排気冷却用接続管
【課題】ウォータジャケット内の気泡が排出されやすい構造の排気冷却用接続管を提供する。
【解決手段】本発明にかかる排気冷却用接続管１００は、一列に並ぶように配設されたポート孔１１０ａ〜１１０ｄと、これらポート孔１１０ａ〜１１０ｄからなるポート群を取り囲むように形成されたウォータジャケット１７０とを有している。排気冷却用接続管１００には、隣接するポート孔の間に、ウォータジャケット１７０におけるポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分１７０Ａ，１７０Ｂを接続する連通路１８０が設けられているとともに、ウォータジャケット１７０におけるポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分１７０Ａ，１７０Ｂのうち、一方の部分１７０Ａにおける外周側側壁１７１に冷却水排出口１６０が設けられており、他方の部分１７０Ｂにおける内周側側壁１７２が連通路１８０に近い部位ほど内側に位置するように傾斜している。
【解決手段】本発明にかかる排気冷却用接続管１００は、一列に並ぶように配設されたポート孔１１０ａ〜１１０ｄと、これらポート孔１１０ａ〜１１０ｄからなるポート群を取り囲むように形成されたウォータジャケット１７０とを有している。排気冷却用接続管１００には、隣接するポート孔の間に、ウォータジャケット１７０におけるポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分１７０Ａ，１７０Ｂを接続する連通路１８０が設けられているとともに、ウォータジャケット１７０におけるポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分１７０Ａ，１７０Ｂのうち、一方の部分１７０Ａにおける外周側側壁１７１に冷却水排出口１６０が設けられており、他方の部分１７０Ｂにおける内周側側壁１７２が連通路１８０に近い部位ほど内側に位置するように傾斜している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関と排気マニホルドとの間に介装されて排気通路の一部を構成し、排気マニホルドに導入される排気を冷却する排気冷却用接続管に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関と排気マニホルドとの間に介装されて、内燃機関から排出される排気を冷却してから排気マニホルドに導入する排気冷却用接続管として、排気冷却用アダプタが記載されている。
【０００３】
こうした排気冷却用アダプタ等の排気冷却用接続管には、複数のポート孔が設けられており、これらポート孔を介して内燃機関の各排気ポートと排気マニホルドの各枝管とがそれぞれ接続されるようになっている。また、ポート孔の周囲にはこれらポート孔からなるポート群を取り囲むようにウォータジャケットが形成されている。これにより、このウォータジャケットを流れる冷却水との熱交換によって、ポート孔の中を流れる排気が冷却されるようになっている。
【０００４】
尚、排気冷却用接続管には、内燃機関を冷却する機関冷却水の一部をウォータジャケットに導入する冷却水導入口と、熱交換によって暖められた冷却水を排出する冷却水排出口とが設けられている。これにより、ウォータポンプによって圧送された機関冷却水の一部が冷却水導入口からウォータジャケット内に導入される。そして、導入された冷却水が、ポート孔を通じて排気マニホルドに流れ込む排気を冷却する。そして、熱交換によって暖められた冷却水は冷却水排出口から排出される。
【０００５】
尚、冷却水排出口は、機関冷却水の循環経路におけるラジエータよりも上流側の部分に接続される。これにより、冷却水排出口から排出された冷却水は、機関冷却水と合流し、ラジエータで冷却されて再び循環されるようになる。
【０００６】
こうした排気冷却用接続管を内燃機関と排気マニホルドとの間に介装し、内燃機関から排出された排気を冷却してから排気マニホルドに導入することにより、高温の排気によって排気浄化触媒が過剰に熱せられることが抑制されるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭６４‐１５７１８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、こうした排気冷却用接続管にあっては、冷却水が高温の排気との熱交換によって暖められるため、冷却水の温度が上昇し、ウォータジャケットの中で冷却水が蒸発してウォータジャケットの中に気泡が発生することがある。
【０００９】
ウォータジャケットの中に気泡が存在していると、熱交換が効率的に行われなくなるため、排気を冷却する能力が低下してしまう。また、気泡が存在している部分では、局所的に温度が上昇しやすくなる。そのため、ウォータジャケットの一部分に気泡が長期間停滞していると、その部分では更に冷却水の蒸発が助長されるようになるおそれがある。
【００１０】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的はウォータジャケット内の気泡が排出されやすい構造の排気冷却用接続管を提供し、ひいてはウォータジャケット内に気泡が存在することに起因する冷却性能の低下や更なる気泡の発生を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、一列に並ぶように配設された複数のポート孔と、これらポート孔からなるポート群を取り囲むように形成されたウォータジャケットとを有し、前記ポート孔を通じて流れる排気を冷却する排気冷却用接続管であって、隣接するポート孔の間に、前記ウォータジャケットにおける前記ポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分同士を接続する連通路が設けられているとともに、前記ウォータジャケットにおける前記ポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分のうち、一方の部分における外周側側壁に冷却水排出口が設けられており、他方の部分における内周側側壁が前記連通路に近い部位ほど内側に位置するように傾斜していることをその要旨とする。
【００１２】
ウォータジャケット内に発生した気泡は、浮力によって上方に浮上する。
上記請求項１に記載の排気冷却用接続管を、冷却水排出口が上方に位置するように配設すれば、ウォータジャケットにおけるポート孔よりも下方に位置する部分の内周側側壁が連通路に向かって上方に傾斜した状態となる。そのため、ウォータジャケットにおけるポート孔よりも下方に位置する部分に存在する気泡が浮力によって浮上する際に、気泡が連通路に向かって上方に傾斜したこれら内周側側壁に沿って移動し、連通路に導かれるようになる。そして連通路に導かれた気泡は、連通路を通じて冷却水排出口の設けられているポート孔よりも上方の部分に移動するようになる。
【００１３】
したがって、ウォータジャケット内の気泡を、冷却水排出口が設けられたウォータジャケットの上方側の部分に速やかに導くことができるようになり、ウォータジャケット内の気泡が冷却水排出口から排出されやすくなる。
【００１４】
尚、ウォータジャケットに冷却水を供給するウォータポンプが停止しているときには、ウォータジャケット内の冷却水には冷却水導入口から冷却水排出口に向かう流れが生じていない。そのため、ウォータポンプが停止しているときには、ウォータジャケット内で発生した気泡が特にウォータジャケット内に留まりやすく、ウォータジャケット内の冷却水が、内燃機関や排気マニホルドから伝達される余熱によって暖められたときに沸騰しやすい。
【００１５】
これに対して上記請求項１に記載の発明によれば、ウォータポンプが停止しており、ウォータジャケット内の冷却水に流れが生じていないときであっても、浮力を利用して気泡をウォータジャケットの上方側の部分に導くことができるため、ウォータジャケット内の気泡が排出されやすくなる。
【００１６】
更に上記請求項１に記載の発明にあっては、隣接するポート孔の間に連通路を設け、ポート孔とポート孔との間にも冷却水を循環させるようにしている。そのため、こうした連通路を設けない場合と比較して排気を冷却する能力を向上させることができる。
【００１７】
すなわち、上記請求項１に記載の発明によれば、ウォータジャケット内の気泡が排出されやすくなり、ひいてはウォータジャケット内に気泡が存在することに起因する冷却性能の低下や更なる気泡の発生を抑制することができるようになる。
【００１８】
尚、請求項２に記載されているように、隣接するポート孔の間に位置する部分の各々に連通路を設け、全てのポート孔の間に連通路を形成する構成を採用すれば、各ポート孔をそれぞれ取り囲むように冷却水が流れるようになり、排気を冷却する能力を更に向上させることができる。
【００１９】
また、連通路同士の間隔が短くなり、気泡が連通路に導入されるまでの道程が短くなるため、冷却水排出口が設けられたウォータジャケットの上方側の部分に、より速やかに気泡を移動させることができるようになる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の排気冷却用接続管において、前記連通路に近い部位ほど内側に位置するように傾斜している前記内周側側壁が、前記ポート孔の形状に沿って湾曲していることをその要旨とする。
【００２１】
強度を確保するためには、ポート孔とウォータジャケットとの間の部分をある程度の厚さ以上にする必要がある。
直線状の内周側側壁によって気泡を連通路に導くようにした場合には、ポート孔とウォータジャケットとの間の部分の肉厚が最も薄い部分から離間するほど内周側側壁がポート孔から離れるようになる。そのため、強度を確保するために必要な肉厚を確保した上で直線状の内周側側壁によって気泡を連通路に導くようにした場合には、ポート孔とウォータジャケットとの間の部分の平均的な肉厚が厚くなる傾向にある。
【００２２】
これに対して、上記請求項３に記載の構成のように、内周側側壁をポート孔の形状に沿って湾曲させ、内周側側壁を連通路に向かって傾斜させる構成を採用すれば、連通路に向かって湾曲している部分の肉厚を均一にすることができる。そのため、強度を確保するために必要な肉厚を確保した上で直線状の内周側側壁によって気泡を連通路に導くようにした場合よりも、ポート孔とウォータジャケットとの間の部分の平均的な肉厚を薄くすることができる。
【００２３】
したがって、上記請求項３に記載されているように、内周側側壁をポート孔の形状に沿って湾曲させた構成を採用すれば、直線状の内周側側壁によって気泡を連通路に導くようにした場合と比較して、ポート孔に近い部分に冷却水を流すことができるようになり、排気を冷却する能力を向上させることができるようになる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気冷却用接続管において、前記ウォータジャケットにおける前記連通路が接続している部分のうち、車両に搭載されるときの姿勢において下方に位置する部分では、同ウォータジャケットの天井となる側壁全体が、前記連通路側の部位ほど高くなるように傾斜していることをその要旨とする。
【００２５】
上記構成によれば、ウォータジャケットと連通路とが接続している部分におけるウォータジャケットの天井に相当する側壁全体が、連通路側に向かって傾斜するようになる。そのため、ウォータジャケットと連通路が接続する部分にあっても、浮力を利用して気泡を連通路に導くことができるようになり、ウォータジャケット内の気泡が更に排出されやすくなる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の排気冷却用接続管において、同排気冷却用接続管が取り付けられる内燃機関は、同内燃機関に取り付けられた前記排気冷却用接続管における前記ポート孔の中心軸の延伸方向が水平方向に対して傾いた状態となるような姿勢で車両に搭載されるものであり、前記天井となる側壁は、車両に搭載されるときの姿勢において同側壁が上方に向かって傾斜した状態になるようにその傾斜の勾配が設定されていることをその要旨とする。
【００２７】
上記構成によれば、ウォータジャケットと連通路とが接続している部分におけるウォータジャケットの天井に相当する側壁全体が、車両に搭載されるときの姿勢において連通路側に向かって上方に傾斜した状態となる。そのため、内燃機関が、同内燃機関に取り付けられた排気冷却用接続管におけるポート孔の中心軸の延伸方向が水平方向に対して傾いた状態となるような姿勢で車両に搭載される場合であっても、浮力を利用して気泡を連通路に導くことができるようになる。
【００２８】
請求項６に記載の発明は、一列に並ぶように配設された複数のポート孔と、これらポート孔からなるポート群を取り囲むように形成されたウォータジャケットとを有し、前記ポート孔を通じて流れる排気を冷却する排気冷却用接続管であって、前記ウォータジャケットにおける前記ポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分のうち、一方の部分における外周側側壁に冷却水排出口が設けられており、他方の部分における内周側側壁が前記ウォータジャケットの長手方向における中央側の部位ほど外側に位置するように傾斜していることをその要旨とする。
【００２９】
上記請求項６に記載の排気冷却用接続管を、冷却水排出口が上方に位置するように配設すれば、ウォータジャケットにおけるポート孔よりも下方に位置する部分の内周側側壁がウォータジャケットの長手方向端部に向かって上方に傾斜した状態となる。そのため、ウォータジャケットにおけるポート孔よりも下方に位置する部分に存在する気泡が浮力によって浮上する際に、気泡がウォータジャケットの長手方向端部に向かって上方に傾斜した内周側側壁に沿って移動し、ウォータジャケットの長手方向端部に導かれるようになる。そしてウォータジャケットの長手方向端部に導かれた気泡は、冷却水排出口の設けられているポート孔よりも上方の部分に移動するようになる。
【００３０】
したがって、ウォータジャケット内の気泡を、冷却水排出口が設けられたウォータジャケットの上方側の部分に速やかに導くことができるようになり、ウォータジャケット内の気泡が冷却水排出口から排出されやすくなる。
【００３１】
尚、ウォータジャケットに冷却水を供給するウォータポンプが停止しているときには、ウォータジャケット内の冷却水には冷却水導入口から冷却水排出口に向かう流れが生じていない。そのため、ウォータポンプが停止しているときには、ウォータジャケット内で発生した気泡が特にウォータジャケット内に留まりやすく、ウォータジャケット内の冷却水が、内燃機関や排気マニホルドから伝達される余熱によって暖められたときに沸騰しやすい。
【００３２】
これに対して上記請求項６に記載の発明によれば、ウォータポンプが停止しており、ウォータジャケット内の冷却水に流れが生じていないときであっても、浮力を利用して気泡をウォータジャケットの上方側の部分に導くことができるため、ウォータジャケット内の気泡が排出されやすくなる。
【００３３】
すなわち、上記請求項６に記載の発明によれば、ウォータジャケット内の気泡が排出されやすくなり、ひいてはウォータジャケット内に気泡が存在することに起因する冷却性能の低下や更なる気泡の発生を抑制することができるようになる。
【００３４】
ところで、気泡をウォータジャケットの上方に導くために、ウォータジャケットにおけるポート孔よりも下方に位置する部分の内周側側壁をウォータジャケットの長手方向端部に向かって上方に傾斜させる際に、長手方向の中央ではない部分を基点として内周側側壁を上方に向かって傾斜させた場合には、排気冷却用接続管の高さ方向の寸法が大きくなってしまう。
【００３５】
これに対して、上記請求項６に記載の発明は、下方に位置するようになる部分の内周側側壁がウォータジャケットの長手方向における中央側の部位ほど外側に位置するように傾斜しているため、長手方向の中央ではない部分を基点として同じ傾斜角度で内周側側壁を上方に向かって傾斜させた場合と比較して、排気冷却用接続管の高さ方向の寸法を小さくすることができる。
【００３６】
すなわち、上記請求項６に記載の発明によれば、長手方向の中央ではない部分を基点として内周側側壁を上方に向かって傾斜させる場合と比較して、排気冷却用接続管をコンパクトにすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の一実施形態にかかる排気冷却用接続管の斜視図。
【図２】同実施形態にかかる排気冷却用接続管が内燃機関に取り付けられた状態を示す側面図。
【図３】同実施形態にかかる排気冷却用接続管の図２におけるＡ‐Ａ線方向の断面図。
【図４】同実施形態にかかる排気冷却用接続管の図３におけるＢ‐Ｂ線方向の断面図。
【図５】比較例としての排気冷却用接続管の断面図。
【図６】比較例としての排気冷却用接続管の断面図。
【図７】この発明の一実施形態にかかる排気冷却用接続管の変更例としての排気冷却用接続管の断面図。
【図８】同実施形態にかかる排気冷却用接続管の変更例としての排気冷却用接続管の断面図。
【図９】同実施形態にかかる排気冷却用接続管の変更例としての排気冷却用接続管の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、この発明にかかる排気冷却用接続管を、直列４気筒型の内燃機関に接続される排気冷却用接続管として具体化した一実施形態について、図１〜６を参照して説明する。尚、図１は本実施形態にかかる排気冷却用接続管１００の斜視図である。
【００３９】
図１に示されるように本実施形態にかかる排気冷却用接続管１００には、内燃機関の各気筒にそれぞれ設けられた排気ポートに対応するように、４つのポート孔１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄが一列に並ぶように形成されている。これらポート孔１１０ａ〜１１０ｄは、内燃機関のシリンダヘッドに接続される機関側接続面１２０から排気マニホルドの各枝管が接続されるマニホルド側接続面１３０まで貫通するように形成されている。
【００４０】
図１に示されるように、機関側接続面１２０には複数のボルト締結部１２５が設けられている一方、マニホルド側接続面１３０には複数のボルト締結部１３５が設けられている。そして、機関側接続面１２０に設けられたボルト締結部１２５には同ボルト締結部１２５を貫通するようにボルト孔１４０が形成されているとともに、マニホルド側接続面１３０に設けられたボルト締結部１３５には排気マニホルドを固定するボルトが締結されるボルト孔１４０が形成されている。
【００４１】
これにより、図２に示されるように内燃機関１０と排気マニホルド２０との間に排気冷却用接続管１００を介装した状態において各ボルト孔１４０にボルトを締結することにより、内燃機関１０の各排気ポートと排気マニホルド２０の各枝管とがポート孔１１０ａ〜１１０ｄを介してそれぞれ接続されるようになる。そしてこれにより、排気冷却用接続管１００の各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄが排気通路の一部を構成するようになる。
【００４２】
尚、図２は、本実施形態にかかる排気冷却用接続管１００が内燃機関１０に取り付けられた状態を示す側面図である。一般に内燃機関を車両に搭載する際には、図２に示されるように内燃機関１０を傾けた状態で搭載することが多い。そこで、図２にあっては、車両に搭載されるときの姿勢と同様に内燃機関１０を傾けた状態を示している。
【００４３】
排気冷却用接続管１００の内部には、図３に示されるように各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄからなるポート群を取り囲むようにウォータジャケット１７０が形成されている。尚、図３は排気冷却用接続管１００の図２におけるＡ‐Ａ線方向の断面図である。
【００４４】
本実施形態にかかる排気冷却用接続管１００が取り付けられる内燃機関１０は、各排気ポートが水平方向に並ぶような姿勢で車両に搭載される。そのため、排気冷却用接続管１００は、内燃機関に取り付けられて車両に搭載されたときに、図３に示されるように各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄが水平方向に一列に並んだ状態になる。そのため、これらポート孔１１０ａ〜１１０ｄからなるポート群を取り囲むように配設されているウォータジャケット１７０も、図３に示されるように水平方向に長く延びた状態となる。
【００４５】
図３に示されるように本実施形態の排気冷却用接続管１００における各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄの間には、ウォータジャケット１７０を上下に連通する連通路１８０が形成されている。尚、連通路１８０は、図４に示されるようにポート孔１１０ａ〜１１０ｄの中心軸ＣＬの延伸方向におけるマニホルド側接続面１３０側に偏った位置においてウォータジャケット１７０を上下に連通するように形成されている。尚、図４は図３におけるＢ‐Ｂ線方向の断面図である。
【００４６】
また、図３に示されるように、ウォータジャケット１７０におけるポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分１７０Ａ，１７０Ｂのうち、ポート群よりも下方に位置する部分１７０Ｂには冷却水導入口１５０が接続されている。一方で、ポート群よりも上方に位置する部分１７０Ａには冷却水排出口１６０が接続されている。
【００４７】
冷却水導入口１５０は内燃機関１０を冷却する機関冷却水の循環経路に接続される。そのため、機関運転に伴ってウォータポンプが駆動されることにより、ウォータポンプによって圧送された機関冷却水の一部が、この冷却水導入口１５０を通じてウォータジャケット１７０に導入されるようになる。こうして冷却水がウォータジャケット１７０に導入されることにより、ウォータジャケット１７０及び連通路１８０を流れる冷却水とポート孔１１０ａ〜１１０ｄの中を流れる排気との間で熱交換が行われ、ポート孔１１０ａ〜１１０ｄの中を流れる排気が冷却されるようになる。
【００４８】
一方、冷却水排出口１６０は、機関冷却水の循環経路におけるラジエータよりも上流側の部分に接続される。そのため、排気との熱交換を通じて暖められ、冷却水排出口１６０から排出された冷却水は機関冷却水と合流し、ラジエータで冷却されてから再び循環されるようになる。
【００４９】
このように本実施形態の排気冷却用接続管１００は、内燃機関１０から排出された排気を、ウォータジャケット１７０及び連通路１８０を流れる冷却水との熱交換によって冷却してから排気マニホルド２０に導入し、排気通路に設けられた排気浄化触媒が高温の排気によって過剰に熱せられることを抑制する。
【００５０】
ところで、排気浄化触媒が過剰に熱せられることを抑制するためには、内燃機関１０のシリンダヘッドや、排気マニホルド２０にウォータジャケットを設けるようにすることも考えられる。しかし、内燃機関１０のシリンダヘッドや、排気マニホルド２０にウォータジャケットを設けるようにした場合には、内燃機関１０や排気マニホルド２０における排気通路の取り回し等の設計を変更する必要がある。
【００５１】
これに対して、内燃機関１０と排気マニホルド２０との間に排気冷却用接続管１００を介装させる構成を採用した場合には、内燃機関１０や排気マニホルド２０の設計を大幅に変更することなく、排気浄化触媒の過熱を抑制することができるようになる。
【００５２】
ところが、こうした排気冷却用接続管１００にあっては、冷却水が高温の排気との熱交換によって暖められるため、冷却水の温度が上昇し、ウォータジャケット１７０の中で冷却水が蒸発してウォータジャケット１７０の中に気泡が発生することがある。
【００５３】
ウォータジャケット１７０の中に気泡が存在していると、排気と冷却水との熱交換が効率的に行われなくなるため、排気を冷却する能力が低下してしまう。また、気泡が存在している部分では、局所的に温度が上昇しやすくなる。そのため、ウォータジャケット１７０の一部分に気泡が長期間停滞していると、その部分では更に冷却水の蒸発が助長されるようになるおそれがある。
【００５４】
尚、機関運転中にはウォータポンプが駆動されているため、冷却水が冷却水導入口１５０から導入され、冷却水排出口１６０に向かって流れている。そのため、その流れによって気泡が冷却水排出口１６０に向かって移動しやすく、冷却水排出口１６０から排出された気泡がラジエータに設けられたエアタンクに捕集されるようになる。
【００５５】
しかし、機関停止中のように、ウォータポンプが停止しているときには、冷却水には冷却水導入口１５０から冷却水排出口１６０に向かう流れが生じない。そのため、ウォータポンプが停止しているときには、気泡がウォータジャケット１７０内に特に留まりやすく、内燃機関や排気マニホルドから伝達される余熱によって冷却水が沸騰してしまうおそれもある。
【００５６】
そこで、本実施形態の排気冷却用接続管１００にあっては、図３に示されるようにウォータジャケット１７０におけるポート群よりも上方に位置する部分１７０Ａの外周側側壁１７１に冷却水排出口１６０を開口させ、冷却水排出口１６０を排気冷却用接続管１００の上部に配設するようにしている。そして、その一方で、ウォータジャケット１７０におけるポート群よりも下方に位置する部分１７０Ｂにあっては、ウォータジャケット１７０を各連通路１８０に近い部位ほど内周側に位置するようにジグザグに配設し、この部分１７０Ｂにおける内周側側壁１７２を各連通路１８０に向かって傾斜させるようにしている。
【００５７】
ウォータジャケット１７０内に発生した気泡は、浮力によって上方に浮上する。そのため、上記のようにポート群よりも下方に位置する部分１７０Ｂにおける内周側側壁１７２が連通路１８０に向かって上方に傾斜していれば、図３に矢印で示されるように浮力によって気泡がこれら内周側側壁１７２に沿って移動し、連通路１８０に導かれるようになる。そして、連通路１８０に導かれた気泡は、連通路１８０を通じてポート群よりも上方に位置する部分１７０Ａに移動するようになる。そのため、気泡がウォータジャケット１７０におけるポート群よりも下方の部分１７０Ｂに留まりにくくなり、ポート群よりも上方に位置する部分１７０Ａに設けられた冷却水排出口１６０から排出されやすくなる。
【００５８】
尚、内周側側壁１７２を傾斜させることにより、浮力を利用して気泡を上方側の部分１７０Ａに移動させる構成としては、図５に示されるように、連通路１８０を設けずに内周側側壁１７２をウォータジャケット１７０の長手方向における中央側の部位ほど外側に位置するように傾斜させ、ウォータジャケット１７０の長手方向端部に向かって上方に傾斜させる構成を採用することもできる。
【００５９】
こうした構成を採用した場合にも、図５に矢印で示されるように浮力によって気泡が内周側側壁１７２に沿って移動し、ウォータジャケット１７０の長手方向端部に導かれるようになる。そして、ウォータジャケット１７０の長手方向端部に導かれた気泡は、ポート群よりも上方に位置する部分１７０Ａに移動するようになる。そのため、気泡がウォータジャケット１７０におけるポート群よりも下方の部分１７０Ｂに留まりにくくなり、ポート群よりも上方に位置する部分１７０Ａに設けられた冷却水排出口１６０から排出されやすくなる。
【００６０】
しかしながら、こうした構成を採用した場合には、気泡が内周側側壁１７２に沿って移動し、上方側の部分１７０Ａに到達するまでの道程が長くなり、図３に示される構成と比較して速やかに気泡を上方側の部分１７０Ａに移動させることができない。
【００６１】
また、図５に示されるようにウォータジャケット１７０における部分１７０Ｂにあっては、ポート群の中央側に位置するポート孔１１０ｂ，１１０ｃとウォータジャケット１７０との間の距離が長くなり、この部分の肉厚Ｔ２がポート孔１１０ａ，１１０ｄとウォータジャケット１７０との間の部分の肉厚Ｔ１よりも増大してしまう。そのため、ポート孔１１０ｂ，１１０ｃの中を流れる排気を効果的に冷却することができなくなってしまうおそれがある。尚、こうした冷却性能の低下を抑制すべく、ウォータジャケット１７０をポート孔１１０ｂ、１１０ｃに近づけ、肉厚Ｔ２を薄くすることも考えられる。しかし、ウォータジャケット１７０をポート孔１１０ｂ、１１０ｃに近づけるようにすると、ポート孔１１０ａ，１１０ｄとウォータジャケット１７０との間の距離が短くなり、この部分の肉厚Ｔ１が薄くなってしまう。強度を確保するためには、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄとウォータジャケット１７０との間の部分の肉厚をある程度確保する必要がある。そのため、ウォータジャケット１７０をポート孔１１０ｂ，１１０ｃに近づけることによって冷却性能の低下を抑制するには限界がある。
【００６２】
これに対して、本実施形態の排気冷却用接続管１００にあっては、上述したように各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄの間に連通路１８０を設け、ポート群よりも下方に位置する部分１７０Ｂにおいてウォータジャケット１７０を各連通路１８０に向かって傾斜させている。そのため、図３に示されるようにポート孔１１０ｂ，１１０ｃとウォータジャケット１７０との間の部分における肉厚の最も薄い部分の肉厚Ｔを、ポート孔１１０ａ，１１０ｄとウォータジャケット１７０との間の部分における肉厚の最も薄い部分の肉厚Ｔと等しくすることができる。尚、本実施形態の排気冷却用接続管１００にあっては、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄ及びウォータジャケット１７０の強度を確保することのできる範囲で、肉厚Ｔを極力薄くすることができるように各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄ及びウォータジャケット１７０の配設位置を設定している。
【００６３】
また、本実施形態の排気冷却用接続管１００にあっては、図４に示されるように、ウォータジャケット１７０と連通路１８０とが接続されている部分におけるウォータジャケット１７０の下方側の部分１７０Ｂの天井に相当する側壁１８１全体を連通路１８０が形成されているマニホルド側接続面１３０側の部位ほど高くなるように傾斜させている。
【００６４】
側壁１８１を上記のように傾斜させていなかった場合には、図６に示されるように排気冷却用接続管１００が傾けられた状態で配設されているときに、上方に向かって浮上する気泡が側壁１８１に沿って図６に矢印で示されるように連通路１８０とは反対方向に移動するようになる。その結果、気泡が破線で囲んだ部分Ｘに集まってしまい、冷却水排出口１６０から排出されなくなってしまう。
【００６５】
これに対して、図４に示されるように側壁１８１を傾斜させておけば、図４に矢印で示されるようにウォータジャケット１７０の下方側の部分１７０Ｂに存在する気泡が側壁１８１に沿って連通路１８０側に向かって移動するようになる。尚、本実施形態の排気冷却用接続管１００にあっては、車両に搭載されたときの姿勢において側壁１８１が連通路１８０側に向かって上方に傾いた状態となるように、側壁１８１の勾配を設定している。
【００６６】
以上説明した本実施形態の排気冷却用接続管１００によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）ウォータジャケット１７０内の気泡を、連通路１８０を通じて冷却水排出口１６０が設けられたウォータジャケット１７０の上方側の部分１７０Ａに速やかに導くことができるようになり、ウォータジャケット１７０内の気泡が冷却水排出口から排出されやすくなる。
【００６７】
（２）また、ウォータポンプが停止しており、ウォータジャケット１７０内の冷却水に流れが生じていないときであっても、浮力を利用して気泡をウォータジャケット１７０の上方側の部分１７０Ａに導くことができる。
【００６８】
（３）隣接するポート孔の間に位置する部分の各々に連通路１８０を設け、全てのポート孔１１０ａ〜１１０ｄの間に連通路１８０を形成するようにしているため、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄをそれぞれ取り囲むように冷却水が流れるようになり、排気を冷却する能力を向上させることができる。
【００６９】
（４）また、隣接するポート孔の間に位置する部分の各々に連通路１８０を設け、全てのポート孔１１０ａ〜１１０ｄの間に連通路１８０を形成するようにしているため、連通路１８０同士の間隔が短くなり、気泡が連通路１８０に導入されるまでの道程が短くなっている。そのため、気泡をウォータジャケット１７０の上方側の部分１７０Ａに速やかに移動させることができる。
【００７０】
（５）ウォータジャケット１７０の下方側の部分１７０Ｂにおける連通路１８０と接続している部分におけるウォータジャケット１７０の天井に相当する側壁１８１全体が、連通路１８０側に向かって上方に傾斜しているため、ウォータジャケット１７０と連通路１８０が接続する部分においても浮力を利用して気泡を連通路１８０に導くことができる。これにより、図６を参照して説明したように連通路１８０とは反対側の部分Ｘに気泡が集まってしまい、冷却水排出口１６０から排出されなくなってしまうことを抑制することができる。
【００７１】
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。
・上記実施形態にあっては、各連通路１８０に向かってそれぞれ傾斜している内周側側壁１７２を直線状に形成していたが、図７に示されるように内周側側壁１７２を各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄの形状に沿って湾曲した形状にすることもできる。こうした構成を採用した場合にも上記実施形態と同様に、気泡が内周側側壁１７２に沿って図７に矢印で示されるように連通路１８０に向かって移動するようになる。
【００７２】
尚、上述したように強度を確保するためには、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄとウォータジャケット１７０との間の部分をある程度の厚さ以上にする必要がある。上記実施形態のように、直線状の内周側側壁１７２によって気泡を連通路１８０に導くようにした場合には、図３に示されるように各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄとウォータジャケット１７０との間の部分の肉厚が最も薄い部分（肉厚Ｔの部分）から離間するほど内周側側壁１７２が各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄから離れるようになる。そのため、強度を確保するために必要な肉厚Ｔを確保した上で直線状の内周側側壁１７２によって気泡を連通路１８０に導くようにした場合には、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄとウォータジャケット１７０との間の部分の平均肉厚が肉厚Ｔよりも厚くなる。
【００７３】
これに対して、図７に示されるように、内周側側壁１７２を各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄの形状に沿って湾曲させ、内周側側壁１７２を連通路１８０に向かって傾斜させる構成を採用すれば、連通路１８０に向かって湾曲している部分の肉厚を均一にすることができる。そのため、強度を確保するために必要な肉厚Ｔを確保した上で、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄとウォータジャケット１７０との間の部分の平均肉厚を薄くすることができる。そのため、図７に示されるように、内周側側壁１７２を各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄの形状に沿って湾曲させた構成を採用すれば、上記実施形態のように直線状の内周側側壁１７２によって気泡を連通路１８０に導くようにした場合と比較して、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄにより近い部分に冷却水を流すことができるようになる。その結果、排気を冷却する能力を更に向上させることができるようになる。
【００７４】
・上記実施形態にあっては各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄ間に１つずつ連通路１８０を設ける構成を示したが、連通路１８０を設ける数や連通路１８０を設ける位置は適宜変更することができる。
【００７５】
例えば、図８に示されるように中央側に位置するポート孔１１０ｂとポート孔１１０ｃとの間にのみ連通路１８０を設け、ウォータジャケット１７０のポート群よりも下方に位置する部分１７０Ｂにおける内周側側壁１７２を中央の連通路１８０に向かって上方に傾斜させるといった構成を採用することもできる。
【００７６】
・上記実施形態の排気冷却用接続管１００にあっては、全てのポート孔１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄを取り囲むようにウォータジャケット１７０を形成する構成を示した。これに対して、本発明は、このように全てのポート孔１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄを取り囲むように形成されたウォータジャケット１７０を備えるものに限定的に適用されるものではない。
【００７７】
例えば、図９に示されるように、４つのポート孔１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄのうち、中央側の２つのポート孔１１０ｂ，１１０ｃを１つのポート群とし、これら２つのポート孔１１０ｂ，１１０ｃのみを取り囲むように形成されたウォータジャケット１７０を備える排気冷却用接続管１００に本発明を適用することもできる。
【００７８】
こうした構成にあっては、図９に示されるように、ポート孔１１０ｂとポート孔１１０ｃとの間に連通路１８０を形成するとともに、ウォータジャケット１７０のポート孔１１０ｂ，１１０ｃよりも下方側の部分１７０Ｂにおける内周側側壁１７２を中央の連通路１８０に向かって上方に傾斜させる構成を採用すればよい。
【００７９】
・尚、その他、ポート孔１１０ｃとポート孔１１０ｄのみを取り囲むウォータジャケット１７０を備えるものや、ポート孔１１０ａとポート孔１１０ｂのみを取り囲むウォータジャケット１７０を備えるものにも同様に本発明を適用することができる。
【００８０】
・また、ポート孔１１０ａ，１１０ｂを取り囲むウォータジャケット１７０とポート孔１１０ｃ，１１０ｄを取り囲むウォータジャケット１７０とを双方備えるものに本発明を適用することもできる。
【００８１】
・更には、３つのポート孔を取り囲むように形成されたウォータジャケット１７０を備える排気冷却用接続管１００に本発明を適用することもできる。すなわち、ポート孔１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを取り囲むウォータジャケット１７０を備える排気冷却用接続管１００や、ポート孔１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄを取り囲むウォータジャケット１７０を備える排気冷却用接続管１００に本発明を適用することもできる。
【００８２】
・また、上記実施形態にあっては、４つのポート孔１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄを備える排気冷却用接続管１００に本発明を適用した構成を示したが、ポート孔が２つ、３つ、又は５つ以上設けられたものに本発明を適用することもできる。
【００８３】
すなわち、２つ以上のポート孔からなるポート群を取り囲むように形成されたウォータジャケット１７０を備える排気冷却用接続管１００であれば、ウォータジャケット１７０によって取り囲まれたポート孔の間に連通路１８０を設け、本発明を適用することができる。
【００８４】
・上記実施形態の排気冷却用接続管１００にあっては、ウォータジャケット１７０における下方側の部分１７０Ｂにおける連通路１８０が接続している部分の天井に相当する側壁１８１の傾斜の勾配を、車両に搭載されるときの姿勢に基づいて予め設定しておくようにしていた。これに対して側壁１８１の勾配を車両に搭載されるときの姿勢にあわせて予め設定していなくても、排気冷却用接続管１００をこの側壁１８１が連通路１８０側に向かって上方に傾いた状態になるように配設するようにすれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８５】
・上記実施形態にあっては、冷却水導入口１５０及び冷却水排出口１６０を１つずつ備える排気冷却用接続管１００を示したが、冷却水導入口１５０や冷却水排出口１６０を複数設ける構成を採用してもよい。
【００８６】
・ボルト締結部１２５，１３５の形状や数等は適宜変更することができる。
・上記実施形態にあっては、冷却水排出口１６０をウォータジャケット１７０の長手方向における中央に設ける構成を示したが、冷却水排出口１６０は、必ずしも中央に設けなくてもよい。
【００８７】
・冷却水導入口１５０の位置は適宜変更することができる。しかし、気泡を効果的に排出するためには、上記実施形態のように、ウォータジャケット１７０の下方に冷却水導入口１５０を設け、気泡に作用する浮力と冷却水の流れの双方を利用して気泡を排出することができるようにすることが望ましい。
【００８８】
・上記実施形態にあっては、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄが水平方向に並ぶように排気冷却用接続管１００を配設する例を示した。これに対して、上記実施形態に記載の排気冷却用接続管１００は、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄが必ずしも水平方向に並ぶように配設されていなくても、冷却水排出口１６０が上方に開口するように配設されていればよい。尚、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄが水平方向に並ばなくなるように排気冷却用接続管１００を傾けた状態で配設する場合には、配設された状態で内周側側壁１７２が連通路１８０に近い部位ほど上方に位置し、連通路１８０に向かって上方に傾斜した状態となるように、内周側側壁１７２の勾配をそれぞれ設定しておく必要がある。このように内周側側壁１７２の勾配を設定しておくことにより、排気冷却用接続管１００が傾いた状態で配設された場合であっても、浮力によって浮上する気泡が傾斜した内周側側壁１７２に沿って連通路に導かれるようになり、上記実施形態と同様の効果を得ることができるようになる。
【００８９】
・また、図５に示されるように連通路１８０を備えていない排気冷却用接続管１００にあっても、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄが水平方向に並ばなくなるように、これを傾けた状態で配設することもできる。尚、傾けた状態で配設する場合には、冷却水排出口１６０が上方に開口するように配設するとともに、配設された状態で内周側側壁１７２がウォータジャケット１７０の長手方向両端部に向かって上方に傾斜した状態となるように、内周側側壁１７２の勾配をそれぞれ設定しておく必要がある。このように内周側側壁１７２の勾配を設定しておくことにより、排気冷却用接続管１００が傾いた状態で配設される場合であっても、浮力によって浮上する気泡が傾斜した内周側側壁１７２に沿ってウォータジャケット１７０の長手方向端部に導かれるようになり、浮力を利用して気泡を上方側の部分１７０Ａに移動させることができるようになる。
【００９０】
ところで、気泡をウォータジャケット１７０の上方に導くために、ウォータジャケット１７０におけるポート孔１１０ａ〜１１０ｄよりも下方に位置する部分１７０Ｂの内周側側壁１７２をウォータジャケット１７０の長手方向端部に向かって上方に傾斜させる際に、長手方向の中央ではない部分を基点として内周側側壁１７２を上方に向かって傾斜させた場合には、排気冷却用接続管１００の高さ方向の寸法が大きくなってしまう。
【００９１】
これに対して、図５に示されるように下方に位置するようになる部分１７０Ｂの内周側側壁１７２をウォータジャケット１７０の長手方向における中央側の部位ほど外側に位置するように傾斜させれば、長手方向の中央ではない部分を基点として同じ傾斜角度で内周側側壁１７２を上方に向かって傾斜させた場合と比較して、排気冷却用接続管１００の高さ方向の寸法を小さくすることができる。すなわち、長手方向の中央ではない部分を基点として内周側側壁１７２を上方に向かって傾斜させる場合と比較して、排気冷却用接続管１００をコンパクトにすることができる。
【００９２】
・上記実施形態にあっては、本発明を、直列４気筒型の内燃機関に接続される排気冷却用接続管として具体化した例を示したが、本発明は直列４気筒型の内燃機関に限定的に適用されるものではない。例えばＶ型６気筒、Ｖ型８気筒の内燃機関の各バンクに接続される排気冷却用接続管に本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【００９３】
１０…内燃機関、２０…排気マニホルド、１００…排気冷却用接続管、１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ…ポート孔、１２０…機関側接続面、１２５…ボルト締結部、１３０…マニホルド側接続面、１３５…ボルト締結部、１４０…ボルト孔、１５０…冷却水導入口、１６０…冷却水排出口、１７０…ウォータジャケット、１７１…外周側側壁、１７２…内周側側壁、１８０…連通路、１８１…側壁。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関と排気マニホルドとの間に介装されて排気通路の一部を構成し、排気マニホルドに導入される排気を冷却する排気冷却用接続管に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関と排気マニホルドとの間に介装されて、内燃機関から排出される排気を冷却してから排気マニホルドに導入する排気冷却用接続管として、排気冷却用アダプタが記載されている。
【０００３】
こうした排気冷却用アダプタ等の排気冷却用接続管には、複数のポート孔が設けられており、これらポート孔を介して内燃機関の各排気ポートと排気マニホルドの各枝管とがそれぞれ接続されるようになっている。また、ポート孔の周囲にはこれらポート孔からなるポート群を取り囲むようにウォータジャケットが形成されている。これにより、このウォータジャケットを流れる冷却水との熱交換によって、ポート孔の中を流れる排気が冷却されるようになっている。
【０００４】
尚、排気冷却用接続管には、内燃機関を冷却する機関冷却水の一部をウォータジャケットに導入する冷却水導入口と、熱交換によって暖められた冷却水を排出する冷却水排出口とが設けられている。これにより、ウォータポンプによって圧送された機関冷却水の一部が冷却水導入口からウォータジャケット内に導入される。そして、導入された冷却水が、ポート孔を通じて排気マニホルドに流れ込む排気を冷却する。そして、熱交換によって暖められた冷却水は冷却水排出口から排出される。
【０００５】
尚、冷却水排出口は、機関冷却水の循環経路におけるラジエータよりも上流側の部分に接続される。これにより、冷却水排出口から排出された冷却水は、機関冷却水と合流し、ラジエータで冷却されて再び循環されるようになる。
【０００６】
こうした排気冷却用接続管を内燃機関と排気マニホルドとの間に介装し、内燃機関から排出された排気を冷却してから排気マニホルドに導入することにより、高温の排気によって排気浄化触媒が過剰に熱せられることが抑制されるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭６４‐１５７１８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、こうした排気冷却用接続管にあっては、冷却水が高温の排気との熱交換によって暖められるため、冷却水の温度が上昇し、ウォータジャケットの中で冷却水が蒸発してウォータジャケットの中に気泡が発生することがある。
【０００９】
ウォータジャケットの中に気泡が存在していると、熱交換が効率的に行われなくなるため、排気を冷却する能力が低下してしまう。また、気泡が存在している部分では、局所的に温度が上昇しやすくなる。そのため、ウォータジャケットの一部分に気泡が長期間停滞していると、その部分では更に冷却水の蒸発が助長されるようになるおそれがある。
【００１０】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的はウォータジャケット内の気泡が排出されやすい構造の排気冷却用接続管を提供し、ひいてはウォータジャケット内に気泡が存在することに起因する冷却性能の低下や更なる気泡の発生を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、一列に並ぶように配設された複数のポート孔と、これらポート孔からなるポート群を取り囲むように形成されたウォータジャケットとを有し、前記ポート孔を通じて流れる排気を冷却する排気冷却用接続管であって、隣接するポート孔の間に、前記ウォータジャケットにおける前記ポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分同士を接続する連通路が設けられているとともに、前記ウォータジャケットにおける前記ポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分のうち、一方の部分における外周側側壁に冷却水排出口が設けられており、他方の部分における内周側側壁が前記連通路に近い部位ほど内側に位置するように傾斜していることをその要旨とする。
【００１２】
ウォータジャケット内に発生した気泡は、浮力によって上方に浮上する。
上記請求項１に記載の排気冷却用接続管を、冷却水排出口が上方に位置するように配設すれば、ウォータジャケットにおけるポート孔よりも下方に位置する部分の内周側側壁が連通路に向かって上方に傾斜した状態となる。そのため、ウォータジャケットにおけるポート孔よりも下方に位置する部分に存在する気泡が浮力によって浮上する際に、気泡が連通路に向かって上方に傾斜したこれら内周側側壁に沿って移動し、連通路に導かれるようになる。そして連通路に導かれた気泡は、連通路を通じて冷却水排出口の設けられているポート孔よりも上方の部分に移動するようになる。
【００１３】
したがって、ウォータジャケット内の気泡を、冷却水排出口が設けられたウォータジャケットの上方側の部分に速やかに導くことができるようになり、ウォータジャケット内の気泡が冷却水排出口から排出されやすくなる。
【００１４】
尚、ウォータジャケットに冷却水を供給するウォータポンプが停止しているときには、ウォータジャケット内の冷却水には冷却水導入口から冷却水排出口に向かう流れが生じていない。そのため、ウォータポンプが停止しているときには、ウォータジャケット内で発生した気泡が特にウォータジャケット内に留まりやすく、ウォータジャケット内の冷却水が、内燃機関や排気マニホルドから伝達される余熱によって暖められたときに沸騰しやすい。
【００１５】
これに対して上記請求項１に記載の発明によれば、ウォータポンプが停止しており、ウォータジャケット内の冷却水に流れが生じていないときであっても、浮力を利用して気泡をウォータジャケットの上方側の部分に導くことができるため、ウォータジャケット内の気泡が排出されやすくなる。
【００１６】
更に上記請求項１に記載の発明にあっては、隣接するポート孔の間に連通路を設け、ポート孔とポート孔との間にも冷却水を循環させるようにしている。そのため、こうした連通路を設けない場合と比較して排気を冷却する能力を向上させることができる。
【００１７】
すなわち、上記請求項１に記載の発明によれば、ウォータジャケット内の気泡が排出されやすくなり、ひいてはウォータジャケット内に気泡が存在することに起因する冷却性能の低下や更なる気泡の発生を抑制することができるようになる。
【００１８】
尚、請求項２に記載されているように、隣接するポート孔の間に位置する部分の各々に連通路を設け、全てのポート孔の間に連通路を形成する構成を採用すれば、各ポート孔をそれぞれ取り囲むように冷却水が流れるようになり、排気を冷却する能力を更に向上させることができる。
【００１９】
また、連通路同士の間隔が短くなり、気泡が連通路に導入されるまでの道程が短くなるため、冷却水排出口が設けられたウォータジャケットの上方側の部分に、より速やかに気泡を移動させることができるようになる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の排気冷却用接続管において、前記連通路に近い部位ほど内側に位置するように傾斜している前記内周側側壁が、前記ポート孔の形状に沿って湾曲していることをその要旨とする。
【００２１】
強度を確保するためには、ポート孔とウォータジャケットとの間の部分をある程度の厚さ以上にする必要がある。
直線状の内周側側壁によって気泡を連通路に導くようにした場合には、ポート孔とウォータジャケットとの間の部分の肉厚が最も薄い部分から離間するほど内周側側壁がポート孔から離れるようになる。そのため、強度を確保するために必要な肉厚を確保した上で直線状の内周側側壁によって気泡を連通路に導くようにした場合には、ポート孔とウォータジャケットとの間の部分の平均的な肉厚が厚くなる傾向にある。
【００２２】
これに対して、上記請求項３に記載の構成のように、内周側側壁をポート孔の形状に沿って湾曲させ、内周側側壁を連通路に向かって傾斜させる構成を採用すれば、連通路に向かって湾曲している部分の肉厚を均一にすることができる。そのため、強度を確保するために必要な肉厚を確保した上で直線状の内周側側壁によって気泡を連通路に導くようにした場合よりも、ポート孔とウォータジャケットとの間の部分の平均的な肉厚を薄くすることができる。
【００２３】
したがって、上記請求項３に記載されているように、内周側側壁をポート孔の形状に沿って湾曲させた構成を採用すれば、直線状の内周側側壁によって気泡を連通路に導くようにした場合と比較して、ポート孔に近い部分に冷却水を流すことができるようになり、排気を冷却する能力を向上させることができるようになる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気冷却用接続管において、前記ウォータジャケットにおける前記連通路が接続している部分のうち、車両に搭載されるときの姿勢において下方に位置する部分では、同ウォータジャケットの天井となる側壁全体が、前記連通路側の部位ほど高くなるように傾斜していることをその要旨とする。
【００２５】
上記構成によれば、ウォータジャケットと連通路とが接続している部分におけるウォータジャケットの天井に相当する側壁全体が、連通路側に向かって傾斜するようになる。そのため、ウォータジャケットと連通路が接続する部分にあっても、浮力を利用して気泡を連通路に導くことができるようになり、ウォータジャケット内の気泡が更に排出されやすくなる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の排気冷却用接続管において、同排気冷却用接続管が取り付けられる内燃機関は、同内燃機関に取り付けられた前記排気冷却用接続管における前記ポート孔の中心軸の延伸方向が水平方向に対して傾いた状態となるような姿勢で車両に搭載されるものであり、前記天井となる側壁は、車両に搭載されるときの姿勢において同側壁が上方に向かって傾斜した状態になるようにその傾斜の勾配が設定されていることをその要旨とする。
【００２７】
上記構成によれば、ウォータジャケットと連通路とが接続している部分におけるウォータジャケットの天井に相当する側壁全体が、車両に搭載されるときの姿勢において連通路側に向かって上方に傾斜した状態となる。そのため、内燃機関が、同内燃機関に取り付けられた排気冷却用接続管におけるポート孔の中心軸の延伸方向が水平方向に対して傾いた状態となるような姿勢で車両に搭載される場合であっても、浮力を利用して気泡を連通路に導くことができるようになる。
【００２８】
請求項６に記載の発明は、一列に並ぶように配設された複数のポート孔と、これらポート孔からなるポート群を取り囲むように形成されたウォータジャケットとを有し、前記ポート孔を通じて流れる排気を冷却する排気冷却用接続管であって、前記ウォータジャケットにおける前記ポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分のうち、一方の部分における外周側側壁に冷却水排出口が設けられており、他方の部分における内周側側壁が前記ウォータジャケットの長手方向における中央側の部位ほど外側に位置するように傾斜していることをその要旨とする。
【００２９】
上記請求項６に記載の排気冷却用接続管を、冷却水排出口が上方に位置するように配設すれば、ウォータジャケットにおけるポート孔よりも下方に位置する部分の内周側側壁がウォータジャケットの長手方向端部に向かって上方に傾斜した状態となる。そのため、ウォータジャケットにおけるポート孔よりも下方に位置する部分に存在する気泡が浮力によって浮上する際に、気泡がウォータジャケットの長手方向端部に向かって上方に傾斜した内周側側壁に沿って移動し、ウォータジャケットの長手方向端部に導かれるようになる。そしてウォータジャケットの長手方向端部に導かれた気泡は、冷却水排出口の設けられているポート孔よりも上方の部分に移動するようになる。
【００３０】
したがって、ウォータジャケット内の気泡を、冷却水排出口が設けられたウォータジャケットの上方側の部分に速やかに導くことができるようになり、ウォータジャケット内の気泡が冷却水排出口から排出されやすくなる。
【００３１】
尚、ウォータジャケットに冷却水を供給するウォータポンプが停止しているときには、ウォータジャケット内の冷却水には冷却水導入口から冷却水排出口に向かう流れが生じていない。そのため、ウォータポンプが停止しているときには、ウォータジャケット内で発生した気泡が特にウォータジャケット内に留まりやすく、ウォータジャケット内の冷却水が、内燃機関や排気マニホルドから伝達される余熱によって暖められたときに沸騰しやすい。
【００３２】
これに対して上記請求項６に記載の発明によれば、ウォータポンプが停止しており、ウォータジャケット内の冷却水に流れが生じていないときであっても、浮力を利用して気泡をウォータジャケットの上方側の部分に導くことができるため、ウォータジャケット内の気泡が排出されやすくなる。
【００３３】
すなわち、上記請求項６に記載の発明によれば、ウォータジャケット内の気泡が排出されやすくなり、ひいてはウォータジャケット内に気泡が存在することに起因する冷却性能の低下や更なる気泡の発生を抑制することができるようになる。
【００３４】
ところで、気泡をウォータジャケットの上方に導くために、ウォータジャケットにおけるポート孔よりも下方に位置する部分の内周側側壁をウォータジャケットの長手方向端部に向かって上方に傾斜させる際に、長手方向の中央ではない部分を基点として内周側側壁を上方に向かって傾斜させた場合には、排気冷却用接続管の高さ方向の寸法が大きくなってしまう。
【００３５】
これに対して、上記請求項６に記載の発明は、下方に位置するようになる部分の内周側側壁がウォータジャケットの長手方向における中央側の部位ほど外側に位置するように傾斜しているため、長手方向の中央ではない部分を基点として同じ傾斜角度で内周側側壁を上方に向かって傾斜させた場合と比較して、排気冷却用接続管の高さ方向の寸法を小さくすることができる。
【００３６】
すなわち、上記請求項６に記載の発明によれば、長手方向の中央ではない部分を基点として内周側側壁を上方に向かって傾斜させる場合と比較して、排気冷却用接続管をコンパクトにすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の一実施形態にかかる排気冷却用接続管の斜視図。
【図２】同実施形態にかかる排気冷却用接続管が内燃機関に取り付けられた状態を示す側面図。
【図３】同実施形態にかかる排気冷却用接続管の図２におけるＡ‐Ａ線方向の断面図。
【図４】同実施形態にかかる排気冷却用接続管の図３におけるＢ‐Ｂ線方向の断面図。
【図５】比較例としての排気冷却用接続管の断面図。
【図６】比較例としての排気冷却用接続管の断面図。
【図７】この発明の一実施形態にかかる排気冷却用接続管の変更例としての排気冷却用接続管の断面図。
【図８】同実施形態にかかる排気冷却用接続管の変更例としての排気冷却用接続管の断面図。
【図９】同実施形態にかかる排気冷却用接続管の変更例としての排気冷却用接続管の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、この発明にかかる排気冷却用接続管を、直列４気筒型の内燃機関に接続される排気冷却用接続管として具体化した一実施形態について、図１〜６を参照して説明する。尚、図１は本実施形態にかかる排気冷却用接続管１００の斜視図である。
【００３９】
図１に示されるように本実施形態にかかる排気冷却用接続管１００には、内燃機関の各気筒にそれぞれ設けられた排気ポートに対応するように、４つのポート孔１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄが一列に並ぶように形成されている。これらポート孔１１０ａ〜１１０ｄは、内燃機関のシリンダヘッドに接続される機関側接続面１２０から排気マニホルドの各枝管が接続されるマニホルド側接続面１３０まで貫通するように形成されている。
【００４０】
図１に示されるように、機関側接続面１２０には複数のボルト締結部１２５が設けられている一方、マニホルド側接続面１３０には複数のボルト締結部１３５が設けられている。そして、機関側接続面１２０に設けられたボルト締結部１２５には同ボルト締結部１２５を貫通するようにボルト孔１４０が形成されているとともに、マニホルド側接続面１３０に設けられたボルト締結部１３５には排気マニホルドを固定するボルトが締結されるボルト孔１４０が形成されている。
【００４１】
これにより、図２に示されるように内燃機関１０と排気マニホルド２０との間に排気冷却用接続管１００を介装した状態において各ボルト孔１４０にボルトを締結することにより、内燃機関１０の各排気ポートと排気マニホルド２０の各枝管とがポート孔１１０ａ〜１１０ｄを介してそれぞれ接続されるようになる。そしてこれにより、排気冷却用接続管１００の各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄが排気通路の一部を構成するようになる。
【００４２】
尚、図２は、本実施形態にかかる排気冷却用接続管１００が内燃機関１０に取り付けられた状態を示す側面図である。一般に内燃機関を車両に搭載する際には、図２に示されるように内燃機関１０を傾けた状態で搭載することが多い。そこで、図２にあっては、車両に搭載されるときの姿勢と同様に内燃機関１０を傾けた状態を示している。
【００４３】
排気冷却用接続管１００の内部には、図３に示されるように各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄからなるポート群を取り囲むようにウォータジャケット１７０が形成されている。尚、図３は排気冷却用接続管１００の図２におけるＡ‐Ａ線方向の断面図である。
【００４４】
本実施形態にかかる排気冷却用接続管１００が取り付けられる内燃機関１０は、各排気ポートが水平方向に並ぶような姿勢で車両に搭載される。そのため、排気冷却用接続管１００は、内燃機関に取り付けられて車両に搭載されたときに、図３に示されるように各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄが水平方向に一列に並んだ状態になる。そのため、これらポート孔１１０ａ〜１１０ｄからなるポート群を取り囲むように配設されているウォータジャケット１７０も、図３に示されるように水平方向に長く延びた状態となる。
【００４５】
図３に示されるように本実施形態の排気冷却用接続管１００における各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄの間には、ウォータジャケット１７０を上下に連通する連通路１８０が形成されている。尚、連通路１８０は、図４に示されるようにポート孔１１０ａ〜１１０ｄの中心軸ＣＬの延伸方向におけるマニホルド側接続面１３０側に偏った位置においてウォータジャケット１７０を上下に連通するように形成されている。尚、図４は図３におけるＢ‐Ｂ線方向の断面図である。
【００４６】
また、図３に示されるように、ウォータジャケット１７０におけるポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分１７０Ａ，１７０Ｂのうち、ポート群よりも下方に位置する部分１７０Ｂには冷却水導入口１５０が接続されている。一方で、ポート群よりも上方に位置する部分１７０Ａには冷却水排出口１６０が接続されている。
【００４７】
冷却水導入口１５０は内燃機関１０を冷却する機関冷却水の循環経路に接続される。そのため、機関運転に伴ってウォータポンプが駆動されることにより、ウォータポンプによって圧送された機関冷却水の一部が、この冷却水導入口１５０を通じてウォータジャケット１７０に導入されるようになる。こうして冷却水がウォータジャケット１７０に導入されることにより、ウォータジャケット１７０及び連通路１８０を流れる冷却水とポート孔１１０ａ〜１１０ｄの中を流れる排気との間で熱交換が行われ、ポート孔１１０ａ〜１１０ｄの中を流れる排気が冷却されるようになる。
【００４８】
一方、冷却水排出口１６０は、機関冷却水の循環経路におけるラジエータよりも上流側の部分に接続される。そのため、排気との熱交換を通じて暖められ、冷却水排出口１６０から排出された冷却水は機関冷却水と合流し、ラジエータで冷却されてから再び循環されるようになる。
【００４９】
このように本実施形態の排気冷却用接続管１００は、内燃機関１０から排出された排気を、ウォータジャケット１７０及び連通路１８０を流れる冷却水との熱交換によって冷却してから排気マニホルド２０に導入し、排気通路に設けられた排気浄化触媒が高温の排気によって過剰に熱せられることを抑制する。
【００５０】
ところで、排気浄化触媒が過剰に熱せられることを抑制するためには、内燃機関１０のシリンダヘッドや、排気マニホルド２０にウォータジャケットを設けるようにすることも考えられる。しかし、内燃機関１０のシリンダヘッドや、排気マニホルド２０にウォータジャケットを設けるようにした場合には、内燃機関１０や排気マニホルド２０における排気通路の取り回し等の設計を変更する必要がある。
【００５１】
これに対して、内燃機関１０と排気マニホルド２０との間に排気冷却用接続管１００を介装させる構成を採用した場合には、内燃機関１０や排気マニホルド２０の設計を大幅に変更することなく、排気浄化触媒の過熱を抑制することができるようになる。
【００５２】
ところが、こうした排気冷却用接続管１００にあっては、冷却水が高温の排気との熱交換によって暖められるため、冷却水の温度が上昇し、ウォータジャケット１７０の中で冷却水が蒸発してウォータジャケット１７０の中に気泡が発生することがある。
【００５３】
ウォータジャケット１７０の中に気泡が存在していると、排気と冷却水との熱交換が効率的に行われなくなるため、排気を冷却する能力が低下してしまう。また、気泡が存在している部分では、局所的に温度が上昇しやすくなる。そのため、ウォータジャケット１７０の一部分に気泡が長期間停滞していると、その部分では更に冷却水の蒸発が助長されるようになるおそれがある。
【００５４】
尚、機関運転中にはウォータポンプが駆動されているため、冷却水が冷却水導入口１５０から導入され、冷却水排出口１６０に向かって流れている。そのため、その流れによって気泡が冷却水排出口１６０に向かって移動しやすく、冷却水排出口１６０から排出された気泡がラジエータに設けられたエアタンクに捕集されるようになる。
【００５５】
しかし、機関停止中のように、ウォータポンプが停止しているときには、冷却水には冷却水導入口１５０から冷却水排出口１６０に向かう流れが生じない。そのため、ウォータポンプが停止しているときには、気泡がウォータジャケット１７０内に特に留まりやすく、内燃機関や排気マニホルドから伝達される余熱によって冷却水が沸騰してしまうおそれもある。
【００５６】
そこで、本実施形態の排気冷却用接続管１００にあっては、図３に示されるようにウォータジャケット１７０におけるポート群よりも上方に位置する部分１７０Ａの外周側側壁１７１に冷却水排出口１６０を開口させ、冷却水排出口１６０を排気冷却用接続管１００の上部に配設するようにしている。そして、その一方で、ウォータジャケット１７０におけるポート群よりも下方に位置する部分１７０Ｂにあっては、ウォータジャケット１７０を各連通路１８０に近い部位ほど内周側に位置するようにジグザグに配設し、この部分１７０Ｂにおける内周側側壁１７２を各連通路１８０に向かって傾斜させるようにしている。
【００５７】
ウォータジャケット１７０内に発生した気泡は、浮力によって上方に浮上する。そのため、上記のようにポート群よりも下方に位置する部分１７０Ｂにおける内周側側壁１７２が連通路１８０に向かって上方に傾斜していれば、図３に矢印で示されるように浮力によって気泡がこれら内周側側壁１７２に沿って移動し、連通路１８０に導かれるようになる。そして、連通路１８０に導かれた気泡は、連通路１８０を通じてポート群よりも上方に位置する部分１７０Ａに移動するようになる。そのため、気泡がウォータジャケット１７０におけるポート群よりも下方の部分１７０Ｂに留まりにくくなり、ポート群よりも上方に位置する部分１７０Ａに設けられた冷却水排出口１６０から排出されやすくなる。
【００５８】
尚、内周側側壁１７２を傾斜させることにより、浮力を利用して気泡を上方側の部分１７０Ａに移動させる構成としては、図５に示されるように、連通路１８０を設けずに内周側側壁１７２をウォータジャケット１７０の長手方向における中央側の部位ほど外側に位置するように傾斜させ、ウォータジャケット１７０の長手方向端部に向かって上方に傾斜させる構成を採用することもできる。
【００５９】
こうした構成を採用した場合にも、図５に矢印で示されるように浮力によって気泡が内周側側壁１７２に沿って移動し、ウォータジャケット１７０の長手方向端部に導かれるようになる。そして、ウォータジャケット１７０の長手方向端部に導かれた気泡は、ポート群よりも上方に位置する部分１７０Ａに移動するようになる。そのため、気泡がウォータジャケット１７０におけるポート群よりも下方の部分１７０Ｂに留まりにくくなり、ポート群よりも上方に位置する部分１７０Ａに設けられた冷却水排出口１６０から排出されやすくなる。
【００６０】
しかしながら、こうした構成を採用した場合には、気泡が内周側側壁１７２に沿って移動し、上方側の部分１７０Ａに到達するまでの道程が長くなり、図３に示される構成と比較して速やかに気泡を上方側の部分１７０Ａに移動させることができない。
【００６１】
また、図５に示されるようにウォータジャケット１７０における部分１７０Ｂにあっては、ポート群の中央側に位置するポート孔１１０ｂ，１１０ｃとウォータジャケット１７０との間の距離が長くなり、この部分の肉厚Ｔ２がポート孔１１０ａ，１１０ｄとウォータジャケット１７０との間の部分の肉厚Ｔ１よりも増大してしまう。そのため、ポート孔１１０ｂ，１１０ｃの中を流れる排気を効果的に冷却することができなくなってしまうおそれがある。尚、こうした冷却性能の低下を抑制すべく、ウォータジャケット１７０をポート孔１１０ｂ、１１０ｃに近づけ、肉厚Ｔ２を薄くすることも考えられる。しかし、ウォータジャケット１７０をポート孔１１０ｂ、１１０ｃに近づけるようにすると、ポート孔１１０ａ，１１０ｄとウォータジャケット１７０との間の距離が短くなり、この部分の肉厚Ｔ１が薄くなってしまう。強度を確保するためには、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄとウォータジャケット１７０との間の部分の肉厚をある程度確保する必要がある。そのため、ウォータジャケット１７０をポート孔１１０ｂ，１１０ｃに近づけることによって冷却性能の低下を抑制するには限界がある。
【００６２】
これに対して、本実施形態の排気冷却用接続管１００にあっては、上述したように各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄの間に連通路１８０を設け、ポート群よりも下方に位置する部分１７０Ｂにおいてウォータジャケット１７０を各連通路１８０に向かって傾斜させている。そのため、図３に示されるようにポート孔１１０ｂ，１１０ｃとウォータジャケット１７０との間の部分における肉厚の最も薄い部分の肉厚Ｔを、ポート孔１１０ａ，１１０ｄとウォータジャケット１７０との間の部分における肉厚の最も薄い部分の肉厚Ｔと等しくすることができる。尚、本実施形態の排気冷却用接続管１００にあっては、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄ及びウォータジャケット１７０の強度を確保することのできる範囲で、肉厚Ｔを極力薄くすることができるように各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄ及びウォータジャケット１７０の配設位置を設定している。
【００６３】
また、本実施形態の排気冷却用接続管１００にあっては、図４に示されるように、ウォータジャケット１７０と連通路１８０とが接続されている部分におけるウォータジャケット１７０の下方側の部分１７０Ｂの天井に相当する側壁１８１全体を連通路１８０が形成されているマニホルド側接続面１３０側の部位ほど高くなるように傾斜させている。
【００６４】
側壁１８１を上記のように傾斜させていなかった場合には、図６に示されるように排気冷却用接続管１００が傾けられた状態で配設されているときに、上方に向かって浮上する気泡が側壁１８１に沿って図６に矢印で示されるように連通路１８０とは反対方向に移動するようになる。その結果、気泡が破線で囲んだ部分Ｘに集まってしまい、冷却水排出口１６０から排出されなくなってしまう。
【００６５】
これに対して、図４に示されるように側壁１８１を傾斜させておけば、図４に矢印で示されるようにウォータジャケット１７０の下方側の部分１７０Ｂに存在する気泡が側壁１８１に沿って連通路１８０側に向かって移動するようになる。尚、本実施形態の排気冷却用接続管１００にあっては、車両に搭載されたときの姿勢において側壁１８１が連通路１８０側に向かって上方に傾いた状態となるように、側壁１８１の勾配を設定している。
【００６６】
以上説明した本実施形態の排気冷却用接続管１００によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）ウォータジャケット１７０内の気泡を、連通路１８０を通じて冷却水排出口１６０が設けられたウォータジャケット１７０の上方側の部分１７０Ａに速やかに導くことができるようになり、ウォータジャケット１７０内の気泡が冷却水排出口から排出されやすくなる。
【００６７】
（２）また、ウォータポンプが停止しており、ウォータジャケット１７０内の冷却水に流れが生じていないときであっても、浮力を利用して気泡をウォータジャケット１７０の上方側の部分１７０Ａに導くことができる。
【００６８】
（３）隣接するポート孔の間に位置する部分の各々に連通路１８０を設け、全てのポート孔１１０ａ〜１１０ｄの間に連通路１８０を形成するようにしているため、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄをそれぞれ取り囲むように冷却水が流れるようになり、排気を冷却する能力を向上させることができる。
【００６９】
（４）また、隣接するポート孔の間に位置する部分の各々に連通路１８０を設け、全てのポート孔１１０ａ〜１１０ｄの間に連通路１８０を形成するようにしているため、連通路１８０同士の間隔が短くなり、気泡が連通路１８０に導入されるまでの道程が短くなっている。そのため、気泡をウォータジャケット１７０の上方側の部分１７０Ａに速やかに移動させることができる。
【００７０】
（５）ウォータジャケット１７０の下方側の部分１７０Ｂにおける連通路１８０と接続している部分におけるウォータジャケット１７０の天井に相当する側壁１８１全体が、連通路１８０側に向かって上方に傾斜しているため、ウォータジャケット１７０と連通路１８０が接続する部分においても浮力を利用して気泡を連通路１８０に導くことができる。これにより、図６を参照して説明したように連通路１８０とは反対側の部分Ｘに気泡が集まってしまい、冷却水排出口１６０から排出されなくなってしまうことを抑制することができる。
【００７１】
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。
・上記実施形態にあっては、各連通路１８０に向かってそれぞれ傾斜している内周側側壁１７２を直線状に形成していたが、図７に示されるように内周側側壁１７２を各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄの形状に沿って湾曲した形状にすることもできる。こうした構成を採用した場合にも上記実施形態と同様に、気泡が内周側側壁１７２に沿って図７に矢印で示されるように連通路１８０に向かって移動するようになる。
【００７２】
尚、上述したように強度を確保するためには、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄとウォータジャケット１７０との間の部分をある程度の厚さ以上にする必要がある。上記実施形態のように、直線状の内周側側壁１７２によって気泡を連通路１８０に導くようにした場合には、図３に示されるように各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄとウォータジャケット１７０との間の部分の肉厚が最も薄い部分（肉厚Ｔの部分）から離間するほど内周側側壁１７２が各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄから離れるようになる。そのため、強度を確保するために必要な肉厚Ｔを確保した上で直線状の内周側側壁１７２によって気泡を連通路１８０に導くようにした場合には、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄとウォータジャケット１７０との間の部分の平均肉厚が肉厚Ｔよりも厚くなる。
【００７３】
これに対して、図７に示されるように、内周側側壁１７２を各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄの形状に沿って湾曲させ、内周側側壁１７２を連通路１８０に向かって傾斜させる構成を採用すれば、連通路１８０に向かって湾曲している部分の肉厚を均一にすることができる。そのため、強度を確保するために必要な肉厚Ｔを確保した上で、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄとウォータジャケット１７０との間の部分の平均肉厚を薄くすることができる。そのため、図７に示されるように、内周側側壁１７２を各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄの形状に沿って湾曲させた構成を採用すれば、上記実施形態のように直線状の内周側側壁１７２によって気泡を連通路１８０に導くようにした場合と比較して、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄにより近い部分に冷却水を流すことができるようになる。その結果、排気を冷却する能力を更に向上させることができるようになる。
【００７４】
・上記実施形態にあっては各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄ間に１つずつ連通路１８０を設ける構成を示したが、連通路１８０を設ける数や連通路１８０を設ける位置は適宜変更することができる。
【００７５】
例えば、図８に示されるように中央側に位置するポート孔１１０ｂとポート孔１１０ｃとの間にのみ連通路１８０を設け、ウォータジャケット１７０のポート群よりも下方に位置する部分１７０Ｂにおける内周側側壁１７２を中央の連通路１８０に向かって上方に傾斜させるといった構成を採用することもできる。
【００７６】
・上記実施形態の排気冷却用接続管１００にあっては、全てのポート孔１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄを取り囲むようにウォータジャケット１７０を形成する構成を示した。これに対して、本発明は、このように全てのポート孔１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄを取り囲むように形成されたウォータジャケット１７０を備えるものに限定的に適用されるものではない。
【００７７】
例えば、図９に示されるように、４つのポート孔１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄのうち、中央側の２つのポート孔１１０ｂ，１１０ｃを１つのポート群とし、これら２つのポート孔１１０ｂ，１１０ｃのみを取り囲むように形成されたウォータジャケット１７０を備える排気冷却用接続管１００に本発明を適用することもできる。
【００７８】
こうした構成にあっては、図９に示されるように、ポート孔１１０ｂとポート孔１１０ｃとの間に連通路１８０を形成するとともに、ウォータジャケット１７０のポート孔１１０ｂ，１１０ｃよりも下方側の部分１７０Ｂにおける内周側側壁１７２を中央の連通路１８０に向かって上方に傾斜させる構成を採用すればよい。
【００７９】
・尚、その他、ポート孔１１０ｃとポート孔１１０ｄのみを取り囲むウォータジャケット１７０を備えるものや、ポート孔１１０ａとポート孔１１０ｂのみを取り囲むウォータジャケット１７０を備えるものにも同様に本発明を適用することができる。
【００８０】
・また、ポート孔１１０ａ，１１０ｂを取り囲むウォータジャケット１７０とポート孔１１０ｃ，１１０ｄを取り囲むウォータジャケット１７０とを双方備えるものに本発明を適用することもできる。
【００８１】
・更には、３つのポート孔を取り囲むように形成されたウォータジャケット１７０を備える排気冷却用接続管１００に本発明を適用することもできる。すなわち、ポート孔１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを取り囲むウォータジャケット１７０を備える排気冷却用接続管１００や、ポート孔１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄを取り囲むウォータジャケット１７０を備える排気冷却用接続管１００に本発明を適用することもできる。
【００８２】
・また、上記実施形態にあっては、４つのポート孔１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄを備える排気冷却用接続管１００に本発明を適用した構成を示したが、ポート孔が２つ、３つ、又は５つ以上設けられたものに本発明を適用することもできる。
【００８３】
すなわち、２つ以上のポート孔からなるポート群を取り囲むように形成されたウォータジャケット１７０を備える排気冷却用接続管１００であれば、ウォータジャケット１７０によって取り囲まれたポート孔の間に連通路１８０を設け、本発明を適用することができる。
【００８４】
・上記実施形態の排気冷却用接続管１００にあっては、ウォータジャケット１７０における下方側の部分１７０Ｂにおける連通路１８０が接続している部分の天井に相当する側壁１８１の傾斜の勾配を、車両に搭載されるときの姿勢に基づいて予め設定しておくようにしていた。これに対して側壁１８１の勾配を車両に搭載されるときの姿勢にあわせて予め設定していなくても、排気冷却用接続管１００をこの側壁１８１が連通路１８０側に向かって上方に傾いた状態になるように配設するようにすれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８５】
・上記実施形態にあっては、冷却水導入口１５０及び冷却水排出口１６０を１つずつ備える排気冷却用接続管１００を示したが、冷却水導入口１５０や冷却水排出口１６０を複数設ける構成を採用してもよい。
【００８６】
・ボルト締結部１２５，１３５の形状や数等は適宜変更することができる。
・上記実施形態にあっては、冷却水排出口１６０をウォータジャケット１７０の長手方向における中央に設ける構成を示したが、冷却水排出口１６０は、必ずしも中央に設けなくてもよい。
【００８７】
・冷却水導入口１５０の位置は適宜変更することができる。しかし、気泡を効果的に排出するためには、上記実施形態のように、ウォータジャケット１７０の下方に冷却水導入口１５０を設け、気泡に作用する浮力と冷却水の流れの双方を利用して気泡を排出することができるようにすることが望ましい。
【００８８】
・上記実施形態にあっては、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄが水平方向に並ぶように排気冷却用接続管１００を配設する例を示した。これに対して、上記実施形態に記載の排気冷却用接続管１００は、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄが必ずしも水平方向に並ぶように配設されていなくても、冷却水排出口１６０が上方に開口するように配設されていればよい。尚、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄが水平方向に並ばなくなるように排気冷却用接続管１００を傾けた状態で配設する場合には、配設された状態で内周側側壁１７２が連通路１８０に近い部位ほど上方に位置し、連通路１８０に向かって上方に傾斜した状態となるように、内周側側壁１７２の勾配をそれぞれ設定しておく必要がある。このように内周側側壁１７２の勾配を設定しておくことにより、排気冷却用接続管１００が傾いた状態で配設された場合であっても、浮力によって浮上する気泡が傾斜した内周側側壁１７２に沿って連通路に導かれるようになり、上記実施形態と同様の効果を得ることができるようになる。
【００８９】
・また、図５に示されるように連通路１８０を備えていない排気冷却用接続管１００にあっても、各ポート孔１１０ａ〜１１０ｄが水平方向に並ばなくなるように、これを傾けた状態で配設することもできる。尚、傾けた状態で配設する場合には、冷却水排出口１６０が上方に開口するように配設するとともに、配設された状態で内周側側壁１７２がウォータジャケット１７０の長手方向両端部に向かって上方に傾斜した状態となるように、内周側側壁１７２の勾配をそれぞれ設定しておく必要がある。このように内周側側壁１７２の勾配を設定しておくことにより、排気冷却用接続管１００が傾いた状態で配設される場合であっても、浮力によって浮上する気泡が傾斜した内周側側壁１７２に沿ってウォータジャケット１７０の長手方向端部に導かれるようになり、浮力を利用して気泡を上方側の部分１７０Ａに移動させることができるようになる。
【００９０】
ところで、気泡をウォータジャケット１７０の上方に導くために、ウォータジャケット１７０におけるポート孔１１０ａ〜１１０ｄよりも下方に位置する部分１７０Ｂの内周側側壁１７２をウォータジャケット１７０の長手方向端部に向かって上方に傾斜させる際に、長手方向の中央ではない部分を基点として内周側側壁１７２を上方に向かって傾斜させた場合には、排気冷却用接続管１００の高さ方向の寸法が大きくなってしまう。
【００９１】
これに対して、図５に示されるように下方に位置するようになる部分１７０Ｂの内周側側壁１７２をウォータジャケット１７０の長手方向における中央側の部位ほど外側に位置するように傾斜させれば、長手方向の中央ではない部分を基点として同じ傾斜角度で内周側側壁１７２を上方に向かって傾斜させた場合と比較して、排気冷却用接続管１００の高さ方向の寸法を小さくすることができる。すなわち、長手方向の中央ではない部分を基点として内周側側壁１７２を上方に向かって傾斜させる場合と比較して、排気冷却用接続管１００をコンパクトにすることができる。
【００９２】
・上記実施形態にあっては、本発明を、直列４気筒型の内燃機関に接続される排気冷却用接続管として具体化した例を示したが、本発明は直列４気筒型の内燃機関に限定的に適用されるものではない。例えばＶ型６気筒、Ｖ型８気筒の内燃機関の各バンクに接続される排気冷却用接続管に本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【００９３】
１０…内燃機関、２０…排気マニホルド、１００…排気冷却用接続管、１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ…ポート孔、１２０…機関側接続面、１２５…ボルト締結部、１３０…マニホルド側接続面、１３５…ボルト締結部、１４０…ボルト孔、１５０…冷却水導入口、１６０…冷却水排出口、１７０…ウォータジャケット、１７１…外周側側壁、１７２…内周側側壁、１８０…連通路、１８１…側壁。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一列に並ぶように配設された複数のポート孔と、これらポート孔からなるポート群を取り囲むように形成されたウォータジャケットとを有し、前記ポート孔を通じて流れる排気を冷却する排気冷却用接続管であって、
隣接するポート孔の間に、前記ウォータジャケットにおける前記ポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分同士を接続する連通路が設けられているとともに、前記ウォータジャケットにおける前記ポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分のうち、一方の部分における外周側側壁に冷却水排出口が設けられており、他方の部分における内周側側壁が前記連通路に近い部位ほど内側に位置するように傾斜している
ことを特徴とする排気冷却用接続管。
【請求項２】
請求項１に記載の排気冷却用接続管において、
隣接するポート孔の間に位置する部分の各々に前記連通路が設けられている
ことを特徴とする排気冷却用接続管。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の排気冷却用接続管において、
前記連通路に近い部位ほど内側に位置するように傾斜している前記内周側側壁が、前記ポート孔の形状に沿って湾曲している
ことを特徴とする排気冷却用接続管。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気冷却用接続管において、
前記ウォータジャケットにおける前記連通路が接続している部分のうち、車両に搭載されるときの姿勢において下方に位置する部分では、同ウォータジャケットの天井となる側壁全体が、前記連通路側の部位ほど高くなるように傾斜している
ことを特徴とする排気冷却用接続管。
【請求項５】
請求項４に記載の排気冷却用接続管において、
同排気冷却用接続管が取り付けられる内燃機関は、同内燃機関に取り付けられた前記排気冷却用接続管における前記ポート孔の中心軸の延伸方向が水平方向に対して傾いた状態となるような姿勢で車両に搭載されるものであり、
前記天井となる側壁は、車両に搭載されるときの姿勢において同側壁が上方に向かって傾斜した状態になるようにその傾斜の勾配が設定されている
ことを特徴とする排気冷却用接続管。
【請求項６】
一列に並ぶように配設された複数のポート孔と、これらポート孔からなるポート群を取り囲むように形成されたウォータジャケットとを有し、前記ポート孔を通じて流れる排気を冷却する排気冷却用接続管であって、
前記ウォータジャケットにおける前記ポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分のうち、一方の部分における外周側側壁に冷却水排出口が設けられており、他方の部分における内周側側壁が前記ウォータジャケットの長手方向における中央側の部位ほど外側に位置するように傾斜している
ことを特徴とする排気冷却用接続管。
【請求項１】
一列に並ぶように配設された複数のポート孔と、これらポート孔からなるポート群を取り囲むように形成されたウォータジャケットとを有し、前記ポート孔を通じて流れる排気を冷却する排気冷却用接続管であって、
隣接するポート孔の間に、前記ウォータジャケットにおける前記ポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分同士を接続する連通路が設けられているとともに、前記ウォータジャケットにおける前記ポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分のうち、一方の部分における外周側側壁に冷却水排出口が設けられており、他方の部分における内周側側壁が前記連通路に近い部位ほど内側に位置するように傾斜している
ことを特徴とする排気冷却用接続管。
【請求項２】
請求項１に記載の排気冷却用接続管において、
隣接するポート孔の間に位置する部分の各々に前記連通路が設けられている
ことを特徴とする排気冷却用接続管。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の排気冷却用接続管において、
前記連通路に近い部位ほど内側に位置するように傾斜している前記内周側側壁が、前記ポート孔の形状に沿って湾曲している
ことを特徴とする排気冷却用接続管。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気冷却用接続管において、
前記ウォータジャケットにおける前記連通路が接続している部分のうち、車両に搭載されるときの姿勢において下方に位置する部分では、同ウォータジャケットの天井となる側壁全体が、前記連通路側の部位ほど高くなるように傾斜している
ことを特徴とする排気冷却用接続管。
【請求項５】
請求項４に記載の排気冷却用接続管において、
同排気冷却用接続管が取り付けられる内燃機関は、同内燃機関に取り付けられた前記排気冷却用接続管における前記ポート孔の中心軸の延伸方向が水平方向に対して傾いた状態となるような姿勢で車両に搭載されるものであり、
前記天井となる側壁は、車両に搭載されるときの姿勢において同側壁が上方に向かって傾斜した状態になるようにその傾斜の勾配が設定されている
ことを特徴とする排気冷却用接続管。
【請求項６】
一列に並ぶように配設された複数のポート孔と、これらポート孔からなるポート群を取り囲むように形成されたウォータジャケットとを有し、前記ポート孔を通じて流れる排気を冷却する排気冷却用接続管であって、
前記ウォータジャケットにおける前記ポート群を挟んで位置する長手方向に延びる部分のうち、一方の部分における外周側側壁に冷却水排出口が設けられており、他方の部分における内周側側壁が前記ウォータジャケットの長手方向における中央側の部位ほど外側に位置するように傾斜している
ことを特徴とする排気冷却用接続管。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１７９３７２（Ｐ２０１１−１７９３７２Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４２８３４（Ｐ２０１０−４２８３４）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１００８０５）アイシン高丘株式会社 (202)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１００８０５）アイシン高丘株式会社 (202)
【Ｆターム（参考）】
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