DE102016113039A1

DE102016113039A1 - Internal combustion engine with a liquid-cooled cylinder block

Info

Publication number: DE102016113039A1
Application number: DE102016113039.7A
Authority: DE
Inventors: Robert Pöschl
Original assignee: AVL List GmbH
Current assignee: AVL List GmbH
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2016-07-15
Publication date: 2017-02-02
Also published as: AT516742A4; AT516742B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1) mit einem flüssiggekühlten Zylinderblock (2) für mindestens einen Zylinder (3), mit zumindest einer Zylinderlaufbuchse (4), wobei der Zylinder (3) in einem an ein Feuerdeck (5) grenzenden Bereich sowohl einlassseitig, als auch auslassseitig von zumindest einem zwischen Zylinderlaufbuchse (4) und Zylinderblock (2) ausgebildeten und im wesentlichen ringförmigen Kühlmantel (8) umgeben ist, wobei der Kühlmantel (8) über zumindest eine Zulauföffnung (9) mit einem Zulaufkanals (10) und über zumindest eine Ablauföffnung (12) mit einem Ablaufkanal (13) strömungsverbunden ist. Um Art die Kühlung des Zylinderblockes (2) im Bereich des Feuerdecks (5) zu verbessern, ist vorgesehen, dass der Kühlmantel (8) zusätzlich zum Zulaufkanal (10) und Ablaufkanal (13) über zumindest eine Verbindungsbohrung (15, 16) mit dem Zulaufkanal (10) und/oder einem Kühlmittelverteilerkanal (11) und/oder einem Kühlmittelsammelkanal (14) verbunden ist.The invention relates to an internal combustion engine (1) with a liquid-cooled cylinder block (2) for at least one cylinder (3), with at least one cylinder liner (4), wherein the cylinder (3) in an area adjacent to a fire deck (5) both inlet side, as well as on the outlet side of at least one between cylinder liner (4) and cylinder block (2) formed and substantially annular cooling jacket (8) is surrounded, wherein the cooling jacket (8) via at least one inlet opening (9) with an inlet channel (10) and over at least a drain port (12) is flow connected to a drain passage (13). In order to improve the type of cooling of the cylinder block (2) in the region of the fire deck (5), it is provided that the cooling jacket (8) in addition to the inlet channel (10) and outlet channel (13) via at least one connecting bore (15, 16) with the Inlet channel (10) and / or a coolant distribution channel (11) and / or a coolant collecting channel (14) is connected.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem flüssiggekühlten Zylinderblock für mindestens einen Zylinder, mit zumindest einer Zylinderlaufbuchse, wobei der Zylinder in einem an ein Feuerdeck grenzenden Bereich sowohl einlassseitig, als auch auslassseitig von zumindest einem zwischen Zylinderlaufbuchse und Zylinderblock ausgebildeten und im Wesentlichen ringförmigen Kühlmantel umgeben ist, wobei der Kühlmantel über zumindest eine Zulauföffnung mit einem Zulaufkanals und über zumindest eine Ablauföffnung mit einem Ablaufkanal strömungsverbunden ist. The invention relates to an internal combustion engine having a liquid-cooled cylinder block for at least one cylinder, with at least one cylinder liner, wherein the cylinder is surrounded in a bordering on a fire deck area both inlet side and outlet side of at least one formed between the cylinder liner and cylinder block and substantially annular cooling jacket wherein the cooling jacket is flow connected via at least one inlet opening with a feed channel and via at least one drain opening with a flow channel.

Bei Standard-Kühlsystemen im Zylinderblock wird der Kühlmantel üblicherweise möglichst nahe an das an den Zylinderkopf grenzende Feuerdeck hochgezogen und symmetrisch durchströmt, wobei Zulauf- und Ablaufkanäle diametral bezüglich der Zylinderachse angeordnet sind. Zufolge Spannungskonzentration in den Gussanbindungen der Hauptwasserführung des Zulaufkanals und des Ablaufkanals kann die Gusspassage nicht bis an den oberen Rand des Zylinders hochgezogen werden. In den exponierten Bereichen des Kühlmantels ergeben sich daher Staupunkte mit reduziertem Kühlpotential. Dadurch kann es zu erhöhtem Verschleiß und Schäden in Folge asymmetrischer thermischer Belastungen während des Betriebs kommen. In the case of standard cooling systems in the cylinder block, the cooling jacket is usually pulled up as close as possible to the fire deck adjoining the cylinder head and flows through symmetrically, inlet and outlet channels being arranged diametrically with respect to the cylinder axis. Due to stress concentration in the cast connections of the main water supply of the inlet channel and the outlet channel, the casting passage can not be pulled up to the upper edge of the cylinder. In the exposed areas of the cooling jacket, therefore, stagnation points result with reduced cooling potential. This can lead to increased wear and damage as a result of asymmetric thermal loads during operation.

Für ähnliche Problemstellungen sind sogenannte "Liner Top"-Kühlungen bekannt, wo zusätzlich zum Hauptkühlmantel, der sich ringförmig um die Zylinderlaufbuchse erstreckt, ein mit separaten Zu- und Ableitungen versorgtes Ringsegment im oberen Bereich des Zylinders vorgesehen ist, das nur über Drosselstellen Verbindung zum Hauptkühlmantel hat und somit eine Kühlung des oberen, thermisch höher beanspruchten insbesondere auslassventilseitigen Bereichs sicherstellt. Diese Lösungen sind aber fertigungstechnisch sehr aufwendig und auch nicht sehr verschleißsicher. For similar problems, so-called "liner top" cooling are known, where in addition to the main cooling jacket, which extends annularly around the cylinder liner, a supplied with separate supply and discharge ring segment is provided in the upper region of the cylinder, only via throttle points connection to the main cooling jacket has and thus ensures cooling of the upper, thermally highly stressed particular outlet valve side area. However, these solutions are very expensive to manufacture and also not very wear-resistant.

Ein Kühlsystem für den Zylinderblock einer Brennkraftmaschine mit einem Kühlmantel, welcher zwischen einer nassen, also direkt an ihrer Außenseite von Kühlmittel umspülten Zylinderlaufbuchse und dem Zylinderblock ausgebildet ist, welcher im oberen Bereich des Zylinders mit diametralen Zulauf- und Ablaufkanälen für Kühlmittel verbunden ist, ist aus der US 5,251,578 A bekannt. Weiters sind aus den Druckschriften AT 380 928 B , AT 380 731 B und DE 18 18 466 A1 Zylinderblöcke für Brennkraftmaschinen bekannt, wobei jeweils zwischen einer nassen Zylinderlaufbuchse und dem Zylinderblock ein Kühlraum ausgebildet ist, welcher in seinem unteren Bereich mit einem Zulaufkanal und in seinem oberen Bereich mit einem Ablaufkanal für Kühlmittel verbunden ist. Weiters ist aus der DE 2 539 478 A1 ist ein Motorblock mit einer nassen Zylinderlaufbuchse bekannt, wobei zwischen Zylinderlaufbuchse und Zylinderblock ein ringförmiger Kühlmantel aufgespannt ist. Auch hier ist der Kühlmantel in seinem unteren Bereich mit einem Zulaufkanal und in seinem oberen Bereich mit einem Ablaufkanal verbunden. Zusätzlich zum Hauptkühlmantel sind im Bereich des Buchsenbundes Kühlwasserringräume vorgesehen, welche über Drosselstellen mit dem Hauptkühlraum und über zusätzliche Abflussöffnungen mit einer Abflussleitung verbunden sind. A cooling system for the cylinder block of an internal combustion engine with a cooling jacket, which is formed between a wet, so directly on its outside of coolant flushed cylinder liner and the cylinder block, which is connected in the upper region of the cylinder with diametral inlet and outlet channels for coolant is off of the US 5,251,578 A known. Furthermore, from the publications AT 380 928 B . AT 380 731 B and DE 18 18 466 A1 Cylinder blocks for internal combustion engines, in each case between a wet cylinder liner and the cylinder block, a cooling chamber is formed, which is connected in its lower part with an inlet channel and in its upper part with a flow channel for coolant. Furthermore, is from the DE 2 539 478 A1 an engine block with a wet cylinder liner is known, wherein between the cylinder liner and cylinder block, an annular cooling jacket is clamped. Again, the cooling jacket is connected in its lower part with an inlet channel and in its upper part with a drain channel. In addition to the main cooling jacket, cooling water annular spaces are provided in the area of the bushing, which are connected via throttle points to the main cooling space and via additional outflow openings to a drainage line.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Brennkraftmaschine der genannten Art die Kühlung des Zylinderblockes im Bereich des Feuerdecks, also der dem Zylinderkopf zugewandten Fläche, zu verbessern. The object of the invention is to improve the cooling of the cylinder block in the region of the fire deck, so the cylinder head facing surface in an internal combustion engine of the type mentioned.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Kühlmantel zusätzlich zum Zulaufkanal und Ablaufkanal über zumindest eine Verbindungsbohrung mit dem Kühlmittelverteilerkanal und/oder dem Kühlmittelsammelkanal verbunden ist. Günstigerweise weisen dabei der Zulaufkanal und der Ablaufkanal in axialer Richtung, also entlang der Zylinderachse des Zylinders, im Wesentlichen den gleichen Abstand zum Feuerdeck auf. Die Erfindung erlaubt damit eine lokale Konzentration der Strömung in thermisch höchstbelasteten Bereichen. Gleichzeitig ist eine Entgasung im Bereich von Zulauf- und/oder Ablaufkanal möglich. According to the invention this is achieved in that the cooling jacket is connected in addition to the inlet channel and outlet channel via at least one connecting bore with the coolant distribution channel and / or the coolant collecting channel. Conveniently, in this case, the inlet channel and the outlet channel in the axial direction, ie along the cylinder axis of the cylinder, substantially the same distance to the fire deck. The invention thus allows a local concentration of the flow in the highest thermally stressed areas. At the same time degassing in the range of inlet and / or outlet channel is possible.

Die Kühlung im Bereich von thermisch kritischen Bereichen des Zylinderblockes kann wesentlich verbessert werden, wenn zumindest eine Verbindungsbohrung im auslassventilseitigen Bereich des Kühlmantels angeordnet ist. Auslassventilseitig bedeutet hier den Bereich des Kühlmantels, der in Grundrissansicht des Zylinders auf Seiten des bzw. der Auslassventils bzw. Auslassventile gelegen ist. The cooling in the region of thermally critical regions of the cylinder block can be substantially improved if at least one connection bore is arranged in the outlet valve side region of the cooling jacket. Exhaust valve side here means the area of the cooling jacket, which is located in the plan view of the cylinder on the side of or the exhaust valve or exhaust valves.

Um die Strömung und damit die Wärmeabfuhr insbesondere in den thermisch kritischen Bereichen des Zylinderblockes zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine Verbindungsbohrung, vorzugsweise zumindest eine vom Kühlmittelverteilerkanal ausgehende erste Verbindungsbohrung, im Bereich des Kühlmantels mit einer durch einen Einmündungspunkt der ersten Verbindungsbohrung in den Kühlmantel verlaufenden Tangentialebene des Kühlmantels einen spitzen Winkel einschließt, wobei vorzugsweise der Winkel zwischen 0° und 60° beträgt. Eine Tangentialebene des Kühlmantels bedeutet dabei eine tangential zur Außenseite des Kühlmantels verlaufende gedachte Ebene. Der spitze Winkel bewirkt, dass eine zur Auslassventilseite des Kühlraumes gerichtete asymmetrische Strömung entsteht, wodurch ein hoher Wärmeabtransport durch den auslassventilseitigen Kühlraum im Bereich des Buchsenbundes der Zylinderlaufbuchse erreicht wird. In order to increase the flow and thus the heat dissipation, especially in the thermally critical areas of the cylinder block, it is advantageous if at least one connecting bore, preferably at least one outgoing from the coolant distributor channel first communication hole in the region of the cooling jacket with a through a junction point of the first communication hole in the Cooling sheath extending tangential plane of the cooling jacket includes an acute angle, wherein preferably the angle between 0 ° and 60 °. A tangential plane of the cooling jacket means an imaginary plane extending tangentially to the outside of the cooling jacket. The acute angle causes an asymmetrical flow directed towards the outlet valve side of the cooling chamber, whereby a high heat dissipation through the outlet valve side cooling space in the region of the sleeve collar of the cylinder liner is achieved.

Dabei kann vorgesehen sein, dass zumindest eine erste Verbindungsbohrung in Richtung der tangentialen Strömung des Kühlmittels im auslassseitigen Kühlmantel orientiert ist. Mit anderen Worten verläuft eine erste Verbindungsbohrung entlang oder parallel oder gleichverlaufend zur Richtung einer Verbindung zwischen Zulauf- und Ablauföffnung, vorzugsweise der kürzesten Verbindung zwischen Zulauf- und Ablauföffnung. It can be provided that at least one first connection bore is oriented in the direction of the tangential flow of the coolant in the outlet-side cooling jacket. In other words, a first connection bore runs along or parallel or evenly running in the direction of a connection between the inlet and outlet openings, preferably the shortest connection between the inlet and outlet openings.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zumindest eine zweite Verbindungsbohrung entgegen der Richtung der tangentialen Strömung des Kühlmittels im auslassventilseitigen Kühlmantel orientiert ist. Mit anderen Worten verläuft die zweite Verbindungsbohrung entgegengesetzt zur Richtung einer Verbindung zwischen Zulauf- und Ablauföffnung. Die jeweils beschriebene Verbindung bzw. deren Richtung wird dabei dadurch definiert, dass die Verbindung bei der Zulauföffnung Ihren Ausgang nimmt und zur Ablauföffnung verläuft. Alternatively or additionally, it can be provided that at least one second connection bore is oriented counter to the direction of the tangential flow of the coolant in the outlet-valve-side cooling jacket. In other words, the second connection bore extends opposite to the direction of a connection between the inlet and outlet openings. The respective described connection or its direction is defined by the fact that the connection at the inlet opening takes its output and extends to the drain opening.

Über die zweite Verbindungsbohrung wird Kühlmittel aus dem Kühlmantel abgesaugt, wodurch in thermisch kritischen Bereichen des Feuerdecks eine für den Wärmeabtransport hohe Strömungsgeschwindigkeit erzielt wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Mündung zumindest einer Verbindungsbohrung in den Kühlmantel, vorzugsweise zumindest einer mit dem Kühlmittelsammelkanal verbundene zweite Verbindungsbohrung – in einer Draufsicht auf den Zylinder betrachtet – in einem unmittelbar an ein Auslassventil grenzenden Bereich des auslassventilseitigen Kühlmantels angeordnet ist. Coolant is sucked out of the cooling jacket via the second connection bore, which results in a flow velocity which is high for heat removal in thermally critical areas of the fire deck. It is particularly advantageous if an orifice of at least one connecting bore in the cooling jacket, preferably at least one connected to the coolant collecting channel second connecting bore - viewed in a plan view of the cylinder - is arranged in an immediately adjacent to an outlet valve region of the outlet valve side cooling jacket.

In einer einfach zu fertigenden Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine Verbindungsbohrung, vorzugsweise die erste Verbindungsbohrung, in bzw. parallel zu einer Normalebene auf die Zylinderachse verlaufend angeordnet ist. Dabei kann durch Anpassung des Bohrungswinkels besonders einfach die Anordnung eines verdrehten Ventilbildes bzw. verschiedene Liner-Hauptanbindungen kompensieren. In an embodiment of the invention that is easy to manufacture, it is provided that at least one connecting bore, preferably the first connecting bore, is arranged running in or parallel to a normal plane on the cylinder axis. By adjusting the bore angle, it is particularly easy to compensate for the arrangement of a twisted valve pattern or different liner main connections.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Verbindungsbohrung, vorzugsweise die erste Verbindungsbohrung, geneigt zu einer Normalebene auf die Zylinderachse angeordnet ist. Die Verbindungsbohrung weist somit einen Schnittpunkt mit einer Normalebene auf die Zylinderachse auf. Diese schräge Anordnung der Verbindungsbohrung hat den Vorteil, ein zusätzlicher vertikaler Impuls der Strömung im Zulaufkanal genutzt werden kann. Bei der Herstellung der schrägen Verbindungsbohrung können eventuell vorhandene Öffnungen im Zulaufkanal für die Führung des Bohrwerkzeuges verwendet werden. Alternatively, it may be provided that at least one connecting bore, preferably the first connecting bore, is arranged inclined to a normal plane on the cylinder axis. The connecting bore thus has an intersection with a normal plane to the cylinder axis. This oblique arrangement of the connection bore has the advantage that an additional vertical momentum of the flow in the inlet channel can be used. In the preparation of the oblique connection bore possibly existing openings can be used in the inlet channel for the guidance of the drilling tool.

Für eine besonders gute Wärmeabfuhr aus dem Bereich des Buchsenbundes der Laufbuchse ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine Verbindungsbohrung in einem vom Feuerdeck und einer Bezugsebene begrenzten Bereich angeordnet ist. Die Bezugsebene wird dabei als jene Normalebene auf die Zylinderachse definiert, die feuerdeckseitig die Zulauföffnung und/oder Ablauföffnung tangiert. Die Verbindungsbohrungen sind also in jenem Bereich des Zylinderblockes angeordnet, welcher sich zwischen dem Feuerdeck und den Zulauf- bzw. Ablauföffnungen befindet. Dadurch können bei gleichbleibender Kühlleistung festigkeitskritische Bereiche entschärft werden, da die Öffnung von Zulauf und Ablauf nicht bis in den Bereich des Feuerdecks gezogen werden müssen. Zumindest eine Verbindungsbohrung kann von der Außenseite des Zylinderblockes her gefertigt sein. Auf der Außenseite des Zylinderblockes kann die Verbindungsbohrung mittels eines Verschlussstopfens geschlossen werden. For a particularly good heat dissipation from the region of the bushing collar of the liner, it is advantageous if at least one connecting bore is arranged in a region bounded by the fire deck and a reference plane. The reference plane is defined as that normal plane to the cylinder axis, which touches the feed opening and / or drain opening on the fire deck side. The connecting bores are thus arranged in that region of the cylinder block, which is located between the fire deck and the inlet and outlet openings. As a result, strength-critical areas can be defused with the same cooling performance, since the opening of inlet and outlet do not have to be pulled into the area of the fire deck. At least one connection bore can be made from the outside of the cylinder block. On the outside of the cylinder block, the connecting hole can be closed by means of a sealing plug.

Durch die Verbindungsbohrung kann ein günstiger Strömungsverlauf, insbesondere eine asymmetrische Strömung zu Gunsten der Auslassventilseite im Kühlmantel erreicht und somit die Kühlung von thermisch hochbeanspruchten Bereichen wesentlich verbessert werden. Zusätzlich ermöglichen die Verbindungsbohrungen eine bessere Entgasung, da Luft sehr rasch durch die Verbindungsbohrung abtransportiert werden kann. Through the connection bore, a favorable flow pattern, in particular an asymmetric flow in favor of the exhaust valve in the cooling jacket can be achieved and thus the cooling of thermally highly stressed areas can be significantly improved. In addition, the connecting holes allow better degassing, since air can be removed very quickly through the connecting hole.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, näher erläutert. Darin zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to a non-limiting embodiment, which is illustrated in the figures. Show:

1 eine Brennkraftmaschine in einer ersten Ausführung in Schnitten gemäß der Linien IA-IA, IB-IB und IC-IC in 2 oder 3; 1 an internal combustion engine in a first embodiment in sections according to the lines IA-IA, IB-IB and IC-IC in 2 or 3 ;

2 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäß der Linie II-II in 1, in einer Variante; 2 this internal combustion engine in a section along the line II-II in 1 in a variant;

3 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäß der Linie II-II in 1, in einer anderen Variante; 3 this internal combustion engine in a section along the line II-II in 1 in another variant;

4 eine Brennkraftmaschine in einer ersten Ausführung in Schnitten gemäß der Linien IVA-IVA, IVB-IVB und IVC-IVC in 5; 4 an internal combustion engine in a first embodiment in sections according to the lines IVA-IVA, IVB-IVB and IVC-IVC in 5 ;

5 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäß der Linie V-V in 4; 5 this internal combustion engine in a section along the line VV in 4 ;

6 eine Brennkraftmaschine in einer dritten Ausführung in Schnitten gemäß der Linien VIA-VIA, VIB-VIB und VIC-VIC in 7 oder 8; 6 an internal combustion engine in a third embodiment in sections according to the lines VIA-VIA, VIB-VIB and VIC-VIC in 7 or 8th ;

7 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäß der Linie VII-VII in 6, in einer Variante; und 7 this internal combustion engine in a section along the line VII-VII in 6 in a variant; and

8 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäß der Linie VII-VII in 6, in einer weiteren Variante. 8th this internal combustion engine in a section along the line VII-VII in 6 , in another variant.

In den 1, 4 und 6 sind nebeneinander drei Schnittdarstellungen jeweils desselben Zylinders des Zylinderblockes dargestellt, wobei in den linken Darstellungen IA, IVA, VIA der Zylinder jeweils gemäß den Linien IA-IA, IVA-IVA bzw. VIA-VIA geschnitten ist. In den mittleren Darstellungen IB, IVB, VIB ist der Zylinder jeweils gemäß den Linien IB-IB, IVB-IVB bzw. VIB-VIB geschnitten und in den rechten Darstellungen IC, IVC, VIC ist der rechte Zylinder jeweils gemäß den Linien IC-IC, IVC-IVC bzw. VIC-VIC geschnitten. In the 1 . 4 and 6 three sectional views of the same cylinder of the cylinder block are shown side by side, wherein in the left representations IA, IVA, VIA the cylinder is cut in each case according to the lines IA-IA, IVA-IVA and VIA-VIA. In the middle illustrations IB, IVB, VIB, the cylinder is cut in accordance with the lines IB-IB, IVB-IVB and VIB-VIB, respectively, and in the right-hand representations IC, IVC, VIC, the right cylinder is respectively in accordance with the lines IC-IC , IVC-IVC or VIC-VIC cut.

Funktionsgleiche Teile sind in den Ausführungen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Functionally identical parts are designated in the embodiments with the same reference numerals.

In den Figuren ist jeweils eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Zylinderblock 2 mit mehreren Zylinder 3, welche Zylinder 3 durch nasse Zylinderlaufbuchsen 4 gebildet sind. Der Zylinderblock 2 grenzt über ein Feuerdeck 5 an einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf, von welchem nur die Einlassventile 6 und die Auslassventile 7 schematisch angedeutet sind. Im Bereich des an das Feuerdeck 5 grenzenden Buchsenbundes 4b der Zylinderlaufbuchse 4 ist jeweils zwischen der Zylinderlaufbuchse 4 und dem umgebenden Zylinderblock 2 ein ringförmiger Kühlmantel 8 ausgebildet ist. Der Kühlmantel 8 ist über eine Zulauföffnung bzw. einem Zulaufbereich 9 mit einem im Zylinderblock 2 angeordneten Zulaufkanal 10 verbunden, welcher von einem Kühlmittelverteilerkanal 11 ausgeht. In the figures, each is an internal combustion engine 1 with a cylinder block 2 with several cylinders 3 which cylinders 3 through wet cylinder liners 4 are formed. The cylinder block 2 adjoins a fire deck 5 to a cylinder head, not shown, of which only the intake valves 6 and the exhaust valves 7 are indicated schematically. In the area of the fire deck 5 bordering Buchsenbundes 4b the cylinder liner 4 is in each case between the cylinder liner 4 and the surrounding cylinder block 2 an annular cooling jacket 8th is trained. The cooling jacket 8th is via an inlet opening or an inlet area 9 with one in the cylinder block 2 arranged inlet channel 10 connected, which from a coolant distribution channel 11 emanates.

Weiters ist der Kühlmantel 8 über eine Ablauföffnung 12 mit einem im Zylinderblock 2 angeordneten Ablaufkanal 13 verbunden, welcher zu nicht weiter dargestellten Kühlräumen des Zylinderkopfes führt. Die vom Feuerdeck 5 im Wesentlichen gleich beabstandeten Zu- 9 und Ablauflauföffnungen 12 sowie die Zu- 10 und Ablaufkanäle 13 sind diametral in Bezug auf die Zylinderachse 3a im Übergang zwischen einlass- und auslassventilseitigen Bereichen des Kühlmantels angeordnet. Im Zylinderblock 2 ist auf der Seite der Ablaufkanäle 13 ein Kühlmittelsammelkanal 14 angeordnet. Furthermore, the cooling jacket 8th via a drain opening 12 with one in the cylinder block 2 arranged drainage channel 13 connected, which leads to not shown cooling chambers of the cylinder head. The fire deck 5 essentially equidistantly spaced 9 and drain openings 12 as well as the 10 and drainage channels 13 are diametrically opposed to the cylinder axis 3a arranged in the transition between inlet and outlet valve side areas of the cooling jacket. In the cylinder block 2 is on the side of the drainage channels 13 a coolant collection channel 14 arranged.

Zusätzlich zu den Zulauföffnungen 9 bzw. Ablauföffnungen 12 ist der Kühlmantel 8 erfindungsgemäß über zumindest eine auslassventilseitig in den Kühlmantel 8 einmündende Verbindungsbohrung 15 bzw. 16 mit dem Kühlmittelverteilerkanal 11 bzw. dem Kühlmittelsammelkanal 14 verbunden. Die Verbindungsbohrungen 15, 16 sollen sind dabei möglichst nahe beim Feuerdeck 5 angeordnet sein, um vorteilhafte Druckverhältnisse zu erzielen. Möglichst nah bedeutet hier beispielsweise, dass sie im Bereich zwischen dem Feuerdeck 5 und einer Bezugsebene 17 verlaufen, wobei die Bezugsebene 17 als jene Normalebene auf eine Zylinderlängsachse 3a definiert ist, die feuerdeckseitig die Zulauföffnung 9 und/oder Ablauföffnung 12 bzw. deren jeweilige Oberseite tangiert. Der Druckverlust über die Zulauföffnung 9 und die Ablauföffnung 12 definiert im Wesentlichen die Menge an Kühlmittel, die durch die zusätzlichen Verbindungsbohrungen 15, 16 strömt. In addition to the inlet openings 9 or discharge openings 12 is the cooling jacket 8th According to the invention via at least one outlet valve side in the cooling jacket 8th opening connecting bore 15 respectively. 16 with the coolant distribution channel 11 or the coolant collection channel 14 connected. The connection holes 15 . 16 should be as close as possible to the fire deck 5 be arranged to achieve advantageous pressure conditions. As close as possible here means, for example, that they are in the area between the fire deck 5 and a reference plane 17 run, where the reference plane 17 as that normal plane on a cylindrical longitudinal axis 3a is defined, the fire deck side, the inlet opening 9 and / or drain opening 12 or whose respective upper side is tangent. The pressure loss via the inlet opening 9 and the drain hole 12 essentially defines the amount of coolant passing through the additional connection holes 15 . 16 flows.

Jede Verbindungsbohrung 15, 16 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel im oben erläuterten Bereich des Zylinderblockes 2 angeordnet, welcher vom Feuerdeck 5 und einer Bezugsebene 17 begrenzt ist. Die Bezugsebene 17 wird hier als jene Normalebene 18 auf die Zylinderachse 3a definiert, die vorzugsweise feuerdeckseitig eine Tangentialebene auf die Zulauföffnung 9 und/oder Ablauföffnung 12 bzw. auf deren jeweilige Oberseite bildet. Die Verbindungsbohrungen 15, 16 sind somit bevorzugt oberhalb – also auf der dem Feuerdeck 5 zugewandten Seite – der Zulauföffnung 9 und der Ablauföffnung 12 angeordnet. Anordnungen der Verbindungsbohrungen 15, 16 auf derselben Höhe wie die Zulauföffnung 9 und die Ablauföffnung 12 sind ebenso möglich, allerdings müssen hier Auswirkungen auf die Druckverhältnisse und den Durchfluss durch die Verbindungsbohrungen 15, 16 berücksichtigt werden. Der Verstärkungseffekt ist hier geringer. Every connection hole 15 . 16 is in the illustrated embodiment in the above-explained area of the cylinder block 2 arranged, which from the fire deck 5 and a reference plane 17 is limited. The reference plane 17 is here as that normal level 18 on the cylinder axis 3a defined, preferably the fire deck side a tangential plane to the inlet opening 9 and / or drain opening 12 or on their respective top forms. The connection holes 15 . 16 are thus preferred above - so on the fire deck 5 facing side - the inlet opening 9 and the drain hole 12 arranged. Arrangements of the connection bores 15 . 16 at the same height as the inlet opening 9 and the drain hole 12 are also possible, but here must affect the pressure conditions and the flow through the connecting holes 15 . 16 be taken into account. The reinforcing effect is lower here.

Der Buchsenbund 4b der Zylinderlaufbuchse 4 weist im Bereich der Gussanbindungen der Zulauföffnung 9 und der Ablauföffnung 12 eine reduzierte Steifigkeit auf und ist daher dicker ausgeführt, somit wirken sich zusätzliche Verbindungsbohrungen 15, 16 nicht nachteilig auf die Steifigkeit aus. The bush collar 4b the cylinder liner 4 points in the region of the cast connections of the inlet opening 9 and the drain hole 12 a reduced rigidity and is therefore made thicker, thus affecting additional communication holes 15 . 16 not detrimental to the stiffness.

Die 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführung der Erfindung, bei der eine vom Zulaufkanal 10 ausgehende erste Verbindungsbohrung 15 im Bereich des Kühlmantels 8 mit einer durch einen Einmündungspunkt der ersten Verbindungsbohrung 15 in den Kühlkanal 8 verlaufenden Tangentialebene ε des Kühlmantels einen spitzen Winkel α einschließt, wobei der Winkel α zwischen 0° und 90°, insbesondere zwischen 0° und 60°, betragen kann. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel α etwa 30°. Die erste Verbindungsbohrung 15 ist – in deren Strömungsrichtung betrachtet – in Richtung der tangentialen Strömung S des Kühlmittels im auslassseitigen Kühlmantel 8 orientiert. Mit anderen Worten verläuft die erste Verbindungsbohrung 15 entlang oder parallel oder gleichverlaufend zur Richtung einer Verbindung zwischen Zulauf- 9 und Ablauföffnung 12. Das Kühlmittel strömt dabei vom Kühlmittelverteilerkanal 11 bzw. dem Zulaufkanal 10 durch die erste Verbindungsbohrung 15 in den auslassventilseitigen Kühlmantel 8. The 1 to 3 show a first embodiment of the invention, in which one of the inlet channel 10 outgoing first connection hole 15 in the area of the cooling jacket 8th with a through a confluence point of the first communication hole 15 in the cooling channel 8th extending tangent plane ε of the cooling jacket includes an acute angle α, wherein the angle α between 0 ° and 90 °, in particular between 0 ° and 60 °, may amount. In the exemplary embodiment, the angle α is about 30 °. The first connection hole 15 is - viewed in the direction of flow - in the direction of the tangential flow S of the coolant in the outlet side cooling jacket 8th oriented. In other words, the first connection hole runs 15 along or parallel or even to the direction of a connection between inlet 9 and drain opening 12 , The coolant flows from the coolant distribution channel 11 or the inlet channel 10 through the first connection hole 15 in the exhaust valve side cooling jacket 8th ,

Bei der in 2 dargestellten Variante ist die erste Verbindungsbohrung 15 in bzw. parallel zu einer Normalebene 18 auf die Zylinderachse 3a angeordnet. 3 zeigt dagegen eine andere Variante, bei der die erste Verbindungsbohrung 15 geneigt zu einer Normalebene 18 auf die Zylinderachse 3a angeordnet ist. At the in 2 variant shown is the first connection hole 15 in or parallel to a normal plane 18 on the cylinder axis 3a arranged. 3 on the other hand shows another variant, in which the first connection hole 15 inclined to a normal plane 18 on the cylinder axis 3a is arranged.

Sowohl in 2, als auch in 3 kann die erste Verbindungsbohrung 15 von der Außenseite des Zylinderblocks 2 gebohrt und danach über einen nicht weiter dargestellten Verschlussstopfen nach außen geschlossen werden. Die erste Ausführung der Erfindung hat den Vorteil, dass die Turbulenz des Kühlmittels im Bereich der Zulauföffnung 9 direkt in Wärmeübergang umgesetzt werden kann. As well in 2 , as well as in 3 may be the first connection hole 15 from the outside of the cylinder block 2 drilled and then closed by a stopper not shown to the outside. The first embodiment of the invention has the advantage that the turbulence of the coolant in the region of the inlet opening 9 can be converted directly into heat transfer.

Die 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführung der Erfindung, bei der eine zweite Verbindungsbohrung 16 den Kühlmantel 8 mit dem Kühlmittelsammelkanal 14 verbindet. Über die zweite Verbindungsbohrung 16 gelangt dabei das Kühlmittel vom Kühlmantel 8 in den Kühlmittelsammelkanal 14. Die zweite Verbindungsbohrung 16 ist dabei relativ kurz ausgebildet und leicht gegen die Strömungsrichtung S im Kühlmantel 8 geneigt ausgeführt. Mit anderen Worten verläuft die zweite Verbindungsbohrung 16 entgegengesetzt zur Richtung einer Verbindung zwischen Zulauf- 9 und Ablauföffnung 12. Die jeweils beschriebene Verbindung bzw. deren Richtung wird dabei dadurch definiert, dass die Verbindung bei der Zulauföffnung 9 ihren Ausgang nimmt und zur Ablauföffnung 12 verläuft. Die zweite Ausführung dient der zusätzlichen Wärmeabfuhr durch erhöhten Durchsatz. The 4 and 5 show a second embodiment of the invention, in which a second connection bore 16 the cooling jacket 8th with the coolant collection channel 14 combines. About the second connection hole 16 while the coolant passes from the cooling jacket 8th in the coolant collection channel 14 , The second connection hole 16 is relatively short and slightly against the flow direction S in the cooling jacket 8th inclined running. In other words, the second connection bore extends 16 opposite to the direction of a connection between inlet 9 and drain opening 12 , The respectively described connection or its direction is defined by the fact that the connection at the inlet opening 9 takes its exit and to the drain opening 12 runs. The second embodiment is used for additional heat dissipation through increased throughput.

Die 6 bis 8 zeigen eine dritte Ausführung der Erfindung, bei der sowohl eine erste Verbindungsbohrung 15 zwischen Zulaufkanal 10 und Kühlmantel 8, als auch eine zweite Verbindungsbohrung 16 zwischen dem Kühlmantel 8 und dem Kühlmittelsammelkanal 14 vorgesehen ist. Bei der in 7 dargestellten Variante ist dabei die erste Verbindungsbohrung 15 parallel zu einer Normalebene 18 verlaufend – analog zu 2 – angeordnet. 8 dagegen zweigt eine Variante mit – ähnlich zu 3 – geneigt zur Normalebene 18 ausgeführter erster Verbindungsbohrung 16. Die dritte Ausführung der Erfindung vereint die Vorteile der ersten und zweiten Ausführungen, es kann dabei also einerseits der Durchsatz erhöht und andererseits ein größerer Wärmeübertrag bewirkt werden. The 6 to 8th show a third embodiment of the invention, in which both a first connection bore 15 between inlet channel 10 and cooling jacket 8th , as well as a second connection hole 16 between the cooling jacket 8th and the coolant collection channel 14 is provided. At the in 7 illustrated variant is the first connection hole 15 parallel to a normal plane 18 running - analogous to 2 - arranged. 8th in contrast, a variant branches with - similar to 3 - inclined to the normal plane 18 executed first connection hole 16 , The third embodiment of the invention combines the advantages of the first and second embodiments, it can thus on the one hand increases the throughput and on the other hand, a greater heat transfer can be effected.

Bei den in den 3 und 8 dargestellten Varianten mit den in Bezug auf zu Normalebenen 18 auf die Zylinderachsen 3a geneigten Verbindungsbohrungen 15 können eventuell bereits vorhandene Öffnungen im Zulaufkanal 10 verwendet werden, durch die dann das Werkzeug zur Fertigung der Verbindungsbohrung 15 geführt werden kann. Ein nachträgliches Verschließen der Verbindungsbohrung 15 an der Außenseite des Zylinderblockes 2 durch einen zusätzlichen Verschlussstopfen ist nicht erforderlich. Gleichzeitig kann durch die schräge Ausführung der Verbindungsbohrung 15 jeweils ein zusätzlicher vertikaler Impuls der Strömung im Zulaufkanal 10 genutzt werden. In the in the 3 and 8th variants shown with respect to normal levels 18 on the cylinder axes 3a inclined connection holes 15 may possibly already existing openings in the inlet channel 10 are then used by the then the tool for the production of the connecting hole 15 can be performed. Subsequent closure of the connection bore 15 on the outside of the cylinder block 2 through an additional plug is not required. At the same time can by the oblique design of the connecting hole 15 one additional vertical pulse of the flow in the inlet channel 10 be used.

Durch die erste und/oder zweite Verbindungsbohrung 15, 16 im oberen Bereich der Zylinderlaufbuchse 4 ist eine zielgerichtete asymmetrische Kühlung der thermisch hochbeanspruchten Bereiche nahe den Auslassventilen 7 möglich. Zusätzlich ergibt sich der Vorteil einer besseren Entgasung. Mit Hilfe der Verbindungsbohrungen 15, 16 wird verhindert, dass sich Luft im Bereich des Zulaufs in den Kühlmantel 8 staut. Die Verbindungsbohrungen 15, 16 gewährleisten einen raschen weitertransportiert von sich eventuell ansammelnder Luft. Durch definierte und zielgerichtete Positionierung und einer vom jeweiligen Fall abhängigen Auswahl der Anzahl der Verbindungsbohrungen ist eine genaue Steuerung der asymmetrischen Kühlung erreicht werden. Through the first and / or second connection bore 15 . 16 in the upper area of the cylinder liner 4 is a targeted asymmetric cooling of the thermally highly stressed areas near the exhaust valves 7 possible. In addition, there is the advantage of better degassing. With the help of the connection holes 15 . 16 prevents air in the area of the inlet into the cooling jacket 8th dammed. The connection holes 15 . 16 ensure a fast transport of possibly accumulating air. Through defined and targeted positioning and depending on the particular case selection of the number of connecting holes precise control of the asymmetric cooling can be achieved.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 5251578 A [0004]
AT 380928 B [0004]
AT 380731 B [0004]
DE 1818466 A1 [0004]
DE 2539478 A1 [0004]

Claims

Internal combustion engine ( 1 ) with a liquid-cooled cylinder block ( 2 ) for at least one cylinder ( 3 ), with at least one cylinder liner ( 4 ), whereby the cylinder ( 3 ) in one to a fire deck ( 5 ) adjacent region both on the inlet side, and on the outlet side of at least one between cylinder liner ( 4 ) and cylinder block ( 2 ) formed and substantially annular cooling jacket ( 8th ), wherein the cooling jacket ( 8th ) via at least one inlet opening ( 9 ) with a feed channel ( 10 ) and at least one drain opening ( 12 ) with a drainage channel ( 13 ) is fluidly connected, characterized in that the cooling jacket ( 8th ) in addition to the inlet channel ( 10 ) and drain channel ( 13 ) via at least one connecting bore ( 15 . 16 ) with the inlet channel ( 10 ) and / or a coolant distribution channel ( 11 ) and / or a coolant collection channel ( 14 ) connected is.

Internal combustion engine ( 2 ) according to claim 1, characterized in that at least one connecting bore ( 15 . 16 ) in an outlet valve side portion of the cooling jacket ( 8th ) is arranged.

Internal combustion engine ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that at least one connecting bore ( 15 . 16 ), preferably at least one of the inlet channel ( 10 ) or the coolant distribution channel ( 11 ) outgoing first connection bore ( 15 ), in the area of the cooling jacket ( 8th ) with a through a junction point of the first connection bore ( 15 ) in the cooling jacket ( 8th ) extending tangential plane (ε) of the cooling jacket ( 8th ) includes an acute angle (α), wherein preferably the angle (α) is between 0 ° and 60 °.

Internal combustion engine ( 2 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one first connecting bore ( 15 ) in the direction of the tangential flow (S) of the coolant in the outlet-side cooling jacket ( 8th ) is oriented.

Internal combustion engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one second connection bore ( 16 ) against the direction of the tangential flow (S) of the coolant in the outlet valve side cooling jacket ( 8th ) is oriented.

Internal combustion engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that an opening of at least one connecting bore ( 15 . 16 ) in the cooling jacket ( 8th ), preferably at least one with the coolant collecting channel ( 14 ) second connecting bore ( 16 ) - in a plan view of the cylinder ( 3 ) - in a directly to an exhaust valve ( 7 ) adjacent region of the outlet valve-side cooling jacket ( 8th ) is arranged.

Internal combustion engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one connecting bore ( 15 . 16 ), preferably a first connection bore ( 15 ), in or parallel to a normal plane ( 18 ) on the cylinder axis ( 3a ) is arranged running.

Internal combustion engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one connecting bore ( 15 . 16 ), preferably the first connection bore ( 15 ), inclined to a normal plane ( 18 ) on the cylinder axis ( 3a ) is arranged.

Internal combustion engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one connecting bore ( 15 . 16 ) in one of the fire deck ( 5 ) and a reference plane ( 17 ) limited area is arranged, wherein the reference plane ( 17 ) than that normal plane to the cylinder axis ( 3a ) is defined, which preferably fire deck side, the inlet opening ( 9 ) and / or drain opening ( 12 ).

Internal combustion engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that at least one connecting bore ( 15 . 16 ) from the outside of the cylinder block ( 2 ), preferably in the region of the outside of the cylinder block ( 2 ) A sealing plug is arranged.