JP2008169720A - Cylinder head structure and its manufacturing method - Google Patents

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    • F02F1/4271Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads of exhaust channels with an exhaust liner

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive cylinder head structure having exhaust port liners capable of improving strength, and having the high thermal insulation effect; and its manufacturing method. <P>SOLUTION: This cylinder head structure has collecting exhaust ports 6 and 7 merging exhaust gas of a plurality of exhaust ports formed inside a cylinder head 1 of a multicylinder internal combustion engine, and the metallic exhaust port liners 26 and 27 constituted as a double structure of an inside liner 31 constituting at least a part of the collecting exhaust ports 6 and 7 and an outside liner 32 arranged by interposing a clearance in the outer periphery of this inside liner 31 and fixed by enveloped casting when casting the cylinder head 1 as a lining of the collecting exhaust ports 6 and 7. Moreover, the exhaust port liners of this double structure have a straightening plate 34 regulating the flowing direction of the exhaust gas by continuing with an inlet opening part 23 opening in a midway part. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、多気筒エンジンの複数の気筒の排気を合流させる集合排気ポートを、シリンダヘッドの内部に形成して備えるシリンダヘッド構造およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a cylinder head structure including a collective exhaust port that joins exhaust gases of a plurality of cylinders of a multi-cylinder engine, and a manufacturing method thereof.

従来から下流に配置するターボチャージャの効率を高めたり、エンジンの熱負荷を低減するため、多気筒エンジンの複数の排気ポートの排気を合流させる集合排気ポートを、シリンダヘッドの内部にシリンダヘッド本体とは断熱した状態で設けるシリンダヘッド構造が提案されている(特許文献1参照)。   In order to increase the efficiency of the turbocharger arranged downstream from the past or reduce the thermal load of the engine, a collective exhaust port that joins the exhaust of multiple exhaust ports of a multi-cylinder engine is connected to the cylinder head body inside the cylinder head. Has proposed a cylinder head structure provided in a thermally insulated state (see Patent Document 1).

これは、多気筒内燃機関のシリンダヘッドの内部に形成され複数の排気ポートの排気を合流させる集合排気ポートと、前記集合排気ポートの内張りとして前記シリンダヘッドの鋳造の際に鋳ぐるみによって固着され前記集合排気ポートを複数個の部分に分断するセラミック製の排気ポートライナと、前記複数個の排気ポートライナ相互の継ぎ目の近くに、前記継ぎ目に沿って設けられる冷却水通路とを備えるようにしている。
実公平7−34198号公報
This is formed inside a cylinder head of a multi-cylinder internal combustion engine, and a collective exhaust port that joins the exhaust of a plurality of exhaust ports, and as a lining of the collective exhaust port, the cylinder head is fixed by a caster when casting the cylinder head. A ceramic exhaust port liner that divides the collective exhaust port into a plurality of portions, and a cooling water passage provided along the seam near the seam between the plurality of exhaust port liners. .
No. 7-34198

しかしながら、上記従来例では、セラミック製のポートライナを用いるものであるため、エンジン高性能化への対応としてその強度向上を図るために実施されるシリンダヘッドの溶体化処理等の熱処理温度をより高くする必要があり、熱処理時に前記ポートライナに亀裂が発生し易く、シリンダヘッドの強度向上に限界があるという不具合があった。   However, since the ceramic liner is used in the above-mentioned conventional example, the heat treatment temperature such as the solution treatment of the cylinder head, which is performed to improve the strength in response to the high performance of the engine, is increased. There is a problem in that the port liner is liable to crack during heat treatment, and there is a limit in improving the strength of the cylinder head.

また、断熱効果を高めるには排気ポ一トと排気ポートライナ間に断熱層を設ける必要があるが、セラミック製ポートライナでは空気層が形成しにくく、大きな断熱効果が発揮できないものであり、また、セラミック材料そのものも高価であり且つ分断して配置する必要があるため、コスト高となる不具合があった。   In order to enhance the heat insulation effect, it is necessary to provide a heat insulation layer between the exhaust port and the exhaust port liner. However, a ceramic port liner is difficult to form an air layer, and a large heat insulation effect cannot be exhibited. In addition, the ceramic material itself is expensive and needs to be divided and disposed, so that there is a problem of high cost.

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、強度向上が可能であり、断熱効果の高い安価なシリンダヘッド構造およびその製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an inexpensive cylinder head structure capable of improving strength and having a high heat insulating effect, and a manufacturing method thereof.

本発明は、多気筒内燃機関のシリンダヘッドの内部に形成され複数の排気ポートの排気を合流させる集合排気ポートと、前記集合排気ポートの少なくとも一部を構成する内側ライナとこの内側ライナの外周に隙間を介在させて配置した外側ライナとの二重構造に構成され、前記集合排気ポートのライニングとして前記シリンダヘッドの鋳造の際に鋳ぐるみによって固着される金属製の排気ポートライナと、を備え、前記二重構造の排気ポートライナは、中途部に開口する入口開口部に連ねて排気ガスの流動方向を規制する整流板を備えるようにした。   The present invention provides a collective exhaust port that is formed inside a cylinder head of a multi-cylinder internal combustion engine and merges exhaust gases from a plurality of exhaust ports, an inner liner that forms at least a part of the collective exhaust port, and an outer periphery of the inner liner. It is configured in a double structure with an outer liner disposed with a gap interposed therebetween, and includes a metal exhaust port liner that is fixed as a lining of the collective exhaust port by a caster during casting of the cylinder head, The dual-structure exhaust port liner includes a rectifying plate that is connected to an inlet opening that opens in the middle and regulates the flow direction of the exhaust gas.

したがって、本発明では、集合排気ポートの少なくとも一部を構成する内側ライナとこの内側ライナの外周に隙間を介在させて配置された外側ライナとの二重構造に構成され且つ中途部に開口する入口開口部に連ねて排気ガスの流動方向を規制する整流板を備える金属製の排気ポートライナを形成し、前記集合排気ポートのライニングとして前記シリンダヘッドの鋳造の際に鋳ぐるみによって固着したため、シリンダヘッド鋳造品の溶体化処理等の熱処理工程での高温加熱・急冷を行なった場合でも、排気ポートライナが亀裂することがなく、強度向上が可能であり、断熱効果の高い安価なシリンダヘッド構造とすることができる。しかも、中途部に開口する入口開口部に連ねて排気ガスの流動方向を規制する整流板を備えることにより、個別排気ポートから排気ポートライナの出口開口へ向かって排気ガスをスムーズに流すことができるので、燃焼室内のガス交換が良好となり、出力性能を向上することができる。   Therefore, in the present invention, the inlet that is configured in a double structure of the inner liner that constitutes at least a part of the collective exhaust port and the outer liner that is arranged with a gap between the outer periphery of the inner liner and that opens in the middle portion. A cylinder head is formed by forming a metal exhaust port liner provided with a baffle plate connected to the opening to regulate the flow direction of exhaust gas, and fixed as a lining of the collective exhaust port by casting in the cylinder head. Even when high-temperature heating or rapid cooling is performed in a heat treatment process such as solution treatment of a cast product, the exhaust port liner does not crack and the strength can be improved. be able to. In addition, the exhaust gas can flow smoothly from the individual exhaust port toward the outlet opening of the exhaust port liner by providing a flow straightening plate that regulates the flow direction of the exhaust gas in series with the inlet opening that opens in the middle. Therefore, the gas exchange in the combustion chamber is good and the output performance can be improved.

以下、本発明のシリンダヘッド構造およびその製造方法を一実施形態に基づいて説明する。図1は本発明を適用した第1実施形態のシリンダヘッドの断面図、図2はシリンダヘッドに設けられる排気ポートのレイアウト図、図3は図2の排気ポートに設ける排気ポートライナのレイアウト図、図4は排気ポートライナの断面図である。   Hereinafter, a cylinder head structure and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described based on an embodiment. 1 is a sectional view of a cylinder head according to a first embodiment to which the present invention is applied, FIG. 2 is a layout diagram of an exhaust port provided in the cylinder head, and FIG. 3 is a layout diagram of an exhaust port liner provided in the exhaust port of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the exhaust port liner.

図1はシリンダヘッド1の断面図を示し、燃焼室2に連なる吸気ポート3および排気ポート4と、これらを冷却するためのウォータジャケット5として、排気ポート4の上部および下部に配置した排気ポート上部ウォータジャケット5Aおよび排気ポート下部ウォータジャケット5Bと、吸気ポート3と燃焼室2とで囲まれる部分に配置した吸気ポート部ウォータジャケッ5Cトと、燃焼室2の上部の排気ポート4と吸気ポート3とで挟まれる部分に配置した燃焼室ウォータジャケット5Dとを備える。   FIG. 1 shows a cross-sectional view of a cylinder head 1. An intake port 3 and an exhaust port 4 connected to a combustion chamber 2, and a water jacket 5 for cooling them are arranged above and below the exhaust port 4. Water jacket 5A and exhaust port lower water jacket 5B, intake port portion water jacket 5C arranged in a portion surrounded by intake port 3 and combustion chamber 2, exhaust port 4 and intake port 3 at the upper portion of combustion chamber 2, And a combustion chamber water jacket 5D disposed in a portion sandwiched between the two.

このシリンダヘッド1は、1気筒当たり2つの排気バルブを備える3気筒に対するものであり、図示しない夫々の燃焼室の排気バルブに連ねて、図2に示すように、夫々の気筒の複数の排気ポート11〜16が配置され、これら個別の排気ポート11〜16は夫々3ポート分を合流させて出口ポート17、18に集合させる左側集合排気ポート6と右側集合排気ポート7とで構成されている。このような構成のシリンダヘッド構造は、3気筒エンジン若しくはV型6気筒エンジンのシリンダヘッドに用いることができる。前記左側集合排気ポート6と右側集合排気ポート7とは、左右対称の形状に形成されている。即ち、右側集合排気ポート7は、気筒列方向の中央から遠い側の2つのポートからの排気ポート15、16同士が第1ポート集合部19で一本に集合されて集合ポート20を構成し、この集合ポート20が中央側の残りのポートからの排気ポート14と第2気筒集合部21により1本に集合されて出口ポート18へ連なるよう構成されている。左側集合排気ポート6も同様に構成されている。   This cylinder head 1 is for three cylinders having two exhaust valves per cylinder. As shown in FIG. 2, a plurality of exhaust ports of each cylinder are connected to exhaust valves of respective combustion chambers (not shown). 11 to 16 are arranged, and these individual exhaust ports 11 to 16 are constituted by a left side collective exhaust port 6 and a right side collective exhaust port 7 which join three ports and gather at the outlet ports 17 and 18 respectively. The cylinder head structure having such a configuration can be used for a cylinder head of a three-cylinder engine or a V-type six-cylinder engine. The left collective exhaust port 6 and the right collective exhaust port 7 are formed in a symmetrical shape. That is, in the right side collective exhaust port 7, the exhaust ports 15 and 16 from the two ports far from the center in the cylinder row direction are gathered together at the first port gathering portion 19 to constitute the gathering port 20. This collective port 20 is configured to be gathered into one by the exhaust port 14 from the remaining port on the center side and the second cylinder collective portion 21 and continue to the outlet port 18. The left collective exhaust port 6 is similarly configured.

上記構成の左側集合排気ポート6および右側集合排気ポート7では、第1集合部19で2個の排気ポート15、16が合流され、第1集合部19の下流の集合ポート20の壁面には複数のポートの排気ガスが集合して流れる結果として、その壁面温度が上流側より上昇される。また、第2集合部21では更に残りの排気ポート14が合流され、出口ポート18に至る間で3ポートからの排気ガスが合流または交互に流れ、その壁面温度が更に上昇される。これがため、第1集合部19から出口ポート18に至る間で排気ポート7とシリンダヘッド1の本体1Aとを断熱させる必要がある。   In the left collective exhaust port 6 and the right collective exhaust port 7 having the above-described configuration, the two exhaust ports 15 and 16 are merged in the first collective portion 19, and a plurality of wall surfaces of the collective port 20 downstream of the first collective portion 19 are provided on the wall surface. As a result of the exhaust gas from the other ports collecting and flowing, the wall surface temperature rises from the upstream side. Further, in the second collecting portion 21, the remaining exhaust ports 14 are merged, and the exhaust gas from the three ports merges or alternately flows up to the outlet port 18 to further increase the wall surface temperature. For this reason, it is necessary to insulate the exhaust port 7 and the main body 1A of the cylinder head 1 from the first collecting portion 19 to the outlet port 18.

また、第2集合部21においては、第1集合部19で合流した集合ポート20の排気ガス流G3に対して第2集合部21で新たに排気ガス流G2が合流することとなるため、第2集合部21にはガス流G2、G3を整流して互いの干渉を防止する整流板を配置する必要がある。   Further, in the second collecting portion 21, the exhaust gas flow G2 newly joins in the second collecting portion 21 with respect to the exhaust gas flow G3 in the collecting port 20 merged in the first collecting portion 19, so that the first It is necessary to arrange a rectifying plate that rectifies the gas flows G2 and G3 and prevents mutual interference in the second collecting portion 21.

図3は前記した図2に示す排気ポート6、7の内壁面に配置して示す左側排気ポートライナ26および右側排気ポートライナ27を図示したものである。左右の排気ポートライナ26、27は同様の構成を備えた対称形のものであり、ここでは、右側排気ポートライナ27のみについて説明する。図3に示すように、右側排気ポートライナ27は、排気ポート7の第1集合部19を取囲む第1入口開口部22と、第2集合部21の新たに合流する排気ポート14を取囲む第2入口開口部23と、出口開口18を取囲む出口開口部24とを備えて、これらの開口部22〜24間の排気ポート7の壁面を覆う(ライニングする)よう形成した薄肉の筒状金属板で構成している。   FIG. 3 shows a left exhaust port liner 26 and a right exhaust port liner 27 which are arranged on the inner wall surfaces of the exhaust ports 6 and 7 shown in FIG. The left and right exhaust port liners 26 and 27 are symmetrical with the same configuration, and only the right exhaust port liner 27 will be described here. As shown in FIG. 3, the right exhaust port liner 27 surrounds the first inlet opening 22 that surrounds the first collecting portion 19 of the exhaust port 7 and the exhaust port 14 that newly joins the second collecting portion 21. A thin cylindrical shape provided with a second inlet opening 23 and an outlet opening 24 surrounding the outlet opening 18 so as to cover (line) the wall surface of the exhaust port 7 between the openings 22-24. It consists of a metal plate.

前記右側排気ポートライナ27は、図4に示すように、内外で二重壁の金属板31、32(ライナ)で形成しており、開口部22〜24間の壁面部では内外二重の金属板31、32(ライナ)の間に隙間を設けて空気層30を形成するよう構成している。また、各開口部22〜24で外側の金属板32を内側の金属板31側に折曲げて、内側の金属板31の開口部にその折り曲げ端部を沿わせて圧着させることで、内外二重の金属板31、32が前記圧着部33を介して一体となるよう構成している。そして、各開口部22〜24に形成した圧着部33の内の、出口開口24を構成する圧着部33、若しくは、第1および第2入口開口部22、23を構成する圧着部33のいずれか一方の圧着部33を溶接またはかしめ等により締結し、他方の圧着部33は締結することなく圧着状態のままとしている。   As shown in FIG. 4, the right exhaust port liner 27 is formed of double-walled metal plates 31 and 32 (liners) inside and outside, and a double-sided metal inside and outside the wall surface between the openings 22 to 24. The air layer 30 is formed by providing a gap between the plates 31 and 32 (liner). Further, the outer metal plate 32 is bent to the inner metal plate 31 side at each of the openings 22 to 24, and the bent end portion is crimped to the opening of the inner metal plate 31 so that the inner and outer two are crimped. Heavy metal plates 31 and 32 are configured so as to be integrated with each other through the crimping portion 33. Of the crimping portions 33 formed in the openings 22 to 24, either the crimping portion 33 constituting the outlet opening 24 or the crimping portion 33 constituting the first and second inlet openings 22 and 23. One crimping portion 33 is fastened by welding or caulking or the like, and the other crimping portion 33 is kept in a crimped state without being fastened.

また、前記第2入口開口部23は、筒状をした内外金属板31、32の一部をスリット状に切取り、スリットの向き合う一方の端面およびそれに連なる部分を半円状に起して曲げ成形することで突出させ、スリットの向き合う他方の端面およびそれに連なる部分を残りの半円状に窪むよう曲げ成形することで、概略円形状の開口とすることにより形成している。従って、集合ポート20を囲んで配置され且つ第2入口開口部23へ連なる直近の内外金属板31、32は、その一部31A、32Aを第2入口開口部23の開口縁に沿って窪ませられており、第2合流部21で新たに第2入口開口部23に繋がる排気ポート14のポート壁面を構成して、集合ポート20を流れる排気ガス流と新たな排気ポート14を流れる排気ガスとの合流時の整流板34を形成している。この整流板34は、第2入口開口部23から流れ込む新たな排気ポート14からの排気ガスの流動方向を出口開口24側へ整流させ(図中G4参照)、また、集合ポート20内を流れる排気ガスの流動方向も出口開口24側へ整流させ(図中G5参照)、結果として、集合ポート20内を流れる排気ガスの流動方向と新たな排気ポート14から流入する排気ガスの流動方向との干渉を抑制するよう機能する。   The second inlet opening 23 is formed by cutting a part of the cylindrical inner and outer metal plates 31 and 32 into a slit shape, bending one end face of the slit and a portion connected to the slit into a semicircle. The other end face where the slits face each other and the portion connected to the slit are bent so as to be recessed in the remaining semicircular shape, thereby forming a substantially circular opening. Therefore, the inner and outer metal plates 31 and 32 that are disposed around the collecting port 20 and are connected to the second inlet opening 23 have their portions 31A and 32A recessed along the opening edge of the second inlet opening 23. The exhaust gas flow that flows through the collecting port 20 and the exhaust gas that flows through the new exhaust port 14 are configured by forming a port wall surface of the exhaust port 14 that is newly connected to the second inlet opening 23 at the second junction 21. The rectifying plate 34 at the time of merging is formed. The rectifying plate 34 rectifies the flow direction of the exhaust gas from the new exhaust port 14 flowing in from the second inlet opening 23 toward the outlet opening 24 (see G4 in the figure), and the exhaust gas flowing in the collecting port 20 The flow direction of the gas is also rectified toward the outlet opening 24 (see G5 in the figure), and as a result, the interference between the flow direction of the exhaust gas flowing in the collecting port 20 and the flow direction of the exhaust gas flowing in from the new exhaust port 14 Function to suppress.

上記構成の右側排気ポートライナ27は、入口開口部22、23および出口開口部24を備える筒状の一体構造の内側の金属板31(内側ライナ)と、この内側の金属板31を取囲むよう配列され、図4の紙面の手前側と向う側との二つ割りとなった外側の金属板32(外側ライナ)とによる3部品構造により構成することができる。即ち、排気ポート14については、排気上流側の端部から第2ポート集合部21までの部分にライナを設けず、排気ポート14をこの第2ポート集合部21で内側ライナ31の入口開口部23に連通させる構造としている。この結果、ライナが複雑な分岐(集合)形状とならず、内側ライナ31を円筒部材の液圧成形により一体成形部品として成形することができる。因みに、排気ポート14にも第2ポート集合部21から延びるライナを設ける場合には、内側ライナ31も外側ライナ32と同様に二つ割り構造とすることが必要となり、結果として、排気ポートライナが4部品構造となり、部品点数および組立工数が増加し高価なものとなる。   The right exhaust port liner 27 having the above-described configuration surrounds the inner metal plate 31 (inner liner) having a cylindrical integrated structure including the inlet openings 22 and 23 and the outlet opening 24, and the inner metal plate 31. It can be configured by a three-part structure including an outer metal plate 32 (outer liner) that is arranged and divided into two parts, the front side and the opposite side of the sheet of FIG. That is, with respect to the exhaust port 14, no liner is provided in a portion from the exhaust upstream end to the second port assembly 21, and the exhaust port 14 is connected to the inlet opening 23 of the inner liner 31 by the second port assembly 21. It is made the structure which communicates with. As a result, the liner does not have a complicated branch (aggregate) shape, and the inner liner 31 can be molded as an integrally molded part by hydraulic molding of the cylindrical member. Incidentally, when the exhaust port 14 is provided with a liner extending from the second port assembly portion 21, the inner liner 31 needs to be divided into two parts like the outer liner 32. As a result, the exhaust port liner has four parts. It becomes a structure, and the number of parts and the number of assembling steps are increased, which makes the structure expensive.

以上は、右側排気ポートライナ27の構成を説明したが、左側排気ポートライナ26も同様に構成されており、その具体的な構造の説明は省略する。   Although the configuration of the right exhaust port liner 27 has been described above, the left exhaust port liner 26 is also configured in the same manner, and a description of the specific structure thereof is omitted.

以上の構成のシリンダヘッド構造においては、薄肉金属製の二重構造の排気ポートライナ26、27で構成しているため、この排気ポートライナ26、27を排気ポート4を構成する中子を抱かせて鋳造することによりシリンダヘッド1に鋳込むことができ、鋳造後の溶体化処理等の熱処理における急冷時においても、ポートライナ26、27に亀裂が発生することがなく、高い熱処理温度により軽合金製のシリンダヘッド1を強度向上できる。しかも、排気ポートライナ26、27は筒状の内外二重の一体構造の薄肉金属製に構成されているため、材料費、製作工程を簡素化でき、安価な排気ポートライナとすることができる。また、分断されていないため、冷却水通路を配置して部分的に冷却する必要もなく、この点でも安価に構成することができる。   In the cylinder head structure having the above-described configuration, the exhaust port liners 26 and 27 having a double-walled structure made of thin metal are used. Therefore, the exhaust port liners 26 and 27 are held by the core constituting the exhaust port 4. Can be cast into the cylinder head 1, and even when quenching in heat treatment such as solution treatment after casting, cracks do not occur in the port liners 26 and 27, and light alloy is produced at a high heat treatment temperature. The strength of the made cylinder head 1 can be improved. In addition, since the exhaust port liners 26 and 27 are made of a thin metal having a cylindrical inner and outer double integral structure, material costs and manufacturing processes can be simplified, and an inexpensive exhaust port liner can be obtained. Moreover, since it is not divided | segmented, it is not necessary to arrange | position a cooling water channel | path and to cool partially, and also in this point, it can comprise at low cost.

また、内外二重の薄肉金属の間に空気層30が配置されていることにより、冷間始動時における排気ガスのガス温度が、空気層30により構成する断熱層の存在により、放熱性の良い軽合金製のシリンダヘッド1本体および排気ポート4の上下の冷却ウォータジャケット5A、5Bに伝熱・放熱されて温度低下されることが抑制され、出口ポート17、18から排出される排気ガス温度を比較的高く維持させることができ、下流の排気管に配置される排気浄化触媒の活性化を早め、未処理のままに排出される排気ガスを低減させることができる。   Further, since the air layer 30 is arranged between the inner and outer double thin metal, the gas temperature of the exhaust gas at the time of cold start is excellent in heat dissipation due to the presence of the heat insulating layer constituted by the air layer 30. The temperature of the exhaust gas discharged from the outlet ports 17 and 18 is suppressed by reducing heat transfer and heat dissipation to the light alloy cylinder head 1 body and the cooling water jackets 5A and 5B above and below the exhaust port 4. It can be kept relatively high, the activation of the exhaust purification catalyst arranged in the downstream exhaust pipe can be accelerated, and the exhaust gas discharged without being treated can be reduced.

また、エンジンの暖機後の高負荷運転時においても、排気ポート4から軽合金製のシリンダヘッド1本体を経由させて冷却ジャケット5の冷却水へ放熱される熱流量が抑制されるので、冷却システムで放熱させるべき熱量を低減させることができ、冷却システムの熱負荷を低減させることができる。   Further, even during high load operation after the engine is warmed up, the heat flow that is radiated from the exhaust port 4 to the cooling water of the cooling jacket 5 through the light alloy cylinder head 1 body is suppressed. The amount of heat to be radiated by the system can be reduced, and the heat load of the cooling system can be reduced.

また、排気ポートライナ26、27は、第2入口開口部23に連なり新たに接続される排気ポート14の一部の壁面を構成するよう形成した整流板34を備えるため、排気ポート14および集合ポート20の各排気ガス流を干渉させることなく出口ポート18に導くことができ、燃焼室2のガス交換を改善でき、出力向上を図ることができる。このことは、図示しないが、出口ポート17、18の下流にターボチャージャを装着した場合においては、排気ガス温度・ガス流といった排気ガスエネルギを有効に活かすことで、エンジンの出力・燃費効率を高めることができる。   Further, since the exhaust port liners 26 and 27 include a rectifying plate 34 formed so as to constitute a part of the wall surface of the exhaust port 14 that is connected to the second inlet opening 23 and newly connected, the exhaust port 14 and the collecting port 20 exhaust gas flows can be led to the outlet port 18 without interfering with each other, gas exchange in the combustion chamber 2 can be improved, and output can be improved. Although not shown, when a turbocharger is mounted downstream of the outlet ports 17 and 18, the engine output and fuel efficiency are improved by effectively utilizing exhaust gas energy such as exhaust gas temperature and gas flow. be able to.

また、内外二重壁の金属板31、32で形成する各開口部22〜24は夫々圧着状態で嵌合されており、出口開口24を構成する圧着部33、若しくは、第1および第2入口開口部22、23を構成する圧着部33のいずれか一方の圧着部を溶接またはかしめ等により締結し、他方の圧着部は締結することなく圧着状態のままとしていることにより、内外二重壁の温度差による熱膨張差があっても、圧着部33の滑りにより応力を吸収するので、変形及び破損を防止でき、その信頼性を高めることができる。   The openings 22 to 24 formed by the inner and outer double-walled metal plates 31 and 32 are fitted in a crimped state, and the crimping portion 33 constituting the outlet opening 24 or the first and second inlets. One of the crimping parts 33 constituting the openings 22 and 23 is fastened by welding or caulking or the like, and the other crimping part is left in a crimped state without being fastened. Even if there is a difference in thermal expansion due to a temperature difference, the stress is absorbed by the sliding of the crimping part 33, so that deformation and breakage can be prevented, and its reliability can be improved.

なお、上記実施形態において、排気ポートライナ26、27の内外二重壁構造として、筒状の薄肉金属板31、32を形状成形することにより構成するものについて説明したが、図示はしないが、内外壁夫々について、まず内側の壁面を2つ割構造により形成した後、内側壁面の外周に2つ割構造の外側壁面を被せることにより、内外二重壁構造の排気ポートライナを構成してもよい。   In the above-described embodiment, the inner and outer double wall structures of the exhaust port liners 26 and 27 have been described by forming the cylindrical thin metal plates 31 and 32 into shapes. For each of the outer walls, first, the inner wall surface is formed in a split structure, and then the outer wall surface of the split wall structure is covered on the outer periphery of the inner wall surface, whereby an exhaust port liner having an inner / outer double wall structure may be configured. .

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。   In the present embodiment, the following effects can be achieved.

(ア)多気筒内燃機関のシリンダヘッド1の内部に形成され複数の排気ポートの排気を合流させる集合排気ポート6、7と、前記集合排気ポート6、7の少なくとも一部を構成する内側ライナ31とこの内側ライナ31の外周に隙間を介在させて配置した外側ライナ32との二重構造に構成され、前記集合排気ポート6、7のライニングとして前記シリンダヘッド1の鋳造の際に鋳ぐるみによって固着される金属製の排気ポートライナ26、27と、を備えるようにした。このため、シリンダヘッド1鋳造品の溶体化処理等の熱処理工程での高温加熱・急冷を行なった場合でも、排気ポートライナ26、27が亀裂することがなく、強度向上が可能であり、断熱効果の高い安価なシリンダヘッド構造とすることができる。しかも、二重構造の排気ポートライナ26、27として、中途部に開口する入口開口部23に連ねて排気ガスの流動方向を規制する整流板34を備えることにより、個別排気ポート14から排気ポートライナ26の出口開口24へ向かって排気ガスをスムーズに流すことができるので、燃焼室2内のガス交換が良好となり、出力性能を向上することができる。   (A) Collective exhaust ports 6 and 7 formed inside a cylinder head 1 of a multi-cylinder internal combustion engine for joining exhaust gases of a plurality of exhaust ports, and an inner liner 31 constituting at least a part of the collective exhaust ports 6 and 7 And the outer liner 32 arranged with a gap between the outer periphery of the inner liner 31 and fixed as a lining of the collective exhaust ports 6 and 7 by casting in the cylinder head 1 during casting. The metal exhaust port liners 26 and 27 are provided. For this reason, the exhaust port liners 26 and 27 are not cracked even when high-temperature heating and rapid cooling are performed in a heat treatment process such as solution treatment of the cylinder head 1 cast product, and the strength can be improved and the heat insulating effect can be obtained. And an inexpensive cylinder head structure. In addition, the exhaust port liners 26 and 27 having the double structure include a rectifying plate 34 that is connected to the inlet opening 23 that opens in the middle and regulates the flow direction of the exhaust gas. Since the exhaust gas can flow smoothly toward the outlet opening 24 of 26, the gas exchange in the combustion chamber 2 becomes good and the output performance can be improved.

(イ)二重構造の排気ポートライナ26、27として、内側ライナ31と外側ライナ32との間に空気層30を設けた薄肉金属により形成していることにより、空気層30により断熱効果が高まり、また薄肉金属としているので低温始動からの暖気特性を向上することができ、下流に配置されている触媒の活性化を早め、排気ガスの浄化を促進させることができる。またエンジン暖気後の高負荷運転時においても、排気ポート4から冷却水への熱流量を抑制するので、冷却システムヘの負荷を低減することができる。   (A) Since the exhaust port liners 26 and 27 having the double structure are formed of a thin metal in which the air layer 30 is provided between the inner liner 31 and the outer liner 32, the heat insulation effect is enhanced by the air layer 30. In addition, since it is made of a thin metal, it is possible to improve the warm-up characteristic from the low temperature start, accelerate the activation of the catalyst arranged downstream, and promote the purification of the exhaust gas. Further, even during a high load operation after the engine warms up, the heat flow from the exhaust port 4 to the cooling water is suppressed, so the load on the cooling system can be reduced.

(ウ)二重構造の排気ポートライナ26、27を、入口開口部22、23から出口開口部24まで筒状の金属板31、32により構成されていることにより、複数の部材を組合せて形成する場合に比べて、材料費、製作工程を簡素化できて、安価な排気ポ一トライナとすることができる。しかも、従来のように排気ポートライナの分断部からの熱伝達を抑制するように冷却水通路を設ける必要がないので安価に形成することができる。   (C) The exhaust port liners 26 and 27 having a double structure are formed by the cylindrical metal plates 31 and 32 from the inlet openings 22 and 23 to the outlet opening 24, thereby combining a plurality of members. Compared to the case, the material cost and the manufacturing process can be simplified, and an inexpensive exhaust liner can be obtained. In addition, since it is not necessary to provide a cooling water passage so as to suppress heat transfer from the dividing portion of the exhaust port liner as in the prior art, it can be formed at low cost.

(エ)前記内側ライナ31は、筒状の部材から液圧成形によって一体に成形されたものであり、外側ライナ32は、排気流れ方向に対して交差する方向に分割される2つの部材を接合して構成されていることにより、筒状の一体構造の内側の金属板31(内側ライナ)と、この内側の金属板31を取囲むよう配列された二つ割りとなった外側の金属板32(外側ライナ)とによる3部品構造により構成することができ、部品点数を少なくできる。   (D) The inner liner 31 is integrally formed from a cylindrical member by hydraulic molding, and the outer liner 32 joins two members divided in a direction intersecting the exhaust flow direction. Thus, the inner metal plate 31 (inner liner) of a cylindrical integrated structure and the outer metal plate 32 (outer side) divided in two so as to surround the inner metal plate 31 are configured. It is possible to configure a three-part structure with a liner) and to reduce the number of parts.

(オ)二重構造の排気ポートライナ26、27は、入口開口部22、23および出口開口部24において外側ライナ32の端部を内周側に折り曲げてその折曲げ端部を内側ライナ31の外周に圧着させた入口圧着部33および出口圧着部33に構成され、入口圧着部33および出口圧着部33のいずれか一方の圧着部は溶接若しくはかしめにより互いに締結されることにより、内外ライナ31、32の温度差による熱膨張差を、圧着部33の滑りにより吸収することができ、熱応力の発生を抑制し、信頼性を向上することができる。   (E) The exhaust port liners 26, 27 having a double structure are formed by bending the end portions of the outer liner 32 toward the inner peripheral side at the inlet openings 22, 23 and the outlet opening 24, and bending the bent end portions of the inner liner 31. The inlet crimping portion 33 and the outlet crimping portion 33 are crimped to the outer periphery, and one of the inlet crimping portion 33 and the outlet crimping portion 33 is fastened to each other by welding or caulking, whereby the inner and outer liners 31, The difference in thermal expansion due to the temperature difference of 32 can be absorbed by the slip of the crimping part 33, the generation of thermal stress can be suppressed, and the reliability can be improved.

本発明の一実施形態を示すシリンダヘッド構造の概略断面図。1 is a schematic sectional view of a cylinder head structure showing an embodiment of the present invention. 同じくシリンダヘッドに設けられる排気ポートのレイアウト図。The layout diagram of the exhaust port similarly provided in a cylinder head. 図2の排気ポートに設ける排気ポートライナのレイアウト図。FIG. 3 is a layout diagram of an exhaust port liner provided in the exhaust port of FIG. 2. 排気ポートライナの断面図。Sectional drawing of an exhaust port liner.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリンダヘッド
2 燃焼室
3 吸気ポート
4、6、7 排気ポート
5 ウォータジャケット
11〜16 個別排気ポート
17、18 出口ポート
19、21 集合部
20 集合ポート
22、23 入口開口
24 出口開口
26、27 排気ポートライナ
30 空気層
31 内側ライナ
32 外側ライナ
33 圧着部
34 整流板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder head 2 Combustion chamber 3 Intake port 4, 6, 7 Exhaust port 5 Water jacket 11-16 Individual exhaust port 17, 18 Outlet port 19, 21 Collecting part 20 Collecting port 22, 23 Inlet opening 24 Outlet opening 26, 27 Exhaust Port liner 30 Air layer 31 Inner liner 32 Outer liner 33 Crimping part 34 Current plate

Claims (6)

多気筒内燃機関のシリンダヘッドの内部に形成され複数の排気ポートの排気を合流させる集合排気ポートと、
前記集合排気ポートの少なくとも一部を構成する内側ライナとこの内側ライナの外周に隙間を介在させて配置した外側ライナとの二重構造に構成され、前記集合排気ポートのライニングとして前記シリンダヘッドの鋳造の際に鋳ぐるみによって固着される金属製の排気ポートライナと、を備え、
前記二重構造の排気ポートライナは、中途部に開口する入口開口部に連ねて排気ガスの流動方向を規制する整流板を備えていることを特徴とするシリンダヘッド構造。
A collective exhaust port that is formed inside a cylinder head of a multi-cylinder internal combustion engine and merges exhaust from a plurality of exhaust ports;
Casting of the cylinder head as a lining of the collective exhaust port is configured with a double structure of an inner liner that constitutes at least a part of the collective exhaust port and an outer liner that is disposed with a gap around the outer periphery of the inner liner. An exhaust port liner made of metal that is fixed by a caster during
The dual-structure exhaust port liner includes a rectifying plate that is connected to an inlet opening that opens in a middle portion and regulates the flow direction of exhaust gas.
前記二重構造の排気ポートライナは、内側ライナと外側ライナとの間に空気層を設けた薄肉金属により形成していることを特徴とする請求項1に記載のシリンダヘッド構造。   2. The cylinder head structure according to claim 1, wherein the dual structure exhaust port liner is formed of a thin metal having an air layer between an inner liner and an outer liner. 前記二重構造の排気ポートライナは、入口開口部から出口開口部まで筒状の金属板により構成されていることを特徴とする請求項2に記載のシリンダヘッド構造。   The cylinder head structure according to claim 2, wherein the dual structure exhaust port liner is formed of a cylindrical metal plate from an inlet opening to an outlet opening. 前記内側ライナは、筒状の部材から液圧成形によって一体に成形されたものであり、前記外側ライナは、排気流れ方向に対して交差する方向に分割される2つの部材を接合して構成されていることを特徴とする請求項3に記載のシリンダヘッド構造。   The inner liner is integrally formed from a cylindrical member by hydraulic molding, and the outer liner is formed by joining two members that are divided in a direction intersecting the exhaust flow direction. The cylinder head structure according to claim 3, wherein the cylinder head structure is provided. 前記二重構造の排気ポートライナは、入口開口部および出口開口部において外側ライナの端部を内周側に折り曲げてその折曲げ端部を内側ライナの外周に圧着させた入口圧着部および出口圧着部に構成され、入口圧着部および出口圧着部のいずれか一方の圧着部は溶接若しくはかしめにより互いに締結されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一つに記載のシリンダヘッド構造。   The dual structure exhaust port liner has an inlet crimping section and an outlet crimping section in which the end of the outer liner is bent to the inner peripheral side at the inlet opening and the outlet opening, and the bent end is crimped to the outer periphery of the inner liner. 5. The cylinder according to claim 1, wherein one of the inlet crimping portion and the outlet crimping portion is fastened to each other by welding or caulking. Head structure. 多気筒内燃機関のシリンダヘッドの内部に形成され複数の排気ポートの排気を合流させる集合排気ポートを備えるシリンダヘッドの製造方法であり、
集合排気ポートの少なくとも一部を構成する内側ライナとこの内側ライナの外周に隙間を介在させて配置された外側ライナとの二重構造に構成され且つ中途部に開口する入口開口部に連ねて排気ガスの流動方向を規制する整流板を備える金属製の排気ポートライナを形成し、
前記金属製の排気ポートライナを前記集合排気ポートのライニングとして前記シリンダヘッドの鋳造の際に鋳ぐるみによって固着することを特徴とするシリンダヘッドの製造方法。
A method of manufacturing a cylinder head comprising a collective exhaust port formed inside a cylinder head of a multi-cylinder internal combustion engine and merging exhaust gases of a plurality of exhaust ports,
Exhaust gas is connected to an inlet opening that is formed in a double structure of an inner liner that constitutes at least a part of the collective exhaust port and an outer liner that is disposed around the outer periphery of the inner liner and that opens in the middle. Forming a metal exhaust port liner with a rectifying plate that regulates the gas flow direction,
A method of manufacturing a cylinder head, wherein the metal exhaust port liner is fixed as a lining of the collective exhaust port with a caster during the casting of the cylinder head.
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