JP2013199881A - 多気筒エンジン - Google Patents

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Abstract

【課題】 排気センサの検出精度を高めることができる多気筒エンジンを提供する。
【解決手段】 この課題解決のため、シリンダヘッド１の横一側に排気マニホルド２を取り付け、この排気マニホルド２の合流排気出口通路３の下流に真っ直ぐなセンサ配置通路４を接続し、このセンサ配置通路４に排気センサ５を配置した、多気筒エンジンにおいて、排気マニホルド２の天井壁２ａから上方に合流排気出口通路３を突出させ、この合流排気出口通路３の反シリンダヘッド側である横外側にセンサ配置通路４を接続し、このセンサ配置通路４の天井壁４ａに排気センサ５を取り付け、合流排気出口通路３の天井壁３ａの下面に合流排気案内面３ｂを設け、合流排気案内面３ｂをセンサ配置通路４の中心軸線４ｃと平行な向きにして、この合流排気案内面３ｂがセンサ配置通路４の天井壁４ａの下面４ｂと真っ直ぐに連なるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多気筒エンジンに関し、詳しくは、排気センサの検出精度を高めることができる多気筒エンジンに関する。
従来、多気筒エンジンとして、シリンダヘッドの横一側に排気マニホルドを取り付け、この排気マニホルドの合流排気出口通路の下流に真っ直ぐなセンサ配置通路を接続し、このセンサ配置通路に排気センサを配置したものがある(例えば、特許文献１参照)。
この種の多気筒エンジンによれば、合流排気の検出により空燃比の管理等を行なうことができる利点がある。
しかし、この従来技術では、センサ配置通路に上流側で隣接する合流排気出口通路の内面が湾曲しているため、問題がある。
特開２００３−２７９８６号公報(図３，図９参照)
《問題》 排気センサの検出精度が低下する。
センサ配置通路に上流側で隣接する合流排気出口通路の内面が湾曲しているため、合流排気が合流排気出口通路の内面に沿って湾曲しながらセンサ配置空間に案内され、センサ配置通路に流入する合流排気の向きがセンサ配置通路の中心軸線と平行にならず、合流排気がセンサ配置通路の壁面に衝突して偏向され、合流排気の乱れにより排気センサの検出精度が低下する。
本発明の課題は、排気センサの検出精度を高めることができる多気筒エンジンを提供することにある。
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１(Ａ)に例示するように、シリンダヘッド(１)の横一側に排気マニホルド(２)を取り付け、この排気マニホルド(２)の合流排気出口通路(３)の下流に真っ直ぐなセンサ配置通路(４)を接続し、このセンサ配置通路(４)に排気センサ(５)を配置した、多気筒エンジンにおいて、
図１(Ａ)に例示するように、排気マニホルド(２)の天井壁(２ａ)から上方に合流排気出口通路(３)を突出させ、この合流排気出口通路(３)の反シリンダヘッド側である横外側にセンサ配置通路(４)を接続し、このセンサ配置通路(４)の天井壁(４ａ)に排気センサ(５)を取り付け、
図１(Ａ)に例示するように、合流排気出口通路(３)の天井壁(３ａ)の下面に合流排気案内面(３ｂ)を設け、合流排気案内面(３ｂ)をセンサ配置通路(４)の中心軸線(４ｃ)と平行な向きにして、この合流排気案内面(３ｂ)がセンサ配置通路(４)の天井壁(４ａ)の下面(４ｂ)と真っ直ぐに連なるようにした、ことを特徴とする多気筒エンジン。
(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 排気センサの検出精度を高めることができる。
図１(Ａ)に例示するように、合流排気出口通路(３)の天井壁(３ａ)の下面に合流排気案内面(３ｂ)を設け、合流排気案内面(３ｂ)をセンサ配置通路(４)の中心軸線(４ｃ)と平行な向きにして、この合流排気案内面(３ｂ)がセンサ配置通路(４)の天井壁(４ａ)の下面(４ｂ)と真っ直ぐに連なるようにしたので、合流排気案内面(３ｂ)の案内で、センサ配置通路(４)に流入する合流排気(１１)の向きがセンサ配置通路(４)と中心軸線(４ｃ)と平行になり、合流排気(１１)がセンサ配置通路(４)の壁面に衝突して偏向される不具合がなくなり、合流排気(１１)の乱れがなく、排気センサ(５)の検出精度を高めることができる。
《効果》 エンジンの横幅を小さくすることができる。
図１(Ａ)に例示するように、排気マニホルド(２)の天井壁(２ａ)から上方に合流排気出口通路(３)を突出させ、この合流排気出口通路(３)の反シリンダヘッド側である横外側にセンサ配置通路(４)を接続し、このセンサ配置通路(４)の天井壁(４ａ)に排気センサ(５)を取り付けているので、排気マニホルド(２)の横壁から合流排気出口通路(３)を突出させた場合に比べ、センサ配置通路(４)の横外側への張り出しが抑制され、エンジンの横幅を小さくすることができる。
(請求項２に係る発明)
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気センサの検出精度を高めることができる。
図１(Ａ)に例示するように、センサ配置通路(４)の中心軸線(４ｃ)及び合流排気出口通路(３)の中心軸線(３ｃ)と平行な断面図上、合流排気案内面(３ｂ)の長さ(３ｄ)を、センサ配置通路(４)の内径(４ｄ)の５０％以上となる長さに設定したので、これが５０％未満である場合に比べ、合流排気(１１)の向きをセンサ配置通路(４)の中心軸線(４ｃ)と平行にする機能が高く、排気センサ(５)の検出精度を高めることができる。
(請求項３に係る発明)
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気センサの検出精度を高めることができる。
図２(Ｃ)に例示するように、シリンダヘッド(１)の排気ポートの中心軸線(７ａ)(７ａ)(７ａ)と平行な向きに見て、シリンダ中心軸線(６)と平行な向きで、隣合う排気ポートの中心軸線(７ａ)(７ａ)をそれぞれ通過する一対の仮想線(７ｂ)(７ｂ)を想定し、この一対の仮想線(７ｂ)(７ｂ)間の領域内に合流排気出口通路(３)の中心軸線(３ｃ)を位置させたので、合流排気出口通路(３)の合流排気(１１)が各排気ポートから放出される後続排気(１２)(１２)の直撃を受け難く、これに起因する合流排気(１１)の乱れが抑制され、排気センサ(５)の検出精度を高めることができる。
(請求項４に係る発明)
請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気センサの検出精度を高めることができる。
図２(Ｃ)に例示するように、一対の仮想線(７ｂ)(７ｂ)間の領域を４等分した部分領域(８ａ)(８ｂ)(８ｃ)(８ｄ)のうち、中間の２個の部分領域(８ｂ)(８ｃ)内に合流排気出口通路(３)の中心軸線(３ｃ)を位置させたので、両端の２個の部分領域(８ａ)(８ｄ)内に合流排気出口通路(３)の中心軸線(３ｃ)を位置させる場合に比べ、合流排気出口通路(３)の合流排気(１１)が各排気ポートから放出される後続排気(１２)(１２)の直撃を受け難く、これに起因する合流排気(１１)の乱れが抑制され、排気センサ(５)の検出精度を高めることができる。
(請求項５に係る発明)
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気センサの検出精度を高めることができる。
図１(Ａ)、図３、図４に例示するように、排気マニホルド(２)の天井壁(２ａ)を上側遮熱カバー板(９)で覆い、この上側遮熱カバー板(９)に切欠き(１０)を設け、この切欠き(１０)から合流排気出口通路(３)を上方に突出させ、合流排気出口通路(３)の横外側に出口フランジ(３ｅ)を配置し、この出口フランジ(３ｅ)にセンサ配置通路(４)の入口フランジ(４ｅ)を接続し、この入口フランジ(４ｅ)の横外側に排気センサ(５)を配置したので、排気マニホルド(２)の天井壁(２ａ)から排気センサ(５)の露出部分への放熱は、上側遮熱カバー板(９)で遮熱され、合流排気出口通路(３)の天井壁(３ａ)から排気センサ(５)の露出部分への放熱は、出口フランジ(３ｅ)や入口フランジ(４ｅ)によって遮熱され、排気センサ(５)の露出部分の熱負荷が低減し、排気センサ(５)の検出精度を高めることができる。
本発明の実施形態に係る多気筒エンジンを説明する図で、図１(Ａ)は図２(Ｂ)のＩＡ−ＩＡ線断面図にセンサ配置通路と遮熱カバーを追加した要部断面図、図１(Ｂ)は図１(Ａ)のＢ−Ｂ線断面図、図１(Ｃ)は図１(Ａ)のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の実施形態に係る多気筒エンジンで用いる排気マニホルドを説明する図で、図２(Ａ)は側面図、図２(Ｂ)は平面図、図２(Ｃ)は図２(Ｂ)のＣ−Ｃ線断面図、図２(Ｄ)は図２(Ｂ)のＤ方向矢視図である。 本発明の実施形態に係る多気筒エンジンを後方から斜め下に見下ろした斜視図である。 本発明の実施形態に係る多気筒エンジンを前方から斜め下に見下ろした斜視図である。
図１〜図４は本発明の実施形態に係る多気筒エンジンを説明する図であり、この実施形態では、立形水冷の直列多気筒火花点火式エンジンについて説明する。
このエンジンの構成は、次の通りである。
図３、図４に示すように、シリンダブロック(１３)の上部にシリンダヘッド(１)を組み付け、シリンダヘッド(１)の上部にシリンダヘッドカバー(１４)を組み付け、シリンダブロック(１３)の前部にギヤケース(１５)を組み付けるとともに、エンジン冷却ファン(１９)を配置し、シリンダブロック(１３)の後部にフライホイール(１６)を配置し、シリンダブロック(１３)の下部にオイルパン(１７)を組み付けている。
図１(Ａ)に示すように、シリンダヘッド(１)の横一側に排気マニホルド(２)を取り付け、この排気マニホルド(２)の合流排気出口通路(３)の下流に真っ直ぐなセンサ配置通路(４)を接続し、このセンサ配置通路(４)に排気センサ(５)を配置している。
排気マニホルド(２)は遮熱カバー(１８)で覆っている。
排気センサ(５)は酸素センサ(３１)であり、この酸素センサ(３１)はエンジンＥＣＵ(図外)と連携させ、混合気の空燃比を管理する。
図３、図４に示すように、シリンダヘッド(１)の横他側に吸気マニホルド(２０)を組み付けている。
吸気マニホルド(２０)のサージタンク(２１)には、ステー(２２)を介してコイル一体型プラグキャップ(２３)を取り付け、このコイル一体型プラグキャップ(２３)をシリンダヘッド(１)に組み付けた点火プラグ(図外)に嵌合させている。
図１(Ａ)に示すように、排気マニホルド(２)の天井壁(２ａ)から上方に合流排気出口通路(３)を突出させ、この合流排気出口通路(３)の反シリンダヘッド側である横外側にセンサ配置通路(４)を接続し、このセンサ配置通路(４)の天井壁(４ａ)に排気センサ(５)を取り付けている。
図１(Ａ)に示すように、合流排気出口通路(３)の天井壁(３ａ)の下面に合流排気案内面(３ｂ)を設け、合流排気案内面(３ｂ)をセンサ配置通路(４)の中心軸線(４ｃ)と平行な向きにして、この合流排気案内面(３ｂ)がセンサ配置通路(４)の天井壁(４ａ)の下面(４ｂ)と真っ直ぐに連なるようにしている。
センサ配置通路(４)は、排気マニホルド(２)の合流排気出口通路(３)から横外向きで水平に真っ直ぐに導出し、排気センサ(５)はセンサ配置通路(４)の中心軸線(４ｃ)と直交する垂直な姿勢にし、排気センサ(５)の先端部の周壁に排気導入口(５ａ)をあけている。
図３、図４に示すように、センサ配置通路(４)の導出端から排気導出通路(３３)を導出しており、この排気導出通路(３３)は、センサ配置通路(４)の導出端から下向きに垂直に折り曲げた後、後向きに水平に折り曲げている。
図１(Ａ)に示すように、センサ配置通路(４)の中心軸線(４ｃ)及び合流排気出口通路(３)の中心軸線(３ｃ)と平行な断面図上、合流排気案内面(３ｂ)の長さ(３ｄ)を、センサ配置通路(４)の内径(４ｄ)の５０％以上となる長さに設定している。
上記断面図上、合流排気案内面(３ｂ)の長さ(３ｄ)は、センサ配置通路(４)の内径(４ｄ)の５０％〜１５０％とするのが望ましく、７０％〜１３０％とするがより望ましい。
この長さ(３ｄ)が５０％未満になると、合流排気(１１)の向きをセンサ配置通路(４)の中心軸線(４ｃ)と平行にする機能が低下し、排気センサ(５)の検出精度を高めることができない場合がある。この長さ(３ｄ)が１５０％を超えると、センサ配置通路(４)の横外側への張り出しが大きくなり過ぎ、エンジンの横幅が大きくなる場合がある。
図２(Ｃ)に示すように、シリンダヘッド(１)の排気ポートの中心軸線(７ａ)(７ａ)(７ａ)と平行な向きに見て、シリンダ中心軸線と平行な向きで、隣合う排気ポートの中心軸線(７ａ)(７ａ)をそれぞれ通過する一対の仮想線(７ｂ)(７ｂ)を想定し、この一対の仮想線(７ｂ)(７ｂ)間の領域内に合流排気出口通路(３)の中心軸線(３ｃ)を位置させている。
具体的には、図２(Ｃ)に示すように、一対の仮想線(７ｂ)(７ｂ)間の領域を４等分した部分領域(８ａ)(８ｂ)(８ｃ)(８ｄ)のうち、中間の２個の部分領域(８ｂ)(８ｃ)内に合流排気出口通路(３)の中心軸線(３ｃ)を位置させている。
図１(Ａ)、図３、図４に示すように、排気マニホルド(２)の天井壁(２ａ)を上側遮熱カバー板(９)で覆い、この上側遮熱カバー板(９)に切欠き(１０)を設け、この切欠き(１０)から合流排気出口通路(３)を上方に突出させ、合流排気出口通路(３)の横外側に出口フランジ(３ｅ)を配置し、この出口フランジ(３ｅ)にセンサ配置通路(４)の入口フランジ(４ｅ)を接続し、この入口フランジ(４ｅ)の横外側に排気センサ(５)を配置している。
図３、図４に示すように、排気マニホルド(２)の下方にエンジン部品(２４)を配置し、排気マニホルド(２)の合流排気出口通路(３)にセンサ配置通路(４)を接続するに当たり、次のようにしている。
遮熱カバー(１８)は、上側遮熱カバー板(９)と前後側遮熱カバー板(２８)(２９)と横外側遮熱カバー板(３０)と下側遮熱カバー板(２５)とで構成されている。
排気マニホルド(２)の下側を下側遮熱カバー板(２５)で覆い、下側遮熱カバー板(２５)の反シリンダヘッド側の横外側縁部から横外側斜め下向きに延長遮熱カバー板(２６)を導出し、センサ配置通路(４)とエンジン部品(２４)との間に延長遮熱カバー板(２６)を介在させている。
このエンジン部品(２４)はスタータモータ(２７)である。
このような構成により、排気マニホルド(２)からエンジン部品(２４)への放熱は下側遮熱カバー板(２５)で遮熱され、センサ配置通路(４)からエンジン部品(２４)への放熱は延長遮熱カバー板(２６)で遮熱され、排気マニホルド(２)の下方に配置されたエンジン部品(２４)の熱劣化を抑制することができる。
図３、図４に示すように、排気マニホルド(２)の前後側を前後側遮熱カバー板(２８)(２９)で覆い、排気マニホルド(２)の横外側を横外側遮熱カバー板(３０)で覆い、前後側遮熱カバー板(２８)(２９)と横外側遮熱カバー板(３０)の各下端縁部と下側遮熱カバー板(２５)との間に隙間(３２)を設けている。このため、遮熱カバー(１８)内の加熱空気が対流によって上側遮熱カバー板(９)の切欠き(１０)から遮熱カバー(１８)外に排出され、上記隙間(３２)から外気が遮熱カバー(１８)内に流入し、遮熱カバー(１８)内の換気が行われる。これにより、排気マニホルド(２)が冷却され、排気マニホルド(２)からセンサ配置通路(４)への放熱が抑制され、排気センサ(５)の熱負荷が低減する。また、換気により下側遮熱カバー板(２５)や延長遮熱カバー板(２６)の温度も低下し、エンジン部品(２４)の熱劣化を抑制することができる。
図３、図４に示すように、横外側遮熱カバー板(３０)と前後側遮熱カバー板(２８)(２９)とは、上側遮熱カバー板(９)の横外側縁部と前後側縁部とからそれぞれ下向きに折り曲げて形成し、延長遮熱カバー板(２６)は、下側遮熱カバー板(５)の横外側縁部から横外側斜め下向きに折り曲げて形成している。
このような構成により、遮熱カバー(１８)を板金の曲げ加工で簡単に製作することができる。
(１) シリンダヘッド
(２) 排気マニホルド
(２ａ) 天井壁
(３) 合流排気出口通路
(３ａ) 天井壁
(３ｂ) 合流排気案内面
(３ｃ) 中心軸線
(３ｄ) 長さ
(３ｅ) 出口フランジ
(４) センサ配置通路
(４ａ) 天井壁
(４ｂ) 下面
(４ｃ) 中心軸線
(４ｄ) 内径
(４ｅ) 入口フランジ
(５) 排気センサ
(７ａ) 排気ポートの中心軸線
(７ｂ) 仮想線
(８ａ) 領域
(８ｂ) 領域
(８ｃ) 領域
(８ｄ) 領域
(９) 上側遮熱カバー板
(１０) 切欠き

Claims (5)

  1. シリンダヘッド(１)の横一側に排気マニホルド(２)を取り付け、この排気マニホルド(２)の合流排気出口通路(３)の下流に真っ直ぐなセンサ配置通路(４)を接続し、このセンサ配置通路(４)に排気センサ(５)を配置した、多気筒エンジンにおいて、
    排気マニホルド(２)の天井壁(２ａ)から上方に合流排気出口通路(３)を突出させ、この合流排気出口通路(３)の反シリンダヘッド側である横外側にセンサ配置通路(４)を接続し、このセンサ配置通路(４)の天井壁(４ａ)に排気センサ(５)を取り付け、
    合流排気出口通路(３)の天井壁(３ａ)の下面に合流排気案内面(３ｂ)を設け、合流排気案内面(３ｂ)をセンサ配置通路(４)の中心軸線(４ｃ)と平行な向きにして、この合流排気案内面(３ｂ)がセンサ配置通路(４)の天井壁(４ａ)の下面(４ｂ)と真っ直ぐに連なるようにした、ことを特徴とする多気筒エンジン。
  2. 請求項１に記載した多気筒エンジンにおいて、
    センサ配置通路(４)の中心軸線(４ｃ)及び合流排気出口通路(３)の中心軸線(３ｃ)と平行な断面図上、合流排気案内面(３ｂ)の長さ(３ｄ)を、センサ配置通路(４)の内径(４ｄ)の５０％以上となる長さに設定した、ことを特徴とする多気筒エンジン。
  3. 請求項１または請求項２に記載した多気筒エンジンにおいて、
    シリンダヘッド(１)の排気ポートの中心軸線(７ａ)(７ａ)(７ａ)と平行な向きに見て、シリンダ中心軸線(６)と平行な向きで、隣合う排気ポートの中心軸線(７ａ)(７ａ)をそれぞれ通過する一対の仮想線(７ｂ)(７ｂ)を想定し、この一対の仮想線(７ｂ)(７ｂ)間の領域内に合流排気出口通路(３)の中心軸線(３ｃ)を位置させた、ことを特徴とする多気筒エンジン。
  4. 請求項３に記載した多気筒エンジンにおいて、
    一対の仮想線(７ｂ)(７ｂ)間の領域を４等分した部分領域(８ａ)(８ｂ)(８ｃ)(８ｄ)のうち、中間の２個の部分領域(８ｂ)(８ｃ)内に合流排気出口通路(３)の中心軸線(３ｃ)を位置させた、ことを特徴とする多気筒エンジン。
  5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載した多気筒エンジンにおいて、
    排気マニホルド(２)の天井壁(２ａ)を上側遮熱カバー板(９)で覆い、この上側遮熱カバー板(９)に切欠き(１０)を設け、この切欠き(１０)から合流排気出口通路(３)を上方に突出させ、合流排気出口通路(３)の横外側に出口フランジ(３ｅ)を配置し、この出口フランジ(３ｅ)にセンサ配置通路(４)の入口フランジ(４ｅ)を接続し、この入口フランジ(４ｅ)の横外側に排気センサ(５)を配置した、ことを特徴とする多気筒エンジン。
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