DE2649562A1

DE2649562A1 - Verbrennungsmotor mit einem einzigen kreislauf fuer kuehlung und schmierung durch dieselbe fluessigkeit

Info

Publication number: DE2649562A1
Application number: DE19762649562
Authority: DE
Inventors: Mario Brighigna
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-11-03
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-05-12
Also published as: IT1048818B; FR2329852A1

Description

Patentanwälte:
Dr. Ing. Weiter Abit?
Dr. Dieter F. Morf
Dr. Hans-A. Brauns

B IOnchen 86, Pienzenaueretr. 31

41172

29. Oktober 1976

Mario Brighigna
Via Giovannina 60, 44042 Cento (Perrara) ₉ Italien

Verbrennungsmotor mit einem einzigen Kreislauf für Kühlung und Schmierung durch dieselbe flüssigkeit.

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, bei dem die abzuführende Wärme, d.h. die an der Energieumsetzung nicht beteiligte Wärmemenge, einem mit der Außenluft arbeitenden .Wärmeaustauscher über ein Medium zufließt. .

Das Verfahren, Wärme von den Wandungen des Verbrennungsraumes mittels eines durchfließenden Mediums abzuführen, ist bekannt; bei der direkten Luftkühling umfließt eine Luftströmung die

709819/0741

Außenfläche dieser Wandungen, die mit Sippen versehen sind, damit die Austauschfläche ausreichend groß ist. Die Kühlanlage kann stattdessen vorsehen, daß in den, den Zylinderblock und den Zylinderkopf ungefähr im Bereich der Verbrennungsräume durchdringenden Kanälen eine Flüssigkeit umläuft, die in einem getrennt angeordneten Kühler gekühlt wird.

Die Anwendung eines flüssigen Stoffes des wärmeaufnehmenden Mediums, das die Wärme vom Motor einem Austauscher zuführt, wo die atmosphärische Luft als schlußendliches Kühlmedium auftritt, ermöglicht bekanntlich, den Raumbedarf des Zylinderblocks klein zu halten, nachdem die Rippen entfallen, die stets einen größeren Raum beanspruchen^ darüberhinaus ermöglicht die Flüssigkeitskühlung eine einfachere Ausbildung des Zylinderblocks und bietet eine in vielen Anwendungsfällen erwünschte Gleichmäßigkeit der Temperatur.

Bei der bekannten Technik wird als Kühlmittel Wasser verwendet, dem gegebenenfalls Stoffe zugegeben werden, die dessen Gefrierpunkt erniedrigen, Korrosionserscheinungen verhindern, u.a.m..

Das Kühlwasser durchläuft einen eigenen Kreislauf, der Kanäle im Zylinderblock und Zylinderkopf, eine Kühlwasserpumpe und einen Kühler für den Wärmeaustausch mit der Außenluft umfaßt.

Der Abschnitt des Kühlwasserkreislaufes innerhalb des Motors

setzt höchste Dichtheit voraus, denn die durch Sickern von Kühlwasser z.B. in den Schmierkreislauf entstehenden Schaden sind bekannt.

Ss muß nämlich hervorgehoben werden, daß sowohl der Kühlwasser-

709819/0741

26A9562

kreislauf als auch, der Schmierölablauf die Verein!gungaflache zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf durchlaufen müssen, bei der besonders geformte, empfindliche Dichtungen erforderlich sind.

Zweck der Erfindung ist eine wesentliche Vereinfachung der Konstruktion von Verbrennungsmotoren, die sich dadurch erzielen läßt, daß die Notwendigkeit von zwei getrennten Kreisläufen, nämlich für die Kühl- und für die Schmierflüssigkeit und somit auch von zv/ei entsprechenden Pumporganen entfällt.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, an dessen Wandungen im Bereich der Verbrennungs-

räume Kanäle für ein Kühlmedium ausgespart sind, wobei eine Pumpe eine Schmierflüssigkeit unter Druck durch Leitungen fördert, die in die Seibungsflachen der beweglichen Motorteile einmünden, dadurch gekennzeichnet, daß von der Druckseite ein Durchlaß zu obigen Kanälen abzweigt, wobei die aus den Kanälen austretende Schmierflüssigkeit einem Wärmeaustauscher und dann der Druckseite zugeleitet wird. ^:

Eine zweite, durch die Erfindung ermöglichte Lösung sieht vor, den Zylinderblock mit der unter Druck stehenden Flüssigkeit zu kühlen und für den Zylinderkopf eine herkömmliche Luftkühlung vorzusehen. ·

Auch diese zweite Ausführungsforra ermöglicht eine Verringerung des Raumanspruches in der Breite vom Zylinderblock und eine Vereinfachung -der Konstruktion,. da die Kühlrippen am Zylinderblock im Bereich der Seitenwände der Verbronnurtgsräume - wie eo&on er- - entfallen und die Luftkühlung des Zylinderkopfea Iceina

709819/0741

besonderen Fertigungsschwierigkeiten Verursacht und die kompakte raumsparende Außengestalt der Kotorgruppe nahezu unverändert läßt.

Um Zwecke und Merkmale des erfindungsgemäßen Motors näher zu erklären, werden in der Folge zwei beispielhafte Ausführungsformen beschrieben,die in der beigefügten Zeichnung dargestellt sind, wo ochnittbilder durch die erfindungsgemäßen Motoren gezeigt werden, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Motor mit Kühlung nur durch den Kreislauf der Schmierflüssigkeit, und

Fig. 2 einen Abschnitt in leicht vergrößertem Maßstab eines im v/esentlichen ähnlichen Motors wie der nach Fig. 1, bei dem der Zylinderkopf anstatt mit der Kühlflüssigkeit, mit Luft gekühlt wird.

Der Motor gemäß Fig. 1 umfaßt einen Zylinderblock 10, der oben von einem Zylinderkopf 11 verschlossen ist. Der Kurbelraum ist nach unten von einer Ölwanne 12 abgeschlossen.

Am Zylinderblock sind die Motorgehäuselager 13 eingebaut, in denen die Kurbelwelle 14 gelagert ist, an der Pleuelstangen auf herkömmliche Art angelenkt sind, von welchen eine bei 15 teilweise gezeigt ist, die über den Kolbenbolzen mit einem im Zylinder 18 hin- und herlaufenden Kolben verbunden ist·

Am Zylinderkopf sind die Kipphebel 19 der Ventilstößel 20 wie üblich angebaut, die von den Nocken 21 gesteuert werden.

Die Ventilstößel sind vom Ventildeckel 22 abgeschlossen*

Die Kotorbestandteile, die vorstehend kurz erwähnt wurden, sind

- 4 709819/0741

ί *

ί an sich durchaus bekannt und bedürfen daher keiner eingehenderen ι Beschreibung·

Der abgebildete Motor ist außerdem mit einer schematisch dargestellten Zahnradpumpe 23 versehen, welche von der Kurbelwelle 14- auf bekannte, nicht dargestellte Weise angetrieben wird.

Die Saugseite der Pumpe besteht aus einem Saugkorb 24, der in der Ölwanne 12 taucht, und die Druckseite mündet, in ein Filter 26, das den geförderten Fluß verteilt. Ein Teil davon durchläuft den Filtereinsatz 27 und wird in die Leitung 28 zum Schmieren des Wälzlagers 13 und damit zu den Lagern der Hockenwelle 21 gefördert. Die Leitung 28 ist als Hauptdruckseite eines konventionellen Sclimierkreislaufes eines bekannten Motors zu betrachten; es werden daher ihre Abzweigungen nicht dargestellt, die in den einzelnen Baugliedern ausgespart sind und welche die Zufuhr des Schmiermittels zu den einzelnen Gleitflächen, einschließlich z.B. zu den nicht dargestellten Pleuelköpfen ermöglicht.

Von der aus Filter 26 kommenden Ölströmung gelangt ein zweiter Teil direkt zu der Leitung 29, die über ein Ölüberdruckventil 36 zu den um die Laufbüchsen des Zylinders 18 und im Zylinder- · kopf 10 ausgesparten Kanälen gelangt.

Die Kanäle 30, die im wesentlichen gleichen Verlauf wie die bekannten Kanäle der herkömmlichen, wassergekühlten Motore aufweisen, lassen das Ol über einen Kühler 31 und eine Leitung in die Wanne 12 ab, wobei der Kühler mit bekannten. Mitteln für den Kreislauf einer Druckluftströmung versehen ist.

-.. Ein therinostatisches Ventil 33 ermöglicht der Flüssigkeit den

709819/0741

Kühler über die Leitung 34- zu umgehen, wenn die Temperatur einen vorgewählten Wert untersteigt. Wenn die Temperatur diesen V/ert übersteigt, schließt das Ventil 33 die Leitung 34- und die Flüssigkeit ist gezwungen durch den Kühler 31 zu fließen.

3ei 35 ist eine Abzweigung zu sehen, die von den Kanälen 30 Flüssigkeit den Kipphebeln, Ventilstößeln und Ventilschäften zuführt.

In der Leitung 29 ist eine Düse 37 eingebaut, durch die öl zum Boden des Kolbens gespritzt, dieser gekühlt und der Zylinder auf optimale V/eise geschmiert wird.

Die Wirkungsweise des Kühl- und .Schmierkreislaufes läßt sich leicht verstehen. Der Abschnitt dieses Kreislaufes, der zwischen Pumpe 23 und Überdruckventil liegt und in dem ein höherer Druck herrscht, ist vor allem dazu bestimmt, die Ölverteiler für die beweglichen Glieder zu versorgen. Der Abschnitt des Kreislaufes stromab vom Überdruckventil 36 dient vor allem dazu, Wärme vom Bereich der Verbrennungsräume des Motors abzuführen.

Es ist natürlich nicht ausgeschlossen, daß jeder Abschnitt des Kreislaufes, teilweise auch die Aufgaben des anderen Abschnittes übernehmen kann. Im allgemeinen ist zu empfehlen, nur den Teil des Öls zu filtrieren, der die meistbeanspruchten Motor- . teile schmieren soll, wo die Schmierung hydrodynamisch erfolgt.

Die Pumpe 23 ist so zu bemessen, daß ihre Fördermenge die Schmierdurchflußmenge um eine vom Ventil 36 abgelassene Menge übersteigt, die dazu ausreicht, einen Durchfluß in den Kanälen 30 zu bewirken, der die Aufnahme der bei der Verbrennung unbenutzt

- 6 - ■
709819/074 1

bleibenden Wärme bei jeder Motordrehzahl sicherstellt.

In Jig. 2 ist die zweite erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt, bei welcher gleiche Bauteile wie in Fig. 1 mit denselben Beziehungsnummern bezeichnet werden. Daraus kann man ersehen, daß die um die Laufbüchsen herum ausgesparten Kanäle 30 nicht in dem Zylinderkopf endigen; sie enden vielmehr im obersten Teil des Zylinderblockes und haben sonst die gleichen Merkmale wie bei der ersten Ausführungsform, nachdem sie auch hier die Schmier- und Kühlflüssigkeit in die wanne 12 über einen Kühler 31 und eine Leitung 32 fördern, welche jedoch in diesem Fall im Höhenbereich des Zylinderkopfes angeordnet sind. Auch in dieser zweiten Ausführungsform ist ein thermostatisches Ventil 33 vorgesehen, welches dem Medium erlaubt, den Kühler wie im ersten Fall zu umgehen: auch das Ventil 33 ist niedriger angeordnet als bei der ersten Ausführungsform. Die Hauptmerkmale der Ausführungsform nach Fig. 2 bestehen darin, daß durch die im Zylinderkopf ausgesparten Durchgänge 30 jetzt Luft fließt, statt schmierflüssigkeit, so daß Zylinderkopf und Zylinderblock getrennt sind und ihre Leitungen nicht mehr miteinander verbunden sind. Die Kühlluft gelangt bei dieser Ausführungsform durch den Ausgang 38 eines Ventilators 39, der über eine Druckseite 40 auch den Kühler 31 des Kühlkreislaufes mit Luft versorgt.

Der Ventilator kann mittels eines Riementriebes von der Motorwelle her oder durch ähnliche Antriebsmittel angetrieben werden.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, durchläuft die Kühlluft die Kanäle pder Durchgänge 30 und entweicht durch den Austritt 41, der oberhalb, der Zuleitung zum Einlaßventil 42 ausgespart ist.

- 7 - 709819/0741

Auch die Wirkungsweise bei dieser zweiten Ausführungsform ist laicht zu erfassen. Der Zylinderblock wird im ersten Fall
von einer Druckflüssigkeit gekühlt, aber der Zylinderkopf be_ nut;at das bekannte Luftkühlsystem, bei dem der Ventilator die ft teils zu den im Zylinderkopf ausgesparten Durchgängen,
zum Kühler für die Schmierflüssigkeit fördert.

Diü erfindungsgemäßen Kreisläufe führen zu einer wesentlichen Vereinfachung in der Motorkonstruktion und erfordern keine In nendichtungen für den Kühlkreislauf.

&s muß zudem hervorgehoben werden, daß der Platzbedarf, beson ders gegenüber den luftgekühlten Motoren, bei beiden Ausfüh-Fungsformen verringert wird. Auch bei der zweiten Ausführungs forui, wo die Luftkühlung auf den Zylinderkopf beschränkt ist, sind Kühlrippen an den Außenflächen des Zylinderblocks nicht
erforderlich.

Die im erfindungsgemäßen Motor verwendete Kühlflüssigkeit ist im wesentlichen das gebräuchliche Schmieröl, das demnach Temperaturen zwischen - 3O⁰C und + /180⁰G aushalten kann, so daß die den wassergekühlten Motoren anhaftenden Nachteile ausgeschaltet sind.

ermöglicht außerdem, den Kreislauf so zu bemaßen, daß die Kühlflüssigkeit in den Kanälen 30 über 90° liegt, wodurch der thörmodynamische Wirkungsgrad der Verbrennung erhöht und der
Wärmeaustausch im Kühler erleichtert wird.

Die Beschaffenheit dieses Kühlmittels verhindert - wie es sich erwiesen hat - jede Belagbildung in den Kanälen, die den Wärme-

— 8 — 709819/0741

austausch durch örtliche Überhitzung stören können.

Obige Beschreibung bezieht sich auf die Anwendung des Erfindungsgedanlcens bei einer bestimmten, an sich bekannten Bauart eines Verbrennungsmotors; die Erfindung kann jedoch auch bei anderen bekannten Motorbauarten verv/irklicht werden.

• — Q —

709819/0741-

Claims

PATSHTA1I3PR U OHE

iJ Verbrennungsmotor nach der Bauart, bei der im Bereich der Verbrennungsräume Kanäle ausgespart sind für den Durchlauf einer Kühlflüssigkeit, und wo eine Pumpe die unter Druck befindliche Schmierflüssigkeit durch auf Reibungsflächen der beweglichen Motorteile mündende Leitungen fördert, dadurch gekennzeichnet , daß ein Durchlaß von der Druckseite der Pumpe zu den genannten Kanälen abzweigt und daß die aus den Kanälen austretende: Bchmierflüssigkeit einem Wärmeaustauscher und von hier der Saugseite der Pumpe zugeleitet wird.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgenannte Durchlaß durch ein Überdruckventil unterbrochen ist, das sich dann öffnet, wenn der Flüssigkeitsdruck in den Leitungen einen vorgewählten Wert überschreitet.
3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den erwähnten Leitungen und Kanälen weitere Abzweigungen vorgesehen sind, die in die Reibungsbereiche der beweglichen Motorteile münden. .
4. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Wärmeaustauscher über eine Leitung umgangen werden, kann, die durch ein Ventil unterbrochen wird, welches sich dann öffnet,

. wenn die Flüssigkeit in den Kanälen einen vorgewählten Temperaturwert überschreitet.

- 10 -

709819/0741
5· Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle
im Bereich der seitlichen Wandungen der Verbrennungsräume ausgespart sind und daß die aus den Kanälen fließende Schmierflüssigkeit dem erwähnten Wärmeaustauscher und dann der erwähnten Pumpe zugeleitet wird.
6. Motor nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinderkopf Durchlässe ausgespart sind, in die ein von einem entsprechenden Organ angetriebener Ventilator Kühlluft f ordert.

- 11.-709819/0741