DE102015013202B4

DE102015013202B4 - Fluidkreislauf einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102015013202B4
Application number: DE102015013202.4A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Knaps; Tobias Kurt
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2020-09-10
Anticipated expiration: 2035-10-10
Also published as: DE102015013202A1

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.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fluidkreislauf einer Brennkraftmaschine.
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.
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.
Auch die US 2 713 332 A und die DD 51736 A1 zeigen ein derartiges Kühlsystem.
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.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Fluidkreislauf zu schaffen, der die oben genannten Nachteile und Druckverluste vermeidet.
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.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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.

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 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.
3 zeigt eine Gegenüberstellung der Lösungen von 1 und 2 samt Druck- und Geschwindigkeitsverläufen.
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.
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.
Krümmereinsatz (1) und Hosenrohr- oder T-Stück-Verzweigung (11) können aus Kunststoff oder Metall angefertigt sein. Sie können ein- oder mehrteilig aufgebaut sein.
Bezugszeichenliste

1: strömungsgünstiger Krümmereinsatz
2: Verschlussstopfen
3: Verschlussstopfen
4: Zylinderblock
5: Kanalführung
11: Hosenrohr- oder T-Stück-Verzweigung

Claims

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.
Fluidkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidführung im Zylinderblock (4) gegossene Kanalführungen (5) sind.
Fluidkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidführung im Zylinderblock (4) durch spanende Verfahren gefertigte Kanalführungen (5) sind.
Fluidkreislauf nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalführungen (5) kreisrund ausgeführt sind.
Fluidkreislauf nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalführungen (5) viereckig ausgeführt sind.
Fluidkreislauf nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Kühlwasser oder Öl ist.
Verfahren zur Erzeugung eines Fluidkreislaufes einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche zum Einsatz kommt.