AT508179A2 - COOLANT LINE FOR A LIQUID-COOLED INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents

COOLANT LINE FOR A LIQUID-COOLED INTERNAL COMBUSTION ENGINE Download PDF

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AT508179A2 AT0045810A AT4582010A AT508179A2 AT 508179 A2 AT508179 A2 AT 508179A2 AT 0045810 A AT0045810 A AT 0045810A AT 4582010 A AT4582010 A AT 4582010A AT 508179 A2 AT508179 A2 AT 508179A2
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Description

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Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelleiste für eine flüssigkeitsgekühlte Brenn-kraftmaschine mit einem zumindest einem Kühlmittelmantel aufweisenden Zylinderkopf, wobei die Kühlmittelleiste mit dem Kühlmittelmantel der zum Verteilen oder Sammeln des Kühlmittels strömungsverbindbar ist, und wobei die Kühlmittelleiste an einer Längsseite des Zylinderkopfes befestigbar ist.The invention relates to a coolant strip for a liquid-cooled internal combustion engine with a cylinder head having at least one coolant jacket, wherein the coolant strip with the coolant jacket of the coolant for distributing or collecting the coolant is strömungsverbindbar, and wherein the coolant strip is attachable to a longitudinal side of the cylinder head.

Aus der DE 10 2005 048 566 Al ist eine Brennkraftmaschine mit einem flüssigkeitsgekühlten Zylinderkopf bekannt, dessen Kühlmittelmantel mit einer seitlich am Zylinderkopf befestigten Kühlmittelleiste strömungsverbunden ist. Kühlmittelleisten für den Zylinderkopf sind meistens als Blech oder Graugussteil ausgeführt, was sich nachteilig auf das Gesamtgewicht auswirkt.From DE 10 2005 048 566 Al an internal combustion engine with a liquid-cooled cylinder head is known, the coolant jacket is fluidly connected to a side attached to the cylinder head coolant strip. Coolant strips for the cylinder head are usually designed as sheet metal or cast iron part, which adversely affects the overall weight.

Aufgabe der Erfindung ist es, dass Gewicht eines Zylinderkopfes zu reduzieren.The object of the invention is to reduce the weight of a cylinder head.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Kühlmittelleiste aus Leichtmetall, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung besteht.According to the invention this is achieved in that the coolant strip consists of light metal, preferably of an aluminum alloy.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die einen Kühlmittelverteilerraum aufweisende Kühlmittelleiste zumindest eine Eintrittsöffnung und zumindest eine Austrittsöffnung pro Zylinder aufweist, wobei Eintritts- und Austrittsöffnungen mit entsprechenden Durchtritten an der Längsseite des Zylinderkopfes strömungsverbindbar sind, wobei vorzugsweise die Eintrittsöffnung mit einem im Zylinderkopf angeordneten Zulaufkanal verbindbar ist, welcher vorzugsweise von einer Öffnung in einer Zylinderkopfdichtfläche ausgeht.It can be provided that the coolant strip having a coolant distributor space has at least one inlet opening and at least one outlet opening per cylinder, wherein inlet and outlet openings are flow-connected with corresponding passages on the longitudinal side of the cylinder head, wherein preferably the inlet opening is connectable to an inlet channel arranged in the cylinder head which preferably emanates from an opening in a cylinder head sealing surface.

In einer einfachen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Eintrittsöffnung im Bereich einer Mittelquerebene des Zylinderkopfes angeordnet ist. Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass die Eintrittsöffnung im Bereich eines ersten Endes der Kühlmittelleiste angeordnet ist. Diese Variante ist besonders vorteilhaft, wenn in die Kühlmittelleiste ein Abgasrückführkühler integriert ist, um eine gute Kühlung des rückgeführten Abgases zu erreichen. Dabei kann weiters vorgesehen sein, dass ein abgasdurchströmtes Bündel von Abgaskühlrohren in einem kühlmitteldurchströmten Kühlmantel angeordnet ist, wobei der Kühlmantel mit dem Kühlmittelverteilerraum strömungsverbunden ist.In a simple embodiment, it is provided that the inlet opening is arranged in the region of a central transverse plane of the cylinder head. Alternatively, it can also be provided that the inlet opening is arranged in the region of a first end of the coolant strip. This variant is particularly advantageous if an exhaust gas recirculation cooler is integrated in the coolant strip in order to achieve good cooling of the recirculated exhaust gas. In this case, it may further be provided that an exhaust-gas-flowed bundle of exhaust gas cooling tubes is arranged in a coolant jacket through which coolant flows, wherein the cooling jacket is flow-connected to the coolant distributor chamber.

In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in die Kühlmittelleiste ein Abgasrückführkühler integriert ist. Dadurch können Bauteile eingespart und somit das Gesamtgewicht weiter reduziert werden.In a further embodiment of the invention can be provided that in the coolant strip an exhaust gas recirculation cooler is integrated. As a result, components can be saved and thus the total weight can be further reduced.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. näher erläutert. • · .........- 2 -The invention will be explained in more detail below with reference to FIG. • · .........- 2 -

Es zeigen Fig. 1 einen Zylinderkopf einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einem Längsschnitt in einer ersten Ausführungsvariante, Fig. 2 den Zylinderkopf im Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 1, Fig. 4 eine Kühlmittelleiste einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer zweiten Ausführungsvariante in einer Schrägansicht, Fig. 5 die Kühlmittelleiste in einer weiteren Schrägansicht, Fig. 6 die Kühlmittelleiste in einer Seitenansicht, Fig. 7 die Kühlmittelleiste in einem Schnitt gemäß der Linie VII-VII in Fig. 6, Fig. 8 die Kühlmittelleiste in einem Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII in Fig. 6, Fig. 9 die Kühlmittelleiste in einer Draufsicht, Fig. 10 die Kühlmittelleiste in einem Schnitt gemäß der Linie X-X in Fig. 9 und Fig. 11 die Kühlmittelleiste in einem Schnitt gemäß der Linie XI-XI in Fig. 9.1 shows a cylinder head of an internal combustion engine according to the invention in a longitudinal section in a first embodiment, Fig. 2 shows the cylinder head in section along the line II-II in Fig. 1, Fig. 3 the cylinder head in a section along the line III-III in a second embodiment in an oblique view, Fig. 5, the coolant bar in a further oblique view, Fig. 6, the coolant bar in a side view, Fig. 7, the coolant bar in a section according to the Line VII-VII in Fig. 6, Fig. 8, the coolant strip in a section along the line VIII-VIII in Fig. 6, Fig. 9, the coolant strip in a plan view, Fig. 10, the coolant strip in a section along the line XX in 9 and FIG. 11, the coolant strip in a section along the line XI-XI in Fig. 9.

Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Zylinderkopf 1 für mehrere Zylinder weist zur Kühlung einen Kühlmittelmantel 2 auf, welcher mit einer als Verteilerleiste ausgebildete Kühlmittelleiste 3 strömungsverbunden ist. Die Kühlmittelleiste 3 ist an einer Längsseite 4 des Zylinderkopfes 1 angeflanscht. Die Kühlmittelverteilerleiste weist dabei eine Eintrittsöffnung 5 und Austrittsöffnungen 6 auf, wobei die Eintrittsöffnung 5 und die Austrittsöffnungen 6 mit entsprechenden Durchtritten 5a, 6a im Zylinderkopf 1 korrespondieren. Die Eintrittsöffnung 5 der Kühlmittelleiste 3 ist dabei im Bereich einer Mittelquerebene 7 der Kühlmittelleiste 3 angeordnet.The cylinder head 1 shown in FIGS. 1 to 3 for a plurality of cylinders has a coolant jacket 2 for cooling, which is fluidly connected to a designed as a distributor strip coolant strip 3. The coolant strip 3 is flanged to a longitudinal side 4 of the cylinder head 1. The coolant distributor strip has an inlet opening 5 and outlet openings 6, the inlet opening 5 and the outlet openings 6 corresponding to corresponding openings 5a, 6a in the cylinder head 1. The inlet opening 5 of the coolant strip 3 is arranged in the region of a median transverse plane 7 of the coolant strip 3.

Das Kühlmittel strömt entsprechend den Pfeilen S aus dem Kühlmantel eines nicht weiter dargestellten Zylinderblockes kommend durch die Öffnung 9 in der Zylinderkopfdichtebene 10 über den Zulaufkanal 8, den Durchtritt 5a und die Eintrittsöffnung 5 in die Kühlmittelverteilerleiste 3. Von der Kühlmittelleiste 3 gelangt das Kühlmittel über die Austrittsöffnungen 6 und die entsprechenden Durchtritte 6a im Zylinderkopf 3 in den Kühlmittelmantel 2 des Zylinderkopfes 3, wo es thermisch kritische Stellen des Zylinderkopfes 3 umströmt.The coolant flows according to the arrows S from the cooling jacket of a cylinder block not shown coming through the opening 9 in the cylinder head sealing plane 10 via the inlet channel 8, the passage 5a and the inlet opening 5 in the coolant manifold 3. From the coolant strip 3, the coolant passes through the Outlet openings 6 and the corresponding passages 6a in the cylinder head 3 in the coolant jacket 2 of the cylinder head 3, where it flows around thermally critical points of the cylinder head 3.

Die Fig. 6 bis 11 zeigen eine Kühlmittelleiste 30 mit integriertem Abgasrückführ-kühler 31, welche Kühlmittelleiste 30 dazu ausgebildet ist, um an einen Zylinderkopf seitlich angeflanscht zu werden. Die Kühlmittelleiste 30 weist im Bereich eines ersten Endes 35 eine Eintrittsöffnung 32 für aus dem Zylinderkopf kommendes Kühlmittel und pro Zylinder eine Austrittsöffnung 33 für in den Zylinderkopf rückfließendes Kühlmittel auf. Ein Teil des eintretenden Kühlmittels dient zur Kühlung der rückgeführten Abgase und wird über den Kühlmittelaustritt 34 zurück zum Kurbelgehäuse geführt. Der Rest wird über die Austrittsöffnungen 33 dem Kühlmantel des Zylinderkopfes zugeführt.6 to 11 show a coolant strip 30 with integrated exhaust gas recirculation cooler 31, which coolant strip 30 is designed to be laterally flanged to a cylinder head. The coolant strip 30 has, in the region of a first end 35, an inlet opening 32 for coolant coming out of the cylinder head and an outlet opening 33 per cylinder for coolant flowing back into the cylinder head. A portion of the incoming coolant serves to cool the recirculated exhaust gases and is guided via the coolant outlet 34 back to the crankcase. The remainder is supplied via the outlet openings 33 to the cooling jacket of the cylinder head.

Die Kühlmittelleiste 30 weist im Bereich eines dem ersten Ende 35 abgewandten zweiten Ende 36 einen Abgaseintritt 37 und im Bereich des ersten Endes 35 einen Abgasaustritt 38 auf. Das Abgas tritt durch den Abgaseintritt 37 in den Ab- • · .........- 3 - gasrückführkühler 31 ein und durchströmt eine Gruppe von Abgaskühlrohren 39, welche in einem kühlmitteldurchströmten Kühlmantel 39 der Kühlmittelleiste 30 angeordnet sind. Dabei wird das rückgeführte Abgas gekühlt. Das Bündel von parallel zueinander angeordneten Abgaskühlrohren 38 erstreckt sich im wesentlichen zwischen dem ersten Ende 35 und dem zweiten Ende 36. Im Bereich des ersten Endes 35 verlässt das rückgeführte Abgas die Kühlmittelleiste 30, wobei es ein Rückflussventil 40 passiert. Der Abgasaustritt aus der Kühlmittelleiste 30 ist mit 41 bezeichnet.The coolant strip 30 has an exhaust gas inlet 37 in the region of a second end 36 facing away from the first end 35 and an exhaust gas outlet 38 in the region of the first end 35. The exhaust gas enters the exhaust gas recirculation cooler 31 through the exhaust gas inlet 37 and flows through a group of exhaust gas cooling tubes 39, which are arranged in a coolant jacket 39 of the coolant strip 30 through which coolant flows. In this case, the recirculated exhaust gas is cooled. The bundle of mutually parallel exhaust gas cooling tubes 38 extends substantially between the first end 35 and the second end 36. In the region of the first end 35, the recirculated exhaust gas leaves the coolant strip 30, wherein it passes through a reflux valve 40. The exhaust gas outlet from the coolant strip 30 is designated 41.

Im Bereich des Abgaseintrittes 37 ist ein Abgasrückführventil 42 angeordnet.In the area of the exhaust gas inlet 37, an exhaust gas recirculation valve 42 is arranged.

Die Strömung des Abgases ist mit "E", die Strömung des Kühlmittels mit "S" bezeichnet.The flow of the exhaust gas is " E ", the flow of the coolant is " S " designated.

Wie in Fig. 7 ersichtlich ist, gelangt das Kühlmittel über die Eintrittsöffnung 32 in einen Verteilerraum 43 der Kühlmittelleiste 30. Vom Verteilerraum 43 gehen die zurück zum Zylinderkopf führenden Austrittsöffnungen 33 aus, sodass ein Teil des Kühlmittels in den Zylinderkopf geführt werden kann. Der Rest des Kühlmittels gelangt über den Strömungsdurchtritt 45 in den die Abgaskühlrohre 38 umgebenden Kühlmantel 39 des Abgasrückführkühlers 31, um das die Abgaskühlrohre 38 durchströmende rückgeführte Abgas zu kühlen. Danach wird das aufgeheizte Kühlmittel über den Kühlmittelaustritt 34 den Kühlräumen des Kurbelgehäuses zugeführt.As can be seen in FIG. 7, the coolant passes via the inlet opening 32 into a distributor space 43 of the coolant strip 30. From the distributor chamber 43, the outlet openings 33 leading back to the cylinder head exit, so that part of the coolant can be guided into the cylinder head. The remainder of the coolant passes via the flow passage 45 into the cooling jacket 39 surrounding the exhaust gas cooling tubes 38 of the exhaust gas recirculation cooler 31 in order to cool the recirculated exhaust gas flowing through the exhaust gas cooling tubes 38. Thereafter, the heated coolant is supplied via the coolant outlet 34 to the cooling chambers of the crankcase.

Um ein freies Ausdehnen der Abgaskühlrohre 38 zu ermöglichen, ist das Bündel von Abgasrohren 38 im Bereich des Abgasaustrittes 41 axial beweglich über zwei O-Ringe 44 gelagert. Dadurch werden Spannungen im Abgasrückführkühler 31 verhindert.In order to allow a free expansion of the exhaust gas cooling tubes 38, the bundle of exhaust pipes 38 in the region of the exhaust gas outlet 41 is mounted axially movable via two O-rings 44. As a result, stresses in the exhaust gas recirculation cooler 31 are prevented.

Um das Gewicht der Brennkraftmaschine möglichst gering zu halten, ist die Kühlmittelleiste 3, 30 aus Leichtmetall beispielsweise aus Aluminium gefertigt.In order to keep the weight of the internal combustion engine as low as possible, the coolant strip 3, 30 made of light metal, for example, made of aluminum.

Claims (8)

1. Kühlmittelleiste (3, 30) für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem zumindest einem Kühlmittelmantel (2) aufweisenden Zylinderkopf (1), wobei die Kühlmittelleiste (3, 30) mit dem Kühlmittelmantel (2) der zum Verteilen oder Sammeln des Kühlmittels strömungsverbindbar ist, und wobei die Kühlmittelleiste (3, 30) an einer Längsseite (4) des Zylinderkopfes (1) befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelleiste (3, 30) aus Leichtmetall, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung besteht.1. coolant strip (3, 30) for a liquid-cooled internal combustion engine having a cylinder head (1) with at least one coolant jacket (2), wherein the coolant strip (3, 30) can be fluidly connected to the coolant jacket (2) for distributing or collecting the coolant, and wherein the coolant strip (3, 30) on a longitudinal side (4) of the cylinder head (1) can be fastened, characterized in that the coolant strip (3, 30) made of light metal, preferably of an aluminum alloy. 2. Kühlmittelleiste (3, 30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Kühlmittelverteilerraum (43) aufweisende Kühlmittelleiste (3, 30) zumindest eine Eintrittsöffnung (5, 32) und zumindest eine Austrittsöffnung (6) pro Zylinder aufweist, wobei Eintritts- (5) und Austrittsöffnungen (6) mit entsprechenden Durchtritten (5a, 6a) an der Längsseite (4) des Zylinderkopfes (1) strömungsverbindbar sind.2. coolant strip (3, 30) according to claim 1, characterized in that the coolant distributor space (43) having coolant strip (3, 30) has at least one inlet opening (5, 32) and at least one outlet opening (6) per cylinder, wherein inlet - (5) and outlet openings (6) with corresponding passages (5a, 6a) on the longitudinal side (4) of the cylinder head (1) are flow connected. 3. Kühlmittelleiste (3, 30) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung (5, 32) mit einem im Zylinderkopf (1) angeordneten Zulaufkanal (8) verbindbar ist, welcher vorzugsweise von einer Öffnung (9) in einer Zylinderkopfdichtfläche (10) ausgeht.3. coolant strip (3, 30) according to claim 2, characterized in that the inlet opening (5, 32) with a in the cylinder head (1) arranged inlet channel (8) is connectable, which preferably from an opening (9) in a cylinder head sealing surface ( 10) goes out. 4. Kühlmittelleiste (3) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung (5) im Bereich einer Mittelquerebene (7) des Zylinderkopfes (1) angeordnet ist.4. coolant strip (3) according to claim 2 or 3, characterized in that the inlet opening (5) in the region of a median transverse plane (7) of the cylinder head (1) is arranged. 5. Kühlmittelleiste (30) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung (32) im Bereich eines ersten Endes (35) der Kühlmittelleiste (30) angeordnet ist.5. coolant strip (30) according to claim 2 or 3, characterized in that the inlet opening (32) in the region of a first end (35) of the coolant strip (30) is arranged. 6. Kühlmittelleiste (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kühlmittelleiste (3) ein Kühlmittelkühler, vorzugsweise ein Abgasrückführkühler integriert ist.6. coolant strip (30) according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the coolant strip (3), a coolant radiator, preferably an exhaust gas recirculation cooler is integrated. 7. Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelleiste (30) mit einem Kühlmantel (39) des Kühlmittelkühlers über einen Strömungsdurchtritt (45) strömungsverbunden ist.7. Cooling system (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coolant strip (30) with a cooling jacket (39) of the coolant radiator via a flow passage (45) is fluidly connected. 8. Kühlmittelleiste (30) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,8. coolant strip (30) according to claim 6 or 7, characterized dass ein abgasdurchströmtes Bündel von Abgaskühlrohren (38) in einem kühlmitteldurchströmten Kühlmantel (39) angeordnet ist, wobei der Kühlmantel (39) mit dem Kühlmittelverteilerraul ' ' ' t. 2010 03 22; Fu/Dhan exhaust gas-flowed bundle of exhaust gas cooling tubes (38) is arranged in a coolant jacket (39) through which coolant flows, the cooling jacket (39) being connected to the coolant distributor manifold 't. 2010 03 22; Fu / Dh
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