(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の排気ポートが水平方向に並んで開口したシリンダヘッドと前記各排気ポートに対応した枝管を有する排気マニホールドとの間に介在させる排気アダプタであって、
前記シリンダヘッドの排気ポートと排気マニホールドの枝管とに連通する排気通路の群と、前記各排気通路を流れる排気ガスを冷却する冷却水通路とを備えており、
前記冷却水通路は、前記排気通路の群の略下側に位置して前記各排気通路の並び方向に長い下側通路と、前記排気通路の群の略上側に位置して前記各排気通路の並び方向に長い上側通路と、前記下側通路と上側通路とを排気通路の群の外側において連通させる連通部とを有し、
前記下側通路のうち前記連通部と反対側の端部に冷却水入り口が形成されて、前記上側通路のうち前記連通部と反対側の端部に冷却水出口が形成されている構成において、
前記冷却水通路における上下通路のうち前記上側通路の下面に、隣り合った排気通路の間の部位に入り込んだ下向きの追い込み部を形成することにより、前記排気通路の群が形成されている部分に対する冷却水の接触面積を下側通路よりも上側通路において大きくしており、
かつ、前記上側通路は、各排気通路の上方部の箇所の上下溝幅よりも前記追い込み部の箇所の上下溝幅が大きい非等幅に形成されている、
内燃機関の排気アダプタ。
【請求項２】
前記冷却水通路における上側通路の上面に、前記追い込み部に向けて突出した突部を形成している、
請求項１に記載した内燃機関の排気アダプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、内燃機関のシリンダヘッドと排気マニホールドとの間に介在させる排気アダプタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両用の内燃機関において、排気ガスの温度を低下させて排気ガス浄化用触媒を保護するために、シリンダヘッドと排気マニホールドとの間に排気アダプタを配置して、排気アダプタに冷却水を通して排気ガスを降温させることが知られている（なお、排気アダプタは、暖機運転時における冷却水の早期昇温にも貢献し得る。）。
【０００３】
排気アダプタによる排気ガスの冷却性能を高くするには、排気アダプタの厚さを厚くしたらよいと云えるが、かくすると、内燃機関の重量を増大させて燃費を悪化させてしまう。そこで、厚さを厚くすることなく冷却性能を高めることが考えられており、その例として特許文献１，２には、冷却水通路を、排気通路の群が周縁通路で囲われる基本構造としつつ、隣り合った連通部の個所で周縁通路を上下に連通させた形態にすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５８４５９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５７８７８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１，２では、冷却水が冷却水通路の全体をまんべんなく均等に流れたら、各排気通路の部位を的確に冷却できる。しかし、冷却水は直進性があるため、実際には、冷却水入り口及び出口の位置や冷却水通路の形状等が冷却水の流れに大きく影響しており、冷却を均一化できるか疑問である。
【０００６】
更に述べると、上記のとおり、冷却水の流れは冷却水の入り口と出口の位置と密接な関連があるが、特許文献１では、冷却水の入り口と出口とは、排気通路の群の一端と他端との間に位置しているため、冷却水が入り口から遠い部位に流れにくくなって、冷却水の淀み部が生じることが懸念される。
【０００７】
他方、特許文献２では、冷却水の入り口は、排気通路の並びから見て、一端に位置した１番目の排気通路とこれに続く２番目の排気通路の間の部位に位置している一方、冷却水の出口は、並びの他端に位置した排気通路の個所に位置しているが、この構成では、１番目の排気通路の端の部位で冷却水通路が袋状になるため、冷却水が淀みやすくなることが懸念される。
【０００８】
本願発明はこのような現状を改善すべく成されたものであり、全体を均等かつしっかりと冷却できる排気アダプタを提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は、複数の排気ポートが水平方向に並んで開口したシリンダヘッドと前記各排気ポートに対応した枝管を有する排気マニホールドとの間に介在させる排気アダプタに関するものであり、
「前記シリンダヘッドの排気ポートと排気マニホールドの枝管とに連通する排気通路の群と、前記各排気通路を流れる排気ガスを冷却する冷却水通路とを備えており、
前記冷却水通路は、前記排気通路の群の略下側に位置して前記各排気通路の並び方向に長い下側通路と、前記排気通路の群の略上側に位置して前記各排気通路の並び方向に長い上側通路と、前記下側通路と上側通路とを排気通路の群の外側において連通させる連通部とを有し、
前記下側通路のうち前記連通部と反対側の端部に冷却水入り口が形成されて、前記上側通路のうち前記連通部と反対側の端部に冷却水出口が形成されている」
という基本構成になっている。
【００１０】
そして、上記基本構成において、
「前記冷却水通路における上下通路のうち前記上側通路の下面に、隣り合った排気通路の間の部位に入り込んだ下向きの追い込み部を形成することにより、前記排気通路の群が形成されている部分に対する冷却水の接触面積を下側通路よりも上側通路において大きくしており、
かつ、前記上側通路は、各排気通路の上方部の箇所の上下溝幅よりも前記追い込み部の箇所の上下溝幅が大きい非等幅に形成されている」
という構成になっている。
【００１１】
本願発明は、様々に具体化できる。その例として、請求項２では、「前記冷却水通路における上側通路の上面に、前記追い込み部に向けて突出した突部を形成している」という構成になっている。
また、上側通路のうち、端に位置した排気通路の上部個所に絞り部を設けることができる。更に、冷却水が沸騰する等してエアが発生することがあり、エアが発生すると冷却性が著しく悪化するが、上側通路の上面に、エアを出口に導く溝を形成することができる（エアは上に逃げるので、エア抜き溝は上側通路の上面に形成するのが合理的である。）。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明では、下側通路に流入した冷却水は、下側通路を排気アダプタの長手方向（排気通路の並び方向）の一方方向に流れていき、連通部でＵターンして上側通路では逆方向に流れ、上側通路の出口から排出される。従って、冷却水は、排気通路の群をほぼ１周するようにして流れる。従って、冷却水は流速に関係なく流れが一定しており、隣り合った排気通路の間に連通路（バイパス通路）を設けた場合に比べて、冷却水の流れは格段に安定する。
【００１３】
つまり、冷却水通路は途中で枝分かれしない１本道になっているため、Ｕターンした形状であっても、冷却水の直進性を利用して、冷却水の全量が必ず下側通路と連通部と上側通路とを通過するのであり、まず、この点において高い冷却安定性を確保できる。
【００１４】
そして、下側通路には、隣り合った排気通路の間に入り込んだ部分は殆ど又は全くないため、排気通路の群に対する接触面積は少なくなっているが、下側通路では冷却水の温度は相対的に低いため、接触面積が少なくも冷却性は高い（単位流量当たりの熱交換量が大きい。）。
【００１５】
また、熱は上に逃げる性質があり、排気通路の個所では下部よりも上部が高温になるため、冷却の必要性は上部に比べて相対的に低くなっており、この面から見ても、下側通路の個所において必要な冷却性を確保できる。
【００１６】
上側通路では、冷却水は昇温しているため、接触面積を大きくしないと必要な冷却性を確保できない。また、既述のとおり、排気通路は下部より上部が高温になる傾向を呈するため、冷却の性は高くなっている。しかるに、本願発明では、上側通路には、隣り合った排気通路の間の部位に深く入り込んだ追い込み部が形成されているため、冷却水の接触面積は格段に大きくなっている。従って、必要な冷却性能を確保することができる。
【００１７】
請求項２では、冷却水が追い込み部に入り込むことと追い込み部から出ることが突部によってガイドされるため、冷却水を、追い込み部を経由させてスムースに流することができる。これにより、排気通路が形成されている部位の冷却を確実化できる。
上側通路の上流部（始端部）に絞り部を設けると、冷却水の流速が速くなるため、冷却水の接触性が高くなって冷却性を一層向上できる利点がある。また、上側通路の上面にエア抜きの溝を形成すると、上側通路にエアが滞留することを防止して冷却水の接触性を向上できるため、冷却性能をさらに向上できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態を示しており、（Ａ）は平断面図、（Ｂ）はシリンダヘッドの側から見た側面図である。
【図２】（Ａ）は排気マニホールドの側から側面図であって図１（Ａ）のIIA-IIA 視図、（Ｂ）は背面図であって図１（Ａ）のIIB-IIB 視図である。
【図３】（Ａ）はシリンダヘッドの側から見た出口側の要部断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
(1).概要
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、クランク軸線方向から見た方向を前後方向と定義している。図１に、方向を明示している。前と後ろとの区別には特段の意味ないが、一般的な表示に倣って、タイミングチェーンを配置している側を前として、変速機を設けている側を後ろとしている。
【００２０】
排気アダプタ１は、厚板状又はブロック状で前後方向に長い外観を成しており、シリンダヘッド（図示せず）に固定されるヘッド固定面２と、排気マニホールド（図示ぜず）が固定されるマニホールド固定面３とが平行に形成されている。
【００２１】
本実施形態は、４気筒内燃機関用のものであり、そこで、ヘッド固定面２とマニホールド固定面３とに開口した第１〜第４の４つの排気通路４〜７が、前後方向に並んで形成されている。各排気通路４〜７の入り口８は、シリンダヘッドに形成されている排気ポートと同じ小判形の形状である一方、各排気通路４〜７の出口９は、排気マニホールドにおける枝管に対応した円形になっている。断面積は、入り口８から出口９に向けて僅かに小さくなっている。
【００２２】
また、図１（Ｂ）に明示するように、各排気通路４〜７の入り口８は、同じ高さでかつ等間隔で並んでいるが、出口９は、いずれも入り口８よりも高い位置になっていると共に、前後方向にもずれている。前後方向のずれの態様は、各排気通路４〜７によって相違している。
【００２３】
排気アダプタ１は、排気通路４〜７の群を有する基部１０と、基部１０から後ろ向きに突出した張り出し部１１とを有しており、張り出し部１１は、基部１０よりも左右厚さが薄くて、ヘッド固定面２の側にずれている。なお、張り出し部１１はシリンダヘッドには重ならず、シリンダヘッドの後端からも後ろにはみ出ている。
【００２４】
(2).冷却水通路
図３（Ａ）に明示するように、排気アダプタ１の内部には冷却水通路１２が形成されている。冷却水通路１２は、排気通路４〜７の群の下方を流れる下側通路１３と、主として排気通路４〜７の上側を流れる上側通路１４と、下側通路１３と上側通路１４とをその前端において繋ぐ連通部１５とを有しており、下側通路１３の後端に冷却水入り口１６が形成されて、上側通路１４の後端に冷却水出口１７が形成されている。
【００２５】
下側通路１３の上流部（始端部）は張り出し部１１に形成されており、冷却水出口１７は、張り出し部１１の後端においてシリンダヘッドの側に開口している。また、冷却水入り口１６は、基部１０の後端部において上向きに開口している。敢えて述べるまでもないが、冷却水の入り口１６と出口１７とは、シリンダヘッドの後端部に設けた冷却水制御部に接続されている。
【００２６】
下側通路１３は、その下面に多少の凹凸があるが、基本的にはストレートに近い流路になっており、隣り合った排気通路４〜７の間に入り込む上向きの追い込み部（湾入部）は形成されていない。但し、第３排気通路６と第４排気通路７との個所、及び、第１排気通路４と第２排気通路５との間の部分では、下面を上向きに緩く突出させることによって下絞り部１８を形成しているが、絞りの程度は大きくはない。
【００２７】
図３（Ａ）に示すように、上側通路１４は、基本的には、各排気通路４〜７を囲うように蛇行した形状になっているが、第１排気通路４と第２排気通路５との間の部位に大きく入り込んだ第１追い込み部１９と、第２排気通路５と第３排気通路６との間の部位に大きく入り込んだ第２追い込み部２０と、第３排気通路６と第４排気通路７との間の部位に大きく入り込んだ第３追い込み部２１とが付加されている。従って、上側通路１４は、各追い込み部１９，２０，２１の部位（隣り合った排気通路４，５，６，７の間の部位）で上下幅が大きくなるように非等幅になっている。
【００２８】
第２排気通路５と第３排気通路６との間隔は大きくなっているため、第２追い込み部２０は、他の追い込み部１９，２１に比べて大きな容積になっている。第１追い込み部１９と第３追い込み部２１とは全体が下側通路１３に近接する深さであるが、第２追い込み部２０は、第２排気通路５に近接した部位が下側通路１３に近接した深さの深溝部２０ａに形成されていて、深溝部２０ａの後ろ側の部位は、第３排気通路６の内径程度の深さに設定している。
【００２９】
また、上側通路１４のうち、第１排気通路４の個所には、通路幅を狭めた上絞り部２２が形成されている。上側通路１４の上面は、各排気通路４〜７に倣うように円弧状に形成されている。このため、上側通路１４の上方には、第１排気通路４と第２排気通路５との間に入り込む山形の第１突部２３と、第２排気通路５と第３排気通路６との間に入り込む山形の第２突部２４及び第３突部２５と、第３排気通路６と第４排気通路７との間に入り込む山形の第４突部２６が形成されている。なお、突部２３〜２６を設けても、上側通路１４は、各追い込み部１９，２０，２１の部位で上下幅が大きくなるように非等幅になっている。
【００３０】
第２排気通路５と第３排気通路６との間に２つの突部２４，２５が形成されているのは、第２追い込み部２０の幅が前後大きいためであり、これら第２及び第３の突部２４，２５の間に、上向き凸（下向き凹）の中間凹面２７が形成されている。
【００３１】
更に、本実施形態の特徴の１つとして、上側通路１４の上面の前端に、上側通路１４の全長に亙って延びるエア抜き溝２８が形成されている。エア抜き溝２８の終端（下流端）は、冷却水出口１７に向けて開口している。従って、エア抜き溝２８を伝い流れてきたエア（蒸気）は、冷却水出口１７から速やかに排出される。
【００３２】
図１（Ｂ）を参照して説明したように、各排気通路４〜７は、高さと左右方向とを変えて入り口８から出口９に向かっており、かつ、断面形状も厚さ方向（左右方向）において徐々に変化している。従って、冷却水通路１２の断面形状は、入り口８から出口９に向けて変化していくが、基本的には、どの部分でも図３（Ａ）と同様の傾向を呈している。
【００３３】
(3).まとめ
以上の構成において、下側通路１３に流入した冷却水は、下側通路１３をほぼストレート状に前向きに流れて連通部１５に至り、連通部１５で上向きに方向変換してから、上側通路１４を後ろ向きに流れ、最後に冷却水出口１７から排出される。
【００３４】
そして、下側通路１３に追い込み部は形成されていないため、排気通路４〜７の周囲部に対する接触面積は小さいが、冷却水の温度は相対的に低いため、単位流量当たりの熱交換性は高くなっている。また、排気通路４〜７の群の下方は上方に比べて温度が低いため、冷却の必要性は上側に比べて低くなっている。このため、単純な形状の下側通路１３であっても、冷却は適切に行われる。
【００３５】
他方、上側通路１４には、下向きに入り込んだ追い込み部１９，２０，２１が形成されているため、排気通路４〜７の周囲部に対する接触面積は大きくなっており、このため、高い冷却性を発揮する。従って、排気アダプタ１の内部を、全体的に均等にしっかりと冷却することができる。更に、上側通路１４では、構造上の特徴により、冷却性の一層の向上が図られている。
【００３６】
まず、第１排気通路４の個所に上絞り部２２が形成されているため、冷却水は流速を速めて第１追い込み部１９に流入することになり、その結果、第１排気通路４の個所と第２排気通路５の個所とをしっかりと冷却できる。
【００３７】
更に述べると、冷却水が第１追い込み部１９に入り込むことが第１突部２３の前面でガイドされるため、冷却水が第１追い込み部１９に入り込むことがスムースであり、かつ、冷却水が第１追い込み部１９から出ることは、第１突部２３の後面でガイドされる。従って、上絞り部２２を設けて冷却水の流速をアップさせても、冷却水は第１追い込み部１９を経由して第２追い込み部２０にスムースに流れていく。
【００３８】
次に、第２追い込み部２０を見ると、まず、第２突部２４の前面のガイド作用により、冷却水の一部が深溝部２０ａにスムースに入り込む。これにより、第２排気通路５の後ろ側の肉を的確に冷却できる。更に、深溝部２０ａから排出された冷却水は、円弧状の中間凹面２７に至って、中間凹面２７の反射作用によって下向きにガイドされて、第３排気通路６を囲う肉に向かう。これにより、第３排気通路６の前面部の冷却をしっかりと行える。更に、第２追い込み部２０に流入した冷却水の一部は、第３排気通路６の前面部に直接当たるため、これによっても、第３排気通路６の前側の肉の冷却が確実化される。
【００３９】
第２追い込み部２０は容積が大きいため、冷却水の流速は低くなっているが、上記のとおり、冷却水の流れがガイドされることにより、第２排気通路５の後面部と第３排気通路６の前面部とに対する冷却水の接触性は高くなっており、従って、全体的に均等にかつしっかりと冷却できる。
【００４０】
次に、第３追い込み部２１の個所について述べると、第３追い込み部２１への冷却水の流入が第４突部２６の前面でガイドされるため、冷却水は第３追い込み部２１の奥までしっかり到達し、かつ、第４突部２６の後面のガイド作用により、冷却水は第３追い込み部２１から冷却水出口１７に向けてスムースにガイドされる。これにより、第３排気通路６の後面部と第４排気通路７の周囲部とが、しっかりと冷却される。
【００４１】
更に、本実施形態の特徴としてエア抜き溝２８があるが、既述のとおり、上側通路１４でエア（蒸気）が発生したり、元々冷却水にエアが含まれていたりしても、エアはエア抜き溝２８を伝って冷却水出口１７から速やかに排出される。従って、エアに起因した冷却不良を防止できる。なお、エア抜き溝２８は、上側通路１４の最も高い部位に設けるのが好ましい。
【００４２】
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、各排気通路の出口が等間隔で並んでいる場合は、隣り合った排気通路の個所に略同じ断面形状の追い込み部を形成してもよく、必ずしも実施形態の第２追い込み部のように深い部分と浅い部分とを有する段違い形状に形成する必要はない。
【００４３】
冷却水の入り口や出口の位置や姿勢などは、他の部材との取り合わせ等に応じて適宜変更できる。４気筒以外の多気筒内燃機関に適用できることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本願発明は、排気アダプタに具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１  排気アダプタ
２  ヘッド固定面
３  マニホールド固定面
４〜７  排気通路
８  排気通路の入り口
９  排気通路の出口
１０  基部
１１  張り出し部
１２  冷却水通路
１３  下側通路
１４  上側通路
１５  連通部
１９〜２１  追い込み部
２２  上絞り部（上隘路）
２３〜２６  突部
２８  エア抜き溝
【図１】
0006654090.tif 000002
【図２】
0006654090.tif 000003
【図３】
0006654090.tif 000004