DE2649562A1 - COMBUSTION ENGINE WITH SINGLE CIRCUIT FOR COOLING AND LUBRICATION BY THE SAME LIQUID - Google Patents
COMBUSTION ENGINE WITH SINGLE CIRCUIT FOR COOLING AND LUBRICATION BY THE SAME LIQUIDInfo
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Description
Patentanwälte:
Dr. Ing. Weiter Abit?
Dr. Dieter F. Morf
Dr. Hans-A. BraunsPatent attorneys:
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Dr. Dieter F. Morf
Dr. Hans-A. Browns
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29. Oktober 1976October 29, 1976
Mario Brighigna
Via Giovannina 60, 44042 Cento (Perrara) 9 ItalienMario Brighigna
Via Giovannina 60, 44042 Cento (Perrara) 9 Italy
Verbrennungsmotor mit einem einzigen Kreislauf für Kühlung und Schmierung durch dieselbe flüssigkeit.Internal combustion engine with a single circuit for cooling and Lubrication by the same fluid.
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. .The invention relates to an internal combustion engine in which the to be discharged Heat, i.e. the amount of heat not involved in the conversion of energy, a heat exchanger that works with the outside air flows in via a medium. .
Das Verfahren, Wärme von den Wandungen des Verbrennungsraumes mittels eines durchfließenden Mediums abzuführen, ist bekannt; bei der direkten Luftkühling umfließt eine Luftströmung dieThe method of removing heat from the walls of the combustion chamber by means of a flowing medium is known; With direct air cooling, an air flow flows around the
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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.Outer surface of these walls, which are provided with ribs, so the exchange area is sufficiently large. The cooling system can instead provide that in the, the cylinder block and penetrating the cylinder head approximately in the area of the combustion chambers Channels circulates a liquid that is cooled in a separately arranged cooler.
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.The use of a liquid substance of the heat-absorbing medium, that transfers the heat from the engine to an exchanger, where the atmospheric air appears as the final cooling medium As is known, to keep the space requirement of the cylinder block small, after the ribs are omitted, which are always larger Take up space ^ in addition, enables liquid cooling a simpler design of the cylinder block and offers a uniformity of temperature that is desirable in many applications.
Bei der bekannten Technik wird als Kühlmittel Wasser verwendet, dem gegebenenfalls Stoffe zugegeben werden, die dessen Gefrierpunkt erniedrigen, Korrosionserscheinungen verhindern, u.a.m..In the known technology, water is used as the coolant, to which substances are added, if necessary, which reduce its freezing point reduce, prevent corrosion, etc.
Das Kühlwasser durchläuft einen eigenen Kreislauf, der Kanäle im Zylinderblock und Zylinderkopf, eine Kühlwasserpumpe und einen Kühler für den Wärmeaustausch mit der Außenluft umfaßt.The cooling water runs through its own circuit, the channels in the cylinder block and cylinder head, a cooling water pump and a Includes cooler for heat exchange with the outside air.
Der Abschnitt des Kühlwasserkreislaufes innerhalb des MotorsThe section of the cooling water circuit within the engine
setzt höchste Dichtheit voraus, denn die durch Sickern von Kühlwasser z.B. in den Schmierkreislauf entstehenden Schaden sind bekannt.requires the highest level of tightness, because that caused by the seepage of cooling water For example, damage to the lubrication circuit is known.
Ss muß nämlich hervorgehoben werden, daß sowohl der Kühlwasser-It must be emphasized that both the cooling water
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kreislauf als auch, der Schmierölablauf die Verein!gungaflache zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf durchlaufen müssen, bei der besonders geformte, empfindliche Dichtungen erforderlich sind.circulation as well as, the lubricating oil drain the union! between the cylinder block and the cylinder head, which requires specially shaped, sensitive seals are.
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.The purpose of the invention is a substantial simplification of the construction of internal combustion engines, which is achieved thereby leaves that the need for two separate circuits, namely for the cooling and for the lubricating liquid and thus also of zv / ei corresponding pumping organs is omitted.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, an dessen Wandungen im Bereich der Verbrennungs-According to the invention it is therefore proposed an internal combustion engine to create, on the walls of which in the area of the combustion
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. : Spaces channels for a cooling medium are recessed, with a pump conveying a lubricating liquid under pressure through lines which open into the Seibungsflachen of the movable engine parts, characterized in that a passage branches off from the pressure side to the above channels, whereby the lubricating liquid exiting the channels is a Heat exchanger and then the pressure side is fed. :
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. ·A second solution made possible by the invention provides to the cylinder block with the pressurized liquid cool and conventional air cooling for the cylinder head to be provided. ·
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 IceinaThis second embodiment also enables a reduction the space requirement in the width of the cylinder block and a simplification - the construction ,. since the cooling fins on the cylinder block in the area of the side walls of the combustion chambers - like eo & on - omitted and the air cooling of the cylinder head a Iceina
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besonderen Fertigungsschwierigkeiten Verursacht und die kompakte raumsparende Außengestalt der Kotorgruppe nahezu unverändert läßt.Caused particular manufacturing difficulties and the compact, space-saving external shape of the Kotor group almost unchanged leaves.
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 zeigtTo explain the purposes and features of the engine according to the invention in more detail, two exemplary embodiments are described below, which are shown in the accompanying drawing are where ochnittbilder are shown by the motors according to the invention be, namely shows
Fig. 1 einen Motor mit Kühlung nur durch den Kreislauf der Schmierflüssigkeit, undFig. 1 shows a motor with cooling only by the circulation of the lubricating fluid, and
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.FIG. 2 shows a section, on a slightly enlarged scale, of an engine which is largely similar to that of FIG. 1 which the cylinder head is cooled with air instead of the coolant.
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.The engine according to FIG. 1 comprises a cylinder block 10 which is closed at the top by a cylinder head 11. The crank room is completed at the bottom by an oil pan 12.
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·The engine housing bearings 13 are installed on the cylinder block, in which the crankshaft 14 is mounted on the connecting rods conventional type, one of which is shown partially at 15, over the piston pin with one in the cylinder 18 reciprocating piston is connected
Am Zylinderkopf sind die Kipphebel 19 der Ventilstößel 20 wie üblich angebaut, die von den Nocken 21 gesteuert werden.The rocker arms 19 of the valve lifters 20, which are controlled by the cams 21, are attached to the cylinder head as usual.
Die Ventilstößel sind vom Ventildeckel 22 abgeschlossen*The valve tappets are locked from valve cover 22 *
Die Kotorbestandteile, die vorstehend kurz erwähnt wurden, sindThe Kotor ingredients briefly mentioned above are
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ί * ί *
ί an sich durchaus bekannt und bedürfen daher keiner eingehenderen ι Beschreibung·ί well known per se and therefore do not require any more detailed information ι Description
Der abgebildete Motor ist außerdem mit einer schematisch dargestellten Zahnradpumpe 23 versehen, welche von der Kurbelwelle 14- auf bekannte, nicht dargestellte Weise angetrieben wird.The engine shown is also shown schematically with a Gear pump 23 is provided, which is driven by the crankshaft 14- in a known manner, not shown.
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.The suction side of the pump consists of a suction strainer 24 which is immersed in the oil pan 12 and the pressure side opens into a filter 26, which distributes the promoted river. A part of it passes through the filter element 27 and is in the line 28 for lubrication of the roller bearing 13 and thus to the bearings of the camshaft 21. The line 28 is the main pressure side of a conventional one Consider the air conditioning circuit of a known engine; therefore their branches are not shown, the are recessed in the individual members and which the supply of lubricant to the individual sliding surfaces, including e.g. to the connecting rod heads (not shown).
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.A second part of the oil flow coming from the filter 26 reaches the line 29 via an oil pressure relief valve 36 reaches the channels recessed around the liners of the cylinder 18 and in the cylinder head 10.
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.The channels 30, which are essentially the same course as the known Have channels of the conventional, water-cooled engines, let the oil through a cooler 31 and a line into the tub 12, the cooler with known. Means is provided for the circulation of a compressed air flow.
-.. Ein therinostatisches Ventil 33 ermöglicht der Flüssigkeit den- .. A therinostatic valve 33 allows the liquid to
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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.Bypass cooler via line 34- if the temperature is a falls below the preselected value. When the temperature exceeds this V / ert, the valve 33 closes the line 34- and the Liquid is forced to flow through the cooler 31.
3ei 35 ist eine Abzweigung zu sehen, die von den Kanälen 30 Flüssigkeit den Kipphebeln, Ventilstößeln und Ventilschäften zuführt. At 35 a junction can be seen leading from the channels 30 Liquid supplies the rocker arms, valve lifters and valve stems.
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.In the line 29 a nozzle 37 is installed, through which oil is sprayed to the bottom of the piston, the latter is cooled and the cylinder is opened is optimally lubricated.
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.The mode of operation of the cooling and lubrication circuit can be easy to understand. The section of this circuit that lies between pump 23 and pressure relief valve and in which a higher pressure prevails, is primarily intended to supply the oil distributors for the moving links. The section of the cycle downstream of the pressure relief valve 36 is mainly used to remove heat from Discharge area of the combustion chambers of the engine.
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.It is of course not excluded that every section of the Cycle, can also partially take over the tasks of the other section. In general, only the one is recommended To filter part of the oil that is the most stressed engine. parts where lubrication occurs hydrodynamically.
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 unbenutztThe pump 23 is to be dimensioned so that its delivery rate corresponds to the lubricant flow rate by an amount discharged from valve 36 which is sufficient to permit flow in channels 30 to cause the inclusion of unused in the incineration
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bleibenden Wärme bei jeder Motordrehzahl sicherstellt.ensures lasting heat at any engine speed.
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.In jig. 2 shows the second embodiment according to the invention, in which the same components as in FIG. 1 are denoted by the same reference numbers. From this it can be seen that the channels 30 recessed around the liners do not end in the cylinder head; Rather, they end in the uppermost part of the cylinder block and otherwise have the same features as in the first embodiment, after they also promote the lubricating and cooling liquid in the tub 12 via a cooler 31 and a line 32, which in this case, however, in the height range of the cylinder head are arranged. In this second embodiment, too, a thermostatic valve 33 is provided, which allows the medium to bypass the cooler as in the first case: the valve 33 is also arranged lower than in the first embodiment. The main features of the embodiment according to FIG. 2 are that air instead of lubricating fluid now flows through the passages 30 recessed in the cylinder head, so that the cylinder head and cylinder block are separated and their lines are no longer connected to one another. In this embodiment, the cooling air passes through the outlet 38 of a fan 39 which , via a pressure side 40, also supplies the cooler 31 of the cooling circuit with air.
Der Ventilator kann mittels eines Riementriebes von der Motorwelle her oder durch ähnliche Antriebsmittel angetrieben werden.The fan can be driven from the motor shaft by means of a belt drive or driven by similar drive means.
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.As can be seen from Fig. 2, the cooling air passes through the channels p of the passages 30 and escapes through the outlet 41, which is above, the supply line to the inlet valve 42 is omitted.
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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.The way in which this second embodiment works is also easy to grasp. The cylinder block is in the first case
cooled by a hydraulic fluid, but the cylinder head be_ nut; at the well-known air cooling system, in which the fan partly leads to the passages recessed in the cylinder head,
promotes to the cooler for the lubricant.
Diü erfindungsgemäßen Kreisläufe führen zu einer wesentlichen Vereinfachung in der Motorkonstruktion und erfordern keine In nendichtungen für den Kühlkreislauf.The circuits according to the invention lead to an essential Simplification in the engine construction and do not require any internal seals for the cooling circuit.
&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.It must also be emphasized that the space requirement, especially compared to the air-cooled motors, is reduced in both embodiments. In the second embodiment, too, where air cooling is limited to the cylinder head, there are no cooling fins on the outer surfaces of the cylinder block
necessary.
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.The cooling liquid used in the inventive motor is substantially the thus temperatures between the lubricating oil in common use - can withstand 3O 0 C and + / 180 G 0, so that the water-cooled engines disadvantages inherent are turned off.
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.also enables the circuit to be dimensioned so that the cooling liquid in the channels 30 is above 90 °, which increases the thörmodynamic efficiency of the combustion and the
Heat exchange in the cooler is facilitated.
Die Beschaffenheit dieses Kühlmittels verhindert - wie es sich erwiesen hat - jede Belagbildung in den Kanälen, die den Wärme-The nature of this coolant prevents - as it has been shown - any formation of deposits in the channels, which could
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austausch durch örtliche Überhitzung stören können.can interfere with exchange due to local overheating.
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.The above description relates to the application of the inventive concept in a certain, per se known type of internal combustion engine; however, the invention can also be used in other known engine types can be realized.
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Claims (6)
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.5 · Motor according to claim 1, characterized in that the channels
are recessed in the area of the side walls of the combustion chambers and that the lubricating fluid flowing out of the channels is fed to the heat exchanger mentioned and then to the pump mentioned.
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