JP2018035721A - engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の排気通路をシリンダヘッドの内部で一本に合流させたエキマニ内蔵型のエンジンに関する。 The present invention relates to an engine having a built-in exhaust manifold in which a plurality of exhaust passages are joined together in a cylinder head.
従来、シリンダヘッドの内部にエキマニ(エキゾーストマニホールド)に相当する通路構造を内蔵させたエンジンが知られている。すなわち、エンジンのシリンダ(気筒)に接続される複数の排気通路を、シリンダヘッドの内部で一本の流路に合流させた構造を持ったエンジンである。このような構造を採用することにより、排気系に介装される排気浄化触媒とエンジンとの距離を短縮することができ、排気浄化性能を向上させることができる。また、排気系自体の長さが短縮されるため、排気による圧力損失を低下させることができるほか、エンジンの省スペース化が容易となる(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, an engine in which a passage structure corresponding to an exhaust manifold (exhaust manifold) is built in a cylinder head is known. In other words, the engine has a structure in which a plurality of exhaust passages connected to a cylinder (cylinder) of the engine are merged into one flow path inside the cylinder head. By adopting such a structure, the distance between the exhaust purification catalyst interposed in the exhaust system and the engine can be shortened, and the exhaust purification performance can be improved. Further, since the length of the exhaust system itself is shortened, pressure loss due to exhaust can be reduced, and the space saving of the engine is facilitated (see, for example, Patent Document 1).
上記のようなエンジンでは、排気通路の断面積を大きめに設定することで排気ガスの流速を低下させ、排気ガスからシリンダヘッドへの熱伝達が過剰にならないようにしている。しかしながら、排気通路の断面積を増大させるほど排気通路内の容積が増大するため、エンジンの運転状態によっては吸気の充填効率が低下しうる。例えば、エンジン回転速度が中低速域となる運転状態では、排気圧の低下や排気脈動の干渉によって吸気がシリンダ内へ流入しにくくなる。これにより、所望の充填効率が得られなくなり、エンジンの出力トルクが低下する場合がある。一方、排気通路内の容積を減少させれば、充填効率を確保しやすくなるものの、排気ガスからシリンダヘッドへの熱伝達量が増大しやすくなってしまう。 In the engine as described above, the flow rate of the exhaust gas is reduced by setting the cross-sectional area of the exhaust passage to be large so that the heat transfer from the exhaust gas to the cylinder head does not become excessive. However, since the volume in the exhaust passage increases as the cross-sectional area of the exhaust passage increases, the charging efficiency of the intake air may decrease depending on the operating state of the engine. For example, in an operating state where the engine rotation speed is in the middle / low speed range, intake air is less likely to flow into the cylinder due to a decrease in exhaust pressure or interference with exhaust pulsation. As a result, the desired charging efficiency cannot be obtained, and the output torque of the engine may decrease. On the other hand, if the volume in the exhaust passage is reduced, it is easy to ensure the charging efficiency, but the amount of heat transfer from the exhaust gas to the cylinder head tends to increase.
本件の目的の一つは上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、シリンダヘッドの過昇温を抑制しつつ充填効率を高めることができるようにした、エキマニ内蔵型のエンジンを提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。 One of the purposes of this case was created in view of the above-mentioned problems, and provides an engine with a built-in exhaust manifold that can increase the charging efficiency while suppressing excessive temperature rise of the cylinder head. It is to be. It should be noted that the present invention is not limited to this purpose, and is an operational effect that is derived from each configuration shown in “Mode for Carrying Out the Invention” to be described later. Can be positioned as a purpose.
(1)本件のエンジンは、複数の排気通路をシリンダヘッドの内部で一本に合流させたエキマニ内蔵型のエンジンである。このエンジンには、前記複数の排気通路のそれぞれに設けられ、前記エンジンの気筒(シリンダ)から上方向に排出される排気ガスの流れを前記エンジンの側面方向へと屈曲させる屈曲部が設けられる。また、このエンジンには、前記屈曲部よりも前記排気通路の下流側において、前記排気通路の内壁底面から前記排気通路の中心に向かって上方へ膨出した形状に形成される膨出部が設けられる。 (1) The engine of the present case is an engine with a built-in exhaust manifold in which a plurality of exhaust passages are joined together in a cylinder head. The engine is provided with a bent portion that is provided in each of the plurality of exhaust passages and that bends the flow of the exhaust gas discharged upward from the cylinder of the engine in the side direction of the engine. Further, the engine is provided with a bulging portion formed in a shape bulging upward from the bottom surface of the inner wall of the exhaust passage toward the center of the exhaust passage on the downstream side of the bent portion. It is done.
(2)前記膨出部が、前記排気通路の延在方向に沿って延設されることが好ましい。すなわち、前記膨出部が突条であることが好ましい。
(3)前記膨出部が、前記複数の排気通路を合流させた形状に対応する分枝形状に形成されることが好ましい。
(4)前記シリンダヘッドの内部で前記排気通路よりも下方に配置されるウォータージャケットを備えることが好ましい。また、前記膨出部の下方において、前記ウォータージャケットの内壁頂面から前記ウォータージャケットの外側に向かって上方へ膨出した形状に形成される第二膨出部を備えることが好ましい。
(2) It is preferable that the said bulging part is extended along the extension direction of the said exhaust passage. That is, it is preferable that the bulging portion is a protrusion.
(3) It is preferable that the bulging portion is formed in a branched shape corresponding to a shape obtained by joining the plurality of exhaust passages.
(4) It is preferable to provide a water jacket disposed below the exhaust passage inside the cylinder head. Moreover, it is preferable to provide the 2nd bulge part formed in the shape bulged upwards from the inner wall top surface of the said water jacket toward the outer side of the said water jacket below the said bulge part.
シリンダヘッドの過昇温を抑制しつつ充填効率を高めることができる。 Filling efficiency can be increased while suppressing excessive temperature rise of the cylinder head.
図面を参照して、実施形態としてのエンジン10について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
An
[1.構成]
図1に示すエンジン10は水冷式の多気筒エンジンであり、シリンダヘッド11がシリンダブロック12の上面に締結固定される構造を持つ。以下、シリンダブロック12の上面が水平で上向きとなる姿勢を基準として、エンジン10の構造的な特徴を説明する。エンジン10のシリンダブロック12には、筒軸が鉛直な複数の中空円筒を列設してなるシリンダ13(シリンダボア)が形成される。それぞれのシリンダ13の周囲には、エンジン冷却水が流通するウォータージャケット4(水室)が設けられる。
[1. Constitution]
An
シリンダブロック12の上面には、ガスケットを介してシリンダヘッド11が締結固定される。シリンダヘッド11の底面のうち、シリンダ13の頂面に相当する箇所には、吸気バルブ孔や排気バルブ孔6(図4参照)が設けられる。シリンダ13の内部で発生した排気ガスは、排気バルブ孔6を通って排気系へと排出される。本実施形態の排気バルブ孔6は、一つのシリンダ13に対して二つずつ設けられる(図3参照)。
The
シリンダヘッド11には、複数の排気通路1を一本に合流させたエキマニ(エキゾーストマニホールド)構造が内蔵される。排気通路1は、図3に示すように、それぞれの排気バルブ孔6に対して一本ずつ設けられ、排気ガスの流通方向の下流側においてシリンダ13ごとに一本の流路に集約される。また、そのさらに下流側では、三つのシリンダ13に対応する三本の流路が一本の流路に集約される。このように、排気通路1の全体形状は、六本の流路が下流側へ進むに連れて合流するとともに、最終的には一本に合流した形状(言い換えれば、排気ガスの流通方向の上流側が六本に分岐した形状)であって、上流側ほど分岐数が増加する分枝形状(樹形図形状)とされる。このようなエキマニ状の流路がシリンダヘッド11に内蔵される。
The
排気通路1のうち、排気バルブ孔6に接続される最も細い通路(最も上流側に位置する枝管部分)のことを小通路21と呼ぶ。また、シリンダ毎に複数の小通路21を集約した通路のことを中通路22と呼び、複数の中通路22を集約した通路のことを大通路23と呼ぶ。小通路21の断面積は、一個の排気バルブ孔6の開口面積に応じた大きさ(例えば、排気バルブ孔6の開口面積と同程度)に設定される。同一のシリンダ13に接続された一対の小通路21は、排気バルブ孔6に比較的近い位置で合流して中通路22を形成する。さらに下流側には、三本の中通路22を一本に集合させた大通路23が設けられる。小通路21の断面形状はほぼ円形とされる。また、中通路22,大通路23の断面形状は、横に長い楕円形状、あるいは二つの半円を矩形で繋いだトラック形状に形成される。
Of the
図2に示すように、大通路23の下流端部(排気ガスの排出口となる部位)には、排気ガスの流通方向に対して垂直な平面状の締結面をなす排気フランジ7が形成される。排気フランジ7は、これよりも下流側の排気管(ターボチャージャーや触媒装置との接続用の管材を含む)が締結固定される部位である。排気フランジ7の周囲には複数の締結具を取り付けるためのボス孔が設けられる。
As shown in FIG. 2, an
図4に示すように、排気通路1のうち小通路21の中途には、エンジン10のシリンダ13から上方向に排出される排気ガスの流れをエンジン10の側面方向へと屈曲させる屈曲部2が設けられる。また、屈曲部2よりも下流側の部位は、ほぼ水平な方向に延設される。また、屈曲部2よりも下流側の排気通路1には、排気通路1の内壁底面から排気通路1の中心に向かって上方に膨出した形状の膨出部3が設けられる。本実施形態の膨出部3は、屈曲部2よりも下流側の小通路21と中通路22及び大通路23とに形成される。
As shown in FIG. 4, in the middle of the
膨出部3は、排気通路1の内部を流通する排気ガスの流速をできるだけ上昇させることなく、排気通路1の断面積を削減するために設けられた突起部分である。排気通路1の内部における排気ガスの流速分布は、屈曲部2よりも下流側の流路断面において偏った様相を呈し、下方よりも上方が高速となる。また、排気通路1の幅方向の流速分布は、中央部よりも左右両端部が高速となる。つまり、排気通路1の内壁底面近傍は、排気通路1の中でも排気ガスの流速が最も低い部位となる。このように、流速が最も低い部位に膨出部3を形成することで、排気通路1内の容積を減少させつつ、排気ガスの流速上昇を抑制することが容易となる。
The bulging
なお、膨出部3は排気通路1の中で排気ガスの流速が相対的に低い部位のみに形成することが好ましい。その理由は、膨出部3を大きくするに連れて排気ガスの流速が上昇し、シリンダヘッド11が昇温しやすくなるからである。膨出部3の内壁底面からの突出長は、例えば膨出部3の上端が排気通路1の中央部に達する長さを上限として設定することが好ましい。
The bulging
本実施形態の膨出部3は、図2に示すように、排気通路1の延在方向に沿って延設された突条として形成される。膨出部3を排気ガスの流れ方向に沿って延設することで、排気通路1内の削減容積が増大することになり、吸気の充填効率が改善される。また、図3に示すように、膨出部3の全体形状は、排気通路1の全体形状に対応する分枝形状に形成される。つまり、屈曲部2よりも下流側の小通路21だけでなく、中通路22や大通路23にも膨出部3が形成される。これにより、排気通路1内の削減容積がさらに増大するだけでなく、排気ガスの整流効果が増大し、吸気の充填効率がさらに改善される。
As shown in FIG. 2, the bulging
図5に示すように、シリンダヘッド11の内部で排気通路1の上方,下方のそれぞれには、エンジン冷却水が流通するウォータージャケット4が設けられる。これらのウォータージャケット4は、図4に示すように、シリンダブロック12のウォータージャケット4と連結可能である。また、排気通路1の下方に設けられたウォータージャケット4には、膨出部3の形状に対応する第二膨出部5が設けられる。
As shown in FIG. 5, a
第二膨出部5は、ウォータージャケット4の内壁頂面からウォータージャケット4の外側に向かって上方へ膨出した形状に形成される。膨出部3と第二膨出部5とを隔てる壁体の厚みは、例えば数ミリメートル程度である。このように、膨出部3の直下方に第二膨出部5を配置することで、排気ガスの冷却性が向上する。すなわち、冷却性を向上させることで、排気通路1の容積削減に伴う流速上昇の影響を相殺することが可能となる。
The second bulging portion 5 is formed in a shape bulging upward from the top surface of the inner wall of the
[2.作用,効果]
(1)排気通路1の内壁下部から膨出した形状の膨出部3を設けることで、排気ガスの流速が低い部分の容積を削減することができる。これにより、膨出部3を設けない場合と比較して、小さな流速上昇率で大きな容積削減効果を得ることができる。つまり、排ガスの流速上昇を抑えつつ、排気管内の容量を削減できる。したがって、シリンダヘッド11の過昇温を抑制しつつ、吸気の充填効率を改善することができる。
(2)図3,図4に示すように、排気ガスの流れ方向に沿って膨出部3を延設することで、排気通路1内の削減容積を増大させることができる。これにより、排気ガスの流速の上昇抑制効果を高めつつ排気通路1の容積を削減することができ、吸気の充填効率を改善することができる。
[2. Action, effect]
(1) By providing the bulging
(2) As shown in FIGS. 3 and 4, by extending the bulging
(3)図3に示すように、膨出部3を分枝形状にすることで、流速の上昇抑制効果を高めつつ排気通路容積を削減することができる。また、膨出部3の全体形状が排気通路1の全体形状に対応する形状であることから、排気ガスの整流効果を高めることができ、吸気の充填効率をさらに改善することができる。
(4)図5に示すように、膨出部3の下方にウォータージャケット4の第二膨出部5を設けることで、膨出部3を介して排気ガスを効率よく冷却することができる。また、排気通路1の容積削減に伴う流速上昇の影響を相殺することが可能となり、シリンダヘッド11の過昇温をより確実に抑制することができる。
(3) As shown in FIG. 3, by making the bulging
(4) As shown in FIG. 5, the exhaust gas can be efficiently cooled through the bulging
[3.変形例]
上述の実施形態では、排気通路1の屈曲部2よりも下流側の小通路21と中通路22及び大通路23とに膨出部3が形成された構造を例示したが、膨出部3のレイアウトはこれに限定されない。例えば、排気通路1の屈曲部2よりも下流側の小通路21のみに膨出部3を形成してもよいし、大通路23のみに膨出部3を形成してもよい。少なくとも屈曲部2よりも排気通路1の下流側に膨出部3を配置することで、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。
[3. Modified example]
In the above-described embodiment, the structure in which the bulging
1 排気通路
2 屈曲部
3 膨出部
4 ウォータージャケット
5 第二膨出部
6 排気バルブ孔
7 排気フランジ
10 エンジン
11 シリンダヘッド
12 シリンダブロック
13 シリンダ
21 小通路
22 中通路
23 大通路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記複数の排気通路のそれぞれに設けられ、前記エンジンの気筒から上方向に排出される排気ガスの流れを前記エンジンの側面方向へと屈曲させる屈曲部と、
前記屈曲部よりも前記排気通路の下流側において、前記排気通路の内壁底面から前記排気通路の中心に向かって上方へ膨出した形状に形成される膨出部と
を備えることを特徴とする、エンジン。 An engine with a built-in exhaust manifold in which a plurality of exhaust passages are joined together in the cylinder head,
A bent portion that is provided in each of the plurality of exhaust passages and bends the flow of exhaust gas discharged upward from the cylinder of the engine toward the side surface of the engine;
A bulging portion formed in a shape bulging upward from the bottom surface of the inner wall of the exhaust passage toward the center of the exhaust passage on the downstream side of the exhaust passage from the bent portion. engine.
ことを特徴とする、請求項1記載のエンジン。 The engine according to claim 1, wherein the bulging portion extends along an extending direction of the exhaust passage.
ことを特徴とする、請求項1または2記載のエンジン。 The engine according to claim 1, wherein the bulging portion is formed in a branched shape corresponding to a shape obtained by joining the plurality of exhaust passages.
前記膨出部の下方において、前記ウォータージャケットの内壁頂面から前記ウォータージャケットの外側に向かって上方へ膨出した形状に形成される第二膨出部と、を備える
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のエンジン。 A water jacket disposed below the exhaust passage inside the cylinder head;
A second bulging portion formed in a shape bulging upward from the top surface of the inner wall of the water jacket toward the outside of the water jacket is provided below the bulging portion. Item 4. The engine according to any one of Items 1 to 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016168328A JP2018035721A (en) | 2016-08-30 | 2016-08-30 | engine |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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JP2018035721A true JP2018035721A (en) | 2018-03-08 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7425635B2 (en) | 2020-03-17 | 2024-01-31 | 本田技研工業株式会社 | Cylinder head of multi-cylinder engine |
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2016
- 2016-08-30 JP JP2016168328A patent/JP2018035721A/en active Pending
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