DE734533C - Kuehlverfahren bei fluessigkeitsgekuehlten Brennkraftmaschinen zum Antrieb von Luftfahrzeugen mit einem durch eine Abgasturbine angetriebenen Lader und Fluessigkeitskuehlung der vom Lader gefoerderten Luft und Einrichtung zur Durchfuehrung des Kuehlverfahrens - Google Patents

Description

• Kühlverfahren bei flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen zum Antrieb von Luftfahrzeugen mit einem durch eine Abgasturbine angetriebenen Lader und Flüssigkeitskühlung der vom Lader geförderten Luft und Einrichtung zur Durchführung des Kühlverfahrens Bei flüssigkeitgekühlten Brennkraftmaschinen zum Antrieb von Luftfahrzeugen steigt mit zunehmender Flughöhe infolge der abnehmenden Außentemperatur die Wärmeabfuhr im. Kühler. Gleichbleibende Leistung der Brennkraftmaschine erfordert aber unter anderem auch gleichbleibende Wärmeabfuhr durch die Kühlflüssigkeit. Deshalb sind die Kühler meistens mit Einrichtungen versehen, welche z. B. durch teilweises Abdecken des Kühlers bei zunehmender Flughöhe die Temperatur der Kühlflüssigkeit am Kühleraustritt auf gleichbleibender Höhe halten.
• Ist bei einer Brennkraftmaschine zum Antrieb von Luftfahrzeugen eine Abgasturbine zum Betrieb eines Laders vorgesehen, so steigen mit zunehmender Flughöhe wegen des abfallenden Außendruckes Drehzahl und Leistung der Abgasturbine. Gleichzeitig erhöht sich das Verdichtungsverhältnis und damit die Temperatur der geförderten Luft. Temperaturerhöhung der Zylinderladung hat aber einen Leistungsabfall der Brennkraftmaschine zur Folge.
• Die Erfindung betrifft ein Kühlverfahren für flüssigkeitgekühlte Brennkraftmaschinen zum Antrieb von Luftfahrzeugen, welche °inen durch eine Abgasturbine angetriebenen Lader aufweisen, mit Kühlung der vom Lader geförderten Luft. Erfindungsgemäß wird zur Kühlung der Spül- und Ladeluft der Überschuß der Kühlerleistuttg verwendet, der mit zunehmender Flughöhe infolge Absinkens der Außentemperatur über der zur Maschinenkühlung erforderlichen Leistung nutzbar gemacht werden kann.
• Zur Erklärung des Verfahrens dient das Schaubild Abb. z, welches die Abhängigkeit der abgeführten Wärmemenge Q von der Flughöhe Hdarstellt. Die von einem nichtgeregelte n Kühler abgeführte Wärmemenge nach der Linie Q1 steigt bis zu einer gewissen Flughöhe infolge der sinkenden Außentemperatur an, um dann als Folge des überwiegenden Einflusses der gleichzeitig abnehmenden Luftdichte wieder abzusinken. Wird die Spül- und Ladeluft _ge= kühlt, so sinkt die zur 'Maschinenkühlung noch verfügbare Kühlerleistung entsprechend dem Linienzug Q2. Die zur Kühlung der Spül- und Ladeluft abzuführende Wärmemenge Q1 Q., steigt mit zunehmender Flughöhe an. Von einem geregelten Kühler sei zur Aufrechterhaltung- einer gleichbleibenden Leistung der Brennkraftmaschine die gleichbleibende Wärmemenge nach der Linie Q", abzuführen, die in Bodennähe der Gesamtleistung des Kühlers entsprechen soll. Bis zu einer gewissen Flughöhe H1 verläuft dann die Linie Q_ unterhalb der Linie Q",, d. h. bis zu einer gewissen Flughöhe H1 würde die vollständige Kühlung der vom Lader geförderten und verdichteten Luft eine solche Erhöhung der Temperatur der Kühlflüssigkeit zur Folge haben, daß die zur Abfuhr der gleichbleibenden Wärmemenge nach der Linie Q", am Kühleraustritt erforderliche Temperatur nicht eingehalten werden könnte, sondern einen zu hohen Wert annehmen würde. Das Verfahren sieht deshalb vor, daß zur Kühlung der Spül- und Ladeluft nur der Überschuß der Kühlerleistung Verwendung findet, der mit zunehmender Flughöhe über der zur 'Maschinenkühlung erforderlichen Leistung nach der Linie Q", nutzbar gemacht werden kann. Im Schaubild Abb. i entspricht diesem Ü berschuß bis zur Flughöhe H1 der jeweilige Abstand zwischen den beiden Kurvenzügen Q", und Q, Oberhalb der Flughöhe H1 steht genügend überschüssige Kühlerleistung zur Verfügung, um die Kühlung der Spül- und Ladeluft vollständig durchzuführen. Hierzu muß nur die Wärmemenge Q,7-Q., abgeführt werden, während ein ungeregelter Kühler über der zur Maschinenkühlung abzuführenden Wärmemenge Q", hinaus die Wärmemenge Qt- Q," abführen würde. Ein Teil der Kühlerleistung von der Größe Q@ Q," muß deshalb, wenn die Spül- und Ladeluft gekühlt und die zur Maschinenkühlung abgeführte Wärmemenge auf gleicher Höhe gehalten werden soll, oberhalb der Flughöhe Hl unwirksam gemacht werden.
• Das Verfahren sieht eine Aufteilung der den Kühler verlassenden Kühlflüssigkeit in der «eise vor, daß ein Teil den Kühlräumen der Brennkraftmaschine zugeleitet wird, während der andere, zweckmäßig tiefer gekühlte Teil, nachdem er mit einem gewissen Betrag, dessen Größe von der Flughöhe abhängig ist, zur Kühlung der Spül- und Ladeluft herangezogen wurde, wieder mit der Kühlflüssigkeit im Kühler vermischt wird. Über die Abhängigkeit der Kühlerleistung von den beiden Kühlflüssigkeitsströmen-. gibt das Schaubild Abb. i Auskunft. Die den Kühlräumen der Brennkraftmaschine zugeleitete Flüssigkeitsmenge ist so bemessen, daß sie unter Berücksichtigung eines im Kühler gegebenenfalls stattfindenden Temperaturausgleichs zwischen den beiden Flüssigkeitsströmen in der Flughöhe Hl die Wärmemenge Q", abführt, während der gesamte andere Teil der Kühlflüssigkeit in dieser Flughöhe gerade zur vollständigen Kühlung der Spül- und Ladeluft, d. h. zur Abfuhr der Wärmemengen Q1 und Q., ausreicht. In Bodennähe hingegen kann die gleichbleibende Wärmemenge Q", am Kühler nur dadurch abgeführt werden, daß der gesamte zweite Teil der Kühlflüssigkeit, ohne Wärme von der Spül- und Ladeluft aufgenommen zu haben, zur Herabsetzung der Temperatur der Kühlflüssigkeit im Kühler mit dieser gemischt «-ird. Zwischen Bodennähe und Flughöhe H1 wird ein gewisser von der Flughöhe H abhängiger Betrag der nicht den Kühlräumen der Brennkraftmaschine zugeleiteten Kühlflüssigk°it zur Kühlung der Spül- und Ladeluft benutzt und dann mit dem Rest gemischt dem Kühler wieder zugeleitet.
• Abb. 2 zeigt planmäßig eine nach dem bz!-schriebenen ''erfahren arbeitende Kühlanlage. Vom Kühler z wird die Kühlflüssigkeit über eine Leitung -z durch die Förderpumpe 3 in die Kühlräume der Brennkraftmaschine .I gedrückt und gelangt von dort über die Abflußleitung 5 in den Kühler i zurück. Ein Teil der Kühlflüssigkeit wird im Kühler i durch besonders ausgebildete hintereinandergeschaltete. Kühlelemente 6 geleitet, so daß diese Teilmenge eine tiefere Temperatur annimmt, als der durch die Leitung 2 abgeführte Kühlmittelstromaufweist. Zum Anschluß an die Kühlelemente b ist eine besondere Abflußleitung 7 vorgesehen, welche durch eine weitere Förderpumpe 8 bis zu einem Dreiwegehahn 9 geführt ist. Durch den Dreiwegehahn 9 kann die Leitung 7 mit einer zum Kühler i zurückführenden Leitung ii verbunden «erden oder mit einer Leitung io, welche an die Kühlelemente 12 eines Luftkühlers 13 angeschlossen ist, dessen Abflußleitung 14 in die zum Kühler i zurückführende Leitung ii mündet. Der Dreiwegehahn 9 ist für gleichbleibende Durchflußmenge gebaut, so daß bei Verkleinerung der Durchflußmenge z. B. zwischen den Leitungen 7 und il die Durchflußmenge zwischen den Leitungen 7 und io entsprechend vergrößert wird und umgekehrt. Der Luftkühler 13 dient zur Kühlung der Spül- und Ladeluft und ist zu diesem Zwecke in der Luftleitung 15 angeordnet, die von dem durch die Abgasturbine 16 angetriebenen Lader 17 zu den 7.vlindern der Brennkraftmaschine .I führt. Zur Steuerung des Dreiwegehahns 9 dient zweckmäßig ein vom Druck der Außenluft beeinflußter Regler, der so eingestellt ist, daß der Dreiwegehahn, «renn sich das Luftfahrzeug am Boden befindet, die Verbindung zwischen den Leitungen 7 und ii und von einer bestimmten Flughöhe ab die Verbindung zwischen den Leitungen 7 und io herstellt, während im ersten Fall die Leitung io und im zweiten Fall die Leitung ii ganz abgeschlossen ist. Bei Zwischenhöhen wird die durch die Leitung 7 anströmende Kühlflüssigkeit nach einem von der Flughöhe abhängigen Verhältnis auf die beiden Leitungen io und ii verteilt.
• An Stelle des Dreiwegehahns g kann auch ein einfacher Absperrhahn 18 in der Leitung ii zwischen den Einmündungen der Leitung io und 14 vorgesehen sein. Bei ganz geöffnetem Absperrhahn 18 wird infolge der verschiedenen Strömungswiderstände in der Leitung ii und im Kühler 13 dann noch ein kleiner Teil der Kühlflüssigkeit durch den Kühler 13. strömen. Hierdurch wird die Wirkung der Kühleinrichtung nicht wesentlich beeinflußt, andererseits aber die Bildung und Erhaltung von Dampfblasen im. Kühler 13 bekämpft.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE i. Kühlverfahren bei flüssigkeitgekühlten Brennkraftmaschinen zum Antrieb von Luftfahrzeugen-mit einem durch eine Abgasturbine angetriebenen Lader und Flüssigkeitkühlung der vom Lader geförderten Luft, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Lader (17) geförderte Luft mit dem Überschuß der Kühlerleistung- gekühlt wird, der von einer Flughöhe ab infolge Absinkens der Außentemperatur über der zur Maschinenkühlung erforderlichen Leistung vorhanden ist.
2. 2. Kühlverfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Ladeluft von der Flughöhe abhängig bewirkt wird.
3. 3. Einrichtung zur Durchführung des Kühlverfahrens nach den Ansprüchen i oder 2, mit zwei im Strom der von der Maschine kommenden Kühlflüssigkeit parallel geschalteten Kühlern, von denen der eine die gekühlte Flüssigkeit zur Maschine und der andere an einen Wärmeaustauscher für die Ladeluft abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatz der Kühlflüssigkeit durch den Wärmeaustauscher (i2,13) durch Steuerglieder (Drei-,vegehahn 9, Absperrschieber 18) derart regelbar ist, daß der Kühlmittelstrom entweder ganz oder teilweise zur Kühlung der Spül- und Ladeluft dient oder unter Umgehung des Wärmeaustauschers in den zur Maschine geführten Teilstrom zurückfließt.