DE4481079B4

DE4481079B4 - Kühlsystem eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE4481079B4
Application number: DE4481079A
Authority: DE
Inventors: Jiri Seidl
Original assignee: GM Daewoo Auto and Technology Co
Current assignee: GM Korea Co
Priority date: 1994-07-26
Filing date: 1994-07-26
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2014-07-27
Also published as: US5715776A; DE4481079T1; KR960705131A; WO1996003574A1; KR0177334B1; JPH09501755A; JP2781665B2

Abstract

Kühlsystem eines Verbrennungsmotors, umfassend:
– einen Zylinderblock (10), enthaltend einen oder mehrere Zylinder und einen Wassermantel;
– einen Zylinderkopf (8), der an dem Zylinderblock (10) befestigt ist, wobei dazwischen eine Zylinderkopfdichtung (12) angebracht ist, und der einen Wassermantel (9) enthält;
– eine Wasserpumpe (1), die an einer Stirnseite des Zylinderkopfes (8) angebracht ist, wobei die Wasserpumpe (1) von einer auf dem Zylinderkopf (8) montierten Nockenwelle (21) angetrieben wird, und das Kühlmittel im Kühlsystem umwälzt; und
– einen Thermostaten (2), der neben der Wasserpumpe (1) an der Stirnseite des Zylinderkopfes (8) mit seiner Längsachse parallel zur Drehachse der Wasserpumpe (1) angebracht und im Kühlmittelstrom derart angeordnet ist, daß dieser den Fluß des vom Zylinderblock (10) zurückfließenden Kühlmittels in Abhängigkeit von dessen Temperatur zu einem Kühler (23) oder direkt zur Wasserpumpe (1) leitet, wobei der Strömungsweg des umlaufenden Kühlmittels einem Muster folgt, bei dem das Kühlmittel zunächst von der Wasserpumpe (1) zu einem vorderen Bereich des Wassermantels (9) des Zylinderkopfes (8), von dort in dessen hinteren Bereich und dabei gleichzeitig durch eine Anzahl über die Länge des Motors verteilter Durchtrittsöffnungen (11) hinunter zu einem jeweils korrespondierenden Teil des Wassermantels des Zylinderblockes (10) und von dort jeweils zu einem der Wasserpumpe (1) und dem Thermostaten (2) nähergelegenen Teil des Zylinderblockes (10) und hinauf zu einem mit dem Thermostaten (2) korrespon dierenden Kanal (6) innerhalb des Zylinderkopfes (8), zum Thermostaten (2) und vom diesem direkt zur Wasserpumpe (1) fließt, wenn die vorbestimmte Temperatur des Kühlmittels noch nicht erreicht ist, oder durch einen Kühler (23) und zurück zur Wasserpumpe (1), wenn die vorbestimmte Temperatur überschritten ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors gemäß dem Anspruch 1.
Ein Wasserkühlsystem für Verbrennungsmotoren hat die Aufgabe, den Motor zu kühlen, und zwar durch Umwälzen von Wasser in den Wassermänteln, die im Zylinderkopf und Zylinderblock des Motors vorgesehen sind; es umfaßt als Hauptbauteile einen Kühler, eine Wasserpumpe, einen Lüfter sowie einen Thermostaten.

Aus der JP 6-173 678 (A) ist gemäß den 1 und 2 ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors bekannt, der einen Zylinderblock mit mehreren Zylindern und einen Wassermantel, einen Zylinderkopf mit Wassermantel, der an dem Zylinderblock befestigt ist, wobei dazwischen eine Zylinderkopfdichtung angebracht ist, eine Wasserpumpe zum Umwälzen des Kühlmittels und einen Thermostaten aufweist, der je nach Temperatur das Kühlmittel zu einem Kühler oder im Kurzschluß direkt wieder zum Motor leitet. Der Strömungsweg des Kühlmittels führt von der Wasserpumpe zu einem vorderen Bereich des Wassermantels des Zylinderkopfes, von dort in dessen hinteren Bereich und dann durch eine Öffnung in den Wassermantel des Zylinderblockes. Das Kühlmittel durchströmt den Zylinderblock bis zur gegenüberliegenden Stirnseite, an der es aus dem Zylinderblock austritt. Das Kühlmittel wird dann zum Thermostaten geleitet, der es zum Kühler und zur Wasserpumpe oder im Kurzschlußbetrieb direkt zur Wasserpumpe zurückleitet.

Der Thermostat ist oberhalb der Wasserpumpe an der Stirnseite des Motors angeordnet. Durch den Wassereintritt am Zylinderkopf und den Wasseraustritt am Zylinderblock ergibt sich eine schwierige Abdichtung des Wasserpumpen- und Thermostatgehäuses, da dieses sowohl einen Teil des Zylinderblockes als auch den Zylinderkopf stirnseitig überdeckt. Durch das vorsehen nur einer Übertrittsöffnung zwischen Zylinderkopf und -block ergibt sich ein langer Strömungsweg des Kühlmittels durch den Motor.

Aus der DE 35 17 002 A1 ist ein Kühlsystem bekannt, bei dem die Wasserpumpe von der Nockenwelle des Motors angetrieben wird.

Die US 5,074,254 zeigt einen liegenden Verbrennungsmotor, bei dem die Wasserpumpe an der Stirnseite des Zylinderkopfes angeordnet ist. Das Kühlmittel fließt von der Wasserpumpe zu einem vorderen Bereich des Wässermantels des Zylinderkopfes, von dort in dessen hinteren Bereich und dabei gleichzeitig durch Öffnungen jeweils zu, einem korrespondierenden Teil des Wassermantels des Zylinderblockes. An einer Längsseite des Zylinderblockes tritt das Kühlmittel aus und wird zum Kühler geleitet, von diesem wieder zurück zur Wasserpumpe. Einen Thermostat weist dieses Kühlsystem nicht auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors hinsichtlich Strömungswege, Anordnung und Zugänglichkeit von Wasserpumpe und Thermostat zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Unteranspruch angegeben.

Die Vorteile dieses Kühlsystems liegen darin, daß aufgrund der direkten Verbindung von Wasserpumpe und Wassermantel des Zylinderkopfes bei kaltem Motor die Wärme an den überhitzten Stellen, wie Auslaßöffnungen oder Auslaßventilbrücken des Zylinderkopfes, vom Zylinderkopf auf kurzem Wege auf den Zylinderblock übertragen wird, wodurch die Anwärmzeit verkürzt und ein höheres Kompressionsverhältnis ermöglicht wird. Ferner ist es damit möglich, die Gesamtlänge des quer angeordneten Motors im kritischen Bereich des Längsteils zu verringern.

Weiterhin läßt sich eine leichte Zugänglichkeit von Wasserpumpe und Thermostat durch deren Anordnung an der Stirnseite des Zylinderkopfes erzielen. Die Abdichtung des Wasserpumpen- und Thermostatgehäuses nur gegenüber dem Zylinderkopf ist vorteilhaft.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:
1: eine schematische Perspektivansicht eines Kühlsystems mit dem Kühlmittelströmungsweg,
2: eine rückseitige Ansicht des Zylinderkopfes mit daran montierter Wasserpumpe, die Zeichnung zeigt ferner einen Teil des Zylinderblocks;
3 und 3A: einen Querschnitt des hinteren Teils des Zylinderkopfes entlang der Linie III-III der 2 in zwei Betriebszuständen; und
4: einen Längsschnitt des Zylinderkopfes und Zylinderblocks entlang der Linie IV-IV von 3.
Mit Bezug auf die 1 bis 3 ist gezeigt eine Wasserpumpe 1 zusammen mit Mitteln zur Durchflußregelung, umfassend einen Thermostaten 2, eine Austrittsöffnung 3 der Wasserpumpe, ein Eingangskanal 4 zum Wassermantel 9, ein Austrittskanal 5, ein Kanal 6 und eine Kurzschlußöffnung 7 an der Rückseite (Kraftübertragungsseite) eines Zylinderkopfes 8 des Motors. Die Wasserpumpe 1 wird über einen Riemenantrieb von einer Nockenwelle 21 angetrieben.
Ein Wasserpumpen- und Thermostatgehäuse 13 ist abnehmbar an der Rückseite des Zylinderkopfes 8 befestigt, so daß die Wasserpumpe 1 und der Thermostat 2 rückseitig am Zylinderkopf angebracht sind. Wie in 3 gezeigt, ist die Austrittsöffnung 3 der Wasserpumpe stromabwärts von der Wasserpumpe 1 vorgesehen, die im Wasserpumpen- und Thermostatgehäuse 13 angeordnet ist. Der Eingangskanal 4 zum Wassermantel ist im hinteren Ende des Zylinderkopfes 8 ausgebildet und direkt mit der Austrittsöffnung 3 der Wasserpumpe verbunden, so daß beide miteinander kommunizieren.
Der Thermostat 2 ist parallel zur Wasserpumpe 1 am hinteren Ende des Zylinderkopfes 8 angeordnet. Das Kurzschlußventil des Thermostaten 2 kommuniziert mit dem Kanal 6 über die Kurzschlußöffnung 7, wie in 3 bei geöffnetem Kurzschlußventil gezeigt ist.
In 1 ist eine Zylinderkopfdichtung 12 mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 11 unterschiedlicher Größe versehen, so daß der Strömungsfluß den Zylinderblock 10 erreichen kann.
Gemäß der Ausführungsform erfolgt der Guß des Kanals 6 unter Verwendung eines Gußformunterkastens. Der Austrittskanal 5 kann auch zusammen mit dem Kanal 6 unter Verwendung eines Gußformunterkastens gegossen werden.
Im folgenden werden der Kühlmittelströmungsweg des Kühlsystems mit Bezug auf die 1 und 3, 3A beschrieben.
Wie in 3 durch den Pfeil A dargestellt, fließt das Kühlmittel von der Wasserpumpe 1 direkt zum Wassermantel 9 im Zylinderkopf 8 über den Wassermantel-Eingangskanal 4, wobei es zunächst die heißen Verbrennungskammern, die Auslaßöffnungen und Auslaßventilbrücken (nicht dargestellt) kühlt. Das Kühlmittel fließt durch den Zylinderkopf 8 in Längsrichtung, bevor es in den Zylinderblock 10 eintritt. Dann tritt das Kühlmittel in den Zylinderblock 10 über die Durchtrittsöffnungen 11 in der Zylinderkopfdichtung 12 ein, wobei es die kritischen Bereiche zwischen den Zylinderbohrungen kühlt.
Während der Anwärmphase transportiert das Kühlmittel die Hitze von dem heißen Zylinderkopf 8 zum kalten Zylinderblock 10, wobei es das Öl und die Zylinderbohrungen aufwärmt. Die höhere Öltemperatur im Hauptölkanal und in den Rohren vermindert Reibungsverluste und verkürzt die Anwärmphase. Das Kühlmittel fließt zurück zur Rückseite des Zylinderblocks 10 und verläßt den Zylinderblock 10 durch einen Auslaß 15 in der Zylinderkopfdichtung 12 und fließt dann in den Kanal 6 und den Austrittskanal 5 an der Rückseite des Zylinderkopfes 8. Vom Austrittskanal 5 aus fließt das Kühlmittel bei warmem Motor und geschlossener Kurzschlußöffnung 7 in einen Kühler 23 und eine Heizung 25 und dann über das geöffnete Hauptventil des Thermostaten 2 wieder zur Wasserpumpe 1 (siehe 3A in Verbindung mit 1).
Bei kaltem Motor und geschlossenem Hauptventil des Thermostaten 2 fließt das Kühlmittel über den Kanal 6 und das geöffnete Kurzschlußventil des Thermostaten 2 direkt in die Wasserpumpe 1.
Der Strömungsweg bildet demnach ein Muster, bei dem Kühlmittel von der Wasserpumpe 1 an der Rückseite des Zylinderkopfes 8 zur Vorderseite des Zylinderkopfes 8, dabei hinab zum Zylinderblock 10, dann zur Rückseite des Zylinderblocks 10 und dann hinauf zur Rückseite des Zylinderkopfes 8 fließt, so daß ein U-förmiger Strömungsweg gebildet wird.

Claims

Kühlsystem eines Verbrennungsmotors, umfassend: – einen Zylinderblock (10), enthaltend einen oder mehrere Zylinder und einen Wassermantel; – einen Zylinderkopf (8), der an dem Zylinderblock (10) befestigt ist, wobei dazwischen eine Zylinderkopfdichtung (12) angebracht ist, und der einen Wassermantel (9) enthält; – eine Wasserpumpe (1), die an einer Stirnseite des Zylinderkopfes (8) angebracht ist, wobei die Wasserpumpe (1) von einer auf dem Zylinderkopf (8) montierten Nockenwelle (21) angetrieben wird, und das Kühlmittel im Kühlsystem umwälzt; und – einen Thermostaten (2), der neben der Wasserpumpe (1) an der Stirnseite des Zylinderkopfes (8) mit seiner Längsachse parallel zur Drehachse der Wasserpumpe (1) angebracht und im Kühlmittelstrom derart angeordnet ist, daß dieser den Fluß des vom Zylinderblock (10) zurückfließenden Kühlmittels in Abhängigkeit von dessen Temperatur zu einem Kühler (23) oder direkt zur Wasserpumpe (1) leitet, wobei der Strömungsweg des umlaufenden Kühlmittels einem Muster folgt, bei dem das Kühlmittel zunächst von der Wasserpumpe (1) zu einem vorderen Bereich des Wassermantels (9) des Zylinderkopfes (8), von dort in dessen hinteren Bereich und dabei gleichzeitig durch eine Anzahl über die Länge des Motors verteilter Durchtrittsöffnungen (11) hinunter zu einem jeweils korrespondierenden Teil des Wassermantels des Zylinderblockes (10) und von dort jeweils zu einem der Wasserpumpe (1) und dem Thermostaten (2) nähergelegenen Teil des Zylinderblockes (10) und hinauf zu einem mit dem Thermostaten (2) korrespon dierenden Kanal (6) innerhalb des Zylinderkopfes (8), zum Thermostaten (2) und vom diesem direkt zur Wasserpumpe (1) fließt, wenn die vorbestimmte Temperatur des Kühlmittels noch nicht erreicht ist, oder durch einen Kühler (23) und zurück zur Wasserpumpe (1), wenn die vorbestimmte Temperatur überschritten ist.
Kühlsystem eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1, bei dem die Wasserpumpe (1) an der Stirnseite des Zylinderkopfes (8) so befestigt ist, daß eine Austrittsöffnung (3) der Wasserpumpe (1) direkt mit einem Eingangskanal (4) des im Zylinderkopf (8) ausgebildeten Wassermantels (9) kommuniziert.