DE714075C - Einrichtung zur Kuehlung von luftgekuehlten Brennkraftmaschinen in Reihenbauart - Google Patents

Einrichtung zur Kuehlung von luftgekuehlten Brennkraftmaschinen in Reihenbauart

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DE714075C
DE714075C DEB173241D DEB0173241D DE714075C DE 714075 C DE714075 C DE 714075C DE B173241 D DEB173241 D DE B173241D DE B0173241 D DEB0173241 D DE B0173241D DE 714075 C DE714075 C DE 714075C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/04Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for air cooling
    • F02F1/06Shape or arrangement of cooling fins; Finned cylinders
    • F02F1/065Shape or arrangement of cooling fins; Finned cylinders with means for directing or distributing cooling medium

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Diese Tatsache stellt eines der Haupthindernisse dar, die sich einer Verwirklichung der auf mehrreihige, vielzylindrige Motoren hinzielenden Baugedanken entgegenstellen.
  • Dazu kommen noch Erwägungen anderer Art, die die bisherige Art der Kühlluftführung als nachteilig erscheinen lassen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • - 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Führung und Verteilung der Kühlluft auf die einzelnen Zylinderreiben von luftgekühlten Brennkraftmaschinen mit zwei oder mehreren nebeneinanderliegenden und von einer gemeinsamen Verkleidung umschlossenen Zylinderreihen, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Querschnitte der Räume zwischen benachbarten "Zylinderreihen (8, 9) durch Leitbleche (i, 2, 3 bzw. 15) so unterteilt sind, daß zusammen mit der Verkleidung (i i) der Zylinderreihen je ein Zuführungskanal (1a bzw. 17) und je ein stirnseitig abgeschlossener Abführungskan:al (1d. bzw. 16) im Zwischenraum zwischen den Zylinderreihen (8, 9) gebildet wird, wobei das Leitblech so ausgebildet und angeordnet ist, daß der Querschnitt des die Kühlluft zuführen(len Kanals in Richtung der Luftströmung stetig ab und der Querschnitt des die erwärmte Luft abführenden Kanals stetig zunimmt. a. Leitvorrichtung nach Anspruch i zur getrennten Kühlung von Zylinderköpfen und Zylinderfüßen durch sich kreuzende Luftströme, dadurch gekennzeichnet. daß das Leitblech (1, 2, 3) so angeordnet ist, daß je ein die Zylinderköpfe und die Zylinderfüße voneinander trennender Kanal (1a bzw. 1.1) gebildet wird, von denen der eine (12) zur Zuführung und der andere (1a) zur Abführung der Kühlluft dient, die durch besondere entsprechend bemessene und in die Kanäle eingebaute Führungsbleche (io) den einzelnen Zylindern zugeführt und von ihnen abgeleitet wird.
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