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DE112015003558B4 - Cylinder head of an internal combustion engine with flow-optimized exhaust ports - Google Patents

Cylinder head of an internal combustion engine with flow-optimized exhaust ports Download PDF

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DE112015003558B4
DE112015003558B4 DE112015003558.3T DE112015003558T DE112015003558B4 DE 112015003558 B4 DE112015003558 B4 DE 112015003558B4 DE 112015003558 T DE112015003558 T DE 112015003558T DE 112015003558 B4 DE112015003558 B4 DE 112015003558B4
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Abstract

Zylinderkopf (3), der an einer Oberseite eines Zylinderblocks (2) in einem Verbrennungsmotor (1) vorgesehen ist, der Zylinder (6A, 6B, 6C) aufweist, wobei der Zylinderkopf (3) eine Mehrzahl von Brennkammern (7A, 7B, 7C), die in einer Zylinderreihenrichtung aneinandergereiht sind, sowie eine Mehrzahl von Auslasskanälen (11, 12, 13), die in einer Ansicht von oben mit den Brennkammern (7A, 7B, 7C) in Verbindung stehen, umfasst,wobei die Auslasskanäle (11, 12, 13) umfassen: gekrümmte Auslasskanäle (11, 12), die mit dem Zylinderkopf (3) einstückig ausgebildet sind und sich in senkrechter Richtung zur Zylinderreihenrichtung erstrecken und anschließend in die Zylinderreihenrichtung gekrümmt sind; einen geraden Auslasskanal (13), der mit dem Zylinderkopf (3) einstückig ausgebildet ist, eine kürzere Leitungslänge als jeder der gekrümmten Auslasskanäle (11, 12) aufweist und sich in senkrechter Richtung zur Zylinderreihenrichtung erstreckt; und einen Abgassammelabschnitt (14), in dem stromabwärtige Abschnitte der gekrümmten Auslasskanäle (11, 12) und des geraden Auslasskanals (13) integriert sind, wobei der Abgassammelabschnitt (14) mit dem Zylinderkopf (3) einstückig ausgebildet ist,wobei der gerade Auslasskanal (13) eine gekrümmte Bodenfläche (13a) umfasst, die sich von einer der Brennkammern (7A, 7B, 7C) aus erstreckt und von der einen Brennkammer (7B) aus nach oben gekrümmt ist, sowie eine geneigte Bodenfläche (13b), die von der gekrümmten Bodenfläche (13a) aus nach oben geneigt ist, und wobei der gerade Auslasskanal (13) einen Innendurchmesser aufweist, der von der einen Brennkammer (7B) zum Abgassammelabschnitt (14) hin allmählich zunimmt,dadurch gekennzeichnet, dasswenn eine Bodenfläche des Abgassammelabschnitts (14) als Referenzfläche (18) definiert ist und eine virtuelle Erstreckungsfläche (19) derart vorgesehen ist, dass sich die Referenzfläche (18) in Richtung eines stromaufwärtigen Endes des geraden Auslasskanals (13) erstreckt, der gerade Auslasskanal (13) an seiner Bodenfläche mit einem hinausragenden Abschnitt (20) versehen ist, der von der virtuellen Erstreckungsfläche (19) nach oben hinausragt, undder hinausragende Abschnitt (20) in einem Bereich ausgebildet ist, der sich von einem Abschnitt, der sich in der gekrümmten Bodenfläche (13a) und oberhalb des virtuellen Erstreckungsfläche (19) befindet, zu der Bodenfläche des Abgassammelabschnitts (14) erstreckt.A cylinder head (3) provided on an upper surface of a cylinder block (2) in an internal combustion engine (1) having cylinders (6A, 6B, 6C), the cylinder head (3) comprising a plurality of combustion chambers (7A, 7B, 7C) arranged in a cylinder row direction and a plurality of exhaust ports (11, 12, 13) communicating with the combustion chambers (7A, 7B, 7C) in a top view, the exhaust ports (11, 12, 13) comprising: curved exhaust ports (11, 12) formed integrally with the cylinder head (3) and extending in a direction perpendicular to the cylinder row direction and then curved in the cylinder row direction; a straight exhaust port (13) formed integrally with the cylinder head (3), having a shorter duct length than each of the curved exhaust ports (11, 12) and extending in a direction perpendicular to the cylinder row direction; and an exhaust collecting section (14) in which downstream sections of the curved exhaust ducts (11, 12) and the straight exhaust duct (13) are integrated, the exhaust collecting section (14) being integrally formed with the cylinder head (3), the straight exhaust duct (13) comprising a curved bottom surface (13a) extending from one of the combustion chambers (7A, 7B, 7C) and curved upward from the one combustion chamber (7B), and an inclined bottom surface (13b) inclined upward from the curved bottom surface (13a), and the straight exhaust duct (13) having an inner diameter which gradually increases from the one combustion chamber (7B) to the exhaust collecting section (14), characterized in that when a bottom surface of the exhaust collecting section (14) is defined as a reference surface (18) and a virtual extension surface (19) is provided in such a way is that the reference surface (18) extends toward an upstream end of the straight exhaust duct (13), the straight exhaust duct (13) is provided on its bottom surface with a protruding portion (20) which protrudes upward from the virtual extension surface (19), and the protruding portion (20) is formed in a region extending from a portion located in the curved bottom surface (13a) and above the virtual extension surface (19) to the bottom surface of the exhaust gas collecting portion (14).

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 exhaust ports communicating with combustion chambers are formed integrally with an exhaust gas collecting portion in which the plurality of exhaust ports are merged.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKGENERAL STATE OF THE 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 JP 2000- 161 132 A ).Internal combustion engines mounted in vehicles, such as motor vehicles, include cylinder heads. Types of cylinder heads are known in which a plurality of exhaust ports communicating with combustion chambers are integrally connected to an exhaust gas collecting section in which the plurality of exhaust ports are merged (see, for example, JP 2000- 161 132 A ).

Die Druckschrift DE 101 41 534 A1 offenbart einen Zylinderkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The publication DE 101 41 534 A1 discloses a cylinder head according to the preamble of claim 1.

Das Dokument US 4 302 935 A zeigt einen Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor mit Auslasskanälen, in denen sich zur Strömungsverbesserung jeweils ein keilförmiger Einsatz mit nach oben gebogenen Rändern befindet.The document US 4 302 935 A shows a cylinder head for an internal combustion engine with exhaust ports, each of which contains a wedge-shaped insert with upwardly bent edges to improve flow.

Der herkömmliche Zylinderkopf aus der JP 2000- 161 132 A 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.The conventional cylinder head from the JP 2000- 161 132 A has a configuration in which the exhaust ports are lined up 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 portion.

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 port formed in the center in the cylinder row direction is opposed to the exhaust collecting portion in a direction perpendicular to the cylinder row direction, and a pipe length of the exhaust port formed in the center in the cylinder row direction is shorter than 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 port 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.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGSUMMARY 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.In the conventional cylinder head of the internal combustion engine, since the exhaust ports located on both sides in the cylinder row direction have longer pipe lengths than the exhaust port located in the middle in the cylinder row direction, a large increase in passage areas of the exhaust ports on both sides is prevented. Thus, a flow of the exhaust gas discharged from the combustion chambers through these exhaust ports on the way to the exhaust gas collecting section can be easily calmed.

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.However, since the exhaust port formed in the middle in the cylinder row direction has a shorter line length than the exhaust ports formed on both sides in the cylinder row direction, the passage area of this exhaust port 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 for the exhaust gas discharged and passing through this exhaust port on the way to the exhaust collection section to settle, which may cause turbulent flow or stagnation of the exhaust gas at the bottom surface of the exhaust port. This may reduce the exhaust emission performance due to an increase in the back pressure of the exhaust gas discharged from the combustion chamber into this exhaust port.

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 problem described above, and it is an object of the present invention to provide a cylinder head of an internal combustion engine capable of preventing an increase in the back pressure of exhaust gas discharged from combustion chambers into linear exhaust ports and a reduction in the exhaust emission performance.

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: gekrümmte Auslasskanäle, die mit dem Zylinderkopf einstückig ausgebildet sind und sich in senkrechter Richtung zur Zylinderreihenrichtung erstrecken und anschließend in die Zylinderreihenrichtung gekrümmt sind; einen geraden Auslasskanal, der mit dem Zylinderkopf einstückig ausgebildet ist, eine kürzere Leitungslänge als jeder der gekrümmten Auslasskanäle aufweist und sich in senkrechter Richtung zur Zylinderreihenrichtung erstreckt; und einen Abgassammelabschnitt, in den stromabwärtige Abschnitte der gekrümmten Auslasskanäle und des geraden Auslasskanals 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, und der hinausragende Abschnitt in einem Bereich ausgebildet ist, der sich von einem Abschnitt, der sich in der gekrümmten Bodenfläche und oberhalb des virtuellen Erstreckungsfläche befindet, zu der Bodenfläche des Abgassammelabschnitts erstreckt.One aspect of the present invention is a cylinder head provided on a top surface of a cylinder block in an internal combustion engine having cylinders, the cylinder head including a plurality of combustion chambers arranged in a cylinder row direction and a plurality of exhaust ports communicating with the combustion chambers in a top view, the exhaust ports including: curved exhaust ports formed integrally with the cylinder head and extending in a direction perpendicular to the cylinder row direction and then curved in the cylinder row direction; a straight exhaust port formed integrally with the cylinder head, has a shorter duct length than each of the curved exhaust ports and extends in a direction perpendicular to the cylinder row direction; and an exhaust collecting portion in which downstream portions of the curved exhaust ducts and the straight exhaust duct are integrated, the exhaust collecting portion being integrally formed with the cylinder head, the straight exhaust duct including a curved bottom surface extending from one of the combustion chambers and curved upward from the one combustion chamber, and an inclined bottom surface inclined upward from the curved bottom surface, and the straight exhaust duct having an inner diameter gradually increasing from the one combustion chamber toward the exhaust collecting portion, wherein when a bottom surface of the exhaust collecting portion is defined as a reference surface and a virtual extension surface is provided such that the reference surface extends toward an upstream end of the straight exhaust duct, the straight exhaust duct is provided on its bottom surface with a protruding portion protruding upward from the virtual extension surface, and the protruding portion is formed in a region extending from a portion extending in the curved bottom surface and above the virtual extension surface, extends to the bottom surface of the exhaust gas collecting section.

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 gas collecting portion is defined as a reference surface and the virtual extension surface is provided such that the reference surface extends toward an upstream end of the straight exhaust passage, the straight exhaust passage having a shorter piping length than the curved exhaust passage and an inner diameter gradually increasing from the one combustion chamber toward the exhaust gas collecting portion is 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 port from its upstream end toward the exhaust gas collecting portion. Even if the exhaust gas flowing out from one combustion chamber comes into contact with the curved bottom surface of the straight exhaust port and causes flow separation, the protruding portion can prevent turbulent flow or stagnation 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 stagnation 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 portion. Accordingly, increase of back pressure of the exhaust gas in the linear exhaust passage can be prevented, so that reduction of the exhaust emission performance can be prevented.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

  • [1] 1 ist eine Vorderansicht eines Verbrennungsmotors, der einen Zylinderkopf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.[ 1 ] 1 is a front view of an internal combustion engine including a cylinder head according to an embodiment of the present invention.
  • [2] 2 ist eine Draufsicht des Verbrennungsmotors, der den Zylinderkopf gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.[ 2 ] 2 is a plan view of the internal combustion engine including the cylinder head according to the embodiment of the present invention.
  • [3] 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III der 2 in einer durch Pfeile gekennzeichneten Richtung gesehen.[ 3 ] 3 is a cross-sectional view along line III-III of the 2 seen in a direction indicated by arrows.
  • [4] 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV der 1 in einer durch Pfeile gekennzeichneten Richtung gesehen.[ 4 ] 4 is a cross-sectional view along line IV-IV of the 1 seen in a direction indicated by arrows.
  • [5] 5 ist eine Vorderansicht des Zylinderkopfs gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.[ 5 ] 5 is a front view of the cylinder head according to the embodiment of the present invention.
  • [6] 6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI der 4 in einer durch Pfeile gekennzeichneten Richtung gesehen.[ 6 ] 6 is a cross-sectional view along the line VI-VI of the 4 seen in a direction indicated by arrows.
  • [7] 7 ist eine Ansicht, die eine Abgasströmung in Auslasskanälen ohne hinausragende Abschnitte darstellt.[ 7 ] 7 is a view showing exhaust gas flow in exhaust ports without protruding portions.
  • [8] 8 ist eine Ansicht, die eine Abgasströmung in Auslasskanälen darstellt, die mit hinausragenden Abschnitten im Zylinderkopf gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen sind.[ 8th ] 8th is a view illustrating an exhaust gas flow in exhaust ports provided with protruding portions in the cylinder head according to the embodiment of the present invention.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfs eines Verbrennungsmotors beschrieben.An embodiment of a cylinder head of an internal combustion engine according to the invention is described below with reference to the drawings.

Wie in 1 gezeigt, umfasst ein an einem Fahrzeug, wie z.B. einem Kraftfahrzeug, als Verbrennungsmotor montierter Motor 1 einen Zylinderblock 2, einen an der Oberseite des Zylinderblocks 2 vorgesehenen Zylinderkopf 3, eine an der Oberseite des Zylinderkopfs 3 vorgesehene Zylinderkopfhaube 4 und eine unter dem Zylinderblock 2 befestigte Ölwanne 5 zur Aufnahme von Öl.As in 1 As shown, an engine 1 mounted on a vehicle such as a motor vehicle as an internal combustion engine comprises a cylinder block 2, a cylinder head 3 provided on the top of the cylinder block 2, a cylinder head cover 4 provided on the top of the cylinder head 3, and an oil pan 5 fixed under the cylinder block 2 for receiving oil.

Wie durch die gestrichelten Linien in 2 dargestellt, umfasst der Zylinderblock 2 eine Mehrzahl von Zylindern 6A bis 6C in der Fahrzeugbreitenrichtung (Rechts-Links-Richtung). In den Zylindern 6A bis 6C sind vertikal bewegliche Kolben (in der Zeichnung nicht dargestellt) untergebracht.As shown by the dashed lines in 2 As shown, the cylinder block 2 includes a plurality of cylinders 6A to 6C in the vehicle width direction (right-left direction). Vertically movable pistons (not shown in the drawing) are housed in the cylinders 6A to 6C.

Wie in 4 gezeigt, sind auf der Unterseite des Zylinderkopfs 3 in einer Reihenrichtung der Zylinder 6A bis 6C durch die gestrichelten Kreise dargestellte Brennkammern 7A bis 7C gebildet, die jeweils mit den Zylindern 6Abis 6C in Verbindung stehen. In 3 ist die Brennkammer 7B in einem unteren Abschnitt des Zylinderkopfs 3 gebildet und die Brennkammern 7A und 7C, welche die gleiche Form wie die Brennkammer 7B aufweisen, sind ebenfalls im unteren Teil des Zylinderkopfs 3 gebildet.As in 4 As shown, combustion chambers 7A to 7C, shown by dashed circles, are formed on the underside of the cylinder head 3 in a row direction of the cylinders 6A to 6C, which are respectively connected to the cylinders 6A to 6C. In 3 the combustion chamber 7B is formed in a lower portion of the cylinder head 3, and the combustion chambers 7A and 7C, which have the same shape as the combustion chamber 7B, are also formed in the lower part of the cylinder head 3.

Wie in 2 gezeigt, ist ein Ansaugkrümmer 8 mit der Hinterseite des Zylinderkopfs 3 verbunden, so dass Ansaugluft in den Ansaugkrümmer 8 über ein in der Zeichnung nicht gezeigtes Ansaugrohr eingeführt wird. Wie in 4 gezeigt, ist der Zylinderkopf 3 mit einer Mehrzahl von Ansaugkanälen 9 versehen. Die durch den Ansaugkrümmer 8 strömende Ansaugluft wird in die Ansaugkanäle 9 eingeführt.As in 2 , an intake manifold 8 is connected to the rear of the cylinder head 3 so that intake air is introduced into the intake manifold 8 via an intake pipe not shown in the drawing. As shown in 4 , the cylinder head 3 is provided with a plurality of intake ports 9. The intake air flowing through the intake manifold 8 is introduced into the intake ports 9.

Die jeweiligen Ansaugkanäle 9 stehen über die Brennkammern 7A bis 7C mit den Zylindern 6A bis 6C in Verbindung und die in die Ansaugkanäle 9 eingeführte Ansaugluft wird in die Zylinder 6Abis 6C durch die Brennkammern 7A bis 7C weiter eingeführt.The respective intake ports 9 are connected to the cylinders 6A to 6C via the combustion chambers 7A to 7C, and the intake air introduced into the intake ports 9 is further introduced into the cylinders 6A to 6C through the combustion chambers 7A to 7C.

Wie in 4 gezeigt, ist der Zylinderkopf 3 mit einer Mehrzahl von Auslasskanälen 10 versehen. Die jeweiligen Auslasskanäle 10 stehen über die Brennkammern 7A bis 7C mit den Zylindern 6Abis 6C in Verbindung.As in 4 As shown, the cylinder head 3 is provided with a plurality of exhaust ports 10. The respective exhaust ports 10 are connected to the cylinders 6A to 6C via the combustion chambers 7A to 7C.

Wie in 4 gezeigt, umfassen die Auslasskanäle 10, gesehen von oben auf die Auslasskanäle 10, gekrümmte Auslasskanäle 11, 12, die sich in senkrechter Richtung (nach vorne) zur Reihenrichtung der Zylinder 6A bis 6C erstrecken und anschließend in die Reihenrichtung der Zylinder 6A bis 6C gekrümmt sind, gerade Auslasskanäle 13, die eine kürzere Leitungslänge als die jeweiligen gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 aufweisen und sich in senkrechter Richtung zur Reihenrichtung der Zylinder 6A bis 6C (in Rechs-Links-Richtung) erstrecken, und einen Abgassammelabschnitt 14, in dem die stromabwärtigen Abschnitte der gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 und der geraden Auslasskanäle 13 integriert sind. Vorliegend entspricht die Reihenrichtung der Zylinder 6A bis 6C einer Zylinderreihenrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.As in 4 As shown, the exhaust ports 10 include, as viewed from above the exhaust ports 10, curved exhaust ports 11, 12 extending in a direction perpendicular (forward) to the row direction of the cylinders 6A to 6C and then curved in the row direction of the cylinders 6A to 6C, straight exhaust ports 13 having a shorter piping length than the respective curved exhaust ports 11, 12 and extending in a direction perpendicular to the row direction of the cylinders 6A to 6C (in the right-left direction), and an exhaust collecting portion 14 in which the downstream portions of the curved exhaust ports 11, 12 and the straight exhaust ports 13 are integrated. Here, the row direction of the cylinders 6A to 6C corresponds to a cylinder row direction according to the present invention.

Die gekrümmten Auslasskanäle 11, 12, die geraden Auslasskanäle 13 und der Abgassammelabschnitt 14 sind im Zylinderkopf 3 ausgebildet. Wie in 5 gezeigt, ist der Zylinderkopf 3 an seiner Vorderseite mit einer Öffnung 14a versehen. Die Öffnung 14a befindet sich an stromabwärtigen Enden der gekrümmten Auslasskanäle 11.The curved exhaust ports 11, 12, the straight exhaust ports 13 and the exhaust collecting section 14 are formed in the cylinder head 3. As shown in 5 As shown, the cylinder head 3 is provided with an opening 14a at its front side. The opening 14a is located at downstream ends of the curved exhaust ports 11.

Wie in 5 gezeigt, erstrecken sich die geraden Auslasskanäle 13, gesehen in der Richtung senkrecht zur Rechts-Links-Richtung (von vorne) des Zylinderkopfs 3, von der Brennkammer 7B zum Abgassammelabschnitt 14, wobei sie die Öffnung 14a überlappen. Folglich weisen die jeweiligen geraden Auslasskanäle 13 eine kürzere Gesamtlänge als die jeweiligen gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 auf.As in 5 As shown, the straight exhaust ports 13 extend from the combustion chamber 7B to the exhaust gas collecting portion 14 while overlapping the opening 14a, as viewed in the direction perpendicular to the right-left direction (from the front) of the cylinder head 3. Consequently, the respective straight exhaust ports 13 have a shorter overall length than the respective curved exhaust ports 11, 12.

Wie in 1 und 2 gezeigt, ist ein Turbolader 15 an der vorderen Fläche des Zylinderkopfs 3 befestigt. Der Turbolader 15 ist mit der in 4 gezeigten Öffnung 14a verbunden. Wie in 1 und 2 gezeigt, ist ein Katalysator 17 über ein Abgasrohr 16 mit dem Turbolader 15 verbunden.As in 1 and 2 As shown, a turbocharger 15 is attached to the front surface of the cylinder head 3. The turbocharger 15 is connected to the 4 shown opening 14a. As shown in 1 and 2 As shown, a catalyst 17 is connected to the turbocharger 15 via an exhaust pipe 16.

Wie in 4 gezeigt, wird im Motor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform aus den Brennkammern 7A bis 7C abgegebenes Abgas über die gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 und die geraden Auslasskanälen 13 in den Abgassammelabschnitt 14 abgegeben und dort gesammelt.As in 4 As shown, in the engine 1 according to the present embodiment, exhaust gas discharged from the combustion chambers 7A to 7C is discharged into the exhaust gas collecting section 14 via the curved exhaust ports 11, 12 and the straight exhaust ports 13 and collected there.

Ein Teil des im Abgassammelabschnitt 14 gesammelten Abgases wird in eine Turbine (in der Zeichnung nicht gezeigt) im Turbolader 15 eingeführt, um die Turbine zu drehen. Das Abgas wird anschließend über das Abgasrohr 16 in den Katalysator 17 eingeführt, durch den Katalysator 17 gereinigt und anschließend über ein mit dem stromabwärtigen Ende des Katalysators 17 verbundenes Abgasrohr (in der Zeichnung nicht gezeigt) in die Atmosphäre entlassen.A part of the exhaust gas collected in the exhaust gas collecting section 14 is introduced into a turbine (not shown in the drawing) in the turbocharger 15 to rotate the turbine. The exhaust gas is then introduced into the catalyst 17 via the exhaust pipe 16, purified by the catalyst 17, and then discharged to the atmosphere via an exhaust pipe (not shown in the drawing) connected to the downstream end of the catalyst 17.

Wie in den 4 und 6 gezeigt, umfassen die geraden Auslasskanäle 13 jeweils eine gekrümmte Bodenfläche 13a, die sich von der Brennkammer 7B aus erstreckt und von der Brennkammer 7B aus nach oben gekrümmt ist, und eine geneigte Bodenfläche 13b, die von der gekrümmten Bodenfläche 13a aus nach oben geneigt ist. Die geraden Auslasskanäle 13 weisen einen Innendurchmesser auf, der von der Brennkammer 7B zum Abgassammelabschnitt 14 allmählich zunimmt.As in the 4 and 6 , the straight exhaust passages 13 each include a curved bottom surface 13a extending from the combustion chamber 7B and curved upward from the combustion chamber 7B, and an inclined bottom surface 13b inclined upward from the curved bottom surface 13a. The straight exhaust passages 13 have an inner diameter that gradually increases from the combustion chamber 7B to the exhaust gas collecting portion 14.

Wie in 4 gezeigt, umfassen die gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 gekrümmte Bodenflächen 11a, 12a, die sich von den Brennkammern 7A, 7C aus erstrecken und von den Brennkammern 7A, 7C aus nach oben gekrümmt sind, und geneigte Bodenflächen 11b, 12b, die von den gekrümmten Bodenflächen 11a, 12a aus nach oben geneigt sind. Die gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 weisen Innendurchmesser auf, die von den Brennkammern 7A, 7C zum Abgassammelabschnitt 14 allmählich zunehmen.As in 4 As shown, the curved exhaust ducts 11, 12 comprise curved bottom surfaces 11a, 12a extending from the combustion chambers 7A, 7C and curved upwards from the combustion chambers 7A, 7C, and inclined bottom surfaces 11b, 12b extending from the curved bottom surfaces 11a, 12a are inclined upwards. The curved exhaust channels 11, 12 have inner diameters that gradually increase from the combustion chambers 7A, 7C to the exhaust gas collecting section 14.

Wie in 6 gezeigt, wird die Bodenfläche des Abgassammelabschnitts 14 zu den geraden Auslasskanälen 13 hin als Referenzfläche 18 bezeichnet. Eine Fläche, entlang der sich die Referenzfläche 18 zum stromaufwärtigen Ende der jeweiligen geraden Auslasskanäle 13 hin erstreckt, wird als eine virtuelle Erstreckungsfläche 19 bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind hinausragende Abschnitte 20, die von der virtuellen Erstreckungsfläche 19 nach oben hinausragen, an den Bodenflächen der geraden Auslasskanäle 13 ausgebildet.As in 6 , the bottom surface of the exhaust collecting portion 14 toward the straight exhaust passages 13 is referred to as a reference surface 18. A surface along which the reference surface 18 extends toward the upstream end of the respective straight exhaust passages 13 is referred to as a virtual extension surface 19. In the present embodiment, protruding portions 20 protruding upward from the virtual extension surface 19 are formed on the bottom surfaces of the straight exhaust passages 13.

Die hinausragenden Abschnitte 20 sind jeweils in einem Bereich zwischen einem oberen Abschnitt 20a, der sich in der gekrümmten Bodenfläche 13a und oberhalb der virtuellen Erstreckungsfläche 19 befindet, und einer Bodenfläche des Abgassammelabschnitts 14 ausgebildet. Das heißt, die gekrümmte Bodenfläche 13a gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst den hinausragenden Abschnitt 20. In 6 ist dabei der Bereich, in dem der hinausragende Abschnitt 20 ausgebildet ist, durch das Bezugszeichen 20A bezeichnet. Außerdem ist die Stromaufwärts-stromabwärts-Richtung eine Richtung, in der das Abgas strömt.The protruding portions 20 are each formed in a region between an upper portion 20a located in the curved bottom surface 13a and above the virtual extension surface 19 and a bottom surface of the exhaust gas collecting portion 14. That is, the curved bottom surface 13a according to the present embodiment includes the protruding portion 20. In 6 the area in which the protruding portion 20 is formed is designated by reference numeral 20A. In addition, the upstream-downstream direction is a direction in which the exhaust gas flows.

Wie in 4 gezeigt, dient die an einem Ende (am rechten Ende) in der Reihenrichtung der Zylinder 6A bis 6C im Zylinderkopf 3 vorgesehene Brennkammer 7A als eine endseitige Brennkammer gemäß der vorliegenden Erfindung und die am anderen Ende (am linken Ende) in der Reihenrichtung der Zylinder 6A bis 6C vorgesehene Brennkammer 7C als eine andere endseitige Brennkammer gemäß der vorliegenden Erfindung. Die zwischen der Brennkammer 7Aund der Brennkammer 7C vorgesehene Brennkammer 7B dient als mittlere Brennkammer gemäß der vorliegenden Erfindung.As in 4 As shown, the combustion chamber 7A provided at one end (right end) in the row direction of the cylinders 6A to 6C in the cylinder head 3 serves as an end combustion chamber according to the present invention, and the combustion chamber 7C provided at the other end (left end) in the row direction of the cylinders 6A to 6C serves as another end combustion chamber according to the present invention. The combustion chamber 7B provided between the combustion chamber 7A and the combustion chamber 7C serves as a middle combustion chamber according to the present invention.

Wie oben beschrieben, umfasst der Zylinderkopf 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die hinausragenden Abschnitte 20 in den sich von der Brennkammer 7B als mittlere Brennkammer ersteckenden geraden Auslasskanälen 13.As described above, the cylinder head 3 according to the present embodiment includes the protruding portions 20 in the straight exhaust ports 13 extending from the combustion chamber 7B as the middle combustion chamber.

Wie in 3 und in 6 gezeigt, sind die gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 und die geraden Auslasskanäle 13 an ihren jeweiligen Unter- und Oberseiten mit Wassermänteln 21A bis 21C und 22Abis 22C versehen. Das durch die gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 und die geraden Auslasskanäle 13 strömende Abgas G wird durch das in den Wassermänteln 21A bis 21C und 22Abis 22C strömende Kühlmittel W gekühlt.As in 3 and in 6 As shown, the curved exhaust ports 11, 12 and the straight exhaust ports 13 are provided with water jackets 21A to 21C and 22A to 22C at their respective lower and upper surfaces. The exhaust gas G flowing through the curved exhaust ports 11, 12 and the straight exhaust ports 13 is cooled by the coolant W flowing in the water jackets 21A to 21C and 22A to 22C.

Wie in 3 gezeigt, ist der Zylinderkopf 3 mit Kühlmitteleinlässen 24 an einer Anschlussfläche 23 zwischen dem Zylinderkopf 3 und dem Zylinderblock 2 versehen.As in 3 As shown, the cylinder head 3 is provided with coolant inlets 24 at a connecting surface 23 between the cylinder head 3 and the cylinder block 2.

Die Wassermäntel 21Abis 21C des Zylinderkopfs 3 stehen über die Kühlmitteleinlässe 24 mit Wassermänteln 25A bis 25C des Zylinderblocks 2 in Verbindung. Das aus den Wassermänteln 25Abis 25C abgegebene Kühlmittel strömt über die Kühlmitteleinlässe 24 in die Wassermäntel 21A bis 21C.The water jackets 21A to 21C of the cylinder head 3 are connected to water jackets 25A to 25C of the cylinder block 2 via the coolant inlets 24. The coolant discharged from the water jackets 25A to 25C flows into the water jackets 21A to 21C via the coolant inlets 24.

Wie in 3 gezeigt, wird das in die Wassermäntel 21A bis 21C strömende Kühlmittel von dort in die Wassermäntel 22Abis 22C eingeführt.As in 3 As shown, the coolant flowing into the water jackets 21A to 21C is introduced from there into the water jackets 22A to 22C.

Wie in 6 gezeigt, überlappen die Kühlmitteleinlässe 24 mit den hinausragenden Abschnitten 20 in der Höhenrichtung des Fahrzeugs 1. Die Kühlmitteleinlässe 24 sind unter den hinausragenden Abschnitten 20 offen. Das durch die Kühlmitteleinlässe 24 in den Wassermantel 21B strömende Kühlmittel trifft unmittelbar auf die untere Seite der hinausragenden Abschnitte 20.As in 6 As shown, the coolant inlets 24 overlap with the protruding portions 20 in the height direction of the vehicle 1. The coolant inlets 24 are open below the protruding portions 20. The coolant flowing into the water jacket 21B through the coolant inlets 24 directly hits the lower side of the protruding portions 20.

Wie in 3 gezeigt, ist die Position T1 der Bodenfläche der geraden Auslasskanäle 13 in der Höhenrichtung des Motors 1 höher als die Position T2 der Bodenflächen der gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 in der Höhenrichtung des Motors 1.As in 3 As shown, the position T1 of the bottom surface of the straight exhaust ports 13 in the height direction of the engine 1 is higher than the position T2 of the bottom surfaces of the curved exhaust ports 11, 12 in the height direction of the engine 1.

Als nächstes wird die Funktionsweise beschrieben.Next, the functionality is described.

Im Zylinderkopf 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfassen die Auslasskanäle 10, gesehen von oben auf die Auslasskanäle 10, die gekrümmten Auslasskanäle 11, 12, die sich in senkrechter Richtung zur Reihenrichtung der Zylinder 6A bis 6C erstrecken und anschließend in die Reihenrichtung der Zylinder 6A bis 6C gekrümmt sind, die geraden Auslasskanäle 13, die eine kürzere Leitungslänge als die jeweiligen gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 aufweisen und sich in senkrechter Richtung zur Reihenrichtung der Zylinder 6A bis 6C erstrecken, und den Abgassammelabschnitt 14, in dem die stromabwärtigen Abschnitte der gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 und der geraden Auslasskanäle 13 integriert sind.In the cylinder head 3 according to the present embodiment, the exhaust ports 10 include, as viewed from above the exhaust ports 10, the curved exhaust ports 11, 12 extending in the direction perpendicular to the row direction of the cylinders 6A to 6C and then curved in the row direction of the cylinders 6A to 6C, the straight exhaust ports 13 having a shorter piping length than the respective curved exhaust ports 11, 12 and extending in the direction perpendicular to the row direction of the cylinders 6A to 6C, and the exhaust collecting portion 14 in which the downstream portions of the curved exhaust ports 11, 12 and the straight exhaust ports 13 are integrated.

Vorliegend nehmen die Durchgangsflächen der gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 mit den längeren Leitungslängen nicht sofort zu. Dies erleichtert eine Beruhigung der Strömung des aus den Brennkammern 7A, 7C durch die gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 ausgegebenen Abgases auf dem Weg zum Abgassammelkanal 14.In the present case, the passage areas of the curved exhaust ducts 11, 12 do not immediately increase with the longer line lengths. This makes it easier to calm the flow of the exhaust gas discharged from the combustion chambers 7A, 7C through the curved exhaust ducts 11, 12 on the way to the exhaust gas collection duct 14.

Da andererseits die Durchgangsflächen der geraden Auslasskanäle 13 mit den kürzeren Leitungslängen sofort zunehmen, wird dadurch eine Beruhigung des aus der Brennkammer 7B in die geraden Auslasskanäle 13 abgegebenen Abgases auf dem Weg zum Abgassammelabschnitt 14 erschwert.On the other hand, since the passage areas of the straight exhaust channels 13 immediately increase with the shorter line lengths, this makes it more difficult to calm the exhaust gas discharged from the combustion chamber 7B into the straight exhaust channels 13 on the way to the exhaust gas collection section 14.

In 7 sind gerade Auslasskanäle 31, die nicht mit den hinausragenden Abschnitten 20 versehen sind, beispielhaft dargestellt. Die geraden Auslasskanäle 31 können die Erzeugung einer turbulenten Strömung oder eines Staus der darin strömenden Abgase G1 an Bodenflächen der geraden Auslasskanäle 31 verursachen, wie durch die Pfeile A angedeutet. Die turbulente Strömung oder der Stau kann die Leistung der Abgasemission reduzieren, weil der Gegendruck des aus der Brennkammer in die Auslasskanäle 31 abgegebenen Abgases zunimmt.In 7 straight exhaust ports 31 not provided with the protruding portions 20 are exemplified. The straight exhaust ports 31 may cause the generation of turbulent flow or stagnation of the exhaust gases G1 flowing therein at bottom surfaces of the straight exhaust ports 31 as indicated by arrows A. The turbulent flow or stagnation may reduce the exhaust emission performance because the back pressure of the exhaust gas discharged from the combustion chamber into the exhaust ports 31 increases.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weisen die geraden Auslasskanäle 13 eine kürzere Leitungslänge als die gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 auf. Der Innendurchmesser der jeweiligen geraden Auslasskanäle 13 nimmt von der Brennkammer 7B zum Abgassammelabschnitt 14 allmählich zu. In der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Bodenfläche des Abgassammelabschnitts 14 als Referenzfläche 18 definiert ist und die virtuelle Erstreckungsfläche 19 derart vorgesehen ist, dass sich die Referenzfläche 18 in Richtung der stromaufwärtigen Enden der jeweiligen geraden Auslasskanäle 13 erstreckt, sind die von der virtuellen Erstreckungsfläche 19 hinausragenden Abschnitte 20 an den Bodenflächen der geraden Auslasskanäle 13 ausgebildet.According to the present embodiment, the straight exhaust ports 13 have a shorter piping length than the curved exhaust ports 11, 12. The inner diameter of the respective straight exhaust ports 13 gradually increases from the combustion chamber 7B to the exhaust gas collecting portion 14. In the present embodiment, when the bottom surface of the exhaust gas collecting portion 14 is defined as the reference surface 18 and the virtual extension surface 19 is provided such that the reference surface 18 extends toward the upstream ends of the respective straight exhaust ports 13, the portions 20 protruding from the virtual extension surface 19 are formed on the bottom surfaces of the straight exhaust ports 13.

Diese Konfiguration gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine starke Zunahme der Durchgangsflächen der geraden Auslasskanäle 13 von ihren stromaufwärtigen Enden zum Abgassammelabschnitt 14 hin verhindern. Selbst wenn das von der einen Brennkammer 7B hinausströmende Abgas in Kontakt mit den gekrümmten Bodenflächen 13a kommt und eine Strömungsablösung verursacht, können die hinausragenden Abschnitte 20 eine turbulente Strömung oder einen Stau des Abgases unmittelbar nach der Strömungsablösung verhindern.This configuration according to the present embodiment can prevent a large increase in the passage areas of the straight exhaust ports 13 from their upstream ends toward the exhaust collecting portion 14. Even if the exhaust gas flowing out from the one combustion chamber 7B comes into contact with the curved bottom surfaces 13a and causes flow separation, the protruding portions 20 can prevent turbulent flow or stagnation of the exhaust gas immediately after the flow separation.

Da eine Erzeugung einer turbulenten Strömung oder eines Staus des Abgases an den geneigten Bodenflächen 13b, nämlich an den hinausragenden Abschnitten 20 der linearen Auslasskanäle 13, verhindert werden kann, kann die Strömung des Abgases beruhigt werden und in den Abgassammelabschnitt 14 eingeführt werden. Dementsprechend kann eine Erhöhung eines Gegendrucks des Abgases in den linearen Auslasskanälen 13 verhindert werden, so dass eine Reduzierung der Leistung der Abgasemission verhindert werden kann.Since generation of turbulent flow or stagnation of the exhaust gas at the inclined bottom surfaces 13b, namely, at the protruding portions 20 of the linear exhaust passages 13, can be prevented, the flow of the exhaust gas can be calmed and introduced into the exhaust collecting portion 14. Accordingly, increase of back pressure of the exhaust gas in the linear exhaust passages 13 can be prevented, so that reduction of the exhaust emission performance can be prevented.

8 zeigt einen Zustand, in dem eine turbulente Strömung oder ein Stau des Abgases G2 an den hinausragenden Abschnitten 20 der geraden Auslasskanäle 13 verhindert wird, so dass das Abgas G2 gleichmäßig strömt. 8th shows a state in which turbulent flow or stagnation of the exhaust gas G2 at the protruding portions 20 of the straight exhaust ports 13 is prevented, so that the exhaust gas G2 flows smoothly.

Im Zylinderkopf 3 der vorliegenden Erfindung sind die Wassermäntel 21A bis 21C, in die das Kühlmittel vom Zylinderblock 2 hinein strömt, an der Unterseite der gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 und der geraden Auslasskanäle 13 vorgesehen.In the cylinder head 3 of the present invention, the water jackets 21A to 21C into which the coolant flows from the cylinder block 2 are provided at the bottom of the curved exhaust ports 11, 12 and the straight exhaust ports 13.

Da ein Fassungsvermögen der gesamten Wassermäntel 21A bis 21C um die Dicke des Vorsprungs der jeweiligen hinausragenden Abschnitte 20 erhöht werden kann, kann eine größere Menge an Kühlmittel in die Wassermäntel 21A bis 21C hinein fließen. Dies verbessert eine Kühlwirkung an den geraden Auslasskanälen 13.Since a capacity of the entire water jackets 21A to 21C can be increased by the thickness of the projection of the respective protruding portions 20, a larger amount of coolant can flow into the water jackets 21A to 21C. This improves a cooling effect at the straight exhaust ports 13.

Infolgedessen kann eine übermäßige Erhöhung der Temperatur des Abgases im Abgassammelabschnitt 14 verhindert werden. Da der Zylinderkopf 3 ausreichend gekühlt werden kann, wird außerdem ein Verschleiß des Zylinderkopfs 3 eingeschränkt, so dass die Lebensdauer des Zylinderkopfs 3 verlängert werden kann.As a result, an excessive increase in the temperature of the exhaust gas in the exhaust collecting section 14 can be prevented. In addition, since the cylinder head 3 can be sufficiently cooled, wear of the cylinder head 3 is restricted, so that the life of the cylinder head 3 can be extended.

Ferner sind die Kühlmitteleinlässe 24, durch die das Kühlmittel aus dem Zylinderblock 2 strömt, an der Anschlussfläche 23 zwischen dem Zylinderkopf 3 und dem Zylinderblock 2 ausgebildet und unter den hinausragenden Abschnitten 20 offen, um mit ihnen in der Höhenrichtung des Motors 1 zu überlappen.Further, the coolant inlets 24 through which the coolant flows out of the cylinder block 2 are formed on the interface 23 between the cylinder head 3 and the cylinder block 2 and open below the protruding portions 20 to overlap with them in the height direction of the engine 1.

Das mit einer niedrigen Temperatur vom Zylinderblock 2 durch die Kühlmitteleinlässe 24 in den Zylinderkopf 3 hineinströmende Kühlmittel trifft somit unmittelbar auf die untere Seite der hinausragenden Abschnitte 20. Dementsprechend kann die Kühlwirkung auf die geraden Auslasskanäle 13 effizienter verbessert werden.The coolant flowing at a low temperature from the cylinder block 2 through the coolant inlets 24 into the cylinder head 3 thus directly hits the lower side of the protruding portions 20. Accordingly, the cooling effect on the straight exhaust ports 13 can be improved more efficiently.

Ferner ist der Zylinderkopf 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit den hinausragenden Abschnitten 20 versehen, die jeweils im Bereich zwischen einem oberen Abschnitt 20a, der sich in der gekrümmten Bodenfläche 13a und oberhalb der virtuellen Erstreckungsfläche 19 befindet, und der Bodenfläche des Abgassammelabschnitts 14 ausgebildet sind. Dadurch kann eine starke Zunahme der Durchgangsflächen der geraden Auslasskanäle 13 von den gekrümmten Bodenflächen 13a zum Abgassammelabschnitt 14 verhindert werden.Further, the cylinder head 3 according to the present embodiment is provided with the protruding portions 20 each formed in the region between an upper portion 20a located in the curved bottom surface 13a and above the virtual extension surface 19 and the bottom surface of the exhaust gas collecting portion 14. This can prevent a large increase in the passage areas of the straight exhaust ports 13 from the curved bottom surfaces 13a to the exhaust gas collecting portion 14.

Dementsprechend können die hinausragenden Abschnitte 20 in den linearen Auslasskanälen 13 die Erzeugung einer turbulenten Strömung oder eines Staus des Abgases verhindern, um die Strömung des Abgases zu beruhigen und das Abgas in den Abgassammelabschnitt 14 einzuführen. Da das Fassungsvermögen des Wassermantels 21B effektiv erhöht werden kann, kann außerdem eine große Menge an Kühlmittel durch den Wassermantel 21B strömen. Infolgedessen kann die Kühlwirkung an den geraden Auslasskanälen 13 effektiver verbessert werden.Accordingly, the protruding portions 20 in the linear exhaust passages 13 can prevent the generation of turbulent flow or stagnation of the exhaust gas to calm the flow of the exhaust gas and introduce the exhaust gas into the exhaust collecting portion 14. In addition, since the capacity of the water jacket 21B can be effectively increased, a large amount of coolant can flow through the water jacket 21B. As a result, the cooling effect at the straight exhaust passages 13 can be more effectively improved.

Ferner sind im Zylinderkopf 3 der vorliegenden Ausführungsform die hinausragenden Abschnitte 20 in den geraden Auslasskanälen 13 ausgebildet, die sich von der Brennkammer 7B aus erstrecken, die zwischen der an einem Ende (am rechten Ende) in der Reihenrichtung der Zylinder 6A bis 6C gebildeten Brennkammer 7Aund der am anderen Ende (dem linken Ende) in der Reihenrichtung der Zylinder 6A bis 6C gebildeten Brennkammer 7C angeordnet ist.Further, in the cylinder head 3 of the present embodiment, the protruding portions 20 are formed in the straight exhaust ports 13 extending from the combustion chamber 7B disposed between the combustion chamber 7A formed at one end (the right end) in the row direction of the cylinders 6A to 6C and the combustion chamber 7C formed at the other end (the left end) in the row direction of the cylinders 6A to 6C.

Die Position T1 der Bodenfläche der geraden Auslasskanäle 13 in der Höhenrichtung des Motors 1 ist somit um die Dicke des Vorsprungs der hinausragenden Abschnitte 20 höher als die Position T2 der gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 in der Höhenrichtung des Motors 1.The position T1 of the bottom surface of the straight exhaust ports 13 in the height direction of the engine 1 is thus higher than the position T2 of the curved exhaust ports 11, 12 in the height direction of the engine 1 by the thickness of the projection of the protruding portions 20.

Somit können die Durchgangsflächen der geraden Auslasskanäle 13 kleiner als die Durchgangsflächen der gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 sein. Dementsprechend kann eine turbulente Strömung oder ein Stau des Abgases durch die hinausragenden Abschnitts 20 verhindert werden, so dass die Strömung des Abgases beruhigt werden kann und in den Abgassammelabschnitt 14 eingeführt werden kann.Thus, the passage areas of the straight exhaust passages 13 can be smaller than the passage areas of the curved exhaust passages 11, 12. Accordingly, turbulent flow or stagnation of the exhaust gas can be prevented by the protruding portions 20, so that the flow of the exhaust gas can be calmed and introduced into the exhaust collecting portion 14.

Ferner können die gekrümmten Auslasskanäle 11, 12, deren Durchgangsflächen nicht sofort zunehmen, die Strömung des Abgases beruhigen, ohne dass deren Durchgangsflächen reduziert werden. Dementsprechend kann eine Erhöhung des Gegendrucks in den gekrümmten Auslasskanälen 11, 12 zuverlässig verhindert werden.Furthermore, the curved exhaust passages 11, 12, the passage areas of which do not increase immediately, can calm the flow of the exhaust gas without reducing their passage areas. Accordingly, an increase in the back pressure in the curved exhaust passages 11, 12 can be reliably prevented.

Ferner kann im Zylinderkopf 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Kühlmittel die geraden Auslasskanäle 13 abkühlen, in denen die Temperatur stärker als in den gekrümmten Auslasskanälen 11, 12 ansteigt, da die geraden Auslasskanäle 13 zwischen den gekrümmten Auslasskanälen 11, 12 angeordnet sind. Da das Fassungsvermögen des Wassermantels 21B um die Dicke des Vorsprungs der jeweiligen in den geraden Auslasskanälen 13 gebildeten hinausragenden Abschnitte 20 erhöht werden kann, kann außerdem eine größere Menge an Kühlmittel in den Wassermantel 21B hineinströmen, so dass die Kühlwirkung an den geraden Auslasskanälen 13 verbessert werden kann.Furthermore, in the cylinder head 3 according to the present embodiment, since the straight exhaust ports 13 are arranged between the curved exhaust ports 11, 12, the coolant can cool the straight exhaust ports 13 in which the temperature rises more than in the curved exhaust ports 11, 12. In addition, since the capacity of the water jacket 21B can be increased by the thickness of the projection of the respective protruding portions 20 formed in the straight exhaust ports 13, a larger amount of coolant can flow into the water jacket 21B, so that the cooling effect at the straight exhaust ports 13 can be improved.

Gesehen im Querschnitt des Zylinderkopfs 3 entlang einer Ebene vertikal zur Reihenrichtung der Zylinder 6A bis 6C und parallel zur Reihenrichtung der Zylinder 6A bis 6C, ist die Position T1 der Bodenfläche der geraden Auslasskanäle 13 in der Höhenrichtung des Motors 1 höher als die Position T2 der Bodenfläche der jeweiligen gekrümmten Auslasskanäle 11, 12 in der Höhenrichtung des Motors 1.Viewed in cross section of the cylinder head 3 along a plane vertical to the row direction of the cylinders 6A to 6C and parallel to the row direction of the cylinders 6A to 6C, the position T1 of the bottom surface of the straight exhaust ports 13 in the height direction of the engine 1 is higher than the position T2 of the bottom surface of the respective curved exhaust ports 11, 12 in the height direction of the engine 1.

Somit kann, wie in 3 gezeigt, ein Abstand t1 des Wassermantels 21B in der Höhenrichtung größer als ein Abstand t2 der jeweiligen Wassermäntel 21A, 21C in der Höhenrichtung sein. Dementsprechend kann das Fassungsvermögen des Wassermantels 21B stärker erhöht werden als das Fassungsvermögen der jeweiligen Wassermäntel 21A, 21C. Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl die hinausragenden Abschnitte 20 im Zylinderkopf 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform jeweils entlang der geneigten Bodenfläche 13b in deren Längsrichtung ausgebildet sind, die hinausragenden Abschnitte 20 jeweils in einem vorbestimmten Bereich in der Längsrichtung von der gekrümmten Bodenfläche 13a zur geneigten Bodenfläche 13b ausgebildet werden können.Thus, as in 3 , a distance t1 of the water jacket 21B in the height direction may be larger than a distance t2 of the respective water jackets 21A, 21C in the height direction. Accordingly, the capacity of the water jacket 21B can be increased more than the capacity of the respective water jackets 21A, 21C. It is noted that, although the protruding portions 20 in the cylinder head 2 according to the present embodiment are each formed along the inclined bottom surface 13b in the longitudinal direction thereof, the protruding portions 20 may each be formed in a predetermined range in the longitudinal direction from the curved bottom surface 13a to the inclined bottom surface 13b.

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 be included within the scope of the following claims.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS

11
MOTOR (VERBRENNUNGSMOTOR)ENGINE (COMBUSTION ENGINE)
22
ZYLINDERBLOCKCYLINDER BLOCK
33
ZYLINDERKOPFCYLINDER HEAD
6A bis 6C6A to 6C
ZYLINDERCYLINDER
7A7A
BRENNKAMMER (EINE ENDSEITIGE BRENNKAMMER)COMBUSTION CHAMBER (ONE END COMBUSTION CHAMBER)
7B7B
BRENNKAMMER (MITTLERE BRENNKAMMER)COMBUSTION CHAMBER (MIDDLE COMBUSTION CHAMBER)
7C7C
BRENNKAMMER (ANDERE ENDSEITIGE BRENNKAMMER)COMBUSTION CHAMBER (OTHER END COMBUSTION CHAMBER)
1010
AUSLASSKANALEXHAUST CHANNEL
11, 1211, 12
GEKRÜMMTER AUSLASSKANALCURVED EXHAUST PORT
1313
GERADER AUSLASSKANALSTRAIGHT EXHAUST CHANNEL
13a13a
GEKRÜMMTE BODENFLÄCHECURVED FLOOR SURFACE
13b13b
GENEIGTE BODENFLÄCHESLOPED FLOOR SURFACE
1414
ABGASSAMMELABSCHNITTEXHAUST GAS COLLECTION SECTION
1818
REFERENZFLÄCHEREFERENCE AREA
1919
VIRTUELLE ERSTRECKUNGSFLÄCHEVIRTUAL EXTENSION AREA
2020
HINAUSRAGENDER ABSCHNITTOUTSTANDING SECTION
2323
ANSCHLUSSFLÄCHECONNECTION SURFACE
21B21B
WASSERMANTELWATER JACKET
2424
KÜHLMITTELEINLASSCOOLANT INLET

Claims (4)

Zylinderkopf (3), der an einer Oberseite eines Zylinderblocks (2) in einem Verbrennungsmotor (1) vorgesehen ist, der Zylinder (6A, 6B, 6C) aufweist, wobei der Zylinderkopf (3) eine Mehrzahl von Brennkammern (7A, 7B, 7C), die in einer Zylinderreihenrichtung aneinandergereiht sind, sowie eine Mehrzahl von Auslasskanälen (11, 12, 13), die in einer Ansicht von oben mit den Brennkammern (7A, 7B, 7C) in Verbindung stehen, umfasst, wobei die Auslasskanäle (11, 12, 13) umfassen: gekrümmte Auslasskanäle (11, 12), die mit dem Zylinderkopf (3) einstückig ausgebildet sind und sich in senkrechter Richtung zur Zylinderreihenrichtung erstrecken und anschließend in die Zylinderreihenrichtung gekrümmt sind; einen geraden Auslasskanal (13), der mit dem Zylinderkopf (3) einstückig ausgebildet ist, eine kürzere Leitungslänge als jeder der gekrümmten Auslasskanäle (11, 12) aufweist und sich in senkrechter Richtung zur Zylinderreihenrichtung erstreckt; und einen Abgassammelabschnitt (14), in dem stromabwärtige Abschnitte der gekrümmten Auslasskanäle (11, 12) und des geraden Auslasskanals (13) integriert sind, wobei der Abgassammelabschnitt (14) mit dem Zylinderkopf (3) einstückig ausgebildet ist, wobei der gerade Auslasskanal (13) eine gekrümmte Bodenfläche (13a) umfasst, die sich von einer der Brennkammern (7A, 7B, 7C) aus erstreckt und von der einen Brennkammer (7B) aus nach oben gekrümmt ist, sowie eine geneigte Bodenfläche (13b), die von der gekrümmten Bodenfläche (13a) aus nach oben geneigt ist, und wobei der gerade Auslasskanal (13) einen Innendurchmesser aufweist, der von der einen Brennkammer (7B) zum Abgassammelabschnitt (14) hin allmählich zunimmt, dadurch gekennzeichnet, dass wenn eine Bodenfläche des Abgassammelabschnitts (14) als Referenzfläche (18) definiert ist und eine virtuelle Erstreckungsfläche (19) derart vorgesehen ist, dass sich die Referenzfläche (18) in Richtung eines stromaufwärtigen Endes des geraden Auslasskanals (13) erstreckt, der gerade Auslasskanal (13) an seiner Bodenfläche mit einem hinausragenden Abschnitt (20) versehen ist, der von der virtuellen Erstreckungsfläche (19) nach oben hinausragt, und der hinausragende Abschnitt (20) in einem Bereich ausgebildet ist, der sich von einem Abschnitt, der sich in der gekrümmten Bodenfläche (13a) und oberhalb des virtuellen Erstreckungsfläche (19) befindet, zu der Bodenfläche des Abgassammelabschnitts (14) erstreckt.A cylinder head (3) provided on an upper surface of a cylinder block (2) in an internal combustion engine (1) having cylinders (6A, 6B, 6C), the cylinder head (3) comprising a plurality of combustion chambers (7A, 7B, 7C) arranged in a cylinder row direction and a plurality of exhaust ports (11, 12, 13) communicating with the combustion chambers (7A, 7B, 7C) in a top view, the exhaust ports (11, 12, 13) comprising: curved exhaust ports (11, 12) formed integrally with the cylinder head (3) and extending in a direction perpendicular to the cylinder row direction and then curved in the cylinder row direction; a straight exhaust port (13) formed integrally with the cylinder head (3), having a shorter duct length than each of the curved exhaust ports (11, 12) and extending in a direction perpendicular to the cylinder row direction; and an exhaust collecting section (14) in which downstream sections of the curved exhaust ducts (11, 12) and the straight exhaust duct (13) are integrated, the exhaust collecting section (14) being integrally formed with the cylinder head (3), the straight exhaust duct (13) comprising a curved bottom surface (13a) extending from one of the combustion chambers (7A, 7B, 7C) and curved upward from the one combustion chamber (7B), and an inclined bottom surface (13b) inclined upward from the curved bottom surface (13a), and the straight exhaust duct (13) having an inner diameter which gradually increases from the one combustion chamber (7B) to the exhaust collecting section (14), characterized in that when a bottom surface of the exhaust collecting section (14) is defined as a reference surface (18) and a virtual extension surface (19) is provided in such a way is that the reference surface (18) extends toward an upstream end of the straight exhaust duct (13), the straight exhaust duct (13) is provided on its bottom surface with a protruding portion (20) which protrudes upward from the virtual extension surface (19), and the protruding portion (20) is formed in a region extending from a portion located in the curved bottom surface (13a) and above the virtual extension surface (19) to the bottom surface of the exhaust gas collecting portion (14). Zylinderkopf (3) nach Anspruch 1, wobei: ein Wassermantel (21B), in den Kühlmittel aus dem Zylinderblock (2) strömt, an einer unteren Seite von jedem der gekrümmten Auslasskanäle (11, 12) und an einer unteren Seite des geraden Auslasskanals (13) ausgebildet ist; ein Kühlmitteleinlass (24), durch den das Kühlmittel aus dem Zylinderblock (2) strömt, an einer Anschlussfläche zwischen dem Zylinderkopf (3) und dem Zylinderblock (2) ausgebildet ist; und der Kühlmitteleinlass (24) unter dem hinausragenden Abschnitt (20) offen ist, so dass sie miteinander in einer Höhenrichtung des Verbrennungsmotors (1) überlappen.Cylinder head (3) after Claim 1 , wherein: a water jacket (21B) into which coolant flows from the cylinder block (2) is formed at a lower side of each of the curved exhaust passages (11, 12) and at a lower side of the straight exhaust passage (13); a coolant inlet (24) through which the coolant flows from the cylinder block (2) is formed at a joint surface between the cylinder head (3) and the cylinder block (2); and the coolant inlet (24) is open below the protruding portion (20) so that they overlap with each other in a height direction of the internal combustion engine (1). Zylinderkopf (3) nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei: die Brennkammern (7A, 7B, 7C) eine endseitige Brennkammer (7A), die an einem Ende in der Zylinderreihenrichtung ausgebildet ist, eine andere endseitige Brennkammer (7C), die am anderen Ende in der Zylinderreihenrichtung ausgebildet ist, und eine mittlere Brennkammer (7B), die zwischen der einen endseitigen Brennkammer (7A) und der anderen endseitigen Brennkammer (7C) angeordnet ist, umfassen; die gekrümmten Auslasskanäle (11, 12) einen Auslasskanal (11), der sich von der einen endseitigen Brennkammer (7A) aus erstreckt, und einen Auslasskanal (12), der sich von der anderen endseitigen Brennkammer (7C) aus erstreckt, umfassen; der gerade Auslasskanal (13) ein Auslasskanal ist, der sich von der mittleren Brennkammer (7B) aus erstreckt; und der hinausragende Abschnitt (20) im geraden Auslasskanal (13) ausgebildet ist, der sich von der mittleren Brennkammer (7B) aus erstreckt.Cylinder head (3) according to one of the Claims 1 and 2 , wherein: the combustion chambers (7A, 7B, 7C) include an end combustion chamber (7A) formed at one end in the cylinder row direction, another end combustion chamber (7C) formed at the other end in the cylinder row direction, and a middle combustion chamber (7B) arranged between the one end combustion chamber (7A) and the other end combustion chamber (7C); the curved exhaust ports (11, 12) include an exhaust port (11) extending from the one end combustion chamber (7A) and an exhaust port (12) extending from the other end combustion chamber (7C); the straight exhaust port (13) is an exhaust port extending from the middle combustion chamber (7B); and the protruding portion (20) is formed in the straight exhaust port (13) extending from the middle combustion chamber (7B). Zylinderkopf (3) nach Anspruch 3, wobei, gesehen im Querschnitt des Zylinderkopfs (3) entlang einer Ebene vertikal zur Reihenrichtung der Zylinder und parallel zur Reihenrichtung der Zylinder, eine Position der Bodenfläche des geraden Auslasskanals (13) in der Höhenrichtung des Verbrennungsmotors (1) höher als eine Position der Bodenfläche von jedem der gekrümmten Auslasskanäle (11, 12) in der Höhenrichtung des Verbrennungsmotors (1) ist.Cylinder head (3) after Claim 3 , wherein, viewed in the cross section of the cylinder head (3) along a plane vertical to the row direction of the cylinders and parallel to the row direction of the cylinders, a position of the bottom surface of the straight exhaust port (13) in the height direction of the internal combustion engine (1) is higher than a position of the bottom surface of each of the curved exhaust ports (11, 12) in the height direction of the internal combustion engine (1).
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