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Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelkreislauf für einen Motorblock einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Kühlmittelkreisläufe für Motorblöcke von Verbrennungskraftmaschinen sind bekannt. Aufgrund hoher Verbrennungstemperaturen in Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine ist deren Kurbelgehäuse, welcher Zylinder der Verbrennungskraftmaschine umfasst, und Zylinderkopf, welcher zum Ladungswechsel ausgebildete Ventile aufweist und mit dessen Hilfe die Brennräume ausgebildet sind, zur Kühlung üblicherweise von Kühlmittel durchströmbar ausgebildet.
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Es handelt sich um eine so genannte Wasserkühlung für im Kurbelgehäuse angeordnete Zylinder der Verbrennungskraftmaschine. Zur Kühlung ist jedem Zylinder ein Kühlmantel zugeordnet. Der Kühlmantel ist den Zylinder über dessen Umfang und im Wesentlichen entlang einer Zylinderlängsachse des Zylinders umfassend ausgebildet. Der Kühlmantel kann in Richtung der Zylinderlängsachse abschnittsweise, somit einzelne durchströmbare, durchströmbar miteinander verbundene Kühlringe aufweisend ausgebildet sein oder er ist in Form eines durchströmbaren Zylinders ausgeführt. Der Kühlmantel weist einen Kühlmitteleintritt und einen Kühlmittelaustritt auf, die einer Durchströmung des Kühlmantels dienen. Der Kühlmitteleintritt und der Kühlmittelaustritt sind mit einem Kreislaufabschnitt des Kühlmittelkreislaufes über ein Zulaufelement bzw. Ablaufelement verbunden.
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Es hat sich gezeigt, dass die thermische Belastung des Zylinders in einem dem Zylinderkopf zugewandt ausgebildeten Bereich höher ist als im vom Zylinderkopf abgewandten Bereich, welcher üblicherweise einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine zugewandt angeordnet ist. Somit ist eine bedarfsgerechte Kühlung, welche der über die Zylinderlängsachse unterschiedlich benötigte Kühlwirkung Rechnung trägt, insbesondere unter dem Gesichtspunkt einer Verbrauchsreduzierung der Verbrennungskraftmaschine, angebracht.
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Zur bedarfsgerechten Kühlung des Zylinders geht aus der Patentschrift
US 5,233,947 A ein Kühlmittelkreislauf für einen Motorblock einer Verbrennungskraftmaschine hervor, dessen Kühlmantel sich ausgehend vom Zylinderkopf in Richtung eines vom Zylinderkopf abgewandt ausgebildeten Zylinderendes des Zylinders verjüngend ausgeführt ist. Ein dem Kühlmantel zugeordneter Kühlmitteleintritt sowie ein Kühlmittelaustritt weisen ein Zulaufelement bzw. ein Ablaufelement auf, deren Anschlussquerschnitte einem zugeordneten Kreislaufabschnitt des Kühlmittelkreislaufes sowie dem Kühlmantel zugewandt gleich ausgebildet sind. Eine bedarfsgerechte Kühlung wird über die Form des Kühlmantels erreicht.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Kühlmittelkreislauf für einen Motorblock einer Verbrennungskraftmaschine anzugeben, wobei eine bedarfsgerechte Kühlung insbesondere kostengünstig realisierbar ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Kühlmittelkreislauf für einen Motorblocks einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßer Kühlmittelkreislauf ist für einen Motorblock bzw. Kurbelgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen. Das Kurbelgehäuse weist Zylinderlaufbahnen auf, wobei das Kurbelgehäuse mit Hilfe von Kühlkanälen des Kühlmittelkreislaufes kühlmitteldurchströmbar ausgebildet ist. Einem Zylinder des Kurbelgehäuses ist ein, ihn zumindest über seinem Umfang umfassend ausgebildeten, Kühlmantel des Kühlmittelkreislaufes zugeordnet, welcher einen Kühlmitteleintritt und einen Kühlmittelaustritt zur Durchströmung des Kühlmantels besitzt. Der Kühlmitteleintritt ist mit einem ersten Kreislaufabschnitt des Kühlkreislaufes und der Kühlmittelaustritt ist mit einem zweiten Kreislaufabschnitt des Kühlmittelkreislaufes durchströmbar verbunden, wobei zwischen dem ersten Kreislaufabschnitt und dem Kühlmitteleintritt ein durchströmbares Zulaufelement und zwischen dem zweiten Kreislaufabschnitt und dem Kühlmittelaustritt ein durchströmbares Ablaufelement angeordnet ist. Das Zulaufelement weist einen dem ersten Kreislaufabschnitt zugewandt angeordneten erster Anschlussquerschnitt und einen dem Kühlmitteleintritt zugewandt angeordneten zweiten Anschlussquerschnitt auf, und das Ablaufelement weist einen dem Kühlmittelaustritt zugewandt angeordneter dritten Anschlussquerschnitt und einen dem zweiten Kreislaufabschnitt zugewandt angeordneten vierten Anschlussquerschnitt auf. Erfindungsgemäß sind zur bedarfsgerechten Kühlung des Zylinders der erste Anschlussquerschnitt und/oder der zweite Anschlussquerschnitt und/oder der dritte Anschlussquerschnitt und/oder der vierte Anschlussquerschnitt voneinander abweichend ausgebildet. Der Vorteil der zumindest zwei voneinander abweichend ausgebildeten Anschlussquerschnitte ist in einer Beeinflussung einer Strömungsgeschwindigkeit stromab bzw. stromauf der Anschlussquerschnitte zu sehen. So kann in Abhängigkeit der unterschiedlichen Anschlussquerschnitte eine Drosselung und/oder eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im Kühlmantel realisiert werden, wodurch sich in Abhängigkeit einer Form des Kühlmantels dessen Kühlwirkung entlang einer Zylinderlängsachse einstellen lässt.
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Zur Herbeiführung einer Strömungsreduzierung im Zulaufelement und/oder im Ablaufelement ist der erste Anschlussquerschnitt kleiner ausgeführt als der zweite Anschlussquerschnitt und/oder der vierte Anschlussquerschnitt kleiner ausgebildet als der dritte Anschlussquerschnitt. So lässt sich im Zulaufelement ein Strömungsberuhigung vor Eintritt in den Kühlmantel herbeiführen, wodurch sich eine verbesserte Strömungslenkung in den Kühlmantel erzielen lässt. Das über den Kühlmantel in das Ablaufelement strömende Kühlmittel wird durch eine Querschnittsverkleinerung in Strömungsrichtung zur Beschleunigung angeregt, so dass das Kühlmittel eine höhere Austrittsgeschwindigkeit aufweist und somit ein beschleunigtes Ausströmen des Kühlmittels aus dem Ablaufelement vorliegt, wodurch eine effiziente Kühlung realisiert ist.
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In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung sind das Zulaufelement und/oder das Ablaufelement in Richtung einer Zylinderlängsachse und/oder in radialer Richtung einen trapezformartigen und/oder quaderförmigen Querschnitt aufweisend ausgebildet.
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Die bedarfsgerechte Kühlung des erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislaufes lässt sich weiter verbessern indem das Zulaufelement ein Einsatzelement aufnehmbar ausgebildet ist. Mit Hilfe des Einsatzelementes ist eine Strömungsführung des Kühlmittels erwirkbar, die in dem dem Zylinderkopf zugewandt ausgebildeten Bereich des Kühlmantels eine stärkere Durchströmung desselben herbeiführt als in dem vom Zylinderkopf abgewandt ausgebildeten Bereich. So kann bspw. ausgehend vom ersten Anschlussquerschnitt des Zulaufelementes, über welchen Kühlmittel in das Zulaufelement einströmt, die Strömung so gelenkt werden, das sie überwiegend geradlinig in einen dem Zylinderkopf zugewandt ausgebildeten oberen Bereich des zweiten Anschlussquerschnitts geführt wird, wohingegen sie in einen mittleren und/oder unteren Bereich des zweiten Anschlussquerschnitts abgewinkelt geleitet wird, wodurch aufgrund von Strömungsverlusten eine Geschwindigkeitsreduzierung erzielt wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislaufes ist der Kühlmantel aus zumindest zwei Kühlringen ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass der Kühlmantel in Richtung der Zylinderlängsachse abschnittsweise ausgebildet ist, wobei zwischen den zumindest zwei Kühlringen ein nicht von Kühlmittel durchströmter Abschnitt vorliegt. Dies hat den Vorteil, dass eine Durchströmung der Kühlringe wesentlich schneller herbeigeführt kann, im Vergleich zu einem hohlzlinderförmig ausgeführten Kühlmantel, in welchem sich das Kühlmittel, verglichen mit dem Kühlmittel in den Kühlringen, träge verhält. Somit kann mit dem vorgeschlagenen Kühlmantel bereits mit einem geringeren gesamten Durchströmungsquerschnitt eine zumindest gleiche Kühlwirkung erzielt werden, da der Kühlmittelaustausch schneller erfolgt.
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Eine verbesserte Kühlwirkung lässt sich weiter dadurch erzielen, dass die Kühlringe ausgehend vom Zulaufelement unabhängig voneinander mit Kühlmittel versorgt sind. Das heißt, dass die Kühlringe des Kühlmantels in dieser Ausbildung nicht miteinander durchströmbar verbunden sind. Eine entsprechende Verbindung würde eine in Richtung der Zylinderlängsachse ausgebildete Strömung provozieren, welche einen negativen Einfluss auf die Kühlwirkung hat, da das entlang der Zylinderlängsachse strömende Kühlmittel bei seinem Eintritt in den nächstliegenden Kühlring aufgrund von Wandwärmeverlusten bereits eine reduzierte Kühlwirkung aufweist.
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In einer anderen Ausbildung sind die Kühlringe miteinander durchströmbar verbunden. Es findet ein Austausch von Kühlmittel zwischen den Kühlringen statt. Hierfür sind Übersprechstellen vorgesehen, welche entlang der Kühlringe so ausgebildet sind, dass sie einen Austausch von Kühlmittel zulassen. Der Austausch findet von einem Kühlring zu seinem benachbarten in Zylinderlängsachse oberhalb angeordneten anderen Kühlring statt. Dies hat den Vorteil, dass kühleres Kühlmittel aus einem unteren Kühlring in wärmeres Kühlmittel von einem weiteren Kühlring oberhalb strömen kann.
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Eine bevorzugte bedarfsabhängige Kühlwirkung lässt sich mit den Kühlringen erreichen, deren Strömungsquerschnitte ausgehend vom Zylinderkopf in Richtung des vom Zylinderkopf abgewandt ausgebildeten Endes des Zylinders oder des Kühlmantels zunehmend ausgebildet ist. Das bedeutet, dass im oberen, dem Zylinderkopf nahen und somit der Brennkammer nahen Abschnitt des Zylinders mit Hilfe eines kleineren Strömungsquerschnitts des dort angeordneten Kühlrings eine größere Kühlwirkung aufgrund einer höheren Strömungsgeschwindigkeit erzielbar ist, wohingegen in unteren Bereichen des Zylinders, in denen keine so große Kühlwirkung notwendig ist, mit Hilfe größerer Strömungsquerschnitte des oder der dort angeordneten Kühlringe eine geringere Kühlwirkung erzielbar ist.
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Ebenso lässt sich mit Hilfe einer bestimmten Anordnung der Anschlussquerschnitte zueinander eine bedarfsorientierte Kühlung erzielen. Sofern ein erster Mittelpunkt des ersten Anschlussquerschnitts in Richtung der Zylinderlängsachse dem Zylinderkopf näher ausgebildet ist als ein zweiter Mittelpunkt des zweiten Anschlussquerschnitts und/oder ein dritter Mittelpunkt des dritten Anschlussquerschnitts in Richtung der Zylinderlängsachse vom Zylinderkopf weiter entfernt ausgebildet ist als ein vierter Mittelpunkt des vierten Anschlussquerschnitts kann ein trichterförmiges Zulaufelement und/oder ein trichterförmiges Ablaufelement realisiert werden, wobei, da bevorzugt der zweite Anschlussquerschnitt und/oder der dritte Anschlussquerschnitt größer ausgebildet ist als der erste Anschlussquerschnitt bzw. der vierte Anschlussquerschnitt, eine verzögerte Zuströmung zu dem vom Zylinderkopf abgewandt ausgebildeten Bereich des Kühlmantels bzw. eine verzögerte Abströmung aus diesem Bereich herbeigeführt werden, wodurch eine geringere Kühlwirkung in diesem Bereich als im übrigen, d.h. oberen Bereich des Kühlmantels herbeigeführt ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislaufes sind das Zulaufelement und/oder das Ablaufelement und/oder der Kühlmantel mit Hilfe von sich an einem Kernlagerelement abstützenden Kernen hergestellt. Das heißt mit anderen Worten, dass eine Gussform des Kurbelgehäuses, welches gießtechnisch mit Hilfe der Gussform hergestellt ist, zur Realisierung des Kühlmittelkreislaufes im Kurbelgehäuse einen entsprechenden Kerneinsatz aufweist, wobei der Kerneinsatz auch die zur Herbeiführung von Schraubenöffnungen im Kurbelgehäuse notwendigen Kernlagerelementen umfasst. Dies hat den Vorteil, dass der zur kostengünstigen Ausbildung des Kühlmittelkreislaufes notwendige Kerneinsatz an den Kernlagerelementen abstützbar ausgebildet ist, wobei bevorzugt die nahe den Kernlagerelementen angeordneten Kernteile des Zulaufelementes, bzw. des Ablaufelementes bzw. des Kühlmantels sich an den Kernlagerelementen abstützend ausgebildet sind. Somit müssen nicht zur Realisierung der vorstehend genannten Kühlmittelkreislaufelemente weitere Stützelemente in der Gussform vorgesehen werden.
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Der erfindungsgemäße Kühlmittelkreislauf ist insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, welche in Form eines Boxermotors ausgestaltet ist. Der Boxermotor zeichnet sich durch seine geringe Bauhöhe aus, da die Zylinder als so genannte liegende Zylinder ausgeführt sind. Somit eignet er sich bevorzugt als Unterflurmotor oder Heckmotor.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Es zeigen:
- 1 in einem Querschnitt ein Kurbelgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislauf,
- 2 in einem Längsschnitt einen Ausschnitt des Kurbelgehäuses gem. 1,
- 3 in einer perspektivischen Darstellung einen Kerneinsatz für die Verbrennungskraftmaschine gem. 1,
- 4 in einer perspektivischen Darstellung einen Kühlmantelkern mit Elementkernen des Kerneinsatzes gem. 3,
- 5 in einer Draufsicht den Kühlmantelkern mit Elementkernen gem. 4,
- 6 in einer Draufsicht den Kühlmantelkern mit Elementkernen und Anbindungselementen an Kernlagerelementen,
- 7 in einem Halbschnittausschnitt den Kühlmantelkern des erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislaufes in einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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In 1 ist ein Kurbelgehäuse 1 einer Verbrennungskraftmaschine 3 aufweisend einen erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislauf 4 illustriert. Das Kurbelgehäuse 1, welches in einem Längsschnitt in 2 illustriert ist, umfasst drei Zylinder 5, welche in Richtung einer Längsachse 6 des Kurbelgehäuses 1 nebeneinander angeordnet sind. Der Zylinder 5 ist zur Aufnahme eines nicht näher dargestellten Kolbens ausgestaltet, welcher sich entlang einer Zylinderlängsachse 7 oszillierend bewegt. Ebenso könnte im Zylinder auch eine nicht näher dargestellte Zylinderbüchse vorgesehen sein, in deren Hohlraum sich der Kolben bewegt. Mit Hilfe des Zylinderkopfes sind nicht näher dargestellter Brennräume der Zylinder 5 ausgebildet. Die Verbrennungskraftmaschine 3 ist in Form eines Boxermotors ausgebildet.
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Im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 3 wird im Brennraum ein KraftstoffLuftgemisch unter Ausbildung hoher Temperaturen und hoher Drücke verbrannt. Zur Kühlung des Kurbelgehäuses 1 ist der Kühlmittelkreislauf 4 bestehend aus mehreren durchströmbar miteinander verbundenen Kühlkanälen 8 im Kurbelgehäuse 1 ausgebildet.
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Der Kühlmittelkreislauf 4 umfasst weiter für jeden Zylinder 5 einen Kühlmantel 9, welcher den Zylinder 5 über dessen Umfang umfassend ausgebildet ist. Die Kühlmäntel 9 sind parallel durchströmbar mit Hilfe der Kühlkanäle 8 im Kühlmittelkreislauf 4 ausgebildet. Ebenso könnten sie grundsätzlich auch seriell durchströmbar angeordnet sein.
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Ein den Kühlmittelkreislauf 4 durchströmendes Kühlmittel, bevorzugt in Form von Kühlwasser, tritt an einem nicht näher dargestellten Kreislaufeintritt des Kühlmittelkreislaufes 4 in diesen ein und durchströmt die Kühlkanäle 8 sowie die mit den Kühlkanälen 8 durchströmbar verbundenen Kühlmäntel 9 um danach aus einem nicht näher dargestellten Kreislaufaustritt aus dem Kühlkreislauf 4 auszutreten und vor seinem erneuten Eintritt in den Kühlkreislauf 4 in einem nicht näher dargestellten Kühler gekühlt zu werden.
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Der Kühlmantel 9 weist einen Kühlmitteleintritt 10 und einen im vorliegenden Ausführungsbeispiel diametral gegenüberliegend angeordneten Kühlmittelaustritt 11 zur Durchströmung des Kühlmantels 9 auf. Der Kühlmitteleintritt 10 ist mit einem ersten Kreislaufabschnitt 12 des Kühlkreislaufes 4 und der Kühlmittelaustritt 11 ist mit einem zweiten Kreislaufabschnitt 12 des Kühlmittelkreislaufes 4 durchströmbar verbunden, wobei die Kreislaufabschnitte 12, 13 Abschnitte der Kühlkanäle 8 sind.
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Zwischen dem ersten Kreislaufabschnitt 12 und dem Kühlmitteleintritt 10 ist ein durchströmbares Zulaufelement 14 ausgebildet, über welches Kühlmittel ausgehend vom Kühlkanal 8 und dem ersten Kreislaufabschnitt 12 in den Kühlmantel 9 strömen kann. Zur Umströmung und demgemäß zur Ausströmung aus dem Kühlmantel 9 ist zwischen dem zweiten Kreislaufabschnitt 13 und dem Kühlmittelaustritt 11 ein durchströmbares Ablaufelement 15 angeordnet, wobei das Kühlmittel über den Kühlmittelaustritt 11 in das Ablaufelement 15 und von dort in den zweiten Kreislaufabschnitt 13 strömen kann.
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Das Zulaufelement 14 weist einen dem ersten Kreislaufabschnitt 12 zugewandt angeordneten durchströmbaren ersten Anschlussquerschnitt 16 und einen dem Kühlmitteleintritt 10 zugewandt angeordneten durchströmbaren zweiten Anschlussquerschnitt 17 auf, wie insbesondere den 4 bis 7 entnommen werden kann. Ebenso weist das Ablaufelement 15 einen dem Kühlmittelaustritt 11 zugewandt angeordneten durchströmbaren dritten Anschlussquerschnitt 18 und einen dem zweiten Kreislaufabschnitt 13 zugewandt angeordneten durchströmbaren vierten Anschlussquerschnitt 19 auf. Das heißt mit anderen Worten, dass die Anschlussquerschnitte 16, 17, 18, 19 den Kreislaufabschnitten 12, 13 bzw. dem Kühlmitteleintritt 10 und dem Kühlmittelaustritt 11 gegenüberliegend ausgebildet sind.
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In den 3 bis 7 ist der Kühlmittelkreislauf 4, insbesondere der Kühlmantel 9 und das Zulaufelement 14 sowie das Ablaufelement 15 mit Hilfe im Gießverfahren einzusetzender Kerne veranschaulicht. So wird der im Kurbelgehäuse 1 durchströmbare Kühlmittelkreislauf 4 mit Hilfe des in 3 illustrierten Kerneinsatzes 20, welcher an so genannten Kernlagerelementen 21 abgestützt angeordnet ist, und somit diese umfassend, ausgebildet. Der Kerneinsatz 20 wird in der Herstellung des Kurbelgehäuses 1 zur Ausbildung des Kühlmittelkreislaufes 4 in eine nicht näher dargestellte Gussform des Kurbelgehäuses 1 eingesetzt.
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An dieser Stelle sei erwähnt, dass in den 3 bis 7 zwar die Kerne der entsprechenden Kühlmittelkreislaufelemente abgebildet sind, diese jedoch auch die Bezugszeichen der entsprechenden Kühlmittelkreislaufelemente tragen.
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Dem Kühlmantel 9 ist zur Ausbildung des durchströmbaren Kühlmantels 9 ein Kühlmantelkern 22 des Kerneinsatzes 20 zugeordnet. Der Kühlmantel 9 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist in Form von mehreren in Richtung der Zylinderlängsachse 7 voneinander parallel beabstandete Kühlringe 23 ausgeführt. Ebenso könnte der Kühlmantel 9 auch in Form eines Hohlzylinders ausgeführt sein.
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Die Kühlringe 23 weisen jeweils einen Strömungsquerschnitt 24 auf, wobei mit Hilfe unterschiedlich großer Strömungsquerschnitte 24 der einzelnen Kühlringe 23 ebenfalls die bedarfsgerechte Kühlung herbeiführbar und ebenso in Verbindung mit den vorstehend und nachstehend genannten weiteren Merkmalen diese wesentlich unterstützen kann. So verkleinert sich der Strömungsquerschnitt 24 der einzelnen Kühlringe 23, bevorzugt stetig, ausgehend von dem dem Zylinderkopf am nächsten angeordneten Kühlring 23 in Richtung der Zylinderlängsachse 7 zum vom Zylinderkopf abgewandt ausgeführten Ende 25 des Zylinders 5, diesem am nächsten angeordneten Kühlring 23.
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Die Kühlringe 23 sind ausgehend vom Zulaufelement 14 voneinander unabhängig mit Kühlmittel versorgt. Das heißt mit anderen Worten, dass eine Einspeisung des Kühlmittels in jeden einzelnen Kühlring 23 ausschließlich im Zulaufelement 14 erfolgt und die Kühlringe 23 nicht durch bspw. Verbindungskanäle miteinander durchströmbar verbunden sind.
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In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform sind die einzelnen Kühlringe 23 an mindestens einer Übersprechstelle mit dem jeweils entlang der Zylinderlängsachse benachbarten Kühlring fluidisch verbunden. Die mindestens eine Übersprechstelle pro Kühlring ist so ausgebildet, dass bevorzugt Kühlmittel von einem ersten Kühlring 23 in einen benachbarten zweiten Kühlring, welcher oberhalb des ersten Kühlrings positioniert ist, strömt. Die Übersprechstellen sind entlang der Zylinderlängsachse vertikal übereinander und in einer anderen Ausführungsform entlang des Kühlrings radial verteilt angeordnet.
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Zur Strömungsregulierung des den Kühlmantel 9 durchströmenden Kühlmittels sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste Anschlussquerschnitt 16 sowie der vierte Anschlussquerschnitt 19 kleiner ausgeführt als der zweite Anschlussquerschnitt 17 bzw. der dritte Anschlussquerschnitt 18. Dies hat den Vorteil, dass sich aufgrund der Querschnittserweiterung eine Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels im Zulaufelement 14 zur verbesserten Verteilung im Kühlmantel 9 verringert, wohingegen sie sich im Ablaufelement 15 am vierten Anschlussquerschnitt 19 zur optimierten Ausströmung steigert.
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Das Zulaufelement 14 und das Ablaufelement 15 sind im vorgestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen identisch ausgebildet. Dies ist nicht zwingend notwendig, sondern dies kann von den Anforderungen an den Kühlkreislauf, insbesondere in Abhängigkeit einer Spitzenleistung der Verbrennungskraftmaschine entsprechend abweichend gestaltet werden.
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Wie in 1 illustriert, sind das Zulaufelement 14 und das Ablaufelement 15 in Richtung der Zylinderlängsachse 7 mit einem trapezformartigen Querschnitt ausgebildet, wodurch sich auf einfache Weise die verschieden großen Anschlussquerschnitte 16, 17, 18, 19 realisieren lassen. Ebenso ist 5, der Draufsicht des Kühlmantelkerns 22 mit einem Elementkern 27 für das Zulaufelement 14 und einem Elementkern 27 für das Ablaufelement 15 zu entnehmen, dass auch in radialer Richtung das Zulaufelement 14 und das Ablaufelement 15 einen trapezformartigen Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt kann auch eine quaderförmige oder sonstige geometrische Ausprägung aufweisen.
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Eine weitere Verbesserung der bedarfsgerechten Kühlung lässt sich erreichen, indem ein erster Mittelpunkt M1 des ersten Anschlussquerschnitts 16 in Richtung der Zylinderlängsachse 7 dem Zylinderkopf näher angeordnet ist als ein zweiter Mittelpunkt M2 des zweiten Anschlussquerschnitts 17. Das heißt mit anderen Worten, dass, wird bspw. ein so genannter stehender Motorblock 2 betrachtet, der erste Mittelpunkt M1 höher liegt als der zweite Mittelpunkt M2. Ebenso vorteilhaft ist eine entsprechende Anordnung der Anschlussquerschnitte 18, 19 des Ablaufelementes 15 derart, dass ein dritter Mittelpunkt M3 des dritten Anschlussquerschnitts 18 in Richtung der Zylinderlängsachse 7 vom Zylinderkopf weiter entfernt angeordnet ist als ein vierter Mittelpunkt M4 des vierten Anschlussquerschnitts 19.
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In den 5 und 6 ist der Kühlmantelkern 22 mit den Elementkernen 27 für das Zulaufelement 14 und das Ablaufelement 15 in einer Draufsicht abgebildet, wobei die symmetrische Anordnung der Elemente 14, 15 deutlich ist. Dies müsste nicht zwingend der Fall sein, fördert jedoch eine gleichmäßige Kühlmittelverteilung über einem Umfang des Kühlmantels 9.
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Aus 6 geht insbesondere die Anbindung des Kühlmantelkerns 9 mit den Elementkernen 27 an den Kernlagerelementen 21 hervor. Diese Kernlagerelementen 21 sind ebenfalls als Kerne ausgeführt, die im Kurbelgehäuse 1 auszubildende Öffnungen für Verbindungsschrauben als Platzhalter dienen, wobei mit Hilfe der Verbindungsschrauben eine lösbare Verbindung zwischen dem Zylinderkopf und dem Kurbelgehäuse 1 hergestellt wird. Somit kann der vorgesehene, für den erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislauf 4 ausgebildete Kerneinsatz 20 während des Gießens an den Kernlagerelementen 21 abgestützt und gehalten werden. Die Anbindung des Kühlmantelkerns 22 mit den Elementkernen 27 ist mit Hilfe von stegartigen Anbindungselementen 28 realisiert. Die Kerne 20, 22, 27 können bspw. in Form von so genannten verlorenen Kernen ausgebildet sein.
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In 7 ist ein Kühlmantelkern 22 mit dem Elementkern 27 des Zulaufelementes 14 für den erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislauf 4 in einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt. Im Zulaufelement 14 ist ein Einsatzelement 26 angeordnet, welches einer Strömungsführung des Kühlmittels dient und wobei bereits bei der Herstellung des Kurbelgehäuses 1 das Zulaufelement 14 mit einem dem Einsatzelement 26 gemäß ausgebildeten Volumen ausgebildet wird. Ebenso könnte jedoch das Einsatzelement 26 unabhängig vom Kurbelgehäuse 1 hergestellt werden und im bereits angefertigten Kurbelgehäuse 1 im Zulaufelement 14 angeordnet werden, damit eine Strömungsführung gemäß dem Einsatzelement 26 erreicht wird.
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So wird mit dem in 7 dargestellten Einsatzelement 26 eine Strömungswende der Strömung des Kühlmittels im ca. 90° erreicht, so dass die vom Zylinderkopf abgewandt ausgebildeten Kühlringe 23 geringer mit Kühlmittel beaufschlagt werden als die dem Zylinderkopf zugewandt angeordneten Kühlringe 23. Es ist somit mit Hilfe des Einsatzelements 26 eine Querschnittsverengung vor den unteren, vom Zylinderkopf abgewandt ausgebildeten Kühlringe 23 im Zulaufelement 14 ausgebildet, wodurch sich ein Androsselung des Kühlmittelstromes ergibt und sich ein geringerer Durchsatz des Kühlmittels einstellt als in den dem Zylinderkopf zugewandt ausgebildeten Kühlringen 23.
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Die Strömung und die Strömungsrichtung des Kühlmittels sind mit Hilfe von Pfeilen in den 4 und 7 symbolisiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kurbelgehäuse
- 2
- Motorblock
- 3
- Verbrennungskraftmaschine
- 4
- Kühlmittelkreislauf
- 5
- Zylinder
- 6
- Längsachse
- 7
- Zylinderlängsachse
- 8
- Kühlkanal
- 9
- Kühlmantel
- 10
- Kühlmitteleintritt
- 11
- Kühlmittelaustritt
- 12
- Erster Kreislaufabschnitt
- 13
- Zweiter Kreislaufabschnitt
- 14
- Zulaufelement
- 15
- Ablaufelement
- 16
- Erster Anschlussquerschnitt
- 17
- Zweiter Anschlussquerschnitt
- 18
- Dritter Anschlussquerschnitt
- 19
- Vierter Anschlussquerschnitt
- 20
- Kerneinsatz
- 21
- Kernlagerelementen
- 22
- Kühlmantelkern
- 23
- Kühlring
- 24
- Strömungsquerschnitt
- 25
- Ende
- 26
- Einsatzelement
- 27
- Elementkern
- 28
- Anbindungselement
- M1
- Erster Mittelpunkt
- M2
- Zweiter Mittelpunkt
- M3
- Dritter Mittelpunkt
- M4
- Vierter Mittelpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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