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Luftgekühlte Verbrennungskraftmaschine Die Erfindung bezieht sich
auf eine luftgekühlte Verb-rennungskraftrnasc'hine höherer Zylinderzahl, welche
z. B. als Benzin-Vergasermotor, Öl-Vergasermotor, Benzin-Einspritzmotor, Öl-Einspritzmotor,
Schweröl-Motor Verwendung finden kann und insbesondere für den Einbau in: Kraftfahrzeuge
gedacht ist.
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Die Erfindung befaßt sich mit der Anordnung des Kühlgebläses bei derartigen
Motoren, welche im Hinblick auf Geräuschverhalten sowie Raumbeanspruchung und Wirksamkeit
der Gebläse bisher nicht zufriedenstellend gelöst worden ist.
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Wählt man z. B. nur ein Gebläse, so muß man dieses mit Rücksicht auf
die verhältnismäßig große Entfernung zu der zu kühlenden Maschine relativ groß gestalten
und zum mindesten mit einer höherem als der Kurbelwellendrehzahl laufen lassen.
Dabei liegt ein Teil der Maschine im Windschatten. Wählt man zwei Gebläse, die zu
beiden Seiten der Maschine angeordnet sind, so wird die Maschine zwar gleichmäßig
gekühlt, aber wegen der Entfernung zu-r kühleniden Maschine und der Schwierigkeiten
der Unterbringung des Rohrsystems wird der Aufbau komplizierter, die Maschine größer
und schwerer und zudem sehr lautstark, zumal die Gebläse mit Kurbelwellendrehzahl
laufen müssen. Dabei sitzen also die Gebläse entweder unmittelbar auf der Kurbelwelle
oder auf einer quer zu ihr
gelagerten Welle. Um die Gebläseluft
an die Zylinder heranzubringen, sind sperrige Gehäuse notwendig, deren Wandungsteile
zwecks geeigneter Luftführung besonders ausgebildet werden müssen und sich bis über
den Zylinder erstrecken, so daß ein Dröhnen dieser Wandung nicht zu vermeiden ist.
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Um mit dem Gebläse aus dem Bereich des Kurbelgehäuses zu gelangen,
hat man bei Einzylindermotoren die Gebläseachse neben den Zylinder gesetzt und an
jedem Ende ein Gebläseradr mit entsprechend entgegengesetzter Luftführung angebracht.
Der Antrieb erfolgt dabei durch Ketten- und Riemenübertragung von der Kurbelwelle
aus. Eine derartige Anordnung ist ebenfalls sperrig und für eineu . Mehrzylindermotor
nicht denkbar.
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Für Mehrzylinde rmotoren, mit denen zugleich eine hohe Leistung angestrebt
wird, ist eine Luftkühlung nur dann möglich, wenn sie intensiv sowohl dien Zylinder
als auch weitere wesentliche, unmittelbar und mittelbar der Erwärmung ausgesetzte
Teile des Motors erfaßt. Bei derartigen ;Maschinen hat man beispielsweise von einem
auf der Kurbelwelle sitzenden Hauptventilator aus einen Luftstrom auf die Maschine
geblasen und mittels kleiner, auf einer mittels Zahnradübersetzung angetriebenen
zweiten Welle sitzender Fächer die Luft zwischen den Zylindern verteilt. Die Kühlwirkung
einer solchen Anordnung kann. jedoch kaum ausreichend sein, da den meisten Zyl.indern
die schon vorgewärmte Luft von dien anderen Zylindern her zugeführt wird, was also
darauf zurückzuführen ist, daß die einzelnen Fächer- oder Gebläseräder nicht seitlich
und paarweise entgegengesetzt wirkend zu den. Zylindern angeordnet sind, sondern
eine Hintereinanderanordnung aufweisen.
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Eine erhöhten Ansprüchen genügende Luftkühlung ergibt sich erfindungsgemäß,
wenn insbesondere bei an sich bekannter, sternförmiger Anordnung der Zylinder einer
luftgekühlten Verbrennungskraftmaschine jeder dieser Zylinder mit zwei eigenen Kühlgebläsen
ausgestattet ist, die den Zylinder aus entgegengesetzten Richtungen: anblasen. Hierdurch
wird der Vorteil erzielt, daß es vollauf genügt, die Gebläse mit Nockenwellendrerhzahl
arbeiten zu lassen, und daß die Gebläse unmittelbar vor die zu kühlenden Zylinder
gesetzt werden 'können. Da die Umfangsgeschwindigkeit der Gebläse gering ist, fallen
letztere in die Geräuschstufe I, sie arbeiten somit praktisch geräuschlos und erfordern
wenig Antriebsenergie. Weitere Kühlluftströme werden dabei in an sich bekannter
Weise an die Ventile" an an das. Kurbelgehäuse und, sofern Luftkammern die Zylinderwandungen
umgeben, auch an diese abgegeben. Zum Aufladen und zum Absaugen der Abgase beim
Auslaßhub werden die durch Zahntrieb mit dien Gebläserädern gekuppelten Ladegebläse
herangezogen, wobei sich eine vorteillhafte konstruktive Anordnung durch gemeinsame
Unterbringung in als Lüftergehäuse ausgebildeten und fest mit dem Kurbelgehäuse
verschraubten Wandungen ergibt. Durch diese Maßnahmen läßt sich die Leistung der
Maschine erheblich steigern, wobei sie durch die erwähnten konstruktiven Maßnahmen
trotz erhöhter Leistung kleiner und leichter gebaut werden. kann.
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Es könnte als Nachteil der erfindungsgemäßen Anordnung angesehen werden,
daß der Bau. eines derartigen Motors infolge der Vielzahl von Gebläsen komplizierter
und teurer wird. Dieser scheinbare Nachteil wird aber wesentlich, dadurch ausgeglichen,
daß alle Gebläse völlig gleich ausgebildet werden können. Die dadurch ermöglichte
Massenherstellung senkt die Gestehungskosten derart, daß die Vorteile des neuen
Motors diesen eventuellen Nachteil weit überwiegen. Weiterhin läßt sich gemäß einem
weiteren Erfindungsgedanken die gesamte Motoranordnung noch wesentlich weiter vereinfachen
dergestalt, daß die Kühlgebläse mit einem Nockenkranz aus einem einzigen Stück hergestellt
werden, so daß die mit einer der Ventilbetätigung entsprechenden Drehzahl umlaufenden
Gebläseräder nicht nur zur Zylinderkühlung sondern gleichzeitig zur Ventilsteuerung
dienen.
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Durch die besondere Gestaltung der Maschine ergibt sich ein geringer
Kraftverbrauch der Lüfter; ein Unterdruck im Kurbelgehäuse wird erzielt und durch
den großen Grundkreis des Nockens für die Ventilsteuerung ein. weicher Gang der
Maschine.
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Diesen günstigen Verhältnissen. Rechnung tragend, könnten. durch die
konstruktiven Maßnahmen noch weitere Vorteile erreicht werden, wie die Verwendung
schwächerer Federn, die Verwendung von zwei Zündkerzen und günstige Einstellmöglichkeiten
der Einlaß- und, Auslaßzeiten der Ventile.
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Weitere Merkmale der Erfindung lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung
der Zeichnungen ersehen, in welchen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer
Form dargestellt ist.
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Fig. i zeigt im Längsschnitt einen gemäß der Erfindung gestalteten
Fünf zylin.dersternmotor; F.ig. a zeigt den gleichen Motor teils in Außenansicht
teils in Querschnitten längs den Linien A-A, B-B, C-C und D-D der Fig. i.
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Das Kurbelgehäuse i des vorliegenden Fünfzylindersternmotors besteht
aus einem Pentaeder, dessen fünf Außenseiten zwei Bohrungen 3 zum Einsetzen der
einzelnen Zylinder q. besitzen, deren Grundplatte 5 mittels der Stehbolzen 6 und
der Muttern 7 mit dem Kurbelgehäuse z verschraubt sind. Die genannten Bohrungen
3 sind jeweils um Pleuelbreite gegenüber der vorhergehenden versetzt, woraus sich
die besonders ged:'rängte und gewichtssparende Bauweise des Motors erklärt. Auf
beiden Seiten des Pentaeders sind in den Ecken je fünf horizontale Stehbolzen, 8,
8' eingeschraubt, welche zusammen mit den Muttern g, g' zur Befestigung der Vorkammergehäuse
io, iö dienten, welche die offenen Seiten des Pentaeders abschließen. Den beiderseitigen
Abschluß des Motors, bilden die als Lüftergehäuse ausgebildeten Wandungen, i i,
i i', welche auf die Vorkammergehäuse io, iö aufgeschraubt sind.
Die
Kurbelwelle 12 mit den exzentrisch liegenden Kurbelarmen 13, 13', dem Kurbelzapfen
14 und den Gegengewichten 15= 15' ist viermal gelagert und dreht sich in: den Hauptlagern
16, 16' und in: denn Nebenlagern 17, 17'. Die Kurbelwelle und der Kurbelzapfen 14
sind auf jeder Seite durch je drei Verkeilungen 18, 18' gegen- Verdrehung gesichert.
Die Hauptlager 16, 16' sind durch die inneren Dichtungen i g, i g' und die äußeren
Dichtungen 20, 20' fest geschlossen.
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Auf der Verkröpfung der Kurbelwelle 12 sind fünf Pleuel 21 aufgereiht,
die sich auf Gleitlagern 22 bewegen und, über Pleuelstangenauge 23 und Kolbenbolzen
24 in, bekannter Weise mit dem Kolben 25 verbunden sind.
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Auf der Kurbelwelle 12 ist mittels Verkeilung je ein Zahnrad 2,6126'
aufmontiert, das zum Antrieb zweier Zahn:radsystemie dient, die für die Ladegebläse.27
(bzw. Restgasabsaubegebläse 27') sowie für die Kühlgebläse 28,:28' und die Nockenscheibe
29, 29' notwendig sind. Die großen Zahnräder 30, 30' drehen sich mit halber
Kurbelwellend'rehzahl. Ihre Achlsen 31, 31' laufen in den, Lagern 32, 32' und 33,
33'. Im Inneren der Zahnräder 30, 3ö befinden sich die Kühlgebläse 28, 28', die
die Zylinder 4 von beiden Seiten anblasen, sowie die Nockenscheiben 29, 29', welche
die Einilaß- und Auslaßventi.le 34 und 35 betätigen.
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In jedem der zylinderförmigen Gehäuse des Zylinderkopfes 36 ist ein.
Futter aus Schleuderguß eingepaßt. Der erste Teil 37 dieses Futters wird durch einen
in ein Gewinde am Zylinderkopf 36 eingeschraubten Ring 38 gegen den Bund 39 des
Zylinderkopfes 36 gedrückt und so in seiner Lage festgehalten'; er trägt je einen
Olabstreifring 40 sowie je eine eingeschliffene Dichtfläche 41. Der zweite Teil
42 des Futters trägt die eingeschl:Iffenen Dichtflächen 43 und steht über den Zylinderkopf
36 hinaus. In diesem Teil 42 ist das Futter mit Öffnungen 44 versehen, durch welche
Frischluft un@ mittelbar in, das Innere des Zylinderkopfes 36 ein, dringen und zur
Kühlung des eigentlichen Ventils beitragen kann. Auf das Futter wird die Verschlußkappe
45 aufgeschraubt, die noch ein weiteres Gewinde 46 aufweist, um durch einen aufzuschraubenden
Trichter eine größere Menge Kühlluft in, das Ventil zu leiten. Im Inneren dies-es
zweiten Teils 42 des Futters ist die Druckfeder 47 untergebracht, die auf der einen
Seite durch die Verschlußlzappe 45, auf der anderen Seite durch das Ventil selbst
in ihrer Lage gehalten wird. Das eigentliche Ventil, das aus Chromstahl besteht,
besitzt zwei Dichtflächen, die genau auf jene des Futters eingeschliffen sind, und
den Schutzschirm 48, welch letzterer de eingeschliffenen Dichtungen vor dem Verschmutzen
der -ein- und ausströmenden Gase bewahrt. Ferner sind: die ölabstreifringe 49 sowie
die Dichtungsringe 50 in: den: Ventilkörper eingefügt. Beim Durchgang des
Ventilschaftes durch den ersten Teil 37 des Schleudergußfutters ist eine Labyri,nthdichtung
5i vorgesehen, welche das Austreten vorn Gasen unterbindet. Eine Madenschraube 52
läuft in: einer Rille 53 des Ventil-Schaftes und verhindert eine Lageänderung dies
hin-und hergehenden Ventils. Am Ende des Ventilschaftes sind: die Bohrungen 54 vorgesehen,
die ein Austreten, der heiß gewordenen Luft dank eines Soges -ermöglichen, der als
Folge der Ableitung der auf der Gegenseite einströmenden Kühlluft durch den Trichter
55 en'tste'ht. Irr das Ende des Ventilschaftes wird, das Verschlußstück 56 eingesetzt,
welches durch die Verkeilungen 57 in seiner Lage gehalten wird. In diesem Verschlußstück
56 selbst dreht sich um die Nabe 58 das Nockenrad 59, das auf dem Nocken 6o der
mit einer die Abnutzung vermindernden Stahllamelle 61 ausgekleideten Nockenscheibe
29 läuft und das Ventil betätigt. Zur Vergrößerung der Kühlfläche dies Ventils und
der dadurch erreichbaren größeren Kühlwirkung ist der Kühlrippenbräger 62 vorgesehen,
der die Oberfläche dies am meisten von dier Wärme beanispruchten Ventilteils bedeutend
vergrößert.
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Die Arbeitsweise der Kühlvorrichtung ist folgende: Mit dem Anlassern
des Motors treten die beiden Kühlgeb'Täse 28, 28' jedes Zylinders in, Tätigkeit
und schaffen. vorn beiden Seiten Frischluft in dien Wind'kana163, der vollkommen
abgeschlossen ist. Durch Leitbleche wird dafür gesorgt, daß die beiden Kühlluftströme
nicht aufeinanderprallen, sondern jeder für sich an der rechten bzw. linken Zylinderseite
entlang strömen. Durch die Frischluft werdender Zylinderkopf 36, der Zylinder 4
und das Kurbelgehäuse i sowie die innerhalb- des Windkanals 63 sich befindlichen
Rohrleitungen angeblasen und. in steter Kühlung gehalten. Aber nicht allein als
Oberflächenkühlung wirkt-diese Anlage, die Frischluft dringt auch: in die wichtigsten
Bauelemente des Motors ein und kühlt diese von innen heraus, so z. B. in die Luftkammern.
der Zylinder 4 und in die dünnwandsge@n Rohre 65, welch letztere die Frischluft
durch das Kurbelgehäuse leiten und dadurch dem Kurbelgehäuseinneren, der Kurbelwelle
12, den Pleueln 21, dien Kolben 25 usw. einen Teil der Wärme entziehen. Auch. durch
das Inniere der Eimaß- und Auslaßventile 34 und 35 geht ein fortwährender Strom
frischer Kühlluft, derart, daß die Frischluft frontal und durch die Bohrungen) des
zweiten Teils 42 des Ventilfutters, in welchem sich auch die Ventildruckfe,der 47
befindet, eindringt, dann: im Ventilkörper an dem eingebauten Kühlrippenträger 62
vorbeistreicht und am Ende des Ventilschaftes durch, die Bohrungen 54 als Warmluft
ausströmt, unterstützt durch den Trichter 55, der die- vom Gebläse her entgegenströmende
Frischluft ausweichen und. zwischen Trichter 55 und Zylinderkopf einen stark ausgeprägten
Sag ent stehen läßt, der die inzwischen heiß gewordene Luft aus dem Inneren des
Ventilschaftes herausreißt.
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Der Hauptteil der Kühlluft, die durch die Gebläse. 28,:28" in dien
Windkanal 63 gepumpt und in diesem erwärmt wird, strömt über den Anschlußstutzen:
66 der Vorkammer io' und durch, die Leitung 67 ins Freie. Dabei entsteht unterhalb
des Sammeltrichters 68 durch Verengung des Rohrquerschnittes, die durch die
Einführung der
Abgasleitung 69, gebildet wird, eine erhebliche
Beschleunigung der Kühlluftströmung. Dank des hierdurch entstrchenden Unterdruckes
in der Abgasleitung 69 werden die Verbrennungsrestgase nicht allein durch das, Hochgehen
des Kolbens 25 ausgeschoben, sondern sofort in die unter Unterdruck liegende Abgasleitung
69 gesaugt, um von hier aus gemeinsam mit der verbrauchten Kühlluft über die Leitung
67 ins Freie zu gelangen. Der Abgastank 70 wird zweckmäßig so groß gewählt,
daß die Abgase eines einzigen Arbeitstaktes in ihm Platz finden können. Es lassen
sich so alle Voraussetzungen schaffen, daß, im Windkanal 63 eine gleichmäßige Temperatur
herrscht, die wegen des ausgeglichenen Verhältnisses der abzukühlenden Abgase und;
der eingeführten Frischluft weder in dem kältesten Winter noch in dem heißesten
Sommer über- oder unterschritten wird.