JP4382508B2

JP4382508B2 - 排気マニホルドの冷却構造

Info

Publication number: JP4382508B2
Application number: JP2004025450A
Authority: JP
Inventors: 浩貴山本; 綾子齋藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-02-02
Filing date: 2004-02-02
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2024-02-02
Also published as: JP2005214162A

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。

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）。
特開２０００−２５７４２３号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明による排気マニホルドとウォータジャケットとの関係を示す上方からの斜視図である。本発明による排気マニホルドとウォータジャケットとの関係を示す下方からの斜視図である。

符号の説明

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

Claims

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。
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、請求項１に記載の排気マニホルドの冷却構造。
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冷却水入口と、前記集合部の最下流側に設けられた第１冷却水出口とを備え、
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冷却水入口と、他方に設けられた第２冷却水出口とを備える
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。
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請求項１乃至３のいずれかに記載の排気マニホルドの冷却構造。