Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
CYLINDER HEAD WITH INTEGRALLY CAST WATER PUMP AND INTEGRATED THERMOSTAT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/058125
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an internal combustion engine, which comprises at least one cylinder head with a water pump that is integrally cast in the cylinder head housing.

Inventors:
SLIWA MARCO (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/000159
Publication Date:
April 01, 2021
Filing Date:
September 17, 2020
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
DEUTZ AG (DE)
International Classes:
F02F1/10; B60T17/02; B62D5/06; F01P5/10; F02B67/04; F02F1/24; F02F1/38; F04D29/60; F04D29/62; F04D29/42
Foreign References:
GB1567303A1980-05-14
FR2966876A12012-05-04
US20020056433A12002-05-16
US20100162974A12010-07-01
Download PDF:
Claims:
A N S P R Ü C H E

1. Brennkraftmaschine, umfassend wenigstens einen Zylinderkopf (1) mit einer ins Zylinderkopfgehäuse integrierten Wasserpumpe (2).

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserpumpengehäuse (14) Bestandteil des Gusskörpers des Zylinderkopfs (1) ist.

3. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserpumpengehäuse (14) eine stirn- seitige Öffnung (13) aufweist.

4. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserpumpengehäuse (14) eine Was serpumpenschnecke (9), einen Druckkanal (4) und einen Saugkanal (3) aufweist.

5. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserpumpe (2) wenigstens einen in tegrierten Thermostat (5) enthält.

6. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserpumpe (2) aus Wasserpumpengehäuse (14) und Modul (15) besteht.

7. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (15) ein Flügelrad (10), eine Antriebswelle mit Lagerung (11) und einen Gehäusedeckel (12) aufweist.

8. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (12) des Moduls (15) mittels Schrauben mit dem Wasserpumpengehäuse (14) verschraubbar ausgeführt ist.

9. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserpumpe (2) mittels Wasserkanal (7) direkt mit dem Kühlwasservolumen des Zylinderkopfes (1) durch einen Kanal im Zylinderkurbelgehäuse verbunden ist, wobei der Druckkanal 4 direkt mit dem Kühlwasservolumen des Zylinderkurbelgehäuses verbunden ist.

10. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche aufweist.

Description:
Zylinderkopf mit eingegossener Wasserpumpe und integriertem Thermostat

B E S C H R E I B U N G

Die 35 17 002 A1 zeigt eine wassergekühlte Brennkraftmaschine, bei der die Wasserpumpe direkt mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine ver bunden ist und durch diese angetrieben wird.

5 In der DE 10 2010 050 261 (B3) wird eine mechanisch angetriebene regel bare Kühlmittelpumpe gezeigt, die im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Schadstoffemission wie auch die Reibungsverluste und den Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert, und die zudem fertigungs- und montagetechnisch einfach herstellbar, kostengünstig, mit minimalem Aufwand, r\ U ohne den Einsatz zusätzlicher elektrischer Hilfspumpen, wie auch ohne den Einbau von zusätzlichen Aktuatoren und auch ohne eine Überdimen sionierung der Kühlmittelpumpe, d. h. mit geringerer Antriebsleistung, die Kühlung spezieller Komponenten, wie z. B. der Abgasrückführung, des Abgaskrümmers, der Heizung u. a. m. bei stehendem Kühlwasser im Zylinder¬5 kurbelgehäuse und im Zylinderkopf mit hoher Betriebssicherheit und Zuver lässigkeit bei hohem Wirkungsgrad gewährleistet, und dabei aber gleichzeitig eine einfache und kostengünstige Einbindung ins Motormanagement ermöglicht. Die im Pumpengehäuse verschiebbar gelagerten Ventilschieber, mit Durchflussöffnungen und einem in die Schieberarbeitskammer0 mündenden zusätzlichen Bypassstutzen, zeichnet sich dadurch aus, dass an der Schieberrückwand des Ventilschiebers eine Druckringscheibe angeordnet ist, oder die Schieberrückwand selbst als Druckringscheibe ausge bildet ist, und dass dieser Druckringscheibe riemenscheibenseitig gegenüberliegend am Pumpengehäuse eine/mehrere Anlagefläche/n, ange5 ordnet ist/sind, und dass im Pumpengehäuse eine/mehrere von dieser/ diesen Anlagefläche/n umschlossene Auslassöffnung/en angeordnet ist/ sind, welche in den Bypassstutzen mündet/münden, und dass bei vollstän dig vom Außenzylinder des Ventilschiebers freigegebenem Flügelradaustritt die Druckringscheibe mit der/den Anlagefläche/n am Pumpengehäuse unmittelbar oder mittelbar in Wirkverbindung tritt und dadurch die Aus lassöffnung/en verschließt.

Die Erfindung betrifft eine mechanisch von einer Riemenscheibe, einem Zahnrad, einer Steckwelle o. ä. angetriebene, mittels eines Ventilschiebers regelbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotoren.

Die WO 2018/158272 A1 zeigt eine Wasserpumpe, die stirnseitig am Kurbelgehäuse von einem Riemen angetrieben angeordnet ist.

Daran ist nachteilig, dass die Anordnung der Wasserpumpe an einer Stirnseite des Kurbelgehäuses die Baulänge des gesamten Motors für manche Anwendungen zu lang ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die geringere Bau maße aufweist, insbesondere in ihrer Längenausdehnung.

Die Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü chen.

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

Fig. 1 : Zylinderkopf mit Wasserpumpe, Thermostat und Anschlussstut zen.

Fig. 2: Zylinderkopf mit Wasserpumpengehäuse, gedrehte Ansicht von Fig.1. Fig. 3: Zylinderkopf mit Thermostat von oben.

Fig. 4: Schnitt B-B aus Fig. 3.

Fig. 5: Schnitt C-C aus Fig. 3.

Fig. 6: ModuM5 aus Fig. 3.

Der in Fig. 1 dargestellte Zylinderkopf 1 verfügt über eine in den Zylinder kopf 1 eingegossene Wasserpumpe 2, diese Wasserpumpe 2 verfügt über einen Thermostat 5 und Anschlussstutzen 8.

Bei der Entwicklung von Motoren wird sehr starker Wert auf die Kom paktheit gelegt. Insbesondere die Länge, Höhe und Breite des Motors ist entscheidend, um die Geräte, in die dieser Motor eingebaut werden soll, kompakt zu halten. Ein Kriterium für die Motorlänge, -breite und -höhe ist der Zylinderkopf 1 inklusive dem Anbau der Wasserpumpe 2. Heutige Kon struktionen zeigen Konsolen die vor bzw. an das Zylinderkurbelgehäuse und/oder vor bzw. an den Zylinderkopf 1 geschraubt werden. Die Konsolen nehmen teilweise Thermostate 5 und Leitungen der Wasserführung zur Wasserpumpe 2 auf. Diese Konstruktionen erfordern einen ausreichend großen Bauraum. Andere Konstruktionen zeigen Wasserpumpen 2 in Zylinderkurbelgehäusen, die den Motor bei Traktoranwendungen im Bereich des Radeinschlages unbrauchbar breit machen.

Fig. 2 zeigt den gedrehten Zylinderkopf mit Wasserpumpengehäuse aus Fig. 1.

Vorliegend wird eine Lösung dargestellt, die die Baulänge, -breite und -hö he des Motors erheblich reduziert. Bei einer Traktoranwendung steht im Bereich des Radeinschlages nichts im Wege. Dies wird erreicht, indem man das Wasserpumpengehäuse 14, bestehend aus Wasserpumpen schnecke 9, Druckkanal 4 und Saugkanal 3, in den Zylinderkopf 1 inte griert. Der Saugkanal 3, wie in Fig. 4 dargestellt, der Druckkanal 4 und die Wasserpumpenschnecke 9, die in Fig. 5 gezeigt wird, werden in den Zylinderkopf 1 eingegossen. Das Flügelrad 10, die Antriebswelle mit Lage rung 11 und der Gehäusedeckel 12, wie das in Fig. 6 gezeigt wird, der Pumpe werden als Modul 15 über eine stirnseitige Öffnung 13, wie dies Fig. 2 offenbart, in das Wasserpumpengehäuse 14 montiert. Hierdurch ist es möglich, die Wasserpumpe sehr nahe neben den Motor zu setzen und gleichzeitig noch genügend Platz für die Einlasskanäle 6, die in Fig. 1 zu sehen sind, am Zylinderkopf 1 anzuordnen. Durch die hohe Position der Wasserpumpe 2 baut der Motor erst in höheren Lagen breiter auf, jedoch nicht so breit wie bei einer Konstruktion mit externer Wasserpumpe 2. Der Bereich des Radeinschlages beim Traktor bleibt unberührt. Durch das Einrücken der Wasserpumpe 2 vor die Einlasskanäle 6 aus Fig. 1 reduziert sich die Motorlänge.

Fig. 3 zeigt den Zylinderkopf 1 mit Thermostat 5 und Modul 15 von oben.

Die Wasserpumpe 2 ist nicht mehr motorlängenbestimmend. Die zusätzliche Integration des Thermostats 5, wie dies in Fig. 3 zu sehen ist, oberhalb der Wasserpumpe 2 erspart Platz in der Höhe und weite Wege der Wasserkanäle 7, die integraler Bestandteil des gemeinsamen Gusskörpers, be stehend aus Zylinderkopf 1 und Wasserpumpe 2, sind und spart zusätzliche Verrohrungen, wie dies in Fig. 4 dargestellt wird, zur Wasserpumpe 2, da die Wasserpumpe 2 mittels Wasserkanal 7 direkt mit dem Kühlwasser volumen des Zylinderkopfes 1 durch einen Kanal im Zylinderkurbelgehäuse verbunden ist.

In Fig. 4 wird der Schnitt B-B aus Fig. 3 offenbart.

Lediglich ein Anschlussstutzen 8, zu sehen in Fig. 1 , ist erforderlich. Mit dieser Konstruktion werden die Dichtflächen und die Leitungslängen im gesamten Wassersystem reduziert. Die Integration der Wasserpumpe 2 in den Kopf sorgt somit, mit Ausnahme der Zu- und Ableitung zum Kühler, für ein weitgehend leitungsloses Kühlsystem mit weniger Bauteilen und we niger Dichtflächen. Fig. 5 zeigt den Schnitt C-C aus Fig. 3 mit Zylinderkopf 1 , Druckkanal 4, Wasserpumpenschnecke 9 als Teile des Moduls 15.

Der Druckkanal 4 ist direkt mit dem Wasservolumen des Zylinderkurbelge häuses verbunden.

In Fig. 6 wird das Modul 15 aus den Fig. 3, 4 und 5 mit Flügelrad 10, An triebswelle mit Lagerung 11 und Gehäusedeckel 12 dargestellt.

Bezugszeichenliste

1 Zylinderkopf

2 Wasserpumpe

3 Saugkanal

4 Druckkanal

5 Thermostat

6 Einlasskanäle

7 Wasserkanäle

8 Anschlussstutzen

9 Wasserpumpenschnecke

10 Flügelrad

11 Antriebswelle mit Lagerung

12 Gehäusedeckel

13 stirnseitige Öffnung

14 Wasserpumpengehäuse

15 Modul