(57)【要約】【課題】内燃機関において、酸性成分などの所定成分のオイルへの影響を抑制する。【解決手段】本発明に係る内燃機関１０は、所定の成分を吸着する機能を有する反応体と、水を吸着する機能を有する水吸着体とを一体的に備えた機能部材４０をシリンダヘッドカバー１６内に有する。【選択図】図１
2011231719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の成分を吸着する機能を有する反応体と、水を吸着する機能を有する水吸着体とを備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記反応体と前記水吸着体とを一体的に設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記反応体および前記水吸着体はシリンダヘッドカバー内に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記シリンダヘッドカバーを温めるための加熱システムをさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記加熱システムは、
前記シリンダヘッドカバーに一部が形成されて熱媒体が流れる流路と、
該流路に設けられた蓄熱装置と、
前記蓄熱装置に対する前記熱媒体の流通を調整するための調整手段と、
前記シリンダヘッドカバーの温度を検出するための温度検出手段と、
該温度検出手段を用いて検出された前記シリンダヘッドカバーの温度に応じて前記調整手段の作動を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に用いられることができる内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、内燃機関の潤滑システム内で使用する化学フィルターを開示する。特許文献１の記載によれば、この化学フィルターは、内燃機関潤滑システム内のオイルフィルターのハウジング内に使用されるか、またはそのオイルフィルターのバイパス部分に使用され、イオン交換材料を有することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５４０１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、内燃機関のシリンダヘッドカバー内では酸性成分が生成し得る。このような成分は、内燃機関内でのガスおよびオイルの循環に伴い、エンジンオイルに混ざり得る。しかし、そのような成分はオイルの劣化を促すので、何らかの対策が必要とされる。
【０００５】
そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、内燃機関においてそのような成分のオイルへの影響を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、所定の成分を吸着する機能を有する反応体と、水を吸着する機能を有する水吸着体とを備えた、内燃機関を提供する。
【０００７】
反応体と水吸着体とは一体的に設けられるとよい。反応体および水吸着体はシリンダヘッドカバー内に設けられるとよい。
【０００８】
シリンダヘッドカバーを温めるための加熱システムがさらに備えられるとよい。加熱システムは、シリンダヘッドカバーに一部が形成されて熱媒体が流れる流路と、該流路に設けられた蓄熱装置と、蓄熱装置に対する熱媒体の流通を調整するための調整手段と、シリンダヘッドカバーの温度を検出するための温度検出手段と、該温度検出手段を用いて検出されたシリンダヘッドカバーの温度に応じて調整手段の作動を制御する制御手段とを備えるとよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の概念図である。
【図２】オイル中のイオン交換樹脂の効果を調べるために行った実験の結果を表すグラフである。
【図３】オイル中のイオン交換樹脂の効果およびオイル中の水分量とオイル粘度との関係を調べるために行った実験の結果を表すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の概念図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る内燃機関の概念図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る内燃機関の概念図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る内燃機関の概念図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る内燃機関の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１に本発明の実施形態に係る内燃機関（以下、エンジン）１０が概念的に示されている。ただし、本実施形態でのエンジン１０は、直列４気筒形式のエンジンであるが、本発明が適用されるエンジンは、その気筒数や気筒配列形式ばかりか、火花点火式機関であるか圧縮着火式機関であるかさえも問わない。
【００１２】
エンジン１０はクランクケース１１を一体的に備えたシリンダブロック１２と、シリンダヘッド１４と、シリンダヘッド１４を上方から覆うヘッドカバー１６と、オイルパン１８とを備える。吸気通路２０のスロットルバルブ２２を介して取り込まれた空気と燃料噴射弁から噴射された燃料との混合気は燃焼室２３で燃焼され、排気ガスは排気通路を介して排出される。
【００１３】
シリンダブロック１２とシリンダヘッド１４には、ヘッドカバー１６内とクランクケース１１内つまりオイルパン１８内とを連通するオイル戻し通路（オイル落とし通路）２４が設けられている。なお、オイル戻し通路は複数設けられている。オイル戻し通路は、動弁系の潤滑を終えたオイルをシリンダヘッド１４からオイルパン１８内へ向けて戻す（落とす）ための通路であると同時に、クランクケース１１内のブローバイガスをヘッドカバー１６内に向けて上昇移動させるための通路である。
【００１４】
なお、エンジン１０の潤滑装置は、上記オイル戻し通路２４やオイルパン１８を含む。潤滑装置は、図１においてはその一部のみ表されている。潤滑装置はストレーナおよびオイルポンプを備え、オイルパン１８内のオイルはストレーナを通じてオイルポンプによって汲み上げられる（吸引される）。こうして汲み上げたオイルはオイルフィルターを介して、エンジン１０内に形成された油路（各供給部位に対応した複数の油路を含む。）を通じて、エンジン１０内の各部、例えばカムシャフトジャーナル、クランクジャーナル、コンロッド、ピストン２８に供給される。そして、こうして各部に供給された潤滑油つまりオイルは自らの自重によりオイル戻し通路を介して最終的にはオイルパン１８に戻る。
【００１５】
ここで、ブローバイガスとは、ピストン２８のピストンリングと、シリンダブロック１２のシリンダボアとの隙間からクランクケース１１内へ漏れ出るガスのことである。このブローバイガスは多量の炭化水素や水分を含む。このため、ブローバイガスがあまりに多いとそれはエンジンオイルの早期劣化やエンジン内部の錆の原因になる。また、ブローバイガスには炭化水素が含まれているため、それをこのまま大気に解放することは環境上好ましくない。そのため、エンジン１０は、ブローバイガス環流装置３０を備えている。ブローバイガスは、ヘッドカバー１６内に導入された後、吸気負圧を利用して後述の経路を通じて強制的に吸気通路２０へ戻され、燃焼室２３に供給される。
【００１６】
ブローバイガス還流装置３０は、スロットルバルブ２２の下流側の吸気通路２０ｄと、ヘッドカバー１６内とをつなぐＰＣＶ通路３４を備えている。ここでＰＣＶとはPositive Crankcase Ventilationの略称である。また、スロットルバルブ２２の上流側の吸気通路２０ｕと、ヘッドカバー１６内とをつなぐ大気通路３６が形成されている。ＰＣＶ通路３４にはこれを開閉するＰＣＶバルブ３６が設けられる。ＰＣＶバルブは吸気負圧の大きさに応じて開閉し、ＰＣＶ通路３４における流量を変えるものであり、ここではヘッドカバー１６に固設されている。なお、図１には、エンジン軽負荷時のガスの流れが概念的に表されている。
【００１７】
また、エンジン１０のヘッドカバー１６内には、ブローバイガスからオイルを分離するためのオイルセパレータ室が区画形成されている。ブローバイガスは、上記したような燃料成分である炭化水素、水分を含む以外に、クランクケース１１内のオイルの攪拌、蒸発によって生成された気体としてのオイルミストを含んでいる。このため、単にブローバイガスを吸気側に環流させるだけだとオイルも同時に燃焼されてしまい、オイルの消費量が多くなると同時に、オイル燃焼による白煙が生じて問題となる。そこで、ヘッドカバー１６内には、既知の構成のオイルセパレータ室が形成されている。このオイルセパレータ室にブローバイガスを通すことにより、ブローバイガスを吸気系に戻す前にブローバイガスからオイルを分離して回収することを可能にし、そのような問題を解消可能にしている。
【００１８】
ところで、そのようなブローバイガス中には既燃焼ガスに含まれるＮＯｘおよび水分が含まれている。そして、ヘッドカバー１６がエンジンからの熱を伝達されづらくかつその外面が外気に晒されて冷却風等によって冷却されるので、ヘッドカバー１６の内面には結露等による凝縮水が生じやすい。よって、ヘッドカバー１６内には、それらの反応により、酸性物質、例えば硝酸ができ易い。このような酸性物質は、潤滑油つまりエンジンオイルに混ざり得、エンジン内部におけるスラッジの発生、付着、堆積を促し得る。
【００１９】
そこで、そのような酸性物質つまり酸性成分を除去するべく、エンジン１０は機能部材４０を有する。機能部材４０は、ヘッドカバー１６内に設けられている。より具体的には、ここでは機能部材４０は、上記したブローバイガスからオイルを分離するためのオイルセパレータ室を区画形成するセパレータ室形成部材の内面に設けられている。図１に示すように、セパレータ室形成部材であるヘッドカバー１６内壁面に機能部材４０は設けられ、かつ、セパレータ室形成部材である図示しないバッフルプレート壁面に機能部材４０は設けられている。なお、機能部材４０は、化学的接着手段である接着剤を用いてそれらの壁面に貼り付けられている。ただし、機能部材４０がそれらの壁面にボルトおよびナットなどの機械的結合手段を用いて取り付けられることも可能である。
【００２０】
機能部材４０は、金属メッシュ（金網メッシュ）ケースと、その中に入れられたイオン交換樹脂およびシリカゲルとを備える。イオン交換樹脂は、反応体であり、所定のイオン（イオン成分）を吸着する機能を有する。換言すると、所定のイオンを除去するべく、そのような所定のイオンを吸着する機能を機能部材４０のイオン交換樹脂は有する。なお、イオン交換樹脂は、所定のイオンを吸着し、その代わりに、別のイオンを放出する機能を有する。ここでは、イオン交換樹脂としてアニオン性イオン交換樹脂が用いられ、機能部材４０のイオン交換樹脂はこれからなる。なお、イオン交換樹脂としては、例えば、三菱化学社製ダイヤイオン（登録商標）シリーズのイオン交換樹脂、ローム・アンド・ハース社製アンバーライト（登録商標）シリーズのイオン交換樹脂がある。
【００２１】
ここでは、具体的に、ブローバイガス中のＮＯｘと水とにより生じ得る硝酸イオン（ＮＯ3-）のオイル中からの除去を図るべく、硝酸イオンを吸着する機能を有するアニオン性イオン交換樹脂が用いられる。このようなアニオン性イオン交換樹脂は、その陰イオンを吸着し、例えば水酸化物イオンを放出する機能を有する。なお、このようなイオン交換樹脂は、繊維状、ビーズ状（球状）または膜状の種々の形状を有し得る。
【００２２】
機能部材４０のシリカゲルは、水吸着体であり、水を吸着する機能を有する。ここでは、シリカゲルは、上記したイオン交換樹脂と混ぜられて一体的にケース内に入れられている。したがって、機能部材４０は、硝酸イオンを吸着する機能を有すると共に、水を吸着する機能を有する。なお、水吸着体としてのシリカゲルは、例えば、イオン交換樹脂の反応性能を向上させるべく、備えられている。
【００２３】
このような機能部材４０が、ヘッドカバー１６内に設けられるので、オイルおよびガスが流通可能な空間４２から上記したような酸成分を適切に除去することができる。以下に、機能部材４０の作用効果について具体的に説明する。
【００２４】
エンジン冷間始動時には、エンジン１０は冷えているので、ヘッドカバー１６内で凝縮水が発生し易いが、そのような水は仮に生じても機能部材４０のシリカゲルにより吸着され得る。これにより、そのような水の吸着が行われない場合に比べて、エンジン１０のヘッドカバー１６の昇温速度が上昇する。加えて、シリカゲルによりそのような水が吸着されるので、例えばイオン交換樹脂と硝酸イオンといった酸イオンとの反応距離が短くなり、イオン交換樹脂による酸イオンの吸着が適切に進行する。このイオン交換樹脂における反応の際に生じる熱により、イオン交換樹脂自体の温度は高まり、その活性温度域に早期に達することができる。したがって、ヘッドカバー１６内の温度上昇はさらに促進される。結果として、硝酸イオンといった酸イオンがより迅速にイオン交換樹脂に吸着される。したがって、そのような成分のオイルへの悪影響を早期に適切に抑制できる。
【００２５】
他方、エンジン１０の温度がある程度まで高まったときには、吸着されていた水がシリカゲルから放出される。そして、その水の気化熱によりヘッドカバー１６内の温度上昇が抑制され、イオン交換樹脂の温度上昇が抑制される。したがって、イオン交換樹脂の温度がより適切にその活性温度域に維持され、イオン交換樹脂での酸イオンといった所定成分の吸着が促進される。
【００２６】
ここで、機能部材４０による効果を調べるべく実験を行ったので、その実験結果を図２および図３に基づいて説明する。
【００２７】
図２は、オイル中のイオン交換樹脂の効果を調べるために行った実験の結果を表すグラフである。図２のグラフには、試験油中に０ｍｏｌ／Ｌの硝酸を添加した場合（つまり試験油中に硝酸を添加しなかった場合）のオイルの粘度、試験油中に７．５ｍｍｏｌ／Ｌの硝酸を添加した場合のオイルの粘度、試験油中に７５ｍｍｏｌ／Ｌの硝酸を添加した場合のオイルの粘度が表されている。図２では、各硝酸濃度において、硝酸を添加しただけの常温のオイルの粘度、硝酸を添加して９０℃まで加熱した後で所定量のイオン交換樹脂が加えられたオイルの常温での粘度、硝酸を添加して９０℃まで加熱したオイルの常温での粘度が図中左側から順に表されている。なお、実験では、硝酸イオンを吸着する機能を有するイオン交換樹脂として、三菱化学社製ダイヤイオン（登録商標）のＷＡ３０を用いた。
【００２８】
硝酸を加えて９０℃までオイルを加熱することで、オイルの粘度が大幅に高くなった。これは、硝酸と熱とによってスラッジ生成が促されたことを意味する。しかし、イオン交換樹脂を加えることで、そのようなオイルの粘度の上昇は抑制された（図２中の矢印参照）。これは、イオン交換樹脂により硝酸イオンが吸着され、スラッジ生成が抑制されたことを意味する。このように、硝酸イオンを吸着する機能を有するイオン交換樹脂を用いることで、オイルの劣化を抑制できる。
【００２９】
他方、図３は、オイル中のイオン交換樹脂の効果およびオイル中の水分量とオイル粘度との関係を調べるために行った実験の結果を表すグラフである。図３中の左側のグループがオイルに対する水の重量比（ｖ／ｖ）を１２．５％とした場合のオイルの粘度を表し、図３中の右側のグループが同重量比を７．５％とした場合のオイルの粘度を表す。図３における各グループは、試験油中に０ｍｏｌ／Ｌの硝酸を添加した場合のオイルの粘度、試験油中に７．５ｍｍｏｌ／Ｌの硝酸を添加した場合のオイルの粘度、試験油中に７５ｍｍｏｌ／Ｌの硝酸を添加した場合のオイルの粘度を表したグラフからなる。そして、図３中の右側のグループのグラフは、図２のグラフに対応する。つまり、図３では、各硝酸濃度において、硝酸を添加しただけの常温のオイルの粘度、硝酸を添加して９０℃まで加熱した後で所定量のイオン交換樹脂が加えられたオイルの常温での粘度、硝酸を添加して９０℃まで加熱したオイルの常温での粘度が図中左側から順に表されている。なお、この実験でも、硝酸イオンを吸着する機能を有するイオン交換樹脂として、三菱化学社製ダイヤイオン（登録商標）のＷＡ３０を用いた。
【００３０】
図３中の左側のグループの結果と右側のグループの結果との比較より明らかなように、水分量を多くしたオイルの粘度は、水分量を少なくしたオイルの粘度よりも高くなった。図３の実験の場合、オイルにおける水分量の違いにより５０ｍＰａ・ｓ以上、粘度に違いが生じた。したがって、オイルにおける水分量を減らすことが望まれる。
【００３１】
本第１実施形態に係るエンジン１０では、上記したように、イオン交換樹脂と、シリカゲルとを有する機能部材４０がヘッドカバー１６内に配置される。したがって、図２、図３の結果から理解できるように、エンジン１０において硝酸イオン等の酸性成分のオイルへの影響を適切に抑制する（低減する）ことができる。
【００３２】
なお、機能部材は、ヘッドカバー１６内のみならず、他の種々の箇所、例えばシリンダヘッド１４内に設けられ得る。
【００３３】
また、上記第１実施形態では、反応体としてアニオン性イオン交換樹脂を用いたが、反応体は、上記の如きイオン交換樹脂に限定されない。反応体として、種々のアニオン性イオン交換樹脂および／またはカチオン性イオン交換樹脂を用いることが可能である。
【００３４】
アニオン性イオン交換樹脂の使用により吸着除去することが望まれるイオンには、そのような硝酸イオン（ＮＯ3-）ばかりでなく、例えば、ブローバイガスから生じ得る硫酸イオン（ＳＯ42-）、ブローバイガスから生じ得る酢酸イオン（ＣＨ3ＣＯＯ-）、同様にブローバイガスから生じ得るギ酸イオン（ＨＣＯＯ-）、塩化物イオン（Ｃｌ-）、クロム酸イオン（ＣｒＯ42-）がある。これらを含む群またはこれらからなる群から選択された少なくとも１つのイオンを吸着する機能を有するアニオン性イオン交換樹脂が用いられ得る。なお、アニオン性イオン交換樹脂から放出されるイオンは、オイルの劣化を促進しないイオンであるとよく、好ましくは、オイルの劣化を抑制するイオンであるとよい。
【００３５】
また、スラッジ生成を抑制するようにエンジンにアルカリ性物質、例えば炭酸カルシウムが設けられた場合、Ｃａイオンを吸着する機能を有するイオン交換樹脂が用いられるとよい。また、オイル中に添加剤としてカルシウムスルホネートが添加されている場合には、このカルシウムスルホネートからＣａイオンが生じ得るので、このような場合にもＣａイオンを吸着する機能を有するカチオン性イオン交換樹脂が用いられるとよい。
【００３６】
なお、カチオン性イオン交換樹脂の使用により吸着除去することが望まれるイオンには、そのようなＣａイオン（Ｃａ2+）ばかりでなく、例えば、Ａｌ3+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｃｒ3+、Ｐｂ2+、Ｎｉ2+、Ｃｕ2+、Ｍｇ2+、Ｔｉ+がある。これらは、オイルへの添加剤、例えばＺｎＤＴＰから生じたり、エンジンの構成部材の磨耗および／または溶出により生じたりする。特に、エンジンの摺動部の摩耗によりエンジンオイル中に生じるＣｕイオン、Ａｌイオン、Ｆｅイオン等は、除去されることが望まれる。これらを含む群またはこれらからなる群から選択された少なくとも１つのイオンを吸着する機能を有するカチオン性イオン交換樹脂が用いられ得る。なお、カチオン性イオン交換樹脂から放出されるイオンは、オイルの劣化を促進しないイオンであるとよく、好ましくは、オイルの劣化を抑制するイオンであるとよい。
【００３７】
また、本発明における反応体はイオン交換樹脂に限定されない。イオン交換樹脂、無機イオン交換体、キレート樹脂および／または合成吸着剤を反応体として用いることが可能である。反応体として、所定の成分を吸着する機能を有する種々の物質や、所定の成分を吸着する機能と別の所定の成分を放出する機能とを有する種々の物質を用いることができる。
【００３８】
また、反応体によって吸着除去されるべき成分は、上記したような硝酸イオン等の酸成分、添加物から生じた成分、エンジンの構成部材の磨耗および／または溶出により生じた成分であって、オイル中の不要成分または不純物であるとよい。なお、吸着されるべき成分は、上記イオンに限定されず、また、イオン以外の成分をも含み得る。また反応体から放出されるべき成分はエンジンオイルに無害である成分またはオイルへの添加剤として機能する有用成分であるとよい。なお、同様に、放出されるべき成分は、上記イオンに限定されず、イオン以外の成分も含み得る。
【００３９】
また、上記実施形態では、水吸着体としてシリカゲルを用いたが、水吸着体は、水を吸着する機能を有する他の物質であり得る。例えば、水吸着体としてゼオライトを用いることができる。
【００４０】
また、機能部材では、金網ケース、パンチングメッシュタイプのケース、金網や樹脂などを用いて形成された袋状ケース、メッシュタイプの筒状ケース（内筒と外筒との間に収納領域を有する。）等が用いられ得、その中にイオン交換樹脂等の反応体や水吸着体が入れられ得る。また、反応体および水吸着体は、板やフィルムに積層されたり、部品にスプレー等を用いて塗布されたりすることができ、そのようにして板等に固定された反応体および水吸着体が機能部材として用いられることができる。
【００４１】
なお、そのような反応体および水吸着体は、上記第１実施形態で説明したように、ケース等に入れられたり、板等に固定されたりすることで機能部材とされて、所定箇所に設置されることができる。しかし、反応体および水吸着体は、ケース等に入れられることなく、配置されてもよい。
【００４２】
次に本発明の第２実施形態に係るエンジン１００が説明される。なお、エンジン１００の説明では、既に説明された構成要素に対応する構成要素に既に説明された構成要素の符号に対応する符号を付す。第２実施形態のエンジン１００は、加熱システム１５０を備える点で第１実施形態のエンジン１０と相違する。第２実施形態のエンジン１００は、上記第１実施形態のエンジン１０の構成を実質的に備え、上記第１実施形態のエンジン１０と同様の効果を奏し、同様の変更が適用される。
【００４３】
図４はエンジン１００の概念図であり、図４ではそこに備えられた加熱システム１５０が概念的に表されている。当該車両はハイブリッド車両であり、エンジン１００において発生する燃焼熱等を蓄熱する蓄熱装置１５２が設けられている。蓄熱装置１５２の熱はヘッドカバー１１６の加熱（暖機）に使用される。ここでは、熱媒体の一例として水が用いられる。なお、蓄熱装置１５２は、加熱システム１５０に含まれる。
【００４４】
ヘッドカバー１１６には、ヘッドカバー１１６内を通る流路としてカバー内水路１５４が形成されている。このカバー内水路１５４は、ヘッドカバー１１６の外部に通じる２つの接続口、第１接続口１５６および第２接続口１５８を有している。また、ヘッドカバー１１６内壁面には、硝酸イオンなどの所定のイオン成分を吸着する機能を有するイオン交換樹脂と水を吸着する機能を有するシリカゲルとを備える機能部材１４０が設けられている。機能部材１４０は、後述するように、カバー内水路１５４からの熱で加熱可能に設けられている。
【００４５】
エンジン１００の燃焼室１２３には吸気ポート１６０を通じて吸気が流れ込み、燃焼室１２３の燃焼ガスは排気ポート１６２を介して排出される。吸気ポート１６０には、ポート水路１６４が設けられている。ポート水路１６４は、２つの接続部、第３接続口１６６および第４接続口１６８を有している。第３接続口１６６は、第１流路１７０を介して蓄熱装置１５２に接続されている。第４接続口１６８は、第２流路１７２を介してカバー内水路１５４の第１接続口１５６に接続されている。
【００４６】
カバー内水路１５４の第２接続口１５８は、第３流路１７４を介して蓄熱装置１５２に接続されている。第２流路１７２には、蓄熱装置１０２に対する水の流通を調整するための調整手段としてのポンプ１７４が設けられている。ポンプ１７４は、制御手段である、車両の制御装置１７６に接続されている。ポンプ１７４は、流路内に温水を循環させるもしくは停止させるように、制御装置１７６からの信号に応じて作動する。
【００４７】
制御装置１７６にはエンジンの冷却水温を検出するための水温センサ（水温検出手段）１７８がつなげられている。また、制御装置１７６にはシリンダヘッドカバー１１６の温度、特にその内部の温度を検出するための温度センサ（温度検出手段）１８０がつなげられている。なお、温度センサ１８０は備えられずに、エンジン運転状態等に基づいてヘッドカバー１１６の温度が推定されてもよい（検出されてもよい）。この場合、制御装置１７６の一部は温度検出手段として機能する。
【００４８】
エンジン１００の始動時には、制御装置１７６は、ポンプ１７４に対し信号を出力して、温水を循環させるようにポンプ１７４を作動させる。ポンプ１７４の作動により、以下のように温水が循環する。蓄熱装置１５２から出た温水は、第１流路１７０内を通って第３接続口１６６からポート水路１６４に流れ込む。蓄熱装置１５２からの温水がポート水路１６４を介して吸気ポート１６０の壁内に流れることで、吸気ポート１６０が温められる。次に、温水はポート水路１６４の第４接続口１６８から第２流路１７２へと流れ、第１接続口１５６からカバー内水路１５４内へと流れる。カバー内水路１５４の内部を温水が流れることで、ヘッドカバー１１６が温められる。これにより機能部材１４０も温められる。カバー内水路１５４を流れ終えた温水は、第２接続口１５８から第３流路１７４へと流れ、蓄熱装置１５２に戻される。
【００４９】
このように、エンジンの始動時に、蓄熱装置１５２を通過して生じた温水によりヘッドカバー１１６が加熱されることにより、エンジンの暖機が促進される。また、ヘッドカバー１１６が温められることで、ヘッドカバー１１６内の露点温度が上昇し、ヘッドカバー１１６内での凝縮水の生成が抑制される。また、ヘッドカバー１１６の加熱により、機能部材１４０も温められるので、機能部材１４０による硝酸イオン等の吸着も促進され、エンジンオイルの劣化も上記の如く抑制される。
【００５０】
このような蓄熱装置１５２の熱の利用は、エンジン暖機が終了するまで、実行される。水温センサ１７８を用いて得られた冷却水温が所定温度に達したとき、例えば７０℃に達したとき、制御装置１７６はエンジン暖機完了と判定する。また、そのような蓄熱システム１５２の熱の利用は、シリンダヘッドカバー１１６の温度が所定温度以上、例えば６０℃以上になるまで実行される。
【００５１】
そして、エンジン暖機完了後、そのような蓄熱装置１５２の熱の利用は、ヘッドカバー１１６の温度が所定温度、例えば６０℃を下回ったとき再開され、所定温度、例えば６０℃以上になったとき停止される。
【００５２】
なお、上記蓄熱装置１５２は、ハイブリッド車両に設けられたものとして説明したが、ハイブリッド車両以外の一般の車両に搭載されている蓄熱装置が用いられてもよい。なお、蓄熱装置は、蓄熱タンクを備え得る。
【００５３】
上記第２実施形態では、蓄熱装置１５２の熱は、ヘッドカバー１１６に形成されたカバー内水路１５４を備える専用の流路を流れる水に加えられた。しかし、蓄熱装置１５２の熱は、ヘッドカバー１１６に形成されたカバー内水路１５４およびポート水路１６４を流れる水に与えられることに限定されず、その熱がカバー内水路１５４のみを流れる水にのみ与えられるように、蓄熱装置１５２を備えたシステムが構成されてもよい。または、そのような蓄熱装置１５２の熱は、エンジン始動時等に、そのような流路内の水に加えて、エンジン冷却水全体に与えられてもよい。この場合、ヘッドカバー１１６内に供給される水は、エンジン冷却水であってもよい。エンジン冷却水全体を加熱可能に構成されたシステムを備えるエンジンを次に説明する。
【００５４】
次に本発明の第３実施形態に係るエンジン２００が説明される。エンジン２００の説明では、既に説明された構成要素に対応する構成要素に既に説明された構成要素の符号に対応する符号を付す。なお、第３実施形態のエンジン２００は、加熱システム２５０を備える点で第１実施形態のエンジン１０と相違する。第３実施形態のエンジン２００は、上記第１実施形態のエンジン１０の構成を実質的に備え、上記第１実施形態のエンジン１０と同様の効果を奏し、同様の変更が適用される。
【００５５】
図５および図６の各々はエンジン２００の概念図であり、それらではそこに備えられた加熱システム２５０が概念的に表されている。加熱システム２５０は、エンジン冷却水全体を加熱可能なシステムとして構成され、熱媒体としての水が流れる流路２５１に蓄熱装置としての蓄熱タンク２５２を備える。流路２５１は、シリンダブロック２１２、シリンダヘッド２１４、ヘッドカバー２１６のそれぞれに形成された流路を含む。
【００５６】
図５には、冷間始動時等の、蓄熱タンク２５２を介して水を流す場合の水の流れが模式的に矢印で表されている。エンジンが始動されて、ヘッドカバー２１６の温度、特にその内部の温度を検出するための温度センサ（温度検出手段）２８０を用いて検出される温度が第１所定温度よりも低いとき、制御手段として機能する制御装置（不図示）は加熱用ポンプ２８２を作動させると共に切替弁２８４を低温時用位置に切り換える。ただし、エンジンが始動されて、エンジン２００の冷却水温を検出するための図示しない水温センサ（水温検出手段）を用いて検出されるエンジン冷却水温が第２所定温度よりも低いとき、制御装置は加熱用ポンプ２８２を作動させると共に切替弁２８４を低温時用位置に切り換える。つまり、ヘッドカバー２１６の温度が第１所定温度よりも低いとき、または冷却水温が第２所定温度よりも低いとき、制御装置は加熱用ポンプ２８２を作動させると共に切替弁２８４を低温時用位置に切り換える。なお、エンジンが作動状態にあるとき、冷却水循環用のポンプ２８６は機械的に作動される。
【００５７】
加熱用ポンプ２８２が作動していて切替弁２８４が低温時用位置にあるとき、冷却水は、図５に矢印で示すように流れる。蓄熱タンク２５２を経て温められた（加熱された）冷却水つまり温水は加熱用ポンプ２８２を通過し、第１流路２８８を介して切替弁２８４に送られる。切替弁２８４を介してシリンダブロック２１２内に導かれたここでは温水である冷却水は、シリンダヘッド２１４およびヘッドカバー２１６の流路を介して第２流路２８９および第３流路２９０に流出する。第２流路２８９に導かれた冷却水はヒーターコア２９１を介して蓄熱タンク２５２またはポンプ２８６に流れて、第１流路２８８に至る。他方、第３流路２９０に導かれた冷却水の一部は吸気スロットルバルブ２２２周囲に形成された流路２９２を介して第１流路２８８に至る。
【００５８】
このように、エンジン２００の始動時等に、蓄熱タンク２５２を通過して生じた温水によりヘッドカバー２１６が加熱されることにより、エンジン２００の暖機が促進される。また、ヘッドカバー２１６が温められることで、ヘッドカバー２１６内の露点温度が上昇し、ヘッドカバー２１６内での凝縮水の生成が抑制される。また、ヘッドカバー２１６の加熱により、そこに備えられた機能部材２４０も温められる。したがって、機能部材２４０による硝酸イオン等の吸着も促進され、エンジンオイルの劣化も上記の如く抑制される。
【００５９】
そして、温度センサ２８０を用いて検出されるヘッドカバー２１６の温度が第１所定温度以上になって、かつ、水温センサを用いて検出される冷却水温が第２所定温度以上になったとき、制御装置は加熱用ポンプ２８２の作動を停止すると共に切替弁２８４を高温時用位置に切り換える。加熱用ポンプ２８２が非作動状態にあると共に切替弁２８４が高温時用位置にあるとき、冷却水は、図６に矢印で示すように流れる。加熱用ポンプ２８２が作動していないので蓄熱タンク２５２への冷却水の流通は実質的に停止する。加えて、切替弁２８４が高温時用位置（三方に開いた位置）にあるので、冷却水はラジエータ２９３にも流れる。
【００６０】
その後、エンジン２００が停止されたとき、冷却水温が第３所定温度以上か否かが判定される。冷却水温が第３所定温度以上のとき、制御装置は、加熱用ポンプ２８２を作動させて冷却水を蓄熱タンク２５２に流す。これにより、蓄熱タンク２５２で熱の回収が行われる。このような熱回収は、所定時間、または、冷却水温が第３所定温度未満になるまで、実行される。しかし、バッテリ容量が所定値以下になったときには、停止される。こうして回収された熱は、次回のエンジン始動時等に上記の如く利用される。
【００６１】
なお、温度センサ２８０は備えられずに、エンジン運転状態等に基づいてヘッドカバー２１６の温度が推定されてもよい（検出されてもよい）。
【００６２】
次に本発明の第４実施形態に係るエンジン３００が説明される。なお、エンジン３００の説明では、既に説明された構成要素に対応する構成要素に既に説明された構成要素の符号に対応する符号を付す。なお、第４実施形態のエンジン３００は、加熱システム３５０を備える点で第１実施形態のエンジン１０と相違する。第４実施形態のエンジン３００は、上記第１実施形態のエンジン１０の構成を実質的に備え、上記第１実施形態のエンジン１０と同様の効果を奏し、同様の変更が適用される。
【００６３】
図７および図８の各々はエンジン３００の概念図であり、それらではそこに備えられた加熱システム３５０が概念的に表されている。加熱システム３５０は、エンジン冷却水全体を加熱可能なシステムとして構成され、熱媒体としての水が流れる流路３５１に蓄熱装置としての蓄熱タンク３５２を備える。流路３５１は、シリンダブロック３１２、シリンダヘッド３１４、ヘッドカバー３１６のそれぞれに形成された流路を含む。
【００６４】
第４実施形態における加熱システム３５０は、シリンダヘッド３１４を出た冷却水が直接的に蓄熱タンク３５２に流れ得、かつ、蓄熱タンク３５２からの冷却水が第１流路３８８に流れ込む部位に第２切替弁３９５が設けられている点で、第３実施形態における加熱システム２５０と相違する。その他の点では、第４実施形態における加熱システム３５０は、第３実施形態における加熱システム２５０と概ね同じである。それ故、以下では、主としてそれら相違点について説明する。
【００６５】
図７は上記第３実施形態の図５に対応し、図７には、温度センサ３８０を用いて検出されるシリンダヘッド３１６の温度が上記第１所定温度よりも低いときまたは冷却水温が上記第２所定温度よりも低いときの、冷却水の流れが矢印で表されている。なお、このようなとき制御装置からの信号により、加熱用ポンプ３８２は作動状態にされ、切替弁３８４は低温時用位置にされている。
【００６６】
図８は上記第３実施形態の図６に対応し、図８には、温度センサ３８０を用いて検出されるシリンダヘッド３１６の温度が上記第１所定温度以上であって冷却水温が上記第２所定温度以上のときの、冷却水の流れが矢印で表されている。なお、このようなとき制御装置からの信号により、加熱用ポンプ３８２は非作動状態にされ、切替弁３８４は高温時用位置にされている。
【００６７】
第２切替弁３９５は、加熱用ポンプ３８２が作動するとき、つまり、シリンダヘッド３１６の温度が第１所定温度よりも低いときまたは冷却水温が第２所定温度よりも低いとき、制御装置によって低温時用位置にされる。第２切替弁３９５の低温時用位置は、三方に開いた位置である。
【００６８】
他方、第２切替弁３９５は、加熱用ポンプ３８２が非作動状態にされているとき、つまり、シリンダヘッド３１６の温度が第１所定温度以上であって冷却水温が第２所定温度以上のとき、制御装置によって高温時用位置にされる。第２切替弁３９５の高温時用位置は、蓄熱タンク３５２からの流路３９６が第１流路３８８に閉じる位置である。
【００６９】
なお、上記第２から第４実施形態では、ヘッドカバーを温めるための加熱システムは、冷間始動時など、ヘッドカバーに設けられた機能部材の昇温が必要とされるとき、そこに形成されたヘッドカバー内流路を含む流路を流れる熱媒体に蓄熱装置の熱を与えるように構成された。しかし、加熱システムは、通電により発熱するヒーターを備えて構成されてもよい。この場合、制御装置は、冷間始動時など、ヘッドカバーに設けられた機能部材の昇温が必要とされるとき、ヒーターに通電させる。なお、ヒーターはヘッドカバー外面、内面、それらの間のいずれかに設けられ得、機能部材を適切に加熱するように設けられるとよい。
【００７０】
以上、本発明を上記実施形態およびその変形例に基づいて説明した。しかし、本発明は、それら実施形態等に限定されず、他の実施形態を許容する。例えば、上記第１から第４実施形態を部分的に矛盾しない範囲で組み合わせた実施形態を本発明は許容する。本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１０  エンジン
１２  シリンダブロック
１４  シリンダヘッド
１６  ヘッドカバー
１８  オイルパン
２０  吸気通路
２２  スロットルバルブ
２４  オイル戻し通路
４０  機能部材
【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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