JP2007309188A - Cylinder head for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の燃焼室から延びる排気ポートの合流部から排気出口まで一体形成した内燃機関のシリンダヘッドに関する。 The present invention relates to a cylinder head of an internal combustion engine that is integrally formed from a merging portion of exhaust ports extending from a plurality of combustion chambers to an exhaust outlet.
特許文献1に記載された内燃機関のシリンダヘッドでは、複数の燃焼室から延びる排気ポートの合流部から排気出口まで一体形成することにより機関のコンパクト化を図っている。
特許文献1のシリンダヘッドを、直列4気筒、V型8気筒など、排気干渉しやすい(各気筒の爆発間隔が短い)機関のシリンダヘッドに適用し、複数の排気ポートをシリンダヘッド内部で合流させる構造とした場合、他の気筒からの排気干渉が発生し、排気がシリンダ内に残ガスとして停留し、機関の発生トルクの低下や燃焼室温度上昇によるノッキングが発生する。
The cylinder head of
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、コンパクト性を維持しつつ排気干渉を抑制できるようにしたシリンダヘッド構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a cylinder head structure capable of suppressing exhaust interference while maintaining compactness.
このため、本発明は、
複数の燃焼室から延びる排気ポートを集合させた排気集合部を一体形成した内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
前記排気集合部で、排気干渉しにくい排気ポート同士を合流させつつ、排気干渉しやすい排気ポート同士の排気流を分離する構造としたことを特徴とする。
For this reason, the present invention
In a cylinder head of an internal combustion engine integrally forming an exhaust collecting portion in which exhaust ports extending from a plurality of combustion chambers are gathered,
The exhaust collecting portion is configured to separate exhaust flows between exhaust ports that are likely to interfere with exhaust gas while joining exhaust ports that are less likely to interfere with exhaust gas.
本発明によれば、排気集合部で、排気干渉しにくい排気ポート同士を合流させてコンパクト性を維持しつつ、排気干渉しやすい排気ポート同士の排気流を分離する構造としたことにより、排気干渉の発生を抑制することができる。 According to the present invention, the exhaust gathering portion joins the exhaust ports that are difficult to interfere with the exhaust to maintain the compactness, and the exhaust flow between the exhaust ports that are likely to interfere with the exhaust is separated. Can be suppressed.
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明を点火順序が#1→#3→#4→#2である直列4気筒内燃機関に適用した第1の実施形態の構成を示す。
本内燃機関のシリンダヘッド1は、#1〜#4気筒の各シリンダ頂部2からそれぞれ2つの排気弁(図示せず)によって開閉される2本に分岐した排気ポート3、同じく2つの吸気弁(図示せず)によって開閉される2本に分岐した吸気ポート4が形成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a first embodiment in which the present invention is applied to an in-line four-cylinder internal combustion engine whose ignition order is # 1 → # 3 → # 4 → # 2.
The
吸気ポート4は、気筒毎に分離してシリンダヘッド側面に吸気入口が開口され、吸入空気は、シリンダヘッド1に接続される吸気マニホールド(図示せず)のブランチ部で分岐された後、各気筒の吸気入口からシリンダヘッド1内に導入される。
これに対し、排気ポート3については、本発明の対象とするシリンダヘッドでは、全ての排気ポート3をシリンダ配列方向中央部に集合させた排気集合部が、シリンダヘッド1に一体形成されている。そして、前記排気集合部が以下のような本発明に係る構造に形成されている。
The
On the other hand, with respect to the
すなわち、#1気筒と#4気筒の排気ポート3同士は、爆発行程の間隔が離れて排気干渉しにくく、同じく#2気筒と#3気筒同士の排気ポート3同士も排気干渉しにくく、#1気筒及び#4気筒の排気ポート3と、#2気筒及び#3気筒の排気ポート3とは、爆発行程が隣り合って排気干渉しやすい。
そこで、排気干渉しにくい#1気筒と#4気筒同士の排気ポート3をシリンダヘッド1内部で合流し、同じく排気干渉しにくい#2気筒と#3気筒同士の排気ポート3をシリンダヘッド1内部で合流させる一方、これら各合流された合流部同士、つまり排気干渉しやすい排気ポート同士は、排気流を分離する構造とする。
That is, the
Therefore, the
具体的には、#2気筒と#3気筒の排気ポート3同士を、シリンダヘッド1の上部で合流させ、#1気筒及び#4気筒の排気ポート3同士を、シリンダヘッド1の下部で合流させ、これら各合流部3A,3B同士は排気出口まで、隔壁11によって隔離して排気流を分離する構造とする。
なお、上記各合流部3A,3Bから排気出口までの部分は、シリンダヘッド1の排気側側面を突出して形成されている。
Specifically, the
In addition, the part from each said confluence | merging
ここで、合流部3A,3Bにおける各通路断面をシリンダ配列方向に偏平な形状として、前記各合流部3A,3Bを上下(シリンダ軸方向)に分割することによりシリンダヘッド1の高さが増大することを抑制しつつ、通路断面積を確保している。
また、シリンダ配列方向に冷却水を流通させる2つのウォータジャケット12,13が、シリンダヘッド1の各排気ポート3を挟んで上下に設けられる。ウォータジャケット12,13は、それぞれ、対応する排気ポート3群の外延に沿うように、シリンダ配列方向の中央部分が排気出口側に向けて形成され、特に、上側のウォータジャケット12は、同中央部分が合流部3Aの上部を跨ぐように上側にも突出して形成されている。
Here, the height of the
In addition, two
かかる構成とすれば、排気干渉しやすい排気ポート3同士が、排気出口に至るまで隔壁11で隔離されて排気流を分離されることにより、排気脈動が他の排気ポートへ伝達されるのを抑制して排気干渉を確実に防止することができ、ひいては、残ガス量を減少させてエンジントルクの低下、燃焼室温度上昇によるノッキングの発生を防止できる。
図2は、上記第1の実施形態において、ウォータジャケットを変形した第2の実施例を示す。
With this configuration, the
FIG. 2 shows a second example in which the water jacket is deformed in the first embodiment.
本第2の実施形態では、上側のウォータジャケット12’のシリンダ配列方向中央部分を、#2気筒と#3気筒の排気ポートの合流部3Aとの干渉を回避するため、該合流部3Aのシリンダ側に凹ませて形成している。このようにすれば、第1の実施形態のように、合流部3Aの上側を跨いで形成した場合より、シリンダヘッド1の高さを、より低くすることが可能となる。
In the second embodiment, in order to avoid interference between the central portion of the upper water jacket 12 'in the cylinder arrangement direction with the merging
図3は、本発明を、V型8気筒内燃機関に適用した第3の実施形態を示す。
本内燃機関の点火順序は、#1→#8→#7→#3→#6→#5→#4→#2である。
したがって、左バンク側のシリンダヘッド1Lについては、#1気筒と#3気筒の排気ポート3L同士、#5気筒と#7気筒の排気ポート3L同士が、爆発行程が離れて排気干渉しにくく、#1気筒及び#3気筒の排気ポート3Lと、#5気筒及び#7気筒の排気ポート3Lとは、排気干渉しやすい。
FIG. 3 shows a third embodiment in which the present invention is applied to a V-type 8-cylinder internal combustion engine.
The ignition order of the internal combustion engine is # 1 → # 8 → # 7 → # 3 → # 6 → # 5 → # 4 → # 2.
Accordingly, for the
そこで、#1気筒と#3気筒の排気ポート3L同士をシリンダヘッド1の上部で合流させ、#5気筒と#7気筒の排気ポート3L同士をシリンダヘッド1LHの下部で合流させ、これら各合流された合流部3AL,3BL同士、つまり排気干渉しやすい排気ポート3L同士は、隔壁11Lによって排気流を分離する構造とする。
また、右バンク側のシリンダヘッド1Rについては、#2気筒と#6気筒の排気ポート3同士、#4気筒と#8気筒の排気ポート3R同士が排気干渉しにくく、#1気筒及び#3気筒の排気ポート3と、#5気筒及び#7気筒の排気ポート3Rとは、排気干渉しやすい。
Therefore, the
For the
そこで、#2気筒と#6気筒の排気ポート3R同士をシリンダヘッド1Rの下部で合流させ、#4気筒と#8気筒の排気ポート3R同士をシリンダヘッド1Rの上部で合流させ、これら各合流された合流部3AR,3BR同士、つまり排気干渉しやすい排気ポート同士は、隔壁11Rによって排気流を分離する構造とする。
このようにすることで、左右のバンクについて、それぞれ排気干渉しやすい排気ポート3L(3R)同士が、排気出口に至るまで隔壁11L(11R)で隔離されて排気流を分離されることにより、排気脈動が他の排気ポート3L(3R)へ伝達されるのを抑制して排気干渉を確実に防止することができ、ひいては、残ガス量を減少させてエンジントルクの低下、燃焼室温度上昇によるノッキングの発生を防止できる。
Therefore, the
By doing so, the
また、左右のバンクについて、第1,第2の実施形態同様に、上部と下部にウォータージャケット12L,13L(12R,13R)を設けるが、それぞれ上側の排気ポート3L(3R)同士の合流部3AL(3AR)の気筒配列方向中央部より片側の排気ポート3L(3R)の張り出しが無い、又は張り出しの小さい側の側面を、上側のウォータージャケット12L(12R)を回り込ませて覆うように、下側に段差を設けて形成する。
Further, as in the first and second embodiments, the
このようにすれば、排気ポートが合流して過熱しやすい部分を、上面と側面の双方を覆うウォータージャケット12L(12R)によって、効率よく冷却することができる。
以上示した実施形態では、排気出口部において、排気干渉しやすい排気ポート同士の排気流を、シリンダヘッドの構造部材で形成した隔壁で分離する構造を示したが、その他の、排気流を分離する構造を、図4に示す。
If it does in this way, the part which an exhaust port joins and tends to overheat can be efficiently cooled by
In the above-described embodiment, the exhaust flow between the exhaust ports that are likely to interfere with the exhaust is separated by the partition formed by the structural member of the cylinder head at the exhaust outlet, but other exhaust flows are separated. The structure is shown in FIG.
図4の(A)は、シリンダヘッド1とは別部品で形成した隔壁21によって、排気出口の通路断面を分割する構造としたものを示す。
図4の(B)は、排気出口部の通路断面をだるま形状とし、中央の内側に突出する部分31の整流作用で上下の排気干渉を生じやすい排気ポートの排気流を分離する構造としたものを示す。
FIG. 4A shows a structure in which the passage section of the exhaust outlet is divided by a partition wall 21 formed as a separate part from the
FIG. 4B shows a structure in which the passage cross section of the exhaust outlet portion has a darling shape, and the exhaust flow of the exhaust port that tends to cause vertical exhaust interference by the rectifying action of the
1,1L,1R シリンダヘッド
2 シリンダ頂部
3,3L,3R 排気ポート
3A,3AL,3AR 一方の排気干渉しない排気ポート同士の合流部
3B,3BL,3BR 他方の排気干渉しない排気ポート同士の合流部
11,21 隔壁
12,12L,12R 上側のウォータジャケット
13,13L,13R 下側のウォータジャケット
11 燃焼室部ウォータジャケット
21 排気集合部ウォータジャケット
21A 排気集合部下部ウォータジャケット
21B 排気集合部上部ウォータジャケット
21C 連通部ウォータジャケット
31 排気出口部通路断面の内側に突出する部分
1,1L, 1R Cylinder head
2
11, 21
11 Combustion chamber water jacket
21 Exhaust assembly water jacket
21A Exhaust assembly lower water jacket
21B Exhaust assembly upper water jacket
21C Communication water jacket
31 Portion protruding inside the exhaust outlet section passage section
Claims (5)
前記排気集合部で、排気干渉しにくい排気ポート同士を合流させつつ、排気干渉しやすい排気ポート同士の排気流を分離する構造としたことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。 In a cylinder head of an internal combustion engine integrally forming an exhaust collecting portion in which exhaust ports extending from a plurality of combustion chambers are gathered,
A cylinder head of an internal combustion engine characterized by having a structure that separates exhaust flows between exhaust ports that are likely to interfere with exhaust gas while joining exhaust ports that are less likely to interfere with exhaust gas at the exhaust collecting portion.
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