(57)【要約】【課題】内燃機関の冷却装置において、排気ガスから回収した熱を効率的に利用することで排気浄化性能の向上を図る。【解決手段】シリンダヘッド１２に吸気ポート１７の周辺部を貫通する吸気側ウォータジャケット５２を形成し、排気ポート１８及び排気集合通路３２の周辺部を貫通する排気側ウォータジャケット５３を形成し、ウォータポンプ６７により冷却水を第１冷却水供給通路６８を介してウォータジャケット５１及び吸気側ウォータジャケット５２に供給可能とする一方、第２冷却水供給通路６９を介して排気側ウォータジャケット５３に供給可能とし、且つ、排気側ウォータジャケット５３の冷却水を第３冷却水供給通路７０を介してターボ過給機３５の冷却水通路に供給可能とする。【選択図】        図１
2008157102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックの上部にシリンダヘッドが締結され、複数のシリンダボアにピストンがそれぞれ移動自在に支持されることで複数の燃焼室が区画され、前記シリンダヘッドに前記各燃焼室に連通する複数の吸気ポートが形成されると共に、前記燃焼室に連通する複数の排気ポート及び該複数の吸気ポートが合流する排気集合通路が形成され、ターボ過給機が装着される内燃機関において、前記シリンダヘッドに、前記吸気ポートの周辺部を貫通する吸気側冷却水通路と、前記排気ポート及び前記排気集合通路の周辺部を貫通する排気側冷却水通路が形成され、前記吸気側冷却水通路に冷却水を供給する第１冷却水供給通路が設けられると共に、前記排気側冷却水通路に冷却水を供給する第２冷却水供給通路が設けられ、前記排気側冷却水通路内の冷却水を前記ターボ過給機の冷却水通路に供給する第３冷却水供給通路が設けられることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の冷却装置において、前記ターボ過給機の冷却水通路内の冷却水を前記排気側冷却水通路に戻す冷却水戻し通路が設けられることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の冷却装置において、前記吸気側冷却水通路とラジエータとの間で冷却媒体を循環する冷却水循環ラインが設けられ、前記ターボ過給機の冷却水通路内の冷却水を前記冷却水循環ラインに排出する冷却水排出通路が設けられ、前記ターボ過給機の冷却水通路に対する前記冷却水戻し通路及び前記冷却水排出通路の連通遮断状態を切換える制御弁が設けられ、制御手段は前記内燃機関の運転状態に応じて前記制御弁を切換制御可能であることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の冷却装置において、前記冷却水循環ラインを流れる冷却水の温度を検出する冷却水温度検出センサが設けられ、前記制御手段は、前記冷却水温度検出手段が検出した冷却水の温度が予め設定された暖機完了温度よりも低いときに前記内燃機関の冷間始動と判定し、前記制御弁により前記ターボ過給機の冷却水通路と前記冷却水戻し通路を連通する一方、前記ターボ過給機の冷却水通路と前記冷却水排出通路とを遮断することを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一つに記載の内燃機関の冷却装置において、前記吸気側冷却水通路とラジエータとの間で冷却媒体を循環する冷却水循環ラインが設けられ、該冷却水循環ラインにウォータポンプが設けられ、該ウォータポンプは、前記冷却水循環ラインを流れる冷却水と前記冷却水戻し通路内の冷却水を混合させることなく、前記冷却水循環ラインを流れる冷却水を前記第１冷却水供給通路から前記吸気側冷却水通路に供給する一方、前記冷却水戻し通路内の冷却水を前記第２冷却水供給通路から前記排気側冷却水通路に供給することを特徴とする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、シリンダブロックやシリンダヘッド内に形成された冷却水通路に冷却水を循環すると共に、ヒータコアやターボ過給機などの補機に形成された冷却水通路に冷却水を循環することで、内燃機関全体を効率的に冷却する内燃機関の冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な水冷式エンジンでは、シリンダヘッドやシリンダブロックなどにウォータジャケットを設け、このウォータジャケットとラジエータとを冷却水循環通路を介して連結している。そして、ウォータポンプにより冷却水をウォータジャケットとラジエータとの間で循環することで、エンジン全体を均一に冷却する一方、エンジンを冷却して温度上昇した冷却水をラジエータで冷却している。また、エンジンには、冷却が必要な補機として、ターボ過給機やスロットルボディなどがあり、冷却水をウォータジャケットからターボ過給機やスロットルボディに循環することで、これらを冷却している。
【０００３】
図５は、従来の内燃機関の冷却装置を表す概略構成図である。従来の内燃機関の冷却装置において、図５に示すように、シリンダブロック００１の上部にシリンダヘッド００２が締結されることでエンジン本体が構成され、内部に図示しないウォータジャケットが形成されている。そして、シリンダブロック００１のウォータインレット００３及びウォータアウトレット００４とラジエータ００５との間には、冷却水供給通路００６及び冷却水排出通路００７が設けられており、ウォータインレット００３にサーモスタット弁００８及びウォータポンプ００９が装着されている。また、シリンダブロック００１には、冷却水通路０１０を介してスロットルボディ０１１、ヒータコア０１２、ＡＴＦウォーマ０１３、ターボ過給機０１４が連結され、これらは冷却水通路０１５を介してウォータアウトレット００４に連結されている。
【０００４】
従って、ウォータポンプ００９が駆動すると、冷却水がシリンダブロック００１からシリンダヘッド００２に流れてこれらを冷却した後、スロットルボディ０１１やターボ過給機０１４に流れてこれらを冷却する一方、ＡＴＦウォーマ０１３に流れてＡＴＦを段記すると共に、ヒータコア０１２に流れて暖房に使用され、ウォータアウトレット００４に戻される。
【０００５】
ところで、複数の燃焼室に連通して設けられた複数の排気ポートをシリンダヘッド内に合流した排気集合通路を設け、この排気集合通路にターボ過給機を連結することで、シリンダヘッドにターボ過給機を直接装着可能とした内燃機関がある。この場合、各排気ポートや排気集合通路を流れる排気ガスによりエンジン本体が高温度になりやすいため、シリンダヘッドには、排気ポートや排気集合通路の周辺部に複数のウォータジャケットを形成することで、冷却効率を高めている。
【０００６】
このようなシリンダヘッドに排気集合通路を一体に形成することで、エンジンと別体に設けられる排気マニホールドをなくした内燃機関としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００７】
【特許文献１】特許第２７０９８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来の内燃機関の冷却装置では、冷却水をシリンダブロック００１からシリンダヘッド００２に流してこれらを冷却した後、スロットルボディ０１１やターボ過給機０１４に流してこれらを冷却している。一般的な内燃機関では、排気系に浄化触媒が設けられており、この浄化触媒は、排気ガスにより昇温されて所定の活性温度領域になると、排気ガス中の有害物質を効率良く浄化処理することができる。そのため、内燃機関の冷間始動時では、浄化触媒が低温であることから、排気ガスによりこの浄化触媒を加熱して早期に活性温度領域まで暖機する必要がある。ところが、ターボ過給機を有する内燃機関では、上述したように、ターボ過給機の熱容量が大きく、且つ、冷却水をターボ過給機０１４（タービン）に流すため、排気ガスの熱がこのタービンや冷却水に奪われてしまい、浄化触媒を暖気するのに長時間を有し、排気浄化効率が低下してしまう。
【０００９】
また、シリンダヘッドに排気集合通路が一体形成された内燃機関では、排気ガスがこの排気集合通路を流れるときに、この排気ガスの熱が排気集合通路の周辺に形成されたウォータジャケットを流れる冷却水に奪われてしまい、浄化触媒を暖気するのに長時間を有し、排気浄化効率が低下してしまう。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、排気ガスから回収した熱を効率的に利用することで排気浄化性能の向上を図った内燃機関の冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関の冷却装置は、シリンダブロックの上部にシリンダヘッドが締結され、複数のシリンダボアにピストンがそれぞれ移動自在に支持されることで複数の燃焼室が区画され、前記シリンダヘッドに前記各燃焼室に連通する複数の吸気ポートが形成されると共に、前記燃焼室に連通する複数の排気ポート及び該複数の吸気ポートが合流する排気集合通路が形成され、ターボ過給機が装着される内燃機関において、前記シリンダヘッドに、前記吸気ポートの周辺部を貫通する吸気側冷却水通路と、前記排気ポート及び前記排気集合通路の周辺部を貫通する排気側冷却水通路が形成され、前記吸気側冷却水通路に冷却水を供給する第１冷却水供給通路が設けられると共に、前記排気側冷却水通路に冷却水を供給する第２冷却水供給通路が設けられ、前記排気側冷却水通路内の冷却水を前記ターボ過給機の冷却水通路に供給する第３冷却水供給通路が設けられることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の内燃機関の冷却装置では、前記ターボ過給機の冷却水通路内の冷却水を前記排気側冷却水通路に戻す冷却水戻し通路が設けられることを特徴としている。
【００１３】
本発明の内燃機関の冷却装置では、前記吸気側冷却水通路とラジエータとの間で冷却媒体を循環する冷却水循環ラインが設けられ、前記ターボ過給機の冷却水通路内の冷却水を前記冷却水循環ラインに排出する冷却水排出通路が設けられ、前記ターボ過給機の冷却水通路に対する前記冷却水戻し通路及び前記冷却水排出通路の連通遮断状態を切換える制御弁が設けられ、制御手段は前記内燃機関の運転状態に応じて前記制御弁を切換制御可能であることを特徴としている。
【００１４】
本発明の内燃機関の冷却装置では、前記冷却水循環ラインを流れる冷却水の温度を検出する冷却水温度検出センサが設けられ、前記制御手段は、前記冷却水温度検出手段が検出した冷却水の温度が予め設定された暖機完了温度よりも低いときに前記内燃機関の冷間始動と判定し、前記制御弁により前記ターボ過給機の冷却水通路と前記冷却水戻し通路を連通する一方、前記ターボ過給機の冷却水通路と前記冷却水排出通路とを遮断することを特徴としている。
【００１５】
本発明の内燃機関の冷却装置では、前記吸気側冷却水通路とラジエータとの間で冷却媒体を循環する冷却水循環ラインが設けられ、該冷却水循環ラインにウォータポンプが設けられ、該ウォータポンプは、前記冷却水循環ラインを流れる冷却水と前記冷却水戻し通路内の冷却水を混合させることなく、前記冷却水循環ラインを流れる冷却水を前記第１冷却水供給通路から前記吸気側冷却水通路に供給する一方、前記冷却水戻し通路内の冷却水を前記第２冷却水供給通路から前記排気側冷却水通路に供給することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の内燃機関の冷却装置によれば、シリンダヘッドに吸気側冷却水通路と排気側冷却水通路を形成し、吸気側冷却水通路に冷却水を供給する第１冷却水供給通路を設けると共に、排気側冷却水通路に冷却水を供給する第２冷却水供給通路を設け、排気側冷却水通路内の冷却水をターボ過給機の冷却水通路に供給する第３冷却水供給通路を設けるので、排気側冷却水通路を流れる冷却水は、複数の排気ポート及び排気集合通路を通過する排気ガスにより効率良く加熱されて高温となり、この高温となった冷却水を第３冷却水供給通路からターボ過給機の冷却水通路に供給するため、高温の冷却水によりターボ過給機を早期に加熱することとなり、排気ガスの熱がターボ過給機に大幅に奪われることが抑制され、排気ガスにより浄化触媒を効率良く加熱して早期活性化を可能とすることができ、その結果、排気ガスから回収した熱を効率的に利用することで排気浄化性能の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る内燃機関の冷却装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の冷却装置を表す概略構成図、図２は、実施例１の内燃機関の冷却装置を適用したエンジンの概略構成図、図３は、実施例１の内燃機関の冷却装置を適用したエンジンの縦断面図である。
【００１９】
実施例１の内燃機関の冷却装置が適用されたエンジンにおいて、図２及び図３に示すように、このエンジンは水冷式直列４気筒エンジンであって、シリンダブロック１１の上部にシリンダヘッド１２が締結されて構成され、シリンダブロック１１には４つの気筒（シリンダボア）１３が直列に形成されている。シリンダブロック１１に形成された４つのシリンダボア１３にピストン１４が昇降自在に嵌合しており、コネクティングロッド１５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。
【００２０】
燃焼室１６は、シリンダボア１３とシリンダヘッド１２の下面とピストン１４の頂面により区画されて構成されている。この燃焼室１６の上部、つまり、シリンダヘッド１２の下面に吸気ポート１７及び排気ポート１８が対向して形成されており、この吸気ポート１７及び排気ポート１８に対して吸気弁１９及び排気弁２０がそれぞれ位置している。この吸気弁１９及び排気弁２０は、シリンダヘッド１２に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、各バルブスプリング２１，２２により吸気ポート１７及び排気ポート１８を閉止する方向（図３にて上方）に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２の上部には、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転自在に支持されており、この吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４に一体に設けられた吸気カム２５及び排気カム２６により吸気弁１９及び排気弁２０を駆動することができる。
【００２１】
従って、エンジンに同期して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転すると、吸気カム２５及び排気カム２６が吸気弁１９及び排気弁２０が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１７及び排気ポート１８を開閉し、吸気ポート１７と燃焼室１６、燃焼室１６と排気ポート１８とをそれぞれ連通することができる。
【００２２】
シリンダヘッド１２の吸気ポート１７には吸気マニホールド２７を介してサージタンク２８が連結されている。一方、吸気管２９の空気取入口にはエアクリーナ３０が取付けられており、この吸気管２９には、エアクリーナ３０の下流側に位置してスロットル弁を有する電子スロットル装置３１が設けられている。そして、この吸気管２９の下流端部がサージタンク２８に連結されている。
【００２３】
排気ポート１８は、燃焼室１６から排出される排気ガスが集合する排気集合通路３２に連通しており、排気集合通路３２には、排気管３３が連結されている。この場合、排気ポート１８と排気集合通路３２は、シリンダヘッド１２内に一体に形成されている。そして、排気管３３には、三元触媒３４が装着されている。
【００２４】
本実施例のエンジンには、ターボ過給機３５が設けられている。このターボ過給機３５は、吸気管２９側に設けられたコンプレッサ３６と排気管３３側に設けられたタービン３７とが連結軸３８により一体に連結されて構成されている。そして、このターボ過給機３５におけるコンプレッサ３６の下流側であって、電子スロットル装置３１の上流側の吸気管２９には、このコンプレッサ３６により圧縮されて温度上昇した吸入空気を冷却するインタークーラ３９が設けられている。
【００２５】
シリンダヘッド１２には、吸気ポート１７に燃料を噴射するインジェクタ４０が装着されると共に、燃焼室１６の天井部中央、つまり、各吸気ポート１７と各排気ポート１８の間のシリンダヘッド１２の下面に、点火プラグ４１が装着されている。そして、車両には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）が搭載されており、このＥＣＵは、インジェクタ４０による燃料噴射量及び燃料噴射時期、点火プラグ４１による点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、スロットル開度（アクセル開度）、エンジン回転数などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期などを決定している。
【００２６】
また、シリンダブロック１１には、各気筒（シリンダボア）１３の周囲に位置してウォータジャケット５１が形成される一方、シリンダヘッド１２には、吸気ポート１７の周辺部を貫通する吸気側ウォータジャケット（吸気側冷却水通路）５２と、排気ポート１８及び排気集合通路３２の周辺部を貫通する排気側ウォータジャケット（排気側冷却水通路）５３が形成されている。吸気側ウォータジャケット５２は、吸気ポート１７の下方に位置して形成されており、シリンダブロック１１のウォータジャケット５１と連通している。一方、排気側ウォータジャケット５３は、排気ポート１８及び排気集合通路３２の上方及び下方に位置して形成されている。
【００２７】
このように構成されたエンジンに適用された実施例１の内燃機関の冷却装置において、図１に示すように、シリンダブロック１１のウォータジャケット５１におけるウォータインレット６１とラジエータ６２との間には、第１冷却水循環通路６３が設けられると共に、シリンダヘッド１２のウォータアウトレット６４とラジエータ６２との間には、第２冷却水循環通路６５が設けられている。そして、第１冷却水循環通路６３が連結されるウォータインレット６１及びウォータアウトレット６４に隣接してサーモスタット弁６６が設けられると共に、サーモスタット弁６６に隣接してウォータポンプ６７が装着されている。また、ウォータポンプ６７は、第１冷却水供給通路６８を介してシリンダブロック１１のウォータジャケット５１の入口部に連結されると共に、第２冷却水供給通路６９を介してシリンダヘッド１２の排気側ウォータジャケット５３の入口部に連結されている。
【００２８】
従って、ウォータポンプ６７を駆動することで、冷却水を第１冷却水供給通路６８を通してシリンダブロック１１のウォータジャケット５１へ供給し、このウォータジャケット５１からシリンダヘッド１２の吸気側ウォータジャケット５２へ供給することができる。また、ウォータポンプ６７を駆動することで、冷却水を第２冷却水供給通路６９を通してシリンダヘッド１２の排気側ウォータジャケット５３へ供給することができる。
【００２９】
シリンダヘッド１２の排気側ウォータジャケット５３の出口部には、第３冷却水供給通路７０を介してターボ過給機３５の冷却水通路（図示略）が連結されている。一方、シリンダヘッド１２の吸気側ウォータジャケット５２の出口部には、第４冷却水供給通路７１を介してスロットルボディ７２、ヒータコア７３、ＡＴＦウォーマ７４の各冷却水通路（図示略）が連結されている。そして、ターボ過給機３５の冷却水通路は、冷却水排出通路７５を介してウォータアウトレット６４に連結され、スロットルボディ７２、ヒータコア７３、ＡＴＦウォーマ７４の各冷却水通路は、冷却水排出通路７６を介してウォータアウトレット６４に連結されている。
【００３０】
なお、ターボ過給機３５の冷却水通路は、タービン３７及び連結軸３８を冷却できるように、タービンハウジングに形成されている。また、スロットルボディ７２の冷却水通路は、スロットル弁を冷却できるように、その周辺部に形成されている。ヒータコア７３は、冷却水（温水）を熱源として暖房に利用するものであり、ブロワファンの風が流動する通路に設けられている。ＡＴＦウォーマ７４は、自動変速機の暖気を冷却できるように、自動変速機に付設されている。
【００３１】
従って、排気側ウォータジャケット５３を流動した冷却水は、第３冷却水供給通路７０を介してターボ過給機３５の冷却水通路へ供給され、冷却水排出通路７５を介してウォータアウトレット６４に戻される。一方、吸気側ウォータジャケット５２を流動した冷却水は、第４冷却水供給通路７１を介してスロットルボディ７２、ヒータコア７３、ＡＴＦウォーマ７４の各冷却水通路へ供給され、冷却水排出通路７６を介してウォータアウトレット６４に戻される。
【００３２】
上述したサーモスタット弁６６は、冷却水の温度に応じて開閉するものである。従って、エンジンの始動直後など冷却水の温度が低く、予め設定された所定温度以下のときには、このサーモスタット弁６６により冷却水をラジエータ６２へ循環させずに、図示しないバイパス通路を通してエンジン側へ戻して暖機を促進する。そして、エンジンの始動から所定時間経過して冷却水の温度が所定温度より高くなったときには、サーモスタット弁６６を切換えて冷却水をラジエータ６２へ流して冷却を促進する。
【００３３】
なお、本実施例では、ラジエータ６２、冷却水循環通路６３，６５、冷却水供給通路６８，６９，７０，７１、各ウォータジャケット５１，５３，５４、冷却水排出通路７５，７６により冷却水循環ラインが構成されている。
【００３４】
このように構成された本実施例の内燃機関の冷却装置にて、エンジンが始動されると、ウォータポンプ６７が作動し、冷却水が第１冷却水供給通路６８を通してシリンダブロック１１のウォータジャケット５１へ供給されると共に、冷却水が第２冷却水供給通路６９を通してシリンダヘッド１２の排気側ウォータジャケット５３へ供給される。すると、排気側ウォータジャケット５３に供給された冷却水は、ここを流動した後、第３冷却水供給通路７０を通してターボ過給機３５の冷却水通路へ供給され、冷却水排出通路７５を通してウォータアウトレット６４に戻される。一方、ウォータジャケット５１に供給された冷却水は、ここを流動した後、シリンダヘッド１２の吸気側ウォータジャケット５２へ供給され、ここを流動した後、第４冷却水供給通路７１を通してスロットルボディ７２、ヒータコア７３、ＡＴＦウォーマ７４の各冷却水通路へ供給され、冷却水排出通路７６を通してウォータアウトレット６４に戻される。
【００３５】
このとき、ウォータポンプ６７により、冷却水が第１冷却水供給通路６８を通してシリンダブロック１１のウォータジャケット５１及びシリンダヘッド１２の吸気側ウォータジャケット５２へ供給されると共に、第２冷却水供給通路６９を通してシリンダヘッド１２の排気側ウォータジャケット５３へ別々に供給され、排気側ウォータジャケット５３に供給された冷却水は、ここを流動することで昇温された後、第３冷却水供給通路７０を通してターボ過給機３５の冷却水通路へ供給される。そのため、排気側ウォータジャケット５３を流れる冷却水は、その近傍にある各排気ポート１８及び排気集合通路３２を通る高温の排気ガスの熱をもらって効果的に加熱され、高温となってターボ過給機３５に供給されることとなり、このターボ過給機６７が早期に暖気される。
【００３６】
そして、エンジンが冷間始動であって、冷却水の温度が所定温度以下であるとき、サーモスタット弁６６は、ウォータアウトレット６４に戻された冷却水をラジエータ６２に循環せずに、エンジン側に戻すように切換えられる。そのため、ウォータアウトレット６４に戻された冷却水は、ウォータポンプ６７により、再び、第１冷却水供給通路６８を通してウォータジャケット５１及び吸気側ウォータジャケット５２に供給されると共に、第２冷却水供給通路６９を通して排気側ウォータジャケット５３に供給されこととなり、エンジンの暖機が促進される。
【００３７】
その後、エンジンが暖気され、冷却水の温度が所定温度より高くなると、サーモスタット弁６６が切換えられ、ウォータアウトレット６４に戻された冷却水が第１冷却水循環通路６５を通してラジエータ６２に循環されることとなり、高温の冷却水がこのラジエータ６２により冷却され、第２冷却水循環通路６３を通してウォータインレット６１に戻される。そして、前述と同様に、ウォータポンプ６７により、第１冷却水供給通路６８を通してウォータジャケット５１及び吸気側ウォータジャケット５２に供給されると共に、第２冷却水供給通路６９を通して排気側ウォータジャケット５３に供給されこととなり、エンジンの冷却が促進される。
【００３８】
このように実施例１の内燃機関の冷却装置にあっては、シリンダブロック１１にウォータジャケット５１を形成すると共に、シリンダヘッド１２に吸気ポート１７の周辺部を貫通する吸気側ウォータジャケット５２を形成し、ウォータジャケット５１と連通し、また、排気ポート１８及び排気集合通路３２の周辺部を貫通する排気側ウォータジャケット５３を形成し、ウォータポンプ６７により冷却水を第１冷却水供給通路６８を介してウォータジャケット５１及び吸気側ウォータジャケット５２に供給可能とする一方、第２冷却水供給通路６９を介して排気側ウォータジャケット５３に供給可能とし、且つ、排気側ウォータジャケット５３の冷却水を第３冷却水供給通路７０を介してターボ過給機３５の冷却水通路に供給可能としている。
【００３９】
従って、排気側ウォータジャケット５３を流れる冷却水は、複数の排気ポート１８及び排気集合通路３２を通過する排気ガスにより効率良く加熱されて高温となり、この高温となった冷却水を第３冷却水供給通路７０からターボ過給機３５の冷却水通路に供給するため、高温の冷却水によりターボ過給機３５を早期に加熱することとなり、排気ガスの熱がターボ過給機３５に大幅に奪われることが抑制され、排気ガスにより三元触媒３４を効率良く加熱して早期活性化を可能とすることができ、その結果、排気ガスから回収した熱を効率的に利用することで排気浄化性能の向上を図ることができる。
【実施例２】
【００４０】
図４は、本発明の実施例２に係る内燃機関の冷却装置を表す概略構成図である。なお、本実施例の内燃機関の冷却装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図２及び図３を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４１】
実施例１の内燃機関の冷却装置において、図４に示すように、ウォータインレット６１とラジエータ６２との間に第１冷却水循環通路６３が設けられると共に、ウォータアウトレット６４とラジエータ６２との間に第２冷却水循環通路６５が設けられている。そして、ウォータインレット６１及びウォータアウトレット６４に隣接してサーモスタット弁６６が設けられると共に、サーモスタット弁６６に隣接してウォータポンプ６７が装着されている。また、ウォータポンプ６７は、第１冷却水供給通路６８を介してシリンダブロック１１のウォータジャケット５１の入口部に連結されると共に、第２冷却水供給通路６９を介してシリンダヘッド１２の排気側ウォータジャケット５３の入口部に連結されている。
【００４２】
シリンダヘッド１２の排気側ウォータジャケット５３の出口部は、第３冷却水供給通路７０を介してターボ過給機３５の冷却水通路に連結されている。一方、シリンダヘッド１２の吸気側ウォータジャケット５２の出口部は、第４冷却水供給通路７１を介してスロットルボディ７２、ヒータコア７３、ＡＴＦウォーマ７４の各冷却水通路に連結されている。そして、ターボ過給機３５の冷却水通路は、連結通路８１を介して制御弁８２に連結され、この制御弁８２は、冷却水戻し通路８３を介してウォータポンプ６７（第２冷却水供給通路６９）に連結されると共に、冷却水排出通路８４を介してウォータアウトレット６４（冷却水循環ライン）に連結されている。なお、スロットルボディ７２、ヒータコア７３、ＡＴＦウォーマ７４の各冷却水通路は、冷却水排出通路７６を介してウォータアウトレット６４に連結されている。
【００４３】
上述した制御弁８２は、ターボ過給機３５の冷却水通路に対する冷却水戻し通路８３と冷却水排出通路８４の連通遮断状態を切換えるものであって、エンジンの運転状態に応じて切換制御可能となっている。
【００４４】
具体的には、シリンダブロック１１のウォータジャケット５１には、冷却水の温度を検出する冷却水温度検出センサ８５が設けられ、ＥＣＵ８６は、冷却水温度検出センサ８５が検出した冷却水の温度に基づいて制御弁８２を切換制御する。即ち、ＥＣＵ８６は、冷却水温度検出センサ８５が検出した冷却水の温度が予め設定された暖機完了温度よりも低いときに、エンジンの冷間始動と判定し、制御弁８２によりターボ過給機３５の冷却水通路と冷却水戻し通路８３を連通する一方、ターボ過給機３５の冷却水通路と冷却水排出通路８４とを遮断する。一方、ＥＣＵ８６は、冷却水温度検出センサ８５が検出した冷却水の温度が予め設定された暖機完了温度よりも高いときに、エンジンの冷間始動完了と判定し、制御弁８２によりターボ過給機３５の冷却水通路と冷却水戻し通路８３を遮断する一方、ターボ過給機３５の冷却水通路と冷却水排出通路８４とを連通する。
【００４５】
また、本実施例にて、ウォータポンプ６７は、ウォータアウトレット６４（冷却水循環ライン）からの冷却水と制御弁８２及び冷却水戻し通路８３からの冷却水とを混合させることなく、供給可能な２つの供給部６７ａ，６７ｂを有している。即ち、ウォータアウトレット６４からの冷却水を、ウォータポンプ６７の第１供給部６７ａにより第１冷却水供給通路６８を通してウォータジャケット５１及び吸気側ウォータジャケット５２に供給可能であり、冷却水戻し通路８３からの冷却水を、ウォータポンプ６７の第２供給部６７ｂにより第２冷却水供給通路６９から排気側ウォータジャケット５３に供給可能となっている。
【００４６】
このように構成された本実施例の内燃機関の冷却装置にて、エンジンが始動されると、ウォータポンプ６７が作動し、第１供給部６７ａにより冷却水が第１冷却水供給通路６８を通してシリンダブロック１１のウォータジャケット５１へ供給されると共に、第２供給部６７ｂにより冷却水が第２冷却水供給通路６９を通してシリンダヘッド１２の排気側ウォータジャケット５３へ供給される。すると、排気側ウォータジャケット５３に供給された冷却水は、ここを流動した後、第３冷却水供給通路７０を通してターボ過給機３５の冷却水通路へ供給される。ここで、ＥＣＵ８６は、冷却水温度検出センサ８５が検出した冷却水の温度に基づいて制御弁８２を切換制御し、ターボ過給機３５の冷却水通路の冷却水が、冷却水戻し通路８３を通してウォータポンプ６７に戻されるか、または、冷却水排出通路８４を通してウォータアウトレット６４に戻される。一方、ウォータジャケット５１に供給された冷却水は、ここを流動した後、シリンダヘッド１２の吸気側ウォータジャケット５２へ供給され、ここを流動した後、第４冷却水供給通路７１を通してスロットルボディ７２、ヒータコア７３、ＡＴＦウォーマ７４の各冷却水通路へ供給され、冷却水排出通路７６を通してウォータアウトレット６４に戻される。
【００４７】
このとき、排気側ウォータジャケット５３に供給された冷却水は、ここを流動することで昇温された後、第３冷却水供給通路７０を通してターボ過給機３５の冷却水通路へ供給される。そのため、排気側ウォータジャケット５３を流れる冷却水は、その近傍にある各排気ポート１８及び排気集合通路３２を通る高温の排気ガスの熱をもらって効果的に加熱され、高温となってターボ過給機３５に供給されることとなり、このターボ過給機３５が早期に暖気される。
【００４８】
また、エンジンが冷間始動であって、冷却水温度検出センサ８５が検出した冷却水の温度が暖機完了温度よりも低いとき、ＥＣＵ８６は、エンジンの冷間始動と判定し、制御弁８２によりターボ過給機３５の冷却水通路と冷却水戻し通路８３を連通する一方、ターボ過給機３５の冷却水通路と冷却水排出通路８４とを遮断する。すると、ターボ過給機３５の冷却水通路の冷却水は、冷却水戻し通路８３を通してウォータポンプ６７に戻されることとなり、ウォータポンプ６７の第２供給部６７ｂは、冷却水戻し通路８３からの冷却水を、ウォータアウトレット６４からの冷却水と混合することなく、第２冷却水供給通路６９を通して排気側ウォータジャケット５３に供給する。そのため、高温の冷却水を排気側ウォータジャケット５３及びターボ過給機３５の冷却水通路の間で循環させることとなり、周辺部材へ冷却水の熱の伝導を抑制して冷却水の熱の低下を最小限とし、この冷却水が効率的に加熱される。
【００４９】
その後、エンジンが暖気され、冷却水温度検出センサ８５が検出した冷却水の温度が暖機完了温度よりも高くなると、ＥＣＵ８６は、エンジンの冷間始動完了と判定し、制御弁８２によりターボ過給機３５の冷却水通路と冷却水戻し通路８３を遮断する一方、ターボ過給機３５の冷却水通路と冷却水排出通路８４とを連通する。すると、ターボ過給機３５の冷却水通路の冷却水は、冷却水排出通路８４を通してウォータアウトレット６４に排出されることとなる。また、冷却水の温度が所定温度より高くなると、サーモスタット弁６６が切換えられ、ウォータアウトレット６４に戻された冷却水が第２冷却水循環通路６５を通してラジエータ６２に循環されることとなり、高温の冷却水がこのラジエータ６２により冷却され、第２冷却水循環通路６３を通してウォータインレット６１に戻される。そして、前述と同様に、ウォータポンプ６７により、第１冷却水供給通路６８を通してウォータジャケット５１及び吸気側ウォータジャケット５２に供給されると共に、第２冷却水供給通路６９を通して排気側ウォータジャケット５３に供給されこととなり、エンジンの冷却が促進される。
【００５０】
このように実施例２の内燃機関の冷却装置にあっては、ウォータポンプ６７により冷却水を第１冷却水供給通路６８を介してウォータジャケット５１及び吸気側ウォータジャケット５２に供給可能とする一方、第２冷却水供給通路６９を介して排気側ウォータジャケット５３に供給可能とし、排気側ウォータジャケット５３の冷却水を第３冷却水供給通路７０を介してターボ過給機３５の冷却水通路に供給可能とすると共に、ターボ過給機３５の冷却水通路内の冷却水を冷却水戻し通路８３を介して排気側ウォータジャケット５３に戻すことができるようにしている。
【００５１】
従って、排気側ウォータジャケット５３を流れる冷却水は、複数の排気ポート１８及び排気集合通路３２を通過する排気ガスにより効率良く加熱されて高温となり、この高温となった冷却水を第３冷却水供給通路７０からターボ過給機３５の冷却水通路に供給し、冷却水戻し通路８３から排気側ウォータジャケット５３に戻すため、冷却水を効率良く加熱し、高温の冷却水によりターボ過給機３５を早期に加熱することができ、排気ガスの熱がターボ過給機３５に大幅に奪われることが抑制され、排気ガスにより三元触媒３４を効率良く加熱して早期活性化を可能とすることができる。
【００５２】
また、本実施例では、ターボ過給機３５の冷却水通路に対する冷却水戻し通路８３及び冷却水排出通路８４の連通遮断状態を切換える制御弁８２を設け、ＥＣＵ８６は、エンジンの運転状態に応じて制御弁８２を切換制御可能としている。具体的には、冷却水の温度を検出する冷却水温度検出センサ８５を設け、ＥＣＵ８６は、冷却水温度検出センサ８５が検出した冷却水の温度が、予め設定された暖機完了温度よりも低いときにエンジンの冷間始動と判定し、制御弁８２によりターボ過給機３５の冷却水通路と冷却水戻し通路８３を連通する一方、ターボ過給機３５の冷却水通路と冷却水排出通路８４とを遮断するようにしている。
【００５３】
従って、エンジンの冷間始動時には、ターボ過給機３５を暖機した冷却水を冷却水戻し通路８３からウォータポンプ６７に戻し、第２供給部６７ｂにより再び排気側ウォータジャケット５３に供給することとなり、高温の冷却水を排気側ウォータジャケット５３及びターボ過給機３５の冷却水通路の間でだけて循環し、冷却水の温度低下を抑制しながら効率的に昇温されるため、ターボ過給機３５を早期に暖機することができ、その結果、三元触媒３４を早期に過熱して活性化することができる。
【００５４】
更に、本実施例では、ウォータポンプ６７に２つの供給部６７ａ，６７ｂを設け、ウォータアウトレット６４からの冷却水と冷却水戻し通路８３からの冷却水を混合させることなく、各冷却水供給通路６８，６９により吸気側ウォータジャケット５２と排気側ウォータジャケット５３に供給可能としている。
【００５５】
従って、ウォータアウトレット６４からの冷却水と冷却水戻し通路８３からの冷却水が混合することはなく、高温の冷却水を排気側ウォータジャケット５３及びターボ過給機３５の冷却水通路の間で循環させることとなり、周辺部材へ冷却水の熱の伝導を抑制して冷却水の熱の低下を最小限とし、この冷却水が効率的に加熱される。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本発明に係る内燃機関の冷却装置は、排気ガスから回収した熱を効率的に利用することで排気浄化性能の向上を図ったものであり、いずれの内燃機関に適用しても有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関の冷却装置を表す概略構成図である。
【図２】実施例１の内燃機関の冷却装置を適用したエンジンの概略構成図である。
【図３】実施例１の内燃機関の冷却装置を適用したエンジンの縦断面図である。
【図４】本発明の実施例２に係る内燃機関の冷却装置を表す概略構成図である。
【図５】従来の内燃機関の冷却装置を表す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１１  シリンダブロック
１２  シリンダヘッド
１３  シリンダボア（気筒）
１６  燃焼室
１７  吸気ポート
１８  排気ポート
３２  排気集合通路
３３  排気管
３４  三元触媒
３５  ターボ過給機
５１  ウォータジャケット
５２  吸気側ウォータジャケット（吸気側冷却水通路）
５３  排気側ウォータジャケット（排気側冷却水通路）
６２  ラジエータ
６６  サーモスタット弁
６７  ウォータポンプ
６８  第１冷却水供給通路
６９  第２冷却水供給通路
７０  第３冷却水供給通路
７５，７６，８４  冷却水排出通路
８２  制御弁
８３  冷却水戻し通路
８５  冷却水温度検出センサ
８６  電制御ユニット、ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
2008157102.tif 000003
【図２】
2008157102.tif 000004
【図３】
2008157102.tif 000005
【図４】
2008157102.tif 000006
【図５】
2008157102.tif 000007