JP6270512B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本願発明は、シリンダヘッドの一端部にセンサと冷却水分配装置とを配置した内燃機関に関するものである。

内燃機関のシリンダヘッドには、一般に、カム軸の回転角（回転位相）を検知するカム角度センサを設けている。その例として特許文献１には、カム角度センサをシリンダヘッドのうちクランク軸線の方向を向いた一端面に配置することが記載されている。

特開２００１−７３８２６号公報

シリンダヘッドには排気マニホールドが固定されており、排気マニホールドは、シリンダヘッドのうちクランク軸線と直交した方向に向いた一側面に固定されている。そして、排気マニホールドの集合部は排気管や触媒ケース等の部材が接続されているが、内燃機関の構造によっては、排気マニホールドや排気管の上側又は近傍にカム角度センサが位置する等して、シリンダヘッドの一端部に設けたカム角度センサが排気マニホールド等の熱（特に輻射熱）に晒される場合がある。

この点については、カム角度センサを排気マニホールド等の熱から保護する遮蔽部材をシリンダヘッドに取り付けたらよいと云えるが、シリンダヘッドは高温になるため、遮蔽部材に伝熱して遮蔽部材が高温になると、遮蔽部材が熱源になってカム角度センサが熱害を受けるおそれがある。特に、触媒ケースの熱を受ける場合は、熱量が多いため、遮蔽部材の昇温も顕著になるおそれがある。

本願発明はこのような現状に鑑み成されものでありる、センサへの熱害を防止又は著しく抑制することを目的とするものである。

本願発明は、請求項１のとおり、シリンダヘッドの外面のうちクランク軸線の方向に長い一側面に排気系部材を接続し、前記シリンダヘッドのうちクランク軸線方向に向いた一端部に、冷却水分配装置とカム角度センサ又は他のセンサとを配置している構成において、前記センサを前記排気系部材の熱から保護する遮蔽部材が、前記冷却水分配装置のみに直接又は他の部材を介して間接的に取り付けられている。なお、センサは、ハーネス（ケーブル）も含む概念である。

本願発明は請求項２，３の構成も含んでおり、このうち請求項２の発明は、請求項１において、前記遮蔽部材は、前記冷却水分配装置の冷却水流出部に取り付けられている。他方、請求項３の発明は、請求項１において、前記遮蔽部材は、前記冷却水分配装置の冷却水流入部に取り付けられている。

本願発明によると、遮蔽部材が排気系部材によって受熱しても、その熱を冷却水分配装置から冷却水に逃がすことができる。このため、遮蔽部材が高温化してセンサが熱害を受けることを防止できる。

請求項２の構成を採用すると、冷却水分配装置から流出する冷却水に伝熱できるため、暖機運転時に循環する冷却水に伝熱して早期暖機に貢献でき、延いては燃費の向上に貢献できる。また、車両用内燃機関の場合、シリンダヘッド等を通過した冷却水は冷却水分配装置の流出部から車内暖房用ヒータに向かうが、請求項２の構成を採用すると、ヒータに向かう冷却水を昇温できるため、ヒータの性能を向上できる利点がある。

他方、冷却水がラジェータで冷却されたりヒータで吸熱されている状態では、冷却水分配装置のうち冷却水流入部には降温した冷却水が流入するため、遮蔽部材の冷却性能を向上してセンサの熱害防止機能がより一層確実化する。

実施形態に係る内燃機関の部分側面図である。 （Ａ）は遮蔽部材を分離した状態での内燃機関の部分正面図、（Ｂ）は遮蔽部材の斜視図である。 （Ａ）は要部の部分正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図である。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は車両用内燃機関に適用しており、内燃機関は、機関本体の中核としてのシリンダブロック１と、その頂面に固定されたシリンダヘッド２とを備えており、シリンダヘッド２の頂面にシリンダヘッドカバー３を固定している。図２に示すように、本実施形態の内燃機関は、シリンダボアの軸線４が水平に近付くように大きく傾斜させたスラント形になっている。

従って、シリンダヘッド２のうち、シリンダボアの軸線４及びクランク軸線方向（或いは気筒列方向）５と直交した方向に向いた２つの側面２ａ，２ｂは下向きと上向きになっており、下側に向いた一側面２ａに排気マニホールド６を固定し、上側に向いた他側面２ｂに吸気マニホールド（図示せず）を固定している。

図１のとおり、本実施形態の内燃機関は３気筒であり、シリンダヘッド２の一側面２ａには３つの排気穴７がクランク軸線方向５に並んでいる。従って、排気マニホールド６は、３つの枝管６ａと１つの集合管６ｂとを有しており、集合管６ｂに、排気管８が第１及び第２のフランジ９，１０によって接続されている。第１フランジ板９は排気マニホールド６の集合部６ｂに溶接されて、第２フランジ板１０は排気管８に溶接されており、両者はボルト（図示せず）で固定されている。排気マニホールド６の大部分は、インシュレータ１１で覆われている。

排気マニホールド６の集合部６ｂは、クランク軸線方向５に向かって一方の側に引き出されており、従って、集合部６ｂは、シリンダヘッド２のうち、クランク軸線方向５に向かって一方の側に位置した一端部（一端面）２ｃの側に位置している。

シリンダヘッド２の一端部２ｃには冷却水分配装置１２を設けており、冷却水分配装置１２の冷却水流入部１２ａがクランク軸線方向５に突出している。なお、冷却水分配装置１２は、シリンダヘッド２の内部にも入り込んでいる。そして、排気マニホールド６の集合部６ｂに固定した第１フランジ板９が、ステー１３を介して冷却水流入部１２ａに固定されている。

すなわち、ステー１３の上端部をボルト１５で冷却水流入部１２ａの外端面に固定し、ステー１３の下端部を第１フランジ板９にボルト１７で固定している。第１フランジ板９よりも冷却水流入部１２ａの外端面がシリンダヘッド２からクランク軸線方向５に離れているため、ステー１３は側面視で屈曲している。冷却水分配装置１２の冷却水流入部１２ａにはヒータ戻り管１９が接続されている。

シリンダヘッド２の一端部２ｃのうち、正面視で冷却水分配装置１２よりもシリンダヘッドカバー３の側でかつ他側面２ｂに少し寄った部位には、吸気弁及び排気弁を駆動するカム軸の回転位相（回転角度）を検知するカム角度センサ２１が配置されている。当然ながら、カム角度センサ２１にはハーネス２２が接続されている。

カム角度センサ２１は、おおよそ排気マニホールド６の集合部６ｂの上に位置している。このため、カム角度センサ２１は排気マニホールド６の集合部６ｂからの熱３１を受けることになる。そこで、カム角度センサ２１の下側に、排気マニホールド６の集合部６ｂからの熱をガードする金属板製の遮蔽部材２３を設けている。

遮蔽部材２３は、カム角度センサ２１の下側に位置して略水平状に広がる遮蔽部２４と、シリンダヘッド２の一側部２ｃに近接した状態で配置されたブラケット部２５とを有している。従って、略Ｌ形の形態を成している。

ブラケット部２５はステー１４の上部に向けて延びる形態であり、ステー１４には、ブラケット部２５の外に向いた横向き片１４ａを突設し、この横向き片１４ａの上面に補助板２６を溶接している。なお、補助片２６をステー１４に一体に設けることも可能である。

ブラケット部２５は補助片２６に下方から重なっている。そして、ブラケット部２５の先端には外向きに開口した位置決め溝２８を切り開き形成しており、位置決め溝２８がステー１４の横向き片１４ａに嵌まっており、更に、ブラケット部２５の内面にナット２９を固定し、補助片２６をボルト３０でナットに固定している。このため、遮蔽部材２３は、ナット２９の軸心回りに回動しないように位置決めされた状態で補助片２６に固定されている。遮蔽部２４は、ブラケット部２５からシリンダヘッド２の方に向いている。

以上の構成において、カム角度センサ２１（及びそのハーネス２２）と排気マニホールド６及び排気管８との間に遮蔽部材２３が配置されているため、排気マニホールド６や排気管８からの熱３１は、遮蔽部材２３の遮蔽部２４で遮られる。そして、遮蔽部材２３は熱３１を受けて昇温するが、遮蔽部材２３の熱は、ステー１４を介して冷却水分配装置１２の冷却水流入部１２ａに逃げるため、遮蔽部材２３がどんどん昇温してカム角度センサ２１に対する熱源になることを防止できる。

すなわち、遮蔽部材２３はステー１４を介して冷却水で冷却されるのであり、このため、遮蔽部材２３がカム角度センサ２１に熱害を及ぼすような高音に昇温することを防止できるのであり、その結果、カム角度センサ２１の保護機能を十分に発揮して、カム角度センサ２１の誤作動や作動不良といった事態を防止できる。

遮蔽部材２３は、２本のボルト３０で補助片２６に固定することで位置決めすることも可能であるが、実施形態のように係合溝２８を横向き片１４ａに嵌め込む方式を採用すると、１本のボルト３０の締結でありながら確実に位置決めできる利点がある。もとより、他の位置決め手段を採用してもよい。

上遮蔽部材２３は、冷却水分配装置１２のうち冷却水流入部の箇所に固定してもよいし、遮蔽部材２３のブラケット部２５を二股に形成して、これらを冷却水流出部と冷却水流入部との両方に固定してもよい。この場合も、直接に固定してもよいし、ステー等の他の部材を介して固定してもよい。

なお、遮蔽部材２３とシリンダヘッド２との間の隙間をグラスウール等の断熱材で塞ぐことも可能である。遮蔽部材では、カム角度センサとは異なる他のセンサを保護してもよいし、カム角度センサと他のセンサとを保護してもよい。

本願発明は、実際に内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ シタンダブロック
２ シリンダヘッド
４ シリンダボアの軸線
５ クランク軸線方向（気筒列の軸線）
６ 排気マニホールド
８ 排気管
９ 第１フランジ板
１２ 冷却水分配装置
１２ａ 冷却水流出部
１４ ステー
１４ａ 横向き片
２１ センサの一例としてのカム角度センサ
２２ センサのハーネス
２３ 遮蔽部材
２４ 遮蔽部
２６ 補助片
２５ ブラケット部
２８ 係合溝
２９ ナット
３０ ボルト

Claims (3)

1. シリンダヘッドの外面のうちクランク軸線の方向に長い一側面に排気系部材を接続し、前記シリンダヘッドのうちクランク軸線方向に向いた一端部に、冷却水分配装置とカム角度センサ又は他のセンサとを配置している構成であって、
   前記センサを前記排気系部材の熱から保護する遮蔽部材が、前記冷却水分配装置のみに直接又は他の部材を介して間接的に取り付けられている、
   内燃機関。
2. 前記遮蔽部材は、前記冷却水分配装置の冷却水流出部に取り付けられている、
   請求項１に記載した内燃機関。
3. 前記遮蔽部材は、前記冷却水分配装置の冷却水流入部に取り付けられている、
   請求項１に記載した内燃機関。

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