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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zylinderkopf eines Motors, der in einem Motorfahrzeug und dergleichen verwendet wird und als Zylinderkopf geeignet ist, der normalerweise durch Anbringen an einer oberen Endfläche eines Zylinderblocks einen Motorhauptkörper bildet.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In einem Mehrzylindermotor, der in einem Zylinderblock eine Mehrzahl an Zylindern aufweist, ist an einer Zylinderblock-Verbindungsfläche des Zylinderkopfes entlang der Zylinderreihe eine Mehrzahl an Verbrennungskammern gebildet. Mit jedem Zylinder ist ein Auslasskanal zum Ausstoßen von Abgas im Inneren der Verbrennungskammer verbunden. Es wurde vorgeschlagen, diese Auslasskanäle im Inneren des Zylinderblocks zusammenzufassen, um einen Abgassammelabschnitt zu bilden, und diesen Abgassammelteil einstückig mit dem Zylinderkopf auszuführen. In der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
JP 2010 -
209 749 A ist ein erster Wassermantel zum Kühlen der Umgebung der Verbrennungskammern bereitgestellt. Außerdem ist der Abgassammelabschnitt einstückig im Inneren des Zylinderkopfs ausgeführt. Ein oberer Fließdurchgangsabschnitt ist an einer Motoroberseite dieses Abgassammelabschnitts gebildet, und ein unterer Fließdurchgangsabschnitt ist an einer Motorunterseite dieses Abgassammelabschnitts gebildet. Das Kühlmittel fließt in diesen oberen Fließdurchgangsabschnitt und unteren Fließdurchgangsabschnitt. Ein Verbindungsfließdurchgangsabschnitt zur Verbindung zwischen dem oberen Fließdurchgangsabschnitt und dem unteren Fließdurchgangsabschnitt ist an einer Seite des Abgassammelabschnitts eingerichtet. Der obere Fließdurchgangsabschnitt, der untere Fließdurchgangsabschnitt und der Verbindungsfließdurchgangsabschnitt bilden einen von dem ersten Wassermantel getrennten zweiten Wassermantel, um den Abgassammelabschnitt zu kühlen. Durch diesen zweiten Wassermantel wird die Leistungsfähigkeit der Kühlung des Abgassammelabschnitts verbessert.
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In dem Zylinderkopf, der in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
JP 2010 -
209 749 A beschrieben ist, ist der Verbindungsfließdurchgangsabschnitt zur Verbindung zwischen dem oberen Fließdurchgangsabschnitt und dem unteren Fließdurchgangsabschnitt an einer Position angeordnet, die sich näher als die Auslasskanäle an einer Außenfläche des Zylinderkopfs befindet. Aus diesem Grund ist es beim Gießen nötig, einen Kern für den ersten Wassermantel und einen Kern für Auslasskanäle in einer Gießform anzuordnen und dann danach einen Kern für den zweiten Wassermantel in der Gießform anzuordnen. Folglich sind durch das Anordnen mehrerer Kerne in der Gießform beim Gießen Zeit und Mühe für die Einrichtung der Gießform erforderlich, so dass der Ertrag und die Herstellbarkeit des Zylinderkopfs vermindert werden. Außerdem werden bei der Bildung des oberen Fließdurchgangsabschnitts, des unteren Fließdurchgangsabschnitts und des Verbindungsfließdurchgangsabschnitts durch derartiges Einsetzen mehrerer Kerne in die Gießform der Kern für den ersten Wassermantel und der Kern für den zweiten Wassermantel entlang der Anordnungsrichtung der Zylinder angeordnet. Aus diesem Grund werden der obere Fließdurchgangsabschnitt und der untere Fließdurchgangsabschnitt, die durch den Kern für den zweiten Wassermantel gebildet werden, in der Anordnungsrichtung der Zylinder getrennt. Außerdem kann der Verbindungsfließdurchgangsabschnitt statt auf Seiten des Abgassammelabschnitts nur auf Seiten der Auslasskanäle an der Seite der Außenfläche des Zylinderkopfs gebildet werden. Mit anderen Worten ist es schwierig, den oberen Fließdurchgangsabschnitt, den unteren Fließdurchgangsabschnitt und den Verbindungsfließdurchgangsabschnitt auf eine solche Weise zu bilden, dass sie im Wesentlichen die gesamte Umgebung des Abgassammelabschnitts umgeben, weshalb Raum zur Verbesserung insbesondere der Leistungsfähigkeit der Kühlung des Abgassemmelabschnitts besteht.
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Die
DE 101 41 534 A1 offenbart eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf, der innen liegende Abgaskanäle definiert, die sich von einer Mehrzahl von teilweise vom Zylinderkopf definierten Brennkammern erstrecken. Die Auslasskanäle laufen in einen Zusammenflussbereich zusammen, der ebenfalls im Inneren des Zylinderkopfs definiert ist. Ein oberer Wassermantel und ein unterer Wassermantel sind über und unter den Auslasskanälen ausgebildet, wobei der untere Wassermantel ein größeres Volumen als der obere Wassermantel hat.
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Die
DE 10 2011 084 222 A1 offenbart einen Zylinderkopf mit einem integrierten Abgaskrümmer, wobei der integrierte Abgaskrümmer einen Abgaskrümmerflansch umfasst. Der Zylinderkopf umfasst einen Kühlmittelauslass in Kommunikation mit einem Kanal mit höherem Druck des Zylinderkopf-Kühlsystems, einen Kühlmittelauslass in Kommunikation mit einem Kanal mit niedrigerem Druck des Zylinderkopf-Kühlsystems, sowie einen Abgasflansch-Kühlkanal, der zumindest teilweise den Abgaskrümmerflansch quert und in Kommunikation mit dem Kühlmitteleinlass und Kühlmittelauslass ist.
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Die
DE 10 2005 040 639 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinder aufweisenden Kurbelgehäuse, das von einem in Blockbauart ausgebildeten Gaswechselventile und Gaswechselkanäle aufweisenden Zylinderkopf unter Einfügung einer Zylinderkopfdichtung abgedeckt ist. In den Zylindern ist je ein über ein Pleuel an einer in dem Kurbelgehäuse gelagerten Kurbelwelle angelenkter Kolben bewegbar. Die Brennkraftmaschine weist ein Kühlsystem und ein Schmiersystem mit einer Ölpumpe auf. Das Kühlsystem weist zumindest einen unteren, mit einem Kurbelgehäusekühlraum direkt zusammenwirkenden Zylinderkopfringkühlraum auf. Der Zylinderkopf weist mit den Zylindern zusammenwirkende Ausnehmungen auf, in die jeweils ein Kolben mit einem Stegbereich so weit eintaucht, dass ein oberster Kolbenring in OT-Stellung unterhalb der Zylinderkopfdichtung angeordnet ist.
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Die
DE 198 57 458 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkurbelgehäuse, das mindestens einen von einem Zylinderkopf abgedeckten Zylinder aufweist. Die Brennkraftmaschine weist Kühlölräume, ein Schmiersystem und eine Ölpumpe auf, die in Strömungsverbindung stehen. Jeder Zylinder weist einen Zylinderkühlraum und jeder Zylinderkopf zumindest einen Zylinderkopfkühlraum auf, wobei die einzelnen Zylinderkühlräume und die einzelnen Zylinderkopfkühlräume einer Zylinderreihe untereinander und die Zylinderkühlräume sowie die Zylinderkopfkühlräume als Ganzes in Reihe geschaltet sind. Eine Rückflußleitung ist von einem endseitigen Zylinderkopfkühlraum zurück entlang der Zylinderkopfreihe zu dem eingangsseitigen Zylinderkopfkühlraum angeordnet, wobei in die Rückflußleitung je Zylinder über eine Verbindungsbohrung eine Stegbohrung einmündet. Eine zweite Rückflußleitung ist zumindest angenähert parallel zu der ersten Rückflußleitung angeordnet und mit dem endseitigen Zylinderkopfkühlraum verbunden.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts der oben genannten Probleme und hat die Aufgabe, einen Zylinderkopf bereitzustellen, wobei die Herstellbarkeit eines Zylinderkopfs, der einen Abgassammelabschnitt aufweist, verbessert werden kann und die Kühlleistung des Abgassammelabschnitts verbessert werden kann.
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Zur Lösung der oben genannten Probleme handelt es sich bei der Ausführungsform der Erfindung um einen Zylinderkopf, der durch Anbringen an der oberen Endfläche eines Zylinderblocks einen Motorhauptkörper bildet und Folgendes umfasst: eine Mehrzahl von Verbrennungskammern, die an einer Verbindungsfläche, die zur Verbindung mit einer oberen Endfläche eines Zylinderblocks entlang einer Anordnungsrichtung einer Mehrzahl von in dem Zylinderblock gebildeten Zylindern vorgesehen ist, bereitgestellt ist; eine Mehrzahl von Auslasskanälen, die jeweils mit der Mehrzahl von Verbrennungskammern verbunden ist, um Abgas im Inneren jeder Verbrennungskammer auszustoßen; einen Abgassammelabschnitt zum Zusammenfassen der Mehrzahl an Auslasskanälen; einen oberen Fließdurchgangsabschnitt, in den ein Kühlmittel fließt, und der durch Gießen an einer Motoroberseite des Abgassammelabschnitts gebildet ist; einen unteren Fließdurchgangsabschnitt, in den ein Kühlmittel fließt, und der durch Schneiden an einer Motorunterseite des Abgassammelabschnitts gebildet ist; und ein Paar von Erweiterungsfließdurchgangsabschnitten, die durch Gießen an beiden Seitenabschnitten des Abgassammelabschnitts gebildet sind, um den oberen Fließdurchgangsabschnitt und den unteren Fließdurchgangsabschnitt zu verbinden und zusammen mit dem oberen Fließdurchgangsabschnitt und dem unteren Fließdurchgangsabschnitt den Abgassammelabschnitt zu umgeben.
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Außerdem werden der obere Fließdurchgangsabschnitt und die Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte durch einen Kern für den oberseitigen Wassermantel einstückig gegossen, wobei der Kern einen Abschnitt zur Bildung des oberen Fließdurchgangsabschnitts und Abschnitte zur Bildung der Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte aufweist.
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Außerdem umfasst der Zylinderkopf ferner einen unterseitigen Wassermantel, in dem das Kühlmittel von dem Zylinderblock fließt, der sich entlang der Anordnungsrichtung der Zylinder erstreckt, und der an der Verbindungsfläche in Bezug auf den Zylinderblock gebildet ist; und einen Kühlmittelverbindungsdurchgang zur Verbindung zwischen dem unterseitigen Wassermantel und dem durch Schneiden gebildeten unteren Fließdurchgangsabschnitt.
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Nach der Ausführungsform der Erfindung sind der obere Fließdurchgangsabschnitt und die Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte, in die das Kühlmittel fließt, durch Gießen gebildet, und ist der untere Fließdurchgangsabschnitt, in den das Kühlmittel fließt, durch Schneiden gebildet, so dass es nicht nötig ist, den oberen Fließdurchgangsabschnitt und den unteren Fließdurchgangsabschnitt in der Anordnungsrichtung der Zylinder zu teilen. Als Ergebnis ist es möglich, im Wesentlichen die gesamte Umgebung des Abgassammelabschnitts durch den oberen Fließdurchgangsabschnitt, die Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte und den unteren Fließdurchgangsabschnitt zu umgeben, so dass es möglich ist, die Kühlleistung des Abgassammelabschnitts zu verbessern. Da der untere Fließdurchgangsabschnitt außerdem durch Schneiden gebildet ist, wird kein Kern zur Bildung des unteren Fließdurchgangsabschnitts durch Gießen erforderlich. Aus diesem Grund wird es zur Zeit der Bildung des Zylinderkopfs durch Gießen möglich, einen Kern zur Bildung des oberen Fließdurchgangsabschnitts und der Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte und einen Kern zur Bildung des Abgassammelabschnitts so in einer Gießform anzuordnen, dass sie aufeinander geschichtet werden, ohne dass es zu einer Behinderung durch den unteren Fließdurchgangsabschnitt kommt. Folglich ist es möglich, einen Bruch oder eine Beschädigung der Kerne zu verhindern, während die Herstellbarkeit verbessert wird, da die Zeit und die Mühe, die für den Einbau der Kerne erforderlich sind, verringert sind.
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Außerdem werden der obere Fließdurchgangsabschnitt und die Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte beim Gießen durch den Kern für den oberseitigen Wassermantel einstückig gebildet. Auf diese Weise ist es möglich, den oberseitigen Wassermantel, den oberen Fließdurchgangsabschnitt, die Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte, die Auslasskanäle und den Abgassammelabschnitt beim Gießen einfach durch Anordnen des Kerns für die Auslasskanäle einschließlich des Abgassammelabschnitts und des Kerns für den oberseitigen Wassermantel auf eine aufeinander geschichtete Weise in der nach oben und unten gehenden bzw. senkrechten Richtung des Motors zu bilden, so dass die Herstellbarkeit des Zylinderkopfs verbessert wird.
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Außerdem ist ein unterseitiger Wassermantel, in den das Kühlmittel von dem Zylinderblock fließt, und der sich entlang der Anordnungsrichtung der Zylinder erstreckt, an der Verbindungsfläche in Bezug auf den Zylinderblock gebildet und ist ein Kühlmittelverbindungsdurchgang zur Verbindung zwischen dem unterseitigen Wassermantel und dem unteren Fließdurchgangsabschnitt durch Schneiden gebildet. Folglich wird das Kühlmittel mit einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur in dem unterseitigen Wassermantel von dem Kühlmittelverbindungsdurchgang zu dem unteren Fließdurchgangsabschnitt geführt und ferner von den Erweiterungsfließdurchgangsabschnitten zu dem oberen Fließdurchgangsabschnitt geführt. Aus diesem Grund fließt das Kühlmittel mit einer niedrigen Temperatur in der Umgebung des Abgassammelabschnitts ohne Stagnation der Reihe nach von dem unteren Fließdurchgangsabschnitt zu den Erweiterungsfließdurchgangsabschnitten und zu dem oberen Fließdurchgangsabschnitt, so dass es möglich ist, die Kühlleistung des Abgassammelabschnitts noch weiter zu verbessern. Da der Kühlmittelverbindungsdurchgang durch Schneiden gebildet ist, wird auch kein Kern zur Bildung des Kühlmittelverbindungsdurchgangs durch Gießen erforderlich. Aus diesem Grund kommt es zur Zeit des Aufeinanderschichtens des Kerns für den oberseitigen Wassermantel und des Kerns für die Auslasskanäle in der nach oben und unten gehenden. Richtung des Motors nicht zu einer Behinderung durch einen Kern für den Kühlmittelverbindungsdurchgang, so dass die Herstellbarkeit des Zylinderkopfs in diesem Ausmaß verbessert wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Vorderansicht, die eine Ausführungsform eines Zylinderkopfs der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist eine Schnittansicht entlang von X-X in 1.
- 3 ist eine Schnittansicht entlang von Y-Y in 2.
- 4 ist eine Schnittansicht entlang von Z-Z in 2.
- 5 ist eine Draufsicht auf einen Kern zur Verwendung beim Gießen des Zylinderkopfs von 1.
- 6 ist eine linksseitige Ansicht des Kerns von 5.
- 7 ist eine Unteransicht des Kerns von 5.
- 8 ist eine Vorderansicht des Kerns von 5.
- 9 ist ein erklärendes Diagramm, in dem ein unterer Fließdurchgangsabschnitt durch Schneiden zu dem Kern von 8 hinzugefügt ist.
- 10 ist eine perspektivische Ansicht von 9.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Als nächstes wird der Zylinderkopf nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. 1 ist eine Vorderansicht des Zylinderkopfs der vorliegenden Ausführungsform, 2 ist eine Schnittansicht entlang von X-X in 1, 3 ist eine Schnittansicht entlang von Y-Y in 2, und 4 ist eine Schnittansicht entlang von Z-Z in 2. Der Zylinderkopf 1 der vorliegenden Ausführungsform ist an einer oberen Endfläche eines Zylinderblocks 2 angebracht. Der Zylinderkopf 1 bildet durch Anbringen an der oberen Endfläche des Zylinderblocks 2 einen Motorhauptkörper für ein Motorfahrzeug. An einer oberen Endfläche des Zylinderkopfs 1 ist eine Zylinderkopfabdeckung 3 angebracht. In dem Zylinderblock 2 sind mehrere Zylinder in einer Reihe bereitgestellt. An dem Zylinderkopf 1 ist eine Verbindungsfläche 4 zur Verbindung mit dem Zylinderblock 2 gebildet. An der Verbindungsfläche 4 sind mehrere Verbrennungskammern 5 entlang einer Anordnungsrichtung der Zylinder gebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Verbrennungskammern 5 entlang der Anordnungsrichtung von drei Zylindern jeweils an der Oberseite jedes Zylinders gebildet.
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In jedem Zylinder ist ein Kolben so untergebracht, dass er in einer auf- und abwärtigen Richtung beweglich ist. Diese Kolben sind jeweils durch Pleuelstangen mit einer Kurbelwelle verbunden. Die Kurbelwelle ist entlang der Anordnungsrichtung der Verbrennungskammern 5 angeordnet. Die Kurbelwelle ist entlang der Anordnungsrichtung der Zylinder parallel zu der Anordnungsrichtung der Verbrennungskammern 5 angeordnet. Der Motorhauptkörper 2 ist in verschiedenen Ausrichtungen in das Motorfahrzeug eingebaut. Im Allgemeinen ist der Zylinderkopf 1 an der Oberseite des Zylinderblocks 2 angebracht, so dass eine Oberseite des Zylinderkopfs als eine Motoroberseite definiert ist und die Seite des Zylinderkopfs 1 an dem Zylinderblock 2 als eine Motorunterseite definiert ist.
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Mit den mehreren Verbrennungskammern 5 sind Luftansaugkanäle 6 und Auslasskanäle 7 verbunden. Die Luftansaugkanäle 6 saugen jeweils ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in jede Verbrennungskammer 5 ein, und die Auslasskanäle 7 stoßen jeweils Abgas aus jeder Verbrennungskammer 5 aus. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind mit jeder Verbrennungskammer 5 jeweils zwei Ansaugöffnungen 6 und Auslasskanäle 7 verbunden. An einem Endabschnitt der Luftansaugkanäle 6 auf Seiten der Verbrennungskammer 5 ist ein Luftansaugeinlass 13 gebildet. An der Ausstoßöffnung 7 ist auf Seiten der Verbrennungskammer 5 ein Abgasauslass 14 gebildet. Der Zylinderkopf 1 der vorliegenden Ausführungsform ist mit einem Abgaskrümmer 8 vereinigt. Die mehreren Auslasskanäle 7 werden in einem Abgassammelabschnitt 9 im Inneren des Zylinderkopfs 1 gesammelt. An der stromabwärts befindlichen Seite des Abgassammelabschnitts 9 ist ein Auspuffrohr 10 angeschlossen. An das Auspuffrohr 10 ist ein Katalysator und dergleichen, der nicht in der Figur dargestellt ist, angeschlossen.
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An der Motoroberseite der Verbrennungskammern 5 und der Auslasskanäle 7 ist ein oberseitiger Wassermantel 11 gebildet. Das Kühlmittel wird in den oberseitigen Wassermantel 11 fließen. An der Motorunterseite der Luftansaugkanäle 6 und der Auslasskanäle 7 ist ein unterseitiger Wassermantel 12 gebildet. Das Kühlmittel wird in den unterseitigen Wassermantel 12 fließen. Es ist zu beachten, dass der unterseitige Wassermantel 12 in 3 für jede Verbrennungskammer 5 abgeteilt ist, aber die tatsächlichen unterseitigen Wassermäntel 12 an einer Mittelseite der Verbrennungskammern 5 untereinander verbunden sind.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird zusätzlich zu dem oberseitigen Wassermantel 11 und dem unterseitigen Wassermantel 12 auch die Umgebung des Abgassammelabschnitts 9 durch das Kühlmittel gekühlt. Genauer ist wie in 3 gezeigt ein oberer Fließdurchgangsabschnitt 15 an der Motoroberseite des Abgassammelabschnitts 9 gebildet, und ist ein unterer Fließdurchgangsabschnitt 16 an der Motorunterseite des Abgassammelabschnitts 9 gebildet, und sind Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte 17 zur Verbindung des oberen Fließdurchgangsabschnitts 15 und des unteren Fließdurchgangsabschnitts 16 sowohl an der linken als auch an der rechten Seite (in der Richtung der Zylinderreihe - der Kurbelwellenrichtung) des Abgassammelabschnitts 9 gebildet. Von diesen ist der obere Fließdurchgangsabschnitt 15 mit dem oberseitigen Wassermantel 11 verbunden und sind die Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte 17 mit dem oberen Fließdurchgangsabschnitt 15 verbunden. Der untere Fließdurchgangsabschnitt 16 ist durch Schneiden so gebildet, dass er den linken und den rechten Erweiterungsfließdurchgangsabschnitt 17 verbindet.
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5 ist eine Draufsicht auf einen Kern zur Verwendung beim Gießen des Zylinderkopfs 1 von 1, 6 ist eine linksseitige Ansicht des Kerns von 5, 7 ist eine Unteransicht des Kerns von 5, 8 ist eine Vorderansicht des Kerns von 5, 9 ist ein erklärendes Diagramm, in dem ein unterer Fließdurchgangsabschnitt durch Schneiden zu dem Kern von 8 hinzugefügt ist, und 10 ist eine perspektivische Ansicht von 9. Die Benennungen links und rechts in den Zeichnungen sind Benennungen gemäß der Trigonometrie und stehen nicht mit der linken und der rechten Seite des Motorfahrzeugs in Zusammenhang. Folglich ist 6 im Hinblick auf den Motorhauptkörper ein Diagramm, in dem der Kern von 5 von der Kurbelwellenrichtung her betrachtet wird.
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Wie in 5 bis 10 gezeigt ist ein Kern 18 für den oberseitigen Wassermantel so gestaltet, dass er mit einem Abschnitt 20 zur Bildung des oberseitigen Wassermantels, einem Abschnitt 21 zur Bildung des oberen Fließdurchgangsabschnitts und Abschnitten 22 zur Bildung der Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte versehen ist. Der Abschnitt 20 zur Bildung des oberseitigen Wassermantels bildet beim Gießen den oberseitigen Wassermantel 11. Der Abschnitt 21 zur Bildung des oberen Fließdurchgangsabschnitts ist mit dem Abschnitt 20 zur Bildung des oberseitigen Wassermantels verbunden. Der Abschnitt 21 zur Bildung des oberen Fließdurchgangsabschnitts bildet beim Gießen den oberen Fließdurchgangsabschnitt 15. Die Abschnitte 22 zur Bildung der Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte sind mit dem Abschnitt 21 zur Bildung des oberen Fließdurchgangsabschnitts verbunden. Die Abschnitte 22 zur Bildung der Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte bilden beim Gießen die Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte 17. Außerdem ist ein Kern 19 für Auslasskanäle so gestaltet, dass er mit einem Abschnitt 23 zur Bildung der Auslasskanäle und einem Abschnitt 24 zur Bildung eines Abgassammelabschnitts versehen ist. Der Abschnitt 23 zur Bildung der Auslasskanäle bildet beim Gießen die Auslasskanäle 7. Der Abschnitt 24 zur Bildung des Abgassammelabschnitts bildet beim Gießen den Abgassammelabschnitt 9. Es ist zu beachten, dass der unterseitige Wassermantel 12 beim Gießen durch einen Kern für den unterseitigen Wassermantel, der nicht in der Figur gezeigt ist, gebildet wird.
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Wie in 5 bis 8 gezeigt, werden der Kern 18 für den oberseitigen Wassermantel und der Kern 19 für die Auslasskanäle auf eine solche Weise in einer Form für das Gießen angeordnet, dass sie in der nach oben und unten gehenden bzw. senkrechten Richtung des Motors aufeinander geschichtet sind. Dann wird ein Material für den Zylinderkopf wie etwa Aluminium um den Kern 18 für den oberseitigen Wassermantel und den Kern 19 für die Auslasskanäle in die Form gegossen. Als Ergebnis werden beim Gießen der oberseitige Wassermantel 11, der obere Fließdurchgangsabschnitt 15, die Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte 17, die Auslasskanäle 7 und der Abgassammelabschnitt 9 gebildet. Wie in 9 und 10 gezeigt wird der untere Fließdurchgangsabschnitt 16 durch Bohren einer Wand des Zylinderkopfs 1 mit einem Bohrer gebildet. Nach dem Gießen wird die Bohrerachsenlinie des Bohrers in Bezug auf den Zylinderkopf 1 in der Kurbelwellenrichtung angeordnet. Dann wird das Bohren mit dem Bohrer zur Bildung des unteren Fließdurchgangsabschnitts 16 so vorgenommen, dass das Paar der Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte 17 durchbohrt wird. Als Ergebnis werden der obere Fließdurchgangsabschnitt 15, die Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte 17 und der untere Fließdurchgangsabschnitte 16 in eine Verbindung gebracht.
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Der obere Fließdurchgangsabschnitt 15 und die Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte 17 werden durch Gießen gebildet, und der untere Fließdurchgangsabschnitt 16 wird durch Schneiden gebildet. Folglich ist es möglich, den Prozess zur Bildung des oberen Fließdurchgangsabschnitts 15 und der Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte 17 und den Prozess zur Bildung des unteren Fließdurchgangsabschnitts 16 als gesonderte Prozesse zu gestalten. Mit anderen Worten werden zuerst der obere Fließdurchgangsabschnitt 15 und die Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte 17 durch Gießen gebildet und kann der untere Fließdurchgangsabschnitt 16 dann durch Schneiden in dem gegossenen Zylinderkopf 1 bereitgestellt werden. Aus diesem Grund ist es zur Zeit des Kombinierens des Kerns 18 für den oberseitigen Wassermantel und des Kerns 19 für die Auslasskanäle möglich, den Kern 18 für den oberseitigen Wassermantel und den Kern 19 für die Auslasskanäle durch Aufeinanderschichten in der nach oben und unten gehenden bzw. senkrechten Richtung des Motors anzuordnen. Außerdem ist es möglich, den Abschnitt 24 zur Bildung des Abgassammelabschnitts des Kerns 19 für die Auslasskanäle von der Motorunterseite in einen Raum 25 einzusetzen, der von dem Abschnitt 21 zur Bildung des oberen Fließdurchgangsabschnitts und dem Abschnitt 22 zur Bildung der Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte umgeben ist. Folglich ist es bei der vorliegenden Ausführungsform beim Gießen nicht wie bei dem herkömmlichen Aufbau nötig, einen Kern für einen Wassermantel unter zwei Kernen für einen Wassermantel und den Kern für die Auslasskanäle in der Gießform anzuordnen und danach den anderen Kern für einen Wassermantel in der Form anzuordnen, indem er mit dem Kern für die Auslasskanäle kombiniert wird. Dadurch werden die Zeit und die Mühe, die für den Einbau des Kerns für die Auslasskanäle 7 nötig sind, verringert, so dass die Herstellbarkeit des Zylinderkopfs verbessert wird.
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Auf diese Weise werden der obere Fließdurchgangsabschnitt 15, die Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte 17 und der untere Fließdurchgangsabschnitt 16 in der Umgebung des Abgassammelabschnitts 9 gebildet, wobei der Zustand ihrer Verbindung mit dem unterseitigen Wassermantel 12 unter Verwendung von 3 bis 6, 9 und 10 ausführlicher beschrieben werden wird. Wie oben erwähnt zeigen 5, 6, 9 und 10 den Anordnungszustand des Kerns 18 für den oberseitigen Wassermantel und des Kerns 19 für die Auslasskanäle. Es ist jedoch zu beachten, dass es sehr schwierig ist, die Kühlmittelfließdurchgänge herauszugreifen und sie in den Figuren zu zeigen, weshalb sie durch Betrachten dieser Kerne als die Kühlmittelfließdurchgänge beschrieben werden und zusätzlich die Kühlmittelflüsse durch Pfeile beschrieben werden. Außerdem sind in diesen Figuren verschiedene Arten von Kühlmittelverbindungsdurchgängen einschließlich des unterseitigen Wassermantels 12 zum Zweck der Beschreibung durch gestrichelt-punktierte Linien markiert.
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Wie in 3 bis 5 deutlich gezeigt ist, öffnet sich der unterseitige Wassermantel 12 an der Verbindungsfläche 4. Die Verbindungsfläche 4 ist an einer Fläche gebildet, an der der Zylinderkopf 1 mit dem Zylinderblock 2 verbunden ist. Der unterseitige Wassermantel 12 ist so gebildet, dass er in der Anordnungsrichtung der Zylinder fortlaufend ist. Wie in 5 und 9 gezeigt, ist der unterseitige Wassermantel 12 mit einer Seite eines Kühlmittelverbindungsdurchgangs 26 verbunden. Eine andere Seite des Kühlmittelverbindungsdurchgangs 26 ist mit dem unteren Fließdurchgangsabschnitt 16 verbunden. Auf diese Weise sind der unterseitige Wassermantel 12 und der untere Fließdurchgangsabschnitt 16 verbunden. Der Kühlmittelverbindungsdurchgang 26 wird ähnlich wie der untere Fließdurchgangsabschnitt 16 nach dem Gießen des Zylinderkopfs 1 durch Schneiden in der Form eines Bohrens gebildet. Folglich fließt das Kühlmittel im Inneren des unterseitigen Wassermantels 12 der Reihe nach durch den Kühlmittelverbindungsdurchgang 26 zu dem unteren Fließdurchgangsabschnitt 16, von dem unteren Fließdurchgangsabschnitt 16 zu den Erweiterungsfließdurchgangsabschnitten 17, und von den Erweiterungsfließdurchgangsabschnitten 17 zu dem oberen Fließdurchgangsabschnitt 15. Das Kühlmittel, das im Inneren des unterseitigen Wassermantels 12 fließt, wird von einem Wassermantel des Zylinderblocks 2 zugeführt. Das Kühlmittel, das in dem Wassermantel des Zylinderblocks 2 fließt, weist eine verhältnismäßig niedrige Temperatur auf. Das Kühlmittel mit einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur wird auf eine solche Weise von dem Kühlmittelverbindungsdurchgang 26 zu dem unteren Fließdurchgangsabschnitt 16, von dem unteren Fließdurchgangsabschnitt 16 zu den Erweiterungsfließdurchgangsabschnitten 17, und von den Erweiterungsfließdurchgangsabschnitten 17 zu dem oberen Fließdurchgangsabschnitt 15 geliefert, dass es die gesamte Umgebung des Abgassammelabschnitts 9 umgibt. Als Ergebnis ist die Leistungsfähigkeit der Kühlung des Abgassammelabschnitts 9 gut.
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Wie oben beschrieben werden der oberseitige Wassermantel 11 und der obere Fließdurchgangsabschnitt beim Gießen durch den Kern 18 für den oberseitigen Wassermantel gebildet. Aus diesem Grund stehen der oberseitige Wassermantel 11 und der obere Fließdurchgangsabschnitt 15 miteinander in Verbindung. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der unterseitige Wassermantel 12 und der oberseitige Wassermantel 11 wie in 4, 5 und 9 gezeigt durch Wassermantel-Zwischenverbindungsdurchgänge 27 zwischen den benachbarten Auslasskanälen 7 jedes Zylinders in Verbindung gebracht. Ein solcher Wassermantel-Zwischenverbindungsdurchgang 27 ist in diesen Figuren auch an einer Seite gebildet, die sich links von dem äußersten linken Auslasskanal 7 befindet. Diese Wassermantel-Zwischenverbindungsdurchgänge 27 werden ebenfalls nach dem Gießen des Zylinderkopfs 1 durch Schneiden in der Form eines Bohrens gebildet. Das Kühlmittel mit einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur im Inneren des unterseitigen Wassermantels 12 fließt durch die Wassermantel-Zwischenverbindungsdurchgänge 27 und wird zu einem zwischen den Auslasskanälen 7 befindlichen Bereich des oberseitigen Wassermantels 11 geliefert. Das Kühlmittel mit einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur, das zu dem Bereich zwischen den Auslasskanälen 7 geliefert wird, kühlt die Auslasskanäle 7 aktiv. Das Kühlmittel mit einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur, das im Inneren des oberseitigen Wassermantels 11 fließt, kühlt die Verbrennungskammer 5 wirksam. Ein Teil des Kühlmittels mit einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur, das im Inneren des oberseitigen Wassermantels 11 fließt, wird auch wie in 10 gezeigt zu dem oberen Fließdurchgangsabschnitt 15 geliefert. Als Ergebnis ist es auch teilweise für die Kühlung des Abgassammelabschnitts 9 verantwortlich.
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Somit werden bei dem Zylinderkopf der vorliegenden Ausführungsform der obere Fließdurchgangsabschnitt 15 und die Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte 17, in die das Kühlmittel fließt, durch Gießen gebildet, und wird der untere Fließdurchgangsabschnitt 16, in den das Kühlmittel ebenso fließt, durch Schneiden gebildet. Auf diese Weise ist es möglich, faktisch die gesamte Umgebung des Abgassammelabschnitts 9 durch den oberen Fließdurchgangsabschnitt 15, die Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte 17 und den unteren Fließdurchgangsabschnitt 16 zu umgeben. Als Ergebnis wird die Leistungsfähigkeit der Kühlung des Abgassammelabschnitts 9 verbessert. Da außerdem der untere Fließdurchgangsabschnitt 16 bei dem Zylinderkopf der vorliegenden Ausführungsform durch Schneiden gebildet wird, wird kein Kern zur Bildung des unteren Fließdurchgangsabschnitts 16 durch Gießen erforderlich. Aus diesem Grund wird es zur Zeit der Bildung des Zylinderkopfs 1 durch Gießen möglich, den Kern 18 für den oberseitigen Wassermantel zur Bildung des oberen Fließdurchgangsabschnitts 15 und der Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte 17 und den Kern 19 für die Auslasskanäle zur Bildung des Abgassammelabschnitts 9 durch Aufeinanderschichten in der Gießform anzuordnen, ohne dass es zu einer Behinderung durch den unteren Fließdurchgangsabschnitt 16 kommt. Folglich ist es möglich, einen Bruch oder eine Beschädigung der Kerne zu verhindern, während die Herstellbarkeit verbessert wird, da die Zeit und die Mühe, die für den Einbau der Kerne erforderlich sind, verringert sind.
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Außerdem werden der obere Fließdurchgangsabschnitt 15 und die Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte 17 beim Gießen durch den Kern 18 für den oberseitigen Wassermantel einstückig ausgeführt. Auf diese Weise ist es möglich, den oberseitigen Wassermantel 11, den oberen Fließdurchgangsabschnitt 15, die Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte 17, die Auslasskanäle 7 und den Abgassammelabschnitt 9 beim Gießen einfach durch Anordnen des Kerns 19 für die Auslasskanäle einschließlich des Abgassammelabschnitts 9 und des Kerns 18 für den oberseitigen Wassermantel auf eine aufeinander geschichtete Weise in der auf- und abgehenden Richtung des Motors zu bilden. Auf diese Weise wird die Herstellbarkeit des Zylinderkopfs 1 verbessert.
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Außerdem ist der unterseitige Wassermantel 12 an der Verbindungsfläche 4 des Zylinderkopfs 1 gebildet. Das Kühlmittel fließt von dem Zylinderblock 2 in den unterseitigen Wassermantel 12. Der unterseitige Wassermantel 12 ist so gebildet, dass er sich in der Anordnungsrichtung der Zylinder erstreckt. Dann wird ein Bereich zwischen dem unterseitigen Wassermantel 12 und dem unteren Fließdurchgangsabschnitt 16 durch den Kühlmittelverbindungsdurchgang 26 in Verbindung gebracht. Dieser Kühlmittelverbindungsdurchgang 26 wird durch Schneiden gebildet. Folglich wird das Kühlmittel mit einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur in dem unterseitigen Wassermantel 12 von dem Kühlmittelverbindungsdurchgang 26 zu dem unteren Fließdurchgangsabschnitt 16 geliefert und ferner von den Erweiterungsfließdurchgangsabschnitten 17 zu dem oberen Fließdurchgangsabschnitt 15 geliefert. Aus diesem Grund fließt das Kühlmittel mit einer niedrigen Temperatur in der Umgebung des Abgassammelabschnitts 9 ohne Stagnation der Reihe nach von dem unteren Fließdurchgangsabschnitt 16 zu den Erweiterungsfließdurchgangsabschnitten 17 und zu dem oberen Fließdurchgangsabschnitt 15, so dass es möglich ist, die Leistungsfähigkeit der Kühlung des Abgassammelabschnitts 9 noch weiter zu verbessern. Da der Kühlmittelverbindungsdurchgang 26 durch Schneiden gebildet wird, ist außerdem kein Kern zur Bildung des Kühlmittelverbindungsdurchgangs 26 durch Gießen erforderlich. Aus diesem Grund kommt es zur Zeit des Aufeinanderschichtens des Kerns 18 für den oberseitigen Wassermantel und des Kerns 19 für die Auslasskanäle in der auf- und abgehenden Richtung des Motors nicht zu einer Behinderung durch einen Kern für den Kühlmittelverbindungsdurchgang, weshalb die Herstellbarkeit des Zylinderkopfs 1 in diesem Ausmaß verbessert wird.
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Außerdem werden die Auslasskanäle 7 und der Abgassammelabschnitt 9 beim Gießen durch den Kern 19 für die Auslasskanäle gebildet und wird der unterseitige Wassermantel 12, der sich an dem Motor weiter unten als die Auslasskanäle 7 und der Abgassammelabschnitt 9 befindet, beim Gießen durch den Kern für den unterseitigen Wassermantel gebildet. Auf diese Weise können der oberseitige Wassermantel 11, der obere Fließdurchgangsabschnitt 15, die Erweiterungsfließdurchgangsabschnitte 17, die Auslasskanäle 7, der Abgassammelabschnitt 9 und der unterseitige Wassermantel 12 beim Gießen durch einfaches Anordnen des Kerns 18 für den oberseitigen Wassermantel, des Kerns 19 für die Auslasskanäle und des Kerns für den unterseitigen Wassermantel auf eine aufeinander geschichtete Weise gebildet werden. Dadurch wird die Herstellbarkeit des Zylinderkopfs 1 verbessert.
