(57)【要約】【課題】燃焼室内の温度をより適切にコントロールできるレシプロ式エンジンを提供する。【解決手段】本発明のエンジンは、１以上のシリンダが設けられたシリンダブロック１２と、前記シリンダブロック１２に連結されるシリンダヘッド１４と、前記シリンダ２０内を進退可能なピストンであって、周面にピストンリングが取り付けられたピストンと、前記シリンダブロック１２と前記シリンダヘッド１４との間に介在する中間体１８であって、内周面が燃焼室内に露出するボア孔３６が１以上設けられた中間体１８と、を備え、前記中間体１８は、前記シリンダ２０内を気密にシールする一対のガスケットと、前記ガスケットよりも肉厚で前記一対のガスケットの間に介在するスペーサと、含み、前記スペーサには、燃焼室を調温するための調温媒体が流れるスペーサ内流路５４が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上のシリンダが設けられたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックに連結されるシリンダヘッドと、
前記シリンダ内を進退可能なピストンであって、周面にピストンリングが取り付けられたピストンと、
前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間に介在する中間体であって、内周面が燃焼室内に露出するボア孔が１以上設けられた中間体と、
を備え、
前記中間体は、前記シリンダ内を気密にシールする一対のガスケットと、前記ガスケットよりも肉厚で前記一対のガスケットの間に介在するスペーサと、含み、
前記スペーサには、燃焼室を調温するための調温媒体が流れるスペーサ内流路が設けられている、
ことを特徴とするレシプロ式エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のレシプロ式エンジンであって、
前記スペーサ内流路に供給される調温媒体の量および温度の少なくとも一方は、少なくとも前記シリンダブロック内に設けられたブロック内流路に供給される調温媒体の量および温度とは、独立して制御される、
ことを特徴とするレシプロ式エンジン。
【請求項３】
請求項２に記載のレシプロ式エンジンであって、
少なくとも前記ブロック内流路に前記調温媒体を供給するメインポンプと、
前記メインポンプとは別に設けられ、前記スペーサ内流路に前記調温媒体を供給するスペーサ用ポンプと、
を備えることを特徴とするレシプロ式エンジン。
【請求項４】
請求項２または３に記載のレシプロ式エンジンであって、
前記スペーサ内流路への前記調温媒体の流入量を制御するバルブを備える、ことを特徴とするレシプロ式エンジン。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載のレシプロ式エンジンであって、さらに、
前記スペーサ内流路に供給される前記調温媒体を調温するスペーサ用調温機構を備えることを特徴とするレシプロ式エンジン。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のレシプロ式エンジンであって、
前記スペーサ内流路は、前記ボア孔を取り囲む形状である、ことを特徴とするレシプロ式エンジン。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のレシプロ式エンジンであって、
前記スペーサ内流路は、場所毎に要求される調温性能に応じて、その断面積が異なる、ことを特徴とするレシプロ式エンジン。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のレシプロ式エンジンであって、
前記中間体の厚みは、前記ピストンが前記シリンダヘッドに最も近づく最上位置にあるときの前記ピストンリングの上端から前記シリンダヘッドの下端までの距離である基準距離以下、かつ、前記基準距離の２割以上である、ことを特徴とするレシプロ式エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロック、シリンダヘッド、ピストン、および、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在する中間体と、を備えたレシプロ式エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のエンジンの低燃費化開発において、機関の軽量化と機械損失（ポンプ損失、摩擦損失）の低減による燃費向上効果を狙ってエンジンの排気量を小さくし、出力低下を過給による比出力（排気量あたりのエンジン出力）増加によって補う傾向がある。比出力を増大したエンジンでは、燃焼による熱が増加するために燃焼室が高温となり、異常燃焼の発生およびそれに伴うエンジンの破損、充填効率の悪化が懸念される。一方で、冷間始動時のエンジンでは、先述の問題とは逆に燃焼室が低温であることから、未燃損失の増加や燃焼室壁への堆積物発生といった問題が懸念される。こうした異常燃焼防止や、未燃損失の増加といった問題を解決するために、従来からエンジンの燃焼室内の温度を適切にコントロールできる技術が求められていた。
【０００３】
そこで、特許文献１，２には、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在するシリンダガスケットに、冷媒流を設けた技術が開示されている。かかる特許文献１，２では、シリンダガスケットのうち、特に高温となりやすい、ボア孔とボア孔との間に、冷媒流路を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１２１２９８号公報
【特許文献２】特開２００８−７５５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる特許文献１，２の技術によれば、筒内温度の冷却効率を多少は向上できる。しかし、特許文献１，２で用いられるシリンダガスケットは、薄く、燃焼室壁面のうち、シリンダガスケットの占める面積は、非常に小さい。そのため、シリンダガスケット内の冷媒流路に冷媒を供給しても、燃焼室側面の温度を効果的に制御することは難しかった。
【０００６】
そこで、本発明では、燃焼室内の温度をより適切にコントロールできるレシプロ式エンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のエンジンは、１以上のシリンダが設けられたシリンダブロックと、前記シリンダブロックに連結されるシリンダヘッドと、前記シリンダ内を進退可能なピストンであって、周面にピストンリングが取り付けられたピストンと、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間に介在する中間体であって、内周面が燃焼室内に露出するボア孔が１以上設けられた中間体と、を備え、前記中間体は、前記シリンダ内を気密にシールする一対のガスケットと、前記ガスケットよりも肉厚で前記一対のガスケットの間に介在するスペーサと、含み、前記スペーサには、燃焼室を調温するための調温媒体が流れるスペーサ内流路が設けられている、ことを特徴とする。
【０００８】
好適な態様では、前記スペーサ内流路に供給される調温媒体の量および温度の少なくとも一方は、少なくとも前記シリンダブロック内に設けられたブロック内流路に供給される調温媒体の量および温度とは、独立して制御される。
【０００９】
この場合、少なくとも前記ブロック内流路に前記調温媒体を供給するメインポンプと、前記メインポンプとは別に設けられ、前記スペーサ内流路に前記調温媒体を供給するスペーサ用ポンプと、を備えることが望ましい。また、前記スペーサ内流路への前記調温媒体の流入量を制御するバルブを備える、ことも望ましい。また、他の好適な態様では、前記スペーサ内流路に供給される前記調温媒体を調温するスペーサ用調温機構を備える、ことも望ましい。
【００１０】
他の好適な態様では、前記スペーサ内流路は、前記ボア孔を取り囲む形状である。他の好適な態様では、前記スペーサ内流路は、場所毎に要求される調温性能に応じて、その断面積が異なる。
【００１１】
他の好適な態様では、前記中間体の厚みは、前記ピストンが前記シリンダヘッドに最も近づく最上位置にあるときの前記ピストンリングの上端から前記シリンダヘッドの下端までの距離である基準距離以下、かつ、前記基準距離の２割以上である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ガスケットよりも肉厚のスペーサ内にスペーサ流路が設けられているため、燃焼室内の温度をより適切にコントロールできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態であるエンジンの構成を示す図である。
【図２】燃焼室周辺の概略断面図である。
【図３】スペーサ内流路の一例を示す図である。
【図４】冷間始動時における上部空間の調温制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】温間・高負荷時における上部空間の調温制御の流れを示すフローチャートである。
【図６】他のエンジンの構成を示す図である。
【図７】他のエンジンの構成を示す図である。
【図８】他のエンジンの構成を示す図である。
【図９】他のエンジンの構成を示す図である。
【図１０】他のエンジンの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態であるレシプロ式エンジン１０（以下、単に「エンジン１０」という）の概略構成を示す斜視図である。また、図２は、燃焼室２６周辺の概略断面図である。
【００１５】
エンジン１０は、１以上のシリンダ２０が形成されたシリンダブロック１２と、当該シリンダブロック１２の上側に取り付けられるシリンダヘッド１４と、シリンダ２０内で進退するピストン１６（図２参照）と、シリンダヘッド１４およびシリンダブロック１２の間に介在する中間体１８と、調温媒体が流れる媒体回路と、を備えている。シリンダブロック１２は、アルミダイキャスト（鋳物用アルミニウム合金）や、鋳鉄等からなる鋳造部品である。このシリンダブロック１２には、複数のシリンダ２０が設けられている。
【００１６】
シリンダヘッド１４も、シリンダブロック１２と同様に、アルミダイキャストや鋳鉄等からなる鋳造部品である。このシリンダヘッド１４には、吸気ポートおよび排気ポートが設けられている。
【００１７】
シリンダブロック１２およびシリンダヘッドの内部には、シリンダ周辺を冷却するための調温媒体（例えば水等）が流れる流路が形成されている。以下では、シリンダブロック１２の内部に形成された流路を「ブロック内流路５０」、シリンダヘッドの内部に形成された流路を「ヘッド内流路５２」と呼ぶ。
【００１８】
ピストン１６は、シリンダ２０内を進退する円柱体で、コネクティングロッドを介してクランクシャフト（図示せず）に接続されている。ピストン１６は、シリンダ２０の内径より僅かに小さい外径を有している。このピストン１６よりも上側の空間が、燃料が燃焼（爆発）する燃焼室２６となる。
【００１９】
ピストン１６の外周囲には、三つのピストンリング３４、すなわち、上から順に、トップリング３４ｔ、セカンドリング３４ｓ、オイルリング３４ｏが装着されている。トップリング３４ｔおよびセカンドリング３４ｓは、シリンダ２０の内周面（シリンダライナ）に気密に密着して摺動し、主に、燃焼室２６からクランクケース側へと圧縮ガスが抜けることを防ぐ。オイルリング３４ｏは、シリンダ２０の内周面についている余分なエンジンオイルをかき落とし、適度な油膜を形成してピストン１６の焼きつきを防止する。ここで、以下の説明では、ピストン１６がシリンダヘッド１４に最も近づく最上位置（一般に上死点位置）にあるときのトップリング３４ｔの上端から、シリンダヘッド１４の下端までの距離を、「基準距離Ｄ」と呼ぶ。
【００２０】
中間体１８は、シリンダブロック１２とシリンダヘッド１４との間に介在する部材である。中間体１８は、図１に示す通り、複数のボア孔３６を有しており、この複数のボア孔３６は、シリンダブロック１２に形成されたシリンダ２０の位置に合わせて形成されている。ボア孔３６の内径は、シリンダ２０の内径とほぼ同じか、僅かに大きくなっている。このボア孔３６の内周面は、燃焼室２６内に露出しており、燃焼室２６の内周面の一部として機能する。こうした中間体１８は、シリンダブロック１２とシリンダヘッド１４との間に配された状態で、ボルトにより、シリンダヘッド１４とともにシリンダブロック１２に共締めされる。
【００２１】
中間体１８は、図２に示すように、スペーサ４２と、当該スペーサ４２とシリンダヘッド１４との間に介在する上側ガスケット４０ｔと、当該スペーサ４２とシリンダブロック１２との間に介在する下側ガスケット４０ｄと、を有した積層構造となっている。なお、以下では、上側ガスケット４０ｔと下側ガスケット４０ｄとを特に区別しない場合は、添え字のアルファベットを省略し、単に、「ガスケット４０」という。
【００２２】
ガスケット４０は、周知の通り、燃焼室２６内の高圧ガスをシールする部材である。ガスケット４０は、ステンレス鋼板等の基材の両面を耐熱ゴム等のゴム状弾性材料からなる弾性層でコーティングした多層板材からなる。ガスケット４０は、この多層板材を、所定形状にプレス加工して構成される。
【００２３】
スペーサ４２は、ガスケット４０よりも十分に肉厚な板材からなる部材である。かかるスペーサ４２は、通常、一般的なプレス加工（いわゆる板金加工）での成形は難しく、板鍛造と呼ばれる特殊なプレス加工や、切削加工、鋳造等で成形される。スペーサ４２の材質は、十分な耐熱性を有しているのであれば、特に限定されないが、望ましくは、伝熱性に優れ、シリンダブロック１２よりも強度が高い材料、例えば、鋼材やジュラルミン等からなることが望ましい。ここで、「強度」としては、種々の定義があるが、本実施形態で言う「強度」とは、圧力に対する変形や破壊のしにくさの意味であり、ヤング率（縦弾性係数）や、じん性、降伏応力が高い場合に「強度が高い」としている。
【００２４】
こうしたスペーサ４２および一対のガスケット４０からなる中間体１８の厚みは、基準距離Ｄ未満となっている。中間体１８の厚みを基準距離Ｄ未満とするのは、トップリング３４ｔと中間体１８との干渉を防止するためである。また、中間体１８の厚みの下限は、特に限定されないが、少なくとも基準距離Ｄの２割以上であることが望ましく、より望ましくは、５割以上、より望ましくは、７割以上である。
【００２５】
かかるスペーサ４２には、燃焼室２６を調温するための調温媒体が流れるスペーサ内流路５４が形成されている。図３は、スペーサ内流路５４の一例を示す図である。スペーサ内流路５４は、水やオイル、空気等の調温媒体が流れることが出来るのであれば、その形状等は特に限定されない。したがって、スペーサ内流路５４は、図３（ａ）に示すように、スペーサ４２の表面に溝を形成することで構成されてもよい。また、別の形態として、図３（ｂ）に示すように、スペーサ４２の内部に穴を形成し、これをスペーサ内流路５４としてもよい。かかるスペーサ内の穴は、例えば、ドリル加工で形成される。また、別の形態として、スペーサ内流路５４として機能する溝または貫通孔が形成された板と、当該溝または貫通孔を塞ぐ板と、を複数枚積層して、一つのスペーサを構成するようにしてもよい。
【００２６】
スペーサ内流路５４の形状は、特に限定されないが、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、ボア孔３６の全周囲を囲むような形状であることが望ましい。また、スペーサ内流路５４は、要求される調温性能に応じて、場所ごとに、その断面積を異ならせてもよい。例えば、図３（ｃ）に示すように、高い調温性能が要求されるボア孔３６の周囲においては、その断面積を入口および出口近傍よりも小さくすることで、調温媒体の流速を高め、より高い調温性能が得られるようにしてもよい。
【００２７】
媒体回路は、各種流路５０，５２，５４に接続される複数のラインＬｍ，Ｌｓ，Ｌｃ，Ｌｎと、ラインの途中に設けられたポンプＰｍ，Ｐｓや、調温機構５６，５８等を備えている。具体的に説明すると、本実施形態では、調温媒体を送出するポンプとして、メインポンプＰｍと、スペーサ用ポンプＰｓと、を設けている。メインポンプＰｍは、ブロック内流路５０およびヘッド内流路５２に調温媒体を送出するポンプである。このメインポンプＰｍには、調温媒体が流れるメインラインＬｍが接続されている。メインラインＬｍの他端は、ブロック内流路５０の入口に接続されており、ブロック内流路５０の出口とヘッド内流路５２との間には、中継ラインＬｎが設けられている。つまり、ブロック内流路５０とヘッド内流路５２は、直列に接続されている。メインポンプＰｍから送出された調温媒体は、メインラインＬｍを通過してブロック内流路５０に送られ、その後、中継ラインＬｎを経由して、ヘッド内流路５２に流れる。ヘッド内流路５２に供給された調温媒体は、最終的に統合ラインＬｃへと放出される。
【００２８】
スペーサ用ポンプＰｓは、スペーサ内流路５４に調温媒体を送出するポンプである。このスペーサ用ポンプＰｓは、メインポンプＰｍと独立して駆動制御される。このスペーサ用ポンプＰｓには、調温媒体が流れるスペーサ用ラインＬｓが接続されている。スペーサ用ラインＬｓの他端は、スペーサ内流路５４の入口に接続されている。スペーサ用ポンプＰｓから送出された調温媒体は、スペーサ用ラインＬｓを通過してスペーサ内流路５４に送られる。スペーサ内流路５４に供給された調温媒体は、最終的に統合ラインＬｃへと放出される。
【００２９】
スペーサ用ラインＬｓの途中には、冷却／加熱器５８が設けられている。この冷却／加熱器５８は、スペーサ内流路５４に供給される調温媒体を、加熱または冷却するスペーサ用調温機構として機能するもので、冷却器および加熱器の双方を備えている。冷却器としては、例えば、ラジエータ等が挙げられる。また、加熱器としては、例えば、電熱線等からなるヒータや、エンジン１０の排熱を利用した加熱機構等を用いることができる。かかる冷却／加熱器５８を設けることにより、スペーサ内流路５４に、適切に調温された調温媒体を送ることができ、スペーサ４２周辺を、より効率的に、加熱または冷却できる。
【００３０】
統合ラインＬｃの末端は、二股に分岐しており、それぞれ、メインポンプＰｍおよびスペーサ用ポンプＰｓに接続されている。つまり、調温媒体は、同一ルートを、循環して流れる。この調温媒体が流れるルートとしては、ブロック内流路５０およびヘッド内流路５２を経由して循環する第一ルートと、スペーサ内流路５４を経由して循環する第二ルートと、がある。本実施形態において、第一ルートに設けられたメインポンプＰｍと、第二ルートに設けられたスペーサ用ポンプＰｓは、互いに独立して駆動制御できる。換言すれば、本実施形態によれば、ブロック内流路５０に流れる媒体量と、スペーサ内流路５４に流れる媒体量とを、互いに独立して調整できる。
【００３１】
また、統合ラインＬｃの途中には、ラジエータ５６が接続されており、必要に応じて、循環する調温媒体の一部が、当該ラジエータ５６により冷却される。このラジエータ５６に流れる調温媒体の流量は、例えば、ラジエータ５６の下流または上流（図示例では下流）に設けられた調整バルブＶａの開閉量を調整することで調整できる。
【００３２】
次に、エンジン１０を以上のような構成とした理由について説明する。本実施形態では、既述した通り、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に中間体１８を設け、当該中間体１８の内部にスペーサ内流路５４を設けている。このスペーサ内流路５４は、燃焼室２６として機能するシリンダ２０の上部に近接しており、当該シリンダ２０の上部の調温に利用される。一方、ブロック内流路５０は、シリンダ２０の中部・下部に近接しており、当該シリンダ２０の中部・下部の調温に利用される。以下では、燃焼室２６として機能するシリンダ２０の上部を「上部空間」、シリンダ２０の中部・下部を「下部空間」と呼ぶ。
【００３３】
本実施形態では、このスペーサ内流路５４およびブロック内流路５０に流す調温媒体の温度および流量を、互いに独立して制御できるようにしている。かかる構成とすることで、上部空間と下部空間とを、互いに独立して調温することができる。その結果、エンジン１０をより適切に駆動できる。
【００３４】
すなわち、温間・高負荷時、燃焼室２６として機能する上部空間は、燃焼中の高温の火炎・ガスにさらされるため入熱量が大きく、その内壁が高温になる。燃焼室２６（上部空間）の内壁が高温になるとガソリンエンジンではノッキングを招くおそれがある。一方、下部空間では、燃焼は、ほぼ終了しているためノッキングの問題がなく、また、膨張によりガス温度が下がっているため内壁への入熱量が大きくない。そのため、下部空間では、大きな冷却能力は要求されない。それどころか、下部空間では、ピストン速度が高く摩擦損失が大きな問題となるため、内壁をできる限り冷やさず、潤滑油膜の温度（≒内壁の温度）をある程度高く保つことが求められる。つまり、温間・高負荷時において、上部空間は、迅速かつ十分に冷却されることが望まれる一方で、下部空間では、大きな冷却能力は必要とされない。換言すれば、上部空間と、中部・下部は、互いに独立して調温制御されることが望ましいと言える。
【００３５】
また、冷間始動時においても、上部空間と下部空間とは、独立して調温制御されることが望ましい。すなわち、冷間始動時、上部空間の壁温が低いと、未燃損失および冷却損失が増加するため、迅速に昇温されることが望ましい。下部空間も、潤滑油膜温度（≒シリンダ壁温）が低いと、摩擦損失の増大という問題が生じるため、ある程度、迅速に昇温されることが望ましい。したがって、本来であれば、上部空間・下部空間双方が、迅速に昇温されることが望まれる。しかし、上部空間および下部空間の双方を昇温しようとした場合、昇温対象の壁面積が広くなり、昇温に必要な熱量が大きくなる。かかる大きな熱量を用いて昇温することは、現実的ではない。現実的には、小面積であるとともに昇温の優先度の高い上部空間を積極的に昇温しつつ、大面積である下部空間については、冷却動作（低温の調温媒体の供給）を停止することが考えられる。つまり、冷間始動時においても、上部空間と、下部空間は、互いに独立して調温制御されることが望ましいと言える。
【００３６】
本実施形態では、こうした問題を解決するために、上部空間のみを調温するスペーサ内流路５４を設けるとともに、当該スペーサ内流路５４およびブロック内流路５０に流す調温媒体の温度および流量を、互いに独立制御できるようにしている。かかる構成とすれば、温間・高負荷時には、スペーサ内流路５４に、低温かつ多量の調温媒体を流すことで、上部空間を迅速に冷却でき、ノッキングを効果的に防止できる。また、冷間始動時には、スペーサ内流路５４に、加温された調温媒体を流すことで、上部空間を迅速に加温でき、未燃損失や冷却損失の増加を防止できる。
【００３７】
また、スペーサ４２を配することで、シリンダブロック１２に形成されたシリンダ２０の変形を抑制できるという効果もある。すなわち、通常、上部空間は、高い燃焼圧力が生じる。従来は、この燃焼により生じた大きな力のほぼ全てをシリンダ２０の内壁で受けていたため、シリンダ２０の変形等が生じやすかった。一方、本実施形態のように、上部空間に、肉厚のスペーサ４２を配することで、燃焼により生じた大きな力の一部を、スペーサ４２のボア孔３６の内周面で受けることができる。その結果、シリンダ２０にかかる力を低減でき、ひいては、シリンダ２０の変形を防止することもできる。なお、ボア孔３６の変形は、スペーサ４２を、圧力に対する変形や破壊しにくい材質で構成すれば、防止できる。かかる圧力に対して変形しにくい材質は、高価であったり、加工が困難であったりするため、シリンダブロック１２に用いるのは難しいが、スペーサ４２という限られた範囲であれば、かかる材質を利用することが可能となる。
【００３８】
次に、このエンジンでの調温制御の流れについて説明する。はじめに、冷間始動時の調温制御の流れについて図４を参照して説明する。図４は、冷間始動時における上部空間の調温制御の流れを示すフローチャートである。図４に示す通り、エンジン１０を始動した直後、スペーサ用ポンプＰｓの駆動は、停止している（Ｓ１０）。また、エンジン１０が始動すれば、加熱器の駆動を開始して、加熱器を昇温させる（Ｓ１２）。図示しない制御部は、加熱器の温度が、予め規定された規定値Ｔ１を超えるか否かを監視する（Ｓ１４）。ここで、規定値Ｔ１は、調温媒体を、ある程度効率的に昇温できる温度である。この規定値Ｔ１は、予め、実験やシミュレーションを行った結果に基づいて決定される。
【００３９】
加熱器の温度が、規定値Ｔ１を超えた場合、制御部は、スペーサ用ポンプＰｓの駆動を開始し、調温媒体をスペーサ内流路５４に供給する（Ｓ１６）。このとき、調温媒体は、十分に加熱された加熱器により加熱される。その結果、スペーサ４２内には、加温された調温媒体が流れることになり、燃焼室２６（上部空間）の内壁が、効果的に昇温される。このとき、制御部は、上部空間の壁温度が、予め規定された規定値Ｔ２を超えるか否かを監視する（Ｓ１８）。規定値Ｔ２は、未燃損失や冷却損失を一定以下に抑えられる温度で、この規定値Ｔ２も、規定値Ｔ１と同様に、予め、実験やシミュレーションを行った結果に基づいて決定される。
【００４０】
加温した調温媒体を供給し続けた結果、上部空間の壁温度が、規定値Ｔ２を超えれば、暖気運転は、終了となる。この場合、制御部は、加熱器の駆動を停止して、上部空間の加温を停止する（Ｓ２０）。
【００４１】
なお、冷間始動時、下部空間については、調温媒体を供給しない。すなわち、エンジン始動後、下部空間の壁温度が、冷却が必要な温度に達するまで、メインポンプＰｍの駆動は停止したままとする。エンジンの駆動に伴い、下部空間の壁温度が、冷却が必要な程度の温度に達すれば、制御部は、メインポンプＰｍを駆動して、シリンダブロック１２の冷却を図る。
【００４２】
次に、温間・高負荷時における調温制御の流れについて図５を参照して説明する。図５は、温間・高負荷時における上部空間の調温制御の流れを示すフローチャートである。図５に示す通り、制御部は、温間・高負荷時には、負荷・回転数に応じた媒体温度・媒体流量・点火時期を算出する（Ｓ２２）。そして、制御部は、算出された点火時期で点火され、また、算出された流量・温度の調温媒体が、スペーサ内流路５４に流れるように、各部を制御する（Ｓ２４，Ｓ２６）。制御部は、その状態で、ノッキングの有無を監視する（Ｓ２８）。ノッキングは、エンジン１０に設けられたノックセンサ等で検知される。ノッキングが検知されない場合は、そのまま、流量・温度・点火時期を維持する。ただし、途中で、負荷・回転数が変化した場合（Ｓ３０でＹｅｓ）には、ステップＳ２２に戻り、再度、各種パラメータを算出する。一方、ノッキングが検知された場合、制御部は、調温媒体の温度の低下、および、流量の増加の少なくとも一方を実行し、上部空間の冷却能力の増加を図る（Ｓ３２）。
【００４３】
その状態で、制御部は、さらに、ノッキングの有無を監視する（Ｓ３４）。監視の結果、ノッキングが防止されれば、その流量・温度を維持する。また、このときも、途中で、負荷・回転数が変化した場合（Ｓ３６でＹｅｓ）には、ステップＳ２２に戻り、再度、各種パラメータを算出する。一方、調温媒体の流量・温度を変更しても、ノッキングが検知される場合には、制御部は、点火時期遅角を行い、ノッキングを防止を図る（Ｓ３８）。その後は、負荷・回転数が変更されるまで、その状態を維持し、負荷・回転数が変更されれば、ステップＳ２２に戻り、各種パラメータの再算出を行う。
【００４４】
温間・高負荷時、下部空間については、当該下部空間の温度が規定の温度範囲に収まるように、調温媒体の流れを制御する。すなわち、制御部は、下部空間の壁温度を監視し続け、当該温度が、規定の下限温度を下回れば、メインポンプＰｍの駆動を停止して、ブロック内流路５０への調温媒体の送出、ひいては、下部空間の冷却を停止する。また、下部空間の壁温度が、規定の上限温度を超えれば、制御部は、メインポンプＰｍの駆動を開始して、ブロック内流路５０への調温媒体の送出、ひいては、下部空間の冷却を開始する。このとき、下部空間の壁温度と、上限温度との差分値等に応じて、メインポンプＰｍからの媒体送出量や、ラジエータ５６への通水量等を変更してもよい。
【００４５】
以上の説明から明らかな通り、本実施形態では、上部空間を調温するスペーサ内流路５４と、下部空間を調温するブロック内流路５０と、を完全に分離し、これら二つの流路に送られる調温媒体の温度及び流量を互いに独立して制御している。その結果、温間・高負荷時には、ノッキングを防止しつつも、ピストン１６の摩擦損失を低減できる。また、冷間始動時には、燃焼室２６（上部空間）の壁を迅速に昇温できるため、未燃損失や冷却損失の増加を効果的に防止できる。
【００４６】
また、本実施形態では、中間体１８を、基準距離Ｄの２割以上と、比較的厚くしている。このように、中間体１８、ひいては、スペーサ４２を厚くすることで、スペーサ内流路５４の断面積を大きく取ることができ、より効果的な調温が可能となる。また、本実施形態では、スペーサ内流路５４を、ボア孔３６の全周囲を囲む形状としている。そのため、ボア孔とボア孔との間にのみ流路を設けていた特許文献１，２等と比べて、より効果的な調温が可能となる。
【００４７】
なお、ここで説明した構成は、一例であり、比較的厚めのスペーサ４２の内部にスペーサ内流路５４が形成されるのであれば、その他の構成は、適宜変更されてもよい。例えば、本実施形態では、ブロック内流路５０と、ヘッド内流路５２とを直列に接続しているが、図６に示すように、両流路５０，５２を並列に接続してもよい。すなわち、メインポンプＰｍの下流位置において、メインラインＬｍが、ブロック内流路５０の入口に接続される枝ラインＬｍ１と、ヘッド内流路５２の入口に接続される枝ラインＬｍ２と、に分岐するようにしてもよい。
【００４８】
また、本実施形態では、ブロック内流路５０、スペーサ内流路５４の双方が接続される統合ラインＬｃを設けていたが、ブロック内流路５０、スペーサ内流路５４は、完全に分離されてもよい。すなわち、図７に示すように、ヘッド内流路５２の出口とメインラインＬｍとを接続するラインＬｃ１と、スペーサ内流路５４の出口とスペーサ用ラインＬｓとを接続するラインＬｃ２と、を完全に分離してもよい。かかる構成とすることで、スペーサ内流路５４に流れる調温媒体は、シリンダブロック１２やシリンダヘッド１４の温度の影響を受けづらくなり、上部空間をより適切に調温できる。
【００４９】
また、これまでの説明では、調温媒体の流量および温度の双方を、スペーサ内流路５４とブロック内流路５０とで独立して制御している。しかし、上部空間と、下部空間とで、互いに独立して調温できるのであれば、必ずしも、温度および流量の双方が独立して制御できる必要はない。したがって、例えば、図８に示すように、調温媒体の温度のみを、スペーサ内流路５４とブロック内流路５０とで独立して制御する構成としてもよい。この場合、スペーサ用ポンプＰｓは設けず、メインポンプＰｍのみを設ける。そして、メインポンプＰｍの下流側において、スペーサ内流路５４に接続されるスペーサ用ラインＬｓと、ブロック内流路５０に接続されるメインラインＬｍと、分岐するようにしてもよい。この場合、スペーサ用ラインＬｓの途中に、冷却／加熱器５８を設ければよい。
【００５０】
また、別の形態として、調温媒体の流量のみを、スペーサ内流路５４とブロック内流路５０とで独立して制御する構成としてもよい。例えば、図９に示すように、互いに独立して駆動制御できるメインポンプＰｍおよびスペーサ用ポンプＰｓを設ける一方で、冷却／加熱器５８を省略した構成としてもよい。また、これまでの説明では、スペーサ内流路５４とブロック内流路５０とで、調温媒体の流量を独立制御するために、二つのポンプＰｓ，Ｐｍを用いていた。しかし、図１０に示すように、開度調節可能なバルブＶｍ，Ｖｓを用いて調温媒体の流量を調整してもよい。この場合、一つのメインポンプＰｍの下流において、メインラインＬｍとスペーサ用ラインＬｓとに分岐させ、各ラインＬｍ，Ｌｓ上に開度調節可能な調整用バルブＶｍ，Ｖｓを設ければよい。また、二つの調整用バルブＶｍ，Ｖｓに替えて、分岐点Ｃに、ロータリーバルブ等からなる多機能弁を設けてもよい。
【００５１】
また、ブロック内流路５０とヘッド内流路５２の流量は、互いに独立して制御されてもよい。例えば、図６に示す構成において、メインポンプＰｍを無くすとともに、矢印Ａ，矢印Ｂで示す箇所に、互いに独立して制御可能なポンプを設けてもよい。また、スペーサ内流路５４は、ブロック内流路５０に対して独立しているのであれば、ヘッド内流路５２に対しては独立していなくてもよい。したがって、例えば、図１の構成において、中継ラインＬｎを、スペーサ内流路５４とヘッド内流路５２とを接続する構成にしてもよい。これは、ヘッド内流路５２は、スペーサ内流路５４と同様に、上部空間を調温するために用いられるためである。
【００５２】
また、スペーサ内流路５４とブロック内流路５０の調温媒体の温度および流量は、必ずしも、互いに独立して制御される必要はない。例えば、冷却／加熱器５８や、スペーサ用ポンプＰｓ等は、省略されてもよい。かかる構成とした場合も、上部空間の調温を可能にしつつもシリンダ２０の変形を防止できるという効果が得られる。また、スペーサ４２を、シリンダブロック１２よりも高伝熱性材料で構成すれば、調温媒体の温度および流量が同じでも、上部空間の方が下部空間よりも迅速に調温できる。
【００５３】
以上、説明した通り、シリンダブロック１２とシリンダヘッド１４との間に中間体を設け、当該中間体の内部にスペーサ内流路５４を設けることで、上部空間と、中部・下部とで調温性能を異ならせることができ、エンジン１０の性能をより向上できる。特に、スペーサ内流路５４とブロック内流路５０とで、調温媒体の温度および流量の少なくとも一方を、互いに独立して制御できるようにすれば、温間・高負荷時には、ノッキングを防止しつつ摩擦損失を低減でき、冷間始動時には、未燃損失および冷却損失の増加を防止できる。
【符号の説明】
【００５４】
１０  エンジン、１２  シリンダブロック、１４  シリンダヘッド、１６  ピストン、１８  中間体、２０  シリンダ、２６  燃焼室、３４  ピストンリング、３６  ボア孔、４０  ガスケット、４２  スペーサ、５０  ブロック内流路、５２  ヘッド内流路、５４  スペーサ内流路、５６  ラジエータ、５８  冷却／加熱器。
【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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