(57)【要約】【課題】二系統冷却装置に対し、シリンダブロックへの冷却水の供給開始に伴う燃料消費率の悪化及びシリンダヘッドへの流量減少を防止する。【解決手段】二系統冷却装置において、ヘッド内冷却水流路２ａの出口側を分岐し、一方をラジエータ流路５Ａ及びヒータ流路６Ａに繋がる第１分岐管１ｃとし、他方をブロック内冷却水流路３ａに繋がる第２分岐管１ｄとする。ブロック内冷却水流路３ａへの冷却水供給を停止しヘッド内冷却水流路２ａへ冷却水を供給している状態から、ブロック内冷却水流路３ａへの冷却水供給を開始する際、ヘッド内冷却水流路２ａを流れることで高温となった冷却水がブロック内冷却水流路３ａへ流れるため、シリンダブロック３の温度が急速に低下するといった状況を回避でき、燃料消費率の改善及びエンジンＥの信頼性の確保が図れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドに設けられたヘッド内冷却水流路、及び、シリンダブロックに設けられたブロック内冷却水流路を有する冷却水循環回路を備えた内燃機関の冷却装置において、
上記ヘッド内冷却水流路の入口側に向けて冷却水を吐出するウォータポンプと、
上記ウォータポンプから上記ヘッド内冷却水流路を経た冷却水を、上記ブロック内冷却水流路をバイパスして上記ウォータポンプに流入させるブロックバイパス流路と、
上記ウォータポンプから上記ヘッド内冷却水流路を経た冷却水を、ラジエータを介して上記ウォータポンプに流入させるラジエータ流路と、
上記ウォータポンプから上記ヘッド内冷却水流路を経た冷却水を、上記ブロック内冷却水流路を介して上記ウォータポンプに流入させるブロック流路と、
上記冷却水循環回路を循環する冷却水の温度が第１の所定温度以下であるとき、上記ブロック流路への冷却水の供給を遮断する第１弁体、及び、上記冷却水循環回路を循環する冷却水の温度が第２の所定温度以下であるとき、上記ラジエータ流路への冷却水の供給を遮断する第２弁体を有するサーモスタット弁とを備え、
上記ヘッド内冷却水流路の出口側には、上記ブロックバイパス流路及び上記ラジエータ流路への冷却水供給経路と、上記ブロック流路への冷却水供給経路とを分岐する分岐部が設けられていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の冷却装置において、
上記第１の所定温度は上記第２の所定温度よりも高く設定されていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の内燃機関の冷却装置において、
上記サーモスタット弁の第１弁体及び第２弁体は、冷却水の温度に応じて作動するサーモアクチュエータの移動ストロークに応じて閉弁状態と開弁状態とが切り換わるようにサーモアクチュエータにそれぞれ一体的に設けられており、
冷間始動時における上記第２弁体の閉弁位置からこの第２弁体が開弁位置となるまでのサーモアクチュエータの移動ストロークは、冷間始動時における上記第１弁体の閉弁位置からこの第１弁体が開弁位置となるまでのサーモアクチュエータの移動ストロークに対して短く設定されていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の内燃機関の冷却装置において、
上記第１弁体には、上記冷却水循環回路を循環する冷却水の温度が上記第１の所定温度以下である状態で、ウォータポンプの吐出圧が所定圧以上となった際に、その圧力を受けて開弁する差圧弁が設けられていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項５】
請求項４記載の内燃機関の冷却装置において、
上記第１弁体の差圧弁には第１付勢手段によって閉弁方向への付勢力が付与されており、上記冷却水循環回路を循環する冷却水の温度が上記第１の所定温度以下である状態で、ウォータポンプの吐出圧が所定圧以上となったときに、この水圧により、上記第１付勢手段の付勢力に抗して差圧弁が開弁して上記ブロック流路への冷却水の供給が開始されるようになっている一方、
上記第２弁体には第２付勢手段によって閉弁方向への付勢力が付与されており、上記冷却水循環回路を循環する冷却水の温度が第２の所定温度以下であるときに、この第２付勢手段の付勢力によって第２弁体が閉弁して上記ラジエータ流路への冷却水の供給が遮断されるようになっており、
上記第１付勢手段の付勢力は上記第２付勢手段の付勢力よりも小さく設定されていることを特徴とする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、自動車用エンジン等に代表される内燃機関を冷却水の循環によって冷却する冷却装置に係る。特に、本発明は、暖機運転中などにおいて、シリンダブロックへの冷却水の流れを停止させる冷却系を備えた内燃機関の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車用内燃機関（以下「エンジン」と呼ぶ場合もある）において、シリンダヘッドのウォータジャケット（以下「ヘッド内冷却水流路」と呼ぶ場合もある）及びシリンダブロックのウォータジャケット（以下「ブロック内冷却水流路」と呼ぶ場合もある）に対して冷却水を並列に流すようにしたエンジンの冷却装置（一般に「二系統冷却装置（または、二系統冷却システム）」と呼ばれている）が提案されている（例えば下記の特許文献１〜特許文献３を参照）。
【０００３】
この種の冷却装置には、冷却水循環回路内に水流を発生させるウォータポンプ、及び、冷却水温度に応じて冷却水循環回路の流路を切り換える（ウォータポンプから吐出された冷却水をブロック内冷却水流路に供給することなくヘッド内冷却水流路に供給する状態と、各冷却水流路に共に供給する状態とを切り換える）サーモスタットが設けられている。
【０００４】
そして、エンジンのコールドスタート時（冷間始動時）には、ブロック内冷却水流路への冷却水の供給を停止させたまま、ヘッド内冷却水流路へ冷却水を供給する。これによって、シリンダヘッドの温度の過上昇を抑制しながらも、シリンダブロックの温度を早急に高めることができ、エンジン始動後の短期間のうちにエンジン内各所でのフリクションロスの低減が図れるようにして燃料消費率の改善を図ることができる。
【０００５】
また、冷却水温度が所定温度に達するなどしてシリンダブロックの冷却が必要となった場合には、ブロック内冷却水流路にも冷却水を供給するようにしている。この場合に、ブロック内冷却水流路に供給される冷却水は、ラジエータによって冷却され、且つサーモスタット及びウォータポンプを経たものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１００４７９号公報
【特許文献２】特開２００８−１３３７７２号公報
【特許文献３】特開２００４−５２７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した従来の二系統冷却装置にあっては、ブロック内冷却水流路への冷却水の供給を停止している状態から、このブロック内冷却水流路への冷却水の供給を開始した際には、比較的高温度の冷却水が滞留していたブロック内冷却水流路に対して、ラジエータによって冷却された比較的低温度の冷却水が供給されることになる。つまり、冷却水が滞留していたことで高温度となっていたシリンダブロックに対して、低温度の冷却水が供給されることで、シリンダブロックの温度（特にボア壁温）が急速に低下することになる。このため、フリクションロスが変動したり、シリンダブロックの熱変形量が不均一となったりすることに起因して、燃料消費率が悪化したり、熱歪みによってエンジンの信頼性が悪化したりする可能性があった。
【０００８】
また、ヘッド内冷却水流路とブロック内冷却水流路とが互いに並列であることから、ブロック内冷却水流路への冷却水の供給を開始することに伴ってヘッド内冷却水流路への冷却水の供給量が減少することになり、シリンダヘッドに対する冷却作用が十分に発揮されなくなる可能性もあった。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、暖機運転中などにおいてシリンダブロックへの冷却水の流れを停止させる冷却系を備えた内燃機関に対し、シリンダブロックへの冷却水の供給時における上記不具合を解消可能とする内燃機関の冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、二系統冷却装置において、ブロック内冷却水流路に冷却水を供給する場合には、ヘッド内冷却水流路を流れることで温度上昇した冷却水を供給することで、シリンダブロックが急速に冷却されてしまうことを回避し、且つヘッド内冷却水流路を流れる冷却水の流量が減少しないようにしている。
【００１１】
−解決手段−
具体的に、本発明は、内燃機関のシリンダヘッドに設けられたヘッド内冷却水流路、及び、シリンダブロックに設けられたブロック内冷却水流路を有する冷却水循環回路を備えた内燃機関の冷却装置を前提とする。この内燃機関の冷却装置に対し、上記ヘッド内冷却水流路の入口側に向けて冷却水を吐出するウォータポンプと、上記ウォータポンプから上記ヘッド内冷却水流路を経た冷却水を、上記ブロック内冷却水流路をバイパスして上記ウォータポンプに流入させるブロックバイパス流路と、上記ウォータポンプから上記ヘッド内冷却水流路を経た冷却水を、ラジエータを介して上記ウォータポンプに流入させるラジエータ流路と、上記ウォータポンプから上記ヘッド内冷却水流路を経た冷却水を、上記ブロック内冷却水流路を介して上記ウォータポンプに流入させるブロック流路と、上記冷却水循環回路を循環する冷却水の温度が第１の所定温度以下であるとき、上記ブロック流路への冷却水の供給を遮断する第１弁体、及び、上記冷却水循環回路を循環する冷却水の温度が第２の所定温度以下であるとき、上記ラジエータ流路への冷却水の供給を遮断する第２弁体を有するサーモスタット弁とを備えさせる。そして、上記ヘッド内冷却水流路の出口側に、上記ブロックバイパス流路及び上記ラジエータ流路への冷却水供給経路と、上記ブロック流路への冷却水供給経路とを分岐する分岐部を設けた構成としている。
【００１２】
この場合、上記第１の所定温度を上記第２の所定温度よりも高く設定している。
【００１３】
この特定事項により、内燃機関が冷間始動され、冷却水循環回路を循環する冷却水の温度が第２の所定温度以下である期間中には、サーモスタット弁の第２弁体により上記ラジエータ流路への冷却水の供給が遮断される。つまり、冷却水循環回路を循環する冷却水に対するラジエータによる冷却を行わないことで早期に冷却水温度を上昇させる。また、この場合、冷却水の温度は第１の所定温度以下であるため、サーモスタット弁の第１弁体により上記ブロック流路への冷却水の供給が遮断されている。つまり、ブロック内冷却水流路で冷却水を滞留させることによりシリンダブロックの温度を早急に高め、エンジン始動後の短期間のうちにエンジン内各所でのフリクションロスの低減が図れるようにして燃料消費率の改善を図るようにしている。
【００１４】
その後、冷却水の温度が上昇し、第２の所定温度を超えると、上記第２弁体による上記ラジエータ流路への冷却水の遮断が解除される。つまり、ラジエータ流路への冷却水の供給が開始される。これにより、ラジエータの冷却作用によりシリンダヘッドの温度の適正化が図れることになる。更に、冷却水の温度が第１の所定温度を超える状況になると、第１弁体によるブロック流路への冷却水の遮断が解除される。つまり、ブロック内冷却水流路への冷却水の供給が開始される。これにより、シリンダブロックの温度の過上昇が抑制されることになる。
【００１５】
そして、このブロック内冷却水流路への冷却水の供給が開始される際にあっては、上記ヘッド内冷却水流路の出口側から分岐部において分流された冷却水、つまり、ヘッド内冷却水流路を流れることで温度上昇した冷却水がブロック内冷却水流路に流れることになる。このため、シリンダブロックの温度が急速に低下するといった状況を回避することができ、燃料消費率の改善、及び、熱歪みの防止による内燃機関の信頼性の確保を図ることができる。また、ヘッド内冷却水流路への冷却水の供給量が減少することもないため、ブロック内冷却水流路への冷却水の供給動作が開始された後にもシリンダヘッドに対する冷却能力を十分に発揮することができ、特に高水温時の信頼性を十分に確保することができる。
【００１６】
上記サーモスタット弁の具体構成としては以下のものが挙げられる。つまり、サーモスタット弁の第１弁体及び第２弁体を、冷却水の温度に応じて作動するサーモアクチュエータの移動ストロークに応じて閉弁状態と開弁状態とが切り換わるようにサーモアクチュエータにそれぞれ一体的に設ける。そして、冷間始動時における上記第２弁体の閉弁位置からこの第２弁体が開弁位置となるまでのサーモアクチュエータの移動ストロークを、冷間始動時における上記第１弁体の閉弁位置からこの第１弁体が開弁位置となるまでのサーモアクチュエータの移動ストロークに対して短く設定している。
【００１７】
この構成により、サーモアクチュエータの作動によって第１弁体及び第２弁体が一体的に移動する状況で、その移動ストロークが所定量に達すると、先ず、第２弁体が開弁状態となる。これにより、ラジエータ流路への冷却水の供給が開始される。その後、更にサーモアクチュエータの移動ストロークが大きくなった場合には、第１弁体も開弁状態となる。これにより、ブロック内冷却水流路への冷却水の供給が開始され、シリンダブロックの温度の過上昇が抑制されることになる。このように、サーモアクチュエータの移動ストロークによって、第１弁体と第２弁体との開弁タイミング、つまり、第１弁体が開弁する冷却水温度と第２弁体が開弁する冷却水温度とを異ならせることができる。これによりサーモスタット弁の構成の簡素化を図りながらも、冷却水循環回路内での流路の切り換えが可能となる。
【００１８】
上記第１弁体として以下の構成とすることも可能である。つまり、第１弁体に、上記冷却水循環回路を循環する冷却水の温度が上記第１の所定温度以下である状態で、ウォータポンプの吐出圧が所定圧以上となった際に、その圧力を受けて開弁する差圧弁を設けた構成とするものである。
【００１９】
この構成によれば、冷却水循環回路を循環する冷却水の温度が第１の所定温度以下であって第１弁体によりブロック流路への冷却水の供給を遮断する状況であっても、ウォータポンプの吐出圧が所定圧以上となった場合には、差圧弁が開弁することでブロック流路への冷却水の供給が開始されることになる。例えば、内燃機関の暖機運転中にウォータポンプの吐出圧が所定圧以上となった場合には、差圧弁が開弁されることにより、第２弁体が開弁されることはない。つまり、内燃機関の暖機運転中にラジエータによる冷却水の冷却動作が行われることがない。その結果、内燃機関の始動後の短期間のうちに冷却水温度を上昇させることができて、内燃機関内各所でのフリクションロスの低減が図れ、燃料消費率の改善に寄与させることができる。
【００２０】
また、内燃機関の暖機運転完了後、回転数が高くなることでシリンダブロックの温度が急速に上昇する可能性がある状況においては、差圧弁が開弁することで、早期にシリンダブロックの冷却動作を開始することができる。このため、シリンダブロックの温度の過上昇を抑制することができる。
【００２１】
上記差圧弁の開弁タイミングを設定するための具体構成としては以下のものが挙げられる。つまり、上記第１弁体の差圧弁に対し第１付勢手段によって閉弁方向への付勢力を付与させ、上記冷却水循環回路を循環する冷却水の温度が第１の所定温度以下である状態で、ウォータポンプの吐出圧が所定圧以上となったときに、この水圧により、上記第１付勢手段の付勢力に抗して差圧弁が開弁して上記ブロック流路への冷却水の供給が開始されるようにする。一方、上記第２弁体に対し第２付勢手段によって閉弁方向への付勢力を付与させ、上記冷却水循環回路を循環する冷却水の温度が第２の所定温度以下であるときに、この第２付勢手段の付勢力によって第２弁体が閉弁して上記ラジエータ流路への冷却水の供給が遮断されるようにする。そして、そして、上記第１付勢手段の付勢力を上記第２付勢手段の付勢力よりも小さく設定している。
【００２２】
この構成により、内燃機関の暖機運転中及び暖機運転完了後に関わらず、ウォータポンプの吐出圧が所定圧以上となったときには、この水圧により、差圧弁が開弁することになる。この差圧弁の開弁により、上述した如く、内燃機関が暖機運転中である場合には、ラジエータによる冷却水の冷却動作が禁止され、内燃機関が暖機運転完了後である場合には、シリンダブロックの冷却動作を早期に開始することでシリンダブロックの温度の過上昇を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、二系統冷却装置において、ヘッド内冷却水流路の出口側にブロック流路を連通させている。これにより、ブロック内冷却水流路に冷却水を供給する場合には、ヘッド内冷却水流路を経た後の冷却水を供給することで、シリンダブロックが急速に冷却されてしまうことを回避し、且つヘッド内冷却水流路を流れる冷却水の流量が減少しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係る冷却装置の冷却水循環回路を模式的に示す図である。
【図２】第１実施形態においてエンジン暖機運転中の冷却水循環状態を説明するための冷却水循環回路図である。
【図３】第１実施形態においてエンジン暖機運転完了後の冷却水循環状態を説明するための冷却水循環回路図である。
【図４】第１実施形態において高水温時の冷却水循環状態を説明するための冷却水循環回路図である。
【図５】従来の冷却水循環回路を示し、図５（ａ）はエンジン暖機運転中の冷却水循環状態を、図５（ｂ）はエンジン暖機運転完了後の冷却水循環状態を、図５（ｃ）は高水温時の冷却水循環状態をそれぞれ示す図である。
【図６】第２実施形態に係る冷却装置の冷却水循環回路を模式的に示す図である。
【図７】第２実施形態においてエンジン暖機運転中で且つエンジンの低〜中回転時の冷却水循環状態を説明するための冷却水循環回路図である。
【図８】第２実施形態においてエンジン暖機運転中で且つエンジン高回転時の冷却水循環状態を説明するための冷却水循環回路図である。
【図９】第２実施形態においてエンジン暖機運転完了後で且つエンジンの低〜中回転時の冷却水循環状態を説明するための冷却水循環回路図である。
【図１０】第２実施形態においてエンジン暖機運転完了後で且つエンジン高回転時の冷却水循環状態を説明するための冷却水循環回路図である。
【図１１】第２実施形態において高水温時の冷却水循環状態を説明するための冷却水循環回路図である。
【図１２】第２実施形態におけるエンジン暖機運転中の回路内圧力バランスを示し、図１２（ａ）はエンジン暖機運転中で且つエンジンの低〜中回転時の圧力バランスを、図１２（ｂ）はエンジン暖機運転中で且つエンジン高回転時の開弁前の圧力バランスを、図１２（ｃ）はエンジン暖機運転中で且つエンジン高回転時の開弁後の圧力バランスをそれぞれ示す図である。
【図１３】従来の冷却水循環回路を示し、図１３（ａ）はエンジン暖機運転中・低〜中回転時の冷却水循環状態を、図１３（ｂ）はエンジン暖機運転中・高回転時の冷却水循環状態を、図１３（ｃ）はエンジン暖機運転完了後の冷却水循環状態を、図１３（ｄ）は高水温時の冷却水循環状態をそれぞれ示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、自動車用エンジン（内燃機関）に搭載された冷却装置に本発明を適用した場合について説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
先ず、第１実施形態について説明する。
【００２７】
−冷却水循環回路−
図１は、本実施形態に係る冷却装置の冷却水循環回路１を模式的に示す図である。この図１ではサーモスタット配設箇所を拡大して示している。
【００２８】
この冷却水循環回路１を循環する冷却水によって冷却されるエンジンＥは、シリンダヘッド２及びシリンダブロック３を備えている。そして、シリンダヘッド２の内部にはヘッド内冷却水流路２ａが、シリンダブロック３の内部にはブロック内冷却水流路３ａがそれぞれ形成されている。
【００２９】
また、このエンジンＥの出力軸であるクランクシャフト（図示省略）には、ウォータポンプＰが連繋されており、このウォータポンプＰが、クランクシャフトの回転駆動力を受けて作動するようになっている。具体的に、このウォータポンプＰは、その駆動軸に備えられたウォータポンププーリと上記クランクシャフトに取り付けられたクランクシャフトプーリとの間に伝動ベルトが掛け渡されていることにより、クランクシャフトの回転駆動力を受けて作動するようになっている。
【００３０】
本実施形態における冷却水循環回路１におけるウォータポンプＰの吸入側にはサーモスタット配設空間１Ａが形成されており、このサーモスタット配設空間１Ａにサーモスタット４が配設されている。
【００３１】
このサーモスタット配設空間１Ａには、３箇所の流入口４Ａ，４Ｂ，４Ｃ及び１箇所の流出口４Ｄがそれぞれ設けられており、これら流入口４Ａ，４Ｂ，４Ｃ及び流出口４Ｄに臨むようにサーモスタット４が配設されている。そして、上記ウォータポンプＰの上流側（吸入側）がポンプ流入路１ａを介して流出口４Ｄに接続されている。また、上記サーモスタット配設空間１Ａに設けられている流入口４Ａ，４Ｂ，４Ｃとしては、ラジエータ側流入口４Ａ、ヒータ側流入口４Ｂ、ブロック側流入口４Ｃとなっている。尚、上記サーモスタット４はラジエータ側流入口４Ａ及びブロック側流入口４Ｃを開閉する機能を有している。詳しくは後述する。
【００３２】
ウォータポンプＰの下流側（吐出側）は上記ヘッド内冷却水流路２ａ（ヘッド内冷却水流路２ａの入口側）に接続されている。つまり、ウォータポンプＰから吐出された冷却水の全量が一旦ヘッド内冷却水流路２ａに流入する構成となっている。
【００３３】
上記ヘッド内冷却水流路２ａの下流端（冷却水の出口側端）には、取り出し管１ｂが接続されている。この取り出し管１ｂは、第１分岐部Ｄ１において第１分岐管１ｃ（冷却水供給経路）及び第２分岐管１ｄ（冷却水供給経路）に分岐されている。
【００３４】
上記第１分岐管１ｃは、更に第２分岐部Ｄ２においてラジエータ側供給配管５ａ及びヒータ側供給配管６ａに分岐されている。
【００３５】
上記ラジエータ側供給配管５ａにはラジエータ５が接続されており、このラジエータ５の出口側が、ラジエータ側回収配管５ｂを介して上記サーモスタット配設空間１Ａのラジエータ側流入口４Ａに接続されている。また、ヒータ側供給配管６ａにはヒータ６が配設されており、このヒータ６の出口側が、ヒータ側回収配管６ｂを介して上記サーモスタット配設空間１Ａのヒータ側流入口４Ｂに接続されている。このような回路構成により、上記ラジエータ側供給配管５ａ、ラジエータ５、ラジエータ側回収配管５ｂによってラジエータ流路５Ａが構成されている一方、ヒータ側供給配管６ａ、ヒータ６、ヒータ側回収配管６ｂによってヒータ流路６Ａが構成されている。上記ラジエータ流路５Ａは、上記ウォータポンプＰからヘッド内冷却水流路２ａを経た冷却水を、ラジエータ５を介してウォータポンプＰに流入させるように機能する。また、上記ヒータ流路６Ａは、上記ウォータポンプＰからヘッド内冷却水流路２ａを経た冷却水を、ブロック内冷却水流路３ａをバイパスしてウォータポンプＰに流入させるブロックバイパス流路として機能する。
【００３６】
上記ラジエータ５は、冷却水と外気（走行風や冷却ファンの駆動による送風）との間で熱交換を行い、冷却水の熱を外気に放出することで冷却水を冷却するようになっている。
【００３７】
また、ヒータ６は、冷却水の熱を利用して車室内を暖房するためのものであって、エアコンディショナの送風ダクトに臨んでいる。つまり、車室内の暖房時には送風ダクト内を流れる空調風をヒータ６に通過させて温風として車室内に供給する一方、それ以外（例えば冷房時）では空調風がヒータ６をバイパスするようになっている。
【００３８】
一方、上記第２分岐管１ｄの下流端は、上記ブロック内冷却水流路３ａに接続されている。そして、このブロック内冷却水流路３ａの下流端は、ブロック側回収流路３ｂを介して上記サーモスタット配設空間１Ａのブロック側流入口４Ｃに接続されている。このような回路構成により、上記第２分岐管１ｄ、ブロック内冷却水流路３ａ、ブロック側回収流路３ｂによってブロック流路３Ａが構成されている。このブロック流路３Ａは、上記ウォータポンプＰからヘッド内冷却水流路２ａを経た冷却水を、ブロック内冷却水流路３ａを介してウォータポンプＰに流入させるように機能する。
【００３９】
このように、本実施形態における冷却水循環回路１では、上記各分岐部Ｄ１，Ｄ２によって、ブロック流路３Ａ、ラジエータ流路５Ａ、ヒータ流路６Ａが互いに並列に接続されている。また、これら各流路３Ａ，５Ａ，６Ａは上記ヘッド内冷却水流路２ａに対して直列に接続されている。つまり、各流路３Ａ，５Ａ，６Ａの何れにおいても、冷却水が流れる際には、上記ヘッド内冷却水流路２ａを通過した後の（ヘッド内冷却水流路２ａでの熱交換によって温度上昇した後の）冷却水が流れ込む構成となっている。
【００４０】
−サーモスタット４の構成−
上記サーモスタット（サーモスタット弁）４は、冷却水循環回路１の水路を切り換えることによって冷却水の温度を調整するものであって、内部に封入されたサーモワックスの熱膨張を利用し、２つのバルブ４２，４３が冷却水温度に応じて開閉される機構を備えている。このサーモスタット４の具体構成及びバルブ４２，４３の開閉に伴う冷却水の流れについて以下に説明する。
【００４１】
サーモスタット４は、主として、サーモアクチュエータ４１、ラジエータ側バルブ（第２弁体）４２、ブロック側バルブ（第１弁体）４３、リターンスプリング４４を有している。
【００４２】
上記サーモアクチュエータ４１は、冷却水の温度変化を検知して各バルブ４２，４３を開閉作動させるための駆動手段である。具体的に、このサーモアクチュエータ４１は、中空円筒形状の感熱筒（感熱部）４１ａを備え、この感熱筒４１ａ内にプッシュロッド４１ｂが挿入されている。このプッシュロッド４１ｂの長手方向一端側（図中の上端側）は感熱筒４１ａの外部へ突出されてラジエータ側流入口４Ａ周辺の流路内壁に固定されている。そして、上記感熱筒４１ａの内部空間には図示しないサーモワックスが充填されている。
【００４３】
上記サーモワックスは、感熱筒４１ａの周囲を流れる冷却水温度に応じて、凝固収縮する状態や溶融膨張する状態に変化するもので、一般的に周知のものを用いることができる。このため、感熱筒４１ａ周辺の冷却水温度が比較的低い状況では、サーモワックスが収縮し、サーモアクチュエータ４１（感熱筒４１ａ）は図中の上方位置へ移動する。これに対し、感熱筒４１ａ周辺の冷却水温度が比較的高い状況では、サーモワックスが膨張し、サーモアクチュエータ４１（感熱筒４１ａ）は図中の下方位置に向かって移動することになる（図３及び図４に示す状態を参照）。
【００４４】
上記ラジエータ側バルブ４２は、感熱筒４１ａの上部に設けられている。一方、上記ブロック側バルブ４３は、感熱筒４１ａの下部に連結シャフト４１ｃを介して取り付けられている。これにより、各バルブ４２，４３は、感熱筒４１ａの上下移動に連動して一体的に上下移動するようになっている。以下、これらバルブ４２，４３及びその周辺構造について説明する。
【００４５】
上記ラジエータ側バルブ４２は、ラジエータ側流入口４Ａを開閉するものであって、円板状の第１円板部４２ａと、この第１円板部４２ａの下側に連続し且つこの第１円板部４２ａよりも大径に形成された第２円板部４２ｂとが一体形成されて成っている。これら円板部４２ａ，４２ｂの軸心は上記プッシュロッド４１ｂの軸心に一致している。
【００４６】
一方、このラジエータ側バルブ４２によって開閉されるラジエータ側流入口４Ａの内径寸法は、上記第１円板部４２ａの外径寸法と略一致、または、この第１円板部４２ａの外径寸法よりも僅かに大きくなっており、ラジエータ側バルブ４２が閉弁状態にある際には（図１に示す状態においては）、第１円板部４２ａがラジエータ側流入口４Ａに嵌り込むようになっている。また、このラジエータ側バルブ４２が閉弁状態にある際には、上記ラジエータ側流入口４Ａの周縁部の下面に上記第２円板部４２ｂの上面が当接するようになっている。
【００４７】
上記ラジエータ側バルブ４２の第２円板部４２ｂの下面と、上記ブロック側流入口４Ｃを形成している後述するフランジ部４Ｃａの上面との間には上記リターンスプリング４４が配設されており、このリターンスプリング４４によって、上記ラジエータ側バルブ４２に対して閉弁方向（図１における上向き）の付勢力が付与されている。
【００４８】
このため、感熱筒４１ａ周辺の冷却水温度が比較的低く、リターンスプリング４４の付勢力によって感熱筒４１ａが上方位置へ移動している状態では、ラジエータ側バルブ４２の第１円板部４２ａがラジエータ側流入口４Ａに嵌り込むと共に、第２円板部４２ｂの上面がラジエータ側流入口４Ａの周縁部の下面に当接することでラジエータ側バルブ４２が閉弁状態となる。一方、感熱筒４１ａ周辺の冷却水温度が比較的高く（例えば冷却水温度が８２℃以上となり）、感熱筒４１ａがリターンスプリング４４の付勢力に抗して下方位置へ移動している状態では、ラジエータ側バルブ４２の第１円板部４２ａがラジエータ側流入口４Ａから離脱すると共に、第２円板部４２ｂの上面がラジエータ側流入口４Ａの周縁部の下面から離れることでラジエータ側バルブ４２が開弁状態となる構成となっている（図３及び図４の状態を参照）。
【００４９】
上記ブロック側バルブ４３は、ブロック側流入口４Ｃを開閉するものであって、円板状の第１円板部４３ａと、この第１円板部４３ａの下側に連続し且つこの第１円板部４３ａよりも大径に形成された第２円板部４３ｂとが一体形成されて成っている。これら円板部４３ａ，４３ｂの軸心は上記プッシュロッド４１ｂ及び連結シャフト４１ｃの各軸心に一致している。
【００５０】
一方、このブロック側バルブ４３によって開閉されるブロック側流入口４Ｃの内径寸法は、上記第１円板部４３ａの外径寸法と略一致、または、この第１円板部４３ａの外径寸法よりも僅かに大きくなっており、ブロック側バルブ４３が閉弁状態にある際には（図１に示す状態においては）、第１円板部４３ａがブロック側流入口４Ｃに嵌り込むようになっている。また、このブロック側バルブ４３が閉弁状態にある際には、上記ブロック側流入口４Ｃの周縁部の下面に上記第２円板部４３ｂの上面が当接するようになっている。
【００５１】
このブロック側流入口４Ｃの周縁部の構成としては、所定厚さ寸法を有するフランジ部４Ｃａがブロック側バルブ４３に向けて延びており、このフランジ部４Ｃａの内周側に形成されている円形状の開口が上記ブロック側流入口４Ｃとして構成されている。
【００５２】
このため、感熱筒４１ａ周辺の冷却水温度が比較的低く、上記リターンスプリング４４の付勢力によって感熱筒４１ａが上方位置へ移動している状態では、ブロック側バルブ４３の第１円板部４３ａがブロック側流入口４Ｃに嵌り込むと共に、第２円板部４３ｂの上面が上記フランジ部４Ｃａの下面に当接することでブロック側バルブ４３が閉弁状態となる。一方、感熱筒４１ａ周辺の冷却水温度が比較的高く（例えば冷却水温度が９０℃以上となり）、感熱筒４１ａがリターンスプリング４４の付勢力に抗して下方位置へ移動している状態では、ブロック側バルブ４３の第１円板部４３ａがブロック側流入口４Ｃから離脱すると共に、第２円板部４３ｂの上面がフランジ部４Ｃａの下面から離れることでブロック側バルブ４３が開弁状態となる構成となっている（図４の状態を参照）。
【００５３】
上記ラジエータ側バルブ４２の第１円板部４２ａの高さ寸法（板厚寸法）は、ブロック側バルブ４３の第１円板部４３ａの高さ寸法（板厚寸法）よりも短く設定されている。例えば、１／２程度に設定されている。そして、図１に示す状態（ラジエータ側バルブ４２及びブロック側バルブ４３が共に閉弁している状態）からラジエータ側流入口４Ａが開放するためには、ラジエータ側バルブ４２の第１円板部４２ａの高さ寸法分だけ感熱筒４１ａが下方へ移動する必要がある。一方、図１に示す状態からブロック側流入口４Ｃが開放するためには、ブロック側バルブ４３の第１円板部４３ａの高さ寸法分だけ感熱筒４１ａが下方へ移動する必要がある。上述した如く、ラジエータ側バルブ４２の第１円板部４２ａの高さ寸法は、ブロック側バルブ４３の第１円板部４３ａの高さ寸法よりも短く設定されているため、感熱筒４１ａが下方へ移動していく際には、先ず、ラジエータ側バルブ４２の第１円板部４２ａの上面位置がラジエータ側流入口４Ａの周縁部の下面よりも低い位置に達することでラジエータ側流入口４Ａが開放する。その後、更に感熱筒４１ａが下方へ移動した場合には、ブロック側バルブ４３の第１円板部４３ａの上面位置がフランジ部４Ｃａの下面よりも低い位置に達することでブロック側流入口４Ｃが開放するようになっている。つまり、エンジンＥの暖機運転中に冷却水温度が所定温度（第２の所定温度；例えば８２℃）まで上昇すると、ラジエータ側バルブ４２の開弁によってラジエータ側流入口４Ａが開放してラジエータ流路５Ａに冷却水が流れ、更に冷却水温度が上昇して所定温度（第１の所定温度；例えば９０℃）に達すると、ブロック側バルブ４３の開弁によってブロック側流入口４Ｃが開放してブロック流路３Ａにも冷却水が流れる構成となっている。つまり、ラジエータ側バルブ４２は、冷却水循環回路１を循環する冷却水の温度が上記第２の所定温度以下であるときに、ラジエータ流路５Ａへの冷却水の供給を遮断する機能を有している。また、ブロック側バルブ４３は、冷却水循環回路１を循環する冷却水の温度が上記第１の所定温度以下であるときに、ブロック流路３Ａへの冷却水の供給を遮断する機能を有している。
【００５４】
−冷却水循環動作−
次に、上述の如く構成された冷却水循環回路１における冷却水循環動作について説明する。この冷却水循環動作の形態としては、「エンジン暖機運転中」、「エンジン暖機運転完了後」、「高水温時」がある。図２はエンジン暖機運転中の冷却水循環状態を示しており、図３はエンジン暖機運転完了後の冷却水循環状態を示しており、図４は高水温時の冷却水循環状態を示している。これらの図にあっては、冷却水が流れている流路及びその流れ方向を実線の矢印で示し、冷却水が流れていない流路を破線で示している。
【００５５】
（エンジン暖機運転中）
エンジンＥの冷間始動時には、冷却水温度が低いため、図２に示すように、ラジエータ側バルブ４２及びブロック側バルブ４３は共に閉弁状態にある。つまり、ラジエータ流路５Ａの下流側端及びブロック流路３Ａの下流側端が共に閉鎖（遮断）された状態となっている。
【００５６】
この場合、ウォータポンプＰから吐出された冷却水は、ヘッド内冷却水流路２ａ、取り出し管１ｂ、第１分岐部Ｄ１、第１分岐管１ｃ、ヒータ流路６Ａ、ヒータ側流入口４Ｂを経てサーモスタット配設空間１Ａに流れ込み、このサーモスタット配設空間１Ａから流出口４Ｄ及びポンプ流入路１ａを経てウォータポンプＰに吸入されるといった循環動作を行う。このような冷却水の循環動作により、ヘッド内冷却水流路２ａに冷却水を流すことでシリンダヘッド２の温度の過上昇を抑制し、且つブロック内冷却水流路３ａに冷却水を流さないことでシリンダブロック３の温度を早急に高めるようにする。これにより、エンジン始動後の短期間のうちにエンジンＥ内各所でのフリクションロスの低減が図れるようになり、燃料消費率の改善に寄与させることができる。
【００５７】
尚、このエンジン暖機運転の継続に伴って冷却水温度が上昇していく。この冷却水温度の上昇に伴い上記サーモワックスが膨張していき、サーモアクチュエータ４１は図中の下方位置に向かって移動していくことになる。
【００５８】
（エンジン暖機運転完了後）
上記エンジン暖機運転が継続されることで冷却水温度が上昇していき所定温度（例えば８２℃）に達すると、エンジン暖機運転完了後（図３参照）の冷却水循環動作に切り換わる。このエンジン暖機運転完了後の冷却水循環動作では、冷却水温度の上昇に伴って感熱筒４１ａが下方へ移動し、ラジエータ側バルブ４２が開弁状態となってラジエータ側流入口４Ａが開放する。一方、ブロック側バルブ４３は未だ閉弁状態であってブロック側流入口４Ｃは閉鎖している。
【００５９】
この場合、ウォータポンプＰから吐出された冷却水は、ヘッド内冷却水流路２ａ、取り出し管１ｂ、第１分岐部Ｄ１、第１分岐管１ｃを経て第２分岐部Ｄ２に達する。この第２分岐部Ｄ２において冷却水が分流され、一方は、ヒータ流路６Ａ、ヒータ側流入口４Ｂを経てサーモスタット配設空間１Ａに流れ込む。他方は、ラジエータ流路５Ａ、ラジエータ側流入口４Ａを経てサーモスタット配設空間１Ａに流れ込む。サーモスタット配設空間１Ａに流れ込んだ冷却水は、流出口４Ｄ及びポンプ流入路１ａを経てウォータポンプＰに吸入されるといった循環動作を行う。このような冷却水の循環動作により、ラジエータ流路５Ａを流れる冷却水がラジエータ５によって冷却されることになり、シリンダヘッド２から回収した熱の一部を大気中に放出することで、このシリンダヘッド２の温度を適正に維持することができる。このような動作が、冷却水温度が所定温度（例えば９０℃）未満となっている間（例えばエンジンＥの低〜中負荷運転時や低〜中回転時）、継続されることになる。
【００６０】
（高水温時）
エンジンＥの負荷が高くなったり、エンジンＥの回転数が高くなったりすることで冷却水温度が所定温度（例えば９０℃）に達すると、高水温時（図４参照）の冷却水循環動作に切り換わる。この高水温時の冷却水循環動作では、冷却水温度の更なる上昇に伴って感熱筒４１ａが更に下方へ移動し、ラジエータ側バルブ４２の開度が大きくなると共に、ブロック側バルブ４３も開弁状態となってブロック側流入口４Ｃが開放する。
【００６１】
この場合、ウォータポンプＰから吐出された冷却水は、ヘッド内冷却水流路２ａ、取り出し管１ｂを経て第１分岐部Ｄ１に達する。この第１分岐部Ｄ１において冷却水が分流され、一方は第１分岐管１ｃに、他方は第２分岐管１ｄにそれぞれ流される。
【００６２】
第１分岐管１ｃに流された冷却水は、第２分岐部Ｄ２に達し、この第２分岐部Ｄ２において分流され、一方は、ヒータ流路６Ａ、ヒータ側流入口４Ｂを経てサーモスタット配設空間１Ａに流れ込む。他方は、ラジエータ流路５Ａ、ラジエータ側流入口４Ａを経てサーモスタット配設空間１Ａに流れ込む。
【００６３】
一方、第２分岐管１ｄに流された冷却水は、ブロック内冷却水流路３ａ、ブロック側回収流路３ｂを経てサーモスタット配設空間１Ａに流れ込む。
【００６４】
サーモスタット配設空間１Ａに流れ込んだ冷却水は、流出口４Ｄ及びポンプ流入路１ａを経てウォータポンプＰに吸入されるといった循環動作を行う。このような冷却水の循環動作により、シリンダブロック３の冷却が行われる。
【００６５】
上記ラジエータ側バルブ４２の開度及びブロック側バルブ４３の開度は冷却水温度が高くなるほど大きくなる。つまり、各バルブ４２，４３における冷却水流れに対する圧力損失は小さくなっていくため、ウォータポンプＰの吐出量が増加し、これによって各流路３Ａ，５Ａ，６Ａにおける冷却水の流量が増加していくことになる。その結果、シリンダヘッド２及びシリンダブロック３に対する冷却能力が上昇していく。
【００６６】
尚、上述した何れの冷却水循環動作においても、上記ヒータ流路６Ａには冷却水が流れており、必要に応じてヒータ６における車室内空気との熱交換が行われている。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態では、冷却水温度が高くなって上記「高水温時」となった際には、ヘッド内冷却水流路２ａを通過したことで温度上昇した冷却水がブロック内冷却水流路３ａに流れ込むようになっている。
【００６８】
従来では、ブロック内冷却水流路への冷却水供給開始時には、ラジエータにより冷却された低温度の冷却水が低温度のままシリンダブロックに供給されるようになっていたため、シリンダブロックの温度（特にボア壁温）が急速に低下してしまい、フリクションロスが変動したり、シリンダブロックの熱変形量が不均一となったりすることに起因して、燃料消費率が悪化したり、熱歪みによってエンジンの信頼性が悪化したりする可能性があった。また、従来では、ヘッド内冷却水流路とブロック内冷却水流路とが互いに並列であることから、ブロック内冷却水流路への冷却水の供給を開始することに伴ってヘッド内冷却水流路への冷却水の供給量が減少することになり、シリンダヘッドに対する冷却能力が十分に発揮されなくなる可能性もあった。以下、具体的に説明する。
【００６９】
図５は、従来の一般的な二系統冷却システムで成る冷却水循環回路（２個のサーモスタットを使用したもの）を示している。また、図５（ａ）はエンジン暖機運転中の冷却水循環状態を、図５（ｂ）はエンジン暖機運転完了後の冷却水循環状態を、図５（ｃ）は高水温時の冷却水循環状態をそれぞれ示し、冷却水が流れている流路及びその流れ方向を実線の矢印で示し、冷却水が流れていない流路を破線で示している。また、図５における符号ａはエンジン、符号ｂはヘッド内冷却水流路、符号ｃはブロック内冷却水流路、符号ｄはウォータポンプ、符号ｅはラジエータ、符号ｆ，ｇはそれぞれサーモスタット、符号ｈはバイパス流路である。この従来の冷却水循環回路にあっては、図５（ｂ）に示すエンジン暖機運転完了後の冷却水循環状態から冷却水温度が高温となり、図５（ｃ）に示す高水温時の冷却水循環状態に切り換わった際に、ラジエータｅで冷却された低温度の冷却水が、各サーモスタットｆ，ｇ及びウォータポンプｄを経てブロック内冷却水流路ｃに供給されることになり、シリンダブロックの温度が急速に低下してしまって、燃料消費率の悪化やエンジンの信頼性の悪化を招く可能性があり、また、ヘッド内冷却水流路ｂへの冷却水の供給量が減少することになってシリンダヘッドに対する冷却能力が十分に発揮されなくなる可能性があった。
【００７０】
これに対し、本実施形態によれば、ヘッド内冷却水流路２ａを通過したことで温度上昇した冷却水がブロック内冷却水流路３ａに流れ込むようになっているため、シリンダブロック３の温度が急速に低下するといった状況を回避することができ、燃料消費率の改善、及び、熱歪みの防止によるエンジンＥの信頼性の確保を図ることができる。また、ヘッド内冷却水流路２ａへの冷却水の供給量が減少することもないため、ブロック内冷却水流路３ａへの冷却水の供給動作が開始された後にもシリンダヘッド２に対する冷却能力を十分に発揮することができ、特に高水温時の信頼性を十分に確保することができる。
【００７１】
また、本実施形態では、従来の冷却水循環回路で必要としていたバイパス流路ｈ（暖機運転中にラジエータｅをバイパスさせるための専用の流路；図５を参照）を廃すること、または、ブロック流路３Ａとして利用することが可能であるため、冷却水循環回路１の製造コストの低廉化及び軽量化を図ることができる。
【００７２】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態は、ブロック側バルブ４３の構成が上記第１実施形態のものと異なっている。従って、ここでは、第１実施形態との相違点について主に説明する。
【００７３】
図６は、本実施形態に係る冷却装置の冷却水循環回路１を模式的に示す図である。この図６においても、サーモスタット配設箇所を拡大して示している。また、この図６では、上記第１実施形態と同一の構成部分については同一の符号を付している。以下では、この同一の構成部分についての説明は省略する。
【００７４】
本実施形態に係るブロック側バルブ４３は、メインバルブ４６とリリーフバルブ４７とを備えている。
【００７５】
メインバルブ４６は、上述した第１実施形態におけるブロック側バルブ４３と同様の構成及び機能を有している。つまり、このメインバルブ４６は、上記ブロック側流入口４Ｃを開閉するものであって、円板状の第１円板部４６ａと、この第１円板部４６ａの下側に連続し且つこの第１円板部４６ａよりも大径に形成された第２円板部４６ｂとが一体形成されて成っている。これら円板部４６ａ，４６ｂの軸心は上記プッシュロッド４１ｂ及び連結シャフト４１ｃの各軸心に一致している。また、これら円板部４６ａ，４６ｂの中心部には上下方向に貫通する貫通孔４６ｃが形成されている。この貫通孔４６ｃの内部空間はリリーフバルブ４７の収容空間として利用される。更に、このメインバルブ４６は、上記連結シャフト４１ｃの下端部に支持されている。具体的には、連結シャフト４１ｃはメインバルブ４６の貫通孔４６ｃの内部空間を下方に延びており、その下端部から水平方向に延びる複数本の支持板４１ｄがメインバルブ４６の下端に当接することで、このメインバルブ４６を、落下を防止した状態で支持している。尚、この支持板４１ｄは、ブロック側回収流路３ｂから貫通孔４６ｃ内に向かう冷却水の流れを許容すると共に冷却水の圧力がリリーフバルブ４７の下面に作用可能となるように、周方向に間欠的に配設されている。
【００７６】
このメインバルブ４６の動作は上記第１実施形態におけるブロック側バルブ４３の動作と同様である。つまり、感熱筒４１ａ周辺の冷却水温度が比較的低く、感熱筒４１ａが上方位置へ移動している状態では、メインバルブ４６の第１円板部４６ａがブロック側流入口４Ｃに嵌り込むと共に、第２円板部４６ｂの上面が上記フランジ部４Ｃａの下面に当接することでメインバルブ４６が閉弁状態となる。一方、感熱筒４１ａ周辺の冷却水温度が比較的高く、感熱筒４１ａが下方位置へ移動している状態では、メインバルブ４６の第１円板部４６ａがブロック側流入口４Ｃから離脱すると共に、第２円板部４６ｂの上面がフランジ部４Ｃａの下面から離れることでメインバルブ４６が開弁状態となる構成となっている（図１１の状態を参照）。
【００７７】
一方、リリーフバルブ４７は、上記メインバルブ４６の貫通孔４６ｃを開閉するものであって、円板状の第１円板部４７ａと、この第１円板部４７ａの下側に連続し且つこの第１円板部４７ａよりも小径に形成された第２円板部４７ｂとが一体形成されて成っている。これら円板部４７ａ，４７ｂの軸心は上記プッシュロッド４１ｂ及び連結シャフト４１ｃの各軸心に一致している。
【００７８】
上記リリーフバルブ４７の第２円板部４７ｂの外径寸法は、上記メインバルブ４６の貫通孔４６ｃの内径寸法よりも小さくなっている。また、リリーフバルブ４７の第１円板部４７ａの外径寸法は、上記メインバルブ４６の貫通孔４６ｃの内径寸法よりも大きく且つブロック側流入口４Ｃの内径寸法（第１円板部４６ａの外径寸法に略一致）よりも小さくなっている。また、このリリーフバルブ４７の第１円板部４７ａの上面と上記感熱筒４１ａの下面との間にはリターンスプリング４８（第１付勢手段）が配設されており、このリターンスプリング４８によってリリーフバルブ４７には閉弁方向（図６における下向き）の付勢力が付与されている。このリターンスプリング４８の付勢力は、上記ラジエータ側バルブ４２を付勢しているリターンスプリング（第２付勢手段）４４の付勢力よりも小さく設定されている。具体的に、これらリターンスプリング４４，４８の付勢力は、冷却水循環回路１内の水圧が上昇した場合に、その水圧によってラジエータ側バルブ４２が開放される前にリリーフバルブ４７が開放される（リターンスプリング４８の付勢力に抗してリリーフバルブ４７がメインバルブ４６から離脱する）ように設定されている。
【００７９】
その他のサーモスタット４の構成及び冷却水循環回路１の構成は上述した第１実施形態のものと同様である。
【００８０】
−冷却水循環動作−
次に、本実施形態における冷却水循環動作について説明する。この冷却水循環動作の形態としては、「エンジン暖機運転中・低〜中回転時」、「エンジン暖機運転中・高回転時」、「エンジン暖機運転完了後・低〜中回転時」、「エンジン暖機運転完了後・高回転時」、「高水温時」がある。図７はエンジン暖機運転中・低〜中回転時の冷却水循環状態を示しており、図８はエンジン暖機運転中・高回転時の冷却水循環状態を示しており、図９はエンジン暖機運転完了後・低〜中回転時の冷却水循環状態を示しており、図１０はエンジン暖機運転完了後・高回転時の冷却水循環状態を示しており、図１１は高水温時の冷却水循環状態を示している。これらの図にあっては、冷却水が流れている流路及びその流れ方向を実線の矢印で示し、冷却水が流れていない流路を破線で示している。
【００８１】
（エンジン暖機運転中・低〜中回転時）
エンジン暖機運転中であってエンジン回転数が比較的低い（低〜中回転時；４０００ｒｐｍ程度以下の）場合には、冷却水温度が低いため、図７に示すように、ラジエータ側バルブ４２及びブロック側バルブ４３のメインバルブ４６は共に閉弁状態にある。また、冷却水循環回路１内の冷却水圧力（ウォータポンプＰの吐出圧力）が低いためブロック側バルブ４３のリリーフバルブ４７の下面に作用する圧力が低く、上記リターンスプリング４８の付勢力によってリリーフバルブ４７も閉弁状態にある。つまり、ラジエータ流路５Ａの下流側端及びブロック流路３Ａの下流側端が共に閉鎖（遮断）された状態となっている。
【００８２】
この場合、ウォータポンプＰから吐出された冷却水は、ヘッド内冷却水流路２ａ、取り出し管１ｂ、第１分岐部Ｄ１、第１分岐管１ｃ、ヒータ流路６Ａ、ヒータ側流入口４Ｂを経てサーモスタット配設空間１Ａに流れ込み、このサーモスタット配設空間１Ａから流出口４Ｄ及びポンプ流入路１ａを経てウォータポンプＰに吸入されるといった循環動作を行う。このような冷却水の循環動作により、ヘッド内冷却水流路２ａに冷却水を流すことでシリンダヘッド２の温度の過上昇を抑制し、且つブロック内冷却水流路３ａに冷却水を流さないことでシリンダブロック３の温度を早急に高めるようにする。これにより、エンジン始動後の短期間のうちにエンジン内各所でのフリクションロスの低減が図れるようになり、燃料消費率の改善に寄与させることができる。
【００８３】
（エンジン暖機運転中・高回転時）
上述したエンジン暖機運転中・低〜中回転時から、暖機運転が完了する前に車両が発進しアクセルペダルの踏み込み量が大きくなるなどしてエンジン回転数が比較的高くなった（高回転時；４０００ｒｐｍ以上）場合には、ウォータポンプＰの回転数の上昇に伴って吐出圧力が上昇し、その圧力がブロック流路３Ａを経てブロック側流入口４Ｃに達する。そして、この水圧が上記リリーフバルブ４７を付勢しているリターンスプリング４８の付勢力よりも大きくなると、図８に示すように、リリーフバルブ４７が上方へ移動し、メインバルブ４６から離脱することで、このメインバルブ４６の貫通孔４６ｃを開放する。これにより、ブロック流路３Ａとサーモスタット配設空間１Ａとが連通することになる。このようなリリーフバルブ４７の開弁動作により、サーモスタット配設空間１Ａを介してブロック流路３Ａからポンプ流入路１ａへ冷却水が流れることになる。
【００８４】
つまり、ブロック内冷却水流路３ａに冷却水が流れることでシリンダブロック３の冷却効果を発揮することになる。即ち、エンジン回転数が高くなってシリンダブロック３の温度が急速に上昇する可能性がある状況において、サーモアクチュエータ４１の作動によってメインバルブ４６が開放する前段階からシリンダブロック３の冷却動作を開始することができて、シリンダブロック３の温度の過上昇を抑制することができる。また、上記リリーフバルブ４７を付勢しているリターンスプリング４８の付勢力は、上記ラジエータ側バルブ４２を付勢しているリターンスプリング４４の付勢力よりも小さくなっているため、エンジン回転数が高くなることに伴って水圧が上昇する場合には、その水圧によりリリーフバルブ４７が開弁されブロック流路３Ａに冷却水が流れることでラジエータ側バルブ４２に作用する水圧が減圧されることになり、このラジエータ側バルブ４２が開弁されることはない。つまり、エンジン暖機運転中にラジエータ側バルブ４２が開弁されることはなく、ラジエータ５による冷却水の冷却動作が禁止されることになって、エンジン始動後の短期間のうちに冷却水温度を上昇させることができて、エンジン内各所でのフリクションロスの低減が図れ、燃料消費率の改善に寄与させることができる。
【００８５】
（エンジン暖機運転完了後・低〜中回転時）
上記エンジン暖機運転が継続されることで冷却水温度が上昇していき所定温度（例えば８２℃）に達すると、エンジン暖機運転完了後の冷却水循環動作に切り換わる。このエンジン暖機運転完了後においてエンジン回転数が比較的低い（低〜中回転時；４０００ｒｐｍ程度以下の）場合には、図９に示すように、冷却水温度の上昇に伴って感熱筒４１ａが下方へ移動し、ラジエータ側バルブ４２が開弁状態となってラジエータ側流入口４Ａが開放する。一方、ブロック側バルブ４３のメインバルブ４６は未だ閉弁状態である。また、ウォータポンプＰの吐出圧力が低いため、ブロック側バルブ４３のリリーフバルブ４７も閉弁状態であって、その結果、ブロック側流入口４Ｃは閉鎖している。
【００８６】
この場合、ウォータポンプＰから吐出された冷却水は、ヘッド内冷却水流路２ａ、取り出し管１ｂ、第１分岐部Ｄ１、第１分岐管１ｃを経て第２分岐部Ｄ２に達する。この第２分岐部Ｄ２において冷却水が分流され、一方は、ヒータ流路６Ａ、ヒータ側流入口４Ｂを経てサーモスタット配設空間１Ａに流れ込む。他方は、ラジエータ流路５Ａ、ラジエータ側流入口４Ａを経てサーモスタット配設空間１Ａに流れ込む。サーモスタット配設空間１Ａに流れ込んだ冷却水は、流出口４Ｄ及びポンプ流入路１ａを経てウォータポンプＰに吸入されるといった循環動作を行う。このような冷却水の循環動作により、ラジエータ流路５Ａを流れる冷却水がラジエータ５によって冷却されることになり、シリンダヘッド２から回収した熱の一部を大気中に放出することで、このシリンダヘッド２の温度を適正に維持することができる。このような動作が、冷却水温度が所定温度（例えば９０℃）未満となっている間、継続されることになる。
【００８７】
（エンジン暖機運転完了後・高回転時）
一方、このエンジン暖機運転完了後において、アクセルペダルの踏み込み量が大きくなるなどしてエンジン回転数が比較的高くなった（高回転時；４０００ｒｐｍ以上）場合には、ウォータポンプＰの回転数の上昇に伴って吐出圧力が上昇し、その圧力がブロック流路３Ａを経てブロック側流入口４Ｃに達する。そして、この水圧が上記リリーフバルブ４７を付勢しているリターンスプリング４８の付勢力よりも大きくなると、図１０に示すように、リリーフバルブ４７が上方へ移動し、メインバルブ４６から離脱することで、このメインバルブ４６の貫通孔４６ｃを開放する。これにより、ブロック流路３Ａとサーモスタット配設空間１Ａとが連通することになる。このようなリリーフバルブ４７の開弁動作により、サーモスタット配設空間１Ａを介してブロック流路３Ａからポンプ流入路１ａへ冷却水が流れることになる。
【００８８】
この場合、ウォータポンプＰから吐出された冷却水は、ヘッド内冷却水流路２ａ、取り出し管１ｂを経て第１分岐部Ｄ１に達する。この第１分岐部Ｄ１において冷却水が分流され、一方は第１分岐管１ｃに、他方は第２分岐管１ｄにそれぞれ流される。
【００８９】
第１分岐管１ｃに流された冷却水は、第２分岐部Ｄ２に達し、この第２分岐部Ｄ２において分流され、一方は、ヒータ流路６Ａ、ヒータ側流入口４Ｂを経てサーモスタット配設空間１Ａに流れ込む。他方は、ラジエータ流路５Ａ、ラジエータ側流入口４Ａを経てサーモスタット配設空間１Ａに流れ込む。
【００９０】
一方、第２分岐管１ｄに流された冷却水は、ブロック内冷却水流路３ａ、ブロック側回収流路３ｂを経てサーモスタット配設空間１Ａに流れ込む。
【００９１】
サーモスタット配設空間１Ａに流れ込んだ冷却水は、流出口４Ｄ及びポンプ流入路１ａを経てウォータポンプＰに吸入されるといった循環動作を行う。このような冷却水の循環動作により、シリンダブロック３の冷却が行われる。
【００９２】
このようにして、ブロック内冷却水流路３ａに冷却水が流れることでシリンダブロック３の冷却効果を発揮することになる。つまり、エンジン回転数が高くなってシリンダブロック３の温度が急速に上昇する可能性がある状況において、サーモアクチュエータ４１の作動によってメインバルブ４６が開弁する前段階から、リリーフバルブ４７の開弁によるシリンダブロック３の冷却動作を開始することができて、シリンダブロック３の温度の過上昇を抑制することができる。
【００９３】
（高水温時）
エンジンＥの負荷が高くなったり、エンジンＥの回転数が高くなったりすることで冷却水温度が所定温度（例えば９０℃）に達すると、高水温時（図１１参照）の冷却水循環動作に切り換わる。この高水温時の冷却水循環動作では、冷却水温度の更なる上昇に伴って感熱筒４１ａが更に下方へ移動し、ラジエータ側バルブ４２の開度が大きくなると共に、ブロック側バルブ４３のメインバルブ４６も開弁状態となってブロック側流入口４Ｃが開放する。このメインバルブ４６の開弁に伴い、リリーフバルブ４７の上面側と下面側との差圧（リリーフバルブ４７を開弁させるための前後差圧）が無くなるため、このリリーフバルブ４７はリターンスプリング４８の付勢力により図中下方へ移動し、メインバルブ４６の貫通孔４６ｃを閉鎖することになる。
【００９４】
この場合、ウォータポンプＰから吐出された冷却水は、ヘッド内冷却水流路２ａ、取り出し管１ｂを経て第１分岐部Ｄ１に達する。この第１分岐部Ｄ１において冷却水が分流され、一方は第１分岐管１ｃに、他方は第２分岐管１ｄにそれぞれ流される。
【００９５】
第１分岐管１ｃに流された冷却水は、第２分岐部Ｄ２に達し、この第２分岐部Ｄ２において分流され、一方は、ヒータ流路６Ａ、ヒータ側流入口４Ｂを経てサーモスタット配設空間１Ａに流れ込む。他方は、ラジエータ流路５Ａ、ラジエータ側流入口４Ａを経てサーモスタット配設空間１Ａに流れ込む。
【００９６】
一方、第２分岐管１ｄに流された冷却水は、ブロック内冷却水流路３ａ、ブロック側回収流路３ｂを経てサーモスタット配設空間１Ａに流れ込む。つまり、ブロック内冷却水流路３ａに流れ込む冷却水は、上記ヘッド内冷却水流路２ａでの熱交換によって温度上昇しものとなっている。
【００９７】
サーモスタット配設空間１Ａに流れ込んだ冷却水は、流出口４Ｄ及びポンプ流入路１ａを経てウォータポンプＰに吸入されるといった循環動作を行う。このような冷却水の循環動作により、シリンダブロック３の冷却が行われる。
【００９８】
上記ラジエータ側バルブ４２の開度及びブロック側バルブ４３のメインバルブ４６の開度は冷却水温度が高くなるほど大きくなる。つまり、各バルブ４２，４６における冷却水流れに対する圧力損失は小さくなっていくため、ウォータポンプＰの吐出量が増加し、これによって各流路３Ａ，５Ａ，６Ａにおける冷却水の流量が増加していくことになる。その結果、シリンダヘッド２及びシリンダブロック３に対する冷却能力が上昇していく。
【００９９】
尚、上述した何れの冷却水循環動作においても、上記ヒータ流路６Ａには冷却水が流れており、必要に応じてヒータ６における車室内空気との熱交換が行われている。
【０１００】
図１２は、本実施形態におけるエンジン暖機運転中の回路内圧力バランスを示している。具体的に、図１２（ａ）はエンジン暖機運転中で且つエンジンの低〜中回転時の圧力バランスを、図１２（ｂ）はエンジン暖機運転中で且つエンジン高回転時の開弁前（リリーフバルブ４７の開弁前）の圧力バランスを、図１２（ｃ）はエンジン暖機運転中で且つエンジン高回転時の開弁後（リリーフバルブ４７の開弁後）の圧力バランスをそれぞれ示している。以下では、ラジエータ側バルブ４２が開弁するバルブ前後差圧をＰ１とし、リリーフバルブ４７が開弁するバルブ前後差圧をＰ２として説明する（Ｐ１＞Ｐ２）。
【０１０１】
エンジン暖機運転中で且つエンジンＥの低〜中回転時には、図１２（ａ）に示すように、ラジエータ側バルブ４２の前後差圧及びブロック側バルブ４３（リリーフバルブ４７）の前後差圧は、共にヒータ６の前後差圧（ヒータ６での圧力損失分に相当）に一致している。この場合、ラジエータ側バルブ４２の前後差圧はＰ１以下であり、ブロック側バルブ４３の前後差圧はＰ２以下であるため、何れのバルブ４２，４７も開弁せず、図７で示した冷却水循環状態となる。
【０１０２】
また、エンジン暖機運転中で且つエンジン高回転時の開弁前（リリーフバルブ４７が開弁する前）の状態では、図１２（ｂ）に示すように、ウォータポンプＰの吐出圧が上昇しており、それに伴って、ヘッド内冷却水流路２ａでの圧力損失（シリンダヘッド圧力損失）及びヒータ６での圧力損失は共に大きくなっている。また、ラジエータ側バルブ４２の前後差圧及びブロック側バルブ４３（リリーフバルブ４７）の前後差圧も共に大きくなるが、ラジエータ側バルブ４２の前後差圧はＰ１以下であり、リリーフバルブ４７の前後差圧はＰ２以下であるため、この場合にも、何れのバルブ４２，４７も開弁しない。
【０１０３】
そして、ブロック側バルブ４３（リリーフバルブ４７）の前後差圧がＰ２に達すると、リリーフバルブ４７が開弁し図８で示した冷却水循環状態となる。この場合、図１２（ｃ）に示すように、ブロック流路３Ａを流れる冷却水にあっては、ブロック内冷却水流路３ａでの圧力損失及びリリーフバルブ４７での圧力損失が生じていることになる。
【０１０４】
以上説明したように、本実施形態においても、上記第１実施形態のものと同様に、冷却水温度が高くなって上記「高水温時」となった際には、ヘッド内冷却水流路２ａを通過したことで温度上昇した冷却水がブロック内冷却水流路３ａに流れ込むようになっている。このため、シリンダブロック３の温度が急速に低下するといった状況を回避することができ、燃料消費率の改善、及び、熱歪みの防止によるエンジンＥの信頼性の確保を図ることができる。また、ヘッド内冷却水流路２ａへの冷却水の供給量が減少することもないため、ブロック内冷却水流路３ａへの冷却水の供給動作が開始された後にもシリンダヘッド２に対する冷却能力を十分に発揮することができ、特に高水温時の信頼性を十分に確保することができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、ブロック側バルブ４３にリリーフバルブ４７を設け、ウォータポンプＰの吐出圧力が所定圧まで上昇した場合にはリリーフバルブ４７が開弁するようになっている。このため、エンジンＥの暖機運転中にあっては、水圧上昇に伴ってリリーフバルブ４７が開弁されることになり、ラジエータ側バルブ４２が開弁されることはない。つまり、エンジンＥの暖機運転中にラジエータ側バルブ４２が開弁されることはなく、ラジエータ５による冷却水の冷却動作が禁止されることになる。その結果、エンジン始動後の短期間のうちに冷却水温度を上昇させることができて、エンジン内各所でのフリクションロスの低減が図れ、燃料消費率の改善に寄与させることができる。
【０１０６】
また、エンジンＥの暖機運転完了後、エンジン回転数が高くなることでシリンダブロック３の温度が急速に上昇する可能性がある状況においては、サーモアクチュエータ４１の作動によってメインバルブ４６が開放する前段階からリリーフバルブ４７の開弁によるシリンダブロック３の冷却動作を開始することができる。このため、シリンダブロック３の温度の過上昇を抑制することができる。
【０１０７】
従来の二系統冷却装置では、エンジン暖機運転完了後にアクセルペダルの踏み込み量が大きくなるなどしてエンジン回転数が比較的高くなり、シリンダブロックの冷却が必要となる状況となってもサーモスタット周辺を流れる冷却水の温度が低く、サーモスタットの切り換え動作が遅れてしまってシリンダブロックの冷却動作開始時期も遅れてしまう可能性があった。また、エンジン暖機運転中にエンジン回転数が高くなることに伴ってウォータポンプの吐出圧力が上昇した場合に、その水圧によってサーモスタットのラジエータ側のバルブが開放してしまい、暖機運転中であるにも拘わらずラジエータによる冷却水の冷却動作が行われてしまう可能性があった。以下、具体的に説明する。
【０１０８】
図１３は、従来の一般的な二系統冷却システムで成る冷却水循環回路（２個のサーモスタットを使用したもの）を示している。また、図１３（ａ）はエンジン暖機運転中・低〜中回転時の冷却水循環状態を、図１３（ｂ）はエンジン暖機運転中・高回転時の冷却水循環状態を、図１３（ｃ）はエンジン暖機運転完了後の冷却水循環状態を、図１３（ｄ）は高水温時の冷却水循環状態をそれぞれ示し、冷却水が流れている流路及びその流れ方向を実線の矢印で示し、冷却水が流れていない流路を破線で示している。尚、図中の各符号は上記図５のものと同一である。
【０１０９】
この従来の冷却水循環回路にあっては、図１３（ａ）に示すエンジン暖機運転中・低〜中回転の冷却水循環状態からエンジン回転数が上昇すると、ウォータポンプｄの吐出圧力が上昇し、その水圧によってサーモスタットｆのラジエータ側のバルブが開放してしまい、図１３（ｂ）に示すように、暖機運転中であるにも拘わらずラジエータｅによる冷却水の冷却動作が行われてしまう可能性があった。また、図１３（ｃ）に示すエンジン暖機運転完了後の冷却水循環状態からエンジン回転数が高くなり、シリンダブロックの冷却が必要となる状況となってもサーモスタットｇの切り換え動作（サーモワックスの膨張による切り換え動作）が遅れてしまってシリンダブロックの冷却動作開始時期が遅れてしまい、シリンダブロックの温度の過上昇を招いてしまう可能性もあった。
【０１１０】
これに対し、本実施形態では、上述した如く、ウォータポンプＰの吐出圧力が所定圧まで上昇した場合にはリリーフバルブ４７が開弁することで、ブロック内冷却水流路３ａに冷却水が流れ、暖機運転中にあっては、上記水圧によってリリーフバルブ４７が開弁されることでラジエータ側バルブ４２が開弁されることはなく、ラジエータ５による冷却水の冷却動作が禁止されることで、エンジン始動後の短期間のうちに冷却水温度を上昇させることができる。また、暖機完了後にあっては、シリンダブロック３の冷却効果を早期に発揮することができる。
【０１１１】
−他の実施形態−
以上説明した各実施形態は、自動車用エンジンＥの冷却装置に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、自動車以外に使用されるエンジンの冷却装置に対しても適用可能である。
【０１１２】
また、上記各実施形態では、ウォータポンプＰとして、クランクシャフトの回転駆動力を受けて作動する機械式ポンプを採用していた。本発明はこれに限らず、電動モータにより駆動する電動式ウォータポンプを備えた冷却装置に対しても適用可能である。
【０１１３】
また、上記各実施形態では、エンジンＥの暖機運転完了後にはヘッド内冷却水流路２ａを流れた冷却水をヒータ流路６Ａ及びラジエータ流路５Ａにそれぞれ供給するようにしていた。つまり、冷却水の高温時に限りブロック流路３Ａに冷却水を供給するようにしていた。本発明は、これに限らず、暖機運転完了後には、ヘッド内冷却水流路２ａを流れた冷却水をヒータ流路６Ａ、ラジエータ流路５Ａ及びブロック流路３Ａにそれぞれ供給するようにした冷却水循環回路に対しても適用可能である。
【０１１４】
更に、上記各実施形態では、エンジンＥの暖機運転中に冷却水が循環する流路をヒータ流路６Ａとしていた。本発明はこれに限らず、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）クーラを備えた流路に対して冷却水を循環させるようにした冷却水循環回路に対しても適用可能である。また、エンジンＥの暖機運転中に、ヒータやＥＧＲクーラ等の機器を備えない流路に対して冷却水を循環させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、１つのサーモスタットを備えた二系統冷却装置に対し、ブロック内冷却水流路への冷却水供給開始時におけるシリンダブロック及びシリンダヘッドの温度の適正化を図る冷却装置に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１６】
１        冷却水循環回路
１ｃ      第１分岐管（冷却水供給経路）
１ｄ      第２分岐管（冷却水供給経路）
２        シリンダヘッド
２ａ      ヘッド内冷却水流路
３        シリンダブロック
３ａ      ブロック内冷却水流路
３Ａ      ブロック流路
４        サーモスタット（サーモスタット弁）
４１      サーモアクチュエータ
４２      ラジエータ側バルブ（第２弁体）
４３      ブロック側バルブ（第１弁体）
４４      リターンスプリング（第２付勢手段）
４６      メインバルブ
４７      リリーフバルブ
４８      リターンスプリング（第１付勢手段）
５        ラジエータ
５Ａ      ラジエータ流路
６Ａ      ヒータ流路（ブロックバイパス流路）
Ｄ１      第１分岐部（分岐部）
Ｅ        エンジン（内燃機関）
Ｐ        ウォータポンプ
【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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