(57)【要約】【課題】暖機運転時において燃焼室を過冷却しないようにすることのできるエンジンの冷却装置を提供することを目的とする。【解決手段】エンジンのシリンダヘッド１０内に配設されるシリンダヘッド用冷却水路を有するエンジンの冷却装置において、上記シリンダヘッド用冷却水路が、上記エンジンの燃焼室を冷却する第１水路１１と、該第１水路１１とは別に形成されて上記シリンダヘッドの吸気ポート回りに配設される第２水路１２とを備え、上記第１水路１１と上記第２水路１２とが、共通の冷却水入口を有して該冷却水入口から分岐して形成され、該第１水路の出口側は、冷却水が所定温度以上となると開弁するサーモスタット６０に接続されることを特徴とする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダヘッド内に配設されるシリンダヘッド用冷却水路を有するエンジンの冷却装置において、
上記シリンダヘッド用冷却水路が、上記エンジンの燃焼室を冷却する第１水路と、該第１水路とは別に形成されて上記シリンダヘッドの吸気ポート回りに配設される第２水路とを備え、上記第１水路と上記第２水路とが、共通の冷却水入口を有して該冷却水入口から分岐して形成され、該第１水路の出口側は、冷却水が所定温度以上となると開弁するサーモスタットに接続されることを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項２】
上記シリンダヘッドの吸気ポートに排ガスを還流させる排ガス還流通路が配設され、上記第２水路が上記排ガス還流通路を冷却することを特徴とする請求項１記載のエンジンの冷却装置。
【請求項３】
上記第２水路の出口側が、ヒータコアに接続されることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンの冷却装置。
【請求項４】
前記サーモスタットには、シリンダブロック内に配置されるシリンダブロック用冷却水路の出口側が接続されることを特徴とする請求項１，２又は３記載のエンジンの冷却装置。
【請求項５】
上記第２水路は、シリンダヘッドをシリンダブロックに固定するための固定用ボルトが挿通される挿通孔よりも外側に配置されることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載のエンジンの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの冷却装置に関する。特に、暖機運転時において、燃焼室を過冷却しないようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼済の排気ガスを吸入側に混入することにより、燃焼を緩慢にして最高燃焼温度を下げＮＯＸ　の排出を低減させる排ガス還流装置（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　）においては、排気ガスを高温のまま吸気通路に流入すると、吸気空気が膨張して空燃比が変ってしまうばかりか、排気ガスの急激な温度低下によって露結現象を起こし、それによってカーボンの付着を招くので、逆にＮＯＸ　が増加してしまう。
また、始動初期に排出される低い温度の排気ガスが導入されると、燃焼効率が悪くなり、ＮＯＸ　の排出が極端に多くなってしまう。
【０００３】
そこで従来において、排気側から吸気側に排気ガスを還流させる排ガス還流通路（以下、ＥＧＲ通路という）をエンジン内に設け、この排ガス還流通路の周囲にウォータージャケットと呼ばれる冷却水通路を設け冷却水を流す装置が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
このように、排ガス還流装置において、排ガス還流通路を冷却すると、吸気の充填効率が向上し、そのため、燃焼温度が下がり、効果的にＮＯＸ　の排出を低減させることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−４９６０６号（例えば、図２参照）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した排ガス還流装置を備えたエンジンにおいても、暖機運転時にシリンダヘッド内に配置されて、燃焼室を冷却するための冷却水通路（ウォータージャケット）を冷却水が流通しているため、暖機運転時においては過冷却となり、オイルの温度が上がらず、フリクションの低減ができなくなるという不都合があった。
【０００６】
つまり、暖機運転時においては過冷却を抑制する必要性がある。
本発明は、暖機運転時において燃焼室を過冷却しないようにすることのできるエンジンの冷却装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係るエンジンの冷却装置は、エンジンのシリンダヘッド内に配設されるシリンダヘッド用冷却水路を有するエンジンの冷却装置において、上記シリンダヘッド用冷却水路が、上記エンジンの燃焼室を冷却する第１水路と、該第１水路とは別に形成されて上記シリンダヘッドの吸気ポート回りに配設される第２水路とを備え、上記第１水路と上記第２水路とが、共通の冷却水入口を有して該冷却水入口から分岐して形成され、該第１水路の出口側は、冷却水が所定温度以上となると開弁するサーモスタットに接続されることを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係るエンジンの冷却装置は、請求項１において、上記シリンダヘッドの吸気ポートに排ガスを還流させる排ガス還流通路が配設され、上記第２水路が上記排ガス還流通路を冷却することを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係るエンジンの冷却装置は、請求項１又は２において、上記第２水路の出口側が、ヒータコアに接続されることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する本発明の請求項４に係るエンジンの冷却装置は、請求項１，２又は３において、前記サーモスタットには、シリンダブロック内に配置される冷却水路の出口側が接続されることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する本発明の請求項５に係るエンジンの冷却装置は、請求項１，２，３又は４において、上記第２水路は、シリンダヘッドをシリンダブロックに固定するための固定用ボルトが挿通される挿通孔よりも外側に配置されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。
〔実施例１〕
本発明の第１の実施例に係るエンジンの冷却装置を図１に示す。
図１は、本実施例のエンジンの冷却装置を概念的に示すものである。
図１に示すように、シリンダヘッド１０内にはシリンダヘッド用冷却水路として、第１水路（以下、メイン通路という）１１と第２水路（以下、サブ通路という）１２が共通する冷却水入口１８を持ち分岐して形成されると共に、冷却水入口１８はシリンダブロック２０内に配設される冷却水入口通路２２を介してウォーターポンプ３０に接続されている。
また、シリンダブロック２０内にはシリンダブロック用冷却水路２１が設けられており、この冷却水路２１にはメイン通路１１、サブ通路１２の共通する冷却水入口１８からメイン通路１１に流入した冷却水がシリンダヘッド１０に形成されて冷却水路２１に連通する連通穴１１ａを通って流入される。
【００１３】
一方、サブ通路１２の冷却水出口は二股に別れ、その一方は、車内暖房用のヒータコア４０を経てウォーターポンプ３０に接続され、また、その他方はメイン通路１１のシリンダヘッド出口側に接続されている。そして、メイン通路１１は、冷却水路２１との合流部２３及びラジエータ５０を介してサーモスタット６０に接続され、更に、ウォーターポンプ３０に接続されている。
メイン通路１１は、燃焼室の冷却を目的とし、燃焼室上に配設されクランク軸方向に略直線状に形成されている。
サブ通路１２は、燃焼室の冷却を目的とするものではなく、シリンダヘッド１０に形成される吸気ポート回りにメイン通路１１に沿って設けられている。つまり、サブ通路１２は、燃焼室から離れて配設されている。
【００１４】
また、サブ通路１２を排ガス還流装置におけるＥＧＲ通路を冷却するための冷却水路として設けることもでき、そのときには、燃焼室から離すために、シリンダヘッドをシリンダブロックに固定するための固定用ボルトが挿通される挿通孔１７よりも外側に形成されていることが望ましい。
サーモスタット６０は、冷却水が所定温度以上となるときに開弁し、所定温度未満であると閉弁するものである。所定温度としては、暖機運転に適する温度、例えば、８０度とすることができる。
従って、本実施例に係るエンジンの冷却装置においては、所定温度以上の温態時と所定温度未満の冷態時における冷却水の流れは以下のように異なる。
【００１５】
（１）温態時
温態時は、図２に示すように、サーモスタット６０が開弁するため、エンジンからの冷却水がラジエータ５０を通ってウォーターポンプ３０へ戻り、そのため、ウォーターポンプ３０から冷却水入口通路２２を通って冷却水入口１８に供給された冷却水の多くはメイン通路１１へと流入すると共に、連通孔１１ａを通ってシリンダブロック２０内の冷却水路２１へも流入する。供給されるシリンダヘッド１０のメイン通路１１の流量が多くなり、またシリンダブロック２０内の冷却水路２１への流量も増大する。
そのため、温態時ではウォーターポンプ３０からの冷却水が主としてメイン通路１１と冷却水路２１とに供給され、エンジンの冷却を確実に行うことができる。
なお、シリンダヘッド１０のサブ通路１２にも若干の流量があるが、殆どはメイン通路１１が主流となる。これは、サブ通路１２の流通抵抗がメイン通路１１及び冷却水路２１の流通抵抗よりも大きいからである。
【００１６】
（２）冷態時
冷態時には、図３に示すように、サーモスタット６０が閉弁しているため、冷却水出口がサーモスタット６０にラジエータ５０を介して接続されているメイン通路１１及び冷却水路２１には冷却水が流入しない。
よって、シリンダヘッド１０のメイン通路１１の流量がほとんど無く、シリンダブロック２０の冷却水路２１への流入も無い。
そのため、ウォーターポンプ３０からシリンダヘッド１０に送り込まれた冷却水は、シリンダヘッド１０のサブ通路１２を通ってヒータコア４０ヘ流出し、エンジン内ではシリンダヘッド１０のサブ通路１２のみで冷却水が循環するこことなる。
【００１７】
ここで、サブ通路１２は燃焼室から離れており、また、メイン通路１１の流量もほとんどないので、冷態時は燃焼室が冷却されずオイル温度が短時間で上昇しフリクションの低減となる他、暖機時間の短縮による燃費向上が期待できる。
また、冷態時にサブ通路１２を通過後の冷却水がヒータコア４０に流入するため、車内暖房にも寄与する。
更に、サブ通路１２をＥＧＲ通路を冷却するための冷却水路として設けた場合には、例えば、約７０度以上においてＥＧＲ通路により排気ガスを還流させるため、冷態時においてＥＧＲ通路を効果的に冷却できる。
そのため、吸気の充填効率が向上し、燃焼温度が下がり、効果的にＮＯＸ　の排出を低減させることができる。
【００１８】
〔実施例２〕
本発明の第２の実施例を図４〜図１４に基づき説明する。
図４〜図１１は、３気筒用エンジンのシリンダヘッド１０の縦断面及び横断面であり、シリンダヘッド１０における冷却水の流れについて具体的に示すものである。
図４〜図１１に示すように、シリンダヘッド１０の各燃焼室の直上には点火プラグが装着される装着孔１３が形成されると共に二つの吸気ポート１４と一つの排気ポート１５が形成され、これら点火プラグ装着孔１３、吸気ポート１４、排気ポート１５を避けるようにして燃焼室の上部にはメイン通路１１（図８〜１１中に斜線を入れて示す）がクランク軸方向に形成されている。
【００１９】
また、シリンダヘッド／シリンダブロック固定用ボルト穴１７の外側であって、吸気ポート１４の下側にはＥＧＲ通路１６（図８〜１１中に斜線を入れて示す）及びその下側にはサブ通路１２（図８〜１１中に斜線を入れて示す）がクランク軸方向に形成されている。
ＥＧＲ通路１６は、小通路を介して各吸気ポート１４に接続している。
メイン通路１１とサブ通路１２は共通の冷却水入口１８（図８中に斜線を入れて示す）及び冷却水出口１９を有する共に、サブ通路１２はヒータコア４０に接続する冷却水出口７０を別に有している。
【００２０】
共通の冷却水入口１８は、メイン通路１１及び連通孔１１ａを介してシリンダブロック２０内の冷却水路２１に接続しており、また、共通の冷却水出口１９は、ラジエータ５０を介してサーモスタット６０に接続されている。
更に、シリンダヘッドをシリンダブロックに固定するための固定用ボルトが挿通される挿通孔１７が形成されている都合上、図５に示すように、シリンダヘッド／シリンダブロック固定用ボルト穴（挿通孔）１７と吸気ポート１４との間のサブ通路１２の流路は狭くなっており、冷却水が流れ難くなっている。
【００２１】
従って、温態時においては、図４に示すように、シリンダブロック２０内から冷却水入口１８を通じてシリンダヘッド１０内に流入した冷却水は、矢印ａで示すように、メイン通路１１を通じて各燃焼室の上部をクランク軸方向に沿って冷却水出口１９へ流れるとともに、メイン通路１１から連通孔１１ａを通ってシリンダブロック２０の冷却水路２１に流入した冷却水が冷却水路２１を通じて各燃焼室の側部をクランク軸方向に沿って合流部２３に向かって流れることにより、エンジンを確実に冷却することとなる。一方、冷却水入口１８通じてシリンダヘッド１０内に流入した冷却水の一部（少量）は、矢印ｂで示すように、サブ通路１２を流れる際にＥＧＲ通路１６を冷却して吸気の充填効率を向上させることができる。
【００２２】
また、冷態時においては、サーモスタット６０が閉じているために、冷却水入口１８からメイン通路１１及び冷却通路２１へ流れる冷却水の流量はほとんどなく、そのため、エンジンはほとんど冷却されることはない。
更に、冷却水入口１８へ送り込まれた冷却水の大部分がサブ通路１２を矢印ｂで示すように流れ、冷却水出口７０からヒータコア４０へ流れることとなり、サブ通路１２を通過後の冷却水がヒータコア４０に流入するため、エンジン内での冷却水の循環を良好に維持できるとともに、車内暖房にも寄与する。
【００２３】
図１２〜図１４は、３気筒用エンジンのシリンダヘッド１０及びシリンダブロック２０の説明図であり、シリンダブロック２０とシリンダヘッド１０との間の冷却水の流れについて示すものである。
即ち、温態時には、図１２〜図１４に示すように、ラジエータ５０からサーモスタット６０に流入した冷却水は、黒塗りの矢印で示すように、エンジンの外部に配設された連絡通路２４を通じてウォーターポンプ３０へと流れる。更に、ウォーターポンプ３０からシリンダブロック内の冷却水入口通路２２を経てシリンダブロック２０からシリンダヘッド１０へ上がり、冷却水入口１８から流出する冷却水の大部分はメイン通路１１及び冷却水路２１に沿って流れる際にエンジンを冷却する。また、少量であるが一部の冷却水がサブ通路１２に沿って流れ、その際にＥＧＲ通路１６を冷却して吸気の充填効率を向上させることになる。
【００２４】
一方、冷態時には、図１２〜図１４に示すように、ヒータコア４０から流出した冷却水は、白抜きの矢印で示すように、サーモスタット下流の連絡通路２４に流入してウォーターポンプ３０へと流入する。更に、ウォーターポンプ３０から入口通路２２及び冷却水入口１８を経てシリンダブロック２０からシリンダヘッド１０へ上がり、冷却水入口１８から流出する冷却水は、サブ通路１２に沿って流れＥＧＲ通路１６を冷却して吸気の充填効率を向上させ燃焼温度を下げることによりＮＯＸ　の排出を低減させことができる。
【００２５】
このように、冷態時には、サーモスタット６０が閉じられているため、シリンダヘッド１０のメイン通路１１及びシリンダブロック２０の冷却水路２１には冷却水が流れず、また、シリンダヘッド１０内においてサブ通路１２を冷却水が流れるものの、サブ通路１２は燃焼室から離れた位置に、具体的には、シリンダヘッド／シリンダブロック固定用ボルト穴１７の外側であって、吸気ポート１４の回り（下側）に配置されているため、燃焼室が冷却されることはない。
そのため、冷態時は、短時間でオイルの温度を上昇させてフリクションの低減が図れる他、暖機時間短縮による燃費向上が期待できるという効果を奏する。
【００２６】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明の請求項１に係るエンジンの冷却装置は、エンジンのシリンダヘッド内に配設されるシリンダヘッド用冷却水路を有するエンジンの冷却装置において、上記シリンダヘッド用冷却水路が、上記エンジンの燃焼室を冷却する第１水路と、該第１水路とは別に形成されて上記シリンダヘッドの吸気ポート回りに配設される第２水路とを備え、上記第１水路と上記第２水路とが、共通の冷却水入口を有して該冷却水入口から分岐して形成され、該第１水路の出口側は、冷却水が所定温度以上となると開弁するサーモスタットに接続されるため、冷却水が所定温度未満の冷態時には、上記サーモスタットが閉弁されるため、上記第１水路に冷却水が流れず、燃焼室の冷却が抑制されることとなり、オイルの温度上昇によりフリクションの低減が図れ、暖機運転の短縮により燃費向上に寄与することとなる。
【００２７】
また、本発明の請求項２に係るエンジンの冷却装置は、請求項１において、上記シリンダヘッドの吸気ポートに排ガスを還流させる排ガス還流通路が配設され、上記第２水路が上記排ガス還流通路を冷却するため、上記第２水路を冷却水が流れる際に排ガス還流通路を冷却することとなり、吸気の充填効率が向上し燃焼温度が下がりＮＯＸ　の排出を低減させることができる。
【００２８】
また、本発明の請求項３に係るエンジンの冷却装置は、請求項１又は２において、上記第２水路の出口側が、ヒータコアに接続されるため、冷却水が所定温度未満の冷態時において、上記第２通路を流通後の冷却水がヒータコアに流れ、そのため、車内暖房にも寄与することになる。
【００２９】
また、本発明の請求項４に係るエンジンの冷却装置は、請求項１，２又は３において、前記サーモスタットには、シリンダブロック内に配置されるシリンダブロック用冷却水路の出口側が接続されるため、冷却水が所定温度未満の冷態時において、シリンダブロック内の冷却通路における冷却水の流通が抑制されるため、暖機運転の短縮により燃費向上に寄与することとなる。
【００３０】
また、本発明の請求項５に係るエンジンの冷却装置は、請求項１，２，３又は４において、上記第２水路は、シリンダヘッドをシリンダブロックに固定するための固定用ボルトが挿通される挿通孔よりも外側に配置されるため、第２水路と燃焼室の間隔が比較的大きくなるため、第２水路を冷却水が流れる際に燃焼室の冷却が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るエンジンの冷却装置の概念図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るエンジンの冷却装置における温態時における冷却水の流れを示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係るエンジンの冷却装置における冷態時における冷却水の流れを示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係り、図６中のエンジンのシリンダヘッドのＧ−Ｇ線断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係り、図４中のエンジンのシリンダヘッドのＵ−Ｕ線断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係り、図４中のエンジンのシリンダヘッドの前方Ｐから見た矢視図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係り、図４中のエンジンのシリンダヘッドの後方Ｒから見た矢視図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係り、図４中のエンジンのシリンダヘッドのＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係り、図４中のエンジンのシリンダヘッドのＣ−Ｃ線断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施例に係り、図４中のエンジンのシリンダヘッドのＤ−Ｄ線断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施例に係り、図４中のエンジンのシリンダヘッドのＨ−Ｈ線断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施例に係るエンジン内での冷却水の流れを示す説明図である。
【図１３】本発明の第２の実施例に係るエンジンのシリンダブロック内での冷却水の流れを示す説明図である。
【図１４】本発明の第２の実施例に係るエンジンのシリンダヘッド内での冷却水の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
１０　シリンダヘッド
１１　メイン通路（第１水路）
１２　サブ通路（第２水路）
２０　シリンダブロック
３０　ウォーターポンプ
４０　ヒータコア
５０　ラジエータ
６０　サーモスタット
【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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【図１４】
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