CN104411957A - 用于内燃机的排气通路结构 - Google Patents

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CN104411957A CN201380035377.4A CN201380035377A CN104411957A CN 104411957 A CN104411957 A CN 104411957A CN 201380035377 A CN201380035377 A CN 201380035377A CN 104411957 A CN104411957 A CN 104411957A
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Abstract

内侧排气通路(内侧排气口4B和4C)设有三个或更多个弯曲部41至43，该弯曲部41至43朝向排气流的下游侧延伸，并且在气缸中心线C的方向上交替地向一侧和另一侧弯曲。

Description

用于内燃机的排气通路结构
技术领域
本发明涉及用于内燃机的排气通路结构，并且更具体地涉及分别与多个气缸连通的通路的形状。
背景技术
在安装在车辆上的多缸内燃机(在后文中称为发动机)中，分别与在气缸列方向上的外侧上的气缸连通的排气通路朝内侧大程度地弯曲且具有到收集部分的一定的长度，而与气缸列方向上的内侧上的气缸连通的其他排气通路当在气缸中心线的方向上观察时大致呈直线地延伸且倾向于与外侧排气通路相比是缩短的。
因此，在内侧排气通路中，散热特性相对恶化，并且被设置在排气通路中的催化剂或其他部件的耐久性、可靠性可能在排气的热量增加的运行状态中恶化，例如，在高负荷和高速度运行中。另一方面，在冷启动时希望催化剂的加热加速的情况中，例如，在外侧排气通路中流动的排气的温度可能降低。
另外，当在外侧排气通路中流动的排气的温度与在内侧排气通路中流动的排气的温度明显不同时，排气温度在排气通路相互汇合的位置处的下游侧上的排气通路中明显地波动。因此，可能错误地确定被设置在催化剂的上游侧处的传感器的异常性。
在这方面，在日本专利申请公开No.63-219987(JP 63-219987 A)中公开的排气歧管(收集管)包括四个管体，所述四个管体分别与直列四缸发动机的四个气缸连通，并且与两个外侧气缸连通的两个管体的下游侧和与两个内侧气缸连通的两个管体的下游侧被布置为成两列地相互竖直地堆叠。即，在收集构件中，内侧管体在外侧管体的开口的上方开口。
换言之，内侧管体具有竖直地弯曲的形状，以在外侧管体上方延伸，并且在下游端上的开口与气缸的顶部(即，内侧管体的上游端)在竖直方向上分开地布置。因此，考虑到内侧管体因此延长，与外侧管体的长度的差异降低，并且在内侧管体中流动的排气和在外侧管体中流动的排气之间的温度差可能降低。
然而，在现有技术中，当假定内侧管体的长度需要顺应外侧管体的长度时，需要内侧管体弯曲以明显地在竖直方向上突出，并且整个排气歧管的尺寸倾向于增加。
一般地，对于排气通路存在确保排气的高流量排出效率(即，低压力损失)的需求。在这方面，不优选的是有意地使得可能一般被缩短的内侧管体被延长到与外侧管体的长度相同的长度。
近年来，排气歧管与气缸盖被形成为一个单元，并且用于每个气缸的排气口(排气通路)汇集在气缸盖中。在这种情况中，排气歧管的尺寸增加直接导致气缸盖的尺寸和重量的增加。
此外，当气缸盖中的排气口的散热特性需要改进时，在水套中的冷却剂的体积或流量可能倾向于增加。在这方面，可能出现的缺点是总重量增加且用于供给冷却剂的水泵的载荷可能增加。
发明内容
本发明的目的是降低内燃机的内侧通路和外侧通路之间的排气的温差，该内燃机带有与在气缸列方向上的内侧的气缸连通的独特形状的排气通路(内侧通路)，且所述温差的降低通过改进排气通路的散热特性来实现而不徒劳地使得整个排气通路的尺寸增加。
本发明的一个方面涉及分别与内燃机的三个或更多个气缸连通的排气通路的结构。排气通路包括分别与在气缸列方向上的外侧上的气缸连通的两个外侧通路。外侧通路朝向排气流的下游侧延伸且弯曲以接近气缸列方向上的内侧。排气通路进一步包括与在气缸列方向上的内侧上的气缸连通的内侧通路。内侧通路具有三个或更多个弯曲部，所述弯曲部中的每个是：第一弯曲部，所述第一弯曲部具有在比在所述第一弯曲部中流动的排气更靠近气缸中心线的位置处的曲率中心；或者第二弯曲部，所述第二弯曲部具有在比在所述第二弯曲部中流动的排气更远离所述气缸中心线的位置处的曲率中心，所述第一弯曲部和第二弯曲部在朝向排气流的下游侧的方向上交替地定位。
根据前述方面，与外侧通路相比趋于缩短的内侧通路设有至少三个或更多个弯曲部，所述弯曲中的每个是：第一弯曲部，所述第一弯曲部具有在比在所述第一弯曲部中流动的排气更靠近气缸中心线的位置处的曲率中心；或者第二弯曲部，所述第二弯曲部具有在比在所述第二弯曲部中流动的排气更远离所述气缸中心线的位置处的曲率中心，所述第一弯曲部和第二弯曲部在朝向排气流的下游侧的方向上交替地定位。在内侧通路中流动的排气流与相应的弯曲部中的外侧的壁表面重合，并且散热特性通过湍流扩散而改进。内侧通路在气缸轴线的方向上弯曲，但可以至少具有在气缸轴线的方向上弯曲的弯曲部。
因此，因为散热特性能够在三个或更多个弯曲部中改进，所以内侧通路能够确保高的散热特性而不具有与外侧通路相同的长度，并且在内侧通路和外侧通路之间的排气的温差能够降低而不使得整个排气通路的尺寸增加。另外，当在弯曲部中的通路的曲率不小时，流动的压力损失不过多地增加。
在直列三缸发动机的情况中，在气缸列方向上的外侧气缸和内侧气缸在此意味着在外侧上的相应的气缸为外侧气缸且在中间的一个气缸是内侧气缸，而在直列四缸发动机的情况中，在外侧上的相应的气缸为外侧气缸且在中间的两个气缸为内侧气缸。在V型发动机或水平对置发动机中，对于每个气缸排，内侧和外侧类似于以上的描述来确定。
在本发明的以上的方面中，可在内侧通路中的三个或更多个弯曲部中的至少一个弯曲部中的弯曲部的外侧的壁表面上设置台阶，以便沿着排气流的方向成形为台阶。根据该方面，与弯曲部的外侧的壁表面重合的排气流的湍流被进一步促进，且通过湍流扩散导致的散热特性的促进效果更得以提高。
特别地，台阶优选被设置在三个或更多个弯曲部中的在排气流的最下游侧上的弯曲部中。这是因为排气可能由于排气流的脉动而在排气通路中向后流动，并且因此在最下游侧上的弯曲部中存在的排气流处于稳态，且通过湍流扩散导致的散热特性的促进效果进一步提高。
当排气通路，即，内侧通路和外侧通路都形成在内燃机的气缸盖中时，水套可以被设置在内侧通路中的三个或更多个弯曲部中的至少一个弯曲部中的弯曲部的外侧的壁表面的附近。水套可以被设置在弯曲部中的排气流的下游侧的附近(即，排气流与弯曲部的外侧的壁表面重合的部分)。
因此，内侧通路的带有由于排气流的湍流扩散而改进的散热特性的部分有效地被水套中的冷却剂冷却，且排气的冷却效率能够提高。因此，水套中的冷却剂的体积或流量能够降低。这有助于内燃机的重量的降低，并且也能够降低水泵的载荷。
另外，水套可以被设置在三个或更多个弯曲部中的在排气流的最下游侧上的弯曲部的附近。如上所述，这是因为在最下游侧上的弯曲部中存在的排气流处于稳态，并且通过湍流扩散导致的散热特性的促进效果进一步提高。
此外，在两个外侧通路中的排气流的下游端在气缸盖的侧壁中在气缸列方向上相邻地开口，并且在内侧通路中的排气流的下游端相对于侧壁中的外侧通路的下游端开口在气缸中心线的方向上在远离气缸的一侧上开口。
因此，内侧通路的下游端被布置为在气缸中心线的方向上远离与气缸(即上游端)连通的部分，且通路的长度相应地延长。因此，与外侧排气通路的长度差异减小，并且排气的温度差能够减小。
根据本发明的一个方面的排气通路结构，倾向于与外侧通路相比缩短的内侧通路在气缸列方向上具有至少三个弯曲部，所述弯曲部中的每个弯曲部是：第一弯曲部，所述第一弯曲部具有在比在所述第一弯曲部中流动的排气更靠近气缸中心线的位置处的曲率中心；或者第二弯曲部，所述第二弯曲部具有在比在所述第二弯曲部中流动的排气更远离所述气缸中心线的位置处的曲率中心，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部在朝向排气流的下游侧的方向上交替地定位。因此，散热特性得以改进。因此，在内侧通路和外侧通路之间的排气的温度差能够降低而不徒劳地使得排气通路的总尺寸增加，并且不明显地损失排气的高流量排出效率。这有助于确保排气系统的耐久性、可靠性，并且改进冷启动时的预热特性。
附图说明
本发明的典型实施例的特征、优点以及技术和工业重要性将在下文中参考附图来描述，其中类似的附图标号指示类似的元件，并且其中：
图1是根据本发明的实施例的内燃机的气缸盖的从斜上方观察时的透视图；
图2是从上方透视气缸盖的图且图中图示了气缸和排气口的完整的布局；
图3是从排气侧观察的图且图中图示了所有排气口的布局；
图4是沿气缸列方向截取的气缸盖的横截面视图，并且图中示出了内侧排气口的轮廓和水套的布置；
图5是示意性地图示了在内侧排气口中流动的排气的主流与弯曲部碰撞的状态的图；
图6是根据其他实施例的与图4对应的图，其中台阶被设置在最下游部分中的弯曲部处；并且
图7是根据本发明的另一个实施例的与图5对应的图。
具体实施方式
在后文中，将参考附图描述本发明的实施例。本实施例作为一个示例在如下情况中描述，即根据本发明的排气通路结构被应用于被安装在汽车上的汽油发动机(内燃机)。
图1是根据本发明的一个实施例的汽油发动机的气缸盖1的从斜上方观察的透视图。气缸盖1被安装在气缸体(未示出)的顶部上，且封闭了被形成在气缸体中的四个气缸2的上端(见图2)，以与被插入在每个气缸2中的活塞(未示出)形成燃烧室。
在根据本实施例的作为一个示例的发动机中，四个气缸2被成列地布置，如在从上方透视的图2中所示，并且所述四个气缸在后文中在纵向方向(即，气缸列方向)上以从气缸盖1的一端到另一端的顺序(从图2中的右侧到左侧)被称为第一气缸2A(#1)、第二气缸2B(#2)、第三气缸2C(#3)和第四气缸2D(#4)。虽然未示出，但作为每个气缸2的燃烧室的顶部的浅的凹部被形成在气缸盖1的下表面中，并且进气口3A至3D和排气口4A至4D在凹部中开口。
即，用于使空气进入到气缸2中的相应的燃烧室的四个进气口3A至3D如在图2中所示在气缸盖1的侧壁10中在进气侧上开口，所述进气侧是图1中的后侧，并且进气歧管(未示出)被连接到进气口。另一方面，用于从气缸2中的相应的燃烧室排出已燃烧的气体的四个排气口4A至4D在气缸盖1的侧壁11中在排气侧上开口，所述排气侧是图1中的前侧，并且排气歧管(未示出)被连接到排气口。
根据本实施例的气缸盖1具有排气歧管的一部分被形成在排气侧上的侧壁11中作为一个单元的结构，并且与通常的排气口相比延长的四个排气口4A至4D被形成在排气侧上的侧壁11中，如在下文中详述。如在图1中所示，具有大致矩形形状的紧固件座部11a被形成在排气侧上的侧壁11的纵向方向上的大致中心处，并且四个排气口4A至4D在紧固件座部11a中开口，使得在每行和每列中布置两个排气口。
换言之，两个外侧排气口4A和4D在紧固件座部11a的下半部分中在气缸列方向上相邻地开口，并且两个内侧排气口4B和4C在紧固件座部11a的上半部分中在气缸列方向上相邻地开口。螺栓孔11b在紧固件座部11a的四个角部以及上边沿和下边沿和中间部分处开口，并且排气歧管(未示出)的凸缘被安装且紧固在螺栓孔11b上。
虽然在附图中未示出，但DOHC类型的气门机构被布置在气缸盖1的上部中，其中凸轮轴被设置在进气侧和排气侧上。如在图1中所示，用于液压间隙调节器(HLA)的两个孔12被设置在每个气缸2的进气侧和排气侧中的每侧上，并且通路13被设置用于将油供给到在进气侧和排气侧上的HLA。
如在图2中所示，当从上方透视气缸盖1时，四个排气口4A至4D中的每个被划分为在排气流的上游端处的两个分支管且分别与气缸2A至2D连通。另一方面，排气口4A至4D的中游部分和下游部分不划分为两个也不与排气口4A至4D中的相邻的一个排气口汇合，而是在排气侧上的侧壁11中延伸，以如上所述在紧固件座部11a中分别开口。
四个排气口4中的分别与气缸列方向上的外侧上的第一气缸2A和第四气缸2D连通的排气口4A和4D(外侧通路)以相对大的曲率半径弯曲，以当在竖直方向(在气缸的中心线C的方向)上观察时如在图2中所示从排气流的上游侧到下游侧逐渐接近在气缸列方向上的中部，换言之，接近在气缸列方向上的内侧。
更具体地，外侧排气口4A和4D分别在第一气缸2A和第二气缸2D的外周附近朝向在气缸列方向上的内侧弯曲，延伸到在气缸列方向上的中部附近，然后向相反方向弯曲，以彼此相邻地延伸直至紧固件座部11a。另一方面，当从排气侧观察时如在图3中所示或当在气缸列方向上观察时如在图4中以虚线所示，整个外侧排气口4A和4D大致水平地延伸到紧固件座部11a。
换言之，在气缸列方向上大程度地弯曲(带有大的曲率半径)的外侧排气口4A和4D被成形为呈直线地延伸到紧固件座部11a，而非在竖直方向上弯曲，使得每个口的长度不延长过长。因此，外侧排气口4A和4D被构造为使得在排气口内流动的排气的散热不过分地增加，并且不发生过冷却状态。
分别与在气缸列方向上的内侧上的第二气缸2B和第三气缸2C连通的内侧排气口4B和4C(内侧通路)当从上方观察时如在图2中所示从第二气缸2B和第三气缸2C大致呈直线地延伸到在排气侧上的侧壁11的紧固件座部11a。因此，内侧排气口4B和4C倾向于与如上所述的在气缸列方向上大程度地弯曲的外侧排气口4A和4D相比缩短。
另一方面，如在从排气侧观察时如在图3中所示且在气缸列方向上观察时如在图4中所示所显而易见，所有的内侧排气口4B和4C从气缸2B和2C的燃烧室的顶部分别倾斜向上延伸。内侧排气口4B和4C分别在外侧排气口4A和4D的下游侧的上方延伸，然后在外侧排气口4A和4D的上方通向紧固件座部11a。换言之，内侧排气口4B和4C与外侧排气口4A和4D相比在气缸中心线C的方向上在紧固件座部11a的远离气缸2的一侧上开口。
如上所述，因为倾斜向上延伸的内侧排气口4B和4C的下游侧上升超过外侧排气口4A和4D且在外侧排气口4A和4D上延伸，所以内侧排气口4B和4C被形成为相应地延长，而内侧排气口4B和4C的长度比外侧排气口4A和4D的长度短，排气的散热在一定程度上改进。
因此，在内侧排气口4B和4C的长度尽可能长地延伸之后，与外侧排气口4A和4D的长度差降低，或散热在一定程度上改进，本实施例能够通过提供在内侧排气口4B和4C中的三个弯曲部41至43来提高散热特性。
换言之，如在图4中对于与第二气缸2B连通的内侧排气口4B所示，在内侧排气口4B(4C)面向气缸2B(2C)且从在燃烧室的顶部中开口的上游端朝向图4的倾斜右上部分延伸时，内侧排气口4B(4C)开始向下弯曲，然后被大致水平地导向，以在排气阀44附近通过。
内侧排气口4B(4C)从与外侧排气口4A(4D)水平延伸的高度大致相同的高度向上弯曲，逐渐被向上导向以倾斜向上延伸，上升超过外侧排气口4A(4D)，然后又向下弯曲以大致水平地延伸到紧固件座部11a。
换言之，内侧排气口4B(4C)如示意地在图5中所示设有绕下虚拟中心O1向下弯曲的第一弯曲部41，绕上虚拟中心O2向上弯曲的第二弯曲部42，和绕下虚拟中心O3向下弯曲的第三弯曲部43，其中，这些弯曲部从排气流的上游侧朝向下游侧交替地形成。换言之，内侧排气口4B(4C)具有至少三个弯曲部，所述弯曲部中的各个弯曲部是：第一弯曲部42，该第一弯曲部42具有在比在第一弯曲部中流动的排气更靠近气缸中心线的位置处的曲率中心O2；或者第二弯曲部41、43，该第二弯曲部41、43具有在比在所述第二弯曲部中流动的排气更远离所述气缸中心线的位置处的曲率中心O1或O3，第一弯曲部和第二弯曲部在朝向排气流的下游侧的方向上交替地布置。在内侧排气口4B(4C)中的排气流如上所述与三个弯曲部41至43的外侧的表面在如在图5中所示的带有空心箭头Ex的弯曲部处碰撞。
更具体地，从与排气阀44的间隙(见图4)流入到内侧排气口4B(4C)中的排气主流Ex与第一弯曲部41中的上表面(弯曲部的外侧的壁表面)的下游侧碰撞以被向下导向，然后与第二弯曲部42中的下表面(弯曲部的外侧的壁表面)的下游侧碰撞以被再次向上导向。然后，排气主流Ex与第三弯曲部43中的上表面(弯曲部的外侧的壁表面)的下游侧碰撞且大致水平地流动以被从内侧排气口4B(4C)排出。
通过如上所述的排气主流Ex的碰撞，在边界层内的湍流在弯曲部41至43的外侧的壁表面的附近41a至43a(以图5中的虚线示出)增加，并且由于“湍流扩散”使热传递明显地加速。即，排气的热排放Q表达为等式Q＝传热系数h×表面积A×排气和壁表面的温度之间的温度差△T，因此，热辐射根据如上所述的第一弯曲部41至第三弯曲部43处的传热系数h的增加而提高。
从以上的等式中显而易见，当与弯曲部41至43的壁表面碰撞的排气流的速度变快、碰撞面积变大且温度差变大时，散热提高地更多。因此，在本实施例中，被形成在气缸盖1中的水套w被布置为与如下部分对应，在第一弯曲部41至第三弯曲部43中排气流Ex与该部分碰撞。
换言之，如在图4和图5中所示，水套w被设置在围绕气缸盖1的在排气侧上的侧壁11中的内侧排气口4B(4C)的多个位置处。特别地，如在图5中所示，水套w被设置在弯曲部的外侧的壁表面附近，以与第一弯曲部41至第三弯曲部43中的每个弯曲部中的排气流的下游侧(即，排气流Ex与之碰撞的部分)对应。
换言之，水套w被设置在弯曲部41至弯曲部43中的每个的外侧的壁表面附近，在所述壁表面附近由于如上所述的湍流扩散传热系数h升高，并且当壁表面和排气流的温度之间的温度差△T增加时，散热特性协同地被提高。特别低，在最下游侧上在第三弯曲部43中由于排气流的脉动可能发生回流，因此排气流以稳态存在。因此，散热特性的增强效果更为改进。
因此，根据本发明的用于内燃机的排气通路结构，三个弯曲部41至43被设置为朝向内侧排气口4B和4C的下游侧交替地向上和向下弯曲，在气缸盖1的纵向方向上成列地布置的四个排气口4A至4D中，该内侧排气口4B和4C倾向于与外侧排气口4A和4D相比在气缸列方向上是缩短的，并且水套w被布置为与弯曲部41至43对应。因此，排气流的散热能够充分地提高。
内侧排气口4B和4C的下游侧被形成为上升超过外侧排气口4A或4D且在外侧排气口4A或4D上延伸，并且还在一定程度上确保内侧排气口4B和4C的长度而不在竖直方向上弯曲为明显地悬垂。因此，散热特性能够提高。
因此，在内侧排气口4B和4C和外侧排气口4A或4D中的排气的温度之间的温度差能够降低而不增加排气系统的尺寸，而所述排气系统的尺寸增加会导致气缸盖1的尺寸或重量的增加。这有助于确保排气系统的耐久性、可靠性且改进冷启动时的预热，并且对于车载诊断系统(OBD)的可检测性是优选的。
此外，内侧排气口4B和4C在三个弯曲部41至43中交替地向上和向下弯曲，排气流的方向不明显地改变，并且所有弯曲部41至43不急剧弯曲。因此，压力损失不过多地增加，并且能够确保排气的高流量排出效率。
另外，排气通过如上所述的被设置在内侧排气口4B或4C中的三个弯曲部41至43的附近的水套w被有效地冷却，从而被设置在其他部分中的水套w的体积和冷却剂的流量能够降低。因此，气缸盖1的重量增加能够被抑制，并且水泵的载荷也能够降低。
-其它实施例-
本发明的结构不限制于以上所述的实施例，且可包括其它多种形式。即，在以上所述的实施例中，例如，水套w被设置为与内侧排气口4B或4C中的三个弯曲部41至43对应；然而，本发明不限制于前述结构，并且水套w可以被设置为与弯曲部41至43中的任一个弯曲部对应。
在该情况中，水套w被优选地设置在最下游侧上的至少第三弯曲部43中。这是因为排气流在第三弯曲部43中如上所述以稳态存在，因此散热特性的增强效果更为提高。
被设置在内侧排气口4B或4C中的弯曲部的数目不限制为三个，并且可以是四个、五个或更多。弯曲方向不限制于竖直方向(气缸的中心线C的方向)，并且可以是其他方向，只要该方向包括至少竖直方向上的分量即可。
另外，台阶可以被形成在弯曲部的外侧的侧壁上，以便沿着排气流的方向成形为台阶，在内侧排气口4B或4C中的三个弯曲部41至43中的任何弯曲部中排气流与该台阶碰撞。因此，排气流的与口的壁表面碰撞的湍流扩散进一步被促进，并且散热特性的促进效果更为改进。当考虑到压力损失增加时，大台阶的存在是希望的，从而优选的是台阶的高度不导致流的分离。
图6示出了台阶43b被设置在内侧排气口4B或4C中的第三弯曲部43处，以从弯曲部的外侧的壁表面突出。如在图7中示意性地示出，与第二弯曲部42的下表面碰撞而被向上导向的排气主流Ex与第三弯曲部43的上表面上的台阶43b的上游侧台阶碰撞，从而边界层内的湍流增加。
如上所述，由于排气流的脉动可在第三弯曲部43中发生回流R，并且排气流以稳态存在。因此，通过设置台阶43b进一步提高了散热特性的增强效果。
另外，前述实施例描述了本发明被应用于被安装在汽车上的直列四缸汽油机的情况。然而，发动机可以是直列三缸发动机或带有五个或更多个气缸的直列发动机。发动机可以是三个或更多个气缸成列布置在一排中的V型发动机，或可以是水平对置发动机。此外，发动机不限制于汽油发动机，且可以是柴油发动机或燃气发动机。
根据本发明的以上所述的实施例能够降低来自多个气缸的排气的温度差，提高催化剂或其他部件的耐久性、可靠性，并且改进冷启动时的预热特性，而不徒劳地使得内燃机的排气系统的尺寸增加。因此，实施例当应用于被安装在汽车上的内燃机时是特别地高效的。

Claims (10)

1.一种用于内燃机的排气通路结构，包括：
排气通路，所述排气通路分别与内燃机的三个或更多个气缸连通，所述排气通路包括：两个外侧通路，所述两个外侧通路分别与在气缸列方向上的外侧上的气缸连通，所述外侧通路朝向排气流的下游侧延伸且弯曲以接近在所述气缸列方向上的内侧；以及内侧通路，所述内侧通路与在所述气缸列方向上的内侧上的气缸连通，所述内侧通路具有至少三个弯曲部，所述弯曲部分别是：第一弯曲部，所述第一弯曲部具有在比在所述第一弯曲部中流动的排气更靠近气缸中心线的位置处的曲率中心；或者第二弯曲部，所述第二弯曲部具有在比在所述第二弯曲部中流动的排气更远离所述气缸中心线的位置处的曲率中心，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部在朝向排气流的下游侧的方向上交替地定位。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气通路结构，其中在气缸列方向上的外侧上的气缸
所述外侧通路在所述气缸列方向上的外侧上的气缸的附近朝向所述气缸列方向上的中部弯曲，延伸到在所述气缸列方向上的中部附近，然后向相反方向弯曲。
3.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的排气通路结构，其中：
所述外侧通路在水平方向上延伸。
4.根据权利要求1至3所述的用于内燃机的排气通路结构，其中：
所述内侧通路从燃烧室的顶部倾斜向上地延伸，并且所述内侧通路的下游侧部分在所述外侧通路上方延伸。
5.根据权利要求1至4所述的用于内燃机的排气通路结构，其中：
台阶被设置在所述内侧通路中的三个或更多个弯曲部中的至少一个弯曲部中的弯曲部的外侧的壁表面上，以便沿着排气流的方向成形为台阶。
6.根据权利要求5所述的用于内燃机的排气通路结构，其中：
所述台阶被设置在三个或更多个弯曲部中的在排气流的最下游侧上的弯曲部中。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的用于内燃机的排气通路结构，其中：
所有内侧通路和外侧通路都被形成在所述内燃机的气缸盖中，并且水套被设置在所述内侧通路中的三个或更多个弯曲部中的至少一个弯曲部的外侧的壁表面的附近。
8.根据权利要求7所述的用于内燃机的排气通路结构，其中：
所述水套被设置在所述弯曲部中的至少一个弯曲部中的排气流的下游侧的附近。
9.根据权利要求7或8所述的用于内燃机的排气通路结构，其中：
所述水套被设置在三个或更多个弯曲部中的在排气流的最下游侧上的弯曲部的附近。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的用于内燃机的排气通路结构，其中：
在所述两个外侧通路中的排气流的下游端在所述气缸盖的侧壁中在所述气缸列方向上相邻地开口，并且在所述内侧通路中的排气流的下游端相对于所述气缸盖的侧壁中的所述外侧通路的下游端开口在所述气缸中心线的方向上在远离所述气缸的一侧上开口。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113404605A (zh) * 2020-03-17 2021-09-17 本田技研工业株式会社 多气缸发动机的气缸盖

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10563549B2 (en) 2015-09-25 2020-02-18 Eaton Intelligent Power Limited Cylinder deactivation control and methods
WO2017127219A1 (en) * 2016-01-19 2017-07-27 Eaton Corporation Cylinder deactivation and engine braking for thermal management
US20170321622A1 (en) * 2016-05-05 2017-11-09 GM Global Technology Operations LLC Internal combustion engine cylinder head with multi-runner, multi-port integrated exhaust manifold
US10337449B2 (en) * 2017-01-02 2019-07-02 Ford Global Technologies, Llc Internal combustion engine with cylinder head
DE102018203291B4 (de) * 2018-03-06 2020-02-13 Ford Global Technologies, Llc Brennkraftmaschine mit Zylinderkopf und Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes einer derartigen Brennkraftmaschine
DE102018121723A1 (de) 2018-09-06 2020-03-12 Man Truck & Bus Se Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zu dessen Herstellung
JP7104373B2 (ja) * 2018-12-19 2022-07-21 三菱自動車工業株式会社 シリンダヘッド
US10947948B1 (en) 2020-02-12 2021-03-16 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for ignition coil multiplexing in a pre-chamber system
US11156198B1 (en) 2020-07-02 2021-10-26 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for ignition coil multiplexing in a pre-chamber system
US11319861B1 (en) 2020-10-30 2022-05-03 Ford Global Technologies, Llc Exhaust conduit with a textured surface

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020179028A1 (en) * 2001-02-01 2002-12-05 Sweetland Roger D. Valve train with a single camshaft
JP2002371911A (ja) * 2001-06-15 2002-12-26 Kawasaki Heavy Ind Ltd 小型滑走艇
JP2006083756A (ja) * 2004-09-15 2006-03-30 Daihatsu Motor Co Ltd 多気筒内燃機関におけるシリンダヘッドの構造
CN101375031A (zh) * 2006-01-31 2009-02-25 丰田自动车株式会社 内燃发动机
CN102200046A (zh) * 2010-03-23 2011-09-28 丰田自动车株式会社 内燃机排气冷却系统
JP2011196352A (ja) * 2010-03-23 2011-10-06 Toyota Motor Corp 排気冷却用アダプタ及び内燃機関排気系
US20120227687A1 (en) * 2011-03-10 2012-09-13 Fiat Powertrain Technologies S.P.A. Cylinder Head for an Internal Combustion Engine, with Integrated Exhaust Manifold and Subgroups of Exhaust Conduits Merging into Manifold Portions which are Superimposed and Spaced Apart From Each Other

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1038520A1 (ru) * 1980-04-22 1983-08-30 Алтайское Моторостроительное Производственное Объединение Им.Хху Съезда Кпсс Головка цилиндров двигател внутреннего сгорани
JPS63219987A (ja) 1987-03-05 1988-09-13 日立金属株式会社 集合管
US6390046B1 (en) * 2000-02-01 2002-05-21 Cummins Engine Company, Inc. Valve train with a single camshaft
US7367294B2 (en) * 2006-03-14 2008-05-06 Gm Global Technology Operations, Inc. Cylinder head with integral tuned exhaust manifold
EP2146072A1 (de) * 2008-06-27 2010-01-20 Ford Global Technologies, LLC Brennkraftmaschine mit Zylinderkopf und Turbine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020179028A1 (en) * 2001-02-01 2002-12-05 Sweetland Roger D. Valve train with a single camshaft
JP2002371911A (ja) * 2001-06-15 2002-12-26 Kawasaki Heavy Ind Ltd 小型滑走艇
JP2006083756A (ja) * 2004-09-15 2006-03-30 Daihatsu Motor Co Ltd 多気筒内燃機関におけるシリンダヘッドの構造
CN101375031A (zh) * 2006-01-31 2009-02-25 丰田自动车株式会社 内燃发动机
CN102200046A (zh) * 2010-03-23 2011-09-28 丰田自动车株式会社 内燃机排气冷却系统
JP2011196352A (ja) * 2010-03-23 2011-10-06 Toyota Motor Corp 排気冷却用アダプタ及び内燃機関排気系
US20120227687A1 (en) * 2011-03-10 2012-09-13 Fiat Powertrain Technologies S.P.A. Cylinder Head for an Internal Combustion Engine, with Integrated Exhaust Manifold and Subgroups of Exhaust Conduits Merging into Manifold Portions which are Superimposed and Spaced Apart From Each Other

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113404605A (zh) * 2020-03-17 2021-09-17 本田技研工业株式会社 多气缸发动机的气缸盖
CN113404605B (zh) * 2020-03-17 2023-02-21 本田技研工业株式会社 多气缸发动机的气缸盖

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US20150167583A1 (en) 2015-06-18
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WO2014053908A1 (en) 2014-04-10
IN2015DN00045A (zh) 2015-05-22
KR20150016978A (ko) 2015-02-13

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