DE102005014755A1

DE102005014755A1 - Kühlstruktur für einen Zylinderblock

Info

Publication number: DE102005014755A1
Application number: DE102005014755A
Authority: DE
Inventors: Takashi Toyota Matsutani; Takanori Toyota Nakada; Yoshikazu Toyota Shinpo; Takashi Obu Kubota; Makoto Obu Hatano
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2025-04-01
Also published as: DE102005014755B4; FR2868478A1; DE102005014755B8; JP4279714B2; FR2868478B1; US20050217615A1; JP2005291013A; US7278381B2

Abstract

Eine Kühlstruktur zur gleichförmigen Kühlung einer Bohrungswandung (11b) eines Zylinderblocks (10) unter Benutzung eines Kühlmittels (100W) umfaßt einen Wassermantelabschnitt (12), der so angeordnet ist, daß er den gesamten äußeren Umfang der mehrere Bohrungsabschnitte (111, 112, 113) umgebenden Bohrungswandung (11b) umschließt und mit dem Kühlmittel (110W) versorgt ist, und ein Wassermantelzwischenstück (20), das in den Wassermantelabschnitt (12) eingesetzt ist. Der Zylinderblock (10) umfaßt einen Zwischenbohrungsbereich (10b), der sich in der Nähe eines Grenzbereichs zwischen einander benachbarten Bohrungsbereichen befindet, und einen gebohrten Kanal (11d), der als ein Kanal dient, durch den das Kühlmedium (100W) in einem Abschnitt des Zwischenbohrungsbereichs (10b) in einen anderen Abschnitt des Zwischenbohrungsbereichs (106) übertragen wird. Die Kühlstruktur (1) eines Zylinderblocks schließt weiter eine Ausnehmung (20k) ein, die als Mittel zur Förderung der Strömung zur Erhöhung des Durchflusses des im gebohrten Kanal (11d) fließenden Kühlmediums (100W) dient.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlstruktur eines Zylinderblocks und insbesondere eine Kühlstruktur eines Zylinderblocks, die es ermöglicht, den Zylinderblock gleichmäßig zu kühlen.

Eine konventionelle Kühlstruktur eines Zylinderblocks ist beispielsweise durch die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-30989 offenbart.

Bei der durch die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-30989 offenbarten, konventionellen Art einer Kühlstruktur eines Zylinderblocks wird die Temperatur einer Bohrungswandung in einer Umfangsrichtung der Bohrung gleichmäßig gestaltet durch das Einsetzen eines von einem Zylinderblock getrennten Zwischenstücks für einen Wassermantel in einen Wassermantel des Zylinderblocks.

Selbst bei der konventionellen Struktur eines Zylinderblocks kann jedoch die Temperatur der Bohrungswandung nicht ausreichend gleichförmig gestaltet werden.

Weiterhin wird selbst dann, wenn ein Bohrungskanal in einem Bereich vorgesehen wird, der nicht direkt in Kontakt mit dem Kühlmittel steht und dessen Temperatur hoch wird, ein in der Nähe der Grenze zwischen einander benachbarten Bohrungen gelegener Zwischenbereich (nachfolgend als Zwischenbohrungsbereich bezeichnet) nicht ausreichend gekühlt. Als Grund dafür nimmt man an, daß das Wassermantelzwischenstück einen Einlaß zur Bohrungskanal behindert, und daß deshalb der Durchfluß des Kühlmittels im Bohrungskanal reduziert wird,

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Angesichts dessen ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Kühlstruktur eines Zylinderblocks zu schaffen, die eine die eine gleichförmige Kühlung des Zylinderblocks ermöglicht.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Kühlstruktur zur gleichförmigen Kühlung einer Bohrungswandung eines Zylinderblocks unter Benutzung eines Kühlmittels. Die Kühlstruktur eines Zylinderblocks umfaßt einen Wassermantelabschnitt, der so angeordnet ist, daß er den gesamten äußeren Umfang der mehrere Bohrungsabschnitte umgebenden Bohrungswandung umschließt und mit dem Kühlmittel versorgt ist, und ein Wassermantelzwischenstück, das in den Wassermantelabschnitt derart eingesetzt ist, daß zwischen der Bohrungswandung und dem Wassermantelzwischenstück ein Zwischenraum besteht. Der Zylinderblock umfaßt einen Zwischenbohrungsbereich, der sich in der Nähe einer Grenze zwischen den einander benachbarten Bohrungsbereichen befindet, und einen Kanal, durch den das Kühlmittel in einem Abschnitt des Zwischenbohrungsbereichs in einen anderen Abschnitt des Zwischenbohrungsbereichs überführt wird, wobei die Kühlstruktur weiter ein Strömungsverstärkungsmittel zur Erhöhung des Kühlmitteldurchflusses durch den Kanal einschließt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehende erwähnten und andere Aufgaben, Merkmale, Vorteile, technische und industrielle Kennzeichen dieser Erfindung werden besser verstanden durch das Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung beispielsweiser Ausführungsformen der Erfindung, wenn dies in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen geschieht, in denen zeigt:
1 eine Draufsicht auf die Kühlstruktur eines Zylinderblocks gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in 1,
3 eine perspektivische Detailansicht eines in 1 und 2 gezeigten Wassermantelzwischenstücks,
4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV in 3,
5 eine Draufsicht auf die Kühlstruktur eines Zylinderblocks gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
6 einen Querschnitt nach der Linie VI-VI in 5,
7 eine perspektivische Detailansicht eines in 5 und 6 gezeigten Wassermantelzwischenstücks,
8 einen Querschnitt nach der Linie VIII-VIII in 7,
9 eine Seitenansicht auf das Wassermantelzwischenstück in Richtung des Pfeils IX in 8,
10 einen Querschnitt durch eine Kühlstruktur eines Zylinderblocks gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
11 eine Draufsicht auf die Kühlstruktur eines Zylinderblocks gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
12 eine vergrößerte Draufsicht auf einen durch einen unterbrochenen Kreis XII in 11 markierten Abschnitt,
13 einen Querschnitt nach der Linie XIII.XIII in 11,
14 eine Draufsicht auf die Kühlstruktur eines Zylinderblocks gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung,
15 eine vergrößerte Draufsicht auf einen durch einen unterbrochenen Kreis XV in 14 markierten Abschnitt und
16 einen Querschnitt nach der Linie XVI-XVI in 15.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsformen mehr im Detail beschrieben.
Bei den folgenden Ausführungsformen werden gleiche oder äquivalente Elemente durch gleiche Bezugszahlen bezeichnet und auf deren doppelte Beschreibung wird verzichtet.
Die 1 ist eine Draufsicht zur Darstellung der Kühlstruktur eines Zylinderblocks nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Wie in 1 gezeigt, wird bei einer Kühlstruktur 1 eines Zylinderblocks nach der ersten Ausführungsform der Erfindung ein Zylinderblock 10 durch ein Kühlmittel gekühlt. Der Zylinderblock 10 enthält eine Zylinderbüchsenanordnung 11, einen Wassermantelabschnitt 12, der eine nutartige Form aufweist und die Zylinderbüchsenanordnung 11 umgibt, und einen Basisabschnitt 13 des Zylinderblocks, der den Wassermantelabschnitt 12 umgibt.
Die Zylinderbüchsenanordnung 11 schließt drei Bohrungsbereiche 111, 112 und 113 ein. Jeder der Bohrungsbereiche 111, 112 und 113 wird von einer Eisenlegierung und die Eisenlegierung von einer Aluminiumlegierung umgeben. Die Zylinderbüchsenanordnung 11 wird vom Wassermantelabschnitt 12 umschlossen, in dem das Kühlmittel fließt. Der Wassermantelabschnitt 12 besitzt eine konkave Form. Der Wassermantelabschnitt 12 hat eine nutartige Form. Außerdem hat der Wassermantelabschnitt 12 eine Form, die der Form der Zylinderbüchsenanordnung 11 ähnlich ist, so daß sie die Zylinderbüchsenanordnung 11 umgibt. Der Basisabschnitt 13 des Zylinderblocks ist ein Hauptkörper des Motorblocks und aus einer Aluminiumlegierung gefertigt.
Ein Kühlmitteleinlaß 14 ist im Basisabschnitt 13 des Zylinderblocks vorgesehen. Eine Dichtungsplatte ist derart angeordnet, daß sie den Basisabschnitt des Zylinderblocks abdeckt. In der Dichtungsplatte ist eine Dichtungsdurchbrechung 41 vorgesehen, die den Durchtritt des Kühlmittels gestattet. Auf der Dichtungsplatte ist ein Zylinderkopf angeordnet. Im Zylinderkopf ist ein Kanal vorgesehen, der zur Dichtungsdurchbrechung 41 führt. Weil das Kühlmittel durch den Kanal fließt, wird der Zylinderkopf gekühlt.
Das Wassermantelzwischenstück 20 ist in den Wassermantelabschnitt 12 derart eingesetzt, daß ein Abstand zwischen dem Wassermantelzwischenstück 20 und der Bohrungswandung 11b der Zylinderbüchsenanordnung geschaffen wird.
Es wird nun die Strömung des Kühlmittels im Wassermantelabschnitt 12 beschrieben. Der Kühlmitteleinlaß 14 ist an der stromauf gelegenen Seite angeordnet und die Dichtungsdurchbrechung 41 befindet sich an einer stromab gelegenen Seite. Das Kühlmittel fließt zwischen der Bohrungswandung 11b der Zylinderbüchsenanordnung 11 und dem Wassermantelzwischenstück 20 von der stromauf gelegenen Seite zur stromab gelegenen Seite. Das Kühlmittel fließt auch zwischen dem Wassermantelzwischenstück 20 und dem Basisabschnitt 13 des Zylinderblocks.
Das Kühlmittel führt an der Vorderseite 10f des Zylinderblocks 10 eine U-förmige Richtungsumkehr aus, mit der das Kühlmittel von der Einlaßseite 10i zur Auslaßseite 10e fließt. Das Kühlmittel fließt zur Dichtungsdurchbrechung 41 an der Rückseite 10r und wird dem Zylinderkopfs zugeführt. Es ist dies der Strömungsweg des Kühlmittels beim Beispiel eines Zylinderblocks, bei dem ein Kühlsystem mit einer U-förmigen Richtungsumkehr bevorzugt wird. Ein Pfeil 101 in 1 zeigt die Strömungsrichtung des Kühlmittels an. Die Kühlmittelströmung ist nicht auf die in 1 gezeigte Art der Strömung beschränkt. Es kann ein Strömungssystem verwendet werden, bei dem das Strömungsmittel keine U-förmige Richtungsumkehr ausführt, das heißt ein Strömungssystem, bei dem das Strömungsmittel an der Rückseite 10r zufließt und von der Rückseite 10r zur Vorderseite 10f fließt, oder ein System, bei dem das Kühlmittel von der Vorderseite 10f zur Rückseite 10r fließt.
Das Wassermantelzwischenstück 20 ist so positioniert, daß auch ein vorgegebener Zwischenraum zwischen dem Wassermantelzwischenstück 20 und dem Basisabschnitt des Zylinderblocks vorgesehen ist. Das Kühlmittel fließt auch in diesen Zwischenraum und führt die Wärme vom Basisabschnitt 13 des Zylinderblocks ab. Das Kühlmittel wird durch den Kühlmitteleinlaß 14 eingeführt und fließt längs der die Boh rungsbereiche 111, 112 und 113 umgebenden Bohrungswandung 11b. Auf diese Weise kann die Temperatur der Bohrungsbereiche 111, 112 und 113 abgesenkt werden.
Einer der Zwischenbohrungsbereiche 10b ist in der Umgebung des Grenzbereichs 10k zwischen der zwischen den Bohrungsbereichen 111 und 112 und der andere Zwischenbohrungsbereich 10b in der Nähe der Umgebung des Grenzbereichs 10k zwischen den Bohrungsbereichen 112 und 113 angeordnet. Jeder der Zwischenbohrungsbereiche 10b ist zwischen anderen Bereichen 10a angeordnet. Es ist wahrscheinlich, daß im Zwischenbohrungsbereich 10b wegen der scharfen Änderung der Strömungsrichtung die Kühlmittelströmung stagniert. Um den Zwischenbohrungsbereich 10b zu kühlen, sind deshalb gebohrte Kanäle 11d vorgesehen. Jeder der gebohrten Kanäle 11d ist so angeordnet, daß er die Zylinderbüchsenanordnung 11 im Zwischenbohrungsbereich 10b durchdringt und das Kühlmittel jeden gebohrten Kanal 11d durchfließt. Somit ist es möglich, in jedem Zwischenbohrungsbereich 10b Wärme von der Zylinderbüchsenanordnung 11 abzuführen. Jeder der gebohrten Kanäle 11d ist so angeordnet, daß er eine Mittellinie 10c überquert, die die mehreren Bohrungsbereiche 111, 112 und 113 verbindet.
Ein Teil des dem Kühlmitteleinlaß 14 durch eine Kühlmittelpumpe 300 in der durch den Pfeil 101 angezeigten Richtung zugeführten Kühlmittels fließt längs der Bohrungswandung 11b und kühlt dabei die Bohrungswandung 11b. Der andere Teil des Kühlmittels fließt in den gebohrten Kanal 11d und kühlt dadurch die Zylinderbüchsenanordnung 11.
Die 2 ist ein Querschnitt nach der Linie II-II in 1. Wie in 2 gezeigt, umfaßt in der Kühlstruktur 1 eines Zylinderblocks gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung der Zylinderblock 10 die Zylinderbüchsenanordnung 11, die innerhalb des Zylinderblocks 10 vorgesehen ist, den Wassermantelabschnitt 12, der so vorgesehen ist, daß er die Zylinderbüchsenanordnung 11 umgibt, und der als Kühlmittelkanal dient, und den Basisabschnitt 13 des Zylinderblocks, der den Wassermantelabschnitt 12 umgibt und der Zylinderbüchsenanordnung 11 gegenüberliegt.
Die Zylinderbüchsenanordnung 11 schließt die Bohrungswandung 11b ein, und die Bohrungswandung 11b steht in Kontakt mit dem Kühlmittel 100W.
Der Wassermantelabschnitt 12 ist ein Bereich, der zwischen der Zylinderbüchsenanordnung 11 und dem Basisabschnitt 13 des Zylinderblocks vorgesehen ist. Der Wassermantelabschnitt 12 dient als Kühlmittelkanal. Der Wassermantelabschnitt 12 schließt einen Bodenabschnitt 12u ein. Die Zylinderbüchsenanordnung 11 ist mit dem Basisabschnitt 13 des Zylinderblocks am Bodenabschnitt 12u verbunden. Die Breite des Wassermantelabschnitts 12 ist nicht auf eine bestimmte Breite beschränkt. Der Wassermantelabschnitt 12 kann so gestaltet sein, daß er eine im wesentlichen konstante Breite aufweist. Der Wassermantelabschnitt 12 kann aber auch eine V-Form aufweisen. In diesem Falle hat die Oberfläche eines Abschnitts der Bohrungswandung 11b, der dem Wassermantelabschnitt 12 gegenüberliegt, einen schrägen Verlauf.
Der Basisabschnitt 13 des Zylinderblocks ist aus einer Aluminiumlegierung gefertigt. Der Basisabschnitt 13 des Zylinderblocks wird durch Spritzgießen hergestellt. Das für die Gestaltung der Zylinderbüchsenanordnung 11 und des Basisabschnitts des Zylinderblocks benutzte Material ist nicht auf ein spezielles Material beschränkt. Die Zylinderbüchsenanordnung 11 und der Basisabschnitt des Zylinderblocks 13 können aus Gußeisen statt aus einer Aluminiumlegierung gefertigt sein. Der Basisabschnitt 13 des Zylinderblocks dient als ein Motorblock. Verschiedene Hilfsmaschinen, die an einem Verbrennungsmotor erforderlich sind, sind am Basisabschnitt 13 des Zylinderblocks befestigt.
Im Basisabschnitt 13 des Zylinderblocks ist ein als Kühlmitteleinlaß dienendes (nicht gezeigtes) Loch vorgesehen. Das Kühlmittel 100W wird in das Loch eingeführt, das als auf die Wasserpumpe folgender Einlaß dient. Als Kühlmedium können ein Long-life-Kühlmittel, Flüssigkeiten wie Öl verwendet werden.
Der Wassermantelabschnitt 12 ist im Bereich einer Oberseite 10d des Zylinderblocks 10 geöffnet. Das heißt, der Zylinderblock 10 ist ein Zylinderblock der Bauart mit offener Oberseite. Eine Dichtungsplatte 40 und ein Zylinderkopf 30 sind auf der Oberseite 10d vorgesehen. Die Dichtungsplatte 40 dichtet den Wassermantelabschnitt 12 derart ab, daß das Kühlmittel 100W daran gehindert ist, zur Außenseite des Wassermantelabschnitts 12 zu fließen.
Das Wassermantelzwischenstück 20 ist in den Wassermantelabschnitt 12 eingesetzt. Das Wassermantelzwischenstück 12 hat eine Gestalt, die der Form des Wassermantelabschnitts 12 ähnlich ist,. Das Wassermantelzwischenstück ist auch so geformt, daß es die Zylinderbüchsenanordnung 11 umgibt. Als für die Bildung des Wassermantelzwischenstücks 20 benutztes Material können verschiedene Materialien verwendet werden, wie Aluminium, Gußeisen, nichtmetallisch Materialien, anorganische Materialien und Harz.
Die gebohrten Kanäle 11d, die Durchgangslöcher sind, sind in der Zylinderbüchsenanordnung 11 vorgesehen. Jeder der gebohrten Kanäle 11d erstreckt sich von der Bohrungswandung 11b zur oberen Oberfläche 10d und setzt sich in einer Durchbrechung 43 der Dichtungsplatte fort. Die Durchbrechung 43 der Dichtungsplatte 40 setzt sich ihrerseits in einem Kanal 32 im Zylinderkopf 30 fort.
Jeder gebohrte Kanal 11d wird durch Bearbeitung der Zylinderbüchsenanordnung 11 mittels eines Bohrers erzeugt. Der gebohrte Kanal 11d kann anstelle des Bohrens auch durch andere Herstellungsverfahren erzeugt werden. Weiter kann im Falle eines durch Spritzgießen erzeugten Zylinderblocks 10 in einer Form ein Abschnitt für die Ausbildung des „gebohrten" Kanals 11d vorgesehen werden. Das heißt, zur Herstellung eines jeden „gebohrten" Kanals 11d kann jedes Verfahren angewandt werden, sofern der „gebohrte" Kanal 11d ein Loch wird, das die Bohrungswandung 11b mit dem anderen Bereich verbindet.
Demgemäß kann der gebohrte Kanal 11d einander gegenüberliegende Abschnitte der Bohrungswandung 11b verbinden. In 2 hat der gebohrte Kanal 11d eine geradlinige Form. Die Gestalt des gebohrten Kanals 11d ist jedoch nicht auf eine solche Form beschränkt. Der gebohrte Kanal 11d hat eine gekrümmte Form. Im gebohrten Kanal 11d fließt das Kühlmittel 100W von der Bohrungswandung 11b zur Seite der oberen Oberfläche 10d, wenn diese Strömung zunimmt, wird der Zwischenbohrungsbereich 10b stärker gekühlt. Demgemäß muß zur wirksamen Kühlung des Zwischenbohrungsbereichs 10b die Gestaltung derart sein, daß die Strömung zwischen der Bohrungswandung 11b zur oberen Oberfläche 10d nicht behindert wird. Erfindungsgemäß ist im Wassermantelzwischenstück 20 eine als konkaver Abschnitt gestaltete Ausnehmung 20k vorgesehen.
Das heißt, die als konkaver Abschnitt gestaltete Ausnehmung 20k ist im Wassermantelzwischenstück in einem Abschnitt angeordnet, der dem Einlaß zum gebohrten Kanal 11d gegenüberliegt, durch den das Kühlmittel in den gebohrten Kanal 11d eintritt. Deshalb wird der Einlaß des gebohrten Kanals 11d nicht behindert und das Kühlmittel fließt mit einem ausreichenden Durchflußwert in den gebohrten Kanal 11d ein.
Wie in 1 und 2 gezeigt, schließt die Kühlstruktur 1 eines erfindungsgemäßen Zylinderblocks den Wassermantelabschnitt 12 ein, der so angeordnet ist, daß er den gesamten äußeren Umfang der Bohrungswandung 11b umgibt, die die mehreren Bohrungsbereiche 111, 112 und 113 umschließt, sowie das Wassermantelzwischenstück 20, das in den Wassermantelabschnitt 12 eingesetzt ist. Die Temperatur der Bohrungswandung 11b wird gleichförmig gestaltet durch Zuführung des Kühlmittels 100W in den Wassermantelabschnitt 12. Der Zylinderblock 10 schließt die Zwischenbohrungsbereiche 10b ein, deren einer in der Umgebung des Grenzbereichs 10k zwischen den Bohrungsbereichen 111 und 112 angeordnet ist und deren anderer sich in der Umgebung des Grenzbereichs 10k zwischen den Bohrungsbereichen 112 und 113 befindet. Die Kühlstruktur 1 umfaßt weiter die gebohrten Kanäle 11d. Jeder der gebohrten Kanäle 11d dient als eine Verbindung, über die das Kühlmittel in einem Abschnitt des Zwischenbohrungsbereichs 10b in einen anderen Abschnitt des Zwischenbohrungsbereichs 10b übertragen wird. Die Ausnehmungen 20k sind ebenfalls im Zylinderblock 10 vorgesehen. Jede der Ausnehmungen 20k dient als Mittel zur Förderung der Strömung, um den Durchfluß des den gebohrten Kanal 11d durchströmenden Kühlmittels zu erhöhen.
Die 3 ist eine perspektivische Teilansicht des in den 1 und 2 gezeigten Wassermantelzwischenstücks. Wie in 2 gezeigt, ist die Ausnehmung 20k an einer inneren, seitlichen Umfangsfläche des Wassermantelzwischenstücks 20 vorgesehen. Die Ausnehmung 20k wird dadurch gebildet, daß ein Stück aus dem am weitesten nach innen vorspringenden Abschnitt herausgeschnitten wird, das heißt aus einem Scheitelbereich der inneren Umfangsfläche des Wassermantelzwischenstücks 20. Da ein Teil des Wassermantelzwischenstücks 20 herausgeschnitten ist, kann die Strömung des Kühlmittels in diesem Bereich gefördert werden. In 2 ist die Ausnehmung 20k nur in einem unteren Bereich des Wassermantelzwischenstücks 20 vorgesehen. Die Position der Ausnehmung 20k ist jedoch nicht auf diese Position beschränkt. Die Ausnehmung 20k kann auch so angeordnet sein, daß sie sich vom oberen Abschnitt bis zum unteren Abschnitt des Wassermantelzwischenstücks erstreckt. Das heißt, die Ausnehmung 20k kann so angeordnet sein, daß sie sich in 2 vom Bodenabschnitt 12u bis in die Nähe der oberen Oberfläche 10d erstreckt.
Die 4 ist ein Querschnitt nach der Linie IV-IV in 3. Wie in 4 gezeigt, besitzt die Ausnehmung 20k eine rechteckige Form. Die Ausnehmung 20k wird dadurch gebildet, daß man ein im wesentlichen rechteckiges Stück aus dem Wassermantelzwischenstück 20 herausschneidet. Das Verfahren zur Herstellung der Ausnehmung 20k ist nicht auf eine bestimmte Verfahrensweise beschränkt. Beispielsweise kann, wenn das Wassermantelzwischenstück 20 durch Spritzgießen ausgebildet wird, Kunststoffmaterial in eine Form eingebracht werden, in der die Ausnehmung 20k berücksichtigt ist, so daß sie in das Produkt eingeformt wird. Das Wassermantelzwischenstück 20 kann auch so gestaltet werden, daß es einen rechtwinkligen Querschnitt aufweist, und dann kann in einem Abschnitt des Wassermantelzwischenstücks 20 eine Bearbeitung durchgeführt werden, um die Ausnehmung 20k auszubilden. Auch ist die Form der Ausnehmung 20k nicht auf eine Rechteckform beschränkt und die Ausnehmung 20k kann eine gekrümmte Oberflächenform aufweisen.
Bei einer so gestalteten Kühlstruktur 1 eines Zylinderblocks gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Ausnehmung 20k im Wassermantelzwischenstück 20 derart vorgesehen, daß die Strömung des Kühlmittels 100W im gebohrten Kanal 11d nicht behindert wird. Weil die Ausnehmung 20k vorgesehen ist, wird in der Umgebung des Einlasses des gebohrten Kanals 11d ein großer Raum zur Verfügung gestellt. Das Kühlmittel 100W fließt aktiv durch diesen Raum in den gebohrten Kanal 11d. Deshalb kann die Strömung des Kühlmittels 100W in den gebohrten Kanal 11d gefördert und vom Kühlmittel 100W im Zwischenbohrungsbereich 10b Wärme abgeführt werden. Als Ergebnis kann der Zwischenbohrungsbereich 10b ausreichend gekühlt werden. Demgemäß ist es möglich, die Kühlstruktur 1 eines Zylinderblocks vorzusehen, die es ermöglicht, den Zylinderblock gleichförmig zu kühlen.
Die 5 ist eine Draufsicht, die eine Kühlstruktur eines Zylinderblocks gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die 6 ist ein Querschnitt längs einer Linie VI-VI in 5. Wie in den 5 und 6 gezeigt, ist bei der Kühlstruktur 1 eines Zylinderblocks nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung ein Durchgangsloch 20h im Wassermantelzwischenstück 20 vorgesehen. Das Durchgangsloch 20h erstreckt sich von einer inneren Oberfläche zu einer äußeren Oberfläche 20u des Wassermantelzwischenstücks 20 und liegt dem Einlaß des gebohrten Kanals 11d gegenüber.
Das heißt, bei der zweiten Ausführungsform ist der Strömungskanal der gebohrte Kanal 11d und das Mittel zur Förderung der Strömung ist das Durchgangsloch, das im Wassermantelzwischenstück 20 in der Nähe der Öffnung des gebohrten Kanals 11d angeordnet ist. Wenn das Kühlmittel 100W vom Wassermantelabschnitt 12 in den gebohrten Kanal 11d fließt, wird der Druck in der Umgebung der Öffnung reduziert. Weil jedoch, wie in 6 gezeigt, das Durchgangsloch 20h vorgesehen ist, ist es möglich, dem gebohrten Kanal 11d aus dem Bereich zwischen dem Wassermantelzwischenstück 20 und dem Basisabschnitt 13 des Zylinderblocks aktiv Kühlmittel 100W zuzuführen.
Die 7 ist eine perspektivische Teilansicht, die das in 5 und 6 gezeigte Wassermantelzwischenstück darstellt. Die 8 ist ein Querschnitt längs der Linie VIII-VIII in 7. Die 9 ist eine Seitenansicht, die das Wassermantelzwischenstück in Richtung des Pfeils IX in 8 gesehen darstellt. Wie in den 7 bis 9 gezeigt, hat das Wassermantelzwischenstück 20 eine solche Gestalt, daß es mehrere zylindrische Bereiche umgibt und die Ausnehmung 20k in einer inneren Umfangsfläche 20i vorgesehen ist. Die Ausnehmung 20k wird gebildet durch Beschneiden eines bis zur innersten Position vorspringenden Scheitelabschnitts des Wassermantelabschnitts 20. Das Durchgangsloch 20h ist an einem Endabschnitt der Ausnehmung 20k vorgesehen.
Weil das Durchgangsloch 20h vorgesehen ist, wird der Kühlmitteldurchfluß im gebohrten Kanal erhöht und die Kühlleistung verbessert. Ein Kühlmittelkanal 20p ist mit dem Durchgangsloch 20h verbunden. Der Kühlmittelkanal 20p ist, wie in 9 gezeigt, mit dem Kühlmitteleinlaß 14 verbunden. Der als Nut ausgebildete Kühlmittelkanal 20p ist auf der äußeren Oberfläche 20u des Wassermantelzwischenstücks 20 vorgesehen. Der Kühlmittelkanal 20p verbindet das Durchgangsloch 20h mit dem Kühlmitteleinlaß 14, durch den das Kühlmittel dem Zylinderblock zugeführt wird.
Es fließt somit das durch den Kühlmitteleinlaß 14 zugeführte Kühlmittel durch den auf der äußeren Oberfläche 20u ausgebildeten Kühlmittelkanal 20p und erreicht das Durchgangsloch 20h. Das Kühlmittel kann direkt über die Durchgangsbohrung 20h dem gebohrten Kanal 11d zugeführt werden. Wie in 9 gezeigt, weist der Kühlmittelkanal 20p eine L-Form auf. Jedoch ist die Gestalt des Kühlmittelkanals 20p nicht auf eine solche Form beschränkt. Der Kühlmittelkanal 20p kann eine geradlinige Gestalt aufweisen. Weiter kann der Kühlmittelkanal 20p eine gekrümmte Gestalt besitzen. Das heißt die Gestalt des Kühlmittelkanals 20p ist nicht auf eine bestimmte Form festgelegt, solang der Kühlmittelkanal 20p den Kühlmitteleinlaß 14 mit dem Durchgangsloch 20h verbindet.
Zur Herstellung des Kühlmittelkanals 20p können verschiedene Verfahren angewandt werden. Beispielsweise kann der Kühlmittelkanal 20p durch maschinelle Bearbeitung erzeugt werden. Falls das Wassermantelzwischenstück 20 durch Spritzgießen oder dergleichen hergestellt wird, kann in der Form ein Abschnitt zur Ausbildung des Kühlmittelkanals 20p vorgesehen werden und es kann Kunststoffmaterial derart in die Form eingefüllt werden, daß der Kühlmittelkanal 20p geformt wird.
Die Tiefe des Kühlmittelkanals 20p ist nicht auf eine spezielle Tiefe begrenzt. Der Kühlmittelkanal kann nur in einem flachen Abschnitt der äußeren Oberfläche 20u vorgesehen sein. Der Kühlmittelkanal 20p kann auch eine solche Tiefe aufweisen, daß er im wesentlichen das Wassermantelzwischenstück 20 durchdringt.
Die Kühlstruktur 1 eines Zylinderblocks, der gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung derart gestaltet ist, erzeugt die gleichen Wirkungen wie die Kühlstruktur 1 eine Zylinderblocks nach der ersten Ausführungsform der Erfindung.
Die 10 ist ein Querschnitt, der eine Kühlstruktur eines Zylinderblocks gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Wie in 10 gezeigt, unterscheidet sich das Wassermantelzwischenstück 20 in der Kühlstruktur 1 eines Zylinderblocks nach der ersten Ausführungsform der Erfindung von dem Wassermantelzwischenstück 20 nach der zweiten Ausführungsform dadurch, daß die Ausnehmung nicht vorgesehen ist. Obwohl die Ausnehmung nicht vorgesehen ist, ist das als Mittel zur Förderung des Durchflusses dienende Durchgangsloch 20h so vorgesehen, daß es der Öffnung des gebohrten Kanals gegenüberliegt.
In 10 ist ein vorgegebener Raum zwischen den Wassermantelzwischenstück 20 und der Bohrungswandung 11b vorgesehen. Der Raum kann minimiert werden. Um den Raum zu verringern, kann beispielsweise eine als kraftausübendes Element dienende Blattfeder in den Raum zwischen dem Wassermantelzwischenstück 20 und dem Basisabschnitt 13 des Zylinderblocks gedrückt werden. Durch das Eindrücken des kraftausübenden Elements in den Raum, wird das Wassermantelzwischenstück 20 gegen die Seite der Bohrungswandung 11b gedrückt. Dadurch ist es möglich, das Wassermantelzwischenstück 20 in engen Kontakt mit der Bohrungswandung 11b zu bringen.
In 10 ist das Durchgangsloch 20h so gestaltet, daß es sich in einer horizontalen Richtung erstreckt. Jedoch ist die Gestaltung des Durchgangslochs 20g nicht auf diese Gestaltung beschränkt. Das Durchgangsloch 20h kann so gestaltet sein, daß es wie der gebohrte Kanal 11d abwärts geneigt ist. Das Durchgangsloch 20h kann aber auch ansteigend verlaufen. Bei der dritten Ausführungsform hat das Durchgangsloch 20h einen im wesentlichen gleichbleibenden Durchmesser. Jedoch ist der Innendurchmesser nicht auf einen bestimmten konstanten Wert begrenzt. Der Innendurchmesser des Durchgangslochs 20h kann in der Richtung von gebohrten Kanal 11d zum Basisabschnitt 13 des Zylinderblocks zunehmen. Es kann der Innendurchmesser des Durchgangslochs 20h aber auch in der Richtung vom gebohrten Kanal 11d zum Basisabschnitt 13 des Zylinderblocks abnehmen.
Weil das Durchgangsloch 20h im Wassermantelzwischenstück 20 in dem dem gebohrten Kanal 11d gegenüberliegenden Abschnitt angeordnet ist, ist es möglich, einer Behinderung des Einlasses des gebohrten Kanals 11d vorzubeugen.
Die Kühlstruktur 1 eines Zylinderblocks, der derart gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung gestaltet ist, erzeugt auch die gleiche Wirkung wie jene der Kühlstruktur 1 eines Zylinderblocks gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
Die 11 ist eine Draufsicht auf eine Kühlstruktur eines Zylinderblocks gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Die 12 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen durch einen unterbrochenen Kreis XII in 12 gekennzeichneten Abschnitt. Die 13 ist ein Querschnitt nach der Linie XIII-XIII in 11. Wie in 11 bis 13 gezeigt, ist bei der Kühlstruktur 1 eines Zylinderblocks gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung ein Schlitz 11a in der Zylinderbüchsenanordnung 11 vorgesehen. Ein Vorsprung 20s zur Leitung des Kühlmittels in Richtung auf den Schlitz 11s ist als integriertes Element am Wassermantelzwischenstück 20 vorgesehen.
Der Schlitz 11s ist so ausgebildet, daß er die Zylinderbüchsenanordnung 11 durchdringt und die Mittellinie 10c überschreitet. Weil der Schlitz 11s den Zwischenbohrungsbereich 10b durchquert, kann der Zwischenbohrungsbereich 10b ausreichend gekühlt werden, wenn das Kühlmittel mit einem ausreichenden Durchfluß dem Schlitz 11s zugeleitet wird. Jedoch ist eine Druckdifferenz zwischen beiden Enden des Schlitzes 11s gering. Insbesondere wenn das Kühlmittel in horizontaler Richtung fließt, ist der Druckunterschied zwischen beiden Enden des Schlitzes 11s klein. Insbesondere falls das Kühlmittel an der hinteren Seite 10r des Zylinderblocks 10 eingeleitet, der Strom des eingeleiteten Kühlmittels zur Kühlung der Bohrungswandung 11b in zwei Ströme aufgeteilt und das Kühlmittel dann an der Vorderseite 10f abgeleitet wird, oder, falls das Kühlmittel an der Vorderseite 10f eingeleitet wird, das Kühlmittel die Bohrungswandung 11b kühlt und dann an der hinteren Seite 10r abgeleitet wird, wird der Druck am Einlaß des Schlitzes 11s und der Druck am Auslaß des Schlitzes 11s nahezu der gleiche. Deshalb kann der Zwischenbohrungsbereich 10b abhängig vom Schlitz 11s nicht ausreichend gekühlt werden.
Auch in dem Falle, daß das Kühlmittel durch den Kühlmitteleinlaß 14 zugeführt und, wie in 11 gezeigt, durch die Durchbrechung 41 der Dichtungsplatte 40 abgeführt wird, ist der Druckunterschied zwischen der stromauf gelegenen Seite und der stromab gelegenen Seite des Schlitzes 11s dem Druckverlust im Kühlmittelkanal äquivalent. Deshalb kann der Druckunterschied zwischen der stromauf gelegenen Seite und der stromab gelegenen Seite des Schlitzes 11s unzureichend werden und der Zwischenbohrungsbereich 10b wird dann nicht ausreichend gekühlt werden können.
Erfindungsgemäß ist der Vorsprung 20s als integriertes Element des Wassermantelzwischenstücks 20 vorgesehen. Weil der Vorsprung 20s vorgesehen ist, wird der Druck des Kühlmittels in der Umgebung des Vorsprungs 20s erhöht, wodurch es möglich wird, das Kühlmittel aktiv in den Schlitz 11s einzuleiten. Dadurch kann der Zwischenbohrungsbereich 10b zwischen den Bohrungen ausreichend gekühlt werden. Das heißt, das Strömungsverstärkungsmittel ist der Vorsprung 20s, der als integriertes Ele ment am Wassermantelzwischenstück 20s vorgesehen ist. Der Schlitz 11s ist als der Kanal vorgesehen, durch den das Kühlmittel in einem Abschnitt des Zwischenbohrungsbereichs 10b in einen anderen Abschnitt dieses Zwischenbohrungsbereichs befördert wird.
Die Kühlstruktur eines so gemäß der vierten Ausführungsform gestalteten Zylinderblocks erzeugt die gleichen Wirkungen wie die Wirkungen der Kühlstruktur eines Zylinderblocks nach der ersten Ausführungsform.
Die 14 ist eine Draufsicht, die die Kühlstruktur eines Zylinderblocks gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die 15 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen in 14 durch einen unterbrochenen Kreis XV gekennzeichneten Abschnitt. Die 16 ist ein Querschnitt längs der Linie XVI-XVI in 15. Wie in 14 bis 16 gezeigt, ist in der Kühlstruktur 1 eines Zylinderblocks nach der fünften Ausführungsform der Vorsprung 20s als integriertes Element des Wassermantelzwischenstücks 20 vorgesehen und die Durchbrechung 43 der Dichtungsplatte 40 ist nahe dem Vorsprung 20s vorgesehen. Die Durchbrechung 43 ist auf den Kanal 32 im Zylinderkopf 30 ausgerichtet. Die Durchbrechung 43 in der Dichtungsplatte 40 dient als Verbindung zwischen dem Kanal 32 im Zylinderkopf und der Wassermantelabschnitt 12. Weil die Durchbrechung 43 in der Dichtungsplatte 40 im Zwischenbohrungsbereich 10b als eine Durchbrechung der Zylinderkopfdichtung 40 vorgesehen ist, dient diese Durchbrechung 43 als ein Verbindung, durch die das Kühlmittel in einem Abschnitt des Zwischenbohrungsbereichs 10b in einen anderen Abschnitt befördert wird. Die Durchbrechung 43 in der Dichtungsplatte 40 weist in den 14 und 15 eine Kreisform auf. Die Durchbrechung 43 kann auch die Form eines Polygons haben. Die Durchbrechung 43 durchdringt die Dichtungsplatte 40 und leitet das Kühlmittel 100W in den Kanal 32 im Zylinderkopf 30, wobei dieser Kanal für das Kühlmittel im Zylinderkopf als Verbindung zum Wassermantelabschnitt 12 dient. Ebenso leitet die Durchbrechung 43 in der Dichtungsplatte 40 das Kühlmittel 100W im Wassermantelabschnitt 12 zum Kanal 32 im Zylinderkopf 30.
Weil der Vorsprung 20s als integriertes Element des Wassermantel zwischenstücks 20 vorgesehen ist, wird der Druck in der Umgebung der Durchbrechung 43 in der Dichtungsplatte 40 erhöht. Deshalb erhöht sich der Durchfluß des zum Kanal 32 im Zylinderkopf 30 strömenden Kühlmittels. Deshalb kann der Durchfluß des Kühlmittels im Zwischenbohrungsbereich 10b gefördert werden und dieser Zwischenbohrungsbereich 10b kann ausreichend gekühlt werden.
Die Kühlstruktur 1 eines Zylinderblocks, der so gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung gestaltet ist, erzeugt die gleichen Wirkungen wie die Wirkungen der Kühlstruktur eines Zylinderblocks gemäß der ersten Ausführungsform.
Obwohl die Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, können verschiedene Abwandlungen dieser Ausführungsformen ausgeführt werden. Bei den Ausführungsformen umfaßt ein Zylinderblock 10 drei Bohrungsbereiche. Jedoch ist die Zahl der in einem Zylinderblock umfaßten Bohrungsbereiche nicht auf drei beschränkt. Ein Zylinderblock 10 kann zwei Bohrungsbereiche oder auch vier oder mehr Bohrungsbereiche umfassen.
Die Erfindung kann auf einen Benzinmotor und einen Dieselmotor angewandt werden. Auch kann die Erfindung auf verschiedene Motorenbauformen, wie Reihenmotore, V-Motore, W-Motore und Boxermotore angewandt werden.
Die Erfindung kann auf ein breites Feld von Kühlstrukturen eines Zylinderblocks für Verbrennungsmotore angewandt werden.
Eine Kühlstruktur (1) zur gleichförmigen Kühlung einer Bohrungswandung (11b) eines Zylinderblocks (10) unter Benutzung eines Kühlmittels (100W) umfaßt einen Wassermantelabschnitt (12), der so angeordnet ist, daß er den gesamten äußeren Umfang der mehrere Bohrungsabschnitte (111, 112, 113) umgebenden Bohrungswandung (11b) umschließt und mit dem Kühlmittel (100W) versorgt ist, und ein Wassermantelzwischenstück (20), das in den Wassermantelabschnitt (12) eingesetzt ist. Der Zylinderblock (10) umfaßt einen Zwischenbohrungsbereich (10b), der sich in der Nähe eines Grenzbereichs zwischen einander benachbarten Bohrungsbereichen befindet und einen gebohrten Kanal (11d), der als ein Kanal dient, durch den das Kühlmedium (100W) in einem Abschnitt des Zwischenbohrungsbereichs (10b) in einen anderen Abschnitt des Zwischenbohrungsbereichs (10b) übertragen wird. Die Kühlstruktur (1) eines Zylinderblocks schließt weiter eine Ausnehmung (20k) ein, die als Mittel zur Förderung der Strömung zur Erhöhung des Durchflusses des im gebohrten Kanal (11d) fließenden Kühlmediums (100W) dient.

Claims

Kühlstruktur (1) zur gleichförmigen Kühlung einer Bohrungswandung (11b) eines Zylinderblocks (10) unter Benutzung eines Kühlmittels (100W), die einen Wassermantelabschnitt (12) umfaßt, der so angeordnet ist, daß er den gesamten äußeren Umfang einer mehrere Bohrungsabschnitte (111, 112, 113) umgebenden Bohrungswandung (11b) umschließt und mit dem Kühlmittel (100W) versorgt ist, und ein Wassermantelzwischenstück (20), das in den Wassermantelabschnitt (12) eingesetzt ist, wobei die Kühlstruktur dadurch gekennzeichnet ist, daß der Zylinderblock (10) einen Zwischenbohrungsbereich (10b) umfaßt, der sich in der Nähe eines Grenzbereichs zwischen einander benachbarten Bohrungsbereichen befindet, und einen Kanal, durch den das Kühlmedium (100W) in einem Abschnitt des Zwischenbohrungsbereichs (10b) in einen anderen Abschnitt des Zwischenbereichs (10b) übertragen wird, wobei die Kühlstruktur weiter ein Mittel zur Förderung der Strömung zur Erhöhung des Durchflusses des im Kanal fließenden Kühlmediums (100W) umfaßt
Kühlstruktur eines Zylinderblocks nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal ein gebohrter Kanal (11d) ist und das Mittel zur Förderung der Strömung eine Ausnehmung (20k) ist, die im Wassermantelzwischenstück (20) in der Nähe einer Öffnung des gebohrten Kanals (11d) angeordnet ist.
Kühlstruktur eines Zylinderblocks nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal ein gebohrter Kanal (11d) ist und das Mittel zur Förderung der Strömung ein Durchgangsloch (20h) ist, das im Wassermantelzwischenstück (20) in der Nähe einer Öffnung des gebohrten Kanals (11d) angeordnet ist.
Kühlstruktur eines Zylinderblocks nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Außenfläche (20u) des Wassermantelzwischenstücks (20) eine Nut (20p) vorgesehen ist, und die Nut (20p) das Durchgangsloch (20h) mit einem Loch verbindet, durch welches das Kühlmittel (100W) dem Zylinderblock (10) zugeführt wird.
Kühlstruktur eines Zylinderblocks nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Förderung der Strömung ein Vorsprung (20s) ist, der als integriertes Element des Wassermantelzwischenstücks (20) vorgesehen ist.
Kühlstruktur eines Zylinderblocks nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal ein Schlitz (11s) ist, der einen Abschnitt des Wassermantelabschnitts (12) im Zwischenbohrungsbereich (10b) mit einem anderen Abschnitt des Wassermantelabschnitts (12) im Zwischenbohrungsbereich (10b) verbindet.
Kühlstruktur eines Zylinderblocks nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal eine im oberen Bereich des Zylinderblocks (19 angeordnete Durchbrechung (43) in einer Dichtungsplatte (49) und das Mittel zur Förderung der Strömung ein Vorsprung (20s) ist, der als integriertes Element des Wassermantelzwischenstücks (20) vorgesehen ist.