JP5049103B2 - 過給機付き内燃機関におけるシリンダヘッド - Google Patents

Description

本発明は、排気ターボ過給機等の過給機を備えて成るいわゆるクロスフロー型の内燃機関において、そのシリンダヘッドに関するものである。

最近、クロスフロー型の内燃機関（内燃機関のシリンダヘッドにおいて、クランク軸線の方向にこれと平行に延びる左右両長手側面のうち一方の長手側面にシリンダへの吸気ポートを開口し、他方の長手側面にシリンダからの排気ポートを開口して成る内燃機関）において、これに排気ターボ過給機等の過給機を適用するに際しては、例えば、特許文献１、２に記載されているように、前記シリンダヘッドにおける一方の長手側面に吸気ポートに対する吸気マニホールドを接合する一方、他方の長手側面側の部分に、排気タービンとブロワー圧縮機とを直結して成る排気ターボ過給機を配設し、この排気ターボ過給機におけるブロワー圧縮機にて圧縮される過給吸気を、途中にインタークーラを備えた過給吸気管路を介して前記吸気マニホールドに導くという構成にしている。

この場合、従来においては、前記排気ターボ過給機におけるブロワー圧縮機から前記吸気マニホールドに至る過給吸気管路を、シリンダヘッドと別体にして、シリンダヘッドの上面又はクランク軸線方向の一端面の部分に、当該シリンダヘッドを横断するように配設する構成にしている。
特開２００７−１７０２２０号公報 特開２００７−２２４８５７号公報

しかし、前記シリンダヘッドを横断する前記過給吸気管路を、シリンダヘッドと別体にして、シリンダヘッドの上面の部分に配設した場合には、内燃機関における全高さが、前記過給吸気管路における高さの分だけ高くなり、シリンダヘッドの一端面の部分に配設した場合には、内燃機関におけるクランク軸方向の全長が長くなり、いずれにおいても、内燃機関の大型化を招来するばかりか、シリンダヘッドの周辺における構成が複雑になるのであり、しかも、前記過給吸気管路が、シリンダヘッドと別体の構成であると、内燃機関の冷間始動等に際して、排気側における熱を吸気の予熱に利用することが困難であるという問題があった。

また、従来においては、前記過給吸気管路の途中に、ブロワー圧縮機にて圧縮された吸気に対するインタークーラを設ける場合に、このインタークーラを内燃機関に対して強固に支持するためのブラケット機構が別個の部品として必要になるという問題もあった。

本発明は、これらの問題を解消したシリンダヘッドを提供することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するための本発明の請求項１は、
「シリンダヘッドにおける左右両長手側面のうちシリンダへの吸気ポートが開口する一方の長手側面に、前記吸気ポートに対する吸気マニホールドが接合され、前記シリンダヘッドにおける左右両長手側面のうちシリンダからの排気ポートが開口する他方の長手側面の部分に、過給機が配設され、この過給機からの過給吸気を過給吸気管路を介して前記吸気マニホールドに導くように構成されている内燃機関において、
前記シリンダヘッドの一部に、前記過給吸気管路の一部を構成する過給通路が、この過給通路における一端が前記一方の長手側面に、他端が前記他方の長手側面に各々開口するように一体に形成されており、
前記シリンダヘッドにおける一方の長手側面のうち前記過給通路が開口する部分に、インタークーラの取付け部が一体に設けられており、
前記過給通路のうち少なくとも一部が、前記排気ポートに一枚の隔壁板を隔てて隣接している、」
ことを特徴としている。

加えて、本発明の請求項２は、
「前記請求項１の記載において、前記隔壁板に放熱用フィンが、前記過給通路内に突出するように一体に設けられている、」
ことを特徴としている。

請求項１に記載した構成によると、シリンダヘッドのうち他方の長手側面側の部分に配設した過給機からシリンダヘッドのうち一方の長手側面における吸気マニホールドに至る過給吸気管路のうち前記シリンダヘッドを横断する部分を、シリンダヘッドの一部に形成した過給通路にて構成することができるから、シリンダヘッドの周辺における構成が簡単になるばりか、前記過給吸気管路による内燃機関の全高さ及び全長の増大、つまり、内燃機関の大型化を確実に回避できて、内燃機関の小型化を図ることができる。

また、前記過給吸気管路の途中にインタークーラを設ける場合に、このインタークーラを、前記シリンダヘッドに対して直接的に支持するようにして取付けることができるから、このインタークーラに対する支持用ブラケット構造を省略できるか、或いは、このブラケット構造を簡単で軽量な構成にでき、しかも、前記シリンダヘッドに形成した過給通路とインタークーラとの接続構成を簡単化できる。

更にまた、内燃機関を冷めた状態から始動するとき、シリンダへの吸気を、前記過給通路に一枚の隔壁板を隔てて隣接する排気ポート内を流れる排気ガスにて加熱することができ、換言すると、吸気加熱を行うことができるから、内燃機関における冷めた状態からの始動性を、殊更、従来のようにエアヒータ又はグロープラグ等の吸気加熱装置を設けることなく、極く簡単な構成で確実に向上できるし、また、従来と同様に吸気加熱装置を設ける場合においても、この吸気加熱装置における小容量を達成できる。

これに加えて、請求項２に記載した構成によると、前記吸気加熱を更に促進できるから、内燃機関における冷めた状態からの始動性をより向上できる。

以下、本発明の実施の形態を、図１〜図５の図面について説明する。

これらの図において、符号１は、複数のシリンダ２をクランク軸線３に沿って並べて設けて成るシリンダブロックを、符号４は、前記シリンダブロック１の上面に複数本のヘッドボルト５にて締結されるシリンダヘッドを各々示す。

前記シリンダヘッド４の平面視において、前記クランク軸線３の方向にこれと平行に延びる左右両長手側面６、７のうち一方の長手側面（操縦側側面）６には、前記各シリンダ２への吸気ポート８が開口しているとともに、この各吸気ポート８の各々に吸気を分配するための吸気マニホールド９が着脱可能に接合されている。

一方、前記シリンダヘッド４における左右両長手側面６、７のうち他方の長手側面（非操縦側側面）７には、前記各シリンダ２からの排気ポート１０が各々に開口しているとともに、これら各排気ポート１０が連通する排気マニホールド１１が着脱可能に接合されている。

前記シリンダヘッド４の平面視において、前記他方の長手側面７側で且つ前記排気マニホールド１１よりも外側の部位には、排気タービン１２とブロワー圧縮機１３とを直結して成る構成の排気ターボ過給機１４が配設され、この排気ターボ過給機１４における排気タービン１２には、その排気入口に前記排気マニホールド１１が着脱可能に接合され、その排気出口に大気への排気管（図示せず）が接続されている。

また、前記排気ターボ過給機１４におけるブロワー圧縮機１３には、その吸気入口に図示しないエアクリーナからの吸気管路１５が、その吐出口に前記吸気マニホールド９への過給吸気管路１６が各々接続されている。

前記シリンダヘッド４のうち前記クランク軸線３の方向における一端部の部分には、図１及び図４に示すように、過給通路１７が、平面視において前記クランク軸線３を横断するように延びて一体に形成されている。

この過給通路１７における一端は、前記一方の長手側面６に開口しており、前記一方の長手側面６のうち前記過給通路１７が開口する部分には、フランジ型にしたインタークーラ用取付け部１８が一体に設けられている。

この取付け部１８には、図１、図３及び図４に示すように、水冷又は空冷式のインタークーラ１９における吸気入口１９ａが、複数本のボルト２０の締結にて着脱可能に接合されており、このインタークーラ１９における吸気出口１９ｂは、前記吸気マニホールド９に着脱可能に接続されている。

一方、前記過給通路１７における他端は、前記他方の長手側面７に開口しており、前記他方の長手側面７のうち前記過給通路１７が開口する部分には、フランジ型にした接合部２１が一体に設けられている。

この接合部２１には、図１、図３及び図４に示すように、前記排気ターボ過給機１４のブロワー圧縮機１３における吐出口からの過給吸気管路１６が、前記排気マニホールド１１の下側を通って前記過給通路１７に連通するように複数本のボルト２２の締結にて着脱可能に接合されている。

この構成によると、シリンダヘッド４のうち他方の長手側面７の側の部位に配設した排気ターボ過給機１４のブロワー圧縮機１３から前記シリンダヘッド４のうち一方の長手側面６における吸気マニホールド９に至る過給吸気管路１６のうち前記シリンダヘッド４を横断する部分を、シリンダヘッド４の一部に形成した過給通路１７にて構成することができる。

また、前記過給吸気管路１６の途中に設けられるインタークーラ１９は、これを前記シリンダヘッド４における一方の長手側面６に一体に設けた取付け部１８に接合したことにより、前記シリンダヘッド４にて直接に支持される。

前記シリンダヘッド４に一体に形成した前記過給通路１７は、図１、図４及び図５に示すように、平面視において、少なくともその一部、つまり、前記過給吸気管路１６からの入口部が、前記シリンダ２からの排気ポート１０に対して一枚の隔壁板２３を隔てて隣接している。

すなわち、前記シリンダヘッド４の内部には、図示のように冷却水ジャケット２４が設けられているが、前記一枚の隔壁板２３の部分には、前記冷却水ジャケット２４を設けない構成にして、この一枚の隔壁板２３にて前記排気ポート１０と過給通路１７とに区画するように構成している。

この構成により、前記排気ポート１０から前記過給通路１７への熱伝達が前記一枚の隔壁板２３を介して行われるから、内燃機関を冷めた状態から始動するときにおける排気ガスによる吸気加熱を的確に達成できる。

また、前記過給通路１７内のうち前記隔壁板２３の部分には、図３、図４及び図５に示すように、流れ方向に対して薄板状に構成した放熱用フィン２５が、前記隔壁板２３から前記過給通路１７内に一体に突出するように設けられており、この放熱用フィン２５によって、前記した排気ガスによる吸気加熱をより助長できる。

なお、前記過給通路１７のうち前記放熱用フィン２５を設ける入口部分は、その入口部分における通路断面積を部分的に大きくすることにより、前記放熱用フィン２５を設けることによる流れ抵抗の増大を回避するとともに、流れの入口抵抗を低減するように構成している。

また、前記図示の実施の形態は、過給機として排気ターボ過給機を使用した場合であったが、本発明は、これに限らず、前記排気ターボ過給機に代えて、機械式過給機等のその他の構成の過給機を使用できることは勿論であり、更にまた、前記過給通路１７は、前記各シリンダ２間の部位に設けても良いことはいうまでもない。

内燃機関の平面図である。 図１のII−II視断面図である。 図１のIII −III 視断面図である。 図３のIV−IV視拡大平断面図である。 図３のＶ−Ｖ視拡大側面図である。

１ シリンダブロック
２ シリンダ
３ クランク軸線
４ シリンダヘッド
６ 一方の長手側面
７ 他方の長手側面
８ 吸気ポート
９ 吸気マニホールド
１０ 排気ポート
１４ 排気ターボ過給機
１６ 過給吸気管路
１７ 過給通路
１８ インタークーラの取付け部
１９ インタークーラ
２３ 隔壁板
２４ 冷却水ジャケット
２５ 放熱用フィン

Claims (2)

1. シリンダヘッドにおける左右両長手側面のうちシリンダへの吸気ポートが開口する一方の長手側面に、前記吸気ポートに対する吸気マニホールドが接合され、前記シリンダヘッドにおける左右両長手側面のうちシリンダからの排気ポートが開口する他方の長手側面の部分に、過給機が配設され、この過給機からの過給吸気を、過給吸気管路を介して前記吸気マニホールドに導くように構成されている内燃機関において、
   前記シリンダヘッドの一部に、前記過給吸気管路の一部を構成する過給通路が、この過給通路における一端が前記一方の長手側面に、他端が前記他方の長手側面に各々開口するように一体に形成されており、
   前記シリンダヘッドにおける一方の長手側面のうち前記過給通路が開口する部分に、インタークーラの取付け部が一体に設けられており、
   前記過給通路のうち少なくとも一部が、前記排気ポートに一枚の隔壁板を隔てて隣接している、
   過給機付き内燃機関におけるシリンダヘッド。
2. 前記隔壁板に放熱用フィンが、前記過給通路内に突出するように一体に設けられている、請求項１に記載した過給機付き内燃機関におけるシリンダヘッド。

Images