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Die Erfindung betrifft eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei den weitaus meisten Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen weisen das Zylinderkurbelgehäuse und der Zylinderkopf einen gemeinsamen Wassermantel auf, durch den ein durch einen Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine umgewälztes Kühlwasser zirkuliert. Die Entlüftung des Wassermantels erfolgt gewöhnlich durch Entlüftungskanäle im Zylinderkopf, die einerseits mit dem Wassermantel und andererseits mit einer verschließbaren Entlüftungsöffnung an der Außenseite des Zylinderkopfs kommunizieren. Beispiele für derartige Brennkraftmaschinen sind in der
DE 199 22 342 A1 , der
DE 86 21 654 U1 und in der
DE 10 2007 027719 A1 offenbart.
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Um das Warmlaufverhalten der Brennkraftmaschine zu verbessern, ist es jedoch von Vorteil, den Wassermantel den Zylinderkopfs hydraulisch vom Wassermantel des Zylinderkurbelgehäuses zu trennen und durch separate Kühlwasserkreisläufe mit Kühlwasser zu versorgen, den ersteren durch einen sogenannten Kopf-Kühlwasserkreislauf und den letzteren durch einen sogenannten Block-Kühlwasserkreislauf. Eine derartige, auch als Split-Cooling-System oder Zweikreiskühlsystem bezeichnete Kühlwasserführung ermöglicht es, das Kühlwasser nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine zuerst nur durch den Wassermantel des Zylinderkopfs und erst später auch durch den Wassermantel des Zylinderkurbelgehäuses umzuwälzen. Auf diese Weise können während des Warmlaufs Reibungsverluste und damit auch der Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine verringert werden. Brennkraftmaschinen der eingangs genannten Art mit Split-Cooling-System oder Zweikreiskühlsystem sind zum Beispiel in der
DE 10 2004 052 137 A1 und in der
DE 10 2008 005 231 B4 offenbart.
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Ein Nachteil von Split-Cooling-Systemen oder Zweikreiskühlsystemen besteht jedoch darin, dass der Wassermantel des Zylinderkurbelgehäuses wegen der hydraulischen Trennung vom Wassermantel des Zylinderkopfs nicht mehr durch den letzteren hindurch entlüftet werden kann. Dies bedeutet, dass nach der Montage des Zylinderkopfs oder der Zylinderköpfe am Zylinderkurbelgehäuse das fertige Gehäuse der Brennkraftmaschine zur Befüllung des Wassermantels und/oder Kühlwasserkreislaufs des Zylinderkurbelgehäuses mit Kühlwasser umgedreht werden muss, um eine vollständige Entlüftung zu gewährleisten.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Entlüftung des Wassermantels und/oder Kühlwasserkreislaufs des Zylinderkurbelgehäuses erleichtert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen innerhalb des Gehäuses ausgesparten Entlüftungssammelkanal gelöst, der die geodätisch höchsten Stellen des Wassermantels und/oder Kühlwasserkreislaufs des Zylinderkurbelgehäuses mit einer verschließbaren Entlüftungsöffnung an der Außenseite des Gehäuses verbindet.
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Die erfindungsgemäße Merkmalskombination gestattet es, den Wassermantel und/oder Kühlwasserkreislauf des Zylinderkurbelgehäuses unabhängig vom Wassermantel und/oder Kühlwasserkreislauf des Zylinderkopfs zu entlüften, ohne dass das Gehäuse der Brennkraftmaschine bei der Befüllung des Zylinderkurbelgehäuses mit Kühlwasser umgedreht werden muss.
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Um einerseits sicherzustellen, dass der Entlüftungssammelkanal oberhalb von den geodätisch höchsten Stellen des Wassermantels und/oder Kühlwasserkreislaufs des Zylinderkurbelgehäuses oder zumindest in derselben Höhe wie diese verläuft, und um andererseits die Herstellung des Entlüftungssammelkanals zu erleichtern, ist dieser gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als Nut in einer ebenen Oberseite des Zylinderkurbelgehäuses oder in einer ebenen Unterseite des Zylinderkopfs ausgespart. Dies ermöglicht es, den Entlüftungssammelkanal bei der Herstellung des Zylinderkurbelgehäuses bzw. des Zylinderkopfs mit Hilfe einer über eine ebene Formwand überstehenden Rippe in dessen ebene Ober- bzw. Unterseite einzuformen.
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Darüber hinaus es grundsätzlich auch möglich, den Entlüftungssammelkanal in einer zwischen das Zylinderkurbelgehäuse und den Zylinderkopf eingelegten Zylinderkopfdichtung auszusparen, so dass er geodätisch höher als der Wassermantel des Zylinderkurbelgehäuses liegt. Auch in diesem Fall kann der Entlüftungssammelkanal über seine gesamte Länge oder an mehreren, im Abstand voneinander angeordneten Stellen mit dem Wassermantel des Zylinderkurbelgehäuses kommunizieren, vorzugsweise an den Einmündungen des Wassermantels in die Oberseite des Zylinderkurbelgehäuses.
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Bei Brennkraftmaschinen in V- oder W-Bauweise, bei denen die Längsmittelachsen der Zylinder ebenso wie die ebene Oberseite des Zylinderkurbelgehäuses und die ebene Unterseite des Zylinderkopfs schräg geneigt sind, ist der Entlüftungssammelkanal vorteilhaft in der Nähe eines oberen Längsseitenrandes der schräg geneigten Unterseite des Zylinderkopfs bzw. der schräg geneigten Oberseite des Zylinderkurbelgehäuses angeordnet, da diese Stelle geodätisch höher liegt als die geodätisch höchsten Stellen des Wassermantels des Zylinderkurbelgehäuses.
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Der Entlüftungssammelkanal erstreckt sich vorteilhaft über einen Großteil der Länge der Oberseite des Zylinderkurbelgehäuses und/oder der Unterseite des Zylinderkopfs, so dass die Luft um sämtliche Zylinder der Brennkraftmaschine herum aus dem Wassermantel des Zylinderkurbelgehäuses abgeführt werden kann.
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Die Entlüftungsöffnung ist zweckmäßig an der Außenseite des Zylinderkurbelgehäuses angeordnet, wenn der Entlüftungssammelkanal in der Oberseite des Zylinderkurbelgehäuses ausgespart ist, und ist zweckmäßig an der Außenseite des Zylinderkopfs angeordnet, wenn der Entlüftungssammelkanal in der Unterseite des Zylinderkopfs und/oder in der Zylinderkopfdichtung ausgespart ist.
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Zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Entlüftungssammelkanal und der verschließbaren Entlüftungsöffnung ist zweckmäßig ein Verbindungskanal vorgesehen, der bei einer an der Außenseite des Zylinderkurbelgehäuses angeordneten Entlüftungsöffnung vorteilhaft einen Teil des Zylinderkurbelgehäuses durchsetzt, während er bei einer an der Außenseite des Zylinderkopfs angeordneten Entlüftungsöffnung vorteilhaft einen Teil des Zylinderkopfs durchsetzt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Querschnittsansicht eines Teils eines Zylinderkurbelgehäuses und eines Zylinderkopfs einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem in der Unterseite des Zylinderkopfs ausgesparten Entlüftungssammelkanal zur Entlüftung eines Wassermantels des Zylinderkurbelgehäuses;
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2 eine Unterseitenansicht des Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine aus 1;
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3 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts III aus 1;
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4 eine Darstellung entsprechend 3, jedoch mit einem in der Oberseite des Zylinderkurbelgehäuses ausgesparten Entlüftungssammelkanal;
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5 eine vergrößerte Darstellung entsprechend 3 oder 4, jedoch mit einem in einer Zylinderkopfdichtung ausgesparten Entlüftungssammelkanal.
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Die in der Zeichnung nur teilweise dargestellte Brennkraftmaschine 1 in V-Bauweise umfasst ein Gehäuse 2, das aus einem Zylinderkurbelgehäuse oder Zylinderblock 3 und zwei Zylinderköpfen 4 besteht, von denen jedoch in der Zeichnung nur einer dargestellt ist. Jeder Zylinderkopf 4 weist in bekannter Weise eine ebene Unterseite 5 auf, die zur Montage am Zylinderkurbelgehäuse 3 mit einer gegenüberliegenden schräg geneigten komplementären Oberseite 6 des Zylinderkurbelgehäuses 3 zur Anlage gebracht wird, nachdem zuvor eine Zylinderkopfdichtung 7 zwischen die Oberseite 6 des Zylinderkurbelgehäuses 3 und die Unterseite 5 jedes Zylinderkopfs 4 eingelegt worden ist.
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Wie in 1 schematisch dargestellt, weist die Brennkraftmaschine 1 ein sogenanntes Split-Cooling-System oder Zweikreiskühlsystem 8 auf, bei dem das Zylinderkurbelgehäuse 3 einerseits und die beiden Zylinderköpfe 4 andererseits hydraulisch voneinander getrennte Wassermäntel 9 bzw. 10 besitzen, die durch separate Kühlwasserkreisläufe, nämlich einen Block-Kühlwasserkreislauf 11 und einen Kopf-Kühlwasserkreislauf 12, mit Kühlwasser versorgt werden.
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Der Wassermantel 9 des Zylinderkurbelgehäuses 3 umfasst einen größeren mantelartigen Kühlwasserraum 13, der sich zwischen den Zylindern 14 und der Außenseite 15 des Zylinderkurbelgehäuses 3 um die Zylinder 14 herum erstreckt und an seinem oberen Ende zur der ebenen Oberseite 6 des Zylinderkurbelgehäuses 3 hin offen ist. Der Wassermantel 9 des Zylinderkurbelgehäuses 3 wird durch den Block-Kühlwasserkreislauf 11 mit Kühlwasser versorgt, das an einer Seite des Zylinderkurbelgehäuses 3 in den Kühlwasserraum 13 zugeführt wird, den Kühlwasserraum 13 um die Zylinder 14 herum durchströmt und an der entgegengesetzten Seite des Zylinderkurbelgehäuses 3 wieder aus diesem heraus geleitet wird.
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Der Wassermantel 10 jedes Zylinderkopfs 4 umfasst mehrere Kühlwasserkanäle 16, die sich quer zur Längsmittelebene des Zylinderblocks 2 durch den Zylinderkopf 4 hindurch erstrecken und an entgegengesetzten Seiten des Zylinderkopfs 4 durch Sammelräume 17 miteinander kommunizieren. Der Wassermantel 10 jedes Zylinderkopfs 4 wird durch den Kopf-Kühlwasserkreislauf 12 mit Kühlwasser versorgt, das in einen der Sammelräume 17 zugeführt wird, quer durch den Zylinderkopf 4 hindurch zum entgegegesetzten Sammelraum 17 strömt, und dort wieder aus dem Zylinderkopf 4 heraus geleitet wird.
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Die Umwälzung des Kühlwassers durch die beiden Kühlwasserkreisläufe 11, 12 erfolgt mit Hilfe einer gemeinsamen Kühlwasserpumpe 18, deren Einlass und Auslass jeweils mit den beiden parallel geschalteten Kühlwasserkreisläufen 11, 12 verbunden ist, die sich in Strömungsrichtung des Kühlwassers hinter der Kühlwasserpumpe 18 verzweigen und vor der Kühlwasserpumpe 18 wieder zusammengeführt sind. Unmittelbar hinter der Verzweigung 19 ist in beiden Kühlwasserkreisläufen 11, 12 ein gemeinsames Schaltventil 21 in Form eines Elektromagnetventils angeordnet, mit dessen Hilfe das von der Kühlwasserpumpe 18 geförderte Kühlwasser wahlweise entweder durch beide Kühlwasserkreisläufe 11, 12 oder nur durch den Kopf-Kühlwasserkreislauf 12 umgewälzt werden kann.
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Da der Wassermantel 9 des Zylinderkurbelgehäuses 3 infolge der hydraulischen Trennung vom Wassermantel 10 der beiden Zylinderköpfe 4 nicht mehr durch dieselben hindurch entlüftet werden kann, werden die beiden Kühlwasserkreisläufe 11, 12 bzw. Wassermäntel 9 und 10 getrennt voneinander entlüftet.
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Die Entlüftung des Wassermantels 10 jedes Zylinderkopfs 4 erfolgt in entsprechender Weise wie bei Brennkraftmaschinen, bei denen das Zylinderkurbelgehäuse und die beiden Zylinderköpfe in konventioneller Weise einen einzigen gemeinsamen Wassermantel bzw. Kühlwasserkreislauf besitzen.
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Zur Entlüftung des Wassermantels 9 des Zylinderkurbelgehäuses 3 ist im Unterschied zu konventionellen Brennkraftmaschinen ein zusätzlicher Entlüftungssammelkanal 20 vorgesehen, der innerhalb des Gehäuses 2 ausgespart ist und die geodätisch höchsten Stellen des Wassermantels 9 des Zylinderkurbelgehäuses 3 mit einer verschließbaren Entlüftungsöffnung 22 an der Außenseite des Gehäuses 2 verbindet.
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Bei der in 1, 2 und 3 dargestellten Brennkraftmaschine 1 besteht der Entlüftungssammelkanal 20 aus einer in der Unterseite 5 jedes Zylinderkopfs 4 ausgesparten Längsnut 23, wie für einen der Zylinderköpfe 4 dargestellt, die oberhalb von derjenigen Stelle angeordnet ist, an welcher der Kühlwasserraum 13 des Zylinderkurbelgehäuses 3 in dessen ebene Oberseite 6 einmündet, und die einen dem Verlauf der Einmündung folgenden wellenförmigen Verlauf aufweist, wie in 2 dargestellt. Um sicherzustellen, dass im Kühlwasserraum 13 des Zylinderkurbelgehäuses 3 enthaltene Luft in die Längsnut 23 entweichen kann, ist die zwischen dem Zylinderkopf 4 und dem Zylinderkurbelgehäuse 3 angeordnete Zylinderkopfdichtung 7 entlang der Längsnut 23 mit einer oder mehreren Luftdurchlassöffnungen 25 versehen. Beispielsweise kann in der Zylinderkopfdichtung 7 entweder eine einzige langgestreckte Luftdurchlassöffnung vorgesehen sein, die sich über die gesamte Länge der Längsnut 23 erstreckt und die Längsnut 23 über ihre Länge durchgehend mit dem Kühlwasserraum 13 verbindet, oder mehrere einzelne Luftdurchlassöffnungen, die in Abständen entlang der Längnut 23 zwischen dieser und dem Kühlwasserraum 13 angeordnet sind.
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Die Längsnut 23 ist in der Nähe eines oberen Längsseitenrandes 24 in der schräg geneigten Unterseite 5 des Zylinderkopfs 4 ausgespart, so dass sie sich in der Einbaustellung der Brennkraftmaschine 1 oberhalb von den geodätisch höchsten Stellen des Kühlwasserraums 13 des Zylinderkurbelgehäuses 3 erstreckt und damit eine gute Entlüftung desselben gewährleistet.
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Die Entlüftungsöffnung 22 ist in der Nähe der Längsnut 23 und oberhalb von dieser an der benachbarten, nach oben weisenden Außenseite des Zylinderkopfs 4 angeordnet und kommuniziert mit der Längsnut 23 durch einen im Inneren des Zylinderkopfs 4 ausgesparten Verbindungskanal 26, der sich von der Entlüftungsöffnung 22 aus nach unten bis zur Längsnut 23 erstreckt.
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Bei der Brennkraftmaschine 1 in 4 besteht der Entlüftungssammelkanal 20 ebenfalls aus einer in Längsrichtung des Gehäuses 2 verlaufenden Nut 27. Jedoch ist die Nut 27 dort in der ebenen Oberseite 6 des Zylinderkurbelgehäuses 3 ausgespart und erstreckt sich zwischen der Einmündung des Kühlwasserraums 13 in die Oberseite 6 und dem benachbarten oberen Längsseitenrand 28 der ebenen Oberseite 6 entlang der letzteren. Die Nut 27 kann einen wellenförmigen Verlauf in einem etwa konstanten Abstand von der Einmündung des Kühlwasserraums 13 oder einen geradlinigen Verlauf mit variierendem Abstand von der Einmündung aufweisen. Infolge des Anstiegs der schräg geneigten Oberseite 6 des Zylinderkurbelgehäuses 3 zur Nut 27 hin liegt die Nut oder mindestens ein Teil des Nutquerschnitts geodätisch höher als der geodätisch höchstgelegene Punkt des Kühlwasserraums 13, nämlich dessen Einmündung in die ebene Oberseite 6 des Zylinderkurbelgehäuses 3. Die Nut 27 kommuniziert mit der Einmündung des Kühlwasserraums 13 in die Oberseite 6 durch einen oder mehrere quer zur Längsrichtung der Nut 27 verlaufende Durchlässe 29, die ebenfalls in der schrägen Oberseite 6 des Zylinderkurbelgehäuses 3 ausgespart sind. Mit der Entlüftungsöffnung 22 an der benachbarten Außenseite 15 des Zylinderkurbelgehäuses 3 ist die Nut 27 durch einen Verbindungskanal 30 verbunden, der sich von der Nut 27 aus parallel zur Oberseite 6 des Zylinderkurbelgehäuses 3 nach oben bis zur Entlüftungsöffnung 22 erstreckt.
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Bei der Brennkraftmaschine 1 in 5 besteht der Entlüftungssammelkanal 20 aus einer langgestreckten schlitzförmigen. Aussparung 31 in der Zylinderkopfdichtung 7, die sich in der Nähe des benachbarten oberen Längsseitenrandes 28 der schrägen Oberseite 6 des Zylinderkurbelgehäuses 3 und oberhalb von der Einmündung des Kühlwasserraums 13 in die schräge Oberseite 6 des Zylinderkurbelgehäuses 3 in Längsrichtung des Gehäuses 2 erstreckt. Wie bei den zuvor beschriebenen Brennkraftmaschinen 1 kommuniziert der Entlüftungssammelkanal 20 auch hier durch einen Verbindungskanal 32 mit der verschließbaren Entlüftungsöffnung 22, die in diesem Fall an der Außenseite des Zylinderkopfs 4 angeordnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Gehäuse
- 3
- Zylinderkurbelgehäuse
- 4
- Zylinderkopf
- 5
- Unterseite Zylinderkopf
- 6
- Oberseite Zylinderkurbelgehäuse
- 7
- Zylinderkopfdichtung
- 8
- Split-Cooling-System
- 9
- Wasserraum Zylinderkurbelgehäuse
- 10
- Wasserraum Zylinderkopf
- 11
- Block-Kühlwasserkreislauf
- 12
- Kopf-Kühlwasserkreislauf
- 13
- Kühlwasserraum
- 14
- Zylinder
- 15
- Außenseite Zylinderkurbelgehäuse
- 16
- Kühlwasserkanäle Zylinderkopf
- 17
- Sammelräume Zylinderkopf
- 18
- Kühlwasserpumpe
- 19
- Verzweigung
- 20
- Entlüftungssammelkanal
- 21
- Schaltventil
- 22
- Entlüftungsöffnung
- 23
- Längsnut
- 24
- oberer Längsseitenrand Unterseite Zylinderkopf
- 25
- Luftdurchlassöffnung(en)
- 26
- Verbindungskanal
- 27
- Nut
- 28
- unterer Längsseitenrand Oberseite Zylinderkurbelgehäuse
- 29
- Durchlässe
- 30
- Verbindungskanal
- 31
- Aussparung Zylinderkopfdichtung
- 32
- Verbindungskanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19922342 A1 [0002]
- DE 8621654 U1 [0002]
- DE 102007027719 A1 [0002]
- DE 102004052137 A1 [0003]
- DE 102008005231 B4 [0003]
