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Patent Searching and Data


Title:
COMBUSTION ENGINE HOUSING HAVING CYLINDER COOLING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/057408
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a combustion engine housing (1) having cylinder cooling for at least one cylinder (2a, 2b, 2c, 2d), wherein: this cylinder (2a, 2b, 2c, 2d) is configured to receive a working piston moving along a cylinder axis (6a, 6b, 6c, 6d) in the vertical direction between a lower and an upper dead centre; this cylinder (2a, 2b, 2c, 2d) is surrounded in the circumferential direction by the combustion engine housing (1) and a cylinder cooling channel (3) for cylinder cooling is provided in the combustion engine housing (1); this cylinder cooling channel (3) partially or completely surrounds the at least one cylinder (2a, 2b, 2c, 2d) in the circumferential direction; the cylinder cooling channel (3) has a cooling channel vertical extension in the direction of the cylinder axis (6a, 6b, 6c, 6d) and a cooling channel width extension oriented orthogonally to the vertical extension, and the cylinder cooling channel also has a coolant inflow opening (4a, 4b, 4c, 4d) and a coolant outflow opening (5a, 5b, 5c, 5d), the coolant inflow opening (4a, 4b, 4c, 4d) being spaced apart from the coolant outflow opening (5a, 5b, 5c, 5d) in the vertical direction (10), characterised in that, on a first cross-sectional plane (I) oriented perpendicular to the cylinder axis (6a, 6b, 6c, 6d), the cylinder cooling channel (3) has a cross-sectional area (referred to as a distribution cross-sectional area) through which coolant can flow, and, on a second cross-sectional plane (II) oriented perpendicular to the cylinder axis (6a, 6b, 6c, 6d) and arranged between the first cross-sectional plane (I) and the coolant outlet opening (5a, 5b, 5c, 5d) in the vertical direction, the cylinder cooling channel also has a second cross-sectional area (II) (referred to as a throttle cross-sectional area) through which coolant can flow, and characterised in that the throttle cross-sectional area is smaller than the distribution cross-sectional area.

Inventors:
DEMBINSKI NORBERT (DE)
SPIESS THOMAS (DE)
DILLE ROY (DE)
SOLYMOSI ATTILA (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/072189
Publication Date:
March 28, 2019
Filing Date:
August 16, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
International Classes:
F02F1/10; F01P3/02; F02F1/14
Foreign References:
JPH0674090A1994-03-15
EP1116871A22001-07-18
DE102005018364A12005-12-01
JPS56157347U1981-11-24
JPS61138861A1986-06-26
DE102010055723A12012-06-28
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Claims:
Patentansprüche

1 . Verbrennungsmotorgehäuse (1 ) mit Zylinderkühlung für wenigstens einen Zylinder (2a, 2b, 2c, 2d), wobei dieser Zylinder (2a, 2b, 2c, 2d) zur

Aufnahme eines sich entlang einer Zylinderachse (6a, 6b, 6c, 6d) in Höhenrichtung zwischen einem unteren und einem oberen Totpunkt bewegenden Arbeitskolben eingerichtet ist,

wobei dieser Zylinder (2a, 2b, 2c, 2d) in Umfangsrichtung vom

Verbrennungsmotorgehäuse (1 ) umgeben ist und im

Verbrennungsmotorgehäuse (1 ) ist ein Zylinderkühlkanal (3) zur

Zylinderkühlung vorgesehen, wobei dieser Zylinderkühlkanal (3) den wenigstens einen Zylinder (2a, 2b, 2c, 2d) in Umfangsrichtung, teilweise oder vollständig, umgibt,

wobei der Zylinderkühlkanal (3) in Richtung der Zylinderachse (6a, 6b, 6c, 6d) eine Kühlkanalhöhenerstreckung und orthogonal zu dieser eine Kühlkanalbreitenerstreckung aufweist und weiter weist der

Zylinderkühlkanal eine Kühlmitteleinström- (4a, 4b, 4c, 4d) und eine Kühlmittelausströmöffnung (5a, 5b, 5c, 5d) auf,

wobei die Kühlmitteleinströmöffnung (4a, 4b, 4c, 4d) in Höhenrichtung (10) von der Kühlmittelausströmöffnung (5a, 5b, 5c, 5d) beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, dass

der Zylinderkühlkanal (3) in einer erste Querschnittsebene (I), welche senkrecht zur Zylinderachse (6a, 6b, 6c, 6d) ausgerichtete ist, eine von Kühlmittel durchströmbare Querschnittsfläche, sogenannte

Verteilungsquerschnittsfläche, aufweist und

in einer zweiten Querschnittsebene II, welche senkrecht zur Zylinderachse (6a, 6b, 6c, 6d) ausgerichtete ist und bezogen auf die Höhenrichtung zwischen der ersten Querschnittsebene (I) und der

Kühlmittelausströmöffnung (5a, 5b, 5c, 5d) angeordnet ist, eine von Kühlmittel durchströmbare zweite Querschnittsfläche (II), sogenannte Drosselquerschnittsfläche, aufweist und

dass die Drosselquerschnittsfläche kleiner ist, als die Verteilungsquerschnittsfläche.

2. Verbrennungsmotorgehäuse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

in Höhenrichtung (10) zwischen der Kühlmitteleinströmöffnung (4a, 4b, 4c, 4d) und der Kühlmittelausströmöffnung (5a, 5b, 5c, 5d) ein

Kühlkanaldrosselbereich (3d) vorgesehen ist, dass die

Drosselquerschnittsfläche in diesem Kühlkanaldrosselbereich (3d) angeordnet ist und dass in diesem Kühlkanaldrosselbereich (3d) die Kühlkanalbreitenerstreckung (3bd) geringer ist, als eine

Kühlkanalbreitenerstreckung (3vb) in der Verteilungsquerschnittsfläche.

3. Verbrennungsmotorgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass das Verbrennungsmotorgehäuse (2) zwei in einer Längsrichtung (12) zueinander beabstandete Zylinder (4a, 4b, 4c, 4d) aufweist, dass durch diese Längsrichtung (12) und die Zylinderachse (6a, 6b, 6c, 6d) eines der Zylinder (6a, 6b, 6c, 6d) eine gedachte Längsschnittebene aufspannt, dass die Kühlmitteleinströmöffnung (4a, 4b, 4c, 4d) und die

Kühlmittelausströmöffnung (5a, 5b, 5c, 5d) auf unterschiedlichen Seiten dieser Längsschnittebene angeordnet sind, so dass sich in Bezug auf eine Kühlmittelströmung durch den Zylinderkühlkanal (3) ein querdurchspültes Verbrennungsmotorgehäuse (1 ) ergibt.

4. Verbrennungsmotorgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

in einem bestimmten Bereich, bezogen auf die Umfangsrichtung oder über den gesamten Umfang des Zylinders, die Kühlkanalbreitenerstreckung im Kühlkanaldrosselbereich (3d) in Höhenrichtung (10) von der

Kühlmitteleinströmöffnung (4a, 4b, 4c, 4d) hin zur

Kühlmittelausströmöffnung (5a, 5b, 5c, 5d) kontinuierlich abnimmt und dass sich der Kühlkanaldrosselbereich (3d) über wenigstens 10 % der Höhenerstreckung (2h) des Zylinders (2a, 2b, 2c, 2d) erstreckt.

5. Verbrennungsmotorgehäuse gemäß einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

mehrere Kühlmitteleinströmöffnungen (4a, 4b, 4c, 4d) und mehrere

Kühlmittelausströmöffnungen (5a, 5b, 5c, 5d) vorgesehen sind.

6. Verbrennungsmotorgehäuse gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass

die Anzahl der Kühlmitteleinströmöffnungen (4a, 4b, 4c, 4d) der Anzahl der Zylinder (2a, 2b, 2c, 2d) des Verbrennungsmotorgehäuses (1 ) entspricht.

7. Verbrennungsmotorgehäuse gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch

gekennzeichnet, dass

die Anzahl der Kühlmittelausströmöffnungen (5a, 5b, 5c, 5d) der Anzahl der Zylinder (2a, 2b, 2c, 2d) des Verbrennungsmotorgehäuses (1 ) entspricht.

8. Verbrennungsmotorgehäuse gemäß einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das Verbrennungsmotorgehäuse (1 ) in Höhenrichtung (10) an einer

Oberseite durch eine Zylinderkopfauflagefläche (7) begrenzt ist, dass sich der Zylinderkühlkanal (3) vollständig bis in diese Zylinderkopfauflagefläche (7) erstreckt.

9. Verbrennungsmotorgehäuse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass

das Verbrennungsmotorgehäuse (1 ) in Höhenrichtung (10) an einer

Oberseite durch eine Zylinderkopfauflagefläche (7) begrenzt ist,

dass sich der Zylinderkühlkanal (3) wenigstens abschnittsweise nicht bis in diese Zylinderkopfauflagefläche (7) erstreckt, so dass der Zylinderkühlkanal (3) in diesen Abschnitten gegenüber der Zylinderkopfauflagefläche (7) durch einen oberen Steg (9) begrenzt ist, welcher sich bis in die Zylinderkopfauflagefläche (7) erstreckt.

10. Verbrennungsmotorgehäuse gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass

dieses mehrere zueinander in einer Längsrichtung (12) benachbart angeordneten Zylinder (2a, 2b, 2c, 2d) aufweist, wobei der obere Steg (9), bezogen auf die Umfangsrichtung um einen dieser Zylinder (2a, 2b, 2c, 2d) herum, in einem Abschnitt zwischen zwei benachbarten Zylindern (2a, 2b, 2c, 2d) angeordnet ist.

1 1 . Verbrennungsmotorgehäuse gemäß einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

eine äußere Mantelfläche (3 I) des Zylinderkühlkanals (3) eine konisch Form aufweist,

dass eine innere Mantelfläche (3 II) des Zylinderkühlkanals (3) eine zylindrische Form aufweist und

dass durch diese Formgebung der Zylinderkühlkanal (3) eine sich in Höhenrichtung (10) von der Kühlmitteleinströmöffnung (4a, 4b, 4c, 4d) zur Kühlmittelausströmöffnung (5a, 5b, 5c, 5d) verjüngende Form aufweist.

12. Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung in hubkolbenbauweise und mit mehreren Zylindern (4a, 4b, 4c, 4d), in welchen Brennräume

ausgebildet sind, mit einem Verbrennungsmotorgehäuse (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.

Description:
Verbrennungsmotorgehäuse mit Zylinderkühlung

Die Erfindung betrifft ein Verbrennungsmotorgehäuse mit einer Zylinderkühlung gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Ein Zylinderkurbelgehäuse mit einem vergossenem Kühlkanal ist aus der DE 10 2010 055 723 A1 bekannt.

Nachfolgend ist die Erfindung am Beispiel einer Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsmotorgehäuses mit mehreren nebeneinander, beziehungsweise in Reihe, angeordneten kreisrunden Zylindern beschrieben, dies ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung auf eine derartige Ausführungsform zu verstehen.

Bei einer solchen Brennkraftmaschine, also bei einem sogenannten Reihenoder V-Motor, entsteht in den Zylindern Wärme, welche zum Teil über das Verbrennungsmotorgehäuse und einem in diesem angeordneten Zylinderkühlkanal abgeführt wird. Die Führung des Kühlmittels, welches den Zylinderkühlkanal durchströmt und Abwärme vom Zylinder aufnimmt, wird durch die Gestaltung des Zylinderkühlkanals beeinflusst, dabei ist es eine Ziel, eine gleichmäßig Temperaturverteilung in der den Zylinder umgebenden Wandung zu erreichen.

Vor diesem Hintergrund schlägt die DE 10 2010 055 723 A1 vor, bei einem Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine einen Kühlkanal in dem Zylindersteg anzuordnen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Verbrennungsmotorgehäuse mit verbesserter Kühlung anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verbrennungsmotorgehäuse gemäß dem ersten Patentanspruch, sowie durch eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Verbrennungsmotorgehäuse gemäß Anspruch 12 gelöst, zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Im Sinne der Erfindung ist unter einer Brennkraftmaschine eine thermische Kraftmaschine mit innerer Verbrennung in Hubkolbenbauweise zu verstehen, insbesondere ein sogenannter Otto- oder Dieselmotor. Bei einer solchen Brennkraftmaschine wird in einem Zylinder ein Brennstoffluftgemisch in einem oder mehreren Brennräumen verbrannt. Die Verbrennung setzt einen Kolben in Bewegung, welcher in dem Zylinder aufgenommenen ist, dabei ergibt sich eine alternierende Bewegung des Kolbens entlang einer geradlinigen Zylinderachse. Diese Bewegung wird auf eine sogenannte Kurbelwelle übertragen, welche dadurch in Drehbewegung versetzt wird. Derartige Brennkraftmaschinen sind aus dem Stand der Technik bekannt.

Eine solche Brennkraftmaschine weist ein Verbrennungsmotorgehäuse mit wenigstens einem derartigen Zylinder auf. Im Sinne der Erfindung ist unter diesem Verbrennungsmotorgehäuse ein sogenanntes Kurbelgehäuse bzw. Zylinderkurbelgehäuse zu verstehen. In diesem Verbrennungsmotorgehäuse ist wenigstens der eine Zylinder angeordnet. Dieser Zylinder ist, wie dargelegt zur Aufnahme des Kolbens eingerichtet, welcher sich entlang der Zylinderachse in Höhenrichtung zwischen einem unteren und einem oberen Totpunkt beweget.

Im Sinne der Erfindung ist unter der Zylinderachse eine gedachte Symmetrieachse des Zylinders zu verstehen. Weiter ist in diesem Sinn der Zylinder als eine, vorzugsweise kreisrunde, Ausnehmung in diesem Verbrennungsmotorgehäuse zu verstehen. Die Zylinderachse erstreckt sich in der Höhenrichtung als Gerade in diesem Verbrennungsmotorgehäuse. Der Zylinder ist in Umfangsrichtung, also um diese Zylinderachse herum, vom Verbrennungsmotorgehäuse umgeben, dieses bildet damit eine Wandung um den Zylinder. Im Verbrennungsmotorgehäuse ist zur Kühlung des Zylinders ein Zylinderkühlkanal vorgesehen.

Im Sinne der Erfindung ist unter einem Zylinderkühlkanal eine Ausnehmung im Verbrennungsmotorgehäuse zu verstehen, welche dazu eingerichtet ist, von einem Kühlmedium derart durchströmt zu werden, dass im planmäßigen Betrieb der Brennkraftmaschine ein Wärmeübertrag aus dem Zylinder in das Kühlmedium stattfindet. Dabei ist das Kühlmedium ein flüssiges Medium, vorzugsweise ein auf Wasser basierendes Medium. Brennkraftmaschinen mit sogenannter Wasserkühlung im Verbrennungsmotorgehäuse sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.

Der Zylinderkühlkanal umgibt den Zylinder in Umfangsrichtung wenigstens teilweise oder vorzugsweise vollständig. Insbesondere bei einem teilweise vom Zylinderkühlkanal umgebenen Zylinder ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau des Verbrennungsmotorgehäuses. Insbesondere bei einem vollständig durch den Zylinderkühlkanal umgebenen Zylinder ergibt sich ein besonders guter Wärmeübertrag aus dem Zylinder in den Zylinderkühlkanal.

Weiter weist der Zylinderkühlkanal eine Kühlmitteleinströmöffnung und eine Kühlmittelausströmöffnung auf. Bezogen auf die Durchströmung des Zylinderkühlkanals während des planmäßigen Betriebs der Brennkraftmaschine durchströmt das Kühlmedium den Zylinderkühlkanal von der Kühlmitteleinströmöffnung hin zur Kühlmittelausströmöffnung. Im Sinn der Erfindung ist unter der Kühlmitteleinströmöffnung eine Ausnehmung in dem Verbrennungsmotorgehäuse zu verstehen, die mit dem Zylinderkühlkanal fluitleitend in Verbindung steht und welche zum Zuleiten des Kühlmediums zu diesem eingerichtet ist. Im Sinne der Erfindung ist unter der Kühlmittelausströmöffnung eine Ausnehmung in dem Verbrennungsmotorgehäuse zu verstehen, die mit dem Zylinderkühlkanal fluidleitend in Verbindung steht und welche zum Ableiten des Kühlmediums aus diesem eingerichtet ist.

Bezogen auf die Höhenrichtung (Höhenerstreckung des Zylinders entlang der Zylinderachse) ist die Kühlmitteleinströmöffnung von der Kühlmittelausströmöffnung beabstandet im Verbrennungsmotorgehäuse angeordnet. In diesem Sinn ist, bezogen auf die Höhenerstreckung des Zylinders, die Kühlmitteleinströmöffnung in einem unteren Bereich des Zylinders angeordnet und die Kühlmittelausströmöffnung ist vorzugsweise in einem oberen Bereich angeordnet. Vorzugsweise ist die Kühlmittelausströmöffnung wenigstens teilweise oder vollständig oberhalb der Kühlmitteleinströmöffnung angeordnet. Insbesondere kann die Bezeichnung unten und oben in Bezug auf den unteren Totpunkt (unten) und den oberen Totpunkt (oben) gesehen werden.

In Höhenrichtung zwischen der Kühlmitteleinström- und der Kühlmittelausströmöffnung ist ein sogenannter Kühlkanaldrosselbereich angeordnet. Dieser Kühlkanaldrosselbereich ist dazu eingerichtet, den Strömungswiderstand des Kühlmediums auf dem Strömungsweg von der Kühlmitteleinströmöffnung zur Kühlmittelausströmöffnung zu erhöhen. Dabei bezieht sich diese„Erhöhung" auf eine Zylinderkühlkanalgestaltung ohne einen solchen Kühlkanaldrosselbereich und ist insbesondere durch eine Verringerung des vom Kühlmedium durchströmbaren Querschnitts, insbesondere in Bezug auf einen unterhalb dieses Drosselbereichs liegenden Bereich des Zylinderkühlkanals, zu verstehen.

Im Sinne der Erfindung ist unter dem Kühlkanaldrosselbereich eine Verengung, beziehungsweise ein Bereich eines von Kühlmedium durchströmbaren Querschnitts, des Zylinderkühlkanals zu verstehen, wobei dieser Bereich derart zwischen der Kühlmitteleinströmöffnung und der Kühlmittelausströmöffnung angeordnet ist, dass das Kühlmedium diesen verengten Bereich zwangsläufig auf dem Weg von der Kühlmitteleinströmöffnung zur Kühlmittelausströmöffnung durchströmt.

Im Sinne der Erfindung ist unter einer ersten/zweiten Querschnittsebene eine gedachte Ebene zu verstehen, welche orthogonal zur Zylinderachse ausgerichtet ist. Die erste Querschnittsebene ist in Bezug auf die Anordnung in Höhenrichtung auf Höhe der Kühlmitteleinströmöffnung angeordnet, vorzugsweise schneidet die erste Querschnittsebene die Kühlmitteleinströmöffnung und vorzugsweise tangiert die erste Querschnittsebene die Kühlmitteleinströmöffnung. Die zweite Querschnittsebene ist in Bezug auf die Höhenrichtung oberhalb der ersten Querschnittsebene angeordnet. Weiter ist die zweite Querschnittsebene in Höhenrichtung zwischen der ersten Querschnittsebene und der Kühlmittelausströmöffnung angeordnet und vorzugsweise tangiert die zweite Querschnittsebene die Kühlmittelausströmöffnung.

Im Sinne der Erfindung ist unter einer Verteilungsquerschnittsfläche eine Querschnittsfläche des Zylinderkühlkanals zu verstehen, welche in der ersten Querschnittsebene liegt und welche im planmäßigem Betrieb der Brennkraftmaschine, also bei einer Kühlmediumsströmung von der Kühlmitteleinströmöffnung zur Kühlmittelausströmöffnung von Kühlmedium durchströmbar ist, beziehungsweise von Kühlmedium durchströmt wird. Vorzugsweise weist der Zylinderkühlkanal in einem Verteilungsbereich des Zylinderkühlkanals (Kühlkanalverteilungsbereich), wenigstens abschnittsweise, diese Verteilungsquerschnittsfläche, beziehungsweise eine

Kühlkanalbreitenerstreckung der Verteilungsquerschnittsfläche auf.

Im Sinne der Erfindung ist unter einer Drosselquerschnittsfläche eine Querschnittsfläche des Zylinderkühlkanals zu verstehen, welche in der zweiten Querschnittsebene liegt und welche im planmäßigem Betrieb der Brennkraftmaschine, also bei einer Kühlmediumsströmung von der Kühlmitteleinströmöffnung zur Kühlmittelausströmöffnung von Kühlmedium durchströmt wird. Die zweite Querschnittsfläche liegt, bezogen auf einen Kühlmediumsstrom von der Kühlmitteleinströmöffnung zur Kühlmittelausströmöffnung stromabwärts zur ersten Querschnittsfläche.

Insbesondere durch eine Ausgestaltung des Zylinderkühlkanals, bei welcher die Drosselquerschnittsfläche kleiner ist, als die Verteilungsquerschnittsfläche, ist eine Vergleichmäßigung der Kühlmediumsströmung durch den Zylinderkühlkanal erreichbar und damit ist eine verbesserte Zylinderkühlung erreichbar.

Bildlich gesprochen kann es bei aus dem Stand der Technik bekannten Zylinderkühlkanälen zu einer ungleichmäßigen, sogenannten diagonalen Strömung des Kühlmediums durch den Zylinderkühlkanal kommen. Dabei kann ein solcher bekannter Zylinderkühlkanal in einem Zylinderlängsschnitt durch den Zylinder (die Zylinderachse ist Teil dieser Schnittebene und steht für die folgende Erläuterung senkrecht) die Kühlmitteleinströmöffnung rechts unten und die Kühlmittelausströmöffnung links oben aufweisen. Und weiter ist dann der Bereich, welcher oberhalb der Kühlmitteleinströmöffnung und auf der der Kühlmittelaustrittsöffnung gegenüberliegenden Seite liegt, bildlich also rechts oben, weniger stark gekühlt, als ein Bereich links unten. Ein solches Phänomen ist mittels der Erfindung verringer- oder verhinderbar, da mit dieser eine Vergleichmäßigung der Kühlmediumsströmung erreichbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in Höhenrichtung zwischen der Kühlmitteleinströmöffnung und der Kühlmittelausströmöffnung der Kühlkanaldrosselbereich vorgesehen. Die Drosselquerschnittsfläche, welche in der zweiten Querschnittsebene angeordnet ist, liegt in diesem Kühlkanaldrosselbereich. Der Zylinderkühlkanal weist in diesem Kühlkanaldrosselbereich eine Kühlkanalbreitenerstreckung, wenigstens abschnittsweise oder im gesamten Kühlkanaldrosselbereich, auf, welche geringer ist als die Kühlkanalbreitenerstreckung in der Verteilungsquerschnittsfläche. Insbesondere ist die Kühlkanalbreitenerstreckung in der Drosselquerschnittsfläche geringer als eine kleinste Kühlkanalbreitenerstreckung oder eine mittlere Kühlkanalbreitenerstreckung in der Verteilungsquerschnittsfläche. Insbesondere durch eine derartige Ausgestaltung des Zylinderkühlkanals kommt es zu einer Vergleichmäßigung der Kühlwirkung gegenüber dem Zylinder und damit ist eine verbesserte Zylinderkühlung erreichbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verbrennungsmotorgehäuse wenigstens 2 oder mehr, in einer Längsrichtung zueinander beabstandete Zylinder auf. Durch ein derartiges Verbrennungsmotorgehäuse ist insbesondere ein Reihenmotor oder bei einer Vielzahl von Zylindern auch ein sogenannter V-Motor darstellbar. Insbesondere durch diese Längsrichtung und eine Zylinderachse eines dieser Zylinder, ist eine gedachte Längsschnittebene aufgespannt.

Vorzugsweise ist die Kühlmitteleinströmöffnung auf einer ersten Seite dieser Längsschnittebene im Verbrennungsmotorgehäuse angeordnet. Weiter ist diese Kühlmittelausströmöffnung auf einer zweiten Seite dieser Längsschnittebene im Verbrennungsmotorgehäuse angeordnet, so dass die Kühlmitteleinströmöffnung und die Kühlmittelausströmöffnung auf unterschiedlichen Seiten dieser Längsschnittebene angeordnet sind. Insbesondere durch eine derartige Anordnung der Kühlmitteleinströmöffnung und der Kühlmittelausströmöffnung ergibt sich ein sogenanntes querdurchspültes Verbrennungsmotorgehäuse. Untersuchungen haben gezeigt, dass mittels eines querdurchspülten Verbrennungsmotorgehäuses eine besonders effiziente Zylinderkühlung erreichbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Verbrennungsmotorgehäuse mit mehreren Zylindern vorgesehen, wobei dabei die Anzahl der Zylinder größer ist, als die Anzahl der Kühlmitteleinströmöffnungen und die Anzahl der Kühlmittelausströmöffnungen. Vorzugsweise ist wenigstens eine Kühlmitteinströmöffnung an einem ersten Zylinder einer Reihe von Zylindern und eine Kühlmittelausströmöffnung an einem letzten Zylinder der Reihe von Zylinder angeordnet, so dass sich ein Kühlmediumsstrom ausgehend von der Kühlmitteleintrittsöffnung hin zur Kühlmittelausströmöffnung in der Längsrichtung ausbilden kann und so ein längsdurchspültes (bezogen auf den Kühlmittelstrom im planmäßigen Betrieb der Brennkraftmaschine) Verbrennungsmotorgehäuse ergibt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nimmt in einem bestimmten Bereich des Zylinders, bezogen auf die Umfangsrichtung, oder über den gesamten Umfang des Zylinders, die Kühlkanalbreitenerstreckung im Kühlkanaldrosselbereich in Höhenrichtung von der Kühlmitteleinströmöffnung hin zur Kühlmittelausströmöffnung ab. Vorzugsweise ist diese Abnahme der Kühlkanalbreitenerstreckung kontinuierlich und weiter vorzugsweise ist die Abnahme der Kühlkanalbreitenerstreckung in Höhenrichtung geradlinig linear. Insbesondere mittels einer Abnahme der Kühlkanalbreitenerstreckung in Höhenrichtung des Zylinders ist eine besonders gleichmäßige Verteilung der Kühlmediumströmung erreichbar. Vorzugsweise erstreckt sich der Kühlkanaldrosselbereich über wenigstens 10 % der Kühlkanalhöhenerstreckung, bevorzugt über wenigstens 20 % der Kühlkanalhöhenerstreckung, weiter bevorzugt über wenigstens 30 % der Kühlkanalhöhenerstreckung und besonders bevorzugt über wenigstens 50 % der Kühlkanalhöhenerstreckung. Untersuchungen haben gezeigt, dass mit einem derart ausgedehnten Kühlkanaldrosselbereich eine besonders gute Vergleichmäßigung der Kühlmedium Strömung erreichbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verbrennungsmotorgehäuse mehrere Kühlmitteleinströmöffnungen und mehrere Kühlmittelausströmöffnungen auf. Insbesondere durch eine größere Anzahl der Kühlmitteleinströmöffnung- bzw. Kühlmittelausströmöffnungen ist ein höherer und gleichmäßigerer Kühlmediumsdurchsatz durch das Verbrennungsmotorgehäuse und damit eine bessere Zylinderkühlung erreichbar. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht die Anzahl der Kühlmitteleinströmöffnungen der Anzahl der Zylinder des Verbrennungsmotorgehäuses bzw. der Anzahl der in einer Reihe nebeneinander angeordneten Zylinder. Weiter vorzugsweise entspricht die Anzahl der Kühlmittelausströmöffnungen der Anzahl der Zylinder des Verbrennungsmotorgehäuses bzw. der Anzahl der in einer Reihe nebeneinander angeordneten Zylinder. Insbesondere mittels einer derartigen zahlenmäßigen Ausgestaltung bezüglich der Kühlmitteleinströmöffnungen bzw. Kühlmittelausströmöffnungen ist eine besonders gute Zylinderkühlung erreichbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Verbrennungsmotorgehäuse in Höhenrichtung, wenigstens im Bereich des Zylinders oder einer Vielzahl von Zylindern, an einer Oberseite durch eine Zylinderkopfauflagefläche begrenzt. Diese Zylinderkopfauflagefläche ist insbesondere zur Auflage einer sogenannten Zylinderkopfdichtung beziehungsweise eines Zylinderkopfes eingerichtet. Vorzugsweise erstreckt sich der Zylinderkühlkanal vollständig bis in diese Zylinderkopfauflagefläche, bildlich gesprochen ist in einem solchen Fall die Zylinderkopfauflagefläche durch den Zylinderkühlkanal unterbrochen. Insbesondere mittels einer derartigen Ausgestaltung des Verbrennungsmotorgehäuses ist eine einfache Fertigung insbesondere gusstechnische Fertigung, des Zylinderkühlkanals erreichbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Verbrennungsmotorgehäuse in Höhenrichtung, wenigstens im Bereich des Zylinders oder im Bereich einer Vielzahl von Zylindern, an einer Oberseite durch eine Zylinderkopfauflagefläche begrenzt. Und in dieser Ausführungsform erstreckt sich der Zylinderkühlkanal, wenigstens bereichsweise, nicht bis in diese Zylinderkopfauflagefläche. Insbesondere in einem Bereich, in welchem sich der Zylinderkühlkanal nicht bis in die Zylinderkopfauflagefläche erstreckt, ist dieser in Höhenrichtung durch einen oberen Steg begrenzt, wobei sich dieser obere Steg bis in die Zylinderkopfauflagefläche erstreckt und von dieser begrenzt ist. Insbesondere durch diesen oberen Steg wird eine potentielle Auflagefläche für eine Zylinderkopfdichtung vergrößert.

Vorzugsweise ist ein solcher oberer Steg im Bereich zwischen zwei benachbart zueinander angeordneten Zylindern angeordnet, vorzugsweise ist ein solcher oberer Steg im Bereich eines sogenannten Zylinderstegs, also insbesondere im Wesentlichen im Bereich einer geringsten Wandstärke des Verbrennungsmotorgehäuses zwischen zwei benachbarten Zylindern, angeordnet. Insbesondere durch einen oder mehrere obere Stege ist die potentielle Auflagefläche für eine Zylinderkopfdichtung vergrößerbar und eine bessere Dichtwirkung für einen auf dem Verbrennungsmotorgehäuse zu montierenden Zylinderkopf ist somit erreichbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Zylinderkühlkanal eine innere Kühlkanalmantelfläche und eine äußere Kühlkanalmantelfläche auf. Der Zylinderkühlkanal ist in Umfangsrichtung, wenigstens abschnittsweise durch diese beiden Kühlkanalmantelflächen begrenzt, wobei die innere Kühlkanalmantelfläche radial innen und die äußere Kühlkanalmantelfläche radial außen, bezogen auf die Zylinderachse, angeordnet ist. Weiter vorzugsweise sind diese beiden Mantelflächen jeweils konzentrisch zur Zylinderachse angeordnet. Insbesondere durch die Ausgestaltung mit diesen beiden Mantelflächen ergibt sich ein, sich von der Kühlmitteleinströmöffnung in Höhenrichtung hin zu Kühlmittelausströmöffnung, verjüngender Zylinderkühlkanal, wobei dieser im Bereich der Kühlmitteleinströmöffnung seine größte Kühlkanalbreitenerstreckung aufweist. Insbesondere durch eine solche Ausgestaltung des Zylinderkühlkanals weist dieser im Bereich der Kühlmitteleinströmöffnung einen geringeren Strömungswiderstand auf, als in dem Bereich, in welchem sich der Zylinderkühlkanal bereits verjüngt hat (Kühlkanaldrosselbereich). Insbesondere durch diese Ausgestaltung des Zylinderkühlkanals stellt sich eine homogenisierte Strömung des Kühlmediums (Vergleichmäßigung) ein und eine verbesserte Zylinderkühlung ist somit erreichbar.

Weiter ist eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsmotorgehäuse der zuvor beschriebenen Bauart vorgesehen. Diese Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als sogenannter Reihen- oder V-Motor ausgebildet. Weiter vorzugsweise weist die Brennkraftmaschine einen sogenannten Zylinderkopf auf, welcher mit dem Verbrennungsmotorgehäuse verbunden ist und die oder den Zylinder in Höhenrichtung nach oben begrenzt. Weiter ist in der Brennkraftmaschine wenigstes ein Kolben vorgesehen, welcher sich im planmäßigen Betrieb in dem Zylinder alternierend entlang der Zylinderachse zwischen dem oberen und unteren Totpunkt bewegt.

Von diesem Kolben ist Antriebsleistung an eine Kurbelwelle übertragbar, welche vollständig oder teilweise in diesem Verbrennungsmotorgehäuse aufgenommen ist. In diesem Sinn kann die Brennkraftmaschine insbesondere als Einzylinder, Reihen- oder V-Motor aufgefasst werden, welcher nach dem Diesel- oder Ottoprinzip betreibbar ist und den Zylinderkühlkanal der zuvor beschriebenen Gestalt aufweist.

Nachfolgend ist die Erfindung und einzelne Merkmale dieser anhand der teilweise schematisierten Figuren näher erläutert, dabei zeigt:

Fig.1 : verschiedene Teilschnitte einer ersten Variante des

Verbrennungsmotorgehäuses mit Zylinderkühlkanal,

Fig.2: verschiedene Teilschnitte einer zweiten Variante des

Verbrennungsmotorgehäuses mit Zylinderkühlkanal,

Fig.3: eine Querschnittsdarstellung eines querdurchspülten

Verbrennungsmotorgehäuses mit Zylinderkühlkanal.

In Figur 1 a) ist eine perspektivische Teilschnittdarstellung von 2 in einem Verbrennungsmotorgehäuse angeordneten Zylindern (2a, 2b) dargestellt. Im Verbrennungsmotorgehäuse 1 ist für die Zylinderkühlung ein Zylinderkühlkanal 3 angeordnet. Der Zylinderkühlkanal 3 ist dazu eingerichtet, im planmäßigen Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem solchen Verbrennungsmotorgehäuse 1 von einem Kühlmedium durchströmt zu werden. Dieses Kühlmedium nimmt Wärme, die bei der Verbrennung von Kraftstoff im Zylinder entsteht, auf und führt diese ab. Der Zylinderkühlkanal 3 weist eine Kühlmitteleinströmöffnung 4a und eine Kühlmittelausströmöffnung 5a auf. Das Kühlmedium durchströmt, im planmäßigen Betrieb der Brennkraftmaschine, den Zylinderkühlkanal 3 von der Kühlmitteleinströmöffnung 4a hin zur Kühlmittelausströmöffnung 5a.

In Figur 2 b) ist eine Teilschnittansicht des Verbrennungsmotorgehäuses 1 dargestellt. In dieser Ansicht sind die erste Querschnittsebene I und die zweite Querschnittsebene II erkennbar. Die beiden Querschnittsebenen I, II sind jeweils orthogonal zur Zylinderachse 6a des Zylinders 2a ausgerichtet. Die erste Querschnittsebene I ist im Bereich der Kühlmitteleinströmöffnung 4a angeordnet und in dieser weist der Zylinderkühlkanal 3 die Kühlkanalbreitenerstreckung 3vb auf. Diese Kühlkanalbreitenerstreckung 3vb ist größer als die Kühlkanalbreitenerstreckung 3db in der zweiten Querschnittsebene II, welche zwischen der ersten Querschnittsebene I und der Kühlmittelausströmöffnung 5a und damit im Kühlkanaldrosselbereich 3d angeordnet ist.

Es ist erkennbar, dass der Zylinderkühlkanal 3 im Kühlkanaldrosselbereich 3d, eine kontinuierlich abnehmende Kühlkanalbreitenerstreckung aufweist. Der Kühlkanaldrosselbereich 3d erstreckt sich in Höhenrichtung über die Strecke 3dh, dies entspricht in etwa 50 % der Höhenerstreckung 2h des Zylinders 2a. Durch diese Ausgestaltung des Zylinderkühlkanals 3 wird erreicht, dass sich ein gleichmäßiger Kühlmediumsstrom von der Kühlmitteleinströmöffnung 4a hin zur Kühlmittelausströmöffnung 5a ausbilden kann. Im Kühlkanalverteilungsbereich 3v, ist der Strömungswiderstand für das Kühlmedium geringer, als im Kühlkanaldrosselbereich 3d, insbesondere das begünstigt die Vergleichmäßigung der Kühlmediumsströmung.

In Figur 1 c) ist eine Draufsicht auf den in Figur 1 a) dargestellten Ausschnitt des Verbrennungsmotorgehäuses 1 gezeigt. In der dargestellten Ansicht ist ein Teil des ersten Zylinders 2a und des zweiten Zylinders 2b erkennbar, diese sind in Längsrichtung 12 benachbart zueinander angeordnet. Jeder der Zylinder 2a, 2b weist je eine Zylinderachse 6a, 6b auf. In dieser Figur 1 c) ist die Schnittführung A - A erkennbar, die dieser Schnittführung entsprechende Ansicht ist in Figur 1 d) dargestellt. Der Schnitt A - A verläuft durch den Zylindersteg 8, also durch die Wandung des Verbrennungsmotorgehäuses zwischen dem ersten Zylinder 2a und dem zweiten Zylinder 2b.

In Figur 1 d) ist eine weitere Teilschnittansicht des Verbrennungsmotorgehäuses 1 dargestellt. Durch den gezeigten Schnitt A - A wird die Ausprägung des Zylinderkühlkanals 3 in dem sogenannten Zylindersteg 8 erkennbar. In der Richtung der ersten Zylinderachse 6a ergibt sich die Höhenrichtung 10 und orthogonal zu dieser die Breitenrichtung 1 1 . Weiter ist erkennbar, dass sich der Zylinderkühlkanal 3 bis in die Zylinderkopfauflagefläche 7 hinein erstreckt. Die Zylinderkopfauflagefläche 7 ist also im Bereich des Zylinderstegs 8 durch den Zylinderkühlkanal 3 unterbrochen.

In Figur 1 e) ist eine weitere perspektivische Teilschnittdarstellung eines Ausschnitts aus dem Verbrennungsmotorgehäuse 1 dargestellt. In dieser Schnittdarstellung ist ein Teil des ersten Zylinders 2a und ein Teil des zweiten Zylinders 2b erkennbar, diese erstrecken sich jeweils entlang der ersten Zylinderachse 6a und entlang der zweiten Zylinderachse 6b. Der Zylinderkühlkanal 3 ist radial zur ersten Zylinderachse 6 durch die äußere Kühlkanalmantelfläche 3 I und die innere Kühlkanalmantelfläche 3 II begrenzt. Dabei ist die äußere Kühlkanalmantelfläche 3 I abschnittsweise (Kühlkanaldrosselbereich) konisch ausgeführt und die innere Kühlkanalmantelfläche 3 II ist zylindrisch ausgeführt, so dass sich in Höhenrichtung 10 von der Kühlmitteleinströmöffnung 4a hin zur Kühlmittelausströmöffnung 5a ein sich verjüngen der Querschnitt des Zylinderkühlkanals 3 ergibt. Sowohl der erste Zylinder 2a, wie auch der zweite Zylinder 2b weisen eine Höhenerstreckung 2h auf. Insbesondere durch diese Ausgestaltung des Zylinderkühlkanals 3, mit sich in Höhenrichtung verjüngenden Zylinderkühlkanal, ergibt sich eine besonders gleichmäßige Verteilung des Kühlmediums beim Durchströmen des Zylinderkühlkanals 3.

In Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, dabei wird nachfolgend im Wesentlichen auf die Unterschiede zu der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung eingegangen.

In Figur 2c) ist im Zylindersteg 8 der Schnittverlauf B - B eingezeichnet, die sich aus diesem Schnittverlauf B -B ergebende Teilschnittansicht des Verbrennungsmotorgehäuses ist in Figur 2 d) dargestellt.

In Figur 2 d) ist erkennbar, dass der Zylinderkühlkanal 3 gegenüber der Zylinderkopfauflagefläche 7 durch den oberen Steg 9 abgegrenzt ist. Der Zylinderkühlkanal 3 erstreckt sich also, anders als bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung, in diesem Bereich (Zylindersteg) nicht bis in die Zylinderkopfauflagefläche 7 hinein, sondern endet vorher, ist also durch den oberen Steg 9 begrenzt und die Zylinderkopfauflagefläche 7 ist dadurch gegenüber der in Figur 1 dargestellten Variante der Erfindung vergrößert.

Die in Figur 2 b) dargestellte Teilschnittansicht entspricht der in Figur 1 b) dargestellten Ansicht, da sich in diesem Teilschnitt keine Unterschiede zwischen den beiden dargestellten unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung ergeben. In Figur 3 ist eine Draufsicht auf vier in einer Reihe angeordnete Zylinder 2a, 2b, 2c, 2d gezeigt, wie sich diesen bei einem 8 Zylinder V-Motor mit vier Zylindern in einer Zylinderbank oder einem 4 Zylinder Reihenmotor ergeben kann. Die 4 Zylinder 2a, 2b, 2c, 2d sind in der Längsrichtung 12 benachbart zueinander angeordnet und weisen jeweils eine Zylinderachse 6a, 6b, 6c, 6d auf, entlang welcher sich im planmäßigen Betrieb der Brennkraftmaschine jeweils ein Kolben (nicht dargestellt) auf und ab bewegt und durch diese Bewegung wird eine Kurbelwelle (nicht dargestellt) in Drehung versetzt.

Der Zylinderkühlkanal 3 weist eine Vielzahl von Kühlmitteleinströmöffnungen 4a, 4b, 4c, 4d und eine Vielzahl von Kühlmittelausströmöffnungen 5a, 5b, 5c, 5d auf. Mittels der Pfeildarstellungen ist die Kühlmediumsströmung von den Kühlmediumseintrittsöffnungen 4a, 4b, 4c, 4d hin zu den Kühlmittelausströmöffnungen 5a, 5b, 5c, 5d, wie sich diese im planmäßigen Betrieb der Brennkraftmaschine einstellt, gezeigt. Die Anzahl der Kühlmitteleintrittsöffnungen 4a, 4b, 4c, 4d und die Anzahl der Kühlmittelausströmöffnungen 5a, 5b, 5c, 5d entspricht der Anzahl der Zylinder 2a, 2b, 2c, 2d. Durch diese Ausgestaltung des Verbrennungsmotorgehäuses ergibt sich ein querdurchspültes Verbrennungsmotorgehäuse.

Bezugszeichenliste:

1 Verbrennungsmotorgehäuse

2a, 2b, Zylinder des Verbrennungsmotorgehäuses

2c, 2d

2h Zylinderhöhenerstreckung

3 Zylinderkühlkanal

3d Drosselbereich des Zylinderkühlkanals

3v Verteilungsbereich des Zylinderkühlkanals

3db Kühlkanalbreitenerstreckung des Zylinderkühlkanals im

Kühlkanaldrosselbereich

3dh Höhenerstreckung des Kühlkanaldrosselbereichs

3vb Kühlkanalbreitenerstreckung im Zylinderkühlkanal Verteilungsbereich

3 I Äußere Zylinderkühlkanalmantelfläche

3 II Innere Zylinderkühlkanalmantelfläche

4a, 4b, Kühlmitteleinströmöffnung

4c, 4d

5a, 5b, Kühlmittelausströmöffnung

5c, 5d

6a, 6b, Zylinderachsen der Zylinder

6c, 6d

7 Zylinderkopfauflagefläche

8 Zylindersteg

9 Oberer Steg

10 Höhenrichtung

1 1 Breitenrichtung

12 Längsrichtung

I Erste Querschnittsebene

II Zweite Querschnittsebene