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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zylinderkopfaufbau für einen Motor.
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Gemäß Darstellung in der beigefügten Zeichnung 3 enthält ein Zylinderkopf 100 für einen üblichen Motor einen Einlasskanal 101 und einen Auslasskanal 102; und gemäß Darstellung in der beigefügten Zeichnung 4, welche den üblichen Zylinderkopf entlang der Linie IV-IV von 3 darstellt, sind Wassermäntel 103 und 104, durch welche Kühlmittel fließen, in dem Zylinderkopf 100 ausgebildet. Das in den Wassermänteln 103 und 104 zirkulierende Kühlmittel kühlt in geeigneter Weise den Zylinderkopf 100, um einen übermäßigen Anstieg der Temperatur des Zylinderblockes und dadurch ein so genanntes Fressen zu verhindern.
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Wände zwischen einer Unterseite 106 des Zylinderkopfes 100 und des Wassermantels 103 und zwischen der Unterseite 106 und dem Wassermantel 104, welche jeweils Dicken Tin und Tex in 4 aufweisen, sind in der Dicke identisch (d. h., Tin = Tex) wie es die Darstellung zeigt, so dass der Zylinderkopf 100 gleichmäßig gekühlt werden kann.
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Das
Japanische Gebrauchsmuster Nr. SHO 64-51747 offenbart im Gegensatz zu der unter Bezugnahme auf die
3 und
4 beschriebenen Technik eine Technik eines Zylinderkopfes mit einer Unterseite, von der ein Teil eine geringere Dicke als der restliche Teil hat, so dass das dünnere Teil aktiv mit dem Ziel der Verhinderung einer Risserzeugung dem Zylinderkopf gekühlt wird. Die vorstehende Gebrauchsmuster-Offenlegung führt jedoch zu einer Auslassseitenwand mit niedriger Temperatur, so dass die Kammerwand keine gleichmäßige Temperatur aufweist, und das Abgas in problematischer Weise einen erhöhten Teil an HC (Kohlenwasserstoff) enthält. Die
JP 2000-170 598 A und die
DE 31 13 308 A1 offenbaren Zylinderkopfaufbauten für Motoren.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Zylinderkopfaufbaus, der in der Lage ist, einen Anteil von in Abgas enthaltenem HC erheblich zu reduzieren.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Zum Lösen der vorstehenden Aufgabe wird als ein erstes allgemeines Merkmal ein Zylinderkopfaufbau für einen Motor bereitgestellt, welcher aufweist: einen Zylinderkopf mit einer Unterseite, die als eine Oberseite einer Kammer in dem Motor ausgebildet ist; wenigstens eine auf der Oberseite ausgebildete Einlassöffnung; wenigsten eine auf der Oberseite ausgebildete Auslassöffnung; einen auf einer oberen Einlasswand ausgebildeten dicken Abschnitt, welcher ein Abschnitt der auf der Einlassöffnung ausgebildeten Oberseite ist, so dass die obere Einlasswand eine größere Dicke als die obere Auslasswand hat, welche ein anderer Abschnitt der von der Auslassöffnung ausgebildeten Oberseite ist. Mit diesem Aufbau kann der Zylinderkopf eine im Wesentlichen gleichmäßige Temperatur über der gesamten Wand der Kammer aufrechterhalten, wodurch es möglich ist, den Anteil von im Abgas enthaltenen HC zu reduzieren.
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Weitere Aufgaben und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
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In den Zeichnungen sind:
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1 eine Schnittansicht, welche schematisch einen Zylinderkopfaufbau gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 eine schematische Schnittansicht, welche den Zylinderkopfaufbau entlang der Linie II-II von 1 darstellt;
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3 eine Schnittansicht, welche schematisch einen üblichen Zylinderkopfaufbau darstellt;
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4 eine Schnittansicht, welche schematisch den Zylinderkopfaufbau entlang der Linie IV-IV von 3 darstellt;
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Eine Zylinderkopfstruktur gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 und 2 stellen schematisch einen Zylinderkopfaufbau gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; 1 ist eine horizontale Schnittansicht des Zylinderkopfaufbaus und 2 ist eine vertikale Schnittansicht entlang der Linie II-II von 1.
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Gemäß Darstellungen in den 1 und 2 ist der Zylinderkopf 10 für einen Motor über einer Kammer 11 angeordnet und enthält zwei Einlasskanäle 13, 13, zwei Auslasskanäle 15, 15, und eine Unterseite 18 des Zylinderkopfes 10. Ein einlassseitiger gemeinsamer Pfad 13a ist anstromseitig von den Einlasskanälen 13, 13 angeordnet, und ein auslassseitiger gemeinsamer Pfad 15A ist abstromseitig von den Auslasskanälen 15, 15 angeordnet.
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Die Unterseite 18 dient auch als eine Oberseite der Kammer 11. Die Seite 18 wird durch eine einlassseitige Unterseite 18a und eine auslassseitige Unterseite 18b gebildet. Die einlassseitige Unterseite 18a besitzt Einlassöffnungen 12, 12 und die Einlasskanäle 13, 13. Die auslassseitige Unterseite 18b besitzt Auslassöffnungen 14, 14 und die Auslasskanäle 15, 15.
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Ferner enthält der Zylinderkopf 10 gemäß Darstellung in 1 (nicht dargestellte) Einlassventile 34 und (nicht dargestellte) Auslassventile zum öffnen und Schließen der Einlassöffnungen 12, 12 und der Auslassöffnungen 14, 14. Das öffnen der Einlassventile versorgt die Kammer 11 mit einem Luft/Kraftstoff-Gemisch durch die Einlasskanäle 13, 13 und die Einlassöffnungen 12, 12 (siehe Pfeile F1 in 1). Außerdem gibt das Öffnen der Auslassventile Abgas aus der Kammer 11 an ein nicht dargestelltes Auslasssystem durch die Auslasskanäle 15, 15 und die Auslassöffnungen 14, 14 (siehe Pfeile F2 in 1) aus.
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In der Draufsicht auf den horizontalen Querschnitt auf den Zylinderkopf 10 ist ein Zündkerzenloch 21 bei einem Abschnitt in der Mitte der Kammer 11 ausgebildet und eine nicht dargestellte Zündkerze ist so eingebaut, dass sie aus dem Zündkerzenloch 21 in die Kammer 11 ragt (d. h., in einer Richtung zu dem hinteren Abschnitt des Blattes in 1).
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Gemäß Darstellung in 2 sind ein einlassseitiger Wassermantel 16 und ein auslassseitiger Wassermantel 17 in der Nähe der Einlasskanäle 13, 13 bzw. Auslasskanäle 15, 15 so angeordnet, dass Kühlmittel (Kühlwasser) durch die einlassseitigen und auslassseitigen Wassermäntel 16, 17 zirkuliert. Ferner ist, wie es detailliert in 1 dargestellt ist, ein Teil des einlassseitigen Wassermantels 16 zwischen den Einlasskanälen 13, 13 ausgebildet und ein Teil des auslassseitigen Wassermantels 17 zwischen den Auslasskanälen 15, 15 ausgebildet.
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Die vorstehend beschriebene Unterseite des Zylinderkopfes 10 (d. h., die Oberseite der Kammer 11) nimmt die Form eines Halbdaches an und enthält eine erste Wand (eine obere Einlasswand) 19, die zwischen einer inneren Unterseite 16a des einlassseitigen Wassermantels 16 und der einlassseitigen Unterseite 18a ausgebildet ist, und eine zweite Wand (obere Auslasswand) 20, die zwischen dem Auslasswassermantel 17 und der auslassseitigen Unterseite 18b ausgebildet ist.
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Die erste Wand 19 besitzt einen dicken Abschnitt (d. h., einen Abschnitt, der den schraffierten Bereich X in 1 überlappt), der in der Dicke größer als die zweite Wand 20 ist, so dass die auch als ein Teil der Kammer 11 dienende erste Wand 19 nicht zu sehr durch das innerhalb des einlassseitigen Wassermantels 16 strömende Kühlmittel gekühlt wird.
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Mit anderen Worten, die erste Wand 19 hat eine mit dem Symbol T19 in 2 bezeichnete größere Dicke als die mit dem Symbol T20 bezeichnete Dicke der zweiten Wand 20, die (d. h., T19 > T20) wodurch man verhindern kann, dass die erste Wand 19 lokal zu niedrig in der Temperatur wird. Demzufolge kann ein aus dem Motor emittierter Anteil an HC auf einen niedrigen Pegel beschränkt werden. Da sie einem durch die Verbrennung erzeugten heißen Abgas ausgesetzt ist, erfordert die zweite Wand 20 eine entsprechende Kühlung und die Dicken T19 und T20 der ersten und zweiten Wände der Ausführungsform sind daher so festgelegt, dass sie der Beziehung T19 > T20 genügen.
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Gemäß Darstellung in der Draufsicht von 1 (d. h., in der Achsenrichtung des Zylinders gesehen) ist der Zylinderkopf 10 so ausgebildet, dass ein Teil der ersten Wand 19, welcher den speziellen Bereich (die gestrichelte Fläche in 1) X überlappt, der die Mitte C1 axial (die Mitte axial zu dem einlassseitigen gemeinsamen Pfad 13A) zu dem einlassseitigen gemeinsamen Pfades 13A in der Richtung der Einlassluftströmung F1 umfasst, in der Dicke größer ist als die zweite Wand 20. Insbesondere ist der spezielle Bereich X eine Sektorform, die in Form von zwei imaginären geraden Linien L1, L2 definiert ist, welche senkrecht zu der Mittenachse C2 des Zylinders liegen. Die zwei Linien L1, L2 sind miteinander in einem Winkel in dem Bereich von 90 bis 130 Grad verbunden, und bilden insbesondere einen Winkel in dem Bereich von 120 ± 10 Grad.
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Der Winkel ist so bestimmt, dass die gesamte Wand der Kammer 11 eine im Wesentlichen gleichmäßige Temperatur aufweist. Wenn der durch die Linien L1, L2 gebildete Winkel kleiner als 90 Grad oder größer als 130 Grad eingestellt wird, ist an der gesamten Wand der Kammer 11 keine gleichmäßige Temperatur sichergestellt, so dass der Anteil an HC in dem Auslass nicht effektiv reduziert werden kann. Hier stellt der Winkel von 130 Grad einen Winkel im Wesentlichen von 130 Grad dar; der Winkel von 90 Grad stellt einen Winkel im Wesentlichen von 90 Grad dar; und in ähnlicher Weise stellt der Winkel von 120 ± 10 Grad einen Winkel im Wesentlichen von 120 ± 10 Grad dar.
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Die zwei Linien L1, L2 können so eingestellt werden, dass sie durch den Zylindermittelpunkt C2 und einen der Mittelpunkte C3, C3 der Einlassöffnungen 12, 12 verlaufen. Wenn die zwei Linien L1, L2 so wie in dem dargestellten Beispiel eingestellt sind, bilden die zwei Linien L1, L2 im Wesentlichen einen Winkel von 90 Grad.
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Der vorstehend beschriebene Zylinderkopfaufbau garantiert die nachstehenden vorteilhaften Ergebnisse und Effekte.
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In den Zylinderkopf 10 wird ein Luft/Kraftstoff-Gemisch mit relativ niedriger Temperatur in die Kammer 11 mit relativ hoher Temperatur über die Einlasskanäle 13, 13 eingeführt, das Luft/Kraftstoff-Gemisch brennt in der Kammer 11 und die sich ergebenden Abgase werden aus der Kammer 11 an das Auslasssystem über die Auslasskanäle 15, 15 ausgegeben.
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Zu diesem Zeitpunkt wird trotz der Kühlung der Unterseite 18 des Zylinderkopfes 10 mittels des Kühlmittels, das in den einlassseitigen und auslassseitigen Wassermänteln 16, 17 zirkuliert, die erste Wand 19 weniger als die zweite Wand 20 gekühlt, da die erste Wand 19 dicker als die zweite Wand 20 ausgebildet ist. Dieses verhindert eine ungünstige Abnahme in den Temperaturen der Einlasskanäle 13, 13 und der nicht dargestellten Einlassventile, durch welche das Luft/Kraftstoff-Gemisch mit niedriger Temperatur strömt, und verhindert gleichzeitig, dass die Einlassseite der Unterseite 18 (d. h., ein Teil der Kammer 11) übermäßig gekühlt wird, wodurch es möglich ist, die Temperatur der gesamten Wand der Kammer 11 gleichmäßig zu halten.
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Mit anderen Worten, das durch die Einlasskanäle 13, 13 hindurch tretende Luft/Kraftstoff-Gemisch besitzt eine niedrige Temperatur, weil das Gemisch in den Kanälen 13, 13 noch nicht verbrannt ist, während das durch die Auslasskanäle 15, 15 hindurch tretende Abgas, welches durch die vorhergehende Verbrennung erzeugt wird, eine extrem hohe Temperatur hat. Aus diesem Grunde bewirken Einstellungen einer Kühlmittelströmungsmenge und einer Kühlmitteltemperatur so, dass sie erfolgreich die Auslasskanäle kühlen, dass ein herkömmlicher Zylinderkopf die Zylinderkopfunterseite in der Nähe der Einlasskanäle auf eine niedrigere Temperatur als die der Zylinderkopfunterseite in der Nähe der Auslasskanäle kühlt (d. h., die Kammer lokal kühlt). Daher nimmt der Anteil an HC in dem Abgas zu.
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Insbesondere erfolgt eine Beschreibung bezüglich eines herkömmlichen Zylinderkopfes 100 unter Bezugnahme auf die 3 und 4. Die Kühlfähigkeit, angemessen eine Auslasskanalseite 102 einer Zylinderkopfunterseite 106 zu kühlen, die eine hohe Temperatur erreicht, kühlt in gleicher Weise eine Einlassseite 101 der Zylinderkopfunterseite 106, und die Einlassseite 101 der Zylinderkopfunterseite 106 wird übermäßig gekühlt, obwohl die Auslassseite 102 geeignet gekühlt wird. Dieses führt zu einer lokalen niedrigen Temperatur einer Kammer 105 und zu einer Zunahme im HC-Anteil im Abgas.
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Im Gegensatz dazu bildet der Zylinderkopf 10 der Ausführungsform die erste Wand 19 mit größerer Dicke als die zweite Wand 20 aus, so dass selbst dann, wenn die Einstellungen einer Strömungsmenge und einer Temperatur des Kühlmittels für den Zweck festgelegt werden, definitiv die Auslasskanäle 15, 15 zu kühlen, die Wärme in der Kammer 11 nicht einfach auf die Kühlmittelzirkulationsinnenseite des einlassseitigen Wassermantels 16 übertragen wird, mit anderen Worten, es ist möglich, zu verhindern, dass das innerhalb des einlassseitigen Mantels 16 zirkulierende Kühlmittel einen Abschnitt der Kammer 11 übermäßig kühlt und dadurch ermöglicht, einen in dem Abgas enthaltenen HC-Anteil zu reduzieren.
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Ferner soll die vorliegende Erfindung keinesfalls auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt sein und verschiedene Änderungen oder Modifikationen sind vorstellbar, ohne von dem Erfindungsgedanken der Erfindung abzuweichen.
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Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsform konzentriert sich auf nur eine Kammer 11, wobei jedoch die vorliegende Erfindung auf einen Zylinderkopf für einen Motor (d. h., einen Mehrzylindermotor mit mehreren Kammern) anwendbar ist.
