DE3226880A1

DE3226880A1 - Kuehlsystem fuer eine kolben-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3226880A1
Application number: DE19823226880
Authority: DE
Inventors: Michael 7250 Leonberg Beer
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1982-07-17
Filing date: 1982-07-17
Publication date: 1984-01-19

Description

Kühlsystem für eine
Kolben-Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für eine flüssigkeitsgekühlte Kolben-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus DE-PS 908 930 ist eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine bekannt, bei der zwei getrennte Kühlkreisläufe für den Zylinderblock'und den Zylinderdeckel vorgesehen sind. Die Temperatur im Kühlkreislauf des Zylinderdeckels wird niederer gehalten als die Temperatur des Zylinderblock-Kühlkreislaufs.
Es wird dadurch eine intensivere Kühlung des Einlaßkanals und Brennraumes bezweckt, um insbesondere bei hoher Belastung der Brennkraftmaschine eine stärkere Füllung des Brennraumes und eine Verbesserung des Liefergrades zu erreichen. Mit der verhältsnismäßig hohen Temperatur des Zylinderblocks sollen die Reibungsverluste verringert und der mechanische Wirkungsgrad erhöht werden. Nachteilig bei diesem Kühlsystem ist der hohe Kostenaufwand, da ein doppeltes Rohrleitungsnetz mit zwei Pumpen und zwei Kühlern benötigt werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine unterschiedlich starke Kühlung des unteren Zylinderblocks und der Brennräume, insbesondere einer Mehrzylinder-Kolbenbrennkraftmaschine mit geringeren Material- und Montagekosten zu erreichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale. Während- bei bekannten Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen die Kühlräume des Zylinderblocks ein einziges, zusammenhängendes Kanalsystem bilden, in dem der ganze Kühlmittel strom durch Temperaturleitung und Konvektion auf annähernd gleicher Temperatur gehalten wird, sind nun erfindungsgemäß im Zylinderblock zwei getrennte Kanalsysteme mit unterschiedlichem Temperaturniveau des in ihnen strömenden Kühlmittels geschaffen. Das obere, die Brennräume umgebende Kanalsystem hat infolge stärkerer Beheizung durch die Brennräume und einer geringeren Durchfluß stärke des Kühlmittels eine bedeutend höhere Temperatur als das untere, der ölwanne benachbarte Kanalsystem. um diesen gewünschten Effekt zu exzielen, ist lediglich eine Trennwand im Zylinderblock einzugießen oder einzukleben, wodurch die Fertigungskosten gegenüber herkömmlichen Ausführungen nur unwesentlich erhöht werden.
Die beiden Kanalsysteme können auch in einen vorgefertigten Einsatz eingearbeitet sein, der in den Zylinderblock eingepreßt wird. Auf diese Weise lassen sich die Kanalsysteme maßhaltig und ohne Totwassergebiete herstellen, so daß insgesamt geringere Mengen an Kühlmittel benötigt werden, eine kleinere Kühlmittelpumpe verwendet werden kann und eine Gewichtsersparnis erzielt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das heiße Kühler mittel des oberen Kanalsystems zur Fahrzeugheizung, Vorwärmung der Verbrennungsluft oder zur ölvorwärmung benutzt.
Diese Erwärmungsvorgänge können wesentlich schneller ablaufen als auf herkömmliche Art, da mit erhöhter Temperatur gefahren wird. Es wird eine Verkürzung der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine und somit eine Kraftstoffeinsparung erzielt.
Das kältere Kühlmittel des unteren Kanalsystems wird nach Austritt aus dem Zylinderblock durch den Zylinderkopf geleitet, bevor es zum Kühler zurückfließt.
Das erfindungsgemäße Kühlsystem ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Gehäuse einer Brennkraftmaschine mit Kühlmittelleitungen, Fig. 2 Schnitt durch den Zylinderblock nach Linie II-II der Fig. 1.
Das zu kühlende Gehäuse der Kolben-Brennkraftmaschine besteht aus einem Zylinderblock 1, einem Zylinderkopf 2 und einer ölwanne 3. In den Zylinderblock 1 ist ein oberes Kanalsystem 4 eingegossen, zu dem die Kühlräume 4a, 4b, 4c, 4d, 4e zusammengefaßt sind, die die Brennräume in den Zylindern 5a, 5d, 5c, 5d rings umgeben. Die Kühlräume im Bereich des unteren, der ölwanne 3 benachbarten Teils der Zylinder 5a, 5b, 5c, 5d bilden ein unteres Kanalsystem 6. Pas obere Kanalsystem 4 ist über ein Drosselventil 7, das untere Kanalsystem 6 über ein Drosselventil 8 an eine Kühlmittelleitung 9 angeschlossen, die von einer Pumpe 10 ausgeht. Die Pumpe 10 fördert das Kühlmittel in Pfeilrichtung durch die Kanalsysteme 4, 6. Der Durchflußquerschnitt des oberen Kanalsystems 4 ist nur etwa halb so groß wie der Durchflußquerschnitt des unteren Kanalsystems 6.
Infolge dessen ist oben die Durchfluß stärke auch nur halb so groß wie unten. Da zudem die Beheizung des oberen Kanalsystems 4 durch die Brennräume weit intensiver ist, ist die Kühlmitteltemperatur dort weit höher als im unteren Kanalsystem 6. Nach Durchlauf des Zylinderblocks 1 und der Drosselbohrung 7a wird dieses heiße Kühlmittel des oberen Kanalsystems 4 einem Wärmetauscher 11 der Fahrzeugheizung und zugleich einem parallel geschaltetem Wärmetauscher 12 für die ölvorwarmung zugeführt. In einer Leitung 13 strömt es zum Kühler 14 und von dort zur Pumpe zurück, die den Kreislauf aufrecht erhält. Das untere Kanalsystem 4 ist am Ausgang 8a des Zylinderblocks 1 an die Kühlräume des Zylinderkopfs 2 angeschlossen. Von dort strömt das Kühlmittel über eine Leitung 15 zum Kühler 14 zurück. Mit den Drosselventilen 7, 8 läßt sich die Durchflußstärke durch die beiden Kanalsysteme 4, 6 den jeweiligen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine entsprechend. von Hand oder automatisch steuern. Zur Aufteilung des KUhlsystems in zwei Kanalsysteme 4, 6 unterschiedlicher Temperatur ist lediglich eine zwischenliegende Trennwand 16 erforderlich, die in Zylinderblock 1 eingegossen ist.

Claims

Patentansprüche Kühlsystem für eine flüssigkeitsgekühlte Kolben-Brennkraftmaschine, deren Zylinderblock und Zylinderkopf von Kühlmittel durchströmt sind, das von einer Pumpe gefördert wird und nach Durchlauf durch die Brennkraftmaschine in einem geschlossenen Kreislauf zu einem Kühler zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinderblock (1) ein oberes, den Brennräumen der Zylinder (5a, 5b, 5c, 5d) zugeordnetes Kanalsystem (4) und ein davon getrenntes, der ölwanne (3) benachbartes unteres Kanalsystem (6) ausgebildet ist.
2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Kanalsystem (4) und das untere Kanalsystem (6) an eine von einer Pumpe (10) ausgehende Kühlmittelleitung (9) angeschlossen sind und daß die Durchflußstärke der beiden Kanalsysteme (4, 6) durch entsprechende Bemessung der Durchflußquerschnitte festgelegt ist.
3. Kühlsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel des oberen Kanalsystems (4) höhere Temperatur aufweist als das Kühlmittel des unteren Kanalsystems (6).
4. Kühlsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an das obere Kanalsystem (4) am Zylinderblockausgang Wärmetauscher (11, 12. 13) für die Fahrzeugheizung, zur Saugrohr-und Vergasererwärmung und für die Olvorwärmung angeschlossen sind.
5. Kühlsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel des unteren Kanalsystems (6) nach Durchlauf des Zylinderblocks (1) in den Zylinderkopf (2) und von dort in den Kühler (14) zurückgeleitet wird.
6. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchfluß durch die Kanalsysteme (4, 6) durch Drosselventile (7, 8) steuerbar ist, die in die Kühlmittelleitungen der Kanalsysteme (4, 6) eingebaut sind.
7. Kühlsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselventile (7, 8) durch Betriebsparametex der Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel die Kühlmitteltemperatur oder die Drehzahl steuerbar sind.
8. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (16) zwischen oberem Kanalsystem (4j und unterem Kanalsystem (6) in den Zylinderblock (1) eingegossen oder eingeklebt ist.
9. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderblock (1) einen vorgefertigten Einschub enthält, in den die beiden Kanalsysteme (4, 6) eingearbeitet sind.
10. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kanalsysteme (4, 6) aus den die Zylinder (5a, 6b, 5c, 5d) rings umgebenden Kühlräumen (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) gebildet sind, die zur Kühlmittelleitung parallel oder hintereinander geschaltet sind.