DE102020128705B3 - Kühlkanalanordnung zum Kühlen eines Zylindergehäuses einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Kühlkanalanordnung zum Kühlen eines Zylindergehäuses einer Brennkraftmaschine Download PDF

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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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    • F02F7/006Camshaft or pushrod housings
    • F02F2007/0063Head bolts; Arrangements of cylinder head bolts

Abstract

Kühlkanalanordnung (1) zum Kühlen eines Zylindergehäuses (2) einer Brennkraftmaschine, umfassend radial um eine Zylinderbohrung (12) des Zylindergehäuses (2) verlaufende ringartige Kühlkanäle (3) und wenigstens einen als Zulauf (14) oder Ablauf (24) für die Kühlkanäle (3) dienenden Sammelkanal (4) und axial zur Zylinderbohrung (12) verlaufende und mehrere Kühlkanäle (3) miteinander strömungstechnisch verbindende Querkanäle (5). Dabei ist wenigstens einer der Kühlkanäle (3) von wenigstens einem der Querkanäle (5) strömungstechnisch freigestellt, sodass dieser keine unmittelbare Anbindung (6) an den wenigstens einen Querkanal (5) aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlkanalanordnung zum wenigstens abschnittsweisen Kühlen eines Zylindergehäuses einer Brennkraftmaschine insbesondere für einen Personenwagen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Aus der DE 10 2016 125 619 A1 ist ein Zylindergehäuse mit radial um eine Zylinderbohrung verlaufenden Kühlkanälen und jeweils einem als Zulauf bzw. Ablauf dienenden Sammelkanal bekannt geworden. Die Kühlkanäle sind durch Verbindungskanäle mit dem benachbarten Kühlkanal verbunden.
  • Um bei einem derartigen Zylindergehäuse die Kühlwirkung anpassen zu können, werden mitunter mehrere Kühlkanäle unmittelbar über axial zur Zylinderbohrung verlaufende Querkanäle strömungstechnisch verbunden. Die bekannten Vorrichtungen zum Kühlen von Zylindergehäusen sind zwar insgesamt zufriedenstellend, bieten aber besonders hinsichtlich der räumlichen Verteilung der Kühlwirkung noch Raum für Verbesserungen. So ergibt sich oft eine ungleiche Temperaturverteilung an der Zylinderbohrung aufgrund unterschiedlicher Hitzeentwicklung im Betrieb der Brennkraftmaschine.
  • Eine gattungsgemäße Kühlkanalanordnung ist aus der DE 10 2019 110 566 A1 bekannt.
  • Die US 5 386 805 A zeigt ein Kühlkanalsystem für eine Brennkraftmaschine mit axial zur Zylinderbohrung verlaufenden Kanälen, welche mehrere Kühlringe mit Kühlmittel versorgen. Dabei sind die Kanäle paarweise axial übereinander angeordnet und durch eine Trennwand voneinander getrennt. Die separaten Kanäle werden jeweils über einen eigenen Zulauf mit Kühlmittel gespeist. Auch für den Ablauf sind solche Kanäle vorgesehen.
  • Die DE 692 01 906 T2 zeigt ein Kühlkanalsystem für eine Brennkraftmaschine mit axial zur Zylinderbohrung verlaufenden Kanälen, welche mehrere Kühlringe mit Kühlmittel versorgen. Die Kanäle sind paarweise axial übereinander angeordnet und durch eine Trennwand voneinander getrennt. Die Trennwände von radial benachbarten Kanälen sind auf unterschiedlichen axialen Höhen angeordnet. Dabei kann das Kühlmittel von einem oberen Kanal zu dem axial darunter liegenden Kanal strömen, indem es über die Kühlringe zu den radial benachbarten Kanälen strömt und von dort unterhalb der Trennwand zurückströmt.
  • Aus der DE 10 2019 123 878 B3 ist ein Kurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine mit einem Kühlsystem mit Kühlringen bekannt, bei welchem die Kühlringe über ein abgestuftes trichterartiges Verteilsystem mit gezielt unterschiedlichen Kühlmittelströmungen versorgt werden.
  • Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kühlkanalanordnung zum Kühlen eines Zylindergehäuses einer Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen. Dabei soll insbesondere der unterschiedlichen räumlichen Verteilung der anfallenden Wärmemenge Rechnung getragen werden. Besonders bevorzugt sollen die im oberen Totpunktbereich anfallenden Wärmemengen sicher und zuverlässig abgeführt werden können.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kühlkanalanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
  • Die erfindungsgemäße Kühlkanalanordnung dient zum wenigstens abschnittsweisen Kühlen eines Zylindergehäuses einer Brennkraftmaschine insbesondere für einen Personenkraftwagen. Die Kühlkanalanordnung umfasst wenigstens teilweise radial um eine Zylinderbohrung des Zylindergehäuses verlaufende ringartige Kühlkanäle. Die Kühlkanalanordnung umfasst wenigstens einen als Zulauf oder Ablauf für die Kühlkanäle dienenden Sammelkanal. Die Kühlkanalanordnung umfasst wenigstens zwei und insbesondere eine Mehrzahl axial zur Zylinderbohrung verlaufende und mehrere Kühlkanäle (insbesondere unmittelbar) miteinander strömungstechnisch verbindende Querkanäle. Die Querkanäle werden durch jeweils ein Kernlager bereitgestellt, welches für ein Gießverfahren bei der Herstellung des Zylindergehäuses vorgesehen ist. Dabei ist wenigstens einer der Kühlkanäle von wenigstens einem der Querkanäle strömungstechnisch freigestellt, sodass dieser Kühlkanal keine unmittelbare strömungstechnische Anbindung an den wenigstens einen Querkanal aufweist. Dabei sind die nicht freigestellten Kühlkanäle an alle Querkanäle unmittelbar angebunden.
  • Die erfindungsgemäße Kühlkanalanordnung bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet die strömungstechnische Freistellung des wenigstens einen Kühlkanals. Dadurch können konstruktiv unaufwendig und zugleich besonders zuverlässig Strömungsverhältnisse erzielt werden, welche die im Bereich der freigestellten Kühlkanäle anfallenden Wärmemengen sicher abführen. Durch die Freistellung wird ein ungewollter Ausgleich der Volumenströme zwischen den einzelnen Kühlkanälen wirkungsvoll unterbunden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem freigestellten Kühlkanal insbesondere verstanden, dass der Kühlkanal keine unmittelbare strömungstechnische Anbindung an den wenigstens einen Querkanal und insbesondere an alle Querkanäle aufweist. Unter einem angebundenen Kühlkanal wird insbesondere verstanden, dass der Kühlkanal eine unmittelbare strömungstechnische Anbindung an die Querkanäle aufweist und insbesondere nicht freigestellt ist.
  • Vorzugsweise ist wenigstens derjenige der Kühlkanäle von dem wenigstens einen Querkanal freigestellt, welcher am nächsten zu einem bestimmungsgemäßen oberen Totpunkt (OT) der Brennkraftmaschine bzw. der Zylinderbohrung angeordnet ist. Vorzugsweise ist wenigstens der oberste Kühlkanal freigestellt. In einer solchen Ausgestaltung bietet die Erfindung besonders viele Vorteile. Durch eine solche Freistellung können sich im Bereich des OT besonders stabile Strömungsverhältnisse ausbilden. Dadurch können die dort anfallenden hohen Wärmemengen sicher und zuverlässig abgeführt werden. Es ist bevorzugt, dass der wenigstens eine nicht an den Kühlkanal angebundene Querkanal nur mittelbar über die weiter untenliegenden Kühlkanäle mit dem wenigstens einen freigestellten (obersten) Kühlkanal in Strömungsverbindung steht.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezieht sich die Positionsangabe „oben“ auf die Ausrichtung zum oberen Totpunkt der Brennkraftmaschine und/oder auf eine aufrechtstehende Brennkraftmaschine. Bei einer anderen betriebsgemäßen Ausrichtung der Brennkraftmaschine sind die Positionsangaben daher entsprechend anzupassen.
  • In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Kühlkanäle freigestellt sind. Vorzugsweise sind wenigstens die beiden am nächsten am OT liegenden Kühlkanäle freigestellt. Vorzugsweise sind wenigstens die beiden obersten Querkanäle freigestellt. Je nach vorgesehenem Hub bzw. Größe der Brennkraftmaschine können auch wenigstens die obersten drei oder vier oder fünf Kühlkanäle freigestellt sein.
  • Es ist möglich und vorteilhaft, dass wenigstens zwei benachbarte Kühlkanäle freigestellt sind. Auch dadurch können besonders vorteilhafte Strömungsverhältnisse erzielt werden. Es können auch wenigstens drei oder vier oder fünf benachbarte Kühlkanäle freigestellt sein.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass mehr Kühlkanäle unmittelbar an die Querkanäle strömungstechnisch angebunden als freigestellt sind. Insbesondere sind wenigstens drei Kühlkanäle unmittelbar an die Querkanäle strömungstechnisch angebunden.
  • Insbesondere sind die angebundenen Kühlkanäle unterhalb der freigestellten Kühlkanäle angeordnet (in Bezug auf den bestimmungsgemäßen OT). Insbesondere verbinden die Querkanäle jeweils wenigstens zwei und insbesondere wenigstens drei axial übereinander angeordnete Kühlkanäle unmittelbar miteinander.
  • erfindungsgemäß werden die Querkanäle durch jeweils ein Kernlager bereitgestellt. Das bietet fertigungstechnische und konstruktive Vorteile. Zudem eignen sich die Kernlager besonders gut für eine Strömungsverteilung zu den angebundenen Kühlkanälen. Das Kernlager ist für ein Gießverfahren bei der Herstellung des Zylindergehäuses vorgesehen.
    Insbesondere werden die Querkanäle und vorzugsweise die Kernlager durch jeweils eine Schraubenpfeife bereitgestellt oder sind als solche ausgebildet.
  • Es ist möglich und vorteilhaft, dass die Querkanäle umfänglich wenigstens abschnittsweise jeweils als Schraubenpfeife ausgebildet sind. Vorzugsweise dient die in die Schraubenpfeife eingedrehte Schraube zur Befestigung eines Zylinderkopfes an dem Zylindergehäuse oder der Verschraubung von Zylinderhälften.
  • Besonders bevorzugt sind die Querkanäle radial weiter außen als die Kühlkanäle um die Zylinderbohrung herum angeordnet. Insbesondere sind die Querkanäle jeweils mit einem Teil ihres (radialen) Umfangs an die angebundenen Querkanäle strömungstechnisch gekoppelt. Insbesondere sind wenigstens vier Querkanäle radial um die wenigstens einer Zylinderbohrung herum angeordnet.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der wenigstens eine Sammelkanal wenigstens eine gezielte Querschnittsverengung auf. Vorzugsweise ist mittels der Querschnittsverengung ein größerer Volumenstrom eines Kühlmittels in den wenigstens einen freigestellten Kühlkanal als in die angebundenen Kühlkanäle lenkbar. Dabei ist der Sammelkanal insbesondere als Zulauf ausgebildet. Insbesondere ist dadurch ein Hauptvolumenstrom eines Kühlmittels zu dem freigestellten Kühlkanal lenkbar. Insbesondere ist dadurch ein überwiegender Teil des vorgesehenen Volumenstroms zu dem freigestellten Kühlkanal lenkbar. Möglich ist auch, dass wenigstens ein Drittel und vorzugsweise wenigstens die Hälfte des Volumenstroms in den freigestellten Kühlkanal lenkbar ist.
  • Insbesondere liegt die Querschnittsverengung in der bestimmungsgemäßen Strömungsrichtung des Kühlmittels vor den Kühlkanälen. Insbesondere ist die Querschnittsverengung derart ausgebildet, dass die freigestellten Kühlkanäle bevorzugt durchströmt werden. Insbesondere stellt die Querschnittsverengung einen günstigeren (kürzeren) Strömungsweg zu den freigestellten Kühlkanälen als zu den angebundenen Kühlkanälen bereit. Insbesondere ist die Querschnittsverengung so angeordnet, dass ein Durchlass näher zu den freigestellten Kühlkanälen als zu der Gesamtheit der angebundenen Kühlkanäle angeordnet ist.
  • Es ist möglich, dass bei einem als Ablauf ausgebildeten Sammelkanal die Querschnittsverengung in Strömungsrichtung hinter den Kühlkanälen liegt und insbesondere für die freigestellten Kühlkanäle einen anderen Strömungswiderstand als für die angebundenen Kühlkanäle aufweist.
  • Insbesondere ist der wenigstens eine Sammelkanal trichterartig ausgebildet. Insbesondere ist wenigstens der Zulauf trichterartig ausgebildet. Möglich ist auch, dass der Ablauf trichterartig ausgebildet ist. Insbesondere sind ein Zulauftrichter und/oder Ablauftrichter vorgesehen. Bei dem Zulauftrichter ist eine Aufweitung insbesondere stromabwärts von einer Verengung angeordnet. Bei dem Ablauftrichter ist eine Aufweitung insbesondere stromaufwärts von einer Verengung angeordnet.
  • Es ist bevorzugt, dass der wenigstens eine Sammelkanal zwischen zwei Querkanälen angeordnet ist. Besonders bevorzugt sind wenigstens zwei Sammelkanäle und wenigstens vier Querkanäle vorgesehen. Dabei sind die Querkanäle insbesondere paarweise benachbart zu jeweils einem Sammelkanal angeordnet. Insbesondere sind die Sammelkanäle jeweils zwischen zwei Querkanälen angeordnet. Insbesondere sind die Querkanäle über den Umfang der Zylinderbohrung symmetrisch verteilt.
  • Es ist möglich und vorteilhaft, dass zwischen wenigstens einem Teil von benachbarten Kühlkanälen Verbindungskanäle ausgebildet sind. Die Verbindungskanäle sind insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, jeweils zwei Kühlkanäle direkt miteinander strömungstechnisch zu verbinden. Es ist möglich, dass ein Kühlkanal sowohl zu seinem nach oben benachbarten als auch zu seinem nach unten benachbarten Kühlkanal jeweils wenigstens einen Verbindungskanal aufweist. Insbesondere ist zwischen benachbarten freigestellten Kühlkanälen und/oder angebundenen Kühlkanälen jeweils wenigstens ein Verbindungskanal angeordnet. Es ist möglich und vorteilhaft, dass zwischen wenigstens einem freigestellten Kühlkanal und wenigstens einem dazu benachbart angeordneten angebundenen Kühlkanal wenigstens ein Verbindungskanal ausgebildet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass zwischen freigestellten Kühlkanälen und angebundenen Kühlkanälen keine Verbindungskanäle ausgebildet sind.
  • In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt und vorteilhaft, dass der wenigstens eine freigestellte Kühlkanal wenigstens von wenigstens einem solchen Querkanal freigestellt ist, welcher an einen als Zulauf für die Kühlkanäle dienenden Sammelkanal angrenzt. Vorteilhaft und bevorzugt ist auch, dass der wenigstens eine freigestellte Kühlkanal von wenigstens der Hälfte der vorgesehenen Querkanäle und besonders bevorzugt von allen Querkanälen freigestellt ist. Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine freigestellte Kühlkanal nur an einen solchen Querkanal angebunden ist, welcher an einen als Ablauf für die Kühlkanäle dienenden Sammelkanal angrenzt.
  • Insbesondere steht der wenigstens eine freigestellte Kühlkanal nur unmittelbar über die nicht freigestellten bzw. angebundenen Kühlkanäle mit dem wenigstens einen Querkanal in Strömungsverbindung. Insbesondere ist zwischen dem wenigstens einen freigestellten Kühlkanal und dem wenigstens einen Querkanal keine unmittelbare strömungstechnische Anbindung vorgesehen. Erfindungsgemäße sind die angebundenen bzw. nicht freigestellten Kühlkanäle an alle Querkanäle unmittelbar angebunden.
  • Insbesondere sind die Kühlkanäle jeweils ringartig geschlossen ausgebildet. Insbesondere erstrecken sich die Kühlkanäle jeweils einmal umfänglich um die Zylinderbohrung. Die Kühlkanäle sind insbesondere als Kühlringe ausgebildet. Dabei sind die Kühlringe insbesondere (nur) über den wenigstens einen Sammelkanal und/oder die Querkanäle und/oder die Verbindungskanäle miteinander strömungstechnisch verbunden. Insbesondere stehen die Kühlkanäle miteinander in Strömungsverbindung.
  • Die Kühlkanalanordnung dient insbesondere zum wenigstens abschnittsweisen Kühlen der Zylinderbohrung und/oder weiteren der Zylinderbohrung zugeordneten Komponenten und beispielsweise einem darin aufgenommenen Kolben. Die Kühlkanalanordnung kann auch als Zylinderkühlmantel bezeichnet werden. Die Kühlkanalanordnung umfasst insbesondere wenigstens zwei Sammelkanäle. Insbesondere ist jeweils wenigstens ein Sammelkanal als Zulauf und jeweils wenigstens ein Sammelkanal als Ablauf ausgebildet.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem axial zur Zylinderbohrung verlaufenden Querkanal insbesondere auch ein Querkanal verstanden, welcher einen abgewinkelten Verlauf zur Längsachse der Zylinderbohrung aufweist. Beispielsweise kann der Querkanal um einige Grad zur Längsachse der Zylinderbohrung abgewinkelt sein.
  • Die Kühlkanalanordnung umfasst insbesondere wenigstens ein Zylindergehäuse mit wenigstens einer Zylinderbohrung. Insbesondere ist die Zylinderbohrung in das Zylindergehäuse eingearbeitet. Das Zylindergehäuse kann wenigstens eine in die Zylinderbohrung eingesetzte Buchse umfassen. Die Kühlkanäle und/oder der wenigstens eine Sammelkanal und/oder die Querkanäle und/oder die Verbindungskanäle sind insbesondere wenigstens teilweise in dem Zylindergehäuse angeordnet und vorzugsweise in das Zylindergehäuse integriert. Die Wandungen dieser Kanäle werden insbesondere wenigstens teilweise durch das Zylindergehäuse bereitgestellt.
  • Die Kühlkanalanordnung ist insbesondere für einen Ottomotor und/oder Dieselmotor ausgebildet. Die Brennkraftmaschine ist beispielsweise ein Ottomotor oder Dieselmotor. Die Brennkraftmaschine umfasst insbesondere wenigstens einen Zylinder und vorzugsweise eine Mehrzahl von Zylindern. Insbesondere ist den Zylinder jeweils eine Zylinderbohrung zugeordnet. Die Kühlkanalanordnung dient insbesondere zum Kühlen des wenigstens einen Zylinders. Die Anmelderin behält sich vor, eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Kühlkanalanordnung zu beanspruchen.
  • Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
  • In den Figuren zeigen:
    • 1 eine stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Kühlkanalanordnung in einer perspektivischen Ansicht;
    • 2 die Kühlkanalanordnung der 1 in einer Draufsicht; und
    • 3 eine Detaildarstellung einer Weiterbildung der Kühlkanalanordnung nach 1 in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht.
  • Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kühlkanalanordnung 1 zum Kühlen eines transparent dargestellten und daher hier nicht sichtbaren Zylindergehäuses 2 einer Brennkraftmaschine für einen Personenkraftwagen. Die Kühlkanalanordnung 1 kann von einem Kühlmittel durchströmt werden.
  • Die Kühlkanalanordnung 1 wird nun mit Bezug zu den 1 und 2 näher beschrieben. Die Kühlkanalanordnung 1 umfasst radial um eine Zylinderbohrung 12 des Zylindergehäuses 2 verlaufende Kühlkanäle 3. Die Kühlkanäle 3 sind hier ringartig geschlossen ausgebildet und können daher auch als Kühlringe bezeichnet werden. Die Kühlkanalanordnung 1 umfasst hier zwei Sammelkanäle 4, von denen einer als Zulauf 14 und einer als Ablauf 24 ausgebildet ist. Die Kühlkanalanordnung 1 umfasst hier zudem Verbindungskanäle 13, welche jeweils zwei benachbarte Kühlkanäle 3 unmittelbar miteinander verbinden.
  • Das Zylindergehäuse 2 ist hier mit Kernlagern 15 und/oder Schraubenpfeifen 25 ausgestattet, welche während der Herstellung den Wassermantelkern positionieren. Die Schraubenpfeifen 25 bzw. Kernlager 15 stellen hier Querkanäle 5 bereit. Die Querkanäle 5 verlaufen axial zur Zylinderbohrung 12 und verbinden einen Teil der Kühlkanäle 3 unmittelbar miteinander.
  • Bei einer Anbindung der Kühlkanäle 3 an die Kernlager 15 bzw. Querkanäle 5 kann es zur Ausbildung von ungünstigen Strömungsverhältnissen in den Kühlkanälen 3 und somit zu einer nicht ausreichenden oder räumlich ungleichmäßigen Kühlung des Zylindergehäuses 2 kommen. Daher sind hier die beiden obersten bzw. am nächsten zum OT liegenden Kühlkanäle 3 von den Querkanälen 5 freigestellt. Durch eine solche Freistellung 16 weisen die beiden oberen Kühlkanäle 3 keine unmittelbare strömungstechnische Anbindung 6 an die Querkanäle 5 auf. Dadurch wird eine besonders kräftige und stabile Strömungsverteilung zugunsten der oberen Kühlkanäle 3 über den gesamten radialen Umfang der Zylinderbohrung 12 erzielt. Je nach Anforderungen an die Kühlung des Zylindergehäuses 2 können auch mehr oder weniger Kühlkanäle 3 freigestellt bzw. angebunden werden.
  • Die Strömungen des Kühlmittels ausgehend von dem Zulauf 14 in die einzelnen Kühlkanäle 3 sind hier durch Pfeile skizziert. Der Hauptvolumenstrom ist mit durchgehenden Pfeilen dargestellt. Die übrigen Strömungsanteile sind als gestrichelt dargestellt.
  • Ohne die gezielte Freistellung 16 würde es im Bereich der Kernlager 15 sonst zu einem ungewollten Ausgleich der Volumenströme zwischen den einzelnen Kühlkanälen 3 kommen. Das wäre besonders für den obersten bzw. für die beiden obersten Kühlkanäle 3 von erheblichem Nachteil. Denn dadurch würde das Kühlmittel aus den oberen Kühlkanälen 3 über die Kernlager 15 auch in die darunterliegenden Kühlkanäle 3 abfließen, sodass sich die Volumenströme über alle Kühlkanäle 3 unvorteilhaft vergleichmäßigen bzw. egalisieren. Das würde letztendlich dazu führen, dass die oberen Kühlkanäle 3 nicht wie gewünscht mehr, sondern nur ähnlich viel Wärme wie die darunterliegenden Kühlkanäle 3 abführen können. Außerdem könnte sich dadurch in Umfangsrichtung eine ungleiche Temperaturverteilung der Zylinderbohrung 12 ergeben.
  • Diese Nachteile werden durch die hier gezeigte Erfindung ausgeräumt. Durch die speziellen Kernlager 15 mit der Freistellung 16 der oberen Kühlkanäle 3 wird hier erreicht, dass die dort anfallenden hohen Wärmemengen im OT-Bereich sicher abgeführt werden können.
  • Alternativ zu der hier gezeigten Freistellung 16 aller Kernlager 15 im Bereich von Zulauf 14 und Ablauf 24 wäre es auch möglich, die Freistellung 16 lediglich im Bereich des Zulaufs 14 zu realisieren. Für die Anbindung 6 im Bereich des Ablaufs 24 hat sich gezeigt, dass sich nur ein geringer und ggf. vertretbarer Störeinfluss auf die Kühlwirkung ergibt.
  • Die 3 zeigt eine Weiterbildung der zuvor vorgestellten Kühlkanalanordnung mit einer Querschnittsverengung 7 innerhalb des hier als Zulauf 14 ausgebildeten Sammelkanals 4. Der Zulauf 14 und auch der hier nicht dargestellte Ablauf 24 sind trichterartig ausgebildet. Die Strömungen des Kühlmittels sind hier durch Pfeile skizziert.
  • Durch die Trichtergestaltung und die Querschnittsverengung 7 werden hier entsprechend hohe Volumenströme initiiert, welche durch die zuvor beschriebene Freistellung 16 der oberen Kühlkanäle 3 über den gesamten radialen Umfang der Zylinderbohrung erhalten bleiben und die Temperaturverteilung bzw. Wärmeabführung somit erheblich verbessern. So wird ein höherer Volumenstrom des Kühlmittels in die freigestellten oberen Kühlkanäle 3 als in die darunterliegenden Kühlkanäle 3 gelenkt. Mit der hier gezeigten geometrischen Ausbildung der Strömungsverhältnisse im Zulauf 14 kann die zuvor beschriebene Strömungsverteilung somit noch weiter zugunsten der oberen Kühlkanäle 3 verbessert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Kühlkanalanordnung
    2
    Zylindergehäuse
    3
    Kühlkanal
    4
    Sammelkanal
    5
    Querkanal
    6
    Anbindung
    7
    Querschnittsverengung
    12
    Zylinderbohrung
    13
    Verbindungskanal
    14
    Zulauf
    15
    Kernlager
    16
    Freistellung
    24
    Ablauf
    25
    Schraubenpfeife

Claims (11)

  1. Kühlkanalanordnung (1) zum wenigstens abschnittsweisen Kühlen eines Zylindergehäuses (2) einer Brennkraftmaschine, umfassend wenigstens teilweise radial um eine Zylinderbohrung (12) des Zylindergehäuses (2) verlaufende ringartige Kühlkanäle (3) und wenigstens einen als Zulauf (14) oder Ablauf (24) für die Kühlkanäle (3) dienenden Sammelkanal (4) und axial zur Zylinderbohrung (12) verlaufende und mehrere Kühlkanäle (3) miteinander strömungstechnisch verbindende Querkanäle (5), wobei die Querkanäle (5) durch jeweils ein Kernlager (15) bereitgestellt werden, welches für ein Gießverfahren bei der Herstellung des Zylindergehäuses (2) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Kühlkanäle (3) von wenigstens einem der Querkanäle (5) strömungstechnisch freigestellt ist, sodass dieser keine unmittelbare Anbindung (6) an den wenigstens einen Querkanal (5) aufweist und dass die nicht freigestellten Kühlkanäle (3) an alle Querkanäle (5) unmittelbar angebunden sind.
  2. Kühlkanalanordnung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei wenigstens derjenige der Kühlkanäle (3) von den Querkanälen (5) freigestellt ist, welcher am nächsten zu einem bestimmungsgemäßen oberen Totpunkt (OT) der Brennkraftmaschine angeordnet ist und/oder welcher der oberste Kühlkanal (3) ist.
  3. Kühlkanalanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei Kühlkanäle (3) und vorzugsweise wenigstens die beiden am nächsten am OT liegenden und/oder obersten Kühlkanäle (3) freigestellt sind.
  4. Kühlkanalanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei benachbarte Kühlkanäle (3) freigestellt sind.
  5. Kühlkanalanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehr Kühlkanäle (3) an die Querkanäle (5) angebunden als freigestellt sind und/oder wobei wenigstens drei Kühlkanäle (3) an die Querkanäle (5) angebunden sind.
  6. Kühlkanalanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Querkanäle (5) radial weiter außen als die Kühlkanäle (3) um die Zylinderbohrung (12) herum angeordnet sind und wobei die Querkanäle (5) jeweils mit einem Teil ihres Umfangs an die angebundenen Kühlkanäle (3) strömungstechnisch gekoppelt sind.
  7. Kühlkanalanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Sammelkanal (4) wenigstens eine gezielte Querschnittsverengung (7) aufweist und wobei mittels der Querschnittsverengung (7) ein größerer Volumenstrom eines Kühlmittels in die freigestellten Kühlkanäle (3) als in die angebundenen Kühlkanäle (3) lenkbar ist.
  8. Kühlkanalanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Sammelkanal (4) trichterartig ausgebildet ist.
  9. Kühlkanalanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Sammelkanal (4) zwischen zwei Querkanälen (5) angeordnet ist und wobei vorzugsweise wenigstens zwei Sammelkanäle (4) und wenigstens vier Querkanäle (5) vorgesehen sind und wobei die Querkanäle (5) paarweise benachbart zu jeweils einem Sammelkanal (4) angeordnet sind.
  10. Kühlkanalanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen wenigstens einem Teil von benachbarten Kühlkanälen (3) Verbindungskanäle (13) ausgebildet sind, welche jeweils zwei Kühlkanäle (3) direkt miteinander strömungstechnisch verbinden.
  11. Kühlkanalanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine freigestellte Kühlkanal (3) wenigstens von wenigstens einem solchen Querkanal (5) freigestellt ist, welcher an einen als Zulauf (14) für die Kühlkanäle (3) dienenden Sammelkanal (4) angrenzt und/oder wobei der wenigstens eine freigestellte Kühlkanal (3) von allen Querkanälen (5) freigestellt ist.
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