DE112015003558T5 - Cylinder head of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Ein gerader Auslasskanal (13), der eine kürzere Leitungslänge als ein gekrümmter Auslasskanal und einen Innendurchmesser aufweist, der von einer Brennkammer (7B) zu einem Abgassammelabschnitt (14) allmählich zunimmt, ist dadurch gekennzeichnet, dass, wenn eine Bodenfläche des Abgassammelabschnitts (14) als Referenzfläche (18) definiert ist und eine virtuelle Erstreckungsfläche (19) derart angeordnet ist, dass sich die Referenzfläche (18) in Richtung eines stromaufwärtigen Endes des geraden Auslasskanals (13) erstreckt, ein hinausragender Abschnitt (20), der von der virtuellen Erstreckungsfläche (19) nach oben hinausragt, an einer Bodenfläche des geraden Auslasskanals (13) ausgebildet ist.A straight exhaust duct (13) having a shorter pipe length than a curved exhaust duct and an inner diameter gradually increasing from a combustion chamber (7B) to an exhaust gas collecting portion (14) is characterized in that, when a bottom surface of the exhaust gas collecting portion (14) is defined as a reference surface (18) and a virtual extension surface (19) is arranged such that the reference surface (18) extends toward an upstream end of the straight outlet channel (13), a protruding portion (20) extending from the virtual extension surface (19) projects upwards, is formed on a bottom surface of the straight outlet channel (13).
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft Zylinderköpfe von Verbrennungsmotoren und insbesondere einen Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors, bei dem eine Mehrzahl von mit Brennkammern in Verbindung stehenden Auslasskanälen einstückig mit einem Abgassammelabschnitt ausgebildet sind, in dem die Mehrzahl von Auslasskanälen zusammengeführt werden.The present invention relates to cylinder heads of internal combustion engines, and more particularly to a cylinder head of an internal combustion engine in which a plurality of combustion chamber communicating exhaust passages are integrally formed with an exhaust gas collecting portion in which the plurality of exhaust passages are merged.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKGENERAL PRIOR ART
Verbrennungsmotoren, die in Fahrzeugen, wie z.B. Kraftfahrzeugen, montiert sind, umfassen Zylinderköpfe. Es sind Typen von Zylinderköpfen bekannt, in denen eine Mehrzahl von mit Brennkammern in Verbindung stehenden Auslasskanälen einstückig mit einem Abgassammelabschnitt verbunden sind, in dem die Mehrzahl von Auslasskanälen zusammengeführt werden (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).Internal combustion engines used in vehicles, e.g. Motor vehicles, mounted, include cylinder heads. There are known types of cylinder heads in which a plurality of combustor-related exhaust passages are integrally connected to an exhaust gas collecting section in which the plurality of exhaust passages are merged (see, for example, Patent Literature 1).
Ein solcher herkömmlicher Zylinderkopf weist eine Konfiguration auf, bei der die Auslasskanäle in einer Zylinderreihenrichtung aneinandergereiht sind und jeder der Auslasskanäle derart ausgebildet ist, dass sein Innendurchmesser von jeder Brennkammer in Richtung des Abgassammelabschnitts allmählich zunimmt.Such a conventional cylinder head has a configuration in which the exhaust ports are juxtaposed in a cylinder-row direction, and each of the exhaust ports is formed such that its inner diameter gradually increases from each combustion chamber toward the exhaust gas collecting section.
Ein in der Mitte in der Zylinderreihenrichtung gebildeter Auslasskanal liegt dem Abgassammelabschnitt in senkrechter Richtung zur Zylinderreihenrichtung gegenüber und eine Leitungslänge des in der Mitte in der Zylinderreihenrichtung gebildeten Auslasskanals ist kürzer als die Leitungslängen von auf beiden Seiten in der Zylinderreihenrichtung gebildeten Auslasskanälen.An exhaust passage formed in the middle in the cylinder-row direction faces the exhaust collecting portion in the direction perpendicular to the cylinder-row direction, and a pipe length of the exhaust passage formed in the middle in the cylinder-row direction is shorter than the pipe lengths of exhaust ports formed on both sides in the cylinder-row direction.
Jeder Auslasskanal weist eine gekrümmte Bodenfläche, die von jeder Brennkammer aus nach oben gekrümmt ist, und eine geneigte Bodenfläche auf, die von der gekrümmten Bodenfläche aus nach oben geneigt ist. Das aus der Brennkammer abgegebene Abgas strömt nach oben und wird im Abgassammelabschnitt gesammelt.Each exhaust passage has a curved bottom surface curved upward from each combustion chamber and an inclined bottom surface inclined upward from the curved bottom surface. The exhaust gas discharged from the combustion chamber flows upward and is collected in the exhaust gas collecting section.
LITERATURLISTE READINGS
PATENTLITERATURPatent Literature
-
Patentliteratur 1:
JP 2000-161132 A JP 2000-161132 A
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION
TECHNISCHES PROBLEMTECHNICAL PROBLEM
Dadurch, dass im herkömmlichen Zylinderkopf des Verbrennungsmotors die in der Zylinderreihenrichtung auf beiden Seiten befindlichen Auslasskanäle längere Leitungslängen aufweisen als der in der Mitte in der Zylinderreihenrichtung befindliche Auslasskanal, wird eine starke Zunahme von Durchgangsflächen der Auslasskanäle auf beiden Seiten verhindert. Somit kann eine Strömung des aus den Brennkammern abgegebenen Abgases durch diese Auslasskanäle auf dem Weg zum Abgassammelabschnitt leicht beruhigt werden.Characterized in that in the conventional cylinder head of the internal combustion engine, located in the cylinder row direction on both sides exhaust ducts longer line lengths than the located in the middle in the cylinder row direction exhaust passage, a large increase of passage areas of the exhaust ports is prevented on both sides. Thus, a flow of the exhaust gas discharged from the combustion chambers can be easily calmed by these exhaust ports on the way to the exhaust collecting portion.
Dadurch, dass der in der Mitte in der Zylinderreihenrichtung gebildete Auslasskanal hingegen eine kürzere Leitungslänge aufweist als die auf beiden Seiten in der Zylinderreihenrichtung gebildeten Auslasskanäle, nimmt die Durchgangsfläche dieses Auslasskanals sofort zu. By contrast, because the outlet channel formed in the middle in the cylinder row direction has a shorter line length than the outlet channels formed on both sides in the cylinder row direction, the passage area of this outlet channel immediately increases.
Dies erschwert eine Beruhigung des abgegebenen und durch diesen Auslasskanal auf dem Weg zum Abgassammelabschnitt hindurch laufenden Abgases, was eine turbulente Strömung oder einen Stau des Abgases an der Bodenfläche des Auslasskanals verursachen kann. Dies kann die Leistung der Abgasemission aufgrund einer Erhöhung des Gegendrucks des aus der Brennkammer in diesen Auslasskanal abgegebenen Abgases reduzieren. This makes it difficult to calm the exhaust gas discharged and passing through this exhaust passage on the way to the exhaust collecting portion, which may cause turbulent flow or congestion of the exhaust gas at the bottom surface of the exhaust passage. This may reduce the exhaust emission power due to an increase in the back pressure of the exhaust gas discharged from the combustion chamber into this exhaust passage.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das oben beschriebene Problem gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, der fähig ist, eine Erhöhung des Gegendrucks des aus Brennkammern in lineare Auslasskanäle abgegebenen Abgases und eine Reduzierung der Leistung der Abgasemission zu verhindern.The present invention has been made in view of the above-described problem, and it is an object of the present invention to provide a cylinder head of an internal combustion engine capable of increasing the back pressure of exhaust gas discharged from combustion chambers into linear exhaust passages and reducing the power of the cylinder Prevent exhaust emissions.
TECHNISCHE LÖSUNGTECHNICAL SOLUTION
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Zylinderkopf, der an einer Oberseite eines Zylinderblocks in einem Verbrennungsmotor vorgesehen ist, der Zylinder aufweist, wobei der Zylinderkopf eine Mehrzahl von Brennkammern, die in einer Zylinderreihenrichtung aneinandergereiht sind, sowie eine Mehrzahl von Auslasskanälen, die in einer Ansicht von oben mit den Brennkammern in Verbindung stehen, umfasst, wobei die Auslasskanäle umfassen: einen gekrümmten Auslasskanal, der mit dem Zylinderkopf einstückig ausgebildet ist und sich in senkrechter Richtung zur Zylinderreihenrichtung erstreckt und anschließend in die Zylinderreihenrichtung gekrümmt ist; einen geraden Auslasskanal, der mit dem Zylinderkopf einstückig ausgebildet ist, eine kürzere Leitungslänge als der gekrümmte Auslasskanal aufweist und sich in senkrechter Richtung zur Zylinderreihenrichtung erstreckt; und einen Abgassammelabschnitt, in den stromabwärtige Abschnitte des gekrümmten Auslasskanals und des geraden Auslasskanal integriert sind, wobei der Abgassammelabschnitt mit dem Zylinderkopf einstückig ausgebildet ist, wobei der gerade Auslasskanal eine gekrümmte Bodenfläche umfasst, die sich von einer der Brennkammern aus erstreckt und von der einen Brennkammer aus nach oben gekrümmt ist, sowie eine geneigte Bodenfläche, die von der gekrümmten Bodenfläche aus nach oben geneigt ist, und wobei der gerade Auslasskanal einen Innendurchmesser aufweist, der von der einen Brennkammer zum Abgassammelabschnitt hin allmählich zunimmt, wobei, wenn eine Bodenfläche des Abgassammelabschnitts als Referenzfläche definiert ist und eine virtuelle Erstreckungsfläche derart vorgesehen ist, dass sich die Referenzfläche in Richtung eines stromaufwärtigen Endes des geraden Auslasskanals erstreckt, der gerade Auslasskanal an seiner Bodenfläche mit einem hinausragenden Abschnitt versehen ist, der von der virtuellen Erstreckungsfläche nach oben hinausragt.One aspect of the present invention is a cylinder head provided on an upper surface of a cylinder block in an internal combustion engine having cylinders, the cylinder head having a plurality of combustion chambers sequenced in a cylinder-row direction, and a plurality of exhaust ports in a view from above communicating with the combustion chambers, the exhaust ports comprising: a curved exhaust passage integrally formed with the cylinder head and extending in the direction perpendicular to the cylinder-row direction and then curved in the cylinder-row direction; a straight exhaust passage integrally formed with the cylinder head, having a shorter pipe length than the curved exhaust passage and extending in a direction perpendicular to the cylinder row direction; and an exhaust collecting portion, in which downstream portions of the curved exhaust passage and the straight exhaust passage are integrated, the exhaust collecting portion being integrally formed with the cylinder head, the straight exhaust passage including a curved bottom surface extending from one of the combustion chambers and from the one combustion chamber is curved upward, and an inclined bottom surface which is inclined upward from the curved bottom surface, and wherein the straight outlet channel has an inner diameter which gradually increases from the one combustion chamber to the exhaust gas collecting section, wherein, when a bottom surface of the exhaust gas collecting section Reference surface is defined and a virtual extension surface is provided such that the reference surface extends toward an upstream end of the straight outlet channel, the straight outlet channel is provided at its bottom surface with a protruding portion that protrudes upwards from the virtual extent.
VORTEILHAFTE WIRKUNGENBENEFICIAL EFFECTS
Gemäß dem Aspekt der Erfindung, wenn die Bodenfläche des Abgassammelabschnitts als Referenzfläche definiert ist und die virtuelle Erstreckungsfläche derart vorgesehen ist, dass sich die Referenzfläche in Richtung eines stromaufwärtigen Endes des geraden Auslasskanals erstreckt, ist der gerade Auslasskanal, der eine kürzere Leitungslänge als der gekrümmte Auslasskanal und einen Innendurchmesser aufweist, der von der einen Brennkammer zum Abgassammelabschnitt hin allmählich zunimmt, mit dem hinausragenden Abschnitt versehen, der von der virtuellen Erstreckungsfläche am Boden des geraden Auslasskanals nach oben hinausragt.According to the aspect of the invention, when the bottom surface of the exhaust collection portion is defined as a reference surface and the virtual extent surface is provided so that the reference surface extends toward an upstream end of the straight exhaust port, the straight exhaust port is a shorter pipe length than the curved exhaust port and an inner diameter gradually increasing from the one combustion chamber to the exhaust gas collecting portion, provided with the protruding portion protruding upward from the virtual extension surface at the bottom of the straight exhaust passage.
Diese Konfiguration kann eine starke Zunahme der Durchgangsfläche des geraden Auslasskanals von seinem stromaufwärtigen Ende zum Abgassammelabschnitt hin verhindern. Selbst wenn das von der einen Brennkammer hinausströmende Abgas in Kontakt mit der gekrümmten Bodenfläche des geraden Auslasskanals kommt und eine Strömungsablösung verursacht, kann der hinausragende Abschnitt eine turbulente Strömung oder einen Stau des Abgases unmittelbar nach der Strömungsablösung verhindern.This configuration can prevent a large increase in the passage area of the straight exhaust passage from its upstream end to the exhaust collecting portion. Even if the exhaust gas flowing out of the one combustion chamber comes into contact with the curved bottom surface of the straight exhaust passage and causes flow separation, the protruding portion may prevent turbulent flow or congestion of the exhaust gas immediately after the flow separation.
Da eine Erzeugung einer turbulenten Strömung oder eines Staus des Abgases an der geneigten Bodenfläche des linearen Auslasskanals verhindert werden kann, kann die Strömung des Abgases beruhigt werden und in den Abgassammelabschnitt eingeführt werden. Dementsprechend kann eine Erhöhung eines Gegendrucks des Abgases im linearen Auslasskanal verhindert werden, so dass eine Reduzierung der Leistung der Abgasemission verhindert werden kann.Since generation of turbulent flow or congestion of the exhaust gas at the inclined bottom surface of the linear exhaust passage can be prevented, the flow of the exhaust gas can be calmed and introduced into the exhaust gas collecting section. Accordingly, an increase of a back pressure of the exhaust gas in the linear exhaust passage can be prevented, so that a reduction in the performance of the exhaust emission can be prevented.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfs eines Verbrennungsmotors beschrieben.Hereinafter, an embodiment of a cylinder head of an internal combustion engine according to the invention will be described with reference to the drawings.
Wie in
Wie durch die gestrichelten Linien in
Wie in
Wie in
Die jeweiligen Ansaugkanäle
Wie in
Wie in
Die gekrümmten Auslasskanäle
Wie in
Wie in
Wie in
Ein Teil des im Abgassammelabschnitt
Wie in den
Wie in
Wie in
Die hinausragenden Abschnitte
Wie in
Wie oben beschrieben, umfasst der Zylinderkopf
Wie in
Wie in
Die Wassermäntel
Wie in
Wie in
Wie in
Als nächstes wird die Funktionsweise beschrieben.Next, the operation will be described.
Im Zylinderkopf
Vorliegend nehmen die Durchgangsflächen der gekrümmten Auslasskanäle
Da andererseits die Durchgangsflächen der geraden Auslasskanäle
In
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weisen die geraden Auslasskanäle
Diese Konfiguration gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine starke Zunahme der Durchgangsflächen der geraden Auslasskanäle
Da eine Erzeugung einer turbulenten Strömung oder eines Staus des Abgases an den geneigten Bodenflächen
Im Zylinderkopf
Da ein Fassungsvermögen der gesamten Wassermäntel
Infolgedessen kann eine übermäßige Erhöhung der Temperatur des Abgases im Abgassammelabschnitt
Ferner sind die Kühlmitteleinlässe
Das mit einer niedrigen Temperatur vom Zylinderblock
Ferner ist der Zylinderkopf
Dementsprechend können die hinausragenden Abschnitte
Ferner sind im Zylinderkopf
Die Position T1 der Bodenfläche der geraden Auslasskanäle
Somit können die Durchgangsflächen der geraden Auslasskanäle
Ferner können die gekrümmten Auslasskanäle
Ferner kann im Zylinderkopf
Gesehen im Querschnitt des Zylinderkopfs
Somit kann, wie in
Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann verständlich, dass verschiedene Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Es ist beabsichtigt, dass sämtliche solche Modifikationen und Äquivalente unter den Umfang der folgenden Ansprüche fallen.Although an embodiment of the present invention has been described, it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It is intended that all such modifications and equivalents fall within the scope of the following claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- MOTOR (VERBRENNUNGSMOTOR) ENGINE (INTERNAL COMBUSTION ENGINE)
- 22
- ZYLINDERBLOCK CYLINDER BLOCK
- 33
- ZYLINDERKOPF CYLINDER HEAD
- 6A bis 6C6A to 6C
- ZYLINDER CYLINDER
- 7A7A
- BRENNKAMMER (EINE ENDSEITIGE BRENNKAMMER) COMBUSTION CHAMBER (A FINAL COMBUSTION CHAMBER)
- 7B7B
- BRENNKAMMER (MITTLERE BRENNKAMMER) COMBUSTION CHAMBER (MEDIUM COMBUSTION CHAMBER)
- 7C7C
- BRENNKAMMER (ANDERE ENDSEITIGE BRENNKAMMER) COMBUSTION CHAMBER (OTHER FINAL FIRE CHAMBER)
- 1010
- AUSLASSKANAL exhaust port
- 11, 1211, 12
- GEKRÜMMTER AUSLASSKANAL CURVED EXHAUST CHANNEL
- 1313
- GERADER AUSLASSKANAL STRAIGHT EXHAUST DUCT
- 13a13a
- GEKRÜMMTE BODENFLÄCHE CURVED FLOOR AREA
- 13b13b
- GENEIGTE BODENFLÄCHE SLICED FLOOR AREA
- 1414
- ABGASSAMMELABSCHNITT EXHAUST COLLECTOR SECTION
- 1818
- REFERENZFLÄCHE REFERENCE AREA
- 1919
- VIRTUELLE ERSTRECKUNGSFLÄCHE VIRTUAL REMOVAL SURFACE
- 2020
- HINAUSRAGENDER ABSCHNITT SUPREME SECTION
- 2323
- ANSCHLUSSFLÄCHE PORT AREA
- 21B21B
- WASSERMANTEL WATER COAT
- 2424
- KÜHLMITTELEINLASS COOLANT INLET
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Legal Events
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division |