JP2009209808A - 内燃機関 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来よりも吸気の充填効率を向上させることが可能な内燃機関を提供する。
【解決手段】複数の吸気ポート6と、各吸気ポート6に吸気を配分する吸気マニホールド8とを有するシリンダヘッド4を備えた内燃機関1Aにおいて、シリンダヘッド4には、シリンダヘッド4に流入した冷却水が集合し、かつ吸気マニホールド8と隣接するように設けられた吸気側集合部14aを有する冷却水通路13が設けられている。
【選択図】図1
【解決手段】複数の吸気ポート6と、各吸気ポート6に吸気を配分する吸気マニホールド8とを有するシリンダヘッド4を備えた内燃機関1Aにおいて、シリンダヘッド4には、シリンダヘッド4に流入した冷却水が集合し、かつ吸気マニホールド8と隣接するように設けられた吸気側集合部14aを有する冷却水通路13が設けられている。
【選択図】図1
Description
本発明は、吸気マニホールドがシリンダヘッドに設けられた内燃機関に関する。
複数の気筒を有し、各気筒の吸気ポートに吸気を配分する吸気マニホールドがシリンダヘッドに一体に形成された内燃機関が知られている(特許文献1参照)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2〜4が存在する。
ところで、このような内燃機関では、吸気を冷却して吸気の温度を低下させることにより、吸気の充填効率が向上することが知られている。
そこで、本発明は、従来よりも吸気の充填効率を向上させることが可能な内燃機関を提供することを目的とする。
本発明の内燃機関は、複数の吸気ポートと、各吸気ポートに吸気を配分する吸気マニホールドとを有するシリンダヘッドを備えた内燃機関において、前記シリンダヘッドには、前記シリンダヘッドに流入した冷却水が集合し、かつ前記吸気マニホールドと隣接するように設けられた吸気側集合部を有する冷却水通路が設けられていることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。
本発明の内燃機関によれば、冷却水が集合する集合部が吸気マニホールドと隣接するように設けられているので、この集合部の冷却水によって吸気マニホールドの吸気を冷却することができる。そのため、吸気の温度を低下させ、従来よりも吸気の充填効率を向上させることができる。
本発明の内燃機関の一形態において、前記シリンダヘッドには、複数の排気ポートと、各排気ポートから排出された排気を集合させる排気マニホールドと、がさらに設けられ、前記内燃機関は、一方向に向かって並ぶ複数の気筒を備え、前記冷却水通路は、前記排気マニホールドと隣接するように設けられて冷却水が集合する排気側集合部と、気筒毎に設けられて前記吸気側集合部と前記排気側集合部とを連通し、かつ気筒の上部を通って前記複数の気筒の並び方向と交差する方向に延びる複数の連通路と、を備えていてもよい(請求項2)。複数の気筒の上部に共通の冷却水通路を設け、この冷却水通路の冷却水で各気筒を冷却する場合、冷却水通路内において冷却水が偏流したり冷却水通路内の各部で冷却水の温度がばらついて気筒間で温度がばらつくおそれがある。この形態では連通路を気筒毎に設けたので、これら複数の連通路にそれぞれ冷却水を流すことができる。これにより、気筒間における冷却水の温度のばらつきを抑えることができるので、気筒間での冷却水の分配を改善し、気筒間での温度のばらつきを抑制することができる。また、気筒の並び方向と交差する方向に延びるように連通路を設けたので、連通路の長さを短くし、連通路の圧力損失を小さくすることができる。そのため、冷却水を循環させるために必要なエネルギを低減することができる。さらに、連通路を気筒毎に設けたので、シリンダヘッドのうち気筒と気筒の間の上部に配置される部分に連通路を形成するための隔壁が設けられる。この場合、これら隔壁によってシリンダヘッドのうち気筒と気筒の間の上部に配置される部分の剛性を高めることができる。そのため、シリンダヘッドとシリンダブロックの間に設けられるヘッドガスケットの面圧を向上させることができ、シール性を向上させることができる。
本発明の内燃機関の一形態においては、前記吸気マニホールドの上流側に接続されるサージタンクが前記内燃機関のシリンダブロックに一体に設けられていてもよい(請求項3)。周知のようにシリンダブロックは冷却水によって冷却されているため、サージタンクをシリンダブロックに一体に設けることによりサージタンクの吸気をシリンダブロックに供給された冷却水によって冷却することができる。そのため、吸気の充填効率をさらに向上させることができる。また、この場合サージタンクにおいても吸気を冷却できるので、シリンダヘッドに設ける吸気マニホールドが大型化することを抑制できる。さらに、サージタンクをシリンダブロックに一体に設けることにより内燃機関の部品数を低減でき、これによりコストを低減できる。
以上に説明したように、本発明の内燃機関によれば、集合部の冷却水によって吸気マニホールドの吸気を冷却することができるので、吸気の温度を低下させ、従来よりも吸気の充填効率を向上させることができる。
(第1の形態)
図1及び図2は、本発明の第1の形態に係る内燃機関の要部を示した図である。なお、図1は図2のI−I線における内燃機関の断面を示し、図2は図1のII−II線における内燃機関の断面を示している。この内燃機関(以下、エンジンと称することもある。)1Aは、車両に走行用動力源として搭載されるものであり、複数の気筒2が設けられたシリンダブロック3と、シリンダブロック3の上部に取り付けられるシリンダヘッド4とを備えている。図2に示したようにエンジン1Aの気筒2の数は4つであり、これらの気筒2はシリンダブロック3に一方向に向かって並べて設けられている。また、気筒2には、点火プラグ5(図2参照)がそれぞれ設けられる。
図1及び図2は、本発明の第1の形態に係る内燃機関の要部を示した図である。なお、図1は図2のI−I線における内燃機関の断面を示し、図2は図1のII−II線における内燃機関の断面を示している。この内燃機関(以下、エンジンと称することもある。)1Aは、車両に走行用動力源として搭載されるものであり、複数の気筒2が設けられたシリンダブロック3と、シリンダブロック3の上部に取り付けられるシリンダヘッド4とを備えている。図2に示したようにエンジン1Aの気筒2の数は4つであり、これらの気筒2はシリンダブロック3に一方向に向かって並べて設けられている。また、気筒2には、点火プラグ5(図2参照)がそれぞれ設けられる。
図1及び図2に示したようにシリンダヘッド4には、各気筒2に対応して設けられる複数の吸気ポート6及び排気ポート7と、各気筒2の吸気ポート6に吸気を配分する吸気マニホールド8と、各気筒2の排気ポート7とそれぞれ連通して各気筒2から排出された排気を集合させる排気マニホールド9とが設けられている。図2に示したように吸気ポート6及び排気ポート7は、接続対象の気筒2に対して2つに分岐して接続するように設けられている。各吸気ポート6には、吸気ポート6内に燃料を噴射するためのインジェクタ(不図示)がそれぞれ設けられている。また、各吸気ポート6には吸気ポート6を気筒2に対して開閉するための吸気弁10がそれぞれ設けられ、各排気ポート7には排気ポート7を気筒2に対して開閉するための排気弁11がそれぞれ設けられる。以降、エンジン1Aにおいて吸気ポート6が設けられている側、すなわち図1の左側を吸気ポート側と称し、エンジン1Aにおいて排気ポート7が設けられている側、すなわち図2の右側を排気ポート側と称することがある。
図1に示したようにシリンダブロック3には、冷却水が流れるウォータジャケット12が設けられる。また、シリンダヘッド4にも同様に冷却水が流れる冷却水通路13が設けられる。ウォータジャケット12と冷却水通路13とは互いに連通しており、冷却水通路13にはウォータジャケット12を介して冷却水が供給される。
図1及び図3を参照して冷却水通路13について詳しく説明する。図3は、冷却水通路13のうち吸気ポート6及び排気ポート7の上側に配置される部分を図1の矢印III方向から見た図である。図1に示したように、冷却水通路13は、上部冷却水通路14と、吸気側下部冷却水通路15と、排気側下部冷却水通路16とを備えている。図1に示したように上部冷却水通路14は、吸気ポート6及び排気ポート7の上側に設けられる。すなわち、図3は上部冷却水通路14を示している。また、吸気側下部冷却水通路15は吸気ポート6及び吸気マニホールド8の下側に設けられ、排気側下部冷却水通路16は排気ポート7及び排気マニホールド9の下側に設けられる。吸気側下部冷却水通路15及び排気側下部冷却水通路16は、それぞれ上部冷却水通路14と連通している。図3に示したように上部冷却水通路14は、吸気マニホールド8と隣接するように設けられる吸気側集合部14aと、排気マニホールド9と隣接するように設けられる排気側集合部14bと、吸気側集合部14aと排気側集合部14bとを連通する複数の連通路14cとを備えている。そのため、図3においても図1及び図2と同様に左側が吸気ポート側であり、右側が排気ポート側である。連通路14cは、気筒2毎に設けられる。また、図3に示したように連通路14cは、気筒2の上部を通って気筒2の並び方向(以下、縦方向と称することがある。)と交差する方向(以下、横方向と称することがある。)に延びるように設けられる。連通路14cには、点火プラグ5を通すための点火プラグ穴17及びインジェクタを通すためのインジェクタ穴18がそれぞれ設けられる。
次にエンジン1Aにおける冷却水の流れについて説明する。冷却水はエンジン1Aの回転によって駆動されるウォータポンプ(不図示)によってエンジン1A内を循環している。ウォータポンプから吐出された冷却水は、まずシリンダブロック3のウォータジャケット12に導かれる。その後、ウォータジャケット12から排気側集合部14b、吸気側下部冷却水通路15、及び排気側下部冷却水通路16に流入する。排気側下部冷却水通路16に流入した冷却水は、その後排気側集合部14bに導かれる。排気側集合部14bの冷却水は、各連通路14cを通って吸気側集合部14aに流入する。また、吸気側集合部14aには、吸気側下部冷却水通路15の冷却水も導かれる。吸気側集合部14aにて集合した冷却水はシリンダヘッド4から排出され、不図示のラジエータに導かれて冷却される。冷却された冷却水は、ウォータポンプによって再度ウォータジャケット12に導かれる。
第1の形態のエンジン1Aによれば、吸気マニホールド8がシリンダヘッド4に一体に設けられ、その吸気マニホールド8と隣接するように冷却側集合部14aを設けたので、冷却側集合部14aの冷却水によって吸気マニホールド8の吸気を冷却することができる。そのため、吸気の温度を低下させ、従来よりも吸気の充填効率を向上させることができる。
また、第1の形態のエンジン1Aでは、気筒2毎に連通路14cを設け、この連通路14cを流れる冷却水で気筒2の上部を冷却するので、気筒2間における冷却水の温度のばらつきを抑えることができる。そのため、気筒2間での冷却水の分配を改善し、気筒2間における温度のばらつきを抑制することができる。エンジン1Aでは、連通路14cをエンジン1Aの横方向に延びるように設けたので、連通路14cの長さを短くして連通路14cの圧力損失を小さくすることができる。そのため、冷却水を循環させるために必要なエネルギ、すなわちウォータポンプで消費されるエネルギを低減できる。これにより、エンジン1Aのエネルギ効率を改善することができる。また、ウォータポンプを小型化することができる。さらに、吸気側集合部14aと排気側集合部14bとを各連通路14cで接続したので、エンジン1Aを車両に傾斜させて搭載した場合のエア抜きを従来よりも容易に行うことができる。そのため、冷却性能の低下を抑制することができる。
図3に示したようにエンジン1Aでは連通路14cを気筒2毎に設けたので、シリンダヘッド4のうち気筒2と気筒2の間の上部に配置される部分に連通路14cを形成するための隔壁14dが設けられる。この場合、これら隔壁14dによってシリンダヘッド4の剛性を高めることができる。そのため、シリンダブロック3とシリンダヘッド4との間に設けられるヘッドガスケット(不図示)の各部の面圧のばらつきを抑制してこのヘッドガスケットの面圧を向上させることができる。従って、シリンダブロック3とシリンダヘッド4との間のシール性を向上させることができる。また、一般にシリンダヘッド4は鋳造で製造されるため、このように隔壁14dが設けられることにより、気筒2と気筒2との間の砂型を取り除くことができる。そのため、シリンダヘッド4の鋳造作業にかかる手間を軽減することができる。
(第2の形態)
図4を参照して本発明の第2の形態に係るエンジン1Bについて説明する。図4は、第1の形態の図1に対応する図である。なお、図4において第1の形態のエンジン1Aと共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。エンジン1Bは、吸気マニホールド8の上流側に接続されるサージタンク20を備えている。図4に示したようにサージタンク20は、シリンダブロック3に一体に設けられている。それ以外は、第1の形態のエンジン1Aと同じである。
図4を参照して本発明の第2の形態に係るエンジン1Bについて説明する。図4は、第1の形態の図1に対応する図である。なお、図4において第1の形態のエンジン1Aと共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。エンジン1Bは、吸気マニホールド8の上流側に接続されるサージタンク20を備えている。図4に示したようにサージタンク20は、シリンダブロック3に一体に設けられている。それ以外は、第1の形態のエンジン1Aと同じである。
第2の形態のエンジン1Bによれば、ウォータジャケット12の冷却水でサージタンク20の吸気を冷却できるので、吸気の温度をさらに低下させることができる。そのため、吸気の充填効率をさらに向上させることができる。また、サージタンク20でも吸気を冷却できるので、シリンダヘッド4に一体に設ける吸気マニホールド8が大型化することを抑制できる。そのため、シリンダヘッド4の大型化を抑制し、エンジン1Bをコンパクトにすることができる。さらに、サージタンク20をシリンダブロック3に一体に設けることにより、エンジン1Bの部品数を低減できる。また、これによりコストを低減できる。
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明は、点火プラグを備えた火花点火式のエンジンに限定されず、ディーゼルエンジンであってもよい。また、吸気ポートにインジェクタが設けられるポート噴射式のエンジンに限定されず、気筒内に直接燃料を噴射する筒内直噴式のエンジンなどでもよい。
本発明の内燃機関は、ターボ過給機を備えていてもよい。この場合、吸気マニホールドにおいて吸気を冷却できるので、ターボ過給機で圧縮した吸気を冷却するためのインタークーラを小型化したり、インタークーラを省略したりすることができる。
冷却水通路が備える冷却水を集合させる集合部は、吸気ポート側のみにあってもよい。この場合でも吸気ポート側に設けた集合部の冷却水によって吸気マニホールドの吸気を冷却できるので、従来よりも吸気の充填効率を向上させることができる。
1A、1B 内燃機関
2 気筒
3 シリンダブロック
4 シリンダヘッド
6 吸気ポート
7 排気ポート
8 吸気マニホールド
9 排気マニホールド
13 冷却水通路
14a 吸気側集合部
14b 排気側集合部
14c 連通路
20 サージタンク
2 気筒
3 シリンダブロック
4 シリンダヘッド
6 吸気ポート
7 排気ポート
8 吸気マニホールド
9 排気マニホールド
13 冷却水通路
14a 吸気側集合部
14b 排気側集合部
14c 連通路
20 サージタンク
Claims (3)
- 複数の吸気ポートと、各吸気ポートに吸気を配分する吸気マニホールドとを有するシリンダヘッドを備えた内燃機関において、
前記シリンダヘッドには、前記シリンダヘッドに流入した冷却水が集合し、かつ前記吸気マニホールドと隣接するように設けられた吸気側集合部を有する冷却水通路が設けられていることを特徴とする内燃機関。 - 前記シリンダヘッドには、複数の排気ポートと、各排気ポートから排出された排気を集合させる排気マニホールドと、がさらに設けられ、
前記内燃機関は、一方向に向かって並ぶ複数の気筒を備え、
前記冷却水通路は、前記排気マニホールドと隣接するように設けられて冷却水が集合する排気側集合部と、気筒毎に設けられて前記吸気側集合部と前記排気側集合部とを連通し、かつ気筒の上部を通って前記複数の気筒の並び方向と交差する方向に延びる複数の連通路と、を備える請求項1に記載の内燃機関。 - 前記吸気マニホールドの上流側に接続されるサージタンクが前記内燃機関のシリンダブロックに一体に設けられている請求項1又は2に記載の内燃機関。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008054434A JP2009209808A (ja) | 2008-03-05 | 2008-03-05 | 内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008054434A JP2009209808A (ja) | 2008-03-05 | 2008-03-05 | 内燃機関 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009209808A true JP2009209808A (ja) | 2009-09-17 |
Family
ID=41183207
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008054434A Pending JP2009209808A (ja) | 2008-03-05 | 2008-03-05 | 内燃機関 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009209808A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101784531B1 (ko) * | 2012-10-19 | 2017-10-12 | 현대중공업 주식회사 | 고온 냉각수 유출입 패스 시스템 |
-
2008
- 2008-03-05 JP JP2008054434A patent/JP2009209808A/ja active Pending
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KR101784531B1 (ko) * | 2012-10-19 | 2017-10-12 | 현대중공업 주식회사 | 고온 냉각수 유출입 패스 시스템 |
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