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Flüssigkeitsgekühlte Hubkolben-Brennkraftmaschine- mit
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einem Kühlmittel-Schmieröl-Wärmetauscher Die Erfindung geht im Oberbegriff
des Hauptanspruches von der DE-PS 933 902 aus.
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Bei der bekannten Bauart werden die rohrartigen Wärmetausch-Elemente
vom Schmieröl durchströmt. Der Schmierölkühler ist in die Brennkraftmaschine baulich
derart integriert, daß in der Warmlaufphase erwärmtes Mot-orkühlwasser bei geschlossenem
Kühlwasser-Thermostat vor dem Wiedereintritt in den Kühlmantel der Brennkraftmaschine
dem Schmieröl-Wärmetauscher zum Anwärmen des Schmieröl es zugeführt ist. Bei geöffnetem
Kühlwasser-Thermostat soll mit der bekannten Anordnung eine intensive Rückkühlung
des Schmieröles erreicht werden.
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Durch den relativ-hohen Schmieröldruck bei Kaltstart müssen die Wärmetausch-Elemente
von entsprechender Festigkeit sein, wodurch sich für den Schmieröl-Wärmetauscher
ein nachteiliger Bauaufwand ergibt. Bei der intensiven Rückkühlung kann an der Innenseite
der Wärmetausch-Elemente sich im Shmieröl-Strom in nachteiliger Weise eine Grenzschicht
ausbilden, die die Wärmeabfuhr an das Kühlwasser behindert und somit das Schmieröl
ungenügend gekühlt wird.
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Aus der DE-PS 480 786 ist eine schmierölgekühlte rennkraftmaschine
mit einem Schmieröl-Wärmetauscher bekannt, der zwischen der Begrenzung des Kurbelraumes
und der Pleuelgeige in Richtung der Maschinenlängsachse verlaufende, rohrförmige
Wärmetausch-Elemente aufweist. Durch die Wärmetausch-Elemente wird mittels eines
Ventilators Kühlluft geblasen. Die bekannte Einrichtung dient ausschließlich der
Rückkühlung des Schmier- bzw. Kühl-öles der Brennkraftmaschine.
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Aus der DE-PS 539 971 ist eine flüssigkeitsgekühlte Hubkolben-Brennkraftmaschine
bekannt mit einem im Kurbelgehäuse angeordneten Schmieröl-Wärmetauscher. Dieser
umfaßt ein großflächiges Wärmeleitblech, gegen das vom bewegten Kurbeltrieb fortgeschleudertes
Schmieröl aufschlägt. Zur Kühlung des Schmieröles ist das Wärmeleitblech von der
Ansaugluft der Brennkraftmaschine beaufschlagt.
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Schließlich ist aus der DE-PS 548 405 eine Hubkolben-Brennkraftmaschine
mit einer öl fang-Vorrichtung bekannt, durch die das vom Kurbeltrieb fortgeschleuderte
Schmieröl in gewünschter Weise abgeleitet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine flüssigkeitsgekühlte
Hubkolben-Brennkraftmaschine einen Schmieröl-Wärmetauscher aufzuzeigen, der bei
geringerem Bauaufwand sowohl eine Anwärmung als auch eine einwandfreie Rückkühlung
des Schmieröl es ermöglicht und zugleich als öl fang-Vorrichtung dient.
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Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen
Mitteln gelöst. Eine wassergekühlteöl fang-Vorrichtung als Schmieröl-Wärmetauscher
kann durch den geringeren Druck im Kühlsystem mit geringerem Bauaufwand verwirklicht
werden. Mit den Prall- bzw. Leitflächen der öl fang-Vorrichtung bzw. des ölhobels
ist ein intensiver Wärmeaustausch sowohl in der Warmlaufphase als auch
bei
der Rückkühlung erzielt. Durch die Nähe der Wärmetauschflächen zum umlaufenden Kurbeltrieb
und der mit ihm umlaufenden Schmierölwalze ist weiter in vorteilhafter Weise die
Bildung einer Schmieröl-Grenzschicht an den Wärmetauschflächen vermieden und somit
der Wärmeaustausch intensiver, zumal das dünnflüssige Kühlmittel im Inneren des
Wärmetauschers weniger zur Bildung einer Grenzschicht neigt.
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Nach den Merkmalen des Anspruches 2 bilden die Wärmetauscher-Elemente
eine Kühl-öl fang-Vorrichtung, die mit ihren Halteflanschen in unkomplizierter Weise
zwischen den Flanschen von Kurbelgehäuse und ölwanne gehalten ist.
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Diese Kühl-Ulfang-Vorrichtung ist in weiterer Ausgestaltung nach Anspruch
3 mit Anschlußstutzen ausgerüstet, die über Steckverbindungen an den Kühlwasserkreislauf
der Brennkraftmaschine anschließbar sind. Somit können die Motoren einer Baureihe
je nach Einsatz und Leistung ohne besonderen Bauaufwand mit einem wassergekühlten
ölhobel ausgerüstet werden. Durch schwach geneigt angeordnete Prall- bzw. Leitflächen
an den Wärmetausch-Elementen ist bei einer relativ großen Wärmetauschfläche eine
verhältnismäßig niedrig bauende Kühl-ölfang-Vorrichtung erreicht, die im Kurbelraum
bzw. in der am Kurbelgehäuse lösbar befestigten ölwanne wenig Einbauraum benötigt.
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Schließlich ist mit dem Anspruch 4 eine Abwandlung der Kühl-ölfang-Vorrichtung
aufgezeigt mit außerhalb des Kurbelraumes angeordneten Anschlußstutzen, die über
in den Halteflanschen angeordnete Durchgänge mit den Wärmetausch-Elementen wasserführend
in Verbindung stehen.
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Die Erfindung ist anhand von zwei Ausführungsbeispielen in der Zeichnung
dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 einen Kühlmittel-Schmieröl-Wärmetauscher
im Kurbelraum einer Brennkraftmaschine mit schematisch dargestelltem Kühlwasserkreislauf,
Fig 2 einen Kühlmittel-Schmieröl-Wärmetauscher mit einem außerhalb des Kurbelraumes
angeordnetem Anschlußstutzen.
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Mit 1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbeltrieb 2 bezeichnet.
Die Brennkraftmaschine 1 weist einen thermostatgesteuerten Kühlwasserkreislauf auf
mit einem äußeren Teil 3 und einem inneren, im wesentlichen vom Kühlmantel der Maschine
gebildeten Teil 14, der durch Pfeile 1' angedeutet ist. Im äußeren Teil 3 des Kühlwasserkreislaufes
sind ein Kühler 5 sowie ein Thermostat 6 angeordnet. Der innere Teil 4 des Kühlwasserkreislaufes
umfaßt weiter eine Pumpe 7 sowie eine Zulaufleitung 8 und eine Ablaufleitung 9 für
einen Kühlmittel-Schmieröl-Wärmetauscher 10. Der Wärmetauscher 10 umfaßt aus Hohlkörpern
gebildete Wärmetausch-Elemente 11, die im wesentlichen in Richtung der Maschinenlängsachse
12 nahe der Pleuelgeige 13 verlaufend angeordnet sind. Die Wärmetausch-Elemente
11 weisen zu einer mit dem Kurbeltrieb 2 umlaufenden Schmierölwalze schräg angeordnete
Prall- bzw. Leitflächen 14 auf. Diese Prall- bzw. Leitflächen 14 dienen zugleich
als Wärmetauschflächen zwischen dem Schmieröl einerseits und dem durch die Wärmetausch-Elemente
11 strömenden Kühlwasser andererseits. Die Wärmetausch-Elemente 11 bilden eine Baueinheit
als Kühl -öl fang-Vorrichtung 15 mit Halteflanschen 16. Die Halteflansche 16 sind
zwischen den Flanschen eines Kurbelgehäuses 17 und einer daran lösbar befestigten
ölwanne 18 angeordnet. Die Kühl-Ölfang-Vorrichtung 15 bzw.
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der wassergekühlte ölhobel weist einen Zulaufstutzen 19 auf, der mit
dem Zulaufkanal 8 über eine Steckverbindung 20 wasserführend verbunden- ist. über
eine Steckverbindung 21 ist ein Ablaufstutzen 22 der Kühl -öl fang-Vorrichtung 15
mit dem Rücklaufkanal 9 zum Kühlmantel bzw. dem inneren
Teil 4 des
Kühlwasserkreislaufes der Brennkraftmaschine 1 angeschlossen.
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Bei der in Fig. 2 lediglich abschnittsweise dargestellten Kühl-Ulfång-Vorrichtung
23 ist ein Zulaufstutzen 24 außerhalb einer Brennkraftmaschine 25 bzw. außerhalb
des Kurbelraumes 26 angeordnet. Der Zulaufstutzen 24 steht mit der -Kühl -öl fang-Vorrichtung
23 über einen im Haltflansch 27 ausgebildeten Durchgang 28 wasser führend in Verbindung.
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Ein nicht gezeigter Ablaufstutzen kann in ähnlicher Weise an der Kühl-Öl
fang-Vorrichtung 23 angeordnet sein.
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Bei Warmlauf der Brennkraftmaschine 1 fließt das in deren Kühlmantel
bzw. innerem Teil 4 des Kühlwasserkreislaufes erwärmte Kühlmittel am geschlossen
Thermostat 6 vorbei zur Förderpumpe 7. Diese fördert das erwärmte Kühlmittel über
die Zulaufleitung 8 in den Kühlmittel-Schmieröl-Wärmetauscher 10, wobei das Kühlmittel
die Wärmetausch-Elemente 11 durchströmt. Nach dem Wärmetauscher 10 ist das Kühlmittel
über die Rücklaufleitung 9 dem Kühlmantel der Brennkraftmaschine 1 bzw. dem inneren
Teil 4 des Kühlwasserkreislaufes zugeführt. Über die Wärmetausch-Elemente 11 wird
aus.
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dem Kurbeltrieb 2 in den ölsumpf 29 der ölwanne 18 ablaufendes Schmieröl
erwärmt, wobei das vom Kurbeltrieb 2 gegen die schräg angeordneten Prall- bzw. Leitflächen
14 geschleuderte Schmieröl durch intensiven Wärmeaustausch zu einer raschen Erwärmung
des Schmierölvorrates beiträgt.
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Das nach einem Kaltstart rasch erwärmte Schmieröl ergibt eine verringerte
Reibleistung und führt zu einer Verbrauchsverbesserung.
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Bei Rückkühlung des Kühlwassers über den Kühler 5 im äußeren Teil
3 des Kühlwasserkreislaufes wird dieses durch den geöffneten Thermostaten 6 der
Förderpumpe 7 zugeführt.
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Diese fördert wiederum das Kühlmittel vor Eintritt in den im wesentlichen
vom Kühlmantel der Maschine gebildeten inneren Teil 4 des Kühlwasserkreislaufes
durch den Wärme-
tauscher 10. Bekanntlich bildet sich mit steigender
Drehzahl des Kurbeltriebes 2 bei höheren Schmieröl temperaturen eine mit dem Kurbeltrieb
2 umlaufende Schmierölwalze aus (Pfeil 2'). Durch schräg angeordnete Prall- bzw.
Leitflächen 14 der Wärmetausch-Elemente 11 wird nicht nur mitgerissenes öl der Schmierölwalze
in den ölsumpf 29 der ölwanne 18 abgeleitet und damit die Schmierölwalze in ihrem
Volumen wesentlich verringert, sondern zugleich das Schmieröl auch rückgekühlt.
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Die Wärmetausch-Elemente 11 bilden eine Baueinheit als Kühl-ölfang-Vorrichtung
15, die über Halteflansche 16 zwischen Flansche des Kurbelgehäuses 17 und der Ölwanne
18 montiert sind. Für eine rasche Montage der Kühl-Ölfang-Vorrichtung 15 sind der
Zulaufstutzen 19 und der Ablaufstutzen 22 mit der Zulaufleitung 8 bzw der Ablaufleitung
9 jeweils durch eine Steckverbindung 20, 21 gekuppelt. Für einen nach einem weiteren
Ausführungsbeispiel außerhalb des Kurbelraumes 26 angeordneten Anschlußstutzen einer
Kühl -öl fang-Vorrichtung 23 weist der Halteflansch 27 einen Durchgang 28 auf.