DE10261070B4

DE10261070B4 - Wasserummantelungsstruktur für einen Zylinderblock und Zylinderkopf eines Motors mit darin angepasstem geteilten Kühlsystem

Info

Publication number: DE10261070B4
Application number: DE10261070A
Authority: DE
Inventors: Kyoung-Hee Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2009-11-26
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: US20040079300A1; JP3643858B2; US6823823B2; JP2004144068A; CN1492130A; CN1239817C; KR20040036261A; KR100656594B1; DE10261070A1

Abstract

Wasserummantelungsstruktur für einen Zylinderkopf (16) und einen Zylinderblock (18) eines Motors mit einem darin angepassten geteilten Kühlsystem, aufweisend:
eine erste Wasserummantelung (10) für den Zylinderkopf (16) und eine zweite Wasserummantelung (12) für den Zylinderblock (18), die jeweilig und unabhängig voneinander geformt sind,
einen Einlass (EIN) für die Wasserummantelungen (10, 12), der zwischen dem Zylinderkopf (16) und dem Zylinderblock (18) aufgeteilt ist, wobei die Querschnittsfläche des Einlasses (EIN) nach innen gelangend reduziert ist, und
einen ersten Auslass (AUS) für die Wasserummantelung (10) des Zylinderkopfs (16) sowie einen zweiten Auslass (AUS) für die Wasserummantelung (12) des Zylinderblocks (18), welche Auslässe (AUS) jeweils am Zylinderkopf (16) angeordnet sind,
wobei der zweite Auslass (AUS) über einen Verbindungspfad (C) mit der Wasserummantelung (12) des Zylinderblocks (18) verbunden ist, und
wobei an einer Seite des Zylinderkopfes (16) eine Sitzfläche (20) ausgebildet ist zum Montieren einer Thermostateinrichtung (14), welche mit den beiden...

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserummantelungsstruktur für den Zylinderkopf und Zylinderblock von Motoren, und insbesondere eine Wasserummantelungsstruktur von Motoren mit einem darin angepassten geteilten Kühlsystem, bei welcher die Form des Kühlwassereinlasses der Wasserummantelungen so gestaltet ist, dass der Strömungsverlust des Kühlwassers vermindert ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Im allgemeinen ist das Kühlsystem eines Kraftfahrzeugmotors zum Halten des Motors auf der normalen Betriebstemperatur und zum Schützen der Motorbauteile, wie Zylinderblock, Zylinderkopf und Kolben, vor den thermischen Schäden, welche der Zuführung durch hohe Temperaturen (etwa 2500°C) der Brennkammern des Motors unterliegen.
Aus DE 100 47 080 A1 ist eine Wasserummantelungsstruktur für einen Zylinderkopf und einen Zylinderblock eines Motors mit einem darin angepassten geteilten Kühlsystem bekannt. Diese Wasserummantelungsstruktur weist eine erste Wasserummantelung für den Zylinderkopf und eine zweite Wasserummantelung für den Zylinderblock, die jeweilig und unabhängig voneinander geformt sind, einen Einlass für die Wasserummantelungen, der zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock aufgeteilt ist, wobei die Querschnittsfläche des Einlasses nach innen gelangend reduziert ist, und einen ersten Auslass für die Wasserummantelung des Zylinderkopfs sowie einen zweiten Auslass für die Wasserummantelung des Zylinderblocks auf, welche Auslässe jeweils am Zylinderkopf angeordnet sind. Der zweite Auslass ist über einen Verbindungspfad mit der Wasserummantelung des Zylinderblocks verbunden. An einer Seite des Zylinderkopfes ist eine Sitzfläche ausgebildet zum Montieren einer Thermostateinrichtung, welche mit den beiden Auslässen der Wasserummantelungen zusammengepasst ist.
In DE 44 81 079 B4 ist eine Wasserummantelungsstruktur für einen Zylinderkopf und einen Zylinderblock eines Motors beschrieben, bei der ein Kühlwassermantel des Zylinderkopfes und ein Kühlwassermantel des Zylinderblocks in Reihe geschaltet sind. Ein Auslass der Wasserummantelung des Zylinderblocks ist über einen Verbindungspfad zu dem Zylinderkopf heraufgezogen, wobei an einer Seite des Zylinderkopfes eine Sitzfläche zum Einbauen einer Thermostateinrichtung ausgebildet ist, und wobei die Thermostateinrichtung mit einem für beide Wasserummantelungen vorgesehenen Auslass zusammengepasst ist.
Ferner wurde ein geteiltes Kühlsystem vorgeschlagen, bei welchem separate Strömungspassagen des Kühlwassers für den Zylinderkopf bzw. den Zylinderblock vorgesehen sind. Das herkömmliche geteilte Kühlsystem für Motoren ist wie in 1 gezeigt.
Das heißt, eine Wasserummantelung 10 für den Zylinderkopf und eine andere Wasserummantelung 12 für den Zylinderblock sind voneinander getrennt, und ein Einlaß EIN, mittels welchem der Kühlwasserpfad von einem Auslass einer Wasserpumpe (nicht dargestellt) zu den Wasserummantelungen 10 und 12 verbunden ist, ist an der Seitenfront des Motors geteilt.
Ferner sind die Wasserummantelungen 10 und 12 mit zwei Auslässen AUS unabhängig voneinander verbunden, wobei die Auslässe AUS jeweils an Rückseiten des Zylinderkopfes und des Zylinderblocks, d. h. an der Rückseite des Motors, ausgebildet sind.
Ferner ist die Thermostateinrichtung 14, bei welcher deren Öffnungsgrad entsprechend der Temperatur des Kühlwassers eingestellt ist, um die Strömung des Kühlwassers zu steuern, mit den beiden Auslässen AUS des Zylinderkopfes 16 und des Zylinderblocks 18 verbunden, wie in 2 gezeigt ist.
Dementsprechend strömt das Kühlwasser von der Wasserpumpe durch den Einlass EIN hindurch, um in die Wasserummantelung 10 des Zylinderkopfes 16 und die Wasserummantelung 12 des Zylinderblocks 18 verteilt zu werden, und dann strömt das Kühlwasser durch die Innenräume der Wasserummantelungen 10 und 12 hindurch, um durch die beiden Auslässe AUS in die Thermostateinrichtung 15 gefördert zu werden.
Jedoch hat bei den herkömmlichen Wasserummantelungen 10 und 12 der Einlass EIN einen rechteckigen Querschnitt, und daher wird ein Wirbel in dem Einlass EIN gebildet, um einen Druckverlust zu bewirken, welcher zu einem Strömungsverlust führt.
Ferner sind die beiden Auslässe AUS für die Wasserummantelungen 10 bzw. 12 vorgesehen, und daher muss die Thermostateinrichtung 14, welche mit ihnen verbunden ist, zwangsläufig zwischen dem Zylinderkopf 16 und dem Zylinderblock 18 positioniert sein.
Dementsprechend führen die Funktionen des Zylinderkopfes 16 und des Zylinderblocks 18 relativ zueinander zu einer Erzeugung von Schwingungen, und daher werden der Thermostateinrichtung 14 wiederholte Belastungen auferlegt, wodurch die Lebensdauer der Thermostateinrichtung 14 vermindert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wasserummantelungsstruktur für einen Zylinderkopf und Zylinderblock eines Kraftfahrzeugmotors mit einem darin angepassten geteilten Kühlsystem bereitzustellen, bei der die Form des Einlasses der Wasserummantelungen so gestaltet ist, dass Strömungsverluste des Kühlmittels vermindert sind.
Dies wird mit einer Wasserummantelungsstruktur gemäß Anspruch 1 erreicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zum genaueren Verständnis des Wesens und der Ziele der Erfindung wird auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:
1 eine perspektivische Ansicht der herkömmlichen Wasserummantelungsstruktur für den Zylinderkopf und Zylinderblock ist;
2 den Zustand des Einbaus der Thermostateinrichtung an einer Seite des herkömmlichen Zylinderblocks und Zylinderkopfes darstellt;
3 eine perspektivische Ansicht der Wasserummantelungsstruktur für den Zylinderkopf und den Zylinderblock gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
4 eine perspektivische Ansicht der Wasserummantelung für den Zylinderkopf ist;
5 eine perspektivische Ansicht der Wasserummantelung für den Zylinderblock ist;
6 eine Bodenansicht des Kühlwasserauslasses der Wasserummantelung für den Zylinderkopf ist;
7 eine Seitenansicht des Kühlwasserauslasses der Wasserummantelung für den Zylinderkopf ist; und
8 den Zustand des Einbaus der Thermostateinrichtung an einer Seite des Zylinderkopfes darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
3 ist eine perspektivische Ansicht der Wasserummantelungsstruktur für den Zylinderkopf und Zylinderblock gemäß der vorliegenden Erfindung. 4 ist eine perspektivische Ansicht der Wasserummantelung für den Zylinderkopf. 5 ist eine perspektivische Ansicht der Wasserummantelung für den Zylinderblock.
Dieselben Elemente wie jene der herkömmlichen Technik werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Wie in 3 gezeigt ist, sind bei der vorliegenden Erfindung eine Wasserummantelung 10 eines Zylinderkopfes und eine Wasserummantelung 12 eines Zylinderblockes in einer Form von unabhängigen Gegenständen vorgesehen. Ein Einlass EIN, durch welchen Kühlwasser von einer Pumpe (nicht dargestellt) zu den Wasserummantelungen 10 und 12 hindurchströmt, ist an der Seitenfront des Motors durch die Wasserummantelungen 10 und 12 des Zylinderkopfes und des Zylinderblockes geteilt.
Die Querschnittsform des Einlasses EIN der Wasserummantelungen 10 und 12 ist trapezförmig, und dessen Querschnittsfläche ist von der Pumpe kommend zu den Wasserummantelungen 10 und 12 hin reduziert. Daher wird der Strömungswiderstand des Kühlwassers vermindert, wenn das Kühlwasser von der Pumpe zu dem Einlass EIN der Ummantelungen 10 und 12 strömt, so dass der Druckverlust des Kühlwassers innerhalb der Wasserummantelungen 10 und 12 verringert werden kann.
Infolgedessen strömt, da der Druckverlust in der Strömung des Kühlwassers beim Strömen durch den Einlass EIN hindurch verringert wird, das Kühlwasser sanft durch die Wasserummantelungen 10 und 12 mit dem Ergebnis hindurch, dass der Zylinderkopf und der Zylinderblock effizienter abgekühlt werden kann.
Ferner sind Auslässe AUS der Wasserummantelungen 10 und 12 an der Rückseite des Zylinderkopfes bzw. des Zylinderblockes unabhängig voneinander ausgebildet. Das heißt, der Auslass AUS der Wasserummantelung 10 des Zylinderkopfes ist an einer Seite des Zylinderkopfes ausgebildet, während der Auslass AUS der Wasserummantelung 12 des Zylinderblockes nicht an dem Zylinderblock ausgebildet ist, sondern in einer nach oben gezogenen Position (zu dem Zylinderkopf herauf).
Das heißt, die Position des Auslasses AUS der Wasserummantelung 12 des Zylinderblockes ist zu dem Zylinderkopf heraufgezogen und durch den Zylinderkopf hindurch mit der Außenseite verbunden.
Die Struktur der Wasserummantelungen 10 und 12 wird unten ausführlicher beschrieben.
Zuerst weist, wie in 4 gezeigt, die Wasserummantelung 10, welche innerhalb des Zylinderkopfes ausgebildet ist, deren Einlass EIN auf, welcher von der Seitenfront des Motors zu der Wasserpumpe hin ausgebildet ist, wobei deren Querschnittsform trapezförmig ist, das heißt, dass deren Querschnittsweite zu dem Inneren der Wasserummantelung 10 hin gelangend reduziert wird.
Ferner gibt es eine Mehrzahl von Öffnungsteilen 10a für den Einbau der Auslassöffnungen und der Ansaugöffnungen und der Zündkerzen für die jeweiligen Zylinder, während die Auslässe AUS des Kühlwassers an dem hinteren Ende des Motors ausgebildet sind, wobei die Auslässe AUS mit einer Thermostateinrichtung verbunden sind.
Ferner weist, wie in 5 gezeigt ist, die Wasserummantelung 12 des Zylinderblockes einen Einlass EIN auf, welcher an der Seitenfront des Motors zu der Wasserpumpe hin ausgebildet ist, und der trapezförmige Querschnitt des Einlasses EIN wird zu der Wasserummantelung 12 hin gelangend verengt.
Die Wasserummantelung 12 ist in der Form von Mehrfachbögen um die Zylinder herum vorgesehen, während der Auslass AUS der Wasserummantelung 12 über einen Verbindungspfad C zu dem Zylinderkopf heraufgezogen ist.
Inzwischen ist, wie in 6 gezeigt ist, der Einlass EIN, welcher einen trapezförmigen Querschnitt hat, an einer Bodenseite des Zylinderkopfes 16 ausgebildet, um mit der Wasserummantelung 12 des Zylinderblockes 18 geteilt zu werden. Ferner ist der Verbindungspfad C an der gegenüberliegenden Bodenseite des Zylinderkopfes 16 ausgebildet, um mit dem Auslass der Wasserummantelung 12 des Zylinderblockes 18 verbunden zu sein.
Ferner sind, wie in 7 gezeigt ist, der Auslass AUS der Wasserummantelung 10 des Zylinderkopfes 16 und der Auslass AUS der Wasserummantelung 12 des Zylinderblockes 18 an einer Seite des Zylinderkopfes 16 unabhängig voneinander ausgebildet, während auch eine Sitzfläche 20 zum Einbau der Thermostateinrichtung 14 zum Aufnehmen des Kühlwassers aus den beiden Auslässen AUS angeformt ist.
Ferner ist, wie in 8 gezeigt ist, die Thermostateinrichtung 14 an der Sitzfläche 20 angebaut, welche an der Seite des Zylinderkopfes 16 ausgebildet ist. Das heißt, die Thermostateinrichtung 14 ist an der Seite des Zylinderkopfes 16 angrenzend montiert.
Dementsprechend grenzt trotz der Funktionen zwischen dem Zylinderkopf 16 und dem Zylinderblock 18 relativ zueinander die Einbauposition der Thermostateinrichtung 14 an den Zylinderkopf an, und daher wird die Haltbarkeit (Lebensdauer) der Bauteile der Thermostateinrichtung überhaupt nicht ungünstig beeinflusst.
Gemäß der wie oben beschriebenen vorliegenden Erfindung ist die Querschnittsform des Einlasses (welcher zwischen der Wasserummantelung des Zylinderkopfes und der Wasserummantelung des Zylinderblockes geteilt ist) trapezförmig, und daher wird der unnötige Wirbel ausgeschlossen. Daher wird der Druckverlust vermindert, welcher in den Wasserummantelungen des Zylinderkopfes und des Zylinderblockes bewirkt werden könnte.
Ferner wird der Auslass der Wasserummantelung des Zylinderblockes über den Verbindungspfad zu dem Zylinderkopf heraufgezogen, und daher kann die Thermostateinrichtung angrenzend an die Seite des Zylinderkopfes angebaut werden. Folglich kann trotz der Funktionen zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock relativ zueinander verhindert werden, dass wegen der Verbrennungsdrücke die Thermostateinrichtung in ihrer Lebensdauer herabgesetzt wird.

Claims

Wasserummantelungsstruktur für einen Zylinderkopf (16) und einen Zylinderblock (18) eines Motors mit einem darin angepassten geteilten Kühlsystem, aufweisend: eine erste Wasserummantelung (10) für den Zylinderkopf (16) und eine zweite Wasserummantelung (12) für den Zylinderblock (18), die jeweilig und unabhängig voneinander geformt sind, einen Einlass (EIN) für die Wasserummantelungen (10, 12), der zwischen dem Zylinderkopf (16) und dem Zylinderblock (18) aufgeteilt ist, wobei die Querschnittsfläche des Einlasses (EIN) nach innen gelangend reduziert ist, und einen ersten Auslass (AUS) für die Wasserummantelung (10) des Zylinderkopfs (16) sowie einen zweiten Auslass (AUS) für die Wasserummantelung (12) des Zylinderblocks (18), welche Auslässe (AUS) jeweils am Zylinderkopf (16) angeordnet sind, wobei der zweite Auslass (AUS) über einen Verbindungspfad (C) mit der Wasserummantelung (12) des Zylinderblocks (18) verbunden ist, und wobei an einer Seite des Zylinderkopfes (16) eine Sitzfläche (20) ausgebildet ist zum Montieren einer Thermostateinrichtung (14), welche mit den beiden Auslässen (AUS) der Wasserummantelungen (10, 12) zusammengepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (EIN) an einer Längsseite des Motors angeordnet ist und mit seiner Längserstreckung vertikal in Richtung vom Zylinderblock (18) aus zum Zylinderkopf (16) hin verläuft, und wobei die Querschnittsfläche des Einlasses (EIN) in Form eines Trapezes ausgebildet ist, dessen kürzere Seite seiner parallelen Seiten in Richtung zum Motor hin weist und dessen längere Seite vom Motor weg weist.