DE4206920C1

DE4206920C1 - Cooling circuit for vehicle IC engine - has connecting passage between opposing pairs of cylinders, and cooling fluid chamber

Info

Publication number: DE4206920C1
Application number: DE19924206920
Authority: DE
Inventors: Joerg 7302 Ostfildern De Homberger
Original assignee: Mercedes Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1992-03-05
Filing date: 1992-03-05
Publication date: 1992-12-24
Anticipated expiration: 2012-03-06

Abstract

The cooling circuit has a connecting passage (21) between the two oppositely disposed cylinders (5,9) on the second face of the cylinder block. Delivery of cooling fluid to the second inlet channel (24) from the first (13) is via the cooling fluid chamber (18) of the last by flow direction cylinder (5) of the first row (10), the connecting passage (21) and the cooling fluid chamber (18) of the first by flow direction cylinder (9) of the second row (11). ADVANTAGE - With a compact cylinder block design all cylinders receive the required cooling effect.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlflüssigkeits führung im Zylinderblock einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a device for cooling liquid Guide in the cylinder block of a multi-cylinder internal combustion engine according to the preamble of the main claim.

Aus der DE-GM 19 46 516 ist eine flüssigkeitsgekühlte Brenn kraftmaschine mit zwei Zylinderreihen bekannt, bei der jede Zylinderreihe jeweils einen außenliegenden Zulaufkanal und ei nen innenliegenden Ablaufkanal für die Kühlflüssigkeit auf weist. Die Kühlmittelversorgung für die Kühlflüssigkeitsräume jedes einzelnen Zylinders erfolgt dabei direkt aus einem der Zulaufkanäle. Die Anordnung getrennter Versorgungsleitungen für jede der Zylinderreihen hat allerdings den Nachteil, daß der Bauraumbedarf vergrößert wird.From DE-GM 19 46 516 is a liquid-cooled burner known engine with two rows of cylinders, each Row of cylinders each an external inlet channel and egg internal drain channel for the coolant points. The coolant supply for the coolant rooms each individual cylinder is made directly from one of the Inlet channels. The arrangement of separate supply lines for however, each of the cylinder banks has the disadvantage that the Space requirement is increased.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Kühl flüssigkeitsströmung bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, bei der die einzelnen Zylinder separate Kühlflüssigkeitsräume aufweisen, derart zu verbessern, daß bei kompakter Bauweise des Zylinderblocks allen Zylindern die jeweils benötigte Kühllei stung zur Verfügung gestellt werden kann.The invention is therefore based on the task of cooling liquid flow in a multi-cylinder internal combustion engine, where the individual cylinders have separate coolant spaces have to improve such that the compact design of the Cylinder blocks, all cylinders the required cooling cable can be made available.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn zeichnenden Teiles des Hauptanspruches gelöst.The object is achieved by the features of the kenn drawing part of the main claim solved.

Durch die symmetrische Ausgestaltung des Zylinderblockes wird die Steifigkeit des Zylinderblocks in vorteilhafter Weise gesteigert. Dies hat eine Erhöhung der Lebensdauer der Brenn kraftmaschine, sowie eine Reduzierung der Geräuschemission zur Folge. Außerdem ist durch die Anordnung des Querkanals eine kompakte Bauweise des Zylinderblocks möglich. Schließlich ist es möglich, die Zahl der Zylinder nach Art eines Baukastensy stems problemlos zu ändern, da jeweils der Kühlflüssigkeitsraum mit der Zylinderlaufbuchse und den Zylinderzwischenwänden eine abgeschlossene Einheit bildet.Due to the symmetrical design of the cylinder block the rigidity of the cylinder block in an advantageous manner increased. This has an increase in the life of the burning engine, as well as a reduction in noise emissions Episode. In addition, due to the arrangement of the transverse channel compact design of the cylinder block possible. Finally is it is possible to change the number of cylinders in the manner of a modular system stems can be changed easily, since the coolant space with the cylinder liner and the cylinder partitions one closed unit.

Durch das Anbringen eines Bypasskanals ist es möglich, einen Teil der Kühlflüssigkeit unter Umgehung des Zylinderkopfes di rekt von der oberen Ringkammer in einen Rückströmkanal zu lei ten, wodurch der Gesamtwiderstand des Kühlsystems verringert werden kann. By attaching a bypass channel, it is possible to have one Part of the coolant bypassing the cylinder head di right from the upper annular chamber into a return flow channel which reduces the overall resistance of the cooling system can be.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnung näher beschrieben, wobei im einzelnenAn embodiment of the invention is based on the drawing described in more detail, being in detail

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen 8-Zy linder-Brennkraftmaschine mit v-förmiger Zylinderanord nung und Fig. 1 shows a schematic diagram of an 8-cylinder engine according to the invention with V-shaped cylinder arrangement and

Fig. 2 einen Schnitt durch den Zylinder 3 zeigt. Fig. 2 shows a section through the cylinder 3 .

Fig. 1 zeigt schematisch eine Achtzylinder-Brennkraftmaschine 1. Die Zylinder 2-9 sind v-förmig in zwei Reihen 10, 11 ange ordnet, wobei die erste Reihe 10 die Zylinder 2, 3, 4, 5 und die zweite Reihe 11 die Zylinder 6, 7, 8, 9 enthält. Benach barte Zylinder sind durch durchgehende Zylinderzwischenwände 12 voneinander getrennt. Die Kühlflüssigkeit wird von einem ersten Zulaufkanal 13 über Eintrittsöffnungen 14, 15, 16, 17 in die Kühlflüssigkeitsräume 18 der Zylinder 2, 3, 4, 5 geleitet. Au ßerdem wird ein im Bereich des Zylinders 5 angeordneter Öl kühler 19 mit der Kühlflüssigkeit beaufschlagt. Auf der Innen seite von Zylinder 5 ist eine erste Austrittsöffnung 20, die in einen Querkanal 21 mündet, angeordnet. Das andere Ende des Querkanals 21 ist mit einer auf der Innenseite des Zylinders 9 angeordneten Eintrittsöffnung 22 verbunden. Auf der Außenseite des Zylinders 9 ist eine zweite Austrittsöffnung 23 vorgesehen, über die die Kühlflüssigkeit in den zweiten, an der Außenseite der Zylinder 6, 7, 8, 9 der zweiten Reihe 11 angeordneten zweiten Zulaufkanal 24 geführt wird. Von hier aus gelangt die Kühlflüssigkeit über weitere Eintrittsöffnungen 25, 26, 27 in die Zylinder 6, 7, 8. Fig. 1 shows schematically an eight-cylinder internal combustion engine 1. The cylinders 2-9 are arranged in a V-shape in two rows 10 , 11 , the first row 10 containing the cylinders 2 , 3 , 4 , 5 and the second row 11 containing the cylinders 6 , 7 , 8 , 9 . After beard cylinders are separated by continuous cylinder walls 12 . The coolant is passed from a first inlet duct 13 via inlet openings 14 , 15 , 16 , 17 into the coolant spaces 18 of the cylinders 2 , 3 , 4 , 5 . In addition, an arranged in the region of the cylinder 5 oil cooler 19 is acted upon by the cooling liquid. On the inner side of cylinder 5 , a first outlet opening 20 which opens into a transverse channel 21 is arranged. The other end of the transverse channel 21 is connected to an inlet opening 22 arranged on the inside of the cylinder 9 . On the outside of the cylinder 9 , a second outlet opening 23 is provided, through which the cooling liquid is guided into the second inlet channel 24 arranged on the outside of the cylinders 6 , 7 , 8 , 9 of the second row 11 . From here, the coolant reaches the cylinders 6 , 7 , 8 via further inlet openings 25 , 26 , 27 .

Auf der Innenseite der beiden Zylinderreihen 10, 11 ist jeweils ein Rücklaufkanal 28, 29 angeordnet, wobei der zweite Rück laufkanal 29 im Bereich des Zylinders 2 in den ersten Rück laufkanal 28 einmündet. Die Kühlflüssigkeitsräume 18 sind über Bypasskanäle 30 direkt mit den Rücklaufkanälen 28, 29 verbun den.On the inside of the two rows of cylinders 10 , 11 , a return channel 28 , 29 is arranged, the second return channel 29 opening into the first return channel 28 in the region of the cylinder 2 . The coolant spaces 18 are connected via bypass channels 30 directly to the return channels 28 , 29 .

Fig. 2 zeigt beispielsweise Zylinder 3 aus Fig. 1 im Quer schnitt, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen verse hen sind. Der Kühlflüssigkeitsraum 18, der auf der Innenseite durch eine Zylinderlaufbuchse 31 und auf der Außenseite durch Zylinderzwischenwände 12 begrenzt ist, wird durch einen Trenn ring 32 - eine sogenannte Bauchbinde - in eine untere Ringkammer 33 und eine obere Ringkammer 34 geteilt, wobei der Trennring 32 eine Durchtrittsöffnung 35 zum Übertritt von Kühlflüssigkeit von der unteren Ringkammer 33 in die obere Ringkammer 34 aufweist. Die Zylinderzwischenwände 12 sind der art ausgebildet, daß die obere Ringkammer 34 gegenüber der un teren Ringkammer 33 eine geringere radiale Breite, d. h. einen geringeren radialen Abstand zwischen Zylinderlaufbuchse 31 und Zylinderzwischenwand 12, aufweist. In der Trennfläche 36 zwi schen Zylinder 3 und dem Zylinderkopf 37 ist eine Austritts öffnung 38 vorgesehen, durch die die Kühlflüssigkeit von der oberen Ringkammer 34 in den Zylinderkopf 37 und von dort über eine weitere Austrittsöffnung 39 in den Rücklaufkanal 28 ge langt. Fig. 2 shows, for example, cylinder 3 of Fig. 1 in cross section, the same parts with the same reference numerals are verses. The coolant space 18 , which is delimited on the inside by a cylinder liner 31 and on the outside by cylinder intermediate walls 12 , is divided by a separating ring 32 - a so-called abdominal wall - into a lower annular chamber 33 and an upper annular chamber 34 , the separating ring 32 being a Has passage opening 35 for the passage of cooling liquid from the lower annular chamber 33 into the upper annular chamber 34 . The intermediate cylinder walls 12 are designed in such a way that the upper annular chamber 34 has a smaller radial width compared to the lower annular chamber 33 , ie a smaller radial distance between the cylinder liner 31 and the intermediate cylinder wall 12 . In the interface 36 between the cylinder's rule 3 and the cylinder head 37 , an outlet opening 38 is provided through which the cooling liquid from the upper annular chamber 34 into the cylinder head 37 and from there via a further outlet opening 39 in the return channel 28 ge.

Bei allen Zylindern 2-8, mit Ausnahme des Zylinders 9, sind die Eintrittsöffnungen 14-17, 25-27 auf der Außenseite der Brenn kraftmaschine 1 angeordnet. Die Querschnitte der Eintrittsöff nungen 14-17, 22, 25-27 werden so gewählt, daß ein zur Kühlung des jeweiligen Zylinders 2-9 notwendiger Kühlflüssigkeitsstrom aus dem im Zulaufkanal 13 vorhandenen Hauptstrom abgezweigt wird. Nach dem Eintritt in den Zylinder 3 durch die Eintritts öffnung 15 trifft der Kühlflüssigkeitsstrom auf die Zylinder laufbuchse 31, wobei sich der Kühlflüssigkeitsstrom teilt und die Zylinderlaufbuchse 31 auf beiden Seiten umströmt. Auf der Rückseite der Zylinderlaufbuchse 31 treffen die Teilströme wieder aufeinander, wobei die Strömung nach oben durch die auf der Innenseite angeordnete Durchtrittsöffnung 35 in die obere Ringkammer 34, wo durch die geringere radiale Breite die Strö mungsgeschwindigkeit erhöht ist, strömt. Hier teilt sich dann der Kühlflüssigkeitsstrom erneut, wobei die Teilströme wiederum die Zylinderlaufbuchse 31 beidseitig umspülen und sich auf der Zylinderaußenseite treffen. Die vereinigten Teilströme treten dann durch die Austrittsöffnung 38 in der Trennfläche 36 in den Zylinderkopf 37 ein, wo sie zur Zylinderinnenseite abgelenkt werden und durch die Austrittsöffnung 39 in den Rücklaufkanal 28 strömen.In all cylinders 2-8 , with the exception of the cylinder 9 , the inlet openings 14-17 , 25-27 are arranged on the outside of the internal combustion engine 1 . The cross sections of the inlet openings 14-17 , 22 , 25-27 are selected so that a cooling liquid flow necessary for cooling the respective cylinder 2-9 is branched off from the main flow present in the inlet duct 13 . After entering the cylinder 3 through the inlet opening 15 , the coolant flow hits the cylinder liner 31 , the coolant flow dividing and flowing around the cylinder liner 31 on both sides. On the back of the cylinder liner 31 , the partial flows meet again, the flow flowing upward through the passage opening 35 arranged on the inside into the upper annular chamber 34 , where the flow velocity is increased due to the smaller radial width. Here the coolant flow then divides again, the partial flows again washing around the cylinder liner 31 on both sides and meeting on the outside of the cylinder. The combined partial flows then enter through the outlet opening 38 in the separating surface 36 into the cylinder head 37 , where they are deflected to the inside of the cylinder and flow through the outlet opening 39 into the return channel 28 .

Die beschriebene Kühlflüssigkeitsführung kann mit Ausnahme der Zylinder 5, 9 für alle anderen Zylinder 2-4, 6-8 verwendet werden. Da in den Zylinder 5, 9 jeweils eine weitere Aus trittsöffnung 20, 23 zur Weiterleitung des Kühlflüssigkeits stromes für den zweiten Zulaufkanal 24 vorgesehen ist, muß hier die Kühlflüssigkeitsführung gegenüber den anderen Zylindern verändert werden. Die Größe und die Position der Ein- und Aus trittsöffnungen 17, 20, 22, 23, sowie der Durchtrittsöffnungen 35 im Trennring 32 werden so gewählt, daß ein genügend großer Hauptstrom zum zweiten Zulaufkanal 24 gelangt, während nur ein ausreichend geringer Teilstrom durch die Zylinderköpfe 37 in die Rücklaufkanäle 28, 29 abgeleitet wird.With the exception of cylinders 5 , 9, the described coolant guide can be used for all other cylinders 2-4 , 6-8 . Since in the cylinders 5 , 9 each have a further outlet opening 20 , 23 for forwarding the coolant flow for the second inlet channel 24 is provided, the coolant guide must be changed compared to the other cylinders. The size and position of the inlet and outlet openings 17 , 20 , 22 , 23 , and the passage openings 35 in the separating ring 32 are chosen so that a sufficiently large main flow reaches the second inlet channel 24 , while only a sufficiently small partial flow through the cylinder heads 37 is derived into the return channels 28 , 29 .

Da der Strömungswiderstand im Zylinderkopf 37, vor allem unter Verwendung der Vierventiltechnik, im Vergleich zum Strömungs widerstand im restlichen Teil des Kühlkreislaufes, relativ hoch ist, ist es möglich, den Strömungswiderstand des Gesamtkühl kreislaufes durch die Verwendung eines Bypasskanals 30 zwischen oberer Ringkammer 34 und Rücklaufkanal 28 zu verringern. Hierzu wird ein Teil des Kühlmittelstroms unter Umgehung des Zylin derkopfes 37 direkt von der oberen Ringkammer 34 durch den Bypasskanal 30 in den Rücklaufkanal 28 geleitet. Dabei wird der Querschnitt des Bypasskanals 30 so gewählt, daß der verblei bende Kühlmittelstrom zur Kühlung des Zylinderkopfes 37 aus reicht. Der Bypasskanal 30 kann gleichzeitig als Dampfbohrung zur Vermeidung von Blasenansammlungen in den oberen Ringkammern 34 verwendet werden.Since the flow resistance in the cylinder head 37 , especially using the four-valve technology, is relatively high compared to the flow resistance in the rest of the cooling circuit, it is possible to reduce the flow resistance of the overall cooling circuit by using a bypass channel 30 between the upper annular chamber 34 and the return channel 28 decrease. For this purpose, part of the coolant flow is bypassed by the cylinder head 37 directly from the upper annular chamber 34 through the bypass channel 30 into the return channel 28 . The cross section of the bypass channel 30 is chosen so that the remaining coolant flow is sufficient for cooling the cylinder head 37 . The bypass channel 30 can also be used as a steam hole to avoid the accumulation of bubbles in the upper annular chambers 34 .

Diese Vorrichtung kann, bedingt durch das oben erwähnte Bauka stensystem, problemlos für alle Arten von Brennkraftmaschinen verwendet werden. Im Gegensatz zu den bekannten Kühlflüssigkeitsführungen, bei denen die Zylinder 2-9 nachein ander von der Kühlflüssigkeit durchströmt werden, wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung jeder Zylinder 2-9 über die au ßenliegenden Zulaufkanäle 13, 24 mit einem vorgegebenen Teil strom des relativ frischen Kühlflüssigkeitsstromes beauf schlagt. Die Teilströme können dann in den jeweiligen Kühl flüssigkeitsräumen 18 unabhängig von allen anderen Teilströmen durch die Dimensionierung und Positionierung der Öffnungen 15, 35, 38 derart geleitet werden, daß eine für den betreffenden Zylinder optimale Kühlflüssigkeitsanströmung gewährleistet ist.This device, due to the above-mentioned modular system, can easily be used for all types of internal combustion engines. In contrast to the known coolant guides, in which the cylinders 2-9 are successively flowed through by the coolant, each cylinder 2-9 in the device according to the invention is supplied with a predetermined partial current of the relatively fresh coolant flow via the external supply channels 13 , 24 strikes. The partial flows can then be directed in the respective cooling liquid spaces 18 independently of all other partial flows through the dimensioning and positioning of the openings 15 , 35 , 38 in such a way that an optimal flow of cooling liquid is ensured for the cylinder in question.

Um eine vollständige Entleerung der im Zylinderblock enthal tenen Kühlflüssigkeit zu ermöglichen werden die Ein- und Aus trittsöffnungen in der unteren Ringkammer 33 so angeordnet, daß deren Unterkante auf Höhe oder unterhalb des unteren Ringkam merbodens liegt. Außerdem sind zu diesem Zweck jeweils an den, abhängig von der Einbaulage, tiefsten Stellen der Zulaufkanäle 13, 24 Ablaßschrauben vorgesehen. Dadurch kann bei längeren Standzeiten der Brennkraftmaschine die gesamte Kühlflüssigkeit abgelassen und somit Korrossionsschäden vermieden werden.In order to allow complete emptying of the coolant contained in the cylinder block, the inlet and outlet openings in the lower annular chamber 33 are arranged so that their lower edge is at the level of or below the lower ring chamber. In addition, for this purpose respectively on the depending on the installation position, lowest points of the inlet channels 13, 24 drain plug provided. As a result, the entire coolant can be drained off during longer idle times of the internal combustion engine, and corrosion damage can thus be avoided.

Claims

1. Liquid-cooled multi-cylinder internal combustion engine with a first and a second row of cylinders, in particular in a V-arrangement, in which each cylinder is surrounded by a separate coolant space, in which an inlet channel for supplying coolant to the individual coolant spaces is on the outside of each row of cylinders is provided and in which the supply channel of the first row of cylinders is acted upon directly with cooling liquid in the area of a first end face of the cylinder block, characterized in that a connecting channel ( 21 ) is arranged in this way between the cylinders ( 5 , 9 ) opposite on a second end face of the cylinder block that the supply of cooling liquid to the second inlet channel ( 24 ) from the first inlet channel ( 13 ) via the cooling liquid chamber ( 18 ) of the last cylinder in the flow direction ( 5 ) of the first row of cylinders ( 10 ), the connecting channel ( 21 ) and the cooling liquid chamber ( 18 ) of the first cylinder ( 9 ) of the second row of cylinders ( 11 ) in the direction of flow.

2. Device according to claim 1, characterized in that the cooling liquid spaces ( 18 ) by a separating ring ( 32 ) having a passage opening ( 35 ) are divided into a lower and an upper annular chamber ( 33 , 34 ), a bypass channel ( 30 ), which connects the upper annular chamber ( 34 ) directly to a return channel ( 28 , 29 ), is provided.