JP2015010471A - Exhaust gas cooling system for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気冷却システムに関する。 The present invention relates to an exhaust cooling system for an internal combustion engine.
内燃機関が特に高負荷で運転される場合に、排気からの熱ストレスにより排気浄化触媒が劣化するのを回避するために、排気を冷却する技術が知られている。例えば、排気中に含まれる燃料量を増量させ、その気化潜熱を利用する技術が存在するが、排気中の燃料量が増量することで一酸化炭素濃度が上昇しやすくなり、エミッションの観点から好ましくない。また、排気冷却を行う別の技術として、排気管に水冷の冷却アダプタを装着する技術が存在する。このような冷却アダプタを利用することで、高負荷運転時の排気熱による触媒のストレスを軽減できるが、一方で内燃機関の冷間始動時等の排気温度が比較的低い場合でも排気が冷却されるため、排気浄化触媒の暖機が速やかに行われにくくなる。そこで、シリンダヘッドの排気ポート近傍に断熱性の部材を配置して、排気マニホールドから冷却アダプタが設けられているシリンダヘッド側への熱移動を抑制する技術が開示されている(例えば、特許文献1、2を参照)。また、同じような目的のために、冷却アダプタと排気マニホールドの間の接触面積が小さくなるように、フランジ部分において非接触部位を形成する技術が開示されている(例えば、特許文献3を参照)。 A technique for cooling the exhaust gas is known in order to avoid deterioration of the exhaust purification catalyst due to thermal stress from the exhaust gas when the internal combustion engine is operated at a particularly high load. For example, there is a technique for increasing the amount of fuel contained in exhaust gas and utilizing the latent heat of vaporization, but increasing the amount of fuel in exhaust gas tends to increase the concentration of carbon monoxide, which is preferable from the viewpoint of emissions. Absent. As another technique for cooling the exhaust, there is a technique for attaching a water-cooled cooling adapter to the exhaust pipe. By using such a cooling adapter, it is possible to reduce catalyst stress due to exhaust heat during high-load operation. On the other hand, even if the exhaust temperature is relatively low such as during cold start of an internal combustion engine, the exhaust is cooled. Therefore, it becomes difficult to warm up the exhaust purification catalyst quickly. Thus, a technique is disclosed in which a heat insulating member is disposed in the vicinity of the exhaust port of the cylinder head to suppress heat transfer from the exhaust manifold to the cylinder head side where the cooling adapter is provided (for example, Patent Document 1). 2). For the same purpose, a technique for forming a non-contact portion in the flange portion so that the contact area between the cooling adapter and the exhaust manifold is reduced is disclosed (see, for example, Patent Document 3). .
また、内燃機関のシリンダヘッドには、内燃機関の冷却を行うため冷却液流路が形成されている。この流路を流れる冷却液によって、排気通路を伝って排気の熱も奪われることになるため、排気温度の低下に起因した問題が生じ得る。そこで、例えば、特許文献4に示す技術では、二重管排気マニホールドのシリンダヘッド側への取付け構造に関し、排気マニホールド側からシリンダヘッドへ熱が伝わりにくい取付け用フランジの構造が提案されている。
In addition, a coolant flow path is formed in the cylinder head of the internal combustion engine for cooling the internal combustion engine. Since the coolant flowing through the flow channel also takes heat of the exhaust gas through the exhaust passage, there may be a problem due to a decrease in the exhaust gas temperature. Thus, for example, in the technique shown in
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒においては、そこに流れ込む排気の温度に依存して触媒温度は大きく変動する。上述した排気冷却用の構成(例えば、冷却アダプタであり、以下「排気冷却用構成」という。)を備える内燃機関では、当該排気冷却用構成により冷却された排気が排気浄化触媒に流れ込むため、当該触媒が過度に昇温することを回避することができる。一方で、内燃機関の運転状態が低負荷領域に属し内燃機関から排出された時点での排気温度が比較的低い場合には、当該排気冷却用構成により排気温度が更に低下してしまうため、排気浄化触媒の温度を排気浄化に適した温度に維持することが難しくなり、エミッションの悪化が懸念される。 In the exhaust purification catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, the catalyst temperature varies greatly depending on the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst. In an internal combustion engine having the above-described exhaust cooling configuration (for example, a cooling adapter, hereinafter referred to as “exhaust cooling configuration”), the exhaust cooled by the exhaust cooling configuration flows into the exhaust purification catalyst. It is possible to avoid an excessive temperature rise of the catalyst. On the other hand, when the exhaust gas temperature at the time when the operating state of the internal combustion engine belongs to the low load region and is discharged from the internal combustion engine is relatively low, the exhaust gas temperature is further lowered by the exhaust cooling configuration. It becomes difficult to maintain the temperature of the purification catalyst at a temperature suitable for exhaust purification, and there is a concern about deterioration of emissions.
また、従来技術では、排気温度の低下抑制の検討にあたり、内燃機関のシリンダヘッド側に設けられた排気冷却用構成による冷却能力そのものを考慮しているが十分ではない。一般には、内燃機関には複数の気筒が備えられ、各気筒に対応してシリンダヘッド内に排気ポートが形成されている。ここで、排気ポートの形状や配置等は、内燃機関における気
筒の並びや、繋がれる排気枝管の配置等の様々な条件により好適に調整される。本願発明者は、この度、この排気ポートの形状等が、排気ポートから排出される排気温度、すなわちその排気が流れ込む排気枝管の温度を決定する重要な要因であるとともに、排気枝管から排気冷却用構成への熱移動には、この排気ポートから排出される排気温度が大きく影響を及ぼしていることを見出したが、従来技術においてこのような観点から排気温度の低下抑制に取り組んだ事実は皆無である。したがって、排気通路に設けられた排気浄化触媒の温度を好適に維持する観点に立てば、従来技術では十分ではない。
Further, in the prior art, in considering the suppression of the exhaust temperature decrease, the cooling capacity itself by the exhaust cooling configuration provided on the cylinder head side of the internal combustion engine is considered, but it is not sufficient. In general, an internal combustion engine is provided with a plurality of cylinders, and an exhaust port is formed in the cylinder head corresponding to each cylinder. Here, the shape and arrangement of the exhaust ports are suitably adjusted according to various conditions such as the arrangement of cylinders in the internal combustion engine and the arrangement of exhaust branch pipes to be connected. The inventor of the present application has determined that the shape of the exhaust port or the like is an important factor for determining the exhaust temperature discharged from the exhaust port, that is, the temperature of the exhaust branch pipe into which the exhaust flows. It was found that the exhaust temperature exhausted from the exhaust port had a great influence on the heat transfer to the industrial structure. However, there is no fact in the prior art that the exhaust temperature has been reduced from this point of view. It is. Therefore, the conventional technology is not sufficient from the viewpoint of suitably maintaining the temperature of the exhaust purification catalyst provided in the exhaust passage.
また、排気枝管から排気冷却用構成への熱移動の抑制を図るにあたり、排気ポートに繋がれる排気枝管近傍に生じる熱応力の分布や大きさによっては、熱歪みが大きくなり、排気系の強度の観点から好ましくない状況が生まれる可能性がある。 In addition, in order to suppress the heat transfer from the exhaust branch pipe to the exhaust cooling structure, the thermal distortion increases depending on the distribution and magnitude of the thermal stress generated in the vicinity of the exhaust branch pipe connected to the exhaust port. There is a possibility that an unfavorable situation may arise from the viewpoint of strength.
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、排気冷却用構成を有する内燃機関の排気冷却システムであって、内燃機関の運転状態が低負荷領域に属し内燃機関から排出された時点での排気温度が比較的低い場合に、好適な排気温度の低下抑制を実現し得る排気冷却システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is an exhaust cooling system for an internal combustion engine having an exhaust cooling configuration, in which the operating state of the internal combustion engine belongs to a low load region and is exhausted from the internal combustion engine. An object of the present invention is to provide an exhaust cooling system capable of realizing a preferable suppression of a decrease in exhaust temperature when the exhaust temperature at the time is relatively low.
本発明において、上記課題を解決するために、上記の通り、シリンダヘッドに形成された排気ポートの形状や配置とその排気ポートから排出される排気温度との関係性に着目した。これは、排気枝管側から排気冷却用構成への熱移動の状況は、排気ポートから排気枝管側へ排出される排気温度に大きく依存するとともに、排気枝管近傍に生まれる熱歪みの状況がその排気温度に大きく依存することを熟慮したことによる。 In the present invention, in order to solve the above-described problems, attention has been paid to the relationship between the shape and arrangement of the exhaust port formed in the cylinder head and the exhaust temperature discharged from the exhaust port as described above. This is because the state of heat transfer from the exhaust branch side to the exhaust cooling structure depends largely on the exhaust temperature discharged from the exhaust port to the exhaust branch side, and the state of thermal distortion generated in the vicinity of the exhaust branch pipe This is due to the fact that it greatly depends on the exhaust temperature.
具体的には、本発明は、複数の気筒に対応してシリンダヘッドに形成された複数の排気ポートのそれぞれに接続された排気枝管を有し、各排気枝管の集合部より下流側の排気管に排気浄化触媒が配置された内燃機関の排気冷却システムであって、前記排気枝管又は前記排気ポートを冷却する冷却部と、前記冷却部による冷却箇所より下流側の前記排気枝管から該冷却部への熱移動を阻害するように構成された熱伝達阻害部であって、該熱伝達阻害部による熱移動の阻害能力は、前記内燃機関が所定の低負荷運転状態にあるときの、前記排気ポートから該排気枝管に向かって排出される排気温度が高い排気ポートほど、該排気ポートに対応する該阻害能力が大きくなるように設定された熱伝達阻害部と、を備える。なお、当該所定の低負荷運転状態とは、冷却部の冷却能力によって排気温度が低下し、排気浄化触媒の活性維持が困難となる程度に機関負荷が低い状態を意味し、例えば、内燃機関がアイドル運転を行うような負荷状態が例示できる。 Specifically, the present invention has an exhaust branch pipe connected to each of a plurality of exhaust ports formed in the cylinder head corresponding to a plurality of cylinders, and is located downstream of the collection portion of each exhaust branch pipe. An exhaust cooling system for an internal combustion engine in which an exhaust purification catalyst is disposed in an exhaust pipe, the cooling section cooling the exhaust branch pipe or the exhaust port, and the exhaust branch pipe downstream from the cooling point by the cooling section A heat transfer inhibiting unit configured to inhibit heat transfer to the cooling unit, wherein the heat transfer inhibiting ability by the heat transfer inhibiting unit is obtained when the internal combustion engine is in a predetermined low load operation state. And a heat transfer inhibiting portion set such that the higher the exhaust temperature discharged from the exhaust port toward the exhaust branch pipe is, the greater the inhibition capability corresponding to the exhaust port is. The predetermined low-load operation state means a state in which the engine load is low to such an extent that the exhaust temperature decreases due to the cooling capacity of the cooling unit and it becomes difficult to maintain the activity of the exhaust purification catalyst. A load state in which idle operation is performed can be exemplified.
そして、上記内燃機関の排気冷却システムでは、上記冷却部により排気枝管を流れる排気が冷却され、該冷却された排気が排気浄化触媒に流れ込むように構成される。ここで、冷却部の冷却能力は、該冷却部が設置されている箇所の冷却、および冷却部と排気枝管との間の熱移動を引き起こすものであることを踏まえ、内燃機関が所定の低負荷運転を行っている際の排気冷却効果を軽減するために、排気枝管から冷却部への熱伝達を阻害する熱伝達阻害部を配置するとともに、内燃機関が所定の低負荷運転状態にあるときの排気ポートから排出される排気温度に応じて、熱伝達阻害部による阻害能力が設定される。なお、その阻害の態様としては、熱伝達阻害部が存在しない場合と比べて、排気枝管から冷却部への熱移動が阻害される、すなわち鈍化されるように構成されれば様々な態様を採用することができる。例えば、熱伝達阻害部として断熱部材を採用し、当該断熱部材を冷却部と排気枝管との間に介在させてもよい。また、排気枝管において、その下流側から熱移動しにくくなるようにその形状や材質を調整してもよい。このように熱伝達阻害部が構成されることで、排気枝管から冷却部に流れ込む熱の移動が阻害され、特に、内燃機関が所定の低負荷運転状態にある場合には、熱伝達阻害部による排気枝管から冷却部への熱伝達阻害
が、効果的に排気温度の低下抑制を図ることになる。
In the exhaust cooling system of the internal combustion engine, the exhaust flowing through the exhaust branch pipe is cooled by the cooling unit, and the cooled exhaust flows into the exhaust purification catalyst. Here, the cooling capacity of the cooling unit causes the cooling of the place where the cooling unit is installed and the heat transfer between the cooling unit and the exhaust branch pipe. In order to reduce the exhaust cooling effect during load operation, a heat transfer inhibition unit that inhibits heat transfer from the exhaust branch pipe to the cooling unit is disposed, and the internal combustion engine is in a predetermined low load operation state Depending on the exhaust temperature discharged from the exhaust port at that time, the inhibition capability by the heat transfer inhibition unit is set. In addition, as a mode of the inhibition, various modes can be used as long as the heat transfer from the exhaust branch pipe to the cooling unit is inhibited, that is, compared with the case where there is no heat transfer inhibiting unit. Can be adopted. For example, a heat insulating member may be employed as the heat transfer inhibiting portion, and the heat insulating member may be interposed between the cooling portion and the exhaust branch pipe. Further, the shape and material of the exhaust branch pipe may be adjusted so that heat transfer from the downstream side is difficult. By configuring the heat transfer inhibiting portion in this way, the movement of heat flowing from the exhaust branch pipe into the cooling portion is inhibited, and in particular, when the internal combustion engine is in a predetermined low load operation state, the heat transfer inhibiting portion The heat transfer inhibition from the exhaust branch pipe to the cooling part due to the above effectively suppresses the exhaust temperature drop.
しかし、シリンダヘッドに形成される排気ポートの形状や配置は、気筒の配置や排気枝管の配置等に応じて様々であり、その結果、内燃機関が所定の低負荷運転状態にある場合の、複数の排気ポートから排出される排気温度は、必ずしも同一になるとは限らない。したがって、その排気が流れ込む排気枝管の温度にもばらつきが生じることになる。この結果、排気枝管と冷却部との間における温度差も、各排気ポートに応じて異なってくるため、排気枝管から冷却部への熱移動を決定付ける要素が、排気ポートごとに異なることになる。本願発明者は、この点に着目し、熱伝達阻害部の阻害能力が、内燃機関が所定の低負荷運転状態にあるときの排気ポートから排出される排気温度が高くなる排気ポートほど、該排気ポートに対応する阻害能力が高くなるように熱伝達阻害部を構成した。仮に、各排気ポートからの排気温度の相違を考慮せずに熱伝達部阻害部による阻害能力を設定すると、例えば、該阻害能力を一律に設定すると、熱伝達部阻害部による阻害能力に過不足が生じることになる。阻害能力が過度に大きくなると、冷却部への熱移動は阻害できるものの排気枝管と冷却部との間の温度差が大きくなり、排気枝管近傍での熱歪みが顕著となり得る。更には、内燃機関が高負荷運転になった場合に、冷却部本来の目的である排気浄化触媒の熱負荷軽減を十分に果たせなくなる。また、仮に阻害能力が不足すると、冷却部の冷却能力が相対的に強まり、低負荷運転時に排気温度の低下抑制を十分に図ることが困難となる。 However, the shape and arrangement of the exhaust port formed in the cylinder head varies depending on the arrangement of the cylinder, the arrangement of the exhaust branch pipes, etc., and as a result, when the internal combustion engine is in a predetermined low load operation state, The exhaust temperatures discharged from the plurality of exhaust ports are not always the same. Therefore, the temperature of the exhaust branch pipe into which the exhaust flows also varies. As a result, the temperature difference between the exhaust branch pipe and the cooling section also differs depending on each exhaust port, and therefore, the factors that determine the heat transfer from the exhaust branch pipe to the cooling section are different for each exhaust port. become. The inventor of the present application pays attention to this point, and the inhibition capability of the heat transfer inhibition unit is such that the exhaust port whose exhaust temperature is higher from the exhaust port when the internal combustion engine is in a predetermined low load operation state, The heat transfer inhibition part was configured so that the inhibition ability corresponding to the port was increased. If the inhibition ability by the heat transfer unit inhibition part is set without considering the difference in exhaust temperature from each exhaust port, for example, if the inhibition ability is set uniformly, the inhibition ability by the heat transfer part inhibition part is excessive or insufficient Will occur. If the inhibition capacity becomes excessively large, the heat transfer to the cooling section can be inhibited, but the temperature difference between the exhaust branch pipe and the cooling section becomes large, and the thermal distortion in the vicinity of the exhaust branch pipe can be significant. Furthermore, when the internal combustion engine is operated at a high load, the heat load of the exhaust purification catalyst, which is the original purpose of the cooling unit, cannot be sufficiently reduced. Further, if the inhibition capacity is insufficient, the cooling capacity of the cooling unit is relatively increased, and it becomes difficult to sufficiently suppress the exhaust temperature decrease during low load operation.
そこで、熱伝達阻害部による阻害能力を、内燃機関が所定の低負荷運転状態にあるときの排気ポートからの排気温度に応じて設定することで、各排気ポートに対応した好適な阻害能力により、排気枝管全体から冷却部への熱移動を好適に阻害するとともに、排気枝管全体で生じる熱歪みの影響を可及的に抑制することが可能となる。より具体的には、上記の通り、所定の低負荷運転状態における排気ポートからの排気温度が高くなる排気ポートほど、それに対応する阻害能力が大きくなるように該阻害能力を設定することで、排気枝管全体から冷却部への熱移動の抑制と排気枝管全体における熱歪みの抑制の均衡を図ることができる。 Therefore, by setting the inhibition capability by the heat transfer inhibition unit according to the exhaust temperature from the exhaust port when the internal combustion engine is in a predetermined low load operation state, by a suitable inhibition capability corresponding to each exhaust port, Heat transfer from the entire exhaust branch pipe to the cooling unit is preferably inhibited, and the influence of thermal distortion generated in the entire exhaust branch pipe can be suppressed as much as possible. More specifically, as described above, by setting the inhibition capability so that the exhaust port whose exhaust temperature from the exhaust port in a predetermined low-load operation state becomes higher, the inhibition capability corresponding to the exhaust port becomes larger, It is possible to achieve a balance between suppression of heat transfer from the entire branch pipe to the cooling section and suppression of thermal distortion in the entire exhaust branch pipe.
ここで、上記の内燃機関の排気冷却システムにおいて、前記複数の排気ポートは、相対的に曲率の小さい曲がり部を有する、又は直線形状を有する第一排気ポートと、相対的に曲率の大きい曲がり部を有する第二排気ポートを少なくとも含むように構成されてもよい。そして、前記所定の低負荷運転状態における前記第一排気ポートから排出される排気温度は、該所定の低負荷運転状態における前記第二排気ポートから排出される排気温度より高く、且つ、前記熱伝達阻害部は、該熱伝達阻害部による該第一排気ポートに対応する阻害能力が、該熱伝達阻害部による該第二排気ポートに対応する阻害能力より大きくなるように構成される。 Here, in the exhaust cooling system for an internal combustion engine, the plurality of exhaust ports have a curved portion having a relatively small curvature or a first exhaust port having a linear shape, and a curved portion having a relatively large curvature. It may be comprised so that at least the 2nd exhaust port which has these may be included. The exhaust temperature discharged from the first exhaust port in the predetermined low load operation state is higher than the exhaust temperature discharged from the second exhaust port in the predetermined low load operation state, and the heat transfer The inhibiting part is configured such that the inhibiting ability corresponding to the first exhaust port by the heat transfer inhibiting part is larger than the inhibiting ability corresponding to the second exhaust port by the heat transfer inhibiting part.
本願発明者は、排気ポートの形状に起因した排気冷却能力に着目した。排気ポートが排気の流れの向きを変更する曲がり部を有する場合、その曲がり部の曲率が大きいほど、排気ポートが高温化しやすいことに着目した。そして、このように排気ポートが高温化することは、排気からより多くの熱を奪うことになるため、排気ポートからの排出排気を冷却する能力が大きいことを意味する。そして、上記のように、第一排気ポートと第二排気ポートを少なくとも有する場合、第二排気ポートの方が第一排気ポートよりも相対的に大きな曲率の曲がり部を有するため、第二排気ポートから排出される排気がより多く冷却され、第一排気ポートから排出される排気温度の方が高くなる。この結果、第一排気ポートに接続される排気枝管の方が、第二排気ポートに接続される排気枝管よりも高温化しやすくなる。そこで、第一排気枝管ポートに対応する阻害能力を、第二排気ポートに対応する阻害能力より大きく設定することで、排気枝管全体から冷却部への熱移動の抑制と排気枝管全体における熱歪みの抑制の均衡を図ることができる。 The inventor of the present application paid attention to the exhaust cooling ability due to the shape of the exhaust port. When the exhaust port has a bent portion that changes the direction of the flow of exhaust gas, attention was paid to the fact that the higher the curvature of the bent portion, the higher the temperature of the exhaust port. And since the temperature of the exhaust port becomes higher in this way, it means that more heat is taken from the exhaust, and thus the ability to cool the exhaust exhaust from the exhaust port is great. As described above, when the first exhaust port and the second exhaust port are at least provided, the second exhaust port has a bent portion having a relatively larger curvature than the first exhaust port. The exhaust gas discharged from the exhaust gas is cooled more, and the exhaust gas temperature discharged from the first exhaust port becomes higher. As a result, the temperature of the exhaust branch pipe connected to the first exhaust port is higher than that of the exhaust branch pipe connected to the second exhaust port. Therefore, by setting the inhibition capacity corresponding to the first exhaust branch pipe port larger than the inhibition capacity corresponding to the second exhaust port, it is possible to suppress heat transfer from the entire exhaust branch pipe to the cooling section and A balance of thermal strain suppression can be achieved.
また、上記の内燃機関の排気冷却システムにおいて、前記第二排気ポートは、前記排気枝管との接続部位において、前記相対的に曲率の大きい曲がり部とは別の接続部位曲がり部を有し、該接続部位曲がり部は、曲がり半径が相対的に小さい内側曲がり部と曲がり半径が相対的に大きい外側曲がり部を有してもよい。この場合、前記所定の低負荷運転状態における前記内側曲がり部の温度は、該所定の低負荷運転状態における前記外側曲がり部の温度より高く、そして、前記熱伝達阻害部による前記第二排気ポートに対応する阻害能力は、前記内側曲がり部と前記外側曲がり部のそれぞれに対応して設定され、且つ、該外側曲がり部に対応する阻害能力は、該内側曲がり部に対応する阻害能力より大きく設定される。 Further, in the exhaust cooling system of the internal combustion engine, the second exhaust port has a connection portion bending portion different from the bending portion having a relatively large curvature at the connection portion with the exhaust branch pipe. The connection part bend part may have an inner bend part with a relatively small bend radius and an outer bend part with a relatively large bend radius. In this case, the temperature of the inner bent portion in the predetermined low-load operation state is higher than the temperature of the outer bent portion in the predetermined low-load operation state, and the second exhaust port by the heat transfer inhibition portion The corresponding inhibition ability is set corresponding to each of the inner bending portion and the outer bending portion, and the inhibition ability corresponding to the outer bending portion is set larger than the inhibition ability corresponding to the inner bending portion. The
第二排気ポートは、上記の通り、その冷却能力により排出される排気温度が、第一排気ポートからの排気よりも低い。しかし、第二排気ポートだけに着目すると、第二排気ポートを排気枝管との接続部位近傍に内側曲がり部と外側曲がり部を有している場合には、上記の排気ポート形状に起因する冷却能力と同様に、内側曲がり部が外側曲がり部より高温化しやすく、したがって、内側曲がり部の近傍を通って排気枝管に流れ込む排気温度は、その内側曲がり部により多くの熱を奪われるため、外側曲がり部の近傍を通って排気枝管に流れ込む排気温度よりも低くなる。そこで、この点を踏まえ、第二排気ポートに関し外側曲がり部に対応する阻害能力を、内側曲がり部に対応する阻害能力より大きく設定することで、排気枝管全体から冷却部への熱移動の抑制と排気枝管全体における熱歪みの抑制の均衡をより効果的に図ることができる。なお、この場合、前記外側曲がり部に対応する阻害能力は、前記第一排気ポートに対応する阻害能力より低く設定されるのが好ましい。 As described above, the exhaust temperature discharged from the second exhaust port due to its cooling capacity is lower than the exhaust from the first exhaust port. However, when focusing only on the second exhaust port, if the second exhaust port has an inner bent portion and an outer bent portion in the vicinity of the connection portion with the exhaust branch pipe, the cooling caused by the exhaust port shape described above. Like the capacity, the inner bend is more likely to be hotter than the outer bend, so the exhaust temperature that flows into the exhaust branch through the vicinity of the inner bend is deprived of more heat by the inner bend. It becomes lower than the exhaust temperature which flows into the exhaust branch pipe through the vicinity of the bent portion. Therefore, based on this point, by setting the inhibition capacity corresponding to the outer bent portion with respect to the second exhaust port larger than the inhibition capacity corresponding to the inner bent portion, the heat transfer from the entire exhaust branch pipe to the cooling portion is suppressed. And the balance of suppression of thermal distortion in the entire exhaust branch pipe can be achieved more effectively. In this case, it is preferable that the inhibition capability corresponding to the outer bent portion is set lower than the inhibition capability corresponding to the first exhaust port.
また、上記の内燃機関の排気冷却システムにおいて、前記複数の気筒は、吸気通路から供給される吸気量が異なるように構成された第一気筒と第二気筒であって、前記所定の低負荷運転状態において、気筒内の空燃比が相対的にリーン空燃比になる第一気筒と、気筒内の空燃比が相対的にリッチ空燃比になる第二気筒とを少なくとも含むように構成されてもよい。そして、前記所定の低負荷運転状態における、前記第一気筒に対応する第一排気ポートから排出される排気温度は、該所定の低負荷運転状態における前記第二気筒に対応する第二排気ポートから排出される排気温度より高く、且つ、前記熱伝達阻害部は、該熱伝達阻害部による該第一排気ポートに対応する阻害能力が、該熱伝達阻害部による該第二排気ポートに対応する阻害能力より大きくなるように構成される。 In the exhaust cooling system for an internal combustion engine, the plurality of cylinders may be a first cylinder and a second cylinder configured to have different intake air amounts supplied from an intake passage, and the predetermined low-load operation may be performed. In the state, it may be configured to include at least a first cylinder in which the air-fuel ratio in the cylinder is relatively lean and a second cylinder in which the air-fuel ratio in the cylinder is relatively rich. . The exhaust temperature discharged from the first exhaust port corresponding to the first cylinder in the predetermined low load operation state is from the second exhaust port corresponding to the second cylinder in the predetermined low load operation state. It is higher than the exhaust temperature to be discharged, and the heat transfer inhibition unit has an inhibition capability corresponding to the first exhaust port by the heat transfer inhibition unit, and the inhibition capability corresponding to the second exhaust port by the heat transfer inhibition unit. Configured to be greater than ability.
本願発明者は、排気ポートから排出される排気温度のばらつきに関し、吸気通路から気筒に供給される吸気量のばらつきに着目した。内燃機関の構成や配置によって、吸気通路から複数の気筒に吸気が供給される場合に、吸気が流れ込みやすい気筒と、それに比べて流れ込みにくい気筒が存在する場合がある。そのため、内燃機関の構造上の理由により、気筒に形成される混合気の空燃比に、ばらつきが生じ得る。そして、混合気空燃比が相対的にリッチになると、含まれる燃料の気化潜熱の影響を大きく受けるため、その燃焼後の排気温度が相対的にリーン空燃比の場合と比べて低くなる傾向がある。このように内燃機関の構造上の理由により、排気ポートから排出される排気温度にばらつきが生じ得る場合には、上記のように排気温度が高くなる排気ポートに対応する阻害能力を大きくすることで、排気枝管全体から冷却部への熱移動の抑制と排気枝管全体における熱歪みの抑制の均衡を図ることができる。 The inventor of the present application focused on the variation in the intake air amount supplied from the intake passage to the cylinder with respect to the variation in the exhaust temperature discharged from the exhaust port. Depending on the configuration and arrangement of the internal combustion engine, when intake air is supplied to a plurality of cylinders from the intake passage, there may be a cylinder in which the intake air easily flows and a cylinder in which the intake air is less likely to flow. For this reason, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the cylinder may vary due to the structural reasons of the internal combustion engine. When the air-fuel ratio becomes relatively rich, it is greatly affected by the latent heat of vaporization of the contained fuel, so that the exhaust temperature after combustion tends to be lower than that when the air-fuel ratio is relatively lean. . When the exhaust temperature discharged from the exhaust port may vary due to the structural reasons of the internal combustion engine as described above, by increasing the inhibition capability corresponding to the exhaust port where the exhaust temperature becomes high as described above. Thus, it is possible to achieve a balance between suppression of heat transfer from the entire exhaust branch pipe to the cooling unit and suppression of thermal distortion in the entire exhaust branch pipe.
ここで、上記の内燃機関の冷却システムにおいて、前記冷却部は、前記排気枝管の一部を冷却する冷却アダプタであって、該冷却アダプタには、前記集合部の上流側に位置する該排気枝管の他部が接続され、前記熱伝達阻害部は、前記排気枝管の他部が接続される側の前記冷却アダプタの端面、該冷却アダプタに対して接続される側の該排気枝管の他部のフランジ、該冷却アダプタの端面と該フランジとの間に配置されるガスケット、該排気枝
管の他部において該フランジから該集合部までの所定部位のうち少なくとも何れかに形成されてもよい。
Here, in the cooling system for an internal combustion engine, the cooling unit is a cooling adapter that cools a part of the exhaust branch pipe, and the cooling adapter includes the exhaust gas located upstream of the collecting unit. The other part of the branch pipe is connected, and the heat transfer inhibiting part is an end face of the cooling adapter on the side to which the other part of the exhaust branch pipe is connected, and the exhaust branch pipe on the side connected to the cooling adapter. The flange of the other part, the gasket disposed between the end face of the cooling adapter and the flange, and the other part of the exhaust branch pipe are formed in at least one of predetermined portions from the flange to the gathering part. Also good.
このように冷却アダプタによって排気枝管が冷却される場合、冷却部がシリンダヘッドの外部に配置されることになる。そこで、排気から排気枝管に伝熱し、そこから冷却部に逃げる熱の移動を効果的に阻害するために、上記の箇所に熱伝達阻害部が形成されるのが好ましい。なお、上記フランジ、ガスケットに熱伝達阻害部が形成される場合、フランジ、ガスケットの全体を、熱移動を阻害するように構成しても構わない。また、熱伝達阻害部が形成される上記所定部位は、排気枝管において局所的に高温化しやすい部位であってもよい。 When the exhaust branch pipe is cooled by the cooling adapter in this way, the cooling unit is disposed outside the cylinder head. Therefore, in order to effectively inhibit the transfer of heat from the exhaust to the exhaust branch pipe and escape from there to the cooling section, it is preferable that the heat transfer inhibiting section is formed at the above location. In addition, when a heat transfer inhibition part is formed in the flange and gasket, the entire flange and gasket may be configured to inhibit heat transfer. Further, the predetermined portion where the heat transfer inhibiting portion is formed may be a portion where the temperature is easily increased locally in the exhaust branch pipe.
また、別法として、上記の内燃機関の冷却システムにおいて、前記冷却部は、前記排気ポートを冷却する冷却装置であって、前記熱伝達阻害部は、前記排気枝管が接続される前記シリンダヘッドの接続部位、該シリンダヘッドに対して接続される側の前記排気枝管のフランジ、該接続部位と該フランジとの間に配置されるガスケット、該排気枝管において該フランジから前記集合部までの所定部位のうち少なくとも何れかに形成されてもよい。これにより、排気枝管から冷却部への効果的な熱移動の阻害が実現される。 Alternatively, in the internal combustion engine cooling system, the cooling unit is a cooling device that cools the exhaust port, and the heat transfer inhibiting unit is the cylinder head to which the exhaust branch pipe is connected. A connecting portion of the exhaust branch pipe on the side connected to the cylinder head, a gasket disposed between the connecting portion and the flange, and from the flange to the collecting portion in the exhaust branch pipe You may form in at least any one of predetermined parts. Thereby, the inhibition of the effective heat transfer from the exhaust branch pipe to the cooling unit is realized.
本発明によれば、排気冷却用構成を有する内燃機関の排気冷却システムにおいて、内燃機関の運転状態が低負荷領域に属し内燃機関から排出された時点での排気温度が比較的低い場合に、好適な排気温度の低下抑制を実現することが可能となる。 According to the present invention, in an exhaust cooling system for an internal combustion engine having a configuration for exhaust cooling, it is preferable when the operating state of the internal combustion engine belongs to a low load region and the exhaust temperature at the time of exhaust from the internal combustion engine is relatively low. Therefore, it is possible to realize a reduction in the exhaust temperature.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
本発明に係る内燃機関の排気冷却システムの実施例について、本願明細書に添付された図に基づいて説明する。図1は、本実施例に係る内燃機関の排気冷却システムの概略構成、および当該システムを備える内燃機関1の概略構成を示す図である。内燃機関1は、4つの気筒2を有する火花点火式の内燃機関(ガソリンエンジン)であるが、なお、4つの気筒2について、図2に示すように、各気筒を区別して表示する場合には、気筒の参照番号2の後に続けて区別のための番号(#1〜#4)を記載することとする。図1においては、4つの気筒のうち一つの気筒のみ(例えば、気筒2#2)が図示されているとともに、図示されていない気筒(例えば、気筒2#1)に対応して設けられる冷却アダプタ10や排気枝管9が併記されている。また、図2には、その内燃機関1のシリンダヘッド1aに形成された排気ポートの構成を示すとともに、図3には、冷却アダプタ10と、それに接続される排気枝管(後述する下流側排気枝管9b)との間に配置される断熱ガスケット11の構成を示す。
Embodiments of an exhaust cooling system for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings attached to this specification. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an exhaust cooling system for an internal combustion engine according to the present embodiment, and a schematic configuration of an
内燃機関1の各気筒2には、点火プラグ3が取り付けられ、シリンダヘッド1a内に吸気ポート4と排気ポート5を備えている。吸気ポート4は、内燃機関1の気筒2内へ空気や燃料を導く通路であり、吸気バルブ6によって開閉される。吸気ポート4は、図示しない吸気通路と接続され、大気中から新気(空気)が取り込まれる。そして、この吸気ポート4中に燃料噴射が行えるように、燃料噴射弁8が取り付けられている。排気ポート5は、気筒2内で燃焼されたガス(既燃ガス)を気筒2内から排出するための通路であり、排気バルブ7によって開閉される。この排気ポート5についても、図2に示すように、各気筒に対応して各排気ポートを区別して表示する場合には、排気ポートの参照番号5の後に続けて区別のための番号(#1〜#4)を記載することとする。各気筒2に対応する排気ポート5には、それぞれ排気枝管9が接続される。排気枝管9は、後述するように上流側排気枝管9aと下流側排気枝管9bで形成される。なお、上流側排気枝管9a又は下流側排気枝管9bを各気筒に対応して区別して表示する場合には、各排気枝管の参照番号9a又は9bの後に続けて区別のための番号(#1〜#4)を記載する。そして、4つの気筒に対応する4つの下流側排気枝管9b#1〜9b#4は、図1に示すように集合部9eで合流し、その下流で排気管12に接続されている。この排気管12には、排気浄化を行うための排気浄化触媒20が設けられており、排気浄化触媒20として、たとえば酸化触媒、三元触媒、吸蔵還元型NOx触媒、選択還元型NOx触媒などを挙げることができる。
A
ここで、図1に示すように、内燃機関1には、排気枝管9を流れる排気を冷却するための冷却アダプタ10が各排気枝管に設けられている。具体的には、冷却アダプタ10は、その内部に冷却水が循環する冷却水路10aを有しており、且つ、冷却アダプタ10の冷却面が、排気ポート5の直下流の排気枝管9の一部である上流側排気枝管9aの外周を覆うように配置されている。冷却アダプタ10の冷却水路10aは、図示しない内燃機関1の冷却水路と接続され共通する循環ポンプによって冷却水が循環されるように構成されていてもよく、また、内燃機関1の冷却水路とは独立して冷却水を循環するように構成されていてもよい。この上流側排気枝管9aは、いわば冷却アダプタ10によって直接に冷却される箇所となる。
Here, as shown in FIG. 1, in the
さらに、上流側排気枝管9aの下流側には、集合部9eまでの排気枝管としての排気通路を形成する下流側排気枝管9bが設けられている。そして、下流側排気枝管9bには、上流側排気枝管9a側に接続フランジ9cが設けられ、接続フランジ9cと上流側排気枝管9aとの間に断熱ガスケット11を挟んだ状態で、下流側排気枝管9bと上流側排気枝管9aは接続される。なお、4つの下流側排気枝管9b#1〜9b#4に対して接続フランジ9cは一体として形成され、そのフランジ上に設けられた貫通孔と、上流側排気枝管9a側に設けられたネジ穴13を利用して、接続フランジ9cと上流側排気枝管9aとの
接続が行われる。具体的には、ネジ穴13に取り付けられたスタッドボルトが上記貫通孔に通されて、ナットで固定されることで両者は接続される。なお、上記断熱ガスケット11が、本発明に係る熱伝達阻害部に相当するが、その詳細については後述する。
Further, downstream of the upstream
このように上流側排気枝管9aを流れる排気を冷却する冷却アダプタ10が備えられる内燃機関1では、内燃機関1から排出される排気温度を低下させることで、排気系に設置される部品等に掛かる熱負荷を軽減させて、部品寿命の長期化等を図ることができる。特に、排気浄化触媒20に流れ込む排気温度の高温化を抑制することで、排気浄化触媒に含まれる貴金属の量を減量することも可能となる。なお、代替技術として排気中に含まれる燃料量を増量させて、その気化潜熱で排気温度を低下させることも可能であるが、燃費の悪化や燃料増量に起因するエミッションの悪化(例えば、一酸化炭素濃度の増加)が生じやすくなる。そのため、冷却アダプタ10による排気冷却は、内燃機関1の排気浄化特性を向上する点からも有用である。
Thus, in the
一方で、内燃機関1から排出される排気温度が比較的低い場合、すなわち内燃機関1が低負荷運転を行っている場合(例えば、排気のエンタルピーが10〜20kWより低い場合やアイドル運転を行っている場合等)に、冷却アダプタ10による排気冷却が行われると、排気浄化触媒20に流れ込む排気温度が過度に低くなり、その結果、排気浄化触媒20による排気浄化効率が著しく低下する可能性がある。そこで、本願発明では、冷却アダプタ10によって直接冷却される上流側排気枝管9aに対して接続され、排気浄化触媒20に流れ込む排気が流れる下流側排気枝管9bからその冷却アダプタ10への熱移動を考慮して、内燃機関1が低負荷運転されている場合に排気温度低下を抑制するための排気冷却システムを構築した。
On the other hand, when the exhaust gas temperature discharged from the
ここで、図4の上段(a)は、冷却アダプタ10が設けられていない場合の、排気ポート5を有するシリンダヘッド1aと排気枝管9の通路壁との間で行われる熱移動を概略的に示した図である。この場合、シリンダヘッド1aには、気筒2内での燃焼により発生する熱が放熱Q1として移動してくるとともに、シリンダヘッド1aが有する熱が、放熱Q3として大気(周囲雰囲気)に移動する。また、排気枝管9においては、排気枝管9を流れる排気が有する熱が放熱Q2として、排気から排気枝管9へと移動してくるとともに、排気枝管9が有する熱が、放熱Q4として大気に移動する。内燃機関1が低負荷運転している場合は、内燃機関1の機関温度の上昇は十分ではなく、一方で、排気枝管9は燃焼後の排気に晒されるため、排気枝管9の温度がシリンダヘッド1aの温度より高くなる傾向がある。そのため、排気枝管9からシリンダヘッド1aに、伝熱Q5として熱が移動する。
Here, the upper part (a) of FIG. 4 schematically shows the heat transfer performed between the
次に、冷却アダプタ10が設けられている場合の熱移動について、図4の下段(b)に基づいて説明する。なお、模式的な図示である図3においては、冷却アダプタ10によって直接冷却される上流側排気枝管9aは、冷却アダプタ10と一体とみなすことができる。したがって、熱移動を説明する図4(b)では、冷却アダプタ10側の排気枝管壁の隣に下流側排気枝管9b側の排気枝管壁が配置されている。ここで、シリンダヘッド1aにおける熱移動は、上記図4(a)に基づいて説明した通りであり、図4(b)中の放熱Q11は、図4(a)中の放熱Q1に相当し、図4(b)中の放熱Q13は、図4(a)中の放熱Q3に相当する。また、冷却アダプタ10においても、上流側排気枝管9aを流れる排気から、放熱Q16として熱が移動する。この熱移動が、冷却アダプタ10による直接的な排気冷却となる。
Next, heat transfer in the case where the cooling
また、同じように、下流側排気枝管9bにおいては、下流側排気枝管9bを流れる排気が有する熱が放熱Q12として、排気から下流側排気枝管9bへと移動してくるとともに、下流側排気枝管9bが有する熱が、放熱Q14として大気に移動することになる。ここ
で、冷却アダプタ10が存在すると、その冷却能力により下流側排気枝管9bから冷却アダプタ10への伝熱Q15が生じる。ここで、冷却アダプタ10は水冷式であるためその冷却能力は比較的大きい。そのため、冷却アダプタ10から下流側排気枝管9bにわたる排気通路壁での温度勾配が大きくなり、その結果、伝熱Q15の熱量は、図4(a)に示した伝熱Q5の熱量と比べて非常に大きくなる。この結果、下流側排気枝管9bでの放熱が促進されることになり、上記放熱Q12およびQ14の熱量も、図4(a)に示した放熱Q2、Q4の熱量と比べて大きくなる傾向がある。このように、冷却アダプタ10が存在することで、伝熱Q15を基点として、排気枝管9で生じる熱移動が排気温度の低下を促進させ得ることが理解できる。この排気温度の低下影響は、特に、排気浄化触媒20の浄化能力の観点に立てば、内燃機関1が低負荷運転を行っている場合に顕著となりやすい。
Similarly, in the downstream
このように冷却アダプタ10を設けることで排気系部品の長寿命化や内燃機関1の排気浄化特性の向上が図られる一方で、内燃機関1の低負荷運転時における排気温度の低下が懸念される。そこで、本願発明では、図4(b)に示した冷却アダプタ10に起因する熱移動の基点となる伝熱Q15に注目して、効果的な排気温度の低下抑制が図られる。具体的には、図1に示すように、伝熱Q15を阻害するために、下流側排気枝管9bの接続フランジ9cと冷却アダプタ10との間に、ガスケットとしての機能を有し、上流側排気枝管9aおよび下流側排気枝管9bの材料であるSUSよりも断熱能力を有する、すなわち熱貫流率が低い材料で形成された断熱ガスケット11が設けられている。
By providing the cooling
ここで、断熱ガスケット11が下流側排気枝管9bの通路壁面温度に及ぼす影響について、図5に基づいて詳細に説明する。図5は、図1に示す内燃機関1において上流側排気枝管9aと下流側排気枝管9bとの間に断熱ガスケット11が配置されたときの、断熱ガスケット11の熱貫流率と下流側排気枝管9bの通路壁面温度との相関を表している。なお、図中線L1で示される相関は、下流側排気枝管9bがシュラウドで覆われている場合の相関であり、線L2で示される相関は、下流側排気枝管9bがシュラウドで覆われていない場合の相関である。ここで、熱貫流率は、断熱ガスケット11を構成する一又は複数の材料の熱伝導率をその厚みで除した、材料毎の熱抵抗値(R1、・・・、Rn)から、下記の式1に従って算出される。熱貫流率の値が小さいほど、断熱性が高いことを意味する。
熱貫流率 = 1/Σ(R1+・・・+Rn) ・・・(式1)
Here, the influence of the heat insulating gasket 11 on the passage wall surface temperature of the downstream side
Thermal conductivity = 1 / Σ (R1 + ... + Rn) (Formula 1)
断熱ガスケット11の断熱性が高くなると、線L1、L2で示すように下流側排気枝管9bの壁面温度は上昇する。このことは、下流側排気枝管9bの通路壁から上流側排気枝管9aの壁へ伝わる熱移動(伝熱Q15)が断熱ガスケット11によって阻害されることで、下流側排気枝管9bの壁に多くの熱が滞留することを意味する。ここで、下流側排気枝管9bに多くの熱が滞留すると、特に、その端部に位置する接続フランジ9cは高温化しやすく、熱応力の増加や熱歪みの発生が懸念される。更には、内燃機関1に備えられる4つの排気枝管9には、それぞれに対応する排気ポート5を経由して排気が流れこむことになるが、排気ポート5による排気冷却能力が各ポートに応じて異なるため、すなわち各排気ポート5による熱の奪われ方が異なるため、排気ポート5から排出される排気温度も必ずしも同一になるとは限らない。そのため、内燃機関1が低負荷運転を行っている状態において、排気ポート5からの排気が流れ込むことになる各排気枝管9の壁面温度は、排気ポート5の冷却能力に応じて異なり、仮に、接続フランジ9cと冷却部10との間に配置される断熱ガスケット11の断熱性を一様に所定の熱貫流率となるように設定すると、その断熱性に過不足が生じることになる。
When the heat insulating property of the heat insulating gasket 11 increases, the wall surface temperature of the downstream side
例えば、断熱ガスケット11の断熱性が一様に過度に大きくなってしまうと、冷却アダプタ10への伝熱Q15を十分に阻害することはできるものの、接続フランジ9cが高温
化し、熱応力等の問題が顕在化する。また、内燃機関が高負荷運転状態となると、本来的に必要とされる排気冷却能力が確保できず、排気浄化触媒20の熱負荷の軽減が図りにくくなる。一方で、断熱ガスケット11の断熱性が一様に低くなってしまうと、排気温度の低下抑制を十分に図ることが困難となる。そこで、本願発明に係る内燃機関1の排気冷却システムでは、内燃機関1が低負荷運転状態にあるときの、排気ポート5#1〜5#4のそれぞれの排気冷却能力を考慮し、各排気ポートから排出される排気温度に応じて、各下流側排気枝管9b#1〜9b#4と冷却アダプタ10との間に配置される断熱ガスケット11の断熱性を部分的に異なるように設定する。
For example, if the heat insulating property of the heat insulating gasket 11 is uniformly excessively increased, the heat transfer Q15 to the cooling
ここで、本願発明者は、排気ポート5の排気冷却能力を検討するにあたり、排気弁7が配置される部位から排気枝管9が接続される部位までの間に排気ポート5が曲がっている場合、その曲がり部の曲率が大きくなるほどヘッド内の通路壁(以下、「ヘッド壁」とも言う)の温度が、排気の熱により高温化しやすいことに本願発明者は着目した。排気ポート5を形成するヘッド壁の温度が排気熱により高くなることは、そこで排気熱が奪われることになるため、当該排気に対する冷却能力が高いことを意味する。そこで、以下に排気ポート5の曲がり部5dの温度と曲がり部5dの曲率について、図6および図7に基づいて説明する。なお、曲がり部の入口と出口とにおける排気ポートの延在方向のズレが、曲がり部の曲がり角として定義される。図6においては、曲がり部の曲がり角が大きくなるほど、その曲率が大きくなるように構成されている。
Here, when examining the exhaust cooling capacity of the
図6には、それぞれ30度、60度、90度の曲がり角を有する曲がり部5dを有し、排気の流れに対する断面積が同一の排気ポート5の一部分が記載されるとともに、内燃機関1が低負荷運転しているときの所定エンタルピーの排気が流れている場合の、排気流速の様子が示されている。具体的には、曲がり部5dは、図に向かって左側が、曲がり半径が小さい内側曲がり部であり、図に向かって右側が、曲がり半径が大きい外側曲がり部である。そして、曲がり部5dにおいては、排気流速が濃淡表示され、且つ排気流速が高くなるほど濃く表示されている。
FIG. 6 shows a part of the
図6を見て理解できるように、内側曲がり部に隣接する領域に、排気流速が相対的に高くなる領域が形成され、当該領域は、曲がり角が大きくなるに従い大きくなっていく。その結果、曲がり部5dの下流側では、排気流速が相対的に低くなる領域R1と、相対的に高くなる領域R2が形成される。そして、この排気流速が相対的に低くなる領域R1は、曲がり部5dの曲がり角が大きくなるほど拡大していき、曲がり角が90度になると排気流れの剥離が生じ、図6(c)で斜線で示される領域R1では、逆流が生まれることになる。
As can be understood from FIG. 6, a region where the exhaust flow velocity is relatively high is formed in a region adjacent to the inner bend, and the region becomes larger as the bend angle increases. As a result, a region R1 where the exhaust flow velocity is relatively low and a region R2 where the exhaust flow velocity is relatively high are formed on the downstream side of the
そして、曲がり部5dの曲がり角が大きくなるほど、内側曲がり部の内壁面に当たる排気の垂直成分が大きくなり、また、図6に示すように内側曲がり部の内壁面近傍に高速の排気流れが形成される。そのため、内側曲がり部が特に高温化しやすくなる。また、上記の通り、曲がり角が大きくなり排気流れの剥離が生じると、内側曲がり部の出口で排気の流れに乱れが生じ、その上流側の内側曲がり部の高温化を招く要因となっているとも考えられる。そこで、図7に、曲がり角が30度の曲がり部5dのヘッド壁における熱分布、および曲がり角が90度の曲がり部5dのヘッド壁における熱分布を示す。なお、両図における熱分布は、高温であるほど濃く記載される。図7からも理解できるように、曲がり部5dの曲がり角が小さい場合には、内側曲がり部と外側曲がり部では、ヘッド壁面の温度差はそれほど大きくないが、曲がり部5dの曲がり角が大きくなると、内側曲がり部のヘッド壁面の温度が、外側曲がり部のヘッド壁面の温度よりも高くなる傾向がある。
As the bending angle of the
このように排気ポート5の曲がり部5dの曲率又は曲がり角が大きくなると、内側曲がり部のヘッド壁面温度の高温化が顕著となる。このことは、排気ポート5の曲がり部5d
の形状に応じて、排気ポート5による排気冷却能力が変動することを意味する。本実施例における内燃機関1では、図2に示すように4つの気筒2#1〜2#4が直列に配置されており、各気筒に対応する排気ポート5#1〜5#4の出口(排気枝管9に接続される側の開口部)が、気筒2の並びの概ね中央の部位に集まるように各排気ポート5が形成される。そのため、列の外側に位置する気筒2#1、2#4に対応する排気ポート5#1、5#4は、列の内側に位置する気筒2#2、2#3に対応する排気ポート5#2、5#3と比べて、曲がり部の曲率が大きくなるように形成されている。
As described above, when the curvature or the bending angle of the
This means that the exhaust cooling capacity of the
この結果、排気ポート5#1、5#4による排気冷却能力は、排気ポート5#2、5#3による排気冷却能力より大きくなる。実質的に図2に示す形状と同一の排気ポートを有する内燃機関において、低負荷運転が行われている場合の、各気筒に対応する排気ポートの冷却能力(排気冷却代)を、2つの形状パターンにおいて排気ポート毎に比較したグラフを図8に示す。当該排気冷却代は、排気ポート5への入ガス温度と排気ポートからの出ガス温度の差として定義される。実際の排気ポートの形状や大きさによって排気冷却代の値は変動するが、相対的に曲率の大きい曲がり部を有する排気ポート5#1、5#4による排気冷却能力が、相対的に曲率の小さい曲がり部を有する排気ポート5#2、5#3による排気冷却能力より大きくなる傾向を理解することができる。
As a result, the exhaust cooling capacity by the
そして、排気ポート5による排気冷却能力が大きくなることで、排気ポート5に接続される排気枝管9に流れ込む排気温度が低下し、冷却アダプタ10と下流側排気枝管9bとの温度差は小さくなる。一方で、排気ポート5による排気冷却能力が小さくなることで、排気ポート5に接続される排気枝管9に比較的温度維持された排気が流れ込むため、排気枝管9の温度上昇を招き、冷却アダプタ10と下流側排気枝管9bとの温度差が大きくなる。そこで、このような排気ポート5の排気冷却能力の相違に起因する、下流側排気枝管9bから冷却アダプタ10への熱移動条件の変動を考慮し、断熱ガスケット11の断熱性が設定される。
The exhaust cooling capacity of the
ここで、図9の上段(a)に、内燃機関1が低負荷運転を行っているときの、断熱ガスケット11の熱貫流率と下流側排気枝管9b#1への入りガス温度との相関(線L3で示される相関)と、断熱ガスケット11の熱貫流率と下流側排気枝管9b#1の壁面温度との相関(線L4で示される相関)を示す。更に、図9の下段(b)には、内燃機関1が低負荷運転を行っているときの、断熱ガスケット11の熱貫流率と下流側排気枝管9b#2への入りガス温度との相関(線L5で示される相関)と、断熱ガスケット11の熱貫流率と下流側排気枝管9b#2の壁面温度との相関(線L6で示される相関)を示す。また、図10には、内燃機関1が高負荷運転を行っているときの、断熱ガスケット11の熱貫流率と下流側排気枝管9bの壁面温度との相関(線L7で示される相関)と、断熱ガスケット11の熱貫流率と冷却アダプタ10によって冷却されている上流側排気枝管9a#1の壁面温度との相関(線L8で示される相関)を示す。なお、下流側排気枝管9b#1、9b#2への入りガス温度は、冷却アダプタ10を経由してはいるものの、対応する排気ポート5#1、5#2から排出された排気温度を反映するものと考えられる。
Here, in the upper part (a) of FIG. 9, when the
図9に示すように、断熱ガスケット11の断熱性を適宜変えても、下流側排気枝管9b#2への入りガス温度が、下流側排気枝管9b#1への入りガス温度より約10度程度高いのは、上述したように排気ポート5#2による排気冷却能力が排気ポート5#1による排気冷却能力より低いことに起因するものと考えられる。また、下流側排気枝管9b#1と下流側排気枝管9b#2の壁面温度を比べても、同じように、下流側排気枝管9b#2の壁面温度の方が下流側排気枝管9b#1の壁面温度より高い。ここで、冷却アダプタ10と下流側排気枝管9bの壁面温度との差が大きくなるほど伝熱Q15が大きくなることを考慮して、低負荷運転時に排出される排気温度が高くなる排気ポート5#2、換言すれば、排気冷却能力が相対的に小さい排気ポート5#2に対応した断熱ガスケット11の所
定部位の断熱性を、排気冷却能力が相対的に大きい排気ポート5#1に対応した断熱ガスケット11の所定部位の断熱性より高くなるように設定する。この結果、低負荷運転時に排出する排気温度が相対的に低い排気ポート5#1に対しては、断熱ガスケット11の断熱性が相対的に低くなるが、そこでは伝熱Q15を増大せしめる上記温度差は小さいため、このような断熱性の設定を行っても排気温度の低下抑制への影響は軽減できる。
As shown in FIG. 9, even if the heat insulating property of the heat insulating gasket 11 is changed as appropriate, the temperature of the gas entering the
また、内燃機関1が高負荷運転を行っているときは、図10に示すように、断熱ガスケット11の断熱性にかかわらず冷却アダプタ10側の上流側排気枝管9aの壁面温度は概ね一定であるものの、下流側排気枝管9bの壁面温度は、断熱ガスケット11の断熱性が大きくなるとともに増大していく。ここで、上記の通り、排気ポート5#1に対応した断熱ガスケット11の所定部位の断熱性が相対的に低くなるように設定されているため、接続フランジ9c側に溜まった熱を冷却アダプタ10側に逃がすことになり、高負荷運転時での下流側排気枝管9b#1の壁面温度を低下させ、接続フランジ9cでの熱応力等の問題も同時に軽減することが可能となる。
When the
具体的には、図3に示すように、排気ポート5#1、5#4による排気冷却能力は、排気ポート5#2、5#3による排気冷却能力より大きく、その結果、排気ポートから排出される排気温度は、相対的に低くなる。そこで、断熱ガスケット11のうち、排気ポート5#1、5#4に対応する部位11bの断熱性を相対的に高くし、排気ポート5#2、5#3に対応する部位11aの断熱性を相対的に高く設定する。例えば、部位11aを断熱性が比較的高いダンマで形成し、部位11bを断熱性が比較的低いセラミックで形成する。このような断熱性の設定を行うことで、排気枝管全体から冷却アダプタ10への熱移動(伝熱Q15)の抑制と、排気枝管、特に接続フランジ9cでの熱応力等の抑制をバランス良く図ることができる。
Specifically, as shown in FIG. 3, the exhaust cooling capacity of the
なお、断熱ガスケット11は、部位11a、11bを一体的に含むように形成されてもよく、又は各部位に分けて個別に形成されてもよい。また、断熱ガスケット11の材質を変更するのではなく、その厚さを変更したり、別部材を挟むようにして、部位11a、11bの断熱性を所望の断熱性になるように調整してもよい。
The heat insulating gasket 11 may be formed so as to integrally include the
また、図3に示すように、排出される排気温度が相対的に高い排気ポート5#2、5#3に対応する上流側排気枝管9a#2、9a#3の間隔を、排気ポート5#1、5#4に対応する上流側排気枝管9a#1、9a#4の間隔よりも広げている。これは、排出される排気温度が相対的に高いことによる上流側排気枝管9a#2、9a#3のそれぞれからの輻射熱の影響により、接続される下流側排気枝管9b#2、9b#3が高温化するのを可及的に抑制するためである。
Further, as shown in FIG. 3, the interval between the upstream
<変形例1>
上述までの実施例においては、熱伝達阻害部として断熱ガスケット11が用いられているが、その別法として、以下に示す形態も採用することができる。先ず、下流側排気枝管9bの接続フランジ9cが接続される、冷却アダプタ10の端面10bを、断熱ガスケット11の部位11a、11bに対応した断熱性が得られるように形成してもよい。具体的には、当該端面10bを、設定すべき断熱性を有する所定の断熱部材により形成したり、接続フランジ9cとの接触面積を調整したりすることで、下流側排気枝管9bからの熱流入に対する熱貫流率を調整する。同様に、冷却アダプタ10に対して接続される接続フランジ9cについても、断熱ガスケット11の部位11a、11bに対応した断熱性が得られるように形成してもよい。
<
In the above-described embodiments, the heat insulating gasket 11 is used as the heat transfer inhibiting portion, but the following forms can also be adopted as another method. First, the
また、下流側排気枝管9bにおいて、接続フランジ9cと集合部9eまでの間の枝管壁の所定部位の断熱性を高めることで、下流側排気枝管9bから冷却アダプタ10への伝熱
Q15を阻害してもよい。具体的には、図11に示すように、接続フランジ9c近傍の排気枝管の所定部位9fの排気枝管壁の厚さT1を、他の部位の排気枝管壁の厚さT2より薄くすることで、伝熱Q15の阻害能力を調整してもよい。例えば、T1を小さくするほど、伝熱Q15の阻害能力が大きくなり、また、所定部位9fの長さL10を長くするほど、伝熱Q15の阻害能力が大きくなる。そこで、T1やL10の大きさをパラメータとして、上記本願発明の技術思想に従い、低負荷運転時の下流側排気枝管9bの温度に応じた伝熱Q15の阻害能力を設定することができる。
Further, in the downstream side
このように示す熱伝達阻害部としての具体的な形態については、必ずしも一つに限定する必要はなく、複数の形態を同時に採用することもできる。 The specific form of the heat transfer inhibiting portion shown in this way is not necessarily limited to one, and a plurality of forms can be adopted at the same time.
<変形例2>
上記の実施例においては、冷却部(冷却アダプタ)10は、シリンダヘッド1aの外部に装着されているが、この態様に代えて、冷却部がシリンダヘッド1aに組み込まれる態様を採用することもできる。この場合、組み込まれた冷却部によって、排気ポート5内を流れる排気の冷却が行われることになる。このような態様においても、上述した排気ポート5そのものの排気冷却能力により、排気枝管9に流れ込む排気温度に相違が現れるため、上記実施例と同じように、排気ポート5と接続される排気枝管9との間に、本発明に係る伝熱阻害部が配置される。このような構成においても、排気ポート5と排気枝管9との間に、本願発明に係る熱伝達阻害部に相当する構成、すなわち、低負荷運転時の排気ポートから排出される排気温度に応じて断熱性が設定された断熱部材や図11に示す排気枝管の構成を適用することで、排気枝管全体から冷却アダプタ10への熱移動(伝熱Q15)の抑制と、接続フランジ9cでの熱応力等の抑制をバランス良く図ることができる。
<
In the above-described embodiment, the cooling unit (cooling adapter) 10 is mounted outside the
<変形例3>
上述までの実施例では、断熱ガスケット11における、排気ポート5#1、5#4に対応する部位11bの断熱性は、相対的に小さくなるよう設定されているが、排気温度の低下抑制が十分な限りにおいては、当該部位11bにおいて断熱ガスケットが配置されないようにしてもよい。この場合、排気ポート5#2、5#3に対応する部位11aにのみ、断熱ガスケット11が配置されることになる。
<
In the above-described embodiments, the heat insulating property of the
本実施例では、排気冷却能力が相対的に大きい排気ポート5#1が、排気枝管9と接続される接続部位での、局所的な排気冷却能力に着目した。以下に、この場合の断熱ガスケット11の断熱性の設定について説明する。図12の上段(a)には、排気ポート5#1の概略構成が示されている。ここで、排気ポート5#1は、上記曲がり部5dとは別に、排気枝管9と接続される部位に、排気の流れが曲がる曲がり部(本発明に係る「接続部位曲がり部」)が形成されており、それは、曲がり半径が相対的に小さい内側曲がり部5a#1と、曲がり半径が相対的に大きい外側曲がり部5b#1を有するように形成されている。この接続部位曲がり部は、排気ポート5#1が、排気枝管9の端面に対して概ね垂直に接続されるように形成されている。
In the present embodiment, attention is paid to the local exhaust cooling capacity at the connection portion where the
このように排気ポート5#1の接続部位が形成されることで、図7に基づいて説明したように、内燃機関1の低負荷運転時に、排気ポート5#1において、内側曲がり部5a#1の温度が外側曲がり部5b#1の温度より高くなりやすい。すなわち、内燃機関1の低負荷運転時において、排気ポート5#1の接続部位の一部が、他部と比べて排気冷却能力が高い状態になる。そのため、同一の排気ポート5#1から排出される排気であっても、内側曲がり部5a#1近傍を通って排出される排気温度は、外側曲がり部5b#1近傍を通って排出される排気温度よりも低くなる。
By forming the connection part of the
そこで、このような同一の排気ポート5における排気温度の違いを考慮して、断熱ガスケット11の部分的な断熱性の設定を行ってもよい。具体的には、図12の下段(b)に示すように、排気冷却能力が相対的に大きい排気ポート5#1、5#4の接続部位の内側曲がり部に対応する、断熱ガスケット11の所定部位11cの断熱性を、該排気ポート5#1、5#4の接続部位の外側曲がり部に対応する、断熱ガスケット11の所定部位11dの断熱性よりも低く設定する。このように断熱性を設定することで、排気枝管全体から冷却アダプタ10への熱移動(伝熱Q15)の抑制と、接続フランジ9cでの熱応力等の抑制をバランス良く図ることができる。
Therefore, in consideration of the difference in the exhaust temperature in the
なお、上記実施例で排気冷却能力が相対的に低い排気ポート5#2、5#3に対応する部位ついては、同じように、断熱性が相対的に高い所定部位11aとして形成すればよい。このとき、所定部位11aの断熱性は、所定部位11bの断熱性よりも高く設定される。
In addition, what is necessary is just to form the site | part corresponding to the
上述までの実施例では、排気ポート5による排気冷却能力に着目し、排気ポート5から排出される排気温度に応じて、断熱ガスケット11の断熱性の設定が行われた。ここで、本実施例では、排気ポート5からの排気温度に影響を与える内燃機関1の構造的な要因である、図示しない内燃機関1の吸気通路から吸気ポート4を介して各気筒2に供給される吸気量のばらつきをもたらす吸気通路の構造に着目する。一般的に、気筒2内で形成される混合気の空燃比が相対的にリッチ側の空燃比になると、燃焼後の排気に含まれる燃料成分の気化潜熱により、その排気温度が低温化する傾向がある。そのため、内燃機関1の構造的な要因として、他の気筒より少ない吸気量が流入する気筒2が存在する場合、当該気筒2では、他の気筒と比べて、定常的にリッチ側の空燃比の混合気が形成されることになり、当該気筒2の排気ポート5から排出される排気温度は相対的に低くなる。
In the above-described embodiments, focusing on the exhaust cooling capability of the
例えば、図2で示した排気ポート5と同じように、各気筒に対応する吸気ポート4の入口(図示しない吸気枝管に接続される側の開口部)が、気筒2の並びの概ね中央の部位に集まるように形成されると、内側の気筒2#2、2#3に対応する吸気ポート4は、比較的曲率が小さい形状で形成されることになるため、吸気が気筒内に流れ込みやすい。一方で、外側の気筒2#1、2#4に対応する吸気ポート4は、比較的曲率が大きい形状で形成されることになるため、吸気が気筒内に流れにくい。このような吸気の流れ込みやすさの違いによって、各気筒内で形成される混合気空燃比の定常的なばらつきが生じ、排気ポート5から排出される排気温度が相対的に高い気筒と、相対的に低い気筒が存在することになる。このような内燃機関1の吸気通路の構造に起因する排気温度の違いを考慮して、断熱ガスケット11の断熱性を調整してもよい。
For example, as in the
この場合、吸気通路の構造的な要因により混合気空燃比が相対的にリッチ側の空燃比となりやすい気筒2の排気ポート5#1、5#4に対応する、断熱ガスケット11の所定部位の断熱性を、残りの排気ポート5#2、5#3に対応する、断熱ガスケット11の所定部位の断熱性より低く設定する。
In this case, heat insulation of a predetermined portion of the heat insulation gasket 11 corresponding to the
また、気筒2内の混合気空燃比に影響を及ぼす吸気通路の構造的な要因としては、内燃機関1にEGR装置が備えられる場合、そのEGRガスの気筒への流入しやすさを決定する構造も挙げることができる。
Further, as a structural factor of the intake passage that affects the air-fuel ratio in the
1 内燃機関
2 気筒
3 点火プラグ
4 吸気ポート
5 排気ポート
5d 曲がり部
8 燃料噴射弁
9 排気枝管
9a 上流側排気枝管
9b 下流側排気枝管
9c 接続フランジ
9e 集合部
10 冷却アダプタ
11 断熱ガスケット
12 排気管
20 排気浄化触媒
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記排気枝管又は前記排気ポートを冷却する冷却部と、
前記冷却部による冷却箇所より下流側の前記排気枝管から該冷却部への熱移動を阻害するように構成された熱伝達阻害部であって、該熱伝達阻害部による熱移動の阻害能力は、前記内燃機関が所定の低負荷運転状態にあるときの、前記排気ポートから該排気枝管に向かって排出される排気温度が高い排気ポートほど、該排気ポートに対応する該阻害能力が大きくなるように設定された熱伝達阻害部と、
を備える、内燃機関の排気冷却システム。 The exhaust pipes connected to each of the plurality of exhaust ports formed in the cylinder head corresponding to the plurality of cylinders, and the exhaust purification catalyst is disposed in the exhaust pipe downstream from the gathering portion of the exhaust branch pipes An exhaust cooling system for an internal combustion engine,
A cooling section for cooling the exhaust branch pipe or the exhaust port;
A heat transfer inhibition unit configured to inhibit heat transfer from the exhaust branch pipe downstream from the cooling location by the cooling unit to the cooling unit, and the heat transfer inhibition capability by the heat transfer inhibition unit is When the internal combustion engine is in a predetermined low load operation state, the higher the exhaust temperature discharged from the exhaust port toward the exhaust branch pipe, the greater the inhibition ability corresponding to the exhaust port. A heat transfer inhibition portion set to
An exhaust cooling system for an internal combustion engine.
前記所定の低負荷運転状態における前記第一排気ポートから排出される排気温度は、該所定の低負荷運転状態における前記第二排気ポートから排出される排気温度より高く、且つ、前記熱伝達阻害部は、該熱伝達阻害部による該第一排気ポートに対応する阻害能力が、該熱伝達阻害部による該第二排気ポートに対応する阻害能力より大きくなるように構成される、
請求項1に記載の内燃機関の排気冷却システム。 The plurality of exhaust ports include at least a first exhaust port having a relatively small curved portion or a linear shape, and a second exhaust port having a relatively large curved portion,
The exhaust temperature discharged from the first exhaust port in the predetermined low load operation state is higher than the exhaust temperature discharged from the second exhaust port in the predetermined low load operation state, and the heat transfer inhibiting unit Is configured such that the inhibition capability corresponding to the first exhaust port by the heat transfer inhibition portion is greater than the inhibition capability corresponding to the second exhaust port by the heat transfer inhibition portion.
An exhaust cooling system for an internal combustion engine according to claim 1.
前記所定の低負荷運転状態における前記内側曲がり部の温度は、該所定の低負荷運転状態における前記外側曲がり部の温度より高く、
前記熱伝達阻害部による前記第二排気ポートに対応する阻害能力は、前記内側曲がり部と前記外側曲がり部のそれぞれに対応して設定され、且つ、該外側曲がり部に対応する阻害能力は、該内側曲がり部に対応する阻害能力より大きく設定される、
請求項2に記載の内燃機関の排気冷却システム。 The second exhaust port has a connection portion bending portion different from the bending portion having a relatively large curvature at a connection portion with the exhaust branch pipe, and the connection portion bending portion has a relative bending radius. Have a small inner bend and an outer bend with a relatively large bend radius,
The temperature of the inner bent portion in the predetermined low load operation state is higher than the temperature of the outer bent portion in the predetermined low load operation state,
The inhibiting ability corresponding to the second exhaust port by the heat transfer inhibiting part is set corresponding to each of the inner bent part and the outer bent part, and the inhibiting ability corresponding to the outer bent part is It is set to be larger than the inhibition ability corresponding to the inner bend,
An exhaust cooling system for an internal combustion engine according to claim 2.
請求項3に記載の内燃機関の排気冷却システム。 The inhibition capability corresponding to the outer bent portion is set lower than the inhibition capability corresponding to the first exhaust port,
An exhaust cooling system for an internal combustion engine according to claim 3.
前記所定の低負荷運転状態における、前記第一気筒に対応する第一排気ポートから排出される排気温度は、該所定の低負荷運転状態における前記第二気筒に対応する第二排気ポートから排出される排気温度より高く、且つ、前記熱伝達阻害部は、該熱伝達阻害部による該第一排気ポートに対応する阻害能力が、該熱伝達阻害部による該第二排気ポートに対応する阻害能力より大きくなるように構成される、
請求項1に記載の内燃機関の排気冷却システム。 The plurality of cylinders are a first cylinder and a second cylinder configured to have different intake air amounts supplied from an intake passage, and the air-fuel ratio in the cylinders is relatively low in the predetermined low-load operation state. Including at least a first cylinder having a lean air-fuel ratio and a second cylinder having a relatively rich air-fuel ratio in the cylinder,
The exhaust temperature discharged from the first exhaust port corresponding to the first cylinder in the predetermined low load operation state is discharged from the second exhaust port corresponding to the second cylinder in the predetermined low load operation state. And the heat transfer inhibition portion has an inhibition capability corresponding to the first exhaust port by the heat transfer inhibition portion than an inhibition capability corresponding to the second exhaust port by the heat transfer inhibition portion. Configured to grow,
An exhaust cooling system for an internal combustion engine according to claim 1.
前記熱伝達阻害部は、前記排気枝管の他部が接続される側の前記冷却アダプタの端面、該冷却アダプタに対して接続される側の該排気枝管の他部のフランジ、該冷却アダプタの端面と該フランジとの間に配置されるガスケット、該排気枝管の他部において該フランジから該集合部までの所定部位のうち少なくとも何れかに形成される、
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の内燃機関の排気冷却システム。 The cooling unit is a cooling adapter that cools a part of the exhaust branch pipe, and the cooling adapter is connected to the other part of the exhaust branch pipe located on the upstream side of the collective part,
The heat transfer inhibiting portion includes an end face of the cooling adapter on a side to which the other part of the exhaust branch pipe is connected, a flange on the other part of the exhaust branch pipe on a side connected to the cooling adapter, and the cooling adapter. A gasket disposed between the end surface of the exhaust pipe and the flange, and is formed in at least one of predetermined portions from the flange to the gathering portion in the other part of the exhaust branch pipe.
An exhaust cooling system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5.
前記熱伝達阻害部は、前記排気枝管が接続される前記シリンダヘッドの接続部位、該シリンダヘッドに対して接続される側の前記排気枝管のフランジ、該接続部位と該フランジとの間に配置されるガスケット、該排気枝管において該フランジから前記集合部までの所定部位のうち少なくとも何れかに形成される、
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の内燃機関の排気冷却システム。 The cooling unit is a cooling device that cools the exhaust port,
The heat transfer inhibiting portion includes a connection part of the cylinder head to which the exhaust branch pipe is connected, a flange of the exhaust branch pipe on a side connected to the cylinder head, and a gap between the connection part and the flange. A gasket to be disposed, formed in at least one of the predetermined portions from the flange to the gathering portion in the exhaust branch pipe;
An exhaust cooling system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5.
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