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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, welchen jeweils zwei Einlassventile und zwei Auslassventile, die jeweils in einer Ventilaufnahme eines Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine angeordnet sind, sowie eine Kühlmittelverteilkammer und eine Kühlmittelsammelkammer zugeordnet sind, wobei für jeden Zylinder zwei Kühlmittelkanäle in dem Zylinderkopf ausgebildet sind, die jeweils an die entsprechende Kühlmittelverteilkammer und die entsprechende Kühlmittelsammelkammer strömungstechnisch angeschlossen sind.
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Die Brennkraftmaschine kann eine beliebige Anzahl von Zylindern aufweisen. Alternativ kann lediglich auch ein einziger Zylinder vorgesehen sein. Die Zylinder sind wenigstens bereichsweise in einem Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine ausgebildet und werden in eine Richtung von dem Zylinderkopf abgeschlossen beziehungsweise begrenzt. Dabei liegt eine Brennkammer des Zylinders auf der dem Zylinderkopf zugewandten Seite vor. Um den Zylindern zum einen Frischluft beziehungsweise ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zuzuführen und zum anderen Abgas aus ihnen abzuführen, sind jedem Zylinder wenigstens vier Ventile zugeordnet. Zwei der Ventile sind dabei als Einlassventile und zwei weitere der Ventile als Auslassventile ausgebildet. Die Ventile sind in Ventilaufnahmen des Zylinderkopfs angeordnet, welche in den Zylinder beziehungsweise die Brennkammer einmünden.
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Um die während des Betriebs der Brennkraftmaschine entstehende Wärme von den Ventilen, nämlich den Einlassventilen und den Auslassventilen, abzuführen, ist jedem Zylinder eine Kühleinrichtung zugeordnet. Diese besteht aus der Kühlmittelverteilkammer, der Kühlmittelsammelkammer sowie wenigstens zwei Kühlmittelkanälen. Die Kühlmittelkanäle sind in dem Zylinderkopf ausgebildet, liegen mithin in diesem als Hohlräume vor. Dies kann auch für die beiden Kammern der Fall sein. Alternativ können diese jedoch auch in dem Zylinderkurbelgehäuse vorliegen, insbesondere in diesem als Hohlräume ausgebildet sein. Die Höhlräume des Zylinderkopfs und/oder des Zylinderkurbelgehäuses werden beispielsweise während eines Gießvorgangs hergestellt. Die beiden Kühlmittelkanäle jedes Zylinders sind an die Kühlmittelverteilkammer des Zylinders und die Kühlmittelsammelkammer des Zylinders strömungstechnisch angeschlossen, sodass ein Kühlmittel, welches der Kühlmittelverteilkammer zugeführt wird, durch die Kühlmittelkanäle in die Kühlmittelsammelkammer gelangen und von dort abgeführt werden kann.
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Aus dem Stand der Technik ist die Druckschrift
DE 103 21 035 B3 bekannt. Diese zeigt eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf zur Begrenzung eines Brennraumes der Brennkraftmaschine mit einer Einlass- und einer Auslassseite und einem Kühlmittelkreislauf zur Kühlung des Zylinderkopfes, wobei einem Brennraum wenigstens zwei Einlass- und zwei Auslassventile zum Verschließen entsprechender Einlass- und Auslassöffnungen, die im Zylinderkopf angeordnet sind, ein erster Aufnahmeschacht für eine Zündkerze oder eine Einspritzdüse sowie ein Kühlmittelraum des Kühlmittelkreislaufs zugeordnet sind. Dabei ist vorgesehen, dass eine Kühlmittelströmung quer zur Brennkraftmaschine in Längsrichtung von der Auslassseite zu der Einlassseite des Zylinderkopfes geführt ist und ein zweiter Aufnahmeschacht für eine Glühkerze zwischen zwei den Einlassventilen zugeordneten Einlasskanälen zumindest teilweise vom Kühlmittelraum umgeben ist, und dass ein Bereich zwischen einem Einlasskanal und dem zweiten Aufnahmeschacht von Kühlmittel durchströmbar ist.
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Ausgehend von einer derartigen Ausführungsform ist es nun Aufgabe der Erfindung, eine Brennkraftmaschine vorzuschlagen, bei welcher die Kühlung der Einlassventile und der Auslassventile verbessert ist.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass ein erster der Kühlmittelkanäle auf einer ersten Seite um ein erstes der Einlassventile und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite um ein erstes der Auslassventile verläuft, und dass ein zweiter der Kühlmittelkanäle auf der ersten Seite um ein zweites der Einlassventile und auf der zweiten Seite um ein zweites der Auslassventile verläuft. Bei Betrachtung der Brennkraftmaschine in Draufsicht ist beispielsweise die erste Seite links von dem jeweiligen Ventil und die zweite Seite rechts von dem jeweiligen Ventil. Mithin sind die Kühlmittelkanäle beispielsweise S-förmig oder weisen im umgekehrten Fall die Form eines um seine Hochachse gespiegelten S auf. Entlang ihres Verlaufs weisen die Kühlmittelkanäle mithin einander zumindest ähnliche Krümmungen auf beziehungsweise zumindest dasselbe Krümmungsvorzeichen.
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Anders ausgedrückt liegt der erste der Kühlmittelkanäle bereichsweise auf der ersten Seite des ersten der Einlassventile und bereichsweise auf der zweiten Seite des ersten der Auslassventile vor, während der zweite der Kühlmittelkanäle bereichsweise auf der ersten Seite des zweiten der Einlassventile und bereichsweise auf der zweiten Seite des zweiten der Auslassventile angeordnet ist.
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Mit einer derartigen Ausgestaltung beziehungsweise einem derartigen Verlauf der Kühlmittelkanäle kann insbesondere eine zuverlässige Kühlung in dem Bereich zwischen den beiden Einlassventilen erzielt werden. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Brennkraftmaschinen muss hier beispielsweise ein zusätzlicher Kühlkanal vorliegen, durch welchen die Wandstärke in diesem Bereich geschwächt ist. Um jedoch höhere Drücke in dem Zylinder, insbesondere höhere Zünddrücke, zu erzielen, muss die Steifigkeit des Zylinderkopfs vergrößert werden. Entsprechend soll auf zusätzliche Kühlkanäle verzichtet werden. Dies ist mithilfe des hier beschriebenen Verlaufs der Kühlmittelkanäle möglich. Zudem kann mit dem hier beschriebenen Verlauf der Kühlmittelkanäle eine verbesserte Kühlung eines zwischen den Ventilen angeordneten Injektors und/oder einer dort vorgesehenen Kerze, insbesondere Zündkerze und/oder Glühkerze erreicht werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kühlmittelkanäle in derselben Ebene angeordnet sind, die insbesondere senkrecht auf Längsmittelachsen der Zylinder steht. Eine Krümmung der Kühlmittelkanäle liegt entsprechend lediglich innerhalb der genannten Ebene beziehungsweise senkrecht zu dieser vor. Unter der Anordnung der Kühlmittelkanäle in derselben Ebene ist zu verstehen, dass ihre Längsmittelachse stets in derselben Ebene liegt, während die Kühlmittelkanäle selbst selbstverständlich zur Ausbildung eines Durchströmungsquerschnitts beidseitig über die Ebene überstehen. Besonders bevorzugt steht die Ebene senkrecht auf den Längsmittelachsen der Zylinder, welche beispielsweise mit einer Bewegungsrichtung von in den Zylindern angeordneten Kolben zusammenfallen. Das bedeutet, dass die Wandstärke des Zylinderkopfs insbesondere in dem zwischen den Einlassventilen liegenden Bereich konstant gehalten werden kann, sodass insoweit eine höhere Steifigkeit im Vergleich mit bekannten Brennkraftmaschinen erzielt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass jede Kühlmittelverteilkammer über einen Kühlmitteleinlassanschluss und jede Kühlmittelsammelkammer über einen Kühlmittelauslassanschluss an einen Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Über den Kühlmitteleinlassanschluss kann der Kühlmittelverteilkammer Kühlmittel zugeführt werden, welches anschließend durch die Kühlmittelkanäle zu der Kühlmittelsammelkammer gelangt. Aus dieser kann das Kühlmittel wiederum durch den Kühlmittelauslassanschluss entnommen werden. Sowohl der Kühlmitteleinlassanschluss als auch der Kühlmittelauslassanschluss sind mit dem Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine verbunden oder zumindest verbindbar. Insbesondere sind die Kühlmitteleinlassanschlüsse aller Zylinder und die Kühlmittelauslassanschlüsse aller Zylinder jeweils parallel zueinander an den Kühlmittelkreislauf angeschlossen; die Kühlmittelkanäle sind also ebenfalls strömungstechnisch parallel zueinander und nicht hintereinander geschaltet.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kühlmittelkanäle jedes Zylinders denselben Durchströmungsquerschnitt aufweisen. Es besteht also kein Unterschied in den Durchströmungsquerschnitten zwischen den den Zylindern zugeordneten Kühlmittelkanälen. Besonders bevorzugt sind die Kühlmittelkanäle aller Zylinder mit demselben Durchströmungsquerschnitt ausgebildet. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Kühlmittelkanäle über ihre gesamte Längserstreckung, also in Hauptströmungsrichtung des Kühlmittels, denselben Durchströmungsquerschnitt aufweisen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste der Einlassventile und das erste der Auslassventile sowie das zweite der Einlassventile und das zweite der Auslassventile jeweils bezüglich einer durch die Längsmittelachse verlaufenden Symmetrieebene symmetrisch zueinander angeordnet sind. Insbesondere sind die Symmetrieebenen aller Zylinder parallel zueinander angeordnet. Bevorzugt steht die Symmetrieebene zudem senkrecht auf einer durch alle Längsmittelachsen der Zylinder verlaufenden Längsachse der Brennkraftmaschine.
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Schließlich kann vorgesehen sein, dass strömungstechnisch zwischen der Kühlmittelverteilkammer und der Kühlmittelsammelkammer von wenigstens einem der Kühlmittelkanäle eine Kühlmittelleitung abzweigt. Bevorzugt sind die Kühlmittelkanäle lediglich über die Kühlmittelverteilkammer und die Kühlmittelsammelkammer strömungsverbunden. Sie sind also entlang ihres Verlaufs strömungstechnisch voneinander getrennt. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass aus wenigstens einer der Kühlmittelkanäle Kühlmittel entnommen oder ihr zugeführt wird, wozu die Kühlmittelleitung in diesen Kühlmittelkanal einmündet beziehungsweise von ihm abzweigt. Die Kühlmittelleitung ist auf ihrer dem Kühlmittelkanal abgewandten Seite an einen weiteren Bereich der Brennkraftmaschine, beispielsweise eine Kühltasche der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Zylinderkopfs, angeschlossen.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine gemäß den vorstehenden Ausführungen. Die Brennkraftmaschine verfügt über mehrere Zylinder, welchem jeweils zwei Einlassventile und zwei Auslassventile zugeordnet sind, die jeweils in einer Ventilaufnahme eines Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine angeordnet werden. Jedem Zylinder sind zudem eine Kühlmittelverteilkammer und eine Kühlmittelsammelkammer, die entweder in dem Zylinderkopf oder einem Zylinderkurbelgehäuse ausgebildet werden, sowie wenigstens zwei Kühlmittelkanäle zugeordnet, welche in dem Zylinderkopf ausgebildet werden. Die Kühlmittelkanäle werden jeweils an die entsprechende Kühlmittelverteilkammer und die entsprechende Kühlmittelsammelkammer strömungstechnisch angeschlossen. Bei dem Herstellen der Brennkraftmaschine werden ein erster der Kühlmittelkanäle auf einer ersten Seite um ein erstes der Einlassventile und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite um ein erstes der Auslassventile verlaufend ausgebildet. Zudem wird ein zweiter der Kühlmittelkanäle auf der ersten Seite um ein zweites der Einlassventile und auf der zweiten Seite um ein zweites der Auslassventile verlaufend ausgebildet.
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Auf die Vorteile einer derartigen Anordnung wurde bereits vorstehend eingegangen. Die Brennkraftmaschine sowie das Verfahren zu deren Herstellung können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird. Das Herstellen der Kühlmittelkanäle erfolgt bevorzugt mithilfe von Sandkernen. Die Kühlmittelkanäle sowie die Kühlmittelverteilkammer und die Kühlmittelsammelkammer sind bevorzugt vollständig in dem Zylinderkopf ausgebildet. Für die beiden Kammern kann jedoch, wie bereits erläutert, auch eine wenigstens teilweise, insbesondere vollständige, Anordnung in dem Zylinderkurbelgehäuse vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
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Figur eine Schnittansicht eines Zylinderkopfs einer Brennkraftmaschine, welche mehrere Zylinder aufweist.
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Die Figur zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Bereich einer Brennkraftmaschine 1, nämlich durch einen Zylinderkopf 2 der Brennkraftmaschine 1. Die Brennkraftmaschine 1 verfügt über mehrere hier nicht näher dargestellte Zylinder, welchen jeweils zwei Einlassventile und zwei Auslassventile zugeordnet sind, die hier nicht näher dargestellt sind. Die Einlassventile sind in Ventilaufnahmen 3 und 4, die Auslassventile in Ventilaufnahmen 5 und 6 angeordnet beziehungsweise anordenbar. Soweit im Rahmen dieser Anmeldung von der Anordnung eines Einlassventils beziehungsweise Auslassventils gesprochen wird, so ist damit stets die Anordnung der entsprechenden Ventilaufnahme 3 bis 6 beziehungsweise umgekehrt gemeint.
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Zwischen den Ventilaufnahmen 3 bis 6 jedes Zylinders ist eine Injektoraufnahme 7 zu erkennen. Alternativ kann an dieser Stelle eine Zündkerzenaufnahme vorliegen. Zur Kühlung des Zylinderkopfs 2 beziehungsweise der in den Ventilaufnahmen 3 bis 6 angeordneten Ventile sind jedem Zylinder eine Kühlmittelverteilkammer 8, eine Kühlmittelsammelkammer 9 sowie wenigstens zwei Kühlmittelkanäle 10 und 11 zugeordnet. Die Kühlmittelkanäle 10 und 11 verlaufen dabei alle in derselben Ebene, insbesondere einer Ebene, welche senkrecht auf Längsmittelachsen 12 der Zylinder steht. Die Ebene entspricht in der hier gewählten Darstellung der Zeichenebene. Dabei verlaufen Mittelpunkte der Kühlmittelkanäle 10 und 11 jeweils in dieser Ebene, während sich die Kühlmittelkanäle 10 und 11 selbstverständlich nach unten und nach oben über diese Zeichenebene heraus erstrecken.
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Es ist deutlich erkennbar, dass die Kühlmittelkanäle 10 und 11 in der hier dargestellten Ausführungsform jeweils S-förmig ausgestaltet sind. Alternativ kann jedoch auch eine gespiegelte Ausgestaltung vorgesehen sein. Die Ausgestaltung erfolgt derart, dass die Kühlmittelkanäle 10 und 11 strömungstechnisch voneinander getrennt von der Kühlmittelverteilkammer 8 zu der Kühlmittelsammelkammer 9 verlaufen. Einer der Kühlmittelkanäle 10 und 11, in diesem Fall der Kühlmittelkanal 11, verläuft dabei bei Draufsicht zwischen den Ventilaufnahmen 3 und 4 für die Einlassventile und der andere der Kühlmittelkanäle 10 und 11, hier der Kühlmittelkanal 11, zwischen den Ventilaufnahmen 5 und 6 für die Auslassventile. Auf diese Weise wird eine besonders gute Kühlwirkung für die Einlassventile und die Auslassventile erzielt.
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Die Kühlmittelverteilkammer 8 nimmt über einen Kühlmitteleinlassanschluss Kühlmittel von einem Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine 1 entgegen. Dieses strömt nachfolgend von der Kühlmittelverteilkammer 8 in die Kühlmittelsammelkammer 9 und gelangt aus dieser durch einen Kühlmittelauslassanschluss wiederum in den Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine 1. Bevorzugt sind die Kühlmitteleinlassanschlüsse aller Zylinder parallel an den Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine 1 angeschlossen.
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Um eine gleichmäßige Durchströmung der Kühlmittelkanäle 10 und 11 zu erreichen, weisen sie denselben Durchströmungsquerschnitt auf, insbesondere jeweils über ihre gesamte Längserstreckung. Es kann vorgesehen sein, dass von wenigstens einem der Kühlmittelkanäle 10 und 11, hier einigen der Kühlmittelkanäle 10, eine Kühlmittelleitung 13 abzweigt. Diese ist auf ihrer den Kühlmittelkanälen 10 abgewandten Seite an eine Kühlmitteltasche 14, die ebenfalls in dem Zylinderkopf 2 ausgebildet ist, angeschlossen. Mithilfe der Kühlmittelleitung 13 können auch von den Ventilaufnahmen 3 bis 6 entfernt angeordnete Bereiche des Zylinderkopfs 2 zuverlässig mit Kühlmittel versorgt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Zylinderkopf
- 3
- Ventilaufnahme
- 4
- Ventilaufnahme
- 5
- Ventilaufnahme
- 6
- Ventilaufnahme
- 7
- Injektoraufnahme
- 8
- Kühlmittelverteilkammer
- 9
- Kühlmittelsammelkammer
- 10
- Kühlmittelkanal
- 11
- Kühlmittelkanal
- 12
- Längsmittelachse
- 13
- Kühlmittelleitung
- 14
- Kühlmitteltasche