(57)【要約】【課題】エンジンの暖機性を促進することのできるエンジンの暖機装置を提供する。【解決手段】エンジン冷却水が通る冷却水路１３を内部に備えたシリンダブロック４内に、排気ガスが通る排気通路２７を形成する。エンジン２の冷間始動時には、シリンダブロック４内の排気通路２７を通るエンジン２の排気ガスの熱によって、シリンダブロック４が内部から直接的に加熱されるとともに、該シリンダブロック４内の冷却水路１３を通るエンジン冷却水が加熱される。排気通路２７を冷却水路１３に沿って設ける。排気通路２７の排気入口２７ａを排気マニホールド１６に連通する。排気通路２７の排気出口２７ｂを排気管１７の触媒コンバータ１８より上流側部分に連通する。【選択図】　　　図１
2004108256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン冷却水が通る冷却水路を内部に備えたシリンダブロック内に、排気ガスが通る排気通路を形成したことを特徴とするエンジンの暖機装置。
【請求項２】
前記排気通路を前記冷却水路に沿って設けたことを特徴する請求項１に記載のエンジンの暖機装置。
【請求項３】
エンジンの排気側には、排気マニホールドを介して、触媒コンバータを備える排気管が接続され、
前記排気通路の排気入口を前記排気マニホールドに連通し、
前記排気通路の排気出口を前記排気管の触媒コンバータより上流側部分に連通したことを特徴する請求項１又は２に記載のエンジンの暖機装置。
【請求項４】
前記エンジン冷却水の温度を検出する水温センサと、
前記排気通路を含む排気経路を開閉する排気開閉弁と、
前記水温センサからの検出信号に基づいて前記エンジン冷却水の温度が所定温度以下のときに前記排気開閉弁を開きまた前記エンジン冷却水の温度が所定温度を超えたときに前記排気開閉弁を閉じる弁開閉手段と
を備えたことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの暖機装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に車両等における内燃機関いわゆるエンジンの暖機を促進するためのエンジンの暖機装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、冷間時のエンジンの始動から暖機するまでにある程度の時間がかかる。したがって、エンジンの暖機性が悪いと、エンジンの始動から暖機までの時間が長くかかるため、暖機時に比べ、ピストン等のフリクションロスが大きく、燃費の悪化やＨＣの増加等の問題が生じる。また、排気ガスは、排気管の触媒コンバータを通じて浄化されてから外部へ排出されているだけであり、排気ガスの熱エネルギーが有効に利用されていなかった。
【０００３】
そこで、排気マニホールドにエンジン冷却水が通る冷却水路を設け、その排気マニホールドを通る排気ガスの熱によってエンジン冷却水を加熱するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実開昭６２−２８０６０号公報（第１−２頁、第１−３図参照）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記した特許文献１のものでは、排気マニホールドを通る排気ガスの熱によってエンジン冷却水を加熱し、そのエンジン冷却水によってエンジンのシリンダブロックが間接的に加熱される。このため、エンジンの暖機性が促進されるとともに排気ガスの熱エネルギーを有効利用することができる。しかし、排気ガスの熱でエンジン冷却水の温度を上昇するまでにはある程度時間を要し、そのエンジン冷却水でシリンダブロックを間接的に加熱するにも時間を要することになるため、エンジンの暖機性の促進に不満が残った。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、エンジンの暖機性を促進することのできるエンジンの暖機装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とするエンジンの暖機装置により解決することができる。すなわち、請求項１に記載されたエンジンの暖機装置によると、エンジンの冷間始動時には、シリンダブロック内の排気通路を通るエンジンの排気ガスの熱によって、シリンダブロックが内部から直接的に加熱されるとともに、該シリンダブロック内の冷却水路を通るエンジン冷却水が加熱される。したがって、シリンダブロックの温度が早期に上昇されることによって、エンジンの暖機性を促進することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載されたエンジンの暖機装置によると、排気通路を通る排気ガスの熱によって、エンジン冷却水を効果的に加熱することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載されたエンジンの暖機装置によると、エンジンの排気ガスは、排気マニホールドから排気管及び触媒コンバータを通じて外気へ放出される。また、前記排気ガスの一部は、排気マニホールドからシリンダブロックの排気通路を経由して、排気管の触媒コンバータの上流側部分に合流される。したがって、エンジンの排気ガスは、シリンダブロックを経由する排気ガスを含め、排気管の触媒コンバータによって全て浄化される。また、エンジンの排気ガスの全てをシリンダブロックの排気通路に通す場合に比べて、排気管の触媒コンバータの暖機性を向上することができる。
【００１０】
また、請求項４に記載されたエンジンの暖機装置によると、エンジン冷却水の温度が所定温度以下のときには、水温センサからの検出信号に基づいて弁開閉手段が排気開閉弁を開くことによって、エンジンの暖機が促進される。また、前記エンジン冷却水の温度が所定温度を超えたときには、水温センサからの検出信号に基づいて弁開閉手段が排気開閉弁を閉じることにより、シリンダブロック内の排気通路への排気ガスの流通が停止される。したがって、暖機後のエンジン停止時における排気ガスの余熱によるシリンダブロックの加熱を回避し、その加熱によるシリンダブロック内のエンジン冷却水の局所沸騰を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面にしたがって説明する。図２に示すように、車両１には、例えば４気筒の水冷式のエンジン２が搭載されている。エンジン２は、図３に示すように、シリンダブロック４とシリンダヘッド５とオイルパン１２等を備えている。シリンダブロック４の気筒毎のシリンダ４ａ内には、ピストン３が往復動可能に設けられている。シリンダブロック４内には、エンジン冷却水が通る冷却水路（いわゆるウォータジャケット）１３が各気筒毎のシリンダ４ａの周囲を取り囲むように形成されている。また、シリンダヘッド５は、シリンダブロック４上に設置され、各気筒毎の吸気バルブ９によって開閉される吸気ポート６を備えているとともに、各気筒毎の排気バルブ１０によって開閉される排気ポート７を備えている。シリンダヘッド５には、点火プラグ１４が燃焼室１５に臨んだ状態で配置されている。シリンダヘッド５には、シリンダブロック４の冷却水路１３に連通する冷却水路５ａが形成されている。また、オイルパン１２は、シリンダブロック４の下面側に装着され、エンジンオイル（図示省略）を貯留する。
【００１２】
前記シリンダブロック４の冷却水路１３は、図１に示すように、シリンダブロック４に対しシリンダ４ａ列を取り囲むほぼＵ字状に形成されている。冷却水路１３（前記シリンダヘッド５の冷却水路５ａを含む）は、周知のように、ラジエータ２２、ヒータ２３、ウォータポンプ２４、ワックス式サーモスタット２５等を含む冷却経路２１に組込まれている。エンジン冷却水は、シリンダブロック４の冷却水入口１３ａから冷却水路１３を通って冷却水出口１３ｂへ向かって流れる。
【００１３】
前記エンジン２のシリンダヘッド５（図３参照）の排気側には、排気マニホールド１６が接続されている（図２参照）。排気マニホールド１６には、図２に示すように、車両１のフロアの下面側に沿う排気管１７が接続されている。排気管１７には、その上流側から下流側に向かって、例えば三元触媒コンバータ等の触媒コンバータ１８、サブマフラー１９、メインマフラー２０等が組込まれている。排気管１７は、車両１のフロアの下面側に沿って装備されている。
【００１４】
図３に示すように、前記シリンダブロック４内には排気通路２７が形成されている。排気通路２７は、図１に示すように、前記冷却水路１３の外側においてシリンダ４ａ列を取り囲みかつ冷却水路１３と逆Ｕ字状をなすように形成されている。排気ガスは、排気入口２７ａから排気通路２７を通って排気出口２７ｂへ向かって流れるが、その流れ方向は冷却水路１３におけるエンジン冷却水の流れ方向と逆方向になっている。また、前記排気通路２７の排気入口２７ａには排気導入管２８の一端が連通され、排気通路２７の排気出口２７ｂには排気導出管２９の一端が連通されている。図２に示すように、排気導入管２８の他端は前記排気マニホールド１６の途中に連通され、排気導出管２９の他端は前記排気管１７の触媒コンバータ１８の上流側部分に連通されている。排気導入管２８と排気導出管２９は、排気通路２７を含む排気経路２６を形成している。したがって、排気マニホールド１６から排気管１７を通じて排出される排気ガスの一部は、排気導入管２８、排気通路２７、排気導出管２９を含む排気経路２６を経由するようになっている。
【００１５】
図１に示すように、前記シリンダブロック４には、前記冷却水路１３を通るエンジン冷却水の温度を検出する水温センサ３０が取付けられている。水温センサ３０の検出信号は、自動車のエンジンコントロールユニットいわゆるＥＣＵ（符号、３２を付す）に入力される。
【００１６】
また、前記排気経路２６の排気導入管２８には、その管路を開閉する電磁弁式の排気開閉弁３４が組込まれている。排気開閉弁３４は、前記ＥＣＵ３２によってオン（ＯＮ）、オフ（ＯＦＦ）制御すなわち開閉制御されるようになっている。すなわち、ＥＣＵ３２は、前記水温センサ３０からの検出信号に基づいてエンジン冷却水の温度が所定温度（例えば８０℃）以下のときに排気開閉弁３４をオンすることにより開き、エンジン冷却水の温度が前記所定温度（例えば８０℃）を超えたときに排気開閉弁３４をオフすることにより閉じる。
【００１７】
前記ＥＣＵ３２は、エンジン２の始動開始時毎に実行されるフローチャート（図４参照）の処理によって排気開閉弁３４を開閉制御する。すなわち、図４に示すステップＳ１で、水温センサ３０（図１参照）からの検出信号に基づいて、エンジン冷却水の温度（水温ともいう）Ｔｅが所定温度（例えば、８０℃）以下か否かが判定される。水温Ｔｅが所定温度（例えば、８０℃）以下であれば、ステップＳ２で排気開閉弁３４を開いて、ステップＳ１に戻る。また、ステップＳ１で、水温Ｔｅが所定温度（例えば、８０℃）を超えたならば、ステップＳ３で、排気開閉弁３４を閉じて処理を終了する。なお、上記した処理を行なうＥＣＵ３２は本明細書でいう「弁開閉手段」に相当する。
【００１８】
また、図５には、エンジン２の始動開始からの時間ｔと水温Ｔｅとの関係が示されている。図５において、横軸が時間ｔ（ｍｉｎ）、縦軸が温度Ｔｅ（℃）であり、本実施の形態の特性線が実線Ａで、暖機装置をもたない場合の特性線が点線Ｂで示されている。暖機装置をもたない場合の特性線（点線Ｂ参照）の暖機に要する時間ｔ２に比べ、本実施の形態（実線Ａ参照）によれば、暖機が早期に完了するため暖機に要する時間ｔ１が短くなっている。
【００１９】
上記したエンジン２（図１参照）の暖機装置によると、エンジン２の冷間始動時には、排気経路２６を経由するエンジン２の排気ガスがシリンダブロック４内の排気通路２７を通る。これによって、排気ガスの熱でシリンダブロック４が内部から直接的に加熱されるとともに、シリンダブロック４内の冷却水路１３を通るエンジン冷却水が加熱される。したがって、シリンダブロック４の温度が早期に上昇されることによって、エンジン２の暖機性を促進することができる。さらには、ピストン３等のフリクションが低減されることにより、燃費の向上、ＨＣの低減といった効果を期待することができる。
【００２０】
また、図１及び図３に示すように、排気通路２７をシリンダブロック４の冷却水路１３に沿って設けたものであるから、排気通路２７を通る排気ガスの熱によって、エンジン冷却水を効果的に加熱することができる。
【００２１】
また、図１において、エンジン２の排気ガスは、排気マニホールド１６から排気管１７を通じて外気へ放出される。その排気ガスの一部は、前にも述べたように、排気マニホールド１６からシリンダブロック４の排気通路２７を経由して、排気管１７の触媒コンバータ１８の上流部分に合流される。したがって、エンジン２の排気ガスは、シリンダブロック４を経由する排気ガスを含め、排気管１７の触媒コンバータ１８によって全て浄化される。また、エンジン２の排気ガスの全てをシリンダブロック４の排気通路２７に通す場合に比べて、排気管１７の触媒コンバータ１８の暖機性を向上することができる。
【００２２】
また、図１において、シリンダブロック４の冷却水路１３を通るエンジン冷却水の温度が所定温度以下のときには、水温センサ３０からの検出信号に基づいてＥＣＵ３２が排気開閉弁３４を開くことによって、エンジン２の暖機が促進される。また、前記エンジン冷却水の温度が所定温度を超えたときには、水温センサ３０からの検出信号に基づいて弁開閉手段が排気開閉弁３４を閉じることにより、シリンダブロック４内の排気通路２７への排気ガスの流通が停止される。したがって、暖機後のエンジン停止時における排気ガスの余熱によるシリンダブロック４の加熱を回避し、その加熱によるシリンダブロック４内のエンジン冷却水の局所沸騰を防止することができる。
【００２３】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、排気通路は、シリンダブロック４の他、シリンダヘッド５及びオイルパン１２内に設けることができる。また、排気通路２７は、冷却水路１３に沿わない位置に形成してもよい。また、排気通路２７は、シリンダブロック４に対し複数本形成することができる。また、排気開閉弁３４は、排気導出管２９に代えて、排気導入管２８、あるいはシリンダブロック４等に組込むことができる。また、水温センサ３０は、シリンダブロック４以外の部位に配置してもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のエンジンの暖機装置によれば、エンジンの排気ガスの熱によりシリンダブロックを内部から直接的に加熱するものであるから、該シリンダブロックの温度が早期に上昇されることによって、エンジンの暖機性を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかるエンジンの暖機装置を示す構成図である。
【図２】車両に搭載されたエンジンの暖機装置を示す概略図である。
【図３】エンジンのシリンダブロックの周辺部を示す断面図である。
【図４】ＥＣＵの処理を示すフローチャートである。
【図５】エンジンの暖機にかかる時間とエンジン冷却水の水温との関係を示す特性線図である。
【符号の説明】
２　エンジン
４　シリンダブロック
１３　冷却水路
１６　排気マニホールド
１７　排気管
１８　触媒コンバータ
２６　排気経路
２７　排気通路
２７ａ　排気入口
２７ｂ　排気出口
３０　水温センサ
３４　排気開閉弁
３２　ＥＣＵ（弁開閉手段）
【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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