(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数系統のウォータージャケットを備えたエンジンの冷却水回路に設けられ、回路を構成する複数の経路の通水状態を切替可能な流量調整弁を備えたエンジンの冷却装置において、
前記流量調整弁は、内部空間を有し表面に連通孔を設けた円筒状のロータと、前記ロータを回転させるアクチュエータ、および前記ロータを回転可能に収容し、前記複数の経路と接続するための複数の冷却水入口と複数の冷却水出口を設けたケーシングから構成され、前記ロータを回転させてロータ表面に設けた前記連通孔とケーシングに設けた前記複数の冷却水出口との重なり度合いを変化させることによって前記複数の経路の通路面積を制御する弁構造を有し、前記ケーシングと前記ロータとの隙間空間および前記ロータの内部空間は互いに連通し、冷却水が通過可能なメイン流路室を形成しており、前記ケーシングに設けられ常時開放されてメイン流路室と連通した複数の冷却水入口から流入した冷却水を前記メイン流路室でミックスし、前記複数の冷却水出口に前記弁構造によって各経路に必要な流量に調整し供給するものであって、
前記ロータは前記内部空間が、ロータ表面を形成する表面壁の一部分と前記内部空間内に設けた板状壁によって前記メイン流路室から区画された少なくとも１つの部分流路室を有するものであって、
前記部分流路室を形成する前記表面壁は、少なくとも１つの部分流路室流入用連通孔と少なくとも１つの部分流路室流出用連通孔を有し、前記部分流路室流入用連通孔と前記部分流路室流出用連通孔が前記ケーシングに設けられた所定の冷却水入口および所定の冷却水出口と重なるときのみ冷却水が流通できるようになっており、
前記ロータにおける、前記部分流路室流入用連通孔が設けられた円周上には、流入先切替用連通孔が設けられ、
前記複数系統のウォータージャケットは、少なくとも、シリンダヘッド内にのみ形成された第１のウォータージャケットと、該第１のウォータージャケットと区画された第２のウォータージャケットと、を含み、
前記複数の経路は、前記第１のウォータージャケットに接続されかつ前記メイン流路室と前記部分流路室との両方に連通可能でありかつラジエータを含まない第１の冷却水経路と、前記メイン流路室を介して前記第２のウォータージャケットに連通可能でありかつラジエータを含む第２の冷却水経路と、を含んでおり、
前記流量調整弁は、前記第１のウォータージャケット及び前記第２のウォータージャケットよりも下流側に配設されており、
前記第２の冷却水経路は、
前記部分流路室流入用連通孔と前記部分流路室流出用連通孔とが前記ケーシングに設けられた前記所定の冷却水入口および前記所定の冷却水出口と重なることにより、前記第１の冷却水経路が前記部分流路室と連通するときには、前記メイン流路室と連通しない一方、
前記ロータを回転させ、前記所定の冷却水入口が、前記流入先切替用連通孔に接続されて、前記第１の冷却水経路が前記メイン流路室と連通するときには、前記メイン流路室と連通するように切り替え可能であることを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項２】
エンジンの冷却水回路に設けられ、回路を構成する経路の通水状態を切替可能な流量調
整弁を備えたエンジンの冷却装置において、
前記流量調整弁は、内部空間を有し表面に連通孔を設けた円筒状のロータと、前記ロータを回転させるアクチュエータ、および前記ロータを回転可能に収容し、前記経路と接続するための複数の冷却水入口と複数の冷却水出口を設けたケーシングから構成され、前記ロータを回転させてロータ表面に設けた前記連通孔とケーシングに設けた前記複数の冷却水出口との重なり度合いを変化させることによって前記経路の通路面積を制御する弁構造を有し、前記ケーシングと前記ロータとの隙間空間および前記ロータの内部空間は互いに連通し、冷却水が通過可能なメイン流路室を形成しており、前記ケーシングに設けられ常時開放されてメイン流路室と連通した複数の冷却水入口から流入した冷却水を前記メイン流路室でミックスし、前記複数の冷却水出口に前記弁構造によって各経路に必要な流量に調整し供給するものであって、
前記ロータは前記内部空間が、ロータ表面を形成する表面壁の一部分と前記内部空間内に設けた板状壁によって前記メイン流路室から区画された少なくとも１つの部分流路室を有するものであって、
前記部分流路室を形成する前記表面壁は、少なくとも１つの部分流路室流入用連通孔と少なくとも１つの部分流路室流出用連通孔を有し、前記部分流路室流入用連通孔と前記部分流路室流出用連通孔が前記ケーシングに設けられた所定の冷却水入口および所定の冷却水出口と重なるときのみ冷却水が流通できるようになっており、
前記部分流路室に接続される経路は、前記ロータを回転させ、前記所定の冷却水入口を前記ロータに設けた流入先切替用連通孔に接続することで前記メイン流路室を通過できるように切り替え可能であり、
前記エンジンのウォータージャケットは、少なくともシリンダヘッドの排気ポートを形成する壁の周囲に設けられた排気ポート周囲ウォータージャケットとその他ウォータージャケットとが区画されている複数系統のウォータージャケットを備えたエンジンに設けられたウォータージャケットであって、
前記エンジンの冷却水回路は前記排気ポート周囲ウォータージャケットから空調システムを通って前記冷却水回路の所定位置に合流する空調用経路を備えており、エンジンの燃焼室壁温が所定の低温状態であって、空調システムへの通水要求があった場合には、前記空調用経路が前記部分流路室を介して通水するように前記流量調整弁を制御し、エンジンの燃焼室壁温が所定の高温状態となり、かつ空調システムへの通水要求がある場合には、空調用経路がメイン流路室と接続するようにロータを回転させ、前記その他ウォータージャケットおよび前記排気ポート周囲ウォータージャケットを通過した冷却水を前記メイン流路室に流入するように前記流量調整弁を制御することを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項３】
前記複数系統のウォータージャケットは、シリンダブロックのシリンダライナ壁周囲に設けられたウォータージャケットとシリンダヘッドの燃焼室壁上部のウォータージャケットとが連通した燃焼室周囲ウォータージャケットと、排気ポートを形成する壁の上下に設けられた排気ポート周囲ウォータージャケットにより構成されていることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの冷却装置。
【請求項４】
前記流量調整弁はシリンダヘッド側面に設けた前記燃焼室周囲ウォータージャケットの出口に隣接して設けられるものであって、
前記空調用経路は、前記排気ポート周囲ウォータージャケット、前記空調システム、前前記流量調整弁の順で接続され、エンジン運転状態に応じてメイン流路室を通過する場合と前記部分流路室を通過する場合とが切り替え可能になっており、
前記ケーシングに設けられ、前記部分流路室に接続するための冷却水流入口と冷却水流出口は、前記ロータの回転軸と略平行に並べて配置されていることを特徴とする請求項３に記載のエンジンの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の経路で構成された内燃機関の冷却水回路において、簡単な構造で各経路の通水状態を制御するための流量調整弁を備えた冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記冷却装置として、例えば下記特許文献１のようなものが知られている。特許文献１に開示された冷却装置は、エンジン本体を通過する第１の経路とエキマニを通過する第２の経路を流量調整弁の一種である三方弁で合流させ、ヒータ経路へと流出させているものであり、三方弁の流入口側に設けられた２つの弁の開度をエンジンの運転状態に応じて変化させ、各経路からの流量比を調整し、効率よく暖機を行ないながらヒータにも熱を供給し、乗り心地の快適さも両立している。
【特許文献１】特開２００９−２１６０２８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、空調用の経路だけでなく、他の経路に設けたＥＧＲクーラなどの熱交換器についても、通水状態をエンジン運転状態に応じて適正に制御し、さらなる燃費向上を行なう場合、一つの流量調整弁だけで制御しようとすると、シリンダヘッドウォータージャケットや空調用経路のような開閉シーンの異なる複数の流入経路とラジエータ経路やオイルクーラ経路のような開閉シーンの異なる複数の流出経路への一つの流量調整弁に接続する必要がある。その場合、流入経路、流出経路ともに各々開閉制御するシーン(運転状態)が異なるため、入口側に弁構造を設けるだけでは流出させたくない経路にも冷却水が流出してしまい、同様に出口側に弁構造だけでも流入させたくない経路から冷却水が流入してしまうため、入口側と出口側の双方に弁構造を設ける必要があり、弁構造の追加による流量調整弁の大型化、あるいは、特許文献１にも開示されているように三方弁とは別に制御弁を設けることによる部品点数の増加といった問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した問題点に対してなされたもので、１つの流量調整弁で部品の大型化を抑制しながら複数の経路の通水状態を制御可能することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るエンジンの冷却装置は上述した課題を解決するために、
複数系統のウォータージャケットを備えたエンジンの冷却水回路に設けられ、回路を構成する複数の経路の通水状態を切替可能な流量調整弁を備えたエンジンの冷却装置であって、流量調整弁は、内部空間を有し表面に連通孔を設けた円筒状のロータと、ロータを回転させるアクチュエータ、およびロータを回転可能に収容し、複数の経路と接続するための複数の冷却水入口と複数の冷却水出口を設けたケーシングから構成され、ロータを回転させてロータ表面に設けた連通孔とケーシングに設けた複数の冷却水出口との重なり度合いを変化させることによって複数の経路の通路面積を制御する弁構造を有し、ケーシングとロータとの隙間空間およびロータの内部空間は互いに連通し、冷却水が通過可能なメイン流路室を形成しており、ケーシングに設けられ常時開放されてメイン流路室と連通した複数の冷却水入口から流入した冷却水をメイン流路室でミックスし、複数の冷却水出口に弁構造によって各経路に必要な流量に調整し供給するものであって、ロータは内部空間が、ロータ表面を形成する表面壁の一部分と内部空間内に設けた板状壁によってメイン流路室から区画された少なくとも１つの部分流路室を有するものであって、部分流路室を形成する表面壁は、少なくとも１つの部分流路室流入用連通孔と少なくとも１つの部分流路室流出用連通孔を有し、部分流路室流入用連通孔と部分流路室流出用連通孔がケーシングに設けられた所定の冷却水入口および所定の冷却水出口と重なるときのみ冷却水が流通できるようになっており、ロータにおける、部分流路室流入用連通孔が設けられた円周上には、流入先切替用連通孔が設けられ、複数系統のウォータージャケットは、少なくとも、シリンダヘッド内にのみ形成された第１のウォータージャケットと、該第１のウォータージャケットと区画された第２のウォータージャケットと、を含み、複数の経路は、第１のウォータージャケットに接続されかつメイン流路室と部分流路室との両方に連通可能でありかつラジエータを含まない第１の冷却水経路と、メイン流路室を介して第２のウォータージャケットに連通可能でありかつラジエータを含む第２の冷却水経路と、を含んでおり、流量調整弁は、第１のウォータージャケット及び第２のウォータージャケットよりも下流側に配設されており、第２の冷却水経路は、部分流路室流入用連通孔と部分流路室流出用連通孔とがケーシングに設けられた所定の冷却水入口および所定の冷却水出口と重なることにより、第１の冷却水経路が部分流路室と連通するときには、メイン流路室と連通しない一方、ロータを回転させ、所定の冷却水入口が、流入先切替用連通孔に接続されて、第１の冷却水経路がメイン流路室と連通するときには、メイン流路室と連通するように切り替え可能とした。
【０００６】
本発明によれば、少なくとも、シリンダヘッド内にのみ形成された第１のウォータージャケットと、該第１のウォータージャケットと区画された第２のウォータージャケットとを含む複数系統のウォータージャケットを備えたエンジンを対象として、流量調整弁の中にメイン流路室と部分流路室を設け、第１のウォータージャケットに接続されかつメイン流路室と部分流路室との両方に連通可能でありかつラジエータを含まない第１の冷却水経路と、メイン流路室を介して第２のウォータージャケットに連通可能でありかつラジエータを含む第２の冷却水経路とを含む複数の経路を設け、第２の冷却水経路が、第１の冷却水経路が部分流路室と連通するときには、メイン流路室と連通しない一方、ロータを回転させ、所定の冷却水入口が、流入先切替用連通孔に接続されて、第１の冷却水経路がメイン流路室と連通するときには、メイン流路室と連通するように切り替え可能としたことで、流量調整弁の上流、下流の両方側に通水タイミングが互いに異なる複数の経路と接続されている状況で、第１のウォータージャケットへの冷却水の流通状態を第１の冷却水経路の冷却水のみで行いたい場合、部分流路室用冷却水入口および部分流路室用冷却水出口を部分流路室に設けた部分流路室流入用連通孔と部分流路室流出用連通孔に接続するだけでそれを可能とでき、メイン流路室の冷却水入口に弁構造を設けて通水状態を制限する必要がなく、流量調整弁の大型化を抑制しながら他の経路と独立した通水状態をつくることができる。また、部分流路室用冷却水入口はロータを回転させることでメイン流路室に接続でき、第１の冷却水経路と第２の冷却水経路との冷却水をミックスさせ、各経路に分配するよう切り替えられるようにしているため、ロータの回転のみによって、冷却水の通水方向を逆転させることなく、素早く、効率の良い熱交換を可能としている。
【０００７】
また、本発明の別のエンジンの冷却装置は、エンジンの冷却水回路に設けられ、回路を構成する経路の通水状態を切替可能な流量調整弁を備えたエンジンの冷却装置において、流量調整弁は、内部空間を有し表面に連通孔を設けた円筒状のロータと、ロータを回転させるアクチュエータ、およびロータを回転可能に収容し、経路と接続するための複数の冷却水入口と複数の冷却水出口を設けたケーシングから構成され、ロータを回転させてロータ表面に設けた連通孔とケーシングに設けた複数の冷却水出口との重なり度合いを変化させることによって経路の通路面積を制御する弁構造を有し、ケーシングとロータとの隙間空間およびロータの内部空間は互いに連通し、冷却水が通過可能なメイン流路室を形成しており、ケーシングに設けられ常時開放されてメイン流路室と連通した複数の冷却水入口から流入した冷却水を前記メイン流路室でミックスし、複数の冷却水出口に前記弁構造によって各経路に必要な流量に調整し供給するものであって、ロータは内部空間が、ロータ表面を形成する表面壁の一部分と内部空間内に設けた板状壁によってメイン流路室から区画された少なくとも１つの部分流路室を有するものであって、部分流路室を形成する表面壁は、少なくとも１つの部分流路室流入用連通孔と少なくとも１つの部分流路室流出用連通孔を有し、部分流路室流入用連通孔と部分流路室流出用連通孔がケーシングに設けられた所定の冷却水入口および所定の冷却水出口と重なるときのみ冷却水が流通できるようになっており、部分流路室に接続される経路は、ロータを回転させ、所定の冷却水入口をロータに設けた流入先切替用連通孔に接続することでメイン流路室を通過できるように切り替え可能であり、流量調整弁を、エンジンのウォータージャケットが少なくともシリンダヘッドの排気ポート周囲ウォータージャケットとその他ウォータージャケットとに区画されている複数系統のウォータージャケットを備えたエンジンに設けられるものであり、エンジンの冷却装置は、排気ポート周囲ウォータージャケットから空調システムを通過して冷却水回路内の所定位置へと戻る空調用経路を備え、燃焼室壁温が所定の低温状態であって、空調システムへの通水要求があった場合には、空調用経路を部分流路室と接続させて通水し、エンジンの燃焼室壁温が所定の高温状態であり、かつ空調システムへの通水要求があった場合には、ロータを回転させてメイン流路室に接続し、他のウォータージャケットと排気ポート周囲ウォータージャケットを通過した両方の冷却水をミックスさせるようにしている。
【０００８】
上記のような構成としたことで、例えば複数系統のウォータージャケットがラジエータ経路、ＥＧＲクーラ経路および排気ポート周囲ウォータージャケットと空調システムを接続した空調用経路を備えたエンジンであって、その他ウォータージャケットの経路と空調用経路を上流側の経路として、ラジエータ経路や、EGRクーラ経路を下流側経路とし、空調用経路を部分流路室と接続可能とすることにより、エンジン冷間時には、エンジン本体内部で壁温上昇を促進したい部位周辺のウォータージャケットを水停止状態としながら、空調システムには排気ポート周囲ウォータージャケットの熱を供給し、乗員の快適性を確保できるため、暖機促進と空調性能確保を両立できる。さらにエンジンの暖機完了後はロータを回転させることにより、空調用経路とその他ウォータージャケットを通過した冷却水を流量調整弁内でミックスし、排気ポート周囲ウォータージャケットを通過した冷却水をラジエータ経路およびＥＧＲクーラ経路にも通水可能とすることで効率良く熱交換できる。
【０００９】
ここで暖機完了とは燃焼室壁温が所定値以上であることを基準として判定し、前記燃焼室壁温は、エンジン本体内部または前記流量調整弁内部に設けた水温センサまたは壁温センサから得られる情報やＥＣＵから得られるエンジン負荷など前記燃焼室壁温に関するパラメータを用いて推定する。
【００１０】
複数系統のウォータージャケットは、シリンダライナ壁周囲に設けたブロックウォータージャケットとシリンダヘッドの燃焼室壁上部のウォータージャケットとが連通した燃焼室周囲ウォータージャケットと排気ポートを形成する壁の上下に設けられた排気ポート周囲ウォータージャケットの２系統ウォータージャケットであることが望ましい。このような構成とすることで、例えばエンジン冷間時であって空調システムへの通水要求がある場合に、燃焼室周囲ウォータージャケットの通水を流量調整弁の制御によって禁止しながら、排気ポート周囲ウォータージャケットを流量調整弁内に設けた部分流路室に接続して空調システムに熱供給することができるため、燃焼室壁温の昇温促進と空調性能確保との両立が可能となる。また、排気ポート周囲ウォータージャケットが排気ポートを形成する壁の上下に設けられていることで、排気ガスの熱を効率よく空調システムに供給でき、高負荷運転時であって排気ガス温度の上昇を抑制する必要がある場合には、効率よく排気ポートを冷却できる。
【００１１】
流量調整弁はシリンダヘッド側面に設けた燃焼室周囲ウォータージャケットの出口に接続するように締結し、空調用経路は、上流側から前記排気ポート周辺ウォータージャケット、空調システム、流量調整弁の順で構成されている。空調システムと流量調整弁の接続状態は、エンジンの運転状態に応じて、流量調整弁に流入した冷却水がメイン流路室で燃焼室周囲ウォータージャケットを通過した冷却水とミックスされる場合と、部分流路室を通過する場合とが切り替え可能なように接続されていて、部分流路室と接続する部分流路室用冷却水流入口および部分流路室用冷却水出口は、ロータの回転軸と略平行に並べてレイアウトされている。このようにすることで、ロータ内に設けた部分流路室をロータ回転軸と平行に設けることができ、ロータ断面に占める部分流路室の割合を必要最小限にとどめることができる。これによりロータ表面において、空調経路を通過した冷却水と他の経路を通過した冷却水とをミックスさせるときの流量を制御するための連通孔を設けることのできる面積を広く確保することができ、連通孔の形状自由度を高めることができる。すなわち、流量制御の自由度を大きくとることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態の一例について図を参照しつつ、説明する。
【００１３】
まず、実施に係るエンジンの冷却装置について図１、図２、図３、図４および図５を参照して説明する。
【００１４】
図１において、エンジンの冷却装置は、ウォーターポンプ６、エンジン本体１、流量調整弁４、ラジエータ７、EGRクーラ８、空調システム９から構成している。
【００１５】
図２に示すように、エンジン本体１のウォータージャケット構造としては、シリンダヘッド２のウォータージャケットが、燃焼室壁上部およびそこから延びるように形成された排気ポート３２を形成する壁の一部の周囲に設けられた燃焼室周囲ウォータージャケット１０と、排気ポート３２を形成する壁の上下に設けられ、シリンダヘッド２の両端で連通している排気ポート周囲ウォータージャケット１１の２系統ウォータージャケットとなっており、それぞれのウォータージャケット１０，１１はシリンダ列方向に延びる壁によって分離されている。なお、排気ポート周囲ウォータージャケット１１は排気マニホールド（図示せず）に設けられたウォータージャケットと接続していても良い。また、図３には図示していないが、図１の回路図に示すように燃焼室周囲ウォータージャケット１０は、シリンダブロック３のウォータージャケットと連通している。シリンダブロック３のフロント側（気筒列方向でトランスミッションの反対側）に設けられたウォーターポンプ６から圧送された冷却水は、２つの経路をたどってエンジン外に流出する。本実施形態では、排気ポート周囲ウォータージャケット１１が第１のウォータージャケットに相当し、燃焼室周囲ウォータージャケット１０が第２のウォータージャケットに相当する。
【００１６】
第１の経路はシリンダブロック３の気筒周囲に設けたブロックウォータージャケットを周回し、シリンダヘッド２の燃焼室周囲ウォータージャケット１０に流入、図３に示すようにシリンダヘッド２のリア側（気筒列方向でトランスミッション側）側面に設けたリア側冷却水出口２７から流出するもので、第２の経路はウォーターポンプ６から圧送された冷却水が排気ポート周囲ウォータージャケット１１に流入、排気ポート３２を挟んでその上下をエンジンフロント側からリア側に向かって通過したのちに、図３に示すようにシリンダヘッド２の排気マニホールド締結面側に設けた排気マニホールド締結面側冷却水出口２８から流出するようになっている。
【００１７】
リア側冷却水出口２７は、シリンダヘッド２のリア側側面に締結された流量調整弁４に直接接続されており、排気マニホールド締結面側冷却水出口２８は空調用経路２６を介して流量調整弁４に接続されている。本実施形態では、空調用経路２６が第１の冷却水経路に相当する。
【００１８】
流量調整弁４には、空調用経路２６以外にラジエータ経路２４、ＥＧＲクーラ経路２５が接続され、過剰な熱交換が行われないように、エンジンの運転状態等に応じて、流量調整弁４によって適切な流量が通水されるように制御する。本実施形態では、ラジエータ経路２４が第２の冷却水経路に相当する。
【００１９】
図４に模式的に概略図で示すように、流量調整弁４は内部空間を有する円筒状のロータ１２、それを回転させるためのアクチュエータ１３、およびロータ１２を回転可能に収容するケーシング１４によって構成される流量調整弁４である。
【００２０】
図５において、流量調整弁４は、ケーシング１４にリア側冷却水入口１７、空調経路冷却水入口１８、ラジエータ経路出口２９、ＥＧＲクーラ経路出口３０、および空調用経路出口３１が設けられており、ロータ１２の表面には、ケーシング１４に設けられた冷却水出口の開口面積を調整する弁構造とするための連通孔２０、２１、２２、３７、３８が設けられ、エンジンの運転状態に応じてアクチュエータ１３でロータ１２を回転させることで、冷却水出口の開口面積を変化させ、各経路の冷却水流量を制御する。
【００２１】
流量調整弁４の内部は、ケーシング１４とロータ１２の隙間空間と、ロータ１２の内部空間とが連通したメイン流路室３５があり、冷却水の通路となっている。
【００２２】
ロータ１２の内部には、ロータ１２表面を形成する表面壁３６の一部分と、ロータ１２の内部空間内に形成した４枚の板状壁１６によってメイン流路室３５から区画された部分流路室１５を設けている。
【００２３】
この部分流路室１５は、冷却水が流入するための部分流路室流入用連通孔２０と冷却水が流出するための部分流路室流出用連通孔２２を有し、部分流路室流入用連通孔２０および部分流路室流出用連通孔２２以外からは冷却水が出入りできないようになっている。各経路から流量調整弁４に流入した冷却水は、基本的には、メイン流路室３５でミックスされた後、ロータ１２の回転によって開度が調整された冷却水出口から流出するが、部分流路室１５と接続することで、他の経路の冷却水とミックスさせずに流出させることができる。本実施例では、空調用経路２６がこの部分流路室１５に接続できるようにしている。
【００２４】
所定の経路の通水状態を他の経路の通水状態と独立させて制御するにあたって、このような部分流路室１５を設けていることで、流量調整弁４のリア側冷却水入口１７に弁構造を設ける必要がないため流量調整弁４の大型化を抑制することができ、リア側冷却水出口２７が流量調整弁４に直接接続しているため、燃焼室壁温を推定するための水温センサ取付穴３４を流量調整弁４に設けることができ、シリンダヘッドウォータージャケット内に水温センサ取り付ける構造が必要ない。
【００２５】
空調用経路２６を部分流路室１５に接続するエンジン運転状態としては、エンジン始動後冷間状態や低外気温時のように、燃焼室壁温の昇温促進や保温が必要な状態にありながら、空調システム９への通水要求がなされたときを想定している。このとき、燃焼室周囲ウォータージャケット１０の通水を禁止しながら、空調用経路２６の通水を許容することができ、燃焼室を高温に維持しながら、空調性能の確保も両立することができる。
【００２６】
上記のように部分流路室１５を用いて通水するシーンは、あらゆる運転シーンの中の一部に過ぎず、基本的には各経路から流入した冷却水をメイン流路室３５でミックスして流出する状態の方が主となる、流量調整弁４においては、この主となる通水状態における流量調整弁４内部の圧力損失を最小限に抑えるために、ロータ１２をロータ回転軸１９に対する鉛直断面をとった時の部分流路室１５が占める面積を必要最小限にとどめる必要があり、そのための実施構造としては、ロータ１２の回転軸方向と並行に延びた縦長の扇型断面形状をなすものであって、部分流路室流入用連通孔２０と部分流路室流出用連通孔２２をロータ１２の回転軸と略平行に並べて配置している。そのためケーシング１４に設ける部分流路室１５に接続可能な空調経路冷却水入口１８と空調用経路出口３１もロータ回転軸１９と略平行に配置している。このような空調経路冷却水入口１８および空調用経路出口３１の配置のため、空調用経路２６の接続形態は、排気マニホールド締結面側冷却水出口２８から空調システム９を介して、その下流側で流量調整弁４と接続するようにしている。
【００２７】
次に、本発明に係り、エンジン始動時から空調システム９への通水要求がなされた場合の流量調整弁４の制御方法について、図６、図７、図８、図９、図１０および図１１を用いて説明する。
【００２８】
図６は、実施形態に係る流量調整弁４の制御の一例を示すフローチャートである。
【００２９】
図７は、流量調整弁４のケーシングに設けた冷却水出口及び空調経路冷却水入口１８の配置をケーシング展開図として示した模式図である。本図中においてリア側冷却水入口１７は省略している。
【００３０】
図８は、実施例に係る冷却水回路全閉時のバルブ位置をロータ展開図として示したブロック図である。
【００３１】
図９は、実施例に係る部分流路室１５のみ通水時のバルブ位置をロータ展開図として示したブロック図である。
【００３２】
図１０は、実施例に係るＥＧＲクーラ経路２５と空調経路２６を通水するときのバルブ位置をロータ展開図として示したブロック図である。
【００３３】
図１１は、実施例に係る冷却水回路全開時のバルブ位置をロータ展開図として示したブロック図である。
【００３４】
図６において、エンジンの運転状態は、ＥＣＵ（図示しない）から得られる運転情報および、燃焼室壁温をもとに判断し、このとき燃焼室壁温は水温や燃料噴射量などの燃焼室壁温の制御因子（パラメータ）をもとに推定したものとする。エンジン始動直後、流量調整弁４の全ての冷却水出口を閉じ、エンジンの暖機を促進する。この時、図８に示すようにバルブ位置を制御している。その後、空調システム９への通水要求を判断するステップに移行し、通水要求があった場合には、図９のようにバルブ位置を制御し、ケーシングに設けた空調経路冷却水入口１８および空調用経路出口３１が、それぞれ部分流路室流入用連通孔２０および部分流路室流出用連通孔２２と重なり、空調用経路２６が部分流路室１５を通過する。空調システム９への通水要求がない場合は、この判断ステップを繰り返す。次に流量調整弁４内部に設けた水温センサ３２およびＥＣＵより得られるエンジン運転状態の情報を用いて推定した燃焼室壁温Ｔｍとあらかじめ設定した壁温Ｔ１とを比較し、Ｔｍ＞Ｔ１である場合には、図１０のようにバルブ位置を制御して、ＥＧＲクーラ経路２５を開き、ＥＧＲクーラ８にも通水を開始する。ここでＴ１とは、燃焼状態が安定している温度をいう。このようなバルブ配置により、排気ポート周囲ウォータージャケット１１から空調システム９に冷却水を供給しながら、燃焼室周囲ウォータージャケット１０からＥＧＲクーラ８での排気ガス冷却に必要な分だけの冷却水を通水できるため、燃焼室周囲ウォータージャケット１０の壁面流速を最小限に留められ、燃焼室壁温をより高温に保持することができる。Ｔｍ＜Ｔ１の場合には、この判断ステップを繰り返す。次にＴｍとあらかじめ設定した壁温でありＴ１よりも大きいＴ２とを比較し、Ｔｍ＞Ｔ２であれば図１１のように空調経路冷却水入口１８は流入先切替用連通孔２１接続し、ＥＧＲクーラ経路出口３０はＥＧＲクーラ経路用連通孔３７と接続、ラジエータ経路出口２９はラジエータ経路用連通孔３８と接続され、全経路の冷却水が流量調整弁４でミックスされる。ここでＴ２とは、冷却水が沸騰しうる温度のことである。このようなバルブ位置とすることで、燃焼室周囲ウォータージャケット１０および排気ポート周囲ウォータージャケット１１両方を通過した冷却水をラジエータ７に供給することができ、燃焼室壁および排気ポート壁を効率的に冷却することができる。Ｔｍ＜Ｔ２の場合にはこの判断ステップを繰り返す。
【００３５】
なお、本実施例では空調用経路２６と部分流路室１５を接続するようにしているが、例えばエレキスロットルバルブやターボチャージャーのようにエンジン運転状態とは関係なく常に通水が必要なエンジン部品を接続していても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態に係るエンジンの冷却装置の概略を示す冷却水回路図である。
【図２】実施例に係るシリンダヘッドウォータージャケットをエンジンフロント側から見た断面図である。
【図３】実施例に係るシリンダヘッドに設けた冷却水出口の位置を示した概略図である。
【図４】冷却水回路においてエンジンの運転状態に応じて各経路の通水状態を制御する流量調整弁をシリンダヘッドに組付けた状態の概略図である。
【図５】は実施例に係る流量調整弁のケーシングをエンジンリア側から見た詳細図である。は実施例に係る流量調整弁のケーシングをエンジン側から見た詳細図である。は実施例に係る流量調整弁のロータの詳細図である。
【図６】実施形態に係る流量調整弁の制御の一例を示すフローチャートである。
【図７】流量調整弁のケーシングに設けた冷却水入出口及び部分流路室用冷却水入口の配置をケーシング展開図として示した模式図である。本図中においてリア側冷却水入口１７は省略している。
【図８】実施例に係る冷却水回路全閉時のバルブ位置をロータ展開図として示したブロック図である。
【図９】実施例に係る部分流路室のみ通水時のバルブ位置をロータ展開図として示したブロック図である。
【図１０】実施例に係るＥＧＲクーラ経路と空調経路を通水するときのバルブ位置をロータ展開図として示したブロック図である。
【図１１】実施例に係る冷却水回路全開時のバルブ位置をロータ展開図として示したブロック図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ エンジン本体
２ シリンダヘッド
３ シリンダブロック
４ 流量調整弁
５ 弁構造
６ ウォーターポンプ
７ ラジエータ
８ ＥＧＲクーラ
９ 空調システム
１０ 燃焼室周囲ウォータージャケット（第２のウォータージャケット）
１１ 排気ポート周囲ウォータージャケット（第１のウォータージャケット）
１２ ロータ
１３ アクチュエータ
１４ ケーシング
１５ 部分流路室
１６ 板状壁
１７ リア側冷却水入口
１８ 空調経路冷却水入口
１９ ロータ回転軸
２０ 部分流路室流入用連通孔
２１ 流入先切替用連通孔
２２ 部分流路室流出用連通孔
２３ シリンダヘッド締結面
２４ ラジエータ経路（第２の冷却水経路）
２５ ＥＧＲクーラ経路
２６ 空調用経路（第１の冷却水経路）
２７ リア側冷却水出口
２８ 排気マニホールド締結面側冷却水出口
２９ ラジエータ経路出口
３０ ＥＧＲクーラ経路出口
３１ 空調用経路出口
３２ 排気ポート
３３ 吸気ポート
３４ 水温センサ取付穴
３５ メイン流路室
３６ 表面壁
３７ ＥＧＲクーラ経路用連通孔
３８ ラジエータ経路用連通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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