Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] In dem SAE Technical Paper Nr. 890471, 1989 ist eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine offenbart, deren Wasserpumpe frontseitig radial zur Kurbelwelle versetzt an den Zylinderblock einer Zylinderreihe geflanscht ist. Diese Pumpe fördert Kühlwasser in die gegenüberliegende Zylinderreihe über einen unterhalb der Kurbelwelle in eines der Kurbelwellenlager eingegossenen Verbindungskanal.
Die Kühlmäntel der in Open-Deck-Bauweise ausgeführten Kurbelgehäusehälften sind durch eine horizontale Wand hälftig geteilt, so daß das Kühlwasser zunächst die unten liegende Hälfte, anschließend im Querstrom U-förmig die Zylinderköpfe und dann die oben liegende Hälfte der Kühlmäntel durchströmt. Abschließend wird das Kühlwasser über je einen Abströmstutzen der Zylinderreihen in eine separate Sammelleitung geführt, welche an den Wasserkühler der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.

[0003] Aus US-PS-2914045 ist eine zweireihige Brennkraftmaschine mit horizontaler Zylinderanordnung bekannt, deren Kurbelgehäuse einstückig gegossen ist und einen nach unten offenen, U-förmigen Kurbelraum aufweist. Zur Versteifung der unten liegenden Öffnung des Kurbelgehäuses und zur Führung von Kühlwasser sind benachbart dieser Öffnung sich in Längsrichtung der Kurbelwelle erstreckende, wasserführende Längskanäle eingegossen. Sirnseitig des Kurbelgehäuses ist ein Wasserpumpengehäuse angeflanscht, in welchem ein auf der Kurbelwelle angeordnetes Pumpenrad läuft und welches Kühlwasser in die beiden Längskanäle leitet. In diese Längskanäle münden quer verlaufende, eingesetzte Rohre, welche den gesamten Kühlwasserstrom zu den Zylinderköpfen führen, welche im Querstrom von unten nach oben durchströmt werden und anschließend das erhitzte Wasser über externe Leitungen zu einem Kühler führen. Der Kühlwassermantel der Zylinder ist nicht durchströmt und kühlt durch Thermosyphoneffekt.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen dahingehend zu verbessern, daß der Kühlwasserstrom weitestgehend integriert in Gehäuseteilen der Brennkraftmaschine geführt ist und gleichzeitig eine effektive Kühlung erzielt wird.

[0005] Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0006] Wenn bei einer zweireihigen Brennkraftmaschine benachbart der zwischen Zylinderköpfen und Zylinderblöcken liegenden Trennebene unterhalb bzw. oberhalb der Längsachse der Kurbelwelle parallel dazu verlaufende Zuführ- bzw. Abführkanäle für Kühlwasser in einer unteren bzw. oberen Wandung der Zylinderreihe angeordnet sind, so entfallen durch die in die Wandungen integrierte Anordnung separate Leitungen und der damit vorhandene Aufwand bezüglich Montage, Herstellung und Anzahl der Bauteile. Die Anordnung der Zu- und Abführkanäle benachbart der Trennebene gewährleistet eine effektive Kühlung, da das Kühlwasser in unmittelbarer Nähe des Brennraumes zugeführt wird, Kühlmantel und Zylinderkopf durchströmt und danach auf kürzestem und direktem Weg abgeführt wird.

[0007] Die Abfuhr des Kühlwassers beider Zylinderreihen kann in vorteilhafter Weise über eine einzige separate, zwischen einem Wasser/Luftwärmetauscher und der Brennkraftmaschine angeordneten Leitung erfolgen, wenn die Kühlwasserströme der Abführkanäle über einen in der oberen Wandung angeordneten Querkanal miteinander verbunden sind.
Ist dieser Querkanal benachbart der die Kühlwasserpumpe tragenden Stirnseite der Brennkraftmaschine angeordnet, so wird das Kühlwasser zwecks optimaler Kühlung zunächst von dieser Stirnseite aus entlang der Zuführkanäle in Richtung auf die gegenüberliegende Stirnseite und von dort zurück zur ersten Stirnseite geführt.

[0008] Die Anordnung einer Eintrittsöffnung von einem der Zuführkanäle in einer die Kühlwasserpumpe aufnehmenden Vertiefung ermöglicht für diese eine Zylinderreihe einen unmittelbaren Wassereintritt von der Pumpe in diesen Kanal ohne zusätzliche Verbindungen.

[0009] Die Anordnung von einem Abschnitt des Verbindungskanales zwischen Kühlwasserpumpe und der anderen Zylinderreihe in einer Ölwanne der Brennkraftmaschine nutzt den dort vorhandenen und erforderlichen Bauraum zusätzlich aus und vermeidet eine komplizierte und aufwendige Verbindung. Zusätzliche Vorteile entstehen dadurch, daß dieser Abschnitt als Wärmetauscherrohr ausgebildet sein kann, welches zum Aufwärmen bzw. Abkühlen des in der Ölwanne befindlichen Schmieröles dient und hierfür auf seiner Außenfläche Kühlrippen aufweist. Ein separater Ölkühler kann somit entfallen. Weiterhin ist bei einem vertikal geteilten Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine durch die Verwendung eines solchen Rohres ein Wasserdurchtritt über die Trennebene des Kurbelgehäuses vermieden.

[0010] Durch die Anordnung der Zuführkanäle benachbart der Trennebenen zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf ist es möglich, mit einfach und kurz gestalteten ersten bzw. zweiten Verbindungen mit kalibriertem Durchtrittsquerschnitt den Kühlwasserstrom dem Kühlmantel bzw. dem Zylinderkopf zuzuteilen.

[0011] In besonders einfacher Weise lassen sich die den Kühlwasserstrom führenden Kanäle in die Gehäuseteile der Brennkraftmaschine integrieren, wenn diese bei der Herstellung direkt eingegossen werden. In Abwandlung dazu können Rohre eingegossen sein.

[0012] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.

[0013] Es zeigen:

Fig.1

schematisch einen Querschnitt durch eine Brennkraftmaschine direkt benachbart einer ihrer Stirnseiten und

Fig. 2

einen Schnitt entlang der Linie II-II gemäß Fig. 1.

[0014] Eine Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen und einem V-Winkel von 180° Grad weist ein vertikal entlang einer Teilungsebene E - E getrenntes Kurbelgehäuse mit zwei Hälften 1, 2 auf, welche Zylinderblöcke 3, 4 umfassen. In dieser Ebene E - E verläuft eine Längsachse A, die zugleich Rotationsachse einer nicht gezeigten Kurbelwelle ist. Diese ist über Pleuel 5 mit Kolben 6 verbunden, welche sich in einer horizontalen Ebene H - H bewegen. Jeder Zylinderreihe ist ein Zylinderkopf 7 zugeordnet, welcher in einer Trennebene T- T auf eine Kurbelgehäusehälfte 1, 2 aufgesetzt ist. Die Köpfe 7 weisen jeweils von nicht gezeigten Gaswechselventilen beherrschte Einlaß- und Auslaßkanäle 8 und 9 auf.
Die Zylinder jeder Zylinderreihe weisen Kühlwassermäntel 10 und die Köpfe 7 Kühlwasserkanäle 11 auf.

[0015] An einer Stirnseite 12 ist an dem einen Zylinderblock 3 eine Vertiefung 13 zur Aufnahme einer nicht gezeigten Kühlwasserpumpe angeordnet. Diese fördert über zwei Abströmöffnungen 14 Kühlwasser zu den Zylinderreihen 1, 2, wobei eine dieser Abströmöffnungen 14 als Eintrittsöffnung 15 in einen Zuführkanal 16 ausgebildet ist und die andere in einem abwärts gerichteten Abströmflansch 17 ausgebildet ist.
Beide Zylinderreihen weisen benachbart der Trennebenen T - T unterhalb und parallel zur Längsachse A verlaufend in einer unteren Wandung 18, 19 angeordnete Zuführkanäle 16 auf. Diese Kanäle 16 stehen über kalibrierte, mit definiertem Querschnitt versehene erste Verbindungen 20 mit den Kühlwassermänteln 10 und zweite Verbindungen 21 mit den Kanälen 11 in Verbindung.

[0016] Der Zuführkanal 16 der beabstandet zur Kühlwasserpumpe liegenden Zylinderreihe ist mittels eines Verbindungskanales 22 an den Abströmflansch 17 angeschlossen. Ein Abschnitt 23 dieses Kanales 22 ist als Wärmetauscherrohr 24 ausgebildet und verläuft mit Kühlrippen 25 auf seinem Außenmantel versehen in einer Ölwanne 26 der Brennkraftmaschine. Das Rohr 24 überbrückt die Teilungsebene E - E und ist an einen weiteren, in der unteren Wandung 19 ausgebildeten Abschnitt 27 des Verbindungskanales 22 angeschlossen.

[0017] Parallel zur Längsachse A verlaufend sind in oberen Wandungen 28, 29 der Kurbelgehäusehälften 1, 2 dementsprechende Abführkanäle 30 angeordnet, die mit den Kühlmänteln 10 und den Kanälen 11 der Zylinderköpfe 7 verbunden sind. Benachbart der Stirnseite 12 ist ein als Querkanal 31 ausgebildeter Sammelkanal in den Wandungen 28, 29 angeordnet, welcher über einen Abströmstutzen 32 mit einem nicht gezeigten Wasser/Luftwärmetauscher verbunden ist.

[0018] Die Zuführ- und Abführkanäle 16 und 30, der Querkanal 31 und der Abschnitt 27 des Verbindungskanales 22 sind in die Wandungen 18, 19, 28, 29 eingegossen.

[0019] Im Betrieb der Brennkraftmaschine fördert die Kühlwasserpumpe entlang der eingezeichneten Richtungspfeile einen Kühlwasserstrom über die Eintrittsöffnung 15 bzw. den Verbindungskanal 22 in die Zuführkanäle 16, von welchen der Wasserstrom von der Stirnseite 12 aus entlang der Achse A gemäß der Querschnitte der Verbindungen 20 und 21 auf die Kühlmäntel 10 und die Zylinderköpfe 7 aufgeteilt wird. Die Köpfe 7 werden im Querstrom durchflossen und die erwärmten Teilströme den Abführkanälen 30 zugeführt. In diesen Abführkanälen 30 strömt das Wasser zurück bis zu dem benachbart der Stirnseite 12 liegenden Querkanal 31 und zu dessen Abströmstutzen 32.

[0020] In der Warmlaufphase nach dem Kaltstart erwärmt das durch das Wärmetauscherrohr 24 strömende Wasser den durch eine Ölstandslinie S angedeuteten Ölsumpf, so daß die Brennkraftmaschine schneller ihre Betriebstemperatur erreicht und infolge dessen die Schadstoffemission verringert ist. Aufgrund der größeren Wärmespeicherkapazität von Wasser im Vergleich zu Öl ist die Verrippung zur Erzielung eines möglichst guten Wärmeüberganges im Öl liegend angeordnet.
Im Dauerbetrieb der Brennkraftmaschine erreicht das Öl eine höhere Temperatur als das durch das Rohr 24 strömende Wasser, so daß das Öl gekühlt wird.

Ansprüche

1. Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen, einer stirnseitig eines Zylinderblockes (3) einer Zylinderreihe angeordneten Kühlwasserpumpe, einem unterhalb einer Längsachse (A) der Kurbelwelle von der Pumpe zu der anderen Zylinderreihe führenden Verbindungskanal (22), und mit Kühlwassermänteln (10) und im Querstrom durchströmten Zylinderköpfen (7), wobei von den Zylinderreihen abströmendes Kühlwasser von einem oberhalb der Längsachse (A) angeordneten Sammelkanal aufgenommen wird, und unterhalb und parallel zur Längsachse (A) verlaufend ein Zuführkanal (16) für Kühlwasser in einer unteren Wandung (18, 19) des Kurbelgehäuses (1, 2) oder Zylindergehäuses (3, 4) jeder Zylinderreihe (1, 2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß Abführkanäle (30), in der gleichen Weise wie die Zuführkanäle in einer unteren Wandung jeder Zylinderreihe integriert sind, in einer oberen Wandung (28, 29) des Kurbelgehäuses (1, 2) oder Zylindergehäuses (3, 4) integriert sind, und daß die Zuführ- und Abführkanäle benachbart einer Trennebene (T - T) zwischen Zylinderblöcken (3, 4) und Zylinderköpfen (7) in unmittelbarer Nähe der Brennräume liegend angeordnet sind.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführkanäle (30) über einen in der oberen Wandung (28, 29) benachbart einer Stirnseite (12) der Brennkraftmaschine angeordneten, als Querkanal (31) ausgebildeten Sammelkanal miteinander verbunden sind.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eintrittsöffnung (15) eines Zuführkanales (16) in einer die Kühlwasserpumpe aufnehmenden Vertiefung (13) des einen Zylinderblockes (3) angeordnet ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (22) abschnittsweise in einer Ölwanne (26) der Brennkraftmaschine verlaufend angeordnet ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zuführkanal (16) mit ersten bzw. zweiten Verbindungen (20 bzw. 21) versehen mit dem Kühlmantel (10) bzw. dem Zylinderkopf (7) verbunden ist.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführkanäle (16), die Abführkanäle (30), der Querkanal (31) und abschnittsweise der Verbindungskanal (22) in die Wandungen (18, 19, 28, 29) eingegossen sind.

7. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 6 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Ölwanne (26) verlaufende Abschnitt (23) als Wärmetauscherrohr (24) ausgebildet ist, welches auf seinem Außenmantel Kühlrippen (25) trägt.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querkanal (31) benachbart der die Kühlwasserpumpe tragenden Stirnseite (12) angeordnet ist.

Claims

1. An internal-combustion engine with two rows of cylinders, a cooling-water pump arranged at the front end of a cylinder block (3) of one row of cylinders, a connecting duct (22) leading below a longitudinal axis (A) of the crankshaft from the pump to the other row of cylinders, and cooling-water jackets (10) and cylinder heads (7) traversed in transverse flow, wherein cooling water flowing away from the cylinder rows is received by a collecting duct arranged above the longitudinal axis (A), and a supply duct (16) for cooling water extending below and parallel to the longitudinal axis (A) is arranged in a lower wall (18, 19) of the crankcase (1, 2) or cylinder housing (3, 4) of each cylinder row (1, 2), characterized in that removal ducts (30) are integrated in an upper wall (28, 29) of the crankcase (1, 2) or cylinder housing (3, 4) in the same way that the supply ducts are integrated in a lower wall of each cylinder row, and the supply and removal ducts are arranged adjacent to a separation plane (T-T) between cylinder blocks (3, 4) and cylinder heads (7) in the immediately vicinity of the combustion chambers.

2. An internal-combustion engine according to Claim 1, characterized in that the removal ducts (30) are connected to one another by way of a collecting duct constructed in the form of a transverse duct (31) and arranged in the upper wall (28, 29) adjacent to a front end (12) of the internal-combustion engine.

3. An internal-combustion engine according to Claim 1, characterized in that an entry opening (15) of a supply duct (16) is arranged in a depression (13) - receiving the cooling-water pump - in one cylinder block (3).

4. An internal-combustion engine according to Claim 1, characterized in that the connecting duct (22) is arranged extending in part in an oil sump (26) of the internal-combustion engine.

5. An internal-combustion engine according to Claim 1, characterized in that each supply duct (16) provided with first and second connexions (20 and 21 respectively) is connected to the cooling jacket (10) and the cylinder head (7) respectively.

6. An internal-combustion engine according to Claim 2, characterized in that the supply ducts (16), the removal ducts (30), the transverse duct (31) and in part the connecting duct (22) are integrally cast in the walls (18, 19, 28, 29).

7. An internal-combustion engine according to Claims 6 and 4, characterized in that the portion (23) extending in the oil sump (26) is constructed as a heat-exchanger pipe (24) provided with cooling ribs (25) on its outer jacket.

8. An internal-combustion engine according to Claim 2, characterized in that the transverse duct (31) is arranged adjacent to the front end (12) carrying the cooling-water pump.

Revendications

1. Moteur à combustion interne avec deux rangées de cylindres, une pompe à eau de refroidissement disposée en face frontale d'un bloc-cylindres (3) d'une rangée de cylindres, un canal de liaison (22), assurant un guidage au-dessous d'un axe longitudinal (A) du vilebrequin, de la pompe à l'autre rangée de cylindre et avec des enveloppes d'eau de refroidissement (10) et des culasses (7) traversées par un écoulement orienté transversalement, l'eau de refroidissement s'évacuant depuis les rangées de cylindres étant captée par un canal collecteur disposé au-dessus de l'axe longitudinal (A), et au-dessous et parallèlement à l'axe longitudinal (A) est disposé un canal d'amenée (16) destiné à l'eau de refroidissement, dans une paroi inférieure (18, 19) du carter de vilebrequin (1, 2) ou du carter de cylindre (3, 4) de chaque rangée de cylindres (1, 2), caractérisé en ce que les canaux d'évacuation (30), de la même manière que les canaux d'amenée sont intégrés dans une paroi inférieure de chaque rangée de cylindres, sont intégrés dans paroi supérieure (28, 29) du carter de vilebrequin (1, 2) ou du carter de cylindre (3, 4), et en ce que les canaux d'amenée et d'évacuation sont disposés au voisinage d'un plan de séparation (T = T) entre des blocs-cylindres (3, 4) et des culasses (17), à proximité directe des chambres de combustion.

2. Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux d'évacuation (30) sont reliés ensemble par un canal collecteur disposé dans la paroi supérieure (28, 29), au voisinage d'une face frontale (12) du moteur à combustion interne, et réalisé sous forme de canal transversal (31).

3. Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une ouverture d'entrée (15) d'un canal d'amenée (16) est disposée dans un creusement (13) recevant la pompe d'eau de refroidissement, d'un bloc-cylindres (3).

4. Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal de liaison (22) est disposé par tronçons en s'étendant dans un carter d'huile (26) du moteur à combustion interne.

5. Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque canal d'amenée (16) est relié à l'enveloppe de refroidissement (10), ou à la culasse (7), pourvue des premières, ou, des deuxièmes liaisons (20, 21)

6. Moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que les canaux d'amenée (16), les canaux d'évacuation (30), le canal transversal (31) et, par tronçons, le canal de liaison (23) sont obtenus de moulage dans les parois (18, 19, 28, 29).

7. Moteur à combustion interne selon les revendications 6 et 4, caractérisé en ce que le tronçon (23) s'étendant dans le carter d'huile (26) est réalisé sous forme de tube échangeur de chaleur (24), portant des ailettes de refroidissement (25) sur son enveloppe extérieure.

8. Moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que le canal transversal (31) est disposé au voisinage de la face frontale (12) portant la pompe à eau de refroidissement.

Zeichnung