DE102014222734A1

DE102014222734A1 - Internal combustion engine with a coolant jacket surrounding the combustion chambers

Info

Publication number: DE102014222734A1
Application number: DE102014222734.8A
Authority: DE
Inventors: Jan-Tilman Dörel; Christian Westphal
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2016-05-12
Also published as: EP3215730A1; EP3215730B1; WO2016071031A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren, in einem Zylinderkurbelgehäuse in einer Zylinderreihe nebeneinander angeordneten Brennräumen (1), die beiderseits der Zylinderreihe von einem gemeinsamen Kühlmittelmantel (2) umgeben sind. Dadurch gelangt das Kühlmittel von einer Kühlmittelsammelleiste (3) durch einen als Speisung ausgeführten Einlass (4) umfangsseitig zu den nicht gezeigten, die Brennräume (1) einschließenden Wandungen. Anschließend wird das Kühlmittel durch einen als Abzug dienenden Auslass (6) abgeführt. Unmittelbar hinter dem Einlass (4) teilt sich der zugeführte Kühlmittelstrom in zwei Teilströme, die die Zylinderreihe in einander entgegensetzten Strömungsrichtungen (7, 8) umströmen und im Bereich des Auslasses (6) aufeinandertreffen. Indem der Einlass (4) an einer im Betrieb heißen Auslassseite (9) für die Verbrennungsgase der Brennkraftmaschine und der Auslass (6) an einer Saugseite (10) für die der Brennkraftmaschine zugeführte Frischluft angeordnet sind, wird der gesamte Kühlmittelstrom zunächst der relativ heißeren Seite des Zylinderkurbelgehäuses zugeführt. Hierdurch wird eine wesentliche Effizienzsteigerung bei der Kühlwirkung erreicht. Darüber hinaus stimmt die jeweilige Gesamtlänge der Kühlmittelteilströme zwischen dem Einlass (4) und dem Auslass (6), die dabei jeweils sowohl einen Kühlmittelmantelabschnitt auf der Auslassseite (9) als auch einen Kühlmittelmantelabschnitt auf der Saugseite (10) durchströmen, überein. Durch diese Anordnung ist eine sehr günstige Gleichverteilung der Strömung und der Drosselstellen in den Teilströmen, insbesondere bedingt durch die in dem Zylinderkurbelgehäuse vorgesehenen Zylinderkopfschrauben, ohne eine zusätzliche Drosselung möglich.The invention relates to an internal combustion engine having a plurality of combustion chambers (1) arranged side by side in a cylinder crankcase in a cylinder row and surrounded by a common coolant jacket (2) on both sides of the cylinder bank. As a result, the coolant passes from a coolant collecting strip (3) through an inlet (4) designed as a feed, peripherally to the walls (not shown) enclosing the combustion chambers (1). Subsequently, the coolant is discharged through a serving as a trigger outlet (6). Immediately behind the inlet (4), the supplied coolant flow divides into two partial flows, which flow around the row of cylinders in opposite directions of flow (7, 8) and meet in the region of the outlet (6). By arranging the inlet (4) on an operating side exhaust side (9) for the combustion gases of the internal combustion engine and the outlet (6) on a suction side (10) for the fresh air supplied to the internal combustion engine, the total coolant flow first becomes the relatively hotter side supplied to the cylinder crankcase. As a result, a substantial increase in efficiency in the cooling effect is achieved. In addition, the respective total length of the coolant sub-streams between the inlet (4) and the outlet (6), which in each case both a coolant jacket section on the outlet side (9) and a coolant jacket section on the suction side (10) to flow, matches. By this arrangement, a very favorable uniform distribution of the flow and the throttle points in the partial flows, in particular due to the provided in the cylinder block cylinder head bolts, without additional throttling possible.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren, in einem Zylinderkurbelgehäuse in einer Zylinderreihe nebeneinander angeordneten Brennräumen, die von einem gemeinsamen Kühlmittelmantel umgeben sind, der von einem durch einen Einlass zuführbaren und durch einen Auslass abführbaren Kühlmittel in zumindest zwei Teilströmen entlang verschiedener, an unterschiedlichen Seiten der Brennräume angeordneten Kühlmittelmantelabschnitten durchströmbar ist, die zwischen sich die Zylinderreihe einschließen. The invention relates to an internal combustion engine having a plurality of adjacent combustion chambers in a cylinder bank in a cylinder bank, which are surrounded by a common coolant jacket, which can be supplied from an inlet and can be discharged through an outlet in at least two partial flows along different, on different sides Flux chambers arranged coolant jacket sections can be flowed through, which enclose between them the cylinder bank.

Bei Brennkraftmaschinen ist es bekannt, eine Flüssigkeitskühlung der Zylinder durch Anströmung eines Kühlmittels durch einen Kühlmittelmantel, der die Zylinder umgibt, bereitzustellen. Die Zylinder werden durch das vorbeigeführte Kühlmittel über einen Kontakt mit den Zylinderwänden gekühlt. In internal combustion engines, it is known to provide liquid cooling of the cylinders by the flow of a coolant through a coolant jacket surrounding the cylinders. The cylinders are cooled by the bypassed coolant via contact with the cylinder walls.

Aus dem Stand der Technik bekannte Systeme für eine Zylinderreihe leiten im Allgemeinen eine Kühlmittelströmung längs an den ausgerichteten Zylindern vorbei, von einem Ende der Zylinderreihe zum anderen, wie dies beispielsweise in der US 6 289 855 B1 beschrieben wird. Prior art systems for a cylinder bank generally direct a flow of coolant longitudinally past the aligned cylinders, from one end of the cylinder bank to the other, as shown in FIG US Pat. No. 6,289,855 B1 is described.

Die von dem Einlassende zu dem Auslassende des Mantels zunehmende Temperatur des Kühlmittels führt dazu, dass die Zylinder ungleichmäßig gekühlt werden, was dazu führen kann, dass sich bei hohen Motorbelastungen in der Nähe des Auslassendes Dampfblasen bilden. The temperature of the coolant increasing from the inlet end to the outlet end of the shell causes the cylinders to be cooled unevenly, which may cause vapor bubbles to form near the outlet end at high engine loads.

Die DE 10 2005 018 364 A1 schlägt einen Kühlmantel vor, in dem ein Kühlmittel durch Einlassgänge zu oberen Enden der Zylinder benachbart zu den Brennkammern befördert wird. Das Kühlmittel wird gleichmäßig an die Seitenströmungsschlitze entlang der Zylinder verteilt und strömt entlang der Zylinder axial abwärts zu kühleren unteren Enden, wo es in Auslassgängen gesammelt wird und von dem Mantel ausgetragen wird. Der Kühlmantel ist vorzugsweise in Aufnahme- und Abgabeseiten der Zylinderreihe getrennt und mit getrennten Einlass- und Auslassgängen für jede Seite versehen. Die Gänge sind mit verschiedenen Strömungsdurchgängen ausgestattet, um jeden Zylinder mit einer gleichen und separaten Kühlmittelströmung, die gleiche Kühlmitteltemperaturen aufweist, zu versehen. Hierzu sind die Strömungseinlassgänge mit sich von dem ersten Zylinder an den Einlassenden der Gänge zu dem letzten Zylinder verringernden Strömungsquerschnittsflächen gebildet, um die Kühlmittelströmung von der Strömung durch den Kühlmantel gleich an die Zylinder zu verteilen. Umgekehrt sind die Strömungsauslassgänge mit größer werdenden Strömungsquerschnittsflächen für die Auslassströmung von dem ersten Zylinder zu dem letzten Zylinder an den Austragsenden der Auslassgänge gebildet, um eine relativ konstante Strömungsgeschwindigkeit bzw. einen relativ konstanten Strömungsdurchsatz des Kühlmittels in den Gängen beizubehalten. Die Strömungseinlassgänge und die Strömungsauslassgänge sind zwischen den Zylindern und durch Trennwände entlang der Mittellinie der Zylinderreihe an Längsenden der Gänge getrennt. The DE 10 2005 018 364 A1 proposes a cooling jacket in which a coolant is conveyed through inlet passages to upper ends of the cylinders adjacent to the combustion chambers. The coolant is evenly distributed to the side flow slots along the cylinders and flows axially down the cylinders to cooler lower ends where it is collected in exhaust passages and discharged from the jacket. The cooling jacket is preferably separated in receiving and discharging sides of the cylinder bank and provided with separate inlet and outlet passages for each side. The gears are provided with various flow passages to provide each cylinder with a same and separate coolant flow having the same coolant temperatures. For this purpose, the flow inlet passages are formed with flow cross-sectional areas decreasing from the first cylinder at the inlet ends of the passages to the last cylinder in order to distribute the coolant flow directly from the flow through the cooling jacket to the cylinders. Conversely, the flow outlets are formed with increasing flow cross-sectional areas for the exhaust flow from the first cylinder to the last cylinder at the discharge ends of the exhaust passages to maintain a relatively constant flow rate or flow rate of the coolant in the passages. The flow inlets and the flow outlets are separated between the cylinders and through partitions along the centerline of the row of cylinders at longitudinal ends of the aisles.

Die DE 103 57 340 A1 betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren, nebeneinander angeordneten Brennräumen, die von einem gemeinsamen Kühlmittelmantel umgeben sind. Dem Kühlmittelmantel ist ein Kühlmittelleitungselement in Form einer Sammelleiste zugeordnet, welches sich über mehrere Brennräume erstreckt und über das dem Kühlmittelmantel Kühlmittel zuführbar und bei Bedarf abführbar ist. Eine Verbindung zwischen Sammelleiste und Kühlmittelmantel wird durch mehrere Kühlmitteldurchlässe realisiert. Um einen möglichst gleichmäßigen Wärmetransfer von und zu den jeweiligen Brennräumen bzw. deren Wandungen zu ermöglichen dient ein Strömungsleitelement zur Vergleichmäßigung einer durch die Kühlmitteldurchlässe geführten Kühlmittelströmung, wobei zugleich die Strömung verzweigt wird. Das Strömungsleitelement bewirkt eine Reduzierung einzelner Geschwindigkeitskomponenten der Kühlmittelströmung von der Sammelleiste in den Kühlmittelmantel und folglich eine Umlenkung und Vergleichmäßigung der Strömung im Kühlmittelmantel selbst. The DE 103 57 340 A1 relates to an internal combustion engine having a plurality of juxtaposed combustion chambers, which are surrounded by a common coolant jacket. The coolant jacket is assigned a coolant line element in the form of a collecting strip, which extends over a plurality of combustion chambers and via which coolant can be supplied to the coolant jacket and can be discharged as required. A connection between the bus bar and coolant jacket is realized by a plurality of coolant passages. In order to allow the most uniform possible heat transfer from and to the respective combustion chambers or their walls, a flow-guiding element is used to equalize a coolant flow guided through the coolant passages, wherein at the same time the flow is branched. The flow guiding element causes a reduction of individual velocity components of the coolant flow from the collecting strip into the coolant jacket and consequently a deflection and equalization of the flow in the coolant jacket itself.

Aus der DE 10 2012 021 065 A1 ist ein Zylinderkurbelgehäuse für eine Hubkolbenmaschine mit wenigstens einem Zylinder und mit einem den Zylinder zumindest bereichsweise umgebenden Wassermantel bekannt, der zum Kühlen des Zylinders von einer Kühlflüssigkeit durchströmbar ist, wobei sich seitlich neben dem Wassermantel ein Wasserverteilerkanal erstreckt. From the DE 10 2012 021 065 A1 is a cylinder crankcase for a reciprocating engine with at least one cylinder and with a cylinder at least partially surrounding water jacket known, which is flowed through for cooling the cylinder of a cooling liquid, wherein laterally adjacent to the water jacket extends a water distribution channel.

Die US 4,455,972 A beschreibt einen Zylinderblock mit einem Wasserkasten, wobei eine sich in Strömungsrichtung erstreckende Wandung den Wasserkasten in einen oberen und einen unteren Abschnitt teilt. In Strömungsrichtung gesehen ist dabei die teilende Wandung derart schräg verlaufend ausgebildet, dass sich der obere Abschnitt verengt, wogegen sich der untere Abschnitt verbreitert. The US 4,455,972 A describes a cylinder block with a water box, wherein a flow-extending wall divides the water box into an upper and a lower portion. As seen in the direction of flow, the dividing wall is formed obliquely in such a way that the upper section narrows, whereas the lower section widens.

Aus der EP 0 671 552 B1 ist ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, wobei ein oberes, den Brennräumen der Zylinder zugeordnetes Teilkanalsystem zu einem Zylinderkopf hin offen ist und mit Kühlflüssigkeitsräumen im Zylinderkopf ein einheitliches oberes Kanalsystem bildet, wobei die im Zylinderkopf befindlichen Kühlflüssigkeitsräume vom Teilkanalsystem im Zylinderblock durch mehrere, über eine Zylinderkopfbodenplatte verteilte Durchlässe mit Kühlflüssigkeit versorgt werden. From the EP 0 671 552 B1 a cooling system for an internal combustion engine is known, wherein an upper, the combustion chambers of the cylinder associated sub-channel system is open to a cylinder head and forms a uniform upper channel system with coolant spaces in the cylinder head, wherein the cylinder head located in the cooling liquid chambers from the sub-channel system in the cylinder block by a plurality, via a Cylinder head floor plate distributed passages are supplied with coolant.

Aus der DE 32 47 663 C1 ist ein Zylinderblock für einen Verbrennungsmotor bekannt, wobei Kühlwasserhohlräume im Zylinderblock entsprechende im Zylinderblock ausgebildete Zylinder umgeben. Ein unterer Bereich der Kühlwasserhohlräume ist durch ein eingebrachtes, hitzebeständiges Kunststoffmaterial teilweise aufgefüllt. Dadurch ist der Zylinderblock an unterschiedliche Anforderungen bzgl. der Kühlverhältnisse nachträglich entsprechend anpassbar. From the DE 32 47 663 C1 For example, a cylinder block for an internal combustion engine is known wherein cooling water cavities in the cylinder block surround respective cylinders formed in the cylinder block. A lower portion of the cooling water cavities is partially filled by an introduced, heat-resistant plastic material. As a result, the cylinder block can be correspondingly adapted to different requirements with regard to the cooling conditions.

Die DE 24 17 925 C2 offenbart eine flüssigkeitsgekühlte Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, wobei abgetrennt von einem die Zylinder umgebenden Wassermantel eine zusätzliche Kühlmittelkammer vorgesehen ist, welche sich in Strömungsrichtung horizontal verengt und stromab in den Wassermantel mündet. The DE 24 17 925 C2 discloses a liquid-cooled multi-cylinder internal combustion engine, wherein separated from a water jacket surrounding the cylinder, an additional coolant chamber is provided, which narrows horizontally in the flow direction and flows downstream into the water jacket.

Aus der DE 41 40 772 A1 ist eine Vorrichtung zur Kühlung von Stegen zwischen Zylindern eines Zylinderblockes einer Brennkraftmaschine bekannt. Diese Stege sind zwischen zumindest im Bereich eines Zylinderblockes einer Brennkraftmaschine zusammengegossen Zylindern angeordnet und weisen Kühlkanäle auf. From the DE 41 40 772 A1 a device for cooling webs between cylinders of a cylinder block of an internal combustion engine is known. These webs are arranged between cylinders cast together at least in the region of a cylinder block of an internal combustion engine and have cooling channels.

Die DE 198 12 831 A1 betrifft eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem im Zylinderblock ausgebildeten Fluidkanal. Um eine optimierte laminare Strömung des Kühlmittels über eine gesamte Länge eines Kühlkanales im Zylinderblock zu erreichen, ist der Boden des Fluidkanales in Form einer gekrümmten Ebene mit mehreren aufeinander folgenden Erhöhungen und dazwischen liegenden Senken ausgebildet. The DE 198 12 831 A1 relates to an internal combustion engine having at least one fluid channel formed in the cylinder block. In order to achieve an optimized laminar flow of the coolant over an entire length of a cooling channel in the cylinder block, the bottom of the fluid channel is in the form of a curved plane with a plurality of successive elevations and intervening depressions.

Als nachteilig erweist sich bei diesem Stand der Technik, dass eine gleichmäßige Anströmung der Zylinderreihe entlang der beiden Seiten in der Praxis entsprechende Maßnahmen zur Beeinflussung der Strömung erfordern. Insbesondere werden die hierzu erforderlichen Drosselungen der Strömung durch in Strömungsrichtung verringerten Strömungsquerschnittsflächen oder durch spezielle Strömungsleitelemente erreicht, um die Kühlmittelströmung von der Strömung durch den Kühlmantel gleichmäßig auf die Brennräume zu verteilen und eine Vergleichmäßigung der Kühlmittelströmung zu realisieren. Hiermit sind jedoch zusätzliche Strömungsverluste verbunden. A disadvantage proves in this prior art that a uniform flow of the cylinder row along the two sides in practice require appropriate measures to influence the flow. In particular, the flow restrictions required for this purpose are achieved by flow cross-sectional areas reduced in the flow direction or by special flow guide elements in order to distribute the coolant flow from the flow through the cooling jacket evenly to the combustion chambers and to achieve homogenization of the coolant flow. However, this additional flow losses are connected.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass die auftretenden Strömungsverluste gering sind und zugleich zumindest annähernd übereinstimmende Strömungsverhältnisse in den Teilströmen erreicht werden. Against this background, the invention has the object, an internal combustion engine of the type mentioned in such a way that the occurring flow losses are low and at the same time at least approximately matching flow conditions are achieved in the partial streams.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung. This object is achieved with an internal combustion engine according to the features of claim 1. The subclaims relate to particularly expedient developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist also eine Brennkraftmaschine vorgesehen, bei welcher der Einlass auf einer ersten Seite und der Auslass auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite angeordnet ist. Indem der Einlass und der Auslass auf unterschiedlichen Seiten in Bezug auf die Zylinderreihe und das Zylinderkurbelgehäuse angeordnet sind, wird in überraschend einfacher Weise eine Aufteilung des zugeführten Kühlmittels derart möglich, dass der in dem jeweiligen Teilstrom auftretende Gesamtströmungswiderstand im Wesentlichen übereinstimmend ist. Bei Versuchen konnte so bereits nachgewiesen werden, dass der Volumenstrom ohne zusätzliche Strömungsleitelemente bei einer Aufteilung in zwei Teilströme nahezu übereinstimmt. Dadurch kann zugleich auf Drosselelemente bzw. Drosselstellen in den Kühlmittelmantelabschnitten verzichtet werden, sodass der insgesamt zwischen Einlass und Auslass auftretende Strömungsverlust auf ein Minimum reduziert werden kann. Zu diesem Zweck wird jeder der Teilströme an gegenüberliegenden Enden der Zylinderreihe um den jeweils äußeren Brennraum herumgeführt, während beim Stand der Technik ein Teilstrom um die beiden äußeren Brennräume herumgeführt wird und somit einen wesentlich längeren Weg zurücklegt als der den Einlass und den Auslass direkt verbindende andere Teilstrom, welcher zum Ausgleich der unterschiedlichen Streckenlänge mit einer Drosselung ausgestattet ist. According to the invention, therefore, an internal combustion engine is provided in which the inlet is arranged on a first side and the outlet on a second side opposite the first side. By the inlet and the outlet are arranged on different sides with respect to the cylinder bank and the cylinder crankcase, a distribution of the supplied coolant is possible in a surprisingly simple manner such that the total flow resistance occurring in the respective partial flow is substantially coincident. In experiments it could already be demonstrated that the volume flow without additional flow guide elements almost coincides with a division into two partial flows. As a result, throttle elements or throttle points in the coolant jacket sections can be dispensed with at the same time, so that the total flow loss occurring between the inlet and the outlet can be reduced to a minimum. For this purpose, each of the partial flows is guided around the respective outer combustion chamber at opposite ends of the cylinder row, while in the prior art a partial flow is guided around the two outer combustion chambers and thus travels a substantially longer distance than the other directly connecting the inlet and the outlet Partial flow, which is equipped to compensate for the different route length with a throttle.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die erste Seite der Auslassseite den Verbrennungsgasen der Brennkraftmaschine und die zweite Seite der Saugseite den der Brennkraftmaschine zugeführten Frischluft zugeordnet ist, sodass das von der Wärme der Brennräume zunächst noch nicht erwärmte Kühlmittel zuerst auf die durch die Verbrennungsabgase zusätzlich erhitzte Seite des Zylinderkurbelgehäuses trifft. Hierdurch wird die maximale Kühlwirkung auf der Seite der höheren Temperaturen bereitgestellt, um so den Gesamtwirkungsgrad zu verbessern. It has proved to be particularly advantageous if the first side of the exhaust side of the combustion gases of the internal combustion engine and the second side of the suction side is assigned to the internal combustion engine supplied fresh air, so that the first of the heat of the combustion chambers not yet heated coolant first to the through the Combustion exhaust additionally hits heated side of the cylinder crankcase. This provides the maximum cooling effect on the higher temperature side, thus improving the overall efficiency.

Indem jeder Kühlmittelteilstrom zwischen dem Einlass und dem Auslass sowohl einen Kühlmittelmantelabschnitt auf der ersten Seite als auch einen Kühlmittelmantelabschnitt auf der zweiten Seite durchströmt, trifft der gesamte Kühlmittelstrom zunächst auf dieselbe Seite des Zylinderkurbelgehäuses und verteilt sich dort in zwei Teilströmen auf die den verschiedenen Brennräumen zugeordneten Kühlmittelmantelbereiche, während jeder Teilstrom anschließend auf die der ersten Seite abgewandte zweite Seite derselben Brennräume trifft. Since each coolant partial flow passes through both a coolant jacket section on the first side and a coolant jacket section on the second side between the inlet and the outlet, the entire coolant flow initially strikes the same side of the cylinder crankcase and is distributed there in two partial flows onto the coolant jacket regions assigned to the different combustion chambers , while each partial stream then encounters the second side of the same combustion chambers facing away from the first side.

Besonders vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn die Längen der Teilströme zwischen Einlass und Auslass zumindest im Wesentlichen übereinstimmen, sodass bei einem im Übrigen symmetrischen Aufbau des Kühlmittelmantels sich nahezu übereinstimmende Strömungswiderstände bzw. Strömungsverluste ergeben. Zusätzliche Drosselstellen sind somit verzichtbar. Moreover, it is particularly advantageous if the lengths of the partial flows between inlet and outlet at least substantially coincide, so that in a otherwise symmetrical structure of the coolant jacket almost identical flow resistance or flow losses arise. Additional throttling points are therefore dispensable.

Bei einer anderen, ebenfalls besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist dem Kühlmittelmantel ein Kühlmittelleitungselement mit einer Kühlmittelsammelleiste zugeordnet. Indem die Brennkraftmaschine eine Kühlmittelsammelleiste aufweist, die im Bereich des Einlasses mit dem Kühlmittelmantel verbunden ist, ist stets eine ausreichende Kühlmittelmenge verfügbar und es erfolgt entlang der vorzugsweise parallel zu der Zylinderreihe ausgerichteten Kühlmittelsammelleiste eine zusätzliche Kühlwirkung des Zylinderkurbelgehäuses. In another, likewise particularly expedient embodiment of the invention, the coolant jacket is assigned a coolant line element with a coolant collection strip. By the internal combustion engine having a coolant collection bar, which is connected in the region of the inlet to the coolant jacket, a sufficient amount of coolant is always available and there is an additional cooling effect of the cylinder crankcase along the preferably aligned parallel to the cylinder bank coolant collection bar.

Bevorzugt sind durch die Kühlmittelsammelleiste das Zylinderkurbelgehäuse und der Zylinderkopf der Brennkraftmaschine durch die Kühlmittelsammelleiste gemeinsam mit dem Kühlmittel beaufschlagbar, wodurch ein sogenanntes Einkreissystem realisiert wird. Die Aufteilung der dem Zylinderkurbelgehäuse einerseits und dem Zylinderkopf andererseits zuzuführenden Kühlmittelmenge ist dabei vorzugsweise variabel aufteilbar, beispielsweise durch ein einstellbares Drosselelement. Auf diese Weise kann die Kühlwirkung beispielsweise vorübergehend in Abhängigkeit erfasster Betriebsparameter auf den Zylinderkopf konzentriert werden. Preferably, the cylinder crankcase and the cylinder head of the internal combustion engine can be acted upon by the coolant collecting bar together with the coolant through the coolant collecting strip, whereby a so-called recirculation system is realized. The distribution of the cylinder crankcase on the one hand and the cylinder head on the other hand to be supplied coolant amount is preferably variable, for example, by an adjustable throttle element. In this way, the cooling effect, for example, be temporarily concentrated in dependence on detected operating parameters on the cylinder head.

Eine andere, ebenfalls besonders praxisrelevante Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird dadurch erreicht, dass zumindest einzelne Stege zwischen benachbarten Brennräumen mit einer die beiden Seiten verbindenden Durchbrechung, insbesondere horizontalen Bohrung, ausgestattet sind. Hierdurch gelingt es, auch die Trennflächen zwischen den Brennräumen, die als Stege ausgeführt sind, mit dem Kühlmittel zu beaufschlagen. Die Durchbrechungen werden dabei aufgrund des Druckgefälles zwischen dem Einlass und dem Auslass zuverlässig durchströmt und verlaufen insbesondere horizontal. Another, likewise particularly practical embodiment of the internal combustion engine according to the invention is achieved in that at least individual webs between adjacent combustion chambers with an opening connecting the two sides, in particular horizontal bore, are equipped. This makes it possible to act on the separating surfaces between the combustion chambers, which are designed as webs, with the coolant. The openings are reliably flowed through due to the pressure gradient between the inlet and the outlet and in particular run horizontally.

Bei einer anderen, ebenfalls besonders sinnvollen Ausgestaltung der Erfindung ist in einem außenseitigen Übergangsbereich zumindest eines Kühlmittel-Mantelabschnittes zwischen den beiden Seiten eines Brennraumes eine Drosselung vorgesehen, um den Strömungsanteil in der Durchbrechung in den Stegen zu erhöhen. Diese Drosselung kann beispielsweise auch einstellbar sein. Hierdurch strömt ein erhöhter Anteil des zugeführten Kühlmittels durch die Durchbrechungen in den Stegen, wodurch der Strömungswiderstand zwischen Einlass und Auslass zunimmt und bei einem Einkreissystem ein entsprechend erhöhter Anteil einem weiteren Kühlkreis zugeführt wird, der beispielsweise dem Zylinderkopf zugeordnet sein kann. In another, also particularly useful embodiment of the invention, a throttling is provided in an outside transition region of at least one coolant jacket section between the two sides of a combustion chamber in order to increase the flow fraction in the opening in the webs. This throttling can also be adjustable, for example. As a result, an increased proportion of the supplied coolant flows through the openings in the webs, whereby the flow resistance increases between the inlet and outlet and in a recirculation system a correspondingly increased proportion is fed to a further cooling circuit, which may be associated with the cylinder head, for example.

Bei einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung erstreckt sich im Bereich zumindest eines Steges ein Durchtritt bis zu einem oberen Rand des Zylinderkurbelgehäuses. Dieser einen Bereich des Kühlmittelmantels bildende Durchtritt kann dann wahlweise ein Überströmen des Kühlmittels in den Bereich des Zylinderkopfes ermöglichen oder wird durch eine entsprechende, das Zylinderkurbelgehäuse von dem Zylinderkopf trennende Dichtung verschlossen. In beiden Fällen erfolgt so die Kühlmittelbeaufschlagung über die gesamte Höhe der Brennräume, sodass insbesondere auch der dem Zylinderkopf zugewandte Abschnitt der Brennräume mit einer ausreichenden Kühlleistung beaufschlagt werden kann. In a particularly preferred variant of the invention extends in the region of at least one web a passage up to an upper edge of the cylinder crankcase. This passage forming an area of the coolant jacket can then optionally allow an overflow of the coolant into the region of the cylinder head or is closed by a corresponding seal separating the cylinder crankcase from the cylinder head. In both cases, so the coolant is applied over the entire height of the combustion chambers, so that in particular the cylinder head facing portion of the combustion chambers can be acted upon with a sufficient cooling capacity.

Vorzugsweise ist der Auslass in einem dem oberen Ebene des Zylinderkurbelgehäuses zugewandten Randbereich angeordnet, sodass der Auslass bei einer horizontalen oder gegenüber der Horizontalen lediglich geringfügig geneigten Orientierung der Zylinderreihe geodätisch höher liegt als der Einlass. Eingeschlossene Luft sammelt sich somit im Bereich des Auslasses und kann dort problemlos abgeführt werden. Alternativ kann selbstverständlich auch eine gesonderte Entlüftungsöffnung vorgesehen sein. Preferably, the outlet is arranged in an edge region facing the upper plane of the cylinder crankcase, so that the outlet is geodetically higher than the inlet in the case of a horizontal or only slightly inclined orientation of the cylinder row relative to the horizontal. Trapped air thus accumulates in the area of the outlet and can be removed there without difficulty. Alternatively, of course, a separate vent opening may be provided.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in The invention allows numerous embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and will be described below. This shows in

1 einen Kühlmittelmantel einer Brennkraftmaschine; 1 a coolant jacket of an internal combustion engine;

2 eine Variante des Kühlmittelmantels mit einer Stegkühlung; 2 a variant of the coolant jacket with a web cooling;

3 eine weitere Variante mit einem Durchtritt zu einem Zylinderkopf. 3 another variant with a passage to a cylinder head.

Eine erfindungsgemäße, mit einem Kühlmittelmantel ausgestattete Brennkraftmaschine wird nachstehend anhand der 1 bis 3 näher erläutert. Die Brennkraftmaschine hat in dem lediglich exemplarisch dargestellten Beispiel eines Vierzylindermotors vier in einer Zylinderreihe nebeneinander angeordnete Brennräume 1, die in einem nicht weiter dargestellten Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet sind. Die Brennräume 1 sind beiderseits der Zylinderreihe von einem gemeinsamen Kühlmittelmantel 2 umgeben. Dadurch gelangt das Kühlmittel von einer Kühlmittelsammelleiste 3 durch einen als Speisung ausgeführten Einlass 4 umfangsseitig zu den nicht gezeigten, die Brennräume 1 einschließenden Wandungen, mit Ausnahme der durch Stege 5 gebildeten Zwischenwände zwischen benachbarten Brennräumen 1. Anschließend wird das Kühlmittel durch einen als Abzug dienenden Auslass 6 abgeführt. Unmittelbar hinter dem Einlass 4 teilt sich der zugeführte Kühlmittelstrom in zwei Teilströme, die die Zylinderreihe in einander entgegensetzten Strömungsrichtungen 7, 8 umströmen und im Bereich des Auslasses 6 aufeinandertreffen. Indem der Einlass 4 an einer im Betrieb heißen Auslassseite 9 für die Verbrennungsgase der Brennkraftmaschine und der Auslass 6 an einer Saugseite 10 für die der Brennkraftmaschine zugeführte Frischluft angeordnet ist, wird der gesamte Kühlmittelstrom zunächst der relativ heißeren Seite des Zylinderkurbelgehäuses zugeführt. Hierdurch wird eine wesentliche Effizienzsteigerung bei der Kühlwirkung erreicht. Darüber hinaus stimmt die jeweilige Gesamtlänge der Kühlmittelteilströme zwischen dem Einlass 4 und dem Auslass 6, die dabei jeweils sowohl einen Kühlmittelmantelabschnitt auf der Auslassseite 9 als auch einen Kühlmittelmantelabschnitt auf der Saugseite 10 durchströmen, überein. Durch diese Anordnung ist eine sehr günstige Gleichverteilung der Strömung und der Drosselstellen in den Teilströmen, insbesondere bedingt durch die in dem Zylinderkurbelgehäuse vorgesehenen Zylinderkopfschrauben, ohne eine zusätzliche Drosselung möglich. An inventive, equipped with a coolant jacket internal combustion engine is described below with reference to the 1 to 3 explained in more detail. In the example of a four-cylinder engine, which is shown only by way of example, the internal combustion engine has four combustion chambers arranged side by side in a row of cylinders 1 , Which are arranged in a cylinder crankcase, not shown, of the internal combustion engine. The combustion chambers 1 are on both sides of the cylinder bank of a common coolant jacket 2 surround. As a result, the coolant passes from a coolant collection bar 3 through an inlet designed as a feed 4 circumferentially to the not shown, the combustion chambers 1 enclosing walls, except by bars 5 formed partitions between adjacent combustion chambers 1 , Subsequently, the coolant through a serving as an outlet outlet 6 dissipated. Immediately behind the inlet 4 divides the supplied coolant flow into two partial streams, which the cylinder bank in opposite directions of flow 7 . 8th flow around and around the outlet 6 meet. By the inlet 4 on a hot outlet side 9 for the combustion gases of the internal combustion engine and the outlet 6 on a suction side 10 is arranged for the internal combustion engine supplied fresh air, the entire coolant flow is first supplied to the relatively hotter side of the cylinder crankcase. As a result, a substantial increase in efficiency in the cooling effect is achieved. In addition, the respective total length of the coolant sub-streams is correct between the inlet 4 and the outlet 6 , which each have both a coolant jacket section on the outlet side 9 as well as a coolant jacket section on the suction side 10 flow through. By this arrangement, a very favorable uniform distribution of the flow and the throttle points in the partial flows, in particular due to the provided in the cylinder block cylinder head bolts, without additional throttling possible.

Bei einer in 2 gezeigten Variante sind zudem die Stege 5 zwischen den benachbarten Brennräumen 1 jeweils mit einer die Auslassseite 9 und die Saugseite 10 verbindenden, als horizontale Bohrung ausgeführten Durchbrechung 11 ausgestattet. Diese werden aufgrund des Druckgefälles des Kühlmittels zwischen der Kühlmittelsammelleiste 3 und dem Bereich des Auslasses 6 auf der kalten Saugseite 10 zuverlässig durchströmt. Durch eine zusätzliche Drosselung an den Stirnseiten des Kühlmittelmantels durch einen den freien Strömungsdurchtritt beschränkenden Sperrkörper 12 kann der Volumenstrom gezielt durch die Durchbrechungen 11 gezwungen werden, wobei der Sperrkörper 12 zugleich die gegebenenfalls erforderliche auslassseitige Drosselung ersetzt, welche genutzt wird, um bei einer Zweikreiskühlung dem Zylinderkopf einen ausreichenden Anteil des Kühlmittels zuführen zu können. At an in 2 shown variant are also the webs 5 between the adjacent combustion chambers 1 each with an outlet side 9 and the suction side 10 connecting, executed as a horizontal hole opening 11 fitted. These are due to the pressure gradient of the coolant between the coolant header 3 and the area of the outlet 6 on the cold suction side 10 reliably flows through. By an additional throttling on the front sides of the coolant jacket by a free flow passage restricting blocking body 12 the volume flow can be targeted through the openings 11 be forced, with the locking body 12 at the same time the optionally required exhaust-side throttling replaced, which is used to be able to supply a sufficient proportion of the coolant in a dual-circuit cooling the cylinder head can.

Weiterhin ist in 3 noch im Bereich der Stege 5 beispielhaft ein Durchtritt 13 dargestellt, der sich bis zu einem oberen Rand des Zylinderkurbelgehäuses erstreckt. Diese Variante ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass der Kühlmittelmantel 2 bis zu der dargestellten Trennebene des Zylinderkurbelgehäuses und des Zylinderkopfes anströmbar ist. Diese Variante ist vor allem auch dann von Vorteil, wenn die in 2 gezeigte Durchbrechung 11 der Stege 5 zwischen den benachbarten Brennräumen 1 nicht möglich ist, jedoch aufgrund der spezifischen Leistung der Brennkraftmaschine eine erhöhte Kühlleistung erforderlich ist. Furthermore, in 3 still in the area of the bridges 5 an example of a passage 13 shown, which extends to an upper edge of the cylinder crankcase. This variant allows advantageously that the coolant jacket 2 can be flowed up to the illustrated parting plane of the cylinder crankcase and the cylinder head. This variant is especially advantageous if the in 2 shown opening 11 of the bridges 5 between the adjacent combustion chambers 1 is not possible, however, an increased cooling capacity is required due to the specific performance of the internal combustion engine.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Brennraum combustion chamber
2 2: Kühlmittelmantel Coolant jacket
3 3: Kühlmittelsammelleiste Coolant collecting rail
4 4: Einlass inlet
5 5: Steg web
6 6: Auslass outlet
7 7: Strömungsrichtung flow direction
8 8th: Strömungsrichtung flow direction
9 9: Auslassseite outlet
10 10: Saugseite suction
11 11: Durchbrechung perforation
12 12: Sperrkörper blocking body
13 13: Durchtritt passage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 6289855 B1 [0003] US 6289855 B1 [0003]
DE 102005018364 A1 [0005] DE 102005018364 A1 [0005]
DE 10357340 A1 [0006] DE 10357340 A1 [0006]
DE 102012021065 A1 [0007] DE 102012021065 A1 [0007]
US 4455972 A [0008] US 4455972A [0008]
EP 0671552 B1 [0009] EP 0671552 B1 [0009]
DE 3247663 C1 [0010] DE 3247663 C1 [0010]
DE 2417925 C2 [0011] DE 2417925 C2 [0011]
DE 4140772 A1 [0012] DE 4140772 A1 [0012]
DE 19812831 A1 [0013] DE 19812831 A1 [0013]

Claims

Brennkraftmaschine mit mehreren, in einem Zylinderkurbelgehäuse in einer Zylinderreihe nebeneinander angeordneten Brennräumen (1), die von einem gemeinsamen Kühlmittelmantel (2) umgeben sind, der von einem durch einen Einlass (4) zuführbaren und durch einen Auslass (6) abführbaren Kühlmittel in zumindest zwei Teilströmen entlang verschiedener, an unterschiedlichen Seiten der Brennräume (1) angeordneten Kühlmittelmantelabschnitten durchströmbar ist, die zwischen sich die Zylinderreihe einschließen, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (4) auf einer ersten Seite und der Auslass (6) auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite angeordnet ist. Internal combustion engine with a plurality of combustion chambers arranged side by side in a cylinder crankcase in a cylinder crankcase (US Pat. 1 ), by a common coolant jacket ( 2 ) surrounded by an inlet ( 4 ) and through an outlet ( 6 ) leachable coolant in at least two partial streams along different, on different sides of the combustion chambers ( 1 Can be flowed through arranged coolant jacket sections, which include between them the row of cylinders, characterized in that the inlet ( 4 ) on a first side and the outlet ( 6 ) is arranged on a second side opposite the first side.

Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seite der Auslassseite (9) für die Verbrennungsgase der Brennkraftmaschine und die zweite Seite der Saugseite (10) für die der Brennkraftmaschine zugeführte Frischluft zugeordnet ist. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the first side of the exhaust side ( 9 ) for the combustion gases of the internal combustion engine and the second side of the suction side ( 10 ) is assigned for the fresh air supplied to the internal combustion engine.

Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von jedem Kühlmittelteilstrom zwischen dem Einlass (4) und dem Auslass (6) sowohl ein Kühlmittelmantelabschnitt auf der Auslassseite (9) als auch ein Kühlmittelmantelabschnitt auf der Saugseite (10) durchströmbar ist. Internal combustion engine according to claims 1 or 2, characterized in that of each coolant partial flow between the inlet ( 4 ) and the outlet ( 6 ) both a coolant jacket section on the outlet side ( 9 ) as well as a coolant jacket section on the suction side ( 10 ) can be flowed through.

Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen der Teilströme zwischen Einlass (4) und Auslass (6) zumindest im Wesentlichen übereinstimmen. Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the lengths of the partial flows between inlet ( 4 ) and outlet ( 6 ) at least substantially coincide.

Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kühlmittelmantel (2) ein Kühlmittelleitungselement mit einer Kühlmittelsammelleiste (3) zugeordnet ist. Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coolant jacket ( 2 ) a coolant line element with a coolant collection strip ( 3 ) assigned.

Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderkurbelgehäuse und ein Zylinderkopf durch die Kühlmittelsammelleiste (3) gemeinsam mit dem Kühlmittel beaufschlagbar sind. Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the cylinder crankcase and a cylinder head through the coolant collecting strip ( 3 ) can be acted upon together with the coolant.

Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne Stege (5) zwischen benachbarten Brennräumen (1) mit einer die beiden Seiten verbindenden Durchbrechung (11) ausgestattet sind. Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least individual webs ( 5 ) between adjacent combustion chambers ( 1 ) with an opening connecting the two sides ( 11 ) are equipped.

Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem außenseitigen Übergangsbereich zumindest eines Kühlmittelmantelabschnittes zwischen den beiden Seiten eine Drosselung vorgesehen ist. Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that a throttling is provided in an outside transition region of at least one coolant jacket section between the two sides.

Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zumindest eines Steges (5) ein Durchtritt (13) bis zu einem oberen Rand des Zylinderkurbelgehäuses geführt ist. Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the region of at least one web ( 5 ) a passage ( 13 ) is guided to an upper edge of the cylinder crankcase.

Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (6) in einem einer oberen Ebene des Zylinderkurbelgehäuses zugewandten Randbereich angeordnet ist. Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the outlet ( 6 ) is arranged in an upper region of the cylinder crankcase facing edge region.