JP6096518B2 - Cylinder head of internal combustion engine - Google Patents
Cylinder head of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP6096518B2 JP6096518B2 JP2013013466A JP2013013466A JP6096518B2 JP 6096518 B2 JP6096518 B2 JP 6096518B2 JP 2013013466 A JP2013013466 A JP 2013013466A JP 2013013466 A JP2013013466 A JP 2013013466A JP 6096518 B2 JP6096518 B2 JP 6096518B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust
- water jacket
- cylinder head
- cylinder
- exhaust outlet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/243—Cylinder heads and inlet or exhaust manifolds integrally cast together
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/26—Cylinder heads having cooling means
- F02F1/36—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
- F02F1/38—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling the cylinder heads being of overhead valve type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
- F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/101—Three-way catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B67/00—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for
- F02B67/10—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for of charging or scavenging apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
- F02F1/4264—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads of exhaust channels
- F02F2001/4278—Exhaust collectors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
本発明は、その内部に排気集合部が形成された内燃機関のシリンダヘッドに関する。 The present invention relates to a cylinder head of an internal combustion engine in which an exhaust collecting portion is formed.
多気筒エンジンにおいては、シリンダヘッドの内部に複数の吸気ポートおよび排気ポートを形成し、シリンダヘッドの吸気側側面および排気側側面に対し、吸気を分配する吸気マニホールドおよび排気を合流させる排気マニホールドをそれぞれ接合する形態が一般的である。近年では、シリンダヘッドの内部に排気を合流させる排気集合部をも形成し、シリンダヘッドの排気側側面に単一の排気管を接合する形態のものも知られている。 In a multi-cylinder engine, a plurality of intake ports and exhaust ports are formed inside the cylinder head, and an intake manifold that distributes intake air and an exhaust manifold that joins exhaust gas to the intake side surface and exhaust side surface of the cylinder head, respectively. The form to join is common. In recent years, there has also been known a configuration in which an exhaust collecting portion for joining exhaust gases is formed inside a cylinder head, and a single exhaust pipe is joined to the exhaust side surface of the cylinder head.
排気集合部がシリンダヘッド内に形成された多気筒エンジンは、排気マニホールドを別体で設ける必要がないため、エンジン全体を小型化できるほか、排ガスの放熱量を抑制でき、暖機時に排ガス浄化装置の温度を早期に高めて触媒を活性化することができる。また、燃焼室から排気集合部の出口までの距離を短くできるため、排ガスを利用する過給機(ターボチャージャ)を設ける場合に過給機の応答性を向上させることもできる。その一方、過度な温度上昇による触媒の熱劣化および内燃機関本体や排気管への熱害を防止するために排ガスを適正に冷却する必要もある。 A multi-cylinder engine with an exhaust collecting part formed in the cylinder head eliminates the need for a separate exhaust manifold, so the entire engine can be downsized and the amount of heat released from the exhaust gas can be reduced. The catalyst can be activated by raising the temperature of the catalyst early. Further, since the distance from the combustion chamber to the outlet of the exhaust collecting portion can be shortened, the responsiveness of the supercharger can be improved when a supercharger (turbocharger) that uses exhaust gas is provided. On the other hand, it is necessary to cool the exhaust gas appropriately in order to prevent thermal degradation of the catalyst due to excessive temperature rise and thermal damage to the internal combustion engine body and the exhaust pipe.
シリンダヘッド内に形成された排気集合部の周辺を効果的に冷却する構造としては、例えば、排気集合部を上方および下方から覆うようにシリンダヘッド内にウォータージャケットを形成した発明が提案されている(特許文献1参照)。 As a structure for effectively cooling the periphery of the exhaust collecting portion formed in the cylinder head, for example, an invention has been proposed in which a water jacket is formed in the cylinder head so as to cover the exhaust collecting portion from above and below. (See Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載された発明では、排気集合部を形成する壁、より詳細にはウォータージャケットを画定し且つシリンダヘッドの外郭をなす肉壁が、シリンダブロックとの接合面から膨出しており、排気集合部の直下流に過給機や排ガス浄化装置触媒が設けられると過給機や排ガス浄化装置が高温になることも相俟って、熱負荷が高くなり過ぎて膨出部分の壁が変形し、シリンダヘッドとその下流側部材とのシール性が低下する。
However, in the invention described in
本発明は、このような従来技術に含まれる課題に鑑みて案出されたものであり、シリンダヘッド内に形成される排気集合部を形成する壁がシリンダブロックとの接合面から膨出していても、この膨出する壁の変形を抑制してシリンダヘッドとその排気下流側部材とのシール性を維持することができる内燃機関のシリンダヘッドを提供することをその主な目的とする。 The present invention has been devised in view of the problems included in the conventional technology, and the wall forming the exhaust collecting portion formed in the cylinder head is bulged from the joint surface with the cylinder block. Another object of the present invention is to provide a cylinder head of an internal combustion engine that can suppress the deformation of the bulging wall and maintain the sealing performance between the cylinder head and the exhaust downstream side member.
このような課題を解決するために、本発明の一側面によれば、複数のシリンダボア(2)を一列に形成するシリンダブロック(3)の上面に配置され、前記シリンダボア内を摺動するピストン(5)の頂面との間に燃焼室(6)を形成し、ヘッド内ウォータージャケット(50)を備えた内燃機関(1)のシリンダヘッド(4)であって、前記シリンダヘッド内には、上流端が前記燃焼室に開口する複数の排気ポート(16)と、前記複数の排気ポートを合流させ、前記シリンダヘッドの一側面(4d)における長手方向の中間位置に排気出口(18)を開口させる排気集合部(17)とが形成され、前記排気集合部の前記排気出口が、前記シリンダヘッドの一側面において突出する排気出口管状部(42)により画定され、前記シリンダヘッドの排気出口管状部およびその近傍が、前記シリンダブロックに対してオーバーハングする膨出部(41)をなし、当該膨出部の下面に、シリンダ列に対して近接離反する方向に延在するリブ(47)が形成されている構成とする。 In order to solve such a problem, according to one aspect of the present invention, a piston (3) arranged on the upper surface of a cylinder block (3) that forms a plurality of cylinder bores (2) in a row and slides in the cylinder bore ( 5) a cylinder head (4) of an internal combustion engine (1) having a combustion chamber (6) formed between the top surface and a water jacket (50) in the head, and in the cylinder head, A plurality of exhaust ports (16) whose upstream ends are open to the combustion chamber and the plurality of exhaust ports are joined together, and an exhaust outlet (18) is opened at an intermediate position in the longitudinal direction on one side surface (4d) of the cylinder head. An exhaust collecting portion (17) to be formed, and the exhaust outlet of the exhaust collecting portion is defined by an exhaust outlet tubular portion (42) protruding on one side surface of the cylinder head, and Exhaust outlet tubular portion and the vicinity thereof of the soil, without the bulging portion (41) overhanging with respect to the cylinder block, the lower surface of the bulge portion, extending in a direction coming close and away from the sheet cylinder row The rib (47) is formed.
この構成によれば、排気集合部を形成する壁がシリンダブロックに対してオーバーハングする膨出部をなしていても、この膨出部の変形を抑制することができる。 According to this configuration, even if the wall forming the exhaust collecting portion forms a bulging portion overhanging the cylinder block, deformation of the bulging portion can be suppressed.
また、本発明の一側面によれば、前記排気出口管状部の先端には、前記排気集合部の下流側に設けられる過給機(19)を直接または接続管を介して締結するための締結ボス(43)が形成され、前記リブが、前記シリンダブロックとの接合面(4a)の周縁から前記締結ボスに至るように形成されている構成とすることができる。 Further, according to one aspect of the present invention, a fastening for fastening a supercharger (19) provided on the downstream side of the exhaust collecting portion directly or via a connecting pipe is provided at the tip of the exhaust outlet tubular portion. A boss (43) may be formed, and the rib may be formed so as to reach the fastening boss from the periphery of the joint surface (4a) with the cylinder block.
このように排気集合部の下流側に過給機が設けられると、高温になった過給機の熱が膨出部に伝達することに加え、過給機の荷重が膨出部に加わることにより、膨出部が変形しやすくなるが、この構成によれば、リブと同様に機能する締結ボスを利用して膨出部全体についてその変形を抑制することができる。 When the supercharger is provided downstream of the exhaust collecting portion in this way, the heat of the supercharger that has reached a high temperature is transmitted to the bulging portion, and the load of the supercharger is applied to the bulging portion. Thus, the bulging portion is easily deformed, but according to this configuration, the deformation of the entire bulging portion can be suppressed using the fastening boss that functions in the same manner as the rib.
また、本発明の一側面によれば、前記排気出口管状部の下面には、互いに離間する2つの締結ボス(43)が膨出するように形成され、前記リブが、各締結ボスから前記シリンダブロックとの接合面に向けて開くハ字形をなすように少なくとも2本形成されている構成とすることができる。 According to another aspect of the present invention, two fastening bosses (43) spaced apart from each other are formed on the lower surface of the exhaust outlet tubular portion so that the ribs extend from the fastening bosses to the cylinder. It can be set as the structure currently formed at least 2 so that the cross-section opened toward the joint surface with a block may be made.
膨出部には過給機の荷重による鉛直方向の力に加えてエンジンの振動や走行時の振動による横方向の力も加わるが、この構成によれば、シリンダ列に対して近接離反する方向だけでなく横方向についても膨出部の変形を抑制することができる。 In addition to the vertical force due to the turbocharger load, the bulging part also receives lateral force due to engine vibration and vibration during travel. Not only the lateral direction but also the deformation of the bulging portion can be suppressed.
また、本発明の一側面によれば、前記排気出口管状部の下面には、互いに離間する2つの締結ボス(43)が膨出するように形成され、前記リブが、各締結ボスから前記シリンダブロックとの接合面に向けて交差するように少なくとも2本形成されている構成とすることができる。 According to another aspect of the present invention, two fastening bosses (43) spaced apart from each other are formed on the lower surface of the exhaust outlet tubular portion so that the ribs extend from the fastening bosses to the cylinder. It can be set as the structure currently formed at least 2 so that it may cross toward the joint surface with a block.
この構成によれば、シリンダ列に対して近接離反する方向だけでなく横方向についても膨出部の変形を抑制することができる。 According to this configuration, deformation of the bulging portion can be suppressed not only in the direction of approaching and separating from the cylinder row but also in the lateral direction.
このように本発明によれば、シリンダヘッド内に形成される排気集合部を形成する壁がシリンダブロックとの接合面から膨出していても、この膨出する壁の変形を抑制できる内燃機関のシリンダヘッドを提供することができる。 As described above, according to the present invention, even if the wall forming the exhaust collecting portion formed in the cylinder head bulges from the joint surface with the cylinder block, the deformation of the bulging wall can be suppressed. A cylinder head can be provided.
以下、図面を参照して、本発明を自動車用内燃機関(以下、単にエンジン1と記す。)に適用した実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an automobile internal combustion engine (hereinafter simply referred to as an engine 1) will be described in detail with reference to the drawings.
≪第1実施形態≫
図1および図2に示すように、エンジン1は、DOHC4バルブ式の直列4気筒ガソリンエンジンであり、4つのシリンダボア2を一列に形成するシリンダブロック3と、シリンダボア2に直交するシリンダブロック3の上面に接合された箱形のシリンダヘッド4とを備えている。シリンダブロック3およびシリンダヘッド4は、アルミニウム合金によりダイキャスト成形されている。
<< First Embodiment >>
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ここでは、シリンダボア2の軸線(以下、シリンダ軸線という。)を鉛直に配置した姿勢でエンジン1を示し、横置きされたエンジン1の排気側を前側として説明するが、エンジン1の搭載姿勢はこれに限られるものではない。以下では、便宜上この姿勢を基準にして図2中に矢印で示す上下前後方向に従って説明し、例えば、シリンダヘッド4におけるシリンダブロック3側を下側、その反対側を上側などと称して説明することがある。なお、図1中に矢印で示す左右方向は、エンジン1が搭載される自動車の進行方向を基準にしている。
Here, the
各シリンダボア2にはピストン5が摺動可能に収容されており、シリンダヘッド4のシリンダブロック3との接合面4aを含む底面(下半部の下向き面)とピストン5の頂面との間に燃焼室6が形成されている。なお、本実施形態では、シリンダヘッド4とシリンダブロック3との合わせ面は水平に延在しており、図示は省略するが、シリンダブロック3とシリンダヘッド4との間には合わせ面に適合する形状のガスケットが介装される。
A piston 5 is slidably accommodated in each
シリンダブロック3の下面には上方から降下するオイルを受ける図示しないオイルパンが接合され、シリンダブロック3とオイルパンとによって図示しないクランクシャフトを収容するクランク室7が画定される。一方、シリンダヘッド4の上端面には図示しないシリンダヘッドカバーが接合され、シリンダヘッド4とシリンダヘッドカバーとによって動弁機構8を収容する動弁室9が画定される。つまり、シリンダヘッド4の底壁の上面は、動弁室9の底面9aをなしている。
An oil pan (not shown) that receives oil descending from above is joined to the lower surface of the
シリンダヘッド4には、各気筒につき2本の吸気バルブ10および2本の排気バルブ11が摺動自在に保持されている。動弁室9には、吸気カムシャフト(図示省略)、吸気ロッカアーム12、排気カムシャフト13および排気ロッカアーム14などが設けられる。これらから構成される動弁機構8を介して、吸気バルブ10および排気バルブ11がクランクシャフトによって開閉駆動される。
The
シリンダヘッド4の内部には、気筒ごとに、吸気バルブ10によって開閉される2つの吸気ポート15、および排気バルブ11によって開閉される2つの排気ポート16が形成されている。各吸気ポート15は、シリンダヘッド4の後面である吸気側側面4cに上流端を開口させ、燃焼室6に下流端を開口させている。一方、各排気ポート16は、燃焼室6に上流端を開口させる一方、シリンダヘッド4内で合流している。すなわち、複数の排気ポート16を合流させる排気集合部17(図6参照)がシリンダヘッド4内に形成されている。排気集合部17は、図4および図5に示すように、シリンダヘッド4の前面である排気側側面4dにおける長手方向の中間位置に、下流端である1つの排気出口18を開口させている。
Inside the
図1および図2に示すように、シリンダヘッド4の排気側側面4dには、排気出口18の下流側に設けられる過給機19(ターボチャージャ)がボルト20によって直接取り付けられている。過給機19は、左右方向に水平に延在するロータシャフト21を収容するセンタハウジング22により互いに連結されたタービン23およびコンプレッサ24を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a supercharger 19 (turbocharger) provided downstream of the
タービン23は、ロータシャフト21の右端に設けられた図示しないタービンロータを収容するタービンハウジング25と、タービンハウジング25の後面から後方に延出し、先端に排気導入口を画定する入口側フランジ26aが設けられた排気導入管26と、タービンハウジング25の右側面に形成されて排気導出口27aを画定する出口側フランジ27とを有している。
The
コンプレッサ24は、ロータシャフト21の左端に設けられた図示しないコンプレッサロータを収容するコンプレッサハウジング28と、コンプレッサハウジング28の左側面に形成されて吸気導入口を画定する入口側フランジ29と、コンプレッサハウジング28の下面から下方に延出し、先端に吸気導出口を画定する出口側フランジ30aが設けられた吸気排出管30とを有している。
The
タービン23は、シリンダヘッド4におけるシリンダ列方向の中間位置(本実施形態では、4つのシリンダボア2の中央)に配置されている。一方、コンプレッサ24は、シリンダヘッド4における左側の位置に配置されている。タービン23の排気導出口27aの中心は、ロータシャフト21よりも上方に位置しており、ロータシャフト21の軸線は、シリンダヘッド4のシリンダブロック3との合わせ面と略同じ高さに位置している。したがって、タービン23の排気導出口27aの中心は、シリンダヘッド4の接合面4aよりも上方に位置している。これにより、エンジン1の前方には、タービン23の排気導出口27aよりも下方に大きなスペースが確保されている。
The
このスペースには、タービン23の下流側に設けられる排気浄化装置31が配置される。排気浄化装置31は、排気流路に沿う軸線が下方に向かって左側に傾斜するように設けられた三元触媒32(キャタライザ)と、三元触媒32の右方に傾斜する上面から右方に傾斜しながら上方に延出した後に湾曲して左方に向かって略水平に延在し、先端に排気導入口を画定する入口側フランジ33aが設けられた排気導入管33と、三元触媒32の下面から下方に延出する排気導出管34とを有している。排気浄化装置31は、入口側フランジ33aがタービン23の出口側フランジ27に締結されることで、上記した姿勢でシリンダブロック3の前方に配置される。
In this space, an
図1に示すように、シリンダブロック3の前面(シリンダヘッド4の排気側側面4d側の面)における右上寄りの位置には、シリンダブロック3内に形成されたブロック内ウォータージャケット70(図2)の冷却水流入口70aが形成されている。
As shown in FIG. 1, an in-block water jacket 70 (FIG. 2) formed in the
図6に示すように、排気集合部17は、各燃焼室6に開口する2本の排気ポート16をそれぞれ合流させる4つの第1集合部17aと、右側2つの第1集合部17aおよび左側2つの第1集合部17aをそれぞれ合流させる2つの上流側第2集合部17bと、2つの上流側第2集合部17bを合流させ、出口側が概ね一定断面を有する下流側第2集合部17cとから構成されており、平面視において、燃焼室6から離れるにつれて先細の外形輪郭を有している。そして、下流側第2集合部17cの下流端が排気出口18となっている。このように排気集合部17が燃焼室6から離れるにつれて先細の外形輪郭を有することにより、1つの燃焼室6から排出された排気が他の燃焼室6に通じる排気ポート16側に流入することが抑制され、排気抵抗が低減している。
As shown in FIG. 6, the
第1集合部17aの大部分は、底面視(図4)においてシリンダヘッド4の接合面4aに対応する位置に形成されている。上流側第2集合部17bおよび下流側第2集合部17cは、シリンダヘッド4の接合面4aよりも前方の位置に形成されている。つまり、シリンダヘッド4の前壁は、シリンダブロック3に対して前方にオーバーハングしている。
Most of the
シリンダヘッド4の前壁のうち、第1集合部17aおよび上流側第2集合部17bを画定する部分は、左右方向の端部から中央に向かうにしたがって前方への突出量が大きくなる楕円弧形状を呈している。一方、シリンダヘッド4の前壁のうち、下流側第2集合部17cを画定する部分は、上流側第2集合部17bを画定する部分に対して(排気側側面4dにおいて)前方に突出する管状を呈している。以下、シリンダブロック3に対してオーバーハングする、第1集合部17a、上流側第2集合部17bおよび下流側第2集合部17cを画定する部分を膨出部41と称し、膨出部41のうちの下流側第2集合部17cを画定する部分を排気出口管状部42と称するものとする。
Of the front wall of the
シリンダヘッド4の接合面4aには、シリンダヘッド4をシリンダブロック3に締結する際に用いる図示しないボルトを挿通させるボルト挿通孔4eが、互いに隣接する燃焼室6の間および最も外側に配置された燃焼室6の外側近傍の前後に合計10箇所で開口している。また、シリンダヘッド4の接合面4aには、詳細を後述するヘッド内ウォータージャケット50(図2)の冷却水流入口50aが、4つのシリンダボア2(燃焼室6)を取り囲むようにそれらの全周にわたって概ね均等間隔に(周長に対する冷却水流入口50aの面積割合が概ね均等に)複数形成されている。
図3〜図5に示すように、排気出口管状部42は、燃焼室6から離れるにつれて上向きに傾斜しており、その先端面が過給機19を接続するための取付面42aをなしている。この取付面42aは、シリンダ軸線に比べて(前方を向く鉛直面に比べて)上方に傾斜している。
As shown in FIGS. 3 to 5, the exhaust outlet
排気出口管状部42がこのように構成されたことにより、図2に示すように、燃焼室6から過給機19までの距離を長くすることなく、つまり排気出口管状部42を長くしてシリンダヘッド4を大型化することなく、排気出口18に接続される過給機19やその下流側に設けられる排気浄化装置31をシリンダヘッド4およびシリンダブロック3から離間させることができる。そのため、過給機19および排気浄化装置31が高温になったときに、滞留する熱気によりシリンダヘッド4が高温になることが防止される。
Since the exhaust outlet
つまり、図20および図21の比較例に示すように、排気出口管状部42をシリンダ軸線方向に直角に前方に延出させると、過給機19をシリンダヘッド4やシリンダブロック3から離間させるためには排気出口管状部42を長くしなければならず、このようにすると、シリンダヘッド4が大型化するとともに、燃焼室6から過給機19までの排気通路の距離が長くなって過給機19の応答性能が低下してしまう。
That is, as shown in the comparative example of FIGS. 20 and 21, when the exhaust outlet
これに対し、図2に示す本発明のように、排気出口管状部42を上向きに傾斜させると、シリンダヘッド4を大型化することなく過給機19をシリンダヘッド4から離間させることが可能になる。また、排気出口管状部42を上向きに傾斜させることにより、図21の比較例に比べ、過給機19をより高い位置に配置することができるため、過給機19の下流側に設けられる排気浄化装置31(図1)の容量を大きくすることができる。
On the other hand, when the exhaust outlet
すなわち、図1および図2に示すように、タービン23の排気導出口27aに接続される排気浄化装置31は、排気導入管33で排気通路を下方に湾曲させた後に三元触媒32を傾斜配置することで三元触媒32の容量を確保している。一方、図20および図21に示す比較例のように過給機19を配置すると、タービン23の排気導出口27aが低い位置になるため、同じスペースで同一容量の三元触媒32を配置するためには、三元触媒32の傾斜角度を大きくしなければならず、補機のレイアウト自由度が低下するうえ、排気導入管33の湾曲角度が大きくなって排気の流れが阻害される。言い換えれば、補機のレイアウト自由度を確保し且つ排気の流れを良くするためには三元触媒32の容量を小さくせざるを得ないが、排気出口管状部42を上向きに傾斜させることにより、排気導入管33の湾曲角度を小さくして排気流を触媒に均等に流すことが可能となり、排気浄化性能を向上させて触媒の局部劣化を抑制することが可能となるうえ、排気浄化装置31の容量を大きくすることが可能になる。
That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the
図3〜図5に戻り、排気出口管状部42の先端には、過給機19を締結するための締結ボス43が排気出口18を取り囲むように形成されている。締結ボス43は、排気出口18よりも上方で排気出口18から左右にオフセットした位置に2つ、および排気出口18よりも下方で排気出口18から左右にオフセットした位置に2つの合計4つ形成されている。
3 to 5, a
図2および図3に示すように、シリンダヘッド4の内部には、シリンダヘッド4を冷却するためのヘッド内ウォータージャケット50が形成されている。ヘッド内ウォータージャケット50は、排気集合部17の下方に設けられた排気下側ウォータージャケット53や、排気集合部17の上方に設けられた排気上側ウォータージャケット54などを含んでいる。
As shown in FIGS. 2 and 3, an in-
次に、過給機19の取付構造について詳細に説明する。図2および図3に示すように、上側の2つの締結ボス43は、動弁室9と排気上側ウォータージャケット54とを区画する壁46に一体に形成されている。ただし、この壁46は軽量化やコンパクト化のために締結ボス43よりも薄く形成されており、上側の締結ボス43は排気上側ウォータージャケット54および動弁室9に膨出している。
Next, the mounting structure of the
このように上側の締結ボス43が動弁室9と前記排気上側ウォータージャケット54との間、特に排気上側ウォータージャケット54に膨出するように形成されることにより、上側の締結ボス43が冷却水によって効果的に冷却されるため、排気出口18周辺の熱害によるシール性の低下が防止される。また、上側の締結ボス43が動弁室9に膨出するように形成されていることにより、過給機19を高い位置に配置しつつ、シリンダヘッド4を大型化することなく、上側の締結ボス43と動弁機構8との干渉を抑制することが可能になっている。
In this way, the
一方、下側の2つの締結ボス43は、図6および図7にも示すように、排気出口管状部42の下壁42bの先端に形成されている。ただし、この下壁42bも軽量化やコンパクト化のために締結ボス43よりも薄く形成されており、下側の締結ボス43は排気出口管状部42の下面から膨出している。締結ボス43は、過給機19の取付面42aに対して垂直な方向に延在している。したがって、底面視(図6)においては、下側の締結ボス43は、前後方向に延在しており、その後端が排気出口管状部42の下壁42bにおける前後方向の中間部に位置している。つまり、締結ボス43は、膨出部41の先端側のみに延在しており、膨出部41のうちのシリンダブロック3に対してオーバーハングする膨出部41の基端側(上流側第2集合部17bを画定する部分)には延在していない。
On the other hand, the lower two
ところで、膨出部41の下面には、図6に示すように、シリンダヘッド4のシリンダブロック3との接合面4aの周縁からそれぞれ締結ボス43に至るように2本のリブ47が形成されている。これらのリブ47は、シリンダ列に対して近接離反する方向である前後方向に延在しており、締結ボス43からシリンダブロック3との接合面4aに向けて開くハ字形をなしている。
Meanwhile, as shown in FIG. 6, two
上記したようにシリンダブロック3およびシリンダヘッド4の前方には過給機19および排気浄化装置31が設置されており、エンジン1の始動後にはこられが高温になる。そのため、シリンダブロック3に対してオーバーハングするシリンダヘッド4の膨出部41は、過給機19および排気浄化装置31から熱伝導、放射および対流によって熱が伝達しやすく、特に下面が高温になりやすい。そして膨出部41の下面が高温になると、剛性低下に伴う変形によってシリンダヘッド4と過給機19とのシール性が低下するが、本実施形態では膨出部41の下面にシリンダ列に対して近接離反する方向に延在するリブ47が形成されることにより、膨出部41の変形が抑制されるようになっている。
As described above, the
また、過給機19および排気浄化装置31がシリンダヘッド4の膨出部41に取り付けられているため、これらの荷重が膨出部41に加わることにより、高温時に膨出部41が変形しやすいが、このリブ47がシリンダブロック3によって支持されるシリンダヘッド4の接合面4aの周縁から下側の締結ボス43に至るように形成されていることにより、締結ボス43を利用した梁として機能するリブ47が膨出部41の剛性を効果的に高めるため、膨出部41全体について変形が効果的に抑制されている。
Further, since the
さらに、膨出部41の下面において排気出口管状部42の左右端に形成された下側の締結ボス43から延びる2本のリブ47は、シリンダブロック3との接合面4aに向けて開くハ字形をなしているため、シリンダ列に対して近接離反する方向だけでなく左右方向についても膨出部41の変形を抑制している。
Further, the two
なお、変形例として、図17に示すようにリブ47を構成してもよい。この変形例では、互いに離間する下側の2つの締結ボス43から延びる2本のリブ47が、シリンダブロック3との接合面4aに向けて交差するように形成され、2つの締結ボス43よりも左右方向に広がった位置でシリンダブロック3との接合面4aに接続している。リブ47がこのように構成されることによっても、シリンダ列に対して近接離反する方向だけでなく、左右方向についても膨出部41の変形が抑制される。
As a modification, the
次に、排気通路およびヘッド内ウォータージャケット50の中子60を示す図9〜図11を主に用いてヘッド内ウォータージャケット50について説明する。なお、中子60を示すこれらの図には、説明の便宜のため、空間である排気通路やウォータージャケットの符号および実体のある中子60の符号を混在させて付している。
Next, the in-
図9〜図11に示すように、ヘッド内ウォータージャケット50は、燃焼室6(図2)を上方から覆う主ウォータージャケット51と、排気集合部17(図6)の周囲を覆う排気側ウォータージャケット52とを有している。また、排気側ウォータージャケット52は、排気集合部17を下方から覆う排気下側ウォータージャケット53と、排気集合部17を上方から覆う排気上側ウォータージャケット54とを有している。
As shown in FIGS. 9 to 11, the in-
排気ポート16(図6)および排気集合部17は、シリンダヘッド4を鋳造する際に鋳型内に設置される排気管中子61によって形成される。主ウォータージャケット51および排気下側ウォータージャケット53は、同じく第1ウォータージャケット中子62によって形成される。つまり、主ウォータージャケット51および排気下側ウォータージャケット53は、互いに連通しており、且つ互いに隣接する燃焼室6間に形成された3つのボルト挿通孔4e(図6)を避ける部分を除いて略全域にわたって互いに連通している。言い換えれば、排気下側ウォータージャケット53は、燃焼室6のそれぞれに対応する位置で主ウォータージャケット51と連通している。排気上側ウォータージャケット54は、同じく第2ウォータージャケット中子63によって形成される。これらの中子60は、砂を薬品で固めた砂中子であり、幅木64が鋳型に保持されることによって所定の位置に配置され、シリンダヘッド4の鋳造後に破砕・除去される。
The exhaust port 16 (FIG. 6) and the
幅木64は、排気出口18に対して右方のみにオフセットした位置に、しかも排気出口18のすぐ脇ではなく排気出口18から比較的離れた位置に3つ設けられている。図6を併せて参照しながら説明すると、最も右側に設けられる幅木64は、最も右側の第1集合部17aの上流端(2本の排気ポート16が合流する排気ポート16の下流端)に前後方向について対応する位置から右方に向かって延びている。他の2本の幅木64は、最も右側の燃焼室6に接続する2本の排気ポート16を合流させる第1集合部17aと左右方向において重なる(前後方向から見て重なる)位置から前方に向かって延びている。
Three
各幅木64は、円形断面の棒状を呈しており、第1ウォータージャケット中子62および第2ウォータージャケット中子63にそれぞれ一体形成された幅木ロア64aおよび幅木アッパ64bを重ね合わせて構成されている。幅木ロア64aは、排気下側ウォータージャケット53の前端縁で立ち上がる延出通路53dの上端に接続している。一方、幅木アッパ64bは、排気上側ウォータージャケット54の前縁54fに接続している。ダイキャスト成形したシリンダヘッド4の壁には幅木64が貫通孔4f(図8参照)となって現れるが、排気下側ウォータージャケット53と排気上側ウォータージャケット54との連通が保たれるようにこの貫通孔はプラグ44(図1参照)により塞がれる。
Each skirting
つまり、排気下側ウォータージャケット53と排気上側ウォータージャケット54とは、幅木64により形成された空間からなる上下間連通路55によって互いに連通しており、この上下間連通路55が、排気下側ウォータージャケット53の冷却水出口かつ排気上側ウォータージャケット54の冷却水入口となっている。なお、ヘッド内ウォータージャケット50の冷却水流出口50bとなる排気上側ウォータージャケット54の冷却水出口は、左端に形成されている。
In other words, the exhaust
このように、排気側ウォータージャケット52成形用の幅木64の跡を利用して上下間連通路55を形成することにより、シリンダヘッド4の成形後に切削加工やそれに伴う壁の密閉作業などを行う必要がなく、作業工数の低減が図られている。
In this way, the upper and
図10および図11に示すように、第1ウォータージャケット中子62の下面には、ブロック内ウォータージャケット70(図2)から流出した冷却水のヘッド内ウォータージャケット50への冷却水流入口50aとなるブロック−ヘッド間連通路56が、主ウォータージャケット51を形成する部分から下方へ向けて突出している。
As shown in FIGS. 10 and 11, the lower surface of the first
したがって、エンジン1における冷却水の概略的な流れは図12に示すようになる。すなわち、冷却水流入口70aからブロック内ウォータージャケット70に流入した冷却水は、シリンダボア2の周囲を流通した後、ブロック−ヘッド間連通路56を通ってヘッド内ウォータージャケット50の主ウォータージャケット51に流入し、シリンダ列と直交する方向に燃焼室6を横断するように主ウォータージャケット51内を流通して排気下側ウォータージャケット53に流入する。その後、冷却水は、右側寄りに形成された上下間連通路55を通って排気上側ウォータージャケット54に流入し、排気上側ウォータージャケット54内を右側から左側に向かって一方向に流れて冷却水流出口50bからシリンダヘッド4外に流出する。
Therefore, the schematic flow of the cooling water in the
図9〜図11に戻り、主ウォータージャケット51は、燃焼室6の形状に沿って上方に膨出しながらシリンダ列方向に延在し、かつ吸気ポート15(図2)や排気ポート16(図2)、点火プラグ挿入孔などを迂回するように成形されている。主ウォータージャケット51の下面には、ヘッド内ウォータージャケット50の冷却水流入口50aをなすブロック−ヘッド間連通路56が接続している。
9 to 11, the
排気下側ウォータージャケット53は、平板状を呈して排気集合部17を下方から覆う板状部分53cに加え、板状部分53cにおけるシリンダヘッド4の排気側側面4d(前面)に沿って延びる排気側端縁において、排気上側ウォータージャケット54に向けて上方へ延出するように形成された延出通路53dを有している。この延出通路53dは、図2およびその部分拡大図を示す図3に示すように、排気集合部17を前方(シリンダヘッド4の排気側側面4d側)から覆っている。
The exhaust
従来は、中子60の数を少なくするために、図22の比較例に示すように、主ウォータージャケット51を含め、互いに連通する排気下側ウォータージャケット53と排気上側ウォータージャケット54とを1つの共通ウォータージャケット中子65で形成していた。そのため、排気下側ウォータージャケット53と排気上側ウォータージャケット54とで排気管中子61を上下から覆うように形成するためには、共通ウォータージャケット中子65の排気出口18側を全面的に開放させておき、そこから排気管中子61を挿入する必要があるため、排気集合部17を前方から覆うことはできなかった。
Conventionally, in order to reduce the number of
これに対し、本実施形態では、図9〜図11に示すように、ヘッド内ウォータージャケット50を形成するための中子を、排気下側ウォータージャケット53を形成する第1ウォータージャケット中子62と、排気上側ウォータージャケット54を形成する第2ウォータージャケット中子63との2つに分割しており、これにより、排気下側ウォータージャケット53または排気上側ウォータージャケット54に延出通路53dを形成して排気集合部17を前方から覆うことが可能になっている。
In contrast, in the present embodiment, as shown in FIGS. 9 to 11, the core for forming the in-
このように排気上側ウォータージャケット54に向けて延出する延出通路53dが排気下側ウォータージャケット53の排気側端縁(前端縁)に形成されることにより、図2に示すように、過給機19やその下流に設けられる排気浄化装置31(図1)からの熱を受け易いシリンダヘッド4の排気側側面4dが冷却されるため、排気出口管状部42が高温になることが防止される。
In this way, the
再び図9〜図11に戻り、排気下側ウォータージャケット53はさらに、板状部分53cの排気側端縁(前端縁)における排気出口18に対応する位置、すなわち左右方向の中間位置(本実施形態では中央)において、排気出口18に向けて前方に延出するように形成された舌状部53eを有している。舌状部53eは、図7に示すように、排気出口管状部42の下壁42b内に至っており、下流側第2集合部17cの概ね一定断面を呈する出口側部分を下方から覆っている。なお、図3との比較を容易にするため、図7には、延出通路53dを想像線で示している。
9 to 11 again, the exhaust
上記したように排気出口管状部42を含む膨出部41がシリンダブロック3に対してオーバーハングしていることにより、過給機19および排気浄化装置31が高温になったときに、排気出口管状部42の下壁42bも高温になりやすいが、このように排気出口管状部42の下壁42b内に至る舌状部53eが排気下側ウォータージャケット53に形成されることにより、排気出口管状部42の下壁42bが冷却され、排気出口管状部42の変形が防止される。
As described above, the bulging
図9〜図11に示すように、排気上側ウォータージャケット54は、概ね平板状を呈している。排気上側ウォータージャケット54の前縁54f(シリンダヘッド4の排気側の端縁)は、上下間連通路55が形成された右側(上流側)においては、上流側第2集合部17b(図6参照)の楕円弧状の外形輪郭に沿った形状を呈し、上下間連通路55が形成される位置においては楕円弧状の端縁から上下間連通路55に沿ってさらに前方に突出している。一方、下流側となる左側においては、排気上側ウォータージャケット54の前縁54fは、最も前方に突出する排気出口18に対応するシリンダ列方向の中央からシリンダ列方向に一直線に延びている。
As shown in FIGS. 9 to 11, the exhaust
つまり、排気上側ウォータージャケット54の前縁54fは、平面視において、その全長にわたって上流側第2集合部17b(図6)の外形輪郭よりも前方に突出しているが、シリンダ列方向の中央部から左方(下流側)に向かうにつれて前方への突出量が大きくなっている。言い換えれば、排気上側ウォータージャケット54には、排気出口18に対応する部位の直下流側に、平面視において排気集合部17の外形輪郭から大きく突出する部分54cが設けられている。
That is, the
したがって、排気上側ウォータージャケット54では、上流側(右側)からシリンダ列方向の中央部までは通路断面が次第に拡大し、シリンダ列方向の中央から下流側では、最も拡大した排気出口18に対応する部位の通路断面(幅)と略同一の平面視矩形となっている。つまり、概ね平板状を呈する排気上側ウォータージャケット54の通路断面積は、排気出口18に対応する部位から冷却水流出口50bにかけてほぼ一定となっている。なお、排気集合部17の外形輪郭から大きく突出する部分54cを画定するシリンダヘッド4の壁45(図4および図5)は、上述した膨出部41よりもさらに前方に膨出してシリンダ列方向に延在しているが、シリンダヘッド4の大型化は最小限に留められている。
Therefore, in the exhaust
このように構成されたヘッド内ウォータージャケット50における冷却水の流れについて、図13および図14を参照しながら以下に詳細に説明する。
The flow of the cooling water in the
まず13(A)に示すように、主ウォータージャケット51および排気下側ウォータージャケット53では、ヘッド内ウォータージャケット50の冷却水流入口50aが主ウォータージャケット51に形成され、排気下側ウォータージャケット53の冷却水出口をなす上下間連通路55が、排気下側ウォータージャケット53の前縁53fの右側に形成されているため、冷却水は、図13(A)に白抜き矢印で示すように、主ウォータージャケット51および排気下側ウォータージャケット53を斜めに横断するように流れる。
First, as shown in FIG. 13A, in the
一方、比較例を示す13(B)のように、排気下側ウォータージャケット53の冷却水出口をなす上下間連通路55が、排気下側ウォータージャケット53の前縁53fにおいて、シリンダ列方向の中央に位置する排気出口18を挟むように排気出口18の近傍に形成されていると、左側2つのシリンダボア2に対応する冷却水流入口50aから流入した冷却水は、左側の上下間連通路55に向かって流れ、右側2つのシリンダボア2に対応する冷却水流入口50aから流入した冷却水は、右側の上下間連通路55に向かって流れる。そのため、シリンダ列方向の中央にある排気出口18の周辺の高温になりやすい部分では冷却水が淀み、冷却効果が低かった。このような冷却効果の低い部分では、ボイリングが発生しやすいため、腐食が発生する虞もあった。
On the other hand, as shown in comparative example 13 (B), the upper and
これに対し、本発明を示す図13(A)では、特に、最も左端のシリンダボア2に対応する冷却水流入口50aから流入した冷却水が、燃焼室6を横断して排気下側ウォータージャケット53に流入した後、排気下側ウォータージャケット53の前縁53fに沿って流れるため、シリンダ列方向の中央にある排気出口18の周辺で冷却水が淀むことがなく、高温になりやすいこの部分を効果的に冷却することができる。そのため、ボイリングの発生による腐食の虞もない。
On the other hand, in FIG. 13A showing the present invention, in particular, the cooling water flowing in from the cooling
また、上下間連通路55が排気出口18に対して右方の比較的離れた位置にオフセットして設けられることによっても、上下間連通路55と排気出口18に対応する部位との間で冷却水が淀むことが抑制され、排気出口18の周辺が効果的に冷却される。
The cooling between the upper and
次に、排気上側ウォータージャケット54における冷却水の流れについて図14を参照して説明する。上記したように、冷却水は排気上側ウォータージャケット54を、上下間連通路55のある右側から冷却水流出口50bのある左側に向かって流れる。そして、図14(A)に矢印で示すように、概ね板状をなす排気上側ウォータージャケット54の幅は、排気出口18が設けられるシリンダ列方向中央よりも右側の上流側では、上下間連通路55から流入する冷却水の流量に応じて下流に向けて徐々に大きくなり、排気出口18に対応する部位から下流側では一定になっている。そのため、冷却水の流速は、図中に矢印で示すように排気上側ウォータージャケット54の全領域において概ね一定になる。
Next, the flow of cooling water in the exhaust
一方、比較例を示す図14(B)のように、排気上側ウォータージャケット54の幅が排気集合部17の外形輪郭に沿って排気出口18に対応する部位から下流側で徐々に小さくなっていると、通路が絞られる前縁54f側の冷却水の流速が遅くなる。したがって、高温になりやすい排気出口18の周辺の冷却効果が低かった。
On the other hand, as shown in FIG. 14B showing a comparative example, the width of the exhaust
これに対して本実施形態では、図14(A)に示すように、ボルト挿通孔4e(図6)などを避けるような形状とされた後側部分は別として、平板状とされた排気上側ウォータージャケット54の前側部分では、冷却水が淀むことなく均一の速度で流れる。したがって、高温になりやすい排気上側ウォータージャケット54の前縁54fにおける排気出口18の周辺を効果的に冷却することができる。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 14A, apart from the rear side portion that is shaped to avoid the
次に、上下間連通路55について詳細に説明する。図9に示すように、上下間連通路55は、排気上側ウォータージャケット54の楕円弧状の前縁54fにおいて前方に突出している。図8、図10および図11に示すように、排気下側ウォータージャケット53においても同様に、上下間連通路55は排気集合部17の外形輪郭に沿って楕円弧状に形成された排気下側ウォータージャケット53の延出通路53dに対して排気側側面4d側に膨出している。なお、上下間連通路55は、シリンダ軸線方向における延出通路53dの高さよりも小さな高さをもって延出通路53dから膨出している。
Next, the upper and
このように、上下間連通路55が延出通路53dから排気側側面4d側に膨出するように形成されたことにより、排気下側ウォータージャケット53と上下間連通路55との接続部で冷却水通路の断面積が急激に小さくならずに済むため、ヘッド内ウォータージャケット50の圧力損失を低減することができる。また、延出通路53dを利用して上下間連通路55が形成されるため、上下間連通路55の通路長を短くできるうえ、延出通路53dの冷却水流量を確保してシリンダヘッド4の排気側側面4dを確実に冷却できる。
In this way, the upper and
図15は、本発明に係るヘッド内ウォータージャケット50と、上下間連通路55を延出通路53dから膨出させない比較例とにおける、排気下側ウォータージャケット53、上下間連通路55、排気上側ウォータージャケット54および冷却水流出口50bの各部の圧力損失を比較して示している。図からわかるように、本発明のヘッド内ウォータージャケット50では、排気下側ウォータージャケット53および排気上側ウォータージャケット54での圧力損失が比較例よりも大きくなるものの、上下間連通路55での圧力損失が比較例よりも非常に小さくなっており、ウォータージャケット全体として圧力損失が小さくなる。
FIG. 15 shows an exhaust
図16は、本発明に係るヘッド内ウォータージャケット50と、図15に示した、上下間連通路55を延出通路53dから膨出させない比較例とについて、冷却水の流量と必要なポンプの吐出圧との相関を示している。図中、実線が本発明に係るヘッド内ウォータージャケット50を示し、破線が比較例を示している。また、一点鎖線はポンプの出力特性を示している。なお、ポンプの回転速度は7800回転毎分(rpm)で一定にしている。図16からわかるように、比較例では120L/min程度だった冷却水流量が、本発明では170L/min程度に増大している。
FIG. 16 shows the flow rate of cooling water and the required pump discharge for the
このように、ヘッド内ウォータージャケット50全体の圧力損失を低減させることにより、ヘッド内ウォータージャケット50を流通する冷却水の流量を増大させることができ、シリンダヘッド4の冷却効率を高めることができる。
Thus, by reducing the pressure loss of the
≪第2実施形態≫
次に、図18および図19を参照して第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と共通する部材や部位などには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 18 and 19. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member, site | part, etc. which are common in 1st Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
本実施形態では、図18に示すように、ヘッド内ウォータージャケット50の冷却水流入口50aが、燃焼室6の吸気側、すなわち主ウォータージャケット51の吸気側により多く形成されている。つまり、冷却水流入口50aが、主ウォータージャケット51の吸気側に偏って形成されている。なお、吸気側に偏って形成されているとは、吸気側に形成された冷却水流入口50aの面積が排気側に形成された冷却水流入口50aの面積よりも大きいことを企図するものである。これらの冷却水流入口50aは、シリンダ列方向に概ね均等間隔に配置されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 18, the cooling
冷却水流入口50aをこのように形成することにより、図19に示すように、ブロック内ウォータージャケット70の前側(排気側)に形成された冷却水流入口70aからブロック内ウォータージャケット70に流入した冷却水の略全量(排気側にも冷却水流入口70aが形成されているため、全量ではない)が、シリンダボア2の周囲を流通して排気側に回った後、ブロック−ヘッド間連通路56を通ってヘッド内ウォータージャケット50の主ウォータージャケット51に流入し、シリンダ列と直交する方向に燃焼室6を横断しながら燃焼室6を冷却して排気下側ウォータージャケット53に流入する。その後の冷却水の流れは第1実施形態と同様である。
By forming the cooling
このように、複数のブロック−ヘッド間連通路56が、主ウォータージャケット51の吸気側に偏って形成されることにより、ヘッド内ウォータージャケット50に流入する冷却水の多くが、排気下側ウォータージャケット53に向けて主ウォータージャケット51を横断するように流れるため、燃焼室6の周囲(シリンダブロック3の燃焼室6の周囲およびシリンダヘッド4の燃焼室6の上方部位)をより効果的に冷却することができる。なお、このような形態にする場合には、圧力損失を低減するために、第1実施形態よりも各冷却水流入口70aの面積を大きくするとよい。
As described above, the plurality of block-
また、ブロック内ウォータージャケット70の冷却水流入口70aが排気側に形成され、ブロック−ヘッド間連通路56が主ウォータージャケット51の吸気側に偏って形成されることにより、冷却水流入口70aからブロック内ウォータージャケット70に流入した冷却水の多くが、ブロック−ヘッド間連通路56に向かってシリンダボア2の周囲を流通するため、シリンダボア2の周囲が効果的に冷却される。なお、ブロック−ヘッド間連通路56が吸気側に偏って形成されていても、ブロック−ヘッド間連通路56がシリンダ列方向に複数形成されているため、冷却水は主ウォータージャケット51においてすべての燃焼室6を均等に冷却するように流れる。
Further, the cooling
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、本発明を自動車用の4バルブ式の直列4気筒ガソリンエンジンに適用しているが、他の用途に用いる異なる形式の内燃機関に適用してもよい。また上記実施形態では、排気出口18が1つだけ形成されているが、互いに近接する2つの気筒ごとに2つの排気出口18が形成されていてもよい。この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、角度など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した本発明に係るエンジン1の各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択してもよい。
Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, in the above embodiment, the present invention is applied to a four-valve in-line four-cylinder gasoline engine for automobiles, but may be applied to a different type of internal combustion engine used for other purposes. In the above embodiment, only one
1 エンジン
2 シリンダボア
3 シリンダブロック
4 シリンダヘッド
4a 接合面
4d 排気側側面
5 ピストン
6 燃焼室
16 排気ポート
17 排気集合部
18 排気出口
19 過給機
41 膨出部
42 排気出口管状部
43 締結ボス
47 リブ
50 ヘッド内ウォータージャケット
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記シリンダヘッド内には、上流端が前記燃焼室に開口する複数の排気ポートと、前記複数の排気ポートを合流させ、前記シリンダヘッドの一側面における長手方向の中間位置に排気出口を開口させる排気集合部とが形成され、
前記排気集合部の前記排気出口が、前記シリンダヘッドの一側面において突出する排気出口管状部により画定され、
前記シリンダヘッドの前記排気出口管状部およびその近傍が、前記シリンダブロックに対してオーバーハングする膨出部をなし、
前記排気出口管状部の先端には、前記排気集合部の下流側に設けられる過給機を直接または接続管を介して締結するための複数の締結ボスが形成され、当該複数の締結ボスが、前記排気出口管状部の下面から膨出するように前記膨出部の先端側に形成された互いに離間する2つの締結ボスを有し、
前記膨出部の下面に、底面視において互いに離間する前記シリンダブロックとの接合面の周縁と前記2つの締結ボスとに接続するように、シリンダ列に対して近接離反する方向に延在する少なくとも2本のリブが形成され、
少なくとも2本の前記リブが、前記締結ボスから前記シリンダブロックとの接合面に向けて開くハ字形をなすことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。 A cylinder head of an internal combustion engine that is disposed on the upper surface of a cylinder block that forms a plurality of cylinder bores in a row, forms a combustion chamber with the top surface of a piston that slides in the cylinder bore, and has a water jacket in the head. There,
In the cylinder head, an exhaust gas having a plurality of exhaust ports whose upstream ends open to the combustion chamber and the plurality of exhaust ports merge to open an exhaust outlet at an intermediate position in the longitudinal direction on one side surface of the cylinder head. A collective part is formed,
The exhaust outlet of the exhaust assembly is defined by an exhaust outlet tubular portion protruding on one side of the cylinder head;
The exhaust outlet tubular portion of the cylinder head and its vicinity form a bulging portion overhanging the cylinder block,
A plurality of fastening bosses for fastening a supercharger provided on the downstream side of the exhaust collecting portion directly or via a connecting pipe are formed at the tip of the exhaust outlet tubular portion, and the plurality of fastening bosses are Two fastening bosses formed on the front end side of the bulging portion so as to bulge from the lower surface of the exhaust outlet tubular portion;
At least extending in the direction of approaching and separating from the cylinder row so as to be connected to the lower surface of the bulging portion and the peripheral edge of the joint surface with the cylinder block and the two fastening bosses separated from each other in a bottom view. Two ribs are formed,
The cylinder head of an internal combustion engine, wherein at least two of the ribs have a C-shape that opens from the fastening boss toward a joint surface with the cylinder block.
前記シリンダヘッド内には、上流端が前記燃焼室に開口する複数の排気ポートと、前記複数の排気ポートを合流させ、前記シリンダヘッドの一側面における長手方向の中間位置に排気出口を開口させる排気集合部とが形成され、
前記排気集合部の前記排気出口が、前記シリンダヘッドの一側面において突出する排気出口管状部により画定され、
前記シリンダヘッドの前記排気出口管状部およびその近傍が、前記シリンダブロックに対してオーバーハングする膨出部をなし、
前記排気出口管状部の先端の下面には、前記排気集合部の下流側に設けられる過給機を直接または接続管を介して締結するための複数の締結ボスが形成され、当該複数の締結ボスが、前記排気出口管状部の下面から膨出するように前記膨出部の先端側に形成された互いに離間する2つの締結ボスを有し、
前記膨出部の下面に、底面視において互いに離間する前記シリンダブロックとの接合面の周縁と前記2つの締結ボスとに接続するように、シリンダ列に対して近接離反する方向に延在する少なくとも2本のリブが形成され、
少なくとも2本の前記リブが、前記締結ボスから前記シリンダブロックとの接合面に向けて交差することを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。 A cylinder head of an internal combustion engine that is disposed on the upper surface of a cylinder block that forms a plurality of cylinder bores in a row, forms a combustion chamber with the top surface of a piston that slides in the cylinder bore, and has a water jacket in the head. There,
In the cylinder head, an exhaust gas having a plurality of exhaust ports whose upstream ends open to the combustion chamber and the plurality of exhaust ports merge to open an exhaust outlet at an intermediate position in the longitudinal direction on one side surface of the cylinder head. A collective part is formed,
The exhaust outlet of the exhaust assembly is defined by an exhaust outlet tubular portion protruding on one side of the cylinder head;
The exhaust outlet tubular portion of the cylinder head and its vicinity form a bulging portion overhanging the cylinder block,
A plurality of fastening bosses for fastening a supercharger provided on the downstream side of the exhaust collecting portion directly or via a connecting pipe are formed on the lower surface of the distal end of the exhaust outlet tubular portion. Has two fastening bosses formed on the distal end side of the bulging part so as to bulge from the lower surface of the exhaust outlet tubular part,
At least extending in the direction of approaching and separating from the cylinder row so as to be connected to the lower surface of the bulging portion and the peripheral edge of the joint surface with the cylinder block and the two fastening bosses separated from each other in a bottom view. Two ribs are formed,
A cylinder head of an internal combustion engine, wherein at least two of the ribs intersect from the fastening boss toward a joint surface with the cylinder block.
前記排気下側ウォータージャケットにおける前記シリンダヘッドの前記一側面に沿って延びる排気側端縁には、前記排気上側ウォータージャケットに向けて延出する延出通路が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関のシリンダヘッド。 The water jacket in the head further includes an exhaust upper water jacket that covers the exhaust collecting portion from above,
The exhaust lower water jacket is formed with an extension passage extending toward the exhaust upper water jacket at an exhaust side end edge extending along the one side surface of the cylinder head in the exhaust lower water jacket. Item 6. The cylinder head of the internal combustion engine according to Item 5.
前記複数の締結ボスが、前記排気出口管状部の先端の上側に形成された締結ボスを更に有し、該上側に形成された締結ボスは、前記動弁室と前記排気上側ウォータージャケットとの間に形成されていることを特徴とする請求項6に記載の内燃機関のシリンダヘッド。 The upper surface of the cylinder head forms the bottom surface of the valve train chamber,
Wherein the plurality of fastening bosses, further comprising a fastening bosses formed in said upper tip of the exhaust outlet tubular section, the fastening bosses formed on the upper side, between the exhaust upper water jacket and the valve operating chamber The cylinder head of the internal combustion engine according to claim 6, wherein the cylinder head is formed as follows.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013013466A JP6096518B2 (en) | 2013-01-28 | 2013-01-28 | Cylinder head of internal combustion engine |
DE102014201336.4A DE102014201336A1 (en) | 2013-01-28 | 2014-01-24 | Cylinder head for an internal combustion engine |
CN201410040475.3A CN103967644B (en) | 2013-01-28 | 2014-01-27 | Cylinder head for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013013466A JP6096518B2 (en) | 2013-01-28 | 2013-01-28 | Cylinder head of internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014145280A JP2014145280A (en) | 2014-08-14 |
JP6096518B2 true JP6096518B2 (en) | 2017-03-15 |
Family
ID=51163721
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013013466A Expired - Fee Related JP6096518B2 (en) | 2013-01-28 | 2013-01-28 | Cylinder head of internal combustion engine |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6096518B2 (en) |
CN (1) | CN103967644B (en) |
DE (1) | DE102014201336A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020200734A1 (en) | 2019-01-25 | 2020-07-30 | Suzuki Motor Corporation | COMBUSTION ENGINE FOR A VEHICLE |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105317518B (en) * | 2014-08-05 | 2018-03-02 | 光阳工业股份有限公司 | The cylinder head water channel radiator structure of water cooling type engine |
JP7119735B2 (en) * | 2018-08-08 | 2022-08-17 | トヨタ自動車株式会社 | internal combustion engine |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57181950A (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Air cooled engine |
JPH0272347U (en) * | 1988-11-18 | 1990-06-01 | ||
EP1722090B1 (en) * | 1998-12-01 | 2013-07-17 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Cylinder head structure in multi-cylinder engine |
EP2003320B1 (en) | 2007-06-13 | 2017-10-11 | Ford Global Technologies, LLC | Cylinder head for an internal combustion engine |
US7784442B2 (en) * | 2007-11-19 | 2010-08-31 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Turbocharged engine cylinder head internal cooling |
JP5571408B2 (en) * | 2010-02-19 | 2014-08-13 | ダイハツ工業株式会社 | Multi-cylinder internal combustion engine |
CN102734040A (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-17 | 本田技研工业株式会社 | Spark ignition four-stroke engine for vehicle |
-
2013
- 2013-01-28 JP JP2013013466A patent/JP6096518B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2014
- 2014-01-24 DE DE102014201336.4A patent/DE102014201336A1/en not_active Withdrawn
- 2014-01-27 CN CN201410040475.3A patent/CN103967644B/en active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020200734A1 (en) | 2019-01-25 | 2020-07-30 | Suzuki Motor Corporation | COMBUSTION ENGINE FOR A VEHICLE |
DE102020200734B4 (en) | 2019-01-25 | 2024-08-08 | Suzuki Motor Corporation | Internal combustion engine for a vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014145280A (en) | 2014-08-14 |
DE102014201336A1 (en) | 2014-07-31 |
CN103967644B (en) | 2018-10-09 |
CN103967644A (en) | 2014-08-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6055322B2 (en) | Cooling structure for internal combustion engine and method for manufacturing internal combustion engine having the cooling structure | |
JP2014145285A (en) | Cylinder head of internal combustion engine | |
JP5093930B2 (en) | Cooling water passage structure in cylinder head of internal combustion engine | |
JP4788236B2 (en) | Cylinder head cooling structure | |
JP5719334B2 (en) | Cylinder head water jacket structure | |
JP2014070624A (en) | Exhaust passage structure of internal combustion engine | |
JP6361128B2 (en) | Cylinder head structure | |
JP7079698B2 (en) | Internal combustion engine cylinder head | |
JP6096519B2 (en) | Cylinder head cooling structure for internal combustion engine | |
JP6096518B2 (en) | Cylinder head of internal combustion engine | |
JP5711715B2 (en) | Cylinder head coolant passage structure | |
JP6264024B2 (en) | Cylinder head structure | |
JP5551547B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP5981830B2 (en) | Cylinder head water jacket structure | |
JP7103895B2 (en) | Internal combustion engine cylinder head | |
JP5989048B2 (en) | Cylinder head of internal combustion engine | |
JP7065901B2 (en) | Cylinder head of multi-cylinder engine | |
JP7442355B2 (en) | Cylinder head of multi-cylinder engine | |
CN113494384B (en) | Water jacket | |
JP7058683B2 (en) | Internal combustion engine cylinder head | |
JP4186302B2 (en) | Oil control valve cooling structure for internal combustion engine | |
CN112855378B (en) | Multi-cylinder internal combustion engine | |
JP2005214162A (en) | Cooling structure for exhaust manifold | |
JP4407425B2 (en) | Engine cooling system | |
CN117989014A (en) | Cylinder head water jacket design |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151127 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160825 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160830 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161021 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170110 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170125 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170207 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170216 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6096518 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |