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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2014-0166791 , die am 26. November 2014 beim Korean Intellectual Property Office eingereicht worden ist, wobei deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Abgaskrümmer-integrierten Zylinderkopf mit einem Wassermantel, der eine Kühlstruktur aufweist, die zum Verbessern von Klopfeigenschaften und Verbrennungseigenschaften geeignet ist, indem Temperaturen in der Nähe von Austrittsöffnungen und Zündkerzen reduziert werden.
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HINTERGRUND
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Ein Zylinderblock und ein Zylinderkopf eines Fahrzeugmotors weisen einen Wassermantel zum Kühlen von in einer Verbrennungskammer erzeugten Wärme und anderen mechanisch betätigten Bauteilen, die für den Motor verwendet werden, auf, um gegen eine Überhitzung vorzubeugen. Der Wassermantel erhält ferner eine geeignete Motortemperatur aufrecht, um eine optimale thermische Effizienz zu erzielen.
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Das heißt, der Wassermantel erlaubt einem durchströmenden Kühlmittel, durch den Motor erzeugte Wärme abzukühlen. Ferner wird in Bereichen in der Nähe von Austrittsöffnungen und Auslassventilsitzen, durch welche Abgase vom Motor in dem Motor abgegeben werden, mehr Wärme erzeugt. Daher ist es notwendig, eine gleichmäßige und passende Kühlmittelströmung auszubilden, um dagegen vorzubeugen, dass sich die Wärme in dem Zylinderkopf lokal konzentriert. Im Allgemeinen ist eine Querschnittsfläche oder Geschwindigkeit bzw. Rate einer Kühlmittelströmung in der Nähe der Austrittsöffnungen und der Auslassventilsitze fast gleich wie bei anderen Bereichen, was daher eine Kühleffizienz in der Nähe der Austrittsöffnungen und der Auslassventilsitze verringert, die einer relativ hohen thermischen Belastung ausgesetzt sind.
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Dementsprechend werden zwischen den Austrittsöffnungen und in der Nähe von Zündkerzen Hochtemperaturbereiche ausgebildet. Diese Hochtemperaturbereiche können die Motorleistung und auch die Lebensdauer des Zylinderkopfs und Klopfeigenschaften des Motors verschlechtern.
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Die in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte vorstehende Information dient lediglich der Förderung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung, und sie kann daher Information enthalten, die nicht Stand der Technik bildet, der dem Fachmann bereits bekannt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde im Rahmen einer Anstrengung konzipiert, einen Abgaskrümmer-integrierten Zylinderkopf mit einem Wassermantel zu schaffen, der Lärm/Vibration reduzieren und eine Verbrennungseffizienz durch Aufrechterhalten von stabilen Zündzeitpunkten verbessern kann, wobei Klopfeigenschaften und Verbrennungseigenschaften durch effektives Steuern der Strömung eines durch einen Hochtemperaturbereich gelangenden Kühlmittels verbessert werden, der zwischen Austrittsöffnungen und naheliegenden Zündkerzenlöchern ausgebildet ist.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Abgaskrümmer-integrierter Zylinderkopf mit einem Wassermantel Einlassöffnungen, durch die Außenluft zugeführt wird, und Austrittsöffnungen auf, durch die Abgas von dem Brennraum abgegeben wird. Einlassventillöcher und Auslassventillöcher öffnen die Einlassöffnungen und die Austrittsöffnungen. Zündkerzenlöcher sind an einer Oberseite des Zylinderkopfs ausgebildet. Ein Kopfwassermantel ist in dem Zylinderkopf ausgebildet, um einem Kühlmittel zu erlauben, von einem Ende zu einem anderen Ende zu strömen. Der Kopfwassermantel weist Austrittsöffnungsbrückenkühlmitteldurchgänge auf, die zwischen den Austrittsöffnungen ausgebildet sind. Untere Kühlmittelführungen stehen in dem Zylinderkopf vor, sodass das Kühlmittel von einer Bodenseite des Zylinderkopfs durch die Austrittsöffnungsbrückenkühlmitteldurchgänge aufwärts strömt. Der Kopfwassermantel kann obere Brückenkühlmitteldurchgänge, die zwischen den Auslassventillöchern und den Zündkerzenlöchern ausgebildet sind, und obere Kühlmittelführungen auf, die von der Oberseite des Zylinderkopfs hervorstehen und sich nach unten bzw. abwärts erstrecken. Die oberen Brückenkühlmitteldurchgänge weisen eine von der Oberseite zu der Bodenseite in einer vertikalen Richtung abnehmende Dicke auf.
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Der Zylinderkopf weist zumindest zwei Auslassventillöcher auf. Jede obere Kühlmittelführung kann mit einem der zumindest zwei Auslassventillöcher in Verbindung stehen, welches näher zu einer Kühlmitteleinlassseite als das andere ausgebildet ist.
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Der Zylinderkopf weist zumindest zwei Austrittsöffnungen auf. Die unteren Kühlmittelführungen können sich von einer Kühlmittelauslassseite in Richtung einer Auslassseite erstrecken und weisen ein Ende auf, welches in Richtung der Kühlmitteleinlassseite schräg hervorsteht.
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Der Kopfwassermantel kann einen oberen Kopfwassermantel bei einer oberen Seite desselben und einen unteren Kopfwassermantel bei einer unteren Seite desselben, unterhalb des oberen Kopfwassermantels, aufweisen. Die unteren Kühlmittelführungen korrespondieren zu dem unteren Kopfwassermantel, und die oberen Kühlmittelführungen korrespondieren zu dem oberen Kopfwassermantel.
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Der Zylinderkopf kann einen integralen Abgaskrümmer aufweisen, und der Kopfwassermantel kann einen Abgaskrümmerwassermantel aufweisen, der zu dem Abgaskrümmer korrespondiert, wobei der Abgaskrümmerwassermantel einen oberen Wassermantel, der zu dem oberen Kopfwassermantel korrespondiert, und einen unteren Wassermantel aufweist, der zu dem unteren Kopfwassermantel korrespondiert.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können Klopfeigenschaften und Verbrennungseigenschaften verbessert werden, indem untere Kühlmittelführungen zwischen Austrittsöffnungen, zum Führen eines Kühlmittels, das von einer Kühlmitteleinlassseite zu einer Auslassseite in Richtung von Austrittsöffnungsbrückenkühlmitteldurchgängen strömt, ausgebildet werden und Hochtemperaturbereiche zwischen den Austrittsöffnungen effektiv gekühlt werden.
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Ferner können Klopfeigenschaften und Verbrennungseigenschaften verbessert werden, indem obere Kühlmittelführungen zum Führen von Kühlmittel, das von der Kühlmitteleinlassseite zu der Auslassseite in Richtung von oberen Brückenkühlmitteldurchgängen strömt, und zwar zwischen Auslassventillöchern und Zündkerzenlöchern, ausgebildet werden und Hochtemperaturbereiche effektiv gekühlt werden, die in der Nähe von Zündkerzen ausgebildet sind.
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Dementsprechend kann die vorliegende Erfindung Lärm/Vibration reduzieren und eine Verbrennungseffizienz verbessern, indem Zündzeitpunkte stabil gehalten werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Ansicht, die eine Seite eines Abgaskrümmer-integrierten Zylinderkopfs mit einem Wassermantel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist eine Querschnittsansicht des Zylinderkopfs entlang der Linie I-I von 1.
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3 ist eine Perspektivansicht eines Kopfwassermantels, der in einem Abgaskrümmer-integrierten Zylinderkopf gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
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4 ist eine Perspektivansicht eines Kopfwassermantels gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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5 ist eine Draufsicht, die einen partiellen Querschnitt eines Kopfwassermantels gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6 ist eine Vorderansicht, die einen partiellen Querschnitt eines Kopfwassermantels gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hiernach unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kühlt ein Abgaskrümmer-integrierter Zylinderkopf einen Abgaskrümmer durch einen Abgaskrümmerwassermantel, der sich auf der Auslassseite erstreckt. Da ein Kühlmittel hauptsächlich zu dem Abgaskrümmer strömt, kann eine Kühleffizienz in der Nähe einer Brennkammer (Austrittsöffnungen oder Zündkerzenöffnungen) verschlechtert sein.
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Dementsprechend muss das Kühlmittel zu dem Abgaskrümmer in Richtung von naheliegenden Austrittsöffnungen oder Zündkerzenöffnungen strömen.
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1 ist eine Ansicht, die eine Seite eines Abgaskrümmers-integrierten Zylinderkopfs mit einem Wassermantel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Querschnittsansicht des Zylinderkopfs entlang der Linie I-I von 1. 3 ist eine Perspektivansicht eines Kopfwassermantels, der in einem Abgaskrümmer-integrierten Zylinderkopf gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. 4 ist eine Perspektivansicht eines Kopfwassermantels gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Unter Bezugnahme auf 1 bis 4 ist ein Abgaskrümmer-integrierter Zylinderkopf 100 an einer Oberseite eines (nicht gezeigten) Zylinderblocks angebracht, und eine (nicht gezeigte) Brennkammer ist in dem Zylinderblock ausgebildet.
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Der Zylinderkopf 100 und der Zylinderblock sind fest aneinander durch eine (Zylinder)-Kopfdichtung befestigt und werden durch (nicht gezeigte) Bolzen zusammengehalten. Der Abgaskrümmer-integrierte Zylinderkopf 100 weist bei einem Ende des Zylinderkopfs 100 einen Kühlmitteleinlass 220 und bei einem weiteren Ende einen Kühlmittelauslass 240 auf.
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Der Zylinderkopf 100 ist in Bezug auf eine virtuelle Linie, die von dem Kühlmitteleinlass 220 zu dem Kühlmittelauslass 240 läuft, in eine Einlassseite bei einem Ende und eine Auslassseite bei einem weiteren Ende unterteilt.
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Der Zylinderkopf 100 weist einen integralen Abgaskrümmer 250 auf. Der Abgaskrümmer 250 ist mit einem (nicht gezeigten) Einlasskrümmer zum von der Einlassseite zu der Brennkammer Aufnehmen von Außenluft verbunden und gibt Abgas zu der Auslassseite durch Austrittsöffnungen 320 ab.
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Der Zylinderkopf 100 weist Einlassöffnungen 400, die zu jedem Zylinder korrespondieren und die Außenluft zu der Brennkammer zuführen, und weist Austrittsöffnungen 320 auf, welche die verbrannten Gase abgeben. Der Zylinderkopf 100 weist zudem Einlassventillöcher 210 zum Öffnen und Schließen der Eintrittsöffnungen 400 und Austrittsventillöcher 215 bei Ventilen zum Öffnen und Schließen der Austrittsöffnungen 320 auf.
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Der Zylinderkopf 100 weist ferner Zündkerzenlöcher 200 auf, unter denen jedes zu einem Zentrum eines der Zylinder korrespondiert, in welchen (nicht gezeigte) Zündkerzen eingesetzt und gesichert sind.
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Unter Bezugnahme auf 3 weist der Zylinderkopf 100 darin einen Kopfwassermantel 300 auf, der integral mit einem Abgaskrümmerwassermantel 360 des Abgaskrümmers 250 verbunden ist.
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Der Kopfwassermantel 300 weist einen oberen Kopfwassermantel 302 bei einer oberen Seite und einen unteren Kopfwassermantel 304 bei einer unteren Seite unterhalb des oberen Kopfwassermantels 302 auf.
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Die Zündkerzenlöcher 200 und die Auslassventillöcher 215 korrespondieren zu Zündkerzen (und nicht gezeigten) Auslassventilen, die in dem Zylinderkopf vorgesehen sind. Die Eintrittsöffnungen 400 und die Austrittsöffnungen 320 sind zwischen dem oberen Kopfwassermantel 302 und dem unteren Kopfwassermantel 304 an der Einlassseite bzw. der Auslassseite ausgebildet.
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Der Zylinderkopf weist zwei Austrittsöffnungen 320 für jeden Zylinder auf, und ein Austrittsöffnungsbrückenkühlmitteldurchgang 330 ist gegenüber einer Bodenseite des Zylinderkopfs 100 zwischen den zwei Austrittsöffnungen 320 aufwärts ausgebildet.
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Der Austrittsöffnungsbrückenkühlmitteldurchgang 330 verbindet den unteren Kopfwassermantel 304 und den oberen Kopfwassermantel 302 zwischen den Austrittsöffnungen 320 vertikal, wodurch eine Kühleffizienz in Hochtemperaturbereichen verbessert wird.
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Der Zylinderkopf 100 weist ferner eine untere Kühlmittelführung 230 auf, die hervorsteht, um das durch den unteren Kopfwassermantel 304 in Richtung des Austrittsöffnungsbrückenkühlmitteldurchgangs 330 strömende Kühlmittel zu führen.
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Unter Bezugnahme auf 4 weist der Zylinderkopf zwei Auslassventillöcher 215 und ein Zündkerzenloch 200 für jeden Zylinder auf. Ein oberer Brückenkühlmitteldurchgang 410 ist zwischen einem Auslassventilloch 215, das bei einer Kühlmitteleinlassseite 220 vorgesehen ist, und dem einen Zündkerzenloch 200 ausgebildet. Eine obere Kühlmittelführung 310 ist in dem Zylinderkopf 100 ausgebildet und steht nach unten hervor, zu dem oberen Brückenkühlmitteldurchgang 410 korrespondierend.
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Die obere Kühlmittelführung 310 erstreckt sich von der oberen Seite des Zylinderkopfs 100, bei welcher der obere Brückenkühlmitteldurchgang 410 dünner wird, abwärts bzw. nach unten. Dementsprechend nimmt die Rate bzw. Geschwindigkeit einer Kühlmittelströmung durch den oberen Brückenkühlmitteldurchgang 410 zu, wodurch die Kühleffizienz in den Hochtemperaturbereichen zwischen dem einen Zündkerzenloch 200 und den Auslassventillöchern 215 verbessert wird.
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5 ist eine Draufsicht, die einen partiellen Querschnitt eines Kopfwassermantels gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Unter Bezugnahme auf 5 ist eine erste Austrittsöffnung 510 bei einer Kühlmittelauslassseite 240 ausgebildet, und zwar zu jedem Zylinder korrespondierend. Eine zweite Austrittsöffnung 512 ist bei der Kühlmitteleinlassseite 220 ausgebildet, benachbart zu der ersten Austrittsöffnung 510.
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Der Austrittsöffnungsbrückenkühlmitteldurchgang 330 ist gegenüber dem Boden zwischen der ersten Austrittsöffnung 510 und der zweiten Austrittsöffnung 512 aufwärts ausgebildet, und eine untere Kühlmittelführung 230 steht in die erste Austrittsöffnung 510 hervor, sodass sich das Kühlmittel von dem Boden durch den Austrittsöffnungsbrückenkühlmitteldurchgang 330 nach oben bzw. aufwärts bewegt.
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Die untere Kühlmittelführung 230 erstreckt sich schräg zu der Auslassseite in Richtung der Kühlmitteleinlassseite 220. Als solches führt die untere Kühlmittelführung 230 das von der Kühlmitteleinlassseite 220 zu der Kühlmittelauslassseite 240 strömende Kühlmittel, um reibungslos bzw. glatt zu dem Austrittsöffnungsbrückenkühlmitteldurchgang 330 zu strömen.
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6 ist eine Vorderansicht, die einen partiellen Querschnitt eines Kopfwassermantels gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Unter Bezugnahme auf 6 strömt ein Kühlmittel in dem Kopfwassermantel 300 von dem Kühlmitteleinlass 220 zu der Kühlmittelauslassseite 240. Die oberen Kühlmittelführungen 310 erstrecken sich von der Oberseite in den oberen Brückenkühlmitteldurchgängen 410, die zwischen Zündkerzenlöchern 200 und den Auslassventillöchern 215 ausgebildet sind, nach unten.
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Dementsprechend nimmt die Querschnittsfläche einer Kühlmittelströmung ab, wenn sich das in der oberen Seite strömende Kühlmittel näher zu der unteren Seite bewegt, und zwar durch die oberen Kühlmittelführungen 310, wodurch die Rate einer Kühlmittelströmung bzw. Kühlmittelströmungsgeschwindigkeit stark erhöht wird. Daher nimmt die Kühleffizienz in den Hochtemperaturbereichen in der Nähe der Zündkerzenlöcher 200 und der Auslassventillöcher 215 zu.
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Während diese Erfindung in Verbindung damit beschrieben worden ist, was gegenwärtig als praktische beispielhafte Ausführungsformen angesehen wird, ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Im Gegenteil dazu ist es vorgesehen, verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen einzuschließen, die in den Rahmen und Bereich der beigefügten Ansprüche fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2014-0166791 [0001]
