JP3427418B2 - エンジンの蓄熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダヘッドとシリ
ンダブロックとを有するエンジンの冷却水通路に蓄熱器
が介設されたエンジンの蓄熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、エンジン始動時には、エンジン
が暖まっていないので、燃料の霧化の悪化、燃焼室の壁
面での消炎等が生じ、そのため、エンジン暖機時に比べ
エミッション性能及び燃費性能が著しく悪化している。

【０００３】ところで、冷間状態でのエンジン始動時に
おけるエミッション性能及び燃費性能の悪化の原因とな
る燃料の霧化不良及び燃焼室内での消炎等はエンジン温
間時には解消されるものであるから、燃焼室が形成され
るシリンダヘッド並びに該シリンダヘッドに近接する吸
気及び燃料の供給系統の温度がエンジン始動に際して先
ず暖機されていれば、上記原因は排除されるはずのもの
である。

【０００４】そこで、このような状態を改善するため、
例えば図２４に示すように、ウォータポンプによってエ
ンジンａのシリンダヘッドｂから送り出される冷却水を
エンジンａのシリンダブロックｃに導入する冷却水通路
ｄにヒータｅ及び蓄熱器ｆを設け、ヒータｅによる加熱
に併せて蓄熱器ｆからの放熱によってエンジン冷間時の
冷却水の温度を上昇させ、これによりエンジンａの早期
暖機を促進する技術が知られている。尚、図２４におい
て、ｇはサーモスタット、ｈはラジエータである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな技術では、冷却水通路に設けられた蓄熱器からの放
熱によって昇温したエンジン冷却水が、先ず、エンジン
のシリンダブロックに導入され、次いでシリンダヘッド
へ到達するようになっているので、蓄熱器から放出され
る、限られた熱量は熱容量の大きなシリンダブロックに
吸収されることとなり、それによってエンジン冷却水の
温度が低下してシリンダヘッドの暖機が十分に行われな
い。

【０００６】また、例えば実公昭５１−４１３１８号公
報に記載されるように、エンジンの冷却水通路にエンジ
ン予熱機を設け、該予熱機における灯油等の燃焼によっ
て得られる熱によりエンジン冷却水の温度を上昇させる
技術が知られており、このようなエンジン予熱機を用い
ることも考えられるが、このようなエンジン予熱機は蓄
熱機能を備えていないため、別途供給される燃料の燃焼
によらない限り、エンジン冷却水を加熱することはでき
ない。

【０００７】本発明は、エンジンの冷却水通路に設けた
蓄熱器から放出される熱量を、エンジン冷間時のエミッ
ション性能及び燃費性能の悪化の原因を生起する部分の
暖機に集中的に活用し、これによりエンジン冷間時の燃
料の燃焼効率を改善し、さらにエミッション性能を向上
させるエンジンの蓄熱装置とすることを目的とするもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、シリ
ンダヘッドとシリンダブロックとを有するエンジンの冷
却水通路に蓄熱器が介設されたエンジンの蓄熱装置を前
提とするもので、上記冷却水通路は、ウォータポンプに
より供給される冷却水を、少なくともエンジン温間時
に、シリンダブロックに導入する第１冷却水通路と、ウ
ォータポンプにより供給される冷却水を、少なくともエ
ンジン冷間時に、上記シリンダブロックとは独立させて
シリンダヘッドに導入する第２冷却水通路とを備え、上
記蓄熱器は、第２冷却水通路に介設されている構成とす
る。

【０００９】そして、請求項２の発明は、請求項１の発
明において、第１冷却水通路は上流端がシリンダヘッド
に接続され、第２冷却水通路は上流端が上記第１冷却水
通路に接続され、上記第２冷却水通路に、上記第２冷却
水通路をエンジン冷間時に開放しかつ温間時に閉塞する
流路開閉弁が設けられている。また、請求項３の発明
は、請求項１の発明において、第１冷却水通路は上流端
がシリンダブロックに接続され、第２冷却水通路は上流
端がシリンダヘッドに接続され、上記第１冷却水通路
に、上記第１冷却水通路をエンジン冷間時に開放しかつ
エンジン温間時に閉塞する第１流路開閉弁が設けられ、
上記第２冷却水通路に、上記第２冷却水通路をエンジン
冷間時に開放しかつエンジン温間時に閉塞する第２流路
開閉弁が設けられ、上記第１冷却水通路と第２冷却水通
路とが連通路にて連通され、該連通路に、上記連通路を
エンジン冷間時に閉塞しかつエンジン温間時に開放する
連通路開閉弁が設けられている。

【００１０】さらに、請求項４の発明は、請求項１の発
明において、第１冷却水通路は上流端がシリンダヘッド
に接続され、第２冷却水通路は上流端が上記第１冷却水
通路に流路切換弁を介して接続され、シリンダヘッド及
びシリンダブロックに対しそれらに関連した温度を検出
する第１及び第２温度センサが設けられ、上記流路切換
弁が、エンジン冷間時であって第１及び第２温度センサ
によって検出された温度が共に所定温度以下であるとき
に、第２冷却水通路を連通し第１冷却水通路の連通を遮
断するものである。そして、請求項５の発明において
は、流路切換弁はシリンダブロックに連通路を介して接
続され、流路切換弁が、エンジン冷間時であって第１及
び第２温度センサによって検出された温度のうち少なく
とも一方が所定温度を越えるときに、第２冷却水通路を
連通すると共にシリンダブロックを上記連通路を介して
第２冷却水通路に連通させる。

【００１１】請求項６の発明は、シリンダヘッドとシリ
ンダブロックとを有するエンジンの冷却水通路に蓄熱器
が介設されたエンジンの蓄熱装置において、上記冷却水
通路は、ウォータポンプにより供給される冷却水をシリ
ンダブロックに導入する第１冷却水通路と、ウォータポ
ンプにより供給される冷却水を蓄熱器を介してシリンダ
ヘッドに導入する第２冷却水通路と、第２冷却水通路に
設けられエンジン冷間時でかつ蓄熱完了時には第２冷却
水通路からシリンダヘッドに冷却水を導入すると共に、
エンジン冷間時でかつ蓄熱未完了時には第２冷却水通路
からのシリンダヘッドへの冷却水の導入を制限する流路
開閉弁とを備える構成とする。

【００１２】

【作用】請求項１の発明によれば、エンジンから送り出
される冷却水は、少なくともエンジン温間時に、第１冷
却水通路を通じてエンジンのシリンダブロックに導入さ
れる。また、蓄熱器が介設される第２冷却水通路によっ
て、エンジンから送り出される冷却水が、少なくともエ
ンジンの冷間時に、エンジンのシリンダヘッドに導入さ
れる。このとき、蓄熱器から放出される熱は、冷却水を
介してシリンダヘッドへ集中的に伝達され、熱損失をほ
とんど生ずることなく、シリンダヘッドは迅速に暖機さ
れる。

【００１３】また、請求項２の発明によれば、エンジン
冷間時には、流路開閉弁によって第２冷却水通路が開放
され、シリンダヘッドから送り出される冷却水は第２冷
却水通路を流れ、蓄熱器から熱を付与されて、再びシリ
ンダヘッドに導入される。これによって、上記蓄熱器か
ら放出される熱は、集中的にシリンダヘッドに伝達され
る。

【００１４】請求項３の発明によれば、エンジン冷間時
には、連通路開閉弁によって連通路が閉塞され、第１流
路開閉弁及び第２流路開閉弁によって第１及び第２冷却
水通路がそれぞれ開放され、第１冷却水通路と第２冷却
水通路とは実質的に互に独立した二系統の冷却水通路を
形成することとなる。エンジンのシリンダヘッドから送
り出された冷却水は、第２冷却水通路を流れる途中、蓄
熱器から熱を付与され、エンジンのシリンダヘッドに再
び導入される。これにより、蓄熱器から放出される熱は
冷却水を介して集中的にシリンダヘッドへ伝達され、シ
リンダヘッドは迅速に暖機される。

【００１５】請求項４の発明によれば、エンジン冷間時
であって、シリンダヘッド及びシリンダブロックの温度
に関連した温度である、第１及び第２温度センサによっ
て検出された温度が共に所定温度以下であると、流路切
換弁が、第２冷却水通路を連通する一方、第１冷却水通
路の連通を遮断する。これにより、蓄熱器から放出され
る熱は冷却水を介して集中的にシリンダヘッドへ伝達さ
れ、シリンダヘッドは迅速に暖機されると共に、シリン
ダブロック内の冷却水が停止し、シリンダブロックが早
期に暖機される。

【００１６】請求項５の発明によれば、エンジン冷間時
であって第１及び第２温度センサによって検出された温
度の少なくとも一方が所定温度を越えるとき、流路切換
弁によって第２冷却水通路を連通すると共に連通路を介
してシリンダブロックが第２冷却水通路に連通される。
これにより、蓄熱器から放出される熱は、冷却水を介し
て集中的にシリンダヘッド及びシリンダブロックへ伝達
され、シリンダヘッド及びシリンダブロックは迅速に暖
機される。

【００１７】請求項６の発明によれば、エンジン冷間時
でかつ蓄熱完了時には、流路切換弁によって第２冷却水
通路からシリンダヘッドに冷却水を導入するようにな
り、蓄熱器から放出される熱は冷却水を介して集中的に
シリンダヘッドへ伝達される。また、エンジン冷間時で
かつ蓄熱未完了時には、流路切換弁によって第２冷却水
通路からのシリンダヘッドへの冷却水の導入が制限さ
れ、蓄熱器が冷却水から吸熱することがなく、暖機が促
進される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

【００１９】ー実施例１ー 図１に概略構成を示すエンジンの蓄熱装置１Ａにおい
て、２は第１冷却水通路、３は第２冷却水通路で、第２
冷却水通路３の上流端が第１冷却水通路２に接続されて
いる。

【００２０】第１冷却水通路２は、その上流端がエンジ
ン４のシリンダヘッド５に、下流端がシリンダブロック
６にそれぞれ接続されている。そして、エンジン冷却水
は、第１ウォータポンプ７によって、シリンダブロック
６→シリンダヘッド５→第１冷却水通路２→シリンダブ
ロック６と順に循環して供給され、その間に必要に応じ
て室内用ヒータ８によって予熱されるように構成されて
いる。また、エンジン冷却水が所定の温度以上に上昇す
ると、サーモスタットの温度感知により作動する流路切
換弁９の作動によって流路が切換えられ、エンジン冷却
水はラジエータ１０を流通することによって積極的に冷
却される。

【００２１】一方、第２冷却水通路３には、上流側から
下流側へ向かって、流路開閉弁１１、第２ウォータポン
プ１２及び蓄熱器１３が順に設けられ、蓄熱器１３から
放出される熱がエンジン冷却水を介してシリンダヘッド
５に伝達される際の熱損失が少くなるようにしている。
尚、蓄熱器１３としては、例えば水酸化バリウムを蓄熱
媒体とするものが好ましく、また、第２ウォータポンプ
１２は、エンジン始動前にも作動させることが可能なる
ように、通常のエンジン出力の伝動駆動によるウォータ
ポンプではなく、電磁式のウォータポンプ等を用いるこ
とが好ましい。

【００２２】また、蓄熱器１３から放出される熱をエン
ジンの吸気系統等にも伝達し、それによって良好な燃料
の燃焼状態が得られるようにするために、第２冷却水通
路３は、蓄熱器１３により熱を付与されて温度が上昇し
たエンジン冷却水をシリンダヘッド５に導入する過程
で、シリンダヘッド５に近接して位置するインテークマ
ニホールド１４を経由するように構成されており、イン
テークマニホールド１４にも熱を付与するようになって
いる。

【００２３】このように構成されたエンジンの蓄熱装置
１Ａにおいては、冷間状態におけるエンジン始動時に流
路開閉弁１１が開放されので、第２ウォータポンプ１２
を作動させることにより、エンジン冷却水が第２冷却水
通路３内とシリンダヘッド５内とを循環し、蓄熱器１３
から放出される熱を重点的にシリンダヘッド５に付与
し、該シリンダヘッド５を早期に暖機することができ
る。そして、その過程において、第２冷却水通路３が経
由するインテークマニホールド１４にも熱を付与して、
その温度も上昇させるようになっている。

【００２４】エンジン４の始動後の冷間状態における燃
料の霧化の悪化、燃焼室の壁面での消炎等によるＨＣの
発生に起因するエミッション性能の悪化は、エンジン始
動後３０秒〜１分間程度の時間内に発生し、上記時間を
経過すると、エミッション性能は良化する傾向にあるこ
とから、エンジン始動時においてあるいはエンジン始動
後きわめて短時間のうちにおいて、燃焼室が位置するシ
リンダヘッド５及びインテークマニホールド１４等の暖
機が行われる。

【００２５】よって、エンジンの蓄熱装置１Ａによっ
て、エミッション性能の悪化が改善され、さらに燃費性
能の低下も解消される。

【００２６】また、エンジン４が暖機され、定常運転状
態となった後は、冷却水温度又はエンジン始動後の経過
時間等に基づく制御によって流路開閉弁１１が閉塞され
る。これにより、エンジン４のシリンダヘッド５から送
り出されるエンジン冷却水がシリンダブロック６へ導入
される通常の冷却水通路が形成されることになるので、
自動車の安定走行が得られ、さらにこの走行中において
蓄熱器１３は、昇温したエンジン冷却水から熱を収受す
ることによって熱を蓄積する。

【００２７】ところで、蓄熱器１３の蓄熱媒体として用
いられる、例えば水酸化バリウムは、７８〜９０℃程度
に昇温すると液体となって蓄熱する一方、放熱すれば固
体となり、例えば５０℃程度の温度では固体で熱を放出
しないものである。ところが、寒冷地における車両の走
行時又は走行が短距離である場合等にはエンジン冷却水
の温度は上記蓄熱作用が行われる温度範囲まで上昇しな
いおそれがある。

【００２８】そのため、上記実施例では、第２冷却水通
路３内を流通する冷却水の温度をエンジンの暖機運転時
の伝熱による温度以上に上昇させ、蓄熱器１３において
蓄熱が行われる温度まで冷却水温度を確実に上昇させる
ために、第２冷却水通路３の蓄熱器１３の上流側に補償
ヒータ２０を配設している。この補償ヒータ２０は電気
を熱源とするものが好ましく、また、冷却水が常に流通
する、例えばシリンダヘッド５の冷却水送出口付近の冷
却水通路に補償温度センサ２１を設け、該補償温度セン
サ２１によって冷却水温度を測定し、その測定温度に基
づいて補償ヒータ２０をＯＮ，ＯＦＦすることで冷却水
の温度制御を行うようになっている。

【００２９】尚、上記蓄熱器１３は、直接又は間接の放
射熱によって運転者及び搭乗者の保温を行うために、キ
ャビン（図示せず）内に設置されている。そして、蓄熱
器１２がキャビン内に設置されることにより、蓄熱器１
３の保温性が向上する。

【００３０】ー実施例２ー 図２に概略構成を示すエンジンの蓄熱装置１Ｂは、第１
冷却水通路２ａと第２冷却水通路３ａとによって、エン
ジン冷間時には実質的に互いに独立した二系統の冷却水
通路を形成するように構成されている。

【００３１】第１冷却水通路２ａは上流端がシリンダブ
ロック６に、第２冷却水通路３ａは上流端がシリンダヘ
ッド５にそれぞれ接続され、そして第１冷却水通路２ａ
と第２冷却水通路３ａとが、連通路開閉弁１５を備えた
連通路１６によって接続されている。そして、第１冷却
水通路２ａには第１流路開閉弁１７が、第２冷却水通路
３ａには第２流路開閉弁１８がそれぞれ設けられてい
る。

【００３２】尚、図２において、実施例１におけるエン
ジンの蓄熱装置１Ａと同様の構成要素で、同様の機能を
果すものは、同一の符号を用いて示し、その詳細な説明
を省略する。

【００３３】上記のように構成すれば、エンジンの蓄熱
装置１Ｂにおいては、冷間状態におけるエンジン始動時
には、連通路開閉弁１５が閉塞される一方、第１流路開
閉弁１７及び第２流路開閉弁１８がそれぞれ開放される
ことにより、シリンダブロック６のみに冷却水を流通す
る第１冷却水通路２ａと、シリンダヘッド５のみに冷却
水を流通する第２冷却水通路３ａとの実質的に独立した
二系統の冷却水通路が形成される。

【００３４】この状態において、第２ウォータポンプ１
２を作動することにより、蓄熱器１３から放出される熱
は、冷却水を介して重点的にシリンダヘッド５に伝達さ
れて、これを暖機する。そして、その過程において、第
２冷却水通路３ａが経由するインテークマニホールド１
４の温度も上昇することとなる。

【００３５】また、エンジン４が暖機されて定常運転状
態となった後は、上記実施例１における制御と同様の制
御を行うために、連通路開閉弁１５が開放される一方、
第１流路開閉弁１７及び第２流路開閉弁１８がそれぞれ
閉塞される。

【００３６】これにより、エンジン４のシリンダヘッド
５から送り出される冷却水がシリンダブロック６へ導入
される通常の冷却水通路が形成され、自動車の安定走行
及び蓄熱器１３への熱の蓄積が行われる。

【００３７】また、第２冷却水通路３ａに設けられた蓄
熱器１３において、放熱後の蓄熱を速やかに行わせるこ
ともできる。

【００３８】即ち、エンジン始動後に車両に用いられて
いる液体のうちで最も早く温度が上昇するのは自動変速
機のオイルであり、短時間のうちに１２０〜１３０℃程
度に達する。従って、このオイルの熱を蓄熱器１３の温
度上昇に活用すれば、蓄熱を促進して蓄熱時間を短縮す
ることができる。

【００３９】具体的には、図２に示すように、第２冷却
水通路３ａにおける蓄熱器１３の上流側に熱交換加熱器
２２を配設し、加熱油源２３から誘導される自動変速機
のオイルが、熱交換加熱器２２において、第２冷却水通
路３ａ内を流通する冷却水と熱交換して冷却水を昇温さ
せ、さらにオイルクーラ２４によって冷却された後、加
熱油源２３に戻る閉通路を循環するようになっている。
その循環の間に冷却水の温度が７８〜９０℃の範囲に到
達したならば、オイル切換弁２５は切換えられ、オイル
は熱交換加熱器２２には流入しなくなる。尚、熱交換加
熱器２２の加熱油源２３としては、自動変速機のオイル
のほか、エンジンオイルも用いることもできる。

【００４０】ー実施例３ー 図３に示すエンジンの蓄熱装置１Ｃにおいては、蓄熱器
１３が設けられた第２冷却水通路３内を流通する冷却水
が、蓄熱器１３から熱を付与されシリンダヘッド５に導
入される過程において、インテークマニホールド１４の
暖機に併せて燃料系デリバリパイプ１９の暖機をも行う
ようにしたものである。

【００４１】蓄熱器１３から放出される熱を冷却水を介
して燃料系デリバリパイプ１９に伝達するには、後述す
るように燃料系デリバリパイプ１９にウォータジャケッ
トを設け、このウォータジャケット内に、第２冷却水通
路３内を流通する、昇温した冷却水を流通させることに
より行われ、第２冷却水通路としては、図３に示される
ものの他、実施例２に示される第２冷却水通路３ａを始
め、種々の第２冷却水通路に対して適用可能である。

【００４２】このような構成となされたエンジンの蓄熱
装置１Ｃでは、燃料系デリバリパイプ１９の暖機も行わ
れ、燃料の温度が上昇するので、燃料噴射時の燃料の霧
化が促進され、エミッション性能は大幅に改善される。

【００４３】ー実施例４ー 図４に示すエンジンの蓄熱装置１Ｄは、第２冷却水通路
３ｂの上流端が第１冷却水通路２ｂにおける第１ウォー
タポンプ７ａに接続されている。

【００４４】第２冷却水通路３ｂには、上流側から流路
開閉弁１１ａ及び蓄熱器１３が順に配設されてなり、流
路開閉弁１１ａの開放により、蓄熱器１３から熱を付与
された冷却水をシリンダヘッド５に導入できるように構
成されている。

【００４５】このようにすれば、エンジン冷間時に、流
路開閉弁１１ａを開放することにより、ウォータポンプ
７ａから第２冷却水通路３ｂへの流路が連通され、蓄熱
器１３から熱を付与された冷却水がシリンダヘッド５内
に導入される一方、エンジン温間時には、流路開閉弁１
１ａを閉じることにより、ウォータポンプ７ａからシリ
ンダブロック６への流路が閉鎖され、通常の冷却水通路
が形成されることとなる。

【００４６】この実施例４においては、流路開閉弁１１
ａが設けられた第２冷却水通路３ｂの上流端をウォータ
ポンプ７ａに直接接続しているが、それに代えて、ウォ
ータポンプ７ａの排出側に流路切換弁を設け、該流路切
換弁の切換えによってエンジン冷間時に第２冷却水通路
３ｂの上流端をウォータポンプ７ａに接続させるように
することもできる。

【００４７】また、この実施例４において使用するウォ
ータポンプ７ａも、第２ウォータポンプ１２と同様に、
エンジン始動前において作動してシリンダヘッド５の暖
機を行う必要があることから、エンジン出力の伝動駆動
によるものでなく、例えば電磁式等のものが好ましい。

【００４８】尚、この実施例４においても、実施例２と
同様に、第２冷却水通路３ｂを流れるエンジン冷却水が
インテークマニホールド及び燃料デリバリパイプを経由
するように構成することにより、シリンダヘッド５の暖
機と共に上記各部の暖機を行うことが可能となる。

【００４９】上記エンジンの蓄熱装置１Ａ〜１Ｄにおい
て、エンジン４から送り出される冷却水を該エンジン４
のシリンダヘッド５に導入する第２冷却水通路３，３ａ
が、自動車に実際に装備されるときの具体例を図５〜図
９に例示する。

【００５０】例えばエンジンの蓄熱装置１Ａにおける第
１冷却水通路又は従来のエンジンの冷却水通路は、その
上流端がシリンダヘッド５に接続されるため、シリンダ
ヘッド５には、図５に示すように、冷却水送出口５ａが
予め設けられている。さらに、蓄熱器１３が設けられた
第２冷却水通路３，３ａはその下流端がシリンダヘッド
５に接続され、昇温した冷却水をシリンダヘッド５に導
入することができるように、上記シリンダヘッド５にお
ける上記冷却水送出口５ａの反対側には冷却水導入口５
ｂが設けられている。

【００５１】図５において、第２冷却水通路３，３ａに
は、ウォータポンプ１２及び蓄熱器１３が設けられると
共にインテークマニホールド１４を経由してシリンダヘ
ッド５の冷却水導入口５ｂに接続されるようになってい
る。尚、各開閉弁は図示が省略されている。

【００５２】また、第２冷却水通路３，３ａ内を流通す
る、昇温した冷却水によってインテークマニホールド１
４を暖機するために、図６及び図７に示すように、イン
テークマニホールド１４の外壁体の外面に接して暖機用
通路１４ａが設けられている。この暖機用通路１４ａを
第２冷却水通路３，３ａの中間に介在せしめて直列に接
続するか、又は第２冷却水通路３，３ａに側路を設け、
該側路の中間に介在せしめて並列に接続することによ
り、暖機用通路１４ａ内に昇温した冷却水を流通させる
ことができ、それによってインテークマニホールド１４
の暖機を行うことができる。

【００５３】また、燃料系デリバリパイプ１９を暖機さ
せるためのウォータジャケットは、図８及び図９に示す
ように、好ましくは燃料系デリバリパイプ１９がインジ
ェクタに接続される部分に設けられており、このような
ウォータジャケット１９ａに第２冷却水通路３，３ａが
直列に又は側路を介して並列に接続され、昇温した冷却
水が流通可能となされることによって燃料系デリバリパ
イプ１９の暖機が行われる。

【００５４】ー実施例５ー 図１０に示すエンジンの蓄熱装置１Ｅにおいては、上流
端がエンジン４のシリンダヘッド５に、下流端がシリン
ダブロック６にそれぞれ接続された第１冷却水通路２ｃ
に、上流側から、第１流路切換弁３１、第２流路切換弁
３３及び第１ウォータポンプ７が順に配設されている。
そして、第１流路切換弁３１には連通路３２を通じてシ
リンダブロック６も接続されている。第２冷却水通路３
ｃは、その上端が第１流路切換弁３１を介してシリンダ
ブロック６に接続され、上流側から蓄熱器３４、電磁式
ポンプである第２ウォータポンプ３５、室内用ヒータ３
６及び第３流路切換弁３７が順に配設され、下流端がシ
リンダヘッド５に接続されている。また、第３流路切換
弁３７は、通路３８を通じて第２流路切換弁３３に接続
されている。蓄熱器３４の上流側の第２冷却水通路３ｃ
にはシリンダヘッド５に関連する温度を検出する第１温
度センサ３９が、シリンダブロック６には第２温度セン
サ４０がそれぞれ設けられている。尚、第１〜第３流路
切換弁３１，３３，３７はサーモスタットの温度感知に
より作動するようになっている。

【００５５】上記のように構成すれば、エンジン冷間時
であって、第１及び第２温度センサ３９，４０によって
検出された温度が共に所定温度以下であるとき即ちシリ
ンダヘッド５及びシリンダブロック６の温度が所定温度
以下であるモード１の場合（エンジン始動直後よりシリ
ンダヘッド５又はシリンダブロック６の温度が所定温度
以上になるまで）には、図１１に示すように、第１及び
第２流路切換弁３１，３３によって第２冷却水通路３ｃ
を連通する一方、第１冷却水通路２ｃの連通を遮断し、
第２ウォータポンプ３５にて冷却水を供給するようにな
っている。よって、シリンダブロック６内には冷却水が
循環しない。これによって、蓄熱器３４の熱をシリンダ
ヘッド５の暖機に集中させ、シリンダヘッド５を早期に
暖機できる。また、シリンダブロック６内の冷却水の流
れを止めることで、シリンダブロック６の早期暖機も図
られる。

【００５６】それから、冷間時であって、第１及び第２
温度センサ３９，４０によって検出された温度のうち少
なくとも一方が所定温度を越えるモード２の場合（シリ
ンダヘッド５又はシリンダブロック６のどちらかが所定
温度以上になった後、シリンダヘッド５、シリンダブロ
ック６の両方が所定温度以上になるまで）は、図１２に
示すように、第１及び第２流路切換弁３１，３３によっ
て、第２冷却水通路３ｃを連通すると共に、連通路３２
を介してシリンダブロック６が第２冷却水通路３ｃに連
通され、第２ウォータポンプ３５にて冷却水が供給され
る。これによって、シリンダヘッド５及びシリンダブロ
ック６の暖機が促進される。また、シリンダブロック６
の冷却水が直接にシリンダヘッド５に入らず、シリンダ
ヘッド５の熱衝撃が低減される。

【００５７】そして、冷間時であって、両温度センサ３
９，４０によって検出される温度が所定温度以上である
モード３の場合（シリンダヘッド５及びシリンダブロッ
ク６の両方が所定温度以上となった後、暖機が完了する
まで）は、図１３に示すように、第１冷却水通路２ｃが
連通すると共に、第３流路切換弁３７が第２冷却水通路
３ｃの連通を遮断して通路３８を連通し、第２ウォータ
ポンプ３５を停止し第１ウォータポンプ７によって冷却
水を供給するようになり、蓄熱器３４を常に高温状態と
し、温間時であるモード４の場合（暖機完了後）は、図
１４に示すように、第１冷却水通路２ｃの連通が遮断さ
れ、シリンダブロック６からシリンダヘッド５を経てラ
ジエータ１０へと循環される通常の冷却水通路が形成さ
れる。

【００５８】続いて、モードを決定する制御の一例につ
いて図１５に沿って説明する。

【００５９】先ず、スタートすると、第２ウォータポン
プ３５がＯＮされ（ステップＳ1 ）、温度センサ３９，
４０によってシリンダヘッド５及びシリンダブロック６
に関連した温度Ｔ1 ，Ｔ2 を読み込む（ステップＳ2
）。

【００６０】それから、シリンダヘッドに関連した温度
Ｔ1 が設定温度ＴSHよりも高いか否かが判定され（ステ
ップＳ3 ）、もし高くなければ、続いてシリンダブロッ
クに関連する温度Ｔ2 が設定温度ＴSBよりも高いか否か
を判定する（ステップＳ4 ）。高くなければ、モード１
とする（ステップＳ5 ）一方、高ければ、モード２とし
て（ステップＳ6 ）、リターンする。

【００６１】一方、シリンダヘッド５に関連した温度Ｔ
1 が設定温度ＴSHよりも高ければ、シリンダブロック６
に関連する温度Ｔ2 が設定温度ＴSBよりも高いか否かを
判定する（ステップＳ7 ）。

【００６２】高くなければ、モード２として（ステップ
Ｓ6 ）、リターンする一方、高ければ、シリンダヘッド
５に関連する温度Ｔ1 が設定温度ＴS よりも高いか否か
を判定する（ステップＳ8 ）。高くなければ、冷間状態
であるので、モード３とする（ステップＳ9 ）一方、高
ければ、温間状態であるので、モード４として（ステッ
プＳ10）、リターンする。

【００６３】ー実施例６ー 図１６に示すエンジンの蓄熱装置１Ｆは、第１冷却水通
路２ｄの上流端がシリンダヘッド５に、下流端がサーモ
スタット９及び第１ウォータポンプ７を介してシリンダ
ブロック６に接続されている。第２冷却水通路３ｄは上
流端が第１冷却水通路２ｄに接続され、下流端がシリン
ダヘッド５に接続され、上流側から流路開閉弁１１、蓄
熱器１２及び第２ウォータポンプ１３が順に配設されて
いる。また、第１冷却水通路２ｄと第２冷却水通路３ｄ
の上流端との接続部分は、室内用ヒータ８が介設された
連通路４２を介してウォータポンプ７の上流側に接続さ
れている。そして、蓄熱器１２の上下流には温度センサ
４３，４４が配設され、その温度センサ４３，４４によ
って検出される冷却水温度によって、蓄熱器１２の蓄熱
完了、未完了を判断するようになっている。

【００６４】上記のように構成すれば、エンジン始動直
後から蓄熱器１２の蓄熱完了までのモ−ド５の場合（即
ち、冷間状態で蓄熱未完了状態の場合）は、図１７に示
すように、エンジン始動又はそれ相当の信号により第２
ウォータポンプ１３がＯＮされ、流路開閉弁１１が開と
される。これによって、蓄熱器１２の熱がシリンダヘッ
ド５に集中的に投入される。

【００６５】それから、蓄熱が完了した後、温間状態
（流路切換弁９開）までのモード６の場合（即ち、冷間
状態で、蓄熱完了状態の場合）は、図１８に示すよう
に、、第２ウォータポンプ１３がＯＦＦとされ、流路開
閉弁１１も閉とされる。これにより、第２冷却水通路３
ｄには冷却水が流れず、蓄熱器１２の高温状態が維持さ
れる。

【００６６】また、エンジンが温間状態であっても、蓄
熱が未完了であるモード７の場合は、図１９に示すよう
に、第２ウォータポンプ１３をＯＮとし、流路開閉弁１
１を開として、第２冷却水通路３ｄに冷却水を流し、確
実に蓄熱を完了させることになる。

【００６７】さらに、蓄熱が完了して、温間状態にある
モード８の場合は、図２０に示すように、第２ウォータ
ポンプ１３がＯＦＦ、流路開閉弁１１が閉とされ、シリ
ンダブロック６からシリンダヘッド５を経てラジエータ
１０へと循環される通常の冷却水通路が形成される。

【００６８】続いて、モードを決定する制御の一例につ
いて図２１に沿って説明する。

【００６９】先ず、スタートすると、第２ウォータポン
プ１３がＯＮされ（ステップＳ11）、温度センサによっ
てシリンダヘッド及びシリンダブロックに関連した温度
Ｔ1，Ｔ2 を読み込む（ステップＳ12）。

【００７０】それから、シリンダヘッドに関連した温度
Ｔ1 が設定温度ＴS よりも高いか否かが判定され（ステ
ップＳ13）、もし高ければ、第２ウォータポンプ１３の
ＯＮ状態を維持して（ステップＳ14）、モード７とし、
続いてシリンダヘッドに関連した温度Ｔ1 がシリンダブ
ロックに関連した温度Ｔ2 よりも低いか否かかが判定さ
れる（ステップＳ16）。もし高ければ、タイマーをスタ
ートする（ステップＳ16）一方、高くなければ、ステッ
プＳ2 に戻る。

【００７１】タイマーをスタートした後、所定時間ｔs
経過したか否かを判定し（ステップＳ17）、所定時間ｔ
s 経過すれば、第２ウォータポンプ１３を停止して（ス
テップＳ18）、モード８として終了する一方、経過して
いなければ、経過するまでその判定を繰り返す。

【００７２】一方、シリンダヘッド５に関連した温度Ｔ
1 が設定温度ＴS よりも高くなければ、シリンダヘッド
５に関連した温度Ｔ1 が、シリンダブロック６に関連す
る温度Ｔ2 よりも高いか否かが判定される（ステップＳ
19）。もし高ければ、第２ウォータポンプ１３を停止し
て（ステップＳ20）、モード６とし、高くなければ、第
２ウォータポンプ１３の作動を維持して（ステップＳ2
1）、モード５として、ステップＳ2 に戻る。

【００７３】図１６に示す実施例６では、２つの温度セ
ンサを用いているが、サーモスタットの温度感知により
作動する２つの流路切換弁を用いることで、温度センサ
を省略することもできる。この場合は、図２２に示すよ
うに、エンジンの蓄熱装置１Ｇは、第１冷却水通路２ｄ
の上流端がシリンダヘッド５に、下流端が第１流路切換
弁９、ウォータポンプ７及び第２流路切換弁５１を介し
てシリンダブロック６にそれぞれ接続されている。ま
た、第２冷却水通路３ｄの上流端が第１冷却水通路２ｄ
に、下流端が第１流路切換弁９下流の第１冷却水通路２
ｄにそれぞれ接続され、その途中に蓄熱器１２が介設さ
れている。また、第２冷却水通路３ｄの第１冷却水通路
２ｄとの接続部分は、室内用ヒータ８が介設された連通
路４２を介して接続されている。そして、第１流路切換
弁９は設定温度Ｔ1 までは第１冷却水通路２ｄを第２ウ
ォータポンプ７に接続するが、設定温度Ｔ1 を越える
と、第１冷却水通路２ｄを閉鎖し、ラジエータ１０から
の冷却水を第２ウォータポンプ７に供給するようになっ
ている。一方、第２流路切換弁５１は、設定温度Ｔ2
（Ｔ1 ＜Ｔ2 ）までは閉鎖して通路５２を通じて冷却水
がシリンダヘッド５へのみ流れるようにし、設定温度Ｔ
2 を越えると開放してシリンダブロック６にも冷却水が
供給されるようになっている。

【００７４】上記実施例において、蓄熱器はその重量が
１２〜１３ｋｇ程度に達するものである。一方、車両に
おいては重量が大きい、例えばラジエータ、スペアタイ
ヤ等の部品を懸架装置を介して車体の可能な限り前後端
部に取付けダイナミックダンパとすることが知られてい
る。従って、図２３に示すように、蓄熱器１３を懸架装
置２６を介してエンジン４よりも前位の車両前端部に配
設することによってダイナミックダンパとしての機能を
果せるようにすることもできる。

【００７５】

【発明の効果】請求項１の発明は、上記のように、エン
ジン冷間時における冷却水の導入がシリンダブロックと
シリンダヘッドとに分けて第１及び第２冷却水通路によ
って別々に行われるようにし、そして冷却水をシリンダ
ヘッドへ導入する第２冷却水通路に蓄熱器を設けること
によって、該蓄熱器から放出される熱をシリンダヘッド
に集中的に付与するようにしたため、上記蓄熱器から放
出される熱によってシリンダヘッドを集中的にかつ迅速
に暖機することができ、燃料の霧化が促進されると共に
燃焼室壁面での消炎も解消され、エミッション性能を著
しく改善することができ、燃費性能も向上する。また、
シリンダヘッドと共に該シリンダヘッドに近接する吸気
系統及び燃料供給系統も迅速に暖機することができるの
で、エミッション性能の一層の向上を図ることができ、
さらには、蓄熱器における蓄熱時間を短縮させることが
可能となる。

【００７６】また、請求項２の発明は、シリンダヘッド
から送り出された冷却水をシリンダブロックに導入する
ように設けられた第１冷却水通路から分岐せしめて、エ
ンジンのシリンダヘッドから送り出された冷却水を該シ
リンダヘッドに導入する第２冷却水通路を形成すること
により、この第２冷却水通路に介設される蓄熱器から放
出される熱を冷却水を介して直接シリンダヘッドに付与
するようにしているので、蓄熱器から放出される熱をシ
リンダヘッドに集中的に付与するすることができる。

【００７７】請求項３の発明は、エンジン冷間時におい
ては第１冷却水通路と第２冷却水通路との間の冷却水の
流通を阻止するようにしているので、エンジンの冷間時
におけるシリンダヘッドの暖機を効率よく行うことがで
きる。

【００７８】さらに、請求項４及び請求項５の発明は、
シリンダヘッド及びシリンダブロックに関連した温度を
検出し、それに基づいて冷却水の流れを制御するように
しているので、シリンダヘッドだけでなく、シリンダブ
ロックの暖機も効率よく行うことができる。特に請求項
５の発明は、シリンダブロックの冷却水が直接にシリン
ダヘッドに入らないようになっているので、シリンダヘ
ッドの熱衝撃が低減される。

【００７９】請求項６の発明は、蓄熱未完了時は蓄熱器
への冷却水の流れを制限するので、冷却水より蓄熱器が
吸熱することがなく、暖機が促進される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す概略構成図である。

【図２】実施例２を示す概略構成図である。

【図３】実施例３を示す概略構成図である。

【図４】本発明に係る実施例４を示す概略構成図であ
る。

【図５】上記実施例１〜４におけるシリンダヘッドの側
面図である。

【図６】上記実施例１〜４におけるインテークマニホー
ルドの平面図である。

【図７】図６のVII −VII 線断面図である。

【図８】上記実施例３における燃料系デリバリパイプの
平面図である。

【図９】図８のIX−IX線断面図である。

【図１０】実施例５の概略構成を示す図である。

【図１１】動作の説明図である。

【図１２】動作の説明図である。

【図１３】動作の説明図である。

【図１４】動作の説明図である。

【図１５】制御の流れを示すフローチャート図である。

【図１６】実施例６の概略構成を示す図である。

【図１７】動作の説明図である。

【図１８】動作の説明図である。

【図１９】動作の説明図である。

【図２０】動作の説明図である。

【図２１】制御の流れを示すフローチャート図である。

【図２２】変形例の概略構成を示す図である。

【図２３】蓄熱器をダイナミックダンパとして用いた例
を示す概略側面図である。

【図２４】従来例を示す構成図である。

【符号の説明】

1A〜1F エンジンの蓄熱装置 2,2a〜2d 第１冷却水通路 3,3a〜3d 第２冷却水通路 4 エンジン 5 シリンダヘッド 6 シリンダブロック 7,13 ウォータポンプ 9 流路切換弁 11 流路開閉弁 12 蓄熱器 14 インテークマニホールド 15 連通路開閉弁 16 連通路 17 第１流路開閉弁 18 第２流路開閉弁 19 燃料系デリバリパイプ 31,33,37 流路切換弁 32 連通路 39,40 温度センサ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−298616（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−269323（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−43926（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−150532（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−83419（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01P 3/20 F01P 7/16

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドとシリンダブロックとを
   有するエンジンの冷却水通路に蓄熱器が介設されたエン
   ジンの蓄熱装置において、 上記冷却水通路は、ウォータポンプにより供給される冷
   却水を、少なくともエンジン温間時に、シリンダブロッ
   クに導入する第１冷却水通路と、ウォータポンプにより
   供給される冷却水を、少なくともエンジン冷間時に、上
   記シリンダブロックとは独立させてシリンダヘッドに導
   入する第２冷却水通路とを備え、上記蓄熱器は、第２冷
   却水通路に介設されていることを特徴とするエンジンの
   蓄熱装置。
2. 【請求項２】 第１冷却水通路は上流端がシリンダヘッ
   ドに接続され、第２冷却水通路は上流端が上記第１冷却
   水通路に接続され、上記第２冷却水通路に、上記第２冷
   却水通路をエンジン冷間時に開放しかつ温間時に閉塞す
   る流路開閉弁が設けられているところの請求項１記載の
   エンジンの蓄熱装置。
3. 【請求項３】 第１冷却水通路は上流端がシリンダブロ
   ックに接続され、第２冷却水通路は上流端がシリンダヘ
   ッドに接続され、上記第１冷却水通路に、上記第１冷却
   水通路をエンジン冷間時に開放しかつエンジン温間時に
   閉塞する第１流路開閉弁が設けられ、上記第２冷却水通
   路に、上記第２冷却水通路をエンジン冷間時に開放しか
   つエンジン温間時に閉塞する第２流路開閉弁が設けら
   れ、上記第１冷却水通路と第２冷却水通路とが連通路に
   て連通され、該連通路に、上記連通路をエンジン冷間時
   に閉塞しかつエンジン温間時に開放する連通路開閉弁が
   設けられているところの請求項１記載のエンジンの蓄熱
   装置。
4. 【請求項４】 第１冷却水通路は上流端がシリンダヘッ
   ドに接続され、第２冷却水通路は上流端が上記第１冷却
   水通路に流路切換弁を介して接続され、シリンダヘッド
   及びシリンダブロックに対しそれらに関連した温度を検
   出する第１及び第２温度センサが設けられ、上記流路切
   換弁が、エンジン冷間時であって第１及び第２温度セン
   サによって検出された温度が共に所定温度以下であると
   きに、第２冷却水通路を連通し第１冷却水通路の連通を
   遮断するところの請求項１記載のエンジンの蓄熱装置。
5. 【請求項５】 流路切換弁はシリンダブロックに連通路
   を介して接続され、流路切換弁が、エンジン冷間時であ
   って第１及び第２温度センサによって検出された温度の
   うち少なくとも一方が所定温度を越えるときに、第２冷
   却水通路を連通すると共にシリンダブロックを上記連通
   路を介して第２冷却水通路に連通させるところの請求項
   ４記載のエンジンの蓄熱装置。
6. 【請求項６】 シリンダヘッドとシリンダブロックとを
   有するエンジンの冷却水通路に蓄熱器が介設されたエン
   ジンの蓄熱装置において、 上記冷却水通路は、ウォータポンプにより供給される冷
   却水をシリンダブロックに導入する第１冷却水通路と、
   ウォータポンプにより供給される冷却水を蓄熱器を介し
   てシリンダヘッドに導入する第２冷却水通路と、第２冷
   却水通路に設けられエンジン冷間時でかつ蓄熱完了時に
   は第２冷却水通路からシリンダヘッドに冷却水を導入す
   ると共に、エンジン冷間時でかつ蓄熱未完了時には第２
   冷却水通路からのシリンダヘッドへの冷却水の導入を制
   限する流路開閉弁とを備えることを特徴とするエンジン
   の蓄熱装置。