DE10344834B4

DE10344834B4 - Motorkühlsystem

Info

Publication number: DE10344834B4
Application number: DE10344834A
Authority: DE
Inventors: Gyu-Han Suwon Hwang; Jae-Man Suwon Cho
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2023-09-27
Also published as: KR20040027309A; US6874450B2; CN1267633C; JP3844249B2; JP2004116528A; DE10344834A1; KR100559848B1; CN1497157A; US20040060524A1

Abstract

Motorkühlsystem, aufweisend:
einen Kühlmitteleinlass, der an der Außenoberfläche eines Zylinderblocks (10) auf einer Seite ausgebildet ist und der ein erstes am Zylinderblock (10) ausgebildetes Einlassloch (16), das mit einem im Zylinderblock (10) ausgebildeten Kühlmantel (14) in Verbindung steht, und ein zweites am Zylinderblock (10) ausgebildetes Einlassloch (18) aufweist, das mit einem in einem Zylinderkopf (20) ausgebildeten Kühlmantel (24) in Verbindung steht, so dass ein Kühlmittel separat in den Kühlmantel (14) des Zylinderblocks (10) und in den Kühlmantel (24) des Zylinderkopfs (20) hineinströmen kann,
und einen Kühlmittelauslass, der auf einer anderen Seite am Zylinderkopf (20) ausgebildet ist und mittels dessen die ohne gegenseitiges Vermischen entlang unterschiedlicher Passagen im Zylinderblock (10) und im Zylinderkopf (20) geströmten Kühlmittelströme separat ausströmen können,
wobei sich der Kühlmittelauslass diagonal gegenüberliegend zum Kühlmitteleinlass befindet,
wobei ein Kanal vorgesehen ist, der benachbart zu nur genau einer von mehreren Zylinderlaufbuchsen (12) angeordnet...

Description

Die Erfindung betrifft ein Motorkühlsystem, und insbesondere ein Motorkühlsystem, bei dem Kühlmittel separat in den Zylinderblock und in den Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors strömen kann, wodurch die Kühleffizienz des Verbrennungsmotors verbessert ist.
Übliche Kühlsysteme eines in einem Fahrzeug montierten Verbrennungsmotors werden fahrzustandsunabhängig innerhalb normaler Betriebstemperaturen betrieben.
Ein Wasser-Kühlsystem, welches eines der Kühlsysteme zum Kühlen von Verbrennungsmotoren ist, weist im Wesentlichen eine Wasserpumpe zum Pumpen eines Kühlmittels, einen Kühler zum Kühlen von eine hohe Temperatur aufweisendem Kühlmittel und einen Thermostaten auf zum Regeln des Kühlmittelstroms auf Basis der Kühlmitteltemperatur.
Solch ein wassergekühlter Verbrennungsmotor ist mit einem Kühlmantel versehen, der die Funktion von Kühlmittel-Strömungspassagen erfüllt, die im Zylinderblock bzw. im Zylinderkopf eines üblichen Verbrennungsmotors ausgebildet sind und durch welche hindurch das Kühlmittel in den Zylinderblock und in den Zylinderkopf des Verbrennungsmotors hineinströmt. Jedoch hat der im Zylinderblock des Verbrennungsmotors ausgebildete Kühlmantel einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass, welche im gleichen Bereich in Richtung der Einlassseite des Verbrennungsmotors ausgebildet sind. Daher strömt das Kühlmittel nicht gleichmäßig in die Nähe der jeweiligen Zylinderbohrungen des Verbrennungsmotors, wodurch die Kühleffizienz des Verbrennungsmotors sehr gering ist.
Beim üblichen Motorkühlsystem steht der im Zylinderblock ausgebildete Kühlmantel mit dem im Zylinderkopf ausgebildeten Kühlmantel in Verbindung, was zu einer gemeinsamen Nutzung des Kühlmittels führt. Das von der Wasserpumpe gelieferte Kühlmittel wird dabei über den Zylinderblock zum Zylinderkopf geliefert, und infolgedessen wird, während im Verbrennungsmotor Kraftstoff verbrannt wird, am Zylinderkopf, der eine höhere Temperatur als der Zylinderblock aufweist, eine unzureichende Kühlwirkung erzielt.
Aus der DE 196 28 542 A1 ist bereits ein Motorkühlsystem bekannt, bei dem für den Zylinderkopf und den Zylinderblock separate Kühlmäntel vorgesehen sind, Sowohl das Einlassloch als auch das Auslassloch für das Kühlmittel des Kühlmantels des Zylinderkopfes sind im Zylinderkopf vorgesehen.
Aus der DE 100 47 080 A1 ist ein Motorkühlsystem mit separaten Kühlmänteln bekannt, bei dem ein Kühlmitteleinlass für beide Kühlmäntel im Zylinderblock vorgesehen ist und ein Kühlmittelauslass für beide Kühlmäntel im Zylinderkopf vorgesehen ist. Dabei strömt das vom Zylinderkopf zum Zylinderblock strömende Kühlmittel für den Kühlmantels des Zylinderkopfes entlang der gesamten Breite des Zylinderblocks flächig in Richtung des Zylinderkopfes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Motorkühlsystem zu schaffen, bei dem die thermische Wechselwirkung separater Kühlmäntel gering ist, obwohl der Zylinderblock ein Einlassloch für Kühlmittel für den Kühlmantel des Zylinderkopfes aufweist.
Erfindungsgemäß ist ein Motorkühlsystem gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird nun anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung detaillierter beschrieben.
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Motorkühlsystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt eine schematische Ansicht, in der die Kühlmittel-Strömungspassagen des erfindungsgemäßen Motorkühlsystems in einem Zylinderblock bzw. in einem Zylinderkopf gezeigt sind.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zylinderblocks, der mit dem erfindungsgemäßen Motorkühlsystem ausgerüstet ist.
4 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht von in 3 gezeigten Kühlmitteleinlässen.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Zylinderblocks von 3, gesehen aus einer anderen Richtung.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkopfs, der mit dem erfindungsgemäßen Motorkühlsystem ausgerüstet ist.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht des Zylinderkopfs von 6, gesehen aus einer anderen Richtung.
Wie in 1 bis 3 gezeigt, weist ein erfindungsgemäßes Motorkühlsystem einen Kühlmitteleinlass auf, der an einer Seite eines Verbrennungsmotors am Zylinderblock 10 ausgebildet ist und mittels dessen ein Kühlmittel separat in den Zylinderblock 10 und in einen Zylinderkopf 20 hineinströmen kann. An einer anderen Seite des Verbrennungsmotors ist am Zylinderkopf 20 ein Kühlmittelaunlass ausgebildet, mittels dessen das in den Zylinderblock 10 und in den Zylinderkopf 20 eingeströmte Kühlmittel separat aus dem Zylinderblock 10 und aus dem Zylinderkopf 20 ausströmen kann. Der Kühlmittelauslass ist diagonal gegenüberliegend zum Kühlmitteleinlass ausgebildet.
Der am Zylinderblock 10 ausgebildete Kühlmitteleinlass befindet sich an der Auslassseite des Verbrennungsmotors, die in einem Motorraum näher zur Rückseite einer Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, und der am Zylinderkopf 20 ausgebildete Kühlmittelauslass befindet sich an der Einlassseite des Verbrennungsmotors, die im Motorraum näher zur Vorderseite der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist.
Im Zylinderblock 10 sind eine Mehrzahl von Zylinderlaufbuchsen 12 in Reihe angeordnet, die jeweils eine Zylinderbohrung bilden. Entlang des Außenumfangs der jeweiligen Zylinderlaufbuchsen 12 ist ein Kühlmantel 14 ausgebildet. Im an den Zylinderblock 10 montierten Zylinderkopf 20 ist entlang der Umfangswand der jeweiligen Verbrennungskammern ein anderer Kühlmantel 24 ausgebildet. Der im Zylinderblock 10 ausgebildete Kühlmantel 14 und der im Zylinderkopf 20 ausgebildete Kühlmantel 24 dienen jeweils als Passage zum Führen eines Kühlmittelstroms.
Der an der Auslassseite des Zylinderblocks 10 ausgebildete Kühlmitteleinlass weist eine Mehrzahl von Einlasslöchern auf, die separat mit dem Auslass einer Wasserpumpe P in Verbindung stehen. Insbesondere weist der Kühlmitteleinlass ein erstes im Zylinderblock 10 ausgebildetes Einlassloch 16, das direkt mit dem im Zylinderblock 10 ausgebildeten Kühlmantel 14 in Verbindung steht, und ein zweites im Zylinderblock 10 ausgebildetes Einlassloch 18 auf, das direkt mit dem im Zylinderkopf 20 ausgebildeten Kühlmantel 24 in Verbindung steht.
Wie in 4 gezeigt, ist das erste Einlassloch 16 in Form eines geraden Durchgangslochs ausgebildet, das mit dem im Zylinderblock 10 ausgebildeten Kühlmantel 14 in Verbindung steht. Das zweite Einlassloch 18 ist in Form eines nach oben gekrümmten Durchgangslochs ausgebildet, das mit dem Kühlmantel 24 in Verbindung steht, der im an den Zylinderblock 10 montierten Zylinderkopf 20 ausgebildet ist.
Der Querschnitt des ersten Einlasslochs 16 und des zweiten Einlasslochs 18 hat jeweils eine Kurvenform, so dass der Strömungswiderstand des Kühlmittels reduziert ist, wenn das von der Wasserpumpe P gelieferte Kühlmittel durch das erste Einlassloch 16 und durch das zweite Einlassloch 18 hindurch separat in den Kühlmantel 14 des Zylinderblocks 10 bzw. in den Kühlmantel 24 des Zylinderkopfs 20 hineinströmt.
Das Zentrum des ersten Einlasslochs 16 befindet sich auf einer Mittelachse X der ersten Zylinderlaufbuchse 12, welche sich am nächsten zum Kühlmitteleinlass im Zylinderblock 10 befindet, wie in 5 gezeigt. Daher wird das in das erste Einlassloch 16 eingeleitete Kühlmittel um die erste Zylinderlaufbuchse 12 herum gleichmäßig zu beiden Seiten der Reihe von Zylinderlaufbuchsen 12 verteilt, so dass der Umfang der jeweiligen Zylinderlaufbuchsen 12 im Zylinderblock 10 gleichmäßig gekühlt wird.
In der Oberseite des Zylinderblocks 10 an der Auslassseite des Verbrennungsmotors ist ein erstes Übergangs-Auslassloch 17 ausgebildet, das mit dem zweiten Einlassloch 18 des Kühlmitteleinlasses in Verbindung steht.
In der Unterseite des Zylinderkopfs 20 ist ein erstes Übergangs-Einlassloch 21 ausgebildet, das mit dem ersten Übergangs-Auslassloch 17 in Verbindung steht, wie in 6 gezeigt. Daher passiert das von der Wasserpumpe P gelieferte Kühlmittel das zweite Einlassloch 18 und das erste Übergangs-Auslassloch 17, die jeweils im Zylinderblock 10 ausgebildet sind, und wird dann durch das erste im Zylinderkopf 20 ausgebildete Übergangs-Einlassloch 21 hindurch in den im Zylinderkopf 20 ausgebildeten Kühlmantel 24 eingeleitet.
Das erste Übergangs-Auslassloch 17 des Zylinderblocks 10 steht über das erste Übergangs-Einlassloch 21 des Zylinder kopfs 20 direkt mit dem im Zylinderkopf 20 ausgebildeten Kühlmantel 24 in Verbindung.
In der Oberseite des Zylinderblocks 10 auf der Einlassseite des Verbrennungsmotors ist ein zweites Übergangs-Auslassloch 19 ausgebildet, durch welches hindurch das Kühlmittel, das den Kühlmantel 14 des Zylinderblocks 10 passiert hat, in den Zylinderkopf 20 geleitet wird. Das zweite Übergangs-Auslassloch 19 des Zylinderblocks 10 ist diagonal gegenüberliegend zum ersten Einlassloch 16 des Zylinderblocks 10 ausgebildet.
Folglich wird, wenn das Kühlmittel, das von der Wasserpumpe P durch das erste Einlassloch 16 in den im Zylinderblock 10 ausgebildeten Kühlmantel 14 eingeleitet wurde, durch das zweite Übergangs-Auslassloch 19 in den Zylinderkopf 20 geleitet wird, das Kühlmittel gleichmäßig entlang des Umfangs der jeweiligen Zylinderlaufbuchsen 12 verteilt, so dass die Zylinderlaufbuchsen 12 und die anderen Teile des Zylinderblocks 10 gleichmäßig gekühlt werden.
In der Unterseite des Zylinderkopfs 20 ist ein zweites Übergangs-Einlassloch 23 ausgebildet, das mit dem zweiten Übergangs-Auslassloch 19 des Zylinderblocks 10 in Verbindung steht. Das zweite Übergangs-Einlassloch 23 steht nicht mit dem im Zylinderkopf 20 ausgebildeten Kühlmantel 24 in Verbindung. Folglich ist leicht zu verstehen, dass das separat in den Kühlmantel 14 des Zylinderblocks 10 und in den Kühlmantel 24 des Zylinderkopfs 20 hineinströmende Kühlmittel entlang zweier separater Strömungspassagen strömt.
An der Einlassseite des Verbrennungsmotors ist am Zylinderkopf 20 der Kühlmittelauslass ausgebildet, durch welchen hindurch die Kühlmittelströme, die aus dem im Zylinderblock 10 ausgebildeten Kühlmantel 14 und dem im Zylinderkopf 20 ausgebildeten Kühlmantel 24 ausgegeben werden, in eine Thermostat-Vorrichtung S hineingeleitet werden. Die Thermostat-Vorrichtung S besteht aus einem oder mehreren Thermostaten.
Wie in 7 gezeigt, weist der Kühlmittelauslass ein erstes Auslassloch 25 auf, das mit dem zweiten Übergangs-Einlassloch 23 in Verbindung steht, zum Leiten des aus dem Kühlmantel 14 des Zylinderblocks 10 abgeführten Kühlmittels zur Thermostat-Vorrichtung S. Ein zweites Auslassloch 27 ist in der Nähe des ersten Auslasslochs 25 ausgebildet zum Leiten des durch das erste Übergangs-Auslassloch 17 des Zylinderblocks 10 hindurch in den Kühlmantel 24 des Zylinderkopfs 20 eingeleiteten Kühlmittels zur Thermostat-Vorrichtung S.
Die separat durch das erste Auslassloch 25 und durch das zweite Auslassloch 27 hindurch ausgegebenen Kühlmittelströme werden auf Basis der Wirkung der Thermostat-Vorrichtung S, welche in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur öffnet oder schließt, zur Wasserpumpe P oder zu einem Kühler R geleitet.
Beim Motorkühlsystem mit der oben genannten Konstruktion wird das von der Wasserpumpe P gelieferte Kühlmittel durch den an der Auslassseite des Zylinderblocks 10 ausgebildeten Kühlmitteleinlass eingeleitet.
Ein Teil des von der Wasserpumpe P gelieferten Kühlmittels wird durch das erste Einlassloch 16 hindurch zum im Zylinderblock 10 ausgebildeten Kühlmantel 14 geliefert und wird dann durch das zweite Übergangs-Auslassloch 19 hindurch, das sich diagonal gegenüberliegend zum ersten Einlassloch 16 befindet, in das zweite Übergangs-Einlassloch 23 des Zylinderkopfs 20 eingeleitet. Das in das zweite Übergangs-Einlassloch 23 eingeleitete Kühlmittel wird durch das erste Auslassloch 25 hindurch an die Thermostat-Vorrichtung S abgeführt.
Der Rest des von der Wasserpumpe P gelieferten Kühlmittels wird durch das zweite Einlassloch 18, das erste Übergangs-Auslassloch 17 und das erste Übergangs-Einlassloch 21 hindurch zum im Zylinderkopf 20 ausgebildeten Kühlmantel 24 geliefert und wird dann durch das zweite Auslassloch 27 hindurch, das diagonal gegenüberliegend zum zweiten Einlassloch 18 des Zylinderblocks 10 ausgebildet ist, an die Thermostat-Vorrichtung S abgeführt.
Folglich strömt das von der Wasserpumpe P gelieferte Kühlmittel separat im Kühlmantel 14 des Zylinderblocks 10 und im Kühlmantel 24 des Zylinderkopfs 20.
Nachdem das Kühlmittel aus dem Kühlmantel 14 des Zylinderblocks 10 und aus dem Kühlmantel 24 des Zylinderkopfs 20 an die Thermostat-Vorrichtung S abgeführt worden ist, kann das Kühlmittel auf zwei Wegen zur Wasserpumpe P geliefert werden, welche mittels der auf der Seite des Kühlmittelauslasses des Zylinderkopfs 20 angeordneten Thermostat-Vorrichtung S auf Basis der Kühlmitteltemperatur ausgewählt werden.
Wenn die Kühlmitteltemperatur geringer als eine vorbestimmte Temperatur ist, wird das aus der Thermostat-Vorrichtung S abgeführte Kühlmittel zur Wasserpumpe P umgeleitet. Andererseits wird, wenn die Kühlmitteltemperatur größer als eine vorbestimmte Temperatur ist, das aus der Thermostat-Vorrichtung S abgeführte Kühlmittel in den Kühler R eingeleitet und wird dann über die Thermostat-Vorrichtung S an die Wasserpumpe P geliefert.
Das eine hohe Temperatur aufweisende Kühlmittel, das durch den Kühlmittelauslass hindurch abgeführt wird, wird während das Fahrzeug fährt natürlich von Luft gekühlt, da sich die Einlassseite des Verbrennungsmotors im Motorraum näher zur Vorderseite der Fahrzeugkarosserie befindet.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist durch die Erfindung ein Motorkühlsystem geschaffen, bei dem von einer Wasserpumpe geliefertes Kühlmittel separat in den Zylinderblock des Verbrennungsmotors und in den Zylinderkopf des Verbrennungsmotors hineinströmen kann, wodurch die Kühleffizienz des Zylinderblocks und die Kühleffizienz des Zylinderkopfs verbessert sind.
Ferner befindet sich im Motorraum der Kühlmittelauslass näher zur Vorderseite der Fahrzeugkarosserie, so dass das eine hohe Temperatur aufweisende Kühlmittel, das durch den Kühlmittelauslass abgeführt wird, während das Fahrzeug fährt natürlich von Luft gekühlt wird, wodurch die Kühleffizienz des Kühlmittels verbessert ist.

Claims

Motorkühlsystem, aufweisend: einen Kühlmitteleinlass, der an der Außenoberfläche eines Zylinderblocks (10) auf einer Seite ausgebildet ist und der ein erstes am Zylinderblock (10) ausgebildetes Einlassloch (16), das mit einem im Zylinderblock (10) ausgebildeten Kühlmantel (14) in Verbindung steht, und ein zweites am Zylinderblock (10) ausgebildetes Einlassloch (18) aufweist, das mit einem in einem Zylinderkopf (20) ausgebildeten Kühlmantel (24) in Verbindung steht, so dass ein Kühlmittel separat in den Kühlmantel (14) des Zylinderblocks (10) und in den Kühlmantel (24) des Zylinderkopfs (20) hineinströmen kann, und einen Kühlmittelauslass, der auf einer anderen Seite am Zylinderkopf (20) ausgebildet ist und mittels dessen die ohne gegenseitiges Vermischen entlang unterschiedlicher Passagen im Zylinderblock (10) und im Zylinderkopf (20) geströmten Kühlmittelströme separat ausströmen können, wobei sich der Kühlmittelauslass diagonal gegenüberliegend zum Kühlmitteleinlass befindet, wobei ein Kanal vorgesehen ist, der benachbart zu nur genau einer von mehreren Zylinderlaufbuchsen (12) angeordnet ist, und durch welchen ein durch das Einlassloch (18) einströmendes Kühlmittel für den Kühlmantel (24) des Zylinderkopfes (20) zum Zylinderkopf (29) geleitet wird.
Motorkühlsystem gemäß Anspruch 1, wobei sich das Zentrum des ersten Einlasslochs (16) auf einer Mittelachse (X) einer ersten Zylinderlaufbuchse (12) des Zylinderblocks (10) befindet.
Motorkühlsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Zylinderblock (10) ein erstes Übergangs-Auslassloch (17) aufweist, das mit dem zweiten Einlassloch (18) in Verbindung steht, und wobei der Zylinderkopf (20) ein erstes Übergangs-Einlassloch (21) aufweist, das mit dem ersten Übergangs-Auslassloch (17) in Verbindung steht.
Motorkühlsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Zylinderblock (10) ein zweites Übergangs-Auslassloch (19) aufweist, durch welches hindurch das Kühlmittel zum Zylinderkopf (20) hin strömen kann, wobei das zweite Übergangs-Auslassloch (19) sich diagonal gegenüberliegend zum Kühlmitteleinlass befindet, und wobei der Zylinderkopf (20) ein zweites Übergangs-Einlassloch (23) aufweist, das mit dem zweiten Übergangs-Auslasslochs (19) des Zylinderblocks (10) in Verbindung steht.
Motorkühlsystem gemäß Anspruch 4, wobei das zweite Übergangs-Einlassloch (23) separat vom im Zylinderkopf (20) ausgebildeten Kühlmantel (24) ist.
Motorkühlsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Kühlmittelauslass aufweist: ein erstes Auslassloch (25), durch welches hindurch das aus dem Kühlmantel (14) des Zylinderblocks (10) abgeführte Kühlmittel strömen kann, und ein zweites Auslassloch (27), durch welches hindurch das aus dem Kühlmantel (24) des Zylinderkopfs (20) abgeführte Kühlmittel strömen kann.
Motorkühlsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Kühlmitteleinlass in einem Motorraum näher an der Rückseite einer Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, und wobei der Kühlmittelauslass im Motorraum näher an der Vorderseite der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist.