WO2010031423A1

WO2010031423A1 - Kühlungsvorrichtung, kühlkreislauf und kühlungsverfahren für einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: WO2010031423A1
Application number: PCT/EP2008/007983
Authority: WO
Inventors: Martin Pieper; Ralf Barthel; Axel König; Viktor Warkentin
Original assignee: Fev Motorentechnik Gmbh
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2010-03-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlungsvorrichtung (10) für einen Verbrennungsmotor (42), der einen Zylinderkopf (11) und einen Motorblock (12) aufweist, mit: einem Kopfkühlast (15), der ein Kühlmittel im Querstrom durch den Zylinderkopf führt; - einem ersten Blockkühlast (14), der das Kühlmittel durch einen ersten Seitenteil des Motorblockes führt; und - einem zweiten Blockkühlast (16), der das Kühlmittel durch einen zweiten, dem ersten Seitenteil gegenüber liegenden Seitenteil des Motorblockes führt; wobei: - der erste Blockkühlast, der Kopfkühlast und der zweite Blockkühlast in Reihe geschaltet sind. Diese Kühlungsvorrichtung ermöglicht eine Senkung des Raumbedarfs und der Kosten.

Description

KÜHLUNGSVORRICHTUNG, KÜHLKREISLAUF UND KÜHLUNGSVERFAHREN FÜR

EINEN VERBRENNUNGSMOTOR

Die Erfindung betrifft eine Kühlungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, einen Kühlkreislauf für einen Verbrennungsmotor und ein Verfahren zur Kühlung eines Verbren- nungsmotors.

Aus der DE 100 21 525 A1 und der US 6 745 728 B2 ist jeweils eine Kühlungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bekannt, der einen Zylinderkopf und einen Motorblock aufweist. Jedes dieser Dokumente beschreibt eine Kühlungsvorrichtung für eine mehrzy- lindrige Brennkraftmaschine, die ein Zylinderkopfgehäuse und einen Zylinderblock auf- weist. Diese bekannte Kühlungsvorrichtung weist einen Zylinderkopfkühlraum, der ein Kühlmittel im Querstrom durch das Zylinderkopfgehäuse führt, und einen Zylinderkühlmantel auf, der das Kühlmittel durch den Zylinderblock führt. Die Kühlmittelströmung erfolgt parallel durch den Zylinderkopfkühlraum und den Zylinderkühlmantel. Der Zylinderkühlmantel umgibt die Zylinderlaufflächen und führt das Kühlmittel im Längsstrom durch den Zylinderblock. Diese bekannte Kühlungsvorrichtung weist außerdem einen äußeren Kühlmittellängskanal und einen inneren Kühlmittellängskanal auf. Der äußere Kühlmittellängskanal weist den einzelnen Zylinderkopfeinheiten zugeordnete Einlassöffnungen auf, über die das Kühlmittel in den Zylinderkopfkühlraum geführt wird. Von dort aus gelangt das Kühlmittel nach der Querdurchströmung des Zylinderkopfgehäuses in den inneren Kühlmittellängskanal, der mit den einzelnen Zylinderkopfeinheiten zugeordneten Auslassöffnungen versehen ist.

Aus der DE 100 21 525 A1 und der US 6 745 728 B2 ist außerdem jeweils ein Kühlkreislauf für einen Verbrennungsmotor bekannt, der einen Zylinderkopf und einen Motorblock aufweist. Dieser bekannte Kühlkreislauf weist die zuvor beschriebene bekannte Küh- lungsvorrichtung, eine Pumpe und einen Kühler auf. Die Pumpe weist einen Eingang und einen Ausgang auf, der mit dem Eingang des Zylinderkopfkühlraumes und dem Eingang des Zylinderkühlmantels verbunden ist. Der Kühler weist einen Eingang, der mit dem Ausgang des Zylinderkopfkühlraumes und dem Ausgang des Zylinderkühlmantels verbunden ist, und einen Ausgang auf, der mit dem Eingang der Pumpe verbunden ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, einen Kühlkreislauf für einen Verbrennungsmotor und ein Verfahren zur Küh- lung eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die eine Senkung des Raumbedarfs und der Kosten ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch eine Kühlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 , einen Kühlkreislauf gemäß Anspruch 8 und ein Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst. Weitere Ausfüh- rungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung schlägt eine Kühlungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor vor, der einen Zylinderkopf und einen Motorblock aufweist, wobei die Kühlungsvorrichtung einen Kopfkühlast, einen ersten Blockkühlast und einen zweiten Blockkühlast aufweist. Der Kopfkühlast führt ein Kühlmittel im Querstrom durch den Zylinderkopf. Der erste Blockküh- last führt das Kühlmittel durch einen ersten Seitenteil des Motorblockes. Der zweite

Blockkühlast führt das Kühlmittel durch einen zweiten, dem ersten Seitenteil gegenüber liegenden Seitenteil des Motorblockes. Der erste Blockkühlast, der Kopfkühlast und der zweite Blockkühlast sind in Reihe geschaltet.

Die beiden Seitenteile liegen auf den beiden Seiten der durch die Zylinder gebildeten E- bene des Motors. Diese beiden Seiten werden entsprechend der Lage der Einlassventile und Auslassventile im Zylinderkopf auch als Einlassseite und Auslassseite bezeichnet, und diese Ebene wird auch als Zylinderebene bezeichnet. Folglich strömt das Kühlmittel zuerst durch den ersten Blockkühlast auf der einen Seite, beispielsweise der Einlassseite oder Auslassseite, des Motorblockes, dann durch den Kopfkühlast unter Überquerung der Zylinderebene, und schließlich durch den zweiten Blockkühlast auf der anderen Seite, beispielsweise der Auslassseite oder Einlassseite, des Motorblockes.

Da das Kühlmittel von der einen Seite des Motorblockes zum Zylinderkopf und von dort weiter zur anderen Seite des Motorblockes geführt wird, ist weder ein äußerer Kühlmittellängskanal zum Zuführen des Kühlmittels zum Kopfkühlast noch ein innerer Kühlmittel- längskanal zum Sammeln des aus dem Kopfkühlast heraus strömenden Kühlmittels erforderlich. Hierdurch können der Raumbedarf und die Kosten im Vergleich zu der aus der DE 100 21 525 A1 und der US 6 745 728 B2 bekannten Kühlungsvorrichtung gesenkt werden.

Es kann vorgesehen sein, dass im Motorblock wenigstens eine Querverbindung vom ers- ten zum zweiten Blockkühlast verläuft und die Strömung durch diese Querverbindungen kleiner ist als die Strömung durch den Kopfkühlast. Die Querverbindungen können nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet und an beliebiger Stelle angeordnet sein. So können Sie beispielsweise zwischen jeweils zwei benachbarten Zylindern, insbesondere im Bereich der dem Zylinderkopf nahen Hälfte der Zylinder liegen, wodurch eine Zwischenzylinderkühlung ermöglicht werden kann, und/oder auf der freien Seite des ersten bzw. letzten Zylinders, die dem jeweils benachbarten Zylinder gegenüber liegt. Die Strömung durch diese Querverbindungen kann nach Bedarf beliebig gewählt sein und beispielsweise höchstens 50% oder höchstens 40% oder höchstens 30% oder höchstens 20% oder höchstens 10% oder höchstens 5% der Strömung durch den Kopfkühlast betragen.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass der erste Blockkühlast einen Eingang, der in der unteren, von dem Zylinderkopf fernen Hälfte des ersten Blockkühlastes, insbesondere am unteren Rand oder Ende des ersten Blockkühlastes liegt, und einen Ausgang aufweist, der in der oberen, dem Zylinderkopf nahe Hälfte des ersten Blockkühlastes, insbesondere am oberen Rand oder Ende des ersten Blockkühlastes liegt, dass der zweite Blockkühlast einen Eingang, der in der oberen, dem Zylinderkopf nahen Hälfte des zweiten Blockküh- lastes, insbesondere am oberen Rand oder Ende des zweiten Blockkühlastes liegt, und einen Ausgang aufweist, der in der unteren, von dem Zylinderkopf fernen Hälfte des zweiten Blockkühlastes, insbesondere am unteren Rand oder Ende des zweiten Blockkühlastes liegt, und dass der Kopfkühlast einen Eingang, der mit dem Ausgang des ersten Blockkühlastes verbunden ist, und einen Ausgang aufweist, der mit dem Eingang des zweiten Blockkühlastes verbunden ist. Die Eingänge und Ausgänge können nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet und angeordnet sein. So können beispielsweise der Eingang des ersten Blockkühlastes und der Ausgang des zweiten Blockkühlastes jeweils einen Anschlussstutzen für ein Rohr oder einen Schlauch umfassen und/oder am unteren Rand des ersten bzw. zweiten Blockkühlastes liegen. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Kopfkühlast mehrere Querkanäle umfasst, von denen jeder einen Einlass und einen Auslass aufweist, und dass die Einlasse den Eingang des Kopfkühlastes und die Auslässe den Ausgang des Kopfkühlastes bilden. Folglich kann das Kühlmittel aus dem ersten Blockkühlast beispielsweise durch Durchlässe in einer Zylinderkopfdichtung direkt in die Querkanäle und von dort beispiels- weise durch ähnliche Durchlässe in der Zylinderkopfdichtung direkt in den zweiten Blockkühlast strömen.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der erste Blockkühlast auf der Einlassseite des Motors und der zweite Blockkühlast auf der Auslassseite des Motors liegt. Dabei sind die Einlassseite und Auslassseite durch die Lage der Einlassventile und Auslassventile im Zylinderkopf definiert. Diese Anordnung der Blockkühläste führt zu einer besonders effektiven Kühlung des Zylinderkopfes, der normalerweise auf der Auslassseite heißer als auf der Einlassseite ist.

Die Blockkühläste können nach Bedarf beliebig ausgebildet und gleich oder unterschied- lieh sein. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der erste und zweite Blockkühlast symmetrisch bezüglich der Zylinderebene sind. Dabei wird die Zylinderebene durch die Längsachse des Motors und die Hubrichtung der Zylinder aufgespannt. Diese symmetrische Ausbildung der Blockkühläste ermöglicht eine besonders effiziente Herstellung.

Jeder Blockkühlast kann auf beliebige Art und Weise gebildet sein. So kann beispielswei- se in einer ersten Alternative der erste und/oder zweite Blockkühlast durch den Motorblock begrenzt sein. Ein derartiger Blockkühlast wird dann bevorzugt schon beim Gießen des Motorblocks hergestellt. Gemäß einer zweiten Alternative kann beispielsweise der erste und/oder zweite Blockkühlast durch wenigstens einen Trennkörper begrenzt sein. Derartige Trennkörper können bevorzugt unabhängig vom Gießen des Motorblocks her- gestellt werden, beispielsweise aus Blech, und beispielsweise beim Gießen des Motorblocks eingegossen werden oder nach dem Gießen des Motorblocks in entsprechende Aufnahmeöffnungen eingesetzt werden. Derartige Trennkörper sind bevorzugt als Hohlkörper ausgebildet, die lediglich die Öffnungen für die Eingänge und Ausgänge der Blockkühläste aufweisen.

Die erste und zweite Alternative können aber auch kombiniert werden, so dass der erste und/oder zweite Blockkühlast durch den Motorblock und wenigstens einen Trennkörper begrenzt ist. Die Trennkörper können dann beispielsweise Stege umfassen, die an den gegenüberliegenden eines Blockkühlmantels, der die Zylinderreihe, wie es von herkömmlichen längs durchströmten Blockkühlmänteln bekannt ist, unterbrechungslos umschließt, eingesetzt sind und somit diesen Blockkühlmantel in zwei separate Blockkühläste unterteilt.

Die Erfindung schlägt außerdem einen Kühlkreislauf für einen Verbrennungsmotor vor, der einen Zylinderkopf und einen Motorblock aufweist, wobei der Kühlkreislauf eine der vorgeschlagenen Kühlungsvorrichtungen, eine Pumpe und einen Kühler aufweist. Die Pumpe weist einen Eingang und einen Ausgang auf, der mit einem Eingang des ersten Blockkühlastes verbunden ist. Der Kühler weist einen Eingang, der mit einem Ausgang des zweiten Blockkühlastes verbunden ist, und einen Ausgang auf, der mit dem Eingang der Pumpe verbunden ist.

Die oben stehenden Ausführungen zu den vorgeschlagenen Kühlungsvorrichtungen gelten entsprechend auch für den vorgeschlagenen Kühlkreislauf.

Die Erfindung schlägt darüber hinaus ein Verfahren zur Kühlung eines Verbrennungsmotors vor. Vorzugsweise greift das Verfahren auf den oben beschriebenen Aufbau einer Kühlungsvorrichtung zurück. So ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass ein Kühlstrom einer ersten Wassermantelhälfte, die die jeweiligen Zylinder des Verbrennungsmotors von einer ersten Seite aus jeweils schalenförmig umgibt und bevor- zugt den ersten Blockkühlast einer der vorgeschlagenen Kühlungsvorrichtungen bildet, zugeführt und auf die erste Wassermantelhälfte aufgeteilt wird, dass der Kühlstrom über mehrere Kühlstromführungen in mehrere Teilströme aufgeteilt über einen Zylinderkopf des Verbrennungsmotors aus der ersten Wassermantelhälfte in eine zweite Wassermantelhälfte überströmt, die der ersten Wassermantelhälfte gegenüberliegend angeordnet ist und die Zylinder ergänzend zur ersten Wassermantelhälfte schalenförmig umgibt und bevorzugt den zweiten Blockkühlast einer der vorgeschlagenen Kühlungsvorrichtungen bildet, und dass der Kühlstrom von der zweiten Wassermantelhälfte abgeführt wird.

Es kann vorgesehen sein, dass der Kühlstrom der ersten Wassermantelhälfte gemeinsam für alle Zylinder des Verbrennungsmotors, vorzugsweise zentral beziehungsweise mittig, zugeführt und/oder von der zweiten Wassermantelhälfte gemeinsam für alle Zylinder des Verbrennungsmotors, vorzugsweise zentral beziehungsweise mittig, abgeführt wird.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Kühlstrom zentral beziehungsweise mittig in die erste Wassermantelhälfte an einer Position einmündet, die beabstandet zu einem Endbereich der ersten Wassermantelhälfte liegt. Als Endbereich ist derjenige Bereich zu verstehen, der bezogen auf die Abmessungen des Wassermantels jeweils von einem Ende ausgehend ein Fünftel der jeweiligen Erstreckung entlang dieser Seite betrifft.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Kühlstrom zentral beziehungsweise mittig in die erste Wassermantelhälfte einströmt, und dass die Einmündung zwischen einem Fünftel und vier Fünfteln oder zwischen einem Viertel und drei Vierteln oder zwi- sehen einem Drittel und zwei Dritteln einer Höhe der ersten Wassermantelhälfte im Motorblock angeordnet ist und bevorzugt durch den Eingang einer der vorgeschlagenen Kühlungsvorrichtungen gebildet wird. Auf diese Weise wird insbesondere unter gleichzeitiger Beabstandung der Einströmung zu einem Endbereich die Möglichkeit geschaffen, dass der Kühlstrom sich über die jeweiligen Zylinder aufteilt, vorzugsweise nach oben, unten und zu den Seiten. Dadurch wird beispielsweise vermieden, dass eine Durchströmung von einem untersten Endbereich nach oben in Richtung eines Zylinderkopfes erfolgt. Vielmehr wird eine Vergleichmäßigung des Kühlstroms und seine Wärmeaufnahme entlang des Wassermantels durch entsprechende Einströmung über die Höhenanordnung ermöglicht. Da die Brennkammer derjenige Ort ist, an dem mit die höchsten Temperaturen vorliegen, durch die Bewegung des Kolbens das Volumen der Brennkammer weiterhin stetig zu- und abnimmt, kann auf diese Weise eine Anströmung desjenigen Bereichs in der Wassermantelhälfte erfolgen, bei dem ein erhöhter Wärmeeintrag in den Kühlstrom erfolgt. Eine Aufteilung des Kühlstroms in verschiedene Teilkühlströme ist bevorzugt beim Überströmen des Zylinderkopfes vorgesehen. Vorzugsweise sind hierbei für jeden Zylinder zwei Teilkühlströme vorgesehen, die quergeführt werden. Hierbei können die Teilkühlströme jeweils ein Einlass- beziehungsweise Auslassventil mit Kühlflüssigkeit verse- hen.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Kühlstrom zentral beziehungsweise mittig von der zweiten Wassermantelhälfte in eine Ausströmung einmündet, die beabstandet zu einem Endbereich der zweiten Wassermantelhälfte liegt und bevorzugt durch den Ausgang einer der vorgeschlagenen Kühlungsvorrichtungen gebildet wird. Dies ermöglicht, dass der Kühlstrom sich über die zweite Wassermantelhälfte insgesamt verteilt, eine Abströmung jedoch nur zentral beziehungsweise mittig erfolgt, ohne dass dieses aber in einem der Endbereiche der zweiten Wassermantelhälfte erfolgt. Dadurch wird eine erhöhte Wasserstromgeschwindigkeit insbesondere in einem Bereich erzielt, der einen höheren Wärmeeintrag über die Zylinderwandung erhält als ein anderer Bereich der zweiten Was- sermantelhälfte.

Bevorzugt wird beispielsweise, dass der Kühlstrom zentral beziehungsweise mittig aus der zweiten Wassermantelhälfte ausströmt, und dass die Ausströmung zwischen einem Fünftel und vier Fünfteln oder zwischen einem Viertel und drei Vierteln oder zwischen einem Drittel und zwei Dritteln einer Höhe der zweiten Wassermantelhälfte im Motorblock erfolgt und bevorzugt durch den Ausgang einer der vorgeschlagenen Kühlungsvorrichtungen gebildet wird.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass eine zentrale beziehungsweise mittige Einmündung und eine zentrale beziehungsweise mittige Ausströmung des Kühlstroms aus einer jeweiligen Wassermantelhälfte genau gegenüberliegend angeordnet erfolgt, und dass bevorzugt die Einmündung durch den Eingang einer der vorgeschlagenen Kühlungsvorrichtungen gebildet und/oder die Ausströmung durch den Ausgang einer der vorgeschlagenen Kühlungsvorrichtungen gebildet wird. Eine derartig sym- metrische Anordnung erlaubt beispielsweise eine vereinfachte Herstellung. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Ein- und die Ausströmung des Kühlstromes auf gleicher Höhe erfolgt, jedoch in einem anderen Abschnitt der jeweiligen Wassermantelhälfte.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Die daraus hervorgehenden einzelnen Merkmale sind je- doch nicht auf die einzelnen Ausführungsformen beschränkt, sondern können mit weiter oben beschriebener Einzelmerkmalen oder mit einzelnen Merkmalen anderer Ausführungsformen zu weiteren Ausführungsformen verbunden werden. Die Einzelheiten in den Figuren sind nur erläuternd, nicht aber beschränkend auszulegen. Es zeigen:

Fig. 1 einen an der Linie l-l in der Fig. 2 geschnittenen Längsschnitt einer Kühlungs- Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform für einen Verbrennungsmotor;

Fig. 2 einen an der Linie H-Il in der Fig. 1 geschnittenen Querschnitt der Kühlungsvorrichtung der Fig. 1 ;

Fig. 3 einen an der Linie MI-III in der Fig. 1 geschnittenen Querschnitt der Kühlungsvorrichtung der Fig. 1 ;

Fig. 4 einen in der dem Zylinderkopf nahen Hälfte des Motorblocks geschnittenen Längsschnitt einer Kühlungsvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 5 einen Längsschnitt einer Kühlungsvorrichtung in einer dritten Ausführungsform;

Fig. 6 einen Längsschnitt einer Kühlungsvorrichtung in einer vierten Ausführungs- form;

Fig. 7 einen Längsschnitt einer Kühlungsvorrichtung in einer fünften Ausführungsform;

Fig. 8 einen Längsschnitt einer Kühlungsvorrichtung in einer sechsten Ausführungsform; Fig. 9 einen Längsschnitt einer Kühlungsvorrichtung in einer siebten Ausführungsform;

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Kühlkreislaufs in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 11 eine schematische Aufsicht auf eine erste und eine zweite Wassermantelhälfte;

Fig. 12 eine Kühlstromführung entlang der ersten und zweiten Wassermantelhälfte der Fig. 11 ;

Fig. 13 eine Seitenansicht zur Darstellung der Fig. 12; und

Fig. 14 eine Aufsicht zur Darstellung der Fig. 12.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Kühlungsvorrichtung 10 in einer ersten Ausführungsform für einen Verbrennungsmotor schematisch dargestellt, der einen Zylinderkopf 11 und einen Motorblock 12 aufweist. Die Kühlungsvorrichtung 10 weist einen Eingang 13, einen ersten Blockkühlast 14, einen Kopfkühlast 15, einen zweiten Blockkühlast 16 und einen Ausgang 17 auf.

Der Eingang 13 bildet auch den Eingang des ersten Blockkühlastes 14, der hier in der Fig. 1 in der unteren, vom Zylinderkopf 11 fernen Hälfte des ersten Blockkühlastes 14 liegt, nämlich an dessen unterem Ende. Der Ausgang 17 bildet auch den Ausgang des zweiten Blockkühlastes 16, der in der Fig. 1 in der unteren, von dem Zylinderkopf 11 fer- nen Hälfte des zweiten Blockkühlastes 16 liegt, nämlich an dessen unterem Ende. Der Eingang 13 und der Ausgang 17 sind hier als Anschlussstutzen für nicht dargestellte Kühlmittelleitungen ausgebildet und führen in der Fig. 1 nach unten aus dem Motorblock 12 hinaus. Der Eingang 13 und der Ausgang 17 sind bezogen auf die Längsrichtung A des Motorblocks 12 in der Mitte angeordnet.

Der erste Blockkühlast 14 weist einen Ausgang 18 auf, der in der oberen, dem Zylinderkopf 11 nahen Hälfte des ersten Blockkühlastes liegt, nämlich an dessen oberen Rand. Der zweite Blockkühlast 16 weist einen Eingang 19 auf, der in der oberen, dem Zylinderkopf 11 nahen Hälfte des Blockkühlastes 16 liegt, nämlich an dessen oberen Rand. Mit anderen Worten ausgedrückt sind hier die beiden Blockkühläste 14, 16 als Hohlkörper oder Hohlräume ausgebildet, die an ihrer oberen, zum Zylinderkopf 11 weisenden Stirnfläche offen sind.

Der Kopfkühlast 15 weist einen Eingang 20 und einen Ausgang 21 auf und umfasst mehrere Querkanäle 22, hier acht, nämlich je Zylinder zwei, von denen jeder einen Einlass 23 und einen Auslass 24 aufweist. Die Einlasse 23 und die Auslässe 24 bilden hier den Eingang 20 beziehungsweise den Ausgang 21 und sind fluchtend über dem Ausgang 18 des ersten Blockkühlastes 14 beziehungsweise dem Eingang 19 des zweiten Blockkühlastes 16 angeordnet. Somit sind der Eingang 20 und der Ausgang 21 des Kopfkühlastes 15 mit dem Ausgang 18 des ersten Blockkühlastes 14 beziehungsweise dem Ein- gang 19 des zweiten Blockkühlastes 16 verbunden. Bei dieser ersten Ausführungsform der Kühlungsvorrichtung 10 ist zwischen dem Zylinderkopf 11 und dem Motorblock 12 eine Zylinderkopfdichtung 25 mit Durchlässen 26 vorgesehen, die mit den Einlassen 23 und Auslässen 24 fluchten. Somit kann das Kühlmittel durch den Ausgang 17 den ersten Blockkühlast 14 verlassen, durch die Durchlässe 26 direkt zu den Einlassen 23 und durch diese in die Querkanäle 22 und in den Kopfkühlast 15 strömen, diesen dann durch die Auslässe 24 verlassen und durch die restlichen, stromabwärtigen Durchlässe direkt zum Eingang 19 des zweiten Blockkühlastes 16 und in diesen hineinströmen.

Bei dieser ersten Ausführungsform der Kühlungsvorrichtung 10 liegt der erste Blockkühlast 14 auf der in den Fig. 1 und 2 links dargestellten Einlassseite des Motors und der zweite Blockkühlast 16 auf der in den Fig. 1 und 2 rechts dargestellten Auslassseite des Motors. Folglich wird das Kühlmittel zuerst durch einen ersten Seitenteil, nämlich die ein- lassseitige Hälfte des Motorblockes 12 in der Fig. 1 von unten nach oben geführt, dann in der Fig. 1 von links nach rechts im Querstrom durch den Zylinderkopf 11 und schließlich durch einen zweiten, dem ersten Seitenteil gegenüberliegenden Seitenteil, nämlich die auslassseitige Hälfte des Motorblockes 12 in der Fig. 1 von oben nach unten. Somit sind der erste Blockkühlast 14, Kopfkühlast 15 und der zweite Blockkühlast 16 in Reihe geschaltet.

Der erste und der zweite Blockkühlast 14, 16 sind hier mit Ausnahme des Eingangs 13 und des Ausgangs 17 symmetrisch bezüglich der Zylinderebene, die durch die Längsach- se A und die Hubrichtung B der Zylinder aufgespannt wird, und sie sind beide durch den Motorblock 12 begrenzt. In der Fig. 4 ist eine Kühlungsvorrichtung 10 in einer zweiten Ausführungsform dargestellt, die der ersten Ausführungsform ähnelt, so dass im Folgenden lediglich die Unterschiede ausführlicher beschrieben werden. Bei dieser zweiten Ausführungsform der Kühlungsvorrichtung 10 verlaufen im Motorblock 12 drei Querverbindungen 27 vom ersten Blockkühl- ast 14 zum zweiten Blockkühlast 16, nämlich jeweils eine zwischen zwei benachbarten Zylindern. Die Strömung durch diese Querverbindungen 27 ist kleiner als die Strömung durch den Kopfkühlast 15 und beträgt hier höchstens 5% der Strömung durch den Kopfkühlast 15.

In der Fig. 5 ist eine Kühlungsvorrichtung 10 in einer dritten Ausführungsform dargestellt, die der ersten Ausführungsform ähnelt, so dass im Folgenden lediglich die Unterschiede ausführlicher beschrieben werden. Bei dieser dritten Ausführungsform der Kühlungsvorrichtung 10 ist ein erster Trennkörper vorgesehen, der den ersten Blockkühlast 14 begrenzt, wohingegen der zweite Blockkühlast 16 wie bei der ersten Ausführungsform der Kühlungsvorrichtung durch den Motorblock 12 begrenzt ist. Der erste Trennkörper ist hier als ein durch eine dickere Linie dargestellter erster Hohlkörper 28 ausgebildet, der lediglich die Öffnungen für den Eingang 13 und den Ausgang 18 aufweist, und sitzt in einer ersten Aufnahmeöffnung 29 des Motorblocks 12, die im wesentlichen dem ersten Blockkühlast 14 der ersten Ausführungsform entspricht.

In der Fig. 6 ist eine Kühlungsvorrichtung 10 in einer vierten Ausführungsform schema- tisch dargestellt, die der dritten Ausführungsform ähnelt, so dass im Folgenden lediglich die Unterschiede ausführlicher beschrieben werden. Bei dieser vierten Ausführungsform ist der zweite Blockkühlast 16 durch einen zweiten Trennkörper begrenzt, der als ein durch eine dickere Linie dargestellter zweiter Hohlkörper 30, der lediglich die Öffnungen für den Eingang 19 und den Ausgang 17 aufweist, ausgebildet ist und in einer zweiten Aufnahmeöffnung 31 des Motorblocks 12 sitzt, die im wesentlichen dem zweiten Blockkühlast 16 der dritten Ausführungsform entspricht.

In der Fig. 7 ist eine Kühlungsvorrichtung 10 in einer fünften Ausführungsform dargestellt, die der dritten Ausführungsform ähnelt, so dass im Folgenden lediglich die Unterschiede näher beschrieben werden. Bei dieser fünften Ausführungsform der Kühlungsvorrich- tung 10 ist der zweite Blockkühlast 16 sowohl durch den Motorblock 12 als auch durch den durch eine dickere Linie dargestellten ersten Hohlkörper 28 begrenzt. Dies wird hier dadurch erreicht, dass die erste Aufnahmeöffnung 29 nicht wie bei der dritten Ausführungsform getrennt von dem zweiten Blockkühlast 15 ausgebildet ist, sondern an ihren in der Fig. 7 oberen und unteren Enden in den zweiten Blockkühlast 16 übergeht und zusammen mit diesem im wesentlichen die Gestalt eines herkömmlichen längs durchströmten Kühlmantels aufweist. Der zweite Blockkühlast 16 ist also durch die in der Fig. 7 oberen und unteren Endflächen des ersten Hohlkörpers 28 und im übrigen durch den Motor- block 12 begrenzt.

In der Fig. 8 ist eine Kühlungsvorrichtung 10 in einer sechsten Ausführungsform schematisch dargestellt, die der fünften Ausführungsform ähnelt, so dass im Folgenden lediglich die Unterschiede ausführlicher beschrieben werden. Bei dieser sechsten Ausführungsform ist der zweite Blockkühlast 16 wie bei der vierten Ausführungsform durch einen zwei- ten Trennkörper begrenzt, der als ein durch eine dickere Linie dargestellter zweiter Hohlkörper 30, der lediglich die Öffnungen für den Eingang 19 und den Ausgang 17 aufweist, ausgebildet ist und in einer zweiten Aufnahmeöffnung 31 sitzt, die im wesentlichen dem zweiten Blockkühlast 16 der fünften Ausführungsform entspricht.

In der Fig. 9 ist eine Kühlungsvorrichtung 10 in einer siebten Ausführungsform schema- tisch dargestellt, die der fünften Ausführungsform ähnelt, so dass im Folgenden lediglich die Unterschiede ausführlicher beschrieben werden. Bei dieser siebten Ausführungsform sind anstelle des ersten Hohlkörpers 28 der fünften Ausführungsform zwei Trennkörper vorgesehen, die hier als durch dickere Linien dargestellte Stege 32 ausgebildet sind. Diese Stege 32 sitzen an den in der Fig. 9 oberen und unteren Endflächen der beiden Block- kühläste 14, 16 und trennen diese voneinander. Somit ist der erste Blockkühlast 14 durch die in der Fig. 9 linken Seitenflächen der beiden Stege 32 und im übrigen durch den Motorblock 12 begrenzt, und der zweite Blockkühlast 16 durch die in der Fig. 9 rechten Seitenflächen der beiden Stege 32 und im übrigen durch den Motorblock 12.

In der Fig. 10 ist ein Kühlkreislauf 33 in einer ersten Ausführungsform für einen Verbren- nungsmotor schematisch dargestellt. Der Kühlkreislauf 33 weist die Kühlungsvorrichtung 10 in der ersten Ausführungsform, eine Pumpe 34 und einen Kühler 35 auf. Die Pumpe 34 weist einen Eingang und einen Ausgang auf, der mit dem Eingang 13 der Kühlungsvorrichtung 10 und somit auch des ersten Blockkühlastes 14 verbunden ist. Der Kühler 35 weist einen Eingang, der mit dem Ausgang 17 der Kühlungsvorrichtung 10, und somit des zweiten Blockkühlastes 16 verbunden ist, und einen Ausgang auf, der mit dem Eingang der Pumpe verbunden ist. Die Kühlungsvorrichtung 10 in der ersten Ausführungsform kann nach Bedarf auch durch die Kühlungsvorrichtung 10 in der zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten oder siebten Ausführungsform oder durch eine andere erfindungsgemäße oder vorgeschlagene Kühlungsvorrichtung 10 ersetzt werden.

Fig. 11 zeigt eine weitere Ausgestaltung, bei der ein Wassermantel 36, der hier beispielhaft für einen Verbrennungsmotor mit beispielsweise vier oder mehr Zylindern ausgebildet ist, aufgeteilt ist in zumindest eine erste Wassermantelhälfte 37, die bevorzugt den ersten Blockkühlast 14 der Kühlungsvorrichtung 10 in der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten oder siebten Ausführungsform oder den ersten Blockkühlast 14 einer ande- ren erfindungsgemäßen oder vorgeschlagenen Kühlungsvorrichtung 10 bildet, und eine zweite Wassermantelhälfte 38, die bevorzugt den zweiten Blockkühlast 16 der Kühlungsvorrichtung 10 in der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten oder siebten Ausführungsform oder den zweiten Blockkühlast 16 einer anderen erfindungsgemäßen oder vorgeschlagenen Kühlungsvorrichtung 10 bildet. Ein - in der Fig. 11 nicht dargestellter - Kühlstrom wird über eine Einmündung 39 gemeinsam für alle Zylinder des Verbrennungsmotors zentralisiert der ersten Wassermantelhälfte 37 zugeführt. Die Einmündung 39 wird bevorzugt den Eingang 13 der Kühlungsvorrichtung 10 in der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten oder siebten Ausführungsform oder den Eingang 13 einer anderen erfindungsgemäßen oder vorgeschlagenen Kühlungsvorrichtung 10 gebil- det. Aus der zweiten Wassermantelhälfte 38 erfolgt eine für alle Zylinder des Verbrennungsmotors gemeinsame, zentralisierte Abführung des Kühlstroms über eine Ausströmung 40. Die Ausströmung 40 wird bevorzugt den Ausgang 17 der Kühlungsvorrichtung 10 in der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten oder siebten Ausführungsform oder den Ausgang 17 einer anderen erfindungsgemäßen oder vorgeschlagenen Küh- lungsvorrichtung 10 gebildet. Die Einmündung 39 und die Ausströmung 40 sind einander vorzugsweise symmetrisch gegenüberliegend angeordnet. Insbesondere sind die Einmündung 39 und die Ausströmung 40 auch dem gleichen Zylinder zugeordnet. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass zumindest ein weiterer Einmündungsbereich und/oder Ausströmungsbereich vorgesehen ist, der zusätzlich vorgesehen sein kann. Die Wasser- mantelhälften 37, 38 sind vorzugsweise so schalenförmig aufgebaut, dass sie den jeweiligen Zylinder umgeben. Vorzugsweise ist, so wie dargestellt, die Schalenform insbesondere halbschalig, insbesondere konzentrisch um einen jeweiligen Zylinder angeordnet. Zwischen den Wassermantelhälften 37, 38 ist vorzugsweise eine stricke Trennung vorgesehen. Dabei kann vorgesehen sein, dass, so wie dargestellt, der Abstand zwischen beiden Wassermantelhälften 37, 38 und ihren jeweiligen einander gegenüberliegenden Kanten 41 vorzugsweise nicht konstant ist. Vielmehr ändert sich dieser. Eine Änderung kann hierbei stetig sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zumindest eine der beiden Kanten gegenüber der andere Kante nicht parallel sondern schräg verläuft. Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass beide Kanten 41 schräg sind. Vorzugsweise ist hierbei entlang einer Höhenerstreckung des Wassermantels 36 der Spalt sich in Richtung Zylinderkopf 11 verengend.

Fig. 12 zeigt in schematischer Ansicht die Anordnung der beiden Wassermantelhälften 37, 38 aus Fig. 11 in einem Verbrennungsmotor 42. Der dargestellte Kühlstrom 43 strömt über die Einmündung 39 in die erste Wassermantelhälfte 37. Von dort wird über Kühlstromführungen im am Motorblock zugeordneten Zylinderkopf 11 der Kühlstrom 43 in Teilströme 44 aufgeteilt, die als Pfeile symbolisch dargestellt sind. Die Teilströme 44 können jeweils den gleichen Massenstrom aufweisen, sie können aber auch unterschiedliche Massenströme haben. Vorzugsweise wird dieses über die entsprechenden Drücke im Kühlstrom eingestellt. Die Teilströme 44 gehen über den Zylinderkopf 11 hin in die zweite Wassermantelhälfte 38 über und vereinigen sich dort wieder als Kühlstrom 43, der zentralisiert über die Ausströmung 40 abgeführt wird.

Fig. 13 zeigt den Strömungsverlauf in einer Schnittansicht durch die Fig. 12. Der Kühlstrom 43 ist ebenso wie ein Teilstrom 44 als Pfeil dargestellt. Hierbei wird zum einen deut- lieh, dass die einander gegenüberliegenden Kanten 41 der beiden Wassermantelhälften 37, 38 eine sich ändernde Spaltbreite bewirken. Zum anderen ist aus Fig. 13 zu entnehmen, dass die Teilströme 44 über entsprechende Führungen und damit Bohrungen durch die Zylinderkopfdichtung geführt werden. Die Kühlstromführung kann dabei vorsehen, dass zuerst ein heißer Bereich des Zylinderkopfes 11 durchströmt wird, bevor entlang der Querströmung ein kühlerer Bereich angeströmt wird. Dieses vergleichmäßigt beispielsweise eine Temperatur über den Zylinderkopf 11.

Fig. 14 zeigt eine beispielhafte Aufsicht und Verteilung von Teilströmen 44 über den Zylinderkopf 11. Die Teilströme 44 werden sämtlichst durch den zentral zugeführten und abgeführten Kühlstrom 43 gespeist. Vorzugsweise kommt es zu einer ausschließlichen Querströmung, wobei die Teilströme 44 zwischen den Zylindern voneinander getrennt vorliegen können. Aufgrund der Kompaktheit der Kühlung kann ein derartiger Verbrennungsmotor insbesondere bei kleineren Fahrzeugen wie auch mobilen Arbeitsgeräten Verwendung finden. Auch ist ein Einsatz bei Motorrädern besonders vorteilhaft, da das Kühlsystem auf diese Weise wenig Raum in Anspruch nimmt und somit gut in einen Motorradrahmen integrier- bar ist.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Kühlungsvorrichtung (10) für einen Verbrennungsmotor (42), der einen Zylinderkopf (11) und einen Motorblock (12) aufweist, mit:

- einem Kopfkühlast (15), der ein Kühlmittel im Querstrom durch den Zylinderkopf (11) führt;

- einem ersten Blockkühlast (14), der das Kühlmittel durch einen ersten Seitenteil des Motorblockes (12) führt; und

- einem zweiten Blockkühlast (16), der das Kühlmittel durch einen zweiten, dem ersten Seitenteil gegenüber liegenden Seitenteil des Motorblockes (12) führt; wobei:

- der erste Blockkühlast (14), der Kopfkühlast (15) und der zweite Blockkühlast (16) in Reihe geschaltet sind.

2. Kühlungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 , wobei:

- im Motorblock (12) wenigstens eine Querverbindung (27) vom ersten (14) zum zwei- ten Blockkühlast (16) verläuft; und

- die Strömung durch diese Querverbindungen (27) kleiner ist als die Strömung durch den Kopfkühlast (15).

3. Kühlungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei:

- der erste Blockkühlast (14) einen Eingang (13), der in der unteren, von dem Zylin- derkopf (11) fernen Hälfte des ersten Blockkühlastes (14) liegt, und einen Ausgang

(18) aufweist, der in der oberen, dem Zylinderkopf (11) nahen Hälfte des ersten Blockkühlastes (14) liegt;

- der zweite Blockkühlast (16) einen Eingang (19), der in der oberen, dem Zylinderkopf (11) nahen Hälfte des zweiten Blockkühlastes (16) liegt, und einen Ausgang (17) aufweist, der in der unteren, von dem Zylinderkopf (11) fernen Hälfte des zweiten Blockkühlastes (16) liegt; und

- der Kopfkühlast (15) einen Eingang (20), der mit dem Ausgang (18) des ersten Blockkühlastes (14) verbunden ist, und einen Ausgang (21) aufweist, der mit dem Eingang (19) des zweiten Blockkühlastes (16) verbunden ist.

4. Kühlungsvorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei:

- der Kopfkühlast (15) mehrere Querkanäle (22) umfasst, von denen jeder einen Ein- lass (23) und einen Auslass (24) aufweist; und die Einlasse (23) den Eingang (20) des Kopfkühlastes (15) und die Auslässe (24) den Ausgang (21) des Kopfkühlastes (15) bilden.

5. Kühlungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Blockkühlast (14) auf der Einlassseite des Motors (42) und der zweite Blockkühlast (16) auf der Auslassseite des Motors (42) liegt.

6. Kühlungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und zweite Blockkühlast (14, 16) symmetrisch bezüglich der Zylinderebene (AB) sind.

7. Kühlungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und/oder zweite Blockkühlast (14, 16) durch den Motorblock (12) und/oder wenigstens einen Trennkörper (28, 30, 32) begrenzt ist.

8. Kühlkreislauf (33) für einen Verbrennungsmotor (42), der einen Zylinderkopf (11) und einen Motorblock (12) aufweist, mit:

- einer Kühlungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; - einer Pumpe (34), die einen Eingang und einen Ausgang aufweist, der mit einem Eingang (13) des ersten Blockkühlastes (14) verbunden ist; und

- einem Kühler (35), der einen Eingang, der mit einem Ausgang (17) des zweiten Blockkühlastes (16) verbunden ist, und einen Ausgang aufweist, der mit dem Eingang der Pumpe (34) verbunden ist.

9. Verfahren zur Kühlung eines Verbrennungsmotors (42), wobei:

- ein Kühlstrom (43) einer ersten Wassermantelhälfte (37), die die jeweiligen Zylinder des Verbrennungsmotors (42) von einer ersten Seite aus jeweils schalenförmig umgibt und bevorzugt den ersten Blockkühlast (14) einer Kühlungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche bildet, zugeführt und auf die erste Wassermantelhälfte (37) aufgeteilt wird;

- der Kühlstrom (43) über mehrere Kühlstromführungen in mehrere Teilströme (44) aufgeteilt über einen Zylinderkopf (11) des Verbrennungsmotors (42) aus der ersten Wassermantelhälfte (37) in eine zweite Wassermantelhälfte (38) überströmt, die der ersten Wassermantelhälfte (37) gegenüberliegt und die Zylinder ergänzend zur ers- ten Wassermantelhälfte (37) schalenförmig umgibt und bevorzugt den zweiten

Blockkühlast (16) einer Kühlungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche bildet; und der Kühlstrom (43) von der zweiten Wassermantelhälfte (38) abgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Kühlstrom (43) der ersten Wassermantelhälfte (37) gemeinsam für alle Zylinder des Verbrennungsmotors (42), vorzugsweise zentral, zugeführt und/oder von der zweiten Wassermantelhälfte (38) gemeinsam für alle Zylinder des Verbrennungsmotors (42), vorzugsweise zentral, abgeführt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlstrom (43) zentral in die erste Wassermantelhälfte (37) an einer Position einmündet, die beabstandet zu einem Endbereich der ersten Wassermantelhälfte (37) liegt.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlstrom (43) zentral in die ersten Wassermantelhälfte (37) einströmt, und wobei die Einmündung (39) zwischen einem Fünftel und vier Fünfteln oder zwischen einem Viertel und drei Vierteln oder zwischen einem Drittel und zwei Dritteln einer Höhe der ersten Wassermantelhälfte (37) im Motorblock (12) angeordnet ist und bevorzugt durch den Eingang (13) einer Kühlungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei je Zylinder zwei Teilkühlströme (44) quer geführt werden.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlstrom (43) zentral von der zweiten Wassermantelhälfte (38) in eine Ausströmung (40) einmündet, die beabstandet zu einem Endbereich der zweiten Wassermantelhälfte (38) liegt und bevor- zugt durch den Ausgang (17) einer Kühlungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlstrom (43) zentral aus der zweiten Wassermantelhälfte (38) ausströmt, und wobei die Ausströmung (40) zwischen einem Fünftel und vier Fünfteln oder zwischen einem Viertel und drei Vier- teln oder zwischen einem Drittel und zwei Dritteln einer Höhe der zweiten Wassermantelhälfte (38) im Motorblock (12) erfolgt und bevorzugt durch den Ausgang (17) einer Kühlungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine zentrale Einmündung (39) und zentrale Ausströmung (40) des Kühlstroms (43) aus einer jeweiligen Wassermantelhälfte (37, 38) genau gegenüberliegend zugeordnet erfolgt, und wobei bevorzugt die Einmündung (39) durch den Eingang (13) einer Kühlungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet und/oder die Ausströmung (40) durch den Ausgang (17) einer Kühlungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet wird.