JP2002070609A - 多気筒エンジン - Google Patents

多気筒エンジン

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JP2002070609A
JP2002070609A JP2000256000A JP2000256000A JP2002070609A JP 2002070609 A JP2002070609 A JP 2002070609A JP 2000256000 A JP2000256000 A JP 2000256000A JP 2000256000 A JP2000256000 A JP 2000256000A JP 2002070609 A JP2002070609 A JP 2002070609A
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oxygen concentration
exhaust
engine
concentration sensor
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JP2000256000A
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Toshisuke Akiwa
利祐 秋和
Hiroshi Sakamoto
弘 坂本
Masayuki Takahashi
誠幸 高橋
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパクト化を損なうことなく酸素濃度セン
サを取り付けることができるように構成された多気筒エ
ンジンを提供する。 【解決手段】 シリンダ列上に並ぶ複数の燃焼室（１
２）から延出された排気ポート（１７）を集合させた排
気集合部（２１）をその内部に一体形成してなるシリン
ダヘッド（６）を備える多気筒エンジン（１）におい
て、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（２
４）を、その軸線を上下方向に向けた状態で排気集合部
に取り付けらるものとする。これにより、各燃焼室から
排出される排気中の酸素濃度を共通のセンサで検出し得
るので、センサの数を最少化できる。しかもセンサの位
置を燃焼室に近づけられるので、早期活性化が可能とな
る。また上下方向から取り付けることにより、電線が排
気集合部の熱の影響を受け難くなるようにすることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多気筒エンジンに
関し、特にシリンダ列上に並ぶ複数の燃焼室から延出さ
れた排気ポートを集合させた排気集合部をその内部に一
体形成してなるシリンダヘッドを備える多気筒エンジン
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】各シリンダからの排気を集合させる排気
集合部をシリンダヘッドに一体形成するものが、特許第
２７０９８１５号公報により公知である。また実公平５
−４４４９９号公報には、エンジンの排気中の酸素濃度
を検出する酸素濃度センサを、排気マニホルドに設ける
ものと、排気マニホルドの下流側に連なる排気管に設け
るものとが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、酸素濃度セ
ンサは、冷機時は正常な機能を発揮し得ないので、速や
かに加熱して活性化させるために、できるだけ燃焼室に
近い側に設けたい。しかしながら、排気マニホルドの上
流端側に設けると、特定の排気ポートからの排気しか検
出できなくなるので、エンジン全体としての酸素濃度を
的確に検出できないこととなる。各シリンダに個別に酸
素濃度センサを設けることも考えられるが、製造コスト
や重量の面で好ましくはない。
【０００４】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
酸素濃度センサの早期活性化を可能にし、かつ酸素濃度
センサの数を最少化し得るように構成された多気筒エン
ジンを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的を果たす
ために、本発明の請求項１では、シリンダ列上に並ぶ複
数の燃焼室（１２）から延出された排気ポート（１７）
を集合させた排気集合部（２１）をその内部に一体形成
してなるシリンダヘッド（６）を備える多気筒エンジン
（１）において、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度
センサ（２４）を、その軸線を上下方向に向けた状態で
排気集合部に取り付けらるものとした。このようにすれ
ば、各燃焼室から排出される排気中の酸素濃度を共通の
センサで検出し得るので、センサの数を最少化できる。
しかもセンサの位置を燃焼室に近づけられるので、早期
活性化が可能となる。また上下方向から取り付けること
により、電線が排気集合部の熱の影響を受け難くなるよ
うにすることができる。
【０００６】請求項２では、シリンダ列上に並ぶ複数の
燃焼室から延出された排気ポートを集合させた排気集合
部をその内部に一体形成してなるシリンダヘッドを備え
る多気筒エンジンにおいて、排気集合部を、シリンダヘ
ッドの側面からアーチ状に膨出したものとし、排気中の
酸素濃度を検出する酸素濃度センサを、その中央部に取
り付けるものとした。このようにすれば、排気集合部の
大型化を招くことなく各燃焼室からの排気が集中する部
分に無理なく酸素濃度センサの検出部を置くことがで
き、しかも酸素濃度センサを取り付けるためにのみ必要
となる部分を設けずに済む。
【０００７】請求項３では、シリンダ列上に並ぶ複数の
燃焼室から延出された排気ポートを集合させた排気集合
部をその内部に一体形成してなるシリンダヘッドを備え
る多気筒エンジンにおいて、排気中の酸素濃度を検出す
る酸素濃度センサを、排気集合部に取り付け、酸素濃度
センサの取り付け部の周囲の少なくとも一部を、ウォー
タジャケットで囲むものとした。このようにすれば、酸
素濃度センサの周囲を冷却水が流通するので、検出部の
過熱を抑制することができる。
【０００８】請求項４では、上記の各構成に加えて、酸
素濃度センサの検出部を挿通する孔のシリンダ列方向両
側に排気管固定ボルトの取り付けボスを設けるものとし
た。これにより、排気管の固定強度を損なわずに、かつ
大型化を招かずに酸素濃度センサの取り付け部を設定す
ることができる。
【０００９】請求項５では、当該エンジンが２つのシリ
ンダバンクを有するＶ型エンジンであり、両シリンダバ
ンクの各シリンダヘッドに設けられた前記酸素濃度セン
サの外端同士間の寸法が、両シリンダバンクの各シリン
ダヘッドに接続された触媒装置（２２）同士間の寸法よ
りも小さくされているものとした。これによれば、エン
ジン全体としての最大幅寸法の部分が触媒装置の外端と
なるので、特別な保護措置を施さずとも酸素濃度センサ
が搬送中や車体への組み込み時に他の構造物に衝当する
などして破損する心配がなくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に添付の図面を参照して本発
明について詳細に説明する。
【００１１】図１は、本発明が適用されたＶ型６気筒エ
ンジンを示している。このエンジン１は、クランクケー
ス２及びＶ字形に配置された２つのシリンダバンク３を
構成するシリンダブロック４と、シリンダブロック４の
下面に接合されたオイルパン５と、２つのシリンダバン
ク３の各上面に接合されたシリンダヘッド６と、各シリ
ンダヘッド６の上面に接合されたヘッドカバー７とを備
えている。
【００１２】各シリンダバンク３には、それぞれに３つ
のシリンダ８が列設されており、各シリンダ８にはピス
トン９が摺合している。そして各ピストン９は、クラン
クケース２に枢支されたクランク軸１０にコネクティン
グロッド１１を介して連結されている。
【００１３】両シリンダバンク３の各シリンダヘッド６
には、各シリンダ８に対応する３つの燃焼室１２が画成
されており、各燃焼室１２には、クランク軸１０に連結
されたカム軸１３で駆動される各２つの吸気弁１４及び
排気弁１５で開閉される吸気ポート１６と排気ポート１
７とが設けられている。また各シリンダヘッド６には、
各燃焼室１２の中央にその電極を臨ませたスパークプラ
グ１８が取り付けられている。
【００１４】両シリンダバンク３間には、各燃焼室１２
から内向きに延出された吸気ポート１６に接続された吸
気マニホルド体１９が設けられている。この吸気マニホ
ルド体１９には、各吸気ポート１６へ個々に燃料を吹き
込む燃料噴射弁２０が設けられている。
【００１５】他方、排気ポート１７は、各燃焼室１２か
ら外向きに延出されている。そして各燃焼室１２から２
つづつ延出された排気ポート１７は、シリンダヘッド６
内でシリンダ列方向の中央に集合し、その排気集合部２
１の開口には、触媒コンバータ２２のフランジ２３が接
合されている。また各シリンダヘッド６に於ける排気集
合部２１の上面には、クランク軸方向から見た排気ポー
ト１７の軸線に概ね直交する向きに沿って酸素濃度セン
サ２４が取り付けられている。この酸素濃度センサ２４
は、排気集合部２１の中央部内方にその検出部を臨ませ
ており、各燃焼室１２からの排気流が均等に接触するよ
うにされている。
【００１６】ここで両シリンダバンク３に設けられた酸
素濃度センサ２４の外端同士間の寸法Ｂは、両シリンダ
バンク３に設けられた触媒コンバータ２２の外端同士間
の寸法Ａよりも小さくされている（Ａ＞Ｂ）。これによ
り、エンジン全体としての最大幅寸法の部分が触媒コン
バータ２２の外端となるので、特別な保護措置を施さず
とも酸素濃度センサ２４が搬送中や車体への組み込み時
に他の構造物に衝当するなどして破損する心配がなくな
る。
【００１７】一方の（例えば右側）シリンダバンク３の
シリンダヘッド６を吸・排気ポート１６・１７の軸線に
沿って切断したものを下方から見た様子を示す図２を参
照し、シリンダヘッド６についてさらに詳しく説明す
る。
【００１８】各燃焼室１２に対応する吸気ポート１６
は、それぞれＹ字状に形成されており、各々が独立して
シリンダヘッド６の吸気側の側面に開口している。そし
て各吸気ポート１６同士間およびシリンダ列方向の両端
に、シリンダヘッド６をシリンダブロック４に結合させ
るためのヘッドボルト挿通孔２５が、ドリル加工にて合
計４本形成されている。
【００１９】他方、３つの燃焼室１２の各々から２つづ
つ延出された合計６つの排気ポート１７は、アーチ形の
湾曲形状をもってシリンダヘッド６の排気側の側面に膨
出形成された排気集合部２１に集合しており、全体の排
気口２６が、排気集合部２１のシリンダ列方向の中央部
に形成された触媒コンバータ接合面２７に開口してい
る。
【００２０】シリンダヘッド６の排気側には、中央の燃
焼室１２からの排気ポート１７と両側の燃焼室１２から
の排気ポート１７との間を仕切るように、２つの壁２８
が形成されている。そしてこれらの壁２８の各々を、ヘ
ッドボルト挿通孔２５と、ヘッドカバー７内とクランク
ケース２内とを互いに連通させるオイル戻し通路２９と
が貫通している。またアーチ形をなす排気集合部２１の
シリンダ列方向両端部にも、ヘッドボルト挿通孔２５と
オイル戻し通路２９とが互いに隣り合わせに貫通してい
る。これら排気側に設けられた各４本のヘッドボルト挿
通孔２５とオイル戻し通路２９も、ドリル加工で形成さ
れる。
【００２１】なお、オイル戻し通路２９の全てを排気ポ
ート１７に近接した位置に設けることにより、排気熱に
よってオイルを早期に昇温させ、実質的な暖機時間の短
縮を企図し得る。
【００２２】排気集合部２１の中央には、前記した酸素
濃度センサ２４の取付孔３０が開口している。
【００２３】図３並びに図４に併せて示すように、シリ
ンダヘッド６に於ける各排気ポート１７及び排気集合部
２１が延在する部分の上・下両方及び各燃焼室１２の上
方には、ウォータジャケット３１が画成されている。こ
のウォータジャケット３１に於ける排気集合部側の外端
は、シリンダ軸方向から見た排気集合部２１の外周輪郭
に概ね沿っており、アーチ形をなす排気集合部２１の外
周壁には、ウォータジャケット３１が形成されていな
い。なお、各排気ポート１７及び排気集合部２１の上下
とは、シリンダ軸線についての上下であり、各排気ポー
ト１７及び排気集合部２１が延在する面が傾斜している
場合も含まれることは言うまでもない。
【００２４】また、ウォータジャケット３１の外端壁３
２の肉厚と排気集合部２１の外周壁３３の肉厚とを共に
均一にすると、ウォータジャケット３１の外端壁３２と
排気集合部２１の外周壁３３とが接続する部分に窪み３
４（図３に想像線で示す）が生ずるが、ウォータジャケ
ット３１の外端壁３２と排気集合部２１の外周壁３３と
の互いの外表面は連結壁４０で結ばれており、シリンダ
ヘッド６の側面から膨出した部分の略全長に渡る帯状部
分が、窪むべき部分に肉盛りした態様で円滑にされてい
る。これにより、シリンダヘッド６の実質的な大型化を
招かずに排気集合部２１の肉厚を増大させ、排気集合部
２１の剛性を高めると共に、肉厚増大に伴う熱容量の増
大を実現している。
【００２５】連結壁４０は、図４に示すように、触媒コ
ンバータ接合面２７に設けられた触媒固定ボルト用の４
つの雌ねじボス３５に接続しており、触媒コンバータ接
合面２７の剛性増強に寄与している。なお、４つの雌ね
じボス３５の内の上側に位置するものの中間に酸素濃度
センサ２４の取付孔３０を設けることにより、特別な酸
素濃度センサ２４の取り付け部を設定する必要がなくな
るので、排気集合部２１が大型化せずに済む。
【００２６】排気ポート１７の底面が接する平面は、ク
ランク軸方向から見たシリンダ軸線に対して鈍角（図４
の角度ＡＧ）をなしている。これにより、シリンダヘッ
ド６の対シリンダブロック接合面３６と略同じ平面上に
その底壁が延在する下側のウォータジャケット３１Ｌの
高さ寸法は、燃焼室１２に近い側（Ｄ）に比して遠い側
（Ｃ）の方がより大きくなっている（Ｃ＞Ｄ）。また排
気集合部２１を上下から挟むウォータジャケット３１Ｕ
・３１Ｌは、上側３１Ｕに比して下側３１Ｌの容量がよ
り大きくされ、しかもシリンダ列方向両端の燃焼室から
の排気ポートの排気集合部２１への開口２１ａよりもシ
リンダ列に直交する向きに膨出している。従って、排気
集合部２１の下側に位置するウォータジャケット３１Ｌ
における特に高温となる排気集合部２１の外周側に対応
する部分の冷却水の容量を、シリンダヘッド６の高さ寸
法の増大を招かずにより一層大きくすることができるの
で、エンジンのコンパクト化を損なわずに同部分の冷却
効率を高めることができる。しかも排気ポート１７を上
向きに延出させることで排気集合部２１の上側の壁の肉
厚が小さくなるので、排気集合部２１内に臨ませる酸素
濃度センサ２４の短寸化にも寄与し得る。
【００２７】排気集合部２１の上側のウォータジャケッ
ト３１Ｕは、酸素濃度センサ２４の取付孔３０の半周を
囲むように、取付孔３０に対応する部分の外周輪郭が窪
められている。これにより、酸素濃度センサ２４の取付
部をできるだけシリンダ側に近寄せてシリンダヘッド６
の大型化を抑制すると共に、酸素濃度センサ２４の検出
部周りを冷却水が流れるようにして酸素濃度センサ２４
の過度な昇温を抑制している。
【００２８】排気ポート１７の上下に位置する両ウォー
タジャケット３１Ｕ・３１Ｌ同士間は、互いに隣り合う
燃焼室１２から延出された排気ポート１７同士間の壁２
８内に設けられた連結部３７と、１つの燃焼室１２から
延出された２つの排気ポート１７同士間に設けられた連
結部３８とで互いに連結されている。そして先に述べた
壁２８内に設けられたオイル戻し通路２９は、上下両ウ
ォータジャケット３１Ｕ・３１Ｌ間の連結部３７に隣接
している。このように、オイル戻し通路２９を冷却水が
流通する連結部３７に沿わせることにより、過度な油温
上昇を抑制し、オイル品質保持の長期化に寄与し得る。
また互いに隣り合う燃焼室１２から延出された排気ポー
ト１７同士間の壁２８内にオイル戻し通路２８と連結部
３７とを設けているので、シリンダヘッド６のシリンダ
列方向寸法の増大を招かずに済む。
【００２９】ところで、ウォータジャケットの容量増大
を図る時には、ウォータジャケット３１を形成するため
の中子自体の強度を確保する都合上、上下のウォータジ
ャケット３１Ｕ・３１Ｌ同士を繋ぐ部分には所定の断面
積が必要である。１つの燃焼室１２から延出される２つ
の排気ポート１７同士間の部分（連結部３８）だけでは
支持剛性が不十分なので、上記の如く互いに隣り合う燃
焼室１２間にも連結部３７を設ければ、この連結部３７
を形成するための部分で上下のウォータジャケット形成
用中子の外側位置が相互に連結されることとなるので、
中子の強度をより一層効率よく増強することができる。
しかも上側のウォータジャケット３１Ｕの容量をより小
さくしているので、上下の中子を連結する部分の負担が
軽減される。
【００３０】また、金型内に先に配置した上下のウォー
タジャケット用中子間に排気ポート用中子を挿入するに
は、上下のウォータジャケット用中子同士を連結する部
分と排気ポート用中子とがシリンダ列方向で干渉しない
ようにする必要があるが、この構成によれば、それを比
較的容易に実現することができる。
【００３１】なお、上記実施の形態では、作業性の上で
は有利なので酸素濃度センサ２４をシリンダヘッドの上
方から取り付けるものとしたが、これは下方から取り付
けるように構成しても本発明の概念を逸脱するものでは
ない。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
よれば、その軸線を上下方向に向けた状態で酸素濃度セ
ンサを排気集合部に取り付けるものとすることにより、
各燃焼室から排出される排気中の酸素濃度を共通のセン
サで検出し得るので、センサの数を最少化できる。しか
もセンサの位置を燃焼室に近づけられるので、早期活性
化が可能となる。また上下方向から取り付けることによ
り、電線が排気集合部の熱の影響を受け難くなるように
することができる。
【００３３】また、排気集合部を、シリンダヘッドの側
面からアーチ状に膨出したものとし、排気中の酸素濃度
を検出する酸素濃度センサを、その中央部に取り付ける
ものとした請求項２の構成によれば、排気集合部の大型
化を招くことなく各燃焼室からの排気が集中する部分に
無理なく酸素濃度センサの検出部を置くことができ、し
かも酸素濃度センサを取り付けるためにのみ必要となる
部分を設けずに済むので、エンジンのより一層のコンパ
クト化に寄与するところ大である。
【００３４】更に、酸素濃度センサを排気集合部に取り
付け、酸素濃度センサの取り付け部の周囲の少なくとも
一部をウォータジャケットで囲むものとした請求項３の
構成によれば、酸素濃度センサの周囲を冷却水が流通す
るので、検出部の過熱を抑制することができる。
【００３５】上記に加えて、酸素濃度センサの検出部を
挿通する孔のシリンダ列方向両側に排気管固定ボルトの
取り付けボスを設けるものとした請求項４の構成を採る
ことにより、排気管の固定強度を損なわずにエンジンの
コンパクト化を実現する上に大きな効果を奏し得る。
【００３６】さらに、請求項５では、Ｖ型エンジンの両
シリンダバンクの各シリンダヘッドに設けられた前記酸
素濃度センサの外端同士間の寸法を、両シリンダバンク
の各シリンダヘッドに接続された触媒装置同士間の寸法
よりも小さくすることにより、エンジン全体としての最
大幅寸法の部分が触媒装置の外端となるようにして、特
別な保護措置を施さずとも酸素濃度センサが搬送中や車
体への組み込み時に他の構造物に衝当するなどして破損
する心配をなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるＶ型６気筒エンジンのクラ
ンク軸方向から見た概略全体図
【図２】図１に示したエンジンのシリンダヘッドの横断
面図
【図３】図１におけるIII−III線に沿う切断面端面図
【図４】図１におけるIV−IV線に沿う切断面端面図
【図５】図１に示したエンジンのシリンダヘッドの排気
側の側面図
【符号の説明】
１ エンジン ６ シリンダヘッド １２ 燃焼室 １７ 排気ポート ２１ 排気集合部 ２２ 触媒コンバータ ２４ 酸素濃度センサ ３０ 取付孔 ３５ 雌ねじボス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 誠幸 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3G024 AA01 AA11 CA05 DA01 DA19 FA00 3G091 AA02 AA17 AA29 AB01 BA00 BA26 EA34 HA36 HB01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリンダ列上に並ぶ複数の燃焼室から延
    出された排気ポートを集合させた排気集合部をその内部
    に一体形成してなるシリンダヘッドを備える多気筒エン
    ジンであって、 排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサが、その軸
    線を上下方向に向けた状態で前記排気集合部に取り付け
    られることを特徴とする多気筒エンジン。
  2. 【請求項２】 シリンダ列上に並ぶ複数の燃焼室から延
    出された排気ポートを集合させた排気集合部をその内部
    に一体形成してなるシリンダヘッドを備える多気筒エン
    ジンであって、 前記排気集合部は、前記シリンダヘッドの側面からアー
    チ状に膨出したものであり、排気中の酸素濃度を検出す
    る酸素濃度センサが、その中央部に取り付けられること
    を特徴とする多気筒エンジン。
  3. 【請求項３】 シリンダ列上に並ぶ複数の燃焼室から延
    出された排気ポートを集合させた排気集合部をその内部
    に一体形成してなるシリンダヘッドを備える多気筒エン
    ジンであって、 排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサが、前記排
    気集合部に取り付けられ、 前記酸素濃度センサの取り付け部の周囲の少なくとも一
    部がウォータジャケットで囲われることを特徴とする多
    気筒エンジン。
  4. 【請求項４】 前記酸素濃度センサの検出部を挿通する
    孔のシリンダ列方向両側に排気管固定ボルトの取り付け
    ボスが設けられることを特徴とする請求項１乃至３のい
    ずれかに記載の多気筒エンジン。
  5. 【請求項５】 当該エンジンが２つのシリンダバンクを
    有するＶ型エンジンであり、両シリンダバンクの各シリ
    ンダヘッドに設けられた前記酸素濃度センサの外端同士
    間の寸法が、両シリンダバンクの各シリンダヘッドに接
    続された触媒装置同士間の寸法よりも小さくされている
    ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の多
    気筒エンジン。
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