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Einrichtung zur. Kühlung von luftgekühlten Brennkraftmaschinen in
-Reihenbauart Die Entwicklung von schnellen Flugzeugen verlangt Motoren hoher Leistung
mit kleinstmöglichen Abmessungen. Der Weg, uin zu diesem Ziele zu gelangen, besteht
in der Anordnung einer Vielzahl von Zylindern mit verhältnismäßig geringem Einzelhubraum
auf einem Kurbelgehäuse.
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Um in Verfolg dieses Baugrundsatzes die Baulänge der Motoren nicht
allzusehr anwachsen zu lassen, werden die Zylinder bei derartigen Hochleistungsmotoren
in mehreren Reihen angeordnet. Die bisher bekannten Bauformen solcher Motoren sind
mannigfaltig, so sind beispielsweise u. a. Motoren mit zwei V-förmig angeordneten
Zylinderreihen (V-Motoren) und solche. mit mehrerer. gleichgerichtet nebeneinander
oder im Winkel zueinander stehenden Zylinderreihen (H-Motoren; X-1Totoren, W--Motoren,
Fächermotoren) bekanntgeworden.
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Es versteht sich nun von selbst, daß die Entwicklung, wenn sie der
Forderung nach immer weitergehender Leistungssteigerung bei gleichzeitiger Einhaltung
bestimmter Grenzen für die Baulänge der Klotoren gerecht werden will, auf die vorstehend
genannten Bauformen mit mehreren - beispiels@veise vier - Zylinderreihen hinzielt.
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Den Grenzfall dieser Entwicklungsrichtung stellt der 'Mehrfachsternmotor
dar, bei dem die Zylinderreihen, ebenso wie beim einfachen Sternmotor mit nur in
einer Ebene angeordneten Zylindern, am Umfang des ganzen Kurbelgehäuses verteilt
sind, wodurch geringste Baulänge für derartig vielzylindrige Motoren erreicht wird.
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Bisher war es üblich, die Kühlluft bei Reihemnotoren so zu führen,
d.aß sie an der Stirnseite des Motors dem Raum zwischen benachbarten Zylinderreihen
zugeführt, aus diesem Raum schräg über diese beiden Zylinderreihen nach außen oder
nach der anderen Seite der Zylinderreihen so geleitet wurde, daß die Hauptströmungsrichtungen
der Kühlluft dieser beiden benachbarten Zylinderreihen im Winkel zueinander verliefen.
Um dies zu erreichen, wurde die Anordnung von Führungsblechen in den Zu- und Nbleitungskanälen
in-verschiedenen Ausführungen vorgeschlagen, beispielsweise bei einem einreihigen
Motor derart, daß voneinander getrennte Kühlluftströme entstehen, die sich längs
der Zylinderreihen in verschiedenen Ebenen derart überschneiden, daß die auf .der
einen Seite der Zylinderreihe zugeführte Luft auf der entger;engesetzten Seite aligefüiirt
wird.
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Bei derartigen Ausführungen ist es auch bekannt, die Kühlluft durch
zwischen nebeneinanderliegenden Zylindern 'einer Zylinderreihe angeordnete, zweckmäßig
gestaltete Leitbleche
nach Entlangströmen an der Zylinderreihe
zu zwingen, die einzelnen Zylinder zwischen den Kühlrippen zu umströmen, worauf,
sie an der anderen Seite der Zylinderreibe wieder abgeführt wird.
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Für mehrreihige Motoren angewandt, hat diese Art der Kühlluftführung
zur Folge, daß von sämtlichen Querschnitten zwischen den einzelnen Zylinderreihen
an der Stirnseite des Motors nur jeder zweite zur Einleitung der Kühlluft benutzt
wird, weil der gleiche Teil zur Abführung der-Luft an der Rückseite des '.Motors
benötigt wird, bzw. wenn der ganze zur Verfügung stehende Querschnitt zur Zuführung
von Luft ausgenutzt wird, so verbleibt nunmehr ein praktisch viel zu kleiner Querschnitt
zur Abführung der erwärmten Luft. Die auf diese Weise an den Zylindern vorbeistrcmende
Kühlluftmenge, die von der Größe des Stromquerschnittes abhängt, ist bei derartigen
Motoren mit einer Vielzahl von Zylindern zu klein, um die anfallenden Wärmemengen
bei hohen -Motorleistungen von den Zylindern abzuführen.
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Diese Tatsache stellt eines der Haupthindernisse dar, die sich einer
Verwirklichung der auf mehrreihige, vielzylindrige Motoren hinzielenden Baugedanken
entgegenstellen.
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Dazu kommen noch Erwägungen anderer Art, die die bisherige Art der
Kühlluftführung als nachteilig erscheinen lassen.
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Die Bauform mehrreihiger Motoren mit nur an einer Seite des Kurbelgehäuses
angeordneten Zylinderreihen, beispielsweise der Doppel-V-Motor, Fächermotor, hierher
gehört auch der bekannte einfache V-Motor, bedingt eine verhältnismäßig große Breite
an deren ausladendsten Punkten; die um so beträchtlicher ist, je mehr Zylinderreihen
angeordnet werden. Dieser Umstand ist wegen der schlechten Sichtverhältnisse für.den
Flugzeugführer, insbesondere bei einmotorigen Flugzeugen, auch wegen der Erhöhung
des Luftwiderstandes durch Vergrößerung der Motorstirnfläche, besonders bei mehrmotorigen
Flugzeugen mit vor der Flügelnase angeordneten :Motoren, nachteilig.
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Zur Verbesserung der Sichtverhältnisse ist bereits der Weg eingeschlagen
worden. di,-Zylinder häligend anzuordnen: wenn auch hierdurch die Sichtbehinderung
vermindert wird ist auf diese Weise die nachteilige, durch Verbreiterung des Motors
hervorgerufene Vergrößerung des Luftwiderstandes nicht beseitigt.
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Um diesem Cbelstand abzuhelfen, geht deshalb das Bestrelwli dahin,
bei mehrreihigen -Motoren der vorbeschriebenen Art den. Achswitikel -zwischen den
Zylinderreihen möglichst klein zu halten, wodurch die -Motorbreite herabgesetzt
wird. Auch bei V-Motoren mit nur zwei im Witikel zueinander stehenden Zylinderreihen,
bei denen an sich die Stirnfläche des -Motors nicht so ausladend ist wie bei Motoren
mit mehreren Zylinderreihen (Doppel-V--lotor ), werden durch Verkleinerung des Zylinderwinkels
erhebliche Vorteile erzielt, da sich ja bekanntlich jede strömungstechnische Verbesserung
der äußeren Form. des Flugzeuges günstig auf die erreichbare Geschwindigkeit auswirkt.
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Je kleiner nun aber die Zylinderwinkel g:_°-wählt «-erden,, desto
schwieriger wird die Führung der Kühlluft, und vor allem um so kleiner und damit
um so unzureichender für die erforderliche Wärmeabfuhr wird bei der gestrebten Verringerung
der Motorstirn-. -!n k# fläche die auf die bisherige Art geführte Kühlluftmenge,
die, wie bereits erörtert, an sich schon bei mehrreihigen Motoren mit üblichen Zylinderwinkeln
unzulänglich wird.
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- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die Kühlluft so zu
führen, daß bei weitgehend gleich günstigen --erhältnissen Hinsichtlich der Kühlung
für alle Zylinder eine gegenüber der bisher üblichen stark vergr<ißerte, für
die Wärmeabfuhr auch bei hohe Motorleistung genügende Kühlluftinenge au den Zylindern
entlang geleitet wird, so dal.i es gelingt, die obenrrwälinten Schwierigkeiten bei
mehrreihigen, luftgekühlten -Motorei zti überwinden und die Kühlluftinenge bei üblichen
Zylinderwinkeln durch entsprechende Kühlluftfiilirung derart zu vergrößern, daß
mehr Luft, als zur Wärmeabfuhr unbedingt erforderlich ist, zur Verfügung steht,
so daß es möglich ist, die Zylinderachswinkel zur Verkleinerung des Stirnwiderstandes
kleiner zu wählen, ohne daß ein Mangel an Kühlluft, der eine Lberhitzung des -Motors
zur Folge hätte, eintritt.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der vorliegenden Erfindung
darin, bei einer Brennkraftmaschine mit in mehreren parallel zueinander verlaufenden
Reihen angeordneten Zylindern und einer die Zvlirlderreilien gemeinsam umschließenden
-zerkleidtnir Luftleitbleche so anzuordnen, dale die gesamte Ouerschnittsfläche
ohne eine Verengung der Durchgangsquerschnitte soNvolil an der Stirnall auch an
der Rückseite des :Motors einerseits für den Ein- und andererseits für den Austritt
der Kühlluft zur Verfügung steht, wodurch die an den Zylindern vorbeigeleitete Kühlluftmenge
gegenüber der Luftmenge, die nach den bisher bekannten AusfülirunYsfortnen ausgenutzt
werden konnte, verdoppelt wird.
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Dies geschieht grundsätzlich dadurch, daß in den gemeinsamen Räumen
zwischen lwnachbarten Zvlinderreilien durch die erfindungsgenläße Anordnung der
Leitbleche v(-ineinander
getrennte. Ein- und Austrittsräume derart
gebildet werden, daß zusammen mit der Verkleidung der Zylinderreihen je ein Zuführungskanal
und je ein stirnseitig abgeschlossener Abführungskanal im Zwischenraum zwischen
den Zylinderreihen gebildet wird; wobei das Leitblech so ausgebildet und angeordnet
ist, daß der Querschnitt des die Kühlluft zuführenden Kanals in Richtung der Luftströmung
stetig ab und der Querschnitt des die erwärmte Luft abführenden Kanals stetig zunimmt.
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Zur Verdeutlichung dieses Erfindungsgedankens dienen die Strömungspläne
der Abb. i u. 2. Abb. i zeigt drei Zylinderreihen, zwischen denen der Verlauf der
Stromfäden der gemäß der Erfindung geführten Kühlluft angedeutet ist. Deutlich ist
daraus zu ersehen, wie die einem Zylinderzwischenraum zugeführte Kühlluft sich nach
dem Umströmen der beiden benachbarten Zylinderreihen in zwei getrennten Strömen
auf die beiden nebenliegenden Zylinderzwischenräume verteilt und durch die mit Hilfe
der Leitbleche geschaffenen Unterteilungen dieser Zwischenräume abgeführt wird und
wie die den nebenliegenden Zylinderzwischenräumen zugeführten Luftströme durch den
einen Teilraum der zwischen diesen Räumen liegenden Zylinderlücke abgeführt werden.
Dabei sind die Zu- und Abführungskanäle in den einzelnen aufeinanderfolgenden Zylinderzwischenräumen
so angeordnet, daß die Zylinderkopfkanäle und Zylinderfußkanäle wechselweise aufeinanderfolgen,
so daß der jeweils auf der Lufteintrittsseite als Kopfstrom ausgebildete Kanal auf
der Luftaustrittsseite zur Fußstromführung dient und umgekehrt.
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A.bb. 2 zeigt die Anordnung der senkrecht zu den Halbierungsebenen
der betreffenden Zylinderzwischenräume angeordneten Leitbleche in den einzelnen
Zylinderzwischenräumen im Seitenriß. Auch hier beschränkt sich die Darstellung auf
strichmäßige Andeutung. Jedenfalls ist zu entnehmen, daß die Querschnitte der Zylinderzwischenräume
für die Luftzufuhr und -abfuhr (durch Pfeile kenntlich gemacht) im vollen Umfange
ausgenutzt werden.
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Die Teilungswände der nebeneinander dargestellten Zylinderreihenlücken
können dabei in gleicher oder entgegengesetzter Schrägrichtung verlaufend angeordnet
werden. Nur muß die dem Teilraum einer Zylinderlücke, dessen Querschnitt in Motorlängsrichtung
nach rückwärts abnimmt, zugeführte Kühlluft dem oder den Teilräumen der anliegenden
Zylin.derlükken zugeleitet werden, deren Querschnitt in gleicher Richtung im gleichen
Verhältnis zunimmt, damit immer der gleiche Gesamtdurchströmquerschnitt längs des
ganzen Strömungsweges zur Verfügung steht. Die Verwirklichung des Erfindungsgedankens
ist in einer beispielsweisen Ausführungsform an einem V-Hängemotor in den Abb. 3
und 4 veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. 3 die Anordnung der Luftleitbleche nach
einem Schnitt A-B-C der Abb. 4 und Abb. 4 einen Schnitt D-E der Abb. 3.
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Zur getrennten Kühlung der Zylinderköpfe und der Zylinderfüße durch
sich kreuzende Luftströme sind die Luftleitblech.e i, 2, 3. so angeordnet, daß je
ein die Zylinderköpfe und die Zylinderfüße voneinander trennender Kanal 12 bzw.
14 entsteht, wovon der Kanal 12 zur Zuführung und der Kanal 14 zur Abführung der
Kühlluft dient. Zweckentsprechend ausgebildete Luftleitbleche io zwischen den nebeneinanderliegenden
Zylindern einer Reihe sorgen für Umspülung der Zylinder. Das Leitblech i verteilt
die zugeführte Kühlluft auf die beiden Zylinderreihen 8 und 9, ebenso wie es die
an der anderen Zylinderseite zugeführte, nach Umströmen der Zylinder erwärmte Kühlluft
dem Ausgangsquerschnitt zuführt.
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Die erfindungsgemäße Unterteilung des Zylinderzwischenraumes und im
Falle des Ausführungsbeispieles des Raumes zwischen der Zylinderreihe 8 und dem
Umkleidungsblech ii oder zwischen der Zylinderreihe g und dem Urnkleidungsblech
i i erfolgt durch die Leitbleche :2 und 3, durch .die der Kühlluftstrom einer Zylinderreihe
entsprechend der Erfindung ebenfalls wieder in zwei getrennte Kühlluftströme für
die Zylinderköpfe und die Zylinderfüße unterteilt wird. Dies ist an Hand der Abb.4
ohne weiteres verständlich.
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Die in den Querschnitt 12 auf der lnnenseite der Zylinderreihe 8 eintretende
Luft wird in der angegebenen Pfeilrichtung über die Zylinderköpfe und auf der Außenseite
dieser Zylinderreihe durch das Leitblech 3 nach rückwärts geführt, und die durch
den Querschnitt 13 eintretende Kühlluft wird in Pfeilrichtung um den Zylinderfuß
und durch Querschnitt 14 zwischen den Zylinderreihen abgeleitet. Die Trennungswände
verlaufen dabei entlang den Zylinderreihen so, daß sich fortlaufend die Eintrittsquerschnitte
verkleinern und die Austrittsquerschnitte vergrößern, aber immer so, daß die Summe
der Ein- und Austrittsquerschnitte einer Zylinderreihe gleichbleibt oder gegebenenfalls
der Austrittsquerschnitt im Verhältnis zur Lufterwärmung etwas größer wird.
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Durch diese Unterteilung des Kühlluftstromes wird erstens die angestrebte
volle Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Ein- und Austrittsquerschnitte erreicht,
wodurch die zur Kühlung herangezogene Kühlluftmenge gegenüber der bisherigen Art
der Kühlluftführung verdoppelt wird, und zweitens
ermöglicht, die
den einzelnen Zylinderteilen, Kopf und Fuß, zugeführte Kühlltiftmenge zu bemessen,
was sehr vorteilhaft ist.
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Eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgedankens zeigen die Abb.
5 und 6, wie sie vorteilhaft beispielsweise fjir einen Motor mit der möglichst höchsten
Anzahl von Zylinderreihen am Umfang des Kurbelgeliäuses. einen Mehrfachsternmotor,
angewendet werden kann. Zur Vereinfachung sind nur zwei Zylinderreihen herausgegriffen
und dargestellt, die an sich auch die Gesamtzahl der Jlotorzylinder darstellen können.
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Der Sektorzwischenraum ist in diesem Falle durch das Leitblech 15
so unterteilt,'daß von den beiden Teilräumen der eine, 16, zur Abfuhr der von der
nebenliegenden Zylinderreihe abströmenden Luft und der andere, 17, für die Zufuhr
der Luft zu der folgenden Zylinderreihe benutzt wird, die wiederum durch den entsprechenden
Teilrauen 18 des nächsten Sektorraunies abgeleitet wird.