JPH08218938A - 内燃機関の吸排気ポート - Google Patents

内燃機関の吸排気ポート

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JPH08218938A
JPH08218938A JP2683395A JP2683395A JPH08218938A JP H08218938 A JPH08218938 A JP H08218938A JP 2683395 A JP2683395 A JP 2683395A JP 2683395 A JP2683395 A JP 2683395A JP H08218938 A JPH08218938 A JP H08218938A
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JP
Japan
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cylinder head
openings
exhaust
intake
cylinders
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JP2683395A
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English (en)
Inventor
Satoshi Kimura
聡 木村
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4264—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads of exhaust channels

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の吸排気ポートの各気筒間の流路抵
抗のばらつきを低減する。 【構成】 シリンダヘッド1の側面に開口したポートの
開口部42A〜42Dをほぼ長円形または楕円形に形成
する一方、少なくともシリンダヘッド1の両端部の気筒
に対応した開口部42A、42Dの長軸L1を所定の角
度θで傾斜させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多気筒内燃機関の吸気
及び排気ポート形状の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】多気筒エンジンの吸排気ポートは、図7
〜図10に示すように、シリンダヘッド1の燃焼室10
と側面を連通する排気ポート4では、シリンダヘッド1
の側面にほぼ長円形または楕円形の開口部42a〜42
dを形成する一方、この長円形断面の排気ポート4はシ
リンダヘッド1の内部で隔壁11によって例えば、2つ
の円形の管路40、41に分岐し、シリンダヘッド1に
形成された燃焼室10に面した位置で開口部40A、4
1Bとして開口しており、この開口部40A、41Aに
図示しないバルブが収装される。
【0003】シリンダヘッド1の側面に形成された開口
部42a〜42dは、例えば、直列4気筒等の多気筒エ
ンジンでは、図7に示すように、その長軸L1(または
長径)をシリンダヘッド1の全長方向(図中水平方
向)、すなわち、図示しないクランクシャフトと平行し
て配設するとともに、各開口部42の長軸L1をほぼ同
一直線上に配設したものが知られている。
【0004】このような、排気ポート4では、図9、図
10に示すように、長円形の開口部42から円形の開口
部40A、41Aへ断面形状を変化させる一方、開口部
42a〜42dの長軸L1と開口部40A、41Aの中
心を結ぶ軸線L1′はほぼ平行に形成される。
【0005】また、図11に示すように、両端の気筒の
開口部42a、42dと中央部の開口部42c、42d
の長軸L1をエンジンの高さ方向(図中上下方向)にオ
フセットさせて、排気ポートの取り回しを考慮したもの
や、あるいは、図12に示すように、開口部42a〜4
2dを燃焼室10に対してシリンダヘッド1の中央部へ
向けてオフセットさせて、同様に排気ポートの取り回し
を考慮したものが知られている。
【0006】なお、図示はしないが吸気ポートについて
も同様の形状、配置が知られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関の吸排気ポートにあっては、各気筒
の排気ポートに接続した複数の排気マニュホールドを集
合させてひとつの排気管あるいは触媒コンバータへ集合
させ、触媒による排気浄化を効率良く行う必要がある
が、図8に示すように、両端の気筒の排気ポート4に接
続される排気マニュホールド5は中央部へ屈曲させる必
要があり、開口部42a、42dに接続される排気マニ
ュホールド5が開口部42a、42dの長軸L1方向へ
曲率Rで急激に曲げれられる。このため、シリンダヘッ
ド1の両端部の気筒からの排気は、中央部の気筒からの
排気に比して、この曲率Rに応じて流路抵抗が増大し、
各気筒間の排気抵抗が不均一となって排気流速のばらつ
きが生じるという問題があり、同様に吸気ポートにおい
ても長軸L1方向の曲率Rによって流路抵抗が増大する
ため、各気筒間の吸入空気量にばらつきが生じるという
問題があった。
【0008】そこで本考案は、本発明は上記問題点に鑑
みてなされたもので、各気筒間の流路抵抗のばらつきを
低減可能な内燃機関の吸排気ポートを提供することを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、複数の気
筒を備えて、シリンダヘッド側面に開口した開口部と燃
焼室とを連通するポートを各気筒毎に形成した内燃機関
の吸排気ポートにおいて、前記開口部をほぼ長円形また
は楕円形に形成する一方、少なくともシリンダヘッド両
端部の気筒に対応したポートの開口部の長軸を所定の角
度θで傾斜させる。
【0010】また、第2の発明は、前記第1の発明にお
いて、前記傾斜角度θは、前記開口部の短軸のシリンダ
ブロック方向をシリンダヘッドのほぼ中央部に向くよう
に設定される。
【0011】また、第3の発明は、前記第1または第2
の発明において、前記シリンダヘッド両端部の気筒に対
応したポートの開口部は、他の開口部に対してシリンダ
ブロック側へオフセットされる。
【0012】また、第4の発明は、前記第1ないし第3
の発明のいずれかひとつにおいて、前記開口部は、燃焼
室に対してシリンダヘッドのほぼ中央部へ向けてオフセ
ットされる。
【0013】
【作用】したがって、第1の発明は、シリンダヘッドの
側面の開口部をほぼ長円形または楕円形に形成するとと
もに、この開口部の長軸を所定の角度θで傾斜させるこ
とにより、ポートの開口部に接続されるマニュフォール
ドを短軸方向の曲率で曲げることで、長軸方向の曲率を
増大させながら所定の位置へマニュフォールドを導くこ
とができ、特に、シリンダヘッド両端部のマニュフォー
ルドの曲率を緩和して流路抵抗を低減することができ
る。
【0014】また、第2の発明は、ポートの開口部に接
続されるマニュフォールドの長軸方向の曲率を緩和しな
がら短軸方向の曲率を主にして、各ポートからの複数の
マニュフォールドをシリンダヘッドのほぼ中央部で集合
させることができる。
【0015】また、第3の発明は、シリンダヘッド両端
部の気筒に対応したポートの開口部は、他の開口部に対
してシリンダブロック側へオフセットされるため、各開
口部からのマニュフォールドをシリンダヘッドのほぼ中
央部で集合させる場合には、シリンダヘッド両端部の気
筒のマニュフォールドの管路長を低減することができ
る。
【0016】また、第4の発明は、前記開口部は、燃焼
室に対してシリンダヘッドのほぼ中央部へ向けてオフセ
ットされるため、各開口部からのマニュフォールドをシ
リンダヘッドのほぼ中央部で集合させる場合には、シリ
ンダヘッド両端部の気筒のマニュフォールドの管路長を
低減することができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を直列4気筒エンジン
の排気ポートについて適用した場合を、図面に基づいて
説明する。
【0018】図1〜図4に示すように、4A〜4Dは各
気筒毎にシリンダヘッド1の側面と燃焼室10と連通す
る排気ポートであり、これら排気ポート4A〜4Dはシ
リンダヘッド1の側面ではほぼ長円形(または楕円形)
の開口部42A〜42Dを形成する一方、燃焼室10で
は円形に形成された複数の開口部40、41に隔壁11
を介してそれぞれ分岐する。
【0019】排気ポート4A〜4Dはその断面形状を図
3、図4に示すように、長円形の開口部42A〜42D
から徐々に変化させて、途中からは隔壁11を介して2
つの排気管路40、41として分岐し、円形の開口部4
0A、41Aとして燃焼室10に開口する。なお、この
開口部40A、41Aには図示しない排気バルブが挿通
される。
【0020】これら、開口部42A〜42Dは図2に示
すように、燃焼室10に対してシリンダヘッド1の中央
部へオフセットして配設される。
【0021】ここで、シリンダヘッド1の側面に形成さ
れた開口部42A〜42Dのうち、シリンダヘッド1の
中央部に位置する気筒に対応した開口部42B、42C
は、長円形の長軸L1をシリンダヘッド1の全長方向
(図中水平方向)、すなわち、図示しないクランクシャ
フトと平行して配設する一方、シリンダヘッド1の両端
部に位置する気筒に対応した開口部42A、42Dは、
長軸L1を開口部42B、42Cの長軸L1に対して所定
の角度θで傾斜させ、さらに、これら開口部42A、4
2Dの中心、すなわち、長軸L1と短軸L2の交点を開口
部42B、42Cの長軸L1よりシリンダブロック2
側、すなわち、図中下方へオフセットする。
【0022】開口部42A、42Dの傾斜角度θは、シ
リンダブロック2側に向けた短軸L2が、シリンダヘッ
ド1の中央部方向へ向くように設定され、図3、図4に
示すように、燃焼室10側の開口部40A、41Aの中
心を結ぶ軸線L1′とシリンダヘッド1の側面の開口部
42A、42Dの長軸L1は、同一平面上において、所
定の角度αで捩られる。なお、軸線L1′がクランクシ
ャフトに平行する場合は、α=θとなる。
【0023】シリンダヘッド1の側面の開口部42A〜
42Dには、枝状に分岐した排気マニュフォールド5
A、5Bが点火順序等に応じた順序でそれぞれ接続され
る。
【0024】このうち、シリンダヘッド1の両端部の開
口部42A、42Dは、シリンダヘッド1のほぼ中央部
で枝状に分岐した排気マニュフォールド5Aと接続され
る一方、シリンダヘッド1の中央部の開口部42B、4
2Cは同様に分岐した排気マニュフォールド5Bと接続
されて、これら排気マニュフォールド5A、5Bはさら
に集合して図示しない触媒へ接続される。
【0025】以上のように構成され、次に作用について
説明する。
【0026】開口部42A、42Dを燃焼室10に対し
てシリンダヘッド1の中央部へオフセットするととも
に、開口部42A、42Dの中心を開口部42B、42
Cの長軸L1よりシリンダブロック2側へオフセット
し、さらに、開口部42A、42Dを、シリンダブロッ
ク2側に向けた短軸L2が、シリンダヘッド1の中央部
方向へ向くように所定の角度θで傾斜させたため、シリ
ンダヘッド1の両端部の開口部42A、42Dに接続さ
れた排気マニュフォールド5Aは、図1において、短軸
L2方向への曲率、すなわち、長軸L1まわりに曲げるこ
とで、傾斜角度θに応じて排気マニュフォールド5Aの
集合位置5Acへほぼ直線的に配設することができる。
【0027】ここで、長円形または楕円形断面の排気マ
ニュフォールド5を長軸L1方向の曲率で曲げるのに対
して、短軸L2方向への曲率で曲げる方が流路抵抗の増
大は低減される。
【0028】このため、前記従来例に比して長軸L1方
向の曲率Rを増大させて、短軸L2方向の曲率に応じて
シリンダヘッド1の両端部の排気ポート4A、4Dに接
続される排気マニュフォールド5Aをほぼ直線的に集合
位置5Acへ導くことが可能となって、前記従来例のよ
うに長軸L1方向の曲率Rに起因する流路抵抗の増大を
抑制することができ、エンジンの出力向上を促進すると
ともに、各気筒間の流路抵抗、すなわち、排気抵抗を均
一化して、燃料噴射制御等の制御精度を向上させること
が可能となるのである。
【0029】図5、図6は第2実施例を示し、前記第1
実施例における排気マニュフォールド5A、5Bをマニ
ュフォールド触媒6としたもので、その他の構成は前記
第1実施例と同様である。
【0030】排気ポート4A〜4Dの開口部42A〜4
2Dには、シリンダヘッド1のほぼ中央部に対応する位
置に配設されたマニュフォールド触媒6に連通する排気
マニュフォールド6A〜6Dがそれぞれ接続される。
【0031】前記第1実施例と同様に、排気マニュフォ
ールド6A、6Dの長軸L1方向の曲率を前記従来例に
比して大きく設定しながら、短軸L2方向の曲率を主と
してマニュフォールド触媒6へ向けて屈曲させること
で、排気マニュフォールド6A〜6Dの熱伝達率を低減
するとともに、管路長の増大を抑制して、排気ガスから
の放熱を抑制して排気の浄化を効率よく行うことが可能
となる。
【0032】なお、上記実施例において、排気ポートに
ついて適用した場合について述べたが、図示はしない
が、吸気ポートに適用した場合も同様にして流路抵抗を
低減することができ、各気筒間のばらつきを低減すると
ともに、吸気流量を確保して出力向上を推進し、各気筒
間の吸気量を均一化して燃料噴射制御等の制御精度を向
上させることが可能となるのである。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように第1の発明は、シリ
ンダヘッドの側面の開口部をほぼ長円形または楕円形に
形成するとともに、この開口部の長軸を所定の角度θで
傾斜させることにより、ポートの開口部に接続されるマ
ニュフォールドを短軸方向の曲率を主体に曲げること
で、長軸方向の曲率を増大させながら所定の位置へマニ
ュフォールドを導くことができ、特に、シリンダヘッド
両端部のマニュフォールドの曲率を緩和して流路抵抗を
低減することが可能となって、前記従来例のように長軸
方向の曲率Rに起因する流路抵抗の増大を抑制し、各気
筒間の流路抵抗のばらつきを抑制することが可能とな
り、排気ポートにおいては排気抵抗の低減を実現してエ
ンジンの出力向上を促進するとともに、各気筒間の排気
抵抗を均一化して、燃料噴射制御等の制御精度を向上さ
せることが可能となり、また、吸気ポートにおいては、
流路抵抗の低減によって吸気流量を確保して出力向上を
推進しながら各気筒間の吸気量を均一化して、燃料噴射
制御等の制御精度を向上させることが可能となるのであ
る。
【0034】また、第2の発明は、ポートの開口部に接
続されるマニュフォールドの長軸方向の曲率を緩和しな
がら短軸方向の曲率を主にして、各ポートからの複数の
マニュフォールドをシリンダヘッドのほぼ中央部で集合
させることができ、特に、シリンダヘッド両端部のポー
トに接続されるマニュフォールドの流路抵抗を低減する
ことで、各気筒間の流路抵抗を均一化するとともに、管
路長を抑制して、出力及び制御精度向上に加えて、排気
系においては排気マニュフォールドからの放熱を抑制し
て触媒による排気浄化を効率良く行うことが可能とな
る。
【0035】また、第3の発明は、シリンダヘッド両端
部の気筒に対応したポートの開口部は、他の開口部に対
してシリンダブロック側へオフセットされるため、各開
口部からのマニュフォールドをシリンダヘッドのほぼ中
央部で集合させる場合には、シリンダヘッド両端部の気
筒のマニュフォールドの管路長を低減することができ、
各気筒間の流路抵抗を均一化するとともに低減しながら
各管路長を均一化して、出力及び制御精度向上に加え
て、排気系においては排気マニュフォールドからの放熱
を抑制して触媒による排気浄化を効率良く行うことが可
能となる。
【0036】また、第4の発明は、前記開口部は、燃焼
室に対してシリンダヘッドのほぼ中央部へ向けてオフセ
ットされるため、各開口部からのマニュフォールドをシ
リンダヘッドのほぼ中央部で集合させる場合には、シリ
ンダヘッド両端部の気筒のマニュフォールドの管路長を
低減して、流路抵抗をさらに減少させることが可能とな
って、排気系においては排気マニュフォールドからの放
熱を抑制して触媒による排気浄化をさらに効率良く行う
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すエンジンの概略側面図。
【図2】同じくエンジンの概略平面図。
【図3】同じく排気ポートの概略断面図。
【図4】図3のA−A、B−B、C−C矢視断面図。
【図5】他の実施例を示すエンジンの概略側面図。
【図6】同じくエンジンの概略平面図。
【図7】従来例を示すエンジンの概略側面図。
【図8】同じくエンジンの概略平面図。
【図9】同じく排気ポートの概略断面図。
【図10】図9のD−D、E−E、F−F矢視断面図。
【図11】他の従来例を示すエンジンの概略側面図。
【図12】同じく概略平面図。
【符号の説明】
1 シリンダヘッド 2 シリンダブロック 10 燃焼室 4A〜4D 排気ポート 40A、41A 開口部 42A〜D 開口部 5a、5b 排気マニフォールド L1 短軸 L2 長軸

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の気筒を備えて、シリンダヘッド側
    面に開口した開口部と燃焼室とを連通するポートを各気
    筒毎に形成した内燃機関の吸排気ポートにおいて、前記
    開口部をほぼ長円形または楕円形に形成する一方、少な
    くともシリンダヘッド両端部の気筒に対応したポートの
    開口部の長軸を所定の角度θで傾斜させたことを特徴と
    する内燃機関の吸排気ポート。
  2. 【請求項2】 前記傾斜角度θは、前記開口部の短軸の
    シリンダブロック方向をシリンダヘッドのほぼ中央部に
    向くように設定したことを特徴とする請求項1に記載の
    内燃機関の吸排気ポート。
  3. 【請求項3】 前記シリンダヘッド両端部の気筒に対応
    したポートの開口部は、他の開口部に対してシリンダブ
    ロック側へオフセットされた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吸排気ポート。
  4. 【請求項4】 前記開口部は、燃焼室に対してシリンダ
    ヘッドのほぼ中央部へ向けてオフセットされたことを特
    徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかひとつに記
    載の内燃機関の吸排気ポート。
JP2683395A 1995-02-15 1995-02-15 内燃機関の吸排気ポート Pending JPH08218938A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007247439A (ja) * 2006-03-14 2007-09-27 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気通路構造
JP2007309188A (ja) * 2006-05-18 2007-11-29 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関のシリンダヘッド
CN102235263A (zh) * 2010-04-29 2011-11-09 广西玉柴机器股份有限公司 一种四气门柴油机气缸盖
JP2019157730A (ja) * 2018-03-12 2019-09-19 マツダ株式会社 エンジン
JP2021148028A (ja) * 2020-03-17 2021-09-27 本田技研工業株式会社 多気筒エンジンのシリンダヘッド

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