DE102016125619A1

DE102016125619A1 - Cylinder housing, method for producing a cylinder housing and casting core

Info

Publication number: DE102016125619A1
Application number: DE102016125619.6A
Authority: DE
Inventors: Paulo Urzua Torres; Michael Henn; Martin Bier; Madlen Rudloff
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2018-06-28
Also published as: EP3339617A1; EP3339617B1

Abstract

Ein Zylindergehäuse (10) für eine Hubkolbenvorrichtung mit mindestens zwei Zylindern (12), die jeweils zur Aufnahme eines Kolbens (14) der Hubkolbenvorrichtung vorgesehen sind, und mit für jeden der Zylinder (12) einem integralen, die Zylinder (12) umfangsseitig umgebenden Kühlmantel, bei dem die Kühlmäntel in eine Mehrzahl von geschlossen umlaufenden Kühlkanälen (42) unterteilt sind und bei dem in zumindest einen der Kühlmäntel ein Kühlmitteleinlass (44) und in zumindest einen der Kühlmäntel ein Kühlmittelauslass (46) mündet, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (42) zwischen den Zylindern (12) ineinander übergehen. Infolge dieses Übergangs der den verschiedenen Zylindern (12) zugeordneten Kühlkanäle (42) ineinander kann im Bereich eines von dem Zylindergehäuse (10) ausgebildeten, benachbarte Zylinder (12) voneinander separierenden Trennstegs eine vorteilhafte Kühlwirkung realisiert werden, wobei gleichzeitig die minimale Breite des die Kühlkanäle (42) integrierenden Trennstegs und damit auch der Abstand benachbarter Zylinder (12) möglichst gering gehalten werden kann. Dies kann sich entsprechend positiv auf die Gesamtabmessungen des Zylindergehäuses (10) und einer ein solches Zylindergehäuse (10) umfassenden Hubkolbenvorrichtung, insbesondere einer entsprechenden Brennkraftmaschine, auswirken.A cylinder housing (10) for a reciprocating piston device with at least two cylinders (12), each for receiving a piston (14) of the reciprocating piston device, and with for each of the cylinders (12) an integral, the cylinder (12) circumferentially surrounding the cooling jacket in which the cooling jackets are subdivided into a plurality of closed cooling channels (42) and in which at least one of the cooling jackets a coolant inlet (44) and in at least one of the cooling jackets a coolant outlet (46) opens, characterized in that the cooling channels (42) between the cylinders (12) merge into each other. As a result of this transition of the various cylinders (12) associated cooling channels (42) into each other in the region of one of the cylinder housing (10) formed, adjacent cylinder (12) separating separating web an advantageous cooling effect can be realized, at the same time the minimum width of the cooling channels (42) integrating separating web and thus the distance between adjacent cylinders (12) can be kept as low as possible. This can have a correspondingly positive effect on the overall dimensions of the cylinder housing (10) and a piston housing device comprising such a cylinder housing (10), in particular a corresponding internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zylindergehäuse für eine Hubkolbenvorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Zylindergehäuses. Die Erfindung betrifft auch eine Hubkolbenvorrichtung mit einem solchen Zylindergehäuses sowie eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Hubkolbenvorrichtung. Die Erfindung betrifft zudem einen Gießkern zur Verwendung in dem Verfahren zur Herstellung eines solchen Zylindergehäuses.The invention relates to a cylinder housing for a Hubkolbenvorrichtung and a method for producing such a cylinder housing. The invention also relates to a reciprocating device with such a cylinder housing and an internal combustion engine with such a reciprocating piston device. The invention also relates to a casting core for use in the method for producing such a cylinder housing.

Brennkraftmaschinen werden zumeist mittels einer Kühlflüssigkeit gekühlt, die, gefördert durch mindestens eine Kühlmittelpumpe, in einem den Kühlmantel integrierenden Kühlsystem der Brennkraftmaschine zirkuliert. Durch die zirkulierende Kühlflüssigkeit kann Wärmeenergie von der Brennkraftmaschine zu mindestens einem Umgebungswärmetauscher abgeführt werden, in dem die Wärmeenergie dann an beispielsweise die Umgebungsluft abgegeben wird.Internal combustion engines are usually cooled by means of a cooling liquid which, conveyed by at least one coolant pump, circulates in a cooling system of the internal combustion engine which integrates the cooling jacket. Due to the circulating coolant heat energy can be dissipated by the internal combustion engine to at least one ambient heat exchanger, in which the heat energy is then released to, for example, the ambient air.

Die meisten bekannten Brennkraftmaschinen weisen Kühlmäntel auf, die die einzelnen Zylinder bezüglich des Umfangs zumindest teilweise und bezüglich der Längserstreckung im Wesentlichen vollständig umgeben. Eine Integration eines Kühlmitteleinlasses erfolgt bei den meisten bekannten Brennkraftmaschinen im Bereich des oberen Totpunkts, in dem die zyklische Hin-und-her-Bewegung des in dem entsprechenden Zylinder geführten Kolbens umgekehrt wird und in dessen Nähe eine Verbrennung eines Kraftstoff-Frischgas-Gemischs in dem Zylinder eingeleitet wird, während eine Integration eines Kühlmittelauslasses in der Nähe des unteren Totpunkts der Kolbenbewegung vorgesehen ist. Mittels eines solchen Kühlmantels kann der lokalen, entlang der Längserstreckung des oder der Zylinder variierenden Kühlleistungsanforderung nicht in optimaler Weise gerecht werden, weil es bei einer ausreichenden Dimensionierung des Kühlsystems einschließlich des Kühlmantels hinsichtlich der Kühlleistungsanforderung im Bereich des oberen Totpunkts der Kolbenbewegung, die in diesem Bereich wegen der dort primär ablaufenden Verbrennungsprozesse am höchsten ist, zu einer „Überkühlung“, d.h. zu einer zu starken Kühlung, in den anderen Bereichen kommen kann. Eine zu niedrige Temperatur einer Zylinderwand führt jedoch häufig zu einer relativ hohen Viskosität eines die Reibung der Relativbewegung zwischen der Zylinderwand und dem dazugehörigen Kolben gering haltenden Schmiermittels und damit zu vergleichsweise hohen Reibungsverlusten sowie einem relativ hohen Verschleiß im Betrieb der Brennkraftmaschine.Most known internal combustion engines have cooling jackets, which surround the individual cylinders with respect to the circumference at least partially and with respect to the longitudinal extent substantially completely. Integration of a coolant inlet occurs in the region of top dead center in most known internal combustion engines in which the cyclical reciprocating movement of the piston guided in the corresponding cylinder is reversed and in the vicinity of which a combustion of a fuel-fresh gas mixture in the Cylinder is introduced while an integration of a coolant outlet is provided in the vicinity of the bottom dead center of the piston movement. By means of such a cooling jacket, the local, along the longitudinal extent of the cylinder or the cooling cooling requirement can not be optimally fair, because it is sufficient dimensioning of the cooling system including the cooling jacket with respect to the cooling power requirement in the top dead center of the piston movement in this area is highest because of the there primarily occurring combustion processes, to a "overcooling", ie too much cooling, can come in the other areas. However, too low a temperature of a cylinder wall often leads to a relatively high viscosity of the friction of the relative movement between the cylinder wall and the associated piston low-holding lubricant and thus to relatively high friction losses and a relatively high wear during operation of the internal combustion engine.

In der Veröffentlichung „Water Jacket Spacer for Improvement of Cylinder Bore Temperature Distribution“ von Matsutani et al. (SAE TECHNICAL PAPER SERIES 2005-01-1156) ist beschrieben, dass für eine möglichst geringe Reibung über den gesamten Hub eines Kolbens in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine die Temperatur der Zylinderwand in einem den oberen Totpunkt der Kolbenbewegung umfassenden Bereich (ausgehend von dem oberen Ende des Zylinders) bis zu einem Maximalwert ansteigen sollte, wobei dieser Maximalwert dann über den weiteren Verlauf der Längserstreckung, d.h. bis zumindest zum unteren Totpunkt der Kolbenbewegung, möglichst konstant bleiben sollte. Um dies zu erreichen soll in demjenigen Abschnitt der Längserstreckung des Zylinders, in dem eine möglichst konstante Temperatur für die Zylinderwand realisiert werden soll, ein den freien Strömungsquerschnitt gezielt verringernder Einsatz in einen im Übrigen konventionell ausgebildeten Kühlmantel integriert werden.In the publication "Water Jacket Spacer for Improvement of Cylinder Bore Temperature Distribution" by Matsutani et al. (SAE TECHNICAL PAPER SERIES 2005-01-1156) is described that for the lowest possible friction over the entire stroke of a piston in a cylinder of an internal combustion engine, the temperature of the cylinder wall in an area encompassing the top dead center of the piston movement (starting from the upper end of the cylinder) should rise to a maximum value, this maximum value then over the further course of the longitudinal extent, ie until at least the bottom dead center of the piston movement should remain as constant as possible. In order to achieve this, in the section of the longitudinal extension of the cylinder in which the temperature for the cylinder wall is to be as constant as possible, an insert which specifically reduces the free flow cross-section is to be integrated into a cooling jacket which is otherwise conventionally formed.

Eine andere Möglichkeit zur gezielten Beeinflussung der Kühlwirkung für einen Zylinder einer Brennkraftmaschine ist aus der Veröffentlichung „Analysis of Piston Friction - Effects of Cylinder Bore Temperature Distribution and Oil Temperature“ von Kimura et al. (SAE 2011-01-1746) bekannt. Darin ist eine Brennkraftmaschine beschrieben, deren Zylinder jeweils von drei separaten, bezüglich der Längserstreckungen voneinander beabstandeten Kühlmänteln umgeben sind, durch die, über Ventile gesteuert, in Abhängigkeit von dem lokalen Kühlleistungsbedarf unterschiedliche Volumenströme des Kühlmittels gefördert werden können.Another possibility for specifically influencing the cooling effect for a cylinder of an internal combustion engine is disclosed in the publication "Analysis of Piston Friction - Effects of Cylinder Bore Temperature Distribution and Oil Temperature" by Kimura et al. (SAE 2011-01-1746) known. This is an internal combustion engine is described, the cylinders are each surrounded by three separate, with respect to the longitudinal extent spaced cooling jackets, controlled by valves, depending on the local cooling power demand different volume flows of the coolant can be promoted.

Weiterhin ist aus der DE 86 28 188 U1 eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der für die Zylinder jeweils ausschließlich in den Bereichen beider Totpunkte der Kolbenbewegungen Kühlmäntel vorgesehen sind.Furthermore, from the DE 86 28 188 U1 an internal combustion engine is known in which cooling jackets are provided for the cylinders in each case exclusively in the areas of both dead centers of the piston movements.

Allgemein bekannt ist, dass die Zylinder einer Brennkraftmaschine jeweils von einer sogenannten Zylinderlaufbuchse begrenzt sein können, die wiederum jeweils in einer dazugehörigen Aufnahmeöffnung eines Zylindergehäuses aufgenommen sind. Derartige Zylinderlaufbuchsen können als sogenannte „nasse“ Zylinderlaufbuchsen ausgebildet sein, deren Außenwandungen mit den Wandungen der dazugehörigen Aufnahmeöffnungen jeweils einen Ringspalt begrenzen, der als Kühlmantel dient. Solche nasse Laufbuchsen kommen bislang hauptsächlich bei LKW-Motoren und Großmotoren zum Einsatz.It is generally known that the cylinders of an internal combustion engine can each be delimited by a so-called cylinder liner, which in turn are respectively received in an associated receiving opening of a cylinder housing. Such cylinder liners can be designed as so-called "wet" cylinder liners whose outer walls bound each with the walls of the associated receiving openings an annular gap which serves as a cooling jacket. So far, such wet liners are mainly used in truck engines and large engines.

Zylinderlaufbuchsen, in die eine Mehrzahl von in sich geschlossen oder spiralförmig umlaufenden Vertiefungen integriert sind, die als Kühlkanäle einer die Zylinderlaufbuchsen umfassenden Brennkraftmaschine vorgesehen sind, sind aus der DE 102 25 062 A1 , der US 5,211,137 , der US 5,207,189 , der US 5,199,390 , der US 3,086,505 , der JP H05-18319 A und der US 2,464,462 bekannt.Cylinder liners, in which a plurality of self-contained or spirally encircling recesses are integrated, which are provided as cooling channels of a cylinder liners comprehensive internal combustion engine, are from the DE 102 25 062 A1 , of the US 5,211,137 , of the US 5,207,189 , of the US 5,199,390 , of the US 3,086,505 , of the JP H05-18319 A and the US 2,464,462 known.

Die US 2005/0274333 A1 offenbart eine Zylinderlaufbuchse für eine Brennkraftmaschine mit integrierten Kühlkanälen, die parallel zur Längsachse der Zylinderlaufbuchse verlaufen. The US 2005/0274333 A1 discloses a cylinder liner for an internal combustion engine having integrated cooling passages that are parallel to the longitudinal axis of the cylinder liner.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Kühlkanäle integrierendes Zylindergehäuse für eine Hubkolbenvorrichtung und insbesondere für eine Brennkraftmaschine anzugeben, wobei für das Zylindergehäuse eine vorteilhafte Kühlwirkung bei möglichst kompakten Abmessungen erreicht werden soll.The invention had the object of providing a cooling channels integrating cylinder housing for a reciprocating piston device and in particular for an internal combustion engine, wherein for the cylinder housing an advantageous cooling effect should be achieved with the most compact dimensions possible.

Diese Aufgabe wird mittels eines Zylindergehäuses gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Zylindergehäuses ist Gegenstand des Patentanspruchs 9 und ein Gießkern zur Verwendung in einem solchen Verfahren ist Gegenstand des Patentanspruchs 11. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Zylindergehäuses und des erfindungsgemäßen Gießkerns sowie bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.This object is achieved by means of a cylinder housing according to the patent claim 1. A method for producing a cylinder housing according to the invention is the subject of claim 9 and a casting core for use in such a method is the subject of claim 11. Advantageous embodiments of the cylinder housing according to the invention and the casting core according to the invention and preferred embodiments of the method according to the invention are objects of the further claims and / or will be apparent from the following description of the invention.

Erfindungsgemäß ist ein vorzugsweise einstückig ausgebildetes Zylindergehäuse für eine Hubkolbenvorrichtung und insbesondere für eine (Hubkolben-)Brennkraftmaschine vorgesehen, das mindestens zwei Zylinder umfasst, die jeweils zur Aufnahme eines Kolbens der Hubkolbenvorrichtung vorgesehen sind. Das Zylindergehäuse weist weiterhin für jeden der Zylinder einen integralen (d.h. innerhalb des Zylindergehäuses und somit insbesondere nicht von Zylinderlaufbuchsen ausgebildeten) Kühlmantel auf, der die Zylinder in zumindest einem längsaxialen Abschnitt umfangsseitig umgibt, wobei die Kühlmäntel jeweils mittels eines oder mehrerer Trennwände in eine Mehrzahl von geschlossen umlaufenden Kühlkanälen unterteilt sind und wobei in zumindest einen der Kühlmäntel ein Kühlmitteleinlass und in zumindest einen der Kühlmäntel ein Kühlmittelauslass mündet. Ein solches Zylindergehäuse ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle zwischen den Zylindern ineinander übergehen.According to the invention a preferably integrally formed cylinder housing for a reciprocating piston device and in particular for a (reciprocating) internal combustion engine is provided, which comprises at least two cylinders which are each provided for receiving a piston of the reciprocating piston device. The cylinder housing further has for each of the cylinders an integral (ie within the cylinder housing and thus in particular not formed by cylinder liners) cooling jacket which circumferentially surrounds the cylinder in at least one longitudinal axial portion, the cooling jackets in each case by means of one or more partitions in a plurality of are closed circulating cooling channels and wherein in at least one of the cooling jackets, a coolant inlet and in at least one of the cooling jackets opens a coolant outlet. Such a cylinder housing according to the invention is characterized in that the cooling passages between the cylinders into each other.

Infolge dieses Übergangs der den verschiedenen Zylindern zugeordneten Kühlkanäle ineinander kann im Bereich eines von dem Zylindergehäuse ausgebildeten, benachbarte Zylinder voneinander separierenden Trennstegs eine vorteilhafte Kühlwirkung realisiert werden, wobei gleichzeitig die (minimale) Breite des die Kühlkanäle integrierenden Trennstegs und damit auch der Abstand benachbarter Zylinder möglichst gering gehalten werden kann. Dies kann sich entsprechend positiv auf die Gesamtabmessungen des Zylindergehäuses und einer ein solches Zylindergehäuse umfassenden Hubkolbenvorrichtung und insbesondere einer entsprechenden Brennkraftmaschine auswirken. Dies gilt insbesondere im Vergleich mit einer Hubkolbenvorrichtung, bei der Kühlkanäle durch ein Zusammenwirken von in einer Außenseite von Zylinderlaufbuchsen integrierten Vertiefungen mit Wandungen von die Zylinderlaufbuchsen aufnehmenden Aufnahmeöffnungen eines Zylinderkurbelgehäuses ausgebildet sind, weil sich hierbei die Abstände zwischen den zur Führung der Kolben vorgesehenen Innenseiten benachbarter Zylinderlaufbuchsen jeweils durch eine Addition der Breite eines zwischen den Aufnahmeöffnungen vorgesehenen Trennstegs und der zweifachen Wandstärke der Zylinderlaufbuchsen ergeben.As a result of this transition of the cooling channels associated with the various cylinders, an advantageous cooling effect can be realized in the region of a separating cylinder separating the cylinder from the cylinder housing, whereby the (minimum) width of the separating web integrating the cooling channels and thus also the distance of adjacent cylinders are as far as possible can be kept low. This may have a correspondingly positive effect on the overall dimensions of the cylinder housing and a cylinder such comprehensive housing reciprocating device and in particular a corresponding internal combustion engine. This is especially true in comparison with a reciprocating device in which cooling channels are formed by an interaction of integrated in an outer side of cylinder liners recesses with walls of the cylinder liners receiving receiving openings of a cylinder crankcase, because in this case the distances between the intended for guiding the piston inner sides of adjacent cylinder liners each result by adding the width of a provided between the receiving openings separating web and the double wall thickness of the cylinder liners.

Eine erfindungsgemäße Hubkolbenvorrichtung, die insbesondere in Form einer (Hubkolben-)Brennkraftmaschine ausgebildet sein kann, umfasst zumindest ein erfindungsgemäßes Zylindergehäuse und jeweils einen beweglich in den Zylindern des Zylindergehäuses gelagerten Kolben.A reciprocating piston device according to the invention, which may be designed in particular in the form of a (reciprocating) internal combustion engine, comprises at least one cylinder housing according to the invention and in each case a piston movably mounted in the cylinders of the cylinder housing.

Durch die Unterteilung der den einzelnen Zylindern zugeordneten Kühlmäntel in eine Mehrzahl von Kühlkanälen kann die (Wand-)Fläche, die mit einem zur Durchströmung der Kühlmäntel vorgesehenen Kühlmittel in Kontakt kommt, im Vergleich zu konventionellen Kühlmänteln deutlich erhöht werden, wodurch ein entsprechend hoher Wärmeübergang von dem Zylindergehäuse auf das Kühlmittel erreicht werden kann. Dadurch kann gegebenenfalls ermöglicht werden, einen insgesamt verringerten Volumenstrom des Kühlmittels durch die Kühlmäntel zirkulieren zu lassen, ohne dass dadurch die Kühlleistung reduziert würde. Ein verringerter Volumenstrom des Kühlmittels kann so zu einer verringerten Förderleistung für eine zur Förderung des Kühlmittels vorgesehene Arbeitsmaschine (Pumpe bei einer bevorzugten Verwendung einer Kühlflüssigkeit oder Verdichter bei einer ebenfalls denkbaren Verwendung eines Kühlgases als Kühlmittel) führen, was sich positiv auf sowohl die Kosten als auch das Gewicht der Arbeitsmaschine und damit einer eine solche Arbeitsmaschine umfassenden Hubkolbenvorrichtung auswirken kann. Gleiches gilt für eine eine solche Hubkolbenvorrichtung umfassende, erfindungsgemäße Brennkraftmaschine. Sofern, wie üblich, bei einer solchen Brennkraftmaschine die zur Förderung des Kühlmittels vorgesehene Arbeitsmaschine durch die Brennkraftmaschine selbst angetrieben wird, kann die erfindungsgemäß erzielbare, verringerte Förderleistung zu einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs führen. Der erfindungsgemäß erzielbare relativ geringe Volumenstrom des Kühlmittels kann sich zudem indirekt positiv auf das Gewicht und auch die Abmessungen eines erfindungsgemäßen Zylindergehäuses auswirken. Dies gilt nicht nur wegen eines entsprechend verringerten Eigengewichts des Kühlmittels, was insbesondere bei der bevorzugten Verwendung einer Kühlflüssigkeit relevant ist, sondern auch wegen der im Vergleich zu einem konventionellen, nicht in eine Mehrzahl von relativ klein dimensionierten Kühlkanälen unterteilten Kühlmantel verringerten strukturellen Schwächung des Zylindergehäuses infolge des insgesamt kleineren Kühlmantels sowie der stabilisierend wirkenden Trennwände, die somit auch im geringeren Maße durch strukturelle Verstärkungsmaßnahmen ausgeglichen werden muss.By dividing the cooling cylinders assigned to the individual cylinders into a plurality of cooling channels, the (wall) surface which comes into contact with a coolant provided for flowing through the cooling jackets can be markedly increased in comparison to conventional cooling jackets, resulting in a correspondingly high heat transfer of the cylinder housing can be reached on the coolant. As a result, it may be possible, if appropriate, to allow an overall reduced volume flow of the coolant to circulate through the cooling jackets, without thereby reducing the cooling capacity. A reduced volumetric flow of the coolant can thus lead to a reduced delivery rate for a working machine (pump with a preferred use of a cooling liquid or compressor with a likewise conceivable use of a cooling gas as coolant), which has a positive effect on both the costs and also can affect the weight of the machine and thus a comprehensive such a working machine Hubkolbenvorrichtung. The same applies to such a reciprocating device comprehensive, inventive internal combustion engine. If, as usual, in such an internal combustion engine provided for the promotion of the coolant working machine is driven by the internal combustion engine itself, the inventively achievable, reduced flow rate can lead to a reduction in fuel consumption. The inventively achievable relatively low flow rate of the coolant may also have an indirect positive effect on the weight and the dimensions of a cylinder housing according to the invention. This is true not only because of a correspondingly reduced net weight of the coolant, which is particularly relevant in the preferred use of a coolant, but also because of compared to a conventional, not divided into a plurality of relatively small-sized cooling channels cooling jacket reduced structural weakening of the cylinder housing due to the overall smaller cooling jacket and the stabilizing acting partitions, which must therefore be compensated to a lesser extent by structural reinforcing measures.

Um den durch diese Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Zylindergehäuses erzielbaren Vorteil möglichst optimal auszunutzen sollte vorzugsweise vorgesehen sein, dass die (bezüglich einer Längsachse des jeweiligen Zylinders radial ausgerichteten) Strömungsquerschnitte der Kühlkanäle möglichst klein ausgebildet sind. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Strömungsquerschnitt mindestens eines, einzelner oder vorzugsweise aller Kühlkanäle kleiner als die (jeweils kleinsten) Öffnungsquerschnitte sowohl des Kühlmitteleinlasses als auch des Kühlmittelauslasses ist. Sofern der Strömungsquerschnitt eines oder mehrerer der Kühlkanäle entlang seines Verlaufs variiert, soll dies für (jeweils) den größten Strömungsquerschnitt gelten. Eine zu kleine Dimensionierung der Strömungsquerschnitte der Kühlkanäle sollte jedoch vermieden werden, weil sich dies hinsichtlich einer Erhöhung des Strömungswiderstand für das Kühlmittel negativ auswirken kann, wodurch zumindest der erzielbare Vorteil einer vergleichsweise geringen Förderleistung für das Kühlmittel kompensiert oder überkompensiert werden könnte. Vorzugsweise sollte daher vorgesehen sein, dass der (kleinste) Strömungsquerschnitt der Kühlkanäle ≥ 4 mm² beträgt. Besonders bevorzugt kann dieser zwischen 4 mm² und 100 mm², insbesondere zwischen 4 mm² und 25 mm², betragen.In order to optimally utilize the advantage that can be achieved by this embodiment of a cylinder housing according to the invention, it should preferably be provided that the flow cross sections of the cooling channels (which are radially aligned with respect to a longitudinal axis of the respective cylinder) are made as small as possible. In particular, it may be provided that the flow cross-section of at least one, single or preferably all cooling channels is smaller than the (smallest) opening cross sections of both the coolant inlet and the coolant outlet. If the flow cross section of one or more of the cooling channels varies along its course, this should apply to (in each case) the largest flow cross section. Too small a dimensioning of the flow cross sections of the cooling channels should be avoided, however, because this can have a negative effect on increasing the flow resistance for the coolant, whereby at least the achievable advantage of a comparatively low flow rate for the coolant could be compensated or overcompensated. Preferably, therefore, it should be provided that the (smallest) flow cross-section of the cooling channels ≥ 4 mm ² . Particularly preferably, this can be between 4 mm ² and 100 mm ² , in particular between 4 mm ² and 25 mm ² .

Eine Herstellung eines erfindungsgemäßen Zylindergehäuses, zumindest jedoch des die Kühlkanäle umfassenden Abschnitts davon, kann in vorteilhafter Weise mittels eines generativen Fertigungsverfahrens oder durch Gießen unter Verwendung eines zumindest die Kühlmäntel und vorzugsweise auch den oder die Kühlmitteleinlässe und den oder die Kühlmittelauslässe ausbildenden, verlorenen (d.h. nicht mehrfach nutzbaren) Kerns erfolgen, weil diese Fertigungsverfahren in vorteilhafter Weise die Integration von zumindest abschnittsweise vollumfänglich geschlossen und damit nicht von außen zugänglichen Hohlräumen in einem herzustellenden Zylindergehäuse ermöglichen.A production of a cylinder housing according to the invention, but at least the portion comprising the cooling channels thereof, can be advantageously (ie not lost) by means of a generative manufacturing process or by casting using at least the cooling jackets and preferably also the coolant inlet (s) and coolant outlet (s) multiple usable) core, because these manufacturing methods advantageously complete the integration of at least partially fully closed and thus not accessible from the outside cavities in a cylinder housing to be produced.

Bei einer solchen Herstellung eines erfindungsgemäßen Zylindergehäuses oder zumindest des die Kühlkanäle umfassenden Abschnitts davon mittels Gießens unter Verwendung eines verlorenen Kerns kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass für den verlorenen Kern ein lösliches und insbesondere wasserlösliches Grundmaterial, beispielsweise ein Salz, verwendet wird, weil dadurch auf relativ einfache Weise ein im Wesentlichen vollständiges Ausspülen des Grundmaterials nach der Herstellung des Zylindergehäuses aus den als Kühlkanäle und gegebenenfalls auch als Kühlmitteleinlass und Kühlmittelauslass vorgesehenen Hohlräumen ermöglicht wird. Dies gilt insbesondere im Vergleich zu einem nicht-löslichen Grundmaterial, wie beispielsweise Sand, der für ein Gießen von Metallstrukturen regelmäßig verwendet wird und der zwar ausspülbar ist, sich dabei aber nicht in der Spülflüssigkeit auflöst.In such a production of a cylinder housing according to the invention or at least of the cooling channels comprising portion thereof by means of casting using a lost core may preferably be provided that for the lost core, a soluble and especially water-soluble base material, for example a salt, is used, because characterized relative to a simple manner substantially complete rinsing of the base material after the production of the cylinder housing from the provided as cooling channels and optionally also as a coolant inlet and coolant outlet cavities is made possible. This is especially true in comparison to a non-soluble base material, such as sand, which is regularly used for casting metal structures and which, although rinsable, does not dissolve in the rinse liquid.

Ein erfindungsgemäßer Gießkern, der zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Zylindergehäuses vorgesehen ist, umfasst zumindest eine Mehrzahl von Ringabschnitten, die jeweils zur Ausbildung eines Kühlkanals eines der Kühlmäntel des Zylindergehäuses vorgesehen sind, wobei radial benachbarte Ringabschnitte in einem Umfangsabschnitt ineinander übergehen und dadurch integral ausgebildet sind. Ein solcher Gießkern kann weiterhin bevorzugt zumindest einen zur Ausbildung eines Kühlmitteleinlasses des Zylindergehäuses vorgesehenen Einlassabschnitt und/oder zumindest einen zur Ausbildung eines Kühlmittelauslasses des Zylindergehäuses vorgesehenen Auslassabschnitt aufweisen.A casting core according to the invention, which is intended for use in a method according to the invention for producing a cylinder housing according to the invention, comprises at least a plurality of annular sections which are each provided for forming a cooling channel of one of the cooling jackets of the cylinder housing, wherein radially adjacent annular sections merge into one another in a peripheral section and thereby formed integrally. Such a casting core may furthermore preferably have at least one inlet section provided for forming a coolant inlet of the cylinder housing and / or at least one outlet section provided for forming a coolant outlet of the cylinder housing.

Eine Herstellung eines erfindungsgemäßen Gießkerns kann in vorteilhafter Weise mittels Gießens erfolgen, wobei hierfür in vorteilhafter Weise eine Verwendung einer Sandform vorgesehen sein kann. Dies gilt insbesondere, sofern für die Ausgestaltung des Gießkerns eine Verwendung von einem löslichen Grundmaterial und insbesondere einem Salz als Grundmaterial vorgesehen ist.A production of a casting core according to the invention can be carried out by means of casting in an advantageous manner, for which purpose advantageously a use of a sand mold can be provided. This applies in particular if a use of a soluble base material and in particular a salt as the base material is provided for the design of the casting core.

In einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Zylindergehäuses kann vorgesehen sein, dass in jeden der Kühlmäntel ein Kühlmitteleinlass und ein Kühlmittelauslass mündet, wodurch eine vorteilhafte Durchströmung für die einzelnen Kühlmäntel und damit eine vorteilhafte Kühlwirkung für das Zylindergehäuse erreicht werden kann.In a preferred embodiment of a cylinder housing according to the invention can be provided that in each of the cooling jackets, a coolant inlet and a coolant outlet opens, whereby an advantageous flow for the individual cooling jackets and thus an advantageous cooling effect for the cylinder housing can be achieved.

In einer bevorzugten Weiterbildung eines solchen erfindungsgemäßen Zylindergehäuses kann zudem vorgesehen sein, dass der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass der einzelnen Kühlmäntel in Umfangsrichtung des Zylinders versetzt angeordnet sind. Ein solcher Versatz soll sich dabei zumindest auf die Zentren der Mündungsquerschnitte der Kühlmitteleinlässe und der Kühlmittelauslässe beziehen. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Versatz 180° beträgt. Auf diese Weise kann eine möglichst gleichartige Durchströmung für die zwei durch die Kühlmitteleinlässe und die Kühlmittelauslässe separierten Abschnitte der einzelnen Kühlkanäle realisiert werden.In a preferred embodiment of such a cylinder housing according to the invention can also be provided that the coolant inlet and the coolant outlet of the individual cooling jackets are arranged offset in the circumferential direction of the cylinder. Such an offset is intended to refer at least to the centers of the mouth sections of the coolant inlets and the coolant outlets. Preferably, it can be provided that the offset is 180 °. In this way, the most uniform possible flow for the two separated by the coolant inlets and the coolant outlets sections of the individual cooling channels can be realized.

Weiterhin bevorzugt kann für ein solches erfindungsgemäßes Zylindergehäuse dann noch vorgesehen sein, dass der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass bezogen auf die Längsrichtung des dazugehörigen Zylinders auf der gleichen Höhe angeordnet sind. Dabei soll sich die „gleiche Höhe“ zumindest auf die Mündungsquerschnitte insgesamt und vorzugsweise auf die Zentren der Mündungsquerschnitte beziehen. Further preferably, for such a cylinder housing according to the invention, it can then be provided that the coolant inlet and the coolant outlet are arranged at the same height relative to the longitudinal direction of the associated cylinder. In this case, the "same height" should refer at least to the mouth cross sections overall and preferably to the centers of the mouth cross-sections.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Zylindergehäuses kann vorgesehen sein, dass sich der/die Mündungsquerschnitt(e) des/der Kühlmitteleinlasses/Kühlmitteleinlässe und/oder des/der Kühlmittelauslasses/Kühlmittelauslässe über die gesamte Länge (jeweils bezogen auf die Längserstreckung des dazugehörigen Zylinders) des Kühlmantels erstreckt/erstrecken, so dass der oder die Kühlmitteleinlässe und/oder der oder die Kühlmittelauslässe (jeweils) in jeden Kühlkanal des diesen zugeordneten Kühlmantels münden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Kühlflüssigkeit möglichst gleichmäßig auf sämtliche der Kühlkanäle verteilt wird, was sich wiederum vorteilhaft hinsichtlich der Durchströmung der Kühlkanäle und damit hinsichtlich der Kühlwirkung für ein solches Zylindergehäuse auswirken kann.According to an advantageous development of a cylinder housing according to the invention, it may be provided that the mouth cross-section (s) of the coolant inlet / coolant inlets and / or the coolant outlet (s) extend over the entire length (in each case based on the longitudinal extent of the associated cylinder) of the Cooling jacket extends / extend, so that the one or more coolant inlets and / or the or the coolant outlets (respectively) open into each cooling channel of the associated cooling jacket. This can ensure that the cooling liquid is distributed as uniformly as possible to all of the cooling channels, which in turn can be advantageous with regard to the flow through the cooling channels and thus with regard to the cooling effect for such a cylinder housing.

In einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Zylindergehäuses kann zudem vorgesehen sein, dass die Kühlmäntel entlang der Längserstreckungen der Zylinder nur abschnittsweise, d.h. in einem oder mehreren Abschnitten der einzelnen Zylinder, vorgesehen sind oder die Kühlkanäle der einzelnen Kühlmäntel entlang der Längserstreckungen der Zylinder ungleichförmig ausgebildet und/oder angeordnet sind. Dadurch kann eine entlang der Längserstreckungen der Zylinder ungleichförmige Kühlwirkung realisiert werden, die an den unterschiedlichen Wärmeübergang aus den Zylindern in das Zylindergehäuse möglichst optimal angepasst werden kann.In a preferred embodiment of a cylinder housing according to the invention can also be provided that the cooling jackets along the longitudinal extent of the cylinder only partially, i. are provided in one or more sections of the individual cylinders, or the cooling channels of the individual cooling jackets along the longitudinal extent of the cylinder are formed and / or arranged non-uniformly. As a result, a non-uniform cooling effect along the longitudinal extent of the cylinders can be realized, which can be optimally adapted to the different heat transfer from the cylinders into the cylinder housing.

Bei einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem solchen Zylindergehäuse kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Kühlkanäle jeweils nur in einem den oberen Totpunkt einer zyklischen Bewegung des zugeordneten Kolbens umfassenden Abschnitt vorgesehen oder die Kühlkanäle derart ausgebildet sind, dass die (mittlere) Kühlwirkung in dem den oberen Totpunkt umfassenden Drittel der Längserstreckung der Zylinder größer als in dem mittleren Drittel und/oder dem unteren Drittel ist. Dadurch kann eine ausreichende Kühlung des die Zylinder begrenzenden Zylindergehäuses in dem oberen Drittel, in dem der Wärmeübergang infolge der dort primär stattfindenden Verbrennungsprozesse regelmäßig am höchsten ist, gewährleistet werden, während eine zu starke Kühlung der Zylinderwandungen in den anderen Abschnitten vermieden wird. Auf diese Weise kann in diesen anderen Abschnitten eine hinsichtlich einer Reibungsverringerung möglichst optimale Einstellung der Viskosität eines zwischen den Zylinderwandungen und den Außenflächen der Kolben wirkenden Schmiermittels erreicht werden.In an internal combustion engine according to the invention with such a cylinder housing may preferably be provided that the cooling channels are each provided only in a top dead center of a cyclic movement of the associated piston comprehensive section or the cooling channels are formed such that the (average) cooling effect in the top dead center third of the longitudinal extent of the cylinder is greater than in the middle third and / or the lower third. As a result, sufficient cooling of the cylinder-limiting cylinder housing in the upper third, in which the heat transfer due to the primarily occurring there combustion processes is regularly highest, be ensured while excessive cooling of the cylinder walls is avoided in the other sections. In this way, in terms of a friction reduction as optimal as possible adjustment of the viscosity of an acting between the cylinder walls and the outer surfaces of the piston lubricant can be achieved in these other sections.

Bei einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Zylindergehäuses kann vorgesehen sein, dass zumindest einige, vorzugsweise alle benachbarten Kühlkanäle eines Kühlmantels (und insbesondere aller Kühlmäntel) direkt mittels mindestens eines und vorzugsweise mittels mehrerer Verbindungskanäle miteinander verbunden sind. Diese Verbindungskanäle können primär dazu dienen, die Ausbildung eines ausreichend belastbaren Gießkern zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Zylindergehäuses zu ermöglichen, der folglich zumindest einen, vorzugsweise mehrere (für jedes Paar axial benachbarter Ringabschnitte) Verbindungsabschnitte aufweist, die axial benachbarte Ringabschnitte, die zur Ausbildung der Kühlkanäle in dem herzustellenden Zylindergehäuse vorgesehen sind, miteinander verbinden. Durch die Verbindungsabschnitte können die im Querschnitt vorzugsweise relativ klein dimensionierten und gleichzeitig in Umfangsrichtung relativ lang ausgebildeten Ringabschnitte in vorteilhafter Weise gegeneinander abgestützt werden, wodurch ein Versagen der Ringabschnitte beim Gießen eines erfindungsgemäßen Zylindergehäuses unter Verwendung eines solchen Gießkerns vermieden werden kann.In a further preferred embodiment of a cylinder housing according to the invention can be provided that at least some, preferably all adjacent cooling channels of a cooling jacket (and in particular all cooling jackets) are connected to each other directly by at least one and preferably by means of several connecting channels. These connecting channels can serve primarily to allow the formation of a sufficiently resilient casting core for producing a cylinder housing according to the invention, which consequently has at least one, preferably a plurality of (for each pair of axially adjacent ring portions) connecting portions, the axially adjacent ring portions, for forming the cooling channels in are provided to be produced cylinder housing, connect together. By means of the connecting sections, the ring sections, which are preferably relatively small in cross-section and at the same time relatively long in the circumferential direction, can advantageously be supported against one another, whereby failure of the ring sections during casting of a cylinder housing according to the invention using such a casting core can be avoided.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung eines solchen erfindungsgemäßen Zylindergehäuses mit die Kühlkanäle miteinander verbindenden Verbindungskanälen kann dann noch vorgesehen sein, dass zumindest einige und vorzugsweise sämtliche der Verbindungskanäle schräg bezüglich der Längsachsen der dazugehörigen Zylinder verlaufend ausgebildet sind. Bei gekrümmt verlaufenden Verbindungskanälen bezieht sich die Angabe „schräg“ jeweils auf die Verbindungsgerade zwischen den Mündungsstellen der einzelnen Verbindungskanäle in die dazugehörigen Kühlkanäle. Auf diese Weise wird eine bezüglich der Umfangsrichtung versetzte Anordnung für die beiden Mündungsstellen der einzelnen Verbindungskanäle erreicht, die mit einem Druckgefälle verbunden sein kann, wodurch ein Stau von Kühlmittel innerhalb der Verbindungskanäle vermieden oder zumindest gering gehalten werden kann. Ein erfindungsgemäßer Gießkern zur Ausgestaltung eines solchen Zylindergehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Verbindungsabschnitte schräg bezüglich der (vorzugsweise koaxial zueinander ausgerichteten) Mittellängsachsen der Ringabschnitte verlaufend ausgerichtet sind.In a preferred embodiment of such a cylinder housing according to the invention with the cooling channels interconnecting connecting channels can then be provided that at least some and preferably all of the connecting channels are formed running obliquely with respect to the longitudinal axes of the associated cylinder. In the case of curved connecting channels, the indication "obliquely" refers in each case to the connecting straight line between the mouth points of the individual connecting channels into the associated cooling channels. In this way, an offset with respect to the circumferential direction arrangement for the two mouth points of the individual connecting channels is achieved, which may be connected to a pressure gradient, whereby a congestion of coolant within the connecting channels can be avoided or at least minimized. A casting core according to the invention for the design of such a cylinder housing is characterized in that the one or more connecting portions are aligned obliquely with respect to the (preferably coaxially aligned) center longitudinal axes of the ring portions.

Ergänzend oder alternativ können zu Stabilisierung eines erfindungsgemäßen Gießkerns auch andere strukturelle Maßnahmen vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Stützstruktur, beispielsweise aus Metalldrähten, in den Kern integriert sein, wobei diese Stützstruktur in einem unter Verwendung eines solchen Gießkerns ausgebildeten Zylindergehäuse verbleibt, d.h. in dieses integriert wird.Additionally or alternatively, for stabilization of a casting core according to the invention also other structural measures may be envisaged. For example, a support structure, for example made of metal wires, be integrated into the core, wherein this support structure remains in a cylinder housing formed using such a casting core, that is integrated into this.

Sofern ein ausreichend stabiler Gießkern auch ohne Verbindungsabschnitte hergestellt werden kann, sollten diese möglichst nicht vorgesehen sein, um eine fluidleitende Verbindung zwischen den Kühlkanälen der einzelnen Kühlmäntel des Zylindergehäuses (mit Ausnahme einer gegebenenfalls vorgesehenen Verbindung über die Kühlmitteleinlässe und die Kühlmittelauslässe) möglichst zu vermeiden. Dadurch können Strömungsverluste, die beim Überströmen von Kühlmittel zwischen den Kühlkanälen über die Verbindungsabschnitte auftreten würden, und ein Stau von Kühlmittel innerhalb solcher Verbindungskanäle vermieden werden.If a sufficiently stable casting core can also be produced without connecting sections, they should as far as possible not be provided in order to avoid as much as possible a fluid-conducting connection between the cooling channels of the individual cooling jackets of the cylinder housing (with the exception of an optionally provided connection via the coolant inlets and the coolant outlets). As a result, flow losses which would occur when coolant flows over between the cooling passages via the connecting sections and a congestion of coolant within such connecting passages can be avoided.

Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein radbasiertes Kraftfahrzeug (vorzugsweise PKW oder LKW), mit einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine. Dabei kann die Brennkraftmaschine insbesondere zur (direkten oder indirekten) Bereitstellung der Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug vorgesehen sein.The invention also relates to a motor vehicle, in particular a wheel-based motor vehicle (preferably a car or truck), with an internal combustion engine according to the invention. In this case, the internal combustion engine can be provided in particular for (direct or indirect) provision of the drive power for the motor vehicle.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Zylindergehäuses kann nicht nur zur Verbesserung einer (Hubkolben-)Brennkraftmaschine sondern zur Verbesserung beliebiger Hubkolbenvorrichtungen, bei denen eine Kühlung durch ein aktives Abführen von Wärmeenergie, die aus den Zylindern in das jeweilige Zylindergehäuse übergeht, relevant ist, dienen. Dies kann beispielsweise bei Kolbenverdichtern der Fall sein.The inventive design of a cylinder housing can serve not only to improve a (reciprocating) internal combustion engine but to improve any Hubkolbenvorrichtungen in which a cooling by an active dissipation of heat energy, which passes from the cylinders into the respective cylinder housing is relevant serve. This may for example be the case with reciprocating compressors.

Die unbestimmten Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.The indefinite articles ("a", "an", "an" and "an"), in particular in the patent claims and in the description generally describing the claims, are to be understood as such and not as numerical words. Corresponding to this concretized components are thus to be understood that they are present at least once and may be present more than once.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt, in teilweise vereinfachter Darstellung, die:

1: einen Querschnitt durch eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Zylindergehäuse;
2: ein erfindungsgemäßes Zylindergehäuse, beispielsweise für eine Brennkraftmaschine gemäß der 1;
3: einen zur Herstellung eines Zylindergehäuses gemäß der 2 nutzbaren, erfindungsgemäßen Gießkern in einer perspektivischen Ansicht;
4: den Gießkern in einer Ansicht von oben;
5: den Gießkern in einer Ansicht von vorne; und
6: einen Abschnitt des Gießkerns in einer vergrößerten, perspektivischen Ansicht.

The present invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings. In the drawings shows, in a partially simplified representation, the:

1 a cross section through an internal combustion engine with a cylinder housing according to the invention;
2 a cylinder housing according to the invention, for example for an internal combustion engine according to the 1 ;
3 a for producing a cylinder housing according to the 2 usable, casting core according to the invention in a perspective view;
4 : the casting core in a view from above;
5 : the casting core in a view from the front; and
6 a section of the casting core in an enlarged, perspective view.

Die 1 zeigt in einem Querschnitt eine (erfindungsgemäße) Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Zylindergehäuse 10. Diese umfasst ein mehrteiliges Gehäuse. In einem ersten Gehäuseteil dieses Gehäuses, das nachfolgend als Zylindergehäuse 10 bezeichnet wird und das vorzugsweise aus Metall und insbesondere einem Leichtmetall, beispielsweise einer Aluminiumlegierung ausgebildet sein kann, sind mehrere in Reihe angeordnete Zylinder 12 ausgebildet. Innerhalb der Zylinder 12 ist jeweils ein Kolben 14 beweglich geführt ist. Mittels jeweils eines Pleuels 16 ist jeder der Kolben 14 mit einem Kurbelzapfen 18 einer Kurbelwelle 20 verbunden, die drehbar innerhalb eines zweiten Gehäuseteils gelagert ist , der nachfolgend als Kurbelgehäuse 22 bezeichnet wird und der sich an die Unterseite des Zylindergehäuses 10 anschließt. In das Kurbelgehäuse 22 ist eine Ölwanne 24 integriert, an, in der ein Reservoir an (flüssigem) Schmiermittel vorgehalten sein kann.The 1 shows in a cross section an (inventive) internal combustion engine with a cylinder housing according to the invention 10 , This includes a multi-part housing. In a first housing part of this housing, the following as a cylinder housing 10 is designated and which may preferably be formed of metal and in particular a light metal, for example an aluminum alloy, are a plurality of cylinders arranged in series 12 educated. Inside the cylinder 12 is each a piston 14 is movably guided. Each with a connecting rod 16 is every one of the pistons 14 with a crankpin 18 a crankshaft 20 connected, which is rotatably mounted within a second housing part, hereinafter referred to as the crankcase 22 is referred to and attached to the underside of the cylinder housing 10 followed. In the crankcase 22 is an oil pan 24 integrated, on, in which a reservoir of (liquid) lubricant can be kept.

Eine Bewegung der Kolben 14 entlang ihrer Längsachsen 26 beziehungsweise der Längsachsen 26 der dazugehörigen Zylinder 12 wird mittels der Pleuel 16 und mittels der dezentral bezüglich der Rotationsachse 28 der Kurbelwelle 20 angeordneten Lagerungen der Pleuel 16 auf den dazugehörigen Kurbelzapfen 18 in eine Drehbewegung der Kurbelwelle 20 übersetzt, wobei diese Koppelung der Kolben 14 an die Kurbelwelle 20 zudem dafür sorgt, dass sich die Bewegungsrichtungen der Kolben 14 immer dann ändern, wenn die dazugehörigen Kurbelzapfen 18 mit ihren Längs- beziehungsweise Rotationsachsen 30 die Längsachsen 32 der dazugehörigen Zylinder 12 beziehungsweise Kolben 14 kreuzen. Die entsprechenden Stellungen der Kolben 14 werden als oberer Totpunkt (gekennzeichnet durch die weitestmögliche Entfernung der jeweiligen Kolben 14 von der Rotationsachse 28 der Kurbelwelle 20) und als unterer Totpunkt (gekennzeichnet durch die weitestmöglich an die von die Rotationsachse 28 der Kurbelwelle 20 angenäherte Position der einzelnen Kolben 14) bezeichnet.A movement of the pistons 14 along their longitudinal axes 26 or the longitudinal axes 26 the associated cylinder 12 is by means of the connecting rod 16 and by means of the decentralized with respect to the axis of rotation 28 the crankshaft 20 arranged bearings of the connecting rod 16 on the associated crank pin 18 in a rotational movement of the crankshaft 20 translated, this coupling of the pistons 14 to the crankshaft 20 It also ensures that the directions of movement of the pistons 14 always change when the associated crankpins 18 with their longitudinal or rotational axes 30 the longitudinal axes 32 the associated cylinder 12 or piston 14 cross. The corresponding positions of the pistons 14 are referred to as top dead center (characterized by the greatest possible distance of the respective pistons 14 from the axis of rotation 28 the crankshaft 20 ) and as bottom dead center (characterized by the largest possible to that of the axis of rotation 28 the crankshaft 20 approximate position of each piston 14 ) designated.

Eine Bewegung der Kolben 14 kann durch die gezielte Verbrennung eines Kraftstoff-Frischgas-Gemischs in Brennräumen 32, die jeweils von der Oberseite eines Kolbens 14, einem Abschnitt des dazugehörigen Zylinders 12 sowie einem Zylinderkopf 34, der sich an das obere Ende des Zylindergehäuses 10 anschließt, begrenzt ist, bewirkt werden. Die Initiierung eines solchen Verbrennungsprozesses erfolgt für jeden der Brennräume 32 in der (zeitlichen) Nähe des oberen Totpunkts der jeweiligen Kolbenbewegung infolge einer Fremdzündung mittels nicht dargestellter Zündkerzen (bei einer Ausgestaltung der Brennkraftmaschine als Ottomotor) oder mittels einer Selbstzündung infolge einer insbesondere sich aus einer relativ hohen Verdichtung des Kraftstoff-Frischgas-Gemisches ergebenden ausreichenden Temperaturerhöhung (bei einer Ausgestaltung der Brennkraftmaschine als Dieselmotor). Dazu wird der Kraftstoff über jeweils einen Injektor 36 und das Frischgas, bei dem es sich ausschließlich oder hauptsächlich um Luft handeln kann, mittels Einlassventilen 38 gesteuert in die Brennräume 32 eingebracht. Das bei der Verbrennung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs erzeugte Abgas wird anschließend, über Auslassventile 40 gesteuert, aus den Brennräumen 32 abgeführt. Eine Betätigung der Einlassventile 38 und der Auslassventile 40 kann in bekannter Weise über eine oder mehrere Nockenwellen (nicht dargestellt) erfolgen, die beispielsweise über einen sogenannten Steuertrieb von der Kurbelwelle 20 angetrieben sein können.A movement of the pistons 14 can by deliberately burning a fuel-fresh gas mixture in combustion chambers 32 , each from the top of a piston 14 , a section of the associated cylinder 12 as well as a cylinder head 34 . located at the top of the cylinder housing 10 connects, is limited, causes. The initiation of such a combustion process occurs for each of the combustion chambers 32 in the (temporal) proximity of the top dead center of the respective piston movement due to spark ignition by means not shown spark plugs (in an embodiment of the internal combustion engine as a gasoline engine) or by means of auto-ignition as a result of a particular from a relatively high compression of the fuel fresh gas mixture resulting sufficient temperature increase (In one embodiment of the internal combustion engine as a diesel engine). For this purpose, the fuel is via an injector 36 and the fresh gas, which may be exclusively or mainly air, by means of inlet valves 38 controlled in the combustion chambers 32 brought in. The exhaust gas produced in the combustion of the fuel-fresh gas mixture is then, via exhaust valves 40 controlled, from the combustion chambers 32 dissipated. An actuation of the intake valves 38 and the exhaust valves 40 can be done in a known manner via one or more camshafts (not shown), for example, via a so-called control drive from the crankshaft 20 can be driven.

Für jeden der Zylinder12 ist ein Kühlmantel vorgesehen, der aus einer Mehrzahl von geschlossen umlaufenden, zueinander parallel ausgerichteten Kühlkanälen 42 besteht, die in das Zylindergehäuse 10 integriert sind. Weiterhin ist für jeden der Kühlmäntel jeweils ein Kühlmitteleinlass 44 sowie ein Kühlmittelauslass 46 vorgesehen, wobei diese auf derselben Höhe (bezogen auf die Längserstreckungen der Zylinder 12) und um 180° bezüglich der Längsachse 26 des jeweiligen Zylinders 12 versetzt zueinander (diagonal gegenüberliegend) angeordnet sind. Die Kühlmitteleinlässe 44 und die Kühlmittelauslässe 46 münden dabei in sämtliche der jeweils zugehörigen Kühlkanäle 42.For each of the cylinders 12, a cooling jacket is provided, which consists of a plurality of closed, mutually parallel cooling channels 42 that exists in the cylinder housing 10 are integrated. Furthermore, for each of the cooling jackets in each case a coolant inlet 44 and a coolant outlet 46 provided, wherein this at the same height (relative to the longitudinal extent of the cylinder 12 ) and 180 ° with respect to the longitudinal axis 26 of the respective cylinder 12 offset from each other (diagonally opposite) are arranged. The coolant inlets 44 and the coolant outlets 46 open into all of the associated cooling channels 42 ,

Die Kühlmäntel sowie die Kühlmitteleinlässe 44 und die Kühlmittelauslässe 46 sind Bestandteil eines Kühlsystems der Brennkraftmaschine, das zumindest auch noch eine Kühlmittelpumpe umfasst, die dazu dient, ein flüssiges Kühlmittel in einem Kreislauf zu pumpen, wobei das Kühlmittel über die Kühlmitteleinlässe 44 in die jeweils dazugehörigen Kühlkanäle 42 strömt und aus den Kühlkanälen 42 über die jeweils dazugehörigen Kühlmittelauslässe 46 wieder abgeführt wird. Bei der Durchströmung der Kühlkanäle 42 nimmt das Kühlmittel Wärmeenergie auf, die zunächst aus den Brennräumen 32 auf die angrenzenden Wandungen des Zylindergehäuses 10 und anschließend auf das in den Kühlkanälen 42 strömende Kühlmittel übergeht. Dadurch wird die gewünschte Kühlung der Brennräume 32 und des Zylindergehäuses 10 der Brennkraftmaschine erreicht. Die aufgenommene Wärmeenergie wird von dem Kühlmittel in einem nicht dargestellten Umgebungswärmetauscher des Kühlsystems an ein weiteres Kühlmedium, insbesondere Umgebungsluft, abgeführt. Das Kühlmittel kann dann wieder über die Kühlmitteleinlässe 44 in die Kühlmäntel des Zylindergehäuses 10 rezirkuliert werden.The cooling jackets and the coolant inlets 44 and the coolant outlets 46 are part of a cooling system of the internal combustion engine, which at least also includes a coolant pump, which serves to pump a liquid coolant in a circuit, wherein the coolant via the coolant inlets 44 in the respective associated cooling channels 42 flows and out of the cooling channels 42 via the corresponding coolant outlets 46 is discharged again. When the flow through the cooling channels 42 The coolant absorbs heat energy, which initially comes from the combustion chambers 32 on the adjacent walls of the cylinder housing 10 and then on the in the cooling channels 42 flowing coolant passes. This will provide the desired cooling of the combustion chambers 32 and reaches the cylinder housing 10 of the internal combustion engine. The absorbed heat energy is dissipated by the coolant in a non-illustrated ambient heat exchanger of the cooling system to a further cooling medium, in particular ambient air. The coolant can then again via the coolant inlets 44 in the cooling jackets of the cylinder housing 10 be recirculated.

Bei dem Zylindergehäuse der in der 1 dargestellten Brennkraftmaschine ebenso wie bei dem dazu im Wesentlichen identischen Zylindergehäuse 10 gemäß der 2 sind die Kühlmäntel jeweils in lediglich einem Abschnitt in der Nähe des oberen Endes der Zylinder 12 in das Zylindergehäuse 10 integriert, wobei die Längserstreckungen dieser Abschnitte beispielsweise ca. ein Viertel oder ein Drittel der gesamten Längserstreckungen der Zylinder 12 betragen können. Bei der Brennkraftmaschine gemäß der 1 und bei einer ein Zylindergehäuse 10 gemäß der 2 umfassenden Brennkraftmaschine erfolgt daher eine direkte Kühlung der Zylindergehäuse 10 lediglich in einem Bereich in der Nähe des jeweiligen oberen Totpunkts der Bewegungen der Kolben 14. Dies ist vorgesehen, weil dort im Betrieb einer Brennkraftmaschine primär Wärmeenergie erzeugt wird, die abgeführt werden soll, um die Temperaturen in den Brennräumen 32 und in den angrenzenden Bauteilen auf zulässige Werte begrenzt zu halten. In den übrigen Abschnitten der Zylinder 12 kann dagegen der Übergang von Wärmeenergie aus den Zylindern 12 in das Zylindergehäuse 10 und von dort in die übrigen Teile der Brennkraftmaschine so gering sein, dass auf eine direkte Kühlung verzichtet werden kann. Dies kann insbesondere bei einer Ausgestaltung der Zylindergehäuse 10 aus relativ gut Wärme leitenden Werkstoffen (z.B. Aluminiumlegierungen) der Fall sein, wodurch die übergehenden Wärmeenergie auch ohne direkte Kühlung ausreichend sicher abgeführt werden kann. In jedem Fall kann durch eine solche Ausgestaltung eine „Überkühlung“ dieser Abschnitte der Zylindergehäuse 10 vermieden werden, die zu einer relativ hohen Viskosität von Schmiermittel, das zwischen den Außenflächen der Kolben 14 und den Wandungen der Zylinder 12 angeordnet ist, und damit zu relativ hohen Reibungsverlusten führen könnte.In the cylinder housing in the 1 shown internal combustion engine as well as in the case of the substantially identical cylinder housing 10 according to the 2 For example, the cooling jackets are each in only a portion near the top of the cylinders 12 in the cylinder housing 10 integrated, wherein the longitudinal extents of these sections, for example, about a quarter or a third of the total longitudinal extent of the cylinder 12 can be. In the internal combustion engine according to the 1 and at a cylinder housing 10 according to the 2 comprehensive internal combustion engine therefore takes place a direct cooling of the cylinder housing 10 only in an area near the respective top dead center of the movements of the pistons 14 , This is provided because there is primarily generated during operation of an internal combustion engine heat energy, which is to be dissipated to the temperatures in the combustion chambers 32 and in the adjacent components limited to acceptable levels. In the remaining sections of the cylinder 12 In contrast, the transition of heat energy from the cylinders 12 in the cylinder housing 10 and from there into the other parts of the internal combustion engine so low that can be dispensed with a direct cooling. This can in particular in an embodiment of the cylinder housing 10 from relatively good heat-conducting materials (eg aluminum alloys) be the case, whereby the passing heat energy can be dissipated safely enough even without direct cooling. In any case, by such a configuration, a "overcooling" of these sections of the cylinder housing 10 avoided, leading to a relatively high viscosity of lubricant, which is between the outer surfaces of the pistons 14 and the walls of the cylinders 12 is arranged, and thus could lead to relatively high friction losses.

Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Zylindergehäuses 10 gemäß den 1 und 2 kann beispielsweise durch Gießen unter Verwendung eines Gießkerns 48, wie er beispielsweise in den 3 bis 5 dargestellt ist, erfolgen. Dieser Gießkern 48, der beispielsweise selbst durch Gießen aus einem Kernmaterial, das beispielsweise Salz als Grundmaterial umfasst, ausgebildet sein kann, umfasst eine Mehrzahl von kreisringförmig umlaufenden Ringabschnitten 50, die zur Ausbildung jeweils eines Kühlkanals des herzustellenden Zylindergehäuses 10 dienen, wobei mehrere (im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier) Gruppen vorgesehen sind, die jeweils eine Mehrzahl von Ringabschnitten 50 umfassen, die in koaxialer Ausrichtung und axial beabstandet zueinander angeordnet sind. Jede dieser Gruppen von Ringabschnitten 50 bildet einen einem Zylinder 12 des herzustellenden Zylindergehäuses 10 zugeordneten Kühlmantel aus. Die Gießform bildet weiterhin für jede der Gruppen von Ringabschnitten 50 jeweils zwei Anschlussabschnitte 52 aus, die bezüglich der dazugehörigen Ringabschnitte 50 einander diagonal gegenüberliegend angeordnet sind und die in die dazugehörigen Ringabschnitte 50 übergehen. Diese Anschlussabschnitte 52 sind dafür vorgesehen, einen Kühlmitteleinlass 44 sowie einen Kühlmittelauslass 46 für die dazugehörigen, von den Kühlkanälen 42 ausgebildeten Kühlmäntel auszubilden.The production of a cylinder housing according to the invention 10 according to the 1 and 2 For example, by casting using a casting core 48 as he is for example in the 3 to 5 is shown done. This casting core 48 For example, which itself may be formed by casting from a core material comprising, for example, salt as a base material, comprises a plurality of annular ring-shaped ring portions 50 for the formation of a respective cooling channel of the cylinder housing to be produced 10 serve, wherein a plurality (four in the present embodiment) groups are provided, each having a plurality of ring sections 50 comprise, which are arranged in coaxial alignment and axially spaced from each other. Each of these groups of ring sections 50 makes one a cylinder 12 of the produced cylinder housing 10 associated cooling jacket. The mold further forms for each of the groups of ring sections 50 two connection sections each 52 out with respect to the associated ring sections 50 are arranged diagonally opposite each other and in the associated ring sections 50 pass. These connection sections 52 are designed to provide a coolant inlet 44 and a coolant outlet 46 for the associated, from the cooling channels 42 form trained cooling jackets.

Wie es sich insbesondere aus der 6 ergibt gehen auch die jeweils auf gleicher (axialer) Höhe liegenden Ringabschnitte 50 benachbarter Gruppen in jeweils einem Umfangsabschnitt ineinander über, so dass sich für die durch die Ringabschnitte 50 ausgebildeten Kühlkanäle 42 eine fluidleitende Verbindung miteinander beziehungsweise ein integraler Abschnitt, der jeweils zu zwei radial benachbarten Kühlkanälen 42 gehört, ergibt. Diese Ausgestaltung des Gießkerns 48 beziehungsweise die dadurch erreichte Ausgestaltung der Kühlkanäle 42 ermöglicht eine Integration von hinsichtlich der Strömungsquerschnitte ausreichend groß dimensionierten Kühlkanälen 42 in relativ schmale Trennstege 54 (vgl. 2; z.B. ca. 8 mm Breite im engsten Abschnitt), die jeweils zwischen benachbarten Zylindern 12 der erfindungsgemäßen Zylindergehäuse 10 ausgebildet sind. Folglich kann trotz relativ kompakter Abmessungen der Zylindergehäuse 10, die durch eine schmale Dimensionierung der Trennstege 54 ermöglicht wird, eine ausreichende Kühlleistung auch im Bereich dieser Trennstege 54 realisiert werden.As it turns out in particular from the 6 also results in each lying on the same (axial) height ring sections 50 adjacent groups in each case a peripheral portion into each other, so that for the through the ring sections 50 trained cooling channels 42 a fluid-conducting connection with each other or an integral portion, each to two radially adjacent cooling channels 42 heard, results. This embodiment of the casting core 48 or the configuration of the cooling channels achieved thereby 42 allows an integration with respect to the flow cross sections sufficiently large cooling channels 42 in relatively narrow dividers 54 (see. 2 ; eg about 8 mm wide in the narrowest section), each between adjacent cylinders 12 the cylinder housing according to the invention 10 are formed. Consequently, despite relatively compact dimensions of the cylinder housing 10 caused by a narrow dimensioning of the dividers 54 allows sufficient cooling capacity in the area of these dividers 54 will be realized.

Bei dem Gießkern gemäß den 3 bis 5 ist ergänzend vorgesehen, dass jeweils zwei axial beabstandete Ringabschnitte 50 durch mehrere (im vorliegenden Ausgestaltungsbeispiel vier) Verbindungsabschnitte 56 miteinander verbunden sind, wodurch die Stabilität des Gießkerns 48 in den von den Anschlussabschnitten 52 beabstandeten Bereichen der Ringabschnitte 50 erhöht werden kann, um ein Versagen des Gießkerns 48 beim Gießen eines Zylindergehäuses 10 zu vermeiden. Diese Verbindungsabschnitte 56 führen zur Ausbildung von jeweils einem Verbindungskanal (nicht sichtbar), der zwei axial beabstandete Kühlkanäle 42 miteinander fluidleitend verbindet. Über die Verbindungskanäle kann Kühlmittel zwischen den Kühlkanälen 42 überströmen. Um zu vermeiden, dass sich in diesen Verbindungskanälen Kühlmittel staut, sind diese und somit auch die Verbindungsabschnitte 56 des Gießkerns 48 schräg beziehungsweise nicht-parallel bezüglich der (koaxialen) Mittellängsachsen 58 der Kühlkanäle 42 beziehungsweise der Ringabschnitte 50 ausgerichtet. Dadurch ergeben sich für die jeweils zwei Mündungen der Verbindungsabschnitte 56 in die Kühlkanäle 42 unterschiedliche Abstände (bezüglich der Umfangsrichtung) zu dem dazugehörigen Kühlmitteleinlass 44 sowie zu dem dazugehörigen Kühlmittelauslass 46 und daraus folgend zumindest geringfügig unterschiedliche hydraulische Drücke in diesen Mündungen. Dies führt zu Druckgefällen über den Verbindungsabschnitten 56, wodurch eine Durchströmung der Verbindungsabschnitte 56 gefördert wird.In the casting core according to the 3 to 5 is additionally provided that in each case two axially spaced ring sections 50 by a plurality (four in the present embodiment) connecting portions 56 connected together, reducing the stability of the casting core 48 in the from the connection sections 52 spaced areas of the ring sections 50 can be increased to a failure of the casting core 48 to avoid when casting a cylinder housing 10. These connection sections 56 lead to the formation of a respective connecting channel (not visible), the two axially spaced cooling channels 42 fluidly connected together. Coolant can flow over between the cooling channels 42 via the connection channels. In order to avoid that coolant accumulates in these connecting channels, these and thus also the connecting sections 56 of the casting core 48 obliquely or non-parallel with respect to the (coaxial) central longitudinal axes 58 the cooling channels 42 and the ring sections 50 aligned. This results in the respective two mouths of the connecting sections 56 in the cooling channels 42 different distances (with respect to the circumferential direction) to the associated coolant inlet 44 and to the associated coolant outlet 46 and consequently at least slightly different hydraulic pressures in these orifices. This leads to pressure gradients over the connecting sections 56 , whereby a flow through the connecting sections 56 is encouraged.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Zylindergehäusecylinder housing
1212: Zylindercylinder
1414: Kolbenpiston
1616: Pleuelpleuel
1818: Kurbelzapfencrank pin
2020: Kurbelwellecrankshaft
2222: Kurbelgehäusecrankcase
2424: Ölwanneoil pan
2626: Längsachse des Kolbens/ZylindersLongitudinal axis of the piston / cylinder
2828: Rotationsachse der KurbelwelleRotation axis of the crankshaft
3030: Längsachse/Rotationsachse eines KurbelzapfensLongitudinal axis / rotation axis of a crankpin
3232: Brennraumcombustion chamber
3434: Zylinderkopfcylinder head
3636: Injektorinjector
3838: Einlassventilintake valve
4040: Auslassventiloutlet valve
4242: Kühlkanalcooling channel
4444: KühlmitteleinlassCoolant inlet
4646: Kühlmittelauslasscoolant outlet
4848: Gießkerncasting core
5050: Ringabschnittring section
5252: Anschlussabschnittconnecting section
5454: Trennstegdivider
5656: Verbindungsabschnittconnecting portion
5858: Mittellängsachse eines Kühlkanals/RingabschnittsCenter longitudinal axis of a cooling channel / ring section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 8628188 U1 [0006]
DE 10225062 A1 [0008]
US 5211137 [0008]
US 5,207,189 [0008]
US 5199390 [0008]
US 3,086,505 [0008]
JP H0518319A [0008]
US 2,464,462 [0008]
US 2005/0274333 A1 [0009]

Claims

Cylinder housing (10) for a reciprocating piston device with at least two cylinders (12) which are each provided for receiving a piston (14) of the Hubkolbenvorrichtung, and with for each of the cylinder (12) an integral, the cylinder (12) circumferentially surrounding the cooling jacket, wherein the cooling jackets are divided into a plurality of closed cooling channels (42) and wherein in at least one of the cooling jackets, a coolant inlet (44) and in at least one of the cooling jackets a coolant outlet (46) opens, characterized in that the cooling channels (42) between the cylinders (12) merge into each other.

Cylinder housing (10) according to Claim 1 , characterized in that in each of the cooling jackets, a coolant inlet (44) and a coolant outlet (46) opens.

Cylinder housing (10) according to Claim 2 Characterized in that the coolant inlet (44) and the coolant outlet (46) in the circumferential direction of the associated cylinder (12) are arranged offset.

Cylinder housing (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the flow cross-section of at least one cooling channel (42) is smaller than the opening cross-sections of the coolant inlet (44) and the coolant outlet (46).

Cylinder housing (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the one or more coolant inlets (44) and / or the coolant outlets (46) open into each cooling channel (42) of the associated cooling jacket.

Cylinder housing (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling jackets along the longitudinal extent of the cylinder (12) are provided only in sections or the cooling channels (42) of the cooling jackets along the longitudinal extent of the cylinder (12) formed and / or arranged non-uniformly are.

Cylinder housing (10) according to one of the preceding claims, characterized in that adjacent cooling channels (42) of a cooling jacket are connected to each other directly by means of at least one connecting channel.

Cylinder housing (10) according to Claim 7 , characterized in that the connecting channel is formed to run obliquely with respect to the longitudinal axis (26) of the associated cylinder (12).

Method for producing a cylinder housing (10) according to one of the preceding claims, characterized by the formation by means of a generative manufacturing method or by casting using a lost casting core (48) forming at least the cooling jackets.

Method according to Claim 9 characterized by the use of a soluble base material for the casting core (48).

Casting core (48) for use in a method according to Claim 9 or 10 Characterized by a plurality of ring portions (50), respectively provided for forming a cooling channel (42) of the cooling jackets, wherein radially adjacent ring portions (50) merge into one another in a peripheral portion.

Casting core (48) according to Claim 11 characterized by at least one connection section (52) provided for forming a coolant inlet (44) of the cooling jacket and / or at least one connection section (52) provided for forming a coolant outlet (46) of the cooling jacket.

Casting core according to Claim 11 or 12 characterized by at least one connecting portion (56) interconnecting axially adjacent annular portions (50).