JP6187538B2 - シリンダヘッド - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のシリンダヘッドに関し、詳しくは、冷却水が流れる流路を内部に備えるシリンダヘッドに関する。

内燃機関のシリンダヘッドには、冷却水が流れる流路が形成されている。特許文献１には、吸気ポート内の空気を冷却するために、シリンダヘッド内の吸気ポート周辺を冷却する冷却水が循環する第１冷却水回路を、シリンダブロック及びシリンダヘッド内の排気ポート周辺を冷却する冷却水が循環する第２冷却水回路とは独立して設けることが開示されている。

第１冷却水回路は、シリンダヘッド内に形成された吸気ポート冷却水通路を含む。吸気ポート冷却水通路は、シリンダヘッドの幅方向の端面に設けられた冷却水導入部に接続されている。吸気ポート冷却水通路は、冷却水導入部から吸気ポートの下側に広がり、吸気ポートの側面を通って吸気ポートの上側に延び、吸気ポートの上側を通ってシリンダヘッドの長手方向の端面に設けられた冷却水導出部に接続されている。

特開２０１３−１３３７４６号公報

内燃機関では、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置や、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路へ還流させるＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）方式のブローバイガス還流装置を備えたものがある。ＥＧＲ装置又はブローバイガス還流装置によって吸気通路へ還流された排気ガス又はブローバイガスは、吸気ポートを通って燃焼室内へと吸入される。

ここで、ＥＧＲガスやブローバイガス中にはオイルや未燃ガス等の燃料成分が含まれている。このため、ＥＧＲ装置又はブローバイガス還流装置を特許文献１の内燃機関に適用すると、還流されたＥＧＲガス又はブローバイガスが吸気ポートを通過する際に冷却されて凝縮するおそれがある。燃料を含んだ凝縮水が燃焼室に吸入される前に高温の吸気バルブ等に衝突して焼き固められると、これがデポジットとなって次第に堆積してしまう。このように、吸気ポートを低温の冷却水で冷却する内燃機関において、ＥＧＲ装置やブローバイガス還流装置を設けると、吸気バルブへのデポジットの堆積による燃費の悪化や動弁系機能の不具合を引き起こすおそれがあった。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、吸気ポートへ還流されたＥＧＲガス又はブローバイガスによるデポジットの堆積を抑制することのできるシリンダヘッドを提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、冷却水の温度が異なる２系統の冷却水循環システムを備える内燃機関のためのシリンダヘッドであって、
吸気ポートと、
低温の冷却水を循環させるための低温冷却水流路と、
前記低温冷却水流路を流れる冷却水よりも高温の冷却水を循環させるための高温冷却水流路と、
ブローバイガス又はＥＧＲガスの一部を前記吸気ポートに還流させるためのガス流路と、
前記ガス流路から前記吸気ポートの壁面へ開口する開口端と、を備え、
前記低温冷却水流路は、前記吸気ポートの壁面のうち前記開口端よりも吸気上流側の少なくとも一部を覆う第１ウォータジャケットを含んで構成されていることを特徴としている。

第２の発明は、第１の発明において、
前記吸気ポートに設けられたポートインジェクタを更に備え、
前記開口端は、前記ポートインジェクタからの噴霧領域よりも吸気上流側に設けられていることを特徴としている。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記第１ウォータジャケットは、前記吸気ポートの壁面のうち前記開口端よりも吸気上流側のみを覆うように設けられていることを特徴としている。

第４の発明は、第１又は第２の発明において、
前記低温冷却水流路は、前記開口端の吸気下流側において、前記吸気ポートの壁面の少なくとも一部を覆う第２ウォータジャケットを含んで構成され、
前記吸気ポートの内部には、前記開口端から前記吸気ポートの内部に導入されたガスが前記第２ウォータジャケットに覆われた壁面に接触することを防ぐための整流板が設けられていることを特徴としている。

第５の発明は、第４の発明において、
前記第２ウォータジャケットは、前記開口端と対向する側の壁面を覆うように構成され、
前記整流板は、前記開口端から前記第２ウォータジャケットに覆われた壁面にかけて、前記吸気ポートを前記第２ウォータジャケットに覆われた壁面の側と前記開口端の側とに隔絶するように設けられていることを特徴としている。

第６の発明は、上記の目的を達成するため、冷却水の温度が異なる２系統の冷却水循環システムを備える内燃機関のためのシリンダヘッドであって、
吸気ポートと、
低温の冷却水を循環させるための低温冷却水流路と、
前記低温冷却水流路を流れる冷却水よりも高温の冷却水を循環させるための高温冷却水流路と、
ブローバイガス又はＥＧＲガスの一部を前記吸気ポートに還流させるためのガス流路と、
前記ガス流路から前記吸気ポートの壁面へ開口する開口端と、を備え、
前記低温冷却水流路は、前記吸気ポートの壁面の少なくとも一部を覆うウォータジャケットを含み、
前記吸気ポートの内部には、前記開口端から前記吸気ポートの内部に導入されたガスが前記壁面のうちの前記ウォータジャケットに覆われた部分に接触することを防ぐための整流板が設けられていることを特徴としている。

第１の発明によれば、ブローバイガス又はＥＧＲガスを還流させるためのガス流路が吸気ポートの途中に開口している。そして、低温冷却水流路は、吸気ポートの壁面のうちガス流路の吸気ポートへの開口端よりも吸気上流側の少なくとも一部を覆う第１ウォータジャケットを含んで構成されている。このような構成によれば、ガス流路から吸気ポート内へ還流されたブローバイガス又はＥＧＲガスが開口端よりも吸気上流側の第１ウォータジャケットに覆われた吸気ポートの壁面に沿って流れることを低減することができるので、ブローバイガス又はＥＧＲガスが低温冷却水によって冷却されることを抑制することができる。これにより、ブローバイガス又はＥＧＲガスが凝縮することを抑制することができるので、燃料を含んだ凝縮水によるデポジットの堆積を抑制することが可能となる。

第２の発明によれば、ブローバイガス又はＥＧＲガスを還流するためのガス流路の開口端は、ポートインジェクタの噴霧領域よりも吸気上流側に設けられる。これにより、ポートインジェクタから噴霧された燃料が当該開口端からガス流路内に流入することを回避してガス流路の閉塞を抑制することができる。

第３の発明によれば、第１ウォータジャケットは、ガス流路の開口端の吸気上流側のみを覆うように構成される。このため、本発明によれば、ガス流路の開口端から吸気ポートへ流入するブローバイガス又はＥＧＲガスが低温の冷却水によって冷却されて凝縮することをより確実に抑制することができる。

第４の発明によれば、低温冷却水流路は、ガス流路の開口端の下流側の吸気ポートの壁面を覆う第２ウォータジャケットを含んでいる。また、吸気ポートの内部には、当該開口端から吸気ポートへ導入されたガスが第２ウォータジャケットに覆われた壁面の部分に接触することを防ぐための整流板が設けられている。このため、本発明によれば、第２ウォータジャケットが開口端よりも吸気下流に位置する場合であっても、ブローバイガス又はＥＧＲガスが第２ウォータジャケットに覆われた壁面の部分に接触して冷却されることを抑制することができる。

第５の発明によれば、第２ウォータジャケットは、吸気ポートの壁面のうち開口端と対向する側の壁面を覆うように設けられ、また整流板は、当該開口端から第２ウォータジャケットに覆われた壁面にかけて、これらを隔絶するように設けられている。このため、本発明によれば、ブローバイガス又はＥＧＲガスが第２ウォータジャケットに覆われた壁面の部分に接触することを有効に抑制することができる。

第６の発明によれば、低温冷却水流路は、吸気ポートの壁面を覆うウォータジャケットを含んでいる。また、吸気ポートの内部には、ガス流路から吸気ポートの壁面へ開口する開口端から吸気ポートへ導入されたガスがウォータジャケットに覆われた壁面の部分に接触することを防ぐための整流板が設けられている。このため、本発明によれば、ウォータジャケットが開口端よりも吸気下流に位置する場合であっても、ブローバイガス又はＥＧＲガスがウォータジャケットに覆われた壁面の部分に接触して冷却されることを抑制することができる。これにより、ブローバイガス又はＥＧＲガスが凝縮することを抑制することができるので、燃料を含んだ凝縮水によるデポジットの堆積を抑制することが可能となる。

実施の形態１の冷却装置の構成を示す図である。 シリンダヘッドの吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図である。 ＬＴ流量制御の制御フローを示すフローチャートである。 実施の形態１の変形例を示すためのシリンダヘッドの断面図である。 実施の形態１の変形例を示すためのシリンダヘッドの断面図である。 実施の形態１の変形例を示すためのシリンダヘッドの断面図である。 実施の形態２のシリンダヘッドの吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図である。 実施の形態２の変形例を示すためのシリンダヘッドの断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態１．
１．冷却装置の構成
本実施の形態の内燃機関は冷却水によって冷却される水冷式エンジン（以下、単にエンジンという）である。エンジンを冷却するための冷却水は、エンジンとラジエータとの間を冷却水循環システム（冷却水循環回路）によって循環させられる。冷却水の供給は、エンジンの本体を構成するシリンダブロックとシリンダヘッドの両方に対して行われる。以下、本実施の形態のエンジンの冷却装置の構成について説明する。

図１は、本実施の形態の冷却装置の構成を示す図である。本実施の形態の冷却装置は、エンジン２に冷却水を供給する冷却水循環システム１０，３０を２系統備える。冷却水の供給は、エンジン２のシリンダブロック６とシリンダヘッド４の両方に対して行われる。２系統の冷却水循環システム１０，３０はともに独立した閉ループであり、循環する冷却水の温度を異ならせることができる。以下、相対的に低温の冷却水が循環する冷却水循環システム１０をＬＴ冷却水循環システムと称し、相対的に高温の冷却水が循環する冷却水循環システム３０をＨＴ冷却水循環システムと称する。また、ＬＴ冷却水循環システム１０を循環する冷却水をＬＴ冷却水と称し、ＨＴ冷却水循環システム３０を循環する冷却水をＨＴ冷却水と称する。なお、ＬＴはLow Temperatureの略であり、ＨＴはHigh Temperatureの略である。

ＬＴ冷却水循環システム１０は、シリンダヘッド４の内部に形成されたヘッド内ＬＴ冷却水流路１２と、シリンダブロック６の内部に形成されたブロック内ＬＴ冷却水流路１４とを含む。ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２は吸気ポート８の近傍に設けられている。図１には、４気筒分の４つの吸気ポート８が描かれている。ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２は、各気筒の吸気ポート８の下面に沿って、エンジン２のクランク軸方向に延びている。ブロック内ＬＴ冷却水流路１４はシリンダ上部の特に吸気流があたりやすい部分を囲むように設けられている。吸気ポート８や吸気バルブの温度、そして、シリンダ上部の壁面温度はノッキングに対する感度が高い。よって、これらをヘッド内ＬＴ冷却水流路１２やブロック内ＬＴ冷却水流路１４によって重点的に冷却することにより、高負荷域でのノッキングの発生を効果的に抑えることができる。なお、ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２とブロック内ＬＴ冷却水流路１４とは、シリンダヘッド４とシリンダブロック６との合わせ面に形成された開口を介して接続されている。

シリンダヘッド４にはヘッド内ＬＴ冷却水流路１２に連通する冷却水入口と冷却水出口が形成されている。シリンダヘッド４の冷却水入口は冷却水導入管１６によってＬＴラジエータ２０の冷却水出口に接続され、シリンダヘッド４の冷却水出口は冷却水排出管１８によってＬＴラジエータ２０の冷却水入口に接続されている。冷却水導入管１６と冷却水排出管１８とは、ＬＴラジエータ２０をバイパスするバイパス管２２によって接続されている。バイパス管２２が冷却水排出管１８から分岐する分岐部には、三方弁２４が設けられている。冷却水導入管１６におけるバイパス管２２の合流部の下流には、ＬＴ冷却水を循環させるための電動ウォータポンプ２６が設けられている。電動ウォータポンプ２６の吐出量は、モータの出力を調整することによって任意に変更することができる。冷却水排出管１８における三方弁２４の上流には、エンジン２内を通過したＬＴ冷却水の温度（冷却水出口温度）を計測するための温度センサ２８が取り付けられている。本実施の形態においては、ＬＴ冷却水の温度とは、温度センサ２８により計測される冷却水出口温度を意味するものとする。

ＨＴ冷却水循環システム３０は、シリンダブロック６の内部に形成されたブロック内ＨＴ冷却水流路３４と、シリンダヘッド４の内部に形成されたヘッド内ＨＴ冷却水流路３５とを含む。前述のブロック内ＬＴ冷却水流路１４が局所的に設けられたものであるのに対し、ブロック内ＨＴ冷却水流路３４はシリンダの周囲を囲むウォータジャケットの主要部を構成している。ヘッド内ＨＴ冷却水流路３５は排気ポート近傍から吸気ポート近傍にかけて設けられている。なお、ヘッド内ＨＴ冷却水流路３５とブロック内ＨＴ冷却水流路３４とは、シリンダヘッド４とシリンダブロック６との合わせ面に形成された開口を介して接続されている。

シリンダブロック６にはブロック内ＨＴ冷却水流路３４に連通する冷却水入口と冷却水出口が形成されている。シリンダブロック６の冷却水入口は冷却水導入管３６によってＨＴラジエータ４０の冷却水出口に接続され、シリンダブロック６の冷却水出口は冷却水排出管３８によってＨＴラジエータ４０の冷却水入口に接続されている。冷却水導入管３６と冷却水排出管３８とは、ＨＴラジエータ４０をバイパスするバイパス管４２によって接続されている。バイパス管４２が冷却水導入管３６に合流する合流部には、サーモスタット４４が設けられている。冷却水導入管３６におけるサーモスタット４４の下流には、ＨＴ冷却水を循環させるための機械式のウォータポンプ４６が設けられている。ウォータポンプ４６はエンジン２のクランクシャフトにベルトを介して連結されている。冷却水排出管３８におけるバイパス管４２の分岐部の上流には、エンジン２内を通過したＨＴ冷却水の温度（冷却水出口温度）を計測するための温度センサ４８が取り付けられている。本実施の形態においては、ＨＴ冷却水の温度とは、温度センサ４８により計測される冷却水出口温度を意味するものとする。

上述のように、ＨＴ冷却水循環システム３０では、ウォータポンプ４６はエンジン２により駆動されるため、ＨＴ冷却水はエンジン２の運転中は常に循環する。ＨＴ冷却水循環システム３０を循環する冷却水の水温は、サーモスタット４４によって自動的に調整される。一方、ＬＴ冷却水循環システム１０では、電動ウォータポンプ２６が用いられるため、エンジン２の運転に関係なくＬＴ冷却水を循環させたり停止させたりすることができる。また、電動ウォータポンプ２６に与える駆動デューティによって循環するＬＴ冷却水の流量を制御することができる。また、ＬＴ冷却水循環システム１０を循環するＬＴ冷却水の水温は、三方弁２４或いは電動ウォータポンプ２６の操作によって能動的に調整することができる。

ＬＴ冷却水循環システム１０の三方弁２４と電動ウォータポンプ２６の操作は、制御装置８０により行われる。制御装置８０は、冷却装置の制御装置であると同時にエンジン２の運転を制御する制御装置でもある。制御装置８０は１又は複数のＣＰＵとメモリを含むＥＣＵ（Electronic Control Unit）を主体として構成されている。制御装置８０は、電動ウォータポンプ２６を操作してＬＴ冷却水の流量（以下、ＬＴ流量という）を制御することによって、また、三方弁２４を操作してＬＴラジエータ２０をバイパスするＬＴ冷却水の割合を制御することによって、ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２やブロック内ＬＴ冷却水流路１４を流れるＬＴ冷却水の水温を適温に調整する。

２．シリンダヘッドに形成された冷却水流路の構成
図１に示すように、シリンダヘッド４には、低温のＬＴ冷却水が流れるヘッド内ＬＴ冷却水流路１２と、高温のＨＴ冷却水が流れるヘッド内ＨＴ冷却水流路３５とが形成されている。以下、これらの冷却水流路の構成についてシリンダヘッド４の断面図を参照して具体的に説明する。

図２は、シリンダヘッドの吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向（クランク軸の方向）に垂直な断面を示す断面図である。ただし、図２には、吸気バルブ及び排気バルブは省略した状態が描かれている。シリンダヘッド４の下面にあたるシリンダブロック合わせ面４ａには、ペントルーフ形状を有する燃焼室１０４が形成されている。

シリンダヘッド４の前端の側から見て、燃焼室１０４の右側の傾斜面には、吸気ポート８が開口している。吸気ポート８と燃焼室１０４との接続部分、つまり、吸気ポート８の燃焼室側の開口端は、図示しない吸気バルブによって開閉される吸気口となっている。吸気バルブは気筒ごとに２つ設けられているため、燃焼室１０４には吸気ポート８の２つの吸気口が形成される。吸気ポート８は、シリンダヘッド４の側面に開口した入口から燃焼室１０４に向かってほぼ真っ直ぐに延び、途中で２つに分岐し、各分岐ポートが燃焼室１０４に形成された吸気口につながっている。図２には、長手方向においてエンジン前端側の分岐ポート８Ｌが描かれている。なお、吸気ポート８は、筒内にタンブル流を生成することのできるタンブル流生成ポートである。

シリンダヘッド４の前端の側から見て、燃焼室１０４の左側の傾斜面には、排気ポート１０３が開口している。排気ポート１０３と燃焼室１０４との接続部分、つまり、排気ポート１０３の燃焼室側の開口端は、図示しない排気バルブによって開閉される排気口となっている。

図２に示す断面において、符号３５ａが付された領域は、図１に示すヘッド内ＨＴ冷却水流路３５の一部分の断面である。以降、例えば、符号３５ａが付された領域について言及する場合は、ヘッド内ＨＴ冷却水流路３５ａと記載するものとする。ヘッド内ＨＴ冷却水流路３５ａは、吸気ポート８の下面８ｂとシリンダブロック合わせ面４ａとの間に配置されている。

図２に示す断面において、符号１２ａが付された領域は、図１に示すヘッド内ＬＴ冷却水流路１２の一部分の断面である。ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２は、シリンダヘッド４の長手方向に各気筒の吸気ポート８の下面８ｂに沿って延びている。以降、例えば、符号１２ａが付された領域について言及する場合は、第１ウォータジャケット１２ａと記載するものとする。第１ウォータジャケット１２ａは、吸気ポート８の下面８ｂの一部を覆うように設けられている。

図２に示す上記の構成によれば、ＨＴ冷却水よりも低温のＬＴ冷却水が流れる第１ウォータジャケット１２ａによって、吸気ポート８を効果的に冷やすことができる。これにより、吸気ポート８を流れる吸気を効率よく冷却することができる。

３．ＬＴ流量制御
制御装置８０は、シリンダヘッド４とシリンダブロック６のそれぞれの要部を適温に冷却するためにＬＴ流量を制御する。図３は、制御装置８０によるＬＴ流量制御の制御フローを示すフローチャートである。制御装置８０は、このようなフローで表されるルーチンをＥＣＵのクロック数に対応する所定の制御周期で繰り返し実行する。

制御装置８０は、まず、ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２やブロック内ＬＴ冷却水流路１４を流れるＬＴ冷却水の目標温度であるＬＴ目標水温を設定する（ステップＳ２）。

次に、制御装置８０は、ステップＳ２で決定されたＬＴ目標水温からＬＴ流量の要求値であるＬＴ要求流量を算出する（ステップＳ４）。詳しくは、制御装置８０は、予め用意されたＬＴ目標水温とＬＴ要求流量とを関連付けるマップを参照してＬＴ要求流量のフィードフォワード項を算出するとともに、ＬＴ目標水温と温度センサ２８により計測されたＬＴ冷却水の現在温度（出口温度）との差分に基づいてＬＴ要求流量のフィードバック項を算出する。

次に、制御装置８０は、ステップＳ４で決定されたＬＴ要求流量から電動ウォータポンプ２６の駆動デューティを決定する（ステップＳ６）。ただし、ＬＴ冷却水循環システム１０内にＬＴ流量を調節するバルブが設けられているのであれば、そのバルブの開度を操作することでＬＴ流量を調節することもできる。

最後に、制御装置８０は、ステップＳ６で決定された駆動デューティによって電動ウォータポンプ２６を操作し、ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２及びブロック内ＬＴ冷却水流路１４への通水を実施する（ステップＳ８）。これにより、ＬＴ流量が変化し、シリンダヘッド４とシリンダブロック６のそれぞれの要部は適温に冷却される。

４．ブローバイガス還流装置
本実施の形態のエンジンは、エンジン本体の内部において発生するブローバイガスをＰＣＶ通路を介して吸気通路へ還流させるためのブローバイガス還流装置を備えている。ここで、上述したように、第１ウォータジャケット１２ａに覆われた吸気ポート８の壁面は、ＬＴ冷却水によって冷却されている。このため、ブローバイガスが第１ウォータジャケット１２ａに覆われた壁面の部分よりも吸気上流側に導入されると、ブローバイガスが第１ウォータジャケット１２ａに覆われた壁面の部分に触れて冷却されてしまう。ブローバイガスには燃料やオイル等が含まれているため、当該ブローバイガスが冷却されると燃料を含む凝縮水が生成されてしまう。この凝縮水が吸気下流側へと流通すると、当該凝縮水が高温の吸気バルブに衝突することで蒸発し、その結果デポジットが堆積してしまう。

そこで、本実施の形態のエンジンでは、ブローバイガスの吸気通路への還流位置が第１ウォータジャケット１２ａの吸気下流側になるように構成されている。より詳しくは、図２に示すように、ＰＣＶ通路５０の開口端５０ａが吸気ポート８の下面８ｂの一部を覆う第１ウォータジャケット１２ａの吸気下流側に接続されている。このような構成によれば、ＰＣＶ通路５０を通過して吸気ポート８内へ導入されたブローバイガスは、吸気ポート内を流れる吸気とともに吸気下流側へ流通する。これにより、ブローバイガスは第１ウォータジャケット１２ａに覆われた吸気ポートの壁面の部分に接触することがないため、ブローバイガスが冷却されて凝縮することを効果的に抑制することができる。

なお、図２に示すように、吸気ポート８の上面８ａ側には、ポートインジェクタを取り付けるためのポートインジェクタ挿入孔５２が形成されている。ポートインジェクタ挿入孔５２は、吸気ポート８に対して鋭角に交わり、吸気ポート８の分岐部の上面に上に凸に形成されたポートインジェクタ取付部８ｃに開口している。ポートインジェクタ挿入孔５２に挿入されたポートインジェクタ（図示しない）は、ポートインジェクタ取付部８ｃからノズル先端を出し、吸気ポート８内に燃料を噴射する。このため、ポートインジェクタから噴射された燃料がＰＣＶ通路５０の開口端５０ａよりも吸気上流側の吸気ポート８の壁面に付着すると、当該燃料が吸気下流側へと流れて開口端５０ａを閉塞するおそれがある。

そこで、ＰＣＶ通路５０の開口端５０ａは、ポートインジェクタから噴射される燃料の噴霧領域よりも吸気上流側となるように設けられることが好ましい。なお、ここでいう噴霧領域は、ポートインジェクタから噴射された燃料が飛散する領域を示している。これにより、ポートインジェクタから噴射される燃料によってＰＣＶ通路５０が閉塞することを効果的に抑制することが可能となる。

ところで、上述した実施の形態では、ブローバイガス還流装置を備えるエンジンにおいて、ＰＣＶ通路５０の吸気ポート８への開口端５０ａを第１ウォータジャケット１２ａよりも吸気下流側に設ける構成とした。しかしながら、本発明が適用可能なエンジンはこれに限らず、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流するＥＧＲ装置を備えるエンジンに適用してもよい。この場合、ＥＧＲガスを吸気通路へ還流するためのＥＧＲ通路の開口端を第１ウォータジャケット１２ａよりも吸気下流側に設ける構成とすればよい。これにより、ＥＧＲ通路から吸気ポートへ導入されたＥＧＲガスが第１ウォータジャケット１２ａによって冷却されることを回避することができるので、燃料を含む凝縮水によるデポジットの堆積を効果的に抑制することができる。なお、このことは、後述する実施の形態２においても同様とする。

また、上述した実施の形態では、ＰＣＶ通路５０の開口端５０ａが吸気ポート８の下面８ｂに接続される構成について説明したが、ＰＣＶ通路５０の開口端５０ａが吸気ポート８の上面８ａに接続される構成でもよい。図４は、実施の形態１の変形例を示すためのシリンダヘッドの断面図である。なお、図４は、図２と同様に吸気バルブ挿入孔１０７の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示している。また、図４において図２と共通する要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。この図に示す変形例のシリンダヘッド６０では、ＰＣＶ通路６２の開口端６２ａが吸気ポート８の上面８ａに接続されている。また、開口端６２ａは、第１ウォータジャケット１２ａの吸気下流側となる位置に設けられている。このような構成によれば、導入されたブローバイガスが第１ウォータジャケット１２ａによって冷却されることを回避することができるので、燃料を含む凝縮水によるデポジットの堆積を効果的に抑制することができる。

また、上述した実施の形態では、吸気ポート８の下面８ｂ側の一部を覆う第１ウォータジャケット１２ａの構成について説明した。しかしながら、第１ウォータジャケット１２ａの構成はこれに限られず、開口端５０ａの吸気上流側となる壁面の一部を覆うように設けられるのであれば、吸気ポート８の上面８ａ側の一部を覆うように構成されていてもよい。

また、第１ウォータジャケット１２ａは、開口端５０ａの吸気上流側となる壁面の一部を覆うように設けられるのであれば、その全てが開口端５０ａの吸気上流側に位置する必要はない。図５及び図６は、実施の形態１の変形例を示すためのシリンダヘッドの断面図である。なお、図５及び図６は、図２と同様に吸気バルブ挿入孔１０７の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示している。図５に示す変形例のシリンダヘッド６４のように、第１ウォータジャケット１２ａは、吸気ポート８の下面８ｂ側において、開口端５０ａの吸気上流側から吸気下流側に渡る壁面の一部を覆うように設けられていてもよい。また、図６に示す変形例のシリンダヘッド６５のように、第１ウォータジャケット１２ａは、開口端５０ａの吸気上流側となる壁面の一部を覆う流路に加えて、吸気バルブ挿入孔１０７と吸気ポート８の上面８ａとの間の領域を通る流路を含んで構成されていてもよい。

また、ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２の部分は、図２に示すように開口端５０ａの吸気上流側の壁面の一部のみを覆う第１ウォータジャケット１２ａとし、開口端５０ａの吸気下流側の壁面を覆うことを避ける構成が好ましい。このような構成によれば、開口端５０ａから導入されるブローバイガスが冷却されることを最大限に抑制することが可能となる。

なお、上述した実施の形態１のシリンダヘッドでは、ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２が第１の発明の「低温冷却水流路」に相当し、ヘッド内ＨＴ冷却水流路３５が第１の発明の「高温冷却水流路」に相当し、ＰＣＶ通路５０又はＥＧＲ通路が第１の発明の「ガス流路」に相当し、開口端５０ａ又はＥＧＲ通路の開口端が第１の発明の「開口端」に相当し、第１ウォータジャケット１２ａが第１の発明における「第１ウォータジャケット」に相当している。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図を用いて説明する。実施の形態２のシリンダヘッドは、後述する整流板を備える構成、及びＰＣＶ通路の開口端とヘッド内ＬＴ冷却水流路との位置関係を除き、その基本構成に関しては実施の形態１のシリンダヘッドと同一である。このため、実施の形態２のシリンダヘッドの他の基本構成については、実施の形態１のシリンダヘッドの基本構成の説明をそのまま引用するものとし、ここでは重ねての説明は行わない。以下、実施の形態２のシリンダヘッドの特徴的な構成について説明する。説明は、図２と同様に吸気バルブ挿入孔１０７の中心軸を含み長手方向に垂直な断面図を用いて行う。また、各図において、実施の形態１のものと共通する要素には、同一の符号を付している。

図７は、実施の形態２のシリンダヘッドの吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図である。この図に示すシリンダヘッド７０では、ＰＣＶ通路７２の開口端７２ａが吸気ポート８の上面８ａに接続されている。また、開口端７２ａと対向する側である吸気ポート８の下面８ｂの側には、ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２の部分である第２ウォータジャケット１２ｂが設けられている。第２ウォータジャケット１２ｂは、その一部がＰＣＶ通路７２の開口端７２ａよりも下流側に位置するように構成されている。さらに、吸気ポート８の内部には、上面８ａの側の空間と下面８ｂの側の空間とを隔絶するための整流板７４が設けられている。整流板７４は、吸気流れ方向に沿って配置された平板であって、第２ウォータジャケット１２ｂの吸気上流側端部から吸気下流側端部までの間を隔絶する長さに設定されている。なお、整流板７４は、吸気ポート８内に固定されていてもよいし、また、吸気ポート８内に設けられたシリンダヘッドの長手方向に平行な軸に回転自在に固定され、回転角度を調整することによりタンブル流の強弱を制御可能な機能を兼ねた構成でもよい。

図７に示す構成によれば、ＰＣＶ通路７２を通過して開口端７２ａから吸気ポート８内へ導入されたブローバイガスは、吸気ポート内を流れる吸気とともに吸気下流側へ流通する。開口端７２ａ側の空間と第２ウォータジャケット１２ｂ側の空間とは整流板７４により隔絶されているため、開口端７２ａから吸気ポート８内に導入されたブローバイガスが第２ウォータジャケット１２ｂに覆われた壁面の部分に接触することが防がれる。これにより、ブローバイガスが冷却されて凝縮することを効果的に抑制することができる。

ところで、上述した実施の形態２では、整流板７４は、第２ウォータジャケット１２ｂの吸気上流側端部から吸気下流側端部までの間を隔絶する長さに設定されているものとしたが、整流板７４の構成はこれに限られない。すなわち、ＰＣＶ通路７２を通過して開口端７２ａから吸気ポート８内へ導入されたブローバイガスが第２ウォータジャケット１２ｂに覆われた壁面の部分に接触することを防ぐ構成であれば、その形状及び配置等は特に限定されない。

また、上述した実施の形態２では、ＰＣＶ通路７２の開口端７２ａが吸気ポート８の上面８ａに接続される構成について説明したが、ＰＣＶ通路７２の開口端７２ａが吸気ポート８の下面８ｂに接続される構成でもよい。図８は、実施の形態２の変形例を示すためのシリンダヘッドの断面図である。なお、図８は、図７と同様に吸気バルブ挿入孔１０７の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示している。また、図８において図７と共通する要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。

この図に示す変形例のシリンダヘッド９０では、ＰＣＶ通路９２の開口端９２ａが吸気ポート８の下面８ｂに接続されている。また、図８に示す断面において、燃焼室１０４のペントルーフの頂部の近くであって、排気ポート１０３の排気口付近の上面１０３ａと吸気ポート８の吸気口付近の上面８ａとで挟まれた領域には、ヘッド内ＨＴ冷却水流路の部分３５ｂが配置されている。なお、ヘッド内ＨＴ冷却水流路３５ａ，３５ｂは、図８に示す断面では分離しているが、シリンダヘッド４の内部では、長手方向の複数箇所において１つにつながっている。

また、図８に示す断面において、開口端９２ａの吸気上流側には、第１ウォータジャケット１２ａ，１２ｃが設けられている。第１ウォータジャケット１２ａは、吸気ポート８の下面８ｂの側に設けられ、また、第１ウォータジャケット１２ｃは、吸気ポート８の上面８ａの側に設けられている。また、図８に示す断面において、開口端９２ａの吸気下流側には、第２ウォータジャケット１２ｄ，１２ｅが設けられている。第２ウォータジャケット１２ｄは、吸気バルブ挿入孔１０７と吸気ポート８の上面８ａとの間の領域を通る流路である。また、第２ウォータジャケット１２ｅは、吸気バルブ挿入孔１０７よりもシリンダヘッド４の中央に近い領域を通る流路である。なお、ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２の第１ウォータジャケット１２ａ，１２ｃと第２ウォータジャケット１２ｄ，１２ｅは、図８に示す断面では分離しているが、シリンダヘッド４の内部では、長手方向の複数箇所において１つにつながっている。

さらに、図８に示す断面において、吸気ポート８の内部には、上面８ａの側の空間と下面８ｂの側の空間とを隔絶するための整流板９４が設けられている。整流板９４は、第１ウォータジャケット１２ａが配置されている吸気ポート８の吸気上流側端部から第２ウォータジャケット１２ｄ，１２ｅが配置されている吸気ポート８の吸気下流側端部までの間を隔絶する長さに設定されている。なお、整流板９４は、図７に示す整流板７４と同様に、ＰＣＶ通路９２を通過して開口端９２ａから吸気ポート８内へ導入されたブローバイガスが第２ウォータジャケット１２ｄ，１２ｅに覆われた壁面の部分に接触することを防ぐ構成であれば、その形状及び配置等は特に限定されない。

図８に示す構成によれば、ＰＣＶ通路９２を通過して開口端９２ａから吸気ポート８内へ導入されたブローバイガスは、吸気ポート内を流れる吸気とともに吸気下流側へ流通する。開口端９２ａ側の空間と第２ウォータジャケット１２ｄ，１２ｅ側の空間とは整流板９４により隔絶されているため、開口端９２ａから吸気ポート８内に導入されたブローバイガスが第２ウォータジャケット１２ｄ，１２ｅに覆われた壁面の部分に接触することが防がれる。これにより、ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２が開口端９２ａ吸気上流側と吸気下流側の両方に設けられている場合であっても、導入されたブローバイガスが冷却されて凝縮することを効果的に抑制することができる。

なお、上述した実施の形態２のシリンダヘッドでは、ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２が第１の発明の「低温冷却水流路」に相当し、ヘッド内ＨＴ冷却水流路３５が第１の発明の「高温冷却水流路」に相当し、ＰＣＶ通路５０又はＥＧＲ通路が第１の発明の「ガス流路」に相当し、開口端５０ａ又はＥＧＲ通路の開口端が第１の発明の「開口端」に相当し、第１ウォータジャケット１２ａが第１の発明における「第１ウォータジャケット」に相当している。

また、上述した実施の形態２のシリンダヘッドでは、第２ウォータジャケット１２ｂ，１２ｄ，１２ｅが第４の発明における「第２ウォータジャケット」に相当し、整流板７４，９４が第４の発明における「整流板」に相当している。

また、上述した実施の形態２のシリンダヘッドでは、ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２が第６の発明の「低温冷却水流路」に相当し、ヘッド内ＨＴ冷却水流路３５が第６の発明の「高温冷却水流路」に相当し、ＰＣＶ通路５０又はＥＧＲ通路が第６の発明の「ガス流路」に相当し、開口端５０ａ又はＥＧＲ通路の開口端が第６の発明の「開口端」に相当し、第１ウォータジャケット１２ａが第６の発明における「ウォータジャケット」に相当している。

２ エンジン
４，６０，６４，６５，７０，９０ シリンダヘッド
６ シリンダブロック
８ 吸気ポート
１０ ＬＴ冷却水循環システム
１２ ヘッド内ＬＴ冷却水流路
１２ａ，１２ｃ 第１ウォータジャケット
１２ｂ，１２ｄ，１２ｅ 第２ウォータジャケット
１４ ブロック内ＬＴ冷却水流路
２０ ＬＴラジエータ
２４ 三方弁
２６ 電動ウォータポンプ
２８ 温度センサ
３０ ＨＴ冷却水循環システム
３４ ブロック内ＨＴ冷却水流路
３５ ヘッド内ＨＴ冷却水流路
４０ ＨＴラジエータ
４４ サーモスタット
４６ ウォータポンプ
４８ 温度センサ
５０，６２，７２，９２ ＰＣＶ通路
５０ａ，６２ａ，７２ａ，９２ａ 開口端
５２ ポートインジェクタ挿入孔
７４，９４ 整流板
８０ 制御装置

Claims (6)

1. 冷却水の温度が異なる２系統の冷却水循環システムを備える内燃機関のためのシリンダヘッドであって、
   吸気ポートと、
   低温の冷却水を循環させるための低温冷却水流路と、
   前記低温冷却水流路を流れる冷却水よりも高温の冷却水を循環させるための高温冷却水流路と、
   ブローバイガス又はＥＧＲガスの一部を前記吸気ポートに還流させるためのガス流路と、
   前記ガス流路から前記吸気ポートの壁面へ開口する開口端と、を備え、
   前記低温冷却水流路は、前記吸気ポートの壁面のうち前記開口端よりも吸気上流側の少なくとも一部を覆う第１ウォータジャケットを含んで構成されていることを特徴とするシリンダヘッド。
2. 前記吸気ポートに設けられたポートインジェクタを更に備え、
   前記開口端は、前記ポートインジェクタからの噴霧領域よりも吸気上流側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド。
3. 前記第１ウォータジャケットは、前記吸気ポートの壁面のうち前記開口端よりも吸気上流側のみを覆うように設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリンダヘッド。
4. 前記低温冷却水流路は、前記開口端の吸気下流側において、前記吸気ポートの壁面の少なくとも一部を覆う第２ウォータジャケットを含んで構成され、
   前記吸気ポートの内部には、前記開口端から前記吸気ポートの内部に導入されたガスが前記第２ウォータジャケットに覆われた壁面に接触することを防ぐための整流板が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリンダヘッド。
5. 前記第２ウォータジャケットは、前記開口端と対向する側の壁面を覆うように構成され、
   前記整流板は、前記開口端から前記第２ウォータジャケットに覆われた壁面にかけて、前記吸気ポートを前記第２ウォータジャケットに覆われた壁面の側と前記開口端の側とに隔絶するように設けられていることを特徴とする請求項４に記載のシリンダヘッド。
6. 冷却水の温度が異なる２系統の冷却水循環システムを備える内燃機関のためのシリンダヘッドであって、
   吸気ポートと、
   低温の冷却水を循環させるための低温冷却水流路と、
   前記低温冷却水流路を流れる冷却水よりも高温の冷却水を循環させるための高温冷却水流路と、
   ブローバイガス又はＥＧＲガスの一部を前記吸気ポートに還流させるためのガス流路と、
   前記ガス流路から前記吸気ポートの壁面へ開口する開口端と、を備え、
   前記低温冷却水流路は、前記吸気ポートの壁面の少なくとも一部を覆うウォータジャケットを含み、
   前記吸気ポートの内部には、前記開口端から前記吸気ポートの内部に導入されたガスが前記壁面のうちの前記ウォータジャケットに覆われた部分に接触することを防ぐための整流板が設けられていることを特徴とするシリンダヘッド。

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