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Anordnung der Frischölpumpe und der Kühlwasserpumpe bei= einer Zweitaktbrennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf die Anordnung der Frischölpumpe und der Kühlwasserpumpe
bei einer Zweitaktbrennkraftmaschine.
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Bei einer bekannten Zweitaktbrennkraftmaschine mit Thermosiphonkühlung
in Kraftwagen wird dem Triebwerksraum Kraftstoff und Frischöl als eine in ihrer
Zusammensetzung von der Belastungseinstellung abhängig geregelte Mischung zugeführt.
Das Frischöl wird in den Kraftstoff durch eine Pumpe mit verstellbarem Hub gefördert.
Die Maschine erhält bei allen vorkommenden Außentemperaturen nur die jeweils zum
Betrieb notwendige Frischölmenge. Öl kann nicht mehr unverbrannt als Qualm der Auspuffanlage
entweichen. Die Frischölpumpe wird mit dem gleichen Keilriemen wie die Lichtmaschine
angetrieben. Der Frischölbehälter befindet sich über dem Auspuffrohr, so daß das
Frischöl im Betrieb erwärmt und dünnflüssig wird. Diese Art des Wärmeaustausches
birgt die Gefahr in sich, daß das Frischöl im Behälter unter ungünstigen Bedingungen
überhitzt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Frischöl einerseits beim Kaltstart
rasch auf Betriebstemperatur zu erwärmen, es aber andererseits vor der Gefahr der
Überhitzung zu schützen bzw. auch Schmieröle sowie Behältermaterialien verwenden
zu können, die an sich gegen hohe Temperaturen weniger beständig sind. Da ferner
bei den bekannten Zweitaktbrennkraftmaschinen die Hilfsaggregate im Vergleich zu
dem eigentlichen Motorblock viel Raum beanspruchen, ist es zugleich Aufgabe der
Erfindung, eine antriebs- und raumsparende Anordnung für die Frischölpumpe und die
Kühlwasserpumpe zu finden.
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Die Erfindung geht aus von einer Anordnung der Frischölpumpe und der
Kühlwasserpumpe bei einer Zweitaktbrennkraftmaschine, wobei die Frischölpumpe durch
Hubregelung eine von der Belastungseinstellung der Maschine abhängige Menge Frischöl
dem Brennstoff beimischt.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Frischölpumpe und die Wasserpumpe
ein durch Keilriemen angetriebenes Aggregat bilden, wobei die Frischölpumpe zwischen
der Antriebsscheibe und der Wasserpumpe angeordnet und letztere am Maschinengehäuse
auf der Mündung des Wasseransaugkanals angeflanscht ist. Die Anordnung ist baulich
einfach und bietet die Möglichkeit eines Wärmeaustausches zwischen dem Wasserraum
und dem Ansaugraum der Ölpumpe, ohne daß man eine überhitzung des Öles befürchten
muß bzw. an bestimmte Ölsorten und Behältermaterialien gebunden ist.
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Bei Brennkraftmaschinen ist es üblich, die Antriebe von einzelnen
Hilfsaggregaten zusammenzufassen. Man hat deshalb schon die Kühlwasserpumpe mit
dem Lüfter zu einem Aggregat zusammengefaßt, das mit der Einströmseite des Laufrades
am Maschinengehäuse angeflanscht und durch Keilriemen angetrieben ist.
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Es ist ferner bekannt, eine Zahnradölpumpe mit dem Lüfter zusammen
auf einer Welle anzuordnen und durch einen Riementrieb anzutreiben.
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Weiterhin ist es bekannt, aus mehreren Hilfsgeräten und deren gemeinsamem
Antrieb eine Baueinheit zu bilden, in welcher die Kühlwasserpumpe und die Ölpumpe
gleichachsig zu beiden Seiten des als Stirnradvorgelege ausgebildeten Antriebes
liegen. Die beiden Pumpen sind folglich durch das zwischen ihnen angeordnete Stirnrad
voneinander getrennt.
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Schließlich ist ein aus einer Mehrfachzahnradölpumpe und einer Kühlwasserpumpe
sowie einer Kraftstoffpumpe bestehendes Aggregat bekannt, das gleichfalls über ein
Zahnradvorgelege angetrieben wird, welches im Ölsumpf der Maschine angeordnet ist.
Der Saugraum der aus einem Vorratsbehälter ansaugenden Ölpumpe ist hier durch eine
Gehäusewand vom Wasserraum der Wasserpumpe getrennt. Ein gewisser Wärmeaustausch
zwischen Wasser und Öl ist dadurch zwar möglich, doch ist er praktisch bedeutungslos,
da die Wandfläche, an der die beiden Räume aneinandergrenzen, nur sehr klein ist.
Zudem handelt es sich bei dieser bekannten Ölpumpe - wie bei den zuvor erwähnten
Anordnungen -um eine Umlaufschmierpumpe, die bekanntlich erhebliche Ölmengen umwälzt,
so daß zu einer wirksamen Ölerwärmung - falls eine solche überhaupt beabsichtigt
war - andere Maßnahmen hätten ergriffen werden müssen.
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Die bisher mit anderen Hilfsmaschinen zusammengefaßten bekannten Ölpumpen
waren demnach stets Umlaufölpumpen, deren Betriebsbedingungen
mit
denen einer Frischöldosierpumpe nicht vergleichbar sind. Nach der Erfindung liegen
die Wasserpumpe und die Frischölpumpe unmittelbar nebeneinander. Damit ist einerseits
die Voraussetzung für den beabsichtigten intensiven Wärmeaustausch geschaffen, andererseits
konnte die bekannte einfache Bauweise, wonach das Maschinengehäuse einen Teil des
Wasserpumpengehäuses bildet, nutzbringend verwendet werden. Durch die erfindungsgemäße
Anordnung sind zwei Hilfsgeräte in vorteilhafter Weise verbunden, die für sich gegensätzliche
Aufgaben zu erfüllen haben. Die Wasserpumpe soll mit bestem Wirkungsgrad verhältnismäßig
große und konstante Mengen Wasser, die Frischölpumpe dagegen kleinste und genau
regelbare Mengen Öl fördern.
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In Ausgestaltung der Erfindung grenzt der Ansaugraum der Frischölpumpe
mit einer Wand an den Wasserraum der Wasserpumpe. Im Gegensatz zu der bekannten
Anordnung, bei welcher der Ansaugraum einer Umlaufölpumpe an den Wasserraum der
Kühlwasserpumpe angrenzt, braucht bei der Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
lediglich eine kleine Ölmenge erwärmt zu werden, so daß die an dieser kleinen Ölmenge
vorbeifließende große Kühlwassermenge dem Öl beim Kaltstart in kürzester Zeit genügend
Wärme zuführt, um das Öl dünnflüssig zu machen. Andererseits ist es ausgeschlossen,
daß die Schmiereigenschaften des Öles durch Überhitzen verschlechtert oder leicht
verdampfende Zusätze für den Winterbetrieb ausgeschieden werden, da das Öl höchstens
die Temperatur siedenden Wassers erreichen kann.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Gehäuse
der Frischölpumpe mittels einer Dichtfläche an das Gehäuse der Wasserpumpe angeflanscht
ist. Es kann so eine handelsübliche Schmierölpumpe verwendet werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Frischölpumpengehäuse
mittels einer Gleitlagerbuchse, die aus dem Frischölpumpengehäuse herausragt und
in eine Buchse des Wasserpumpengehäuses eingreift, gegenüber letzterem zentriert
ist. Die Herstellung wird dadurch vereinfacht. Man kann mit einer billig herzustellenden
ebenen Dichtfläche ohne Zentrierbohrungen oder Paßstifte auskommen.
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Das Laufrad der Wasserpumpe ist in besonders einfacher Weise auf das
z. B. verlängerte Ende der Antriebswelle aufgeschraubt und durch einen Bund zentriert.
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Eine gut wirksame und wenig Platz beanspruchende Dichtungsanordnung
besteht nach der Erfindung darin, daß die Dichtung neben der Gleitlagerbuchse die
eine Seitenwand des durch eine Abflußleitung mit der Atmosphäre verbundenen Leckwasserraumes,
die innere Stirnfläche der Nabe des Laufrades die andere Seitenwand bildet und der
Schleifring für die Feder der Dichtung den Leckwasserraum außen begrenzt.
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Erfindungsgemäß kann auch das Laufrad in einer besonderen Gleitlagerbuchse
gelagert sein und die Antriebswelle mit ihrem abgeflachten Ende in einen Schlitz
der Wasserpumpenwelle greifen. Diese Bauweise ist zwar in der Herstellung etwas
teuerer, hat aber den Vorteil, daß das Pumpenaggregat als Einbauaggregat für andere
Zwecke verwendet werden kann. Ferner steht für die Abdichtung zwischen Öl und Wasser
mehr Raum zur Verfügung. Das Schmieröl gelangt so ohne besondere Maßnahmen oder
besondere Vorrichtungen mit Sicherheit immer an die Schmierstellen der Wasserpumpenwelle.
Die Schmierung für die Wasserpumpe ist damit wartungsfrei.
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Weiter besteht ein Merkmal der Erfindung darin, daß die Lagerstelle
der Wasserpumpenwelle des eben erwähnten Ausführungsbeispiels durch eine Leitung
mit dem Raum zur Aufnahme des Schmieröls verbunden ist.
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Schließlich kann es vorteilhaft sein, wenn ein Sieb im Frischölansaugstutzen
angeordnet ist. Beim Kaltstart wird so die Siebtemperatur der Kühlwassertemperatur
schnell angeglichen und der Strömungswiderstand so weit herabgesetzt, daß er von
der Saugkraft der Pumpe überwunden werden kann.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung und
den Zeichnungen hervor.
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F i g. 1 zeigt eine beispielsweise Ausführung der Erfindung horizontal
geschnitten, F i g. 2 eine andere beispielsweise Ausführung, ebenfalls in einer
waagerechten Ebene geschnitten dargestellt.
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Das Gehäuse 1 a für die Frischölpumpe 1 ist über eine
Dichtfläche 2 mit dem Gehäuse 3 a der Wasserpumpe 3 verbunden und das ganze Aggregat
an der Dichtfläche 4 des Maschinengehäuses 5 mit Schrauben 6 bzw. 7 befestigt.
In dem Gehäuse 1 a der Frischölpumpe 1 ist die Antriebswelle 8 in
einem Kugellager 9 und einer Gleitlagerbuchse 10 gelagert. Sie wird
durch die Antriebsscheibe 11 angetrieben, die über einen Keilriemen mit einem
Keilriemenrad an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist.
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Das Schneckenrad 12 der Antriebswelle 8 treibt über
ein Zahnrad 13 den ölpumpenkolben an, der abhängig von der Belastungseinstellung
der Brennkraftmaschine dem Kraftstoff frisches Öl zuführt.
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Auf dem anderen Ende der Antriebswelle 8 ist mit dem Gewinde
14 die Nabe 15 des Laufrades 16 aufgeschraubt und wird durch den Bund 17 getragen
und zentriert.
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Mit dem aus der Dichtfläche 2 herausragenden Ende der Gleitlagerbuchse
10 ist das Gehäuse 3 a der Wasserpumpe 3 mit der Buchse
18 zentriert. Die Buchse 18 trägt noch eine Dichtung 19, die
das Austreten von Öl aus der Gleitlagerbuchse 10 bzw. ein Eintreten von Leckwasser
in die Gleitlagerbuchse 10
verhindert.
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Zwischen der Dichtung 19 und der Stirnfläche 20
der Nabe
15 befindet sich ein Leckwasserraum 21,
der außen durch den Schleifring
22 der Dichtung 23
gebildet wird. Die Wand 24 zwischen dem Wasserraum
25, in den das Wasser aus dem Wasseransaugkanal 26 im Maschinengehäuse 5
vom Laufrad 16
gefördert wird, grenzt an den Ansaugraum 27, der durch den
Frischölansaugstutzen 28 mit frischem Öl
aus dem Ölbehälter versorgt
wird.
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In dem Frischölansaugstutzen 28 befindet sich ein Sieb
29. Das im Ansaugraum 27 erwärmte Öl saugt die Frischölpumpe 1 an
und führt es z. B. in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe geregelt in
die Kraftstoffleitung kurz vor der Düse bzw. dem Mischrohr des Vergasers ein. Das
Sieb 29
liegt nahe an dem Wasserkreislauf, und dementsprechend wird das in
ihm befindliche Öl schnell erwärmt. Das ist deswegen besonders wichtig, weil
ein
Sieb mit verhältnismäßig großer Berührungsfläche dem kalten Öl einen großen Widerstand
bietet.
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Wenn die Brennkraftmaschine angelassen wird, beispielsweise in kaltem
Zustand im Winter, dann treibt die Antriebsscheibe 11 mit der Antriebswelle 8 die
Frischölpumpe 1 und das Laufrad 16 an. Nach wenigen Umdrehungen ist das Wasser in
dem Wasseransaugkana126 durch die Verbrennungen in den Zylindern erwärmt und wird,
da der Thermostat geschlossen ist, nicht im Kühler gekühlt, sondern in einer Art
Kurzschlußkreislauf dem Motor wieder zugeführt und weiter erwärmt. Durch das Vorbeiströmen
des warmen bzw. heißen Wassers an der Wand 24 wird das Öl im Ansaugraum 27
vorgewärmt, so daß es bald nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine die normale
Temperatur und damit die normale Viskosität erhält und daher Öl von der Frischölpumpe
1 in der vorgeschriebenen Menge dem Kraftstoff jeweils in Abhängigkeit von der Belastungseinstellung
der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
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Hat das Kühlwasser den im Wasseransaugkanal 26 bzw. im Kühlwasserkurzschlußkreislauf
die Betriebstemperatur erreicht, dann öffnet der Thermostat den Zufluß zum Kühler
teilweise oder ganz. Das Wasser wird entsprechend der durch die Zylinder zugeführten
größeren Wärmemenge weiter erhitzt, aber beim Durchströmen des Kühlers vor dem Erreichen
einer zu hohen Temperatur bewahrt. Das Wasser, das an der Wand 24 vorbeiströmt,
wird also höchstens die Siedetemperatur erreichen, so daß das Öl nicht durch überhitzung
in seinen Schmiereigenschaften verschlechtert werden kann. Normalerweise liegt die
Betriebstemperatur zwischen den beiden beschriebenen extremen Bedingungen. Die Viskosität
des Öles, das der Frischölpumpe zugeführt wird, wechselt im Laufe der unterschiedlichen
Betriebsbedingungen nur wenig, so daß sich dieser Wechsel nicht auf die Menge des
geförderten Öles schädlich auswirkt, sondern der Brennkraftmaschine im kalten wie
im warmen Zustand im wesentlichen die gleiche Ölmenge zugeführt wird.
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Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsmöglichkeit ist am Maschinengehäuse
5 das Gehäuse 30 für die Wasserpumpe angeflanscht. An der anderen Flanschfläche
31 des Gehäuses 30 ist das Gehäuse 32 für die Frischölpumpe angeschlossen. In dem
Gehäuse 30 ist die Welle 33 zum Antrieb des Laufrades 16 in der Gleitlagerbuchse
34 gelagert.
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Die Welle 33 hat einen Schlitz 35, in den das abgeflachte Ende 36
der Antriebswelle 37 greift. Die Buchse 34 ist durch eine Leitung 38 mit dem Raum
39 zur Aufnahme von Frischöl verbunden und wird so automatisch geschmiert. Auch
hier wird durch die Wand 24 das Öl von dem Kühlwasser erwärmt und auf die
richtige Betriebstemperatur gebracht.
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Ebenso ist die Frischölpumpe und die Wasserpumpe auf einfache Weise
zu einem Aggregat verbunden.