DE102005014755B4 - Kühlstruktur für einen Zylinderblock - Google Patents
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Abstract
Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- 1. 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.
- 2. Beschreibung des Standes der Technik
- Eine konventionelle Kühlstruktur eines Zylinderblocks ist beispielsweise durch die
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-30989 - Bei der durch die
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-30989 - 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.
- Weiterhin offenbart die
DE 198 40 379 C2 einen Zylinderblock einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine mit einer Außenwand, die einen Kühlflüssigkeitsraum begrenzt, in dem eine Zylindergruppe angeordnet ist, die aus mehreren zusammengegossenen Zylindern besteht und den Kühlflüssigkeitsraum in zwei Teilräume aufteilt. In den Stegen zwischen den Zylindern sind Schlitze und zwischen den äußeren Zylindern und der Außenwand des Zylinderblockes jeweils ein Spalt vorgesehen, welche eine Strömung der Kühlflüssigkeit von dem einen Teilraum zum anderen Teilraum, also von der einen Seite zur anderen Seite der Zylindergruppe, ermöglichen, wobei in den Spalten deren Querschnitt verringernde Stopfen angeordnet sind. - Aus der
DE 696 10 358 T2 ist zudem eine Zylinderkühlvorrichtung eines Mehrzylindermotors mit einem Wasserdurchlässe bildenden Element bekannt, das durch ein Gießverfahren in eine Verbindungswand zwischen benachbarten Bohrungen eines Mehrzylinderblocks eingebettet ist. Das Wasserdurchlässe bildende Element ist mit vertikalen linken und rechten Mantelverbindungsdurchlässen zum Verbinden der Zylindermäntel innerhalb des Mehrzylinderblocks mit einem Kopfmantel versehen und ist ferner mit Kühlwasserdurchlässen versehen, die sich horizontal zwischen den linken und rechten Mantelverbindungsdurchlässen erstrecken, wobei die Kühlwasserdurchlässe hohle Teile sind, die durch voneinander beabstandete Seitenwände des Wasserdurchlässe bildenden Elements ausgebildet werden. Zwischen diesen sind nicht-hohle Teile angeordnet, die durch die aneinander liegenden Seitenwände ausgebildet werden. Die das Wasserdurchlässe bildende Element zudem eine Vielzahl von nicht-hohlen Teilen zwischen seinem obersten und untersten Teil aufweist, wobei sich jeder der nicht-hohlen Teile horizontal von einem der Mantelverbindungsdurchlässe zum anderen erstreckt, und wobei ein nicht hohler Teil sowohl über als auch unter jedem der Kühlwasserdurchlässe vorhanden ist. - Ferner offenbart die
DE 12 20 203 eine Einrichtung zur Kühlmittelführung im Zylinderblock von flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen mit wenigstens zwei in einem gemeinsamen Kühlmittelraum nebeneinander angeordneten Zylindern, wobei das Kühlmittel im Bereich des einen Zylinderendes in den Kühlmittelraum einströmt und diesen im Bereich des anderen Zylinderendes verläßt und wobei die Kühlmitteleinströmkanäle tangential zur Zylinderwandung verlaufen. Die Kühlmittelströmkanäle sind dabei so ausgebildet, daß bei Anordnung der Kühlmittelaustrittsöffnungen an der Seite der Zylinder, an der die Einströmkanäle liegen, die jeweils benachbarten Zylinder im entgegengesetzten Sinn umströmt werden. - Schließlich diskutiert die
DE 27 56 120 einen Zylinderblock für eine luftverdichtende Brennkraftmaschine, der mit einem Flansch versehen trockene Laufbüchsen aufweist und bei dem jeweils zwischen zwei Zylindern ein von der Trennebene zum Zylinderkopf ausgehender, mit dem Kühlwasserkreislauf in Verbindung stehender eingefräster Kühlschlitz vorgesehen ist. Die Wandstärke des Zylinderblockes zwischen zwei Zylindern ist dabei derart bemessen, daß die Umfangsflächen der Flansche an den Laufbüchsen entweder den Kühlschlitz tangieren oder bei in radialer Richtung größeren Flanschen über dem Kühlschlitz aneinander liegen. - 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 gemäß Anspruch 1. 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 Mittel zur Förderung der Strömung zur Erhöhung des Kühlmitteldurchflusses durch den Kanal einschließt. Der Kanal ist dabei als gebohrter Kanal ausgebildet und das Mittel zur Förderung der Strömung ist ein Durchgangsloch, das im Wassermantelzwischenstück in der Nähe einer Öffnung des gebohrten Kanals angeordnet ist.
- 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 beispielhafter 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 in1 , -
3 eine perspektivische Detailansicht eines in1 und2 gezeigten Wassermantelzwischenstücks, -
4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV in3 , -
5 eine Draufsicht auf die Kühlstruktur eines Zylinderblocks gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, -
6 einen Querschnitt nach der Linie VI-VI in5 , -
7 eine perspektivische Detailansicht eines in5 und6 gezeigten Wassermantelzwischenstücks, -
8 einen Querschnitt nach der Linie VIII-VIII in7 , -
9 eine Seitenansicht auf das Wassermantelzwischenstück in Richtung des Pfeils IX in8 , -
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 in11 markierten Abschnitt, -
13 einen Querschnitt nach der Linie XIII.XIII in11 , -
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 in14 markierten Abschnitt und -
16 einen Querschnitt nach der Linie XVI-XVI in15 . - 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 in1 gezeigt, wird bei einer Kühlstruktur1 eines Zylinderblocks nach der ersten Ausführungsform der Erfindung ein Zylinderblock10 durch ein Kühlmittel gekühlt. Der Zylinderblock10 enthält eine Zylinderbüchsenanordnung11 , einen Wassermantelabschnitt12 , der eine nutartige Form aufweist und die Zylinderbüchsenanordnung11 umgibt, und einen Basisabschnitt13 des Zylinderblocks, der den Wassermantelabschnitt12 umgibt. - Die Zylinderbüchsenanordnung
11 schließt drei Bohrungsbereiche111 ,112 und113 ein. Jeder der Bohrungsbereiche111 ,112 und113 wird von einer Eisenlegierung und die Eisenlegierung von einer Aluminiumlegierung umgeben. Die Zylinderbüchsenanordnung11 wird vom Wassermantelabschnitt12 umschlossen, in dem das Kühlmittel fließt. Der Wassermantelabschnitt12 besitzt eine konkave Form. Der Wassermantelabschnitt12 hat eine nutartige Form. Außerdem hat der Wassermantelabschnitt12 eine Form, die der Form der Zylinderbüchsenanordnung11 ähnlich ist, so daß sie die Zylinderbüchsenanordnung11 umgibt. Der Basisabschnitt13 des Zylinderblocks ist ein Hauptkörper des Motorblocks und aus einer Aluminiumlegierung gefertigt. - Ein Kühlmitteleinlaß
14 ist im Basisabschnitt13 des Zylinderblocks vorgesehen. Eine Dichtungsplatte ist derart angeordnet, daß sie den Basisabschnitt des Zylinderblocks abdeckt. In der Dichtungsplatte ist eine Dichtungsdurchbrechung41 vorgesehen, die den Durchtritt des Kühlmittels gestattet. Auf der Dichtungsplatte ist ein Zylinderkopf angeordnet. Im Zylinderkopf ist ein Kanal vorgesehen, der zur Dichtungsdurchbrechung41 führt. Weil das Kühlmittel durch den Kanal fließt, wird der Zylinderkopf gekühlt. - Das Wassermantelzwischenstück
20 ist in den Wassermantelabschnitt12 derart eingesetzt, daß ein Abstand zwischen dem Wassermantelzwischenstück20 und der Bohrungswandung11b der Zylinderbüchsenanordnung geschaffen wird. - Es wird nun die Strömung des Kühlmittels im Wassermantelabschnitt
12 beschrieben. Der Kühlmitteleinlaß14 ist an der stromauf gelegenen Seite angeordnet und die Dichtungsdurchbrechung41 befindet sich an einer stromab gelegenen Seite. Das Kühlmittel fließt zwischen der Bohrungswandung11b der Zylinderbüchsenanordnung11 und dem Wassermantelzwischenstück20 von der stromauf gelegenen Seite zur stromab gelegenen Seite. Das Kühlmittel fließt auch zwischen dem Wassermantelzwischenstück20 und dem Basisabschnitt13 des Zylinderblocks. - Das Kühlmittel führt an der Vorderseite
10f des Zylinderblocks10 eine U-förmige Richtungsumkehr aus, mit der das Kühlmittel von der Einlaßseite10i zur Auslaßseite10e fließt. Das Kühlmittel fließt zur Dichtungsdurchbrechung41 an der Rückseite10r 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 Pfeil101 in1 zeigt die Strömungsrichtung des Kühlmittels an. Die Kühlmittelströmung ist nicht auf die in1 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 Rückseite10r zufließt und von der Rückseite10r zur Vorderseite10f fließt, oder ein System, bei dem das Kühlmittel von der Vorderseite10f zur Rückseite10r fließt. - Das Wassermantelzwischenstück
20 ist so positioniert, daß auch ein vorgegebener Zwischenraum zwischen dem Wassermantelzwischenstück20 und dem Basisabschnitt des Zylinderblocks vorgesehen ist. Das Kühlmittel fließt auch in diesen Zwischenraum und führt die Wärme vom Basisabschnitt13 des Zylinderblocks ab. Das Kühlmittel wird durch den Kühlmitteleinlaß14 eingeführt und fließt längs der die Bohrungsbereiche111 ,112 und113 umgebenden Bohrungswandung11b . Auf diese Weise kann die Temperatur der Bohrungsbereiche111 ,112 und113 abgesenkt werden. - Einer der Zwischenbohrungsbereiche
10b ist in der Umgebung des Grenzbereichs10k zwischen der zwischen den Bohrungsbereichen111 und112 und der andere Zwischenbohrungsbereich10b in der Nähe der Umgebung des Grenzbereichs10k zwischen den Bohrungsbereichen112 und113 angeordnet. Jeder der Zwischenbohrungsbereiche10b ist zwischen anderen Bereichen10a angeordnet. Es ist wahrscheinlich, daß im Zwischenbohrungsbereich10b wegen der scharfen Änderung der Strömungsrichtung die Kühlmittelströmung stagniert. Um den Zwischenbohrungsbereich10b zu kühlen, sind deshalb gebohrte Kanäle11d vorgesehen. Jeder der gebohrten Kanäle11d ist so angeordnet, daß er die Zylinderbüchsenanordnung11 im Zwischenbohrungsbereich10b durchdringt und das Kühlmittel jeden gebohrten Kanal11d durchfließt. Somit ist es möglich, in jedem Zwischenbohrungsbereich10b Wärme von der Zylinderbüchsenanordnung11 abzuführen. Jeder der gebohrten Kanäle11d ist so angeordnet, daß er eine Mittellinie10c überquert, die die mehreren Bohrungsbereiche111 ,112 und113 verbindet. - Ein Teil des dem Kühlmitteleinlaß
14 durch eine Kühlmittelpumpe300 in der durch den Pfeil101 angezeigten Richtung zugeführten Kühlmittels fließt längs der Bohrungswandung11b und kühlt dabei die Bohrungswandung11b . Der andere Teil des Kühlmittels fließt in den gebohrten Kanal11d und kühlt dadurch die Zylinderbüchsenanordnung11 . - Die
2 ist ein Querschnitt nach der Linie II-II in1 . Wie in2 gezeigt, umfaßt in der Kühlstruktur1 eines Zylinderblocks gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung der Zylinderblock10 die Zylinderbüchsenanordnung11 , die innerhalb des Zylinderblocks10 vorgesehen ist, den Wassermantelabschnitt12 , der so vorgesehen ist, daß er die Zylinderbüchsenanordnung11 umgibt, und der als Kühlmittelkanal dient, und den Basisabschnitt13 des Zylinderblocks, der den Wassermantelabschnitt12 umgibt und der Zylinderbüchsenanordnung11 gegenüberliegt. - Die Zylinderbüchsenanordnung
11 schließt die Bohrungswandung11b ein, und die Bohrungswandung11b steht in Kontakt mit dem Kühlmittel100W . - Der Wassermantelabschnitt
12 ist ein Bereich, der zwischen der Zylinderbüchsenanordnung11 und dem Basisabschnitt13 des Zylinderblocks vorgesehen ist. Der Wassermantelabschnitt12 dient als Kühlmittelkanal. Der Wassermantelabschnitt12 schließt einen Bodenabschnitt12u ein. Die Zylinderbüchsenanordnung11 ist mit dem Basisabschnitt13 des Zylinderblocks am Bodenabschnitt12u verbunden. Die Breite des Wassermantelabschnitts12 ist nicht auf eine bestimmte Breite beschränkt. Der Wassermantelabschnitt12 kann so gestaltet sein, daß er eine im wesentlichen konstante Breite aufweist. Der Wassermantelabschnitt12 kann aber auch eine V-Form aufweisen. In diesem Falle hat die Oberfläche eines Abschnitts der Bohrungswandung11b , der dem Wassermantelabschnitt12 gegenüberliegt, einen schrägen Verlauf. - Der Basisabschnitt
13 des Zylinderblocks ist aus einer Aluminiumlegierung gefertigt. Der Basisabschnitt13 des Zylinderblocks wird durch Spritzgießen hergestellt. Das für die Gestaltung der Zylinderbüchsenanordnung11 und des Basisabschnitts des Zylinderblocks benutzte Material ist nicht auf ein spezielles Material beschränkt. Die Zylinderbüchsenanordnung11 und der Basisabschnitt des Zylinderblocks13 können aus Gußeisen statt aus einer Aluminiumlegierung gefertigt sein. Der Basisabschnitt13 des Zylinderblocks dient als ein Motorblock. Verschiedene Hilfsmaschinen, die an einem Verbrennungsmotor erforderlich sind, sind am Basisabschnitt13 des Zylinderblocks befestigt. - Im Basisabschnitt
13 des Zylinderblocks ist ein als Kühlmitteleinlaß dienendes (nicht gezeigtes) Loch vorgesehen. Das Kühlmittel100W 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 Oberseite10d des Zylinderblocks10 geöffnet. Das heißt, der Zylinderblock10 ist ein Zylinderblock der Bauart mit offener Oberseite. Eine Dichtungsplatte40 und ein Zylinderkopf30 sind auf der Oberseite10d vorgesehen. Die Dichtungsplatte40 dichtet den Wassermantelabschnitt12 derart ab, daß das Kühlmittel100W daran gehindert ist, zur Außenseite des Wassermantelabschnitts12 zu fließen. - Das Wassermantelzwischenstück
20 ist in den Wassermantelabschnitt12 eingesetzt. Das Wassermantelzwischenstück12 hat eine Gestalt, die der Form des Wassermantelabschnitts12 ähnlich ist. Das Wassermantelzwischenstück ist auch so geformt, daß es die Zylinderbüchsenanordnung11 umgibt. Als für die Bildung des Wassermantelzwischenstücks20 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 Zylinderbüchsenanordnung11 vorgesehen. Jeder der gebohrten Kanäle11d erstreckt sich von der Bohrungswandung11b zur oberen Oberfläche10d und setzt sich in einer Durchbrechung43 der Dichtungsplatte fort. Die Durchbrechung43 der Dichtungsplatte40 setzt sich ihrerseits in einem Kanal32 im Zylinderkopf30 fort. - Jeder gebohrte Kanal
11d wird durch Bearbeitung der Zylinderbüchsenanordnung11 mittels eines Bohrers erzeugt. Der gebohrte Kanal11d kann anstelle des Bohrens auch durch andere Herstellungsverfahren erzeugt werden. Weiter kann im Falle eines durch Spritzgießen erzeugten Zylinderblocks10 in einer Form ein Abschnitt für die Ausbildung des „gebohrten” Kanals11d vorgesehen werden. Das heißt, zur Herstellung eines jeden „gebohrten” Kanals11d kann jedes Verfahren angewandt werden, sofern der „gebohrte” Kanal11d ein Loch wird, das die Bohrungswandung11b mit dem anderen Bereich verbindet. - Demgemäß kann der gebohrte Kanal
11d einander gegenüberliegende Abschnitte der Bohrungswandung11b verbinden. In2 hat der gebohrte Kanal11d eine geradlinige Form. Die Gestalt des gebohrten Kanals11d ist jedoch nicht auf eine solche Form beschränkt. Der gebohrte Kanal11d hat eine gekrümmte Form. Im gebohrten Kanal11d fließt das Kühlmittel100W von der Bohrungswandung11b zur Seite der oberen Oberfläche10d , wenn diese Strömung zunimmt, wird der Zwischenbohrungsbereich10b stärker gekühlt. Demgemäß muß zur wirksamen Kühlung des Zwischenbohrungsbereichs10b die Gestaltung derart sein, daß die Strömung zwischen der Bohrungswandung11b zur oberen Oberfläche10d nicht behindert wird. Erfindungsgemäß ist im Wassermantelzwischenstück20 eine als konkaver Abschnitt gestaltete Ausnehmung20k vorgesehen. - Das heißt, die als konkaver Abschnitt gestaltete Ausnehmung
20k ist im Wassermantelzwischenstück in einem Abschnitt angeordnet, der dem Einlaß zum gebohrten Kanal11d gegenüberliegt, durch den das Kühlmittel in den gebohrten Kanal11d eintritt. Deshalb wird der Einlaß des gebohrten Kanals11d nicht behindert und das Kühlmittel fließt mit einem ausreichenden Durchflußwert in den gebohrten Kanal11d ein. - Wie in
1 und2 gezeigt, schließt die Kühlstruktur1 eines erfindungsgemäßen Zylinderblocks den Wassermantelabschnitt12 ein, der so angeordnet ist, daß er den gesamten äußeren Umfang der Bohrungswandung11b umgibt, die die mehreren Bohrungsbereiche111 ,112 und113 umschließt, sowie das Wassermantelzwischenstück20 , das in den Wassermantelabschnitt12 eingesetzt ist. Die Temperatur der Bohrungswandung11b wird gleichförmig gestaltet durch Zuführung des Kühlmittels100W in den Wassermantelabschnitt12 . Der Zylinderblock10 schließt die Zwischenbohrungsbereiche10b ein, deren einer in der Umgebung des Grenzbereichs10k zwischen den Bohrungsbereichen111 und112 angeordnet ist und deren anderer sich in der Umgebung des Grenzbereichs10k zwischen den Bohrungsbereichen112 und113 befindet. Die Kühlstruktur1 umfaßt weiter die gebohrten Kanäle11d . Jeder der gebohrten Kanäle11d dient als eine Verbindung, über die das Kühlmittel in einem Abschnitt des Zwischenbohrungsbereichs10b in einen anderen Abschnitt des Zwischenbohrungsbereichs10b übertragen wird. Die Ausnehmungen20k sind ebenfalls im Zylinderblock10 vorgesehen. Jede der Ausnehmungen20k dient als Mittel zur Förderung der Strömung, um den Durchfluß des den gebohrten Kanal11d durchströmenden Kühlmittels zu erhöhen. - Die
3 ist eine perspektivische Teilansicht des in den1 und2 gezeigten Wassermantelzwischenstücks. Wie in2 gezeigt, ist die Ausnehmung20k an einer inneren, seitlichen Umfangsfläche des Wassermantelzwischenstücks20 vorgesehen. Die Ausnehmung20k 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 Wassermantelzwischenstücks20 . Da ein Teil des Wassermantelzwischenstücks20 herausgeschnitten ist, kann die Strömung des Kühlmittels in diesem Bereich gefördert werden. In2 ist die Ausnehmung20k nur in einem unteren Bereich des Wassermantelzwischenstücks20 vorgesehen. Die Position der Ausnehmung20k ist jedoch nicht auf diese Position beschränkt. Die Ausnehmung20k kann auch so angeordnet sein, daß sie sich vom oberen Abschnitt bis zum unteren Abschnitt des Wassermantelzwischenstücks erstreckt. Das heißt, die Ausnehmung20k kann so angeordnet sein, daß sie sich in2 vom Bodenabschnitt12u bis in die Nähe der oberen Oberfläche10d erstreckt. - Die
4 ist ein Querschnitt nach der Linie IV-IV in3 . Wie in4 gezeigt, besitzt die Ausnehmung20k eine rechteckige Form. Die Ausnehmung20k wird dadurch gebildet, daß man ein im wesentlichen rechteckiges Stück aus dem Wassermantelzwischenstück20 herausschneidet. Das Verfahren zur Herstellung der Ausnehmung20k ist nicht auf eine bestimmte Verfahrensweise beschränkt. Beispielsweise kann, wenn das Wassermantelzwischenstück20 durch Spritzgießen ausgebildet wird, Kunststoffmaterial in eine Form eingebracht werden, in der die Ausnehmung20k berücksichtigt ist, so daß sie in das Produkt eingeformt wird. Das Wassermantelzwischenstück20 kann auch so gestaltet werden, daß es einen rechtwinkligen Querschnitt aufweist, und dann kann in einem Abschnitt des Wassermantelzwischenstücks20 eine Bearbeitung durchgerührt werden, um die Ausnehmung20k auszubilden. Auch ist die Form der Ausnehmung20k nicht auf eine Rechteckform beschränkt und die Ausnehmung20k kann eine gekrümmte Oberflächenform aufweisen. - Bei einer so gestalteten Kühlstruktur
1 eines Zylinderblocks gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Ausnehmung20k im Wassermantelzwischenstück20 derart vorgesehen, daß die Strömung des Kühlmittels100W im gebohrten Kanal11d nicht behindert wird. Weil die Ausnehmung20k vorgesehen ist, wird in der Umgebung des Einlasses des gebohrten Kanals11d ein großer Raum zur Verfügung gestellt. Das Kühlmittel100W fließt aktiv durch diesen Raum in den gebohrten Kanal11d . Deshalb kann die Strömung des Kühlmittels100W in den gebohrten Kanal11d gefördert und vom Kühlmittel100W im Zwischenbohrungsbereich10b Wärme abgeführt werden. Als Ergebnis kann der Zwischenbohrungsbereich10b ausreichend gekühlt werden. Demgemäß ist es möglich, die Kühlstruktur1 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. Die6 ist ein Querschnitt längs einer Linie VI-VI in5 . Wie in den5 und6 gezeigt, ist bei der Kühlstruktur1 eines Zylinderblocks nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung ein Durchgangsloch20h im Wassermantelzwischenstück20 vorgesehen. Das Durchgangsloch20h erstreckt sich von einer inneren Oberfläche zu einer äußeren Oberfläche20u des Wassermantelzwischenstücks20 und liegt dem Einlaß des gebohrten Kanals11d 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 Wassermantelzwischenstück20 in der Nähe der Öffnung des gebohrten Kanals11d angeordnet ist. Wenn das Kühlmittel100W vom Wassermantelabschnitt12 in den gebohrten Kanal11d fließt, wird der Druck in der Umgebung der Öffnung reduziert. Weil jedoch, wie in6 gezeigt, das Durchgangsloch20h vorgesehen ist, ist es möglich, dem gebohrten Kanal11d aus dem Bereich zwischen dem Wassermantelzwischenstück20 und dem Basisabschnitt13 des Zylinderblocks aktiv Kühlmittel100W zuzuführen. - Die
7 ist eine perspektivische Teilansicht, die das in5 und6 gezeigte Wassermantelzwischenstück darstellt. Die8 ist ein Querschnitt längs der Linie VIII-VIII in7 . Die9 ist eine Seitenansicht, die das Wassermantelzwischenstück in Richtung des Pfeils IX in8 gesehen darstellt. Wie in den7 bis9 gezeigt, hat das Wassermantelzwischenstück20 eine solche Gestalt, daß es mehrere zylindrische Bereiche umgibt und die Ausnehmung20k in einer inneren Umfangsfläche20i vorgesehen ist. Die Ausnehmung20k wird gebildet durch Beschneiden eines bis zur innersten Position vorspringenden Scheitelabschnitts des Wassermantelabschnitts20 . Das Durchgangsloch20h ist an einem Endabschnitt der Ausnehmung20k vorgesehen. - Weil das Durchgangsloch
20h vorgesehen ist, wird der Kühlmitteldurchfluß im gebohrten Kanal erhöht und die Kühlleistung verbessert. Ein Kühlmittelkanal20p ist mit dem Durchgangsloch20h verbunden. Der Kühlmittelkanal20p ist, wie in9 gezeigt, mit dem Kühlmitteleinlaß14 verbunden. Der als Nut ausgebildete Kühlmittelkanal20p ist auf der äußeren Oberfläche20u des Wassermantelzwischenstücks20 vorgesehen. Der Kühlmittelkanal20p verbindet das Durchgangsloch20h mit dem Kühlmitteleinlaß14 , durch den das Kühlmittel dem Zylinderblock zugeführt wird. - Es fließt somit das durch den Kühlmitteleinlaß
14 zugeführte Kühlmittel durch den auf der äußeren Oberfläche20u ausgebildeten Kühlmittelkanal20p und erreicht das Durchgangsloch20h . Das Kühlmittel kann direkt über die Durchgangsbohrung20h dem gebohrten Kanal11d zugeführt werden. Wie in9 gezeigt, weist der Kühlmittelkanal20p eine L-Form auf. Jedoch ist die Gestalt des Kühlmittelkanals20p nicht auf eine solche Form beschränkt. Der Kühlmittelkanal20p kann eine geradlinige Gestalt aufweisen. Weiter kann der Kühlmittelkanal20p eine gekrümmte Gestalt besitzen. Das heißt die Gestalt des Kühlmittelkanals20p ist nicht auf eine bestimmte Form festgelegt, solang der Kühlmittelkanal20p den Kühlmitteleinlaß14 mit dem Durchgangsloch20h verbindet. - Zur Herstellung des Kühlmittelkanals
20p können verschiedene Verfahren angewandt werden. Beispielsweise kann der Kühlmittelkanal20p durch maschinelle Bearbeitung erzeugt werden. Falls das Wassermantelzwischenstück20 durch Spritzgießen oder dergleichen hergestellt wird, kann in der Form ein Abschnitt zur Ausbildung des Kühlmittelkanals20p vorgesehen werden und es kann Kunststoffmaterial derart in die Form eingefüllt werden, daß der Kühlmittelkanal20p geformt wird. - Die Tiefe des Kühlmittelkanals
20p ist nicht auf eine spezielle Tiefe begrenzt. Der Kühlmittelkanal kann nur in einem flachen Abschnitt der äußeren Oberfläche20u vorgesehen sein. Der Kühlmittelkanal20p kann auch eine solche Tiefe aufweisen, daß er im wesentlichen das Wassermantelzwischenstück20 durchdringt. - Die Kühlstruktur
1 eines Zylinderblocks, der gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung derart gestaltet ist, erzeugt die gleichen Wirkungen wie die Kühlstruktur1 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 in10 gezeigt, unterscheidet sich das Wassermantelzwischenstück20 in der Kühlstruktur1 eines Zylinderblocks nach der ersten Ausführungsform der Erfindung von dem Wassermantelzwischenstück20 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 Durchgangsloch20h so vorgesehen, daß es der Öffnung des gebohrten Kanals gegenüberliegt. - In
10 ist ein vorgegebener Raum zwischen den Wassermantelzwischenstück20 und der Bohrungswandung11b vorgesehen. Der Raum kann minimiert werden. Um den Raum zu verringern, kann beispielsweise eine als kraftausübendes Element dienende Blattfeder in den Raum zwischen dem Wassermantelzwischenstück20 und dem Basisabschnitt13 des Zylinderblocks gedrückt werden. Durch das Eindrücken des kraftausübenden Elements in den Raum, wird das Wassermantelzwischenstück20 gegen die Seite der Bohrungswandung11b gedrückt. Dadurch ist es möglich, das Wassermantelzwischenstück20 in engen Kontakt mit der Bohrungswandung11b zu bringen. - In
10 ist das Durchgangsloch20h so gestaltet, daß es sich in einer horizontalen Richtung erstreckt. Jedoch ist die Gestaltung des Durchgangslochs20g nicht auf diese Gestaltung beschränkt. Das Durchgangsloch20h kann so gestaltet sein, daß es wie der gebohrte Kanal11d abwärts geneigt ist. Das Durchgangsloch20h kann aber auch ansteigend verlaufen. Bei der dritten Ausführungsform hat das Durchgangsloch20h einen im wesentlichen gleichbleibenden Durchmesser. Jedoch ist der Innendurchmesser nicht auf einen bestimmten konstanten Wert begrenzt. Der Innendurchmesser des Durchgangslochs20h kann in der Richtung von gebohrten Kanal11d zum Basisabschnitt13 des Zylinderblocks zunehmen. Es kann der Innendurchmesser des Durchgangslochs20h aber auch in der Richtung vom gebohrten Kanal11d zum Basisabschnitt13 des Zylinderblocks abnehmen. - Weil das Durchgangsloch
20h im Wassermantelzwischenstück20 in dem dem gebohrten Kanal11d gegenüberliegenden Abschnitt angeordnet ist, ist es möglich, einer Behinderung des Einlasses des gebohrten Kanals11d vorzubeugen. - Die Kühlstruktur
1 eines Zylinderblocks, der derart gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung gestaltet ist, erzeugt auch die gleiche Wirkung wie jene der Kühlstruktur1 eines Zylinderblocks gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. - Die
11 ist eine Draufsicht auf eine Kühlstruktur eines Zylinderblocks gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Die12 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen durch einen unterbrochenen Kreis XII in12 gekennzeichneten Abschnitt. Die13 ist ein Querschnitt nach der Linie XIII-XIII in11 . Wie in11 bis13 gezeigt, ist bei der Kühlstruktur1 eines Zylinderblocks gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung ein Schlitz11s in der Zylinderbüchsenanordnung11 vorgesehen. Ein Vorsprung20s zur Leitung des Kühlmittels in Richtung auf den Schlitz11s ist als integriertes Element am Wassermantelzwischenstück20 vorgesehen. - Der Schlitz
11s ist so ausgebildet, daß er die Zylinderbüchsenanordnung11 durchdringt und die Mittellinie10c überschreitet. Weil der Schlitz11s den Zwischenbohrungsbereich10b durchquert, kann der Zwischenbohrungsbereich10b ausreichend gekühlt werden, wenn das Kühlmittel mit einem ausreichenden Durchfluß dem Schlitz11s zugeleitet wird. Jedoch ist eine Druckdifferenz zwischen beiden Enden des Schlitzes11s gering. Insbesondere wenn das Kühlmittel in horizontaler Richtung fließt, ist der Druckunterschied zwischen beiden Enden des Schlitzes11s klein. Insbesondere falls das Kühlmittel an der hinteren Seite10r des Zylinderblocks10 eingeleitet, der Strom des eingeleiteten Kühlmittels zur Kühlung der Bohrungswandung11b in zwei Ströme aufgeteilt und das Kühlmittel dann an der Vorderseite10f abgeleitet wird, oder, falls das Kühlmittel an der Vorderseite10f eingeleitet wird, das Kühlmittel die Bohrungswandung11b kühlt und dann an der hinteren Seite10r abgeleitet wird, wird der Druck am Einlaß des Schlitzes11s und der Druck am Auslaß des Schlitzes11s nahezu der gleiche. Deshalb kann der Zwischenbohrungsbereich10b abhängig vom Schlitz11s nicht ausreichend gekühlt werden. - Auch in dem Falle, daß das Kühlmittel durch den Kühlmitteleinlaß
14 zugeführt und, wie in11 gezeigt, durch die Durchbrechung41 der Dichtungsplatte40 abgeführt wird, ist der Druckunterschied zwischen der stromauf gelegenen Seite und der stromab gelegenen Seite des Schlitzes11s dem Druckverlust im Kühlmittelkanal äquivalent. Deshalb kann der Druckunterschied zwischen der stromauf gelegenen Seite und der stromab gelegenen Seite des Schlitzes11s unzureichend werden und der Zwischenbohrungsbereich10b wird dann nicht ausreichend gekühlt werden können. - Erfindungsgemäß ist der Vorsprung
20s als integriertes Element des Wassermantelzwischenstücks20 vorgesehen. Weil der Vorsprung20s vorgesehen ist, wird der Druck des Kühlmittels in der Umgebung des Vorsprungs20s erhöht, wodurch es möglich wird, das Kühlmittel aktiv in den Schlitz11s einzuleiten. Dadurch kann der Zwischenbohrungsbereich10b zwischen den Bohrungen ausreichend gekühlt werden. Das heißt, das Strömungsverstärkungsmittel ist der Vorsprung20s , der als integriertes Element am Wassermantelzwischenstück20s vorgesehen ist. Der Schlitz11s ist als der Kanal vorgesehen, durch den das Kühlmittel in einem Abschnitt des Zwischenbohrungsbereichs10b 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. Die15 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen in14 durch einen unterbrochenen Kreis XV gekennzeichneten Abschnitt. Die16 ist ein Querschnitt längs der Linie XVI-XVI in15 . Wie in14 bis16 gezeigt, ist in der Kühlstruktur1 eines Zylinderblocks nach der fünften Ausführungsform der Vorsprung20s als integriertes Element des Wassermantelzwischenstücks20 vorgesehen und die Durchbrechung43 der Dichtungsplatte40 ist nahe dem Vorsprung20s vorgesehen. Die Durchbrechung43 ist auf den Kanal32 im Zylinderkopf30 ausgerichtet. Die Durchbrechung43 in der Dichtungsplatte40 dient als Verbindung zwischen dem Kanal32 im Zylinderkopf und der Wassermantelabschnitt12 . Weil die Durchbrechung43 in der Dichtungsplatte40 im Zwischenbohrungsbereich10b als eine Durchbrechung der Zylinderkopfdichtung40 vorgesehen ist, dient diese Durchbrechung43 als ein Verbindung, durch die das Kühlmittel in einem Abschnitt des Zwischenbohrungsbereichs10b in einen anderen Abschnitt befördert wird. Die Durchbrechung43 in der Dichtungsplatte40 weist in den14 und15 eine Kreisform auf. Die Durchbrechung43 kann auch die Form eines Polygons haben. Die Durchbrechung43 durchdringt die Dichtungsplatte40 und leitet das Kühlmittel100W in den Kanal32 im Zylinderkopf30 , wobei dieser Kanal für das Kühlmittel im Zylinderkopf als Verbindung zum Wassermantelabschnitt12 dient. Ebenso leitet die Durchbrechung43 in der Dichtungsplatte40 das Kühlmittel100W im Wassermantelabschnitt12 zum Kanal32 im Zylinderkopf30 . - Weil der Vorsprung
20s als integriertes Element des Wassermantel zwischenstücks20 vorgesehen ist, wird der Druck in der Umgebung der Durchbrechung43 in der Dichtungsplatte40 erhöht. Deshalb erhöht sich der Durchfluß des zum Kanal32 im Zylinderkopf30 strömenden Kühlmittels. Deshalb kann der Durchfluß des Kühlmittels im Zwischenbohrungsbereich10b gefördert werden und dieser Zwischenbohrungsbereich10b 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 Zylinderblock10 kann zwei Bohrungsbereiche oder auch vier oder mehr Bohrungsbereiche umfasssen. - 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 (5)
- 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, wobei 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 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 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.
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