(57)【要約】【課題】内燃機関においてシリンダ列方向の内側のシリンダ２Ｂ，２Ｃに連通する排気通路（内側排気ポート４Ｂ，４Ｃ）の放熱性を高め、排気系全体を徒に大型化することなく、外側のシリンダ２Ａ，２Ｄに連通する排気通路（外側排気ポート４Ａ，４Ｄ）との排気の温度差を小さくする。【解決手段】内側の排気通路（内側排気ポート４Ｂ，４Ｃ）には、排気の流れの下流側に向かってシリンダ中心線Ｃ方向の一側および他側に交互に湾曲する３つ以上の湾曲部４１〜４３を設ける。これらの湾曲部４１〜４３において湾曲外側の壁面に排気の主流Ｅｘが衝突し、乱流拡散によって放熱性が高められる。【選択図】図５
2014070624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の３つ以上の気筒にそれぞれ連通する排気通路の構造であって、
前記排気通路のうち、気筒列方向の両外側の気筒にそれぞれ連通する２つの外側通路が、排気の流れの下流側に向かって気筒列方向の内側に近寄るように湾曲している一方、
前記排気通路のうち、気筒列方向の内側の気筒に連通する内側通路は、排気の流れの下流側に向かって、気筒中心線方向の一側および他側に交互に湾曲する３つ以上の湾曲部を有している、ことを特徴とする内燃機関の排気通路構造。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気通路構造において、
前記内側通路の３つ以上の湾曲部のうち、少なくとも１つの湾曲部における湾曲外側の壁面には、排気の流れ方向に階段状となるように段差部が設けられている、内燃機関の排気通路構造。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の排気通路構造において、
前記段差部が、前記３つ以上の湾曲部のうち、排気の流れの最下流側の湾曲部に設けられている、内燃機関の排気通路構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の排気通路構造において、
前記外側通路および内側通路がいずれも内燃機関のシリンダヘッドに形成され、
前記内側通路の３つ以上の湾曲部のうち、少なくとも１つの湾曲部における湾曲外側の壁面に対応してウォータジャケットが設けられている、内燃機関の排気通路構造。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の排気通路構造において、
前記ウォータジャケットが、前記少なくとも１つの湾曲部における排気の流れの下流側に対応して設けられている、内燃機関の排気通路構造。
【請求項６】
請求項４または５のいずれかに記載の内燃機関の排気通路構造において、
前記ウォータジャケットが、前記３つ以上の湾曲部のうち、排気の流れの最下流側の湾曲部に対応して設けられている、内燃機関の排気通路構造。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の排気通路構造において、
前記２つの外側通路における排気の流れの下流端が、前記シリンダヘッドの側壁において気筒列方向に隣り合って開口し、
前記内側通路における排気の流れの下流端は、前記側壁において前記外側通路の下流端開口に対し、気筒中心線の方向について気筒から遠い側にて開口している、内燃機関の排気通路構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路の構造に関し、特に、複数の気筒のそれぞれに連通する通路の形状に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両に搭載される多気筒内燃機関（以下、エンジンともいう）においては、気筒列方向の両外側の気筒にそれぞれ連通する排気通路が内側に向かって大きく湾曲しており、集合部まで或る程度以上の長さを有する一方、気筒列方向の内側の気筒に連通する排気通路は、気筒中心線の方向に見ると概ね真直ぐに延びており、外側の排気通路に比べると短くなりやすい。
【０００３】
そのため、内側の排気通路では放熱性が相対的に低くなってしまい、例えば高負荷かつ高回転のように排気の熱量が大きくなる運転状態では、排気通路に設けられている触媒などの耐久信頼性を低下させる虞があった。一方、例えば冷間始動時のように触媒の暖機を促進したい状況では、外側の排気通路を流通する排気の温度が低くなり過ぎるきらいがあった。
【０００４】
また、外側の排気通路を流れる排気の温度と内側の排気通路を流れる排気の温度とが大きく異なる場合には、それらが合流する下流側の排気通路において排気温度が大きく変動することになり、このことに起因して、例えば触媒などの手前に設けられているセンサの異常を誤判定してしまう可能性があるから、ＯＢＤ検出性の面から好ましくない。
【０００５】
この点について例えば特許文献１に記載の排気マニホールド（集合管）は、直列４気筒エンジンの４つの気筒にそれぞれ連通する４本の管状体を備え、外側の２つの気筒に連通する２本の管状体の下流側と、内側の２つの気筒に連通する２本の管状体の下流側とを、上下２段に重ねるように配置している。すなわち、集合部材においては外側の管状体の開口する上に内側の管状体が開口している。
【０００６】
換言すると、内側の管状体は、外側の管状体の上方を乗り越えるように上下方向に湾曲する形状であり、その下流端の開口が上下方向について気筒の天井部（即ち内側管状体の上流端）から遠ざかることになる。よって、その分は内側の管状体が長めになり、外側の管状体との長さの差が縮まることになって、外側と内側との排気の温度差も小さくなると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−２１９９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら前記従来例において、仮に内側の管状体の長さを外側の管状体と同じくらいにしようとすれば、この内側の管状体を上下方向にかなり大きく張り出すように湾曲させなくてはならず、排気マニホールド全体が大型化しやすい。
【０００９】
また、一般に排気通路においては排気の高流量排出性（即ち低圧損）を確保したいという要請があり、この観点からは本来、短く構成できる内側の管状体を、わざわざ外側の管状体と同程度まで長くするのは好ましいことではない。
【００１０】
特に近年、排気マニホールドをシリンダヘッドと一体化し、気筒毎の排気ポート（排気通路）をシリンダヘッド内で集合させることもあり、この場合には前記のような排気マニホールドの大型化がシリンダヘッドの大型化、重量増に直結してしまう。
【００１１】
しかも、シリンダヘッド内の排気ポートの放熱性を高めようとすれば、ウォータジャケットにおける冷却液の容量もしくは流量が増大しやすく、この点からも重量増を招きやすい上に、冷却液を流通させるためのウォータポンプの負担が大きくなる、という不具合も生じ得る。
【００１２】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関において気筒列方向内側の気筒に連通する排気通路（内側通路）の形状に工夫を凝らし、その放熱性を高めることによって、排気通路全体を徒に大型化することなく、内側通路と外側通路との排気の温度差を小さくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成すべく鋭意、検討を重ねた結果、本発明の発明者は、排気通路の湾曲部において湾曲外側の壁面に衝突する排気流の乱流拡散によって、放熱性が高まることに着目した。
【００１４】
すなわち、請求項１の発明は、内燃機関の３つ以上の気筒にそれぞれ連通する排気通路の構造を対象として、それらの排気通路のうち、気筒列方向の両外側の気筒にそれぞれ連通する２つの外側通路が、排気の流れの下流側に向かって気筒列方向の内側に近寄るように湾曲している一方、気筒列方向の内側の気筒に連通する内側通路は、排気の流れの下流側に向かって気筒中心線方向の一側および他側に交互に湾曲する３つ以上の湾曲部を有している、ことを特徴とする。
【００１５】
前記の構成では、外側通路に比べて短くなりやすい内側通路に、排気の下流側に向かって気筒中心線方向の一側および他側に交互に湾曲する３つ以上の湾曲部が設けられている。そして、その内側通路を流通する排気の流れがそれぞれの湾曲部において湾曲外側の壁面に衝突し、乱流拡散によって放熱性が高められる。なお、気筒中心線方向に湾曲するというのは、気筒軸線の方向のみに湾曲するという意味ではなく、少なくとも気筒軸線方向に湾曲していればよい。
【００１６】
そうして３つ以上の湾曲部において放熱性が高められることから、内側通路は、外側通路のように長くしなくても高い放熱性を確保することが可能になり、排気通路全体を徒に大型化することなく、内側通路と外側通路との排気の温度差を小さくすることができる。また、湾曲部における通路の湾曲度合いがきつくなければ、流れの圧力損失はあまり大きくはならない。
【００１７】
ここで、気筒列方向の外側気筒、内側気筒というのは、例えば直列３気筒であれば両外側の１つずつの気筒が外側気筒であり、中央の１つの気筒が内側気筒であるし、直列４気筒であれば両外側の１つずつの気筒が外側気筒であり、中央の２つの気筒が内側気筒である。Ｖ型や水平対向の機関では、各バンク毎に前記と同様に外側、内側が決まる。
【００１８】
好ましい態様として前記内側通路の３つ以上の湾曲部のうち、少なくとも１つの湾曲部における湾曲外側の壁面に、排気の流れ方向に階段状となるように段差部を設けてもよい。こうすれば、湾曲部の湾曲外側の壁面に衝突した排気流の乱れがさらに大きくなって、乱流拡散による放熱性の向上効果がより高くなる。
【００１９】
特に段差部を、前記３つ以上の湾曲部のうち、排気の流れの最下流側の湾曲部に設けることが好ましい。排気通路においては排気流の脈動によって排気が逆流することがあるので、最下流側の湾曲部においては定常的に排気の流れが存在し、乱流拡散による放熱性の向上効果がより高くなるからである。
【００２０】
ここで、前記排気通路、即ち外側通路および内側通路がいずれも内燃機関のシリンダヘッドに形成されている場合には、前記内側通路の３つ以上の湾曲部のうち、少なくとも１つの湾曲部における湾曲外側の壁面に対応するようにウォータジャケットを設けることが好ましい。ウォータジャケットは、湾曲部における排気の流れの下流側に（つまり、湾曲外側の壁面において排気流の衝突する部位に）対応するように設けることが、より好ましい。
【００２１】
こうすれば、排気流の乱流拡散によって放熱性の高くなる部位が、ウォータジャケット内の冷却液によって効果的に冷却されることになり、排気の冷却効率が高くなるので、その分、ウォータジャケットにおける冷却液の容量もしくは流量を減らすことが可能になる。このことが内燃機関の重量の軽減に寄与するとともに、ウォータポンプの負担を軽減することも可能になる。
【００２２】
また、前記ウォータジャケットも、前記３つ以上の湾曲部のうちでは、排気の流れの最下流側の湾曲部に対応して設けるのが好ましい。上述したように最下流側の湾曲部においては定常的に排気の流れが存在し、乱流拡散による放熱性の向上効果がより高くなるからである。
【００２３】
さらに、前記２つの外側通路における排気の流れの下流端を、前記シリンダヘッドの側壁において気筒列方向に隣り合わせて開口させるとともに、前記内側通路における排気の流れの下流端は、前記側壁において前記外側通路の下流端開口に対し、気筒中心線の方向について気筒から遠い側に開口させるのが好ましい。
【００２４】
こうすれば、内側通路の下流端が、気筒中心線方向について気筒との連通部位（即ち上流端）から遠くなり、その分、通路長が長くなるので、外側通路との通路長の差が短縮され、このことによっても排気の温度差を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上、説明したように、本発明に係る排気通路の構造によると、気筒列方向の外側の通路に比べて短くなりやすい内側の通路に、排気の流れに沿って一側および他側に交互に湾曲する３つ以上の湾曲部を設けて、放熱性を高めるようにしたので、排気通路全体を徒に大型化することなく、また、排気の高流量排出性を大きく損なうことなく、内側の通路と外側の通路との排気の温度差を小さくすることができる。このことは、排気系の耐久信頼性の確保や冷間始動時における暖機性の向上などに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関のシリンダヘッドを排気側の斜め上方から見た斜視図である。
【図２】同シリンダヘッドを上方から透視して、シリンダおよび排気ポートなどの全体的なレイアウトを示す説明図である。
【図３】排気側から見て排気ポート全体のレイアウトを示す説明図である。
【図４】気筒列方向に見て内側排気ポートの形状とウォータジャケットの配置とを示すシリンダヘッドの断面図である。
【図５】内側排気ポートを流れる排気の主流が湾曲部に衝突する様子を模式的に表した説明図である。
【図６】最下流の湾曲部に段差部を設けた他の実施形態に係る図４相当図である。
【図７】同他の実施形態に係る図５相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は一例として、自動車に搭載されるガソリンエンジン（内燃機関）に、本発明に係る排気通路構造を適用した場合について説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態に係るガソリンエンジンのシリンダヘッド１を排気側の斜め上方から見た斜視図である。シリンダヘッド１は、図示しないシリンダブロックの上部に組み付けられ、このシリンダブロックに形成された４つのシリンダ２，２，…（気筒：図２を参照）の上端を閉ざして、その各シリンダ２内に嵌挿されたピストン（図示せず）との間に燃焼室を形成する。
【００２９】
一例として本実施形態のエンジンでは、図２に上方から透視して示すように４つのシリンダ２，２，…が一列に並んでおり、以下ではシリンダヘッド１の長手方向（即ちシリンダ列方向）の一端から他端（図２の右から左）に向かって順に、第１シリンダ２Ａ（＃１）、第２シリンダ２Ｂ（＃２）、第３シリンダ２Ｃ（＃３）、第４シリンダ２Ｄ（＃４）と呼ぶ。図示はしないが、シリンダヘッド１の下面には各シリンダ２毎の燃焼室の天井部となる浅い窪みが形成されていて、この窪みに吸気ポート３Ａ，３Ｂ，…および排気ポート４Ａ，４Ｂ，…がそれぞれ開口している。
【００３０】
すなわち、図１では奥側になるシリンダヘッド１の吸気側の側壁１０には、図２にも示すように各シリンダ２内の燃焼室へそれぞれ空気を導入するための４つの吸気ポート３Ａ，３Ｂ，…が開口していて、図示しない吸気マニホールドが接続されるようになっている。一方、図１では手前側になるシリンダヘッド１の排気側の側壁１１には、各シリンダ２内の燃焼室からそれぞれ既燃ガスを排出するための４つの排気ポート４Ａ〜４Ｄが開口し、図示しない排気マニホールドが接続される。
【００３１】
本実施形態のシリンダヘッド１は、排気側の側壁１１に排気マニホールドの一部を一体化したような構造であり、以下に詳しく説明するように排気側側壁１１には、通常よりも長い４つの排気ポート４Ａ〜４Ｄが形成されている。図１に示すように排気側側壁１１の長手方向の概略中央には概略矩形状の締結座部１１ａが形成されて、ここに４つの排気ポート４Ａ〜４Ｄが上下左右に２つずつ開口している。
【００３２】
すなわち、締結座部１１ａの下半部には２つの外側排気ポート４Ａ，４Ｄがシリンダ列方向に隣り合って開口し、上半部には２つの内側排気ポート４Ｂ，４Ｃがシリンダ列方向に隣り合って開口している。また、締結座部１１ａの４隅と、上縁および下縁の各中央とにそれぞれボルト孔１１ｂが開口し、図示しない排気マニホールドのフランジが重ね合わされて締結されるようになっている。
【００３３】
なお、シリンダヘッド１の上部には、図示は省略するが、吸気側および排気側にそれぞれカムシャフトを備えたＤＯＨＣタイプの動弁系が配設される。図１に示す符号１２，１２，…はそれぞれ、各シリンダ２毎に吸気側に２つずつ、また排気側にも２つずつ設けられたＨＬＡ（Hydraulic Lash Adjuster）の収容孔であり、符号１３，１３は、吸気側および排気側のそれぞれのＨＬＡにオイルを供給する通路の形成部である。
【００３４】
図２に示すようにシリンダヘッド１を上方から透視すると、４つの排気ポート４Ａ〜４Ｄはそれぞれ、排気の流れの上流端が２つに分岐して個別にシリンダ２Ａ〜２Ｄ内に連通している。一方で排気ポート４Ａ〜４Ｄの中流および下流は分岐しておらず、また、隣り合う排気ポート４Ａ〜４Ｄとも合流せずに排気側の側壁１１内を延びて、上述したように締結座部１１ａにおいて個別に開口している。
【００３５】
すなわち、４つの排気ポート４のうち、シリンダ列方向の両外側の第１および第４シリンダ２Ａ，２Ｄにそれぞれ連通する外側排気ポート４Ａ，４Ｄ（外側通路）は、図２に示すように上下方向に（シリンダ中心線Ｃの方向に）見ると、排気の流れの上流側から下流側に向かって徐々にシリンダ列方向の中央に近づくように、言い換えるとシリンダ列方向の内側に近寄るように、比較的大きな曲率半径で湾曲している。
【００３６】
より詳しくは外側排気ポート４Ａ，４Ｄは、それぞれ第１および第２シリンダ２Ａ，２Ｄの外周近傍でシリンダ列方向の内側に向かって湾曲し、シリンダ列方向の中央付近まで延びた後に反対向きに湾曲して、互いに隣接して締結座部１１ａまで延びている。一方、図３に示すように排気側から見たり、図４に破線で示すようにシリンダ列方向に見ると、外側排気ポート４Ａ，４Ｄは、全体としては概ね水平に締結座部１１ａまで延びている。
【００３７】
つまり、シリンダ列方向に大きく（大きな曲率半径で）湾曲する外側排気ポート４Ａ，４Ｄは、そのポート長さが長くなり過ぎないよう、上下方向には湾曲せずに締結座部１１ａまで直線的に延びる形状とされており、このことで、その内部を流れる排気の放熱性が高くなり過ぎず、過冷却にならないように構成されている。
【００３８】
これに対し、シリンダ列方向の内側に位置する第２および第３シリンダ２Ｂ，２Ｃにそれぞれ連通する内側排気ポート４Ｂ，４Ｃ（内側通路）は、図２に示すように上方から見ると、第２および第３シリンダ２Ｂ，２Ｃから排気側側壁１１の締結座部１１ａに向かって概ね真直ぐに延びている。このため、内側排気ポート４Ｂ，４Ｃは、前記のようにシリンダ列方向に大きく湾曲する外側排気ポート４Ａ，４Ｄに比べて、短くなりやすい。
【００３９】
一方、図３に示すように排気側から見たり、図４に示すようにシリンダ列方向に見ると明らかなように、内側排気ポート４Ｂ，４Ｃは、全体的にはシリンダ２Ｂ，２Ｃの燃焼室天井部から斜め上向きに延びていて、外側排気ポート４Ａ，４Ｄの下流側を乗り越えた後に、それらの上方で締結座部１１ａに開口している。言い換えると、内側排気ポート４Ｂ，４Ｃはそれぞれ締結座部１１ａにおいて、外側排気ポート４Ａ，４Ｄよりもシリンダ中心線Ｃの方向についてシリンダ２から遠い側に開口している。
【００４０】
こうして斜め上向きに延びる内側排気ポート４Ｂ，４Ｃの下流側が、外側排気ポート４Ａ，４Ｄを乗り越えてその上方にまで延びていることから、その分は内側排気ポート４Ｂ，４Ｃも長く形成されていて、外側排気ポート４Ａ，４Ｄに比べれば短いものの、或る程度は排気の放熱性が高くなっている。
【００４１】
そうして内側排気ポート４Ｂ，４Ｃの長さをできるだけ長くして、外側排気ポート４Ａ，４Ｄとの長さの差を短縮し、或る程度は放熱性を高めた上で、本実施形態では、内側排気ポート４Ｂ，４Ｃに３カ所の湾曲部４１〜４３を設けることによって、その放熱性をより高めている。
【００４２】
すなわち、第２シリンダ２Ｂに連通する内側排気ポート４Ｂについて図４に示すように、内側排気ポート４Ｂ（４Ｃ）は、シリンダ２Ｂ（２Ｃ）内に臨んで燃焼室天井部に開口する上流端から同図の右斜め上方に向かって延びつつ、まず、下向きに湾曲してその方向を徐々に水平に向けながら排気バルブ４４の近傍を通過する。
【００４３】
そして、外側排気ポート４Ａ（ＡＤ）が水平に延びる高さとほぼ同じ高さから内側排気ポート４Ｂ（４Ｃ）は上向きに湾曲して、その方向を徐々に上方に向けながら斜め上向に延び、外側排気ポート４Ａ（ＡＤ）を乗り越えた後に再び下向きに湾曲して、概ね水平に締結座部１１ａまで延びている。
【００４４】
換言すれば内側排気ポート４Ｂ（４Ｃ）には、図５に模式的に示すように、下方の仮想中心Ｏ1の周りに下向きに湾曲する第１の湾曲部４１と、上方の仮想中心Ｏ2の周りに上向きに湾曲する第２の湾曲部４２と、下方の仮想中心Ｏ3の周りに下向きに湾曲する第３の湾曲部４３とが、排気の流れの上流側から下流側に向かって交互に形成されている。このような内側排気ポート４Ｂ（４Ｃ）において排気の流れは、図５に白抜きの矢印Ｅｘで示すように３つの湾曲部４１〜４３のそれぞれで湾曲外側の壁面に衝突する。
【００４５】
詳しくは、まず、排気バルブ４４（図４を参照）との間隙から内側排気ポート４Ｂ（４Ｃ）に流入した排気の主流Ｅｘは、第１の湾曲部４１における上面（湾曲外側の壁面）の下流側に衝突して下向きに指向され、次に第２の湾曲部４２における下面（湾曲外側の壁面）の下流側に衝突して、再び上向きに指向される。それから排気の主流Ｅｘは、第３の湾曲部４３における上面（湾曲外側の壁面）の下流側に衝突し、ほぼ水平に流れて内側排気ポート４Ｂ（４Ｃ）から流出する。
【００４６】
そして、そのように排気流の主流Ｅｘが衝突することによって、各湾曲部４１〜４３の湾曲外側の壁面近傍４１ａ〜４３ａ（図に破線で示す）において境界層内の乱れが強くなり、いわゆる乱流拡散によって熱の伝達が大幅に促進される。すなわち、排気の放熱量Ｑは、Ｑ ＝ 熱伝達率ｈ×表面積Ａ×排気と壁面との温度差ΔＴ  として表されるので、前記のように第１〜第３の湾曲部４１〜４３において熱伝達率ｈが高くなることで、放熱性が高くなるのである。
【００４７】
また、前記の式から明らかなように、湾曲部４１〜４３の壁面に衝突する排気流Ｅｘの流速が高いほど、衝突する面積が大きいほど、そして温度差が大きいほど、放熱性は高くなる。そこで、本実施形態ではシリンダヘッド１に形成するウォータジャケットｗを、前記第１〜第３の湾曲部４１〜４３においてそれぞれ排気流Ｅｘの衝突する部位に対応するように配置している。
【００４８】
すなわち、図４、５にそれぞれ示しているようにシリンダヘッド１の排気側側壁１１には、内側排気ポート４Ｂ（４Ｃ）の周囲の複数箇所にウォータジャケットｗが設けられている。特に図５に示すように第１〜第３の湾曲部４１〜４３のそれぞれにおいて、排気の流れの下流側に（即ち排気流Ｅｘの衝突する部位に）対応するように、湾曲外側の壁面に近接してウォータジャケットｗが設けられている。
【００４９】
つまり、前記のように乱流拡散によって熱伝達率ｈが高くなる各湾曲部４１〜４３の湾曲外側の壁面近傍にウォータジャケットｗが設けられ、この壁面と排気流との温度差ΔＴが大きくなることで、相乗的に放熱性が高められている。特に、最下流側の第３の湾曲部４３においては排気流の脈動によって逆流Ｒの生じることがあり、これにより定常的に排気の流れが存在することから、前記した放熱性の向上効果がより高くなる。
【００５０】
したがって、この実施形態に係る内燃機関の排気通路構造によると、シリンダヘッド１の長手方向に並んで設けられる４つの排気ポート４Ａ〜４Ｄのうち、シリンダ列方向の外側の排気ポート４Ａ，４Ｄに比べて短くなりやすい内側の排気ポート４Ｂ，４Ｃに、その下流側に向かって上向き、下向きに交互に湾曲するように３つの湾曲部４１〜４３を設けるとともに、それぞれの湾曲部４１〜４３に対応するようにウォータジャケットｗを配置することで、排気流の放熱性を十分に高くすることができる。
【００５１】
また、内側排気ポート４Ｂ，４Ｃの下流側を、外側排気ポート４Ａ，４Ｄを乗り越えてその上方に延びるように形成し、上下方向に大きく張り出すように湾曲させることなく、或る程度は内側排気ポート４Ｂ，４Ｃの長さも確保するようにしており、このことによっても放熱性が高められる。
【００５２】
よって、排気系を徒に大型化することなく、ひいてはシリンダヘッド１の徒な大型化や重量増を招くことなく、内側排気ポート４Ｂ，４Ｃと外側排気ポート４Ａ，４Ｄとの排気の温度差を小さくすることができる。このことは排気系の耐久信頼性の確保や冷間始動時における暖機性の向上などに寄与するとともに、ＯＢＤ検出性の面でも好ましい。
【００５３】
しかも、前記のように内側排気ポート４Ｂ，４Ｃは、３つの湾曲部４１〜４３において上向き、下向きに交互に湾曲するようになっており、排気流の向きが大きく変化することがない上に、いずれの湾曲部４１〜４３もきつく湾曲してはいないので、圧力損失はあまり大きくはならず、排気の高流量排出性を確保することができる。
【００５４】
加えて、前記のように内側排気ポート４Ｂ，４Ｃの３つの湾曲部４１〜４３の近傍に設けたウォータジャケットｗによって、効率良く排気を冷却できることから、それ以外の部位に設けるウォータジャケットｗの容量や冷却液の流量を減らすことが可能になり、このことによってもシリンダヘッド１の重量増を抑制できるとともに、ウォータポンプの負担を軽減することも可能になる。
【００５５】
−他の実施形態−
本発明の構成は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その他の種々の形態を包含している。すなわち、例えば前記の実施形態では、内側排気ポート４Ｂ，４Ｃの３つの湾曲部４１〜４３のそれぞれに対応するようにウォータジャケットｗを設けているが、これに限らず、ウォータジャケットｗはいずれか１つの湾曲部４１〜４３に対応するように設けてもよい。
【００５６】
その場合に、少なくとも最下流側の第３湾曲部４３にはウォータジャケットｗを設けることが好ましい。これは、前記したように第３湾曲部４３には定常的に排気の流れが存在し、放熱性の向上効果がより高いからである。
【００５７】
また、内側排気ポート４Ｂ，４Ｃに設ける湾曲部の数も３つには限定されず、４つ或いは５つ以上であってもよいし、湾曲する方向も上下方向（シリンダ中心線Ｃの方向）には限定されず、少なくとも上下方向の成分を含んでいれば、それ以外の方向に湾曲していてもよい。
【００５８】
さらに、内側排気ポート４Ｂ，４Ｃの３つの湾曲部４１〜４３のいずれかにおいて排気流の衝突する湾曲外側の壁面に、その流れの方向に階段状となるように段差部を形成してもよい。こうすると、ポート壁面に衝突する排気流の乱流拡散がさらに助長されて、放熱性の向上効果がより高くなる。なお、圧損の増大も考慮すれば、あまり大きな段差があるのは望ましくないので、段差の高さは流れの剥離が起きない程度とするのが好ましい。
【００５９】
図６には、内側排気ポート４Ｂ，４Ｃの第３の湾曲部４３に湾曲外側の壁面から突出するように段差部４３ｂを設けた例を示す。図７に模式的に示すように、第２の湾曲部４２の下面に衝突して上向きに指向された排気の主流Ｅｘが第３の湾曲部４３の上面において段差部４３ｂの上流側の段差に衝突することで、境界層内の乱れが増大する。
【００６０】
また、前記したように第３湾曲部４３においては排気流の脈動によって逆流Ｒが生じることがあり、定常的に排気の流れが存在することから、段差部４３ｂを設けることによる放熱性の向上効果もより一層、高くなる。
【００６１】
さらにまた、前記の実施形態では本発明を、自動車に搭載される直列４気筒ガソリンエンジン適用した場合について説明しているが、これに限定されないことは勿論であって、エンジンは直列３気筒エンジンや５気筒以上の直列型エンジンであってもよいし、片バンクに３つ以上のシリンダが直列に並ぶＶ型エンジンや水平対向エンジンであってもよい。ガソリンエンジンにも限らず、ディーゼルエンジンやガスエンジンであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、内燃機関の排気系を徒に大型化することなく、複数の気筒からの排気の温度差を小さくして、触媒などの耐久信頼性を高め、冷間始動時の暖機性を向上できるので、特に自動車に搭載される内燃機関に適用して効果が高い。
【符号の説明】
【００６３】
１      シリンダヘッド
１１    排気側側壁
２Ａ    第１のシリンダ（気筒列方向の外側の気筒）
２Ｂ    第２のシリンダ（気筒列方向の内側の気筒）
２Ｃ    第３のシリンダ（気筒列方向の内側の気筒）
２Ｄ    第４のシリンダ（気筒列方向の外側の気筒）
４Ａ，４Ｄ    外側排気ポート（外側通路）
４Ｂ，４Ｃ    内側排気ポート（内側通路）
４１    第１の湾曲部
４２    第２の湾曲部
４３    第３の湾曲部（排気の流れの最下流側の湾曲部）
４３ｂ  段差部
ｗ      ウォータジャケット
Ｃ      シリンダ中心線（気筒中心線）
【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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