JP5550926B2 - 内燃機関におけるシリンダヘッド - Google Patents

Description

本発明は，複数の気筒を備えた内燃機関におけるシリンダヘッドのうち，前記各気筒からの排気ポートが当該シリンダヘッドの内部において集合するように構成して成るシリンダヘッドに関するものである。

先行技術としての特許文献１には，
「内燃機関におけるシリンダヘッドの内部において，各気筒ごとに少なくとも二つ設けられている排気ポートを一つの集合排気出口に集合するように構成する。」
ことが記載されている。より詳しくは，
「前記一つの集合排気出口を，各気筒の中間に位置する中間気筒の真横の部位又はこれに近い部位に配設し，この集合排気出口に，前記中間気筒における両排気ポートを連通する一方，前記中間気筒の外側に位置する外側気筒における両排気ポートを排気通路に集合し，この排気通路を前記集合排気出口に向かって延びて前記集合排気出口に連通する構成にし，更に，前記中間気筒には，当該中間気筒における両排気ポート間の部位に仕切り隔壁を前記集合排気出口に向かって延びるように設け，この仕切り隔壁の内部に，シリンダヘッドの上面における動弁機構室からオイルパンへのオイル落とし通路とか，或いは冷却水通路等の流体通路を設ける。」
という構成にしている。

特開２００７−１６２５９１号公報

この先行技術によると，中間気筒の両排気ポートからの排気ガスが互いに干渉することを，その間に設けた仕切り隔壁によって防止できるから排気ガスの流れ抵抗を低減でき，しかも，前記仕切り隔壁の内部にオイル落とし通路等の流体通路を設けた分だけシリンダヘッドの小型軽量化を図ることができる。

しかし，その反面，前記中間気筒における仕切り隔壁の左右両側面には，当該中間気筒の外側に位置する外側気筒からの排気ガスが排気通路を通って吹き当たるという構成になっているから，この仕切り隔壁に吹き当たる分だけ排気ガスの流れ抵抗が大きくなるばかりか，前記仕切り隔壁の部分は高い温度になり，この仕切り隔壁の内部に設けた流体通路内を流れるオイルの劣化を著しく促進したり，或いは，前記流体通路内を流れる冷却水の冷却性能を大幅に低下させたりするという問題があった。

本発明は，この問題を，排気ガスの流れ抵抗の増加を招来することなく，解消することを技術的課題としている。

この技術的課題を達成するため請求項１は，
「一列に並んだ各気筒ごとに二つずつ設けられている排気ポートと，一方の長手側面に開口した一つの集合排気出口とを有しており，前記一つの集合排気出口を，各気筒の中間に位置する中間気筒の真横の部位又はこれに近い部位に配設し，この集合排気出口に，前記中間気筒に対応した二つの中間排気ポートを連通させる一方，前記中間気筒の外側に位置した外側気筒に対応した両排気ポートをそれぞれ排気通路に集合し，これら両排気通路を前記集合排気出口に向かって延びて前記集合排気出口に連通する構成にし，更に，前記中間気筒に対応した２つの中間排気ポートは前記集合排気出口に向けて延びる中間仕切り隔壁で仕切られており，このため，前記各気筒の軸心方向から見て，前記中間仕切り隔壁を挟んだ両側に，前記排気通路における気筒列側の内側面と前記中間排気ポートの内側面とが交わるコーナー部が形成されており，更に，前記中間仕切り隔壁の内部に流体通路を設けているシリンダヘッドであって，
前記中間仕切り隔壁のうち前記集合排気出口に向いた先端部を，前記各気筒の軸心方向から見て，前記コーナー部の先端よりは前記集合排気出口の側に突出して，前記排気通路における気筒列側の内側面の延長線より外側には突出しないように設定する一方，前記排気通路における前記気筒列側の内側面に，当該内側面に沿って流れる排気ガスを前記集合排気出口の方向に偏流させる手段を設けた」
内側面に沿って流れる排気ガスを前記集合排気出口の方向に偏流させる手段を設けた」
ことを特徴にしている。

また，請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記コーナー部の箇所に前記中間排気ポートの側に突出した隆起部を設けることにより、前記中間排気ポートのうち前記集合排気出口１０に開口した部分の通路断面積を縮小させている」
ことを特徴としている。

請求項１によると，前記構成にしたことにより，中間仕切り隔壁の左右両側面に，当該中間気筒の外側に位置する外側気筒からの排気ガスが吹き当たることを回避できるから，排気ガスの流れ抵抗を低減できることに加えて，前記仕切り隔壁の温度が下がり，この仕切り隔壁の内部に設けた流体通路内を流れるオイルの劣化，又は前記流体通路内を流れる冷却水による冷却性能の低下を大幅に防止できる。

しかも，前記構成にしたことにより，前記集合排気出口を，外側気筒からの排気ガスが前記中間仕切り隔壁に吹き当たらない状態を保持したままで，気筒列に近づけることができるから，シリンダヘッドにおける幅寸法を縮小できて，それだけ小型化及び軽量化を達成できる。

また，請求項２によると，前記中間気筒における両排気ポートのうち前記集合排気出口に開口する部分が隆起部によって絞られことにより，この部分における排気ガスの流速が加速され，この加速によって，前記外側気筒から前記集合排気出口への排気ガスの流れを促進できるから，排気ガスの流れ抵抗を一層低減できる。

実施の形態におけるシリンダヘッドの縦断正面図で図２のＩ−Ｉ視断面図である。 図１のII−II視断面図である。 図２の要部を示す拡大図である。 別の実施の形態を示す要部の拡大図である。

まず，本発明の第１の実施の形態を，図１〜図３の図面について説明する。

これらの図において，符号１は，三つの気筒（第１気筒Ａ，第２気筒Ｂ及び第３気筒Ｃ）をクランク軸線１ａに沿って一列に並べて成る内燃機関を示し，この内燃機関１は，シリンダブロック２の上面にシリンダヘッド３を複数本のヘッドボルト４にて締結して成るという構成である。

なお，前記複数本のヘッドボルト４は，図２に示すように，前記各気筒Ａ〜Ｃのうち第１気筒Ａと第２気筒Ｂとの間の部位，第２気筒Ｂと第３気筒Ｃとの間の部位，第１気筒Ａの外側の部位，及び第３気筒Ｃの外側の部位に各々配設されている。

前記シリンダヘッド３には，前記各気筒Ａ，Ｂ，Ｃごとに点火プラグ５が設けられているほか，このシリンダヘッド３の内部には，前記第１気筒Ａに対して二つの排気ポート６が，第２気筒Ｂに対して二つの中間排気ポート７が，第３気筒Ｃに対して二つの排気ポート８が各々設けられている。

また，前記シリンダヘッド３のうち前記クランク軸線１ａと平行に延びる一方の長手側面９には，図２（平断面図）に示すように，前記各気筒Ａ，Ｂ，Ｃのうち外側に位置する第１気筒（外側気筒）Ａと第３気筒（外側気筒）Ｃとの中間に位置する第２気筒（中間気筒）Ｂにおける真横の部位，又は，これに近い部位に，一つの集合排気出口１０が開口している。

前記第２気筒（中間気筒）Ｂにおける両中間排気ポート７は，前記集合排気出口１０の方向に延びたのち，この集合排気出口１０に直接に連通するという構成であり，この両中間排気ポート７の間には，中間仕切り隔壁１１が，前記集合排気出口１０に向かって延びるように設けられている。すなわち，左右の中間排気ポート７は中間仕切り隔壁１１によって区分されている。

前記中間仕切り隔壁１１の内部には，前記シリンダヘッド３の上面における動弁機構室１２内における潤滑油を前記シリンダブロック２の下部におけるクランク室（図示せず）に導くためのオイル落とし通路１３が形成されている。また，本発明の別の実施の形態においては，前記オイル落とし通路１３を，冷却水の通路に構成したり，或いは，ブローバイガス通路に構成したりすることができる。

一方，前記各気筒Ａ，Ｂ，Ｃのうち，前記第２気筒（中間気筒）Ｂよりも外側に位置する第１気筒（外側気筒）Ａに連通した両排気ポート６は，平断面視で，第２気筒（中間気筒）Ｂに向かって内向きに湾曲しながら第１気筒用の排気通路１４に集合している。

また，前記各気筒Ａ，Ｂ，Ｃのうち，前記第２気筒（中間気筒）Ｂを挟んで第１気筒Ａと反対側にした第３気筒（外側気筒）Ｃに連通した両排気ポート８は，第２気筒（中間気筒）Ｂに向かって内向きに湾曲しながら第３気筒用の排気通路１５に集合している。

これら第１気筒用の排気通路１４と第３気筒用の排気通路１５とは，各気筒Ａ，Ｂ，Ｃの軸心方向から見た方向である平断面視において，前記集合排気出口１０に向かって斜め外向きに延びたのち前記集合排気出口１０に連通するという構成になっている。

前記第２気筒（中間気筒）Ｂの両中間排気ポート６間における中間仕切り隔壁１１の先端部１１ａは，平断面視において，前記集合排気出口１０に向かって山型又は半丸型に形成され，そして，前記第１気筒用排気通路１４における左右の両内側面１４ａ，１４ｂのうち気筒列側に位置した内側面１４ｂの延長線１４ｂ′，及び，前記第３気筒用排気通路１５における左右の両内側面１５ａ，１５ｂのうち気筒列側の内側面１５ｂの延長線１５ｂ′の上の部位に位置するか，これら延長線１４ｂ′，１５ｂ′よりも内側（気筒列側）の部位に位置しており，これにより，前記先端部１１ａは，前記延長線１４ｂ′，１５ｂ′よりも外側に突出しないという構成になっている。

排気通路１４，１５における気筒側の内側面１４ｂ，１５ｂと中間排気ポート７の内側面７ａとが交差してコーナー部になっているが，前記両排気通路１４，１５における気筒列側の内側面１４ｂ，１５ｂに，前記コーナー部の箇所である後半の部分に，なだらかな湾曲面にしながら前記延長線１４ｂ′，１５ｂ′よりも排気通路１４，１５内に突出する隆起状ガイド部１６，１７を設けることにより，前記気筒列側の内側面１４ｂ，１５ｂに沿って流れる排気ガスを，図２及び図３に矢印Ｓで示すように，この隆起状ガイド部１６，１７によって，前記集合排気出口１０の方向に偏流させる（反らす）ように構成している。

このように，前記中間仕切り隔壁１１における先端部１１ａを，前記延長線１４ｂ′，１５ｂ′よりも外側に突出させないという構成にしたことに加えて，前記両排気通路１４，１５における気筒列側の内側面１４ｂ，１５ｂに沿って流れる排気ガスを，前記隆起状ガイド部１６，１７によって前記集合排気出口１０の方向に偏流させるという構成にしたことにより，前記第２気筒（中間気筒）Ｂにおけるお中間仕切り隔壁１１の左右両側面に，当該第２気筒Ｂの外側に位置する第１気筒Ａ及び第３気筒Ｃからの排気ガスが吹き当たることを確実に回避できる。

この場合，本発明における別の実施の形態においては，図４に示すように，前記両排気通路１４，１５における気筒列側の内側面１４ｂ，１５ｂに，なだらかな湾曲面にしながら前記延長線１４ｂ′，１５ｂ′よりもゆるやかな湾曲面に凹ませて成る凹み状ガイド部１６′，１７′を設けることにより，前記気筒列側の内側面１４ｂ，１５ｂに沿って流れる排気ガスを，矢印Ｓ′で示すように，この凹み状ガイド部１６′，１７′によって，前記集合排気出口１０の方向に偏流させるという構成にすることができるほか，その他の構成によって，前記気筒列側の内側面１４ｂ，１５ｂに沿って流れる排気ガスを前記集合排気出口１０の方向に偏流させる（反らす）ことができる。

また，前記両排気通路１４，１５における気筒列側の内側面１４ｂ，１５ｂと，前記第２気筒（中間気筒）Ｂの両中間排気ポート７における一方の内側面７ａとが交わるコーナー部の箇所には，前記一方の内側面７ａの延長線７ａ′よりも中間排気ポート７内にゆるやかな形状にして突出する隆起部１８を設けている。

この隆起部１８を設けることにより，前記第２気筒ｂにおける両中間排気ポート７のうち前記集合排気出口１０に開口する部分は，通路断面積が縮小されるように絞られ，この部分における排気ガスの流速が加速され，この加速によって，前記第１気筒Ａ及び第３気筒Ｃから前記集合排気出口１０への排気ガスの流れを促進できる。

１ 内燃機関
Ａ，Ｃ 第１，第３気筒（外側気筒）
Ｂ 第２気筒（中間気筒）
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
６ 第１気筒に連通した排気ポート
７ 中間排気ポート
８ 第３気筒に連通した排気ポート
１０ 集合排気出口
１１ 中間仕切り隔壁
１３ オイル落とし通路（流体通路）
１４，１５ 排気通路
１６，１７ 隆起状ガイド部（偏流手段） １６′，１７′ 凹み状ガイド部（偏流手段）
１８ 隆起部

Claims (2)

1. 一列に並んだ各気筒ごとに二つずつ設けられている排気ポートと，一方の長手側面に開口した一つの集合排気出口とを有しており，前記一つの集合排気出口を，各気筒の中間に位置する中間気筒の真横の部位又はこれに近い部位に配設し，この集合排気出口に，前記中間気筒に対応した二つの中間排気ポートを連通させる一方，前記中間気筒の外側に位置した外側気筒に対応した両排気ポートをそれぞれ排気通路に集合し，これら両排気通路を前記集合排気出口に向かって延びて前記集合排気出口に連通する構成にし，更に，前記中間気筒に対応した２つの中間排気ポートは前記集合排気出口に向けて延びる中間仕切り隔壁で仕切られており，このため，前記各気筒の軸心方向から見て，前記中間仕切り隔壁を挟んだ両側に，前記排気通路における気筒列側の内側面と前記中間排気ポートの内側面とが交わるコーナー部が形成されており，更に，前記中間仕切り隔壁の内部に流体通路を設けているシリンダヘッドであって，
   前記中間仕切り隔壁のうち前記集合排気出口に向いた先端部を，前記各気筒の軸心方向から見て，前記コーナー部の先端よりは前記集合排気出口の側に突出して，前記排気通路における気筒列側の内側面の延長線より外側には突出しないように設定する一方，前記排気通路における前記気筒列側の内側面に，当該内側面に沿って流れる排気ガスを前記集合排気出口の方向に偏流させる手段を設けたことを特徴とする内燃機関におけるシリンダヘッド。
2. 前記請求項１の記載において，前記コーナー部の箇所に前記中間排気ポートの側に突出した隆起部を設けることにより、前記中間排気ポートのうち前記集合排気出口１０に開口した部分の通路断面積を縮小させていることを特徴とする内燃機関におけるシリンダヘッド。

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