AT528746B1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1), insbesondere wasserstoffbetriebene Brennkraftmaschine (1), mit zumindest einem Zylinder (3), mit einem Zylinderkopf (5) mit zumindest einem oberen Teilkühlraum (10) und zumindest einem unteren Teilkühlraum (11), die durch ein Zwischendeck (12) voneinander getrennt sind, mit zumindest einer das Zwischendeck (12) durchdringenden Aufnahmehülse (9) zur Aufnahme eines in einen Brennraum (8) mündenden Bauteils, insbesondere einer Zündkerze, wobei die Aufnahmehülse (9) im Zylinderkopf (5) fest verankert ist, wobei im Bereich der Aufnahmehülse (9) zumindest ein Überströmkanal (15, 16) zwischen den beiden Teilkühlräumen (10, 11) angeordnet ist, um dem Kühlmittel zu ermöglichen von einem Teilkühlraum (10; 11) in den anderen Teilkühlraum (11; 10) zu strömen. Um die Kühlung von thermisch kritischen Bereichen der Aufnahmehülse zu verbessern, ist vorgesehen, dass die Aufnahmehülse (9) zumindest im Bereich des Zwischendecks (12) einen Überströmbereich (17) aufweist, wobei im Überströmbereich (17) zwischen einem inneren Wandbereich (92) und einem äußeren Wandbereich (93) der Aufnahmehülse (9) zumindest ein im Wesentlichen in Richtung einer fiktiven Drehachse (9a) der Aufnahmehülse (9) verlaufender erster Überströmkanal (10) angeordnet ist, wobei vorzugsweise mehrere erste Überströmkanäle (10) in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt in dem Überströmbereich (17) angeordnet sind.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere wasserstoffbetriebene Brennkraftmaschine, mit zumindest einem Zylinder, mit einem Zylinderkopf mit zumindest einem oberen Teilkühlraum und zumindest einem unteren Teilkühlraum, die durch ein Zwischendeck voneinander getrennt sind, mit zumindest einer das Zwischendeck durchdringenden Aufnahmehülse zur Aufnahme eines in einen Brennraum mündenden Bauteils, insbesondere einer Zündkerze, wobei die Aufnahmehülse im Zylinderkopf fest verankert ist, wobei im Bereich der Aufnahmehülse zumindest ein Überströmkanal zwischen den beiden Teilkühlräumen angeordnet ist, um dem Kühlmittel zu ermöglichen von einem Teilkühlraum in den anderen Teilkühlraum zu strömen, wobei die Aufnahmehülse zumindest im Bereich des Zwischendecks einen Überströmbereich aufweist, wobei im Überströmbereich zwischen einem inneren Wandbereich und einem äußeren Wandbereich der Aufnahmehülse zumindest ein im Wesentlichen in Richtung einer fiktiven Drehachse der Aufnahmehülse verlaufender erster Überströmkanal angeordnet ist, wobei vorzugsweise mehrere erste Überströmkanäle in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt in dem Überströmbereich angeordnet sind.

[0002] Aufnahmehülsen werden für den Einbau von Bauteilen wie Injektoren oder Zündkerzen durch kühlflüssigkeitsführende Bereiche im Zylinderkopf verwendet. Diese ermöglichen eine gezielte Kühlmittelführung sowie einen trockenen Bereich zur Aufnahme des Bauteils.

[0003] Um die hohen Temperaturen im Zylinderkopf in dem für das Material ertragbaren Bereich zu halten ist es üblich den Zylinderkopf über Kühlräume zu kühlen. Dazu ist es vorgesehen, dass das Kühlmittel den Zylinderkopf entweder von einem Kurbelgehäuse kommend vom unteren zweiten Teilkühlraum zum oberen ersten Teilkühlraum durchströmt oder vom oberen ersten Teilkühlraum zum unteren zweiten Teilkühlraum durchströmt, was auch als Top-Down-Cooling bezeichnet wird.

[0004] Derartige Anordnungen sind beispielsweise aus der AT 510 857 B1 bekannt. Darin ist eine Überströmöffnung um einen Aufnahmebutzen für eine Zündkerze oder eine Einspritzdüse, die bis in den Brennraum reicht, gezeigt. Dabei ist die Überströmöffnung durch die Kontur des Zwischendecks vorgegeben und durch die Möglichkeiten der Fertigung begrenzt. Vor allem eine Nachbearbeitung des Zwischendecks nach dem Guss ist nicht mehr einfach möglich. Dadurch ist die Kühlung von thermisch kritischen Bereichen, vor allem um den Aufnahmebutzen, erschwert. Die Strömungen und die Kühlung des Aufnahmebutzens hängen von der Geometrie der Öffnung im Zwischendeck ab.

[0005] Auch aus der DE 10 2005 031 243 B4 ist ein ähnlicher Zylinderkopf bekannt. In dieser ist ein Kühleinsatz um einen Bauteil gezeigt, das einen Injektor oder eine Zündkerze darstellen kann. Dabei ist dieser Einsatz so ausgeführt, dass er nur einen Einsatz um das eigentliche Bauteil oder um dessen Aufnahmehülse darstellt. Der Bauteil wird von einem gegossenen Butzen des Zylinderkopfes aufgenommen. Der Kühleinsatz ist dabei doppelwandig ausgebildet und seine Außenwände bilden im Wesentlichen einen Hohlzylinder um das Bauteil. Im Inneren ist dieser Einsatz ebenfalls hohl ausgebildet. Das Kühlmittel strömt vom oberen Teilkühlraum über Fenster in der Außenwand des Kühleinsatzes in das Innere des Kühleinsatzes und in Richtung des unteren Teilkühlraums. Durch Fenster in der Außenwand strömt das Kühlmittel wiederum aus dem Kühleinsatz in den unteren Teilkühlraum. Dabei wird die Strömungsverbindung zwischen oberem und unterem Teilkühlraum durch den Hohlraum zwischen der äußeren und der inneren Wand gebildet. Nachteilig ist dabei, dass die Strömung in dem Einsatz unerwünschte Turbulenzen aufweist, da die Strömung im Hohlraum nicht gezielt ohne zusätzliche Mittel gelenkt werden kann.

[0006] Aus der AT 521 514 B1 ist ein Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine bekannt, wobei eine Hülse zur Aufnahme einer Zündkerze im Bereich der Zylinderachse eines Zylinders des Zylinderkopfes angeordnet ist. Die Hülse weist durch Längsnuten gebildete und zu den Ventilbrücken hin offene Ausnehmungen auf, welche Strömungsverbindungen zwischen deinem oberen und einem unteren Teilkühlraum des Zylinderkopfes bilden.

[0007] Die Druckschrift US 2017/0138251 A1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinder

kopf mit einem oberen und einem unteren Teilkühlraum, die durch ein Zwischendeck voneinander getrennt sind. In einer das Zwischendeck durchdringenden Aufnahmehülse ist eine in eine Vorkammer mündende Zündkerze angeordnet. In der Aufnahmehülse ist ein parallel zur Drehachse der Aufnahmehülse ausgebildeter Überströmkanal zwischen den beiden Teilkühlräumen angeordnet.

[0008] Die US 2019/0234293 A1 offenbart einen Vorkammereinsatz für eine Brennkraftmaschine mit einer Anzahl an in die Vorkammerwand eingeformten parallelen Kühlkanälen, welche ausgebildet sind, um im eingebauten Zustand im Zylinderkopf einen oberen Teilkühlraum und einen unteren Teilkühlraum zu verbinden.

[0009] Aus der US 2011/0271930 A1 ist ein Gasmotor mit einem in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes angeordneten Befestigungselement bekannt, wobei in dem Befestigungselement eine in eine Vorkammer mündende Zündkerze angeordnet ist. Das Befestigungselement weist mehrere parallel zur Drehachse der Aufnahmebohrung angeordnete Kühlbohrungen auf, welche einen oberen Teilkühlraum und einen unteren Teilkühlraum des Zylinderkopfes verbinden.

[0010] Ein weiterer flüssigkeitsgekühlter Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine ist aus der AT 522 929 A1 bekannt. In einer im Zylinderkopf angeordneten zentralen Vorkammereinheit ist eine Kanalanordnung mit mehreren Überströmkanälen angeordnet, welche einen oberen Teilkühlraum und einen unteren Teilkühlraum des Zylinderkopfes strömungsverbinden.

[0011] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Kühlung von thermisch kritischen Bereichen der Aufnahmehülse zu verbessern.

[0012] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art dadurch, dass die Aufnahmehülse benachbart zum Überströmbereich im Bereich ihrer äußeren Mantelfläche zumindest eine im Wesentlichen parallel zur fiktiven Drehachse ausgebildete Längsrippe aufweist.

[0013] Um eine gute Kühlung zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn im Überströmbereich zwischen dem inneren Wandbereich und dem äußeren Wandbereich der Aufnahmehülse zumindest zwei radiale Zwischenwände angeordnet sind, wobei vorzugsweise die radialen Zwischenwände in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt in dem Überströmbereich angeordnet sind. Durch die radialen Zwischenwände werden Turbulenzen vermieden und eine im Wesentlichen in Richtung der fiktiven Drehachse geführte Strömung zwischen den Teilkühlräumen erreicht.

[0014] Günstigerweise ist vorgesehen, dass zumindest ein erster Überströmkanal einen Querschnitt mit geschlossenem Profil aufweist. Um im Überströmbereich eine gute Kühlung zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein erster Überströmkanal einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweist. Der Querschnitt des ersten Überströmkanals kann aber auch rechteckig, dreieckig, rund, oder oval sein.

[0015] Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der Überströmbereich durch eine wulstartige Verdickung der Aufnahmehülse gebildet ist oder eine wulstartige Verdickung aufweist. In die wulstartige Verdickung sind die ersten Uberströmkanäle eingeformt.

[0016] Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Aufnahmehülse im Überströmbereich im Wesentlichen doppelwandig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der äußere Wandbereich durch einen konzentrisch zur fiktiven Drehachse ausgebildeten umlaufenden Ringbereich gebildet ist. Der Ringbereich ist über die speichenartig angeordneten Zwischenwände mit dem inneren Wandbereich der Aufnahmehülse verbunden.

[0017] Um die Wärmeabfuhr insbesondere im Bereich des Gewindes des Bauteils — beispielsweise des Zündkerzengewindes — zu verbessern, ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein erster Überströmkanal — vorzugsweise alle ersten Überströmkanäle — jeweils zwischen einem ersten Kanalende und einem zweiten Kanalende — in einem Längsschnitt der Aufnahmehülse betrachtet — im Wesentlichen als Bogen geformt ist, wobei eine konvexe Außenseite des Bogens durch den inneren Wandbereich und eine konkave Innenseite des Bogens durch den äußeren Wandbereich der Aufnahmehülse gebildet ist. Durch die Bogenform werden die ersten Überströmkanäle nahe

an die Innenseite der Hülse herangeführt und damit eine ausgezeichnete Wärmeabfuhr aus dem Bereich des Gewindes ermöglicht.

[0018] In einer fertigungstechnisch einfachen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahmehülse einteilig ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Aufnahmehülse durch ein Gussverfahren oder ein additives Fertigungsverfahren oder ein subtraktives Fertigungsverfahren gefertigt.

[0019] Um Turbulenzen beim Eintritt in den und/oder Austritt aus dem zumindest einen ersten Überströmkanal zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl an Längsrippen gleichmäßig am Umfang der äußeren Mantelfläche verteilt angeordnet sind. Dabei ist bevorzugt zumindest eine Längsrippe — vorzugsweise eine Gruppe von Längsrippen - auf einer dem Brennraum zugewandten Seite des Überströmbereichs und/oder auf einer dem Brennraum abgewandten Seite des Überströmbereichs angeordnet.

[0020] Besonders vorteilhaft ist es, wenn zumindest eine Längsrippe als Verlängerung einer Zwischenwand ausgebildet ist.

[0021] Durch die Längsrippen wird die Strömung bereits vor dem Eintritt in die oder nach dem Austritt aus den ersten UÜberströmkanälen axial ausgerichtet und Turbulenzen vermieden.

[0022] In Weiterführung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Zwischendeck und dem äußeren Wandbereich zumindest ein - vorzugsweise zumindest teilweise ringförmiger zweiter UÜberströmkanal ausgebildet ist.

[0023] Die Erfindung eignet sich besonders für Top-Down-Kühlsysteme. Sie kann aber auch bei herkömmlichen Kühlsystemen, bei der die Kühlmittelströmung von unten nach oben erfolgt, vorteilhaft angewendet werden.

[0024] Eine optimale Verbrennung mit guter Wärmeabfuhr lässt sich erzielen, wenn zumindest eine Aufnahmehülse im Bereich einer Zylinderachse eines Zylinders angeordnet ist.

[0025] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der nicht einschränkenden Ausführungsbeispiele, welche in den Fig. dargestellt sind, näher erläutert. Darin zeigen schematisch:

[0026] Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer axonometrischen Darstellung,

[0027] Fig. 2 einen Zylinderkopf dieser Brennkraftmaschine in einem Längsschnitt gemäß der Linie Il-Il in Fig. 3,

[0028] Fig. 3 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie Ill-IIl in Fig. 2 und

[0029] Fig. 4 eine Aufnahmehülse in einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung in

einer axonometrischen Darstellung und

[0030] Fig. 5 eine Aufnahmehülse in einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung in einer axonometrischen Darstellung.

[0031] Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Kurbelgehäuse 2 mit mehreren Zylindern 3, wobei in Jedem Zylinder 3 ein hin- und hergehender Kolben 4 angeordnet ist, welcher über eine Pleuelstange auf eine Kurbelwelle wirkt. Pleuelstangen und Kurbelwelle sind aus Übersichtlichkeitsgründen hier nicht weiter dargestellt. Das Kurbelgehäuse 2 ist fest mit einem Zylinderkopf 5 verbunden. Pro Zylinder 3 wird zwischen dem Kolben 4 und einer durch ein Feuerdeck 6 des Zylinderkopfes 5 gebildeten Brennraumdeckfläche 7 ein Brennraum 8 aufgespannt.

[0032] Fig. 2 zeigt den Zylinderkopf 5 und eine im Bereich der Zylinderachse 3a im Zylinderkopf 5 befestigte einteilige Aufnahmehülse 9, welche einen Hohlraum 98 zur Aufnahme eines in den Brennraum 8 ragenden Bauteil (nicht weiter dargestellt), wie beispielsweise eine Zündkerze oder einen Injektor, aufweist. Die Aufnahmehülse 9 ist im Wesentlichen drehsymmetrisch in Bezug zu einer fiktiven Drehachse 9a ausgebildet, welche hier mit der Zylinderachse 3a zusammenfällt. Die einteilige Aufnahmehülse 9 kann beispielsweise durch ein Gussverfahren oder ein additives Fertigungsverfahren oder ein subtraktives Fertigungsverfahren gefertigt sein.

[0033] Der Zylinderkopf 5 weist einen oberen Teilkühlraum 10 und einen an das Feuerdeck 6 grenzenden unteren Teilkühlraum 11 auf, wobei der obere Teilkühlraum 10 vom Feuerdeck 6 weiter entfernt ist als der untere Teilkühlraum 11.

[0034] Die Begriffe „oberer“ und „unterer“ dienen nur zur Unterscheidung der Teilkühlräume 10, 11 und bedeuten keine Einschränkung oder Präferenz auf eine bestimmte Einbaulage der Brennkraftmaschine 1.

[0035] Der obere Teilkühlraum 10 ist vom unteren Teilkühlraum 11 durch ein Zwischendeck 12 des Zylinderkopfes 5 getrennt. Das Zwischendeck 12 weist eine beispielsweise kreisrunde Öffnung 13 auf, welche ausgebildet ist, um die Aufnahmehülse 9 mit Spiel aufzunehmen. Die Aufnahmehülse 9 ist in die Öffnung 13 eingesetzt und durchdringt dabei das Zwischendeck 12. Die Aufnahmehülse 9 ist beispielsweise mittels eines nicht weiter dargestellten Gewindes im Feuerdeck 6 des Zylinderkopfes 5 fest verankert.

[0036] Der obere Teilkühlraum 10 ist mit dem unteren Teilkühlraum 11 über zumindest einen Strömungsweg 14 verbunden, welcher Kühlmittel ermöglicht, von einem Teilkühlraum 10; 11 in den anderen Teilkühlraum 11; 10 zu strömen. Bei einem Top-Down-Kühlkonzept strömt das Kühlmittel - gemäß den Pfeilen S in Fig. 2 - über den Strömungsweg 14 beispielsweise vom oberen Teilkühlraum 10 in den unteren Teilkühlraum 11. Der Strömungsweg 14 wird durch Überströmkanäle 15, 16 im Bereich der Aufnahmehülse 9 gebildet.

[0037] Die Aufnahmehülse 9 weist im Bereich des Zwischendecks 12 einen Überströmbereich 17 auf.

[0038] Im Überströmbereich 17 sind zwischen einem inneren Wandbereich 92 und einem äußeren Wandbereich 93 der Aufnahmehülse 9 mehrere im Wesentlichen in Richtung einer fiktiven Drehachse 9a der Aufnahmehülse 9 verlaufende erste Überströmkanäle 15 angeordnet (siehe Fig. 2). Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die ersten Überströmkanäle 15 in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt zwischen dem inneren Wandbereich 92 und dem äußeren Wandbereich 93 der Aufnahmehülse 9 angeordnet. Zwischen dem inneren Wandbereich 92 und dem äußeren Wandbereich 92 der Aufnahmehülse 9 sind radiale Zwischenwände 94 in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt in dem Überströmbereich 17 der Aufnahmehülse 9 angeordnet, wie in Fig. 3 ersichtlich ist. Dabei ist jeweils eine radiale Zwischenwand 94 zwischen zwei benachbarten ersten Überströmkanälen 15 angeordnet. Mit strichlierten Linien sind in Fig. 3 jeweils zwischen zwei Gaswechselventilen 18 angeordnete Ventilbrücken 19 angedeutet.

[0039] Der Überströmbereich 17 wird durch eine umlaufende wulstartige Verdickung 90 der Aufnahmehülse 9 gebildet oder weist eine umlaufende wulstartige Verdickung 90 auf. In die wulstartige Verdickung 90 sind die ersten Uberströmkanäle 15 eingeformt.

[0040] Die Aufnahmehülse 9 ist im Überströmbereich 17 im Wesentlichen doppelwandig ausgebildet. Der äußere Wandbereich 93 ist durch einen konzentrisch zur fiktiven Drehachse 9a ausgebildeten umlaufenden Ringbereich 91 gebildet. Der Ringbereich 91 ist über die speichenartig angeordneten Zwischenwände 94 mit dem inneren Wandbereich 92 der Aufnahmehülse 9 verbunden.

[0041] Die ersten Überströmkanäle 15 weisen innerhalb der Aufnahmehülse 9 einen Querschnitt mit geschlossenem Profil auf. Die Profile bzw. Querschnitte der ersten Überströmkanäle 15 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel beispielsweise trapezförmig, wie gut aus Fig. 3 erkennbar ist. Alternativ dazu können die Profile bzw. Querschnitte der ersten Überströmkanäle 15 auch dreieckig, rechteckig, kreisrund, elliptisch oder oval sein.

[0042] Die ersten Überströmkanäle 15 sind jeweils zwischen einem ersten Kanalende 151 und einem zweiten Kanalende 152 — in einem Längsschnitt der Aufnahmehülse 9 betrachtet — im Wesentlichen als Bogen 153 geformt. Eine konvexe Außenseite des Bogens 153 ist durch den inneren Wandbereich 92 und eine konkave Innenseite des Bogens 153 durch den äußeren Wandbereich 93 der Aufnahmehülse 9 gebildet. Zwischen den ersten Kanalenden 151 und den zweiten Kanalenden 152 erstreckt sich der Ringbereich 91. Mit anderen Worten sind die ersten Kanalenden 151 und die zweiten Kanalenden 152 an entgegengesetzten Stirnseiten des Ringbereiches

419

91 angeordnet.

[0043] Unter einem als Bogen 153 geformten ersten Überströmkanal 15 wird hier ein in C- oder U-Form gestalteter erster Überströmkanal 15 verstanden, der zwischen den beiden Kanalenden 151, 152 eine Richtungsänderung in zumindest einer Ebene aufweist. Die Richtungsänderung kann durch eine gekrümmte Kanalgestaltung oder — wie in Fig. 2 dargestellt — durch eine abgewinkelte Kanalgestaltung realisiert sein. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel a der Richtungsänderung zwischen einer Strömungsmittelachse am ersten Kanalende 151 und einer Strömungsmittelachse am zweiten Kanalende 152 jedes ersten Überströmkanals 15 etwa 90° bis 120°.

[0044] Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt ist, kann weiters zwischen dem äußeren Wandbereich 93 und dem Zwischendeck 12 zumindest ein zweiter Überströmkanal 16 vorgesehen sein, der den oberen Teilkühlraum 10 mit dem unteren Teilkühlraum 11 strömungsverbindet. Der zweite Überströmkanal 16 ist beispielsweise ringförmig gestaltet und durch einen Ringspalt zwischen dem umlaufenden Ringbereich 91 und der Öffnung 13 im Zwischendeck 12 gebildet.

[0045] Fig. 4 zeigt eine Aufnahmehülse 9 mit einem Überströmbereich 17, welcher eine umlaufende wulstartige Verdickung 90 mit einem zylindrischen Ringbereich 91 aufweist. An einem dem Brennrennraum 8 abgewandten Stirnseite weist die Aufnahmehülse 9 einen zylindrischen Bund 99 mit einem Durchmesser D auf, welcher größer ist als der Durchmesser d einer an den Bund 99 anschließenden zylindrischen Mantelfläche 95. Die wulstartige Verdickung 90 weist einen Durchmesser D1 auf, welcher ebenfalls größer ist als der Durchmesser d der in axialer Richtung benachbarten zylindrischen Mantelfläche 95 und entspricht hier maximal im Wesentlichen dem Durchmesser D des Bundes 99 oder ist kleiner als der Durchmesser D des Bundes 99. Innerhalb der wulstartigen Verdickung 90 verlaufen die ersten Überströmkanäle 15 jeweils zwischen einem ersten Kanalende 151 und einem zweiten Kanalende 152. Die ersten Kanalenden 151 sind ausgebildet, um mit dem ersten Teilkühlraum 10 strömungsverbunden zu werden. Die zweiten Kanalenden 152 sind ausgebildet, um mit dem zweiten Teilkühlraum 10 strömungsverbunden zu werden.

[0046] Die in Fig. 5 dargestellte Aufnahmehülse 9 unterscheidet sich von Fig. 4 dadurch, dass benachbart zum Überströmbereich 17 im Bereich der äußeren Mantelfläche 95 eine Anzahl an parallel zur fiktiven Drehachse 9a ausgebildete Längsrippen 96, 97 vorgesehen sind. Die Längsrippen 96, 97 sind gleichmäßig am Umfang der äußeren Mantelfläche 95 verteilt angeordnet und in Verlängerung der Zwischenwände 94 ausgebildet.

[0047] Dabei ist eine Gruppe von Längsrippen 96 im Bereich des oberen Teilkühlraumes 10 auf einer dem Brennraum 8 abgewandten Seite des Überströmbereichs 17 und/oder eine Gruppe von Längsrippen 97 im Bereich des unteren Teilkühlraumes 11 auf einer dem Brennraum 8 zugewandten Seite des Überströmbereichs 17 angeordnet.

[0048] Die Erfindung ist für alle fremdgezündeten Brennkraftmaschinen 1 geeignet, eignet sich aber besonders gut für wasserstoffbetriebene Brennkraftmaschinen 1.

Claims (15)

Patentansprüche

1. Brennkraftmaschine (1), insbesondere wasserstoffbetriebene Brennkraftmaschine (1), mit zumindest einem Zylinder (3), mit einem Zylinderkopf (5) mit zumindest einem oberen Teilkühlraum (10) und zumindest einem unteren Teilkühlraum (11), die durch ein Zwischendeck (12) voneinander getrennt sind, mit zumindest einer das Zwischendeck (12) durchdringenden Aufnahmehülse (9) zur Aufnahme eines in einen Brennraum (8) mündenden Bauteils, insbesondere einer Zündkerze, wobei die Aufnahmehülse (9) im Zylinderkopf (5) fest verankert ist, wobei im Bereich der Aufnahmehülse (9) zumindest ein Überströmkanal (15, 16) zwischen den beiden Teilkühlräumen (10, 11) angeordnet ist, um dem Kühlmittel zu ermöglichen von einem Teilkühlraum (10; 11) in den anderen Teilkühlraum (11; 10) zu strömen, wobei die Aufnahmehülse (9) zumindest im Bereich des Zwischendecks (12) einen Überströmbereich (17) aufweist, wobei im Überströmbereich (17) zwischen einem inneren Wandbereich (92) und einem äußeren Wandbereich (93) der Aufnahmehülse (9) zumindest ein im Wesentlichen in Richtung einer fiktiven Drehachse (9a) der Aufnahmehülse (9) verlaufender erster Überströmkanal (10) angeordnet ist, wobei vorzugsweise mehrere erste Überströmkanäle (10) in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt in dem Überströmbereich (17) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmehülse (9) benachbart zum Überströmbereich (17) im Bereich ihrer äußeren Mantelfläche (95) zumindest eine im Wesentlichen parallel zur fiktiven Drehachse (9a) ausgebildete Längsrippe (96, 97) aufweist.

2. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Überströmbereich (17) zwischen dem inneren Wandbereich (92) und dem äußeren Wandbereich (93) der Aufnahmehülse (9) zumindest zwei radiale Zwischenwände (94) angeordnet sind, wobei vorzugsweise die radialen Zwischenwände (94) in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt in dem Überströmbereich (17) angeordnet sind.

3. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erster Überströmkanal (15) einen Querschnitt mit geschlossenem Profil aufweist.

4. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erster Überströmkanal (15) einen im Wesentlichen trapezförmigen, rechteckigen, dreieckigen, runden oder ovalen Querschnitt aufweist.

5. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der UÜberströmbereich (17) durch eine wulstartige Verdickung (90) der Aufnahmehülse (9) gebildet ist oder eine wulstartige Verdickung (90) aufweist.

6. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmehülse (9) im Überströmbereich (17) im Wesentlichen doppelwandig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der äußere Wandbereich (93) durch einen konzentrisch zur fiktiven Drehachse (9a) ausgebildeten umlaufenden -vorzugsweise zylindrischen - Ringbereich (91) gebildet ist.

7. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erster Überströmkanal (15) — vorzugsweise alle ersten Überströmkanäle (15) — Jeweils zwischen einem ersten Kanalende (151) und einem zweiten Kanalende (152) — in einem Längsschnitt der Aufnahmehülse (9) betrachtet — im Wesentlichen als Bogen (153) geformt ist/sind, wobei eine konvexe Außenseite des Bogens (153) durch den inneren Wandbereich (92) und eine konkave Innenseite des Bogens (153) durch den äußeren Wandbereich (93) der Aufnahmehülse (9) gebildet ist.

8. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmehülse (9) einteilig ausgebildet ist.

9. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmehülse (9) durch ein Gussverfahren oder ein additives Fertigungsverfahren oder ein subtraktives Fertigungsverfahren gefertigt ist.

10. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl an Längsrippen (96, 97) gleichmäßig am Umfang der äußeren Mantelfläche (95) verteilt angeordnet sind.

11. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Längsrippe (96, 97) — vorzugsweise eine Gruppe von Längsrippen (96, 97) - auf einer dem Brennraum (8) abgewandten Seite des Überströmbereichs (17) und/oder auf einer dem Brennraum (8) zugewandten Seite des Überströmbereichs (17) angeordnet ist.

12. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Längsrippe (96, 97) als Verlängerung einer Zwischenwand (94) ausgebildet ist.

13. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zwischendeck (12) und dem äußeren Wandbereich (93) zumindest ein - vorzugsweise zumindest teilweise ringförmiger - zweiter Uberströmkanal (16) ausgebildet ist.

14. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) ein Top-Down-Kühlsystem aufweist.

15. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Aufnahmehülse (9) im Bereich einer Zylinderachse (3a) eines Zylinders (3) angeordnet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

719