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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kanal- bzw. Leitungsstruktur
für Motorkühlwasser.
Bei dieser Kanal- oder Leitungsstruktur sind eine Wasserpumpe, ein
Thermostatgehäuse,
ein Kühlwasser-Zufuhrkanal,
ein Kühlwasser-Ablaufkanal
und ein Bypass-Kanal in einer Einheit ausgeführt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Motorkühlwasser-Kanalstruktur für ein Motorkühlsystem,
bei welchem Kühlwasser,
das von einer Wasserpumpe zugeführt
wird, durch einen in einem Motorhauptkörper gebildeten Wassermantel
hindurch zirkuliert bzw. in einem Kreislauf gefördert wird, und bei welchem
eine Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer
zur Abscheidung von Luft aus dem Kühlwasser in einem zu dem Wassermantel
führenden
Kühlwasserkanal
bzw. einer Kühlwasserleitung
angeordnet ist.
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Im
Folgenden wird zur Vereinfachung der Lesbarkeit und der Verständlichkeit
der Anmeldung der Ausdruck ”Kanal” in einem
weiten, auch Leitungen umfassenden Sinne verwendet. Statt des Ausdrucks ”Kanal bzw.
Leitung” wird
daher, auch in zusammengesetzten Begriffen, lediglich der Ausdruck ”Kanal” gebraucht.
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Die
JP-04-16610 B2 offenbart
eine Anordnung, bei welcher Kühlwasser,
das durch Wassermäntel,
welche an einem Paar von Bänken
eines V-Motors vorgesehen sind, hindurch geströmt ist, an einem Ende der V-Bänke in einem
Kühlwasser-Ablaufkanal
zusammengeführt
wird und dann über
einen ersten Kühlerschlauch
einem Kühler
zugeführt wird.
Das Kühlwasser, welches
durch den Kühler
hindurch geströmt
ist, wird den Wassermänteln über einen
zweiten Kühlerschlauch
und ein an einem Ende der V-Bänke
angeordnetes Thermostatgehäuse
zugeführt.
Zwischen den V-Bänken
ist ein Verbindungskanal angeordnet. An dem anderen Ende der V-Bänke ist
eine Wasserpumpe angeordnet. Aus der Wasserpumpe stehen zwei Kühlwasser-Zuführkanäle heraus.
Bevor der Motor vollständig
aufgewärmt
ist, wird das Kühlwasser
in dem Kühlwasser-Ablaufkanal über einen
Bypass-Kanal und das Thermostatgehäuse zu dem Verbindungskanal
zurückgeleitet,
ohne dem Kühler
zugeführt
zu werden.
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Bei
dieser herkömmlichen
Motorkühlwasser-Kanalstruktur
sind Elemente, wie etwa das Thermostatgehäuse, die Wasserpumpe, der Kühlwasser-Zufuhrkanal, der
Kühlwasser-Ablaufkanal,
der Verbindungskanal und der Bypass-Kanal voneinander unabhängig vorgesehen.
Dies führt
zu Problemen hinsichtlich der Erhöhung der Bauteileanzahl, der
Anzahl an Montageschritten, dem erforderlichen Bauraum und der Kosten.
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Darüber hinaus
kann bei einem Kühlsystem, bei
welchem sich in dem Kühlwasser
befindende Luft nicht in einen Kühler
eingeleitet ist, wenn der Motor angehalten ist, die Luft nicht über eine
in einem oberen Tank des Kühlers
vorgesehene Druckkappe ausgelassen werden. Daher ist gesondert ein
mit einer Druckkappe versehener Ausdehnungstank vorgesehen. Das
Luft enthaltende bzw. mitführende
Kühlwasser
wird diesem Ausdehnungstank über
einen oberen Teil des Wassermantels zugeführt, sodass die Luft über die
Druckkappe ausgelassen wird. Ein solcher Ausdehnungstank ist beispielsweise
aus der
JP-05-83322
U bekannt.
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Jedoch
benötigt
der Ausdehnungstank nicht nur Raum zur Aufnahme einer Volumenzunahme
des Kühlwassers
aufgrund eines Temperaturanstiegs, was zu einer Erhöhung des
Tankfassungsvermögens führt, sondern
er benötigt
weiterhin eine Labyrinthstruktur, um die Luft durch Reduzieren der Strömungsrate
des Kühlwassers
in zuverlässiger
Weise abzuscheiden. Dies führt
zu einem Kostenanstieg.
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Die
DE 35 17 002 A1 ,
auf der der Oberbegriff von Anspruch 1 beruht, zeigt einen Kühlwasser-Ablaufkanal,
der den Wassermantel mit dem Kühler
direkt verbindet und von der abnehmbaren Kühlwasser-Kanaleinheit getrennt
ist.
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Die
US 4,748 941 A zeigt
eine Kühlwasser-Kanalstruktur
mit zugeordneter Thermostateinheit, wobei die Kühlwasserpumpe nicht in dem
Thermostatventilgehäuse
integriert ist.
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Die
EP 0 420 067 A1 zeigt
ein Pumpengehäuse,
das über
eine Passfläche
am Motorkörper
befestigt ist. Der Pumpeneinlasskanal geht durch die Passfläche hindurch,
nicht aber die Pumpenauslassöffnung.
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Es
ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kompaktes
Motorkühlsystem
bereitzustellen, welches eine Wasserpumpe, ein Thermostatgehäuse, einen
Kühlwasser-Zufuhrkanal,
einen Kühlwasser-Ablaufkanal und einen
Bypass-Kanal umfasst.
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Es
ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Luft zuverlässig aus
dem Kühlwasser
abzuscheiden, ohne dass ein großer
Ausdehnungstank mit einer komplizierten Struktur erforderlich wäre.
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Um
die oben genannte erste Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine Motorkühlwasser-Kanalstruktur gemäß Anspruch
1 vorgeschlagen.
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Die
Motorkühlwasser-Kanalstruktur
umfasst eine Kühlwasser-Kanaleinheit,
die eine Wasserpumpe zur Zufuhr von Kühlwasser, ein Thermostatgehäuse zur
Aufnahme eines Thermostats, einen ersten Kühlwasser-Zufuhrkanal, um das
von einem Kühler zurückgeleitete
Kühlwasser über das
Thermostatgehäuse
und die Wasserpumpe zu einem Wassermantel zuzuführen, einen Kühlwasser-Ablaufkanal,
um das durch den Wassermantel hindurch geströmte Kühlwasser in den Kühler auszulassen,
sowie einen Bypass-Kanal, um das durch den Wassermantel hindurch
geströmte
Kühlwasser
unter Umgehung des Kühlers
zu dem Thermostatgehäuse
zurückzuleiten, in
sich vereinigt, wobei die Kühlwasser-Kanaleinheit als
eine Einheit an einem Motorhauptkörper abnehmbar angebracht ist.
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Da
die Wasserpumpe, das Thermostatgehäuse, der Kühlwasser-Zufuhrkanal, der Kühlwasser-Ablaufkanal und der
Bypass-Kanal zur Bildung einer Kühlwasser-Kanaleinheit
integriert sind, wird es gemäß dieser
Anordnung möglich,
die als eine Unterbaugruppe vormontierte Kühlwasser-Kanaleinheit als eine Einheit an dem
Motorhauptkörper
anzubringen. Dadurch werden die Anzahl an Bauteilen, die Anzahl an
Montageschritten, der Raum und die Kosten im Vergleich zu einem
Fall verringert, bei welchem verschiedene Motorkühlwasserkanäle bildende Bauteile individuell
zusammengefügt
werden.
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Die
Kühlwasser-Kanaleinheit
umfasst ferner eine Berühr-
oder Gegenfläche
(Passfläche),
welche mit dem Motorhauptkörper
verbunden ist, und bei welcher der zweite Kühlwasser-Zufuhrkanal und der Kühlwasser-Ablaufkanal der Kühlwasser-Kanaleinheit
mit dem Wassermantel des Motorhauptkörpers über die Berühr- bzw. Gegenfläche (im
Folgenden nur als Berührfläche bezeichnet)
in Verbindung stehen.
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Gemäß dieser
Anordnung gestattet ein Verbinden der Berührfläche der Kühlwasser-Kanaleinheit mit dem
Motorhauptkörper,
dass der zweite Kühlwasser-Zufuhrkanal
und der Kühlwasser-Ablaufkanal der
Kühlwasser-Kanaleinheit über die
Berührfläche mit
dem Wassermantel des Motorhauptkörpers
in Verbindung stehen. Es ist daher nicht nötig, eine spezielle Rohrinstallation
zur Verbindung des Kühlwasser-Ablaufkanals
und des Wassermantels mit dem zweiten Kühlwasser-Zufuhrkanal zu verwenden.
Dadurch wird die Teileanzahl weiter verringert.
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Bevorzugt
ist zur Lösung
der oben genannten ersten Aufgabe die Kühlwasser-Kanaleinheit integral
mit einer Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer zur Abscheidung
einer Gasphase aus dem Kühlwasser gebildet.
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Gemäß dieser
Anordnung kann die in dem Kühlwasser
enthaltene bzw. von diesem mitgeführte Gasphase abgeschieden
werden, da die Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer
zur Abscheidung der Gasphase aus dem Kühlwasser integral in der Kühlwasser-Kanaleinheit
vorgesehen ist. Weiterhin kann die Anzahl an Schritten reduziert
werden, welche zur Montage der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer benötigt werden.
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Bevorzugt
ist zur Lösung
der oben genannten ersten Aufgabe eine Bypass-Rohrleitung zur Einleitung des durch
den Wassermantel hindurch geströmten
Kühlwassers
in den Bypass-Kanal der Kühlwasser-Kanaleinheit
zwischen V-Bänken
eines V-Motors angeordnet.
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Da
die Bypass-Rohrleitung zur Einleitung des Kühlwassers in den Bypass-Kanal der Kühlwasser-Kanaleinheit
zwischen den V-Bänken
des V-Motors angeordnet ist, kann bei dieser Anordnung der Raum
zwischen den V-Bänken dazu
genutzt werden, die Bypass-Rohrleitung in kompakter Weise effektiv anzuordnen.
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Bevorzugt
ist zur Lösung
der oben genannten ersten Aufgabe wenigstens ein Teil der Kühlwasser-Kanaleinheit
zwischen den V-Bänken
eines V-Motors angeordnet.
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Da
wenigstens ein Teil der Kühlwasser-Kanaleinheit
zwischen den V-Bänken des
V-Motors angeordnet ist, kann bei dieser Anordnung der Raum zwischen
den V-Bänken
in effektiver Weise zur Anordnung der Kühlwasser-Kanaleinheit in einer kompakten Art
und Weise genutzt werden.
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Um
die oben genannte zweite Aufgabe zu lösen, enthält gemäß Anspruch 5 die Motorkühlwasser-Kanalstruktur
bevorzugt einen Gas/Flüssigkeit-Abscheider für ein Motorkühlsystem
zur Zirkulation von Kühlwasser,
welches von einer Wasserpumpe zugeführt wurde, zu einem in einem
Motorhauptkörper
ausgebildeten Wassermantel, wobei der Gas/Flüssigkeit-Abscheider umfasst:
eine Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer
zur Abscheidung von Luft aus dem Kühlwasser, wobei die Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer
in einem dritten Kühlwasserkanal
angeordnet ist, welcher zu dem Wassermantel führt, und
eine Druckkappe,
welche an einem oberen Teil der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer vorgesehen ist, wobei
die Druckkappe ein eingebautes Druck-Steuer/Regelventil umfasst,
welches bei einem vorbestimmten Innendruck öffnet, um Luft abzulassen,
wobei
die Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer
in einer im Wesentlichen zylindrischen Gestalt ausgebildet ist und
Folgendes umfasst:
einen Einlass, in welchen das Kühlwasser
strömt
und welcher tangential zu einer Innenwand der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer öffnet, und
einen
Auslass, aus dem das Kühlwasser
herausströmt,
und welcher in die Richtung öffnet,
in welche das Kühlwasser
strömt,
und welcher ferner tangential zur Innenwand der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer öffnet.
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Da
gemäß dieser
Anordnung die in dem Kühlwasserkanal
vorgesehene und zu dem Wassermantel führende Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer in
einer im Wesentlichen zylindrischen Gestalt ausgebildet ist, öffnen der
Einlass, in welchen das Kühlwasser
strömt,
und der Auslass, aus welchem das Kühlwasser herausströmt, tangential
zu der Innenwand der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer.
Die Druckkappe, welche das eingebaute Druck- Steuer/Regelventil umfasst, ist in dem
oberen Teil der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer vorgesehen.
Das Kühlwasser,
welches in den Einlass strömt,
kann eine spiral- bzw. wendelförmige
Strömung
in der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer
erzeugen. Dies formt die Wasseroberfläche in eine konische Gestalt, wodurch
nicht nur eine Gasphase in dem oberen Teil der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer
zurückgehalten
wird, sondern auch ein sanftes Ausströmen des Kühlwassers durch den Auslass
sichergestellt wird. Wenn der Innendruck der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer
in Antwort auf einen Temperaturanstieg des Kühlwassers ansteigt und das
Druck-Steuer/Regelventil
der Druckkappe öffnet,
kann in zuverlässiger
Weise lediglich die Gasphase, welche sich in dem oberen Teil der
Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer befindet,
nach außen
entlüftet
werden. Da Wasser bei abgenommener Druckkappe von der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer
aus in das Motorkühlsystem
eingefüllt
werden kann, ist es darüber
hinaus nicht notwendig, Wasser in das Motorkühlsystem über einen Kühler einzufüllen. Dadurch wird es ermöglicht,
die Position des Kühlers
abzusenken und die Konstruktionsfreiheitsgrade eines Fahrzeugs zu erhöhen. Da
die Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer aus
einem einfachen zylindrischen Element mit einem Einlass und einem
Auslass gebildet sein kann, sind ihre Kosten außerdem extrem niedrig.
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Bevorzugt
ist, um die oben genannte zweite Aufgabe zu lösen, der Einlass für das Kühlwasser
bei der gleichen Höhe
wie oder höher
als der Auslass angeordnet.
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Da
der Einlass für
das Kühlwasser
bei der gleichen Höhe
wie oder höher
als der Auslass positioniert ist, kann gemäß dieser Anordnung dann, wenn Wasser
bei abgenommener Druckkappe in die Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer eingefüllt wird, die
Menge an Luft minimiert werden, welche dem Kühlsystem gemeinsam mit dem
Kühlwasser
durch den Auslass zugeführt
wird.
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Bevorzugt
ist, um die zweite Aufgabe zu lösen,
die Druckkappe in der Mitte der im Wesentlichen zylindrischen Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer
angeordnet.
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Da
die Druckkappe in der Mitte der im Wesentlichen zylindrischen Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer
angeordnet ist, kann bei dieser Anordnung die Druckkappe in einem
Bereich positioniert werden, in welchem die Gasphase über der
durch die spiral- bzw. wendelartige Strömung zu einer konischen Gestalt
ausgebildeten Wasseroberfläche
am dicksten ist. Dadurch wird Luft in zuverlässiger Weise von dem Kühlwasser
abgeschieden und abgelassen.
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Der
Motorhauptkörper
der vorliegenden Erfindung entspricht einem Zylinderkopf 11 und
einem Zylinderblock 13 einer Ausführungsform und der Kühlwasser-Zufuhrkanal
der vorliegenden Erfindung entspricht einem stromaufwärtigen Kühlwasser-Zufuhrkanal
P2 und einem stromabwärtigen
Kühlwasser-Zufuhrkanal
P3 der Ausführungsform.
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Die
Erfindung wird anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, welche
im Folgenden ausführlich
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden
wird. Es stellt dar:
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1 bis 8 eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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1 ein
Kreislaufdiagramm von Kühlwasserkanälen für einen
V-Motor (bei offenem Thermostat),
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2 eine
Explosionsansicht der Kühlwasser-Kanaleinheit
von schräg
oben, aus einer ersten Richtung betrachtet,
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3 eine
Explosionsansicht der Kühlwasser-Kanaleinheit
von schräg
oben, jedoch aus einer anderen, zweiten Richtung betrachtet,
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4 ein
Längsschnitt
der Kühlwasser-Kanaleinheit,
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5 eine
Ansicht aus Richtung der Pfeile 5-5 in 4,
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6 ein
Querschnitt entlang Linie 6-6 in 5,
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7 eine
Schrägansicht
eines mit der Kühlwasser-Kanaleinheit
versehenen V-Motors, sowie
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8 ein
Leitungsdiagramm der Kühlwasserkanäle entsprechend 1 (bei
geschlossenem Thermostat).
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Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben werden.
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Mit
Bezug auf 1 wird ein Kühlwasserkreislauf für einen
V-Motor E erläutert.
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Der
in ein Fahrzeug montierte V-Motor E umfasst ein Paar von Wassermänteln 12 von
Zylinderköpfen 11 und
ein Paar von Wassermänteln 14 von Zylinderblöcken 13.
Die Wassermäntel 14 der
Zylinderblöcke 13 stehen über Kühlwasser-Ablaufkanäle P1 und
einen ersten Kühlerschlauch 15 mit
einem Kühler 16 in
Verbindung. Der Kühler 16 steht über einen
zweiten Kühlerschlauch 17 mit
einem Thermostatgehäuse 19 in
Verbindung, welches ein eingebautes Thermostat 18 umfasst.
Das Thermostatgehäuse 19 steht über Kühlwasser-Zufuhrkanäle P2 und
P3 mit den Wassermänteln 12 der
Zylinderköpfe 11 in
Verbindung. Zwischen dem stromaufwärtigen Kühlwasser-Zufuhrkanal P2 und
den stromabwärtigen
Kühlwasser-Zufuhrkanälen P3 ist
eine Wasserpumpe 20 angeordnet, welche durch eine Kurbelwelle
des Motors E angetrieben ist.
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Die
stromaufwärtigen
Enden von Bypass-Rohrleitungen 21 und 22 führen zu
den Enden der Wassermäntel 12 der
Zylinderköpfe 11 auf
der der Verbindung mit den stromabwärtigen Kühlwasser-Zufuhrkanälen P3 gegenüberliegenden
Seite. Eine Bypass-Rohrleitung 22 auf der stromabwärtigen Seite
verläuft
zwischen den V-Bänken 23 des
Motors E und steht über
einen Bypass-Kanal P4 mit dem Thermostatgehäuse 19 in Verbindung.
Um einen Teil des Hochtemperatur-Kühlwassers durch einen Heizkörperkern 24 zum
Beheizen eines Fahrgastraums zu zirkulieren, führen die stromaufwärtigen Enden der
Heizkörperkern-Rohrleitungen 25 und 26 zu
den Wassermänteln 12 der
Zylinderköpfe 11 in
der Nähe der
Bereiche, wo die Bypass-Rohrleitung 21 mit diesen verbunden
ist. Ein Strömungs-Steuer/Regelventil 27 und
der Heizkörperkern 24 sind
zwischen der Heizkörperkern-Rohrleitung 25 auf
der stromaufwärtigen
Seite und einer Heizkörperkern-Rohrleitung 26 auf
der stromabwärtigen
Seite in Reihe verbunden. Die Heizkörperkern-Rohrleitung 26 auf
der stromabwärtigen
Seite verläuft
durch den Raum zwischen den V-Bänken 23 des
Motors E und steht mit dem stromabwärtigen Kühlwasser-Zufuhrkanal P2 in
Verbindung.
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Da
der Raum zwischen den V-Bänken
des Motors E dazu verwendet wird, die Bypass-Rohrleitung 22 und
die Heizkörperkern-Rohrleitung 26 wie oben beschrieben
anzuordnen, kann verglichen mit einem Fall, bei welchem diese um
die Außenseiten der
V-Bänke 23 herum
angeordnet sind, Raum eingespart werden. Dies trägt zu einer Reduzierung der Gesamtabmessungen
des Motors E bei. Insbesondere eine Integration der Bypass-Rohrleitung 22 und der
Heizkörperkern-Rohrleitung 26 gestattet
eine einfachere Handhabung derselben. Darüber hinaus kann eine Integration
der Bypass-Rohrleitung 21 und der
Heizkörperkern-Rohrleitung 25,
welche mit den stromaufwärtigen
Seiten der Bypass-Rohrleitung 22 und der Heizkörperkern-Rohrleitung 26 in
Verbindung stehen, weiter Raum einsparen und die Anzahl an Montageschritten
reduzieren.
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Der
Innenraum einer Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28,
welche integral mit dem Thermostatgehäuse 19 vorgesehen
ist, steht über
ein Luft-Ablassrohr 29 mit
den Wassermänteln 12 der Zylinderköpfe 11 in
Verbindung. Eine an dem oberen Ende der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 vorgesehene
Druckkappe 30 steht über
ein Luft-Ablassrohr 31 mit einem Kühlwasserspeicher 32 in
Verbindung. Die Druckkappe 30 umfasst ein eingebautes Druck-Steuer/Regelventil,
welches dann öffnet,
wenn der Innendruck der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 einen
vorbestimmten Wert übersteigt.
Um die Luftmenge zu minimieren, welche in den Wassermänteln 12 der
Zylinderköpfe 11 dann
verbleibt, wenn zu Beginn Wasser in das Kühlsystem eingegossen bzw. eingefüllt wird,
ist das stromaufwärtige Ende
des Luft-Ablassrohrs 29 mit der höchsten Position der Wassermäntel 12 verbunden.
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Die
in 1 mit der dicken strichpunktpunktierten Linie
eingefassten Bauteile, d. h. das Thermostat 18, das Thermostatgehäuse 19,
die Wasserpumpe 20, die Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28,
der Kühlwasser-Ablaufkanal
P1, der stromaufwärtige Kühlwasser-Zufuhrkanal
P2, der stromabwärtige Kühlwasser-Zufuhrkanal
P3 und der Bypass-Kanal P4 bilden die Kühlwasser-Kanaleinheit U der
vorliegenden Erfindung. Sie sind weiterhin zu einer Unterbaugruppe
vormontiert und als eine Einheit an den Motor E montiert.
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Unter
Zuwendung zu den 2 und 6 wird nun
die Struktur der Kühlwasser-Kanaleinheit
U erläutert.
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Die
Kühlwasser-Kanaleinheit
U ist in drei Abschnitte unterteilt, d. h. in ein mittleres Gehäuse 41, ein
hinteres Gehäuse 42 und
die Wasserpumpe 20. Das Thermostatgehäuse 19 und die Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 sind
integral mit dem mittleren Gehäuse 41 vorgesehen.
Die Wasserpumpe 20 umfasst ein Pumpengehäuse 43 mit
einer Berührfläche 43a.
Eine Pumpenwelle 46 ist in der Mitte des Pumpengehäuses 43 über ein
Kugellager 44 und eine mechanische Dichtung 45 gelagert.
Ein Pumpenflügelrad 47 ist
an einem Ende der Pumpenwelle 46 vorgesehen und an dem
anderen Ende ist eine Riemenscheibe 48 vorgesehen. An der
Vorderseite ist an einem unteren Teil des mittleren Gehäuses 41 eine
Berührfläche 41a ausgebildet,
mit welcher die Berührfläche 43a des
Pumpengehäuses 43 der
Wasserpumpe 20 verbunden ist. Ein Verbinden der zwei Berührflächen 43a und 41a über ein
Dichtelement 49 (siehe 4) definiert
einen Teil des stromaufwärtigen
Kühlwasser-Zufuhrkanals
P2 (ein Kanal zur Zufuhr von Kühlwasser
zu der Wasserpumpe), der stromabwärtigen Kühlwasser-Zufuhrkanäle P3 (Kanäle zur Zufuhr
des Kühlwassers
von der Wasserpumpe 20 zu den Wassermänteln 12 der Zylinderköpfe 11)
sowie Teile der Kühlwasser-Ablaufkanäle P1 (Kanäle zum Auslassen
des Kühlwassers
aus den Wassermänteln 14 der
Zylinderblöcke 13)
zwischen der hinteren Fläche
des Pumpengehäuses 43 und der
vorderen Fläche
des mittleren Gehäuses 41.
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An
der hinteren Fläche
des mittleren Gehäuses 41 ist
eine Berührfläche 41b ausgebildet,
mit welcher eine Berührfläche 42a des
hinteren Gehäuses 42 verbunden
ist. An den gegenüberliegenden
Seiten, in einem unteren Teil der Berührfläche 41b, ist ein Paar
aus einer linken und einer rechten Berührfläche 41c (siehe 3)
ausgebildet, welche Berührflächen mit
einer Endfläche
eines Motorblocks, d. h. der Zylinderköpfe 11 und der Zylinderblöcke 13,
verbunden sind. Diese zwei Berührflächen 41c bilden
gemeinsam eine V-Form und ragen von dem Außenumfang des hinteren Gehäuses 42,
welches mit der hinteren Fläche
des mittleren Gehäuses 41 verbunden ist,
nach außen
hervor. Ein Verbinden der zwei Berührflächen 41c des mittleren
Gehäuses 41 mit
dem Motorblock über
Dichtelemente 50 und 51 (siehe 5)
gestattet daher, dass der an den Berührflächen 41c öffnende
Kühlwasser-Ablaufkanal
P1 mit den Wassermänteln 14 der
Zylinderblöcke 13 in
Verbindung steht. Es gestattet weiter dem stromabwärtigen Kühlwasser-Zufuhrkanal
P3, dass er mit den Wassermänteln 12 der
Zylinderköpfe 11 in
Verbindung steht.
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Ein
Verbinden der Berührfläche 41b des
mittleren Gehäuses 41 und
der Berührfläche 42a des hinteren
Gehäuses 42 miteinander über ein
Dichtelement 52 (siehe 4) bildet
den Kühlwasser-Ablaufkanal
P1, den stromaufwärtigen
Kühlwasser-Zufuhrkanal
P2 und den Bypass-Kanal P4 zwischen dem mittleren Gehäuse 41 und
dem hinteren Gehäuse 42. Das
untere Ende des stromaufwärtigen
Kühlwasser-Zufuhrkanals
P2, welches in der Mitte positioniert ist, steht mit dem Innenraum
des Pumpengehäuses 43 in
Verbindung und das obere Ende desselben steht in Verbindung mit
dem Innenraum des Thermostatgehäuses 19.
Ein offenes Ende des Thermostatgehäuses 19, welches das
eingebaute Thermostat 18 umfasst, ist mit einem halbkugelförmigen Deckel 53 bedeckt,
wobei der Deckel 53 ein integral mit diesem ausgebildetes
Anschlussstück 54 aufweist.
Mit dem Anschlussstück 54 ist
ein zweiter Kühlerschlauch 17 verbunden.
Das untere Ende des stromaufwärtigen
Kühlwasser-Zufuhrkanals
P2 steht weiterhin mit der stromabwärtigen Seite der Heizkörperkern-Rohrleitung 26 in
Verbindung, welche über
ein Anschlussstück 55,
das von der hinteren Fläche
des hinteren Gehäuses 42 absteht,
zwischen den V-Bänken 23 des
Motors E angeordnet ist. Das Anschlussstück 55 ist in einer
L-Form innerhalb des hinteren Gehäuses 42 gekrümmt und
steht mit dem stromaufwärtigen
Kühlwasser-Zufuhrkanal
P2 in Verbindung.
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Das
untere Ende des Kühlwasser-Ablaufkanals
P1, welches an einer Seite des stromaufwärtigen Kühlwasser-Zufuhrkanals P2 ausgebildet
ist, steht mit einem mittleren Abschnitt des Kühlwasser-Ablaufkanals P1 in
Verbindung, welcher zwischen dem mittleren Gehäuse 41 und dem Pumpengehäuse 43 gebildet
ist. Das obere Ende desselben steht über ein Anschlussstück 56,
welches von der vorderen Fläche
eines oberen Teils des mittleren Gehäuses 41 vorsteht,
mit einem ersten Kühlerschlauch 15 in
Verbindung. Das untere Ende des Bypass-Kanals P4, welches an der
anderen Seite des stromaufwärtigen
Kühlwasser-Zufuhrkanals
P2 ausgebildet ist, steht mit der Bypass-Rohrleitung 22 in
Verbindung, welche über
ein Anschlussstück 57,
das von der hinteren Fläche
des hinteren Gehäuses 42 absteht,
zwischen den V-Bänken 23 des
Motors E angeordnet ist.
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Im
Folgenden wird ebenso Bezug auf 6 genommen.
Die Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 ist
derart vorgesehen, dass sie dem Thermostatgehäuse 19 benachbart
ist. Seine Öffnung
in der oberen Fläche
ist mit einem Deckel 58 abgedeckt und die in der Mitte
des Deckels 58 vorgesehene Druckkappe 30 steht über das
Luft-Ablassrohr 31 mit dem Speicher 32 in Verbindung.
Das Luft-Ablassrohr 29 ist mit einem Anschlussstück 59 verbunden,
welches sich zu einem tangentialen Einlass 28a erstreckt,
der in einem oberen Teil der Seitenwand der tassenförmigen Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 ausgebildet ist.
Ein tangentialer Auslass 28b, welcher in einem unteren
Teil der Seitenwand auf der dem Einlass 28a gegenüberliegenden
Seite öffnet,
steht über
einen zwischen der Berührfläche 41b des
mittleren Gehäuses 41 und
der Berührfläche 42a des
hinteren Gehäuses 42 gebildeten
Kanal 60 mit dem Innenraum des Thermostatgehäuses 19 in
Verbindung.
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Diese
Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 wird
dann, wenn Wasser zu Beginn bei abgenommener Druckkappe 30 in
das Kühlsystem
eingefüllt
wird, bis obenhin mit Wasser gefüllt.
Da die Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 am
höchsten
Punkt des Kühlsystems
angeordnet ist (siehe 7), ist es dann, wenn zu Beginn
Kühlwasser
von dort aus in das Kühlsystem
eingefüllt
wird, möglich,
die in dem Kühlsystem
verbleibende Luftmenge zu minimieren. Da es nicht notwendig ist,
Luft von der Kappe des Kühlers 16 abzulassen,
kann die Höhenposition
des Kühlers 16 abgesenkt
werden, wodurch die Konstruktionsfreiheitsgrade des Fahrzeugs erhöht werden.
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Wie
in 5 gezeigt ist, sind drei Bolzen oder Schrauben
B1 bis B3 auf der oberen Seite, welche von der Seite des hinteren
Gehäuses 42 aus
eingeführt
sind, in dem mittleren Gehäuse 41 festgezogen.
Weiterhin verlaufen drei Bolzen oder Schrauben B4 bis B6 auf der
unteren Seite, welche von der Seite des hinteren Gehäuses 42 aus
eingeführt
sind, durch das mittlere Gehäuse 41 hindurch
und sind in dem Pumpengehäuse 43 festgezogen.
Insgesamt verlaufen sieben Bolzen oder Schrauben B7 bis B13 an der unteren
linken und der unteren rechten Seite, welche von der Seite des Pumpengehäuses 43 aus
eingeführt
sind, durch das mittlere Gehäuse 41 und
sind in einem Motorhauptkörper
(die Zylinderköpfe 11 und die
Zylinderblöcke 13)
festgezogen.
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7 zeigt
einen Zustand, bei welchem die Kühlwasser-Kanaleinheit
U mit der oben genannten Anordnung an den Motor E montiert ist.
Die Kühlwasser-Kanaleinheit
U ist an eine Endfläche
in der axialen Richtung der V-Bänke 23 (siehe 1)
montiert, wobei sie zwischen dem linken und dem rechten Zylinderkopf 11 und
dem linken und dem rechten Zylinderblock 13 des Motors
E angeordnet ist. Die Wasserpumpe 20 wird durch einen endlosen
Riemen 63 angetrieben, welcher um eine an einer Kurbelwelle 61 vorgesehenen
Riemenscheibe 62 und der an der Pumpenwelle 46 vorgesehenen
Riemenscheibe 48 herumgeführt ist.
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Da
die Kühlwasser-Kanaleinheit
U eine Unterbaugruppe bildet, welche integral die Wasserpumpe 20,
das Thermostatgehäuse 19,
die Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28,
den Kühlwasser-Ablaufkanal
P1, den stromaufwärtigen
Kühlwasser-Zufuhrkanal
P2, den stromabwärtigen
Kühlwasser-Zufuhrkanal
P3 und den Bypass-Kanal P4 aufweist, kann eine Montage der vormontierten
Kühlwasser-Kanaleinheit
U als eine Einheit an den Motorhauptkörper die Anzahl an Bauteilen,
die Anzahl an Montageschritten, den Bauraum und die Kosten im Vergleich zu
einem Fall reduzieren, bei welchem verschiedene, das Kühlsystem
des Motors E bildende Bauteile einzeln montiert werden. Da das hintere
Gehäuse 42 bezüglich der
Berührflächen 41c (Berührflächen, welche
mit dem Motorblock verbunden sind), welche an der Rückseite
bzw. rückwärtigen Fläche des
mittleren Gehäuses 41 der
Kühlwasser-Kanaleinheit
U gebildet sind, nach hinten vorstehen, ragt das hintere Gehäuse 42 dann,
wenn die Kühlwasser-Kanaleinheit U montiert
ist, in einen Raum zwischen die V-Bänke 23 hinein. Dies
gestattet, dass die Kühlwasser-Kanaleinheit
U kompakter angeordnet werden kann, indem der Raum zwischen den
V-Bänken 23 effektiv
genutzt wird.
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Als
Nächstes
wird die Wirkung bzw. Funktion der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung mit der oben genannten Anordnung erläutert.
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Wie
in 8 gezeigt ist, befindet sich dann, wenn ein Aufwärmen des
Motors E noch nicht vollendet und die Temperatur des Kühlwassers
niedrig ist, das Thermostat 18 in einem geschlossenen Zustand, wobei
eine Verbindung zwischen dem zweiten Kühlerschlauch 17 an
der stromaufwärtigen
Seite des Thermostatgehäuses 19 und
dem stromaufwärtigen Kühlwasser-Zufuhrkanal
P2 auf der stromabwärtigen Seite
desselben unterbrochen ist. Weiterhin steht das stromabwärtige Ende
des Bypass-Kanals P4 in Verbindung mit dem Thermostatgehäuse 19.
Als Folge ist der Kreislauf, in welchem das Kühlwasser von den Kühlwasser- Ablaufkanälen P1 über den
ersten Kühlerschlauch 15,
den Kühler 16 und
den zweiten Kühlerschlauch 17 zu
dem Thermostatgehäuse 19 strömt, blockiert
und das unter Druck durch die Wasserpumpe 20 zugeführte Kühlwasser
zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf, welcher die stromabwärtigen Kühlwasser-Zufuhrkanäle P3, die
Wassermäntel 12 der
Zylinderköpfe 11,
die Bypass-Rohrleitungen 21 und 22, den Bypass-Kanal
P4, das Thermostatgehäuse 19,
den stromaufwärtigen
Kühlwasser-Zufuhrkanal P2 und
die Wasserpumpe 20 umfasst, zu welcher das Kühlwasser
zurückkehrt.
Dadurch wird das Aufwärmen
des Motors E beschleunigt.
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Wie
in 1 gezeigt ist, öffnet das Thermostat 18 dann,
wenn ein Aufwärmen
des Motors E abgeschlossen ist und die Temperatur des Kühlwassers ausreichend
hoch wird. Dadurch wird eine Verbindung zwischen dem zweiten Kühlerschlauch 17 auf der
stromaufwärtigen
Seite des Thermostatgehäuses 19 und
dem stromaufwärtigen
Kühlwasser-Zufuhrkanal P2 an
dessen stromabwärtiger
Seite bereitgestellt und das stromabwärtige Ende des Bypass-Kanals
P4 gesperrt. Als Folge zirkuliert Kühlwasser mit einer erhöhten Temperatur,
nachdem es durch die Wassermäntel 12 und 14 der
Zylinderköpfe 11 und der
Zylinderblöcke 13 hindurch
geströmt
ist, durch die Kühlwasser-Ablaufkanäle P1, den
ersten Kühlerschlauch 15,
den Kühler 16,
den zweiten Kühlerschlauch 17,
das Thermostatgehäuse 19,
den stromaufwärtigen
Kühlwasser-Zufuhrkanal
P2, die Wasserpumpe 20 und die stromabwärtigen Kühlwasser-Zufuhrkanäle P3, wodurch
das Kühlwasser
bei einer geeigneten Temperatur gehalten wird.
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In
diesem Zustand zirkuliert das Kühlwasser, welches
aus den Wassermänteln 12 der
Zylinderköpfe 11 strömt, über die
Heizkörperkern-Rohrleitung 25, das
Strömungssteuer/regelventil 27,
den Heizkörperkern 24 und
die Heizkörperkern-Rohrleitung 26 in den
stromaufwärtigen
Kühlwasser-Zufuhrkanal P2 hinein,
wobei das Kühlwasser
in dem Heizkörperkern 24 einem
Wärmetausch
mit Luft unterzogen wird, und die Luft mit einer somit erhöhten Temperatur
einen Fahrgastraum beheizt. Falls eine Beheizung, beispielsweise
während
des Sommers, nicht notwendig ist, kann ein Schließen des
Strömungssteuer/regelventils 27 eine
Zufuhr des Kühlwassers
zu dem Heizkörperkern 24 stoppen.
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Während eines
Betriebs des Motors E werden ein Teil des durch den Wassermantel 12 des
Zylinderkopfes 11 strömenden
Kühlwassers
und die Luft, welche sich in einem oberen Raum des Wassermantels 12 ansammelt, über das
Luft-Ablassrohr 29 zu der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 geleitet.
Da sich der zu dem stromabwärtigen
Ende des Luft-Ablassrohrs 29 erstreckende Einlass 28a tangential
in den Innenraum der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 öffnet, wird
in der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 eine
spiral- bzw. wendelförmige
Strömung
erzeugt, wie durch den Pfeil in 6 gezeigt
ist. Die Wasseroberfläche
nimmt eine konische Gestalt an und Luft sammelt sich in der Mitte
gegenüber
der Druckkappe 30. Da der Auslass 28 der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 ebenso tangential
gebildet ist, um der spiral- bzw. wendelförmigen Strömung zu folgen, wird das Wasser
in der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 darüber hinaus
sanft über
den Auslass 28b und den Kanal 60 in das Thermostatgehäuse 19 ausgelassen.
Wenn die Temperatur des Kühlwassers
zunimmt und der Druck des Kühlwassers,
welches sich thermisch ausgedehnt hat, den Ventilöffnungsdruck
für das Druck-Steuer/Regelventil
der Druckkappe 30 überschreitet, öffnet das
Ventil und die Luft, welche unter der Druckkappe 30 verweilt,
wird über
das Luft-Ablassrohr 31 in den Speicher 32 abgelassen.
Wenn sich in der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 keine
Luft befindet oder wenn sich das Kühlwasser thermisch weiter ausdehnt,
nachdem die gesamte Luft abgelassen worden ist, fließt das überschüssige Kühlwasser über die
Druckkappe 30 und das Luft-Ablassrohr 31 in den
Speicher 32 ab.
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Ein
solches zentrifugenartiges Anordnen bzw. Gestalten der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 beseitigt
den Bedarf nach einer Labyrinth-Struktur, welche für einen
herkömmlichen
Luftablass-Ausdehnungstank erforderlich ist, wodurch nicht nur die
Kosten durch Verringerung der Abmessungen und Vereinfachung der
Struktur reduziert werden, sondern dies auch zu einer Verringerung
des Bauraums beiträgt.
Da der Einlass 28a der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 höher als
der Auslass 28b angeordnet ist, ist es dann, wenn zu Beginn Wasser
in das Kühlsystem
bei abgenommener Druckkappe durch Eingießen von Wasser in die Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 eingefüllt wird,
möglich,
die gemeinsam mit dem Kühlwasser durch
den Auslass 28b dem Kühlsystem
zugeführte Menge
an Luft zu minimieren.
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Obwohl
oben eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausführlich
beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfindung auf verschiedene
Arten modifiziert werden, ohne vom Grundgedanken und Rahmen der
vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise
zeigt die Ausführungsform
einen V-Motor E. Die in den Ansprüchen 1 bis 3 und 6 bis 8 beschriebenen
Erfindungen können
jedoch auf jeden beliebigen Motortyp ebenso wie auf einen V-Motor
angewendet werden. In der Ausführungsform
ist die Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 integral
mit der Kühlwasser-Kanaleinheit
U vorgesehen. Sie kann jedoch auch gesondert vorgesehen sein. Darüber hinaus
ist in der Ausführungsform
der Einlass 28a der Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 höher angeordnet
als der Auslass 28b. Jedoch können der Einlass 28a und
der Auslass 28b bei der gleichen Höhe angeordnet sein.
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Eine
Motorkühlwasser-Kanalstruktur
umfasst eine Kühlwasser-Kanaleinheit
U, welche gebildet ist durch integrale Ausbildung einer Wasserpumpe 20 zur
Zufuhr von Kühlwasser,
eines Thermostatgehäuses 19 zur
Unterbringung eines Thermostats 18, einer Gas/Flüssigkeit-Abscheidekammer 28 zur Abscheidung
von Luft aus dem Kühlwasser,
von Kühlwasser-Zufuhrkanälen P2 und
P3 zur Beschickung von Wassermänteln 12 und 14 über das
Thermostatgehäuse 19 und
die Wasserpumpe 20 mit dem Kühlwasser, welches von einem
Kühler 16 zurückgefördert wurde,
eines Kühlwasser-Ablaufkanals P1 zum
Auslassen des Kühlwassers,
welches durch die Wassermäntel 12 und 14 hindurch
geströmt
ist, in den Kühler 16,
sowie eines Bypass-Kanals P4 zur Rückförderung des Kühlwassers,
welches durch die Wassermäntel 12 und 14 hindurch
geströmt
ist, zu dem Thermostatgehäuse 19 unter
Umgehung des Kühlers 16.
Diese Kühlwasser-Kanaleinheit U ist
als eine Einheit an einen Motorhauptkörper abnehmbar montiert. Somit
gestattet die Anordnung, dass das Motorkühlsystem kompakt ausgeführt wird.