AT526527B1 - Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) mit einer Einlassseite (6) und einer Auslassseite (7), welche auf verschiedenen Seiten einer durch eine Zylinderachse (8) und eine Kurbelwellenachse aufgespannten Motorlängsebene (9) angeordnet sind, mit einem ein Top-Down Kühlkonzept aufweisenden Zylinderkopf (2) mit einem an einen Zylinderblock (3) grenzenden Feuerdeck (4) und einem Kopfkühlraum (15) mit einem vom Feuerdeck (4) beabstandeten ersten Kopfteilkühlraum (16) und einem an das Feuerdeck (4) des Zylinderkopfes (2) grenzenden zweiten Kopfteilkühlraum (17), welcher durch ein Zwischendeck (18) vom ersten Kopfteilkühlraum (16) getrennt ist, wobei der erste Kopfteilkühlraum (16) und der zweite Kopfteilkühlraum (17) zumindest im Bereich eines zentralen Bauteils (19) miteinander über zumindest einen Übertrittskanal (21) im Zwischendeck (18) strömungsverbunden sind, mit einem im Zylinderblock (3) angeordneten Blockkühlmantel (30), welcher über zumindest einen ersten Strömungsübertritt (34) im Feuerdeck (4) des Zylinderkopfes (2) und einen Versorgungskanal (35) im Zylinderkopf (2) mit dem ersten Kopfteilkühlraum (16) verbunden ist. Um mit geringem Fertigungsaufwand eine bestmögliche und gleichmäßige Kühlung von thermisch hochbeanspruchten Bereichen zu ermöglichen ist vorgesehen, dass der zweite Kopfteilkühlraum (17) über zumindest einen zweiten Strömungsübertritt (36) im Feuerdeck (4) mit einem Ablaufsammelraum (33) des Zylinderblockes (3) verbunden ist, und dass der Blockkühlmantel (30) über einen Bypasskanal (29) mit dem Ablaufsammelraum (33) verbunden ist, wobei der Strömungsquerschnitt des Bypasskanals (29) geringer ist als der Strömungsquerschnitt des ersten Strömungsübertrittes (34).
Description
[0001] Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einer Einlassseite und einer Auslassseite, welche auf verschiedenen Seiten einer durch eine Zylinderachse und eine Kurbelwellenachse aufgespannten Motorlängsebene angeordnet sind, mit einem ein TopDown Kühlkonzept aufweisenden Zylinderkopf mit einem an einen Zylinderblock grenzenden Feuerdeck und einem Kopfkühlraum mit einem vom Feuerdeck beabstandeten ersten Kopfteilkühlraum und einem an das Feuerdeck des Zylinderkopfes grenzenden zweiten Kopfteilkühlraum, welcher durch ein Zwischendeck vom ersten Kopfteilkühlraum getrennt ist, wobei der erste Kopfteilkühlraum und der zweite Kopfteilkühlraum zumindest im Bereich eines zentralen Bauteils miteinander über zumindest einen UÜbertrittskanal im Zwischendeck strömungsverbunden sind, mit einem im Zylinderblock angeordneten Blockkühlmantel, welcher über zumindest einen ersten Strömungsübertritt im Feuerdeck des Zylinderkopfes und einen Versorgungskanal im Zylinderkopf mit dem ersten Kopfteilkühlraum verbunden ist.
[0002] Unter einem Top-Down Kühlkonzept wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ein Kühlkonzept verstanden, bei dem der Kühlmittelfluss im Zylinderkopf in Richtung des Zylinderblocks bzw. des Feuerdecks - also quasi von oben nach unten - geführt wird. Insbesondere wird Kühlmittel in einer Richtung entlang der Zylinderachse von einem vom Feuerdeck bzw. dem Zylinderblock entfernten Bereich zum Feuerdeck bzw. zu dem Zylinderblock geführt, wodurch insbesondere eine hohe Kühlwirkung am thermisch stark belasteten Feuerdeck erzielt werden kann.
[0003] Aus der AT 515 143 B1 und der AT 503 182 A2 ist jeweils eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock bekannt, wobei der Zylinderkopf zwei übereinander angeordnete Teilkühlräume aufweist, welche nach einem sogenannten TopDown-Kühlkonzept durchströmt werden. Die beiden Teilkühlräume sind durch ein Zwischendeck voneinander getrennt und im Bereich einer zentral angeordneten Injektorhülse über zumindest einen Ubertrittskanal miteinander strömungsverbunden. Das Kühlmittel wird über einen Zulaufkanal im Zylinderblock zugeführt, durchströmt einen den Zylinder umgebenden Kühlraum im Zylinderblock und wird über Strömungsübertritte im Feuerdeck und Versorgungskanäle direkt dem oberen Teilkühlraum des Zylinderkopfes zugeführt. Dadurch wird der Zylinderkopf sozusagen von oben nach unten durchströmt, wobei das Kühlmittel zuerst dem oberen Teilkühlraum zugeführt wird und nach Durchströmen des oberen Teilkühlraumes über den zumindest einen Ubertrittskanal in den unteren Teilkühlraum strömt, wo das Kühlmittel über radiale Kühlkanäle im Bereich der Ventilbrücken radial von innen nach außen geführt wird und schließlich den Zylinderkopf über seitlich angeordnete Ablaufkanal wieder verlässt.
[0004] Die AT 005 039 U1 beschreibt einen Zylinderblock für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Verteilerkanal und einem Sammelkanal für ein Kühlmittel, wobei der Verteilerkanal über dem Sammelkanal im Bereich einer Seitenwand des Zylinderblockes angeordnet und der Verteilerkanal über einen Zuführkanal mit einem ersten Kühlraum strömungsverbunden ist. Eine Zylinderkopfanschlussfläche des Zylinderblockes weist pro Zylinder zumindest eine vom ersten Kühlraum über einen Uberströmkanal ausgehende UÜberströmöffnung zum Zylinderkopf und zumindest eine zum Sammelkanal führende Abflussöffnung für Kühlmittel aus dem Zylinderkopf auf, wobei die Uberströmöffnung und die Abflussöffnung auf verschiedenen Seiten einer Motorlängsebene angeordnet sind. Der erste Kühlraum ist mit einem in Richtung des Kurbelraumes anschließenden zweiten Kühlraum um die Zylinderlaufbuchse strömungsverbunden, welcher über zumindest eine Ubertrittsöffnung mit dem Verteilerkanal verbunden ist.
[0005] Die AT 501 008 A2 offenbart eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Kühlmantel um die Zylinder im Kurbelgehäuse, mit Einzelzylinderköpfen mit zumindest zwei übereinander im Zylinderkopf angeordneten Kühlräumen, wobei der Kühlmantel des Kurbelgehäuses und der untere Kühlraum im Zylinderkopf über vier am Umfang des Zylinders gleichmäßig verteilte UÜbertrittsöffnungen pro Zylinder miteinander verbunden sind. Längs einer Kurbelgehäuseseitenwand ist ein Zulaufverteilerraum und ein Rücklaufsammelraum für das Kühlmittel angeordnet. Der Zulaufverteilerraum ist über zumindest einen Verbindungskanal pro Zylinder mit dem Kühlmantel
des Kurbelgehäuses verbunden, wobei jeder Verbindungskanal radial in den Kühlmantel einmündet. Der Rücklaufsammelraum ist mit dem unteren Kühlraum des Zylinderkopfes verbunden.
[0006] Die WO 2020/0111926 A1 beschreibt eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse mit zumindest einem Zylinder für einen verschiebbar geführten Kolben und einem Zylinderkopf mit Top-Down-Kühlkonzept mit einer Kühlmittelströmung, die parallel durch den Zylinderkopf und das Kurbelgehäuse verläuft. Das Kurbelgehäuse weist dabei einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass auf, welche auf verschiedenen Seiten einer Motorlängsebene angeordnet sind. Von dem Kühlmitteleinlass strömt das Kühlmittel einerseits durch einen Steigkanal in den oberen Teilkühlraum und von dort durch einen zentralen Verbindungskanal in den unteren Teilkühlraum. Vom unteren Teilkühlraum gelangt das Kühlmittel durch einen Strömungsübertritt in Feuerdeck in den Zylinderblock und weiter zu einem Kühlmittelauslass des Kurbelgehäuses. Andererseits strömt das Kühlmittel vom Kühlmitteleinlass direkt in den Kühlmantel des Kurbelgehäuses, um den Zylinder zu kühlen. Das Kühlmittel verlässt den Kühlmantel des Kurbelgehäuses auf einer dem Kühlmitteleinlass gegenüberliegenden Seite und verlässt das Kurbelgehäuse nach Vereinigung mit dem Kühlmittelstrom aus dem Zylinderkopf durch den Kühlmittelauslass.
[0007] Aus der WO 2022/192930 A1 ist eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art mit einem ein Top-Down-Kühlkonzept aufweisenden Zylinderkopf mit einem Kopfkühlraum bekannt, welcher einen vom Feuerdeck beabstandeten ersten Kopfteilkühlraum und einen an das Feuerdeck grenzenden zweiten Kopfteilkühlraum aufweist, der durch ein Zwischendeck vom ersten Teilkühlraum getrennt ist. Die beiden Teilkühlräume sind zumindest im Bereich eines zentralen Bauteils miteinander über zumindest einen Ubertrittskanal im Zwischendeck strömungsverbunden. Im Zylinderblock ist ein Hauptzulaufkanal angeordnet, welcher über einen ersten Strömungsübertritt im Feuerdeck des Zylinderkopfes und einen Versorgungskanal mit dem ersten Kopfteilkühlraum verbunden ist. Im Zylinderblock ist ein Blockkühlmantel angeordnet, der mit dem zweiten Kopfteilkühlraum über zumindest einen zweiten Strömungsübertritt im Feuerdeck des Zylinderkopfes strömungsverbunden ist. Der Blockkühlmantel weist einen dem Feuerdeck zugewandten ersten Blockteilkühlmantel, in welchen der zweite Strömungsübertritt mündet, und einen von dem ersten Blockteilkühlmantel getrennten und auf einer vom Feuerdeck abgewandten Seite des ersten Blockteilkühlmantels angeordneten zweiten Blockteilkühlmantel auf. Der erste Blockkühlmantel ist mit dem zweiten Blockkühlmantel über zumindest einen in Bezug auf die Zylinderachse diametral zum zweiten Strömungsübertritt angeordneten dritten Strömungsübertritt strömungsverbunden. Der zweite Blockteilkühlmantel ist mit einem im Zylinderblock angeordneten Hauptablaufkanal verbunden. Der erste Strömungsübertritt, der zweite Strömungsübertritt und der Hauptzulaufkanal sind auf der Auslassseite angeordnet. Der Hauptzulaufkanal ist zwischen dem Hauptablaufkanal und der Zylinderkopfdichtebene angeordnet.
[0008] Weitere Brennkraftmaschinen der eingangs genannten Art sind aus den Veröffentlichungen DE 10 2022 106 749 A, EP 3 379 063 A1 und WO 2020/191424 A1 bekannt.
[0009] Insbesondere bei Großmotoren mit hoher Leistung ist eine ausreichende Wärmeabfuhr aus thermisch hochbeanspruchten Bereichen von großer Relevanz, bei aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen aber nicht immer gewährleistet.
[0010] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art mit geringem Fertigungsaufwand eine bestmögliche und gleichmäßige Kühlung von thermisch hochbeanspruchten Bereichen zu ermöglichen.
[0011] Ausgehend von einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der zweite Kopfteilkühlraum über zumindest einen zweiten Strömungsübertritt im Feuerdeck mit einem Ablaufsammelraum des Zylinderblockes verbunden ist, und dass der Blockkühlmantel über einen Bypasskanal mit dem Ablaufsammelraum verbunden ist, wobei der Strömungsquerschnitt des Bypasskanals geringer ist als der Strömungsquerschnitt des ersten Strömungsübertrittes.
[0012] Der Bypasskanal kann durch eine Bohrung im Zylinderblock quer zur Motorlängsebene gebildet sein. Dies ermöglicht eine einfache Fertigung.
[0013] Gemäß einer herstellungsmäßig einfachen Ausführungsvariante der Erfindung ist der Versorgungskanal zumindest teilweise durch ein Rohr gebildet.
[0014] Der sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Zylinderblockes erstreckende Ablaufsammelraum kann in den Zylinderblock integriert -beispielsweise mitgegossen - sein oder am Zylinderblock befestigt, beispielsweise angeschraubt sein.
[0015] In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Blockkühlmantel mit einem Zulaufverteilerraum des Zylinderblockes verbunden ist, wobei vorzugsweise der Zulaufverteilerraum auf der Einlassseite angeordnet ist.
[0016] Der sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Zylinderblockes erstreckende Zulaufverteilerraum kann in den Zylinderblock integriert -beispielsweise mitgegossen - sein oder am Zylinderblock befestigt, beispielsweise angeschraubt sein.
[0017] Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist der erste Kopfteilkühlraum über zumindest einen dritten Strömungsübertritt im Feuerdeck mit dem Blockkühlmantel des Zylinderblockes verbunden, wobei vorzugsweise der dritte Strömungsübertritt auf der Einlassseite angeordnet ist.
[0018] Günstiger Weise ist der Strömungsquerschnitt des dritten Strömungsübertrittes geringer als der Strömungsquerschnitt des ersten Strömungsübertrittes.
[0019] Eine besonders gute Kühlung lässt sich erzielen, wenn pro Zylinder zwei dritte Strömungsübertritte und/oder pro Zylinder ein erster Strömungsübertritt vorgesehen sind/ist.
[0020] Besonders vorteilhaft für eine gute Kühlung ist es, wenn pro Zylinder ein Bypasskanal vorgesehen ist, wobei vorzugsweise der Strömungsquerschnitt des Bypasskanals etwa 20% 45% des Strömungsquerschnittes des ersten Strömungsübertrittes beträgt.
[0021] Ein Hauptteil des Kühlmittels gelangt auf der Auslassseite vom Blockkühlmantel des Zylinderblockes über den ersten Strömungsübertritt und den Versorgungskanal in den ersten Kopfteilkühlraum des Zylinderkopfes. Vom ersten Kopfteilkühlraum strömt das Kühlmittel über den etwa im Bereich der Zylindermitte angeordneten zumindest einen UÜbertrittskanal im Zwischendeck in den zweiten Kopfteilkühlraum und strömt über radial nach außen in Richtung Zylinderrand gerichtete Brückenkanäle des zweiten Kopfkühlraumes zwischen den Ein- und Auslasskanälen in einen ringförmigen Bereich des zweiten Kopfteilkühlraumes. Gleichzeitig strömt ein kleinerer zweiter Teil des Kühlmittels vom Blockkühlmantel des Zylinderblockes über die dritten Strömungsübertritte in den ringförmigen Bereich des zweiten Kopfteilkühlraumes und vereinigt sich mit dem Hauptteil des Kühlmittels. Das Kühlmittel verlässt den zweiten Kopfteilkühlraum durch den zweiten Strömungsübertritt und strömt in den Ablaufsammelraum des Zylinderblockes.
[0022] Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in den nicht einschränkenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Darin zeigen schematisch
[0023] Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer Blockdarstellung; [0024] Fig. 2 die Brennkraftmaschine in einem Schnitt normal zur Motorlängsachse;
[0025] Fig. 3 einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine in einem Schnitt normal zur Motorlängsachse; und
[0026] Fig. 4 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3.
[0027] Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch eine erfindungsgemäße flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine 1 im Schnitt normal zu einer durch die Zylinderachsen 8a aufgespannten Motorlängsebene 9.
[0028] Die Brennkraftmaschine 1 kann selbstzündend oder fremdzündend ausgeführt sein. Im Ausführungsbeispiel weist die Brennkraftmaschine 1 mehrere in Reihe angeordnete Zylinder 8 auf.
[0029] Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Zylinderkopf 2 und einen Zylinderblock 3 auf, wel-
che im Bereich eines Feuerdecks 4 des Zylinderkopfes 2 miteinander verbunden sind.
[0030] Mit Bezugszeichen 5 ist eine Zylinderkopfdichtebene zwischen Zylinderkopf 2 und Zylinderblock 3 bezeichnet. Die Einlassseite 6 und die Auslassseite 7 der Brennkraftmaschine 1 sind auf verschiedenen Seiten der Motorlängsebene 9 angeordnet.
[0031] Der Zylinderkopf 2 weist pro Zylinder zwei Einlassventilöffnung 10 für nicht weiter dargestellte Einlassventile und zwei Auslassventilöffnungen 11 für nicht weiter dargestellte Auslassventile auf, wobei nicht weiter dargestellte Einlasskanäle über die Einlassventile und nicht weiter dargestellte Auslasskanäle über die Auslassventile mit dem Brennraum 14 strömungsverbindbar sind.
[0032] In Fig. 1 und 2 sind jeweils die Kühlräume und Strömungswege des Kühlmittels im Zylinderkopf 2 und im Zylinderblock 1 zum Teil schematisch eingezeichnet, wobei die Kühlmittelströmung durch die Pfeile angedeutet ist. Dabei kommt ein sogenanntes Top-Down Kühlkonzept zum Einsatz. Unter einem solchen Konzept wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung insbesondere verstanden, dass ein Kühlmittelfluss im Zylinderkopf 2 in Richtung des Zylinderblocks 3 bzw. des Feuerdecks 4 geführt wird. Mit anderen Worten wird Kühlmittel in einer Richtung entlang der Zylinderachse 8a von einem vom Feuerdeck 4 bzw. dem Zylinderblock 3 entfernten Bereich zum Feuerdeck 4 bzw. zu dem Zylinderblock 3 geführt, wodurch insbesondere eine hohe Kühlwirkung am thermisch stark belasteten Feuerdeck 4 erzielt werden kann.
[0033] Der das Top-Down Kühlkonzept aufweisende Zylinderkopf 2 weist einen Kopfkühlraum 15 mit einem oberen ersten Kopfteilkühlraum 16 und einem unteren zweiten Kopfteilkühlraum 17 auf, welche durch ein Zwischendeck 18 voneinander getrennt sind. Der obere erste Kopfteilkühlraum 16 ist also in einer Richtung entlang der Zylinderachse 8 gesehen weiter vom Zylinderblock 3 entfernt als der untere zweite Kopfteilkühlraum 17. Der obere erste Kopfteilkühlraum 16 und der untere zweite Kopfteilkühlraum 17 sind im Bereich eines zentralen Bauteils 19 miteinander über zumindest einen Ubertrittskanal 21 im Zwischendeck 18 strömungsverbunden, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Der Begriff zentral ist hier insbesondere hinsichtlich der Zylinderachse 8a zu verstehen, so dass ein zentraler Bauteil 19 möglichst nahe an bzw. in der Zylinderachse 8a angeordnet ist. Der Bauteil 19 kann - insbesondere im Falle einer Diesel-Brennkraftmaschine - durch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung oder - im Falle einer Otto-Brennkraftmaschine - durch eine Vorkammerzündeinheit oder Zündkerze, gebildet sein.
[0034] Wie bei Zylinderköpfen 2 mit Top-Down Kühlkonzepten üblich, wird der Zylinderkopf 2 von oben - also von einem dem Feuerdeck 4 des Zylinderkopfes 2 fernen Bereich - nach unten - also zu einem dem Feuerdeck 4 nahen Bereich - von Kühlmittel durchströmt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, wird das Kühlmittel dabei dem oberen ersten Kopfteilkühlraum 16 zugeführt, durchströmt unter Kühlung der Auslasskanäle den ersten Kopfteilkühlraum 16 und gelangt über den nahe der Zylinderachse 8a im Bereich des zentralen Bauteils 19 angeordneten - beispielsweise ringförmigen oder durch mehrere Durchbrüche im Zwischendeck 18 gebildeten - Übertrittskanal 21 in den an das Feuerdeck 4 grenzenden unteren zweiten Kopfteilkühlraum 17, wobei das Kühlmittel - wie Fig. 4 zeigt - von einem inneren Ringabschnitt 22 über einen ersten Radialkanal 23 im Bereich der zwischen zwei Auslassöffnungen 11 angeordneten Auslassventilbrücke 24, und optional auch über zweite Radialkanäle 25 im Bereich der Einlass-/Auslassventilbrücken 26 zwischen Einlassund Auslassöffnungen 10, 11 und/oder einen dritten Radialkanal 27 im Bereich der Einlassventilbrücke 28 zwischen den beiden Einlassöffnungen 10 in den äußeren Ringabschnitt 25 strömt. Fig. 4 zeigt die Form des zweiten Kopfteilkühlraumes 17 in einer Draufsicht in Richtung der Zylinderachse 8a (die Bildebene ist parallel zur Zylinderkopfdichtebene 5), wobei die Lage der Einlassventilöffnungen 10 und Auslassventilöffnungen 11 angedeutet ist. Durch die Strömung vom inneren Ringabschnitt 22 über die Radialkanäle 23, 25, 27 zum äußeren Ringabschnitt 20 des zweiten Kopfteilkühlraumes 17 wird eine optimale Kühlung um die Auslassventilsitze erreicht.
[0035] Der Zylinderblock 3 weist einen Blockkühlmantel 30 rund um die Zylinderlaufbuchse 31 des Zylinders 8 auf, wobei die Zylinderlaufbuchse 31 trocken oder nass ausgeführt sein kann. In den Zylinderblock 3 ist auf der Einlassseite 6 ein Zulaufverteilerraum 32 und auf der Auslassseite 7 ein Ablaufsammelraum 33 für Kühlmittel integriert oder am Zylinderblock 3 befestigt, beispiels-
weise angeschraubt (Fig. 1 und 2).
[0036] Der Zulaufverteilerraum 32 ist auf der Einlassseite 6 über einen beispielsweise in den Zylinderblock 3 integrierten Verbindungskanal 38 mit dem Blockkühlmantel 30 strömungsverbunden. Der Blockkühlmantel 30 ist über zumindest einen ersten Strömungsübertritt 34 im Feuerdeck 4 des Zylinderkopfes 2 und einen Versorgungskanal 35 im Zylinderkopf mit dem ersten Kopfteilkühlraum 16 strömungsverbunden. Der erste Strömungsübertritt 34 kann beispielsweise durch eine Bohrung im Feuerdeck 4 gebildet sein. Der Versorgungskanal 35 kann beispielsweise durch ein in den ersten Strömungsübertritt 34 eingestecktes Rohr gebildet sein.
[0037] Der zweite Kopfteilkühlraum 17 ist über einen zweiten Strömungsübertritt 36 im Feuerdeck 4 mit dem Ablaufsammelraum 33 des Zylinderblockes 3 verbunden (siehe Fig. 2).
[0038] Der Blockkühlmantel 30 ist über einen Bypasskanal 29 mit dem Ablaufsammelraum 33 verbunden ist, wobei der Strömungsquerschnitt des Bypasskanals 29 geringer ist als der Strömungsquerschnitt des ersten Strömungsübertrittes 34.
[0039] Der erste Kopfteilkühlraum 16 ist über zumindest einen auf der Einlassseite 6 angeordneten dritten Strömungsübertritt 37 im Feuerdeck 4 mit dem Blockkühlmantel 30 des Zylinderblockes 3 verbunden. Der Strömungsquerschnitt des dritten Strömungsübertrittes 37 ist geringer ist als der Strömungsquerschnitt des ersten Strömungsübertrittes 34.
[0040] Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind pro Zylinder 8 ein erster Strömungsquerschnitt 34 und/oder zwei zweite Strömungsübertritte 36 und/oder ein dritter Strömungsübertritt 37 und/oder ein Bypasskanal 29 vorgesehen. Der Strömungsquerschnitt des beispielsweise durch eine Bohrung gebildeten Bypasskanals 29 beträgt beispielsweise 20% +5% des Strömungsquerschnittes des ersten Strömungsübertrittes 34.
[0041] Das flüssige Kühlmittel wird auf der Einlassseite 6 der Brennkraftmaschine 1 dem Zulaufsammelraum 32 im Zylinderblock 3 über die Kühlmittelpbumpe 12 (siehe Fig. 1) zugeführt. Von diesem Zulaufsammelraum 32 wird das Kühlmittel über einen Verbindungskanal 38 dem Blockkühlmantel 30 zugeführt.
[0042] Ein Hauptteil des Kühlmittels gelangt auf der Auslassseite 7 vom Blockkühlmantel 30 des Zylinderblockes 3 über den ersten Strömungsübertritt 34 und den Versorgungskanal 35 in den ersten Kopfteilkühlraum 16 des Zylinderkopfes 2. Vom ersten Kopfteilkühlraum 16 strömt das Kühlmittel über den etwa im Bereich der Zylindermitte angeordneten zumindest einen Ubertrittskanal 21 im Zwischendeck 18 in den zweiten Kopfteilkühlraum 17 und strömt über radial nach außen in Richtung Zylinderrand gerichtete Radialkanäle 23, 25, 27 des zweiten Kopfkühlraumes im Bereich der Auslassventilbrücke 24, Ein-/Auslassventilbrücken 26 und der Einlassventilbrücke 28 in einen äußeren Ringabschnitt 20 des zweiten Kopfteilkühlraumes 17. Gleichzeitig strömt ein kleinerer zweiter Teil des Kühlmittels vom Blockkühlmantel 30 des Zylinderblockes 3 über die dritten Strömungsübertritte 37 in den äußeren Ringabschnitt 20 des zweiten Kopfteilkühlraumes 17 und vereinigt sich mit dem Hauptteil des Kühlmittels. Das Kühlmittel verlässt den zweiten Kopfteilkühlraum 17 durch den zweiten Strömungsübertritt 36 und strömt in den Ablaufsammelraum 33 des Zylinderblockes 3.
[0043] Auf diese Weise wird eine effiziente Kühlung von thermisch kritischen Bereichen sowohl im Zylinderkopf 2 als auch im Zylinderblock 3 erreicht.
Claims (14)
1. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) mit einer Einlassseite (6) und einer Auslassseite (7), welche auf verschiedenen Seiten einer durch eine Zylinderachse (8) und eine Kurbelwellenachse aufgespannten Motorlängsebene (9) angeordnet sind, mit einem ein TopDown Kühlkonzept aufweisenden Zylinderkopf (2) mit einem an einen Zylinderblock (3) grenzenden Feuerdeck (4) und einem Kopfkühlraum (15) mit einem vom Feuerdeck (4) beabstandeten ersten Kopfteilkühlraum (16) und einem an das Feuerdeck (4) des Zylinderkopfes (2) grenzenden zweiten Kopfteilkühlraum (17), welcher durch ein Zwischendeck (18) vom ersten Kopfteilkühlraum (16) getrennt ist, wobei der erste Kopfteilkühlraum (16) und der zweite Kopfteilkühlraum (17) zumindest im Bereich eines zentralen Bauteils (19) miteinander über zumindest einen UÜbertrittskanal (21) im Zwischendeck (18) strömungsverbunden sind, mit einem im Zylinderblock (3) angeordneten Blockkühlmantel (30), welcher über zumindest einen ersten Strömungsübertritt (34) im Feuerdeck (4) des Zylinderkopfes (2) und einen Versorgungskanal (35) im Zylinderkopf (2) mit dem ersten Kopfteilkühlraum (16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kopfteilkühlraum (17) über zumindest einen zweiten Strömungsübertritt (36) im Feuerdeck (4) mit einem Ablaufsammelraum (33) des Zylinderblockes (3) verbunden ist, und dass der Blockkühlmantel (30) über einen Bypasskanal (29) mit dem Ablaufsammelraum (33) verbunden ist, wobei der Strömungsquerschnitt des Bypasskanals (29) geringer ist als der Strömungsquerschnitt des ersten Strömungsübertrittes (34).
2. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablaufsammelraum (33) in den Zylinderblock (3) integriert ist.
3. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablaufsammelraum (33) am Zylinderblock (3) befestigt ist.
4. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Blockkühlmantel (30) mit einem Zulaufverteilerraum (32) des Zylinderblockes (3) verbunden ist, wobei vorzugsweise der Zulaufverteilerraum (32) auf der Einlassseite (6) angeordnet ist.
5. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufverteilerraum (32) in den Zylinderblock (3) integriert ist.
6. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufverteilerraum (32) am Zylinderblock (3) befestigt ist.
7. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kopfteilkühlraum (16) über zumindest einen dritten Strömungsübertritt (37) im Feuerdeck (4) mit dem Blockkühlmantel (30) des Zylinderblockes (3) verbunden ist, wobei vorzugsweise der dritte Strömungsübertritt (37) auf der Einlassseite (6) angeordnet ist.
8. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt des dritten Strömungsübertrittes (37) geringer ist als der Strömungsquerschnitt des ersten Strömungsübertrittes (34).
9. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass pro Zylinder (8) zwei dritte Strömungsübertritte (37) vorgesehen sind.
10. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass pro Zylinder (8) ein erster Strömungsübertritt (34) vorgesehen ist.
11. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass pro Zylinder (8) ein Bypasskanal (29) vorgesehen ist.
12. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt des Bypasskanals (29) etwa 20% +5% des Strömungsquerschnittes des ersten Strömungsübertrittes (34) beträgt.
13. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (29) durch eine Bohrung im Zylinderblock (3) quer zur Motorlängsebene (9) gebildet ist.
14. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strömungsübertritt (34) durch eine Bohrung im Feuerdeck (4) und/oder der Versorgungskanal (35) zumindest teilweise durch ein Rohr gebildet ist.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
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