JP2016223418A - 内燃機関の排気構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の排気構造において、上流端が分岐した排気ポートへのライナーの装着を容易にする。
【解決手段】 内燃機関１の排気構造であって、シリンダヘッド２の排気側側面２Ｂに沿うように配置され、排気ポート１０の主通路部１１と対応する第１貫通孔３３が形成された第１板状部３０と、第１貫通孔の縁部から主通路部内に延びる第１基部３１と、第１基部の先端から排気ポート１０の分岐通路部１２内に延びる第１先端部３２とを有する第１部材２１と、第１貫通孔と対応する第２貫通孔４３が形成された第２板状部４０と、第２貫通孔の縁部から第１貫通孔を通過して主通路部内に延びる第２基部４１と、第２基部の先端から分岐通路部内１３に延びる第２先端部４２とを有する第２部材２２と、排気側側面に締結され、排気側側面との間に第１板状部及び第２板状部を挟持する排気装置７０とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の排気構造に関する。

自動車用の内燃機関の排気構造において、排気系に設けられた排気浄化装置に高温の排気を供給するために、シリンダヘッドの排気ポートに、その内壁を覆う筒状のライナーを装着したものがある（例えば、特許文献１、２）。ライナーは、排気と排気ポートの内壁との熱交換を抑制し、排気浄化装置に流入する排気ガスの温度を高温に維持する。

特許文献１に記載の内燃機関では、ライナーは、両端が開口した筒部と、筒部の一端から径方向外向きに延びるフランジ部とを有する。排気ポートのシリンダヘッドの排気側側面における開口端から筒部が排気ポートに挿入され、フランジ部が排気側側面と、排気側側面に締結される排気マニホールドとの間に挟持されることによって、ライナーがシリンダヘッドに固定される。特許文献２に記載の内燃機関は、ライナーをセラミックスによって形成し、シリンダヘッドの鋳造時にライナーを鋳込むことによって、ライナーをシリンダヘッドに固定している。

実開昭５９−８５３５０号公報 実開平３−８９９５７号公報

特許文献１に係るライナーは、シリンダヘッドへの取り付けが比較的容易であるが、簡単な形状の排気ポートにしか適用でないという問題がある。例えば、排気ポートの上流側部分（燃焼室側部分）が下流側部分（排気側側面側）に対して分岐し、それぞれが側方に広がっている場合、分岐した上流側部分のそれぞれにライナーを挿入することができない。一方、特許文献２に係るライナーは、様々な形状の排気ポートに装着することができるが、シリンダヘッドの鋳造時に鋳込む必要があり、製造が困難であると共にコストが増加するという問題がある。

本発明は、以上の背景を鑑み、内燃機関の排気構造において、上流端が分岐した排気ポートへのライナーの装着を容易にすることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、内燃機関（１）の排気構造であって、燃焼室凹部（４）と、排気側側面（２Ｂ）と、前記排気側側面に開口する主通路部（１１）及び前記主通路部から分岐してそれぞれ前記燃焼室凹部に開口する複数の分岐通路部（１２、１３）を備えた排気ポート（１０）とを備えたシリンダヘッド（２）と、前記排気側側面に沿うように配置され、前記主通路部の開口端と対応する部分に第１貫通孔（３３）が形成された第１板状部（３０）と、前記第１板状部の前記第１貫通孔の縁部から前記主通路部内に延びる第１基部（３１）と、両端が開口した筒形をなし、前記第１基部の先端から１つの前記分岐通路部内に延びる第１先端部（３２）とを有する第１部材（２１）と、前記第１板状部に沿うように配置され、前記第１貫通孔と対応する部分に第２貫通孔（４３）が形成された第２板状部（４０）と、前記第２板状部の前記第２貫通孔の縁部から前記第１貫通孔を通過して前記主通路部内に延びる第２基部（４１）と、両端が開口した筒形をなし、前記第２基部の先端から他の前記分岐通路部内に延びる第２先端部（４２）とを有する第２部材（２２）と、前記排気側側面に締結され、前記排気側側面との間に前記第１板状部及び前記第２板状部を挟持すると共に、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔を介して前記主通路部に接続される排気通路（７０Ｂ）を備えた排気装置（７０）とを有する。

この態様によれば、燃焼室凹部側が分岐した排気ポートに、排気側側面側の開口端から第１部材及び第２部材を挿入することによって、排気ポートの分岐通路部にもライナーを設けることができる。第１部材の第１基部及び第１先端部を排気ポートに挿入した後に、第２部材の第２基部及び第２先端部を排気ポートに挿入することによって、第１基部及び第１先端部と第２基部及び第２先端部とを排気ポート内で組み合わせて排気ポートの内壁を覆うライナーを形成することができる。第１板状部及び第２板状部がシリンダヘッドと排気装置との間に挟持されることによって、第１部材及び第２部材がシリンダヘッドに取り付けられるため、取付作業が容易である。また、第１板状部及び第２板状部は、排気側側面と排気装置との間をシールするガスケットとして機能する。

上記の態様において、前記第１基部及び前記第２基部は、互いに協働して、前記主通路部の延在方向に延びる１つの筒を形成するとよい。

この態様によれば、第１基部及び第２基部によって排気ポートの主筒路部の内壁が覆われ、排気と主通路部との熱交換が抑制される。

上記の態様において、前記主通路部は、前記排気側側面側よりも前記分岐通路部側の横断面積が大きく、前記第１基部及び前記第２基部によって形成される前記筒は、前記排気側側面側よりも前記分岐通路部側の横断面積が大きいとよい。

この態様によれば、各分岐通路部から主通路部に流れる排気を円滑に流すことができる。第１基部及び第２基部は互いに独立した部材であるため、作業者は、第１基部及び第２基部を片方ずつ順に排気ポートに挿入し、その後、排気ポート内でそれぞれを互いに組み合わせることによって、開口端に対して内側が広い通路にもライナーを適切に組み付けることができる。

上記の態様において、前記第２基部及び前記第２先端部は、平面視において前記排気側側面と直交する第１方向（Ｘ）に延び、前記第１基部及び前記第１先端部は、平面視において前記第１方向に傾斜した第２方向（Ｙ）に延びるとよい。

この態様によれば、第１基部及び第１先端部を第２方向に沿って排気ポートに挿入した後、第２基部及び第２先端部を第１方向に沿って排気ポートに挿入することができ、第１基部及び第１先端部と第２基部及び第２先端部とを排気ポートの内部で組み合わせることができる。

上記の態様において、前記第１基部及び前記第２基部が形成する筒の外面は、前記主通路部の内壁と隙間を介して対向しているとよい。

この態様によれば、第１基部及び第２基部と主通路部の内壁との間の熱交換が抑制され、排気の温度低下が抑制される。

上記の態様において、前記分岐通路部の内壁には、燃焼室凹部側の部分に対して段違いに凹設され、前記主通路部に繋がる拡幅部（１２Ａ、１３Ａ）が形成され、前記第１先端部及び前記第２先端部は、隙間を介して前記拡幅部に受容されているとよい。

この態様によれば、隙間によって第１及び第２先端部と分岐通路部との接触が避けられるため、両者間の熱伝達が抑制される。また、第１及び第２先端部が拡幅部に受容されるため、第１及び第２先端部の端面の分岐通路内への突出が抑制され、分岐通路部から第１及び第２先端部内に排気が円滑に流れるようになる。また、第１及び第２先端部と分岐通路部との間に隙間が形成されているため、第１及び第２先端部が熱膨張するときに、第１先端部及び第２先端部と分岐通路部との干渉が避けられる。

上記の態様において、前記第１板状部は、前記第１貫通孔を囲む第１ビード（３６）を有するとよい。また、前記第２板状部は、前記第２貫通孔を囲む第２ビード（４６）を有するとよい。

この態様によれば、シリンダヘッドと排気装置との間が第１板状部及び第２板状部によって、一層確実にシールされる。

上記の態様において、前記シリンダヘッドは、吸気側側面（２Ａ）と、前記排気側側面から前記吸気側側面に貫通するヘッド内ＥＧＲ通路（１８）とを備え、前記第１板状部は、前記ヘッド内ＥＧＲ通路の排気側側面側の開口端と対応する部分に第１ＥＧＲ孔（３５）が形成され、前記第２板状部は、前記ヘッド内ＥＧＲ通路の排気側側面側の開口端と対応する部分に第２ＥＧＲ孔（４５）が形成され、前記第１板状部又は前記第２板状部に沿うように配置され、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔と対応する部分に第３貫通孔（５３）が形成されると共に、前記ヘッド内ＥＧＲ通路と対応する位置に第３ＥＧＲ孔（５５）が形成された第３板状部（５０）と、前記第３板状部の前記第３ＥＧＲ孔の縁部から前記ヘッド内ＥＧＲ通路内に延びる筒部（５１）を有する第３部材（２３）を更に有し、前記排気装置は、前記排気側側面との間に前記第１板状部、前記第２板状部、及び前記第３板状部を挟持するとよい。

この態様によれば、排気ポートのライナーに加えて、ヘッド内ＥＧＲ通路にもライナーを装着することができる。

以上の態様によれば、内燃機関の排気構造において、上流端が分岐した排気ポートへのライナーの装着を容易にすることができる。

実施形態に係る内燃機関の分解斜視図 シリンダヘッドの断面図 ライナーユニットの斜視図 ライナーユニットの分解斜視図 第１部材の正面図 第１部材を正面に対して斜めから見た図 第２部材の正面図 第２部材を正面に対して斜めから見た図 図２のIX−IX断面図

以下、図面を参照して、本発明を自動車の内燃機関に適用した実施形態について詳細に説明する。本実施形態に係る内燃機関は、直列４気筒ＤＯＨＣ型のエンジンであり、吸気バルブ及び排気バルブをそれぞれ２個ずつ備えている。以下の説明では、図１に示す座標軸に基づいて各方向を定める。

図１及び図２に示すように、内燃機関１のシリンダヘッド２は、略長方形に形成されている。シリンダヘッド２の後側面を吸気側側面２Ａとし、前側側面を排気側側面２Ｂとする。シリンダヘッド２の下面には、４つの燃焼室凹部４が凹設されている。４つの燃焼室凹部４は、左右方向に沿うシリンダ列方向に沿って配置されている。図示しないシリンダブロックには、燃焼室凹部４に対応して４つのシリンダが形成されている。各シリンダの軸線であるシリンダ軸線は上下に延び、各シリンダにはピストンがシリンダ軸線に沿って往復動可能に収容されている。燃焼室凹部４は、ピストンと協働して燃焼室を画定する。

シリンダヘッド２の吸気側側面２Ａには、左右方向に延びる集合溝５が凹設されている。シリンダヘッド２には、集合溝５と燃焼室凹部４とを接続する複数の吸気ポート６が形成されている。吸気ポート６は、１つの燃焼室凹部４に対して２つ設けられ、それぞれ前後に延在している。燃焼室凹部４と各吸気ポート６との境界部には、ポペット弁である吸気バルブが設けられている。吸気バルブは、バルブスプリングによって吸気ポート６を閉じる閉位置に付勢されており、動弁機構に駆動されたときに開位置に移動して吸気ポート６を開く。

シリンダヘッド２には、燃焼室凹部４から排気側側面２Ｂに延びる複数の排気ポート１０が形成されている。排気ポート１０は、１つの燃焼室凹部４に対して１つ設けられ、それぞれ前後に延在している。

排気ポート１０は、排気側側面２Ｂに開口する前端を備えた主通路部１１と、主通路部１１の後端から分岐してそれぞれ後方に延び、燃焼室凹部４に開口する第１分岐通路部１２及び第２分岐通路部１３とを有する。

図２に示すように、主通路部１１の左半部１１Ａと右半部１１Ｂとは形状が相違する。左半部１１Ａは、前後に延びる第１軸線Ｘを中心とした等径の半円筒形に形成されている。右半部１１Ｂは、後方に向けて右方に傾斜した第２軸線Ｙを中心とした半円筒形に形成されている。左半部１１Ａと右半部１１Ｂとを含む主通路部１１は、後方に向かうにつれて左右方向における幅が漸増している。

第１分岐通路部１２は、主通路部１１の右半部１１Ｂの後端から第２軸線Ｙに沿って延びた後、後方に向けて屈曲し、後端において燃焼室凹部４に開口している。第１分岐通路部１２の内壁の排気側部分（前側部分）には、吸気側部分（後側部分）に対して段違いに凹設された第１拡幅部１２Ａが形成されている。第１拡幅部１２Ａは、第１分岐通路部１２の周方向に延在して環状をなし、主通路部１１に繋がっている。第１分岐通路部１２の吸気側部分と第１拡幅部１２Ａとの境界には、肩面が前方を向く第１段部１２Ｂが形成されている。第１段部１２Ｂは、第１分岐通路部１２の屈曲部に形成されている。

第２分岐通路部１３は、主通路部１１の左半部１１Ａの後端から第１軸線Ｘに沿って延び、後端において燃焼室凹部４に開口している。第２分岐通路部１３の内壁の排気側部分（前側部分）には、吸気側部分（後側部分）に対して段違いに凹設された第２拡幅部１３Ａが形成されている。第２拡幅部１３Ａは、第２分岐通路部１３の周方向に延在して環状をなし、主通路部１１に繋がっている。第２分岐通路部１３の吸気側部分と第２拡幅部１３Ａとの境界には、肩面が前方を向く第２段部１３Ｂが形成されている。

第１分岐通路部１２及び第２分岐通路部１３の後端部の上壁には、筒形のバルブガイドが挿入されるバルブガイド孔１５が形成されている。第１分岐通路部１２及び第２分岐通路部１３の横断面はそれぞれ略円形に形成されている。

主通路部１１と第１及び第２分岐通路部１３との境界には、肩面が前方を向く第３段部１６が形成されている。

シリンダヘッド２において、最も左側に配置された燃焼室凹部４の左側部分には、排気側側面２Ｂから吸気側側面２Ａに前後に延びるヘッド内ＥＧＲ通路１８が形成されている。図９に示すように、ヘッド内ＥＧＲ通路１８の長手方向における中央部１８Ａは、ヘッド内ＥＧＲ通路１８の前端及び後端に対して上方に配置されている。ヘッド内ＥＧＲ通路１８の排気側部分１８Ｂは前端から中央部１８Ａにかけて斜め上方に傾斜して直線状に延びている。ヘッド内ＥＧＲ通路１８の吸気側部分１８Ｃは、後端から前方にかけて斜め上方に若干傾斜して直線状に延びた後、傾斜角度を大きくするように屈曲し、中央部１８Ａに向けて直線状に延びている。

図２に示すように、シリンダヘッド２には、燃焼室凹部４及び各排気ポート１０の周囲にウォータジャケット８が形成されている。

図２〜図４に示すように、シリンダヘッド２に装着されるライナーユニット２０は、第１〜第４部材２１、２２、２３、２４を含む。第１〜第４部材２１〜２４は、金属から形成されている。

図２〜図６に示すように、第１部材２１は、第１板状部３０と、第１板状部３０に設けられた４つの第１基部３１及び第１先端部３２とを有する。第１板状部３０は、鋼板から形成され、排気側側面２Ｂに沿うように配置されている。第１板状部３０には、各排気ポート１０の前端（排気側側面２Ｂ側の開口端）に対応して、厚み方向に貫通する複数の第１貫通孔３３が形成されている。また、第１板状部３０には、ヘッド内ＥＧＲ通路１８の前端に対応して厚み方向に貫通する第１ＥＧＲ孔３５が形成されている。第１板状部３０の各第１貫通孔３３及び第１ＥＧＲ孔３５の外周側には、それぞれ環状をなす第１ビード３６が形成されている。第１ビード３６は、フルビード及びハーフビードのいずれであってもよい。

複数の第１基部３１は、第１板状部３０の後面における第１貫通孔３３の縁部の右半部１１Ｂから第２軸線Ｙに沿って延びている。第１基部３１は、半筒形に形成され、その外周面は主通路部１１の右半部１１Ｂの内壁と隙間を介して対向している。第１基部３１の後端部には、縁部から径方向内向きに延びる第１端壁部３７が形成されている。第１端壁部３７の外面（後面）は、第３段部１６の肩面と隙間を介して対向している。

第１端壁部３７の内縁部には両端が開口した略円筒形に形成された第１先端部３２の前端縁の右部が結合されている。第１先端部３２は、第２軸線Ｙに沿って、第１分岐通路部１２内に延びている。第１先端部３２の外周面は、第１分岐通路部１２の内壁と隙間を介して対向している。第１先端部３２の後端面は、第１段部１２Ｂの肩面と隙間を介して対向している。

第１基部３１及び第１先端部３２の左端部は、上下かつ前後に延在する平面に沿う第１結合面３８を形成している。第１先端部３２の前端左部は、第１結合面３８を形成するように切り欠かれている。

図２〜図４、図７及び図８に示すように、第２部材２２は、第２板状部４０と、第２板状部４０に設けられた４つの第２基部４１及び第２先端部４２とを有する。第２板状部４０は、鋼板から形成され、第１板状部３０の前面に沿うように配置されている。第２板状部４０には、第１貫通孔３３（排気ポート１０の前端）に対応して、厚み方向に貫通する複数の第２貫通孔４３が形成されている。また、第２板状部４０には、第１ＥＧＲ孔３５（ヘッド内ＥＧＲ通路１８の前端）に対応して厚み方向に貫通する第２ＥＧＲ孔４５が形成されている。第２板状部４０の各第２貫通孔４３及び第２ＥＧＲ孔４５の外周側には、それぞれ環状をなす第２ビード４６が形成されている。第２ビード４６は、フルビード及びハーフビードのいずれであってもよい。

複数の第２基部４１は、第２板状部４０の後面における第２貫通孔４３の縁部の左半部１１Ａから、第１軸線Ｘに沿って後方に延びている。第２基部４１は、半筒形に形成され、対応する第１貫通孔３３を通過し、主通路部１１の左半部１１Ａの内壁と隙間を介して対向している。第２基部４１の後端部には、縁部から径方向内向きに延びる第２端壁部４７が形成されている。第２端壁部４７の外面（後面）は、第３段部１６の肩面と隙間を介して対向している。

第２端壁部４７の内縁部には両端が開口した略円筒形に形成された第２先端部４２の前端縁の左部が結合されている。第２先端部４２は、第１軸線Ｘに沿って、第２分岐通路部１３内に延びている。第２先端部４２の外周面は、第２分岐通路部１３の内壁と隙間を介して対向している。第２先端部４２の後端面は、第２段部１３Ｂの肩面と隙間を介して対向している。

第２基部４１及び第２先端部４２の右端部は、上下かつ前後に延在する平面に沿う第２結合面４８を形成している。第２先端部４２の前端右部は、第２結合面４８を形成するように切り欠かれている。

第１基部３１、第１先端部３２、第２基部４１、及び第２先端部４２は、第１結合面３８及び第２結合面４８において互いに当接し、協働して１つの連続した管（筒）を形成する。第１基部３１と第２基部４１とは、互いに協働して、主通路部１１に配置された１つの筒を形成する。第１先端部３２及び第２先端部４２は、第１基部３１及び第２基部４１によって形成される筒の後端から互いに分岐して後方に延びる筒を形成する。これにより、第１基部３１、第１先端部３２、第２基部４１、及び第２先端部４２は、平面視において、略Ｙ字形の管を形成する。

図３、図４及び図９に示すように、第３部材２３は、第３板状部５０と、第３板状部５０に設けられた排気側筒部５１とを有する。第３板状部５０は、鋼板から形成され、第２板状部４０の前面に沿うように配置されている。第３板状部５０には、第２貫通孔４３（排気ポート１０の前端）に対応して、厚み方向に貫通する複数の第３貫通孔５３が形成されている。また、第３板状部５０には、第２ＥＧＲ孔４５（ヘッド内ＥＧＲ通路１８の前端）に対応して厚み方向に貫通する第３ＥＧＲ孔５５が形成されている。第３板状部５０の各第３貫通孔５３及び第３ＥＧＲ孔５５の外周側には、それぞれ環状をなす第３ビード５６が形成されている。第３ビード５６は、フルビード及びハーフビードのいずれであってもよい。

排気側筒部５１は、円筒形に形成され、第３板状部５０の後面における第３ＥＧＲ孔５５の縁部から、第２ＥＧＲ孔４５及び第１ＥＧＲ孔３５を通過してヘッド内ＥＧＲ通路１８内を後方に延びている。排気側筒部５１は、後端が前端よりも上方に位置するように、後方に向けて上方に傾斜し、直線状に延びている。排気側筒部５１の外周面は、ヘッド内ＥＧＲ通路１８の排気側部分１８Ｂの内壁と隙間を介して対向している。

排気側筒部５１の後端は、ヘッド内ＥＧＲ通路１８の中央部１８Ａよりも後方に配置されている。排気側筒部５１の後端の下半部は切り欠かれており、排気側筒部５１の後端の上半部５１Ａが後方に突出している。また、排気側筒部５１の後端の上半部５１Ａは、後方に向けて下方に傾斜している。これにより、排気側筒部５１の後端の開口は、下方に向けて開口している。

第４部材２４は、第４板状部６０と、第４板状部６０に設けられた吸気側筒部６１とを有する。第４板状部６０は、鋼板から形成され、吸気側側面２Ａにおけるヘッド内ＥＧＲ通路１８の開口端の周囲に沿うように配置されている。第４板状部６０には、ヘッド内ＥＧＲ通路１８の後端に対応して厚み方向に貫通する第４ＥＧＲ孔６２が形成されている。第３板状部５０の第４ＥＧＲ孔６２の外周側には、それぞれ環状をなす第４ビード６３が形成されている。第４ビード６３は、フルビード及びハーフビードのいずれであってもよい。

吸気側筒部６１は、円筒形に形成され、第４板状部６０の前面における第４ＥＧＲ孔６２の縁部からヘッド内ＥＧＲ通路１８内を前方に延びている。吸気側筒部６１は、前端が後端端よりも若干上方に位置するように、前方に向けて上方に傾斜し、直線状に延びている。吸気側筒部６１の外周面は、ヘッド内ＥＧＲ通路１８の吸気側部分１８Ｃ（後側部分）の内壁と所定の隙間をおいて配置されている。

吸気側筒部６１の前端は、ヘッド内ＥＧＲ通路１８の中央部１８Ａよりも後方に配置されている。吸気側筒部６１の前端の上半部は切り欠かれており、吸気側筒部６１の前端の下半部６１Ａが前方に突出している。また、吸気側筒部６１の前端の下半部６１Ａは、前方に向けて上方に傾斜している。これにより、吸気側筒部６１の前端は、上方に向けて開口している。

排気側筒部５１の後端は、吸気側筒部６１の前端の内側に受容されている。詳細には、排気側筒部５１の上半部５１Ａの後縁（排気側筒部５１の後端開口の後縁）は、吸気側筒部６１の上半部の前縁（吸気側筒部６１の前端開口の後縁部）の下方かつ後方に配置され、排気側筒部５１の下半部６１Ａの後縁（排気側筒部５１の後端開口の前縁）は、吸気側筒部６１の下半部６１Ａの前縁（吸気側筒部６１の前端開口の前縁）の上方かつ後方に配置されている。このようにして、排気側筒部５１の後端部及び吸気側筒部６１の前端部は、互いに接続されている。

図１に示すように、第１板状部３０、第２板状部４０、及び第３板状部５０は互いに積層され、排気側側面２Ｂにボルトによって締結される排気マニホールド７０の結合面７０Ａと排気側側面２Ｂとの間に挟持される。第１〜第３板状部３０、４０、５０の互いに対応する部分には、排気マニホールド７０を排気側側面２Ｂに締結するためのボルトが通過するボルト孔６７が複数形成されている。第１〜第３板状部３０、４０、５０の各ボルト孔６７にボルトが挿通されることによって、第１〜第３部材２１〜２３はシリンダヘッド２に対して位置決めされる。

第４板状部６０は、吸気側側面２Ａにボルトによって締結されるＥＧＲ通路部材７２の第１結合面７２Ａと吸気側側面２Ａとの間に挟持される。第４板状部６０には、ＥＧＲ通路部材７２を吸気側側面２Ａに締結するためのボルトが通過するボルト孔６８が複数形成されている。第４板状部６０の各ボルト孔６８にボルトが挿通されることによって、第４部材２４はシリンダヘッド２に対して位置決めされる。

これにより、シリンダヘッド２に対する第１〜第４部材２１〜２４の位置が定まり、第１及び第２基部３１、４１が主通路部１１の内壁との間に隙間を介して配置され、第１及び第２先端部３２、４２が第１及び第２分岐通路部１２、１３の内壁との間に隙間を介して配置され、排気側筒部５１及び吸気側筒部６１がヘッド内ＥＧＲ通路１８の内壁との間に隙間を介して配置される。

第１〜第３板状部３０、４０、５０は、排気側側面２Ｂと排気マニホールド７０の結合面７０Ａとの間をシールするガスケットとして機能する。第４板状部６０は、吸気側側面２ＡとＥＧＲ通路部材７２の第１結合面７２Ａとの間をシールするガスケットとして機能する。第１〜第３ビード３６、４６、５６は、互いに対応する位置に配置され、排気側側面２Ｂ及び排気マニホールド７０の結合面７０Ａとの接触圧を高め、シール性を高める。また、第４ビード６３は、吸気側側面２Ａ及びＥＧＲ通路部材７２の第１結合面７２Ａとの接触圧を高め、シール性を高める。

排気マニホールド７０の内部には排気通路７０Ｂが形成されている。排気通路７０Ｂは、各主通路部１１の前端に対応して分岐し、排気マニホールド７０の結合面７０Ａに開口している。また、排気マニホールド７０には、排気通路７０Ｂから分岐して結合面７０Ａに開口し、ヘッド内ＥＧＲ通路１８の前端に接続される第１ＥＧＲ通路７４を有する。

図９に示すように、ＥＧＲ通路部材７２は、内部に形成された第２ＥＧＲ通路７５と、第２ＥＧＲ通路７５を開閉するＥＧＲバルブ７５Ａとを有する。第２ＥＧＲ通路７５の一端は、第１結合面７２Ａに開口し、第４板状部６０を介してヘッド内ＥＧＲ通路１８の後端と連通している。第２ＥＧＲ通路７５の他端は、ＥＧＲ通路部材７２の他の側面である第２結合面７２Ｂに開口している。

図１に示すように、吸気側側面２Ａには、吸気マニホールド７７がボルトによって締結されている。吸気マニホールド７７の内部に形成された吸気通路７７Ａの下流端は、吸気側側面２Ａとの結合面７７Ｂに開口し、集合溝５に接続されている。吸気マニホールド７７の吸気通路７７Ａの上流端は、吸気管７８に接続され、吸気管７８の上流端はスロットルバルブ、エアクリーナ等を介して吸気入口に接続されている。また、吸気管７８には、内部の吸気通路７８Ａに接続された第３ＥＧＲ通路７８Ｂが形成されている。第３ＥＧＲ通路７８Ｂは、吸気管７８の側面に開口している。

ＥＧＲ通路部材７２と吸気管７８とは互いに結合され、第２ＥＧＲ通路７５の他端と第３ＥＧＲ通路７８Ｂの開口端とは互いに接続されている。燃焼室から各排気ポート１０を通過して排気マニホールド７０の排気通路７０Ｂに排出された排気の一部は、第１ＥＧＲ通路７４、ヘッド内ＥＧＲ通路１８、第２ＥＧＲ通路７５、第３ＥＧＲ通路７８Ｂを順に通過してＥＧＲガスとして吸気通路７８Ａに供給される。吸気通路７８Ａに供給されるＥＧＲガスの流量は、ＥＧＲバルブ７５Ａによって制御される。

次に、ライナーユニット２０のシリンダヘッド２への取り付け方法について説明する。最初に、第１部材２１の各第１先端部３２及び各第１基部３１を各排気ポート１０の主通路部１１及び第１分岐通路部１２に挿入する。このとき、第１先端部３２及び第１基部３１は、前後方向に対して傾斜した第２軸線Ｙに沿った方向から排気ポート１０に挿入する。次に、第２部材２２の各第２先端部４２及び各第２基部４１を、第１部材２１の第１貫通孔３３を通して、各排気ポート１０の主通路部１１及び第２分岐通路部１３に挿入する。このとき、第２先端部４２及び第２基部４１は、前後方向と平行な第１軸線Ｘに沿った方向から排気ポート１０に挿入する。次に、第３部材２３の排気側筒部５１を、第２ＥＧＲ孔４５及び第１ＥＧＲ孔３５を通して、ヘッド内ＥＧＲ通路１８に挿入する。そして、排気マニホールド７０を排気側側面２Ｂに締結し、互いに積層された第１〜第３板状部３０、４０、５０を排気マニホールド７０と排気側側面２Ｂとの間に挟持する。これにより、第１〜第３部材２１〜２３がシリンダヘッド２に固定される。第４部材２４は、任意のタイミングでシリンダヘッド２に装着するとよい。また、上述した手順では、第２部材２２をシリンダヘッド２に装着した後に、第３部材２３をシリンダヘッド２に装着した例を示したが、第２部材２２と第３部材２３とを予め組み合わせておき、第１部材２１をシリンダヘッド２に装着した後に、第２部材２２及び第３部材２３の組立体をシリンダヘッド２に装着してもよい。

次に、本実施形態の効果について説明する。第１部材２１の第１基部３１及び第１先端部３２を排気ポート１０に挿入した後に、第２部材２２の第２基部４１及び第２先端部４２を排気ポート１０に挿入することができ、第１基部３１及び第１先端部３２と第２基部４１及び第２先端部４２とを排気ポート１０内で組み合わせて排気ポート１０の内壁を覆うライナーを形成することができる。第１板状部３０、第２板状部４０、及び第３板状部５０がシリンダヘッド２と排気マニホールド７０との間に挟持されることによって、第１部材２１、第２部材２２及び第３部材２３がシリンダヘッド２に取り付けられるため、取付作業が容易である。また、第１板状部３０、第２板状部４０及び第３板状部５０は、排気側側面２Ｂと排気マニホールド７０との間をシールするガスケットとして機能する。

第１基部３１及び第２基部４１は、互いに協働して主通路部１１と同軸に延びる１つの筒を形成するため、排気と主通路部１１との熱交換が抑制される。

主通路部１１と、第１基部３１及び第２基部４１によって形成される筒とは、排気側よりも吸気側の横断面積が大きいため、第１分岐通路部１２及び第２分岐通路部１３から主通路部１１に流れる排気を円滑に流すことができる。第１基部３１及び第２基部４１は互いに独立した部材であるため、作業者は、第１基部３１及び第２基部４１を片方ずつ順に、主通路部１１に挿入し、その後、主通路部１１内でそれぞれを互いに組み合わせることによって、排気側よりも吸気側の横断面積が大きい主通路部１１にもライナーを適切に組み付けることができる。

第２基部４１及び第２先端部４２は、平面視において排気側側面２Ｂと直交する第１方向に延び、第１基部３１及び第１先端部３２は、平面視において第１方向に傾斜した第２方向に延びている。そのため、第１基部３１及び第１先端部３２を第２方向に沿って排気ポート１０に挿入した後、第２基部４１及び第２先端部４２を第１方向に沿って排気ポート１０に挿入することができ、第１基部３１及び第１先端部３２と第２基部４１及び第２先端部４２とを排気ポート１０の内部で組み合わせることができる。

第１基部３１及び第２基部４１が形成する筒の外面は、主通路部１１の内壁と隙間を介して対向しているため、第１基部３１及び第２基部４１と主通路部１１の内壁との間の熱交換が抑制され、排気の温度低下が抑制される。

各ビードが形成された第１板状部３０、第２板状部４０及び第３板状部５０は、ガスケットとして機能し、排気側側面２Ｂと排気マニホールド７０との間を一層確実にシールする。

第１先端部３２及び第２先端部４２が、第１分岐通路部１２及び第２分岐通路部１３の内壁に形成された拡幅部１２Ａ、１３Ａに受容され、第１先端部３２及び第２先端部４２の内面が各分岐通路部１２、１３の内面を外挿した仮想面上に配置されているため、各分岐通路部１２、１３を流れる排気が第１及び第２先端部３２、４２の内側に円滑に流れるようになる。また、第１及び第２先端部３２、４２と拡幅部１２Ａ、１３Ａの内壁及び段部１２Ｂ、１３Ｂとの間に隙間が形成されているため、第１及び第２先端部３２、４２が熱膨張するときに、第１及び第２先端部３２、４２と各分岐通路部１２、１３との干渉が避けられる。

第３部材２３と第４部材２４とは、ヘッド内ＥＧＲ通路１８の内壁を覆うライナーを形成する。第３部材２３は、ヘッド内ＥＧＲ通路１８に挿入される排気側筒部５１と、第１板状部３０及び第２板状部４０と共に排気側側面２Ｂ及び排気マニホールド７０の間に挟持される第３板状部５０とを有する構成であるため、取付作業が容易である。同様に、第４部材２４は、ヘッド内ＥＧＲ通路１８に挿入される吸気側筒部６１と、吸気側側面２Ａ及びＥＧＲ通路部材７２の間に挟持される第４板状部６０とを有する構成であるため、取付作業が容易である。排気側筒部５１及び吸気側筒部６１の接続部では、排気側筒部５１が吸気側筒部６１内に遊嵌しているため、排気側から吸気側への流体の流れが円滑になる。また、排気側筒部５１及び吸気側筒部６１が熱膨張するときに、両者の干渉が避けられる。

排気側筒部５１及び吸気側筒部６１によって形成される通路は、中央部が両端部に対して上方に位置するように傾斜しているため、排気側筒部５１内及び吸気側筒部６１内に発生したＥＧＲガスの凝縮水は、排気側筒部５１内及び吸気側筒部６１内に滞留せず、排気側又は吸気側の端部から排出される。これにより、ＥＧＲガスの凝縮水に起因する排気側筒部５１及び吸気側筒部６１の腐食が防止される。

吸気側筒部６１の排気側の端部は、下半部６１Ａが排気側に突出すると共に上方に向けて傾斜しているため、開口が上方を向く。一方、排気側筒部５１の吸気側の端部は、上半部５１Ａが排気側に突出すると共に下方に向けて傾斜しているため、開口が下方を向く。これにより、排気側筒部５１の吸気側の開口及び吸気側筒部６１の排気側の開口は、互いに対向し、接続される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記の実施形態では、上流側（燃焼室凹部４側）が２つに分岐した排気ポート１０の例について説明したが、上流側が３以上に分岐している場合にも本発明を適用することができる。この場合、第１及び第２部材２１、２２に対応する部材の数を分岐通路部の数に応じて増加させるとよい。

上記の実施形態では、第１〜第４板状部３０、４０、５０、６０に、第１〜第４ビード３６、４６、５６、６３を形成したが、第１〜第４ビード３６、４６、５６、６３は省略してもよい。この場合、排気側側面２Ｂと第１板状部３０との間、第１板状部３０と第２板状部４０との間、第２板状部４０と第３板状部５０との間、第３板状部５０と結合面７０Ａとの間、吸気側側面２Ａと第４板状部６０との間、及び第４板状部６０と第１結合面７２Ａとの間に、ビードを備えたガスケットを介装するとよい。また、上記実施形態の各構成は、全てが必須の構成ではなく、適宜取捨選択することができる。

１ ：内燃機関
２ ：シリンダヘッド
２Ａ ：吸気側側面
２Ｂ ：排気側側面
４ ：燃焼室凹部
１０ ：排気ポート
１１ ：主通路部
１２ ：第１分岐通路部
１２Ａ ：第１拡幅部
１２Ｂ ：第１段部
１３ ：第２分岐通路部
１３Ａ ：第２拡幅部
１３Ｂ ：第２段部
１６ ：第３段部
１８ ：ヘッド内ＥＧＲ通路
２０ ：ライナーユニット
２１ ：第１部材
２２ ：第２部材
２３ ：第３部材
２４ ：第４部材
３０、４０、５０、６０ ：第１〜第４板状部
３１、４１ ：第１、第２基部
３２、４２ ：第１、第２先端部
３３、４３、５３ ：第１、第２、第３貫通孔
３５、４５、５５、６２ ：第１、第２、第３、第４ＥＧＲ孔
３６、４６、５６、６３ ：第１、第２、第３、第４ビード
５１ ：排気側筒部
５１Ａ ：上半部
６１ ：吸気側筒部
６１Ａ ：下半部
７０ ：排気マニホールド
７２ ：ＥＧＲ通路部材
７７ ：吸気マニホールド

Claims (9)

1. 燃焼室凹部と、排気側側面と、前記排気側側面に開口する主通路部及び前記主通路部から分岐してそれぞれ前記燃焼室凹部に開口する複数の分岐通路部を備えた排気ポートとを備えたシリンダヘッドと、
   前記排気側側面に沿うように配置され、前記主通路部の開口端と対応する部分に第１貫通孔が形成された第１板状部と、前記第１板状部の前記第１貫通孔の縁部から前記主通路部内に延びる第１基部と、両端が開口した筒形をなし、前記第１基部の先端から１つの前記分岐通路部内に延びる第１先端部とを有する第１部材と、
   前記第１板状部に沿うように配置され、前記第１貫通孔と対応する部分に第２貫通孔が形成された第２板状部と、前記第２板状部の前記第２貫通孔の縁部から前記第１貫通孔を通過して前記主通路部内に延びる第２基部と、両端が開口した筒形をなし、前記第２基部の先端から他の前記分岐通路部内に延びる第２先端部とを有する第２部材と、
   前記排気側側面に締結され、前記排気側側面との間に前記第１板状部及び前記第２板状部を挟持すると共に、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔を介して前記主通路部に接続される排気通路を備えた排気装置とを有することを特徴とする内燃機関の排気構造。
2. 前記第１基部及び前記第２基部は、互いに協働して、前記主通路部の延在方向に延びる１つの筒を形成することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気構造。
3. 前記主通路部は、前記排気側側面側よりも前記分岐通路部側の横断面積が大きく、
   前記第１基部及び前記第２基部によって形成される筒は、前記排気側側面側よりも前記分岐通路部側の横断面積が大きいことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気構造。
4. 前記第１基部及び前記第２基部が形成する筒の外面は、前記主通路部の内壁と隙間を介して対向していることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の排気構造。
5. 前記第２基部及び前記第２先端部は、平面視において前記排気側側面と略直交する第１方向に延び、
   前記第１基部及び前記第１先端部は、平面視において前記第１方向に傾斜した第２方向に延びることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つの項に記載の内燃機関の排気構造。
6. 前記分岐通路部の内壁には、燃焼室凹部側の部分に対して段違いに凹設され、前記主通路部に繋がる拡幅部が形成され、
   前記第１先端部及び前記第２先端部は、隙間を介して前記拡幅部に受容されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つの項に記載の内燃機関の排気構造。
7. 前記第１板状部は、前記第１貫通孔を囲む第１ビードを有することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つの項に記載の内燃機関の排気構造。
8. 前記第２板状部は、前記第２貫通孔を囲む第２ビードを有することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つの項に記載の内燃機関の排気構造。
9. 前記シリンダヘッドは、吸気側側面と、前記排気側側面から前記吸気側側面に貫通するヘッド内ＥＧＲ通路とを備え、
   前記第１板状部は、前記ヘッド内ＥＧＲ通路の排気側側面側の開口端と対応する部分に第１ＥＧＲ孔が形成され、
   前記第２板状部は、前記ヘッド内ＥＧＲ通路の排気側側面側の開口端と対応する部分に第２ＥＧＲ孔が形成され、
   前記第１板状部又は前記第２板状部に沿うように配置され、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔と対応する部分に第３貫通孔が形成されると共に、前記ヘッド内ＥＧＲ通路と対応する位置に第３ＥＧＲ孔が形成された第３板状部と、前記第３板状部の前記第３ＥＧＲ孔の縁部から前記ヘッド内ＥＧＲ通路内に延びる筒部を有する第３部材を更に有し、
   前記排気装置は、前記排気側側面との間に前記第１板状部、前記第２板状部、及び前記第３板状部を挟持することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つの項に記載の内燃機関の排気構造。

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