JP2013204470A

JP2013204470A - シリンダヘッドの排気フランジ構造

Info

Publication number: JP2013204470A
Application number: JP2012072578A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Koyama; 和明小山; Toshihiko Oka; 俊彦岡; Shigeki Nabeya; 茂樹鍋谷; Keisuke Komura; 啓介小村; Kazuki Yagi; 一記八木
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-10-07
Also published as: CN203223282U

Abstract

【課題】排気マニホールドとのシール性を確保した状態で、軽量化を図る。
【解決手段】排気再循環用の配管が貫通し配管の径よりも大きな開口とされる配管貫通穴５を備え、配管貫通穴５の気筒排気穴４に対向する側の縁５ａの位置を、気筒排気穴４の中心から所定距離Ｄ１（２７ｍｍ±１ｍｍ）隔てた位置に配し、気筒排気穴４の中心から所定距離Ｄ１を半径とした円弧形状とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、シリンダヘッドの排気フランジ構造に関する。

車両の内燃機関（エンジン）には、燃焼室からの排気を排出するための排気通路（排気マニホールド）が接続されている（例えば、特許文献１参照）。排気マニホールドは気筒数に応じた分岐管が備えられ、エンジン（シリンダヘッド）の取付き部であるフランジ部（フランジ面）には排気マニホールドの分岐管に対応して気筒排気穴が形成されている。そして、気筒排気穴に分岐管を位置合わせしてシリンダヘッドのフランジ部（フランジ面）にガスケットを介して排気マニホールドが接続される。

近年、車両のエンジンは軽量化が企図されてきている。エンジンのシリンダヘッドなどの部材の肉部等を少なくし、また、排気マニホールドをはじめとした他部品との接合部の面積を小さくすることで、軽量化を達成することができる。しかし、部材の肉部等を減らすことにより剛性が低下し、また、他部品、例えば、排気マニホールドとの接合面積を小さくすることにより、排気ガスのシール性能が低下することになる。

特開平９−２９６７３３号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、排気マニホールドとのシール性を確保した状態で軽量化を図ることができるシリンダヘッドの排気フランジ構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のシリンダヘッドの排気フランジ構造は、３気筒内燃機関におけるシリンダヘッドの排気通路の端面に形成され、排気マニホールド側の取付け面が接合される排気フランジにおいて、気筒数に対応して３箇所に等間隔で形成される気筒排気穴と、端部の前記気筒排気穴に隣接して形成され、排気再循環用の配管が貫通し前記配管の径よりも大きな開口とされる配管貫通穴とを備え、前記配管貫通穴の前記気筒排気穴に対向する側は、前記気筒排気穴の中心から所定距離隔てた位置に配されると共に、前記気筒排気穴と同心状の円弧で形成されていることを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、排気再循環用の配管よりも大きな開口の配管貫通穴を備えたことで、開口の大きな配管貫通穴が設けられた分の重量が軽減し、軽量化を図ることができ、配管貫通穴の気筒排気穴に対向する側は、気筒排気穴の中心から所定距離隔てた位置に気筒排気穴と同心状の円弧で形成されているので、ガスケットによるシール面積を確保することができる。

このため、排気マニホールドとのシール性を確保した状態で軽量化を図ることが可能になる。

そして、請求項２に係る本発明のシリンダヘッドの排気フランジ構造は、請求項１に記載のシリンダヘッドの排気フランジ構造において、前記気筒排気穴の下部には、前記気筒排気穴と同心状の円弧部を含む範囲に肉抜き部が形成され、前記気筒排気穴の間において、それぞれの前記気筒排気穴の中心から所定距離隔てた位置には、開口穴が形成されていることを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、気筒排気穴と同心状の円弧部を含む範囲の肉抜き部の重量、及び、気筒排気穴の中心から所定距離隔てた位置の開口穴の重量が軽減し、軽量化を図ることができる。

また、請求項３に係る本発明のシリンダヘッドの排気フランジ構造は、請求項２に記載のシリンダヘッドの排気フランジ構造において、前記配管貫通穴の外側及び前記配管貫通穴が形成されていない側の前記気筒排気穴の下部には、前記排気マニホールド側の取付け面を接合するための接合部が形成されていることを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、端部側の気筒排気穴の下部に排気マニホールド側の取付け面を接合するための接合部が形成されているので、接合剛性を高めてシール性を確保することが可能になる。

また、請求項４に係る本発明のシリンダヘッドの排気フランジ構造は、請求項２もしくは請求項３に記載のシリンダヘッドの排気フランジ構造において、気筒に沿った方向に延びるオイル通路が形成され、前記開口穴の深さは、前記オイル通路に隣接する位置までの距離となっていることを特徴とする。

また、請求項５に係る本発明のシリンダヘッドの排気フランジ構造は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のシリンダヘッドの排気フランジ構造において、前記配管貫通穴が配される前記所定距離は、２７ｍｍ±１ｍｍであり、前記配管貫通穴の前記気筒排気穴に対向する側の上部の角部の曲率半径は３ｍｍ±０.１ｍｍであり、下部の角部の曲率半径は８ｍｍ±０.１ｍｍであり、前記配管貫通穴の前記気筒排気穴と反対側は、前記配管の径と略等しい円弧状に形成されていることを特徴とする。

また、請求項６に係る本発明のシリンダヘッドの排気フランジ構造は、請求項５に記載のシリンダヘッドの排気フランジ構造において、前記接合部の中心間の距離は、２６６ｍｍ±１ｍｍであり、前記シリンダヘッドの下面から前記気筒排気穴の中心までの距離は、３０ｍｍ±１ｍｍであり、前記シリンダヘッドの下面から前記配管貫通穴の前記気筒排気穴と反対側の円弧状の円弧中心までの距離は、２６ｍｍ±１ｍｍであり、前記シリンダヘッドの下面から前記排気フランジの上端までの距離は、６６ｍｍ±１ｍｍであることを特徴とする。

請求項４から請求項６に係る本発明では、シール性の確保と軽量化のための形状を的確に規定することができる。

本発明のシリンダヘッドの排気フランジ構造は、排気マニホールドとのシール性を確保した状態で軽量化を図ることが可能になる。

本発明の一実施例に係る排気フランジ構造を説明するシリンダヘッドの外観図である。シリンダヘッドの側面図である。要部の外観図である。フランジ構造の寸法を説明するためのシリンダヘッドの側面図である。図２中のＶ−Ｖ線矢視図である。

図１には本発明の一実施例に係る排気フランジ構造を説明するためのシリンダヘッドの外観、図２には排気フランジ構造を説明するために接合面の正面視を表したシリンダヘッドの側面、図３には排気再循環用の配管（ＥＧＲ管）が貫通する配管貫通穴の状況を表す詳細状況、図４にはフランジ構造の各構成部材の寸法を説明するためのシリンダヘッドの側面（図２に対応）、図５には図２中のＶ−Ｖ線の断面視を示してある。

図１に示すように、３気筒の内燃機関（エンジン）１にはシリンダヘッド２が備えられ、シリンダヘッド２の排気通路の端面には排気フランジ３が設けられている。排気フランジ３には、排気マニホールド側の取付け面が接合される。

図２、図４に示すように、シリンダヘッド２の排気フランジ３には気筒排気穴４が設けられ、気筒排気穴４は気筒数に対応して３箇所に等間隔で形成されている。気筒排気穴４の半径ｒは１４ｍｍ±１ｍｍとされ、気筒排気穴４の中心間距離Ｘは８３ｍｍ±１ｍｍとされている。また、排気フランジ３の下端から気筒排気穴４の中心までの高さＨ１は３０ｍｍ±１ｍｍとされ、排気フランジ３の下端から上端までの高さＨ２は６６ｍｍ±１ｍｍとされている。

排気マニホールドが図示しないガスケットを介して排気フランジ３に接合されることにより、排気マニホールドの分岐管（排気管）が気筒排気穴４に連通される。

図２、図３、図４に示すように、端部（図中左端部）の気筒排気穴４に隣接した排気フランジ３には配管貫通穴５が形成され、配管貫通穴５には排気再循環用の配管であるＥＧＲ管が貫通するようになっている。配管貫通穴５は、ＥＧＲ管の径よりも大きな開口とされ、気筒排気穴４に対向する側の縁５ａの位置が、気筒排気穴４の中心から所定距離Ｄ１（２７ｍｍ±１ｍｍ）隔てた位置に配されている。

配管貫通穴５の縁５ａの形状は、気筒排気穴４と同心状の円弧、即ち、気筒排気穴４の中心から所定距離Ｄ１を半径とした円弧形状となっている。また、配管貫通穴５の縁５ａの上部の角部５ｂの曲率半径Ｒ１が３ｍｍ±０.１ｍｍ、下部の角部５ｃの曲率半径Ｒ２が８ｍｍ±０.１ｍｍとされている。また、気筒排気穴４に対向しない側の縁５ｄの曲率半径Ｒ３が８ｍｍ±０.１ｍｍとされている。

排気フランジ３の下端から、気筒排気穴４に対向しない側の縁５ｄの曲率半径Ｒ３の中心までの高さＨ３は２６ｍｍ±１ｍｍとされている。

シリンダヘッド２の排気フランジ３に、ＥＧＲ管よりも大きな開口の配管貫通穴５を備えたので、開口が大きな配管貫通穴５が設けられた分の重量を軽減することができ、シリンダヘッド２の軽量化を図ることができる。また、配管貫通穴５の縁５ａが気筒排気穴４の中心から所定距離Ｄ１離れた位置に形成されると共に、気筒排気穴４と同心状の円弧で形成されているので、ガスケットによるシール面積を確保することができる。

図２、図４に示すように、端部（図中左端部）の気筒排気穴４の下部の排気フランジ３には、気筒排気穴４と同心状の円弧部（所定距離Ｄ１を半径とした円弧形状の部位）Ｓ１を含む範囲に、肉抜き部６ａが形成されている。また、中央の気筒排気穴４の下部の排気フランジ３には、気筒排気穴４と同心状の円弧部（所定距離Ｄ１を半径とした円弧形状の部位）Ｓ２を含む範囲に、肉抜き部６ｂが形成されている。

また、中央の気筒排気穴４と図中右端部の気筒排気穴４との間の下部の排気フランジ３には、中央の気筒排気穴４と同心状の円弧部（所定距離Ｄ１を半径とした円弧形状の部位）Ｓ３、図中右端部の気筒排気穴４の気筒排気穴４と同心状の円弧部（所定距離Ｄ１を半径とした円弧形状の部位）Ｓ４を含む範囲に、肉抜き部６ｃが形成されている。

一方、端部（図中左端部）の気筒排気穴４と中央の気筒排気穴４の間の排気フランジ３に開口穴７ａが形成され、中央の気筒排気穴４と図中右端部の気筒排気穴４の間の排気フランジ３に開口穴７ｂが形成されている。開口穴７ａ、７ｂは、気筒排気穴４の中心から所定距離Ｄ１隔てた位置に形成されている。

開口穴７ａ、７ｂから排気フランジ３の上縁までの幅ｈ１は３ｍｍ±０.１ｍｍとされ、開口穴７ａから肉抜き部６ｂまでの幅ｈ２、及び、開口穴７ｂから肉抜き部６ｃまでの幅ｈ２は、それぞれ３ｍｍ±０.１ｍｍとされている。

図５に示すように、シリンダヘッド２には気筒に沿った方向（図中紙面に直交する方向）に延びるオイル通路８が形成され、図２、図５に示すように、開口穴７ａ、７ｂの奥行き方向の底部までの距離（深さ）は、オイル通路８に隣接する位置までの距離となっている。

シリンダヘッド２の排気フランジ３に、気筒排気穴４と同心状の円弧部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を含む範囲の肉抜き部６ａ、６ｂ、６ｃを設け、気筒排気穴４の中心から所定距離Ｄ１隔てた位置に、底部がオイル通路８に隣接する位置に存在する開口穴７ａ、７ｂを設けたので、肉抜き部６ａ、６ｂ、６ｃの分の重量、及び、開口穴７ａ、７ｂの分の重量を軽減することができ、シリンダヘッド２の軽量化を図ることができる。

図２、図４に示すように、シリンダヘッド２の排気フランジ３には、排気マニホールドの接合面が接合される際の取付け部（ボルト穴）１１が形成されている。即ち、排気フランジ３の下縁の、配管貫通穴５の外側（図中左側）、端部（図中左端部）の気筒排気穴４と中央の気筒排気穴４の間、図中右端部の気筒排気穴４の外側（図中右側）には、取付け部１１が設けられている。

また、排気フランジ３の上縁の、配管貫通穴５の上部、及び、中央の気筒排気穴４と図中右端部の気筒排気穴４の間には、取付け部１１が設けられている。取付け部１１は気筒の並び方向で、排気フランジ３の下縁と上縁に交互に形成されている。

そして、排気フランジ３の下縁の左右両端の取付け部１１の間の距離Ｌ１は、２６６ｍｍ±１ｍｍにされている。また、端部（図中左端部）の気筒排気穴４の中心から配管貫通穴５の縁５ｄの曲率半径Ｒ３の中心までの距離Ｌ２は、４９ｍｍ±１ｍｍにされている。

上述したシリンダヘッド２の排気フランジ３の構造は、シール性の確保と軽量化のための形状を的確に規定し、排気マニホールドとのシール性を確保した状態で軽量化を図ることが可能になる。

本発明は、シリンダヘッドの排気フランジ構造の産業分野で利用することができる。

１内燃機関（エンジン）
２シリンダヘッド
３排気フランジ
４気筒排気穴
５配管貫通穴
６肉抜き部
７開口穴
８オイル通路
１１取付け部

Claims

３気筒内燃機関におけるシリンダヘッドの排気通路の端面に形成され、排気マニホールド側の取付け面が接合される排気フランジにおいて、
気筒数に対応して３箇所に等間隔で形成される気筒排気穴と、
端部の前記気筒排気穴に隣接して形成され、排気再循環用の配管が貫通し前記配管の径よりも大きな開口とされる配管貫通穴とを備え、
前記配管貫通穴の前記気筒排気穴に対向する側は、前記気筒排気穴の中心から所定距離隔てた位置に配されると共に、前記気筒排気穴と同心状の円弧で形成されている
ことを特徴とするシリンダヘッドの排気フランジ構造。
請求項１に記載のシリンダヘッドの排気フランジ構造において、
前記気筒排気穴の下部には、前記気筒排気穴と同心状の円弧部を含む範囲に肉抜き部が形成され、
前記気筒排気穴の間において、それぞれの前記気筒排気穴の中心から所定距離隔てた位置には、開口穴が形成されている
ことを特徴とするシリンダヘッドの排気フランジ構造。
請求項２に記載のシリンダヘッドの排気フランジ構造において、
前記配管貫通穴の外側及び前記配管貫通穴が形成されていない側の前記気筒排気穴の下部には、前記排気マニホールド側の取付け面を接合するための接合部が形成されている
ことを特徴とするシリンダヘッドの排気フランジ構造。
請求項２もしくは請求項３に記載のシリンダヘッドの排気フランジ構造において、
気筒に沿った方向に延びるオイル通路が形成され、
前記開口穴の深さは、前記オイル通路に隣接する位置までの距離となっている
ことを特徴とするシリンダヘッドの排気フランジ構造。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のシリンダヘッドの排気フランジ構造において、
前記配管貫通穴が配される前記所定距離は、２７ｍｍ±１ｍｍであり、
前記配管貫通穴の前記気筒排気穴に対向する側の、上部の角部の曲率半径は３ｍｍ±０.１ｍｍであり、下部の角部の曲率半径は８ｍｍ±０.１ｍｍであり
前記配管貫通穴の前記気筒排気穴と反対側は、前記配管の径と略等しい円弧状に形成されている
ことを特徴とするシリンダヘッドの排気フランジ構造。
請求項５に記載のシリンダヘッドの排気フランジ構造において、
前記接合部の中心間の距離は、２６６ｍｍ±１ｍｍであり、
前記シリンダヘッドの下面から前記気筒排気穴の中心までの距離は、３０ｍｍ±１ｍｍであり、
前記シリンダヘッドの下面から前記配管貫通穴の前記気筒排気穴と反対側の円弧状の円弧中心までの距離は、２６ｍｍ±１ｍｍであり、
前記シリンダヘッドの下面から前記排気フランジの上端までの距離は、６６ｍｍ±１ｍｍである
ことを特徴とするシリンダヘッドの排気フランジ構造。