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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, mit ei- nem Motorblock mit mindestens einem Zylinder, mit einem Zylinderkopf, der auf dem Zylinder befestigt ist, mit Kühlrippen, die an der Aussenseite des Zylinders und des Zylinderkopfes angeordnet sind, um die beim Betrieb der Brennkraftma- schine entstehende Wärme abzuführen, und mit einer Ölpumpe zum Fördern des Motoröls durch Ölleitungen zu den zu schmierenden Bauteilen der Brennkraftma- schine und zu einem Ölkühler zur Kühlung des Motoröls.
Der Einsatz luftgekühlter Brennkraftmaschinen bietet insbesondere bei Krafträ- dern eine Reihe von Vorteilen. Neben der Einfachheit des Aufbaus und der Ge- wichtsersparnis sind hier nicht zuletzt auch optische Vorzüge zu nennen, da luft- gekühlte Motorräder von einer grossen Anzahl von Fahrern präferiert werden.
Die Luftkühlung besitzt jedoch auch systembedingte Nachteile, wie etwa eine unerwünschte Begrenzung der Leistung und anderer Auslegungsparameter durch die maximal abführbare Wärmemenge. Dieser Nachteil kann in bekannter Weise durch den Einsatz von Ölkühlern verringert werden. Ein solcher Ölkühler kann jedoch das Erscheinungsbild des Motorrades beeinträchtigen. Ein weiterer Nach- teil des Konzepts der Luftkühlung kann auch durch die Verwendung eines Ölküh- lers nicht vermieden werden, nämlich eine ungleichmässige Wärmeverteilung im Motor. So werden je nach Zylinderanordnung im Motorrad einzelne Zylinder bes- ser gekühlt als andere, und es treten erhebliche Unterschiede in den Tempera- turen auf den verschiedenen Seiten eines Zylinders auf. Dies bewirkt eine er- höhte Beanspruchung des Materials und verhindert eine weitgehende Optimie- rung der Toleranzen.
Ferner ist es im modernen Motorenbau gewünscht, dass im Zylinderkopf vergleichsweise niedere Temperaturen vorherrschen, während im Zylinder zur Verringerung der Reibung eher höhere Temperaturen erwünscht sind, die möglichst gleichmässig sind. Solche Konzepte sind mit luftgekühlten Brennkraftmaschinen bekannter Bauart schwer darstellbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine luftgekühlte Brennkraftmaschine zu schaffen, die ohne Beeinträchtigung des optischen Er- scheinungsbildes eine optimale Kühlung ermöglicht, um eine grosse Leistungs- dichte realisieren zu können.
Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass der Ölkühler in die Kühlrippen der Brenn- kraftmaschine integriert ausgeführt ist. Die Erfindung macht von der Erkenntnis Gebrauch, dass die thermische Belastung von Kühlrippen nicht einheitlich ist. Bei entsprechend vorteilhafter Anordnung des Ölkühlers kann daher die insgesamt über die Kühlrippen abführbare Wärmemenge deutlich erhöht werden. Der #f- kühler kann weiters praktisch unsichtbar ausgeführt werden, so dass das opti-
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sehe Erscheinungsbild eines Motorrades mit einem solchen Motor nicht beein- trächtigt wird. Dies wird insbesondere dadurch begünstigt, dass der Ölkühler be- vorzugt Wärmetauscherrohre aufweist, die im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Kühlrippen ausgeführt sind.
Eine besonders vorteilhafte Wärmeverteilung innerhalb des Motors kann dadurch erreicht werden, dass der Ölkühler ausschliesslich in die den Zylinder umgeben- den Kühlrippen integriert ist. Auf diese Weise kann die Temperaturdifferenz zwi- schen dem Zylinderkopf und dem Motorblock minimiert werden.
In einer besonders begünstigten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgese- hen, dass im Zylinderkopf zwei voneinander getrennte Ölkanalsysteme ausge- führt sind, nämlich ein Schmierölsystem und ein Kühlölsystem. Obgleich diese Systeme vom selben Motoröl durchströmt sind, dient das Schmierölsystem pri- mär der Schmierung beweglicher Bauteile, wenngleich eine gewisse Kühlwirkung nicht ausgeschlossen werden kann. Das Kühlölsystem dient primär der Kühlung und ist innerhalb des Zylinderkopfes vom Schmierölsystem getrennt.
Bei einer solchen Ausführung ist es vorteilhaft, wenn das Kühlölsystem des Zy- linderkopfes an seiner stromabwärtigen Seite mit dem Ölkühler in Verbindung steht, sowie wenn das Schmierölsystem des Zylinderkopfes an seiner stromab- wärtigen Seite mit dem Rücklauf verbunden ist. Auf diese Weise kann ein opti- males Temperaturmanagement erreicht werden.
Die Steuerung erfolgt dabei bevorzugt in der Weise, dass der Ölpumpe ein Ent- lastungsventil nachgeschaltet ist, das permanent mit dem Schmierölsystem des Zylinderkopfes verbunden ist und das bei Überschreiten eines vorbestimmten Öldrucks Öl in das Kühlölsystem des Zylinderkopfes absteuert. Das Entlastungs- ventil wird dabei so eingestellt, dass die Versorgung des Kühlölsystems des Zy- linderkopfes im Leerlaufbetrieb und bei niedrigen Drehzahlen abgeschaltet ist.
Erst ab einer vorbestimmten Drehzahl, bei der die Ölpumpe einen bestimmbaren Öldruck aufbaut, wird der Kühlölkreislauf zugeschaltet, um die dann unzurei- chende Kühlung zu verbessern.
Es ist günstig, wenn die Ölleitung zur Versorgung des Kühlölsystems über eine Rücklaufleitung mit einem Thermostatventil mit dem Rücklauf verbunden ist. Da- durch kann der Warmlauf beschleunigt werden.
Um auch den obersten Bereich des Zylinders optimal zu kühlen, kann vorgesehen sein, dass das Kühlölsystem teilweise im oberen Bereich des Zylinders angeord- net ist. Dabei kann das Kühlöl über entsprechende Durchtritte zwischen Zylinder- kopf und Zylinder geführt werden.
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Eine gleichmässige Kühlung kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass der Ölkühler in den Bereichen der Kühlrippen angeordnet ist, die der Kühlluft bevor- zugt ausgesetzt sind. Dabei handelt es sich primär um die vorderen Bereiche der Zylinder, die direkt vom Fahrtwind angeströmt werden.
Bei V-Motoren mit quer zur Fahrtrichtung angeordneter Kurbelwelle besteht oft- mals das Problem, dass der hintere Zylinder in Hinblick auf die Kühlung benach- teiligt ist. Solche Ungleichmässigkeiten können dadurch vermieden oder zumin- dest verringert werden, dass der Ölkühler im Bereich der Kühlrippen nur eines Teils der Zylinder angeordnet ist. Dabei wird für die Situierung des Ölkühlers der thermisch bevorzugte bzw. werden die thermisch bevorzugten Zylinder ausge- wählt.
Eine besonders wirksame Massnahme sieht vor, dass Kühlölleitungen im Bereich von Ventilsitzen der Brennkraftmaschine vorgesehen sind. In gleicher Weise ist es günstig, wenn Kühlölleitungen im Bereich der Zündkerze vorgesehen sind.
Eine bevorzugte Schaltungsvariante sieht vor, dass der stromabwärtige Ausgang des Ölkühlers in einen Ölvorratsbehälter mündet. Dies ist im allgemeinen die Öl- wanne der Brennkraftmaschine, wenn keine Trockensumpfschmierung eingesetzt wird.
In der Folge wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausfüh- rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 eine schematische Darstel- lung einer Ausführungsvariante der Erfindung, die Fig. 2 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III -
III in Fig. 2, und die Fig. 4 bis Fig. 6 ausschnittsweise Darstellungen von weite- ren Ausführungsvarianten der Erfindung.
Die Brennkraftmaschine der Fig. 1 besteht aus einem Motorblock 1, an dem ein Zylinderkopf 2 befestigt ist. Im Motorblock 1 ist ein Zylinder 3 vorgesehen, in dem ein Kolben 4 beweglich angeordnet ist. Die übrigen Teile der Brennkraftma- schine sind für die Erfindung nicht wesentlich und werden nicht weiter beschrie- ben. Im unteren Bereich der Brennkraftmaschine ist ein Ölbehälter in Form der Ölwanne 5 vorgesehen. Über eine Ansaugleitung 6 wird Öl zu einer Ölpumpe 7 geleitet, die den Ölkreislauf aufrecht erhält. An der stromabwärtigen Seite der Ölpumpe 7 ist ein Entlastungsventil 8 vorgesehen, von dem eine erste Ölleitung 9 und eine zweite Ölleitung 10 ausgehen. Die erste Ölleitung 9 steht mit der Öl- pumpe 7 permanent in Verbindung und mündet in den Zylinderkopf 2.
Innerhalb des Zylinderkopfes 2 wird mit diesem Öl das Schmierölsystem gespeist, das schematisch mit 11 angedeutet ist. Durch das Schmierölsystem 11 werden sämt- liche beweglichen Teile, wie etwa der Ventiltrieb oder dgl., mit Schmieröl ver- sorgt. Das Schmierölsystem 11 des Zylinderkopfes 2 mündet in den Motorblock
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1, wo das Öl in die Ölwanne 5 abtropft. Mit 35 ist eine von der ersten Ölleitung 9 abzweigende Leitung zur Schmierung der nicht dargestellten Kurbelwelle einge- zeichnet.
Die zweite Leitung 10 mündet getrennt von der ersten Leitung 9 ebenfalls in den Zylinderkopf 2 und versorgt darin ein Kühlölsystem 12. Das Kühlölsystem 12 be- steht aus geschlossenen Ölkanälen, die in eine weitere Leitung 13 münden, die aus dem Zylinderkopf 2 herausgeführt ist. Die weitere Leitung 13 mündet in ei- nen Ölkühler 14, an dessen stromabwärtiger Seite das Öl über eine Abflusslei- tung 15 in die Ölwanne 5 rückgeführt wird. Das Entlastungsventil 8 ist dabei so eingestellt, dass die zweite Ölleitung 10 erst bei Erreichen eines vorbestimmten Öldrucks von beispielsweise 3,5 bar aufgesteuert wird. Dieser Öldruck wird ab einer Drehzahl von beispielsweise 1.500 1/min. erreicht, ab welcher Drehzahl eine zusätzliche Kühlung des Zylinderkopfes 2 und des Öls insgesamt erwünscht ist.
Von der zweiten Leitung 10 zweigt eine Rücklaufleitung 30 ab, die mit der Öl- wanne 5 in Verbindung steht. In der Rücklaufleitung 30 ist ein Thermostatventil 31 angeordnet, das bei niedrigen Öltemperaturen öffnet. Dadurch wird beim Kaltstart das Entlastungsventil 8 direkt in den Rücklauf abgesteuert, und es wird der Kühlölkreislauf stillgelegt, um eine schnellere Erwärmung des Motors zu er- möglichen. Nach Erreichen der Betriebstemperatur schliesst das Thermostatventil 31, so dass das Kühlölsystem 12 aktiviert wird und der Ölkühler 14 durchströmt wird.
Am Zylinderkopf 2 sind erste Kühlrippen 16 vorgesehen, die in an sich bekannter Weise radial nach aussen abstehen. Analoge weitere Kühlrippen 17 sind am Mo- torblock 1 vorgesehen. Der Ölkühler 14 ist in die weiteren Kühlrippen 17 integ- riert ausgeführt.
Aus der Fig. 2 ist die Einbausituation der Bauteile ersichtlich, wobei die hier dar- gestellte Ausführungsvariante von dem in der Fig. 1 dargestellten Grundkonzept insofern etwas abweicht, als sich das Kühlölsystem 12 auch im oberen Bereich des Zylinders 3 erstreckt.
Um einen Zylinder 3 der Brennkraftmaschine sind weitere Kühlrippen 17 ange- ordnet. An zwei dem Fahrtwind bevorzugt ausgesetzten Seiten des Zylinders 3 sind Ölkühler 14a, 14b angeordnet. Die Ölkühler 14a, 14b sind aus Wärmetau- scherrohren 18 aufgebaut, die sich senkrecht zur Ebene der weiteren Kühlrippen 17 erstrecken. Der erste Wärmetauscher 14a wird über eine Versorgungsleitung 19 mit Öl versorgt, die sich im oberen Bereich des Motorblocks 2 befindet. Eine Verbindungsleitung 20 dient zur Versorgung des zweiten Ölkühlers 14b ausge- hend vom ersten Ölkühler 14a. Das aus dem zweiten Ölkühler 14b austretende
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Öl wird über eine Rückführleitung 21 in den Motorblock 1 rückgeführt. Die Strö- mungsrichtung des Öls in den einzelnen Leitungen ist durch Pfeile 22a bis 22h gekennzeichnet.
Das Öl des Kühlölsystems 12 tritt durch eine Bohrung 32 aus dem in der Fig. 2 nicht sichtbaren Zylinderkopf entlang des Pfeils 22a in den Zylinder 3 ein. In weiterer Folge durchströmt das Kühlöl einen Ringraum 33, der unmittelbar un- terhalb der Dichtfläche zum Zylinderkopf 2 angeordnet ist. Pfeile 22b und 22c deuten an, dass das Kühlöl nach Durchströmung etwa der Hälfte des Ringraums 33 in den Zylinderkopf 2 zurückgeführt wird (Pfeil 22b) und danach wieder in den Ringraum 33 zurückkehrt (Pfeil 22c). In weiterer Folge wird des Öl bei Pfeil 22d zu der in der Fig. 2 nicht sichtbaren Zündkerze geführt und kehrt bei Pfeil 22e in den Ringraum 33 zurück. Nach völliger Durchströmung des Ringraums 33 wird das Kühlöl über die Versorgungsleitung 19 entlang des Pfeils 22f zum ersten #l- kühler 14a geführt.
Nach dem Durchströmen der Verbindungsleitung 20 in Rich- tung des Pfeils 22g, des zweiten Ölkühlers 14b und der Rückführleitung 21 in Richtung des Pfeils 22h tritt das Öl in eine Bohrung 15 ein, die die Abflussleitung darstellt.
Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Wärmetauscherrohre 18 der Ölkühler 14a, 14b eine mäanderförmige Struktur bilden und in einfacher Weise mitgegossen sind. Die Ölkühler 14a, 14b sind durch einen oberen Deckel 23 und einen unteren Deckel 24 verschlossen.
Aus der Fig. 4 sind die Ventile 25 und die Ventilsitze 26 der Brennkraftmaschine ersichtlich. Im Bereich der Ventilsitze 26 sind Ölleitungen 27 vorgesehen, um diese thermisch hoch belasteten Bereiche wirksam zu kühlen.
Aus der Fig. 5 sind Ölleitungen 29 im Bereich einer Zündkerze 28 ersichtlich, um hier eine besondere Kühlwirkung zu entfalten. Die Ölleitungen 27 und 29 sind Teil des Kühlölsystems 12.
In der Fig. 6 ist die Durchströmung des Zylinderkopfs in einer Darstellung von unten gezeigt. Die Pfeile 22a bis 22e entsprechen dabei den Pfeilen in der Fig. 2 mit gleicher Bezeichnung. Zusätzlich ist ein Pfeil 22x ersichtlich, der die Einströ- mung des Kühlöls in die Bohrungen 34 des Kühlölsystems 12 kennzeichnet.
In den in den Fig. dargestellten Ausführungsvarianten sind die Teile des Kühlöl- systems als Bohrungen dargestellt, die im Zuge der Bearbeitung des Zylinder- kopfs 2 bzw. des Zylinders 3 hergestellt werden. Es ist jedoch in gleicher Weise möglich, diese Bauteile so herzustellen, dass in die Gussform ein entsprechend gebogenes Rohr aus einer warmfesten Aluminiumlegierung eingelegt wird, die zur Sicherung einer metallischen Verbindung mit dem Gusswerkstoff mit hoch-
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reinem Aluminium plattiert ist. Auf diese Weise kann die Herstellung vereinfacht und die Kühlfunktion verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, eine gleichmässige und effiziente Küh- lung luftgekühlter Brennkraftmaschinen ohne Beeinträchtigung des Erschei- nungsbildes darzustellen.