DE102014017706A1 - Kühlvorrichtung eines Mehrzylindermotors, Funkenzündungsmotor, Konvektionsunterdrücker und Verfahren zum Verbessern einer Verbrennung bei einem Kaltstart - Google Patents

Kühlvorrichtung eines Mehrzylindermotors, Funkenzündungsmotor, Konvektionsunterdrücker und Verfahren zum Verbessern einer Verbrennung bei einem Kaltstart Download PDF

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Abstract

Eine Kühlvorrichtung eines Mehrzylindermotors wälzt ein Kühlmittel von einer Wasserpumpe durch Wassermäntel eines Zylinderkopfes und eines Zylinderblockes um. Die Kühlvorrichtung beinhaltet einen Hauptmantel des Wassermantels des Zylinderkopfes, der um Brennkammern angeordnet ist, und einen Auspuffmantel des Wassermantels des Zylinderkopfes, der mit dem Hauptmantel kommuniziert und an einer Seite von Auspuffanschlüssen entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu den Brennkammern ausgebildet ist, ein Umwälzsystem zum Unterdrücken dessen, dass das Kühlmittel durch den Hauptmantel bei einem Motorkaltstart fließt, indem das Kühlmittel durch die Wasserpumpe und den Wassermantel umgewälzt wird, und einen Konvektionsunterdrücker zum Unterdrücken dessen, dass das Kühlmittel in den Hauptmantel von dem Wassermantel des Zylinderblockes bei dem Motorkaltstart fließt, indem eine Konvektion des Kühlmittels innerhalb des Wassermantels des Zylinderblockes unterdrückt wird.

Description

  • Hintergrund
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung eines Mehrzylindermotors und insbesondere ein Gebiet, auf dem eine Verbrennungsstabilisierung in einer frühen Phase eines Motorkaltstarts erreicht wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Funkenzündungsmotor, einen Konvektionsunterdrücker und ein Verfahren zum Verbessern einer Verbrennung bei einem Kaltstart eines Motors.
  • Die Druckschrift JP5223389B offenbart ein Beispiel einer Kühlvorrichtung zum Umwälzen eines Kühlmittels zu jeweiligen Stellen eines Mehrzylindermotors unter Verwendung einer einzigen Wasserpumpe.
  • Die Kühlvorrichtung beinhaltet einen Umwälzfließweg, wo das Kühlmittel umgewälzt wird. Der Umwälzfließweg verfügt von seiner stromaufwärtigen Seite her in der nachfolgenden Reihenfolge über eine Wasserpumpe, einen Wassermantel (water jacket) eines Zylinderblockes, einen Wassermantel eines Zylinderkopfes (oberer Teil einer Auspuffrohrverzweigung), einen Hauptfließweg, der durch einen Radiator und einen Thermostat passiert, eine ersten Abzweigfließweg, der von dem Hauptfließweg an einer Position stromabwärts von den Wassermänteln abzweigt, einen zweiten Abzweigfließweg, der von dem Hauptfließweg an einer Position stromaufwärts von den Wassermänteln abzweigt, und einen Zusammenlauffließweg, wo die ersten und zweiten Abzweigfließwege an einer Position in dem oberen Teil einer Auspuffrohrverzweigung und stromabwärts von den Wassermänteln zusammenlaufen, durch einen EGR-Kühler und einen Luftumwälzerwärmer passieren und mit dem Hauptfließweg an einer Position zwischen dem Radiator und der Wasserpumpe kommunizieren. Des Weiteren ist ein Drei-Wege-Ventil an einem stromaufwärtigen Ende des Zusammenlauffließweges, mit anderen Worten der Zusammenlaufposition der ersten und zweiten Abzweigfließwege, angeordnet. Das Drei-Wege-Ventil wird dafür gesteuert bzw. geregelt, den Verbindungszustand zwischen dem ersten Abzweigfließweg, dem zweiten Abzweigfließweg und dem Zusammenlauffließweg zu schalten.
  • In einer frühen Phase eines Motorstarts erwärmt die Kühlvorrichtung einen Katalysator, indem das Drei-Wege-Ventil dahingehend gesteuert bzw. geregelt wird, dass sämtliche Wege voneinander getrennt werden und zudem die Wasserpumpe angehalten wird. Nachdem der Katalysator erwärmt ist, steuert bzw. regelt die Kühlvorrichtung das Drei-Wege-Ventil dahingehend, dass der zweite Abzweigfließweg mit dem Zusammenlauffließweg verbunden wird, aktiviert die Wasserpumpe, leitet das Kühlmittel nur zu dem oberen Teil der Auspuffrohrverzweigung in einem Verbrennungsmotor und leitet des Weiteren das Kühlmittel nach Passieren durch den oberen Teil der Auspuffrohrverzweigung weiter, um es zu dem EGR-Kühler und dem Erwärmer umzuwälzen. Wie vorstehend beschrieben worden ist, zeigt, da die Kühlvorrichtung die Umwälzung des Kühlmittels in der frühen Phase des Motorstarts anhält und das Kühlmittel zu dem oberen Teil umwälzt, nachdem der Katalysator erwärmt ist, die Kühlvorrichtung einen Effekt der Vergrößerung der Temperaturen der Wände der Brennkammern bei einem Motorkaltstart.
  • Nachdem der Motor erwärmt ist, steuert bzw. regelt die Kühlvorrichtung das Drei-Wege-Ventil dahingehend, dass sämtliche Fließwege miteinander verbunden sind, um so das Kühlmittel zu dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf zusätzlich zu dem oberen Teil der Auspuffrohrverzweigung zu leiten, wobei die Kühlvorrichtung das Verhältnis zwischen der Fließrate desjenigen Kühlmittels, das zu dem oberen Teil der Auspuffrohrverzweigung fließt, und der Fließrate desjenigen Kühlmittels, das zu dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf fließt, geeignet ändert. Hierdurch werden die Temperaturen der jeweiligen Positionen des Verbrennungsmotors gesteuert bzw. geregelt.
  • Bei der Kühlvorrichtung aus der JP5223389B beeinflusst (zieht) jedoch dann, wenn die Wasserpumpe aktiviert wird und das Kühlmittel durch den oberen Teil der Auspuffrohrverzweigung passiert, nachdem der Katalysator erwärmt ist, dieser Fluss des Kühlmittels das Kühlmittel innerhalb der jeweiligen Wassermäntel des Zylinderkopfes und des Zylinderblockes, und es tritt eine Konvektion des Kühlmittels in dem Wassermantel des Zylinderblockes auf. Des Weiteren tritt durch diese Konvektion das Kühlmittel des Wassermantels des Zylinderblockes in den Wassermantel des Zylinderkopfes ein und fließt innerhalb des Wassermantels des Zylinderkopfes. Als Ergebnis treten Situationen auf, in denen die Brennkammern und ihre Umgebungen dadurch gekühlt werden, dass das Kühlmittel in dem Wassermantel fließt, wobei die Wandtemperaturen der Brennkammern schwerlich zu vergrößern sind, wobei eine Verbrennungsstabilisierung in der frühen Phase nicht erreicht werden kann.
  • Zusammenfassung
  • Die vorliegende Erfindung wurde eingedenk der vorbeschriebenen Situation gemacht und stellt darauf ab, eine Verbrennungsstabilisierung in einer frühen Phase eines Motorkaltstarts zu verbessern. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Entwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Unterdrücker zum Unterdrücken eines Flusses eines Kühlmittels von einem Wassermantel eines Zylinderblockes in einen Wassermantel eines Zylinderkopfes bereitgestellt.
  • Insbesondere wird bei der vorliegenden Erfindung eine Kühlvorrichtung für einen Mehrzylindermotor bereitgestellt, der einen Zylinderkopf und einen Zylinderblock beinhaltet. Die Kühlvorrichtung wälzt ein Kühlmittel von einer Wasserpumpe durch einen Wassermantel des Zylinderkopfes und einen Wassermantel des Zylinderblockes um. Die Kühlvorrichtung weist den nachfolgenden Aufbau auf.
  • Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Kühlvorrichtung nämlich: einen Hauptmantel des Wassermantels des Zylinderkopfes, der um die Brennkammern des Motors ausgebildet ist, einen Auspuffmantel des Wassermantels des Zylinderkopfes, der mit dem Hauptmantel kommuniziert und an einer Seite von Auspuffanschlüssen entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu den Brennkammern ausgebildet ist, ein Umwälzsystem zum Unterdrücken dessen, dass das Kühlmittel durch den Hauptmantel bei einem Motorkaltstart fließt, indem das Kühlmittel durch die Wasserpumpe und den Auspuffmantel umgewälzt wird, und einen Konvektionsunterdrücker zum Unterdrücken dessen, dass das Kühlmittel in den Hauptmantel von dem Wassermantel des Zylinderblockes bei dem Motorkaltstart fließt, indem das Auftreten einer Konvektion des Kühlmittels innerhalb des Wassermantels des Zylinderblockes unterdrückt wird.
  • Entsprechend diesem Aufbau leitet bei einem Motorkaltstart das Umwälzsystem das Kühlmittel nur zu dem Auspuffmantel durch Aktivieren der Wasserpumpe, um so die Konvektion des Kühlmittels innerhalb des Hauptmantels zu unterdrücken. Das Kühlmittel innerhalb des Wassermantels des Zylinderblockes in Kommunikation mit dem Auspuffwassermantel über den Hauptmantel kann durch diesen Kühlmittelfluss innerhalb des Auspuffmantels beeinflusst (gezogen) werden, um eine Konvektion zu bewirken, und das Kühlmittel innerhalb des Wassermantels des Zylinderblockes kann in den Hauptmantel des Zylinderkopfes fließen. Gleichwohl unterdrückt der Konvektionsunterdrücker die Konvektion, weshalb der Kühlmittelfluss innerhalb des Hauptmantels unterdrückt und es schwierig wird, die Umgebung der Brennkammern zu kühlen. Im Ergebnis steigen Wandtemperaturen der Brennkammern stetig an, und es kann die Verbrennungsstabilität in dem Mehrzylindermotor in einer frühen Phase erreicht werden.
  • Bei der Kühlvorrichtung kann ein Kühlmitteleinlassteil zum Einleiten des Kühlmittels in eine untere Sektion des Wassermantels in einer Zylinderblockaußenumfangswand ausgebildet sein, die einen Außenumfang des Wassermantels des Zylinderblockes bildet. Der Konvektionsunterdrücker kann einen Mantelabstandshalter beinhalten, der in dem Wassermantel des Zylinderblockes angeordnet ist. Der Mantelabstandshalter kann aufweisen: einen Abstandshalterhauptkörper, der in dem Wassermantel des Zylinderblockes angeordnet ist und alle Umfänge der unteren Sektionen einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen als Ganzes umgibt, ein Paar von Flanschen, die nach außen von beiden oberen und unteren Enden des Abstandshalterhauptkörpers jeweils vorstehen, und eine Vertikalwand, die sich im Wesentlichen nach oben von einem Außenumfangsende desjenigen von dem Paar von Flanschen, der höher als der andere befindlich ist, erstreckt. Eine Ausschneidesektion kann an einer Position des oberen Flansches nahe an dem Kühlmitteleinlassteil ausgebildet sein, und es können Hauptkommunikationswege, über die der Wassermantel des Zylinderblockes mit dem Hauptmantel kommuniziert, über der Ausschneidesektion ausgebildet sein.
  • Entsprechend diesem Aufbau umgibt der Abstandshalterhauptkörper alle Umfänge der unteren Sektionen der Zylinderbohrungen als Ganzes, um einen direkten Kontakt des Kühlmittels mit den Umfängen der unteren Sektionen der Zylinderbohrungen zu verhindern. Damit kann eine Kühlung der Umgebung der Zylinderbohrungen unterdrückt werden.
  • Des Weiteren ist der obere Flansch des Wassermantels des Zylinderblockes in obere und untere Sektionen unterteilt, und der Eintritt in die Umgebung der Brennkammern wird gegen das innerhalb der unteren Sektion fließende Kühlmittel unterdrückt. Demgegenüber unterdrückt der unter Flansch, dass das Kühlmittel unter den Abstandshalterhauptkörper gelangt, um so zu verhindern, dass das Kühlmittel in einen Raum zwischen dem Abstandshalterhauptkörper und den Zylindern fließt. Daher wird die Konvektion des Kühlmittels innerhalb des Wassermantels des Zylinderblockes unterdrückt.
  • Des Weiteren besteht eine Möglichkeit dahingehend, dass ein Teil des Kühlmittels eine obere Seite des oberen Flansches erreicht, und die Konvektion des Kühlmittels in einem Raum an der oberen Seite, mit anderen Worten, einem Raum zwischen der Vertikalwand und der Zylinderblockaußenumfangswand, auftritt. Hierbei ist die Wärmeübertragungsrate einer Flüssigkeit durch natürliche Konvektion innerhalb eines abgedichteten Raumes niedriger, da eine Breite des abgedichteten Raumes schmaler ist, weil die natürliche Konvektion unterdrückt wird. Damit wird durch Bereitstellen der Vertikalwand die Breite des Raumes an der oberen Seite des oberen Flansches verschmälert und die Konvektion des Kühlmittels in dem Raum stärker unterdrückt.
  • Bei der Kühlvorrichtung können Öffnungen an Positionen eines oberen Endabschnittes des Abstandshalterhauptkörpers im Wesentlichen jeweils entsprechend Zwischenzylinderbohrungsabschnitten ausgebildet sein. Ein Zwischenbohrungskommunikationsdurchlass, über den der Wassermantel des Zylinderblockes mit dem Hauptmantel kommuniziert, kann über jeder der Öffnungen ausgebildet sein.
  • Entsprechend diesem Aufbau passiert das Kühlmittel, das entlang des Außenumfanges des Abstandshalterhauptkörpers fließt, durch die Öffnungen, des Weiteren durch die Zwischenbohrungskommunikationsdurchlässe und fließt in den Hauptmantel des Zylinderkopfes. Während des Fließens zu dem Hauptmantel steht das Kühlmittel mit den Zwischenzylinderbohrungsabschnitten in Kontakt. Daher können, sogar nachdem der Motor erwärmt ist, die Zwischenzylinderbohrungsabschnitte effektiv gekühlt werden.
  • Bei der Kühlvorrichtung können die Wasserpumpe, der Auspuffmantel und ein Wärmetauscher für einen Erwärmer in einem Kühlmittelkreislauf zum Umwälzen des Kühlmittels durch die Wasserpumpe und den Auspuffmantel vorgesehen sein, und das Umwälzsystem kann den Kühlmittelkreislauf und die Wasserpumpe, den Auspuffmantel und den Wärmetauscher für einen Erwärmer beinhalten.
  • Entsprechend diesem Aufbau wird das Kühlmittel in dem Auspuffmantel durch Auspuffgas hoher Temperatur, das durch die Auspuffanschlüsse passiert, erwärmt, und das erwärmte Kühlmittel fließt in den Wärmetauscher für einen Erwärmer und erwärmt die Luft um den Wärmetauscher. Daher kann das Leistungsvermögen des Erwärmers durch Nutzung der Wärme des Auspuffgase sichergestellt werden.
  • Bei der Kühlvorrichtung kann die Wasserpumpe durch den Mehrzylindermotor betrieben werden. Das Umwälzsystem kann zudem einen Durchfluss- bzw. Fließanpassungsventilsatz zum Begrenzen einer Fließrate des Kühlmittels bei Zunahme der Motordrehzahl, wenn ein Erwärmungsbetrieb angefordert ist, beinhalten.
  • Entsprechend diesem Aufbau nimmt die Wärmemenge, die von dem Kühlmittel mitgeführt wird, das innerhalb des Kühlmittelkreislaufes fließt, pro Einheitsflächenrate bei Zunahme der Motordrehzahl, wenn ein Erwärmungsbetrieb angefordert ist, zu, wobei ein Teil der Wärmemenge nicht ausgetauscht und nur durch den Kühlmittelkreislauf umgewälzt wird, was zu einem unerwünschten Extraaufwand für die Wasserpumpe führt. Daher kann sogar dann, wenn die Fließrate des Kühlmittels, das innerhalb des Kühlmittelkreislaufes fließt, entsprechend der Zunahme der Motordrehzahl begrenzt wird, die Wärmemenge, die die Erwärmungsbetriebsanforderung erfüllt, dem Wärmetauscher für den Erwärmer zugeleitet werden, und das Leistungsvermögen des Erwärmers kann sichergestellt werden. Daher kann durch Verwenden des Durchflussanpassungsventilsatzes zum Begrenzen der Fließrate des Kühlmittels, das innerhalb des Kühlmittelkreislaufes fließt, entsprechend der Zunahme der Motordrehzahl, wenn der Erwärmungsbetrieb angefordert ist, die Arbeitslast der Wasserpumpe zum Umwälzen des Kühlmittels gesenkt werden, während gleichzeitig das Leistungsvermögen des Erwärmers sichergestellt ist und die Betriebslast des Motors, der zum Betreiben der Wasserpumpe verwendet wird, verringert werden kann.
  • Bei der Kühlvorrichtung kann der Mehrzylindermotor ein Funkenzündungsmotor sein, bei dem ein Kompressionsselbstzündungsverbrennungsbetrieb, wenn die Motorlast niedrig ist, und ein Funkenzündungsverbrennungsbetrieb, wenn die Motorlast hoch ist, durchgeführt werden.
  • Entsprechend diesem Aufbau wird die Konvektion des Kühlmittels innerhalb des Wassermantels des Zylinderblockes durch den Konvektionsunterdrücker unterdrückt, weshalb die Kompressionsselbstzündungsverbrennung in einer frühen Phase stabilisiert und aufrechterhalten werden kann. Im Ergebnis kann ein Kompressionsselbstzündungsverbrennungsbetriebsbereich erweitert werden, und es kann der Kraftstoffverbrauch verbessert werden.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt wird ein Funkenzündungsmotor bereitgestellt, der einen Zylinderkopf, einen Zylinderblock und eine Kühlvorrichtung, die ein Kühlmittel von einer Wasserpumpe durch einen Wassermantel des Zylinderkopfes und einen Wassermantel des Zylinderblockes umwälzt, beinhaltet, wobei die Kühlvorrichtung umfasst:
    einen Hauptmantel des Wassermantels des Zylinderkopfes, der um Brennkammern des Motors ausgebildet ist;
    einen Auspuffmantel des Wassermantels des Zylinderkopfes, der mit dem Hauptmantel kommuniziert und an einer Seite von Auspuffanschlüssen entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu den Brennkammern ausgebildet ist;
    ein Umwälzsystem zum Unterdrücken dessen, dass das Kühlmittel durch den Hauptmantel bei einem Motorkaltstart fließt, indem das Kühlwasser durch die Wasserpumpe und den Auspuffmantel umgewälzt wird,
    einen Konvektionsunterdrücker zum Unterdrücken dessen, dass das Kühlmittel in den Hauptmantel von dem Wassermantel des Zylinderblockes bei dem Motorkaltstart fließt, indem das Auftreten einer Konvektion des Kühlmittels innerhalb des Wassermantels des Zylinderblockes unterdrückt wird.
  • Vorzugsweise ist der Motor dafür ausgestaltet, einen Kompressionsselbstzündungsverbrennungsbetrieb, wenn die Motorlast niedrig ist, und einen Funkenzündungsverbrennungsbetrieb, wenn die Motorlast hoch ist, durchzuführen.
  • Des Weiteren beinhaltet der Konvektionsunterdrücker bevorzugt einen Mantelabstandshalter, der in dem Wassermantel des Zylinderblockes angeordnet ist.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt ist ein Konvektionsunterdrücker vorgesehen, der einen Mantelabstandshalter beinhaltet, der in einem Wassermantel eines Zylinderblockes eines Motors anzuordnen ist,
    wobei der Abstandshalter aufweist:
    einen Abstandshalterhauptkörper, der in dem Wassermantel des Zylinderblockes anzuordnen ist und alle Umfänge unterer Sektionen einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen als Ganzes umgibt;
    ein Paar von Flanschen, die nach außen von beiden oberen und unteren Enden des Abstandshalterhauptkörpers jeweils vorstehen; und
    eine Vertikalwand, die sich im Wesentlichen nach oben von einem Außenumfangsende desjenigen von dem Paar von Flanschen, der höher als der andere befindlich ist, erstreckt.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Verbessern einer Verbrennung in einer frühen Phase eines Kaltstarts eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, wobei der Motor einen Zylinderblock, der mit einem Wassermantel zum Umwälzen eines Kühlmittels versehen ist, und einen Zylinderkopf, der mit einem Wassermantel versehen ist, umfasst, wobei das Verfahren des Weiteren umfasst:
    Unterdrücken dessen, dass Kühlmittel von dem Wassermantel des Zylinderblockes in einen Hauptmantel des Wassermantels des Zylinderkopfes bei einem Motorkaltstart fließt, indem das Auftreten einer Konvektion des Kühlmittels innerhalb des Wassermantels des Zylinderblockes unterdrückt wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung einer Ausgestaltung einer Motorkühlvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine Planansicht zur Darstellung eines Zylinderblockes des Motors.
  • 3 eine Querschnittsansicht eines Motorhauptkörpers, in dem ein Mantelabstandshalter in einem Wassermantel des Zylinderblockes angeordnet ist, entlang einer Linie III-III von 2.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht des Motorhauptkörpers, in dem der Mantelabstandshalter in dem Wassermantel des Zylinderblockes angeordnet ist, entlang der Linie IV-IV von 2.
  • 5 ist eine perspektivische Gesamtansicht des Mantelabstandshalters bei einer Betrachtung von einer Auspuffseite her.
  • 6 ist eine perspektivische Gesamtansicht des Mantelabstandshalters bei einer Betrachtung von einer Einlassseite her.
  • 7A ist eine Planansicht des Mantelabstandshalters, 7B ist eine Seitenansicht des Mantelabstandshalters bei einer Betrachtung von der Auspuffseite her, 7C ist eine Seitenansicht des Mantelabstandshalters bei einer Betrachtung von der Einlassseite her, 7D ist eine Vorderansicht des Mantelabstandshalters, und 7E ist eine Rückansicht des Mantelabstandshalters.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung eines schematischen Aufbaus eines Zylinderkopfes des Motors.
  • 9 ist eine Ansicht zur Darstellung einer Bodenfläche des Zylinderkopfes mit einer daran angebrachten Dichtung.
  • 10 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Aufbaus einer Motorsteuer- bzw. Regeleinheit.
  • 11 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Flusses von Kühlwasser, wenn ein Durchflussanpassungsventil einen ersten Kühlwasserdurchlass öffnet und zweite bis vierte Kühlwasserdurchlässe schließt.
  • 12 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung des Flusses von Kühlwasser, wenn das Durchflussanpassungsventil die ersten bis dritten Kühlwasserdurchlässe öffnet und den vierten Kühlwasserdurchlass schließt.
  • 13 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung des Flusses von Kühlwasser, wenn das Durchflussanpassungsventil die ersten bis vierten Kühlwasserdurchlässe alle öffnet.
  • 14 ist eine perspektivische Gesamtansicht des Mantelabstandshalters bei einer Betrachtung von der Einlassseite her entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Detailbeschreibung von Ausführungsformen
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der beigefügten Zeichnung beschrieben. Die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist im Wesentlichen lediglich eine Illustration und soll Umfang, Einsatz und Verwendung der vorliegenden Erfindung nicht beschränken.
  • 1 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Aufbaus einer Kühlvorrichtung 1 eines Mehrzylindermotors 2 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Motorkühlvorrichtung 1 beinhaltet: Wassermäntel 23 und 24, die je weils in einem Zylinderblock 21 und einem Zylinderkopf 22 zur Bildung eines Hauptkörpers 20 des Motors 2 ausgebildet sind; einen Erwärmerkern 30 (Umwälzsystem, Wärmetauscher für Erwärmer) einer Klimaanlageeinheit, die beispielsweise innerhalb eines Armaturenbrettes (nicht dargestellt) angeordnet ist und das Innere eines Fahrzeuges (die Luft im Inneren) unter Verwendung von Kühlwasser (Kühlmittel) erwärmt; einen Ölkühler 31 zum Austauschen von Wärme zwischen dem Öl und dem Kühlwasser; einen ATF-Erwärmer 32 zum Erwärmen oder Kühlen eines nicht dargestellten Übertragungsfluides (bei dieser Ausführungsform ATF) durch das Kühlwasser; einen EGR-Kühler 33, der innerhalb eines EGR-Durchlasses (nicht dargestellt) angeordnet ist und ein darin fließendes Auspuffgas durch das Kühlwasser kühlt; ein Kalt-EGR-Ventil 34, das innerhalb des EGR-Durchlasses angeordnet ist und eine Fließrate des darin fließenden Auspuffgases anpasst; einen Radiator 37, der beispielsweise in einem Vorderteil des Fahrzeuges angeordnet ist und das Kühlwasser unter Verwendung von Außenluft kühlt; einen ersten Kühlwasserdurchlass 40 (Umwälzsystem, Kühlmittelkreislauf) zum Umwälzen des Kühlwassers durch den Erwärmerkern 30 zu einem Auspuffseitenmantel 24b (nachstehend noch beschrieben) des Wassermantels 24 des Zylinderkopfes 22; einen zweiten Kühlwasserdurchlass 41 zum Umwälzen des Kühlwassers durch den Ölkühler 31 zu dem Motorhauptkörper 20; einen dritten Kühlwasserdurchlass 42 zum Umwälzen des Kühlwassers durch den EGR-Kühler 33, das EGR-Ventil 34 und den ATF-Erwärmer 32 zu dem Motorhauptkörper 20; einen vierten Kühlwasserdurchlass 43 zum Umwälzen des Kühlwassers durch den Radiator 37 zu dem Motorhauptkörper 20; und eine mechanische Wasserpumpe 51 (Umwälzsystem, nachstehend einfach als Wasserpumpe bezeichnet) zum Zuleiten des Kühlwassers zu dem Wassermantel 23 des Zylinderblockes 21.
  • Der Motor 2 ist ein Motor mit vier Zylindern in Reihe, bei dem vier Zylinder 25 vom Zwillingspaartyp entlang Axialrichtungen einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) ausgerichtet sind, und ist zudem ein Funkenzündungsmotor, der einen Kompressionsselbstzündungsverbrennungsbetrieb (CI-Betrieb), wenn eine Motorlast niedrig ist, und einen Funkenzündungsverbrennungsbetrieb (SI-Betrieb) unter den nachfolgenden Bedingungen durchführt, nämlich eine davon, wenn die Verbrennung während des CI-Betriebes des Motors instabil ist und wenn die Motorlast hoch ist. Der Motor 2 beinhaltet den Zylinderblock 21, der aus einer Aluminiumlegierung besteht, und den Zylinderkopf 22, der ebenfalls aus einer Aluminiumlegierung besteht und an dem Zylinderblock 21 von dessen oberer Seite her angebracht ist. Kolben (nicht dargestellt) bewegen sich innerhalb der Zylinder 25, die von dem Zylinderblock 21 und dem Zylinderkopf 22 gebildet werden, nach oben und unten.
  • 2 ist eine Planansicht des Zylinderblockes 21. Der Motor 2 ist querläufig innerhalb eines Motorraumes platziert, der in einem Vorderteil des Fahrzeuges derart ausgebildet ist, dass sich die Kurbelwelle in Fahrzeugbreitenrichtungen erstreckt. Eine nicht dargestellte Einlassrohrverzweigung zum Einleiten von Einlassluft in die jeweiligen Zylinder 25 ist an der linken Seite des Motors 2 (obere Seite in 2) angeordnet, und ein nicht dargestelltes Auspuffsystem (beispielsweise eine Auspuffrohrverzweigung) ist an der rechten Seite des Motors 2 (untere Seite in 2) vorgesehen. Bolzenlöcher 21a, in die Bolzen zum Befestigen des Zylinderkopfes 22 an dem Zylinderblock 21 eingepasst sind, sind in beiden Endabschnitten des Zylinderblockes 21 in den Längsrichtungen hiervon (Zylinderausrichtrichtungen, was nachstehend auch als Motor-Vorne-Hinten-Richtungen bezeichnet wird), und darüber hinaus an Einlassseiten- und Auspuffseitenpositionen von Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a angeordnet.
  • Der Wassermantel 23 des Zylinderblockes 21 umgibt einen Außenumfang der vier Zylinder 25 zur Ausbildung überall in dem Zylinderblock 21 in den Motor-Vorne-Hinten-Richtungen und ist geringfügig hin zur Mitte des Motors in Motor-Links-Rechts-Richtungen (Richtungen senkrecht zu den Vorne-Hinten-Richtungen) an Positionen im Wesentlichen entsprechend den Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a gekrümmt. Darüber hinaus ist ein Kühlwassereinlassweg 28 (Kühlmitteleinlassteil) zum Einleiten des von der Wasserpumpe 51 zugeleiteten Kühlwassers in den Wassermantel 23 in einem Auspuffseitenmotorvorderendteil einer Zylinderblockaußenumfangswand 27, die den Außenumfang des Wassermantels 23 bildet, ausgebildet. Der Kühlwassereinlassweg 28 ist an einer Position der Zylinderblockaußenumfangswand 27 im Wesentlichen entsprechend einer unteren Sektion des Wassermantels 23 ausgebildet und neigt den Motor bei einer Annäherung an den Zylinder 25, der von allen Zylindern 25 am nächsten am Vorderende des Motors befindlich ist, rückwärts (nachstehend werden die Zylinder 25, die am nächsten an dem Vorderende und Rückende des Motors befindlich sind, als vordere beziehungsweise rückwärtige Zylinder 25 bezeichnet). Daher wird das Kühlwasser, das in die untere Sektion des Wassermantels 23 aus dem Kühlwassereinlassweg 28 eingeleitet wird, motorvorwärts und motorrückwärts abgezweigt. Ein Hauptteil des Kühlwassers fließt motorrückwärts, und der Rest des Kühlwassers fließt motorvorwärts.
  • Der Wassermantel 23 des Zylinderblockes 21 ist mit einem Mantelabstandshalter 80 (Konvektionsunterdrücker) versehen, der einen Weg des Kühlwassers innerhalb des Wassermantels 23 bildet. 3 und 4 sind Querschnittsansichten des Motorhauptkörpers 20, in dem der Mantelabstandshalter 80 in dem Wassermantel 23 angeordnet ist, entlang einer Linie III-III beziehungsweise einer Linie IV-IV von 2. Darüber hinaus sind 5 und 6 perspektivische Gesamtansichten des Mantelabstandshalters 80 bei einer Betrachtung von den Auspuff- beziehungsweise Einlassseiten her. Des Weiteren ist 7A eine Planansicht des Mantelabstandshalters 80, 7B ist eine Seitenansicht des Mantelabstandshalters 80 bei einer Betrachtung von der Auspuffseite her, 7C ist eine Seitenansicht des Mantelabstandshalters 80 bei einer Betrachtung von der Einlassseite her, 7D ist eine Vorderansicht des Mantelabstandshalters 80, und 7E ist eine Rückansicht des Mantelabstandshalters 80. Man beachte, dass in 7B und 7D die Position, die dem Kühlwassereinlassweg 28 entspricht, durch gestrichelte Linien angedeutet ist.
  • Der Mantelabstandshalter 80 besteht aus einem wärmebeständigen synthetischen Harz. Der Mantelabstandshalter 80 verfügt über einen Abstandshalterhauptkörper 81, der in einer unteren Sektion (im Wesentlichen die untere Hälfte bei dieser Ausführungsform) des Wassermantels 23 angeordnet ist. Der Abstandshalterhauptkörper 81 weist eine im Wesentlichen zylindrische Form auf, die in den Motor-Vorne-Hinten-Richtungen schmal ist, und es sind Positionen des Abstandshalterhauptkörpers 81 entsprechend den Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a entlang des Umrisses der Zwischenzylinderbohrungsabschnitte 25a gekrümmt. Wie in 3 und 4 dargestellt ist, ist der Abstandshalterhauptkörper 81 nahe an den Zylindern 25 und weist einen geringfügigen Spalt zu den Zylindern 25 auf. Darüber hinaus ist der Abstandshalterhauptkörper 81 der Höhe nach an der Auspuffseite länger als an der Einlassseite ausgebildet.
  • Ein Paar von Flanschen 82 und 83, die nach außen vorstehen, ist an einem oberen Ende und einem unteren Ende des Abstandshalterhauptkörpers 81 jeweils ausgebildet. Wie in 5 und 6 dargestellt ist, ist einer der Flansche 82 und 83 niedriger als der andere (nachstehend als unterer Flansch 83 bezeichnet) befindlich. Mit anderen Worten, der Flansch 83 ist über dem Gesamtumfang des unteren Endes des Abstandshalterhauptkörpers 81 ausgebildet. Wie in 3 und 4 dargestellt ist, weist der untere Flansch 82 im Wesentlichen dieselbe Breite (in den Links-Rechts-Richtungen von 3 und 4) wie die untere Endbreite des Wassermantels 23 auf.
  • Des Weiteren ist an einer Position einer Außenumfangsfläche des Abstandshalterhauptkörpers 81 aufwärts von dem unteren Flansch 83 und unterhalb der Position entsprechend dem Kühlwassereinlassweg 28, wie in 5, 7B und dergleichen dargestellt ist, ein Führungsstück 84 ausgebildet, um zu verhindern, dass von dem Kühlwassereinlassweg 28 eingeleitetes Kühlwasser nach unterhalb des Abstandshalterhauptkörpers 81 gelangt, und das eingeleitete Kühlwasser zu den Motor-Vorne-Hinten-Richtungen zurückzuführen.
  • Demgegenüber ist einer der Flansche 82 und 83 höher als der andere (nachstehend als oberer Flansch bezeichnet) befindlich. Mit anderen Worten, der Flansch 82 ist im Wesentlichen über den Gesamtumfang des oberen Endes des Abstandshalterhauptkörpers 81 ausgebildet, und eine Ausschneidesektion 85 (siehe 5) ist in einem Motorvorderendabschnitt des Motors 82 ausgebildet. Insbesondere ist am oberen Ende des Abstandshalterhauptkörpers 81 der obere Flansch 82 im Uhrzeigersinn in 7A von der Position entsprechend dem Kühlwassereinlassweg 28 bis unmittelbar vor Erreichen eines Motorvorderendabschnittes des Abstandshalterhauptkörpers 81 an der Einlassseite ausgebildet, und die Ausschneidesektion 85 ist im Uhrzeigersinn von dem Motorvorderendabschnitt bis geringfügig vor Erreichen der Position entsprechend dem Kühlwassereinlassweg 28 ausgebildet.
  • Darüber hinaus verfügt, wie in 3 und 4 dargestellt ist, der obere Flansch 82 über dieselbe Breite wie ein im Wesentlichen mittlerer Schnitt des Wassermantels 23 in den Oben-Unten-Richtungen hiervon. Daher wird der Wassermantel 23 in obere und untere Sektionen durch den oberen Flansch 82 unterteilt, und es ist ein unterer Kühlwasserweg 23a, in dem das von dem Kühlwassereinlassweg 28 eingeleitete Kühlwasser fließt, zwischen den oberen und unteren Flanschen 82 und 83 ausgebildet.
  • Des Weiteren sind rechteckige Öffnungen 81a, die in den Oben-Unten-Richtungen schmal sind, an Positionen des Abstandshalterhauptkörpers 81 gerade unterhalb des oberen Flansches 82 und entsprechend den Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a ausgebildet. Insbesondere sind die Öffnungen 81a in einem oberen Endabschnitt des Abstandshalterhauptkörpers 81 an der Auspuffseite an Positionen im Wesentlichen jeweils entsprechend den Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a ausgebildet. Die Öffnungen 81a sind zudem in dem oberen Endabschnitt des Abstandshalterhauptkörpers 81 an der Einlassseite an Positionen im Wesentlichen jeweils entsprechend den Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a ausgebildet. Man beachte, dass in 5 unter allen Öffnungen 81a nur die Öffnungen 81a an der Einlassseite dargestellt sind, und die Öffnungen 81a an der Auslassseite von einem Auslassseitenabschnitt eines ersten Haltestückes 88a (nachstehend noch beschrieben) bedeckt sind. Darüber hinaus sind in 6 unter allen Öffnungen 81a nur die Öffnungen 81a an der Auspuffseite dargestellt, und die Öffnungen 81a an der Einlassseite sind von dem Einlassseitenabschnitt des ersten Haltestückes 88a bedeckt.
  • Des Weiteren ist, wie in 5 und 7B dargestellt ist, in dem Motorvorderendabschnitt der Außenumfangsfläche des Abstandshalterhauptkörpers 81 an der Auspuffseite ein Vorsprungsstück 81, das sich im Wesentlichen parallel zu den Motor-Vorne-Hinten Richtungen erstreckt, nach außen vorstehend ausgebildet. Insbesondere zwischen dem Führungsstück 84 und den Öffnungen 81a an der Auspuffseite erstreckt sich hinsichtlich der Höhe das Vorsprungsstück 86 von einer Motorrückposition von der Position entsprechend dem Kühlwassereinlassweg 28 zu einer Position unter der Öffnung 81a, die am nächsten an dem Vorderende des Motors befindlich ist, unter den Öffnungen 81a an der Auspuffseite (nachstehend werden die Öffnungen 81a, die sich am nächsten an dem Vorderende und Rückende des Motors befinden, einfach als vordere beziehungsweise rückwärtige Öffnungen 81a bezeichnet). Eingedenk der thermischen Expansion und dergleichen ist, wie in 4 dargestellt ist, eine Vorsprungsbreite des Vorsprungsstückes 86 dieser Ausführungsform geringfügig schmäler als diejenige der im Wesentlichen mittleren Sektion des Wassermantels 23 in den Oben-Unten-Richtungen hiervon gewählt. Gleichwohl ist die Vorsprungsbreite des Vorsprungsstückes 86 vorzugsweise die gleiche wie die Breite des Wassermantels 23, sodass kein Spalt dazwischen vorhanden ist.
  • Darüber hinaus ist, wie in 6 und 7C dargestellt ist, in der Außenumfangsfläche des Abstandshalterhauptkörpers 81 an der Einlassseite zwischen einem Motorrückendabschnitt und einem geringfügig vorderwärtigen Abschnitt im Vergleich zur Mitte der Außenumfangsfläche in den Motor-Vorne-Hinten-Richtungen ein Führungsvorsprungsteil 87 nach außen vorstehend ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich der Führungsvorsprungsteil 87 im Wesentlichen mit einer Neigung nach oben von einer Einlassseitenposition des unteren Flansches 83 entsprechend einer Zylinderbohrung 25b des rückwärtigen Zylinders 25 (kann einfach als rückwärtige Zylinderbohrung 25b bezeichnet werden) zu einer Position unterhalb der rückwärtigen Öffnung 21a im Wesentlichen nach vorne, und der Führungsvorsprungsteil 87 erstreckt sich des Weiteren nach vorne im Wesentlichen parallel zu den Motor-Vorne-Hinten-Richtungen zu einer Position unterhalb der vorderen Öffnung 81a. Eingedenk einer thermischen Expansion und dergleichen ist, wie in 3 und 4A dargestellt ist, eine Breite des Führungsvorsprungsteiles 87 dieser Ausführungsform geringfügig schmäler als der Wassermantel 23 gewählt. Gleichwohl ist die Breite des Führungsvorsprungsteiles 87 vorzugsweise die gleiche wie die Breite des Wassermantels 23, sodass kein Spalt dazwischen vorhanden ist.
  • Ein Haltestück 88 (Vertikalwand) zum Halten des Mantelabstandshalters 80 innerhalb des Wassermantels 23 ist an dem oberen Ende des Abstandshalterhauptkörpers 81 ausgebildet. Wie in 3 und 4 dargestellt ist, erstreckt sich das Haltestück 88 nach oben von dem oberen Ende des Abstandshalterhauptkörpers 81 aus, und es ist ein Ende des Haltestückes 88 nahe an einer Deckenoberfläche des Wassermantels 23, mit anderen Worten, einer unteren Oberfläche einer Dichtung 29 (nachstehend noch beschrieben). Sogar dann, wenn der Mantelabstandshalter 80 mit Schwimmbojenkraft des Kühlwassers schwimmt, ist daher das Haltestück 88 in Kontakt mit der unteren Oberfläche der Dichtung 29, weshalb der Mantelabstandshalter 80 an einer vorbestimmten Position gehalten wird. Daher bleibt der Abstandshalterhauptabschnitt 81 in der unteren Sektion des Wassermantels 23 und kann daher stets den Gesamtumfang der unteren Sektionen der Zylinderbohrungen 25b als Ganzes umgeben.
  • Das Haltestück 88 beinhaltet einen ersten Haltestückteil 88a, der an einem Außenumfang des oberen Flansches 82 ausgebildet ist, und erstreckt sich im Uhrzeigersinn in 7A von einer Position über einem Motorvorderendabschnitt des Vorsprungsstückes 86 bis unmittelbar vor Erreichen eines Motorvorderendes des oberen Flansches 82 an der Einlassseite. Der Halteabschnitt 88 beinhaltet zudem einen zweiten Haltestückteil 88b, der am oberen Ende des Abstandshalterhauptkörpers 81 ausgebildet ist und sich im Gegenuhrzeigersinn in 7A von einer Position über einem Motorvorderende des Vorsprungsstückes 86 zu dem Motorvorderende des Abstandshalterhauptkörpers 81 erstreckt. Der Haltekörper 88 beinhaltet zudem ein Koppelungsstückteil 88c, das das Ende des zweiten Haltestückteiles 88b an der Auspuffseite mit dem Ende des ersten Haltestückteiles 88a an der Auspuffseite koppelt. Des Weiteren ist ein oberer Kühlwasserweg 23b, in dem das Kühlwasser in einem Raum zwischen dem Haltestück 88 und jedem der Zylinder 25 fließt, an der oberen Seite des oberen Flansches 82 ausgebildet.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung eines schematischen Aufbaus des Zylinderkopfes 22 des Motors 2 und insbesondere eine Ansicht zur Darstellung eines Querschnittes des Zylinderkopfes 22, der in den Motor-Links-Rechts-Richtungen die Mitte der Zylinderbohrung 25b in den Motor-Vorne-Hinten-Richtungen passiert. Der Zylinderkopf 22 beinhaltet ein im Wesentlichen kuboides Blockelement, wobei Teile der Bodenfläche des Zylinderkopfes 22 entsprechend den Zylinderbohrungen 25b jeweils Deckenflächen der Brennkammern 26 bilden. In einem Einlassseitenteil einer jeden Deckenfläche ist ein Paar von Einlassanschlüssen 22a mit Spalten dazwischen in den Motor-Vorne-Hinten-Richtungen ausgebildet, und es ist in einem Auspuffseitenteil der Deckenfläche ein Paar von Auspuffanschlüssen 22b mit Spalten dazwischen in den Motor-Vorne-Hinten-Richtungen ausgebildet.
  • Der Wassermantel 24 ist innerhalb des Zylinderkopfes 22 ausgebildet. Der Wassermantel 24 beinhaltet einen Hauptmantel 24a, der um die Brennkammern 26 der jeweiligen Zylinder 25 ausgebildet ist, und einen Wassermantel 24b, der an einer Seite der Auspuffanschlüsse 22b der jeweiligen Zylinder 25 entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu den Brennkammern 26 ausgebildet ist.
  • Der Hauptmantel 24a ist nahe an den Brennkammern 26 der jeweiligen Zylinder 25 ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen über den gesamten Zylinderkopf 22 in den Motor-Vorne-Hinten-Richtungen, um so die Einlass- und Auspuffanschlüsse 22a und 22b der jeweiligen Zylinder 25 und den Außenumfang von Steck- bzw. Pfropflöchern zu umgeben. Der Hauptmantel 24a kommuniziert mit einem Auslassweg 44, der zu einem Rückendabschnitt geöffnet ist. Darüber hinaus kommuniziert der Hauptmantel 24a zudem mit beiden Endsektionen des Auspuffmantels 24b in den Motor-Vorne-Hinten-Richtungen über Löcher, die an beiden Endsektionen des Hauptmantels 24a in den Motor-Vorne-Hinten-Richtungen ausgebildet sind. Damit fließt das Kühlwasser, das innerhalb des Hauptmantels 24a fließt, in den Auspuffmantel 24b.
  • Der Auspuffmantel 24b ist nahe an den Auspuffanschlüssen 22b der jeweiligen Zylinder 25 an der Oberseite der Auspuffanschlüsse 22b ausgebildet, um sich im Wesentlichen über den gesamten Zylinderkopf 22 in den Motor-Vorne-Hinten-Richtungen zu erstrecken. Eine Endsektion des Auspuffmantels 24b an der Auspuffseite (Außensektion des Auspuffmantels 24b in den seitlichen Richtungen hiervon) in einem Querschnitt und eine rückwärtige Endsektion des Auspuffmantels 24b sind dicker als andere Sektionen ausgebildet.
  • 9 ist eine Ansicht zur Darstellung der Bodenfläche des Zylinderkopfes 22 mit einer daran angebrachten Dichtung 29. Die Dichtung 29 ist an der Bodenfläche des Zylinderkopfes 22 angebracht und bedeckt den Hauptmantel 24a. Die Dichtung 29 ist mit kreisförmigen Durchtrittslöchern in Abschnitten entsprechend den Brennkammern 26 und Bolzeneinführdurchtrittslöchern 29a an Positionen entsprechend den Bolzenlöchern 21a mit Bildung in dem Zylinderblock 21 ausgebildet.
  • Des Weiteren sind erste Kommunikationswege 29b (Zwischenbohrungskommunikationsdurchlässe), die jeweils eine kreisförmige Form aufweisen und über die der Wassermantel 23 des Zylinderblockes 21 mit dem Hauptmantel 24a des Zylinderkopfes 22 kommuniziert, ausgebildet und treten durch Abschnitte der Dichtung 29 entsprechend den Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a hindurch, wobei ein Paar von zweiten Kommunikationswegen 29c (Hauptkommunikationswege), die jeweils eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweisen und über die der Wassermantel 23 mit dem Hauptmantel 24a kommuniziert, ausgebildet sind und durch Abschnitte der Dichtung 29 entsprechend einer Motorvorderendsektion des Wassermantels 23 des Zylinderblockes 21 hindurchtreten.
  • Leitet die Wasserpumpe 51 das Kühlwasser dem Motorhauptkörper 20 mit vorbeschriebenem Aufbau zu, so fließt das Kühlwasser durch den Wassermantel 23 des Zylinderblockes 21 von dem Kühlwassereinlassweg 28 und tritt sodann in den Hauptmantel 24a des Zylinderkopfes 22 über die zweiten Kommunikationswege 29c der Dichtung 29 ein. Das Kühlwasser tritt während seines Flusses durch den Wassermantel 23 in den Hauptmantel 24a des Zylinderkopfes 22 über die ersten Kommunikationswege 29b der Dichtung 29 ein.
  • Nachstehend wird der Fluss des Kühlwassers beim Fließen durch den Wassermantel 23 des Zylinderblockes 21 detailliert beschrieben. Das von dem Kühlwassereinlassweg 28 eingeleitete Kühlwasser trifft zunächst auf einen Teil der Außenumfangsfläche des Abstandshalterhauptkörpers 81 mit Orientierung zu dem Kühlwassereinlassweg 28 und zweigt hin zu dem Vorderende und Rückende des Motors ab. Da der Kühlwassereinlassweg 28 hin zu dem Motorrückende bei Annäherung an den vorderen Zylinder 25, wie vorstehend beschrieben worden ist, geneigt ist, ist der Fluss des von dem Kühlwassereinlassweg 28 eingeleiteten Kühlwassers zu dem Motorrückende orientiert. Daher fließt ein Hauptteil des Kühlwassers mit Leitung in eine Auspuffseitensektion des Wassermantels 23 von dem Kühlwassereinlassweg 28 hin zu dem Motorrückende, während der Rest des Kühlwassers zu dem Motorvorderende fließt.
  • Das Kühlwasser, das hin zu dem Motorvorderende fließt, passiert um die Zylinderbohrung 25b des vorderen Zylinders 25, fließt sodann durch die zweiten Kommunikationslöcher 29c von der Ausschneidesektion 85, die in dem oberen Flansch 82 des Mantelabstandshalters 80 ausgebildet ist, und fließt sodann in den Hauptmantel 24a des Zylinderkopfes 22.
  • Indes wird das Kühlwasser, das zu dem Motorrückende fließt, nahe an dem Kühlwassereinlassweg 28 durch den oberen Flansch 82 und das Haltestück 88 blockiert, damit das Kühlwasser nicht in den oberen Kühlwasserweg 23b fließt. Daher fließt ein Großteil des Kühlwassers in den unteren Kühlwasserweg 23a. Das Kühlwasser, das innerhalb des unteren Kühlwasserweges 23a fließt, wird nach oben und unten durch das Vorsprungsstück 86 an der Motorrückseite des Kühlwassereinlassweges 28 unterteilt. Da sich zudem das Vorsprungsstück 86 in den Motor-Vorne-Hinten-Richtungen erstreckt, kann ein Gleichrichteffekt, der einen stetigen bzw. glatten Fluss in den Motor-Vorne-Hinten-Richtungen Rückrichtungen erzeugt, verbessert werden.
  • Sodann erreicht das Kühlwasser, das innerhalb des unteren Kühlwasserweges 23a fließt, die vordere Öffnung 81a, der Teil des Kühlwassers, der an der oberen Seite des Vorsprungsstückes 86 fließt, tritt in die vordere Öffnung 81a ein, fließt von dem Abstandshalterhauptkörper 81 weg und wird sodann nach oben hin zu dem Hauptmantel 24a des Zylinderkopfes 22, wo der Druck niedrig ist, gezogen. Hier tritt das Kühlwasser mit einem oberen Endbereich des entsprechenden Zwischenzylinderbohrungsabschnittes 25a nahe an den Brennkammern 26 in Kontakt. Daher kann der obere Endbereich des Zwischenzylinderbohrungsabschnittes 25a dort, wo die Temperatur leicht vergleichsweise hoch wird, effektiv gekühlt werden.
  • Demgegenüber wird verhindert, dass Kühlwasser, das an der unteren Seite des Vorsprungsstückes 86 passiert, in die vordere Öffnung 81a durch das Vorsprungsstück 86 fließt, und fließt daher zum Motorrückende. Damit kann das Eintreten in die vordere Öffnung 81a gegen Kühlwasser, das nahe an der vorderen Öffnung 81a am nächsten an dem Kühlwassereinlassweg 28 mit hoher Fließgeschwindigkeit und hohem Fließdruck fließt, verhindert werden, und die Fließrate des Kühlwassers, das weiter stromabwärts fließt, kann vergrößert werden. Im Ergebnis wird die Fließrate des Kühlwassers im Wesentlichen unter allen Öffnungen 81a ausgeglichen. Daher können die Zwischenzylinderbohrungsabschnitte 25a im Wesentlichen gleichmäßig gekühlt werden.
  • Das Kühlwasser, das durch die vordere Öffnung 81a am nächsten an dem Kühlwassereinlassweg 28 passiert, fließt innerhalb der Auspuffseitensektion des Wassermantels 23 hin zu dem Motorrückende. Während des Fließens hin zu dem Motorrückende tritt ein Teil des Kühlwassers in die Öffnung 81a benachbart zu der vorderen Öffnung 81a und der rückwärtigen Öffnung 81a an der Auspuffseite ein, tritt mit den jeweils entsprechenden Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a in Kontakt und kühlt diese. Das Kühlwasser, das die Zwischenzylinderbohrungsabschnitte 25a passiert hat, fließt nach oben und passiert die ersten Kommunikationswege 29b und tritt in den Hauptmantel 24a des Zylinderkopfes 22 ein.
  • Das Kühlwasser, das durch die Auspuffseitensektion des Wassermantels 22 passiert ist, fließt um die rückwärtige Zylinderbohrung 25b entlang der rückwärtigen Zylinderbohrung 25 und fließt sodann innerhalb der Einlassseitensektion des Wassermantels 23 hin zu dem Motorvorderende. Obwohl hierbei der Einlassseitenabschnitt von dem Kühlwassereinlassweg 28 entfernt ist und der Druck des Kühlwassers abnimmt, da der Führungsvorsprungsteil 87 in dem Einlassseitenteil der Außenumfangsfläche des Abstandshalterhauptkörpers 81 ausgebildet ist, fließt das Kühlwasser an der oberen Seite des Führungsvorsprungsteiles 87, und da die Fließwegquerschnittsfläche hin zu dem Motorvorderende allmählich kleiner wird, nimmt die Fließgeschwindigkeit allmählich zu. Im Ergebnis fließt das Kühlwasser, das bezüglich der Einlassseitensektion des Wassermantels 23 fließt, in die Öffnungen 81a an der Einlassseite mit ausreichendem Druck ähnlich zu dem Kühlwasser, das in die Öffnungen 81a an der Auspuffseite eintritt.
  • Sodann kühlt durch Kontaktaufnahme das Kühlwasser die Zwischenzylinderbohrungsabschnitte 25a entsprechend den Öffnungen 81a an der Einlassseite, und zwar insbesondere obere Endbereiche der Zwischenzylinderbohrungsabschnitte 25a, fließt weiter nach oben und passiert durch die ersten Kommunikationswege 29b und tritt in den Hauptmantel 24a des Zylinderkopfes 22 ein. Es können die Zwischenzylinderbohrungsabschnitte 25a von der Einlassseite her wie auch von der Auspuffseite her gekühlt werden. Daher können sämtliche Zwischenzylinderbohrungsabschnitte 25a gleichmäßiger gekühlt werden.
  • Da sich darüber hinaus der Führungsvorsprungsteil 87 in den Motor-Vorne-Hinten-Richtungen erstreckt, übt er einen gleichrichtenden Effekt aus, der das Kühlwasser in den Motor-Vorne-Hinten-Richtungen leitet, und zwar ähnlich zu dem Vorsprungsstück 86. Man beachte, dass das Kühlwasser, das an der unteren Seite des Führungsvorsprungsteiles 87 fließt, an der unteren Seite des Führungsvorsprungsteiles 87 stagniert bzw. stehenbleibt.
  • Des Weiteren fließt das Kühlwasser, das innerhalb der Einlassseitensektion des Wassermantels 23 fließt, um die Zylinderbohrung 25b des vorderen Zylinders 25 (kann einfach als vordere Zylinderbohrung 25b bezeichnet werden) entlang der vorderen Zylinderbohrung 25b, passiert durch die zweiten Kommunikationswege 29c von der Ausschneidesektion 85 mit Bildung in dem oberen Flansch 82 und tritt in den Hauptmantel 24a des Zylinderkopfes 22 ein.
  • Man beachte, dass ein Teil des Kühlwassers, der in eine der Öffnungen 81a des Mantelabstandshalters 80 fließt, nicht unmittelbar in den Hauptmantel 24a des Zylinderkopfes 22 durch den entsprechenden ersten Kommunikationsweg 29b eintritt, und innerhalb des oberen Kühlwasserweges 23b stetig bzw. ruhig fließt, während er teilweise stagniert bzw. stehenbleibt. Da hierbei die Abschnitte des Haltestückes 88 entsprechend den Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a hin zur Mitte des Motors in den Motor-Links-Rechts-Richtungen gekrümmt sind, wird das Kühlwasser, das in dem oberen Kühlwasserweg 23b fließt, zu den Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a durch die Abschnitte des Haltestückes 88 entsprechend den Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a geführt. Daher wird das Kühlwasser, das innerhalb des oberen Kühlwasserweges 23b fließt, auch zum Kühlen der Zwischenzylinderbohrungsabschnitte 25a verwendet.
  • Indes hat das Kühlwasser, das innerhalb des Wassermantels 23 des Zylinderblockes 21 fließt, die Möglichkeit, eine Konvektion mit dem Fluss, der durch die Wasserpumpe 50 gebildet wird, oder eine Wärmeübertragung von den Brennkammern 26 zu verursachen. Infolge dieser Konvektion tritt das Kühlwasser in dem Wassermantel 23 des Zylinderblockes 21 in den Wassermantel 24 des Zylinderkopfes 22 ein und fließt darin. Es besteht daher das Risiko einer Kühlung der Brennkammern 26 und ihrer Umgebung. Der Mantelabstandshalter 80 unterdrückt eine derartige Konvektion des Kühlwassers.
  • Insbesondere unterdrückt der obere Flansch 82 des Mantelabstandshalters 80 den Eintritt in den oberen Kühlwasserweg 23b nahe an den Brennkammern 26 gegen das Kühlwasser, das innerhalb des unteren Kühlwasserweges 23a an der unteren Seite des oberen Flansches 82 fließt. Zudem unterdrückt der untere Flansch 80 den nach unten gerichteten Fluss des Abstandshalterhauptkörpers 81 gegen das Kühlwasser, das innerhalb des unteren Kühlwasserweges 23a fließt. Damit wird ein Eintreten innerhalb des Abstandshalterhauptkörpers 81, mit anderen Worten ein Eintreten zwischen dem Abstandshalterhauptkörper 81 und jedem der Zylinder 85 gegen das Kühlwasser unterdrückt. Daher wird die Konvektion des Kühlwassers in dem Wassermantel 23 des Zylinderblockes 21 unterdrückt.
  • Darüber hinaus fließt das Kühlwasser zudem innerhalb des oberen Kühlwasserweges 23b und bleibt stehen bzw. stagniert teilweise, wie vorstehend beschrieben worden ist, wobei aufgrund dessen, dass der obere Kühlwasserweg 23b nahe an den Brennkammern 26 ist, das Kühlwasser erwärmt wird, weshalb die Möglichkeit besteht, dass eine Konvektion auftritt. Hierbei ist eine Wärmeübertragungsrate der Flüssigkeit durch natürliche Konvektion innerhalb eines abgedichteten Raumes in einem Verhältnis zu der annähernd –1/9-ten Potenz des Verhältnisses der Höhe mit einer Breite des abgedichteten Raumes (hier Wassermantel 23). Mit anderen Worten, da die Breite schmäler wird, wird die natürliche Konvention stärker unterdrückt, und es wird die Wärmeübertragungsrate niedriger. Daher ist das Haltestück 88, das den Außenumfang des oberen Kühlwasserweges 23b bildet, derart vorgesehen, dass die Breite des oberen Kühlwasserweges 23b schmäler als der Wassermantel 23 wird, wobei im Vergleich zu einem Fall, in dem das Haltestück 88 nicht vorgesehen ist, die Konvektion in dem oberen Kühlwasserweg 23b unterdrückt wird.
  • Der Mantelabstandshalter 80 bildet einen Konvektionsunterdrücker zum Unterdrücken dessen, dass die Konvektion des Kühlwassers infolge der Aktivierung der Wasserpumpe 51 auftritt, das Kühlwasser tritt in den Hauptmantel 24a von dem Wassermantel 23 aus ein, und das Kühlwasser fließt innerhalb des Hauptmantels 24a.
  • Damit tritt das Kühlwasser, das von dem Kühlwassereinlassweg 28 in den Wassermantel 23 des Zylinderblockes 21 fließt, in den Wassermantel 24 des Zylinderkopfes 22 ein und fließt zu dem Auslassweg 44.
  • Wie in 1 dargestellt ist, ist der Auslassweg 44 mit einem ersten Wassertemperatursensor 70 zum Erfassen einer Temperatur des Kühlwassers angeordnet. Der Auslassweg 44 kommuniziert mit den zweiten bis vierten Kühlwasserdurchlässen 41 und 43.
  • Ein Kommunikationsteil für den Auslassweg 44 und die ersten bis vierten Kühlwasserdurchlässe 40 bis 43 sind mit einem Durchfluss- bzw. Fließanpassungsventilsatz 60 zum Schalten des Durchlasses, durch den das Kühlwasser von dem Auslassweg 44 fließt, versehen. Der Durchflussanpassungsventilsatz 60 beinhaltet Fließratenanpassungsventile und/oder Thermostate, die allgemein bekannt sind. Innerhalb des Durchflussanpassungsventilsatzes 20 ist ein Weg für den ersten Kühlwasserdurchlass 40 unabhängig von einem Weg für die zweiten bis vierten Kühlwasserdurchlässe 41 bis 43. Der Betrieb des Durchflussanpassungsventilsatzes 60 wird durch eine Durchflussanpassungsventilsteuerung bzw. Regelung 7a einer Motorsteuer- bzw. Regeleinheit 7 (Umwälzsystem, nachstehend als ECU bezeichnet), wie in 10 dargestellt ist, gesteuert bzw. geregelt.
  • Hierdurch fließt das Kühlwasser bei vergleichsweise hoher Temperatur beim Fließen durch den Wassermantel 24 des Zylinderkopfes 22 hinaus zu den ersten bis vierten Kühlwasserdurchlässen 40 bis 43 von dem Auslassweg 44.
  • Eine stromaufwärtige Endsektion des ersten Kühlwasserdurchlasses 40 kommuniziert mit dem Auspuffmantel 24b über den Durchflussanpassungsventilsatz 60 und den Auslassweg 44. Eine stromabwärtige Endsektion des ersten Kühlwasserdurchlasses 40 kommuniziert mit der Wasserpumpe 51 von der Einlassseite her. Der erste Kühlwasserdurchlass 40 ist mit dem Erwärmerkern 30 und einem zweiten Wassertemperatursensor 71 zum Erfassen der Temperatur des Kühlwassers in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite her versehen. Das Kühlwasser, das durch den ersten Kühlwasserdurchlass 40 fließt, erwärmt die Luft innerhalb des Fahrzeuges durch einen Wärmetausch in dem Erwärmerkern 30 und tritt sodann in die Wasserpumpe 51 ein.
  • Der zweite Kühlwasserdurchlass 41 läuft mit dem vierten Kühlwasserdurchlass 43 an einer Position stromabwärts von dem Radiator 37 zusammen. Eine stromabwärtige Endsektion des zweiten Kühlwasserdurchlasses 41 kommuniziert mit der Wasserpumpe 51 von der Einlassseite her. Ein Kühler 31 ist in dem zweiten Kühlwasserdurchlass 41 stromaufwärts von der Zusammenlaufposition mit dem vierten Kühlwasserdurchlass 43 versehen. Das Kühlwasser auf vergleichsweise hoher Temperatur erfährt beim Fließen durch den zweiten Kühlwasserdurchlass 41 einen Wärmetausch mit dem Öl in dem Ölkühler 31 und wird sodann zur Einlassseite der Wasserpumpe 51 zurückgeführt.
  • Der dritte Kühlwasserdurchlass 42 läuft mit dem vierten Kühlwasserdurchlass 43 an einer Position stromabwärts von dem Radiator 37 und stromaufwärts von der Zusammenlaufposition der zweiten und vierten Kühlwasserdurchlässe 41 und 43 zusammen. Eine stromaufwärtige Endsektion des dritten Kühlwasserdurchlasses 42 kommuniziert mit dem zweiten Kühlwasserdurchlass 41 an einer Position stromaufwärts von dem Ölkühler 31, mit anderen Worten zwischen dem Durchflussanpassungsventilsatz 60 und dem Ölkühler 31. Eine stromabwärtige Endsektion des dritten Kühlwasserdurchlasses 42 kom muniziert mit der Wasserpumpe 51 von der Einlassseite her. Der EGR-Kühler 33 und das EGR-Ventil 34 sowie der ATF-Erwärmer 32 sind in dem dritten Kühlwasserdurchlass 42 stromaufwärts von der Zusammenlaufposition mit dem vierten Kühlwasserdurchlass 43 in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite her vorgesehen. Der EGR-Kühler 33 und das EGR-Ventil 34 sind parallel zueinander in dem dritten Kühlwasserdurchlass 42 angeordnet. Ein Teil des Kühlwassers auf vergleichsweise hoher Temperatur kühlt beim Fließen durch den dritten Kühlwasserdurchlass 42 das Auspuffgas in dem EGR-Kühler 33 mittels Wärmetausch, während der andere Teil des Kühlwassers einen Wärmetausch mit dem EGR-Ventil 34 durchführt. Sodann führt das Kühlwasser einen Wärmetausch mit dem ATF in dem ATF-Erwärmer 32 durch und wird zur Einlassseite der Wasserpumpe 51 zurückgeführt.
  • Eine stromabwärtige Endsektion des vierten Kühlwasserdurchlasses 43 kommuniziert mit der Wasserpumpe 51 von der Einlassseite her. Der vierte Kühlwasserdurchlass 43 ist mit dem Radiator 37 versehen. Das Kühlwasser auf vergleichsweise hoher Temperatur wird beim Fließen durch den vierten Kühlwasserdurchlass 43 durch Wärmetausch mit der Außenluft in dem Radiator 37 gekühlt und zu der Einlassseite der Wasserpumpe 51 zurückgeführt.
  • Die Wasserpumpe 51 ist vom allgemein bekannten Zentrifugaltyp, bei dem das Kühlwasser beispielsweise durch Drehung eines Propellers hinausgedrückt wird, wobei eine Welle des Propellers durch die Drehung der Kurbelwelle des Motorhauptkörpers 20 bewirkt wird.
  • Wie bekannt ist, beinhaltet die ECU 7 eine CPU, einen Speicher, eine I/O-Schnittstellenschaltung und eine Treiberschaltung und führt eine Kraftstoffeinspritzungssteuerung bzw. Regelung und eine Zündungszeittaktungssteuerung bzw. Regelung für jeden Zylinder 25 durch, um so den Betrieb des Motors 2 zu steuern bzw. zu regeln. Zusätzlich steuert bzw. regelt die ECU 7 den Betrieb des Durchflussanpassungsventilsatzes 60 entsprechend den Zuständen der Wandtemperatur einer jeden Brennkammer 26 und einen Erwärmungsbetrieb und dergleichen mehr.
  • Mit anderen Worten, empfängt, wie in 10 dargestellt ist, die ECU 7 wenigstens ein Signal von einem Lastzustandssensor 72 (beispielsweise einem Beschleunigungsöffnungssensor und/oder einem Luftstromsensor des Fahrzeuges) zum Erfassen eines Lastzustandes des Motors 2, und die ECU 7 bestimmt den Motorlastzustand auf Grundlage des Signals. Ist die Motorlast niedrig, so nimmt der Motor 2 den CI-Betrieb vor, wobei dann, wenn die Motorlast hoch ist, der Motor 2 den SI-Betrieb durchführt. Da die Konvektion des Kühlwassers in dem Wassermantel 23 des Zylinderblockes 21 durch den Mantelabstandshalter 80 unterdrückt wird, wird es schwierig, die Wand der Brennkammer 23 zu kühlen, was die Zunahme der Wandtemperatur der Brennkammer 26 in einer frühen Phase stimuliert, und es kann die Kompressionsselbstzündungsverbrennung in einer frühen Phase stabilisiert und aufrechterhalten werden. Im Ergebnis kann der CI-Betriebsbereich erweitert werden, und es kann der Kraftstoffverbrauch verbessert werden.
  • Darüber hinaus empfängt die ECU 7 wenigstens das Signal von dem ersten Wassertemperatursensor 70 und ein Signal von einem Erwärmungsbetriebszustandsensor 73 (beispielsweise einem Sensor zum Erfassen von Ein- und Aus-Zuständen eines Wärmebetriebsschalters) zum Erfassen des Erwärmungsbetriebszustandes, bestimmt die Zustände der Wandtemperatur der Brennkammer 26 und den Erwärmungsbetrieb und steuert bzw. regelt den Betrieb des Durchflussanpassungsventilsatzes 60 entsprechend dem Bestimmungsergebnis.
  • Der Gesamtfluss des Kühlwassers in der Motorkühlvorrichtung 1 mit vorbeschriebenem Aufbau ist schematisch in 1 dargestellt, die den Fluss darstellt, wenn der Durchflussanpassungsventilsatz 60 die ersten bis vierten Kühlwasserdurchlässe 40 bis 43 schließt. Hierbei tritt der Fluss des Kühlwassers in den Wassermänteln 23 und 24 innerhalb des Motorhauptkörpers 20 kaum auf. Obwohl die Konvektion des Kühlwassers in dem Wassermantel 23 des Zylinderblockes 21 durch die Verbrennung der Brennkammer 26, wie vorstehend beschrieben worden ist, auftreten kann, wird die Konvektion des Kühlwassers in dem Wassermantel 23 durch den Mantelabstandshalter 80 unterdrückt. Daher wird der Eintritt in den Hauptmantel 24a des Zylinderkopfes 22 gegen das Kühlwasser aus dem Wassermantel 23 des Zylinderblockes 21 unterdrückt, und der Fluss des Kühlwassers tritt in dem Hauptmantel 24a kaum auf. Im Ergebnis ist es schwierig, die Brennkammer 26 und die Umgebung hiervon zu kühlen.
  • Wenn demgegenüber der Durchflussanpassungsventilsatz 60 die zweiten bis vierten Kühlwasserdurchlässe 41 bis 43 schließt und den ersten Kühlwasserdurchlass 40, wie in 11 gezeigt ist, öffnet, passiert das Kühlwasser, das von der Wasserpumpe 51 zu dem Kühlwassereinlassweg 28 mit Bildung in dem Zylinderblock 21 ausgesandt wird, von dem Wassermantel 23 des Zylinderblockes 21 zu der Motorvordersektion des Hauptmantels 24a des Zylinderkopfes 22 über die zweiten Kommunikationswege 29c ohne Passieren durch die ersten Kommunikationswege 29b, woraufhin das Kühlwasser in den Auspuffmantel 24b eintritt. Daher tritt das Kühlwasser in den Auspuffmantel 24b hauptsächlich ohne Fließen innerhalb des Wassermantels 23 des Zylinderblockes 21 und des Wassermantels 24a des Zylinderkopfes 22 ein. Man beachte, dass die Möglichkeit besteht, dass dieses Fließen des Kühlwassers das Kühlwasser innerhalb des Wassermantels 23 des Zylinderblockes 21 zieht (beeinflusst), um eine Konvektion zu bewirken, wobei der Mantelabstandshalter 80, der in dem Wassermantel 23 angeordnet ist, eine derartige Konvektion unterdrückt. Sodann fließt das Kühlwasser durch den Auspuffmantel 24b, passiert durch den Auslassweg 44, fließt innerhalb des ersten Kühlwasserdurchlasses 40 und wird sodann zurück zur Einlassseite der Wasserpumpe 50 geleitet. Hierbei nimmt das Kühlwasser den Wärmetausch durch den Erwärmerkern 30 vor.
  • Wenn darüber hinaus der Durchflussanpassungsventilsatz 30 zudem die zweiten und dritten Kühlwasserdurchlässe 41 und 42 öffnet und den vierten Kühlwasserdurchlass 43 geschlossen hält, wie in 12 gezeigt ist, passiert das Kühlwasser, das von der Wasserpumpe 51 zu dem Kühlwassereinlassweg 28 mit Bildung in dem Zylinderblock 21 ausgesendet wird, von dem Wassermantel 23 des Zylinderblockes 21 die ersten Kommunikationswege 29b und die zweiten Kommunikationswege 29c und tritt sodann in den Hauptmantel 24a des Zylinderkopfes 22 ein. Zudem wird hier die Konvektion des Kühlwassers innerhalb des Wassermantels 23 des Zylinderblockes 21 durch den Mantelabstandshalter 80 unterdrückt. Sodann fließt das Kühlwasser durch den Auspuffmantel 24b von dem Hauptmantel 24a, passiert sodann durch den Auslassweg 44, fließt durch die zweiten und dritten Kühlwasserwege 41 und 42 und wird zur Einlassseite der Wasserpumpe 51 zurückgeleitet. Hierbei fließt das Kühlwasser durch den Ölkühler 31, den EGR-Kühler 33, das EGR-Ventil 34 und den ATF-Erwärmer 32, wohingegen es nicht durch den Radiator 37 fließt. Wenn daher der Fließventilanpassungsventilsatz 60 den ersten Kühlwasserdurchlass 40 öffnet, führt das Kühlwasser einen Wärmetausch durch den Erwärmerkern 30 ähnlich zur vorstehenden Beschreibung durch.
  • Wenn darüber hinaus der Durchflussanpassungsventilsatz 60 die ersten bis vierten Kühlwasserdurchlässe 40 bis 43, wie in 13 gezeigt ist, öffnet, fließt das Kühlwasser, das von der Wasserpumpe 51 zu dem Kühlwassereinlassweg 28 mit Bildung innerhalb des Zylinderblockes 21 ausgesendet wird, zu dem Wassermantel 24 des Zylinderkopfes 22 ähnlich zur vorstehenden Beschreibung, fließt durch die zweiten bis vierten Kühlwasserdurchlässe 41 bis 43 und wird sodann zur Einlassseite der Wasserpumpe 51 zurückgeleitet. Hierbei fließt das Kühlwasser durch den Ölkühler 31, den EGR-Kühler 33, das EGR-Ventil 34, den ATF-Erwärmer 32 und den Erwärmer 37. Wenn zudem der Durchflussanpassungsventilsatz 60 den ersten Kühlwasserdurchlass 40 öffnet, führt das Kühlwasser einen Wärmetausch durch den Erwärmerkern 30 ähnlich zur vorstehenden Beschreibung durch.
  • Wie vorstehend beschrieben worden ist, öffnet der Durchflussanpassungsventilsatz 60 die zweiten und dritten Kühlwasserdurchlässe 41 und 42 und sodann den vierten Kühlwasserdurchlass 43 in dieser Reihenfolge, wenn die Kühlwassertemperatur zunimmt.
  • Betriebssteuerung bzw. Regelung des Durchflussanpassungsventilsatzes
  • Als Nächstes wird die Ventilsteuerung bzw. Regelung des Motors 2 und des Durchflussanpassungsventilsatzes 60 durch die ECU 7 nach dem Motorstart beschrieben.
  • Bei einem Motorkaltstart (bei Erwärmen des Motors) führt, wenn die Kühlwassertemperatur niedriger als eine erste Zielwassertemperatur (beispielsweise 80°C) ist und der Erwärmungsbetrieb angehalten ist (wenn der Erwärmungsbetrieb nicht angefordert ist), der Motor 2 den SI-Betrieb durch und betätigt den Durchflussanpassungsventilsatz 60 zum Schließen der ersten bis vierten Kühlwasserdurchlässe 40 bis 43. Auf diese Weise wird das Fließen des Kühlwassers innerhalb der Wassermäntel 23 und 24 innerhalb des Motorhauptkörpers 20 und insbesondere die Konvektion des Kühlwassers in dem Wassermantel 23 des Zylinderblockes 21 durch den Mantelabstandshalter 80 unterdrückt, und es wird eine Kühlung der Brennkammer 26 schwierig, was die Zunahme der Wandtemperatur der Brennkammer 26 in der frühen Phase stimuliert.
  • Wenn demgegenüber beim Motorkaltstart die Kühlwassertemperatur niedriger als die erste Zielwassertemperatur ist und der Erwärmungsbetrieb durchgeführt wird (wenn der Erwärmungsbetrieb angefordert ist), führt der Motor 2 den SI-Betrieb durch und betätigt den Durchflussanpassungsventilsatz 60 zum Öffnen des ersten Kühlwasserdurchlasses 40 und Schließen der zweiten bis vierten Kühlwasserdurchlässe 41 bis 43. Auf diese Weise fließt das Kühlwasser innerhalb der Wassermäntel 23 und 24 des Zylinderblockes 21 und des Zylinderkopfes 22. Hierbei wird das Kühlwasser gleichmäßig den Sektionen entsprechend den Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a zugeleitet, und die Zwischenzylinderbohrungsabschnitte 25a werden gleichmäßig gekühlt. Des Weiteren wird die Konvektion des Kühlwassers in dem Wassermantel 23 des Zylinderblockes 21 durch den Mantelabstandshalter 80 unterdrückt, und das Fließen des Kühlwassers innerhalb des Hauptmantels 24a des Zylinderkopfes 22 wird unterdrückt. Im Ergebnis wird die Zunahme der Wandtemperatur der Brennkammer 26 in der frühen Phase stimuliert. Sodann fließt das Kühlwasser durch den Erwärmerkern 30, und es wird das Innere des Fahrzeuges erwärmt.
  • Man beachte, dass während des Erwärmungsbetriebes der Durchflussanpassungsventilsatz 60 zum Begrenzen der Fließrate des Kühlwassers betätigt wird, wenn die Drehzahl des Motors 2 zunimmt. Dadurch nimmt die Wärmemenge des Kühlwassers, das innerhalb des ersten Kühlwasserdurchlasses 40 fließt, pro Einheitsfließrate zu. Ein Teil der Wärme des Kühlwassers wird nicht ausgetauscht und nur durch den ersten Kühlwasserdurchlass 40 umgewälzt, was zu einem unerwünschten Extraaufwand für die Wasserpumpe führt. Daher kann sogar dann, wenn die Fließrate des Kühlwassers, das innerhalb des ersten Kühlwasserdurchlasses 40 fließt, entsprechend der Zunahme der Motordrehzahl begrenzt wird, die Wärmemenge, die die Wärmebetriebsanforderung erfüllt, dem Erwärmerkern 30 zugeleitet werden, und es kann das Wärmeleistungsvermögen sichergestellt werden. Daher kann durch Verwenden des Durchflussanpassungsventilsatzes 60 zum Begrenzen der Fließrate des Kühlwassers, das innerhalb des ersten Kühlwasserdurchlasses 40 fließt, entsprechend der Zunahme der Motordrehzahl während des Erwärmungsbetriebes die Arbeitslast der Wasserpumpe 41 zum Umwälzen des Kühlwassers bei gleichzeitiger Sicherstellung des Leistungsvermögens des Erwärmers gesenkt werden, und die Betriebslast des Motors 2, der zum Betreiben der Wasserpumpe 51 verwendet wird, kann verringert werden.
  • Wenn darüber hinaus beim Motorkaltstart, wenn die Kühlwassertemperatur die erste Zielwassertemperatur oder höher ist, die Wandtemperatur der Brennkammer 26 als höher als eine Zielwandtemperatur (vorbestimmte Temperatur) betrachtet wird, wie in 12 dargestellt ist, wird der Motorbetriebszustand von dem SI-Betrieb in den CI-Betrieb geschaltet, und der Durchflussanpassungsventilsatz 60 wird zum Öffnen der zweiten und dritten Kühlwasserdurchlässe 41 und 42 und Schließen des vierten Kühlwasserdurchlasses 43 betätigt. Auf diese Weise fließt das Kühlwasser durch die Wassermäntel 23 und 24 innerhalb des Motorhauptkörpers 20. Des Weiteren fließt das Kühlwasser durch den EGR-Kühler 33, das EGR-Ventil 34 und den ATF-Erwärmer 32, kühlt das Auspuffgas in dem EGR-Kühler 33 durch Austausch von Wärme und tauscht auch Wärme mit dem EGR-Ventil 34 aus. Sodann tauscht das Kühlwasser weiter Wärme mit dem ATF in dem ATF-Erwärmer 32 aus. Darüber hinaus fließt während des Erwärmungsbetriebes das Kühlwasser durch den Erwärmerkern 30, und das Innere des Fahrzeuges wird erwärmt.
  • Nachdem der Motor 2 erwärmt ist, wird zudem dann, wenn die Kühlwassertemperatur höher als eine zweite Zielwassertemperatur wird, die höher als die erste Zieltemperatur ist, eine Wärmefreisetzung von dem Motor 2 als angefordert betrachtet, und der Durchflussanpassungsventilsatz 60 wird zum Öffnen der zweiten bis vierten Kühlwasserdurchlässe 41 bis 43, wie in 13 dargestellt ist, betätigt. Auf diese Weise fließt das Kühlwasser durch die Wassermäntel 23 und 24 innerhalb des Motorhauptkörpers 20 ähnlich zur vorstehenden Beschreibung. Des Weiteren fließt das Kühlwasser durch den EGR-Kühler 33, das EGR-Ventil 34 und den ATF-Erwärmer 32 ähnlich zur vorstehenden Beschreibung. Das Kühlwasser fließt zudem durch den Radiator 37, und das Kühlwasser wird durch Austauschen von Wärme mit der Außenluft in dem Radiator 37 gekühlt. Zuletzt fließt während des Erwärmungsbetriebes das Kühlwasser durch den Erwärmerkern 30 ähnlich zur vorstehenden Beschreibung.
  • Man beachte, dass auch nachdem der Motor 2 erwärmt ist, das Kühlwasser innerhalb des Wassermantels 23 des Zylinderblockes 21 durch die Öffnungen 81a des Mantelabstandshalters 80 passiert, mit den Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a in Kontakt tritt, nach oben fließt, um durch die ersten Kommunikationswege 29b zu passieren, und in den Hauptmantel 24a des Zylinderkopfes 22 eintritt. Daher können, sogar nachdem das Erwärmen abgeschlossen ist, die Zwischenzylinderbohrungsabschnitte 25a gekühlt werden.
  • Weitere Ausführungsformen
  • Bei der vorstehenden Ausführungsform ist das Haltestück 88 des Mantelabstandshalters 80 im Wesentlichen über dem Gesamtumfang des oberen Flansches 82 ausgebildet. Man ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform wie bei dem Mantelabstandshalter 180 von 14 beschränkt, sondern dieser kann auch nur an Positionen eines oberen Flansches 182 im Wesentlichen entsprechend den Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a ausgebildet sein. Insbesondere sind von Positionen des oberen Flansches 182 entsprechend den jeweiligen Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a hin zu der stromaufwärtigen Seite Haltestücke 188 ausgebildet und krümmen sich entlang eines Außenumfangsendes 88 des oberen Flansches 182. Wenn sich daher das Kühlwasser, das innerhalb des oberen Kühlwasserweges 23b fließt, den Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a annähert, wird es zu den Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a durch die Haltestücke 188 geführt. Sodann tritt das geführte Kühlwasser mit den Zwischenzylinderbohrungsabschnitten 25a in Kontakt, fließt nach oben und passiert durch die ersten Kommunikationswege 29b und tritt in den Hauptmantel 24a des Zylinderkopfes 22 ein. Man beachte, dass die Haltestücke 188 nicht über dem gesamten Außenumfang des oberen Flansches 182 ausgebildet sind, wobei der Effekt, der die Konvektion des Kühlwassers unterdrückt, das innerhalb des oberen Kühlwasserweges 23b fließt, im Vergleich zur vorbeschriebenen Ausführungsform geringer wird. Daher ist eingedenk der Konvektionsunterdrückung das Haltestück 88 vorzugsweise über dem gesamten Außenumfang des oberen Flansches 82 wie der Mantelabstandshalter 80 der vorstehenden Ausführungsform ausgebildet.
  • Darüber hinaus beinhaltet bei der vorstehenden Ausführungsform der Konvektionsunterdrücker den Mantelabstandshalter 80, der in dem Wassermantel 83 des Zylinderblockes 21 angeordnet ist. Man ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, sondern es kann ein beliebiger Aufbau gegeben sein, solange die Konvektion des Kühlwassers in dem Wassermantel 23 unterdrückt werden kann.
  • Wie vorstehend beschrieben worden ist, kann die Kühlstruktur des Mehrzylindermotors entsprechend der vorliegenden Erfindung bei verschiedenen Anwendungen, so beispielsweise dem Kühlen einer Mehrzahl von Zwischenzylinderbohrungsabschnitten, angewendet werden.
  • Es sollte einsichtig sein, dass die Ausführungsformen illustrativ und nicht restriktiv sind, da der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die vorhergehenden Beschreibung definiert ist, und sämtliche Änderungen, die innerhalb von Wesen und Umfang der Ansprüche befindlich sind, oder Äquivalente zu Wesen und Umfang hiervon in den Ansprüchen als mit umfasst betrachtet werden sollen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Motorkühlvorrichtung (Kühlvorrichtung des Mehrzylindermotors)
    2
    Motor (Mehrzylindermotor)
    7
    ECU (Umwälzsystem)
    25
    Zylinder
    25b
    Zylinderbohrung
    21
    Zylinderblock
    22
    Zylinderkopf
    23
    Wassermantel des Zylinderblockes
    24
    Wassermantel des Zylinderkopfes
    24a
    Hauptmantel
    24b
    Auspuffmantel (Umwälzsystem)
    27
    Zylinderblockaußenumfangswand
    28
    Kühlwassereinlassweg (Kühlmitteleinlassteil)
    29b
    erster Kommunikationsweg (Zwischenbohrungskommunikationsdurchlass)
    29c
    zweiter Kommunikationsweg (Hauptkommunikationsweg)
    30
    Erwärmerkern (Umwälzsystem)
    40
    erster Kühlwasserdurchlass (Umwälzsysteme, Kühlmittelkreislauf)
    51
    Wasserpumpe (Umwälzsystem)
    60
    Durchflussanpassungsventilsatz
    80
    Mantelabstandshalter (Konvektionsunterdrücker)
    81
    Abstandshalterhauptkörper
    81a
    Öffnung
    82
    oberer Flansch
    83
    unterer Flansch
    85
    Ausschneidesektion
    88
    Haltestück (Vertikalwand)
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 5223389 B [0002, 0006]

Claims (9)

  1. Kühlvorrichtung für einen Mehrzylindermotor, beinhaltend einen Zylinderkopf (22) und einen Zylinderblock (21), wobei die Kühlvorrichtung ein Kühlmittel von einer Wasserpumpe (51) durch einen Wassermantel (24) des Zylinderkopfes (22) und einen Wassermantel (23) des Zylinderblockes (21) umwälzt, wobei die Kühlvorrichtung umfasst: einen Hauptmantel (24a) des Wassermantels (24) des Zylinderkopfes (22), der um Brennkammern (26) des Motors ausgebildet ist; einen Auspuffmantel (24b) des Wassermantels (24) des Zylinderkopfes (22), der mit dem Hauptmantel (24a) kommuniziert und an einer Seite von Auspuffanschlüssen entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu den Brennkammern (26) ausgebildet ist; ein Umwälzsystem zum Unterdrücken dessen, dass das Kühlmittel durch den Hauptmantel (24a) bei einem Motorkaltstart fließt, indem das Kühlmittel durch die Wasserpumpe (51) und den Auspuffmantel (24b) umgewälzt wird; und einen Konvektionsunterdrücker (80) zum Unterdrücken dessen, dass das Kühlmittel in den Hauptmantel (24a) von dem Wassermantel (23) des Zylinderblockes (21) bei dem Motorkaltstart fließt, indem das Auftreten einer Konvektion des Kühlmittels innerhalb des Wassermantels (23) des Zylinderblockes (21) unterdrückt wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Kühlmitteleinlassteil (28) zum Einleiten des Kühlmittels in eine untere Sektion des Wassermantels (23) in einer Zylinderblockaußenumfangswand ausgebildet ist, die einen Außenumfang des Wassermantels (23) des Zylinderblockes (21) bildet, wobei der Konvektionsunterdrücker (80) einen Mantelabstandshalter beinhaltet, der in dem Wassermantel (23) des Zylinderblockes (21) angeordnet ist, wobei der Mantelabstandshalter aufweist: einen Abstandshalterhauptkörper (81), der in dem Wassermantel (23) des Zylinderblockes (21) angeordnet ist und alle Umfänge unterer Sektionen einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen (25b) als Ganzes umgibt; ein Paar von Flanschen (82, 83), die nach außen von beiden oberen und unteren Enden des Abstandshalterhauptkörpers (81) jeweils vorstehen; und eine Vertikalwand (88), die sich im Wesentlichen nach oben von einem Außenumfangsende desjenigen von dem Paar von Flanschen, der höher als der andere befindlich ist, erstreckt, und wobei eine Ausschneidesektion (85) an einer Position des oberen Flansches (82) nahe an dem Kühlmitteleinlassteil (28) ausgebildet ist und Hauptkommunikationswege, über die der Wassermantel (23) des Zylinderblockes (21) mit dem Hauptmantel (24a) kommuniziert, über der Ausschneidesektion (85) ausgebildet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei Öffnungen (81a) an Positionen eines oberen Endabschnittes des Abstandshalterhauptkörpers (81) im Wesentlichen jeweils entsprechend Zwischenzylinderbohrungsabschnitten (25a) ausgebildet sind, und wobei ein Zwischenbohrungskommunikationsdurchlass (29b), über den der Wassermantel (23) des Zylinderblockes (21) mit dem Hauptmantel (24a) kommuniziert, über jeder der Öffnungen (81a) ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wasserpumpe (51), der Auspuffmantel (24b) und ein Wärmetauscher (31) für eine Heizung in einem Kühlmittelkreislauf zum Umwälzen des Kühlmittels durch die Wasserpumpe (51) und den Auspuffmantel (24b) vorgesehen sind, und das Umwälzsystem den Kühlmittelkreislauf und die Wasserpumpe (51), den Auspuffmantel (24b) und den Wärmetauscher (30) für eine Heizung beinhaltet und/oder die Wasserpumpe (51) durch den Mehrzylindermotor betrieben wird und/oder das Umwälzsystem zudem einen Durchflussanpassungsventilsatz (60) zum Begrenzen einer Fließrate des Kühlmittels bei einer Zunahme der Motordrehzahl, wenn ein Erwärmungsbetrieb angefordert ist, beinhaltet.
  5. Funkenzündungsmotor, beinhaltend einen Zylinderkopf (22), einen Zylinderblock (21) und eine Kühlvorrichtung, die ein Kühlmittel von einer Wasserpumpe (51) durch einen Wassermantel (24) des Zylinderkopfes (22) und einen Wassermantel (23) des Zylinderblockes (21) umwälzt, wobei die Kühlvorrichtung umfasst: einen Hauptmantel (24a) des Wassermantels (24) des Zylinderkopfes (22), der um Brennkammern (26) des Motors ausgebildet ist; einen Auspuffmantel (24b) des Wassermantels (24) des Zylinderkopfes (22), der mit dem Hauptmantel (24a) kommuniziert und an einer Seite von Auspuffanschlüssen entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu den Brennkammern (26) ausgebildet ist; ein Umwälzsystem zum Unterdrücken dessen, dass das Kühlmittel durch den Hauptmantel (24) bei einem Motorkaltstart fließt, indem das Kühlmittel durch die Wasserpumpe (51) und den Auspuffmantel (24b) umgewälzt wird; und einen Konvektionsunterdrücker (80) zum Unterdrücken dessen, dass das Kühlmittel in den Hauptmantel (24a) von dem Wassermantel (23) des Zylinderblockes (21) bei dem Motorkaltstart fließt, indem das Auftreten einer Konvektion des Kühlmittels innerhalb des Wassermantels (23) des Zylinderblockes (21) unterdrückt wird.
  6. Motor nach Anspruch 5, wobei der Motor dafür ausgestaltet ist, einen Kompressionsselbstzündungsverbrennungsbetrieb dann, wenn eine Motorlast niedrig ist, und einen Funkenzündungsverbrennungsbetrieb dann, wenn die Motorlast hoch ist, durchzuführen.
  7. Motor nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Konvektionsunterdrücker (80) einen Mantelabstandshalter beinhaltet, der in dem Wassermantel (23) des Zylinderblockes (21) angeordnet ist.
  8. Konvektionsunterdrücker (80), beinhaltend einen Mantelabstandshalter, der in einem Wassermantel (23) eines Zylinderblockes (21) eines Motors anzuordnen ist, wobei der Mantelabstandshalter aufweist: einen Abstandshalterhauptkörper (81), der in dem Wassermantel (23) des Zylinderblockes (21) anzuordnen ist und alle Umfänge unterer Sektionen einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen (25b) als Ganzes umgibt; ein Paar von Flanschen (82, 83) die nach außen von beiden oberen und unteren Enden des Abstandshalterhauptkörpers (81) jeweils vorstehen; und eine Vertikalwand (88), die sich im Wesentlichen nach oben von einem Außenumfangsende desjenigen von dem Paar von Flanschen, der höher als der andere befindlich ist, erstreckt.
  9. Verfahren zum Verbessern einer Verbrennung in einer frühen Phase eines Kaltstarts eines Verbrennungsmotors, wobei der Motor einen Zylinderblock (21), der mit einem Wassermantel (23) zum Umwälzen eines Kühlmittels versehen ist, und einen Zylinderkopf (22), der mit einem Wassermantel (24) versehen ist, umfasst, wobei das Verfahren den nachfolgenden Schritt umfasst: Unterdrücken dessen, dass ein Kühlmittel von dem Wassermantel (23) des Zylinderblockes (21) in einen Hauptmantel (24a) des Wassermantels (24) des Zylinderkopfes (22) bei einem Motorkaltstart fließt, indem das Auftreten einer Konvektion des Kühlmittels innerhalb des Wassermantels (23) des Zylinderblockes (21) unterdrückt wird.
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