(57)【要約】【課題】各排気ポート間における排気温度差を抑制する上で有利な内燃機関の排気構造を提供する。【解決手段】複数のシリンダ（１１〜１４）が形成されたシリンダブロック（２）、前記各シリンダの上部に燃焼室を形成するシリンダヘッド（１）、前記シリンダヘッドを貫通して前記各燃焼室に開口する排気ポート（３１〜３４）を備える内燃機関の排気構造（３）であって、前記各排気ポートは、シリンダヘッド（１）のみを貫通して排気管（集合出口３０）に至る第１集合排気ポート（３１ａ，３４ａ）と、シリンダヘッド（１）からシリンダブロック（２）を少なくとも部分的に経由して排気管（集合出口３０）に至る第２集合排気ポート（３２ａ，３３ａ）に集合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、
前記各シリンダの上部に燃焼室を形成するシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドを貫通して前記各燃焼室に開口する排気ポートと、
を備える内燃機関の排気構造であって、
前記各排気ポートは、前記シリンダヘッドのみを貫通して排気管に至る第１集合排気ポートと、前記シリンダヘッドから前記シリンダブロックを少なくとも部分的に経由して前記排気管に至る第２集合排気ポートの何れかに集合されている、内燃機関の排気構造。
【請求項２】
前記第２集合排気ポートに集合される排気ポートは、前記シリンダブロックを経由する区間にて集合されている、請求項１記載の内燃機関の排気構造。
【請求項３】
前記第２集合排気ポートの前記シリンダブロックを経由する区間は、前記シリンダブロックに形成されたポート壁面と、前記シリンダヘッドに形成されたポート壁面とで形成されている、請求項２記載の内燃機関の排気構造。
【請求項４】
前記シリンダヘッドに形成されたポート壁面は、流路方向の少なくとも中間部がデッキ面と同一平面で構成されている、請求項３記載の内燃機関の排気構造。
【請求項５】
前記第１集合排気ポートと前記第２集合排気ポートは、前記シリンダヘッド内で集合され、前記排気管に至る共通のポート出口を備える、請求項１〜４の何れか一項記載の内燃機関の排気構造。
【請求項６】
前記第１集合排気ポートは第１ポート出口を備え、前記第２集合排気ポートは第２ポート出口を備えており、前記第１ポート出口と前記第２ポート出口はそれぞれ排気管に接続される、請求項１〜４の何れか一項記載の内燃機関の排気構造。
【請求項７】
前記シリンダブロックに直列配置で４つのシリンダが形成され、中央の２つの排気ポートが前記第２集合排気ポートに集合され、それらの両側の２つの排気ポートが前記第１集合排気ポートに集合されている、請求項１〜６の何れか一項記載の内燃機関の排気構造。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数気筒を有する内燃機関の集合排気構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の燃焼室から延びる排気ポートをシリンダヘッドの内部に形成した排気集合部で一体に集合させる内燃機関の排気構造が知られている。例えば、特許文献１では、シリンダヘッド内に形成した排気集合部における排気干渉を抑制するために、直列４気筒エンジンの１番，４番気筒の排気ポートを集合させた集合排気ポートと、２番，３番気筒の排気ポートを集合させた集合排気ポートをそれぞれ形成している。
【０００３】
しかしながら、この構造では、２番，３番気筒の排気ポートは、１番，４番気筒の排気ポートに比較して流路が短くなるため、冷却が不充分な場合にはポート間に温度差が生じる。それぞれのポートの温度差が大きいと、気筒間差の原因となるので、高温になるポートに合わせて冷却設計を行う必要があり、製造コストを増加させる問題がある。
【０００４】
特許文献２では、流路の短い排気ポートの流路断面積を小さくする対策が提案されているが、ポート間に排気圧力差が生じる問題があり、流路断面積の変更で排気温度差を小さくすることには限界があり、根本的な解決とはなり得ない。また、シリンダヘッド内に１番，４番気筒の排気ポートを集合させた集合排気ポートと、２番，３番気筒の排気ポートを集合させた集合排気ポートをそれぞれ形成する場合、４気筒を１つにまとめる集合排気ポートに比べ、スペースを多く必要とするため、排気ポートやウォータージャケットのレイアウトに制約が生じ、シリンダヘッドが大型化する問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３２９１２８号公報
【特許文献２】特開２０１３−２３１３８６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、従来技術の上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気ポート間における排気温度差を抑制する上で有利な内燃機関の排気構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、
複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、
前記各シリンダの上部に燃焼室を形成するシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドを貫通して前記各燃焼室に開口する排気ポートと、
を備える内燃機関の排気構造であって、
前記各排気ポートは、前記シリンダヘッドのみを貫通して排気管に至る第１集合排気ポートと、前記シリンダヘッドから前記シリンダブロックを少なくとも部分的に経由して前記排気管に至る第２集合排気ポートの何れかに集合されている、排気構造にある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、上記構成により、燃焼室から排気管への集合出口までの直線距離が短い排気ポートを、少なくとも部分的にシリンダブロックを経由させることで、集合出口までの直線距離が長い排気ポートとの流路長の差を小さくでき、排気ポート間における排気温度差を抑制する上で有利である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明実施形態に係る内燃機関の排気構造を示す平面図である。
【図２】本発明実施形態に係る内燃機関の排気構造を示す正面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明実施形態に係る内燃機関の排気構造を示す斜視図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る内燃機関の排気構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１〜図５は、本発明を直列４気筒エンジンの排気構造３に適用した実施形態を示している。シリンダブロック２には４つのシリンダ１１〜１４が形成され、シリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド１が不図示のガスケットを介して固定されている。シリンダヘッド１には、各シリンダ１１〜１４の上部に燃焼室が形成されるとともに、各燃焼室（１１〜１４）への吸気ポート２１〜２４と、各燃焼室から集合出口３０に至る排気ポート３１〜３４が形成されている。
【００１１】
４つの排気ポート３１〜３４のうち、集合出口３０から離れた位置にある第１、第４気筒１１，１４の排気ポート３１，３４は、それぞれ２つずつの開口部３１ｐ，３４ｐから延びる導入部３１ｂ，３４ｂと、それぞれの導入部３１ｂ，３４ｂが合流した後に方向変換して中央側に向かって延び、中央の集合部３６に至る第１集合排気ポート３１ａ，３４ａを含み、全体がシリンダヘッド１内に形成されている。
【００１２】
一方、集合出口３０に直線距離が近い位置にある第２、第３気筒１２，１３の排気ポート３２，３３は、それぞれ２つずつの開口部３２ｐ，３３ｐから延びる導入部３２ｂ，３３ｂと、それぞれの導入部３２ｂ，３３ｂが合流しながら方向変換して下方に延び、デッキ面１ｄ，２ｄの連通部３２ｃ，３３ｃを越えてシリンダブロック２内で方向変換して中央側に向かって斜めに延びる第２集合排気ポート３２ａ，３３ａを含む。
【００１３】
２つの第２集合排気ポート３２ａ，３３ａは中央で集合すると共に上方に方向変換し、デッキ面１ｄ，２ｄの共通の連通部３５ｃを越えてシリンダヘッド１内の集合部３５に連続しており、この集合部３５は、第１集合排気ポート３１ａ，３４ａの集合部３６に下方から合流し、集合出口３０に至る。
【００１４】
したがって、第２、第３気筒１２，１３の排気ポート３２，３３は、連通部３２ｃ，３３ｃと連通部３５ｃの間の第２集合排気ポート３２ａ，３３ａの流路断面はシリンダブロック２内に形成され、それ以外の導入部３２ａ，３３ａと集合部３５のみがシリンダヘッド１内に形成されている。
【００１５】
図示例では、第２集合排気ポート３２ａ，３３ａの上壁面（図３、３２ｄ）はシリンダブロック２のデッキ面２ｄと同一平面上にあり、シリンダヘッド１のデッキ面１ｄによって形成されている。そのため、シリンダヘッド１を取り外してデッキ面２ｄを露見させた状態では、第２集合排気ポート３２ａ，３３ａは、シリンダブロック２のデッキ面２ｄに平面視で略Ｖ字状またはＵ字状の溝として形成されている。
【００１６】
なお、第２集合排気ポート３２ａ，３３ａの上壁面３２ｄは、デッキ面１ｄ，２ｄよりも上方に形成されていても良い。その場合、第２集合排気ポート３２ａ，３３ａの上壁面３２ｄは、シリンダヘッド１のデッキ面１ｄに、連通部３２ｃ，３３ｃと連通部３５ｃを結合する溝として形成されることになる。
【００１７】
各図面では省略されているが、第１、第４気筒１１，１４の排気ポート３１，３４および第２、第３気筒１２，１３の排気ポート３２，３３に隣接したシリンダヘッド１の内部や、第２集合排気ポート３２ａ，３３ａに隣接したシリンダブロック２の内部には、冷却用のウォータージャケットが形成される。なお、シリンダヘッド１およびシリンダブロック２は、アルミニウム合金などの金属を用いて鋳造され、シリンダブロック２の各シリンダ１１〜１４の内壁面は合金製ライナーで構成されるか、または、耐摩耗性コーティングが施される。
【００１８】
上記のように構成された内燃機関の排気構造３は、燃焼室から排気管への集合出口３０までの直線距離が短い第２、第３気筒１２，１３の排気ポート３２，３３が、シリンダブロック２に形成された第２集合排気ポート３２ａ，３３ａを経由することで流路長を長く確保することができ、集合出口３０までの直線距離が長い第１、第４気筒１１，１４の排気ポート３１，３４との流路長の差を小さくできる。
【００１９】
それにより、第１、第４気筒１１，１４の集合排気ポート３１ａ，３４ａと、第２、第３気筒１２，１３の集合排気ポート３２ａ，３３ａの流路断面積および排気圧力を同等に維持しながら排気温度差を小さくでき、残留ガスの気筒間差を低減できる利点がある。
【００２０】
また、第２、第３気筒１２，１３の集合排気ポート３２ａ，３３ａがシリンダブロック２に形成される構成により、その分の排気ポート体積とウォータージャケット体積がシリンダブロック２側に移動し、集合排気経路を形成するためのシリンダヘッド１側の体積に余裕ができるため、シリンダヘッド１の大型化を回避できるとともに、集合排気管の設計自由度を向上させることができる利点がある。
【００２１】
さらに、第２、第３気筒１２，１３の集合排気ポート３２ａ，３３ａが、シリンダブロック２のデッキ面２ｄに開放された溝として形成され、かつ、それらの上壁面３２ｄがヘッドデッキ面１ｄで形成される構成により、鋳造時の中子を削減でき、製造コストを低減するうえで有利である。
【００２２】
なお、上記実施形態では、全ての排気ポート３１〜３４が１つの集合出口３０に集合される場合を示したが、図６に示すように、ｉ）第１、第４気筒１１，１４の排気ポート３１，３４の第１集合排気ポート３１ａ，３４ａは集合部３６ａを経て上側の第１集合出口３０ａに集合され、ｉｉ）第２、第３気筒１２，１３の排気ポート３２，３３の第２集合排気ポート３２ａ，３３ａは集合部３５ｂを経て下側の第２集合出口３０ｂに集合されるように構成することもできる。
【００２３】
また、上記実施形態では、本発明を４気筒エンジンの排気構造に実施する場合について述べたが、本発明はそれ以外の任意の気筒数の内燃機関にも実施可能である。
【００２４】
以上、本発明の実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１  シリンダヘッド
２  シリンダブロック
３  排気構造
１１，１２，１３，１４  シリンダ（気筒）
３０  集合出口
３０ａ  第１集合出口
３０ｂ  第２集合出口
３１，３２，３３，３４  排気ポート
３１ａ，３４ａ  第１集合排気ポート
３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ  導入部
３１ｐ、３２ｐ、３３ｐ、３４ｐ  開口部
３２ａ，３３ａ  第２集合排気ポート
３２ｃ，３３ｃ，３５ｃ  連通部
３５，３６  集合部
３５ｂ，３６ａ  集合部
【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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