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 PDFInfo
- Publication number
- 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
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- exhaust
- curved
- cylinder head
- straight
- combustion chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 92
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 59
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
- F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
- F01N13/105—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds having the form of a chamber directly connected to the cylinder head, e.g. without having tubes connected between cylinder head and chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/04—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids
- F01N3/043—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids without contact between liquid and exhaust gases
- F01N3/046—Exhaust manifolds with cooling jacket
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/26—Cylinder heads having cooling means
- F02F1/36—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
- F02F1/40—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling cylinder heads with means for directing, guiding, or distributing liquid stream
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
- F02F1/4264—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads of exhaust channels
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
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
Die Druckschrift
Das Dokument
Der herkömmliche Zylinderkopf aus der
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 der2 in einer durch Pfeile gekennzeichneten Richtung gesehen.[3 ]3 is a cross-sectional view along line III-III of the2 seen in a direction indicated by arrows. -
[
4 ]4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV der1 in einer durch Pfeile gekennzeichneten Richtung gesehen.[4 ]4 is a cross-sectional view along line IV-IV of the1 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 der4 in einer durch Pfeile gekennzeichneten Richtung gesehen.[6 ]6 is a cross-sectional view along the line VI-VI of the4 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
Wie durch die gestrichelten Linien in
Wie in
Wie in
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
Wie in
Wie in
Die gekrümmten Auslasskanäle 11, 12, die geraden Auslasskanäle 13 und der Abgassammelabschnitt 14 sind im Zylinderkopf 3 ausgebildet. Wie in
Wie in
Wie in
Wie in
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
Wie in den
Wie in
Wie in
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
Wie in
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
Wie in
Wie in
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
Wie in
Wie in
Wie in
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
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
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
In
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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 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)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014-157283 | 2014-08-01 | ||
JP2014157283A JP6435693B2 (en) | 2014-08-01 | 2014-08-01 | Cylinder head of internal combustion engine |
PCT/JP2015/071469 WO2016017675A1 (en) | 2014-08-01 | 2015-07-29 | Cylinder head for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE112015003558T5 DE112015003558T5 (en) | 2017-04-20 |
DE112015003558B4 true DE112015003558B4 (en) | 2024-05-02 |
Family
ID=55217573
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE112015003558.3T Active DE112015003558B4 (en) | 2014-08-01 | 2015-07-29 | Cylinder head of an internal combustion engine with flow-optimized exhaust ports |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6435693B2 (en) |
CN (1) | CN105612337A (en) |
DE (1) | DE112015003558B4 (en) |
WO (1) | WO2016017675A1 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6930220B2 (en) * | 2017-05-26 | 2021-09-01 | スズキ株式会社 | Internal combustion engine cylinder head |
CN112912597B (en) * | 2018-10-30 | 2023-05-23 | Tvs电机股份有限公司 | Internal combustion engine and method for manufacturing the same |
JP7442355B2 (en) * | 2020-03-17 | 2024-03-04 | 本田技研工業株式会社 | Cylinder head of multi-cylinder engine |
JP7425635B2 (en) * | 2020-03-17 | 2024-01-31 | 本田技研工業株式会社 | Cylinder head of multi-cylinder engine |
JP7058683B2 (en) * | 2020-03-30 | 2022-04-22 | 本田技研工業株式会社 | Internal combustion engine cylinder head |
DE102023000254A1 (en) * | 2023-01-27 | 2024-08-01 | Mercedes-Benz Group AG | Internal combustion engine for a motor vehicle |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4302935A (en) | 1980-01-31 | 1981-12-01 | Cousimano Robert D | Adjustable (D)-port insert header for internal combustion engines |
JP2000161132A (en) | 1998-12-01 | 2000-06-13 | Honda Motor Co Ltd | Cylinder head construction of multiple cylinder engine |
DE10141534A1 (en) | 2000-08-25 | 2002-06-20 | Honda Motor Co Ltd | Cylinder head of a multi-cylinder internal combustion engine with internal exhaust ports |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4228653A (en) * | 1979-03-19 | 1980-10-21 | General Motors Corporation | Engine cylinder exhaust port |
JPS61187514A (en) * | 1985-02-15 | 1986-08-21 | Honda Motor Co Ltd | Four-cycle internal-combustion engine |
JP2709815B2 (en) * | 1988-01-11 | 1998-02-04 | ヤマハ発動機株式会社 | Cylinder head structure of turbocharged engine |
JP2000018092A (en) * | 1998-06-30 | 2000-01-18 | Suzuki Motor Corp | Valve system for internal combustion engine |
DE10231378A1 (en) * | 2002-07-11 | 2004-01-22 | Daimlerchrysler Ag | Cylinder head of an internal combustion engine |
JP4463210B2 (en) * | 2006-01-13 | 2010-05-19 | 本田技研工業株式会社 | Multi-cylinder internal combustion engine having a cylinder head formed with a collective exhaust port |
-
2014
- 2014-08-01 JP JP2014157283A patent/JP6435693B2/en active Active
-
2015
- 2015-07-29 DE DE112015003558.3T patent/DE112015003558B4/en active Active
- 2015-07-29 CN CN201580002188.6A patent/CN105612337A/en active Pending
- 2015-07-29 WO PCT/JP2015/071469 patent/WO2016017675A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4302935A (en) | 1980-01-31 | 1981-12-01 | Cousimano Robert D | Adjustable (D)-port insert header for internal combustion engines |
JP2000161132A (en) | 1998-12-01 | 2000-06-13 | Honda Motor Co Ltd | Cylinder head construction of multiple cylinder engine |
DE10141534A1 (en) | 2000-08-25 | 2002-06-20 | Honda Motor Co Ltd | Cylinder head of a multi-cylinder internal combustion engine with internal exhaust ports |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016017675A1 (en) | 2016-02-04 |
DE112015003558T5 (en) | 2017-04-20 |
JP6435693B2 (en) | 2018-12-12 |
CN105612337A (en) | 2016-05-25 |
JP2016035206A (en) | 2016-03-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112015003558B4 (en) | Cylinder head of an internal combustion engine with flow-optimized exhaust ports | |
DE102015016185B4 (en) | Exhaust gas recirculation system for an engine | |
DE102014211677B4 (en) | EXHAUST GAS RECIRCULATION SYSTEM FOR MOTOR VEHICLE ENGINES | |
DE112012003317B4 (en) | EGR device for internal combustion engine | |
EP1516113B1 (en) | Cooled cylinder head for a reciprocating engine | |
DE102014111525A1 (en) | Cover structure of a lower vehicle body part | |
DE102008037934B4 (en) | Machine with cooling system and method therefor | |
DE102008035957A1 (en) | Cylinder head for internal combustion engine i.e. turbocharged internal combustion engine of vehicle, has oil return line integrated in head, aligned in direction of longitudinal axes, and arranged on side of manifold facing cylinders | |
DE3123527A1 (en) | "PISTON PISTON ENGINE WITH OIL SPACES FOR COOLING" | |
DE102016117181A1 (en) | Cylinder head with integrated exhaust manifold and EGR cooling | |
DE102008061164A1 (en) | cylinder head | |
DE102015113236B4 (en) | Engine cooling system | |
DE102005063393B4 (en) | Intake system of a multi-cylinder engine | |
EP3374620B1 (en) | Internal combustion engine | |
DE102015202491B4 (en) | Coolant jacket for a cylinder head of an internal combustion engine | |
DE102010023812A1 (en) | V-type multi-cylinder combustion engine, has ventilation main sewer for connecting geodetically high locations of water jacket and/or cooling water circuit of crankcase with vent at outer side of cylinder head or crankcase of housing | |
DE102015221488A1 (en) | Intake system for internal combustion engines | |
EP2077385B1 (en) | Cylinder head for a combustion engine with bordering component | |
DE102013224946A1 (en) | Exhaust gas reconducting device for automobile engine of motor car, has projecting wall protruded from floor surface along direction of upper surface, and protruding wall formed with preset space with respect to upper surface | |
DE102015104591B4 (en) | Exhaust duct of an internal combustion engine, in particular with an exhaust gas turbocharger, and internal combustion engine with such an exhaust duct | |
DE112016003551T5 (en) | CYLINDER HEAD COOLING ARRANGEMENT | |
DE102015109531A1 (en) | Device for emitting exhaust gas of a vehicle | |
DE102016200074A1 (en) | internal combustion engine | |
EP0123101B1 (en) | Cylinder head for an air-cooled internal-combustion piston engine | |
DE102017212645A1 (en) | Cylinder head for an internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division |