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Die Erfindung betrifft einen Zylinderblock für eine wassergekühlte Brennkraftmaschine, mit zumindest einem jeweils zwischen zwei Zylindern eingegossenen hohlen Einlegeteil, welcher einen Kühlwasserdurchgang zwischen den seitlichen Kühlwassermänteln bildet, wobei der Kühlwasserdurchgang durch eine Trennwand im Bereich der Längsmittelebene in zumindest einen oberen und einen unteren, in Richtung der Zylinderachse übereinander angeordneten Kühlwasserkanal geteilt ist.
Ein Zylinderblock mit einem hohlen Einlegeteil der eingangs genannten Art ist aus der DE 42 02 444 Al bekannt.
Gegossene Einlegeteile zwischen den Zylindern werden bei bezüglich der Länge minimierten Zylinderblöcken verwendet, bei denen trotz minimalem Abstand zwischen den Zylinderbohrungen eine gute Kühlung der Zylinder erreicht werden soll. Um zu verhindern, dass sich die Wände des Einlegeteiles aufgrund der intensiven Wärme beim Giessen des Zylinderblockes verformen, ist die Mitte einer Wand des bekannten Einlegeteiles konvex ausgebildet und mit der gegenüberliegenden Wand durch Punktschweissen verbunden. Der Kühlwasserdurchgang wird dadurch in zwei Kühlwasserkanäle mit gleichem Querschnitt geteilt. Es hat sich gezeigt, dass bei diesem bekannten Zylinderblock mit Einlegeteil die Kühlung im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens nicht ausreicht.
Eingegossene hohle Einlegeteile, die einen Kühlwasserdurchgang bilden, sind weiters aus den japanischen Veröffentlichungen JP 63-253156 A, JP 57-65836 A und JP 53-147122 A bekannt. Eine Querteilung des Kühlwasserdurchganges ist aber nicht vorgesehen.
Zylinderblöcke von Brennkraftmaschinen mit Kanälen, die vom Kühlwasserdurchgang zum Zylinderkopf führen, sind ferner aus der EP 0 223 158 Al und der US 4 850 312 A bekannt.
Diese Zylinderköpfe weisen allerdings keinen Einlegeteil auf und müssen daher mit relativ grossem Abstand zwischen den Zylinderbohrungen ausgeführt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und bei einem Zylinderblock der eingangs genannten Art eine bessere Kühlung der Zylinder, insbesondere im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens, zu erreichen.
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Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Trennwand eine vorzugsweise konkav geformte Strömungsumlenkfläche aufweist, welche mindestens einen Teil des quer durchfliessenden Kühlwassers in Richtung Zylinderkopfebene ablenkt.
Dadurch wird auch der obere, dem Zylinderkopf zugewandte Teil des Zylinderblockes zwischen den Zylindern ausreichend gekühlt.
Die Strömungsumlenkfläche kann in einfacher Weise durch seitliche Eindellungen des Einlegeteiles gebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Oberseite des Kühlwasserdurchganges konkav geformt ist und vorzugsweise im höchsten Bereich zum Zylinderkopf führende Entdampfungskanäle vorgesehen sind.
Die nach oben umgelenkte Strömung wird dabei nach Passieren der Strömungsumlenkfläche wieder nach unten gelenkt. Durch die Entdampfungskanäle können stationäre Gasblasen vermieden werden.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen dem oberen und dem unteren Kühlwasserkanal in der Trennwand ein von der Strömungsumlenkfläche ausgehender mittiger Kühlwasserkanal vorgesehen ist. Dies bewirkt eine bessere Wasserströmung im Einlegeteil, wodurch die im Bereich des oberen Totpunktes eingebrachte Wärme besser an das Kühlwasser abgeführt werden kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Einlegeteil aus zwei entlang einer Normalebene auf die Kurbelwellenachse miteinander stumpf verschweissten Hälften besteht. Dadurch können Spannungskonzentrationen im Randbereich des Einlegeteiles infolge der Wärmeeinwirkung beim Giessen des Zylinderkopfes vermieden werden.
Eine optimale Kühlung des oberen Bereiches des Zylinderkopfes wird besonders dann erreicht, wenn der Querschnitt des unteren Kühlwasserkanales kleiner ist als der Querschnitt des oberen Kühlwasserkanales. Weiters kann durch entsprechende Formgebung auch die Geschwindigkeit des Kühlmediums erhöht und die Wärmeabfuhr zusätzlich verbessert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass Eintritts- und Austrittsseite des Einlegeteiles in Zylinderachsrichtung gesehen schwalbenschwanzförmig aufgeweitet sind. Die Aufweitung des Einlegeteiles am Eintritt und am Austritt bewirkt einerseits
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eine bessere Kühlmittelzu-und-abströmung. Andererseits dienen die Aufweitungen der Ein-und Austrittsöffnungen als Abstützung der oberen Wassermantelkernhälfte gegen den ferrostatischen Druck des Gusseisen beim Gussvorgang, wodurch ein Kernversatz verhindert wird. Kurbelgehäuse der genannten Bauart werden, meist aus Kostengründen, liegend gegossen.
Zur Reduzierung von Zylinderverzügen ist es weiters vorteilhaft, wenn der Einlegeteil im Bereich der seitlichen Eindellungen zumindest eine durchgehende Querbohrung aufweist.
Dadurch können zwei benachbarte Zylinder durch einen die Bohrung durchdringenden Steg zusammengegossen werden, wodurch eine Strukturverstifung erreicht wird.
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf nach der Linie I-I in Fig. 2, Fig. 2 eine Detailansicht des erfindungsgemässen Einlegeteiles im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 3, Fig. 3 einen Schnitt durch den erfindungsgemässen Zylinderblock nach der Linie III-III in Fig. 1, Fig. 4 das erfindungsgemässe Einlegeteil in einer zweiten Ausführungsvariante im Längsschnitt, Fig. 5 diesen Einlegeteil im Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4, Fig. 6 das erfindungsgemässe Einlegeteil in einer weiteren Ausführungsform im Längsschnitt und Fig. 7 diesen Einlegeteil im Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6.
Funktionsgleiche Teile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Im Zylinderblock 1 der Brennkraftmaschine ist zwischen zwei benachbarten Zylindern 2 der Einlegeteil 3 eingegossen. Der Einlegeteil 3 besteht aus zwei Hälften 3a und 3b, welche in einer Normalebene 4 auf die Kurbelwellenachse 5' miteinander stumpf verschweisst sind. Im Bereich der Motorlängsebene 5 weisen die beiden Hälften 3a und 3b des Einlegeteiles 3 eine durch eine Eindellung gebildete Trennwand 6 auf, welche den Kühlwasserdurchgang 7 in einen oberen und einen unteren Kühlwasserkanal 8 und 9 trennt. Die durch den Pfeil 10 angedeutete Kühlwasserströmung wird dabei in Teilströme 11 und 12 aufgeteilt. Teilquerschnitte der Kühlwasserkanäle 8 und 9 sind mit Al und A2 bezeichnet. Im Bereich der Trennwand 6 sind die beiden Hälften 3a und 3b miteinander punktverschweisst, was mit Bezugszeichen 13 angedeutet ist.
Die durch die Trennwand 6 gebildete Strömungsumlenkfläche 14 bewirkt, dass ein Teil-
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strom 12 des Kühlwassers nach oben in Richtung Zylinderkopfebene 15 umgelenkt wird. Der Einlegeteil 3 ist in seinem oberen Bereich 16 konkav geformt, wodurch die nach oben abgelenkte Strömung 12 nach Passieren der Strömungsumlenkflä- che 14 wieder nach unten gelenkt wird. Im höchsten Bereich 16 des Einlegeteiles 3 sind Entdampfungskanäle 17 vorgesehen, welche den Kühlwasserdurchgang 7 mit dem nicht weiter dargestellten Zylinderkopf verbinden. Die Entdampfungskanäle 17 können durch Bohrungen gebildet sein, sie können aber prinzipiell auch vorgeformt sein, was allerdings einen grösseren Zylinderabstand erforderlich macht. Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen einfach ausgeführten Einlegeteil 3 mit einer durchgehenden Trennwand 6.
Eine besonders gute Kühlung wird erreicht, wenn in der Trennwand 6 zwischen dem oberen Kühlwasserkanal 8 und dem unteren Kühlwasserkanal 9 ein weiterer mittlerer Kühlwasserkanal 18 vorgesehen ist, wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Der Strömungsquerschnitt A3 im oberen Kühlwasserkanal 8 ist vorteilhafterweise grösser ausgebildet als der Strömungsquerschnitt A2 des unteren Kühlwasserkanals 9. Bei Ausbildung eines mittleren Kühlwasserkanals 18 sollte der Strömungsquer- schnitt A vor Eintritt in den mittleren Kühlwasserkanal 18 grösser sein als der Strömungsquerschnitt A3 im konkaven Bereich 16 des Einlegeteiles 3.
Vorteilhafterweise wird als Schweissnaht zwischen den beiden Hälften 3a und 3b eine Stumpfnaht verwendet, wie durch Bezugszeichen 20 angedeutet ist. Dadurch kann vermeiden werden, dass es im Umfangsbereich zu unerwünschten Spannungskonzentrationen kommt, welche im Falle einer Abbrandnaht einer abgedrückten und verschweissten Aussenumrandung des Einlegeteiles 3 auftreten würden.
In der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Einlegeteil 3 im Bereich der Trennwand 6 eine beispielsweise gestanzte Querbohrung 19 auf. Dadurch bildet sich beim Giessvorgang ein Steg 19 des Zylinderblockes 1 zwischen zwei benachbarten Zylindern 2 aus, welche eine zusätzliche Versteifung bewirken.
Die Eintrittsseite 21 und die Austrittsseite 22 des Einlegeteiles 3 sind, in Richtung der Zylinderachse 23 gesehen, schwalbenschwanzförmig aufgeweitet. Dadurch wird einerseits eine bessere Kühlmittelzu-und-abströmung und anderer-
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seits eine Abstützung der oberen Wassermantelkernhälfte gegen den ferrostatischen Druck des Gusseisen beim Gussvorgang erreicht, wenn-wie dies bei Zylinderblöcken der eingangs genannten Art üblich ist-das Kurbelgehäuse aus Kostengründen liegend gegossen wird.
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The invention relates to a cylinder block for a water-cooled internal combustion engine, with at least one hollow insert cast between two cylinders, which forms a cooling water passage between the lateral cooling water jackets, the cooling water passage through a partition in the region of the longitudinal median plane in at least an upper and a lower, in the direction the cylinder axis is arranged one above the other cooling water channel.
A cylinder block with a hollow insert of the type mentioned is known from DE 42 02 444 Al.
Cast inserts between the cylinders are used in the case of cylinder blocks which are minimized in length and in which, despite the minimal distance between the cylinder bores, good cooling of the cylinders is to be achieved. In order to prevent the walls of the insert from deforming due to the intense heat during the casting of the cylinder block, the center of one wall of the known insert is convex and connected to the opposite wall by spot welding. The cooling water passage is divided into two cooling water channels with the same cross-section. It has been shown that in this known cylinder block with an insert, the cooling in the region of the top dead center of the piston is not sufficient.
Potted hollow inserts, which form a cooling water passage, are also known from Japanese publications JP 63-253156 A, JP 57-65836 A and JP 53-147122 A. A transverse division of the cooling water passage is not provided.
Cylinder blocks of internal combustion engines with channels that lead from the cooling water passage to the cylinder head are also known from EP 0 223 158 Al and US Pat. No. 4,850,312.
However, these cylinder heads have no insert and must therefore be carried out with a relatively large distance between the cylinder bores.
The object of the invention is to avoid these disadvantages and to achieve better cooling of the cylinders in a cylinder block of the type mentioned at the outset, in particular in the region of the top dead center of the piston.
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According to the invention, this is achieved in that the partition wall has a preferably concavely shaped flow deflecting surface which deflects at least part of the cooling water flowing transversely in the direction of the cylinder head plane.
As a result, the upper part of the cylinder block between the cylinders facing the cylinder head is sufficiently cooled.
The flow deflecting surface can be formed in a simple manner by lateral indentations in the insert.
In a preferred embodiment of the invention it is provided that the top of the cooling water passage is concave and preferably in the highest area leading evaporation channels are provided.
The flow deflected upward is directed downward again after passing through the flow deflecting surface. Stationary gas bubbles can be avoided through the evaporation channels.
In a further embodiment of the invention it can be provided that between the upper and the lower cooling water channel in the partition there is a central cooling water channel starting from the flow deflecting surface. This results in a better water flow in the insert, whereby the heat introduced in the area of the top dead center can be better dissipated to the cooling water.
It is preferably provided that the insert part consists of two halves butt-welded together along a normal plane to the crankshaft axis. As a result, stress concentrations in the edge region of the insert as a result of the action of heat when casting the cylinder head can be avoided.
Optimal cooling of the upper area of the cylinder head is achieved particularly when the cross section of the lower cooling water channel is smaller than the cross section of the upper cooling water channel. Furthermore, the speed of the cooling medium can be increased by appropriate shaping and the heat dissipation can also be improved.
In a particularly preferred embodiment variant of the invention, it is provided that the inlet and outlet sides of the insert are widened in a dovetail shape when viewed in the direction of the cylinder axis. The expansion of the insert at the inlet and at the outlet causes on the one hand
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a better coolant inflow and outflow. On the other hand, the widening of the inlet and outlet openings serve to support the upper half of the water jacket core against the ferrostatic pressure of the cast iron during the casting process, thereby preventing core misalignment. Crankcases of the type mentioned are cast horizontally, mostly for cost reasons.
To reduce cylinder distortion, it is also advantageous if the insert part has at least one continuous transverse bore in the region of the side indentations.
As a result, two adjacent cylinders can be cast together by means of a web that penetrates the bore, thereby achieving structural reinforcement.
The invention is explained in more detail with reference to the figures. 1 shows a section through a cylinder head according to line II in FIG. 2, FIG. 2 shows a detailed view of the insert part according to the invention in section along line II-II in FIG. 3, FIG. 3 shows a section through the cylinder block according to the invention the line III-III in Fig. 1, Fig. 4, the insert according to the invention in a second embodiment in longitudinal section, Fig. 5 shows this insert in section along the line VV in Fig. 4, Fig. 6, the insert according to the invention in a further embodiment in Longitudinal section and Fig. 7 this insert in section along the line VII-VII in Fig. 6th
Functionally identical parts are provided with the same reference symbols in the design variants.
In the cylinder block 1 of the internal combustion engine, the insert 3 is cast between two adjacent cylinders 2. The insert 3 consists of two halves 3a and 3b, which are butt-welded to one another in a normal plane 4 on the crankshaft axis 5 '. In the area of the engine longitudinal plane 5, the two halves 3a and 3b of the insert 3 have a partition 6 formed by an indentation which separates the cooling water passage 7 into an upper and a lower cooling water channel 8 and 9. The cooling water flow indicated by arrow 10 is divided into partial flows 11 and 12. Partial cross sections of the cooling water channels 8 and 9 are designated Al and A2. In the area of the partition 6, the two halves 3a and 3b are point-welded to one another, which is indicated by reference number 13.
The flow deflecting surface 14 formed by the partition wall 6 causes a partial
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Stream 12 of the cooling water is deflected upward in the direction of the cylinder head level 15. The insert 3 is concavely shaped in its upper region 16, as a result of which the upwardly deflected flow 12 is directed downwards again after passing through the flow deflection surface 14. In the highest area 16 of the insert 3, evaporation channels 17 are provided, which connect the cooling water passage 7 with the cylinder head, not shown. The evaporation channels 17 can be formed by bores, but in principle they can also be preformed, which however requires a larger cylinder spacing. 1 to 3 show a simple insert 3 with a continuous partition 6.
Particularly good cooling is achieved if a further middle cooling water channel 18 is provided in the partition 6 between the upper cooling water channel 8 and the lower cooling water channel 9, as shown in FIGS. 4 and 5. The flow cross section A3 in the upper cooling water channel 8 is advantageously larger than the flow cross section A2 of the lower cooling water channel 9. When a central cooling water channel 18 is formed, the flow cross section A before entering the central cooling water channel 18 should be larger than the flow cross section A3 in the concave region 16 of the Insert 3.
A butt seam is advantageously used as the weld seam between the two halves 3a and 3b, as indicated by reference number 20. It can thereby be avoided that undesirable stress concentrations occur in the circumferential area, which would occur in the event of a burn-off seam of a pressed and welded outer border of the insert 3.
In the exemplary embodiment shown in FIGS. 6 and 7, the insert 3 has, for example, a punched transverse bore 19 in the region of the partition 6. As a result, during the casting process, a web 19 of the cylinder block 1 is formed between two adjacent cylinders 2, which bring about additional stiffening.
The inlet side 21 and the outlet side 22 of the insert 3 are, seen in the direction of the cylinder axis 23, widened in a dovetail shape. This results in a better coolant inflow and outflow on the one hand and
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on the one hand, a support of the upper half of the water jacket core against the ferrostatic pressure of the cast iron is achieved during the casting process if, as is customary for cylinder blocks of the type mentioned at the outset, the crankcase is cast horizontally for reasons of cost.