JP5027268B2 - 排気冷却用管体及び内燃機関排気系 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の排気冷却用管体は、内燃機関の排気ポートと排気分岐管との間に設けられる排気冷却用管体であって、前記排気ポートに接続する排気導入口と前記排気分岐管に接続される排気排出口とは中心軸をずらすとともに、非平行とし、内燃機関の排気ポートに前記排気導入口を接続した状態では、前記排気排出口は、前記排気導入口よりも鉛直方向の下方に配置され、排気冷却用管体の管壁内には冷却流体通路とこの冷却流体通路と外部とを連通する連通孔が栓体に閉塞された状態でかつその外部への開口が鉛直方向上方に向けて設けられていると共に、前記連通孔の軸方向が鉛直方向に対して角度を設けていることを特徴とする。
したがって排気冷却用管体内部に凝縮水が生じたとしても、内燃機関側でなく排気分岐管側へ重力により流させて排出させることができる。
上記構成によれば、排気冷却用管体内部に凝縮水が生じたとしても、内燃機関側でなく排気分岐管側へ重力により流させて排出させることができる。
また、排気ポートから排気導入口へと流れ込んだ排気の流動方向は、排気冷却用管体の管壁に平行ではなく排気流は管壁に衝突する。このため排気冷却用管体の管壁との熱交換効率が向上し、冷却効率を高めることができる。このことにより本発明の排気冷却用管体は冷却効率を高めると共に凝縮水の逆流を防止することができる。
また、中心軸同士を非平行とすることで、ずらしても良く、上述したごとく冷却効率を高めると共に凝縮水の逆流を防止することができるようになる。
さらに、排気冷却用管体の排気導入口と排気排出口との鉛直方向の位置関係を設定していることにより、内燃機関の排気の冷却効率を高めると共に凝縮水の逆流を防止することができる。
また、排気導入口側に対向するように斜めに向いている領域には、内燃機関の排気ポートからの排気が衝突する。このため、この領域に形成されている冷却流体通路における吸熱能力を他の部分よりも高めることにより、効果的に排気を冷却して、冷却効率を高めることができる。
請求項4に記載の排気冷却用管体では、請求項2又は3に記載の排気冷却用管体において、前記領域に形成されている前記冷却流体通路の容積を他の部分よりも大きくすることにより吸熱能力を他の部分よりも高めたことを特徴とする。
請求項5に記載の排気冷却用管体では、請求項2又は3に記載の排気冷却用管体において、前記領域に形成されている前記冷却流体通路における冷却流体の流速と、他の部分での冷却流体の流速とに差を設けたことにより吸熱能力を他の部分よりも高めたことを特徴とする。
請求項8に記載の排気冷却用管体では、請求項7に記載の排気冷却用管体において、前記冷却水は、内燃機関用冷却水が利用されることを特徴とする。
請求項9に記載の内燃機関排気系では、請求項1〜8のいずれか一項に記載の排気冷却用管体を内燃機関の排気ポートと排気分岐管との間に用いたことを特徴とする。
図1〜5は、上述した発明が適用された排気冷却用管体としての冷却アダプタ2の構成を示している。図1は正面図、図2は背面図、図3は正面右側から見た斜視図、図4は背面左側から見た斜視図、図5は右側面図である。
これら排気導入口8と排気排出口12とはそれぞれ冷却アダプタ2内に形成された4つの排気流路16にて接続されている。
図12〜18にウォータジャケット20の空間形状を示す。図12は正面図、図13は背面図、図14は平面図、図15は底面図、図16は右側面図、図17は正面右側から見た斜視図、図18は背面左側から見た斜視図である。尚、図16〜18は冷却アダプタ2(破線)内における状態にて示している。
(1)冷却アダプタ2は、シリンダヘッド4の排気ポート4aに接続される排気導入口8と排気分岐管6に接続される排気排出口12との中心軸Ax,Bxを非平行とすることで、中心軸Ax,Bx同士をずらした構成としている。
(2)図8〜11に示したごとく、冷却アダプタ2の管壁18内にはウォータジャケット20とこのウォータジャケット20と外部とを連通する中子排出用の連通孔22が設けられている。
(3)冷却アダプタ2においては、排気流路16の上方の内壁面16aは、図5に示したごとく排気導入口8側に対向するように斜めに向いている領域となっていることから、排気導入口8から導入された排気流は最初にこの上方の内壁面16aに衝突してから、排気流路16に沿うように曲がり排気排出口12側に流れることになる。
参考例としての実施の形態2の内燃機関排気系に用いられる冷却アダプタ102の構成を図19〜25に示す。図19は正面図、図20は背面図、図21は正面右側から見た斜視図、図22は背面左側から見た斜視図、図23は右側面図である。尚、図23には、組み合わされる内燃機関のシリンダヘッド104と排気分岐管106とを破線にて示している。
図示したごとく冷却アダプタ102の管壁118内には、排気流路116の周囲に冷却流体通路としてウォータジャケット120が設けられている。
(1)本実施の形態の内燃機関排気系において、冷却アダプタ102を間にして接続されるシリンダヘッド104の排気ポート104aにおける開口部104cと、排気分岐管106の開口部106aとは、排気分岐管106の開口部106aが排気ポート104aの開口部104cよりも鉛直方向の下方に配置されている。
[実施の形態3]
参考例としての実施の形態3の冷却アダプタ202は、図28の右側面図に示すごとく、排気導入口208の中心軸Ayと排気排出口212の中心軸Byとは平行であるが、中心軸Ay,By同士は一致していない。すなわち中心軸Ay,By間に距離を設けたことによりシリンダヘッド204の排気ポート204aに接続する排気導入口208と排気分岐管206に接続される排気排出口212とは中心軸Ay,Byをずらした構成としている。
以上説明した本実施の形態3によれば、以下の効果が得られる。
(1)中心軸Ay,By間が平行であるとの違いがあるが、前記実施の形態1の(1)、(2)、(4)と同様な効果を生じる。
図29,30にそれぞれ示すごとく、本実施の形態の冷却アダプタのウォータジャケット320,420においては、特に上方側の流路320c,420cに向かって冷却水導入口320a,420aからの冷却水が噴出されるように、冷却水導入口320a,420aの配置とその向きが設定されている。
(1)このように排気導入口8,208(図5,28)側に向いている上方の内壁面16a,216aに形成されている流路320c,420cにおける冷却水の流速と、他の部分の流路での流速とに差を設けたことにより、吸熱能力を上方の内壁面16a,216aにて他の部分よりも高めている。したがって冷却水により効果的に排気を冷却して冷却効率を高めることができる。
・前記実施の形態1の冷却アダプタ2の鋳造においては、鋳型内に排気流路16用の中子を、ウォータジャケット20用の中子の内側に配置することになる。
本発明では図31の(c)に示す冷却アダプタ602のごとく、排気流路616を2ヶ所にて屈曲させた構成とすることも可能である。ただし、この場合についても排気排出口612側の中心軸と排気導入口608の中心との距離D2が図示したごとく大きくなると、前述した配置の制約から排気流路616は鉛直方向の上側と下側との両方でウォータジャケット620から大きく離れて排気の冷却効率向上が抑制されるおそれがある。このため、このような場合にも同様に排気排出口612側の中心軸と排気導入口608の中心との距離D2はなるべく小さくすることが好ましい。
Claims (9)
- 内燃機関の排気ポートと排気分岐管との間に設けられる排気冷却用管体であって、
前記排気ポートに接続する排気導入口と前記排気分岐管に接続される排気排出口とは中心軸をずらすとともに、非平行とし、
内燃機関の排気ポートに前記排気導入口を接続した状態では、前記排気排出口は、前記排気導入口よりも鉛直方向の下方に配置され、
排気冷却用管体の管壁内には冷却流体通路とこの冷却流体通路と外部とを連通する連通孔が栓体に閉塞された状態でかつその外部への開口が鉛直方向上方に向けて設けられていると共に、前記連通孔の軸方向が鉛直方向に対して角度を設けている
ることを特徴とする排気冷却用管体。 - 請求項1に記載の排気冷却用管体において、排気冷却用管体の管壁の内で、前記排気導入口側に対向するように斜めに向いている領域に形成されている冷却流体通路における吸熱能力を、他の部分よりも高めたことを特徴とする排気冷却用管体。
- 内燃機関の排気ポートと排気分岐管との間に設けられる排気冷却用管体であって、
前記排気ポートに接続する排気導入口と前記排気分岐管に接続される排気排出口とは中心軸をずらすとともに、非平行とし、
内燃機関の排気ポートに前記排気導入口を接続した状態では、前記排気排出口は、前記排気導入口よりも鉛直方向の下方に配置され、
排気冷却用管体の管壁の内で、前記排気導入口側に対向するように斜めに向いている領域に形成されている冷却流体通路における吸熱能力を、他の部分よりも高めたことを特徴とする排気冷却用管体。 - 請求項2又は3に記載の排気冷却用管体において、前記領域に形成されている前記冷却流体通路の容積を他の部分よりも大きくすることにより吸熱能力を他の部分よりも高めたことを特徴とする排気冷却用管体。
- 請求項2又は3に記載の排気冷却用管体において、前記領域に形成されている前記冷却流体通路における冷却流体の流速と、他の部分での冷却流体の流速とに差を設けたことにより吸熱能力を他の部分よりも高めたことを特徴とする排気冷却用管体。
- 請求項5に記載の排気冷却用管体において、前記領域に形成されている前記冷却流体通路における冷却流体の流速を他の部分よりも高くすることにより吸熱能力を他の部分よりも高めたことを特徴とする排気冷却用管体。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の排気冷却用管体において、前記冷却流体通路には、冷却流体として冷却水が供給されることを特徴とする排気冷却用管体。
- 請求項7に記載の排気冷却用管体において、前記冷却水は、内燃機関用冷却水が利用されることを特徴とする排気冷却用管体。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の排気冷却用管体を内燃機関の排気ポートと排気分岐管との間に用いたことを特徴とする内燃機関排気系。
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