JP4292888B2

JP4292888B2 - エンジンの冷却装置

Info

Publication number: JP4292888B2
Application number: JP2003180459A
Authority: JP
Inventors: 孝至猪飼; 英策胡子; 潤三佐々木
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2023-06-25
Also published as: JP2005016364A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジエータ等を有するエンジンの冷却装置に関し、エンジンの冷却技術の分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等においては、通常、ウォータポンプによりエンジンのウォータジャケットとラジエータとの間で冷却水を循環させることにより、エンジンの冷却が行われるが、その場合、冷間始動時の暖機性向上のため、冷却水の流量の制御が行われることがあり、例えば、特許文献１には、エンジンの冷間始動時に、エンジンへの冷却水の流量を減少させるものが開示されている。これによれば、冷間始動時には、エンジンの冷却が抑制され、暖機が促進されることとなる。
【０００３】
また、特許文献２及び特許文献３には、冷間始動時等に、冷却水がラジエータにより冷却されるのを防止することを目的として、エンジンのウォータジャケットとラジエータとの間の冷却水循環通路にラジエータをバイパスするバイパス通路を設けると共に、該バイパス通路と循環通路の合流箇所に感温弁を設け、冷間始動時にはラジエータに通じる通路を閉鎖すると共にバイパス通路を開き、冷却水がラジエータを通らずにバイパス通路を通ってエンジンのウォータジャケットに循環するようにしたものが開示されている。
【０００４】
ところで、冷却水循環通路上には、前述のラジエータだけでなく、例えば、特許文献４に示すように、暖められた冷却水を利用して車室内を暖房するヒータコアや、エンジンオイルや変速機用オイルと冷却水との熱交換を行う熱交換器等が設けられることがあり、この場合、上記特許文献１〜３のような構成を採用しても、冷間時等においては冷却水がオイル等との熱交換により冷却されて暖機促進の妨げとなってしまう。
【０００５】
そこで、冷間始動時等のエンジン暖機性をより向上させるためには、上記熱交換器やヒータコア等で奪われる熱がなくなるように、冷却水の循環を完全停止させることが考えられ、これを実現するものとして、特許文献５に、ウォータポンプを電動化してエンジンの運転状態にかかわらず起動停止を行えるようにすると共に、冷却水の温度が低い冷間始動時は、ウォータポンプの作動を停止させるものが開示されている。一方、機械式ウォータポンプを用いた場合は、冷却水循環通路及びバイパス通路上等にこれらの通路を閉鎖するための弁類を設ければ、電動ウォータポンプを用いた場合同様、エンジン運転中に冷却水の循環を完全に停止させることができる。
【０００６】
これによれば、燃焼により発生した熱で暖められた冷却水がオイル等との熱交換によって冷却されるのが防止されてエンジン暖機が速やかに進行し、冷間時の燃料増量が不要となって燃費を向上させることができる。また、排気通路に触媒装置が設けられたエンジンにおいては、排気温が低下するのが抑制されて触媒装置が早期に活性化し、エミッションを改善することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１３８８３５号公報
【特許文献２】
実開平３−３８４７４号公報
【特許文献３】
実開昭５５−４１５７０号公報
【特許文献４】
特開２００１−２８０１３３号公報
【特許文献５】
特開２００２−１６１７４８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの場合、エンジンの始動後、いつ電動式ウォータポンプを作動させ、またいつ弁類を開くか、換言すれば、いつ循環通路に冷却水を通すかという問題がある。つまり、循環通路に水を通すタイミングが早すぎるとエンジンの暖機が遅くなり、この結果、燃料増量が長期間必要となって燃費が低下し、また、触媒装置の活性化が遅れてエミッションが悪化することとなる。一方、循環通路に水を通すタイミングが遅すぎると、例えばエンジンオイルや変速機オイルを冷却水との熱交換により暖めるものにおいては、オイルが暖まるのが遅れ、変速機等の制御応答性の悪化等の問題が生じる。
【０００９】
ところで、暖機後は、排気温度が高くなりすぎると排気系部材等の耐久性に悪影響を及ぼす虞があり、これを防止するため、排気高温時には空燃比をリッチ化し、排気冷却を行うことがある。しかし、このような制御は燃費を悪化させることから、これを積極的に実施することは好ましくない。
【００１０】
そこで、排気通路近傍に排気を冷却するための排気ウォータジャケットを設けることが考えられるが、その場合、冷間時においては、排気が冷却されて触媒装置活性化の妨げとなってしまう。
【００１１】
そこで、本発明は、排気ウォータジャケットを設けた場合でも、冷間始動時におけるエンジンの早期暖機及び触媒装置の早期活性化並びにエンジンオイルや変速機オイルの早期昇温を達成することができるエンジンの冷却装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、次のように構成したことを特徴とする。
【００１３】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、ウォータポンプにより、エンジンの燃焼室近傍に設けられた第１ウォータジャケットとラジエータとを経由して冷却水を循環させる冷却水循環通路と、該循環通路における上記第１ウォータジャケットの冷却水出口とラジエータの冷却水入口との間から分岐して上記循環通路におけるウォータポンプの吸入側に接続され、熱交換器及び室内暖房用ヒータが並列に備えられた補助通路と、上記循環通路におけるラジエータの上流側または下流側に設けられて、冷却水の温度が第１所定温度以下のときに閉じる感温弁と、上記補助通路に設けられて熱交換器に供給する冷却水量を制御する熱交換制御弁と、同じく補助通路に設けられてヒータに供給する冷却水量を制御するヒータ制御弁と、熱交換制御弁及びヒータ制御弁を制御する制御手段とが備えられ、かつ排気通路上に触媒装置が備えられたエンジンの冷却装置であって、上記循環通路における第１ウォータジャケットと並列に、または上記補助通路上で熱交換器及びヒータと直列に、上記触媒装置上流の排気通路近傍を冷却する第２ウォータジャケットが設けられていると共に、触媒装置が活性化したか否かを判定する判定手段が備えられており、かつ上記制御手段は、冷間時、ヒータ制御弁を閉じ制御すると共に、冷間時における、エンジン始動時から、冷却水の温度が第１所定温度よりも低い第２所定温度以上に上昇するまでの期間と、触媒装置が判定手段で活性化したと判定されるまでの期間との少なくとも一方の期間中、熱交換制御弁を閉じ制御することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、冷間時、ヒータ制御弁が閉じ制御されると共に、冷間時における、エンジンが始動してから、冷却水の温度が第１所定温度よりも低い第２所定温度以上に上昇するまでの期間と、触媒装置が判定手段で活性化したと判定されるまでの期間との少なくとも一方の期間中は、熱交換制御弁が閉じ制御されるから、冷間時に、冷却水が循環しなくなって、燃焼により発生した熱で暖められた冷却水がオイル等との熱交換によって冷却されるのが防止される。そして、この結果、エンジン暖機が速やかに進行し、冷間時の燃料増量が不要となって燃費を向上させることができる。また、排気通路に触媒装置が設けられたエンジンにおいては、排気温が低下するのが抑制されて触媒装置が早期に活性化し、エミッションを改善することができる。
【００１５】
なお、第２所定温度は、例えば、エンジンの冷間始動後、触媒装置がほぼ活性化するときの温度等とすればよい。これによれば、冷却水が第２所定温度以上に上昇したときは、触媒装置もほぼ活性化しており、また、触媒装置が活性化したと判定されたときは、冷却水もほぼ第２所定温度近傍にまで上昇していることとなり、触媒装置が活性化したことと冷却水温度が第２所定温度にまで上昇したこととの両方の作用がほぼ同時に得られることとなる。また、両方が満足されることを条件とすれば、より確実に上記効果が達成されることとなる。
【００１６】
そして、冷却水の温度が第２所定温度以上となったときは、熱交換制御弁が開かれるから、エンジンオイルや変速機オイルの温度が冷却水との熱交換によって速やかに上昇することとなる。その場合に、ヒータ制御弁は閉じ制御されたままであるから、冷却水の熱がヒータで奪われることなく、エンジンオイルや変速機オイルとの熱交換に費やされて、より効果的にオイルの温度が上昇することとなる。
【００１７】
さらに、冷却水の温度が第１所定温度以上となったときは、感温弁が開いてラジエータで冷却水が冷却され、該冷却された冷却水によりエンジンが冷却されると共に、エンジンオイル及び変速機オイルが該冷却水により冷却されることとなる。その場合に、排気が第２ウォータジャケットにより積極的に冷却されるから、排気系部材の耐久性低下を防止するための空燃比リッチ化の実行を抑制でき、燃費、特にエンジン負荷が大きく排気温度が上昇しやすい高速走行時の燃費が改善されることとなる。
【００１８】
また、本願の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第２ウォータジャケットが補助通路上に設けられている場合において、該第２ウォータジャケットは少なくとも熱交換器の上流側に配設されていることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、第２ウォータジャケットは熱交換器の上流側に設けられているから、第２ウォータジャケット内で暖められたばかりの冷却水によってエンジンオイル及び変速機オイルを効果的に暖めることができる。
【００２０】
そして、本願の請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、第２ウォータジャケットは、シリンダヘッドと排気マニホルドとの間に介設された介設部材に形成されていることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、既存のエンジンのシリンダヘッドに大きな設計変更を加えることなく容易に第２ウォータジャケットを設けることができる。
【００２２】
ところで、上記特許文献２に記載のエンジンの冷却装置においては、エンジンオイルよりも高い温度が要求される変速機用オイルを冷却する変速機オイル用熱交換器がエンジンオイル用熱交換器の下流側に配置されていることから、これらの熱交換器がオイルウォーマとして利用されるときには、変速機オイル用熱交換器には、エンジンオイル用熱交換器でエンジンオイルとの熱交換により冷やされた冷却水が供給されることとなり、変速機オイル用熱交換器で変速機用オイルを十分に暖めることができない。
【００２３】
そこで、本願の請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明において、熱交換器として変速機オイル用熱交換器とエンジンオイル用熱交換器とが備えられていると共に、これらの熱交換器は直列に配置されており、かつ、変速機オイル用熱交換器はエンジンオイル用熱交換器の上流側に配設されていることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、エンジンオイルよりも高い温度が要求される変速機オイルの熱交換を行う変速機オイル用熱交換器を、エンジンオイル用熱交換器の上流側に設けたから、変速機オイルがエンジンオイルに優先して暖められることとなる。すなわち、エンジンオイルよりも高めの温度が要求される変速機オイルを早期に所要の温度に昇温させることができる。
【００２５】
また、本願の請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明において、熱交換器として変速機オイル用熱交換器とエンジンオイル用熱交換器とが備えられていると共に、これらの熱交換器は並列に配置されており、かつ、熱交換制御弁は、変速機オイル用熱交換器が設けられた通路とエンジンオイル用熱交換器が設けられた通路との両方に備えられており、制御手段は、エンジンが暖機された後、変速機オイル用熱交換制御弁を、変速機オイルの温度が第３所定温度よりも高いときは開き、エンジンオイル用熱交換制御弁を、エンジンオイルの温度が第４所定温度よりも高いときは開くように構成されており、第３所定温度は第４所定温度よりも高い値とされていることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、変速機オイルの温度及びエンジンオイルの温度を、それぞれの状態に応じて個別に制御することができ、しかも、暖機後においては、変速機オイルの温度をエンジンオイルの温度よりも高い温度に維持して、変速機の制御性を向上させることができる。
【００２７】
また、本願の請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、第３所定温度は、エンジン回転が高回転のときよりもアイドル回転近傍の低回転のときの方が低い値とされていることを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、第３所定温度を一定の値とすることによる変速機オイルの圧力の低下が防止される。すなわち、エンジン回転がアイドル回転近傍の回転数にまで低下すると、回転により発生する変速機オイルの圧力も低下することとなるが、その場合、変速機オイルの温度が高いときには粘度の低下によるリーク等によってさらに変速機オイルの圧力が低下して、所要の圧力が得られなくなる虞が生じる。しかし、本発明では、変速機オイル用熱交換器の設けられた側の通路の熱交換制御弁を開く第１所定温度を、エンジン高回転時よりも、アイドル回転近傍の低回転時の方が低い値としたので、アイドル回転近傍の低回転時には高回転時よりも変速機オイルがより効果的に冷却され、変速機オイルの圧力の低下が抑制される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、第１の実施の形態に係る車両には、水冷式のエンジン１と自動変速機２とが搭載されており、エンジン１の排気通路３上には触媒装置４が設けられている。
【００３０】
このエンジン１の冷却装置は、冷却水を循環させる冷却水循環通路１０と、エンジン１のクランク軸によりベルトを介して駆動され、上記循環通路１０に冷却水を循環させる遠心式のウォータポンプ１１と、冷却水を冷却するラジエータ１２とを有し、上記ウォータポンプ１１により、エンジン１の燃焼室近傍を冷却するウォータジャケット１ａとラジエータ１２とを経由して冷却水を循環させる。冷却水循環通路１０のうち、ウォータジャケット１ａの冷却水入口１ｂとラジエータ１２の冷却水出口１２ａとを接続する第１主通路１３上には、冷却水温が所定温度Ｔ１以上のときに開く感温弁１５が設けられている。また、本エンジン１には、排気通路３における触媒装置４よりも上流側を冷却する排気ウォータジャケット１ｄが上記ウォータジャケット１ａの上流部から分岐して設けられており、排気ウォータジャケット１ｄの冷却水出口１ｅと、上記循環通路１０のうち、ウォータジャケット１ａの冷却水出口１ｃとラジエータ１２の冷却水入口１２ｂとを接続する第２主通路１４とが、分岐通路１４ａを介して接続されている。
【００３１】
上記第２主通路１４と、第１主通路１３におけるウォータポンプ１１と感温弁１５との間には、補助通路２０が設けられている。該補助通路２０は、並列に設けられて上流側及び下流側が合流した熱交換通路２１とヒータ通路２２とからなる。熱交換通路２１には、冷却水の循環する上流側から順に、電磁式の熱交換制御弁２３と、冷却水と変速機オイルとの熱交換を行う変速機オイル用熱交換器２４と、冷却水とエンジンオイルとの熱交換を行うエンジンオイル用熱交換器２５とが設けられている。ヒータ通路２２には、冷却水の循環する上流側から順に、電磁式のヒータ制御弁２６と、室内暖房用ヒータコア２７とが設けられている。なお、自動変速機２と変速機オイル用熱交換器２４とは図示しないオイル通路で接続されており、自動変速機２の作動時等に、変速機オイルが、自動変速機２と変速機オイル用熱交換器２４との間で循環する。また、エンジン１とエンジンオイル用熱交換器２５とは図示しないオイル通路で接続されており、エンジン１の作動時等に、エンジンオイルが、エンジン１とエンジンオイル用熱交換器２５との間で循環する。
【００３２】
次に、本エンジン１の構造について簡単に説明すると、このエンジン１は、図１、図２に示すように、直列４気筒タイプのエンジンであり、シリンダブロック３１及びシリンダヘッド３２で画成された４つの燃焼室３３…３３を有する。各燃焼室３３…３３には、吸気ポート３４及び排気ポート３５がそれぞれ２ポートずつ連通し、これらの吸気ポート３４，３４及び排気ポート３５，３５を開閉する吸気バルブ３６，３６及び排気バルブ３７，３７が設けられている。
【００３３】
また、シリンダブロック３１及びシリンダヘッド３２の側壁部には、前述した燃焼室３３…３３近傍を冷却するためのウォータジャケット１ａとして冷却水通路３８，３９，４０が形成されていると共に、シリンダヘッド３２における排気ポート３５，３５の上方及び下方には、該排気ポート３５近傍を冷却するためのウォータジャケット１ｄとして該排気ポート３５に沿って扁平形状の冷却水通路４１，４２が形成されている。該冷却水通路４１，４２は、シリンダヘッド３２内でエンジン１の長手方向に延び、上流側がシリンダヘッド３２内で上記冷却水通路３８，３９，４０に合流し、下流側がシリンダヘッド３２の一端面から上記分岐通路１４ａを介して第２主通路１４に接続されている。
【００３４】
図３に示すように、このエンジン１の冷却装置には、上記ヒータ制御弁２６及び熱交換制御弁２３を制御するコントロールユニット１００が搭載されている。コントロールユニット１００は、エンジン水温を測定する水温センサ１１０の信号、自動変速機オイルの温度を検出する油温センサ１２０の信号、排気通路３上において触媒装置４の近傍に配置されて触媒装置４の活性状態を検出する第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０の信号、及び、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ１５０の信号等を入力する。
【００３５】
次に、図４のフローチャートを用いて、コントロールユニット１００による上記熱交換制御弁２３の制御について説明する。なお、後述するが、本制御が行われる冷間時においては、コントロールユニット１００は、ヒータ制御弁２６を閉じている。
【００３６】
まず、運転者によってイグニッションキーがＯＮとされた場合、ステップＳ１で、水温センサ１１０の信号からエンジン１の始動前の冷却水温を検出する。次いで、ステップＳ２で、この検出された冷却水温が所定値Ｔ２以上か否かを判定し、ＹＥＳのとき、すなわち、検出された冷却水温が所定値Ｔ２以上のときは、ステップＳ３で、熱交換制御弁２３を開くと共にエンジン１を始動する。ここで、上記所定値Ｔ２は、感温弁が開く温度の所定値Ｔ１よりも低い値とされている。
【００３７】
一方、ステップＳ２の判定がＮＯのとき、すなわち、検出された冷却水温が所定値Ｔ２未満のときは、ステップＳ４で、熱交換制御弁２３を閉じると共にエンジン１を始動し、ステップＳ５で、タイマを始動させる。次いで、ステップＳ６で、上記各種センサ１１０〜１５０によってエンジン１の始動後の冷却水温、エンジン回転数等の各種状態量を検出し、ステップＳ７では、この検出された２つのＯ２センサ１３０，１４０からの信号に基づいて触媒装置４の活性度を算出すると共に、現在の冷却水温及びエンジン回転数に基づいて現在の水圧を算出する。
【００３８】
次に、ステップＳ８〜ステップＳ１１では、ステップＳ６で検出された各種状態量、ステップＳ７の算出結果等に基づいて各種の判定を行う。すなわち、ステップＳ８では、ステップＳ２同様、検出された冷却水温が所定値Ｔ２以上か否かを判定し、ステップＳ９では、ステップＳ６で算出された触媒装置４の活性度に基づいて触媒装置４が活性化したか否かを判定し、ステップＳ１０では、ステップＳ７で算出した水圧が所定値以上か否かを判定し、ステップＳ１１では、タイマがタイムアップしたか否かを判定する。そして、これらのステップの判定結果がいずれか１つでもＹＥＳとなったときは、ステップＳ１２で、熱交換制御弁２３を開く。一方、いずれの判定もＮＯであるときは、これらのステップＳ８〜ステップＳ１１のいずれかでＹＥＳと判定されるまで、ステップＳ７以後の処理を繰り返し実行する。
【００３９】
つまり、冷却水温が所定値Ｔ２以上に上昇した場合、エンジン１が暖機されて燃費の増量補正が不要となり、また、エンジンオイル及び変速機オイルを暖めることが可能となったわけであるから、次いでパワープラント全体としてさらに燃費の向上等を図るために、熱交換制御弁２３を開弁して、エンジンオイル及び変速機オイルを昇温させるのである。
【００４０】
また、触媒装置４が活性化した場合、また触媒装置４の排気浄化能力がほぼ所定の能力に達したわけであるから、次いでパワープラント全体としてさらに燃費の向上等を図るために、熱交換制御弁２３を開弁して、エンジンオイル及び変速機オイルを昇温させるのである。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、所定値Ｔ２は、エンジン１が冷間時に始動された後、触媒装置４がほぼ活性化するときの温度とされており、これによれば、冷却水温が所定値Ｔ２以上に上昇した場合と、触媒装置４が活性化した場合とのいずれか一方の条件が満足されれば、両方の条件がほぼ満足されたこととなる。つまり、燃費の向上、及びエミッションの改善の両効果を得ることができる。
【００４２】
また、水圧が所定値以上となったときは、該水圧により上記複数の通路１３，１４等を構成する配管やホース類が外れる虞があるため、これを防止するために、熱交換制御弁２３を開弁するのである。ここで、この水圧の所定値は、例えば、冷却水温が２５度でエンジン回転数が３０００ｒｐｍのときの水圧、冷却水温が９０℃でエンジン回転数が２０００ｒｐｍのときの水圧に相当する。
【００４３】
一方、触媒装置が活性化したと判定されることなく、また、水圧が所定値以上と判定されることなく、タイマがタイムアップしたときは、エンジンオイル及び変速機オイルの昇温遅れにより逆に燃費向上の支障となる虞があるから、熱交換制御弁２３を開くのである。
【００４４】
すなわち、コントロールユニット１００は、冷間時において、エンジン始動時に冷却水温が所定値Ｔ２以上のときは該始動と同時に熱交換制御弁２３を開き、始動時の冷却水温が所定値Ｔ２以下のときは熱交換制御弁２３を閉じ、その後、第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０からの信号に基づいて触媒装置４が活性化したと判定したとき、冷却水温が所定値Ｔ２以上となったとき、水圧が所定値以上となったとき、タイマがタイムアップしたときのいずれかの条件が満足されたときに熱交換制御弁２３を開くのである。
【００４５】
次に、熱交換制御弁２３を開いた後における該熱交換制御弁２３の制御及びヒータ制御弁２６の制御について説明する。すなわち、コントロールユニット１００は、熱交換制御弁２３を開いた後は、その後の冷却水の温度及び変速機オイルの温度に応じて熱交換制御弁２３を制御する。つまり、熱交換制御弁２３を、変速機オイルの温度が冷却水の温度より低いときは開き、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ３より低いときは閉じ、変速機オイルの温度が所定温度Ｔ３より高いときは開く（図７参照）。このような制御によれば、変速機オイルの温度は、エンジン１が始動してから所定期間経過した後、その温度が冷却水の温度より低いときは冷却水との熱交換により速やかに上昇し、冷却水の温度よりも高くかつ所定所定温度Ｔ３より低いときは冷却水により冷却されることがなくなって変速機の温度上昇と共に上昇し、上記所定温度Ｔ３より高いときは冷却水により冷却されて上昇が抑制されることとなる。
【００４６】
また、コントロールユニット１００は、ヒータ制御弁２６を、冷間時に、閉じるように制御すると共に、変速機オイルの温度が冷却水の温度より低いときは閉じ、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ３より低いときは開き、変速機オイルの温度が所定温度Ｔ３より高いときは閉じる。すなわち、熱交換制御弁２３とはほぼ逆の状態とすることで、該熱交換制御弁２３により生じる効果をより確実なものとする。
【００４７】
また、コントロールユニット１００は、運転者による室内暖房スイッチのＯＮ操作があったときは、第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０からの信号に基づいて触媒装置４が活性化していると判定されていることを条件として、ヒータ制御弁２６を開く。これは、触媒装置４が活性化していないような状態では、ヒータ２７が暖められておらず、作動させても冷風が送風されるだけであるから、触媒装置４の活性化を優先させるのである。
【００４８】
次に、第１の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の作用を説明する。
【００４９】
まず、運転者によってイグニッションキーがＯＮとされた場合、エンジン１が始動される。
【００５０】
この場合、図２に示すように、空気と燃料との混合気は、吸気バルブ３６，３６がリフトしたときに吸気ポート３４，３４を介して燃焼室３３内に充填されて燃焼室３３内で燃焼し、燃焼後の高温の排気は、排気バルブ３７，３７がリフトしたときに排気ポート３５，３５を介して、該シリンダヘッド３０に取り付けられた排気マニホルド４３、触媒装置４、図示しない消音装置等の排気部材を介して大気中に放出されることとなる。
【００５１】
その場合に、冷却水系統については、エンジン始動時の冷却水温が所定値Ｔ２未満のときは、コントロールユニット１００の制御によって、ヒータ制御弁２６、熱交換制御弁２３が閉じられる。このとき、感温弁１５は冷却水温が第１所定値Ｔ１未満のため閉じた状態である。この場合、冷却水は、いずれの通路においても循環していない状態となる。
【００５２】
これによれば、冷間始動時に、燃焼により発生した熱で暖められた冷却水がオイル等との熱交換によって冷却されるのが防止されることにより、図７に符号カで示すように冷却水温が速やかに上昇してエンジン暖機が速やかに進行すると共に、排気の温度が低下するのが防止されて触媒装置４が早期に活性化することとなる。また、この結果、冷間時の燃料増量や触媒の早期活性化のための燃料増量が不要となり、燃費が向上するだけでなく、エミッションの悪化が防止される。
【００５３】
一方、ヒータ制御弁２６、熱交換制御弁２３及び感温弁１５が閉じた状態のときに、運転者のアクセル操作等によってエンジン回転が例えば２０００回転以上となってウォータポンプ１１の吐出圧が高くなり、水圧が所定圧以上となったときには、熱交換制御弁２３が開かれ、図５に示すように、冷却水は、ウォータポンプ１１から、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，１ｄ、第２主通路１４、熱交換通路２１、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流することとなる（循環経路を図に白抜きの矢印で示す。以下同様）。
【００５４】
これによれば、冷却水の循環を弁類で停止させたときに冷却水圧が上昇した場合でも、ホースや配管等の通路構成部材の外れ等の不具合が防止されることとなる。
【００５５】
また、第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０からの信号に基づいて触媒装置４が活性化したと判定したとき、冷却水温が所定値Ｔ２以上となったとき、または、タイマがタイムアップしたときは、熱交換制御弁２３が開かれる。このとき、ヒータ制御弁２６は閉じられたままであり、また、感温弁１５は冷却水温度がまだＴ１より低いためまだ閉じた状態である。この場合、冷却水は、前述した図１の循環経路で流れることとなる。
【００５６】
これによれば、図７に符号キで示すように、エンジンオイル用熱交換器２５及び変速機オイル用熱交換器２４によって、エンジンオイル及び変速機オイルが、これらのオイルよりも温度が高くなっている冷却水との熱交換により暖められることとなる。その場合に、エンジンオイルよりも高い温度が要求される変速機オイル用熱交換器２４を、エンジンオイル用熱交換器２５の上流側に設けたから、変速機オイルがエンジンオイルに優先して暖められることとなる。すなわち、エンジンオイルよりも高めの温度が要求される変速機オイルの温度を早期に所要の温度に上昇させることができる。また、ラジエータ１２及びヒータコア２７には、冷却水が循環していないから、冷却水が有する熱のほぼ全てをエンジンオイル及び変速機オイルの熱交換にまわすことができる。
【００５７】
そして、水温センサ１１０及び変速機油温センサ１２０の信号から、変速機オイルの温度が冷却水温よりも高くなったと判定された場合、熱交換制御弁２３が閉じられる一方、ヒータ制御弁２６が開かれる。感温弁１５は、冷却水温度が開弁温度Ｔ１より上昇したことにより開いた状態となっている。
【００５８】
この場合、冷却水は、図５に示すように、ウォータポンプ１１から、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，１ｄ、第２主通路１４、ヒータ通路２２、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流すると共に、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，１ｄ、第２主通路１４、ラジエータ１２、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００５９】
これによれば、ヒータコア２７により室内暖房が可能となると共に、ラジエータ１２により冷却水が冷却されることとなる。また、図７に符号クで示すように、エンジンオイル及び変速機オイルが冷却水により冷却されることなく温度上昇し続けることとなる。
【００６０】
そして、変速機油温センサ１２０の信号から、変速機オイルの温度が所定温度Ｔ３よりも高くなったと判定された場合（例えばエンジン負荷大のときにこのような状態となる）、熱交換制御弁２３が開かれ、またヒータ制御弁２６が閉じられる。感温弁１５は、冷却水温度がＴ１以上であるため開いた状態となっている。
【００６１】
この場合、冷却水は、図６に示すように、ウォータポンプ１１から、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，１ｄ、第２主通路１４、熱交換通路２１、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流すると共に、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，１ｄ、第２主通路１４、ラジエータ１２、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００６２】
すなわち、暖機後の高負荷時等においては、ヒータ通路２２を冷却水が流通しないようにしたことにより、ラジエータ１２及び熱交換通路２１に十分な量の冷却水を流通させることが可能となって、ラジエータ１２により冷却水を十分に冷却することが可能となる。また、変速機オイル用熱交換器２４及びエンジンオイル用熱交換器２５により、変速機オイル及びエンジンオイルを図７に符号ケで示すようにオイルの耐熱温度Ｔｏ以下に冷却することが可能となり、これらのオイルの劣化を防止することができる。
【００６３】
また、十分に冷却された冷却水によってエンジン１も効果的に冷却され、この結果、変速機オイル及びエンジンオイルの劣化防止のための空燃比のリッチ化等を行う必要がなくなり、燃費、特に高速走行時の燃費が向上する。
【００６４】
なお、上記所定温度Ｔ３は、図８に示すように、エンジン回転が高回転のときよりも、アイドル回転近傍の低回転のときの方が低い値とされている。これによれば、エンジン暖機後における熱交換制御弁２３が開く温度を所定温度Ｔ３で一定とすることによる変速機オイルの圧力の低下が防止される。すなわち、エンジン回転がアイドル回転近傍の回転数にまで低下すると、回転により発生する油圧も低下することとなるが、その場合、変速機オイルの温度が高いときには粘度の低下によるリーク等によってさらに油圧が低下して、所要の油圧が得られるなくなる虞が生じる。しかし、本実施の形態では、熱交換制御弁２３を開弁する所定温度Ｔ３を、エンジン高回転時よりも、アイドル回転近傍の低回転時の方が低い値としたので、アイドル回転近傍の低回転時には高回転時よりも変速機オイルがより効果的に冷却され、変速機オイルの油圧の低下が抑制される。
【００６５】
また、本実施の形態においては、ステップＳ８〜Ｓ１１のいずれか１つが満足されたときに熱交換制御弁２３を開くようにしたが、ステップＳ８及びステップＳ９については、その両方がＹＥＳと判定されたときに、熱交換制御弁２３を開くようにしてもよく、これによれば、燃費向上及びエミッション低減の効果を両方ともより確実に達成することができる。
【００６６】
次に、第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同一または類似の構成要素については、同一の符号を用いて説明する。
【００６７】
すなわち、第２の実施の形態に係るエンジンの冷却装置は、第１の実施の形態同様、図９に示すように、冷却水を循環させる冷却水循環通路１０と、エンジン１のクランク軸によりベルトを介して駆動され、上記循環通路１０に冷却水を循環させる遠心式のウォータポンプ１１と、冷却水を冷却するラジエータ１２とを有し、上記ウォータポンプ１１により、エンジン１の燃焼室近傍を冷却するウォータジャケット１ａとラジエータ１２とを経由して冷却水を循環させる。第１主通路１３上には、冷却水温が所定温度Ｔ１以上のときに開く感温弁１５が設けられている。
【００６８】
その場合に、第２の実施の形態においては、排気通路３における触媒装置４よりも上流側を冷却する排気ウォータジャケット１ｄ′がシリンダヘッド３２とは別部材とされたアダプタ５０に設けられている。すなわち、このアダプタ５０は、図９，図１０に示すように、シリンダヘッド３２′と排気マニホルド４３′との間に介設されて、シリンダヘッド３２′の排気ポート３５と排気マニホルド４３′の排気通路とを連通する排気通路５１を有すると共に、排気ウォータジャケット１ｄ′としてエンジン１の長手方向に延びる扁平形状の冷却水通路５２，５３を有する。
【００６９】
上記第２主通路１４と、第１主通路１３におけるウォータポンプ１１と感温弁１５との間に補助通路２０が設けられ、該補助通路２０上に上記排気ウォータジャケット１ｄ′が設けられている。該ウォータジャケット１ｄ′は、冷却水入口１ｆ側が補助通路２０の上流部を構成する接続通路２０ａに接続され、冷却水出口１ｇ側が補助通路２０の下流部を構成する熱交換通路２１とヒータ通路２２との合流部に直列に接続されている。
【００７０】
熱交換通路２１には、冷却水の循環する上流側から順に、電磁式の熱交換制御弁２３と、冷却水と自動変速機オイルとの熱交換を行う自動変速機オイル用熱交換器２４と、冷却水とエンジンオイルとの熱交換を行うエンジンオイル用熱交換器２５とが設けられている。ヒータ通路２２には、冷却水の循環する上流側から順に、電磁式のヒータ制御弁２６と、室内暖房用ヒータコア２７とが設けられている。
【００７１】
なお、コントローラ及びセンサ等の構成は、第１の実施の形態と同様とされ、熱交換制御弁２３及びヒータ制御弁２６は、図４のフローチャート等に従って、第１の実施の形態同様に制御される。
【００７２】
これによれば、エンジン始動時の冷却水温が所定値Ｔ２未満のときは、コントロールユニット１００の制御によって、ヒータ制御弁２６、熱交換制御弁２３が閉じられる。このとき、感温弁１５は冷却水温が第１所定値Ｔ１未満のため閉じた状態である。この場合、冷却水は、いずれの通路においても循環していない状態となる。
【００７３】
また、第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０からの信号に基づいて触媒装置４が活性化したと判定したとき、冷却水温が所定値Ｔ２以上となったとき、水圧が所定圧以上となったとき、または、タイマがタイムアップしたときは、熱交換制御弁２３が開かれる。このとき、ヒータ制御弁２６は閉じられたままであり、また、感温弁１５は冷却水温度がまだＴ１より低いためまだ閉じた状態である。
【００７４】
この場合、冷却水は、図９に示すように、ウォータポンプ１１から、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，第２主通路１４、接続通路２０ａ、排気ウォータジャケット１ｄ、熱交換通路２１、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００７５】
そして、水温センサ１１０及び変速機油温センサ１２０の信号から、変速機オイルの温度が冷却水温よりも高くなったと判定された場合、熱交換制御弁２３が閉じられる一方、ヒータ制御弁２６が開かれる。感温弁１５は、冷却水温度が開弁温度Ｔ１より上昇したことにより開いた状態となっている。
【００７６】
この場合、冷却水は、図１１に示すように、ウォータポンプ１１から、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，第２主通路１４、接続通路２０ａ、排気ウォータジャケット１ｄ′、ヒータ通路２２、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流すると共に、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，第２主通路１４、ラジエータ１２、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００７７】
そして、変速機油温センサ１２０の信号から、変速機オイルの温度が所定温度Ｔ３よりも高くなったと判定された場合（例えばエンジン負荷大のときにこのような状態となる）、熱交換制御弁２３が開かれ、またヒータ制御弁２６が閉じられる。感温弁１５は、冷却水温度がＴ１以上であるため開いた状態となっている。
【００７８】
この場合、冷却水は、図１２に示すように、ウォータポンプ１１から、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，第２主通路１４、接続通路２０ａ、排気ウォータジャケット１ｄ′、熱交換通路２１、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流すると共に、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，第２主通路１４、ラジエータ１２、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００７９】
そして、特に、第２の実施の形態の構成によれば、第１の実施の形態で説明した効果に加えて、シリンダヘッド３２′と排気マニホルド４３′との間にアダプタ５０を介設し、該アダプタ５０に排気ウォータジャケット１ｄ′としての冷却水通路５２，５３を形成したから、既存のエンジンのシリンダヘッドに大きな設計変更を加えることなく容易に排気ウォータジャケットを設けることができるようになる。
【００８０】
次に、第３の実施の形態について説明する。
【００８１】
この第３の実施の形態に係るエンジンの冷却装置は、第１の実施の形態の補助通路２０等の構成を変更したものである。すなわち、図１３に示すように、第３の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の補助通路６０は、変速機オイル用熱交換器２４用の熱交換通路６１と、エンジンオイル用熱交換器２５用の熱交換通路６２と、ヒータ通路２２とを並列に有すると共に、各熱交換器２４，２５、及びヒータ２７の上流には、それぞれ制御弁６３，６４，２６が設けられている。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。なお、第１の実施の形態と同一または類似の構成要素に対しては、第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明する。
【００８２】
図１３に示すように、第３の実施の形態に係るエンジン１の冷却装置には、上記ヒータ制御弁２６、及び熱交換制御弁６３，６４を制御するコントロールユニット１００′が搭載されている。コントロールユニット１００′は、エンジン水温を検出する水温センサ１１０の信号、自動変速機オイルの温度を検出する油温センサ１２０の信号、エンジンオイルの温度を検出する油温センサ１２５の信号、及び、排気通路３上において触媒装置４の近傍に配置されて触媒装置４の活性状態を検出する第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０の信号、及び、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ１５０の信号等を入力する。
【００８３】
なお、この第３の実施の形態においては、熱交換制御弁６３，６４、及びヒータ制御弁２６は、特に説明する場合を除き、第１の実施の形態の熱交換制御弁２３、及びヒータ制御弁２６に準じて制御され、図４のフローチャートに記載の熱交換制御弁は、熱交換制御弁６３，６４の両方を意味する。
【００８４】
これによれば、エンジン始動時の冷却水温が所定値Ｔ２未満のときは、コントロールユニット１００′の制御によって、ヒータ制御弁２６、熱交換制御弁６３，６４が閉じられる。このとき、感温弁１５は冷却水温が第１所定値Ｔ１未満のため閉じた状態である。この場合、冷却水は、いずれの通路においても循環していない状態となる。
【００８５】
また、第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０からの信号に基づいて触媒装置４が活性化したと判定したとき、冷却水温が所定値Ｔ２以上となったとき、水圧が所定圧以上となったとき、または、タイマがタイムアップしたときは、熱交換制御弁６３，６４が開かれる。このとき、ヒータ制御弁２６は閉じられたままであり、また、感温弁１５は冷却水温度がまだＴ１より低いためまだ閉じた状態である。
【００８６】
この場合、冷却水は、図１３に示すように、ウォータポンプ１１から、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，１ｄ、第２主通路１４、熱交換通路６１，６２、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００８７】
そして、水温センサ１１０及び変速機油温センサ１２０の信号から、変速機オイルの温度が冷却水温よりも高くなったと判定された場合、熱交換制御弁６３，６４が閉じられる一方、ヒータ制御弁２６が開かれる。感温弁１５は、冷却水温度が開弁温度Ｔ１より上昇したことにより開いた状態となっている。
【００８８】
この場合、冷却水は、図１５に示すように、ウォータポンプ１１から、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，１ｄ、第２主通路１４、ヒータ通路２２、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流すると共に、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，１ｄ、第２主通路１４、ラジエータ１２、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００８９】
そして、変速機油温センサ１２０の信号から、変速機オイルの温度が所定温度Ｔ３よりも高くなったと判定された場合、熱交換制御弁６３，６４が開かれ、またヒータ制御弁２６が閉じられる。感温弁１５は、冷却水温度がＴ１以上であるため開いた状態となっている。
【００９０】
この場合、冷却水は、図１６に示すように、ウォータポンプ１１から、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，１ｄ、第２主通路１４、熱交換通路６１，６２、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流すると共に、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，１ｄ、第２主通路１４、ラジエータ１２、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００９１】
なお、この第３の実施の形態においては、エンジン等が十分に暖機されて、変速機オイル及びエンジンオイルの温度が冷却水温よりも高くなり、熱交換制御弁６３，６４が閉じている状態において、両オイルの温度がさらに上昇して熱交換制御弁６３，６４が再度開くときの温度をこれらについて同一として説明したが、図１７に示すように、変速機オイル用熱交換器２４が設けられた熱交換通路６１の熱交換制御弁６３が開く所定温度を前述のＴ３、エンジンオイル用熱交換器２５が設けられた熱交換通路６２の熱交換制御弁６４が開く所定温度をＴ４というように、異なる値として個別に制御してもよい。その場合に、例えば、熱交換通路６１の熱交換制御弁６３を開く所定温度Ｔ３を、熱交換通路６２の熱交換制御弁６４を開く所定温度Ｔ４より高い値とすれば、まず、エンジンオイルの温度が所定温度Ｔ４に上昇したとき（時刻ｔ１）に、エンジン用の熱交換制御弁６４が開き、その後、変速機オイルの温度が所定温度Ｔ３に上昇したとき（時刻ｔ２）に、変速機用の熱交換制御弁６３が開くこととなる。これによれば、十分に暖機され、エンジン負荷が大きくなったような状態において、エンジンオイルが過熱するのを防止しつつ、変速機オイルの温度をエンジンオイルの温度よりも高い温度に維持して、変速機の制御性を向上させることができる。
【００９２】
次に、第４の実施の形態について説明する。
【００９３】
この第４の実施の形態に係るエンジンの冷却装置は、図１８に示すように、第３の実施の形態、すなわち、補助通路６０を構成する、変速機オイル用熱交換器２４用の熱交換通路６１と、エンジンオイル用熱交換器２５用の熱交換通路６２と、ヒータ通路２２とが並列に設けられたものにおいて、第２の実施の形態のように、アダプタ５０に、排気ウォータジャケット１ｄ′としての冷却水通路５１，５２を形成したものであり、その他は第２、第３の実施の形態に準じた構成としている。
【００９４】
なお、この第４の実施の形態においては、熱交換制御弁６３，６４、及びヒータ制御弁２６は、第３の実施の形態の熱交換制御弁６３，６４、及びヒータ制御弁２６に準じて制御される。
【００９５】
これによれば、エンジン始動時の冷却水温が所定値Ｔ２未満のときは、コントロールユニット１００′の制御によって、ヒータ制御弁２６、熱交換制御弁６３，６４が閉じられる。このとき、感温弁１５は冷却水温が第１所定値Ｔ１未満のため閉じた状態である。この場合、冷却水は、いずれの通路においても循環していない状態となる。
【００９６】
また、第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０からの信号に基づいて触媒装置４が活性化したと判定したとき、冷却水温が所定値Ｔ２以上となったとき、水圧が所定圧以上となったとき、または、タイマがタイムアップしたときは、熱交換制御弁６３，６４が開かれる。このとき、ヒータ制御弁２６は閉じられたままであり、また、感温弁１５は冷却水温度がまだＴ１より低いためまだ閉じた状態である。
【００９７】
この場合、冷却水は、図１８に示すように、ウォータポンプ１１から、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，第２主通路１４、接続通路６０ａ、排気ウォータジャケット１ｄ′、熱交換通路６１，６２、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００９８】
そして、水温センサ１１０及び変速機油温センサ１２０の信号から、変速機オイルの温度が冷却水温よりも高くなったと判定された場合、熱交換制御弁６３，６４が閉じられる一方、ヒータ制御弁２６が開かれる。感温弁１５は、冷却水温度が開弁温度Ｔ１より上昇したことにより開いた状態となっている。
【００９９】
この場合、冷却水は、図１９に示すように、ウォータポンプ１１から、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，第２主通路１４、接続通路６０ａ、排気ウォータジャケット１ｄ′、第２主通路１４、ヒータ通路２６、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流すると共に、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，第２主通路１４、ラジエータ１２、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【０１００】
そして、変速機油温センサ１２０の信号から、変速機オイルの温度が所定温度Ｔ３よりも高くなったと判定された場合、熱交換制御弁６３，６４が開かれ、またヒータ制御弁２６が閉じられる。感温弁１５は、冷却水温度がＴ１以上であるため開いた状態となっている。
【０１０１】
この場合、冷却水は、図２０に示すように、ウォータポンプ１１から、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，第２主通路１４、接続通路６０ａ、排気ウォータジャケット１ｄ′、熱交換通路６１，６２、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流すると共に、第１主通路１３、ウォータジャケット１ａ，第２主通路１４、ラジエータ１２、第１主通路１３を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【０１０２】
そして、特に、第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態、第２の実施の形態、及び第３の実施の形態で説明した効果の全て（変速機オイル用熱交換器とエンジンオイル用熱交換器とを直列に配置し、変速機オイル用熱交換器を、エンジンオイル用熱交換器の上流側に設けたときの効果を除く）が得られることとなる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、冷間時、ヒータ制御弁が閉じ制御されると共に、冷間時における、エンジンが始動してから、冷却水の温度が第１所定温度よりも低い第２所定温度以上に上昇するまでの期間と、触媒装置が判定手段で活性化したと判定されるまでの期間との少なくとも一方の期間は、熱交換制御弁が閉じ制御されるから、冷間時に、冷却水が循環しなくなって、燃焼により発生した熱で暖められた冷却水がオイル等との熱交換によって冷却されるのが防止される。そして、この結果、エンジン暖機が速やかに進行し、冷間時の燃料増量が不要となって燃費を向上させることができる。また、排気通路に触媒装置が設けられたエンジンにおいて、排気温が低下するのが抑制されて触媒装置が早期に活性化し、エミッションを改善することができる。
【０１０５】
そして、冷却水の温度が第２所定温度以上となったときは、熱交換制御弁が開かれるから、エンジンオイルや変速機オイルの温度が冷却水との熱交換によって速やかに上昇することとなる。その場合に、ヒータ制御弁は閉じ制御されたままであるから、冷却水の熱がヒータで奪われることなく、エンジンオイルや変速機オイルとの熱交換に費やされて、より効果的にオイルの温度が上昇することとなる。
【０１０６】
さらに、冷却水の温度が第１所定温度以上となったときは、感温弁が開いてラジエータで冷却水が冷却され、該冷却された冷却水によりエンジンが冷却されると共に、エンジンオイル及び変速機オイルが該冷却水により冷却されることとなる。その場合に、排気が第２ウォータジャケットにより積極的に冷却されるから、排気系部材の耐久性低下を防止するための空燃比リッチ化の実行を抑制でき、燃費、特にエンジン負荷が大きく排気温度が上昇しやすい高速走行時の燃費が改善されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成図である。
【図２】同第１の実施の形態に係るエンジンのシリンダヘッド近傍の要部断面図である。
【図３】同エンジンの冷却装置の制御構成図である。
【図４】同制御の一例を示すフローチャートである。
【図５】熱交換制御弁が閉状態、ヒータ制御弁が開状態、感温弁が閉状態のときの冷却水の循環状態を示す図である。
【図６】熱交換制御弁が開状態、ヒータ制御弁が閉状態、感温弁が閉状態のときの冷却水の循環状態を示す図である。
【図７】冷間始動後におけるエンジン水温及び変速機油温の変化を示す図である。
【図８】エンジン回転数に対する熱交換制御弁の開温度の特性図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成図である。
【図１０】同第２の実施の形態に係るエンジンのシリンダヘッド近傍の要部断面図である。
【図１１】熱交換制御弁が閉状態、ヒータ制御弁が開状態、感温弁が閉状態のときの冷却水の循環状態を示す図である。
【図１２】熱交換制御弁が開状態、ヒータ制御弁が閉状態、感温弁が閉状態のときの冷却水の循環状態を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成図である。
【図１４】同第３の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の制御構成図である。
【図１５】熱交換制御弁が閉状態、ヒータ制御弁が開状態、感温弁が閉状態のときの冷却水の循環状態を示す図である。
【図１６】熱交換制御弁が開状態、ヒータ制御弁が閉状態、感温弁が閉状態のときの冷却水の循環状態を示す図である。
【図１７】冷間始動後におけるエンジン水温、変速機油温、及びエンジン油温の変化を示す図である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成図である。
【図１９】熱交換制御弁が閉状態、ヒータ制御弁が開状態、感温弁が閉状態のときの冷却水の循環状態を示す図である。
【図２０】熱交換制御弁が開状態、ヒータ制御弁が閉状態、感温弁が閉状態のときの冷却水の循環状態を示す図である。
【符号の説明】
１エンジン
１ａウォータジャケット（燃焼室近傍を冷却するウォータジャケット）
１ｄ，１ｄ′ 排気ウォータジャケット（排気通路近傍を冷却するウォータジャケット）
２自動変速機
３排気通路
４触媒装置
１０冷却水循環通路
１１ウォータポンプ
１２ラジエータ
１５感温弁
２０補助通路
２１熱交換通路
２２ヒータ通路
２３熱交換制御弁
２４変速機オイル用熱交換器
２５エンジンオイル用熱交換機
２６ヒータ制御弁
２７ヒータコア（室内暖房用ヒータ）
５０アダプタ（介設部材）
Ｔ１所定温度（感温弁に係る第１所定温度）
Ｔ２所定温度（熱交換制御弁に係る第２所定温度）
Ｔ３所定温度（熱交換制御弁に係る第３所定温度）
Ｔ４所定温度（熱交換制御弁に係る第４所定温度）

Claims

ウォータポンプにより、エンジンの燃焼室近傍に設けられた第１ウォータジャケットとラジエータとを経由して冷却水を循環させる冷却水循環通路と、該循環通路における上記第１ウォータジャケットの冷却水出口とラジエータの冷却水入口との間から分岐して上記循環通路におけるウォータポンプの吸入側に接続され、熱交換器及び室内暖房用ヒータが並列に備えられた補助通路と、上記循環通路におけるラジエータの上流側または下流側に設けられて、冷却水の温度が第１所定温度以下のときに閉じる感温弁と、上記補助通路に設けられて熱交換器に供給する冷却水量を制御する熱交換制御弁と、同じく補助通路に設けられてヒータに供給する冷却水量を制御するヒータ制御弁と、熱交換制御弁及びヒータ制御弁を制御する制御手段とが備えられ、かつ排気通路上に触媒装置が備えられたエンジンの冷却装置であって、上記循環通路における第１ウォータジャケットと並列に、または上記補助通路上で熱交換器及びヒータと直列に、上記触媒装置上流の排気通路近傍を冷却する第２ウォータジャケットが設けられていると共に、触媒装置が活性化したか否かを判定する判定手段が備えられており、かつ上記制御手段は、冷間時、ヒータ制御弁を閉じ制御すると共に、冷間時における、エンジン始動時から、冷却水の温度が第１所定温度よりも低い第２所定温度以上に上昇するまでの期間と、触媒装置が判定手段で活性化したと判定されるまでの期間との少なくとも一方の期間中、熱交換制御弁を閉じ制御することを特徴とするエンジンの冷却装置。
第２ウォータジャケットが補助通路上に設けられている場合において、該第２ウォータジャケットは少なくとも熱交換器の上流側に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
第２ウォータジャケットは、シリンダヘッドと排気マニホルドとの間に介設された介設部材に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの冷却装置。
熱交換器として変速機オイル用熱交換器とエンジンオイル用熱交換器とが備えられていると共に、これらの熱交換器は直列に配置されており、かつ、変速機オイル用熱交換器はエンジンオイル用熱交換器の上流側に配設されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンジンの冷却装置。
熱交換器として変速機オイル用熱交換器とエンジンオイル用熱交換器とが備えられていると共に、これらの熱交換器は並列に配置されており、かつ、熱交換制御弁は、変速機オイル用熱交換器が設けられた通路とエンジンオイル用熱交換器が設けられた通路との両方に備えられており、制御手段は、エンジンが暖機された後、変速機オイル用熱交換制御弁を、変速機オイルの温度が第３所定温度よりも高いときは開き、エンジンオイル用熱交換制御弁を、エンジンオイルの温度が第４所定温度よりも高いときは開くように構成されており、第３所定温度は第４所定温度よりも高い値とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンジンの冷却装置。
第３所定温度は、エンジン回転が高回転のときよりもアイドル回転近傍の低回転のときの方が低い値とされていることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの冷却装置。