DE10238036B4

DE10238036B4 - Motor für ein Fahrzeug mit einer Frontabdeckung mit einem Fluiddurchflusseinsatz

Info

Publication number: DE10238036B4
Application number: DE10238036A
Authority: DE
Inventors: Timothy L. Ortonville Neal
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2022-08-21
Also published as: US6536398B2; US20030037754A1; DE10238036A1

Abstract

Motor für ein Fahrzeug mit:
einer Frontabdeckung (16);
einer Pumpe (34), die in der Frontabdeckung (16) positioniert ist;
einem Fluiddurchgang (42, 54), der durch die Frontabdeckung (16) ausgebildet ist, um gepumptes Fluid von der Pumpe (34) aufzunehmen und das Fluid in den Zylinderblock (12) zu lenken, wobei der Fluiddurchgang (42, 54) einen Austragsdurchlass (44) aufweist, und ein gekrümmter Abschnitt (56) des Durchganges nahe benachbart des Austragsdurchlasses (44) positioniert ist; und
einem Kunststoffeinsatz (50), der in dem gekrümmten Abschnitt (56) und in dem Austragsdurchlass (44) positioniert ist, wobei der Kunststoffeinsatz (50) eine Vielzahl gekrümmter Fluiddurchflussschaufeln (60, 62, 64) aufweist, um strömendes Fluid durch den gekrümmten Abschnitt (56) auf eine Art und Weise zu lenken, damit eine Laminarität einer Strömung in dem gekrümmten Abschnitt (56) und in dem Austragsdurchlass (44) verbessert wird und damit Fluidströmungsverluste verringert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugmotor mit einer Frontabdeckung mit einem Fluiddurchflusseinsatz zum Lenken von strömendem Fluid von einem gekrümmten Durchgang in der Frontabdeckung in Richtung eines Zylinderblocks des Motors.
Eine Frontabdeckung ist typischerweise an dem vorderen Ende eines Verbrennungsmotors befestigt und kann verschiedene Motorzubehöreinrichtungen umfassen, die daran befestigt sind, wie beispielsweise eine Ölpumpe, einen Luftkompressor, einen Wärmetauscher, einen Ölfilter, eine Kühlmittelpumpe, einen Thermostaten, etc. Verschiedene Konfigurationen von Frontabdeckungen sind beispielsweise in US 6 247 436 B1 , US 5 704 329 A und US 5 477 817 A gezeigt.
Bei diesen Frontabdeckungen, die eine Ölpumpe oder Kühlmittelpumpe umfassen, sind Fluiddurchflusskanäle in der Frontabdeckung ausgebildet, um das gepumpte Fluid an den benachbarten Zylinderblock zu führen. Im Interesse einer verbesserten Packung ist die Gesamtmotorgröße kontinuierlich verringert worden. Demgemäß ist die Größe der Frontabdeckung verringert worden. Genauer ist die Abdeckung dünner geworden. Bei quer montierten Motoren ist die Abdeckung in etwa 50% dünner geworden. Dies ist potentiell problematisch, da eine Pumpe, wie beispielsweise eine Kühlmittelpumpe, in einer Frontabdeckung das Kühlmittel entlang eines Fluiddurchflusskanales der Frontabdeckung pumpen würde, der quer zu dem Motorblock liegt. Dieses strömende Fluid muss dann rechtwinklig in Richtung des Motorblockes umgelenkt werden, um den Motorblock zu kühlen. Bei einer derartigen dünnen Frontabdeckung muss die rechtwinklige Biegung in dem Fluiddurchflusskanal sehr scharf sein, was eine Turbulenz und daher einen Verlust an Wirkungsgrad in dem Kühlsystem zur Folge haben kann.
Demgemäß besteht ein Bedarf, den Wirkungsgrad von gepumptem Fluid zu verbessern, das von einer Frontabdeckung zu einem Motorzylinderblock gelangt.
Aus der US 5 052 348 A ist ein Verbrennungsmotor mit einem Zylinderblock und einer daran angebrachten Kühlwasserpumpe bekannt. Ein Kühlwasserauslass der Pumpe ist mit einem Einlass eines Kühlmantels eines Zylinders des Zylinderblocks ausgerichtet, um einen Kühlwasserdurchgang zu bilden. In dem Durchgang ist ein Vorsprung angeordnet, der sich in den Kühlmantel hineinerstreckt, um das in den Kühlmantel einströmende Kühlwasser in eine bevorzugte Richtung zu lenken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor mit einer verbesserten Frontabdeckung zu schaffen, bei der Fluidströmungsverluste für Fluide verringert sind, die in einen benachbarten Zylinderblock gelenkt werden.
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Motor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
Die vorliegende Erfindung sieht einen Kunststoffeinsatz vor, der in dem gekrümmten Abschnitt eines Fluiddurchganges der Frontabdeckung positioniert ist, um Durchflussbedingungen zu verbessern. Der Kunststoffeinsatz umfasst mehrere gekrümmte Fluiddurchflussschaufeln, die strömendes Fluid durch den gekrümmten Abschnitt in einer Art und Weise lenken, um ein laminares Strömungsverhalten (eine Laminarität der Strömung) zu verbessern und Fluidverluste zu verringern.
Genauer sieht die Erfindung einen Motor für ein Fahrzeug vor, der eine Frontabdeckung umfasst, die an dem vorderen Ende des Motors befestigt ist. Eine Pumpe ist in der Frontabdeckung positioniert. Ein Fluiddurchgang ist durch die Frontabdeckung ausgebildet, um gepumptes Fluid von der Pumpe aufzunehmen und das Fluid in den Zylinderblock zu lenken. Der Fluiddurchgang besitzt einen Austragsdurchlass, wobei ein gekrümmter Abschnitt des Durchganges nahe benachbart des Austragsdurchlasses positioniert ist. Ein Kunststoffeinsatz ist in dem gekrümmten Abschnitt und in dem Austragsdurchlass positioniert. Der Kunststoffeinsatz besitzt eine Vielzahl gekrümmter Fluiddurchflussschaufeln, um strömendes Fluid durch den gekrümmten Abschnitt auf eine Art und Weise zu lenken, um eine Laminarität der Strömung in dem gekrümmten Abschnitt und in dem Austragsdurchlass zu verbessern und damit Fluidströmungsverluste zu verringern.
Bevorzugt umfasst der Kunststoffeinsatz eine Einfassung, die zwischen dem Austragsdurchlass und dem Zylinderblock des Motors eingeschlossen ist. Der Kunststoffeinsatz ist bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial spritzgegossen, das hohe Wärmebeständigkeitseigenschaften aufweist, und die Frontabdeckung ist bevorzugt eine Aluminiumgusskomponente, die an den Zylinderblock geschraubt ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Explosionsansicht einer Motoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine schematische Schnittansicht zeigt, die einen Fluiddurchflussdurchgang und einen Einsatz gemäß der Erfindung zeigt;
3 eine schematische perspektivische Explosionsansicht eines Kunststoffeinsatzes benachbart eines Kühlmitteldurchflusskanales gemäß der Erfindung zeigt; und
4 eine schematische perspektivische zusammengebaute Ansicht der Anordnung von 3 zeigt.
In 1 ist eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Explosionsansicht einer Motoranordnung 10 gemäß der Erfindung gezeigt. Die Motoranordnung 10 umfasst einen Zylinderblock 12, der ein vorderes Ende 14 des Motors bildet. Das vordere Ende 14 wird durch eine Frontabdeckung 16 abgedeckt.
Der Zylinderblock 12 der Motoranordnung 10 umfasst erste und zweite Zylinder 18, 20, die durch Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser, gekühlt werden, das durch Wasserdurchgänge 22, 24 strömt, die einen so genannten "Wassermantel" um die Zylinder 18, 20 bilden, um Wärme von den Zylindern 18, 20 weg zu tragen. Ein Zylinderkopf (nicht gezeigt) ist an der oberen Fläche 26 des Zylinderblockes 12 befestigt.
Die Frontabdeckung 16 umfasst eine Tasche 36, die die Nockenantriebskette aufnimmt. Befestigungseinrichtungen 38, 40 der Frontabdeckung 16 nehmen Schrauben auf, um eine Ölwanne an der Motoranordnung zu befestigen.
Eine Kurbelwelle 28 des Motors erstreckt sich durch die Öffnung 30 des Zylinderblockes 12 in die Öffnung 32 der Frontabdeckung 16. Eine Pumpe 34 ist in der Frontabdeckung 16 integriert. Die Pumpe 34 ist wirksam mit der Kurbelwelle 28 beispielsweise durch einen Antriebsriemen (nicht gezeigt) zur Drehung der Pumpe 34 verbunden.
Bei Drehung durch die Kurbelwelle 28 pumpt die Pumpe 34 Fluid, wie beispielsweise Kühlmittel, durch einen Fluiddurchgang 42, der sich durch die Frontabdeckung 16 erstreckt. Fluid wird von dem Fluiddurchgang 42 zu Austragsdurchlässen 44, 46 zur Übertragung an den Zylinderblock 12 gelenkt. Bei Austrag aus den Austragsdurchlässen 44, 46 tritt das Kühlmittelfluid in entsprechende Öffnungen in dem Zylinderblock 12 ein, die zur Kühlung der Zylinder 18, 20 in Fluidverbindung mit den Kühlmitteldurchgängen 22, 24 stehen.
Wie in 1 gezeigt ist, können die Austragsdurchlässe 44, 46 rund (Durchlass 44), "D"-förmig (Durchlass 46) oder beliebig anders geformt sein.
Demgemäß wird Wasser in der Frontabdeckung 16 durch den Wassereinlass 48 aufgenommen, gelangt durch den Fluiddurchgang 42, durch verschiedene andere Kanäle, die integral in der Frontabdeckung 16 ausgebildet sind, und verlässt schließlich die Frontabdeckung 16 durch die Austragsdurchlässe 44, 46. Da die Frontabdeckung 16 im Querschnitt dünn ist, muss das Kühlmittel durch einen scharf gekrümmten Abschnitt der Durchflussdurchgänge der Frontabdeckung 16 nahe benachbart der Austragsdurchlässe 44, 46 laufen. Aufgrund der scharfen Krümmung dieses gekrümmten Abschnittes können Strömungsturbulenzen entstehen. Demgemäß ist ein Kunststoffeinsatz 50 in den Austragsdurchlass 44 eingesetzt, um eine Laminarität der Strömung in dem gekrümmten Abschnitt des Fluiddurchganges benachbart des Austragsdurchlasses zu verbessern und damit Fluidströmungsverluste zu verringern. Ein ähnlicher Einsatz kann in dem Austragsdurchlass 46 vorgesehen sein.
Die Frontabdeckung 16 umfasst auch mehrere Befestigungsstellen 51 zur Schraubbefestigung an dem Zylinderblock 12. Bevorzugt ist die Frontabdeckung 16 eine Aluminiumgusskomponente.
Die Erfindung ist schematisch in den 2–4 gezeigt, in denen ein Rohr 52 schematisch einen Fluiddurchgang 54 darstellt, der integral durch die Frontabdeckung (wie beispielsweise die Frontabdeckung 16 von 1) ausgebildet ist. Wie gezeigt ist, besitzt der Fluiddurchgang 54 einen gekrümmten Abschnitt 56 direkt benachbart eines Austragsdurchlasses 44. Um eine Laminarität der Strömung durch diesen gekrümmten Abschnitt 56 zu verbessern, ist der Einsatz 50 in dem Austragsdurchlass 44 positioniert und erstreckt sich in den gekrümmten Abschnitt 56 des Durchgan ges 54. Der Kunststoffeinsatz 50 umfasst eine Einfassung 58 mit gekrümmten Schaufeln 60, 62, 64, die sich von dieser erstrecken. Wie gezeigt ist, ist die Einfassung 58 des Einsatzes 50 zwischen dem Austragsdurchlass 44 und dem Zylinderblock 12 eingeschlossen. Der Zylinderblock 12 umfasst einen Einlass 66, um das Kühlmittel aufzunehmen, nachdem dieses den Austragsdurchlass 44 verlässt. Der Durchgang 66 in dem Zylinderblock 12 ist wirksam mit den Kühlmitteldurchgängen 22, 24 verbunden, die den so genannten "Wassermantel" zur Kühlung der Zylinder 18, 20 bilden.
Demgemäß sieht anstatt einer Erhöhung der Pumpenkapazität, um einen Fluidströmungsverlust an scharfen Biegungen in Fluiddurchgängen zu bewältigen, der Kunststoffeinsatz der vorliegenden Erfindung eine einfache und kostengünstige Methode zur Verbesserung von Strömungseigenschaften bei derartigen engen Kurven in einer dünnen Frontabdeckungskonstruktion vor.
Der Kunststoffeinsatz 50 ist bevorzugt aus einem hoch wärmebeständigen Kunststoff spritzgegossen, der gegenüber Ölen oder Kühlmitteln abhängig von der jeweiligen Anwendung beständig ist. Alternativ dazu könnte der Einsatz eine Aluminiumgusskomponente sein.
Zusammengefasst umfasst eine Motoranordnung für ein Fahrzeug eine Motorkurbelwelle, die von einem vorderen Ende eines Zylinderblocks des Motors vorragt. Eine Frontabdeckung ist an dem Vorderende des Motors befestigt. Eine Pumpe ist in der Frontabdeckung positioniert und wirksam mit der Motorkubelwelle verbunden. Ein Fluiddurchgang ist durch die Frontabdeckung ausgebildet, um gepumptes Fluid von der Pumpe aufzunehmen und das Fluid in den Zylinderblock zu lenken. Der Fluiddurchgang besitzt einen Austragsdurchlass, wobei ein gekrümmter Abschnitt des Durchganges nahe benachbart des Austragsdurchlasses positioniert ist. Ein Kunststoffeinsatz ist in dem gekrümmten Abschnitt und in dem Austragsdurchlass positioniert. Der Kunststoffeinsatz besitzt eine Vielzahl gekrümmter Fluiddurchflussschaufeln, um strömendes Fluid durch den gekrümmten Abschnitt auf eine Art und Weise zu lenken, damit eine Laminarität einer Strömung in dem gekrümmten Abschnitt und in dem Austragsdurchlass verbessert wird und damit Fluidströmungsverluste verringert werden.

Claims

Motor für ein Fahrzeug mit: einer Frontabdeckung (16); einer Pumpe (34), die in der Frontabdeckung (16) positioniert ist; einem Fluiddurchgang (42, 54), der durch die Frontabdeckung (16) ausgebildet ist, um gepumptes Fluid von der Pumpe (34) aufzunehmen und das Fluid in den Zylinderblock (12) zu lenken, wobei der Fluiddurchgang (42, 54) einen Austragsdurchlass (44) aufweist, und ein gekrümmter Abschnitt (56) des Durchganges nahe benachbart des Austragsdurchlasses (44) positioniert ist; und einem Kunststoffeinsatz (50), der in dem gekrümmten Abschnitt (56) und in dem Austragsdurchlass (44) positioniert ist, wobei der Kunststoffeinsatz (50) eine Vielzahl gekrümmter Fluiddurchflussschaufeln (60, 62, 64) aufweist, um strömendes Fluid durch den gekrümmten Abschnitt (56) auf eine Art und Weise zu lenken, damit eine Laminarität einer Strömung in dem gekrümmten Abschnitt (56) und in dem Austragsdurchlass (44) verbessert wird und damit Fluidströmungsverluste verringert werden.
Motor nach Anspruch 1, wobei der Kunststoffeinsatz (50) eine Einfassung (58) umfasst, die zwischen dem Austragsdurchlass (44) und dem Zylinderblock (12) des Motors eingeschlossen ist.
Motor nach Anspruch 2, wobei die Frontabdeckung (16) einen Aluminiumgusskörper umfasst, der an den Zylinderblock (12) geschraubt ist.
Motor nach Anspruch 1, wobei der Kunststoffeinsatz (50) aus einem Kunststoffmaterial spritzgegossen ist, das hohe Wärmebeständigkeitseigenschaften aufweist.