JP2011236870A - Exhaust device in internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,内燃機関において,各気筒における燃焼後の排気ガスを排出するための排気装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust device for exhausting exhaust gas after combustion in each cylinder in an internal combustion engine.
一般に内燃機関における排気装置は,図7に示すように,シリンダブロック21におけるシリンダボア22の頂部を塞ぐシリンダヘッド23に,その下面における燃焼室24から延びる排気ポート25を設け,この排気ポート25の前記燃焼室24への弁座開口部26を,当該弁座開口部26に設けた排気弁27にて開閉することによって,燃焼後の排気ガスの排気を行なうという構成にしている。
In general, as shown in FIG. 7, an exhaust device in an internal combustion engine is provided with an
また,この種の排気装置においては,従来から良く知られているように,前記排気ポート25における内面のうち前記排気弁27における弁軸27aが貫通する部分に,ボス部29を内向きに突出するように一体に設けて,このボス部29にて,前記排気弁27における弁軸27aに摺動自在に被嵌したバルブブッシュ30を支持することにより,前記排気弁27の耐久性を向上したうえで内燃機関における全体の高さを低くするという構成にしている(例えば,特許文献1等の参照)。
In this type of exhaust device, as is well known, a
しかし,前記従来の排気装置では,前記排気ポート25における通路断面積を,前記燃焼室24への弁座開口部26から出口部28に向かって暫時増大するか,略等しくしたうえで,この排気ポート25における内面のうち前記排気弁27の弁軸27aが貫通する部分に,当該弁軸27aを支持するためのボス部29を一体に突出するという構成にしているから,前記排気ポート25のうちその軸線方向に沿った各所における通路断面積は,図8に示すように,前記ボス部29の箇所において最少の通路断面積Sxになり,前記ボス部29の上流側及び下流側の部分において前記最少の通路断面積Sxよりも拡大されるという形状になり,前記ボス部29の箇所において,通路断面積が局部的に急激に絞られ(狭窄され)ているから,この部分に,絞り抵抗が発生することになる。
However, in the conventional exhaust device, the passage cross-sectional area in the
この絞り抵抗は,通路断面積の局部的な変化のために比較的大きくて,この絞り抵抗が,排気ポート内における排気ガスの流れ抵抗に,そのまま加算されることにより,排気ガスの流れ抵抗が大幅に増大するから,排気効率の低下,ひいては出力及び燃費の低下が大きいという問題があった。 This throttle resistance is relatively large due to a local change in the cross-sectional area of the passage, and this throttle resistance is directly added to the exhaust gas flow resistance in the exhaust port, so that the exhaust gas flow resistance is reduced. Since it greatly increases, there has been a problem that exhaust efficiency is lowered, and output and fuel consumption are greatly reduced.
本発明は,排気ガスの流れ抵抗を低減できる排気装置を提供することを技術的課題としている。 An object of the present invention is to provide an exhaust device that can reduce the flow resistance of exhaust gas.
この技術的課題を達成するため請求項1は,
「シリンダボアの頂部を塞ぐシリンダヘッドに,その下面における燃焼室から延びる排気ポートを設け,この排気ポートの前記燃焼室への弁座開口部に,当該弁座開口部を開閉する排気弁を設け,更に,前記排気ポートにおける内面のうち前記排気弁の弁軸が貫通する部分に,内向きに突出するボス部を一体に設け,このボス部にて前記弁軸を支持するように構成して成る内燃機関において,
前記排気ポートにおける内面のうち前記ボス部よりも上流側の部分に,当該上流側の部分における通路断面積を前記ボス部の箇所における通路断面積と実質的に等しくするように縮小するか,或いは前記ボス部の箇所における通路断面積より小さくするように縮小する通路断面積縮小部を設ける。」
ことを特徴としている。
In order to achieve this technical problem, claim 1
“The cylinder head that closes the top of the cylinder bore is provided with an exhaust port extending from the combustion chamber on its lower surface, and an exhaust valve that opens and closes the valve seat opening is provided at the valve seat opening of the exhaust port to the combustion chamber. Further, a boss portion projecting inward is integrally provided at a portion of the inner surface of the exhaust port through which the valve shaft of the exhaust valve passes, and the valve shaft is supported by the boss portion. In an internal combustion engine,
Reducing the passage cross-sectional area of the upstream portion of the inner surface of the exhaust port to be substantially equal to the passage cross-sectional area of the boss portion; or A passage cross-sectional area reduction portion is provided that reduces the passage cross-sectional area to be smaller than the passage cross-sectional area at the boss portion. "
It is characterized by that.
また,請求項2は,
「前記請求項1の記載において,前記排気ポートの弁座開口部を,前記シリンダボアの軸線方向から見て,前記シリンダボア中心から偏心した部位に位置する一方,前記排気ポート内における通路断面積縮小部を,前記排気ポートにおける円周方向の一部において通路断面積を縮小する形状にして,前記シリンダボアの軸線方向から見て,前記シリンダボアの内周面に隣接する箇所に設ける。」
ことを特徴としている。
“The valve seat opening of the exhaust port according to
It is characterized by that.
更にまた,請求項3は,
「前記請求項1の記載において,前記排気ポートを,一つの燃焼室に対して二つに構成して,この各排気ポートの弁座開口部を,前記シリンダボアの軸線方向から見て,前記シリンダボアの中心から偏心した部位に並べて位置する一方,前記各排気ポート内における通路断面積縮小部を,前記排気ポートにおける円周方向の一部において通路断面積を縮小する形状にして,前記シリンダボアの軸線方向から見て,前記シリンダボアの内周面に隣接する箇所に設ける。」
ことを特徴としている。
Furthermore, claim 3
“In the first aspect of the present invention, two exhaust ports are provided for one combustion chamber, and the valve seat opening of each exhaust port is viewed from the axial direction of the cylinder bore, and the cylinder bore The passage cross-sectional area reduction portion in each exhaust port is shaped to reduce the passage cross-sectional area in a part of the exhaust port in the circumferential direction, and the axis of the cylinder bore Provided at a location adjacent to the inner peripheral surface of the cylinder bore as viewed from the direction. "
It is characterized by that.
請求項1によると,前記排気ポートのうちその軸線方向に沿った各所における通路断面積は,前記ボス部よりも上流側の部分における全体が,前記ボス部の箇所における最少の通路断面積と略等しくなるか,或いは小さくなり,通路断面積が前記ボス部7の箇所において局部的に急激に絞られ(狭窄され)た部分ができることを回避できる。
According to
その結果,前記排気ポート内における排気ガスの流速は,当該排気ポート内に突出するボス部よりも上流側の部分において,従来の場合よりも速くなるものの,排気ポート内のうち前記ボス部の箇所には,従来の場合のように局部的な絞られた(狭窄された)箇所が存在しなくなることにより,排気ポート内における排気ガスの流れ抵抗に,大きい絞り抵抗が加算されるのを確実に回避することができるから,排気ガスの流れ抵抗を低減でき,排気効率の向上,ひいては出力及び燃費の向上を達成できる。 As a result, the flow rate of the exhaust gas in the exhaust port is higher in the portion upstream of the boss projecting into the exhaust port than in the conventional case, but the location of the boss in the exhaust port. Therefore, it is ensured that a large throttle resistance is added to the exhaust gas flow resistance in the exhaust port by eliminating the local constricted (constricted) portion as in the conventional case. Since it can be avoided, the flow resistance of the exhaust gas can be reduced, and the exhaust efficiency can be improved. As a result, the output and fuel consumption can be improved.
また,請求項2によると,排気ポート内における通路断面積縮小部による通路断面の縮小は,シリンダボアの軸線方向から見た場合に,当該排気ポート内のうちシリンダボアの内周面に隣接する箇所で行なわれることにより,前記排気ポートのうちボス部より上流側の部分における通路断面は,当該通路断面のうち前記シリンダボアの中心寄り側において広くなりシリンダボアの内周面寄り側において狭くなるという形状になるから,前記シリンダボア内の中心部分における排気ガスの排気ポート内への流出を円滑にすることができ,排気ガスの流れ抵抗をより低減できる。 According to the second aspect of the present invention, the passage cross-section reduction by the passage cross-sectional area reduction portion in the exhaust port is performed at a location adjacent to the inner peripheral surface of the cylinder bore in the exhaust port when viewed from the axial direction of the cylinder bore. As a result, the passage cross section in the upstream portion of the exhaust port from the boss portion is widened near the center of the cylinder bore and narrowed near the inner peripheral surface of the cylinder bore. Thus, the exhaust gas can flow smoothly into the exhaust port at the central portion of the cylinder bore, and the flow resistance of the exhaust gas can be further reduced.
更にまた,請求項3によると,前記排気ポートを一つの燃焼室に対して二つに構成した場合に,前記シリンダボア内の中心部分における排気ガスの各排気ポート内への流出をより円滑にすることができる。
Furthermore, according to
以下,本発明の実施の形態を,図1〜図6の図面について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1〜図5は,第1の実施の形態を示す。 1 to 5 show a first embodiment.
この図において,符号1は,シリンダボア2を有するシリンダブロックを,符号3は,前記シリンダブロック1の上面に前記シリンダボア2を塞ぐように締結したシリンダヘッドを各々示す。
In this figure,
前記シリンダヘッド3には,その下面に燃焼室4が凹み形成されていることに加えて,この燃焼室4から延びる排気ポート5が形成されている。
The
前記排気ポート5のうち前記燃焼室4への弁座開口部6は,前記シリンダボア2の軸線方向から見て,図2に示すように,前記シリンダボア2の中心2aから半径方向の外向きに偏心した部位に位置しており,この弁座開口部6には,当該弁座開口部6を開閉するポペット型の排気弁7が設けられている一方,前記排気ポート5の出口部8は,前記シリンダヘッド3の側面3aに開口している。
The valve seat opening 6 to the combustion chamber 4 in the
前記排気ポート5における内面のうち前記排気弁7の弁軸7aが貫通する部分には,内向きに突出するボス部9を一体に設けて,このボス部9によって,前記弁軸7aに摺動自在に被嵌したバルブブッシュ10を支持するという構成にしている。
A portion of the inner surface of the
そして,前記排気ポート5における内面のうち前記ボス部9よりも上流側の部分,より正確には,前記ボス部9と前記弁座開口部6との間の部分には,当該部分における通路断面積を前記ボス部9の箇所における通路断面積Sxと実質的に等しくするように縮小する通路断面積縮小部11が設けられている。
Further, a portion of the inner surface of the
この通路断面積縮小部11は,前記シリンダボア2の軸線方向から見て,図2及び図4に示すように,前記排気ポート5における円周方向の一部において通路断面積を縮小する形状であり,前記シリンダボア2の内周面に隣接する箇所,つまり,排気ポート5が前記弁座開口部6に向かう下向きから出口部8に向かって横向きに湾曲する部分における湾曲内側の部分に設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the passage cross-sectional
この構成によると,前記排気ポート5のうちその軸線方向に沿った各所における通路断面積は,図5に示すように,前記ボス部9よりも上流側の部分における全体が,前記ボス部9の箇所における最少の通路断面積Sxと略等しくなり,前記ボス部9の箇所において通路断面積が局部的に急激に絞られ(狭窄され)た部分ができることを回避できる。
According to this configuration, the passage cross-sectional area of each portion of the
その結果,前記排気ポート5内における排気ガスの流速は,当該排気ポート5内に突出するボス部9よりも上流側の部分において,従来の場合よりも速くなるものの,排気ポート5内のうち前記ボス部9の箇所には,従来の場合のように局部的な絞られた(狭窄された)箇所が存在しなくなることにより,排気ポート5内における排気ガスの流れ抵抗に,大きい絞り抵抗が加算されるのを確実に回避することができる。
As a result, the flow rate of the exhaust gas in the
また,別の実施の形態おいては,前記排気ポート5における内面のうち前記ボス部9よりも上流側の部分,より正確には,前記ボス部9と前記弁座開口部6との間の部分における通路断面積を,前記通路断面積縮小部11により,図5に二点鎖線Aで示すように,前記前記ボス部7の箇所における最少の通路断面積Sxよりも縮小するという構成にすることができる。
In another embodiment, a portion of the inner surface of the
この構成においても,前記同様に,前記排気ポート5内における排気ガスの流速は,当該排気ポート5内に突出するボス部9よりも上流側の部分において,従来の場合よりも速くなるものの,排気ポート5内のうち前記ボス部9の箇所には,従来の場合のように局部的な絞られた(狭窄された)箇所が存在しなくなり,排気ポート5内における排気ガスの流れ抵抗に,大きい絞り抵抗が加算されるのを確実に回避することができる。
Also in this configuration, the exhaust gas flow velocity in the
また,前記第1の実施の形態では,前記排気ポート5の弁座開口部6を,前記シリンダボア2の軸線方向から見て,前記シリンダボア2の中心2aから偏心した部位に位置する一方,前記排気ポート5内における通路断面積縮小部11を,前記排気ポート5における円周方向の一部において通路断面積を縮小する形状にして,前記シリンダボア2の軸線方向から見て,前記シリンダボア2の内周面に隣接する箇所に設けている。
In the first embodiment, the
この構成により,排気ポート5内における通路断面積縮小部11による通路断面の縮小は,シリンダボア2の軸線方向から見た場合に,当該排気ポート5内のうちシリンダボア2の内周面に隣接する箇所で行なわれることにより,前記排気ポート5のうちボス部9より上流側の部分における通路断面は,当該通路断面のうち前記シリンダボア2の中心寄り側において広くなりシリンダボア2の内周面寄り側において狭くなるという形状になるから,前記シリンダボア2内の中心部分における排気ガスの排気ポート内への流出を円滑にすることができる。
With this configuration, the reduction of the passage cross section by the passage cross-sectional
次に,図6は,第2の実施の形態を示す。 Next, FIG. 6 shows a second embodiment.
この第2の実施の形態は,一つのシリンダボア2(燃焼室4)について,二つの排気ポート5′,5″に構成した場合であり,この場合においても,前記各排気ポート5′,5″は,前記第1の実施の形態と同様に,当該各排気ポート5′,5″のうちボス部9よりも下流側の部分,より正確には,前記ボス部9と前記弁座開口部6との間の部分に,通路断面積縮小部11′,11″を各々設けることにより,通路断面積を前記ボス部9の箇所における通路断面積と実質的に等しくするように縮小するか,或いは前記ボス部9の箇所における通路断面積より小さくするように縮小している。
The second embodiment is a case where one cylinder bore 2 (combustion chamber 4) is constituted by two
これに加えて,前記各排気ポート5′,5″の弁座開口部6′,6″を,前記シリンダボア2の軸線方向から見て,前記シリンダボア2の中心2aから偏心した部位に並べて位置する一方,前記各排気ポート5′,5″内における通路断面積縮小部11′,11″を,前記各排気ポート5′,5″における円周方向の一部において通路断面積を縮小する形状にして,前記シリンダボア2の軸線方向から見て,前記シリンダボア2の内周面に隣接する箇所に設けるという構成にしている。
In addition to this, the
なお,この第2の実施の形態における各排気ポート5′,5″は,シリンダヘッド3の側面3aにおける出口において一つの出口部8′に合流している。
Note that the
この構成によると,前記排気ポートを一つの燃焼室に対して二つに構成した場合に,前記シリンダボア2内の中心部分における排気ガスの各排気ポート5′,5″内への流出をより円滑にすることができる。
According to this configuration, when the exhaust port is configured to be two for one combustion chamber, the exhaust gas flows into the
1 シリンダブロック
2 シリンダボア
3 シリンダヘッド
4 燃焼室
5,5′,5″ 排気ポート
6,6′,6″ 排気ポートの弁座開口部
7 排気弁
7a 排気弁の弁軸
8,8′ 排気ポートの出口部
9 ボス部
10 バルブブッシュ
11,11′,11″ 通路断面積縮小部
1
Claims (3)
前記排気ポートにおける内面のうち前記ボス部よりも上流側の部分に,当該上流側の部分における通路断面積を前記ボス部の箇所における通路断面積と実質的に等しくするように縮小するか,或いは前記ボス部の箇所における通路断面積より小さくするように縮小する通路断面積縮小部を設けることを特徴とする内燃機関における排気装置。 A cylinder head that closes the top of the cylinder bore is provided with an exhaust port extending from the combustion chamber on the lower surface thereof, and an exhaust valve that opens and closes the valve seat opening is provided at the valve seat opening of the exhaust port to the combustion chamber. , An internal surface of the exhaust port in which the valve shaft of the exhaust valve passes is integrally provided with an inwardly protruding boss portion, and the boss portion is configured to support the valve shaft. In the institution
Reducing the passage cross-sectional area of the upstream portion of the inner surface of the exhaust port to be substantially equal to the passage cross-sectional area of the boss portion; or An exhaust system for an internal combustion engine, characterized in that a passage cross-sectional area reducing portion that reduces so as to be smaller than a passage cross-sectional area at the boss portion is provided.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016160927A (en) * | 2015-03-05 | 2016-09-05 | マツダ株式会社 | Exhaust passage structure of engine |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0914047A (en) * | 1995-06-23 | 1997-01-14 | Yamaha Motor Co Ltd | Exhaust port structure of engine |
JPH10110650A (en) * | 1996-10-03 | 1998-04-28 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Exhaust port structure for internal combustion engine |
-
2010
- 2010-05-13 JP JP2010111065A patent/JP2011236870A/en active Pending
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