DE102004062293A1

DE102004062293A1 - Motorkühlsystem

Info

Publication number: DE102004062293A1
Application number: DE200410062293
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Komai; Takahumi Shigemori; Naoki Furukawa; Koichi Okazaki Yoshimoto
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2005-09-08
Also published as: CN100350138C; CN1637244A

Abstract

Ein Motorkühlsystem weist einen inneren Durchlass 47 und einen äußeren Durchlass 48 auf, so dass ein Kühlmittel aus einer von einem der Rückseite zugewandten Abschnitt 39b und einem dem einen Ende zugewandten Abschnitt 39r einer äußeren senkrechten Umfangswand 39, einer einen Einlasskanal bildenden Wand 45 und einer Kopfschraubennabe umgebenen Ansaugkammer 44 entlang beiden Seiten der Kopfschraubennabe fließt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem zum Einsatz in einem wassergekühlten Motor und insbesondere ein Motorkühlsystem, in dem ein von einer Wasserpumpe ausgegebenes Kühlmittel für die direkte Zufuhr zu einem Wassermantel in einem Zylinderkopf konzipiert ist.
Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Motorkühlsystem zur Kühlung eines Motors durch Umwälzen eines Kühlmittels aus einem Wassermantel in Wassermäntel sowohl eines Zylinderkopfes als auch eines Zylinderblocks.

Ein wassergekühltes Motorkühlsystem weist ein Kühlmittel-Umwälzsystem auf, in dem ein von einer Wasserpumpe ausgegebenes Kühlmittel zu Wassermänteln in einem Zylinderblock, welcher einen Motorhauptkörper bildet, und einem Zylinderkopf fördert, und in dem bei niedriger Temperatur des durch die entsprechenden Teile der Wassermäntel umgewälzten Kühlmittels ein Kurzschlusspfad geöffnet wird, so dass das Kühlmittel vom Kurzschluss direkt in einen Einlasspfad der Wasserpumpe zurückgeführt wird, um seine Erwärmung zu fördern, während bei steigender Kühlmitteltemperatur ein Hauptumwälzpfad, dem entlang ein Kühler angeordnet ist, geöffnet wird, damit das Kühlmittel zwecks Kühlung zum Kühler gelangen kann, und das im Kühler so abgekühlte Kühlmittel anschließend zum Einlasspfad der Wasserpumpe zurückgeführt wird.

Mit dem Kühlmittelumwälzsystem wird die Art der Kühlmittelumwälzung unter Berücksichtigung gegebener Unterschiedlichkeiten bei den im Verlauf des Kühlmittelumwälzsystems angeordneten Zusatzeinrichtungen wie Wasserpumpe, Thermostat und Kühler und insbesondere der Kühleigenschaften für den Zylinderblock und den Zylinderkopf bestimmt. Es ist nämlich für den Zylinderkopf eine ausreichende Kühlung erwünscht, da seine dem Zylinderblock gegenüberliegende Anschlusswand den Brennräumen und Auslasskanälen zugewandt ist und somit leicht auf hohe Temperaturen erhitzt werden kann, während der Zylinderkopf eine so angemessene Temperatur gewährleisten soll, wie sie der Zylinderblock benötigt, um den jeweils richtigen Abstand zwischen den darin ausgebildeten entsprechenden Zylindern und den in den Zylindern hin und her gehenden Kolben sicherzustellen sowie das Schmieröl auf einer angemessenen Temperatur zu halten.

Sodann gibt es noch ein mit einem Grundumwälzmodus arbeitendes Motorkühlsystem, bei dem ein durch einen Wassermantel im Zylinderblock geleitetes Kühlmittel über Öffnungen in einer oberen Wand im Zylinderkopf in einen Wassermantel im Zylinderkopf geleitet wird dergestalt, dass es über dessen gesamte Fläche verteilt wird, und sodann zur Wasserpumpe zurückströmt und in diesem Falle die Kühlleistung für den Zylinderkopf relativ niedrig wird, da der Kühlmittelstrom zu einem im Wesentlichen von unteren zu oberen Teilen des Motorhauptkörpers gerichteten glatten Fluss wird.

Andererseits wird in einem Motorkühlsystem mit einem Kühlmodus, bei dem der Zylinderkopf zunächst durch Zufuhr eines Kühlmittels von der Wasserpumpe in den Wassermantel im Zylinderkopf gekühlt, sodann das durch diesen geführte Kühlmittel in den Wassermangel im Zylinderblock geleitet und schließlich das Kühlmittel zur Wasserpumpe zurückgeführt wird, wobei die Kühlleistung für den Zylinderkopf relativ hoch wird, die Steuerung zum Vorhalten einer angemessenen Temperatur auf der Zylinderblockseite instabil wird, da die Temperatur des in die Zylinderblockseite fließenden Kühlmittels in Abhängigkeit von den jeweiligen Arbeitsbereichen des Motors variiert.

Alternativ werden in einem Motorkühlsystem, bei dem ein von der Wasserpumpe ausgegebenes Kühlmittel in zwei gleichzeitig in den Zylinderblock und den Zylinderkopf geleitete Ströme unterteilt wird und die Ströme sodann wieder zu einem zur Wasserpumpe zurückgeführten einzigen Strom vereint werden, sowohl der Zylinderkopf als auch der Zylinderblock auf angemessene Temperaturen gekühlt und auf diesen gehalten werden.

Ein derartiges Kühlsystem, in dem ein Kühlmittel für das gleichzeitige Einleiten in den Zylinderkopf und den Zylinderblock geteilt wird, ist in der JP-A-2003-172140 beschrieben.

Sollen übrigens in dem mit Kühlmittelteilung arbeitenden Motorkühlsystem der Zylinderkopf und der Zylinderblock auf angemessene Temperaturen gekühlt und auf diesen gehalten werden, so wird das Kühlmittel aus der Wasserpumpe nicht in den Wassermantel im Zylinderblock, sondern direkt in einen im Zylinderkopf nahe dem Längsende des Motors ausgebildeten einzelnen Einlass- bzw. Ansaugkanal geleitet und das so angesaugte Kühlmittel in Richtung auf einen im anderen Längsende des Motors ausgebildeten Kühlmittelauslass geführt.

Gemäß der JP-A-2003-172140 ist in diesem Falle der Auslasspfad der Wasserpumpe im Motorinnern in zwei Pfade unterteilt, so das Kühlmittel gleichzeitig in die Zylinderkopf- und die Zylinderblockseite strömt.

Soll der Motor kompakt ausgeführt sein, so ist es wünschenswert, dass der Einlass- bzw. Ansaugkanal im Zylinderkopf in der Anschlusswand des Zylinderkopfes mit dem Zylinderblock in einem Endabschnitt desselben und möglichst nahe zum Innern des Zylinderkopfes vorgesehen wird.

Jedoch sind eine den Brennraum zugewandte Wand, Ein- und Auslasskanäle, ein Kopfschraubennabenabschnitt zum Hindurchführen einer Kopfschraube, eine Ölleitung und dergleichen zusammengefasst um den Ansaugkanal und einem Endbereich im Zylinderkopf herum angeordnet und ist es unter dieser Bedingung schwierig, einen Kühlmitteldurchgang bereit zu stellen.

Angesichts der vorgeschilderten Probleme besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Motorkühlsystems, bei dem eine Zylinderkopfschraubennabe wirksam genutzt wird.

Tatsache ist, dass in dem mit geteilter Kühlmittelumwälzung arbeitenden Motorkühlsystem, in welchem Zylinderkopf und Zylinderblock auf angemessene Temperaturen gekühlt und auf diesen gehalten werden können, eine Teilereinrichtung entlang dem Kühlmittelumwälzsystem zum Einstellen der von einer Wasserpumpe in die Zylinderkopf- und die Zylinderblockseite ausgegebenen Kühlmittel-Teilstrommengen vorgesehen werden muss, was leicht zu Problemen hinsichtlich der Montagebedingungen führt, die durch die Notwendigkeit für die Bereitstellung von Platz im Montagebereich der Teilereinrichtung, die Komplexität der Teilereinrichtung und höhere Kosten beeinträchtigt werden, so dass also Verbesserungen erwünscht sind.

Die Erfindung basiert auf den vorbeschriebenen Umständen, wobei ihre Aufgabe in der Bereitstellung eines Motorkühlsystems besteht, in dem ein von einer Wasserpumpe in einem Endbereich eines Zylinderblocks ausgegebenes Kühlmittel so geteilt wird, dass es sofort nach erfolgter Ausgabe durch eine Wasserpumpe mit einer einfachen Konstruktion in den Zylinderblock und einen Zylinderkopf strömt.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen definierten Merkmale gelöst.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Motorkühlsystem bereitgestellt, das einen in einem Zylinderkopf ausgebildeten Einlass- bzw. Ansaugkanal, dem ein Kühlmittel von einer Wasserpumpe aus zugeführt wird, und eine in der Nähe eines Einlasskanals angeordnete Kopfschraubennabe, durch die eine Kopfschraube zur festen Anbringung des Zylinderkopfes auf einem Zylinderblock passend hindurchgeführt wird, aufweist und das Motorkühlsystem gekennzeichnet ist durch: eine Ansaugkammer die durch eine Außenwand der Kopfschraubennabe, eine Außenwand des Einlasskanals und eine Innenwand des Zylinderkopfes so unterteilt ist, dass diese neben der Kopfschraubennabe und dem Einlasskanal liegt und Kühlmittel von dem Ansaugschlitz in diese induziert wird; einen so zwischen der Kopfschraubennabe und dem Einlasskanal ausgebildeten ersten Strömungspfad, dass das in die Ansaugkammer angesaugte Kühlmittel die Außenwand des Einlasskanals entlang strömen kann; und einen so zwischen der Kopfschraubennabe und der Innenwand des Zylinderkopfes ausgebildeten zweiten Strömungspfad, dass das in die Ansaugkammer eingebrachte Kühlmittel entlang der Innenwand des Zylinderkopfes zu fließen vermag.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Motorkühlsystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bereitgestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Querschnittsfläche des zweiten Strömungspfades größer als die des ersten eingestellt ist.

Nach einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Motorkühlsystem nach dem ersten Aspekt der Erfindung bereit gestellt, das weiterhin aufweist: einen Hauptdurchlass, in den von der Wasserpumpe ausgegebenes Kühlmittel strömen und der das Kühlmittel vom Zylinderblock in den Ansaugkanal führen kann; einen entlang äußeren Schichten mehrerer im Zylinderblock ausgebildeter Zylinder angeordneten Wassermantel; eine Trennwand zum Abtrennen des Hauptdurchlasses vom Wassermantel und einen Strömungsteilerabschnitt, der durch Abarbeiten bzw. Abschneiden der Trennwand von einer Oberseite des Zylinderblocks hergestellt wird, um einen Teil des im Hauptdurchlass strömenden Kühlmittels zum Wassermantel zu leiten.

Nach einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Motorkühlsystem nach dem dritten Aspekt bereitgestellt, das gekennzeichnet ist durch mehrere Schraubenlöcher in einem oberen Teil des Zylinderblocks, durch welche Kopfschrauben hindurchgeführt werden können, sowie die Tatsache, dass der Hauptdurchlass in der Nähe des Schraubenlochs am vordersten Ende des Zylinderblocks, an dem sich ein Kettenkasten befindet, angeordnet ist.

Nach einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Motorkühlsystem nach dem vierten Aspekt bereitgestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Hauptdurchlass von mindestens einer bogenförmigen Außenwand im Bereich der Schraubenlöcher, einer in Längsrichtung des Zylinderblocks verlaufenden Außenwand und der Trennwand gebildet wird.

Da nach dem ersten Aspekt der Erfindung die Ansaugkammer nahe der Innenseite des Zylinderkopfes angeordnet ist, wird ein ordnungsgemäßer Kühlmitteldurchgang ohne Beeinflussung durch die Zylinderkopfnabe geschaffen.

Nach dem zweiten Aspekt der Erfindung lässt sich ein Kühlmittelstau in der Ansaugkammer verhindern, weil die Querschnittsfläche des zweiten Strömungspfades größer als die des ersten ist.

Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ist das Kühlmitteldurchflussverhältnis zwischen kopf- und dem blockseitigem Wassermantel über eine einfache Konstruktion im Sinne einer Vergrößerung und einer Verkleinerung veränderbar, wodurch das Kühlmittel dem Zylinderblock bzw. dem Zylinderkopf in den jeweils für eine ordnungsgemäße Kühlung derselben richtigen Mengen zugeführt wird.

Nach dem vierten und dem fünften Aspekt der Erfindung wird der Hauptdurchlass derart ausgebildet dass er nahe dem Innern des Zylinderblocks angeordnet ist, wodurch eine größere Bauweise des Motors vermieden wird.

Es folgt eine detaillierte Beschreibung der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen.
Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines Motors mit einem Motorkühlsystem in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
2 eine im größeren Maßstab gezeichnete geschnittene Draufsicht auf einen Zylinderkopf des Motors gemäß 1;
3 eine geschnittene Draufsicht auf einen Hauptabschnitt eines Zylinderblocks des Motors gemäß 1;
4 eine im größeren Maßstab gezeichnete Seitenquerschnittsansicht des Zylinderkopfes des Motors gemäß 1;
5 eine im größeren Maßstab gezeichnete und geschnittene Ansicht, welche die Umgebung einer Kopfschraubennabe auf dem Zylinder des Motors gemäß 1 zeigt;
6 eine auseinandergezogene Perspektivansicht des Zylinderblocks und Zylinderkopfs des Motors gemäß 1;
7 eine schematische Draufsicht auf einen Motor mit einem Motorkühlsystem in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
8 eine schematische Draufsicht auf den Motor gemäß 7;
9 eine geschnittene Draufsicht, welche einen Hauptteil eines Zylinderblocks des Motors gemäß 7 zeigt;
10 eine im größeren Maßstab gezeichnete und geschnittene Seitenansicht des Hauptteils des Motors gemäß 7;
11 eine im größeren Maßstab gezeichnete und geschnittene Perspektivansicht, welche die Umgebung einer Öffnung in einem Zylinderblock des Motors gemäß 7 zeigt;
12 eine im größeren Maßstab gezeichnete und geschnittene Vorderansicht, aus welcher die Umgebung der Öffnung im Zylinderblock gemäß 7 ersichtlich ist; und
13 eine auseinandergezogene Perspektivansicht des Zylinderblocks sowie eines Zylinderkopfes des Motors gemäß 7.
Erste Ausführungsform
Ein Motorkühlsystem in einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist in 1 dargestellt. Dieses Kühlsystem ist zum Einsatz in einem Viertaktmotor mit einem Vierventil-Ansaugsystem (nachfolgend einfach als Motor 1 bezeichnet) und zum Kühlen des Motors mit einem Kühlmittel konzipiert, das in einem inner- und außerhalb des Motors angeordneten Kühlmittelumwälzsystem R zirkuliert.
In dem Motor 1 sind ein Zylinderkopf 3 und ein Zylinderkopfdeckel 4 sequenziell in dieser Reihenfolge sowie integral mit der Oberseite eines Zylinderblocks 2 und eine Ölwanne 5 integral mit einem Schürzenabschnitt 2s auf der Unterseite des Zylinderblocks 2 so verbunden, dass ein Boden des Zylinderblocks 2 abgeschlossen und somit ein Kurbelgehäuse im unteren Teil des Zylinderblocks 2 gebildet wird. Ein Kettenkasten 6 ist an einem Ende der Ölwanne 5 angeordnet und mit dieser integral zu einem Motorhauptkörper verbunden. Wie aus 1 und 2 ersichtlich, sind mehrere Kolben S im Zylinderblock 2 und Zylinderkopf 3 angeordnet und weiterhin weist der Motor 1 Zusatzeinrichtungen auf wie Ein- und Auslasssysteme und ein Ventiltriebsystem (beide nicht dargestellt), die zur Steuerung der in Brennräume C (siehe 4) angesaugten bzw. aus diesen ausgestoßenen Ein- und Auslassgase konzipiert sind, sowie eine Kurbelwelle 7, die durch Aufnahme der von den Kolben beaufschlagten Abtriebsenergie drehgetrieben versetzt wird. Man beachte, dass nur die Einlasskanäle 8 und die Auslasskanäle 9 der Ein- und Auslasssysteme in 2 dargestellt sind.
Ein im Motorhauptkörper installiertes Kühlsystem der vorbeschriebenen Art weist einen Thermostaten 12 und eine Wasserpumpe 13 auf, wobei in deren Nähe ein Kühler 11 angeordnet ist. Der Kühler 11 befindet sich nahe dem anderen Ende (auf der rechten Seite in 1) des Zylinderblocks 2, wobei obere und untere Leitungen 14, 15 zur Verbindung mit dem Zylinderblock 2 benutzt werden und Thermostat 12 sowie Wasserpumpe 13 auf Außenwänden 16b und 16g des Zylinderblocks 2 (für den Betrachter auf der Nahseite in 1 bzw. auf der Unterseite in 2) montiert sind.
Die mehreren (in der Vertikalen z) senkrechten Zylinder S sind in Längsrichtung x des Motors in vorgegebenen Abständen im Zylinderblock 2 angeordnet und es sind die mehreren Zylinder S durchgehend mit einem um diese herumgelegten blockseitigen Wassermantel 17 abgedeckt, wobei weiterhin die Außenseite des Wassermantels 17 durchgehend von vorderen, hinteren, linken und rechten senkrechten Außenwänden 16 (einschließlich 16b) abge deckt sind. Weiterhin sind die oberen und unteren Enden sowohl der vier Zylinder S als auch der vorderen, hinteren, linken und rechten senkrechten Außenwände 16 durch einen Anschlusswandabschnitt 18 und eine Verbindungswand 19 miteinander verbunden, wodurch der blockseitige Wassermantel 17 zu einem geschlossenen Raum ausgebildet ist.
Eine an anderer Stelle noch zu beschreibende Öffnung m ist in dem blockseitigen Wassermantel 17 und einem oberen inneren Abschnitt der Außenwand 16 an einem Ende des Wassermantels 17 vorgesehen, so dass ein Kühlmittel aus einem später noch zu beschreibenden verlängerten Pfad 37 in diese einströmt. Weiter ist ein Verbindungspfad 54 in der mit einem oberen Abschnitt des blockseitigen Wassermantels 17 am anderen Ende desselben verbundenen Anschlusswand 38 vorgesehen, und der Verbindungspfad 54 ist dergestalt, dass ein Umwälzstrom Fb im blockseitigen Wassermantel 17 über einen kopfseitigen Wassermantel 42 aus einem Auslass 52 austreten kann.
Das eine Ende (Unterseite in 3) des Zylinderblocks 2 ist als eine Endinnenwand 16f vorgesehen und es sind verlängerte Abschnitte 16g als von den linken und rechten Enden der Endinnenwand 16f vorstehende Elemente ausgebildet, so dass Flanschelemente der entsprechenden verlängerten Abschnitte 16g mit Anschlussflanschen 601 des Kettenkastens 6 verbunden und durch Bolzen (nicht dargestellt) aufeinander fest angebracht sind.
Die Wasserpumpe 13 und der Thermostat 12 des Kühlmittelumwälzsystems R sind nahe beieinander liegend an einer Stelle (untere rechte Seite in 3) angeordnet, wo die Endinnenwand 16f und die hintere Außenwand 16b des Zylinderblocks 2 aufeinander treffen.
Wie aus 3 ersichtlich, ist auf dem Thermostaten 12 ein zylindrischer Basisabschnitt 21 von der hinteren Außenwand 16b vorstehend und den Thermostaten 12 abdeckend vorgesehen und ein deckelartiger Verbinderabschnitt 22 integral mit einem ringförmigen distalen Endbereich des zylindrischen Basisabschnitts 21 verbunden, wodurch ein äußerer Mantelbereich gebildet wird, dessen Inneres in erste und zweite Einlasskammern 23, 24 sowie eine dazwischen liegende Auslasskammer 25 unterteilt ist. Weiterhin weist der Thermostat 12 erste und zweite Ventil elemente 27, 28 auf, die zum Öffnen und Schließen der ersten und zweiten Einlasskammern 23, 24 in verriegelnder Art und Weise konzipiert und über einen Temperaturfühlerbereich 26 integral miteinander verbunden sind. Dieser Temperaturfühlerbereich 26 kann die ersten und zweiten Ventilelemente 27, 28 so schalten und bewegen, dass das Kühlmittel in den ersten und zweiten Einlasskammern 23, 24 selektiv in die Auslasskammer eingezogen wird.
Wie aus 1 und 3 ersichtlich, ist die erste Einlasskammer 23 über einen Kurzschlusspfad 31 mit einem Zweigleitungsabschnitt 291 einer Auslassleitung 29 des Zylinderkopfes 3 verbunden. Ähnlich ist eine Verbindung der zweiten Einlasskammer 24 mit einem vorstehenden Ende der Auslassleitung 29 über einen Kühlpfad 32 vorgesehen, welcher die obere Leitung 14, den Kühler 11 und die unteren Leitung 15 beinhaltet.
Wie dies die 3 zeigt, ist die Auslasskammer 25 mit einem Einlasspfad 34 verbunden, der durch einen von einem Ende der hinteren Außenwand 16b vorstehenden Wandabschnitt 33 verläuft und mit einer an anderer Stelle noch zu beschreibenden Pumpenkammer 131 in Verbindung steht.
Der vorstehende Wandabschnitt 33 ist mit der hinteren Außenwand 16b und einem der verlängerten Abschnitte 16g am proximalen Ende derselben zusammengeführt und steht in Querrichtung Y des Zylinders vor. Insbesondere bildet eine dem einen Ende (unten in 3) des Zylinderblocks 2 zugewandte Fläche F des vorstehenden Wandabschnitts 33 einen zu den linken und rechten verlängerten Abschnitten 16g verlaufenden Flächenabschnitt und ist eine an den Kasten anschließende Fläche fc des Kettenkastens so angeordnet, dass sie in enger Passung mit dieser Fläche F an dem einen Ende verbunden werden kann.
Der Kettenkasten 6 weist im Wesentlichen vertikal verlaufende Verbindungsflanschen 601 und eine Vorderwand 602 auf und hat einen von oben gesehen konkaven bzw. U-förmigen Querschnitt, wodurch bei Verbindung mit der dem einen Ende zugewandten Fläche F ein Kasten 30 zur Aufnahme einer Kette gebildet wird. Weiter ist ein verdickter vorgezogener Abschnitt 36 integral in einem dem vorstehenden Wandabschnitt 33 zugewandten Bereich von diesem verlaufend ausgebildet und ist die Wasserpumpe 13 an dieser Stelle angeordnet.
Die Wasserpumpe 13 ist in die Kastenanschlussfläche fc des verdickten vorgezogenen Abschnitts 36 eingelassen und weist eine mit dem Einlasspfad 34 in Verbindung stehende Pumpenkammer 131 auf, ein in der Pumpenkammer 131 angeordnetes Laufrad (nicht dargestellt), eine Pumpenantriebseinheit (nicht dargestellt), mit der eine Laufrad-Drehwelle verbunden und die auf der Außenwandseite des verdickten vorgezogenen Abschnitts 36 gelagert ist, und einen vom oberen Ende der Pumpenkammer 131 verlaufenden kastenseitigen Auslasspfad 132. Der Wasserpumpe 13 wird Antriebsenergie von ihrem Antriebsteil (nicht dargestellt) beaufschlagt, um das Kühlmittel umzuwälzen und das Kühlmittelumwälzsystem R mit Kühlmittel zu beschicken.
Das distale Ende des kastenseitigen Auslasspfads 132 ist so ausgebildet, dass eine Verbindung mit einem auf der Seite des vorstehenden Wandabschnitts 33 ausgebildeten verlängerten Pfad 37 hergestellt wird.
Wie aus 1 und 3 ersichtlich, weist der verlängerte Pfad 37 einen quergerichteten Abschnitt 371 auf, der im Innern eines proximalen Endabschnitts des vorstehenden Wandabschnitts 33 ausgebildet ist, und einen senkrecht verlaufenden Abschnitt 372, der im Innern eines verdickten Abschnitts der hinteren Außenwand 16b sich zu dem quergerichteten Abschnitt 371 erstreckend und von dem blockseitigen Wassermantel 17 abgesetzt angeordnet ist. Ein oberes Ende des senkrecht verlaufenden Abschnitts 372 ist als Verbindungskanal 372m konzipiert, der in den eine obere Wand der hinteren Außenwand 16b bildenden Anschlusswandabschnitt 18 einmündet.
Im Einzelnen ist ein offener Abschnitt des Verbindungskanals 372 zum erhitzerseitigen Wassermantel 42 hin ausgespart, der in Verbindung mit dem Anschlusswandabschnitt (untere Wand) des Zylinderkopfes 3 einen Zweigpfad r bildet. Ein Endbereich des Zweigpfads r ist als eine dem blockseitigen Wassermantel 17 zugewandte Öffnung m vorgesehen.
Damit unterteilt der zum Hochführen des Kühlmittels im verdickten Teil der hinteren Außenwand 16b ausgebildete senkrechte Abschnitt 372 das Kühlmittel in Ströme, die zu einem über den kopfseitigen Verbindungskanal 372m bis zum kopfseitigem Wassermantel 42 reichenden Strömungspfad bzw. die zum blockseitigen Wassermantel 17 führende Öffnung m gerichtet sind.
Der Anschlusswandabschnitt 38, d.h. die untere Wand der Zylinderkopfes 3, ist über eine Dichtung (nicht dargestellt) auf den Anschlusswandabschnitt 18 (die obere Wand) des Zylinderblocks 2 aufgelagert. Eine ringförmige umlaufende senkrechte Wand 39 ist auf dem Anschlusswandabschnitt 38 des Zylinderkopfes 38 von einer Außenkante dieses Anschlusswandabschnitts 38 durchgehend senkrecht verlaufend ausgebildet, und es sind Zwischenwände 41 (siehe 4) vorgesehen, die unregelmäßig integral mit einem inneren Wandabschnitt der äußeren umlaufenden senkrechten Wand 39 verbunden ist, so dass der kopfseitige Wassermantel 42 zwischen diesen oberen Zwischenwänden 41 und dem unteren Anschlusswandabschnitt 38 gebildet wird. Man beachte, dass das Bezugszeichen "e" in 2 eine Verschlusskappe zum Verschließen einer beim Gießen gebildeten Öffnung zum Herausnehmen der Gießform bezeichnet.
Der kopfseitige Wassermantel 42 ist in einem Raum vorgesehen, der den Ventiltrieb und das Zündsystem (beide nicht dargestellt) nicht störend beeinflusst. Wie aus 4 ersichtlich, sind dem Brennraum zugewandte Wände 381 an den Stellen im Anschlusswandabschnitt 38 des Zylinderkopfes angeordnet, die den entsprechenden Zylindern S sowie den Öffnungen P1 für die Ein- und Auslassventile (nicht dargestellt) gegenüber liegen, und sind Montageöffnungen P2 für Zündkerzen in den dem Brennraum zugewandten Wänden 381 vorgesehen.
Der kopfseitige Wassermantel 42 ist als ein in Motorlängsrichtung X durchgehend verlaufender Kühlmitteldurchlass vorgesehen und es ist in einem Ende des Anschlusswandabschnitts 38 ein zentraler Ansaugkanal 44 (siehe 1 und 2) vorgesehen, während eine Auslasskanalnabe 521 mit darin ausgebildetem Auslasskanal 52 sich auf der äußeren umlaufenden senkrechten Wand 39 am anderen Ende des Anschlusswandabschnitts 38 befindet, wobei die Auslassleitung 29 integral mit der Auslasskanalnabe 521 verbunden ist.
Der zentrale Ansaugkanal 44 wird mit dem Verbindungskanal 372m verbunden, wenn der Anschlusswandabschnitt 38 des Zylinderkopfes mit dem Anschlusswandabschnitt 18 des Zylinderblocks 2 zusammengeführt wird, so dass das von der Wasserpumpe 13 abgegebene Kühlmittel über den verlängerten Pfadabschnitt 37 in diesen befördert wird.
Wie aus 2 und 5 ersichtlich, fließt das durch den zentralen Ansaugkanal 44 geleitete Kühlmittel in die Ansaugkammer 44A. Weiter ist die Höhe h eines oberen Raums der Ansaugkammer 44A (siehe 4 und 5) durch die Zwischenwand 41 begrenzt und ist der Umfang der Ansaugkammer 44 von einem rückseitig gerichteten Abschnitt 39b und von dem den einen Ende zugewandten Abschnitt 39r der äußeren umlaufenden senkrechten Wand 39, einer einen Einlasskanal bildenden Wand 45 des Einlasskanals p1 und einer Kopfschraubennabe 46, durch die eine Kopfschraube (nicht dargestellt) im Passsitz hindurchgeführt wird, umgeben. Die Kopfschraubennabe 46 bildet ein Strömungsteilerelement und es ist ein innerer Durchlass 47 (ein erster Strömungspfad) zwischen der Kopfschraubennabe 46 und der den Brennraum bildenden Wand 45 zur Führung eines inneren Stroms s1 vorgesehen, während ein äußerer Durchlass 48 (ein zweiter Strömungspfad) zwischen der Kopfschraubennabe 46 und dem einem Ende zugewandten Abschnitt 39r der Führung eines zweiten Stroms s2 dient. Man beachte, dass die Ansaugkammer 44 das Kühlmittel in den inneren Strom s1, den äußeren Strom s2 und einen unteren Einlasskanalstrom f3, der direkt zum unteren Teil der den Einlasskanal bildenden Wand 45 gerichtet ist, unterteilt.
Der innere Durchlass 47 erzeugt einen inneren Strom s1, der Teil eines aus der Kühlmittelansaugkammer 44A entlang nahe der dem Brennraum zugewandten Wand 381 (siehe 4) fließenden Kühlmittelstroms ist, wobei die Wand 381 ein dem Brennraum C des Zylinders S an dem einen Ende (dem linken Ende in 4) der äußeren senkrechten Umfangswand 39 zugewandter Teil ist. Der äußere Durchlass 48 erzeugt einen äußeren Kühlmittelstrom s2, der von einem anderen Teil der Kühlmittel-Ansaugkammer 44A entlang dem dem einen Ende zugewandten Abschnitt 39r, welcher eine äußere Umfangswand an einem Ende (dem linken Ende in 4) der äußeren umgebenden senkrechten Wand 39 ist, in Richtung auf die einen Auslasskanal bildende Wand 53 des Auslasskanals p1 fließt. Damit fungiert die Kopfschraubennabe 46 als Strömungsteilerelement, welches den Kühlmittelstrom in den inneren Strom s1 und den äußeren Strom s2 auf der einen und der anderen Seite der Umfangswand unterteilt.
Da die Kopfschraubennabe 46 die Durchlässe (den inneren Durchlass 47 und den äußeren Durchlass 48) von vorgegebener Breite durch ihre äußere Umfangswand, die äußere senkrechte Umfangswand 39 und die den Einlasskanal bildende Wand 45 bildet, dient die Kopfschraubennabe 46 auch als Durchflussregelelement, das den inneren Strom s1 und den äußeren Strom s2 reguliert.
Hier ist die Kopfschraubennabe 46 so konzipiert, dass eine relativ große Abmessung in ihrer Längsrichtung (Vertikale in 5) sichergestellt ist, so dass die Strömungspfadquerschnitte des inneren Durchlasses 47 (des ersten Strömungspfads) für den inneren Strom s1 und des äußeren Durchlasses 48 (des zweiten Strömungspfads) möglichst groß ausgeführt sein können, wodurch diese relativ leicht vergrößert werden können und damit eine Leistungszunahme erreicht werden kann. Weiterhin lassen sich Kühlmittelstaus in der Ansaugkammer 44 ausschalten, wenn der Strömungspfadquerschnitt des äußeren Durchlasses 48 größer als der des inneren Durchlasses 47 gewählt wird.
Man beachte, dass die äußere Umfangswand der Kopfschraubennabe 46 zwar zylindrisch ausgeführt ist, diese aber auch stromlinienförmig vorgesehen sein kann, wie dies durch die doppelt gestrichelte Linie in 3 dargestellt ist, wodurch der Durchflussregeleffekt noch weiter verbessert wird.
Der kopfseitige Wassermantel 42 bildet einen zentralen Strömungspfad F1, durch den das Kühlmittel entlang einer zentralen Fläche des kopfseitigen Wassermantels 42 strömen kann, welche sequenziell den dem Brennraum gegenüberliegenden Wänden 381 der entsprechenden Zylinder in Motorlängsrichtung X und den Endabschnitt umgehenden Pfaden F2, F3 zugewandt ist, welche die unteren Flächen der den Ein- und Auslass bildenden Wände 45, 53 der entsprechenden Zylinder umgehen.
Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise des wie vorbeschrieben aufgebauten Motorkühlsystems:
Wenn die Antriebseinheit der Wasserpumpe (nicht dargestellt) die Wasserpumpe 13 antreibt, wird das über den Einlasspfad 34 eingetretene Kühlmittel geteilt, nachdem es den kastenseitigen Auslasspfad 132 und den verlängerten Pfad 37 passiert hat, um über den Verbindungskanal 372m und den zentralen Ansaugkanal 44 in den blockseitigen Wassermantel 17 und den kopfseitigen Wassermantel 42 zu gelangen. Sodann erreicht das Kühlmittel nach Durchströmen der entsprechenden Wassermäntel die Auslassleitung 29 und wird anschließend zur Wasserpumpe 13 zu rückgeführt. Befindet sich hierbei der Motor bei relativ niedriger Temperatur des Kühlmittels in der Warmlaufphase, so öffnet der Thermostat 12 den Kurzschlusspfad 31 und schließt er den Kühlpfad 32, so dass das Kühlmittel von der Auslassleitung 29 ohne Wärmeabgabe zur Wasserpumpe 13 zurückgeführt wird. Wurde dagegen der Motor bei relativ hoher Kühlmitteltemperatur hochgefahren, so wird durch den Thermostaten 12 der Kurzschlusspfad 31 geschlossen und der Kühlpfad 32 geöffnet, so dass die Wärme des von der Auslassleitung 29 kommenden Kühlmittels am Kühler 11 abgegeben wird, wonach die Rückführung des Kühlmittels zur Wasserpumpe 13 erfolgt.
In dem Motorkühlsystem fließt von dem aus dem zentralen Ansaugkanal 44 in den kopfseitigen Wassermantel 42 strömenden Kühlmittel ein Teil des durch die Kopfschraubennabe 46 geteilten inneren Stroms 1s und äußeren Stroms s2 hauptsächlich in den zentralen Strömungspfad F1, so dass die nahe gelegenen Abschnitte der den Ein- und Auslasskanal bildenden Wände 45, 53 der entsprechenden Zylinder, die in der Nähe der den Flammenkontaktflächen der Zündsysteme zugewandten Zylinderabschnitte liegen, gekühlt werden, wonach das Kühlmittel zur Auslassleitung 29 geführt wird.
Weiter wird ein Teil des durch die Kopfschraubennabe 46 geteilten äußeren Stroms s2 unter Umgehung des Pfads F3 zum Endabschnitt geleitet, um sequenziell die nahen den Auslasskanal bildenden Wände 53 der entsprechenden Zylinder S zu kühlen und anschließend in Richtung auf die Auslassleitung 29 befördert zu werden. Ähnlich fließt der untere Einlasskanalstrom f3 aus dem zentralen Ansaugkanal 44 unter Umgehung des Pfads F2 in den Endabschnitt, kühlt sequenziell die nahen den Einlasskanal bildenden Wände 45 der entsprechenden Zylinder S und geht anschließend über den Auslasslasskanal 52 zur Auslassleitung 29.
Somit ist in dem Motorkühlsystem der zentrale Ansaugkanal 44 in dem Anschlusswandabschnitt 38 des Zylinderkopfes 3 ausgebildet. Das Kühlmittel wird sodann von dem kastenseitigen Auslasspfad 132 der Wasserpumpe 13 durch den verlängerten Abschnitt 37 in dem dem hinteren Ende zugewandten Abschnitt 39b des Zylinderblocks 2 geleitet, zwecks Zufuhr in den blockseitigen Wassermantel 17 geteilt und anschließend in den zentralen Ansaugkanal 44 geleitet, um in den kopfseitigen Wassermantel 42 befördert zu werden. Hierdurch wird vermieden, dass eine Kühlmittelansaugleitung in einem nahe bei einem äußeren Abschnitt des Motorhauptkörpers befindlichen Bereich angeordnet und Raum für die äußere Kühlmittelansaugleitung vorgesehen werden muss, so dass eine einfache Montage des erfindungsgemäßen verkürzten Kühlsystems gewährleist ist.
Weiter teilt die als Teilerelement dienende Kopfschraubennabe 46 das vom zentralen Ansaugkanal 44 kommende Kühlmittel in den inneren Strom s1 und den äußeren Strom s2, wobei diese Ströme aus der Ansaugkammer 44A unter Umgehung der Pfade F2, F3 in den zentralen Strömungspfad F1 und den Endabschnitt fließen. Somit kann durch den zentralen Strömungspfad F1, in den der innere Strom s1 fließt, sichergestellt werden, dass der innere Strom s1 in den zentralen Bereich des kopfseitigen Wassermantels 42 und danach zum Auslasskanal 52 am anderen Ende des Zylinderkopfes gelangt. Weiter kann das Kühlmittel in dem den Endabschnitt umgehenden Pfad F3, in den der äußere Strom s2 fließt, die den Auslasskanal bildenden Wände 53 sequenziell kühlen und sodann zum Auslasskanal 52 fließen, wodurch eine gute Kühlleistung in den relativ hoch erhitzten Bereichen sichergestellt werden kann.
Weiter lässt sich die Strömungspfadkonfiguration (zum Beispiel die Umfangswand a) für den inneren Strom s1 und den äußeren Strom s2 ohne Anordnung eines separaten Strömungsdrosselelements einrichten, wodurch die Kühlleistung verbessert und eine Erhöhung der Kosten vermieden werden kann.
Da weiterhin das in den zentralen Pfad F1 und den den Endabschnitt umgehenden Pfad F3 fließende Kühlmittel in den inneren Strom s1 und den äußeren Strom s2 unterteilt wird, kann der Strömungspfadquerschnitt des äußeren Durchlasses 48 zur Führung des äußeren Stroms s2 relativ klein gehalten werden, wodurch der Überstand zur Seite der Kettenkammer 30, d.h. dem einem Ende zugewandten Abschnitt 39, welcher die äußere Umfangsfläche des Zylinderkopfes bildet, vermieden bzw. weggelassen und damit der Platz in der Kettenkammer 30 besser genutzt werden kann.
Zwar ist gemäß der vorstehenden Beschreibung der in 1 dargestellte Motor in Vierventilausführung vorgesehen, doch ist die Erfindung entsprechend auch auf einen Zweiventilmotor anwendbar, wobei auch in diesem Falle im Wesentlichen die gleiche Funktion und Wirkung wie mit dem Motorkühlsystem gemäß 1 erzielbar ist.
Zweite Ausführungsform
Ein Motorkühlsystem einer zweiten Ausführungsform ist in 7 und 8 dargestellt. Dieses Kühlsystem wird in einem Viertakt-KFZ-Benzinmotor (nachfolgend einfach als Motor 101 bezeichnet) eingebaut und es wird der Motor mittels eines Kühlmittels gekühlt, das entlang einem im Innern sowie außerhalb des Motors angeordneten Kühlmittelumwälzsystem R zirkuliert.
Ein Zylinderkopf 103 ist auf der Oberseite eines Zylinderblocks 102 angeordnet und mit Hilfe von Schrauben (nicht dargestellt) auf diesem fest angebracht, die durch mehrere von der Oberseite des Zylinderkopfes 102 durch diesen hindurch in den Zylinderblock 103 sich erstreckende Löcher A (siehe 7) geführt sind. In einem Motor 101 sind ein Zylinderkopfdeckel 111 auf der Oberseite der Zylinderkopfes 103, eine Ölwanne 104 an der Unterseite des Zylinderblocks 102 und ein Kettenkasten 105 an einem Ende des Zylinderkopfes 103 und des Zylinderblocks 102 angeordnet und integral zu einem Motorhauptkörper zusammengefügt. Mehrere Zylinder S befinden sich im Innern des Zylinderblocks 102 und Zylinderkopfes 103 und es weist der Motor 101 weitere Komponenten auf wie Ein- und Auslasssysteme sowie ein Ventiltriebsystem (beide nicht dargestellt), die zur Steuerung von Ein- und Austrittsgasen, welche in im Inneren der Zylinder ausgebildete Brennräume ein- und aus diesen austreten, sowie eine Kurbelwelle 106, die durch Aufnahme der von den Kolben (nicht dargestellt) in den Brennräumen beaufschlagten Abtriebsenergie drehend angetrieben wird. Man beachte, dass nur der Einlasskrümmer 107 und ein Auspuffkrümmer in 8 dargestellt sind.
Zusatzeinrichtungen des Motorkühlsystems wie ein Kühler 109, ein Thermostat 112 und eine Wasserpumpe 113 sind auf einer Außenwand des Motorhauptkörpers in dessen Nähe angeordnet. In diesem Falle ist der Kühler mit einem Nippel 126 (Auslassrohr) am hinteren Zylinderkopfende, einer oberen Leitung 114, einer unteren Leitung 115 und einem Rohranschlussstück (einem deckelartigen Verbinder) auf dem Thermostaten 112 im vorderen Teil des Zylinderblocks verbunden. Der Thermostat 112 befindet sich auf der linken Seite des Zylinderblocks 102 und es ist die Wasserpumpe 113 auf der Vorderseite des Kettenkastens 105 angeordnet.
Die mehreren stehend (in der Vertiaklen z) ausgerichteten Zylinder S sind in vorgegebenen Abständen in Motorlängsrichtung X im Zylinderblock 112 angeordnet und die mehrere Zylinder S sind durchgehend von einem blockseitigen Wassermantel 116 umgeben. Weiter ist die Außenseite des blockseitigen Wassermantels 116 durchgehend von vorderen, hinteren, linken und rechten senkrechten Außenwänden 117 abgedeckt, und sind obere und untere Enden sowohl der vier Zylinder S als auch der vorderen, hinteren, linken und rechten senkrechten Außenwände 117 durch einen Anschlusswandabschnitt 118 und eine Verbindungswand 119 miteinander verbunden, wodurch der blockseitige Wassermantel 116 zu einem geschlossenen Raum wird. Man beachte, dass auf den Zylinderblock 102 ein Schürzenabschnitt 171 von der Verbindungswand 119 nach unten verlaufend ausgebildet und die untere Öffnung desselben durch die Ölwanne 104 abgeschlossen ist, so dass ein Kurbelgehäuse entsteht.
In diesem Falle ist eine Seite bzw. die Vorderseite (eine untere Wand in 9) des Zylinderblocks 102 als Endinnenwand 117f ausgebildet, sind verlängerte Abschnitte 117g von linken und rechten Enden der Endinnenwand 117f vorspringend vorgesehen und sind Flanschabschnitte 502 an Verlängerungsenden der verlängerten Abschnitte 117g auf Verbindungsflansche 502 des Kettenkastens 105 aufgelagert, wobei sowohl die Flanschabschnitte als auch die Verbindungsflansche mit Schrauben (nicht dargestellt) zusammengefügt und fest angebracht sind.
Wasserpumpe 113 und Thermostat 112 des Kühlmittelumwälzsystems R sind auf der Endinnenwand 117f bzw. auf der linken Seite des Zylinderblocks 102 (der näher beim Betrachter liegenden Seite in 7 und 10 sowie auf der linken Seite in 8) nahe beieinander angeordnet.
Wie aus 8, 9 und 10 ersichtlich, ist der Thermostat 112 in der Weise ausgebildet, dass ein zylindrischer Basisabschnitt 121 desselben von der linken Außenwand 117b vorspringt und ein deckelartiger Verbinderabschnitt 122 eng und integral mit einem ringförmigen distalen Endabschnitt des zylindrischen Basisabschnitts verbunden ist, so dass ein äußerer Mantel sowie erste und zweite Einlasskammern 123, 124 in dem äußeren Mantel gebildet werden. Weiter ist ein Ventilelement 130 vorgesehen, das die erste und zweite Einlasskammer 123, 124 im Wechsel öffnet und dessen Abschnitte miteinander verbunden sind und ein dazwischen liegendes Temperaturfühlerelement 110 aufweisen. Das Temperaturfühlerelement 110 bewirkt über die Erfassung der Kühlmitteltemperatur das selektive Ansaugen von Kühlmittel in die Einlasskammer 123, um die Temperatur des in den Motor strömenden Kühlmittels zu steuern.
Wie aus 7 und 8 ersichtlich, ist die erste Einlasskammer 123 von der an anderer Stelle noch zu beschreibenden Auslassleitung 126 des Zylinderkopfes 103 durch einen Erhitzer 150 hindurch und über eine Kurzschlussleitung 127 angeschlossen. Ähnlich erfolgt der Anschluss der zweiten Einlasskammer 124 von einem vorstehenden Ende der Auslassleitung 126 über einen Kühlpfad 128, welcher die obere Leitung 114, den Kühler 109 und die untere Leitung 115 umfasst.
Nach 9 und 10 stehen die Einlasskammern 123, 124 mit einem Einlasspfad 132 in Verbindung, der durch einen von dem zylindrischen Basisabschnitt 121 und dem linken Außenwandabschnitt 117b vorspringenden Wandabschnitt 129 geführt ist und mit einer an anderer Stelle noch zu beschreibenden Pumpenkammer 131 verbunden ist.
Wie dies 9 und 10 zeigen, überlappt der vorstehende Wandabschnitt 129 den linken Außenwandabschnitt 117b und einen der verlängerten Abschnitte 117g auf der Seite des proximalen Endes desselben und steht dieser in Querrichtung Y des Zylinders vor. Insbesondere bildet eine einer Seite zugewandte Fläche F des vorstehenden Wandabschnitts 129, welche der einen Seite (nach unten verlaufend in 9) des Zylinderblocks 102 gegenüberliegt, eine zu den linken und rechten verlängerten Abschnitten 117g verlaufende Fläche und wird eine an den Kettenkasten 105 anschließende Fläche fc des Kettenkastens 105 gebildet, die in enger Passung mit dieser Fläche F verbunden ist.
Der Kettenkasten 105 weist eine Vorderwand 501 und im Wesentlichen senkrecht verlaufende linke und rechte Seitenwände 502 sowie einen von oben gesehen konkaven oder U-förmigen Querschnitt auf, so dass nach Anschluss an die der einen Seite zugewandten Fläche F eine zentrale Kettenkammer 133 gebildet wird. Weiter ist ein verdickter vorgezogener Abschnitt 134 integral in einem Bereich vorgesehen, welcher dem vorstehenden Wandabschnitt 129 von diesem verlaufend zugewandt ist, und ist die Wasserpumpe 113 an dieser Stelle angeordnet.
Die Wasserpumpe 113 befindet sich auf der Vorderseite des verdickten vorgezogenen Abschnitts 134 und weist die mit dem Einlasspfad 1032 verbundene Pumpenkammer 131, ein in der Pumpenkammer 131 untergebrachtes Laufrad (nicht dargestellt), einen die Pumpenantriebsseite verbindenden Abschnitt 133, mit dem eine Drehwelle des Laufrads verbunden und der auf einer Außenwandseite des verdickten vorgezogenen Abschnitts 134 befestigt ist, und einen von einem oberen Ende der Pumpenkammer 131 aus verlaufenden kastenseitigen Auslasspfad 1132 auf. Das distale Ende des kastenseitigen Auslasspfads 1132 ist mit einem verlängerten Pfad 135 verbunden, der auf dem vorstehenden Wandabschnitt 129 vorgesehen ist.
Wie aus 9 und 10 ersichtlich, weist der verlängerte Pfad (ein Hauptdurchlass) 135 einen im Innern eines proximalen Endbereichs des vorstehenden Wandabschnitts 129 ausgebildeten quergerichteten Abschnitt 351 sowie einen zu dem quergerichteten Abschnitt 351 verlaufenden und in einem verdickten Bereich des linken Außenwandabschnitts (einer Trennwand) 117b von dem blockseitigen Wassermantel 116 abgesetzten senkrechten Abschnitt 352 auf. Der senkrechte Abschnitt 352 ist in der Nähe eines Schraubenlochs A im vordersten Ende des Zylinderblocks 102 angeordnet, auf dem der Kettenkasten 105 montiert ist, und von einer Außenwand des Schraubenlochs A, der längsverlaufenden Außenwand 117 des Zylinderblocks 102 und einem hinteren Wandabschnitt 117b umgeben.
Das obere Ende des senkrechten Abschnitts 352 steht mit einem furchenartigen Abschnitt h, der in Form einer Ausnehmung in einem oberen Wandbereich des linken Außenwandabschnitts 117b vorgesehen ist, in Verbindung. Der furchenartige Abschnitt h bildet nach Auflagerung des Anschlusswandabschnitts (der unteren Wand) 137 des Zylinderkopfes 103 auf diesen einen Strömungspfad. Ein dem senkrechten Abschnitt 132 zugewandter Teil des furchenartigen Abschnitts h ist mit dem kopfseitigen Wassermantel 136 über eine in dem Anschlusswandabschnitt 137 ausgebildet Öffnung 140 verbunden, wodurch ein erster Zweigpfad r1 entsteht. Weiter bildet ein Teil des furchenartigen Abschnitts h, der von dem dem senkrechten Abschnitt 352 zugewandten Abschnitt 352 bis zum blockseitigen Wassermantel 116 reicht, einen zweiten Pfad r2, der bei Auflagerung des Anschlusswandabschnitts 137 von dem ersten Zweigpfad r1 abgezweigt wird und über eine Öffnung (einen Abzweig) m mit dem blockseitigen Wassermantel 16 in Verbindung steht.
Wird also der Anschlusswandabschnitt 137 (die untere Wand) auf der Zylinderkopfseite auf den Anschlusswandabschnitt 118 am linken Außenwandabschnitt 117b aufgelagert, so werden im verdickten Teil des linken Außenwandabschnitts 117b der verlängerte Pfad (der Hauptdurchlass) 135, durch den das Kühlmittel nach oben fließt, der vom distalen Ende des verlängerten Pfads 135 abgezweigte und mit dem kopfseitigen Wassermantel 136 in Verbindung stehende erste Zweigpfad r1 und der mit dem blockseitigen Wassermantel 116 in Verbindung stehende zweite Zweigpfad r2 gebildet.
Wie aus 11 und 12 ersichtlich, besitzt die bei Auflagerung des Anschlusswandabschnitts 137 auf den linken Außenwandabschnitt 117 gebildete Öffnung m in Querrichtung eine Breite L1, die in etwa dem senkrechten Abschnitt 352 entspricht, und in der Vertikalen eine Breite L2 bis zu dem Anschlusswandabschnitt 137, welchem die Öffnung m zugewandt ist, und weist die Öffnung einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Wie dies insbesondere 11 zeigt, ist ein Unterkantenabschnitt m1 der Öffnung m als relativ dünne plattenartige Unterkante ausgebildet, wodurch der Spalt L2 zwischen dem Unterkantenbereich m1 und dem Anschlusswandabschnitt 137, dem der untere Kantenbereich m1 zugewandt ist, relativ einfach größer und kleiner eingestellt werden kann.
Man beachte, dass der furchenartige Abschnitt h, die Öffnung m, die ersten und zweiten Pfade r1, r2 und dergleichen, auf welche der Anschlusswandabschnitt 137 aufgelagert ist, einen Abzweig bilden, welcher das von der Wasserpumpe 113 in den blockseitigen Wassermantel 116 und den kopfseitigen Wassermantel 136 ausgeförderte Kühlmittel unterteilt.
Hier lässt sich die Kapazität des zweiten Strömungspfads r2 über die offene Fläche der Öffnung m (den Strömungspfadquerschnitt) regulieren und insbesondere das Strömungsverhältnis des in den blockseitigen Wassermantel 116 und den kopfseitigen Wassermantel 136 fließenden Kühlmittels vergrößern und verringern.
Wird beispielsweise der Unterkantenabschnitt m1 der Öffnung m mit einer senkrechten Breite L2' ausgeführt, indem der an den Anschlusswandabschnitt 137 reichende Spalt, welcher wie durch die strichpunktierte Linie dargestellt dem Unterkantenabschnitt m1 zugewandt ist, reduziert wird, so wird die in den blockseitigen Wassermantel 116 fließende Kühlmittelmenge reduziert, wodurch die in den kopfseitigen Wassermantel 136 strömende Kühlmittelmenge vergrößert und damit unter Ausschaltung der Kühlleistung für den blockseitigen Wassermantel 116 die Kühlleistung für den kopfseitigen Wassermantel 136 erhöht wird.
Der Anschlusswandabschnitt 137 des Zylinderkopfes 103 ist über eine Dichtung 138 auf den Anschlusswandabschnitt 118 (die obere Wand) aufgelagert. Eine ringförmige Außenwand 139 ist durchgehend senkrecht von einer Umfangskante des Anschlusswandabschnitts 137 aus verlaufend vorgesehen und es sind Zwischenwände 141 (siehe 10) auf einem Innenwandabschnitt der Außenwand unregelmäßig angeordnet, so dass der kopfseitige Wassermantel 136 zwischen den höher gelegenen Zwischenwänden 141 und dem tiefer gelegenen Anschlusswandabschnitt 137 gebildet wird. Der kopfseitige Wassermantel 136 ist so ausgeführt, dass er ein Ventiltrieb- und Zündsystem (beide nicht dargestellt) nicht störend beeinflusst. Wie aus 13 ersichtlich, sind mit Ausnehmungen versehene Wände 1371 in dem Anschlusswandabschnitt 137 des Zylinderkopfes 103 in den entsprechenden Zylindern S zugewandten Bereichen vorgesehen, so dass Ein- und Auslasskanäle p1 für Ein- und Auslassventile nicht dargestellt) bzw. Montageöffnungen p2 für Zündkerzen (nicht dargestellt) in den ausgesparten Wänden 1371 gebildet werden.
Der kopfseitige Wassermantel 136 ist als in Motorlängsrichtung X verlaufender Kühlmitteldurchlass konzipiert und es ist eine Durchgangsöffnung 140 (siehe 7 und 13) in einer Seite des Anschlusswandabschnitts 137 an einem Ende desselben vorgesehen. Nach erfolgter Auflagerung des Anschlusswandabschnitts 137 auf den Anschlusswandabschnitt 118 steht die Durchgangsöffnung 140 mit dem ersten Zweigpfad r1 in Verbindung, wodurch das von der Wasserpumpe 113 ausgeförderte Kühl mittel über den verlängerten Pfad 135 in diese Durchgangsöffnung 140 geleitet wird. Weiter ist ein Auslasskanal 142 nahe dem anderen Ende (rechte Seite in 7 und 8) des Anschlusswandabschnitts 137 des Zylinderkopfes 103 angeordnet, damit das Kühlmittel von einer zum oberen Ende offenen Seite des blockseitigen Wassermantels 116 zum kopfseitigen Wassermantel 136 strömen kann, wodurch das in Längsrichtung X des Motors durch den blockseitigen Wassermantel 116 geflossene Kühlmittel in den kopfseitigen Wassermantel 136 geführt wird und anschließend aus der Auslassleitung 126 auf der Außenwand 139 auf der anderen Seite (rechte Seite in 7, 8) des Zylinderkopfes ausströmt.
Wie dies 7 und 8 zeigen, steht die auf der anderen Seite (rechte Seite in 7, 8) angeordnete Auslassleitung 126 mit dem Kühler 109 über die obere Leitung 114 an einem Ende derselben und über eine weitere Auslassleitung (eine Erhitzerleitung) mit der ersten Einlasskammer 123 des Thermostaten 112 in Verbindung.
Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise des wie vorbeschrieben ausgeführten Motorkühlsystems.
Das von der Wasserpumpe 113 aus dem Einlasspfad 132 angesaugte Kühlmittel wird nach Passieren des kastenseitigen Auslasspfads 1132 und des verlängerten Pfads 135 geteilt und über den ersten Zweigpfad r1 in den kopfseitigen Wassermantel 36 bzw. über den zweiten Zweigpfad r2 in den blockseitigen Wassermantel 16 geleitet.
Der Kühlmittelstrom n1, der sequenziell die Ein- und Auslasskanäle sowie die Umgebung einer Flammenkontaktfläche des Zündsystems eines jeden Zylinders gekühlt hat, wird zur Auslassleitung 126 befördert. Der zum Eintritt in den blockseitigen Wassermantel 116 geteilte Kühlmittelstrom n2 fließt unter Kühlung der äußeren Umfangsfläche eines jeden Zylinders S in Längsrichtung X des Motors, geht vom Auslasskanal 142 nach Kühlung der äußeren Umfangsfläche eines jeden Zylinders S auf dessen anderer Seite zum kopfseitigen Wassermantel 136 und wird sodann zur Auslassleitung 126, 151 geführt. Der Strömungspfadquerschnitt der Auslassleitung 126 ist größer gewählt als der der Auslassleitung 151.
In der Warmlaufphase des Motors bei relativ niedriger Kühlmitteltemperatur öffnet der Thermostat 112 die Erhitzerleitung 127 und schließt er den Kühlmittelpfad 128, wodurch das Kühlmittel von der Auslassleitung 151 durch den Erhitzer 150 geführt und sodann zur Wasserpumpe 113 zurückgeführt wird. Nach erfolgtem vollständigen Warmlaufen des Motors mit dem Ergebnis einer relativ hohen Kühlmitteltemperatur wird durch Öffnen des Kühlmittelpfads 128 im Kühler 109 das aus der Auslassleitung 126 kommende Kühlmittel zur Abgabe seiner Wärme gezwungen und anschließend zur Wasserpumpe 113 zurück befördert.
In einem Kühlsystem wie diesem wird das Durchflussverhältnis des in den kopfseitigen Wassermantel 136 und den blockseitigen Wassermantel 116 fließenden Kühlmittels über die Größe des Strömungspfadquerschnitts reguliert.
Wird beispielsweise das Kühlsystem wie in 12 durch eine strichpunktierte Linie dargestellt in einem Standardmotor ohne Turbolader eingesetzt, so wird der Unterkantenabschnitt m1 der Öffnung m mit einer senkrechten Breite L2' ausgeführt. In diesem Falle lässt sich ein Kühlsystem bereitstellen, dessen Kühlleistung durch Reduzieren der Kühlmittelmenge im Zylinderblock relativ zum Zylinderkopf unterdrückt wird, so dass ein übermäßiges Abkühlen des Zylinderblocks verhindert und weiterhin die Gas- oder Luft-Ansaugleistung durch stärkere Kühlung des Zylinderkopfes erhöht wird.
Wird andererseits das erfindungsgemäße Kühlsystem in einem Turbomotor mit Turbolader benutzt, wie dies die durchgezogene Linie in 12 zeigt, so wird der Unterkantenabschnitt m1 der Öffnung m mit der Breite L2 ausgeführt. In diesem Falle lässt sich ein Kühlsystem bereitstellen, bei dem die in den Zylinderblock fließende Kühlmittelmenge zur Erhöhung des Kühlverhältnisses vergrößert wird, so dass ein Erhitzen des Zylinderblocks auf hohe Temperaturen verhindert werden kann.
Somit können selbst in dem Falle, wo die Eigenschaften des Motors 1 unterschiedlich sind und unterschiedliche Kühleigenschaften zur Folge haben, die Kühleigenschaften des Kühlsystems so eingestellt werden, dass das Kühlsystem als Kühleinrichtung für sowohl den Standard- als auch den Turbomotor ordnungsgemäß arbeitet, indem die senkrechte Breite L2 des Unterkantenabschnitts m1 der Öffnung m vergrößert und verkleinert wird. Auf grund dieser Tatsache ist das erfindungsgemäße Kühlsystem problemlos in einer einfachen Konstruktion und ohne erforderliche Mehrkosten auf die verschiedensten Motore anwendbar, die in ihren Kühleigenschaften unterschiedlich sind.
Weiter lässt sich die konstruktive Gestaltung des die Öffnung m, die ersten und zweiten Zweigpfade r1, r2 und dergleichen aufweisenden Zweigabschnitts vereinfachen, wodurch der Zweigabschnitt innerhalb der Außenwand 117 des Zylinderblocks untergebracht werden und Platz für die Herstellung und Montage des Zweigabschnitts einfacher bereitgestellt werden kann. Weiter kann das Durchflussverhältnis des in den kopfseitigen Wassermantel 136 und den blockseitigen Wassermantel 116 fließenden Kühlmittels einfach dadurch eingestellt werden, dass die Öffnung m vergrößert und verkleinert wird, und ist eine einfache konstruktive Gestaltung möglich, was Mehrkosten verhindert.
Da die Öffnung m Teil des Bereichs ist, in dem sich der furchenartige Abschnitt in der hinteren Außenwand 117b des Zylinderblocks 102 befindet, ist sie außerdem auch durch maschinelle Bearbeitung veränderbar.
Hierdurch lässt sich der Spalt L2 relativ einfach vergrößern und verkleinern und somit das Durchflussverhältnis des in den kopfseitigen Wassermantel 136 und den blockseitigen Wassermantel 16 fließenden Kühlmittels auf einfache Weise erhöhen und reduzieren, wodurch der Zylinderblock 102 bzw. der Zylinderkopf 103 mit ausreichenden Kühlmittelmengen gekühlt werden kann.
Wenngleich gemäß der in 7 dargestellten Ausführungsform des Kühlsystems der furchenartige Abschnitt h den zweiten Zweigpfad r2 bildet und die Öffnung m durch Auflagern des Anschlusswandabschnitts 137 auf den Anschlusswandabschnitt 118 entsteht, kann stattdessen der zweite Zweigpfad r2, welcher dem Anschlusswandabschnitt 137 nicht gegenüber liegt, sondern durch das Innere des Anschlusswandabschnitts 118 am hinteren Außenwandabschnitt 117b geführt ist, vom dem mit dem senkrechten Abschnitt 352 in Verbindung stehenden ersten Zweigpfad r1 abgezweigt werden, wobei auch in diesem Falle eine im Wesentlichen ähnliche Funktion und im Wesentlichen ähnliche Vorteile wie mit dem in 7 dargestellten Motorkühlsystem erzielt werden können.
Zwar ist der Unterkantenabschnitt m1 im Wesentlichen parallel zur Oberseite des Zylinderblocks ausgeführt, doch kann er auch nach rechts oder links abgeschrägt sein. In diesem Falle lässt sich der vom Hauptdurchlass abgezweigte und sodann in den Wassermantel fließende Kühlmittelstrom im Wassermantel quer unterteilen, so dass die so fließenden Kühlmittelmengen weiter veränderbar sind.
Wenngleich in der vorbeschriebenen Ausführungsform eine Elektropumpe in dem Motorkühlsystem gemäß 7 benutzt wird, kann ebenso eine über die Drehung der Kurbelwelle getriebene Wasserpumpe eingesetzt werden, wobei auch in diesem Falle eine ähnliche Funktion und ähnliche Vorteile wie mit dem Motorkühlsystem gemäß 7 erreicht werden können.
Zwar wurde das erfindungsgemäße Motorkühlsystem gemäß der vorbeschriebenen Ausführungsform in Verbindung mit einem Benzinmotor 1 beschrieben, doch ist es gleichermaßen bei einem Dieselmotor einsetzbar.

Claims

Motorkühlsystem mit einem Ansaugkanal (44), der in einem Zylinderkopf (3) ausgebildet ist und in den ein Kühlmittel von einer Wasserpumpe (13) geleitet wird, und einer in der Nähe eines Einlasskanals (8) angeordneten Kopfschraubennabe (46), durch die eine Kopfschraube zur festen Anbringung des Zylinderkopfes (3) auf einen Zylinderblock (2) passend hindurchgeführt ist, wobei das Motorkühlsystem gekennzeichnet ist durch eine Ansaugkammer (44a), die durch eine Außenwand der Kopfschraubennabe (46), eine Außenwand des Einlasskanals (8) und eine Innenwand des Zylinderkopfes (3) in der Weise unterteilt ist, dass sie neben der Kopfschraubennabe (46) und dem Einlasskanal (8) liegt, und in die Kühlmittel aus dem Ansaugkanal (44) geleitet wird; einen ersten Strömungspfad (47), der so zwischen der Kopfschraubennabe und dem Einlasskanal ausgebildet ist, dass in die Ansaugkammer (44A) eingezogenes Kühlmittel entlang der Außenwand des Einlasskanals (8) fließen kann; und einen zweiten Strömungspfad (48), der so zwischen der Kopfschraubennabe und der Innenwand des Zylinderkopfes angeordnet ist, dass das in die Ansaugkammer eingezogene Kühlmittel die Innenwand des Zylinderkopfes entlang fließen kann.
Motorkühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des zweiten Strömungspfads (48) größer als die des ersten Strömungspfades (47) ist.
Motorkühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, weiter mit: einem Hauptdurchlass (135), in den ein von der Wasserpumpe (113) abgegebenes Kühlmittel fließen kann und der zur Führung des Kühlmittels aus dem Zylinderblock (102) in den Ansaugkanal (44) konzipiert ist; einem entlang den Außenschichten mehrerer Zylinder (S) im Zylinderblock (102) ausgebildeten Wassermantel (116); einer Trennwand (117b) zum Abtrennen des Hauptdurchlasses vom Wassermantel; und einem durch Ausschneiden der Trennwand von einer Oberfläche des Zylinderblocks gebildeten Stromteilerabschnitt (m) zur Führung eines Teils des im Hauptdurchlass (135) fließenden Kühlmittels zum Wassermantel (116).
Motorkühlsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schraubenlöcher (A) in einem oberen Abschnitt des Zylinderblocks (102) ausgebildet sind, durch welche die Kopfschrauben hindurchgeführt werden können, und dass der Hauptdurchlass (135) sich in der Nähe des Schraubenlochs am vordersten Ende des Zylinderblocks (102) befindet, an dem ein Kettenkasten vorgesehen ist.
Motorkühlsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptdurchlass (135) aus wenigstens einer bogenförmigen Außenwand im Bereich der Schraubenlöcher, einer in Längsrichtung des Zylinderblocks verlaufenden Außenwand und der Trennwand (117b) besteht.