(57)【要約】【課題】異なるウォータジャケットからの冷却水が合流する合流部において、冷却水温度の均一化を促すことのできる内燃機関のシリンダヘッドを提供する。【解決手段】シリンダヘッドには、排気ポートを集合させた排気マニホールドと、燃焼室を冷却する燃焼室用ウォータジャケット１１０と、排気マニホールドを冷却する排気マニホールド用ウォータジャケット１２０とが形成されている。このシリンダヘッドは、燃焼室用ウォータジャケット１１０から流出する冷却水と排気マニホールド用ウォータジャケット１２０から流出する冷却水とが合流する合流部４０を有している。この合流部４０の冷却水通路４１の内壁にリブ４２を設ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ポートを集合させた排気マニホールドと、燃焼室を冷却する燃焼室用ウォータジャケットと、前記排気マニホールドを冷却する排気マニホールド用ウォータジャケットとが形成された内燃機関のシリンダヘッドであって、
前記燃焼室用ウォータジャケットから流出する冷却水と前記排気マニホールド用ウォータジャケットから流出する冷却水とが合流する合流部を有しており、
前記合流部の冷却水通路の内壁には、同冷却水通路の内側に向かって突出したリブが設けられている
ことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のシリンダヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダヘッドに、排気ポートを集合させた排気マニホールドを形成したものが知られている（例えば特許文献１など）。
こうしたシリンダヘットには、燃焼室を冷却するウォータジャケットや、排気マニホールドを冷却するウォータジャケットが形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１８８３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したシリンダヘッドにおいて、燃焼室を冷却するウォータジャケットから流出する冷却水と、排気マニホールドを冷却するウォータジャケットから流出する冷却水とが合流する合流部を設け、その合流部の下流に水温センサを設ける場合には、以下のような不都合の発生が懸念される。
【０００５】
すなわち、燃焼室を冷却した冷却水の温度と、排気マニホールドを冷却した冷却水の温度とが異なる場合には、合流部に対して水温の異なる冷却水が流れ込むようになるため、合流部では冷却水の温度分布に偏りが発生する。こうした温度分布の偏りが起きている状態で冷却水が水温センサに達すると、その水温センサで検出される冷却水温度は不安定になるおそれがある。なお、こうした冷却水温度は、内燃機関の各種制御において重要な制御パラメータになっていることが多いため、検出される冷却水温度が不安定になると、そうした各種制御に対しても少なからず悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００６】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、異なるウォータジャケットからの冷却水が合流する合流部において、冷却水温度の均一化を促すことのできる内燃機関のシリンダヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する内燃機関のシリンダヘッドは、排気ポートを集合させた排気マニホールドと、燃焼室を冷却する燃焼室用ウォータジャケットと、排気マニホールドを冷却する排気マニホールド用ウォータジャケットとが形成されている。そして、このシリンダヘッドは、燃焼室用ウォータジャケットから流出する冷却水と排気マニホールド用ウォータジャケットから流出する冷却水とが合流する合流部を有しており、その合流部の冷却水通路の内壁には、同冷却水通路の内側に向かって突出したリブが設けられている。
【０００８】
同構成によれば、燃焼室用ウォータジャケットから流出して合流部に流入した冷却水、あるいは排気マニホールド用ウォータジャケットから流出して合流部に流入した冷却水のうちの少なくとも一方の冷却水の流れ方向が、合流部の内壁に設けられたリブによって変化するようになる。こうしたリブによる冷却水の流れ方向の変化により、合流部における冷却水のミキシングが促進されるようになるため、異なるウォータジャケットからの冷却水が合流する合流部において、冷却水温度の均一化を促すことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】内燃機関のシリンダヘッドの断面図。
【図２】内燃機関の冷却系統についてその一部を示す模式図。
【図３】シリンダヘッドの合流部周辺の断面図。
【図４】図３の４−４線に沿った断面図。
【図５】リブを有していない合流部での冷却水の温度分布を示す図。
【図６】リブを有する合流部での冷却水の温度分布を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、内燃機関のシリンダヘッドを具体化した一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１に示すように、このシリンダヘッド１００には、複数の燃焼室１０が設けられている。また、シリンダヘッド１００には、燃焼室１０に吸気を導入する吸気ポート２０や、燃焼室１０から排気を排出する排気ポート３０が形成されている。また、シリンダヘッド１００には、各排気ポート３０を集合させた排気マニホールド３１も形成されている。
【００１１】
シリンダヘッド１００には、内燃機関の冷却水で各燃焼室１０を冷却するための燃焼室用ウォータジャケットや、内燃機関の冷却水で排気マニホールド３１を冷却する排気マニホールド用ウォータジャケットが形成されている。なお、これら燃焼室用ウォータジャケットや、排気マニホールド用ウォータジャケットは周知であるため、その詳細構造に関する説明は省略する。
【００１２】
シリンダヘッド１００において、燃焼室１０の配列方向における一側面には、上記燃焼室用ウォータジャケットから流出する冷却水と、上記排気マニホールド用ウォータジャケットから流出する冷却水とが合流する合流部４０が設けられている。この合流部４０の出口側は、冷却配管５０が接続される部位になっており、同冷却配管５０には、シリンダヘッド１００から流出した冷却水の温度を検出する水温センサ６０が設けられる。
【００１３】
図２に、シリンダヘッド１００を備える内燃機関の冷却系統についてその一部を示す。
この図２に示すように、ウォータポンプ２００から吐出された冷却水は、内燃機関のシリンダブロックを冷却するシリンダブロック用ウォータジャケット３００に流入する。
【００１４】
シリンダブロック用ウォータジャケット３００に流入した冷却水は、内燃機関のシリンダブロックを冷却した後、シリンダヘッド１００内に形成された上記燃焼室用ウォータジャケット１１０や上記排気マニホールド用ウォータジャケット１２０に流入する。
【００１５】
燃焼室用ウォータジャケット１１０に流入した冷却水は、燃焼室１０を冷却した後、合流部４０に流入する。また、排気マニホールド用ウォータジャケット１２０に流入した冷却水は、排気マニホールド３１を冷却した後、合流部４０に流入する。合流部４０に流入した冷却水は、水温センサ６０が設けられた冷却配管５０に送られる。
【００１６】
図３に、冷却水の流れ方向に沿った合流部４０周辺の断面構造を示す。なお、同図３は、後述の図４に示す３−３線に沿った断面図である。
この図３に示すように、燃焼室１０を冷却した燃焼室用ウォータジャケット１１０内の冷却水Ａは、合流部４０の内壁で構成される冷却水通路４１に流れ込む。また、排気マニホールド３１を冷却した排気マニホールド用ウォータジャケット１２０内の冷却水Ｂも、合流部４０の内壁で構成される冷却水通路４１に流れ込む。
【００１７】
そして、合流部４０の冷却水通路４１には、同冷却水通路４１の延設方向に延びるリブ４２が設けられている。
図４に示すように、リブ４２は、冷却水通路４１の内側に向かって突出して設けられている。より詳細には、リブ４２は、冷却水通路４１の通路断面の中心部に向かって突出している。また、先の図３に示すように、排気マニホールド用ウォータジャケット１２０から合流部４０内に流れてくる冷却水Ｂが、リブ４２の側面に当たるように、当該リブ４２は設けられている。
【００１８】
なお、本実施形態では、合流部４０の内壁にリブ４２を直接形成するようにしているが、この他、例えば合流部４０とリブ４２とをそれぞれ別部材で構成し、合流部４０の内壁にリブ４２を適宜の態様で固定するようにしてもよい。
【００１９】
次に、図５及び図６を参照して、上記リブ４２による作用を説明する。
図５に、本実施形態の比較例であって、合流部４０にリブ４２を設けない場合の同合流部４０での冷却水温度の分布を示す。また、図６には、合流部４０にリブ４２を設けた本実施形態の合流部４０における冷却水温度の分布を示す。
【００２０】
燃焼室用ウォータジャケット１１０から流出する冷却水Ａの温度と、排気マニホールド用ウォータジャケット１２０から流出する冷却水Ｂの温度とが異なる場合（例えば冷却水Ａの温度＜冷却水Ｂの温度など）には、合流部４０に対して水温の異なる冷却水が流れ込むようになる。
【００２１】
そのため、図５に示すように、合流部４０では冷却水の温度分布に偏りが発生し、冷却水通路４１内には「高温領域」と「低温領域」とが生じるようになる。こうした温度分布の偏りが起きている状態で、合流部４０から流出した冷却水が水温センサ６０に達すると、水温センサ６０にて検出される冷却水温度は不安定になるおそれがある。より詳細には、合流部４０での温度分布の状態（例えば「高温領域」や「低温領域」の大きさなど）は、内燃機関の発熱量や冷却水の流量などにより種々変化する。そのため、水温センサ６０が「高温領域」の冷却水温度を検出したり、「低温領域」の冷却水温度を検出したりすることがあり、同水温センサ６０にて検出される冷却水温度が不安定になるおそれがある。
【００２２】
一方、図６に示すように、本実施形態では、合流部４０に上記リブ４２を設けるようにしている。そのため、排気マニホールド用ウォータジャケット１２０から流出して合流部４０に流入した冷却水Ｂは、リブ４２の側面に当たる。このようにして冷却水Ｂがリブ４２の側面に当たると、同冷却水Ｂの流れ方向は大きく変化する。こうしたリブ４２による冷却水Ｂの流れ方向の変化により、合流部４０における冷却水のミキシング、つまり燃焼室用ウォータジャケット１１０から流出して合流部４０に流れこんだ冷却水Ａと排気マニホールド用ウォータジャケット１２０から流出して合流部４０に流れこんだ冷却水Ｂとのミキシングが促進される。従って、異なるウォータジャケットから流出した各冷却水が合流する合流部４０において、冷却水温度の均一化が促されるようになる。
【００２３】
このように合流部４０において、冷却水温度の均一化が促されるようになると、合流部４０の下流に水温センサ６０を設ける場合でも、同水温センサ６０によって検出される冷却水温度は安定するようになる。従って、例えば冷却水温度を制御パラメータとして用いる内燃機関の各種制御について、水温センサ６０の検出値が与える悪影響を抑えることも可能になる。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）燃焼室用ウォータジャケット１１０から流出する冷却水Ａと排気マニホールド用ウォータジャケット１２０から流出する冷却水Ｂとが合流する合流部４０を有しており、その合流部４０の冷却水通路４１には、その冷却水通路４１の内側に向かって突出したリブ４２を設けるようにしている。従って、このリブ４２により、合流部４０における冷却水のミキシングが促進されるようになる。そのため、異なるウォータジャケットからの冷却水が合流する合流部４０において、冷却水温度の均一化を促すことができるようになる。
【００２５】
尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・排気マニホールド用ウォータジャケット１２０から流入する冷却水Ｂの流れ方向をリブ４２で変化させるようにした。この他、燃焼室用ウォータジャケット１１０から流入する冷却水Ａの流れ方向をリブ４２で変化させるようにしてもよい。また、排気マニホールド用ウォータジャケット１２０から流入する冷却水Ｂの流れ方向と、燃焼室用ウォータジャケット１１０から流入する冷却水Ａの流れ方向とを共にリブ４２で変化させるようにしてもよい。
【００２６】
・リブ４２の形状や配設態様は一例であり、要は、合流部４０において冷却水のミキシングが促されるようにリブ４２を設ければよい。
・上記実施形態では、合流部４０に接続される冷却配管５０に水温センサ６０を設けるようにした。この他、合流部４０であってリブ４２の下流に水温センサ６０を設けるようにしてもよい。つまり、合流部４０に直接水温センサ６０を設けてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１０…燃焼室、２０…吸気ポート、３０…排気ポート、３１…排気マニホールド、４０…合流部、４１…冷却水通路、４２…リブ、５０…冷却配管、６０…水温センサ、１００…シリンダヘッド、１１０…燃焼室用ウォータジャケット、１２０…排気マニホールド用ウォータジャケット、２００…ウォータポンプ、３００…シリンダブロック用ウォータジャケット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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