JP2006266196A - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの始動直後における乗員の暖房要求を可及的に満足させつつ、可能な限りエンジンの早期暖機を実現してエミッション性を改善することを目的とする。
【解決手段】ラジエータ経路と、エンジン温度に基づいてラジエータ経路を開閉するサーモスタットと、ヒータ経路と、ラジエータ経路に配設されるとともにエンジン始動時のエンジン温度に基づきウォータジャケットに流入する冷却流体の流量を調整する流量調整機構とを備える。この流量調整機構は、エンジンが極冷間状態にある場合にウォータジャケットに流入する冷却流体の流入流量を通常時流量とし、エンジンが少冷間状態にある場合にウォータジャケット流入流量を無くしまたは通常時流量よりも低減し、エンジンが温間状態にある場合にウォータジャケット流入流量を通常時流量とし、ヒータ経路は、少なくともエンジンが極冷間状態にある場合に流通可能に構成されている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、エンジン内のウォータジャケットとラジエータや車室内を暖房するためのヒータユニットなどとの間で冷却水を循環させることによりエンジンを冷却するエンジンの冷却装置に関する。

エンジンを冷却するための手法の一つに、シリンダブロックおよびシリンダヘッド内のウォータジャケットとラジエータとの間で冷却水を流通循環させる水冷方式がある。このような水冷方式においては、昇温した冷却水を熱源として車室内を暖房するためにヒータユニットを上記冷却水循環回路のラジエータと並列に配設されることが多い。

例えば、特許文献１には、エンジン内のウォータジャケットとラジエータとの間で冷却水を流通循環させる冷却水循環経路と、この冷却水循環経路と一部経路を共通にし、上記ウォータジャケットとの間で冷却水を流通循環させるヒータ循環経路と、上記冷却水循環経路中に配設されるとともにウォータジャケットから吐出される冷却水温度に応じてラジエータに対する冷却水流入経路を開閉するサーモスタットとを備えるエンジンの冷却装置が提案されている。この装置では、冷却水が所定の温度に暖まるまでラジエータに対する流入経路を閉じ、冷却水をヒータ循環経路中を流通させることによりエンジンの早期暖機を図りエミッション性を改善するものとなされている。

また、この特許文献１の冷却装置では、常時冷却水がヒータ循環経路を流通するように構成されているため、エンジン始動直後から車室内を暖房することができ、エンジン始動直後から乗員の暖房要求を満足させることができるという利点がある。
特開２００４−３５３６３２号公報

ところで、ヒータユニットでは車室内に吹き込まれる空気と冷却水との間で熱交換されることから、冷却水をヒータユニットに流通させると冷却水の熱量が奪われ、早期に暖機させようとしても限界があった。

ここで、エンジン停止後間もなくエンジンを再始動させる場合には、エンジンの冷却水温度も、車内温度も外気温程度にまで下がりきっておらず、このため短時間で冷却水温度を所定の温度まで上昇させることができる場合がある。このような場合でも、一律に、冷却水をヒータ循環経路に送ることとすると、エンジン始動直後から車室内を暖房することができるものの、エンジンの暖機が遅れることになり、早期に適温の温風を車室内に送り込むことができない。このような場合には、冷却水循環回路について、エンジン温度を早期に暖める工夫を施して、エンジンのさらなる早期暖機を図り、早期に安定した温度の温風を車室内に送り込むことが乗員の暖房要求を満たすものと考えられる。

また、夏など外気温が暖かい場合には、ヒータユニットを作動させる場合は少なく、このような場合でも一律に冷却水をヒータ循環経路を経ることとするのは、暖機時間が長くなってエミッション性を改善する点から好ましくない。

一方、エンジンの早期暖機を優先させて、例えば冷却水循環経路にラジエータやヒータユニットを迂回させるバイパスを設け、或いはウォータポンプを停止させることによりウォータジャケット内の冷却水を滞留させ、エンジンを早期に暖機することも考えられる。しかしながら、冬など車室内の温度が極めて低い場合には、適温に至る前の温風でも車室内を暖房することができることから、早期にヒータユニットを作動可能に設定しておくことが、乗員の暖房要求を満たすものと考えられる。

本発明は、上記事情に鑑み、エンジンの始動直後における乗員の暖房要求を可及的に満足させつつ、可能な限りエンジンの早期暖機を実現してエミッション性を改善することを目的とする。

本発明に係るエンジンの冷却装置は、ウォータポンプによってエンジン内のウォータジャケットとラジエータとの間で冷却流体を循環させるラジエータ経路と、このラジエータ経路に配設されるとともにエンジン温度が所定の経路開放温度以上にある場合に当該ラジエータ経路を開き、経路開放温度未満である場合に当該ラジエータ経路を閉じるサーモスタットと、上記ウォータジャケットと車室内を暖房するためのヒータユニットとの間で冷却流体を循環させるヒータ経路と、エンジン始動時のエンジン温度に基づき上記ウォータジャケットに流入する冷却流体の流量を調整する流量調整機構とを備え、この流量調整機構は、エンジンが上記経路開放温度未満であって所定の極冷間基準温度よりも低い極冷間状態にある場合に上記ウォータジャケットに流入する冷却流体の流入流量を通常時流量とし、エンジンがこの極冷間基準温度以上であって上記経路開放温度未満の所定の少冷間基準温度よりも低い少冷間状態にある場合に上記ウォータジャケット流入流量を無くしまたは上記通常時流量よりも低減し、エンジンが少冷間基準温度以上の温間状態にある場合に上記ウォータジャケット流入流量を通常時流量とし、上記ヒータ経路は、少なくともエンジンが極冷間状態にある場合に流通可能に構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、エンジン始動時のエンジン温度に基づきウォータジャケットに流入する冷却流体の流量を調整する流量調整機構を備え、この流量調整機構は、エンジンが極冷間状態にある場合、すなわちエンジンの温度がサーモスタットによってラジエータへの流通経路が開放される経路開放温度未満であって所定の極冷間基準温度より低い場合、上記ウォータジャケットに流入する冷却流体の流入流量を通常時流量とするとともに、ヒータ経路は、少なくともエンジンが極冷間状態にある場合に流通可能に構成されているので、ウォータジャケットを吐出された冷却流体はヒータ経路に送られ、これによりエンジンの始動直後からヒータユニットを作動させて車室内を暖房することができる。つまり、車内温度も十分に低下していると想定されるエンジンの極冷間状態においては、冷却水などの冷却流体をラジエータではなくヒータユニットに送り込んである程度の早期暖機を図りつつ、エンジンの始動直後から室内を暖房可能に構成して暖房性を優先させることにより乗員の暖房要求を可及的に満足させている。

一方、上記流量調整機構は、エンジンが少冷間状態にある場合、すなわちエンジン温度が上記極冷間基準温度以上であって上記経路開放温度未満の所定の少冷間基準温度よりも低い少冷間状態にある場合、ウォータジャケット流入流量を無くしまたは上記通常時流量よりも低減しているので、ウォータジャケット内の冷却流体はその流通流量が低減し、或いは当該ジャケット内に滞留する。このため、ウォータジャケット内の冷却流体が早期に暖められ、早期暖機を実現して不完全燃焼によるＣＯやＨＣ等を減少させることによりエミッション性を改善している。また、エンジンが少冷間状態にある場合には車内温度もさほど低下していないと想定されるため、早期暖機により冷却水を速やかに暖めた後、安定した温度の温風を車室内に送り込むことにより、乗員の暖房要求を可及的に満足させることができる。

また、流量調整機構は、エンジンが温間状態にある場合、すなわちエンジン温度が上記少冷間基準温度以上である場合には、暖機の必要がなく、上記ウォータジャケット流入流量を通常時流量として通常の作動状態を確保している。

以上のように、この発明によれば、エンジン温度に基づいて車室内温度を想定し、これに基づいて乗員の暖房要求と早期暖機要求との少なくともいずれか一方の要求を優先させつつ、他方の要求を可及的に満足させることによってこれらを効果的に両立させることができる。

上記流量調整機構は、各経路中を流通する冷却流体の温度を直接判別することによってエンジン温度を判別して、エンジンが極冷間状態から少冷間状態、温間状態と変化するに伴ってウォータジャケットに対する流入流量を切り換えるものであってもよいが、上記流量調整機構は、上記エンジンの温度を冷却流体の温度に基づいて判別するとともに、外側を流通する冷却流体、各経路を流通する冷却流体の温度変化に対して内部に存在する冷却流体の温度が所定の遅れをもって追随する鈍変温室を有し、この鈍変温室内の冷却流体温度に基づいてエンジンの極冷間状態を判別するように構成されているのが好ましい（請求項２）。

このように構成すれば、始動時にエンジンが極冷間状態にある場合に、各経路中に流通する冷却流体の温度が極冷間基準温度以上になっても、鈍変温室内の冷却流体は直ちに極冷間基準温度以上にならず所定の遅れをもって変温するので、エンジンが極冷間状態から始動された場合にはその後に少冷間状態に移行した場合でも、所定の遅れをもってウォータジャケットに対する流入流量が切り換えられる。或いは、流通する冷却流体温度から少冷間基準温度を直接判別するように流量調整機構が構成されている場合であって上記遅れの間に流通する冷却流体の温度が少冷間基準温度以上になった場合には、少冷間状態の流量調整機構の制御が省略されて温間状態の流量調整機構の制御が実行されることになる。

したがって、エンジンを極冷間状態から始動させた場合には、エンジンが少冷間状態にある場合の流量調整機構の制御が実行される期間が短縮され、或いは省略されるので、極冷間状態からエンジンを始動させた場合に車内温度が上がるまでの間、温風を送り込むことができない期間を短縮し、或いは送風可能状態を維持して、乗員の暖房要求をより十分に満足させることができる。

上記流量調整機構は、その具体的構成が特に限定されるものではないが、上記ウォータポンプの吸入口と吐出口とを短絡させるショートカット通路と、このショートカット通路を開閉させる開閉弁機構とを備え、このショートカット通路を開いてて上記ウォータポンプから吐出される冷却流体の流量の少なくとも一部を上記ショートカット通路に導入することによりウォータジャケットに導入される冷却流体の流量を低減するように構成されるのが好ましい（請求項３）。

このように構成すれば、ショートカット通路を構成してこのショートカット通路を開閉させる開閉弁機構を設けるという簡単な構成でかつ低廉に流量調整機構を構成することができる。さらに詳しくは、例えば、冷却流体を循環させるウォータポンプについてエンジンの駆動力で駆動させる機械式ポンプを採用した場合でもショートカット通路に冷却流体を流通させることによりウォータジャケットに流入される冷却流体の流量を適正に調整することができ、簡単な構成で適正な制御を実行することができる。

この場合、上記流量調整機構の開閉弁機構は、上記ショートカット通路を開閉する弁体と、この弁体を開方向および閉方向のいずれか一方向に付勢する付勢部材と、冷却流体の温度変化に基づいて所定の付勢力を発生するとともにこの発生した付勢力によって上記弁体を上記付勢部材の付勢方向と反対方向に付勢する第１感温付勢部材と、冷却流体の温度変化に基づいて所定の付勢力を発生するとともにこの発生した付勢力によって上記弁体を上記付勢部材の付勢方向と同一方向に付勢する第２感温付勢部材とを備え、上記第１感温付勢部材および第２感温付勢部材は、その付勢力を発生する所定の温度が上記極冷間基準温度および少冷間基準温度のいずれか一方に設定されるとともに、上記開閉弁機構は、上記付勢部材による付勢力と第１および第２感温付勢部材による発生した付勢力との合付勢力によって、始動時のエンジン状態が極冷間状態にある場合に上記弁体を閉状態に付勢し、始動時のエンジン状態が少冷間状態にある場合に上記弁体を開状態に付勢し、始動時のエンジン状態が温間状態にある場合に上記弁体を閉状態に付勢するように構成されているのが好ましい（請求項４）。

このように構成すれば、開閉弁機構についても機械的に駆動させることができ、これによってより低廉にかつ確実に流量調整機構の開閉弁機構を構成することができる。

また、この場合に、上記サーモスタットは、電気的に駆動されるサーモスタットを採用するものであってもよいが、機械的に駆動されるメカニカルサーモスタットとして構成されているのが好ましい（請求項５）。

このように構成すれば、この発明に係る冷却装置を機械的かつ低廉に構成することができる。

また、この場合において、上記エンジンの一の周面側部に上記ウォータポンプが収納されるウォータポンプハウジングが形成されるとともに、このウォータポンプハウジングに近接して上記サーモスタットを収納するサーモスタットハウジングが形成され、このサーモスタットハウジングと一体的に上記開閉弁機構が収納されるハウジングが形成されているのが好ましい（請求項８）。

このように構成すれば、サーモスタットハウジングの配設スペース等を利用して開閉弁機構を配設することができ、既存の冷却装置について大幅に設計変更することなく、この発明を適用することができる。

この発明において冷却流体を循環させる経路はラジエータ経路とヒータ経路とに限定されるものではなく、例えばラジエータおよびヒータユニットを迂回して上記ウォータジャケットの冷却流体出入口を接続するサブ循環経路をさらに備えるものとしてもよく、またこのサブ循環経路を設ける場合に当該サブ循環経路に冷却流体とエンジンオイルとの間で熱交換させるオイル用熱交換器が配設されているのが好ましい（請求項７）。

このように構成すれば、暖房性とエンジンの早期暖機だけではなく、エンジンオイルの暖機促進も図ることができ、より実用性に富んだものとなる。

この場合、上記サブ循環経路には、オイル用熱交換器をバイパスする熱交換器バイパスが設けられるとともに、この熱交換器バイパスに圧力リリーフ弁が配設されているのが好ましい（請求項８）。

すなわち、例えばエンジン回転数の増大に伴ってこのサブ循環経路を流通する冷却流体の流量が増大すると、オイル用熱交換器の流体導入口の圧力が高まるが、このように構成すれば、上記圧力が一定以上になれば圧力リリーフ弁が作動して熱交換器バイパスを冷却流体が流通することになるので、上記圧力上昇に伴うホース抜け等を有効に防止することができる。

この発明に係るエンジンの冷却装置によれば、エンジン温度に基づいて車室内温度を想定し、これに基づいて乗員の暖房要求と早期暖機要求とのいずれか一方を優先させることによりこれらを効果的に両立させることができるという利点がある。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る水冷エンジンの概略構成を示す斜視図であり、図２は、このエンジンの冷却装置を模式的に示す説明図である。

エンジン１は、車両前部であってボンネット下方のエンジンルーム内に横置きに搭載、つまり、クランク軸方向が車幅方向に沿うように搭載されている。このエンジン１は、クランク軸方向に沿って４つの気筒が直列配置された直列４気筒エンジンであり、各気筒１０Ａ〜１０Ｄ上部の燃焼室に開口する吸気ポート１１と排気ポート１２とがそれぞれ気筒列方向に並設されるとともにこれらの吸気ポート１１と排気ポート１２とが上記燃焼室を挟んで互いに反対側に延設された、いわゆるクロスフロー型のエンジンである。この結果、図２に示すように、各吸気ポート１１は、エンジン１に対して車両前後方向前側に配置され、一方、各排気ポート１２は、エンジン１に対して車両前後方向後側に配置されている。

また、このエンジン１は、各気筒１０Ａ〜１０Ｄにおける燃焼によって発生した熱を大気中に放出するための媒体に冷却水などの液体を用いる水冷エンジンであり、ラジエータ５等からなる冷却装置に組み込まれることによって冷却されるように構成されている。

すなわち、このエンジン１の冷却装置は、ウォータジャケット２０が内部に設けられたエンジン本体２と、エンジン本体２の前方に配設されたラジエータ５と、エンジン本体２の後方に配設されたヒータユニット６と、ウォータジャケット２０からラジエータ５またはヒータユニット６に冷却水を送るためのインレットパイプ１３，１４と、これらのラジエータ５またはヒータユニット６からウォータジャケット２０に冷却水を戻すためのアウトレットパイプ１５，１６と、これらのラジエータ５およびヒータユニット６を迂回するバイパスパイプ１７と、インレットパイプ１３，１４およびバイパスパイプ１７内の圧力を調整する圧力リリース弁２３（図２参照）が介在する調圧用パイプ１８と、上記アウトレットパイプ１５，１６、バイパスパイプ１７および調圧用パイプ１８の下流端が接続されたサーモスタットハウジング７１内に配設されるとともに冷却水温度に応じてラジエータ５からの冷却水流入路を開閉するサーモスタット７と、このサーモスタット７とウォータジャケット２０との間に介在し冷却水を強制的に循環させるウォータポンプ８とを備えている。

なお、当実施形態では、図２に示すように、上記バイパスパイプ１７によって構成されるバイパス経路中に熱交換によってエンジンオイルを冷却するオイルクーラ５０（熱交換器の一例に相当する）やエンジン１の側方に配設された自動変速機５１のためのオイルを温めるＡＴＦウォーマ５２（熱交換器の一例に相当する）が配設されている。

この結果、この冷却装置は、ウォータジャケット２０とラジエータ５との間で冷却水を流通循環させるラジエータ経路と、ウォータジャケット２０とヒータユニット６との間で冷却水を循環させるヒータ経路と、バイパスパイプ１７を含んで構成されウォータジャケット２０の冷却水流入口（後述する冷却水流入ポート２３１の前面開口）と冷却水吐出口２０５とを接続するバイパス経路（サブ循環経路の一例に相当する）と、ラジエータ５、ヒータユニット６、オイルクーラ５０およびＡＴＦウォーマ５２を迂回してこれらの上流側冷却水循環路の圧力を調整する調圧用バイパス経路とを含んだ冷却水の循環経路が構成されることになる。なお、これらの経路（当実施形態ではヒータ経路とバイパス経路等）は一部において重複するものであってもよい。

具体的には、エンジン１は、図１に示すように、各気筒を構成するエンジン本体２と、このエンジン本体２にその下側から組み付けられたオイルパン３と、エンジン本体２にその上側から組み付けられたシリンダヘッドカバー４とを備えている。エンジン本体２は、鋳鉄やアルミニウム合金製の鋳造品であり、気筒の本体部を構成するシリンダブロック２１と、このシリンダブロック２１の上側にガスケット（図示せず）を介して取り付けられ気筒の上部を構成するシリンダヘッド２２とを備えている。これらのシリンダブロック２１およびシリンダヘッド２２の内部は、それぞれ冷却通路をなすブロック側およびヘッド側ウォータジャケット２０ａ，２０ｂが形成され、エンジン本体２内に冷却水が循環流通可能に構成されている。つまり、これらのウォータジャケット２０ａ，２０ｂは、シリンダブロック２１またはシリンダヘッド２２における気筒１０Ａ〜１０Ｄの周囲に形成された空隙であり、冷却水を流通させるための通路（冷却通路）を構成している。このウォータジャケット２０ａ，２０ｂにおける冷却水の循環方式には種々あるが、当実施形態では、ブロック側ウォータジャケット２０ａについては気筒１０Ａ〜１０Ｄの周囲を一方向に冷却水を周回循環させるＵターン方式が採用され、一方、ヘッド側ウォータジャケット２０ｂについてはシリンダヘッド２２の一端側から他端側に気筒列方向に沿って冷却水を並列的に流通させる軸流方式が採用されている。

ブロック側ウォータジャケット２０ａは、図２に示すように、シリンダブロック２１の周縁部に沿って各気筒１０Ａ〜１０Ｄの周囲を囲むように設けられ、その一端が冷却水流入ポート２３１を介してウォータポンプ８に連通するとともに、その他端がシリンダヘッド２２のウォータジャケット２０ｂに連通するように構成されている。

一方、ヘッド側ウォータジャケット２０ｂは、ボトムデッキ（図示せず）とミドルデッキ（図示せず）との間を図２に示すように当該シリンダヘッド２２の一端側から他端側に延び、一端部が後述する第１〜第４連通路２０１〜２０４を通じてヘッド側ウォータジャケット２０ｂに連通しているとともに、他端部が冷却水導出口２０５を通じてウォータアウトレット部材２４に連通している。なお、第１〜第４連通路２０１〜２０４はヘッド側ウォータジャケット２０ｂの一端部側に固まって開口し、これにより冷却水を気筒列方向に並列に流通させることができるものとなされている。また、ヘッド側ウォータジャケット２０ｂは、これらの第１〜第４連通路２０１〜２０４以外にも、その通路断面積がこれらの通路２０１〜２０４の断面積に比べて小さいエア抜き用通路（図示せず）を通じてもブロック側ウォータジャケット２０ａと連通している。

ブロック側ウォータジャケット２０ａについてさらに詳しく説明すると、ブロック側ウォータジャケット２０ａは、冷却水流入ポート２３１から当該シリンダブロック２１の長手方向一側部（図例では右側部）を後方に延びる第１冷却通路２３２ａと、この第１冷却通路２３２ａに連通してシリンダブロック２１の後側部、言い換えるとシリンダブロック２１の排気側部を気筒列方向に沿って当該シリンダブロック２１の長手方向他端側（図例では左側）まで延びる第２冷却通路２３２ｂと、第２冷却通路２３２ｂに連通してシリンダブロック２１の他端部（図例では左側部）を前方に延びる第３冷却通路２３２ｃと、この第３冷却通路２３２ｃに連通してシリンダブロック２１の前側部、言い換えるとシリンダブロック２１の吸気側部を気筒列方向に沿って当該シリンダブロック２１の一端側（図例では右側）に戻る第４冷却通路２３２ｄとを備え、第１ないし第４冷却通路２３２ａ〜ｄの順で冷却水が流通される。

このブロック側ウォータジャケット２０ａの第１冷却通路２３２ａには、ヘッド側ウォータジャケット２０ｂに連通する第１および第２連通路２０１，２０２が開口するとともに、第２冷却通路２３２ｂの上流端部および第４冷却通路２３２ｄの下流端部には、それぞれヘッド側ウォータジャケット２０ｂに連通する第３連通路２０３または第４連通路２０４が開口している。

なお、各連通路２０１〜２０４を通じてブロック側ウォータジャケット２０ａからヘッド側ウォータジャケット２０ｂに流入する冷却水の流入量は、第２、第１、第４、第３連通路２０２，２０１，２０４，２０３を通じて流入する量の順で多くなるように、当実施形態では連通路の通路断面積を調整している。

一方、冷却水流入ポート２３１は、第１冷却通路２３２ａの延出方向と略同方向に延びることにより、第１冷却通路２３２ａへの流入抵抗を低減するように構成されている。第１冷却通路２３２ａの基端部と第４冷却通路２３２ｄの先端部との間のシリンダブロック２１の周縁部には、一端が第１冷却通路２３２ａに連通する短絡通路２３２ｅが設けられている。この短絡通路２３２ｅと第４冷却通路２３２ｄとは仕切壁２３３によって仕切られてその間で直接冷却水が流通しないようになっている。

短絡通路２３２ｅは、図３に示すように、シリンダブロック２１の長手方向一側部に配置された気筒１０Ａの周囲に沿って第１冷却通路２３２ａから第４冷却通路２３２ｄ側に延びるジャケット部２３２１と、このジャケット部２３２１の先端部から冷却水流入ポート２３１と略平行に後述するサーモスタットハウジング７１内に延びる短絡ポート部２３２２とを備える。この短絡ポート部２３２２には、図３に二点鎖線で示すように後述するヒータ流入ポート７ａの一端が開口しているとともに、この短絡通路２３２ｅを開閉させる開閉弁機構９の弁体９１が配設されている。

この開閉弁機構９は、短絡通路２３２ｅの下流側であって、サーモスタットハウジング７１内に配設されており、当該ハウジング７１内を流通する冷却水の温度に基づいて機械的に開閉されるように構成されている。そして、短絡通路２３２ｅが開放された場合には、冷却水流入ポート２３１から流入した冷却水の大部分は、ウォータポンプ８の吸引力によって減圧された短絡通路２３２ｅに導入され、この短絡通路２３２ｅを通じてウォータポンプ８の上流側に位置するサーモスタットハウジング７１に導入される。したがって、短絡通路２３２ｅが開放されている場合には、ウォータポンプ８によって送り出される冷却水は、その大部分が短絡通路２３２ｅを通じて循環し、ブロック側およびヘッド側ウォータジャケット２０ａ，２０ｂに流通される冷却水の流量がほとんど無い状態にまで低減する。すなわち、この短絡通路２３２ｅおよび開閉弁機構９は、ウォータジャケット２０に流入する冷却水の流量を調整する流量調整機構の一例に相当する。

開閉弁機構９は、エンジンが極冷間状態にある場合、すなわち、後述する鈍変温室９１ｆ内の冷却水温度がラジエータ経路開放温度（当実施形態では７６〜８２℃程度）未満であって所定の極冷間基準温度（当実施形態では約２０℃）未満にある場合に、短絡通路２３２ｅを閉塞し、エンジンが少冷間状態にある場合、すなわち、サーモスタットハウジング７１内を流通する冷却水温度がラジエータ経路開放温度未満の所定の少冷間基準温度（当実施形態では約７０℃）未満であって上記極冷間基準温度を上回る場合に、短絡通路２３２ｅを開放し、エンジンが温間状態にある場合、すなわち冷却水温度が少冷間基準温度を超える場合に、短絡通路２３２ｅを閉塞するように構成されている。

具体的には、開閉弁機構９は、図３に示すように、短絡通路２３２ｅを開閉する弁体９１と、この弁体９１を閉状態に付勢する付勢部材９２と、冷却水温度が上記極冷間基準温度以上になることにより所定の付勢力を発生するとともにこの発生した付勢力と付勢部材９２との合付勢力によって弁体９１を開状態に付勢する第１感温付勢部材９３と、冷却水温度が上記少冷間基準温度以上になることにより所定の付勢力を発生するとともにこの発生した付勢力と付勢部材９２および第１感温付勢部材９３による付勢力との合付勢力によって弁体９１を閉状態に付勢する第２感温付勢部材９４とを備える。

弁体９１は、図３に示すように、短絡通路２３２ｅの短絡ポート部２３２２の断面形状に応じて形成され、先端に配設された弁本体９１ａが当該短絡ポート部２３２２に位置することにより当該通路２３２ｅを閉塞するとともにジャケット部２３２１に位置することにより当該通路２３２ｅを開放するように構成されている。この弁本体９１ａは、当該弁本体９１ａと一体形成された弁ロッド９１ｂによって支持されている。弁ロッド９１ｂは、その弁本体９１ａ側と反対側の端部に有底円筒状の収容部９１ｃが一体に形成されている。

収容部９１ｃは、その長手方向略中央部において周壁が段状に拡径するとともにその拡径開口縁に外側に突出するフランジ部９１ｄが設けられ、その内部、特にその小径部分の内部に第１感温付勢部材９３が収容されるように構成されている。この収容部９１ｃの小径部分は、短絡通路２３２ｅの短絡ポート２３２２に嵌挿されるように形成されており、当実施形態では弁体９１の開閉移動に伴って短絡ポート部２３２２に開口するヒータ流入ポート７ａが小径部分の周面によって開閉されるように構成されている。つまり、弁体９１が閉状態にある場合には、図３に示すように、収容部９１ｃにおける小径部分の外周面によってヒータ流入ポート７ａが開放されるように構成され、弁体９１が開状態にある場合には、図４に示すように、収容部９１ｃにおける小径部分の外周面によってヒータ流入ポート７ａが閉塞されるように構成されている。なお、図には明示していないが、このヒータ流入ポート７ａから流入した冷却水は、サーモスタットハウジング７１を通じてウォータポンプ８に導入されるように、短絡ポート部２３２２、後述するサーモスタットハウジング７１および弁体９１が形成されている。

収容部９１ｃの大径部分には、第１感温付勢部材９３の収容空間への冷却水の流入を抑制する流入抑制蓋９１ｅが嵌挿されている。この流入抑制蓋９１ｅは、収容部９１ｃとは別体に形成され、後述するサーモスタットハウジング７１の所定部分に取り付けられている。この取付位置は、弁体９１が閉状態にある場合に、収容部９１ｃの拡径に伴う段差部に当接するように設定されている。

また、流入抑制蓋９１ｅは、その外周縁が上記収容部の大径部分の内周面に摺接するようにその大きさが設定されている。したがって、この流入抑制蓋９１ｅによって閉塞された収容部９１ｃの収容空間には、収容部９１ｃの外側の流路から冷却水が流入し難いものの、流入抑制蓋９１ｅの外周縁と収容部９１ｃの内周面との僅かな隙間を通じて当該流路との間で冷却水が往来することになる。この結果、収容部９１ｃ内の収容空間は、当該空間に存在する冷却水の温度がその外部の冷却水の温度変化に対して所定の遅れをもって追随する鈍変温室９１ｆとして構成される。

この鈍変温室９１ｆには、上記第１感温付勢部材９３が配設されている。この第１感温付勢部材９３は、形状記憶合金（例えばＮｉ−Ｔｉ系合金、Ｃｕ−Ｚｕ−Ａｌ系合金等）から形成された圧縮コイルばね、いわゆる形状記憶合金圧縮コイルばねであり、形状回復することにより伸張し、これにより弁本体９１ａを開方向に付勢するものとなされている。

この第１感温付勢部材９３は、温度上昇時についての形状を記憶した一方向形状記憶効果を有し、付勢部材９２をバイアスばねとしてバイアス法により弁本体９１ａを開状態および閉状態に切り換えるものとなされている。なお、バイアス法とは、一方向形状記憶効果を示す形状記憶合金に、温度上昇時だけでなく温度下降時にも形状変化するように所定の外部応力（例えばバイアスばねによる付勢力）を負荷して二方向動作を繰り返し行わせる方法をいう。

また、この第１感温付勢部材９３の形状回復温度、つまり形状記憶効果によって形状が回復する温度は、極冷間基準温度（当実施形態では約２０℃）に設定されている。したがって、鈍変温室９１ｆ内の冷却水温度が極冷間基準温度以上になった場合に、第１感温付勢部材９３は、弁本体９１ａを開方向に付勢する付勢力を発生させるものとなされている。この形状記憶効果によって第１感温付勢部材９３が発生する付勢力は、付勢部材９２の付勢力よりも大きい値に設定されている。これにより、後述するように、弁体９１を閉状態に付勢する付勢部材９２の付勢力に抗して第１感温付勢部材９３が弁体９１を図３に示す閉状態から図４に示す開状態に切り換えることができる。

付勢部材９２は、鋼鉄等から形成された圧縮コイルばねであり、第１および第２感温付勢部材９３，９４に対してバイアスばねとして機能するものである。この付勢部材９２は、弁体９１（詳しくは収容部９１ｃの大径部分）の外側に配設され、その一端が収容部９１ｃのフランジ部９１ｄに当接するとともにその他端がサーモスタットハウジング７１の底面７１ａに当接することにより弁体９１を開状態に付勢している。

この付勢部材９２の径方向外側には第２感温付勢部材９４が配設されている。この第２感温付勢部材９４は、形状記憶合金（例えばＮｉ−Ｔｉ系合金、Ｃｕ−Ｚｕ−Ａｌ系合金等）から形成された圧縮コイルばね、いわゆる形状記憶合金圧縮コイルばねであり、形状回復することにより伸張し、これにより弁本体９１ａを閉方向に付勢するものとなされている。つまり、第２感温付勢部材９４もその一端が収容部９１ｃのフランジ部９１ｄに当接するとともにその他端がサーモスタットハウジング７１の底面７１ａに当接することにより、形状回復により弁体９１を閉状態に付勢するものとなされている。

この第２感温付勢部材９４は、温度上昇時についての形状を記憶した一方向形状記憶効果を有し、付勢部材９２および第１感温付勢部材９３をバイアスばねとしてバイアス法により弁本体９１ａを開状態および閉状態に切り換えるものとなされている。また、この第２感温付勢部材９４の形状回復温度は、上記第１感温付勢部材９３の形状回復温度よりも高い少冷間基準温度（当実施形態では約７０℃）に設定されている。したがって、上記収容部９１ｃの外側であってサーモスタットハウジング７１の内側を流通する冷却水の温度が少冷間基準温度以上になった場合に、第２感温付勢部材９４は、付勢部材９２および第１感温付勢部材９３の付勢力によって開状態に付勢されている弁本体９１ａに対して付勢力を発生させ、この弁本体９１ａを閉状態に切り換えるものとなされている。すなわち、この形状記憶効果によって第２感温付勢部材９４が発生する付勢力は、付勢部材９２および第１感温付勢部材９３の各付勢力の合成力である合付勢力よりも大きい値に設定されている。言い換えると、付勢部材９２および第２感温付勢部材９４の付勢力の総和が第１感温付勢部材の付勢力よりも大きい値に設定されている。これにより、付勢部材９２および第１感温付勢部材９３の合付勢力によって付勢されている弁体９１は、この第２感温付勢部材９４によって図３に示す開状態から図４に示す閉状態に切り換えられることになる。

一方、図１および図２に戻って、ブロック側ウォータジャケット２０ａの上流側には、上記ウォータポンプ８が配設されている。具体的には、ウォータポンプ８は、シリンダブロック２１の前面上部における一側端部（図例では車両の前後方向を基準にして前面右上端部）に取り付けられている。また、ウォータポンプ８は、渦巻き型の遠心式ポンプであり、シリンダブロック２１の一側面下端部に配設されたクランクプーリ５５にＶベルト（図示せず）を介して接続され、クランクプーリ５５の回転駆動力を利用してウォータポンプハウジング８１（図３参照）内に配設されたインペラ８２（図３参照）が回転されることにより駆動するように構成されている。したがって、ウォータポンプ８の回転速度はエンジン回転速度に応じて定められる。このため、短絡回路２３２ｅが閉じられている状態、つまり通常の状態では、このウォータポンプ８によってブロック側およびヘッド側ウォータジャケット２０ａ，２０ｂの双方に導入される冷却水の通常時流量は、エンジン回転速度に応じた流量となる。

このウォータポンプ８の上流側には、冷却水温度に応じて上記ラジエータ経路を開閉することにより冷却水温度を適温に維持するサーモスタット７が配設され、このサーモスタット７はウォータポンプ８に隣接してシリンダブロック２１の前面に取り付けられたサーモスタットハウジング７１内に収納されている。

サーモスタット７は、図示を省略するが、冷却水温度に基づいてラジエータ経路を開閉し、エンジン作動状態で冷却水温度を適正な範囲に調整するものである。当実施形態では、サーモスタット７は、いわゆるワックス型、つまり容器内に封入されたワックスが温度上昇に伴って溶けて膨張することを利用してニードルを押し出し、この押出力によって閉方向に付勢されている弁体を開放するように構成されている。当実施形態のサーモスタット７は、封入するワックスを選択することにより、弁体を開放する温度（経路開放温度）が約７６〜８２℃に設定されている。つまり、このサーモスタット７は、電気的に作動させるものではなく、機械的に作動させるように構成されている。

サーモスタットハウジング７１は、図３および図４に示すように、シリンダブロック２１と一体に形成された前方開口型のブロック側ケース７２と、この開口を閉塞する蓋状ケース７３とを備える。ブロック側ケース７２内には開閉弁機構９が配設され、一方、蓋状ケース７３内にサーモスタット７が配設されている。ブロック側ケース７２は、その底面７１ａにおいて短絡通路２３２ｅを通じてブロック側ウォータジャケット２０ａに連通しているとともに、その周側面においてウォータポンプハウジング８１内に連通している。

また、サーモスタットハウジング７１には、その上面に開口したヒータ流入ポート７ａと、その正面に開口した調圧時流入ポート７ｂおよびラジエータ流入ポート７ｃとが設けられている。ヒータ流入ポート７ａには、ヒータアウトレットパイプ１６とバイパスパイプ１７とが下流端部において接続されることにより構成される共用パイプ１９が接続されている。調圧時流入ポート７ｂには調圧用パイプ１８が接続され、一方、ラジエータ流入ポート７ｃにはラジエータ５において熱交換された冷却水をエンジン本体２に戻すためのラジエータアウトレットパイプ１１５が接続されている。

エンジン本体２のウォータポンプ８が設けられた車幅方向一端側（図例では右側）と反対側の側面上部には、ウォータアウトレット部材２４が設けられている。このウォータアウトレット部材２４は、その一端がヘッド側ウォータジャケット２０ｂに連通し、その他端が分岐してそれぞれラジエータ流出ポート、ヒータ流出ポート、調圧時流出ポート、調圧時流出ポートの４つのポートが設けられている。各ポートには、それぞれエンジン本体２において昇温した冷却水をラジエータ５やヒータユニット６に流入させるためのラジエータインレットパイプ１３やヒータインレットパイプ１４が接続されるとともに、バイパスパイプ１７や調圧用パイプ１８が接続されている。

なお、調圧用パイプ１８に設けられた圧力リリース弁２３は、当実施形態では、内部検出型の直動式減圧弁が用いられているが、その構成は公知のものであり、当実施形態ではその説明を省略する。

次に、以上のように構成されたエンジン１の冷却装置の作用を説明する。図５は、エンジンの始動に伴って上昇する冷却水温度の時間変化（図（ａ））、およびエンジン始動時のエンジン状態に基づいて各経路の開閉状況の時間変化（図（ｂ）〜（ｄ））を示す説明図である。

この装置では、第１および第２感温付勢部材９３，９４の形状記憶効果に基づいてエンジン始動時におけるエンジン温度（冷却水温度）を判別し、このエンジン温度に基づいて冷却水の循環経路が切り換えられるように構成されている。

まず、エンジン１が極冷間状態にあるとき、すなわち図５（ａ）におけるＳ１状態からエンジン１を始動させる場合について説明する。エンジン１が極冷間状態にあるときは、第１および第２感温付勢部材９３，９４は、ともに形状回復温度に達しておらず、したがって付勢部材９２だけが付勢力を発生しており、この状態では、開閉弁機構９の弁体９１によって短絡通路２３２ｅは閉塞された状態となっている。また、このとき、この弁体９１の収容部９１ｃによってヒータ流入ポート７ａが閉塞されておらず開口しており、したがってヒータ経路およびバイパス経路は開放された状態となっている。一方、冷却水温度が経路開放温度に達していないことからサーモスタット７はラジエータ経路を閉塞した状態となっている。

そして、エンジン１を稼働させると、クランクプーリ５５が回転してウォータポンプ８が作動し、このウォータポンプ８から吐出される冷却水は、全量、ウォータジャケット２０の第１冷却通路２３２ａに導入されることになる。この冷却水の一部は、第１〜第３連通路２０１〜２０３を通じてヘッド側ウォータジャケット２０ｂに導入され、その冷却水の残りは、ブロック側ウォータジャケット２０ａを流通してシリンダブロック２１をその排気側の側部からＵターン冷却して第４連通路２０４を通じてヘッド側ウォータジャケット２０ｂに導入される。このヘッド側ウォータジャケット２０ｂでは、第２，第３連通路２０２，２０３を通じて導入された冷却水が専らシリンダヘッド２２の排気側の側部を気筒列方向に沿って流通し、第１，第４連通路２０１，２０４を通じて導入された冷却水が専らシリンダブロック２１の吸気側の側部を気筒列方向に沿って流通する。ヘッド側ウォータジャケット２０ｂ内を流通した冷却水は、合流して冷却水導出口２０５を通じてウォータアウトレット部材２４に吐出される。

この冷却水は、このウォータアウトレット部材２４で分流され、この極冷間状態で開放されている流水路、すなわちヒータインレットパイプ１４およびバイパスパイプ１７によって構成される流水路に導入される。このようにエンジン１の極冷間状態では、ヒータ経路およびバイパス経路に通常時流量の冷却水、すなわちエンジン回転速度に応じた流量の冷却水が流通する。したがって、温度上昇過程の冷却水ではあるもののこの冷却水をヒータユニット６に導入してこの冷却水温度を利用して車室内を効果的に暖房することができる。すなわち、エンジン１の極冷間状態では、車内温度も極めて低いと考えられることから、このような温度上昇過程の冷却水との熱交換による温風であっても車内を効果的に暖房することができる。したがって、冷却水温度が適温に上昇されるまでヒータユニット６が作動できない状態に比べて、早期に車室内をある程度暖房することができ、乗員の暖房要求を満足させることができる。

ここで、エンジン回転速度が急激に上昇すると、これに伴ってウォータポンプ８からの吐出量も増大してＡＴＦウォーマ５２よりも上流側のバイパスパイプ１７やヒータインレットパイプ１４の内圧が上昇する。これらのパイプ１７，１４の内圧が上昇するとこれらのパイプの抜け落ちが懸念されるが、この冷却装置によれば、これらの圧力上昇とともに調圧用パイプ１８の内圧も上昇し、これに伴って圧力リリース弁２３が開放されるので、各パイプ１４，１７等の抜け落ちを有効に防止することができる。

ヒータユニット６、オイルクーラ５０およびＡＴＦウォーマ５２から吐出された冷却水は、ヒータ流入ポート７ａを通じてサーモスタットハウジング７１に導入される。そして、この冷却水は、サーモスタットハウジング７１内を流通してウォータポンプ８に再び導入される。

このように冷却水がヒータ経路およびバイパス経路を循環すると、冷却水温度が効率的に上昇し、極冷間基準温度Ｔｂを越えることになる。ここで、サーモスタットハウジング７１内を流通する冷却水の温度が極冷間基準温度Ｔｂを越えた時点においても、第１感温付勢部材９３は付勢力が発生しない。すなわち、第１感温付勢部材９３は、内部の冷却水が所定の遅れをもって変温する鈍変温室９１ｆに収納されているため所定の遅れをもって付勢力を発生する。この遅れは、当実施形態では、一般的なエンジン１の作動状態において、経路内を流通する冷却水温度が極冷間基準温度Ｔｂから少冷間基準温度Ｔｓに至るまでの時間よりも長くなるように予め設計されているので、エンジン１が少冷間状態にある場合であっても第１感温付勢部材９３が付勢力を発生せず、開閉弁機構９は短絡通路２３２ｅを閉塞した状態を保っている。

そして、サーモスタットハウジング７１内を流通する冷却水温度が少冷間基準温度Ｔｓを越えると、第２感温付勢部材９４が付勢力を発生する。第２感温付勢部材９４は開閉弁機構９の弁体９１を閉状態に付勢するので、弁体９１は短絡通路２３２ｅを閉塞した状態を保っている。このとき、鈍変温室９１ｆ内の冷却水温度が極冷間基準温度Ｔｂを越えて第１感温付勢部材９３が付勢力を発生したとしても、この第１感温付勢部材９３による付勢力は、付勢部材９２および第２感温付勢部材９４による合付勢力（各付勢部材９２，９４の付勢力の総和）よりも小さいので、弁体９１は短絡通路２３２ｅを閉塞した状態を保つ。

続いて、冷却水温度がさらに上昇して経路開放温度Ｔｏを越えると、サーモスタット７が開状態に切り換わることによりラジエータ経路が開放されてラジエータ５によって冷却水が効率的に冷却される。この結果、冷却水温度が経路開放温度Ｔｏ以下になると、サーモスタット７が閉状態に切り換わって再び冷却水温度が上昇し始める。この動作を繰り返しながら、冷却水が適正温度範囲に制御されることになる。

以上に説明したように始動時にエンジン１が極冷間状態にある場合には、図５（ｂ）に示すように、短絡経路２３２ｅを含むショートカット経路を閉塞することによりウォータジャケット２０内に通常時流量の冷却水が流通するとともに、ヒータ経路は常時開放された状態にあり、エンジン１の始動直後からヒータユニット６をいつでも作動させることができ、極めて低い温度と考えられる車室内に少しでも暖かい温風を順次送りこんで車室内を効果的に暖房して乗員の暖房要求を可及的に満足させることができる。しかも、この装置では、極冷間状態でエンジン１を稼働させる場合には、冷却水がラジエータ５ではなくヒータ経路およびバイパス経路を流通するので、ある程度の早期暖機を図ることができる。

次に、エンジン１が少冷間状態にあるとき、すなわち図５（ａ）におけるＳ２状態からエンジン１を始動させる場合について説明する。エンジン１が少冷間状態にあるときは、第２感温付勢部材９４は形状回復温度に達していないが、第１感温付勢部材９３は形状回復温度に達している。すなわち、始動時にエンジン１が少冷間状態にあるということは、エンジン１の始動を停止してから間もない状態ということになり、通常、鈍変温室９１ｆ内の冷却水温度は少なくとも極冷間基準温度Ｔｂを上回っている。したがって、付勢部材９２だけではなく第１感温付勢部材９３も付勢力を生じており、この状態では第１感温付勢部材９３が付勢部材９２の付勢力よりも大きい付勢力で弁体９１を開状態に付勢していることから、開閉弁機構９の弁体９１が開状態に位置して短絡通路２３２ｅは開放された状態となっている。また、このとき、この弁体９１の収容部９１ｃによってヒータ流入ポート７ａが閉塞された状態となっており、したがってヒータ経路およびバイパス経路は閉塞された状態となっている。一方、冷却水温度が経路開放温度に達していないことからサーモスタット７はラジエータ経路を閉塞した状態となっている。

そして、エンジン１を稼働させると、クランクプーリ５５が回転してウォータポンプ８が作動し、このウォータポンプ８から吐出される冷却水は、全量、ウォータジャケット２０の第１冷却通路２３２ａの基端部に導入されることになるが、短絡通路２３２ｅが開放していることからこの短絡通路２３２ｅの内圧が直近にあるウォータポンプ８によって減圧されており、しかもヒータ経路、バイパス経路、ラジエータ経路の各経路が閉塞された状態となっており、したがって冷却水はその全量が短絡通路２３２ｅを通じてサーモスタットハウジング７１内に導入され、再びウォータポンプ８に吸い込まれる。すなわち、冷却水は短絡経路２３２ｅを含むショートカット経路を循環流通し、このためウォータジャケット２０内の冷却水は滞留することになる。このため、ウォータジャケット２０内の冷却水が早期に暖められ、早期暖機を実現して不完全燃焼によるＣＯやＨＣ等を減少させることによりエミッション性を改善することができる。

冷却水がショートカット経路を流通循環して冷却水温度が少冷間基準温度Ｔｓに達すると、第２感温付勢部材９４が付勢力を発生する。この第２感温付勢部材９４と付勢部材９２との合付勢力は第１感温付勢部材９３による付勢力よりも大きいことから、弁体９１は開状態から閉状態に変位し、これにより短絡通路２３２ｅ、すなわちショートカット経路は閉塞されることになる。この弁体９１が閉状態になると、弁体９１により閉塞されていたヒータ流入ポート７ａが開放されて、ヒータ経路およびバイパス経路が開放されることになる。

この状態では、ヒータユニット６を作動することができ、しかもこのヒータユニット６には少冷間基準温度Ｔｓ以上の冷却水が流入することから比較的高く安定した温度の温風車室内に送り込むことができ、乗員の暖房要求を可及的に満足させることができる。

以上に説明したように始動時にエンジン１が少冷間状態にある場合には、図５（ｃ）に示すように、エンジン１が少冷間状態にある間はショートカット経路を開放することによりウォータジャケット２０内に冷却水を滞留させるとともに、ヒータ経路を閉塞して、冷却水温度を効率的に暖めて早期暖機を図ることができ、エミッション性を改善することができる。そして、エンジン１が温間状態に移行してから、ショートカット経路を閉塞することによりウォータジャケット２０内に通常時流量の冷却水を流通させるとともにヒータ経路を開放して、ヒータユニット６を送風可能な状態にしている。これにより、ヒータユニット６を作動させると、比較的高い安定した温風が車室内に送り込まれ、これにより暖房性を可及的に乗員の要求に沿うように達成することができる。

次に、エンジン１が温間状態にあるとき、すなわち図５（ａ）におけるＳ３状態からエンジン１を始動させる場合について説明する。エンジン１が温間状態にあるときは、第１および第２感温付勢部材９３，９４はともに形状回復温度に達しており、この状態では、付勢部材９２および第２感温付勢部材９４による付勢力が第１感温付勢部材９３による付勢力よりも大きいことから、弁体９１はこれらの合付勢力によって閉状態に位置して短絡通路２３２ｅは開放された状態となっている。また、このとき、この弁体９１の収容部９１ｃによってヒータ流入ポート７ａが開放された状態となっており、したがってヒータ経路およびバイパス経路は開放された状態となっている。一方、冷却水温度が経路開放温度に達していないことからサーモスタット７はラジエータ経路を閉塞した状態となっている。

この状態では、エンジン１は十分に暖まっていることから暖機の必要性にも乏しく、また冷却水温度も比較的高温になっていることからヒータユニット６によって車室内に送り込まれる温風も比較的高温のものとなり、エンジン１の通常の作動状態を確保することにより、乗員の暖房要求を満足させている。

そして、冷却水温度がさらに高まって経路開放温度Ｔｏに達することにより、サーモスタット７が開状態に切り換わることによりラジエータ経路が開放されてラジエータ５によって冷却水が効率的に冷却される。この結果、冷却水温度が経路開放温度Ｔｏ以下になると、サーモスタット７が閉状態に切り換わって再び冷却水温度が上昇し始める。この動作を繰り返しながら、冷却水が適正温度範囲に制御されることになる。

以上に説明したように始動時にエンジン１が温間状態にある場合には、図５（ｄ）に示すように、ショートカット経路を閉塞することによりウォータジャケット２０内に通常時流量、つまりエンジン回転速度に応じた流量の冷却水が流通し、この冷却水がヒータ経路およびバイパス経路に流通することにより、エンジン１の通常時の作動状態を確保している。

このように当実施形態のエンジン１の冷却装置によれば、冷却水温度に基づいてエンジン１の温度を電気的にではなく、機械的に判別して、このエンジン温度に基づいて想定される車室内温度に応じて、乗員の暖房要求と早期暖機要求とのいずれか一方を優先させることによりこれらを効果的に両立させることができる。

しかも、形状回復温度の異なる第１および第２感温付勢部材９３，９４の付勢力を効果的に利用して冷却水温度を判別することができ、機械的な構成により低廉かつ確実にウォータジャケット２０における冷却水流量を調整することができる。また、サーモスタット７についても機械的な構成を有するものを採用することにより、一層低廉かつ確実に各経路に対する流量を調整することができる。

なお、以上に説明したエンジンの冷却装置は、本発明に係る装置の一実施形態であり、その具体的構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。以下、その変形例を説明する。

（１）上記実施形態では、シリンダブロック２１において冷却水をまず排気側の側部を流通させてから吸気側の側部を流通させるように構成されているが、このシリンダブロック２１におけるブロック側ウォータジャケット２０ａの具体的構成は特に限定されるものではない。

例えば、図６および図７に示すように、シリンダブロック２１において冷却水をまず吸気側の側部を流通させてから排気側の側部を流通させるように構成されているものであってもよい。すなわち、この他の変形例にかかる冷却装置では、シリンダブロックの形状が上記実施形態と異なる。この異なる点を重点的に説明する。

変形例にかかるシリンダブロック１２１は、上記実施形態と同様に、Ｕターン冷却方式が採用されているものの、ウォータジャケット１２０ａは気筒１０Ａ〜１０Ｄの周囲を周回しており、上記実施形態の仕切壁２３３が設けられていない点で異なる。

具体的には、ブロック側ウォータジャケット１２０ａは、図６に示すように、冷却水流入ポート２３１からシリンダブロック２１の前側部、言い換えるとシリンダブロック１２１の吸気側部を気筒列方向に沿って当該シリンダブロック１２１の他端側（図例では左側）に延びる吸気側冷却通路３３２ａと、この吸気側冷却通路３３２ａに連通してシリンダブロック１２１の他端部（図例では左側部）を後方に延びる転換冷却通路３３２ｂと、この転換冷却通路３３２ｂに連通してシリンダブロック１２１の後側部、言い換えるとシリンダブロック１２１の排気側の側部を気筒列方向に沿って当該シリンダブロック１２１の長手方向一端部（図例では右側）まで延びる排気側冷却通路３３２ｃと、この排気側冷却通路３３２ｃに連通してシリンダブロック１２１の長手方向一側部（図例では右側部）を前方に延びる連通冷却通路３３２ｄとを備え、吸気冷却通路３３２ａ、転換冷却通路３３２ｂ、排気側冷却通路３３２ｃ、連通冷却通路３３２ｄの順で冷却水が流通される。吸気側冷却通路３３２ａの基端部には上記実施形態と同様の短絡通路３３２ｅが開口し、この短絡通路３３２ｅを通じてショートカット経路が構成される。

この場合、冷却水流入ポート３３１も、図７に明示するように下流端がシリンダブロック１２１の内側に傾斜して形成され、これにより冷却水が吸気側冷却通路３３２ａに導入し易いように構成されている。

このように構成しても、乗員の暖房要求と早期暖機要求とのいずれか一方を優先させることにより両者を両立することができる。しかも、ブロック側ウォータジャケット１２０ａが気筒１０Ａ〜１０Ｄ周りを１周しているので、エンジンが少冷間状態にある場合に、ブロック側ウォータジャケット１２０ａ内で冷却水の一部を循環させることができ、熱交換を活発に行わせて早期暖機を効率的に実行することができる。

（２）上記実施形態では、エンジンが少冷間状態にある場合に、ウォータジャケット２０内に冷却水が滞留するように構成されているが、例えばバイパス通路に一部循環させるように構成されるものであってもよい。この場合でも、上記実施形態による効果と同様の効果を得ることができる。

（３）上記実施形態では、付勢部材９２が弁体９１を閉状態に付勢し、第１感温付勢部材９３が弁体９１を開状態に付勢し、第２感温付勢部材９４が弁体９１を閉状態に付勢するように構成されているが、形状回復温度や付勢力を適宜設定することにより、これらの組み合わせ以外にも上記弁体９１の動作と同様に動作させることも可能である。

（４）上記実施形態では、バイパスパイプ１７にオイルクーラ５０等が配設されているが、これらは適宜省略することができる。この場合には、バイパスパイプ１７によってウォータジャケット２０内の冷却水がほとんど熱交換されることなく循環されるので、効率的に冷却水温度を上昇させることができる。

（５）上記実施形態では、極冷間状態にあるエンジンを始動させた場合、冷却水温度が極冷間基準温度Ｔｂを越えた場合でも弁体９１を開状態に切り換えず、そのままエンジンが温間状態にある場合の弁体９１の開閉制御を行っているが、例えば鈍変温室９１ｆの容積を縮小することにより、あるいは鈍変温室９１ｆに外側と連通する貫通孔を設けること等により、鈍変温室９１ｆ内の冷却水温度変化に対する遅れを短く設定し、これによりエンジンの少冷間状態のうち高温側で弁体９１を開状態に切り換えるように構成してもよい。

本発明に係るエンジンの冷却装置の概略斜視図である。 同装置を模式的に示す説明図である。 弁体が閉状態にある場合の流路調整機構を示す要部断面図である。 弁体が開状態にある場合の流路調整機構を示す要部断面図である。 冷却水温度の時間変化等を示す説明図である。 本発明に係るエンジンの冷却装置の変形例を模式的に示す説明図である。 同変形例の流路調整機構を示す要部断面図である。

符号の説明

１ エンジン
２ エンジン本体
５ ラジエータ
６ ヒータユニット
７ サーモスタット
９ 開閉弁機構
１０Ａ〜１０Ｄ 各気筒
１８ 調圧用パイプ
２０ ウォータジャケット
２０ａ ブロック側ウォータジャケット
２０ｂ ヘッド側ウォータジャケット
２１ シリンダブロック
２２ シリンダヘッド
５０ オイルクーラ（熱交換器）
５２ ＡＴＦウォーマ（熱交換器）
７１ サーモスタットハウジング
８１ ウォータポンプハウジング
９１ 弁体
９１ｆ 鈍変温室
９２ 付勢部材
９３ 第１感温付勢部材
９４ 第２感温付勢部材
２３１ 冷却水流入ポート
２３２ｅ 短絡通路

Claims (8)

1. ウォータポンプによってエンジン内のウォータジャケットとラジエータとの間で冷却流体を循環させるラジエータ経路と、このラジエータ経路に配設されるとともにエンジン温度が所定の経路開放温度以上にある場合に当該ラジエータ経路を開き、経路開放温度未満である場合に当該ラジエータ経路を閉じるサーモスタットと、上記ウォータジャケットと車室内を暖房するためのヒータユニットとの間で冷却流体を循環させるヒータ経路と、エンジン始動時のエンジン温度に基づき上記ウォータジャケットに流入する冷却流体の流量を調整する流量調整機構とを備え、
   この流量調整機構は、エンジンが上記経路開放温度未満であって所定の極冷間基準温度よりも低い極冷間状態にある場合に上記ウォータジャケットに流入する冷却流体の流入流量を通常時流量とし、エンジンがこの極冷間基準温度以上であって上記経路開放温度未満の所定の少冷間基準温度よりも低い少冷間状態にある場合に上記ウォータジャケット流入流量を無くしまたは上記通常時流量よりも低減し、エンジンが少冷間基準温度以上の温間状態にある場合に上記ウォータジャケット流入流量を通常時流量とし、
   上記ヒータ経路は、少なくともエンジンが極冷間状態にある場合に流通可能に構成されていることを特徴とするエンジンの冷却装置。
2. 上記流量調整機構は、上記エンジンの温度を冷却流体の温度に基づいて判別するとともに、外側を流通する冷却流体の温度変化に対して内部に存在する冷却流体の温度が所定の遅れをもって追随する鈍変温室を有し、この鈍変温室内の冷却流体温度に基づいてエンジンの極冷間状態を判別するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のエンジンの冷却装置。
3. 上記流量調整機構は、上記ウォータポンプの吸入口と吐出口とを短絡させるショートカット通路と、このショートカット通路を開閉させる開閉弁機構とを備え、このショートカット通路を開いて上記ウォータポンプから吐出される冷却流体の流量の少なくとも一部を上記ショートカット通路に導入することによりウォータジャケットに導入される冷却流体の流量を低減するように構成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載のエンジンの冷却装置。
4. 上記流量調整機構の開閉弁機構は、上記ショートカット通路を開閉する弁体と、この弁体を開方向および閉方向のいずれか一方向に付勢する付勢部材と、冷却流体の温度変化に基づいて所定の付勢力を発生するとともにこの発生した付勢力によって上記弁体を上記付勢部材の付勢方向と反対方向に付勢する第１感温付勢部材と、冷却流体の温度変化に基づいて所定の付勢力を発生するとともにこの発生した付勢力によって上記弁体を上記付勢部材の付勢方向と同一方向に付勢する第２感温付勢部材とを備え、
   上記第１感温付勢部材および第２感温付勢部材は、その付勢力を発生する所定の温度が上記極冷間基準温度および少冷間基準温度のいずれか一方に設定されるとともに、上記開閉弁機構は、上記付勢部材による付勢力と第１および第２感温付勢部材による発生した付勢力との合付勢力によって、始動時のエンジン状態が極冷間状態にある場合に上記弁体を閉状態に付勢し、始動時のエンジン状態が少冷間状態にある場合に上記弁体を開状態に付勢し、始動時のエンジン状態が温間状態にある場合に上記弁体を閉状態に付勢するように構成されていることを特徴とする請求項３記載のエンジンの冷却装置。
5. 上記サーモスタットは、機械的に駆動されるメカニカルサーモスタットとして構成されていることを特徴とする請求項４記載のエンジンの冷却装置。
6. 上記エンジンの一の側面に上記ウォータポンプが収納されるウォータポンプハウジングが形成されるとともに、このウォータポンプハウジングに近接して上記サーモスタットを収納するサーモスタットハウジングが形成され、このサーモスタットハウジングと一体的に上記開閉弁機構が収納されるハウジングが形成されていることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載のエンジンの冷却装置。
7. 上記ラジエータおよびヒータユニットを迂回して上記ウォータジャケットの冷却流体出入口を接続するサブ循環経路をさらに備え、このサブ循環経路に冷却流体とエンジンオイルとの間で熱交換させるオイル用熱交換器が配設されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のエンジンの冷却装置。
8. 上記サブ循環経路には、オイル用熱交換器をバイパスする熱交換器バイパスが設けられるとともに、この熱交換器バイパスに圧力リリーフ弁が配設されていることを特徴とする請求項７記載のエンジンの冷却装置。

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