JP5630435B2 - cylinder head - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の気筒毎に排気ポートを備えるシリンダヘッドに関する。   The present invention relates to a cylinder head having an exhaust port for each cylinder of an internal combustion engine.

多気筒型の内燃機関(エンジン)に用いるシリンダヘッドには、各気筒から排出される排気ガスを排気通路に導くための排気ポートが設けられている。   A cylinder head used in a multi-cylinder internal combustion engine (engine) is provided with an exhaust port for guiding exhaust gas discharged from each cylinder to an exhaust passage.

近年の多気筒型エンジンは、一つの気筒から二つまたはそれ以上の排気バルブで排気を行うように構成されている。そのため、シリンダヘッドの排気ポートは、その排気流れ方向の上流端から下流に向かう途中までの領域(上流部)が複数に分かれていて、前記途中から下流端までの領域(下流部)が一つに集合されている。   Recent multi-cylinder engines are configured to exhaust from one cylinder with two or more exhaust valves. Therefore, the exhaust port of the cylinder head is divided into a plurality of regions (upstream portions) from the upstream end to the downstream in the exhaust flow direction, and there is one region (downstream portion) from the middle to the downstream end. Are gathered.

ところで、例えば特許文献1には、吸気ポートおよび排気ポートの各内周面においてバルブステムより上流側に、それぞれリブを設けるということが記載されている。なお、前記リブは、バルブステムが吸気や排気の抵抗にならないようにして、吸気や排気を滑らかに流すようにするために設けられている(要約書、段落0015参照)。   By the way, for example, Patent Literature 1 describes that ribs are provided on the inner peripheral surfaces of the intake port and the exhaust port on the upstream side of the valve stem. The rib is provided so that the valve stem does not become a resistance to intake and exhaust, and the intake and exhaust flow smoothly (see abstract, paragraph 0015).

また、例えば特許文献2には、排気ポートの内周面の上部と下部とに複数のフィン形状部を設けるということが記載されている(段落0033、0040参照)。なお、前記フィン形状部は、排気ガスの熱を回収するために設けられている(段落0034、0040参照)。   For example, Patent Document 2 describes that a plurality of fin-shaped portions are provided on the upper and lower portions of the inner peripheral surface of the exhaust port (see paragraphs 0033 and 0040). The fin-shaped portion is provided to recover the heat of the exhaust gas (see paragraphs 0034 and 0040).

特開平4−330352号公報JP-A-4-330352 特開平10−317995号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-317995

上記特許文献1に係る従来例のリブは、吸気や排気を滑らかに流すためのものであって、意図的に排気ガスの熱を回収しようとするような技術思想は伺えない。   The rib of the conventional example according to the above-mentioned Patent Document 1 is for smoothly flowing intake air and exhaust gas, and no technical idea for intentionally collecting the heat of the exhaust gas can be heard.

上記特許文献2に係る従来例では、内燃機関の高回転時において排気ガスの熱を期待するほどに効率良く回収することができないと考えられる。というのは、特許文献2に示すフィン形状部は、多数の小さいフィンを周方向に櫛歯状に並べて形成している構成であるために、前記周方向に隣り合うフィンそれぞれの周方向対向空間が極く狭くなっている。しかも、前記周方向に隣り合うフィンそれぞれの突出端の位置が周方向に揃っている。このような構成では、内燃機関の高回転時のように排気ガスの流速が速いと、前記周方向に隣り合うフィンそれぞれの周方向対向空間に排気ガスが入りにくくなってしまい、結果的に、排気ガスが前記各フィンの突出端には触れるものの当該各フィンの両側面に対して触れにくくなってしまうと考えられる。   In the conventional example according to Patent Document 2, it is considered that the exhaust gas heat cannot be recovered as efficiently as expected when the internal combustion engine rotates at high speed. This is because the fin-shaped portion shown in Patent Document 2 has a configuration in which a large number of small fins are arranged in a comb-teeth shape in the circumferential direction, so that the circumferentially opposed spaces of the fins adjacent to each other in the circumferential direction. Is extremely narrow. Moreover, the positions of the protruding ends of the fins adjacent in the circumferential direction are aligned in the circumferential direction. In such a configuration, when the flow rate of the exhaust gas is high as at the time of high rotation of the internal combustion engine, it becomes difficult for the exhaust gas to enter the circumferentially opposed spaces of the respective fins adjacent in the circumferential direction. Although the exhaust gas touches the protruding ends of the fins, it is thought that it becomes difficult to touch both side surfaces of the fins.

このような事情に鑑み、本発明は、内燃機関の気筒毎に排気ポートを備えるシリンダヘッドにおいて、内燃機関の高回転時に排気ガスの熱を効率良く回収可能とすることを目的としている。   In view of such circumstances, an object of the present invention is to make it possible to efficiently recover the heat of exhaust gas when the internal combustion engine rotates at high speed in a cylinder head having an exhaust port for each cylinder of the internal combustion engine.

本発明は、内燃機関の気筒毎に排気ポートを備えるシリンダヘッドであって、前記排気ポートの上流部は、前記気筒から当該気筒の中心軸線に対して傾斜する方向に延在するように前記気筒毎に複数設けられる排気ガス流路であり、前記排気ポートの下流部は、前記複数の上流部が排気流れ方向の下流側で集合する排気ガス流路であり、前記上流部から前記下流部までの内周面において前記気筒の中心軸線方向の上死点側の領域に、前記上流部と同数の長尺突条部が前記気筒の中心軸線方向の下死点側に向けて突出するようにかつ排気流れ方向に延在するように設けられており、前記下流部の内周面において前記気筒の中心軸線方向の上死点側の領域でかつ前記複数の突条部に挟まれる位置に、短尺突条部が前記気筒の中心軸線方向の下死点側に向けて突出するようにかつ排気流れ方向に延在するように設けられており、前記短尺突条部の上流側領域における突出量が、前記上流側領域以外の領域における突出量に比べて少なく設定されている、ことを特徴としている。   The present invention is a cylinder head having an exhaust port for each cylinder of an internal combustion engine, wherein an upstream portion of the exhaust port extends from the cylinder in a direction inclined with respect to a central axis of the cylinder. A plurality of exhaust gas passages are provided for each, and the downstream portion of the exhaust port is an exhaust gas passage where the plurality of upstream portions gather on the downstream side in the exhaust flow direction, from the upstream portion to the downstream portion In the inner peripheral surface of the cylinder, in the region on the top dead center side in the central axis direction of the cylinder, the same number of elongated protrusions as the upstream portion protrude toward the bottom dead center side in the central axis direction of the cylinder. And is provided so as to extend in the exhaust flow direction, and is located on the inner peripheral surface of the downstream portion in the region of the top dead center side in the central axis direction of the cylinder and sandwiched between the plurality of protrusions, The short ridge is the bottom dead center in the direction of the central axis of the cylinder. Projecting in the direction of exhaust flow and extending in the exhaust flow direction, the amount of protrusion in the upstream region of the short ridge is smaller than the amount of protrusion in the region other than the upstream region. It is characterized by being set.

要するに、本発明では、前記排気ポートの複数の上流部と同数の長尺突条部に加えて、短尺突条部を設けることにより、排気ポート全体の表面積(排気ガスの熱を回収するための表面積)を可及的に大きくするようにしたうえで、前記短尺突条部を設けることによって生じる懸念事項を解消するように工夫している。   In short, in the present invention, in addition to the same number of the elongated ridges as the plurality of upstream portions of the exhaust port, the short ridges are provided, so that the entire surface area of the exhaust port (for recovering the heat of the exhaust gas) The surface area) is made as large as possible, and the present invention is devised to eliminate the concern caused by the provision of the short protrusion.

つまり、前記構成では、前記短尺突条部において前記排気ポートの上流側領域における突出量を少なくするように工夫しているから、特に内燃機関の高回転時において排気ポートの複数の上流部から下流部に高速で流入する排気ガスが前記短尺突条部の上流側領域に衝突したときに、当該排気ガスが分散しにくくなる。   That is, in the above-described configuration, the short ridge portion is devised so as to reduce the amount of protrusion in the upstream region of the exhaust port, so that it is downstream from a plurality of upstream portions of the exhaust port, particularly at a high speed of the internal combustion engine. When the exhaust gas flowing into the part at high speed collides with the upstream region of the short ridge part, the exhaust gas is difficult to disperse.

これにより、当該排気ガスの流速が遅くなりにくくなる。言い換えると、排気ポートの複数の上流部から下流部の最下流に至るまで、排気ガスが速い流速のまま維持されてスムースに流れるようになるので、例えば短尺突条部の上流側領域における突出量をほぼ一定にしている場合に比べると、排気ガスの熱を短尺突条部および複数の長尺突条部の下流側領域に効率良く移動(伝達)させることが可能になる。したがって、内燃機関の高回転時において、排気ポートの下流部での排気ガスの熱回収が効率良く行われるようになり、その結果、排気ガスの冷却性能が向上するようになる。   As a result, the flow rate of the exhaust gas is unlikely to slow down. In other words, since the exhaust gas is maintained at a high flow rate and flows smoothly from a plurality of upstream portions of the exhaust port to the most downstream of the downstream portion, for example, the protrusion amount in the upstream region of the short ridge portion As compared with the case where the is substantially constant, the heat of the exhaust gas can be efficiently moved (transmitted) to the short ridge portion and the downstream region of the plurality of long ridge portions. Therefore, when the internal combustion engine is rotating at high speed, the heat recovery of the exhaust gas at the downstream portion of the exhaust port is efficiently performed, and as a result, the exhaust gas cooling performance is improved.

好ましくは、前記短尺突条部の上流側領域は、その上流端から下流側に向けて突出量が徐々に多くされる、構成とすることができる。   Preferably, the upstream region of the short ridge portion may be configured such that the amount of protrusion gradually increases from the upstream end toward the downstream side.

ここでは、要するに、短尺突条部の上流側領域の稜線が、排気ガスの流れ方向(あるいは下流部の中心軸線)に対して傾斜されることによって、前記短尺突条部の上流側領域における突出量が、当該上流側領域以外の領域における突出量に比べて少なく設定されるようになっている。   Here, in short, the ridgeline in the upstream region of the short ridge is inclined with respect to the flow direction of the exhaust gas (or the central axis of the downstream portion), thereby protruding in the upstream region of the short ridge. The amount is set to be smaller than the protruding amount in the region other than the upstream region.

この場合、特に内燃機関の高回転時において排気ポートの複数の上流部から下流部に高速で流入する排気ガスが、短尺突条部の上流側領域に衝突したときに分散しにくくなるので、排気ガスの流速が遅くなりにくくなる。   In this case, the exhaust gas flowing at a high speed from the plurality of upstream portions to the downstream portion of the exhaust port particularly during high rotation of the internal combustion engine is less likely to be dispersed when colliding with the upstream region of the short ridge portion. The gas flow rate is unlikely to slow down.

好ましくは、前記短尺突条部は、前記排気ポートの下流部における上流端(集合起点)の位置から下流側に離れた位置を起点として設けられる、構成とすることができる。   Preferably, the short ridge portion may be configured to be provided starting from a position away from the position of the upstream end (aggregation starting point) in the downstream portion of the exhaust port.

ここでは、要するに、短尺突条部の上流端の位置が、下流側に後退されることによって、前記短尺突条部の上流側領域における突出量が、当該上流側領域以外の領域における突出量に比べて少なく設定されるようになっている。   Here, in short, the position of the upstream end of the short ridge is retracted downstream, so that the amount of protrusion in the upstream region of the short ridge becomes the amount of protrusion in the region other than the upstream region. It is set to be less than that.

好ましくは、前記短尺突条部の上流端と前記排気ポートの下流部の内周面との連接部分は、滑らかに連接されるように曲面形状にされる、構成とすることができる。   Preferably, the connecting portion between the upstream end of the short ridge portion and the inner peripheral surface of the downstream portion of the exhaust port may have a curved shape so as to be smoothly connected.

この場合、前記短尺突条部の上流端と前記排気ポートの下流部の内周面との連接部分が角張っていないから、例えばシリンダヘッドを鋳造する際に、前記連接部分に対する応力集中が避けられるようになるなど、製造歩留まりおよび耐久性を高めることが可能になる。   In this case, since the connecting portion between the upstream end of the short protrusion and the inner peripheral surface of the downstream portion of the exhaust port is not square, for example, when casting a cylinder head, stress concentration on the connecting portion can be avoided. It becomes possible to improve manufacturing yield and durability.

本発明に係るシリンダヘッドは、特に内燃機関の高回転時において排気ガスの熱を効率良く回収することが可能になり、排気ガスの冷却性能の向上に貢献できるようになる。   The cylinder head according to the present invention can efficiently recover the heat of the exhaust gas particularly when the internal combustion engine is rotating at high speed, and can contribute to the improvement of the exhaust gas cooling performance.

本発明に係るシリンダヘッドの一実施形態において排気ポートを主体に記載した平面の模式図である。FIG. 3 is a schematic plan view mainly illustrating an exhaust port in an embodiment of a cylinder head according to the present invention. 図1の(2)−(2)線断面の矢視図である。It is an arrow view of the (2)-(2) line cross section of FIG. 図1の(3)−(3)線断面の矢視図である。It is an arrow view of the (3)-(3) line cross section of FIG. 図2の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of FIG. 本発明に係るシリンダヘッドの他実施形態において排気ポートを主体に記載した平面の模式図である。It is the schematic diagram of the plane which described mainly the exhaust port in other embodiment of the cylinder head which concerns on this invention. 図5の(6)−(6)線断面の矢視図である。FIG. 6 is a cross sectional view taken along line (6)-(6) in FIG. 5. 図5の(7)−(7)線断面の矢視図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line (7)-(7) in FIG. 5. 図6の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of FIG.

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。   BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Best modes for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

図1から図4に、本発明の一実施形態を示している。図中、1は内燃機関(エンジン)のシリンダヘッドの全体を示している。この実施形態に例示するシリンダヘッドを用いる内燃機関については、一つの気筒2に、図示していないが、二つの吸気バルブと二つの排気バルブとを用いるタイプとされている。なお、図2には一つの吸気バルブ21と一つの排気バルブ22とが記載されている。   1 to 4 show an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an entire cylinder head of an internal combustion engine (engine). The internal combustion engine using the cylinder head exemplified in this embodiment is of a type using two intake valves and two exhaust valves, although not shown, in one cylinder 2. FIG. 2 shows one intake valve 21 and one exhaust valve 22.

シリンダヘッド1の下面において図示していないシリンダブロックの気筒2に対応する位置には、気筒2とピストン3と協力して燃焼室4を作るための凹部1aが設けられている。この凹部1aには、吸気ポート5と排気ポート6とが連通連結されている。   A recess 1 a for creating a combustion chamber 4 in cooperation with the cylinder 2 and the piston 3 is provided at a position corresponding to the cylinder 2 of the cylinder block (not shown) on the lower surface of the cylinder head 1. An intake port 5 and an exhaust port 6 are connected in communication with the recess 1a.

図1に示すように、排気ポート6は、複数(この実施形態では二つ)の上流部6a,6bと、1つの下流部6cとを備えている。上流部6a,6bは、気筒2から当該気筒2の中心軸線Yに対して傾斜する方向に延在するように前記気筒2毎に複数設けられる排気ガス流路である。下流部6cは、複数の上流部6a,6bが集合する排気ガス流路である。前記集合起点(または分岐起点)に符号6dを付している。   As shown in FIG. 1, the exhaust port 6 includes a plurality (two in this embodiment) of upstream portions 6a and 6b and one downstream portion 6c. The upstream portions 6 a and 6 b are exhaust gas passages provided in plural for each cylinder 2 so as to extend from the cylinder 2 in a direction inclined with respect to the central axis Y of the cylinder 2. The downstream part 6c is an exhaust gas passage in which a plurality of upstream parts 6a and 6b are gathered. The assembly origin (or branch origin) is denoted by reference numeral 6d.

排気ポート6の第1上流部6aおよび第2上流部6bの各上流端は、内燃機関の燃焼室4に連通連結されている。一方、排気ポート6の一つの下流部6cの下流端は、シリンダヘッド1の背面1bに開口されている。   The upstream ends of the first upstream portion 6a and the second upstream portion 6b of the exhaust port 6 are connected in communication with the combustion chamber 4 of the internal combustion engine. On the other hand, the downstream end of one downstream portion 6 c of the exhaust port 6 is opened to the back surface 1 b of the cylinder head 1.

一般に、排気ポート6の下流部6cの下流端には、図示していないが、排気管などの排気通路が取り付けられ、この排気通路には排気ガス浄化用の触媒が設置されている。この排気管と触媒とを含んで排気系と言う。   In general, although not shown, an exhaust passage such as an exhaust pipe is attached to the downstream end of the downstream portion 6c of the exhaust port 6, and a catalyst for purifying exhaust gas is installed in the exhaust passage. The exhaust system includes the exhaust pipe and the catalyst.

図2に示すように、第1上流部6a(第2上流部6b)の中心軸線X1(X2)は、気筒2の中心軸線Yに対して傾斜されており、下流部6cの中心軸線Zは、第1上流部6a(第2上流部6b)の中心軸線X1(X2)に対して傾斜されている。   As shown in FIG. 2, the central axis X1 (X2) of the first upstream portion 6a (second upstream portion 6b) is inclined with respect to the central axis Y of the cylinder 2, and the central axis Z of the downstream portion 6c is The first upstream portion 6a (second upstream portion 6b) is inclined with respect to the central axis X1 (X2).

なお、第1上流部6a(第2上流部6b)の中心軸線X1(X2)は、排気ポート6の上流開口の中心と集合起点6dの中心とを結ぶ直線とされる。下流部6cの中心軸線Zは、集合起点6dの中心と下流開口の中心とを結ぶ直線とされる。   The central axis X1 (X2) of the first upstream portion 6a (second upstream portion 6b) is a straight line connecting the center of the upstream opening of the exhaust port 6 and the center of the assembly starting point 6d. The central axis Z of the downstream portion 6c is a straight line connecting the center of the gathering start point 6d and the center of the downstream opening.

そして、気筒2の中心軸線Yに対する下流部6cの中心軸線Zの傾斜角度βは、気筒2の中心軸線Yに対する第1上流部6a(第2上流部6b)の中心軸線X1(X2)の傾斜角度αより小さく設定されている。   The inclination angle β of the central axis Z of the downstream portion 6c with respect to the central axis Y of the cylinder 2 is the inclination of the central axis X1 (X2) of the first upstream portion 6a (second upstream portion 6b) with respect to the central axis Y of the cylinder 2. It is set smaller than the angle α.

このような排気ポート6を備えるシリンダヘッド1では、排気ポート6の内周面に第1、第2上流部6a,6bと同数の第1、第2突条部7,8が設けられている。   In the cylinder head 1 having such an exhaust port 6, the same number of first and second protrusions 7 and 8 as the first and second upstream portions 6 a and 6 b are provided on the inner peripheral surface of the exhaust port 6. .

これら第1、第2長尺突条部7,8は、第1、第2上流部6a,6bから下流部6cまでの内周面において排気ガスが案内されやすい領域に設けられている。詳しくは、第1、第2長尺突条部7,8は、第1、第2上流部6a,6bの内周面において気筒2の中心軸線Y方向の上死点側の領域に、径方向内向きに(気筒2の中心軸線Y方向の下死点側に向けて)突出するように設けられている。   These first and second elongated ridges 7 and 8 are provided in regions where the exhaust gas is easily guided on the inner peripheral surfaces from the first and second upstream portions 6a and 6b to the downstream portion 6c. Specifically, the first and second elongated ridges 7 and 8 have a diameter in a region on the top dead center side in the central axis Y direction of the cylinder 2 on the inner peripheral surfaces of the first and second upstream portions 6a and 6b. It is provided so as to protrude inward in the direction (toward the bottom dead center side in the direction of the center axis Y of the cylinder 2).

第1、第2長尺突条部7,8は、ほぼ同じ突出形状および突出寸法に設定されており、第1、第2上流部6a,6bにおいて上流端よりも集合起点6d寄りの位置(例えばバルブガイド11の設置位置)から下流部6cの下流端にまで連続して延びるように設けられている。   The first and second elongated protrusions 7 and 8 are set to have substantially the same protruding shape and protruding dimension, and the first and second upstream portions 6a and 6b are positioned closer to the collection start point 6d than the upstream end ( For example, it is provided so as to continuously extend from the installation position of the valve guide 11 to the downstream end of the downstream portion 6c.

詳しくは、第1、第2長尺突条部7,8は、第1、第2上流部6a,6bにおいてはそれらの中心軸線X1,X2(または排気流れ方向)に沿って設けられており、さらに下流部6cにおいては互いにほぼ平行になるように設けられている。   Specifically, the first and second elongated ridges 7 and 8 are provided along the central axes X1 and X2 (or the exhaust flow direction) in the first and second upstream portions 6a and 6b. Further, the downstream portion 6c is provided so as to be substantially parallel to each other.

そして、この実施形態では、内燃機関の高回転時において排気ガスから排気ポート6への移動熱量を可及的に増加させることにより排気ガスの冷却性能を高めるように工夫している。   In this embodiment, the exhaust gas cooling performance is improved by increasing the amount of heat transferred from the exhaust gas to the exhaust port 6 as much as possible at the time of high rotation of the internal combustion engine.

具体的に、排気ポート6の下流部6cの内周面には、短尺突条部9が設けられている。この短尺突条部9は、下流部6cの内周面において気筒2の中心軸線Y方向の上死点側の領域でかつ周方向の中央つまり第1、第2長尺突条部7,8に挟まれる位置に、径方向内向きに(気筒2の中心軸線Y方向の下死点側に向けて)突出するように設けられている。   Specifically, a short ridge 9 is provided on the inner peripheral surface of the downstream portion 6 c of the exhaust port 6. The short ridge portion 9 is a region on the top dead center side in the central axis Y direction of the cylinder 2 on the inner peripheral surface of the downstream portion 6c and the center in the circumferential direction, that is, the first and second long ridge portions 7, 8. Is provided so as to protrude inward in the radial direction (toward the bottom dead center side in the direction of the central axis Y of the cylinder 2).

この短尺突条部9は、下流部6cの中心軸線Z(または排気流れ方向)に沿ってほぼ直線状に設けられていて、第1、第2長尺突条部7,8より短くなっている。   The short ridge portion 9 is provided substantially linearly along the central axis Z (or the exhaust flow direction) of the downstream portion 6c, and is shorter than the first and second long ridge portions 7, 8. Yes.

そして、短尺突条部9の上流側領域(排気ポート6の集合起点6d寄りの領域)における突出量は、前記上流側領域以外の領域における突出量に比べて少なく設定されている。この実施形態では、短尺突条部9の上流側領域がその上流端から下流側へ向けて突出量が徐々に多くなるように設定されている。   And the protrusion amount in the upstream area (area near the collection start point 6d of the exhaust port 6) of the short protrusion 9 is set smaller than the protrusion amount in the area other than the upstream area. In this embodiment, the upstream region of the short ridge 9 is set so that the amount of protrusion gradually increases from the upstream end toward the downstream side.

これにより、短尺突条部9の上流側領域の稜線は、排気ガスの流れ方向(あるいは下流部の中心軸線)に対して傾斜するようになっている。言い換えると、短尺突条部9の上流側領域の稜線は、当該上流側領域において突出量が最大となる位置と集合起点6dの径方向中央位置とを通る直線100に対して傾斜するようになっている。   Thereby, the ridgeline in the upstream region of the short ridge 9 is inclined with respect to the flow direction of the exhaust gas (or the central axis of the downstream portion). In other words, the ridge line in the upstream region of the short ridge portion 9 is inclined with respect to the straight line 100 passing through the position where the protrusion amount is maximum in the upstream region and the radial center position of the assembly starting point 6d. ing.

この短尺突条部9の上流側領域の稜線の傾斜角θは、例えば鋭角に設定されている。ちなみに、前記傾斜角θを鈍角に設定すると、第1、第2上流部6a,6bから下流部6cに排気ガスが流入する際に、当該排気ガスが短尺突条部9の上流側領域に衝突すると分散しやすくなると考えられるので、好ましくない。   The inclination angle θ of the ridgeline in the upstream region of the short ridge 9 is set to an acute angle, for example. Incidentally, when the inclination angle θ is set to an obtuse angle, when the exhaust gas flows into the downstream portion 6c from the first and second upstream portions 6a and 6b, the exhaust gas collides with the upstream region of the short ridge 9. Then, since it is thought that it will become easy to disperse | distribute, it is not preferable.

さらに、図4に示すように、短尺突条部9の上流端と下流部6cの内周面との連接部分9aは、滑らかに連接されるように曲面形状(R形状)にされている。   Furthermore, as shown in FIG. 4, the connecting portion 9a between the upstream end of the short ridge portion 9 and the inner peripheral surface of the downstream portion 6c has a curved surface shape (R shape) so as to be smoothly connected.

このように構成すると、特に内燃機関の高回転時において排気ポート6の第1、第2上流部6a,6bから下流部6cに高速で流入する排気ガスが、短尺突条部9の上流側領域に衝突したときに分散しにくくなるので、下流部6cにおいて排気ガスの流速が遅くならずに済むようになる。   With this configuration, the exhaust gas flowing at a high speed from the first and second upstream portions 6a and 6b of the exhaust port 6 to the downstream portion 6c particularly when the internal combustion engine is rotating at high speed is an upstream region of the short protrusion 9. Since it becomes difficult to disperse when it collides with the gas, the flow rate of the exhaust gas does not have to be slow in the downstream portion 6c.

言い換えると、排気ポート6の第1、第2上流部6a,6bから下流部6cの最下流に至るまで排気ガスが速い流速のまま維持されてスムースに流れるようになるので、排気ガスの熱を短尺突条部9および第1、第2長尺突条部7,8の下流側領域に効率良く移動(伝達)させることが可能になる。   In other words, since the exhaust gas is maintained at a high flow rate from the first and second upstream portions 6a and 6b of the exhaust port 6 to the most downstream of the downstream portion 6c, and flows smoothly, the heat of the exhaust gas is reduced. It is possible to efficiently move (transmit) the short ridge portion 9 and the downstream region of the first and second long ridge portions 7 and 8.

その理由を説明する。一般に、排気ガスから突条部(第1、第2長尺突条部7,8、短尺突条部9)に伝わる移動熱量(Q)は、前記突条部の熱伝達率(α)と、前記突条部の表面積(S)と、前記突条部と排気ガスとの間の温度差(ΔT)との積により求められる(Q=α×S×ΔT)。ここでは、排気ポート6全体での移動熱量として説明せずに前記突条部のみの移動熱量(Q)として説明している。   The reason will be explained. In general, the amount of heat (Q) transferred from the exhaust gas to the ridges (first and second long ridges 7, 8 and short ridges 9) is the heat transfer coefficient (α) of the ridges. The surface area (S) of the ridge and the temperature difference (ΔT) between the ridge and the exhaust gas are obtained (Q = α × S × ΔT). Here, it is not described as the amount of heat transferred in the exhaust port 6 as a whole, but is described as the amount of heat transferred (Q) of only the protrusion.

そもそも、前記熱伝達率(α)は、排気ガスの流速に比例する。   In the first place, the heat transfer coefficient (α) is proportional to the flow rate of the exhaust gas.

一般に、内燃機関の低回転時では、内燃機関の燃焼室4から排気ポート6の第1、第2上流部6a,6bに流入する排気ガスの流速が遅いので、排気ポート6の上流側から下流側までの全域で排気ガスの流速がほぼ一定になる。これにより、前記低回転時の熱伝達率(α)は、第1、第2長尺突条部7,8の上流側から下流側までの全域にわたってほぼ一定の大きさになる。   In general, when the internal combustion engine is running at a low speed, the flow rate of the exhaust gas flowing from the combustion chamber 4 of the internal combustion engine into the first and second upstream portions 6a and 6b of the exhaust port 6 is slow. The exhaust gas flow velocity is almost constant throughout the entire area. As a result, the heat transfer coefficient (α) at the time of the low rotation is substantially constant over the entire area from the upstream side to the downstream side of the first and second elongated protrusions 7 and 8.

一方、内燃機関の高回転時では、内燃機関の燃焼室4から排気ポート6の第1、第2上流部6a,6bに流入する排気ガスの流速が速い。ここで、仮に、短尺突条部9の上流側領域における突出量をほぼ一定にして傾斜させていない場合だと、第1、第2上流部6a,6bからそれぞれ下流部6cに高速で流入する排気ガスが短尺突条部9の上流側領域に衝突することによって分散してしまい、排気ガスの流速が遅くなってしまうと考えられる。したがって、このような場合には、排気ガスから短尺突条部9への熱の移動(伝達)が少なくなってしまうと考えられる。   On the other hand, when the internal combustion engine is rotating at high speed, the flow rate of the exhaust gas flowing from the combustion chamber 4 of the internal combustion engine into the first and second upstream portions 6a and 6b of the exhaust port 6 is high. Here, if it is a case where the amount of protrusion in the upstream region of the short ridge portion 9 is substantially constant and not inclined, the first and second upstream portions 6a and 6b respectively flow into the downstream portion 6c at high speed. It is considered that the exhaust gas is dispersed by colliding with the upstream region of the short ridge 9 and the flow rate of the exhaust gas is reduced. Therefore, in such a case, it is considered that the transfer (transfer) of heat from the exhaust gas to the short protrusion 9 is reduced.

このことからすると、この実施形態のように特に内燃機関の高回転時において排気ポート6の下流部6cで排気ガスの流速が遅くならないように工夫している場合には、内燃機関の高回転時において短尺突条部9の熱伝達率(α)が小さくならずに済むと言えるのである。   In view of this, when the internal combustion engine is designed so as not to slow down the flow rate of the exhaust gas at the downstream portion 6c of the exhaust port 6 especially at the time of high rotation of the internal combustion engine, In this case, it can be said that the heat transfer coefficient (α) of the short ridge portion 9 does not have to be reduced.

以上説明したように本発明を適用した実施形態では、特に内燃機関の高回転時において第1、第2上流部6a,6bから下流部6cに高速で流入する排気ガスが短尺突条部9の上流側領域に衝突したときに分散しにくくなるように工夫している。   As described above, in the embodiment to which the present invention is applied, the exhaust gas flowing into the downstream portion 6c from the first and second upstream portions 6a and 6b at a high speed particularly in the high speed of the internal combustion engine It is devised to make it difficult to disperse when it collides with the upstream region.

これにより、排気ポート6の第1、第2上流部6a,6bから下流部6cの最下流に至るまで排気ガスが速い流速のまま維持されてスムースに流れるようになるので、例えば短尺突条部9の上流側領域における突出量をほぼ一定にして傾斜させていない場合に比べると、特に内燃機関の高回転時において排気ガスの熱を短尺突条部9および第1、第2長尺突条部7,8の下流側領域に効率良く移動(伝達)させることが可能になる。   As a result, the exhaust gas is maintained at a high flow rate from the first and second upstream portions 6a, 6b of the exhaust port 6 to the most downstream side of the downstream portion 6c and flows smoothly. Compared with the case where the amount of protrusion in the upstream region of the gas turbine 9 is not made constant and inclined, the heat of the exhaust gas is reduced by the short ridge portion 9 and the first and second long ridge portions, particularly at the time of high rotation of the internal combustion engine. It is possible to efficiently move (transmit) the downstream area of the portions 7 and 8.

したがって、特に内燃機関の高回転時において排気ポート6の下流部6cでの排気ガスの熱回収が効率良く行われるようになり、その結果、排気ガスの冷却性能が向上するようになる。これに伴い、内燃機関の高回転時において、触媒(図示省略)の過剰昇温を抑制または防止することが可能になるので、前記触媒の機能低下ならびに耐久性低下を長期にわたって抑制できるようになる。   Therefore, especially at the time of high rotation of the internal combustion engine, the heat recovery of the exhaust gas at the downstream portion 6c of the exhaust port 6 is efficiently performed, and as a result, the exhaust gas cooling performance is improved. Along with this, it becomes possible to suppress or prevent excessive temperature rise of the catalyst (not shown) at the time of high rotation of the internal combustion engine, so that it is possible to suppress deterioration of the function and durability of the catalyst over a long period of time. .

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。   In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, It can change suitably in the range equivalent to the claim and the said range.

(1)上記実施形態では、多気筒型内燃機関に用いるシリンダヘッド1を例に挙げているが、本発明はそれに限定されるものではなく、例えば単気筒型内燃機関に用いるシリンダヘッドにも適用することが可能である。その場合でも、排気ポート6については上記実施形態と同様の構成とされる。   (1) In the above embodiment, the cylinder head 1 used in a multi-cylinder internal combustion engine is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and is also applicable to, for example, a cylinder head used in a single cylinder internal combustion engine. Is possible. Even in this case, the exhaust port 6 has the same configuration as that of the above embodiment.

(2)上記実施形態では、短尺突条部9の上流端と下流部6cの内周面との連接部分9aを、滑らかに連接されるように曲面形状(R形状)にした例を挙げているが、本発明はそれに限定されるものではなく、そのようにしていない場合も本発明に含まれる。   (2) In the above embodiment, an example in which the connecting portion 9a between the upstream end of the short ridge portion 9 and the inner peripheral surface of the downstream portion 6c has a curved surface shape (R shape) so as to be smoothly connected is given. However, the present invention is not limited to this, and the present invention includes cases where such is not the case.

(3)上記実施形態に示す短尺突条部9については、特に限定されるものではない。例えば短尺突条部9の形状については、例えば図5から図8に示すように、排気ポート6の下流部6cにおける上流端(集合起点6d)の位置から下流側に所定間隔L離れた位置6eを起点として設けることが可能である。   (3) The short ridge portion 9 shown in the above embodiment is not particularly limited. For example, as to the shape of the short ridge 9, as shown in FIGS. 5 to 8, for example, a position 6 e that is separated from the position of the upstream end (aggregation starting point 6 d) in the downstream portion 6 c of the exhaust port 6 by a predetermined distance L. Can be provided as a starting point.

なお、短尺突条部9の形状については上記実施形態と同様になっている。つまり、短尺突条部9の上流側領域(排気ポート6の集合起点6d寄りの領域)における突出量は、前記上流側領域以外の領域における突出量に比べて少なく設定されている。この実施形態では、短尺突条部9の上流側領域の突出量が上流端から下流側へ向けて徐々に多くなるように設定されている。これにより、短尺突条部9の上流側領域の稜線は、排気ガスの流れ方向に対して傾斜するようになっている。言い換えると、短尺突条部9の上流側領域の稜線は、当該上流側領域において突出量が最大となる位置と集合起点6dの径方向中央位置とを通る直線100に対して傾斜するようになっている。この短尺突条部9の上流側領域の稜線の傾斜角θは、例えば鋭角に設定されている。   In addition, about the shape of the elongate protrusion part 9, it is the same as that of the said embodiment. That is, the protrusion amount in the upstream region (region near the collection start point 6d of the exhaust port 6) of the short ridge portion 9 is set smaller than the protrusion amount in the region other than the upstream region. In this embodiment, the amount of protrusion in the upstream region of the short ridge 9 is set so as to gradually increase from the upstream end toward the downstream side. Thereby, the ridgeline of the upstream area | region of the elongate ridge part 9 inclines with respect to the flow direction of exhaust gas. In other words, the ridge line in the upstream region of the short ridge portion 9 is inclined with respect to the straight line 100 passing through the position where the protrusion amount is maximum in the upstream region and the radial center position of the assembly starting point 6d. ing. The inclination angle θ of the ridgeline in the upstream region of the short ridge 9 is set to an acute angle, for example.

この場合、要するに、短尺突条部9が排気ポート6の集合起点6dとなる領域に存在しないことになるので、上記実施形態と同様に、特に内燃機関の高回転時において第1、第2上流部6a,6bから下流部6cに排気ガスが高速で流入する際に、当該排気ガスが短尺突条部9の上流側領域に衝突しても分散されにくくなる。   In this case, in short, since the short ridges 9 do not exist in the region where the exhaust port 6 is the gathering start point 6d, the first and second upstream portions are particularly at high revolutions of the internal combustion engine, as in the above-described embodiment. When the exhaust gas flows from the portions 6a and 6b into the downstream portion 6c at a high speed, even if the exhaust gas collides with the upstream region of the short ridge portion 9, it is difficult to be dispersed.

これにより、排気ガスの流速が遅くならずに済むようになる。言い換えると、排気ポート6の第1、第2上流部6a,6bから下流部6cの最下流に至るまで排気ガスが速い流速のまま維持されてスムースに流れるようになるので、例えば短尺突条部9の上流側領域における突出量をほぼ一定にしている場合に比べると、特に内燃機関の高回転時において排気ガスの熱を短尺突条部9および第1、第2長尺突条部7,8の下流側領域に効率良く移動(伝達)させることが可能になる。   As a result, the exhaust gas flow rate does not have to be slow. In other words, since the exhaust gas is maintained at a high flow rate from the first and second upstream portions 6a, 6b of the exhaust port 6 to the most downstream of the downstream portion 6c and flows smoothly, for example, a short ridge portion. Compared with the case where the amount of protrusion in the upstream region of the gas generator 9 is substantially constant, the heat of the exhaust gas is reduced by the short ridge portion 9 and the first and second long ridge portions 7, 8 can be efficiently moved (transmitted) to the downstream region.

したがって、特に内燃機関の高回転時において排気ポート6の下流部6cでの排気ガスの熱回収が効率良く行われるようになって、排気ガスの冷却性能が向上する結果となる。また、内燃機関の高回転時において、触媒(図示省略)の過剰昇温を抑制または防止することが可能になるので、前記触媒の機能低下ならびに耐久性低下を長期にわたって抑制できるようになる。   Therefore, particularly when the internal combustion engine is rotating at high speed, heat recovery of the exhaust gas at the downstream portion 6c of the exhaust port 6 can be performed efficiently, resulting in improved exhaust gas cooling performance. Further, since it is possible to suppress or prevent excessive temperature rise of the catalyst (not shown) at the time of high rotation of the internal combustion engine, it is possible to suppress deterioration of the function and durability of the catalyst over a long period of time.

本発明は、内燃機関の気筒毎に排気ポートを備えるシリンダヘッドに好適に利用することが可能である。   The present invention can be suitably used for a cylinder head having an exhaust port for each cylinder of an internal combustion engine.

1 シリンダヘッド
2 気筒
6 排気ポート
6a 排気ポートの第1上流部
6b 排気ポートの第2上流部
6c 排気ポートの下流部
6d 集合起点(または分岐起点)
7 第1長尺突条部
8 第2長尺突条部
9 短尺突条部
1 Cylinder head
2-cylinder
6 Exhaust port
6a First upstream part of exhaust port
6b Second upstream part of exhaust port
6c Downstream part of exhaust port
6d Assembly origin (or branch origin)
7 1st long ridge
8 Second long ridge
9 Short ridge

Claims (4)

内燃機関の気筒毎に排気ポートを備えるシリンダヘッドであって、
前記排気ポートの上流部は、前記気筒から当該気筒の中心軸線に対して傾斜する方向に延在するように前記気筒毎に複数設けられる排気ガス流路であり、
前記排気ポートの下流部は、前記複数の上流部が排気流れ方向の下流側で集合する排気ガス流路であり、
前記上流部から前記下流部までの内周面において前記気筒の中心軸線方向の上死点側の領域に、前記上流部と同数の長尺突条部が前記気筒の中心軸線方向の下死点側に向けて突出するようにかつ排気流れ方向に延在するように設けられており、
前記下流部の内周面において前記気筒の中心軸線方向の上死点側の領域でかつ前記複数の突条部に挟まれる位置に、短尺突条部が前記気筒の中心軸線方向の下死点側に向けて突出するようにかつ排気流れ方向に延在するように設けられており、
前記短尺突条部の上流側領域における突出量が、前記上流側領域以外の領域における突出量に比べて少なく設定されている、ことを特徴とするシリンダヘッド。
A cylinder head having an exhaust port for each cylinder of an internal combustion engine,
An upstream portion of the exhaust port is an exhaust gas passage provided in plural for each cylinder so as to extend from the cylinder in a direction inclined with respect to the central axis of the cylinder,
The downstream portion of the exhaust port is an exhaust gas flow path in which the plurality of upstream portions gather on the downstream side in the exhaust flow direction,
In the inner peripheral surface from the upstream portion to the downstream portion, the same number of elongated ridges as the upstream portion in the region of the top dead center side in the central axis direction of the cylinder is the bottom dead center in the central axis direction of the cylinder. Provided so as to protrude toward the side and to extend in the exhaust flow direction,
On the inner peripheral surface of the downstream portion, in the region on the top dead center side in the central axis direction of the cylinder and at a position sandwiched between the plurality of projecting strip portions, the short ridge portion is the bottom dead center in the central axis direction of the cylinder. Provided so as to protrude toward the side and to extend in the exhaust flow direction,
A cylinder head characterized in that a protruding amount in an upstream region of the short ridge is set smaller than a protruding amount in a region other than the upstream region.
請求項1に記載のシリンダヘッドにおいて、
前記短尺突条部の上流側領域は、その上流端から下流側に向けて突出量が徐々に多くされる、ことを特徴とするシリンダヘッド。
The cylinder head according to claim 1,
The cylinder head according to claim 1, wherein an amount of protrusion is gradually increased from the upstream end toward the downstream side of the upstream region of the short protrusion.
請求項1または2に記載のシリンダヘッドにおいて、
前記短尺突条部は、前記排気ポートの下流部における上流端(集合起点)の位置から下流側に離れた位置を起点として設けられる、ことを特徴とするシリンダヘッド。
The cylinder head according to claim 1 or 2,
The cylinder head according to claim 1, wherein the short ridge portion is provided starting from a position away from an upstream end (aggregation starting point) in a downstream portion of the exhaust port.
請求項1から3のいずれか1項に記載のシリンダヘッドにおいて、
前記短尺突条部の上流端と前記排気ポートの下流部の内周面との連接部分は、滑らかに連接されるように曲面形状にされる、ことを特徴とするシリンダヘッド。
The cylinder head according to any one of claims 1 to 3,
A cylinder head, wherein a connecting portion between an upstream end of the short ridge portion and an inner peripheral surface of a downstream portion of the exhaust port is formed in a curved shape so as to be smoothly connected.
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