DE19944017C2 - Kühlungsaufbau eines Mehrzylindermotors - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft den vorteilhaften Aufbau eines Kühlwasserdurch­ gangs in einem wassergekühlten Mehrzylinder-Reihenmotor, dargelegt im einteiligen Patentanspruch 1.

Eine Kühlungsanordnung eines wassergekühlten Zweizylinder-Reihenmotors ist in der japanischen Gebrauchsmusterschrift JP-GM 1-21161 beschrieben. In diesem Beispiel ist zwischen beiden Zylindern integral in dem Zylinderkopf ein Sammelkanal für das Kühlwasser vorgesehen. Ein Thermostat ist am Auslaß dieses Sammelkanals angebracht.

Darüber hinaus können einige Mehrzylinder-Reihenmotoren, wie zum Beispiel Vierzylindermotoren, einen Aufbau aufweisen, bei dem beide Enden des auf einem zusätzlichen, vom Zylinderkopf getrennten Bauteil vor­ gesehenen wasserauslaßseitigen Kanals mit dem zylinderseitigen Wasser­ kanal an beiden Enden in Verbindung stehen und an einem im Mittel­ abschnitt vorhandenen Thermostatabschnitt zusammengefügt sind.

Da die zum Thermostat führenden Leitungsabschnitte zunehmen, wenn der wasserauslaßseitige Kanal außerhalb des Zylinderkopfes vorgesehen ist, wird der wasserauslaßseitige Kanal bevorzugt integral mit dem Zylinderkopf, wie in dem herkömmlichen Beispiel dargestellt, ausgebildet. Wenn jedoch dieser Aufbau in einem Vierzylinder-Reihenmotor angewandt wird, laufen die wasserauslaßseitigen Kanäle zwischen den Zylindern am Thermostatab­ schnitt zusammen, so daß die Kühlwasserströmung zwangsläufig un­ gleichmäßig ist.

Es ist Aufgabe die Aufgabe der Erfindung, die Kühlwasserströmung zu vergleichmäßigen, um die Kühlungseigenschaften zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des einteiligen Patentanspruchs 1 - soweit sie nicht als bekannt herausgestellt sind - erfindungsgemäß durch den Kühlungsaufbau eines Mehrzylindermotors dadurch gelöst, daß ein Kühlwasser­ auslaß für einen Wassermantel zentral an einem Zylinderkopf eines Mehrzylindermotors in Anordnungsrichtung der Zylinder vorgesehen ist, und daß eine Trennwand innerhalb des Wassermantels vorgesehen ist, welche in Anordnungsrichtung der Zylinders verläuft, um den Innenraum in eine Auslaßseite und in einen Hauptabschnitt zu unterteilen.

Dementsprechend kann an einem Wassermantel eine Trennwand vor­ gesehen sein, welche in Anordnungsrichtung der Zylinder verläuft, uni die Kühlwasserauslaßseite abzutrennen, so daß das Kühlwasser, das jeden Zylinder gekühlt hat, an einer Stelle innerhalb des Zylinderkopfes an der der Trennwand gegenüberliegenden Seite gesammelt wird, indem es die Trennwand entlangfließt, und zum Kühlwasserauslaß strömt, wodurch die externe Wasserleitungsinstallation weiter vereinfacht wird.

Die Trennwand kann integral ausgebildet sein.

Durch eine integral mit dem Zylinderkopf ausgebildete Trennwand können die Herstellungseigenschaften verbessert werden, da die Trennwand gleichzeitig mit dem Zylinderkopf geformt wird.

Weiterhin kann an dem Kühlwasserauslaß ein Gehäuse für ein Thermostat­ ventil befestigt sein.

Durch ein Gehäuse für ein Thermostat, das direkt an dem Kühlwasserauslaß angebracht ist, kann die externe Leitungsinstallation weiter vereinfacht werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann sich die Trennwand zu einer Stelle in der Nähe der Mitte der beiden äußeren Zylinder erstrecken.

Wenn die Trennwand in Anordnungsrichtung der Zylinder bis zu einer Stelle in der Nähe der Mitte der äußeren Zylinder verläuft, so daß das Kühlwasser an beide Enden der Trennwand geführt wird und dann zur Kühlwasseraus­ laßseite strömt, kann ein Stauen des Kühlwassers verhindert und die Kühlleistung verbessert werden.

Der Kühlwassereinlaß in den Zylinderkopf kann auf der der Kühlwasseraus­ laßseite gegenüberliegenden Seite und in Richtung der Zylinderanordnung zentral ausgebildet sein.

Dadurch, daß der Kühlwassereinlaß in den Zylinderkopf im Mittelabschnitt der der Kühlwasserauslaßseite gegenüberliegenden Seite zusammenlaufend ausgebildet werden kann, so daß das Kühlwasser durch Führung durch die Trennwand an jeden Zylinder gleichmäßig verteilt wird, kann jeder Zylinder gleichmäßig gekühlt werden.

Gemäß einer günstigen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann in der Trennwand ein Loch zum Entlüften ausgebildet sein. So kann Luft, die sich, in dem Wassermantel befindet, schnell zur Kühlwasserauslaßseite abgeführt werden.

Weiterhin kann ein Kühlwassereinlaß für Wasser, welches von der Wasserpumpe zum Wassermantel des Zylinders strömen soll, an der Kühlwasserauslaßseite vorgesehen sein.

Die Leitungsinstallation kann dadurch vereinfacht werden, daß ein Verbindungsrohr, welches einen Kühlwassereinlaß zum Zylinder bildet, auf der Kühlwasserauslaßseite in Richtung auf den oder die zentralen Zylinder vorgesehen ist, so daß die Kühlwasserzuführungen und die Kühlwasserabführungen auf einer Seite des Motors konzentriert sind.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erklärt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht des Zylinderkopfs entlang der Linie 1- 1 in Fig. 3,

Fig. 2 eine Teilschnitt-Seiten-Ansicht des Motors und

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Hauptteils des Motors.

Zunächst wird im folgenden kurz der Aufbau des Motors anhand von Fig. 1 erläutert. Dieser Motor ist ein wassergekühlter Vierzylindermotor mit doppelt oben liegenden Nockenwellen (DOHC-Typ) mit einem Kurbelgehäuse 1, einem Zylinder 2, einem Zylinderkopf 3, und einer Zylinderkopfabdeckung 4.

Ein im Zylinder 2 enthaltener Kolben 5 ist frei verschiebbar und mit der Kurbelwelle 6 verbunden (der Mittelteil ist nicht dargestellt), wobei zwischen dem Kolben 5, dem Zylinder 2 sowie dem Zylinderkopf 3 eine Brennkammer gebildet wird.

Auf dem Zylinderkopf 3 sind Lufteinlaßanschlüsse 7 und Auslaßanschlüsse 8 vorgesehen, welche mit der Brennkammer in Verbindung stehen und durch Lufteinlaßventile 10 bzw. Auslaßventile 1 l geöffnet oder geschlossen werden.

Die Lufteinlaßventile 10 und die Auslaßventile 11 werden durch Nocken auf Nockenwellen 12, 13 angetrieben, welche synchron mit der Kurbelwelle 6 rotieren.

Am Zylinder 2 und am Zylinderkopf 3 ist ein Wassermantel 14a, 14b vorgesehen. Das Kühlwasser wird von einem auf der Rückseite des Zylinders 2 vorgesehenen Verbindungsrohr 17 durch einen Schlauch 16 dem Einlaß des Wassermantels 14a zugeführt. Das Kühlwasser wird dabei durch eine am Kurbelgehäuse 1 vorgesehene Wasserpumpe 15 gefördert. Das in dem Wassermantel 14a, 14b erwärmte Kühlwasser wird zu einem im vorderen Teil des Motors angeordneten Kühler durch ein Thermogehäuse 20 hindurch gefördert, welches als Gehäuse ein an der Rückseite des Zylinderkopfes 3 befestigtes Thermostatventil enthält. Das Kühlwasser wird dort wieder gekühlt, um in einem Kreislauf der Wasserpumpe 15 zugeführt zu werden.

Das Thermogehäuse 20 ist durch eine gleichmäßige Verbindung 21 mit einem Schraubbolzen 21a direkt an einem auf der Rückseite des Zylinders 2 in der Nähe des Lufteinlaßanschlusses 7 angeordneten Kühlwasserauslaßabschnitt 22 des Wassermantels 14 befestigt, so daß das gekühlte Kühlwasser direkt vom Auslaßabschnitt 22 in das Thermogehäuse 20 strömt, ohne durch einen Wasserschlauch hindurchzufließen.

Darüber hinaus ist das Thermostatventil ein Boden-Bypass-Thermostatventil, welches mittels eines Bypass-Schlauchs 23 mit einem Bypasskreislauf ausgestattet ist, welcher das Thermostatventil mit der Wasserpumpe 15 verbindet, so daß das Thermostatventil, falls die Wassertemperatur niedriger als ein bestimmter Temperaturwert ist, zu dem Bypasskreislauf geschaltet wird, damit das durch den Motor erwämte Kühlwasser nicht zum Kühler geleitet, sondern vom Bypass-Schlauch 23 zur Wasserpumpe 15 direkt zurückgeführt wird.

An einer Unterseite des Thermogehäuses 20 in der Nähe der Rückseite des Zylinders 2 und auf einer oberen Fläche des Kurbelgehäuses 1 befindet sich ein Anlasser 24. Darüber hinaus ist innerhalb des rückwärtigen Raumes der Rückseite des Zylinderkopfes 3 in der Nähe einer oberen Position des Thermogehäuses 20 ein Vergaser 25 angeordnet.

Das Bezugszeichen 26 in den Zeichnungen bezeichnet ein Saugrohr, mit dem durch den Wasserschlauch 27 Kühlwasser vom Kühler gefördert wird, das Bezugszeichen 28 bezeichnet eine Ölwanne, Bezugszeichen 29 bezeichnet einen Ölfilter und Bezugszeichen 30 bezeichnet einen Geschwindigkeitssensor für das Getriebe, der auf der Hauptwelle 31 des Getriebes vorgesehen ist. Das Bezugszeichen 32 bezeichnet eine Gegenwelle und Bezugszeichen 33 bezeichnet eine Schalttrommel.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, sind vier Zylinder 40, 41, 42 und 43 quer im gleichen Zylinderkopf angeordnet, wobei zwei Zylinder 40 und 43 als äußere Zylinder und zwei zwischen diesen angeordnete Zylinder 41 und 42 als innere Zylinder bezeichnet werden.

Darüber hinaus sind als Zylinderkopfaufbau für diese Zylinder Lufteinlaßanschlüsse 7, Auslaßanschlüsse 8 ebenso wie in der Mitte der Deckenabschnitte 44 der Brennkammer ausgebildete Zündkerzen-Löcher 45 bereitgestellt.

Der Wassermantel 14b auf der Zylinderkopfseite ist zwischen den Deckenabschnitten 44 der Brennkammern benachbarter Zylinder ausgebildet. Ein Kühlwassereinlaß 46 vom Wassermantel 14a auf der Zylinderseite zum Wassermantel 14b auf der Zylinderkopfseite ist zwischen den Auslaßanschlüssen 8 für die inneren Zylinder 41, 42 vor dem Zylin­ derkopf 3 ausgebildet. Eine Öffnung für das Wasser 46A ist an zwei Stellen auf jeweils der rechten und linken Seite des Kühlwassereinlasses 46 an der unteren Seite eines jeden Auslaßanschlusses 8 ausgebildet.

Ein Auslaß 47 ist zwischen benachbarten Lufteinlaßanschlüssen 7 im rückseitigen Abschnitt des Zylinderkopfs 3 vorgesehen und steht mit einem wasserauslaßseitigen Kanal 48 in Verbindung. Darüber hinaus sind zwischen den äußeren Zylindern 40, 43 und den inneren Zylindern 41, 42 zwei Paare von Löchern 46B, 47A ausgebildet, jedoch sind diese geschlossen. In diesem Ausführungsbeispiel fließt das Kühlwasser lediglich von dem Wassermantel 14a auf der Zylinderseite durch den in Querrichtung zentral vorgesehenen Kühlwassereinlaß 46 sowie durch die Löcher 46A, von denen je zwei rechts und links des Kühlwassereinlasses 46 vorgesehen sind. Ebenso fließt das Kühlwasser lediglich vom in Querrichtung zentral bereitgestellten Auslaß 47 zum Kanal 48 auf der Wasserauslaßseite aus.

Die Strömung dieses Kühlwassers wird durch eine Kopfdichtung 38 (Fig. 3) gesteuert, welche zwischen dem Zylinderkopf 3 und dem Zylinder 2 angebracht ist. Es ist somit möglich, durch die Anordnung eines auf der Kopfdichtung 38 vorzusehenden Loches die Strömung des Kühlwassers zu zwei Paaren von Löchern 46B, 47A auf beiden Seiten frei wählbar anzuhalten oder zu reduzieren.

Wasser kann durch das Verbindungsrohr 17 und weiter durch den Wasser­ mantel 14a zur entgegengesetzten Seite des Zylinders strömen, durch den Kühlwassereinlaß 46 aufsteigen, durch den Wassermantel 14b zum wasserauslaßseitigen Kanal strömen und ist dabei durch die Trennwand 50 geführt, schließlich kann es durch das Thermostatgehäuse 20 ausströmen.

Bevorzugt strömt Wasser durch das Verbindungsrohr 17 als Kühlwasser­ einlaß in den Wassermantel 14a des Zylinders, strömt durch den Wasser­ mantel 14a auf die dem Kühlwassereinlaß in den Zylinder gegenüberliegende Seite, steigt durch den Kühlwassereinlaß 46 in den Zylinderkopf, strömt durch den Wassermantel 14b des Zylinderkopfes zur Wasserauslaßseite und ist dabei durch die Trennwand 50 geführt. Schließlich kann das Kühlwasser die Anordnung durch das Thermostatgehäuse 20 verlassen.

In dem hier gezeigten Beispiel fließt das Kühlwasser von der Seite des Wassermantels 14a lediglich zum Kühlwassereinlaß 46 an den Mittelpositionen. Dieser Kühlwassereinlaß 46 ist in der Richtung der Reihenanordnung der Zylinder an derselben Position wie der Kühlwasserauslaßabschnitt 22 angeordnet. Der Kühlwasserauslaßabschnitt 22 ist in der Längsrichtung an der gegenüberliegenden Stelle angeordnet.

Das Kühlwasser fließt deshalb von dem Wasser-Loch 46A und dem Kühlwassereinlaß 46 in den Wassermantel 14b, ein Teil des Kühlwassers fließt vom Kühlwassereinlaß 46 zu der Oberseite des Auslaßanschlusses 8 und fließt weiter zur Seite des Kühlwasserauslaßabschnittes 22, wobei es um das Zündkerzenloch 45 herumfließt und strömt dann vom Auslaß 47 in der Mitte zur Unterseite des Lufteinlaßanschlusses 7 des Wassermantels.

Der wasserauslaßseitige Kanal 48 verläuft innerhalb eines rückwärtigen Abschnittes des Zylinderkopfes 3 in Richtung der Reihenanordnung der Zylinder, nämlich in Querrichtung (in Richtung einer Achse) parallel zu der Richtung der Mittellinie der Kurbelwelle und ist in diesem Beispiel aus einem Stück gefertigt. Der Kühlwasserauslaßabschnitt 22 ist in der Mitte ausgebildet und steht mit einer Verbindung 21 des Thermogehäuses 20 in Verbindung. Ein mit einem Ende des Wasserschlauchs 16 verbundener Kühl­ wassereinlaß von der Wasserpumpe 15 her ist an einer Stelle unterhalb und in der Nähe des Kühlwasserauslasses 22 vorgesehen.

Weiterhin ist am wasserauslaßseitigen Kanal 48 eine Trennwand 50 ausgebildet, die in Längsrichtung des wasserauslaßseitigen Kanals 48 verläuft. Ihre zwei Endabschnitte 51 erstrecken der Zylinder weiter nach außen als jeder der Mittelabschnitte der äußeren Zylinder 40, 43 und teilen so den Wassermantel 14b in einen Abschnitt auf der Seite des Kühlwasserauslaßabschnitts 22 und in einen Wassermantel-Hauptabschnitt. Kühlwasser, welches vom Auslaß 47 in den wasserauslaßseitigen Kanal 48 strömt, fließt vermittels dieser Trennwand 50 direkt am Auslaßabschnitt 22 zusammen. Darüber hinaus ist ein Entlüftungsloch 52 an einem Teil der Trennwand 50 als dünnes Durchstoßloch ausgebildet.

Die Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispiels ist im folgenden beschrieben. Die Trennwand 50, welche in Richtung der Zylinderreihen­ anordnung der Zylinder 40 bis 43 verläuft und welche den wasseraus­ laßseitigen Kanal 48 auf der Kühlwasserauslaßseite abtrennt, ist am Wassermantel 14b vorgesehen. Der Kühlwasserauslaßabschnitt 22 ist in Längsrichtung des Wasserauslaßkanals an einem mittleren Abschnitt vorgesehen, welcher Auslaßkanal sich in Richtung der Reihenanordnung der Zylinder erstreckt und an der Außenseite der Trennwand 50 abgetrennt ist, so daß das Kühlwasser, nachdem es jeden Zylinder gekühlt hat, an einer Stelle in dem wasserauslaßseitigen Kanal 48 zusammenläuft, wobei das Kühlwasser entlang der Trennwand 50 innerhalb des Wassermantel- Hauptabschnitts und zum Kühlwasserauslaßabschnitt 22 strömt, wodurch die externe Wasserleitungsinstallation weiter vereinfacht werden kann.

Darüber hinaus ist die Trennwand 50 integral mit dem Zylinderkopf 3 ausgebildet, so daß die Trennwand gleichzeitig mit dem Zylinderkopf hergestellt wird, was die Herstellungseigenschaften verbessert. Ebenso ist es möglich, diese Trennwand 50 als zusätzliches separates Bauteil getrennt vom Zylinderkopf 3 auszubilden.

Weiterhin ist das Thermogehäuse 20 direkt an den Kühlwasserauslaß 22 angebracht, wodurch die externe Leitungsinstallation weiter vereinfacht wird.

Die Trennwand 50 verläuft bis zu einer Stelle in der Nähe der Mitte der beiden äußeren Zylinder 40, 43, so daß das Kühlwasser an beide Enden der Trennwand 50 geleitet wird, dann in den wasserauslaßseitigen Kanal 48 einfließt und dann ohne Aufstauen des Kühlwassers zur Kühlwasserauslaßseite weiterfließt, wodurch die Kühlungseigenschaften verbessert wird.

Der Kühlwassereinlaß 46 in den Zylinderkopf 3 ist kollektiv am Mittelabschnitt gegenüber der Seite des Kühlwasserauslasses 22 ausgebildet, so daß das Kühlwasser vom Kühlwassereinlaß 46 zum Auslaß 47 auf der gegenüberliegenden Seite durch den Mittelbereich des Zylinderkopfes 3 strömt und in den Hauptabschnitt des Wassermantels 14b einfließt und dann gleichmäßig an jeden Zylinder verteilt wird, während es durch die Trennwand 50 geführt wird, wodurch es möglich ist, jeden Zylinder gleichmäßig zu kühlen.

Das Entlüftungsloch 52 ist auf der Trennwand 50 ausgebildet, so daß in dem Wassermantel 14b aufgestaute Luft schnell an die Auslaßseite abgeführt wird. Dadurch kann verhindert werden, daß die Strömung des Kühlwassers durch aufgestaute Luft gestaut wird.

Ein Verbindungsrohr als Kühlwassereinlaß ist in Richtung von der Wasserpumpe 15 zu den mittleren Zylindern 41, 42 auf derselben Seite wie der Kühlwasserauslaß 22 vorgesehen, so daß der Kühlwassereinlaß und der Kühlwasserauslaß auf einer Seite des Motors konzentriert sind. Dadurch werden Leitungsinstallationsarbeiten vereinfacht.

Ein Wassermantel mit vereinfachter Leitungsinstallation und verbessertem Kühlungswirkungsgrad ist integral innerhalb des Zylinderkopfes ausgebildet.

Eine Trennwand 50 ist integral im Wassermantel 14b vorgesehen, welcher innerhalb des Zylinderkopfes 3 eines Vierzylinder-Reihenmotors in Richtung der Reihenanordnung der Zylinder vorgesehen ist. Ein Kühlwasserauslaß­ abschnitt 22 ist in Längsrichtung des wasserauslaßseitigen Kanals 48 am Mittelabschnitt vorgesehen und ein Auslaß 47 für das Hauptvolumen des Wassermantels ist in der Nähe der Trennwand 50 dieser gegenüberliegend bereitgestellt.

Claims (7)

1. Kühlungsaufbau für einen Mehrzylindermotor mit einem im wesentli­ chen zentral in Richtung der Zylinderanordnung in einem Zylinderkopf (3) des Mehrzylindermotors vorgesehenen Kühlwasserauslaß (47) für einen Wassermantel (14b) und mit einer innerhalb des Wassermantels (14b) vorgesehenen Trennwand (50), welche sich in Richtung der Zylinderanordnung erstreckt, um einen Innenraum (14a, 14b, 48) in eine Auslaßseite (48) und einen Hauptabschnitt (14a, 14b) zu unterteilen.

2. Kühlungsaufbau für einen Mehrzylindermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (59) integral mit dem Zylinderkopf (3) ausgebil­ det ist.

3. Kühlungsaufbau für einen Mehrzylindermotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (20) für ein Thermostatventil an einem Kühlwasserauslaß (22) angebracht ist.

4. Kühlungsaufbau für einen Mehrzylindermotor nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (50) bis zu einer Stelle in der Nähe der Mitte der äußeren Zylinder (40, 43) verläuft.

5. Kühlungsaufbau für einen Mehrzylindermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlwassereinlaß (46) in den Zylinderkopf auf der dem Auslaß (47) gegenüberliegenden Seite und in Richtung der Zylinderanordnung im wesentlichen zentral ausgebil­ det ist.

6. Kühlungsaufbau für einen Mehrzylindermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trennwand (50) ein Loch (52) zum Entlüften ausgebildet ist.

7. Kühlungsaufbau für einen Mehrzylindermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlwassereinlaß (17) für das Wasser, welches von einer Wasserpumpe (15) in den Wassermantel (14a) des Zylinders (2) strömt, in Richtung des mittleren Zylinders (41, 42) auf der Wasserauslaßseite des Zylinderkopfes vorgesehen ist.