[0001] Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern mit den
Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Sie geht von der
deutschen Patentschrift DE 36 03 674 aus. In dieser ist eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit Flüssigkeitskühlung,
einem Zylinderkopf und einem mit letzterem verbundenen Zylinder-Kurbelgehäuse, das
Kühlmedium umströmte Zylinder umfasst, beschrieben. Das Kühlmedium für die einzelnen
Zylinder wird hierbei vorwiegend quer zur Längsrichtung der Brennkraftmaschine durch
den Zylinderkopf geführt. Weiter ist die mehrzylindrige Brennkraftmaschine durch folgende
Merkmale gekennzeichnet:

das Kühlmittel wird an in das Zylinder-Kurbelgehäuse eingesetzte Zylinderlaufbüchsen
vorbeigeführt und strömt aus einem ersten Kühlmittelkanal, einem Zuführungskanal,
in einen zweiten Kühlmittelkanal, einem Austrittskanal;

der Zuführkanal und der Austrittskanal sind in die Brennkraftmaschine vorzugsweise
an ihren Längsseiten, d. h. parallel zur Brennkraftmaschinenlängsachse, integriert
und werden durch Ausnehmungen im Zylinderkopf und im Zylinder-Kurbelgehäuse gebildet;

die Ausnehmungen sind von einer Verbindungsebene zwischen dem Zylinderkopf und dem
Zylinderkurbelgehäuse aus eingebracht.
[0003] Die Zylinderlaufbuchsen der genannten Brennkraftmaschine sind von Kühlmittel umströmt,
es handelt sich um sog. nasse Zylinderlaufbuchsen.
[0004] Nachteilig an der bekannten Ausgestaltung ist eine sehr fertigungsintensive Herstellung
der Brennkraftmaschine, um die Zylinderlaufbuchsen zu kühlen.
[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine fertigungstechnisch einfache Möglichkeit
aufzuzeigen, wie der heiße Stegbereich zwischen den Zylindern einer Brennkraftmaschine
effizient gekühlt werden kann.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass der erste Kühlmittelkanal im Stegbereich durch
zumindest eine Bohrung mit dem zweiten Kühlmittelkanal kühlmittelführend verbunden
ist.
Da der heißeste Bereich des Stegbereichs im oberen Drittel des Zylinders angeordnet
ist, kann mit zumindest einer einfachen Bohrung, die den einlassseitigen und den auslassseitigen
Kühlmittelkanal verbindet, in einfacher Weise der heiße Stegbereich gekühlt werden.
Dies kann in der einfachsten Ausführungsvariante durch eine einzige Verbindungsbohrung
zwischen dem einlass- und dem auslassseitigen Kühlmittelmantel im Kurbelgehäuse geschehen.
In einer zweiten Ausführungsvariante kann der Stegbereich des Kurbelgehäuses einlasskanalseitig
und auslasskanalseitig jeweils eine Bohrung aufweisen, die untereinander sowie mit
dem einlassseitigen und dem auslassseitigen Kühlmittelkanal im Zylinderkopf kühlmittelführend
verbunden sind. In beiden Ausgestaltungsvarianten wird eine Querströmung im Stegbereich
erreicht, die diesen auf einfache Art und Weise kühlt.
[0007] Um die Bohrung in einfacher Weise an die Geometrie dieses Steges anzupassen, kann
die Bohrung gemäß Patentanspruch 2 auch konisch oder als Stufenbohrung ausgebildet
sein. Der kleinste Bohrungsquerschnitt befindet sich vorzugsweise im dünnsten Stegbereich.
[0008] Die erfindungsgemäßen Bohrungen können gemäß Patentanspruch 3 entweder durch mechanische
Bearbeitung, d. h. beispielsweise durch Bohren oder auch durch Umgießen gefertigt
sein. Beide Fertigungsverfahren sind äußerst kostengünstig und auch in einer Großserie
einsetzbar.
[0009] Vorzugsweise weisen die Bohrungen gemäß Patentanspruch 4 einen Durchmesser zwischen
0,5 und 5 mm auf. Selbstverständlich kann im Falle einer Stufenbohrung oder einer
konischen Bohrung der kleinste Bohrungsdurchmesser 0,5 mm und der größte Bohrungsdurchmesser
5 mm betragen. Dieser Durchmesserbereich gewährt einen ausreichenden Kühlmitteldurchsatz,
ohne den Steg selbst zu sehr zu schwächen.
[0010] Gemäß Patentanspruch 5 ist die Bohrung bei montierter Zylinderkopfdichtung neben
dem Dichtbereich der Zylinderkopfdichtung angeordnet. Vorzugsweise ist die Bohrung
von dem Dichtbereich vollständig umschlossen. Dies gewährleistet, dass beim Betrieb
der Brennkraftmaschine kein Kühlmittel in die Zylinder der Brennkraftmaschine eindringen
kann.
[0011] Im Folgenden ist die Erfindung anhand von drei Figuren für drei Ausführungsbeispiele
näher erläutert:
- Fig. 1
- zeigt eine Aufsicht auf einen Teilbereich einer Zylinderkopfdichtung im Stegbereich
zwischen zwei Zylindern einer Brennkraftmaschine;
- Fig. 2
- zeigt schematisch einen Schnitt durch den Stegbereich einer Brennkraftmaschine für
ein erstes und ein zweites Ausführungsbeispiel;
- Fig. 3
- zeigt schematisch den gleichen Schnitt wie Fig. 2 für ein drittes Ausführungsbeispiel.
[0012] Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf einen Teilbereich einer Zylinderkopfdichtung 11 mit
einem Dichtbereich 12 im Stegbereich 5 zwischen einem ersten Zylinder 2 und einem
zweiten Zylinder 2'. Der Dichtbereich 12 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine
auf ein Trägermaterial aufgebrachte Polymerraupe, die in einem weiteren Ausführungsbeispiel
beispielsweise auch durch eine Metallsicke dargestellt sein kann. Eine Brennkraftmaschinenlängsachse,
die sich senkrecht zu nicht dargestellten Zylinderlängsachsen erstreckt, ist mit 1'
bezeichnet. Gegenüberliegend zu der Längsachse 1' befinden sich eine Einlassseite
3 und eine Auslassseite 4 einer in Fig. 1 nicht dargestellten Brennkraftmaschine 1.
Der Dichtbereich 12 ist beidseitig der Längsachse 1' y-förmig gegabelt, wobei jeder
Ast einer Gabelung einen Zylinder 2, 2' umschließt. Außerhalb des Dichtbereichs 12
ist einlass- und auslassseitig jeweils eine Durchgangsbohrung 14, 14' angeordnet.
Die Durchgangsbohrung 14 korrespondiert in einem in Fig. 2 dargestellten Zylinderkopf
6 zu einem ersten, einlassseitig angeordneten Kühlmittelkanal 8, die Durchgangsbohrung
14' korrespondiert zu einem zweiten, auslassseitig im Zylinderkopf 6 angeordneten
Kühlmittelkanal 9.
[0013] Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch den Stegbereich 5 der Brennkraftmaschine
1, bestehend aus dem Zylinderkopf 6, der Zylinderkopfdichtung 11 sowie einem Kurbelgehäuse
7, wobei die Bauteile 6, 7, 11 nicht auf Block verspannt dargestellt sind. Für gleiche
Bauteile wie in Fig. 1 gelten die gleichen Bezugszeichen. Die Zylinderkopfdichtung
11, die zwischen dem Zylinderkopf 6 und dem Kurbelgehäuse 7 angeordnet ist, ist längs
zu den Durchgangsbohrungen 14, 14' geschnitten. Korrespondierend zu den Durchgangsbohrungen
14, 14' ist im Zylinderkopf 6 der erste Kühlmittelkanal 8 und der zweite Kühlmittelkanal
9 quer geschnitten dargestellt. Geodätisch unter den Durchgangsbohrungen 14, 14' sind
entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der erste und der zweite Kühlmittelkanal
8, 9 über zwei Bohrungen 10, 10' kühlmittelführend miteinander verbunden. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel sind die Bohrungen 10, 10' Stufenbohrungen, deren Querschnitt
sich in Richtung ihres Schnittpunktes verjüngt. Unter einer Bohrung 10, 10' wird eine
Verbindungsöffnung mit weitgehend kreisrundem Querschnitt verstanden.
[0014] Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 wird ein Kühlmittel vom ersten Kühlmittelkanal
8 im Zylinderkopf 6 durch die Bohrungen 10, 10' im Kurbelgehäuse 7 in den zweiten
Kühlmittelkanal 9 im Zylinderkopf 6 gefördert. Die Durchflussrichtung ist durch zwei
Pfeile gekennzeichnet. Hierdurch wird Wärme sehr effizient aus dem Stegbereich 5 abgeführt,
so dass eine Überhitzung des Stegbereichs 5 sicher vermieden ist. Selbstverständlich
ist für alle Ausführungsbeispiele auch eine umgedrehte Durchflussrichtung möglich.
[0015] In einem zweiten Ausführungsbeispiel in Fig. 2 weist das Kurbelgehäuse 7 ebenfalls
einlassseitig einen ersten Kühlmittelkanal 8' und auslassseitig einen zweiten Kühlmittelkanal
9' auf. Wie auch im ersten Ausführungsbeispiel erstrecken sich der erste und der zweite
Kühlmittelkanal 8', 9' weitgehend in Richtung der Längsachse 1'. Der erste und der
zweite Kühlmittelkanal 8', 9' sind über eine Bohrung 10 kühlmittelführend miteinander
verbunden. Wie schon zum ersten Ausführungsbeispiel beschreiben, wird beim Betrieb
der Brennkraftmaschine 1 Kühlmittel durch die Bohrung 10 aus dem ersten Kühlmittelkanal
8' in den zweiten Kühlmittelkanal 9' gefördert, wodurch der Stegbereich 5 in einfacher
Weise effizient gekühlt wird. Die Durchflussrichtung ist wiederum durch einen Pfeil
gekennzeichnet. Damit beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 kein Kühlmittel aus dem
Kurbelgehäuse 7 austreten kann, ist die Bohrung 10 an einer Außenwand des Kurbelgehäuses
7 mit einem Verschlusselement 13 verschlossen.
[0016] In Fig. 3 ist für einen gleichen schematischen Schnitt wie in Fig. 2 ein drittes
Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 dargestellt. Wie
in Fig. 2 gelten auch in Fig. 3 für die gleichen Bauteile die gleichen Bezugszeichen
wie in den Fig. 1 und 2. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind in Fig.
3 die Stufenbohrungen 10, 10' durch konische Bohrungen 10, 10' substituiert. Funktionsprinzip
und -weise sind identisch zu dem ersten Ausführungsbeispiel.
[0017] Die Bohrungen 10, 10' können - wie oben dargestellt - als normale Bohrungen, d. h.
zylindrische Bohrungen oder konisch oder als Stufenbohrung ausgebildet sein. Die Herstellung
der Bohrungen 10, 10' erfolgt entweder durch mechanische Bearbeitung oder durch Umgießen
von Kernen während des Gießprozesses bei der Herstellung des Kurbelgehäuses 7. Beide
Methoden sind sehr kostengünstig und in der Großserie anwendbar. Damit der Steg 5
ausreichend gekühlt werden kann, beträgt der minimale Bohrungsdurchmesser 0,5 mm und
der maximale Bohrungsdurchmesser 5 mm. Wie bereits unter Fig. 1 dargestellt, liegen
die Durchgangsbohrungen 14, 14' der Zylinderkopfdichtung 11 außerhalb des Dichtbereichs
12 der Zylinderkopfdichtung 11, damit beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 kein Kühlmittel
in die Zylinder 2, 2' eintreten kann.
[0018] Die Bohrungen 10, 10' können erfindungsgemäß nahe der (heißen) Stegmitte gesetzt
werden und sind daher für die Kühlung des Stegs 5 wirksam. Trotzdem werden Dichtheitsprobleme
vermieden und die Herstellung ist sehr einfach. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung
ermöglicht in vorteilhafter Weise eine höhere Motorleistung bei geringem Zylinderabstand,
was zu einem erheblichen Packagevorteil führt.
Bezugszeichenliste
[0019]
- 1
- Brennkraftmaschine
- 1'
- Längsachse
- 2, 2'
- Zylinder
- 3
- Einlassseite
- 4
- Auslassseite
- 5
- Stegbereich
- 6
- Zylinderkopf
- 7
- Kurbelgehäuse
- 8, 8'
- Erster Kühlmittelkanal
- 9, 9'
- Zweiter Kühlmittelkanal
- 10, 10'
- Bohrung
- 11
- Zylinderkopfdichtung
- 12
- Dichtbereich
- 13
- Verschlusselement
- 14, 14'
- Durchgangsbohrung
1. Brennkraftmaschine (1) mit zumindest zwei Zylindern (2, 2') mit einer Einlass- (3)
und einer Auslassseite (4), sowie einem Stegbereich (5) zwischen den Zylindern (2,
2'), wobei ein Zylinderkopf (6) oder ein Kurbelgehäuse (7) der Brennkraftmaschine
(1) einlassseitig einen ersten (8, 8') und auslassseitig einen zweiten (9, 9'), weitgehend
parallel zu einer Längsachse (1') der Brennkraftmaschine (1) angeordneten Kühlmittelkanal
aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlmittelkanal (8, 8') im Stegbereich (5) durch zumindest eine Bohrung
(10, 10') mit dem zweiten Kühlmittelkanal (9, 9') kühlmittelführend verbunden ist.
2. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Bohrung (10, 10') konisch oder als Stufenbohrung ausgebildet ist.
3. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (10, 10') durch eine mechanische Bearbeitung oder durch ein Umgießen
gefertigt ist.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (10, 10') einen Durchmesser zwischen 0,5 und 5 mm aufweist.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei die Brennkraftmaschine
eine Zylinderkopfdichtung (11) mit zumindest einem Dichtbereich (12) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (10, 10') bei montierter Zylinderkopfdichtung (11) neben dem Dichtbereich
(12) angeordnet ist.