(57)【要約】【課題】エンジン負荷に応じてヘッド部１２を有効に冷却する。【解決手段】ラジエータ２０とサーモスタット４０との間の還流路２２から分岐して冷却液をヘッド部１２に供給するヘッド部優先冷却回路６１と、ここに設けられ、第１ポンプ５０とは独立して作動して冷却液を循環させる第２ポンプ６０とを設けるとともに、エンジン制御装置７０によって第２ポンプ６０の作動を制御するようにしている。  これは、燃料が燃焼する部位であり、燃焼熱によって加熱されるヘッド部１２を、エンジン負荷に応じて冷却を行うことに着目したものであり、ラジエータ２０を通過した冷却液を、サーモスタット４０を迂回させてヘッド部１２へ優先的に直接供給するヘッド部優先冷却回路６１を設けるとともに、そこに配した電動の第２ポンプ６０を、エンジン制御装置７０がエンジン負荷に応じて作動させることでヘッド部１２の冷却性改善を図るものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液冷式内燃機関（１０）を冷却する冷却液を空気と熱交換することによって冷却するラジエータ（２０）と、
前記液冷式内燃機関（１０）のヘッド部（１２）より流出する冷却液を前記ラジエータ（２０）に導入する導入路（２１）と、
前記ラジエータ（２０）によって熱交換された冷却液を前記液冷式内燃機関（１０）のブロック部（１１）に還流させる還流路（２２）と、
前記導入路（２１）と前記還流路（２２）とを結び前記ラジエータ（２０）に向う冷却液をバイパスさせるバイパス路（２３）と、
前記バイパス路（２３）と前記還流路（２２）との合流部に配され、前記導入路（２１）を流通する冷却液の流量と前記バイパス路（２３）を流通する冷却液の流量とを調節して前記ブロック部（１１）に還流する冷却液の温度を制御する水温制御手段（４０）と、
前記水温制御手段（４０）の流出側に配され、前記液冷式内燃機関（１０）の回転に応じて作動して冷却液を循環させる第１循環手段（５０）と、
前記液冷式内燃機関（１０）に関する作動を制御する制御手段（７０）とを備える液冷式内燃機関の冷却装置において、
前記ラジエータ（２０）と前記水温制御手段（４０）との間の前記還流路（２２）から分岐して冷却液を前記ヘッド部（１２）に供給するヘッド部優先冷却回路（６１）と、
前記ヘッド部優先冷却回路（６１）に設けられ、前記第１循環手段（５０）とは独立して作動して冷却液を循環させる第２循環手段（６０）とを設けるとともに、
前記制御手段（７０）によって前記第２循環手段（６０）の作動を制御することを特徴とする液冷式内燃機関の冷却装置。
【請求項２】
前記制御手段（７０）は、前記液冷式内燃機関（１０）の負荷が所定レベル以上に高い場合に前記第２循環手段（６０）を作動させることを特徴とする請求項１に記載の液冷式内燃機関の冷却装置。
【請求項３】
前記制御手段（７０）は、前記液冷式内燃機関（１０）の加速度合が所定レベル以上に高い場合に前記第２循環手段（６０）を作動させることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の液冷式内燃機関の冷却装置。
【請求項４】
前記制御手段（７０）は、前記第２循環手段（６０）の作動と連動させて前記ラジエータ（２０）に流入する風量が増加するように制御することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の液冷式内燃機関の冷却装置。
【請求項５】
前記水温制御手段（４０）は、前記ブロック部（１１）に還流する冷却液の温度を、通常の液冷式内燃機関における温度よりも高い温度に制御するように設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液冷式内燃機関の冷却装置。
【請求項６】
前記第１循環手段（５０）を、前記液冷式内燃機関（１０）とは独立して作動する電動循環手段（５００）にするとともに、前記制御手段（７０）によって前記電動循環手段（５００）の作動を制御するようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の液冷式内燃機関の冷却装置。
【請求項７】
前記ヘッド部優先冷却回路（６１）を分岐させる部分に冷却液を貯留させる貯留タンク（２５）を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の液冷式内燃機関の冷却装置。
【請求項８】
前記ラジエータ（２０）の下側タンク（２０ｂ）と前記貯留タンク（２５）とを一体に形成したことを特徴とする請求項７に記載の液冷式内燃機関の冷却装置。
【請求項９】
前記第２循環手段（６０）を前記貯留タンク（２５）に配置したことを特徴とする請求項７または請求項８のいずれかに記載の液冷式内燃機関の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車走行用エンジンなどの液冷式内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ。）を冷却する冷却装置に関するものであり、特に、エンジンと駆動ベルトで連結された液循環ポンプ（以下、メカニカルポンプと呼ぶ。）の他に、エンジン回転数とは無関係に作動できる電動ポンプを組み込んだ冷却装置に関するものであり、車両に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
図７は、循環流量とエンジン回転数との関係を示すグラフである。通常、冷却液（冷却水）を循環させるポンプは、エンジンから駆動力を得て稼働しているため、エンジン内を循環する冷却水の循環流量は、図７に示すように、エンジン回転数に比例して変化する。
【０００３】
しかしこれは、エンジン冷却にとっては最適とは言えず、過去から改善に関する発明が行われてきており、バルブと電動ポンプとを追加して流れを変更する特許文献１に示す冷却装置や、メカニカルポンプ自体を電動ポンプに変更する特許文献２に示す冷却装置などがある。
【０００４】
また、エンジンの燃費を向上させる手段として、エンジン負荷が小さいときにはエンジン負荷が大きいときに比べて冷却水の温度を高く維持する特許文献３に示す流量調整弁などがある。これらはいずれも、本出願人が先に出願したものである。
【特許文献１】特許第２７６７９９５号明細書
【特許文献２】特開２０００−４５７７４号公報
【特許文献３】特開平８−１２８５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
メカニカルポンプは、エンジンと駆動ベルトを介して駆動されるため、通常は剛性の有るエンジンのブロック部に配設されている。また、エンジン内のエアー抜け性を考慮して、冷却水は下側のブロック部から上側のヘッド部に向けて流通される。メカニカルポンプによってブロック部に供給された冷却水は、ブロック部の中を流れた後、ヘッド部との間のガスケットに設定してある穴により、ある程度絞られることで流速を上げながらヘッド部側に流れ込むことで、ヘッド部の冷却性がより有利となるように考慮されている。メカニカルポンプは、５０００〜６０００ｒｐｍなどのエンジン高回転時に１００Ｌ／ｍｉｎ以上の流量が吐出できるよう、エンジン高負荷＝エンジン高回転として流量設定している。
【０００６】
しかしその結果、通常走行など低負荷状態では過多な冷却水がエンジン内を流れることになり、エンジンの冷却性が過多となって暖機特性が悪化しているという問題がある。また、この時に冷却水は、ガスケットなどによって通水抵抗を高くしたエンジン冷却回路内を流れることになり、エンジンのポンプ動力（補機動力）が余分に必要となって燃費が悪化しているという問題がある。また、メカニカルポンプは、エンジンの回転数に比例した流量でしか供給できないので、急加速などでエンジン負荷が急に高くなった場合、ヘッド部をより早く冷却することが困難なため、ノッキングが発生するなどの問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、エンジン負荷に応じてヘッド部を有効に冷却することのできる液冷式内燃機関の冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項９に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、液冷式内燃機関（１０）を冷却する冷却液を空気と熱交換することによって冷却するラジエータ（２０）と、
液冷式内燃機関（１０）のヘッド部（１２）より流出する冷却液をラジエータ（２０）に導入する導入路（２１）と、
ラジエータ（２０）によって熱交換された冷却液を液冷式内燃機関（１０）のブロック部（１１）に還流させる還流路（２２）と、
導入路（２１）と還流路（２２）とを結びラジエータ（２０）に向う冷却液をバイパスさせるバイパス路（２３）と、
バイパス路（２３）と還流路（２２）との合流部に配され、導入路（２１）を流通する冷却液の流量とバイパス路（２３）を流通する冷却液の流量とを調節してブロック部（１１）に還流する冷却液の温度を制御する水温制御手段（４０）と、
水温制御手段（４０）の流出側に配され、液冷式内燃機関（１０）の回転に応じて作動して冷却液を循環させる第１循環手段（５０）と、
液冷式内燃機関（１０）に関する作動を制御する制御手段（７０）とを備える液冷式内燃機関の冷却装置において、
ラジエータ（２０）と水温制御手段（４０）との間の還流路（２２）から分岐して冷却液をヘッド部（１２）に供給するヘッド部優先冷却回路（６１）と、
ヘッド部優先冷却回路（６１）に設けられ、第１循環手段（５０）とは独立して作動して冷却液を循環させる第２循環手段（６０）とを設けるとともに、
制御手段（７０）によって第２循環手段（６０）の作動を制御することを特徴としている。
【０００９】
これは、燃料が燃焼する部位であり、燃焼熱によって加熱されるヘッド部（１２）を、エンジン負荷に応じて冷却を行うことに着目したものであり、ラジエータ（２０）を通過した冷却液を、水温制御手段（４０）を迂回させてヘッド部（１２）へ優先的に直接供給するヘッド部優先冷却回路（６１）を設けるとともに、そこに配した電動の第２循環手段（６０）を、制御手段（７０）がエンジン負荷に応じて作動させることでヘッド部（１２）の冷却性改善を図るものである。
【００１０】
この請求項１に記載の発明によれば、先ず、ラジエータ（２０）で冷却された冷却液を、水温制御手段（４０）を介さずにヘッド部（１２）へ供給することができるため、暖機途中でも急加速などでのエンジン負荷の増加によるヘッド過熱対応としてヘッド優先冷却を応答性良く取ることができ、ヘッド部（１２）をより効果的に冷却することができる。
【００１１】
また、図２は、従来と本発明でのエンジン回転数に対するポンプ動力の大きさを示すグラフである。従来のメカニカルポンプである第１循環手段（５０）は、ヘッド部（１２）の冷却のためにエンジン高負荷＝エンジン高回転として高流量に設定する必要が無くなり、省動力側と低流量側に設定できるので、ポンプ動力低減による燃費向上が図れる。
【００１２】
また、新しく設ける第２循環手段（６０）のポンプ容量も、ヘッド部（１２）に直接流入させてヘッド冷却できる流量に設定できるので、低容量化が可能である。これらより、一般走行では、急加速などで第２循環手段（６０）が作動する頻度が小さいので、総合的にポンプ動力の低減が図れる。
また、ガスケットなどによって流量絞りを考慮する必要が無くなり、ガスケット形状の簡素化が図れる。また、第２循環手段（６０）が万一故障しても、フェイルセーフとしてメカニカルポンプである第１循環手段（５０）により一般走行が可能な液冷式内燃機関の冷却装置である。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の液冷式内燃機関の冷却装置において、制御手段（７０）は、液冷式内燃機関（１０）の負荷が所定レベル以上に高い場合に第２循環手段（６０）を作動させることを特徴としている。この請求項２に記載の発明によれば、エンジン負荷が増加した場合に第２循環手段（６０）を作動させ、燃料の燃焼増加により加熱されたヘッド部（１２）を優先的に、ラジエータ（２０）を通過して冷やされた冷却液を導くことで、ノッキング発生範囲を低くすることができる。
【００１４】
また、図３は、エンジン冷却液温度と発生トルクの大きさとの関係を示すグラフであり、エンジンを高負荷で駆動させた場合、エンジン冷却液温度の低い方がエンジン発生トルクを高くすることができることを示している。このように、冷却液が低温側にあると、ヘッド壁温が低温側となり、過熱による異常燃焼状態が改善できることと、ヘッド部（１２）に入る燃焼用の空気重量を増やすことができ、より多くの燃料を燃焼させることが可能となることから、エンジン発生トルクを高くすることができる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２のいずれかに記載の液冷式内燃機関の冷却装置において、制御手段（７０）は、液冷式内燃機関（１０）の加速度合が所定レベル以上に高い場合に第２循環手段（６０）を作動させることを特徴としている。
【００１６】
この請求項３に記載の発明によれば、加速を検出する信号として、スロットル開度信号などと連携させれば、ヘッド部（１２）を応答性良く冷却することができ、より良い加速性能が得られる。また、第２循環手段（６０）は、急加速によるエンジン状態に応じて作動させるので、第１循環手段（５０）の流量を低流量側に設定することで、エンジンの暖機性を促進することができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の液冷式内燃機関の冷却装置において、制御手段（７０）は、第２循環手段（６０）の作動と連動させてラジエータ（２０）に流入する風量が増加するように制御することを特徴としている。
【００１８】
この請求項４に記載の発明によれば、送風手段（２４）によるラジエータ（２０）への風量制御と連携させて、ラジエータ（２０）への風量を増加させることで、冷却液をより低温に冷却してヘッド部（１２）へ供給することができる。その結果、エンジンの発生トルクが上がり、車両の加速性能を向上させることができる。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液冷式内燃機関の冷却装置において、水温制御手段（４０）は、液冷式内燃機関（１０）の冷却液温度を、通常の液冷式内燃機関における液温より高い温度に制御することを特徴としている。高水温制御により、液冷式内燃機関（１０）のブロック部（１１）に通常よりも高い温度の冷却液を供給することができる。高温の冷却液は、エンジンオイルの温度を高温に維持することを可能とし、その結果、液冷式内燃機関（１０）のフリクションロスを低減し、燃料消費率を低減する利点を提供する。
【００２０】
この制御を適用した実施形態においては、水温制御手段（４０）が還流路（２２）を閉じている頻度が、通常の水冷制御手段（４０）を備えた冷却システムに比べて増える。この結果、冷却液がラジエータ（２０）内を低流量でゆっくり流れ、より良く冷やされた冷却液がラジエータ（２０）から還流路（２２）に供給される。また、低温の冷却液が還流路（２２）から得られる期間が長くなり、その頻度も増える。
【００２１】
このため、液冷式内燃機関（１０）のブロック部（１１）には、比較的高い温度の冷却液を供給できる一方で、液冷式内燃機関（１０）のヘッド部（１２）に、ラジエータ（２０）を通過した冷却液を、水温制御手段（４０）を迂回させてヘッド部（１２）へ優先的に直接供給するヘッド部優先冷却回路（６１）から比較的低い温度の冷却液を供給することができる。
【００２２】
このような制御と組み合わせると、冷却液温度を切り替え制御することなく、その燃費向上効果を得ることができるうえ、より冷えた冷却液を、急加速時などのヘッド冷却に使用することができ、その結果、発生トルクを高くすることができ、より良い加速性能を得ることができる。
【００２３】
また、請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の液冷式内燃機関の冷却装置において、第１循環手段（５０）を、液冷式内燃機関（１０）とは独立して作動する電動循環手段（５００）にするとともに、制御手段（７０）によって電動循環手段（５００）の作動を制御するようにしたことを特徴としている。この請求項６に記載の発明によれば、メカニカルポンプの第１循環手段（５０）も電動ポンプ化することにより、より最適な冷却液供給が可能となる。
【００２４】
また、請求項７に記載の発明では、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の液冷式内燃機関の冷却装置において、ヘッド部優先冷却回路（６１）を分岐させる部分に冷却液を貯留させる貯留タンク（２５）を設けたことを特徴としている。この請求項７に記載の発明によれば、ラジエータ（２０）を通過した冷却液を貯めておくことで、応答性良く冷却液を供給することができる。
【００２５】
また、貯留タンク（２５）の容量を、ヘッド冷却用途を考慮して大きくしておくことで、高水温制御を行う時、低流量の冷却液がゆっくりラジエータ（２０）内を流れることにより、より冷えた冷却液をヘッド部（１２）に多く供給することができ、ヘッド優先冷却効果を高めることができる。
【００２６】
また、請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の液冷式内燃機関の冷却装置において、ラジエータ（２０）の下側タンク（２０ｂ）と貯留タンク（２５）とを一体に形成したことを特徴としている。この請求項８に記載の発明によれば、本冷却装置をより簡素に構成することができてコストを抑えることができる。
【００２７】
また、請求項９に記載の発明では、請求項７または請求項８のいずれかに記載の液冷式内燃機関の冷却装置において、第２循環手段（６０）を貯留タンク（２５）に配置したことを特徴としている。この請求項９に記載の発明によれば、第２循環手段（６０）を貯留タンク（２５）、もしくは下側タンク（２０ｂ）に配設することにより、耐振負荷が緩和されるため、第２循環手段（６０）の小型化や低コスト化を図ることができる。ちなみに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について添付した図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態における液冷式内燃機関の冷却装置の構成を示す模式図である。液冷式内燃機関としての車両走行用のエンジン１０と、エンジン１０を冷却する冷却液（以下、冷却水とする）を空気と熱交換することによって冷却するラジエータ２０とは、導入路２１および還流路２２とによって連結されている。
【００２９】
すなわち、導入路２１の一端（上流側）はエンジン１０のシリンダヘッド部（以下、ヘッド部と略す。）１２に接続され、他端（下流側）はラジエータ２０の入口側に接続されている。また、還流路２２の一端（上流側）はラジエータ２０の出口側に接続され、他端（下流側）はエンジン１０のシリンダブロック部（以下、ブロック部と略す。）１１に接続されている。
【００３０】
エンジン１０を冷却することによって比較的高温となった冷却水は、導入路２１を通ってラジエータ２０内に流入し、熱交換されて比較的低温の冷却水となる。この低温冷却水は還流路２２を通ってエンジン１０内に流入し、ブロック部１１よりヘッド部１２側へ流れてエンジン１０の冷却を行う。
【００３１】
また、還流路２２の流路途中には、エンジン１０と駆動ベルトで連結されて駆動され、エンジン１０とラジエータ２０との間で冷却水を循環させる第１循環手段としてのメカニカルポンプである第１ポンプ５０が配されている。第１ポンプ５０によってブロック部１１に供給された冷却水は、ブロック部１１の中を流れた後、ヘッド部１３との間のガスケット１３に設定してある穴からヘッド部１２側に流れ込む。
【００３２】
還流路２２の第１ポンプ５０より上流位置には、バイパス路２３の一端が接続されている。このバイパス路２３の他端は導入路２１に接続されており、導入路２１を流れる冷却水がラジエータ２０をバイパスできるようになっている。バイパス路２３と還流路２２の合流部には水温制御手段としてサーモスタット４０が設定されている。サーモスタット４０は、感温部材とその感温部材によって開度が変化する弁とを有し、感温部材は、バイパス路２３から流れてくる冷却水の水温に感応して変位する。
【００３３】
サーモスタット４０は、還流路２２から合流部への開度と、バイパス路２３から合流部への開度とを、相補的に連動させて調整する。サーモスタット４０は、バイパス路２３から合流部への開度を閉じると、還流路２２から合流部への開度を開く。サーモスタット４０が提供する水温制御は、車両用として広く知られた通常の液冷却式内燃機関に好適な水温制御であり、サーモスタット４０は、エンジン１０から流出する冷却水温度が所定温度になるように、各流路の開度を調整する。
【００３４】
ラジエータ２０の後面、すなわち空気流れにおける後流側には、ラジエータ２０に冷却用空気を吸い込むためのラジエータファン２４が配設されている。このラジエータファン２４は電動モータ２４ａによって回転駆動され、後述する制御手段としてのエンジン制御装置７０によって駆動制御されるようになっている。
【００３５】
導入路２１内には、エンジン１０より流出直後の冷却水温度を検出するための水温センサ２１ａが配設されており、その出力値をエンジン制御装置７０に入力するようになっている。尚、水温センサによって水温を感知する代わりに壁温センサを設けて、エンジン１０のヘッド部１２のシリンダ壁温を感知するようにしても良い。尚、図１中の３０は、温水となった冷却水と車室内空調用空気とを熱交換して車室内を暖房するヒータコアであり、３１は、冷却水の供給路である。
【００３６】
図１中の７０は、制御手段としてのエンジン制御装置（エンジンＥＣＵ）であり、先程の水温センサ２１ａの他、図示しないアクセル開度信号など各種センサからの感知信号を受け、エンジン１０の作動制御としてスロットル１４へ開度信号を出す他に、エンジン負荷に対する冷却装置としての最適状態を演算し、先程の電動モータ２４ａの他、後述する本発明の第２循環手段としての電動ポンプである第２ポンプ６０などに制御信号を送信するものである。
【００３７】
次に、本発明の要部構成について説明する。本実施形態では、ラジエータ２０とサーモスタット４０との間の還流路２２から分岐して、ラジエータ２０で冷却された冷却水を、サーモスタット４０を介さずにヘッド部１２へ供給するヘッド部優先冷却回路６１を設けるとともに、このヘッド部優先冷却回路６１に、第１ポンプ５０とは独立してエンジン制御装置７０で作動制御して冷却水を循環させる第２ポンプ６０を設けている。
【００３８】
次に、上記構成による作動を説明する。先ず、エンジン１０が駆動されると、その駆動力を受けて第１ポンプ５０が回転される。この第１ポンプ５０の回転により、冷却水が吸入され、エンジン１０に流入する。エンジン１０内を流れ、エンジン１０を冷却して高温となった冷却水は導入路２１を通ってラジエータ２０内に流入する。ラジエータ２０内では高温冷却水と外部空気とが熱交換され、比較的低温の冷却水となる。
【００３９】
この低温冷却水は還流路２２を通り、再び第１ポンプ５０に吸入される。サーモスタット４０は、水温に応じて以下述べる作動を提供するように、その感温部材の温度−変位量特性が設定されている。まず、サーモスタット４０は、水温がエンジン１０を効率的に運転するための水温よりも低い間中、バイパス路２３を最大開度とし、還流路２２を最小開度あるいは全閉とする。
【００４０】
また、サーモスタット４０は、水温が約８０℃程度を越えると、バイパス路２３を閉じ始めると同時に還流路２２を開け始める。そして、水温がさらに上昇するにつれて、サーモスタット４０は、バイパス路２３の開度をさらに減少させる。やがて、水温が約９０℃程度に達すると、サーモスタット４０は、バイパス路２３を最小開度あるいは全閉とし、還流路２２を最大開度とする。その結果、バイパス路２３が僅かでも開いている間中、ブロック部１１へ供給される冷却水よりも低い温度の冷却水が還流路２２に得られる。
【００４１】
水温制御手段として、サーモスタット４０に代えて、電動式のバルブと水温センサと制御装置とを有する装置を用いても良い。また、制御装置には、エンジン１０から流出する冷却水の温度が所定温度となるようにバルブの開度を制御する手段と、目標としての所定温度を外気温度などの運転条件に応じて変化させる手段とを備えることができる。
【００４２】
次に、本発明に関する作動を説明する。図２は、図１の冷却装置における第２ポンプ６０の制御フローチャートである。先ず、ステップＳ１１では、エンジン制御装置７０で検知されるエンジン負荷が所定レベルよりも高いか否かを判定する。その判定結果がＮＯで、一般走行などでエンジン負荷が所定レベルよりも高くない走行時には、ステップＳ１２へと進み、電動の第２ポンプ６０および電動のラジエータファン２４は駆動させない。
【００４３】
よって、省動力に設定されたメカニカルポンプの第１ポンプ５０の冷却水流量で、ブロック部１１からヘッド部１２への経路でエンジン冷却が行われる。ステップＳ１１の判定結果がＹＥＳで、エンジン負荷が所定レベルよりも高い場合にはステップＳ１３へと進み、エンジン制御装置７０で検知されるエンジンの加速度合が所定レベルよりも高いか否かを判定する。
【００４４】
その判定結果がＮＯで、加速度合が所定レベルよりも高くない場合には、ステップＳ１２へと進み、電動の第２ポンプ６０および電動のラジエータファン２４は駆動させない。また、ステップＳ１３の判定結果がＹＥＳで、エンジンの加速度合が所定レベルよりも高い場合にはステップＳ１４へと進み、水温センサ２１ａで検出されるエンジン１０から流出する冷却水の水温が所定温度Ｔよりも高いか否かを判定する。この所定温度Ｔは、暖機が成されたか否かの判定温度であり、例えば８０℃である。
【００４５】
その判定結果がＮＯで、エンジン水温が所定温度Ｔよりも高くない場合には、ステップＳ１２へと進み、電動の第２ポンプ６０および電動のラジエータファン２４は駆動させない。また、ステップＳ１４の判定結果がＹＥＳで、エンジン水温が所定温度Ｔよりも高い場合にはステップＳ１５・１６へと進み、ステップＳ１５では第２ポンプ６０を作動させ、ステップＳ１６ではラジエータファン２４を作動させてラジエータ２０に流入する風量が増加するように制御するものである。
【００４６】
次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。先ず、ラジエータ２０とサーモスタット４０との間の還流路２２から分岐して冷却水をヘッド部１２に供給するヘッド部優先冷却回路６１と、ヘッド部優先冷却回路６１に設けられ、第１ポンプ５０とは独立して作動して冷却水を循環させる第２ポンプ６０とを設けるとともに、エンジン制御装置７０によって第２ポンプ６０の作動を制御するようにしている。
【００４７】
これは、燃料が燃焼する部位であり、燃焼熱によって加熱されるヘッド部１２を、エンジン負荷に応じて冷却を行うことに着目したものであり、ラジエータ２０を通過した冷却水を、サーモスタット４０を迂回させてヘッド部１２へ優先的に直接供給するヘッド部優先冷却回路６１を設けるとともに、そこに配した電動の第２ポンプ６０を、エンジン制御装置７０がエンジン負荷に応じて作動させることでヘッド部１２の冷却性改善を図るものである。
【００４８】
これによれば、先ず、ラジエータ２０で冷却された冷却水を、サーモスタット４０を介さずにヘッド部１２へ供給することができるため、暖機途中でも急加速などでのエンジン負荷の増加によるヘッド過熱対応としてヘッド優先冷却を応答性良く取ることができ、ヘッド部１２をより効果的に冷却することができる。
【００４９】
また、図２は、従来と本発明でのエンジン回転数に対するポンプ動力の大きさを示すグラフである。従来のメカニカルポンプである第１ポンプ５０は、ヘッド部１２の冷却のためにエンジン高負荷＝エンジン高回転として高流量に設定する必要が無くなり、省動力側と低流量側に設定できるので、ポンプ動力低減による燃費向上が図れる。
【００５０】
また、新しく設ける第２ポンプ６０のポンプ容量も、ヘッド部１２に直接流入させてヘッド冷却できる流量に設定できるので、低容量化が可能である。これらより、一般走行では、急加速などで第２ポンプ６０が作動する頻度が小さいので、総合的にポンプ動力の低減が図れる。
【００５１】
また、ガスケットなどによって流量絞りを考慮する必要が無くなり、ガスケット形状の簡素化が図れる。また、第２ポンプ６０が万一故障しても、フェイルセーフとしてメカニカルポンプである第１ポンプ５０により一般走行が可能な液冷式内燃機関の冷却装置である。
【００５２】
また、エンジン制御装置７０は、エンジン１０の負荷が所定レベル以上に高い場合に第２ポンプ６０を作動させるようにしている。これによれば、エンジン負荷が増加した場合に第２ポンプ６０を作動させ、燃料の燃焼増加により加熱されたヘッド部１２を優先的に、ラジエータ２０を通過して冷やされた冷却水を導くことで、ノッキング発生範囲を低くすることができる。
【００５３】
また、図３は、エンジン冷却水温度と発生トルクの大きさとの関係を示すグラフであり、エンジンを高負荷で駆動させた場合、エンジン冷却水温度の低い方がエンジン発生トルクを高くすることができることを示している。このように、冷却水が低温側にあると、ヘッド壁温が低温側となり、過熱による異常燃焼状態が改善できることと、ヘッド部１２に入る燃焼用の空気重量を増やすことができ、より多くの燃料を燃焼させることが可能となることから、エンジン発生トルクを高くすることができる。
【００５４】
また、エンジン制御装置７０は、エンジン１０の加速度合が所定レベル以上に高い場合に第２ポンプ６０を作動させるようにしている。これによれば、加速を検出する信号として、スロットル開度信号などと連携させれば、ヘッド部１２を応答性良く冷却することができ、より良い加速性能が得られる。また、第２ポンプ６０は、急加速によるエンジン状態に応じて作動させるので、第１ポンプ５０の流量を低流量側に設定することで、エンジンの暖機性を促進することができる。
【００５５】
また、エンジン制御装置７０は、第２ポンプ６０の作動と連動させてラジエータ２０に流入する風量が増加するように制御している。これによれば、ラジエータファン２４によるラジエータ２０への風量制御と連携させて、ラジエータ２０への風量を増加させることで、冷却水をより低温に冷却してヘッド部１２へ供給することができる。その結果、エンジンの発生トルクが上がり、車両の加速性能を向上させることができる。
【００５６】
上述の実施形態に代えて、サーモスタット４０に高水温制御型のサーモスタットを採用しても良い。高水温制御型のサーモスタットは、水温を通常のエンジンにおける水温よりも高い温度に制御するように設定されている。例えば、高水温制御型のサーモスタットは、水温が約９０℃を超えるとバイパス路２３を閉じ始め、水温が約１００℃に達するとバイパス路２３を最小開度あるいは全閉として還流路２２を最大開度とする。
【００５７】
このような高水温制御型のサーモスタットによると、エンジン１０のブロック部１１に、通常よりも高い温度の冷却水を供給することができる。高温の冷却水は、エンジンオイルを高温に維持することを可能とし、その結果、エンジン１０のフリクションロスを低減し、燃料消費量を低減する利点を提供する。
【００５８】
さらに、高水温制御型のサーモスタットを適用した実施形態においては、水温制御手段としてのサーモスタット４０が還流路２２を閉じている頻度が、通常のサーモスタット４０を備えた冷却システムに比べ増える。この結果、冷却水がラジエータ２０内を低流量でゆっくりと流れ、より良く冷やされた冷却水がラジエータ２０から還流路２２に供給される。また、低温の冷却水が還流路２２から得られる期間が長くなり、その頻度も増える。
【００５９】
このため、エンジン１０のブロック部１１には、比較的高い温度の冷却水を供給できる一方で、エンジン１０のヘッド部１２には、サーモスタット４０を迂回させてヘッド部１２へ優先的に直接供給するヘッド部優先冷却回路６１から比較的低い温度の冷却水を供給できる。
【００６０】
従って、エンジン１０が充分に暖機していない状態において、車両を急加速させるためにエンジン１０の回転数を急上昇させた場合などでヘッド部１２の温度が急上昇する場合に、ヘッド部１２に低い温度の冷却水を供給することでエンジン１０のヘッド部１２の温度を適正に維持することができる。この結果、エンジン１０の発生トルクを高く設定できるといった利点や、車両の加速性能が向上するといった利点を、より顕著に得ることができる。
【００６１】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態における液冷式内燃機関の冷却装置の構成を示す模式図である。上述した第１実施形態と異なる特徴として、ヘッド部優先冷却回路６１を分岐させる部分に冷却水を貯留させる貯留タンク２５を設けている。これによれば、ラジエータ２０を通過した冷却水を貯めておくことで、応答性良く冷却水を供給することができる。
【００６２】
また、貯留タンク２５の容量を、ヘッド冷却用途を考慮して大きくしておくことで、高水温制御を行う時、低流量の冷却水がゆっくりラジエータ２０内を流れることにより、より冷えた冷却水をヘッド部１２に多く供給することができ、ヘッド優先冷却効果を高めることができる。
【００６３】
（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態における液冷式内燃機関の冷却装置の構成を示す模式図である。上述した各実施形態と異なる特徴として、第１ポンプ５０を、エンジン１０とは独立して作動する電動循環手段としての電動第１ポンプ５００にするとともに、エンジン制御装置７０によって電動第１ポンプ５００の作動を制御するようにしている。これによれば、メカニカルポンプの第１ポンプ５０も電動ポンプ化することにより、より最適な冷却水供給が可能となる。
【００６４】
また、ラジエータ２０の下側タンク２０ｂと貯留タンク２５とを一体に形成している。これによれば、本冷却装置をより簡素に構成することができてコストを抑えることができる。また、第２ポンプ６０を貯留タンク２５でもある下側タンク２０ｂに配置している。これによれば、第２ポンプ６０を貯留タンク２５、もしくは下側タンク２０ｂに配設することにより、耐振負荷が緩和されるため、第２ポンプ６０の小型化や低コスト化を図ることができる。
【００６５】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、エンジン高負荷と加速中とがアンド条件で第２ポンプを作動させるフローチャートとなっているが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、エンジン高負荷もしくは加速中のいずれかで第２ポンプを作動させるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態における液冷式内燃機関の冷却装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１の冷却装置における第２ポンプ６０の制御フローチャートである。
【図３】従来と本発明でのエンジン回転数に対するポンプ動力の大きさを示すグラフである。
【図４】エンジン冷却水温度と発生トルクの大きさとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態における液冷式内燃機関の冷却装置の構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第３実施形態における液冷式内燃機関の冷却装置の構成を示す模式図である。
【図７】循環流量とエンジン回転数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６７】
１０…エンジン（液冷式内燃機関）
１１…ブロック部
１２…ヘッド部
２０…ラジエータ
２０ｂ…下側タンク
２１…導入路
２２…還流路
２３…バイパス路
２５…貯留タンク
４０…サーモスタット（水温制御手段）
５０…第１ポンプ、メカニカルポンプ（第１循環手段）
６０…第２ポンプ、電動ポンプ（第２循環手段）
６１…ヘッド供給路
７０…エンジン制御装置（制御手段）
５００…電動第１ポンプ（電動循環手段）
【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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