(57)【要約】【課題】排気ガスの集合通路を一体化したシリンダヘッドにおいて、排気ポートからの排気ガスは集合通路の排気ガスとの干渉を抑制して、スムースな排気を実現する。【解決手段】排気ポート６と集合通路１３とで挟まれた内角部１６に、排気ポート６の軸心と集合通路１３の軸心との交叉部である流路軸心交叉部２０に向けて突出した整流板２１を鋳込みにて一体的に設けている。排気ポート６を流れてきた排気ガスと集合通路１３を流れる排気ガスは、出口１５に向かう方向性が強まるようにガイドされる。このため、排気ガスの衝突による流速低下等の弊害を抑制して、排気ガスを排気出口１５に向けてスムースに排出できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒軸線方向から見て気筒列方向と交叉した方向に向いた複数の排気ポートとこれらを合流させて１つの排気出口に集める集合通路とが内部に形成されており、前記排気ポートと集合通路との合流部の内面のうち、気筒軸線方向から見て排気ガスの流れ方向に向かって後ろ側に位置した内角部に、前記排気ポートの軸心と集合通路の軸心との交叉部である流路軸心交叉部に向けて突出した整流板を鋳込みにて一体的に設けている、
多気筒内燃機関のシリンダヘッド。
【請求項２】
前記整流板が内角部から突出する寸法を、前記内角部と流路軸心交叉部との間隔の半分程度に設定している、
請求項１に記載した多気筒内燃機関のシリンダヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、多気筒内燃機関の鋳造製シリンダヘッドに関するものであり、より詳しくは、内部で排気ガスを集合させて排気ガスを１つの排気出口から排出するタイプのシリンダヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多気筒内燃機関のシリンダヘッドに関して、外付けの排気マニホールドを無くして、集合通路を内部に一体化することが行われているが、集合通路を一体化した場合の課題の１つに、排気ガスの流れのスムース化がある。すなわち、排気ガスは各排気ポートにおいて直線性を持っていると共に、集合通路においても直線性を持って進む傾向があるが、シリンダヘッドは横幅をあまり大きくできずに集合通路や排気ポートの接続構造に制約があることから、排気ポートの排気ガスを集合通路にスムースに合流させることと、集合通路の排気ガスを排気出口にスムースに案内することとが課題として現れる。
【０００３】
この点について本願出願人は、特許文献１において、排気出口にの近傍に位置した２つの排気ポートと集合通路との関係について、排気ポートと集合通路とで挟まれた内角部を特殊な形態と成すことで、集合通路から排気出口への排気ガスの流れをスムース化することを提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１５７８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は効果を発揮するが、本願発明者が更に研究したこところ、まだ改善の余地が見られた。すなわち、特に排気出口から離れた位置にある排気ポートと集合通路とに関して、排気ポートと集合通路との交叉角度が大きくなることから、排気ポートから流れてきた排気ガスと集合通路を流れる排気ガスとの干渉が発生して、排気ガスの流れが悪くなる現象が見られた。
【０００６】
本願発明はかかる現状に鑑みなされたものであり、シリンダヘッドの内部での排気ガスの流れをスムース化して排気効率のアップを図らんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明は請求項１，２の構成を含んでいる。このうち請求項１の発明は、気筒軸線方向から見て気筒列方向と交叉した方向に向いた複数の排気ポートとこれらを合流させて１つの排気出口に集める集合通路とが内部に形成されているシリンダヘッドにおいて、前記排気ポートと集合通路との合流部の内面のうち、気筒軸線方向から見て排気ガスの流れ方向に向かって後ろ側に位置した内角部に、前記排気ポートの軸心と集合通路の軸心との交叉部である流路軸心交叉部に向けて突出した整流板を鋳込みにて一体的に設けている。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記整流板が内角部から突出する寸法を、前記内角部と流路軸心交叉部との間隔の半分程度に設定している。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明では、排気ポートと集合通路との交叉角度が大きくても、排気ポートから排出
された排気ガスが集合通路を流れる排気ガスを排気出口に向かうように整流板で導くことができると共に、集合通路を流れる排気ガスも、排気ポートの外側に寄せるように整流板２１でガイドできる。
【００１０】
その結果、排気ポートを流れてきた排気ガスと集合通路を流れてきた排気ガスとが衝突することを抑制して、排気ポートから排出された排気ガスを集合通路の排気ガスにスムースに合流させることができる。これにより、集合通路で排気ガスが干渉することによる速度低下や流れの乱れを抑制して、排気ガスのスムースな排出を実現できる。その結果、排気性を高めて運転の安定化や出力アップに貢献できる。
【００１１】
そして、シリンダヘッドの内角部自体を流路軸心交叉部に向けて突出させてガイド部と成した場合は、熱負荷を考慮してある程度の厚さにせねばならず、すると、排気ポート及び集合通路の流路断面積の低下による流れ抵抗の増大という別の問題が発生するが、本願発明の整流板は薄くても耐熱性に優れた金属板を使用できるため、流路の断面積を殆ど減少させることない。
【００１２】
更に、シリンダヘッドの内角部自体を流路軸心交叉部に向けて突出させてガイド部と成した場合、ガイド部の厚さを薄くすると、熱負荷による破損等の問題が生じるおそれがあるのみならず、シリンダヘッドを鋳造するにおいて中子型が複雑になるおそれや、鋳造時に湯の回りが悪くなって成形精度が悪くなるおそれがあるが、本願発明のように整流板の鋳込み構造を採用すると、中子型の複雑化や精度の問題は発生せず、高い精度で容易に製造できる。この点も本願発明の利点の１つである。
【００１３】
整流板の長さが長くなり過ぎると、排気ポートの出口の断面積及び集合通路の断面積が整流板の先端の箇所で小さくなって、排気ガスの流れ抵抗が増大する。さりとて、整流板の突出寸法かた小さ過ぎると、排気ガスのガイド機能が低下する。この点、本願発明者が研究・解析したところ、整流板の突出寸法を内角部の先端から流路軸心交叉部までの間隔の半分程度に設定すると、排気ガスの流れて抵抗を増大させることなくスムースにガイドできて好適であった。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るシリンダヘッドの排気側の平断面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】（Ａ）は図２のII-II 視断面図、（Ｂ）（Ｃ）は別例図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の内燃機関は３気筒であり、そこで、鋳造品であるシリンダヘッド１には、一端部１ａから他端部１ｂに向いて気筒列方向（クランク軸線方向）２に向かって順に、第１気筒３に開口した第１及び第２の排気ポート４，５と、第２気筒６に開口した第３及び第４の排気ポート７，８と、第３気筒９に開口した第５及び第６の排気ポート１０，１１が形成されている。
【００１６】
各排気ポート４，５，７，８，１０，１１は、気筒軸心１２の方向から見て気筒列方向２と交叉した方向に向いており、第１〜第３の排気ポート４，５，８は第１集合通路１３に合流して、第４〜第６の排気ポート８，１０，１１は第２集合通路１４に合流しており、２つの集合通路１３，１４は１つの排気出口１５に合流している。集合通路１３，１４は、排気出口１５に近づくに従って気筒列から離れるように、気筒列に対して緩く傾斜している。
【００１７】
第１排気ポート４及び第６排気ポート１１は滑らかに湾曲部を介して第１集合通路１３
に連続し、第２排気ポート６及び第５排気ポート１０はかなり大きな交叉角度θで第１集合通路１３及び第２集合通路１４に連続している。第３排気ポート６及び第４排気ポート７も、かなり大きな交叉角度で第１集合通路１３又は第２集合通路１４に連続している。
【００１８】
各排気ポート４，５，７，８，１０，１１が集合通路１３，１４に合流していることで、シリンダヘッド１には、各排気ポート４，５，７，８，１０，１１と集合通路１３，１４とで挟まれた夾角状の第１〜第４の内角部１６，１７，１８，１９が形成されている。
【００１９】
そして、第１内角部１６と第４内角部１９とに、気筒軸心１２の方向から見て、集合通路１３，１４と第１及び第６の排気ポート４，１１の軸心の交叉部である流路軸心交叉部２０の側に向けて突出した整流板２１を、鋳込みにて一体的に設けている。整流板２１は、例えばステンレス板のように耐熱性・防錆性に優れた金属板からなっている。なお、整流板２１は、中子にセットしておくことで簡単に鋳込むことができる。
【００２０】
図２に示すように、整流板２１の突出寸法Ｌ１は、内角部１６，１９から流路軸心交叉部２０までの距離Ｌ０のおおよそ半分程度に設定している。整流板２１の先端は、図３（Ａ）に示すように単純な直線状でもよいし、（Ｂ）に示す台形状や（Ｃ）に示す円弧状でもよい。図示していないが、（Ｃ）と逆向きで流路軸心交叉部２０に向いて凹状の形態となすことも可能である。
【００２１】
整流板２１の先端部の箇所では、第２排気ポート５の出口部の断面積（流路面積）と、第１集合通路１３の断面積（流路面積）とは、概ね同じ程度に設定している（第２排気ポート５の出口部の断面積がやや小さくなっている。）。第２排気ポート６の排気ガスは第１集合通路１３の排気ガスに横から当たる傾向を呈するので、整流板２１には、第２排気ポート６の排気ガスの流れの誘導機能を強く持たせるのが好ましいと云える。なお、図１，２に示す符号２２は排気弁を示す。
【００２２】
さて、排気ガスは直進性を持つため、第２排気ポート５を流れる排気ガスは第１集合通路１３を流れる排気ガスとが第１内角部１６の近傍部において衝突し、排気ガス同士の干渉によって流速が低下したり、乱流が生じたりする現象が発生しやすい（第５排気ポート１０と第２集合通路１４との関係も同様である）。
【００２３】
しかし、本実施形態では、整流板２１の存在により、点線矢印で示すように、第２排気ポート３を流れる排気ガスは第１内角部１６の近くにおいて整流板２１によって排気出口１５に向かうような整流作用を受ける一方、第１集合通路１３を流れる排気ガスは、第１内角部１６の近くにおいて、第１集合通路１３の外側に押されるようなガイド作用を受ける。
【００２４】
つまり、第２排気ポート６を流れてきた排気ガスと第１集合通路１３を流れてきた排気ガスとは、排気出口１５に向かう流れが強化されるように方向性が付与される。これにより、排気ガス同士の衝突による流速低下等の現象を回避して、第２排気ポート６及び第１集合通路１３の排気ガスは排気出口１５に向けてスムースに流れていく。第５排気ポート９と第２集合通路１４との関係も同じである。
【００２５】
上記の説明は第１内角部１６と第４内角部１９とに整流板２１を設けた場合であったが、図２に一点鎖線で示すように、第２内角部１７と第３内角部８とに整流板２１を設けることも可能であり、この場合も、排気ガスの高いガイド作用を発揮する。
【００２６】
本願発明は、上記の他にも様々に具体化できる。例えば気筒数は３気筒には限らないのであり、２気筒又は４気筒以上であってもよい。また、整流板は正確に流路軸心交叉部に
向いている必要はないのであり、内角部と流路軸心交叉部とを結ぶ線に対して多少ずれていても差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本願発明は、実際にシリンダヘッドに具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００２８】
１  シリンダヘッド
２  気筒列方向
３，６，９  気筒
４，５，７，８，１０，１１  排気ポート
１２  気筒軸心
１３，１４  集合通路
１５  排気出口
１６〜１９  内角部
２０  流路軸心交叉部
２１  整流板
【図１】
2015190446.tif 000003
【図２】
2015190446.tif 000004
【図３】
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