WO2016001989A1 - 内燃機関 - Google Patents
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- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
Definitions
- the present invention relates to an internal combustion engine having an exhaust manifold.
- Patent Document 1 discloses an external reinforcing rib extending in a direction perpendicular to the outer wall of the cylinder portion from the exhaust port mounting portion at a portion corresponding to the lower portion of the exhaust port outside the outer wall of the cylinder portion where the cylinder is formed. The provided arrangement is disclosed.
- An internal combustion engine of the present invention includes an exhaust manifold that is located on one side of a cylinder head and has a cylindrical downstream end that opens toward one side of the cylinder head. It has an outer wall connected to the outer periphery along the circumferential direction and supporting the downstream end to the cylinder head.
- the outer wall can follow the expansion and contraction of the exhaust port and the like formed in the cylinder head due to heat, and the outer wall can have resistance to the expansion and contraction of the exhaust system such as the exhaust port. it can. Further, the rigidity of the downstream end portion of the exhaust manifold can be increased by the outer wall, and the downstream end portion can be firmly supported by the internal combustion engine.
- FIG. 1 is a perspective view of an internal combustion engine according to the present invention.
- 1 is a plan view of an internal combustion engine according to the present invention.
- 1 is a front view of an internal combustion engine according to the present invention.
- FIG. 4 is a sectional view taken along line AA in FIG. 3.
- Explanatory drawing which showed typically the behavior at the time of the thermal deformation of an exhaust port part. It is explanatory drawing which showed typically the outer shape of the 1st outer wall in another Example, (a) is substantially isosceles trapezoid shape, (b) is an upper side curved shape, (c) is an upper side and a lower side. An example of a curved shape is shown.
- FIG. 1 to 4 are explanatory views showing an internal combustion engine 1 to which the present invention is applied.
- FIG. 1 is a perspective view
- FIG. 2 is a plan view
- FIG. 3 is a front view
- FIG. It is sectional drawing along the A line.
- the internal combustion engine 1 in the present embodiment is obtained by integrally casting each part using a metal material such as an aluminum alloy, and includes a cylinder block 2 in which three cylinders (not shown) are arranged in series, and each cylinder.
- a cylinder head 3 that forms a combustion chamber (not shown) covering the upper end of the cylinder, an exhaust manifold 4 that is located on one side of the cylinder head 3 and collects exhaust from each cylinder, and an outer wall 5 that covers the exhaust manifold 4 It is roughly composed of
- a water jacket 6 that is continuous in the cylinder row direction and straddles the cylinder head 3 and the cylinder block 2 is formed by a core.
- the water jacket 6 through which the cooling water flows is divided into a first water jacket portion 7 on the cylinder head side and a second water jacket portion 8 on the cylinder block side by a flat partition wall 9 continuous in the cylinder row direction. ing.
- the partition wall 9 is located at the other end side in the cylinder row direction (left side in FIG. 4) and at one side surface side of the cylinder head 3.
- a through hole 10 communicating with the water jacket portion 8 is provided.
- the water jacket 6 has a coolant introduction port 11 on one end side in the cylinder row direction of the first water jacket portion 7 and on the other side surface side of the cylinder head 3.
- a cooling water discharge port (not shown) is adjacent to the cooling water introduction port 11.
- the cooling water discharge port is provided in the second water jacket portion 8.
- the cylinder head 3 has an exhaust port 15 and an intake port 16.
- 17 in FIG. 4 is a spark plug attaching part to which a spark plug (not shown) is attached.
- Each cylinder has one exhaust port 15 and one intake port 16 connected to the tip side. That is, each cylinder includes one intake valve (not shown) and one exhaust valve (not shown).
- the intake valve and exhaust valve of each cylinder are driven by one camshaft (not shown).
- the camshaft is disposed along the cylinder row direction in the approximate center of the upper part of the cylinder head 3 of the internal combustion engine 1.
- the exhaust manifold 4 communicates with the exhaust port 15 of each cylinder and is located on one side of the cylinder head 3 and opens toward the one side of the cylinder head 3. 21.
- An exhaust pipe (not shown) is connected to the end surface 21 a of the downstream end 21. Further, the downstream end portion 21 of the exhaust manifold 4 is located substantially at the center of the cylinder head 3 in the cylinder row direction.
- the outer wall 5 is connected to the outer periphery of the downstream end 21 of the exhaust manifold 4 along the circumferential direction.
- the outer wall 5 includes a first outer wall 24 and a second outer wall 25 that cover one side surface of the cylinder head 3, a third outer wall 26 that covers the upper side of the exhaust manifold 4, a fourth outer wall 27 that covers the lower side of the exhaust manifold 4, have. That is, the exhaust manifold 4 is entirely covered with the outer wall 5 on the upstream side of the connection position with the outer wall 5.
- the first outer wall 24 is positioned on one end side in the cylinder row direction of the downstream end 21 of the exhaust manifold 4, and the other end in the cylinder row direction is the outer periphery on the one end side in the cylinder row direction (right side in FIG. 3) of the downstream end 21. And one end in the cylinder row direction is connected to the vicinity of one end in the cylinder row direction on one side surface of the cylinder head 3.
- the first outer wall 24 is connected to the downstream end portion 21 of the exhaust manifold 4 and the connecting portion to one side of the cylinder head 3 by a straight wall. Further, the entire cylinder head 3 has a curved shape so as to protrude toward the outside of one side surface.
- the first outer wall 24 has a substantially curved shape with its lower side convex toward the upper side (upper side in FIG. 3) in front view, and the lower side is one end in the cylinder row direction. The side is inclined so as to be located on the upper side (upper side in FIG. 3).
- the first outer wall 24 has a curved lower side, and is formed so as to become thinner toward one end connected to the cylinder head 3.
- the first outer wall 24 has a length along the vertical direction (cylinder axis direction which is the vertical direction in FIG. 3) as the distance from the downstream end 21 of the exhaust manifold 4 increases along the cylinder row direction. It is formed to be shorter. Therefore, regardless of the distance from the downstream end 21 of the exhaust manifold 4, the length of the first outer wall 24 along the vertical direction (the cylinder axis direction which is the vertical direction in FIG. 3) is set to be constant. , Weight increase can be suppressed.
- the second outer wall 25 is located on the other end side in the cylinder row direction of the downstream end portion 21 of the exhaust manifold 4, and one end in the cylinder row direction is the other end side in the cylinder row direction of the downstream end portion 21 (left side in FIG. 3).
- the other end in the cylinder row direction is connected to the outer periphery along the circumferential direction, and is connected to the vicinity of the other end in the cylinder row direction on one side of the cylinder head 3.
- the second outer wall 25 is connected to the downstream end portion 21 of the exhaust manifold 4 and the connecting portion to one side of the cylinder head 3 by a straight wall. Further, the entire cylinder head 3 has a curved shape so as to protrude toward the outside of one side surface.
- the second outer wall 25 has a substantially curved shape in which the lower side is convex toward the upper side (the upper side in FIG. 3) in front view, and the lower side is the other in the cylinder row direction. It is formed to be inclined so as to be located on the upper side (the upper side in FIG. 3) toward the end side.
- the second outer wall 25 has a curved lower side, and is formed so as to become thinner toward the other end connected to the cylinder head 3.
- the second outer wall 25 has a length along the vertical direction (cylinder axis direction which is the vertical direction in FIG. 3) as the distance from the downstream end 21 of the exhaust manifold 4 increases along the cylinder row direction. It is formed to be shorter. Therefore, compared with the case where the length along the vertical direction of the second outer wall 25 (the cylinder axis direction which is the vertical direction in FIG. 3) is set constant regardless of the distance from the downstream end 21 of the exhaust manifold 4. , Weight increase can be suppressed.
- the third outer wall 26 is formed in a flat plate shape, and its tip is connected to the outer periphery on the upper side (upper side in FIG. 3) of the downstream end 21 of the exhaust manifold 4 along the circumferential direction.
- the upper side of the outer wall 24 and the upper side of the second outer wall 25 are connected.
- the third outer wall 26 is substantially orthogonal to one side surface of the cylinder head 3.
- the weight increases as the area covering the exhaust manifold 4 increases, but on the downstream side of the exhaust manifold 4.
- the support rigidity of the end portion 21 can be relatively improved.
- the fourth outer wall 27 is formed in a flat plate shape, and the tip is connected to the outer periphery of the lower end (the lower side in FIG. 3) of the downstream end 21 of the exhaust manifold 4 along the circumferential direction.
- the lower side of the first outer wall 24 and the lower side of the second outer wall 25 are connected.
- the fourth outer wall 27 is substantially orthogonal to one side surface of the cylinder head 3.
- an oil passage 28 that guides oil in the cylinder head 3 to the cylinder block side is formed by a core.
- the oil passage 28 is located outside the cylinder head 3, and lubricates the camshaft and the like to return oil flowing into the cylinder head 3 to an oil pan (not shown).
- the oil passage 28 has a first bottom wall 29 and a second bottom wall 30 along the cylinder row direction on both sides of the downstream end portion 21 of the exhaust manifold 4.
- the first bottom wall 29 and the second bottom wall 30 are constituted by the distal end side of the fourth outer wall 27, and are inclined so that the downstream end 21 side of the exhaust manifold 4 is relatively located on the cylinder block side (lower side). is doing.
- communication holes 32 and 32 adjacent to the downstream end 21 of the exhaust manifold 4 are formed. .
- Each communication hole 32, 32 passes through a boss 33, 33 set on one side of the cylinder head 3, and communicates with an intermediate chamber 34 formed below the downstream end 21 of the exhaust manifold 4.
- the intermediate chamber 34 is a space defined by a rectangular frame-shaped main body 34a cast integrally with the cylinder head 3 and a separate cover member (not shown) that closes the opening of the main body 34a. is there.
- the oil introduced into the intermediate chamber 34 is returned to an oil pan (not shown) through a cylinder block oil passage 35 as a downstream oil passage formed through the skirt portion 2 a of the cylinder block 2.
- the fastening flange, bolts, and the like can be omitted, and the number of components can be reduced.
- the weight can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
- the exhaust manifold When there are bolts that fasten the cylinder head and the cylinder block, the exhaust manifold avoids these fastening bolts and joins the exhaust of each cylinder, so that the exhaust of each cylinder joins outside these fastening bolts. Become. That is, in the cylinder block in which the respective parts are integrally cast as in the present embodiment, the bolt for fastening the cylinder head 3 and the cylinder block 2 can be omitted, so that the downstream end 21 of the exhaust manifold 4 is connected to the cylinder. It becomes possible to relatively approach one side surface of the head 3.
- the passage length of the exhaust manifold 4 can be relatively shortened, and the exhaust manifold 4 can be relatively miniaturized. Further, due to the downsizing of the exhaust manifold 4, the passage length from the combustion chamber to the exhaust purification catalyst (not shown) located on the downstream side of the exhaust manifold 4 becomes relatively short. In this case, the catalyst can be warmed up early.
- the outer wall 5 Since the outer wall 5 is connected to the outer periphery of the downstream end 21 of the exhaust manifold 4 along the circumferential direction, the outer wall 5 follows the expansion and contraction due to heat of the exhaust port 15 formed in the cylinder head 3 and the exhaust manifold 4.
- the outer wall 5 can be made resistant to expansion and contraction due to heat of the exhaust port 15 and the exhaust manifold 4. Further, the rigidity of the downstream end 21 of the exhaust manifold 4 can be increased by the outer wall 5, and the downstream end 21 can be firmly supported by the internal combustion engine 1.
- downstream end 21 of the exhaust manifold 4 is supported by the first outer wall 24 and the second outer wall 25 from both sides in the cylinder row direction, the overall height of the internal combustion engine 1 is not increased.
- the downstream end 21 can be firmly supported by the internal combustion engine 1.
- the exhaust port 15 and the exhaust manifold 4 When the exhaust manifold 4 and the exhaust port 15 expand due to heat influence, the exhaust port 15 and the exhaust manifold 4 are displaced to the outside of one side surface of the cylinder head 3 as shown by a two-dot chain line in FIG.
- the first outer wall 24 and the second outer wall 25 are curved so that the connecting portion between the downstream end portion 21 of the exhaust manifold 4 and the connecting portion between one side surface of the cylinder head 3 are not linearly coupled. Therefore, it is easier to follow such displacement, and the expansion and contraction due to the temperature change of the exhaust manifold 4 and the exhaust port 15 can be absorbed.
- first outer wall 24 and the second outer wall 25 concentrate the stress concentration when the exhaust manifold 4 and the exhaust port 15 are expanded at the connection portion between the connection portion of the exhaust manifold 4 with the downstream end 21 and one side surface of the cylinder head 3. Can be relaxed.
- connection part with the downstream end part 21 of the exhaust manifold 4 and the cylinder head 3 one side surface will be sufficient as it. Even if the connection part is linearly connected so that it is linearly connected, it easily follows and deforms when the exhaust port expands, reducing the stress concentration when the exhaust port 15 expands at these connection parts. Is possible.
- the oil passage 28 is formed between the outer wall 5 and the exhaust manifold 4, the oil in the oil passage 28 is warmed by the heat received from the exhaust manifold 4, thereby improving the warm-up performance at the start. Can be made.
- the oil passage 28 is located outside the cylinder head 3, the oil flowing in the oil passage 28 is not easily affected by the water jacket 6. Therefore, since the temperature drop of the oil flowing in the oil passage 28 is suppressed, the configuration is advantageous in improving the warm-up performance at the time of starting.
- the oil passage 28 is to be formed in the cylinder head 3, the volume of the water jacket 6 in the cylinder head 3 is reduced by that amount, and the exhaust port 15 may not be sufficiently cooled. However, if the oil passage 28 is formed outside the cylinder head 3, such a problem is solved, so that the cooling effect by the water jacket 6 on the exhaust port 15 close to the combustion chamber can be improved.
- the first bottom wall 29 and the second bottom wall 30 of the oil passage 28 are inclined so that the downstream end 21 side of the exhaust manifold 4 in which the communication hole 32 is formed is relatively positioned on the cylinder block side (lower side). Therefore, the oil can easily flow to the cylinder block side, and can be quickly returned to the cylinder block side without retaining the oil in the oil passage 28.
- first outer wall 24 and the second outer wall 25 are not limited to the shapes of the above-described embodiments.
- shape of the first outer wall 24 and the second outer wall 25 are not limited to the shapes of the above-described embodiments.
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Abstract
内燃機関（１）は、アルミニウム合金等の金属材料を用いて各部を一体に鋳造したものであって、複数のシリンダを有するシリンダブロック（２）と、各シリンダの上端を覆って燃焼室を形成するシリンダヘッド（３）と、シリンダヘッド（３）の一側面側に位置して各気筒の排気を集合させる排気マニホールド（４）と、排気マニホールド（４）の下流側端部（２１）外周に周方向に沿って接続され、排気マニホールド（４）の下流側端部（２１）よりも上流側の部分を覆う外壁部（５）と、を有している。
Description
本発明は、排気マニホールドを有する内燃機関に関する。
例えば、特許文献１には、シリンダが形成されたシリンダ部の外壁の外側において、排気ポート下部に対応する部位に、排気ポート取付部からシリンダ部の外壁に対して垂直方向に延びる外部補強リブを設けた構成が開示されている。
しかしながら、このような外部補強リブは、熱等による排気ポートの伸縮に伴う排気マニホールド取付部の変位を吸収することができず、このような変位に対する耐性がないという問題がある。
本発明の内燃機関は、シリンダヘッドの一側面側に位置し、該シリンダヘッドの一側面側方に向かって開口する筒状の下流側端部を有する排気マニホールドを備え、上記下流側端部の外周に周方向に沿って接続され、当該下流側端部を上記シリンダヘッドに支持する外壁を有している。
このような本発明によれば、シリンダヘッドに形成された排気ポート等の熱による伸縮に対して外壁を追従させることができ、排気ポート等の排気系の伸縮に対する耐性を外壁に持たせることができる。また、外壁により排気マニホールドの下流側端部の剛性を高くすることができるとともに、この下流側端部を内燃機関に強固に支持することができる。
以下、本発明をＳＯＨＣ型の直列３気筒内燃機関として構成した一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１～図４は、本発明が適用された内燃機関１を示す説明図であって、図１は斜視図、図２は平面図、図３は正面図、図４は図３のＡ－Ａ線に沿った断面図である。
本実施例における内燃機関１は、アルミニウム合金等の金属材料を用いて各部を一体に鋳造したものであって、３つのシリンダ（図示せず）が直列に配置されたシリンダブロック２と、各シリンダの上端を覆って燃焼室（図示せず）を形成するシリンダヘッド３と、シリンダヘッド３の一側面側に位置して各気筒の排気を集合させる排気マニホールド４と、排気マニホールド４を覆う外壁５と、から大略構成されている。
この内燃機関１には、気筒列方向に連続するとともに、シリンダヘッド３とシリンダブロック２とに跨ったウォータジャケット６が中子により形成されている。
冷却水が通流するウォータジャケット６は、気筒列方向に連続する平板状の仕切壁９によって、シリンダヘッド側の第１ウォータジャケット部７とシリンダブロック側の第２ウォータジャケット部８に２分割されている。
仕切壁９は、図４に示すように、気筒列方向の他端側（図４における左側）で、かつシリンダヘッド３の一方の側面側となる位置に、第１ウォータジャケット部７と第２ウォータジャケット部８とを連通する貫通穴１０を有している。
ウォータジャケット６は、第１ウォータジャケット部７の気筒列方向の一端側で、かつシリンダヘッド３の他方の側面側に冷却水導入口１１を有している。この冷却水導入口１１の下方には、冷却水排出口（図示せず）が隣接している。この冷却水排出口は、第２ウォータジャケット部８に設けられている、
シリンダヘッド３は、図４に示すように、排気ポート１５、吸気ポート１６を有している。なお、図４中の１７は、点火プラグ（図示せず）が取り付けられる点火プラグ取付部である。
シリンダヘッド３は、図４に示すように、排気ポート１５、吸気ポート１６を有している。なお、図４中の１７は、点火プラグ（図示せず）が取り付けられる点火プラグ取付部である。
各気筒には、排気ポート１５、吸気ポート１６先端側がそれぞれ１つずつ接続されている。つまり、各気筒が１つの吸気弁（図示せず）と１つの排気弁（図示せず）を備えている。
本実施例では、各気筒の吸気弁及び排気弁が、１本のカムシャフト（図示せず）によって駆動される。上記カムシャフトは、内燃機関１のシリンダヘッド３上部略中央に気筒列方向に沿って配置される。
排気マニホールド４は、各気筒の排気ポート１５と連通するものであって、シリンダヘッド３の一側面側に位置し、シリンダヘッド３の一側面側方に向かって開口する筒状の下流側端部２１を有している。この下流側端部２１の端面２１ａには排気管（図示せず）が接続される。また、排気マニホールド４の下流側端部２１は、気筒列方向で、シリンダヘッド３の略中央に位置している。
外壁５は、排気マニホールド４の下流側端部２１外周に周方向に沿って接続されている。この外壁５は、シリンダヘッド３の一側面を覆う第１外壁２４及び第２外壁２５と、排気マニホールド４の上方を覆う第３外壁２６と、排気マニホールド４の下方を覆う第４外壁２７と、を有している。つまり、排気マニホールド４は、外壁５との接続位置よりも上流側となる部分全体が、外壁５によって覆われている。
第１外壁２４は、排気マニホールド４の下流側端部２１の気筒列方向一端側に位置し、気筒列方向の他端が下流側端部２１の気筒列方向一端側（図３における右側）外周に周方向に沿って接続され、気筒列方向の一端がシリンダヘッド３一側面の気筒列方向一端近傍に接続されている。
第１外壁２４は、排気マニホールド４の下流側端部２１との接続部分と、シリンダヘッド３一側面との接続部分とが直線的な壁によって連結されないように、図１、図４に示すように、シリンダヘッド３一側面の外側に向かって凸となるように、全体が湾曲した形状となっている。
第１外壁２４は、図３に示すように、正面視においてその下辺が、上方側（図３における上方側）に向かって凸となる略曲線状を呈し、かつ当該下辺が気筒列方向の一端側ほど上方側（図３における上方側）に位置するよう傾いて形成されている。
つまり、第１外壁２４は、その下辺が湾曲形状となっており、シリンダヘッド３に接続された一端側ほど細くなるよう形成されている。換言すれば、第１外壁２４は、気筒列方向に沿って排気マニホールド４の下流側端部２１から遠ざかるほど、その上下方向（図３における上下方向であるシリンダ軸線方向）に沿った長さが短くなるように形成されている。そのため、排気マニホールド４の下流側端部２１からの距離にかかわらず第１外壁２４の上下方向（図３における上下方向であるシリンダ軸線方向）に沿った長さを一定に設定する場合に比べて、重量増加を抑制できる。
第２外壁２５は、排気マニホールド４の下流側端部２１の気筒列方向他端側に位置し、気筒列方向の一端が下流側端部２１の気筒列方向他端側（図３における左側）外周に周方向に沿って接続され、気筒列方向の他端がシリンダヘッド３一側面の気筒列方向他端近傍に接続されている。
第２外壁２５は、排気マニホールド４の下流側端部２１との接続部分と、シリンダヘッド３一側面との接続部分とが直線的な壁によって連結されないように、図１、図４に示すように、シリンダヘッド３一側面の外側に向かって凸となるように、全体が湾曲した形状となっている。
第２外壁２５は、図３に示すように、正面視においてその下辺が、上方側（図３における上方側）に向かって凸となる略曲線状を呈し、かつ当該下辺が気筒列方向の他端側ほど上方側（図３における上方側）に位置するよう傾いて形成されている。
つまり、第２外壁２５は、その下辺が湾曲した形状となっており、シリンダヘッド３に接続された他端側ほど細くなるよう形成されている。換言すれば、第２外壁２５は、気筒列方向に沿って排気マニホールド４の下流側端部２１から遠ざかるほど、その上下方向（図３における上下方向であるシリンダ軸線方向）に沿った長さが短くなるように形成されている。そのため、排気マニホールド４の下流側端部２１からの距離にかかわらず第２外壁２５の上下方向（図３における上下方向であるシリンダ軸線方向）に沿った長さを一定に設定する場合に比べて、重量増加を抑制できる。
第３外壁２６は、平板状に形成されており、先端が、排気マニホールド４の下流側端部２１の上側（図３における上側）の外周に周方向に沿って接続されているとともに、第１外壁２４の上辺及び第２外壁２５の上辺に接続されている。この第３外壁２６は、シリンダヘッド３の一側面に略直交している。
なお、第３外壁２６は、その先端が基端よりもシリンダブロック側に位置するように傾くようにすれば、排気マニホールド４を覆う面積が増える分重量が増加するものの、排気マニホールド４の下流側端部２１の支持剛性を相対的に向上させることができる。
第４外壁２７は、平板状に形成されており、先端が、排気マニホールド４の下流側端部２１の下側（図３における下側）の外周に周方向に沿って接続されているとともに、第１外壁２４の下辺及び第２外壁２５の下辺に接続されている。この第４外壁２７は、シリンダヘッド３の一側面に略直交している。
外壁５と排気マニホールド４との間には、図４に示すように、シリンダヘッド３内のオイルをシリンダブロック側へ導くオイル通路２８が中子により形成されている。オイル通路２８は、シリンダヘッド３の外側に位置し、上記カムシャフト等を潤滑してシリンダヘッド３内に流れ込んだオイルをオイルパン（図示せず）へと戻すものである。
このオイル通路２８は、排気マニホールド４の下流側端部２１両側に、気筒列方向に沿った第１底壁２９及び第２底壁３０を有している。第１底壁２９及び第２底壁３０は、第４外壁２７の先端側によって構成され、排気マニホールド４の下流側端部２１側が相対的にシリンダブロック側（下側）に位置するように傾斜している。第１底壁２９の気筒列方向他端位置及び第２底壁３０の気筒列方向一端位置には、排気マニホールド４の下流側端部２１に隣接する連通穴３２、３２がそれぞれ形成されている。各連通穴３２、３２は、シリンダヘッド３の一側面に設定されたボス部３３、３３をそれぞれ貫通し、排気マニホールド４の下流側端部２１下方に形成された中間室３４と連通している。この中間室３４は、シリンダヘッド３と一体に鋳造された矩形枠状の本体部３４ａと、この本体部３４ａの開口を塞ぐ別体のカバー部材（図示せず）とによって画成される空間である。なお、中間室３４に導入されたオイルは、シリンダブロック２のスカート部２ａに貫通形成された下流側オイル通路としてのシリンダブロックオイル通路３５を介して、図示せぬオイルパンに戻される。
このような本実施例の内燃機関１においては、シリンダヘッド、シリンダブロック及び排気マニホールドをそれぞれ別部品とする構成に比べ、締結用のフランジやボルト等を省略でき、部品点数を削減することができるとともに、軽量化や製造コスト低減を図ることができる。
シリンダヘッドとシリンダブロックとを締結するボルトがある場合、排気マニホールドは、これらの締結ボルトを避けて各気筒の排気を合流させるため、これらの締結ボルトの外側で各気筒の排気を合流させる構造となる。つまり、本実施例のように各部が一体に鋳造されたシリンダブロックにおいては、シリンダヘッド３とシリンダブロック２とを締結するためのボルトが省略できるため、排気マニホールド４の下流側端部２１をシリンダヘッド３の一側面に相対的に近づけることが可能となる。
そのため、排気マニホールド４の通路長を相対的に短くすることが可能となり、排気マニホールド４を相対的に小型化することができる。また、排気マニホールド４の小型化により、燃焼室から排気マニホールド４よりも下流側に位置する排気浄化用の触媒（図示せず）までの通路長さが相対的に短くなり、冷機始動時等にあっては触媒を早期に暖機することが可能となる。
外壁５が排気マニホールド４の下流側端部２１外周に周方向に沿って接続されているので、シリンダヘッド３に形成された排気ポート１５や排気マニホールド４の熱による伸縮に対して外壁５を追従させることができ、排気ポート１５や排気マニホールド４の熱による伸縮に対する耐性を外壁５に持たせることができる。また、外壁５により排気マニホールド４の下流側端部２１の剛性を高くすることができるとともに、この下流側端部２１を内燃機関１に強固に支持することができる。
特に、排気マニホールド４の下流側端部２１は、第１外壁２４及び第２外壁２５によって、気筒列方向の両側から支持されるため、内燃機関１の全高を増加させることなく、排気マニホールド４の下流側端部２１を内燃機関１に強固に支持することができる。
そして、外壁５によって排気マニホールド４の全体が覆われているので、燃焼室の外側が外壁５によって覆われることになり、燃焼室で発生した振動、燃焼音、バルブの打音等の外部への放射を低減することができる。
熱影響により排気マニホールド４や排気ポート１５が膨張すると、図５に二点鎖線で示すように、排気ポート１５及び排気マニホールド４が、シリンダヘッド３の一側面外側に変位する。しかしながら、第１外壁２４及び第２外壁２５は、排気マニホールド４の下流側端部２１との接続部分とシリンダヘッド３一側面との接続部分とが直線的に連結されないように全体が湾曲した形状となっているので、このような変位に対して一層追従し易く、排気マニホールド４や排気ポート１５の温度変化による伸縮を吸収することが可能となる。つまり、第１外壁２４及び第２外壁２５は、排気マニホールド４の下流側端部２１との接続部分とシリンダヘッド３一側面との接続部分における排気マニホールド４及び排気ポート１５膨張時の応力集中を緩和することができる。
なお、本実施例の第１外壁２４及び第２外壁２５は、例えば蛇腹状や断面波形状に形成すれば、排気マニホールド４の下流側端部２１との接続部分とシリンダヘッド３一側面との接続部分とが直線的に連結されるよう直線的な形状となっていても、排気ポート膨張時に自身が容易に追従して変形するため、これら接続部分における排気ポート１５膨張時の応力集中を緩和可能である。
また、外壁５と排気マニホールド４との間にオイル通路２８が形成されているので、排気マニホールド４からの受熱によりオイル通路２８内のオイルが暖められることになり、始動時の暖機性能を向上させることができる。
そして、オイル通路２８がシリンダヘッド３の外側に位置しているので、オイル通路２８内を流れるオイルがウォータジャケット６の影響を受けにくい構成となっている。そのため、オイル通路２８内を流れるオイルの温度低下が抑制されるため、始動時の暖機性能を向上させる上で有利な構成となっている。
オイル通路２８をシリンダヘッド３内に形成しようとすれば、その分シリンダヘッド３内のウォータジャケット６の容積が小さくなり、排気ポート１５を十分冷却できなくなる可能性がある。しかしながら、オイル通路２８をシリンダヘッド３の外側に形成すれば、このような問題は解消されるので燃焼室に近い排気ポート１５に対するウォータジャケット６による冷却効果を向上させることができる。
オイル通路２８の第１底壁２９及び第２底壁３０は、連通穴３２が形成される排気マニホールド４の下流側端部２１側が相対的にシリンダブロック側（下側）に位置するように傾斜しているので、オイルがシリンダブロック側へ流れやすくなり、オイル通路２８内にオイルを滞留させることなく、速やかにシリンダブロック側へ戻すことができる。
なお、第１外壁２４及び第２外壁２５の形状は、上述した実施例の形状に限定されるものではなく、例えば、図６に示すように、略等脚台形状に形成したり、上辺が下に向かって凸となる曲線となるように形成したり、上辺が下に向かって凸となる曲線となり、かつ下辺が上に向かって凸の曲線となるように形成することも可能である。
Claims (5)
- シリンダヘッドの一側面側に位置し、該シリンダヘッドの一側面側方に向かって開口する筒状の下流側端部を有する排気マニホールドを備え、
上記下流側端部の外周に周方向に沿って接続され、当該下流側端部を上記シリンダヘッドに支持する外壁を有する内燃機関。 - 上記外壁は、上記シリンダヘッドの一側面を覆う第１外壁及び第２外壁を有し、
上記第１外壁は、気筒列方向の一端が上記シリンダヘッド一側面の気筒列方向一端側に接続され、気筒列方向の他端が上記排気マニホールドの下流側端部に接続され、
上記第２外壁は、気筒列方向の一端が上記排気マニホールドの下流側端部に接続され、気筒列方向の他端が上記シリンダヘッド一側面の気筒列方向他端側に接続される請求項１に記載の内燃機関。 - 上記排気マニホールドは、上記外壁との接続位置よりも上流側となる部分が、上記外壁によって覆われる請求項１または２に記載の内燃機関。
- 上記外壁と上記排気マニホールドとの間に、上記シリンダヘッド内のオイルをシリンダが形成されたシリンダブロック側へ導くオイル通路が形成される請求項３に記載の内燃機関。
- 上記オイル通路は、気筒列方向に沿って延びる底壁を有し、当該底壁は、シリンダブロック側に形成された下流側オイル通路と連通する部分が最もシリンダブロック側に位置するように傾いている請求項４に記載の内燃機関。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2014/067430 WO2016001989A1 (ja) | 2014-06-30 | 2014-06-30 | 内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
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| WO2016001989A1 true WO2016001989A1 (ja) | 2016-01-07 |
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Family Applications (1)
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Citations (4)
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| US8439007B2 (en) * | 2009-09-09 | 2013-05-14 | Ford Global Technologies, Llc | Cylinder head with oil return |
-
2014
- 2014-06-30 WO PCT/JP2014/067430 patent/WO2016001989A1/ja active Application Filing
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