(57)【要約】【課題】適切にエンジンオイルの早期昇温が可能なエンジンオイル昇温構造を提供することにある。【解決手段】エンジン冷却水との熱交換によりエンジンオイルを昇温させるエンジンオイル昇温構造Ｓであって、エンジンオイルを流通させる流通部Ｌ３と、流通部の一部に一体に設けられ、熱交換を行わせる熱交換部６０と、を備え、熱交換部６０が、エンジン本体１０におけるウォータジャケット３０の外側に埋設された状態で取り付けられ、一部がウォータジャケット３０内に露出している。【選択図】      図１
2019196744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン冷却水との熱交換によりエンジンオイルを昇温させるエンジンオイル昇温構造（Ｓ）であって、
エンジンオイルを流通させる流通部（Ｌ３）と、
前記流通部の一部に一体に設けられ、前記熱交換を行わせる熱交換部（６０）と、を備え、
前記熱交換部が、エンジン本体（１０）におけるウォータジャケット（３０）の外側に埋設された状態で取り付けられ、一部が前記ウォータジャケット内に露出しているエンジンオイル昇温構造。
【請求項２】
前記エンジン本体には、該エンジン本体外から前記ウォータジャケットに通じる開口部（１７）が形成されており、
前記熱交換部は、
前記流通部の一部が設けられ、前記開口部に固定された固定部（６１）と、
前記ウォータジャケット内において、前記固定部又は前記流通部に当接した状態で設けられる伝熱部（６２）とを有する請求項１に記載のエンジンオイル昇温構造。
【請求項３】
シリンダボア（１２）内をピストン（１３）が往復動するレシプロエンジンに適用され、
前記エンジン本体としてのシリンダブロック（１１）に前記ウォータジャケットが設けられ、前記ウォータジャケットはシリンダヘッド（２１）側に開口しており、
前記伝熱部は、
前記シリンダブロックにおいて、前記ウォータジャケットを挟む両側の壁部（１５，１６）に対向するように配置される板状部（６５）と、
前記両側の壁部のうち前記シリンダボア側の内側壁部に当接する当接部（６６）と、を有し、
前記板状部は、前記固定部により押圧される一方で、前記当接部によって前記内側壁部から前記板状部が離間された状態で前記ウォータジャケット内に設けられている請求項２に記載のエンジンオイル昇温構造。
【請求項４】
前記当接部は、弾性を有しており、前記板状部を挟んで前記固定部の反対側となる位置に設けられている請求項３に記載のエンジンオイル昇温構造。
【請求項５】
複数の気筒を有する多気筒レシプロエンジンに適用され、
前記板状部は、前記ウォータジャケット内において前記エンジンの気筒並び方向において２以上の気筒に跨がるように設けられている請求項３又は請求項４に記載のエンジンオイル昇温構造。
【請求項６】
前記シリンダブロックには、異なる気筒に対応する２以上の各位置に複数の前記開口部が形成されており、
前記板状部は、前記２以上の各位置において前記固定部により押圧された状態で設けられている請求項５に記載のエンジンオイル昇温構造。
【請求項７】
前記当接部は、前記ウォータジャケット内において前記シリンダヘッド寄りとなる位置に設けられている請求項３から請求項６のいずれか一項に記載のエンジンオイル昇温構造。
【請求項８】
前記流通部として、エンジンオイルを流通させるオイル配管（１５５）を有し、
前記オイル配管は、前記固定部を前記ウォータジャケット側に貫通して設けられており、
前記伝熱部は、前記ウォータジャケット内において前記オイル配管に一体に設けられている請求項２に記載のエンジンオイル昇温構造。
【請求項９】
前記伝熱部として、前記固定部から前記ウォータジャケット内に突出するフィン（１６２）を有する請求項２に記載のエンジンオイル昇温構造。
【請求項１０】
前記ウォータジャケット内に水流を生じさせる水流発生機構（Ｌ２，３５，１３６）を備えている請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のエンジンオイル昇温構造。
【請求項１１】
複数の気筒を有する多気筒レシプロエンジンに適用され、
前記エンジン本体としてのシリンダブロック（１１）において、各気筒のシリンダボア（１２）を挟む両側の側方部に前記ウォータジャケットが設けられており、
前記両側の側方部のうち一方の側に前記熱交換部と前記水流発生機構とが設けられている請求項１０に記載のエンジンオイル昇温構造。
【請求項１２】
前記ウォータジャケットには、ラジエータ（３３）を経由して冷却された冷却水を供給する冷却水路（Ｌ１）が接続されており、
前記冷却水路には、冷却水を循環させるための冷却水ポンプ（３４）が設けられており、
前記冷却水ポンプは、前記ウォータジャケット内の冷却水の水温が所定温度に上昇するまで停止されるようになっており、
前記冷却水ポンプが停止されている期間において、前記水流発生機構が前記ウォータジャケット内に水流を生じさせる請求項１０又は請求項１１に記載のエンジンオイル昇温構造。
【請求項１３】
前記エンジン本体を潤滑するエンジンオイルを貯留するオイルパン（５０）と、
前記オイルパンよりも高温のオイルを蓄え、前記熱交換部を通る経路に並列な経路（Ｌ４）上に設けられた蓄熱器（５６）と、
前記熱交換部を通る経路と前記蓄熱器を通る経路とを切り替え可能な切替弁（５７）と、
前記ウォータジャケット内の冷却水の水温及び前記蓄熱器内のオイル温度に基づいて前記切替弁を制御する制御部（４０）とを備えている請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のエンジンオイル昇温構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンオイル昇温構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジン（内燃機関）の始動時には、エンジン本体を早期に暖機して摩擦による機械損失を減らすことが望ましい。例えば、特許文献１に開示されたエンジンでは、ウォータジャケット内を内側室と外側室に区切り、外側室に通常の冷却用水路を接続し、内側室に暖機用水路を接続する。そして、暖機用水路には、蓄熱器及び蓄熱ヒータによって暖められた水を流すことで、早期暖機を行う。また、冷却用水路についてもラジエータを通る水路とラジエータを通らないバイパス水路を設け、暖機中にはバイパス水路を水が流れるようにすることで、更なる暖機を促進している。また、暖機用水路がオイルクーラを通過することで、エンジンオイルの温度上昇を促進している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１１３５６１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、エンジン始動時には、エンジン水温の上昇に比べて、エンジンオイルの油温の上昇が遅い。そのため、油温が低温であることに起因して機械損失が大きくなることが懸念される。この点、油温を早期に上昇させて、機械損失の低減を図る上で、改善の余地があると考えられる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、適切にエンジンオイルの早期昇温が可能なエンジンオイル昇温構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
エンジン冷却水との熱交換によりエンジンオイルを昇温させるエンジンオイル昇温構造（Ｓ）であって、エンジンオイルを流通させる流通部（５５）と、前記流通部の一部に一体に設けられ、前記熱交換を行わせる熱交換部（６０）と、を備え、前記熱交換部が、エンジン本体（１０）におけるウォータジャケット（３０）の外側に埋設された状態で取り付けられ、一部が前記ウォータジャケット内に露出している。
【０００７】
ウォータジャケット内に熱交換部の一部が露出されることで、エンジンの暖機時に、エンジン本体のウォータジャケット内の冷却水と流通部のエンジンオイルとの間で熱交換が行われる。流通部内のエンジンオイルがウォータジャケット内の冷却水と直接熱交換を行うことで、確実にエンジンオイルの昇温を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態のエンジン本体の概略構成図
【図２】エンジンオイル昇温構造の概略構成図
【図３】シリンダブロックの平面図
【図４】熱交換部の平面図
【図５】制御部での処理手順を示すフローチャート
【図６】従来と本実施形態の水温と油温の上昇を示すグラフ
【図７】エンジンの水温とエンジン図示熱効率の関係を示す図
【図８】エンジンの油温とエンジンの機械損失の関係を示す図
【図９】第１実施形態の変形例におけるシリンダブロックの平面図
【図１０】第２実施形態のオイル昇温装置の概略構成図
【図１１】制御部での処理手順を示すフローチャート
【図１２】他の実施形態でのエンジン本体の概略構成図
【図１３】他の実施形態でのエンジン本体の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第１実施形態＞
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付している。本実施形態では、エンジンを駆動源として走行する車両において、エンジンの摺動部分を潤滑させるエンジンオイルの温度を上昇させるエンジンオイル昇温構造を具体化するものとしている。
【００１０】
図１は、エンジン本体１０の概略構成図である。エンジン本体１０及びその付属品からなるエンジンは、複数の気筒を有する多気筒レシプロエンジンであって、より具体的には、直列４気筒のエンジンである。なお、図１は、多気筒のうちの１つの気筒を例にした断面図である。
【００１１】
エンジン本体１０は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上部に取り付けられたシリンダヘッド２１とを備えている。シリンダブロック１１には、シリンダボア１２が４つ並んで形成されており、各シリンダボア１２内には、各シリンダボア１２内を上下に往復運動するピストン１３が設けられている。そして、各シリンダボア１２と、シリンダヘッド２１の下面と、ピストン１３の頂部とで囲まれた空間が、燃焼室１４を形成する。シリンダボア１２の外周には、エンジン本体１０を冷却するウォータジャケット３０が形成されている。なお、シリンダブロック１１は、オープンデッキ構造を有しており、ウォータジャケット３０は、シリンダヘッド２１側に開口している。
【００１２】
シリンダヘッド２１には、燃焼室１４に連通する吸気ポート２２及び排気ポート２３と、吸気ポート２２を開閉する吸気弁２４と、排気ポート２３を開閉する排気弁２５とが設けられている。また、シリンダヘッド２１には、燃料を燃焼室１４内に噴射する燃料噴射弁２６と、所望とする点火時期に高電圧が印加される点火プラグ２７とが設けられている。なお、シリンダヘッド２１側にも、シリンダブロック１１側のウォータジャケット３０と連通するヘッド側ウォータジャケット２８が設けられている。ヘッド側ウォータジャケット２８は、例えば、点火プラグ２７の周囲や各ポート２２,２３の周囲等に形成されている。
【００１３】
図２は、エンジンオイル昇温構造Ｓの概略構成図である。エンジン本体１０のウォータジャケット３０は、冷却水路Ｌ１に接続されており、冷却水路Ｌ１からウォータジャケット３０内に供給された冷却水がエンジン本体１０を冷却し、冷却水路Ｌ１に排出される。ウォータジャケット３０の出口側には、冷却水の水温を検出可能な水温センサ３１が設けられている。水温センサ３１により、ウォータジャケット３０内での冷却水の水温が検出される。また、冷却水路Ｌ１には、サーモスタット３２と、ラジエータ３３と、冷却水ポンプ３４とが設けられている。サーモスタット３２は、冷却水の水温が所定未満の場合に、ラジエータ３３への冷却水の供給を停止するための弁体である。また、ラジエータ３３は、冷却水の熱を放熱するための装置である。なお、冷却水路Ｌ１には、ＥＧＲクーラ等他の構成が設けられていてもよい。
【００１４】
冷却水の水温が所定の温度になるまでの間は、サーモスタット３２が閉状態となっているため、ラジエータ３３に冷却水が流れないようになっている。また、冷却水の水温が所定の温度になるまでの間は、冷却水ポンプ３４が停止されているため、冷却水路Ｌ１の循環が停止される。なお、冷却水路Ｌ１の循環の停止状態、つまり冷却水ポンプ３４の停止状態には、完全に冷却水路Ｌ１の循環が停止されている状態だけではなく、流量が通常より抑えられてウォータジャケット３０内で水流がほとんど生じない状態も含まれる。
【００１５】
そして、冷却水路Ｌ１の循環が停止された状態で、ウォータジャケット３０内の冷却水に水流を生じさせるために、バイパス水路Ｌ２が設けられている。バイパス水路Ｌ２には、バイパス水路Ｌ２で冷却水を循環させるためのサブポンプ３５が設けられている。また、バイパス水路Ｌ２にウォータジャケット３０から冷却水が流れ出る場合にも、水温センサ３１によって、冷却水の出口での水温が測定されている。なお、バイパス水路Ｌ２及びサブポンプ３５が「水流発生機構」に相当する。
【００１６】
また、エンジンオイル昇温構造Ｓは、冷却水ポンプ３４及びサブポンプ３５を制御する制御部４０を備えている。制御部４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。制御部４０には、例えば、エンジンの点火等の制御を行うＥＣＵが接続されており、ＥＣＵと制御部４０との間で相互に通信可能となっている。また、制御部４０には、水温センサ３１が接続されており、水温センサ３１で検出した温度が制御部４０に入力される。
【００１７】
また、エンジン本体１０（シリンダブロック１１）の下部には、オイルパン５０が取り付けられており、オイルパン５０にエンジン本体１０内部を潤滑させるオイルが蓄えられている。そして、オイルパン５０からオイルポンプ５１によってエンジンオイルが吸い上げられて、オイルフィルタ５２を介してエンジン本体１０内のメインギャラリ５３に供給される。オイルポンプ５１は、オイルをエンジン本体１０内各部に供給するためのポンプであって、エンジンによって駆動される。また、オイルフィルタ５２は、オイルポンプ５１の上流の近傍に設けられており、エンジンオイル内の細かい金属粉等の微細な異物を除去している。
【００１８】
メインギャラリ５３に供給されたエンジンオイルは、エンジン本体１０内の各摺動部５４に供給される。そして、各摺動部５４での潤滑に用いられたエンジンオイルは、オイルパン５０内に戻ってくる。なお、各摺動部５４として、吸気弁２４及び排気弁２５を駆動するカムシャフト等の動弁系部品や、ピストン１３（図１参照）や、コンラッドや、クランクシャフト等が例示される。また、エンジンオイルは、エンジン本体１０の各摺動部５４だけではなく、ターボチャージャ等の他の摺動部にも供給されている。
【００１９】
オイルパン５０からメインギャラリ５３にエンジンオイルを供給するオイル経路Ｌ３上には、エンジン冷却水とエンジンオイルとの熱交換を行う熱交換部６０が設けられている。熱交換部６０は、図１に示すように、ウォータジャケット３０の外側に埋設された状態で取り付けられ、一部がウォータジャケット３０内に露出していることで、ウォータジャケット３０内の冷却水とエンジンオイルとの間で熱交換が行われる。なお、オイル経路Ｌ３を構成する配管及び通路が「流通部」に相当し、その一部であるオイル流路５５に熱交換部６０が一体に設けられている。
【００２０】
次に、ウォータジャケット３０及び熱交換部６０の具体的な構造について、図１、図３及び図４を用いて説明する。図３は、シリンダブロック１１のシリンダヘッド２１側から見た平面図で、図３中の矢印は、ウォータジャケット３０内の水流を示している。図４は、ウォータジャケット３０に組み付ける前の熱交換部６０を示す平面図である。
【００２１】
ウォータジャケット３０は、複数のシリンダボア１２を囲む環状をなし、かつシリンダヘッド２１側に開口した溝状になるようにシリンダブロック１１に形成されている。ウォータジャケット３０は、複数のシリンダボア１２の外周を跨るように連通して、かつ排気側と吸気側も連通するように形成されている。また、図示はしないが、シリンダブロック１１には、ウォータジャケット３０に冷却水を供給する供給口と、ウォータジャケット３０から冷却水を排出する排出口が設けられており、冷却水路Ｌ１に接続されている。なお、ウォータジャケット３０を挟む両側の壁部のうち、シリンダブロック１１の外側の壁部を外側壁部１５とし、外側壁部１５と対向する壁部であって、燃焼室１４側の壁部が内側壁部１６とする。
【００２２】
熱交換部６０は、シリンダブロック１１の外側壁部１５に形成された開口部１７に固定された固定部６１と、ウォータジャケット３０内に設けられた伝熱部６２とを有している。伝熱部６２は、ウォータジャケット３０内において、固定部６１に当接した状態で設けられている。なお、開口部１７は、エンジン本体１０外からウォータジャケット３０に通じるように形成されている。
【００２３】
固定部６１は、熱伝導率が高い素材で形成されており、開口部１７内に挿入されて伝熱部６２を押圧する押圧部６３と、開口部１７の孔縁部に押し付けられて固定部６１を位置決め固定する位置決め部６４とを有している。なお、位置決め部６４は、シリンダブロック１１の外側壁部１５に押し付けられネジ止め等によって固定されている。また、位置決め部６４には、押圧部６３の外周を囲うようにＯ−リング等の防水部材が設けられ、ウォータジャケット３０内の冷却水が開口部１７から外部に漏れるのを防止している。
【００２４】
固定部６１内には、エンジンオイルを流通させるオイル流路５５が設けられている。オイル流路５５には、オイルフィルタ５２を通ったエンジンオイルが流れ込み、オイル流路５５で熱交換されたエンジンオイルがメインギャラリ５３に向かう。なお、オイル流路５５は、本実施形態のように、固定部６１に埋め込まれたオイル配管であってもよいし、固定部６１内に形成された通路であってもよい。
【００２５】
伝熱部６２は、熱伝導率が高い素材で形成されており、ウォータジャケット３０を挟む両側の壁部１５,１６に対向するように配置される板状部６５と、内側壁部１６側の壁面に当接する当接部６６とを有している。当接部６６により、板状部６５は内側壁部１６から離間している。板状部６５は、ウォータジャケット３０内においてエンジンの気筒の並び方向において２以上の気筒、本実施形態ではすべての気筒に跨るように設けられている。また、板状部６５は、平板状の部材であって、ウォータジャケット３０の形状に合わせて、波形状に湾曲している。
【００２６】
当接部６６は、気筒毎に設けられており、板状部６５から内側壁部１６の側に突出するように設けられている。当接部６６は、固定部６１の押圧方向に弾性を有する板ばね状態になっている。そして、押圧部６３に板状部６５が押圧されることで、当接部６６は内側壁部１６と接触して内側壁部１６から受熱している。また、当接部６６は、板状部６５よりも上下方向の（ウォータジャケット３０の深さ方向の）寸法が短くなっており、シリンダヘッド２１寄りとなる位置（ウォータジャケット３０の深さ方向における上側の位置）に設けられていることで、燃焼室１４の天井側の内側壁部１６から受熱しやすくなっている。なお、当接部６６は、押圧部６３の少なくとも一部と上下方向における位置が重なっていることで、押圧部６３による押圧力で弾性変形されやすくなっている。また、当接部６６及び押圧部６３は、板状部６５の折り返し位置（最も膨らんだ位置）で、かつ各シリンダボア１２の差し渡し寸法が最も大きな位置に設けられているが、各シリンダボア１２間の板状部６５の折り返し位置に設けられていてもよい。
【００２７】
そして、伝熱部６２は、ウォータジャケット３０のシリンダヘッド２１側の開口から挿入される。そして、伝熱部６２をシリンダヘッド２１側に持ち上げた状態で、押圧部６３を開口部１７に挿入して、伝熱部６２に押し付けられる。押圧部６３の押圧力により当接部６６が弾性変形した状態で、位置決め部６４が開口部１７の孔縁部に固定される。なお、当接部６６の１つと押圧部６３とは気筒の並び方向における同じ位置に設けられている。そのため、押圧部６３の押圧力と当接部６６の弾性力とが板状部６５を挟んで向き合った状態で保持されている。その結果、当接部６６の弾性力と押圧部６３の押圧力によって板状部６５がウォータジャケット３０内で浮いた状態、つまり板状部６５が外側壁部１５及び内側壁部１６に接触しない状態で固定される。また、固定部６１と伝熱部６２とを別体で設けることで、開口部１７の大きさに関わらず、伝熱部６２の大きさを自由に設計することができる。そのため、板状部６５を、複数の気筒を跨る大きさとすることができ、伝熱効率を向上することができる。
【００２８】
また、本実施形態では、エンジンの暖機中は、ラジエータ３３による放熱を抑制して、冷却水の早期温度上昇を促進している。また、ウォータジャケット３０内の水流を生じさせる制御を行うことで、冷却水とエンジンオイルの熱交換を促進している。冷却水の早期昇温及び冷却水とエンジンオイルとの間の熱交換の促進のための制御について、図５を用いて説明する。図５は、制御部４０での処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、制御部４０により所定周期で繰り返し実施される。
【００２９】
まず、ステップＳ１１で、ウォータジャケット３０内の冷却水の水温を取得する。具体的には、水温センサ３１で検出された冷却水の温度を取得する。そして、ステップＳ１２で、取得した冷却水の温度が所定以上かを判定する。つまり、冷却水をラジエータ３３に繋がる冷却水路Ｌ１に流すかを判定する。
【００３０】
ステップＳ１２で、冷却水の温度が所定より低いと判定した場合には、ステップＳ１３で、冷却水ポンプ３４を停止させ、冷却水路Ｌ１に冷却水が流れないようにして、冷却水の放熱を抑制する。一方、ステップＳ１４で、サブポンプ３５を作動させ、バイパス水路Ｌ２に冷却水が流れるようにすることで、ウォータジャケット３０内の冷却水に水流を生じさせるようにする。
【００３１】
ステップＳ１２で、冷却水の温度が所定以上であると判定した場合には、ステップＳ１５で冷却水ポンプ３４を作動させる。つまり、ラジエータ３３を介する冷却水路Ｌ１に冷却水を流して冷却する。一方、ステップＳ１６で、サブポンプ３５を停止する。
【００３２】
次に、上記のような構成及び制御を行った場合の温度上昇について、図６〜図８を用いて説明する。図６は、エンジン始動後における冷却水の水温とエンジンオイルの温度（油温）との変化を、従来技術と本実施形態とで対比させて示すグラフである。図中の２本の実線が、冷却水の水温を示しており、太実線が本実施形態の水温を、細実線が従来の水温を示している。また、図中の２本の破線がエンジンオイルの温度（油温）を示しており、太破線が本実施形態の油温を、細破線が従来の油温を示している。なお、従来とは、ウォータジャケット３０内でエンジンオイルと冷却水の熱交換を行わない構成をさしている。図７は、冷却水の水温とエンジン図示熱効率の関係を示す図であって、図８は、エンジンオイルの温度とエンジンの機械損失の関係を示す図である。
【００３３】
図６に示すように、従来の構成では、エンジン始動後において冷却水の水温は急激に上昇する一方で、油温はなかなか上昇していない。エンジンオイルの温度が上昇しない状態では、図７及び図８に示すように、エンジンの機械損失が大きくなる。つまり、従来の構成では、エンジンオイルの温度が上昇しにくいため、エンジンの機械損失が大きくなっている。
【００３４】
これに対して、本実施形態では、ウォータジャケット３０内の冷却水とエンジンオイルとの間で熱交換することで、エンジンオイルの温度上昇を促進している。本実施形態では、ウォータジャケット３０内の冷却水とエンジンオイルとが熱交換部６０で熱交換することで、冷却水の水温の上昇は従来よりも鈍化する一方で、エンジンオイルの温度は従来よりも早く上昇する。なお、冷却水の温度が所定温度を超えると、ラジエータ３３で冷却水が冷却されるため、冷却水の温度が一度下がり、それと共に、エンジンオイルの温度も下がっている。そのため、最終的なエンジンオイルの温度上昇にかかる期間は、従来と本実施形態とでは、大きく変わらないが、エンジンオイルの温度が低い状態にある期間を短くすることができる。
【００３５】
エンジンオイルの温度が低い状態にある期間を短くすることで、エンジンの機械損失を抑制できる。具体的には、図７及び図８に示すように、冷却水の水温に対するエンジン図示熱効率は、さほど大きく変化しない一方で、エンジンオイルの温度に対するエンジン機械損失の変化は大きい。そのため、エンジンオイルの温度を早期に暖機することにより、エンジン機械損失を効率的に抑制することができる。特に、ディーゼルエンジンにおいては、エンジン図示熱効率の冷却水の水温に対する感度が小さいため、本実施形態の効果は、ディーゼルエンジンにおいてより高くなっている。
【００３６】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００３７】
ウォータジャケット３０内に熱交換部６０の一部が露出されることで、エンジンの暖機時に、エンジン本体１０のウォータジャケット３０内の冷却水と流通部のエンジンオイルとの間で熱交換が行われる。直接流通部内のエンジンオイルがウォータジャケット３０内の冷却水と熱交換を行うことで、確実にエンジンオイルの昇温を促進することができる。
【００３８】
熱交換部６０は、エンジン本体１０に形成された開口部１７に固定された固定部６１によって固定される。また、熱交換部６０は、ウォータジャケット３０内において、固定部６１に当接した状態で設けられる伝熱部６２を有していることで、ウォータジャケット３０内において、板状の伝熱部６２を好適に配置できる。
【００３９】
伝熱部６２は、固定部６１と別体になっており、ウォータジャケット３０内において、固定部６１の押し付けにより伝熱部６２が所望の位置に設置される。これにより、組み付け性が良好となる。また、伝熱部６２が固定部６１と別体になっていることで、固定部６１が固定されるエンジン本体１０の開口部１７の大きさに関わらず、伝熱部６２の大きさを所望の大きさとすることができる。そのため、伝熱部６２の面積を大きくすることができ、熱交換性能を高くすることができる。
【００４０】
また、伝熱部６２は、ウォータジャケット３０を挟む両側の壁部１５,１６に対向するように配置される板状部６５と、開口部１７とは反対側の内側壁部１６から板状部６５を離間させる当接部６６とを有している。そして、当接部６６と固定部６１（押圧部６３）に挟み込まれることで、板状部６５はウォータジャケット３０の内側壁部１６から離間した状態で保持されるため、ウォータジャケット３０内の流れが阻害されることが抑制される。また、内側壁部１６、つまり燃焼室１４を形成する側の壁部に当接部６６が接触することで、当接部６６が燃焼室１４の壁面の熱を直接受けることができる。
【００４１】
ウォータジャケット３０内のシリンダヘッド２１側、つまり内側壁部１６における燃焼室１４の天井側の方が、内側壁部１６の他の位置よりも温度が高くなっている。温度が高くなっているところに当接部６６を設けることで、さらに熱を受けやすくなる。
【００４２】
固定部６１（押圧部６３）と当接部６６で板状部６５挟み込んだ際に、当接部６６が弾性を有していることで、ウォータジャケット３０内において板状部６５を安定状態で保持できる。
【００４３】
また、エンジン本体１０としてのシリンダブロック１１にウォータジャケット３０が設けられており、ウォータジャケット３０は、シリンダヘッド２１側に開口している。そのため、そのウォータジャケット３０の開口から板状部６５の挿入が可能となり、組み付け性を向上させることができる。
【００４４】
エンジンが多気筒レシプロエンジンであり、板状部６５が２以上の気筒に跨って設けられている。そのため、板状部６５（伝熱部６２）の面積を十分に大きくすることができ、伝熱の効率が高められる。
【００４５】
ウォータジャケット３０内の冷却水の水温を上げるために、冷却水の水温が所定温度に上昇するまで、冷却水ポンプ３４を停止し、ラジエータ３３を経由して冷却水の温度を下げる冷却水路Ｌ１に循環させることを停止している。このような状態では、ウォータジャケット３０の内部での冷却水の循環が生じず、熱交換部６０の周辺のみの冷却水としか熱交換ができないことが考えられる。そこで、ウォータジャケット３０内の冷却水に水流を生じさせるようにすることで、熱交換部６０との熱交換を促進することができる。
【００４６】
図９は、第１実施形態の変形例におけるシリンダブロック１１の平面図である。具体的には、図９においては、シリンダブロック１１には、異なる気筒に対応する２以上の各位置に複数の開口部１７が形成されており、板状部６５は、２以上の各位置において固定部６１により押圧された状態で設けられている。
【００４７】
外側壁部１５には、２つの異なる気筒に接触する当接部６６が配される位置に、開口部１７がそれぞれ形成されている。そして、固定部６１は、２つの押圧部６３と２つの押圧部６３を連結して固定する位置決め部６４とを有している。また、固定部６１内には、オイル流路５５が設けられている。
【００４８】
気筒並び方向において２以上の気筒に跨るように板状部６５を設けていると、固定部６１から離間した位置での板状部６５の固定が不安定になるおそれがある。そこで、異なる気筒に対応する２以上の各位置に開口部１７を有し、各開口部１７に押圧部６３挿入して固定する。そして、２つ以上の押圧部６３で板状部６５を押圧することで、つまり固定部６１で板状部６５を２カ所以上で押圧することで、板状部６５の安定保持が可能となる。なお、固定部６１の押圧部６３は、３つでもよいし、４つでもよい。
【００４９】
＜第２実施形態＞
第２実施形態では、オイルパンよりも高温のオイルを蓄える蓄熱器が設けられている。以下、図１０及び図１１を参照して、詳しく説明する。図１０は、第２実施形態のエンジンオイル昇温構造Ｓの概略構成図であり、図１１は、第２実施形態での制御部４０での処理手順を示すフローチャートである。
【００５０】
エンジンオイル昇温構造Ｓには、オイルパン５０よりも高温のオイルを蓄える蓄熱器５６が設けられている。オイルフィルタ５２から熱交換部６０を介してメインギャラリ５３に繋がるオイル経路Ｌ３に並列な経路Ｌ４が設けられている。この経路Ｌ４は、オイルフィルタ５２から蓄熱器５６を介してメインギャラリ５３に接続されている。そして、これら２つの経路Ｌ３，Ｌ４を切り替える切替弁５７が設けられている。また、蓄熱器５６には、蓄熱器５６内のオイルの温度を測定する油温センサ５８が設けられている。
【００５１】
また、本実施形態では、エンジンの暖機中は、ウォータジャケット３０内の冷却水の水温及び蓄熱器５６内のオイル温度に基づいて、熱交換部６０を介するオイル経路Ｌ３と蓄熱器５６を介する経路Ｌ４とを切り替える制御を行っている。この経路を切り替える制御について、図１１を用いて説明する。図１１は、制御部４０での処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、制御部４０により所定周期で繰り返し実施される。
【００５２】
まず、ステップＳ２１で、エンジンの暖機運転中かを判定する。ステップＳ２１で、暖機運転中であると判定されると、ステップＳ２２で、ウォータジャケット３０内の冷却水の水温を取得する。具体的には、水温センサ３１で検出された冷却水の温度を取得する。また、ステップＳ２３で蓄熱器５６内のエンジンオイルの温度を取得する。具体的には、油温センサ５８で検出されたエンジンオイルの温度を取得する。そして、ステップＳ２４で、冷却水の水温がエンジンオイルの温度よりも高いかを判定する。
【００５３】
ステップＳ２４で、ウォータジャケット３０内の冷却水の温度が蓄熱器５６内のエンジンオイルの温度以下と判定した場合には、ステップＳ２６で、蓄熱器５６を介する経路Ｌ４側が開状態になるように、切替弁５７を制御する。つまり、オイルパン５０からオイルポンプ５１により汲み上げられたエンジンオイルは、蓄熱器５６内で昇温されて、メインギャラリ５３に供給される。そのため、冷却水の水温が上昇する前であっても、エンジンオイルを昇温させることができ、早期にエンジンオイルを昇温させることができる。
【００５４】
ウォータジャケット３０内の冷却水の温度が蓄熱器５６内のエンジンオイルの温度より高いと判定した場合及びエンジンの暖機運転が終了している場合には、ステップＳ２６で、熱交換部６０を介するオイル経路Ｌ３側が開状態になるように、切替弁５７を制御する。蓄熱器５６内のエンジンオイルは、オイルパン５０からのエンジンオイルの昇温に用いられることで、徐々に油温が下がっていく。一方で、冷却水の水温は徐々に昇温していき、冷却水の水温の方が蓄熱器５６内のエンジンオイルの油温より高くなる。この場合には、熱交換部６０でエンジンオイルと冷却水との間で熱交換することで、エンジンオイルの昇温をさらに促進できる。つまり、その時点で温度が高いところで熱交換することで、エンジンオイルの昇温を促進できる。なお、エンジンの暖機運転が終了している場合には、熱交換部６０でエンジンオイルと冷却水との熱交換をすることで、エンジンオイルを冷却することができ、エンジンオイルの温度が上昇しすぎることを抑制できる。
【００５５】
ウォータジャケット３０内の冷却水の水温及び蓄熱器５６内のオイル温度に基づいて、熱交換部６０を通るオイル経路Ｌ３と蓄熱器５６を通る経路Ｌ４とを切替弁５７によって切り替える。このように切り替えることで、蓄熱器５６内のオイル温度が水温よりも高いときには蓄熱器５６側の経路Ｌ４を通って受熱し、エンジンオイルからウォータジャケット３０への放熱を抑制する。一方で、蓄熱器５６内のエンジンオイル温度より冷却水の水温の方が高いときには、エンジンオイルが冷却水から熱交換部６０で受熱することで、さらにエンジンオイルの温度を上昇させることができる。
【００５６】
＜他の実施形態＞
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。ちなみに、以下の別例の構成を、上記実施形態の構成に対して、個別に適用してもよく、また、任意に組み合わせて適用してもよい。
【００５７】
・図１２に示すように、ウォータジャケット３０内にオイル配管１５５を直接露出させて、熱交換部としてもよい。熱交換部は、シリンダブロック１１の外側壁部１５に形成された開口部１７に固定された固定部６１を有している。固定部６１は、開口部１７内に挿入されて、外側壁部１５のウォータジャケット３０側の壁面と面一になる挿入部１６３と、開口部１７の孔縁部に押し付けられて固定部６１を位置決め固定する位置決め部６４とを有している。
【００５８】
固定部６１をウォータジャケット３０側に貫通させるように、エンジンオイルを流通させるオイル配管１５５が設けられている。オイル配管１５５は、ウォータジャケット３０内で、複数回屈曲することで、ウォータジャケット３０内での流路の長さを確保することで、オイル配管１５５内のエンジンオイルとウォータジャケット３０内の冷却水との熱交換ができる長さを確保している。また、伝熱部は、流通部であるオイル配管１５５に当接した状態で設けられている。具体的には、オイル配管１５５には、伝熱部として平板状のフィン１６７が取り付けられており、フィン１６７を介しても熱交換される。
【００５９】
エンジンオイルを流通させるオイル配管１５５がウォータジャケット３０側に貫通して設けられ、このオイル配管１５５と一体にフィン１６７が設けられていることで、オイル配管１５５中のエンジンオイルと効率的に熱交換することができる。
【００６０】
・また、図１２に示すように、ウォータジャケット３０内に水流を生じさせる水流発生機構として、ウォータジャケット３０内で冷却水を撹拌させる撹拌装置１３６を設けてもよい。撹拌装置１３６は、ウォータジャケット３０内で羽根車を回転させることで、水流を生じさせる。また、バイパス水路Ｌ２とサブポンプ３５を設けずに、冷却水ポンプ３４が停止中の水流を撹拌装置１３６で生じさせる場合には、図５のフローチャートのステップＳ１４で、サブポンプ３５を作動させる代わりに、撹拌装置１３６を作動させる。また、同様に、ステップＳ１６で、サブポンプ３５を停止させる代わりに、撹拌装置１３６を停止させるとよい。
【００６１】
・なお、ウォータジャケット３０内に熱交換部６０を設けることで、シリンダボア１２の両側の側方部に設けられたウォータジャケット３０のうち、熱交換部６０が設けられた側の水流が熱交換部６０に妨げられ、熱交換が上手く行われない懸念がある。そのため、冷却水ポンプ３４が作動されている間にも、補助的にサブポンプ３５や撹拌装置１３６を作動させてもよい。この場合、撹拌装置１３６は、熱交換部６０の設けられている側にあることが望ましい。具体的には、図１２に示すように、シリンダボア１２を囲うように吸気側と排気側に設けられたウォータジャケット３０において、熱交換部６０が設けられている吸気側のウォータジャケット３０に撹拌装置１３６が設けられている。また、バイパス水路Ｌ２の供給口を熱交換部６０側に設けて、サブポンプ３５を作動させることで、熱交換部６０が設けられている位置の水流を生じさせやすくしてもよい。
【００６２】
・また、既存技術として、エンジン冷却水の循環を停止させることでエンジンの早期暖機を行わせる技術が知られている（例えば、特開２０１２−３１８１１号公報）。このように、ウォータジャケット３０内と外部との冷却水の循環を停止させた状態としてもよい。このように、ウォータジャケット３０内と外部との冷却水の循環を停止させた状態では、ウォータジャケット３０内の水温上昇が早められるため、熱交換部６０によるエンジンオイルの温度上昇を一層促進させることができる。
【００６３】
・図１３に示すように、ウォータジャケット３０内にフィン形状の伝熱部１６２を設けてもよい。熱交換部６０は、シリンダブロック１１の外側壁部１５に形成された開口部１７に固定された固定部６１を有している。固定部６１は、開口部１７内に挿入されて、外側壁部１５のウォータジャケット３０側の壁面と面一になる挿入部１６３と、開口部１７の孔縁部に押し付けられて固定部６１を位置決め固定する位置決め部６４とを有している。
【００６４】
伝熱部１６２は、固定部６１に当接した状態で設けられている。具体的には、伝熱部１６２は、挿入部１６３の壁面から、ウォータジャケット３０の通路幅方向の中央側に向かって複数突出するフィン形状となっている。伝熱部１６２がフィン形状となっていることで、熱交換部６０がウォータジャケット３０内の水の流れの抵抗となることを抑制する。
【００６５】
・伝熱部は、棒状であってもよいし、ウォータジャケット３０内の水流を停止しない形状であれば、どのような形状であってもよい。
【００６６】
・上記実施形態では、熱交換部６０がオイルクーラの役割も兼用しているが、熱交換部６０の他に冷却水路Ｌ１上にオイルクーラを別途設けてもよい。
【００６７】
・上記実施形態では、熱交換部６０がシリンダブロック１１側のウォータジャケット３０に設けられているが、シリンダヘッド２１側のヘッド側ウォータジャケット２８に設けられていてもよい。ヘッド側ウォータジャケット２８の冷却水は、エンジンの暖機に用いられないため、ヘッド側ウォータジャケット２８の冷却水の水温を下げてもエンジンの暖機の妨げとはならないため好ましい。
【符号の説明】
【００６８】
１０…エンジン本体、１１…シリンダブロック、１５…外側壁部、１６…内側壁部、１７…開口部、２１…シリンダヘッド、３０…ウォータジャケット、３３…ラジエータ、３４…冷却水ポンプ、４０…制御部、５０…オイルパン、５６…蓄熱器、５７…切替弁、６０…熱交換部、６１…固定部、６２…伝熱部、６５…板状部、６６…当接部、Ｓ…エンジンオイル昇温構造。
【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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【図１２】
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【図１３】
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