DE19803808A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren wassergekühlten und V-förmig angeordneten Zylindern eines Zylinderkurbelgehäuses, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem im V ausgebildeten V-Raum zwischen den das V bildenden Zylinderreihen, mit jeweiligen Zylindern zugeordneten Kühlmittelmänteln, wobei das Kühlmittel aus den Kühlmit­ telmänteln in jeweilige Zylinderköpfe und aus diesen über jeweilige Kühlmittelabströmöffnun­ gen zurück in das Zylinderkurbelgehäuse in einen im V-Raum angeordneten Kühlmittelrück­ laufkanal fließt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der EP 0 637 682 B1 ist eine wassergekühlte mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylinderreihen bekannt, wobei im V-Raum fächerartig nebeneinander liegend von innen nach außen gesehen folgendes ausgebildet ist, ein Wasservorlauf, Pum­ penaufnahmebohrungen für jeweilige Kraftstoff-Einspritzpumpen, Kühlmittellängskanäle, Ventilstößelführungen und Kühlmittelmäntel der Zylinder. All dies ist jedoch einstückig mit dem Zylinderkurbelgehäuse ausgebildet, so daß diese Anordnung in der Herstellung auf­ wendig und teuer ist.

Aus der JP-7259559 A ist es bekannt, bei einem Motor mit V-förmiger Zylinderanordnung einen separaten Kühlwasserkanal in einem V-Raum anzuordnen. Bei dieser Anordnung fließt jedoch das Kühlwasser in dem separaten Kanal zunächst vollständig an den Zylindern vorbei und wird erst stirnseitig am Motorblock in das Zylinderkurbelgehäuse eingeleitet und fließt anschließend durch die Kühlmittelmäntel der Zylinder den vollständigen Weg durch das Zylinderkurbelgehäuse zurück. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Zylinder un­ gleichmäßig gekühlt werden, da die stirnseitigen Zylinder von relativ kühlem Wasser umspült werden, die letzten von der Stirnseite des Motorblocks abgewandt angeordneten Zylinder jedoch von Kühlwasser umspült werden, welches bereits von den vorhergehenden Zylinder erheblich vorgewärmt wurde.

Die DE 41 36 773 C1 beschreibt ein Verteilergehäuse für eine V-Brennkraftmaschine, wobei im V-Raum ein Verteilergehäuse mit einer ebenen Grundplatte an einem Flansch des Kur­ belgehäuses der Brennkraftmaschine gehalten angeordnet ist. Dieses Verteilergehäuse in­ tegriert eine Vielzahl von üblicherweise von separat angeordneten Bauteilen übernommenen Funktionen. Das Verteilergehäuse führt dabei insbesondere Kühlwasserströme der Brenn­ kraftmaschine, wobei jedoch lediglich Anschlußflansche zur Verfügung gestellt werden und die Kühlmittelkanäle selbst vollständig im Zylinderkurbelgehäuse auszubilden sind. Lediglich ein Wasserführungsgehäuse ist vollständig im Verteilergehäuse ausgebildet, welches jedoch lediglich als Aufnahme für einen Thermostaten und eine Wasserpumpe dient und keinerlei Verteilungsfunktion für das Kühlwasser erfüllt.

Aus der DE-OS 20 15 546 ist ein Verbrennungsmotor mit V-förmig angeordneten Zylinder­ reihen bekannt, wobei jeweilige Kühlmäntel von Zylinderblock und Zylinderkopf miteinander in Verbindung stehen. Ferner ist im V-Raum ein Mehrfachanschlußstück angeordnet, wel­ ches Kanäle für eine Zufuhr eines Kraftstoff-Luftgemisches und für eine Abfuhr von Abgasen sorgen. An einem Ende des Mehrfachanschlußstückes sind Anschlüsse für Kühlmittelkanäle vorgesehen. Durch die Ausführung in mehreren diskreten Elementen ist diese Anordnung jedoch in der Herstellung und Montage kompliziert und kostenintensiv. Ferner strömt das Kühlmittel an einer Seite aus einem Teil des Mehrfachanschlußstückes in den Zylinderblock ein, durchquert diesen entlang der Zylinderkopfreihen vollständig und strömt erst danach wieder aus dem Zylinderblock aus in ein anderes Teil des Mehrfachanschlußstückes. Da­ durch ergibt sich auch hier das oben bereits erwähnte Problem einer ungleichmäßigen Küh­ lung des Zylinderblockes.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Brennkraft­ maschine der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die obengenannten Nachteile überwunden werden und für das Kühlmittelsystem eine kompakte Bauweise und optimale Nutzung des V-Raumes erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftmaschine der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin­ dung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß in dem V-Raum eine mit dem Kühlmittelrück­ laufkanal und den Kühlmittelabströmöffnungen der Zylinderköpfe verbundene Mischkammer unmittelbar benachbart zu einer Außenwandung der Kühlmittelmäntel der Zylinder ausgebil­ det ist.

Dies hat den Vorteil, daß durch die benachbarte Strömung des Kühlwassers in der Misch­ kammer und den Kühlmittelmänteln der Zylinder eine homogenere Temperaturverteilung im Kühlmittelsystem des Zylinderkurbelgehäuses erfolgt, was zu einer gleichmäßigeren Küh­ lung der Brennkraftmaschine führt.

Dadurch, daß die Mischkammer an einer an den V-Raum angrenzenden Seite offen ausge­ bildet ist, wobei ein Deckel derart angeordnet ist, daß dieser im V-Raum einen Kühlmittelzu­ laufkanal bildet und ein Mittel zum wahlweisen Verbinden des Kühlmittelzulaufkanals mit der Mischkammer vorgesehen ist, erzielt man auf einfache Weise mit gleichzeitig kleinem Bau­ raumbedarf ein Kühlmittelführungssystem durch einfaches Aufsetzten eines Deckels auf den V-Raum. Gleichzeitig ist sofort und ohne zusätzliche Maßnahmen ein Bypass eines im Kühl­ kreislauf angeordneten Kühlers ausgebildet, so daß in Betriebsphasen, in denen die Brenn­ kraftmaschine nicht eine vorbestimmte Betriebstemperatur hat, der Kühler überbrückt und dadurch schnell die vorbestimmte Betriebstemperatur erstmals oder wieder erreicht werden kann. Ferner sind Seitenwandungen der Kühlmittelkanäle kombiniert aus Deckelelementen und Zylinderkopfgehäuse-Elementen zusammengesetzt, was eine weitere Vereinfachung der Anordnung bzw. der Montage und auch späterer ggf. erforderlicher Wartungsarbeiten ergibt. Die Mischkammer und der Kühlmittelzulaufkanal sind nämlich durch einfaches de­ montieren des Deckels jederzeit zu Wartungs- oder Prüfzwecken zugänglich.

Eine einfache und kostengünstige Anordnung wird dadurch erzielt, daß das Mittel zum wahlweisen Verbinden des Kühlmittelzulaufkanals mit der Mischkammer ein Kennfeldther­ mostat ist.

Eine W-förmige Anordnung der Zylinder mit entsprechend kompakter Bauweise der Brenn­ kraftmaschine erzielt man dadurch, daß zwei Zylinderreihen der V-förmigen Anordnung je­ weils selbst wiederum V-förmig angeordnet sind.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Deckel ferner derart ausgebildet, daß er integral einen Kühlmittelzulauf aufweist, welcher mit dem vom Deckel verschlossenen V-Raum ver­ bunden ist, und in bevorzugter Weise ist der Deckel zusätzlich derart ausgebildet, daß er integral den mit der Mischkammer verbundenen Kühlmittelrücklaufkanal aufweist. Dies hat den Vorteil, daß mit einem Handgriff, nämlich dem Aufsetzten des Deckels, das vollständige externe Kühlmittelführungssystem des Motorblockes montiert ist.

Zweckmäßigerweise ist am Deckel zusätzlich ein Temperatursensor angeordnet, welcher in den Kühlmittelrücklaufkanal hinein ragt.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden, beispielhaften Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine im Querschnitt und in

Fig. 2 im Längsschnitt.

Fig. 1 zeigt beispielhaft eine Brennkraftmaschine 10 mit einer W-förmigen Zylinderanord­ nung von Zylindern 12, 14, 16 und 18 in einem Zylinderkurbelgehäuse 20. Die Brennkraft­ maschine 10 umfaßt ferner jeweilige Zylinderköpfe 22 und 24, Kühlmittelmäntel 26 und 28, Kühlmittelzuströmöffnungen 30, über die Kühlmittel in Pfeilrichtung 31 in die Zylinderköpfe 22, 24 strömt, und Kühlmittelabströmöffnungen 32, über die Kühlmittel von den Zylinderköp­ fen 22, 24 in Pfeilrichtung 33 wieder abströmt.

In einem V-Raum 35 ist eine Mischkammer 34 durch integral mit dem Zylinderkurbelgehäuse gebildete Wandungen 36 und durch Wandungen 38 der Kühlmittelmäntel 26, 28 begrenzt. Die Mischkammer 34 weist ferner an einer dem V-Raum 35 zugewandten Seite eine Öffnung 40 auf. Ein Deckel 42 verschließt den V-Raum 35 und bildet so in diesem einen Kühlmittelzu­ laufkanal 44 aus. Der Deckel 42 umfaßt zusätzlich ein Mittel 46, beispielsweise in Form ei­ nes Kennfeldthermostaten, welches die Öffnung 40 wahlweise öffnet oder schließt und somit wahlweise die Mischkammer 34 mit dem Kühlmittelzulaufkanal 44 verbindet.

In die Mischkammer 34 fließt Kühlmittel über die Kühlmittelabströmöffnungen 32 aus den Zylinderköpfen 22, 24 ein. Wie sich weiter aus Fig. 2 ergibt ist die Mischkammer 34 zusätz­ lich mit einem Kühlmittelrücklaufkanal 48 verbunden, über den das Kühlmittel zu einem nicht dargestellten Wärmetauscher, beispielsweise in Form eines Kühlers, abfließt. Andererseits fließt Kühlmittel zumindest teilweise unter Umgehung des Kühlers direkt in den Kühlmittelzu­ laufkanal 44, wenn das Mittel 46 die Öffnung 40 freigibt, wie dies mit Pfeil 47 angedeutet ist. Über den Kühlmittelzulaufkanal 44 wird das Kühlmittel mittels Kanälen 50 jeweils zu Zylin­ dern bzw. deren Kühlmittelmänteln geleitet. Beispielsweise bei einem 8-Zylinder-W-Motor ist einer der Kanäle 50 mit den Kühlmittelmänteln 26 der Zylinder 1 bis 4 und der entsprechend andere Kanal 50 mit den Kühlmittelmänteln 28 der Zylinder 5 bis 8 verbunden. Der Kühlmit­ telrücklaufkanal 48 und ein Kühlmittelzulauf 52 sind integral mit dem Deckel 42 ausgebildet, so daß durch einfaches Aufsetzten des Deckels 42 auf den V-Raum 35 mit einem Handgriff automatisch und ohne weitere Maßnahmen Kühlmittelzulauf 52, Kühlmittelzulaufkanal 44, Mischkammer 34 mit wahlweiser freigebbarer Öffnung 40 und Kühlmittelrücklaufkanal 48 ausgebildet sind.

Der Deckel 42 umfaßt zusätzlich einen Temperatursensor 54, welcher in den Kühlmittelrück­ laufkanal 44 hineinragt und die dortige Temperatur des Kühlmittels bestimmt und in Abhän­ gigkeit von dieser Temperatur das Mittel 46 zum wahlweisen Öffnen oder Schließen der Öff­ nung 40 ansteuert.

Eine stirnseitig angeordnete Kühlmittelpumpe 56 sorgt ferner für einen entsprechenden Kühlmittelfluß. Hierbei tritt das Kühlmittel über die Kühlmittelpumpe 56 in das Zylinderkurbel­ gehäuse 20 ein und wird dort auf die Kühlmittelmäntel 26 und 28 der Zylinder 12 bis 18 ver­ teilt. Anschließend strömt das Kühlmittel über eine Zylinderkopfdichtung 58 (Fig. 1) und die Kühlmittelzuströmöffnungen 30 in Pfeilrichtung 31 in die Zylinderköpfe 22 und 24 ein, durch­ quert diese in einer Querströmung und strömt weiter über Kühlmittelabströmöffnungen 32 unterhalb von Einlaßflanschen 60 der Zylinderköpfe 22 und 24 wiederum über die Zylinder­ kopfdichtung 58 in die Mischkammer 34 und gelangt somit wieder in das Zylinderkurbelge­ häuse 20. Diese Anordnung vermeidet einen stirnseitigen Austritt des Kühlmittels aus den Zylinderköpfen. Der Deckel 42 hat dabei eine Mehrfachfunktion: Er nimmt den Thermostaten 46 auf, verschließt den V-Raum 35 und nimmt gleichzeitig den Temperatursensor 54 auf und bildet integral einen Stutzen 62 für den Kühlervorlauf und einen Stutzen 64 für den Kühler­ rücklauf.

Claims (7)

1. Brennkraftmaschine (10) mit mehreren wassergekühlten und V-förmig angeordneten Zylindern (12, 14, 16, 18) eines Zylinderkurbelgehäuses (20), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem im V ausgebildeten V-Raum (35) zwischen den das V bil­ denden Zylinderreihen, mit jeweiligen Zylindern (12, 14, 16, 18) zugeordneten Kühlmit­ telmänteln (26, 28), wobei das Kühlmittel aus den Kühlmittelmänteln (26, 28) in jeweili­ ge Zylinderköpfe (22, 24) und aus diesen über jeweilige Kühlmittelabströmöffnungen (32) zurück in das Zylinderkurbelgehäuse (20) in einen im V-Raum (35) angeordne­ ten Kühlmittelrücklaufkanal (48) fließt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem V-Raum (35) eine mit dem Kühlmittelrücklaufkanal (48) und den Kühlmit­ telabströmöffnungen (32) der Zylinderköpfe (22, 24) verbundene Mischkammer (34) unmittelbar benachbart zu einer Außenwandung (38) der Kühlmittelmäntel (26,28) der Zylinder (12, 14, 16, 18) ausgebildet ist.

2. Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (34) an einer an den V-Raum (35) angrenzenden Seite offen aus­ gebildet ist, wobei ein Deckel (42) derart angeordnet ist, daß dieser im V-Raum (35) einen Kühlmittelzulaufkanal (44) bildet und ein Mittel (46) zum wahlweisen Verbinden des Kühlmittelzulaufkanals (44) mit der Mischkammer (44) vorgesehen ist.

3. Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (46) zum wahlweisen Verbinden des Kühlmittelzulaufkanals (44) mit der Mischkammer (34) ein Kennfeldthermostat ist.

4. Brennkraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zylinderreihen der V-förmigen Anordnung jeweils selbst wiederum V-förmig an­ geordnet sind.

5. Brennkraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (42) ferner derart ausgebildet ist, daß er integral einen Kühlmittelzulauf (52) aufweist, welcher mit dem vom Deckel (42) verschlossenen V-Raum (35) ver­ bunden ist.

6. Brennkraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (42) ferner derart ausgebildet ist, daß er integral den mit der Mischkam­ mer (34) verbundenen Kühlmittelrücklaufkanal (48) aufweist.

7. Brennkraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Deckel (42) zusätzlich ein Temperatursensor (54) angeordnet ist, welcher in den Kühlmittelrücklaufkanal (48) hineinragt.