(57)【要約】【課題】多気筒内燃機関における機関始動時の排気エミッションの悪化をさらに改善するための内燃機関の冷却装置を提供する。【解決手段】機関始動時には一部気筒だけを運転する多気筒内燃機関の冷却装置１０ａ，１０ｂであって、機関始動時において一部気筒１ａだけが運転されている時には、一定量の冷却水が、一部気筒回りを循環し、一部気筒以外の気筒１ｂ回りを循環しないようになっている。【選択図】図１
2007154818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関始動時には一部気筒だけを運転する多気筒内燃機関の冷却装置であって、機関始動時において前記一部気筒だけが運転されている時には、一定量の冷却水が、前記一部気筒回りを循環し、前記一部気筒以外の気筒回りを循環しないようになっていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項２】
前記一部気筒回りの冷却水循環通路と、前記一部気筒以外の気筒回りの冷却水循環通路とは、互いに独立して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項３】
前記一部気筒回りの冷却水循環通路と、前記一部気筒以外の気筒回りの冷却水循環通路とは、開閉弁を介して互いに連通しており、機関始動時において前記一部気筒だけが運転されている時には、前記開閉弁を閉弁することにより、前記一定量の冷却水が、前記一部気筒回りを循環し、前記一部気筒以外の気筒回りを循環しないようになっていることを特徴とする請求項１に記載の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、内燃機関の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機関始動時には、機関本体が暖機されていないために、気筒内での燃料気化が不十分となり、排気ガス中には比較的多くの未燃燃料等が含まれる。それに加えて、機関排気系の触媒装置も暖機されていないために、このような比較的多くの未燃燃料等を含む排気ガスを十分に浄化することができず、排気エミッションが非常に悪化する。
【０００３】
それにより、機関始動時には、多気筒内燃機関の一部気筒だけを運転して排気ガス量を低減することにより、排気エミッションの悪化を改善することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４８１８５
【特許文献２】特開２００４−３４６９０３
【特許文献３】実開平７−４８４１
【特許文献４】特開２０００−３５６１３３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の技術によれば、確かに、機関始動時に全気筒運転を実施する場合に比較して、機関始動時の未燃燃料等の多く含む排気ガス量は低減され、排気エミッションの悪化を改善することができる。しかしながら、内燃機関の冷却装置を工夫することにより、さらに排気エミッションの悪化を改善することができる。
【０００６】
従って、本発明の目的は、多気筒内燃機関における機関始動時の排気エミッションの悪化をさらに改善するための内燃機関の冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の冷却装置は、機関始動時には一部気筒だけを運転する多気筒内燃機関の冷却装置であって、機関始動時において前記一部気筒だけが運転されている時には、一定量の冷却水が、前記一部気筒回りを循環し、前記一部気筒以外の気筒回りを循環しないようになっていることを特徴とする。
【０００８】
本発明による請求項２に記載の内燃機関の冷却装置は、請求項１に記載の内燃機関の冷却装置において、前記一部気筒回りの冷却水循環通路と、前記一部気筒以外の気筒回りの冷却水循環通路とは、互いに独立して形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明による請求項３に記載の内燃機関の冷却装置は、請求項１に記載の内燃機関の冷却装置において、前記一部気筒回りの冷却水循環通路と、前記一部気筒以外の気筒回りの冷却水循環通路とは、開閉弁を介して互いに連通しており、機関始動時において前記一部気筒だけが運転されている時には、前記開閉弁を閉弁することにより、前記一定量の冷却水が、前記一部気筒回りを循環し、前記一部気筒以外の気筒回りを循環しないようになっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の冷却装置によれば、機関始動時において一部気筒だけが運転されている時には、一定量の冷却水が、一部気筒回りを循環し、一部気筒以外の気筒回りを循環しないようになっている。それにより、一定量の冷却水は、運転している一部気筒回りだけを循環するために早期に温度上昇し、一部気筒は早期に暖機される。こうして、機関始動時において、運転中の一部気筒における気筒内での燃料気化が早期に良好となって、排気ガス中に含まれる未燃燃料量が低減するために、機関排気系の触媒装置の暖機が不十分であっても大気中へ放出される未燃燃料が少なくなり、機関始動時の排気エミッションを改善することができる。
【００１１】
本発明による請求項２に記載の内燃機関の冷却装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の冷却装置において、一部気筒回りの冷却水循環通路と、一部気筒以外の気筒回りの冷却水循環通路とは、互いに独立して形成されている。それにより、特に制御を必要とせずに、機関始動時において、一定量の冷却水が、一部気筒回りの冷却水循環通路を通って、運転している一部気筒回りだけを循環するために、請求項１に記載の内燃機関の冷却装置と同様な効果を得ることができる。もし、必要ならば、一部気筒以外の気筒回りの冷却水循環通路においては、冷却水の循環を停止しても良い。
【００１２】
本発明による請求項３に記載の内燃機関の冷却装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の冷却装置において、一部気筒回りの冷却水循環通路と、一部気筒以外の気筒回りの冷却水循環通路とは、開閉弁を介して互いに連通しており、機関始動時において一部気筒だけが運転されている時には、開閉弁を閉弁するようになっている。それにより、機関始動時において、一定量の冷却水が、一部気筒回りの冷却水循環通路を通って、運転している一部気筒回りだけを循環するために、請求項１に記載の内燃機関の冷却装置と同様な効果を得ることができる。また、機関始動時の一部気筒運転が終了して全気筒運転が開始される時には、開閉弁を開弁すれば、一部気筒回りの冷却水循環通路と、一部気筒以外の気筒回りの冷却水循環通路とが連通される。それにより、この時には、一部気筒回りの冷却水循環通路において既に温度上昇している一定量の冷却水が一部気筒以外の気筒回りの冷却水循環通路も循環するようになり、運転を開始する一部気筒以外の気筒の暖機を早めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明による内燃機関の冷却装置の第一実施形態を示す概略図である。本実施形態において、内燃機関はＶ型内燃機関である。図１において、１ａはＶ型内燃機関の第一バンクであり、１ｂは第二バンクである。２ａは第一バンク１ａの第一吸気マニホルドであり、２ｂは第二バンク１ｂの第二吸気マニホルドである。第一吸気マニホルド２ａには第一吸気通路３ａが接続され、第一吸気マニホルド２ｂには第二吸気通路３ｂが接続される。第一吸気通路３ａ及び第二吸気通路３ｂには、それぞれスロットル弁４ａ，４ｂが配置され、第一バンク１ａ及び第二バンク１ｂの吸気量を互いに独立して制御可能となっている。
【００１４】
５ａは第一バンク１ａの第一排気マニホルドであり、５ｂは第二バンク１ｂの第二排気マニホルドである。第一排気マニホルド５ａには第一排気通路６ａが接続され、第二排気マニホルド５ｂには第二排気通路６ｂが接続される。第一排気通路６ａ及び第二排気通路６ｂは排気合流部７において合流し、排気合流部７の下流側には主触媒装置８が配置されている。
【００１５】
本Ｖ型内燃機関は、主に理論空燃比での運転を実施するものであり、主触媒装置８としては三元触媒装置が選択される。主触媒装置８は、比較的大型化されるが、車両床下に配置されるために車両搭載性の問題はない。こうして、機関高負荷時に各気筒から排出される多量の排気ガスは主触媒装置８によって良好に浄化することができる。しかしながら、機関低負荷時に各気筒から排出される排気ガスは、比較的低温度であり、これが主触媒装置８へ流入する時には、さらに温度低下するために、主触媒装置８を触媒活性化温度に維持することができなくなって、排気ガスの浄化が不十分となる。
【００１６】
そのために、本実施形態では、第一排気通路４ａには三元触媒装置として第一副触媒装置９ａが配置され、第二排気通路４ｂには三元触媒装置として第二副触媒装置９ｂが配置されている。それにより、第一バンク１ａ及び第二バンク１ｂにおいて機関低負荷時の運転が実施されても、比較的低温度の排気ガスはそれほど温度低下することなく第一副触媒装置９ａ及び第二副触媒装置９ｂへ流入するために、それぞれに担持された触媒は活性化温度に維持され、この時の排気ガスを十分に浄化することができる。
【００１７】
１０ａは第一バンク１ａのシリンダブロックに形成された第一冷却水循環通路であり、１０ｂは第二バンク１ｂのシリンダブロックに形成された第二冷却水循環通路である。第一冷却水循環通路１０ａには入口管１１ａ及び出口管１２ａが接続され、循環ポンプ（図示せず）を介して入口管１１ａから供給された冷却水が第一冷却水循環通路１０ａを通って出口管１２ａから排出される際に、第一バンク１ａの各気筒が冷却される。また、第二冷却水循環通路１０ｂには入口管１１ｂ及び出口管１２ｂが接続され、循環ポンプ（図示せず）を介して入口管１１ｂから供給された冷却水が第二冷却水循環通路１０ｂを通って出口管１２ｂから排出される際に、第二バンク１ｂの各気筒が冷却される。
【００１８】
ところで、機関始動時において、機関温度が低いために、燃料が気筒内で気化し難く、排気ガス中には比較的多くの未燃燃料が含まれる。各バンクの近くには、それぞれ副触媒装置９ａ，９ｂが配置されているが、これらの副触媒装置９ａ，９ｂもクランキング開始後直ぐに触媒活性化温度まで昇温することはなく、未燃燃料を多く含む排気ガスは副触媒装置によって十分に浄化されずに大気中へ放出され、排気エミッションが非常に悪化する。
【００１９】
本実施形態において、機関始動時、例えば、クランキングの開始から始動完了した後の設定時期までの間、又は、クランキングの開始から車両走行等により要求機関負荷が設定負荷以上となるまでの間は、第一バンク１ａの気筒だけを運転し、第二バンク１ｂの気筒への燃料噴射を停止する一部気筒運転が実施される。それにより、機関始動時の未燃燃料を多く含む排気ガスは、第一バンク１ａの気筒だけからしか排出されず、機関始動時の排気ガス量を低減（半減）することができ、副触媒装置による浄化が不十分であっても、排気エミッションを改善することができる。
【００２０】
本実施形態においては、前述したような第一冷却水循環通路１０ａ及び第二冷却水循環通路１０ｂを有する冷却装置によって、機関始動時の排気エミッションをさらに改善することができる。第一冷却水循環通路１０ａと第二冷却水循環通路１０ｂとは、循環ポンプを含めて互いに独立しているために、機関始動時において、第一冷却水循環通路１０ａ側の循環ポンプを作動することにより、第一冷却水循環通路１０ａを循環する一定量の冷却水は、一般的なサーモスタット構造によりラジエタを通過することなく、運転している第一バンク１ａの気筒回りだけを循環するために早期に温度上昇し、第一バンク１ａの気筒は早期に暖機される。こうして、機関始動時において、運転中の第一バンク１ａの気筒における気筒内での燃料気化が早期に良好となって、排気ガス中に含まれる未燃燃料量が低減するために、第一副触媒装置の暖機が不十分であっても大気中へ放出される未燃燃料が少なくなり、機関始動時の排気エミッションをさらに改善することができる。
【００２１】
本実施形態においては、第一冷却水循環通路１０ａと第二冷却水循環通路１０ｂとは、循環ポンプを含めて互いに独立しているために、機関始動時において、第二冷却水循環通路１０ｂ側の循環ポンプは、作動させても停止させても、前述同様な効果を得ることができる。しかしながら、機関始動時に運転していない第二バンク１ｂの第二冷却水循環通路１０ｂに冷却水を循環させても意味はなく、例えば、第一冷却水循環通路１０ａ側の循環ポンプと第二冷却水循環通路１０ｂ側の循環ポンプとが、同一モータにより駆動されるような場合を除き、機関始動時には、第二冷却水循環通路１０ｂ側の循環ポンプだけを停止させて電力消費を低減することが好ましい。
【００２２】
機関始動時が完了して第二バンク１ｂの運転を開始する際には、第二冷却水循環通路１０ｂ側の循環ポンプが停止されていれば、これを作動する。第二バンク１ｂに関しては、この時から機関始動が開始されることとなるが、排気合流部７の下流側の主触媒装置８は、この時までに第一バンク１ａの各気筒から排出された排気ガスが通過して、ある程度の触媒活性が実現されており、また、この時までに第一バンク１ａの各気筒の運転により発生した熱の一部が第二バンク１ｂへ伝達されて、第二バンク１ｂの機関温度は第一バンク１ａの機関始動開始時より高められている。それにより、第二バンク１ｂの各気筒から排出される排気ガス中にはそれほど多くの未燃燃料が含まれることはなく、また、第二バンク１ｂの各気筒から排出される排気ガスは、主触媒装置８によって、ある程度は浄化されるために、第二バンク１ｂの各気筒の運転開始に際して、それほど排気エミッションが悪化することはない。
【００２３】
図２は本発明による内燃機関の冷却装置の第二実施形態を示す概略図である。第一実施形態との違いについてのみ以下に説明する。本実施形態において、第一冷却水循環通路１０ａと第二冷却水循環通路１０ｂとは、開閉弁１４が配置された連通管１３により連通され、循環ポンプからの単一の入口管１５が連通管１３の開閉弁１４より第一冷却水循環通路１０ａ側に接続されている。
【００２４】
本実施形態においては、一つの循環ポンプしか設けられておらず、第一バンク１ａによる一部気筒運転に際して、各気筒の始動開始と同時に、循環ポンプを作動すると共に連通管１３の開閉弁１４を閉弁する。それにより、機関始動開時において、一定量の冷却水が、一般的なサーモスタット構造によりラジエタを通過することなく、第一冷却水循環通路１０ａを通り、運転している第一バンク１ａの気筒回りだけを循環するために早期に温度上昇し、第一バンク１ａの気筒は早期に暖機される。こうして、機関始動時において、運転中の第一バンク１ａの気筒における気筒内での燃料気化が早期に良好となって、排気ガス中に含まれる未燃燃料量が低減するために、第一副触媒装置の暖機が不十分であっても大気中へ放出される未燃燃料が少なくなり、機関始動時の排気エミッションをさらに改善することができる。
【００２５】
また、機関始動時が完了して第二バンク１ｂの運転を開始する際には、連通管１４の開閉弁１４を開弁する。第二バンク１ｂに関しては、この時から機関始動が開始されることとなるが、排気合流部７の下流側の主触媒装置８は、この時までに第一バンク１ａの各気筒から排出された排気ガスが通過して、ある程度の触媒活性が実現されており、また、この時までに第一バンク１ａの各気筒の運転により発生した熱の一部が第二バンク１ｂへ伝達されて、第二バンク１ｂの機関温度は第一バンク１ａの機関始動開始時より高められている。また、第一バンク１ａの各気筒を冷却して温度上昇した一定量の冷却水は、開閉弁１４の開弁により連通管１３を介して、第二冷却水循環通路１０ｂにも循環するようになり、第二バンク１ｂの暖機を早めることができる。
【００２６】
それにより、第二バンク１ｂの各気筒から排出される排気ガス中には、第一実施形態と比較してさらに少ない未燃燃料しか含まれておらず、また、第二バンク１ｂの各気筒から排出される排気ガスは、主触媒装置８によって、ある程度は浄化されるために、第二バンク１ｂの各気筒の運転開始に際して、それほど排気エミッションが悪化することはない。
【００２７】
前述した二つの実施形態において、主触媒装置８は三元触媒装置としたが、内燃機関がリーンバーン運転を実施するものである場合には、ＮＯX触媒装置としても良い。また、内燃機関は、機関始動時に一部気筒運転を実施するものとしたが、もちろん、機関始動時以外の例えば低負荷時にも一部気筒運転を実施しても良い。この機関始動以外の一部気筒運転は、第二バンク１ｂを運転気筒群としても良い。
【００２８】
内燃機関はＶ型としたが、これは本発明を限定するものではなく、複数気筒が直列配置されるものでも、複数気筒が、機関始動時に運転させる気筒群と、機関始動時に停止させる気筒群とに分けられて、一定量の冷却水を、機関始動時に運転させる気筒群の回りを循環させ、機関始動時に運転させない気筒群の回りを循環させないことを可能とする冷却装置であれば、本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による内燃機関の冷却装置の第一実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明による内燃機関の冷却装置の第二実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ａ    第一バンク
１ｂ    第二バンク
７    排気合流部
８    主触媒装置
９ａ    第一副触媒装置
９ｂ    第二副触媒装置
１０ａ    第一冷却水循環通路
１０ｂ    第二冷却水循環通路
１３    連通管
１４    開閉弁
【図１】
2007154818.tif 000003
【図２】
2007154818.tif 000004