JP2008151110A - 多気筒エンジン用シリンダーヘッド及び多気筒エンジンの排気システム - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの性能及びエンジンルームの空間活用度を向上できる多気筒エンジンのシリンダーヘッド及び排気システムを提供する。
【解決手段】 本発明によるシリンダーヘッドは、各シリンダーごとに一つ以上の排気ポットを備えた多気筒エンジン用シリンダーヘッドであって、一つ以上の排気ポットに連結される一つ以上の排気通路が内部に形成されるように、シリンダーヘッドの側面から突出した一つ以上の突出部を備え、一つ以上の排気通路は、一つ以上の排気ポットから同一方向に伸びるように形成され、一つ以上の突出部は、多気筒エンジンの全てのシリンダーの排気通路がその内部に形成された一つの突出部であり、一つ以上の排気ポットは、各シリンダーごとに一対の排気ポットで形成され、一対の排気ポットからの排気は、一つの排気通路で合流されることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用多気筒エンジンのシリンダーヘッド及び排気システムに係り、詳しくは、車両用多気筒エンジンの性能及びエンジンルームの空間活用度を向上できる多気筒エンジン用シリンダーヘッド及び排気システムに関する。

通常の車両用エンジンは、内燃機関であって、シリンダー内で燃焼された排気ガスを排出するための排気システムを備えている。
通常の排気システムでは、シリンダーの排気ガスがシリンダーヘッドを通して排出されるように、シリンダーヘッド内には排気ポットが形成されている。多気筒エンジンの多数の排気ポットから排出される排気ガスは、排気マニホールドを通じて集合され、触媒コンバータに供給される。

図１は、従来技術による排気システムを示した斜視図であり、図２は従来技術による排気システムの側面を示した図である。
通常、排気マニホールド１００は、図１に示したように、シリンダーヘッド１０１の一側にフランジ１０３を通じて装着される。エンジンの各燃焼室から排出される排気ガスは、各々のポットに連結された各々のランナー１０５と一体に構成された排気管１０７を通じて集合され、触媒コンバータ１０９側に排出される。

このような排気マニホールドは、通常、エンジンとは別の部材で製作され、ボルトなどによってエンジンに結合される。多数の排気ポットを一つの触媒コンバータに連結する排気マニホールドは、体積を多く占める。さらに、エンジン性能を改善させるために、４−２−１方式で段階的に排気マニホールドの流路を合流させようとする場合に、排気マニホールドの外形が複雑になってエンジンにボルト結合することが難しくなることがある。

図２に示す通り、従来技術による排気システムは、第１、３シリンダーのランナー１０５及び第２、４シリンダーのランナー１０５がそれぞれ一つの排気管で合流して触媒コンバータ１０９に連結される。しかし、このような合流方式によれば、排気マニホールド１００の構造が複雑になり、図２に示したように、各ランナー１０５と排気管１０７の干渉によってフランジ１０３の装着ホール１１１にボルト締結が難しくなる問題が発生することもある。

シリンダーから排出される排気ガスは非常に高温であるため、このような排気ガスが最初に通過するシリンダーヘッドには、ウォータージャケットが形成されて、シリンダーヘッドが過熱することを防止している。
しかし、排気マニホールドは外部に露出されていて、エンジンとは別の部材で形成されるので、ウォータージャケットなどで冷却させることができず、単に空気の流れによって冷却される。

シリンダーから触媒コンバータに至るまで、排気ガスを排出するための排気システムを機構的にコンパクトに形成することができれば、エンジンルームの空間を効率的に活用することができるようになる。
また、触媒コンバータに至るまで、排気ガスの温度を大幅に低下させることなく耐久性を向上できる排気システムが提供できれば、エンジンの性能及び耐久性が共に向上できる。
特開平０９−２９６７３３号公報 特開２００４−０４４４８８号公報

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジンの性能及びエンジンルームの空間活用度を向上できる多気筒エンジンのシリンダーヘッド及び排気システムを提供することである。

前記目的を達成するための本発明によるシリンダーヘッドは、各シリンダーごとに一つ以上の排気ポットを備えた多気筒エンジン用シリンダーヘッドであって、前記一つ以上の排気ポットに連結される一つ以上の排気通路が内部に形成されるように、シリンダーヘッドの側面から突出した一つ以上の突出部を備え、前記一つ以上の排気通路は、前記一つ以上の排気ポットから同一方向に伸びるように形成されることを特徴とする。

前記一つ以上の突出部は、前記多気筒エンジンの全てのシリンダーの排気通路がその内部に形成された一つの突出部であり、前記一つ以上の排気ポットは、各シリンダーごとに一対の排気ポットで形成され、前記一対の排気ポットからの排気は、一つの排気通路で合流されることを特徴とする。

前記突出部内には、前記複数の排気通路を囲むウォータージャケットが形成され、前記多気筒エンジンは、４個のシリンダーを備えた４気筒エンジンであり、前記同一方向は、前記多気筒エンジンの正面方向であることを特徴とする。

また、本発明は、シリンダーヘッド、一つ以上の排気パイプ、触媒コンバータを含む多気筒エンジンの排気システムであって、前記シリンダーヘッドは、各シリンダーごとに一つ以上の排気ポットを備え、前記シリンダーヘッドは、前記一つ以上の排気ポットに連結される一つ以上の排気通路が内部に形成されるように、シリンダーヘッドの側面から突出した一つ以上の突出部を備え、前記一つ以上の排気通路は、前記一つ以上の排気ポットから同一方向に伸びるように形成され、前記一つ以上の排気通路の出口は、前記一つ以上の排気パイプによって前記触媒コンバータに連結されることを特徴とする。

前記一つ以上の突出部は、前記多気筒エンジンの全てのシリンダーの排気通路がその内部に形成された一つの突出部であり、前記一つの突出部の全ての排気通路の出口は、一つの排気パイプを通して前記触媒コンバータに連結され、前記突出部内には、前記一つ以上の排気通路を囲むウォータージャケットが形成されることを特徴とする。

前記一つ以上の排気ポットは、各シリンダーごとに一対の排気ポットで形成され、前記一対の排気ポットからの排気は、一つの排気通路で合流され、前記多気筒エンジンは、４個のシリンダーを備えた４気筒エンジンであり、前記同一方向は、前記エンジンの正面方向であることを特徴とする。

本発明による多気筒エンジンの排気システムによれば、シリンダーヘッドの側部を突出させて、排気マニホールドの役割を果たす排気通路が一体に形成されるので、限定されたエンジンルーム空間での車体との干渉を減らすことができ、エンジンルーム空間を効率的に活用することができる。
また、シリンダーヘッドと排気マニホールドを含む全体重量を減らすことができて、車両走行性能を向上することができる。
さらにまた、排気ポットに連結された排気通路がシリンダーヘッド内で一体に形成され、このような排気通路はウォータージャケットによって冷却されるので、シリンダーヘッドの熱的耐久性を向上することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

図３は本発明の実施形態によるシリンダーヘッド及び排気システムを示した図である。
図４は本発明の実施形態によるシリンダーヘッド内に形成されるウォータージャケットを示した図である。
図３に示すように、本発明の実施形態による排気システムは、シリンダーヘッド５、排気パイプ１６、触媒コンバータ３を含む。

本発明の実施形態によるシリンダーヘッド５は、各シリンダーごとに一つ以上の排気ポットＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を備えた多気筒エンジン用シリンダーヘッド５である。
シリンダーヘッド５には、複数の排気ポットＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４に連結される一つ以上の排気通路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が内部に形成されるように、シリンダーヘッド５の側面から突出した一つ以上の突出部９が形成される。

図４に示すように、一つ以上の突出部９内には一つ以上の排気通路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を囲むウォータージャケット４０が形成される。
このウォータージャケット４０によってシリンダーヘッド５の過熱を防止することができる。
また、図３に示す通り、一つ以上の排気通路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、一つ以上の排気ポットＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４から同一方向に伸びるように形成される。本発明の実施形態において、同一方向とは、多気筒エンジンの正面方向である。すなわち、排気通路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、シリンダーＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の排気ポットＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４からシリンダーヘッド５の側面方向を経て多気筒エンジンの正面方向へ伸びるように形成される。

本発明の実施形態で、エンジンは、４個のシリンダーを備えた４気筒エンジンを例として示したが、本発明の保護範囲が必ずこれに限定されるものではない。一例として、直列６気筒エンジンのように、４個以上の直列シリンダーを備えたエンジンにも本発明の技術的な思想が適用される。
また、本発明の実施形態では、各シリンダーの排気ポットＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４がそれぞれ対をなして形成されたものを示しているが、本発明の保護範囲が必ずこれに限定されるものではない。シリンダーごとに一つの排気ポットが形成されたエンジンにも本発明の技術的な思想が適用される。

図３に示すように、本発明の実施形態によれば、一対の排気ポットＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４は、一つの排気通路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４で合流される。しかし、本発明の保護範囲が必ずこれに限定されるものではない。一対の排気ポットＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４が合流されずにその出口側まで延長される場合にも、本発明の技術的思想が適用できる。
また、図３に示すように、本発明の実施形態では、一つ以上の突出部９は、多気筒エンジンの全てのシリンダーＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の排気通路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４がその内部に形成された一つの突出部９として形成される。

本発明の実施形態による排気システムにおいて、このようなエンジンの一つ以上の排気通路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の出口は、一つ以上の排気パイプ１６によって触媒コンバータ３に連結される。
本発明の実施形態において、一つの突出部９の全ての排気通路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の出口は、一つの排気パイプ１６によって触媒コンバータ３に連結される。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

従来技術による排気システムを示した斜視図である。 従来技術による排気システムの側面を示した図である。 本発明の実施形態によるシリンダーヘッド及び排気システムを示した図である。 本発明の実施形態によるシリンダーヘッド内に形成されるウォータージャケットを示した図である。

符号の説明

５ シリンダーヘッド
９ 突出部
１６ 排気パイプ
４０ ウォータージャケット
１００ 排気マニホールド
１０１ シリンダーヘッド
１０３ フランジ
１０５ ランナー
１０７ 排気管
１０９ 触媒コンバータ
１１１ 装着ホール
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ シリンダー
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ 排気通路
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４ 排気ポット

Claims (13)

1. 各シリンダーごとに一つ以上の排気ポットを備えた多気筒エンジン用シリンダーヘッドであって、
   前記一つ以上の排気ポットに連結される一つ以上の排気通路が内部に形成されるように、シリンダーヘッドの側面から突出した一つ以上の突出部を備え、
   前記一つ以上の排気通路は、前記一つ以上の排気ポットから同一方向に伸びるように形成されることを特徴とする多気筒エンジン用シリンダーヘッド。
2. 前記一つ以上の突出部は、
   前記多気筒エンジンの全てのシリンダーの排気通路がその内部に形成された一つの突出部であることを特徴とする請求項１に記載の多気筒エンジン用シリンダーヘッド。
3. 前記一つ以上の排気ポットは、各シリンダーごとに一対の排気ポットで形成され、
   前記一対の排気ポットからの排気は、一つの排気通路で合流されることを特徴とする請求項２に記載の多気筒エンジン用シリンダーヘッド。
4. 前記突出部内には、前記複数の排気通路を囲むウォータージャケットが形成されることを特徴とする請求項１に記載の多気筒エンジン用シリンダーヘッド。
5. 前記多気筒エンジンは、４個のシリンダーを備えた４気筒エンジンであることを特徴とする請求項２に記載の多気筒エンジン用シリンダーヘッド。
6. 前記同一方向は、前記多気筒エンジンの正面方向であることを特徴とする請求項２に記載の多気筒エンジン用シリンダーヘッド。
7. シリンダーヘッド、一つ以上の排気パイプ、触媒コンバータを含む多気筒エンジンの排気システムであって、
   前記シリンダーヘッドは、各シリンダーごとに一つ以上の排気ポットを備え、
   前記シリンダーヘッドは、前記一つ以上の排気ポットに連結される一つ以上の排気通路が内部に形成されるように、シリンダーヘッドの側面から突出した一つ以上の突出部を備え、
   前記一つ以上の排気通路は、前記一つ以上の排気ポットから同一方向に伸びるように形成され、
   前記一つ以上の排気通路の出口は、前記一つ以上の排気パイプによって前記触媒コンバータに連結されることを特徴とする多気筒エンジンの排気システム。
8. 前記一つ以上の突出部は、前記多気筒エンジンの全てのシリンダーの排気通路がその内部に形成された一つの突出部であることを特徴とする請求項７に記載の多気筒エンジンの排気システム。
9. 前記一つの突出部の全ての排気通路の出口は、一つの排気パイプを通して前記触媒コンバータに連結されることを特徴とする請求項８に記載の多気筒エンジンの排気システム。
10. 前記突出部内には、前記一つ以上の排気通路を囲むウォータージャケットが形成されることを特徴とする請求項９に記載の多気筒エンジンの排気システム。
11. 前記一つ以上の排気ポットは、各シリンダーごとに一対の排気ポットで形成され、
    前記一対の排気ポットからの排気は、一つの排気通路で合流されることを特徴とする請求項８に記載の多気筒エンジンの排気システム。
12. 前記多気筒エンジンは、４個のシリンダーを備えた４気筒エンジンであることを特徴とする請求項８に記載の多気筒エンジンの排気システム。
13. 前記同一方向は、前記エンジンの正面方向であることを特徴とする請求項８に記載の多気筒エンジンの排気システム。

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