(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに設けた空洞部に、感温部の受熱量に応じて弁体が中心軸に沿って移動するサーモスタット弁装置を配置すると共に、冷却液入口と冷却液出口とを設けており、前記空洞部内に、前記冷却液入口から流入した冷却液が前記サーモスタット弁装置の中心軸の軸心回りに方向変換して冷却液出口に向かう流れが形成されるようになっている構成であって、
前記空洞部の内周面のうち、冷却液入口から流入した冷却液が前記サーモスタット弁装置の中心軸の軸心回りの流れとなるように方向変換しながら当たる個所に、冷却液の流れを前記サーモスタット弁装置の軸心の側に向かうように誘導する２段のガイド段部が、前記中心軸の軸心回りの周方向に隣接した状態で一体に形成されている、
内燃機関。
【請求項２】
シリンダヘッドに設けた空洞部に、感温部の受熱量に応じて弁体が中心軸に沿って移動するサーモスタット弁装置を配置すると共に、冷却液入口と冷却液出口とを設けており、前記空洞部内に、前記冷却液入口から流入した冷却液が前記サーモスタット弁装置の中心軸の軸心回りに方向変換して冷却液出口に向かう流れが形成されるようになっており、
かつ、前記シリンダヘッドのうち前記空洞部を挟んで前記冷却液入口と反対側の部位に、排気ガスの一部を吸気系に還流させるための断面円形のＥＧＲ通路が、前記空洞部を横切る方向に長い姿勢でかつ一部が前記空洞部に近接するようにして形成されている構成であって、
前記空洞部の内面のうち前記サーモスタット弁装置の中心軸を挟んで前記冷却液入口と反対側の部位に、前記ＥＧＲ通路の軸心回りに広がる内側面を有する凹部と、前記冷却液入口から吐出した冷却液の流れを前記サーモスタット弁装置の軸心の側に向かうように誘導するガイド段部とが、前記サーモスタット弁装置の中心軸の方向に離れて一体に形成されている、
内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、シリンダヘッドに冷却液の流れを制御するサーモスタット弁装置を設けた液冷式内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
乗用車やトラックのような車両に搭載した内燃機関は一般に水冷式になっており、高温になった冷却水はラジェータで冷却されるが、冷却水の温度が所定以下の場合は、ラジェータで冷却することなく機関本体を循環させている。このため、例えばシリンダヘッドに弁体付きのサーモスタット弁装置を設けて、冷却水の温度に応じて冷却水の流れを制御している。
【０００３】
その例として特許文献１には、シリンダヘッドに形成した空洞部にサーモスタット弁装置を装着するにおいて、サーモスタット弁装置を部分的に覆う椀形プラグをシリンダヘッドの空洞部に装着し、この椀形プラグに、冷却水をサーモスタット弁装置の感温部に導くガイド壁部を設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３１９８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、サーモスタット弁装置を作動させるための冷却水は、サーモスタット弁装置の軸心と直交した方向から流入してサーモスタット弁装置の軸方向に流出するようになっており、椀形プラグのガイド作用により、冷却水を感温部に的確に当たるように誘導できる。
【０００６】
しかし、椀形プラグを設けるとその製造に要する費用が嵩むのみならず、シリンダヘッド等の空洞部にも椀形プラグを装着するための加工を施さなければならないため、これにもコストが嵩む。また、サーモスタット弁装置を作動させる冷却水がサーモスタット弁装置の感温部を横切るようにして流れることがあるが、このタイプには特許文献１は適用し難いという問題もある。
【０００７】
本願発明は、このような現状を改善すべくなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明は、シリンダヘッドに設けた空洞部に、感温部の受熱量に応じて弁体が中心軸に沿って移動するサーモスタット弁装置を配置すると共に、冷却液入口と冷却液出口とを設けており、前記空洞部内に、前記冷却液入口から流入した冷却液が前記サーモスタット弁装置の中心軸の軸心回りに方向変換して冷却液出口に向かう流れが形成されるようになっている、という基本構成の内燃機関を対象にしている。
【０００９】
そして、請求項１の発明では、前記空洞部の内周面のうち、冷却液入口から流入した冷却液が前記サーモスタット弁装置の中心軸の軸心回りの流れとなるように方向変換しながら当たる個所に、冷却液の流れを前記サーモスタット弁装置の軸心の側に向かうように誘導する２段のガイド段部が、前記中心軸の軸心回りの周方向に隣接した状態で一体に形成されている。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１と同じ基本構成でかつ、前記シリンダヘッドのうち前記空洞部を挟んで前記冷却液入口と反対側の部位に、排気ガスの一部を吸気系に還流させるための断面円形のＥＧＲ通路が、前記空洞部を横切る方向に長い姿勢でかつ一部が前記空洞部に近接するようにして形成されている構成であって、
前記空洞部の内面のうち前記サーモスタット弁装置の中心軸を挟んで前記冷却液入口と反対側の部位に、前記ＥＧＲ通路の軸心回りに広がる内側面を有する凹部と、前記冷却液入口から吐出した冷却液の流れを前記サーモスタット弁装置の軸心の側に向かうように誘導するガイド段部とが、前記サーモスタット弁装置の中心軸の方向に離れて一体に形成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明では、冷却液入口から空洞部に流入した冷却液は、空洞部自体に形成したガイド段部のガイド作用により、サーモスタット弁装置の感温部に当たるように流れが誘導される。従って、冷却液が流れ方向を変えながらサーモスタット弁装置の感温部を横切るように流れる方式であっても、冷却液を高い割合で感温部に接触させることができ、このため、サーモスタット弁装置の応答性を向上させて、冷却液の流れを的確に制御することができる。
【００１２】
そして、ガイド段部は空洞部自体に形成するものであり、空洞部に特段の加工を施す必要はないため、製造コスト及び加工コストが嵩むこともない。従って、コストを抑制した状態で、サーモスタット弁装置の応答性を向上させることができる。
【００１３】
近年の内燃機関では、燃費向上等のために排気ガスの一部を吸気系に還流させることが行われているが、その場合、還流用排気ガスが通るＥＧＲ通路をシリンダヘッドに形成することが行われている。そして、本願請求項２の発明によると、空洞部にＥＧＲ通路の軸心回りの内側面を有する凹部が形成されていることにより、ＥＧＲ通路を通過する排気ガスの熱が凹部の箇所から冷却液に効率良く伝達される。このため、還流する排気ガス（ＥＧＲガス）の冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る内燃機関の平面視での模式図である。
【図２】図１のII-II 視方向から見たシリンダヘッドの側面図である。
【図３】（Ａ）は図２のIII-III 視断面図、（Ｂ）はサーモスタットが作動した連通状態での部分図である。
【図４】図２の IV-IV視断面図である。
【図５】図２の V-V視断面図である。
【図６】図３のVI-VI 視断面図である。
【図７】図３の VII-VII断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本願発明は、車両用の多気筒（３気筒）内燃機関に適用している。
【００１６】
(1).概要
まず、図１に基づいて概略を説明する。内燃機関は、シリンダボア２が形成されたシリンダブロック１とその上面に固定したシリンダヘッド３とを備えており、このシリンダブロック１とシリンダヘッド３とで機関本体が構成されている。シリンダブロック１とシリンダヘッド３とには冷却水通路４ａ，４ｂが形成されており、冷却水通路４ａ，４ｂの入口と出口はシリンダヘッド３の一側部に設けた空洞部５に接続されている。便宜的に、冷却水通路のうち冷却水が空洞部５から流れ出る往路部分に符号４ａを付し、冷却水が空洞部５に戻る復路部分に符号４ｂを付している。
【００１７】
内燃機関は、更にウォータポンプ６とラジェータ７とを備えており、ウォータポンプ６の入力ポートは第１管路８で空洞部５に接続されており、ウォータポンプ６の出力ポートは冷却水通路の往路４ａの始端に接続されている。ラジェータ７の受水ポート（アッパータンク）は第２管路９を介して冷却水通路の復路４ｂの終端に接続されており、ラジェータ７の送水ポート（ロアタンク）は第３管路１０を介して空洞部５に接続されている。ウォータポンプ６はブラケット６ａを介してシリンダブロック１に固定されており、補機駆動ベルトで駆動される。
【００１８】
更に、内燃機関には車内を暖房するヒータ１１が付帯しており、ヒータ１１には、機関本体を通過した冷却水が冷却水通路の往路４ｂから第４管路１２を介して送られ、ヒータ１１で熱交換した冷却水は第５管路１３によって空洞部５に送られる。
【００１９】
シリンダヘッド３の空洞部５にはサーモスタット弁装置１４が配置されており、冷却水は、ヒータ１１を通った後の冷却水の温度に応じて、冷却水通路４ａ，４ｂとヒータ１１のみに循環したり、冷却水通路４ａ，４ｂとヒータ１１とラジェータ７とに循環したりするように流れが切り替えられる。
【００２０】
シリンダヘッド３には吸気マニホールド１６と排気マニホールド１７とが接続されており、吸気マニホールド１６には吸気通路１８が接続されている。吸気通路１８はサージタンク１９を有しており、燃料は、サージタンク１９よりも下流側に設けたインジェクタ（図示せず）から吸気通路１８に供給される。
【００２１】
排気マニホールド１７には排気通路２０が接続されており、排気通路２０の途中には、排気浄化装置や排気ターボ過給機（いずれも図示せず）等が介在しており、終端部は消音器になっている。排気通路２０の途中からＥＧＲ通路２１が分岐しており、ＥＧＲ通路２１は、吸気通路１８のうちサージタンク１８よりも上流側の部位に接続されている。ＥＧＲ通路２１の一部はシリンダヘッド３に形成されている。ＥＧＲ通路２１のうちシリンダヘッド３で構成されている部分には、符号２１ａを付している。
【００２２】
また、ＥＧＲ通路２１には排気ガスの量を制御するＥＧＲバルブ２２が介挿されている。図１ではＥＧＲバルブ２２はシリンダヘッド３に固定しているが、シリンダヘッド３から露出した部分に介挿してもよい。また、シリンダヘッド３に固定する場合、ＥＧＲ通路２１の下流側の部位に固定してもよい。
【００２３】
(2).空洞部及びサーモスタット弁装置
次に、図２以下の図面を参照して、空洞部５とサーモスタット弁装置１４の詳細を説明する。空洞部５はシリンダヘッド３の一側面３ａに向いて開口している。また、シリンダヘッド３の一側面３ａには、冷却水をヒータ１１に送るヒータ送りポート２３と、ヒータ１１から戻った冷却水が入るヒータ戻りポート２４と、ラジェータ７のアッパータンクに冷却水を送るラジェータ送りポート２５とが開口しており、ヒータ送りポート２３には第４管路１２が接続され、ヒータ戻りポート２４には第５管路１３が接続され、ラジェータ送りポート２５には第２管路９が接続されている。
【００２４】
ウォータポンプ６に送水する第１管路８は、空洞部５に連通したメイン送水ポート４１に接続されている。メイン送水ポート４１はシリンダヘッド３のうち一側面３ａと交叉した周面に設けているが、一側面３ａに配置してもよい。ヒータ戻りポート２４は空洞部５に連通しており、ヒータ送りポート２３及びラジェータ送りポート２５は、空洞部５に連通することなく冷却水通路の往路４ｂに接続されている。
【００２５】
また、図３〜５に一点鎖線で示すように、シリンダヘッド３には、空洞部５を外から覆うケース２６ａを有するラジェータ戻りポート２６が設けられており、ラジェータ送りポート２６に第３管路１０が接続されている。図５に示すように、ヒータ戻りポート２４には、第５管路１３を構成するＬ形の継手２７を接続している。
【００２６】
例えば図３に示すように、サーモスタット弁装置１４は、シリンダヘッド３の一側面３ａと略直交した姿勢のリリーフ軸３０を有しており、リリーフ軸３０の奥端に円板状のリリーフ弁体３１を取り付けている。また、リリーフ軸３０の手前側には、当該リリーフ軸３０と同心の感温部３２が配置されており、感温部３２は、リリーフ軸３０と同心でかつリリーフ軸３０と反対側に位置した中心軸３３に取り付けられている。リリーフ軸３０と中心軸３３とは同心に配置されているが、それぞれ独自に軸方向にスライドし得る関係になっている。従って、リリーフ軸３０と中心軸３３とは同一視できる。
【００２７】
また、サーモスタット弁装置１４は、シリンダヘッド３の一側面３ａに外側から重なったダイヤフラム状の弁体３４を有しており、弁体３４に中心軸３３が摺動不能に固定されている。また、弁体３４には、中心軸３３の前端を支える一文字状のフロントフレーム３５を固定している。従って、中心軸３３と弁体３４とフロントフレーム３５とは一体に前後動可能であり、中心軸３３が前後動することで、弁体３４はシリンダヘッド３の一側面３ａに密着したり離反したりする。
【００２８】
ラジェータ戻りポート２６を構成するケース２６ａはカップ状になっており、このケース２６ａは、弁体３４やフロントフレーム３５を外側から囲う状態でシリンダヘッド３の一側面３ａに固定されている。
【００２９】
感温部３２は固定ケースを有しており、固定ケースの奥部にばね受け３６が固定されている。ばね受け３６はインナーフレーム３８の後端に固定されており、インナーフレーム３８の前端はシリンダヘッド３の一側面３ａに外側から重なっている。従って、感温部３２の固定ケースは前後移動不能に保持されている。
【００３０】
中心軸３３は感温部３２に内蔵したスライダー（図示せず）に固定されており、ワックス状等の感温材（図示せず）が熱によって膨張・収縮するとスライダが軸方向に移動し、中心軸３３がスライダと一体に軸方向に移動することで弁体３４が前後動し、これにより、弁体３４がシリンダヘッド３に密着して閉じ状態と、弁体３４がシリンダヘッド３から離反した連通状態とに切り替わり、かつ、連通状態での開度は冷却水の温度に比例する（ある程度まで昇温すると弁体３４は限度まで開き切るので、水温に関係なくフルオープン状態になる。）。インナーフレーム３８は軸方向に延びており、冷却水の流れは阻害しない。
【００３１】
ばね受け３６と弁体３４との間には、弁体３４を開き方向に付勢するコイル式のメインスプリング３７を配置している。弁体３４にはラジェータ７からの戻り冷却水通路の圧力が作用しているが、冷却水がある程度まで昇温すると、感温部材の膨張による押圧力とメインスプリング３７の弾性復原力との和がラジェータ７からの戻り冷却水の圧力に勝って、弁体３４がシリンダヘッド３の外面から離反し、第３管路１３と空洞部５とが連通し、その結果、冷却水がラジェータ７と機関本体１とを循環する。
【００３２】
感温部３２とリリーフ弁体３１との間には、リリーフスプリング３９を介在させている。空洞部５の奥部には、リリーフ弁体３１が重なる連通口４０が開口しており、連通口４０がリリーフ弁体３１で閉じられた状態では、空洞部５と冷却水通路４ｂとは連通せずに、機関本体１での冷却水の循環は行われていない。ウォータポンプ６の回転数は内燃機関の回転数に比例しており、内燃機関の回転数が設定値以上に高くなるとウォータポンプ６の吐出圧力がリリーフスプリング３９の弾性復原力に勝ってリリーフ弁体３１が後退し、冷却水通路の往路４ｂと空洞部５とが連通する。これにより、冷却水が機関本体１を循環する。
【００３３】
図５，６に示すように、ヒータ戻りポート２４は空洞部５に向けて下向きに開口している。正確に述べると、ヒータ戻りポート２４は、図６に示すように、サーモスタット弁装置１４を挟んでメイン送水ポート４１と反対側に位置していると共に、図５に示すように、サーモスタット弁装置１４の軸心と直交した横方向から見ると、その出口が概ねのサーモスタット弁装置１４の感温部３２に向いている。本実施形態では、ヒータ戻りポート２４は冷却液入口に相当して、メイン送水ポート４１が冷却液出口に相当している。
【００３４】
そして、図６のとおり、空洞部５の内周面のうちヒータ戻りポート２４の下方の部位に、冷却水をサーモスタット弁装置１４の感温部３２に向けて誘導する第１ガイド段部４２ａを形成している。同様に、ガイド手段として、空洞部５の底面のうちメイン送水ポート４１に寄った部位に、サーモスタット弁装置１４の軸心回りに延びる円弧面４３を形成している。
【００３５】
図７に示すように、空洞部５の内面のうち、サーモスタット弁装置１４のリリーフ軸３０が位置した部位には、第１ガイド部段部４２ａに加えて、第２ガイド段部部４２ｂを形成している。従って、第１及び第２のガイド段部４２ａ，４２ｂは、リリーフ軸３０お（中心軸３３の）の軸心回りの周方向に並んでおり、第１ガイド段部４２ａが上流側で第２ガイド段部４２ｂが下流側に位置している。
他方、メイン送水ポート４１のうちリリーフ軸３０の個所には、サーモスタット弁装置１４のリリーフ軸３０の箇所ではその下部のみが通路となるように、下向きのリブ４５を設けている。このため、ヒータ戻りポート２４から放出された冷却水は、リリーフ軸３０のほうにはあまり流れずに、感温部３２に向けて流れるようにガイドされる。従って、サーモスタット弁装置１４の感温部３２は、ヒータ戻りポート２４からメイン送水ポート４１に向かう流れに集中的に晒される。このため、感温部３２の応答性を格段に向上できる。リブ４５もガイド手段の一例と言える。
【００３６】
図４，５に示すように、ＥＧＲ通路２１ａは空洞部５の手前部の下方に、空洞部５を横切る方向に長い姿勢で配置されている。そして、図２及び図５に示すように、空洞部５の底面のうち、サーモスタット弁装置１４の軸心よりもヒータ戻りポート２４に寄った部位に、ＥＧＲ通路２１ａの軸心回りの内側面４６ａを有する凹部４６が形成されている。このように凹部４６を形成したことにより、ＥＧＲ通路２１ａと空洞部５との間の断面積をできるだけ小さくして、ＥＧＲ通路２１ａからの放熱性を向上できる。その結果、例えばＥＧＲクーラを無くしても、排気ガスを的確に冷却することが可能になり得る。
図５のとおり、凹部４６は、空洞部５の下面のうちＥＧＲ通路２１ａのすぐ奥側に位置している。他方、図３の表示のとおり、図７に表れている第２ガイド段部４２ｂは空洞部５の奥部の下面に位置している。従って、凹部４６と第２ガイド段部４２ｂとは、リリーフ軸３０（及び中心軸３３）の軸心方向に離れて形成されている。
【００３７】
(3).その他
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えばサーモスタット弁装置の構造は図示のタイプには限らず、様々なタイプを採用できる。また、空洞部の具体的な構造も任意に設定できる。また、実施形態では、サーモスタット弁装置を作動させる冷却液としてヒータへの循環路に流れる冷却水を採用したが、他の流路を流れる冷却液で作動させてもよいことは云うまでもない。また、サーモスタット弁装置で制御する流路も、必要に応じて選択できる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本願発明は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関に実際に適用できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１  シリンダブロック
３  シリンダヘッド
４ａ，４ｂ  シリンダヘッド及びシリンダブロックの冷却水通路
５  空洞部
６  ウォータポンプ
７  ラジェータ
１１  ヒータ
１４  サーモスタット弁装置
２１，２１ａ  ＥＧＲ通路
２３  ヒータ送りポート
２４  ヒータ戻りポート（冷却液入口）
２５  ラジェータ送りポート                                                      ２６  ラジェータ戻りポート                                                      ３０  リリーフ軸
３１  弁体
３２  感温部
３３  中心軸
４０  連通口
４１  メイン送水ポート（冷却液出口）
４２ａ，４２ｂ  ガイド段部
４６  凹部
４６ａ  内側面
【図１】
0005996229.tif 000002
【図２】
0005996229.tif 000003
【図３】
0005996229.tif 000004
【図４】
0005996229.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005996229.tif 000007
【図７】
0005996229.tif 000008