(57)【要約】【課題】内燃機関の燃費性能や排気エミッションの向上を図るため、また、ノッキング等のエンジンの作動不具合を防止するため、内燃機関のプレヒートや暖機又は冷却を効率良く行なう。【解決手段】蓄熱タンク３冷却水通路にを設けた内燃機関の冷却装置において、冷却水通路から冷却水が流入する流入口２０と冷却水が冷却水通路に流出する流出口２１、２２とを設け、プレヒートまたは暖機には高温の冷却水を主にシリンダヘッド１を通して循環させ、また、冷却時においては低温の冷却水を主にシリンダヘッド１を通して循環させる。【選択図】　図１
2004019452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド及びシリンダブロックを有する内燃機関の冷却水通路に冷却水の循環流を生じせしめるウォータポンプと、
内燃機関により加熱された冷却水を貯留することによって蓄熱する蓄熱タンクと、を備え、
冷却水通路は、
前記蓄熱タンクが配置されており、前記ウォータポンプによって、冷却水が前記蓄熱タンクを介し、主にシリンダヘッドを通って循環する第１冷却水通路と、前記第１冷却水通路と並列に配置され、前記ウォータポンプによって、冷却水が前記蓄熱タンクを介さずに、主にシリンダヘッドを通って循環する第２冷却水通路と、
ラジエータが配置されており、ラジエータを通った冷却水が、前記ウォータポンプによって、シリンダヘッド→シリンダブロック→ラジエータの順に通って循環する第３冷却水通路と、を有し、
前記第１冷却水通路と、前記第２冷却水通路と、前記第３冷却水通路とは、前記ウォータポンプより上流で接続されており、
前記第１冷却水通路と、前記第２冷却水通路と、前記第３冷却水通路とを切換える通路切換え手段を備えていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項２】
前記通路切換え手段は、前記第１冷却水通路と、前記第２冷却水通路と、前記第３冷却水通路とにおいて、少なくとも２つの冷却水通路に同時に冷却水が循環するように冷却水通路を切換えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項３】
シリンダヘッドは、冷却水通路からシリンダヘッドに冷却水が流入する流入口と、
前記蓄熱タンクが設置され前記ウォータポンプを介して下流端が前記流入口に接続されている冷却水通路の上流端と接続されており、シリンダヘッドを通った冷却水を冷却水通路に流出する第１流出口と、
前記蓄熱タンクが設置された冷却水通路と並列に配置され前記蓄熱タンクをバイパスし、前記ウォータポンプを介して下流端が前記流入口に接続されている冷却水通路の上流端と接続されており、シリンダヘッドを通った冷却水を冷却水通路に流出する第２流出口と、を有し、
シリンダブロックは、下流端がラジエータの上流端に接続された冷却水通路の上流端と接続されており、前記流入口からシリンダヘッドへ流入し、シリンダヘッドからシリンダブロックを通って流れた冷却水をラジエータへ流出する第３流出口を有し、
前記第１流出路と第２流出路とは、シリンダヘッドにおいて前記流入口が設けられている位置とは反対側の位置に設けられ、
さらに、上流端がラジエータの下流端に接続されている冷却水通路の下流端と前記第２流出口とが接続されており、
前記冷却水通路切換え手段は、
前記第１流出口に設けられ、前記第１流出口からの冷却水の流出を制御する第１通路切換弁と、
上流端がラジエータの下流端に接続されている冷却水通路の下流端と前記第２流出口との接続部に設けられ、前記蓄熱タンクが設置された冷却水通路と並列に配置され前記蓄熱タンクをバイパスし前記ウォータポンプを介して下流端が前記流入口に接続されている冷却水通路に、前記第２流出口から流出した冷却水を流すか、あるいは、ラジエータから流出した冷却水を流すかを切換える第２通路切換弁と、
によって構成され、
前記第１通路切換弁を開くことによって前記第１流出口から流出した冷却水が前記蓄熱タンクを通り、前記ウォータポンプを介して前記流入口からシリンダヘッドへ流入し循環することにより前記第１冷却水通路が形成され、
前記第２通路切換弁によってラジエータ側の冷却水通路が閉じられ前記第２流出口側が開かれて、前記第２流出口から流出した冷却水が前記蓄熱タンクを通らずに前記ウォータポンプを介して前記流入口からシリンダヘッドへ流入し循環することにより前記第２冷却水通路が形成され、
前記第２通路切換弁によって前記第２流出口側が閉じられラジエータ側の冷却水通路が開かれて、ラジエータから流出した冷却水が前記蓄熱タンクを通らずに前記ウォータポンプを介して前記流入口からシリンダヘッドへ流入し、さらに、シリンダヘッドからシリンダブロックを通って前記第３流出口からラジエータへ流出し循環することにより前記第３冷却水通路が形成されることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項４】
前記第２通路切換弁は、冷却水通路を流れる冷却水の温度に基づき冷却水通路を切換え、
冷却水の温度が所定温度より低い時はラジエータ側の冷却水通路を閉じ、冷却水の温度が所定温度より高い時は前記第２流出口側を閉じることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項５】
前記ウォータポンプを第１ウォータポンプとし、冷却水通路を流れる冷却水に第１ウォータポンプが生じせしめる循環流と同方向の循環流を生じせしめる第２ウォータポンプを前記第１冷却水通路に配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項６】
前記第１ウォータポンプの駆動源と前記第２ウォータポンプの駆動源とが異なることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項７】
車室内暖房用ヒータコアと、前記車室内暖房用ヒータコアが設置されているヒータ冷却水通路とをさらに有し、このヒータ冷却水通路は前記第１冷却水通路及び前記第２冷却水通路と並列に配置されており、前記ヒータ冷却水通路の一端は前記第２ウォータポンプ及び前記蓄熱タンクより上流で前記第１冷却水通路と接合され、他端は前記第２ウォータポンプ及び前記蓄熱タンクより下流かつ前記第１ウォータポンプより上流で前記第１冷却水通路と接続されており、前記ヒータ冷却水通路に冷却水を流すかどうかを制御するヒータ冷却水通路切換手段を備えていることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の冷却装置に係り、特に蓄熱タンクを有する内燃機関の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用内燃機関において、内燃機関の早期暖機又は早期冷却は燃費性能や排気エミッションの向上を図るために非常に重要である。
【０００３】
従来の内燃機関の冷却装置においては、図１１に示すように、冷却水が循環する冷却水通路に蓄熱タンク１３を備えた内燃機関の冷却装置が知られている。
【０００４】
この内燃機関の冷却装置の冷却水通路には、通路切換弁１６、電動ウォータポンプ１５、メカウォータポンプ１８が設置されている。
【０００５】
前記通路切換弁１６は、冷却水の温度に基づいて、冷却水をラジエータ１７を通る冷却水通路に流すか、あるいは、ラジエータ１７を通らない冷却水通路に流すかを切り換える。
【０００６】
前記電動ウォータポンプ１５と前記メカウォータポンプ１８とは冷却水通路に冷却水の循環流を生じせしめるが、前記電動ウォータポンプ１５が生じせしめる冷却水の循環流と前記メカウォータポンプ１８が生じせしめる冷却水の循環流の方向は互いに逆方向となっている。
また、前記電動ウォータポンプ１５と前記メカウォータポンプ１８とは駆動源が異なっており、前記メカウォータポンプ１８はエンジンの始動とともに作動する。
【０００７】
前記蓄熱タンク１３は、エンジン運転時にエンジンから発せられる熱によって加熱された冷却水を、エンジン停止前に貯留することにより蓄熱する。
【０００８】
エンジン始動前には、電動ウォータポンプ１５を作動させることによって、蓄熱タンク１３に貯留された高温の冷却水をシリンダヘッド１１→シリンダブロック１２の順に通して循環させることによりエンジン全体を暖めて始動前暖機（以下、プレヒートと称する）を行なう。
エンジン始動後には、電動ウォータポンプ１５を停止し、メカウォータポンプ１８を作動させることによって、高温の冷却水をシリンダブロック１２→シリンダヘッド１１の順に通して循環させることによりエンジン全体を暖めて暖機を行なう。
また、エンジン冷却時には、冷却水がラジエータ１７を通るように通路切換弁１６によって冷却水通路は切換えられる。ラジエータ１７を通ることにより冷やされた冷却水を、メカウォータポンプ１８によってシリンダブロック１２→シリンダヘッド１１の順に通して循環させることによりエンジン全体を冷却する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンの燃費性能や排気エミッションの悪化の原因となるのは、燃焼室内での燃料の燃焼状態の不良であるため、プレヒート時または暖機時には燃焼室が形成されるシリンダヘッドを主に暖めることが重要である。また、ノッキング等の燃焼室内の温度が高すぎることが原因で発生するエンジンの作動不具合を防止するためには、主にシリンダヘッドを冷却することが重要である。
【００１０】
しかしながら、従来の内燃機関の冷却装置においては、プレヒート時または暖機時には、蓄熱タンクに蓄えられた高温の冷却水はシリンダヘッド及びシリンダブロックの両方を流れるため、冷却水の熱量はシリンダブロックにも吸収されることになり、シリンダヘッドのプレヒートまたは暖機を効率的に行なうことが出来なかった。
また、冷却時においても、ラジエータを通ることによって冷やされた冷却水はシリンダヘッド及びシリンダブロックの両方を流れてエンジン全体を冷やす構成となっているため、シリンダヘッドを効率的に冷却することは出来なかった。
【００１１】
また、メカポンプが生じせしめる冷却水の循環流と電動ポンプが生じせしめる冷却水の循環流の方向が逆方向となっているため、両者を同時に作動させることによって冷却水の流速を増加させてエンジンの暖機又は冷却を効率良く行なうことは出来なかった。
【００１２】
本発明は上記のような事情に鑑みてされたものであり、内燃機関の燃費性能や排気エミッションの向上を図るため、また、ノッキング等のエンジンの作動不具合を防止するため、冷却水を主にシリンダヘッドに循環させることによって内燃機関のプレヒートや暖機又は冷却を効率良く行なうことを技術的課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため本発明は以下の構成とした。
【００１４】
即ち、本発明に係る内燃機関の冷却装置は、シリンダヘッド及びシリンダブロックを有する内燃機関の冷却水通路に冷却水の循環流を生じせしめるウォータポンプと、
内燃機関により加熱された冷却水を貯留することによって蓄熱する蓄熱タンクと、を備え、
冷却水通路は、
前記蓄熱タンクが配置されており、前記ウォータポンプによって、冷却水が前記蓄熱タンクを介し、主にシリンダヘッドを通って循環する第１冷却水通路と、
前記第１冷却水通路と並列に配置され、前記ウォータポンプによって、冷却水が前記蓄熱タンクを介さずに、主にシリンダヘッドを通って循環する第２冷却水通路と、
ラジエータが配置されており、ラジエータを通った冷却水が、前記ウォータポンプによって、シリンダヘッド→シリンダブロック→ラジエータの順に通って循環する第３冷却水通路と、を有し、
前記第１冷却水通路と、前記第２冷却水通路と、前記第３冷却水通路とは、前記ウォータポンプより上流で接続されており、
前記第１冷却水通路と、前記第２冷却水通路と、前記第３冷却水通路とを切換える通路切換え手段を備えている構成とした。
【００１５】
この構成によれば、エンジン始動前のプレヒートまたはエンジン始動後の暖気時には、通路切換え手段によって冷却水通路は第１冷却水通路に切換えられ、蓄熱タンクに貯留された高温の冷却水（例えば９０℃）は、主にシリンダヘッドを通って循環する。そのため、シリンダヘッドを効率的に加熱することが出来る。
また、プレヒート時に冷却水の熱量がエンジン（主にシリンダヘッド）に吸収されて温度が低下し、エンジン始動後の暖機時において、蓄熱タンクに貯留されている冷却水が低温（例えば３０℃）の場合は、通路切換え手段によって冷却水通路は第２冷却水通路に切換えられ、第２冷却水通路を流れる比較的高温の冷却水が、蓄熱タンクを通らずに、主にシリンダヘッドを通って循環する。そのため、シリンダヘッドを効率的に加熱することが出来る。
さらに、プレヒート時及び暖気時に冷却水の熱量がエンジン（主にシリンダヘッド）に吸収されるため、暖機後には低温の冷却水が蓄熱タンクに貯留されており、暖機後に燃焼室の早期冷却が必要な場合には、通路切換え手段によって冷却水通路は第１冷却水通路に切換えられ、蓄熱タンクに貯留された低温の冷却水は主にシリンダヘッドを通って循環する。そのため、シリンダヘッドを効率的に冷却することが出来る。
【００１６】
ここで、冷却水は「主に」シリンダヘッドを通して循環するとしたのは、シリンダヘッドの冷却水通路とそれ以外（シリンダブロック等）の冷却水通路とを物理的に完全に分離しない場合には冷却水の流れの勢いや流路抵抗により冷却水がシリンダヘッド以外の冷却水通路へ流れ込むことがあるからである。
【００１７】
また、エンジン全体を冷却する場合には、通路切換え手段によって冷却水通路は第３冷却水通路に切換えられ、ラジエータを通ることによって冷やされた低温の冷却水がシリンダヘッドへ流入し、さらにシリンダヘッドからシリンダブロックを通って循環する。そのため、エンジン全体を冷却することが出来る。
また、蓄熱タンクに蓄熱する場合には、エンジンから発せられる熱によって冷却水が加熱され高温となっている時に、通路切換え手段によって冷却水通路は第１冷却水通路に切換えられ、高温の冷却水を蓄熱タンクへ貯留する。そのため、シリンダブロックを通さずにシリンダヘッドから高温の冷却水を直接回収出来るため熱損失が少なく、効率的に蓄熱することが出来る。
【００１８】
本発明の内燃機関の冷却装置においては、前記通路切換え手段は、前記第１冷却水通路と、前記第２冷却水通路と、前記第３冷却水通路とにおいて、少なくとも２つの冷却水通路に同時に冷却水が循環するように冷却水通路を切換える構成としても良い。
【００１９】
この構成によれば、例えば、第１冷却水通路と第３冷却水通路とに同時に冷却水を循環させることにより、第３冷却水通路を流れる冷却水によってエンジンを冷却すると同時に第１冷却水通路を流れる冷却水によって蓄熱タンクに蓄熱することが可能である。
【００２０】
また、本発明の内燃機関の冷却装置において、シリンダヘッドは、冷却水通路からシリンダヘッドに冷却水が流入する流入口と、
前記蓄熱タンクが設置され前記ウォータポンプを介して下流端が前記流入口に接続されている冷却水通路の上流端と接続されており、シリンダヘッドを通った冷却水を冷却水通路に流出する第１流出口と、
前記蓄熱タンクが設置された冷却水通路と並列に配置され前記蓄熱タンクをバイパスし、前記ウォータポンプを介して下流端が前記流入口に接続されている冷却水通路の上流端と接続されており、シリンダヘッドを通った冷却水を冷却水通路に流出する第２流出口と、を有し、
シリンダブロックは、下流端がラジエータの上流端に接続された冷却水通路の上流端と接続されており、前記流入口からシリンダヘッドへ流入し、シリンダヘッドからシリンダブロックを通って流れた冷却水をラジエータへ流出する第３流出口を有し、
前記第１流出路と第２流出路とは、シリンダヘッドにおいて前記流入口が設けられている位置とは反対側の位置に設けられ、
さらに、上流端がラジエータの下流端に接続されている冷却水通路の下流端と前記第２流出口とが接続されており、
前記冷却水通路切換え手段は、
前記第１流出口に設けられ、前記第１流出口からの冷却水の流出を制御する第１通路切換弁と、
上流端がラジエータの下流端に接続されている冷却水通路の下流端と前記第２流出口との接続部に設けられ、前記蓄熱タンクが設置された冷却水通路と並列に配置され前記蓄熱タンクをバイパスし前記ウォータポンプを介して下流端が前記流入口に接続されている冷却水通路に、前記第２流出口から流出した冷却水を流すか、あるいは、ラジエータから流出した冷却水を流すかを切換える第２通路切換弁と、
によって構成され、
前記第１通路切換弁を開くことによって前記第１流出口から流出した冷却水が前記蓄熱タンクを通り、前記ウォータポンプを介して前記流入口からシリンダヘッドへ流入し循環することにより前記第１冷却水通路が形成され、
前記第２通路切換弁によってラジエータ側の冷却水通路が閉じられ前記第２流出口側が開かれて、前記第２流出口から流出した冷却水が前記蓄熱タンクを通らずに前記ウォータポンプを介して前記流入口からシリンダヘッドへ流入し循環することにより前記第２冷却水通路が形成され、
前記第２通路切換弁によって前記第２流出口側が閉じられラジエータ側の冷却水通路が開かれて、ラジエータから流出した冷却水が前記蓄熱タンクを通らずに前記ウォータポンプを介して前記流入口からシリンダヘッドへ流入し、さらに、シリンダヘッドからシリンダブロックを通って前記第３流出口からラジエータへ流出し循環することにより前記第３冷却水通路が形成される構成とする。
【００２１】
ここで、前記第２通路切換弁は、冷却水通路を流れる冷却水の温度に基づき冷却水通路を切換え、
冷却水の温度が所定温度より低い時はラジエータ側の冷却水通路を閉じ、冷却水の温度が所定温度より高い時は前記第２流出口側を閉じる構成としても良い。
【００２２】
この構成によれば、エンジンが高温になり、冷却水通路を流れる冷却水がエンジンによって加熱され所定温度より高温となった時には、冷却水は前記第３冷却水通路を循環することになり、ラジエータを通って冷やされた冷却水によってエンジンは冷却される。
【００２３】
本発明の内燃機関の冷却装置において、前記ウォータポンプを第１ウォータポンプとし、冷却水通路を流れる冷却水に第１ウォータポンプが生じせしめる循環流と同方向の循環流を生じせしめる第２ウォータポンプを前記第１冷却水通路に配置した構成としても良い。
【００２４】
この構成によれば、第１ウォータポンプと第２ウォータポンプとを同時に作動させることによって、シリンダヘッドを通る冷却水の流速が増すため、プレヒート時及び暖機時においてはシリンダヘッドの加熱効果が向上し、冷却時においてはシリンダヘッドの冷却効果が向上する。また、蓄熱タンクを通る冷却水の流速も増すため蓄熱タンクに冷却水を貯留するための時間が短くなり、蓄熱時において、蓄熱時間を短縮することが出来る。
【００２５】
さらに、前記第１ウォータポンプの駆動源と前記第２ウォータポンプの駆動源とが異なる構成としても良い。具体的には、第１ウォータポンプの駆動源を内燃機関のクランククシャフトとし、第２ウォータポンプの駆動源を電動モータとするなどである。
【００２６】
この構成によれば、第１ウォータポンプの作動と第２ウォータポンプの作動をそれぞれ別個に制御することができ、例えば、エンジンの始動前には第２ウォータポンプを作動させることによって蓄熱タンクに貯留された高温の冷却水を第１冷却水通路に循環させ、シリンダヘッドのプレヒートを行うことが可能である。
【００２７】
本発明の内燃機関の冷却装置において、車室内暖房用ヒータコアと、前記車室内暖房用ヒータコアが設置されているヒータ冷却水通路とをさらに有し、このヒータ冷却水通路は前記第１冷却水通路及び前記第２冷却水通路と並列に配置されており、前記ヒータ冷却水通路の一端は前記第２ウォータポンプ及び前記蓄熱タンクより上流で前記第１冷却水通路と接合され、他端は前記第２ウォータポンプ及び前記蓄熱タンクより下流かつ前記第１ウォータポンプより上流で前記第１冷却水通路と接続されており、前記ヒータ冷却水通路に冷却水を流すかどうかを制御するヒータ冷却水通路切換手段を備えている構成としても良い。
【００２８】
この構成によれば、プレヒート後に、蓄熱タンクに貯留された冷却水が比較的高温（例えば５０℃）の場合、第２ウォータポンプを作動させ、ヒータ冷却水通路切換手段によって蓄熱タンクに貯留された冷却水が第１冷却水通路の一部を通りヒータ冷却水通路側に流れるよう制御し、蓄熱タンクに貯留された冷却水を車室内暖房用ヒータコアを通して循環させて車室内暖房用ヒータコアの暖機（以下、ヒータ暖機と称する）を行なう。さらに、同時に第１ウォータポンプを作動させて第２冷却水通路を流れる冷却水を循環させることによってシリンダヘッドの暖機を行なう。
【００２９】
尚、以上に述べた各構成は、本発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る実施形態について図１〜図１０に基づいて説明する。
【００３１】
〔第１の実施の形態〕
図１は本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の冷却装置の構成を示している。
【００３２】
シリンダヘッド１には冷却水通路３０から冷却水が流入する流入口２０と、シリンダヘッド１を通った冷却水が冷却水通路３０へ流出する２ヶ所の流出口、第１流出口２１と第２流出口２２とが設けられている。シリンダブロック２には、流入口２０からシリンダヘッド１へ流入し、さらにシリンダヘッド１からシリンダブロック２を通った冷却水がラジエータ往路２４へ流出する第３流出口２６が設けられている。
【００３３】
冷却水通路３０は、蓄熱タンク３設置されている冷却水通路（以下、蓄熱タンク側冷却水通路と称す）３１と、蓄熱タンク側冷却水路３１と並列に配置され蓄熱タンク３を通らない冷却水通路（以下、バイパス冷却水通路と称す）３２を有している。
【００３４】
第１流出口２１は蓄熱タンク側冷却水通路３１の上流端と接続されており、蓄熱タンク側冷却水通路３１の下流端はシリンダヘッド１の流入口２０に接続されている。また、冷却水の循環流を生じせしめるウォータポンプ１０が蓄熱タンク側冷却水通路３１の蓄熱タンク３より下流に設置されている。
【００３５】
蓄熱タンク３はエンジンが発する熱によって冷却水が加熱され高温となったときに蓄熱タンク側冷却水通路３１を流れる冷却水を貯留することによって蓄熱する。
【００３６】
また、第２流出口２２はバイパス冷却水通路３２の上流端と接続されており、バイパス冷却水通路３２の下流端は、蓄熱タンク３より下流かつウォータポンプ１０より上流で蓄熱タンク側冷却水通路３１と接続されいる。さらに、第２流出口２２とバイパス冷却水通路３２の上流端との接続接続部には、上流端がラジエータ７と接続されているラジエータ復路２５の下流端が接続されている。
第３流出口２６は、下流端がラジエータ７に接続しているラジエータ往路２４の上流端と接続されている。
【００３７】
第１流出口２１と蓄熱タンク側冷却水通路３１との接続部には、シリンダヘッド１から蓄熱タンク側冷却水通路３１への冷却水の流出を制御する通路開閉弁６が設けられている。
また、第２流出口２２とバイパス冷却水通路３２とラジエータ復路２５との接続部には通路切換弁９が設けられており、この通路切換弁９によって、ラジエータ復路２５側を閉じ、シリンダヘッド１を通った冷却水をバイパス通路３２に流すか、あるいは、第２流出口２２側を閉じ、ラジエータ７から流出しラジエータ復路２５を通った冷却水をバイパス通路３２に流すかを切換える。
【００３８】
この第１の実施の形態において、通路開閉弁６を開き、ウォータポンプ１０を作動させることによって、蓄熱タンク３に貯留された冷却水が蓄熱タンク側冷却水通路３１を流れ、流入口２０からシリンダヘッド１に流入し、主にシリンダヘッド１を通って第１流出口２１から蓄熱タンク側冷却水通路３１に流出する、つまり、蓄熱タンク３に貯留された冷却水が主にシリンダヘッド１を通って循環する第１冷却水通路４１が形成される。
また、通路切換弁９によってラジエータ復路２５側を閉じて第２流出口２２側を開き、ウォータポンプ１０を作動させることによって、冷却水がバイパス冷却水通路３２を流れ、流入口２０からシリンダヘッド１に流入し、主にシリンダヘッド１を通って第２流出口からバイパス冷却水通路３２に流出する、つまり、冷却水が蓄熱タンク３を通らずに主にシリンダヘッド１を通って循環する第２冷却水通路４２が形成される。
また、通路切換弁９によって第２流出口側を閉じてラジエータ復路２５側を開き、ウォータポンプ１０を作動させることによって、ラジエータ７を通った冷却水がラジエータ復路２５とバイパス冷却水通路３２とを流れ、流入口２０からシリンダヘッド１に流入し、さらにシリンダヘッド１からシリンダブロック２を通り、第３流出口２４からラジエータ往路２４に流出してラジエータ７を通って流れる、つまり、ラジエータ７を通った冷却水が、シリンダヘッド１→シリンダブロック２→ラジエー７タの順に通って循環する第３冷却水通路４３が形成される。
【００３９】
従って、発明の第１の実施の形態によれば、エンジン始動前のプレヒート時またはエンジン始動後の暖気時には、冷却水通路３０を第１冷却水通路３２とし、蓄熱タンク３に貯留された高温の冷却水（例えば９０℃）を第１冷却水通路４１に循環させる。これにより、高温の冷却水が主にシリンダヘッド１を通って循環するため、シリンダヘッド１を効率的に加熱することが出来る。
また、プレヒート時において高温の冷却水の熱量がエンジン（主にシリンダヘッド）に吸収されることによって第１冷却水通路４１を循環する冷却水の温度が低下し、エンジン始動後の暖機時において、蓄熱タンク３に貯留されている冷却水が低温（例えば３０℃）になっている場合は、冷却水通路３０を第２冷却水通路４２に切換えることよって、第２冷却水通路４２を流れる比較的高温の冷却水が、蓄熱タンク３を通らずに、主にシリンダヘッド１を通って循環する。そのため、シリンダヘッド１を効率的に加熱することが出来る。
【００４０】
プレヒート時または／及び暖機時において冷却水の熱量がエンジン（主にシリンダヘッド）に吸収されることによって第１冷却水通路４１を循環する冷却水の温度が低下するため、暖機後には低温の冷却水が蓄熱タンク３に貯留されている。　そのため、暖機後に燃焼室の早期冷却が必要な場合には、冷却水通路３０を第１冷却水通路４１に切換えることによって、蓄熱タンク３に貯留された低温の冷却水を第１冷却水通路に循環させる。これにより、蓄熱タンク３に貯留されている低温の冷却水が主にシリンダヘッド１を通って循環するため、シリンダヘッド１を効率的に冷却することが出来る。
【００４１】
また、エンジン全体を冷却する場合には、冷却水通路３０を第３冷却水通路４３に切換えることによって、ラジエータ７を通って冷やされた低温の冷却水がシリンダヘッド１へ流入し、さらにシリンダヘッド１からシリンダブロック２を通って循環する。そのため、エンジン全体を冷却することが出来る。
【００４２】
蓄熱タンク３に蓄熱する場合には、エンジンから発せられる熱によって冷却水通路３０を流れる冷却水の温度が加熱され高温となっている時に、冷却水通路３０を第１冷却水通路４１に切換えることによって、高温の冷却水が蓄熱タンク３を通って循環するため、高温の冷却水が蓄熱タンク３へ貯留される。これによりシリンダブロック２を通さずにシリンダヘッド１から高温の冷却水を直接回収できるため、冷却水の熱損失が少なく、蓄熱タンク３の効率的な蓄熱が可能である。
【００４３】
さらに、第１冷却水通路４１と、第２冷却水通路４２と、第３冷却水通路４３とのうち、少なくとも２つの冷却水通路に同時に冷却水を循環させても良い。例えば、冷却水通路３０を流れる冷却水が高温となっている時に、通路開閉弁６を開くと共に、通路切換弁９によって第２流出口２２側を閉じてラジエータ復路２５側を開き、ウォータポンプ１０を作動させることによって、第１冷却水通路４１と第３冷却水通路４３とに同時に冷却水を循環させる。これにより、第３の冷却水通路４３によって、高温の冷却水をラジエータ７を通すことにより冷やしエンジンを冷却すると同時に、第１冷却水通路４１によってシリンダヘッド１から流出した高温の冷却水を蓄熱タンク３に貯留し蓄熱することが出来る。
【００４４】
また、通路切換弁９は、冷却水の温度に基づいて、シリンダヘッド１の第１流出口２２側を閉じるか、もしくは、ラジエータ復路２５側を閉じるかを切換える構成としても良い。すなわち、冷却水の温度が所定温度より低い時はラジエータ復路２５側を閉じることによって第２冷却水通路４２に冷却水を循環させ、冷却水の温度が所定温度より高い時は第２流出口２２を閉じることによって第３冷却水通路４３に冷却水を循環させる。このため、冷却水の温度が所定温度より高くなるほどエンジンが高温となった時は、冷却水は第３冷却水通路４３を循環することになり、ラジエータ７を通ることによって冷やされた冷却水によってエンジン全体が冷却される。
【００４５】
また、冷却水通路３０に差圧弁や３方弁を設置し、冷却水の流れを制御する構成としても良い。例えば、第２流出口２２に差圧弁を設置し、プレヒート時など第１冷却水通路４１に冷却水を循環させたい場合に、差圧弁により第２流出口２２を閉じることによってシリンダヘッド１からバイパス冷却水通路３２に冷却水が流出しないよう制御する。また、蓄熱タンク側冷却水通路３１とバイパス通路３２との接続部に３方弁を設置し、プレヒート時など第１冷却水通路４１に冷却水を循環させたい場合に、３方弁によってバイパス通路３２側を閉じることによって蓄熱タンク側冷却水通路３１からバイパス通路３２に冷却水が流れないよう制御する。
【００４６】
〔第２の実施の形態〕
図２は本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の冷却装置の構成を示している。
【００４７】
この第２に実施の形態に係る内燃機関の冷却装置においては、前述した第１の実施の形態に係る内燃機関の冷却装置におけるウォータポンプ１０を第１ウォータポンプ８とし、さらに第１ウォータポンプ８によって生じせしめられる冷却水の循環流と同方向の循環流を生じせしめる第２ウォータポンプ５を、蓄熱タンク側冷却水通路３１の蓄熱タンク３より上流に設けた構成となっている。これ以外の構成は第１の実施の形態の冷却装置と同じであるため、同一態様部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００４８】
この第２ウォータポンプ５を第１ウォータポンプ８と同時に作動させることにより第１冷却水通路４１を流れる冷却水の流速が速くなる。そのため、シリンダヘッド１を流れる冷却水の流速が増し、プレヒート時及び暖機時においてはシリンダヘッド１の加熱効果が向上し、冷却時においてはシリンダヘッド１の冷却効果が向上する。また、蓄熱タンク３を流れる冷却水の流速も増すため蓄熱タンク３に冷却水を貯留するための時間が短くなり、蓄熱時において蓄熱時間を短縮することが出来る。
【００４９】
また、この第２の実施の形態において、第１ウォータポンプ８の駆動源と第２ウォータポンプ５の駆動源とが異なる構成としても良い。例えば第１ウォータポンプ８の駆動源を内燃機関のクランククシャフト（図示せず）とし、第２ウォータポンプ５の駆動源を電動モータ（図示せず）とするなどである。この場合、エンジン始動前のプレヒート時には第１ウォータポンプ８は停止しているため、第２ウォータポンプ５を作動させ、蓄熱タンク３に貯留された高温の冷却水（例えば９０℃）を第１冷却水通路４１に循環させることによってシリンダヘッドのプレヒートを行なう。また、プレヒート時において、エンジン（主にシリンダヘッド１）に冷却水の熱量が吸収され、エンジン始動後の暖機時に蓄熱タンク３に貯留された冷却水が低温となっている場合は、第２ウォータポンプ５を停止させ、第１ウォータポンプ８によって第２冷却水通路４２内の冷却水を循環させてシリンダヘッドの暖機を行なう。
【００５０】
尚、この第２の実施の形態において、蓄熱タンク側冷却水通路３１の蓄熱タンク３より上流に第２ウォータポンプ８を設けるとしたが、第２ウォータポンプ８は蓄熱タンク側冷却水通路４１の蓄熱タンク３より下流かつ蓄熱タンク側冷却水通路３１とバイパス冷却水通路３２との接続点より上流に設けても良い。
【００５１】
〔第３の実施の形態〕
図３は本発明の第３の実施の形態に係る内燃機関の冷却装置の構成を示している。
【００５２】
この第３の実施の形態に係る内燃機関の冷却装置においては、前述した第２の実施の形態に係る冷却装置に、さらに車室内暖房用ヒータコア４と、この車室内暖房用ヒータコア４が設置されたヒータ冷却水通路４４とが設けられた構成となっている。
【００５３】
シリンダヘッド１の第１流出口２１と、蓄熱タンク側冷却水通路４１の上流端との接続部に、ヒータ冷却水通路４４の上流端がさらに接続されており、この接続部には第２の実施の形態に係る冷却装置に設けられた通路開閉弁６の替わりに三方弁４５が設置されている。また、ヒータ冷却水通路４４の下流端は、第２ウォータポンプ５及び蓄熱タンク３より下流かつ第１ウォータポンプ８より上流で蓄熱タンク側冷却水通路３１と接続されている。
これ以外の構成は第２の実施の形態の冷却装置と同じであるため、同一態様部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００５４】
図４は、この第３の実施の形態に係る冷却装置におけるエンジン始動前のプレヒート時の冷却水の流れ図である。
第３の実施の形態において、プレヒート時には、通路切換弁９はラジエータ復路２５側を閉じ流出口２２側を開き、三方弁４５は第１流出口２１側と蓄熱タンク側冷却水通路３１側とを開くと共に、ヒータ冷却水通路４４側を閉じている。また、第２ウォータポンプ５を作動させ、第１ウォータポンプ８は停止させる。
【００５５】
これにより蓄熱タンク３に貯留された冷却水が主にシリンダヘッド１を通って循環する第１冷却水通路４１が形成され、蓄熱タンク３に貯留された高温の冷却水（例えば９０℃）が主にシリンダヘッド１を通って循環するため、シリンダヘッド１のプレヒートを効率的に行なうことが出来る。
【００５６】
また、このプレヒート時に第２ウォータポンプ５を作動させると共に第１ウォータポンプ８を作動させても良い。これにより、シリンダヘッド１を流れる冷却水の流速が増すため、シリンダヘッド１のプレヒートをさらに促進することが出来る。
【００５７】
尚、プレヒート時において第２ウォータポンプ５のみを作動させる場合、第２ウォータポンプ５が生じせしめる循環流の方向は図４の矢印と反対方向とすることも可能である。
【００５８】
図５は、この第３の実施の形態に係る冷却装置におけるエンジン始動後のヒータ暖機時の冷却水の流れ図である。
尚、プレヒート時においてエンジン（主にシリンダヘッド）に冷却水の熱量が吸収されるため、ヒータ暖機時にはプレヒート前より温度が下がった冷却水（例えば５０℃）が蓄熱タンク３に貯留されている。
【００５９】
第３の実施の形態において、ヒータ暖機時には、通路切換弁２２はラジエータ復路２５側を閉じ第１流出口２２側を開き、三方弁４５は蓄熱タンク側冷却水通路３１側とヒータ冷却水通路４４側とを開くと共に、第１流出口２１側を閉じている。また、第１ウォータポンプ８を作動させると共に、第２ウォータポンプ５を作動させる。
【００６０】
これにより蓄熱タンク３に貯留された比較的高温の冷却水（例えば５０℃）が、第１ウォータポンプ８によって生じせしめられる循環流により、蓄熱タンク側冷却水通路３１の一部を通り、ヒータ冷却水通路４４に流れて車室内暖房用ヒータコア４を通って循環するためヒータ暖機を行なうことができ、同時に、バイパス冷却水通路３２を流れる冷却水が主にシリンダヘッド１を通って循環する第２冷却水通路４２が形成され、バイパス冷却水通路３２を流れる比較的高温の冷却水が主にシリンダヘッド１を通って循環することになりシリンダヘッド１の暖機を行なうことが出来る。
【００６１】
図６は、この第３の実施の形態に係る冷却装置におけるヒータ暖機後の暖機時の冷却水の流れ図である。
尚、プレヒート時及びヒータ暖機時において、エンジン（主にシリンダヘッド）または／及び車室暖房用ヒータコア４に冷却水の熱量が吸収されるため、暖機時にはヒータ暖機前より温度が下がった低温の冷却水（例えば３０℃）が蓄熱タンク３に貯留されている。
【００６２】
第３の実施の形態において、暖機時には、通路切換弁２２はラジエータ復路２５側を閉じ第１流出口２２側を開き、三方弁４５は第１流出口２１側とヒータ冷却水通路４４側とを開くと共に、蓄熱タンク側冷却水通路３１側を閉じている。また、第１ウォータポンプ８を作動させると共に、第２ウォータポンプ５を停止させる。
【００６３】
これにより、バイパス冷却水通路３２とヒータ冷却水通路４４とを流れる比較的高温の冷却水が、第１ウォータポンプ８によって生じせしめられる循環流によって、第２冷却水通路４２を循環すると共に、シリンダヘッド１と蓄熱タンク側冷却水通路４１の一部とを介してヒータ冷却水通路４４を循環する。そのため、第２冷却水通路４２を循環する比較的高温の冷却水が主にシリンダヘッド１を流れることによってシリンダヘッド１の暖機が促進され、同時にヒータ冷却水通路４４を循環する比較的高温の冷却水によって室内暖房用ヒータ４のヒータ暖機が促進される。
この時蓄熱タンク４に貯留されている低温の冷却水は、３方弁４５によって蓄熱タンク側冷却水通路側は閉じられており、第２ウォータポンプ５は停止しているため、冷却水通路３０には殆ど流れない。
【００６４】
図７は、この第３の実施の形態に係る冷却装置における冷却時の冷却水の流れ図である。
第３の実施の形態において、冷却時には、通路切換弁２２はラジエータ復路２５側を開き第１流出口２２側を閉じ、三方弁４５は第１流出口２１側とヒータ冷却水通路４４側とを開くと共に、蓄熱タンク側冷却水通路３１側を閉じている。また、第１ウォータポンプ８を作動させると共に、第２ウォータポンプ５を停止させる。
【００６５】
これによりバイパス冷却水通路３２とヒータ冷却水通路４４とを流れるラジエータ７を流れて冷やされた冷却水が、第１ウォータポンプ８によって生じせしめられる循環流によって、第３冷却水通路４３を循環すると共に、シリンダヘッド１と蓄熱タンク側冷却水通路４１の一部とを介してヒータ冷却水通路４４を循環する。そのため、第３冷却水通路４２を循環する冷却水によってシリンダヘッド１とシリンダブロック２が冷却され、同時にヒータ冷却水通路４４を循環する冷却水によって室内暖房用ヒータ４が冷却される。
【００６６】
また、冷却時においては、さらに、三方弁４５によって蓄熱タンク側冷却水路側も開くと共に、第２ウォータポンプ８も作動させても良い（図８参照）。
これによりシリンダヘッド１を流れる冷却水の流速が増すためシリンダヘッド１の冷却の冷却効果が向上する。
【００６７】
また、冷却時において第２ウォータポンプ５を作動させる場合は、第２ウォータポンプの流量は冷却水の温度に基づいて可変させる構成としても良い。
【００６８】
図９は、この第３の実施の形態に係る冷却装置における蓄熱時の冷却水の流れ図である。
蓄熱時には、冷却水はエンジンから発せられる熱によって加熱され高温（例えば９０℃）となっている。
【００６９】
第３の実施の形態において、蓄熱時には、通路切換弁２２はラジエータ復路２５側を開き第１流出口２２側を閉じ、三方弁４５は第１流出口２１側と蓄熱タンク側冷却水通路３１側とを開くと共に、ヒータ冷却水通路４４側を閉じている。また、第１ウォータポンプ８を作動させると共に、第２ウォータポンプ５を作動させる。
【００７０】
これにより高温の冷却水は第１冷却水通路４１を循環し、蓄熱タンク３に貯留される。そのため、シリンダブロック２を介さずシリンダヘッド１から直接高温の冷却水を蓄熱タンク３に回収でき、冷却水の熱損失が少ない状態で蓄熱出来る。　また、同時に、高温の冷却水は第３冷却水通路を循環し、ラジエータ７を通ることによって冷やされ、シリンダヘッド１とシリンダブロック２とを通ってエンジン全体を冷却する。
【００７１】
また、図９においては、第１冷却水通路４１を流れる冷却水の流速を増して、蓄熱タンク３冷却水が貯留される時間を短くすることにより蓄熱時間を短縮するため、第１ウォータポンプ８を作動させると共に、第２ウォータポンプ５を作動させるとしたが、第２ウォータポンプ５は停止させ、第１ウォータポンプ８のみによって冷却水の循環流を生じせしめ蓄熱を行なうことも可能である。
【００７２】
この第３の実施の形態においては、図１０に示すように、ヒータ冷却水通路４４の上流端を、第２ウォータポンプ５より下流かつ蓄熱タンク３より上流で蓄熱タンク側冷却水通路３１と接続させ、３方弁９を第１流出口２１には設置せず、ヒータ冷却水通路４４の上流端と蓄熱タンク側冷却水通路３１との接続部に設置した構成としても良い。
【００７３】
この構成において、３方弁９によって蓄熱タンク側冷却水通路３１の蓄熱タンク３側を閉じ、冷却水が蓄熱タンク側冷却水通路３１の一部を通り第２ウォータポンプ５を介してヒータ冷却水通路４４に流れるように制御する。これにより、第１ウォータポンプ８が停止している時でも、第２ウォータポンプ５を作動させることによってヒータ冷却水通路４４に冷却水を循環させることが出来る。。
【００７４】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の冷却装置によれば、内燃機関のプレヒート時または暖機時に高温の冷却水を主にシリンダヘッドを通して循環させることにより効率的な内燃機関のプレヒートまたは暖機を行なうことが可能となり、内燃機関の燃費性能や排気エミッションの向上をさせることが出来る。また、内燃機関の冷却時に低温の冷却水を主にシリンダヘッドを通して循環させることにより効率的な内燃機関の冷却を行なうことが可能となり、ノッキング等のエンジンの作動不具合を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関の冷却装置における第１の実施の形態の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の内燃機関の冷却装置における第２の実施の形態の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の内燃機関の冷却装置における第３の実施の形態の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の内燃機関の冷却装置における第３の実施の形態における冷却水の流れを示す図である。
【図５】本発明の内燃機関の冷却装置における第３の実施の形態における冷却水の流れを示す図である。
【図６】本発明の内燃機関の冷却装置における第３の実施の形態における冷却水の流れを示す図である。
【図７】本発明の内燃機関の冷却装置における第３の実施の形態における冷却水の流れを示す図である。
【図８】本発明の内燃機関の冷却装置における第３の実施の形態における冷却水の流れを示す図である。
【図９】本発明の内燃機関の冷却装置における第３の実施の形態における冷却水の流れを示す図である。
【図１０】本発明の内燃機関の冷却装置における第３の実施の形態における冷却水の流れを示す図である。
【図１１】従来の内燃機関の冷却装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１・・・シリンダヘッド
２・・・シリンダブロック
３・・・蓄熱タンク
４・・・車室内暖房用ヒータコア
５・・・第２ウォータポンプ
６・・・通路切換弁
７・・・ラジエータ
８・・・第１ウォータポンプ
９・・・通路切換弁
１０・・ウォータポンプ
１１・・シリンダヘッド
１２・・シリンダブロック
１３・・蓄熱タンク
１４・・車室内暖房用ヒータコア
１５・・電動ウォータポンプ
１６・・通路切換弁
１７・・ラジエータ
１８・・メカウォータポンプ
２０・・流入口
２１・・第１流出口
２２・・第２流出口
２４・・ラジエータ往路
２５・・ラジエータ復路
２６・・第３流出口
３０・・冷却水通路
３１・・蓄熱タンク側冷却水通路
３２・・バイパス冷却水通路
４１・・第１冷却水通路
４２・・第２冷却水通路
４３・・第３冷却水通路
４４・・ヒータ冷却水通路
４５・・３方弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004019452.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004019452.tif 000008
【図７】
2004019452.tif 000009
【図８】
2004019452.tif 000010
【図９】
2004019452.tif 000011
【図１０】
2004019452.tif 000012
【図１１】
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