JP6135685B2 - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの冷却装置に関する。

従来、エンジンの暖機を促進するために、暖機時に冷却水の循環を制限するようにしたエンジンの冷却装置が知られている（例えば特許文献１を参照）。

特許文献１に記載のエンジンの冷却装置は、シリンダヘッドの燃焼室近傍を通過する燃焼室側ウォータジャケット、および、この燃焼室側ウォータジャケットに接続されてヒータコアを通過するヒータ側冷却水流路を含む第１の冷却水循環経路と、シリンダヘッドの排気通路近傍を通過する排気側ウォータジャケット、および、この排気側ウォータジャケットに接続されてヒータコアを通過する排気側冷却水流路を含む第２の冷却水循環経路と、エンジンの運転状態に応じて、冷却水が流れる循環経路を第１の冷却水循環経路または第２の冷却水循環経路の一方に切り替える流路切替弁とを備えている。

特許文献１に記載の冷却装置においては、流路切替弁の流路切替動作により、エンジンが暖機運転中である場合には、第２の冷却水循環経路に冷却水が流れる状態となり、エンジンが暖機完了状態にある場合には、第１の冷却水循環経路に冷却水が流れる状態となる。

このような流路切替が行われることにより、エンジンの暖機運転中にヒータコアを速やかに暖機して、車室内を速やかに温めることができる。

特開２００９−４７００１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の冷却装置においては、ヒータコアの暖機を促進するために、エンジンの暖機運転中に燃焼室側ウォータジャケットに冷却水を流さないので、シリンダヘッドの燃焼室周りに冷却不足が生じる虞がある。また、ヒータコアの暖機を促進するには、排気側ウォータジャケットから冷却水に熱を与えるだけでは熱量が不十分である虞がある。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、ヒータコアの暖機を促進しつつ、シリンダヘッドにおける燃焼室周りの冷却不足を防止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目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、シリンダヘッドのウォータジャケットのうち、当該シリンダヘッドの排気ポート側の部分を通過する排気側ウォータジャケットである排気側流路、および、当該排気側流路に接続されて空調装置のヒータコアを通過するヒータ側流路を含み、冷却水が循環する第１の循環経路と、前記シリンダヘッドのウォータジャケットのうち、当該シリンダヘッドの排気ポート側以外の部分を通過するメインウォータジャケットであるメイン流路、および、当該メイン流路に接続される前記シリンダヘッド外側の外部流路を含み、冷却水が循環する第２の循環経路と、エンジンの温度を検出する温度検出手段と、前記第１の循環経路に設けられ、当該第１の循環経路の冷却水を循環させる第１のポンプと、前記第２の循環経路に設けられ、当該第２の循環経路の冷却水を循環させる第２のポンプと、前記メイン流路と前記外部流路の接続および接続解除と、前記メイン流路と前記排気側流路の接続および接続解除とを行う流路切替弁と、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記流路切替弁の動作を制御する制御部とを備え、前記排気側ウォータジャケットと前記メインウォータジャケットとは、隔壁で隔てられて設けられており、前記メイン流路は、前記排気側流路に接続されることで、前記第１の循環経路に組み込まれ、前記排気側流路およびヒータ側流路と共に冷却水が循環する経路を構成し、前記制御部は、エンジンの暖機中に、（ｉ）前記温度検出手段で検出された温度が第１の温度範囲にあるときには、前記メイン流路と前記外部流路、前記メイン流路と前記排気側流路を各々接続せず、（ｉｉ）前記温度検出手段で検出された温度が前記第１の温度範囲より高い第２の温度範囲にあるときには、前記メイン流路と前記外部流路を接続せずに、前記メイン流路と前記排気側流路を接続し、（ｉｉｉ）前記温度検出手段で検出された温度が前記第２の温度範囲より高い第３の温度範囲にあるときには、前記メイン流路と前記外部流路を接続する制御を行うことを特徴とする、エンジンの冷却装置を提供する。

本発明によれば、メイン流路が組み込まれていない状態の第１の循環経路のみに冷却水が流れる段階（ｉ）と、メイン流路が組み込まれた状態の第１の循環経路、および、第２の循環経路に冷却水が流れる段階（ｉｉｉ）との間に、メイン流路が組み込まれた状態の第１の循環経路のみに冷却水が流れる段階（ｉｉ）が設けられているため、ヒータコアの暖機を促進しつつ、シリンダヘッドにおける燃焼室周りの冷却不足を防止することができる。

つまり、排気ポートには高温の排気ガスが流れるため、排気側流路を流れる冷却水は、メイン流路を流れる冷却水よりも速やかに温められ、より高温に温められる。よって、エンジン暖機中（上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の各制御時）には、排気側流路を流れた冷却水が、ヒータ側流路を流れるため、ヒータコアには、シリンダヘッドの排気側部分の熱が与えられ、ヒータコアの昇温が促進される。

そして、暖機の初期段階ではシリンダヘッドにおける排気側部分以外の部分（燃焼室周りの部分を含む）はまだ低温状態であるため、メイン流路と排気側流路を接続しない制御（ｉ）が行われる。この状態では、メイン流路内の低温の冷却水はヒータコアに供給されないため、ヒータコアの温度低下が抑制される。

暖機が進むと、シリンダヘッドにおける排気側部分以外の部分の温度が上昇しているため、メイン流路と排気側流路を接続する制御（ｉｉ）が行われる。これにより、メイン流路が第１の循環経路に組み込まれ、排気側流路およびメイン流路を冷却水が循環することにより、ヒータコアには、シリンダヘッド全体（排気側部分およびそれ以外の部分）から熱が与えられる。従って、ヒータコアの暖機を促進することができる。しかも、冷却水がメイン流路を流れてシリンダヘッドにおける排気側部分以外の部分の熱を奪うので、当該部分の冷却が促進され、これにより、暖機後半時にシリンダヘッドにおける燃焼室周りが冷却不足となることが抑制される。

さらに暖機が進むと、外部流路に設けられる装置（例えば補機）の温度が十分に上昇しているので、第１の循環経路および第２の循環経路の双方で冷却水を循環させる制御（ｉｉｉ）が行われる。これにより、ヒータコアの暖機を促進しつつ、外部流路に設けられる装置を冷却することができる。

すなわち、制御（ｉｉ）がなければシリンダヘッドの燃焼室周りに冷却不足が生じる虞や、ヒータコアの暖機が十分に促進されない虞があるが、制御（ｉｉ）により冷却水をシリンダヘッド全体に流通させることで、ヒータコアの昇温を促進させる一方で、燃焼室周りが冷却不足となることを抑制できる。

なお、（ｉｉｉ）の段階においては、第１の循環経路と第２の循環経路が接続されていない状態（第１の循環経路の冷却水と第２の循環経路の冷却水が互いに混じり合わない状態）であってもよいし、或いは、第１の循環経路と第２の循環経路が接続された状態（第１の循環経路の冷却水と第２の循環経路の冷却水が互いに混じり合う状態）であってもよい。

本発明においては、前記外部流路を流れる冷却水の流量を調節する流量調節弁をさらに備え、前記流量調節弁は、前記流路切替弁により前記メイン流路と前記外部流路が接続された当初の所定期間は流量を少量に制限し、その後流量を所定量まで次第に多くすることが好ましい。

この構成によれば、メイン流路と外部流路を接続する際に、外部流路内の低温の冷却水がメイン流路に徐々に流入するので、燃焼室周りの急激な温度低下を抑制することができる。

本発明においては、前記第２の循環経路は、前記外部流路に接続されてラジエータを通過するラジエータ側流路をさらに含み、前記流路切替弁は、前記ラジエータ側流路と前記外部流路の接続および接続解除をさらに行い、前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が前記第３の温度範囲より高い第４の温度範囲にあるときに、前記ラジエータ側流路を前記外部流路に接続することが好ましい。

この構成によれば、ラジエータによって冷却水を冷却することができる。

本発明においては、前記外部流路を流れる冷却水の流量および前記ラジエータ側流路を流れる冷却水の流量を調節する流量調節弁と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段とをさらに備え、前記制御部は、前記温度検出手段および前記エンジン負荷検出手段の検出結果に基づいて前記流量調節弁の動作をさらに制御し、前記温度検出手段で検出された温度が前記第４の温度範囲にあるときに、前記エンジン負荷検出手段で検出されたエンジン負荷が大きいほど、前記外部流路を流れる冷却水の流量を小さくするとともに、前記ラジエータ側流路を流れる冷却水の流量を大きくする制御を行うことが好ましい。

この構成によれば、エンジン負荷が大きいときほど、ラジエータを流れる冷却水の流量が大きくなるので、例えば登坂時のようにエンジン負荷が大きくなるときに、エンジン本体、および、外部流路に設けられた装置の冷却機能を高めて、これらを適切に作動させることができる。

本発明においては、前記制御部は、前記温度検出手段および前記エンジン負荷検出手段の検出結果に基づいて前記第１のポンプの動作をさらに制御し、前記温度が前記第４の温度範囲にあるときに、前記エンジン負荷検出手段で検出されたエンジン負荷が大きいほど、前記第１のポンプの吐出量を多くする制御を行うことが好ましい。

この構成によれば、エンジン負荷が大きいときほど、ラジエータを流れる冷却水の流量が多くなるので、例えば登坂時のようにエンジン負荷が大きくなるときに、エンジン本体、および、外部流路に設けられた装置に対する冷却機能を高めて、これらを適切に温度調節することができる。

本発明においては、前記流路切替弁は、前記排気側流路、前記外部流路、および前記ラジエータ側流路に対応する弁のみを個別に有することが好ましい。

この構成によれば、排気側流路に対応する弁、外部流路に対応する弁、およびラジエータ側流路に対応する弁を開閉することにより、エンジンの冷却装置を上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の各段階およびラジエータで冷却水を冷却する段階に移行させることができる。また、流路切替弁は、メイン流路に対応する弁を有していないので、その分、流路切替弁を簡単に構成することができる。

本発明においては、前記ヒータ側流路は、前記シリンダヘッドに供給される吸気の量を調節するスロットルボディをさらに通過することが好ましい。

この構成によれば、スロットルボディを速やかに暖機することができるため、エンジンの冷間始動時にスロットルボディが凍結しているような場合であっても、スロットルボディを速やかに解凍することができる。

本発明においては、前記流路切替弁は、前記第１の循環経路と前記第２の循環経路の接続および接続解除をさらに行い、前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が前記第３の温度範囲のうち低温側の温度範囲にあるときに、前記第１の循環経路と前記第２の循環経路を接続しない制御を行い、前記温度検出手段で検出された温度が前記第３の温度範囲のうち高温側の温度範囲にあるときに、前記第１の循環経路と前記第２の循環経路を接続する制御を行うことが好ましい。

この構成によれば、ヒータコアの暖機促進および外部流路に設けられた装置の冷却をより確実に行うことができる。すなわち、温度検出手段で検出された温度が第３の温度範囲のうち低温側の温度範囲にあるときには、外部流路に設けられた装置の温度が上昇しているため、第２の循環経路で冷却水を循環させる制御を行うことにより、外部流路に設けられた装置を冷却する。このとき、外部流路内の低温の冷却水は、メイン流路内に流入することによってシリンダヘッドの熱を吸収し、温度が上昇する。また、第２の循環経路には接続されていない、つまり第２の循環経路から独立した第１の循環経路において冷却水を循環させる制御を行うことにより、外部流路内の低温の冷却水がヒータ側流路に流入することを防止しつつ、ヒータコアを暖機することができる。

温度検出手段で検出された温度が第３の温度範囲のうち高温側の温度範囲にあるときには、第２の循環経路と第１の循環経路を接続し、これら循環経路全体で冷却水を循環させる制御が行われる。第２の循環経路と第１の循環経路を接続する段階で、既に外部流路内の冷却水の温度は上昇しているため、外部流路からヒータ側流路に冷却水が流入したときのヒータコアの温度低下は抑制される。よって、ヒータコアの温度低下を抑制しつつ、外部流路に設けられた装置を冷却することができる。

本発明においては、前記第１のポンプは、電動ポンプであることが好ましい。

この構成によれば、電動ポンプを採用することにより、エンジンの回転数に依存することなく、冷却水を必要な時に必要な量のみ循環させることができ、冷却水の流量を適切に調節することができる。また、電動ポンプは、エンジンの駆動力を伝達するタイミングチェーンを介さずに駆動することができるため、部品点数を削減することができる。

本発明においては、前記外部流路は、補機を通過する流路であることが好ましい。

この構成によれば、補機を適切に冷却することができる。

以上説明したように、本発明によれば、ヒータコアの暖機を促進しつつ、シリンダヘッドにおける燃焼室周りの冷却不足を防止することができる。

本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成を示すブロック図であり、冷却水の温度がＴ０未満のときに、冷却装置全体で冷却水の流れを停止させている状態（水停止状態）を示す図である。 （ａ）は、図１に示す制御状態におけるロータリバルブの周壁の展開図であり、（ｂ）は、ロータリバルブを囲うハウジングに設けられた開口部の位置を示す図である。 本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成を示すブロック図であり、燃焼室壁温がＴ０以上かつＴ１未満のときの制御状態（制御状態Ａ）を示す図である。 本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成を示すブロック図であり、燃焼室壁温がＴ１以上かつＴ２未満のときの制御状態（制御状態Ｂ）を示す図である。 図４に示す制御状態におけるロータリバルブの周壁の展開図である。 本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成を示すブロック図であり、燃焼室壁温がＴ２以上かつＴ３未満のときの制御状態（制御状態Ｃ）を示す図である。 図６に示す制御状態におけるロータリバルブの周壁の展開図である。 本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成を示すブロック図であり、燃焼室壁温がＴ３以上かつＴ４未満のときの制御状態（制御状態Ｄ）を示す図である。 図８に示す制御状態におけるロータリバルブの周壁の展開図である。 本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成を示すブロック図であり、燃焼室壁温がＴ４以上で、かつエンジン負荷が所定値未満のときの制御状態（制御状態Ｅ）を示す図である。 図１０に示す作動状態におけるロータリバルブの周壁の展開図である。 本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成を示すブロック図であり、燃焼室壁温がＴ４以上で、かつエンジン負荷が所定値以上のときの制御状態（制御状態Ｆ）を示す図である。 図１２に示す作動状態におけるロータリバルブの周壁の展開図である。 本発明の実施形態におけるＥＣＵによる制御動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態におけるＥＣＵによる制御動作を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について詳述する。

図１に示されるように、本実施形態におけるエンジン５は、シリンダブロック５Ｂと、シリンダブロック５Ｂの上側に設けられたシリンダヘッド５Ａとを有している。

図１は、シリンダヘッド５Ａを上方から見たものとして表し、シリンダブロック５Ｂを吸気側から見たものとして表している。

なお、図１，３，４，６，８、１０，１２において、冷却水の流路に矢印が記載されている場合には、その流路に冷却水が流れていることを表し、流路に矢印が記載されていない場合には、その流路に冷却水が流れていないことを表している。

シリンダヘッド５Ａおよびシリンダブロック５Ｂの内部には、ピストン（図示略）がそれぞれ嵌挿された複数の気筒＃１〜＃４が形成されている。具体的には、図１の左から順に第１気筒＃１，第２気筒＃２，第３気筒＃３，第４気筒＃４が形成されている。エンジン５は、４つの気筒＃１〜＃４がクランク軸方向に直列に並ぶ直列４気筒エンジンである。シリンダヘッド５Ａにおける第４気筒＃４側の端部に、後述のロータリバルブ装置２が設けられている。エンジン５は、車両前部に設けられたエンジンルーム内に配置されている。

ピストンの上方には燃焼室が形成されている。シリンダヘッド５Ａには、燃焼室に向かって開口する吸気ポートおよび排気ポート（いずれも図示略）が形成されている。吸気ポートは、図１において気筒＃１〜＃４の下側に位置しており、排気ポートは、図１において気筒＃１〜＃４の上側に位置している。吸気ポートは、各気筒内に吸気を導入するためのものである。排気ポートは、各気筒内から排気を排出するためのものである。

また、シリンダヘッド５Ａには、排気側ウォータジャケットおよびメインウォータジャケットが形成されている。排気側ウォータジャケットは、シリンダヘッド５Ａの排気ポート側の部分を第１気筒＃１側から第４気筒＃４側まで気筒列方向に通過する。メインウォータジャケットは、シリンダヘッド５Ａの排気ポート側の部分以外の部分、つまり燃焼室の周囲の部分および吸気ポート側の部分を第１気筒＃１側から第４気筒＃４側まで気筒列方向に通過する。

排気側ウォータジャケットは、後述の排気側流路２２（図１参照）に相当する。メインウォータジャケットは、後述のメイン流路２３（図１参照）に相当する。排気側ウォータジャケット（排気側流路２２）とメインウォータジャケット（メイン流路２３）の間には隔壁２８が設けられ、この隔壁２８を介して排気側ウォータジャケットとメインウォータジャケットとは相互に分離して形成されている。

シリンダブロック５Ｂは、気筒＃１〜＃４の周囲に設けられたメインウォータジャケットを有している。メインウォータジャケットは、シリンダブロック５Ｂを第１気筒＃１側から第４気筒＃４側を回って第１気筒＃１側まで一巡するように通過する。シリンダブロック５Ｂのウォータジャケットは、後述のブロック側流路２５（図１参照）に相当する。

次に、エンジン５の冷却装置１について詳細に説明する。

図１に示されるように、冷却装置１は、ヒータ用循環経路４０と、補機用循環経路４１と、水温センサ７，８，２４と、アクセル開度センサ３０と、クランク角センサ３２と、吸気温センサ３８と、ヒータ側ポンプ４と、補機側ポンプ３と、ロータリバルブ装置２と、ＥＣＵ３１（Electronic Control Unit）とを備えている。

ヒータ側ポンプ４は、電子制御式の電動ポンプである。ヒータ側ポンプ４は、本発明における「第１のポンプ」に相当する。ヒータ側ポンプ４は、吸込口と吐出口を一つずつ有している。吸込口には、後述のヒータ側流路１５の下流端部が接続されている。吐出口には、下流側で２つに分岐する図外の分岐管が接続されている。分岐管における分岐した一方側の端部に後述の連絡流路２６（図１参照）の上流端部が接続され、他方側の端部に後述のＥＴＢ側流路１９（図１参照）の上流端部が接続されている。

補機側ポンプ３は、機械式ポンプであり、エンジンの駆動力を受けて作動する。補機側ポンプ３は、本発明における「第２のポンプ」に相当する。

本実施形態における補機は、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラ９、オイルクーラ１０、ＥＧＲバルブ１１、ＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）ウォーマ１２、電子制御スロットルボディ（以下、「ＥＴＢ」と称する）１３、およびラジエータ１４である。

＜ヒータ用循環経路４０の構成＞
ヒータ用循環経路４０（図１参照）は、冷却水が循環する経路であり、排気側流路２２、ヒータ側流路１５、ＥＴＢ側流路１９、および連絡流路２６を有している。ヒータ用循環経路４０は、本発明における「第１の循環経路」に相当する。

排気側流路２２は、シリンダヘッド５Ａの排気ポート側５ａの部分を通過する通路である。排気側流路２２の一端部は、ブロック側流路２５に接続されており、より具体的にはブロック側流路２５におけるロータリバルブ装置２とは反対側の部分に接続されている。排気側流路２２の他端部は、ロータリバルブ装置２に接続されている。

ヒータ側流路１５は、空調装置のヒータコア６を通過する流路である。ヒータ側流路１５の上流端部は、排気側流路２２の中途部、より具体的には排気側流路２２におけるロータリバルブ装置２とは反対側の部分に接続されている。ヒータ側流路１５におけるヒータコア６の下流側には、冷却水の温度を検出する水温センサ７が設けられている。

ＥＴＢ側流路１９は、ＥＴＢ１３を通過する流路である。ＥＴＢ側流路１９の下流端部は、ヒータ側流路１５におけるヒータコア６とヒータ側ポンプ４の間の区間に接続されている。

連絡流路２６は、ヒータ側ポンプ４の吐出口と排気側流路２２とを連絡する流路である。連絡流路２６の下流端部は、排気側流路２２におけるロータリバルブ装置２付近の部分に接続されている。

＜ロータリバルブ装置２の構成＞
ロータリバルブ装置２は、図２（ｂ）に示されるように、円筒状のロータリバルブ２ａと、ロータリバルブ２ａを収容する直方体状のハウジング２ｂと、ロータリバルブ２ａを回転駆動する電子制御式の電動モータ（図示略）とを有している。ロータリバルブ２ａは、ハウジング２ｂ内で周方向（軸周り方向）に回転可能となっている。

図２（ｂ）に示されるように、ハウジング２ｂは、開口部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３と、図外の開口部（以下、「図外開口部」と称する）とを有している。開口部Ｈ１は、ハウジング２ｂにおけるエンジン５側の面（図２（ｂ）における左側の面）に形成されている。開口部Ｈ２は、ハウジング２ｂにおける上面（図２（ｂ）における上側の面）に形成されている。開口部Ｈ３は、ハウジング２ｂにおける下側の面（図２（ｂ）における下側の面）に形成されている。これら開口部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、冷却水が通過する穴である。

開口部Ｈ１とロータリバルブ２ａとの間には、開口部Ｈ１の内周縁からロータリバルブ２ａに向かって延びる円筒状のリップ部２ｃが設けられている。リップ部２ｃの開口部Ｈ１側の端部は、開口部Ｈ１の内周縁に固定されている。リップ部２ｃは、ロータリバルブ２ａとは別体となっており、ロータリバルブ２ａには固定されていない。リップ部２ｃのロータリバルブ２ａ側の端面は、ロータリバルブ２ａの外周面に沿った形状となっている。これにより、リップ部２ｃのロータリバルブ２ａ側の端面は、ロータリバルブ２ａの外周面に摺接可能となっている。

開口部Ｈ２とロータリバルブ２ａの間にも、リップ部２ｃと同様のリップ部２ｄが設けられている。また、開口部Ｈ３とロータリバルブ２ａの間にも、リップ部２ｃと同様のリップ部２ｅが設けられている。

図２（ａ）に示されるように、ロータリバルブ２ａは、その周壁に切欠孔Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を有している。また、ロータリバルブ２ａの軸方向端部には、開口部３６（図２（ｂ）参照）が形成されている。

図２（ａ）は、ロータリバルブ２ａの周面上の位置を、ロータリバルブ２ａの軸心周りの角度０°〜３６０°で表した、ロータリバルブ２ａの展開図である。図２（ａ）における上下方向を、ロータリバルブ２ａの軸方向とし、図２（ａ）における左右方向を、ロータリバルブ２ａの周方向とする。開口部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３と切欠孔Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３との位置関係を示すために、図２（ａ）には、開口部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を二点鎖線で示している。図２（ａ）に示されるように、開口部Ｈ１の中心は基準位置０°に常時あるものとする。

図２（ａ）に示されるように、切欠孔Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、この順に、ロータリバルブ２ａの軸方向一端側から他端側に並んでいる。

ロータリバルブ２ａは、回転するにつれて切欠孔Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の位置が周方向（図２（ａ）の左右方向）に変化する。

切欠孔Ｋ１は、ロータリバルブ２ａの周方向に延びる長方形状をなしており、図２（ａ）に示される或る時点（冷却装置１全体において冷却水の流れを停止させるとき）では、３０°付近から３１５°付近に亘って延在している。

切欠孔Ｋ２は、ロータリバルブ２ａの周方向に延びて長手方向一端側（図２（ａ）における左側端部）が凹状に窪んだ長方形状の主部Ｋ２ｃと、主部Ｋ２ｃの長手方向他端部（図２（ａ）における右側端部）に連続して設けられて三角形状に窄まる窄まり部Ｋ２ｂと、窄まり部Ｋ２ｂの先端から突出する突起部Ｋ２ａとを有する。図２（ａ）に示される或る時点では、切欠孔Ｋ２は、２３０°付近から４５°付近に亘って延在している。切欠孔Ｋ２の主部Ｋ２ａの幅（ロータリバルブ２ａの軸方向に沿った長さ）は、切欠孔Ｋ１の幅よりも大きい。

切欠孔Ｋ３は、ロータリバルブ２ａの周方向に延びて長手方向一端側が凹状に窪んだ長方形状の主部Ｋ３ｃと、主部Ｋ３ｃの長手方向他端部に連続して設けられて三角形状に窄まる窄まり部Ｋ３ｂと、窄まり部Ｋ３ｂの先端から突出する突起部Ｋ３ａとを有している。主部Ｋ３ｃの周方向の長さは、切欠孔Ｋ２における主部Ｋ２ｃの周方向長さよりも短くなっており、図２（ａ）に示される或る時点では、１５°付近から１４０°付近に亘って延在している。切欠孔Ｋ３の主部Ｋ３ｃの幅は、切欠孔Ｋ２の主部Ｋ２ｃの幅に等しく、切欠孔Ｋ１の幅よりも大きい。

開口部Ｈ１は、ロータリバルブ２ａの回転に応じて切欠孔Ｋ１と重なり合うことが可能な位置に設けられており、図２（ａ）に示される０°を中心とした位置に設けられている。開口部Ｈ１の直径は、切欠孔Ｋ１の幅よりも若干大きい。開口部Ｈ１は、排気側流路２２におけるロータリバルブ装置２側の端部に接続されている。

開口部Ｈ２は、ロータリバルブ２ａの回転に応じて切欠孔Ｋ２と重なり合うことが可能な位置に設けられており、図２（ａ）に示される９０°を中心とした位置に設けられている。開口部Ｈ２の直径は、切欠孔Ｋ２の幅よりも若干大きい。開口部Ｈ２は、後述の補機側流路３５における上流側流路３４に接続されている。

開口部Ｈ３は、ロータリバルブ２ａの回転に応じて切欠孔Ｋ３と重なり合うことが可能な位置に設けられており、図２（ａ）に示される２７０°を中心とした位置に設けられている。開口部Ｈ３の直径は、切欠孔Ｋ３の幅よりも若干大きい。開口部Ｈ３は、後述のラジエータ側流路３３の上流端部に接続されている。

このロータリバルブ装置２においては、切欠孔Ｋ１と開口部Ｈ１が重なり合ったときに、排気側流路２２とロータリバルブ２ａ内が連通し、切欠孔Ｋ１と開口部Ｈ１が重なり合っていないときには、排気側流路２２とロータリバルブ２ａ内が連通しない（遮断される）。また、これらが重なり合っている面積（連通面積）が、ロータリバルブ２ａの回転に応じて変化する。つまり、切欠孔Ｋ１と開口部Ｈ１によって、流量調節弁が構成されている。以下の説明では、切欠孔Ｋ１と開口部Ｈ１によって構成される流量調節弁を流量調節弁Ｖ１と称する。

同様に、切欠孔Ｋ２と開口部Ｈ２によって、流量調節弁が構成されている。また、切欠孔Ｋ３と開口部Ｈ３によって、流量調節弁が構成されている。以下の説明では、切欠孔Ｋ２と開口部Ｈ２によって構成される流量調節弁を流量調節弁Ｖ２と称し、切欠孔Ｋ３と開口部Ｈ３によって構成される流量調節弁を流量調節弁Ｖ３と称する。

ロータリバルブ２ａの軸方向端部の開口部３６（図２（ｂ）参照）と、ハウジング２ｂにおける開口部３６に対向する内壁面との間には隙間が設けられている。ハウジング２ｂに形成された上記の図外開口部は、この隙間や切欠孔Ｋ１〜Ｋ３を通じて、ロータリバルブ２ａの内部と常時連通している。この常時連通している部分を、図１において連通部３７として図示する。

このロータリバルブ装置２において、流量調節弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が全て閉じている場合には、ロータリバルブ装置２を通じて冷却水は流れない（図１、３参照）。つまり、ロータリバルブ装置２内で冷却水が流れない。

流量調節弁Ｖ１のみが開いている場合には、冷却水はロータリバルブ装置２を通じて排気側流路２２とメイン流路２３の間で流れる（図４参照）。つまり、ロータリバルブ装置２内に、排気側流路２２とメイン流路２３流路とを繋ぐ流路が形成される。

流量調節弁Ｖ２のみが開いている場合には、冷却水はロータリバルブ装置２を通じて補機側流路３５とメイン流路２３の間で流れる（図６参照）。つまり、ロータリバルブ装置２内に、補機側流路３５とメイン流路２３流路とを繋ぐ流路が形成される。

流量調節弁Ｖ１，Ｖ２のみが開いている場合には、冷却水はロータリバルブ装置２を通じて排気側流路２２、メイン流路２３、および補機側流路３５の間で流れる（図８参照）。つまり、ロータリバルブ装置２内に、排気側流路２２と、メイン流路２３と、補機側流路３５とを繋ぐ流路が形成される。

流量調節弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の全てが開いている場合には、冷却水はロータリバルブ装置２を通じて排気側流路２２、メイン流路２３、補機側流路３５、およびラジエータ側流路３３の間で流れる（図１０，１２参照）。つまり、ロータリバルブ装置２内に、排気側流路２２と、メイン流路２３と、補機側流路３５と、ラジエータ側流路３３とを繋ぐ流路が形成される。

つまり、流量調節弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３により、流路切替弁が構成される。

ヒータ用循環経路４０に冷却水を流すためには、ヒータ側ポンプ４が作動していればよく、流量調節弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の開弁は必要としない（図３，４，６，８，１０，１２参照）。つまり、ヒータ側ポンプ４が作動していれば、流量調節弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が開いるか否かに拘わらず、ヒータ用循環経路４０において冷却水が循環する。

＜補機用循環経路４１の構成＞
補機用循環経路４１（図１参照）は、冷却水が循環する経路であり、ブロック側流路２５、メイン流路２３、上流側流路３４、オイルクーラ側流路２０、ＥＧＲバルブ側流路２１、ＥＧＲクーラ側流路１７、リターン流路１６、ロータリバルブ装置２内の流路、およびラジエータ側流路３３を有している。補機用循環経路４１は、本発明における「第２の循環経路」に相当する。

オイルクーラ側流路２０、ＥＧＲバルブ側流路２１、ＥＧＲクーラ側流路１７、およびリターン流路１６により、補機側流路３５が構成されている。補機側流路３５は、本発明における「外部流路」に相当する。

ブロック側流路２５は、シリンダブロック５Ｂを通過する流路である。ブロック側流路２５の上流端部は、補機側ポンプ３の吐出口に接続されている。

メイン流路２３は、シリンダヘッド５Ａの排気ポート側部分以外の部分、つまり燃焼室の周囲の部分および吸気ポート側の部分を通過する流路である。メイン流路２３におけるロータリバルブ装置２とは反対側の端部は、ブロック側流路２５に接続されている。

上流側流路３４は、ロータリバルブ装置２の開口部Ｈ４（流量調節弁Ｖ２）から流出した冷却水を、オイルクーラ側流路２０、ＥＧＲバルブ側流路２１、およびＥＧＲクーラ側流路１７に導くための流路である。上流側流路３４の上流端部は、開口部Ｈ２に接続されている。上流側流路３４の下流端部は、オイルクーラ側流路２０、ＥＧＲバルブ側流路２１、およびＥＧＲクーラ側流路１７の上流端部に接続されている。上流側流路３４には、冷却水の温度を検出する水温センサ８が設けられている。

オイルクーラ側流路２０の下流端部は、リターン流路１６に接続されている。オイルクーラ側流路２０には、オイルクーラ１０が設けられている。

ＥＧＲバルブ側流路２１の下流端部は、リターン流路１６に接続されている。ＥＧＲバルブ側流路２１には、ＥＧＲバルブ１１およびＡＴＦウォーマ１２が設けられている。

ラジエータ側流路３３の上流端部は、ロータリバルブ装置２の開口部Ｈ３（流量調節弁Ｖ３）に接続されている。ラジエータ側流路３３の下流端部は、リターン流路１６に接続されている。ラジエータ側流路３３には、ラジエータ１４が設けられている。

リターン流路１６は、オイルクーラ側流路１０、ＥＧＲバルブ側流路２１、ラジエータ側流路３３、およびＥＧＲクーラ側流路２０から流出した冷却水を補機側ポンプ３に戻すための流路である。リターン流路１６の上流部または中流部に、オイルクーラ側流路１０、ＥＧＲバルブ側流路２１、ラジエータ側流路３３、およびＥＧＲクーラ側流路２０の下流端部が接続されている。リターン流路１６の下流端部は、補機側ポンプ３の吸込口に接続されている。

補機用循環経路４１において冷却水を循環させるためには、補機側ポンプ３が作動している状態において、流量調節弁Ｖ２または流量調節弁Ｖ３の少なくとも一方が開弁している必要がある（図６，８，１０，１２参照）。

水温センサ２４は、メイン流路２３に設けられており、メイン流路２３を流れる冷却水の温度を検出する。水温センサ７は、ヒータ側流路１５におけるヒータコア６の下流側に設けられており、ヒータコア６から流出した冷却水の温度を検出する。水温センサ８は、上流側流路３４に設けられており、ロータリバルブ装置２から流出した冷却水の温度を検出する。アクセル開度センサ３０は、運転者によるアクセルペダルの踏込量をアクセル開度として検出する。クランク角センサ３２は、クランクシャフトの回転角度を検出する。吸気温センサ３８は、エンジン５に流入する吸入空気の温度を検出する。

水温センサ８、アクセル開度センサ３０、クランク角センサ３２、および吸気温センサ３８は、本発明の「温度検出手段」に相当する。また、アクセル開度センサ３０は、本発明の「エンジン負荷検出手段」に相当する。

＜ＥＣＵ３１の構成＞
ＥＣＵ３１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等により構成されている。ＥＣＵ３１は、水温センサ２４、アクセル開度センサ３０、およびクランク角センサ３２から受けた検出値を示す信号に基づいて、ロータリバルブ装置２およびヒータ側ポンプ４の動作を制御するための制御信号を生成し、その制御信号をロータリバルブ装置２およびヒータ側ポンプ４に送信する。ＥＣＵ３１は、本発明の「温度検出手段」、「エンジン負荷検出手段」および「制御部」に相当する。

なお、水温センサ７，８の検出値は、ＥＣＵ３１によってロータリバルブ装置２およびヒータ側ポンプ４が制御されている間、ヒータコア６やエンジン５が適切に温度調節されているかどうかを判断するために用いられる。以下の説明では、水温センサ７，８の検出値を用いたロータリバルブ装置２およびヒータ側ポンプ４の制御動作の説明は省略する。

次に、ＥＣＵ３１によるロータリバルブ装置２およびヒータ側ポンプ４の制御動作について、図１４、１５のフローチャートを参照しつつ説明する。

図１４に示されるように、まず、ＥＣＵ３１は、水温センサ２４、アクセル開度センサ３０、クランク角センサ３２、および吸気温センサ３８から、検出値を示す信号を入力する（ステップＳ１）。

次いで、ＥＣＵ３１は、アクセル開度センサ３０が検出したアクセル開度に基づいて、エンジンで発生したエンジン負荷（エンジンで発生する駆動トルク）を算出する（ステップＳ２）。

次いで、ＥＣＵ３１は、クランク角センサ３２が検出したクランク角に基づいて、エンジン回転数を算出する（ステップＳ３）。

次いで、ＥＣＵ３１は、冷却水温度、エンジン負荷、エンジン回転数、および吸入空気温度に基づいて、エンジン５のシリンダヘッド５Ａ側の燃焼室の壁面温度（以下、「燃焼室壁温」と称する）を算出する（ステップＳ４）。この燃焼室壁温は、本発明における「エンジンの温度」に相当する。

次いで、ＥＣＵ３１は、燃焼室壁温がレベル０の温度範囲にあるかどうかを判断する（ステップＳ５）。レベル０の温度範囲は、冷間状態に相当する温度Ｔ０未満の温度であり、本発明における「第１の温度範囲」に含まれる。

ＥＣＵ３１は、ステップＳ５でＹＥＳの判断をした場合には、流量調節弁Ｖ１〜Ｖ３の開度を全閉状態とし、ヒータ側ポンプ４を停止状態とする制御を行う（ステップＳ６）。

ステップＳ６の制御が行われることにより、図２（ａ）に示されるように、ロータリバルブ装置２において、開口部Ｈ１と切欠孔Ｋ１は重なり合わず、開口部Ｈ２と切欠孔Ｋ２も重なり合わず、開口部Ｈ３と切欠孔Ｋ３も重なり合わない状態となる。これにより、図１に示されるように、冷却装置１のいずれの流路においても冷却水は流れないので、エンジン５の暖機が促進される。以下、ステップＳ６の制御状態を、「水停止状態」と称する。ＥＣＵ３１は、ステップＳ６の処理を実行した後、ステップＳ１にリターンする。

ＥＣＵ３１は、ステップＳ５でＮＯの判断をした場合には、燃焼室壁温がレベル１の温度範囲にあるかどうかを判断する（ステップＳ７）。レベル１の温度範囲は、温度Ｔ０以上かつＴ１未満の温度範囲（暖機中）であり、本発明における「第１の温度範囲」に含まれる。

ＥＣＵ３１は、ステップＳ７でＹＥＳの判断をした場合には、流量調節弁Ｖ１〜Ｖ３の開度を全閉状態とし、ヒータ側ポンプ４を作動させる制御を行う（ステップＳ８）。ヒータ側ポンプ４は、冷却水をヒータ側流路１５側から連絡流路２６およびＥＴＢ側流路１９側へ流す向きに作動する。

ステップＳ８の制御が行われることにより、図３に示されるように、排気側流路２２、ヒータ側流路１５、連絡流路２６、およびＥＴＢ側流路１９に冷却水が流れる。すなわち、これら排気側流路２２、ヒータ側流路１５、連絡流路２６、およびＥＴＢ側流路１９から構成されるヒータ用循環経路４０において冷却水が循環する。以下、ステップＳ８の制御状態を、「制御状態Ａ」と称する。ＥＣＵ３１は、ステップＳ８の処理を実行した後、ステップＳ１にリターンする。

ＥＣＵ３１は、ステップＳ７でＮＯの判断をした場合には、燃焼室壁温がレベル２の温度範囲にあるかどうかを判断する（ステップＳ９）。レベル２の温度範囲は、温度Ｔ１以上かつＴ２未満の温度範囲（暖機中）であり、本発明における「第２の温度範囲」に相当する。

ＥＣＵ３１は、ステップＳ９でＹＥＳの判断をした場合には、流量調節弁Ｖ１の開度を全開状態とし、流量調節弁Ｖ２，Ｖ３の開度を全閉状態とし、ヒータ側ポンプ４を作動させる制御を行う（ステップＳ１０）。

具体的には、ロータリバルブ２ａがハウジング２ｂ内で回転することにより、図５に示されるように、ロータリバルブ装置２において、開口部Ｈ１と切欠孔Ｋ１が重なり合い、開口部Ｈ２と切欠孔Ｋ２は重なり合わず、開口部Ｈ３と切欠孔Ｋ３も重なり合わない状態となる。これにより、図４に示されるように、メイン流路２３と排気側流路２２が接続される。メイン流路２３は、排気側流路２２に接続されることにより、ヒータ側循環経路４０に組み込まれ、排気側流路２２およびヒータ側流路１５と共に冷却水が循環する経路を構成する。

つまり、排気側流路２２、ロータリバルブ装置２内の流路（流量調節弁Ｖ１と連通部３７とを結ぶ流路）、メイン流路２３、ブロック側流路２５におけるロータリバルブ装置２とは反対側の部分、ヒータ側流路１５、連絡流路２６、およびＥＴＢ側流路１９によって循環経路が構成され、この循環経路全体において冷却水が循環する。以下、ステップＳ１０の制御状態を、「制御状態Ｂ」と称する。ＥＣＵ３１は、ステップＳ１０の処理を実行した後、ステップＳ１にリターンする。

ＥＣＵ３１は、ステップＳ９でＮＯの判断をした場合には、燃焼室壁温がレベル３の温度範囲にあるかどうかを判断する（ステップＳ１１）。レベル３の温度範囲は、温度Ｔ２以上かつＴ３未満の温度範囲（暖機中）であり、本発明における「第３の温度範囲」に含まれる。

ＥＣＵ３１は、ステップＳ１１でＹＥＳの判断をした場合には、流量調節弁Ｖ１，Ｖ３を全閉状態とし、流量調節弁Ｖ２の開度を小開度とし、ヒータ側ポンプ４を作動させる制御を行う（ステップＳ１２）。

具体的には、図７に示されるように、ＥＣＵ３１は、ロータリバルブ２ａを、各切欠孔Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３が図７における左側から右側へ進むように回転させる（以下、「右回転」と称する）。ロータリバルブ２ａが回転することにより、図７に示されるように、ロータリバルブ装置２において、開口部Ｈ１と切欠孔Ｋ１が重なり合わず（流量調節弁Ｖ１が全閉状態）、開口部Ｈ２と、切欠孔Ｋ２の突起部Ｋ２ａおよび窄まり部Ｋ２ｂとが重なり合い（流量調節弁Ｖ２が小開度状態）、開口部Ｈ３と切欠孔Ｋ３とが重なり合わない状態（流量調節弁Ｖ３が全閉状態）となる。

流量調節弁Ｖ２が開弁することにより、図６に示されるように、メイン流路２３と補機側流路３５が接続される。そして、補機側ポンプ３の圧送力により、メイン流路２３、ロータリバルブ装置２内の流路（連通部３７と流量調節弁Ｖ２とを結ぶ流路）、補機側流路３５、およびブロック側流路２５を経由して冷却水が循環する。つまり、冷却水が補機用循環経路４１を循環する。

流量調節弁Ｖ１が閉弁することにより、ロータリバルブ装置２において、排気側流路２２とメイン流路２３の間の流路が遮断されるため、ヒータ用循環経路４０と補機用循環経路４１の間で冷却水は流れない。つまり、ヒータ用循環経路４０とヒータ用循環経路４０は、冷却水が混じり合わない互いに独立した循環経路となり、それぞれの循環経路において冷却水が別々に循環する。

また、流量調節弁Ｖ２が小開度状態となることにより、流量調節弁Ｖ２の開弁時に、補機側流路３５内、つまり、オイルクーラ側流路２０、ＥＧＲバルブ側流路２１、ＥＧＲクーラ側流路１７、およびリターン流路１６内の低温の冷却水が短時間のうちに大量にメイン流路２３に流入することが防止される。

また、ステップＳ１２において、開口部Ｈ２に切欠孔Ｋ２の突起部Ｋ２ａから重なり始める（図７参照）。従って、メイン流路２３と補機側流路３５が接続された当初の所定期間は流量が少量に制限される。その後、開口部Ｈ２と、切欠孔Ｋ２の突起部Ｋ２ａおよび窄まり部Ｋ２ｂとが重なり合う状態となるまで、流量が次第に多くなっていく。従って、メイン流路２３と補機側流路３５を接続する際に、補機側流路３５内の低温の冷却水がメイン流路２３に徐々に流入するので、燃焼室周りの急激な温度低下を抑制することができる。以下、ステップＳ１２の制御状態を、「制御状態Ｃ」と称する。

ＥＣＵ３１は、ステップＳ１１でＮＯの判断をした場合には、図１５に示されるように、燃焼室壁温がレベル４の温度範囲にあるかどうかを判断する（ステップＳ１３）。レベル４の温度範囲は、温度Ｔ３以上かつＴ４未満の温度範囲（暖機中）であり、本発明における「第３の温度範囲」に含まれる。温度Ｔ４は、エンジンが暖機中か否かの判断基準となる温度である。つまり、燃焼室壁温がＴ４未満であればエンジンは暖機中であり、Ｔ４以上であればエンジンは暖機完了状態にある。

ＥＣＵ３１は、ステップＳ１３でＹＥＳの判断をした場合には、ロータリバルブ装置２において、流量調節弁Ｖ１の開度を全開状態とし、流量調節弁Ｖ３の開度を全閉状態とし、流量調節弁Ｖ２の開度を大開度（全開状態よりは開度が少し小さい状態）とし、ヒータ側ポンプ４を作動させる制御を行う（ステップＳ１４）。

具体的には、ＥＣＵ３１は、ロータリバルブ２ａを右回転させる（図９参照）。ロータリバルブ２ａが右回転することにより、図９に示されるように、ロータリバルブ装置２において、開口部Ｈ１と切欠孔Ｋ１が重なり合い（流量調節弁Ｖ１が全開状態）、開口部Ｈ２と、切欠孔Ｋ２の窄まり部Ｋ２ｂおよび主部Ｋ２ｃとが重なり合い（流量調節弁Ｖ２が大開度状態）、開口部Ｈ３と切欠孔Ｋ３は重なり合わない状態（流量調節弁Ｖ３が全閉状態）となる。

流量調節弁Ｖ２の開度が大きくなることにより、ロータリバルブ装置２から補機側流路３５へ流出する冷却水の量が増加する。

流量調節弁Ｖ１，Ｖ２が開弁することにより、図８に示されるように、排気側流路２２とメイン流路２３と補機側流路３５とが接続されるため、ヒータ用循環経路４０と補機用循環経路４１（ラジエータ側流路３３を含まない）で冷却水が流れる。

具体的には、排気側流路２２において、制御状態Ｃとは冷却水の流れ方向が反対向きとなり、排気側流路２２、メイン流路２３、ロータリバルブ装置２内の流路（流量調節弁Ｖ１と連通流路３７と流量調節弁Ｖ２とを結ぶ流路）、補機側流路３５、およびブロック側流路２５によって、補機用循環経路４１が構成される。

また、ロータリバルブ装置２内の流路（流量調節弁Ｖ１と流量調節弁Ｖ２とを結ぶ流路）、補機側流路３５、ブロック側流路２５におけるロータリバルブ装置２とは反対側の部分、排気側流路２２におけるロータリバルブ装置２とは反対側の部分、ヒータ側流路１５、およびＥＴＢ側流路１９により、ヒータ用循環経路４０が構成される。つまり、ヒータ用循環経路４０と補機用循環経路４１が接続され、ヒータ用循環経路４０および補機用循環経路４１の全体で冷却水が循環する。以下、ステップＳ１４の制御状態を、「制御状態Ｄ」と称する。

ＥＣＵ３１は、ステップＳ１３でＮＯの判断をした場合には、エンジン負荷が所定の閾値未満であるかどうかを判断する（ステップＳ１５）。その閾値は、エンジン５が高負荷状態であるか否かの判断基準となる値である。つまり、エンジン負荷がその閾値未満であれば、エンジン５は低負荷または中負荷状態であり、エンジン負荷がその閾値以上であれば、エンジン５は高負荷状態である。なお、ステップＳ１３でＮＯと判断された場合には、燃焼室壁温はＴ４以上である。Ｔ４以上の温度範囲は、本発明における「第４の温度範囲」に相当する。

ＥＣＵ３１は、ステップＳ１５でＹＥＳの判断をした場合には、流量調節弁Ｖ１，Ｖ２を全開状態とし、流量調節弁Ｖ３を中開度状態とし、ヒータ側ポンプ４を作動させる制御を行う（ステップＳ１６）。

具体的には、ＥＣＵ３１は、ロータリバルブ２ａを右回転させる（図１１参照）。ロータリバルブ２ａが右回転することにより、図１１に示されるように、ロータリバルブ装置２において、開口部Ｈ１と切欠孔Ｋ１が重なり合い（流量調節弁Ｖ１が全開状態）、開口部Ｈ２と、切欠孔Ｋ２の主部Ｋ２ｃとが重なり合い（流量調節弁Ｖ２が全開状態）、開口部Ｈ３と、切欠孔Ｋ３の突起部Ｋ３ａ、窄まり部Ｋ３ｂおよび主部Ｋ３ｃとが重なり合う状態（流量調節弁Ｖ３が中開度状態）となる。

流量調節弁Ｖ２の開度が大きくなることにより、ロータリバルブ装置２から補機側流路３５へ流出する冷却水の量が増加する。

流量調節弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が開弁することにより、排気側流路２２とメイン流路２３と補機側流路３５とラジエータ側流路３３とが接続されるため、図１０に示されるように、ヒータ用循環経路４０と補機用循環経路４１（ラジエータ側流路３３を含む）の間で冷却水が流れる。つまり、ヒータ用循環経路４０および補機用循環経路４１の全体で冷却水が循環する。

流量調節弁Ｖ３が中開度状態となることにより、ラジエータ側流路３３内の低温の冷却水が短時間のうちに大量にメイン流路２３に流入することが防止される。

また、ステップＳ１６において、開口部Ｈ３に切欠孔Ｋ３の突起部Ｋ３ａから重なり始める。従って、メイン流路２３とラジエータ側流路３３とが接続された当初の所定期間は流量が少量に制限される。その後、開口部Ｈ３と、切欠孔Ｋ３の突起部Ｋ３ａおよび窄まり部Ｋ３ｂとが重なり合う状態となるまで、流量が次第に多くなっていく。従って、メイン流路２３とラジエータ側流路３３を接続する際に、ラジエータ側流路３３内の低温の冷却水がメイン流路２３に徐々に流入するので、燃焼室周りの急激な温度低下を抑制することができる。以下、ステップＳ１６の制御状態を、「制御状態Ｅ」と称する。

ＥＣＵ３１は、ステップＳ１５でＮＯの判断をした場合には、流量調節弁Ｖ１，Ｖ３の開度を全開状態とし、流量調節弁Ｖ２の開度を小開度とし、ヒータ側ポンプ４を作動させる制御を行う（ステップＳ１７）。

具体的には、ＥＣＵ３１は、ロータリバルブ２ａを右回転させる（図１３参照）。ロータリバルブ２ａが右回転することにより、図１３に示されるように、ロータリバルブ装置２において、開口部Ｈ１と切欠孔Ｋ１が重なり合い（流量調節弁Ｖ１が全開状態）、開口部Ｈ２と、切欠孔Ｋ２の主部Ｋ２ｃの一端部（凹部側）とが重なり合い（流量調節弁Ｖ２が小開状態）、開口部Ｈ３と、切欠孔Ｋ３の主部Ｋ３ｃとが重なり合う状態（流量調節弁Ｖ３が全開状態）となる。

流量調節弁Ｖ２の開度が小さくなることにより、ロータリバルブ装置２から補機側流路３５へ流出する冷却水の量が減少する。

流量調節弁Ｖ３の開度が大きくなることにより、ロータリバルブ装置２からラジエータ側流路３３へ流出する冷却水の量が増加する。つまり、ラジエータ１４を通過する冷却水の量が増加し、ラジエータ１４による冷却能力が増大する。以下、ステップＳ１７の制御状態を、「制御状態Ｆ」と称する。

以上説明したように、本実施形態によれば、メイン流路２３が組み込まれていない状態のヒータ用循環経路４０のみに冷却水が流れる制御状態Ａと、メイン流路２３が組み込まれた状態のヒータ側循環経路４０、および、補機側循環経路４１に冷却水が流れる制御状態Ｃとの間に、メイン流路２３が組み込まれた状態のヒータ用循環経路４０のみに冷却水が流れる制御状態Ｂが設けられているため、ヒータコア６の暖機を促進しつつ、シリンダヘッド５Ａにおける燃焼室周りの冷却不足を防止することができる。

つまり、排気ポートには高温の排気ガスが流れるため、排気側流路を流れる冷却水は、メイン流路を流れる冷却水よりも速やかに温められ、より高温に温められる。よって、エンジン暖機中（制御状態Ａ〜Ｄの各段階）には、排気側流路２２を流れた冷却水が、ヒータ側流路１５を流れるため、ヒータコア６の昇温が促進される。

そして、暖機の初期段階ではシリンダヘッド５Ａにおける排気側部分以外の部分５ｂ（燃焼室周りの部分および吸気側部分）はまだ低温状態であるため、メイン流路２３と排気側流路２２を接続しない制御（制御状態Ａ）が行われる。この状態では、メイン流路２３内の低温の冷却水はヒータコア６に供給されないため、ヒータコア６の温度低下が抑制される。

暖機が進むと、シリンダヘッド５Ａにおける排気側部分以外の部分５ｂの温度が上昇しているため、メイン流路２３と排気側流路２２を接続する制御（制御状態Ｂ）が行われる。これにより、メイン流路２３がヒータ用循環経路４０に組み込まれる。排気側流路２２およびメイン流路２３を冷却水が循環することにより、ヒータコア６には、シリンダヘッド５Ａ全体（排気側部分５ａおよびそれ以外の部分５ｂ）から熱が与えられる。従って、ヒータコア６の暖機を促進することができる。しかも、冷却水がメイン流路２３を流れてシリンダヘッド５Ａにおける排気側部分以外の部分５ｂの熱を奪うので、当該部分５ｂの冷却が促進され、これにより、暖機後半時にシリンダヘッド５Ａにおける燃焼室周りが冷却不足となることが抑制される。

さらに暖機が進んだ段階では、補機９，１０の温度が十分に上昇しているので、ヒータ用循環経路４０および補機用循環経路４１の双方で冷却水を循環させる制御（制御状態Ｃ）が行われる。これにより、ヒータコア６の暖機を促進しつつ、補機９，１０を冷却することができる。

すなわち、制御状態Ｂがなければシリンダヘッド５Ａの燃焼室周りに冷却不足が生じる虞や、ヒータコアの暖機が十分に促進されない虞があるが、制御状態Ｂにより冷却水をシリンダヘッド５Ａ全体に流通させることで、ヒータコア６の昇温を促進させる一方で、燃焼室周りが冷却不足となることを抑制できる。

また、上記実施形態によれば、流量調節弁Ｖ２，Ｖ３は、メイン流路２３と補機側流路３５が接続された当初の所定期間は流量を少量に制限し、その後流量を所定量まで次第に多くするので、補機側流路３５内の低温の冷却水がメイン流路２３に徐々に流入する。従って、燃焼室周りの急激な温度低下を抑制することができる。

また、燃焼室壁温がＴ４以上となったとき（暖機完了状態）に、ラジエータ側流路３３を補機側流路３５に接続するので、暖機完了後にラジエータ１４によって冷却水を冷却することができる。

また、燃焼室壁温がＴ４以上となったときに、アクセル開度が大きいほど、補機側流路３５を流れる冷却水の流量を小さくするとともに、ラジエータ側流路３３を流れる冷却水の流量を大きくする制御を行うので、例えば登坂時のようにエンジン負荷が大きくなるときに、エンジン５および補機９，１０の冷却機能を高めて、これらを適切に作動させることができる。

また、ロータリバルブ装置２は、排気側流路２２、補機側流路３５、およびラジエータ側流路３３に対応する流量調節弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を個別に有しているので、排気側流路２２に対応する流量調節弁Ｖ１、補機側流路３５に対応する流量調節弁Ｖ２、およびラジエータ側流路３３に対応する流量調節弁Ｖ３を開閉することにより、エンジン５の冷却装置１を水停止状態〜制御状態Ｆの各段階に移行させることができる。また、ロータリバルブ装置２は、メイン流路２３に対応する弁を有していないので、その分、ロータリバルブ装置２を簡単に構成することができる。

また、ヒータ側流路１５は、シリンダヘッド５Ａに供給される吸気の量を調節するＥＴＢ１３を通過するので、ＥＴＢ１３を速やかに暖機することができる。これにより、エンジン５の冷間始動時にＥＴＢ１３が凍結しているような場合であっても、ＥＴＢ１３を速やかに解凍することができる。

また、制御状態Ｃを設けることにより、ヒータコア６の暖機促進および補機９，１０の冷却をより確実に行うことができる。

また、ヒータ側ポンプ４は電動ポンプであるので、エンジン回転数に依存することなく、冷却水を必要な時に必要な量のみ循環させることができ、冷却水の流量を適切に調節することができる。また、電動ポンプは、エンジン５の駆動力を伝達するタイミングチェーンを介さずに駆動することができるため、部品点数を削減することができる。

なお、上記実施形態において、ＥＣＵ３１は、燃焼室壁温がＴ４以上となったときに、アクセル開度が大きいほど、ヒータ側ポンプ４の吐出量を多くする制御をさらに行ってもよい。この制御を行うことにより、エンジン負荷が大きいときほど、ラジエータ１４を流れる冷却水の流量が多くなるので、例えば登坂時のようにエンジン負荷が大きくなるときに、エンジン５および補機９，１０に対する冷却機能をさらに高めることができる。

また、上記実施形態においては、ヒータ側ポンプ４は、ヒータ側流路１５側から連絡流路２６側およびＥＴＢ流路１９側に冷却水を流しているが、これに限られない。ヒータ側ポンプ４は、連絡流路２６側およびＥＴＢ流路１９側からヒータ側流路１５側に冷却水を流してもよい。この場合には、ヒータ用循環経路４０における冷却水の流れの向きが逆転する。

また、上記実施形態においては、１つのロータリバルブ装置２が流路切替弁としての機能と、流量調節弁としての機能とを有しているが、これに限られない。例えば、流路切替弁のみの機能を有するバルブ装置と、流量調節弁としての機能のみを有するバルブ装置とを別々に設けてもよい。

また、上記実施形態においては、メイン流路２３には、ロータリバルブ装置２を介して補機側流路３５が接続されているが、これに限られない。メイン流路２３には、補機以外の装置（冷却水を用いた冷却或いは暖機を必要とするもの）を通過する流路が、ロータリバルブ装置２を介して接続されてもよい。

１ エンジンの冷却装置
２ ロータリバルブ装置（流路切替弁、流量調節弁）
３ 補機側ポンプ（第２のポンプ）
４ ヒータ側ポンプ（第１のポンプ）
５ エンジン
５Ａ シリンダヘッド
５Ｂ シリンダブロック
５ａ シリンダヘッドの排気ポート側部分
５ｂ シリンダヘッドの排気ポート側部分以外の部分
６ ヒータコア
９ ＥＧＲクーラ
１０ オイルクーラ
１１ ＥＧＲバルブ
１２ ＡＴＦウォーマ
１４ ラジエータ
１５ ヒータ側流路
１６ リターン流路
１７ ＥＧＲクーラ側流路
１９ ＥＴＢ側流路
２０ オイルクーラ側流路
２１ ＥＧＲバルブ側流路
２２ 排気側流路
２３ メイン流路
２４ 水温センサ（温度検出手段）
２５ ブロック側流路
２６ 連絡流路
２８ 隔壁
３０ アクセル開度センサ（エンジン負荷検出手段、温度検出手段）
３１ ＥＣＵ（制御部、温度検出手段、エンジン負荷検出手段）
３２ クランク角センサ（温度検出手段）
３３ ラジエータ側流路
３４ 上流側流路
３５ 補機側流路（外部流路）
３７ 連通部
３８ 吸気温センサ（温度検出手段）
４０ ヒータ用循環経路（第１の循環経路）
４１ 補機用循環経路（第２の循環経路）
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３ 開口部
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３ 切欠孔
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ 流量調節弁

Claims (10)

1. シリンダヘッドのウォータジャケットのうち、当該シリンダヘッドの排気ポート側の部分を通過する排気側ウォータジャケットである排気側流路、および、当該排気側流路に接続されて空調装置のヒータコアを通過するヒータ側流路を含み、冷却水が循環する第１の循環経路と、
   前記シリンダヘッドのウォータジャケットのうち、当該シリンダヘッドの排気ポート側以外の部分を通過するメインウォータジャケットであるメイン流路、および、当該メイン流路に接続される前記シリンダヘッド外側の外部流路を含み、冷却水が循環する第２の循環経路と、
   エンジンの温度を検出する温度検出手段と、
   前記第１の循環経路に設けられ、当該第１の循環経路の冷却水を循環させる第１のポンプと、
   前記第２の循環経路に設けられ、当該第２の循環経路の冷却水を循環させる第２のポンプと、
   前記メイン流路と前記外部流路の接続および接続解除と、前記メイン流路と前記排気側流路の接続および接続解除とを行う流路切替弁と、
   前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記流路切替弁の動作を制御する制御部とを備え、
   前記排気側ウォータジャケットと前記メインウォータジャケットとは、隔壁で隔てられて設けられており、
   前記メイン流路は、前記排気側流路に接続されることで、前記第１の循環経路に組み込まれ、前記排気側流路およびヒータ側流路と共に冷却水が循環する経路を構成し、
   前記制御部は、エンジンの暖機中に、（ｉ）前記温度検出手段で検出された温度が第１の温度範囲にあるときには、前記メイン流路と前記外部流路、前記メイン流路と前記排気側流路を各々接続せず、（ｉｉ）前記温度検出手段で検出された温度が前記第１の温度範囲より高い第２の温度範囲にあるときには、前記メイン流路と前記外部流路を接続せずに、前記メイン流路と前記排気側流路を接続し、（ｉｉｉ）前記温度検出手段で検出された温度が前記第２の温度範囲より高い第３の温度範囲にあるときには、前記メイン流路と前記外部流路を接続する制御を行うことを特徴とする、エンジンの冷却装置。
2. 前記外部流路を流れる冷却水の流量を調節する流量調節弁をさらに備え、
   前記流量調節弁は、前記流路切替弁により前記メイン流路と前記外部流路が接続された当初の所定期間は流量を少量に制限し、その後流量を所定量まで次第に多くす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。
3. 前記第２の循環経路は、前記外部流路に接続されてラジエータを通過するラジエータ側流路をさらに含み、
   前記流路切替弁は、前記ラジエータ側流路と前記外部流路の接続および接続解除をさらに行い、
   前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が前記第３の温度範囲より高い第４の温度範囲にあるときに、前記ラジエータ側流路を前記外部流路に接続することを特徴とする、請求項１または２に記載のエンジンの冷却装置。
4. 前記外部流路を流れる冷却水の流量および前記ラジエータ側流路を流れる冷却水の流量を調節する流量調節弁と、
   エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段とをさらに備え、
   前記制御部は、前記温度検出手段および前記エンジン負荷検出手段の検出結果に基づいて前記流量調節弁の動作をさらに制御し、前記温度検出手段で検出された温度が前記第４の温度範囲にあるときに、前記エンジン負荷検出手段で検出されたエンジン負荷が大きいほど、前記外部流路を流れる冷却水の流量を小さくするとともに、前記ラジエータ側流路を流れる冷却水の流量を大きくする制御を行うことを特徴とする、請求項３に記載のエンジンの冷却装置。
5. 前記制御部は、前記温度検出手段および前記エンジン負荷検出手段の検出結果に基づいて前記第１のポンプの動作をさらに制御し、前記温度が前記第４の温度範囲にあるときに、前記エンジン負荷検出手段で検出されたエンジン負荷が大きいほど、前記第１のポンプの吐出量を多くする制御を行うことを特徴とする、請求項４に記載のエンジンの冷却装置。
6. 前記流路切替弁は、前記排気側流路、前記外部流路、および前記ラジエータ側流路に対応する弁のみを個別に有することを特徴とする、請求項３乃至５のいずれかに記載のエンジンの冷却装置。
7. 前記ヒータ側流路は、前記シリンダヘッドに供給される吸気の量を調節するスロットルボディをさらに通過することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載のエンジンの冷却装置。
8. 前記流路切替弁は、前記第１の循環経路と前記第２の循環経路の接続および接続解除をさらに行い、
   前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が前記第３の温度範囲のうち低温側の温度範囲にあるときに、前記第１の循環経路と前記第２の循環経路を接続しない制御を行い、前記温度検出手段で検出された温度が前記第３の温度範囲のうち高温側の温度範囲にあるときに、前記第１の循環経路と前記第２の循環経路を接続する制御を行うことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載のエンジンの冷却装置。
9. 前記第１のポンプは、電動ポンプであることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載のエンジンの冷却装置。
10. 前記外部流路は、補機を通過する流路であることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載のエンジンの冷却装置。

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