DE4344696A1 - Kühlung eines an einen Verbrennungskolbenmotorkopf angrenzenden Motorzylinderabschnitts - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Kühlung eines an einen Verbrennungskolben­ motorkopf angrenzenden Motorzylinderabschnitts (im Folgenden: "kritischen" Abschnitts) gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, d. h. die Kühlung, die auf dem zwangsläufigen Strömen des Motoröls aus dem Motorschmierungssystem durch einen Ringtunnel, der in der Zylinderwandung zweckmäßigerweise koaxial mit der Zylinderhauptachse in einer Ebene quer zu dieser Achse im "kritischen" Abschnitt angeordnet ist, basiert, wobei eine Einlaßmündung zum Einlauf des Öls in den erwähnten Tunnel beziehungsweise eine Auslaßmündung zum Auslauf des Öls daraus in bezug auf die Zylinderachse nicht diametral angeordnet sind.

Aus SU 1 113 578 (E. V Isajev et al.) ist eine Ölkühlung des "kritischen" Zylinder­ abschnitts im Zusammenhang mit der Ölkühlung des Motorkopfes eines im übrigen luftgekühlten Dieselmotors bekannt. Die Ölkühlung basiert auf dem Vorhandensein eines Kanalsystems, dessen Kanäle im Ganzen durch die Materialteile des Motors verlaufen. Das Kanalsystem umfaßt:

• - einen zweiteiligen Einlaßkanal, dessen erster, längerer Teil axial durch die Zylinderwandung verläuft und auf der Zylinderseite angeordnet ist, die in bezug auf den Kühlluftstrom windgeschützt ist, während sich sein zweiter Teil, der eine gerad­ linige Fortsetzung des ersten darstellt, im Bereich des eigentlichen Motorkopf- Bundabschnitts befindet, d. h. des Abschnitts, der in diesem Fall den "kritischen" Ab­ schnitt des Zylinders umgibt,
• - einen Zwischenkanal, der an den besagten zweiten Abschnitt des Einlaß­ kanals gebunden und rechtwinklig dazu gestellt und radial zur Zylinderachse gerich­ tet ist,
• - einen Ringtunnel, der in diesem Fall zwecks Wärmeaustauschintensivierung profiliert ist und in den der obengenannte Zwischenkanal radial mündet, wobei der eigentliche Ringtunnel als eine in der Zylinderwandung vorhandene Ausnehmung ausgebildet und auf der umfangsseitig äußeren Seite durch die Wandfläche des erwähnten Motorkopf-Bundabschnitts abgeschlossen ist,
• - einen Auslaßkanal, der radial angeordnet ist und sich vom besagten Ring­ tunnel im wesentlichen auf der Seite, wo der Motor von Kühlluft getroffen wird, in gegebenem Fall näher dem Quadranten, wo sich im Motorkopf der Auspuffkanal befindet, abzweigt, wobei sich der Auslaßkanal in der Wandung des erwähnten Motorkopf-Bundabschnitts befindet,
• - einen an den oben erwähnten radialen Auslaßkanal angeschlossenen weiteren, axial gestellten und in das Innere des Motorkopfes geführten Kanal,
• - ein an den letzterwähnten axialen Auslaßkanal angeschlossenes radial ge­ stelltes erstes Loch größeren Durchmessers im Motorkopf mit einer ins Loch ein­ gesetzten Spirale, wobei sich das erwähnte Loch an einer bestimmten (im einzelnen nicht bestimmten) Stelle zwischen einem Saug- und dem Auspuffkanal des Motor­ kopfes befindet und sein inneres Ende sich im wesentlichen nahe der Hauptachse des Motorkopfes befindet,
• - einen an das innere Ende des letzterwähnten ersten Lochs größeren Durchmessers angeschlossenen kurzen, lediglich den engeren mittleren Teil der Motorkopfmasse einnehmenden Durchlaufkanal, der in der Querebene gesehen im wesentlichen radial verläuft, in der Axialebene gesehen dagegen in der Richtung des Motorkopf-Bundabschnitts unter allgemeiner Orientierung zur "windgeschützten" Seite des Motorkopfes hin geneigt ist, wobei seine Nennweite im wesentlichen der der oben aufgezählten Kanäle gleich ist,
• - ein an den besagten Durchlaufkanal gebundenes, koaxial dazu gestelltes zweites Loch größeren Durchmessers, das wie das erste mit einer Wirbelungsspirale versehen ist, und
• - einen an das erwähnte zweite Loch gebundenen zweiteiligen Auslaßkanal, dessen erster, kürzerer Teil durch die Kopfmasse und die Bundteilwandung des Motorkopfes parallel zur Hauptachse, d. h. axial, verläuft, während sich sein zweiter Teil, der eine geradlinige Fortsetzung des ersteren darstellt, in der Motorzylinder­ wandung befindet, wobei der besagte Auslaßkanal wiederum auf der Zylinderseite angeordnet ist, die in bezug auf den Kühlluftaufprall windgeschützt ist; in gegebenem Fall befindet er sich einfach nahe am Einlaßkanal.

Die oben skizzierte bekannte Lösung weist drei auffallende Gruppen von Nachteilen auf: funktions-, fertigungs- und materialtechnische.

Einem Fachmann aus dem betreffenden technischen Gebiet ist es bekannt, daß die Ölkühlung in den "kritischen" Bereich eines Arbeitszylinders und/oder eines Ver­ brennungsmotorkopfes eingeführt wurde, damit bei einem Motor, dessen Einlaß­ kanal(-kanäle) für das Arbeitsmittel (die "kühle" Kopfhälfte) sich auf der einen Seite des Motorkopfes und sein(-e) Auslaßkanal(-kanäle) für die Auspuffgase (die "heiße" Kopfhälfte) sich auf der anderen Seite befindet(-en), die Abfuhr der Wärme aus dem betreffenden Abschnitt selektiv intensiviert wird und gleichzeitig der bei der derartigen Kanalanordnung anfallende ungünstige Isothermenverlauf, der sich hin­ sichtlich der Dimensions- sowie der Dimensionsverhältnisbeständigkeit, ins­ besondere der Nennweite des Zylinders, und hinsichtlich anderer Aspekte nachteilig auswirkt, zumindest gemildert, wenn nicht sogar beseitigt wird. Es liegt nahe, daß die Lösung dieser aufwendigen Aufgabe bei einer gegebenen spezifischen Motorleistung eine Ersparnis an der Werkstoffmasse des Motors oder bei gegebener Werkstoff­ masse eine Erhöhung der spezifischen Leistung des Motors bedeutet.

Eine Analyse der Lösung aus dem Stand der Technik ergibt, daß die erzielbare Gesamtabkühlung des "kritischen" Abschnitts, die an sich selbstverständlich nutz­ bringend ist, in einer die Zylinderachse querenden Ebene von einem Isothermenver­ lauf begleitet wird, für den es charakteristisch ist, daß zwischen dem Maximum- und Minimum-Temperaturextremwert eine verhältnismäßig große Temperaturdifferenz liegt. Folglich liegen in der Zylinderwandung trotz der verhältnismäßig intensiven Gesamtabkühlung Wärmespannungen mit begleitenden betriebstechnischen Nach­ teilen vor.

Testversuche haben auch zur Erkenntnis geführt, daß die analysierte Lösung aus dem Stand der Technik in mehreren Aspekten an ein ganz bestimmtes Motor­ konzept, insbesondere ein ganz bestimmtes Motorkopfkonzept gebunden ist und deswegen insbesondere die nichtdiametrale Anbringung (diese wurde beim Testen besonders berücksichtigt) der beiden Löcher mit den Wirbelungsspiralen (Anm.: die Abweichung der erwähnten Löcher von der Diametralebene ist in der gegebenen Unterlage nicht bestimmt) ein offensichtlich zufälliges Merkmal der vorgeschlagenen Lösung ist. Die Schrift aus dem Stand der Technik bietet keine zuverlässige, allgemein verwendbare Lehre für die Realisierung der angegebenen Lösung an.

Aus der fertigungstechnischen Sicht fällt bei dem beschriebenen Kanalsystem eine Anzahl von Stellen auf, die abgedichtet werden müssen, wobei drei die Überbrückung des Kanals zwischen dem Zylinder und dem Kopf betreffenden Stel­ len als heikel und bautechnisch anspruchsvoll zu betrachten sind. Eine Anzahl von zwangsmäßigen Umleitungen des Kühlölstromes bewirkt einen entsprechenden Strömungswiderstand, was sowohl eine gewisse Minderung des ansonsten ver­ fügbaren Ölkühlungsvermögens als auch den Bedarf nach einer stärkeren Druck­ pumpe zur Folge hat.

Aus der materialtechnischen Sicht gilt als Nachteil die technisch aufwendige bauliche Verbindung des Motorkopfes und -zylinders. Der Kritik liegt die Voraussetzung zugrunde, daß die Motorzylinder und -köpfe doch nicht in derselben Fertigungshalle und auch nicht unbedingt vom derselben Hersteller und nicht unbedingt aus dem­ selben Werkstoff gefertigt werden.

Manchen von den erwähnten Nachteilen könnte man ausweichen, wenn die Öl­ kühlung auf den Zylinder beschränkt würde, wie das auf diesem Gebiet bereits bekannt ist - vgl. z. B. US 4,825,816 (K. Yamada et al.). Für diese Lösungen ist es charakteristisch, daß die Ein- und die Auslaßöffnung für das Kühlöl diametral am Kühlungskanal angeordnet sind. Mit Ausnahme von DE 19 55 806.6, worin das Problem der ungleichmäßig verteilten Temperaturen längs des Zylinderwandungs­ umfangs erwähnt ist, befassen sich sämtliche Lösungen nur mit der Kühlung im Allgemeinen (unselektive Wärmeabfuhr), zu welchem Zweck die diametrale Anbrin­ gung der Ein- und der Auslaßöffnung für das Öl ganz ausreichend ist.

Aufgrund des festgestellten Standes der Technik und der durchgeführten Labor­ messungen der Wärmeverhältnisse bei den Lösungen aus dem Stand der Technik, wodurch bestimmte Vorteile der nichtdiametralen Anbringung der Ein- und Auslaßöffnung für das Kühlöl (gemäß SU 1 113 578) einerseits und andere Vorteile der Ausführungen, bei welchen die Ölkühlung den Motorkopf meidet (wie dies in der letzterwähnten Gruppe von bekannten Lösungen vorkommt) andererseits bestätigt wurden, stellt sich die Erfindung nunmehr zur Aufgabe, die positiven Eigen­ schaften der einen und der anderen Gruppe von Lösungen zu vereinigen, um eine Kühlung des "kritischen" Abschnitts des Motorzylinders zu schaffen, die außer der allgemeinen Wärmeabfuhr eine im wesentlichen ausgeglichene Temperaturver­ teilung längs des Zylinderwandungsumfangs sicherstellt, wobei die Lösung der Kühlung ohne Rücksicht auf bauliche Besonderheiten des Motorkopfes und für alle Kolbenmaschinen (nicht nur Motoren), bei denen das Problem der längs des Um­ fangs ungleichmäßig verteilten Temperaturen anfällt, allgemein verwendbar ist.

Zur Lösung der Aufgabe ist die erfindungsgemäße Kühlung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 charakterisiert, d. h.: Der Ringtunnel ist mit einem (an sich bekannten) rechteckförmigen Querschnitt ausgebildet, wobei ein laminarer Kühlölstrahl aus der Einlaßmündung austretend auf eine gegenüber­ stehende senkrechte Tunnelwand trifft, wonach er auseinanderläuft und dabei die Ölstrommenge auf Ort und Stelle, wo man beim Betrieb die Erscheinung des Temperaturmaximumsextrems erwartet, auf zwei unterschiedlich große Teilströme aufgeteilt wird.

Im Falle eines Motors mit einem Auspuffventil im Motorkopf ist es für die Erfindung weiterhin kennzeichnend, daß die Auslaßposition der Einlaßmündung zur Kühlölzufuhr auf einer Gerade angeordnet ist, die kreuzweise zur Längsachse des Motorzylinders und durch die Mitte der Projektion des Auspuffventils auf den betrachteten Zylinderquerschnitt beziehungsweise - bei den meisten Zweitakt­ motoren - kreuzweise zur Längsachse des Motorzylinders und durch die Symmetrie­ achse der Projektion des Auspuffschlitzes auf den betrachteten Zylinderquerschnitt verläuft, und im Falle eines Motors mit zwei Auspuffventilen im Motorkopf ist es kennzeichnend, daß die Einlaßmündung auf der kreuzweise zur Längsachse des Motorzylinders verlaufenden Symmetrieachse zwischen den Axialprojektionen der Auspuffventile angeordnet ist.

Der "kritische" Abschnitt wird optimal gekühlt, wenn die Länge des längeren Teils des Ringtunnels - zwischen den jeweils auf eine Gesamtebene projizierten Ein- und Auslaßmündungen gemessen - um 20% bis 50% größer als die Länge des kürzeren Teils ist.

Die Auslaßmündung zum Auslaß des Kühlöls ist - unabhängig von der Zahl der Auspuffventile im Motorkopf - in einer rechtwinkelig zur Ebene der Motorkurbel­ welle gelegenen Diametralebene auf der Luftaufprallseite angeordnet und liegt in axialer Richtung in größerer Entfernung vom Motorkopf als die Einlaßmündung.

Dabei ist die Einlaßmündung auf einer Entfernung von der Stirnfläche des Zylinders angeordnet, die im wesentlichen der Lage eines ersten Kolbenringes in der Kolben­ position im oberen Totpunkt entspricht.

Zur Erzielung optimaler Kühlung ist es erfindungsgemäß ferner erforderlich, daß die Tunnelbreite ein 0,005- bis 0,04-faches des Arbeitshubs [mm] des Kolbens und die Höhe ein 0,1- bis 0,3-faches des Kolbenhubs ist, wobei die Deckenfläche des Tun­ nels von der Zylinderstirnfläche um 6 mm plus ein (0,01 bis 0,05)-faches des Kol­ benhubs entfernt ist.

Bei der Grundausführung der Erfindung ist es ferner wesentlich, daß die Einlaß­ mündungsachse mit der Tangente am Ringtunnel einen Winkel von 47° bis 37° einschließt, wobei es sich um die Orientierung der Mündung zu dem kürzeren von zwei ungleich langen Tunnelbogenteilen handelt.

Die Mantelfläche der Auslaßmündung, im Grunde genommen eine Mantellinie der zylindrischen Mündungswand, verläuft dabei zweckmäßigerweise bündig mit der Tunnelbodenfläche, so daß der Tunnel unterhalb der Auslaßmündung keinen Sumpf bildet.

Die Nennweiten der Ein- und Auslaßmündung sind vorteilhafterweise gleich, es ist jedoch erfindungswesentlich, daß die Länge der jeweiligen Mündung längs der Mündungsachse gemessen zumindest ein Dreifaches der Mündungsnennweite ist.

Bei einer abweichenden Ausführungsform, bei der die Einlaßmündung an den Tun­ nel (wie bekannt) radial gestellt ist, ist die Einlaßmündung von einem gesonderten Teil - einer Einlaßhülse - gebildet, die in eine passende Bohrung in der Motor­ zylinderwandung lagefest eingesetzt ist.

In diesem Ausführungsbeispiel grenzt das innere Ende der Einlaßhülse an die senkrechte Tunnelgrenzwand an und an dem in den Tunnel reichenden Hülsenende sind diametral gegenüberliegend zwei ungleiche Durchlaßausnehmungen vorge­ sehen, die sinngemäß in die Tunnelebene gestellt sind, so daß die kleinere von den erwähnten zwei Ausnehmungen gegen den längeren Tunnelbogenteil und die größere davon gegen den kürzeren Tunnelbogenteil hin weist.

Die besagten Ausnehmungen der Einlaßhülse sind zweckmäßigerweise Halbkreise, die so dimensioniert sind, daß die eine Halbkreisfläche ein Zweifaches der anderen ist.

Die Erfindung ermöglicht es ohne weiteres, daß die oberwähnte Einlaßhülse als ein Spannstift ausgebildet ist.

Die Erfindung ist nachstehend aufgrund von Ausführungsbeispielen, die in der beigelegten Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines luftgekühlten Zwei- und/oder Viertaktverbrennungs­ motors in der Höhe des ersten Kolbenringes bei der Motorkolbenlage im oberen Totpunkt,

Fig. 2 den Schnitt II-II aus Fig. 1,

Fig. 3 eine Teildarstellung der Fig. 1 mit abweichendem Ausführungsbeispiel der Einlaßmündung zur Einführung des Kühlmittels,

Fig. 4 eine Einlaßhülse des Ausführungsbeispiels der Fig. 3,

Fig. 5 die Einlaßhülse der Fig. 4 in Seitenansicht von der linken Seite, und

Fig. 6 eine Teildarstellung der Fig. 2 mit abweichendem Ausführungsbeispiel der Ausbildung des Ringtunnels in der Motorzylinderwandung.

In Fig. 1 veranschaulichen die Gerade A-A den Verlauf einer (nicht gezeigten) Motorkurbelwelle, die Gerade B-B die Projektion der Richtung durch die kürzeste Entfernung zwischen einem (nicht gezeigten) Auspuffventil in einem (nicht darge­ stellten) Motorkopf und der Innenmantelfläche des Motorzylinders beziehungsweise - wenn es sich um einen Motorkopf mit zwei Auspuffventilen handelt - die mittlere Linie zwischen den Projektionen der Richtungen durch die kürzesten Entfernungen zwischen dem jeweiligen Auspuffventil und der Innenmantelfläche des Motor­ zylinders, und die Gerade C-C, die in diesem Fall senkrecht zur Gerade A-A steht, die Richtung des Kühlluftstroms. Beim gegebenen Ausführungsbeispiel, das einer üblichen Konfiguration des Verbrennungskolbenmotors entspricht, ist die Motor­ seite, die sich in Fig. 1 unten befindet, für die Kühlluft die Aufprall- und die andere (obere) Seite die Windstillseite.

Es ist normal zu erwarten, daß sich die Geraden B-B und C-C nicht decken.

Der Schnitt in Fig. 1 verläuft teils auf Axialentfernung d teils auf Axialentfernung e (Fig. 2) von der Teilungsfläche des Motorzylinders und -kopfes, wobei die Axialentfernung d im wesentlichen der Lage des (nicht gezeigten) ersten Kolben­ ringes in der Position des Kolbens im oberen Totpunkt entspricht.

Die eigentliche erfinderische Tätigkeit begann ausgehend von einem Ringtunnel 1 eines an sich bekannten Hochrechteckquerschnitts von Nennbreite a und Nennhöhe c - und man blieb dabei. Es hat sich nämlich gezeigt, daß an die Einfachheit der Ausarbeitung eines derartigen Tunnels in Vergleich mit einem Tunnel des aufwen­ digen (Verbund-)Querschnitts aus dem Stand der Technik (der als solcher hin­ sichtlich der Wärmeübertragung zwar günstiger ist) die begleitenden wärme­ technischen Nachteile aufwiegt. Die letzteren konnten durch weitere Mittel, die nachstehend im einzelnen beschrieben sind, beseitigt werden.

In Abhängigkeit vom Arbeitshub s des Motorkolbens ist der Tunnel 1 erfindungs­ gemäß zweckmäßigerweise wie folgt dimensioniert: die Tunnelbreite a liegt im Bereich 0,005.s bis 0,04.s und die Tunnelhöhe c im Bereich 0,1.s bis 0,3.s. Die Deckenfläche des Tunnels 1 ist dabei von der Stirnfläche des Zylinders um die Entfernung b entfernt, die im Bereich ab einem Konstantwert k = 6 mm plus (0,01 bis 0,05).s liegt.

Die Einlaßmündung 2 ist an den Tunnel 1 zweckmäßigerweise in einem Punkt D, der auf der Kreuzungsstelle der Gerade B-B und des Tunnels 1 liegt, angeschlossen.

Die Achse der Einlaßmündung 2 ist um die Entfernung d von der Zylinder­ stirnfläche axial entfernt.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 ist die Einlaßmündung 2 in bezug auf den Tunnel 1 derart in radialer Ebene gestellt, daß die Achse der Einlaßmündung 2 mit der am Punkt D am Ringtunnel 1 gelegenen Tangente T-T einen Winkel α einschließt, der im Bereich von 47° bis 37° liegt, wobei es sich um die Orientierung der Einlaßmündung 2 zum kürzeren der zwei Tunnelabschnitte (Einzelheiten davon nachstehend) von Längen L1, L2 handelt.

Die Auslaßmündung 3 ist auf der Luftaufprallseite des Zylinders 1 in der Gerade C-C aus dem Tunnel 1 geleitet.

Da die Ein- (2) und die Auslaßmündung 3 nicht diametral gegenüberliegend an­ geordnet sind, wird ihre gegenseitige strömungstechnische Verbindung durch die zwei unterschiedlich langen (L1, L2; L2<L1) Tunnelabschnitte herstellt.

Wenn die Lage des Punktes D am Motorzylinder im Falle von baulich aufwendigen Motorköpfen nicht einfach feststellbar ist, nimmt man an, daß die erfinderische Lehre gewürdigt ist, wenn die Länge des längeren Tunnelabschnitts (L2) um 20% bis 50% größer als die des kürzeren (L1) ist.

Versuche haben gezeigt, daß die axiale Entfernung e der Auslaßmündung 3 von der Zylinderstirnfläche nicht unbedingt der axialen Entfernung d der Einlaßmündung 2 gleich ist. Vorteilhafterweise ist die Mantelfläche der Mündung 3 bündig mit der Bodenfläche des Tunnels 1 gelegen, was aus der Fig. 2 eindeutig ersichtlich ist. Bei diesem Beispiel ist die Entfernung e der Summe der Entfernung b der Deckenfläche des Tunnels 1 von der Zylinderstirnfläche und der Tunnelhöhe c minus einer Hälfte der Nennweite d3 der Auslaßmündung 3 gleich.

Die Nennweiten d2, d3 der Ein- (2) und der Auslaßmündung 3 sind vorteilhafter­ weise gleich. Die Länge der Mündung 2; 3, längs der Mündungsachse gemessen, ist zweckmäßigerweise mindestens ein Dreifaches der Nennweite d2; d3 der Mündung 2; 3. Da es nicht zu erwarten ist, daß die eigentliche Zylinderwand dieser Bedingung entsprechen könnte, sind an ihr erfindungsgemäß zwei entsprechende Ansätze an­ geformt.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführung der Einlaßmündung 4. Auch die Einlaß­ mündung 4 der Fig. 3 ist an den Tunnel 1 im Punkt D angeschlossen, doch radial ge­ stellt, so daß die Mündungsachse mit der Gerade B-B zusammenfällt.

Die Einlaßmündung 4 ist mittels einer Einlaßhülse 5 ausgebildet, die in eine entsprechende Bohrung in der Motorzylinderwandung lagefest eingesetzt ist. Das in­ nere Ende der Hülse 5 grenzt dabei an die innere senkrechte Tunnelgrenzwand an. Zur Herstellung der Strömungsverbindung zwischen dem Hohlraum der Hülse 5 und dem Tunnel 1 sind an dem in den Tunnel 1 reichenden Ende der Hülse 5 zwei diametral gegenüberliegende Auslaßausnehmungen 6, 7 (Fig. 4, 5) vorgesehen, die strömungstechnisch sinngemäß in der Tunnelebene so gestellt sind, daß die kleinere (6) von zwei Ausnehmungen gegen den längeren (L2) und die größere davon (7) gegen den kürzeren (L1) Tunnelbogenteil weist.

Die jeweilige Ausnehmung 6, 7 ist vorteilhafterweise ein Halbkreis, der so dimen­ sioniert ist, daß die eine Halbkreisfläche ein Zweifaches der anderen ist. Im vor­ liegenden Fall ist der Radius R7 der größeren Ausnehmung 7 um gut 40% größer als der Radius R6 der kleineren Ausnehmung 6.

Einbautechnisch ist besonders günstig eine (nicht gezeigte) Einlaßhülse, die als ein Spannstift ausgebildet ist, indem in diesem Fall die ihn aufnehmende Lagerfläche (Bohrung) nicht präzise bearbeitet zu werden braucht.

Die Fig. 6 bringt die Lehre für die einfachste Ausarbeitung des Tunnels 1. Auf die entsprechend zugeschnittene Zylinderwand, zweckmäßigerweise auf die Zylinder­ hülse selbst, ist ein angemessener Bund 8 lagefest aufgeschoben, in dessen innerer Zylinderfläche eine Nut 9 ausgearbeitet ist, deren Größe, Querschnitt und Anbringungsstelle den oben angegebenen Kennwerten zur Ausbildung eines Tunnels entsprechen. Zur Sicherstellung der Dichtheit gegen das Auspressen des Kühlmittels aus dem Tunnel 1 sind ober- und unterhalb des Tunnels 1 Dichtringe 10 vorgesehen.

Die Kühlmittelzufuhr in den Tunnel 1 und/oder -abfuhr daraus kann entweder mit­ tels je einer gesonderten Rohrleitung durch die Umgebungsluft oder einfach durch die Zylinderwandung vorgenommen werden. Erfindungswesentlich ist es, was ins­ besondere die letzterwähnte Ausführungsmöglichkeit betrifft, daß es gewährleistet ist, daß die Länge der Einlaßmündung, wie oben angegeben, mindestens ein Dreifaches ihrer Nennweite ist.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß zur Erfüllung des erfindungsgemäßen Zwecks der Aufprall des laminaren Kühlmittelstromes aus der Einlaßmündung 2; 4 auf die gegenüberstehende senkrechte Tunnelwand und dessen Auseinanderlaufen unter gleichzeitiger Teilung der Strommassen in zwei unterschiedlich starke Teile an der Stelle, wo das Temperaturextrem anfällt, von entscheidender Bedeutung sind; die Bedeutung der besagten Vorfälle ist so groß, daß man lediglich auf deren Grund den an sich einfachen rechteckförmigen Tunnelquerschnitt in Kauf nehmen kann.

Einem Fachmann liegt es nahe, daß durch die Erfindung eine selektive Wärme­ abfuhr aus dem "kritischen" Zylinderwandungsabschnitt und dadurch eine Temperaturverteilung im "kritischen" Abschnitt, die überraschend nahe einer kreisförmigen Verteilung ist, gewährleistet werden. Mit anderen Worten, mehr Wärme wird aus dem Bereich abgeleitet, wo die Temperaturen höher sind. Der Motorzylinder wird an der kühleren Seite mittels der Strömung des schwächeren Teiles des Kühlmittelstromes durch den längeren (L2) Tunnelabschnitt zusätzlich erwärmt, wodurch im Temperaturverteilungsbild des "kritischen" Motorzylinder­ abschnitts die Unterkühlungszone (im Bereich des Einlaßventils für das Arbeits­ mittel) beseitigt wird.

Der erfindungsgemäße Zylinder wird längs des "kritischen" Zylinderabschnitts über­ raschend gleichförmig erwärmt. Das grundlegende Ziel der Erfindung ist somit er­ reicht.

Es liegt keine Notwendigkeit vor, das Kühlmittel in den Motorkopf zu liefern, und die Bestandteile des Kühlungsumlaufes sind fertigungstechnisch einfach. Auch die zweitgestellte Aufgabe der Erfindung ist mithin gelöst.

Claims (15)

1. Kühlung eines an einen Verbrennungskolbenmotorkopf angrenzenden Motorzylinderabschnitts (im Folgenden: "kritischen" Abschnitts), die auf zwangs­ läufigem Strömen des Motoröls aus dem Motorschmierungssystem durch einen Ringtunnel, der in der Zylinderwandung koaxial mit der Zylinderhauptachse in einer Ebene quer zu dieser Achse im "kritischen" Abschnitt angeordnet ist, basiert, wobei eine Einlaßmündung zum Einlauf des Öls in den erwähnten Ringtunnel beziehungs­ weise eine Auslaßmündung zum Auslauf des Öls daraus in bezug auf die Zylinder­ achse nichtdiametral angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringtunnel (1) mit an sich bekanntem rechteckförmigem Querschnitt ausgebildet ist, wobei ein laminarer Kühlölstrahl aus der Einlaßmündung austretend auf eine gegenüber­ stehende senkrechte Tunnelwand aufprallt, wonach er auseinanderläuft und dabei die Ölstrommenge an Ort und Stelle, wo man beim Betrieb die Erscheinung des Temperaturmaximumsextrems erwartet, auf zwei unterschiedlich große Teilströme aufgeteilt wird.

2. Kühlung nach Anspruch 1 in Verbindung mit einem Verbrennungs­ motor mit einem Auspuffventil im Motorkopf, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ laßposition der Einlaßmündung (2) zur Kühlölzufuhr auf einer Gerade angeordnet ist, die kreuzweise zur Längsachse des Motorzylinders und durch die Mitte der Projektion des Auspuffventils auf den betrachteten Zylinderquerschnitt verläuft.

3. Kühlung nach Anspruch 1 in Verbindung mit den meisten Zweitakt­ motoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßposition der Einlaßmündung (2) zur Kühlölzufuhr auf einer Gerade angeordnet ist, die kreuzweise zur Längsachse des Motorzylinders und durch die Symmetrieachse der Projektion des Auspuff­ schlitzes auf den betrachteten Zylinderquerschnitt verläuft.

4. Kühlung nach Anspruch 1 in Verbindung mit einem Motor mit zwei Auspuffventilen im Motorkopf, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßposition der Einlaßmündung (2) zur Zufuhr des Kühlöls auf der kreuzweise zur Längsachse des Motorzylinders verlaufenden Symmetrieachse zwischen den Axialprojektionen der Auspuffventile angeordnet ist.

5. Kühlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des längeren Teils (L2) des Ringtunnels (1) - zwischen den jeweils auf eine Gesamtebene projizierten Ein- (2) und Auslaßmündung (3) gemessen - um 20% bis 50% größer als die Länge des kürzeren Teils (L1) ist.

6. Kühlung nach irgendwelchem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßmündung (3) zum Auslaß des Kühlöls in einer rechtwinkelig zur Ebene der Motorkurbelwelle (A-A Gerade) gelegenen Diametral­ ebene (C-C Gerade) auf der Luftaufprallseite angeordnet ist und in axialer Richtung vom Motorkopf mehr als die Einlaßmündung (2) entfernt ist.

7. Kühlung nach irgendwelchem Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einlaßmündung (2) auf einer Axialentfernung (d) von der Stirn­ fläche des Zylinders angeordnet ist, die im wesentlichen der Lage des ersten Kolben­ ringes in der Kolbenposition im oberen Totpunkt entspricht.

8. Kühlung nach irgendwelchem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Tunnelbreite (a) ein 0,005- bis 0,04-faches des Arbeitshubs (s) [mm] des Kolbens und die Tunnelhöhe (c) ein 0,1- bis 0,3-faches des Kolben­ hubs (s) ist, wobei die Deckenfläche des Tunnels (1) von der Zylinderstirnfläche um den Konstantbetrag von 6 mm plus ein (0,01 bis 0,05)-faches des Kolbenhubs (s) entfernt ist (Entfernung b).

9. Kühlung nach irgendwelchem vorangehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einlaßmündungsachse mit der Tangente (T-T) am Ringtunnel (1) einen Winkel (α) von 47° bis 37° einschließt, wobei es sich um die Orientierung der Mündung (2) zu dem kürzeren von zwei ungleich langen Tunnelbogenteilen (Längen L1, L2) handelt.

10. Kühlung nach irgendwelchem vorangehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mantelfläche der Auslaßmündung (3) bündig mit der Tunnelbodenfläche verläuft (axiale Entfernung e).

11. Kühlung nach irgendwelchem vorangehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Nennweiten (d2, d3) der Ein- (2) und Auslaßmündung (3) gleich sind und die Länge der jeweiligen Mündung (2; 3) - längs der Mündungsachse gemessen - zumindest ein Dreifaches der Mündungsnennweite (d2; d3) ist.

12. Kühlung nach irgendwelchem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß eine an den Tunnel (1) radial gestellte Einlaßmündung (4) von einer Einlaßhülse (5) gebildet ist, die in eine entsprechende Bohrung in der Motor­ zylinderwandung lagefest eingesetzt ist.

13. Kühlung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende der Einlaßhülse (5) an die senkrechte Tunnelgrenzwand angrenzt und an dem in den Tunnel (1) reichenden Hülsenende diametral gegenüberliegend zwei un­ gleiche Durchlaßausnehmungen (6, 7) vorgesehen sind, die sinngemäß in die Tunnelebene gestellt sind, so daß die kleinere (6) von den zwei Ausnehmungen gegen den längeren (L2) Tunnelbogenteil und die größere davon (7) gegen den kürzeren (L1) Tunnelbogenteil hinweist.

14. Kühlung nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6, 7) Halbkreise sind, die so dimensioniert sind, daß die eine Halbkreisfläche ein Zweifaches der anderen ist.

15. Kühlung nach irgendwelchem Anspruch 11 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einlaßhülse als ein Spannstift ausgebildet ist.