JP2007205174A - 内燃機関 - Google Patents

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Abstract

【課題】各排気ポートを１ヶ所に集める。
【解決手段】中央に位置しかつ爆発順序が一つおきの一対の気筒＃２，＃３の各排気ポート８，９がシリンダヘッド１内で互いに集合せしめられて一つの集合排気ポート１１にされる。両端に位置しかつ爆発順序が一つおきの一対の気筒＃１，＃４の排気ポート７，１０は夫々これら気筒＃１，＃４から集合排気ポート１１に向け延設された後、集合排気ポート１１の両側において集合排気ポート１１と薄肉壁１２，１３を隔だてて集合排気ポート１１に沿いつつシリンダヘッド１の側壁面５まで延設される。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関に関する。
直列４気筒内燃機関において、シリンダヘッド側壁面上に一方の端に位置する気筒から他方の端に位置する気筒まで延びる排気マニホルドを取付け、これら両端に位置する気筒の排気ポートが夫々排気マニホルド内に開口せしめられ、中央に位置する一対の気筒の排気ポートが互に集合せしめられた後排気マニホルド内に開口せしめられている内燃機関が公知である（特許文献１を参照）。
特開２００３−１７６７２２号公報
ところがこのような排気マニホルドは大きな容積を占めるためにエンジンルーム内で広い場所を占めてしまうという問題がある。この場合、全気筒の排気ポートをシリンダヘッド内で集合させてこの排気ポート集合部をシリンダヘッド側壁面上に開口させ、この排気ポート集合部の開口部に排気管を連結するようにすると上述の如き問題を解消することができる。
しかしながらこのように全ての排気ポートをシリンダヘッド内で集合させると各気筒の排気ポート内の圧力脈動が他の気筒の排気作用に影響を与える、いわゆる排気干渉を生ずるという問題があるばかりでなく、全ての排気ポート内に排出された排気ガスが排気ポート集合部の開口部を流れるので排気ポート集合部の開口部が過熱するという問題がある。
上記問題を解決するために本発明によれば、シリンダヘッドがその内部に排気ポートを形成していると共にこれら排気ポートが開口する側壁面を具備する直列４気筒内燃機関において、中央に位置しかつ爆発順序が一つおきの一対の気筒の各排気ポートがシリンダヘッド内で互いに集合せしめられて一つの集合排気ポートにされると共にこの集合排気ポートがシリンダヘッド側壁面まで延設され、両端に位置しかつ爆発順序が一つおきの一対の気筒の排気ポートは夫々これら気筒から集合排気ポートに向け延設された後、集合排気ポートの両側において集合排気ポートと薄肉壁を隔だてて集合排気ポートに沿いつつシリンダヘッド側壁面まで延設されている。
排気干渉の発生を阻止すると共に各排気ポートの開口部が過熱するのを阻止しつつ、各排気ポートの開口部を１ヶ所に集めることができる。
図１および図２は例えばアルミ合金により一体的に鋳造されたシリンダヘッド１を示している。なお、図１において破線で示される各円は夫々１番気筒＃１、２番気筒＃２、３番気筒＃３、４番気筒＃４の位置を示しており、従って図１に示されるシリンダヘッド１を備えた内燃機関は直列４気筒内燃機関であることがわかる。図１において２は吸気弁によって開閉される弁ポートを示しており、３は排気弁によって開閉される弁ポートを示している。従って各気筒＃１，＃２，＃３，＃４は夫々一対の吸気弁と一対の排気弁とを備えていることがわかる。
なお、シリンダヘッド１には実際には複雑な経路に沿って延びる冷却水通路、動弁機構の支持部、点火栓の挿入部、燃料噴射弁の挿入部等が形成されているが図１および図２ではこれらについて省略している。
シリンダヘッド１には各気筒＃１，＃２，＃３，＃４のシリンダ軸線を含む平面の両側にこの平面とほぼ平行をなして延びる側壁面４および５が形成されており、シリンダヘッド１内に形成されている各気筒＃１，＃２，＃３，＃４の吸気ポート６は側壁面４上に開口している。
また、シリンダヘッド１内には１番気筒＃１の排気ポート７、２番気筒＃２の排気ポート８、３番気筒＃３の排気ポート９および４番気筒＃４の排気ポート１０が形成されている。図３はこれら排気ポートの輪郭形状の斜視図を示している。図１からわかるように各排気ポート７，８，９，１０は夫々対応する一対の弁ポート３付近では分離しているが弁ポート３から少し離れると一つの排気ポートとなる。
さて、図１からわかるように中央に位置する一対の気筒の排気ポート、即ち２番気筒＃２の排気ポート８と３番気筒＃３の排気ポート９はシリンダヘッド１内で互いに集合せしめられて一つの集合排気ポート１１にされ、この集合排気ポート１１はシリンダヘッド１の側壁面５まで延設される。図１において２番気筒＃２と３番気筒＃３との間の中央をシリンダ軸線方向に延びかつ各気筒＃１，＃２，＃３，＃４のシリンダ軸線を含む平面と直交する平面を対称面Ｋ−Ｋと称すると、２番気筒＃２の排気ポート８と３番気筒＃３の排気ポート９とは対称面Ｋ−Ｋに対して対称に配置されており、集合排気ポート１１は対称面Ｋ−Ｋ上をシリンダヘッド１の側壁面５まで延設されている。
一方、両端に位置する一対の気筒の排気ポート、即ち１番気筒＃１の排気ポート７と４番気筒＃４の排気ポート１０も対称面Ｋ−Ｋに対して対称に配置されている。この場合、１番気筒＃１の排気ポート７は１番気筒＃１から集合排気ポート１１に向け延設された後、集合排気ポート１１の側方において集合排気ポート１１と薄肉壁１２を隔だてて集合排気ポート１１に沿いつつシリンダヘッド１の側壁面５まで延設されており、４番気筒＃４の排気ポート１０は４番気筒＃４から集合排気ポート１１に向け延設された後、集合排気ポート１１の側方において集合排気ポート１１と薄肉壁１３を隔だてて集合排気ポート１１に沿いつつシリンダヘッド１の側壁面５まで延設されている。
図１からわかるように夫々排気ポート７および８に沿って延びる薄肉壁１２および１３の長さは排気ポート７および８の径よりも長くされている。一方、図１から図４に示されるように１番気筒＃１の排気ポート７と４番気筒＃４の排気ポート１０は集合排気ポート１１の開口部１４の両側において１５および１６に示されるようにシリンダヘッド１の側壁面５上に開口している。
図５は内燃機関の一部を示している。なお、図５において１７はシリンダブロックを示している。図５からわかるようにシリンダヘッド１の側壁面５上において集合排気ポート１１の開口部１４に集合排気ポート用排気管１８が連結され、シリンダヘッド１の側壁面５上において排気ポート８の開口部１５および排気ポート１０の開口部１６に夫々排気枝管１９および２０が連結されている。これら排気枝管１９および２０は互いに集合せしめられて排気枝管集合管２１とされ、この排気枝管集合管２１は集合排気ポート用排気管１８に連結されて集合排気管２２とされる。この集合排気管２２はシリンダブロック１７の下方を横切って触媒コンバータ２３に連結される。
図５に示されるように各排気枝管１９および２０は集合排気ポート用排気管１８の周囲に沿って延びており、また排気枝管集合管２１も集合排気ポート用排気管１８の周囲に沿って延びている。従ってこれら排気管からなる排気系は小さなスペースしか占めていないことがわかる。
ところで本発明による実施例では各気筒における爆発順序が＃１→＃３→＃４→＃２又は＃１→＃２→＃４→＃３とされている。いずれにおいても爆発順序が一つおきとなる一対の気筒は、中央に位置する２番気筒＃２と３番気筒＃３の気筒対、および両端に位置する１番気筒＃１と４番気筒＃４との気筒対である。この場合、もし全排気ポートをシリンダヘッド１内に集合させておくと或る気筒の排気行程時に排気ポート内に発生した正圧が次に爆発の行われた気筒の排気ポート内に排気行程時に作用し、その結果燃焼室からの既燃ガスの排出作用が損なわれるという問題を生ずる。
これに対し、本発明の実施例におけるように爆発順序が一つおきの気筒のみの排気ポートを合流させると、即ち２番気筒＃２の排気ポート８と３番気筒＃３の排気ポート９とを合流させ、１番気筒＃１の排気ポート７と４番気筒＃４の排気ポート１０とを合流させると他の気筒の排気ポート内で発生した正圧が排気行程時に排出作用が行われている排気ポートに作用することがなく、斯くして燃焼室から既燃ガスを良好に排出させることができる。即ち、排気干渉の発生を阻止できるので高い充填効率を確保することができる。
また、集合排気ポート１１の開口部１４内には、各気筒で排気行程が行われる毎ではなくて、一つおきの排気行程毎にしか排気ガスが流れないので開口部１４が過熱するのを阻止することができる。また、１番気筒＃１の排気ポート７の開口部１５および４番気筒＃４の排気ポート１０の開口部１６内には一サイクル毎にしか排気ガスが流れないので開口部１５および１６は全く過熱することはない。
一方、排気ポート７および１０については弁ポート３から開口部１５および１６までの距離、即ち排気ポート７および１０の通路長は排気ポート６および９の通路長よりも長いために排気ポート７および１０内を流れる排気ガスは集合排気ポート１１内を流れる排気ガスよりも温度が低下する。従って集合排気ポート１１と排気ポート７および１０とが夫々薄肉壁１２および１３を介して配置されていると薄肉壁１２および１３は各排気ポート７および１０内を流れる排気ガスによって冷却され、斯くして集合排気ポート１１の開口部１４が過熱するのを一層阻止することができる。
シリンダヘッドの平面断面図である。 図１のII−II線に沿ってみたシリンダヘッドの断面図である。 排気ポートの輪郭形状を示す斜視図である。 シリンダヘッド側壁面の正面図である。 内燃機関の斜視図である。
符号の説明
１ シリンダヘッド
６ 吸気ポート
７，８，９，１０ 排気ポート
１１ 集合排気ポート
１２，１３ 薄肉壁
１４，１５，１６ 開口部

Claims (4)

  1. シリンダヘッドがその内部に排気ポートを形成していると共にこれら排気ポートが開口する側壁面を具備する直列４気筒内燃機関において、中央に位置しかつ爆発順序が一つおきの一対の気筒の各排気ポートがシリンダヘッド内で互いに集合せしめられて一つの集合排気ポートにされると共に該集合排気ポートが上記シリンダヘッド側壁面まで延設され、両端に位置しかつ爆発順序が一つおきの一対の気筒の排気ポートは夫々これら気筒から上記集合排気ポートに向け延設された後、該集合排気ポートの両側において該集合排気ポートと薄肉壁を隔だてて該集合排気ポートに沿いつつ上記シリンダヘッド側壁面まで延設される内燃機関。
  2. 上記両端に位置する一対の気筒の排気ポートの通路長が上記中央に位置する一対の気筒の排気ポートの通路長よりも長い請求項１に記載の内燃機関。
  3. 上記両端に位置する一対の気筒の排気ポートは該集合排気ポートの開口部の両側において上記シリンダヘッド側壁面上に開口する請求項１に記載の内燃機関。
  4. 上記シリンダヘッド側壁面上において上記集合排気ポートの開口部に集合排気ポート用排気管が連結され、該シリンダヘッド側壁面上において上記両端に位置する一対の気筒の排気ポートの開口部に夫々排気枝管が連結され、これら排気枝管は互いに集合せしめられた後に該集合排気ポート用排気管に連結される請求項１に記載の内燃機関。
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