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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderkopfstruktur in einem
Verbrennungsmotor, welche Einlass- und Auslasskanäle vom Gegenströmungstyp
aufweist.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Bei
Verbrennungsmotoren sind solche, die Einlass- und Auslasssysteme
vom Gegenströmungstyp
aufweisen, bekannt, wobei Einlasskanäle und Auslasskanäle zusammen
auf derselben Seite eines Zylinderkopfs vorgesehen sind, welcher
mit einer Deck-Fläche
eines Zylinderblocks verbunden ist (siehe die japanische Patentoffenlegungsschrift
Nr. 14092/1993).
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Bei
dem oben beschriebenen Verbrennungsmotor, welcher Einlass- und Auslasskanäle vom Gegenströmungstyp
aufweist, besteht der Vorteil darin, dass die Breite des Zylinderkopfs
in Querrichtung, d. h. die Breite in der Richtung senkrecht zur
Achse einer Kurbelwelle, verringert werden kann. Da allerdings kein
technisches Mittel zum Verringern der Länge in der axialen Richtung
der Kurbelwelle bereitgestellt worden ist, und da der Freiheitsgrad
zum Leiten zweier Einlasskanäle,
welche mit zwei Einlassventilöffnungen
in Verbindung stehen, klein ist, besteht das Problem, dass es schwierig
ist, einen Aufbau bereitzustellen, welcher eine gewünschte Einlassleistung
der Einlasskanäle
sicherstellt, und gewünschte
Verwirbelungseigenschaften können, wenn
die Einlasskanäle
als Verwirbelungskanäle
gebildet sind, nicht erreicht werden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben beschriebenen
Umstände
entworfen, und ihre Aufgabe ist es, eine neuartige Zylinderkopfstruktur
in einem Verbrennungsmotor bereitzustellen, welche den Freiheitsgrad
beim Leiten der Einlasskanäle
verbessern kann, um einen gewünschten
Aufbau derselben bereitzustellen, während der Zylinderkopf kompakt
ausgeführt
ist, welche soweit wie praktisch möglich verhindern kann, dass
eine Grenzwand zweier Einlasskanäle
dünnwandig
wird, selbst wenn diese nah beieinander nebeneinander angeordnet sind,
und welche eine hervorragende Verwirbelungsleistung bereitstellt,
indem sie einen unbehinderten Aufbau des Verwirbelungskanals erlaubt.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Zylinderkopfstruktur in einem Verbrennungsmotor bereitgestellt,
die Einlass- und Auslasskanäle
vom Gegenströmungstyp
aufweist, wobei die Einlass- und Auslasskanäle, die in einem Zylinderkopf
gebildet sind und mit einer Brennkammer in Verbindung stehen, in einer
konzentrierten Art und Weise auf einer Seite des Zylinderkopfs derart
gebildet sind, dass sie in eine im Wesentlichen gleiche Richtung
ausgerichtet sind, und stromaufwärtige
Enden der Einlass- und Auslasskanäle in eine Seitenfläche des
Zylinderkopfs münden,
wobei in einer im Zylinderkopf gebildeten Brennkammerwand eine erste
Einlassventilöffnung auf
einer Seite, welche weiter von der einen Seitenfläche des
Zylinderkopfs entfernt ist, und eine zweite Einlassventilöffnung,
welche näher
als diese ist, nebeneinander entlang einer Richtung senkrecht zu
einer Achse einer Kurbelwelle münden;
wobei ein erster Einlasskanal und ein zweiter Einlasskanal im Zylinderkopf
jeweils unabhängig
vertikal in zwei Abschnitten gebildet sind und deren Mittellinien
einander kreuzen, wobei der erste Einlasskanal an einer Position
oberhalb des zweiten Einlasskanals angeordnet ist und so gebildet
ist, dass er länger
ist als derselbe, der erste Einlasskanal ein stromabwärtiges Ende
aufweist, das mit der ersten Einlassventilöffnung in Verbindung steht,
der zweite Einlasskanal an einer Position unterhalb des ersten Einlasskanals
angeordnet ist und so gebildet ist, dass er kürzer ist als derselbe, der
zweite Einlasskanal ein stromabwärtiges
Ende aufweist, das mit der zweiten Einlassventilöffnung in Verbindung steht,
und stromaufwärtige Enden
des ersten Einlasskanals und des zweiten Einlasskanals in die eine
Seitenfläche
des Zylinderkopfs münden.
Gemäß der oben
beschriebenen Struktur ist es möglich,
den Zylinderkopf kompakt auszuführen,
indem die Abmessungen des Zylinderkopfs in der axialen Richtung
der Kurbelwelle und in der zu dieser axialen Richtung senkrechten
Richtung verringert werden, und es ist möglich, die Einlasseffizienz
zu verbessern, indem der Freiheitsgrad beim Leiten der beiden Einlasskanäle erhöht wird.
Ferner ist es möglich,
soweit wie praktisch möglich
zu verhindern, dass eine Grenzwand zweier Einlasskanäle dünnwandig
wird, selbst wenn diese nah beieinander nebeneinander angeordnet
sind.
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Zusätzlich ist
in der obigen Zylinderkopfstruktur in einem Verbrennungsmotor, um
die obige Aufgabe zu lösen,
das stromabwärtige
Ende des ersten Einlasskanals in eine Umfangsrichtung der Brennkammer
gerichtet und bildet einen Verwirbelungskanal. Demgemäß kann der
Einlasskanal in seiner Gesamtlänge
als ein Verwirbelungskanal lang ausgeführt werden und erlaubt ein
unbehindertes Leiten, wodurch es möglich gemacht wird, ein hohes Verwirbelungsverhältnis zu
erzeugen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Seitenansicht eines Zylinderkopfs, von der Richtung von Pfeil
I in 2 aus gesehen;
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2 ist
eine Draufsicht auf den Zylinderkopf, von der Richtung von Pfeil
II in 1 aus gesehen;
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3 ist
eine Ansicht des Zylinderkopfs von unten, von der Richtung von Pfeil
III in 1 aus gesehen;
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4 ist
eine horizontale Querschnittsansicht des Zylinderkopfs, entlang
Linie IV-IV in 1 genommen;
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5 ist
eine vertikale Querschnittsansicht des Zylinderkopfs, entlang Linie V-V
in 2 genommen;
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6 ist
eine vertikale Querschnittsansicht des Zylinderkopfs, entlang Linie
VI-VI in 2 genommen;
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7 ist
eine vertikale Querschnittsansicht des Zylinderkopfs, entlang Linie
VII-VII in 2 genommen;
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8 ist
eine vertikale Querschnittsansicht des Zylinderkopfs, entlang Linie
VIII-VIII in 2 genommen;
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9 ist
eine vertikale Querschnittsansicht des Zylinderkopfs, entlang Linie
IX-IX in 2 genommen;
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10 ist
eine fragmentarische vertikale Querschnittsansicht des Zylinderkopfs,
entlang Linie X-X in 2 genommen;
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11 ist
eine schematische perspektivische Ansicht, welche die räumliche
Beziehung zwischen Einlasskanälen
und Auslasskanälen
illustriert; und
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12 ist
ein Diagramm, welches die Strömung
von Kühlwasser
illustriert.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Im
Folgenden wird eine Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen gegeben.
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Diese
Ausführungsform
zeigt ein Beispiel, bei dem die vorliegende Erfindung bei einem
Reihen-Vierzylinder-Viertakt-Dieselmotor implementiert ist. 1 ist
eine Seitenansicht eines Zylinderkopfs, von der Richtung von Pfeil
I in 2 aus gesehen; 2 ist eine
Draufsicht auf den Zylinderkopf, von der Richtung von Pfeil II in 1 aus
gesehen; 3 ist eine Ansicht des Zylinderkopfs
von unten, von der Richtung von Pfeil III in 1 aus gesehen; 4 ist eine
horizontale Querschnittsansicht des Zylinderkopfs, entlang Linie
IV-IV in 1 genommen; 5 ist
eine vertikale Querschnittsansicht des Zylinderkopfs, entlang Linie
V-V in 2 genommen; 6 ist eine
vertikale Querschnittsansicht des Zylinderkopfs, entlang Linie VI-VI
in 2 genommen; 7 ist eine
vertikale Querschnittsansicht des Zylinderkopfs, entlang Linie VII-VII
in 2 genommen; 8 ist eine
vertikale Querschnittsansicht des Zylinderkopfs, entlang Linie VIII-VIII
in 2 genommen; 9 ist eine
vertikale Querschnittsansicht des Zylinderkopfs, entlang Linie IX-IX
in 2 genommen; 10 ist
eine fragmentarische vertikale Querschnittsansicht des Zylinderkopfs,
entlang Linie X-X in 2 genommen; 11 ist
eine schematische perspektivische Ansicht, welche die räumliche
Beziehung zwischen Einlasskanälen
und Auslasskanälen illustriert;
und 12 ist ein Diagramm, welches die Strömung von
Kühlwasser
illustriert.
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Ein
Zylinderkopf CH ist mit einer Deck-Fläche eines Zylinderblocks CB
mittels einer Dichtung verbunden, und eine Kopfabdeckung HC ist
mittels einer Abdichtung an den Zylinderkopf CH gepasst. Der Zylinderkopf
CH ist aus einem metallischen Material, wie beispielsweise Fe, durch
Gießen
gebildet und ist in einer Draufsicht in einer rechteckigen Form gebildet.
An der Unterseite des Zylinderblocks CB, welche Zylinderbohrungen
zugewandt ist, sind vier Brennkammern 1 in einer geraden
Reihe entlang dessen Längsrichtung,
d. h. entlang der Axialrichtung einer Kurbelwelle, gebildet. Erste
und zweite Einlassventilöffnungen 21 und 22 und
erste und zweite Auslassventilöffnungen 31 und 32 münden jeweils
in eine obere Wand jeder Brennkammer 1 derart, dass sie
in einer Querrichtung des Zylinderkopfs CH nebeneinander angeordnet
sind, d. h. in einer Richtung senkrecht zur axialen Richtung der
Kurbelwelle. Die erste Einlassventilöffnung 21 ist
auf einer Seite angeordnet, welcher weiter weg von einer Seitenfläche des
Zylinderkopfs CH ist, wo äußere Enden
der Auslasskanäle 6 und 7,
welche später
beschrieben werden, münden,
während
die zweite Einlassventilöffnung 22 auf einer näher an dieser Seitenfläche liegenden
Seite ist. Ähnlich
ist die erste Auslassventilöffnung 31 auf der Seite angeordnet, welche weiter
weg von dieser Seitenfläche
des Zylinderkopfs CH ist, während
die zweite Auslassventilöffnung 32 auf der Seite ist, welche näher an dieser
Seitenfläche
ist.
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Die
erste und die zweite Einlassventilöffnung 21 und 22 und die erste und die zweite Auslassventilöffnung 31 und 32 werden
durch ein erstes und ein zweites Einlassventil und ein erstes und
ein zweites Auslassventil auf übliche
Art und Weise geöffnet
und geschlossen. Zusätzlich
ist ein Einspritzventileinpassloch 4, welches durch diese
obere Wand geführt ist,
in einem mittleren Abschnitt der oberen Wand jeder Brennkammer 1 vorgesehen
und ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffeinspritzventil ist herausnehmbar
in dieses Einpassloch 4 eingepasst. Weiterhin sind hohle
zylinderförmige
Ventilführungen 5 jeweils
in der oberen Wand des Zylinderkopfs CH in im Wesentlichen mittleren
Positionen auf den Mittellinien der ersten und der zweiten Einlassventilöffnung 21 und 22 und
der ersten und der zweiten Auslassventilöffnung 31 und 32 so vorgesehen, dass sie die obere
Wand durchdringen. Das erste und das zweite Einlassventil und das
erste und das zweite Auslassventil sind jeweils in diese Ventilführungen 5 eingepasst.
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Wie
in 4 und 11 am deutlichsten gezeigt,
sind der Einlasskanal 6 und der Auslasskanal 7 in
einer konzentrierten Art und Weise im Zylinderkopf CH auf einer
Seite desselben in einer Traversrichtung des Zylinderkopfs CH vorgesehen,
d. h. in der Art einer Gegenströmung,
entsprechend jeder Brennkammer 1. Innere Enden des Einlasskanals 6 und
des Auslasskanals 7 stehen mit der Brennkammer 1 in
Verbindung. Ferner münden
ihre äußeren Enden
in eine Seitenfläche
des Zylinderkopfs und sind jeweils so ausgeführt, dass sie mit einem Einlasssystem
und einem Auslasssystem (nicht gezeigt) in Verbindung stehen und
daran angeschlossen sind.
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Der
Einlasskanal 6, welcher jeder Brennkammer 1 entspricht,
umfasst einen ersten Einlasskanal 61 und
einen zweiten Einlasskanal 62 ,
welche jeweils unabhängig
voneinander sind. Dieser erste und dieser zweite Einlasskanal 61 und 62 sind
in zwei Abschnitten derart vorgesehen, dass sie sich vertikal in
der oberen Wand des Zylinderkopfs CH überlappen und ihre inneren
Enden sind jeweils so ausgeführt,
dass sie mit der ersten und der zweiten Einlassventilöffnung 21 und 22 in
Verbindung stehen.
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Unterdessen
ist der Auslasskanal 7, welcher jeder Brennkammer 1 entspricht,
so angeordnet, dass an der stromaufwärtigen Seite ein erster und
ein zweiter Zweig-Auslasskanal 71 und 72 gabelförmig von einem Mittelab schnitt
eines Auslasskanals 70 an der stromabwärtigen Seite
abzweigen, der in eine Seitenfläche
des Zylinderkopfs CH mündet.
Der erste und der zweite Zweig-Auslasskanal 71 und 72 sind jeweils so ausgeführt, dass
sie mit den oben erwähnten ersten
und zweiten Auslassventilöffnungen 31 und 32 in
Verbindung stehen.
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Als
nächstes
wird mit Bezug auf 5 bis 12 eine
detailliertere Beschreibung der Anordnung des ersten und des zweiten
Einlasskanals 61 und 62 gegeben. Der erste Einlasskanal 61 ist an einer Position oberhalb des
zweiten Einlasskanals 62 angeordnet
und ist so gebildet, dass er länger
ist als der zweite Einlasskanal 62 .
Eine Mittelachse der Basisseite des ersten Einlasskanals 61 , d. h. dessen Abschnitt an der stromaufwärtigen Seite,
kreuzt eine Mittelachse des zweiten Einlasskanals 62 und
erstreckt sich in der Breitenrichtung des Zylinderkopfs CH (in einer
Richtung senkrecht zur axialen Richtung der Kurbelwelle). Außerdem ist
eine ferne Seite des ersten Einlasskanals 61 ,
d. h. dessen Abschnitt an der stromabwärtigen Seite, in der axialen
Richtung der Kurbelwelle derart in Richtung auf die Außenseite bezüglich der
Brennkammer 1 gekrümmt,
dass die zweite Einlassventilöffnung 22 umgeleitet wird und das stromabwärtige offene
Ende des ersten Einlasskanals 61 ist
in die Umfangsrichtung der Brennkammer 1 gerichtet, d.
h. in eine tangentiale Richtung der Brennkammer 1, und
steht in Verbindung mit der Brennkammer 1 und ist daran
angeschlossen, wodurch ein sogenannter Verwirbelungskanal gebildet wird.
Demgemäß strömt die Einlassluft,
welche durch den den Verwirbelungskanal bildenden ersten Einlasskanal 61 strömt, in die tangentiale Umfangsrichtung
der Brennkammer 1 und es wird eine Verwirbelung der in
die Brennkammer 1 strömenden
Einlassluft erzeugt.
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Demgegenüber ist
der zweite Einlasskanal 62 an einer
Position unterhalb des ersten Einlasskanals 61 angeordnet
und ist so gebildet, dass er kürzer ist
als derselbe. Eine Mittellinie eines mittleren Abschnitts des zweiten
Einlasskanals 62 kreuzt den Einlasskanal 61 in einem unteren Abschnitt des Einlasskanals 61 und erstreckt sich im Wesentlichen
geradlinig in einer Richtung senkrecht zur axialen Richtung der
Kurbelwelle und sein stromabwärtiges
offenes Ende steht in Verbindung mit der zweiten Einlassventilöffnung 22 und ist im Wesentlichen senkrecht
dazu daran angeschlossen. Der erste und der zweite Einlasskanal 61 und 62 sind
in zwei Abschnitten derart vorgesehen, dass sie einander vertikal
in der oberen Wand des Zylinderkopfs CH überlappen und können die
horizontale Breite des gesamten Einlasskanals 6 in der
axialen Richtung der Kurbelwelle verkürzen. Zusätzlich sind, selbst wenn der
erste und der zweite Einlasskanal 61 und 62 nebeneinander aneinandergrenzend angeordnet
sind, ihre Kanalwände
nicht dünn
ausgeführt,
da ihre Trennwand nur ein Kreuzungsabschnitt ist.
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Ferner
bildet eine Einlasskanalwand W des Einlasskanals 6, welcher
den ersten und den zweiten Einlasskanal 61 und 62 umfasst, die vertikal in zwei Abschnitten
angeordnet sind, eine vertikale Führungswand in der oberen Wand
des Zylinderkopfs CH in einer Richtung senkrecht zur axialen Richtung der
Kurbelwelle. Diese Führungswand
ist ausgelegt, die Strömung
von Kühlwasser
zu führen,
welches durch Kühlwasserdurchgänge 10 strömt, die
später detailliert
beschrieben werden. Die Einlassluft des Einlasssystems strömt in die
Brennkammer 1 durch die erste und die zweite Einlassventilöffnung 21 und 22 von
dem ersten und dem zweiten Einlasskanal 61 und 62 . Zu diesem Zeitpunkt wird in der Brennkammer 1 durch
die Einlassluft, welche durch den ersten Einlasskanal 61 strömt, eine Verwirbelung erzeugt wie
oben beschrieben und daher wird auf günstige Art und Weise deren
Gemischbildung mit dem eingespritzten Kraftstoff verbessert, wodurch
die Effizienz der folgenden Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches
gesteigert wird.
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Demgegenüber ist
der Auslasskanal 7 neben dem ersten und dem zweiten Einlasskanal 61 und 62 vorgesehen,
wobei das Einspritzventileinpassloch 4 dazwischen angeordnet
ist. Ferner teilt sich ein innerer Endabschnitt der stromabwärtigen Seite
des Auslasskanals 70 , der sich
gerade derart erstreckt, dass er senkrecht zur axialen Richtung
der Kurbelwelle verläuft,
gabelförmig
in den ersten Zweig-Auslasskanal 71 und
den zweiten Zweig-Auslasskanal 72 an der stromaufwärtigen Seite. Der erste Zweig-Auslasska nal 71 ist konvex in Richtung auf die Außenseite
zu bezüglich
der Brennkammer 1 gebogen und sein stromaufwärtiges Ende
steht in Verbindung mit der ersten Auslassventilöffnung 31 und
ist daran angeschlossen, während
der zweite Zweig-Auslasskanal 72 leicht
in Richtung auf die Außenseite
bezüglich
der Brennkammer 1 gebogen ist und sein stromaufwärtiges Ende
in Verbindung mit der zweiten Auslassventilöffnung 32 steht
und daran angeschlossen ist. Demgemäß strömt die Auslassluft von der
Brennkammer 1 durch die gegabelten ersten und zweiten Zweig-Auslasskanäle 71 und 72 von
der ersten und der zweiten Auslassventilöffnung 31 und 32 , wird in dem einzelnen Auslasskanal 70 gesammelt und wird von dort in das
Auslasssystem ausgelassen.
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Es
ist zu beachten, dass, wie in 1 gezeigt,
die offenen Enden des ersten und des zweiten Einlasskanals 61 und 62 ,
welche in eine Seitenfläche des
Zylinderkopfs CH münden,
und der Auslasskanal 7 einander in der vertikalen Richtung
und der Längsrichtung
des Zylinderkopfs CH überlappen,
so dass der Aufbau dieser Kanäle
vereinfacht werden kann, wodurch dazu beigetragen wird, dass der
Zylinderkopf CH kompakt ausgeführt
wird.
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Wie
in 1, 4 und 11 am
deutlichsten gezeigt, sind die Einlasskanäle 6 und die Auslasskanäle 7,
welche den beiden aneinandergrenzenden Brennkammern 1 entsprechen,
so angeordnet, dass sie auf eine derartige Art und Weise symmetrisch
sind, dass sie einander zugewandt sind. Durch die Anwendung einer
derartigen Anordnung ist es möglich,
das Volumen der Kühlwasserdurchgänge 10 zu
vergrößern, welche
diese Kanäle
umgeben, insbesondere die Auslasskanäle 7, bei denen die Temperatur
hoch wird, mit dem Ergebnis, dass die Kühlung durch das Kühlwasser
wirksam durchgeführt
werden kann.
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Die
Kühlwasserdurchgänge 10 (Wassermantel)
sind im Zylinderkopf CH zur wirksamen Kühlung des Zylinderkopfs vorgesehen,
insbesondere der Umgebung der Auslasskanäle und der Brennkammern 1,
welche auf eine hohe Temperatur erwärmt werden. Diese Kühlwasserdurchgänge 10 sind
derart angeordnet, dass, wie durch Pfeile A in den Zeichnungen gezeigt,
Kühlwasser
die Umgebung der Auslasskanäle 7 und
der Brennkammern 1 wirksam kühlt, indem es parallel innerhalb
des Zylinderkopfs CH strömt,
während
es einen Widerstand in der Richtung der Anordnung der Mehrzahl von
Einlasskanälen 6 und
Auslasskanälen 7 erfährt, d.
h. in einer Richtung senkrecht zur axialen Richtung der Kurbelwelle,
und dann in der axialen Richtung der Kurbelwelle durch einen Kühlwasserauslassdurchgang 11 strömt, welcher
auf der anderen Seite des Zylinderkopfs CH gebildet ist, wo die
Einlass- und Auslasskanäle 6 und 7 nicht
gebildet sind.
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Die
Kühlwasserdurchgänge (Wassermäntel) 10,
welche im Zylinderkopf CH zur wirksamen Kühlung von erwärmten Abschnitten,
hauptsächlich
der Umgebung der Auslasskanäle 7 und
der Brennkammern 1, gebildet sind, sind im allgemeinen
Bereich des Zylinderkopfs CH derart gebildet, dass sie die äußeren Umfangsabschnitte
der jeweiligen beiden Auslasskanäle 7 umgeben,
welche einander entsprechend den nebeneinander liegenden der Brennkammern 1 zugewandt
sind, und dass sie die Kraftstoffeinspritzventile, die ersten und
zweiten Einlassventile, die ersten und zweiten Auslassventile und
dergleichen in den oberen Wänden
der Brennkammern 1 umgeben. Zusätzlich sind diese Kühlwasserdurchgänge 10 in
der Richtung senkrecht zur axialen Richtung der Kurbelwelle aufgeteilt
mittels der sich in der Querrichtung des Zylinderkopfs CH erstreckenden Einlasskanalwände W der
ersten und zweiten Einlasskanäle 61 und 62 ,
welche vertikal in zwei Abschnitten angeordnet sind. Daher ist das
Kühlwasser, welches
durch die Kühlwasserdurchgänge 10 strömt, so ausgelegt,
dass es im Zylinderkopf CH durch die Einlasskanalwände W von
einer in Richtung auf die andere Seite desselben in der Richtung
senkrecht zur axialen Richtung der Kurbelwelle geführt wird.
Ein Verbindungsdurchgang 13 ist in der Einlasskanalwand
W unterhalb des zweiten Einlasskanals 62 gebildet
und die linken und rechten Kühlwasserdurchgänge (Wassermäntel) 10 des
Ansaugkanals 6 stehen miteinander durch diesen Verbindungsdurchgang 13 in
Verbindung. Zusätzlich
sind diese Kühlwasserdurchgänge 10,
wie in 8 gezeigt, nicht in den oberen Wänden der
vertikal in zwei Abschnitten gebildeten ersten und zweiten Ein lasskanäle 61 und 62 gebildet,
wodurch sichergestellt wird, dass der Zylinderkopf CH nicht hoch
wird.
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Auf
der anderen Seite des Zylinderkopfs CH, auf der die Einlass- und
Auslasskanäle 6 und 7 nicht vorgesehen
sind, ist der Kühlwasserauslassdurchgang 11 entlang
der Längsrichtung
des Zylinderkopfs CH gebildet. Dieser Kühlwasserauslassdurchgang 11 steht
mit den oben erwähnten
Kühlwasserdurchgängen (Wassermänteln) 10 in
Verbindung und sein eines Ende steht mit einem Abflusskanal 12 in
Verbindung, welcher mit einem (nicht gezeigten) Wasserkreislauf
in Verbindung steht.
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Wie
in 3, 5 und 8 deutlich
gezeigt, münden
eine Mehrzahl von Kühlwasserzuflusskanälen 15 in
eine Bodenwand des Zylinderkopfs CH derart, dass sie auf der Seite,
welche die Einlass- und Auslasskanäle 6 und 7 aufweist,
bezüglich
der Achse der Kurbelwelle versetzt angeordnet sind, und dass sie
an den Seiten der Brennkammern 1 in Abständen in
der Längsrichtung
des Zylinderkopfs CH angeordnet sind. Diese Kühlwasserzuflusskanäle 15 stehen
mit den (nicht gezeigten) Kühlwasserdurchgängen auf
der Seite des Zylinderblocks CB und den oben erwähnten Kühlwasserdurchgängen 10 in
Verbindung, und das Kühlwasser
auf der Seite des Zylinderblocks CB strömt durch diese Kühlwasserzuflusskanäle 15 und
strömt
in die Kühlwasserdurchgänge 10.
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Es
ist zu beachten, dass es bei den Kühlwasserzuflusskanälen 15 möglich ist,
die Strömungsrate des
durch die Kühlwasserzuflusskanäle 15 strömenden Kühlwassers
zu ändern,
indem in der zwischen dem Zylinderblock CB und dem Zylinderkopf
CH eingefügten
Dichtung gebildete Wasserlöcher
teilweise geändert
werden.
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Zusätzlich sind,
wie in 3 und 9 deutlich gezeigt, zwei kleine
Löcher 16,
welche mit dem Kühlwasserdurchgang
(Wassermantel) 10 zwischen den nebeneinander liegenden
der Brennkammern 1 in Verbindung stehen, in der unteren
Wand des Zylinderkopfs CH gebildet. Das Kühlwasser auf der Seite des
Zylinderblocks CB ist so ausgelegt, dass es durch diese kleinen
Löcher 16 strömt und in
den Kühlwasserdurchgang 10 strömt, wodurch
es möglich
gemacht wird, erwärmte
Abschnitte zwischen den Zylindern im Zylinderblock CB und zwischen
den Brennkammern 1 im Zylinderkopf CH wirksam zu kühlen.
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Weiterhin
münden,
wie deutlich in 3 gezeigt, eine Mehrzahl von
anderen Kühlwasserzuflusskanälen 17 in
die untere Wand des Zylinderkopfs CH derart, dass sie auf der Seite,
welche der die Einlass- und Auslasskanäle 6 und 7 aufweisenden
Seite gegenüberliegt,
bezüglich
der Achse der Kurbelwelle versetzt angeordnet sind und an Seiten
von Grenzabschnitten der Brennkammern 1 in Abständen in
der Längsrichtung
des Zylinderkopfs CH angeordnet sind. Diese anderen Kühlwasserzuflusskanäle 17 stehen
mit den Wassermänteln
auf der Seite des Zylinderblocks CB und den oben erwähnten Kühlwasserauslassdurchgängen 11 in
Verbindung und das Kühlwasser
auf der Seite des Zylinderblocks CB strömt durch diese Kühlwasserzuflusskanäle 17 und strömt in die
Kühlwasserauslassdurchgänge 11.
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Das
Kühlwasser
auf der Seite des Zylinderblocks CB strömt durch die Mehrzahl von Kühlwasserzuflusskanälen 15 und
strömt
in die Kühlwasserdurchgänge 10.
Das Kühlwasser,
welches in die Kühlwasserdurchgänge 10 geströmt ist,
wird durch die Einlasskanalwände
W der ersten und zweiten Einlasskanäle 61 und 62 , die vertikal in zwei Abschnitten
angeordnet sind, geführt
und strömt
parallel durch die Kühlwasserdurchgänge in der
Richtung senkrecht zur axialen Richtung der Kurbelwelle. Zu diesem
Zeitpunkt wird die Strömung
des Kühlwassers
in der axialen Richtung der Kurbelwelle durch die Einlasskanalwände W unterdrückt. Demgemäß kann das
durch die Kühlwasserdurchgänge 10 strömende Kühlwasser
auf eine konzentrierte Art und Weise die die Auslasskanäle 7 und
die Brennkammern 1 umgebenden Abschnitte kühlen, welche
auf eine hohe Temperatur erwärmt
werden. Dann strömt das
Kühlwasser,
welches durch paralleles Strömen durch
die Kühlwasserdurchgänge 10 in
der Richtung senkrecht zur axialen Richtung der Kurbelwelle die erwärmten Abschnitte
des Zylinder kopfs CH wirksam gekühlt
hat, durch die Kühlwasserauslassdurchgänge 11 im
Zylinderkopf in der axialen Richtung der Kurbelwelle und strömt dann
vom Abflusskanal 12 zum Kühlwasserkreislauf außerhalb
des Zylinderkopfs CH.
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Zusätzlich ist
es, da die den beiden nebeneinander liegenden Brennkammern 1 entsprechenden Auslasskanäle 7 einander
zugewandt sind, möglich, das
Volumen der Kühlwasserdurchgänge 10,
welche diese Auslasskanäle 7 umgeben,
zu erhöhen.
Daher können
die Auslasskanäle 7 wirksam
durch das große
Volumen von Kühlwasser,
welches dort durchströmt,
gekühlt
werden.
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An
der oberen Wand des Zylinderkopfs CH, wo die Einlass- und Auslasskanäle 6 und 7 vorgesehen
sind, sind eine Mehrzahl von Lager-Halbabschnitten 20 in Abständen entlang
dessen Längsrichtung
gebildet und eine Ventilnockenwelle Sc ist drehbar auf diesen Lager-Halbabschnitten 20 gestützt. Ferner
sind eine Mehrzahl von Bolzendurchgangslöchern 21 in geraden
Reihen auf beiden Seiten in der Querrichtung des Zylinderkopfs CH
entlang dessen Längsrichtung
gebildet und der Zylinderkopf CH ist integral mit der Deck-Fläche des
Zylinderblocks CB verbunden, wobei eine Dichtung dazwischen mittels (nicht
gezeigter) Bolzen eingefügt
ist, welche in diese Bolzendurchgangslöcher 21 eingeführt sind.
Zusätzlich
ist auf der Seite des Zylinderkopfs CH, an der die Einlass- und
Auslasskanäle 6 und 7 nicht
vorgesehen sind, ein Ölrückführdurchgang 22 in
dessen Längsrichtung
gebildet und eine Mehrzahl von Ölrückführlöchern 23,
welche in die obere Fläche
des Zylinderkopfs CH münden,
stehen mit diesem Ölrückführdurchgang 22 in
Verbindung. Daher strömt
Schmieröl in
einem oberen Abschnitt des Zylinderkopfs CH durch den Ölrückführdurchgang 22 von
diesen Ölrückführlöchern 23 und
wird zu einer (nicht gezeigten) Ölwanne
zurückgeführt.
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Es
ist zu beachten, dass in den Zeichnungen Bezugszeichen 27 ein
Kerzeneinpassloch bezeichnet und (nicht gezeigte) Vorglühkerzen,
welche zum Zeitpunkt des Motorstarts betrieben werden, in diese Einpasslöcher 27 mittels
eines Gewindes eingepasst sind. Zusätzlich bezeichnet Bezugszeichen 28 in
den Zeichnungen einen Führungsstift,
welcher aufrecht an einer oberen Wand oberhalb jeder Brennkammer 1 des
Zylinderkopfs CH vorgesehen ist, so dass er einen Kreuzkopf eines
(nicht gezeigten) Ventilmechanismus stützt.
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Obwohl
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung oben beschrieben worden ist, ist die vorliegende
Erfindung nicht auf die Ausführungsform begrenzt
und verschiedene Modifikationen sind im Rahmen der vorliegenden
Erfindung möglich.
Beispielsweise ist es selbstverständlich, dass die vorliegende
Erfindung beim Zylinderkopf eines anderen Typs eines Verbrennungsmotors
implementiert werden kann, obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform
eine Beschreibung des Falls gegeben worden ist, bei dem die vorliegende
Erfindung beim Zylinderkopf eines Reihen-Vierzylinder-Dieselmotors angewandt
ist. Zusätzlich
kann, obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform die Auslasskanäle so angeordnet
sind, dass sich zwei Zweig-Auslasskanäle von einem einzelnen Auslasskanal
gabelförmig
teilen, jeder dieser Auslasskanäle
aus jeweils zwei unabhängigen
Auslasskanälen
gebildet sein.
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Wie
oben beschrieben ist es bei dem Zylinderkopf in einem Verbrennungsmotor,
welcher Einlass- und Auslasskanäle
vom Gegenströmungstyp aufweist,
möglich,
den Zylinderkopf kompakt auszuführen,
indem die Abmessungen des Zylinderkopfs in der axialen Richtung
der Kurbelwelle und in der Richtung senkrecht zu dieser axialen
Richtung verringert werden. Zusätzlich
ist es möglich,
die Einlasseffizienz zu verbessern, indem der Freiheitsgrad beim
Leiten der beiden Einlasskanäle
erhöht
wird. Ferner ist es möglich,
so weit wie praktisch möglich
einen dünnwandigen
Abschnitt, welcher eine Grenzwand der beiden Einlasskanäle bildet,
zu reduzieren, selbst wenn die beiden Einlasskanäle nahe beieinander nebeneinander
angeordnet sind.
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Zusätzlich erlaubt
der Einlasskanal ein freies Leiten, da der Verwirbelungskanal und
die Gesamtlänge
des Verwirbelungskanals lang ausgeführt werden können, mit
dem Ergebnis, dass ein hohes Verwirbelungsverhältnis erzeugt werden kann,
wodurch es möglich
gemacht wird, den Verwirbelungseffekt wesentlich zu steigern.
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich auf den Inhalt, welcher in
der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 10-245402, eingereicht am
31. August 1998, enthalten ist, welche hiermit durch Bezugnahme
ausdrücklich
in ihrer Gesamtheit mit einbezogen ist.
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Ein
erster Einlasskanal und ein zweiter Einlasskanal (61 , 62 ), welche in einem Zylinderkopf CH gebildet
sind, sind vertikal in zwei Abschnitten jeweils unabhängig gebildet
und ihre Mittellinien kreuzen einander. Der erste Einlasskanal (61 ) ist an einer Position oberhalb des
zweiten Einlasskanals (62 ) angeordnet
und ist so gebildet, dass er länger
ist als derselbe. Der erste Einlasskanal (61 )
steht mit einer Einlassventilöffnung
(21 ) auf einer Seite weg von einer Seitenfläche des
Zylinderkopfs in Verbindung und der zweite Einlasskanal (62 ) steht mit einer zweiten Einlassventilöffnung (22 ), welche näher ist als dieselbe, in Verbindung.