(57)【要約】【課題】内燃機関において、排気温度の低下を抑制する。【解決手段】シリンダヘッド３に形成され複数の気筒２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄから夫々延びる排気ポート４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、シリンダヘッド３の側面であって排気ポートが開口している箇所において排気マニホールド１０を接続するための接続面８ａ，８ｂと、を備え、接続面８ａ，８ｂの少なくとも一部を、気筒中心軸方向のシリンダヘッド上方から見て該シリンダヘッドの内部へ向けて凹むように形成する。排気マニホールド１０の内壁の表面積を殆ど増加させることなく排気ポート４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの内壁の表面積を減少させる。【選択図】図１
2010248960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに形成され複数の気筒から夫々延びる排気ポートと、
前記シリンダヘッドの側面であって前記排気ポートが開口している箇所において排気マニホールドを接続するための接続面と、
を備え、
前記接続面の少なくとも一部を、気筒中心軸方向のシリンダヘッド上方から見て該シリンダヘッドの内部へ向けて凹むように形成することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記接続面の少なくとも一部は、シリンダヘッドの側面が最も凹んだ箇所である基点から気筒配列方向へ離れるほど、複数の気筒の中心軸を通る平面との距離が長くなるように傾斜する平面であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
気筒の中心軸と直交する平面によりシリンダヘッドを切断した切断面を該シリンダヘッドの上方から見た場合に、前記接続面はＶ字形状となることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記排気マニホールドは、前記接続面と接するフランジを有し、該フランジは前記シリンダヘッドの側面が折れ曲がる箇所において分割されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダヘッド内で排気ポートを集合させることにより、シリンダヘッドから触媒までの排気系の内壁の表面積を小さくする技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、排気温度の低下を抑制しつつ触媒を速やかに活性化させることができる。つまり、触媒が活性化するまでに比較的時間がかかる例えばディーゼル機関では、触媒が活性化するまでにシリンダヘッドが冷却水により冷却される。そうすると、シリンダヘッドにて排気の熱が奪われて、排気温度が低下する虞がある。そして、触媒が活性化するまでに時間がかかる虞がある。
【０００３】
ここで、例えばガソリン機関では、触媒のライトオフまでに要する時間は、例えば２０秒程度と短いため、排気系の壁面温度が上昇する前に触媒が活性化する。つまり、排気温度は排気系の内壁の表面積に依存する。
【０００４】
一方、例えばディーゼル機関では、触媒のライトオフまでに要する時間は、例えば２００秒程度と長いため、触媒のライトオフ前に排気系の壁面温度が上昇する。このため、ライトオフまでの排気温度は、排気系の壁面の表面積と、排気系の壁面の温度とに依存する。そうすると、ガソリン機関の排気ポートの形状をディーゼル機関にそのまま適用しても、効果があるとは限らない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６１１２９号公報
【特許文献２】特開２００３−１７６７２２号公報
【特許文献３】特開平０８−０２１２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関において、排気温度の低下を抑制することができる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関は、
シリンダヘッドに形成され複数の気筒から夫々延びる排気ポートと、
前記シリンダヘッドの側面であって前記排気ポートが開口している箇所において排気マニホールドを接続するための接続面と、
を備え、
前記接続面の少なくとも一部を、気筒中心軸方向のシリンダヘッド上方から見て該シリンダヘッドの内部へ向けて凹むように形成することを特徴とする。
【０００８】
そうすると、シリンダヘッドが凹んでいる分だけ排気ポートの長さが短くなる。これにより、排気ポートの内壁の表面積を小さくすることができる。したがって、シリンダヘッド内において例えば冷却水により排気の熱が奪われることを抑制できる。なお、複数の気筒の排気ポート少なくとも一部がシリンダヘッド内で合流していても良い。また、排気ポ
ートが開口している箇所は２つ以上あっても良い。なお、接続面の少なくとも一部は、シリンダヘッドの側面が最も凹んだ箇所である基点から気筒配列方向へ離れるほど、複数の気筒の中心軸を通る平面からの距離が長くなるように形成しても良い。
【０００９】
また、本発明においては、前記接続面の少なくとも一部は、シリンダヘッドの側面が最も凹んだ箇所である基点から気筒配列方向へ離れるほど、複数の気筒の中心軸を通る平面との距離が長くなるように傾斜する平面であっても良い。つまり、基点から排気マニホールド側へシリンダヘッドの側面が傾斜していても良い。基点は、シリンダヘッドの側面の任意の位置に設定することができる。例えば、側面の中央部としても良い。
【００１０】
また、気筒の中心軸と直交する平面によりシリンダヘッドを切断した切断面を該シリンダヘッドの上方から見た場合に、前記接続面はＶ字形状となっていても良い。つまり、２つの直線とその直線が交わる頂点により構成されていても良い。この頂点が前記基点であっても良い。
【００１１】
これらの形状により、排気ポートの内壁の表面積を小さくすることができるとともに、排気マニホールドの接続を容易にすることができる。
【００１２】
また、本発明においては、前記排気マニホールドは、前記接続面と接するフランジを有し、該フランジは前記シリンダヘッドの側面が折れ曲がる箇所において分割されていても良い。
【００１３】
ここで、接続部を１つのフランジにより形成すると、熱により発生する応力がフランジの折れ曲がっている部分へ集中するため、耐久性が低下する虞がある。これに対し、フランジの折れ曲がっている部分を無くすように該フランジを分割することにより、フランジにかかる応力を分散させることができる。なお、シリンダヘッドの側面が最も凹んだ箇所においてフランジを分割しても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る内燃機関によれば、排気温度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に係る内燃機関の概略構成を表す断面図である。
【図２】シリンダヘッドと排気マニホールドとの接続面を１つの平面で構成することにより、シリンダヘッド内で排気ポートを集合させる内燃機関の断面図である。
【図３】図１及び図２に示す内燃機関の夫々についての排気温度の上昇率の推移を示したタイムチャートである。
【図４】実施例１に係るシリンダヘッドと排気マニホールドとをスタッドボルト及びナットで固定した状態を示した図である。
【図５】実施例２に係る内燃機関の概略構成を表す断面図である。
【図６】実施例３に係る内燃機関の概略構成を表す断面図である。
【図７】参考例１に係る内燃機関の概略構成を表す断面図である。
【図８】シリンダヘッド内に挿入される挿入部の構造を示した図である。
【図９】挿入部をシリンダヘッドへ挿入する前の状態を示した図である。
【図１０】図７に示す切断線Ｃ−Ｃによる断面図である。
【図１１】図７に示す切断線Ｃ−Ｃによる断面図である。
【図１２】図７に示す切断線Ｃ−Ｃによる断面図である。
【図１３】図７に示す切断線Ｃ−Ｃによる断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る内燃機関の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。なお、下記の実施例は可能な限り組み合わせることができる。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本実施例に係る内燃機関１の概略構成を表す断面図である。図１は、水平方向に内燃機関１を切断し、且つ上方から見た図である。内燃機関１は４つの気筒２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを直列に４つ備えている水冷のディーゼル機関である。なお、図１の左側から順に１番気筒２ａ、２番気筒２ｂ、３番気筒２ｃ、４番気筒２ｄとする。また、何番気筒かを特定しない場合には、単に「気筒２」と称する。ここで、各気筒２の配列方向と平行で且つ内燃機関１の中心を通る線を中心軸Ａと称し、中心軸Ａと直交し且つ内燃機関１の中心を通る線を中心軸Ｂと称する。
【００１８】
内燃機関１は、シリンダヘッド３を備えて構成されている。シリンダヘッド３には、気筒２に通じる排気ポート４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが形成されている。なお、１番気筒２ａには第１排気ポート４ａ、２番気筒２ｂには第２排気ポート４ｂ、３番気筒２ｃには第３排気ポート４ｃ、４番気筒２ｄには第４排気ポート４ｄが夫々接続されている。また、排気ポートが何番気筒に接続されるかを特定しない場合には、単に「排気ポート４」と称する。各気筒２には、排気の出口５が２つずつ設けられており、各出口５に対応して各排気ポート４が２つに分岐している。なお、シリンダヘッド３には、冷却水が循環している。
【００１９】
第１排気ポート４ａと第２排気ポート４ｂとは、シリンダヘッド３内で合流している。さらに、第３排気ポート４ｃと第４排気ポート４ｄとは、シリンダヘッド３内で合流している。そして、これら合流した後の２本の排気ポート４が、シリンダヘッド３の側面６に開口している。
【００２０】
排気ポート４が開口しているシリンダヘッド３の側面６の一部は、内燃機関１の上方から見ると、該内燃機関１の内部側へ向かって凹むＶ字形状となっている。これにより、側面６には、折れ曲がった平面が形成される。Ｖ字形状となる側面６で最も中心軸Ａに近い箇所、つまりＶ字形状の先端に相当する部分である屈曲部７は、第２排気ポート４ｂと第３排気ポート４ｃとの間に形成されている。つまり、屈曲部７を基点とすると、側面６の少なくとも一部は、基点から気筒配列方向（中心軸Ａ方向）へ離れるほど、中心軸Ａとの距離が長くなるように形成されている。
【００２１】
このように、側面６は、１番気筒２ａ側から２番気筒２ｂ側へ向けて徐々に中心軸Ａに近づくように傾斜し、且つ４番気筒２ｄ側から３番気筒２ｃ側へ向けて徐々に中心軸Ａに近づくように傾斜している。これにより、屈曲部７からＶ字形状の辺に相当する部分である平面部８が２方向に形成されている。
【００２２】
なお、１番気筒２ａ側の側面６の平面部８を第１平面部８ａとし、４番気筒２ｄ側の側面６の平面部８を第２平面部８ｂとする。また、何れの平面部かを特定しない場合には、単に「平面部８」と称する。本実施例では平面部８が、本発明における接続面に相当する。
【００２３】
第１平面部８ａに形成される開口部は、第１排気ポート４ａ及び第２排気ポート４ｂと通じており、第２平面部８ｂに形成される開口部は、第３排気ポート４ｃ及び第４排気ポート４ｄと通じている。
【００２４】
なお、第１平面部８ａに形成される開口部は、第１排気ポート４ａよりも第２排気ポート４ｂのほうが短くなるように、１番気筒２ａよりも２番気筒２ｂ側に寄せて形成されている。また、第２平面部８ｂに形成される開口部は、第４排気ポート４ｄよりも第３排気
ポート４ｃのほうが短くなるように、４番気筒２ｄよりも３番気筒２ｃ側に寄せて形成されている。
【００２５】
そして、シリンダヘッド３には、排気マニホールド１０が接続されている。この排気マニホールド１０は、集合部１１にて２本に分岐してシリンダヘッド３に接続されている。２本に分かれた排気マニホールド１０は、シリンダヘッド３の側面６に形成されている２つの開口部に夫々通じている。つまり、排気ポート４から排気マニホールド１０へ流れ込む排気は、排気マニホールド１０の集合部１１に集まる。
【００２６】
なお、排気マニホールド１０には、該排気マニホールド１０をシリンダヘッド３に固定するためのフランジ１２が形成されている。フランジ１２は、第１平面部８ａ及び第２平面部８ｂの形状に合わせて形成されている。つまり、フランジ１２は、折れ曲がった平面により構成されており、シリンダヘッド３の側面６と同様に、内燃機関１の上方から見るとＶ字形状となっている。Ｖ字形状となるフランジ１２で最も中心軸Ａに近い箇所、つまりＶ字形状の先端に相当する部分である先端部１３は、シリンダヘッド３の側面６の屈曲部７に隣接して固定される。
【００２７】
つまり、フランジ１２は、１番気筒２ａ側から２番気筒２ｂ側へ向けて徐々に中心軸Ａに近づくように傾斜し、且つ４番気筒２ｄ側から３番気筒２ｃ側へ向けて徐々に中心軸Ａに近づくように傾斜している。これにより、先端部１３からＶ字形状の辺に相当する部分であるフランジ平面部１４が２方向に形成されている。
【００２８】
排気マニホールド１０の集合部１１の下流側には、ターボチャージャ１５の入口が接続されている。ターボチャージャ１５の出口には、排気管１６が接続されている。排気管１６の途中には、触媒１７が設けられている。
【００２９】
つまり、排気マニホールド１０の集合部に集まった排気は、１つの流れとなってターボチャージャ１５へ向かって流れる。そして、ターボチャージャ１５を通過した排気は、排気管１６を流れて触媒１７により浄化される。
【００３０】
このように構成された内燃機関１では、排気ポート４の内壁の表面積の増加を抑えながら排気マニホールド１０の内壁の表面積を縮小できるため、排気温度の低下を抑制することができる。つまり、排気ポート４の内壁の表面積の増加を抑えることにより、内燃機関１の冷却水により排気が冷却されることを抑制できる。さらに、排気マニホールド１０の内壁の表面積が通常よりも減少しているため、排気の温度低下を抑制できる。これらにより、内燃機関１が始動してからある程度の時間が経過しても、排気温度の低下を抑制できる。
【００３１】
これにより、触媒１７を流れる排気の温度が高くなるため、該触媒１７を速やかに活性化させることができる。このため、触媒１７が活性化するまでに時間のかかる例えばディーゼル機関であっても、触媒１７の活性化に要する時間を短縮することができる。したがって、排気の浄化効率を向上させることができる。
【００３２】
ここで、図２は、シリンダヘッド３と排気マニホールド１０との接続面を１つの平面で構成することにより、シリンダヘッド３内で排気ポート４を集合させる内燃機関１の断面図である。なお、図１と対応する部材に同一の符号を付している。
【００３３】
このように構成された内燃機関１では、集合部１１がシリンダヘッド３の内部に形成される。その分、排気マニホールド１０を小型化できるため、排気マニホールド１０の内壁の表面積を減少させることができる。しかし、排気ポート４の内壁の表面積が比較的大き
いので冷却水に奪われる排気の熱の量が多くなり、排気温度が低下し易くなる。
【００３４】
図３は、図１及び図２に示す内燃機関の夫々についての排気温度の上昇率の推移を示したタイムチャートである。実線は図１に示した内燃機関の場合を示し、一点鎖線は図２に示した内燃機関の場合を示す。図３に示すように、図１に示した内燃機関のほうが、温度上昇率が常に高い。また、図２に示した内燃機関では、経過時間が２０秒から２００秒の間のある時間から上昇率が０以下となっている。つまり、排気の温度が低下している。一方、図１に示した内燃機関では、温度上昇率が常に０よりも高くなっており、排気の温度は低下していない。
【００３５】
ここで、例えばガソリン機関では、触媒のライトオフまでに要する時間は、例えば２０秒程度と短いため、排気系の壁面温度が上昇する前に触媒が活性化する。つまり、排気温度は排気系の壁面の表面積に依存する。この場合、図１に示した内燃機関よりも、図２に示した内燃機関のほうが触媒の活性化に要する時間を短くできる。
【００３６】
一方、例えばディーゼル機関では、触媒のライトオフまでに要する時間は、例えば２００秒程度と長いため、触媒のライトオフ前に排気系の壁面温度が上昇する。このため、ライトオフまでの排気温度は、排気系の壁面の表面積と、排気系の壁面の温度とに依存する。この場合、図２に示した内燃機関よりも、図１に示した内燃機関のほうが、触媒の活性化に要する時間を短くできる。つまり、シリンダヘッドは冷却水等により冷却されているため、排気ポートの温度が上昇し難く、また、図１に示した内燃機関では排気ポートの壁面の表面積が大きいため、触媒の活性化に時間がかかると排気温度が低下する。つまり、図２に示す内燃機関を用いても効果が小さい。
【００３７】
なお、本実施例では、シリンダヘッド３へ排気マニホールド１０を以下のようにしてスタッドボルト２１及びナット２２を用いて固定しても良い。図４は、本実施例に係るシリンダヘッド３と排気マニホールド１０とをスタッドボルト２１及びナット２２で固定した状態を示した図である。
【００３８】
スタッドボルト２１の中心軸が中心軸Ａに垂直となるように、該スタッドボルト２１がシリンダヘッド３に取り付けられている。フランジ１２には、スタッドボルト２１を通すための貫通穴が開けられている。また、フランジ１２に対しスタッドボルト２１は垂直とならないため、このままではナット２２を締め付けることができない。そのため、フランジ１２にはナット２２の座面２３が複数設けられている。
【００３９】
このように、フランジ面に垂直ではなく、中心軸Ａに垂直となるようにスタッドボルト２１の軸方向を設定している。これにより、排気の熱でフランジ１２がシリンダヘッド３から浮き上がろうとしても、浮き上がりを抑制できる。したがって、フランジ面からの排気の漏出を抑制できる。また、排気マニホールド１０をシリンダヘッド３へ組み付けるときの該排気マニホールド１０の移動方向と、スタッドボルト２１の軸方向が同じため、組み付けが容易になる。
【００４０】
なお、本実施例では４気筒の内燃機関について説明したが、２以上の気筒数であれば気筒数は問わずに適用することができる。
【００４１】
以上説明したように本実施例によれば、排気温度の低下を抑制することができるため、触媒の早期活性化を図ることができる。
【実施例２】
【００４２】
図５は、本実施例に係る内燃機関１の概略構成を表す断面図である。主に、図１と異な
る点について説明する。なお、図１と対応する部材に同一の符号を付している。
【００４３】
本実施例では、触媒１７が１番気筒２ａ及び２番気筒２ｂから比較的近い位置に設けられている。排気管１６は、ターボチャージャ１５から中心軸Ａと平行に延びた後、鉛直方向に向きを変えている。このため、図１に示したシリンダヘッド３の形状を採用すると、触媒１７とシリンダヘッド３とが干渉する虞がある。そこで、排気マニホールド１０を非対称形状としている。
【００４４】
図５に示した内燃機関１では、第２平面部８ｂを中心軸Ａと平行にしている。また、排気マニホールド１０の集合部１１は、中心軸Ｂよりも４番気筒２ｄ寄りに設けられている。
【００４５】
シリンダヘッド３の側面６の屈曲部７は、第２排気ポート４ｂと第３排気ポート４ｃとの間で且つ中心軸Ｂよりも４番気筒２ｄ寄りに形成されている。これにより、第１平面部８ａは図１の内燃機関１と比較すると、４番気筒２ｄ寄りに形成されている。なお、第３排気ポート４ｃと第４排気ポート４ｄとは、シリンダヘッド３内で合流していない。
【００４６】
図１に示す内燃機関と図５に示す内燃機関とを比較すると、図５に示す内燃機関のほうが第１排気ポート４ａ及び第２排気ポート４ｂは長く、第３排気ポート４ｃ及び第４排気ポート４ｄは短い。このため、排気ポート４の内壁の表面積の増加が抑制される。また、排気マニホールド１０の内壁の表面積は、図１に示した内燃機関と同等になる。
【００４７】
例えば、各気筒２から触媒１７までの排気の流路長が最小となるように、且つ触媒１７までの排気系の内壁の表面積がより小さくなるように、シリンダヘッド３及び排気マニホールド１０の形状を決定しても良い。各気筒２から触媒１７までの排気の流路長が最小となるようにすることで、より温度の高い排気が触媒１７を流通する。つまり、機関始動直後には、排気の流路長が短いことと排気系の内壁の表面積が小さいこととにより、排気の温度低下を抑制できる。また、内燃機関が始動してからある程度の時間が経過した後には、排気の流路長が短いことと、排気系の内壁の表面積が小さいことと、排気ポート４の内壁の表面積が小さいこととにより、排気の温度低下を抑制できる。
【００４８】
以上説明したように本実施例によれば、シリンダヘッド３及び排気マニホールド１０が非対称形状であっても、排気温度の低下を抑制できる。また、触媒１７の設置位置の自由度が増すため、触媒１７をシリンダヘッド３へ近づけて設置することで、より速やかに触媒１７を活性化させることができる。
【実施例３】
【００４９】
図６は、本実施例に係る内燃機関１の概略構成を表す断面図である。主に、図１と異なる点について説明する。なお、図１と対応する部材に同一の符号を付している。
【００５０】
本実施例では、フランジ１２が第１フランジ１２ａと第２フランジ１２ｂとに２分割されている。すなわち、１番気筒２ａ及び２番気筒２ｂに対応する第１フランジ１２ａと、３番気筒２ｃ及び４番気筒２ｄに対応する第２フランジ１２ｂと、の２つを備えている。これは、実施例１で説明したフランジ１２の先端部１３でＶ字形状の両辺が切り離された形状となる。
【００５１】
第１平面部８ａには、第１フランジ１２ａが固定され、第２平面部８ｂには、第２フランジ１２ｂが固定されている。なお、何れのフランジかを特定しない場合には、単に「フランジ１２」と称する。
【００５２】
このようにすることで、温度が高いときのＶ字形状の先端の部分に応力や歪が集中することがなくなるため、フランジ１２の耐久性及び信頼性を向上させることができる。
【００５３】
（参考例１）
図７は、本参考例に係る内燃機関１の概略構成を表す断面図である。主に、図１と異なる点について説明する。なお、図１と対応する部材に同一の符号を付している。
【００５４】
本参考例では、第１排気ポート４ａ、第２排気ポート４ｂ、第３排気ポート４ｃ、及び第４排気ポート４ｄの集合部１１がシリンダヘッド３内に挿入される挿入部３１内に形成されている。
【００５５】
ここで、図８は、シリンダヘッド３内に挿入される挿入部３１の構造を示した図である。また、図９は、挿入部３１をシリンダヘッド３へ挿入する前の状態を示した図である。挿入部３１は、例えばフランジ３２に溶接されている。
【００５６】
フランジ３２は、シリンダヘッド３の側面６に例えばスタッドボルト及びナットを用いて取り付けられる。フランジ３２には、排気が流通するための長方形の穴３６が開けられている。この長方形の穴３６は、フランジ３２をシリンダヘッド３に取り付けたときに、長辺３６ａ，３６ｂが中心軸Ａと平行になるように形成されている。長方形の穴３６の一方の長辺３６ａと他方の長辺３６ｂとに挿入部３１が固定されている。挿入部３１は、長方形の穴３６の一方の長辺３６ａからフランジ３２に対して垂直方向に延び、長方形の穴３６の上方において他方の長辺３６ｂに向かって、長方形の穴３６の短辺３６ｃを直径とする円弧を描いて曲がっている。そして、他方の長辺３６ｂからフランジ３２に対して垂直に延びる壁面に繋がる。
【００５７】
また、フランジ３２に設けられる長方形の穴３６の短辺３６ｃ，３６ｄには、挿入部３１が接続されていないため、短辺３６ｃ，３６ｄと挿入部３１とで囲まれる開口部が形成される。一方の短辺３６ｃ側の開口部を第１開口部３３ａとし、他方の短辺３６ｄ側の開口部を第４開口部３３ｄとする。なお、何れの開口部かを特定しない場合には、単に「開口部３３」と称する。
【００５８】
挿入部３１の頂部には、該挿入部３１の中心付近で平面となる平面部３４が形成されている。この平面部３４は、フランジ３２の面と平行となる。この平面部３４には、穴が２つ開けられている。これにより、第１開口部３３ａに近い第２開口部３３ｂと、第４開口部３３ｄに近い第３開口部３３ｃと、の２つの開口部３３が形成される。
【００５９】
フランジ３２には、該フランジ３２をシリンダヘッド３に固定するためのスタッドボルト等を通すための穴３５が複数開けられている。
【００６０】
シリンダヘッド３には、挿入部３１と略同形状の空間３０が設けられている。この空間３０は、挿入部３１をシリンダヘッド３へ挿入したときに、第１排気ポート４ａが第１開口部３３ａへ通じ、第２排気ポート４ｂが第２開口部３３ｂへ通じ、第３排気ポート４ｃが第３開口部３３ｃへ通じ、第４排気ポート４ｄが第４開口部３３ｄへ通じるように形成されている。
【００６１】
このように構成された内燃機関１では、各気筒２からの排気が各開口部３３を通過した後に、挿入部３１の内部において集合する。つまり、集合部１１は挿入部３１の内部にある。そして、挿入部３１の内部では、排気がシリンダヘッド３と接していない。したがって、排気ポート４の内壁の表面積を減少させることになる。
【００６２】
このようにして、内燃機関１の始動直後では、排気系の内壁の表面積の減少により排気温度の低下を抑制することができる。また、内燃機関１が始動してからある程度の時間が経過した後には、排気系の内壁の表面積の減少と、シリンダヘッド３内の内壁の表面積の減少と、により排気温度の低下を抑制することができる。この結果、ディーゼル機関においても、触媒１７の活性化に要する時間を短縮することができる。
【００６３】
なお、図１０から１３は、図７に示す切断線Ｃ−Ｃによる断面図である。これは、挿入部３１とフランジ３２と排気マニホールド１０との接続部の断面図である。
【００６４】
図１０に示す構造では、フランジ３２、挿入部３１、排気マニホールド１０を３枚重ね、この重ねた箇所を溶接している。フランジ３２は、シリンダヘッド３の側面６に対して垂直に折れ曲がり、中心軸Ｂと平行となる面で溶接される。
【００６５】
図１１に示す構造では、フランジ３２に対して挿入部３１及び排気マニホールド１０が別々に溶接されている。また、挿入部３１と排気マニホールド１０とは、離間されている。さらに、挿入部３１及び排気マニホールド１０は、中心軸Ｂと平行な面にて溶接される。
【００６６】
図１０及び図１１に示した構造によれば、挿入部３１及び排気マニホールド１０をそのまま溶接すれば良いため、製造が容易になる。また、シリンダヘッド３からフランジ３２を介して挿入部３１及び排気マニホールド１０に至る熱が移動する経路を長くすることができる。つまり、熱が伝わりにくくなる。このため、挿入部３１を設ける効果をより高めることができる。
【００６７】
図１２に示す構造では、挿入部３１の端部と排気マニホールド１０の端部とを夫々直角に折り曲げ、この折り曲げた端部同士を向き合わせ、さらにフランジ３２を重ねて溶接している。このようにしても、製造を容易にすることが可能となる。また、端部を直角に折り曲げることにより、寸法精度が向上する。
【００６８】
図１３に示す構造では、挿入部３１の端部を直角に折り曲げ、この折り曲げた端部を、フランジ３２とシリンダヘッド３との間のガスケットとして利用している。つまり、フランジ３２とシリンダヘッド３との間に挿入部３１の端部が挟まれる。このときに、フランジ３２と挿入部３１とは溶接しなくても構わない。一方、排気マニホールド１０をフランジ３２に溶接する。このようにすることで、製造及び組み付けを容易にすることが可能となる。また、寸法精度を向上させることもできる。
【００６９】
なお、挿入部３１の形状を前記実施例と同様にＶ字形状としても良い。
【符号の説明】
【００７０】
１     内燃機関
２     気筒
３     シリンダヘッド
４     排気ポート
５     出口
６     側面
７     屈曲部
８     平面部
１０   排気マニホールド
１１   集合部
１２   フランジ
１３   先端部１３
１４   フランジ平面部
１５   ターボチャージャ
１６   排気管
１７   触媒
２１   スタッドボルト
２２   ナット
２３   座面
３０   空間
３１   挿入部
３２   フランジ
３３   開口部
３４   平面部
３５   穴
３６   長方形の穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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