KR20090028817A - Internal combustion engine - Google Patents

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KR20090028817A
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cylinder
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KR1020097002466A
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히로끼 나가후찌
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

An in-line four-cylinder internal combustion engine wherein exhaust ports (8, 9) of a pair of cylinders positioned at the center are connected to a single merged exhaust port (11) and this merged exhaust port (11) is connected through a first exhaust pipe (19) to a catalytic converter (18). On the other hand, exhaust ports (7, 10) of pairs of cylinders positioned at the two ends are connected through a second exhaust pipe (21) to a catalytic converter (18). A length of the first exhaust pipe (19) from the merged exhaust port (11) to the catalytic converter (18) is made shorter than the length of the second exhaust pipe (21) from the exhaust ports (7, 10) to the catalytic converter (18).

Description

내연 기관 {INTERNAL COMBUSTION ENGINE}Internal combustion engine {INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연 기관에 관한 것이다.The present invention relates to an internal combustion engine.

직렬 4-실린더 내연 기관에 있어서, 중앙에 위치하는 한 쌍의 실린더가 실린더 헤드 내에서 단일의 합체 배기 포트로 합체되고 실린더 헤드의 측벽면 상에서 개방되는 배기 포트를 구비하고, 양단부에 위치한 실린더의 쌍이 독립 배기 포트로써 합체 배기 포트의 개구부의 양단부에서 실린더 헤드의 측벽면 상에서 개방된 배기 포트를 갖는 내연 기관이 알려져 있다.(일본 특허 출원 공개 2003-176722호 공보 참조)In a tandem four-cylinder internal combustion engine, a pair of cylinders located centrally is incorporated into a single coalescing exhaust port in the cylinder head and has an exhaust port open on the side wall surface of the cylinder head, the pair of cylinders located at both ends being Internal combustion engines are known which have exhaust ports open on the side wall surface of the cylinder head at both ends of the opening of the coalescing exhaust port as independent exhaust ports (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-176722).

이러한 내연 기관에서, 모든 실린더에 공통인 배기 매니폴드는 실린더 헤드의 측벽면에 부착된다.In such an internal combustion engine, an exhaust manifold common to all cylinders is attached to the side wall surface of the cylinder head.

본 발명의 목적은, 상술한 바와 같이 단일의 합체 배기 포트와 한 쌍의 독립 배기 포트를 갖는 내연 기관의 경우에, 이러한 배기관의 이중 시스템을 구성했을 때 한 쌍의 독립 배기 포트에 연결된 제2 배기관과 합체 배기 포트에 연결된 제1 배기관의 최적 배치 및 구조를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention, in the case of an internal combustion engine having a single coalescing exhaust port and a pair of independent exhaust ports as described above, a second exhaust pipe connected to a pair of independent exhaust ports when configuring a dual system of such exhaust pipes. It is to provide an optimum arrangement and structure of the first exhaust pipe connected to the coalescing exhaust port.

본 발명에 따르면, 중앙에 위치하는 한 쌍의 실린더의 배기 포트는 실린더 헤드 내에서 단일의 합체 배기 포트로 합체되어 실린더 헤드 측벽면 위로 개방되고, 양단부에 위치하는 한 쌍의 실린더의 배기 포트는 독립 배기 포트로써 상기 합체 배기 포트의 개구부의 양측에서 실린더 헤드 측벽면 위로 개방되고, 상기 합체 배기 포트의 개구부는 제1 배기관을 통해서 촉매 컨버터의 배기 유입부 또는 배기 터빈 과급기의 배기 유입부에 연결되고, 상기 한 쌍의 독립 배기 포트의 개구부는 중간에 합체되는 제2 배기관을 통해서 동일한 배기 유입부에 연결되고, 대응하는 상기 개구부로부터 상기 배기 유입부에 이르는 제1 배기관의 길이는 대응하는 상기 개구부로부터 상기 배기 유입부에 이르는 제2 배기관의 길이보다 짧게 형성되는, 직렬 4-실린더 내연 기관이 구비된다.According to the present invention, the exhaust port of a pair of cylinders located at the center is merged into a single coalescing exhaust port in the cylinder head and opened over the cylinder head side wall surface, and the exhaust ports of the pair of cylinders located at both ends are independent. An exhaust port, which opens on both sides of the cylinder head sidewall surface on both sides of the opening of the coalescing exhaust port, the opening of the coalescing exhaust port is connected to an exhaust inlet of the catalytic converter or an exhaust inlet of the exhaust turbine turbocharger via a first exhaust pipe, The openings of the pair of independent exhaust ports are connected to the same exhaust inlet via a second exhaust pipe incorporated in the middle, and the length of the first exhaust pipe from the corresponding opening to the exhaust inlet is equal to the opening from the corresponding opening. In-line four-cylinder internal combustion, formed shorter than the length of the second exhaust pipe to the exhaust inlet. It is provided.

본 발명에서, 합체 배기 포트의 출구부에 있어서의 배기 가스 온도는 독립 배기 포트의 출구부에 있어서의 배기 가스 온도보다 높다. 더 높은 온도의 배기 가스가 짧은 관 길이를 가진, 즉, 더 작은 온도 저하를 가진 제1 배기관을 통해 촉매 컨버터 또는 배기 터빈 과급기로 공급된다. 즉, 제1 배기관이 고온의 배기 가스를 촉매 컨버터 또는 배기 터빈 과급기로 공급할 수 있으므로, 촉매의 난기(warmup)를 촉진할 수 있거나, 또는 배기 터빈 과급기의 효율을 향상시킬 수 있다.In the present invention, the exhaust gas temperature at the outlet of the coalescing exhaust port is higher than the exhaust gas temperature at the outlet of the independent exhaust port. Higher temperature exhaust gases are fed to the catalytic converter or exhaust turbine supercharger through a first exhaust pipe with a shorter tube length, ie with a smaller temperature drop. That is, since the first exhaust pipe can supply the high temperature exhaust gas to the catalytic converter or the exhaust turbine supercharger, it is possible to promote the warm up of the catalyst or to improve the efficiency of the exhaust turbine supercharger.

도 1은 실린더 헤드의 평면 단면도이다.1 is a plan sectional view of a cylinder head.

도 2는 도 1의 II-II선을 따라 본 실린더 헤드의 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the cylinder head taken along the line II-II of FIG. 1.

도 3은 배기 포트의 윤곽 형상을 도시하는 사시도이다.3 is a perspective view showing the contour shape of the exhaust port.

도 4는 실린더 헤드 측벽면의 정면도이다.4 is a front view of the cylinder head side wall surface.

도 5는 내연 기관의 사시도이다.5 is a perspective view of an internal combustion engine.

도 6은 도 5에 도시되는 내연 기관의 측면도이다.FIG. 6 is a side view of the internal combustion engine shown in FIG. 5. FIG.

도 7은 내연 기관의 다른 실시예의 측면도이다.7 is a side view of another embodiment of an internal combustion engine.

도 1 및 도 2는 예를 들어, 알루미늄 합금에 의해 일체적으로 주조된 실린더 헤드(1)를 도시한다. 도 1에 있어서 파선으로 도시된 원은 1번 실린더(#1), 2번 실린더(#2), 3번 실린더(#3), 4번 실린더(#4)의 위치를 도시한다는 점을 주목하자. 따라서, 도 1에 도시되는 실린더 헤드(1)를 구비한 내연 기관은 직렬 4-실린더 내연 기관인 것을 알 수 있다. 도 1에 있어서, 2는 흡입 밸브에 의해 개폐되는 밸브 포트를 도시하고, 3은 배기 밸브에 의해 개폐되는 밸브 포트를 도시한다. 따라서, 각 실린더(#1, #2, #3 및 #4)는 한 쌍의 흡입 밸브와 한 쌍의 배기 밸브를 구비하는 것을 알 수 있다.1 and 2 show a cylinder head 1 integrally cast by, for example, an aluminum alloy. Note that the circle shown in broken lines in FIG. 1 shows the positions of cylinder 1 (# 1), cylinder 2 (# 2), cylinder 3 (# 3) and cylinder 4 (# 4). . Thus, it can be seen that the internal combustion engine with the cylinder head 1 shown in FIG. 1 is a series four-cylinder internal combustion engine. In Fig. 1, 2 shows a valve port opened and closed by an intake valve, and 3 shows a valve port opened and closed by an exhaust valve. Thus, it can be seen that each cylinder # 1, # 2, # 3 and # 4 has a pair of intake valves and a pair of exhaust valves.

실린더 헤드(1)에는 실제로 복잡한 경로에 따라 연장하는 냉각수 통로, 밸브 트레인의 지지부, 스파크 플러그의 삽입부 및 연료 분사기의 삽입부 등이 형성되어 있지만, 도 1 및 도 2에서는 이것들에 대해서 생략된다.The cylinder head 1 is actually provided with a cooling water passage extending along a complicated path, a support portion of a valve train, an insertion portion of a spark plug, an insertion portion of a fuel injector, etc., but these are omitted in FIG. 1 and FIG. 2.

실린더 헤드(1)에는 실린더(#1, #2, #3 및 #4)의 실린더 축선을 포함하는 평면의 양측에 거의 평행한 측벽면(4, 5)을 구비한다. 실린더 헤드(1)에 형성된 실린더(#1, #2, #3 및 #4)의 흡기 포트(6)는 측벽면(4) 위로 개방된다.The cylinder head 1 has side wall surfaces 4 and 5 which are substantially parallel to both sides of the plane including the cylinder axis of the cylinders # 1, # 2, # 3 and # 4. The intake port 6 of the cylinders # 1, # 2, # 3 and # 4 formed in the cylinder head 1 is opened above the side wall surface 4.

또한, 실린더 헤드(1)에는 1번 실린더(#1)의 배기 포트(7), 2번 실린더(#2)의 배기 포트(8), 3번 실린더(#3)의 배기 포트(9) 및 4번 실린더(#4)의 배기 포트(10)가 형성되어 있다. 도 3은 이러한 배기 포트의 윤곽 형상의 사시도를 도시한다. 도 1로부터 설명되는 바와 같이, 배기 포트(7,8,9,10)의 쌍은 밸브 포트(3)의 대응하는 쌍 부근에서 분리되어 있지만, 밸브 포트(3)로부터 조금 벗어나면 단일 배기 포트가 된다.In addition, the cylinder head 1 has an exhaust port 7 of the first cylinder # 1, an exhaust port 8 of the second cylinder # 2, an exhaust port 9 of the third cylinder # 3, and The exhaust port 10 of the 4th cylinder # 4 is formed. 3 shows a perspective view of the contour shape of such an exhaust port. As illustrated from FIG. 1, the pair of exhaust ports 7, 8, 9, 10 are separated near the corresponding pair of valve ports 3, but a little out of the valve port 3 results in a single exhaust port. do.

이제, 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 중앙에 위치하는 한 쌍의 실린더의 배기 포트, 즉, 2번 실린더(#2)의 배기 포트(8)와 3번 실린더(#3)의 배기 포트(9)는 실린더 헤드(1)내로 합체되어 단일의 합체 배기 포트(11)를 형성한다. 이 합체 배기 포트(11)는 실린더 헤드(1)의 측벽면(5)까지 연장된다. 도 1에서, 2번 실린더(#2)와 3번 실린더(#3)의 사이의 중앙을 실린더 축선 방향으로 연장하고 실린더(#1, #2, #3 및 #4)의 실린더 축선을 포함하는 평면에 직교하는 평면을 "대칭 평면(K-K)"이라고 칭하면, 2번 실린더(#2)의 배기 포트(8)와 3번 실린더(#3)의 배기 포트(9)는 대칭 평면(K-K)에 대하여 대칭적으로 배치된다. 합체 배기 포트(11)는 대칭 평면(K-Ｋ)을 따라서 실린더 헤드(1)의 측벽면(5)까지 연장된다.As can be seen from FIG. 1, the exhaust port of the pair of cylinders located in the center, that is, the exhaust port 8 of the cylinder # 2 and the exhaust port of the cylinder # 3 ( 9 is incorporated into the cylinder head 1 to form a single coalescing exhaust port 11. This coalescing exhaust port 11 extends to the side wall surface 5 of the cylinder head 1. 1, the center between cylinder # 2 and cylinder # 3 extends in the cylinder axis direction and includes the cylinder axis of cylinders # 1, # 2, # 3 and # 4. When the plane orthogonal to the plane is referred to as the "symmetry plane KK", the exhaust port 8 of the 2nd cylinder # 2 and the exhaust port 9 of the 3rd cylinder # 3 are the symmetry planes KK. Arranged symmetrically with respect to. The coalescing exhaust port 11 extends along the plane of symmetry K- 까지 to the side wall surface 5 of the cylinder head 1.

한편, 양단부에 위치하는 한 쌍의 실린더의 배기 포트, 즉 1번 실린더(#1)의 배기 포트(7)와 4번 실린더(#4)의 배기 포트(10)도 대칭 평면(K-K)에 대하여 대칭적으로 배치된다. 이 경우, 1번 실린더(#1)의 배기 포트(7)는 1번 실린더(#1)로부터 합체 배기 포트(11)를 향해 연장된 후, 합체 배기 포트(11)의 측면에 있어서 합체 배기 포트(11)로부터 얇은 벽(12)만큼 분리되어 합체 배기 포트(11)를 따르면서 실린더 헤드(1)의 측벽면(5)까지 연장되지만, 4번 실린더(#4)의 배기 포트(10)는 4번 실린더(#4)로부터 합체 배기 포트(11)를 향해 연장된 후, 합체 배기 포트(11)의 측면에 있어서 합체 배기 포트(11)로부터 얇은 벽(13)만큼 분리되어 합체 배기 포트(11)를 따르면서 실린더 헤드(1)의 측벽면(5)까지 연장된다.On the other hand, the exhaust port of the pair of cylinders located at both ends, that is, the exhaust port 7 of the cylinder # 1 and the exhaust port 10 of the cylinder # 4, also has a symmetry plane KK. It is arranged symmetrically. In this case, the exhaust port 7 of the first cylinder # 1 extends from the first cylinder # 1 toward the coalescence exhaust port 11, and then the coalescence exhaust port is provided on the side of the coalescence exhaust port 11. Separate from (11) by a thin wall (12) and extend along the coalescing exhaust port (11) to the side wall surface (5) of the cylinder head (1), but the exhaust port (10) of cylinder # 4 is 4 After extending from the cylinder # 4 toward the coalescing exhaust port 11, on the side of the coalescing exhaust port 11, the coalescing exhaust port 11 is separated from the coalescing exhaust port 11 by a thin wall 13. And extends to the side wall surface 5 of the cylinder head 1.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 합체 배기 포트(11)는 14에서 실린더 헤드(1)의 측벽면(5) 위로 개방되지만, 한 쌍의 독립 배기 포트, 즉 1번 실린더(#1)의 배기 포트(7)와 4번 실린더(#4)의 배기 포트(10)는 15 및 16에 의해 도시된 바와 같이 합체 배기 포트(11)의 개구부(14)의 양측에 있어서 실린더 헤드(1)의 측벽면(5)에서 개방된다. 또한, 도 3 및 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 합체 배기 포트(11)의 개구부(14)의 개구 면적은 한 쌍의 독립 배기 포트(7, 10)의 개구부(15, 16)보다 크다는 것을 주목하자.As shown in FIGS. 1 to 4, the coalescing exhaust port 11 opens over the side wall surface 5 of the cylinder head 1 at 14, but has a pair of independent exhaust ports, namely cylinder # 1. The exhaust port 7 of and the exhaust port 10 of cylinder 4 (# 4) are the cylinder head 1 on both sides of the opening 14 of the coalescing exhaust port 11 as shown by 15 and 16. Open at the side wall surface 5 of the. 3 and 4, the opening area of the opening 14 of the coalescing exhaust port 11 is larger than the openings 15 and 16 of the pair of independent exhaust ports 7 and 10. Pay attention.

도 5는 내연 기관의 일부를 도시하고, 도 6은 도 5에 도시되는 내연 기관의 측면도를 도시한다. 또한, 도 5 및 도 6에서, 17은 실린더 블럭을 도시하고, 18은 촉매 컨버터를 도시한다. 도 4, 도 5 및 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면 합체 배기 포트(11)의 개구부(14)는 제1 배기관(19)을 통해서 촉매 컨버터(18)의 배기 유입부(20)에 연결되고, 한 쌍의 독립 배기 포트(7, 10)의 개구부(15, 16)는 중간에 합체되는 제2 배기관(21)을 통해서 촉매 컨버터(18)의 배기 유입부(20)에 연결된다. 이 경우, 대응하는 개구부(14)로부터 배기 유입부(20)까지의 제1 배기관(19)의 관 길이는 대응하는 개구부(15, 16)로부터 배기 유입부(20)까지의 제2 배기관(21)의 관 길이보다 짧게 형성된다.FIG. 5 shows a part of the internal combustion engine, and FIG. 6 shows a side view of the internal combustion engine shown in FIG. 5. 5 and 6, 17 shows a cylinder block and 18 shows a catalytic converter. As can be seen from FIGS. 4, 5 and 6, according to the invention, the opening 14 of the coalescing exhaust port 11 passes through the exhaust inlet 20 of the catalytic converter 18 through the first exhaust pipe 19. Openings 15, 16 of the pair of independent exhaust ports 7, 10 are connected to the exhaust inlet 20 of the catalytic converter 18 via a second exhaust pipe 21 incorporated in the middle. do. In this case, the tube length of the first exhaust pipe 19 from the corresponding opening 14 to the exhaust inlet 20 is equal to the second exhaust pipe 21 from the corresponding opening 15, 16 to the exhaust inlet 20. Shorter than the tube length.

좀더 구체적으로 설명하면, 제1 배기관(19)과 제2 배기관(21)은 대응하는 개구부(14, 15, 16)로부터 배기 유입부(20)까지의 거리의 중간에 하향으로 굴곡진다. 제2 배기관(21)은 제2 배기관(21)의 분기가 제1 배기관(19)의 외측에서 합체된 후, 제1 배기관(19)의 외측을 따라 연장한다. 또한, 촉매 컨버터(18)는 한 쌍의 배기 유입구(22, 23)를 구비한다. 제1 배기관(19)과 제2 배기관(21)은 대응하는 배기 유입구(22, 23)에 연결된다.More specifically, the first exhaust pipe 19 and the second exhaust pipe 21 are bent downward in the middle of the distance from the corresponding openings 14, 15, 16 to the exhaust inlet 20. The second exhaust pipe 21 extends along the outside of the first exhaust pipe 19 after the branch of the second exhaust pipe 21 is coalesced on the outside of the first exhaust pipe 19. The catalytic converter 18 also has a pair of exhaust inlets 22, 23. The first exhaust pipe 19 and the second exhaust pipe 21 are connected to corresponding exhaust inlets 22, 23.

그러나, 본 발명에 따른 실시예에서, 실린더에 있어서의 폭발 순서는 #1→＃3→＃4→＃2 또는 #1→＃2→＃4→＃3으로 형성된다. 양쪽의 경우에, 폭발 순서에서 하나 걸러서 위치되는 한 쌍의 실린더는, 중앙에 위치하는 2번 실린더(#2)와 3번 실린더(#3)의 실린더 쌍, 및 양단부에 위치하는 1번 실린더(#1)와 4번 실린더(#4)의 쌍이 된다. 이 경우, 만약 모든 배기 포트가 실린더 헤드(1) 내로 합체되거나, 또는 모든 배기 포트가 실린더 헤드(1)의 측벽면(5)에 따라 매니폴드 챔버가 연장하는 배기 매니폴드 내로 개방되면, 임의의 실린더의 배기 행정 때에 배기 포트 내에 발생한 정압은 다음에 폭발이 행하여진 실린더의 배기 포트 내에서 배기 행정 시기에 작용하고, 그 결과 연소실로부터의 연소 가스의 배출 작용이 방해받는 문제를 발생시킨다.However, in the embodiment according to the present invention, the explosion order in the cylinder is formed by # 1 → # 3 → # 4 → # 2 or # 1 → # 2 → # 4 → # 3. In both cases, a pair of cylinders located every other in the explosion sequence includes a cylinder pair of cylinders # 2 and # 3 located centrally, and cylinder # 1 located at both ends. It is a pair of # 1) and cylinder # 4. In this case, if all the exhaust ports are incorporated into the cylinder head 1, or if all the exhaust ports are opened into the exhaust manifold where the manifold chamber extends along the side wall surface 5 of the cylinder head 1, any The static pressure generated in the exhaust port during the exhaust stroke of the cylinder acts at the exhaust stroke time in the exhaust port of the cylinder where the explosion was subsequently caused, resulting in a problem that the exhaust action of the combustion gas from the combustion chamber is disturbed.

이에 대해, 본 발명의 실시예에 도시된 바와 같이, 만약 폭발 순서에서 하나 걸러의 위치에 있는 실린더만의 배기 포트를 합체하면, 즉, 2번 실린더(#2)의 배기 포트(8)와 3번 실린더(#3)의 배기 포트(9)를 합체하고, 1번 실린더(#1)의 배기 포트(7)와 4번 실린더(#4)의 배기 포트(10)를 합체하고, 합체한 배기 통로, 즉, 제1 배기관(19) 내의 배기 통로와 제2 배기관(21) 내의 배기 통로를 촉매 컨버터(18)의 배기 유입부(20)까지 분리해 두면, 다른 실린더의 배기 포트 내에서 발생한 정압은 배기 행정 시기에 배기 작용이 수행되는 배기 포트에 작용하지 않고, 따라서, 연소실로부터 연소 가스가 양호하게 배기되지 않는다. 즉, 배기 간섭이 방지될 수 있어서, 높은 충전 효율을 확보할 수 있다.On the other hand, as shown in the embodiment of the present invention, if the exhaust ports of only the cylinders in every other position in the explosion sequence are coalesced, that is, the exhaust ports 8 and 3 of the cylinder # 2, 3 and 3 are combined. The exhaust port 9 of the cylinder # 3 is coalesced, the exhaust port 7 of the cylinder # 1 and the exhaust port 10 of the cylinder # 4 are coalesced, and the combined exhaust When the passage, that is, the exhaust passage in the first exhaust pipe 19 and the exhaust passage in the second exhaust pipe 21 are separated to the exhaust inlet 20 of the catalytic converter 18, the positive pressure generated in the exhaust port of the other cylinder Does not act on the exhaust port where the exhaust action is performed at the exhaust stroke time, and therefore the combustion gas is not well exhausted from the combustion chamber. That is, exhaust interference can be prevented, and high charging efficiency can be ensured.

이제, 여기에서, 합체 배기 포트(11) 내의 배기 가스류와 독립 배기 포트(7, 10) 내의 배기 가스류를 비교하면, 합체 배기 포트(11)의 출구부로는 각 사이클 중에 2회 배기 가스가 유동하는 반면, 독립 배기 포트(7, 10)의 출구부로는 각 사이클 중에 1회만 배기 가스가 유동한다. 따라서, 합체 배기 포트(11)의 출구부의 벽 온도는 독립 배기 포트(7, 10)의 출구부의 벽 온도보다도 상당히 높아진다. 또한, 배기 포트(7, 10)의 통로의 길이가 길어서, 배기 포트(7, 10) 내측으로 배출된 배기 가스는 실린더 헤드(1) 내에서 상당히 냉각된다. 반면, 합체 배기 포트(11)의 통로의 길이가 짧아서, 합체 배기 포트(11) 내측으로 배출된 배기 가스는 실린더 헤드(1) 내에서 그다지 냉각되지 않는다. 따라서, 합체 배기 포트(11)의 개구부(14)로부터 유출되는 배기 가스의 온도는 독립 배기 포트(7, 10)의 개구부(15, 16)로부터 유출되는 배기 가스의 온도보다 상당히 높아진다.Now, here, when comparing the exhaust gas flows in the coalescing exhaust port 11 and the exhaust gas flows in the independent exhaust ports 7 and 10, the exhaust portion of the coalescing exhaust port 11 is discharged twice in each cycle. On the other hand, the exhaust gas flows to the outlet of the independent exhaust ports 7 and 10 only once in each cycle. Therefore, the wall temperature of the outlet part of the coalescing exhaust port 11 becomes considerably higher than the wall temperature of the outlet part of the independent exhaust ports 7 and 10. In addition, the length of the passages of the exhaust ports 7 and 10 is long, so that the exhaust gas discharged into the exhaust ports 7 and 10 is significantly cooled in the cylinder head 1. On the other hand, the length of the passage of the coalescing exhaust port 11 is short, so that the exhaust gas discharged into the coalescing exhaust port 11 is not so cooled in the cylinder head 1. Thus, the temperature of the exhaust gas flowing out of the opening 14 of the coalescing exhaust port 11 becomes significantly higher than the temperature of the exhaust gas flowing out of the openings 15 and 16 of the independent exhaust ports 7 and 10.

한편, 전술한 바와 같이, 제1 배기관(19)의 길이는 제2 배기관(21)의 길이 보다 짧고, 따라서 배기관(19, 21) 내측으로 배기 가스가 유동할 때에, 제1 배기관(19)내의 배기 가스 온도의 저하량은 제2 배기관(21)의 배기 가스 온도의 저하량보다 적다. 이런 방식으로, 고온의 배기 가스가 합체 배기 포트(11)로부터 제1 배 기관(19)으로 배기된다. 이 때, 제1 배기관(19)의 배기 가스 온도의 저하량은 적기 때문에 제1 배기관(19)으로부터 촉매 컨버터(18)로 유동하는 배기 가스 온도는 상당히 고온이 된다. 따라서, 촉매 컨버터(18) 내의 촉매를 신속하게 가열할 수 있다.On the other hand, as described above, the length of the first exhaust pipe 19 is shorter than the length of the second exhaust pipe 21, and thus, when the exhaust gas flows into the exhaust pipes 19 and 21, the first exhaust pipe 19 is not present. The amount of decrease in the exhaust gas temperature is smaller than the amount of decrease in the exhaust gas temperature of the second exhaust pipe 21. In this way, the hot exhaust gas is exhausted from the coalescing exhaust port 11 to the first exhaust pipe 19. At this time, since the amount of decrease in the exhaust gas temperature of the first exhaust pipe 19 is small, the exhaust gas temperature flowing from the first exhaust pipe 19 to the catalytic converter 18 becomes quite high. Therefore, the catalyst in the catalytic converter 18 can be heated quickly.

한편, 합체 배기 포트(11)의 개구부(14)로부터 유출되는 배기 가스량은 각각의 독립 배기 포트(7, 10)의 개구부(15, 16)로부터 유출되는 배기 가스량의 2배가 되므로, 합체 배기 포트(11)의 개구부(15)의 개구 면적은 각각의 독립 배기 포트(7, 10)의 개구부(15, 16)의 개구 면적보다 크게 형성된다. 따라서, 제1 배기관(19)의 유로 면적도 제2 배기관(21)의 두 개의 분기부(21a) 각각의 유로 면적보다 크게 형성된다. 도 5로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예에서는, 제1 배기관(19)의 온도를 가능한 고온으로 유지하고 제1 배기관(19) 내를 유동하는 배기 가스의 온도를 가능한 저하되지 않도록 하기 위해서, 제1 배기관(19)은 그 외측에서 제2 배기관(21)에 의해 포위된다.On the other hand, since the amount of the exhaust gas flowing out from the opening 14 of the coalescing exhaust port 11 is twice the amount of the exhaust gas flowing out from the openings 15 and 16 of each of the independent exhaust ports 7 and 10, the combined exhaust port ( The opening area of the opening 15 of 11 is formed larger than the opening area of the openings 15 and 16 of each of the independent exhaust ports 7 and 10. Therefore, the flow path area of the first exhaust pipe 19 is also formed larger than the flow path area of each of the two branch portions 21a of the second exhaust pipe 21. As can be appreciated from FIG. 5, in the embodiment according to the invention, the temperature of the exhaust gas flowing in the first exhaust pipe 19 is not reduced as much as possible while keeping the temperature of the first exhaust pipe 19 at the highest possible temperature. In order to prevent this, the first exhaust pipe 19 is surrounded by the second exhaust pipe 21 on the outside thereof.

도 7은 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서는, 제1 배기관(19)과 제2 배기관(21)이 배기 터빈 과급기(24)의 배기 유입부(25)에 연결된다. 이 경우, 제1 배기관(19)과 제2 배기관(21)은 대응하는 개구부(14, 15, 16)로부터 배기 유입부( 25)를 향해 상방향으로 굴곡지고, 제2 배기관(21)은 제2 배기관(21)의 분기가 제1 배기관(19)의 외측에서 합체한 후, 제1 배기관(19)의 외측을 따라 연장된다.7 shows another embodiment. In this embodiment, the first exhaust pipe 19 and the second exhaust pipe 21 are connected to the exhaust inlet 25 of the exhaust turbine supercharger 24. In this case, the first exhaust pipe 19 and the second exhaust pipe 21 are bent upward from the corresponding openings 14, 15, and 16 toward the exhaust inlet 25, and the second exhaust pipe 21 is closed. The branch of the two exhaust pipes 21 merges on the outside of the first exhaust pipe 19 and then extends along the outside of the first exhaust pipe 19.

이 실시예에서도, 대응하는 개구부(14)로부터 배기 유입부(25)에 이르는 제1 배기관(19)의 길이는 대응하는 개구부(15, 16)로부터 배기 유입부(25)에 이르는 제 2 배기관(21)의 길이보다 짧게 형성된다. 또한, 배기 터빈 과급기(24)는 한 쌍의 배기 유입구(26, 27)를 구비한 트윈 엔트리형 터빈 과급기로 이루어진다. 제1 배기관(19)과 제2 배기관(21)은 각각 대응하는 배기 유입구(26, 27)에 연결된다.Also in this embodiment, the length of the first exhaust pipe 19 from the corresponding opening 14 to the exhaust inlet 25 is equal to the second exhaust pipe from the corresponding opening 15, 16 to the exhaust inlet 25 ( It is formed shorter than the length of 21). The exhaust turbine supercharger 24 also consists of a twin entry type turbocharger with a pair of exhaust inlets 26, 27. The first exhaust pipe 19 and the second exhaust pipe 21 are respectively connected to corresponding exhaust inlets 26 and 27.

이 실시예에서도, 고온, 즉, 고압의 배기 가스가 제1 배기관(19)으로부터 배기 터빈 과급기(24)에 공급되므로, 배기 터빈 과급기(24)의 속도를 높일 수 있고, 따라서 배기 터빈 과급기(24)의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 5 및 도 6에 있어서, 촉매 컨버터(18) 대신에 배기 터빈 과급기(24)를 부착할 수 있다. 이 경우, 배기 터빈 과급기(24)의 배기 유출부에 촉매 컨버터(18)가 연결될 수도 있다. 또한, 유사하게, 도 7에서, 배기 터빈 과급기(24) 대신에 촉매 컨버터(18)가 설치될 수 있다.Also in this embodiment, since the high-temperature, that is, high-pressure exhaust gas is supplied from the first exhaust pipe 19 to the exhaust turbine supercharger 24, the speed of the exhaust turbine supercharger 24 can be increased, and thus the exhaust turbine supercharger 24 ) Can improve the efficiency. 5 and 6, the exhaust turbine supercharger 24 can be attached instead of the catalytic converter 18. In this case, the catalytic converter 18 may be connected to the exhaust outlet of the exhaust turbine supercharger 24. Similarly, in FIG. 7, a catalytic converter 18 may be installed instead of the exhaust turbine supercharger 24.

Claims (5)

중앙에 위치하는 한 쌍의 실린더의 배기 포트는 실린더 헤드 내에서 단일의 합체 배기 포트로 합체되어 실린더 헤드 측벽면 상으로 개방되고, 양단부에 위치하는 한 쌍의 실린더의 배기 포트는 독립 배기 포트로써 상기 합체 배기 포트 개구부의 양측에서 실린더 헤드 측벽면 상으로 개방되고, 상기 합체 배기 포트의 개구부는 제1 배기관을 통해서 촉매 컨버터의 배기 유입부 또는 배기 터빈 과급기의 배기 유입부에 연결되고 상기 한 쌍의 독립 배기 포트의 개구부는 중간에 합체되는 제2 배기관을 통해서 동일한 배기 유입부에 연결되고, 대응하는 상기 개구부로부터 상기 배기 유입부에 이르는 제1 배기관의 길이는 대응하는 상기 개구부로부터 상기 배기 유입부에 이르는 제2 배기관의 길이보다 짧게 형성되는, 직렬 4-실린더 내연 기관.The exhaust port of the pair of cylinders located at the center is merged into a single coalescing exhaust port in the cylinder head and opened onto the cylinder head sidewall surface, and the exhaust ports of the pair of cylinders located at both ends are independent exhaust ports. Opening on the cylinder head side wall surface on both sides of the coalescing exhaust port opening, the opening of the coalescing exhaust port being connected to the exhaust inlet of the catalytic converter or the exhaust inlet of the exhaust turbine supercharger via a first exhaust pipe and The opening of the exhaust port is connected to the same exhaust inlet through a second exhaust pipe incorporated in the middle, and the length of the first exhaust pipe from the corresponding opening to the exhaust inlet extends from the corresponding opening to the exhaust inlet. A tandem four-cylinder internal combustion engine formed shorter than the length of the second exhaust pipe. 제1항에 있어서, 상기 촉매 컨버터는 한 쌍의 배기 유입구를 구비하고, 상기 제1 배기관과 제2 배기관은 대응하는 배기 유입구에 연결되는, 직렬 4-실린더 내연 기관.The in-line four-cylinder internal combustion engine of claim 1, wherein the catalytic converter has a pair of exhaust inlets, and the first and second exhaust pipes are connected to corresponding exhaust inlets. 제1항에 있어서, 상기 배기 터빈 과급기는 한 쌍의 배기 유입구를 구비하고, 상기 제1 배기관과 제2 배기관은 대응하는 배기 유입구에 연결되는, 직렬 4-실린더 내연 기관.The in-line four-cylinder internal combustion engine of claim 1, wherein the exhaust turbine supercharger has a pair of exhaust inlets, and the first and second exhaust pipes are connected to corresponding exhaust inlets. 제1항에 있어서, 상기 제1 배기관과 제2 배기관은 상기 대응하는 개구부로부터 상기 배기 유입부를 향하는 거리의 중간에 하방향 또는 상방향의 동일한 방향을 향해서 굴곡되고, 상기 제2 배기관은 제2 배기관의 분기부가 제1 배기관의 외측에서 합체된 후 제1 배기관의 외측을 따라 연장되는, 직렬 4-실린더 내연 기관.The exhaust pipe of claim 1, wherein the first exhaust pipe and the second exhaust pipe are bent toward the same direction in the downward direction or in the upper direction in the middle of the distance from the corresponding opening toward the exhaust inlet. A tandem four-cylinder internal combustion engine, wherein the branch of extends along the outside of the first exhaust pipe after being coalesced outside the first exhaust pipe. 제1항에 있어서, 상기 합체 배기 포트의 개구부의 개구 면적은 각각의 독립 배기 포트의 개구부의 개구 면적보다 큰, 직렬 4-실린더 내연 기관.2. The tandem four-cylinder internal combustion engine according to claim 1, wherein the opening area of the opening of the coalescing exhaust port is larger than the opening area of the opening of each independent exhaust port.
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