内燃機関の冷却構造
【課題】冷却水通路の容積を増加した場合であっても、ＥＧＲ通路の容積を増加して排気浄化効率を向上させることができる内燃機関の冷却構造を提供する。
【解決手段】内燃機関の冷却構造１００は、一側壁１４ｂに冷却水通路１４ａが開口するシリンダヘッド１４と、一側壁１４ｂに連結された配管接続部材２０とを備える。配管接続部材２０は、供給配管Ｐ１−Ｐ４が接続された冷却水アウトレット２１と、戻り配管Ｐ６−Ｐ８が接続された冷却水インレット２２と、ＥＧＲガスが通流する通路部２３とを有する。冷却水アウトレット２１と冷却水インレット２２は、一側壁１４ｂの幅方向に延設され上下に配置される。通路部２３は、冷却水アウトレット２１の延設方向に形成される。ＥＧＲクーラ４２・ヒータ４６に接続される供給配管Ｐ２，Ｐ４及び戻り配管Ｐ６，Ｐ８は、ＥＧＲクーラ４２・ヒータ４６側に偏奇した位置で配管接続部材２０に接続される。
【解決手段】内燃機関の冷却構造１００は、一側壁１４ｂに冷却水通路１４ａが開口するシリンダヘッド１４と、一側壁１４ｂに連結された配管接続部材２０とを備える。配管接続部材２０は、供給配管Ｐ１−Ｐ４が接続された冷却水アウトレット２１と、戻り配管Ｐ６−Ｐ８が接続された冷却水インレット２２と、ＥＧＲガスが通流する通路部２３とを有する。冷却水アウトレット２１と冷却水インレット２２は、一側壁１４ｂの幅方向に延設され上下に配置される。通路部２３は、冷却水アウトレット２１の延設方向に形成される。ＥＧＲクーラ４２・ヒータ４６に接続される供給配管Ｐ２，Ｐ４及び戻り配管Ｐ６，Ｐ８は、ＥＧＲクーラ４２・ヒータ４６側に偏奇した位置で配管接続部材２０に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両等のエンジンにおいて排気ガスの一部を吸気側へ還流させる、所謂ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation，排気再循環）が知られている。このＥＧＲは、燃焼温度を下げて排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減すること等を目的として用いられている。
【０００３】
ところで、エンジンから排出された排気ガスは非常に高温であり、この排気ガスを吸気側へそのまま還流すると、吸気充填効率の低下を招くことから、還流される排気ガス（ＥＧＲガス）を極力冷却することが望ましい。そこで、従来、エンジンの冷却水を利用してＥＧＲガスを冷却することが行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ウォータージャケット（冷却水通路）を区画し、かつシリンダヘッドのシリンダ列方向の一端部となる縦壁部にＥＧＲ通路の一部を形成し、このＥＧＲ通路の一部をウォータージャケットに沿うようにシリンダヘッドの幅方向に延設した発明が開示されている。すなわち、特許文献１には、ウォータージャケット内を通流する冷却水によりＥＧＲガスを冷却する発明が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、シリンダヘッドに取り付けられ、かつラジエータ等の他部品へ冷却水を供給する供給配管が接続されてシリンダヘッドから供給配管へ至る冷却水流通通路を形成する配管接続部材を備え、シリンダヘッドと配管接続部材との互いの合わせ面のうち、少なくとも一方の合わせ面に冷却水流通通路を囲む溝（ＥＧＲ通路の一部）を形成した発明が開示されている。すなわち、特許文献２には、前記溝にＥＧＲガスを通流させ、冷却水流通通路内を通流する冷却水によりＥＧＲガスを冷却する発明が開示されている。
【０００６】
一般的に、冷却水を他部品へ供給する供給配管及び他部品へ供給された冷却水が戻ってくる戻り配管は、シリンダヘッドのシリンダ列方向の一側壁に対して接続され、かつ当該一側壁の幅方向に沿って並設されている（例えば、特許文献３参照）。具体的には、シリンダヘッドのシリンダ列方向の一端には、冷却水アウトレットチャンバー及び冷却水インレットチャンバーが一側壁の幅方向に沿って並設され、前記冷却水アウトレットチャンバーに供給配管が接続される一方、前記冷却水インレットチャンバーに戻り配管が接続されており、供給配管及び戻り配管が同一平面上に配置される構造になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−４５４９８号公報
【特許文献２】特開２０１０−８４５８１号公報
【特許文献３】特許第３４８５１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、エンジンの冷却効果を高めるためには、冷却水通路の容積をできる限り増加することが望ましい一方、排気浄化効率を向上させるためには、ＥＧＲ通路の容積をできる限り増加することが望ましい。ところが、前記特許文献１に記載の発明のように、シリンダヘッドに冷却水通路及びＥＧＲ通路を形成した場合、シリンダヘッド内のスペースの都合上、冷却水通路の容積を増加すると、ＥＧＲ通路の容積を必然的に減少せざるを得ず、ＥＧＲガスの流量が減少して排気浄化効率が低下することになる。そこで、ＥＧＲ通路の容積も増加する必要があるが、そうするとシリンダヘッドが必然的に大型化するという問題があった。
【０００９】
一方、前記特許文献１に記載の発明では、ＥＧＲ通路の容積を増加すると、冷却水通路の容積を必然的に減少せざるを得ず、冷却水の流量が減少してＥＧＲガスに対する冷却効率が低下することになる。
また、前記特許文献２に記載の発明では、ＥＧＲ通路は、冷却水流通通路の一端を囲む溝で形成されているため、ＥＧＲ通路と冷却水流通通路との間の伝熱面積が小さくなってしまい、ＥＧＲ通路と冷却水流通通路との間の熱交換効率が悪いことから、ＥＧＲガスに対する冷却効率が悪かった。
【００１０】
したがって、前記特許文献１−２に記載の発明では、ＥＧＲガスに対する冷却効率が悪いため、吸気充填効率が低下して燃焼効率が悪化していた。そのため、例えば、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを大型化する等の手段を別途講じて、ＥＧＲガスを十分に冷却する必要が生じてしまい、内燃機関の大型化や燃費の悪化を招くという問題があった。
【００１１】
また、前記特許文献２に記載の発明では、供給配管と配管接続部材との接続部は、シリンダヘッドの一側壁の幅方向中央に配置されているため、ラジエータ等の他部品と供給配管との距離が遠くなってしまい、供給配管が長くなるレイアウトになっていた。
【００１２】
更に、前記特許文献３に記載の発明では、冷却水アウトレットチャンバー及び冷却水インレットチャンバーがシリンダヘッドの一側壁の幅方向に沿って並設され、供給配管及び戻り配管が同一平面上に配置されているため、両者が干渉しないように配管レイアウトを定める作業が煩雑になると共に、両者の干渉を防止するために一方の配管を大きく迂回させる必要があり複雑な配管レイアウトになっていた。
【００１３】
本発明は、このような観点から創案されたものであり、冷却水通路の容積を増加した場合であっても、ＥＧＲ通路の容積を増加して排気浄化効率を向上させることができる内燃機関の冷却構造を提供することを第１の課題とする。
また、ＥＧＲガスに対する冷却効率を向上させて燃焼効率が高まる内燃機関の冷却構造を提供することを第２の課題とする。
更に、コンパクトかつ簡素な配管レイアウトを実現できる内燃機関の冷却構造を提供することを第３の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するため本発明は、冷却水が通流する冷却水通路を内部に有し、かつシリンダ列方向の一側壁に前記冷却水通路の下流端が開口するシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドと別体で構成され、前記一側壁に連結された配管接続部材と、を備えた内燃機関の冷却構造であって、前記配管接続部材は、前記冷却水通路の下流端に連通接続され、かつ前記冷却水を他部品へ供給する供給配管が接続された冷却水アウトレットと、前記他部品へ供給された前記冷却水が戻ってくる戻り配管が接続された冷却水インレットと、一端が排気側に接続され、他端が吸気側に接続されるＥＧＲ通路の少なくとも一部を形成する通路部と、を有し、前記冷却水アウトレット及び前記冷却水インレットは、前記一側壁の幅方向に沿って延設され、かつシリンダ軸線方向にて上下に配置され、前記通路部は、前記冷却水アウトレットの延設方向に沿って形成され、少なくとも一つの前記他部品に接続される前記供給配管及び前記戻り配管は、前記一側壁の幅方向において、前記他部品側に偏奇した位置で前記配管接続部材に接続されている。
【００１５】
本発明によれば、シリンダヘッドが冷却水通路を内部に有し、かつシリンダヘッドと別体で構成された配管接続部材がＥＧＲ通路の少なくとも一部（通路部）を有することにより、冷却水通路とＥＧＲ通路とが夫々別部材に形成されるため、冷却水通路の容積を考慮することなくＥＧＲ通路の容積を自由に設定できる。
したがって、冷却水通路の容積を増加した場合であっても、ＥＧＲ通路の容積を増加して、ＥＧＲガスの流量を増加できるため、排気浄化効率を向上させることができる。また、ＥＧＲ通路が配管接続部材に形成されるため、ＥＧＲ通路の容積を増加した場合であってもシリンダヘッドの大型化を回避できる。
【００１６】
また、本発明によれば、冷却水通路とＥＧＲ通路とが夫々別部材に形成されるため、ＥＧＲ通路の容積を考慮することなく冷却水通路の容積を自由に設定できる。したがって、ＥＧＲ通路の容積を増加した場合であっても、冷却水通路の容積を増加して、冷却水の流量を増加できるため、ＥＧＲガスに対する冷却効率を向上させることができる。
しかも、本発明によれば、冷却水アウトレット及び冷却水インレットは、一側壁の幅方向に沿って延設され、かつシリンダ軸線方向にて上下に配置されていることにより、一側壁の略幅方向全長に亘って冷却水アウトレットを設け、冷却水アウトレットの容量を増加させることができるため、シリンダヘッドから冷却水アウトレットへの冷却水の流量を十分に確保できる。
また、通路部は、冷却水アウトレットの延設方向に沿って形成されていることにより、冷却水アウトレットに対し略平行に、かつ一側壁の略幅方向全長に亘って通路部を設けることができるため、冷却水流通通路の一端を囲む溝で通路部を形成した場合（例えば、特許文献２に記載の発明）に比較して、通路部と冷却水アウトレットとの間の伝熱面積が大きくなる。
【００１７】
したがって、冷却水アウトレットへの冷却水の流量が増加し、かつ通路部と冷却水アウトレットとの間の伝熱面積が大きくなるため、通路部と冷却水アウトレットとの間の熱交換を効率良く行うことが可能となり、ＥＧＲガスに対する冷却効率を向上させることができる。
つまり、本発明によれば、ＥＧＲガスに対する冷却効率が向上して、吸気充填効率が高まり燃焼効率が向上することから、ＥＧＲクーラを大型化する等の手段を別途講じる必要がなくなり、内燃機関の大型化や燃費の悪化を回避できる。
【００１８】
更に、本発明によれば、少なくとも一つの他部品に接続される供給配管及び戻り配管は、一側壁の幅方向において、他部品側に偏奇した位置で配管接続部材に接続されていることにより、当該接続部をシリンダヘッドの幅方向中央に配置した場合（例えば、特許文献２に記載の発明）に比較して、供給配管及び戻り配管と他部品との距離を近付けることができるため、供給配管及び戻り配管を短くしてコンパクトな配管レイアウトを実現できる。
また、冷却水アウトレット及び冷却水インレットは、シリンダ軸線方向にて上下に配置されていることにより、供給配管と戻り配管とが上下に位置するため、両者が干渉しないように配管レイアウトを定める作業が容易になる。
そして、供給配管と戻り配管とが上下に位置するため、一方の配管を大きく迂回させる必要がなくなり、両者の干渉を防止しつつ簡素な配管レイアウトを実現できる。
【００１９】
また、前記冷却水アウトレットは、前記冷却水インレットに対してシリンダ軸線方向にて上方かつ隣接して設けられ、前記通路部は、前記冷却水アウトレットに対してシリンダ軸線方向にて上方かつ隣接して設けられ、前記供給配管は、ラジエータへ前記冷却水を供給するラジエータ用供給配管を有し、前記ラジエータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、前記冷却水通路を通流する前記冷却水の流れ方向に対して鈍角を成すように構成するのが好ましい。
【００２０】
かかる構成によれば、ラジエータ用供給配管に対する冷却水アウトレットの接続部は、冷却水通路を通流する冷却水の流れ方向に対して鈍角を成すことにより、シリンダヘッドから流出した冷却水はラジエータ用供給配管へ流れ込みやすくなるため、ラジエータ用供給配管へ流入する冷却水の流量を増加させ、ひいてはラジエータへの冷却水の供給量を十分に確保できる。
また、通路部は、冷却水アウトレット及び冷却水インレットに対してシリンダ軸線方向にて上方に設けられることにより、通路部の容積を設定する際に冷却水アウトレット及び冷却水インレットによる制約を受け難くなる。
更に、通路部は、冷却水アウトレットに対して隣接して設けられることにより、通路部を通流するＥＧＲガスと冷却水アウトレットを通流する冷却水との間で熱交換を効率良く行うことが可能となり、ＥＧＲガスに対する冷却効率が向上するため、ＥＧＲクーラの小型化に寄与できる。
【００２１】
また、前記供給配管は、前記ラジエータ用供給配管を含む複数の供給配管を有し、前記冷却水アウトレットは、前記供給配管が接続される複数の接続部を有し、複数の前記接続部のうち、前記ラジエータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、最大流入断面積となるように前記一側壁から離間する方向に突出形成されているように構成するのが好ましい。
【００２２】
かかる構成によれば、ラジエータ用供給配管に対する冷却水アウトレットの接続部は、最大流入断面積となるように一側壁から離間する方向に突出形成されていることにより、ラジエータ用供給配管への冷却水の流量を増加できる。
【００２３】
また、前記シリンダヘッドの前記一側壁の幅方向は、車両前後方向に一致しており、前記供給配管は、ＥＧＲクーラへ前記冷却水を供給するＥＧＲクーラ用供給配管と、ヒータへ前記冷却水を供給するヒータ用供給配管と、を更に有し、前記ラジエータ用供給配管及び前記ＥＧＲクーラ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、車両前方に偏奇して配置され、前記ヒータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、車両後方に偏奇して配置され、前記ラジエータ用供給配管、前記ＥＧＲクーラ用供給配管、及び前記ヒータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、車両前後方向に沿って直線上に配置されているように構成するのが好ましい。
【００２４】
かかる構成によれば、ラジエータ用供給配管及びＥＧＲクーラ用供給配管に対する冷却水アウトレットの接続部は、車両前方に偏奇して配置される一方、ヒータ用供給配管に対する冷却水アウトレットの接続部は、車両後方に偏奇して配置され、かつ各供給配管に対する冷却水アウトレットの接続部は、車両前後方向に沿って直線上に配置されていることにより、ラジエータ、ＥＧＲクーラ、及びヒータ等の位置（配置）に合わせて複数の供給配管を車両前後に振り分けて配置できるため、供給配管の配管レイアウトをコンパクトかつ簡素にできる。
【００２５】
また、前記戻り配管は、前記ＥＧＲクーラへ供給された前記冷却水が戻ってくるＥＧＲクーラ用戻り配管と、前記ヒータへ供給された前記冷却水が戻ってくるヒータ用戻り配管と、を有し、前記冷却水インレットは、前記戻り配管が接続される複数の接続部を有し、前記ＥＧＲクーラ用戻り配管に対する前記冷却水インレットの接続部は、車両前方に偏奇して配置され、前記ヒータ用戻り配管に対する前記冷却水インレットの接続部は、車両後方に偏奇して配置され、前記ＥＧＲクーラ用戻り配管及び前記ヒータ用戻り配管に対する前記冷却水インレットの接続部は、車両前後方向に沿って直線上に配置されているように構成するのが好ましい。
【００２６】
かかる構成によれば、ＥＧＲクーラ用戻り配管に対する冷却水インレットの接続部は、車両前方に偏奇して配置される一方、ヒータ用戻り配管に対する冷却水インレットの接続部は、車両後方に偏奇して配置され、かつ各戻り配管に対する冷却水インレットの接続部は、車両前後方向に沿って直線上に配置されていることにより、ＥＧＲクーラ及びヒータ等の位置に合わせて複数の戻り配管を車両前後に振り分けて配置できるため、戻り配管の配管レイアウトをコンパクトかつ簡素にできる。
また、前記した通り、冷却水アウトレット及び冷却水インレットは、シリンダ軸線方向にて上下に隣接して設けられるため、供給配管と戻り配管との上下間の距離を近付けることが可能となり、供給配管及び戻り配管を含む全体の配管レイアウトをコンパクトかつ簡素にできると共に、組立時の作業性が向上する。
【００２７】
また、前記通路部は、前記一側壁から離間する方向に突出形成されているように構成するのが好ましい。
【００２８】
かかる構成によれば、通路部は、一側壁から離間する方向に突出形成されていることにより、突出量を調節することで通路部の容積を増加し、ＥＧＲガスの流量を簡易に増加できる。
【００２９】
また、前記ラジエータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部には、前記冷却水の温度を検出する水温センサが設けられているように構成するのが好ましい。
【００３０】
前記した通り、シリンダヘッドから流出した冷却水はラジエータ用供給配管へ流れ込みやすいところ、かかる構成によれば、冷却水が流れ込みやすいラジエータ用供給配管に対する冷却水アウトレットの接続部に水温センサが設けられるため、冷却水の温度を精度良く検出できる。
【００３１】
また、前記冷却水通路は、燃焼室の上方においてシリンダ列方向に沿って前記冷却水を通流させる主流部を有し、前記ヒータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、前記主流部の下流側に設けられているように構成するのが好ましい。
【００３２】
かかる構成によれば、ヒータ用供給配管に対する冷却水アウトレットの接続部は、燃焼室の上方においてシリンダ列方向に沿って冷却水を通流させる主流部の下流側に設けられていることにより、シリンダヘッドから流出した冷却水がヒータ用供給通路へ流れ込みやすくなる。これにより、ヒータ用供給配管へ流入する冷却水の流量を増加させ、ひいてはヒータへの冷却水の供給量を十分に確保できる。
【００３３】
また、前記配管接続部材と、前記シリンダヘッドに回転可能に支持されるカムシャフトの回転角を検出するカム角度センサとは、前記一側壁にボルトで共締めされているように構成するのが好ましい。
【００３４】
かかる構成によれば、内燃機関の運転時において、配管接続部材は、内部に冷却水が通流して比較的大きな重量を有するため振動しにくい部材であることから、当該配管接続部材及びカム角度センサがシリンダヘッドの一側壁に共締めされることにより、カム角度センサが振動の影響を受けにくくなるため、カムシャフトの回転角の検出精度を向上させることができる。
また、配管接続部材及びカム角度センサがシリンダヘッドの一側壁にボルトで共締めされることにより、配管接続部材及びカム角度センサをシリンダヘッドに同時に固定できるため、組立時の作業性が向上する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、冷却水通路の容積を増加した場合であっても、ＥＧＲ通路の容積を増加して排気浄化効率を向上させることができる内燃機関の冷却構造を提供することができる。
また、本発明によれば、ＥＧＲガスに対する冷却効率を向上させて燃焼効率が高まる内燃機関の冷却構造を提供することができる。
更に、本発明によれば、コンパクトかつ簡素な配管レイアウトを実現できる内燃機関の冷却構造を提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】エンジンの冷却システムを示す模式図である。
【図２】ＥＧＲガス還流システムを示す模式図である。
【図３】シリンダヘッドに配管接続部材を組み付けた状態を示す左側面図である。
【図４】図３の平面図である。
【図５】図３のＩ−Ｉ線断面図である。
【図６】図３のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図７】シリンダヘッドのウォータージャケットの出口を示す左側面図である。
【図８】（ａ）は、配管接続部材を表側から見た状態を示す正面図であり、（ｂ）は、配管接続部材を（ａ）と反対側から見た状態を示す背面図である。
【図９】（ａ）は、水温センサ周辺を下方から見上げた状態を示す図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図１０】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３８】
本発明の実施形態に係るエンジンの冷却構造１００の説明に先立って、図１を参照しながら冷却システムＳ１について説明する。図１は、冷却システムＳ１を示す模式図である。なお、図１中の実線矢印は、冷却水の流れを示す。
図１に示すように、冷却システムＳ１は、シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１４のウォータージャケット１２ａ，１４ａ等を通流するように冷却水を循環させ、シリンダブロック１２等（エンジン１０）を冷却するシステムである。
シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１４は、エンジン１０のエンジン本体１１を構成し、本実施形態のエンジン本体１１は、４つの気筒＃１−＃４が列状に配置された直列４気筒エンジンであって、図示しないエンジンルーム内に横置きで搭載される。
【００３９】
エンジン本体１１の一端側には、冷却水ポンプ３０が配設されている。冷却水ポンプ３０は、ベルト伝達機構（図示省略）を介して、クランク軸（図示省略）から動力を伝達されて駆動し、シリンダブロック１２へ冷却水を供給する。冷却水ポンプ３０の下流側には、シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａの入口１２ａ１が接続されている。
【００４０】
ウォータージャケット１２ａは、気筒＃１−＃４の略外周を囲むように形成されている。ウォータージャケット１２ａ，１４ａは、排気側及び吸気側に設けられた連通部１８，１８を介して、互いに連通している。冷却水通路たるウォータージャケット１４ａの出口（下流端）１４ａ１は、シリンダ列方向の一側壁１４ｂに開口している。
【００４１】
この場合、冷却水は、吸気側のウォータージャケット１２ａをシリンダ列方向に沿って通流した後、Ｕターンして排気側のウォータージャケット１２ａをシリンダ列方向に沿って通流する。また、冷却水は、連通部１８，１８を介して、ウォータージャケット１２ａからウォータージャケット１４ａへ供給され、ウォータージャケット１４ａをシリンダ列方向に沿って通流する。
なお、本実施形態では、シリンダ列方向は車幅方向（左右方向）に一致し、一側壁１４ｂの幅方向は車両前後方向に一致する。
【００４２】
シリンダヘッド１４の一側壁１４ｂには、冷却水アウトレット２１及び冷却水インレット２２を有する配管接続部材２０が配設されている。冷却水アウトレット２１は、配管Ｐ１−Ｐ４を介して、ウォータージャケット１４ａとラジエータ３２等とを接続する。また、冷却水アウトレット２１は、バイパス通路３４及びサーモスタット３６を介して、シリンダブロック１２に設けられた流路１２ｂに連通している。
【００４３】
冷却水インレット２２は、配管Ｐ６−Ｐ８を介して、ヒータ４６等に接続されると共に、流路１２ｂに連通している。なお、流路１２ｂの下流端は、配管Ｐ９を介して、冷却水ポンプ３０の上流側に接続されている。
【００４４】
ラジエータ３２は、エンジン本体１１の前方に配設されており、冷却水アウトレット２１とラジエータ３２との間には、ラジエータ３２へ冷却水を供給する配管Ｐ１が配設されている。ラジエータ３２とサーモスタット３６を収容するサーモハウジング４０との間には、ラジエータ３２へ供給された冷却水が排出される配管Ｐ５が配設されている。サーモスタット３６によって配管Ｐ５と流路１２ｂとの連通を許容する状態及び遮断する状態に切り替えることが可能になっている。
【００４５】
冷却水アウトレット２１とＥＧＲクーラ４２との間には、ＥＧＲクーラ４２へ冷却水を供給する配管Ｐ２が配設されている。冷却水インレット２２とＥＧＲクーラ４２との間には、ＥＧＲクーラ４２へ供給された冷却水が戻る配管Ｐ６が配設されている。
【００４６】
冷却水アウトレット２１とスロットルボディ４４との間には、スロットルボディ４４へ冷却水を供給する配管Ｐ３が配設されている。冷却水インレット２２とスロットルボディ４４との間には、スロットルボディ４４へ供給された冷却水が戻ってくる配管Ｐ７が配設されている。
【００４７】
ヒータ４６は、エンジン本体１１の後方に配設されており、冷却水アウトレット２１とヒータ４６との間には、ヒータ４６へ冷却水を供給する配管Ｐ４が配設されている。冷却水インレット２２とヒータ４６との間には、ヒータ４６へ供給された冷却水が戻る配管Ｐ８が配設されている。配管Ｐ４と配管Ｐ８との間には、配管Ｐ４の途中から分岐し、配管Ｐ８の下流側に連通する分岐管Ｐ１１が配設されている。配管Ｐ４において、分岐管Ｐ１１との分岐部分には、三方弁４８が配設されており、三方弁４８によってヒータ４６へ冷却水を通流する状態と分岐管Ｐ１１へ冷却水を通流する状態とに切り替えることが可能になっている。配管Ｐ４中には、その他に冷却水ポンプ５０が配設されている。
【００４８】
この場合、エンジン１０の暖機運転が完了する前（低温時）には、サーモスタット３６によってラジエータ３２と流路１２ｂとの連通状態を遮断する一方、バイパス通路３４と流路１２ｂとの連通状態を許容し、冷却水アウトレット２１からバイパス通路３４を経由して流路１２ｂへ冷却水を供給する。その結果、冷却水は、冷却水ポンプ３０→シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａ→シリンダヘッド１４のウォータージャケット１４ａ→冷却水アウトレット２１→バイパス通路３４→サーモスタット３６→流路１２ｂ→配管Ｐ９→冷却水ポンプ３０の順に通流する。したがって、冷却水はラジエータ３２を通流しないため、冷却水の温度を速やかに上昇させてエンジン１０の暖機を円滑に行うことができる。
【００４９】
エンジン１０の暖機運転が完了した後（高温時）には、サーモスタット３６によってラジエータ３２と流路１２ｂとの連通状態を許容する一方、バイパス通路３４と流路１２ｂとの連通状態を遮断し、ラジエータ３２から配管Ｐ５を経由して流路１２ｂへ冷却水を供給する。その結果、冷却水は、冷却水ポンプ３０→シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａ→シリンダヘッド１４のウォータージャケット１４ａ→冷却水アウトレット２１→配管Ｐ１→ラジエータ３２→配管Ｐ５→サーモスタット３６→流路１２ｂ→配管Ｐ９→冷却水ポンプ３０の順に通流する。したがって、冷却水はラジエータ３２を通流するため、大気との熱交換により冷却水の温度を低下させてエンジン１０のオーバーヒートを抑制できる。
【００５０】
また、エンジン１０の暖機運転が完了する前には、三方弁４８によって冷却水アウトレット２１とヒータ４６との連通状態を遮断し、分岐管Ｐ１１へ冷却水を供給する。その結果、冷却水は、冷却水ポンプ３０→シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａ→シリンダヘッド１４のウォータージャケット１４ａ→冷却水アウトレット２１→配管Ｐ４→分岐管Ｐ１１→配管Ｐ８→冷却水インレット２２→流路１２ｂ→配管Ｐ９→冷却水ポンプ３０の順に通流する。したがって、冷却水はヒータ４６を通流しないため、冷却水の温度を速やかに上昇させてエンジン１０の暖機を円滑に行うことができる。
【００５１】
エンジン１０の暖機運転が完了した後には、三方弁４８によって冷却水アウトレット２１とヒータ４６との連通状態を許容し、ヒータ４６へ冷却水を供給する。その結果、冷却水は、冷却水ポンプ３０→シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａ→シリンダヘッド１４のウォータージャケット１４ａ→冷却水アウトレット２１→配管Ｐ４→ヒータ４６→配管Ｐ８→冷却水インレット２２→流路１２ｂ→配管Ｐ９→冷却水ポンプ３０の順に通流する。したがって、冷却水はヒータ４６を通流するため、ヒータ４６を加温することができる。
【００５２】
また、冷却水アウトレット２１へ流入した冷却水は、配管Ｐ２→ＥＧＲクーラ４２→配管Ｐ６→冷却水インレット２２→流路１２ｂ→配管Ｐ９→冷却水ポンプ３０→シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａ→シリンダヘッド１４のウォータージャケット１４ａ→冷却水アウトレット２１の順に通流する。したがって、冷却水はＥＧＲクーラ４２を通流するため、ＥＧＲガスの冷却を行うことができる。
【００５３】
更に、冷却水アウトレット２１へ流入した冷却水は、配管Ｐ３→スロットルボディ４４→配管Ｐ７→冷却水インレット２２→流路１２ｂ→配管Ｐ９→冷却水ポンプ３０→シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａ→シリンダヘッド１４のウォータージャケット１４ａ→冷却水アウトレット２１の順に通流する。したがって、冷却水はスロットルボディ４４を通流するため、スロットルボディ４４の暖気を行うことができる。
【００５４】
次に、図２を参照しながらＥＧＲガス還流システムＳ２について説明する。図２は、ＥＧＲガス還流システムＳ２を示す模式図である。なお、図２中の実線矢印は、冷却水の流れを示し、点線矢印は、ＥＧＲガスの流れを示す。
【００５５】
ＥＧＲガス還流システムＳ２は、排気ガスの一部を吸気側へ還流させるシステムである。
シリンダヘッド１４には、燃焼室１４ｃと、燃焼室１４ｃに空気を供給する吸気ポート１４ｄと、燃焼室１４ｃから排気を排出する排気ポート１４ｅと、吸気ポート１４ｄ及び排気ポート１４ｅを開閉するバルブ１４ｆと、ＥＧＲ通路の一部を構成する通路１４ｇと、が設けられている。シリンダヘッド１４の側部には、吸気ポート１４ｄに空気を導入するための吸気マニホールド５２が設置される一方、反対側の側部には、排気ポート１４ｅからの排気を外部に導出するための排気マニホールド（図示省略）が設置される。
【００５６】
シリンダヘッド１４の一側壁１４ｂ寄りの排気ポート１４ｅには、通路１４ｇの上流端が連通している。通路１４ｇの下流端１４ｇ１は、後記する配管接続部材２０の通路部２３に連通している。通路部２３の上流端には、ＥＧＲ制御弁５４が取り付けられている。ＥＧＲ制御弁５４は、配管Ｐ１２を介して、ＥＧＲクーラ４２に接続され、ＥＧＲクーラ４２は、配管Ｐ１３を介して、吸気マニホールド５２に接続されている。
【００５７】
この場合、ＥＧＲガスは、排気ポート１４ｅ→通路１４ｇ→配管接続部材２０の通路部２３→ＥＧＲ制御弁５４→配管Ｐ１２→ＥＧＲクーラ４２→配管Ｐ１３→吸気マニホールド５２の順に通流し、吸気マニホールド５２から吸気ポート１４ｄへ導入される。また、ＥＧＲガスは、通路部２３を通過する際に、冷却水アウトレット２１内の冷却水との間で熱交換が行われて冷却される。
【００５８】
次に、図３−図１０を適宜参照しながら、エンジンの冷却構造１００の実施形態について詳細に説明する。
【００５９】
図３は、シリンダヘッド１４に配管接続部材２０を組み付けた状態を示す左側面図であり、図４は、図３の平面図である。
エンジンの冷却構造１００は、エンジン１０及びＥＧＲガスを冷却するための構造であって、図３及び図４に示すように、シリンダヘッド１４と、配管接続部材２０と、複数の配管Ｐ１−Ｐ４，Ｐ６−Ｐ８と、を主に備える。
なお、図３及び図４中の符号１６は、シリンダヘッドカバーを示す。
【００６０】
図５は、図３のＩ−Ｉ線断面図であり、図６は、図３のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図７は、シリンダヘッド１４のウォータージャケット１４ａの出口１４ａ１を示す左側面図である。なお、図５では、説明の便宜上、配管を省略して描いている。
図５及び図６に示すように、シリンダヘッド１４の一側壁１４ｂは、配管接続部材２０が固定される取付面を構成する。一側壁１４ｂには、図７に示すように、複数のボルト挿通孔１４ｈ，１４ｈが形成されると共に、ウォータージャケット１４ａの出口１４ａ１及び通路１４ｇの下流端１４ｇ１が開口している。
【００６１】
ウォータージャケット１４ａの出口１４ａ１は、上下に延びるリブ１４ｉによって前後に区画されており、前方の第１出口１４ａ２及び後方の第２出口１４ａ３を有する。第１出口１４ａ２は、第２出口１４ａ３よりも開口面積が大きく形成されている。リブ１４ｉを設けることにより、ウォータージャケット１４ａの出口１４ａ１の開口面積を大きく確保した場合であっても、シリンダヘッド１４の剛性低下を軽減できる。また、冷却水はリブ１４ｉを境にして前後に分流されるため、リブ１４ｉは冷却水を案内する案内部としても機能する。
【００６２】
通路１４ｇの下流端１４ｇ１は、仕切壁１４ｊによってウォータージャケット１４ａの出口１４ａ１と区画されている。通路１４ｇの下流端１４ｇ１は、ウォータージャケット１４ａの出口１４ａ１に対し後方に所定間隔離間して設けられている。
【００６３】
図８（ａ）は、配管接続部材２０を表側から見た状態を示す正面図であり、（ｂ）は、配管接続部材２０を（ａ）と反対側から見た状態を示す背面図である。なお、図８（ｂ）のハッチング部分は、シリンダヘッド１４との接触面を示す。
配管接続部材２０は、シリンダヘッド１４と別体で構成された金属製部材であり、図５及び図８（ａ）に示すように、冷却水アウトレット２１と、冷却水インレット２２と、通路部２３と、複数の締結部２４，２４と、を有する。
【００６４】
冷却水アウトレット２１は、図５及び図８（ａ），（ｂ）に示すように、ウォータージャケット１４ａの出口１４ａ１に連通接続されるアウトレットチャンバー２１ａと、配管Ｐ１−Ｐ４が接続される接続部２１ｂ−２１ｅと、を有する。
【００６５】
アウトレットチャンバー２１ａは、一側壁１４ｂの幅方向に沿って延設された部分である。アウトレットチャンバー２１ａは、一側壁１４ｂから離間する方向に向けて突出形成され、所定容積の空間を有する。アウトレットチャンバー２１ａの裏面には、図８（ｂ）に示すように、開口部２１ａ１が形成されており、この開口部２１ａ１は、ウォータージャケット１４ａの出口１４ａ１の開口形状に対応している。
【００６６】
接続部２１ｂ−２１ｅは、図８（ａ）に示すように、アウトレットチャンバー２１ａに連通する円筒状の部分である。接続部２１ｂ−２１ｅは、アウトレットチャンバー２１ａの外壁から外方に突出形成されている。本実施形態では、車両前方から、配管Ｐ１に接続される接続部２１ｂ、配管Ｐ２に接続される接続部２１ｃ、配管Ｐ３に接続される接続部２１ｄ、配管Ｐ４に接続される接続部２１ｅ、の順に配置されている。詳しくは、接続部２１ｂ，２１ｃは、車両前方に偏奇して配置される一方、接続部２１ｄ，２１ｅは、車両後方に偏奇して配置されている。接続部２１ｂ−２１ｅは、車両前後方向に沿って直線上に配置されている。接続部２１ｂについては、後に詳しく説明する。
【００６７】
冷却水インレット２２は、図５及び図８（ａ），（ｂ）に示すように、冷却水アウトレット２１に対しシリンダ軸線方向にて下方かつ隣接して設けられた部分である。
冷却水インレット２２は、インレットチャンバー２２ａと、配管Ｐ６−Ｐ８が接続される接続部２２ｂ−２２ｄと、を有する。
【００６８】
インレットチャンバー２２ａは、一側壁１４ｂの幅方向に沿って延設された部分である。インレットチャンバー２２ａは、一側壁１４ｂから離間する方向に向けて突出形成され、所定容積の空間を有する。
【００６９】
接続部２２ｂ−２２ｄは、図８（ａ）に示すように、インレットチャンバー２２ａに連通する円筒状の部分である。接続部２２ｂ−２２ｄは、インレットチャンバー２２ａの外壁から外方に突出形成されている。本実施形態では、車両前方から、配管Ｐ６が接続される接続部２２ｂ、配管Ｐ７が接続される接続部２２ｃ、配管Ｐ８が接続される接続部２２ｄ、の順に配置されている。詳しくは、接続部２２ｂは、車両前方に偏奇して配置され、接続部２２ｃ，２２ｄは、車両後方に偏奇して配置されている。接続部２２ｂ−２２ｄは、車両前後方向に沿って直線上に配置されている。
【００７０】
通路部２３は、図５及び図８（ａ），（ｂ）に示すように、冷却水アウトレット２１に対しシリンダ軸線方向にて上方かつ隣接し、冷却水アウトレット２１の延設方向に沿って設けられた部分である。通路部２３は、ＥＧＲガス還流システムＳ２の一部を構成し、ＥＧＲガスが通流するＥＧＲ通路として機能している。通路部２３は、一側壁１４ｂから離間する方向に向けて突出形成され、所定容積の空間を有する。通路部２３の裏面には、図８（ｂ）に示すように、開口部２３ａが形成されており、この開口部２３ａは、通路１４ｇの下流端１４ｇ１の開口形状に対応している。
【００７１】
複数の締結部２４，２４は、図８（ａ）に示すように、配管接続部材２０の適所に設けられ、ボルト挿通孔２４ａ，２４ａを有する。配管接続部材２０は、図３に示すように、締結部２４を介して、一側壁１４ｂにボルトで固定される。また、配管接続部材２０は、締結部２４を介して、一対のカム角度センサ５６ａ，５６ｂのうち一方のカム角度センサ５６ａと、一側壁１４ｂにボルトＢで共締めされている。なお、カム角度センサ５６ａ，５６ｂは、シリンダヘッド１４に回転可能に支持されるカムシャフト（図示省略）の回転角を検出する機能を有する。
【００７２】
配管Ｐ１−Ｐ４は、図１及び図３に示すように、冷却水アウトレット２１とラジエータ３２等とを繋ぎ、冷却水アウトレット２１からラジエータ３２等へ冷却水を供給するための供給配管である。図３に示すように、配管Ｐ１は、一端が接続部２１ｂに接続され、ラジエータ３２へ冷却水を供給するラジエータ用供給配管であり、配管Ｐ２は、一端が接続部２１ｃに接続され、ＥＧＲクーラ４２へ冷却水を供給するＥＧＲクーラ用供給配管である。また、配管Ｐ３は、一端が接続部２１ｄに接続され、スロットルボディ４４へ冷却水を供給するスロットルボディ用供給配管であり、配管Ｐ４は、一端が接続部２１ｅに接続され、ヒータ４６へ冷却水を供給するヒータ用供給配管である。配管Ｐ１−Ｐ２の冷却水アウトレット２１に対する接続部分は、車両前方に偏奇して配置される一方、配管Ｐ３−Ｐ４の冷却水アウトレット２１に対する接続部分は、車両後方に偏奇して配置されている。配管Ｐ１−Ｐ４の冷却水アウトレット２１に対する接続部分は、車両前後方向に沿って直線上に配置されている。
【００７３】
配管Ｐ６−Ｐ８は、図１及び図３に示すように、冷却水インレット２２とＥＧＲクーラ４２等とを繋ぎ、ＥＧＲクーラ４２等から冷却水インレット２２へ冷却水を戻すための戻り配管である。図３に示すように、配管Ｐ６は、一端が接続部２２ｂに接続され、ＥＧＲクーラ４２へ供給された冷却水が戻るＥＧＲクーラ用戻り配管であり、配管Ｐ７は、一端が接続部２２ｃに接続され、スロットルボディ４４へ供給された冷却水が戻るスロットルボディ用戻り配管であり、配管Ｐ８は、一端が接続部２２ｄに接続され、ヒータ４６へ供給された冷却水が戻るヒータ用戻り配管である。配管Ｐ６の冷却水インレット２２に対する接続部分は、車両前方に偏奇して配置される一方、配管Ｐ７，Ｐ８の冷却水インレット２２に対する接続部分は、車両後方に偏奇して配置されている。配管Ｐ６−Ｐ８の冷却水インレット２２に対する接続部分は、車両前後方向に沿って直線上に配置されている。
【００７４】
続いて、接続部２１ｂについて、図３、図４、図６を適宜参照して詳細に説明する。
図３及び図４に示すように、接続部２１ｂは、他の接続部２１ｃ−２１ｅよりも流出断面積が大きくなるように形成されている。図６に示すように、接続部２１ｂは、比較的大きい開口面積を有する第１出口１４ａ２寄りに配置されている。接続部２１ｂの突出方向Ｘは、ウォータージャケット１４ａを通流する冷却水の流れ方向Ｙに対して鈍角を成している。つまり、接続部２１ｂの突出方向Ｘと冷却水の流れ方向Ｙとの成す角度θは、９０度よりも大きい鈍角を成している。これにより、接続部２１ｂの突出方向Ｘと冷却水の流れ方向Ｙとの成す角度θが９０度以下の場合に比較して、冷却水の圧力損失を低減できるため、接続部２１ｂへ流入する冷却水の流量を増加させ、ひいてはラジエータ３２への冷却水の供給量を十分に確保できる。
【００７５】
一方、接続部２１ｅは、シリンダ列方向に沿って冷却水を通流させる主流部Ｔの下流側に設けられている。これにより、冷却水が接続部２１ｂへ流れ込みやすくなるため、ヒータ４６への冷却水の供給量を十分に確保できる。なお、主流部Ｔは、ウォータージャケット１４ａのうち、燃焼室１４ｃ（図２参照）の上方に位置する部分である。この場合、主流部Ｔ内の冷却水は、燃焼室１４ｃの上方を通過して、冷却水アウトレット２１へ流入する。
【００７６】
図９（ａ）は、水温センサ５８周辺を下方から見上げた状態を示す図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
接続部２１ｂには、図９（ａ）に示すように、バイパス通路３４の一部を形成するバイパス部２１ｆが連通する一方、このバイパス部２１ｆの近傍において、水温センサ５８が装着される孔部２１ｇが貫通形成されている。なお、バイパス通路３４は、バイパス部２１ｆと、シリンダヘッド１４のバイパス部１４ｋとによって形成されている。
【００７７】
水温センサ５８は、図９（ｂ）に示すように、冷却水の温度を検出するためのセンサであって、孔部２１ｇの外部に露出する本体部５８ａと、孔部２１ｇに挿入され接続部２１ｂ内へ突出するセンサ部５８ｂと、を有する。このように接続部２１ｂに水温センサ５８を設け、かつバイパス部２１ｆを連通することにより、常時冷却水が流れる部分に水温センサ５８を設けたので、エンジン１０の暖機中及び暖機後であっても（サーモスタット３６の開閉状態に関わらずに）冷却水の温度を精度良く確実に検出できる。
【００７８】
図１０は、図３のＶ−Ｖ線断面図である。なお、図１０中の実線矢印は、冷却水の流れを示し、点線矢印は、エアの流れを示す。
ここで、図１０に示すように、ウォータージャケット１４ａと接続部２１ｂとの間には、ウォータージャケット１４ａ内のエア（気泡）を抜くためのエア抜き孔６０が設けられている。エア抜き孔６０は、ウォータージャケット１４ａの途中から分岐して、接続部２１ｂに連通している。エア抜き孔６０の上流端近傍には、サーモハウジング４０内のエアを抜くためのエア抜き孔４０ａが設けられ、このエア抜き孔４０ａは、ウォータージャケット１４ａに連通している。これにより、エア抜き孔４０ａ，６０を介して、ウォータージャケット１４ａ内及びサーモハウジング４０内のエアを接続部２１ｂに抜くことができる。また、製造時にエア抜き孔６０を利用して、ウォータージャケット１４ａ内のバリを確認し、バリの除去作業を行うことができる。
【００７９】
本発明の実施形態に係るエンジンの冷却構造１００は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果について説明する。
【００８０】
本実施形態によれば、シリンダヘッド１４がウォータージャケット１４ａを内部に有し、かつシリンダヘッド１４と別体で構成された配管接続部材２０が通路部２３を有することにより、ウォータージャケット１４ａと通路部２３とが夫々別部材に形成されるため、ウォータージャケット１４ａの容積を考慮することなく通路部２３の容積を自由に設定できる。したがって、ウォータージャケット１４ａの容積を増加した場合であっても、通路部２３の容積を増加して、ＥＧＲガスの流量を増加できるため、排気浄化効率を向上させることができる。また、通路部２３が配管接続部材２０に形成されるため、通路部２３の容積を増加した場合であってもシリンダヘッド１４の大型化を回避できる。
【００８１】
また、本実施形態によれば、通路部２３は、冷却水アウトレット２１及び冷却水インレット２２に対してシリンダ軸線方向にて上方に設けられることにより、通路部２３の容積を設定する際に冷却水アウトレット２１及び冷却水インレット２２による制約を受け難くなる。
【００８２】
また、本実施形態によれば、通路部２３は、一側壁１４ｂから離間する方向に突出形成されていることにより、突出量を調節することで通路部２３の容積を増加し、ＥＧＲガスの流量を簡易に増加できる。
【００８３】
また、本実施形態によれば、ウォータージャケット１４ａと通路部２３とが夫々別部材に形成されるため、通路部２３の容積を考慮することなく、ウォータージャケット１４ａの容積を自由に設定できる。そのため、通路部２３の容積を増加した場合であっても、ウォータージャケット１４ａの容積を増加して、冷却水の流量を増加できるため、ＥＧＲガスに対する冷却効率を向上させることができる。
【００８４】
しかも、本実施形態によれば、冷却水アウトレット２１及び冷却水インレット２２は、一側壁１４ｂの幅方向に沿って延設され、かつシリンダ軸線方向にて上下に配置されていることにより、一側壁１４ｂの幅方向略全長に亘って冷却水アウトレット２１を設け、冷却水アウトレット２１の容量を増加させることができるため、シリンダヘッド１４から冷却水アウトレット２１への冷却水の流量を十分に確保できる。
【００８５】
また、本実施形態によれば、通路部２３は、冷却水アウトレット２１に対して隣接し、かつ冷却水アウトレット２１の延設方向に沿って形成されていることにより、冷却水流通通路の一端を囲む溝で通路部を形成した場合（例えば、特許文献２に記載の発明）に比較して、通路部２３と冷却水アウトレット２１との間の伝熱面積が大きくなる。
【００８６】
したがって、冷却水アウトレット２１への冷却水の流量が増加し、かつ通路部２３と冷却水アウトレット２１との間の伝熱面積が大きくなるため、通路部２３と冷却水アウトレット２１との間の熱交換を効率良く行うことが可能となり、ＥＧＲガスに対する冷却効率を向上させることができる。
つまり、本実施形態によれば、ＥＧＲガスに対する冷却効率が向上して、吸気充填効率が高まり燃焼効率が向上することから、ＥＧＲクーラ４２を大型化する等の手段を別途講じる必要がなくなり、エンジン１０の大型化や燃費の悪化を回避できる。
【００８７】
また、本実施形態によれば、ＥＧＲクーラ４２に接続される配管Ｐ２及び配管Ｐ６が車両前方に偏奇した位置で配管接続部材２０に接続され、ヒータ４６に接続される配管Ｐ４及び配管Ｐ８が車両後方に偏奇した位置で配管接続部材２０に接続されるため、シリンダヘッド１４の幅方向中央に接続した場合（例えば、特許文献２に記載の発明）に比較して、配管Ｐ２及び配管Ｐ６とＥＧＲクーラ４２との距離並びに配管Ｐ４及び配管Ｐ８とヒータ４６との距離を近付けることができるため、配管Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８を短くしてコンパクトな配管レイアウトを実現できる。
【００８８】
また、本実施形態によれば、ラジエータ３２、ＥＧＲクーラ４２、スロットルボディ４４及びヒータ４６等の位置（配置）に合わせて複数の配管Ｐ１−Ｐ４，Ｐ６−Ｐ８を車両前後に振り分けて配管接続部材２０に接続できるため、配管レイアウトをコンパクトかつ簡素にできる。
しかも、本実施形態によれば、冷却水アウトレット２１及び冷却水インレット２２は、シリンダ軸線方向にて上下に隣接して設けられるため、供給用の配管Ｐ２−Ｐ４と戻り用の配管Ｐ６−８との上下間の距離を近付けることが可能となり、全体の配管レイアウトをコンパクトかつ簡素にできると共に、組立時の作業性が向上する。
【００８９】
また、本実施形態によれば、冷却水アウトレット２１及び冷却水インレット２２は、シリンダ軸線方向にて上下に配置されていることにより、供給用の配管Ｐ１−Ｐ４と戻り用の配管Ｐ６−Ｐ８とが上下に位置するため、両者が干渉しないように配管レイアウトを定める作業が容易になる。
そして、供給用の配管Ｐ１−Ｐ４と戻り用の配管Ｐ６−Ｐ８とが上下に位置するため、供給用の配管Ｐ１−Ｐ４及び戻り用の配管Ｐ６−Ｐ８のうち、一方の配管を大きく迂回させる必要がなくなり、両者の干渉を防止しつつ簡素な配管レイアウトを実現できる。
【００９０】
また、本実施形態によれば、ラジエータ３２用の配管Ｐ１に接続される接続部２１ｂの突出方向Ｘは、ウォータージャケット１４ａを通流する冷却水の流れ方向Ｙに対して鈍角を成すことにより、シリンダヘッド１４から流出した冷却水は、接続部２１ｂへ流れ込みやすくなるため、配管Ｐ１へ流入する冷却水の流量を増加させ、ひいてはラジエータ３２への冷却水の供給量を十分に確保できる。
【００９１】
また、本実施形態によれば、接続部２１ｂは、他の接続部２１ｃ−２１ｅに対し最大流入断面積となるように形成されていることにより、配管Ｐ１へ流入する冷却水の流量を増加できる。
【００９２】
また、本実施形態によれば、冷却水アウトレット２１の接続部２１ｅは、燃焼室１４ｃの上方においてシリンダ列方向に沿って冷却水を通流させる主流部Ｔの下流側に設けられていることにより、冷却水がヒータ４６用の配管Ｐ４へ流れ込みやすくなる。これにより、配管Ｐ４へ流入する冷却水の流量を増加させ、ひいてはヒータ４６への冷却水の供給量を十分に確保できる。
【００９３】
また、本実施形態によれば、冷却水は冷却水アウトレット２１の接続部２１ｂへ流れ込みやすいところ、冷却水が流れ込みやすい接続部２１ｂに水温センサ５８が設けられるため、冷却水の温度を精度良く検出できる。
【００９４】
また、本実施形態によれば、エンジン１０の運転時において、配管接続部材２０は、内部に冷却水が通流して比較的大きな重量を有するため振動しにくい部材であることから、当該配管接続部材２０及びカム角度センサ５６ａがシリンダヘッド１４の一側壁１４ｂに共締めされることにより、カム角度センサ５６ａが振動の影響を受けにくくなるため、カムシャフトの回転角の検出精度を向上させることができる。
【００９５】
また、本実施形態によれば、配管接続部材２０及びカム角度センサ５６ａがシリンダヘッド１４の一側壁１４ｂにボルトＢで共締めされることにより、配管接続部材２０及びカム角度センサ５６ａをシリンダヘッド１４に同時に固定できるため、組立時の作業性が向上する。
【００９６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００９７】
本実施形態では、本発明のエンジンの冷却構造を直列４気筒エンジンに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、気筒数や気筒配列が異なるエンジンに適用してもよいし、ガソリンエンジンやディーゼル等に適用してもよい。
【００９８】
本実施形態のサーモスタット３６は、エンジン本体１１の入口とラジエータ３２の出口とを連通する箇所に設けられているが、本発明はこれに限定されることなく、エンジン本体１１の出口とラジエータ３２の入口とを連通する箇所に設けてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
Ｓ１ 冷却システム
Ｓ２ ＥＧＲガス還流システム
１００ 冷却構造
１０ エンジン
１４ シリンダヘッド
１４ａ ウォータージャケット（冷却水通路）
１４ａ１ 出口（下流端）
Ｔ 主流部
１４ｂ 一側壁
１４ｃ 燃焼室
１４ｄ 吸気ポート（吸気側）
１４ｅ 排気ポート（排気側）
１４ｈ ボルト挿通孔
２０ 配管接続部材
２１ 冷却水アウトレット
２１ａ アウトレットチャンバー
２１ｂ−２１ｅ 接続部
２２ 冷却水インレット
２２ａ インレットチャンバー
２２ｂ−２２ｄ 接続部
２３ 通路部
２４ 締結部
２４ａ ボルト挿通孔
３２ ラジエータ（他部品）
４２ ＥＧＲクーラ（他部品）
４４ スロットルボディ（他部品）
４６ ヒータ（他部品）
５２ 吸気マニホールド（吸気側）
５６ａ，５６ｂ カム角度センサ
５８ 水温センサ
５８ａ 本体部
５８ｂ センサ部
Ｐ１ 配管（ラジエータ用供給配管）
Ｐ２ 配管（ＥＧＲクーラ用供給配管）
Ｐ４ 配管（ヒータ用供給配管）
Ｐ６ 配管（ＥＧＲクーラ用戻り配管）
Ｐ８ 配管（ヒータ用戻り配管）
Ｂ ボルト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両等のエンジンにおいて排気ガスの一部を吸気側へ還流させる、所謂ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation，排気再循環）が知られている。このＥＧＲは、燃焼温度を下げて排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減すること等を目的として用いられている。
【０００３】
ところで、エンジンから排出された排気ガスは非常に高温であり、この排気ガスを吸気側へそのまま還流すると、吸気充填効率の低下を招くことから、還流される排気ガス（ＥＧＲガス）を極力冷却することが望ましい。そこで、従来、エンジンの冷却水を利用してＥＧＲガスを冷却することが行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ウォータージャケット（冷却水通路）を区画し、かつシリンダヘッドのシリンダ列方向の一端部となる縦壁部にＥＧＲ通路の一部を形成し、このＥＧＲ通路の一部をウォータージャケットに沿うようにシリンダヘッドの幅方向に延設した発明が開示されている。すなわち、特許文献１には、ウォータージャケット内を通流する冷却水によりＥＧＲガスを冷却する発明が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、シリンダヘッドに取り付けられ、かつラジエータ等の他部品へ冷却水を供給する供給配管が接続されてシリンダヘッドから供給配管へ至る冷却水流通通路を形成する配管接続部材を備え、シリンダヘッドと配管接続部材との互いの合わせ面のうち、少なくとも一方の合わせ面に冷却水流通通路を囲む溝（ＥＧＲ通路の一部）を形成した発明が開示されている。すなわち、特許文献２には、前記溝にＥＧＲガスを通流させ、冷却水流通通路内を通流する冷却水によりＥＧＲガスを冷却する発明が開示されている。
【０００６】
一般的に、冷却水を他部品へ供給する供給配管及び他部品へ供給された冷却水が戻ってくる戻り配管は、シリンダヘッドのシリンダ列方向の一側壁に対して接続され、かつ当該一側壁の幅方向に沿って並設されている（例えば、特許文献３参照）。具体的には、シリンダヘッドのシリンダ列方向の一端には、冷却水アウトレットチャンバー及び冷却水インレットチャンバーが一側壁の幅方向に沿って並設され、前記冷却水アウトレットチャンバーに供給配管が接続される一方、前記冷却水インレットチャンバーに戻り配管が接続されており、供給配管及び戻り配管が同一平面上に配置される構造になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−４５４９８号公報
【特許文献２】特開２０１０−８４５８１号公報
【特許文献３】特許第３４８５１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、エンジンの冷却効果を高めるためには、冷却水通路の容積をできる限り増加することが望ましい一方、排気浄化効率を向上させるためには、ＥＧＲ通路の容積をできる限り増加することが望ましい。ところが、前記特許文献１に記載の発明のように、シリンダヘッドに冷却水通路及びＥＧＲ通路を形成した場合、シリンダヘッド内のスペースの都合上、冷却水通路の容積を増加すると、ＥＧＲ通路の容積を必然的に減少せざるを得ず、ＥＧＲガスの流量が減少して排気浄化効率が低下することになる。そこで、ＥＧＲ通路の容積も増加する必要があるが、そうするとシリンダヘッドが必然的に大型化するという問題があった。
【０００９】
一方、前記特許文献１に記載の発明では、ＥＧＲ通路の容積を増加すると、冷却水通路の容積を必然的に減少せざるを得ず、冷却水の流量が減少してＥＧＲガスに対する冷却効率が低下することになる。
また、前記特許文献２に記載の発明では、ＥＧＲ通路は、冷却水流通通路の一端を囲む溝で形成されているため、ＥＧＲ通路と冷却水流通通路との間の伝熱面積が小さくなってしまい、ＥＧＲ通路と冷却水流通通路との間の熱交換効率が悪いことから、ＥＧＲガスに対する冷却効率が悪かった。
【００１０】
したがって、前記特許文献１−２に記載の発明では、ＥＧＲガスに対する冷却効率が悪いため、吸気充填効率が低下して燃焼効率が悪化していた。そのため、例えば、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを大型化する等の手段を別途講じて、ＥＧＲガスを十分に冷却する必要が生じてしまい、内燃機関の大型化や燃費の悪化を招くという問題があった。
【００１１】
また、前記特許文献２に記載の発明では、供給配管と配管接続部材との接続部は、シリンダヘッドの一側壁の幅方向中央に配置されているため、ラジエータ等の他部品と供給配管との距離が遠くなってしまい、供給配管が長くなるレイアウトになっていた。
【００１２】
更に、前記特許文献３に記載の発明では、冷却水アウトレットチャンバー及び冷却水インレットチャンバーがシリンダヘッドの一側壁の幅方向に沿って並設され、供給配管及び戻り配管が同一平面上に配置されているため、両者が干渉しないように配管レイアウトを定める作業が煩雑になると共に、両者の干渉を防止するために一方の配管を大きく迂回させる必要があり複雑な配管レイアウトになっていた。
【００１３】
本発明は、このような観点から創案されたものであり、冷却水通路の容積を増加した場合であっても、ＥＧＲ通路の容積を増加して排気浄化効率を向上させることができる内燃機関の冷却構造を提供することを第１の課題とする。
また、ＥＧＲガスに対する冷却効率を向上させて燃焼効率が高まる内燃機関の冷却構造を提供することを第２の課題とする。
更に、コンパクトかつ簡素な配管レイアウトを実現できる内燃機関の冷却構造を提供することを第３の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するため本発明は、冷却水が通流する冷却水通路を内部に有し、かつシリンダ列方向の一側壁に前記冷却水通路の下流端が開口するシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドと別体で構成され、前記一側壁に連結された配管接続部材と、を備えた内燃機関の冷却構造であって、前記配管接続部材は、前記冷却水通路の下流端に連通接続され、かつ前記冷却水を他部品へ供給する供給配管が接続された冷却水アウトレットと、前記他部品へ供給された前記冷却水が戻ってくる戻り配管が接続された冷却水インレットと、一端が排気側に接続され、他端が吸気側に接続されるＥＧＲ通路の少なくとも一部を形成する通路部と、を有し、前記冷却水アウトレット及び前記冷却水インレットは、前記一側壁の幅方向に沿って延設され、かつシリンダ軸線方向にて上下に配置され、前記通路部は、前記冷却水アウトレットの延設方向に沿って形成され、少なくとも一つの前記他部品に接続される前記供給配管及び前記戻り配管は、前記一側壁の幅方向において、前記他部品側に偏奇した位置で前記配管接続部材に接続されている。
【００１５】
本発明によれば、シリンダヘッドが冷却水通路を内部に有し、かつシリンダヘッドと別体で構成された配管接続部材がＥＧＲ通路の少なくとも一部（通路部）を有することにより、冷却水通路とＥＧＲ通路とが夫々別部材に形成されるため、冷却水通路の容積を考慮することなくＥＧＲ通路の容積を自由に設定できる。
したがって、冷却水通路の容積を増加した場合であっても、ＥＧＲ通路の容積を増加して、ＥＧＲガスの流量を増加できるため、排気浄化効率を向上させることができる。また、ＥＧＲ通路が配管接続部材に形成されるため、ＥＧＲ通路の容積を増加した場合であってもシリンダヘッドの大型化を回避できる。
【００１６】
また、本発明によれば、冷却水通路とＥＧＲ通路とが夫々別部材に形成されるため、ＥＧＲ通路の容積を考慮することなく冷却水通路の容積を自由に設定できる。したがって、ＥＧＲ通路の容積を増加した場合であっても、冷却水通路の容積を増加して、冷却水の流量を増加できるため、ＥＧＲガスに対する冷却効率を向上させることができる。
しかも、本発明によれば、冷却水アウトレット及び冷却水インレットは、一側壁の幅方向に沿って延設され、かつシリンダ軸線方向にて上下に配置されていることにより、一側壁の略幅方向全長に亘って冷却水アウトレットを設け、冷却水アウトレットの容量を増加させることができるため、シリンダヘッドから冷却水アウトレットへの冷却水の流量を十分に確保できる。
また、通路部は、冷却水アウトレットの延設方向に沿って形成されていることにより、冷却水アウトレットに対し略平行に、かつ一側壁の略幅方向全長に亘って通路部を設けることができるため、冷却水流通通路の一端を囲む溝で通路部を形成した場合（例えば、特許文献２に記載の発明）に比較して、通路部と冷却水アウトレットとの間の伝熱面積が大きくなる。
【００１７】
したがって、冷却水アウトレットへの冷却水の流量が増加し、かつ通路部と冷却水アウトレットとの間の伝熱面積が大きくなるため、通路部と冷却水アウトレットとの間の熱交換を効率良く行うことが可能となり、ＥＧＲガスに対する冷却効率を向上させることができる。
つまり、本発明によれば、ＥＧＲガスに対する冷却効率が向上して、吸気充填効率が高まり燃焼効率が向上することから、ＥＧＲクーラを大型化する等の手段を別途講じる必要がなくなり、内燃機関の大型化や燃費の悪化を回避できる。
【００１８】
更に、本発明によれば、少なくとも一つの他部品に接続される供給配管及び戻り配管は、一側壁の幅方向において、他部品側に偏奇した位置で配管接続部材に接続されていることにより、当該接続部をシリンダヘッドの幅方向中央に配置した場合（例えば、特許文献２に記載の発明）に比較して、供給配管及び戻り配管と他部品との距離を近付けることができるため、供給配管及び戻り配管を短くしてコンパクトな配管レイアウトを実現できる。
また、冷却水アウトレット及び冷却水インレットは、シリンダ軸線方向にて上下に配置されていることにより、供給配管と戻り配管とが上下に位置するため、両者が干渉しないように配管レイアウトを定める作業が容易になる。
そして、供給配管と戻り配管とが上下に位置するため、一方の配管を大きく迂回させる必要がなくなり、両者の干渉を防止しつつ簡素な配管レイアウトを実現できる。
【００１９】
また、前記冷却水アウトレットは、前記冷却水インレットに対してシリンダ軸線方向にて上方かつ隣接して設けられ、前記通路部は、前記冷却水アウトレットに対してシリンダ軸線方向にて上方かつ隣接して設けられ、前記供給配管は、ラジエータへ前記冷却水を供給するラジエータ用供給配管を有し、前記ラジエータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、前記冷却水通路を通流する前記冷却水の流れ方向に対して鈍角を成すように構成するのが好ましい。
【００２０】
かかる構成によれば、ラジエータ用供給配管に対する冷却水アウトレットの接続部は、冷却水通路を通流する冷却水の流れ方向に対して鈍角を成すことにより、シリンダヘッドから流出した冷却水はラジエータ用供給配管へ流れ込みやすくなるため、ラジエータ用供給配管へ流入する冷却水の流量を増加させ、ひいてはラジエータへの冷却水の供給量を十分に確保できる。
また、通路部は、冷却水アウトレット及び冷却水インレットに対してシリンダ軸線方向にて上方に設けられることにより、通路部の容積を設定する際に冷却水アウトレット及び冷却水インレットによる制約を受け難くなる。
更に、通路部は、冷却水アウトレットに対して隣接して設けられることにより、通路部を通流するＥＧＲガスと冷却水アウトレットを通流する冷却水との間で熱交換を効率良く行うことが可能となり、ＥＧＲガスに対する冷却効率が向上するため、ＥＧＲクーラの小型化に寄与できる。
【００２１】
また、前記供給配管は、前記ラジエータ用供給配管を含む複数の供給配管を有し、前記冷却水アウトレットは、前記供給配管が接続される複数の接続部を有し、複数の前記接続部のうち、前記ラジエータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、最大流入断面積となるように前記一側壁から離間する方向に突出形成されているように構成するのが好ましい。
【００２２】
かかる構成によれば、ラジエータ用供給配管に対する冷却水アウトレットの接続部は、最大流入断面積となるように一側壁から離間する方向に突出形成されていることにより、ラジエータ用供給配管への冷却水の流量を増加できる。
【００２３】
また、前記シリンダヘッドの前記一側壁の幅方向は、車両前後方向に一致しており、前記供給配管は、ＥＧＲクーラへ前記冷却水を供給するＥＧＲクーラ用供給配管と、ヒータへ前記冷却水を供給するヒータ用供給配管と、を更に有し、前記ラジエータ用供給配管及び前記ＥＧＲクーラ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、車両前方に偏奇して配置され、前記ヒータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、車両後方に偏奇して配置され、前記ラジエータ用供給配管、前記ＥＧＲクーラ用供給配管、及び前記ヒータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、車両前後方向に沿って直線上に配置されているように構成するのが好ましい。
【００２４】
かかる構成によれば、ラジエータ用供給配管及びＥＧＲクーラ用供給配管に対する冷却水アウトレットの接続部は、車両前方に偏奇して配置される一方、ヒータ用供給配管に対する冷却水アウトレットの接続部は、車両後方に偏奇して配置され、かつ各供給配管に対する冷却水アウトレットの接続部は、車両前後方向に沿って直線上に配置されていることにより、ラジエータ、ＥＧＲクーラ、及びヒータ等の位置（配置）に合わせて複数の供給配管を車両前後に振り分けて配置できるため、供給配管の配管レイアウトをコンパクトかつ簡素にできる。
【００２５】
また、前記戻り配管は、前記ＥＧＲクーラへ供給された前記冷却水が戻ってくるＥＧＲクーラ用戻り配管と、前記ヒータへ供給された前記冷却水が戻ってくるヒータ用戻り配管と、を有し、前記冷却水インレットは、前記戻り配管が接続される複数の接続部を有し、前記ＥＧＲクーラ用戻り配管に対する前記冷却水インレットの接続部は、車両前方に偏奇して配置され、前記ヒータ用戻り配管に対する前記冷却水インレットの接続部は、車両後方に偏奇して配置され、前記ＥＧＲクーラ用戻り配管及び前記ヒータ用戻り配管に対する前記冷却水インレットの接続部は、車両前後方向に沿って直線上に配置されているように構成するのが好ましい。
【００２６】
かかる構成によれば、ＥＧＲクーラ用戻り配管に対する冷却水インレットの接続部は、車両前方に偏奇して配置される一方、ヒータ用戻り配管に対する冷却水インレットの接続部は、車両後方に偏奇して配置され、かつ各戻り配管に対する冷却水インレットの接続部は、車両前後方向に沿って直線上に配置されていることにより、ＥＧＲクーラ及びヒータ等の位置に合わせて複数の戻り配管を車両前後に振り分けて配置できるため、戻り配管の配管レイアウトをコンパクトかつ簡素にできる。
また、前記した通り、冷却水アウトレット及び冷却水インレットは、シリンダ軸線方向にて上下に隣接して設けられるため、供給配管と戻り配管との上下間の距離を近付けることが可能となり、供給配管及び戻り配管を含む全体の配管レイアウトをコンパクトかつ簡素にできると共に、組立時の作業性が向上する。
【００２７】
また、前記通路部は、前記一側壁から離間する方向に突出形成されているように構成するのが好ましい。
【００２８】
かかる構成によれば、通路部は、一側壁から離間する方向に突出形成されていることにより、突出量を調節することで通路部の容積を増加し、ＥＧＲガスの流量を簡易に増加できる。
【００２９】
また、前記ラジエータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部には、前記冷却水の温度を検出する水温センサが設けられているように構成するのが好ましい。
【００３０】
前記した通り、シリンダヘッドから流出した冷却水はラジエータ用供給配管へ流れ込みやすいところ、かかる構成によれば、冷却水が流れ込みやすいラジエータ用供給配管に対する冷却水アウトレットの接続部に水温センサが設けられるため、冷却水の温度を精度良く検出できる。
【００３１】
また、前記冷却水通路は、燃焼室の上方においてシリンダ列方向に沿って前記冷却水を通流させる主流部を有し、前記ヒータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、前記主流部の下流側に設けられているように構成するのが好ましい。
【００３２】
かかる構成によれば、ヒータ用供給配管に対する冷却水アウトレットの接続部は、燃焼室の上方においてシリンダ列方向に沿って冷却水を通流させる主流部の下流側に設けられていることにより、シリンダヘッドから流出した冷却水がヒータ用供給通路へ流れ込みやすくなる。これにより、ヒータ用供給配管へ流入する冷却水の流量を増加させ、ひいてはヒータへの冷却水の供給量を十分に確保できる。
【００３３】
また、前記配管接続部材と、前記シリンダヘッドに回転可能に支持されるカムシャフトの回転角を検出するカム角度センサとは、前記一側壁にボルトで共締めされているように構成するのが好ましい。
【００３４】
かかる構成によれば、内燃機関の運転時において、配管接続部材は、内部に冷却水が通流して比較的大きな重量を有するため振動しにくい部材であることから、当該配管接続部材及びカム角度センサがシリンダヘッドの一側壁に共締めされることにより、カム角度センサが振動の影響を受けにくくなるため、カムシャフトの回転角の検出精度を向上させることができる。
また、配管接続部材及びカム角度センサがシリンダヘッドの一側壁にボルトで共締めされることにより、配管接続部材及びカム角度センサをシリンダヘッドに同時に固定できるため、組立時の作業性が向上する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、冷却水通路の容積を増加した場合であっても、ＥＧＲ通路の容積を増加して排気浄化効率を向上させることができる内燃機関の冷却構造を提供することができる。
また、本発明によれば、ＥＧＲガスに対する冷却効率を向上させて燃焼効率が高まる内燃機関の冷却構造を提供することができる。
更に、本発明によれば、コンパクトかつ簡素な配管レイアウトを実現できる内燃機関の冷却構造を提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】エンジンの冷却システムを示す模式図である。
【図２】ＥＧＲガス還流システムを示す模式図である。
【図３】シリンダヘッドに配管接続部材を組み付けた状態を示す左側面図である。
【図４】図３の平面図である。
【図５】図３のＩ−Ｉ線断面図である。
【図６】図３のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図７】シリンダヘッドのウォータージャケットの出口を示す左側面図である。
【図８】（ａ）は、配管接続部材を表側から見た状態を示す正面図であり、（ｂ）は、配管接続部材を（ａ）と反対側から見た状態を示す背面図である。
【図９】（ａ）は、水温センサ周辺を下方から見上げた状態を示す図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図１０】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３８】
本発明の実施形態に係るエンジンの冷却構造１００の説明に先立って、図１を参照しながら冷却システムＳ１について説明する。図１は、冷却システムＳ１を示す模式図である。なお、図１中の実線矢印は、冷却水の流れを示す。
図１に示すように、冷却システムＳ１は、シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１４のウォータージャケット１２ａ，１４ａ等を通流するように冷却水を循環させ、シリンダブロック１２等（エンジン１０）を冷却するシステムである。
シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１４は、エンジン１０のエンジン本体１１を構成し、本実施形態のエンジン本体１１は、４つの気筒＃１−＃４が列状に配置された直列４気筒エンジンであって、図示しないエンジンルーム内に横置きで搭載される。
【００３９】
エンジン本体１１の一端側には、冷却水ポンプ３０が配設されている。冷却水ポンプ３０は、ベルト伝達機構（図示省略）を介して、クランク軸（図示省略）から動力を伝達されて駆動し、シリンダブロック１２へ冷却水を供給する。冷却水ポンプ３０の下流側には、シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａの入口１２ａ１が接続されている。
【００４０】
ウォータージャケット１２ａは、気筒＃１−＃４の略外周を囲むように形成されている。ウォータージャケット１２ａ，１４ａは、排気側及び吸気側に設けられた連通部１８，１８を介して、互いに連通している。冷却水通路たるウォータージャケット１４ａの出口（下流端）１４ａ１は、シリンダ列方向の一側壁１４ｂに開口している。
【００４１】
この場合、冷却水は、吸気側のウォータージャケット１２ａをシリンダ列方向に沿って通流した後、Ｕターンして排気側のウォータージャケット１２ａをシリンダ列方向に沿って通流する。また、冷却水は、連通部１８，１８を介して、ウォータージャケット１２ａからウォータージャケット１４ａへ供給され、ウォータージャケット１４ａをシリンダ列方向に沿って通流する。
なお、本実施形態では、シリンダ列方向は車幅方向（左右方向）に一致し、一側壁１４ｂの幅方向は車両前後方向に一致する。
【００４２】
シリンダヘッド１４の一側壁１４ｂには、冷却水アウトレット２１及び冷却水インレット２２を有する配管接続部材２０が配設されている。冷却水アウトレット２１は、配管Ｐ１−Ｐ４を介して、ウォータージャケット１４ａとラジエータ３２等とを接続する。また、冷却水アウトレット２１は、バイパス通路３４及びサーモスタット３６を介して、シリンダブロック１２に設けられた流路１２ｂに連通している。
【００４３】
冷却水インレット２２は、配管Ｐ６−Ｐ８を介して、ヒータ４６等に接続されると共に、流路１２ｂに連通している。なお、流路１２ｂの下流端は、配管Ｐ９を介して、冷却水ポンプ３０の上流側に接続されている。
【００４４】
ラジエータ３２は、エンジン本体１１の前方に配設されており、冷却水アウトレット２１とラジエータ３２との間には、ラジエータ３２へ冷却水を供給する配管Ｐ１が配設されている。ラジエータ３２とサーモスタット３６を収容するサーモハウジング４０との間には、ラジエータ３２へ供給された冷却水が排出される配管Ｐ５が配設されている。サーモスタット３６によって配管Ｐ５と流路１２ｂとの連通を許容する状態及び遮断する状態に切り替えることが可能になっている。
【００４５】
冷却水アウトレット２１とＥＧＲクーラ４２との間には、ＥＧＲクーラ４２へ冷却水を供給する配管Ｐ２が配設されている。冷却水インレット２２とＥＧＲクーラ４２との間には、ＥＧＲクーラ４２へ供給された冷却水が戻る配管Ｐ６が配設されている。
【００４６】
冷却水アウトレット２１とスロットルボディ４４との間には、スロットルボディ４４へ冷却水を供給する配管Ｐ３が配設されている。冷却水インレット２２とスロットルボディ４４との間には、スロットルボディ４４へ供給された冷却水が戻ってくる配管Ｐ７が配設されている。
【００４７】
ヒータ４６は、エンジン本体１１の後方に配設されており、冷却水アウトレット２１とヒータ４６との間には、ヒータ４６へ冷却水を供給する配管Ｐ４が配設されている。冷却水インレット２２とヒータ４６との間には、ヒータ４６へ供給された冷却水が戻る配管Ｐ８が配設されている。配管Ｐ４と配管Ｐ８との間には、配管Ｐ４の途中から分岐し、配管Ｐ８の下流側に連通する分岐管Ｐ１１が配設されている。配管Ｐ４において、分岐管Ｐ１１との分岐部分には、三方弁４８が配設されており、三方弁４８によってヒータ４６へ冷却水を通流する状態と分岐管Ｐ１１へ冷却水を通流する状態とに切り替えることが可能になっている。配管Ｐ４中には、その他に冷却水ポンプ５０が配設されている。
【００４８】
この場合、エンジン１０の暖機運転が完了する前（低温時）には、サーモスタット３６によってラジエータ３２と流路１２ｂとの連通状態を遮断する一方、バイパス通路３４と流路１２ｂとの連通状態を許容し、冷却水アウトレット２１からバイパス通路３４を経由して流路１２ｂへ冷却水を供給する。その結果、冷却水は、冷却水ポンプ３０→シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａ→シリンダヘッド１４のウォータージャケット１４ａ→冷却水アウトレット２１→バイパス通路３４→サーモスタット３６→流路１２ｂ→配管Ｐ９→冷却水ポンプ３０の順に通流する。したがって、冷却水はラジエータ３２を通流しないため、冷却水の温度を速やかに上昇させてエンジン１０の暖機を円滑に行うことができる。
【００４９】
エンジン１０の暖機運転が完了した後（高温時）には、サーモスタット３６によってラジエータ３２と流路１２ｂとの連通状態を許容する一方、バイパス通路３４と流路１２ｂとの連通状態を遮断し、ラジエータ３２から配管Ｐ５を経由して流路１２ｂへ冷却水を供給する。その結果、冷却水は、冷却水ポンプ３０→シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａ→シリンダヘッド１４のウォータージャケット１４ａ→冷却水アウトレット２１→配管Ｐ１→ラジエータ３２→配管Ｐ５→サーモスタット３６→流路１２ｂ→配管Ｐ９→冷却水ポンプ３０の順に通流する。したがって、冷却水はラジエータ３２を通流するため、大気との熱交換により冷却水の温度を低下させてエンジン１０のオーバーヒートを抑制できる。
【００５０】
また、エンジン１０の暖機運転が完了する前には、三方弁４８によって冷却水アウトレット２１とヒータ４６との連通状態を遮断し、分岐管Ｐ１１へ冷却水を供給する。その結果、冷却水は、冷却水ポンプ３０→シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａ→シリンダヘッド１４のウォータージャケット１４ａ→冷却水アウトレット２１→配管Ｐ４→分岐管Ｐ１１→配管Ｐ８→冷却水インレット２２→流路１２ｂ→配管Ｐ９→冷却水ポンプ３０の順に通流する。したがって、冷却水はヒータ４６を通流しないため、冷却水の温度を速やかに上昇させてエンジン１０の暖機を円滑に行うことができる。
【００５１】
エンジン１０の暖機運転が完了した後には、三方弁４８によって冷却水アウトレット２１とヒータ４６との連通状態を許容し、ヒータ４６へ冷却水を供給する。その結果、冷却水は、冷却水ポンプ３０→シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａ→シリンダヘッド１４のウォータージャケット１４ａ→冷却水アウトレット２１→配管Ｐ４→ヒータ４６→配管Ｐ８→冷却水インレット２２→流路１２ｂ→配管Ｐ９→冷却水ポンプ３０の順に通流する。したがって、冷却水はヒータ４６を通流するため、ヒータ４６を加温することができる。
【００５２】
また、冷却水アウトレット２１へ流入した冷却水は、配管Ｐ２→ＥＧＲクーラ４２→配管Ｐ６→冷却水インレット２２→流路１２ｂ→配管Ｐ９→冷却水ポンプ３０→シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａ→シリンダヘッド１４のウォータージャケット１４ａ→冷却水アウトレット２１の順に通流する。したがって、冷却水はＥＧＲクーラ４２を通流するため、ＥＧＲガスの冷却を行うことができる。
【００５３】
更に、冷却水アウトレット２１へ流入した冷却水は、配管Ｐ３→スロットルボディ４４→配管Ｐ７→冷却水インレット２２→流路１２ｂ→配管Ｐ９→冷却水ポンプ３０→シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａ→シリンダヘッド１４のウォータージャケット１４ａ→冷却水アウトレット２１の順に通流する。したがって、冷却水はスロットルボディ４４を通流するため、スロットルボディ４４の暖気を行うことができる。
【００５４】
次に、図２を参照しながらＥＧＲガス還流システムＳ２について説明する。図２は、ＥＧＲガス還流システムＳ２を示す模式図である。なお、図２中の実線矢印は、冷却水の流れを示し、点線矢印は、ＥＧＲガスの流れを示す。
【００５５】
ＥＧＲガス還流システムＳ２は、排気ガスの一部を吸気側へ還流させるシステムである。
シリンダヘッド１４には、燃焼室１４ｃと、燃焼室１４ｃに空気を供給する吸気ポート１４ｄと、燃焼室１４ｃから排気を排出する排気ポート１４ｅと、吸気ポート１４ｄ及び排気ポート１４ｅを開閉するバルブ１４ｆと、ＥＧＲ通路の一部を構成する通路１４ｇと、が設けられている。シリンダヘッド１４の側部には、吸気ポート１４ｄに空気を導入するための吸気マニホールド５２が設置される一方、反対側の側部には、排気ポート１４ｅからの排気を外部に導出するための排気マニホールド（図示省略）が設置される。
【００５６】
シリンダヘッド１４の一側壁１４ｂ寄りの排気ポート１４ｅには、通路１４ｇの上流端が連通している。通路１４ｇの下流端１４ｇ１は、後記する配管接続部材２０の通路部２３に連通している。通路部２３の上流端には、ＥＧＲ制御弁５４が取り付けられている。ＥＧＲ制御弁５４は、配管Ｐ１２を介して、ＥＧＲクーラ４２に接続され、ＥＧＲクーラ４２は、配管Ｐ１３を介して、吸気マニホールド５２に接続されている。
【００５７】
この場合、ＥＧＲガスは、排気ポート１４ｅ→通路１４ｇ→配管接続部材２０の通路部２３→ＥＧＲ制御弁５４→配管Ｐ１２→ＥＧＲクーラ４２→配管Ｐ１３→吸気マニホールド５２の順に通流し、吸気マニホールド５２から吸気ポート１４ｄへ導入される。また、ＥＧＲガスは、通路部２３を通過する際に、冷却水アウトレット２１内の冷却水との間で熱交換が行われて冷却される。
【００５８】
次に、図３−図１０を適宜参照しながら、エンジンの冷却構造１００の実施形態について詳細に説明する。
【００５９】
図３は、シリンダヘッド１４に配管接続部材２０を組み付けた状態を示す左側面図であり、図４は、図３の平面図である。
エンジンの冷却構造１００は、エンジン１０及びＥＧＲガスを冷却するための構造であって、図３及び図４に示すように、シリンダヘッド１４と、配管接続部材２０と、複数の配管Ｐ１−Ｐ４，Ｐ６−Ｐ８と、を主に備える。
なお、図３及び図４中の符号１６は、シリンダヘッドカバーを示す。
【００６０】
図５は、図３のＩ−Ｉ線断面図であり、図６は、図３のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図７は、シリンダヘッド１４のウォータージャケット１４ａの出口１４ａ１を示す左側面図である。なお、図５では、説明の便宜上、配管を省略して描いている。
図５及び図６に示すように、シリンダヘッド１４の一側壁１４ｂは、配管接続部材２０が固定される取付面を構成する。一側壁１４ｂには、図７に示すように、複数のボルト挿通孔１４ｈ，１４ｈが形成されると共に、ウォータージャケット１４ａの出口１４ａ１及び通路１４ｇの下流端１４ｇ１が開口している。
【００６１】
ウォータージャケット１４ａの出口１４ａ１は、上下に延びるリブ１４ｉによって前後に区画されており、前方の第１出口１４ａ２及び後方の第２出口１４ａ３を有する。第１出口１４ａ２は、第２出口１４ａ３よりも開口面積が大きく形成されている。リブ１４ｉを設けることにより、ウォータージャケット１４ａの出口１４ａ１の開口面積を大きく確保した場合であっても、シリンダヘッド１４の剛性低下を軽減できる。また、冷却水はリブ１４ｉを境にして前後に分流されるため、リブ１４ｉは冷却水を案内する案内部としても機能する。
【００６２】
通路１４ｇの下流端１４ｇ１は、仕切壁１４ｊによってウォータージャケット１４ａの出口１４ａ１と区画されている。通路１４ｇの下流端１４ｇ１は、ウォータージャケット１４ａの出口１４ａ１に対し後方に所定間隔離間して設けられている。
【００６３】
図８（ａ）は、配管接続部材２０を表側から見た状態を示す正面図であり、（ｂ）は、配管接続部材２０を（ａ）と反対側から見た状態を示す背面図である。なお、図８（ｂ）のハッチング部分は、シリンダヘッド１４との接触面を示す。
配管接続部材２０は、シリンダヘッド１４と別体で構成された金属製部材であり、図５及び図８（ａ）に示すように、冷却水アウトレット２１と、冷却水インレット２２と、通路部２３と、複数の締結部２４，２４と、を有する。
【００６４】
冷却水アウトレット２１は、図５及び図８（ａ），（ｂ）に示すように、ウォータージャケット１４ａの出口１４ａ１に連通接続されるアウトレットチャンバー２１ａと、配管Ｐ１−Ｐ４が接続される接続部２１ｂ−２１ｅと、を有する。
【００６５】
アウトレットチャンバー２１ａは、一側壁１４ｂの幅方向に沿って延設された部分である。アウトレットチャンバー２１ａは、一側壁１４ｂから離間する方向に向けて突出形成され、所定容積の空間を有する。アウトレットチャンバー２１ａの裏面には、図８（ｂ）に示すように、開口部２１ａ１が形成されており、この開口部２１ａ１は、ウォータージャケット１４ａの出口１４ａ１の開口形状に対応している。
【００６６】
接続部２１ｂ−２１ｅは、図８（ａ）に示すように、アウトレットチャンバー２１ａに連通する円筒状の部分である。接続部２１ｂ−２１ｅは、アウトレットチャンバー２１ａの外壁から外方に突出形成されている。本実施形態では、車両前方から、配管Ｐ１に接続される接続部２１ｂ、配管Ｐ２に接続される接続部２１ｃ、配管Ｐ３に接続される接続部２１ｄ、配管Ｐ４に接続される接続部２１ｅ、の順に配置されている。詳しくは、接続部２１ｂ，２１ｃは、車両前方に偏奇して配置される一方、接続部２１ｄ，２１ｅは、車両後方に偏奇して配置されている。接続部２１ｂ−２１ｅは、車両前後方向に沿って直線上に配置されている。接続部２１ｂについては、後に詳しく説明する。
【００６７】
冷却水インレット２２は、図５及び図８（ａ），（ｂ）に示すように、冷却水アウトレット２１に対しシリンダ軸線方向にて下方かつ隣接して設けられた部分である。
冷却水インレット２２は、インレットチャンバー２２ａと、配管Ｐ６−Ｐ８が接続される接続部２２ｂ−２２ｄと、を有する。
【００６８】
インレットチャンバー２２ａは、一側壁１４ｂの幅方向に沿って延設された部分である。インレットチャンバー２２ａは、一側壁１４ｂから離間する方向に向けて突出形成され、所定容積の空間を有する。
【００６９】
接続部２２ｂ−２２ｄは、図８（ａ）に示すように、インレットチャンバー２２ａに連通する円筒状の部分である。接続部２２ｂ−２２ｄは、インレットチャンバー２２ａの外壁から外方に突出形成されている。本実施形態では、車両前方から、配管Ｐ６が接続される接続部２２ｂ、配管Ｐ７が接続される接続部２２ｃ、配管Ｐ８が接続される接続部２２ｄ、の順に配置されている。詳しくは、接続部２２ｂは、車両前方に偏奇して配置され、接続部２２ｃ，２２ｄは、車両後方に偏奇して配置されている。接続部２２ｂ−２２ｄは、車両前後方向に沿って直線上に配置されている。
【００７０】
通路部２３は、図５及び図８（ａ），（ｂ）に示すように、冷却水アウトレット２１に対しシリンダ軸線方向にて上方かつ隣接し、冷却水アウトレット２１の延設方向に沿って設けられた部分である。通路部２３は、ＥＧＲガス還流システムＳ２の一部を構成し、ＥＧＲガスが通流するＥＧＲ通路として機能している。通路部２３は、一側壁１４ｂから離間する方向に向けて突出形成され、所定容積の空間を有する。通路部２３の裏面には、図８（ｂ）に示すように、開口部２３ａが形成されており、この開口部２３ａは、通路１４ｇの下流端１４ｇ１の開口形状に対応している。
【００７１】
複数の締結部２４，２４は、図８（ａ）に示すように、配管接続部材２０の適所に設けられ、ボルト挿通孔２４ａ，２４ａを有する。配管接続部材２０は、図３に示すように、締結部２４を介して、一側壁１４ｂにボルトで固定される。また、配管接続部材２０は、締結部２４を介して、一対のカム角度センサ５６ａ，５６ｂのうち一方のカム角度センサ５６ａと、一側壁１４ｂにボルトＢで共締めされている。なお、カム角度センサ５６ａ，５６ｂは、シリンダヘッド１４に回転可能に支持されるカムシャフト（図示省略）の回転角を検出する機能を有する。
【００７２】
配管Ｐ１−Ｐ４は、図１及び図３に示すように、冷却水アウトレット２１とラジエータ３２等とを繋ぎ、冷却水アウトレット２１からラジエータ３２等へ冷却水を供給するための供給配管である。図３に示すように、配管Ｐ１は、一端が接続部２１ｂに接続され、ラジエータ３２へ冷却水を供給するラジエータ用供給配管であり、配管Ｐ２は、一端が接続部２１ｃに接続され、ＥＧＲクーラ４２へ冷却水を供給するＥＧＲクーラ用供給配管である。また、配管Ｐ３は、一端が接続部２１ｄに接続され、スロットルボディ４４へ冷却水を供給するスロットルボディ用供給配管であり、配管Ｐ４は、一端が接続部２１ｅに接続され、ヒータ４６へ冷却水を供給するヒータ用供給配管である。配管Ｐ１−Ｐ２の冷却水アウトレット２１に対する接続部分は、車両前方に偏奇して配置される一方、配管Ｐ３−Ｐ４の冷却水アウトレット２１に対する接続部分は、車両後方に偏奇して配置されている。配管Ｐ１−Ｐ４の冷却水アウトレット２１に対する接続部分は、車両前後方向に沿って直線上に配置されている。
【００７３】
配管Ｐ６−Ｐ８は、図１及び図３に示すように、冷却水インレット２２とＥＧＲクーラ４２等とを繋ぎ、ＥＧＲクーラ４２等から冷却水インレット２２へ冷却水を戻すための戻り配管である。図３に示すように、配管Ｐ６は、一端が接続部２２ｂに接続され、ＥＧＲクーラ４２へ供給された冷却水が戻るＥＧＲクーラ用戻り配管であり、配管Ｐ７は、一端が接続部２２ｃに接続され、スロットルボディ４４へ供給された冷却水が戻るスロットルボディ用戻り配管であり、配管Ｐ８は、一端が接続部２２ｄに接続され、ヒータ４６へ供給された冷却水が戻るヒータ用戻り配管である。配管Ｐ６の冷却水インレット２２に対する接続部分は、車両前方に偏奇して配置される一方、配管Ｐ７，Ｐ８の冷却水インレット２２に対する接続部分は、車両後方に偏奇して配置されている。配管Ｐ６−Ｐ８の冷却水インレット２２に対する接続部分は、車両前後方向に沿って直線上に配置されている。
【００７４】
続いて、接続部２１ｂについて、図３、図４、図６を適宜参照して詳細に説明する。
図３及び図４に示すように、接続部２１ｂは、他の接続部２１ｃ−２１ｅよりも流出断面積が大きくなるように形成されている。図６に示すように、接続部２１ｂは、比較的大きい開口面積を有する第１出口１４ａ２寄りに配置されている。接続部２１ｂの突出方向Ｘは、ウォータージャケット１４ａを通流する冷却水の流れ方向Ｙに対して鈍角を成している。つまり、接続部２１ｂの突出方向Ｘと冷却水の流れ方向Ｙとの成す角度θは、９０度よりも大きい鈍角を成している。これにより、接続部２１ｂの突出方向Ｘと冷却水の流れ方向Ｙとの成す角度θが９０度以下の場合に比較して、冷却水の圧力損失を低減できるため、接続部２１ｂへ流入する冷却水の流量を増加させ、ひいてはラジエータ３２への冷却水の供給量を十分に確保できる。
【００７５】
一方、接続部２１ｅは、シリンダ列方向に沿って冷却水を通流させる主流部Ｔの下流側に設けられている。これにより、冷却水が接続部２１ｂへ流れ込みやすくなるため、ヒータ４６への冷却水の供給量を十分に確保できる。なお、主流部Ｔは、ウォータージャケット１４ａのうち、燃焼室１４ｃ（図２参照）の上方に位置する部分である。この場合、主流部Ｔ内の冷却水は、燃焼室１４ｃの上方を通過して、冷却水アウトレット２１へ流入する。
【００７６】
図９（ａ）は、水温センサ５８周辺を下方から見上げた状態を示す図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
接続部２１ｂには、図９（ａ）に示すように、バイパス通路３４の一部を形成するバイパス部２１ｆが連通する一方、このバイパス部２１ｆの近傍において、水温センサ５８が装着される孔部２１ｇが貫通形成されている。なお、バイパス通路３４は、バイパス部２１ｆと、シリンダヘッド１４のバイパス部１４ｋとによって形成されている。
【００７７】
水温センサ５８は、図９（ｂ）に示すように、冷却水の温度を検出するためのセンサであって、孔部２１ｇの外部に露出する本体部５８ａと、孔部２１ｇに挿入され接続部２１ｂ内へ突出するセンサ部５８ｂと、を有する。このように接続部２１ｂに水温センサ５８を設け、かつバイパス部２１ｆを連通することにより、常時冷却水が流れる部分に水温センサ５８を設けたので、エンジン１０の暖機中及び暖機後であっても（サーモスタット３６の開閉状態に関わらずに）冷却水の温度を精度良く確実に検出できる。
【００７８】
図１０は、図３のＶ−Ｖ線断面図である。なお、図１０中の実線矢印は、冷却水の流れを示し、点線矢印は、エアの流れを示す。
ここで、図１０に示すように、ウォータージャケット１４ａと接続部２１ｂとの間には、ウォータージャケット１４ａ内のエア（気泡）を抜くためのエア抜き孔６０が設けられている。エア抜き孔６０は、ウォータージャケット１４ａの途中から分岐して、接続部２１ｂに連通している。エア抜き孔６０の上流端近傍には、サーモハウジング４０内のエアを抜くためのエア抜き孔４０ａが設けられ、このエア抜き孔４０ａは、ウォータージャケット１４ａに連通している。これにより、エア抜き孔４０ａ，６０を介して、ウォータージャケット１４ａ内及びサーモハウジング４０内のエアを接続部２１ｂに抜くことができる。また、製造時にエア抜き孔６０を利用して、ウォータージャケット１４ａ内のバリを確認し、バリの除去作業を行うことができる。
【００７９】
本発明の実施形態に係るエンジンの冷却構造１００は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果について説明する。
【００８０】
本実施形態によれば、シリンダヘッド１４がウォータージャケット１４ａを内部に有し、かつシリンダヘッド１４と別体で構成された配管接続部材２０が通路部２３を有することにより、ウォータージャケット１４ａと通路部２３とが夫々別部材に形成されるため、ウォータージャケット１４ａの容積を考慮することなく通路部２３の容積を自由に設定できる。したがって、ウォータージャケット１４ａの容積を増加した場合であっても、通路部２３の容積を増加して、ＥＧＲガスの流量を増加できるため、排気浄化効率を向上させることができる。また、通路部２３が配管接続部材２０に形成されるため、通路部２３の容積を増加した場合であってもシリンダヘッド１４の大型化を回避できる。
【００８１】
また、本実施形態によれば、通路部２３は、冷却水アウトレット２１及び冷却水インレット２２に対してシリンダ軸線方向にて上方に設けられることにより、通路部２３の容積を設定する際に冷却水アウトレット２１及び冷却水インレット２２による制約を受け難くなる。
【００８２】
また、本実施形態によれば、通路部２３は、一側壁１４ｂから離間する方向に突出形成されていることにより、突出量を調節することで通路部２３の容積を増加し、ＥＧＲガスの流量を簡易に増加できる。
【００８３】
また、本実施形態によれば、ウォータージャケット１４ａと通路部２３とが夫々別部材に形成されるため、通路部２３の容積を考慮することなく、ウォータージャケット１４ａの容積を自由に設定できる。そのため、通路部２３の容積を増加した場合であっても、ウォータージャケット１４ａの容積を増加して、冷却水の流量を増加できるため、ＥＧＲガスに対する冷却効率を向上させることができる。
【００８４】
しかも、本実施形態によれば、冷却水アウトレット２１及び冷却水インレット２２は、一側壁１４ｂの幅方向に沿って延設され、かつシリンダ軸線方向にて上下に配置されていることにより、一側壁１４ｂの幅方向略全長に亘って冷却水アウトレット２１を設け、冷却水アウトレット２１の容量を増加させることができるため、シリンダヘッド１４から冷却水アウトレット２１への冷却水の流量を十分に確保できる。
【００８５】
また、本実施形態によれば、通路部２３は、冷却水アウトレット２１に対して隣接し、かつ冷却水アウトレット２１の延設方向に沿って形成されていることにより、冷却水流通通路の一端を囲む溝で通路部を形成した場合（例えば、特許文献２に記載の発明）に比較して、通路部２３と冷却水アウトレット２１との間の伝熱面積が大きくなる。
【００８６】
したがって、冷却水アウトレット２１への冷却水の流量が増加し、かつ通路部２３と冷却水アウトレット２１との間の伝熱面積が大きくなるため、通路部２３と冷却水アウトレット２１との間の熱交換を効率良く行うことが可能となり、ＥＧＲガスに対する冷却効率を向上させることができる。
つまり、本実施形態によれば、ＥＧＲガスに対する冷却効率が向上して、吸気充填効率が高まり燃焼効率が向上することから、ＥＧＲクーラ４２を大型化する等の手段を別途講じる必要がなくなり、エンジン１０の大型化や燃費の悪化を回避できる。
【００８７】
また、本実施形態によれば、ＥＧＲクーラ４２に接続される配管Ｐ２及び配管Ｐ６が車両前方に偏奇した位置で配管接続部材２０に接続され、ヒータ４６に接続される配管Ｐ４及び配管Ｐ８が車両後方に偏奇した位置で配管接続部材２０に接続されるため、シリンダヘッド１４の幅方向中央に接続した場合（例えば、特許文献２に記載の発明）に比較して、配管Ｐ２及び配管Ｐ６とＥＧＲクーラ４２との距離並びに配管Ｐ４及び配管Ｐ８とヒータ４６との距離を近付けることができるため、配管Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８を短くしてコンパクトな配管レイアウトを実現できる。
【００８８】
また、本実施形態によれば、ラジエータ３２、ＥＧＲクーラ４２、スロットルボディ４４及びヒータ４６等の位置（配置）に合わせて複数の配管Ｐ１−Ｐ４，Ｐ６−Ｐ８を車両前後に振り分けて配管接続部材２０に接続できるため、配管レイアウトをコンパクトかつ簡素にできる。
しかも、本実施形態によれば、冷却水アウトレット２１及び冷却水インレット２２は、シリンダ軸線方向にて上下に隣接して設けられるため、供給用の配管Ｐ２−Ｐ４と戻り用の配管Ｐ６−８との上下間の距離を近付けることが可能となり、全体の配管レイアウトをコンパクトかつ簡素にできると共に、組立時の作業性が向上する。
【００８９】
また、本実施形態によれば、冷却水アウトレット２１及び冷却水インレット２２は、シリンダ軸線方向にて上下に配置されていることにより、供給用の配管Ｐ１−Ｐ４と戻り用の配管Ｐ６−Ｐ８とが上下に位置するため、両者が干渉しないように配管レイアウトを定める作業が容易になる。
そして、供給用の配管Ｐ１−Ｐ４と戻り用の配管Ｐ６−Ｐ８とが上下に位置するため、供給用の配管Ｐ１−Ｐ４及び戻り用の配管Ｐ６−Ｐ８のうち、一方の配管を大きく迂回させる必要がなくなり、両者の干渉を防止しつつ簡素な配管レイアウトを実現できる。
【００９０】
また、本実施形態によれば、ラジエータ３２用の配管Ｐ１に接続される接続部２１ｂの突出方向Ｘは、ウォータージャケット１４ａを通流する冷却水の流れ方向Ｙに対して鈍角を成すことにより、シリンダヘッド１４から流出した冷却水は、接続部２１ｂへ流れ込みやすくなるため、配管Ｐ１へ流入する冷却水の流量を増加させ、ひいてはラジエータ３２への冷却水の供給量を十分に確保できる。
【００９１】
また、本実施形態によれば、接続部２１ｂは、他の接続部２１ｃ−２１ｅに対し最大流入断面積となるように形成されていることにより、配管Ｐ１へ流入する冷却水の流量を増加できる。
【００９２】
また、本実施形態によれば、冷却水アウトレット２１の接続部２１ｅは、燃焼室１４ｃの上方においてシリンダ列方向に沿って冷却水を通流させる主流部Ｔの下流側に設けられていることにより、冷却水がヒータ４６用の配管Ｐ４へ流れ込みやすくなる。これにより、配管Ｐ４へ流入する冷却水の流量を増加させ、ひいてはヒータ４６への冷却水の供給量を十分に確保できる。
【００９３】
また、本実施形態によれば、冷却水は冷却水アウトレット２１の接続部２１ｂへ流れ込みやすいところ、冷却水が流れ込みやすい接続部２１ｂに水温センサ５８が設けられるため、冷却水の温度を精度良く検出できる。
【００９４】
また、本実施形態によれば、エンジン１０の運転時において、配管接続部材２０は、内部に冷却水が通流して比較的大きな重量を有するため振動しにくい部材であることから、当該配管接続部材２０及びカム角度センサ５６ａがシリンダヘッド１４の一側壁１４ｂに共締めされることにより、カム角度センサ５６ａが振動の影響を受けにくくなるため、カムシャフトの回転角の検出精度を向上させることができる。
【００９５】
また、本実施形態によれば、配管接続部材２０及びカム角度センサ５６ａがシリンダヘッド１４の一側壁１４ｂにボルトＢで共締めされることにより、配管接続部材２０及びカム角度センサ５６ａをシリンダヘッド１４に同時に固定できるため、組立時の作業性が向上する。
【００９６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００９７】
本実施形態では、本発明のエンジンの冷却構造を直列４気筒エンジンに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、気筒数や気筒配列が異なるエンジンに適用してもよいし、ガソリンエンジンやディーゼル等に適用してもよい。
【００９８】
本実施形態のサーモスタット３６は、エンジン本体１１の入口とラジエータ３２の出口とを連通する箇所に設けられているが、本発明はこれに限定されることなく、エンジン本体１１の出口とラジエータ３２の入口とを連通する箇所に設けてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
Ｓ１ 冷却システム
Ｓ２ ＥＧＲガス還流システム
１００ 冷却構造
１０ エンジン
１４ シリンダヘッド
１４ａ ウォータージャケット（冷却水通路）
１４ａ１ 出口（下流端）
Ｔ 主流部
１４ｂ 一側壁
１４ｃ 燃焼室
１４ｄ 吸気ポート（吸気側）
１４ｅ 排気ポート（排気側）
１４ｈ ボルト挿通孔
２０ 配管接続部材
２１ 冷却水アウトレット
２１ａ アウトレットチャンバー
２１ｂ−２１ｅ 接続部
２２ 冷却水インレット
２２ａ インレットチャンバー
２２ｂ−２２ｄ 接続部
２３ 通路部
２４ 締結部
２４ａ ボルト挿通孔
３２ ラジエータ（他部品）
４２ ＥＧＲクーラ（他部品）
４４ スロットルボディ（他部品）
４６ ヒータ（他部品）
５２ 吸気マニホールド（吸気側）
５６ａ，５６ｂ カム角度センサ
５８ 水温センサ
５８ａ 本体部
５８ｂ センサ部
Ｐ１ 配管（ラジエータ用供給配管）
Ｐ２ 配管（ＥＧＲクーラ用供給配管）
Ｐ４ 配管（ヒータ用供給配管）
Ｐ６ 配管（ＥＧＲクーラ用戻り配管）
Ｐ８ 配管（ヒータ用戻り配管）
Ｂ ボルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水が通流する冷却水通路を内部に有し、かつシリンダ列方向の一側壁に前記冷却水通路の下流端が開口するシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドと別体で構成され、前記一側壁に連結された配管接続部材と、
を備えた内燃機関の冷却構造であって、
前記配管接続部材は、
前記冷却水通路の下流端に連通接続され、かつ前記冷却水を他部品へ供給する供給配管が接続された冷却水アウトレットと、
前記他部品へ供給された前記冷却水が戻ってくる戻り配管が接続された冷却水インレットと、
一端が排気側に接続され、他端が吸気側に接続されるＥＧＲ通路の少なくとも一部を形成する通路部と、
を有し、
前記冷却水アウトレット及び前記冷却水インレットは、前記一側壁の幅方向に沿って延設され、かつシリンダ軸線方向にて上下に配置され、
前記通路部は、前記冷却水アウトレットの延設方向に沿って形成され、
少なくとも一つの前記他部品に接続される前記供給配管及び前記戻り配管は、前記一側壁の幅方向において、前記他部品側に偏奇した位置で前記配管接続部材に接続されていることを特徴とする内燃機関の冷却構造。
【請求項２】
前記冷却水アウトレットは、前記冷却水インレットに対してシリンダ軸線方向にて上方かつ隣接して設けられ、
前記通路部は、前記冷却水アウトレットに対してシリンダ軸線方向にて上方かつ隣接して設けられ、
前記供給配管は、ラジエータへ前記冷却水を供給するラジエータ用供給配管を有し、
前記ラジエータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、前記冷却水通路を通流する前記冷却水の流れ方向に対して鈍角を成すことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項３】
前記供給配管は、前記ラジエータ用供給配管を含む複数の供給配管を有し、
前記冷却水アウトレットは、前記供給配管が接続される複数の接続部を有し、
複数の前記接続部のうち、前記ラジエータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、最大流入断面積となるように前記一側壁から離間する方向に突出形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項４】
前記シリンダヘッドの前記一側壁の幅方向は、車両前後方向に一致しており、
前記供給配管は、ＥＧＲクーラへ前記冷却水を供給するＥＧＲクーラ用供給配管と、ヒータへ前記冷却水を供給するヒータ用供給配管と、を更に有し、
前記ラジエータ用供給配管及び前記ＥＧＲクーラ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、車両前方に偏奇して配置され、
前記ヒータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、車両後方に偏奇して配置され、
前記ラジエータ用供給配管、前記ＥＧＲクーラ用供給配管、及び前記ヒータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、車両前後方向に沿って直線上に配置されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項５】
前記戻り配管は、前記ＥＧＲクーラへ供給された前記冷却水が戻ってくるＥＧＲクーラ用戻り配管と、前記ヒータへ供給された前記冷却水が戻ってくるヒータ用戻り配管と、を有し、
前記冷却水インレットは、前記戻り配管が接続される複数の接続部を有し、
前記ＥＧＲクーラ用戻り配管に対する前記冷却水インレットの接続部は、車両前方に偏奇して配置され、
前記ヒータ用戻り配管に対する前記冷却水インレットの接続部は、車両後方に偏奇して配置され、
前記ＥＧＲクーラ用戻り配管及び前記ヒータ用戻り配管に対する前記冷却水インレットの接続部は、車両前後方向に沿って直線上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項６】
前記通路部は、前記一側壁から離間する方向に突出形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項７】
前記ラジエータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部には、前記冷却水の温度を検出する水温センサが設けられていることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項８】
前記冷却水通路は、燃焼室の上方においてシリンダ列方向に沿って前記冷却水を通流させる主流部を有し、
前記ヒータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、前記主流部の下流側に設けられていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項９】
前記配管接続部材と、前記シリンダヘッドに回転可能に支持されるカムシャフトの回転角を検出するカム角度センサとは、前記一側壁にボルトで共締めされていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項１】
冷却水が通流する冷却水通路を内部に有し、かつシリンダ列方向の一側壁に前記冷却水通路の下流端が開口するシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドと別体で構成され、前記一側壁に連結された配管接続部材と、
を備えた内燃機関の冷却構造であって、
前記配管接続部材は、
前記冷却水通路の下流端に連通接続され、かつ前記冷却水を他部品へ供給する供給配管が接続された冷却水アウトレットと、
前記他部品へ供給された前記冷却水が戻ってくる戻り配管が接続された冷却水インレットと、
一端が排気側に接続され、他端が吸気側に接続されるＥＧＲ通路の少なくとも一部を形成する通路部と、
を有し、
前記冷却水アウトレット及び前記冷却水インレットは、前記一側壁の幅方向に沿って延設され、かつシリンダ軸線方向にて上下に配置され、
前記通路部は、前記冷却水アウトレットの延設方向に沿って形成され、
少なくとも一つの前記他部品に接続される前記供給配管及び前記戻り配管は、前記一側壁の幅方向において、前記他部品側に偏奇した位置で前記配管接続部材に接続されていることを特徴とする内燃機関の冷却構造。
【請求項２】
前記冷却水アウトレットは、前記冷却水インレットに対してシリンダ軸線方向にて上方かつ隣接して設けられ、
前記通路部は、前記冷却水アウトレットに対してシリンダ軸線方向にて上方かつ隣接して設けられ、
前記供給配管は、ラジエータへ前記冷却水を供給するラジエータ用供給配管を有し、
前記ラジエータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、前記冷却水通路を通流する前記冷却水の流れ方向に対して鈍角を成すことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項３】
前記供給配管は、前記ラジエータ用供給配管を含む複数の供給配管を有し、
前記冷却水アウトレットは、前記供給配管が接続される複数の接続部を有し、
複数の前記接続部のうち、前記ラジエータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、最大流入断面積となるように前記一側壁から離間する方向に突出形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項４】
前記シリンダヘッドの前記一側壁の幅方向は、車両前後方向に一致しており、
前記供給配管は、ＥＧＲクーラへ前記冷却水を供給するＥＧＲクーラ用供給配管と、ヒータへ前記冷却水を供給するヒータ用供給配管と、を更に有し、
前記ラジエータ用供給配管及び前記ＥＧＲクーラ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、車両前方に偏奇して配置され、
前記ヒータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、車両後方に偏奇して配置され、
前記ラジエータ用供給配管、前記ＥＧＲクーラ用供給配管、及び前記ヒータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、車両前後方向に沿って直線上に配置されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項５】
前記戻り配管は、前記ＥＧＲクーラへ供給された前記冷却水が戻ってくるＥＧＲクーラ用戻り配管と、前記ヒータへ供給された前記冷却水が戻ってくるヒータ用戻り配管と、を有し、
前記冷却水インレットは、前記戻り配管が接続される複数の接続部を有し、
前記ＥＧＲクーラ用戻り配管に対する前記冷却水インレットの接続部は、車両前方に偏奇して配置され、
前記ヒータ用戻り配管に対する前記冷却水インレットの接続部は、車両後方に偏奇して配置され、
前記ＥＧＲクーラ用戻り配管及び前記ヒータ用戻り配管に対する前記冷却水インレットの接続部は、車両前後方向に沿って直線上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項６】
前記通路部は、前記一側壁から離間する方向に突出形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項７】
前記ラジエータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部には、前記冷却水の温度を検出する水温センサが設けられていることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項８】
前記冷却水通路は、燃焼室の上方においてシリンダ列方向に沿って前記冷却水を通流させる主流部を有し、
前記ヒータ用供給配管に対する前記冷却水アウトレットの接続部は、前記主流部の下流側に設けられていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項９】
前記配管接続部材と、前記シリンダヘッドに回転可能に支持されるカムシャフトの回転角を検出するカム角度センサとは、前記一側壁にボルトで共締めされていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−８３２０６（Ｐ２０１３−８３２０６Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２３８７４（Ｐ２０１１−２２３８７４）
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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