JP6972754B2 - 内燃機関の排気構造 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気構造に関する。

気筒から延びる排気ポートをシリンダヘッド内で集合させた内燃機関のシリンダヘッド構造が知られている（特許文献１参照）。

この内燃機関のシリンダヘッド構造は、排気行程が行われる順に各気筒を第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒と称したときに、第１気筒に接続された排気ポートと第４気筒に接続された排気ポートとが合流して１つの合流排気ポートとなり、この合流排気ポートがシリンダヘッドの側面に開口している。

また、第２気筒に接続された排気ポートと第３気筒に接続された排気ポートとが合流して１つの合流排気ポートとなり、この合流排気ポートがシリンダヘッドの側面に開口している。２つの合流排気ポートにはそれぞれ別体の排気管が接続されている。

特開２００７−２８５１６８

しかしながら、従来のエンジンのシリンダヘッド構造にあっては、各合流排気ポートにそれぞれ別体の排気管が接続されている。このため、個々の排気管を各合流排気ポートに接続するために、シリンダヘッドの側面や個々の排気管に、排気管とシリンダヘッドとを接続するための専用の構成が必要となる。

このため、排気管が大型化してしまい、排気管の大型化に伴って排気管の設置スペースが増大する。この結果、排気管の周囲に設置される車載部品の設置の自由度が低下してしまう。さらに、排気管を流れる排気ガスは、円滑に流れる必要があるが、従来のシリンダヘッド構造は、排気ガスを円滑に流すための構成が記載されていない。

本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、排気管の小型化を図ることができ、排気管の周囲に設置される車載部品の設置の自由度を向上させつつ、排気管を流れる排気ガスを下流に向かって円滑に流すことができる内燃機関の排気構造を提供することを目的とするものである。

本発明は、一列に並んで配列された複数の気筒を有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上部に設けられ、内部に、前記気筒から排気ガスを排出する排気通路が形成されたシリンダヘッドと、前記気筒の配列方向に沿った前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの側面に設置された排気管と、前記シリンダヘッドの前記側面から外方に突出し、前記排気管が接続される排気フランジ部と、前記排気管の下流端に接続された触媒コンバータとを備え、前記排気通路が、前記気筒毎に設けられ、前記気筒から排出される排気ガスが流れる排気通路部と、前記排気通路部の下流側において前記排気フランジ部に設けられ、少なくとも２つ以上の前記排気通路部をそれぞれの前記気筒毎に集合させる少なくとも２つ以上の排気集合部と、前記排気集合部にそれぞれ連通して前記排気フランジ部に開口し、前記排気集合部を流れる排気ガスを前記シリンダヘッドの外部に排出する少なくとも２つ以上の排気口とを備え、前記排気口が、少なくとも２つ以上の前記排気口のうちの少なくとも１つを構成する第１の排気口と、少なくとも２つ以上の前記排気口のうちの残りの少なくとも１つを構成する第２の排気口とを有し、前記第１の排気口に対して前記第２の排気口が下方に形成されており、前記排気管は、前記排気フランジ部から外方に直線状に延びる直線部と、前記直線部から下方に湾曲し、前記シリンダブロックの前記側面に対向する湾曲内側面と前記シリンダブロックの前記側面と反対側に位置する湾曲外側面とを有する湾曲部とを備えており、前記排気管は、仕切壁によって仕切られ、前記第１の排気口から排出される排気ガスが流れる第１の排気管通路と、前記第２の排気口から排出される排気ガスが流れる第２の排気管通路とを有する内燃機関の排気構造であって、 前記湾曲部は、前記気筒の軸線と直交する軸線方向において、前記湾曲外側面と前記気筒の軸線とが最も離れた最大距離に対して、前記気筒の軸線と前記湾曲外側面の延びる方向の先端部との距離が短くなるように湾曲しており、前記仕切壁は、前記排気フランジ部から外方に直線状に延びる第１の仕切壁部と、前記第１の仕切壁部から下方に湾曲する第２の仕切壁部と、前記第２の仕切壁部から下方に直線状に延びる第３の仕切壁部とを含んで構成されており、前記仕切壁の板厚は、前記第２の仕切壁部の板厚が、前記第１の仕切壁部の板厚よりも大きく形成され、かつ、前記第３の仕切壁部の板厚が、前記第２の仕切壁部の板厚より下流側に向かうに従って徐々に小さくなるように形成されており、前記第１の排気管通路の中心軸は、その下流側が前記シリンダブロックの前記側面に近づくように傾斜しており、前記第２の排気管通路の中心軸はその下流側が前記シリンダブロックの前記側面から離れるように傾斜していることを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、排気管の小型化を図ることができ、排気管の周囲に設置される車載部品の設置の自由度を向上させつつ、排気管を流れる排気ガスを下流に向かって円滑に流すことができる。

図１は、本発明の一実施例に係る排気構造を備えたエンジンの正面図である。 図２は、本発明の一実施例に係る排気構造を備えたエンジンの左側面図である。 図３は、本発明の一実施例に係る排気構造を備えたエンジンの右側面図である。 図４は、本発明の一実施例に係る排気構造を備えたエンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの正面図であり、排気管付近の拡大図である。 図５は、本発明の一実施例に係る排気構造を備えたエンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの正面図であり、排気管、触媒コンバータおよびスタータジェネレータを取り外した状態を示す図である。 図６は、図２のＶI−ＶI方向矢視断面図である。 図７は、図４のＶII−ＶII方向矢視断面図である。 図８は、本発明の一実施例に係る排気構造を備えたエンジンにおいて、触媒コンバータを下方から見た図である。 図９は、本発明の一実施例に係る排気構造を備えたエンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの正面図であり、補機の取付用ブラケットが取付けられた状態を示す図である。 図１０は、図４のＶII−ＶII方向矢視断面図に相当し、仕切壁の他の形状を示す図である。

本発明の一実施の形態に係る内燃機関の排気構造は、一列に並んで配列された複数の気筒を有するシリンダブロックと、シリンダブロックの上部に設けられ、内部に、複数の気筒から排気ガスを排出する排気通路が形成されたシリンダヘッドと、気筒の配列方向に沿ったシリンダブロックとシリンダヘッドとの側面に設置された排気管と、シリンダヘッドの側面から外方に突出し、排気管が接続される排気フランジ部とを備え、排気通路が、気筒毎に設けられ、気筒から排出される排気ガスが流れる排気通路部と、排気通路部の下流側において排気フランジ部に設けられ、少なくとも２つ以上の排気通路部をそれぞれの気筒毎に集合させる少なくとも２つ以上の排気集合部と、排気集合部にそれぞれ連通して排気フランジ部に開口し、排気集合部を流れる排気ガスをシリンダヘッドの外部に排出する少なくとも２つ以上の排気口と備え、排気口が、少なくとも２つ以上の排気口のうちの少なくとも１つを構成する第１の排気口と、少なくとも２つ以上の排気口のうちの残りの少なくとも１つを構成する第２の排気口を構成する内燃機関の排気構造であって、排気管は、仕切壁によって仕切られ、第１の排気口から排出される排気ガスが流れる第１の排気管通路と、第２の排気口から排出される排気ガスが流れる第２の排気管通路とを有し、仕切壁の板厚は、排気ガスの流れる方向の下流側に向かうに従って徐々に小さくなる。

これにより、排気管の小型化を図ることができ、排気管の周囲に設置される車載部品の設置の自由度を向上させつつ、排気管を流れる排気ガスを下流に向かって円滑に流すことができる。

以下、本発明の一実施例に係る内燃機関の排気構造について、図面を用いて説明する。
図１から図１０は、本発明の一実施例に係る内燃機関の排気構造を示す図である。図１から図１０において、上下前後左右方向は、エンジンの気筒の配列方向に沿う方向と直交する方向で排気管が設置されている側を前とした場合に、気筒の配列方向が左右方向、エンジンの高さ方向が上下方向である。

まず、構成を説明する。
図１、図２において、車両の図示しないエンジンルームには内燃機関としてのエンジン１が設置されている。エンジン１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２の上部に取付けられたシリンダヘッド３と、シリンダブロック２の下部に取付けられたオイルパン４とを有する。

シリンダブロック２には複数の気筒２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ（図６参照）が設けられており、気筒２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、エンジン１の左右方向に１列に並んで配列されている。気筒２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄには図示しないピストンが収納されており、ピストンは、気筒に対して上下方向に往復運動する。

ピストンは、図示しないコネクティングロッドを介してクランクシャフト２Ｓ（図３参照）に連結されており、ピストンの往復運動は、コネクティングロッドを介してクランクシャフト２Ｓの回転運動に変換される。

シリンダヘッド３には複数の吸気ポート３Ａ（図６参照）と、吸気ポート３Ａを開閉する図示しない複数の吸気バルブと、排気ポート３Ｂ（図６参照）と、排気ポート３Ｂを開閉する図示しない複数の排気バルブ等が設けられている。吸気ポート３Ａは、気筒２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに空気を導入し、排気ポート３Ｂは、気筒２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ内で燃焼された排気ガスを気筒から排出する。

シリンダヘッド３にはそれぞれ図示しない吸気カムを有する吸気カムシャフトと、排気カムを有する排気カムシャフトとが回転自在に設けられており、吸気バルブおよび排気バルブは、吸気カムおよび排気カムによって開閉駆動される。

図１において、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３の右側面にはチェーンケース５（図３参照）が設けられており、チェーンケース５は、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３の右側面に設けられたタイミングチェーン６（図３に仮想線で示す）を覆っている。

図４、図５において、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３の右端部にはケースフランジ部２Ｆ、３Ｆが形成されており、チェーンケース５は、ボルト２０（図４参照）によってケースフランジ部２Ｆ、３Ｆに締結されている。本実施例のシリンダヘッド３の右端部は、本発明のシリンダヘッドの気筒の配列方向の端部を構成する。

図３において、タイミングチェーン６は、クランクシャフト２Ｓに設けられたクランクプーリ４６と、吸気カムシャフトと排気カムシャフトにそれぞれ設けられたカムプーリ１７Ａ、１７Ｂとを連結しており、クランクシャフト２Ｓの動力を吸気カムシャフトと排気カムシャフトに伝達する。

図１において、シリンダブロック２の左側面には変速機７が取付けられており、変速機７は、複数の変速段を成立させるための図示しない複数の変速ギヤを有し、エンジン１の回転速度を変速する。

オイルパン４にはクランクシャフト２Ｓやピストン等を潤滑するためのオイルが貯留されており、オイルは、図示しないオイルポンプによってクランクシャフト２Ｓやピストン等に供給される。

図１、図４において、シリンダヘッド３には排気管８が取付けられており、排気管８は、気筒２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの配列方向に沿ったシリンダヘッド３の側面３ａとシリンダブロック２の側面２ａとに設置されている。排気管８には排気ポート３Ｂから排出される排気ガスが導入される。

排気管８の下流端には触媒コンバータ９が取付けられており、排気管８および触媒コンバータ９は、エンジン１の高さ方向に延びている。触媒コンバータ９は、排気管８から排出さる排気ガスを浄化した後、下流側に設けられた図示しない排気管に排出する。

図６において、シリンダヘッド３の内部には排気通路１１が形成されている。排気通路１１は、排気通路部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと、排気集合部１３Ａ、１３Ｂと、第１の排気口１４Ａおよび第２の排気口１４Ｂ（図５参照）とを備えている。

排気通路部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは、排気ポート３Ｂを介してそれぞれ気筒２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに連通している。排気通路部１２Ｂ、１２Ｃは、排気通路部１２Ａ、１２Ｄの下方に形成されており、気筒２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄから排出される排気ガスは、それぞれ排気通路部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄを流れる。図６において、排気通路１１を流れる排気ガスを矢印Ｗで示している。

排気集合部１３Ａは、排気通路部１２Ａ、１２Ｄの下流側に設けられている。排気集合部１３Ａは、排気通路部１２Ａ、１２Ｄを集合させ、排気通路部１２Ａ、１２Ｄを流れる排気ガスを集合させる。

排気集合部１３Ｂは、排気集合部１３Ａの下方に形成されており（図７参照）、排気通路部１２Ｂ、１２Ｃの下流側に設けられている。排気集合部１３Ｂは、排気通路部１２Ｂ、１２Ｃを集合させ、排気通路部１２Ｂ、１２Ｃを流れる排気ガスを集合させる。

第１の排気口１４Ａは、シリンダヘッド３の側面３ａに開口しており、排気集合部１３Ａに連通している。第２の排気口１４Ｂは、第１の排気口１４Ａの下方においてシリンダヘッド３の側面３ａに開口しており、排気集合部１３Ｂに連通している。

これにより、気筒２Ａ、２Ｄから排出される排気ガスは、排気ポート３Ｂを通して排気通路部１２Ａ、１２Ｄを流れた後、排気集合部１３Ａを通して第１の排気口１４Ａからシリンダヘッド３の外部に排出される。

気筒２Ｂ、２Ｃから排出される排気ガスは、排気ポート３Ｂを通して排気通路部１２Ｂ、１２Ｃを流れた後、排気集合部１３Ｂを通して第２の排気口１４Ｂからシリンダヘッド３の外部に排出される。

図４、図５において、シリンダヘッド３の側面３ａには膨出部１５が形成されている。膨出部１５は、シリンダヘッド３の側面３ａから外方に膨れ出し、気筒２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの配列方向に沿って延びている。膨出部１５には排気通路部１２Ｂ、１２Ｃに対して上方に位置する排気通路部１２Ａ、１２Ｄが形成されている。

図５において、シリンダヘッド３の側面３ａには排気フランジ部１６が形成されており、排気フランジ部１６は、シリンダヘッド３の側面３ａから膨出部１５よりも外方に突出している（図６参照）。図７に示すように、排気フランジ部１６には排気集合部１３Ａ、１３Ｂと第１の排気口１４Ａおよび第２の排気口１４Ｂとが形成されている。

図５において、膨出部１５は、気筒の配列方向の両側から排気フランジ部１６に向かって上方に傾斜しており、排気フランジ部１６に連結されている。

図６において、気筒２Ａ、２Ｄは、シリンダブロック２の気筒の配列方向の両側にそれぞれ設置されており、気筒２Ａは、本発明の第１の外側気筒を構成し、気筒２Ｄは、本発明の第２の外側気筒を構成する。

気筒２Ｂ、２Ｃは、気筒の配列方向において気筒２Ａ、２Ｄによって挟まれて設置されており、気筒２Ｂ、２Ｃは、本発明の内側気筒を構成する。

排気通路部１２Ａは、気筒２Ａから膨出部１５を経由して排気フランジ部１６まで延びており、本発明の第１の外側排気通路部を構成する。排気通路部１２Ｄは、気筒２Ｄから膨出部１５を経由して排気フランジ部１６まで延びており、本発明の第２の外側排気通路部を構成する。

排気通路部１２Ｂは、気筒２Ｂから排気フランジ部１６まで延びており、本発明の内側排気通路部を構成している。排気通路部１２Ｃは、気筒２Ｃから排気フランジ部１６まで延びており、本発明の内側排気通路部を構成する。

排気集合部１３Ａは、排気通路部１２Ａと排気通路部１２Ｄとを集合させており、本発明の第１の排気集合部を構成する。排気集合部１３Ａの下方に形成された排気集合部１３Ｂは、排気通路部１２Ｂと排気通路部１２Ｃとを集合させており、本発明の第２の排気集合部を構成する。

排気集合部１３Ａに連通する第１の排気口１４Ａと、第１の排気口１４Ａの下方において排気集合部１３Ｂに連通する第２の排気口１４Ｂとは、本発明の排気口を構成する。

図７において、排気フランジ部１６には排気管８の上流端が取付けられている。排気管８は、仕切壁２１によって仕切られた第１の排気管通路２２と第２の排気管通路２３とを有する。ここで、上流、下流とは、排気ガスが流れる方向に対して上流、下流を意味している。

第１の排気管通路２２は、第１の排気口１４Ａに連通しており、第１の排気管通路２２には第１の排気口１４Ａから排気ガスが排出される。第２の排気管通路２３は、第２の排気口１４Ｂに連通しており、第２の排気管通路２３には第２の排気口１４Ｂから排気ガスが排出される。

第１の排気管通路２２は、第２の排気管通路２３に対して上方でかつ、第２の排気管通路２３に対してシリンダヘッド３の側面３ａから外方に離れて形成されている。

排気管８は、シリンダヘッド３の側面３ａから外方に直線状に延びた後、下方に湾曲して延びている。

すなわち、本実施例の排気管８は、排気フランジ部１６から外方に直線状に延びる直線部３１と、直線部３１から下方に湾曲し、シリンダブロック２の側面２ａに対向する湾曲内側面３２ａとシリンダブロック２の側面２ａと反対側に位置する湾曲外側面３２ｂとを有する湾曲部３２とを備えている。

湾曲部３２は、気筒の軸線２Ｌと直交する軸線方向において、湾曲外側面３２ｂと気筒の軸線２Ｌとが最も離れた最大距離Ｌｍａｘに対して、気筒の軸線２Ｌと湾曲外側面３２ｂの延びる方向の先端部３２ｃとの距離Ｌが短くなるように湾曲している。ここで、気筒の軸線とは、気筒２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄのうち、排気管８の近くに形成されている気筒２Ｂまたは気筒２Ｃの軸線２Ｌを基準とする。

換言すれば、第１の排気管通路２２の中心軸Ｃ１の延びる方向の中心付近を第１の中心点Ｏ１をとし、第１の中心点Ｏ１を上下方向に横切る仮想線を第１の仮想線Ｌ１とする。また、第１の排気管通路２２の下流開口端２２ａを通る中心軸Ｃ１を上下方向に横切る仮想線を第２の仮想線Ｌ２とする。

本実施例の排気管８は、第１の仮想線Ｌ１に対して第２の仮想線Ｌ２がシリンダヘッド３の側面３ａに近づくように湾曲部３２が湾曲されている。
図７、図８において、触媒コンバータ９には排気センサ１０が設けられており、排気センサ１０は、排気ガス中の酸素量を検出する。図７において、排気センサ１０は、第１の排気管通路２２の下流開口端２２ａに対向し、かつ、仕切壁２１側に設置されている。

具体的には、湾曲外側面３２ｂの裏側の湾曲内周面３２ｄの先端部内周面３２ｅを通り、第１の排気管通路２２の下流側の中心軸Ｃ１に沿って延びる仮想線を第３の仮想線Ｌ３とする。また、シリンダブロック２の側面２ａに対向する仕切壁２１の下端部２１ａを通り、第２の排気管通路２３の下流側の中心軸Ｃ２に沿って延びる仮想線を第４の仮想線Ｌ４とする。

本実施例の排気センサ１０は、第３の仮想線Ｌ３と第４の仮想線Ｌ４との間に設置されている。
仕切壁２１は、排気フランジ部１６から外方に直線状に延びる第１の仕切壁部２１Ａと、第１の仕切壁部２１Ａから下方に湾曲する第２の仕切壁部２１Ｂと、第２の仕切壁部２１Ｂから下方に直線状に延びる第３の仕切壁部２１Ｃとを含んで構成されている。

第２の仕切壁部２１Ｂの板厚Ｔ２は、第１の仕切壁部２１Ａの板厚Ｔ１よりも大きく形成されており、第３の仕切壁部２１Ｃの板厚Ｔ３は、第２の仕切壁部２１Ｂの板厚Ｔ２よりも小さく形成されている。すなわち、仕切壁２１は、上流側から下流側に向かって板厚が徐々に大きくなった後、下流側に向かうに従って板厚が徐々に小さく形成されている。

第１の排気管通路２２および第２の排気管通路２３は、排気フランジ部１６に接続される上流側に対して触媒コンバータ９に接続される下流側の開口面積が大きく形成されている。

図４、図５において、シリンダヘッド３の側面３ａには第１のボス部３５および第２のボス部３６が形成されており、シリンダブロック２の側面２ａには第３のボス部３７が形成されている。本実施例の第１のボス部３５および第２のボス部３６は、本発明のボス部を構成する。

図５において、第１のボス部３５および第２のボス部３６は、気筒の配列方向において、排気フランジ部１６に隣接して設けられている。膨出部１５は、エンジン１の高さ方向で第２の排気口１４Ｂよりも上方に形成されており、第１のボス部３５は、膨出部１５とシリンダヘッド３の下端部３ｂと排気フランジ部１６とによって囲まれた空間５２に形成されている。

排気フランジ部１６は、膨出部１５に連結されており、エンジン１の高さ方向において膨出部１５よりも上方および下方に延びている。

第２のボス部３６は、エンジン１の高さ方向において膨出部１５を挟んで第１のボス部３５よりも上方に形成されており、シリンダヘッド３のケースフランジ部３Ｆに連結されている。

第３のボス部３７は、エンジン１の高さ方向において第２のボス部３６と並ぶようにシリンダブロック２に形成されている。図５に示すように、第３のボス部３７は、シリンダブロック２の高さ方向の中央部Ｃ３よりも上側に形成されている。

第１のボス部３５、第２のボス部３６および第３のボス部３７には図３に示すスタータジェネレータ（Integrated Starter Generator）４１の取付用ブラケット４２がボルト４３によって締結されている（図９参照）。

図９において、取付用ブラケット４２にはボス部４２Ａが形成されており、ボス部４２Ａは、エンジン１の左右方向に延びている。

図３において、スタータジェネレータ４１には上側締結部４１Ａおよび下側締結部４１Ｂが設けられている。上側締結部４１Ａは、スタータジェネレータ４１の上部に設けられており、上側締結部４１Ａは、ボルト４４Ａによって取付用ブラケット４２のボス部４２Ａに締結される。

下側締結部４１Ｂは、スタータジェネレータ４１の下部に設けられており、下側締結部４１Ｂは、ボルト４４Ｂによってシリンダブロック２に締結される。

これにより、スタータジェネレータ４１は、気筒の配列方向（前後方向）で取付用ブラケット４２が排気フランジ部１６と隣り合うように、第１のボス部３５および第２のボス部３６を介してシリンダヘッド３の側面３ａに取付けられる（図１参照）。本実施例のスタータジェネレータ４１は、取付用ブラケット４２を含んで構成されている。

ボス部４２Ａとボルト４４Ａとの間には図示しない弾性体がクッションとして設けられており、スタータジェネレータ４１の振動は、弾性体によって吸収される。

図３において、スタータジェネレータ４１は、モータプーリ４５を備えており、モータプーリ４５は、クランクシャフト２Ｓの右端部に取付けられたクランクプーリ４６に伝動ベルト４７を介して連結されている。

図１において、スタータジェネレータ４１の下部においてシリンダブロック２の側面２ａには、エアコンコンプレッサ４９が取付けられている。図３において、エアコンコンプレッサ４９は、コンプレッサプーリ４９Ａを備えており、コンプレッサプーリ４９Ａは、伝動ベルト４７によってクランクプーリ４６に連結されている。

スタータジェネレータ４１は、電力が供給されることにより回転することで伝動ベルト４７を介してエンジン１を回転駆動させる電動機の機能と、クランクシャフト２Ｓから伝動ベルト４７を介して入力された回転力を電力に変換する発電機の機能とを有する。

エアコンコンプレッサ４９は、伝動ベルト４７を介してクランクシャフト２Ｓから伝達される動力によって駆動され、冷媒を圧縮して高圧にする。

図１、図３において、シリンダブロック２の側面２ａにはテンショナ部材５０が設けられている。テンショナ部材５０は、テンションローラ５０Ａと、テンションローラ５０Ａを回転自在に支持するテンションブラケット５０Ｂとを備えている。

テンションローラ５０Ａは、伝動ベルト４７に接触しており、伝動ベルト４７に張力を与えている。テンションブラケット５０Ｂは、ボルト５１によってスタータジェネレータ４１に締結されている。これにより、テンショナ部材５０は、スタータジェネレータ４１に安定して支持され、伝動ベルト４７からの反力を受け止めて伝動ベルト４７に張力を与えることができる。

図１において、テンショナ部材５０は、第３のボス部３７とエアコンコンプレッサ４９と触媒コンバータ９とチェーンケース５とによって囲まれた空間５３で、かつ、エンジン１の高さ方向でスタータジェネレータ４１とエアコンコンプレッサ４９とで挟まれる位置に設置されている。

シリンダブロック２の側面２ａにはオートテンショナ５４が設けられており、オートテンショナ５４は、油圧等を利用して伝動ベルト４７の張力を調整する。本実施例のスタータジェネレータ４１は、本発明の補機、第１の補機および回転電機を構成し、エアコンコンプレッサ４９は、本発明の第２の補機を構成する。

図４、図５において、シリンダヘッド３の側面３ａには中子用のボス部３８が形成されており、ボス部３８は、シリンダヘッド３の図示しないウォータジャケットを形成する工程において、中子を抜くときに用いられる。ボス部３８は、プラグ３８Ａによって閉止されており、プラグ３８Ａによってウォータジャケットからシリンダヘッド３の外部に冷却水が漏出することを防止できる。

シリンダヘッド３の側面には第１のリブ５５、第２のリブ５６および第３のリブ５７が形成されている。第１リブ５５は、第１のボス部３５と第２のボス部３６とを連結しており、第１のリブ５５は、膨出部１５を横切るようにして膨出部１５に連結されている。

第２のリブ５６は、膨出部１５を横切るようにして第１のボス部３５から上方で、かつ排気フランジ部１６に向かって延びており、延びる方向の先端部がボス部３８に連結されている。

第３のリブ５７は、第２のボス部３６から排気フランジ部１６に向かって横方向に延びており、延びる方向の先端部がボス部３８に連結されている。これにより、第２のリブ５６の延びる方向の先端部と第３のリブ５７の延びる方向の先端部とは、ボス部３８を介して連結されている。

シリンダヘッド３の側面３ａには第１のリブ５５、第２のリブ５６および第３のリブ５７によって三角形状のリブ（以下、三角リブ５８という）が形成され、三角リブ５８は、膨出部１５を介して排気フランジ部１６に連結される。

図１において、排気管８および触媒コンバータ９は、排気フランジ部１６に対してスタータジェネレータ４１から気筒の配列方向に離れるように設置されており、スタータジェネレータ４１は、気筒の配列方向において排気管８および触媒コンバータ９とケースフランジ部２Ｆ、３Ｆ（図４参照）との間に設置されている。

本実施例のエンジン１の排気構造によれば、エンジン１が、シリンダブロック２の上部に設けられ、内部に複数の気筒２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄから排気ガスを排出する排気通路１１が形成されたシリンダヘッド３と、気筒の配列方向に沿ったシリンダブロック２とシリンダヘッド３との側面２ａ、３ａに設置された排気管８および触媒コンバータ９と、シリンダヘッド３の側面３ａから外方に突出し、排気管８および触媒コンバータ９が接続される排気フランジ部１６とを備えている。

排気通路１１は、気筒２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ毎に設けられ、気筒２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄから排出される排気ガスが流れる排気通路部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと、排気通路部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの下流側において排気フランジ部１６に設けられ、排気通路部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄをそれぞれの気筒２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ毎に集合させる排気集合部１３Ａ、１３Ｂとを備えている。

さらに、排気通路１１は、排気集合部１３Ａ、１３Ｂにそれぞれ連通して排気フランジ部１６に開口し、排気集合部１３Ａ、１３Ｂを流れる排気ガスをシリンダヘッド３の外部に排出する第１の排気口１４Ａおよび第２の排気口１４Ｂを備えている。

排気管８は、仕切壁２１によって仕切られ、排気通路１１の第１の排気口１４Ａから排出される排気ガスが流れる第１の排気管通路２２と、第２の排気口１４Ｂから排出される排気ガスが流れる第２の排気管通路２３とを有し、仕切壁２１の板厚は、排気ガスの流れる方向の下流側に向かうに従って徐々に小さく形成されている。

このように、１つの排気管８の内部を、仕切壁２１によって２つの第１の排気管通路２２と第２の排気管通路２３とに仕切ることで、第１の排気管通路２２と第２の排気管通路２３とを近接して設けることができる。このため、排気管８の小型化を図ることができる上に、排気管８と排気フランジ部１６との接続部の構成を簡素化、かつ、小型化できる。

このため、排気管８の小型化を図ることができる上に、排気管８と排気フランジ部１６との接続部の構成を簡素化、かつ、小型化できる。これにより、排気管８の周囲のスタータジェネレータ４１や図示しない車載部品の設置の自由度を容易に向上できる。

さらに、仕切壁２１の板厚は、排気ガスの流れる方向の下流側に向かうに従って徐々に小さく形成されているので、排気管８の下流側を大きくすることなく、第１の排気管通路２２と第２の排気管通路２３との開口面積を大きくできる。このため、第１の排気管通路２２および第２の排気管通路２３を流れる排気ガスを排気管８の下流側に設けられた触媒コンバータ９に向けて滑らかに流すことができる。

ここで、第１の排気口１４Ａおよび第２の排気口１４Ｂから排出される排気ガスの勢いによって第１の排気管通路２２および第２の排気管通路２３を流れる排気ガスは、湾曲外側面３２ｂに偏って流れて触媒コンバータ９に排出される。

このため、触媒コンバータ９を流れる排気ガスは、シリンダブロック２の側面２ａから離れた外方に偏り、触媒コンバータ９の内部に設けられた触媒の特定の部位に排気ガスが集中して流れ、触媒が早期に劣化するおそれがある。

これに対して、本実施例のエンジン１の排気構造によれば、第１の排気口１４Ａに対して第２の排気口１４Ｂが下方に形成されている。排気管８は、排気フランジ部１６から外方に直線状に延びる直線部３１と、直線部３１から下方に湾曲し、シリンダブロック２の側面２ａに対向する湾曲内側面３２ａとシリンダブロック２の側面２ａと反対側に位置する湾曲外側面３２ｂとを有する湾曲部３２とを備えている。

湾曲部３２は、気筒の軸線２Ｌと直交する軸線方向において、湾曲外側面３２ｂと気筒２Ａの軸線２Ｌとが最も離れた最大距離Ｌｍａｘに対して、気筒の軸線２Ｌと湾曲外側面３２ｂの延びる方向の先端部３２ｃとの距離Ｌが短くなるように湾曲している。

これにより、排気管８の先端部３２ｃを、排気管８の上流側の湾曲外側面３２ｂよりもシリンダブロック２の側面２ａに近づけて設置することができ、触媒コンバータ９に排出される排気ガスが、シリンダブロック２の側面２ａから離れた外方に偏ることを防止できる。このため、触媒コンバータ９の内部に設けられた触媒に対して広範囲に排気ガスを流すことができる。したがって、触媒が早期に劣化することを防止できる。

また、本実施例のエンジン１の排気構造によれば、触媒コンバータ９に、排気ガス中の酸素量を検出する排気センサ１０が設けられている。第１の排気管通路２２は、第２の排気管通路２３に対して上方でかつ、第２の排気管通路２３に対してシリンダヘッド３の側面３ａから外方に離れて形成されており、排気センサ１０が、第１の排気管通路２２の下流開口端２２ａに対向し、かつ、仕切壁２１側に設置されている。

これにより、第１の排気管通路２２と第２の排気管通路２３とを流れる排気ガスの両方を確実に検出できる位置に排気センサ１０を設置できる。このため、第１の排気管通路２２および第２の排気管通路２３を流れる排気ガス中の酸素濃度を適切に検出することができ、エンジン１の空燃比制御の精度を向上できる。

また、本実施例のエンジン１の排気構造によれば、仕切壁２１が、排気フランジ部１６から外方に直線状に延びる第１の仕切壁部２１Ａと、第１の仕切壁部２１Ａから下方に湾曲する第２の仕切壁部２１Ｂと、第２の仕切壁部２１Ｂから下方に直線状に延びる第３の仕切壁部２１Ｃとを含んで構成されている。

さらに、第２の仕切壁部２１Ｂの板厚Ｔ２が、第１の仕切壁部２１Ａの板厚Ｔ１よりも大きく形成されており、第３の仕切壁部２１Ｃの板厚Ｔ３が、第２の仕切壁部２１Ｂの板厚Ｔ２よりも小さく形成されている。

これにより、それぞれ厚みの大きい第１の仕切壁部２１Ａおよび第２の仕切壁部２１Ｂと直線部３１および湾曲部３２の上流側とによって囲まれる第１の排気管通路２２および第２の排気管通路２３の上流側の開口面積を、厚みの小さい第３の仕切壁部２１Ｃと湾曲部３２の下流側とによって囲まれる第１の排気管通路２２および第２の排気管通路２３の下流側の開口面積よりも小さくできる。

このため、第１の排気管通路２２および第２の排気管通路２３の上流側を流れる排気ガスの流速を速くし、第１の排気管通路２２および第２の排気管通路２３の下流側を流れる排気ガスを触媒コンバータ９のシリンダブロック２の側面２ａから離れた外方に偏ることなく、触媒コンバータ９に滑らかに導入することができる。

また、第１の排気管通路２２および第２の排気管通路２３の上流側を板厚Ｔ２が最も大きい第２の仕切壁部２１Ｂによって仕切るので、第１の排気管通路２２および第２の排気管通路２３の上流側を離すことができる。これにより、第１の排気管通路２２および第２の排気管通路２３を流れる排気ガスの熱量が増大することを防止でき、排気管８の温度が過度に上昇することを防止できる。

また、第１の排気管通路２２および第２の排気管通路２３は、排気フランジ部１６に接続される上流側に対して触媒コンバータ９に接続される下流側の開口面積が大きく形成されている。

これにより、第１の排気管通路２２および第２の排気管通路２３の上流側を流れる排気ガスの流速に対して、第１の排気管通路２２および第２の排気管通路２３の下流側を流れる排気ガスの流速を低下させることができる。

このため、排気管８から触媒コンバータ９に排気ガスを拡散して導入でき、触媒コンバータ９の内部に設けられた触媒に対して広範囲に排気ガスを流すことができる。したがって、触媒が早期に劣化することをより効果的に防止できる。

なお、第１の排気管通路２２および第２の排気管通路２３のいずれか一方の上流側の開口面積が下流側の開口面積よりも大きく形成されてもよい。

また、本実施例のエンジン１の排気構造においては、図１０に示すように、仕切壁２１に、第１の仕切壁部２１Ａから第２の仕切壁部２１Ｂに亙って貫通孔２１ｈを形成してもよい。

このようにすれば、排気管８の温度が過度に上昇することを防止できる。具体的には、第１の仕切壁部２１Ａは、第１の排気口１４Ａおよび第２の排気口１４Ｂに近く、排気管８の中で最も高温の排気ガスに晒される部位である。

また、第２の仕切壁部２１Ｂは、湾曲しているので、第１の排気口１４Ａおよび第２の排気口１４Ｂから排出された排気ガスの流速が高くなる部位であり、排気ガスの熱の伝達効率が高くなる部位である。

したがって、第１の仕切壁部２１Ａおよび第２の仕切壁部２１Ｂは、仕切壁２１の中でも最も温度が高くなる部位であり、仕切壁２１が高温となることで結果的に排気管８の温度が過度に上昇する。

本実施例の仕切壁２１は、第１の仕切壁部２１Ａから第２の仕切壁部２１Ｂに亙って貫通孔２１ｈが設けられているので、第１の仕切壁部２１Ａおよび第２の仕切壁部２１Ｂの板厚を小さくできる。

このため、第１の仕切壁部２１Ａおよび第２の仕切壁部２１Ｂを、エンジンルームに取り入れられる走行風で容易に冷却することができる。換言すれば、第１の仕切壁部２１Ａおよび第２の仕切壁部２１Ｂから容易に放熱を行うことができ、結果的に排気管８の温度が過度に上昇することを防止できる。

また、排気管８の温度が過度に上昇することを防止できるので、排気管８の周囲に車載部品を近づけて設置することができ、エンジン１やエンジン１の周囲の車載部品の設置スペースを少なくすることができる。このため、車両の小型化を図ることや、空いたスペースを有効利用することができる。

また、第１の仕切壁部２１Ａに形成される貫通孔２１ｈの開口面積に対して第２の仕切壁部２１Ｂに形成される貫通孔２１ｈの開口面積を大きく形成してもよい。

このようにすれば、仕切壁２１の中で板厚が最も大きく、かつ、湾曲している第２の仕切壁部２１Ｂに熱が集中することを防止できる。具体的には、第２の仕切壁部２１Ｂは、板厚Ｔ２が最も大きく、かつ、湾曲しているので、第１の排気口１４Ａおよび第２の排気口１４Ｂから排出された排気ガスの流速が高くなる部位であり、しかも厚みを有する分だけ熱が集中する。

このため、仕切壁２１を境にして第１の排気管通路２２と第２の排気管通路２３との間で高温の熱が伝達され、排気管８がより一層高温となるおそれがある。

本実施例の仕切壁２１は、第１の仕切壁部２１Ａに形成される貫通孔２１ｈの開口面積に対して第２の仕切壁部２１Ｂに形成される貫通孔２１ｈの開口面積を大きく形成しているので、第２の仕切壁部２１Ｂの板厚を小さくすることができる。このため、第２の仕切壁部２１Ｂを、エンジンルームに取り入れられる走行風で容易に冷却することができ、排気管８の温度が過度に上昇することをより効果的に防止できる。

なお、本実施例のエンジン１は、４気筒エンジンであるが、これに限定されるものではない。また、排気口が第１の排気口１４Ａ、第２の排気口１４Ｂから構成されているが、５気筒以上であれば、排気口を３つ以上設け、それに応じて排気通路部、排気集合部を２つ以上から構成してもよい。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１...エンジン（内燃機関）、２...シリンダブロック、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ...気筒、２Ｌ...軸線（気筒の軸線）、２ａ...側面（シリンダブロックの側面）、３...シリンダヘッド、３ａ...側面（シリンダヘッドの側面）、８...排気管、９...触媒コンバータ、１０...排気センサ、１１...排気通路、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ...排気通路部、１３Ａ，１３Ｂ...排気集合部、１４Ａ...第１の排気口、１４Ｂ...第２の排気口、１６...排気フランジ部、２１...仕切壁、２１Ａ...第１の仕切壁部、２１Ｂ...第２の仕切壁部、２１Ｃ...第３の仕切壁部、２１ｈ...貫通孔、２２...第１の排気管通路、２２ａ...下流開口端（第１の排気管通路の下流開口端）、２３...第２の排気管通路、３１...直線部、３２...湾曲部、３２ａ...湾曲内側面、３２ｂ...湾曲外側面、３２ｃ...先端部（湾曲外側面３２ｂの延びる方向の先端部）

Claims (5)

1. 一列に並んで配列された複数の気筒を有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上部に設けられ、内部に、前記気筒から排気ガスを排出する排気通路が形成されたシリンダヘッドと、前記気筒の配列方向に沿った前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの側面に設置された排気管と、前記シリンダヘッドの前記側面から外方に突出し、前記排気管が接続される排気フランジ部と、前記排気管の下流端に接続された触媒コンバータとを備え、
   前記排気通路が、前記気筒毎に設けられ、前記気筒から排出される排気ガスが流れる排気通路部と、前記排気通路部の下流側において前記排気フランジ部に設けられ、少なくとも２つ以上の前記排気通路部をそれぞれの前記気筒毎に集合させる少なくとも２つ以上の排気集合部と、前記排気集合部にそれぞれ連通して前記排気フランジ部に開口し、前記排気集合部を流れる排気ガスを前記シリンダヘッドの外部に排出する少なくとも２つ以上の排気口とを備え、
   前記排気口が、少なくとも２つ以上の前記排気口のうちの少なくとも１つを構成する第１の排気口と、少なくとも２つ以上の前記排気口のうちの残りの少なくとも１つを構成する第２の排気口とを有し、
   前記第１の排気口に対して前記第２の排気口が下方に形成されており、
   前記排気管は、前記排気フランジ部から外方に直線状に延びる直線部と、前記直線部から下方に湾曲し、前記シリンダブロックの前記側面に対向する湾曲内側面と前記シリンダブロックの前記側面と反対側に位置する湾曲外側面とを有する湾曲部とを備えており、
   前記排気管は、仕切壁によって仕切られ、前記第１の排気口から排出される排気ガスが流れる第１の排気管通路と、前記第２の排気口から排出される排気ガスが流れる第２の排気管通路とを有する内燃機関の排気構造であって、
   前記湾曲部は、前記気筒の軸線と直交する軸線方向において、前記湾曲外側面と前記気筒の軸線とが最も離れた最大距離に対して、前記気筒の軸線と前記湾曲外側面の延びる方向の先端部との距離が短くなるように湾曲しており、
   前記仕切壁は、前記排気フランジ部から外方に直線状に延びる第１の仕切壁部と、前記第１の仕切壁部から下方に湾曲する第２の仕切壁部と、前記第２の仕切壁部から下方に直線状に延びる第３の仕切壁部とを含んで構成されており、
   前記仕切壁の板厚は、前記第２の仕切壁部の板厚が、前記第１の仕切壁部の板厚よりも大きく形成され、かつ、前記第３の仕切壁部の板厚が、前記第２の仕切壁部の板厚より下流側に向かうに従って徐々に小さくなるように形成されており、
   前記第１の排気管通路の中心軸は、その下流側が前記シリンダブロックの前記側面に近づくように傾斜しており、前記第２の排気管通路の中心軸はその下流側が前記シリンダブロックの前記側面から離れるように傾斜していることを特徴とする内燃機関の排気構造。
2. 前記触媒コンバータに設けられ、排気ガス中の酸素量を検出する排気センサとを備え、
   前記第１の排気管通路は、前記第２の排気管通路に対して上方でかつ、前記第２の排気管通路に対して前記シリンダヘッドの前記側面から外方に離れて形成されており、
   前記排気センサが、前記第１の排気管通路の下流開口端に対向し、かつ、前記仕切壁側に設置されており、
   前記湾曲外側面の裏側の湾曲内周面の先端部内周面を通り、前記第１の排気管通路の下流側の中心軸に沿って延びる仮想線を第３の仮想線とし、前記シリンダブロックの前記側面に対向する前記仕切壁の下端部を通り、前記第２の排気管通路の下流側の中心軸に沿って延びる仮想線を第４の仮想線とした場合に、前記排気センサは、前記第３の仮想線と前記第４の仮想線との間に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気構造。
3. 前記第１の排気管通路および前記第２の排気管通路の少なくとも一方は、上流側に対して下流側の開口面積が大きく形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気構造。
4. 前記仕切壁は、前記第１の仕切壁部から前記第２の仕切壁部に亙って貫通孔を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気構造。
5. 前記第１の仕切壁部に形成される前記貫通孔の開口面積に対して前記第２の仕切壁部に形成される前記貫通孔の開口面積が大きいことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気構造。

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