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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für eine Motorbaugruppe.
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HINTERGRUND
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Fahrzeugmotoren können hohe Temperaturen erreichen, insbesondere in bestimmten Abschnitten des Motors, wie beispielsweise um die Zylinder herum. Eine Schmierung und eine Kühlung des Motors ist erforderlich, um die Lebensdauer auszudehnen und die Leistung des Motors zu verbessern. Typischerweise befindet sich ein Kühlsystem des Motors größtenteils außerhalb des Motorblocks, und es erfordert einen dazugehörenden Bauraum in dem Fahrzeug. Kühlsysteme, die für spezielle Bereiche mit hoher Temperatur der Motorbaugruppe ausgelegt sind, führen leicht höhere Temperaturen in dem Schmierungssystem ein.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Kühlsystem für eine Motorbaugruppe umfasst einen Motorblock, der einen Kühlmittel-Strömungsdurchgang definiert, der ausgebildet ist, um ein Kühlmittel von einer Kühlmittelquelle durch den Motorblock zu führen. Der Motorblock definiert auch einen Ölströmungsdurchgang, der ausgebildet ist, um ein schmierendes Öl durch den Abschnitt des Motorblocks zu führen. Der Ölströmungsdurchgang umgibt zumindest teilweise den Kühlmittel-Strömungsdurchgang und verläuft derart ausreichend benachbart zu dem Kühlmittel-Strömungsdurchgang, dass das schmierende Öl, das durch den Ölströmungsdurchgang strömt, durch eine Wärmeübertragung durch den Motorblock hindurch mittels des Kühlmittels gekühlt wird, das in dem Kühlmittel-Strömungsdurchgang strömt. Der Motorblock kann Erhöhungen entlang des Kühlmittel-Strömungsdurchgangs definieren, die einen Oberflächenbereich des Kühlmittel-Strömungsdurchgangs vergrößern, um die Wärmeübertragungsfähigkeit zu verbessern. Der Motorblock kann zwei solche Kühlmittel-Strömungsdurchgänge definieren, einen ersten und einen zweiten Kühlmittel-Strömungsdurchgang, die derart positioniert sind, dass der Ölströmungsdurchgang zwischen den zwei Kühlmittel-Strömungsdurchgängen hindurchtritt. Ein Abschnitt des Ölströmungsdurchgangs kann ausgebildet sein, um als ein Reservoir zu wirken, um zumindest einen Teil des Öls vorübergehend zu halten, das an dem ersten Kühlmitteldurchgang vorbeigeströmt ist, bevor es zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlmittel-Strömungsdurchgang hindurchströmt. Der erste Kühlmittel-Strömungsdurchgang kann das Kühlmittel zu dem Zylinderkopf leiten, während der zweite Kühlmittel-Strömungsdurchgang das Kühlmittel um die Zylinderbohrung herumleiten kann.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Motorbaugruppe einen Zylinderkopf, der mit dem Motorblock verbunden ist. Das Öl in dem Ölströmungsdurchgang strömt von dem Zylinderkopf zu einem Ölsumpf. Eine Kühlmittelpumpe ist an dem Motorblock angebracht, und die Kühlmittel-Strömungsdurchgänge leiten das Kühlmittel von der Kühlmittelpumpe durch den Motorblock, um den Motor zu kühlen. Eine Kühlmittelströmung von einem Auslass der Pumpe wird zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlmittel-Strömungsdurchgang aufgeteilt. Der erste Kühlmittel-Strömungsdurchgang leitet das Kühlmittel um die Zylinderbohrungen herum, und der zweite Kühlmittel-Strömungsdurchgang leitet die Kühlmittelströmung zu dem Zylinderkopf. Zumindest einer der Kühlmittel-Strömungsdurchgänge verläuft derart ausreichend benachbart zu dem Ölströmungsdurchgang, dass das Kühlmittel, das in dem Ölströmungsdurchgang strömt, mittels einer Wärmeübertragung durch den Motorblock hindurch das Öl kühlt, das in dem benachbarten Ölströmungsdurchgang strömt.
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Dementsprechend ermöglicht das Kühlsystem, thermische Energie aus dem Schmierungssystem der Motorbaugruppe bei minimalen Kosten und geringen Bauraumanforderungen zu entfernen. Eine bessere Motorkühlung führt zu einer besseren Verbrennung des Motors, vermeidet das Klopfen und Frühzündungsprobleme und kann zu einer besseren Motorleistung und zu einer besseren Kraftstoffwirtschaftlichkeit führen.
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Die vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der besten Weisen zum Ausführen der Erfindung leicht offensichtlich, wenn diese mit den begleitenden Zeichnungen in Verbindung gebracht wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Perspektivdarstellung einer Motorbaugruppe mit einem Kühlsystem in fragmentarischer Ansicht, das Kühlmittel-Strömungsdurchgänge und Ölströmungsdurchgänge umfasst, die in Durchsicht angegeben sind;
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2 ist eine schematische perspektivische Querschnittsdarstellung der Motorbaugruppe von 1 in fragmentarischer Ansicht entlang der Linien 2-2; und
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3 ist eine schematische perspektivische Querschnittsdarstellung der Motorbaugruppe von 1 in fragmentarischer Ansicht entlang der Linien 3-3.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in denen sich gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Zeichnungsansichten auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 eine Motorbaugruppe 10 mit einem Kühlsystem 12. Die Motorbaugruppe 10 umfasst einen Motorblock 14. Abschnitte des Kühlsystems 12 sind in den Motorblock 14 auf eine Weise integriert, welche die Anforderungen bezüglich der Anzahl der Komponenten, der Masse und des Bauraums verringert und die Kühlungsfähigkeit des Kühlsystems 12 verbessert.
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Speziell umfasst das Kühlsystem 12 eine Pumpe 16 mit doppeltem Auslass, die an dem Motorblock 14 angebracht ist. Die Pumpe 16 steht mit einem Kühler 18 in Fluidverbindung, der außerhalb der Motorbaugruppe 10 angebracht ist. Der Kühler 18 ist ausgebildet, um für eine Luftkühlung des Kühlmittels zu sorgen, das durch das Kühlsystem 12 strömt. Der Kühler 18 kann beispielsweise vor der Motorbaugruppe 10 an einem Fahrzeug angebracht sein. Das Kühlmittel kann zu 50% aus Wasser und zu 50% aus Glykol oder aus einem beliebigen anderen flüssigen Kühlmittel bestehen, das für eine Kühlung der Motorbaugruppe 10 geeignet ist. Nachdem es durch den Kühler 18 geströmt ist, leitet die Pumpe 16 das Kühlmittel durch einen ersten Pumpenauslassdurchgang 20 und einen zweiten Pumpenauslassdurchgang 22. Der erste Pumpenauslassdurchgang 20 leitet das Kühlmittel zur Kühlung eines ersten Abschnitts der Motorbaugruppe 10, und der zweite Pumpenauslassdurchgang 22 leitet das Kühlmittel zur Kühlung eines zweiten Abschnitts der Motorbaugruppe 10. Bei dieser Ausführungsform ist die Motorbaugruppe 10 ein V6-Motor. Der erste Pumpenauslassdurchgang 20 leitet das Kühlmittel zur Kühlung eines Abschnitts eines Zylinderkopfs 24 (in 3 gestrichelt gezeigt) oberhalb von drei der sechs Zylinderbohrungen 26, und der zweite Pumpenauslassdurchgang 22 leitet das Kühlmittel zur Kühlung eines Abschnitts des Zylinderkopfs 24 oberhalb der anderen drei Zylinderbohrungen (die nicht gezeigt, aber ein Spiegelbild der Zylinderbohrungen 26 sind, die gezeigt sind, wie Fachleute verstehen werden). Fachleute kennen verschiedene Weisen, um den Zylinderkopf 24 an dem Motorblock 14 zu befestigen. Dementsprechend wird das Kühlsystem 12 bezogen auf den ersten Pumpenauslassdurchgang 20 diskutiert. Das Kühlsystem 12 ist in der anderen Hälfte des V-förmigen Motorblocks 14 größtenteils identisch, und das Kühlmittel wird mittel des zweiten Pumpenauslassdurchgangs 22 zu diesem Abschnitt geleitet.
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Der Zylinderblock 14 ist mit einem ersten bzw. einem zweiten Kühlmittel-Strömungsdurchgang 28, 30 gebildet. Der erste Pumpenauslassdurchgang 20 steht mit dem ersten und dem zweiten Kühlmittel-Strömungsdurchgang 28, 30 derart in Fluidverbindung, dass die Kühlmittelströmung zwischen den Durchgangen 28, 30 in einem gewissen Verhältnis aufgeteilt wird, das nicht gleich zu sein braucht. Der erste und der zweite Kühlmittel-Strömungsdurchgang 28, 30 erstrecken sich entlang der Länge des Motorblocks 14 im Wesentlichen parallel zueinander, wie es in 2 und 3 angegeben ist. Die Strömung durch den ersten und den zweiten Kühlmittel-Strömungsdurchgang 28, 30 verläuft im Wesentlichen in die Richtung der Pfeile 32, 34, welche die Richtung entlang der Länge des Motorblocks 14 ist. Zusätzlich erstrecken sich Abzweigungsdurchgänge 36 an verschiedenen Punkten entlang der Länge des ersten Kühlmittel-Strömungsdurchgangs 28 und ermöglichen, dass das Kühlmittel in die Richtung der Pfeile 38 in den Zylinderkopf 24 von 2 strömt. Nachdem es Abschnitte des Zylinderkopfs 24 gekühlt hat, wird das Kühlmittel anschließend durch Abzweigungsdurchgänge 40 in die Strömungsrichtung 42, durch einen Ausgangsströmungsdurchgang 44 in die Strömungsrichtung 46 und durch zusätzliche Durchgänge sowohl in dem Motorblock 14 als auch außerhalb dessen zurück zu dem Kühler 18 geleitet, um den Kühlkreislauf erneut zu beginnen.
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Wie in 3 gezeigt ist, erstrecken sich Abzweigungsdurchgänge 33 an verschiedenen Punkten entlang der Länge des zweiten Kühlmittel-Strömungsdurchgangs 30, um zu ermöglichen, dass das Kühlmittel durch Kühlmittelmäntel 35 strömt, welche die Zylinderbohrungen 26 in Umfangsrichtung umgeben. Es gibt drei Abzweigungsdurchgänge 33, von denen einer in 3 gezeigt ist und die entlang des Kühlmittel-Strömungsdurchgangs 30 beabstandet sind, um eine Fluidverbindung mit den Kühlmittelmänteln 35 herzustellen. Das Kühlmittel strömt durch die Kühlmittelmäntel 35, um die Zylinderbohrungen 26 zu kühlen, und fließt anschließend in den Ausgangsströmungsdurchgang 44 ab, um zu dem Kühler 18 hinauszutreten.
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Die Kühlmittel-Strömungsdurchgänge 28, 30 sind einem Ölströmungsdurchgang 50 benachbart, der in dem Motorblock 14 gebildet ist. Der Ölströmungsdurchgang 50 führt das Öl, das zur Kühlung und Schmierung verschiedener Abschnitte des Zylinderkopfs 24 und des Motorblocks 14 verwendet wird. Speziell strömt das Öl, wie es in 1 gezeigt ist, nachdem es Komponenten in dem Zylinderkopf 24 geschmiert hat, in die Richtung der Pfeile 54 in Einlassdurchgänge 52 in dem Ölströmungsdurchgang 50. Wie in 2 gezeigt ist, verläuft ein erster Abschnitt 56 des Ölströmungsdurchgangs 50 über den ersten Kühlmittel-Strömungsdurchgang 28 hinweg, wobei das Kühlmittel in die Richtung der Pfeile 58 strömt. Der Ölströmungsdurchgang 50 biegt anschließend an einem Winkelabschnitt 60 ab, wie es in 2 gezeigt ist, und weist einen zweiten Abschnitt 62 auf, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlmittel-Strömungsdurchgang 28, 30 erstreckt. Die Strömung des Kühlmittels durch den Winkelabschnitt 60 ist in 1 durch die Pfeile 64 angegeben. Die Strömung des Kühlmittels durch den zweiten Abschnitt 62 verläuft in die Richtung der Pfeile 66 (in 2 gezeigt), die im Wesentlichen rechtwinklig zu der Richtung der Strömung des Kühlmittels durch den ersten und den zweiten Kühlmittel-Strömungsdurchgang 28, 30 verläuft, welche durch die Pfeile 32, 34 von 1 angegeben ist. Da der Ölströmungsdurchgang 50 über den Kühlmittel-Strömungsdurchgang 28 hinweg und anschließend zwischen dem ersten Kühlmittel-Strömungsdurchgang 28 und dem zweiten Kühlmittel-Strömungsdurchgang 30 verläuft, wird mehr Wärme aus dem Öl in dem Ölströmungsdurchgang 50 abgezogen als dann, wenn der Ölströmungsdurchgang 50 nicht von den Kühlmittel-Strömungsdurchgängen 28, 30 umgeben wäre. Darüber hinaus ist die Dicke des Motorblocks 14, die den Kühlmittel-Strömungsdurchgang 28, 30 und den Ölströmungsdurchgang 50 separiert, ausreichend klein, um zu ermöglichen, dass eine Wärmeübertragung durch den Block 14 hindurch stattfindet.
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Der Ölströmungsdurchgang 50 ist mit anderen Merkmalen gebildet, welche die Kühlung der Motorbaugruppe 10 verbessern, indem die Strömung des Öls durch den Ölströmungsdurchgang 50 verlangsamt wird, was mehr Zeit für die Kühlwirkung der Kühlmittel-Strömungsdurchgänge 28, 30 zur Beeinflussung des Öls ermöglicht. Speziell weist der Ölströmungsdurchgang 50 ein Reservoir 70 an einem tief gelegenen Punkt des Durchgangs 50 auf. Das Reservoir 70 kann auch als ein Tal- oder ein Sammelbereich bezeichnet werden. Die Schwerkraft bewirkt, dass zumindest ein Teil des Öls, das durch den Ölströmungsdurchgang 50 strömt, sich vorübergehend in dem Reservoir 70 absetzt, und in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Ölströmung kann das Öl vorübergehend in dem Reservoir 70 bleiben, bevor es wieder durch den zweiten Abschnitt 62 ausströmt. Dies verlangsamt auch die Strömung des Öls und ermöglicht eine größere Wärmeentnahme durch das Kühlmittel, das in den Durchgängen 28, 30 strömt. Das Öl strömt anschließend von dem zweiten Abschnitt 62 abwärts zu Abschnitten 63, 65 eines Sumpfs. Die Abschnitte 63, 65 des Sumpfs sind mit anderen Durchgängen (nicht gezeigt) verbunden und stehen mit einer Ölpumpe in Fluidverbindung, die das Öl zurück zu dem Ölströmungsdurchgang 50 pumpt.
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Unter Bezugnahme auf 2 weist der Motorblock 14 eine Oberfläche 73 auf, die den ersten Kühlmittel-Strömungsdurchgang 28 definiert. Die Oberfläche 73 ist mit Erhöhungen 74 gebildet, die den Oberflächenbereich des Kühlmittel-Strömungsdurchgangs 28 im Vergleich zu einem Durchgang ohne Erhöhungen vergrößern. Auf ähnliche Weise weist der Motorblock 14 eine Oberfläche 75 auf, die den zweiten Kühlmittel-Strömungsdurchgang 30 definiert. Die Oberfläche 75 ist mit Erhöhungen 76 gebildet, die den Oberflächenbereich des Kühlmittel-Strömungsdurchgangs 30 im Vergleich zu einem Durchgang ohne Erhöhungen vergrößern. Durch die Vergrößerung des Oberflächenbereichs der Durchgänge 28, 30 unterstützen die Erhöhungen 74, 76 eine Vergrößerung der Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und dem Öl durch den Abschnitt des Blocks 14 zwischen den Kühlmittel-Strömungsdurchgängen 28, 30 und dem Ölströmungsdurchgang 50.
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Der Motorblock 14 bildet auch Erhöhungen 80 in dem ersten Abschnitt 56 des Ölströmungsdurchgangs 50 sowie Erhöhungen 82 in dem zweiten Abschnitt 62 des Ölströmungsdurchgangs 50. Die Erhöhungen 80 und 82 verlaufen rechtwinklig zu der Strömungsrichtung des Öls durch die Abschnitte 56, 62, und sie wirken daher als Hindernisse, um die Verlangsamung der Ölströmung zu unterstützen. Da die Ölströmung verlangsamt wird, kann eine größere Wärmeübertragung durch die Abschnitte des Blocks 14 auftreten, die den Ölströmungsdurchgang 50 von den Kühlmittel-Strömungsdurchgängen 28, 30 separieren.
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Obgleich die besten Weisen zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute, die diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche auszuüben.