DE102020118744A1

DE102020118744A1 - Kühlmittelmanteleinsatz

Info

Publication number: DE102020118744A1
Application number: DE102020118744.0A
Authority: DE
Inventors: Michael DRAISEY; Cem Demirkesen
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2021-01-21
Also published as: US10876462B1; US20210017895A1; CN112240253A

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme für einen Kühlmittelmanteleinsatz bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein System einen Kühlmittelmantel umfassen, der in einem Block angeordnet ist, der einen Einsatz mit einem ersten internen Durchlass umfasst, der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel von einem Ansaugkrümmer des Kühlmittelmantels direkt zu einem Abschnitt des Kühlmittelmantels zu leiten, der in einem Zylinderkopf angeordnet ist.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich im Allgemeinen auf einen Einsatz für einen Kühlmittelmantel eines Verbrennungsmotors.
Allgemeiner Stand der Technik
Turbolader werden zu einer allgegenwärtigen Komponente für Fahrzeuge, die eine Brennkraftmaschine umfassen. Turbolader können den Kraftstoffverbrauch verringern und die Effizienz des Fahrzeugs verbessern, wodurch die Treibhausgasemissionen verringert werden. Turbolader erhöhen jedoch auch die thermische Belastung des Verbrennungsmotors, was zu einer vorzeitigen Verschlechterung des Verbrennungsmotors führen kann, wenn die Kühlanforderungen nicht erfüllt werden.
Beispiele für Kühlanordnungen zum Kühlen von Verbrennungsmotoren mit Turbolader können eine Kühlanordnung umfassen, die zwei oder mehr Kanäle umfasst, die dazu konfiguriert sind, den Kühlmittelstrom durch einen Kühlmittelmantel eines Verbrennungsmotors umzuleiten. Ein Beispiel zeigt Quix et al. in US 2018/0135504 . Darin leitet ein erster Kühlmittelkanal Kühlmittel in einen Bereich zwischen Zylinderlaufbuchsen und einem Zylinderblock um. Ein zweiter Kühlmittelkanal leitet das Kühlmittel in einen Bereich zwischen benachbarten Zylinderlaufbuchsen um. Auf diese Weise fördert die Kühlanordnung den Kühlmittelstrom um einen gesamten Umfang der Zylinderlaufbuchsen, um Verziehen und andere Arten von Verschleiß zu verringern, die mit einer Überhitzung der Zylinderlaufbuchsen assoziiert sind.
Die Erfinder haben jedoch einige Probleme bei den vorstehend beschriebenen Ansätzen identifiziert. Beispielsweise kann ein Kühlmittelansaugkrümmer des Zylinderblocks womöglich das Kühlmittel nicht gleichmäßig zu jedem der Zylinder einer Zylinderbank führen. Als solches kann ein führender Zylinder mehr Kühlmittel als ein nachlaufender Zylinder aufnehmen. Diese ungleichmäßige Kühlmittelverteilung kann zu einem Verschleiß des nachlaufenden Zylinders führen. Zusätzlich kann der Kühlbedarf im Zylinderkopf größer sein als der Kühlbedarf im Zylinderblock. In dem vorherigen Beispiel und in vielen anderen Beispielen von Kühlanordnungen wird Kühlmittel, das über den Kühlmittelansaugkrümmer in den Zylinderblock eintritt, gezwungen, um mindestens einen Abschnitt des Kühlmittelmantels zu strömen, der benachbart zu dem Zylinderblock angeordnet ist, bevor es zu dem Abschnitt des Kühlmittelmantels im Zylinderkopf strömt. Diese Verzögerung des Kühlmittelstroms kann zu einem Verschleiß des Zylinderkopfs und/oder von darin angeordneten Komponenten führen (z. B. Tellerventilen, Zündkerze, Kraftstoffeinspritzvorrichtung usw.).
Kurzdarstellung
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein System für einen Einsatz behoben werden, der in einem Abschnitt eines Kühlmittelmantels in einem Block angeordnet ist, wobei der Einsatz einen ersten internen Durchlass umfasst, der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel direkt zu einem Abschnitt des Kühlmittelmantels in einem Kopf strömen zu lassen, ohne mit Kühlmittel in dem Abschnitt des Kühlmittelmantels im Block vermischt zu werden. Auf diese Weise kann Kühlmittel schnell zu heißeren Abschnitten eines Verbrennungsmotors geleitet werden.
Als ein Beispiel umfasst der Einsatz ferner einen zweiten internen Durchlass und einen dritten internen Durchlass, die dazu konfiguriert sind, Kühlmittel zu einer oberen Region des Abschnitts des Kühlmittelmantels in dem Block zu leiten. Der zweite interne Durchlass und der dritte interne Durchlass können Kühlmittelströme in entgegengesetzte Richtungen innerhalb der oberen Region leiten. Die Kühlmittelströme können in einer Region aufeinandertreffen, die benachbart zu einem Raum zwischen benachbarten Zylindern benachbart ist, wobei das Aufeinandertreffen zusammen mit den Rippen der Zylinderlaufbuchsen den Kühlmittelstrom zu dem Raum zwischen benachbarten Zylindern fördern kann. Auf diese Weise können Kühlanforderungen des Zylinderkopfs und des Zylinderblocks über den Einsatz realisiert werden.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung genauer beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die beliebige der vorstehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführten Nachteile überwinden.
Figurenliste

1 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors, der in einem Hybridfahrzeug enthalten ist.
2 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotorblocks des Verbrennungsmotors, der einen Kühlmittelmantelpuffer umfasst.
3A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Ansaugseite des Kühlmittelmantelpuffers .
3B veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Kühlmittelmantelpuffers .
4A veranschaulicht eine Außenansicht einer Ansaugseite des Kühlmittelmantelpuffers .
4B veranschaulicht eine Innenansicht einer Ansaugseite des Kühlmittelmantelpuffers .
5A veranschaulicht eine Innenansicht einer Abgasseite des Kühlmittelmantelpuffers .
5B veranschaulicht eine Außenansicht einer Abgasseite des Kühlmittelmantelpuffers.
6 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht der Abgasseite des Kühlmittelmantelpuffers .
7A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht des Kühlmittelmantelpuffers, der benachbart zu einer Zylinderlaufbuchse angeordnet ist, von einer Abgasseite aus.
7B veranschaulicht eine perspektivische Ansicht des Wassermantelpuffers, der benachbart zu der Zylinderlaufbuchse angeordnet ist, von einer Ansaugseite aus.
8 veranschaulicht eine Querschnittsansicht entlang der Ebene A-A' aus 7B.
9 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Abgasseite des Kühlmittelmantelpuffers .

Die 2 bis 9 sind maßstabsgetreu gezeigt, wenngleich auch andere Abmessungen verwendet werden können.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren für einen Kühlmittelkammereinsatz. In einem Beispiel ist der Kühlmittelkammereinsatz ein Kühlmittelmantelpuffer. Der Verbrennungsmotor kann in einem Hybridfahrzeug enthalten sein, wie beispielsweise dem in 1 veranschaulichten Hybridfahrzeug. In einigen Beispielen kann der Verbrennungsmotor über einen Turbolader und/oder einen Kompressor aufgeladen sein. Es versteht sich jedoch, dass der Verbrennungsmotor ein Verbrennungsmotor ohne Aufladung über Turbolader und/oder Kompressor sein kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Der Kühlmittelmantelpuffer kann in einem Kühlmittelmantel des Verbrennungsmotors des Hybridfahrzeugs angeordnet sein. Der Kühlmittelmantelpuffer ist in einem Abschnitt des Kühlmittelmantels angeordnet, der zwischen dem Verbrennungsmotorblock und einer Zylinderlaufbuchse eingeschlossen ist. Der an dem Block anliegende Kühlmittelmantelpuffer ist in 2 veranschaulicht.
Der Kühlmittelmantel, in dem der Kühlmittelmantelpuffer angeordnet ist, kann einen ersten Abschnitt in dem Zylinderblock und einen zweiten Abschnitt in dem Zylinderkopf umfassen, wobei der Kühlmittelmantelpuffer nur in dem ersten Abschnitt angeordnet ist. Somit kann sich der Kühlmittelmantelpuffer nicht in den zweiten Abschnitt im Zylinderkopf erstrecken. Der Kühlmittelmantelpuffer kann jedoch einen oder mehrere Durchlässe umfassen, die den ersten Abschnitt direkt an den zweiten Abschnitt fluidisch koppeln. Der erste Abschnitt kann Kühlmittel von einem Kühlmittelansaugkrümmer aufnehmen, wie in 2 gezeigt. Der Kühlmittelmantelpuffer kann dazu konfiguriert sein, eine gleichmäßige Kühlmittelverteilung von dem Kühlmittelansaugkrümmer zu jedem Bereich des ersten Abschnitts zu fördern, der einem Zylinder der Zylinder einer Zylinderbank entspricht. In dem Beispiel aus 2 umfasst die Zylinderbank beispielsweise vier Zylinder. Der Kühlmittelmantelpuffer ist so geformt, dass er eine im Wesentlichen gleichmäßige Kühlmittelverteilung in jeden Bereich des ersten Abschnitts fördert, der jedem der vier Zylinder entspricht, sodass ein gewünschtes Wärmemanagement jedes Zylinders realisiert wird.
Der Wassermantelpuffer umfasst ein oder mehrere Merkmale, die so geformt sind, dass sie den Kühlmittelstrom innerhalb des Wassermantels zu einem oberen Abschnitt des Wassermantels in Richtung des Kopfes leiten, wie in 3A gezeigt. Der Wassermantelpuffer kann ferner sich abwechselnde Durchlässe umfassen, die auf einer Abgasseite des Puffers angeordnet sind, die so geformt sind, dass sie Kühlmittel zu dem Kopf leiten, wie in 3B gezeigt. 4A veranschaulicht eine Verlängerung, die an einem ersten Stück des Wassermantelpuffers angeordnet ist. 4B veranschaulicht ein Strömungsleitungsmerkmal, das an einer Innenseite des ersten Stücks des Wassermantelpuffers angeordnet ist. Die Strömungsleitungsmerkmale umfassen eine gewünschte Knochenform (z. B. eine Y-Form, bei der zwei der drei Zinken gekrümmt sind).
Das Wassermantelpuffer umfasst ferner sich abwechselnde Auslassdurchlässe, die gegeneinander versetzt sind. Die Auslassdurchlässe können Kühlmittel mit entsprechenden Auslässen zum Zylinderkopf leiten. Die Auslassdurchlässe und ihre entsprechenden Auslässe sind in den 5A und 5B gezeigt. 6 veranschaulicht Ausschnitte des Einsatzes, die so geformt sind, dass sie den Kühlmittelstrom innerhalb des Wassermantels leiten. 7A veranschaulicht den Wassermantelpuffer, der mit einer Zylinderlaufbuchse eines benachbarten Zylinders interagiert, von einer Abgasseite. 7B veranschaulicht den Wassermantelpuffer, der mit der Zylinderlaufbuchse des benachbarten Zylinders interagiert, von einer Ansaugseite. 8 veranschaulicht einen Querschnitt des Einsatzes. 9 zeigt eine Ansicht des Blocks, wobei zwei Zylinderlaufbuchsen entfernt sind. Benachbarte Abschnitte des Einsatzes können synergistisch wirken, um den Kühlmittelstrom um die obere Region in Richtung der sich abwechselnden Durchlässe zu fördern.
Die 1-9 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der unterschiedlichen Komponenten. Falls sie als einander direkt berührend oder direkt gekoppelt gezeigt sind, dann können derartige Elemente in mindestens einem Beispiel als einander direkt berührend bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die aneinander anliegend oder zueinander benachbart gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel aneinander anliegen bzw. zueinander benachbart sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die in flächenteilender Berührung zueinander liegen, als in flächenteilender Berührung bezeichnet werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei sich dazwischen nur eine Lücke befindet und keine anderen Komponenten, in mindestens einem Beispiel derart bezeichnet werden. Als noch ein anderes Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, auf entgegengesetzten Seiten voneinander oder links/rechts voneinander gezeigt sind, in Bezug aufeinander derart bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, in mindestens einem Beispiel ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements als „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements als „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. Wie hierin verwendet, können sich Oberseite/Unterseite, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine senkrechte Achse der Figuren beziehen und verwendet werden, um die Positionierung von Elementen der Figuren in Bezug aufeinander zu beschreiben. Demnach sind in einem Beispiel Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, vertikal über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein anderes Beispiel können Formen der Elemente, die innerhalb der Figuren dargestellt sind, als diese Formen aufweisend bezeichnet werden (wie z. B. als kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen). Ferner können Elemente, die einander schneidend gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel als einander schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Noch ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden. Es versteht sich, dass eine oder mehrere Komponenten, die als „im Wesentlichen ähnlich und/oder identisch“ bezeichnet sind, sich je nach Herstellungstoleranzen (z. B. innerhalb von 1-5 % Abweichung) voneinander unterscheiden.
1 bildet ein Verbrennungsmotorsystem 100 für ein Fahrzeug ab. Das Fahrzeug kann ein Straßenfahrzeug sein, das Antriebsräder aufweist, die mit einen Straßenbelag in Kontakt stehen. Das Verbrennungsmotorsystem 100 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 10, der eine Vielzahl von Zylindern umfasst. 1 beschreibt eine(n) derartige(n) Zylinder oder Brennkammer ausführlich. Die verschiedenen Komponenten des Verbrennungsmotors 10 können durch eine elektronische Verbrennungsmotorsteuerung 12 gesteuert werden.
Der Verbrennungsmotor 10 beinhaltet einen Zylinderblock 14 mit mindestens einer Zylinderbohrung und einen Zylinderkopf 16 mit Einlassventilen 152 und Auslassventilen 154. In anderen Beispielen kann der Zylinderkopf 16 in Beispielen, in denen der Verbrennungsmotor 10 als Zweitaktmotor konfiguriert ist, einen oder mehrere Einlassanschlüsse und/oder Auslassanschlüsse beinhalten. Der Zylinderblock 14 beinhaltet Zylinderwände 32, wobei ein Kolben 36 darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Somit können der Zylinderkopf 16 und der Zylinderblock 14, wenn sie aneinandergekoppelt sind, eine oder mehrere Brennkammern bilden. Demnach wird das Volumen der Brennkammer 30 basierend auf einer Oszillation des Kolbens 36 eingestellt. Die Brennkammer 30 kann in dieser Schrift auch als Zylinder 30 bezeichnet werden. Der Darstellung nach kommuniziert die Brennkammer 30 über jeweilige Einlassventile 152 und Auslassventile 154 mit einem Ansaugkrümmer 144 und einem Abgaskrümmer 148. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betrieben werden. Alternativ dazu können eines oder mehrere der Einlass- und Auslassventile durch eine elektromechanisch gesteuerte Baugruppe aus Ventilspule und Anker gesteuert werden. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch einen Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch einen Auslassnockensensor 57 bestimmt werden. Somit können die Brennkammer 30 und die Zylinderbohrung, wenn die Ventile 152 und 154 geschlossen sind, fluidisch abgedichtet sein, sodass Gase nicht in die Brennkammer 30 eintreten oder diese verlassen können.
Die Brennkammer 30 kann durch die Zylinderwände 32 des Zylinderblocks 14, den Kolben 36 und den Zylinderkopf 16 gebildet sein. Der Zylinderblock 14 kann die Zylinderwände 32, den Kolben 36, die Kurbelwelle 40 usw. beinhalten. Der Zylinderkopf 16 kann eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, wie etwa die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66, ein oder mehrere Einlassventile 152 und ein oder mehrere Auslassventile, wie etwa die Auslassventile 154, beinhalten. Der Zylinderkopf 16 kann über Befestigungselemente, wie etwa Bolzen und/oder Schrauben, an den Zylinderblock 14 gekoppelt sein. Insbesondere können der Zylinderblock 14 und der Zylinderkopf 16, wenn sie gekoppelt sind, über eine Dichtung in abdichtendem Kontakt miteinander stehen, und demnach können der Zylinderblock 14 und der Zylinderkopf 16 die Brennkammer 30 abdichten, sodass Gase nur über den Ansaugkrümmer 144, wenn die Einlassventile 152 geöffnet sind, und/oder über den Abgaskrümmer 148, wenn die Auslassventile 154 geöffnet sind, in die und/oder aus der Brennkammer 30 strömen können. In einigen Beispielen kann für jede Brennkammer 30 nur ein Einlassventil und ein Auslassventil beinhaltet sein. In anderen Beispielen kann jedoch in jeder Brennkammer 30 des Verbrennungsmotors 10 mehr als ein Einlassventil und/oder mehr als ein Auslassventil beinhaltet sein.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Verbrennungsmotors 10 eine Zündkerze 192 beinhalten, um die Verbrennung einzuleiten. Bei ausgewählten Betriebsmodi kann ein Zündsystem 190 dem Zylinder 14 als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA von der Steuerung 12 über die Zündkerze 192 einen Zündfunken bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann die Zündkerze 192 jedoch weggelassen werden, wie etwa, wenn der Verbrennungsmotor 10 die Verbrennung durch eine Selbstzündung oder durch Kraftstoffeinspritzung auslösen kann, was bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 kann so positioniert sein, dass sie Kraftstoff direkt in die Brennkammer 30 einspritzt, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 gibt Flüssigkraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals FPW von der Steuerung 12 ab. Der Kraftstoff wird durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 abgegeben, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet. Der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 wird Betriebsstrom von einem Treiber 68 zugeführt, der auf die Steuerung 12 reagiert. In einigen Beispielen kann der Verbrennungsmotor 10 ein Benzinmotor sein und kann der Kraftstofftank Benzin beinhalten, das durch die Einspritzvorrichtung 66 in die Brennkammer 30 eingespritzt werden kann. In anderen Beispielen kann der Verbrennungsmotor 10 jedoch ein Dieselmotor sein und kann der Kraftstofftank Dieselkraftstoff beinhalten, der durch die Einspritzvorrichtung 66 in die Brennkammer eingespritzt werden kann. Ferner kann der Verbrennungsmotor 10 in derartigen Beispielen, in denen der Verbrennungsmotor 10 als Dieselmotor konfiguriert ist, eine Glühkerze beinhalten, um die Verbrennung in der Brennkammer 30 einzuleiten.
Der Darstellung nach kommuniziert der Ansaugkrümmer 144 mit einer Drossel 62, die eine Position einer Drosselklappe 64 einstellt, um die Luftströmung zu dem Verbrennungsmotorzylinder 30 zu steuern. Dies kann das Steuern einer Luftströmung von aufgeladener Luft aus einer Ansaugladedruckkammer 146 beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann die Drossel 62 weggelassen werden und kann der Luftstrom zum Verbrennungsmotor über eine einzelne Luftansaugsystemdrossel (air intake system throttle - AIS-Drossel) 82 gesteuert werden, die an einen Luftansaugkanal 42 gekoppelt ist und sich stromaufwärts der Ansaugladedruckkammer 146 befindet. In noch weiteren Beispielen kann die AIS-Drossel 82 weggelassen werden und kann der Luftstrom zum Verbrennungsmotor mithilfe der Drossel 62 gesteuert werden.
In einigen Ausführungsformen ist der Verbrennungsmotor 10 zum Bereitstellen von Abgasrückführung oder AGR konfiguriert. Wenn sie enthalten ist, kann die AGR als Hochdruck-AGR und/oder Niedrigdruck-AGR bereitgestellt sein. In Beispielen, in denen der Verbrennungsmotor 10 eine Niedrigdruck-AGR beinhaltet, kann die Niedrigdruck-AGR über den AGR-Durchlass 135 und das AGR-Ventil 138 zu dem Verbrennungsmotorluftansaugsystem in einer Position stromabwärts der Luftansaugsystem-(AIS)-Drossel 82 und stromaufwärts des Verdichters 162 von einer Stelle in dem Abgassystem stromabwärts der Turbine 164 bereitgestellt sein. Die AGR kann von dem Abgassystem zu dem Ansaugluftsystem angesaugt werden, wenn ein Druckunterschied vorliegt, um den Strom anzutreiben. Eine Druckdifferenz kann erzeugt werden, indem die AIS-Drossel 82 teilweise geschlossen wird. Die Drosselklappe 84 steuert den Druck am Einlass zu dem Verdichter 162. Das AIS kann elektrisch gesteuert werden und seine Position kann basierend auf optionalen Positionssensoren 88 eingestellt werden.
Umgebungsluft wird über den Ansaugkanal 42, der ein Luftfilter 156 beinhaltet, in die Brennkammer 30 gesaugt. Somit strömt die Luft zunächst durch das Luftfilter 156 in den Ansaugkanal 42 ein. Der Verdichter 162 saugt dann Luft aus dem Luftansaugkanal 42 an, um der Ladedruckkammer 146 über ein Verdichterauslassrohr (in 1 nicht gezeigt) verdichtete Luft zuzuführen. In einigen Beispielen kann der Luftansaugkanal 42 einen Spülluftkasten (nicht gezeigt) mit einem Filter beinhalten. In einem Beispiel kann der Verdichter 162 ein Turbolader sein, bei dem Leistung für den Verdichter 162 aus der Strömung von Abgasen durch die Turbine 164 entnommen wird. Konkret können Abgase die Turbine 164, die über eine Welle 161 an den Verdichter 162 gekoppelt ist, zum Drehen bringen. Ein Wastegate 72 ermöglicht es, dass Abgase die Turbine 164 umgehen, sodass der Ladedruck unter variierenden Betriebsbedingungen gesteuert werden kann. Das Wastegate 72 kann als Reaktion auf einen erhöhten Ladebedarf, wie etwa während einer Pedalbetätigung durch den Bediener, geschlossen werden (oder kann eine Öffnung des Wastegates verkleinert werden). Durch das Schließen des Wastegates können Abgasdrücke stromaufwärts der Turbine erhöhte werden, was die Turbinendrehzahl und Spitzenleistungsausgabe steigert. Dies ermöglicht, dass der Ladedruck gesteigert wird. Zusätzlich kann das Wastegate in Richtung der geschlossenen Position bewegt werden, um den gewünschten Ladedruck beizubehalten, wenn das Verdichterrückführungsventil teilweise geöffnet ist. In einem anderen Beispiel kann das Wastegate 72 als Reaktion auf einen verringerten Ladebedarf, wie etwa während eines Freigebens des Pedals durch den Bediener, geöffnet werden (oder kann eine Öffnung des Wastegates vergrößert werden). Durch Öffnen des Wastegates können Abgasdrücke reduziert werden, was die Turbinendrehzahl und Turbinenleistung reduziert. Dies ermöglicht eine Senkung des Ladedrucks.
In alternativen Ausführungsformen kann der Verdichter 162 jedoch ein Kompressor sein, bei dem Leistung für den Verdichter 162 von der Kurbelwelle 40 entnommen wird. Somit kann der Verdichter 162 über eine mechanische Verbindung, wie etwa einen Riemen, an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein. Demnach kann ein Teil der von der Kurbelwelle 40 ausgegebenen Rotationsenergie auf den Verdichter 162 übertragen werden, um den Verdichter 162 mit Leistung zu versorgen.
Das Verdichterrückführungsventil 158 (compressor recirculation valve - CRV) kann in einem Verdichterrückführungsweg 159 um den Verdichter 162 herum bereitgestellt sein, sodass sich Luft von dem Verdichterauslass zu dem Verdichtereinlass bewegen kann, um einen Druck zu reduzieren, der sich quer durch den Verdichter 162 entwickeln kann. Ein Ladeluftkühler 157 kann in der Ladedruckkammer 146 stromabwärts des Verdichters 162 positioniert sein, um die an den Verbrennungsmotoreinlass abgegebene aufgeladene Luftladung zu kühlen. In anderen Beispielen, wie in 1 gezeigt, kann der Ladeluftkühler 157 jedoch stromabwärts der elektronischen Drossel 62 in einem Ansaugkrümmer 144 positioniert sein. In einigen Beispielen kann der Ladeluftkühler 157 ein Luft-Luft-Ladeluftkühler sein. In anderen Beispielen kann der Ladeluftkühler 157 jedoch ein Flüssigkeit-Luft-Kühler sein.
In dem abgebildeten Beispiel ist der Verdichterrückführungsweg 159 dazu konfiguriert, gekühlte verdichtete Luft von einer Stelle stromaufwärts des Ladeluftkühlers 157 zum Verdichtereinlass zurückzuführen. In alternativen Beispielen kann der Verdichterrückführungsweg 159 dazu konfiguriert sein, verdichtete Luft von einer Stelle stromabwärts des Verdichters und stromabwärts des Ladeluftkühlers 157 zum Verdichtereinlass zurückzuführen. Das CRV 158 kann über ein elektrisches Signal von der Steuerung 12 geöffnet und geschlossen werden. Das CRV 158 kann als Dreizustandsventil konfiguriert sein, das eine standardmäßige halboffene Position aufweist, aus der es in eine vollständig geöffnete Position oder eine vollständig geschlossene Position bewegt werden kann.
Der Darstellung nach ist eine Breitbandlambdasonde (Universal Exhaust Gas Oxygen sensor - UEGO-Sonde) 126 stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung 70 an den Abgaskrümmer 148 gekoppelt. Alternativ dazu kann die UEGO-Sonde 126 durch eine binäre Lambdasonde ersetzt werden. Die Emissionssteuervorrichtung 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorwabenkörper beinhalten. In einem anderen Beispiel können mehrere Emissionssteuervorrichtungen mit jeweils mehreren Wabenkörpern verwendet werden. Während das abgebildete Beispiel die UEGO-Sonde 126 stromaufwärts der Turbine 164 zeigt, versteht es sich, dass in alternativen Ausführungsformen die UEGO-Sonde stromabwärts der Turbine 164 und stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 in dem Abgaskrümmer positioniert sein kann. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Emissionssteuervorrichtung 70 einen Dieseloxidationskatalysator (diesel oxidation catalyst - DOC) und/oder einen Dieselkaltstartkatalysator, ein Partikelfilter, einen Dreiwegekatalysator, eine NO_x-Falle, eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion und Kombinationen daraus umfassen. In einigen Beispielen kann ein Sensor stromaufwärts oder stromabwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 angeordnet sein, wobei der Sensor dazu konfiguriert sein kann, einen Zustand der Emissionssteuervorrichtung 70 zu diagnostizieren.
Die Steuerung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes beinhaltet: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, einen Festwertspeicher 106, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Keep-Alive-Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Der Darstellung nach empfängt die Steuerung 12 zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen verschiedene Signale von an den Verbrennungsmotor 10 gekoppelten Sensoren, wozu folgende gehören: Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors (engine coolant temperature - ECT) von einem Temperatursensor 112, der an eine Kühlhülse 114 gekoppelt ist; ein an eine Eingabevorrichtung 130 gekoppelter Positionssensor 134 zum Erfassen der durch einen Fahrzeugführer 132 eingestellten Pedalposition (PP) der Eingabevorrichtung; ein Klopfsensor zum Bestimmen der Zündung von Endgasen (nicht gezeigt); eine Messung des Verbrennungsmotorkrümmerdrucks (manifold pressure - MAP) von einem Drucksensor 121, der an den Ansaugkrümmer 144 gekoppelt ist; eine Messung des Ladedrucks von einem Drucksensor 122, der an die Ladedruckkammer 146 gekoppelt ist; eine Verbrennungsmotorposition von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Position der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung der in den Verbrennungsmotor einströmenden Luftmasse von einem Sensor 120 (z. B. einem Hitzdraht-Luftmassenmesser); und eine Messung der Drosselposition von einem Sensor 58. Der Umgebungsluftdruck kann ebenfalls zur Verarbeitung durch die Steuerung 12 erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Hall-Effekt-Sensor 118 eine vorbestimmte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, anhand derer sich die Verbrennungsmotordrehzahl (U/min) bestimmen lässt. Die Eingabevorrichtung 130 kann ein Gaspedal und/oder ein Bremspedal umfassen. Demnach können Ausgaben von dem Positionssensor 134 dazu verwendet werden, die Position des Gaspedals und/oder des Bremspedals der Eingabevorrichtung 130 zu bestimmen und damit ein gewünschtes Verbrennungsmotordrehmoment zu bestimmen. Somit kann ein gewünschtes Verbrennungsmotordrehmoment, wie es durch den Fahrzeugführer 132 angefordert wird, auf Grundlage der Pedalposition der Eingabevorrichtung 130 geschätzt werden.
Die Kühlhülse 114 kann hierin austauschbar als Kühlmittelmantel bezeichnet werden. Der Kühlmittelmantel 114 kann optional einen Einsatz zum Leiten eines Kühlmittelstroms darin umfassen. Der Kühlmittelmantel 114 kann Abschnitte in dem Block 14 und in dem Kopf 16 umfassen. Wie nachstehend in Bezug auf 2 ausführlicher beschrieben wird, kann die Kühlhülse 114 Kühlmittel von einem einzelnen Ansaugkrümmer aufnehmen. Die Kühlhülse 114 ist eine einzelne Hülse, die dazu konfiguriert ist, Kühlmittel um jeden Zylinder 30 des Verbrennungsmotors 10 strömen zu lassen.
In einigen Beispielen kann es sich bei einem Fahrzeug 5 um ein Hybridfahrzeug mit mehreren Quellen von Drehmoment handeln, das einem oder mehreren Fahrzeugrädern 59 zur Verfügung steht. In anderen Beispielen ist das Fahrzeug 5 ein herkömmliches Fahrzeug mit lediglich einem Verbrennungsmotor oder ein Elektrofahrzeug mit lediglich (einer) elektrischen Maschine(n). In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 5 einen Verbrennungsmotor 10 und eine elektrische Maschine 52. Bei der elektrischen Maschine 52 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Verbrennungsmotorgenerator handeln. Die Kurbelwelle 40 des Verbrennungsmotors 10 und die elektrische Maschine 52 sind über ein Getriebe 54 mit den Fahrzeugrädern 59 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 eingekuppelt sind. In dem abgebildeten Beispiel ist eine erste Kupplung 56 zwischen der Kurbelwelle 40 und der elektrischen Maschine 52 bereitgestellt und eine zweite Kupplung 56 zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 54 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 56 senden, um die Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um so die Kurbelwelle 40 mit bzw. von der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit bzw. von dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen. Bei dem Getriebe 54 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann auf verschiedene Weisen konfiguriert sein, einschließlich als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug.
Die elektrische Maschine 52 nimmt elektrische Leistung von einer Traktionsbatterie 61 auf, um den Fahrzeugrädern 59 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 52 kann zudem als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 61 bereitzustellen.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Verbrennungsmotorbetrieb basierend auf den empfangenen Signalen und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Zum Beispiel kann das Einstellen des Betriebs der elektrischen Maschine 52 basierend auf einer Rückmeldung von dem ECT-Sensor 112 erfolgen. Wie nachstehend genauer beschrieben, können der Verbrennungsmotor 10 und die elektrische Maschine 52 so eingestellt werden, dass sich ihre Betriebsvorgänge verzögern können, und zwar auf Grundlage eines oder mehrerer von einer Antriebsstrangtemperatur, die auf Grundlage einer Rückmeldung des ECT-Sensors 112 geschätzt werden kann, und einer Entfernung zwischen einem vorgesehenen Ziel und einer Reichweite eines rein elektrischen Betriebs.
Unter Bezugnahme auf 2 ist eine Ausführungsform 200 eines Einsatzes 210 gezeigt, der in einem Zylinderblock 202 angeordnet ist. In einem Beispiel ist der Zylinderblock 202 ein nicht einschränkendes Beispiel für den Zylinderblock 14 aus 1, wobei der Einsatz 210 in einer Kühlmittelkammer des Blocks angeordnet sein kann, wie beispielsweise dem Kühlmittelmantel 114 aus 1.
Der Darstellung nach umfasst ein Achsensystem 290 drei Achsen und zwar eine x-Achse parallel zu einer horizontalen Richtung, eine y-Achse parallel zu einer vertikalen Richtung und eine z-Achse, die senkrecht zu sowohl der x- als auch der y-Achse verläuft. Eine zentrale Achse 292 kann eine Achse darstellen, um die sich ein Kolben innerhalb eines Zylinders 204 des Zylinderblocks 202 befindet. In dem Beispiel aus 2 kann der Zylinderblock 202 vier Zylinder in einer Reihenanordnung umfassen, wobei jeder der Zylinder mit dem Zylinder 204 identisch ist. Es versteht sich, dass der Zylinderblock 202 so geformt sein kann, dass er unterschiedliche Anzahlen und Konfigurationen von Zylindern umfasst, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen.
Der Einsatz 210 kann innerhalb des Zylinderblocks 202 in einem Bereich zwischen dem Zylinderblock 202 und einer Brennkammer der Zylinder angeordnet sein. Wie in den 7A, 7B, 8 und 9 gezeigt, kann der Einsatz 210 in einem Bereich zwischen dem Zylinderblock 202 und den Zylinderlaufbuchsen der Zylinder angebracht sein. Der Bereich kann einem Kühlmittelmantel der Brennkammern entsprechen, die dem Zylinderblock 202 entsprechen. Wie hierin beschrieben wird, kann der Einsatz 210 ein oder mehrere Merkmale zum Leiten eines Kühlmittelstroms innerhalb des Kühlmittelmantels umfassen.
In einem Beispiel ist der Einsatz 210 ein zweiteiliger Einsatz. Die zwei getrennten Teile sind in einer physikalisch gekoppelten Anordnung in dem Beispiel aus 2 gezeigt. 4A und 4B veranschaulichen das erste Stück und die 5A und 5B veranschaulichen das zweite Stück. In den Beispielen der 4A bis 5B ist das erste Stück kleiner als das zweite Stück. Es versteht sich jedoch, dass in einigen Ausführungsformen das erste und das zweite Stück gleich groß sein können oder das erste Stück größer als das zweite Stück sein kann. Zusätzlich oder alternativ ist der Einsatz 210 ein einzelnes, durchgehendes Stück. In jedem Fall kann der Einsatz 210 aus einem Kunststoffmaterial, wie einem leichten Kunststoffmaterial (z. B. Polystyrolen, Thermoplasten, LDPE, PCTFE, PETG und dergleichen), hergestellt sein. Der Einsatz 210 kann hohl sein. Hohle Abschnitte des Einsatzes 210 entsprechen einem oder mehreren Durchlässen darin, die Durchlässe können so bemessen und geformt sein, dass sie Kühlmittelströme beschleunigen, wodurch gezielte Kühlmittelströme mit höherer Geschwindigkeit zu heißeren Regionen des Zylinderblocks 202 und einem Kopf bereitgestellt werden, die oberen Regionen des Blocks um eine Oberseite der Laufbuchsen und Brennkammern benachbart zu dem Kopf entsprechen können. In einem Beispiel wird der Einsatz 210 durch additive Fertigung (z. B. 3D-Druck) hergestellt. Der Einsatz 210 kann jedoch auch aus einer Form gegossen oder durch andere Techniken hergestellt werden, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind.
Der Zylinderblock 202 umfasst einen Kühlmittelansaugkrümmer 220 mit einer Vielzahl von Kühlmitteleinlässen 222. Eine Anzahl von Kühlmitteleinlässen 222 kann einer Anzahl von Zylindern entsprechen. In dem Beispiel aus 2 gibt es genau vier Kühlmitteleinlässe 222.
Die Kühlmitteleinlässe 222 können derart geformt sein, dass sie Kühlmittel aufnehmen und zu jedem der Kühlmittelmäntel entsprechend jedem der Zylinder strömen lassen. Ein Problem bei der Verwendung nur des Kühlmittelansaugkrümmers 220 und der darin geformten Kühlmitteleinlässe 222 besteht jedoch darin, dass der Kühlmittelstrom durch die Einlässe zu den Kühlmittelmänteln vorgespannt sein und/oder ungleichmäßig sein kann. Beispielsweise kann ein erster Zylinder 204A eine größere Menge an Kühlmittel erhalten als jeder eines zweiten Zylinders 204B, eines dritten Zylinders 204C und eines vierten Zylinders 204D. Dies kann darauf zurückzuführen sein, dass Kühlmittel in die Richtung des Pfeils 294 strömt, was dazu führt, dass ein Großteil des Kühlmittels zum ersten Zylinder 204A strömt. Die Kühlwirkungen können aufgrund eines unzureichenden Kühlmittelstromes entlang der Zylinder 204 nacheinander abnehmen, sodass die Kühlung des vierten Zylinders 204D geringer ist als die Kühlung der anderen drei Zylinder.
Der Einsatz 210 kann das vorstehend beschriebene Problem zusammen mit anderen Problemen, die während der Zylinderkühlung auftreten, zumindest teilweise lösen. Der Einsatz 210 umfasst eine Vielzahl von Verlängerungen 212, die dazu konfiguriert sind, jeden der Kühlmitteleinlässe 222 zu durchqueren und in diese passen. Jede Verlängerung der Vielzahl von Verlängerungen 212 kann in flächenteilendem Kontakt mit Innenflächen jedes Kühlmitteleinlasses der Kühlmitteleinlässe 222 stehen.
In einem Beispiel wird die Vielzahl von Verlängerungen 212 in die Kühlmitteleinlässe 222 eingeführt, wenn das erste Stück des Einsatzes 210 in dem Zylinderblock 202 angeordnet ist. Dann ist ein Rest des Einsatzes 210, wie beispielsweise das zweite Stück des Einsatzes 210, innerhalb des Zylinderblocks 202 angeordnet. Zylinderlaufbuchsen können anschließend in Zylindern 204 des Zylinderblocks 202 angeordnet sein, wobei die Laufbuchsen gegen das erste und das zweite Stück drücken können, um den Einsatz 210 fest in dem Kühlmittelmantel anzuordnen.
Jede Verlängerung der Vielzahl von Verlängerungen 212 umfasst eine Vielzahl von Öffnungen 240. Die Vielzahl von Einlassöffnungen 240 kann den Kühlmittelstrom zu verschiedenen Abschnitten des Kühlmittelmantels leiten. Die Vielzahl von Einlassöffnungen 240 kann eine erste Einlassöffnung 242, eine zweite Einlassöffnung 244, eine dritte Einlassöffnung 246 und eine vierte Einlassöffnung 248 umfassen. Jede der ersten, zweiten und dritten Einlassöffnung 242, 244, 246 kann ähnlich groß und geformt sein. Die vierte Einlassöffnung 248 kann kleiner und anders geformt sein als die erste, zweite und dritte Einlassöffnung 242, 244, 246.
Der Einsatz 210 kann ferner eine Vielzahl von Auslassöffnungen 370 umfassen. Die Vielzahl von Auslassöffnungen 370 kann auf einer gegenüberliegenden Seite des Einsatzes 210 relativ zu der Vielzahl von Einlassöffnungen 240 angeordnet sein. In einem Beispiel ist die Vielzahl von Einlassöffnungen 240 benachbart zu einer Einlassseite 296 des Einsatzes 210 angeordnet und ist die Vielzahl von Auslassöffnungen 370 benachbart zu einer Auslassseite 298 des Einsatzes 210 angeordnet.
Die Vielzahl von Auslasssöffnungen 370 umfasst eine erste Auslassöffnung 372, eine zweite Auslassöffnung 374, eine dritte Auslassöffnung 376 und eine vierte Auslassöffnung 378. Die erste Auslassöffnung 372 ist an einer vertikalen Position angeordnet, die unter der zweiten Auslassöffnung 374 ist, die an einer vertikal niedrigeren Position als die dritte Auslassöffnung 376 angeordnet ist. Die dritte Auslassöffnung 376 ist vertikal niedriger angeordnet als die vierte Auslassöffnung 378 angeordnet. Die Vielzahl der Auslassöffnungen 370 kann im Zick-Zack vorliegen, sodass direkt benachbarte Auslassöffnungen relativ zur zentralen Achse 292 und zu einem Umfang des Zylinders versetzt sind.
Die Vielzahl von Einlässen 240 und die Vielzahl von Auslassöffnungen 370 können fluidisch mit Kühlmittelverbindungsdurchlässen gekoppelt sein, die dazu konfiguriert sind, Kühlmittel aus dem Kühlmittelmantel in dem Zylinderblock 202 zu einem Kühlmittelmantel in einem Zylinderkopf (zum Beispiel Zylinderkopf 16 aus 1) zu leiten. Die Vielzahl von Auslassöffnungen 370 kann Kühlmittel zu einer Vielzahl von Ausschnitten 260 leiten, die an der Abgasseite 298 des Einsatzes 210 angeordnet sind und dazu konfiguriert sind, der Vielzahl von Auslassöffnungen 370 zu ermöglichen, Kühlmittel zu dem Zylinderkopf strömen zu lassen. Die Ausschnitte 260 können einen ersten Satz von Ausschnitten 260A und einen zweiten Satz von Ausschnitten 260B zum fluidischen Koppeln separater Sätze von Auslassöffnungen an den Zylinderkopf beinhalten. Die Vielzahl von Auslassöffnungen 370 kann Kühlmittel von vertikal getrennten Abschnitten einer oberen Region des Zylinderblocks 202 aufnehmen, wobei die obere Region näher am Zylinderkopf liegt als eine untere Region. In einem Beispiel kann die obere Region einem oberen Totpunkt des Kolbens und einer Position zwischen dem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt des Kolbens entsprechen. Somit kann eine untere Region distal zum Zylinderkopf, vertikal unterhalb der oberen Region, sein und kann einem Abschnitt des Blocks von der Position des unteren Totpunkts zu der Position zwischen der Position des oberen Totpunkts entsprechen. Die untere Region kann 1,1 bis 2,0 Mal größer sein als die obere Region. In einigen Beispielen kann die untere Region zusätzlich oder alternativ 1,1 bis 1,8 Mal größer sein als die obere Region. In einigen Beispielen kann die untere Region zusätzlich oder alternativ 1,1 bis 1,6 Mal größer sein als die obere Region. In einigen Beispielen kann die untere Region zusätzlich oder alternativ 1,2 bis 1,6 Mal größer sein als die obere Region. In einigen Beispielen kann die untere Region zusätzlich oder alternativ 1,4 bis 1,6 Mal größer sein als die obere Region. In einem Beispiel ist die untere Region gleich groß wie die obere Region.
Unter Bezugnahme auf die 3A bis 9 sind verschiedene Ansichten des Einsatzes 210 gezeigt. Die Ausführungsformen der 3A bis 9 sind hierin zusammen beschrieben. Komponenten, die zuvor in der Ausführungsform 200 aus 2 eingeführt wurden, können in den Ausführungsformen der 3A bis 9 gleich nummeriert sein.
Unter Bezugnahme auf 3A ist eine Ausführungsform 300 des Einsatzes 210 außerhalb des Zylinderblocks (z. B. Zylinderblocks 202 aus 2) gezeigt. Eine Ausführungsform 350 eines Abschnitts des Einsatzes 210, der einem einzelnen Zylinder entspricht, ist in 3B gezeigt.
In einem Beispiel ist der Einsatz 210 ein Kühlmittelmantelpuffer, wobei der Einsatz 210 die Vielzahl von Merkmalen umfasst, die dazu konfiguriert sind, Kühlmittel zu einer Mehrzahl von Stellen innerhalb des Kühlmittelmantels zu leiten. Beispielsweise leitet die erste Einlassöffnung 242 Kühlmittel in einen ersten Verbindungsdurchlass 362, der fluidisch an einen Kühlmittelmantel eines Zylinderkopfs gekoppelt ist. Die zweite Einlassöffnung 244 und die dritte Einlassöffnung 246 leiten unterschiedliche Kühlmittelströme durch einen zweiten internen Durchlass 364 und einen dritten internen Durchlass 366 zu einer oberen Region 310 des Kühlmittelmantels. Die obere Region 310 kann über einen Rand 312 des Einsatzes 210 geformt sein. In einem Beispiel ist der Rand 312 in einer Richtung von der oberen Region 310 weg abgeschrägt (z. B. Winkelschnitt). Dadurch kann Kühlmittel aus der unteren Region leichter in die obere Region entweichen, wodurch gefördert wird, dass sich kühleres Kühlmittel aus der unteren Region mit heißerem Kühlmittel in der oberen Region vermischt. Auf diese Weise wird der Wärmebedarf der Zylinder weiter gedeckt.
Eine Position des Randes 312 befindet sich zwischen einer Oberseite 302 und einer Unterseite 304 des Einsatzes 210. Die Oberseite 302 kann benachbart zu einer Position des oberen Totpunkts eines Kolbens sein, und die Unterseite 304 kann benachbart zu einer Position des unteren Totpunkts des Kolbens sein. Der Rand 312 kann in Richtung der Oberseite 302 vorgespannt sein, sodass ein Abstand 352 zwischen dem Rand 312 und der Oberseite 302 kleiner ist als ein Abstand 354 zwischen dem Rand 312 und der Unterseite 304. In einigen Beispielen ist der Abstand 354 1,1 bis 2,5 Mal größer als der Abstand 352. In einigen Beispielen ist der Abstand zusätzlich oder alternativ 1,1 bis 2,0 Mal größer als der Abstand 352. In einigen Beispielen ist der Abstand 354 zusätzlich oder alternativ 1,1 bis 1,8 Mal größer als der Abstand 352. In einigen Beispielen ist der Abstand 354 zusätzlich oder alternativ 1,2 bis 1,8 Mal größer als der Abstand 352. In einigen Beispielen ist der Abstand 354 zusätzlich oder alternativ 1,3 bis 1,7 Mal größer als der Abstand 352. In einigen Beispielen ist der Abstand 354 zusätzlich oder alternativ 1,4 bis 1,6 Mal größer als der Abstand 352. In einem Beispiel ist der Abstand 354 1,5 Mal größer als der Abstand 352. In jedem Fall ist ein Volumen der oberen Region 310 kleiner als ein Volumen einer unteren Region 311 des Kühlmittelmantels. Die Temperaturen des Zylinders in der oberen Region 310 und im Zylinderkopf können jedoch höher sein als die Temperaturen des Zylinders in der unteren Region 311. Somit ist der Einsatz 210 so geformt, dass er Kühlmittel in heißere Regionen des Zylinders leitet, um eine verbesserte Kühlung zu fördern, was ein Verziehen und andere negative Auswirkungen einer unzureichenden Kühlung vermindern kann.
Die erste Einlassöffnung 242 ist fluidisch an den ersten internen Durchlass 362 gekoppelt. Der erste interne Durchlass 362 kann sich entlang einer Achse 392 erstrecken, die relativ zu einer Achse 393 abgewinkelt ist, wobei die Achse 393 parallel zu einer Richtung des Kühlmittelstroms durch den Kühlmittelansaugkrümmer 220 aus 2 zum Block sein kann (z. B. Pfeil 294 aus 2). Ein Winkel 394, der zwischen der Achse 392 und der Achse 394 entsteht, kann größer als 90 Grad und kleiner als 180 Grad sein. In einigen Beispielen liegt der Winkel 394 zusätzlich oder alternativ zwischen 100 und 170 Grad. In einigen Beispielen liegt der Winkel 394 zusätzlich oder alternativ zwischen 110 und 160 Grad. In einigen Beispielen liegt der Winkel 394 zusätzlich oder alternativ zwischen 120 und 150 Grad. In einigen Beispielen liegt der Winkel 394 zusätzlich oder alternativ zwischen 130 und 140 Grad. In einem Beispiel beträgt der Winkel 135 Grad.
Der erste interne Durchlass 362 kann sich von der Achse 392 in eine Richtung im Wesentlichen parallel zur zentralen Achse 292 drehen. Insbesondere können Innenflächen des ersten internen Durchlasses 362 entlang der Achse 392 eine gleichmäßige Abmessung aufweisen, bevor sie sich in die Richtung parallel zur zentralen Achse drehen. Innenflächen des ersten internen Durchlasses 362 können sich zu krümmen beginnen, wobei die Abmessungen des ersten internen Durchlasses 362 eingestellt werden, wenn sich der erste interne Durchlass in Richtung eines Zylinderkopfs erstreckt. In einem Beispiel umfasst die erste Einlassöffnung 242 eine erste Einlassöffnungsbreite und eine erste Einlassöffnungshöhe, wobei die Breite entlang der x-Achse gemessen wird und die Höhe entlang der y-Achse gemessen wird. Ein erster interner Durchlasssauslass 363 kann eine erste interne Durchlassauslassbreite, die entlang der x-Achse gemessen wird, und eine erste interne Durchlassauslasshöhe, die entlang der z-Achse gemessen wird, umfassen. Die erste interne Durchlassauslassbreite kann größer sein als die erste Einlassöffnungsbreite. Die erste interne Durchlassauslasshöhe kann kleiner sein als die erste Einlassöffnungshöhe. Eine Querschnittsfläche der ersten Einlassöffnung 242 kann gleich einer Querschnittsfläche des ersten internen Durchlassauslasses 363 sein. In anderen Beispielen können die Querschnittsflächen der ersten Einlassöffnung 242 und des ersten internen Durchlassauslasses 363 unterschiedlich sein. Die Abmessungsänderungen des ersten internen Durchlasses 362 können eine Kühlmittelströmungsgeschwindigkeit erhöhen, was die Kühlung verbessern kann.
Der erste interne Durchlassauslass 363 kann Kühlmittel in dem ersten internen Durchlass 362 zu einem im Zylinderkopf angeordneten Kühlmittelmantel leiten. Somit kann der erste interne Durchlass 362 mindestens ein Merkmal des Einsatzes 210 darstellen, der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel zu einem heißeren Abschnitt des Verbrennungsmotors zu leiten. In einem Beispiel kann der Zylinderkopf ein heißester Teil des Verbrennungsmotors sein. Somit kann der erste interne Durchlass 362 sicherstellen, dass eine gewünschte Menge an Kühlmittel zum Zylinderkopf geleitet wird, um einen Kühlbedarf zu decken.
Der erste interne Durchlass 362 kann gegen jeden von einem zweiten internen Durchlass 364, einem dritten internen Durchlass 366 und der oberen Region 310 fluidisch abgedichtet sein. Somit kann der erste interne Durchlass 362 keine zusätzlichen Einlässe oder andere Auslässe als die erste Einlassöffnung 242 und den ersten internen Durchlassauslass 363 umfassen. Darüber hinaus kann sich das Kühlmittel in dem ersten internen Durchlass 362 in keinem Abschnitt des Kühlmittelmantels, der innerhalb des Zylinderblocks angeordnet ist, mit dem Kühlmittel vermischen. Als solches tritt Kühlmittel in dem ersten internen Durchlass 362 nicht in die obere Region 310 ein oder vermischt sich mit Kühlmittel in der oberen Region 310.
Der Einsatz 210 umfasst ferner den zweiten internen Durchlass 364 und den dritten internen Durchlass 366. Der zweite interne Durchlass 364 ist fluidisch an die zweite Einlassöffnung 244 gekoppelt. Der dritte interne Durchlass 366 ist fluidisch an die dritte Einlassöffnung 246 gekoppelt. Somit kann der zweite interne Durchlass 364 über dem dritten internen Durchlass 366 relativ zur y-Achse und der zentralen Achse 292 angeordnet sein.
Der zweite interne Durchlass 364 kann sich von der zweiten Einlassöffnung 244 in die Richtung parallel zur Achse 392 erstrecken, bevor er sich in eine Richtung im Wesentlichen parallel zur zentralen Achse 292 zu einem zweiten internen Durchlassauslass 365 dreht. Eine zweite Einlassöffnungsbreite kann kleiner sein als eine zweite interne Durchlassauslassbreite, wobei jede der Breiten entlang der x-Achse gemessen wird. Eine zweite Einlassöffnungshöhe, entlang der y-Achse gemessen, kann größer sein als eine zweite interne Durchlassauslasshöhe, entlang der z-Achse gemessen. Somit kann sich der zweite interne Durchlass 364 ähnlich wie der erste interne Durchlass 362 verdrehen und/oder drehen, sodass sich ein Strom von Kühlmittel darin in eine Richtung um ungefähr 90 Grad verschieben kann. Ähnlich wie bei dem ersten internen Durchlass 362 können der zweite interne Durchlass 364 und der dritte interne Durchlass 366 so geformt sein, dass sie eine Kühlmittelgeschwindigkeit durch den Kühlmittelmantel im Zylinderblock (z. B. Zylinderblock 202 aus 2) erhöhen.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst der Einsatz 210 ferner die Vielzahl von Auslässen 370, einschließlich des ersten Auslasses 372, des zweiten Auslasses 374, des dritten Auslasses 376 und des vierten Auslasses 378. Der erste Auslass 372 kann zu dem zweiten Auslass 374 relativ zur y-Achse versetzt sein. Der zweite Auslass 374 kann zu dem dritten Auslass 376 relativ zur y-Achse versetzt sein. Der dritte Auslass 376 kann zu dem vierten Auslass 378 relativ zur y-Achse versetzt sein. Darüber hinaus kann der erste Auslass 372 entlang der y-Achse an dem dritten Auslass 376 ausgerichtet sein und kann der zweite Auslass 374 entlang der y-Achse an dem vierten Auslass 378 ausgerichtet sein. Auf diese Weise kann sich die Vielzahl von Auslässen 370 relativ zur y-Achse abwechseln, sodass benachbarte Auslässe versetzt sind und vertikal voneinander verschieden sind. Auf diese Weise kann die Kühlmittelverteilung in der oberen Region 310 gleichmäßiger sein.
Der erste Auslass 372 ist dazu konfiguriert, Kühlmittel von einem untersten Abschnitt der oberen Region 310 zu einem ersten Auslassdurchlass 373 zu leiten. Der erste Auslassdurchlass 373 kann sich entlang eines Umfangs des Einsatzes 210 in einer ersten Richtung erstrecken, bevor er sich in einer Richtung parallel zur y-Achse nach oben erstreckt. Der erste Auslassdurchlass 373 kann dazu konfiguriert sein, Kühlmittel zu dem Abschnitt des Kühlmittelmantels zu leiten, der in dem Zylinderkopf angeordnet ist, nachdem Kühlmittel von der Ansaugseite 296 der oberen Region 310 zur Abgasseite 298 strömt.
Der zweite Auslass 374 ist dazu konfiguriert, Kühlmittel von einem zweiten untersten Abschnitt der oberen Region zu einem zweiten Auslassdurchlass 375 von einer in Umfangsrichtung und vertikal verschiedenen Stelle relativ zu dem ersten Auslass 372 zu leiten. Der zweite Auslassdurchlass 375 kann sich entlang eines Umfangs des Einsatzes 210 in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung erstrecken, bevor er sich in einer Richtung parallel zur y-Achse nach oben erstreckt. Der zweite Auslassdurchlass 375 kann dazu konfiguriert sein, Kühlmittel in einer Richtung entgegengesetzt zum ersten Auslassdurchlass 373 zu leiten, bevor das Kühlmittel nach oben zu dem im Zylinderkopf angeordneten Abschnitt des Kühlmittelmantels geleitet wird.
Der dritte Auslass 376 ist dazu konfiguriert, Kühlmittel von einem zweiten höchsten Abschnitt der oberen Region 310 zu einem dritten Auslassdurchlass 377 von einer in Umfangsrichtung und vertikal verschiedenen Stelle relativ zu dem zweiten Auslass 374 zu leiten. Der dritte Auslassdurchlass 377 kann ähnlich wie der erste Auslassdurchlass 373 geformt sein, wobei sich der dritte Auslassdurchlass 377 in der ersten Richtung erstreckt, bevor er sich in der Richtung parallel zur y-Achse nach oben erstreckt. Der dritte Auslassdurchlass 376 ist dazu konfiguriert, Kühlmittel nach oben zu dem Abschnitt des Kühlmittelmantels zu leiten, der in dem Zylinderkopf angeordnet ist.
Der vierte Auslass 378 ist dazu konfiguriert, Kühlmittel von einem höchsten Abschnitt der oberen Region 310 zu einem vierten Auslassdurchlass 379 von einer in Umfangsrichtung und vertikal verschiedenen Stelle relativ zu dem dritten Auslass 376 zu leiten. Der vierte Auslassdurchlass 379 kann ähnlich wie der zweite Auslassdurchlass 275 geformt sein, der sich in der zweiten Richtung erstreckt, bevor er sich in der Richtung parallel zur y-Achse nach oben erstreckt. Der vierte Auslassdurchlass 378 ist dazu konfiguriert, Kühlmittel nach oben zu dem Abschnitt des Kühlmittelmantels zu leiten, der in dem Zylinder angeordnet ist.
In einem Beispiel umfasst der Einsatz 210 Merkmale zum Leiten von Kühlmittel relativ zu jedem Zylinder eines Verbrennungsmotors. Somit umfasst der Verbrennungsmotor in den Beispielen der 2, 3A und 3B vier Zylinder, wobei der Einsatz eine Verlängerung, eine Vielzahl von Einlassöffnungen, eine Vielzahl von internen Durchlässen, eine Vielzahl von Auslässen und eine Vielzahl von Auslassdurchlässen umfasst. Jedes der Merkmale kann dazu konfiguriert sein, einen Großteil des Kühlmittels zur oberen Region des Kühlmittelmantels im Zylinderblock und zu einem Abschnitt des Kühlmittelmantels im Zylinderkopf zu leiten.
Der Einsatz 210 ist so geformt, dass er in Abschnitten des Kühlmittelmantels relativ zu jedem der einzelnen Zylinder des Verbrennungsmotors mit Kühlmittel in Eingriff steht. Somit ist der Einsatz 210 so geformt, dass er jeden der einzelnen Zylinder innerhalb des Zylinderblocks umgibt. Der Einsatz 210 kann jedoch nicht so geformt sein, dass er sich auf Regionen zwischen benachbarten Zylindern erstreckt. Somit kann der Einsatz 210 eine wellenförmige Form aufweisen, die eine Krümmung des Zylinders des Verbrennungsmotors oder einer Zylinderbank des Verbrennungsmotors nachahmt.
Somit umfasst der Einsatz 210 mindestens drei interne Einlassdurchlässe und vier Auslassdurchlässe pro Zylinder. Jeder der internen Durchlässe ist so geformt, dass eine Kühlmittelströmungsgeschwindigkeit erhöht wird, um die Kühlung durch den Block und den Kopf zu verbessern. Die Auslassdurchlässe sind so angeordnet, dass sie eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels durch die obere Region fördern, um die Bildung von heißen Stellen zu verringern.
Unter Bezugnahme auf die 4A und 4B sind Ausführungsformen 400 bzw. 450 eines ersten Stücks 410 des Einsatzes 210 gezeigt. Die Ausführungsform 400 veranschaulicht eine Ansicht von der Ansaugseite 296 des ersten Stücks 410. Die Ausführungsform 450 veranschaulicht eine Ansicht von der Abgasseite 298 des ersten Stücks 410, wobei Merkmale des ersten Stücks 410 gezeigt sind, das in dem Kühlmittelmantel angeordnet ist.
Wie in 4A gezeigt, umfasst das erste Stück 410 des Einsatzes die Verlängerungen 212. Wie vorstehend beschrieben, umfassen die Verlängerungen 212 die Vielzahl von Öffnungen 240, die dazu konfiguriert sind, Kühlmittel von einem Kühlmitteldurchlass aufzunehmen, der zum Verbrennungsmotorblock führt. Das erste Stück 410 umfasst ferner den ersten internen Durchlass 363 zusammen mit dem ersten internen Durchlass, dem zweiten internen Durchlass und dem dritten internen Durchlass, die in der vorliegenden Ansicht aufgrund einer Außenwand des ersten Stücks verdeckt sind. Die Außenwand kann mit einer Innenfläche des Zylinderblocks in flächenteilendem Kontakt stehen.
Wie in 4B gezeigt, umfasst das erste Stück 410 einen Strömungsverteiler 420, der so geformt ist, dass er mit Kühlmittel in der oberen Region 310 in Eingriff kommt. Hierin repräsentiert die obere Region 310 ein Volumen des Kühlmittelmantels in dem Zylinderblock zwischen dem Rand 312 und einer Oberkante 412 des ersten Stücks. Eine Wand, wie beispielsweise eine untere Wand des Zylinderkopfs, kann einen oberen Abschnitt der oberen Region 310 abdichten, um zu verhindern, dass Kühlmittel aus dem Kühlmittelmantel innerhalb des Zylinderblocks austritt.
Die obere Region 310 kann Kühlmittel aus jedem des zweiten internen Durchlassauslasses 365 und des dritten internen Durchlassauslasses 367 aufnehmen. Der Strömungsverteiler 420 umfasst einen ersten Arm 422 und einen zweiten Arm 424, die sich an einem Körper 426 schneiden. Der Körper 426 kann physisch mit dem Rand 312 gekoppelt sein und seine Dicke, entlang der z-Achse gemessen, kann gleich einer Dicke des Randes 312 sein. Der erste Arm 422 und der zweite Arm 424 können sich voneinander weg krümmen, wenn sie sich vom Körper 426 erstrecken. In einem Beispiel kann die Krümmung jedes der Arme derart sein, dass ein äußeres Ende der Arme in eine Richtung zeigt, die um 90 Grad relativ zu einer Längsachse des Körpers 426 abgewinkelt ist. In einem Beispiel ist die Längsachse parallel zur zentralen Achse 292 des Zylinders, wie in 2 gezeigt.
Der erste Arm 422 kann einen ersten Kühlmittelstrom vom zweiten internen Durchlassauslass 365 in eine erste Richtung leiten. In einem Beispiel ist die erste Richtung eine Richtung im Uhrzeigersinn. Der zweite Arm 424 kann einen zweiten Kühlmittelstrom vom dritten internen Durchlassauslass 367 in eine zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung leiten. In einem Beispiel ist die zweite Richtung eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn. Der erste Kühlmittelstrom und der zweite Kühlmittelstrom können zwischen dem Rand 312 und der unteren Wand des Zylinderkopfs um die obere Region in Richtung der Vielzahl von Auslässen (z. B. der Vielzahl von Auslässen 370) auf der Abgasseite des Verbrennungsmotorblocks strömen.
In einigen Beispielen kann der erste Kühlmittelstrom mit dem zweiten Kühlmittelstrom an einer Stelle zwischen benachbarten Zylindern zusammentreffen und sich mit diesem vermischen. Ein Höhepunkt 470 der Spitze 312 kann benachbart zu einem Raum zwischen benachbarten Zylinderlaufbuchsen benachbarter Zylinder angeordnet sein. Wenn der Einsatz 210 für einen Vierzylindermotor geformt ist, kann der Einsatz 210 drei der in die Spitze 312 geformten Höhepunkte 470 umfassen. Der Höhepunkt 470 kann zusammen mit dem Zusammentreffen zwischen Kühlmittelströmen den Kühlmittelstrom zwischen benachbarten Zylindern fördern, während der Kühlmittelstrom in dem Abschnitt der oberen Region zwischen benachbarten Zylindern, in dem die Temperaturen relativ zu Abschnitten der Zylinder, die dem Verbrennungsmotorblock zugewandt sind, heißer sein können, oder in einer unteren Region aufrechterhalten wird.
Die vierte Einlassöffnung 248 kann dazu konfiguriert sein, Kühlmittel zu einer unteren Region 460 des Kühlmittelmantels in dem Zylinderblock strömen zu lassen. Der Kühlmittelstrom von der vierten Einlassöffnung 248 kann Kühlmittel in der unteren Region 460 zirkulieren lassen, um den Kühlmittelstrom aufrechtzuerhalten und eine Stagnation des Kühlmittels zu verhindern. Kühlmittel in der unteren Region 460 kann sich mit Kühlmittel in der oberen Region 310 an Stellen zwischen benachbarten Zylindern oder benachbart zur Abgasseite vermischen, an denen die Vielzahl von Auslässen 370 angeordnet ist. Somit kann die untere Region 460 Kühlmittel bis zur oberen Region 310 zwischen dem Einsatz 210 und den entsprechenden Zylinderlaufbuchsen jedes Zylinders entweichen lassen und/oder ablassen.
Das erste Stück 410 kann ferner eine Vielzahl von Kühlmittelzirkulationsöffnungen 452 umfassen, die dazu konfiguriert ist, Kühlmittel zwischen dem ersten Arm 422 und dem zweiten Arm 424 zu zirkulieren. In einem Beispiel kann Kühlmittel in der Region zwischen dem ersten Arm 422 und dem zweiten Arm 424 stagnieren. Durch das Strömen von Kühlmittel durch die Vielzahl von Kühlmittelzirkulationsöffnungen 452 kann jedoch eine Stagnation verhindert werden. In einem Beispiel kann die Vielzahl von Kühlmittelzirkulationsöffnungen 452 Kühlmittel von dem ersten internen Durchlass (z. B. dem ersten internen Durchlass 362 aus 3A) aufnehmen. Kühlmittel in der Region zwischen dem ersten Arm 422 und dem zweiten Arm 424 kann aus dem ersten und dem zweiten Arm 422, 424 des Strömungsverteilers 420 entweichen und/oder abgelassen werden und mit Kühlmittel in der oberen Region 310 vermischt werden. Das heißt, Kühlmittel aus der Vielzahl von Kühlmittelzirkulationsöffnungen 452 kann sich mit Kühlmittel aus dem zweiten internen Durchlassauslass 365 und dem dritten internen Durchlassauslass 367 in der oberen Region 310 vermischen.
Unter Bezugnahme auf die 5A und 5B sind Ausführungsformen 500 bzw. 550 eines zweiten Stücks 510 des Einsatzes 210 gezeigt. Die Ausführungsform 500 veranschaulicht eine Ansicht des zweiten Stücks 510 von der Ansaugseite 296, wie in 2 gezeigt. Die Ausführungsform 550 veranschaulicht eine Ansicht des zweiten Stücks 510 von der Abgasseite 298, wie in 2 gezeigt. Die Ausführungsform 500 offenbart die Vielzahl von Auslässen 370 und die Vielzahl von Auslassdurchlässen. Insbesondere veranschaulicht die Ausführungsform 500 einen ersten Auslass 372, einen ersten Auslassdurchlass 373, einen zweiten Auslass 374, einen zweiten Auslassdurchlass 375, einen dritten Auslass 376, einen dritten Auslassdurchlass 377, einen vierten Auslass 378 und einen vierten Auslassdurchlass 379.
Die Ausführungsform 550 offenbart einen ersten Ausschnitt 560 und einen zweiten Ausschnitt 570, die an der Abgasseite 298 des zweiten Stücks 510 angeordnet sind. Der erste Ausschnitt 560 kann dazu konfiguriert sein, zu ermöglichen, dass Kühlmittel aus dem ersten Auslassdurchlass 373 und dem dritten Auslassdurchlass 377 durch diesen und zu dem im Zylinderkopf angeordneten Abschnitt des Kühlmittelmantels strömt. Somit kann das Kühlmittel in dem ersten Auslassdurchlass 373 und dem dritten Auslassdurchlass 377 getrennt voneinander gehalten werden, bis der erste Ausschnitt 560 erreicht ist, bei dem sich die Kühlmittelströme vermischen können, bevor sie zu dem Kühlmittelmantel im Zylinderkopf strömen. Der zweite Ausschnitt kann dazu konfiguriert sein, zu ermöglichen, dass Kühlmittel aus dem zweiten Auslassdurchlass 375 und dem vierten Auslassdurchlass 379 durch diesen und zu dem im Zylinderkopf angeordneten Abschnitt des Kühlmittelmantels strömt. Somit kann das Kühlmittel in dem zweiten Auslassdurchlass 375 und dem vierten Auslassdurchlass 379 getrennt voneinander gehalten werden, bis der zweite Ausschnitt 570 erreicht ist, bei dem sich die Kühlmittelströme vermischen können, bevor sie zu dem Kühlmittelmantel im Zylinderkopf strömen.
Wenn das erste Stück 410, das in 4A gezeigt ist, in dem Zylinderblock angeordnet ist, können die Verlängerungen 212 in die Vielzahl von Kühlmitteleinlässen 222 des Kühlmittelansaugkrümmers 220 eingeführt werden, die in 2 veranschaulicht sind. Anschließend kann das zweite Stück 510 in flächenteilendem Kontakt mit dem ersten Stück 410 in den Zylinderblock eingeführt werden, sodass das erste und das zweite Stück zusammenhängend sind. Die Zylinderlaufbuchsen, die in den 7, 8 und 9 veranschaulicht sind, können mit einer Bohrung angeordnet sein, die durch das erste Stück 410 und das zweite Stück 510 geformt ist und einem Bereich der Brennkammer entspricht. Die Zylinderlaufbuchsen können das erste Stück 410 gegen die Ansaugseite 296 des Blocks und das zweite Stück 510 gegen die Abgasseite 298 des Blocks schieben.
In einigen Beispielen können die Verlängerungen 212 verwendet werden, um den Kühlmittelstrom in jeden Abschnitt des Kühlmittelmantels, der jedem Zylinder entspricht, zu fördern, um eine gleichmäßige Kühlung jedes Zylinders zu fördern. Dies kann aufgrund eines Venturi-Effekts an jeder Öffnung der Vielzahl von Öffnungen 240 auftreten. In einigen Beispielen können jedoch die Verlängerungen 212 weggelassen werden, um die Herstellungskosten für Verbrennungsmotoren mit geringerem Kühlbedarf zu senken, sodass der Einsatz 210 als ein einziges durchgehendes Stück hergestellt werden kann. Der Einsatz kann in den Verbrennungsmotorblock gedrückt werden, ohne dass sich ein Abschnitt des Einsatzes durch die Kühlmitteleinlässe des Blocks erstreckt. Die Laufbuchsen können anschließend angeordnet werden, um den Einsatz an Ort und Stelle zu verriegeln.
Unter Bezugnahme auf 6 wird eine Ausführungsform 600 des Einsatzes 210 gezeigt. Die Ansicht der Ausführungsform 600 ist von der Abgasseite 298. Die Ausführungsform 600 veranschaulicht eine Form der Auslassdurchlässe, die sich in Richtung der ersten Ausschnitte 560 und der zweiten Ausschnitte 570 erstrecken. Wie vorstehend beschrieben, können die Auslassdurchlässe Kühlmittel von dem in dem Block angeordneten Kühlmittelmantel über einen entsprechenden Auslass aufnehmen, wobei das Kühlmittel durch einen einzelnen Auslassdurchlass zu einem des ersten oder zweiten Ausschnitts des ersten und zweiten Ausschnitts 560, 570 strömt.
Insbesondere nimmt der erste Auslassdurchlass 373 einen ersten Kühlmittelstrom in einer ersten Richtung parallel zur z-Achse auf, dreht den ersten Kühlmittelstrom in eine zweite Richtung parallel zur x-Achse und dreht dann den ersten Kühlmittelstrom in eine dritte Richtung parallel zur y-Achse zum ersten Ausschnitt. Der zweite Auslassdurchlass 375 nimmt einen zweiten Kühlmittelstrom in der ersten Richtung auf, dreht den zweiten Kühlmittelstrom in eine vierte Richtung entgegengesetzt zur zweiten Richtung parallel zur x-Achse und dreht dann den zweiten Kühlmittelstrom in die dritte Richtung zum zweiten Ausschnitt. Der dritte Auslassdurchlass 377 nimmt einen dritten Kühlmittelstrom in der ersten Richtung auf, dreht den zweiten Kühlmittelstrom in die zweite Richtung und dreht dann den zweiten Kühlmittelstrom in die dritte Richtung zum ersten Ausschnitt. Der dritte Kühlmittelstrom und der erste Kühlmittelstrom können sich beim ersten Ausschnitt vermischen, wenn sie zu dem im Zylinderkopf angeordneten Abschnitt des Kühlmittelmantels strömen. Zusätzlich oder alternativ können der erste Kühlmittelstrom und der dritte Kühlmittelstrom getrennt gehalten werden, wenn sie durch den ersten Ausschnitt zu dem Abschnitt des Kühlmittelmantels im Zylinderkopf strömen. Der vierte Auslassdurchlass nimmt einen vierten Kühlmittelstrom in der ersten Richtung auf, dreht den vierten Kühlmittelstrom in die vierte Richtung und dreht dann den vierten Kühlmittelstrom in die dritte Richtung zum zweiten Ausschnitt. Der zweite Kühlmittelstrom und der vierte Kühlmittelstrom können sich vermischen oder getrennt gehalten werden, wenn sie durch den zweiten Ausschnitt zu dem Abschnitt des Kühlmittelmantels im Zylinderkopf strömen.
Zusätzlich oder alternativ können sich der erste, zweite, dritte und vierte Kühlmittelstrom in dem Abschnitt des Kühlmittelmantels im Zylinderkopf vermischen. In einigen Beispielen können einige der Ströme, wie etwa der erste und der dritte Strom, zu einem ersten Abschnitt des Kühlmittelmantels im Zylinderkopf geleitet werden und kann ein Rest der Kühlmittelströme kann zu einem zweiten Abschnitt, der sich von dem ersten Abschnitt unterscheidet, des Kühlmittelmantels im Zylinderkopf geleitet werden. Somit kann ein gezielter Kühlmittelstrom im Zylinderkopf auch über den Einsatz 210 erreicht werden.
Unter Bezugnahme auf die 7A und 7B sind eine erste Ansicht 700 und eine zweite Ansicht 750 einer Zylinderlaufbuchse 704 veranschaulicht, die sich benachbart zu dem Einsatz 210 befindet. Die erste Ansicht 700 ist von der Abgasseite 298 und die zweite Ansicht 750 ist von der Ansaugseite 296. Eine Zylinderlaufbuchse des Zylinders 204A ist weggelassen, um Merkmale der Zylinderlaufbuchse 704 zu offenbaren.
Die Zylinderlaufbuchse 704 umfasst eine Vielzahl von Rippen 706, die sich zwischen benachbarten Zylindern entlang einer Fläche erstrecken. Somit kann die Vielzahl von Rippen 706 nicht in flächenteilendem Kontakt mit dem Einsatz 210 stehen. In einem Beispiel ist die Vielzahl von Rippen 706 nur in einem Bereich angeordnet, der der oberen Region 310 des Kühlmittelmantels entspricht. In einem Beispiel ist die Vielzahl von Rippen 706 dazu konfiguriert, den Kühlmittelstrom durch den Bereich zwischen benachbarten Zylindern weiter zu fördern. Kühlmittelströme aus dem zweiten internen Durchlass 365 und dem dritten internen Durchlass 367 können benachbart zu der Vielzahl von Rippen 706 zusammentreffen, wobei die Rippen den Kühlmittelstrom durch diesen fördern können, wodurch die Kühlung in dem Abschnitt der oberen Region 310 zwischen benachbarten Zylindern verbessert wird, in der Kühlmittel anderenfalls nur schwer strömen könnte.
Unter Bezugnahme auf 8 ist ein Querschnitt 800 entlang der Schnittebene A-A' aus 7B gezeigt. Der Querschnitt 800 offenbart eine interne Form des ersten internen Durchlasses 362, des zweiten internen Durchlasses 364 und des dritten internen Durchlasses 366. Wie gezeigt, kann sich der zweite interne Durchlass 364 innerhalb eines Bereichs zwischen dem ersten internen Durchlass 362 und einer Zylinderlaufbuchse des ersten Zylinders 204A erstrecken. Dies kann die Wärmekommunikation zwischen dem ersten internen Durchlass 362 und dem ersten Zylinder 204A zumindest teilweise blockieren, sodass kühleres Kühlmittel über den ersten internen Durchlass 362 zum Zylinderkopf strömen kann.
Der Querschnitt 800 veranschaulicht ferner eine interne Form des ersten Auslassdurchlasses 373, des zweiten Auslassdurchlasses 375, des dritten Auslassdurchlasses 377 und des vierten Auslassdurchlasses 379. Jeder des ersten, zweiten, dritten und vierten Auslassdurchlasses folgt einer Krümmung des Einsatzes 210 und daher einer Krümmung des ersten Zylinders 204A. Darüber hinaus offenbart der Querschnitt 800 ferner eine vertikale Anordnung der Auslassdurchlässe, wobei der erste Auslassdurchlass 373 unterhalb des zweiten Auslassdurchlasses 375 liegt, der unterhalb des dritten Auslassdurchlasses 377 liegt, wobei der dritte Auslassdurchlass 377 unterhalb des vierten Auslassdurchlasses 379 liegt. Die vertikale Anordnung der Auslassdurchlässe 370 kann den Kühlmittelstrom an verschiedenen vertikalen Positionen der oberen Region 310 fördern.
Der Querschnitt 800 offenbart ferner Räume zwischen benachbarten Rippen der Vielzahl von Rippen 706 der Zylinderlaufbuchse 704, die anderen Laufbuchsen entsprechen können, die mit den anderen Zylindern des Verbrennungsmotors assoziiert sind. Die Räume können hier als eine Vielzahl von kreisförmigen Kühlmitteldurchlässen 806 bezeichnet werden. Jeder kreisförmige Kühlmitteldurchlass der Vielzahl von kreisförmigen Kühlmitteldurchlässe 806 kann zwischen benachbarten Rippen der Vielzahl von Rippen 706 angeordnet sein. Somit können benachbarte Rippen über einen kreisförmigen Kühlmitteldurchlass voneinander beabstandet sein. In einigen Beispielen können sich die Vielzahl von Rippen 706 und daher die Vielzahl von kreisförmigen Kühlmitteldurchlässen 806 um einen gesamten Umfang eines einzelnen Zylinders erstrecken, sodass die Vielzahl von Rippen 706 und die Vielzahl von kreisförmigen Kühlmitteldurchlässen 806 den Kühlmittelstrom innerhalb der oberen Region 310 des Zylinders leiten können.
Unter Bezugnahme auf 9 ist eine Ausführungsform 900 gezeigt, in der Zylinderlaufbuchsen des ersten Zylinders 204A und des zweiten Zylinders 204B weggelassen sind. Somit ist eine Zylinderlaufbuchse 904 des dritten Zylinders 204C gezeigt. Die Zylinderlaufbuchse 904 kann in Größe und Form der Zylinderlaufbuchse 704 im Wesentlichen ähnlich sein. Somit kann die Zylinderlaufbuchse 904 auch eine Vielzahl von Rippen 906 zusammen mit einer Vielzahl von kreisförmigen Kühlmitteldurchlässen 908 umfassen. Die Ausführungsform 900 veranschaulicht ferner einen Eingriff von Kühlmittel aus dem zweiten internen Durchlassauslass 365, der dem ersten Zylinder 204A entspricht, mit Kühlmittel aus dem dritten internen Durchlassauslass 367, der dem zweiten Zylinder 204B entspricht. Die Kühlmittelströme vermischen sich an dem Höhepunkt 470 des Einsatzes 210, der an einer Stelle zwischen dem ersten Zylinder 204A und dem zweiten Zylinder 204B angeordnet ist. Die Kühlmittelströme vermischen sich und strömen durch die kreisförmigen Kühlmitteldurchlässe, die zwischen benachbarten Rippen der Vielzahl von Rippen der Zylinderlaufbuchsen des ersten und zweiten Zylinders 204A, 204B angeordnet sind, während sie in der oberen Region 310 verbleiben.
Auf diese Weise kann eine Kühlmittelanordnung eines Verbrennungsmotors über einen Einsatz verbessert werden, der einen oder mehrere interne Durchlässe umfasst, die so geformt sind, dass sie den Kühlmittelstrom zu heißeren Regionen des Verbrennungsmotors fördern. Der technische Effekt für das Umleiten des Kühlmittels direkt zu Abschnitten des Kühlmittelmantels im Zylinderkopf und in die obere Region des Zylinderblocks besteht darin, den Kühlmittelstrom in heißere Regionen des Verbrennungsmotors zu erhöhen. Zusätzlich können die internen Durchlässe so geformt sein, dass sie eine Kühlmittelströmungsgeschwindigkeit erhöhen und den Kühlmittelstrom gleichmäßig von einem Kühlmittelansaugkrümmer auf eine Vielzahl von Abschnitten des Einsatzes verteilen, die den Zylindern des Verbrennungsmotors entsprechen.
Eine Ausführungsform eines Systems umfasst einen Einsatz, der in einem Abschnitt eines Kühlmittelmantels in einem Block angeordnet ist, wobei der Einsatz einen ersten internen Durchlass umfasst, der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel direkt zu einem Abschnitt des Kühlmittelmantels in einem Kopf strömen zu lassen, ohne mit Kühlmittel in dem Abschnitt des Kühlmittelmantels im Block vermischt zu werden.
Ein erstes Beispiel des Systems umfasst ferner, dass der Einsatz ferner einen zweiten internen Durchlass und einen dritten internen Durchlass umfasst, wobei der zweite und der dritte interne Durchlass dazu konfiguriert sind, Kühlmittel zu einer oberen Region des Abschnitts des Kühlmittelmantels im Block strömen zu lassen, wobei die obere Region zwischen einer unteren Fläche des Kopfes und einem Rand des Einsatzes angeordnet ist.
Ein zweites Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel beinhaltet, umfasst ferner, dass der zweite interne Durchlass dazu konfiguriert ist, Kühlmittel im Uhrzeigersinn zu leiten, und der dritte interne Durchlass dazu konfiguriert ist, Kühlmittel gegen den Uhrzeigersinn zu leiten.
Ein drittes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere der vorherigen Beispiele beinhaltet, beinhaltet ferner, dass der erste, zweite und dritte interne Durchlass fluidisch voneinander abgedichtet sind.
Ein viertes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere der vorherigen Beispiele beinhaltet, beinhaltet ferner, dass eine Anzahl des ersten internen Durchlasses, des zweiten internen Durchlass und des dritten internen Durchlasses gleich einer Anzahl von Zylindern, die in dem Block angeordnet sind, ist.
Ein fünftes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere der vorherigen Beispiele beinhaltet, beinhaltet ferner, dass der zweite interne Durchlass in einem Abschnitt des Einsatzes zwischen dem ersten internen Durchlass und einer Zylinderlaufbuchse angeordnet ist.
Ein sechstes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere der vorherigen Beispiele beinhaltet, beinhaltet ferner, dass der erste, der zweite und der dritte interne Durchlass benachbart zu einer Ansaugseite des Blocks angeordnet sind, wobei der Einsatz ferner eine Vielzahl von Auslassdurchlässen umfasst, die benachbart zu einer Abgasseite des Blocks gegenüber der Ansaugseite angeordnet ist, wobei die Vielzahl von Auslassdurchlässen Kühlmittel nur von dem zweiten und dem dritten internen Durchlass aufnehmen.
Ein siebentes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere der vorherigen Beispiele beinhaltet, beinhaltet ferner, dass der Einsatz zwischen dem Block und einer Vielzahl von Zylinderlaufbuchsen eingeschlossen ist.
Eine Ausführungsform eines Verbrennungsmotors umfasst eine Vielzahl von Zylindern, die dazu konfiguriert sind, thermisch mit Kühlmittel in einem Kühlmittelmantel des Zylinderkopfs und einem Kühlmittelmantel des Zylinderblocks in Verbindung zu stehen, und einen Einsatz, der in dem Kühlmittelmantel des Zylinderblocks angeordnet ist, der zwischen inneren Flächen eines Zylinderblocks und äußeren Flächen einer Vielzahl von Zylinderlaufbuchsen eingeschlossen ist, wobei der Einsatz eine Vielzahl von internen Durchlässen benachbart zu einer Ansaugseite des Kühlmittelmantels des Zylinderblocks umfasst, wobei ein erster interner Durchlass dazu konfiguriert ist, Kühlmittel von einem Einlass des Kühlmittelmantels des Zylinderblocks direkt zu dem Kühlmittelmantel des Zylinderkopfs umzuleiten, wobei der Einsatz ferner einen zweiten internen Durchlass und einen dritten internen Durchlass umfasst, die dazu konfiguriert sind, Kühlmittel nur zu einer oberen Region des Kühlmittelmantels des Zylinderblocks strömen zu lassen.
Ein erstes Beispiel des Verbrennungsmotors umfasst ferner, dass die obere Region zwischen einem Rand des Einsatzes und einer unteren Fläche eines Zylinderkopfes angeordnet ist, wobei der Rand des Einsatzes abgeschrägt ist.
Ein zweites Beispiel des Verbrennungsmotors, das optional das erste Beispiel beinhaltet, umfasst ferner, dass der Einsatz eine Vielzahl von Auslassdurchlässen umfasst, die benachbart zu einer Abgasseite des Kühlmittelmantels des Zylinderblocks gegenüber der Ansaugseite angeordnet sind, wobei jeder der Vielzahl von Auslassdurchlässen vertikal oder in Umfangsrichtung voneinander verschieden ist.
Ein drittes Beispiel des Verbrennungsmotors, das optional eines oder mehrere der vorherigen Beispiele umfasst, umfasst ferner, dass die Vielzahl von Auslassdurchlässen Kühlmittel nur von der oberen Region aufnimmt, wobei die Vielzahl von Auslassdurchlässen Kühlmittel zu dem Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes leitet.
Ein viertes Beispiel des Verbrennungsmotors, das gegebenenfalls eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele umfasst, umfasst ferner, dass die Vielzahl von Auslassdurchlässen fluidisch voneinander getrennt ist.
Ein fünftes Beispiel des Verbrennungsmotors, das optional eines oder mehrere der vorherigen Beispiele umfasst, umfasst ferner, dass der Einsatz ferner einen Strömungsverteiler zum Leiten von Kühlmittelströmen von dem zweiten internen Durchlass und dem dritten internen Durchlass in entgegengesetzte Richtungen innerhalb der oberen Region umfasst.
Ein sechstes Beispiel des Verbrennungsmotors, das optional eines oder mehrere der vorherigen Beispiele umfasst, umfasst ferner, dass ein Kühlmittelstrom des zweiten internen Durchlasses eines ersten Zylinders mit einem Kühlmittelstrom des dritten internen Durchlasses eines zweiten Zylinders an einer Stelle zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinder zusammenläuft, wobei der Kühlmittelstrom durch Räume zwischen benachbarten Rippen der Vielzahl von Rippen strömt.
Eine Ausführungsform eines Kühlmittelsystems umfasst einen Kühlmittelmantel für einen Verbrennungsmotor, umfassend einen ersten Abschnitt, der in einem Zylinderblock angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt, der in einem Zylinderkopf angeordnet ist, einen Kühlmittelansaugkrümmer, der fluidisch an den ersten Abschnitt gekoppelt ist, einen Kühlmittelmanteleinsatz, der in dem ersten Abschnitt angeordnet ist, der zwischen dem Zylinderblock und Flächen einer Vielzahl von Zylinderlaufbuchsen eingeschlossen ist, die Innenflächen des Zylinderblocks zugewandt sind, einen ersten internen Durchlass des Kühlmittelmantels, der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel von dem Kühlmittelansaugkrümmer direkt zum zweiten Abschnitt zu leiten, einen zweiten internen Durchlass des Kühlmittelmanteleinsatzes, der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel zu einer oberen Region des ersten Abschnitts zu leiten, und einen dritten internen Durchlass des Kühlmittelmanteleinsatzes, der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel zu der oberen Region des ersten Abschnitts zu leiten, und eine Vielzahl von Auslassdurchlässen, die auf einer gegenüberliegenden Seite des Kühlmittelmanteleinsatzes relativ zu dem ersten, zweiten und dritten internen Durchlass angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Auslassdurchlässen an vertikal verschiedenen Positionen auf einer Abgasseite des Kühlmittelmanteleinsatzes angeordnet ist.
Ein erstes Beispiel des Kühlmittelsystems umfasst ferner, dass der zweite interne Durchlass zwischen dem ersten internen Durchlass und der oberen Region angeordnet ist.
Ein zweites Beispiel des Kühlmittelsystems, das optional das erste Beispiel beinhaltet, umfasst ferner, dass die obere Region durch einen Rand des Einsatzes und eine untere Fläche des Zylinderkopfes definiert ist, wobei der zweite interne Durchlass einen ersten Kühlmittelstrom in einer ersten Richtung in die obere Region leitet, wobei der dritte interne Durchlass einen zweiten Kühlmittelstrom in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, in die obere Region leitet, wobei sich der erste und der zweite Kühlmittelstrom an einem Punkt des Randes vermischen, wobei der Punkt benachbart zu einem Raum zwischen benachbarten Zylinderlaufbuchsen ist.
Ein drittes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere der vorherigen Beispiele beinhaltet, beinhaltet ferner, dass Auslässe des ersten internen Durchlasses, des zweiten internen Durchlasses und des dritten internen Durchlasses dazu konfiguriert sind, eine Geschwindigkeit eines Kühlmittelstroms zu erhöhen.
Ein viertes Beispiel des Kühlmittelsystems, das optional eines oder mehrere der vorherigen Beispiele beinhaltet, umfasst ferner, dass der zweite Abschnitt des Kühlmittelmantels nur über den ersten internen Durchlass und die Vielzahl von Auslassdurchlässen fluidisch an den ersten Abschnitt des Kühlmittelmantels gekoppelt ist.
In einer anderen Darstellung ist der Kühlmittelmanteleinsatz in einem Kühlmittelmantel eines Verbrennungsmotorblocks eines Verbrennungsmotors eines Hybridfahrzeugs angeordnet.
Es ist anzumerken, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Verbrennungsmotor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen auf nichttransitorischem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem, das die Steuerung beinhaltet, in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Verbrennungsmotorhardware ausgeführt werden. Die hierin beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen kann bzw. können in Abhängigkeit von der bestimmten verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen graphisch für Code stehen, der in einen nichttransitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Verbrennungsmotorsteuersystem einzuprogrammieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Verbrennungsmotorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technik auf V6-, 14-, 16-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Verbrennungsmotorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart sind.
Wie hierin verwendet ist der Ausdruck „ungefähr“ so auszulegen, dass er plus oder minus fünf Prozent des Bereichs bedeutet, es sei denn, es ist etwas anderes vorgegeben.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, aufweisend: einen Einsatz, der in einem Abschnitt eines Kühlmittelmantels in einem Block angeordnet ist, wobei der Einsatz einen ersten internen Durchlass umfasst, der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel direkt zu einem Abschnitt des Kühlmittelmantels in einem Kopf strömen zu lassen, ohne mit Kühlmittel in dem Abschnitt des Kühlmittelmantels im Block vermischt zu werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Einsatz ferner einen zweiten internen Durchlass und einen dritten internen Durchlass, wobei der zweite und der dritte interne Durchlass dazu konfiguriert sind, Kühlmittel zu einer oberen Region des Abschnitts des Kühlmittelmantels im Block strömen zu lassen, wobei die obere Region zwischen einer unteren Fläche des Kopfes und einem Rand des Einsatzes angeordnet ist, wobei ein Verbrennungsmotor den Block und den Kopf umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite interne Durchlass dazu konfiguriert, Kühlmittel im Uhrzeigersinn zu leiten, und ist der dritte interne Durchlass dazu konfiguriert, Kühlmittel gegen den Uhrzeigersinn zu leiten.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste, der zweite und der dritte interne Durchlass fluidisch gegeneinander abgedichtet.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Anzahl des ersten internen Durchlasses, des zweiten internen Durchlass und des dritten internen Durchlasses gleich einer Anzahl von Zylindern, die in dem Block angeordnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite interne Durchlass in einem Abschnitt des Einsatzes zwischen dem ersten internen Durchlass und einer Zylinderlaufbuchse angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste, der zweite und der dritte interne Durchlass benachbart zu einer Ansaugseite des Blocks angeordnet, wobei der Einsatz ferner eine Vielzahl von Auslassdurchlässen umfasst, die benachbart zu einer Abgasseite des Blocks gegenüber der Ansaugseite angeordnet ist, wobei die Vielzahl von Auslassdurchlässen Kühlmittel nur von dem zweiten und dem dritten internen Durchlass aufnehmen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Einsatz zwischen dem Block und einer Vielzahl von Zylinderlaufbuchsen eingeschlossen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verbrennungsmotor bereitgestellt, aufweisend: eine Vielzahl von Zylindern, die dazu konfiguriert sind, thermisch mit Kühlmittel in einem Kühlmittelmantel des Zylinderkopfs und einem Kühlmittelmantel des Zylinderblocks in Verbindung zu stehen, und einen Einsatz, der in dem Kühlmittelmantel des Zylinderblocks angeordnet ist, der zwischen inneren Flächen eines Zylinderblocks und äußeren Flächen einer Vielzahl von Zylinderlaufbuchsen eingeschlossen ist, wobei der Einsatz eine Vielzahl von internen Durchlässen benachbart zu einer Ansaugseite des Kühlmittelmantels des Zylinderblocks umfasst, wobei ein erster interner Durchlass dazu konfiguriert ist, Kühlmittel von einem Einlass des Kühlmittelmantels des Zylinderblocks direkt zu dem Kühlmittelmantel des Zylinderkopfs umzuleiten, wobei der Einsatz ferner einen zweiten internen Durchlass und einen dritten internen Durchlass umfasst, die dazu konfiguriert sind, Kühlmittel nur zu einer oberen Region des Kühlmittelmantels des Zylinderblocks strömen zu lassen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obere Region zwischen einem Rand des Einsatzes und einer unteren Fläche eines Zylinderkopfes angeordnet, wobei der Rand des Einsatzes abgeschrägt ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Einsatz eine Vielzahl von Auslassdurchlässen, die benachbart zu einer Abgasseite des Kühlmittelmantels des Zylinderblocks gegenüber der Ansaugseite angeordnet sind, wobei jeder der Vielzahl von Auslassdurchlässen vertikal oder in Umfangsrichtung voneinander verschieden und in einer Zick-Zack-Ausbildung angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform nimmt die Vielzahl von Auslassdurchlässen Kühlmittel nur von der oberen Region auf, wobei die Vielzahl von Auslassdurchlässen Kühlmittel zu dem Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes leitet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Vielzahl von Auslassdurchlässen fluidisch voneinander getrennt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Einsatz ferner einen Strömungsverteiler zum Leiten von Kühlmittelströmen von dem zweiten internen Durchlass und dem dritten internen Durchlass in entgegengesetzte Richtungen innerhalb der oberen Region.
Gemäß einer Ausführungsform läuft ein Kühlmittelstrom des zweiten internen Durchlasses eines ersten Zylinders mit einem Kühlmittelstrom des dritten internen Durchlasses eines zweiten Zylinders an einer Stelle zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinder zusammen, wobei der Kühlmittelstrom durch Räume zwischen benachbarten Rippen der Vielzahl von Rippen strömt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kühlmittelsystem bereitgestellt, aufweisend: einen Kühlmittelmantel für einen Verbrennungsmotor, umfassend einen ersten Abschnitt, der in einem Zylinderblock angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt, der in einem Zylinderkopf angeordnet ist, einen Kühlmittelansaugkrümmer, der fluidisch an den ersten Abschnitt gekoppelt ist, einen Kühlmittelmanteleinsatz, der in dem ersten Abschnitt angeordnet ist, der zwischen dem Zylinderblock und Flächen einer Vielzahl von Zylinderlaufbuchsen eingeschlossen ist, die Innenflächen des Zylinderblocks zugewandt sind, einen ersten internen Durchlass des Kühlmittelmantels, der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel von dem Kühlmittelansaugkrümmer direkt zum zweiten Abschnitt zu leiten, einen zweiten internen Durchlass des Kühlmittelmanteleinsatzes, der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel zu einer oberen Region des ersten Abschnitts zu leiten, und einen dritten internen Durchlass des Kühlmittelmanteleinsatzes, der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel zu der oberen Region des ersten Abschnitts zu leiten, und eine Vielzahl von Auslassdurchlässen, die auf einer gegenüberliegenden Seite des Kühlmittelmanteleinsatzes relativ zu dem ersten, zweiten und dritten internen Durchlass angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Auslassdurchlässen an vertikal verschiedenen Positionen auf einer Abgasseite des Kühlmittelmanteleinsatzes angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite interne Durchlass zwischen dem ersten internen Durchlass und der oberen Region angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obere Region durch einen Rand des Einsatzes und eine untere Fläche des Zylinderkopfes definiert, wobei der zweite interne Durchlass einen ersten Kühlmittelstrom durch einen ersten Arm eines Strömungsverteilers in einer ersten Richtung in die obere Region leitet, wobei der dritte interne Durchlass einen zweiten Kühlmittelstrom durch einen zweiten Arm des Strömungsverteilers in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, in die obere Region leitet, wobei der Strömungsverteiler eine Y-Form umfasst und wobei sich der erste und der zweite Kühlmittelstrom an einem Punkt des Randes vermischen, wobei der Punkt benachbart zu einem Raum zwischen benachbarten Zylinderlaufbuchsen ist.
Gemäß einer Ausführungsform sind Auslässe des ersten internen Durchlasses, des zweiten internen Durchlasses und des dritten internen Durchlasses dazu konfiguriert, eine Geschwindigkeit eines Kühlmittelstroms zu erhöhen.
Ein viertes Beispiel des Kühlmittelsystems, das optional eines oder mehrere der vorherigen Beispiele beinhaltet, umfasst ferner, dass der zweite Abschnitt des Kühlmittelmantels nur über den ersten internen Durchlass und die Vielzahl von Auslassdurchlässen fluidisch an den ersten Abschnitt des Kühlmittelmantels gekoppelt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2018/0135504 [0003]

Claims

System, umfassend: einen Einsatz, der in einem Abschnitt eines Kühlmittelmantels in einem Block angeordnet ist, wobei der Einsatz einen ersten internen Durchlass umfasst, der dazu konfiguriert ist, Kühlmittel direkt zu einem Abschnitt des Kühlmittelmantels in einem Kopf strömen zu lassen, ohne mit Kühlmittel in dem Abschnitt des Kühlmittelmantels im Block vermischt zu werden.
System nach Anspruch 1, wobei der Einsatz ferner einen zweiten internen Durchlass und einen dritten internen Durchlass umfasst, wobei der zweite und der dritte interne Durchlass dazu konfiguriert sind, Kühlmittel zu einer oberen Region des Abschnitts des Kühlmittelmantels im Block strömen zu lassen, wobei die obere Region zwischen einer unteren Fläche des Kopfes und einem Rand des Einsatzes angeordnet ist, wobei ein Verbrennungsmotor den Block und den Kopf umfasst.
System nach Anspruch 2, wobei der zweite interne Durchlass dazu konfiguriert ist, Kühlmittel im Uhrzeigersinn zu leiten, und der dritte interne Durchlass dazu konfiguriert ist, Kühlmittel gegen den Uhrzeigersinn zu leiten.
System nach Anspruch 2, wobei der erste, der zweite und der dritte interne Durchlass fluidisch gegeneinander abgedichtet sind.
System nach Anspruch 2, wobei eine Anzahl des ersten internen Durchlasses, des zweiten internen Durchlass und des dritten internen Durchlasses gleich einer Anzahl von Zylindern, die in dem Block angeordnet sind, ist.
System nach Anspruch 2, wobei der zweite interne Durchlass in einem Abschnitt des Einsatzes zwischen dem ersten internen Durchlass und einer Zylinderlaufbuchse angeordnet ist.
System nach Anspruch 2, wobei der erste, der zweite und der dritte interne Durchlass benachbart zu einer Ansaugseite des Blocks angeordnet sind, wobei der Einsatz ferner eine Vielzahl von Auslassdurchlässen umfasst, die benachbart zu einer Abgasseite des Blocks gegenüber der Ansaugseite angeordnet ist, wobei die Vielzahl von Auslassdurchlässen Kühlmittel nur von dem zweiten und dem dritten internen Durchlass aufnehmen.
System nach Anspruch 1, wobei der Einsatz zwischen dem Block und einer Vielzahl von Zylinderlaufbuchsen eingeschlossen ist.
Verbrennungsmotor, umfassend: eine Vielzahl von Zylindern, die dazu konfiguriert sind, thermisch mit Kühlmittel in einem Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes und einem Kühlmittelmantel des Zylinderblocks zu kommunizieren; und einen Einsatz, der in dem Kühlmittelmantel des Zylinderblocks angeordnet ist, der zwischen inneren Flächen eines Zylinderblocks und äußeren Flächen einer Vielzahl von Zylinderlaufbuchsen eingeschlossen ist, wobei der Einsatz eine Vielzahl von internen Durchlässen benachbart zu einer Ansaugseite des Kühlmittelmantels des Zylinderblocks umfasst, wobei ein erster interner Durchlass dazu konfiguriert ist, Kühlmittel von einem Einlass des Kühlmittelmantels des Zylinderblocks direkt zu dem Kühlmittelmantel des Zylinderkopfs umzuleiten, wobei der Einsatz ferner einen zweiten internen Durchlass und einen dritten internen Durchlass umfasst, die dazu konfiguriert sind, Kühlmittel nur zu einer oberen Region des Kühlmittelmantels des Zylinderblocks strömen zu lassen.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, wobei die obere Region zwischen einem Rand des Einsatzes und einer unteren Fläche eines Zylinderkopfes angeordnet ist, wobei der Rand des Einsatzes abgeschrägt ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, wobei der Einsatz eine Vielzahl von Auslassdurchlässen umfasst, die benachbart zu einer Abgasseite des Kühlmittelmantels des Zylinderblocks gegenüber der Ansaugseite angeordnet sind, wobei jeder der Vielzahl von Auslassdurchlässen vertikal oder in Umfangsrichtung voneinander verschieden und in einer Zick-Zack-Ausbildung angeordnet ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, wobei die Vielzahl von Auslassdurchlässen Kühlmittel nur von der oberen Region aufnimmt, wobei die Vielzahl von Auslassdurchlässen Kühlmittel zu dem Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes leitet.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, wobei die Vielzahl von Auslassdurchlässen fluidisch voneinander getrennt ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, wobei der Einsatz ferner einen Strömungsverteiler zum Leiten von Kühlmittelströmen von dem zweiten internen Durchlass und dem dritten internen Durchlass in entgegengesetzte Richtungen innerhalb der oberen Region umfasst.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, wobei ein Kühlmittelstrom des zweiten internen Durchlasses eines ersten Zylinders mit einem Kühlmittelstrom des dritten internen Durchlasses eines zweiten Zylinders an einer Stelle zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinder zusammenläuft, wobei der Kühlmittelstrom durch Räume zwischen benachbarten Rippen der Vielzahl von Rippen strömt.