DE19600566C1 - Zylinderkurbelgehäuse einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zylinderkurbelgehäuse einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1.

Aus der DE 40 29 408 A1 ist bereits ein Zylinderkurbelgehäuse einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art bekannt, wobei die Zylinderwände des Zylinderkurbelgehäuses von einem sich in Längsrichtung des Zylinderkurbelgehäuses erstrec­ kenden Kühlwassermantel umgeben sind und wobei der Kühlwasser­ mantel durch eine von den Zylinderwänden beabstandete Kühlwas­ sermantelwand gebildet ist. Desweiteren befindet sich seitlich an dem Zylinderkurbelgehäuse ein Ölkühler eines Schmierkreis­ laufs der Brennkraftmaschine, wobei der Ölkühler in einem an das Zylinderkurbelgehäuse angeflanschten Ölkühlergehäuse angeordnet ist.

Zum allgemeinen technischen Hintergrund wird noch auf die Druck­ schriften DE 44 00 952 C1 verwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zylinderkurbelgehäuse baulich möglichst kompakt auszubilden, wo­ bei gleichzeitig eine möglichst gute Integration des den Ölküh­ ler umgebenden Wassermantels in den Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Merkmale der Unteransprüche geben vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung an.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Zylinderkurbelgehäuses liegt darin, daß dieser durch den seitlich angegossenen Wasserkasten sehr kompakt baut. Gleichzeitig wird eine gute Integration des den Ölkühler umgebenden Wassermantels in den Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine erreicht.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird durch den im wesentlichen entlang der gesamten Zylinderhöhe ver­ laufenden Kühlwassermantel die Integration des den Ölkühler um­ gebenden Wassermantels in den Kühlwasserkreislauf der Brenn­ kraftmaschine weiter verbessert, indem die Zylinderumströmung in diesem Bereich nahezu ungestört ist und damit voll funktionsfä­ hig gehalten wird.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung nach Anspruch 3 kann in Abhängigkeit von der Dimensionierung des Ölkühlers und des Was­ serkastens und den sich daraus ergebenden Strömungsquerschnitten eine Beeinflussung des Kühlwasserstromes im Bereich des den Was­ serkasten begrenzenden Abschnittes der Kühlwassermantelwand vor­ genommen werden.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nach Anspruch 4 liegt in der weiter verbesserten Kühlwirkung, denn durch die An­ ordnung der Zylinder entsteht zwischen benachbarten Zylinderwän­ den durch die schlechtere Wärmeabfuhr ein Wärmestau, der zu un­ erwünschten Temperaturspitzen in den benachbarten Zylinderwänden führen kann. Durch die zwischen den benachbarten Zylinderwänden angeordneten Kühlwasserkanäle wird eine gleichmäßigere Kühlung und damit auch eine gleichmäßigere Wärmeausdehnung der einzelnen Zylinder erreicht.

Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 stellt eine be­ vorzugte bauliche Ausführung des Zylinderkurbelgehäuses dar. Durch die an den Kühlwassermantelwänden angeformten Schrauben­ pfeifen wird eine einfache und in Serienstückzahlen kostengün­ stig herstellbare Schraubenanbindung des Zylinderkopfes reali­ siert.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung nach den Ansprüchen 8 und 9 wird eine modulare Bauweise des Ölkühlers mit dem Deckel des Wasserkastens erreicht. Ein weiterer Vorteil liegt in der verhältnismäßig einfachen Montage und Demontage des Ölkühlers.

Ein Vorteil der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 10 liegt darin, daß durch den einteiligen Gesamtwasserkern, der die durch Kühlwasser ausgefüllten Volumina von Wasserkasten, Kühl­ wassermantel und Kühlwasserkanälen umfaßt, bei der Herstellung des Zylinderkopfes (üblicherweise aus Aluminium-Druckguß) dieser Gesamtwasserkern durch einen einzigen einstückigen Gießkern dar­ stellbar ist, der beispielsweise im Croning-Formmaskenverfahren in serienstückzahlen einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den übrigen Unteran­ sprüchen und der Beschreibung hervor.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Zylin­ derkurbelgehäuse normal zur Hochachse einer mehrzylin­ drigen Brennkraftmaschine, wobei seitlich an dem Zylin­ dergehäuse ein Wasserkasten angegossen ist, in dem ein Ölkühler integriert ist,

Fig. 2 einen Querschnitt II-II des Zylinderkurbelgehäuses aus Fig. 1 und

Fig. 3 einen Querschnitt III-III des Zylinderkurbelgehäuses aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Zylinderkurbelgehäuse 1 einer nicht näher dar­ gestellten mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, deren Zylinder 2-5 durch Zylinderwände 2′-5′ gebildet sind, die von einem sich um deren äußeren Umkreis erstreckenden Kühlwassermantel 7 umgeben sind, der durch mindestens eine Kühlwassermantelwand 10 und die Zylinderwände 2′-5′ gebildet ist. Seitlich am Zylinderkurbelge­ häuse 1 ist ein Ölkühler 8 angeordnet, der in einem seitlich am Zylinderkurbelgehäuse 1 angegossenen Wasserkasten 9 integriert ist. Der Ölkühler 8 ist Teil eines prinzipiell bekannten, nicht näher dargestellten Schmierölkreislaufs der Brennkraftmaschine.

Auf der dem Wasserkasten 9 gegenüberliegenden Seite 11 des Zy­ linderkurbelgehäuses 1 sind, jeweils in Verlängerung der zugehö­ rigen Zylinderquerachse 2a-5a Aufnahmebohrungen 12-15 für nicht dargestellte Steckpumpen angeordnet, deren Pumpenstößel durch Nocken einer eine seitlich im Zylinderkurbelgehäuse 1 in Lagern 16 (siehe Fig. 2 und 3) gelagerten Nockenwelle betätigt werden. Zwischen den Zylindern 2-5 und den zugehörigen Aufnahmebohrungen 12-15 für die Steckpumpen sind jeweils zwei schräg zur Motor­ hochachse verlaufende Löcher 18, 18′-21, 21′ angeordnet, die zur Durchführung von nicht dargestellten Stoßstangen dienen. Die Stoßstangen befinden sich an ihrem einen Ende in kraftschlüssi­ ger Verbindung mit Nocken besagter Nockenwelle und sind an ihrem anderen Ende mit im Zylinderkopf gelagerten Kipphebeln von Ein­ laß- und Auslaßventilen in prinzipiell bekannter Weise verbun­ den.

Der durch den äußeren Umkreis der Zylinderwände 2′-5′ und die Kühlwassermantelwand 10 gebildete Kühlwassermantel 7 ist in Richtung der Zylinderquerachsen 2a-5a beabstandet von den Zylin­ derwänden 2′-5 und verläuft längs der Hochachsen 2b-5b der Zy­ linder 2-5 und in Motorlängsrichtung. Insbesondere bildet ein Abschnitt 22 der Kühlwassermantelwand 10 gleichzeitig eine zy­ linderseitige Begrenzung des Wasserkastens 9, wobei der Kühlwas­ sermantel 7 in besagtem Abschnitt 22 im wesentlichen durchgehend verläuft. In dem Abschnitt 22 der Kühlwassermantelwand 10 sind Öffnungen 23 zur strömungsmäßigen Verbindung von Kühlwasserman­ tel 7 und Wasserkasten 9 angeordnet.

Zwischen benachbarten Zylinderwänden 2′, 3′; 3′, 4′ bzw. 4′, 5′ sind in Motorquerrichtung Kühlwasserkanäle 24, 25 bzw. 26 ange­ ordnet, die die in Motorlängsrichtung verlaufenden und gegen­ überliegenden Abschnitte 27, 28 des Kühlwassermantels 7 strö­ mungsmäßig verbinden.

An dem den Wasserkasten 9 begrenzenden Abschnitt 22 der Kühlwas­ sermantelwand 10 sind Versteifungen in Form von Schraubenpfeifen 29 zur Schraubenanbindung eines nicht dargestellten Zylinderkop­ fes angeformt (siehe Fig. 2 und 3).

Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Zylinderkurbelgehäuses 1 liegt darin, daß bei dessen Herstellung im Aluminium- Druckgußverfahren die mit Kühlwasser ausgefüllten Volumina des Kühlwassermantels 7, des Wasserkastens 9 und der Kühlwasserkanä­ le 24-26 durch einen einheitlichen Gesamtwasserkern darstellbar sind, der beispielsweise im Croning-Formmaskenverfahren als ein­ stückiger Gießkern herstellbar ist.

Eine nicht dargestellte Wasserpumpe erzeugt eine zwangsweise Zirkulation des Kühlwassers im Kühlwasserkreislauf, wobei das von der Wasserpumpe geförderte Kühlwasser an einer Stirnseite 30 des Zylinderkurbelgehäuses 1 über eine dem Wasserkasten 9 zuge­ ordnete erste Eintrittsöffnung 31 und eine dem Kühlwassermantel 7 zugeordnete zweite Eintrittsöffnung 32 in das Zylinderkurbel­ gehäuse 1 eintritt. Dabei sind die Hauptströmungsrichtungen der Kühlwasserströmung im Kühlwassermantel 7 und im Wasserkasten 9 im wesentlichen gleichgerichtet.

Der Ölkühler 8 ist an einem Deckel 33 des Wasserkastens 9 befe­ stigt (siehe Fig. 2), wobei die Anschlüsse zur Zuführung des zu kühlenden und zur Abführung des gekühlten Schmieröls an dem Dec­ kel 33 angeordnet sind. Der Deckel 33 ist mit Schrauben in Ge­ windebohrungen, die in am Wasserkasten 9 angeformten Angüssen 38 eingebracht sind, befestigt. Der Ölkühler 8 ist mit dem Deckel 33 zu einer Baueinheit verbunden und mit diesem montierbar und demontierbar.

Der Kühlwasserstrom durch den Kühlwassermantel 7 und den Wasser­ kasten 9 ist in Fig. 1, ausgehend von den beiden stirnseitigen Einlaßöffnungen 31 und 32, mit Pfeilen W angedeutet. Das Kühl­ wasser strömt sowohl im Wasserkasten 9 als auch im Wassermantel 7 im wesentlichen in Richtung der Längsachse 6 des Zylinderkur­ belgehäuses 1, wobei längs der Öffnungen 23 in der Kühlwasser­ mantelwand 10 eine gewisse Vermischung der beiden Strömungen stattfindet. Stromab des Ölkühlers 8 mündet die Strömung aus dem Wasserkasten 9 in einer Öffnung 40 in den Kühlwassermantel 7 ein. Die dargestellte Strömungsführung dient in erster Linie der besseren Verdeutlichung der Kühlwasserdurchströmung des Zylin­ derkurbelgehäuses 1. Selbstverständlich ist es denkbar, daß der Strömungsverlauf des Kühlwasserstromes anders als in Fig. 1 an­ gedeutet verläuft. So kann beispielsweise bei verschlossener Eintrittsöffnung 31 und entsprechender Auslegung der relevanten Kanalquerschnitte eine Querströmung im Wasserkasten 9 erzeugt werden. Desweiteren kann durch eine entsprechende Dimensionie­ rung der Kanalquerschnitte das Kühlwasser in einer gewünschten Richtung an vorgegebenen Stellen des Kühlwassermantels vorbeige­ führt werden.

In Fig. 2 ist ein Schnitt II-II von Fig. 1 dargestellt. Glei­ che Bauteile von Fig. 1 sind mit gleichen Bezugszeichen gekenn­ zeichnet. Unterhalb des Zylinders 2 ist ein Lagerstuhl 34 eines Kurbelwellenlagers 35 einer nicht dargestellten Kurbelwelle an­ geordnet. Rechts oberhalb des Lagerstuhles 34 ist das Lager 16 der nicht dargestellten Nockenwelle gezeigt, wobei Lager 16 und Kurbelwellenlager 35 über eine strichliert gezeichnete Drucköl­ leitung 39 mit Schmieröl versorgt werden.

Der in Richtung der Längsachse 6 des Zylinderkurbelgehäuses 1 verlaufende Abschnitt 27 des Kühlwassermantels 7 erstreckt sich im wesentlichen parallel und entlang nahezu der gesamten Höhe der Zylinder 2-5.

An dem geodätisch oberen Ende des Abschnittes 27 befindet sich je Zylinder 2-5 eine Durchtrittsöffnung 27a zu Kühlwasserkanälen im Zylinderkopf und am unteren Ende des Abschnittes befindet sich eine Ausformung 27b, die bis nahe an eine in Richtung der Längsachse 6 des Zylinderkurbelgehäuses 1 verlaufende Hauptöl­ leitung 17 heranreicht, wodurch eine gewisse Kühlung des Schmieröls in der Hauptölleitung 17 ermöglicht wird. Insbesonde­ re verläuft der Kühlwassermantel 7 in dem den Wasserkasten 9 be­ grenzenden Abschnitt 22 der Kühlwassermantelwand 10 in Richtung der Hochachse 2a bzw. 3a der Zylinder 2 bzw. 3 und in Motor­ längsrichtung von einer Oberseite 37 des Zylinderkurbelgehäuses 1 bis unterhalb des Wasserkastens 9.

Unterhalb der Durchtrittsöffnung 27a ist die Schraubenpfeife 29 zur Aufnahme der Schraubenanbindung für den Zylinderkopf zu se­ hen. Durch die Schraubenpfeife 29 erfolgt lediglich eine gering­ fügige Querschnittsverminderung des Kühlwassermantels 7, jedoch wird die Steifigkeit der Kühlwassermantelwand 10 wesentlich er­ höht.

Der Abschnitt 28 des Kühlwassermantels 7 des Zylinderkurbelge­ häuses 1 verläuft ebenfalls parallel zur Längsachse 6 des Zylin­ derkurbelgehäuses 1 und in Richtung der Hochachse 2a des Zylin­ ders 2. Die Höhe des Abschnittes 28 ist wegen des Nockenwellen­ lagers 16 etwas geringer.

Am geodätisch oberen Ende des Abschnittes 28 befindet sich eine Durchtrittsöffnung 28a zu Kühlwasserkanälen im Zylinderkopf.

In Fig. 3 ist ein Schnitt III-III von Fig. 1 dargestellt, wo­ bei hier der Ölkühler 8 nicht eingezeichnet ist. Gleiche Bautei­ le aus den Fig. 1 und 2 sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeich­ net. Auf der dem Zylinderkopf zugewandten Seite des Zylinderkur­ belgehäuses 1 sind die Schraubenpfeifen 29 für die Schraubenan­ bindung des Zylinderkopfes angeordnet. Der Kühlwasserkanal 24, der die beiden Abschnitte 27 und 28 des Kühlwassermantels 7 strömungsmäßig verbindet, besitzt neben den Öffnungen 23 zum Wasserkasten 9 (siehe Fig. 1) auch über eine unterhalb der Schraubenpfeife 29 angeordnete Öffnung 34 eine Strömungsverbin­ dung mit dem Wasserkasten 9.

Zwischen den beiden Schraubenpfeifen 29 besitzt der Kühlwasser­ kanal 24 auf seiner geodätisch oberen Seite eine gewölbte Kontur 35, wobei unterhalb dieser Kontur, in etwa in der Mitte des Kühlwasserkanals 24 ein Abstützzapfen 36 angeordnet ist, der die beiden benachbarten Zylinderwände 2′ und 3′ (siehe Fig. 1) ge­ geneinander abstützt. Der Abstützzapfen 36 ist am Zylinderkur­ belgehäuse 1 angegossen.

Claims (10)

1. Zylinderkurbelgehäuse einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschi­ ne, deren Zylinder durch Zylinderwände gebildet sind, die von einem sich mindestens teilweise um einem äußeren Umkreis der Zy­ linderwände erstreckenden Kühlwassermantel umgeben sind, der durch mindestens eine Kühlwassermantelwand und den Zylinderwän­ den gebildet ist sowie mit einem Schmierölkreislauf, der einen seitlich am Zylinderkurbelgehäuse angeordneten Ölkühler umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich am Zylinderkurbelgehäuse (1) ein Wasserkasten (9) angegossen ist, in den der Ölkühler (8) integrierbar ist, wobei ein Abschnitt (22) der Kühlwassermantelwand (10) gleichzeitig eine zylinderseitige Begrenzung des Wasserkastens (9) bildet.

2. Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlwassermantel (7) in einem den Wasserkasten (9) be­ grenzenden Abschnitt (22) der Kühlwassermantelwand (10) in Rich­ tung einer Hochachse (2b, 3b) der Zylinder (2, 3) und in Motor­ längsrichtung von einer Oberseite (37) des Zylinderkurbelgehäu­ ses (1) bis unterhalb des Wasserkastens (9) verläuft.

3. Zylinderkurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem den Wasserkasten (9) begrenzenden Abschnitt (22) der Kühlwassermantelwand (10) Öffnungen (23) zur strömungsmäßigen Verbindung von Kühlwassermantel (7) und Wasserkasten (9) ange­ ordnet sind.

4. Zylinderkurbelgehäuse Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Zylinderwänden (2′, 3′; 3′, 4′; 4′, 5′) in Motorquerrichtung Kühlwasserkanäle (24-26) angeordnet sind, die gegenüberliegende Abschnitte (27, 28) des Kühlwassermantels (7) strömungsmäßig verbinden.

5. Zylinderkurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem den Wasserkasten (9) begrenzenden Abschnitt (22) der Kühlwassermantelwand (10) Versteifungen für Schraubenpfeifen (29) zur Schraubenanbindung eines Zylinderkopfes angeformt sind.

6. Zylinderkurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens der Kühlwassermantel (7) und der Wasserkasten (9) einen einheitlichen Gesamtwasserkern bilden.

7. Zylinderkurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Stirnseite (30) des Zylinderkurbelgehäuses (1) für das Kühlwasser eine dem Wasserkasten (9) zugeordnete erste Ein­ trittsöffnung (31) und eine dem Kühlwassermantel (7) zugeordnete zweite Eintrittsöffnung (32) angeordnet ist.

8. Zylinderkurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölkühler (8) an einem Deckel (33) des Wasserkastens (9) befestigt ist, wobei die Anschlüsse zur Zuführung des zu kühlen­ den und zur Abführung des gekühlten Schmieröls an dem Deckel (33) angeordnet sind.

9. Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölkühler (8) mit dem Deckel (33) des Wasserkastens (9) montierbar und demontierbar ist.

10. Zylinderkurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das umschlossene Volumen von Wasserkasten (9), Kühlwasser­ mantel (7) und Kühlwasserkanälen (24-26) einen Gesamtwasserkern bilden, der durch einen einteiligen Gießkern darstellbar ist.