JP2005220770A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 機関冷間時の燃費を向上させることのできる内燃機関の冷却装置を提供すること。
【解決手段】 冷却装置１は、内燃機関２のウォータジャケット３を通過して加熱された冷却水を保温して蓄える保温容器１２と、クランクシャフト回転部２５のクランクシャフト軸受２９に設けられ保温容器１２の冷却水が流通される軸受通路２６とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の冷却装置に関する。

従来、内燃機関のウォータジャケットを通過して加熱された冷却水を蓄える保温容器を備え、機関冷間時には、この保温容器内の冷却水をウォータジャケットに流すことにより内燃機関の早期暖機を図るようにした装置がある。そして、こうした装置を採用すれば、燃焼室温度を上昇させ、冷間始動時における噴射燃料の霧化を促進することができる。その結果、機関燃焼状態の改善することができ、ひいては燃費の向上を図ることができるようになる（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１８３３２４号公報

ところで、機関冷間時には、機関回転部における軸と軸受とのクリアランスが小さくなっているため、軸が回転する際には、このクリアランスにおいて潤滑油による大きな摩擦抵抗が発生する。更に、こうした機関冷間時には潤滑油の温度が低く、その粘性も極めて高くなっているため、こうした潤滑油による摩擦抵抗増大を更に助長することとなる。従って、機関冷間時には、機関回転部の摩擦損失が極めて大きなものとなる。

このため、機関冷間時には、こうした摩擦損失の燃費への影響が無視できず、従来みられるように、機関燃焼状態の改善を通じて燃費を向上させるようにしたとしても、その燃費の向上程度は自ずと限界のあるものとなっていた。

この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関冷間時の燃費を向上させることのできる内燃機関の冷却装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関のウォータジャケットを通過して加熱された冷却水を蓄える保温容器と、前記保温容器の冷却水を機関回転部の軸受に流通させる暖機用通路と、を備える内燃機関の冷却装置であることを要旨とする。

上記構成によれば、暖機用通路に流通する高温の冷却水により、機関回転部の軸受を速やかに昇温することができる。これにより、軸と軸受とのクリアランスを拡大し、軸が回転する際の摩擦抵抗を低下させることができる。また併せて、機関回転部に供給される潤滑油の温度を上昇させてその粘性を低下させることもできる。従って、同機関回転部における摩擦抵抗を低下させることができ、機関冷間時の燃費を向上させることができるようになる。加えて、より小さな力でクランキングが可能となるため始動性が向上する。

特に、軸受が機関回転部の軸よりも熱膨張係数の大きい素材にて形成される場合、冷間始動時にはそのクリアランスが常温時よりも縮小している。従って、そのクリアランスを適正なものとすることにより燃費及び始動性の向上の両面について更に大きく貢献することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の冷却装置において、前記暖機用通路は前記機関回転部の軸を囲むように形成されることを要旨とする。
上記構成によれば、軸受を効果的に昇温することができ、摩擦抵抗をより速やかに低下させることができるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の冷却装置において、前記軸受は機関出力軸の軸受を含むことを要旨とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の冷却装置において、前記軸受は機関弁の駆動軸の軸受を含むことを要旨とする。

上記各構成によれば、機関出力軸（請求項３）や機関弁の駆動軸（請求項４）についてその回転に伴う摩擦抵抗を速やかに低下させることができる。
請求項５に記載の発明は、機関温度が第１の所定温度以上であるときに前記保温容器から前記暖機用通路への冷却水の流通を遮断する遮断手段を更に備える請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の冷却装置であることを要旨とする。

上記構成によれば、機関温度が第１の所定温度以上となった場合には、暖機用通路への冷却水の流通が停止される。これにより、暖機用通路に冷却水を流通させるのに伴う不必要なエネルギー損失の発生を回避することができ、更なる燃費の向上を図ることができるようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の内燃機関の冷却装置において、前記遮断手段は前記保温容器から前記暖機用通路への冷却水の流通を遮断可能な制御弁と、機関温度を検出する検出手段と、前記検出される機関温度が第１の所定温度以上であるときに前記制御弁を閉弁駆動する制御手段とを含むことを要旨とする。

上記構成によれば、暖機用通路への冷却水の流通及びその遮断を機関回転部の温度に応じて柔軟に行うことができ、不必要なエネルギー損失の発生を回避しつつ、機関回転部における摩擦損失の低減を図ることができるようになる。

請求項７に記載の発明は、前記機関温度が前記第１の所定温度よりも高い第２の所定温度以上であるときに前記暖機用通路に冷却水を流通させる流通手段を更に備える請求項５に記載の内燃機関の冷却装置であることを要旨とする。

上記構成によれば、暖機用通路に流通する冷却水により機関回転部の軸受の温度上昇を抑えることができる。即ち、この場合、暖機用通路は実質的に軸受を冷却するための冷却通路として機能する。これにより、軸と軸受とのクリアランスの過度の拡大を抑制し、機関回転部における油圧低下を防止することができる。

尚、上記流通手段は、例えばこれを、前記暖機用通路への冷却水の流通を許容する開放弁と、機関温度を検出する検出手段と、前記検出される機関温度が第２の所定温度以上であるときに前記暖機用通路への冷却水の流通が許容されるようこれを駆動する制御手段とを含む、といった構成にて実現することができる。また、上記検出手段、開放弁については、これらを請求項６に記載される検出手段、遮断弁と共用することにより、その構成の簡素化を図ることができる。

以下、本発明を車両用内燃機関の冷却装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の冷却装置１は、熱源である内燃機関２のウォータジャケット３を通過した冷却水が循環される循環回路４と、該循環回路４内に冷却水を循環させるウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）５とを備えている。

本実施形態では、Ｗ／Ｐ５は、ウォータジャケット３に冷却水を導入するための導入通路７に設けられている。Ｗ／Ｐ５は、内燃機関２に駆動される機械駆動式のウォーターポンプであり、導入通路７に流入した冷却水を内燃機関２内に圧送する。そして、ウォータジャケット３を通過する際に加熱された冷却水は、第１導出通路８及び第２導出通路９から循環回路４内に循環される。

循環回路４は、外気との熱交換により冷却水を冷却するラジエータ１０が設けられた排熱経路１１と、内燃機関２により加熱された冷却水を保温して蓄える保温容器１２が設けられた第１利熱経路１３と、冷却水と車室内に導入される空気との間で熱交換を行うヒータコア１４が設けられた第２利熱経路１５とを備えている。

排熱経路１１は、第１導出通路８とラジエータ１０とを接続する第１排熱通路１６と、ラジエータ１０と導入通路７とを接続する第２排熱通路１７とを有しており、内燃機関２により加熱された冷却水は、ラジエータ１０を通過することにより冷却されて第２排熱通路１７内に流通される。

また、排熱経路１１は、第１排熱通路１６と第２排熱通路１７とを接続するバイパス通路１８を有しており、バイパス通路１８と第２排熱通路１７との接続点には、サーモスタット１９が設けられている。そして、サーモスタット１９は、ラジエータ１０から流入する冷却水とバイパス通路１８から流入する冷却水について、その温度に応じて流量配分を行うことにより第２排熱通路１７から導入通路７に流入する冷却水の温度を所定の温度範囲内（通常７０℃〜８０℃）に維持している。

一方、第１利熱経路１３は、第２導出通路９と保温容器１２とを接続する第１利熱通路２１を有しており、第１利熱通路２１には、第１利熱経路１３内の冷却水を圧送する循環手段としての電動ウォーターポンプ（電動Ｗ／Ｐ）２２が設けられている。そして、機関冷間時には、この電動Ｗ／Ｐ２２により、保温容器１２に蓄えられた冷却水が第１利熱経路１３内に循環される。

本実施形態では、機関回転部としてのクランクシャフト回転部２５には、暖機用通路としての軸受通路２６が設けられており、該軸受通路２６は、第２利熱通路２７を介して保温容器１２と接続されている。そして、機関冷間時には、保温容器１２に蓄えられた冷却水を軸受通路２６に流通させることにより、クランクシャフト回転部２５の速やかな昇温が図られるようになっている。

詳述すると、図２に示すように、クランクシャフト回転部２５は、機関出力軸としてのクランクシャフト２８、及びその軸受としてのクランクシャフト軸受２９からなる。クランクシャフト軸受２９は、図示しないクランクケースと一体に形成されたクランクケース側軸受部３１と該クランクケース側軸受部３１に装着されるベアリングキャップ３２、及びこれらクランクケース側軸受部３１及びベアリングキャップ３２に配設されたすべり軸受３４ａ，３４ｂにより構成される。そして、クランクシャフト２８は、これらクランクケース側軸受部３１及びベアリングキャップ３２に挟持され、すべり軸受３４ａ，３４ｂにて回転可能に支持されている。尚、本実施形態の内燃機関２は、シリンダブロックとクランクケースとがアルミ合金にて一体に形成されたアルミブロックを採用し、クランクシャフト２８は、炭素鋼により形成されている。即ち、クランクケース側軸受部３１は、クランクシャフト２８よりも熱膨張係数の大きいアルミ合金を素材として形成されている。

本実施形態では、軸受通路２６は、クランクシャフト軸受２９を通過するように形成されている。詳しくは、軸受通路２６は、各クランクケース側軸受部３１に形成された上側通路２６ａと、各ベアリングキャップ３２に形成された下側通路２６ｂとにより構成されている。そして、これら上側通路２６ａ及び下側通路２６ｂは、それぞれクランクシャフト２８を囲むようにすべり軸受３４ａ，３４ｂに沿って形成されている。そして、機関冷間時には、保温容器１２に蓄えられた冷却水が各上側通路２６ａ及び下側通路２６ｂに流通される。そして、図３に示すように、各上側通路２６ａ及び下側通路２６ｂに流通された高温の冷却水によりクランクシャフト軸受２９の速やかな昇温を図ることができるようになっている。

また、図１に示すように、第２利熱経路１５は、ヒータコア１４と第２導出通路９とを接続する第３利熱通路３５と、ヒータコア１４と導入通路７とを接続する第４利熱通路３６とを有しており、第４利熱通路３６は、第５利熱通路３７を介して軸受通路２６と接続されている。そして、第２利熱経路１５を循環しヒータコア１４を通過した冷却水により車室内に導入される空気、即ち空調用エアが加熱されるようになっている。

本実施形態では、第１利熱通路２１及び第３利熱通路３５が接続される第２導出通路９の出口９ａには、該第２導出通路９、第１利熱通路２１及び第３利熱通路３５の間の接続状態、即ち第２導出通路９、第１利熱経路１３及び第２利熱経路１５の間の接続状態を切り替える制御弁としての三方弁４１が設けられている。

三方弁４１及び電動Ｗ／Ｐ２２は、制御手段としてのＥＣＵ４２と接続されており、該ＥＣＵ４２にてその作動が制御されている。本実施形態では、三方弁４１は、第１利熱通路２１と第３利熱通路３５とを接続する第１位置（図中Ｃ−Ｂ連通）、第２導出通路９と第３利熱通路３５とを接続する第２位置（図中Ａ−Ｃ連通）、第２導出通路９と第１利熱通路２１及び第３利熱通路３５をそれぞれ接続する第３位置（図中Ａ−Ｂ，Ｃ連通）の３つの接続位置を有している。そして、ＥＣＵ４２は、三方弁４１の接続位置、及び電動Ｗ／Ｐ２２の作動又は停止を切り替えることにより、軸受通路２６に冷却水を流通させる暖機モード、冷却水の流通を遮断する通常モード、及び再び軸受通路２６に冷却水を流通させる冷却モードの３つのモードを切り替える。

具体的には、ＥＣＵ４２は、機関温度としてのクランクシャフト軸受２９の温度、即ち軸受温度Ｔが第１の所定温度Ｔ１以上であるときに暖機モードから通常モードへの切り替えを行い、その温度が第１の所定温度Ｔ１よりも高い第２の所定温度Ｔ２以上であるときに通常モードから冷却モードへの切り替えを行う。

本実施形態では、第１導出通路８の出口８ａには、検出手段としての水温センサ４５が設けられており、ＥＣＵ４２は、この水温センサ４５により検出される出口８ａにおける冷却水の温度、即ち機関出口水温Ｔｏを代理変数として軸受温度Ｔを検出する。そして、検出された軸受温度Ｔに基づいて上記暖機モード、通常モード、及び冷却モードの３つのモードを切り替える。つまり、本実施形態では、遮断手段及び流通手段は、三方弁４１、ＥＣＵ４２及び水温センサ４５から構成されている。

尚、保温容器１２には、水温センサ４６が設けられており、ＥＣＵ４２は、機関出口水温Ｔｏが、保温容器１２内に蓄えられた冷却水の温度、即ちタンク内水温Ｔｔ以上となるときの軸受温度Ｔが第１の所定温度Ｔ１として設定されている（図３参照）。そして、図４に示すように、軸受温度Ｔが軸受通路２６への冷却水の流通を遮断した場合よりも同冷却水を流通させた場合の方が低くなる温度が第２の所定温度Ｔ２として設定されている。即ち、冷却モードにおいては、軸受通路２６は実質的にクランクシャフト軸受２９を冷却するための冷却通路として機能する。尚、本実施形態では、軸受温度Ｔが第２の所定温度Ｔ２となる機関出口水温Ｔｏが予めメモリ（図示略）に記憶されており、ＥＣＵ４２は、それに基づいて軸受温度Ｔが第２の所定温度Ｔ２以上であるか否かを判定する。

次に、上記３つのモードにおける三方弁の接続位置と循環回路４内の冷却水の循環経路との関係について詳述する。
［暖機モード］
機関冷間時、即ち、軸受温度Ｔが第１の所定温度Ｔ１よりも低い場合、ＥＣＵ４２は、三方弁４１の接続位置を第１位置（Ｃ−Ｂ連通）とし、電動Ｗ／Ｐ２２を作動させる。これにより、第１利熱通路２１と第３利熱通路３５とが接続される。そして、ウォータジャケット３を通過した冷却水は、第１利熱経路及び第２利熱経路１５には流入せず、第１導出通路８から排熱経路１１内に循環される。

一方、第１利熱経路１３においては、電動Ｗ／Ｐ２２の作動により、保温容器１２内の冷却水が第２利熱通路２７を介して軸受通路２６へと流通される。そして、軸受通路２６を通過した冷却水は、第５利熱通路３７及び第４利熱通路３６を経てヒータコア１４に流通され、ヒータコア１４を通過した冷却水は、第３利熱通路３５から第１利熱通路２１、即ち再び第１利熱経路１３へと循環される。

［通常モード］
暖機完了後、即ち軸受温度Ｔが第１の所定温度Ｔ１以上となった場合には、ＥＣＵ４２は、三方弁４１の接続位置を第２位置（Ａ−Ｃ連通）とし電動Ｗ／Ｐ２２を停止させる。つまり、第１利熱経路１３について三方弁４１を閉弁駆動することにより、保温容器１２から軸受通路２６への冷却水の流通を遮断する。そして、第２導出通路９と第３利熱通路３５とが接続され、ウォータジャケット３を通過した冷却水は、第２導出通路９から第２利熱経路１５内に循環される。そして、ヒータコア１４を通過した冷却水は、第４利熱通路３６から導入通路７を経て再び内燃機関２内に循環される。

［冷却モード］
軸受温度Ｔが第２の所定温度Ｔ２以上となった場合、ＥＣＵ４２は、三方弁４１の接続位置を第３位置（Ａ−Ｂ，Ｃ連通）とする。これにより、第２導出通路９と第４利熱通路３６とが接続されるとともに、第２導出通路９と第１利熱通路２１とが接続される。そして、ウォータジャケット３を通過した冷却水は、第２導出通路９から第１利熱通路２１を経て保温容器１２に回収されるとともに、保温容器１２の冷却水が軸受通路２６に流通される。

次に、本実施形態の冷却装置１におけるＥＣＵ４２の制御態様について説明する。
図５に示すように、内燃機関２が始動されると、ＥＣＵ４２は、先ず、内燃機関２の暖機可否判定、即ち検出された機関出口水温Ｔｏに基づいて軸受温度Ｔが第１の所定温度Ｔ１以上であるか否かを判定する（ステップ１０１）。そして、機関冷間時、即ち、軸受温度Ｔが第１の所定温度Ｔ１よりも低いと判定した場合には上記暖機モードに移行する。そして、三方弁４１の接続位置を第１位置とし（ステップ１０２）、電動Ｗ／Ｐ２２を作動させる（ステップ１０３）。

次に、ＥＣＵ４２は、上記ステップ１０１に戻り、再び内燃機関２の暖機可否判定を行う。そして、内燃機関２の暖機が完了したと判定した場合、即ち軸受温度Ｔが第１の所定温度Ｔ１以上となったと判定した場合には、上記通常モードに移行し、電動Ｗ／Ｐ２２を停止させ（ステップ１０４）、三方弁４１の接続位置を第２位置とする（ステップ１０５）。即ち、保温容器１２から軸受通路２６への冷却水の流通を遮断する。

次に、ＥＣＵ４２は、軸受通路２６に再び冷却水を流通させる条件（通水条件）、即ち軸受温度Ｔが第２の所定温度Ｔ２以上であるか否かを判定する（ステップ１０６）。そして、このステップ１０６において、上記通水条件が成立したと判定した場合には、上記冷却モードに移行し、三方弁４１の接続位置を第３位置として、軸受通路２６に再び冷却水を流通させる（ステップ１０７）。

以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）冷却装置１は、内燃機関２のウォータジャケット３を通過して加熱された冷却水を保温して蓄える保温容器１２と、クランクシャフト回転部２５のクランクシャフト軸受２９に設けられ保温容器１２の冷却水が流通される軸受通路２６とを備える。

このような構成とすれば、軸受通路２６に流通された高温の冷却水によりクランクシャフト回転部２５のクランクシャフト軸受２９を速やかに昇温することができる。これにより、クランクシャフト２８とクランクシャフト軸受２９（すべり軸受３４ａ，３４ｂ）とのクリアランスを拡大し、クランクシャフト２８が回転する際の摩擦抵抗を低下させることができる。また、併せてクランクシャフト回転部２５に供給される潤滑油の温度を上昇させてその粘性を低下させることもできる。従って、クランクシャフト回転部２５における摩擦抵抗を低下させることができ、機関冷間時の燃費を向上させることができるようになる。加えて、より小さな力でクランキングが可能となるため始動性が向上する。

尚、クランクシャフト回転部２５は、通常、他の回転部（例えばカムシャフトの回転部）と比較して機関低温時に大きな摩擦損失が発生し易い。この点、本実施形態では、こうしたクランクシャフト回転部２５における摩擦損失を低減するようにしたため、燃費の向上についてもより大きく貢献することができる。

また、特に、本実施形態では、クランクケース側軸受部３１は、クランクシャフト２８の素材（炭素鋼）よりも熱膨張係数の大きいアルミ合金を素材として形成されているため、その温度が常温（２０〜２５℃）よりも低い場合には、クランクシャフト２８とのクリアランスが常温時よりも縮小している。この点、本実施形態では、クランクシャフト軸受２９を速やかに昇温しそのクリアランスを拡大するようにしたため、冷間始動時においてもクランクシャフト２８とクランクシャフト軸受２９とのクリアランスを適正な範囲内に維持することができる。

（２）軸受通路２６は、各クランクケース側軸受部３１に形成された上側通路２６ａと、各ベアリングキャップ３２に形成された下側通路２６ｂとにより構成され、これら上側通路２６ａ及び下側通路２６ｂは、それぞれクランクシャフト２８を囲むようにすべり軸受３４ａ，３４ｂに沿って形成される。このような構成とすれば、すべり軸受３４ａ，３４ｂをより効果的に昇温することができ、クランクシャフト２８の回転に伴う摩擦抵抗をより速やかに低下させることができるようになる。

（３）冷却装置１は、ウォータジャケット３を通過した冷却水が導出される第２導出通路９、保温容器１２及び軸受通路２６が設けられた第１利熱経路１３、及びヒータコア１４が設けられた第２利熱経路１５の間の接続状態を切り替える三方弁４１を備え、三方弁４１は、ＥＣＵ４２によりその作動が制御される。このような構成とすれば、軸受通路２６への冷却水の流通及びその遮断を柔軟に行うことができる。

（４）ＥＣＵ４２は、軸受温度Ｔが第１の所定温度Ｔ１以上となった場合には、三方弁４１の接続位置を第２位置（Ａ−Ｃ連通）とする。即ち三方弁４１を第１利熱経路１３について閉弁駆動することにより、保温容器１２から軸受通路２６への冷却水の流通を遮断する。

このような構成とすれば、機関暖機完了後、即ち軸受温度Ｔが第１の所定温度Ｔ１以上となった場合には、軸受通路２６への冷却水の流通が停止される。これにより、軸受通路２６への冷却水の流通に伴う不必要なエネルギー損失の発生を回避することができ、更なる燃費の向上を図ることができるようになる。

（５）ＥＣＵ４２は、内燃機関２の暖機時には、三方弁４１の接続位置を第１利熱経路と第２利熱経路１５とが接続される第１位置として電動Ｗ／Ｐ２２を作動させる。このような構成とすれば、軸受通路２６を通過した保温容器１２内の冷却水は、第２利熱経路１５へと循環され、ヒータコア１４を通過した後、再び第１利熱経路１３へと循環される。従って、内燃機関始動直後から高温の冷却水がヒータコア１４に流通されるので、車室内に導入される空気、即ち空調用エアの効果的な加熱が可能になる。その結果、冷間始動時においても迅速に車室内の暖房を行うことができるようになる。

また、第１利熱経路１３及び第２利熱経路１５内において保温容器１２内の冷却水を循環させることにより、該冷却水に蓄熱された熱量をクランクシャフト回転部２５及び空調用エアに集中的に分配することができる。従って、第１利熱経路１３及び第２利熱経路１５における一循環あたりの冷却水の温度低下を抑えることができ、その結果、保温容器１２の容量を小さくすることができる。

（６）ＥＣＵ４２は、軸受温度Ｔが第２の所定温度Ｔ２以上となった場合、三方弁４１の接続位置を第２導出通路９と第１利熱経路１３及び第２利熱経路１５とがそれぞれ接続される第３位置とし、軸受通路２６に冷却水を流通させる。

このような構成とすれば、軸受通路２６に流通する冷却水によりクランクシャフト軸受２９の温度上昇を抑えることができる。従って、クランクシャフト軸受２９の熱膨張に伴うクランクシャフト２８とのクリアランスの過度の拡大を抑制することができ、その結果、クランクシャフト回転部２５の油圧低下を防止することができるようになる。また併せて、高温の冷却水が直接に保温容器１２に流通されるため、高温の冷却水を保温容器１２内に蓄えることができる。

なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、冷却水が流通される軸受通路２６をクランクシャフト回転部２５のクランクシャフト軸受２９に設けたが、クランクシャフト回転部２５以外の機関回転部の軸受（例えばカムシャフトの軸受等）にも保温容器１２内の冷却水を流通可能な暖機用通路を設けてもよい。

・本実施形態では、軸受通路２６（上側通路２６ａ及び下側通路２６ｂ）は、クランクシャフト２８を囲むようにすべり軸受３４ａ，３４ｂに沿って形成されることとした（図２参照）。しかし、これに限らず、暖機用通路は、直線的に形成してもよい。例えば、図６に示すように、断面Ｖ字型（クランクシャフト２８の径方向断面）に形成された上側通路５６ａ及び下側通路５６ｂにてクランクシャフト２８を挟むように軸受通路５６を形成してもよく、図７に示すように、断面台形型に形成された上側通路６６ａ及び下側通路６６ｂにてクランクシャフト２８を挟むように軸受通路６６を形成してもよい。このような構成とすれば、容易かつ低コストにて軸受に暖機用通路を形成することができる。

・また、図８に示すように、各クランクケース側軸受部３１にのみ軸受通路７６を形成し、ベアリングキャップ３２側には暖機用通路を形成しない構成としてもよい。同様に、カムシャフトに暖機用通路を設ける場合にも、シリンダヘッド側にのみ暖機用通路を形成し、ベアリングキャップ側には暖機用通路を形成しない構成としてもよい。そして、このような構成とすれば、容易かつ低コストにて軸受に暖機用通路を形成することができる。

・本実施形態では、水温センサ４５により検出された機関出口水温Ｔｏを機関温度の代理変数としたが、機関温度は潤滑油温度を代理変数としてもよい。また、ベアリングキャップの温度等、機関温度を直接検出するようにしてもよい。

・本実施形態では、機関出口水温Ｔｏがタンク内水温Ｔｔ以上となるときの軸受温度Ｔを第１の所定温度Ｔ１として設定したが、所定の機関出口水温Ｔｏ等、機関温度の代理変数について予め設定された所定の値であってもよい。これは、第２の所定温度についても同様である。

・三方弁４１を流量調節可能な弁とし、機関温度に基づき同温度が高くなるほど軸受通路２６へ流通される冷却水の流量が少なくなるように調節するようにしてもよい。
・本実施形態では、遮断手段及び流通手段は、三方弁４１、ＥＣＵ４２及び水温センサ４５から構成することとした。しかし、これに限らず、遮断手段は、こうしたＥＣＵ４２にてその作動が制御される制御弁のみならず、サーモエレメントを駆動源とする感温弁により構成してもよい。

・本実施形態では、上記冷却モードにおいて、ＥＣＵ４２は、三方弁４１の接続位置を第３位置とすることにより、保温容器１２の冷却水を軸受通路２６流通させることとした。しかし、これに限らず、流通手段は、ラジエータ１０を通過した冷却水が軸受通路２６に流通されるように構成してもよい。また、本実施形態では、保温容器１２への高温の冷却水の回収を冷却モードにおいて行うこととしたが、この冷却水の回収のタイミングは任意に設定してもよい。

・本実施形態では、循環回路４のヒータコア１４を有する循環経路を第２利熱経路１５とし、内燃機関２の暖機時には、軸受通路２６を通過した保温容器１２内の冷却水が第２利熱経路１５へと循環される構成とした。しかし、これに限らず、内燃機関２の暖機時には、オイルクーラ等のヒータコア以外の熱交換器を有する循環経路と第１利熱経路１３とが接続され、軸受通路２６を通過した保温容器１２内の冷却水が、かかる熱交換器に流通される構成としてもよい。そして、例えば、軸受通路２６を通過した保温容器１２内の冷却水をオイルクーラに流通すれば、高温の冷却水によるクランクシャフト回転部２５の迅速な昇温に加え、潤滑油の早期昇温（及び該潤滑油によるクランクシャフト回転部２５の昇温）も可能になる。従って、より速やかにクランクシャフト回転部２５における摩擦抵抗を低下させることができ、その結果、更に内燃機関暖機時の燃費を向上させることができる。

・本実施形態では、暖機モードにおいて、電動Ｗ／Ｐ２２を循環手段として保温容器１２の冷却水を第１利熱経路１３内に循環させる構成とした。しかし、これに限らず、弁装置の切り替えにより、Ｗ／Ｐ５を循環手段として保温容器１２の冷却水を第１利熱経路１３内に循環させる構成としてもよい。

・本実施形態では、ウォータジャケット３を通過した冷却水は、第１導出通路８及び第２導出通路９から循環回路４内に循環されることとし、第２導出通路９の出口９ａに三方弁４１を設けた。しかし、これに限らず、ウォータジャケット３を通過した冷却水は、一つの導出通路から導出されることとし、この導出通路の出口に、該導出通路、排熱経路１１、第１利熱経路１３及び第２利熱経路１５の間の接続状態を切り替える切り替え装置を設ける構成としてもよい。

本実施形態における冷却装置の概略構成図。 クランクシャフト回転部の拡大断面図。 クランクシャフト回転部への温水供給の有無と温度上昇の関係を示すグラフ。 クランクシャフト回転部への温水供給の有無と温度上昇の関係を示すグラフ。 ＥＣＵによる制御態様を示すフローチャート。 別例のクランクシャフト回転部の拡大断面図。 別例のクランクシャフト回転部の拡大断面図。 別例のクランクシャフト回転部の拡大断面図。

符号の説明

１…冷却装置、２…内燃機関、３…ウォータジャケット、１２…保温容器、２５…機関回転部としてのクランクシャフト回転部、２６，５６，６６，７６…暖機用通路としての軸受通路、２８…機関出力軸としてのクランクシャフト、２９…軸受としてのクランクシャフト軸受、４１…制御弁としての三方弁、４２…制御手段としてのＥＣＵ、４５…検出手段としての水温センサ、Ｔ…軸受温度、Ｔｏ…機関出口水温、Ｔ１…第１の所定温度、Ｔ２…第２の所定温度。

Claims (7)

1. 内燃機関のウォータジャケットを通過して加熱された冷却水を蓄える保温容器と、前記保温容器の冷却水を機関回転部の軸受に流通させる暖機用通路と、を備える内燃機関の冷却装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の冷却装置において、
   前記暖機用通路は前記機関回転部の軸を囲むように形成される
   ことを特徴する内燃機関の冷却装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の冷却装置において、
   前記軸受は機関出力軸の軸受を含む
   ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の冷却装置において、
   前記軸受は機関弁の駆動軸の軸受を含む
   ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
5. 機関温度が第１の所定温度以上であるときに前記保温容器から前記暖機用通路への冷却水の流通を遮断する遮断手段を更に備える
   請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の冷却装置。
6. 請求項５に記載の内燃機関の冷却装置において、
   前記遮断手段は前記保温容器から前記暖機用通路への冷却水の流通を遮断可能な制御弁と、機関温度を検出する検出手段と、前記検出される機関温度が第１の所定温度以上であるときに前記制御弁を閉弁駆動する制御手段とを含む
   ことを特徴する内燃機関の冷却装置。
7. 前記機関温度が前記第１の所定温度よりも高い第２の所定温度以上であるときに前記暖機用通路に冷却水を流通させる流通手段を更に備える
   請求項５に記載の内燃機関の冷却装置。

Images