JP5657968B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は，３つ以上の気筒を備えた内燃機関のうち，各気筒からの排気ポートを当該シリンダヘッドの内部において一つに集合するように構成して成る内燃機関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に，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，前記シリンダヘッドの内部において，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，各気筒のうち中間に位置する中間気筒の真横の部位に配設し，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，前記各気筒のうち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長して前記集合排気出口に連通する。」
という構成にしている。

特開２００７−１６２５９１号公報

この先行技術の構成によると，各気筒における両排気ポートからの排気ガスを，互いに干渉することなく，一つの集合排気出口に導くことができる。

しかし，その反面，以下に述べるように，外側気筒における両排気ポートからの排気ガスが，前記一つの集合排気出口の内側面，又はこの集合排気出口に接続される排気管の内側面に吹き当たって，その温度が下がることにより，その下流での触媒による排気ガスの浄化処理の性能が低下するばかりか，排気ガスの流れ抵抗が増大するという問題があった。

すなわち，特許文献１では，前記外側気筒から前記集合排気出口に向かって延びる排気通路における左右両内側面のうち気筒列側の内側面における延長線と，前記排気通路における左右両内側面のうち気筒列側とは反対側の内側面における延長線とが，前記一つの集合排気出口の内側面の箇所で交わるか，又は，前記集合排気出口に接続される排気管の内側面の箇所において交わるように構成しているから，前記外側気筒における両排気ポートからの排気ガスが，前記一つの集合排気出口の内側面又はこの集合排気出口に接続される排気管の内側面に吹き当たるのであった。

本発明は，この問題を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，
「クランク軸線方向に並んだ３つ以上の気筒を有しており，シリンダヘッドには，各気筒ごとに二つずつ設けられている排気ポートの群と，隣り合った気筒の間に位置した中間気筒の真横又はこれに近い部位に配設した集合排気出口とが一体に形成されており，
前記中間気筒における２つの中間排気ポートは前記集合排気出口に向けて開口し，前記二つの中間排気ポートの間に位置した中間仕切り隔壁壁は前記集合排気出口に向いて突出している一方，
前記中間気筒を挟んで両側に位置した外側気筒の各排気ポートは，それぞれ前記シリンダヘッドの内部に設けた排気通路を介して前記集合排気出口に連通しており，このため，前記二つの排気通路は，前記気筒の列に近い側のインナー内側面と，前記気筒の列から遠い側のアウター内側面との対を有している構成であって，
前記二つの排気通路の各インナー内側面は，前記各気筒の軸線方向から見て，前記アウター内側面に向けて凹型で，かつ，当該インナー内側面から前記集合排気出口の側に向かうインナー延長線が前記中間仕切り隔壁の前方を通るよう前記クランク軸線に対して傾斜した湾曲面に形成されており，このため，前記二つの排気通路のインナー延長線の交点が前記中間仕切り隔壁の前方に位置している一方，
前記排気通路の各アウター内側面は，前記気筒の軸線方向から見て，当該アウター内側面からアウター延長線が前記集合排気出口に向かうように前記クランク軸線に対して傾斜しており，
前記インナー延長線とアウター延長線との対が，前記集合排気出口の内側面よりも内側の部位又は集合排気出口に接続された排気管の内側面よりも内側の部位でかつ，前記二つのインナー延長線の交点よりも前記中間仕切り隔壁から隔たった部位において互いに交わるように設定されている。」
ことを特徴としている。

また，請求項２は，請求項１において，「前記インナー延長線とアウター延長線とは，前記集合排気出口の内側面又は排気管の内側面よりも集合排気出口の中心線の側に寄った部位で交わっている。」
ことを特徴としている。

請求項１によると，インナー延長線とアウター延長線とが，一つの集合排気出口の内側面又はこの集合排気出口に接続される排気管の内側面より内側の部位において交わるという構成にしたことにより，前記排気通路からの排気ガスが前記集合排気出口の内側面又はこの集合排気出口に接続される排気管の内側面に吹き当たるのを確実に回避することができる。

これにより，排気ガスの温度が下がることを低減できるから，その下流での触媒による排気ガスの浄化処理を高い性能に維持することができるばかりか，排気ガスの流れ抵抗を低減することができる。

また，排気通路からの排気ガスが前記集合排気出口の内側面に強く当たらないので，排気管接合部が排気熱によって熱害（熱による歪み等）を低減できる。

また，請求項１では，前記排気通路からの排気ガスが中間仕切り隔壁に吹き当たるのを回避することができる。

これにより，排気ガスの流れ抵抗を低減できることに加えて，前記中間仕切り隔壁の温度が下がり，この中間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，シリンダヘッドの幅寸法を縮小できて，その大幅な小型化及び軽量化を達成できる。

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視平断面図である。 図２のIII −III 視側面図である。

以下，本発明の実施の形態を，図１〜図３の図面に基づいて説明する。

これらの図において，符号１は，第１気筒Ａ，第２気筒Ｂ及び第３気筒Ｃの三つの気筒をクランク軸線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，平面視（図２）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，これに近い部位でもよい）に，一つの集合排気出口１０が開口している。

この集合排気出口１０は，前記一方の長手側面９と直角の方向から見て，図３に示すように，クランク軸線１ａの方向（左右方向）の両端に位置した内側面１０ａ，１０ｂが，概略，前記第２気筒（中間気筒）Ｂと前記第１及び第３気筒（外側気筒）Ａ，Ｃとの間におけるヘッドボルト４の箇所に位置するというように，横長の長円形であり，この集合排気出口１０には，触媒式の浄化装置１１を備えた排気管１２が接続されている。

前記第２気筒（中間気筒）Ｂの両中間排気ポート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に直接に連通している。すなわち，中間排気ポート７は集合排気出口１０に向けて開口している。

一方，第１気筒（外側気筒）Ａの両排気ポート６は，各気筒Ａ，Ｂ，Ｃの軸線方向視である平断面視において，第２気筒（中間気筒）Ｂに向かって凹型に湾曲しながら，第１排気通路１３に集合している。

また，第３気筒（外側気筒）Ｃの両排気ポート８も，平断面視において第２気筒（中間気筒）Ｂに向かって凹型に湾曲しながら，第２排気通路１４に集合している。

そして，これら第１排気通路１３と第２排気通路１４との両方は，平断面視において，，クランク軸線１ａに対して傾斜した姿勢で前記集合排気出口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。

更に，前記両排気通路１３，１４は，平断面視において，気筒列側に位置したインナー内側面１３ａ，１４ａと，気筒列と反対側に位置したアウター内側面１３ｂ，１４ｂとを有するが，インナー内側面１３ｂ，１４ｂは，アウター内側面１３ｂ，１４ｂに向けて凹型でクランク軸線１ａに対して傾斜した湾曲面に形成されている。

なお，前記第２気筒（中間気筒）Ｂと前記第１及び第３気筒（外側気筒）Ａ，Ｃとの間におけるヘッドボルト４は，図２に示すように，前記インナー内側面１３ｂ，１４ｂから前記第１及び第３気筒（外側気筒）Ａ，Ｃにおける一方の排気ポート６，８の内側面６ａ，８ａに屈曲するコーナ部に設けられている。

そして，図２の平断面視において，湾曲の内側面１３ｂ，１４ｂから同じ湾曲の程度で集合排気出口１０の側に延びるインナー延長線１３ｂ′，１４b ′は，図２に示すように，前記両排気通路１３，１４におけるアウター内側面１３ａ，１４ａから集合排気出口１０に向けて延びるアウター延長線１３ａ′，１４ａ′に，前記集合排気出口１０の左右両内側面１０ａ，１０ｂ又は前記排気管１２の左右両内側面１２ａ，１２ｂよりも適宜寸法（Ｓ）だけ内側の部位（Ｗ）において交わるように構成されている。すなわち，交点Ｗは，集合排気出口１０の左右両内側面１０ａ，１０ｂ又は前記排気管１２の左右両内側面１２ａ，１２ｂよりも適宜寸法（Ｓ）だけ内側に位置しており，かつ，交点Ｗは，集合排気出口１０の左右両内側面１０ａ，１０ｂ又は前記排気管１２の左右両内側面１２ａ，１２ｂよりも，集合排気出口１０の中心線に近い側に位置している。

また，前記第２気筒（中間気筒）Ｂにおける両中間排気ポート７の間には，中間仕切り隔壁１５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。図２のとおり，２つのインナー延長線１３ｂ′，１４b ′は中間仕切り隔壁１５の前方において互いに交叉しており，かつ，インナー延長線１３ｂ′，１４b ′とアウター延長線１３ａ′，１４ａ′との交点Ｗは，二つのインナー延長線１３ｂ′，１４b ′の交点よりも中間仕切り隔壁１５の外側に位置している。

前記中間仕切り隔壁１５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１６内から潤滑油を前記シリンダブロック２の下部のクランク室（図示せず）に導くためのオイル落とし通路１７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１７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。

図２の平断面視において，前記中間仕切り隔壁１５の先端部１５ａは，前記集合排気出口１０に向かって凸型の山型又は半丸型に形成され，そして，この先端部１５ａは，前記両インナー延長線１３ｂ′，１４ｂ′よりも内側（気筒列側）の部位に位置している。すなわち，前記先端部１５ａは，前記両インナー延長線１３ｂ′，１４ｂ′よりも外側には突出しないという構成になっている。

このように，両排気通路１３，１４における左右両内側面のうち気筒列側のインナー内側面１３ｂ，１４ｂを凹型の湾曲面にして，そのインナー延長線１３ｂ′，１４ｂ′が，前記両排気通路１３，１４における左右両内側面のうち気筒列側とは反対側のアウター内側面１３ａ，１４ａにおけるアウター延長線１３ａ′，１４ａ′に，前記集合排気出口１０の両内側面１０ａ，１０ｂ又はこの集合排気出口１０に接続される排気管１２の両内側面１２ａ，１２ｂより適宜寸法（Ｓ）だけ内側の部位（Ｗ）において交わるという構成にしたことにより，前記両排気通路１３，１４からの排気ガスが，前記集合排気出口１０の両内側面１０ａ，１０ｂ又は排気管１２の両内側面１２ａ，１２ｂに吹き当たるのを確実に回避することができる。

また，前記中間仕切り隔壁１５における先端部１５ａを，前記インナー延長線１３ｂ′，１４ｂ′よりも外側に突出させないという構成にしたことにより，前記両排気通路１３，１４からの排気数ガスが，前記中間仕切り隔壁１５の左右両側面に吹き当たるのを回避することができる。

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
６，８ 外側の排気ポート
７ 中間排気ポート
１０ 集合排気出口
１３，１４ 排気通路
１３ａ，１４ａ 排気通路における気筒列側と反対側に位置したアウター内側面
１３ａ′，１４ａ′ アウター延長線
１３ｂ，１４ｂ 排気通路における気筒列の側に位置したインナー内側面
１３ｂ′，１４ｂ′ インナー延長線
１５ 中間仕切り隔壁
１７ オイル落とし通路（流体通路）

Claims (2)

1. クランク軸線方向に並んだ３つ以上の気筒を有しており，シリンダヘッドには，各気筒ごとに二つずつ設けられている排気ポートの群と，隣り合った気筒の間に位置した中間気筒の真横又はこれに近い部位に配設した集合排気出口とが一体に形成されており，
   前記中間気筒における２つの中間排気ポートは前記集合排気出口に向けて開口し，前記二つの中間排気ポートの間に位置した中間仕切り隔壁壁は前記集合排気出口に向いて突出している一方，
   前記中間気筒を挟んで両側に位置した外側気筒の各排気ポートは，それぞれ前記シリンダヘッドの内部に設けた排気通路を介して前記集合排気出口に連通しており，このため，前記二つの排気通路は，前記気筒の列に近い側のインナー内側面と，前記気筒の列から遠い側のアウター内側面との対を有している構成であって，
   前記二つの排気通路の各インナー内側面は，前記各気筒の軸線方向から見て，前記アウター内側面に向けて凹型で，かつ，当該インナー内側面から前記集合排気出口の側に向かうインナー延長線が前記中間仕切り隔壁の前方を通るよう前記クランク軸線に対して傾斜した湾曲面に形成されており，このため，前記二つの排気通路のインナー延長線の交点が前記中間仕切り隔壁の前方に位置している一方，
   前記排気通路の各アウター内側面は，前記気筒の軸線方向から見て，当該アウター内側面からアウター延長線が前記集合排気出口に向かうように前記クランク軸線に対して傾斜しており，
   前記インナー延長線とアウター延長線との対が，前記集合排気出口の内側面よりも内側の部位又は集合排気出口に接続された排気管の内側面よりも内側の部位でかつ，前記二つのインナー延長線の交点よりも前記中間仕切り隔壁から隔たった部位において互いに交わるように設定されている，
   内燃機関。
2. 前記インナー延長線とアウター延長線とは，前記集合排気出口の内側面又は排気管の内側面よりも集合排気出口の中心線の側に寄った部位で交わっている，
   請求項１に記載した内燃機関。

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