DE10357340A1

DE10357340A1 - Brennkraftmaschine mit Kühlmittelströmungsleitelement

Info

Publication number: DE10357340A1
Application number: DE2003157340
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr. Betsch; Michael Dipl.-Ing. Dettenmaier; Dirk Dipl.-Ing. Heinrich
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2005-08-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1), insbesondere einen Kraftfahrzeughubkolbenmotor. DOLLAR A Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sind mehrere, nebeneinander angeordnete Brennräume vorgesehen, die von einem gemeinsamen Kühlmittelmantel (2) umgeben sind, wobei dem Kühlmittelmantel ein Kühlmittelleitungselement (4) zugeordnet ist, welches über einen oder mehrere Kühlmitteldurchlässe (5) mit dem Kühlmittelmantel verbunden ist, wobei wenigstens ein Kühlmitteldurchlass in der Art eines Gitters ausgebildet ist. Das Gitter bzw. Strömungsleitelemente (6) des Gitters dienen zur Vergleichmäßigung einer durch die Kühlmitteldurchlässe geführten Kühlmittelströmung. DOLLAR A Anwendung beispielsweise in Personenkraftwagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Kraftfahrzeughubkolbenmotor mit mehreren, nebeneinander angeordneten Brennräumen, die von einem gemeinsamen Kühlmittelmantel umgeben sind, wobei dem Kühlmittelmantel ein Kühlmittelleitungselement zugeordnet ist, welches über einen oder mehrere Kühlmitteldurchlässe mit dem Kühlmittelmantel verbunden ist.

Dem Kühlmittelmantel ist über das Kühlmittelleitungselement Kühlmittel zuführbar, welches in einer oder mehreren Kühlmittelströmungen durch die Kühlmitteldurchlässe hindurch tritt. Dabei besteht das Risiko, dass die Kühlmittelströmungen untereinander ungleichmäßig ausgebildet sind, unterschiedlich verteilt in dem Kühlmittelmantel eintreten und/oder sich innerhalb des Kühlmittelmantels ungleichmäßig verteilen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung zu schaffen, bei der das Kühlmittel besser verteilt vom Kühlmittelleitungselement in den Kühlmittelmantel gelangt, sodass ein möglichst gleichmäßiger Wärmetransfer von und zu den jeweiligen Brennräumen bzw. deren Wandungen ermöglicht ist.

Die Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 gelöst, bei der wenigstens ein Kühlmitteldurchlass in der Art eines Gitters ausgebildet ist. Ein einzelnes Gitter ermöglicht eine Vergleichmäßigung der durch den Kühlmitteldurchlass geführten Kühlmittelströmung, sodass sich diese nach dem Gitter im Kühlmittelmantel gleichmäßiger verteilt bzw. strömungsgünstig verteilt. Mehrere gitterförmig gestaltete Kühlmitteldurchlässe haben den zusätzlichen Effekt, dass die durch die Kühlmitteldurchlässe geführte Kühlmittelströmung besser auf die Kühlmitteldurchlässe verteilt wird und somit mit möglichst einheitlicher Geschwindigkeit in die Kühlmitteldurchlässe eintritt. Das Gitter kann mehr oder weniger regelmäßig gestaltet, insbesondere jedoch auch an die gewünschten Strömungsbedingungen im Kühlmittelmantel angepasst sein.

In Ausgestaltung der Erfindung weist der Kühlmitteldurchlass mehrere gleichartige Strömungsleitelemente zur Gleichrichtung einer Kühlmittelströmung auf. Damit ist auf besonders einfache Weise ein erfindungsgemäßes Gitter realisiert. Als Strömungsleitelemente sind zylindrische, kugelige, sichelförmige oder tropfenförmige Elemente ebenso vorstellbar wie Gitterelemente mit einem tragflügelartigen Profil.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Kühlmitteldurchlass mehrere gleichförmig angeordnete Durchlassöffnungen, insbesondere -bohrungen in einer Wandung des Kühlmittelmantels und/oder zwischen Strömungsleitelementen auf. Auf diese Weise lässt sich mit einer Vielzahl von gleichmäßig oder ungleichmäßig angeordneten, insbesondere gleichartigen Perforationen ein Gitter mit besonders einfachen Mitteln herstellen. Eine entsprechende Wandung des Kühlmittelmantels kann beispielsweise in einem Zylinderkopf und/oder einem Kurbelgehäuse einer Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnet sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Kühlmitteldurchlass mehrere gleichartige Strömungsleitelemente unterschiedlicher Ausrichtung und/oder Ausformung zur unterschiedlichen Umlenkung einer Kühlmittelströmung auf. Damit kann ein gitterförmig gestalteter Kühlmitteldurchlass zur Umlenkung der Kühlmittelströmung in mehrere verschiedene Richtungen bzw. für eine gezielte Auffächerung genutzt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kühlmitteldurchlass als Strömungsverzweigung ausgebildet und/oder im Bereich einer Strömungsverzweigung angeordnet. Ein gitterförmig gestalteter Kühlmitteldurchlass wirkt förderlich bei einer Verzweigung der Kühlmittelströmung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens zwei zylindrische Brennräume in einer Reihe angeordnet, die von einem gemeinsamen Kühlmittelmantel umgeben sind, welcher wenigstens zwei Kühlmitteldurchlässe in Form von Einlassöffnungen zur Zufuhr von Kühlmittel vom Kühlmittelleitungselement zum Kühlmittelmantel aufweist. Damit ist eine vergleichmäßigte Durchströmung der Kühlmitteldurchlässe und ein verbesserter Wärmeaustausch im Kühlmittelmantel gewährleistet, wodurch sich die erforderlichen Kühlmittelmassenströme zur Kühlung der Brennräume reduzieren lassen.

Weitere Vorteile, Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. Hierzu zeigen
1 einen Querschnitt durch den Wassermantel der Brennräume einer erfindungsgemäßen Hubkolbenbrennkraftmaschine; und
2 einen Ausschnitt aus 1 (Detail II).
Im Folgenden soll ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 in Form eines 4-Zylinder-Hubkolbenmotors skizziert werden. Hierzu ist in den Figuren ein Querschnitt durch einen Kühlmittel-, insbesondere Kühlwassermantel 2 in einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine 1 veranschaulicht. Der Kühlmittelmantel umgibt die in einer Reihe angeordneten, nicht näher dargestellten zylindrischen Brennräume 3. Der Kühlmittelmantel 2 kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein und schließt vorzugsweise unmittelbar an die nicht näher dargestellten Wandungen der Brennräume 3 an.
Dem Kühlmittelmantel 2 ist ein Kühlmittelleitungselement 4 in Form einer Sammelleiste zugeordnet, über das dem Kühlmittelmantel 2 Kühlmittel zu- und bei Bedarf abführbar ist. Eine Verbindung zwischen Sammelleiste 4 und Kühlmittelmantel 2 ist in Form mehrerer Kühlmitteldurchlässe 5 geschaffen, wobei die in den Figuren dargestellten Kühlmitteldurchlässe 5 als Einlassöffnungen ausgebildet sind, über die Kühlmittel in den Kühlmittelmantel 2 einströmt. In Strömungsrichtung gesehen hinter den Kühlmitteldurchlässen 5 ist der Kühlmittelmantel 2 derart ausgestaltet, dass die Strömung verzweigt wird.
Die Kühlmitteldurchlässe 5 sind jeweils in der Art eines Gitters ausgeführt, wobei jeweils mehrere Strömungsleitelemente 6 den Durchgangsquerschnitt der Durchlässe geringfügig vermindern. Die Strömungsleitelemente 6 können gemeinsam einstückig ausgeführt sein und als separates Bauelement in eine vorbereitete Aussparung bzw. Bohrung eingesetzt sein. Die Strömungsleitelemente 6 sind gleichartig ausgeführt und gleichmäßig in den Kühlmitteldurchlässen 5 verteilt angeordnet. Sie sind ferner möglichst widerstandsarm umströmbar als zylindrische, tropfenförmige oder tragflügelartige Elemente ausgeführt. Alternativ dazu sind mehrere gleichartige und wenigstens näherungsweise regelmäßig angeordnete Bohrungen (Bohrungsmatrix) zwischen Sammelleiste 4 und Kühlmittelmantel 2 zur Bildung eines Kühlmitteldurchlasses 5 vorgesehen.
In einem modifizierten Ausführungsbeispiel sind die Strömungsleitelemente zwar gleichartig, jedoch unterschiedlich geformt und/oder unterschiedlich ausgerichtet aus gebildet. Damit kann die Gitterwirkung auf unterschiedliche Strömungsverhältnisse an verschiedenen Punkten des jeweiligen Kühlmitteldurchlasses angepasst sein. Ferner kann eine angepasste Umlenkung der Kühlmittelströmung in mehrere unterschiedliche Richtungen realisiert und damit eine Strömungsverzweigung im Kühlmittelmantel unterstützt werden.
Die gitterförmige Ausgestaltung eines Kühlmitteldurchlasses mittels der Strömungsleitelemente 6 bewirkt zunächst eine Reduzierung einzelner Geschwindigkeitskomponenten der Kühlmittelströmung von der Sammelleiste 4 in den Kühlmittelmantel 2, insbesondere in Richtung des Pfeils X, und folglich eine Umlenkung und Vergleichmäßigung der Strömung im Kühlmittelmantel selbst. Ferner wird unter Umständen eine Vergleichmäßigung bzw. Egalisierung der Anströmungen der verschiedenen Kühlmitteldurchlässe 5 seitens der Sammelleiste bewirkt.
Die Merkmale der lediglich beispielhaft beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich nahezu beliebig miteinander kombinieren, sodass sich weitere vorteilhafte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben können.

Claims

Brennkraftmaschine, insbesondere Kraftfahrzeughubkolbenmotor, mit mehreren, nebeneinander angeordneten Brennräumen (3), die von einem gemeinsamen Kühlmittelmantel (2) umgeben sind, wobei dem Kühlmittelmantel (2) ein Kühlmittelleitungselement (4) zugeordnet ist, welches über einen oder mehrere Kühlmitteldurchlässe (5) mit dem Kühlmittelmantel verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kühlmitteldurchlass (5) in der Art eines Gitters ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmitteldurchlass (5) mehrere gleichartige Strömungsleitelemente (6) zur Gleichrichtung einer Kühlmittelströmung aufweist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmitteldurchlass (5) mehrere gleichförmig angeordnete Durchlassöffnungen, insbesondere -bohrungen in einer Wandung des Kühlmittelmantels und/oder zwischen Strömungsleitelementen (6) aufweist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmitteldurchlass (5) mehrere gleichartige Strömungsleitelemente unterschiedlicher Ausrichtung und/oder Ausformung zur unterschiedlichen Umlenkung einer Kühlmittelströmung aufweist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmitteldurchlass als Strömungsverzweigung ausgebildet und/oder im Bereich einer Strömungsverzweigung angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei zylindrische Brennräume (3) in einer Reihe angeordnet sind, die von einem gemeinsamen Kühlmittelmantel (2) umgeben sind, welcher wenigstens zwei Kühlmitteldurchlässe (5) in Form von Einlassöffnungen zur Zufuhr von Kühlmittel vom Kühlmittelleitungselement (4) zum Kühlmittelmantel (2) aufweist.