JP6131920B2 - 内燃機関の冷却構造 - Google Patents

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Description

この発明は、内燃機関の冷却構造に関する。
内燃機関のシリンダヘッドに排気マニホールドを一体形成したものが知られている(例えば特許文献1など)。こうしたシリンダヘッドには、燃焼室を冷却する燃焼室用ウォータジャケットや、排気マニホールドを冷却する排気マニホールド用ウォータジャケットが形成されている。
特開2005−188352号公報
上述したシリンダヘッドにおいて、燃焼室用ウォータジャケットから流出する冷却水と、排気マニホールド用ウォータジャケットから流出する冷却水とが合流する合流部を設け、その合流部の下流に、冷却水温を検出する水温センサを設ける場合には、以下のような不都合の発生が懸念される。
すなわち、冷却水温は、機関の各種制御において機関温度の代用値として利用されるパラメータであり、一般的には燃焼室を冷却した後の冷却水温がそうした代用値に適している。
ここで、通常、排気マニホールドを冷却した冷却水の温度は、燃焼室を冷却した冷却水の温度よりも高くなっていることが多い。このように排気マニホールドを冷却した冷却水の温度と燃焼室を冷却した冷却水の温度とが異なっていると、合流部には水温の異なる冷却水が流れ込むことになるため、合流部の下流では冷却水の温度分布に偏りが生じる。
こうした温度分布の偏りが起きている状態で、燃焼室を冷却した冷却水ではなく、排気マニホールドを冷却した冷却水の温度を水温センサが検出してしまうと、検出された冷却水温は、機関温度が適切に反映されておらず、機関温度の代用値として不適切な値になる。
なお、合流部の下流において、燃焼室用ウォータジャケットから流出した冷却水と排気マニホールド用ウォータジャケットから流出した冷却水とのミキシングが進めば、冷却水の温度分布の偏りは解消されていく。しかし、そのミキシングされた冷却水の温度を水温センサが検出してしまうと、検出された冷却水温は、排気マニホールドを冷却した冷却水の温度の影響を受けているため、燃焼室を冷却した冷却水の温度とは異なる温度になる。従って、この場合にも、水温センサによって検出される冷却水温は、機関温度の代用値として不適切な値になる。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、機関温度の反映された冷却水温を適切に検出することのできる内燃機関の冷却構造を提供することにある。
上記課題を解決する内燃機関の冷却構造は、シリンダブロック取付面とシリンダヘッドカバー取付面とを備えるシリンダヘッドの内部に、排気マニホールドと、燃焼室を冷却する燃焼室用ウォータジャケットと、排気マニホールドを冷却する排気マニホールド用ウォータジャケットとが形成されている。また、シリンダヘッドには、燃焼室用ウォータジャケットから流出する冷却水と排気マニホールド用ウォータジャケットから流出する冷却水とが合流する合流部が設けられている。合流部の下流には、水温センサの感温部を備える感温部冷却水通路が設けられている。そして、合流部の冷却水通路に形成された排気マニホールド用ウォータジャケットの冷却水出口は、合流部の冷却水通路内においてシリンダヘッドカバー取付面側に設けられており、水温センサの感温部は、感温部冷却水通路内においてシリンダブロック取付面側に設けられている。
同構成によれば、燃焼室用ウォータジャケットから流出した冷却水や、排気マニホールド用ウォータジャケットから流出した冷却水は、合流部の冷却水通路を介して、感温部を備える感温部冷却水通路に流入する。
ここで、排気マニホールド用ウォータジャケットの冷却水出口は、合流部の冷却水通路内においてシリンダヘッドカバー取付面側に設けられている。従って、排気マニホールド用ウォータジャケットから流出した冷却水は、合流部の冷却水通路内や合流部の下流に設けられた感温部冷却水通路内において、シリンダヘッドカバー取付面側に偏った状態で流れやすくなる。そのため、合流部の冷却水通路内及び感温部冷却水通路内では、排気マニホールド用ウォータジャケットから流出した冷却水と燃焼室用ウォータジャケットから流出した冷却水とのミキシングが抑制される。このようにして冷却水のミキシングが抑制されることにより、燃焼室用ウォータジャケットから流出した冷却水は、合流部の冷却水通路内及び感温部冷却水通路内において、シリンダヘッドカバー取付面側とは反対のシリンダブロック取付面側を流れるようになる。
そして、水温センサの感温部は、感温部冷却水通路内においてシリンダブロック取付面側に設けられているため、感温部冷却水通路内においてシリンダブロック取付面側を流れる冷却水の温度、つまり燃焼室用ウォータジャケットから流出した冷却水の温度が水温センサで検出される。従って、機関温度の反映された冷却水温を適切に検出することができるようになる。
また、内燃機関が車両に搭載された状態において、排気マニホールド用ウォータジャケットの冷却水出口は、合流部の冷却水通路内において鉛直方向上方に設けられており、感温部は、感温部冷却水通路内において鉛直方向下方に設けられていることが好ましい。
同構成では、排気マニホールド用ウォータジャケットの冷却水出口は、合流部の冷却水通路内において鉛直方向上方に設けられている。そのため、排気マニホールド用ウォータジャケットから流出した冷却水は、合流部の冷却水通路内や合流部の下流に設けられた感温部冷却水通路内において、鉛直方向上方に偏った状態で流れやすくなる。特に、排気マニホールド用ウォータジャケットから流出する冷却水は、燃焼室用ウォータジャケットから流出する冷却水よりも温度が高く密度が小さいため、排気マニホールド用ウォータジャケットから流出した冷却水は、合流部における冷却水通路の鉛直方向上方や感温部冷却水通路内の鉛直方向上方に集まりやすい。そのため、排気マニホールド用ウォータジャケットから流出した冷却水は、合流部の冷却水通路内の鉛直方向上方及び感温部冷却水通路内の鉛直方向上方に偏って流れる状態が好適に維持される。このようにして排気マニホールド用ウォータジャケットから流出した冷却水は、合流部の冷却水通路内及び感温部冷却水通路内において鉛直方向上方に偏った状態で流れるため、合流部の冷却水通路内及び感温部冷却水通路内では、排気マニホールド用ウォータジャケットから流出した冷却水と燃焼室用ウォータジャケットから流出した冷却水とのミキシングが抑制される。そして、燃焼室用ウォータジャケットから流出した冷却水は、合流部の冷却水通路内及び感温部冷却水通路内において、排気マニホールド用ウォータジャケットから流出した冷却水に対し、鉛直方向下方を流れるようになる。
このように同構成によれば、燃焼室用ウォータジャケットから流出した冷却水は、合流部の下流に設けられた感温部冷却水通路内において、排気マニホールド用ウォータジャケットから流出した冷却水とのミキシングが抑えられた状態で、同排気マニホールド用ウォータジャケットから流出した冷却水に対して鉛直方向下方を流れるようになる。そして、水温センサの感温部は、感温部冷却水通路内において鉛直方向下方に設けられているため、感温部冷却水通路内において鉛直方向下方を流れる冷却水の温度、つまり燃焼室用ウォータジャケットから流出した冷却水の温度が水温センサで検出される。従って、同構成によれば、機関温度の反映された冷却水温をより適切に検出することができるようになる。
上記冷却構造において、合流部の冷却水通路及び感温部冷却水通路は直線状に配設されていることが好ましい。
同構成によれば、冷却水通路の形成方向に起因する冷却水の流れ方向の変化が抑えられる。そのため、排気マニホールド用ウォータジャケットから流出した冷却水は、合流部の冷却水通路内を上方に偏った状態で流れるのであるが、そのように偏った状態を維持したまま、排気マニホールド用ウォータジャケットから流出した冷却水を、上述した感温部冷却水通路内に流入させることができる。
上記冷却構造において、感温部冷却水通路は、シリンダヘッドとは別体の樹脂材料で形成されていることが好ましい。
同構成によれば、感温部を備える冷却水通路を容易に形成することができる。
上記冷却構造において、燃焼室用ウォータジャケットの容積は、排気マニホールド用ウォータジャケットの容積よりも大きくされていることが好ましい。
同構成によれば、感温部冷却水通路を流れる冷却水量について、燃焼室用ウォータジャケットから流出した冷却水量の占める割合が多くなる。従って、合流部よりも下流で冷却水の温度を検出する場合でも、燃焼室用ウォータジャケットから流れてきた冷却水の温度を精度よく検出することができる。
内燃機関の冷却構造の一実施形態におけるシリンダヘッドの長手方向の断面図。 同実施形態における内燃機関の構造及び冷却系統を示す模式図。 図1の3−3線に沿った断面図。 同実施形態におけるシリンダヘッドの合流部周辺の断面構造を示す斜視図。 同実施形態におけるウォータアウトレット内の径方向における冷却水の温度分布を示す図。 同実施形態の変形例におけるシリンダヘッドの長手方向の断面図。
以下、内燃機関の冷却構造を具体化した一実施形態について、図1〜図5を参照して説明する。
図1に示すように、このシリンダヘッド100には、複数の燃焼室10が設けられている。また、シリンダヘッド100には、燃焼室10に吸気を導入する吸気ポート20や、燃焼室10から排気を排出する排気ポートが形成されている。また、シリンダヘッド100には、各排気ポートを集合させた排気マニホールド30が一体形成されている。
シリンダヘッド100には、同シリンダヘッド100の長手方向に延びており、内燃機関の冷却水で各燃焼室10を冷却するための燃焼室用ウォータジャケット110が一体形成されている。また、シリンダヘッド100には、内燃機関の冷却水が排気マニホールド30の周りを流れるようにした排気マニホールド用ウォータジャケット120が一体形成されている。この排気マニホールド用ウォータジャケット120により、排気マニホールド30が冷却水で冷却される。燃焼室用ウォータジャケット110の容積は、排気マニホールド用ウォータジャケット120の容積よりも大きくされている。なお、これら燃焼室用ウォータジャケット110や、排気マニホールド用ウォータジャケット120は周知な構成であるため、その詳細な構造に関する説明は省略する。
シリンダヘッド100において、燃焼室10の配列方向における一側面には、上記燃焼室用ウォータジャケット110から流出する冷却水と、上記排気マニホールド用ウォータジャケット120から流出する冷却水とが合流する合流部40が形成されている。この合流部40の下流には、シリンダヘッド100とは別体の樹脂材料で形成されたウォータアウトレット50が接続されており、ウォータアウトレット50の下流には冷却水配管70が接続される。
ウォータアウトレット50の内部には、合流部40から流出した冷却水が流入する感温部冷却水通路51が形成されており、感温部冷却水通路51内には、水温センサ60の先端に設けられた感温部60aが配設されている。この感温部60aによって、シリンダヘッド100から流出する冷却水の温度が検出される。
図2に、シリンダヘッド100を備える内燃機関1の構造と冷却系統の一部とを示す。
周知のように、シリンダヘッド100は、内燃機関1においてシリンダブロック80とシリンダヘッドカバー90との間に配設される。
シリンダヘッド100には、シリンダブロック80を取り付けるシリンダブロック取付面180と、シリンダヘッドカバー90を取り付けるシリンダヘッドカバー取付面190とが設けられている。
内燃機関1のシリンダブロック80内には、シリンダブロック80を冷却するシリンダブロック用ウォータジャケット300が形成されており、このシリンダブロック用ウォータジャケット300には、ウォータポンプ200から吐出された冷却水が流入する。
シリンダブロック用ウォータジャケット300に流入した冷却水は、内燃機関1のシリンダブロック80を冷却した後、シリンダヘッド100内に形成された上記燃焼室用ウォータジャケット110や上記排気マニホールド用ウォータジャケット120に流入する。
燃焼室用ウォータジャケット110に流入した冷却水は、燃焼室10を冷却した後、合流部40に流入する。また、排気マニホールド用ウォータジャケット120に流入した冷却水は、排気マニホールド30を冷却した後、合流部40に流入する。合流部40に流入した冷却水は、水温センサ60が設けられたウォータアウトレット50に送られる。
図3に、冷却水の流れ方向に沿った合流部40周辺の断面構造を示す。なお、図3における矢印Y1は、シリンダヘッド100においてシリンダヘッドカバー取付面190が設けられている方向を示し、矢印Y2は、シリンダヘッド100においてシリンダブロック取付面180が設けられている方向を示す。
また、図4には、合流部40周辺の断面構造を斜視図にて示す。
図3及び図4に示すように、燃焼室10を冷却して燃焼室用ウォータジャケット110から流出する冷却水Aや、排気マニホールド30を冷却して排気マニホールド用ウォータジャケット120から流出する冷却水Bは、合流部40の内壁で構成される冷却水通路41へと流れ込む。
また、図3及び図4に示すように、排気マニホールド用ウォータジャケット120から合流部40に向けて冷却水Bが流出する同排気マニホールド用ウォータジャケット120の冷却水出口121は、合流部40の冷却水通路41内においてシリンダヘッドカバー取付面190側に形成されている。また、感温部60aは、感温部冷却水通路51内においてシリンダブロック取付面180側に設けられている。より詳細には、内燃機関1が車両に搭載された状態において、排気マニホールド用ウォータジャケット120の冷却水出口121は、合流部40の冷却水通路41内において鉛直方向上方に形成されており、感温部60aは、感温部冷却水通路51内において鉛直方向下方に設けられている。
なお、上述の「シリンダヘッドカバー取付面190側」及び「シリンダブロック取付面180側」とは、冷却水通路41や感温部冷却水通路51の流路方向における断面を、シリンダヘッドカバー90の配設側とシリンダブロック80の配設側とで2分割した(二等分した)場合において、シリンダヘッドカバー90の配設側の領域を「シリンダヘッドカバー取付面190側」といい、シリンダブロック80の配設側の領域を「シリンダブロック取付面180側」という。
同様に、上述の「鉛直方向上方」及び「鉛直方向下方」とは、冷却水通路41や感温部冷却水通路51の流路方向における断面を鉛直方向の上下に2分割する(二等分する)場合において、鉛直方向の上方の領域を「鉛直方向上方」といい、鉛直方向の下方の領域を「鉛直方向下方」という。
また、合流部40の冷却水通路41と感温部冷却水通路51とは、直線状に連なって配設されている。
次に、図5を参照して、本実施形態の冷却構造によって得られる作用を説明する。
なお、図5における矢印Y1も、シリンダヘッド100においてシリンダヘッドカバー取付面190が設けられている方向を示し、矢印Y2も、シリンダヘッド100においてシリンダブロック取付面180が設けられている方向を示す。
まず、燃焼室用ウォータジャケット110から流出した冷却水Aや、排気マニホールド用ウォータジャケット120から流出した冷却水Bは、合流部40を介して、感温部60aの設けられた感温部冷却水通路51内に流入する。
ここで、先の図3や図4に示したように、排気マニホールド用ウォータジャケット120の冷却水出口121は、合流部40の冷却水通路41内においてシリンダヘッドカバー取付面190側に設けられている。従って、排気マニホールド用ウォータジャケット120から流出した冷却水Bは、合流部40の冷却水通路41内や、図5に示すように、合流部40の下流に設けられた感温部冷却水通路51内において、シリンダヘッドカバー取付面190側に偏った状態で流れやすくなる。そのため、合流部40の冷却水通路41内及び感温部冷却水通路51内では、排気マニホールド用ウォータジャケット120から流出した冷却水Bと燃焼室用ウォータジャケット110から流出した冷却水Aとのミキシングが抑制される。このようにして冷却水のミキシングが抑制されることにより、燃焼室用ウォータジャケット110から流出した冷却水Aは、合流部40の冷却水通路41内及び感温部冷却水通路51内において、シリンダヘッドカバー取付面190側とは反対のシリンダブロック取付面180側を主に流れるようになる。
そして、水温センサ60の感温部60aは、感温部冷却水通路51内においてシリンダブロック取付面180側に設けられているため、感温部冷却水通路51内においてシリンダブロック取付面180側を流れる冷却水の温度、つまり燃焼室用ウォータジャケット110から流出した冷却水Aの温度が水温センサ60で検出される。従って、機関温度の反映された冷却水温が適切に検出される。
特に、本実施形態では、排気マニホールド用ウォータジャケット120の冷却水出口121は、合流部40の冷却水通路41内において鉛直方向上方に設けられている。そのため、排気マニホールド用ウォータジャケット120から流出した冷却水Bは、合流部40の冷却水通路41内や合流部40の下流に設けられた感温部冷却水通路51内において、鉛直方向上方に偏った状態で流れやすくなる。
ここで、排気マニホールド用ウォータジャケット120から流出する冷却水Bは、燃焼室用ウォータジャケット110から流出する冷却水Aよりも温度が高く密度が小さい。そのため、排気マニホールド用ウォータジャケット120から流出した冷却水Bは、合流部40の冷却水通路41内における鉛直方向上方や、感温部冷却水通路51内における鉛直方向上方に集まりやすい。従って、排気マニホールド用ウォータジャケット120から流出した冷却水Bは、合流部40の冷却水通路41内の鉛直方向上方や、感温部冷却水通路51内の鉛直方向上方に偏って流れる状態が好適に維持される。
このようにして排気マニホールド用ウォータジャケット120から流出した冷却水Bは、合流部40の冷却水通路41内や、感温部冷却水通路51内において鉛直方向上方に偏った状態で流れる。そのため、合流部40の冷却水通路41内や、感温部冷却水通路51内では、排気マニホールド用ウォータジャケット120から流出した冷却水Bと燃焼室用ウォータジャケット110から流出した冷却水Aとのミキシングが抑制される。そして、先の図5に示すように、燃焼室用ウォータジャケット110から流出した冷却水Aが、合流部40の冷却水通路41内や感温部冷却水通路51内において、排気マニホールド用ウォータジャケット120から流出した冷却水Bに対して、鉛直方向下方を流れるようになる。
このように燃焼室用ウォータジャケット110から流出した冷却水Aは、感温部冷却水通路51内において、排気マニホールド用ウォータジャケット120から流出した冷却水Bとのミキシングが抑えられた状態で、同排気マニホールド用ウォータジャケット120から流出した冷却水Bに対して鉛直方向下方を流れるようになる。そして、水温センサ60の感温部60aは、感温部冷却水通路51内において鉛直方向下方に設けられているため、感温部冷却水通路51内において鉛直方向下方を流れる冷却水の温度、つまり燃焼室用ウォータジャケット110から流出した冷却水Aの温度が水温センサ60で検出される。従って、機関温度の反映された冷却水温がより適切に検出される。
また、合流部40の冷却水通路41及び感温部冷却水通路51は直線状に配設されているため、冷却水通路の形成方向に起因する冷却水の流れ方向の変化が抑えられている。そのため、排気マニホールド用ウォータジャケット120から流出した冷却水Bは、合流部40の冷却水通路41内を上方に偏った状態で流れるのであるが、そうした状態を維持したまま、感温部冷却水通路51内に同冷却水Bが流入するようになり、上記作用がより確実に得られる。
ちなみに、燃焼室用ウォータジャケット110内に水温センサ60の感温部60aを設けるようにすれば、機関温度の反映された冷却水温を検出することは可能である。しかし、この場合には、シリンダヘッド100の外周りではなく、内部に水温センサ60を設ける必要があるため、現実的には、そうした水温センサ60の配設位置を確保することは難しい。この点、本実施形態では、先の図1等に示したように、上述した合流部40が、シリンダヘッド100において燃焼室10の配列方向における一側面に形成されており、その合流部40の下流に配設された感温部冷却水通路51に水温センサ60が設けられている。つまり、シリンダヘッド100の外周りに水温センサ60が設けられているが、こうしたセンサの配設態様でも、機関温度の反映された冷却水温を検出することが可能になる。
また、ウォータアウトレット50の感温部冷却水通路51は、シリンダヘッド100とは別体の樹脂材料で形成されているため、感温部60aを備える感温部冷却水通路51を容易に形成することができる。
また、燃焼室用ウォータジャケット110の容積は、排気マニホールド用ウォータジャケット120の容積よりも大きくされているため、ウォータアウトレット50の感温部冷却水通路51を流れる冷却水量について、燃焼室用ウォータジャケット110から流入した冷却水量の占める割合が多くなる。従って、合流部40よりも下流で冷却水の温度を検出する場合でも、燃焼室用ウォータジャケット110から流れてきた冷却水Aの温度を精度よく検出することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)合流部40の下流に、水温センサ60の感温部60aを備える感温部冷却水通路51を設けている。そして、合流部40の冷却水通路41に形成された排気マニホールド用ウォータジャケット120の冷却水出口121は、合流部40の冷却水通路41内においてシリンダヘッドカバー取付面190側に設けられており、水温センサ60の感温部60aは、感温部冷却水通路51内においてシリンダブロック取付面180側に設けられている。これにより、機関温度の反映された冷却水温を適切に検出することができるようになる。
(2)排気マニホールド用ウォータジャケット120の冷却水出口121は、合流部40の冷却水通路41内において鉛直方向上方に設けられており、水温センサ60の感温部60aは、感温部冷却水通路51内において鉛直方向下方に設けられている。これにより、機関温度の反映された冷却水温をより適切に検出することができるようになる。
(3)合流部40の冷却水通路41及び感温部冷却水通路51は直線状に配設されている。これにより排気マニホールド用ウォータジャケット120から流出した冷却水Bを、冷却水通路内において上方に偏った状態で維持したまま、感温部冷却水通路51内に流入させることができる。
(4)シリンダヘッド100の外周りに水温センサ60を設ける場合でも、機関温度の反映された冷却水温を検出することが可能になる。
(5)感温部冷却水通路51は、シリンダヘッド100とは別体の樹脂材料で形成されているため、感温部60aを備える感温部冷却水通路51を容易に形成することができる。
(6)燃焼室用ウォータジャケット110の容積は、排気マニホールド用ウォータジャケット120の容積よりも大きくされているため、合流部40よりも下流で冷却水の温度を検出する場合でも、燃焼室用ウォータジャケット110から流れてきた冷却水Aの温度を精度よく検出することができる。
尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・排気マニホールド用ウォータジャケット120の冷却水出口121を、合流部40の冷却水通路41内において鉛直方向上方に設けるとともに、水温センサ60の感温部60aを感温部冷却水通路51内において鉛直方向下方に設けるようにしたが、必ずしもこうした鉛直方向の上下に冷却水出口121や感温部60aを設けなくてもよい。この場合でも、少なくとも上記(2)以外の効果を得ることができる。
・感温部60aを備える感温部冷却水通路51が、ウォータアウトレット50に設けられており、そのウォータアウトレット50を合流部40の下流に接続するようにした。つまり、感温部冷却水通路51と、シリンダヘッド100とは別部材であった。この他、図6に示すように、ウォータアウトレット50をシリンダヘッド100に一体形成することにより、感温部冷却水通路51をシリンダヘッド100に一体形成するようにしてもよい。
・合流部40の冷却水通路41と感温部冷却水通路51とを直線状に配設するようにしたが、この他の態様で配設してもよい。この場合でも、少なくとも上記(3)以外の効果を得ることができる。
・燃焼室用ウォータジャケット110の容積と排気マニホールド用ウォータジャケット120の容積とを同等にしたり、場合によっては燃焼室用ウォータジャケット110の容積を排気マニホールド用ウォータジャケット120の容積よりも少なくしてもよい。この場合でも、上記(6)以外の効果を得ることができる。
1…内燃機関、10…燃焼室、20…吸気ポート、30…排気マニホールド、40…合流部、41…(合流部の)冷却水通路、50…ウォータアウトレット、51…感温部冷却水通路、60…水温センサ、60a…感温部、70…冷却水配管、80…シリンダブロック、90、シリンダヘッドカバー、100…シリンダヘッド、110…燃焼室用ウォータジャケット、120…排気マニホールド用ウォータジャケット、121…(排気マニホールド用ウォータジャケットの)冷却水出口、180…シリンダブロック取付面、190…シリンダヘッドカバー取付面、200…ウォータポンプ、300…シリンダブロック用ウォータジャケット。

Claims (5)

  1. シリンダブロック取付面とシリンダヘッドカバー取付面とを備えるシリンダヘッドの内部に、排気マニホールドと、燃焼室を冷却する燃焼室用ウォータジャケットと、前記排気マニホールドを冷却する排気マニホールド用ウォータジャケットとが形成された内燃機関の冷却構造であって、
    前記シリンダヘッドには、前記燃焼室用ウォータジャケットから流出する冷却水と前記排気マニホールド用ウォータジャケットから流出する冷却水とが合流する合流部が設けられており、
    前記合流部の下流には、水温センサの感温部を備える感温部冷却水通路が設けられており、
    前記合流部の冷却水通路に形成された前記排気マニホールド用ウォータジャケットの冷却水出口は、前記合流部の冷却水通路内において前記シリンダヘッドカバー取付面側に設けられており、前記感温部は、前記感温部冷却水通路内において前記シリンダブロック取付面側に設けられている
    ことを特徴とする内燃機関の冷却構造。
  2. 前記内燃機関が車両に搭載された状態において、前記排気マニホールド用ウォータジャケットの冷却水出口は、前記合流部の冷却水通路内において鉛直方向上方に設けられており、前記感温部は、前記感温部冷却水通路内において鉛直方向下方に設けられている
    請求項1に記載の内燃機関の冷却構造。
  3. 前記合流部の冷却水通路及び前記感温部冷却水通路は直線状に配設されている
    請求項1または2に記載の内燃機関の冷却構造。
  4. 前記感温部冷却水通路は、前記シリンダヘッドとは別体の樹脂材料で形成されている
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関の冷却構造。
  5. 前記燃焼室用ウォータジャケットの容積は、前記排気マニホールド用ウォータジャケットの容積よりも大きくされている
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関の冷却構造。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6162756B2 (ja) * 2015-07-09 2017-07-12 本田技研工業株式会社 空油冷内燃機関
JP6371807B2 (ja) * 2016-07-29 2018-08-08 本田技研工業株式会社 内燃機関の冷却装置
CN107965380B (zh) * 2017-11-20 2020-06-02 潍柴动力股份有限公司 一种分腔分流式排气管总成以及发动机
US10801380B1 (en) * 2017-11-29 2020-10-13 Steve Sousley Durable high performance water-cooled exhaust systems and components and methods of manufacture
JP7079698B2 (ja) * 2018-08-30 2022-06-02 ダイハツ工業株式会社 内燃機関のシリンダヘッド
JP7103895B2 (ja) * 2018-08-31 2022-07-20 ダイハツ工業株式会社 内燃機関のシリンダヘッド
CN110966077B (zh) * 2018-09-28 2021-11-12 长城汽车股份有限公司 一种内燃机冷却系统、控制方法及车辆
DE102020123021A1 (de) 2020-09-03 2022-03-03 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen
CN114198189A (zh) * 2020-09-17 2022-03-18 深圳臻宇新能源动力科技有限公司 发动机及具有其的车辆
CN114991983A (zh) * 2021-03-01 2022-09-02 比亚迪股份有限公司 发动机和车辆
CN115875123A (zh) * 2022-12-31 2023-03-31 东风商用车有限公司 发动机气缸盖水套可变流量分配控制装置及方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0234422Y2 (ja) * 1986-07-21 1990-09-17
JPH0725222U (ja) * 1993-10-14 1995-05-12 ダイハツ工業株式会社 吸気先行冷却型内燃機関における水温センサーの取付け構造
JP2003176721A (ja) * 2001-12-10 2003-06-27 Hitachi Unisia Automotive Ltd 内燃機関の温度検出装置
JP4119833B2 (ja) 2003-12-25 2008-07-16 本田技研工業株式会社 排気マニホールド一体型エンジンの冷却構造
JP4448747B2 (ja) * 2004-08-31 2010-04-14 愛知機械工業株式会社 内燃機関
US7367294B2 (en) * 2006-03-14 2008-05-06 Gm Global Technology Operations, Inc. Cylinder head with integral tuned exhaust manifold
JP4337851B2 (ja) * 2006-08-28 2009-09-30 トヨタ自動車株式会社 シリンダヘッドの冷却水通路構造
US7748211B2 (en) * 2006-12-19 2010-07-06 United Technologies Corporation Vapor cooling of detonation engines
EP2003320B1 (de) * 2007-06-13 2017-10-11 Ford Global Technologies, LLC Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine
US8146544B2 (en) * 2009-03-05 2012-04-03 GM Global Technology Operations LLC Engine cylinder head cooling features and method of forming
JP2010209749A (ja) * 2009-03-09 2010-09-24 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関のシリンダヘッド
AT506468B1 (de) * 2009-03-24 2010-12-15 Avl List Gmbh Zylinderkopf einer brennkraftmaschine
JP5120319B2 (ja) * 2009-04-03 2013-01-16 株式会社デンソー エンジンの廃熱制御装置
AT507479B1 (de) * 2009-11-19 2011-07-15 Avl List Gmbh Zylinderkopf für eine brennkraftmaschine
US8584628B2 (en) * 2010-07-14 2013-11-19 Ford Global Technologies, Llc Engine with cylinder head cooling
EP2500558B1 (en) 2011-03-10 2017-02-15 Fiat Powertrain Technologies S.p.A. Cylinder head for an internal combustion engine, with integrated exhaust manifold and subgroups of exhaust conduits merging into manifold portions which are superimposed and spaced apart from each other
JP2012241557A (ja) 2011-05-17 2012-12-10 Toyota Motor Corp 内燃機関の冷却装置
US8857385B2 (en) * 2011-06-13 2014-10-14 Ford Global Technologies, Llc Integrated exhaust cylinder head
US8960137B2 (en) 2011-09-07 2015-02-24 Ford Global Technologies, Llc Integrated exhaust cylinder head
CN104185727B (zh) * 2012-03-16 2017-07-14 爱知机械工业株式会社 温度检测装置的保持结构和具有该保持结构的内燃机
JP5587380B2 (ja) 2012-10-19 2014-09-10 本田技研工業株式会社 シリンダヘッドのウォータージャケット構造
JP5729367B2 (ja) * 2012-10-25 2015-06-03 トヨタ自動車株式会社 シリンダヘッドの冷却構造
JP6205730B2 (ja) * 2013-01-21 2017-10-04 スズキ株式会社 シリンダヘッド
JP2016031032A (ja) 2014-07-28 2016-03-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のシリンダヘッド
US9784175B2 (en) * 2015-06-01 2017-10-10 Ford Global Technologies, Llc Internal combustion engine and coolant pump

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