JP6248614B2

JP6248614B2 - Cylinder head structure

Info

Publication number: JP6248614B2
Application number: JP2013266148A
Authority: JP
Inventors: 展弘川上; 速人杉村; 岡　俊彦; 俊彦岡; 一記八木
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2017-12-20
Anticipated expiration: 2033-12-24
Also published as: JP2015121180A

Description

本発明は、シリンダヘッドの内部に排気集合部が形成された直列４気筒エンジンのシリンダヘッド構造に関する。 The present invention relates to a cylinder head structure of an in-line four-cylinder engine in which an exhaust collecting portion is formed inside a cylinder head.

近年、シリンダヘッドの内部に、複数の燃焼室からの排気を集合させる排気集合部（集合排気ポート）を形成し、シリンダヘッドの排気側側壁に単一の排気管を接続した多気筒エンジンが開発されている。このように集合排気ポートがシリンダヘッドに内蔵されている場合、排気マニホールドをシリンダヘッドの側壁に接続する従来の構造と比較して、エンジン全体を小型化することができるほか、排気の放熱量が抑制されるので触媒を早期に活性化させることができるなどの利点がある。 In recent years, a multi-cylinder engine has been developed in which an exhaust collecting part (collecting exhaust port) that collects exhaust from multiple combustion chambers is formed inside the cylinder head, and a single exhaust pipe is connected to the exhaust side wall of the cylinder head. Has been. When the collective exhaust port is built in the cylinder head in this way, the entire engine can be downsized and the amount of heat released from the exhaust can be reduced compared to the conventional structure in which the exhaust manifold is connected to the side wall of the cylinder head. Since it is suppressed, there is an advantage that the catalyst can be activated early.

例えば特許文献１には、三つのシリンダが列設されたＶ型６気筒エンジンのシリンダヘッド構造が開示されている。このシリンダヘッド構造は、シリンダ列方向の両端の排気ポートが中央の排気ポートに向かって形成されており、これら三つの排気ポートが合流して一つの排気ポート（集合排気ポート）となってシリンダヘッドの排気側端面に開口している。さらに、中央の排気ポート内を分岐する分岐壁が排気ポートの合流部まで延設され、仕切り壁として機能している。このような構成により、排気の回り込みの防止を図っている。 For example, Patent Document 1 discloses a cylinder head structure of a V-type 6-cylinder engine in which three cylinders are arranged. In this cylinder head structure, the exhaust ports at both ends in the cylinder row direction are formed toward the central exhaust port, and these three exhaust ports merge to form one exhaust port (collective exhaust port). It opens to the exhaust side end face. Furthermore, the branch wall which branches in the center exhaust port is extended to the confluence | merging part of an exhaust port, and functions as a partition wall. With such a configuration, it is possible to prevent the exhaust air from flowing around.

特許第４６３５８７９号公報Japanese Patent No. 4635879

ところで、上記のような集合排気ポートを内部に有するシリンダヘッドの場合、高温の排気がシリンダヘッド内で集合するため、従来のシリンダヘッドよりも高温になりやすい。そのため、集合排気ポートの周辺を効率よく冷却し得る冷却構造をシリンダヘッドに形成する必要があり、特に排気が集合する排気集合部や集合排気ポートの排気下流端（排気集合部の出口付近）の冷却性能の向上が期待される。 By the way, in the case of a cylinder head having a collective exhaust port as described above, high-temperature exhaust collects in the cylinder head, so that it tends to be hotter than a conventional cylinder head. Therefore, it is necessary to form a cooling structure in the cylinder head that can cool the periphery of the collective exhaust port efficiently. Particularly, the exhaust collect part where exhaust collects and the exhaust downstream end of the collective exhaust port (near the outlet of the exhaust collect part) Improvement in cooling performance is expected.

また、排気集合部において排気干渉が発生すると、スムーズに排気が排出されずに排気集合部周辺で排気が滞ることになり、排気集合部の温度がさらに上昇することになる。特に、上記の特許文献１のような三つのシリンダが列設されたエンジンよりも、四つのシリンダが直列に配置されたエンジン（直列４気筒エンジン）の方が排気干渉が発生しやすいことが知られており、これを効果的に抑制することが望まれる。 Further, when the exhaust interference occurs in the exhaust collecting portion, the exhaust is not smoothly discharged and the exhaust is stagnated around the exhaust collecting portion, and the temperature of the exhaust collecting portion further increases. In particular, it is known that exhaust interference is more likely to occur in an engine in which four cylinders are arranged in series (an in-line four-cylinder engine) than in an engine in which three cylinders are arranged in a row as in Patent Document 1 above. Therefore, it is desired to suppress this effectively.

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、直列４気筒エンジンのシリンダヘッド構造に関し、シリンダヘッドの排気集合部の冷却性の向上と排気干渉の防止とを両立させることである。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。 One of the purposes of the present invention was devised in view of the above-mentioned problems, and relates to the cylinder head structure of an in-line four-cylinder engine, which achieves both improvement of the cooling performance of the exhaust collecting portion of the cylinder head and prevention of exhaust interference. It is to let you. The present invention is not limited to this purpose, and is a function and effect derived from each configuration shown in the embodiments for carrying out the invention described later, and other effects of the present invention are to obtain a function and effect that cannot be obtained by conventional techniques. Can be positioned.

（１）ここで開示するシリンダヘッド構造は、直列に配置される四つの気筒のうちの内側の二つの燃焼室に繋がる二つの第一排気ポートと、前記四つの気筒のうちの外側の二つの燃焼室に繋がる二つの第二排気ポートと、前記二つの第一排気ポートと前記二つの第二排気ポートとを一つに集合する排気集合部とを備える。また、前記排気集合部を上下に挟み合う位置でそれぞれ直列方向に冷却水を流通させるウォータジャケットと、前記二つの第一排気ポート間に配置され、前記排気集合部の出口方向に延設された仕切壁と、を備える。さらに、前記仕切壁は、少なくとも前記二つの第二排気ポートの流路中心線をそれぞれ延長した交点まで延設され、前記ウォータジャケットは、前記仕切壁のうち少なくとも先端部の上下に配置され、前記排気集合部の上下において、前記二つの第一排気ポートを冷却する内側ルートと、前記二つの第二排気ポートを冷却する外側ルートとの二系統にそれぞれ流れが分割される。さらに、前記ウォータジャケットは、前記内側ルートと前記外側ルートとを連通する連通部を複数有し、前記連通部は、一側及び他側において前記第一排気ポートと前記第二排気ポートとの最初の合流点である股部の上下にそれぞれ設けられる。 (1) The cylinder head structure disclosed here includes two first exhaust ports connected to two combustion chambers on the inside of four cylinders arranged in series, and two on the outside of the four cylinders. Two second exhaust ports connected to the combustion chamber, and an exhaust collecting portion that collects the two first exhaust ports and the two second exhaust ports into one. Further, a water jacket that circulates cooling water in a series direction at a position where the exhaust collecting portion is vertically sandwiched, and the two first exhaust ports, are arranged to extend in the outlet direction of the exhaust collecting portion. A partition wall. Further, the partition wall is extended to an intersection extending from at least the flow path center lines of the two second exhaust ports, and the water jacket is disposed at least above and below the tip of the partition wall , Above and below the exhaust collecting portion, the flow is divided into two systems, an inner route for cooling the two first exhaust ports and an outer route for cooling the two second exhaust ports. Further, the water jacket includes a plurality of communication portions that connect the inner route and the outer route, and the communication portions are provided on the one side and the other side of the first exhaust port and the second exhaust port. Are provided above and below the crotch part, which is the confluence of the two.

（２）前記二つの第二排気ポートの最も外側に位置する内壁と前記仕切壁の先端部との距離が最短の位置における通路面積が、前記燃焼室に繋がる前記第一排気ポート及び前記第二排気ポートの通路面積と同一に形成されることが好ましい。
（３）一側に配置され、前記一側の前記第一排気ポートと前記一側の前記第二排気ポートとの間を隔離する第一の隔壁と、他側に配置され、前記他側の前記第一排気ポートと前記他側の前記第二排気ポートとの間を隔離する第二の隔壁と、を備えることが好ましい。この場合、前記ウォータジャケットは、前記仕切壁のうち少なくとも前記第一の隔壁及び前記第二の隔壁の各端部の頂点同士を繋いだ平面よりも先端側に配置されることが好ましい。 (2) The passage area at the position where the distance between the innermost wall located on the outermost side of the two second exhaust ports and the tip of the partition wall is the shortest is the first exhaust port and the second connected to the combustion chamber. It is preferable to form the same as the passage area of the exhaust port.
(3) a first partition wall disposed on one side and separating the first exhaust port on the one side and the second exhaust port on the one side; and disposed on the other side, It is preferable to provide a second partition wall that isolates the first exhaust port and the second exhaust port on the other side. In this case, it is preferable that the water jacket is disposed on the front end side of a plane connecting at least vertices of the end portions of the first partition and the second partition among the partition walls.

（４）前記二つの第一排気ポートと前記二つの第二排気ポートと前記排気集合部とを有する集合排気ポートは、前記仕切壁の前記直列方向に直交する平面を中心に面対称に形成されていることが好ましい。
（５）一つの前記気筒に対して二つの前記排気ポートが接続されることが好ましい。 ( 4 ) The collective exhaust port having the two first exhaust ports, the two second exhaust ports, and the exhaust collect portion is formed symmetrically about a plane perpendicular to the series direction of the partition walls. It is preferable.
( 5 ) It is preferable that two exhaust ports are connected to one cylinder.

開示のシリンダヘッド構造によれば、内側の第一排気ポート間に配置される仕切壁のうち少なくとも先端部は、上下に設けられるウォータジャケットによって上下から水冷される。仕切壁の先端部は、各気筒から排出された排気が全て当たる部分であるため、常に排気に晒されて昇温されやすい部位である。本シリンダヘッド構造では、この部位を上下から水冷することでこの部位の温度を下げて、高温になりやすい排気集合部や排気下流端近傍を冷却することができる。さらに、この部位の温度を下げることで、この部位に接触して流れる排気の温度をも下げることができる。 According to the disclosed cylinder head structure, at least the tip of the partition wall disposed between the inner first exhaust ports is water-cooled from above and below by the water jacket provided above and below. The front end of the partition wall is a part where all the exhaust discharged from each cylinder hits, and is therefore a part that is always exposed to the exhaust and easily heated. In this cylinder head structure, the temperature of this part can be lowered by water-cooling this part from above and below, and the exhaust collecting part and the vicinity of the exhaust downstream end that are likely to become high can be cooled. Furthermore, by lowering the temperature of this part, the temperature of the exhaust flowing in contact with this part can also be lowered.

また、仕切壁は、少なくとも外側の第二排気ポートの流路中心線をそれぞれ延長した交点まで延設されるため、外側の各気筒に接続される第二排気ポートから排出された排気を仕切壁に当てて、排気集合部の下流端側（シリンダヘッドの出口方向）へ導くことができる。つまり、一側の気筒から排出された排気が他側の気筒に接続される排気ポートへ流れ込むことを防ぐことができ、排気干渉を防ぐことができる。これにより、排気集合部における排気の滞りが抑制され、スムーズに排気が排出されることで、排気集合部近傍の温度上昇を抑制することもできる。
このように、本シリンダヘッド構造によれば、シリンダヘッドの排気集合部の冷却性の向上と排気干渉の防止とを両立することができる。 In addition, since the partition wall extends to at least the intersections extending from the flow path center line of the outer second exhaust port, exhaust gas discharged from the second exhaust port connected to each outer cylinder is partitioned by the partition wall. Against the downstream end side (in the direction of the outlet of the cylinder head) of the exhaust collecting portion. That is, it is possible to prevent exhaust exhausted from one cylinder from flowing into an exhaust port connected to the other cylinder, and to prevent exhaust interference. Thereby, the stagnation of the exhaust gas in the exhaust gas collecting portion is suppressed, and the exhaust gas is discharged smoothly, so that the temperature rise in the vicinity of the exhaust gas collecting portion can be suppressed.
Thus, according to the present cylinder head structure, it is possible to achieve both improvement in the cooling performance of the exhaust collecting portion of the cylinder head and prevention of exhaust interference.

一実施形態にかかるシリンダヘッド構造の吸気ポート及び集合排気ポート部分の横断面図（図３のＢ−Ｂ矢視断面図）である。It is a cross-sectional view (BB sectional view taken on the line BB in FIG. 3) of the intake port and the collective exhaust port portion of the cylinder head structure according to the embodiment. 集合排気ポートの構造を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of a collection exhaust port. 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。It is AA arrow sectional drawing of FIG. 一実施形態にかかるシリンダヘッド構造の内部に中空部として形成される集合排気ポートの上面図である。It is a top view of the collection exhaust port formed as a hollow part inside the cylinder head structure concerning one Embodiment. 一実施形態にかかるシリンダヘッド構造の内部に中空部として形成される集合排気ポート及びウォータジャケットを重ねて示した上面図である。It is the top view which accumulated and showed the collective exhaust port and water jacket which are formed as a hollow part inside the cylinder head structure concerning one embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment. Each configuration of the following embodiments can be implemented with various modifications without departing from the spirit thereof, and can be selected as necessary or can be appropriately combined.

［１．構造］
［１−１．全体構造］
本実施形態にかかるシリンダヘッド構造について、図１〜図５を用いて説明する。ここでは、直列４気筒エンジンに適用されたシリンダヘッド構造について説明する。なお、以下の説明では、シリンダヘッド１に対して図示しないシリンダブロックが結合される側を下方とし、その逆側、すなわちシリンダヘッド１に対して図示しないヘッドカバーが結合される側を上方として説明する。 [1. Construction]
[1-1. Overall structure]
A cylinder head structure according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. Here, a cylinder head structure applied to an in-line four-cylinder engine will be described. In the following description, the side where a cylinder block (not shown) is coupled to the cylinder head 1 is defined as a lower side, and the opposite side, that is, the side where a head cover (not illustrated) is coupled to the cylinder head 1 is defined as an upper side. .

シリンダヘッド１の下面及びシリンダブロックの上面はともに平面状に形成され、これらの接合面に気密性を確保するためのガスケットが介装された状態で、シリンダヘッド１とシリンダブロックとが結合される。また、シリンダヘッド１の上面にはヘッドカバーが取り付けられ、シリンダブロックの下面にはクランクケース及びオイルパンが取り付けられる。なお、図３に示すように、シリンダヘッド１の上面は凹設され、動弁室７が形成される。ヘッドカバーは、この動弁室７を覆うように上方に結合される。動弁室７には、図示しない吸気カム及び排気カムを備えたカムシャフト等が設けられる。 Both the lower surface of the cylinder head 1 and the upper surface of the cylinder block are formed in a planar shape, and the cylinder head 1 and the cylinder block are coupled together with a gasket for ensuring airtightness interposed between these joint surfaces. . A head cover is attached to the upper surface of the cylinder head 1, and a crankcase and an oil pan are attached to the lower surface of the cylinder block. In addition, as shown in FIG. 3, the upper surface of the cylinder head 1 is recessed, and the valve operating chamber 7 is formed. The head cover is coupled upward so as to cover the valve operating chamber 7. The valve operating chamber 7 is provided with a camshaft or the like having an intake cam and an exhaust cam (not shown).

図１に示すように、シリンダブロックに形成される四つのシリンダ２（気筒，図１中に二点鎖線で示す）は直列に配置され、これらシリンダ２には図示しないピストンが摺動自在に内装される。以下、四つのシリンダ２が直列に並設された方向（直列方向）をシリンダ列方向Ｌという。すなわち、シリンダヘッド１の長手方向がシリンダ列方向Ｌと一致する。なお、ここでは、図１のように上面視で排気側を上側、吸気側を下側としたときに、シリンダヘッド１の左側をフロント側、右側をリア側と呼ぶ。 As shown in FIG. 1, four cylinders 2 (cylinders, indicated by a two-dot chain line in FIG. 1) formed in a cylinder block are arranged in series, and pistons (not shown) are slidably mounted in these cylinders 2. Is done. Hereinafter, a direction (series direction) in which the four cylinders 2 are arranged in series is referred to as a cylinder row direction L. That is, the longitudinal direction of the cylinder head 1 coincides with the cylinder row direction L. Here, when the exhaust side is the upper side and the intake side is the lower side in a top view as shown in FIG. 1, the left side of the cylinder head 1 is called the front side, and the right side is called the rear side.

エンジンのフロント側には、エンジンの補機類や動力伝達用の伝達部材（クランクプーリ，タイミングプーリ，スプロケット等）が設けられる。一方、エンジンのリア側にはドライブプレート，フライホイールが設けられ、パワートレーンの下流側の各種装置（例えば、変速機，回転電機等）に接続される。ここでは、四つのシリンダ２をフロント側から順に、第一気筒，第二気筒，第三気筒，第四気筒とする。第一気筒，第四気筒は、シリンダ２の外表面側（シリンダ列方向Ｌの端部）に位置することから「外側気筒」と呼ばれる。これに対し、第二気筒，第三気筒は、シリンダ２の内部側（外側気筒よりも内側）に位置することから「内側気筒」と呼ばれる。 On the front side of the engine, engine auxiliary machinery and transmission members for transmitting power (crank pulley, timing pulley, sprocket, etc.) are provided. On the other hand, a drive plate and a flywheel are provided on the rear side of the engine, and are connected to various devices (for example, a transmission, a rotating electrical machine, etc.) on the downstream side of the power train. Here, the four cylinders 2 are defined as a first cylinder, a second cylinder, a third cylinder, and a fourth cylinder in order from the front side. The first cylinder and the fourth cylinder are called “outer cylinders” because they are located on the outer surface side of the cylinder 2 (ends in the cylinder row direction L). On the other hand, the second cylinder and the third cylinder are called “inner cylinders” because they are located on the inner side of the cylinder 2 (inner side than the outer cylinder).

シリンダヘッド１の下面には、シリンダ列方向Ｌに沿ってピストンの頂面に対向する位置に四つのペントルーフ型の燃焼室（図示略）が形成される。図１に示すように、燃焼室の三角屋根状の一方（吸気側）の斜面には二つの吸気バルブ孔１１が形成され、他方（排気側）の斜面には二つの排気バルブ孔２１が形成される。シリンダヘッド１には、二つの吸気バルブ孔１１から吸気側側壁１０へ向かって湾曲形成された吸気ポート１２と、各排気バルブ孔２１から排気側側壁２０へ向かって湾曲形成された排気ポート２３ａとが設けられる。 On the lower surface of the cylinder head 1, four pent roof type combustion chambers (not shown) are formed at positions facing the top surface of the piston along the cylinder row direction L. As shown in FIG. 1, two intake valve holes 11 are formed on one (intake side) slope of the triangular roof shape of the combustion chamber, and two exhaust valve holes 21 are formed on the other (exhaust side) slope. Is done. The cylinder head 1 includes an intake port 12 that is curved from the two intake valve holes 11 toward the intake side wall 10, and an exhaust port 23 a that is curved from each exhaust valve hole 21 toward the exhaust side wall 20. Is provided.

吸気ポート１２は、それぞれのシリンダ２に対して一つずつ設けられるとともに、それぞれのシリンダ２に形成された一対の吸気バルブ孔１１の双方に対して下流端が接続されるように、二股に分岐した形状とされる。エンジンの上面視における吸気ポート１２の透視形状は、図１に示すように、Ｙ字状となる。また、それぞれのシリンダ２に接続された吸気ポート１２は、シリンダヘッド１内で互いに集合することなく、独立して吸気側側壁１０に開口する。したがって、シリンダヘッド１に形成される吸気ポート１２の上流端の開口部は、図１に示すように、シリンダ２の数と同一数の四個となる。 One intake port 12 is provided for each of the cylinders 2 and branches into two so that the downstream ends are connected to both of the pair of intake valve holes 11 formed in each cylinder 2. The shape is made. The perspective shape of the intake port 12 in a top view of the engine is Y-shaped as shown in FIG. In addition, the intake ports 12 connected to the respective cylinders 2 open to the intake side wall 10 independently without being gathered together in the cylinder head 1. Accordingly, the number of openings at the upstream end of the intake port 12 formed in the cylinder head 1 is four, which is the same as the number of cylinders 2, as shown in FIG.

一方、排気ポート２３ａは、一つの排気バルブ孔２１に対して一つずつ設けられており、八つの排気ポート２３ａは、シリンダヘッド１の内部で一体に集合する。この集合部分を排気集合部２３ｂと呼ぶ。複数の排気ポート２３ａの列設方向（すなわち、排気側側壁２０のシリンダ列方向Ｌ）の中央には、排気集合部２３ｂで集合された排気が流出する一つの開口（以下、シリンダヘッド出口２４という）が設けられる。八つの排気ポート２３ａと排気集合部２３ｂとは、シリンダヘッド１の内部に形成された中空部であり、これらによって集合排気ポート２３が形成される。 On the other hand, one exhaust port 23 a is provided for each exhaust valve hole 21, and the eight exhaust ports 23 a gather together inside the cylinder head 1. This gathering portion is called an exhaust gathering portion 23b. At the center in the direction in which the plurality of exhaust ports 23a are arranged (that is, in the cylinder row direction L of the exhaust side wall 20), one opening (hereinafter referred to as a cylinder head outlet 24) through which the exhaust collected at the exhaust collecting portion 23b flows out. ) Is provided. The eight exhaust ports 23a and the exhaust collecting portion 23b are hollow portions formed inside the cylinder head 1, and the collective exhaust port 23 is formed by these.

シリンダヘッド１の内部には、排気熱による燃焼室や集合排気ポート２３の過熱を抑制するために、冷却水を流通させるウォータジャケット３０が形成される。ウォータジャケット３０は、吸気ポート１２及び排気ポート２３ａの周辺や、集合排気ポート２３の上方及び下方に設けられ、シリンダヘッド１のフロント側からリア側に向かってシリンダ列方向Ｌに冷却水を流通させる。 In the cylinder head 1, a water jacket 30 for circulating cooling water is formed in order to suppress overheating of the combustion chamber and the collective exhaust port 23 due to exhaust heat. The water jacket 30 is provided around the intake port 12 and the exhaust port 23a, and above and below the collective exhaust port 23, and circulates coolant in the cylinder row direction L from the front side to the rear side of the cylinder head 1. .

ここでは、ウォータジャケット３０は、図１及び図３に示すように、四つの燃焼室の上方近傍を通過するようにシリンダ列方向Ｌに延在するメインウォータジャケット３１と、排気集合部２３ｂを上下で挟み合う位置でそれぞれシリンダ列方向Ｌに延在するアッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３とを有する。アッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３は、メインウォータジャケット３１と連通している。 Here, as shown in FIGS. 1 and 3, the water jacket 30 moves up and down the main water jacket 31 extending in the cylinder row direction L so as to pass through the vicinity of the upper part of the four combustion chambers, and the exhaust collecting portion 23b. The upper water jacket 32 and the lower water jacket 33 that respectively extend in the cylinder row direction L at positions sandwiched between the two. The upper water jacket 32 and the lower water jacket 33 communicate with the main water jacket 31.

図１及び図３に示すように、排気側側壁２０は、集合排気ポート２３の排気集合部２３ｂに臨む部分において、中央が外側に向かって曲面状に凸に形成されたアーチ状の張出部２５を有する。張出部２５は、上面部２５ａ及び下面部２５ｂがそれぞれ平面状の弓形に形成され、側面部２５ｃが曲面状に形成される。張出部２５の側面部２５ｃのシリンダ列方向Ｌの中央には、シリンダヘッド出口２４の周囲に形成されたフランジ部２６が設けられる。フランジ部２６は、張出部２５の側面部２５ｃよりも外方へ突設され、図示しない排気管が接続される。 As shown in FIGS. 1 and 3, the exhaust-side side wall 20 has an arch-like protruding portion whose center is formed in a curved shape toward the outside at a portion facing the exhaust collection portion 23 b of the collective exhaust port 23. 25. In the overhanging portion 25, the upper surface portion 25a and the lower surface portion 25b are each formed in a flat arch shape, and the side surface portion 25c is formed in a curved surface shape. A flange portion 26 formed around the cylinder head outlet 24 is provided at the center in the cylinder row direction L of the side surface portion 25 c of the overhang portion 25. The flange portion 26 protrudes outward from the side surface portion 25c of the overhang portion 25 and is connected to an exhaust pipe (not shown).

シリンダヘッド１には、図１に示すように、各シリンダ２の中央にボス部４ｂが形成され、このボス部４ｂには図示しない点火プラグを挿入して燃焼室に臨ませるための点火プラグ挿入孔４ｈが形成される。また、シリンダヘッド１には、シリンダヘッド１をシリンダブロックに結合するための複数の締結ボルト（図示略）が挿通される複数の締結ボルト孔５が、吸気側及び排気側の隣接するシリンダ２の間と両端のシリンダ２の外側とにそれぞれ形成される。また、シリンダヘッド１の排気側には、ブリージング孔６が形成される。 As shown in FIG. 1, the cylinder head 1 has a boss portion 4b formed at the center of each cylinder 2, and a spark plug (not shown) is inserted into the boss portion 4b so as to face the combustion chamber. A hole 4h is formed. Also, the cylinder head 1 has a plurality of fastening bolt holes 5 through which a plurality of fastening bolts (not shown) for coupling the cylinder head 1 to the cylinder block are inserted in the adjacent cylinders 2 on the intake side and the exhaust side. It is formed in the space and outside of the cylinder 2 at both ends. A breathing hole 6 is formed on the exhaust side of the cylinder head 1.

さらに、シリンダヘッド１の最もリア側に位置する排気ポート２３ａのシリンダ列方向Ｌの外側には、シリンダヘッド１を上下方向（シリンダ列方向Ｌに直交する方向）に貫通するオイル孔８が形成される。動弁室７の底部に設けられるオイルジャケットに溜まったオイルは、オイル孔８や図示しないフロント側のオイル孔からオイルパンへ落下する。 Further, an oil hole 8 that penetrates the cylinder head 1 in the vertical direction (a direction orthogonal to the cylinder row direction L) is formed outside the cylinder port 1 in the cylinder row direction L of the exhaust port 23a located on the most rear side of the cylinder head 1. The The oil accumulated in the oil jacket provided at the bottom of the valve operating chamber 7 falls from the oil hole 8 or a front-side oil hole (not shown) to the oil pan.

［１−２．集合排気ポートとその周辺構造］
図１に示すように、集合排気ポート２３は、その上流端が個々の排気バルブ孔２１に対して接続されるように、八本に分岐した形状とされる。また、集合排気ポート２３の下流端は、分岐している個々の通路が一本に集約された形状とされる。図２に模式的に示すように、集合排気ポート２３の分岐形状は、上流側ほど分岐数が増加する樹枝形状（樹形図形状）である。 [1-2. Collective exhaust port and surrounding structure]
As shown in FIG. 1, the collective exhaust port 23 has a shape branched into eight so that its upstream end is connected to each exhaust valve hole 21. Further, the downstream end of the collective exhaust port 23 has a shape in which the branched individual passages are integrated into one. As schematically shown in FIG. 2, the branch shape of the collective exhaust port 23 is a tree shape (a tree diagram shape) in which the number of branches increases toward the upstream side.

ここで、排気バルブ孔２１に対して接続された最も細い通路（集合排気ポート２３の最も上流に位置する枝管）のことを小通路２３Ａと呼ぶ。小通路２３Ａは排気ポート２３ａに対応する。一本の小通路２３Ａの断面積S₁は、一個の排気バルブ孔２１の開口面積に応じた大きさ（例えば、排気バルブ孔２１の開口面積と同程度）に設定される。また、同一のシリンダ２に接続された一対の小通路２３Ａは、排気バルブ孔２１に比較的近い位置で合流して中通路２３Ｂ（集合排気ポート２３の中間部に位置する枝管）を形成する。中通路２３Ｂの断面積S₂は、その中通路２３Ｂに合流している一対の小通路２３Ａの総断面積2S₁に応じた大きさ（例えば、総断面積2S₁と同程度の大きさ）に設定される。 Here, the narrowest passage connected to the exhaust valve hole 21 (the branch pipe located at the most upstream side of the collective exhaust port 23) is referred to as a small passage 23A. The small passage 23A corresponds to the exhaust port 23a. The cross-sectional area S ₁ of one small passage 23A is set to a size corresponding to the opening area of one exhaust valve hole 21 (for example, approximately the same as the opening area of the exhaust valve hole 21). Further, the pair of small passages 23A connected to the same cylinder 2 merge at a position relatively close to the exhaust valve hole 21 to form an intermediate passage 23B (a branch pipe located at the intermediate portion of the collective exhaust port 23). . Sectional area S ₂ of the middle passage. 23B, the total cross-sectional area 2S ₁ size corresponding to of the pair of small passages 23A which joins to the inside passage 23B (e.g., the total cross-sectional area 2S ₁ and comparable size) Set to

また、互いに隣接する二つのシリンダ２に接続された中通路２３Ｂは、排気バルブ孔２１から比較的遠い位置で合流して大通路２３Ｃを形成する。図２に示す例では、第一気筒及び第二気筒に接続される中通路２３Ｂが合流して大通路２３Ｃを形成するとともに、第三気筒及び第四気筒に接続される中通路２３Ｂが合流して大通路２３Ｃを形成している。 Further, the middle passage 23B connected to the two cylinders 2 adjacent to each other joins at a position relatively far from the exhaust valve hole 21 to form a large passage 23C. In the example shown in FIG. 2, the middle passage 23B connected to the first cylinder and the second cylinder merges to form a large passage 23C, and the middle passage 23B connected to the third cylinder and the fourth cylinder joins. The large passage 23C is formed.

大通路２３Ｃの断面積S₃は、排気の流通方向の下流側ほど小さく（狭く）なるように設定される。大通路２３Ｃの上流端では、その大通路２３Ｃに合流している一対の中通路２３Ｂの総断面積2S₂に応じた大きさ（例えば、総断面積2S₂と同程度の大きさ）に設定される。一方、大通路２３Ｃの下流端では、一つの中通路２３Ｂの断面積S₂に応じた大きさ（例えば、断面積S₂と同程度の大きさ）に設定される。 Sectional area S ₃ of the large channel 23C is set so as to be toward the downstream side in the flow direction of the exhaust small (narrow). The upstream end of the large channel 23C, setting the total cross-sectional area of 2S ₂ size corresponding to the of the large passage 23C to the junction to have a pair of inside passages 23B (e.g., the total cross-sectional area 2S ₂ about the same size) Is done. On the other hand, the downstream end of the large passage 23C, is set to a size corresponding to the cross-sectional area S ₂ of one of the passage 23B (e.g., about the same size as the cross-sectional area S _2).

一対の中通路２３Ｂが合流する合流箇所の上流側において、一対の中通路２３Ｂによって挟まれた部分のことを股部１６と呼ぶ。股部１６は、例えば、一方の中通路２３Ｂまでの距離が所定距離以下となる部分（一方の中通路２３Ｂの周面を拡径方向に広げた円筒の内側部分）と、他方の中通路２３Ｂまでの距離が所定距離以下となる部分（他方の中通路２３Ｂの周面を拡径方向に広げた円筒の内側部分）との重合領域として定義できる。 A portion sandwiched between the pair of middle passages 23B on the upstream side of the joining point where the pair of middle passages 23B merge is referred to as a crotch portion 16. The crotch portion 16 includes, for example, a portion where the distance to one middle passage 23B is equal to or less than a predetermined distance (a cylindrical inner portion in which the peripheral surface of one middle passage 23B is expanded in the diameter increasing direction) and the other middle passage 23B. Can be defined as a superposed region with a portion where the distance up to a predetermined distance is equal to or less than a predetermined distance (the inner portion of the cylinder in which the peripheral surface of the other middle passage 23B is expanded in the diameter increasing direction).

図２に示す例では、第一気筒からの排気流と第二気筒からの排気流とによって挟まれる三角形状の部位が、股部１６に相当する。また、第三気筒からの排気流と第四気筒からの排気流とによって挟まれる三角形状の部位も、股部１６に相当する。なお、股部１６の具体的な立体形状は、シリンダヘッド１の内部における熱分布に応じて任意に設定することができる。 In the example shown in FIG. 2, a triangular portion sandwiched between the exhaust flow from the first cylinder and the exhaust flow from the second cylinder corresponds to the crotch portion 16. A triangular portion sandwiched between the exhaust flow from the third cylinder and the exhaust flow from the fourth cylinder also corresponds to the crotch portion 16. The specific three-dimensional shape of the crotch portion 16 can be arbitrarily set according to the heat distribution inside the cylinder head 1.

二本の大通路２３Ｃは、シリンダヘッド１の排気側側壁２０に近い位置で合流して、全てのシリンダ２からの排気が流通する集合通路２３Ｄを形成する。二本の大通路２３Ｃの合流部分は排気集合部２３ｂに対応する。集合通路２３Ｄの断面積S₄は、その下流側に接続される排気管や触媒装置，ターボチャージャ等の大きさに応じて設定される。ただし、二本の大通路２３Ｃの合流位置において、大通路２３Ｃの下流端（すなわち、集合通路２３Ｄの入り口部分）は、大通路２３Ｃの上流端よりも細く絞られた形状とされている。これにより、一対の小通路２３Ａの合流位置での排気流速と、集合通路２３Ｄの入り口部分での排気流速とがほぼ同一となる。したがって、集合通路２３Ｄ内で排気の流れが失速しにくくなり、排気効率が向上する。 The two large passages 23C merge at a position close to the exhaust side wall 20 of the cylinder head 1 to form a collective passage 23D through which exhaust from all the cylinders 2 flows. The joining portion of the two large passages 23C corresponds to the exhaust collecting portion 23b. Sectional area S ₄ manifolds 23D, the downstream exhaust pipe and catalytic converter to be connected to is set according to the size of such turbocharger. However, at the joining position of the two large passages 23C, the downstream end of the large passage 23C (that is, the entrance portion of the collecting passage 23D) is narrower than the upstream end of the large passage 23C. As a result, the exhaust flow velocity at the joining position of the pair of small passages 23A and the exhaust flow velocity at the entrance portion of the collecting passage 23D are substantially the same. Therefore, the exhaust flow is less likely to stall in the collecting passage 23D, and the exhaust efficiency is improved.

上記の股部１６と同様に、二本の大通路２３Ｃによって挟まれる部分のことを第二股部１７と呼ぶ。第二股部１７は、例えば、一方の大通路２３Ｃまでの距離が所定距離以下となる部分と、他方の大通路２３Ｃまでの距離が所定距離以下となる部分との重合領域として定義できる。図２に示す例では、第一，第二気筒からの排気流と第三，第四気筒からの排気流とによって挟まれる三角形状の部位が、第二股部１７に相当する。第二股部１７の具体的な立体形状は、シリンダヘッド１の内部における熱分布に応じて任意に設定することができる。 Similar to the crotch portion 16 described above, a portion sandwiched between the two large passages 23 C is referred to as a second crotch portion 17. The second crotch portion 17 can be defined as, for example, a superposition region of a portion where the distance to one large passage 23C is a predetermined distance or less and a portion where the distance to the other large passage 23C is a predetermined distance or less. In the example shown in FIG. 2, a triangular portion sandwiched between the exhaust flow from the first and second cylinders and the exhaust flow from the third and fourth cylinders corresponds to the second crotch portion 17. The specific three-dimensional shape of the second crotch portion 17 can be arbitrarily set according to the heat distribution inside the cylinder head 1.

なお、集合通路２３Ｄは、可能な限り短く形成されることが好ましい。すなわち、二本の大通路２３Ｃの合流位置は、可能な限り、排気流の出口（集合通路２３Ｄの下流端）から近い位置（集合通路２３Ｄの下流端面からの距離が所定距離以下となる範囲内）に設定されることが好ましい。 The collecting passage 23D is preferably formed as short as possible. That is, the joining position of the two large passages 23C is as close as possible to a position close to the exhaust flow outlet (the downstream end of the collecting passage 23D) (the distance from the downstream end surface of the collecting passage 23D is equal to or less than a predetermined distance). ) Is preferably set.

図１に示すように、集合排気ポート２３は、シリンダヘッド１と一体に形成され、仕切壁３Ｂのシリンダ列方向Ｌに直交する平面（すなわち、図１中の一点鎖線に沿って紙面に直交する平面）を中心に面対称に形成されている。ここで、内側気筒（第二気筒，第三気筒）の燃焼室に繋がる各排気ポート２３ａを何れも第一排気ポートと呼び、外側気筒（第一気筒，第四気筒）の燃焼室に繋がる各排気ポート２３ａを何れも第二排気ポートと呼ぶ。仕切壁３Ｂは、第一排気ポート間（すなわち、第二気筒及び第三気筒の燃焼室にそれぞれ繋がる排気ポート間）に配置され、排気集合部２３ｂの出口（集合排気ポート２３の排気下流端）であるシリンダヘッド出口２４側へ延設される。なお、上記の第二股部１７は、仕切壁３Ｂの一部（先端側の部位）に対応する。 As shown in FIG. 1, the collective exhaust port 23 is formed integrally with the cylinder head 1, and is a plane perpendicular to the cylinder row direction L of the partition wall 3 B (that is, perpendicular to the paper surface along the alternate long and short dash line in FIG. 1). The plane is symmetrical about the plane. Here, each exhaust port 23a connected to the combustion chamber of the inner cylinder (second cylinder, third cylinder) is called a first exhaust port, and each connected to the combustion chamber of the outer cylinder (first cylinder, fourth cylinder). All the exhaust ports 23a are referred to as second exhaust ports. The partition wall 3B is disposed between the first exhaust ports (that is, between the exhaust ports connected to the combustion chambers of the second cylinder and the third cylinder), and the outlet of the exhaust collecting portion 23b (the exhaust downstream end of the collecting exhaust port 23). Is extended to the cylinder head outlet 24 side. In addition, said 2nd crotch part 17 respond | corresponds to a part (part of the front end side) of the partition wall 3B.

一側（ここではフロント側）の第一排気ポートと第二排気ポートとの間は第一壁部３Ａ（第一の隔壁）で隔離され、他側（リア側）の第一排気ポートと第二排気ポートとの間は第二壁部３Ｃ（第二の隔壁）で隔離される。第一壁部３Ａ及び第二壁部３Ｃは、いずれもシリンダヘッド１と一体で形成され、先端部３ｄ，３ｆがそれぞれシリンダヘッド出口２４に向かうように内側に湾曲形成される。ここでは、第一壁部３Ａの先端部３ｄ及び第二壁部３Ｃの先端部３ｆが、それぞれ第一壁部３Ａ及び第二壁部３Ｃの中で最も排気下流側に位置する端部となっている。なお、上記の股部１６は、第一壁部３Ａ，第二壁部３Ｃの一部（先端側の部位）に対応する。 The first exhaust port and the second exhaust port on one side (here, the front side) are separated by a first wall 3A (first partition), and the first exhaust port on the other side (rear side) and the second exhaust port are separated from each other. The two exhaust ports are separated by the second wall 3C (second partition wall). The first wall portion 3A and the second wall portion 3C are both formed integrally with the cylinder head 1 and are curved inward so that the tip portions 3d and 3f are directed toward the cylinder head outlet 24, respectively. Here, the front end portion 3d of the first wall portion 3A and the front end portion 3f of the second wall portion 3C are the end portions positioned on the exhaust gas downstream side in the first wall portion 3A and the second wall portion 3C, respectively. ing. In addition, said crotch part 16 respond | corresponds to a part (part of the front end side) of 3 A of 1st wall parts, and the 2nd wall part 3C.

集合排気ポート２３とその周辺の構成について、さらに図４を用いて説明する。図４はシリンダヘッド１を上方から透視して、実際にはシリンダヘッド１に形成された中空部であるシリンダヘッド１内の集合排気ポート２３を示したものである。図４に示すように、集合排気ポート２３は、中央の仕切壁３Ｂが、第一壁部３Ａ及び第二壁部３Ｃの最も排気下流側に位置する端部３ｄ，３ｆの頂点同士を繋いだ平面（すなわち、図４中の二点鎖線Ｒに沿って紙面に直交する平面）よりもシリンダヘッド出口２４側へ延設されている。これにより、排気集合部２３ｂの上流部が二つに分割されている。なお、図４中に網掛けで示した部分は、仕切壁３Ｂのうち第一壁部３Ａ及び第二壁部３Ｃの最も排気下流側に位置する端部３ｄ，３ｆの頂点同士を繋いだ平面よりもシリンダヘッド出口２４側に突出した先端側の部位であり、以下この部位を突出部３ｐという。 The configuration of the collective exhaust port 23 and its periphery will be further described with reference to FIG. FIG. 4 is a perspective view of the cylinder head 1 from above, and shows the collective exhaust port 23 in the cylinder head 1 that is actually a hollow portion formed in the cylinder head 1. As shown in FIG. 4, in the collective exhaust port 23, the central partition wall 3 B connects the vertices of the end portions 3 d and 3 f located on the most exhaust downstream side of the first wall portion 3 A and the second wall portion 3 C. It extends to the cylinder head outlet 24 side from a plane (that is, a plane orthogonal to the paper surface along the two-dot chain line R in FIG. 4). Thereby, the upstream part of the exhaust collecting part 23b is divided into two. In addition, the part shown by the shaded area in FIG. 4 is a plane connecting the vertices of the end portions 3d, 3f located on the most downstream side of the first wall portion 3A and the second wall portion 3C in the partition wall 3B. It is a portion on the tip side that protrudes further toward the cylinder head outlet 24 side, and this portion is hereinafter referred to as a protruding portion 3p.

仕切壁３Ｂは、少なくとも第二排気ポートの流路中心線（図４中に一点鎖線で示す）をそれぞれ延長した交点Ｑまで延設されている。排気ポート２３ａの流路中心線とは、例えば第一気筒では、第一気筒に接続された二つの排気ポート２３ａが統合されて一本になった部分から、隣接する内側のシリンダ２（すなわち第二気筒）に接続される排気ポート２３ａと合流する部分（合流部）までの排気流路の中心線を意味する。なお、上記の合流部の境界面とは、例えば一側では、第一壁部３Ａの先端部３ｄから第一気筒に繋がる排気ポート２３ａの最も外側に位置する内壁までの距離が最短の位置における断面とする。 The partition wall 3 B extends at least to an intersection Q extending from the flow path center line of the second exhaust port (indicated by a one-dot chain line in FIG. 4). The flow path center line of the exhaust port 23a is, for example, in the first cylinder, from the portion where the two exhaust ports 23a connected to the first cylinder are integrated into one, and the adjacent inner cylinder 2 (ie, the first cylinder 2). It means the center line of the exhaust flow path to the portion (merging portion) where it joins the exhaust port 23a connected to the (two cylinders). For example, on one side, the boundary surface of the merging portion described above is the position where the distance from the tip 3d of the first wall 3A to the inner wall located on the outermost side of the exhaust port 23a connected to the first cylinder is the shortest. Cross section.

これにより、第一気筒から排出された排気は、排気ポート２３ａを通過して仕切壁３Ｂの突出部３ｐに当たり、仕切壁３Ｂの側面に沿ってシリンダヘッド出口２４から排出される。同様に、第四気筒から排出された排気も、排気ポート２３ａを通過して仕切壁３Ｂの突出部３ｐに当たり、仕切壁３Ｂの側面に沿ってシリンダヘッド出口２４から排出される。つまり、仕切壁３Ｂに突出部３ｐを設けることで、排気が仕切壁３Ｂに当たって他気筒の排気ポート２３ａに流れ込まないようになっている。なお、第二気筒又は第三気筒から排出された排気は、各排気ポート２３ａを通過して仕切壁３Ｂに沿ってシリンダヘッド出口２４側へ流れて排出されるため、仕切壁３Ｂがガイドとして機能する。 Thereby, the exhaust discharged from the first cylinder passes through the exhaust port 23a, hits the protruding portion 3p of the partition wall 3B, and is discharged from the cylinder head outlet 24 along the side surface of the partition wall 3B. Similarly, the exhaust discharged from the fourth cylinder also passes through the exhaust port 23a, hits the protruding portion 3p of the partition wall 3B, and is discharged from the cylinder head outlet 24 along the side surface of the partition wall 3B. That is, by providing the protruding portion 3p on the partition wall 3B, the exhaust does not hit the partition wall 3B and flow into the exhaust port 23a of the other cylinder. Since the exhaust discharged from the second cylinder or the third cylinder passes through each exhaust port 23a and flows to the cylinder head outlet 24 side along the partition wall 3B, the partition wall 3B functions as a guide. To do.

このように、仕切壁３Ｂは高温の排気の影響を受けて昇温されやすく、特に突出部３ｐは全てのシリンダ２から排出された排気が当たるためより昇温されやすい。また、集合排気ポート２３における第一壁部３Ａ，第三壁部３Ｃの各先端部３ｄ，３ｆの近傍（上記の股部１６）は、それぞれ第一排気ポートから排出される排気と第二排気ポートから排出される排気とが共に通過する部分であるため、この部分も昇温されやすい。これらの昇温されやすい部分は、ウォータジャケット３０によって積極的に水冷される。なお、上記の股部１６は、フロント側，リア側の各々二つのシリンダ２に接続される排気ポート２３ａの最初の合流点にも対応する。 Thus, the partition wall 3B is easily heated due to the influence of the high-temperature exhaust, and in particular, the protrusion 3p is more likely to be heated because the exhaust discharged from all the cylinders 2 hits it. Further, the exhaust (second crotch portion 16) in the vicinity of the front end portions 3d and 3f of the first wall portion 3A and the third wall portion 3C in the collective exhaust port 23 are exhausted from the first exhaust port and second exhaust gas, respectively. Since this is a part through which the exhaust discharged from the port passes, this part is also easily heated. These easily heated portions are actively water-cooled by the water jacket 30. The crotch portion 16 also corresponds to the first merging point of the exhaust port 23a connected to each of the two cylinders 2 on the front side and the rear side.

さらにここでは、集合排気ポート２３は、第二排気ポートの最も外側に位置する内壁と仕切壁３Ｂの先端部３ｅとの距離が最短の位置における通路面積Ｓｄ（上記の大通路２３Ｃの下流端の断面積S₃に対応）が、各シリンダ２の燃焼室に接続される二つの排気ポート２３ａの排気上流端の通路面積Ｓｕ（上記の一対の小通路２３Ａの総断面積2S₁に対応）と同一に形成される。 Further, here, the collective exhaust port 23 has a passage area Sd at the position where the distance between the inner wall located on the outermost side of the second exhaust port and the tip 3e of the partition wall 3B is the shortest (at the downstream end of the large passage 23C). (Corresponding to the cross-sectional area S ₃ ) is the passage area Su (corresponding to the total cross-sectional area 2S ₁ of the pair of small passages 23A) at the exhaust upstream end of the two exhaust ports 23a connected to the combustion chamber of each cylinder 2. Formed identically.

前者の通路面積Ｓｄは、集合排気ポート２３の排気集合部２３ｂにおける二つに分割された上流部と一つに集合された下流部との境界部の断面積に対応し、図４中の先端部３ｅと各点Ｐとを結んだ破線に沿って紙面に直交する各断面の面積（すなわち、片方の断面積）である。この通路面積Ｓｄは、排気集合部２３ｂのうち最も断面積の小さい（排気流路が最も狭い）部分の断面積である。後者の通路面積Ｓｕは、二つの排気バルブ孔２１の面積の和に対応する。 The former passage area Sd corresponds to the cross-sectional area of the boundary between the upstream portion divided into two and the downstream portion gathered into one in the exhaust collecting portion 23b of the collecting exhaust port 23. It is the area (that is, one cross-sectional area) of each cross section orthogonal to the paper surface along the broken line connecting the portion 3e and each point P. The passage area Sd is a cross-sectional area of a portion of the exhaust collecting portion 23b having the smallest cross-sectional area (the exhaust passage is narrowest). The latter passage area Su corresponds to the sum of the areas of the two exhaust valve holes 21.

言い換えると、仕切壁３Ｂは、上記の二つの通路面積Ｓｄ，通路面積Ｓｕが同一になるように、先端部３ｅの位置が設定される。なおここでは、仕切壁３Ｂの先端部３ｅが、二つの第二排気ポートの流路中心線の交点Ｑと一致している。これにより、シリンダ２から排出される排気の流速の低下が抑制され、排気集合部２３ｂを通過する際の排気の圧力損失が防止される。 In other words, in the partition wall 3B, the position of the tip 3e is set so that the two passage areas Sd and the passage area Su are the same. In addition, the front-end | tip part 3e of the partition wall 3B corresponds with the intersection Q of the flow-path centerline of two 2nd exhaust ports here. Thereby, the fall of the flow velocity of the exhaust gas discharged from the cylinder 2 is suppressed, and the pressure loss of the exhaust gas when passing through the exhaust collecting portion 23b is prevented.

図５は、図４と同様に、シリンダヘッド１を上方から透視して、実際にはシリンダヘッド１に形成された中空部であるシリンダヘッド１内のウォータジャケット３０を集合排気ポート２３と重ねて示したものである。図５では、ウォータジャケット３０のうち、集合排気ポート２３よりも上方に位置するメインウォータジャケット３１及びアッパウォータジャケット３２の外形を破線で示し、冷却水が流通する空間をドットで表現している。 FIG. 5 is similar to FIG. 4, when the cylinder head 1 is seen through from above, the water jacket 30 in the cylinder head 1 that is actually a hollow portion formed in the cylinder head 1 is overlapped with the collective exhaust port 23. It is shown. In FIG. 5, the outer shape of the main water jacket 31 and the upper water jacket 32 positioned above the collective exhaust port 23 in the water jacket 30 is indicated by broken lines, and the space through which the cooling water flows is expressed by dots.

図３及び図５に示すように、アッパウォータジャケット３２は、シリンダヘッド１の張出部２５の内部に張出部２５の形状に沿って弓形に形成される。アッパウォータジャケット３２は、図５中に矢印で示すように、二つの第一排気ポートを主に冷却する内側ルートと、二つの第二排気ポートを主に冷却する外側ルートとの二系統に流れが分割されている。これら内側ルートと外側ルートとは、三つの連通部３２ａ，３２ｂ，３２ｃで連通される。 As shown in FIGS. 3 and 5, the upper water jacket 32 is formed in an arc shape along the shape of the overhanging portion 25 inside the overhanging portion 25 of the cylinder head 1. As shown by arrows in FIG. 5, the upper water jacket 32 flows into two systems, an inner route that mainly cools the two first exhaust ports and an outer route that mainly cools the two second exhaust ports. Is divided. The inner route and the outer route are communicated with each other through three communication portions 32a, 32b, and 32c.

フロント側の連通部３２ａ及びリア側の連通部３２ｃは、集合排気ポート２３の二つの股部１６の上方に設けられ、これにより股部１６周辺が水冷される。また、中央の連通部３２ｂは、両側の連通部３２ａ，３２ｃよりも幅広に形成され、仕切壁３Ｂの突出部３ｐの上面を覆うように設けられる。つまり、仕切壁３Ｂの突出部３ｐの上面には、アッパウォータジャケット３２の外側ルートと中央の連通部３２ｂとが設けられる。 The front side communication portion 32a and the rear side communication portion 32c are provided above the two crotch portions 16 of the collective exhaust port 23, whereby the periphery of the crotch portion 16 is water-cooled. The central communication portion 32b is formed wider than the communication portions 32a and 32c on both sides, and is provided so as to cover the upper surface of the protruding portion 3p of the partition wall 3B. That is, the outer route of the upper water jacket 32 and the central communication portion 32b are provided on the upper surface of the protruding portion 3p of the partition wall 3B.

ロアウォータジャケット３３は、図５には図示していないが、アッパウォータジャケット３２と同様に、張出部２５の内部に張出部２５の形状に沿って弓形に形成される。そして、二つの第一排気ポートを主に冷却する内側ルートと、二つの第二排気ポートを主に冷却する外側ルートとの二系統に流れが分割されている。さらに、仕切壁３Ｂの突出部３ｐの基端側の下面を覆うように設けられる中央の連通部と、集合排気ポート２３の二つの股部１６の下方に設けられるフロント側の連通部及びリア側の連通部とを有する。つまり、仕切壁３Ｂの先端部３ｅを含む突出部３ｐの下面には、ロアウォータジャケット３３の外側ルートと中央の連通部とが設けられる。 Although not shown in FIG. 5, the lower water jacket 33 is formed in an arch shape along the shape of the overhanging portion 25 inside the overhanging portion 25, similarly to the upper water jacket 32. The flow is divided into two systems of an inner route that mainly cools the two first exhaust ports and an outer route that mainly cools the two second exhaust ports. Further, a central communication portion provided so as to cover the lower surface of the base end side of the protruding portion 3p of the partition wall 3B, a front-side communication portion and a rear side provided below the two crotch portions 16 of the collective exhaust port 23 The communication part. In other words, the outer root of the lower water jacket 33 and the central communication portion are provided on the lower surface of the protruding portion 3p including the tip 3e of the partition wall 3B.

したがって、図３に示すように、仕切壁３Ｂの突出部３ｐの上面及び下面には、ウォータジャケット３２，３３が設けられる。これにより、仕切壁３Ｂの先端部３ｅを含む突出部３ｐは上下から水冷される。 Therefore, as shown in FIG. 3, the water jackets 32 and 33 are provided on the upper surface and the lower surface of the protruding portion 3p of the partition wall 3B. Thereby, the protrusion part 3p containing the front-end | tip part 3e of the partition wall 3B is water-cooled from the upper and lower sides.

［２．効果］
上記のシリンダヘッド構造では、二つの第一排気ポートの間の仕切壁３Ｂのうち少なくとも先端部３ｅは、上面及び下面に設けられるウォータジャケット３２，３３により上下から水冷される。先端部３ｅは、全てのシリンダ２から排出される排気が当たり、常に排気に晒されるため、仕切壁３Ｂのなかでも特に昇温されやすい部位である。本シリンダヘッド構造では、この先端部３ｅを上下から水冷することでこの部位の温度を下げることができ、高温になりやすい排気集合部２３ｂやシリンダヘッド出口２４近傍を冷却することができる。さらに、先端部３ｅの温度を下げることで、先端部３ｅに接触して流れる排気の温度を下げることもできる。 [2. effect]
In the above cylinder head structure, at least the tip 3e of the partition wall 3B between the two first exhaust ports is water-cooled from above and below by the water jackets 32 and 33 provided on the upper and lower surfaces. The tip 3e is a part that is particularly easily heated in the partition wall 3B because the exhaust discharged from all the cylinders 2 hits and is always exposed to the exhaust. In this cylinder head structure, the temperature of this part can be lowered by water cooling the tip 3e from above and below, and the vicinity of the exhaust collecting portion 23b and the cylinder head outlet 24 that are likely to become high can be cooled. Furthermore, the temperature of the exhaust gas flowing in contact with the tip 3e can be lowered by lowering the temperature of the tip 3e.

また、仕切壁３Ｂは、少なくとも二つの第二排気ポートの流路中心線をそれぞれ延長した交点Ｑまで延設されるため、両端の第二排気ポートから排出された排気を仕切壁３Ｂに当てて、排気集合部２３ｂの排気下流端側（シリンダヘッド出口２４側）へ導くことができる。つまり、一側のシリンダ２から排出された排気が他側のシリンダ２に接続される排気ポート２３ａへ流れ込むことを防ぐことができ、排気干渉を防ぐことができる。これにより、排気集合部２３ｂにおける排気の滞りが抑制され、スムーズに排気が排出されることで、排気集合部２３ｂの温度上昇を抑制することもできる。
このように、本シリンダヘッド構造によれば、シリンダヘッド１の排気集合部２３ｂの冷却性の向上と排気干渉の防止とを両立することができる。 Moreover, since the partition wall 3B is extended to the intersection Q which extended the flow-path center line of the at least 2nd 2nd exhaust port, the exhaust_gas | exhaustion discharged | emitted from the 2nd exhaust port of both ends is applied to the partition wall 3B. The exhaust gas collecting portion 23b can be led to the exhaust downstream end side (cylinder head outlet 24 side). That is, the exhaust discharged from the cylinder 2 on one side can be prevented from flowing into the exhaust port 23a connected to the cylinder 2 on the other side, and exhaust interference can be prevented. Thereby, the stagnation of the exhaust in the exhaust collecting portion 23b is suppressed, and the exhaust is smoothly discharged, so that the temperature rise of the exhaust collecting portion 23b can be suppressed.
Thus, according to this cylinder head structure, it is possible to improve both the cooling performance of the exhaust collecting portion 23b of the cylinder head 1 and the prevention of exhaust interference.

上記のシリンダヘッド構造では、集合排気ポート２３は、第二排気ポートの最も外側に位置する内壁と仕切壁３Ｂの先端部３ｅとの距離が最短の位置における通路面積Ｓｄ（上記の大通路２３Ｃの下流端の断面積S₃に対応）が、各シリンダ２に接続される二つの排気ポート２３ａの排気上流端の通路面積Ｓｕ（上記の一対の小通路２３Ａの総断面積2S₁に対応）と同一に形成される。これにより、各シリンダ２から排出された排気の流速の低下を抑制することができ、よりスムーズに排気を排出することができるとともに、排気集合部２３ｂを通過する排気の圧力損失を防ぐことができる。 In the cylinder head structure described above, the collective exhaust port 23 has the passage area Sd (the above-mentioned large passage 23C) at the position where the distance between the inner wall located on the outermost side of the second exhaust port and the tip 3e of the partition wall 3B is the shortest. The cross-sectional area S ₃ at the downstream end) corresponds to the passage area Su (corresponding to the total cross-sectional area 2S ₁ of the pair of small passages 23A) at the exhaust upstream end of the two exhaust ports 23a connected to each cylinder 2. Formed identically. As a result, it is possible to suppress a decrease in the flow rate of the exhaust gas discharged from each cylinder 2, to discharge the exhaust gas more smoothly, and to prevent a pressure loss of the exhaust gas that passes through the exhaust collecting portion 23 b. .

また、上記のシリンダヘッド構造では、仕切壁３Ｂのうち少なくとも、第一壁部３Ａ及び第二壁部３Ｃの端部３ｄ，３ｆの頂点同士を繋いだ平面よりもシリンダヘッド出口２４側へ延設された突出部３ｐの上下にウォータジャケット３２，３３が配置される。突出部３ｐも、全てのシリンダ２から排出される排気が当たり、常に排気に晒されるため、仕切壁３Ｂのなかでも特に昇温されやすい部位である。本シリンダヘッド構造では、この突出部３ｐを上下から水冷することでこの部位の温度を下げることができ、高温になりやすい排気集合部２３ｂやシリンダヘッド出口２４近傍を冷却することができる。さらに、突出部３ｐの温度を下げることで、突出部３ｐに接触して流れる排気の温度を下げることもできる。 In the cylinder head structure described above, at least the partition wall 3B extends toward the cylinder head outlet 24 side from the plane connecting the vertices of the end portions 3d and 3f of the first wall portion 3A and the second wall portion 3C. Water jackets 32 and 33 are arranged above and below the projected portion 3p. The protrusion 3p is also a part that is particularly easily heated in the partition wall 3B because the exhaust discharged from all the cylinders 2 hits and is always exposed to the exhaust. In this cylinder head structure, the temperature of this part can be lowered by water-cooling the protruding portion 3p from above and below, and the vicinity of the exhaust collecting portion 23b and the cylinder head outlet 24 that are likely to become high temperature can be cooled. Furthermore, the temperature of the exhaust gas flowing in contact with the projecting portion 3p can be lowered by lowering the temperature of the projecting portion 3p.

また、上記のシリンダヘッド構造では、アッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３が、それぞれ内側ルートと外側ルートの二系統に流れが分割されている。これにより、流路断面積を小さく形成することができるため、ウォータジャケット３２，３３内を流れる冷却水の流速を上げることができ、冷却効率を高めることができる。 In the cylinder head structure described above, the flow of the upper water jacket 32 and the lower water jacket 33 is divided into two systems of an inner route and an outer route, respectively. Thereby, since a flow-path cross-sectional area can be formed small, the flow rate of the cooling water flowing through the water jackets 32 and 33 can be increased, and the cooling efficiency can be increased.

さらに、アッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３は、内側ルートと外側ルートとを連通する連通部３２ａ，３２ｂ，３２ｃを有する。これらのうち、フロント側の連通部３２ａ及びリア側の連通部３２ｃは、集合排気ポート２３の二つの股部の上方及び下方にそれぞれ設けられるため、昇温されやすい股部を効率よく冷却することができる。 Furthermore, the upper water jacket 32 and the lower water jacket 33 have communication portions 32a, 32b, and 32c that connect the inner route and the outer route. Among these, the front-side communication portion 32a and the rear-side communication portion 32c are provided above and below the two crotch portions of the collective exhaust port 23, respectively, so that the crotch portion that is easily heated is efficiently cooled. Can do.

また、上記のシリンダヘッド構造では、集合排気ポート２３は、仕切壁３Ｂのシリンダ列方向Ｌに直交する平面を中心に面対称であるため、シリンダヘッド構造を簡素化することができ、製造コストを削減することができる。
また、集合排気ポート２３は、一つのシリンダ２に対して二つの排気ポート２３ａが接続されるため、一つの排気ポート２３ａの断面積を小さくすることができ、シリンダ２から排出された時点での排気の流速を高めることができる。 Further, in the cylinder head structure described above, the collective exhaust port 23 is symmetrical with respect to a plane orthogonal to the cylinder row direction L of the partition wall 3B, so that the cylinder head structure can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. Can be reduced.
Further, since the two exhaust ports 23a are connected to one cylinder 2 in the collective exhaust port 23, the cross-sectional area of one exhaust port 23a can be reduced, and when the exhaust port 23a is discharged from the cylinder 2, The exhaust flow rate can be increased.

［３．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上記実施形態では、仕切壁３Ｂの先端部３ｅが、両端の二つのシリンダ２に接続される排気ポート２３ａの流路中心線をそれぞれ延長した交点Ｑと一致して設けられているが、先端部３ｅの位置は交点Ｑと一致していなくてもよく、交点Ｑよりも排気下流側に延設されていてもよい。
また、上記実施形態では、通路面積Ｓｄと通路面積Ｓｕとが同一になるように仕切壁３Ｂの先端部３ｅの位置が設定されているが、これらの通路面積Ｓｄ，Ｓｕは同一でなくもよい。 [3. Others]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
In the embodiment described above, the tip 3e of the partition wall 3B is provided so as to coincide with the intersection Q extending from the flow path center line of the exhaust port 23a connected to the two cylinders 2 at both ends. The position of 3e may not coincide with the intersection point Q, and may extend from the intersection point Q to the exhaust downstream side.
Moreover, in the said embodiment, although the position of the front-end | tip part 3e of the partition wall 3B is set so that the passage area Sd and the passage area Su may become the same, these passage areas Sd and Su may not be the same. .

また、ウォータジャケット３０の形状は一例であって、上記したものに限られない。例えば、アッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３が、内側ルートと外側ルートとを連通する連通部を四箇所以上有していてもよいし、あるいは二系統に分割されていなくてもよい。少なくとも、仕切壁３Ｂの先端部３ｅの上下にウォータジャケットが配置されていればよい。 Moreover, the shape of the water jacket 30 is an example, and is not limited to the above. For example, the upper water jacket 32 and the lower water jacket 33 may have four or more communication portions that connect the inner route and the outer route, or may not be divided into two systems. The water jacket should just be arrange | positioned at least up and down the front-end | tip part 3e of the partition wall 3B.

上記実施形態では、集合排気ポート２３が、仕切壁３Ｂのシリンダ列方向Ｌに直交する平面を中心に面対称に形成されているが、集合排気ポート２３の形状はこれに限られない。例えば、第一壁部３Ａの形状と第二壁部３Ｃの形状とが異なっていてもよいし、シリンダヘッド出口２４の位置が左右何れかにシフトしたような形状であってもよい。また、一つのシリンダ２に吸気バルブ孔１１及び排気バルブ孔２１が一つずつ設けられたエンジンであってもよいし、燃焼室の形状も上記したものに限られない。 In the above embodiment, the collective exhaust port 23 is formed symmetrically about a plane orthogonal to the cylinder row direction L of the partition wall 3B, but the shape of the collective exhaust port 23 is not limited to this. For example, the shape of the first wall 3A and the shape of the second wall 3C may be different, or the shape of the cylinder head outlet 24 may be shifted to the left or right. Further, the engine may be provided with one intake valve hole 11 and one exhaust valve hole 21 in one cylinder 2, and the shape of the combustion chamber is not limited to the above.

１シリンダヘッド
２シリンダ
３Ａ第一壁部（壁部）
３Ｂ仕切壁
３ｐ突出部（先端側の部位）
３Ｃ第二壁部（壁部）
２１排気バルブ孔
２３集合排気ポート
２３ａ排気ポート
２３ｂ排気集合部
２４シリンダヘッド出口
３０ウォータジャケット
３１メインウォータジャケット
３２アッパウォータジャケット
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ連通部
３３ロアウォータジャケット 1 Cylinder Head 2 Cylinder 3A First Wall (Wall)
3B Partition wall 3p Protrusion (part on the tip side)
3C second wall (wall)
21 Exhaust valve hole 23 Collective exhaust port 23a Exhaust port 23b Exhaust collection part 24 Cylinder head outlet 30 Water jacket 31 Main water jacket 32 Upper water jacket 32a, 32b, 32c Communication part 33 Lower water jacket

Claims

Two first exhaust ports connected to the two internal combustion chambers of the four cylinders arranged in series;
Two second exhaust ports connected to the two outer combustion chambers of the four cylinders;
An exhaust collecting portion for collecting the two first exhaust ports and the two second exhaust ports into one;
A water jacket for circulating cooling water in a series direction at a position where the exhaust assembly part is sandwiched vertically, and
A partition wall disposed between the two first exhaust ports and extending in an outlet direction of the exhaust assembly portion,
The partition wall is extended to an intersection that extends at least the flow path center line of the two second exhaust ports,
The water jacket is disposed at least above and below the tip of the partition wall, and cools the two inner exhaust routes and the two second exhaust ports above and below the exhaust collecting portion. The flow is divided into two systems with the outer route to each,
The water jacket has a plurality of communication portions that connect the inner route and the outer route,
The cylinder head , wherein the communication portions are respectively provided above and below a crotch portion that is a first junction point of the first exhaust port and the second exhaust port on one side and the other side. Construction.

The passage area in the position where the distance between the inner wall located on the outermost side of the two second exhaust ports and the tip of the partition wall is the shortest is that of the first exhaust port and the second exhaust port connected to the combustion chamber. The cylinder head structure according to claim 1, wherein the cylinder head structure is formed to have the same area as the passage area.

A first partition wall disposed on one side and isolating between the first exhaust port on the one side and the second exhaust port on the one side;
A second partition wall disposed on the other side and separating the first exhaust port on the other side and the second exhaust port on the other side, and
The said water jacket is arrange | positioned at the front end side rather than the plane which connected the vertexes of each edge part of at least said 1st partition and said 2nd partition among the said partition walls, It is characterized by the above-mentioned. Or the cylinder head structure of 2 .

The collective exhaust port having the two first exhaust ports, the two second exhaust ports, and the exhaust collecting portion is formed symmetrically about a plane perpendicular to the series direction of the partition walls. The cylinder head structure according to any one of claims 1 to 3 , wherein:

The cylinder head structure according to any one of claims 1 to 4 , wherein two exhaust ports are connected to one cylinder.