DE3310957A1

DE3310957A1 - Zylinderblock einer brennkraftmaschine mit innerer verbrennung

Info

Publication number: DE3310957A1
Application number: DE19833310957
Authority: DE
Inventors: Yasushi Yokohama Kawakami
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1982-04-15
Filing date: 1983-03-25
Publication date: 1983-11-24
Also published as: DE3310957C2; JPS58156143U; US4455972A

Description

Zylinderblock einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung.

Die Erfindung betrifft allgemein ein Kühlsystem einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung und insbesondere die Ausbildung des Wassermantels im Zylinderblock .
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Bei einer wassergekühlten Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung ist der Zylinderblock mit einem Wassermantel darin ausgebildet, durch welchen das Kühlwasser vom Kühler zum Kühlen der Maschine strömt. Wie im folgenden deutlich wird, sind die meisten bisher üblichen Zylinderblöcke so ausgebildet, daß sie nicht eine gleichmäßige Kühlung aller Zylinderbohrungen im Zylinderblock gewährleisten. Der somit im Zylinderblock sich einstellende Temperaturunterschied führt zu einem ungünstigen Betrieb der Maschine insbesondere dann, wenn die Maschine mittels eines von einem Sensor an der Maschine abgegebenen Temperatursignals elektronisch geregelt wird.

Es ist deshalb Hauptaufgabe der Erfindung, einen Zylinder-0 block einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung so auszubilden, daß die Zylinderbohrungen vom im Wassermantel strömenden Kühlwasser gleichmäßig gekühlt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Zylinderblock

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einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit axial im Abstand angeordneten Endwänden, mindestens zwei Zylinderbohrungen, die zueinander ausgerichtet sind und einem Wassermantel, der sich axial in Richtung von der ersten Endwand zur zweiten Endwand erstreckt und dabei die Zylinderbohrungen umgibt, wobei das Volumen des Wassermantels sich über seine axiale Länge nicht ändert erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine Trennwand im Wassermantel so angeordnet ist, daß sie den Wassermantel in einen oberen Bohrungsabschnitt und einen unteren Bohrungsabschnitt unterteilt, wobei die Trennwand mit zunehmenden Abstand von der ersten, kühlmitteleinlaßseitigen Endwand des Zylinderblocks ansteigt, so daß mit zunehmenden Abstand von der ersten Endwand die Volumina des oberen Bohrungsabschnittes abnehmen und des unteren Bohrungsabschnittes zunehmen, wobei die Trennwand in der Nähe der zweiten Endwand des Zylinderblocks mit öffnungen zum Verbinden der unteren und oberen Bohrungsabschnitte versehen ist; daß in der ersten Endwand eine Wasser-Einlaßöffnung zur Verbindung mit dem oberen Bohrungsabschnitt und eine weitere Wassereinlaßöffnung zur Verbindung mit dem unteren Bohrungsabschnitt des Wassermantels vorgesehen sind und daß in der zweiten Endwand eine Auslaßöffnung vorgesehen ist, welche mit dem oberen Bohrungsabschnitt 5 kommuniziert.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten und ihren Vorteilen näher erläutert: 30

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Brennkraftmaschine

mit innerer Verbrennung mit einem Wasserkühlsystem;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines konventionellen Zylinderblocks mit einem darin

vorgesehenen Wassermantel um die Zylinderbohrungen und
Fig. 3 einen Zylinderblock gemäß der Erfindung.

Vor der Beschreibung der Erfindung soll zunächst ein konventioneller Zylinderblock einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben werden, damit die Erfindung danach deutlicher wird.

In Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 10 mit innerer Verbrennung mit einem Wasserkühlsystem dargestellt. Das Kühlsystem umfaßt im wesentlichen einen Kühler 12, eine Kühlwasser-Speiseleitung 14, eine Wasserpumpe 16, einen Wassermantel in einem Zylinderblock 18, einen Wassermantel in einem Zylinderkopf 20, eine warme Wasser-Rücklaufleitung 22, eine By-pass-Leitung 24 zwischen der Wasserpumpe 16 und der Rücklaufleitung 22 und einen Thermostat 26 in der Rücklaufleitung 22. Wenn der Thermostat 26 bei Ansteigen der Wassertemperatur auf ein vorbestimmtes Niveau öffnet, zirkuliert das Wasser im Kühlsystem in Pfeilrichtung.

In Fig. 2 ist ein konventioneller Zylinderblock 18 gezeigt, dem ein Nachteil anhaftet, welchen die Erfindung 5 aufheben kann. Der konventionelle Zylinderblock 18 enthält einen Wassermantel 30 mit identisch gestalteten Räumen, welche jeweils die zugehörigen Zylinderbohrungen 28a, 28b, 28c und 28d umgeben. An einer axialen Endwand (oder Frontendwand) des Zylinderblocks 18 ist eine kühle

3C Wasser-Einlaßöffnung 32 vorgesehen, so daß gekühltes Wasser aus dem Kühler 12 über die Einlaßöffnung 32 in den Wassermantel 30 eingespeist werden kann. In der oberen Deckwand 18a des Zylinderblocks im hinteren Endabschnitt ist eine Auslaßöffnung 34 vorgesehen, so daß Wasser nach dem Passieren des Wassermantels 30 über die Auslaßöffnung

in den Wassermantel des Zylinderkopfs 20 gelangen kann.

Diese Konstruktion hat den Nachteil, daß aufgrund der gleichförmigen Konstruktion des Wassermantels 30 über seine axiale Länge die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers im Wassermantel 30 im wesentlichen während des Wasserdurchlaufes konstant gehalten ist, wodurch ein unterschiedlicher Kühleffekt vom strömenden Wasser auf die entsprechenden Zylinderbohrungen 28a, 28b, 28c und 28d ausgeübt wird. Aufgrund der oben geschilderten Konstruktion werden die stromabwärts gelegene Bohrung oder Bohrungen

(z. B. die Bohrungen 28c und 28d) zwangsweise durch Wasser gekühlt, welches bereits durch die stromaufwärts gelegene Zylinderbohrung oder Zylinderbohrungen (z. B.

die Bohrungen 28a und 28b) angewärmt worden ist. Somit kann kein gleicher Kühleffekt für alle Zylinderbohrungen bei der konventionellen Konstruktion erwartet werden. Dieses Phänomen führt zu einem unbefriedigenden Betrieb einer elektronisch geregelten Maschine, welche einen an der Maschine angebrachten Temperatursensor aufweist.

In Fig. 3 ist ein Zylinderblock 36 dargestellt, bei welchem der oben beschriebenen Schwierigkeit abgeholfen ist. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, enthält der Zylinderblock 36 einen oberen Wassermantel 38 und einen unteren Wassermantel 40, welcher durch eine Trennwand 42 getrennt sind, wobei diese Trennwand in dem Zylinderblock mit eingegossen oder eingebracht ist. Wie gezeigt steigt die Trennwand 42 mit zunehmenden Abstand von der Frontendwand des Zylinderblocks 36 kontinuierlich an, so daß die Tiefe und damit das Volumen jedes zu einer·Bohrung gehörenden Teiles des Wassermantels 38 oder 40 sich entsprechend mit zunehmenden Abstand von der Frontendwand des Zylinderblocks 36 verändert. So verringert sich das Volumen des oberen Wassermantels 38 kontinuierlich, während das Volumen des unteren Wasser-

mantels 40 mit zunehmendem Abstand von der Frontendwand des Zylinderblocks 36 kontinuierlich zunimmt . Ähnlich wie bei dem oben beschriebenen konventionellen Zylinderblock 18 ist eine kühle Wasser-Einlaßöffnung 44 in der Frontendwand des Blocks 36 vorgesehen, über welche gekühltes Wasser aus dem Kühler 12 zum oberen Wassermantel .38 gespeist wird. Zusätzlich zur Einlaßöffnung ist eine weitere kühle Wasser-Einlaßöffnung 4 6 benachbart der Einlaßöffnung 44 vorgesehen, und eine Leitung ist im Zylinderblock 36 eingeformt, welche die weitere Einlaßöffnung 46 mit dem im Volumen kleineren Teil des unteren Wassermantels 40 verbindet. Somit wird von der Wasserpumpe 16 gefördertes Kühlwasser getrennt durch die Einlaßöffnungen 44 und 46 in die oberen und unteren Wassermantel 38 und 40 eingespeist. Die Trennwand 42 ist in ihrem rückwärtigen Teil von mehreren Öffnungen 50 durchsetzt, welche die oberen und unteren Wassermäntel 38 und 40 miteinander verbinden. Die obere Deckwand 36a des Zylinderblocks 36 ist in ihrem rückwärtigen Teil mit einer Wasser-Auslaßöffnung 52 versehen, welche mit einer Wasser-Einlaßöffnung (nicht gezeigt) des Wassermantels im Zylinderkopf kommuniziert.

Bei der beschriebenen Konstruktion wird Kühlwasser von dem Kühler 12 getrennt in die oberen und unteren Wassermäntel 38 und 40 eingeführt und strömt durch diese Wassermäntel 38 und 40 vor dem Auslassen des Wassers in den Wassermantel des Zylinderkopfs 20 so, wie es durch die Pfeile in Fig. 3 angedeutet ist. Aufgrund der Volumenunterschiede in axialer Erstreckung des Zylinderblocks in jedem Wassermantel 38 und 40 nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers im oberen Wassermantel 38 in Richtung stromabwärts zu, während die Strömungsgeschwindigkeit des zum unteren Wassermantel 4 0 gespeisten Wassers stromabwärts abnimmt. Dies veranlaßt insgesamt,

dafi die stromaufwärts gelegenen Zylinderbohrungen und die stromabwärts gelegenen Zylinderbohrungen gleichmäßig durch das vom Kühler 12 gespeiste Kühlwasser gekühlt wird. Mit anderen Worten werden die stromabwärts gelegenen Zylinderbohrungen (z. B. die Zylinderbohrungen 28c und 28d) relativ kurzzeitig von dem eine relativ hohe Temperatur aufweisenden Wasser gekühlt, welches durch die stromaufwärts gelegenen Zylinderbohrungen (z. B. die Bohrungen 28a und 28b) die hauptsächlich vom oberen Wassermantel 38 umgeben sind, aufgewärmt worden ist. Gleichzeitig werden die stromabwärts gelegenen Zylinderbohrungen relativ langfristig durch das mit verhältnismäßig niedriger Temperatur ankommende Wasser gekühlt, welches nur wenig von den stromaufwärts gelegenen Zylinderbohrungen im Gebiet des unteren Wassermantels 40 erwärmt worden ist. Es ist auch festzuhalten, daß im Vergleich mit dem oberen Abschnitt jeder Zylinderbohrung der untere Abschnitt jeder Zylinderbohrung entfernt vom zugehörigen Brennraum (nicht gezeigt) liegt, welcher die Wärmequelle darstellt,so daß das um die unteren Abschnitte der Zylinderbohrungen 28a, 28b, 28c und 28d strömende Wasser, d. h. das im unteren Wassermantel 40 strömende Wasser weniger aufgeheizt ist als das im oberen Wassermantel 38 strömende Wasser. Aufgrund dieser Zusammenhänge werden alle Zylinderbohrungen im Zylinderblock 36 gemäß der Erfindung gleichmäßig durch das vom Kühler 12 gespeiste Wasser gekühlt.

Wenn erwünscht, können die Öffnungen 50 in der Trennwand 4 2 so angeordnet werden, daß ihre Anzahl kontinuierlich mit zunehmenden Abstand der Trennwand 42 von der Frontendwand ansteigt . In diesem Fall ist einsnoch gleichmäßigere Kühlung der Zylinderbohrungen erzielt.

Claims

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D.8000 München 80 ScKellstrasse 1

Te^:eion lOcQ -4Ε2~ϋϊ

Telex 52'5935

Te'egrarpme patem^i Tiu^crer

Postscheck Muncher 39J 16-802

Reuschelbank Wjncre- 260300"

Patentanwalt Dr.-Ing. R. Liesegang

zugelassen beim Europäischen Patentamt - admitted to the European Patent OHice - Mandataire agrei aupres I Office Eurooeen ces Brevets

NISSAN MOTOR CO. LTD.
Yokohama City, Japan
P 098 76

Zylinderblock einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung

Patentansprüche

Zylinderblock einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit axial im Abstand angeordneten Endwänden, mindestens zwei Zylinderbohrungen (28a - 28d), die zueinander ausgerichtet sind,und einem Wassermantel (38, 40), der sich axial in Richtung von der ersten Endwand zur zweiten Endwand erstreckt und dabei die Zylinderbohrungen umgibt, wobei das Volumen des Wassermantels sich über seine axiale Länge nicht ändert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennwand (42) im Wassermantel so angeordnet ist, daß sie den Wassermantel in einen oberen Bohrungsabschnitt (38) und einen unteren Bohrungsabschnitt (40) unterteilt, wobei die Trennwand mit zunehmenden Abstand von der ersten, kühlmitteleinlaßseitigen Endwand des Zylinderblocks ansteigt, so daß mit zunehmenden Abstand von der ersten Endwand die Volumina des oberen Bohrungsabschnittes abnehmen und des unteren -Bohrungsabschnittes zunehmen, wobei die Trennwand in der Nähe der zweiten Endwand des Zylinderblocks mit öffnungen (50) zum Ver-

binden der unteren und oberen Bohrungsabschnitte versehen ist; daß in der ersten Endwand eine Wasser-Einlaßöffnung (44) zur Verbindung mit dem oberen Bohrungsabschnitt (38) und eine weitere Wasser-Einlaßöffnung (46) zur Verbindung mit dem unteren

Bohrungsabschnitt (40) des Wassermantels vorgesehen sind und daß in der zweiten Endwand eine Auslaßöffnung (5 2) vorgesehen ist, welche mit dem oberen Bohrungsabschnitt (38) kommuniziert.
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2. Zylinderblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Öffnungen (50)

in der Trennwand (42) mit zunehmenden Abstand von der ersten Endwand ansteigt.
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3. Zylinderblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Wasser-Einlaßöffnung (46) mit dem unteren Bohrungsabschnitt (40) über eine im Zylinderblock ausgebildete Leitung (48) verbunden ist.
4. Zylinderblock nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Wasser-Einlaßöffnung (46) benachbart der Wasser-Einlaßöffnung (44) angeordnet ist.
5. Zylinderblock nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasser-Auslaßöffnung (52) in der oberen Deckwand (36a) des Zylinderblocks ausgebildet ist.