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EP4308806A1 - Flüssigkeitsgekühlte brennkraftmaschine - Google Patents

Flüssigkeitsgekühlte brennkraftmaschine

Info

Publication number
EP4308806A1
EP4308806A1 EP22711442.8A EP22711442A EP4308806A1 EP 4308806 A1 EP4308806 A1 EP 4308806A1 EP 22711442 A EP22711442 A EP 22711442A EP 4308806 A1 EP4308806 A1 EP 4308806A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
block
cylinder
head
flow
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22711442.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Zapf
Jürgen GELTER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVL List GmbH
Original Assignee
AVL List GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AVL List GmbH filed Critical AVL List GmbH
Publication of EP4308806A1 publication Critical patent/EP4308806A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/26—Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/36—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/40—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling cylinder heads with means for directing, guiding, or distributing liquid stream 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/14—Cylinders with means for directing, guiding or distributing liquid stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/16—Cylinder liners of wet type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • F01P2003/028—Cooling cylinders and cylinder heads in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
    • F02F2001/104—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling using an open deck, i.e. the water jacket is open at the block top face

Definitions

  • the invention relates to a liquid-cooled internal combustion engine, in particular a large engine, with an inlet side and an outlet side, which are arranged on different sides of a longitudinal engine plane spanned by a cylinder axis and a crankshaft axis, with a cylinder head having a top-down cooling concept with a cylinder head bordering on a cylinder block Fire deck and a head cooling space with a first head part cooling space at a distance from the fire deck and a second head part cooling space bordering on the fire deck of the cylinder head, which is separated from the first head part cooling space by an intermediate deck, the first head part cooling space and the second head part cooling space being connected to one another at least in the area of a central component are flow-connected via at least one transfer channel in the intermediate deck, with a main inlet channel arranged in the cylinder block, which transfers via a first flow in the fire deck of the cylinder head and a supply channel al is connected to the first head part cooling space, with at least one flow-connected to the second head
  • the invention also relates to a method for cooling such an internal combustion engine.
  • AT 515 143 B1 and AT 503 182 A2 each disclose a liquid-cooled internal combustion engine with a cylinder head and a cylinder block, with the cylinder head having two partial cooling chambers arranged one above the other, through which flow occurs according to a so-called top-down cooling concept.
  • the two partial cooling chambers are separated from one another by an intermediate deck and flow-connected to one another in the area of a centrally arranged injector sleeve via at least one transfer channel.
  • the coolant is fed via an inlet channel in the cylinder block, flows through a cooling chamber in the cylinder block surrounding the cylinder and is fed directly to the upper part of the cooling chamber of the cylinder head via flow transfers in the fire deck and supply channels.
  • the cylinder head flows from top to bottom, so to speak, with the coolant first being fed to the upper part of the cooling chamber and, after flowing through the upper part of the cooling chamber, via the at least one transfer channel into the lower part of the cooling chamber, where the coolant flows radially from there via radial cooling channels in the area of the valve bridges is led inside to outside and finally leaves the cylinder head again via the laterally arranged discharge channel.
  • AT 005 039 Ul describes a cylinder block for a liquid-cooled internal combustion engine with a distribution duct and a collecting duct for a coolant, the distribution duct being arranged above the collecting duct in the area of a side wall of the cylinder block and the distribution duct being flow-connected to a first cooling chamber via a supply duct.
  • a cylinder head connection surface of the cylinder block has at least one overflow opening for each cylinder, starting from the first cooling chamber via an overflow duct, to the cylinder head and at least one outflow opening for coolant from the cylinder head leading to the collecting duct, with the overflow opening and the outflow opening being arranged on different sides of a longitudinal engine plane.
  • the first cooling chamber is flow-connected to a second cooling chamber around the cylinder liner, which is adjacent in the direction of the crank chamber and is connected to the distribution channel via at least one transfer opening.
  • AT 501 008 A2 discloses a liquid-cooled internal combustion engine with a cooling jacket around the cylinders in the crankcase, with individual cylinder heads with at least two cooling chambers arranged one above the other in the cylinder head, the cooling jacket of the crankcase and the lower cooling chamber in the cylinder head having four transfer openings distributed evenly around the circumference of the cylinder per Cylinder are connected to each other.
  • a supply distributor space and a return flow collection space for the coolant are arranged along a side wall of the crankcase.
  • the inlet distributor space is connected to the cooling jacket of the crankcase via at least one connecting channel per cylinder, with each connecting channel opening radially into the cooling jacket.
  • the return plenum is connected to the lower cooling chamber of the cylinder head.
  • the block cooling jacket has a first block part cooling jacket facing the fire deck, into which the second flow flows, and a separate block part cooling jacket from the first block part cooling jacket and on a side facing away from the fire deck of the first block part cooling jacket has at parent second block part cooling jacket, wherein the first block cooling jacket is flow-connected to the second block cooling jacket via at least one third flow passage in the cylinder block arranged diametrically to the second flow passage with respect to the cylinder axis, and wherein the second block part cooling jacket is connected to a main discharge channel arranged in the cylinder block.
  • the flow passes through the first block cooling jacket between two diametrically opposite longitudinal sides of the cylinder.
  • the first block part cooling jacket surrounds the cylinder liner predominantly - i.e. by a wrap angle of more than 180° - preferably completely, a comprehensive flow around the cylinder liner and effective heat dissipation from an upper area of the cylinder head facing the cylinder head cylinder achieved
  • the third flow transition and the second flow transition are preferably arranged on different sides of the longitudinal plane of the engine. This enables a flow around the cylinder liner transverse to the longitudinal plane of the engine. It can be provided in particular that the third flow transition is arranged on the inlet side
  • a variant of the invention provides that the first flow transfer occurs - based on the engine longitudinal plane - on the same side as the main feed channel, preferably - is arranged above the main feed channel - seen in the direction of the cylinder axis.
  • the coolant thus flows directly into the first head section of the cylinder head via the shortest possible route.
  • the main inlet duct--viewed in the direction of the cylinder axis-- is arranged between the main outlet duct and a cylinder head sealing plane. This enables a structurally compact arrangement. Particularly good heat dissipation can be achieved if the main outflow channel is arranged adjacent to the main inflow channel on the outlet side in the cylinder block.
  • the first flow transition is preferably arranged on the same side as the second flow transition—relative to the longitudinal plane of the engine.
  • the coolant then flows into the first head part cooling chamber and the coolant flows out of the second head part cooling chamber of the cylinder head on the same side of the longitudinal plane of the engine, namely on the outlet side.
  • the two block part cooling chambers are arranged on the cylinder axis überei nanderined, with the first block part cooling jacket between the second block part cooling jacket and the cylinder head sealing plane is arranged. It is favorable here if the first block part cooling jacket and/or the second block part cooling jacket surrounds/surrounds the cylinder liner at least predominantly, preferably completely.
  • the lower second head part has an inner ring section around the central component and an outer ring section - viewed in the direction of the cylinder axis - in the cooling space of the cylinder liner, the inner ring section and the outer ring section being flow-connected to one another via at least one radial channel in the area of an outlet valve bridge and/or in the area of an inlet/outlet valve bridge.
  • a particularly good cooling of the central component can be achieved if at least one transfer channel in the intermediate deck surrounds the central component in a ring shape.
  • PCSI pre-chamber spark ignition
  • the cylinder head is designed as a single cylinder head. In principle, however, nothing stands in the way of an application of the invention with multi-cylinder heads.
  • the described object is also achieved according to the invention by the method mentioned at the outset for cooling an internal combustion engine in that the coolant is fed to a main inlet duct in the cylinder block on the outlet side of the internal combustion engine, passes from this via a first flow and is guided through a supply duct into the first head part cooling chamber flows around the outlet channels and cools them in the process, and is then guided via at least one transfer channel in the area of the central component into the inner annular section of the second head part cooling chamber, from there via at least one radial channel in the area of an outlet valve bridge and/or outlet -/Inlet valve bridge is guided into an outer ring section, from which it passes over the at least one second flow arranged on the outlet side into the first block part cooling jacket, the coolant flowing around an upper area facing the fire deck hs of the cylinder liner is guided from the outlet side to the inlet side, via a third flow transition on the inlet side into the second block part cooling jacket and with flow around a lower area of the cylinder liner facing away from the
  • the coolant is routed through the head cooling chamber and the block cooling jacket in at least four passages running transversely to the longitudinal direction of the engine between the inflow into the first head part cooling chamber and the outflow through the main discharge duct, with at least two passages preferably - in particular in the cylinder block - intersect the longitudinal plane of the engine.
  • the cylinder head and the cylinder block are each flowed through in two passages aligned transversely to the longitudinal axis of the engine and are therefore optimally cooled.
  • a pass is referred to here as an essentially continuous heat transfer surface between two 180° deflections of the flow path through the head and block cooling rooms.
  • Fig. 1 shows an internal combustion engine according to the invention in a longitudinal section according to the line I-I in Fig. 2;
  • FIG. 2 shows the second head part cooling chamber in a section along the line II-II in FIG. 1;
  • Fig. 3 is a schematic representation of the internal combustion engine according to the invention.
  • Fig. 1 shows schematically a liquid-cooled internal combustion engine 1 according to the invention in longitudinal section normal to a treatment not shown belwellenachse.
  • the internal combustion engine 1 has a cylinder head 2 - for example a single cylinder head - and a cylinder block 3, which decks 4 of the cylinder head 2 are connected to one another in the area of a fire.
  • 3 shows a schematic representation of an internal combustion engine 1 according to the invention designed as a single cylinder with a cylinder head 2 and a cylinder block 3.
  • a cylinder head sealing plane between cylinder head 2 and cylinder block 3 is designated by reference numeral 5 .
  • the inlet side 6 and the outlet side 7 of the combustion engine 1 are arranged on different sides of a longitudinal engine plane 9 spanned by the crankshaft and the cylinder axis 8, which is not shown further.
  • the cylinder head 2 embodied as a single cylinder head, for example, has two inlet valves 10 and two outlet valves 11 , with inlet channels 12 being able to be flow-connected to the combustion chamber 14 via the inlet valves 10 and outlet channels 13 via the outlet valves 11 .
  • the cylinder head 2 can also be designed as a multi-cylinder head.
  • Fig. 1 the cooling chambers and flow paths of the coolant in the cylinder head 2 and in the cylinder block 1 are partially located schematically.
  • a so-called top-down cooling concept is used.
  • such a concept is understood in particular to mean that a coolant flow is guided in the cylinder head 2 in the direction of the cylinder block 3 or the fire deck 4 .
  • coolant is guided in a direction along the cylinder axis 8 from an area remote from the fire deck 4 or the cylinder block 3 to the fire deck 4 or to the cylinder block 3, which in particular achieves a high cooling effect on the fire deck 4, which is subject to high thermal loads can be.
  • the cylinder head 2 having the top-down cooling concept has a head cooling space 15 with an upper first head part cooling space 16 and a lower second head part cooling space 17 which are separated from one another by an intermediate deck 18 .
  • the upper first head part cooling chamber 16 is thus seen in a direction along the cylinder axis 8 farther away from the cylinder block 3 than the lower second head part cooling chamber 17.
  • the upper first head part cooling chamber 16 and the lower second head part cooling chamber 17 are in the area of a central component 19, which is arranged in the exemplary embodiment in a arranged in the cylinder head 2 receiving sleeve 20 to each other via at least one transfer channel 21 in the intermediate deck 18 are flow-connected.
  • the term central is to be understood here in particular with regard to the cylinder axis 8 , so that a central component 19 is arranged as close as possible to or in the cylinder axis 8 .
  • the component 19 can - in particular in the case of a diesel internal combustion engine - by a fuel injector n- or - in the case of an Otto internal combustion engine - be formed by a pre-chamber ignition unit.
  • the cylinder head 2 is from above - ie a region remote from the fire deck 4 of the cylinder head 2 - flows through coolant downwards - ie a region close to the fire deck 4.
  • the coolant is thereby the upper first head part cooling chamber 16 supplied, flows through the first head part cooling chamber 16 while cooling the outlet channels 13 and reaches the lower second head part cooling chamber 17 adjoining the fire deck 4 via the transfer channel 21 arranged near the cylinder axis 8 in the area of the central component 19, the coolant from an inner ring section 22 via a radial channel 23 in the area of the outlet valve bridge 24 arranged between two outlet valves, and optionally also via radial channels 25 in the area of the inlet/outlet valve bridges 26 between the inlet and outlet valves 10, 11 and/or a radial channel 27 between the two inlet valves 10 in the outer ring portion 25 flows.
  • FIG. 2 shows the shape of the second head part cooling chamber 17 in a plan view in the direction of the cylinder axis (the image plane is parallel to the cylinder head sealing plane 5), the position of the inlet valves 10 and outlet valves 11 being indicated.
  • the flow from the inner ring section 22 via the radial channels 23, 25, 27 to the outer ring section 28 of the second head part cooling chamber 17 achieves optimum cooling around the outlet valve seats.
  • the cylinder block 3 has an upper first block part cooling jacket 29 and a lower second block part cooling jacket 30 around the cylinder liner 31, which can be dry or wet.
  • the first partial block cooling jacket 29 is arranged between the second partial cooling jacket 30 and the cylinder head sealing plane 5 .
  • the first block part cooling jacket 29 and the second block part cooling jacket 30 are separated from one another.
  • a first block part cooling jacket 29 and a second block part cooling jacket 30 are provided on the cylinder liner 31, which are separated from one another along the cylinder liner 31, the second block part cooling jacket 30 being arranged on a side of the first block part cooling jacket 29 facing away from the fire deck 4.
  • a main inlet channel 32 and a main outlet channel 33 for coolant are integrated into the cylinder block 3 on the outlet side 7 , the main inlet channel 32 being arranged between the main outlet channel 33 and the cylinder head sealing plane 5 .
  • the cylinder liner 31 is wet, with two separate annular spaces 29a, 30a being formed between the cylinder liner 31 and the cylinder block 3, which form the first and second block part cooling spaces 29, 30.
  • the cylinder liner 31 has a collar 31a with sealing rings 40, which rest tightly against a counter surface of the cylinder block 3 and thus form a liquid-tight separating area 42 between the first block part cooling jacket 29 and the second block part cooling jacket 30.
  • the main inlet channel 32 is flow-connected to the first cooling chamber 16 via a first flow transition 34 in the fire deck 4 of the cylinder head 2 and a supply channel 35 .
  • the second head section cooling chamber 17 is connected to the first block section cooling jacket 29 via a second flow transition 36 in the fire deck 4 .
  • the second block part cooling jacket 30 is connected to the main drain passage 33 .
  • the first partial block cooling jacket 29 is connected to the second partial block cooling jacket 30 via a third flow transition 36 .
  • the third flow transfer 37 runs separately from the cylinder liner 31 in the
  • the first flow transition 34, the second flow transition 36, the main inlet duct 32 and the main outlet duct 33 are arranged on the outlet side 7, the third flow transition 37 is essentially diametrically opposed to the second flow transition 36—in relation to the cylinder axis 8—arranged.
  • the liquid coolant is supplied to the internal combustion engine 1 via the main inlet channel 31 in the cylinder block 3 on the outlet side 7 of the internal combustion engine 1 . From this main inlet duct 32, the coolant is passed over the first flow 34 and the supply duct 35, which is configured parallel to the cylinder axis 8, for example, into the upper first head part cooling chamber 16, with the outlet ducts 13 flowing around and being cooled in the process.
  • the coolant is then conducted via at least the, for example, annular transfer channel 21 in the area of the central component 19 into the inner ring section 22 of the lower second head part cooling chamber 17 and from there via at least one radial channel 23 in the area of the outlet valve bridge 24 between two outlet valves 11 and/or in the Area of at least one outlet / inlet valve bridge 26 between an outlet valve 11 and an inlet valve 10 in the outer ring portion 28 in the area of the cylinder edge 38 of the cylinder 39 out.
  • the coolant is routed from the outer annular section 28 via the second flow passage 36 arranged on the outlet side 7 into the upper first block part cooling jacket 29 of the cylinder block 3, which surrounds the cylinder liner 31 like a jacket, and flows around the upper region of the cylinder liner 31 adjacent to the cylinder head sealing plane 5 the outlet side 7 led to the inlet side 6.
  • the coolant is guided into the lower second block part cooling jacket 30, which surrounds the cylinder liner 31 like a jacket, and flows around the lower area of the cylinder liner 31 to the one on the outlet side 7 of the cylinder block 3 arranged main discharge channel 33 out, from which the coolant is derived from the internal combustion engine 1 and, for example, a coolant cooler not shown is supplied.
  • the first block part cooling jacket 29 and the second block part cooling jacket 30 are successively (serially) flows through.
  • the third flow transition 37 can be formed, for example, by a cylinder block 3 arranged in the overflow channel.
  • the coolant is thus guided through the head cooling chamber 16 and the block cooling jacket 41 in at least several - for example four - transverse to the longitudinal plane 9 of the engine between the inflow into the upper first head part cooling chamber 16 and the outflow through the main discharge channel 33 , wherein at least the two trains S3, S4 in the cylinder block 3 intersect the longitudinal plane 9 of the engine.
  • a pass here denotes an essentially continuous heat transfer surface between two 180° detours of the flow path through the head 15 and block cooling spaces 41.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) mit einem ein Top-Down Kühlkonzept aufweisenden Zylinderkopf (2) mit einem Kopf kühlraum (15) mit einem vom Feuerdeck (4) beabstandeten ersten Kopfteil kühl raum (16) und einem an das Feuerdeck (4) des Zylinderkopfes (2) grenzenden zweiten Kopfteilkühlraum (17), welcher durch ein Zwischendeck (18) vom ersten Kopfteilkühlraum (16) getrennt ist, wobei der erste Kopfteil kühl raum (16) und der zweite Kopfteilkühlraum (17) im Bereich eines zentralen Bauteils (19) miteinander über einen Übertrittskanal (21) im Zwischendeck (18) strömungsverbunden sind, mit einem im Zylinderblock (3) angeordneten Hauptzulaufkanal (32), welcher über einen ersten Strömungsübertritt (34) im Feuerdeck (4) des Zylinderkopfes (2) und einen Versorgungskanal (35) mit dem ersten Kopfteil kühl raum (16) verbunden ist, mit einem mit dem zweiten Kopfteilkühlraum (17) über einen zweiten Strömungsübertritt (36) im Feuerdeck (4) des Zylinderkopfes (2) strömungsverbundenen Blockkühlmantel (41). Zur Verbesserung der Kühlung ist vorgesehen, dass der Blockkühlmantel (41) einen dem Feuerdeck (4) zugewandten ersten Blockteilkühlmantel (29), in welchen der zweite Strömungsübertritt (36) mündet, und einen von dem ersten Blockteilkühlmantel (29) getrennten und vom Feuerdeck (4) abgewandten zweiten Blockteilkühlmantel (30) aufweist, wobei der erste Blockkühlmantel (29) mit dem zweiten Blockkühlmantel (30) über einen diametral zum zweiten Strömungsübertritt (36) angeordneten dritten Strömungsübertritt (37) strömungsverbunden ist, und wobei der zweite Blockteilkühlmantel (30) mit einem im Zylinderblock (2) angeordneten Hauptablaufkanal (33) verbunden ist.

Description

Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine, insbesondere Großmotor, mit einer Einlassseite und einer Auslassseite, welche auf verschiede nen Seiten einer durch eine Zylinderachse und eine Kurbelwellenachse aufge spannten Motorlängsebene angeordnet sind, mit einem ein Top-Down Kühlkonzept aufweisenden Zylinderkopf mit einem an einen Zylinderblock grenzenden Feuer deck und einem Kopfkühlraum mit einem vom Feuerdeck beabstandeten ersten Kopfteilkühlraum und einem an das Feuerdeck des Zylinderkopfes grenzenden zweiten Kopfteilkühlraum, welcher durch ein Zwischendeck vom ersten Kopfteil kühlraum getrennt ist, wobei der erste Kopfteilkühlraum und der zweite Kopfteil kühlraum zumindest im Bereich eines zentralen Bauteils miteinander über zumin dest einen Übertrittskanal im Zwischendeck strömungsverbunden sind, mit einem im Zylinderblock angeordneten Hauptzulaufkanal, welcher über einen ersten Strö mungsübertritt im Feuerdeck des Zylinderkopfes und einen Versorgungskanal mit dem ersten Kopfteil kühl raum verbunden ist, mit zumindest einem mit dem zweiten Kopfteilkühlraum über zumindest einen zweiten Strömungsübertritt im Feuerdeck des Zylinderkopfes strömungsverbundenen Blockkühlmantel.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Kühlen einer derartigen Brenn kraftmaschine.
Aus der AT 515 143 Bl und der AT 503 182 A2 ist jeweils eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock bekannt, wobei der Zylinderkopf zwei übereinander angeordnete Teilkühlräume aufweist, welche nach einem sogenannten Top-Down-Kühlkonzept durchströmt werden. Die beiden Teilkühlräume sind durch ein Zwischendeck voneinander getrennt und im Bereich einer zentral angeordneten Injektorhülse über zumindest einen Übertritts kanal miteinander strömungsverbunden. Das Kühlmittel wird über einen Zulaufka nal im Zylinderblock zugeführt, durchströmt einen den Zylinder umgebenden Kühl raum im Zylinderblock und wird über Strömungsübertritte im Feuerdeck und Ver sorgungskanäle direkt dem oberen Teilkühlraum des Zylinderkopfes zugeführt. Dadurch wird der Zylinderkopf sozusagen von oben nach unten durchströmt, wobei das Kühlmittel zuerst dem oberen Teilkühlraum zugeführt wird und nach Durch strömen des oberen Teilkühlraumes über den zumindest einen Übertrittskanal in den unteren Teilkühlraum strömt, wo das Kühlmittel über radiale Kühlkanäle im Bereich der Ventilbrücken radial von innen nach außen geführt wird und schließlich den Zylinderkopf über seitlich angeordnete Ablaufkanal wieder verlässt. Die AT 005 039 Ul beschreibt einen Zylinderblock für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Verteilerkanal und einem Sammelkanal für eine Kühlmittel, wobei der Verteilerkanal über dem Sammelkanal im Bereich einer Sei tenwand des Zylinderblockes angeordnet und der Verteilerkanal über einen Zu führkanal mit einem ersten Kühlraum strömungsverbunden ist. Eine Zylinder kopfanschlussfläche des Zylinderblockes weist pro Zylinder zumindest eine vom ersten Kühlraum über einen Überströmkanal ausgehende Überströmöffnung zum Zylinderkopf und zumindest eine zum Sammelkanal führende Abflussöffnung für Kühlmittel aus dem Zylinderkopf auf, wobei die Überströmöffnung und die Ab flussöffnung auf verschiedenen Seiten einer Motorlängsebene angeordnet sind. Der erste Kühlraum ist mit einem in Richtung des Kurbelraumes anschließenden zweiten Kühlraum um die Zylinderlaufbuchse strömungsverbunden, welcher über zumindest eine Übertrittsöffnung mit dem Verteilerkanal verbunden ist.
Die AT 501 008 A2 offenbart eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Kühlmantel um die Zylinder im Kurbelgehäuse, mit Einzelzylinderköpfen mit zumindest zwei übereinander im Zylinderkopf angeordneten Kühlräumen, wobei der Kühlmantel des Kurbelgehäuses und der untere Kühlraum im Zylinderkopf über vier am Umfang des Zylinders gleichmäßig verteilte Übertrittsöffnungen pro Zylin der miteinander verbunden sind. Längs einer Kurbelgehäuseseitenwand ist ein Zu laufverteilerraum und ein Rücklaufsammelraum für das Kühlmittel angeordnet. Der Zulaufverteilerraum ist über zumindest einen Verbindungskanal pro Zylinder mit dem Kühlmantel des Kurbelgehäuses verbunden wobei jeder Verbindungskanal ra dial in den Kühlmantel einmündet. Der Rücklaufsammelraum ist mit dem unteren Kühlraum des Zylinderkopfes verbunden.
Insbesondere bei Großmotoren mit hoher Leistung ist eine ausreichende Wärme abfuhr aus thermisch hochbeanspruchten Bereichen von großer Relevanz, bei aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen aber nicht immer gewährleistet.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, bei einer Brennkraftmaschine der ein gangs genannten Art mit geringem Fertigungsaufwand eine bestmögliche und gleichmäßige Kühlung von thermisch hochbeanspruchten Bereichen zu ermögli chen.
Ausgehend von einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Blockkühlmantel einen dem Feuer deck zugewandten ersten Blockteilkühlmantel, in welchen der zweite Strömungs übertritt mündet, und einen von dem ersten Blockteilkühlmantel getrennten und auf einer vom Feuerdeck abgewandten Seite des ersten Blockteilkühlmantels an geordneten zweiten Blockteilkühlmantel aufweist, wobei der erste Blockkühlmantel mit dem zweiten Blockkühlmantel über zumindest einen in Bezug auf die Zylinder achse diametral zum zweiten Strömungsübertritt angeordneten dritten Strö mungsübertritt im Zylinderblock strömungsverbunden ist, und wobei der zweite Blockteilkühlmantel mit einem im Zylinderblock angeordneten Hauptablaufkanal verbunden ist.
Dadurch, dass der dritte Strömungsübertritt diametral zum zweiten Strömungs übertritt angeordnet ist, wird der erste Blockkühlmantel zwischen zwei diametral gegenüberliegenden Längsseiten des Zylinders durchströmt. Insbesondere in einer Ausführungsvariante der Erfindung, bei der der erste Blockteilkühlmantel die Zy linderlaufbuchse überwiegend - also um einen Umschlingungswinkel von mehr als 180° -, vorzugsweise vollständig umgibt, wird eine umfassende Umströmung der Zylinderlaufbuchse und eine effektive Wärmeabfuhr aus einem dem Zylinderkopf zugewandten oberen Bereich des Zylinders erzielt
Vorzugsweise sind der dritte Strömungsübertritt und der zweite Strömungsüber tritt auf verschiedenen Seiten der Motorlängsebene angeordnet. Dies ermöglich eine Umströmung der Zylinderlaufbuchse quer zur Motorlängsebene. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der dritte Strömungsübertritt auf der Einlass seite angeordnet ist
Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der erste Strömungsüber tritt - bezogen auf die Motorlängsebene - auf derselben Seite wie der Hauptzu laufkanal, vorzugsweise - in Richtung der Zylinderachse gesehen - über dem Hauptzuführkanal angeordnet ist. Das Kühlmittel strömt damit auf kürzestem Weg direkt in den ersten Kopfteilraum des Zylinderkopfes.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Hauptzulaufkanal - in Rich tung der Zylinderachse betrachtet - zwischen dem Hauptablaufkanal und einer Zy linderkopfdichtebene angeordnet ist. Dies ermöglicht eine konstruktiv kompakte Anordnung. Eine besonders gute Wärmeabfuhr lässt sich erzielen, wenn der Haupt ablaufkanal benachbart zum Hauptzulaufkanal auf der Auslassseite im Zylinder block angeordnet ist.
Bevorzugt ist der erste Strömungsübertritt - bezogen auf die Motorlängsebene - auf derselben Seite wie der zweite Strömungsübertritt angeordnet ist. Somit er folgt der Zulauf des Kühlmittels in den ersten Kopfteilkühlraum und der Ablauf des Kühlmittels aus dem zweiten Kopfteil kühl raum des Zylinderkopfes auf derselben Seite der Motorlängsebene, nämlich auf der Auslassseite.
Für eine optimale und gleichmäßige Kühlung der Zylinderlaufbuchse ist es vorteil haft, wenn die beiden Blockteilkühlräume bezogen auf die Zylinderachse überei nanderliegend angeordnet sind, wobei der erste Blockteilkühlmantel zwischen dem zweiten Blockteilkühlmantel und der Zylinderkopfdichtebene angeordnet ist. Dabei ist es günstig, wenn der erste Blockteilkühlmantel und/oder der zweite Blockteil kühlmantel die Zylinderlaufbüchse zumindest überwiegend, vorzugsweise vollstän dig umgibt/umgeben.
Um eine ausreichende Wärmeableitung aus den thermisch hochbelasteten Berei chen der Ventilbrücken zu gewährleisten sieht eine Ausführungsvariante der Erfin dung vor, dass der untere zweite Kopfteil kühl raum einen inneren Ringabschnitt um den zentralen Bauteil und einen äußeren Ringabschnitt - in Richtung der Zy linderachse betrachtet - im Bereich der Zylinderlaufbuchse aufweist, wobei der innere Ringabschnitt und der äußere Ringabschnitt über zumindest einen Radialka nal im Bereich einer Auslassventilbrücke und/oder im Bereich einer Einlass-/Aus- lassventilbrücke miteinander strömungsverbunden sind.
Eine besonders gute Kühlung des zentralen Bauteils lässt sich erzielen, wenn zu mindest ein Übertrittskanal im Zwischendeck den zentralen Bauteil ringförmig um gibt.
Die Brennkraftmaschine kann selbstzündend oder fremdzündend, vorzugsweise mit einer aktiven oder passiven Vorkammer - also mit einem sogenannten PCSI- Zylinderkopf (PCSI = pre-chamber spark ignition) - ausgebildet sein.
Der Zylinderkopf ist gemäß einer Ausführung der Erfindung als Einzelzylinderkopf ausgebildet. Prinzipiell steht aber einer Anwendung der Erfindung mit Mehrzylin derköpfen nichts im Wege.
Die beschriebene Aufgabe wird außerdem durch das eingangs genannte Verfahren zur Kühlung einer Brennkraftmaschine erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kühlmittel einem Hauptzulaufkanal im Zylinderblock auf der Auslassseite der Brennkraftmaschine zugeführt wird, von diesem über einen ersten Strömungs übertritt und einen Versorgungskanal in den ersten Kopfteil kühl raum geführt wird, wobei die Auslasskanäle umströmt und diese dabei gekühlt werden, und danach über zumindest einen Übertrittskanal im Bereich des zentralen Bauteils in den in neren Ringabschnitt des zweiten Kopfteilkühlraumes geführt wird, von diesem über zumindest einen Radialkanal im Bereich einer Auslassventilbrücke und/oder Aus- Iass-/Einlassventilbrücke in einen äußeren Ringabschnitt geführt wird, von diesem über den zumindest einen auf der Auslassseite angeordneten zweiten Strömungs übertritt in den ersten Blockteilkühlmantel geführt wird, das Kühlmittel unter Um strömen eines dem Feuerdeck zugewandten oberen Bereichs der Zylinderlauf buchse von der Auslassseite zur Einlassseite geführt wird, über einen dritten Strö mungsübertritt auf der Einlassseite in den zweiten Blockteilkühlmantel geführt und unter Umströmen eines dem Feuerdeck abgewandten unteren Bereiches der Zy linderlaufbuchse zu einem auf der Auslassseite des Zylinderblockes angeordneten Hauptablaufkanal geführt wird.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kühl mittel zwischen dem Einströmen in den ersten Kopfteilkühlraum und dem Abströ men durch den Hauptablaufkanal in zumindest vier quer zur Motorlängsrichtung verlaufenden Zügen durch den Kopfkühlraum und den Blockkühlmantel geführt wird, wobei vorzugsweise zumindest zwei Züge - insbesondere im Zylinderblock - die Motorlängsebene schneiden. Der Zylinderkopf und der Zylinderblock werden somit jeweils in zwei quer zur Motorlängsachse ausgerichteten Zügen durchströmt und damit optimal gekühlt. Als ein Zug wird hier eine im Wesentlichen durch gehende Wärmeübertragungsfläche zwischen zwei 180° Umleitungen des Strö mungsweges durch die Kopf- und Blockkühlräume bezeichnet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in den Figuren gezeigten nicht ein schränkenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. Darin zeigen schematisch:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einem Längsschnitt gemäß der Linie I-I in Fig. 2;
Fig. 2 den zweiten Kopfteilkühlraum in einem Schnitt gemäß der Linie II- II in Fig. 1; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Brennkraft maschine.
Die Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße flüssigkeitsgekühlte Brenn kraftmaschine 1 im Längsschnitt normal zu einer nicht weiter dargestellten Kur belwellenachse. Die Brennkraftmaschine 1, beispielsweise ein Großmotor, kann selbstzündend oder fremdzündend - beispielsweise mit PCSI (PCSI=pre-chamber spark ignition) ausgeführt sein.
Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Zylinderkopf 2 - beispielsweise einen Ein zelzylinderkopf - und einen Zylinderblock 3 auf, welche im Bereich eines Feuer decks 4 des Zylinderkopfes 2 miteinander verbunden sind. Fig. 3 zeigt in schema tischer Darstellung eine als Einzylinder ausgeführte erfindungsgemäße Brennkraft maschine 1 mit einem Zylinderkopf 2 und einem Zylinderblock 3.
Mit Bezugszeichen 5 ist eine Zylinderkopfdichtebene zwischen Zylinderkopf 2 und Zylinderblock 3 bezeichnet. Die Einlassseite 6 und die Auslassseite 7 der Brenn- kraftmaschine 1 sind auf verschiedenen Seiten einer durch die nicht weiter darge stellte Kurbelwelle und die Zylinderachse 8 aufgespannten Motorlängsebene 9 an geordnet.
Der beispielsweise als Einzelzylinderkopf ausgeführte Zylinderkopf 2 weist zwei Einlassventile 10 und zwei Auslassventile 11 auf, wobei Einlasskanäle 12 über die Einlassventile 10 und Auslasskanäle 13 über die Auslassventile 11 mit dem Brenn raum 14 strömungsverbindbar sind. Der Zylinderkopf 2 kann aber auch als Mehr zylinderkopf ausgebildet sein.
In der Fig. 1 sind die Kühlräume und Strömungswege des Kühlmittels im Zylinder kopf 2 und im Zylinderblock 1 zum Teil schematisch eingezeichnet. Dabei kommt ein sogenanntes Top-Down Kühlkonzept zum Einsatz. Unter einem solchen Kon zept wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung insbesondere verstanden, dass ein Kühlmittelfluss im Zylinderkopf 2 in Richtung des Zylinderblocks 3 bzw. des Feuerdecks 4 geführt wird. Mit anderen Worten wird Kühlmittel in einer Rich tung entlang der Zylinderachse 8 von einem vom Feuerdeck 4 bzw. dem Zylinder block 3 entfernten Bereich zum Feuerdeck 4 bzw. zu dem Zylinderblock 3 geführt, wodurch insbesondere eine hohe Kühlwirkung am thermisch stark belasteten Feu erdeck 4 erzielt werden kann.
Der das Top-Down Kühlkonzept aufweisende Zylinderkopf 2 weist einen Kopfkühl raum 15 mit einem oberen ersten Kopfteilkühlraum 16 und einem unteren zweiten Kopfteilkühlraum 17 auf, welche durch ein Zwischendeck 18 voneinander getrennt. Der obere erste Kopfteil kühl raum 16 ist also in einer Richtung entlang der Zylin derachse 8 gesehen weiter vom Zylinderblock 3 entfernt als der untere zweite Kopfteilkühlraum 17. Der obere erste Kopfteilkühlraum 16 und der untere zweite Kopfteilkühlraum 17 sind im Bereich eines zentralen Bauteils 19, welcher im Aus führungsbeispiel in einer im Zylinderkopf 2 angeordneten Aufnahmehülse 20 an geordnet ist, miteinander über zumindest einen Übertrittskanal 21 im Zwischen deck 18 strömungsverbunden sind. Der Begriff zentral ist hier insbesondere hin sichtlich der Zylinderachse 8 zu verstehen, so dass ein zentraler Bauteil 19 mög lichst nahe an bzw. in der Zylinderachse 8 angeordnet ist. Der Bauteil 19 kann - insbesondere im Falle einer Diesel-Brennkraftmaschine - durch eine Kraftstoffei n- spritzeinrichtung oder - im Falle einer Otto-Brennkraftmaschine - durch eine Vor kammerzündeinheit, gebildet sein.
Wie bei Zylinderköpfen 2 mit Top-Down Kühlkonzepten üblich, wird der Zylinder kopf 2 von oben - also einem dem Feuerdeck 4 des Zylinderkopfes 2 fernen Be reich - nach unten - also einem dem Feuerdeck 4 nahen Bereich - von Kühlmittel durchströmt. Das Kühlmittel wird dabei dem oberen ersten Kopfteilkühlraum 16 zugeführt, durchströmt unter Kühlung der Auslasskanäle 13 den ersten Kopfteil kühlraum 16 und gelangt über den nahe der Zylinderachse 8 im Bereich des zen tralen Bauteils 19 angeordneten Übertrittskanal 21 in den an das Feuerdeck 4 grenzenden unteren zweiten Kopfteilkühlraum 17, wobei das Kühlmittel von einem inneren Ringabschnitt 22 über einen Radialkanal 23 im Bereich der zwischen zwei Auslassventilen angeordneten Auslassventilbrücke 24, und optional auch über Ra dialkanäle 25 im Bereich der Einlass-/Auslassventilbrücken 26 zwischen Einlass- und Auslassventilen 10, 11 und/oder einen Radialkanal 27 zwischen den beiden Einlassventilen 10 in den äußeren Ringabschnitt 25 strömt. Fig. 2 zeigt die Form des zweiten Kopfteilkühlraumes 17 in einer Draufsicht in Richtung der Zylinder achse (die Bildebene ist parallel zur Zylinderkopfdichtebene 5), wobei die Lage der Einlassventile 10 und Auslassventile 11 angedeutet ist. Durch die Strömung vom inneren Ringabschnitt 22 über die Radialkanäle 23, 25, 27 zum äußeren Ringab schnitt 28 des zweiten Kopfteilkühlraumes 17 wird eine optimale Kühlung um die Auslassventilsitze erreicht.
Der Zylinderblock 3 weist einen oberen ersten Blockteilkühlmantel 29 und einen unteren zweiten Blockteilkühlmantel 30 rund um die Zylinderlaufbuchse 31 auf, welche trocken oder nass ausgeführt sein kann. Der erste Blockteilkühlmantel 29 ist dabei zwischen dem zweiten Blockteilkühlmantel 30 und der Zylinderkopfdicht ebene 5 angeordnet. In ihrer Anordnung an der Zylinderlaufbuchse 31 sind der erste Blockteilkühlmantel 29 und der zweite Blockteilkühlmantel 30 voneinander getrennt. Mit anderen Worten sind an der Zylinderlaufbuchse 31 ein erster Block teilkühlmantel 29 und zweiter Blockteilkühlmantel 30 vorgesehen, die entlang der Zylinderlaufbuchse 31 voneinander getrennt sind, wobei der zweite Blockteilkühl mantel 30 an einer vom Feuerdeck 4 abgewandten Seite des ersten Blockteilkühl mantels 29 angeordnet ist. Weiters ist in den Zylinderblock 3 auf der Auslassseite 7 ein Hauptzulaufkanal 32 und ein Hauptablaufkanal 33 für Kühlmittel integriert, wobei der Hauptzulaufkanal 32 zwischen dem Hauptablaufkanal 33 und der Zylin derkopfdichtebene 5 angeordnet ist.
Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zylinderlaufbuchse 31 nass ausgeführt, wobei zwischen der Zylinderlaufbuchse 31 und dem Zylinderblock 3 zwei getrennte Ringräume 29a, 30a ausgebildet sind, welche die ersten und zwei ten Blockteilkühlräume 29, 30 bilden. Die Zylinderlaufbuchse 31 weist dabei einen Bund 31a mit Dichtungsringen 40, auf, welche an einer Gegenfläche des Zylinder blocks 3 dicht anliegen und somit einen flüssigkeitsdichten Trennbereich 42 zwi schen dem ersten Blockteilkühlmantel 29 und dem zweiten Blockteilkühlmantel 30 bilden. Der Hauptzulaufkanal 32 ist übereinen ersten Strömungsübertritt 34 im Feuerdeck 4 des Zylinderkopfes 2 und einen Versorgungskanal 35 mit dem ersten Kopfteil kühlraum 16 strömungsverbunden. Der zweite Kopfteilkühlraum 17 ist über einen zweiten Strömungsübertritt 36 im Feuerdeck 4 mit dem ersten Blockteilkühlmantel 29 verbunden. Der zweite Blockteilkühlmantel 30 ist mit dem Hauptablaufkanal 33 verbunden. Der erste Blockteilkühlmantel 29 ist mit dem zweiten Blockteilkühl mantel 30 über einen dritten Strömungsübertritt 36 verbunden. Der dritte Strö mungsübertritt 37 verläuft dabei abgesetzt von der Zylinderlaufbuchse 31 im Zy linderblock 3.
Der erste Strömungsübertritt 34, der zweite Strömungsübertritt 36, der Hauptzu laufkanal 32 und der Hauptablaufkanal 33 sind auf der Auslassseite 7 angeordnet, der dritte Strömungsübertritt 37 ist im Wesentlichen diametral zum zweiten Strö mungsübertritt 36 - bezogen auf die Zylinderachse 8 - angeordnet.
Das flüssige Kühlmittel wird der Brennkraftmaschine 1 über den Hauptzulaufkanal 31 im Zylinderblock 3 auf der Auslassseite 7 der Brennkraftmaschine 1 zugeführt. Von diesem Hauptzulaufkanal 32 wird das Kühlmittel über den ersten Strömungs übertritt 34 und den beispielsweise parallel zur Zylinderachse 8 ausgebildeten Ver sorgungskanal 35 in den oberen ersten Kopfteil kühl raum 16 geführt, wobei die Auslasskanäle 13 umströmt und diese dabei gekühlt werden. Danach wird das Kühlmittel über zumindest den beispielsweise ringförmigen Übertrittskanal 21 im Bereich des zentralen Bauteils 19 in den inneren Ringabschnitt 22 des unteren zweiten Kopfteilkühlraumes 17 geführt und von diesem über zumindest einen Ra dialkanal 23 im Bereich der Auslassventilbrücke 24 zwischen zweier Auslassventile 11 und/oder im Bereich zumindest einer Auslass-/Einlassventilbrücke 26 zwischen einem Auslassventil 11 und einem Einlassventil 10 in den äußeren Ringabschnitt 28 im Bereich des Zylinderrandes 38 des Zylinders 39 geführt. Von dem äußeren Ringabschnitt 28 wird das Kühlmittel über den auf der Auslassseite 7 angeordneten zweiten Strömungsübertritt 36 in den die Zylinderlaufbuchse 31 mantelartig um gebenden oberen ersten Blockteilkühlmantel 29 des Zylinderblockes 3 geführt wird und unter Umströmen des der Zylinderkopfdichtebene 5 benachbarten oberen Be reichs der Zylinderlaufbuchse 31 von der Auslassseite 7 zur Einlassseite 6 geführt. Über den auf der Einlassseite 6 zwischen dem ersten Blockteilkühlmantel 29 und dem zweiten Blockteilkühlmantel 30 angeordneten dritten Strömungsübertritt 37 wird das Kühlmittel in den die Zylinderlaufbuchse 31 mantelartig umgebenden un teren zweiten Blockteilkühlmantel 30 geführt und unter Umströmen des unteren Bereiches der Zylinderlaufbuchse 31 zu dem auf der Auslassseite 7 des Zylinder blockes 3 angeordneten Hauptablaufkanal 33 geführt, von welchem das Kühlmittel aus der Brennkraftmaschine 1 abgeleitet und beispielsweise einem nicht weiter dargestellten Kühlmittelkühler zugeführt wird. Der erste Blockteilkühlmantel 29 und der zweite Blockteilkühlmantel 30 werden hintereinander (seriell) durch strömt. Der dritte Strömungsübertritt 37 kann beispielsweise durch einen im Zy linderblock 3 angeordneten Überströmkanal gebildet sein.
Das Kühlmittel wird somit zwischen dem Einströmen in den oberen ersten Kopf teilkühlraum 16 und dem Abströmen durch den Hauptablaufkanal 33 in zumindest mehreren - beispielsweise vier - quer zur Motorlängsebene 9 verlaufenden Zügen Sl, S2, S3, S4 durch den Kopfkühlraum 16 und den Blockkühlmantel 41 geführt, wobei zumindest die beiden Züge S3, S4 im Zylinderblock 3 die Motorlängsebene 9 schneiden. Ein Zug bezeichnet hier eine im Wesentlichen durchgehende Wärme übertragungsfläche zwischen zwei 180° Umleitungen des Strömungsweges durch die Kopf- 15 und Blockkühlräume 41.
Auf diese Weise wird eine effiziente Kühlung von thermisch kritischen Bereichen sowohl im Zylinderkopf 2 als auch im Zylinderblock 3 erreicht.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1), insbesondere Großmotor, mit einer Einlassseite (6) und einer Auslassseite (7), welche auf verschiedenen Seiten einer durch eine Zylinderachse (8) und eine Kurbelwellenachse aufge spannten Motorlängsebene (9) angeordnet sind, mit einem ein Top-Down Kühlkonzept aufweisenden Zylinderkopf (2) mit einem an einen Zylinderblock (3) grenzenden Feuerdeck (4) und einem Kopfkühlraum (15) mit einem vom Feuerdeck (4) beabstandeten ersten Kopfteil kühl raum (16) und einem an das Feuerdeck (4) des Zylinderkopfes (2) grenzenden zweiten Kopfteil kühl raum (17), welcher durch ein Zwischendeck (18) vom ersten Kopfteilkühlraum (16) getrennt ist, wobei der erste Kopfteil kühl raum (16) und der zweite Kopfteil kühlraum (17) zumindest im Bereich eines zentralen Bauteils (19) miteinan der über zumindest einen Übertrittskanal (21) im Zwischendeck (18) strö mungsverbunden sind, mit einem im Zylinderblock (3) angeordneten Haupt zulaufkanal (32), welcher über einen ersten Strömungsübertritt (34) im Feu erdeck (4) des Zylinderkopfes (2) und einen Versorgungskanal (35) mit dem ersten Kopfteilkühlraum (16) verbunden ist, mit zumindest einem mit dem zweiten Kopfteilkühlraum (17) über zumindest einen zweiten Strömungs übertritt (36) im Feuerdeck (4) des Zylinderkopfes (2) strömungsverbunde nen Blockkühlmantel (41), welcher eine Zylinderlaufbuchse (31) zumindest teilweise umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Blockkühlmantel (41) einen dem Feuerdeck (4) zugewandten ersten Blockteilkühlmantel (29), in welchen der zweite Strömungsübertritt (36) mündet, und einen von dem ersten Blockteilkühlmantel (29) getrennten und auf einer vom Feuerdeck (4) abgewandten Seite des ersten Blockteilkühlmantels (29) angeordneten zwei ten Blockteilkühlmantel (30) aufweist, wobei der erste Blockkühlmantel (29) mit dem zweiten Blockkühlmantel (30) über zumindest einen in Bezug auf die Zylinderachse (8) diametral zum zweiten Strömungsübertritt (36) angeord neten dritten Strömungsübertritt (37) strömungsverbunden ist, und wobei der zweite Blockteilkühlmantel (30) mit einem im Zylinderblock (2) angeord neten Hauptablaufkanal (33) verbunden ist.
2. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Strömungsübertritt (37) und der zweite Strömungsübertritt (36) auf verschiedenen Seiten der Motorlängsebene (9) angeordnet sind.
3. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strömungsübertritt (34) - bezogen auf die Motorlängsebene (9) - auf derselben Seite wie der Hauptzulaufkanal (32), vorzugsweise auf der Auslassseite (7), angeordnet ist.
4. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strömungsübertritt (34) - bezogen auf die Motorlängsebene (9) - auf derselben Seite wie der zweite Strömungsübertritt (36), vorzugsweise auf der Auslassseite (7), angeordnet ist.
5. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptzulaufkanal (32) zwischen dem Hauptablauf kanal (33) und einer Zylinderkopfdichtebene (5) angeordnet ist.
6. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Blockteilkühlräume (29, 30) - bezogen auf die Zylinderachse (8) - übereinanderliegend angeordnet sind, wobei der erste Blockteilkühlmantel (29) zwischen dem zweiten Blockkühlmantel (30) und einer Zylinderkopfdichtebene (5) angeordnet ist.
7. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Strömungsübertritt (37) auf der Einlassseite (6) angeordnet ist.
8. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptablaufkanal (33) benachbart zum Hauptzu laufkanal (32) auf der Auslassseite (7) im Zylinderblock (3) angeordnet ist.
9. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strömungsübertritt (34) und/oder der zweite Strömungsübertritt (36) auf der Auslassseite (7) angeordnet ist/sind.
10. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kopfteilkühlraum (17) einen inneren Ringab schnitt (22) um den zentralen Bauteil (19) und einen äußeren Ringabschnitt (28) - in Richtung der Zylinderachse (8) betrachtet - im Bereich des Zylin derlaufbuchse (31) aufweist, wobei der innere Ringabschnitt (22) und der äußere Ringabschnitt (28) über zumindest einen Radialkanal (23, 25) im Be reich zumindest einer Auslassventilbrücke (24) und/oder im Bereich zumin dest einer Einlass-/Auslassventilbrücke (26) miteinander strömungsverbun den sind.
11. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Übertrittskanal (21) im Zwischendeck (18) ringförmig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Übertrittskanal (21) im Zwischendeck (18) den zentralen Bauteil (19) ringförmig umgibt.
12. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (2) als Einzelzylinderkopf ausgebildet ist.
13. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) selbstzündend oder fremd zündend - insbesondere mit einer aktiven oder passiven Vorkammer - aus gebildet ist.
14. Verfahren zum Kühlen einer Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprü che 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel einem Haupt zulaufkanal (32) im Zylinderblock (3) auf der Auslassseite (7) der Brennkraft maschine (1) zugeführt wird, von diesem über einen ersten Strömungsüber tritt (34) und einen Versorgungskanal (34) in den ersten Kopfteilkühlraum (16) geführt wird, wobei die Auslasskanäle (13) umströmt und diese dabei gekühlt werden, und danach über zumindest einen Übertrittskanal (21) im Bereich eines zentralen Bauteils (19) in den inneren Ringabschnitt (22) des zweiten Kopfteilkühlraumes (17) geführt wird, von diesem über zumindest einen Radialkanal (23) im Bereich einer Auslassventilbrücke (24) und/oder einer Auslass-/Einlassventilbrücke (26) in einen äußeren Ringabschnitt (28) geführt wird, von diesem über den zumindest einen auf der Auslassseite (7) angeordneten zweiten Strömungsübertritt (36) in den ersten Blockteilkühl mantel (29) geführt wird, das Kühlmittel unter Umströmen eines dem Feuer deck (4) zugewandten oberen Bereichs der Zylinderlaufbuchse (31) von der Auslassseite (7) zur Einlassseite (6) geführt wird, über einen dritten Strö mungsübertritt (37) auf der Einlassseite (6) in den zweiten Blockteilkühlman tel (30) geführt und unter Umströmen eines dem Feuerdeck (4) abgewandten unteren Bereiches der Zylinderlaufbuchse (31) zu einem auf der Auslassseite (7) des Zylinderblockes (3) angeordneten Hauptablaufkanal (33) geführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmit tel zwischen dem Einströmen in den ersten Kopfteil kühl raum (16) und dem Abströmen durch den Hauptablaufkanal (33) in zumindest vier quer zur Mo torlängsebene (9) verlaufenden Zügen (Sl, S2, S3, S4) durch den Kopfkühl raum (15) und den Blockkühlmantel (41) geführt wird, wobei vorzugsweise zumindest zwei Züge (S3, S4) - insbesondere im Zylinderblock (3) - die Mo torlängsebene (9) schneiden.
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