JP4382508B2 - Exhaust manifold cooling structure - Google Patents
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Description
本発明は、多気筒エンジンにおけるシリンダヘッドの一側壁に設けられる排気マニホルドの冷却構造に関するものである。 The present invention relates to an exhaust manifold cooling structure provided on one side wall of a cylinder head in a multi-cylinder engine.
燃焼室からの排出ガスの温度を低減するための方策として、燃焼室からエンジン外へ排出ガスを導出する排気管の周囲に、冷却水が流通するウォータジャケットを形成したものが知られている(例えば特許文献1を参照されたい)。
しかるに、多気筒エンジンの排気マニホルドにおける各気筒の排気ポートに連結された排気通路の集合部は、複数の気筒からの排出ガスが絶え間なく流過するため、他の部位に比して特に高温になりがちであるが、上記文献に開示された技術は、単気筒の船舶用エンジンを対象にしたものであり、多気筒エンジンの排気マニホルドの冷却効率を高めるのに十分とは言い難い。 However, in the exhaust manifold of a multi-cylinder engine, the exhaust passage connected to the exhaust port of each cylinder continuously flows exhaust gas from a plurality of cylinders. However, the technique disclosed in the above document is intended for a single-cylinder marine engine and is not sufficient to increase the cooling efficiency of the exhaust manifold of a multi-cylinder engine.
このような課題を解決し、各気筒からの排気通路の集合部の冷却効率を高めることのできる排気マニホルドの冷却構造を提供するため、本発明の請求項1は、多気筒エンジンにおけるシリンダヘッドの一側壁に設けられる排気マニホルド(1)の冷却構造であって、前記排気マニホルドは、各気筒にそれぞれ連通する複数の排気通路(2a〜2d)と、前記排気通路が互いに集合する集合部(3)と、前記シリンダヘッドに画成されたウォータジャケットに互いに独立して連通する上部ウォータジャケット(4)および下部ウォータジャケット(5)とを備え、前記上部ウォータジャケットは、前記集合部の上面のみを覆うように設けられ、前記下部ウォータジャケットは、前記排気通路の下面の略全体を覆うとともに、前記集合部の下方および両側を覆うように設けられていることを特徴とする。
In order to solve such a problem and to provide a cooling structure for an exhaust manifold that can improve the cooling efficiency of the collection portion of the exhaust passage from each cylinder, claim 1 of the present invention provides a cylinder head in a multi-cylinder engine. A cooling structure of an exhaust manifold (1) provided on one side wall, wherein the exhaust manifold includes a plurality of exhaust passages (2a to 2d) communicating with the respective cylinders, and an assembly portion (3 ) And an upper water jacket (4) and a lower water jacket (5) that communicate independently with each other to a water jacket defined in the cylinder head, and the upper water jacket covers only the upper surface of the gathering portion. The lower water jacket covers substantially the entire lower surface of the exhaust passage, and the lower water jacket covers the lower portion of the collecting portion. And it is provided so as to cover the fine sides.
また本発明の請求項2は、前記排気マニホルドは、前記シリンダヘッドから下向きに湾曲して延出し、前記下部ウォータジャケットは、前記マニホルドの下側に位置することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, the exhaust manifold is curved and extends downward from the cylinder head, and the lower water jacket is located on the lower side of the manifold.
また本発明の請求項3は、前記上部ウォータジャケットは、前記シリンダヘッドとの接合面に設けられた第1冷却水入口(取水口6)と、前記集合部の最下流側に設けられた第1冷却水出口(排水口7)とを備え、前記下部ウォータジャケットは、前記シリンダヘッドとの接合面におけるシリンダ列方向の一方に設けられた第2冷却水入口(連通口9a〜9d)と、他方に設けられた第2冷却水出口(連通口9e〜9g)とを備えることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, the upper water jacket includes a first cooling water inlet (intake port 6) provided on a joint surface with the cylinder head, and a first cooling water inlet provided on the most downstream side of the collecting portion. 1 cooling water outlet (drainage port 7), the lower water jacket, a second cooling water inlet (
さらに本発明の請求項4は、前記集合部にボルト孔が設けられ、前記ウォータジャケットは、前記ボルト孔の周囲にも形成されることを特徴とするものとした。 According to a fourth aspect of the present invention, a bolt hole is provided in the gathering portion, and the water jacket is also formed around the bolt hole.
このような本発明の請求項1の構成によれば、特に高温になる排気通路の集合部の冷却効果を高めるためのウォータジャケットを上下に分割することにより、排気マニホルドの製造を困難にせずに十分な熱交換容量を有するウォータジャケットを形成することができる。 According to the configuration of the first aspect of the present invention as described above, the water jacket for enhancing the cooling effect of the collecting portion of the exhaust passage that becomes particularly high temperature is divided into upper and lower parts without making it difficult to manufacture the exhaust manifold. A water jacket having a sufficient heat exchange capacity can be formed.
また請求項2の構成によれば、デッドスペースとなる排気マニホルドの下方にウオータジャケットの大部分が形成されるので、排気マニホルドを大型化せずに熱交換部位を広く形成することができ、しかも最も高温になる燃焼室に近接する部位の冷却水流量を増加させることができる。 According to the second aspect of the present invention, most of the water jacket is formed below the exhaust manifold, which becomes a dead space, so that the heat exchanging portion can be widely formed without increasing the size of the exhaust manifold. It is possible to increase the flow rate of the cooling water in the portion adjacent to the combustion chamber that is the hottest.
また請求項3の構成によれば、排気マニホルドに形成したウォータジャケット内に淀みなく冷却水を流過させることができるので、排気通路の集合部の冷却効率を高めることができる。 According to the third aspect of the present invention, the cooling water can be allowed to flow without any stagnation in the water jacket formed in the exhaust manifold, so that the cooling efficiency of the collecting portion of the exhaust passage can be increased.
そして請求項4の構成によれば、排気通路の集合部に例えば触媒コンバータなどをフランジ接続するために設けられたボルト孔の周囲にもウォータジャケットが形成されるので、ボルトの昇温を抑制して熱負荷によるボルトの緩みを防止することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the water jacket is also formed around the bolt hole provided for flange-connecting, for example, a catalytic converter or the like to the collecting portion of the exhaust passage, the temperature rise of the bolt is suppressed. Thus, the bolt can be prevented from loosening due to heat load.
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。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1並びに図2は、本発明に基づき構成された排気マニホルドの概要を示しており、図1は上方から見た図であり、図2は下方から見た図である。この排気マニホルド1は、直列4気筒エンジンのシリンダヘッドの側面に開口した排気ポート(図示せず)に個々に連結される4つの排気通路2a〜2dを1つに集合してなるものであり、その4つの排気通路2a〜2dの集合部3の上面のみを覆う上部ウォータジャケット4と、多岐通路の下面の略全体を覆うと共に、各排気通路2a〜2dの上方の一部並びに排気通路集合部3の下方および左右両側方を覆う下部ウォータジャケット5とを備えている。なお、これらの排気通路2a〜2d、集合部3、上部ウォータジャケット4および下部ウォータジャケット5は、共に鋳物内の空間として形成されるものであり、図1並びに図2はこの空間のみを示している。
1 and 2 show an outline of an exhaust manifold constructed according to the present invention. FIG. 1 is a view from above, and FIG. 2 is a view from below. The exhaust manifold 1 is formed by assembling four exhaust passages 2a to 2d that are individually connected to an exhaust port (not shown) opened on a side surface of a cylinder head of an in-line four-cylinder engine. The
このように、上下2分割のウォータジャケット構成を採ることにより、製造の困難化を招かずに十分な熱交換容量を有するウォータジャケット4・5を排気マニホルド1に一体成型することができる。
In this way, by adopting a water jacket configuration that is divided into two parts, the
上部ウォータジャケット4は、シリンダヘッド内に画成されたウォータジャケットを流れる冷却水を、シリンダヘッドとの接合面に設けられた取水口6から取り込み、排気通路集合部3の最下流側(例えば触媒コンバータとの接続口)近傍に設けた排水口7からシリンダブロックの冷却水出口通路にゴムホース等で連結されてラジエタに戻される。このようにして、圧力差が十分な2つの部位に冷却水の入口6並びに出口7を繋ぐことにより、流路が比較的短い上部ウォータジャケット4を淀みなく冷却水が流過するようにしている。また、排気通路集合部3の端末には、図示しない触媒コンバータなどをフランジ接続するためのボルト孔が設けられるが、上部ウォータジャケット4のボルト孔に対応する部分には凹部11a・11bが形成されており、これにより、ウォータジャケットの一部がボルト孔の周囲にも形成されている。
The
下部ウォータジャケット5は、各排気通路2a〜2dの各上方の一部を覆うための延出部8a〜8dの端部と、各排気通路2a〜2d同士間の各下方との合計7ヶ所に設けられた連通口9a〜9gを介してシリンダヘッド内に画成されたウォータジャケットと連通している。そして、シリンダ列方向の中間より一側の連通口9a〜9dを取水口として冷却水が流入し、他側の連通口9e〜9gを排水口として冷却水が流出するようにしてある。これにより、シリンダヘッドのウォータジャケット内の圧力差を利用して下部ウォータジャケット5内を冷却水が流れるようにしてあるので、流路が比較的長い下部ウォータジャケット5内を淀みなく冷却水が流過するため、下部ウォータジャケット5から延出したコ字形をなす部分10で排気通路集合部3の周囲を取り囲んだことと相俟って、排気マニホルド1全体の冷却効率を高めることができる。また排気マニホルド1は、シリンダヘッドから下向きに湾曲して延出され、エンジン本体の側面と概ね対向する下方はデッドスペースとなるので、容積の比較的大きなウォータジャケットを設けても、エンジン本体の大型化には繋がらずに済む。
The lower water jacket 5 has a total of seven locations, that is, end portions of the extending
図示しない触媒コンバータなどをフランジ接続するために排気通路集合部3の端末に設けられるボルト孔は、下部ウォータジャケット5のコ字形をなす部分10の側にも設けられるが、コ字形をなす部分10におけるボルト孔に対応する部分にも、ウォータジャケットの一部をボルト孔の周囲に画成すべく凹部12a・12bが形成されている。
A bolt hole provided at the end of the
このようにして、排気通路の周囲に冷却水を流すことにより、燃焼室周囲の冷却水流量が増大するため、最も高温になる燃焼室の温度、つまり燃焼温度を下げてノッキングを防ぐことができるので、点火時期を進角させて出力をより一層高めることができる。 In this way, the flow of the cooling water around the exhaust passage increases the flow rate of the cooling water around the combustion chamber, so that the temperature of the combustion chamber that is the highest temperature, that is, the combustion temperature can be lowered to prevent knocking. Therefore, the ignition timing can be advanced to further increase the output.
また、排気マニホルド1の排気通路集合部3に触媒コンバータなどをフランジ接続するために設けられたボルト孔の周囲にもウォータジャケット形成されているので、ボルトの昇温を抑制して熱負荷によるボルトの緩みを防止することができる。
Further, a water jacket is also formed around a bolt hole provided for flange-connecting a catalytic converter or the like to the exhaust
以上詳述した通り、本発明によれば、排気マニホルドの製造を困難にせず、しかも排気マニホルドを大型化せずに、十分な熱交換容量を有するウォータジャケットを形成することができる上、最も高温になる燃焼室近傍並びに排気通路集合部の冷却効率を高めることができる。 As described above in detail, according to the present invention, a water jacket having a sufficient heat exchange capacity can be formed without making the manufacture of the exhaust manifold difficult and without increasing the size of the exhaust manifold, and at the highest temperature. Thus, the cooling efficiency in the vicinity of the combustion chamber and in the exhaust passage assembly can be increased.
1 排気マニホルド
2a〜2d 排気通路
3 集合部
4 上部ウォータジャケット
5 下部ウォータジャケット
9a〜9d 冷却水入口
9e〜9g 冷却水出口
11a・11b・12a・12b 凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust manifold 2a-
Claims (4)
前記排気マニホルドは、
各気筒にそれぞれ連通する複数の排気通路と、
前記排気通路が互いに集合する集合部と、
前記シリンダヘッドに画成されたウォータジャケットに互いに独立して連通する上部ウォータジャケットおよび下部ウォータジャケットと
を備え、
前記上部ウォータジャケットは、前記集合部の上面のみを覆うように設けられ、
前記下部ウォータジャケットは、前記排気通路の下面の略全体を覆うともに、前記集合部の下方および両側を覆うように設けられている
ことを特徴とする排気マニホルドの冷却構造。 An exhaust manifold cooling structure provided on one side wall of a cylinder head in a multi-cylinder engine,
The exhaust manifold is
A plurality of exhaust passages communicating with each cylinder,
A collecting portion where the exhaust passages gather together;
An upper water jacket and a lower water jacket that communicate independently of each other with a water jacket defined in the cylinder head;
With
The upper water jacket is provided so as to cover only the upper surface of the gathering portion,
The lower water jacket is provided so as to cover substantially the entire lower surface of the exhaust passage and to cover the lower side and both sides of the collecting portion.
An exhaust manifold cooling structure characterized by that.
前記下部ウォータジャケットは、前記マニホルドの下側に位置することを特徴とする、請求項1に記載の排気マニホルドの冷却構造。 The exhaust manifold cooling structure according to claim 1, wherein the lower water jacket is located below the manifold.
前記下部ウォータジャケットは、前記シリンダヘッドとの接合面におけるシリンダ列方向の一方に設けられた第2冷却水入口と、他方に設けられた第2冷却水出口とを備える The lower water jacket includes a second cooling water inlet provided on one side of the joint surface with the cylinder head in the cylinder row direction, and a second cooling water outlet provided on the other side.
ことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の排気マニホルドの冷却構造。The exhaust manifold cooling structure according to claim 1, wherein the exhaust manifold cooling structure is provided.
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