(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体の循環により冷却又は加熱される内燃機関本体と、
前記熱媒体と車室内暖房用の空気との間で熱交換を行うヒータコアと、
前記内燃機関本体及び前記ヒータコアを経由して熱媒体を循環させる熱媒体流通回路と、
前記ヒータコアを迂回するよう前記熱媒体流通回路に接続されたバイパス通路と、
前記熱媒体流通回路内の熱媒体を圧送する第１ポンプ機構と、
前記バイパス通路に設けられ、熱媒体が持つ熱を蓄熱する蓄熱容器と、
前記バイパス通路に設けられ、該バイパス通路内の熱媒体を前記第１ポンプ機構と逆方向へ圧送する第２ポンプ機構と、
を備えることを特徴とする蓄熱装置を有する内燃機関。
【請求項２】
前記バイパス通路およびまたは前記ヒータコアへの熱媒体の流入を遮断する遮断機構を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置を有する内燃機関。
【請求項３】
前記蓄熱容器は、前記バイパス通路を流れる熱媒体を該蓄熱容器内へ流入させる熱媒体流入口と、該蓄熱容器内の熱媒体を前記バイパス通路へ流出させる熱媒体流出口とを備え、
前記熱媒体流入口およびまたは前記熱媒体流出口には、前記第２ポンプの圧送方向に対する熱媒体の逆流を防止する逆流防止機構が設けら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有する内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却水等の熱媒体の循環により冷却又は加熱される内燃機関に関し、特に前記熱媒体が持つ熱を蓄熱する蓄熱装置を有する内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に搭載される内燃機関では、冷間時における車室内用暖房装置の性能向上や内燃機関の暖機促進等を目的として、内燃機関の冷却水循環系に蓄熱容器を設ける技術が提案されている。
【０００３】
このような技術としては、例えば、特開平１０−３０９９３３号公報に記載されたような車両用暖房装置が知られている。この公報には、内燃機関及びヒータコアを経由して冷却水を流すための水路と、前記水路における前記ヒータコアより冷却水流れ方向の上流に設けられて冷却水を保温貯蔵する蓄熱タンクと、前記水路における前記蓄熱タンクより冷却水流れ方向の上流に設けられて該水路を流通する冷却水を加熱する発熱体と、前記水路における前記発熱体より冷却水流れ方向の上流に配置されて該水路を流通する冷却水を圧送する電動ポンプとを備えた車両用暖房装置が開示されている。
【０００４】
上記したような車両用暖房装置は、発熱体により加熱された高温の冷却水を蓄熱タンク内に貯蔵しておくことにより、冷間時のように冷却水の温度が低い時に蓄熱タンクに貯蔵されている高温の冷却水をヒータコアへ供給し、以て暖房性能を向上させようとするものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような従来の車両用暖房装置では、電動ポンプと蓄熱タンクとヒータコアとが冷却水の流れ方向の上流側から順次直列に設けられているため、内燃機関を暖機する場合のように蓄熱タンク内の高温の冷却水を内燃機関へ供給する場合には、蓄熱タンクから流出した冷却水がヒータコアを経由した後に内燃機関へ流入することになるため、冷却水の流動抵抗が高くなる。
【０００６】
内燃機関より上流の水路において冷却水の流動抵抗が高くなると、単位時間当たりに内燃機関へ流入する冷却水の流量が減少し、それに応じて単位時間当たりに冷却水から内燃機関へ伝達される熱量も減少するため、内燃機関の予熱が十分に行われず、もしくは内燃機関の予熱に時間がかかってしまう場合がある。
【０００７】
また、上記したような従来の車両用暖房装置では、内燃機関から流出する冷却水の温度が十分に高い場合のように、内燃機関から流出した冷却水をヒータコアへ供給して暖房用空気の加熱を行う場合には、内燃機関から流出した冷却水が電動ポンプ及び蓄熱タンクを経由した後にヒータコアへ流入することになるため、冷却水の流動抵抗が高くなる。
【０００８】
ヒータコアより上流の水路において冷却水の流動抵抗が高くなると、単位時間当たりにヒータコアへ流入する冷却水の流量が減少し、それに応じてヒータコアにおいて単位時間当たりに冷却水から暖房用空気へ伝達される熱量も減少するため、所望の暖房性能を得られなくなる場合がある。
【０００９】
これに対し、ヒータコアを迂回する水路、電動ポンプを迂回する水路、及び蓄熱タンクを迂回する水路を個別に設けることが考えられるが、冷却水の循環回路が複雑になり、車両用暖房装置の車両搭載性が悪化するという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記したような種々の事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関と車室内暖房用のヒータコアとを経由する熱媒体循環系に蓄熱容器が配置された内燃機関において、熱媒体循環系の構成を複雑にすることなく、内燃機関の効率的な予熱や車室内用暖房装置の性能向上を実現することができる技術を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。すなわち、本発明に係る蓄熱容器を有する内燃機関は、熱媒体の循環により冷却又は加熱される内燃機関本体と、前記熱媒体と車室内暖房用の空気との間で熱交換を行うヒータコアと、前記内燃機関本体及び前記ヒータコアを経由して熱媒体を循環させる熱媒体流通回路と、前記ヒータコアを迂回するように前記熱媒体流通回路に接続されたバイパス通路と、前記熱媒体流通回路内の熱媒体を圧送する第１ポンプ機構と、前記バイパス通路に設けられて、熱媒体が持つ熱を蓄熱する蓄熱容器と、前記バイパス通路に設けられて、該バイパス通路内の熱媒体を前記第１ポンプ機構と逆方向へ圧送する第２ポンプ機構と、を備えることを特徴としている。
【００１２】
このように構成された蓄熱装置を有する内燃機関では、蓄熱容器及び第２ポンプ機構は、ヒータコアを迂回するバイパス通路に配置されるため、それら蓄熱容器及び第２ポンプ機構は、熱媒体の流れ方向においてヒータコアと並列に位置することになる。
【００１３】
蓄熱容器及び第２ポンプ機構がヒータコアと並列な位置関係にあると、ヒータコアを迂回する通路や蓄熱装置及び第２ポンプ機構を迂回する通路等を個別に設けることなく、内燃機関とヒータコアと蓄熱容器と第２ポンプ機構との全てを経由する循環回路と、内燃機関と蓄熱容器と第２ポンプ機構のみを経由する循環回路と、蓄熱容器と第２ポンプ機構とヒータコアのみを経由する循環回路と、内燃機関とヒータコアのみを経由する循環回路とを選択的に成立させることが可能となる。
【００１４】
例えば、内燃機関の始動に先だって該内燃機関を予熱する場合には、内燃機関と蓄熱容器と第２ポンプ機構のみを経由する循環回路が成立させられるとともに、第２ポンプ機構が作動させられる。
【００１５】
この場合、蓄熱容器内の高温の熱媒体がヒータコアを経由することなく内燃機関に流入することとなり、蓄熱容器から内燃機関へ至る流通経路において熱媒体の流動抵抗が高くなることがない。さらに、第２ポンプ機構は、第１ポンプ機構と逆方向に熱媒体を圧送するため、例えば、内燃機関のシリンダブロックより先にシリンダヘッドへ熱媒体を流入させることも可能となる。
【００１６】
この結果、単位時間当たりに内燃機関に流入する熱媒体の流量が減少せず、それに応じて単位時間当たりに熱媒体から内燃機関へ伝達される熱量が減少することもない。さらに、内燃機関のシリンダヘッドへ伝達される熱量を多くすることも可能である。これにより、吸気ポートの壁面温度及び吸気温度が上昇しやすくなるため、燃料の気化が促進されるとともに混合気の温度が上昇し、壁面付着燃料量の減少、燃焼の安定化、始動性の向上、暖機運転時間の短縮等を実現することができる。
【００１７】
また、内燃機関から流出する熱媒体の温度が比較的高い状況下で車室内暖房用の空気を加熱する場合には、内燃機関とヒータコアのみを経由する循環回路が成立させられる。
【００１８】
この場合、内燃機関から流出した高温の熱媒体が蓄熱容器及び第２ポンプ機構を経由することなくヒータコアに流入することとなり、内燃機関からヒータコアへ至る流通経路において熱媒体の流動抵抗が高くなることがない。
【００１９】
この結果、単位時間当たりにヒータコアに流入する熱媒体の流量が減少せず、それに応じてヒータコアにおいて単位時間当たりに熱媒体から車室内暖房用空気へ伝達される熱量が減少することもない。
【００２０】
尚、本発明に係る蓄熱装置を有する内燃機関は、熱媒体のバイパス通路への流入およびまたはヒータコアへの流入を遮断する遮断機構を更に備えるようにしてもよい。
【００２１】
これは、内燃機関の始動に先だって該内燃機関を予熱すべく内燃機関と蓄熱容器と第２ポンプ機構のみを経由する循環回路を成立させる場合に、熱媒体がヒータコアへ不要に流入する事態、又は、内燃機関から流出する熱媒体の温度が比較的高い状況下で車室内暖房用の空気を加熱すべく内燃機関とヒータコアのみを経由する循環回路を成立させる場合に、熱媒体が蓄熱容器へ不要に流入する事態を防止するためである。
【００２２】
また、本発明に係る蓄熱装置を有する内燃機関において、蓄熱容器は、バイパス通路を流れる熱媒体を該蓄熱容器内へ流入させる熱媒体流入口と、該蓄熱容器内の熱媒体をバイパス通路へ流出させる熱媒体流出口とを備え、その熱媒体流入口およびまたは熱媒体流出口には、前記第２ポンプ機構の圧送方向に対する熱媒体の逆流を防止する逆流防止機構が設けられるようにしてもよい。
【００２３】
この場合、熱媒体循環回路内やバイパス通路内の低温の冷却水が蓄熱容器内に不要に流入することがなくなる。特に、内燃機関の運転時に第１ポンプ機構により圧送される低温の熱媒体が蓄熱容器内に不要に流入しなくなる。尚、本発明に係る熱媒体としては、例えば、機関冷却水や潤滑油等を例示することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蓄熱装置を有する内燃機関の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、車両に搭載された車両駆動用の水冷式内燃機関の冷却水循環系の概略構成を示す図である。
内燃機関１は、冷却水を熱媒体として冷却又は加熱される水冷式の内燃機関であり、シリンダヘッド１ａとシリンダブロック１ｂとを備えている。シリンダヘッド１ａとシリンダブロック１ｂとには、冷却水を流通させるためのヘッド側冷却水通路２ａとブロック側冷却水路２ｂとがそれぞれ形成され、それらヘッド側冷却水路２ａとブロック側冷却水路２ｂとが相互に連通している。
【００２６】
前記ヘッド側冷却水路２ａには、冷却水通路４が接続され、その冷却水通路４は、ラジエター５の冷却水流入口に接続されている。続いて、ラジエター５の冷却水流出口は、冷却水路６を介してサーモスタットバルブ７に接続されている。
【００２７】
前記サーモスタットバルブ７には、前記冷却水路６に加えて、冷却水路８とバイパス通路９とが接続されている。前記冷却水路８は、図示しないクランクシャフトの回転トルクによって駆動されるウォーターポンプ１０の吸込口に接続され、そのウォーターポンプ１０の吐出口は、前記ブロック側冷却水路２ｂに接続されている。一方、前記バイパス通路９は、ヘッド側冷却水路２ａに接続されている。
【００２８】
前記したサーモスタットバルブ７は、冷却水の温度に応じて、冷却水路６とバイパス通路９との何れか一方を閉塞する流路切換バルブである。具体的には、サーモスタットバルブ７は、該サーモスタットバルブ７を流れる冷却水の温度が所定の開弁温度：Ｔ1以下であるときは、冷却水路６を遮断すると同時に冷却水路９を開放して、冷却水路８と冷却水路９とを導通させ、該サーモスタットバルブ７を流れる冷却水の温度が前記開弁温度：Ｔ1より高いときは、冷却水路６を開放すると同時に冷却水路９を遮断して、冷却水路８と冷却水路６とを導通させる。
【００２９】
次に、前記冷却水路４の途中には、ヒータホース１１が接続され、そのヒータホース１１は、前記したサーモスタットバルブ７とウォーターポンプ１０とを接続する冷却水路８の途中に接続されている。
【００３０】
前記ヒータホース１１の途中には、冷却水と車室内暖房用空気との間で熱交換を行うヒータコア１２が配置されている。このヒータコア１２と前記冷却水路８との間に位置するヒータホース１１の途中には、第１バイパス通路１３ａが接続されている。
【００３１】
前記第１バイパス通路１３ａは、電動ウォーターポンプ１４の冷却水吸込口に接続されている。電動ウォーターポンプ１４は、電動モータによって駆動されるウォーターポンプであり、前記した冷却水吸込口から吸い込んだ冷却水を冷却水吐出口から所定の圧力で吐出するよう構成されている。
【００３２】
前記電動ウォーターポンプ１４の冷却水吐出口は、第２バイパス通路１３ｂを介して蓄熱容器１５の冷却水入口に接続されている。蓄熱容器１５は、冷却水の持つ熱を蓄熱しつつ冷却水を貯蔵する容器であり、前記冷却水入口から新規の冷却水が流入すると、その代わりに該蓄熱容器１５内に貯蔵されていた高温の冷却水を冷却水出口から排出するよう構成されている。
【００３３】
尚、蓄熱容器１５の冷却水入口と冷却水出口との各々には、冷却水の逆流を防止するワンウェイバルブ１５ａ、１５ｂが取り付けられている。これらワンウェイバルブ１５ａ、１５ｂは、本発明に係る逆流防止機構の一実施態様である。
【００３４】
前記した蓄熱容器１５の冷却水出口には、第３バイパス通路１３ｃが接続されており、この第３バイパス通路１３ｃは、ヒータコア１２と冷却水路４の間に位置するヒータホース１１に接続されている。
【００３５】
尚、冷却水路４とヒータコア１２との間に位置するヒータホース１１においてて、第３バイパス通路１３ｃとの接続部位より冷却水路４側の部位を第１ヒータホース１１ａと称するとともに、ヒータコア１２側の部位を第２ヒータホース１１ｂと称するものとする。更に、ヒータコア１２と冷却水路８との間に位置するヒータホース１１において、第１バイパス通路１３ａとの接続部位よりヒータコア１２側の部位を第３ヒータホース１１ｃと称するとともに、冷却水路８側の部位を第４ヒータホース１１ｄと称するものとする。
【００３６】
前記した第３ヒータホース１１ｃと第４ヒータホース１１ｄと第１バイパス通路１３ａとの接続部には、流路切換弁１６が設けられている。この流路切換弁１６は、本発明に係る遮断機構の一実施態様であり、前記した３つの通路の全ての導通と、前記３つの通路の何れか１つの遮断とを選択に切り換えるバルブである。流路切換弁１６は、例えば、ステップモータ等からなるアクチュエータによって駆動されるようになっている。
【００３７】
また、前記冷却水路４における内燃機関１の近傍の部位には、該冷却水路４を流れる冷却水の温度に対応した電気信号を出力する第１水温センサ１７が取り付けられている。
【００３８】
前記第４ヒータホース１１ｄにおける冷却水路８との接続部位の近傍には、該第４ヒータホース１１ｄ内を流れる冷却水の温度に対応した電気信号を出力する第２水温センサ１８が取り付けられている。
【００３９】
このように構成された内燃機関１の冷却水循環系には、該冷却水循環系を制御するための電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ECU）１９が併設されている。このＥＣＵ１９には、前述した第１及び第２水温センサ１７、１８が電気的に接続されるとともに、電動ウォーターポンプ１４及び流路切換弁１６が電気的に接続され、ＥＣＵ１９は、内燃機関１の運転状態や第１及び第２水温センサ１７、１８の出力信号値等をパラメータとして電動ウォーターポンプ１４及び流路切換弁１６を制御することが可能となっている。
【００４０】
以下、この実施の形態における蓄熱装置を有する内燃機関の作用について説明する。
まず、内燃機関１を始動前に予熱する場合について説明する。尚、蓄熱容器１５には予め高温の冷却水が貯蔵されているものとする。
【００４１】
ＥＣＵ１９は、内燃機関１のクランキングが開始される前、言い換えれば図示しないスターターモータが作動する前に、第３ヒータホース１１ｃを遮断し、且つ第１バイパス通路１３ａと第４ヒータホース１１ｄとを導通させるべく流路切換弁１６を制御するとともに、電動ウォーターポンプ１４を作動させる。
【００４２】
この場合、ウォーターポンプ１０が作動せずに電動ウォーターポンプ１４のみが作動するため、図２に示すように、電動ウォーターポンプ１４→第２バイパス通路１３ｂ→蓄熱容器１５→第３バイパス通路１３ｃ→第１ヒータホース１１ａ→冷却水路４→ヘッド側冷却水路２ａ→ブロック側冷却水路２ｂ→ウォーターポンプ１０→冷却水路８→第４ヒータホース１１ｄ→流量切換弁１６→第１バイパス通路１３ａ→電動ウォーターポンプ１４の順で冷却水が流れる循環回路が成立する。すなわち、電動ウォーターポンプ１４と蓄熱容器１５と内燃機関１のみを経由する循環回路が成立する。
【００４３】
このような循環回路において、電動ウォーターポンプ１４から吐出された冷却水が第２バイパス通路１３ｂを介して蓄熱容器１５に流入すると、それと入れ代わりに蓄熱容器１５内に貯蔵されていた高温の冷却水が該蓄熱容器１５から排出され、第３バイパス通路１３ｃ、第１ヒータホース１１ａ、及び冷却水路４を介して、内燃機関１内のヘッド側冷却水路２ａへ流入し、次いでヘッド側冷却水路２ａからブロック側冷却水路２ｂへ流入することになる。
【００４４】
続いて、蓄熱容器１５から排出された高温の冷却水が内燃機関１のヘッド側冷却水路及びブロック側冷却水路２ｂに流入すると、それと入れ代わりにヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂに滞留していた低温の冷却水がヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂから冷却水路８へ流出することになる。
【００４５】
この結果、内燃機関１では、蓄熱容器１５から供給された冷却水の熱がヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂの壁面へ伝達され、それにより内燃機関１が予熱されることになる。
【００４６】
更に、上記した循環回路では、蓄熱容器１５から排出された高温の冷却水がヒータコア１２を経由することなく内燃機関１に到達するため、蓄熱容器１５から内燃機関１に至る流通経路において冷却水の流動抵抗が高くなることがない。
【００４７】
この結果、単位時間当たりに内燃機関１に流入する高温の冷却水の量が減少することがなく、それに応じて単位時間当たりに高温の冷却水から内燃機関１へ伝達可能な熱量を十分に確保することが可能となる。
【００４８】
また、上記した循環回路によれば、蓄熱容器１５からの高温の冷却水がヘッド側冷却水路２ａ→ブロック側冷却水路２ｂの順で供給されるため、シリンダヘッド１ａが優先的に予熱されることになる。これにより、シリンダヘッド１ａの図示しない吸気ポートの壁面温度及び吸気温度が上昇するため、燃料の気化が促進されるとともに混合気の温度が上昇し、壁面付着燃料量の減少、燃焼の安定化、始動性の向上、暖機運転時間の短縮等を実現することが可能となる。
【００４９】
内燃機関１の予熱が完了した後は、ＥＣＵ１９は、電動ウォーターポンプ１４の作動を停止した上で、スターターモータや燃料噴射弁等に駆動電力を印加して内燃機関１のクランキングを開始させ、以て内燃機関１を始動させる。
【００５０】
尚、内燃機関１の予熱完了を判定する方法としては、例えば、電動ウォーターポンプ１４の作動開始からの経過時間が予め設定した所定時間に達した時点で内燃機関１の予熱が完了したと判定する方法や、第２水温センサ１８の出力信号値（内燃機関１から流出した冷却水の温度）が所定温度以上に達した時点で内燃機関１の予熱が完了したと判定するようにしてもよい。
【００５１】
内燃機関１の始動が完了すると、クランクシャフトの回転トルクによってウォーターポンプ１０が駆動される。これに対応してＥＣＵ１９は、第３ヒータホース１１ｃを遮断すべく流路切換弁１６を制御するとともに、電動ウォーターポンプ１４を停止状態に維持する。
【００５２】
この場合、電動ウォーターポンプ１４が作動せずにウォーターポンプ１０のみが作動するとともに、その際の冷却水の温度がサーモスタットバルブ７の開弁温度：Ｔ1以下であればサーモスタットバルブ７が冷却水路６を遮断すると同時にバイパス通路９を開放することになるため、ウォーターポンプ１０→ブロック側冷却水路２ｂ→ヘッド側冷却水路２ａ→冷却水路９→サーモスタットバルブ７→冷却水路８→ウォーターポンプ１０の順で冷却水が流れる循環回路が成立する。
【００５３】
ところで、電動ウォーターポンプ１４が停止状態となり、且つ、流路切換弁１６が第３ヒータホース１１ｃを遮断すると、ウォーターポンプ１０からブロック側冷却水路２ｂ→ヘッド側冷却水路２ａ→冷却水路４→第１ヒータホース１１ａ→第３バイパス通路１３ｃ→蓄熱容器１５→第２バイパス通路１３ｂ→電動ウォーターポンプ１４→第１バイパス通路１３ａ→流路切換弁１６→第４ヒータホース１１ｄ→冷却水路８を介してウォーターポンプ１０に至る回路の成立も考えられるが、本実施の形態に係る蓄熱容器１５の冷却水出口及び冷却水入口には、ワンウェイバルブ１５ａ、１５ｂが設けられているため、冷却水が上記したような回路を循環することはない。
【００５４】
従って、内燃機関１の始動完了後に冷却水の温度がサーモスタットバルブ７の開弁温度：Ｔ1以下であれば、図３に示すように、ウォーターポンプ１０→ブロック側冷却水路２ｂ→ヘッド側冷却水路２ａ→冷却水路９→サーモスタットバルブ７→冷却水路８→ウォーターポンプ１０の順で冷却水が流れる循環回路のみが成立することになる。
【００５５】
このような循環回路によれば、内燃機関１から流出した比較的低温の冷却水がラジエター５を迂回して流れることになるため、冷却水がラジエター５によって不要に冷却されることがない。この結果、内燃機関１が冷却水によって不要に冷却されることがなく、内燃機関１の暖機が妨げられることがない。
【００５６】
その後、内燃機関１の暖機が完了し、且つ冷却水の温度がサーモスタットバルブ７の開弁温度：Ｔ1より高くなると、サーモスタットバルブ７が冷却水路６を開放すると同時に冷却水路９を遮断するため、図４に示すように、ウォーターポンプ１０→ブロック側冷却水路２ｂ→ヘッド側冷却水路２ａ→冷却水路４→ラジエター５→冷却水路６→サーモスタットバルブ７→冷却水路８→ウォーターポンプ１０の順で冷却水が流れる循環回路が成立する。
【００５７】
この場合、内燃機関１から流出した比較的高温の冷却水がラジエター５を流通することになるため、冷却水の熱がラジエター５によって放熱される。この結果、内燃機関１には、ラジエター５で放熱した後の比較的低温の冷却水が流入することになり、その冷却水によって内燃機関１が冷却される。
【００５８】
また、内燃機関１が運転状態にあるときに、図示しない車室内暖房装置のスイッチがオンにされると、ＥＣＵ１９は、第１バイパス通路１３ａを遮断し、且つ第３ヒータホース１１ｃと第４ヒータホース１１ｄとを連通させるべく流路切換弁１６を制御するとともに、電動ウォーターポンプ１４を停止状態とする。
【００５９】
この場合、図５に示すように、ウォーターポンプ１０→ブロック側冷却水路２ｂ→ヘッド側冷却水路２ａ→冷却水路４→第１ヒータホース１１ａ→第２ヒータホース１１ｂ→ヒータコア１２→第３ヒータホース１１ｃ→第４ヒータホース１１ｄ→冷却水路８→ウォーターポンプ１０の順で冷却水が流れる循環回路が成立する。すなわち、内燃機関１とヒータコア１２のみを経由する循環回路が成立する。
【００６０】
このような循環回路では、内燃機関１から流出した高温の冷却水がヒータコア１２を流通することになるため、ヒータコア１２において冷却水と車室内暖房用空気との間で熱交換が行われ、すなわちヒータコア１２において冷却水の熱が車室内暖房用空気に伝達され、その結果、車室内暖房用空気が加熱されることになる。
【００６１】
更に、上記した循環回路では、内燃機関１から流出した冷却水が電動ウォーターポンプ１４や蓄熱容器１５を経由することなくヒータコア１２へ流入するため、内燃機関１からヒータコア１２へ至る流通経路において冷却水の流動抵抗が過剰に高くなることがなく、単位時間当たりにヒータコア１２へ流入する高温の冷却水の量が過剰に減少することがない。その結果、ヒータコア１２において単位時間当たりに高温の冷却水から暖房用空気へ伝達可能な熱量が十分に確保されることになる。
【００６２】
また、本実施の形態に係る内燃機関１が車両停止時等に内燃機関の運転を一時的に停止する車両に搭載されている場合において、車室内用暖房装置のスイッチがオン状態で内燃機関１の運転が停止されると、ＥＣＵ１９は、第３ヒータホース１１ｃ、第１バイパス通路１３ａ、及び第４ヒータホース１１ｄの全ての通路を導通させるべく流路切換弁１６を制御するとともに、電動ウォーターポンプ１４を作動させる。
【００６３】
この場合、ウォーターポンプ１０が作動せずに電動ウォーターポンプ１４のみが作動するため、図６に示すように、電動ウォーターポンプ１４→第２バイパス通路１３ｂ→蓄熱容器１５→第３バイパス通路１３ｃ→第１ヒータホース１１ａ→冷却水路４→ヘッド側冷却水路２ａ→ブロック側冷却水路２ｂ→ウォーターポンプ１０→冷却水路８→第４ヒータホース１１ｄ→サーモスタットバルブ７→第１バイパス通路１３ａ→電動ウォーターポンプ１４の順に冷却水が流れる循環回路が成立すると同時に、電動ウォーターポンプ１４→第２バイパス通路１３ｂ→蓄熱容器１５→第３バイパス通路１３ｃ→第２ヒータホース１１ｂ→ヒータコア１２→第３ヒータホース１１ｃ→流路切換弁１６→第１バイパス通路１３ａ→電動ウォーターポンプ１４の順に冷却水が流れる循環回路が成立することになる。
【００６４】
上記したような２つの循環回路が成立すると、内燃機関１から流出した高温の冷却水と、蓄熱容器１５から流出した高温の冷却水とが混合しつつヒータコア１２へ流入することになる。
【００６５】
この結果、内燃機関１の運転が停止されてウォーターポンプ１０が停止状態となっても、高温の冷却水がヒータコア１２を流通することになり、車室内用暖房装置の性能が低下することがない。
【００６６】
尚、蓄熱容器１５内に高温の冷却水を貯蔵する場合は、ＥＣＵ１９は、内燃機関１の停止直後に、前述の図２又は図６の説明で述べたような循環回路を成立させるべく電動ウォーターポンプ１４及び流路切換弁１６を制御することにより、内燃機関１から流出した高温の冷却水を蓄熱容器１５内へ流入させるようにすればよい。
【００６７】
以上述べた実施の形態に係る蓄熱装置を有する内燃機関では、電動ウォーターポンプ１４及び蓄熱容器１５がヒータコア１２を迂回するバイパス通路１３に設けられるため、電動ウォーターポンプ１４及び蓄熱容器１５が冷却水の流れ方向においてヒータコア１２と並列に位置することになり、内燃機関１と蓄熱容器１５と電動ウォーターポンプ１４のみを経由する循環回路、及び、内燃機関１とヒータコア１２のみを経由する循環回路を選択的に成立させることが可能となる。
【００６８】
この結果、蓄熱容器１５内の高温の冷却水を内燃機関１へ供給する場合には蓄熱容器１５から流出した冷却水がヒータコア１２を経由することなく内燃機関１へ到達することが可能になるとともに、内燃機関１から流出した高温の冷却水をヒータコア１２へ供給する場合には内燃機関１から流出した冷却水が電動ウォーターポンプ１４及び蓄熱容器１５を経由することなくヒータコア１２へ到達することが可能となり、単位時間当たりに内燃機関１又はヒータコア１２に流入する冷却水の流量が減少することがなく、それに応じて単位時間当たりに冷却水から内燃機関１へ伝達可能な熱量、又はヒータコア１２において単位時間当たりに冷却水から車室内暖房用空気へ伝達可能な熱量が減少することがない。
【００６９】
従って、本実施の形態に係る蓄熱装置を有する内燃機関によれば、冷却水循環系の構成を複雑にすることなく、内燃機関の効率的な予熱と車室内用暖房装置の性能向上とを実現することが可能となる。すなわち、本実施の形態に係る蓄熱装置を有する内燃機関によれば、冷却水循環系の車両搭載性を悪化させることなく、内燃機関の効率的な予熱と車室内暖房装置の性能向上とを実現することが可能となる。
【００７０】
＜他の実施の形態＞
次に、本発明に係る蓄熱装置を有する内燃機関の他の実施の形態について図７〜図９に基づいて説明する。ここでは、前述した実施の形態と異なる構成についてのみ説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００７１】
図７は、本発明に係る蓄熱装置を有する内燃機関の冷却水循環系の概略構成を示す図である。本実施の形態と前述の実施の形態との相違点は、第２ヒータホース１１ｂの途中に、冷却水を加熱するための冷却水加熱機構２０が設けられている点にある。
【００７２】
冷却水加熱機構２０は、内燃機関１で発生する熱以外を熱源として冷却水を加熱する機構であればよく、燃焼式ヒータや電気ヒータ等を例示することができる。  このように構成された蓄熱装置を有する内燃機関では、車両停止等によって内燃機関１の運転が一時的に停止された際に、車室内用暖房装置のスイッチがオン状態にあると、ＥＣＵ１９は、第１およびまたは第２水温センサ１７、１８の出力信号値（冷却水温度）が所定温度：Ｔ2より高いか否かを判別する。
【００７３】
その際、冷却水温度が所定温度：Ｔ2より高ければ、ＥＣＵ１９は、前述の実施の形態と同様に、第３ヒータホース１１ｃ、第１バイパス通路１３ａ、及び第４ヒータホース１１ｄの全ての通路を導通させるべく流路切換弁１６を制御するとともに電動ウォーターポンプ１４を作動させ、内燃機関１から流出した高温の冷却水と、蓄熱容器１５から流出した高温の冷却水とをヒータコア１２へ流入させる。
【００７４】
一方、冷却水温度が所定温度：Ｔ2以下であれば、ＥＣＵ１９は、第４ヒータホース１１ｄを遮断し、且つ第３ヒータホース１１ｃと第１バイパス通路１３ａとを導通させるべく流路切換弁１６を制御し、電動ウォーターポンプ１４を作動させ、更に冷却水加熱機構２０を作動させる。
【００７５】
この場合、図８に示すように、電動ウォーターポンプ１４→第２バイパス通路１３ｂ→蓄熱容器１５→第３バイパス通路１３ｃ→第２ヒータホース１１ｂ→冷却水加熱機構２０→第２ヒータホース１１ｂ→ヒータコア１２→第３ヒータホース１１ｃ→流路切換弁１６→第１バイパス通路１３ａ→電動ウォーターポンプ１４の順で冷却水が流れる循環回路が成立する。
【００７６】
上記した循環回路では、蓄熱容器１５から流出した冷却水が冷却水加熱機構２０によって加熱された後にヒータコア１２へ流入し、冷却水の熱が暖房用空気へ伝達されることになる。
【００７７】
従って、冷却水の温度が低い場合であっても、ヒータコア１２が暖房用空気を加熱する上で必要となる熱量を短時間で確保することが可能になる。
また、蓄熱容器１５内に高温の冷却水を貯蔵する場合にも、ＥＣＵ１９は、図８の説明で述べたような循環回路を成立させることにより、冷却水加熱機構２０で加熱されて高温となった冷却水を蓄熱容器１５へ供給することが可能となる。
【００７８】
尚、前述した図７に示される構成では、蓄熱容器１５内に高温の冷却水を貯蔵するにあたり、冷却水加熱機構２０から流出した冷却水がヒータコア１２を経由した後に蓄熱容器１５に流入することになるため、より効率的に高温の冷却水を蓄熱容器１５に貯蔵する上では、図９に示すように、第３ヒータホース１１ｃの途中に冷却水加熱機構２０が設けられるようにしてもよい。
【００７９】
このように構成された蓄熱装置を有する内燃機関では、蓄熱容器１５内に高温の冷却水を貯蔵する際に、ＥＣＵ１９は、第４ヒータホース１１ｄを遮断し、且つ第３ヒータホース１１ｃと第１バイパス通路１３ａとを導通させるべく流路切換弁１６を制御し、電動ウォーターポンプ１４を作動させ、更に冷却水加熱機構２０を作動させる。
【００８０】
この場合、図１０に示すように、電動ウォーターポンプ１４→第２バイパス通路１３ｂ→蓄熱容器１５→第３バイパス通路１３ｃ→第２ヒータホース１１ｂ→ヒータコア１２→第３ヒータホース１１ｃ→冷却水加熱機構２０→第３ヒータホース１１ｃ→流路切換弁１６→第１バイパス通路１３ａ→電動ウォーターポンプ１４の順で冷却水が流れる循環回路が成立する。
【００８１】
上記した循環回路では、冷却水加熱機構２０によって加熱された高温の冷却水がヒータコア１２を経由することなく蓄熱容器１５に流入するため、冷却水の温度が低いときであっても、高温の冷却水を短時間で蓄熱容器１５内に貯蔵させることが可能となる。
【００８２】
【発明の効果】
本発明にかかる蓄熱装置を有する内燃機関は、熱媒体の循環により冷却又は加熱される内燃機関本体と、前記熱媒体と車室内暖房用の空気との間で熱交換を行うヒータコアと、前記内燃機関本体及び前記ヒータコアを経由する熱媒体流通回路と、前記ヒータコアを迂回するよう前記熱媒体流通回路に接続されたバイパス通路と、前記熱媒体流通回路内の熱媒体を圧送する第１ポンプ機構と、前記バイパス通路に設けられて熱媒体が持つ熱を蓄熱する蓄熱容器と、前記バイパス通路に設けられて該バイパス通路内の熱媒体を前記第１ポンプ機構と逆方向へ圧送する第２ポンプ機構と、を備えることにより、熱媒体の流れ方向において蓄熱容器及び第２ポンプ機構がヒータコアと並列に配置されることになるため、ヒータコアを迂回する通路や蓄熱装置及び第２ポンプ機構を迂回する通路等を個別に設けることなく、内燃機関とヒータコアと蓄熱容器と第２ポンプ機構との全てを経由する循環回路と、内燃機関と蓄熱容器と第２ポンプ機構のみを経由する循環回路と、蓄熱容器と第２ポンプ機構とヒータコアのみを経由する循環回路と、内燃機関とヒータコアのみを経由する循環回路とを選択的に成立させることが可能となる。
【００８３】
そして、内燃機関の始動に先だって該内燃機関を予熱する場合には、内燃機関と蓄熱容器と第２ポンプ機構のみを経由する循環回路を成立させることにより、蓄熱容器内の高温の熱媒体がヒータコアを経由することなく内燃機関に流入することになるため、内燃機関の上流において熱媒体の流動抵抗が高くなることがなく、その結果、単位時間当たりに熱媒体から内燃機関へ伝達される熱量が減少することがない。さらに、第２ポンプ機構により高温な熱媒体をシリンダブロックより先にシリンダヘッドへ流入させることが可能になるため、壁面付着燃料の減少、燃焼の安定化、始動性の向上、暖機運転時間の短縮などを図ることもできる。
【００８４】
また、内燃機関から流出する熱媒体の温度が比較的高い状況下で車室内暖房用の空気を加熱する場合には、内燃機関とヒータコアのみを経由する循環回路を成立させることにより、内燃機関から流出した高温の熱媒体が蓄熱容器及び第２ポンプ機構を経由することなくヒータコアに流入することになるため、ヒータコアの上流において熱媒体の流動抵抗が高くなることがなく、その結果、ヒータコアにおいて単位時間当たりに熱媒体から車室内暖房用空気へ伝達される熱量が減少することがない。
【００８５】
従って、本発明に係る蓄熱容器を有する内燃機関によれば、熱媒体循環系の構成を複雑にすることなく、内燃機関の効率的な予熱や車室内用暖房装置の性能向上を実現することが可能となる。
【００８６】
また、本発明にかかる蓄熱装置を有する内燃機関によれば、バイパス通路およびまたはヒータコアへの熱媒体の流入を遮断する遮断機構を更に備えている場合は、遮断機構がヒータコアへの熱媒体の流入を遮断することにより蓄熱容器から流出した熱媒体の略全てがヒータコアを経由することなく内燃機関に到達可能になるとともに、遮断機構がバイパス通路への熱媒体の流入を遮断することにより内燃機関から流出した熱媒体の略全てが蓄熱容器及びポンプ機構を経由することなくヒータコアに到達可能になる。
【００８７】
この場合、熱媒体の持つ熱を最大限に利用して内燃機関の予熱およびまたは車室内暖房用空気の加熱を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る蓄熱装置を有する内燃機関の実施態様を示す図
【図２】  内燃機関を予熱する場合の冷却水の循環回路を示す図
【図３】  内燃機関の暖機を行う場合の冷却水の循環回路を示す図
【図４】  内燃機関の暖機終了後における冷却水の循環回路を示す図
【図５】  内燃機関が運転状態にあるときに暖房装置を作動させる場合の冷却水の循環回路を示す図
【図６】  内燃機関が運転停止状態にあるときに暖房装置を作動させる場合の冷却水の循環回路を示す図
【図７】  本発明に係る蓄熱装置を有する内燃機関の他の実施態様を示す図（１）
【図８】  冷間時に暖房装置を作動させる場合の冷却水の循環回路を示す図
【図９】  本発明に係る蓄熱装置を有する内燃機関の他の実施態様を示す図（２）
【図１０】冷間時に高温の冷却水を蓄熱容器に貯蔵する場合の冷却水の循環回路を示す図
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
２ａ・・・ヘッド側冷却水路
２ｂ・・・ブロック側冷却水路
４・・・・冷却水路
８・・・・冷却水路
１０・・・ウォーターポンプ
１１・・・ヒータホース
１１ａ・・第１ヒータホース
１１ｂ・・第２ヒータホース
１１ｃ・・第３ヒータホース
１１ｄ・・第４ヒータホース
１２・・・ヒータコア
１３・・・バイパス通路
１３ａ・・第１バイパス通路
１３ｂ・・第２バイパス通路
１３ｃ・・第３バイパス通路
１４・・・電動ウォーターポンプ
１５・・・蓄熱容器
２０・・・冷却水加熱機構
【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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