DE4136750A1 - Hubkolbenbrennkraftmaschine mit fluessigkeitskuehlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Flüssigkeitskühlung insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der gattungsbildenden US-PS 18 78 165 wird eine Hubkol­ benbrennkraftmaschine mit Flüssigkeitskühlung beschrieben, die einen Zylinderblock mit mehreren Zylinderbuchsen und einem Blockzylinderkopf aufweist, wobei der Zylinderblock um die einzelnen Zylinder herum Blockkühlräume aufweist, innerhalb deren ein Kühlmittelverteilkanal zur Verteilung des Kühlmittels auf die einzelnen Zylinderbuchsen angeord­ net ist und wobei der Blockzylinderkopf einen Kopfkühlraum aufweist, der über Blockausströmöffnungen und Kopfzuström­ öffnungen mit den Blockkühlräumen und über Kopfaustritts­ öffnungen und Blockzuströmöffnungen mit einem Austritts­ raum in Strömungsverbindung steht.

Diese Lösung hat den Nachteil, daß das Kühlmittel über einen gesonderten Kühlmittelverteilkanal im Zylinderblock verteilt wird und über einen ebenfalls gesonderten Kühl­ mittelsammelkanal im Zylinderblock wieder gesammelt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motorblock und einen Zylinderkopf für flüssigkeitsgekühlte Hubkolben­ brennkraftmaschinen in möglichst einfacher und kompakter Form zu gestalten.

Die Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Durch die Ausnutzung der Kühlwasserräume im Zylinderblock und Zylinderkopf zum Verteilen und Sam­ meln der Kühlflüssigkeit können separate Verteil- und Sam­ melleitungen entfallen. Dadurch verringert sich der Bau­ aufwand und der Platzbedarf der Brennkraftmaschine.

Durch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist eine klare Trennung des Kühlmittelzulaufs und des Kühl­ mittelablaufs am Zylinderblock gegeben. Die Anordnung der Zutrittsstelle und der Ausstrittsstelle am Zylinderblock bietet den Vorteil, daß bei einer eventuell notwendigen Zylinderkopfdemontage das gesamte Kühlsystem unberührt bleiben kann. Dieses wirkt sich besonders vorteilhaft bei integrierter Flüssigkeitskühlung mit am Motorblock be­ festigter Rückkühlanlage aus.

Durch eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist auch bei mehreren Zutrittsstellen im Zylinderblock für die Kühlflüssigkeit eine externe Verteilleitung überflüssig, da deren Funktion durch einen angeflanschten Schmierölwär­ metauscher wahrgenommen wird.

Die erfindungsgemäße Anordnung des Kühlmittelsammelkanals im Kopfkühlraum ermöglicht dessen Verbindung mit dem Aus­ trittsraum im Zylinderblock über lediglich eine Kopfaus­ strömöffnung. Dadurch vereinfachen sich der Gußkern des Zylinderkopfes und des Zylinderblocks.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ermöglicht eine einfache Umkehrströmung der Kühlflüssigkeit in den Blockkühlräumen. Die Drosselstelle verhindert einen Strö­ mungskurzschluß, ermöglicht aber einem Teilstrom den Durchfluß. Auf diese Weise werden die Zylinderbuchsen komplett umspült und damit gleichmäßig gekühlt. Diese Lö­ sung ist besonders vorteilhaft bei integrierten Zylinder­ buchsen.

Für auswechselbare Zylinderbuchsen,. sogenannte nasse Zy­ linderbuchsen bietet eine erfindungsgemäße Ausbildung Vor­ teile, bei der durch Strömungsleitvorrichtungen eine sehr intensive und gleichmäßige Kühlung der Zylinderlaufbuchsen erreicht wird. Dazu trägt die Profilierung der ersten Strömungsleitvorrichtung bei, die den eintretenden Kühl­ mittelstrom in zwei ungleiche, der Zylinderzahl entspre­ chende Teilströme aufteilt. Außerdem dienen die unter­ schiedlich breiten Austrittsschlitze der einzelnen Block­ kühlräume einer gleichmäßigen Kühlmittelverteilung.

Die erfindungsgemäßen Strömungsverbindungen zwischen den einzelnen Blockkühlräumen dienen dem Strömungsausgleich zwischen denselben und der Verbindung der einzelnen Blockkühlraumkerne.

Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Kühlmittelsammelka­ nals auf der Seite der Ausströmöffnung des Kopfkühlraumes bietet den Vorteil einer klaren Querdurchströmung des Kopfkühlraumes. Demgegenüber bietet die alternative Lö­ sung mit einer Umkehrströmung des Kühlmittels im Kopfkühlraum den Vorteil eines einfacheren Gußkernes für denselben.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung und der erfindungsgemäßen Zeich­ nung, in der Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 Querschnitt durch einen Zylinderblock mit inte­ grierter Zylinderbuchse und zugehörigem Zylinder­ kopf,

Fig. 1a Querschnitt durch einen Zylinderblock mit nasser Zylinderbuchse und zugehörigem Zylinderkopf,

Fig. 2 Horizontalschnitt durch einen Zylinderblock mit in­ tegrierten Zylinderbuchsen,

Fig. 2a Horizontalschnitt durch einen Zylinderblock mit nassen Zylinderlaufbuchsen,

Fig. 3 Horizontalschnitt durch den Zylinderkopf, der zum Zylinderblock mit nassen Laufbuchsen gehört.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kühlmittelkreis­ lauf bei einem Zylinderblock mit integrierten Zylinder­ buchsen funktioniert folgendermaßen:

Das Kühlmittel tritt, abhängig von der Anzahl der Zylin­ der, an einer oder zwei Zutrittsstellen 9 über einen nicht dargestellten Schmierölwärmetauscher in die Blockkühlräume 3 des Kurbelgehäuses 1 ein, strömt zwischen den Zylinder­ buchsen 2 auf die der Zutrittsstelle 9 gegenüberliegenden Seite, wird dort umgelenkt, umströmt dabei die Zylinder­ buchsen 2 und gelangt zurück zur Seite der Zutrittsstelle 9. Dort befindet sich in einer Abschlußplatte 25 des Zy­ linderblocks 1 eine Blockausströmöffnung 10, durch die das Kühlmittel über eine Kopfzuströmöffnung 22 in einem Zylin­ derkopfboden 26 in den Kopfkühlraum 5 gelangt. In den Blockkühlräumen 3, die die einzelnen Zylinderbuchsen 2 um­ geben, ist an jeder Zylinderbuchse eine Drosselstelle 13 vorgesehen, die eine Kurzschlußströmung zwischen der Zu­ trittsstelle 9 und der Blockausströmöffnung 10 verhindert, jedoch ein komplettes Umströmen der Zylinderbuchsen 2 ge­ stattet. Der Kopfkühlraum 5 des Blockzylinderkopfes 4 wird von der Kühlflüssigkeit quer durchströmt. Diese wird in einem Kühlmittelsammelkanal 17 der Teil des Kopfkühlraumes 5 ist, gesammelt und gelangt über eine in der Mitte des Blockzylinderkopfes 4 vorgesehene Kopfausströmöffnung 11 des Zylinderkopfbodens 26 und über die Blockzuströmöffnung 23 der Abschlußplatte 25 in einen Austrittsraum 8 des Zy­ linderblocks 1. Diesen verläßt die Kühlflüssigkeit über eine Austrittsstelle 12, die auf der der Zutrittsstelle 9 gegenüberliegenden Seite des Zylinderblocks angeordnet ist.

Die Kühlmittelführung eines Zylinderblocks 1a mit nassen Zylinderbuchsen 2a geht aus den Fig. 1a, 2a und 3 her­ vor. Das Kühlmittel tritt in den Zylinderblock 1a über einen nicht dargestellten Schmieröl-Wärmetauscher und die Zutrittsstelle 9a in die Blockkühlräume 3a ein, die jede Zylinderbuchse 2a umgeben. Zunächst wird der Kühlmittel­ strom durch die Profilierung einer dritten Strömungsleit­ vorrichtung 14′ in zwei der jeweiligen Zylinderzahl ange­ paßten unterschiedlichen Ströme aufgeteilt und gelangt durch den Kühlmittelverteilkanal 15a zu den einzelnen Zy­ linderbuchsen 2a, wobei der Kühlmittelverteilkanal 15a Teil der Blockkühlräume 3a ist.

Die Strömungsleitvorrichtung 14, 14′, 14′′, 14′′′ bewirken eine klare Führung des Kühlmittelstromes und dadurch eine intensive Kühlung der Zylinderbuchsen 2a.

Nach Durchströmen der Blockkühlräume 3a gelangt das Kühl­ mittel über Austrittsschlitze 18 in die Kühlmittelräume 16. Von dort strömt das Kühlmittel weiter durch Blockaus­ strömöffnungen 10a in der Abschlußplatte 25a des Zylinder­ blocks 1a und weiter durch Kopfzuströmöffnungen 22a in den Zylinderkopfboden 26a des Zylinderkopfes 4a in den Kopf­ kühlraum 5a. Dort wird die Strömung durch Strömungsleit­ rippen 19, 19′ zu den Zylinderkopfenden 21, 21′ gelenkt, wo sie umkehrt und in Richtung Zylinderkopfmitte durch den Kühlmittelsammelkanal 17a zurückströmt. Letzterer ist ein Teil des Kopfkühlraumes 5a.

In der Mitte des Blockzylinderkopfes 4a ist auf der Seite des Austrittsraumes 8a eine Kopfausströmöffnung 11a vorge­ sehen, über die und die Blockzuströmöffnung 23a das Kühl­ mittel in den Austrittsraum 8a gelangt. Diesen verläßt das Kühlmittel durch eine Austrittsstelle 12a, die auf der ge­ genüberliegenden Seite der Zutrittsstelle 9a liegt.

Claims (10)

1. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Flüssigkeitsküh­ lung, die einen Zylinderblock (1, 1a) mit mehreren Zylin­ derbuchsen (2, 2a) und einen Blockzylinderkopf (4, 4a) aufweist, wobei der Zylinderblock (1, 1a) um die einzelnen Zylinder herum Blockkühlräume (3, 3a) aufweist, innerhalb deren ein Kühlmittelverteilkanal (15, 15a) zur Verteilung des Kühlmittels auf die einzelnen Zylinderbuchsen angeord­ net ist und wobei der Blockzylinderkopf (4, 4a) einen Kopfkühlraum (5, 5a) aufweist, der über Blockausströmöff­ nungen (10, 10a) und Kopfzuströmöffnungen (22, 22a) mit den Blockkühlräumen (3, 3a) und über Kopfaustrittsöff­ nungen (11, 11a) und Blockzuströmöffnungen (23, 23a) mit einem Austrittsraum (8, 8a) in Strömungsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Blockkühlräume (3, 3a) selbst als Kühlmittelverteilkanal (15, 15a) und Teile des Kopfkühlraumes (5, 5a) als Kühlmittelsammelkanal (17, 17a) ausgebildet sind.

2. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit mindestens einer Zutrittsstelle (9, 9a) für die Blockkühl­ räume (3, 3a) und einer Austrittsstelle (12, 12a) für den Austrittsraum (8, 8a), dadurch gekennzeichnet, daß die Zutrittsstelle (9, 9a) und die Austrittsstelle (12, 12a) im Mittenbereich der gegen­ überliegenden Breitseiten des Zylinderblocks (1, 1a) ange­ ordnet sind.

3. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmierölwärmetauscher im Bereich von der/den Zutrittsstelle/n (9, 9a) am Kurbelge­ häuse (1, 1a) angeordnet ist, und daß die Kühlflüssigkeit über den Schmierölwärmetauscher zu der/den Zutritts­ stelle/n (9, 9a) gelangt.

4. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfkühlraum (5, 5a) nur eine Kopfausströmöffnung (11, 11a) aufweist, durch die er in Strömungsverbindung mit dem Austrittsraum (8, 8a) steht.

5. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockausströmöffnungen (10) mit den dazugehörigen Kopfzuströmöffnungen (22) auf der Seite der Zutrittsstelle (9) angeordnet sind und das die Blockkühlräume (9) im direkten Strömungsweg zwischen der Zutrittsstelle (9) und der jeweiligen Blockausström­ öffnung (10) eine Drosselstelle (13) aufweisen, die sich über die Länge jeder Zylinderbuchse (2) in deren Umfangs­ bereich erstreckt.

6. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockausströmöffnungen (10a) mit den dazugehörigen Kopfzuströmöffnungen (22a) auf der Seite der Austrittsstelle (12a) angeordnet sind, und daß in den Blockkühlräumen (3a) zwischen den Zylinderbuch­ sen (2a) und in einem in etwa konstanten radialen Abstand von diesen erste, zweite, dritte und vierte Strömungsleit­ vorrichtungen (14, 14′, 14′′, 14′′′) angeordnet sind, wo­ bei die erste Strömungsleitvorrichtung (14) den durch die Zutrittsstelle (9a) einströmenden Kühlmittelstrom entspre­ chend der Zylinderzahl auf die beiden Äste des Kühlmittel­ verteilkanals (15a) aufteilt, und daß im Zylinderblock (1a) auf der Seite der Austrittsstelle (12a) Kühlmittel­ sammelräume (16) vorgesehen sind, die durch die dritte Strömungsleitvorrichtung (14′′) von den Blockkühlräumen (3a) getrennt sind und über Austrittsschlitze (18) mit diesen in Strömungsverbindung stehen, und daß der Aus­ trittsraum (8a) durch die vierte Strömungsleitvorrichtung (14′′′) von den Blockkühlräumen (3a) abgetrennt ist.

7. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsschlitze (18) der einzelnen Blockkühlräume (3a) unterschiedliche Breiten aufweisen.

8. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Verbindungslinie zwi­ schen den Zylinderbuchsen (2a) eine Strömungsverbindung (24) zwischen den Blockkühlräumen (3a) vorgesehen ist.

9. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kopfkühlraum (5) auf der Seite der Ausströmöffnung (11) ein Kühlmittelsammelkanal (17) angeordnet ist, der Strömungsverbindungen mit dem Kopfkühlraum (5) und der Kopfausströmöffnung (11) aufweist.

10. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kopfkühlraum (5a) zwischen ersten Schraubenpfeifen (6) in einer Zylinderkopfwand (20) und zweiten Schraubenpfeifen (7) innerhalb des Kopfkühl­ raums (5a) Strömungsleitrippen (19, 19′′) angeordnet sind, die die Zuströmöffnungen (22a) zur Zylinderkopfmitte hin abdecken.