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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlstruktur für einen Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor, welcher ein darin definiertes Abgaszusammenführungsteil hat.
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STAND DER TECHNIK
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In einem typischen Mehrzylindermotor sind eine Mehrzahl von Einlasskanälen und Auslasskanälen innerhalb eines Zylinderkopfs derart definiert, dass sie jeweils an einer einlassseitigen Fläche und einer auslassseitigen Fläche von dem Zylinderkopf öffnen, und ein Einlasskrümmer zur Verteilung einer Zufuhr und ein Auspuff- oder Auslasskrümmer zum Zusammenführen von Abgas sind jeweils an der einlassseitigen Fläche und der auslassseitigen Fläche von dem Zylinderkopf angebracht. In jüngerer Zeit ist manchmal ein Abgaszusammenführungsteil zum Zusammenführen von Abgas innerhalb des Zylinderkopfs definiert, so dass ein einziges Auspuffrohr mit der auslassseitigen Fläche von dem Zylinderkopf verbunden ist.
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In einem Mehrzylindermotor, welcher ein im Inneren des Zylinderkopfs definiertes Abgaszusammenführungsteil hat, kann die Gesamtgröße von dem Motor aufgrund des Fehlens von einem externen Auslasskrümmer reduziert werden, und zusätzliche Vorteile einer Reduzierung des Wärmeverlusts, welcher durch die Abgabe von heißem Abgas verursacht wird, und einer Beschleunigung der Erwärmung eines Abgasreinigungssystems, um den Katalysator darin zu aktivieren, können erreicht werden. Ferner kann aufgrund der Reduzierung des Abstands zwischen jedem Brennraum und dem Austrittsende von dem Abgaszusammenführungsteil, wenn der Motor mit einem Lader (Turbolader) ausgestattet ist, welcher durch eine Abgasströmung angetrieben wird, das Ansprechverhalten von dem Lader verbessert werden. Andererseits kann es notwendig sein, dass das Abgas passend gekühlt wird, um die thermische Degradation des Katalysators und/oder die Wärmebelastungen des Motors und des Auspuffrohrs zu vermeiden, welche durch einen übermäßigen Anstieg der Temperatur von dem Abgas verursacht werden könnten.
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Als eine Kühlstruktur für einen Zylinderkopf von einem Mehrzylindermotor ist es bekannt, einen Hauptwassermantel zum Abdecken der Brennräume (von der Seite von der Kopfabdeckung) und einen unteren Auspuff-Wassermantel zum Abdecken eines Abgaszusammenführungsteils von unten (von der Seite von dem Zylinderblock) unter Verwendung eines unteren Mantel-Gießkerns und einen oberen Auspuff-Wassermantel zum Abdecken eines Abgaszusammenführungsteils von oben unter Verwendung eines oberen Mantel-Gießkerns, jeweils innerhalb des Zylinderkopfs auszubilden. Siehe
JP 2012-031846 A .
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Es ist auch bekannt, in einem Zylinderkopf, umfassend ein Abgaszusammenführungsteil, welches eine Mehrzahl von Auslasskanälen problemlos zu einem Abgasauslass zusammenführt, welcher in einem Längsmittelpunkt von einer Seitenfläche von dem Zylinderkopf öffnet, und einen oberen Auspuff-Wassermantel und einen unteren Auspuff-Wassermantel, welche jeweils das Abgaszusammenführungsteil von oben und unten abdecken, den oberen Auspuff-Wassermantel und den unteren Auspuff-Wassermantel in Übereinstimmung mit der Form von dem Abgaszusammenführungsteil mit einem in einer Draufsicht fächerförmigen Profil zu versehen, so dass das stromabwärtige Ende von dem Abgaszusammenführungsteil effektiv gekühlt werden kann. Siehe beispielsweise
JP 2011-196182 A .
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Wenn jedoch der Auspuff-Wassermantel an die Form von dem Abgaszusammenführungsteil angepasst wird, dehnt sich der Teil benachbart dem Abgasauslass, welcher aller Voraussicht nach hohe Temperaturen hat, lateral bezüglich der Richtung von der Kühlwasserströmung aus. Mit anderen Worten wird die Querschnittsfläche von dem Auspuff-Wassermantel in dem Teil, welcher dem Abgasauslass entspricht, maximiert. Daher wird die Geschwindigkeit von der Kühlwasserströmung in dem Bereich reduziert, welcher den Abgasauslass umgibt, und der Kühlwasserdurchgang wird in dem stromabwärtigen Ende von dem Auspuff-Kühlwassermantel derart verengt, dass das Kühlwasser dazu neigt, in dem Bereich benachbart dem Abgasauslass stillzustehen und das Abgaszusammenführungsteil kann nicht gleichmäßig gekühlt werden.
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ÜBERSICHT DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts solcher Probleme vom Stand der Technik und hat ein primäres Ziel, eine Kühlstruktur für einen Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, welcher im Inneren mit einem Abgaszusammenführungsteil versehen ist, welche es ermöglicht, dass das Teil, welches das Abgaszusammenführungsteil umgibt, gleichmäßig und effizient gekühlt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann dieses Ziel erreicht werden durch die Bereitstellung von einer Kühlstruktur für einen Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor, welcher an einer oberen Fläche von einem Zylinderblock (3) angeordnet ist, welcher eine Reihe von Zylinderbohrungen (2) definiert und im Zusammenwirken mit einer oberen Fläche von einem in jeder Zylinderbohrung verschiebbar aufgenommenen Kolben (5) einen Brennraum (6) definiert, wobei der Zylinderkopf im Inneren einen Zylinderkopf-Wassermantel (50) definiert, dadurch gekennzeichnet, dass: der Zylinderkopf im Inneren versehen ist mit einer Mehrzahl von Auslasskanälen (16), die jeweils ein stromaufwärtiges Ende haben, welches in den entsprechenden Brennraum öffnet, und einem Abgaszusammenführungsteil, welches die Auslasskanäle zusammenführt und einen Abgasauslass (18) umfasst, welcher an einem Längsmittelteil von einer Seitenfläche (4d) von dem Zylinderkopf öffnet, wobei das Abgaszusammenführungsteil, in einer Draufsicht gesehen, ein sich von den Brennräumen weg progressiv verjüngendes Profil definiert; und der Zylinderkopf-Wassermantel einen Hauptwassermantel (51) umfasst, welcher die Brennräume von oben abdeckt, einen unteren Auspuff-Wassermantel (53) umfasst, welcher das Abgaszusammenführungsteil von unten abdeckt, und einen oberen Auspuff-Wassermantel (54) umfasst, welcher das Abgaszusammenführungsteil von oben abdeckt; wobei einer (54) von dem unteren Auspuff-Wassermantel und dem unteren Auspuff-Wassermantel in einem Endabschnitt davon bezüglich der Zylinderreihenrichtung mit einem Kühlwassereinlass (vertikaler Verbindungsdurchgang 55) versehen ist und in dem anderen Endabschnitt davon mit einem Kühlwasserauslass (50b) versehen ist, und einen Teil (54c) umfasst, welcher von einem äußeren Profil von dem Abgaszusammenführungsteil in einem Teil davon stromabwärts von einem Teil, welcher dem Abgasauslass entspricht, nach außen hin vorsteht.
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Gemäß dieser Struktur, selbst wenn der Teil von dem einen Auspuff-Wassermantel, welcher dem Abgasauslass entspricht, welcher wahrscheinlich hohe Temperaturen hat, seitlich bezüglich der Strömungsrichtung von dem Kühlwasser ausgedehnt wird, da die Querschnittsfläche von dem Teil von dem einen Auspuff-Wassermantel, welcher sich von dem Teil, welcher dem Abgasauslass entspricht, zu dem Kühlwasserauslass erstreckt, daran gehindert wird, reduziert zu werden, wird verhindert, dass das Kühlwasser, welches den Abgasauslass umgibt, stillsteht und die Umgebung von dem Abgaszusammenführungsteil kann gleichmäßig gekühlt werden. Ebenso muss die Größe von dem Zylinder nicht vergrößert werden.
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Gemäß einem bestimmten Aspekt der vorliegenden Erfindung steht der Hauptwassermantel direkt mit dem anderen (54) von dem unteren Auspuff-Wassermantel und dem unteren Auspuff-Wassermantel in Verbindung.
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Da der eine Auspuff-Wassermantel Kühlwasser von einem Ende zu dem anderen entlang der Zylinderreihenrichtung aufnimmt, anstelle das Kühlwasser direkt von dem Hauptwassermantel aufzunehmen, kann die Strömungsgeschwindigkeit von dem Kühlwasser in dem einen Auspuff-Wassermantel erhöht werden, so dass der Teil, welcher den Abgasauslass umgibt, in einer effektiven Art und Weise gekühlt werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Hauptwassermantel auf einer Einlassseite davon mit einem Kühlwassereinlass (50a) versehen und ein vertikaler Durchgang (55) ist in dem Ende von dem einen Auspuff-Wassermantel (54) bezüglich der Zylinderreihenrichtung definiert, um mit dem anderen Auspuff-Wassermantel (53) in Verbindung zu stehen, wobei der nach außen vorstehende Teil (54c) von dem einen Auspuff-Wassermantel von dem äußeren Profil von dem Abgaszusammenführungsteil, in einer Draufsicht gesehen, von einem Teil davon, welcher dem Abgasauslass entspricht, zu einem Teil davon, welcher dem Kühlwasserauslass entspricht, um einen progressiv größeren Betrag nach außen hin vorsteht.
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Gemäß dieser Anordnung strömt das Kühlwasser, welches von einem Zylinderkopf-Kühlwassereinlass in den einlassseitigen Teil von dem Hauptwassermantel eingeleitet wird, in den anderen Auspuff-Wassermantel auf der Seite von den Auslasskanälen, und strömt dann in den einen Auspuff-Wassermantel vermittels des vertikalen Durchgangs, welcher an dem einen Ende davon vorgesehen ist. Das Kühlwasser strömt dann durch den einen Auspuff-Wassermantel entlang der Richtung von der Zylinderreihe, bevor es aus dem Zylinderkopf von dem Kühlwasserauslass, welcher an dem anderen Ende von dem einen Auspuff-Wassermantel ausgebildet ist, ausgestoßen wird. Dadurch wird das Kühlwasser durch den Zylinderkopf-Wassermantel in einem weitläufigen, aber relativ geraden Weg geleitet, so dass das Kühlwasser einen großen Teil von dem Zylinderkopf mit relativ hohen Geschwindigkeiten erreichen kann und folglich kann der Zylinderkopf in einer effizienten Art und Weise gekühlt werden.
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Gemäß einem bestimmten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Querschnittsfläche von dem einen Auspuff-Wassermantel im Wesentlichen konstant von dem Teil davon, welcher dem Abgasauslass entspricht, zu dem Teil davon, welcher dem Kühlwasserauslass entspricht.
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Dadurch darf das Kühlwasser in dem einen Auspuff-Wassermantel von einem axialen Ende zu dem anderen im Wesentlichen mit einer konstanten Geschwindigkeit strömen, so dass verhindert wird, dass das Kühlwasser in dem Bereich, welcher den Abgasauslass umgibt, stillsteht.
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Vorzugsweise ist ein äußerer Rand von dem einen Auspuff-Wassermantel von dem Teil davon, welcher dem Abgasauslass entspricht, zu dem Teil davon, welcher dem Kühlwasserauslass entspricht, im Wesentlichen linear, so dass der Zylinderkopf leicht und kompakt hergestellt werden kann.
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Gemäß der Kühlstruktur für einen Zylinderkopf, welcher durch die vorliegende Erfindung vorgesehen ist, kann der Teil, welcher den Abgaszusammenführungsteil umgibt, welche innerhalb des Zylinderkopfs definiert ist, sowohl gleichmäßig als auch effizient gekühlt werden, ohne die Größe von den Zylinderkopf vergrößern zu müssen.
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KURZE BESCHREIBUNG VON DEN ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Vorderansicht von einem Motor als einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine Schnittansicht von dem Motor entlang einer Linie II-II von 1;
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3 ist eine vergrößerte Ansicht von einem Teil von 2;
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4 ist eine perspektivische Ansicht von einem in 1 gezeigten Zylinderkopf;
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5 ist eine Vorderansicht von dem in 1 gezeigten Zylinderkopf;
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6 ist eine Bodenansicht von dem in 1 gezeigten Zylinderkopf;
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7 ist eine vergrößerte Schnittansicht von dem Motor längs einer Linie VII-VII von 5;
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8 ist eine vergrößerte Schnittansicht von dem Motor längs einer Linie VIII-VIII von 5;
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9 ist eine perspektivische Ansicht von einem ersten und einem zweiten Wassermantel-Gießkern für die erste Ausführungsform;
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10 ist eine auseinandergezogene perspektivische Bodenansicht von den in 9 gezeigten Gießkernen;
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11 ist eine Vorderansicht von den in 9 gezeigten Gießkernen;
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12 ist ein Diagramm, welches die Strömung von Kühlwasser in dem in 1 gezeigten Motor veranschaulicht;
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13 ist ein Diagramm, welches die Strömung von Kühlwasser in dem in 9 gezeigten unteren Auspuff-Wassermantel veranschaulicht;
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14 ist ein Diagramm, welches die Strömung von Kühlwasser in dem in 9 gezeigten oberen Auspuff-Wassermantel veranschaulicht;
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15 ist eine grafische Darstellung, welche die Druckverluste in verschiedenen Teilen von dem Wassermantel in dem in 12 gezeigten Zylinderkopf mit jenen von einem Vergleichsbeispiel vergleicht;
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16 ist eine grafische Darstellung, welche die Strömungsraten in verschiedenen Teilen von dem Wassermantel in dem in 12 gezeigten Zylinderkopf mit jenen von dem Vergleichsbeispiel vergleicht;
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17 ist eine Bodenansicht von einem Zylinderkopf, welcher als eine modifizierte Ausführungsform angegeben ist;
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18 ist eine Bodenansicht von einem Zylinderkopf, welcher als eine zweite Ausführungsform angegeben ist;
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19 ist ein Diagramm, welches die Strömung von Kühlwasser in der zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
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20 ist eine Vorderansicht von einem Motor, welcher als das Vergleichsbeispiel angegeben ist;
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21 ist eine Schnittansicht von dem Motor, welcher als das Vergleichsbeispiel angegeben ist, längs einer Linie XXI-XXI von 20; und
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22 ist eine Vorderansicht von einem Gießkern für den Zylinderkopf, welcher als das in 20 gezeigte Vergleichsbeispiel angegeben ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON DEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein Fahrzeugverbrennungsmotor (Motor 1), welcher die vorliegende Erfindung verkörpert, wird nun im Folgenden unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben.
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<<Erste Ausführungsform>>
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, besteht der Motor 1 aus einem DOHC-Vier-Ventil-Vierzylinder-Reihenmotor und umfasst einen Zylinderblock 3, welcher vier in einer Reihe angeordnete Zylinder 2 definiert, und einen kastenförmigen Zylinderkopf 4, welcher an einer oberen Fläche von dem Zylinderblock 3 angebracht ist, welcher sich orthogonal zu den Zylinderbohrungen 2 erstreckt. Der Zylinderblock 3 und der Zylinderkopf 4 sind aus einer Aluminiumdruckgusslegierung hergestellt.
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In der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen, dass der Motor 1 derart orientiert ist, dass die axiale Linie von jeder Zylinderbohrung 2 (Zylinderachslinie) sich in einer genau vertikalen Richtung erstreckt, und die Auslassseite von dem Motor 1, welche seitlich angeordnet ist, nach vorne weist. Jedoch ist die tatsächliche Orientierung von dem Motor 1, wie er an dem Fahrzeug angebracht ist, nicht durch dieses Beispiel beschränkt. In der folgenden Beschreibung werden die vertikalen Richtungen und die Vorne- und Hinten-Richtungen bzw. Längsrichtung durch die Pfeile in 2 basierend auf dieser Orientierung von dem Motor 1 für die Bequemlichkeit der Beschreibung definiert. Beispielsweise ist der Zylinderblock 3 unter dem Zylinderkopf 4 angeordnet. Die lateralen Richtungen, welche durch Pfeile in 1 angedeutet sind, basieren auf der Fahrtrichtung von dem Fahrzeug, an welchem der Motor 1 angebracht ist.
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Jede Zylinderbohrung 2 nimmt verschiebbar einen Kolben 5 auf und ein Brennraum 6 ist zwischen der oberen Fläche von dem Kolben 5 und der Bodenfläche (nach unten weisende Fläche) definiert, welche durch die Fügefläche 4a von dem Zylinderkopf 4 bezüglich des Zylinderblocks 3 definiert ist. In der veranschaulichten Ausführungsform erstreckt sich die Berührungsfläche zwischen dem Zylinderkopf 4 und dem Zylinderblock 3 horizontal und eine Dichtung, welche für diese Berührungsfläche konfiguriert ist, ist zwischen dem Zylinderkopf 4 und dem Zylinderblock 3 dazwischenliegend angeordnet, obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt.
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An der unteren Fläche von dem Zylinderblock 3 ist eine Ölwanne (in den Zeichnungen nicht gezeigt) angebracht, welche Schmieröl aufnimmt, welches von oben heruntertropft. Der Zylinderblock 3 und die Ölwanne definieren gemeinsam ein Kurbelgehäuse, welches eine in den Zeichnungen nicht gezeigte Kurbelwelle aufnimmt. An dem oberen Ende von dem Zylinderkopf 4 ist eine Zylinderkopfabdeckung (in den Zeichnungen nicht gezeigt) derart angebracht, dass eine Ventilbetätigungskammer 9 zur Aufnahme eines Ventilbetätigungsmechanismus 8 gemeinsam durch den Zylinderkopf 4 und die Zylinderkopfabdeckung definiert ist. Mit anderen Worten definiert die obere Fläche von der Bodenwand von dem Zylinderkopf 4 eine Bodenfläche 9a von der Ventilbetätigungskammer 9.
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Ein Paar von Einlassventilen 10 und ein Paar von Auslassventilen 11 werden von dem Zylinderkopf 4 verschiebbar für jeden Zylinder gehalten. Die Ventilbetätigungskammer 9 nimmt darin eine Einlassnockenwelle (in den Zeichnungen nicht gezeigt), Einlasskipphebel 12, eine Auslassnockenwelle 13 und Auslasskipphebel 14 auf. Durch den Ventilbetätigungsmechanismus 8, welcher von diesen Bauteilen gebildet ist, werden die Einlassventile 10 und die Auslassventile 11 durch die Kurbelwelle betätigt oder geöffnet und geschlossen.
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Der Zylinderkopf 4 ist für jeden Zylinder im Inneren versehen mit einem Paar von Einlasskanälen 15, welche durch die entsprechenden Einlassventile 10 geöffnet und geschlossen werden, und einem Paar von Auslasskanälen 16, welche durch die entsprechenden Auslassventile 11 geöffnet und geschlossen werden. Jeder Einlasskanal 15 hat ein stromaufwärtiges Ende, welches an einer einlassseitigen Fläche 4c öffnet, welche auf der Rückseite von dem Zylinderkopf 4 definiert ist, und ein stromabwärtiges Ende, welches in den entsprechenden Brennraum 6 öffnet. Jeder Auslasskanal 16 hat ein stromaufwärtiges Ende, welches in den entsprechenden Brennraum 6 öffnet, und ein stromabwärtiges Ende, welches mit den übrigen Auslasskanälen 16 zusammenläuft. insbesondere ist ein Abgaszusammenführungsteil 17, um die Auslasskanäle 16 (siehe 6) zusammenzuführen bzw. miteinander zu verbinden, in dem Zylinderkopf 4 definiert. Wie in den 4 und 5 gezeigt, hat das Abgaszusammenführungsteil 17 einen Abgasauslass 18 an einem stromabwärtigen Ende davon, wobei der Abgasauslass 18 an einem Längsmittelpunkt von einer auslassseitigen Fläche 4d öffnet, welche an der Vorderseite von dem Zylinderkopf 4 definiert ist.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist ein Lader (Turbolader) 19, welcher mit dem stromabwärtigen Ende von dem Abgasauslass 18 verbunden ist, direkt an der auslassseitigen Fläche 4d von dem Zylinderkopf 4 unter Verwendung von Gewindebolzen 20 montiert. Der Lader 19 ist mit einer Turbine 23 und einem Verdichter 24 versehen, welche durch ein Mittelgehäuse 22 verbunden sind, welches eine sich lateral bzw. seitlich (horizontal) erstreckende Rotorwelle 21 aufnimmt.
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Die Turbine 23 umfasst ein Turbinengehäuse 25, welches einen Turbinenrotor (in den Zeichnungen nicht gezeigt) aufnimmt, welcher an dem rechten Ende von der Rotorwelle 21 angebracht ist, ein Abgaseinlassrohr 26, welches sich von einer hinteren Fläche von dem Turbinengehäuse 25 aus nach hinten erstreckt und einen Einlassflansch 26a an dem freien Ende davon hat, um einen Abgaseinlass zu definieren, und einen Austrittsflansch 27, welcher an der rechten Seitenfläche von dem Turbinengehäuse 25 ausgebildet ist, um einen Abgasauslass 27a zu definieren.
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Der Verdichter 24 umfasst ein Verdichtergehäuse 28, welches einen Verdichterrotor (in den Zeichnungen nicht gezeigt) aufnimmt, welcher an dem linken Ende von der Rotorwelle 21 angebracht ist, einen Einlassflansch 29, welcher an der linken Seitenfläche von dem Verdichtergehäuse 28 vorgesehen ist, um einen Einlass zu definieren, und ein Ansaugungsaustrittsrohr 30, welches sich von einer Bodenfläche von dem Verdichtergehäuse 28 nach unten erstreckt und einen Auslassflansch 30a hat, welcher an dem freien Ende davon ausgebildet ist, um einen Ansaugungsaustritt zu definieren.
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Die Turbine 23 ist an einer mittleren Position von dem Zylinderkopf 4 bezüglich der Zylinderreihenrichtung (oder dem Mittelpunkt von den vier Zylinderbohrungen 2) angeordnet. Der Verdichter 24 ist auf der linken Seite von dem Zylinderkopf 4 angeordnet. Die Mitte von dem Abgasaustritt 27a von der Turbine 23 ist oberhalb der Rotorwelle 21 angeordnet, deren Achslinie im Wesentlichen auf derselben Höhe wie die Berührungsfläche zwischen dem Zylinderkopf 4 und dem Zylinderblock 3 angeordnet ist. Daher ist die Mitte von dem Abgasaustritt 27a von der Turbine 23 oberhalb der Fügefläche 4a von dem Zylinderkopf 4 angeordnet. Als ein Ergebnis ist ein relativ großer Raum vor dem Motor 1 unterhalb des Abgasaustritts 27a von der Turbine 23 definiert.
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Dieser Raum nimmt eine Abgasreinigungseinrichtung 31 auf, welche mit der stromabwärtigen Seite von der Turbine 23 verbunden ist. Die Abgasreinigungseinrichtung 31 umfasst einen Dreiwege-Katalysator 32, welcher eine Achslinie hat, welche sich parallel zu der Abgas-Strömung mit einer Links-Neigung nach unten erstreckt, ein Abgaseinlassrohr 33, welche sich von der oberen Fläche von dem Dreiwege-Katalysator 32 (welcher zu der rechten Seite hin nach unten geneigt ist) mit einer Neigung nach rechts in einer Richtung schräg nach oben erstreckt, bevor er in einer horizontalen Richtung nach links gekrümmt ist und mit einem Einlassflansch 33a (welcher einen Abgaseinlass definiert), an dem freien Ende davon versehen ist, und ein Abgasaustrittsrohr 34, welches sich von dem unteren Ende von dem Dreiwege-Katalysator 32 nach unten erstreckt. Die Abgasreinigungseinrichtung 31 ist in dieser Orientierung vor dem Zylinderblock 3 angeordnet, wobei der Einlassflansch 33a an dem Austrittsflansch 27 von der Turbine 23 befestigt ist.
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Wie in 1 gezeigt, ist das obere rechte Teil von der vorderen Fläche von dem Zylinderblock 3 (die Seite von der auslassseitigen Fläche 4d von dem Zylinderkopf 4) mit einem Kühlwassereinlass 70a für einen Zylinderblock-Wassermantel 70 versehen (2).
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Wie in 6 gezeigt, besteht das Abgaszusammenführungsteil 17 aus vier ersten Zusammenführungsteilen 17a, die jeweils die zwei Auslasskanäle 16 von dem entsprechenden Brennraum 6 miteinander verbinden, einem Paar von stromaufwärtigen zweiten Zusammenführungsteilen 17b, welche jeweils die zwei rechten ersten Zusammenführungsteile 17a miteinander verbinden und die zwei linken ersten Zusammenführungsteile 17a miteinander verbinden, und ein stromabwärtiges zweites Zusammenführungsteil 17c, welches die zwei stromaufwärtigen zweiten Zusammenführungsteile 17b miteinander verbindet und in einem Austrittsbereich davon einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt hat. Das Abgaszusammenführungsteil 17 ist mit einem in einer Draufsicht äußeren Profil versehen, welches sich von den Brennräumen 6 weg verjüngt, so dass von jedem Brennraum 6 ausgestoßenes Abgas daran gehindert wird, in die Auslasskanäle von den benachbarten Brennräumen 6 zu strömen, und der Abgaswiderstand kann dadurch reduziert werden.
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Während die ersten Zusammenführungsteile 17a größtenteils in einem Bereich ausgebildet sind, welcher, in einer Bodenansicht gesehen, der Fügefläche 4a von dem Zylinderkopf 4 entspricht (4), sind die stromaufwärtigen zweiten Zusammenführungsteile 17b und die stromabwärtigen zweiten Zusammenführungsteile 17c vor der Fügefläche 4a von dem Zylinderkopf 4 angeordnet. Mit anderen Worten steht die vordere Wand von dem Zylinderkopf 4 von dem Zylinderblock 3 nach vorne vor, um dadurch einen Überhang auszubilden.
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Der Teil von der vorderen Wand von dem Zylinderkopf 4, welcher die ersten Zusammenführungsteile 17a und die stromaufwärtigen zweiten Zusammenführungsteile 17b definiert, definiert ein elliptisches Profil, wobei der zentrale Teil mehr vorsteht als die Endteile. Der Teil von dem Zylinderkopf 4, welcher das stromabwärtige zweite Zusammenführungsteil 17c definiert, ist als ein rohrförmiger Abschnitt ausgebildet, welcher nach vorne vorsteht (an der auslassseitigen Fläche 4d) von dem Teil, welcher die stromaufwärtigen zweiten Zusammenführungsteile 17b definiert. Der Überhang, welcher von dem Zylinderblock 3 vorsteht, um die ersten Zusammenführungsteile 17a, die stromaufwärtigen zweiten Zusammenführungsteile 17b und das stromabwärtige zweite Zusammenführungsteil 17c zu definieren, wird in der folgenden Beschreibung als ein Ausbauchungsteil 41 bezeichnet. Abhängig von der Konfiguration kann das Ausbauchungsteil 41 nur einen Teil von dem Abgaszusammenführungsteil 17 definieren. Beispielsweise können die ersten Zusammenführungsteile 17a oder ein Teil davon intern in dem Zylinderkopf 4 passend definiert sein, und sogar ein Teil von den stromaufwärtigen zweiten Zusammenführungsteilen 17b kann auch in dem Zylinderkopf 4 passend definiert sein. Von dem Ausbauchungsteil 41 wird der Teil, welcher das stromabwärtige zweite Zusammenführungsteil 17c definiert, als rohrförmiger Abgasaustrittsabschnitt 42 bezeichnet.
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An der Fügefläche 4a von dem Zylinderkopf 4 öffnen Bolzenhindurchführungslöcher 4e zur Aufnahme von Gewindebolzen (in den Zeichnungen nicht gezeigt) zur Befestigung des Zylinderkopfs 4 an dem Zylinderblock 3, an 10 Stellen zwischen jedem benachbarten Paar von Brennräumen 6 und auf einer äußeren Seite von jedem Endverbrennungsraum 6. Ferner sind an der Fügefläche 4a von dem Zylinderkopf 4 eine Mehrzahl von Kühlwassereinlässen 50a von einem Zylinderkopf-Wassermantel 50 (2) um den gesamten Umfang von den vier Zylinderbohrungen 2 (Brennräume 6) herum im Wesentlichen in einem gleichmäßigen Intervall ausgebildet (derart, dass die kombinierte Fläche von den Kühlwassereinlässen 50a für jede Zylinderbohrung 2 im Wesentlichen gleich ist).
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Wie in den 3 bis 5 gezeigt, neigt sich der rohrförmige Abgasaustrittsabschnitt 42 nach oben weg von den Brennräumen 6 und hat eine Montagefläche 42a zur Verbindung eines Laders 19 damit an dem Abschlussende davon. Die Montagefläche 42a neigt sich relativ zu der Zylinderachslinie nach oben (nach vorne weisende vertikale Fläche).
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Da der rohrförmige Abgasaustrittsabschnitt 42 in dieser Weise konfiguriert ist, wie in 2 gezeigt, können der Lader 19, welcher mit dem Abgasauslass 18 verbunden ist, und die Abgasreinigungseinrichtung 31, welche mit dem stromabwärtigen Ende davon verbunden ist, von dem Zylinderkopf 4 und dem Zylinderblock 3 weg beabstandet werden, ohne den Abstand zwischen den Brennräumen 6 und dem Lader 19 zu erhöhen, oder ohne den rohrförmigen Abgasaustrittsabschnitt 42 zu verlängern, und dadurch die Größe von dem Zylinderkopf 4 zu erhöhen. Als ein Ergebnis wird verhindert, dass die Wärme von dem Lader 19 und der Abgasreinigungseinrichtung 31 die Temperatur von dem Zylinderkopf 4 übermäßig erhöht.
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Andererseits, wie aus dem in den 20 und 21 gezeigten Vergleichsbeispiel gesehen werden kann, wenn der rohrförmige Abgasaustrittsabschnitt 42 sich orthogonal zu der Zylinderachslinie nach vorne erstreckt, muss der rohrförmige Abgasaustrittsabschnitt 42 verlängert werden, um den Lader 19 von dem Zylinderkopf 4 und dem Zylinderblock 3 weg zu beabstanden, sodass die Größe von dem Zylinderkopf 4 erhöht werden muss, und die erhöhte Länge von dem Abgasdurchgang zwischen den Brennräumen 6 und dem Lader 19 beeinträchtigt das Ansprechverhalten von dem Lader 19.
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Im Gegensatz zu diesem Vergleichsbeispiel kann gemäß der vorliegenden Erfindung aufgrund der nach oben geneigten Konfiguration von dem rohrförmigen Abgasaustrittsabschnitt 42 der Lader 19 von dem Zylinderkopf 4 weg beabstandet werden, ohne die Größe von dem Zylinderkopf 4 zu erhöhen. Ebenso kann durch das nach oben Neigen des rohrförmigen Abgasaustrittsabschnitts 42 der Lader 19 an einer relativ hohen Position im Vergleich zu dem in 21 veranschaulichten Vergleichsbeispiel angeordnet werden, so dass die Kapazität von der Abgasreinigungseinrichtung 31 (1), welche mit dem stromabwärtigen Ende von dem Lader 19 verbunden ist, erhöht werden kann.
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Insbesondere, wie in den 1 und 2 gezeigt, ist die Abgasreinigungseinrichtung 31, welche mit dem Abgaseinlass 27a von der Turbine 23 verbunden ist, durch das Abgaseinlassrohr 33 nach unten gekrümmt und ist durch den Dreiwege-Katalysator 32 derart geneigt, dass eine adäquate Kapazität des Dreiwege-Katalysators 32 sichergestellt werden kann. Wenn der Lader 19, wie in dem in den 20 und 21 gezeigten Vergleichsbeispiel angeordnet ist, da der Abgaseinlass 27a von der Turbine 23 an einer unteren Position angeordnet ist, muss für einen Dreiwege-Katalysator 32 von der selben Kapazität, welcher in demselben Raum anzuordnen ist, die Neigung von dem Dreiwege-Katalysator 32 derart erhöht werden, dass der Freiheitsgrad im Design von anderen Zusatzeinrichtungen reduziert wird, und die Krümmung von dem Abgaseinlassrohr 33 muss insoweit erhöht werden, dass eine reibungslose Strömung von dem Abgas erschwert wird. Mit anderen Worten, um die reibungslose Strömung von dem Abgas zu verbessern, während eine adäquate Freiheit des Layouts von den Zusatzeinrichtungen sichergestellt wird, muss die Kapazität von dem Dreiwege-Katalysator 32 reduziert werden. Indem der rohrförmige Abgasaustrittsabschnitt 42 nach oben geneigt wird, kann jedoch die Abgasströmung gleichmäßig in den Katalysator strömen, um eine lokale Degradation des Katalysators zu vermeiden, indem der Krümmungswinkel von dem Abgaseinlassrohr 33 reduziert wird, und die Kapazität von der Abgasreinigungseinrichtung 31 kann erhöht werden.
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Erneut auf die 3 bis 5 Bezug nehmend ist das freie Ende von dem rohrförmigen Abgasaustrittsabschnitt 42 mit vier Befestigungsansätzen 43 versehen, welche den Abgasauslass 18 umgeben, um den Lader 19 daran zu befestigen. Zwei von den Befestigungsansätzen 42 sind oberhalb von dem Abgasauslass 18 seitlich versetzt davon angeordnet und die übrigen zwei von ihnen sind unterhalb von dem Abgasauslass 18 seitlich versetzt davon angeordnet.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist der Zylinderkopf 4 im Inneren mit einem Zylinderkopf-Wassermantel 50 versehen, um den Zylinderkopf 4 zu kühlen. Der Zylinderkopf-Wassermantel 50 umfasst einen unteren Auspuff-Wassermantel 53, welcher unterhalb des Abgaszusammenführungsteils 17 vorgesehen ist, und einen oberen Auspuff-Wassermantel 54, welcher oberhalb des Abgaszusammenführungsteils 17 vorgesehen ist.
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Die Montagestruktur von dem Lader 19 wird nachfolgend beschrieben. Wie in den 2 und 3 gezeigt, sind die Befestigungsansätze 43 integral mit einer Wand 46 verbunden, welche die Ventilbetätigungskammer 9 von dem oberen Auspuff-Wassermantel 54 trennt. Diese Wand hat für ein leichtes Gewicht und ein kompaktes Design eine kleinere Dicke als die Befestigungsansätze 43, so dass die oberen Befestigungsansätze 43 sich in den oberen Auspuff-Wassermantel 54 und die Ventilbetätigungskammer 9 hinein ausbauchen.
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Da sich die oberen Befestigungsansätze 43 sowohl in den oberen Auspuff-Wassermantel 54 als auch die Ventilbetätigungskammer 9 hinein und insbesondere in den oberen Auspuff-Wassermantel 54 hinein ausbauchen, wird bewirkt, dass die oberen Befestigungsansätze 43 in einer effektiven Weise gekühlt werden, so dass die Beeinträchtigung der Dichtungsleistung von dem Teil, welches den Abgasauslass 18 umgibt, vermieden werden kann. Da sich die oberen Befestigungsansätze 43 in die Ventilbetätigungskammer 9 hinein ausbauchen wird verhindert, dass die oberen Befestigungsansätze 43 die Ventilbetätigungskammer 9 beeinträchtigen, während erlaubt wird, dass der Lader 19 an einer erhöhten Position angeordnet ist, ohne die Größe von dem Zylinderkopf 4 zu erhöhen.
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Wie in den 6 und 7 gezeigt, sind die unteren Befestigungsansätze 43 in dem freien Ende von der unteren Wand 42b von dem rohrförmigen Abgasaustrittsabschnitt 42 ausgebildet. Da die untere Wand 42b auch in der Dicke kleiner ist als die Befestigungsansätze 43 für ein leichtgewichtiges und kompaktes Design, bauchen sich die unteren Befestigungsansätze 43 von der unteren Fläche von dem rohrförmigen Abgasaustrittsabschnitt 42 aus (bzw. wölben sich vor). Die unteren Befestigungsansätze 43 erstrecken sich orthogonal bezüglich der Montagefläche 42a für den Lader 19. Daher, wie von unten zu sehen ist (6), erstrecken sich die unteren Befestigungsansätze 43 in der Längsrichtung und die hinteren Enden davon sind an einer Zwischenposition von der unteren Wand 42b von dem rohrförmigen Abgasaustrittsabschnitt 42 bezüglich der Längsrichtung angeordnet. Mit anderen Worten erstrecken sich die Befestigungsansätze 43 nur zu dem freien Ende von dem Ausbauchungsteil 41 und erstrecken sich nicht zu der Basisendseite (dem Teil, welcher das stromaufwärtige zweite Zusammenführungsteil 17b definiert) von dem Ausbauchungsteil 41, welches über den Zylinderblock 3 als ein Überhang vorsteht.
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Wie in 6 gezeigt, ist die untere Fläche von dem Ausbauchungsteil 41 mit einem Paar von Rippen 47 ausgebildet, welche sich von dem Randteil oder Umfangsteil von der Fügefläche 4a von dem Zylinderkopf 4, welcher mit dem Zylinderblock 3 verbunden ist, zu den entsprechenden Befestigungsansätzen 43 erstrecken. Diese Rippen 47 erstrecken sich in der Längsrichtung oder zu und weg von der Zylinderreihe und divergieren voneinander weg, während sie sich von den Befestigungsansätzen 43 zu der Fügefläche 4a von dem Zylinderkopf 4 erstrecken, welcher mit dem Zylinderblock 3 verbunden ist.
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Wie oben erörtert, sind der Lader 19 und die Abgasreinigungseinrichtung 31 auf der Vorderseite von dem Zylinderblock 3 und dem Zylinderkopf 4 derart angeordnet, dass diese Einrichtungen auf hohe Temperaturen erwärmt werden, nachdem der Motor 1 gestartet ist. Das Ausbauchungsteil 41, welches über den Zylinderblock 3 vorsteht, insbesondere die untere Fläche davon, ist der Wärme von dem Lader 19 und der Abgasreinigungseinrichtung 31 durch Leitung, Strahlung und Konvektion ausgesetzt. Wenn die untere Fläche von dem Ausbauchungsteil 41 übermäßig erwärmt wird, kann die resultierende thermische Verformung von dem Ausbauchungsteil 41 die Dichtung zwischen dem Zylinderkopf 4 und dem Lader 19 nachteilig beeinträchtigen. Jedoch verhindern in der veranschaulichten Ausführungsform die Rippen 47, welche an der unteren Fläche von dem Ausbauchungsteil 41 derart ausgebildet sind, dass sie sich von der Zylinderreihe weg erstrecken, die Verformung von dem Ausbauchungsteil 41.
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Da der Lader 19 und die Abgasreinigungseinrichtung 31 an dem Ausbauchungsteil 41 von dem Zylinderkopf 4 angebracht sind, könnte die Last derselben, welche auf das Ausbauchungsteil 41 einwirkt, eine Verformung von dem Ausbauchungsteil 41 bei einer hohen Temperatur bewirken. Da sich jedoch die Rippen 47 von dem Randteil von der Fügefläche 4a von dem Zylinderkopf 4, welcher von dem Zylinderblock 3 abgestützt wird, zu den unteren Befestigungsansätzen 43 erstrecken, erhöhen die Rippen 47, welche als Träger dienen, zusammen mit den Befestigungsansätzen 43 effektiv die Steifigkeit von dem Ausbauchungsteil 41, so dass das Ausbauchungsteil 41 insgesamt vor einer Verformung geschützt wird.
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Da die zwei Rippen 47, welche an der unteren Fläche von dem Ausbauchungsteil 41 ausgebildet sind, sich von den auf jeder Seite von dem rohrförmigen Abgasaustrittsabschnitt 42 ausgebildeten unteren Befestigungsansätzen 43 aus zu der Fügefläche 4a von dem Zylinderkopf 4 hin bezüglich des Zylinderblocks 3 erstrecken, um voneinander weg zu divergieren, sind die zwei Rippen 47 dabei effektiv, nicht nur eine Biegeverformung sondern auch eine Verdrehverformung von dem rohrförmigen Abgasaustrittsabschnitt 42 zu verhindern.
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Als eine Modifikation können die Rippen 47 konfiguriert sein, wie in 17 veranschaulicht. In dieser modifizierten Ausführungsform kreuzen sich die zwei Rippen 47 gegenseitig, welche sich von den zwei unteren Befestigungsansätzen 43 aus erstrecken, während sie sich zu der Fügefläche 4a von dem Zylinderkopf 4 hin erstrecken, welche mit dem Zylinderblock 3 verbunden ist. Insbesondere sind die zwei Rippen 47 weiter voneinander beabstandet, während sie mit der Fügefläche 4a von dem Zylinderkopf 4 verbunden sind, welche mit dem Zylinderblock 3 verbunden ist, als sie mit den jeweiligen Befestigungsansätzen 43 verbunden sind. Die Rippen 47 von dieser Konfiguration sind auch darin effektiv, die Verformung von dem Ausbauchungsteil 41 nicht nur in der Richtung zu und weg von der Zylinderreihe sondern auch in der lateralen Richtung zu verhindern.
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Der Zylinderkopf-Wassermantel 50 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 9–11 beschrieben, welche die Gießkerne 60 für die Auslassdurchgänge und den Zylinderkopf-Wassermantel 50 zeigen. In diesen Zeichnungen, welche die Gießkerne 60 veranschaulichen, werden die Zahlen für Räume, wie zum Beispiel die Auslassdurchgänge und die Wassermäntel, und die Zahlen für Elemente oder die Gießkerne 60 in den selben Zeichnungen zur Bequemlichkeit der Beschreibung verwendet.
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Wie in den 9 bis 11 gezeigt, umfasst der Zylinderkopf-Wassermantel 50 einen Hauptwassermantel 51, welcher die Brennräume 6 (2) von oben abdeckt, und einen auspuffseitigen oder auslassseitigen Wassermantel 52, welcher das Abgaszusammenführungsteil 17 (6) umgibt. Der auspuffseitige Wassermantel 52 umfasst einen unteren Auspuff-Wassermantel 53, welcher das Abgaszusammenführungsteil 17 von unten abdeckt, und einen oberen Auspuff-Wassermantel 54, welcher das Abgaszusammenführungsteil 17 von oben abdeckt.
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Die Auslasskanäle 16 (5) und das Abgaszusammenführungsteil 17 werden durch einen Auspuffrohr- oder Auslassrohr-Gießkern 61 ausgebildet, welcher in der Giesform zum Gießen des Zylinderkopfs 4 angeordnet wird. Der Hauptwassermantel 51 und der untere Auspuff-Wassermantel 53 werden in ähnlicher Weise durch einen ersten Wassermantel-Gießkern 62 ausgebildet. Mit anderen Worten stehen der Hauptwassermantel 51 und der untere Auspuff-Wassermantel 53 miteinander über eine gesamte Fläche in Verbindung mit Ausnahme von den Teilen, welche erforderlich sind, um die drei Bolzendurchgangslöcher 4e (6) zu umgehen, welche zwischen jedem benachbarten Paar von Brennräumen 6 angeordnet sind. Insbesondere steht der untere Auspuff-Wassermantel 53 mit dem Hauptwassermantel 51 an Teilen in Verbindung, welche den Brennräumen 6 entsprechen. Der obere Auspuff-Wassermantel 54 wird in ähnlicher Weise durch den zweiten Wassermantel-Gießkern 63 ausgebildet. Diese Kerne 60 bestehen aus Sand, welcher durch ein Bindemittel gehärtet ist, wobei diese Kerne 60 an der richtigen Stelle im Inneren der Gießform unter Verwendung von Kernmarken 64 fixiert werden, und werden zerkleinert und entfernt, nachdem der Zylinderkopf 4 gegossen ist.
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Die Kernmarken 64 sind an drei Stellen vorgesehen, welche von dem Abgasauslass 18 nach rechts versetzt sind und von dem Abgasauslass 18 relativ entfernt sind, anstelle zu dem Abgasauslass 18 benachbart zu sein. Auch auf 6 Bezug nehmend erstreckt sich die am weitesten rechts angeordnete Kernmarke 64 von einem Teil, welches dem stromaufwärtigen Ende von dem ersten Zusammenführungsteil 17a entspricht (dem stromabwärtigen Ende von dem Abgasdurchgang, welcher die zwei Auslasskanäle 16 miteinander verbindet) nach rechts. Die übrigen zwei Kernmarken 64 erstrecken sich von Teilen nach vorne, welche (wie in der Längsrichtung gesehen) seitlich zu dem ersten Zusammenführungsteil 17a ausgerichtet sind, welches die zwei Auslasskanäle 17 miteinander verbindet, welche mit der Brennkammer 6 ganz rechts in Verbindung stehen.
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Jede Kernmarke 64 ist als eine Stange oder ein Stab ausgebildet, welcher einen kreisförmigen Querschnitt hat, und ist ausgebildet, indem ein Kernmarkenunterteil 64a, welches integral an dem ersten Wassermantel-Gießkern 62 vorgesehen ist, mit einem Kernmarkenoberteil 64b überlagert wird, welches integral an dem zweiten Wassermantel-Gießkern 63 vorgesehen ist. Die Kernmarkenunterteile 64a sind mit dem oberen Ende von einem Verlängerungsdurchgang 53d verbunden, welcher von dem vorderen Rand von dem unteren Auspuff-Wassermantel 53 aufrecht absteht. Die Kernmarkenoberteile 64b sind mit einem vorderen Rand 54f von dem oberen Auspuff-Wassermantel 54 verbunden. Die Wand von dem Zylinderkopf 4, welcher/welche durch Druckgießen ausgebildet wird, weist auf Grund des Vorhandenseins von den Kernmarken 64 (siehe 8) Durchgangslöcher 4f auf, und diese Durchgangslöcher werden durch Stopfen 44 (siehe 1) verschlossen, um eine Verbindung zwischen dem unteren Auspuff-Wassermantel 53 und dem oberen Auspuff-Wassermantel 54 sicherzustellen.
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Mit anderen Worten stehen der untere Auspuff-Wassermantel 53 und der obere Auspuff-Wassermantel 54 miteinander vermittels vertikaler Verbindungsdurchgänge 55 in Verbindung, welche aus Räumen bestehen, welche durch die Kernmarken 64 definiert sind, und diese vertikalen Verbindungsdurchgänge 55 dienen als ein Kühlwasseraustritt für den unteren Auspuff-Wassermantel 53 und ein Kühlwassereinlass für den oberen Auspuff-Wassermantel 54.
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Durch Ausbilden der vertikalen Verbindungsdurchgänge 55 unter Verwendung der Hohlräume, welche in dieser Weise durch die Kernmarken 64 erzeugt werden, kann die Notwendigkeit für die Arbeitsschritte zur maschinellen Bearbeitung des Zylinderkopfs 5 und Schließen der Wand, nachdem sie gegossen wurde, beseitigt werden, so dass die erforderliche Arbeitsmenge reduziert werden kann.
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Wie in den 10 und 11 gezeigt, stehen von dem Teil von der unteren Fläche von dem ersten Wassermantel-Gießkern 62 zur Ausbildung des Hauptwassermantels 51 Block-Kopf-Verbindungsdurchgänge 56 nach unten vor, welche mit den Kühlwassereinlässen 50a von dem Zylinderkopf-Wassermantel 50 in Verbindung stehen für das Kühlwasser, welches von dem Zylinderblock-Wassermantel 70 ausgestoßen wird (2).
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Somit strömt dass Kühlwasser in dem Motor 1 im Wesentlichen, wie in 12 gezeigt. Insbesondere strömt das Kühlwasser, welches von dem Kühlwassereinlass 70a in den Zylinderblock-Wassermantel 70 eingeleitet wird, zuerst um die Reihe von Zylinderbohrungen 2 herum, bevor es vermittels der Block-Kopf-Verbindungsdurchgänge 56 in den Hauptwassermantel 51 von dem Zylinderkopf-Wassermantel 50 strömt. Dann strömt das Kühlwasser durch den Hauptwassermantel 51, um die Brennräume 6 in einer Richtung orthogonal zu der Zylinderreihe zu kreuzen, und strömt in den unteren Auspuff-Wassermantel 53. Danach strömt dass Kühlwasser in den oberen Auspuff-Wassermantel 54 vermittels der vertikalen Verbindungsdurchgänge 55, welche nach rechts versetzt sind, und strömt durch den oberen Auspuff-Wassermantel 54 von rechts nach links, bevor es aus dem Zylinderkopf 4 von dem Kühlwasserauslass 50b ausgestoßen wird.
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Erneut auf die 9 bis 11 bezugnehmend, erstreckt sich der Hauptwassermantel 51 entlang der Zylinderreihenrichtung, der Kontur von den Brennräumen 6 mit einer leichten Ausbauchung zu dem vorderen Ende davon folgend, während die Einlasskanäle 16 (2), die Auslasskanäle 16 (2), und Löcher zur Aufnahme von Zündkerzen umgangen werden. Das untere Ende von dem Hauptwassermantel 51 steht mit den Block-Kopf-Verbindungsdurchgängen 56 in Verbindung, welche als die Einlässe 50a von dem Zylinderkopf-Wassermantel 50 dienen.
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Der untere Auspuff-Wassermantel 53 umfasst zusätzlich zu einem ebenen Abschnitt 53c, welcher das Abgaszusammenführungsteil 17 von unten abdeckt, einen Verlängerungsdurchgang 53d, welcher sich von dem auslassseitigen Rand von dem ebenen Abschnitt 53c (welcher sich entlang der auslassseitigen Fläche 4d von dem Zylinderkopf 4d erstreckt) zu dem oberen Auspuff-Wassermantel 54 erstreckt. Der Verlängerungsdurchgang 53d deckt das Abgaszusammenführungsteil 17 von der Vorderseite her ab (der Seite von der auslassseitigen Fläche 4d von dem Zylinderkopf 4), wie in 2 und 3 gezeigt, wobei 3 eine vergrößerte Ansicht von dem relevanten Teil von 2 ist.
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Üblicherweise, mit dem Ziel, die Anzahl an notwendigen Gießkernen zu minimieren, wurde der Hauptwassermantel 51 zusammen mit dem unteren Auspuff-Wassermantel 53 und dem oberen Auspuff-Wassermantel 54, welche miteinander in Verbindung stehen, mit einem einzigen gemeinsamen Wassermantel-Gießkern 65 ausgebildet, wie in dem in 22 gezeigten Vergleichsbeispiel demonstriert ist. Damit der untere Auspuff-Wassermantel 53 und der obere Auspuff-Wassermantel 54 derart ausgebildet werden, dass sie den Hauptwassermantel 51 von oben und von unten abdecken, war es daher notwendig, die Seite von dem Wassermantel-Gießkern 65, welche dem Abgasauslass 18 gegenüberliegt, vollständig offen zu lassen, um zu ermöglichen, dass der Auslassrohr-Gießkern 61 von dem Ende her eingesetzt wird. Als ein Ergebnis war es unmöglich, das Abgaszusammenführungsteil 17 von der Vorderseite her abzudecken.
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Andererseits, gemäß der veranschaulichten Ausführungsform, wie in den 9 bis 11 gezeigt, besteht der Gießkern zum Ausbilden des Zylinderkopf-Wassermantels 50 aus zwei Teilen, dem ersten Wassermantel-Gießkern 62 zum Ausbilden des unteren Auspuff-Wassermantels 53 und dem zweiten Wassermantel-Gießkern 63 zum Ausbilden des oberen Auspuff-Wassermantels 54. Als ein Ergebnis wird es möglich, das Abgaszusammenführungsteil 17 von der Vorderseite her abzudecken durch die Ausbildung des Verlängerungsdurchgangs 53d entweder zu dem unteren Auspuff-Wassermantel 53 oder zu dem oberen Auspuff-Wassermantel 54.
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Aufgrund der Bereitstellung von dem Verlängerungsdurchgang 53d in dem auslassseitigen Rand (vorderer Rand) von dem unteren Auspuff-Wassermantel 53, welcher sich zu dem oberen Auspuff-Wassermantel 54 erstreckt, wird die auslassseitige Fläche 4d von dem Zylinderkopf 4, welcher der Wärme von dem Lader 19 und der Abgasreinigungseinrichtung 31 ausgesetzt wird, welche mit dem stromabwärtigen Ende davon verbunden ist (1) in vorteilhafter Weise derart gekühlt, das verhindert wird, dass der rohrförmige Abgasaustrittsabschnitt 42 übermäßig heiß wird.
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Auf die 9 bis 11 bezugnehmend ist der untere Auspuff-Wassermantel 53 ferner mit einem zungenförmigen Abschnitt 53e versehen, welcher sich von dem Teil von dem auslassseitigen Rand (vorderer Rand) von dem ebenen Abschnitt 53c entsprechend dem Abgasauslass 18 (oder dem lateralen zentralen Teil davon) in der Vorwärtsrichtung zu dem Abgasauslass 18 hin erstreckt. Der zungenförmige Abschnitt 53e erreicht die untere Wand 42b von dem rohrförmigen Abgasaustrittsabschnitt 42, wie in 7 gezeigt, um den Auslassabschnitt von dem stromabwärtigen zweiten Zusammenführungsteil 17c abzudecken, welches einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt von unten hat. In 7 ist der Verlängerungsdurchgang 53d durch imaginäre Linien für den einfachen Vergleich mit 3 angedeutet.
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Wie oben erörtert, da sich das Ausbauchungsteil 41 einschließlich des rohrförmigen Abgasaustrittsabschnitts 42 über den Zylinderblock 3 hinaus erstreckt, um einen Überhang auszubilden, obwohl die Wärme von dem Lader 19 und der Abgasreinigungseinrichtung 31, welche mit dem stromabwärtigen Ende davon verbunden ist, bewirken könnten, dass die untere Wand 42b von dem rohrförmigen Abgasaustrittsabschnitt 42 übermäßig heiß ist, da der zungenförmige Abschnitt 53e, welcher die untere Wand 42b von dem rohrförmigen Abgasaustrittsabschnitt 42 erreicht, an dem unteren Auspuff-Wassermantel 53 vorgesehen ist, kann die untere Wand 42b von dem rohrförmigen Abgasaustrittsabschnitt 42 in vorteilhafter Weise gekühlt werden, so dass die Verformung von dem rohrförmigen Abgasaustrittsabschnitt 42 vermieden werden kann.
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Wie in den 9 bis 11 gezeigt, ist der obere Auspuff-Wassermantel 54 im Allgemeinen in der Form eben oder flach. Der vordere Rand 54f von dem oberen Auspuff-Wassermantel 54 (der auslassseitige Rand von dem Zylinderkopf 4) ist mit einem elliptischen Außenprofil versehen, welches den zweiten stromaufwärtigen Zusammenführungsteilen 17b (siehe 6) entspricht, entlang der rechten Seite (stromaufwärtigen Seite) davon, welche mit den vertikalen Verbindungsdurchgängen 55 ausgebildet sind, und der Teil davon, welcher die vertikalen Verbindungsdurchgänge 55 umgibt, erstreckt sich weiter nach vorne um den vertikalen Verbindungsdurchgang 55 herum über das elliptische Profil hinaus. Unterdessen erstreckt sich die linke Seite (stromabwärtige Seite) von dem vorderen Rand 54f von dem oberen Auspuff-Wassermantel 54 geradlinig von der Mitte von der Zylinderreihe entsprechend dem am weitesten nach vorne vorstehenden Abgasauslass 18 entlang der Richtung von der Zylinderreihe.
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Mit anderen Worten, wie in einer Draufsicht zu sehen, erstreckt sich der vordere Rand 54f von dem oberen Auspuff-Wassermantel 54 nach vorne über das äußere Profil von den zweiten stromaufwärtigen Zusammenführungsteilen 17b hinaus (siehe 6) über die gesamte Länge davon und die Distanz, mit der sich der vordere Rand 54f über das äußere Profil von den zweiten stromaufwärtigen Zusammenführungsteilen 17b hinaus erstreckt, nimmt von dem Mittelpunkt von der Zylinderreihe zur linken Seite hin oder zur stromabwärtigen Seite hin zu. Mit anderen Worten ist der Teil von dem oberen Auspuff-Wassermantel 54 unmittelbar stromabwärts von dem Abgasauslass 18 mit einem Teil versehen, welches sich ausgeprägt von dem äußeren Profil von dem Abgaszusammenführungsteil 17 erstreckt, wie in einer Draufsicht zu sehen.
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Daher nimmt die Querschnittsfläche von dem oberen Auspuff-Wassermantel 54 von dem stromaufwärtigen Ende (rechtes Ende) zu dem Mittelpunkt von der Zylinderreihe hin progressiv zu und bleibt von dem Mittelpunkt von der Zylinderreihe zu dem Bereich stromabwärts dazu konstant, wobei sie im Wesentlichen dieselbe wie die Querschnittsfläche (Breite) von dem Teil bleibt, welches dem am stärksten vergrößerten Teil entspricht, welches dem Abgasauslass 18 entspricht, um von oben gesehen ein im Allgemeinen rechteckförmiges Profil zu bieten. Mit anderen Worten ist die Querschnittsfläche von dem im Wesentlichen ebenen oberen Auspuff-Wassermantel 54 von dem Teil, welcher dem Abgasauslass 18 entspricht, zu dem Kühlwasseraustritt 50b im Wesentlichen konstant. Die Wand 45 von dem Zylinderkopf (4 und 5), welche den Teil 54c definiert, welcher von dem äußeren Profil von dem Abgaszusammenführungsteil 17 ausgeprägt vorsteht, baucht sich weiter nach vorne hin aus als das oben erwähnte Ausbauchungsteil 41, aber die Größe von dem Zylinderkopf 4 ist ansonsten minimiert.
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Die Kühlwasserströmung in dem Zylinderkopf-Wassermantel 51, welche oben erörtert ist, wird nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf die 13 und 14 beschrieben.
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Auf 13(A) bezugnehmend, hinsichtlich des Hauptwassermantels 51 und des unteren Auspuff-Wassermantels 53 sind die Kühlwassereinlässe 50a von dem Zylinderkopf-Wassermantel 50 in dem Hauptwassermantel 51 ausgebildet und die vertikalen Verbindungsdurchgänge 55, welche als der Kühlwasserauslass für den unteren Auspuff-Wassermantel 53 dienen, sind an dem rechtsseitigen Teil von dem vorderen Rand 53f von dem unteren Auspuff-Wassermantel 53 ausgebildet. Daher strömt das Kühlwasser schräg oder quer oder indirekt durch den Hauptwassermantel 51 und den unteren Auspuff-Wassermantel 53, wie durch weiße Pfeile in 13(A) angedeutet ist.
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Andererseits, in dem Vergleichsbeispiel, welches in 13(B) veranschaulicht ist, sind die vertikalen Verbindungsdurchgänge 55, welche als der Kühlwasserauslass für den unteren Auspuff-Wassermantel 53 dienen, benachbart dem Abgasauslass 18 auf jeder Seite davon an dem vorderen Rand 53f von dem unteren Auspuff-Wassermantel 53 derart vorgesehen, dass das Kühlwasser, welches von dem Kühlwassereinlass 50a von einem Zylinderkopf-Wassermantel 50 eingeleitet wurde, zu den vertikalen Verbindungsdurchgängen 55 auf der linken Seite strömt, während das Kühlwasser, welches von dem Kühlwassereinlass 50a entsprechend den zwei rechtsseitigen Zylinderbohrungen 2 eingeleitet wurde, zu den vertikalen Verbindungsdurchgängen 55 auf der rechten Seite strömt. Als ein Ergebnis neigt das Kühlwasser in dem Teil, welcher den Abgasauslass 18 am Mittelpunkt der Zylinderreihe umgibt, dazu, ungeachtet einer relativ hohen Wärmekonzentration in diesem Bereich stillzustehen. Daher kann ein relativ schlechter Kühleffekt in diesem Bereich erreicht werden. Ferner führt der schlechte Kühleffekt zu einem aktiven Sieden in diesem Bereich, was dafür bekannt ist, für das umgebende Material korrosiv zu sein.
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Dem gegenüber strömt in 13(A), welche die vorliegende Ausführungsform zeigt, das Kühlwasser, welches von dem Kühlwassereinlass 50a eingeleitet wurde, entsprechend der ganz linken Zylinderbohrung 2, über die Brennräume 6 in den unteren Auspuff-Wassermantel 53 und strömt dann entlang des vorderen Rands 53f von dem unteren Auspuff-Wassermantel 53. Daher wird verhindert, dass das Kühlwasser in dem Bereich benachbart dem Abgasauslass 18 im Mittelpunkt der Zylinderreihe stillsteht, welcher andernfalls einer hohen Temperatur ausgesetzt werden könnte, so dass das Risiko einer Korrosion aufgrund des Siedens von dem Kühlwasser verhindert werden kann.
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Ebenso, da die vertikalen Verbindungsdurchgänge 55 auf der rechten Seite von dem Abgasauslass 18 an relativ versetzten Stellen vorgesehen sind, kann das Stocken oder Stillstehen von dem Kühlwasser in dem Teil, welcher zwischen den vertikalen Verbindungsdurchgängen 55 und dem Abgasauslass 18 angeordnet ist, vermieden werden, so dass der Bereich, welcher den Abgasauslass 18 umgibt, in vorteilhafter Weise gekühlt werden kann.
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Die Kühlwasserströmung in dem oberen Auspuff-Wassermantel 54 wird nun nachstehend unter Bezugnahme auf 14 beschrieben. Wie oben erörtert, strömt das Kühlwasser durch den oberen Auspuff-Wassermantel 54 von der rechten Seite davon, wo die vertikalen Verbindungsdurchgänge 55 angeordnet sind, zu der linken Seite davon, wo der Kühlwasserauslass 50b angeordnet ist. Wie durch die Pfeile in 14(A) angedeutet, in dem Bereich auf der rechten Seite von dem Mittelpunkt von der Zylinderreihe, nimmt die Breite von dem ebenen oberen Auspuff-Wassermantel 54 zu dem stromabwärtigen Ende davon mit der Zunahme der Strömungsrate von dem Kühlwasser, welches durch die vertikalen Verbindungsdurchgänge 55 zugeführt wird, progressiv zu und wird von dem Teil, welcher dem Abgasauslass 18 entspricht, fortschreitend konstant. Daher ist die Strömungsgeschwindigkeit von dem Kühlwasser überall in dem oberen Auspuff-Wassermantel 54 im Wesentlichen konstant, wie durch die Pfeile in der Zeichnung angedeutet.
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Andererseits, wenn die Breite von dem ebenen oberen Auspuff-Wassermantel 54 in der stromabwärtigen Richtung von dem Teil, welches dem Abgasauslass 18 entspricht, in Übereinstimmung mit dem Außenprofil von dem Abgaszusammenführungsteil 17 progressiv abnimmt, wie in 14(B) gezeigt, nimmt die Geschwindigkeit des Kühlwassers in dem Bereich von dem vorderen Rand 54f aufgrund der Verengung des Durchgangs ab, so dass der Bereich, welcher den Abgasauslass 18 umgibt, welcher besonders einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, schlecht gekühlt wird.
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Im Gegensatz dazu, gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 14(A) gezeigt, mit Ausnahme des hinteren Teils, welcher dazu konfiguriert ist, die Bolzendurchgangslöcher 4e zu umgehen (6) strömt das Kühlwasser mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit in dem vorderen Teil von dem ebenen oberen Auspuff-Wassermantel 54 ohne irgendeinen nennenswerten Stillstand. Daher kann der Teil von dem vorderen Rand 54f von dem oberen Auspuff-Wassermantel 54, welcher den Abgasauslass 18 umgibt, welcher besonders einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, effektiv gekühlt werden.
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Die vertikalen Verbindungsdurchgänge 55 werden nun nachstehend detaillierter beschrieben. Wie in 9 gezeigt, erstrecken sich die vertikalen Verbindungsdurchgänge 55 von dem elliptischen vorderen Rand 54f von dem oberen Auspuff-Wassermantel 54 nach vorne. Wie in den 8, 10 und 11 gezeigt, stehen auch in dem unteren Auspuff-Wassermantel 53 die vertikalen Verbindungsdurchgänge 55 von dem elliptischen Profil von dem Verlängerungsdurchgang 53d von dem unteren Auspuff-Wassermantel 53, welcher entsprechend dem Außenprofil von dem Abgaszusammenführungsteil 17 ausgebildet ist, zu der auslassseitigen Fläche 4d hin vor. Die vertikalen Verbindungsdurchgänge 55 stehen von dem Verlängerungsdurchgang 53d um eine Höhe vor, welche kleiner ist als die von dem Verlängerungsdurchgang 53d, in der Zylinderachslinie.
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Da die vertikalen Verbindungsdurchgänge 55 von dem Verlängerungsdurchgang 53d auf der auslassseitigen Fläche 4d vorstehen, wird verhindert, dass die Querschnittsfläche von dem Kühlwasserdurchgang zwischen dem unteren Auspuff-Wassermantel 53 und den vertikalen Verbindungsdurchgängen 55 abrupt vermindert wird, so dass der Druckverlust in dem Zylinderkopf-Wassermantel 50 minimiert werden kann. Da die vertikalen Verbindungsdurchgänge 55 unter Verwendung des Verlängerungsdurchgangs 53 als einem Teil davon ausgebildet sind, kann die Durchgangslänge von den vertikalen Verbindungsdurchgängen 55 minimiert werden und die Strömungsrate von dem Kühlwasser von dem Verlängerungsdurchgang 53d kann adäquat sichergestellt werden, um die auslassseitige Fläche 4d von dem Zylinderkopf 4 zu kühlen.
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15 vergleicht die Druckverluste an dem unteren Auspuff-Wassermantel 53, den vertikalen Verbindungsdurchgängen 55, dem oberen Auspuff-Wassermantel 54 und dem Kühlwasserauslass 50b in dem Zylinderkopf-Wassermantel 50 zwischen der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung und der Anordnung gemäß dem Vergleichsbeispiel, wo sich die vertikalen Verbindungsdurchgänge 55 von dem Verlängerungsdurchgang 53d nicht ausbauchen. Wie aus dieser grafischen Darstellung erkannt werden kann, in dem Zylinderkopf-Wassermantel 50 gemäß der vorliegenden Erfindung, obwohl die Druckverluste an dem unteren Auspuff-Wassermantel 53 und dem oberen Auspuff-Wassermantel 54 etwas größer sind als jene von dem Vergleichsbeispiel, ist der gesamte Druckverlust in den vertikalen Verbindungsdurchgängen 55 weit geringer als der von dem Vergleichsbeispiel, so dass der Druckverlust für den gesamten Wassermantel signifikant kleiner ist als der von dem Vergleichsbeispiel.
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16 zeigt die Beziehung zwischen der Strömungsrate von dem Kühlwasser und dem notwendigen Pumpen-Ausgangsdruck für den Zylinderkopf-Wassermantel 50 gemäß der vorliegenden Erfindung und dem Vergleichsbeispiel, wo sich die vertikalen Verbindungsdurchgänge 55 nicht von dem Verlängerungsdurchgang 53d ausbauchen. In dieser grafischen Darstellung zeigt die Kurve mit durchgezogener Linie dem Zylinderkopf-Wassermantel 50 gemäß der vorliegenden Erfindung und die Kurve mit gestrichelter Linie zeigt das Vergleichsbeispiel. Die Kurve mit strichpunktierter Linie zeigt die Ausgabeeigenschaft der Pumpe. Die Pumpe wird mit einer konstanten Drehzahl von 7800 U/min betrieben. Wie aus 16 erkannt werden kann, beträgt die Kühlwasserströmungsrate von der vorliegenden Erfindung 170 l/min, wohingegen die Kühlwasser Strömungsrate von dem Vergleichsbeispiel lediglich 120 l/min beträgt.
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Indem so der Gesamtdruckverlust in dem Zylinderkopf-Wassermantel 50 minimiert wird, kann die Strömungsrate von dem Kühlwasser, welches durch den Zylinderkopf-Wassermantel 50 strömt, maximiert werden und der Zylinderkopf 4 kann effizient gekühlt werden.
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<<Zweite Ausführungsform>>
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Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 18 und 19 beschrieben. In den 18 und 19 sind die Teile, welche jenen von der ersten Ausführungsform entsprechen, mit gleichen Zahlen bezeichnet ohne notwendigerweise die Beschreibung von solchen Teilen in der entsprechenden schriftlichen Beschreibung zu wiederholen.
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In dieser Ausführungsform, wie in 18 gezeigt, sind die Kühlwassereinlässe 50a von dem Zylinderkopf-Wassermantel 50 bevorzugter auf der Einlassseite von jedem Brennraum 6 oder auf der Einlassseite von dem Hauptwassermantel 51 vorgesehen, zu einem erheblicheren Teil als in der ersten Ausführungsform. Insbesondere sind die Kühlwassereinlässe 50a, welche auf der Auslassseite vorgesehen sind weniger und/oder kleiner als jene, welche auf der Einlassseite vorgesehen sind. Mit anderen Worten sind die Kühlwassereinlässe 50a zu der Einlassseite von dem Hauptwassermantel 51 hin versetzt. Die Kühlwassereinlässe 50a sind „vorzugsweise auf der Einlassseite vorgesehen” oder „zu der Einlassseite hin versetzt”, wie hier verwendet, bedeutet, dass der Bereich oder die Fläche von den Kühlwassereinlässen 50a, welche auf der Einlassseite ausgebildet sind, größer ist als der/die, welche auf der Auslassseite ausgebildet sind.
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Indem die Kühlwassereinlässe 50a in dieser Weise ausgebildet werden, wie in 19 gezeigt, wird die im Wesentlichen gesamte Menge des Kühlwassers, welches von dem Kühlwassereinlass 70a eingeleitet wurde, welcher auf der Vorder-(Auslass-)Seite von dem Zylinderblock-Wassermantel 70 ausgebildet ist, um die Reihe von Zylinderbohrungen 2 herum zu der Einlassseite hin geleitet und strömt in den Hauptwassermantel 51 von dem Zylinderkopf-Wassermantel 50 vermittels der Block-Kopf-Verbindungsdurchgänge 56 (Kühlwassereinlässe 50a). Danach kühlt das Kühlwasser die Brennräume 6, während es über die Brennräume 6 in einer Richtung orthogonal zu der Zylinderreihe strömt, bevor es in dem unteren Auspuff-Wassermantel 53 strömt. Die nachfolgende Strömung des Kühlwassers ist dieselbe wie die von der ersten Ausführungsform.
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In dem so die Block-Kopf-Verbindungsdurchgänge 56 zu der Einlassseite von dem Hauptwassermantel 51 hin versetzt werden, wird bewirkt, dass ein großer Teil von dem Kühlwasser, welches in den Zylinderkopf-Wassermantel 50 eingeleitet wird, über den Hauptwassermantel 51 zu dem unteren Auspuff-Wassermantel 53 strömt, so dass der umgebende Teil von den Brennräumen 6 (der Teil von dem Zylinderblock, welcher die Brennräume 6 umgibt, und der Teil von dem Zylinderkopf 4 welcher unmittelbar oberhalb der Brennräume 6 angeordnet ist) äußerst effektiv gekühlt werden kann. Wenn diese Konfiguration ausgewählt wird, ist es bevorzugt, die Fläche von dem Kühlwassereinlass 70 ah zu vergrößern, um einen Druckverlust im Vergleich zu dem von der ersten Ausführungsform zu reduzieren.
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Da die Kühlwassereinlässe 70a von dem Zylinderblock-Wassermantel 70 auf der Auslassseite vorgesehen sind, und die Block-Kopf-Verbindungsdurchgänge 56 zu der Einlassseite von dem Hauptwassermantel 51 hin versetzt sind, wird der größte Teil von dem Kühlwasser, welches von dem Kühlwassereinlass 70a in den Zylinderblock-Wassermantel 70 eingeleitet wird, um die Reihe der Zylinderbohrungen 2 herum geleitet, bevor es in die Block-Kopf-Verbindungsdurchgänge 56 strömt, so dass der umgebende Teil von den Zylinderbohrungen 2 effektiv gekühlt werden kann. Obwohl die Block-Kopf-Verbindungsdurchgänge 56 zu der Einlassseite hin versetzt sind, da die Block-Kopf-Verbindungsdurchgänge 56 entlang der Zylinderreihe in einem gleichmäßigen Intervall ausgebildet sind, wird ermöglicht, dass das Kühlwasser alle Brennräumen 6 gleichmäßig von dem Hauptwassermantel 51 kühlt.
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MODIFIKATION VON DEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung wurde in Bezug auf spezielle Ausführungsformen beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht durch die veranschaulichten Ausführungsformen beschränkt und kann in verschiedenen Teilen davon verändert werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise waren die vorangehenden Ausführungsformen auf einen Vier-Ventil-Reihen-Vierzylinder-Fahrzeug-Benzinmotor gerichtet, aber sind ebenso auf andere Typen von Motoren für andere Zwecke anwendbar. In der vorangehenden Ausführungsform war nur ein Abgasauslass 18 vorgesehen, aber zwei Abgasauslässe können auch vorgesehen sein, um jeweils zwei nebeneinanderliegenden Zylindern zu entsprechen.
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In den vorangehenden Ausführungsformen hatte der obere Auspuff-Wassermantel 54 den Teil 54c, welcher von dem äußeren Profil von dem Abgaszusammenführungsteil 17 vorsteht, in einem Teil davon, welches sich von dem Teil ausdehnt, welcher dem Abgasauslass 18 entspricht, zu dem stromabwärtigen Ende davon, aber der untere Auspuff-Wassermantel 53 kann stattdessen mit einem solchen vorstehenden Teil versehen sein. In diesem Fall steht der Hauptwassermantel 51 direkt mit dem oberen Auspuff-Wassermantel 54 in Verbindung und der vertikale Verbindungsdurchgang 55, welcher den oberen Auspuff-Wassermantel 54 mit dem unteren Auspuff-Wassermantel 53 verbindet (um so als ein Kühlwassereinlass für den unteren Auspuff-Wassermantel 53 zu dienen) ist an einem Ende von dem unteren Auspuff-Wassermantel 53 bezüglich der Zylinderreihenrichtung vorgesehen. Der untere Auspuff-Wassermantel 53 ist auch mit einem Kühlwasserauslass an dem anderen Ende davon bezüglich der Zylinderreihenrichtung versehen.
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In den vorangehenden Ausführungsformen war auch der Verlängerungsdurchgang 53d an dem unteren Auspuff-Wassermantel 53 derart vorgesehen, dass er sich davon entlang der äußeren Seite von dem Abgaszusammenführungsteil 17 nach oben erstreckt (auf der Seite von der auslassseitigen Fläche 4a von dem Zylinderkopf 4), aber alternativ oder zusätzlich kann der Verlängerungsdurchgang an dem oberen Auspuff-Wassermantel 54 derart vorgesehen sein, dass er davon entlang der äußeren Seite von dem Abgaszusammenführungsteil 17 abhängt.
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Die speziellen Strukturen, Anordnungen, Anzahlen und Winkel von den verschiedenen Komponenten können frei modifiziert werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Ebenso sind nicht alle von den verschiedenen Komponenten von den Motoren in den veranschaulichten Ausführungsformen für die vorliegende Erfindung unbedingt erforderlich und können nach Bedarf weggelassen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Motor
- 2
- Zylinderbohrung
- 3
- Zylinderblock
- 4
- Zylinderkopf
- 4d
- auslassseitige Fläche
- 5
- Kolben
- 6
- Brennraum
- 16
- Auslasskanal
- 17
- Abgaszusammenführungsteil
- 18
- Abgasauslass
- 50
- Zylinderkopf-Wassermantel
- 50a
- Kühlwassereinlass
- 50b
- Kühlwasserauslass
- 53
- unterer Auspuff-Wassermantel
- 54
- oberer Auspuff-Wassermantel
- 64c
- Teil, welcher von dem Außenprofil von dem Abgaszusammenführungsteil vorsteht
- 55
- vertikaler Durchgang
- 70
- Zylinderblock-Wassermantel
- 70a
- Kühlwassereinlass
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Vorgesehen ist eine Kühlstruktur für einen Zylinderkopf (4) von einem Motor (1), welcher im Inneren mit einem Abgaszusammenführungsteil (17) versehen ist, welche vermeiden kann, dass der Zylinderkopf in der Größe übermäßig wird, während eine gleichmäßige und effektive Kühlung von dem Teil, welcher das Abgaszusammenführungsteil umgibt, erreicht wird. Ein Hauptwassermantel (51), welcher die Brennräume (6) von oben abdeckt, steht direkt mit einem unteren Auspuff-Mantel (53) in Verbindung, welcher wiederum mit einem oberen Auspuff-Mantel (54) vermittels eines vertikalen Durchgangs (55) in Verbindung steht, welcher an einem Ende von dem oberen Auspuff-Mantel in Bezug auf die Zylinderreihenrichtung definiert ist. Das Kühlwasser wird von dem anderen Ende von dem oberen Auspuff-Mantel ausgestoßen, welcher ein Teil umfasst, welcher von einem äußeren Profil von dem Abgaszusammenführungsteil nach außen hin vorsteht, in einem Teil davon stromabwärts von einem Teil, welcher dem Abgasauslass entspricht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012-031846 A [0004]
- JP 2011-196182 A [0005]