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Luftgekühlte Brennkraftmaschine für Unterfluranordnung
Die Erfindung betrifft luftgekühlte Brennkraftmaschinen für Unterfluranordnung mit in Reihe angeordneten liegenden Zylindern, von der Kurbelwelle angetriebenem Kühlluftgebläse an der den Zylindern abgekehrten Seite des Kurbelgehäuses und mit zur Kurbelwelle paralleler Gebläsewelle, wobei die vom Gebläse geförderte Kühlluft durch einen zum Teil oberhalb des Kurbelgehäuses angeordneten und wenigstens zu einem Teil durch die Kurbelgehäusewandung begrenzten Kühlluftkanal zu den Zylindern streicht.
Nach dem üblichenAufbau luftgekühlter Reihenmotoren mit Anordnung des Kühlgebläses an der Motorvorderseite und seitlich neben den Zylindern ergibt sich eine verhältnismässig grosse Baubreite des Motors, die, wenn man den Motor für den Unterflureinbau horizontal legen muss, die Unterbringung in diesem Fall schwierig, wenn nicht unmöglich macht. Eine weitere Möglichkeit würde darin liegen, das Gebläse ziemlich weit vor die Vorderseite des Motors zu rücken und gegen die Mitte des Motors zu verschieben, um eine geringe Baubreite des Motors zu erreichen, was aber dann eine Verlängerung des Mo- tors bedeutet. Ausserdem kann auch damit keine Mindestbauhöhe bzw.
Baubreite des Motors erreicht werden, weil man den Luftdurchtrittsquerschnitt im Bereich des in der Strömungsrichtung gesehen ersten Zylinders sehr gross ausführen muss, um den Durchtritt der gesamten, für die ganze Zylinderreihe notwendigen Kühlluft nicht untragbar einzuschnüren ; hieraus ergibt sich wieder eine nachteilige Vergrösserung der Bauhöhe bzw. der Baubreite der Maschine.
Es wurde zwar bereits vorgeschlagen, bei einem liegenden Reihenmotor, dessen Kurbelgehäuse In seinem Mittelteil an der Bildung des Austrittsgehäuses für das Gebläse beteiligt ist, das Gebläse für die Kühlluft an dem Deckel des Kurbelgehäuses anzubauen, doch bleiben nach diesem Vorschlag die strömungstechnischen Erfordernisse für eine volle Ausnützung der Gebläsewirkung unberücksichtigt. Es erklärt sich dies aus dem Umstand, dass das Austrittsgehäuse im mittleren Teil der Brennkraftmaschine als Blechverschalung ihrer Oberseite ausgebildet ist.
Zur Beseitigung der vorstehend angeführten Nachteile und zur Verbesserung der Kühlwirkung der vom Gebläse geförderten Luft im Bereich des Kurbelgehäuses ist nach der Erfindung das Kühlluftgebläse auf einem als Ölsammelbehälter dienenden Abschlussdeckel des Kurbelgehäuses angeordnet und erstreckt sich der Kühlluftkanal zur Gänze über die Länge des Kurbelgehäuses und des Ölsammelbehälters. Diese Anordnung ergibt eine nur geringfügige Verbreiterung der Brennkraftmaschine, weil ein Teil des Gebläsequerschnittes in den seitlichen Abschluss des Kurbelraumes einbezogen werden kann, der den Ölsammelbehälter enthält. Hiedurch und durch die Ausdehnung des Kühlluftkanals über die Länge des Kurbelgehäuses und des Ölsammelbehälters wird die Wärmeableitung insbesondere vom Inhalt des Ölsammelbehälters verbessert.
Die unmittelbare Nachbarschaft des Kühlluftkanals und des Ölsammelraumes gewährleistet, dass die Kühlwirkung des Luftstromes in grösstmöglichem Ausmass dem Öl zugute kommt. Durch die Zusammenfassung des Kühlluftkanals mit dem Kurbelgehäuse wird der bauliche Aufwand sehr gering.
Liegt das vorzugsweise doppelseitige mit einem Diffusor versehene Radialgebläse für die Kühlluft in der Mitte der Längserstreckung der Brennkraftmaschine, wie dies auch in dem oben erwähnten bekannten Vorschlag der Fall ist, so kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der oberhalb des Kurbelgehäuses
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liegende Teil des Kühlluftkanals als Diffusor ausgebildet sein. Der Kühlluftkanal bildet hier die Ergänzung des als Austrittsspirale ausgebildeten Gehäuses des Radialgebläses. Wegen der Länge des neben dem Kurbelgehäuse liegenden Kühlluftkanals, die durch den Abstand der Zylinder von dem an der Kurbelwanne sitzenden Gebläse vorgegeben ist, sind die Voraussetzungen für die Umsetzung der Geschwindigkeitsenergie der geförderten Luft in Druck besonders günstig.
Eine weitere Vervollkommnung dieser Bauart wird erreicht, wenn der längs des Kurbelgehäuses verlaufende Kühlluftkanal durch in der Strömungrichtung der Kühlluft verlaufende Wände in mehrere je zu einzelnen Zylindern oder Zylindergruppen führende Diffusoren unterteilt ist. Schliesslich kann zur weiteren Vereinfachung der Herstellung der Brennkraftmaschine nach der Erfindung auch der Kühlluftkanal im Bereich des Kurbelgehäuses durch Wan-. dungsteile desselben gebildet werden.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand von zwei in den Zeichnungen schematisch dargestelltten Anwendungsbeispielen erläutert. Fig. 1 zeigt den Querschnitt einer ersten Ausführungsform nach der Erfindung, Fig. 2 den Längsschnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 1 ; Fig. 3 gibt den Querschnitt einer zweiten Ausbildungsform, wieder, und Fig. 4 stellt den Längsschnitt entsprechend der Linie IV-IVderFig. 3 dar. In den Zeichnungen ist auf die Darstellung jener Teile der Brennkraftmaschine, die zur Erklärung der Erfindung nichts beitragen, zur Verbesserung der Übersichtlichkeit verzichtet. Bei beiden Ausfüh- rungsbeispielen sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
Mit 1 ist das Kurbelgehäuse, mit 2 sind die Zylinder und mit 3 die Zylinderköpfe bezeichnet. Nach vorne ist das Kurbelgehäuse 1 durch den Getriebedeckel 5 und nach hinten durch das Schwungradgehäuse 6 abgeschlossen. Den seitlichen Abschluss des Kurbelgehäuses bildet die Kurbelwanne 7. Diese trägt das Kühlluftgebläse, bei dem es sich bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausbildung der Brennkraftmaschine um ein Axialgebläse 8 handelt, dessen zylindrisches Gehäuse 8'an der Kurbelwanne 7 angeflanscht ist. An das Gebläse schliesst das Luftverteilgehäuse 9 an, das zum Teil von der Kurbelwanne 7, die in ihrem unteren Teil denÖlsammelraum 10 enthält, begrenzt wird und dessen Begrenzung durch den vorzugsweise aus Blech bestehenden Deckel 11 vervollständigt ist.
Vom Luftverteilgehäuse 9 gelangt die Kühlluft wie durch die Pfeile 12 und 13 veranschaulicht ist, über den Kühlluftkanal 14, der sich über die ganze Länge des. Kurbelgehäuses erstreckt und hiedurch niedrig gehalten werden kann, zu den Zylindern 2 und Zylinderköpfen 3, wobei im Bereich derselben die Brennkraftmaschine nach oben durch Deckel 15 abgeschlossen ist. Die Kühlluft tritt zwischen den Zylindern nach unten ins Freie aus. Zur Verbesserung der Ausnützung der Kühlwirkung des Kühlluftstromes für das Schmieröl ist bei dieser Ausbildung, wie in Fig. 1 ersichtlich, der in den Ölsammelraum durch den Stutzen 16 eintretende Schmierölstrom gegen die Wand 17 des Ölsammelraumes gerichtet, an der die Kühlluft auf dem Weg zu den Zylindern entlangstreicht.
Beim zweiten Ausbildungsbeispiel nach der Erfindung nach Fig. 2 und 3 ist das doppelseitig ausgebildete Radialgebläse 18 in der Mitte der Kurbelwanne 7 angeordnet. Die Austrittsspirale 19 des Gebläses findet in dem als Diffusor ausgebildeten Kühlluftkanal 20 ihre strömungsgerechte Fortsetzung, wobei zur Verbesserung der Diffusorwirkung der Kühlluftkanal 20 durch Zwischenwände 21 unterteilt ist, durch die der Öffnungswinkel der dabei entstehenden Teildiffusoren vermindert und damit der Gefahr der Ablösung der Kühlluftströmung von den Diffusorwänden entgegengewirkt ist. Wie im ersten Beispiel tritt auch hier die Kühlluft nach unten ins Freie aus.
In beiden Beispielen ist das Kühlluftgebläse mittels Keilriemen 22 unmittelbar von der Kurbelwel- le4 angetrieben. Bei der Verwendung des Radialgebläses ist eine entsprechend lange Gebläsewelle 23 erforderlich, welchem Umstand jedoch die zentrale Lage des Gebläses und die sich hieraus ergebende . Gleichmässigkeit der Kühlluftverteilung auf die Zylinder gegenübersteht. In beiden Beispielen sind die Kühlluftkanäle 14 bzw. 20 in das gegossene Kurbelgehäuse mit einbezogen.
Im Rahmen der Erfindung sind selbstverständlich Abwandlungen der konstruktiven Einzelheiten der beschriebenen Beispiele möglich. So kann etwa der Kühlluftkanal durch eine im Gusskörper des Motorgehäuses vorgesehene oben offene Rinne gebildet werden, die durch einen Blechdeckel ähnlich dem über den Zylindern liegenden Deckel 15 abgeschlossen ist, wenn nicht überhaupt in gewissen Fällen der Ausbildung des Kühlluftkanals zur Gänze aus Blechteilen der Vorzug gegeben wird.
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Air-cooled internal combustion engine for underfloor arrangement
The invention relates to air-cooled internal combustion engines for underfloor arrangements with cylinders arranged in a row, cooling air fans driven by the crankshaft on the side of the crankcase facing away from the cylinders and with a fan shaft parallel to the crankshaft, the cooling air conveyed by the fan being conveyed by a cooling air fan partially above the crankcase and at least partially delimited by the crankcase wall cooling air duct to the cylinders.
According to the usual design of air-cooled in-line engines with the cooling fan arranged on the front of the engine and to the side next to the cylinders, the overall width of the engine is relatively large, which, if the engine has to be laid horizontally for underfloor installation, makes it difficult, if not impossible, to accommodate it . Another possibility would be to move the fan quite far in front of the front of the motor and to move it towards the middle of the motor in order to achieve a small overall width of the motor, which would then mean an extension of the motor. In addition, no minimum construction height or
The overall width of the engine can be achieved because the air passage cross-section in the area of the first cylinder, seen in the direction of flow, has to be made very large in order not to restrict the passage of all the cooling air required for the entire row of cylinders to an unacceptable extent; this again results in a disadvantageous increase in the overall height or the overall width of the machine.
Although it has already been proposed, in a horizontal in-line engine, the crankcase of which is involved in the formation of the outlet housing for the fan in its middle part, the fan for the cooling air on the cover of the crankcase, but according to this proposal, the fluidic requirements for a full Utilization of the blower effect not taken into account. This is explained by the fact that the outlet housing in the middle part of the internal combustion engine is designed as sheet metal cladding on its upper side.
To eliminate the above-mentioned disadvantages and to improve the cooling effect of the air conveyed by the fan in the area of the crankcase, according to the invention, the cooling air fan is arranged on a cover of the crankcase serving as an oil collection container and the cooling air duct extends entirely over the length of the crankcase and the oil collection container . This arrangement results in only a slight widening of the internal combustion engine, because part of the fan cross section can be included in the lateral closure of the crank chamber which contains the oil collecting container. As a result of this and the expansion of the cooling air duct over the length of the crankcase and the oil collecting container, the dissipation of heat, in particular from the contents of the oil collecting container, is improved.
The immediate vicinity of the cooling air duct and the oil collecting space ensures that the cooling effect of the air flow benefits the oil to the greatest possible extent. By combining the cooling air duct with the crankcase, the structural effort is very low.
If the preferably double-sided radial fan for the cooling air, which is provided with a diffuser, is in the middle of the longitudinal extent of the internal combustion engine, as is also the case in the above-mentioned known proposal, then in a further embodiment of the invention the above the crankcase
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lying part of the cooling air channel be designed as a diffuser. The cooling air duct here forms the supplement to the housing of the radial fan, which is designed as an outlet spiral. Because of the length of the cooling air duct located next to the crankcase, which is predetermined by the distance between the cylinders and the fan located on the crankcase, the conditions for converting the speed energy of the conveyed air into pressure are particularly favorable.
This design is further perfected when the cooling air duct running along the crankcase is divided into several diffusers, each leading to individual cylinders or cylinder groups, by walls running in the direction of flow of the cooling air. Finally, to further simplify the manufacture of the internal combustion engine according to the invention, the cooling air duct in the area of the crankcase can also be provided with a wall. manure parts of the same are formed.
The invention is explained below with reference to two application examples shown schematically in the drawings. 1 shows the cross section of a first embodiment according to the invention, FIG. 2 shows the longitudinal section along the line 11-11 of FIG. 1; 3 shows the cross section of a second embodiment, and FIG. 4 shows the longitudinal section according to the line IV-IV of FIG. 3. In the drawings, those parts of the internal combustion engine that do not contribute to the explanation of the invention are not shown in order to improve clarity. In both exemplary embodiments, the same parts are provided with the same reference numbers.
1 is the crankcase, 2 is the cylinder and 3 is the cylinder heads. The crankcase 1 is closed to the front by the gear cover 5 and to the rear by the flywheel housing 6. The side closure of the crankcase is formed by the crankcase 7. This carries the cooling air fan, which in the embodiment of the internal combustion engine shown in FIGS. 1 and 2 is an axial fan 8, the cylindrical housing 8 'of which is flange-mounted on the crankcase 7. The fan is connected to the air distribution housing 9, which is limited in part by the crankcase 7, which contains the oil collecting chamber 10 in its lower part, and whose limitation is completed by the cover 11, which is preferably made of sheet metal.
As illustrated by arrows 12 and 13, the cooling air passes from the air distribution housing 9 via the cooling air duct 14, which extends over the entire length of the crankcase and can thus be kept low, to the cylinders 2 and cylinder heads 3, in the area of which the internal combustion engine is closed at the top by cover 15. The cooling air escapes downwards into the open between the cylinders. In order to improve the utilization of the cooling effect of the cooling air flow for the lubricating oil, the lubricating oil flow entering the oil collecting chamber through the nozzle 16 is directed against the wall 17 of the oil collecting chamber, on which the cooling air on the way to the Strokes cylinders.
In the second embodiment according to the invention according to FIGS. 2 and 3, the radial fan 18, which is designed on both sides, is arranged in the center of the crankcase 7. The outlet spiral 19 of the blower finds its flow-appropriate continuation in the cooling air channel 20 designed as a diffuser, whereby to improve the diffuser effect the cooling air channel 20 is divided by partition walls 21, which reduce the opening angle of the partial diffusers and thus the risk of the cooling air flow being detached from the Diffuser walls is counteracted. As in the first example, the cooling air escapes downwards into the open air.
In both examples, the cooling air fan is driven directly by the crankshaft 4 by means of V-belt 22. When using the radial fan, a correspondingly long fan shaft 23 is required, which is, however, the central position of the fan and the resulting situation. Opposed to the uniformity of the cooling air distribution on the cylinders. In both examples, the cooling air ducts 14 and 20 are included in the cast crankcase.
In the context of the invention, modifications of the structural details of the examples described are of course possible. For example, the cooling air duct can be formed by a channel open at the top in the cast body of the motor housing, which is closed off by a sheet metal cover similar to the cover 15 above the cylinders, if not at all in certain cases the formation of the cooling air duct entirely from sheet metal parts is preferred becomes.
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