DE19803808A1 - Internal combustion engine - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren wassergekühlten und V-förmig angeordneten Zylindern eines Zylinderkurbelgehäuses, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem im V ausgebildeten V-Raum zwischen den das V bildenden Zylinderreihen, mit jeweiligen Zylindern zugeordneten Kühlmittelmänteln, wobei das Kühlmittel aus den Kühlmit telmänteln in jeweilige Zylinderköpfe und aus diesen über jeweilige Kühlmittelabströmöffnun gen zurück in das Zylinderkurbelgehäuse in einen im V-Raum angeordneten Kühlmittelrück laufkanal fließt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an internal combustion engine with several water-cooled and V-shaped arranged cylinders of a cylinder crankcase, in particular a motor vehicle, with a V space formed in the V between the cylinder rows forming the V, with coolant jackets assigned to respective cylinders, the coolant coming from the coolant sleeves in respective cylinder heads and out of these via respective coolant outflow openings back into the cylinder crankcase in a coolant back arranged in the V-space Run channel flows, according to the preamble of claim 1.
Aus der EP 0 637 682 B1 ist eine wassergekühlte mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylinderreihen bekannt, wobei im V-Raum fächerartig nebeneinander liegend von innen nach außen gesehen folgendes ausgebildet ist, ein Wasservorlauf, Pum penaufnahmebohrungen für jeweilige Kraftstoff-Einspritzpumpen, Kühlmittellängskanäle, Ventilstößelführungen und Kühlmittelmäntel der Zylinder. All dies ist jedoch einstückig mit dem Zylinderkurbelgehäuse ausgebildet, so daß diese Anordnung in der Herstellung auf wendig und teuer ist.EP 0 637 682 B1 describes a water-cooled multi-cylinder internal combustion engine with a V-shape arranged rows of cylinders known, in the V-space side by side The following is formed lying inside from the outside, a water supply, Pum pen receiving bores for respective fuel injection pumps, coolant longitudinal channels, Valve tappet guides and coolant jackets for the cylinders. However, all of this is in one piece with the cylinder crankcase formed, so that this arrangement in the manufacture is agile and expensive.
Aus der JP-7259559 A ist es bekannt, bei einem Motor mit V-förmiger Zylinderanordnung einen separaten Kühlwasserkanal in einem V-Raum anzuordnen. Bei dieser Anordnung fließt jedoch das Kühlwasser in dem separaten Kanal zunächst vollständig an den Zylindern vorbei und wird erst stirnseitig am Motorblock in das Zylinderkurbelgehäuse eingeleitet und fließt anschließend durch die Kühlmittelmäntel der Zylinder den vollständigen Weg durch das Zylinderkurbelgehäuse zurück. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Zylinder un gleichmäßig gekühlt werden, da die stirnseitigen Zylinder von relativ kühlem Wasser umspült werden, die letzten von der Stirnseite des Motorblocks abgewandt angeordneten Zylinder jedoch von Kühlwasser umspült werden, welches bereits von den vorhergehenden Zylinder erheblich vorgewärmt wurde. From JP-7259559 A it is known for an engine with a V-shaped cylinder arrangement to arrange a separate cooling water duct in a V-space. With this arrangement However, the cooling water in the separate channel initially flows completely on the cylinders over and is only introduced at the front of the engine block into the cylinder crankcase and then flows through the coolant jackets of the cylinders all the way through the Cylinder crankcase back. This arrangement has the disadvantage that the cylinders un be cooled evenly since the front cylinders are washed by relatively cool water the last cylinders facing away from the front of the engine block however, be washed by cooling water, which is already from the previous cylinder was significantly preheated.
Die DE 41 36 773 C1 beschreibt ein Verteilergehäuse für eine V-Brennkraftmaschine, wobei im V-Raum ein Verteilergehäuse mit einer ebenen Grundplatte an einem Flansch des Kur belgehäuses der Brennkraftmaschine gehalten angeordnet ist. Dieses Verteilergehäuse in tegriert eine Vielzahl von üblicherweise von separat angeordneten Bauteilen übernommenen Funktionen. Das Verteilergehäuse führt dabei insbesondere Kühlwasserströme der Brenn kraftmaschine, wobei jedoch lediglich Anschlußflansche zur Verfügung gestellt werden und die Kühlmittelkanäle selbst vollständig im Zylinderkurbelgehäuse auszubilden sind. Lediglich ein Wasserführungsgehäuse ist vollständig im Verteilergehäuse ausgebildet, welches jedoch lediglich als Aufnahme für einen Thermostaten und eine Wasserpumpe dient und keinerlei Verteilungsfunktion für das Kühlwasser erfüllt.DE 41 36 773 C1 describes a distributor housing for a V internal combustion engine, wherein in the V-space a distributor housing with a flat base plate on a flange of the cure belgehäuses the internal combustion engine is arranged. This junction box in integrates a large number of components that are usually taken over from separately arranged components Functions. The distributor housing in particular carries cooling water flows from the burner engine, but only connection flanges are provided and the coolant channels themselves are to be completely formed in the cylinder crankcase. Only a water guide housing is completely formed in the distributor housing, which however only serves as a holder for a thermostat and a water pump and none at all Distribution function for the cooling water fulfilled.
Aus der DE-OS 20 15 546 ist ein Verbrennungsmotor mit V-förmig angeordneten Zylinder reihen bekannt, wobei jeweilige Kühlmäntel von Zylinderblock und Zylinderkopf miteinander in Verbindung stehen. Ferner ist im V-Raum ein Mehrfachanschlußstück angeordnet, wel ches Kanäle für eine Zufuhr eines Kraftstoff-Luftgemisches und für eine Abfuhr von Abgasen sorgen. An einem Ende des Mehrfachanschlußstückes sind Anschlüsse für Kühlmittelkanäle vorgesehen. Durch die Ausführung in mehreren diskreten Elementen ist diese Anordnung jedoch in der Herstellung und Montage kompliziert und kostenintensiv. Ferner strömt das Kühlmittel an einer Seite aus einem Teil des Mehrfachanschlußstückes in den Zylinderblock ein, durchquert diesen entlang der Zylinderkopfreihen vollständig und strömt erst danach wieder aus dem Zylinderblock aus in ein anderes Teil des Mehrfachanschlußstückes. Da durch ergibt sich auch hier das oben bereits erwähnte Problem einer ungleichmäßigen Küh lung des Zylinderblockes.From DE-OS 20 15 546 is an internal combustion engine with a V-shaped cylinder rows known, with respective cooling jackets of the cylinder block and cylinder head together keep in touch. Furthermore, a multiple connector is arranged in the V space, wel channels for supplying a fuel-air mixture and for removing exhaust gases to care. At one end of the multiple connector are connections for coolant channels intended. This arrangement is due to the execution in several discrete elements however, it is complicated and costly to manufacture and assemble. It also flows Coolant on one side from part of the multiple connector in the cylinder block on, crosses it completely along the rows of cylinder heads and only flows afterwards again from the cylinder block into another part of the multiple connector. There This also gives rise to the problem of uneven cooling mentioned above development of the cylinder block.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Brennkraft maschine der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die obengenannten Nachteile überwunden werden und für das Kühlmittelsystem eine kompakte Bauweise und optimale Nutzung des V-Raumes erzielt wird.The present invention is therefore based on the object of improved internal combustion To provide machine of the above type, the above Disadvantages are overcome and a compact design for the coolant system optimal use of the V-space is achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftmaschine der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin dung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved by an internal combustion engine of the above. Kind of with the in Characteristics characterized claim 1 solved. Advantageous embodiments of the Erfin tion are specified in the dependent claims.
Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß in dem V-Raum eine mit dem Kühlmittelrück laufkanal und den Kühlmittelabströmöffnungen der Zylinderköpfe verbundene Mischkammer unmittelbar benachbart zu einer Außenwandung der Kühlmittelmäntel der Zylinder ausgebil det ist.For this purpose, it is provided according to the invention that one with the coolant back in the V-space Run channel and the coolant outflow openings of the cylinder heads connected mixing chamber immediately adjacent to an outer wall of the coolant jacket of the cylinder det.
Dies hat den Vorteil, daß durch die benachbarte Strömung des Kühlwassers in der Misch kammer und den Kühlmittelmänteln der Zylinder eine homogenere Temperaturverteilung im Kühlmittelsystem des Zylinderkurbelgehäuses erfolgt, was zu einer gleichmäßigeren Küh lung der Brennkraftmaschine führt.This has the advantage that the adjacent flow of the cooling water in the mixer chamber and the coolant jackets of the cylinders a more homogeneous temperature distribution in the Coolant system of the cylinder crankcase takes place, which leads to a more uniform cooling tion of the internal combustion engine leads.
Dadurch, daß die Mischkammer an einer an den V-Raum angrenzenden Seite offen ausge bildet ist, wobei ein Deckel derart angeordnet ist, daß dieser im V-Raum einen Kühlmittelzu laufkanal bildet und ein Mittel zum wahlweisen Verbinden des Kühlmittelzulaufkanals mit der Mischkammer vorgesehen ist, erzielt man auf einfache Weise mit gleichzeitig kleinem Bau raumbedarf ein Kühlmittelführungssystem durch einfaches Aufsetzten eines Deckels auf den V-Raum. Gleichzeitig ist sofort und ohne zusätzliche Maßnahmen ein Bypass eines im Kühl kreislauf angeordneten Kühlers ausgebildet, so daß in Betriebsphasen, in denen die Brenn kraftmaschine nicht eine vorbestimmte Betriebstemperatur hat, der Kühler überbrückt und dadurch schnell die vorbestimmte Betriebstemperatur erstmals oder wieder erreicht werden kann. Ferner sind Seitenwandungen der Kühlmittelkanäle kombiniert aus Deckelelementen und Zylinderkopfgehäuse-Elementen zusammengesetzt, was eine weitere Vereinfachung der Anordnung bzw. der Montage und auch späterer ggf. erforderlicher Wartungsarbeiten ergibt. Die Mischkammer und der Kühlmittelzulaufkanal sind nämlich durch einfaches de montieren des Deckels jederzeit zu Wartungs- oder Prüfzwecken zugänglich.Characterized in that the mixing chamber open on a side adjacent to the V-space is formed, wherein a cover is arranged such that this coolant in the V-space Run channel forms and a means for selectively connecting the coolant inlet channel with the Mixing chamber is provided, can be achieved in a simple manner with a small size requires a coolant management system by simply placing a cover on the V space. At the same time, a bypass is in the cooler immediately and without additional measures arranged arranged cooler, so that in operating phases in which the combustion Engine does not have a predetermined operating temperature, the radiator bridges and thereby quickly reaching the predetermined operating temperature for the first time or again can. Furthermore, side walls of the coolant channels are combined from cover elements and cylinder head housing elements assembled, which further simplifies the arrangement or assembly and also any subsequent maintenance work that may be required results. The mixing chamber and the coolant inlet channel are namely simple de assembly of the cover accessible at any time for maintenance or testing purposes.
Eine einfache und kostengünstige Anordnung wird dadurch erzielt, daß das Mittel zum wahlweisen Verbinden des Kühlmittelzulaufkanals mit der Mischkammer ein Kennfeldther mostat ist.A simple and inexpensive arrangement is achieved in that the means for optionally connect the coolant inlet channel to the mixing chamber is mostat.
Eine W-förmige Anordnung der Zylinder mit entsprechend kompakter Bauweise der Brenn kraftmaschine erzielt man dadurch, daß zwei Zylinderreihen der V-förmigen Anordnung je weils selbst wiederum V-förmig angeordnet sind. A W-shaped arrangement of the cylinders with a correspondingly compact design of the Brenn Engine is achieved in that two rows of cylinders of the V-shaped arrangement each because themselves are arranged in a V-shape.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Deckel ferner derart ausgebildet, daß er integral einen Kühlmittelzulauf aufweist, welcher mit dem vom Deckel verschlossenen V-Raum ver bunden ist, und in bevorzugter Weise ist der Deckel zusätzlich derart ausgebildet, daß er integral den mit der Mischkammer verbundenen Kühlmittelrücklaufkanal aufweist. Dies hat den Vorteil, daß mit einem Handgriff, nämlich dem Aufsetzten des Deckels, das vollständige externe Kühlmittelführungssystem des Motorblockes montiert ist.In an advantageous embodiment, the cover is also designed such that it is integral has a coolant inlet, which ver with the V-space closed by the lid is bound, and in a preferred manner the cover is additionally designed such that it integrally has the coolant return channel connected to the mixing chamber. this has the advantage that with one hand, namely putting on the lid, the complete external coolant management system of the engine block is mounted.
Zweckmäßigerweise ist am Deckel zusätzlich ein Temperatursensor angeordnet, welcher in den Kühlmittelrücklaufkanal hinein ragt.A temperature sensor is expediently additionally arranged on the cover, which in the coolant return duct protrudes into it.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden, beispielhaften Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen inFurther features, advantages and advantageous configurations of the invention result from the dependent claims, as well as from the following exemplary description the invention with reference to the accompanying drawings. These show in
Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine im Querschnitt und in Fig. 1 shows a preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention in cross section and in
Fig. 2 im Längsschnitt. Fig. 2 in longitudinal section.
Fig. 1 zeigt beispielhaft eine Brennkraftmaschine 10 mit einer W-förmigen Zylinderanord nung von Zylindern 12, 14, 16 und 18 in einem Zylinderkurbelgehäuse 20. Die Brennkraft maschine 10 umfaßt ferner jeweilige Zylinderköpfe 22 und 24, Kühlmittelmäntel 26 und 28, Kühlmittelzuströmöffnungen 30, über die Kühlmittel in Pfeilrichtung 31 in die Zylinderköpfe 22, 24 strömt, und Kühlmittelabströmöffnungen 32, über die Kühlmittel von den Zylinderköp fen 22, 24 in Pfeilrichtung 33 wieder abströmt. Fig. 1 shows an example of an internal combustion engine 10 with a W-shaped cylinder arrangement of cylinders 12 , 14 , 16 and 18 in a cylinder crankcase 20th The internal combustion engine 10 further includes respective cylinder heads 22 and 24 , coolant jackets 26 and 28 , coolant inflow openings 30 through which coolant flows in the arrow direction 31 into the cylinder heads 22 , 24 , and coolant outflow openings 32 through which coolant from the cylinder heads 22 , 24 in the arrow direction 33 flows out again.
In einem V-Raum 35 ist eine Mischkammer 34 durch integral mit dem Zylinderkurbelgehäuse gebildete Wandungen 36 und durch Wandungen 38 der Kühlmittelmäntel 26, 28 begrenzt. Die Mischkammer 34 weist ferner an einer dem V-Raum 35 zugewandten Seite eine Öffnung 40 auf. Ein Deckel 42 verschließt den V-Raum 35 und bildet so in diesem einen Kühlmittelzu laufkanal 44 aus. Der Deckel 42 umfaßt zusätzlich ein Mittel 46, beispielsweise in Form ei nes Kennfeldthermostaten, welches die Öffnung 40 wahlweise öffnet oder schließt und somit wahlweise die Mischkammer 34 mit dem Kühlmittelzulaufkanal 44 verbindet. In a V-space 35 , a mixing chamber 34 is delimited by walls 36 formed integrally with the cylinder crankcase and by walls 38 of the coolant jackets 26 , 28 . The mixing chamber 34 also has an opening 40 on a side facing the V-space 35 . A lid 42 closes the V-space 35 and thus forms a coolant inlet channel 44 in this. The cover 42 additionally comprises a means 46 , for example in the form of a map thermostat, which either opens or closes the opening 40 and thus optionally connects the mixing chamber 34 to the coolant inlet channel 44 .
In die Mischkammer 34 fließt Kühlmittel über die Kühlmittelabströmöffnungen 32 aus den Zylinderköpfen 22, 24 ein. Wie sich weiter aus Fig. 2 ergibt ist die Mischkammer 34 zusätz lich mit einem Kühlmittelrücklaufkanal 48 verbunden, über den das Kühlmittel zu einem nicht dargestellten Wärmetauscher, beispielsweise in Form eines Kühlers, abfließt. Andererseits fließt Kühlmittel zumindest teilweise unter Umgehung des Kühlers direkt in den Kühlmittelzu laufkanal 44, wenn das Mittel 46 die Öffnung 40 freigibt, wie dies mit Pfeil 47 angedeutet ist. Über den Kühlmittelzulaufkanal 44 wird das Kühlmittel mittels Kanälen 50 jeweils zu Zylin dern bzw. deren Kühlmittelmänteln geleitet. Beispielsweise bei einem 8-Zylinder-W-Motor ist einer der Kanäle 50 mit den Kühlmittelmänteln 26 der Zylinder 1 bis 4 und der entsprechend andere Kanal 50 mit den Kühlmittelmänteln 28 der Zylinder 5 bis 8 verbunden. Der Kühlmit telrücklaufkanal 48 und ein Kühlmittelzulauf 52 sind integral mit dem Deckel 42 ausgebildet, so daß durch einfaches Aufsetzten des Deckels 42 auf den V-Raum 35 mit einem Handgriff automatisch und ohne weitere Maßnahmen Kühlmittelzulauf 52, Kühlmittelzulaufkanal 44, Mischkammer 34 mit wahlweiser freigebbarer Öffnung 40 und Kühlmittelrücklaufkanal 48 ausgebildet sind.Coolant flows into the mixing chamber 34 from the cylinder heads 22 , 24 via the coolant outflow openings 32 . As can further be seen from FIG. 2, the mixing chamber 34 is additionally connected to a coolant return channel 48 , via which the coolant flows to a heat exchanger, not shown, for example in the form of a cooler. On the other hand, coolant flows at least partially bypassing the cooler directly into the coolant inlet channel 44 when the means 46 opens the opening 40 , as indicated by arrow 47 . About the coolant inlet channel 44 , the coolant is channeled through channels 50 to Zylin countries or their coolant jackets. For example, in an 8-cylinder W engine, one of the channels 50 is connected to the coolant jackets 26 of the cylinders 1 to 4 and the corresponding other channel 50 to the coolant jackets 28 of the cylinders 5 to 8 . The Kühlmit telrücklaufkanal 48 and a coolant inlet 52 are integrally formed with the lid 42 , so that by simply placing the lid 42 on the V-space 35 with a handle automatically and without further measures coolant inlet 52 , coolant inlet channel 44 , mixing chamber 34 with optional releasable opening 40 and coolant return channel 48 are formed.
Der Deckel 42 umfaßt zusätzlich einen Temperatursensor 54, welcher in den Kühlmittelrück laufkanal 44 hineinragt und die dortige Temperatur des Kühlmittels bestimmt und in Abhän gigkeit von dieser Temperatur das Mittel 46 zum wahlweisen Öffnen oder Schließen der Öff nung 40 ansteuert.The cover 42 additionally includes a temperature sensor 54 which projects into the coolant return channel 44 and determines the temperature of the coolant there and, depending on this temperature, controls the means 46 for optionally opening or closing the opening 40 .
Eine stirnseitig angeordnete Kühlmittelpumpe 56 sorgt ferner für einen entsprechenden Kühlmittelfluß. Hierbei tritt das Kühlmittel über die Kühlmittelpumpe 56 in das Zylinderkurbel gehäuse 20 ein und wird dort auf die Kühlmittelmäntel 26 und 28 der Zylinder 12 bis 18 ver teilt. Anschließend strömt das Kühlmittel über eine Zylinderkopfdichtung 58 (Fig. 1) und die Kühlmittelzuströmöffnungen 30 in Pfeilrichtung 31 in die Zylinderköpfe 22 und 24 ein, durch quert diese in einer Querströmung und strömt weiter über Kühlmittelabströmöffnungen 32 unterhalb von Einlaßflanschen 60 der Zylinderköpfe 22 und 24 wiederum über die Zylinder kopfdichtung 58 in die Mischkammer 34 und gelangt somit wieder in das Zylinderkurbelge häuse 20. Diese Anordnung vermeidet einen stirnseitigen Austritt des Kühlmittels aus den Zylinderköpfen. Der Deckel 42 hat dabei eine Mehrfachfunktion: Er nimmt den Thermostaten 46 auf, verschließt den V-Raum 35 und nimmt gleichzeitig den Temperatursensor 54 auf und bildet integral einen Stutzen 62 für den Kühlervorlauf und einen Stutzen 64 für den Kühler rücklauf.A coolant pump 56 arranged at the end also ensures a corresponding coolant flow. Here, the coolant enters through the coolant pump 56 in the cylinder crank housing 20 and is there on the coolant jackets 26 and 28 of the cylinders 12 to 18 ver. Subsequently, the coolant flows through a cylinder head gasket 58 ( FIG. 1) and the coolant inflow openings 30 in the direction of arrow 31 into the cylinder heads 22 and 24 , crosses them in a transverse flow and continues to flow via coolant outflow openings 32 below inlet flanges 60 of the cylinder heads 22 and 24 again Via the cylinder head gasket 58 into the mixing chamber 34 and thus reaches the cylinder crankcase 20 again . This arrangement prevents the coolant from escaping from the cylinder heads. The cover 42 has a multiple function: it takes on the thermostat 46 , closes the V-space 35 and at the same time takes on the temperature sensor 54 and integrally forms a connector 62 for the cooler flow and a connector 64 for the cooler return.
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