(57)【要約】【課題】構成の簡略化及びコストダウンを図った蓄熱装置を備えた内燃機関を提供する。【解決手段】蓄熱装置２０は、機関本体１０によって暖められた熱媒体としての冷却液体を、保温した状態で溜めておく蓄熱タンク２１と、冷却液体を流れさせるための電動ポンプ２２と、これら蓄熱タンク２１及び電動ポンプ２２を通る加熱用流路２４とを備える。また、加熱用流路内２４には、冷却液体の流れを１方向にのみ許容する１方向弁（例えば、逆止弁）２３を設ける。そして、加熱用流路２４は、その入口である流入口Ｐ１がシリンダヘッド１１に設けられ、また、その出口である流出口Ｑ１もシリンダヘッド１１に設けられる。このようにして、蓄熱装置２０に備えられる加熱用流路２４を、冷却装置３０における冷却用流路とは別に、独立して設ける。【選択図】  図１
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【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内に熱媒体を流して機関を冷却するために設けられた冷却用流路と、
機関によって暖められた熱媒体を保温した状態で溜めておく蓄熱タンク、及び該蓄熱タンクに溜めた熱媒体を前記シリンダヘッド内及び前記シリンダブロック内のうちの少なくともいずれか一方に流すために設けられた加熱用流路を有する蓄熱装置と、を備える内燃機関において、
前記加熱用流路のシリンダヘッド又はシリンダブロックに対して設けられる流入口及び流出口が、前記冷却用流路のシリンダヘッド又はシリンダブロックに対して設けられる流入口及び流出口とは別に独立して設けられていることを特徴とする蓄熱装置を備えた内燃機関。
【請求項２】
前記加熱用流路内において熱媒体を流れさせるポンプを備えると共に、
該ポンプのオンオフ制御によってのみ、加熱用流路内における熱媒体の流れ又は停止を制御可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。
【請求項３】
前記ポンプがオフの状態において、前記冷却用流路内に熱媒体を流すことで加熱用流路の流入口付近と流出口付近との間で発生する差圧によって、該加熱用流路内を熱媒体が流れることを防止する弁が、該加熱用流路内に備えられていることを特徴とする請求項２に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。
【請求項４】
前記ポンプがオフの状態において、前記冷却用流路内に熱媒体を流した際に、前記加熱用流路における流出口付近の方が流入口付近よりも熱媒体の圧力が高くなるように、これら流出口及び流入口は配置されており、
前記弁は、該流入口から加熱用流路内を通って該流出口へ向かう方向にのみ熱媒体の流れを許容する一方向弁であることを特徴とする請求項３に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。
【請求項５】
前記加熱用流路における流入口と流出口は、前記ポンプがオフの状態において、前記冷却用流路内に熱媒体を流した場合に、該加熱用流路の流入口から該加熱用流路内に向かっていく熱媒体の流れる方向への流体圧力Ｐ１と、該加熱用流路の流出口から該加熱用流路内に向かっていく熱媒体の流れる方向への流体圧力Ｐ２が等しくなるように配設されることを特徴とする請求項２に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。
【請求項６】
前記加熱用流路における流入口が一つのみ設けられる場合には、前記流体圧力Ｐ１は該流入口内部の入口近傍の流体圧力であり、
前記加熱用流路における流入口が幹流路から分岐して複数設けられる場合には、前記流体圧力Ｐ１は、幹流路内において各流入口から入ってきた熱媒体の流れが全て合流する合流部の流体圧力であり、
前記加熱用流路における流出口が一つのみ設けられる場合には、前記流体圧力Ｐ２は該流出口内部の出口近傍の流体圧力であり、
前記加熱用流路における流出口が幹流路から分岐して複数設けられる場合には、前記流体圧力Ｐ２は、幹流路内において各流出口から入ってきた熱媒体の流れが全て合流する合流部の流体圧力であることを特徴とする請求項５に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。
【請求項７】
前記冷却用流路内の熱媒体の流れ及び前記加熱用流路内の熱媒体の流れを制御する制御手段を備え、
該制御手段は、機関始動前及び機関始動後のうち少なくともいずれか一方を含む期間内において、一時的に前記ポンプをオンにして、加熱用流路内の熱媒体を流れさせることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。
【請求項８】
前記制御手段は、前記ポンプをオフにして加熱用流路内の熱媒体を停止させた後に、前記冷却用流路内の熱媒体を流れさせることを特徴とする請求項７に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱装置を備えた内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関には、冷間時において、始動性の向上，燃料消費量の低減、及び排気エミッションの向上等が要求される。そこで、これらの要求に応えるべく、早期に機関を暖める技術として、蓄熱装置の技術が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。これは、冷却装置における冷却液体を利用した技術である。すなわち、機関運転時に暖められた冷却液体の一部を、機関停止後も蓄熱タンクに保温した状態で蓄えておき、冷間時に、この暖まった冷却液体を機関に戻すという技術である。
【０００３】
この蓄熱装置は、一般的に、蓄熱タンク及び蓄熱タンクに蓄えた冷却液体を機関に戻すための電動ポンプを備えている。そして、これら蓄熱タンク及び電動ポンプを通る蓄熱装置用の流路（加熱用流路）は、従来、冷却装置用に設けられた流路（冷却用流路）から分岐させて設けられていた。従って、冷却液体の流れを制御するために、分岐部には３方向制御弁が必要不可欠となっていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２１６２６公開公報
【特許文献２】
特開平８−１８３３２４号公開公報
【特許文献３】
特開平６−１８５３５９号公開公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、蓄熱装置を備えた内燃機関においては、熱媒体となる冷却液体の流れを制御するために、冷却液体が流れる流路を切替える３方向制御弁が必要不可欠となっていた。これは、構成の複雑化を招いたり、コストを増大させたりする原因になっていた。
【０００６】
本発明の目的の一つとして、構成の簡略化を図ることが挙げられる。
【０００７】
また、本発明の目的の一つとして、コストダウンを図ることが挙げられる。
【０００８】
また、本発明の目的の一つとして、冷却用流路と加熱用流路との切替えが適切に行われることが挙げられる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【００１０】
すなわち、本発明は、蓄熱装置に備えられる流路（加熱用流路）を、冷却装置に備えられる流路（冷却用流路）とは別に、独立して設ける構成を採用した。つまり、加熱用流路は冷却用流路から分岐させて設けるのではなく、加熱用流路の流入口及び流出口を、直接、シリンダヘッド又はシリンダブロックに対して設ける構成を採用した。これにより、加熱用流路と冷却用流路を切替えるための切替え弁（３方向制御弁等）を設ける必要がなくなった。
【００１１】
より具体的な、本発明の蓄熱装置を備えた内燃機関としては、
シリンダヘッド及びシリンダブロック内に熱媒体を流して機関を冷却するために設けられた冷却用流路と、
機関によって暖められた熱媒体を保温した状態で溜めておく蓄熱タンク、及び該蓄熱タンクに溜めた熱媒体を前記シリンダヘッド内及び前記シリンダブロック内のうちの少なくともいずれか一方に流すために設けられた加熱用流路を有する蓄熱装置と、を備える内燃機関において、
前記加熱用流路のシリンダヘッド又はシリンダブロックに対して設けられる流入口及び流出口が、前記冷却用流路のシリンダヘッド又はシリンダブロックに対して設けられる流入口及び流出口とは別に独立して設けられていることを特徴とするものが挙げられる。
【００１２】
本発明の構成によれば、冷却用流路と加熱用流路が、シリンダヘッドやシリンダブロックに対して、別個独立に設けられる。従って、冷却用流路と加熱用流路とを切替えるための切替え制御弁は不要となる。
【００１３】
ただし、加熱用流路と冷却用流路を単に独立させただけでは、冷却用流路に熱媒体を流すことで、シリンダヘッド又はシリンダブロックを流れる熱媒体が、加熱用流路に流れ込んでしまうことも懸念される。そこで、本発明は、かかる懸念については、以下のように解消した。
【００１４】
すなわち、上記発明において、更に、前記加熱用流路内において熱媒体を流れさせるポンプを備えると共に、
該ポンプのオンオフ制御によってのみ、加熱用流路内における熱媒体の流れ又は停止を制御可能に構成されていることを特徴とする。
【００１５】
このように構成すれば、簡易な構成で、加熱用流路内における熱媒体の流れ又は停止を制御できる。
【００１６】
そして、前記ポンプがオフの状態において、前記冷却用流路内に熱媒体を流すことで加熱用流路の流入口付近と流出口付近との間で発生する差圧によって、該加熱用流路内を熱媒体が流れることを防止する弁が、該加熱用流路内に備えられているとよい。
【００１７】
本構成によれば、ポンプがオフの時に、弁によって、加熱用流路内を熱媒体が流れることを防止できる。
【００１８】
前記ポンプがオフの状態において、前記冷却用流路内に熱媒体を流した際に、前記加熱用流路における流出口付近の方が流入口付近よりも熱媒体の圧力が高くなるように、これら流出口及び流入口は配置されており、
前記弁は、該流入口から加熱用流路内を通って該流出口へ向かう方向にのみ熱媒体の流れを許容する一方向弁であるとよい。
【００１９】
このように構成することで、ポンプがオンの時は、加熱用流路内に熱媒体を流すことができ、ポンプがオフの時は、加熱用流路内を熱媒体が流れることを防止できる。
【００２０】
また、前記加熱用流路における流入口と流出口は、前記ポンプがオフの状態において、前記冷却用流路内に熱媒体を流した場合に、該加熱用流路の流入口から該加熱用流路内に向かっていく熱媒体の流れる方向への流体圧力Ｐ１と、該加熱用流路の流出口から該加熱用流路内に向かっていく熱媒体の流れる方向への流体圧力Ｐ２が等しくなるように配設されることも好適である。
【００２１】
本構成によれば、ポンプがオフの時に、加熱用流路における流入口と流出口の差圧が発生しないことで、加熱用流路内を熱媒体が流れることを防止できる。
【００２２】
ただし、前記加熱用流路における流入口が一つのみ設けられる場合には、前記流体圧力Ｐ１は該流入口内部の入口近傍の流体圧力であり、
前記加熱用流路における流入口が幹流路から分岐して複数設けられる場合には、前記流体圧力Ｐ１は、幹流路内において各流入口から入ってきた熱媒体の流れが全て合流する合流部の流体圧力であり、
前記加熱用流路における流出口が一つのみ設けられる場合には、前記流体圧力Ｐ２は該流出口内部の出口近傍の流体圧力であり、
前記加熱用流路における流出口が幹流路から分岐して複数設けられる場合には、前記流体圧力Ｐ２は、幹流路内において各流出口から入ってきた熱媒体の流れが全て合流する合流部の流体圧力である。
【００２３】
また、前記冷却用流路内の熱媒体の流れ及び前記加熱用流路内の熱媒体の流れを制御する制御手段を備え、
該制御手段は、機関始動前及び機関始動後のうち少なくともいずれか一方を含む期間内において、一時的に前記ポンプをオンにして、加熱用流路内の熱媒体を流れさせるとよい。
【００２４】
また、前記制御手段は、前記ポンプをオフにして加熱用流路内の熱媒体を停止させた後に、前記冷却用流路内の熱媒体を流れさせるとよい。
【００２５】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１〜図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関について説明する。図１〜図３は、本発明の第１の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式的構成図である。図１はプレヒート時の動作状態、図２は暖機時の動作状態、図３は暖機完了後の動作状態を示している。
【００２８】
＜蓄熱装置を備えた内燃機関の構成＞
本実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関は、概略、機関本体１０と、機関本体１０の暖機促進を行う蓄熱装置２０と、機関運転時に機関の冷却を行う冷却装置３０とを備えている。そして、機関本体１０は、燃焼室を覆うシリンダヘッド１１と、複数のシリンダが一体となったシリンダブロック１２とを備えている。
【００２９】
また、蓄熱装置２０は、機関本体１０によって暖められた熱媒体としての冷却液体を、保温した状態で溜めておく蓄熱タンク２１と、冷却液体を流れさせるための電動ポンプ２２と、これら蓄熱タンク２１及び電動ポンプ２２を通る蓄熱装置用の流路（以下、加熱用流路と称する。）２４とを備えている。また、加熱用流路内２４には、冷却液体の流れを１方向にのみ許容する１方向弁（例えば、逆止弁）２３が設けられている。そして、加熱用流路２４は、その入口である流入口Ｐ１がシリンダヘッド１１に設けられ、また、その出口である流出口Ｑ１もシリンダヘッド１１に設けられている。
【００３０】
冷却装置３０は、冷却液体を冷却するラジエータ３１と、車室内の暖房に用いられるヒータコア３２と、冷却液体を流れさせるためのポンプ３３と、周囲の温度に応じて流路を切替えるサーモスタット３４と、冷却装置用の第１流路（以下、第１冷却用流路と称する。），第２流路（以下、第２冷却用流路と称する。）及び第３流路（以下、第３冷却用流路と称する。）３５，３６，３７とを備える。ここで、ラジエータ３１とヒータコア３２は、いずれも熱交換器として機能する。また、ポンプ３３は機関に設けられた不図示のベルトによって駆動されるように構成されている。
【００３１】
そして、第１冷却用流路３５及び第２冷却用流路３６は、その共通の入口である流入口Ｐ２がシリンダヘッド１１に設けられ、また、その共通の出口である流出口Ｑ２がシリンダヘッド１１に設けられている。第１冷却用流路３５と第２冷却用流路３６は流入口Ｐ２を入って直ぐにそれぞれに分かれるように構成されている。そして、第１冷却用流路３５は途中に熱交換器を介することなくポンプ３３に至り、第２冷却用流路３６は途中にヒータコア３２を介してポンプ３３に至るように構成されている。そして、第１冷却用流路３５と第２冷却用流路３６はポンプ３３の手前で再び合流するように構成されている。第３冷却用流路３７は、その入口である流入口Ｐ３がシリンダブロック１２に設けられ、また、その出口である流出口Ｑ３が第１冷却用流路３５と第２冷却用流路３６の分岐部に設けられている。この第３冷却用流路３７の途中に、ラジエータ３１が設けられている。
【００３２】
そして、第１冷却用流路３５と第２冷却用流路３６の分岐部に、上記サーモスタット３４が設けられている。このサーモスタット３４は、周囲の温度が所定温度以下になると流入口Ｐ２を開き、かつ流出口Ｑ３を閉じる弁として機能する。更に、このサーモスタット３４は、周囲の温度が所定温度以上になると流入口Ｐ２を閉じ、かつ流出口Ｑ３を開く弁として機能する。従って、サーモスタット３４は周囲の温度に応じて流路を切替える機能を発揮する。
【００３３】
＜蓄熱装置を備えた内燃機関の動作＞
＜＜プレヒート時＞＞
図１はプレヒート時の動作状態を示しており、図中の矢印は、そのときの冷却液体の流れを示している。プレヒートは、機関始動前に予め機関を暖めて暖機の促進を図るために行われる。このプレヒートは、例えば、ドアスイッチ信号などのプレヒートトリガー信号に応じて、その動作が開始される。すなわち、このプレヒートトリガー信号に応じて電動ポンプ２２をオンにする。これにより、図示のように、加熱用流路２４を冷却液体が循環する流れが生ずる。このとき、ポンプ３３は作動しておらず、その他の流路で冷却液体の流れは生じていない。その後、電動ポンプ２２をオフにして、加熱用流路２４における冷却液体の流れを停止させて、プレヒートを終了する。
【００３４】
ここで、電動ポンプ２２をオンにしておく時間は、蓄熱タンク２１に溜めておいた暖かい冷却液体のみがシリンダヘッド１１に供給され、シリンダヘッド１１内の冷えた冷却液体が蓄熱タンク２１を通って、再びシリンダヘッド１１に戻ってこないように設定される。以上のように、機関始動前の冷間時に、蓄熱タンク２１に溜めておいた暖かい冷却液体によって、シリンダヘッド１１を暖めておくことができる。これにより、以下に示す暖機を促進することが可能となる。
【００３５】
＜＜暖機時＞＞
図２は暖機時の動作状態を示しており、図中の矢印は、そのときの冷却液体の流れを示している。上記プレヒート終了後、機関が始動すると暖機が開始される。すなわち、ポンプ３３が作動して、第１冷却用流路３５及び第２冷却用流路３６に冷却液体の流れが生じる。暖機を開始してから暫くの間は、冷却液体の温度はそれほど高くはないため、図２に示すように、サーモスタット３４は流入口Ｐ２を開き、かつ流出口Ｑ３を閉じている。従って、図示のように、シリンダヘッド１１から第１冷却用流路３５を通って再びシリンダヘッド１１に戻るように冷却液体が循環する流れと、シリンダヘッド１１から第２冷却用流路３６を通って再びシリンダヘッド１１に戻るように冷却液体が循環する流れが形成される。このとき、サーモスタット３４により流出口Ｑ３は閉じられているので、第３冷却用流路３７には冷却液体の流れは生じない。
【００３６】
ここで、電動ポンプ２２をオフにした状態において、ポンプ３３が作動すれば、シリンダヘッド１１内における冷却液体の圧力はポンプ３３に近いほうが高くなる。従って、加熱用流路２４における流入口Ｐ１付近における冷却液体の圧力と、流出口Ｑ１付近における冷却液体の圧力とでは、後者の方が高くなっている。そのため、暖機時には、加熱用流路２４において、流出口Ｑ１側から流入口Ｐ１に向かう流れが発生しようとするが、１方向弁２３により、そのような流れの発生は防止される。これにより、暖機中、蓄熱タンク２１に送られた、冷えた冷却液体は、シリンダヘッド１１内に送り込まれない。従って、暖機が促進される。特に、本実施の形態では、暫くは、シリンダブロック１２に冷却液体が流れ込まないため、シリンダヘッド１１は早期に暖められる。
【００３７】
＜＜暖機完了後＞＞
図３は暖機完了後の動作状態を示しており、図中の矢印は、そのときの冷却液体の流れを示している。機関を運転してから暫くすると、機関によって冷却液体の温度が高くなる。これにより、サーモスタット３４は作動して、流入口Ｐ２を閉じ、かつ流出口Ｑ３を開く。これにより、冷却液体はシリンダヘッド１１からシリンダブロック１２を通って、流入口Ｐ３から第３冷却用流路３７へと流れていく。そして、第３冷却用流路３７に入った冷却液体は、ラジエータ３１を通って、流出口Ｑ３から出て行き、第１冷却用流路３５と第２冷却用流路３６に分かれて流れていく。
【００３８】
このように、シリンダヘッド１１からシリンダブロック１２，第３冷却用流路３７及び第１冷却用流路３５を通って再びシリンダヘッド１１に戻るように冷却液体が循環する流れと、シリンダヘッド１１からシリンダブロック１２，第３冷却用流路３７及び第２冷却用流路３６を通って再びシリンダヘッド１１に戻るように冷却液体が循環する流れが形成される。なお、このとき、電動ポンプ２２をオフにしていれば、加熱用流路２４に冷却液体の流れが生じないことは、上記暖機時において説明した通りである。
【００３９】
以上のように、機関運転中においては、冷却液体を通じて、ラジエータ３１及びヒータコア３２により熱交換が行われ、機関は適度な温度に維持される。なお、機関運転中あるいは機関運転停止後において、適当なタイミングで電動ポンプ２２をオンにして、図１に示すように加熱用流路２４に流れを形成する。これにより、高温になった冷却液体を蓄熱タンク２１に溜めておき、次回のプレヒートに備えておく。
【００４０】
＜本実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関により得られる効果＞
上記の通り、本実施の形態においては、蓄熱装置２０に備えられる加熱用流路２４を、冷却装置３０における冷却用流路とは別に、独立して設けるようにした。従って、プレヒート時における冷却液体の流れと、機関運転時（暖機時及び暖機完了後）における冷却液体の流れを切替えるための切替え制御弁は不要となった。また、電動ポンプ２２がオフ状態の間は、例え、ポンプ３３が作動して、シリンダヘッド１１内に冷却液体の流れが生じていても、加熱用流路２４には冷却液体の流れは生じない。従って、電動ポンプ２２のオンオフ制御によって、他の制御弁等の制御手段を用いることなく、加熱用流路２４における冷却液体の流れ又は停止を制御することができる。従って、構成を簡略化し、コストダウンを図ることが可能となる。
【００４１】
なお、電動ポンプ２２のオンオフ制御によってのみ、加熱用流路２４における冷却液体の流れ又は停止を制御可能とするために、本実施の形態では、１方向弁２３を設ける構成を採用した。この場合、当該制御を可能にするためには、加熱用流路２４における流入口Ｐ１と流出口Ｑ１の配置位置については所定の条件を満たす必要がある。すなわち、１方向弁２３は、電動ポンプ２２がオンの場合には、加熱用流路２４において冷却液体が流れるようにしつつ、電動ポンプ２２がオフの場合には、加熱用流路２４において冷却液体が流れないようにしなければならない。そして、前者の条件から１方向弁２３の向きは必然的に決定されため、後者の条件を満たすためには、流入口Ｐ１と流出口Ｑ１の配置位置を工夫しなければならない。
【００４２】
すなわち、電動ポンプ２２をオフにして、ポンプ３３を作動させると、シリンダヘッド１１内における冷却液体は、その位置によって圧力に違いが生じる。そして、このような状態において、流出口Ｑ１付近の方が流入口Ｐ１付近よりも冷却液体の圧力が高くなるように、流入口Ｐ１及び流出口Ｑ１を配置する必要がある。何故ならば、配置関係を逆にした場合には、電動ポンプ２２をオフにしてポンプ３３が作動したときに、加熱用流路２４を冷却液体が流れようとする方向と、電動ポンプ２２をオンにしたときに加熱用流路２４を冷却液体が流れる方向が同じになってしまう。従って、電動ポンプ２２をオフにしたときに、１方向弁２３によって、加熱用流路２４を冷却液体が流れることを防止できなくなるからである。結局、電動ポンプ２２をオフにして、ポンプ３３を作動させた場合に、シリンダヘッド１１内を流れる冷却液体の上流側に流出口Ｑ１を配置して、下流側に流入口Ｐ１を配置するようにすれば良い。
【００４３】
（第２の実施の形態）
図４及び図５には、本発明の第２の実施の形態が示されている。上記第１の実施の形態では、電動ポンプ２２をオフにして、ポンプ３３を作動させている場合に、加熱用流路において冷却液体の流れが生じないために、１方向弁２３を設け、かつ、加熱用流路の流入口Ｐ１及び流出口Ｑ１の配置を工夫した。これに対して、本実施の形態では、電動ポンプ２２をオフにして、ポンプ３３を作動させている場合に、加熱用流路において冷却液体の流れが生じないために、１方向弁を設けることなく、加熱用流路の流入口及び流出口の配置のみを工夫している。なお、以下の、説明においては、加熱用流路以外の基本的構成および作用については第１の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４４】
図４及び図５は、本発明の第２の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式的構成図である。図４は側面側から見た模式的構成を示し、図５は上面側から見た模式的構成を示している。なお、両図面に示す矢印は、プレヒート時における冷却媒体の流れを示している。
【００４５】
＜横流し方式と縦流し方式＞
本実施の形態においては、蓄熱タンク２１に溜めておいた暖かい冷却液体を、シリンダヘッド１１に供給する方式として、横流し方式を採用している。横流し方式とは、幹流路となるデリバリパイプによって、各シリンダに対して、個別に冷却液体を供給する方式である。これに対して、縦流し方式とは、配列された複数のシリンダに対して縦方向に冷却媒体を流し、各シリンダに対して、順次冷却液体を供給する方式である。なお、上記第１の実施の形態は縦流し方式である。横流し方式の場合には、縦流し方式に比べて、各シリンダに対して均一な温度の冷却液体を供給できるという利点がある。従って、一般的に、横流し方式の方が縦流し方式に比べて、蓄熱容量を少なくできるという利点がある。
【００４６】
＜蓄熱装置を備えた内燃機関の構成＞
図４及び図５に示すように、蓄熱タンク２１よりも下流側には、デリバリパイプ２５が設けられている。また、このデリバリパイプ２５から分岐する複数の分岐管２７が設けられている。これらの分岐管２７は、各シリンダに対して個別に冷却液体を供給するために、シリンダの数だけ設けられる。なお、デリバリパイプ２５は幹流路を形成し、分岐管２７は枝流路を形成する。また、蓄熱タンク２１よりも上流側には、幹管２６が設けられている。そして、シリンダの数だけ、この幹管２６から分岐する複数の分岐管２８が設けられている。なお、幹管２６は幹流路を形成し、分岐管２８は枝流路を形成する。ここで、デリバリパイプ２５，幹管２６及び各分岐管２７，２８は、いずれも加熱用流路の一部を構成する。また、各分岐管２７はシリンダの吸気側に配置され、各分岐管２８はシリンダの排気側に配置されている。
【００４７】
＜プレヒート時の動作＞
上記のように、プレヒートは、例えば、ドアスイッチ信号などのプレヒートトリガー信号に応じて、その動作が開始される。すなわち、このプレヒートトリガー信号に応じて電動ポンプ２２をオンにする。電動ポンプ２２をオンにすると、図４及び図５に示すように、加熱用流路（蓄熱タンク２１→デリバリパイプ２５→各分岐管２７→シリンダヘッド１１→各分岐管２８→幹管２６→蓄熱タンク２１）を冷却媒体が循環する流れが生ずる。このとき、ポンプ３３は作動しておらず、その他の流路で冷却液体の流れは生じていない。その後、電動ポンプ２２をオフにして、加熱用流路における冷却液体の流れを停止させて、プレヒートを終了する。
【００４８】
電動ポンプ２２をオンにしておく時間については、上記第１の実施の形態で説明した通りであるので、その説明は省略する。また、暖機時における動作、暖機完了後の動作等についても、上記第１の実施の形態で説明した通りであるので、その説明は省略する。
【００４９】
＜加熱用流路における流入口と流出口の配置位置＞
本実施の形態においても、上記第１の実施の形態の場合と同様に、電動ポンプ２２をオフにして、ポンプ３３を作動させた場合でも、加熱用流路を冷却媒体が循環しないように構成されている。以下、この点について説明する。
【００５０】
本実施の形態では、端的に言えば、加熱用流路における流入口と流出口の配置位置を工夫することで、電動ポンプ２２をオフにして、ポンプ３３を作動させた状態において、これら流入口と流出口との間に差圧を生じさせないようにしている。つまり、そのような状態において、当該流入口から加熱用流路内に向かっていく冷却液体の流れる方向への流体圧力をＰ１とし、当該流出口から加熱用流路内に向かっていく冷却液体の流れる方向への流体圧力をＰ２とすると、Ｐ１＝Ｐ２となるように、これら流入口と流出口の配置位置を設定している。
【００５１】
従って、仮に、流入口と流出口が一つしかなければ、当該流入口内部の入口近傍における上記流体圧力Ｐ１と、当該流出口内部の出口近傍における上記流体圧力Ｐ２が等しくなるように、これら流入口と流出口の配置位置を設定すればよい。しかし、本実施の形態の場合には、上記の通り、複数の分岐管２７及び分岐管２８がシリンダヘッド１１に接続されている。つまり、流入口は分岐管２８の個数分だけ複数設けられ、同様に流出口も分岐管２７の個数分だけ複数設けられている。従って、本実施の形態の場合には、図５に示す、幹管２６のＸ部における上記流体圧力Ｐ１とデリバリパイプ２５のＹ部における上記流体圧力Ｐ２が等しくなるように、各流入口及び各流出口の配置位置を設定する必要がある。これは、各流入口から入ってきた冷却媒体が全て合流する合流部における冷却液体の流れる方向への流体圧力と、各流出口から入ってきた冷却媒体が全て合流する合流部における冷却液体の流れる方向への流体圧力が等しくなる場合に、冷却媒体の循環が行われなくなるからである。なお、要は、蓄熱タンク２１内の冷却媒体が流れないようにすればよいので、仮に、分岐管２７，２８の一部で流れが生じたとしても何ら問題はない。
【００５２】
なお、以上説明した条件を満たす流入口及び流出口の配置例としては、次ぎの（１）〜（３）の条件を全て満たすものを挙げることができる。（１）分岐管２７の開口部（流出口に相当する）及び分岐管２８の開口部（流入口に相当する）は、全て、ポンプ３３の作動によりシリンダヘッド１１内を流れる冷却媒体の流れに対して垂直に接続する。これにより、当該流れによる動圧を無視できる。（２）それぞれ対となる分岐管２７，２８は、ポンプ３３から等距離の位置に配置する。これにより、対となる流入口及び流出口における静圧は等しくなる。（３）それぞれ対となる分岐管２７，２８における圧力損失を等しくする。勿論、これは一例に過ぎず、解析により又は実験により、加熱用流路を冷却媒体が循環しないように、流入口及び流出口を配設することができる。
【００５３】
＜本実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関により得られる効果＞
本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様に、蓄熱装置２０に備えられる加熱用流路を、冷却装置３０における冷却用流路とは別に、独立して設けるようにした。また、電動ポンプ２２がオフ状態の間は、例え、ポンプ３３が作動して、シリンダヘッド１１内に冷却液体の流れが生じていても、加熱用流路には冷却液体の流れは生じない。従って、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態では、１方向弁も不要であるので、上記第１の実施の形態よりも、構成の簡略化やコストダウンを図ることができる。
【００５４】
（第３の実施の形態）
図６及び図７には、本発明の第３の実施の形態が示されている。本実施の形態では、蓄熱タンク２１よりも上流側においては、単一の流路とした点のみが、上記第２の実施の形態と異なり、他の構成及び作用については、上記第２の実施の形態と同一である。したがって、第２の実施の形態と同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略し、異なる構成等についてのみ詳細に説明する。
【００５５】
図６及び図７は、本発明の第３の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式的構成図である。図６は側面側から見た模式的構成を示し、図７は上面側から見た模式的構成を示している。なお、両図面に示す矢印は、プレヒート時における冷却媒体の流れを示している。本実施の形態の場合にも上記第２の実施の形態と同様に、横流し方式を採用している。
【００５６】
＜蓄熱装置を備えた内燃機関の構成＞
図６及び図７に示すように、本実施の形態においても、蓄熱タンク２１よりも下流側には、デリバリパイプ２５が設けられ、また、このデリバリパイプ２５から分岐する複数の分岐管２７が設けられている。一方、蓄熱タンク２１よりも上流側には、単一の管２９が設けられている。本実施の形態では、複数の分岐管２７によって、各シリンダに対して供給された冷却媒体は、シリンダヘッド内のウォータジャケット内で合流して、この管２９から蓄熱タンク２１に戻るように構成されている。ここで、デリバリパイプ２５，各分岐管２７及び管２９は、いずれも加熱用流路の一部を構成する。
【００５７】
＜プレヒート時の動作＞
本実施の形態においても、上記第２の実施の形態と同様に、電動ポンプ２２をオンにすると、図６及び図７に示すように、加熱用流路（蓄熱タンク２１→デリバリパイプ２５→各分岐管２７→シリンダヘッド１１→管２９→蓄熱タンク２１）を冷却媒体が循環する流れが生ずる。このとき、ポンプ３３は作動しておらず、その他の流路で冷却液体の流れは生じていない。その後、電動ポンプ２２をオフにして、加熱用流路における冷却液体の流れを停止させて、プレヒートを終了する。電動ポンプ２２をオンにしておく時間については、上記第１の実施の形態で説明した通りであるので、その説明は省略する。また、暖機時における動作、暖機完了後の動作等についても、上記第１の実施の形態で説明した通りであるので、その説明は省略する。
【００５８】
＜加熱用流路における流入口と流出口の配置位置＞
本実施の形態においても、上記第２の実施の形態と同様に、電動ポンプ２２をオフにして、ポンプ３３を作動させた状態において、流入口から加熱用流路内に向かっていく冷却液体の流れる方向への流体圧力をＰ１とし、流出口から加熱用流路内に向かっていく冷却液体の流れる方向への流体圧力をＰ２とすると、Ｐ１＝Ｐ２となるように、これら流入口と流出口の配置位置を設定している。
【００５９】
そして、本実施の形態の場合には、図７に示す、管２９のＸ部における上記流体圧力Ｐ１とデリバリパイプ２５のＹ部における上記流体圧力Ｐ２が等しくなるように、各流入口及び各流出口の配置位置を設定する必要がある。これは、本実施の形態の場合には、流入口は管２９による１箇所のみであり、流出口は上記第２の実施の形態と同様に複数設けられているからである。詳細は上記第２の実施の形態で説明した通りであるので、その説明は省略する。
【００６０】
本実施の形態においても、上記第２の実施の形態と同様の効果を得ることは言うまでもない。また、本実施の形態の場合には、蓄熱タンク２１よりも上流側を単一の流路としたので、より一層、構成の簡略化や装置の小型化を図ることが可能となる。
【００６１】
（その他）
蓄熱装置は、既に説明した通り、暖機促進を図るために備えられる。そして、この蓄熱装置による、暖まった熱媒体としての冷却液体を機関に戻す動作は、機関始動前及び機関始動後のうち少なくともいずれか一方を含む期間内において、一時的に行われる。なお、機関始動後の場合は、エンジンが始動後に、暖まった熱媒体としての冷却液体を機関に戻す。以下、この蓄熱装置による動作手順の一例について、図８を参照して説明する。図８は蓄熱装置の動作手順を示すフローチャートである。なお、この図８に示すプレヒート制御を行う処理ルーチンは、例えば、内燃機関が搭載された自動車のドアロックが解除された信号に基づいて立ち上がるようにすればよい。勿論、機関停止時に常時立ち上げておいても良い。また、この処理ルーチンは、不図示のＥＣＵによって、適宜繰り返し行われる。例えば、処理ルーチンを立ち上げている間は、常に周期的に繰り返し行うようにしても良いし、所定間隔をおいて定期的に繰り返し行うようにしても良い。通常は、例えば、ドアロックが解除されてから機関が始動されるまでの間、常時繰り返し行うようにすれば良い。
【００６２】
まず、ＥＣＵは、プレヒートトリガー信号がＯＮであるか否かの判定を行う（ステップＳ１）。これは、例えば、運転席側のドアロックが解除された信号（ドアスイッチ信号）や、外部リモコン信号に基づいて判定できる。例えば、ロッキングレバーがロック状態にあるかアンロック状態にあるかを検出するポジションスイッチを備える場合には、当該スイッチがロック状態からアンロック状態に切替えられたときに、プレヒートトリガー信号がＯＮになったと判定できる。また、ドアロック機構におけるロック機構が作動してロック状態にあるか、またはアンロック状態にあるかを検出するドアロックスイッチを備える場合には、当該スイッチがロック状態からアンロック状態に切替えられたときに、プレヒートトリガー信号がＯＮになったと判定できる。また、キーを手動によりロック側かアンロック側に回転させている間だけ信号を出すドアキースイッチを備える場合には、当該スイッチからアンロック側への回転信号が送られたときに、プレヒートトリガー信号がＯＮになったと判定できる。更に、車外から車両アンテナを介してリモコン信号を受信したときに、プレヒートトリガー信号がＯＮになったと判定できる。車外から送られる信号としては、ドアロックの施錠・解錠を遠隔操作で行えるようにしたリモートドアシステムにおけるアンロック信号がある。
【００６３】
ステップＳ１でプレヒートトリガー信号がＯＮではないと判定された場合には、処理を終了する。一方、ステップＳ１でプレヒートトリガー信号がＯＮであると判定された場合には、エンジン水温が所定温度（例えば４０℃）未満であるか否かを判定する（ステップＳ２）。これはエンジン水温を検出する温度センサの検出値から判定することができる。
【００６４】
ステップＳ２でエンジン水温が所定温度未満ではないと判定された場合には、プレヒートを行う必要がないので処理を終了する。一方、ステップＳ２でエンジン水温が所定温度未満であると判定された場合には、電動ポンプ２２が作動中であるか否かを判定する（ステップＳ３）。電動ポンプ２２のオンオフ制御はＥＣＵが行うため、電動ポンプ２２が作動中であるか否かについては、ＥＣＵは認識している。そして、ステップＳ３で電動ポンプ２２が作動中ではないと判定された場合には、電動ポンプ２２をオンにする（ステップＳ４）。
【００６５】
ステップＳ４で電動ポンプ２２をオンにした後、あるいは、ステップＳ３で電動ポンプ２２が作動中であると判定された後に、電動ポンプ２２が作動を開始してから所定時間（例えば７秒）が経過したか否かを判定する（ステップＳ５）。
そして、ステップＳ５で電動ポンプ２２が作動を開始してから所定時間が経過していると判定された場合には、電動ポンプ２２をオフにして（ステップＳ６）、処理を終了する。一方、ステップＳ５で電動ポンプ２２が作動を開始してから所定時間が経過していないと判定された場合には、ステップＳ２に戻って同じ手順を繰り返す。
【００６６】
以上のように、機関始動前（ただし、機関始動時まで至る場合あり）において一時的にプレヒート動作が行われる。ただし、上記の通り、エンジン水温が所定以上である場合には、プレヒートを行う必要がないので、プレヒート動作は行われない。このように、機関始動前にプレヒートを行うことで、機関始動時の燃焼状態を改善することができ、燃料噴射量を低減することができ、排出されるＨＣを大幅に低減することができる。
【００６７】
なお、上記実施の形態においては、暖機時においては、冷却液体がシリンダブロックには流れ込まないように構成された内燃機関に、本発明を適用する場合を説明した。しかし、内燃機関の構成は、このような構成には限定されない。従って、暖機時に、冷却液体がシリンダブロックに流れ込むように構成された内燃機関に本発明を適用することも可能である。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、構成の簡略化及びコストダウンを図ることができる。また、冷却用流路と加熱用流路との切替えも適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式的構成図（プレヒート時の動作状態）である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式的構成図（暖機時の動作状態）である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式的構成図（暖機完了後の動作状態）である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式的構成図（側面側から見た模式的構成）である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式的構成図（上面側から見た模式的構成）である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式的構成図（側面側から見た模式的構成）である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式的構成図（上面側から見た模式的構成）である。
【図８】蓄熱装置の動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  機関本体
１１  シリンダヘッド
１２  シリンダブロック
２０  蓄熱装置
２１  蓄熱タンク
２２  電動ポンプ
２３  １方向弁
２４  加熱用流路
２５  デリバリパイプ
２６  幹管
２７，２８  分岐管
２９  管
３０  冷却装置
３１  ラジエータ
３２  ヒータコア
３３  ポンプ
３４  サーモスタット
３５  第１冷却用流路
３６  第２冷却用流路
３７  第３冷却用流路
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３  流入口
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３  流出口
【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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