DE102015013202B4 - Fluid circuit of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Fluidkreislauf einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem gegossenen Zylinderblock (4) mit einem Kühlmittelmantel, wenigstens einem Zylinderkopf mit Kühlmittelkanälen, wenigstens einer gemeinsamen Flanschfläche zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock (4) sowie mit Kühlmittelführungen und/oder Ölkanalführungen innerhalb des Zylinderblocks (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Richtungsänderungen der Kanalführungen (5) als Rohrbogen ausgeführt sind, wobei die Richtungsänderungen der Kanalführungen (5) als wenigstens ein Einsteck- und/oder Einlegeteil ausgeführt sind und als strömungsgünstiger Krümmereinsatz (1) in die Kanalführung (5) mit Verschlussstopfen (2, 3) eingesetzt sind.Fluid circuit of an internal combustion engine with at least one cast cylinder block (4) with a coolant jacket, at least one cylinder head with coolant channels, at least one common flange surface between cylinder head and cylinder block (4) and with coolant ducts and / or oil duct ducts within the cylinder block (4), characterized in that the changes in direction of the channel guides (5) are designed as pipe bends, the changes in direction of the channel guides (5) being designed as at least one plug-in and / or insert part and as a flow-favorable bend insert (1) in the channel guide (5) with sealing plugs (2, 3 ) are used.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fluidkreislauf einer Brennkraftmaschine.The invention relates to a fluid circuit of an internal combustion engine.

Derartige Kühlkreisläufe sind beispielsweise bekannt aus der DE 196 28 762 A1 , bei der innerhalb des Kühlkreislaufes einer Brennkraftmaschine Kühlwasserkanäle im Zylinderkopf und der Kühlwassermantel des Zylinderblockes durch innerhalb des Zylinderblockes ausgebildete Kühlwasserführungen mit der Kühlwasserpumpe verbunden werden. Von der Flanschfläche zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf ausgehend verlaufen im Zylinderblock Kanäle, die mit Hauptkanälen des Kühlkreislaufes verbunden sind und zur Versorgung bzw. Entsorgung des Zylinderkopfes dienen. Diese Kanäle sind über eingegossene Schlitze, die von der Flanschfläche ausgehen, mit dem Kühlwassermantel des Zylinderblockes verbunden.Such cooling circuits are known, for example, from DE 196 28 762 A1 , in which, within the cooling circuit of an internal combustion engine, cooling water ducts in the cylinder head and the cooling water jacket of the cylinder block are connected to the cooling water pump by cooling water ducts formed within the cylinder block. Starting from the flange surface between the cylinder block and the cylinder head, ducts run in the cylinder block which are connected to the main ducts of the cooling circuit and are used to supply or dispose of the cylinder head. These channels are connected to the cooling water jacket of the cylinder block via cast-in slots that extend from the flange surface.

Weiter offenbart die DE 43 22 030 A1 eine Brennkraftmaschine mit zwei gegenüberliegend angeordneten Zylinderreihen, die zur Vermeidung von außenliegenden, kühlwasserführenden Leitungen integrierte Kanäle zur Zu- und Abfuhr des Kühlwassers zu den Kühlmänteln und den Zylinderköpfen aufweist.Further reveals the DE 43 22 030 A1 an internal combustion engine with two rows of cylinders arranged opposite one another, which has integrated ducts for supplying and removing the cooling water to the cooling jackets and the cylinder heads in order to avoid external lines carrying cooling water.

Auch die US 2 713 332 A und die DD 51736 A1 zeigen ein derartiges Kühlsystem.Also the U.S. 2,713,332 A and the DD 51736 A1 show such a cooling system.

Nachteilig an derartigen Fluidkreisläufen ist, dass es durch Strömungsablösungen zu unerwünschten Druckverlusten kommen kann, in deren Folge eine erhöhte Pumpenleistung und somit ein höherer Kraftstoffverbrauch entstehen.A disadvantage of such fluid circuits is that the flow separation can lead to undesirable pressure losses, as a result of which an increased pump output and thus a higher fuel consumption arise.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Fluidkreislauf zu schaffen, der die oben genannten Nachteile und Druckverluste vermeidet.The object of the present invention is to create a fluid circuit which avoids the above-mentioned disadvantages and pressure losses.

Die Aufgabe wird mittels eines Fluidkreislaufs einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem gegossenen Zylinderblock mit einem Kühlmittelmantel, wenigstens einem Zylinderkopf mit Kühlmittelkanälen, wenigstens einer gemeinsamen Flanschfläche zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock sowie mit Kühlmittelführungen und/oder Ölkanalführungen innerhalb des Zylinderblocks gelöst.The object is achieved by means of a fluid circuit of an internal combustion engine with at least one cast cylinder block with a coolant jacket, at least one cylinder head with coolant channels, at least one common flange surface between the cylinder head and cylinder block and with coolant ducts and / or oil ducts within the cylinder block.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.Further advantageous configurations are contained in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

  • 1: eine Fluidführung gemäß dem Stand der Technik
  • 2: eine Fluidführung mit strömungsgünstigem Krümmereinsatz
  • 3: eine Gegenüberstellung von 1 und 2 samt Druck- und Geschwindigkeitsverlauf
  • 4: eine Gegenüberstellung von 1 und 2
  • 5: eine strömungsgünstige Hosenrohr- oder T-Stück-Verzweigung.
The invention is explained in more detail below using two exemplary embodiments. In the drawing show:
  • 1 : a fluid guide according to the prior art
  • 2 : a fluid guide with a flow-enhancing elbow insert
  • 3 : a comparison of 1 and 2 including pressure and speed curve
  • 4th : a comparison of 1 and 2
  • 5 : a streamlined Y-pipe or T-piece branch.

In 1 wird die bekannte Kanalführung für Fluidmedien wie Kühlwasser oder Öl oder auch Gase im Verbrennungsmotor gezeigt. Die Kanalführung 5 wird wegen Sauberkeitsanforderungen oder nicht gießbarerer Geometrie durch spanende Fertigung, wie beispielsweise Bohren, hergestellt. Bei der Richtungsänderung in diesen Kanal- oder Leitungsführungen 5 entstehen neben Reibungsverlusten zusätzliche Druckverluste durch das Ablösen der Strömung und den damit einhergehenden Rezirkulationen. In den Strömungsbildern ist zu erkennen, dass die ungleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung infolge der Ablösung zu einer Einschnürung des nutzbaren Bohrungsdurchmessers führt, was eine Verringerung des effektiv durchströmten Querschnitts und erhöhte Druckverluste und somit erhöhte Pumpenleistung und Kraftstoffverbrauch zur Folge hat. Am Zylinderblock 4 sind auf den gebohrten Kanalführungen 5 jeweils ein Verschlussstopfen 2 und ein Verschlussstopfen 3 zur Abdichtung des Zylinderblocks 4 angeordnet.In 1 the well-known channel routing for fluid media such as cooling water or oil or gases in the internal combustion engine is shown. The canal management 5 is manufactured by machining, such as drilling, due to cleanliness requirements or a non-castable geometry. When changing direction in these ducts or lines 5 In addition to friction losses, additional pressure losses arise due to the separation of the flow and the associated recirculation. The flow images show that the uneven speed distribution as a result of the detachment leads to a constriction of the usable bore diameter, which results in a reduction in the cross section effectively flowed through and increased pressure losses and thus increased pump performance and fuel consumption. On the cylinder block 4th are on the drilled channel guides 5 one stopper each 2 and a sealing plug 3 for sealing the cylinder block 4th arranged.

In 2 wird in die bekannte Kanalführung 5 für Fluidmedien wie Kühlwasser oder Öl oder auch Gase im Verbrennungsmotor ein strömungsgünstiger Krümmereinsatz 1 eingesetzt. Die Kanalführung 5 wird wegen Sauberkeitsanforderungen oder nicht gießbarerer Geometrie durch spanende Fertigung, wie beispielsweise Bohren, hergestellt. Bei der Richtungsänderung in diesen Kanal- oder Leitungsführungen 5 entstehen wegen des strömungsgünstigen Krümmereinsatzes 1, der rohrbogenartig ausgestaltet ist, weniger Reibungs- und Druckverluste durch das Ablösen der Strömung und der Rezirkulationen, wie dies in den Strömungsbildern zu erkennen ist, dies führt zur kompletten Nutzung des Bohrungsdurchmessers. Im Vergleich zur 1 treten in der Lösung gemäß 2 deutlich geringere Druckverluste auf. Am Zylinderblock 4 sind auf den gebohrten Kanalführungen 5 jeweils ein Verschlussstopfen 2 und ein Verschlussstopfen 3 zur Abdichtung des Zylinderblocks 4 angeordnet. Der Verschlussstopfen 2 und der Verschlussstopfen 3 sind mit dem in der Kanalführung 5 des Zylinderblocks 4 der Brennkraftmaschine angeordneten rohrbogenartigen Krümmereinsatz 1 in der Weise angeordnet, dass der Krümmereinsatz 1 in allen Freiheitsgraden fixiert und dicht ist.In 2 becomes in the well-known sewerage 5 a flow-efficient manifold insert for fluid media such as cooling water or oil or even gases in combustion engines 1 used. The canal management 5 is manufactured by machining, such as drilling, due to cleanliness requirements or a non-castable geometry. When changing direction in these ducts or lines 5 arise because of the flow-favorable elbow insert 1 , which is designed like a pipe bend, less friction and pressure losses due to the separation of the flow and the recirculations, as can be seen in the flow images, this leads to the complete use of the bore diameter. In comparison to 1 occur in the solution according to 2 significantly lower pressure losses. On the cylinder block 4th are on the drilled channel guides 5 one stopper each 2 and a sealing plug 3 for sealing the cylinder block 4th arranged. The sealing plug 2 and the sealing plug 3 are with the one in the duct 5 of the cylinder block 4th the internal combustion engine arranged pipe bend-like elbow insert 1 arranged in such a way that the elbow insert 1 is fixed and tight in all degrees of freedom.

3 zeigt eine Gegenüberstellung der Lösungen von 1 und 2 samt Druck- und Geschwindigkeitsverläufen. 3 shows a comparison of the solutions from 1 and 2 including pressure and speed curves.

In 4 wird die Vorbereitung für den Einbau des Krümmereinsatzes dargestellt, wobei der in der Kanalführung 5 des Zylinderblocks 4 der Brennkraftmaschine angeordneten rohrbogenartigen Krümmereinsatz 1 offenbart wird.In 4th the preparation for the installation of the elbow insert is shown, with the one in the duct 5 of the cylinder block 4th the internal combustion engine arranged pipe bend-like elbow insert 1 is revealed.

5 stellt eine strömungsgünstige Hosenrohr- oder T-Stück-Verzweigung 11 dar, die derart im Zylinderblock 4 der Brennkraftmaschine angeordnet ist, dass sie ebenfalls gegen Verdrehung gesichert ist. Der Verschlussstopfen 2 ist mit dem in der Kanalführung 5 des Zylinderblocks 4 der Brennkraftmaschine angeordneten strömungsgünstige Hosenrohr- oder T-Stück-Verzweigung 11 in der Weise angeordnet, dass die Hosenrohr- oder T-Stück-Verzweigung 11 unverrückbar und dicht im Zylinderblock 4 angeordnet ist. Sie ist für eine Strömungstrennung oder -Vereinigung anwendbar. 5 Provides a streamlined Y-pipe or T-piece branch 11 represent that in the cylinder block 4th the internal combustion engine is arranged so that it is also secured against rotation. The sealing plug 2 is with the one in the duct 5 of the cylinder block 4th the internal combustion engine arranged aerodynamic Y-pipe or T-piece branch 11 arranged in such a way that the Y-pipe or T-piece branch 11 immovable and tight in the cylinder block 4th is arranged. It is applicable to flow separation or merging.

Krümmereinsatz (1) und Hosenrohr- oder T-Stück-Verzweigung (11) können aus Kunststoff oder Metall angefertigt sein. Sie können ein- oder mehrteilig aufgebaut sein.Manifold insert ( 1 ) and Y-pipe or T-piece branch ( 11 ) can be made of plastic or metal. They can be constructed in one or more parts.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
strömungsgünstiger Krümmereinsatzaerodynamic elbow insert
22
VerschlussstopfenSealing plug
33
VerschlussstopfenSealing plug
44th
ZylinderblockCylinder block
55
KanalführungChannel guidance
1111
Hosenrohr- oder T-Stück-VerzweigungY-pipe or T-piece branch

Claims (7)

Fluidkreislauf einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem gegossenen Zylinderblock (4) mit einem Kühlmittelmantel, wenigstens einem Zylinderkopf mit Kühlmittelkanälen, wenigstens einer gemeinsamen Flanschfläche zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock (4) sowie mit Kühlmittelführungen und/oder Ölkanalführungen innerhalb des Zylinderblocks (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Richtungsänderungen der Kanalführungen (5) als Rohrbogen ausgeführt sind, wobei die Richtungsänderungen der Kanalführungen (5) als wenigstens ein Einsteck- und/oder Einlegeteil ausgeführt sind und als strömungsgünstiger Krümmereinsatz (1) in die Kanalführung (5) mit Verschlussstopfen (2, 3) eingesetzt sind.Fluid circuit of an internal combustion engine with at least one cast cylinder block (4) with a coolant jacket, at least one cylinder head with coolant channels, at least one common flange surface between cylinder head and cylinder block (4) and with coolant ducts and / or oil duct ducts within the cylinder block (4), characterized in that the changes in direction of the channel guides (5) are designed as pipe bends, the changes in direction of the channel guides (5) being designed as at least one plug-in and / or insert part and as a flow-favorable elbow insert (1) in the channel guide (5) with sealing plugs (2, 3 ) are used. Fluidkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidführung im Zylinderblock (4) gegossene Kanalführungen (5) sind.Fluid circuit according to Claim 1 , characterized in that the fluid guide in the cylinder block (4) are cast channel guides (5). Fluidkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidführung im Zylinderblock (4) durch spanende Verfahren gefertigte Kanalführungen (5) sind.Fluid circuit according to Claim 1 , characterized in that the fluid guide in the cylinder block (4) are channel guides (5) produced by machining processes. Fluidkreislauf nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalführungen (5) kreisrund ausgeführt sind.Fluid circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the channel guides (5) are designed to be circular. Fluidkreislauf nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalführungen (5) viereckig ausgeführt sind.Fluid circuit according to one of the aforementioned Claims 1 to 3 characterized in that the channel guides (5) are quadrangular. Fluidkreislauf nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Kühlwasser oder Öl ist.Fluid circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid is cooling water or oil. Verfahren zur Erzeugung eines Fluidkreislaufes einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche zum Einsatz kommt.Method for generating a fluid circuit of an internal combustion engine, characterized in that a device according to one of the preceding claims is used.
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