(57)【要約】【課題】  触媒および内燃機関の暖機を促進する。【解決手段】  オイルポンプ９００から圧送されるオイルが流入するオイル通路９０２が、隣り合う１対の排気ポート５００の間を通るように設けられる。オイル通路９０２には、オイル通路９０２へのオイルの流入を制御するバルブ９０４が設けられる。オイル通路９０２には、バルブ９０４よりも下流側で、流出通路９０６が接続されている。オイル通路９０２内に残存したオイルは、流出通路９０６からオイル通路９０２外に流出し、オイルパンに戻される。オイル通路９０２から流出するオイルの量は、オイル通路９０２に流入するオイルの量よりも少ない。エンジン１００の始動初期、すなわち三元触媒６００の暖機中には、バルブ９０４は閉じた状態に制御される。エンジン１００の暖機中には、バルブ９０４は開いた状態に制御される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ポートと、
オイルが流れることにより、前記排気ポートを流れる排気ガスと前記オイルとの間で熱交換が行なわれるように設けられたオイル通路と、
前記オイル通路へのオイルの流入を制御するバルブとを含む、内燃機関の温度調整装置。
【請求項２】
前記排気ポートは複数設けられ、
前記オイル通路は、隣り合う排気ポートの間を通るように設けられる、請求項１に記載の内燃機関の温度調整装置。
【請求項３】
前記オイル通路は、前記排気ポートを横切るように設けられる、請求項１に記載の内燃機関の温度調整装置。
【請求項４】
前記温度調整装置は、前記オイル通路からオイルを流出させる流出通路をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の温度調整装置。
【請求項５】
前記温度調整装置は、前記内燃機関の暖機中、前記オイル通路へオイルを流入させるように前記バルブを制御するための制御手段をさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の温度調整装置。
【請求項６】
前記排気ポートを流れる排気ガスは、触媒に導かれ、
前記温度調整装置は、前記触媒の暖機中、前記オイル通路へのオイルの流入を抑制するように前記バルブを制御するための制御手段をさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の温度調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の温度調整装置に関し、特に、オイルの流入により温度が調整される内燃機関の温度調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水冷式の内燃機関が知られている。内燃機関を冷却した冷却水は、ラジエータや空調装置のヒータにおいて空気との間で熱交換される。ヒータにおいて冷却水との熱交換により暖められた空気は、車室内の暖房に用いられる。そのため、内燃機関の始動後に速やかに暖房を効かせるためには、速やかに内燃機関を暖機し、冷却水の温度を高める必要がある。
【０００３】
特開平１０−３１７９９５号公報（特許文献１）は、暖機を促進することができる暖機促進装置を開示する。特許文献１に記載の暖機促進装置は、内燃機関の排気通路に排気ガスの流れを絞る排気絞り弁を設けて、内燃機関の冷間時に排気絞り弁の作動によって暖機を促進させる暖機促進装置である。排気通路には、そのうちの少なくとも排気絞り弁が設けられている箇所に対応させて、冷却水通路が設けられる。
【０００４】
この公報に記載の暖機促進装置によると、排気絞り弁を作動させて排気ガスの流れを絞ると、そのときの圧力損失によって、排気通路のうち排気絞り弁の設けられている部分で発熱する。排気絞り弁に対応した位置に冷却水通路が設けられているので、発熱はその多くが冷却水通路内を流れる冷却水によって回収される。これにより、冷却水によって効率よく発熱を回収し、内燃機関の負荷を過大に上昇させずに暖機を促進することができる。
【特許文献１】特開平１０−３１７９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関から排出される排気ガスは、触媒により浄化される。この触媒が浄化作用を十分に発揮するには、触媒の暖機が必要である。そのため、内燃機関に吸収される熱量が増えれば、それだけ触媒に供給される熱量が減り、触媒の暖機が遅れるおそれがある。しかしながら、特開平１０−３１７９９５号公報に記載の暖機促進装置は、触媒の暖機に関しては何等考慮されていない。そのため、排気絞り弁を作動させていない状態であっても、排気ガスの熱がいくらか冷却水によって回収され、それだけ触媒に供給される熱量が減り、触媒の暖機が遅れるおそれがあるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、触媒および内燃機関の暖機を促進することができる内燃機関の温度調整装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る内燃機関の温度調整装置は、排気ポートと、オイルが流れることにより、排気ポートを流れる排気ガスとオイルとの間で熱交換が行なわれるように設けられたオイル通路と、オイル通路へのオイルの流入を制御するバルブとを含む。
【０００８】
第１の発明によると、たとえば内燃機関の暖機中、オイル通路へオイルを流入させるようにバルブが制御される。これにより、排気ポートを流れる排気ガスとオイルとの間で熱交換が行なわれ、オイルの温度が上昇する。そのため、オイルが内燃機関内を循環することによりオイルを介して内燃機関に伝達される熱量を増大させ、内燃機関の暖機を促進することができる。一方、排気ガスが触媒に導かれる内燃機関において、触媒の暖機中、オイル通路へのオイルの流入を抑制するようにバルブが制御される。これにより、排気ガスからオイルへ伝達される熱量を減少させ、オイルを介して内燃機関に伝達される熱量を減少させることができる。これにより、排気ガスが失う熱量を抑制することができる。そのため、排気ガスから触媒に供給される熱量を増大させることができる。その結果、触媒および内燃機関の暖機を促進することができる内燃機関の温度調整装置を提供することができる。
【０００９】
第２の発明に係る内燃機関の温度調整装置においては、第１の発明の構成に加え、排気ポートは複数設けられる。オイル通路は、隣り合う排気ポートの間を通るように設けられる。
【００１０】
第２の発明によると、隣り合う排気ポートの間を通るオイル通路内にオイルを流入させて、効率よく排気ガスからオイルに熱を伝達させることができる。これにより、内燃機関の暖機をより促進することができる。
【００１１】
第３の発明に係る内燃機関の温度調整装置においては、第１の発明の構成に加え、オイル通路は、排気ポートを横切るように設けられる。
【００１２】
第３の発明によると、排気ポートを横切るオイル通路内にオイルを流入させて、効率よく排気ガスからオイルに熱を伝達させることができる。これにより、内燃機関の暖機をより促進することができる。
【００１３】
第４の発明に係る内燃機関の温度調整装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加え、オイル通路からオイルを流出させる流出通路をさらに含む。
【００１４】
第４の発明によると、オイル通路からオイルを流出させることにより、排気ガスから受熱し得るオイルの量を減少させ、排気ガスからオイルに伝達される熱量をより抑制することができる。これにより、排気ガスが失う熱量をより抑制することができる。そのため、排気ガスから触媒に供給される熱量をより増大することができる。
【００１５】
第５の発明に係る内燃機関の温度調整装置は、第１〜４のいずれかの発明の構成に加え、内燃機関の暖機中、オイル通路へオイルを流入させるようにバルブを制御するための制御手段をさらに含む。
【００１６】
第５の発明によると、オイル通路へオイルを流入させて、排気ポートを流れる排気ガスとオイルとの間で熱交換が行なわせ、オイルの温度を上昇させることができる。これにより、オイルを介して内燃機関に伝達される熱量を増大させ、内燃機関の暖機を促進することができる。
【００１７】
第６の発明に係る内燃機関の温度調整装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加え、排気ポートを流れる排気ガスは、触媒に導かれる。温度調整装置は、触媒の暖機中、オイル通路へのオイルの流入を抑制するようにバルブを制御するための制御手段をさらに含む。
【００１８】
第６の発明によると、オイル通路へのオイルの流入が抑制されることにより、排気ガスからオイルへ伝達される熱量を減少させ、オイルを介して内燃機関に伝達される熱量を減少させることができる。これにより、排気ガスが失う熱量を抑制することができる。そのため、排気ガスから触媒に供給される熱量を増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２０】
図１を参照して、本実施の形態に係る内燃機関の温度調整装置が搭載されたエンジン１００について説明する。なお、本実施の形態においては、エンジン１００をディーゼルエンジンとして説明するが、エンジン１００は、ディーゼルエンジンに限られず、その他、ガソリンエンジンなどであってもよい。
【００２１】
内燃機関としてのエンジン１００のシリンダブロック２００に形成されたシリンダ２０２には、ピストン２０４が上下動可能に設けられる。また、ピストン２０４は、コンロッド２０６を介して図示しないクランクシャフトに連結されている。
【００２２】
ピストンヘッド２０８には燃焼室用の凹部（以下「燃焼室」という。）２１０が形成されている。シリンダブロック２００には、その上部にシリンダヘッド３００が載置固定され、シリンダヘッド３００の内部には燃焼室２１０に臨む吸気ポート４００と排気ポート５００が設けられる。また、吸気ポート４００および排気ポート５００には、それぞれ吸気バルブ４０２および排気バルブ５０２が組み込まれている。そして、吸気バルブ４０２と排気バルブ５０２との間にはインジェクタ３０２が燃焼室２１０に臨んだ状態で配置されており、インジェクタ３０２から燃焼室２１０に燃料が噴射される。インジェクタ３０２は、図示しないインジェクタポンプによって適切な時期に適正量の燃料を高圧で燃焼室２１０に圧送する。
【００２３】
吸気ポート４００には、吸気管４０４が接続され、さらに上流にはスロットルバルブ４０６が接続されている。排気ポート５００には排気管５０４が接続されている。
【００２４】
図示しないエアクリーナから吸気管４０４を介して吸気ポート４００に外気が導入されるとともに、インジェクタ３０２から燃焼室２１０に向けて燃料が噴射される。この噴射燃料と外気とからなる混合気が燃焼行程において燃焼するときの高圧により、ピストン２０４がシリンダ２０２内で下降せしめられ、コンロッド２０６を介してクランクシャフトが回転する。
【００２５】
そして、排気行程において、排気ガスは、排気バルブ５０２が開かれる際に、排気ポート５００から排気管５０４を通じ、三元触媒６００により浄化された後、外部へと排出される。
【００２６】
排気ポート５００周りには、冷却水通路７００が形成されている。冷却水通路７００は、排気ポート５００周りだけでなく、吸気ポート４００周りにおよびシリンダブロック２００のうちシリンダ２０２の周りにも形成してある。冷却水通路７００内を流通する冷却水は、エンジン１００内を循環した後、ラジエータ（図示せず）にて空気との間で熱交換され、冷却される。また、冷却水は、ラジエータの他、空調装置（図示せず）のヒータ（図示せず）に供給され、冷却水の熱が車室内の暖房に利用される。
【００２７】
図２を参照して、シリンダヘッド３００についてさらに説明する。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面である。シリンダヘッド３００には、１つのシリンダに対して１対の排気ポート５００が設けられる。なお、排気ポートの数はこれに限らない。
【００２８】
シリンダヘッド３００には、オイルポンプ９００からオイルが供給される。このオイルが流入するオイル通路９０２が、隣り合う１対の排気ポート５００の間を通るように設けられる。オイルは、シリンダヘッド３００の下方から上方に向かって流れ、シリンダヘッド３００の上部からオイルパン（図示せず）に戻される。オイル通路９０２の出口部には、周辺オイルやオイル通路９０２から流出したオイルがオイル通路９０２に逆流することを抑制するため、オイル通路９０２の流出口を取囲むように堰３０４が設けられる。
【００２９】
オイル通路９０２には、オイル通路９０２へのオイルの流入を制御するバルブ９０４が設けられる。バルブ９０４は、ＥＣＵ８００からの出力信号に基づいて作動する。バルブ９０４は、ソレノイドに通電することにより作動するスプールバルブである。なお、バルブ９０４は、スプールバルブ以外のバルブであってもよい。
【００３０】
オイル通路９０２には、バルブ９０４よりも下流側で、流出通路９０６が接続されている。オイル通路９０２内に残存したオイルは、流出通路９０６からオイル通路９０２外に流出し、オイルパンに戻される。流出通路９０６から流出するオイルの量は、オイル通路９０２に流入するオイルの量よりも少ない。
【００３１】
なお、隣り合う一対の排気ポートの間を通るようにオイル通路９０２を形成する他、図３に示すように、排気ポート５００を横切るように、オイル通路９０８を形成してもよい。
【００３２】
図４を参照して、本実施の形態に係る内燃機関の温度調整装置のバルブ制御のタイミングについて説明する。図４に示すように、エンジン１００の始動初期、すなわち三元触媒６００の暖機中には、バルブ９０４は閉じた状態に制御される。エンジン１００の暖機中には、バルブ９０４は開いた状態に制御される。エンジン１００の暖機が終了した後、バルブ９０４は閉じた状態に制御される。エンジン１００が搭載された車両が寒冷地を走行している場合などには、バルブ９０４は開いた状態に制御される。なお、以上に説明したバルブ制御のタイミングは、一例であり、その時々の状況に応じて適当な制御を行なうことが可能である。
【００３３】
以上のような構造に基づく、本実施の形態に係る内燃機関の温度調整装置の動作について説明する。
【００３４】
エンジン１００の始動初期、すなわち三元触媒６００の暖機中には、バルブ９０４が閉じた状態に制御される。これにより、オイル通路９０２にはオイルが供給されず、また、オイル通路９０２に残存していたオイルは流出通路９０６から流出する。
【００３５】
これにより、排気ガスからオイルを介してエンジン１００に伝達される熱量を抑制することができる。また、オイル通路９０２内にオイルの代わりに空気が満たされることにより、熱伝達率が抑制され、排気ガスからシリンダヘッド３００に伝達される熱量を抑制することができる。そのため、排気ガスが失う熱量を抑制することができる。その結果、排気ガスから三元触媒６００に供給される熱量を増大し、三元触媒６００の暖機を促進することができる。
【００３６】
三元触媒６００の暖機が終了した後であって、エンジン１００の暖機中には、バルブ９０４が開いた状態に制御される。これにより、オイル内にオイルポンプ９００から圧送されたオイルが流入する。このとき、流出通路９０６から流出するオイルの量は、オイル通路９０２に流入するオイルの量よりも少ない。そのため、オイルは、オイル通路９０２を通って、シリンダヘッド３００の下方から上方に流れ、シリンダヘッド３００の上部に流出する。
【００３７】
これにより、排気ガスから受熱し得るオイルの量を増大させ、排気ガスからオイルに伝達される熱量を増大させることができる。オイルに伝達された熱は、オイルがエンジン１００内を循環することにより、エンジン１００に伝達され、最終的にエンジン１００を冷却する冷却水に伝達される。そのため、エンジン１００の暖機を促進して冷却水の温度を上昇させ、暖房性能を確保することができる。
【００３８】
エンジン１００の暖機が終了した後、バルブ９０４は閉じた状態に制御される。この場合、三元触媒６００の暖機中と同様に、オイル通路９０２にはオイルが供給されず、また、オイル通路９０２に残存していたオイルは流出通路９０６から流出する。
【００３９】
これにより、排気ガスからオイルを介してエンジン１００に伝達される熱量を抑制することができる。そのため、冷却水の温度が上昇することが抑制され、エンジン１００のオーバーヒートが抑制される。
【００４０】
エンジン１００が搭載された車両が寒冷地を走行している場合は、バルブ９０４が開いた状態に制御される。この場合、エンジン１００の暖機中と同様に、オイル内にオイルポンプ９００から圧送されたオイルが流入し、オイル通路９０２を通って、シリンダヘッド３００の下方から上方に流れ、シリンダヘッド３００の上部に流出する。
【００４１】
これにより、排気ガスからオイルに伝達される熱量を増大させることができる。オイルに伝達された熱は、オイルがエンジン１００内を循環することにより、エンジン１００に伝達され、最終的にエンジン１００を冷却する冷却水に伝達される。そのため、エンジン１００の暖機を促進して冷却水の温度を上昇させ、暖房性能を確保することができる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態に係る内燃機関の温度調整装置は、隣り合う一対の排気ポートの間を通るように設けられ、オイルポンプから圧送されたオイルが流入するオイル通路と、オイル通路へのオイルの流入を制御するバルブとを含む。三元触媒の暖機中には、バルブが閉じた状態に制御される。これにより、オイル通路へのオイルの流入を抑制することができる。そのため、排気ガスからオイルを介してエンジンに伝達される熱量を抑制することができる。その結果、排気ガスが失う熱量を抑制し、三元触媒に供給する熱量を増大して、三元触媒の暖機を促進することができる。また、エンジンの暖機中には、バルブが開いた状態に制御される。これにより、オイル内にオイルポンプから圧送されたオイルが流入し、オイル通路を通って、シリンダヘッドの下方から上方に流れ、シリンダヘッドの上部に流出する。そのため、排気ガスから受熱し得るオイルの量を増大させ、排気ガスからオイルに伝達される熱量を増大させることができる。オイルに伝達された熱は、オイルがエンジン内を循環することにより、エンジンに伝達され、最終的にエンジンを冷却する冷却水に伝達される。その結果、エンジンの暖機を促進して冷却水の温度を上昇させ、暖房性能を確保することができる。
【００４３】
なお、前述の実施の形態においては、バルブ９０４を開閉することにより、オイル通路９０２へのオイルの流入を制御していたが、図５に示すように、バルブ９０４の代わりに、３方弁９１０を用いてよい。図５に示すように、オイル通路９０２にオイルが流入される場合、３方弁９１０により、流出通路９０６がオイル通路９０２から遮断される。一方、図６に示すように、３方弁９１０によりオイル通路９０２と流出通路９０６とが連通する場合、オイル通路９０２にはオイルが流入しない。
【００４４】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施の形態に係る内燃機関の温度調整装置が搭載されたエンジンを示す概略構成図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面を示す断面図（その１）である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ断面を示す断面図（その２）である。
【図４】本実施の形態に係る内燃機関の温度調整装置のバルブ制御のタイミングを示す図である。
【図５】図１におけるＡ−Ａ断面を示す断面図（その３）である。
【図６】図１におけるＡ−Ａ断面を示す断面図（その４）である。
【符号の説明】
【００４６】
１００  エンジン、２００  シリンダブロック、２０２  シリンダ、２０４  ピストン、２０６  コンロッド、２０８  ピストンヘッド、２１０  凹部、３００  シリンダヘッド、３０２  インジェクタ、３０４  堰、４００  吸気ポート、４０２  吸気バルブ、４０４  吸気管、４０６  スロットルバルブ、５００  排気ポート、５０２  排気バルブ、５０４  排気管、６００  三元触媒、７００  冷却水通路、９００  オイルポンプ、９０２，９０８  オイル通路、９０４  バルブ、９０６  流出通路、９１０  ３方弁。
【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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