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Die Erfindung betrifft einen Zylinderblock eines Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die gattungsbildende
EP 0 223 158 A1 beschreibt einen Motorblock eines Verbrennungsmotors mit einem Kühlmittelkreislauf, der einen Hohlraum beinhaltet, der jeden Zylinder teilweise umgibt. Der Hohlraum ist durch zwei senkrechte, in einem Abschnitt des Motorblocks zwischen zwei benachbarten Zylindern angeordnete Löcher mit einem Außenraum verbunden. Die senkrechten Löcher der benachbarten Hohlräume sind mit zwei schräg angeordneten Löchern miteinander verbunden, die sich zentral kreuzen. Es erstreckt sich in dem Abschnitt zwischen zwei benachbarten Zylindern von jedem der vorgenannten Hohlräume aus ein schräges Loch, das mit dem Außenraum verbunden ist und sich mit dem gleichartigen schrägen Loch kreuzt, das von einem dem vorgenannten Hohlraum benachbart angeordneten Hohlraum ausgeht.
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Die
JP H05 141307 A offenbart gemäß der englischen Maschinenübersetzung einen Zylinderblock für einen Verbrennungsmotor, der eine Mehrzahl von in Reihe angeordneten (Zylinder)-Bohrungen beinhaltet. In der Nähe einer Deckfläche zwischen den Bohrungen ist ein Schlitz ausgebildet, der als Kühlwasserkanal dient. Im Inneren des Zylinderblocks ist ein Kühlwassermantel eines geschlossenen Typs als Kühlwasserkanal ausgebildet, der jede (Zylinder)-Bohrung durchgängig umgibt. An einer Position, die der Mitte jeder Bohrung entspricht, ist ein Paar von rechten und linken Kühlwasserauslässen, die zur Deckfläche des Zylinderblocks hin offen sind, in dem Kühlwassermantel ausgebildet. Außerdem ist in dem Kühlwassermantel an einer Position, die jeder Bohrung entspricht, ein Paar von linken und rechten Kühlwasserauslässen ausgebildet, die ebenfalls zu der Deckfläche hin offen sind. Ein Schlitz ist als Kühlwasserkanal in der Nähe der Deckfläche zwischen benachbarten Bohrungen ausgebildet. Der Schlitz hat eine bogenförmige Querschnittsform, und beide Enden des Schlitzes sind mit dem Kühlwassermantel in der Nähe der beiden Kühlwasserauslässe in Verbindung. Der Schlitz ist so ausgebildet, dass er auf die Kühleigenschaft zwischen den Bohrungen abzielt, die während des Betriebs des Motors eine höhere Temperatur als die anderen Teile aufweist. Da der Zylinderblock vom Siamese-Typ ist, bei dem der Raum zwischen den Bohrungen verengt ist, ist außerdem die Breite des Schlitzes ebenfalls relativ schmal. Um das Kühlwasser von dem Kühlwassermantel zu dem zentralen Abschnitt der Bodenwand des Schlitzes zuzuführen, sind zwei Kühlwasserkanäle ausgebildet, die schräg von einer Seite zur anderen Seite des Kühlwassermantel führen und miteinander verbunden sind. Diese Löcher sind so ausgebildet, dass sie einander kreuzen. Ein Kreuzungsabschnitt der beiden Verbindungslöcher ist so ausgebildet, dass er sich im Wesentlichen in der Mitte der Bodenwand des Schlitzes befindet. Zusätzlich ist der Durchmesser jedes der Verbindungslöcher etwas größer als die Breite des Schlitzes.
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Aus der
US 4 369 739 A ist ein Aufbau einer Zylinderanordnung eines Verbrennungsmotors bekannt, der ein Kühlmittelzirkulationssystem zum Kühlen der Zylinderanordnung aufweist, während der Motor läuft. Die Zylinderanordnung beinhaltet grundsätzlich einen Zylinderblock, in dem mehrere Motorzylinder in einer Reihe ausgebildet sind, und einen Zylinderkopf, der abdichtend an dem Zylinderblock angebracht ist. Das Kühlmittelzirkulationssystem umfasst eine Kühlmittelkammer, die innerhalb des Zylinderblocks so ausgebildet ist, dass sie einen wesentlichen Teil jedes Motorzylinders umgibt, wobei ein Rücklauf in dem Zylinderkopf ausgebildet ist. Die Kühlmittelkammer steht mit dem Rücklauf durch eine Vielzahl von vertikalen Durchlässen in Verbindung. Benachbart zu der Oberseite des vertikalen Durchlasses ist ein Vorsprung vorgesehen, der nach innen vorspringt. Ein schräg angeordneter Durchgang ist in einer Trennwand ausgebildet, die zwischen benachbarten Motorzylindern angeordnet ist. Das obere Ende des schräg angeordneten Durchgangs ist an dem Vorsprung im rechten Winkel zu der ebenen Fläche des Vorsprungs geöffnet. Durch Ausbilden des Vorsprungs innerhalb des vertikalen Durchlasses und Ausbilden des schräg angeordneten Durchgangs, der sich von diesem im rechten Winkel erstreckt, ist auf einfache Weise der schräg angeordnete Durchgang innerhalb der Trennwand gebildet.
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Die
DE 10 2005 040 960 A1 beschreibt eine Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern in einem Kurbelgehäuse mit einer Einlass- und einer Auslassseite sowie einem Stegbereich zwischen den Zylindern, wobei das Kurbelgehäuse einlassseitig einen ersten Kühlmittelkanal und auslassseitig einen zweiten Kühlmittelkanal aufweist, die sich entlang einer Längsachse der Brennkraftmaschine erstrecken, und wobei der erste und der zweite Kühlmittelkanal durch einen dritten, zu einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine hin offenen Kühlmittelkanal, der sich durch den Stegbereich erstreckt, kühlmittelführend miteinander verbunden sind, wobei der dritte Kühlmittelkanal in einem zylinderkopfnahen Bereich eine in Richtung der Längsachse kleinere Breite aufweist als in einem zylinderkopffernen Bereich, wobei der dritte Kühlmittelkanal als eine weitgehend senkrecht zur Längsachse mit konstanter Breite in Richtung der Längsachse ausgerichtete Nut ausgebildet ist.
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Auf dem Gebiet der Verbrennungsmotoren ist es bekannt, Motorblock und Zylinderkopf des Verbrennungsmotors jeweils getrennt voneinander mit einem Kühlmittel eines Kühlmittelkreislaufs durchströmen zu lassen. Auf diese Weise können der Zylinderkopf, der thermisch vor allem durch die Brennraum- und Kanalwände mit der Verbrennungsluft gekoppelt ist, und der Motorblock, der thermisch vor allem mit den Reibstellen gekoppelt ist, unterschiedlich gekühlt werden. Durch ein so genanntes „Split-Cooling-System“ (getrennter Kühlmittelkreislauf) kann erreicht werden, dass in der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors der Zylinderkopf vor dem Motorblock gekühlt wird, wodurch der Motorblock schneller auf die erforderliche Betriebstemperatur geführt werden kann.
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Beispielsweise beschreibt die
EP 2 309 106 A1 einen Verbrennungsmotor, der einen Kühlmittelkreislauf aufweist, der in einen zylinderblockseitigen Kühlmittelbereich und in einen zylinderkopfseitigen Kühlmittelbereich aufgeteilt ist. Der zylinderblockseitige Kühlmittelbereich weist zumindest einen Blockthermostaten auf. Der zylinderkopfseitige Kühlmittelbereich weist einen auslassseitigen Kühlbereich und einen einlassseitigen Kühlbereich auf, wobei Kühlmittel aus dem einlassseitigen Kühlbereich in ein Auslassgehäuse führbar ist, in das der auslassseitige Kühlbereich mündet. Ein Kühlmittelpumpenaustritt ist über den Blockthermostaten mit dem zylinderblockseitigen Kühlmittelbereich verbunden. Vor dem Blockthermostaten ist zumindest ein Abzweig angeordnet, der einen ersten Teilstrom in Richtung zu dem auslassseitigen Kühlbereich des zylinderkopfseitigen Kühlmittelbereichs führt, wobei der zumindest eine Abzweig direkt mit dem Kühlmittelpumpenaustritt verbunden ist. Der durch den Blockthermostaten strömende Kühlmittelstrom strömt durch den zylinderblockseitigen Kühlmittelbereich und tritt von dort in den einlassseitigen Kühlbereich des zylinderkopfseitigen Kühlmittelbereiches ein. Der zylinderblockseitige Kühlmittelbereich steht durch eine Zylinderkopfdichtung hindurch mit dem einlassseitigen Kühlbereich in Verbindung. Das Auslassgehäuse weist ein Steuerelement auf. Die aus dem auslassseitigen und einlassseitigen Kühlbereich ausströmenden Kühlmittelströmungen vermischen sich in Strömungsrichtung vor dem Steuerelement in dem Auslassgehäuse. Die beiden in das Auslassgehäuse eintretenden Kühlmittelströmungen sind bis zu deren Vermischung kontaktfrei.
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Die Entwicklung moderner Verbrennungsmotoren zielt auf kompaktere Bauweise bei gleichzeitig steigender Motorleistung ab. Um einen kompakten Aufbau eines Zylinderblocks erzielen zu können, in den sich von einer Oberseite des Zylinderblocks Zylinderbohrungen hinein erstrecken, werden die Zylinderbohrungen so dicht wie möglich im Zylinderblock angeordnet, was eine Verringerung der Breite bzw. Dicke eines zwischen zwei benachbarten Zylinderbohrungen angeordneten Stegs zur Folge hat.
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Thermisch und mechanisch sind diese Stege infolge ihrer Nähe zu den Verbrennungsvorgängen im Verbrennungsmotor jedoch besonderen Belastungen ausgesetzt. Aus dem Stand der Technik sind Vorschläge bekannt, die darauf abzielen, eine Kühlung des zwischen zwei benachbarten Zylinderbohrungen angeordneten Stegs zu verbessern, ohne eine mechanische Festigkeit zu stark zu beeinträchtigen.
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So beschreibt etwa die
EP 2 325 453 B1 einen Verbrennungsmotor, der einen Kühlmittelkreislauf aufweist, der in einen zylinderblockseitigen Kühlmittelbereich und in einen zylinderkopfseitigen Kühlmittelbereich aufgeteilt ist. Der Zylinderblock weist zumindest einen Zylinderblocksteg auf, in dem ein Kühlschlitz angeordnet ist, der gegenüberliegend zu seinem Schlitzgrund von einer Zylinderkopfdichtung abgedeckt ist. Der Kühlschlitz weist an seinem Schlitzgrund einen Radius auf, dessen Betrag kleiner ist als seine Schlitzbreite. Mit einer derartigen Ausgestaltung des Schlitzgrundes wird ein harmonischer Übergang von Schlitzwänden des Kühlschlitzes zum Schlitzgrund erreicht, der eine Reduzierung von Spannungsspitzen im Zylinderblock und eine Erhöhung der Bauteilbelastbarkeit bedingt.
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Des Weiteren beschreibt die
EP 2 309 114 B1 ebenfalls einen Verbrennungsmotor, der einen Kühlmittelkreislauf aufweist, der in einen zylinderblockseitigen Kühlmittelbereich und in einen zylinderkopfseitigen Kühlmittelbereich aufgeteilt ist und der Zylinderblock zumindest einen Zylinderblocksteg aufweist, in dem ein Kühlschlitz angeordnet ist. Im Zylinderkopf ist ein Auslauf angeordnet, der mit dem zylinderkopfseitigen Kühlmittelbereich in Verbindung steht. Im Zylinderkopf ist ein Übertritt angeordnet, über den der zylinderblockseitige Kühlmittelbereich mit dem Kühlschlitz in Verbindung steht, der wiederum mit dem Auslauf in Verbindung steht. Kühlmittel ist aus dem zylinderblockseitigen Kühlmittelbereich über den Übertritt in den Kühlschlitz und von dort über den Auslauf in den zylinderkopfseitigen Kühlmittelbereich führbar.
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Die
DE 20 2016 104 442 U1 beschreibt einen Zylinderblock für einen mehrzylindrigen Verbrennungsmotor. Der Zylinderblock weist wenigstens zwei Zylinderbohrungen auf, die sich von einer Oberseite des Zylinderblocks in diesen hinein erstrecken. Ein Steg ist zwischen den Zylinderbohrungen angeordnet und erstreckt sich von der Oberseite des Zylinderblocks zwischen den Zylinderbohrungen in den Zylinderblock hinein. Der Zylinderblock umfasst einen die Zylinderbohrungen wenigstens teilweise umfänglich umgebenden, außerhalb des Stegs verlaufenden Kühlmittelkanal zur Kühlung der Zylinderbohrungen mittels eines Kühlfluids und einen sich im Steg von der Oberseite des Zylinderblocks in diesen hinein erstreckenden Kühlschlitz. Der Kühlschlitz steht über wenigstens einen Verbindungskanal mit dem Kühlmittelkanal in fluidleitender Verbindung. Eine rechtwinklig zur Oberseite des Zylinderblocks sich von dieser bis zu einem Schlitzgrund des Kühlschlitzes erstreckende Tiefe des Kühlschlitzes ist, auf seine Längserstreckung bezogen, in einem Mittenabschnitt des Kühlschlitzes geringer als in einem zwischen einem Randabschnitt und dem Mittenabschnitt angeordneten Zwischenabschnitt des Kühlschlitzes. Dadurch ist der Steg insbesondere in seinem schwächsten Abschnitt, nämlich dem durch die dünnste Wandstärke des Stegs zwischen den Zylinderbohrungen definierten Mittenabschnitt, erheblich mechanisch gestärkt. Gleichzeitig kann eine zuverlässige, effektive Kühlung des Stegs durch das sich im Kühlschlitz befindende, in fluidleitender Verbindung mit dem Kühlmittelkanal stehende Kühlmittel gewährleistet werden.
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Die
EP 0 197 365 A2 beschreibt einen Zylinderblock einer Hubkolbenbrennkraftmaschine und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung, wobei der Zylinderblock extrem engständig zusammengegossene Zylinder umfasst, deren Zylinderwände auf beiden Längsseiten und Stirnseiten des Zylinderblockes von einem Kühlwassermantel umgeben sind. Die schmalen Stege zwischen benachbarten Zylindern weisen mindestens in Höhe der Zylinderbrennräume jeweils mindestens einen vorgeformten Kühlwasserkanal auf, der die beiden Längshälften des Kühlwassermantels unmittelbar miteinander verbindet.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet das Gebiet der Kühlung eines Zylinderblocks eines Verbrennungsmotors noch Raum für Verbesserungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderblock eines Verbrennungsmotors mit einer verbesserten Kühlung von zwischen Zylinderbohrungen des Zylinderblocks angeordneten Stegen bereitzustellen, wobei eine erforderliche mechanische Festigkeit der Stege gewährleistet ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Zylinderblock mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die abhängigen Unteransprüche.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Der Zylinderblock eines Verbrennungsmotors weist mindestens zwei Zylinderbohrungen auf, die sich von einer Oberseite des Zylinderblocks in diesen erstrecken. Ein zwischen den Zylinderbohrungen angeordneter Steg des Zylinderblocks erstreckt sich von der Oberseite des Zylinderblocks zwischen den Zylinderbohrungen in den Zylinderblock. Der Zylinderblock beinhaltet ferner einen die Zylinderbohrungen wenigstens teilweise umfänglich umgebenden, außerhalb des Stegs verlaufenden Kühlmittelkanal zur Kühlung der Zylinderbohrungen mittels eines Kühlmittels. Gemäß der Erfindung weist der Zylinderblock einen vollständig innerhalb des Stegs angeordneten Verbindungskanal auf, der eine strömungstechnische Verbindung zwischen ansonsten durch den Steg getrennten Teilen des Kühlmittelkanals herstellt.
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Eine Mittellinie des Verbindungskanals bildet an Teilabschnitten, die direkt mit dem Kühlkanal verbunden sind, mit einer senkrecht zur Oberseite des Zylinderblocks und in diesen hinein zeigend angeordneten Richtung auf einer der Oberseite des Zylinderblocks abgewandten Seite einen stumpfen Winkel, wobei die Teilabschnitte des Verbindungskanals von der Oberseite des Zylinderblocks beabstandet angeordnet sind.
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Unter dem Begriff „vollständig innerhalb des Stegs angeordnet“ ist im Sinne der Erfindung also zu verstehen, dass die direkt mit einem der Kühlmittelkanäle verbundenen Teilabschnitte des Verbindungskanals von der Oberseite des Zylinderblocks beabstandet angeordnet sind.
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Unter dem Begriff „Mittellinie“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere eine Verbindungslinie von Flächenmittelpunkten von Querschnittsflächen des Verbindungskanals senkrecht zu seiner Erstreckung verstanden werden.
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Bei einer geeigneten Ausgestaltung kann eine zur Wärmeabfuhr dienende Außenfläche des Verbindungskanals vorteilhaft vergrößert werden. Außerdem können im Bereich der Oberseite des Zylinderblocks bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors auftretende Kräfte günstiger abgeleitet werden, wodurch eine Verformung des Stegs zumindest verringert werden kann, was eine erhöhte Maßhaltigkeit beim Betrieb des Verbrennungsmotors ermöglichen kann.
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Die Größe des stumpfen Winkels kann bevorzugt zwischen 105° und 130°, und, besonders bevorzugt, zwischen 110° und 120° betragen.
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Der Verbindungskanal kann mit einem aus dem Stand der Technik (z.B. aus der
EP 0 974 414 A1 ) an sich bekannten Verfahren während der Fertigung des Zylinderblocks hergestellt sein, z.B. durch Verwendung eines verlorenen Gießformkerns aus Salz, Kohlenstoff und/oder Glas.
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In vorteilhaften Ausführungsformen des Zylinderblocks liegt eine Mittellinie des Verbindungskanals im Wesentlichen vollständig in einer Symmetrieebene von zwei benachbart angeordneten Zylinderbohrungen der zumindest zwei Zylinderbohrungen. Dadurch kann eine symmetrische und gleichmäßige Ableitung von Wärme aus dem Bereich des Steges gewährleistet werden.
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Bevorzugt weist der Verbindungskanal zumindest zwei Teilabschnitte mit geradliniger Mittellinie auf. Dadurch kann der Verbindungskanal auf konstruktiv besonders einfache Weise bereitgestellt werden.
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Wenn der Verbindungskanal zumindest zwei Teilabschnitte mit geradliniger Mittellinie aufweist und die Mittellinien von zwei aneinanderstoßenden Teilabschnitten auf einer der Oberseite des Zylinderblocks abgewandten Seite einen stumpfen Winkel bilden, kann eine konstruktiv besonders einfache Lösung für den Verbindungskanal bereitgestellt werden.
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In vorteilhaften Ausführungsformen des Zylinderblocks weist eine Querschnittsfläche des Verbindungskanals in einer Ebene senkrecht zur Mittellinie einen ersten kreissegmentförmigen Flächenabschnitt, einen zweiten kreissegmentförmigen Flächenabschnitt und einen trapezförmigen Flächenabschnitt auf, wobei der trapezförmige Flächenabschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten kreissegmentförmigen Flächenabschnitt angeordnet ist.
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Die in dieser Anmeldung verwendeten Begriffe „erster“, „zweiter“, usw. dienen nur zum Zwecke der Unterscheidung. Insbesondere soll durch ihre Verwendung keine Reihenfolge oder Priorität der im Zusammenhang mit diesen Begriffen genannten Objekte impliziert werden.
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Eine derart ausgeführte Querschnittsfläche des Verbindungskanals ermöglicht eine besonders günstige Kraftaufnahme und -ableitung von im Betrieb des Verbrennungsmotors auftretenden Kräften, mit der eine gleichmäßigere örtliche Verteilung der mechanischen Spannung erreicht werden kann. Weiterhin kann das Fließverhalten des Kühlmittels im Verbindungskanal verbessert werden.
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Bevorzugt weist der erste kreissegmentförmige Flächenabschnitt einen Flächeninhalt auf, der kleiner als ein Flächeninhalt des zweiten kreissegmentförmigen Flächenabschnitts ist. Auf diese Weise kann eine tropfenähnliche Querschnittsform mit einer besonders hohen mechanischen Festigkeit des Verbindungskanals erreicht werden.
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Eine besonders hohe mechanische Festigkeit des Verbindungskanals kann insbesondere dann erreicht werden, wenn der erste kreissegmentförmige Flächenabschnitt näher an der Oberseite des Zylinderblocks angeordnet ist als der zweite kreissegmentförmige Flächenabschnitt.
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In vorteilhaften Ausführungsformen des Zylinderblocks ist zumindest einer der kreissegmentförmigen Flächenabschnitte als Halbkreisfläche ausgebildet. Auf diese Weise können Ecken in der Querschnittsfläche des Verbindungskanals an einem Übergang des kreissegmentförmigen Flächenabschnitts zum trapezförmigen Flächenabschnitt vermieden werden, wodurch an diesem Übergang eine günstige Kraftaufnahme und -ableitung und besonders geringe hydraulische Verluste eines durch den Verbindungskanal strömenden Kühlmittels ermöglicht sind.
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Besonders bevorzugt sind sowohl der erste kreissegmentförmige Flächenabschnitt als auch der zweite kreissegmentförmige Flächenabschnitt als Halbkreisfläche ausgebildet. In diesem Fall kann die Querschnittsfläche des Verbindungskanals unter vollständiger Vermeidung von Ecken ausgeführt werden, und die günstige Kraftaufnahme und -ableitung und der besonders geringe hydraulische Verluste können für den gesamten Verbindungskanal erzielt werden.
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In vorteilhaften Ausführungsformen des Zylinderblocks ist ein Entlüftungskanal vorgesehen, der einen der Oberseite des Zylinderblocks am nächsten zugewandten Teilbereich des Verbindungskanals strömungstechnisch mit der Oberseite des Zylinderblocks verbindet. Auf diese Weise können die insbesondere bei Verwendung eines Split-Cooling-Systems in einer Warmlaufphase des Verbrennungsmotors potenziell im Kühlmittel durch Erhitzung entstehenden Dampfblasen abgeführt und so ein Kühlmittelfluss durch den Verbindungskanal aufrechterhalten werden, wodurch die Kühlung des Stegs verbessert werden kann.
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Insbesondere kann an einer Unterseite des Zylinderkopfs ein Kühlmittelkanal angeordnet sein, so dass durch den Entlüftungskanal eine strömungstechnische Verbindung durch eine vorgesehene Öffnung in einer üblicherweise vorhandenen Zylinderkopfdichtung hindurch vom Verbindungskanal zum Kühlmittelkanal des Zylinderkopfs herstellbar ist.
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In bevorzugter Ausführung wird der erfindungsgemäße Zylinderblock für einen mehrzylindrigen Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug verwendet.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:
- 1 einen erfindungsgemäßen Zylinderblock eines Verbrennungsmotors in einer geschnittenen, perspektivischen Teilansicht von oben,
- 2 eine Querschnittsfläche des Verbindungskanals des Zylinderblocks gemäß 1, und
- 3a - 3f weitere mögliche Ausführungsformen eines Verbindungskanals in einer schematisierten Darstellung.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zylinderblocks 10 eines Verbrennungsmotors in einer geschnittenen, schematisierten, perspektivischen Teilansicht von oben.
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Der Zylinderblock 10 weist z.B. vier in Reihe angeordnete Zylinderbohrungen 18 auf, von denen in der 1 eine der vier Zylinderbohrungen dargestellt ist. Die Zylinderbohrungen 18 erstrecken sich von einer Oberseite 12 des Zylinderblocks 10 in diesen hinein. Benachbarte Zylinderbohrungen 18 bilden einen zwischen den Zylinderbohrungen 18 angeordneten Steg 24 aus, der sich von der Oberseite 12 des Zylinderblocks 10 zwischen den Zylinderbohrungen 18 in den Zylinderblock 10 erstreckt.
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Die Schnittebene der 1 ist senkrecht zur Oberseite 12 des Zylinderblocks 10 angeordnet und verläuft entlang einer auf der Oberseite 12 des Zylinderblocks 10 gedachten Symmetrielinie 20 zwischen zwei benachbarten Zylinderbohrungen 18.
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Der Zylinderblock 10 weist einen die Zylinderbohrungen 18 teilweise umfänglich umgebenden, außerhalb der Stege 24 verlaufenden Kühlmittelkanal 22 zur Kühlung der Zylinderbohrungen 18 mittels eines Kühlmittels auf. In der Nähe des Kühlmittelkanals 22 sind im Zylinderblock 10 senkrecht zur Oberseite 12 angeordnete Gewindelöcher 16 vorgesehen, mit denen der Zylinderblock 10 mit einem Zylinderkopf und einer dazwischenliegenden Zylinderkopfdichtung in an sich bekannter Weise verbunden und derart in einem Verbrennungsmotor verwendet werden kann.
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Zur Verbesserung der Kühlung des Steges 24 zwischen den Zylinderbohrungen 18 ist der Zylinderblock 10 an allen drei Stegen 24 mit einem Verbindungskanal 26 ausgestattet, der eine strömungstechnische Verbindung zwischen ansonsten durch den Steg 24 getrennten Teilen des Kühlmittelkanals 22 herstellt. Der Verbindungskanal 26 ist an allen drei Stegen 24 des Zylinderblocks 10 in gleicher Weise ausgeführt. Im Folgenden wird daher die Ausführung eines der Verbindungskanäle 26 stellvertretend für alle Verbindungskanäle 26 beschrieben.
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Der Verbindungskanal 26 ist vollständig innerhalb des Stegs 24 angeordnet, so dass direkt mit dem Kühlmittelkanal 22 verbundene Teilabschnitte des Verbindungskanals 26 von der Oberseite 12 des Zylinderblocks 10 beabstandet angeordnet sind.
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Der Verbindungskanal 26 weist einen ersten Teilabschnitt 301 und einen zweiten Teilabschnitt 302 mit jeweils geradliniger Mittellinie 321, 322 auf. Eine aus den Mittellinien 321, 322 der Teilabschnitte 301, 302 zusammengesetzte Mittellinie 28 des Verbindungskanals 26 liegt vollständig in einer zwischen zwei benachbart angeordneten Zylinderbohrungen 18 angeordneten Symmetrieebene der beiden Zylinderbohrungen 18. Die Schnittebene der 1 stimmt mit der Symmetrieebene der beiden Zylinderbohrungen 18 überein.
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Die Mittellinie 28 des Verbindungskanals 26 bildet an dem ersten Teilabschnitt 301, der direkt mit dem in 1 links dargestellten Teil des Kühlmittelkanals 22 verbunden ist, mit einer senkrecht zur Oberseite 12 des Zylinderblocks 10 angeordneten Richtung 14 (im Folgenden: „senkrechte Richtung“) auf einer der Oberseite 12 des Zylinderblocks 10 abgewandten Seite einen stumpfen Winkel α1 von etwa 115° aus. Die Mittellinie 28 des Verbindungskanals 26 bildet an dem zweiten Teilabschnitt 302, der direkt mit dem in 1 rechts dargestellten Teil des Kühlmittelkanals 22 verbunden ist, mit der senkrechten Richtung 14 auf einer der Oberseite 12 des Zylinderblocks 10 abgewandten Seite ebenfalls einen stumpfen Winkel α2 von etwa 115° aus. Diese Anordnung ist in schematisierter Weise auch in 3a dargestellt. Somit bilden die Mittellinien 321, 322 der zwei aneinanderstoßenden Teilabschnitte 301, 302 an der Stoßstelle auf einer der Oberseite 12 des Zylinderblocks 10 abgewandten Seite einen stumpfen Winkel γ von etwa 130°.
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In dieser speziellen Ausführungsform sind der stumpfe Winkel α1 zwischen der Mittellinie 321 des ersten Teilabschnitts 301 und der senkrechten Richtung 14 und der stumpfe Winkel α2 zwischen der Mittellinie 322 des zweiten Teilabschnitts 302 und der senkrechten Richtung 14 von gleicher Größe (3a). In anderen Ausführungsformen können ein stumpfer Winkel α1 zwischen der Mittellinie 321 des ersten Teilabschnitts 301 und der senkrechten Richtung 14 und ein stumpfer Winkel α2 zwischen der Mittellinie 322 des zweiten Teilabschnitts 302 und der senkrechten Richtung 14 unterschiedlich groß ausgeführt sein, wie dies beispielhaft in 3b gezeigt ist.
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In anderen, ebenfalls von der Erfindung eingeschlossenen Ausführungsformen des Verbindungskanals 26 kann ein stumpfer Winkel α1 zwischen der Mittellinie 321 des ersten Teilabschnitts 301 und der senkrechten Richtung 14 und ein anderer stumpfer Winkel α2 zwischen der Mittellinie 322 des zweiten Teilabschnitts 302 und der senkrechten Richtung 14 ausgeführt sein, während die Mittellinien 321, 322 der zwei aneinanderstoßenden Teilabschnitte 301, 302 an ihrer Stoßstelle auf einer der Oberseite 12 des Zylinderblocks 10 abgewandten Seite einen spitzen Winkel γ1 bilden. Ein entsprechendes Beispiel ist in 3c wiedergegeben.
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Obwohl der Verbindungskanal 26 in dieser speziellen Ausführungsform zwei Teilabschnitte 301, 302 mit geradliniger Mittellinie 321, 322 aufweist, ist ebenfalls im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass der Verbindungskanal 26 in anderen Ausführungsformen mehr als zwei, beispielsweise drei, Teilabschnitte mit geradliniger Mittellinie 321, 322, 323 umfasst (3d und 3e).
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Ebenso kann es vorgesehen sein, dass der Verbindungskanal 26 in einer anderen Ausführungsform eine Vielzahl von Teilabschnitten mit geradliniger Mittellinie aufweisen kann, wobei diese Vielzahl eine Anzahl von beispielsweise mehr als 50 oder mehr als 100 sein kann, und dass eine Mittellinie 28 dieses Verbindungskanals 26 dann einer gekrümmten Linie angenähert ist, wie dies in 3f gezeigt ist.
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In den in den 3a bis 3f schematisiert dargestellten Ausführungsformen weist der Verbindungskanal 26 einen Teilbereich 34 auf, der zumindest einen Teil zumindest zweier Teilabschnitte mit geradliniger Mittellinie 321, 322, 323 umfasst, wobei dieser Teilbereich 34 der Oberseite 12 des Zylinderblocks 10 am nächsten angeordnet ist. Im Teilbereich 34 werden sich in einer Warmlaufphase des Verbrennungsmotors bevorzugt potenziell im Kühlmittel durch Erhitzung entstehende Dampfblasen sammeln, wodurch ein Kühlmittelfluss durch den Verbindungskanal 26 gehemmt sein kann.
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Zur Abhilfe ist im Zylinderblock 10 an jedem der Verbindungskanäle 26 ein geradlinig ausgeführter Entlüftungskanal 36 vorgesehen (1). Der Entlüftungskanal 36 verbindet einen der im Teilbereich 34 umfassten Teilabschnitte 301 des Verbindungskanals 26 strömungstechnisch mit der Oberseite 12 des Zylinderblocks 10, von wo er durch speziell vorgesehene Öffnungen in der Zylinderkopfdichtung in einen Kühlkanal des Zylinderkopfs abgeleitet werden kann (nicht dargestellt), so dass ein steter Kühlmittelfluss durch den Verbindungskanal 26 gewährleistet werden kann.
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2 zeigt eine Querschnittsfläche 38 des Verbindungskanals 26 des Zylinderblocks 10 gemäß 1 in einer Schnittebene senkrecht zur Mittellinie 321 des Teilabschnitts 301. Die Querschnittsfläche 38 weist einen ersten kreissegmentförmigen Flächenabschnitt 40 und einen zweiten kreissegmentförmigen Flächenabschnitt 42 auf, die beide jeweils als Halbkreisfläche ausgebildet sind, so dass eine den jeweiligen Flächenabschnitt 40, 42 begrenzende Kreissehne einem Durchmesser des jeweiligen Kreises entspricht. Der erste kreissegmentförmige Flächenabschnitt 40 und der zweite kreissegmentförmige Flächenabschnitt 42 sind in der senkrechten Richtung 14 voneinander beabstandet angeordnet, wobei der erste kreissegmentförmige Flächenabschnitt 40 näher an der Oberseite 12 des Zylinderblocks 10 angeordnet ist. Der erste kreissegmentförmige Flächenabschnitt 40 weist einen Flächeninhalt auf, der kleiner als ein Flächeninhalt des zweiten kreissegmentförmigen Flächenabschnitts 42 ist.
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Die Querschnittsfläche 38 des Verbindungskanals 26 weist ferner einen trapezförmigen Flächenabschnitt 44 auf, der insbesondere in Form eines gleichschenkligen Trapezes ausgeführt und zwischen dem ersten kreissegmentförmigen Flächenabschnitt 40 und dem zweiten kreissegmentförmigen Flächenabschnitt 42 und an diese anschließend angeordnet ist. Die kürzere der beiden parallelen Seiten des Trapezes stimmt mit der Kreissehne (dem Durchmesser) des ersten kreissegmentförmigen Flächenabschnitts 40 überein. Die längere der beiden parallelen Seiten des Trapezes stimmt mit der Kreissehne (dem Durchmesser) des zweiten kreissegmentförmigen Flächenabschnitts 42 überein. Wie aus der 2 ersichtlich kann die Querschnittsfläche 38 des Verbindungskanals 26 auf diese Weise ohne Ecken ausgeführt werden. Die einzige Ecke innerhalb des Verbindungskanals 26 ergibt sich an der Stoßstelle der zwei aneinanderstoßenden Teilabschnitte 301, 302, woraus sich die beschriebenen Vorteile in Bezug auf eine Strömung des Kühlmittels und auf eine Kraftaufnahme und -ableitung von in einem Betrieb des Verbrennungsmotors auftretenden Kräften ergeben.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Zylinderblock
- 12
- Oberseite
- 14
- senkrechte Richtung
- 16
- Gewindeloch
- 18
- Zylinderbohrung
- 20
- Symmetrielinie
- 22
- Kühlmittelkanal
- 24
- Steg
- 26
- Verbindungskanal
- 28
- Mittellinie
- 30
- Teilabschnitt
- 32
- Mittellinie
- 34
- Teilbereich
- 36
- Entlüftungskanal
- 38
- Querschnittsfläche
- 40
- kreissegmentförmiger Flächenabschnitt
- 42
- kreissegmentförmiger Flächenabschnitt
- 44
- trapezförmiger Flächenabschnitt
- α1
- Winkel
- α2
- Winkel
- γ
- Winkel
- γ1
- Winkel
