(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排出ガスが流れる通路として設けられており、且つ、前記内燃機関が有する複数の気筒の燃焼室に接続される複数の分岐通路及び前記複数の分岐通路が集合して形成される集合部を有する排気通路と、
前記内燃機関の運転時に用いられる流体のうち前記内燃機関の暖機運転時に早期の温度上昇が望まれる前記流体である早期加熱流体を、前記暖機運転時に前記集合部の外に流した直後に取り出すことができる早期加熱流体流動手段と、
を備え、
前記早期加熱流体は、前記内燃機関の冷却に用いられる冷却媒体となっており、
前記早期加熱流体流動手段は、前記冷却媒体の通路として設けられる冷却媒体通路の一部が前記集合部の外に形成され、且つ、前記冷却媒体通路のうち前記排気通路の近傍に設けられて前記集合部の外に形成される部分である排気通路ウォータジャケットに連通し、前記排気通路ウォータジャケットからの前記冷却媒体の取り出し口であると共に前記内燃機関の暖機運転時における前記冷却媒体の取り出し口である暖機運転時取出口と、前記冷却媒体通路のうち前記燃焼室の近傍で前記排気通路を避けて形成される前記冷却媒体通路である燃焼室ウォータジャケットからの前記冷却媒体の取り出し口であり、且つ、前記内燃機関の通常運転時における前記冷却媒体の取り出し口である通常運転時取出口とが設けられることにより形成されており、
前記暖機運転時取出口は、前記排出ガスの流れ方向における前記集合部の下流側の直後に位置することにより、前記冷却媒体を前記集合部の外に流した直後に取り出すことが可能になっていることを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項２】
前記排気通路は、前記複数の分岐通路が接続されると共に前記集合部を有する接続通路が設けられており、
前記接続通路には、螺旋状に形成された溝または突起のうち少なくともいずれか一方が形成されており、
さらに、前記排気通路を流れる前記排出ガスの流れ方向における前記集合部の下流側には、前記排出ガスの成分を検出可能な排出ガス成分検出手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド。
【請求項３】
請求項１に記載のシリンダヘッドと、
前記冷却媒体と空気とで熱交換を行なわせることにより前記空気の温度を上昇させることが可能なヒータと、
前記シリンダヘッドに設けられる前記冷却媒体通路と前記ヒータとを接続する冷却媒体配管と、
前記冷却媒体配管に接続されると共に、前記冷却媒体通路から前記ヒータに流れる前記冷却媒体の経路を、前記内燃機関の暖機運転時には前記早期加熱時取出口から前記ヒータに流れる経路に切替え、前記内燃機関の通常運転時には前記通常運転時取出口から前記ヒータに流れる経路に切替え可能な切替手段と、
を備えることを特徴とするヒータ配管構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッド及びヒータ配管構造に関するものである。特に、この発明は、シリンダヘッドとエキゾーストマニホールドとが一体に形成されたシリンダヘッド及びヒータ配管構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関では、シリンダヘッドに排気管が取り付けられており、内燃機関の運転時には、燃料の燃焼後の排出ガスを内燃機関の気筒内から排気管に対して排出していた。また、この排気管は、複数の気筒を有する内燃機関では、気筒の数に応じた複数の排気管がシリンダヘッドに取り付けられ、複数の排気管は、排出ガスの流れ方向におけるシリンダヘッドの下流側で集合して設けられている。これにより、排出ガスは、１本の排気通路を通って排出される。
【０００３】
また、従来の内燃機関には、出力の向上などの性能向上を目的として、内燃機関の吸入空気量を増加させる、つまり、過給を行なう過給装置が備えられているものがある。このように内燃機関に備えられる過給装置としては、排出ガスのエネルギーを利用して過給を行なうものや、内燃機関のクランクシャフトの回転によって取り出される内燃機関運転時の出力を利用して過給を行なうものがある。
【０００４】
過給装置は、このように様々な種類のものがあるが、このうち排出ガスのエネルギーを利用して過給を行なう過給装置である、いわゆるターボ過給機は、排出ガスの流れ方向における排気管の集合部分の下流側に設けられている。このターボ過給機は、排出ガスのエネルギーを利用して過給を行なうが、ターボ過給機が設けられている位置は、このように排気管の集合部分の下流になっているため、各気筒の燃焼室からターボ過給機までの距離が長くなっている。
【０００５】
このため、燃焼室から排出される排気ガスがターボ過給機に到達するまでには所定の時間を要する。これにより、例えば内燃機関の急加速時に燃焼室から排出された排出ガスがターボ過給機に到達して、その排出ガスによって過給を行なうまでには若干の時間的な遅れが発生し、いわゆるターボラグが発生する。ターボ過給機では、このようにターボラグが発生するため、ターボラグを低減するためには、燃焼室からターボ過給機までの排気管の距離、つまり、燃焼室から排気管の集合部分までの距離を短くするのが効果的であり、その手法の一つとして、排気管をシリンダヘッド内で集合させることが考えられる。
【０００６】
しかし、排気管の集合部分は、複数の気筒の燃焼室から排出された高温の排出ガスが集まる部分であるため高温になり易くなっており、排気管をシリンダヘッド内で集合させた場合、シリンダヘッドが高温になり過ぎる虞がある。このため、従来の内燃機関では、シリンダヘッドが高温になり過ぎることを抑制しつつ、シリンダヘッド内で排気管を集合させているものがある。
【０００７】
例えば、特許文献１に記載のターボ過給式エンジンでは、排気通路をシリンダヘッドの内部で集合させ、その集合部の外周に設けた水ジャケットに燃焼室冷却後の冷却水を循環させると共に、集合部の下流端をターボ過給機に接続している。これにより、燃焼室からターボ過給機までの排気通路の距離を短くすることができ、さらに、排気通路の集合部を冷却水で冷却することができる。従って、排出ガスが集合することによってシリンダヘッドが高温になり過ぎることを抑制しつつ、燃焼室からターボ過給機までの排気通路の距離を短くすることができ、ターボラグを低減することができる。
【０００８】
【特許文献１】特許第２５２７５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、排気通路の集合部は温度が高くなるため、集合部の外周に冷却水を流し続けた場合、冷却水の温度が上昇し過ぎる虞がある。このように、冷却水の温度が上昇し過ぎた場合、冷却水が燃焼室の近傍を流れる場合でも燃焼室との間で交換する熱量が小さくなり、燃焼室の温度を効果的に低下させるのが困難になる虞がある。冷却水の温度が上昇し過ぎた場合にはこのような不具合が生じるため、冷却水は温度が上昇し過ぎないように流すのが好ましいが、冷却水の温度が上昇し過ぎることを抑制するためには、冷却水は排気通路の集合部の近傍には流さない方がよい。
【００１０】
しかし、冷却水は単に内燃機関の冷却のみでなく、車両の室内の空調用に設けられているヒータの熱源としても用いられているものもある。つまり、冷却水は、内燃機関の燃焼室で発生する熱と熱交換を行なうことにより温度が高くなるため、車両の室内の温度を上昇させる際に用いられるヒータの熱源として用いられているものもある。この場合、ヒータを使用する際には冷却水の温度が高くなっている必要があるが、冷間始動時における暖機運転時は、冷却水の温度は低くなっている。このため、暖機運転時は、車両の室内の温度をヒータで上昇させるのが困難になる虞がある。従って、内燃機関の暖機運転時にヒータを使用する場合には、冷却水の温度を早期に上昇させる必要があるが、冷却水の温度を早期に上昇させることを目的として冷却水を排気通路の近傍に流した場合には、暖機運転後の通常運転時に、冷却水の温度が上昇し過ぎる虞がある。
【００１１】
また、内燃機関では、冷却水以外でも様々な種類の流体が使用されているが、これらの流体の中には冷却水と同様に、冷間始動時における暖機運転時では早期に温度を上昇させるのが望ましく、通常運転時に温度が上昇し過ぎた場合には不具合が発生する虞があるものがある。例えば、内燃機関の運転時における作動部分の潤滑に用いる潤滑油は、温度が低い状態では粘度が高いため、内燃機関の運転時における抵抗が大きくなり過ぎる虞がある。このため、冷間始動時における暖機運転時には、潤滑油は早期に温度を上昇させるのが望ましいが、通常運転時に温度が上昇し過ぎた場合は、劣化が早くなる虞がある。これらのように、内燃機関の運転時に用いられる流体の中には、内燃機関の暖機運転時には早期に温度を上昇させるのが望ましいが、流体の温度を早期に温度を上昇させる構成にした場合、通常運転時に不具合が生じる虞があった。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内燃機関の暖機運転時に早期に温度上昇が望まれる流体を早期に温度上昇させ、且つ、内燃機関の通常運転時における不具合を抑制することのできるシリンダヘッド及びヒータ配管構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係るシリンダヘッドは、内燃機関の排出ガスが流れる通路として設けられており、且つ、前記内燃機関が有する複数の気筒の燃焼室に接続される複数の分岐通路及び前記複数の分岐通路が集合して形成される集合部を有する排気通路と、前記内燃機関の運転時に用いられる流体のうち前記内燃機関の暖機運転時に早期の温度上昇が望まれる前記流体である早期加熱流体を、前記暖機運転時に前記集合部の外に流した直後に取り出すことができる早期加熱流体流動手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
この発明では、シリンダヘッドに排気通路を設けると共に排気通路に集合部を形成し、さらに、早期加熱流体流動手段を設けている。このうち、排気通路の集合部は、内燃機関で燃料を燃焼させた後の排出ガスが集合する部分であるため温度が高くなり易くなっており、内燃機関の暖機運転時でも、他の部分と比較して温度が高くなり易くなっている。このため、早期加熱流体流動手段を設け、暖機運転時には集合部の外に流した直後の早期加熱流体を取り出すことにより、集合部の熱が伝達された直後の早期加熱流体を取り出すことができる。これにより、温度が高くなった状態の早期加熱流体を取り出すことができるため、暖機運転時に早期加熱流体の温度を上昇させることができる。
【００１５】
また、暖機運転時に、集合部の外に流した直後の早期加熱流体を取り出すことにより、内燃機関の通常運転時には早期加熱流体は、集合部の外に流した直後以外の状態で取り出されるため、集合部の外に流した直後の早期加熱流体が取り出され続けることに起因する不具合を抑制できる。この結果、内燃機関の暖機運転時に早期に温度上昇が望まれる流体を早期に温度上昇させ、且つ、内燃機関の通常運転時における不具合を抑制することができる。
【００１６】
また、この発明に係るシリンダヘッドは、前記早期加熱流体は、前記内燃機関の冷却に用いられる冷却媒体となっており、前記早期加熱流体流動手段は、前記冷却媒体の通路として設けられる冷却媒体通路の一部が前記集合部の外に形成され、且つ、前記冷却媒体通路のうち前記集合部の外に形成される部分に連通すると共に前記内燃機関の暖機運転時における前記冷却媒体の取り出し口である暖機運転時取出口と、前記内燃機関の通常運転時における前記冷却媒体の取り出し口である通常運転時取出口とが設けられることにより形成されていることを特徴とする。
【００１７】
この発明では、早期加熱流体は内燃機関の冷却に用いる冷却媒体になっており、早期加熱流体流動手段は、冷却媒体通路の一部が集合部の外に形成され、さらに、暖機運転時取出口と通常運転時取出口とが設けられることにより形成されている。このため、内燃機関の暖機運転時に早期に温度を上昇させることが望まれる流体である冷却媒体を、暖機運転中は集合部の外を流した直後に暖機運転時取出口から取り出すことができるため、暖機運転中は早期に冷却媒体の温度を上昇させることができる。
【００１８】
また、集合部の外を流れた直後の冷却媒体を取り出すのは暖機運転中であり、通常運転時は、集合部の外を流れた直後以外の冷却媒体を通常運転時取出口から取り出すため、通常運転時に、集合部の外に流した直後の冷却媒体が取り出されることに起因する不具合を抑制できる。この結果、内燃機関の暖機運転時に早期に温度上昇が望まれる流体である冷却媒体を早期に温度上昇させ、且つ、内燃機関の通常運転時における不具合を抑制することができる。
【００１９】
また、この発明に係るヒータ配管構造は、上記のシリンダヘッドと、前記冷却媒体と空気とで熱交換を行なわせることにより前記空気の温度を上昇させることが可能なヒータと、前記シリンダヘッドに設けられる前記冷却媒体通路と前記ヒータとを接続する冷却媒体配管と、前記冷却媒体配管に接続されると共に、前記冷却媒体通路から前記ヒータに流れる前記冷却媒体の経路を、前記内燃機関の暖機運転時には前記早期加熱時取出口から前記ヒータに流れる経路に切替え、前記内燃機関の通常運転時には前記通常運転時取出口から前記ヒータに流れる経路に切替え可能な切替手段と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
この発明では、シリンダヘッドの冷却媒体通路とヒータとを接続する冷却媒体配管に、内燃機関の暖機運転時と通常運転時とで冷却媒体通路からヒータに流れる冷却媒体の経路を切替え可能な切替手段を接続している。このため、暖機運転時は冷却媒体通路からヒータに流れる冷却媒体の経路を、早期加熱時取出口からヒータに流れる経路に切替えることにより、暖機運転中は、集合部の外を流した直後の冷却媒体を暖機運転時取出口からヒータに流すことができる。これにより、暖機運転中は早期に冷却媒体の温度を上昇させることができ、早期に温度が上昇した冷却媒体をヒータに流すことができる。
【００２１】
また、冷却媒体通路からヒータに流れる冷却媒体の経路を、早期加熱時取出口からヒータに流れる経路に切替えるのは暖機運転中であり、通常運転時は、冷却媒体の経路を、通常運転時取出口からヒータに流れる経路に切替える。このため、通常運転時に、集合部の外に流した直後の冷却媒体が早期加熱時取出口から取り出されることに起因する不具合を抑制できる。この結果、内燃機関の暖機運転時に早期に温度上昇が望まれる流体である冷却媒体を早期に温度上昇させ、且つ、内燃機関の通常運転時における不具合を抑制することができる。
【００２２】
また、この発明に係るシリンダヘッドは、前記早期加熱流体は、前記内燃機関の運転時の潤滑に用いられる潤滑油となっており、前記早期加熱流体流動手段は、前記内燃機関の暖機運転時に前記潤滑油を前記集合部に向かって吹き付け可能に設けられていることを特徴とする。
【００２３】
この発明では、早期加熱流体は内燃機関の運転時の潤滑に用いる潤滑油になっており、早期加熱流体流動手段は、内燃機関の暖機運転時に潤滑油を集合部に向かって吹き付け可能に設けられることにより形成されている。このため、内燃機関の暖機運転時に早期に温度を上昇させることが望まれる流体である潤滑油を暖機運転中は集合部に向かって吹き付けることによって、集合部の外を流した直後に潤滑油を取り出すことができるため、暖機運転中は早期に潤滑油の温度を上昇させることができる。
【００２４】
また、集合部に向かって潤滑油を吹き付けるのは暖機運転中であり、通常運転時は、潤滑油は集合部に向かって吹き付けないで循環させる。このため、通常運転時に、集合部の外に潤滑油が流れることに起因する不具合を抑制できる。この結果、内燃機関の暖機運転時に早期に温度上昇が望まれる流体である潤滑油を早期に温度上昇させ、且つ、内燃機関の通常運転時における不具合を抑制することができる。
【００２５】
また、この発明に係るシリンダヘッドは、前記排気通路は、前記複数の分岐通路が接続されると共に前記集合部を有する接続通路が設けられており、前記接続通路には、螺旋状に形成された溝または突起のうち少なくともいずれか一方が形成されており、さらに、前記排気通路を流れる前記排出ガスの流れ方向における前記集合部の下流側には、前記排出ガスの成分を検出可能な排出ガス成分検出手段が設けられていることを特徴とする。
【００２６】
この発明では、排気通路に接続通路が設けられ、この接続通路には、螺旋状に形成された溝または突起のうち少なくともいずれか一方が形成されている。これにより、排気通路内を流れる排出ガスの整流を行なうことができるため、さらに、排気通路の集合部の下流側には、排出ガスの成分を検出可能な排出ガス成分検出手段を設けられている。このため、排出ガス成分検出手段は、接続通路に形成された螺旋状の溝や突起によって整流された後の排出ガスの成分を検出することができるため、検出のバラツキを抑制することができる。この結果、精度よく排出ガスの成分を検出することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係るシリンダヘッドは、内燃機関の暖機運転時に早期に温度上昇が望まれる流体を早期に温度上昇させ、且つ、内燃機関の通常運転時における不具合を抑制することができる、という効果を奏する。本発明に係るヒータ配管構造は、内燃機関の暖機運転時に早期に温度上昇が望まれる流体を早期に温度上昇させ、且つ、内燃機関の通常運転時における不具合を抑制することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明に係るシリンダヘッド及びヒータ配管構造の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明の実施例１に係るシリンダヘッドの平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。同図に示すシリンダヘッド１は、車両等に搭載される内燃機関（図示省略）の一部を構成しており、内燃機関が有するシリンダブロック（図示省略）に固定可能に形成されている。詳しくは、シリンダヘッド１は、シリンダブロックにおける、内燃機関が有するピストン（図示省略）の上始点側に固定可能に形成されている。このため、シリンダヘッド１には、当該シリンダヘッド１をシリンダブロックに固定するための固定ボルト（図示省略）が通る穴である貫通穴１８が複数設けられている。この貫通穴１８は、シリンダヘッド１におけるシリンダブロックに取り付ける側の面である取付面４から、取付面４の反対側に位置する面であるシリンダヘッド上面３にかけて貫通した穴となって形成されている。
【００３０】
また、このようにシリンダヘッド１とシリンダブロックとを有する内燃機関は、ピストンを内設する気筒（図示省略）を複数有しており、シリンダヘッド１には、各気筒に対応する燃焼室８が、複数形成されている。即ち、実施例１に係るシリンダヘッド１を有する内燃機関は、４つの気筒が直線状に並べられて設けられているため、シリンダヘッド１に形成される燃焼室８も複数の気筒に対応して、複数の気筒と同様に直線状に並べられて形成されている。このように複数形成される燃焼室８は、シリンダヘッド１の取付面４側に形成されており、取付面４から略曲面状に凹んで形成されている。
【００３１】
また、燃焼室８には、内燃機関の運転時における内燃機関の排出ガスが流れる通路として設けられる排気通路１０が接続されている。この排気通路１０は、複数の気筒の燃焼室８に接続される複数の分岐通路１１を有している。この分岐通路１１は複数形成される燃焼室８に対応して設けられており、燃焼室８の数と同じ数で設けられている。このように燃焼室８と同じ数で設けられる分岐通路１１は、それぞれ燃焼室８に接続されており、燃焼室８に対して開口している。
【００３２】
また、排気通路１０は、複数設けられる燃焼室８の並んでいる方向に沿って直線状に形成されている通路である直線通路１２を有している。この直線通路１２には、複数設けられる分岐通路１１が接続されており、このため直線通路１２は、接続通路として設けられている。このように直線通路１２に接続される複数の分岐通路１１は、燃焼室８に接続される側の端部の反対側に位置する端部が、この直線通路１２に接続されている。
【００３３】
さらに、排気通路１０は、直線通路１２から、シリンダヘッド１における側面であるシリンダヘッド側面６にかけて形成された通路である集合通路１３を有している。この集合通路１３は、一端が直線通路１２に接続されて直線通路１２に対して開口しており、他端がシリンダヘッド側面６に接続されてシリンダヘッド側面６に対して開口している。このように、集合通路１３においてシリンダヘッド側面６に開口している部分には、排出ガスを大気に排出可能に車両に設けられる配管である排気管（図示省略）が接続される。
【００３４】
また、直線通路１２において集合通路１３が接続されている部分は、集合部１５となっている。直線通路１２は、このように集合部１５を有しているが、直線通路１２には複数の分岐通路１１が接続されており、さらに、集合部１５は集合通路１３が接続された部分になっている。このため換言すると、集合部１５は、直線通路１２を介して複数の分岐通路１１が集合して形成された部分になっている。
【００３５】
また、内燃機関は、運転時に内燃機関の冷却に用いられる冷却媒体である冷却水（図示省略）が循環可能に形成されており、シリンダヘッド１には、この冷却水の通路として設けられる冷却媒体通路であるウォータジャケット２０が形成されている。シリンダヘッド１に形成されるウォータジャケット２０は、燃焼室８の近傍、及び排気通路１０の近傍に設けられている。具体的には、シリンダヘッド１には、シリンダヘッド１に形成されたウォータジャケット２０への冷却水の流入部である冷却水流入部３１と、このウォータジャケット２０からの冷却水の流出部である冷却水流出部３２とが形成されている。これらの冷却水流入部３１と冷却水流出部３２とは、シリンダヘッド１に複数形成される燃焼室８が並べられている方向におけるシリンダヘッド１の両端、つまり、複数の燃焼室８が並べられている方向である直線状の方向におけるシリンダヘッド１の両端に設けられている。シリンダヘッド１に形成されるウォータジャケット２０は、この冷却水流入部３１と冷却水流出部３２とに連通している。
【００３６】
また、ウォータジャケット２０のうち、燃焼室８の近傍に設けられるウォータジャケット２０は燃焼室ウォータジャケット２１となっており、排気通路１０の近傍に設けられるウォータジャケット２０は排気通路ウォータジャケット２５となっている。このうち、燃焼室ウォータジャケット２１は、燃焼室８の近傍で燃焼室８よりもシリンダヘッド上面３側の位置に、排気通路１０を避けて冷却水流入部３１側から冷却水流出部３２側にかけて形成されている。
【００３７】
また、排気通路ウォータジャケット２５は、排気通路１０の近傍で排気通路１０のシリンダヘッド上面３側及び取付面４側に配設されており、冷却水流入部３１側から冷却水流出部３２側にかけて形成されている。つまり、排気通路ウォータジャケット２５は、概ね排気通路１０の直線通路１２に沿って形成されており、直線通路１２のシリンダヘッド上面３側及び取付面４側に配設されている。このため、ウォータジャケット２０は、当該ウォータジャケット２０の一部である排気通路ウォータジャケット２５が、集合部１５の近傍、或いは集合部１５の外に形成されている。
【００３８】
このように設けられる排気通路ウォータジャケット２５のうち、排気通路１０のシリンダヘッド上面３側に設けられる排気通路ウォータジャケット２５には、さらに、排気通路１０の集合通路１３が開口したシリンダヘッド側面６方向に設けられ、シリンダヘッド側面６に開口された通路である取出通路２６が形成されている。この取出通路２６は、排気通路１０が有する集合通路１３のシリンダヘッド上面３側に設けられており、集合通路１３に沿って形成されている。また、取出通路２６におけるシリンダヘッド側面６に開口された開口部は、取出通路開口部２７となっている。
【００３９】
取出通路開口部２７は、このように取出通路２６の開口部となっており、また、取出通路２６は、ウォータジャケット２０のうち排気通路１０が有する集合部１５の外に形成される部分である排気通路ウォータジャケット２５に連通しているため、取出通路開口部２７は、排気通路ウォータジャケット２５に連通している。即ち、取出通路開口部２７は、排気通路ウォータジャケット２５に連通した開口部になっている。
【００４０】
図３は、図１に示すシリンダヘッドを備えたヒータ配管構造の概略図である。このようにシリンダヘッド１に形成されるウォータジャケット２０内を流れる冷却水は、内燃機関を備える車両の室内の温度を上昇させることのできるヒータ４１の熱源としても用いられている。このため、シリンダヘッド１のウォータジャケット２０とヒータ４１とは、冷却水が流れる冷却水配管４５によって接続されている。
【００４１】
また、内燃機関の冷間始動時は、冷却水の温度も低くなっているが、冷却水は内燃機関の冷却のみでなく、このようにヒータ４１の熱源としても用いられているため、冷却水は、内燃機関の暖機運転時は、早期に温度を上昇させるのが好ましい。このため、冷却水は、内燃機関の運転時に用いられる流体のうち内燃機関の暖機運転時に早期の温度上昇が望まれる流体である早期加熱流体となっている。
【００４２】
このように、冷却水が早期加熱流体となっているヒータ配管構造４０は、図３に示すように、冷却水と空気とで熱交換を行なわせることにより空気の温度を上昇させることが可能なヒータ４１を有しており、冷却媒体配管である冷却水配管４５は、シリンダヘッド１に設けられるウォータジャケット２０とヒータ４１とを接続している。
【００４３】
この冷却水配管４５は、冷却水流入部３１、冷却水流出部３２及び取出通路開口部２７に接続されており、冷却水流出部３２に接続される冷却水配管４５と取出通路開口部２７に接続される冷却水配管４５とは、１つの冷却水配管４５に集合し、集合した冷却水配管４５が、ヒータ４１における冷却水の流入部であるヒータ流入部４２に接続されている。また、冷却水流入部３１に接続される冷却水配管４５は、ヒータ４１における冷却水の流出部であるヒータ流出部４３に接続されている。
【００４４】
さらに、冷却水流出部３２に接続される冷却水配管４５と取出通路開口部２７に接続される冷却水配管４５とは、１つの冷却水配管４５に集合しているが、冷却水配管４５の集合部分には、切替バルブ４６が接続されている。つまり、冷却水配管４５における、冷却水流出部３２に接続される冷却水配管４５と取出通路開口部２７に接続される冷却水配管４５との集合部分には、ウォータジャケット２０からヒータ４１に流れる冷却水の経路を、取出通路開口部２７からヒータ４１に流れる経路、または、冷却水流出部３２からヒータ４１に流れる経路に切替え可能な切替手段である切替バルブ４６が設けられている。この切替バルブ４６は、車両の各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）（図示省略）に接続されており、ＥＣＵによって制御可能に設けられている。
【００４５】
この実施例１に係るシリンダヘッド１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。このシリンダヘッド１を有する内燃機関の運転時には、燃焼室８で燃料が燃焼し、燃焼後の排出ガスは、燃焼室８に接続された排気通路１０に流れる。燃焼室８から排気通路１０内に流れる排出ガスは、まず各燃焼室８に接続されたそれぞれの分岐通路１１に流れ、分岐通路１１から、当該分岐通路１１に接続された直線通路１２に流れる。複数の分岐通路１１から直線通路１２に流れた排出ガスは、直線通路１２が有する集合部１５で集合し、集合部１５から集合通路１３に流れる。集合通路１３に流れた排出ガスは、シリンダヘッド側面６に接続される排気管に流れ、シリンダヘッド１に設けられた排気通路１０から排出される。
【００４６】
また、内燃機関の運転時には、冷却水が内燃機関内を循環し、冷却水はシリンダヘッド１に形成されたウォータジャケット２０にも流れる。シリンダヘッド１に形成されるウォータジャケット２０は、燃焼室ウォータジャケット２１と排気通路ウォータジャケット２５とが形成されているが、これらのウォータジャケット２０に流れる冷却水は、内燃機関の暖機運転時と通常運転時とにより流れる経路が異なっている。なお、ここでいう暖機運転とは、内燃機関の運転時において冷却水の温度が所定の温度に上昇するまでの運転のことをいい、通常運転とは、内燃機関の運転時において冷却水の温度が所定の温度以上に上昇した状態での運転をいう。また、この暖機運転と通常運転との切替えの判断基準になる所定の温度は、約８０℃になっている。
【００４７】
シリンダヘッド１に形成されたウォータジャケット２０に流れる冷却水は、このように内燃機関の暖機運転時と通常運転時とにより流れる経路が異なって流れるが、詳しくは、シリンダヘッド１を含むヒータ配管構造４０が有する切替バルブ４６が、内燃機関の暖機運転時と通常運転時とで切替えられることにより、冷却水が流れる経路が変化する。
【００４８】
まず、内燃機関の暖機運転時は、切替バルブ４６は、ウォータジャケット２０の取出通路開口部２７から冷却水配管４５を伝わってヒータ４１に流れる経路を解放し、冷却水流出部３２から冷却水配管４５を伝わってヒータ４１に流れる経路を遮断する。このように、切替バルブ４６を切替えることにより、暖機運転時の冷却水の経路は、取出通路開口部２７からヒータ４１に流れる経路になるため、ウォータジャケット２０内の冷却水は取出通路開口部２７から取り出される。つまり、取出通路開口部２７は、内燃機関の暖機運転時に冷却水を取り出し可能に形成されており、暖機運転時における冷却水の取り出し口である暖機運転時取出口として設けられている。また、この取出通路開口部２７は取出通路２６の開口部となっており、取出通路２６は排気通路ウォータジャケット２５に形成されている。このため、冷却水を取出通路開口部２７から取り出す場合には、より多くの冷却水が排気通路ウォータジャケット２５を流れる。
【００４９】
暖機運転時に、このように多くの冷却水が流れる排気通路ウォータジャケット２５は、排気通路１０の近傍に設けられており、排気通路１０の直線通路１２に沿って形成されている。このため、シリンダヘッド１に形成されるウォータジャケット２０を流れる冷却水は、排気通路１０を流れる排出ガスと熱交換をし易くなる。
【００５０】
また、直線通路１２は集合部１５を有しており、複数の分岐通路１１に流れた排出ガスは集合部１５に集まるため、集合部１５は多量の排出ガスが流れることになり、温度が高くなり易くなっている。排気通路ウォータジャケット２５は、直線通路１２に沿って形成されているため、排気通路ウォータジャケット２５を流れる冷却水は集合部１５の外を流れることになるが、集合部１５はこのように温度が高くなり易いため、排気通路ウォータジャケット２５を流れる冷却水は、高温になった集合部１５の排出ガスと熱交換をする。このため、集合部１５の排出ガスと熱交換をした冷却水は温度が高くなる。
【００５１】
集合部１５の排出ガスと熱交換をし、温度が高くなった冷却水は、取出通路２６を通って取出通路開口部２７から冷却水配管４５に流れる。取出通路開口部２７から冷却水配管４５に流れた冷却水は、切替バルブ４６を通った後、ヒータ流入部４２からヒータ４１に流入する。このように冷却水が流入したヒータ４１は、この冷却水と車両の室内に流れる空気との間で熱交換を行なう。つまり、ヒータ４１に流入した冷却水は、排気通路１０の集合部１５の外を流れることにより温度が高くなった冷却水であるため、ヒータ４１がこの冷却水と空気との間で熱交換をする場合には、冷却水の熱が空気に伝達される。これにより、空気の温度は上昇し、車両の室内には温度が高くなった空気が流れる。
【００５２】
また、このようにヒータ４１で、車両の室内に流れる空気との間で熱交換を行なった冷却水は、空気に熱を伝達した分、温度が低下し、ヒータ４１に流入する前と比較して温度が低下した状態でヒータ流出部４３から冷却水配管４５に流出する。ヒータ４１から冷却水配管４５に流出した冷却水は、冷却水配管４５を通ってシリンダヘッド１の冷却水流入部３１から、再びシリンダヘッド１に形成されたウォータジャケット２０に流入する。
【００５３】
また、暖機運転を続けることにより冷却水の温度が所定の温度まで上昇した場合には、内燃機関の運転は通常運転に切替えられる。内燃機関が通常運転になった場合には、切替バルブ４６は、ウォータジャケット２０の冷却水流出部３２から冷却水配管４５を伝わってヒータ４１に流れる経路を解放し、取出通路開口部２７から冷却水配管４５を伝わってヒータ４１に流れる経路を遮断する。つまり、切替バルブ４６は、ウォータジャケット２０からヒータ４１に流れる冷却水の経路を、内燃機関の暖機運転時には取出通路開口部２７からヒータ４１に流れる経路に切替え、内燃機関の通常運転時には冷却水流出部３２からヒータ４１に流れる経路に切替え可能に設けられている。
【００５４】
内燃機関の通常運転時には、このように切替バルブ４６を切替えることにより、通常運転時の冷却水の経路は、冷却水流出部３２からヒータ４１に流れる経路になる。このため、ウォータジャケット２０内の冷却水は冷却水流出部３２から取り出され、この冷却水流出部３２は、内燃機関の通常運転時における冷却水の取り出し口である通常運転時取出口として設けられている。内燃機関の通常運転時には、ウォータジャケット２０内の冷却水は、このように冷却水流出部３２から取り出されるが、ウォータジャケット２０の冷却水流入部３１と冷却水流出部３２とは、複数の燃焼室８が並べられている方向である直線状の方向におけるシリンダヘッド１の両端に形成されている。これにより、シリンダヘッド１のウォータジャケット２０を流れる冷却水は、複数の燃焼室８に沿って流れる。このため、冷却水を冷却水流出部３２から取り出す場合には、より多くの冷却水が燃焼室ウォータジャケット２１を流れる。
【００５５】
従って、冷却水は燃焼室８との間で熱交換が行なわれ易くなり、燃焼室８は冷却水によって冷却されて温度が低下する一方、冷却水は燃焼室８の熱が伝達されることにより温度が上昇する。このように、燃焼室８との間で熱交換をすることで温度が高くなった冷却水は、冷却水流出部３２から冷却水配管４５に流れる。冷却水流出部３２から冷却水配管４５に流れた冷却水は、切替バルブ４６を通った後、ヒータ流入部４２からヒータ４１に流入する。
【００５６】
温度が上昇した冷却水が流入したヒータ４１は、暖機運転時に取出通路開口部２７から冷却水が取り出され、温度が高くなった冷却水がヒータ４１に流入した場合と同様に、この冷却水と車両の室内に流れる空気との間で熱交換を行なう。これにより、空気の温度は上昇し、車両の室内には温度が高くなった空気が流れる。
【００５７】
また、このようにヒータ４１で、車両の室内に流れる空気との間で熱交換を行なった冷却水は、空気に熱を伝達した分、温度が低下し、ヒータ４１に流入する前と比較して温度が低下した状態でヒータ流出部４３から冷却水配管４５に流出する。ヒータ４１から冷却水配管４５に流出した冷却水は、冷却水配管４５を通ってシリンダヘッド１の冷却水流入部３１から、再びシリンダヘッド１に形成されたウォータジャケット２０に流入する。
【００５８】
このように、ウォータジャケット２０は、暖機運転時に、冷却水を排気ガスの流れ方向における集合部１５の下流側の直後に位置する取出通路開口部２７から取り出すことができるように形成されている。つまり、ウォータジャケット２０は、早期加熱流体である冷却水を、暖機運転時に集合部１５の外に流した直後に取り出すことができるように形成された早期加熱流体流動手段として設けられている。
【００５９】
以上のシリンダヘッド１は、シリンダヘッド１に排気通路１０を設けると共に排気通路１０に集合部１５を形成し、さらに、早期加熱流体流動手段であるウォータジャケット２０を設けている。このうち、排気通路１０の集合部１５は、内燃機関で燃料を燃焼させた後の排出ガスが集合する部分であるため温度が高くなり易くなっており、内燃機関の暖機運転時でも、他の部分と比較して温度が高くなり易くなっている。このため、シリンダヘッド１にウォータジャケット２０を設け、暖機運転時には集合部１５の外に流した直後の早期加熱流体である冷却水を取り出すことにより、集合部１５の熱が伝達された直後の冷却水を取り出すことができる。これにより、温度が高くなった状態の冷却水を取り出すことができるため、暖機運転時に冷却水の温度を上昇させることができる。
【００６０】
また、暖機運転時に、集合部１５の外に流した直後の冷却水を取り出すことにより、内燃機関の通常運転時には冷却水は、集合部１５の外に流した直後以外の状態、即ち、冷却水は、内燃機関の通常運転時には燃焼室８の近傍を通った状態で取り出される。このため、集合部１５の外に流した直後の冷却水が取り出され続けることに起因する不具合、つまり、通常運転時においても集合部１５の外に流した直後の冷却水が取り出され続けることにより、燃焼室８を冷却し難くなるなどの不具合を抑制できる。この結果、内燃機関の暖機運転時に早期に温度上昇が望まれる流体である冷却水を早期に温度上昇させ、且つ、内燃機関の通常運転時における不具合を抑制することができる。
【００６１】
また、早期加熱流体は内燃機関の冷却に用いる冷却媒体である冷却水になっており、冷却水が流れるウォータジャケット２０は、ウォータジャケット２０の一部が排気通路１０の集合部１５の外に形成され、さらに、暖機運転時取出口である取出通路開口部２７と通常運転時取出口である冷却水流出部３２とが設けられることにより、早期加熱流体流動手段として形成されている。このため、内燃機関の暖機運転時に早期に温度を上昇させることが望まれる流体である冷却水を、暖機運転中は集合部１５の外を流した直後に取出通路開口部２７から取り出すことができるため、暖機運転中は早期に冷却水の温度を上昇させることができる。
【００６２】
また、集合部１５の外を流れた直後の冷却水を取り出すのは暖機運転中であり、通常運転時は、集合部１５の外を流れた直後以外の冷却水、即ち、燃焼室８の近傍を流れた冷却水を冷却水流出部３２から取り出すため、冷却水を燃焼室８の近傍に流すことができる。これにより、燃焼室８を冷却できるため、冷却水が燃焼室８を流れないことにより燃焼室８が冷却され難くなることを抑制できる。つまり、通常運転時に、集合部１５の外に流した直後の冷却水が取り出されることに起因する不具合を抑制できる。この結果、内燃機関の暖機運転時に早期に温度上昇が望まれる流体である冷却水を早期に温度上昇させ、且つ、内燃機関の通常運転時における不具合を抑制することができる。
【００６３】
また、以上のヒータ配管構造４０は、シリンダヘッド１のウォータジャケット２０とヒータ４１とを接続する冷却水配管４５に、内燃機関の暖機運転時と通常運転時とでウォータジャケット２０からヒータ４１に流れる冷却水の経路を切替え可能な切替バルブ４６を接続している。このため、暖機運転時はウォータジャケット２０からヒータ４１に流れる冷却水の経路を、取出通路開口部２７からヒータ４１に流れる経路に切替えることにより、暖機運転中は、排気通路ウォータジャケット２５を流れた冷却水、つまり、集合部１５の外を流した直後の冷却水を取出通路開口部２７からヒータ４１に流すことができる。これにより、暖機運転中は早期に冷却水の温度を上昇させることができ、早期に温度が上昇した冷却水をヒータに流すことができる。
【００６４】
また、ウォータジャケット２０からヒータ４１に流れる冷却水の経路を、取出通路開口部２７からヒータ４１に流れる経路に切替えるのは暖機運転中であり、内燃機関の通常運転時は、冷却水の経路を、冷却水流出部３２からヒータ４１に流れる経路に切替える。このため、通常運転時には、冷却水を燃焼室８の近傍に流すことができ、通常運転時に、集合部１５の外に流した直後の冷却水が取出通路開口部２７から取り出されることに起因する不具合を抑制できる。この結果、内燃機関の暖機運転時に早期に温度上昇が望まれる流体である冷却水を早期に温度上昇させ、且つ、内燃機関の通常運転時における不具合を抑制することができる。
【００６５】
また、内燃機関の暖機運転時には、冷却水の経路を取出通路開口部２７からヒータ４１に流れる経路に切替えることにより、早期に温度が上昇した冷却水をヒータ４１に流すことができるため、ヒータの早期暖気を行なうことができる。つまり、内燃機関の冷間始動時の暖機運転時においても、早期にヒータ４１によって車両の室内の温度を上昇させることができる。この結果、内燃機関の暖機運転時におけるヒータ４１による暖気性能の向上を図ることができる。
【実施例２】
【００６６】
実施例２に係るシリンダヘッドは、実施例１に係るシリンダヘッドと略同様の構成であるが、早期加熱流体流動手段がオイルジェットである点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。図４は、本発明の実施例２に係るシリンダヘッドの平面図である。図５は、図４のＢ−Ｂ断面図である。同図に示すシリンダヘッド５０は、実施例１に係るシリンダヘッド１と同様に複数の燃焼室８が設けられており、さらに、燃焼室８には、実施例１に係るシリンダヘッド１に設けられた排気通路１０と同様に排気通路１０が設けられている。また、内燃機関運転時に内燃機関を冷却する冷却水の通路であるウォータジャケット２０は、実施例１に係るシリンダヘッド１に設けられたウォータジャケット２０と同様に燃焼室ウォータジャケット２１と排気通路ウォータジャケット２５とが設けられている。このうち、燃焼室ウォータジャケット２１は、実施例１に係るシリンダヘッド１の燃焼室ウォータジャケット２１と同様な形状であるのに対し、排気通路ウォータジャケット２５は、排気通路１０の取付面４側にのみ配設されている。
【００６７】
また、実施例２に係るシリンダヘッド５０には、内燃機関の運転時の潤滑に用いられる潤滑油であるオイルの通路としてオイル通路５１が形成されている。このオイル通路５１は、排気通路１０よりもシリンダヘッド上面３寄りに配設されている。また、このオイル通路５１に対しては、当該オイル通路５１に連通すると共にシリンダブロックなどシリンダヘッド５０以外の部分に形成されたオイル通路５５に接続された電磁弁５６によって、オイルの供給または遮断が切替え可能に設けられている。この電磁弁５６は、車両の各部を制御するＥＣＵに接続されており、ＥＣＵによって制御可能に設けられている。
【００６８】
また、このように設けられるオイル通路５１の一端部は、排気通路１０の集合部１５の近傍におけるシリンダヘッド上面３寄りに位置している。さらに、オイル通路５１には、この排気通路１０の集合部１５の近傍におけるシリンダヘッド上面３寄りに位置している端部に、オイル通路５１内を流れるオイルを噴射可能なオイルジェット５２が設けられている。このオイルジェット５２は、当該オイルジェット５２に対してオイルが供給された際に、排気通路１０の集合部１５に向かってオイルを吹き付け可能に設けられている。また、このオイルジェット５２は、内燃機関の暖機運転時にオイルを集合部１５に向かって吹き付け可能に形成された早期加熱流体流動手段として設けられている。
【００６９】
また、オイルは、温度が低くなるに従って粘度が高くなり、温度が高くなるに従って粘度が低くなるが、内燃機関の運転時には、各作動部を潤滑するオイルの粘度が高くなるに従って運転時の抵抗が大きくなる。このため、オイルは、内燃機関の暖機運転時には早期に温度を上昇させるのが好ましい。従って、内燃機関の各作動部を潤滑するオイルは、内燃機関の運転時に用いられる流体のうち内燃機関の暖機運転時に早期の温度上昇が望まれる流体である早期加熱流体となっている。
【００７０】
この実施例２に係るシリンダヘッド５０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。このシリンダヘッド５０を有する内燃機関の運転時には、実施例１に係るシリンダヘッド１を有する内燃機関の運転時と同様に、排出ガスが燃焼室８から排気通路１０の分岐通路１１に流れ、分岐通路１１から直線通路１２に流れて直線通路１２が有する集合部１５で集合する。集合部１５で集合した排出ガスは、さらに集合部１５から集合通路１３に流れ、シリンダヘッド側面６に接続される排気管に流れて、シリンダヘッド５０に設けられた排気通路１０から排出される。
【００７１】
また、内燃機関の運転時には、内燃機関の各作動部を潤滑するオイルが内燃機関を循環するが、内燃機関の暖機運転時には、シリンダヘッド５０に設けられるオイル通路５１にも、オイルは流れる。つまり、暖機運転時には、シリンダヘッド５０に設けられるオイル通路５１にオイルの供給または遮断を切替え可能な電磁弁５６を切替えて、オイル通路５１にオイルを供給する。
【００７２】
シリンダヘッド５０に設けられるオイル通路５１にオイルが供給された場合、このオイル通路５１にはオイルジェット５２が設けられているため、オイル通路５１に供給されたオイルはオイルジェット５２から噴射する。その噴射の方向は、排気通路１０が有する集合部１５の方向となっており、このためオイルジェット５２は、内燃機関の暖機運転時には、集合部１５に向かってオイルを吹き付ける。
【００７３】
オイルジェット５２から集合部１５に向かってオイルが吹き付けられた場合、オイルは集合部１５を形成する外壁に付着するが、この集合部１５は複数の分岐通路１１を流れる排出ガスが集合する部分であるため、暖機運転時おいても温度が上昇し易くなっている。このため、オイルが集合部１５を形成する外壁に付着した場合、排出ガスの熱、或いは集合部１５の熱がオイルに伝達され、オイルの温度は上昇する。温度が上昇したオイルは、内燃機関の下部に位置するオイルパン（図示省略）に流れ、オイルパンに貯留される。このため、オイルパンに貯留されたオイル全体の温度が上昇する。
【００７４】
オイルパンに貯留されたオイルは、温度が上昇した状態で内燃機関内を循環して各作動部を潤滑するが、オイルは温度が高くなるに従って粘度が低下する。従って、このオイルによって各作動部を潤滑することにより、内燃機関運転時のオイルによる抵抗が低減し、フリクションロスが低減する。
【００７５】
また、暖機運転を続けることにより冷却水の温度が所定の温度まで上昇した場合には、内燃機関の運転は通常運転に切替えられる。内燃機関が通常運転になった場合には、電磁弁５６が切替えられることにより、シリンダヘッド５０に設けられるオイル通路５１には、オイルは供給されなくなる。このため、オイル通路５１に設けられたオイルジェット５２からもオイルは噴射されなくなり、オイルは集合部１５には吹き付けられなくなる。
【００７６】
排気通路１０の集合部１５は、複数の分岐通路１１を流れる排出ガスが集合する部分であるため温度が高くなり易くなっており、通常運転時の集合部１５の温度は暖機運転時の集合部１５の温度よりもさらに高くなっているが、通常運転時には集合部１５にオイルを吹き付けないため、オイルには排出ガスの熱が伝達され難くなり、温度が上昇し難くなる。これにより、オイルは酸化し難くなり、オイルの劣化が抑制される。
【００７７】
このように、オイルジェット５２は、暖機運転時にオイルを排気通路１０の集合部１５に向かって吹き付けることにより、暖機運転時にオイルをオイルパンに集めることができるため、オイルを暖機運転時に集合部１５の外に流した直後に取り出すことができる。
【００７８】
以上のシリンダヘッド５０は、早期加熱流体は内燃機関の運転時の潤滑に用いるオイルになっており、早期加熱流体流動手段であるオイルジェット５２は、内燃機関の暖機運転時にオイルを排気通路１０の集合部１５に向かって吹き付け可能に設けられている。このため、内燃機関の暖機運転時に早期に温度を上昇させることが望まれる流体であるオイルを、暖機運転中は集合部１５に向かって吹き付けることによって、集合部１５の外を流した直後にオイルを取り出すことができる。これにより、集合部１５を流れる高温の排出ガスと熱交換をし、温度が高くなった直後のオイルを取り出すことができるため、暖機運転中は早期にオイルの温度を上昇させることができる。
【００７９】
また、排気通路１０の集合部１５に向かってオイルを吹き付けるのは暖機運転中であり、通常運転時は、オイルは集合部１５に向かって吹き付けないで循環させる。このため、通常運転時に、集合部１５の外にオイルが流れることに起因する不具合を抑制できる。つまり、通常運転時は、暖機運転時よりも集合部１５の温度が高くなるが、通常運転時はオイルを集合部１５に吹き付けないため、集合部１５の外にオイルが流れ続けることによりオイルの温度が上昇し、オイルが劣化し易くなることを抑制できる。この結果、内燃機関の暖機運転時に早期に温度上昇が望まれる流体であるオイルを早期に温度上昇させ、且つ、内燃機関の通常運転時における不具合を抑制することができる。
【００８０】
図６は、実施例１に係るシリンダヘッドの変形例を示す平面図である。図７は、図６のＣ−Ｃ断面図である。なお、上述したシリンダヘッドは、排気通路１０の内側の形状は特に規定していないが、排気通路１０の内側の形状を規定してもよい。例えば、図６、図７に示すように、排気通路６１は、接続通路である直線通路６２の内側に突起を設けてもよい。具体的には、直線通路６２の内側には、直線通路６２の内壁から内側方向に突出していると共に、略円筒形の形状で形成された直線通路６２の軸方向に向かいつつ円周方向に向かった螺旋状の形状で形成された突起である突起部６３を形成してもよい。このように螺旋状の形状で形成される突起部６３は、図６、図７に示すシリンダヘッド６０では、４つの突起部６３が、直線通路６２の形状である略円筒形の円周方向に約９０°ずつずれて形成されている。
【００８１】
また、この排気通路６１には、当該排気通路６１を流れる排出ガスの流れ方向における集合部１５の下流側に位置する集合通路１３に、排出ガスの成分を検出可能な排出ガス成分検出手段である空燃比センサ６５が設けられている。
【００８２】
このように、排気通路６１に直線通路６２を設け、この直線通路６２には、螺旋状に形成された突起部６３を形成することにより、直線通路６２に排出ガスが流れた際に、螺旋状に形成された突起部６３によって排出ガスを整流することができる。また、直線通路６２が有する集合部１５の下流側に位置する集合通路１３には、空燃比センサ６５が設けられているため、空燃比センサ６５は、直線通路６２に形成された螺旋状の突起部６３によって整流された後の排出ガスの成分を検出することができる。従って、空燃比センサ６５で排出ガスの成分を検出する際のバラツキを抑制することができる。この結果、精度よく排出ガスの成分を検出することができる。
【００８３】
なお、直線通路６２に突起部６３を設ける場合は、突起部６３の数は４つ以外でもよい。また、このように直線通路６２を流れる排出ガスを整流する場合は、突起部６３以外のものを設けて整流してもよい。例えば、直線通路６２には、螺旋状に形成された溝を形成することにより、排出ガスを整流してもよい。直線通路６２に螺旋状の溝を形成した場合でも、直線通路６２を流れる排出ガスを整流することができる。つまり、直線通路６２には、螺旋状に形成された溝または突起のうち少なくともいずれか一方が形成されていればよい。直線通路６２に、螺旋状に形成された溝または突起のうち少なくともいずれか一方を形成することにより、直線通路６２を流れる排出ガスは、螺旋状の溝や突起で整流するので、空燃比センサ６５で排出ガスの成分を検出する際に、精度よく排出ガスの成分を検出することができる。
【００８４】
また、実施例２に係るシリンダヘッド５０では、オイルジェット５２は排気通路１０の集合部１５のシリンダヘッド上面３側に１つが設けられているのみであるが、オイルジェット５２を設ける位置及び数は、これ以外でもよい。オイルジェット５２は、内燃機関の暖気運転時に集合部の外に向かってオイルを吹き付けることができれば、その位置や数は問わない。
【００８５】
また、実施例２に係るシリンダヘッド５０では、シリンダヘッド５０以外の部分に形成されたオイル通路５５に接続された電磁弁５６によって、オイルジェット５２によるオイルの噴射を制御しているが、オイルジェット５２によるオイルの噴射は、これ以外によって制御してもよい。例えば、電磁弁５６は、シリンダヘッド５０に形成されたオイル通路５１に設けてもよく、またはオイルジェット５２の近傍に設けて、オイルジェット５２にオイルを供給するかを、直接制御してもよい。または、オイルの経路上や冷却水の経路上にサーモスタットやバイメタルを設け、オイルや冷却水の温度によって、オイルジェット５２にオイルを供給するかを自動的に制御してもよい。オイルジェット５２の噴射の制御は、内燃機関の暖気運転時にオイルを噴射することができるように設けられていれば、その構造や方法は問わない。
【００８６】
また、実施例１に係るシリンダヘッド１では、早期加熱流体は内燃機関の運転時に内燃機関を冷却する冷却水となっており、実施例２に係るシリンダヘッド５０では、早期加熱流体は内燃機関の運転時に各作動部を潤滑するオイルになっているが、早期加熱流体はこれら以外のものでもよい。早期加熱流体は、例えば、内燃機関の燃料や、燃料を燃焼させる際に気筒内に吸入される空気でもよい。燃料は、温度が低い場合には揮発性が悪いため、内燃機関の冷間始動時における暖気運転時には、燃料の温度は早期に上昇させるのが好ましい。また、空気の温度が低いと着火性が低下するので、内燃機関の冷間始動時における暖気運転時には、空気の温度は早期に上昇させるのが好ましい。
【００８７】
燃料を早期加熱流体として暖気運転時には排気通路１０の集合部１５の外に流し、暖気運転時の燃料の温度を上昇させた場合には、暖気運転時における燃料の揮発性を確保することができる。これにより、暖気運転時に、より確実に燃料と空気とを混合させることができる。また、空気を早期加熱流体として暖気運転時には排気通路１０の集合部１５の外に流し、暖気運転時の空気の温度を上昇させた場合には、暖気運転時における混合気の着火性を確保することができる。これにより、暖気運転時に、より確実に燃料を燃焼させることができる。これらのように、早期加熱流体は、内燃機関の運転時に用いられる流体のうち内燃機関の暖機運転時に早期の温度上昇が望まれる流体であれば、冷却水やオイル以外のものでもよい。
【００８８】
また、上述したシリンダヘッド１、５０では、シリンダヘッド１、５０に形成された燃焼室８に接続された全ての分岐通路１１は、１つの集合部１５に集合しているが、集合部１５は複数設けられていてもよい。つまり、シリンダヘッド１、５０に複数形成されている燃焼室８に接続された複数の分岐通路１１は、全てが１つの集合部１５に集合するのではなく、複数の分岐通路のうちの、一部の複数の分岐通路１１が１つの集合部１５に集合したものを１つの組みとし、この組みが複数形成されていてもよい。排気通路１０は、ウォータジャケット２０などの早期加熱流体流動手段が、冷却水などの早期加熱流体を内燃機関の暖機運転時に排気通路１０の集合部１５の外に流すことができるように設けられていれば、その形態は問わない。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
以上のように、本発明に係るシリンダヘッド及びヒータ配管構造は、排気通路がシリンダヘッドに形成されている内燃機関に有用であり、特に、排気通路が集合している場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施例１に係るシリンダヘッドの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１に示すシリンダヘッドを備えたヒータ配管構造の概略図である。
【図４】本発明の実施例２に係るシリンダヘッドの平面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】実施例１に係るシリンダヘッドの変形例を示す平面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１、５０、６０  シリンダヘッド
３  シリンダヘッド上面
４  取付面
６  シリンダヘッド側面
８  燃焼室
１０、６１  排気通路
１１  分岐通路
１２、６２  直線通路
１３  集合通路
１５  集合部
１８  貫通穴
２０  ウォータジャケット
２１  燃焼室ウォータジャケット
２５  排気通路ウォータジャケット
２６  取出通路
２７  取出通路開口部
３１  冷却水流入部
３２  冷却水流出部
４０  ヒータ配管構造
４１  ヒータ
４２  ヒータ流入部
４３  ヒータ流出部
４５  冷却水配管
４６  切替バルブ
５１  オイル通路
５２  オイルジェット
５５  オイル通路
５６  電磁弁
６３  突起部
６５  空燃比センサ
【図１】
0004985210.tif 000002
【図２】
0004985210.tif 000003
【図３】
0004985210.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004985210.tif 000008