JP2009041510A

JP2009041510A - エンジンの冷却装置

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Publication number: JP2009041510A
Application number: JP2007209349A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Koike; 祐輔小池; Hideo Hosoya; 英生細谷; Tetsuya Tateishi; 哲也立石; Kazuo Ichikawa; 和男市川; Katsuaki Yasutomi; 克晶安富
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2027-08-10
Also published as: JP4998137B2

Abstract

【課題】エンジンのシリンダーヘッドに対し、その負荷状況に応じた適正な冷却を行う。
【解決手段】シリンダーヘッド３の内部には、各燃焼室の上方でかつ２つの排気ポート２５，２５の間に位置する部分を含んで気筒列方向に延びるメインジャケット部１３と、このメインジャケット部１３から離間した位置に区画形成されたサブジャケット部１５とが設けられており、これら両ジャケット部１３，１５は、上記メインジャケット部１３の内壁のうち上記２つの排気ポート２５，２５の間に位置しかつ燃焼室に近接する部分である熱影響部１３ａを指向するように延びる指向性通路１７を介して互いに連通されている。冷却回路２７には、その回路内の流れを制御する制御弁４７が設けられ、エンジンの高負荷域では、この制御弁４７の開閉操作に応じ、上記サブジャケット部１５内の冷却液が上記指向性通路１７からメインジャケット部１３の熱影響部１３ａに向けて流入する。
【選択図】図８

Description

本発明は、１気筒あたり２つの排気ポートを有し、複数の気筒が列状に配置されたエンジンのシリンダーヘッドに冷却回路を介して冷却液を供給するエンジンの冷却装置に関する。

従来、下記特許文献１に示されるように、エンジンを冷却するエンジンの冷却装置において、シリンダー回りに設けられた冷却ジャケットの下方部に、周囲に孔を有する筒状の液体分配管を設け、この液体分配管の内部を流通する冷却液を上記孔（液体出口孔）を通じて上方に流出させることにより、シリンダーヘッドのうち排気ポートの近傍にあたる部分に集中的に冷却液を導入することが行われている。
特開平７−２１７４９１号公報

上記特許文献１に開示されたエンジンの冷却装置によれば、シリンダーヘッドの中で最も高温になり易い部分（高温部）を集中的に冷却できるため、例えばエンジンの高負荷域でエンジン温度を適正に維持できる等の利点がある。しかしながら、上記特許文献１の技術では、エンジンの負荷状況にかかわらず上記のような集中冷却が行われるため、このような集中冷却が例えばエンジン負荷の低いときに行われた場合には、エンジンが必要以上に冷却されて冷却損失が増大し、燃費が悪化する等の問題が生じるおそれがある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、シリンダーヘッドの高温部に対する集中冷却をエンジンの負荷状況に応じて選択的に実行することにより、エンジン負荷に応じた適正な冷却状態をつくり出すことが可能なエンジンの冷却装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、１気筒あたり２つの排気ポートを有し、複数の気筒が列状に配置されたエンジンのシリンダーヘッドに冷却回路を介して冷却液を供給するエンジンの冷却装置であって、上記シリンダーヘッドの内部には、各燃焼室の上方でかつ上記２つの排気ポートの間に位置する部分を含んで気筒列方向に延びるメインジャケット部と、このメインジャケット部から離間した排気ポート側の位置に区画形成されて気筒列方向に延びるサブジャケット部とが設けられ、上記メインジャケット部とサブジャケット部との間には、これら両ジャケット部どうしを各気筒ごとに連通するとともに、上記メインジャケット部の内壁のうち上記２つの排気ポートの間に位置しかつ燃焼室に近接する部分である熱影響部を指向するように延びる指向性通路が設けられ、上記冷却回路には、その回路内の流れを制御する制御弁が設けられ、少なくともスロットル全開時を含むエンジンの高負荷域で、上記サブジャケット部内の冷却液の圧力がメインジャケット部よりも高まるように上記制御弁の開度が操作されることにより、上記サブジャケット部内の冷却液が上記指向性通路から上記メインジャケット部の熱影響部に向けて流入するように構成されたことを特徴とするものである（請求項１）。

本発明によれば、エンジンのシリンダーヘッドに、各燃焼室の上方でかつ２つの排気ポートの間に位置する部分を含んで気筒列方向に延びるメインジャケット部と、このメインジャケット部から離間した位置に区画形成されたサブジャケット部とを設けるとともに、これら両ジャケット部どうしを指向性通路を介して連通し、さらにエンジンの高負荷域で、冷却回路の制御弁を開閉操作して上記サブジャケット部内の冷却液の圧力を高めることにより、当該冷却液を上記指向性通路からメインジャケット部に流入させるようにしたため、エンジンの高負荷域で特に高温になり易い上記シリンダーヘッドの各排気ポート間部位等からなる高温部を迅速かつ集中的に冷却してシリンダーヘッドの温度上昇を効果的に抑制することができ、このシリンダーヘッドの温度上昇に起因したノッキング（エンジンノック）の発生やトルクの低下等を効果的に防止することができる。一方、エンジンの低負荷域では、上記制御弁を逆方向に操作して上記のようなメインジャケット部への冷却液の流入を停止する等により、シリンダーヘッドが必要以上に冷却されるのを防止してエンジンの冷却損失を低減し、その燃費を効果的に改善できる等の利点がある。

しかも、上記構成では、指向性通路が、上記メインジャケット部の内壁のうち燃焼室に近接する部分である熱影響部を指向して延びるように設置されているため、上記サブジャケット部からメインジャケット部に指向性通路を介して流入する冷却液を、上記熱影響部に確実に到達させることができ、この熱影響部を介して上記シリンダーヘッドの高温部（排気ポート間部位）をより効果的に冷却することができる。さらには、上記メインジャケット部への冷却液の流入を、制御弁を開閉操作するだけで行い得るようにした上記構成によれば、より簡単な構成でシリンダーヘッドの冷却効率を向上させることが可能である。

上記冷却回路が、上記メインジャケット部に冷却液を供給するメイン冷却回路と、上記サブジャケット部に冷却液を供給するサブ冷却回路とを有する場合、このサブ冷却回路のうちサブジャケット部の下流側に位置する部分に上記制御弁が設けられ、エンジンが高負荷域に遷移したときに、上記制御弁の開度が閉方向に操作されることにより、その上流側に位置する上記サブジャケット部内の冷却液の圧力が高められるように構成されることが好ましい（請求項２）。

この構成によれば、エンジンが高負荷域に遷移したときに、サブジャケット部の下流側に設けられた制御弁の開度を閉方向に操作するだけの簡単な構成で、上記サブジャケット部内の冷却液の圧力を効果的に高めて当該冷却液をメインジャケット部に容易に流入させることができる。一方、エンジンの負荷が低いときには、上記制御弁の開度を比較的高開度に維持することにより、上記サブジャケット部とメインジャケット部との間で冷却液の圧力を容易にバランスさせることができるため、エンジン負荷が低いにもかからず上記サブジャケット部からメインジャケット部に冷却液が流入してシリンダーヘッドが必要以上に冷却されること等を効果的に防止できるという利点がある。

また、上記構成においては、エンジンの高負荷域で閉方向に操作される上記制御弁の開度が、エンジンの回転数が高いほど小さく設定されるように構成されることが好ましい（請求項３）。

この構成によれば、エンジン負荷が高く、しかもエンジンの回転数が高いためにより大きな燃焼熱が発生する状況下で、上記制御弁をより低い開度まで絞って上記サブジャケット部からメインジャケット部により勢いよく冷却液を流入させることができるため、エンジンの発生熱量に応じた適正な冷却能力でシリンダーヘッドを効率よく冷却できるという利点がある。

さらに、エンジンの回転数が高い状態でエンジンが低負荷域から中負荷域に遷移した場合に、上記制御弁の開度が、エンジンの低負荷域での開度よりも開方向に操作されるように構成されることも、また好ましい（請求項４）。

この構成によれば、エンジンが高回転中負荷域に遷移したときに、上記制御弁を開いて冷却液の通水抵抗を低減し、これに応じて冷却液のトータルの流量を増大させることにより、冷却回路で生じる機械的なロスを効果的に低減しつつ、シリンダーヘッドを適正に冷却できるという利点がある。

また、本発明において、上記冷却回路が、その内部を循環する冷却液の温度を調節する温度調節手段と、冷却液を圧送するポンプ手段とを有する場合、エンジンが高負荷域に遷移したときに、これらポンプ手段および温度調節手段が、上記冷却回路の冷却液の流量を増大させかつその温度を低下させるように制御されることが好ましい（請求項５）。

この構成によれば、エンジンが高負荷域に遷移したときに、エンジン全体に対する冷却能力を向上させつつ、上記のようにサブジャケット部からメインジャケット部に冷却液を流入させることにより、シリンダーヘッドをより効果的に冷却できるという利点がある。

一方、本発明において、上記冷却回路が、上記メインジャケット部に冷却液を供給するメイン冷却回路と、上記サブジャケット部に冷却液を供給するとともに、そのサブジャケット部の下流側で閉塞されたサブ冷却回路とを有する場合、このサブ冷却回路のうちサブジャケット部の上流側に位置する部分に上記制御弁が設けられ、エンジンが高負荷域に遷移したときに、上記制御弁の開度が開方向に操作されることにより、上記サブジャケット部内の冷却液の圧力が高められるように構成されることが好ましい（請求項６）。

この構成によれば、サブジャケット部よりも上流側に設けられた制御弁を開くことにより、上記サブジャケット部内の冷却液の圧力を速やかに高めることができるため、エンジンが高負荷域に遷移したときに、上記サブジャケット部内の冷却液を直ちにメインジャケット部に流入させてシリンダーヘッドを迅速かつ効果的に冷却できるという利点がある。

以上説明したように、本発明によれば、シリンダーヘッドの高温部に対する集中冷却をエンジンの負荷状況に応じて選択的に実行することにより、エンジン負荷に応じた適正な冷却状態をつくり出すことが可能なエンジンの冷却装置を提供することができる。

（実施形態１）
以下、本発明のエンジンの冷却装置にかかる第１実施形態について説明する。図１は、上記エンジンの冷却装置が適用されたエンジン本体１の外観を示す斜視図である。本図に示されるエンジン本体１は、内部に複数のシリンダーを有するシリンダーブロック２と、このシリンダーブロック２の上部に取り付けられるとともに、内部に吸・排気ポート等を有するシリンダーヘッド３と、このシリンダーヘッド３の上面を覆うシリンダーヘッドカバー４とを備えている。なお、当実施形態におけるエンジン本体１は、４つの気筒（シリンダー）が一列に配置されたいわゆる直列４気筒型エンジンとして構成されている。

図２は上記シリンダーヘッド３単体の上面図、図３はシリンダーヘッド３単体の側面図、図４は図２のIV−IV線に沿った断面図、図５は図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。これらの図に示すように、シリンダーヘッド３には、吸気弁５および排気弁７が１気筒あたり２つずつ設けられており、これら吸・排気弁５，７が、その上方に設けられた軸受部９に支持される２本のカムシャフト（図示省略）でそれぞれ駆動されることにより、吸気ポート２３および排気ポート２５がそれぞれ開閉されるようになっている。なお、図４および図５において符号１９は点火プラグの取付孔である。

上記シリンダーブロック２およびシリンダーヘッド３の内部には、冷却水等の冷却液が流通する冷却ジャケットがそれぞれ設けられており、このうち、シリンダーヘッド３の内部の冷却ジャケットは、図４および図５に示すように、メインジャケット部１３およびサブジャケット部１５を有している。

具体的に、上記メインジャケット部１３は、シリンダーブロック２側の冷却ジャケットと連通して気筒列方向（点火プラグの取付孔１９の並び方向）に延びるように設置され、その一部が、各燃焼室の頂部を構成するシリンダートップ部１１の上方で、かつ１気筒あたり２つ設けられた上記各排気ポート２５，２５の間に位置するように設けられている。なお、図５に示される断面には、メインジャケット部１３のうち、上記各排気ポート２５，２５の間に位置する部分が表れており、これら各部は、上記メインジャケット部１３の主要部として気筒列方向に延びる図外のメインジャケット主要部に連通している。一方、上記サブジャケット部１５は、上記メインジャケット部１３から離間した位置に区画形成されており、上記シリンダートップ部１１の排気ポート２５側の側方部において気筒列方向に延びるように設置されている。

また、上記メインジャケット部１３とサブジャケット部１５との間には、これら両ジャケット部１３，１５どうしを連通するとともに、上記メインジャケット部１３の内壁のうち上記２つの排気ポート２５，２５の間に位置しかつ上記シリンダートップ部１１に近接する部分である熱影響部１３ａを指向するように延びる指向性通路１７が設置されている。

すなわち、上記熱影響部１３ａ（図４では黒塗りで示す）は、シリンダートップ部１１の上壁部のうち上記２つの排気ポート２５，２５の間に位置するためにエンジンの高負荷域で特に高温になり易いいわゆるバルブブリッジ部に最も近接する部分であるため、このバルブブリッジ部からなる高温部Ｈ（図４では網掛けで示す）を集中的に冷却すべく、上記指向性通路１７が設けられている。より具体的には、エンジンの負荷が高まったときに、上記サブジャケット部１５内の冷却液が上記指向性通路１７を介してメインジャケット部１３に流れ込むことにより、図４の矢印に示すように、上記メインジャケット部１３の熱影響部１３ａに集中的に冷却液が導入され、これによって上記高温部Ｈが効率よく冷却されるようになっている。なお、このようにして冷却液を熱影響部１３ａに向けて流入させるための具体的構成については、後に詳述する。

また、図４に示すように、上記指向性通路１７の内部には、軸方向に摺動可能な筒状のノズル部材７０が設けられている。

図６および図７は、上記ノズル部材７０の具体的構成を示す断面図である。これらの図に示すように、上記ノズル部材７０の内部には、このノズル部材７０を軸方向に貫通する貫通路７２が設けられており、図７の白抜き矢印に示すように、上記サブジャケット部１５内の冷却液が、上記貫通路７２を通って反対側のメインジャケット部１３に流入するようになっている。また、ノズル部材７０の軸方向中間部には、その周壁を貫通する開口部７０ｂが設けられている。なお、以下では、メインジャケット部１３が位置する図中右側をノズル部材７０の前側、その反対側をノズル部材７０の後側として説明を進めることにする。

上記指向性通路１７は、比較的小さい内径をもって前後方向に延びる小径部５９と、この小径部５９よりも大きい内径をもって前後方向に延びる大径部５８とを前側および後側に有した段付きの通路によって構成されている。図６に示すように、上記大径部５８の壁面と上記ノズル部材７０の外周面との間には所定の隙間が形成されており、この隙間部と上記ノズル部材７０の貫通路７２とが上記開口部７０ｂを介して連通されている。そして、後述するように、サブジャケット部１５の圧力が高くなると、その圧力に応じて上記ノズル部材７０が前進する一方、その前進量が所定量に達して図７に示すように、上記開口部７０ｂが上記小径部５９の壁面によって塞がれると、上記ノズル部材７０の前進が停止するようになっている。

また、上記指向性通路１７の大径部５８および小径部５９の間には段部５５が形成されており、この段部５５と、上記ノズル部材７０の底部７０ａとの間には、上記ノズル部材７０を指向性通路１７の入口側（つまりサブジャケット部１５側）に向かって付勢する付勢手段７４が設けられている。

上記構成において、後述するサブ冷却回路２９の制御弁４７（図８）が開いているためにサブジャケット部１５内の冷却液の圧力が低い状態では、上記付勢手段７４の付勢力によりノズル部材７０が図６に示される後退位置に保持される一方、上記制御弁４７が絞り操作されてサブジャケット部１５内の冷却液が高められると、このサブジャケット部１５側の水圧と上記メインジャケット部１３側の水圧との圧力差に応じ、上記ノズル部材７０を前方側（つまりメインジャケット部１３側）に押し出す押出力Ｆ３（図７）が発生し、この押出力Ｆ３が、上記付勢手段７４による付勢力等に抗して上記ノズル部材７０を前方に移動させる。そして、その前進量が所定量に達して図７に示すように、上記ノズル部材７０の開口部７０ｂが上記小径部５９の壁面により塞がれると、上記ノズル部材７０と大径部５８との隙間に冷却液が閉じ込められてその圧力が高まることにより、上記ノズル部材７０の前進が停止することになる。

図８は、上記シリンダーブロック２やシリンダーヘッド３に冷却液を供給する冷却回路２７の全体構成を示すブロック図である。本図に示すように、冷却回路２７は、シリンダーブロック２内の冷却ジャケット３１を介してシリンダーヘッド３内のメインジャケット部１３に冷却液を供給するメイン冷却回路２８と、上記シリンダーヘッド３内のサブジャケット部１５に冷却液を供給するサブ冷却回路２９とを有している。なお、図８では、サブ冷却回路２９に専用に用いられる部材を破線で示し、それ以外の部材（つまりメイン冷却回路２８に専用に用いられる部材または両回路２８，２９に共通の部材）を実線で示している。

上記メイン冷却回路２８は、熱交換器や冷却ファン等からなるラジエータ３２から導出された冷却液をシリンダーブロック２内の冷却ジャケット３１に導入するための入口側配管３３と、冷却液を循環させる駆動源としてこの入口側配管３３の下流側に設けられた電動式のウォーターポンプ等からなる電動ポンプ３４（本発明にかかるポンプ手段に相当）と、上記冷却ジャケット３１やメインジャケット部１３等を通ってシリンダーヘッド３の外部に導出された冷却液を上記ラジエータ３２に戻すための出口側配管３６と、上記シリンダーヘッド３の外部に導出された冷却液をラジエータ３２を介することなく直接電動ポンプ３４に戻すためのバイパス配管３７とを有している。なお、図８において符号４１は、冷却液を貯留するためのリザーバであり、符号４２は冷却液の圧力を調節するための圧力調節弁である。

上記バイパス配管３７は、排気ガスの再循環（ＥＧＲ）を行うためのＥＧＲ通路上に設けられたＥＧＲバルブ３８、エンジン本体１の吸気量を調節するスロットルバルブ等からなるスロットルボディ３９、および車室内の空調用に設けられた空調用ヒータ４０の設置部をそれぞれ通過するように配設されている。

また、上記入口側配管３３の下流側には、電気ヒータが組み込まれたいわゆるエレキサーモスタットからなるサーモスタット３５（本発明にかかる温度調節手段に相当）が設けられている。このサーモスタット３５は、冷却液の温度があらかじめ設定された所定温度未満であるときに、上記入口側配管３３を閉じることにより、ラジエータ３２で冷却された比較的低温の冷却液が上記シリンダーブロック２内に導入されるのを阻止するように構成されている。

以上のように構成されたメイン冷却回路２８において、電動ポンプ３４が作動すると、この電動ポンプ３４から、シリンダーブロック２内の冷却ジャケット３１や、シリンダーヘッド３内のメインジャケット部１３に冷却液が導入され、その後、出口側配管３６またはバイパス配管３７のいずれかを通ってシリンダーヘッド３の外部に上記冷却液が導出される。このうち、出口側配管３６側に分岐した冷却液は、ラジエータ３２に導入されてそこで冷却された後、入口側配管３３等を介して再び上記電動ポンプ３４に戻される一方、バイパス配管３７側に分岐した冷却液は、上記ラジエータ３２を介することなく上記電動ポンプ３４に直接戻される。なお、このとき、上記バイパス配管３７を通る冷却液の熱は、上記ＥＧＲバルブ３８、スロットルボディ３９、および空調用ヒータ４０を温めるために利用される。

このようにして冷却液が循環している間、上記サーモスタット３５は、このサーモスタット３５の設置部を通過する冷却液の温度があらかじめ設定された所定温度以上であるか否かに応じて、冷却液の循環経路を以下のように切り替えるように構成されている。

すなわち、冷却液の温度が設定温度未満であるエンジン冷間時には、サーモスタット３５が閉じることにより、上記ラジエータ３２から入口側配管３３を介して供給される相対的に温度の低い冷却液が遮断され、上記シリンダーブロック２内には、上記シリンダーヘッド３からバイパス配管３７を介して戻ってくる冷却液のみが導入される。これにより、冷却液の温度が設定温度に達するまで、シリンダーブロック２およびシリンダーヘッド３の内部を繰り返し冷却液が循環して温められる。一方、冷却液の温度が設定温度以上になった場合には、上記サーモスタット３５が開くことにより、上記ラジエータ３２から入口側配管３３を介して供給される比較的低温の冷却液が上記シリンダーブロック２内に流れ込み、シリンダーブロック２およびシリンダーヘッド３内の冷却液の温度が上記設定温度以上に上昇することが防止されるようになっている。

上記サブ冷却回路２９は、上記メイン冷却回路２８と共通の電動ポンプ３４から導出された冷却液をシリンダーヘッド３内のサブジャケット部１５に導入するための入口側配管４５と、上記サブジャケット部１５からシリンダーヘッド３の外部に導出された冷却液を上記ラジエータ３２に戻すための出口側配管４８と、この出口側配管４８の途中部に設けられた流量調節弁等からなる制御弁４７とを有している。そして、このようなサブ冷却回路２９において、上記電動ポンプ３４が作動すると、この電動ポンプ３４から入口側配管４５を通じて上記シリンダーヘッド３内のサブジャケット部１５に冷却液が導入され、その後、出口側配管４８やラジエータ３２等を介して上記冷却液が上記電動ポンプ３４に戻されるようになっている。

また、上記サブ冷却回路２９では、その出口側配管４８に設けられた上記制御弁４７が、エンジンの負荷状況に応じて開閉操作されることにより、上記サブジャケット部１５を含む制御弁４７の上流側の圧力（背圧）が調節され、これに応じて上記サブジャケット部１５と上記メインジャケット部１３との間の冷却液の流通が制御されるように構成されている。

具体的に、スロットル開度が小さいエンジンの低負荷域では、上記制御弁４７の開度が全開もしくはこれに近い開度に維持されることにより、上記サブジャケット１５内の冷却液の圧力が、メインジャケット部１３内の冷却液の圧力と略バランスするような値に維持され、これら両ジャケット部１３，１５間での冷却液の流通がほとんど生じないようになっている。一方、スロットル全開時等のエンジンの高負荷域では、上記制御弁４７が閉方向に操作されて上記出口側配管４８の流路が絞られることにより、その上流側に位置する上記サブジャケット部１５の圧力がメインジャケット部１３よりも高められ、これに応じて上記サブジャケット部１５内の冷却液が指向性通路１７を介してメインジャケット部１３に流入する。

ここで、図９に示すように、エンジンの高負荷域で絞り操作される上記制御弁４７の開度Ｓは、エンジンの回転数（ｒｐｍ）が高いほどより低い開度まで絞り操作される。これは、エンジンの高負荷域（スロットル開度が高い状態）の中でも、エンジンの回転数が高いためにその燃焼熱量がより大きい場合には、上記制御弁４７をより低開度に設定して上記サブジャケット部１５からメインジャケット部１３に勢いよく冷却液を流入させることで、シリンダーヘッド３の高温部Ｈをより効率よく冷却するためである。

また、図９に示すように、上記のような制御弁４７の絞り操作は、エンジンの回転数が高いほどより広いスロットル開度Ｋの範囲で行われる。すなわち、エンジンの回転数が低い場合には、スロットル開度Ｋが全開（１００％）付近の開度Ｋ₀にまで増大操作されない限り、上記制御弁４７の絞り操作は行われないが、エンジンの回転数が高い場合には、スロットル開度Ｋが中程度の開度Ｋ₀”以上に増大操作されれば、上記制御弁４７の絞り操作が行われる。そして、その絞り後の開度Ｓは、上記開度Ｋ₀”以上のより大きい開度にスロットル開度Ｋが増大操作されれば、これに応じてより低い開度まで絞られる。なお、エンジンの回転数が中程度である場合には、上記開度Ｋ₀およびＫ₀”の中間値Ｋ₀’以上にスロットル開度Ｋが増大操作されたときに、上記制御弁４７の絞り操作が行われることになる。

以上のように構成された冷却回路２７には、上記電動ポンプ３４やサーモスタット３５等の動作を制御する図外の制御ユニットが設けられている。そして、この制御ユニットによる制御に基づき、上記冷却回路２７は、エンジンの負荷状況に応じて例えば以下のような動作を実行するように構成されている。

図１０は、上記冷却回路２７の制御動作の一例を示すタイムチャートである。ここでは、図１０（ａ）に示すように、ある時刻ｔ１を境に、運転者がアクセルペダルを踏み込む等により、スロットル開度Ｋ（％）が低開度Ｋ１（例えば０〜２０％程度）から高開度Ｋ２（例えば１００％もしくはその近傍）に増大操作された場合について説明する。すなわち、本図では、時刻ｔ１より前がエンジンの低負荷域、時刻ｔ１以後がエンジンの高負荷域となる。

上記のように時刻ｔ１でスロットル開度がＫ２まで増大操作されてエンジンが高負荷域に遷移すると、これに応じて図１０（ｂ）に示すように、エンジンの燃焼熱量Ｊ（ｃａｌ）が所定量増大する。このとき、当該燃焼熱によってシリンダーヘッド３の温度が過度に上昇するのを防止すべく、図１０（ｃ）に示すように、上記冷却回路２７内を循環する冷却液の流量Ｑ（ｍ³／ｈ）がＱ１からＱ２に増大される。すなわち、上記冷却回路２７における電動ポンプ３４の出力をアップしてその吐出量を所定量増大させる制御が実行されることにより、上記冷却液の流量Ｑ（つまりメイン冷却回路２８とサブ冷却回路２９のトータルの流量）がＱ１からＱ２に増大される。

さらに、これに合わせて図１０（ｄ）に示すように、上記電動ポンプ３４からシリンダーブロック２やシリンダーヘッド３に供給される冷却液の温度Ｔ（℃）が、上記時刻ｔ１より前の時点（低負荷域）における比較的高めの温度Ｔ１（例えば１３０℃程度）から、これよりも低い温度Ｔ２（例えば８０℃程度）に下げられる。

すなわち、時刻ｔ１より前の低負荷域では、上記冷却回路２７におけるサーモスタット３５の設定温度がＴ１に設定されることにより、メイン冷却回路２８の液温がこの温度Ｔ１に維持されるが、上記時刻ｔ１で高負荷域に遷移すると、この時点でサーモスタット３５の電熱線が強制的に通電され、サーモスタット３５が常に開いた状態となる。これにより、ラジエータ３２で冷却された比較的低温の冷却液が電動ポンプ３４に戻されるため、この電動ポンプ３４からシリンダーブロック２やシリンダーヘッド３に供給される冷却液の温度Ｔが温度Ｔ２まで徐々に低下することになる。

ところで、上記構成によれば、エンジンの低負荷域での冷却液の液温が、図１０（ｄ）に示したように比較的高めに設定されているが、これは、熱的にまだ余裕のあるエンジンの低負荷域において、冷却液の温度を必要以上に下げないようにすることで、冷却損失を低減して燃費の改善等を図るためである。

ただし、このように低負荷域での冷却液の温度を高くすると、低負荷域から急激に高負荷域に移行した際に、図１０（ｆ）に示すように、シリンダーヘッド３における２つの排気ポート２５，２５の間の部分の温度Ｔｄ（℃）、つまり、シリンダートップ部１１の上壁部のうち各排気ポート２５，２５の間に位置する高温部Ｈ（図４）の温度Ｔｄ（℃）が過度に上昇し、ノッキング（エンジンノック）の発生やトルクの低下等を招くおそれがある。

すなわち、上記電動ポンプ３４から供給される冷却液の温度Ｔは、図１０（ｄ）のように徐々に低下するものであり、これを瞬時に目標温度（Ｔ２）まで低下させることはできないため、上記のような制御だけでは、図１０（ｆ）の一点鎖線に示すように、上記高温部Ｈの温度Ｔｄが信頼性基準値Ｔａ（エンジンの燃焼状態を良好に維持することが可能な上限温度）を超えてしまい、ノッキングの発生やトルクの低下等の問題が生じ易くなる。

そこで、当実施形態では、図１０（ｅ）に示すように、エンジンが低負荷域から高負荷域に遷移した上記時刻ｔ１の時点で、上記サブ冷却回路２９の制御弁４７を閉方向に操作し、その開度Ｓ（％）を、全開付近の開度Ｓ１からそれより小さい開度Ｓ２に絞ることにより、上記サブジャケット部１５内の冷却液の圧力をメインジャケット部１３よりも高め、これに応じて図４の矢印に示すように、上記サブジャケット部１５内の冷却液を、上記指向性通路１７を介してメインジャケット部１３に流入させるようにしている。これにより、メインジャケット部１３に集中的に冷却液が導入され、このメインジャケット部１３に近接するシリンダーヘッド３の高温部Ｈ、すなわち、シリンダーヘッド３の各排気ポート２５，２５の間に位置するためにエンジンの高負荷域で特に高温になり易い上記高温部Ｈが効率よく冷却される。この結果、図１０（ｅ）の実線に示すように、上記シリンダーヘッド３の高温部Ｈの温度（排気ポート間温度）Ｔｄが、時刻ｔ１以後の高負荷域においても上記信頼性基準値Ｔａ以下に抑制されることになる。なお、上記時刻ｔ１で絞り操作される上記サブ冷却回路２９の制御弁４７の開度は、図９に示したように、エンジンの回転数が高いほど小さく、エンジンの回転数が低いほど大きく設定されることになる。

しかもこのとき、上記指向性通路１７が、図４に示したように、メインジャケット部１３の熱影響部１３ａを指向して延びるように設置されていることから、上記サブジャケット部１５からこの指向性通路１７を介してメインジャケット部１３に流入する冷却液は、上記熱影響部１３ａ、つまり、メインジャケット部１３の内壁のうちシリンダーヘッド３の高温部Ｈに最も近接する部分に正確に到達する。これにより、シリンダーヘッド３の高温部Ｈがより効率よく冷却され、その温度上昇がより効果的に抑制される。さらには、上記のようにしてサブジャケット部１５から流入してくる冷却液の圧力に応じ、ノズル部材７０が図７に示すように前方に移動してその先端部が上記メインジャケット部１３の熱影響部１３ａに接近することにより、上記サブジャケット部１５から流入してくる冷却液が、上記ノズル部材７０を通じて確実に上記熱影響部１３ａに到達するため、熱的に厳しい上記高温部Ｈの冷却効率がさらに向上するという利点がある。

なお、上記高負荷域への遷移の際には、上記ラジエータ３２の冷却ファン（電動ファン）が強制的に高回転に制御されることにより、冷却性能がさらに高められるようになっている。

ところで、上記構成において、制御弁４７が時刻ｔ１で絞り操作されてからしばらく時間が経過すると、サブ冷却回路２９における冷却液の流通抵抗が増大して上記サブジャケット部１５に導入される冷却液の流量が減少し、このサブジャケット部１５内の冷却液の圧力が減少するため、サブジャケット部１５からメインジャケット部１３に冷却液が流入する上記のような現象が起きなくなると考えられるが、当実施形態では、上記時刻ｔ１からしばらく時間が経過したときに、図１０（ｄ）に示したように、上記冷却回路２７を循環する冷却液が相対的に低い温度Ｔ２まで低下するように構成されているため、上記のようなメインジャケット部１３への冷却液の流入が起きなくなったとしても、その時点でシリンダーヘッド３に対する冷却能力が大きく低下することはなく、上記シリンダーヘッド３の温度上昇を抑制する効果は引き続き十分なレベルに維持されることになる。

上記のように１気筒あたり２つの排気ポート２５，２５を有し、複数の気筒が列状に配置されたエンジンのシリンダーヘッド３等に冷却回路２７を介して冷却液を供給するエンジンの冷却装置において、上記シリンダーヘッド３の内部に、シリンダートップ部１１（各燃焼室の頂部）の上方でかつ上記２つの排気ポート２５，２５の間に位置する部分を含んで気筒列方向に延びるメインジャケット部１３と、このメインジャケット部１３から離間した排気ポート２５側の位置に区画形成されて気筒列方向に延びるサブジャケット部１５とを設け、かつ上記メインジャケット部１３とサブジャケット部１５との間に、これら両ジャケット部１３，１５どうしを各気筒ごとに連通するとともに、上記メインジャケット部１３の内壁のうち上記２つの排気ポート２５，２５の間に位置しかつ燃焼室に近接する部分である熱影響部１３ａを指向するように延びる指向性通路１７を設け、少なくともスロットル全開時を含むエンジンの高負荷域で、上記冷却回路２７に設けられた制御弁４７を開閉操作して上記サブジャケット部１５内の冷却液の圧力をメインジャケット部１３よりも高めることにより、上記サブジャケット部１５内の冷却液を上記指向性通路１７からメインジャケット部１３の熱影響部１３ａに向けて流入させるようにした上記第１実施形態の構成によれば、シリンダーヘッド３の高温部Ｈに対する集中冷却をエンジンの負荷状況に応じて選択的に実行できるため、エンジン負荷に応じた適正な冷却状態をつくり出してエンジン性能を効果的に向上させることができるという利点がある。

すなわち、上記構成によれば、エンジンのシリンダーヘッド３に、シリンダートップ部１１の上方でかつ２つの排気ポート２５，２５の間に位置する部分を含んで気筒列方向に延びるメインジャケット部１３と、このメインジャケット部１３から離間した位置に区画形成されたサブジャケット部１５とを設けるとともに、これら両ジャケット部１３，１５どうしを指向性通路１７を介して連通し、さらにエンジン負荷が高まるスロットル全開時等に、冷却回路２７の制御弁４７を開閉操作して上記サブジャケット部１５内の冷却液の圧力を高めることにより、当該冷却液を上記指向性通路１７からメインジャケット部１３に流入させるようにしたため、エンジンの高負荷域で特に高温になり易い上記シリンダーヘッド３の高温部Ｈ（つまりシリンダートップ部１１の上壁部のうち各排気ポート２５，２５の間に位置する部分）を迅速かつ集中的に冷却してシリンダーヘッド３の温度上昇を効果的に抑制することができ、このシリンダーヘッド３の温度上昇に起因したノッキングの発生やトルクの低下等を効果的に防止することができる。一方、エンジンの低負荷域では、上記制御弁４７を逆方向に操作して上記のようなメインジャケット部１３への冷却液の流入を停止する等により、シリンダーヘッド３が必要以上に冷却されるのを防止してエンジンの冷却損失を低減し、その燃費を効果的に改善できる等の利点がある。なお、この低負荷域で、メインジャケット部１３からサブジャケット部１５に冷却液の一部が流れても、そのことによる特段の支障がなければ、この形態を否定するものではない。

しかも、上記構成では、指向性通路１７が、上記メインジャケット部１３の内壁のうち燃焼室に近接する部分である熱影響部１３ａを指向して延びるように設置されているため、上記サブジャケット部１５からメインジャケット部１３に指向性通路１７を介して流入する冷却液を、図４の矢印に示すように上記熱影響部１３ａに確実に到達させることができ、この熱影響部１３ａを介して上記各排気ポート２５，２５の間の高温部Ｈをより効果的に冷却することができる。

なお、上記冷却回路２７において、冷却液を循環させる駆動源としての電動ポンプ３４とは別に、サブジャケット部１５に冷却液を圧送する専用のポンプ（サブポンプ）を設け、エンジンが高負荷域に遷移したときに、このサブポンプの出力を増大させて上記サブジャケット部１５内の冷却液の圧力を高めることにより、当該冷却液を上記指向性通路１７からメインジャケット部１３に流入させることも可能である。しかしながら、このように構成した場合には、冷却液を圧送するポンプが２つ必要になるため、上記冷却回路２７の部品コストがある程度上昇することが避けられなくなる。これに対し、上記構成のように、冷却回路２７に制御弁４７を設け、この制御弁４７を開閉操作することにより、上記のような冷却液の流入を生じさせるようにした場合には、冷却回路２７の構造をより簡素化でき、その部品コストを効果的に低減できるという利点がある。

また、上記第１実施形態のように、メインジャケット部１３に冷却液を供給するメイン冷却回路２８と、サブジャケット部１５に冷却液を供給するサブ冷却回路２９とを有する冷却回路２７のうち、上記サブ冷却回路２９におけるサブジャケット部１５の下流側に上記制御弁４７を設け、エンジンが高負荷域に遷移したときに、上記制御弁４７の開度を閉方向に操作することにより、上記サブジャケット部１５を含む制御弁４７の上流側の圧力（背圧）を高め、これに応じて上記サブジャケット部１５内の冷却液をメインジャケット部１３に流入させるようにした場合には、サブジャケット部１５の下流側に設けられた上記制御弁４７の開度を閉方向に操作するだけの簡単な構成で、上記サブジャケット部１５内の冷却液の圧力を効果的に高めて当該冷却液をメインジャケット部１３に容易に流入させることができる。一方、エンジンの負荷が低く、上記のような冷却液の流入が必要ないときには、上記制御弁４７の開度を比較的高開度に維持することにより、上記サブジャケット部１５とメインジャケット部１３との間で冷却液の圧力を容易にバランスさせることができるため、エンジン負荷が低いにもかからず上記のような冷却液の流入が生じてシリンダーヘッド３が必要以上に冷却されること等を効果的に防止できるという利点がある。

また、上記第１実施形態のように、エンジンの高負荷域で閉方向に操作される上記制御弁４７の開度が、エンジンの回転数が高いほど低く設定されるように構成されている場合には、エンジン負荷が高く、しかもエンジンの回転数が高いためにより大きな燃焼熱が発生する状況下で、上記制御弁４７をより低い開度まで絞って上記サブジャケット部１５からメインジャケット部１３により勢いよく冷却液を流入させることができるため、エンジンの発生熱量に応じた適正な冷却能力でシリンダーヘッド３を効率よく冷却できるという利点がある。

また、上記第１実施形態では、冷却回路２７内を循環する冷却液の温度を調節するサーモスタット３５と、上記冷却液を圧送する電動ポンプ３４とが、エンジンの高負荷域で上記冷却回路２７の流量を増大させかつその温度を低下させるように制御されるため、エンジンが高負荷域に遷移したときに、エンジン全体に対する冷却能力を向上させつつ、上記のようにサブジャケット部１５からメインジャケット部１３に冷却液を流入させることにより、シリンダーヘッド３をより効果的に冷却できるという利点がある。

また、上記第１実施形態では、指向性通路１７の内部に軸方向に摺動可能な筒状のノズル部材７０が設けられ、エンジンが高負荷域に遷移したときに、上記ノズル部材７０の先端部が上記指向性通路１７からメインジャケット部１３の熱影響部１３ａに向かって突出するように構成されているため、上記サブジャケット部１５から流入してくる冷却液を上記ノズル部材７０を通じて確実にメインジャケット部１３の熱影響部１３ａに到達させることができ、シリンダーヘッド３の冷却効率をより効果的に向上させることができるという利点がある。

すなわち、エンジンが高負荷域に遷移したときに、ノズル部材７０の先端部がメインジャケット部１３側に突出して熱影響部１３ａに接近し、この熱影響部１３ａに接近したノズル部材７０の先端部を通じて、上記サブジャケット部１５内の冷却液がメインジャケット部１３に流入するように構成されているため、この流入した冷却液が、メインジャケット部１３内の冷却液と混じり合うことなく直接的に上記熱影響部１３ａに到達し、この熱影響部１３ａを介してシリンダーヘッド３がより効果的に冷却されるという利点がある。

また、上記第１実施形態では、エンジンの低負荷域での冷却液の温度（図１０（ｄ）における温度Ｔ１）を、高負荷域での温度（図１０（ｄ）における温度Ｔ２）に比して高く維持するようにしたため、エンジンの発生熱量がそれほど大きくない低負荷域において、エンジンの冷却損失をできる限り小さくして燃費を効果的に改善できるとともに、エンジンの高負荷域では、冷却液の温度を低くしてエンジンを適正温度に維持することにより、ノッキングの発生やトルクの低下等を効果的に防止できるという利点がある。

なお、上記第１実施形態では、図９に示したように、上記制御弁４７の絞り操作が実行される際のスロットル開度Ｋの範囲を、エンジンの回転数が高いほど広く設定することにより、エンジンの回転数が高い場合には、スロットル開度Ｋが中程度の開度Ｋ₀”以上に増大操作されれば、上記制御弁４７が絞り操作されるように構成したが、エンジン回転数が高くかつスロットル開度Ｋが中程度の開度である場合には、上記制御弁４７を絞る操作、つまり、サブジャケット部１５からメインジャケット部１３に冷却液を流入させてシリンダーブロック３の高温部Ｈを集中冷却する操作を行なわなくても、上記制御弁４７を開いて冷却液の通水抵抗を低減し、これに応じて冷却液のトータルの流量を増大させることで、シリンダーヘッド３を適正に冷却できるということも考えられる。そして、このような場合には、上記制御弁４７の開度制御を、例えば図１１に示すようなグラフに基づき行うことも可能である。

すなわち、この図１１では、エンジン回転数が高くかつスロットル開度Ｋが中程度の開度である場合（エンジンが高回転中負荷域にある場合）には、制御弁４７を開方向に操作し（図１１のＡ部）、これに応じて冷却回路２７内を循環する冷却液の通水抵抗を低減することにより、シリンダーヘッド３の温度上昇を抑制するようにしている。この構成によれば、冷却回路２７で生じる機械的なロスを効果的に低減しつつ、シリンダーヘッド３を適正に冷却できるという利点がある。

また、上記構成によれば、エンジンが高回転中負荷域にある状態からスロットル開度Ｋが増大操作されてエンジンが高負荷域に遷移したときに、上記のように制御弁４７を開方向に操作してサブ冷却回路２９の流量を一旦増大させてから、上記制御弁４７を閉方向に操作（絞り操作）してその流量を抑制することになるため、この制御弁４７の下流側に位置する上記サブジャケット部１５の圧力を、上記制御弁４７の絞り操作に応じてより効果的に高められるという利点がある。この結果、エンジンが高負荷域に遷移したときに、上記サブジャケット部１５からメインジャケット部１３により勢いよく冷却液を流入させることができ、シリンダーヘッド３の冷却効率をより効果的に向上させることができる。

（実施形態２）
図１２は、本発明のエンジンの冷却装置の第２実施形態を示す図である。本図に示すように、この第２実施形態のエンジンの冷却装置では、メインジャケット部１３とサブジャケット部１５とを連通する指向性通路１７の内壁に、その軸方向に沿って螺旋状に延びる突起６０が設けられている。

この構成によれば、エンジンが高負荷域に遷移したときに、サブジャケット部１５から指向性通路１７を介してメインジャケット部１３へと流入する冷却液の流れが、上記螺旋状の突起６０に沿って案内されることにより、図中の矢印に示すように、上記冷却液が旋回流となってメインジャケット部１３内に流入するため、この流入する冷却液の推進力を効果的に増大させることができる。したがって、サブ冷却回路２９（図８）により上記サブジャケット部１５内に供給される冷却液を、上記指向性通路１７を介してより確実にメインジャケット部１３の熱影響部１３ａに到達させることができ、エンジンの高負荷域におけるシリンダーヘッド３の冷却効率をより効果的に向上させることができる。

また、上記のようにサブジャケット部１５からメインジャケット部１３に旋回流として流入する冷却液により、上記メインジャケット部１３内の冷却液が十分に撹拌されるため、この冷却液中の温度の偏りが低減され、上記シリンダーヘッド３の冷却効率がさらに効向上するという利点がある。

なお、上記第２実施形態では、指向性通路１７の内壁に螺旋状の突起６０を設けたが、このような突起６０に代えて、螺旋状の溝を設けることでも、上記と同様の旋回流を発生させることができる。

（実施形態３）
図１３および図１４は、本発明のエンジンの冷却装置の第３実施形態を示す図である。本図に示すように、この第３実施形態のエンジンの冷却装置では、メインジャケット部１３とサブジャケット部１５とを連通する指向性通路１７の内部に、その出口側の流路を絞るための絞り弁１８が設けられている。

上記絞り弁１８は、指向性通路１７の内壁に沿って軸方向に摺動自在に保持された筒状の本体部５１と、この本体部５１のメインジャケット部１３側の端部に突設された支持棒５２と、この支持棒５２の先端に設けられた弁体５３とを有している。なお、以下では、弁体５３が設けられている側（メインジャケット部１３側）を絞り弁１８の前側、その反対側（サブジャケット部１５側）を絞り弁１８の後側として説明を進めることにする。

上記本体部５１の内部には、前後方向に延びて本体部５１を貫通する貫通路５４が設けられており、この貫通路５４を通って上記指向性通路１７内の冷却液が流通するようになっている。具体的に、この貫通路５４内にその入口側端部５４ａから流入した冷却液は、途中で二股に分岐して上記支持棒５２の上下に位置する２つの出口側端部５４ｂから流出した後に、上記弁体５３と指向性通路１７の内壁との隙間を通ってメインジャケット部１３に導入される。また、上記本体部５１の軸方向中間部には、その周壁を貫通する開口部５１ｂが設けられている。

上記指向性通路１７は、上記第１実施形態と同様に、大径部５８と小径部５９とを有した段付きの通路により構成されている。図１３に示すように、上記大径部５８の壁面と上記絞り弁１８の本体部５１の外周面との間には所定の隙間が形成されており、この隙間部と上記本体部５１の貫通路５４とが上記開口部５１ｂを介して連通されている。そして、後述するように、サブジャケット部１５の圧力が高くなると、その圧力に応じて上記絞り弁１８が前進する一方、その前進量が所定量に達して図１４に示すように、上記開口部５１ｂが上記小径部５９の壁面によって塞がれると、上記絞り弁１８の前進が停止するようになっている。

上記指向性通路１７の段部５５と、上記本体部５１の底部７０ａとの間には、前後方向に延びるコイルバネ等からなる付勢手段５７が設けられており、この付勢手段５７の付勢力により、上記絞り弁１８が指向性通路１７の入口側（つまりサブジャケット部１５側）に向かって付勢されるように構成されている。

また、上記指向性通路１７の出口側（メインジャケット部１３側）の端部には、前窄まり状に形成されたノズル部５６が設けられており、このノズル部５６と上記弁体５３との隙間が、弁体５３が前方に移動するにつれて狭まるように構成されている。

上記構成において、サブ冷却回路２９の制御弁４７（図８）が開いているエンジンの低負荷域では、サブジャケット部１５内の冷却液の圧力が低いため、上記付勢手段５７の付勢力により、絞り弁１８が図１３に示される後退位置に保持される一方、エンジンが高負荷域に遷移して上記制御弁４７が絞り操作され、サブジャケット部１５内の冷却液の圧力が高められると、このサブジャケット部１５側の水圧と上記メインジャケット部１３側の水圧との圧力差に応じ、上記絞り弁１８を前方側（つまりメインジャケット部１３側）に押し出す押出力Ｆ１（図１４）が発生し、この押出力Ｆ１が、上記付勢手段５７による付勢力等に抗して上記絞り弁１８を前方に移動させる。そして、その前進量が所定量に達して図１４に示すように、上記本体部５１の開口部５１ｂが上記小径部５９の壁面により塞がれると、上記本体部５１と大径部５８との隙間に冷却液が閉じ込められてその圧力が高まることにより、上記絞り弁１８の前進が停止することになる。

上記のようにして絞り弁１８が図１４に示される前進位置に移動すると、弁体５３がノズル部５６の壁面に接近することにより、両者の隙間が狭められる。そして、このように指向性通路１７の出口側流路が絞られた状態で、図中の白抜き矢印に示すように、サブジャケット部１５内の冷却液が上記本体部５１の貫通路５４を通ってその前方側に流れ出すと、当該冷却液は、上記弁体５３とノズル部５６との間の狭小な隙間を通過することにより、その流速が相対的に高められた状態で上記メインジャケット部１３に流入することになる。

以上のように、上記第３実施形態では、指向性通路１７に絞り弁１８が設けられ、エンジンが高負荷域に遷移してサブ冷却回路２９の制御弁４７が絞り操作され、サブジャケット部１５内の圧力が高められたときに、上記絞り弁１８が前方に移動して上記指向性通路１７の出口側流路が絞られるように構成されているため、これによって出口側流路が狭められた上記指向性通路１７を介して、上記サブジャケット部１５からメインジャケット部１３に冷却液を流入させることにより、このメインジャケット部１３内に流入する冷却液の流速を効果的に速めることができる。したがって、上記サブジャケット部１５内の冷却液を、メインジャケット部１３の熱影響部１３ａに向けて勢いよく流入させることができ、上記シリンダーヘッド３の高温部Ｈをより効率よく冷却できるという利点がある。

（実施形態４）
図１５は、本発明のエンジンの冷却装置の第４実施形態を示す図である。本図に示すように、この第４実施形態のエンジンの冷却装置では、メインジャケット部１３の内壁のうち上記各排気ポート２５，２５の間に位置する熱影響部１３ａに、その壁面から起立する複数の冷却フィン８０が一体的に設けられている。

上記熱影響部１３ａの上方側には、上記複数の冷却フィン８０を上から覆う板状の閉止部材８２が設けられており、この閉止部材８２は、上記熱影響部１３ａの壁面から突設された取付片８４に一端部が枢支されるとともに、他端部が付勢手段８６により下方側（熱影響部１３ａ側）に付勢されている。すなわち、上記付勢部材８２は、上記取付片８４の枢支軸８３を支点に回動可能に取り付けられているとともに、上記付勢手段８６の下向きの付勢力により、通常時において上記各冷却フィン８０の上面を覆う図１５の状態に保持されるように構成されている。

上記構成において、エンジンの高負荷域でサブ冷却回路２９の制御弁４７（図８）が絞り操作され、これに応じて上記サブジャケット部１５内の冷却液が指向性通路１７を介してメインジャケット部１３に流入すると、この流入した冷却液の作用により、上記閉止部材８２の他端部（付勢手段８６側の端部）に上向きの力が働くため、図１６に示すように、上記閉止部材８２が付勢手段８６の付勢力に抗して上方に回動変位し、この閉止部材８２の他端部と上記冷却フィン８０との間に隙間が生じる。すると、図中の矢印に示すように、上記指向性通路１７から流入してきた冷却液が、上記隙間を通じて上記冷却フィン８０の設置部に導入され、この冷却フィン８０を介して上記熱影響部１３ａが効率よく冷却されるようになっている。

すなわち、上記構成では、メインジャケット部１３の熱影響部１３ａに、全体として大きな表面積を有する複数の冷却フィン８０が設けられることにより、より広い冷却面積（放熱面積）が確保されるようになっているため、この冷却フィン８０の設置部に上記サブジャケット部１５内の冷却液を導入することにより、上記冷却フィン８０およびこれと一体の上記熱影響部１３ａを効率よく冷却することができ、シリンダーヘッド３の冷却効率を効果的に向上させることができる。

一方、上記サブジャケット部１５からメインジャケット部１３への冷却液の流入がない（またはその流入量が少ない）エンジンの低負荷域では、付勢手段８６の付勢力により上記閉止部材８２が冷却フィン８０の上面を覆う図１５の状態に引き戻されるため、この冷却フィン８０からの放熱量を抑制することができ、エンジンの低負荷域でシリンダーヘッド３が過度に冷却されて燃費が悪化すること等を効果的に防止できるという利点がある。

（実施形態５）
図１７は、本発明のエンジンの冷却装置の第５実施形態を示す図である。本図に示すように、この第５実施形態のエンジンの冷却装置では、メインジャケット部１３の熱影響部１３ａの上側、すなわち２つの排気ポート２５，２５の間に、一時的に熱を溜めることにより上記熱影響部１３ａの昇温を抑制することが可能な蓄熱手段９０が設けられている。なお、以下では、図中右側を蓄熱手段９０の前側、図中左側を蓄熱手段９０の後側として説明を行う。

上記蓄熱手段９０は、多数の蓄熱カプセル９１が内部に封入された筒型のメッシュ状部材からなる保持部材９２と、この保持部材９２の内部において回動可能に支持された仕切部材９４とを有している。上記蓄熱カプセル９１は、図１８に示すように、例えばＬｉＮＯ₃等からなる球状の蓄熱材９１ａが樹脂製の表皮材９１ｂにより包まれることで構成されており、このような蓄熱カプセル９１が存在する状態で、周囲の温度が特定温度まで上昇すると、上記蓄熱材９１ａが融解して周囲の熱を吸収する一方、上記特定温度より低い温度まで周囲温度が低下すると、上記蓄熱材９１ａが上記吸収した熱を放出しつつ凝固するように構成されている。

上記仕切部材９４は、上記保持部材９２の内部に設けられた回動軸９５を中心に回動可能に取り付けられている。そして、この仕切部材９４が上記保持部材９２の幅方向に延びるように設置された図１７の状態で、上記保持部材９２の後方部と仕切部材９４とに囲まれた領域に上記多数の蓄熱カプセル９１が閉じ込められている。なお、上記回動軸９５は、上記保持部材９２の幅方向中心よりも上方側にオフセットした位置に設けられているため、上記指向性通路１７を通じてメインジャケット部１３の内部に冷却液が流入し、この冷却液により上記仕切部材９４の後面部が前向きに押動された場合には、上記仕切部材９４に対し、これを図中左回りに回動させるモーメントが作用するようになっている。

また、上記仕切部材９４には、この仕切部材９４が上記回動軸９５を中心に回動する際の速度を制御するダンパー機構９６が取り付けられている。

図１９に示すように、上記ダンパー機構９６は、仕切部材９４の上端部を前方側（図中右側）に向けて付勢する付勢手段９７と、上記仕切部材９４が閉止状態にあるときにこの仕切部材９４の回動軸９５の近傍に保持された錘１００とを有している。上記付勢手段９７は、引張状態で設置された前後方向に延びるコイルバネ等からなり、その前後端部が、上記仕切部材９４の上端部に設置された取付片９９と、上記保持部材９２の上部内壁に設置された取付片９８とにそれぞれ固定されることにより、上記取付片９９を介して仕切部材９４の上端部を前方側に引き寄せる方向に付勢するように構成されている。一方、上記錘１００は、所定の重量を有する中実部材等からなり、上記仕切部材９４が閉止状態にあるときに、この仕切部材９４の上下方向中央部付近（回動軸９５の近傍部）から前方側に突設された突片１０１の上面に載置された状態で保持されるようになっている。

また、上記保持部材９２の下部内壁には、上記仕切部材９４の下端部が係止される係止片１０２が設けられており、この係止片１０２により、上記付勢手段９７の付勢力に応じ上記仕切部材９４が図中右回りに回動して開放状態に変位することが規制されるように構成されている。

上記構成において、仕切部材９４が図１９に示される閉止状態にあるときには、上記錘１００が仕切部材９４の回動軸９５の近傍に位置することから、この錘１００は、上記仕切部材９４の慣性モーメントの増大にほとんど寄与しない。このため、上記付勢手段９７による付勢力に対向し得る回転力が上記仕切部材９４に作用すれば、上記仕切部材９４は比較的速い速度で開方向に回動変位することになる（図２０参照）。

一方、上記仕切部材９４が図２０に示される開放状態にあるときには、上記錘１００が仕切部材９４の表面に沿って自重により下方にスライド変位し、上記回動軸９５から離間した位置（取付片９９の一面側）に上記錘１００が保持されるため、この錘１００の存在により、上記仕切部材９４の慣性モーメントが大きく増大する。これにより、上記仕切部材９４を図２０の開放状態から図１９の閉止状態に復帰させる際には、この慣性モーメントの増大分が大きな回転抵抗となるため、上記仕切部材９４は、上述した開方向への回動時よりも遅い速度で、図１９の閉止状態に回動変位することになる。このように、仕切部材９４は、閉方向に回動する際の速度の方が、開方向に回動する際の速度よりも遅くなる、いわゆるヒステリシス特性を有するように構成されている。

上記構成において、エンジンの高負荷域でサブ冷却回路２９の制御弁４７（図８）が絞り操作され、これに応じて上記サブジャケット部１５内の冷却液が指向性通路１７を介してメインジャケット部１３に流入すると、この流入する冷却液の作用により、上記仕切部材９４が回動軸９５を中心として開方向に回転駆動される（図２１参照）。このとき、上記のようなヒステリシス特性を有する仕切部材９４が、比較的速い速度で開方向に回動することから、上記保持部材９２の後方部に閉じ込められていた多数の蓄熱カプセル９１は、速やかに保持部材９２内を拡散する。この結果、図２１に示すように、上記メインジャケット部１３の熱影響部１３ａの上方に上記蓄熱カプセル９１がまんべんなく存在する状態となり、この蓄熱カプセル９１により、上記熱影響部１３ａに加わる熱が効率よく吸収されることになる。

一方、エンジンが低負荷域に遷移して、制御弁４７が開かれる等により上記メインジャケット部１３内への冷却液の流入が中止されると、上記仕切部材９４を開方向に回動させる力が作用しなくなるため、上記仕切部材９４は、付勢手段９７の付勢力により閉方向に引き戻され、再び図１７の閉止状態に復帰する。このとき、上記のようなヒステリシス特性を有する仕切部材９４が、比較的遅い速度で閉方向に回動するため、この仕切部材９４の回動変位が完了するまでの間、保持部材９２内を拡散していた上記蓄熱カプセル９１は、自重により上記仕切部材９４の下方側に確実に移動し、この仕切部材９４と上記保持部材９２の後方部とに囲まれた領域に再び閉じ込められる。そしてその後は、上記メインジャケット部１３内の冷却液の温度が低下するにつれて、上記蓄熱カプセル９１に吸収されていた熱が外部に放出されることになる。

以上のように、この第５実施形態によれば、メインジャケット部１３の熱影響部１３ａの近傍に、熱を一時的に溜めることが可能な蓄熱カプセル９１を有する蓄熱手段９０を設けたため、エンジンが高負荷域に遷移したときに、上記熱影響部１３ａから効果的に熱を吸収してシリンダーヘッド３を効率よく冷却できるという利点がある。

（実施形態６）
図２２は、本発明のエンジンの冷却装置の第６実施形態を示すブロック図である。本図に示すように、この第６実施形態のエンジンの冷却装置では、サブジャケット部１５に冷却液を供給するサブ冷却回路２９’が、サブジャケット部１５の下流側で閉止プラグ等からなる閉止部材４９により閉止されているとともに、上記サブジャケット部１５よりも上流側に位置する入口側配管４５の途中部に、上述した第１実施形態の場合と同様の制御弁４７が設置されている。

このようなサブ冷却回路２９’を有する冷却回路２７において、エンジンが低負荷域にあるときには、上記制御弁４７の開度が比較的低開度に維持されるように構成されている。そして、このように制御弁４７の開度が低開度に維持されることにより、上記サブジャケット部１５に供給される冷却液の量が抑制され、このサブジャケット部１５内の冷却液の圧力が高まって当該冷却液がメインジャケット部１３に流入することが抑制されるようになっている。

一方、エンジンが高負荷域に遷移したときには、上記制御弁４７が開方向に操作されることにより、上記サブジャケット部１５の圧力がメインジャケット部１３よりも高められ、これに応じて上記サブジャケット部１５内の冷却液が、上記指向性通路１７を介してメインジャケット部１３に流入するように構成されている。

以上のような構成によれば、サブジャケット部１５よりも上流側に設けられた制御弁４７を開くことにより、上記サブジャケット部１５内の冷却液の圧力を速やかに高めることができるため、エンジンが高負荷域に遷移したときに、上記サブジャケット部１５内の冷却液を直ちにメインジャケット部１３に流入させてシリンダーヘッド３を迅速かつ効果的に冷却できるという利点がある。

なお、以上説明した各実施形態では、サブジャケット部１５に冷却液を供給するサブ冷却回路２９のうち、上記サブジャケット部１５の上流側または下流側に位置する部分に制御弁４７を設け、エンジンが高負荷域に遷移したときに、この制御弁４７の開度を閉方向または開方向に操作することにより、上記サブジャケット部１５からメインジャケット部１３に冷却液を流入させるようにしたが、上記サブ冷却回路２９以外の箇所に上記制御弁４７を設けることも可能である。例えば、メイン冷却回路２８のうちメインジャケット部１３の上流側に上記制御弁４７を設け、エンジンの高負荷域でこの制御弁４７の開度を閉方向に操作することにより、その下流側に位置する上記メインジャケット部１３の圧力を低下させるようにすれば、これに応じて上記サブジャケット部１５からメインジャケット部１３に冷却液を流入させることが可能である。

本発明の第１の実施形態にかかるエンジンの冷却装置が適用されたエンジン本体の外観を示す斜視図である。シリンダーヘッド３単体の上面図である。シリンダーヘッド３単体の側面図である。図２のIV−IV線に沿った断面図である。図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。指向性通路内に設けられたノズル部材の具体的構成を示す断面図である。上記ノズル部材がメインジャケット部側に突出した状態示す断面図である。冷却回路の全体構成を示すブロック図である。上記冷却回路に設けられる制御弁の開度とスロットル開度との関係を示すグラフである。上記冷却回路の制御動作の具体例を説明するためのタイムチャートであり、（ａ）はスロットル開度の時間変化、（ｂ）はエンジンの燃焼熱量の時間変化、（ｃ）は冷却液の流量の時間変化、（ｄ）は冷却液の温度の時間変化、（ｅ）は制御弁の開度の時間変化、（ｆ）は排気ポート間温度の時間変化をそれぞれ示している。上記エンジンの冷却装置の変形例を説明するための図９相当図である。本発明の第２の実施形態にかかるエンジンの冷却装置を説明するための図である。本発明の第３の実施形態にかかるエンジンの冷却装置を説明するための図であり、絞り弁の具体的構成を示す断面図である。上記絞り弁により指向性通路の出口側流路が絞られた状態を示す断面図である。本発明の第４の実施形態にかかるエンジンの冷却装置を説明するための図であり、冷却フィンの具体的構成を示す断面図である。上記冷却フィンを覆う閉止部材が回動した状態を示す断面図である。本発明の第５の実施形態にかかるエンジンの冷却装置を説明するための図であり、蓄熱手段の具体的構成を示す断面図である。上記蓄熱手段の内部に存在する蓄熱カプセルの具体的構成を示す一部切欠き斜視図である。上記蓄熱手段のダンパー機構の具体的構成を示す図である。上記蓄熱手段の仕切部材が開放状態に変位したときの状態を示す図１９相当図である。上記蓄熱手段の仕切部材が開放状態に変位したときの状態を示す図１７相当図である。本発明の第６の実施形態にかかるエンジンの冷却装置を説明するための図であり、冷却回路の全体構成を示すブロック図である。

符号の説明

３シリンダーヘッド
１３メインジャケット部
１３ａ熱影響部
１５サブジャケット部
１７指向性通路
２５排気ポート
２７冷却回路
２８メイン冷却回路
２９サブ冷却回路
３４電動ポンプ（ポンプ手段）
３５サーモスタット（温度調節手段）
４７制御弁

Claims

１気筒あたり２つの排気ポートを有し、複数の気筒が列状に配置されたエンジンのシリンダーヘッドに冷却回路を介して冷却液を供給するエンジンの冷却装置であって、
上記シリンダーヘッドの内部には、各燃焼室の上方でかつ上記２つの排気ポートの間に位置する部分を含んで気筒列方向に延びるメインジャケット部と、このメインジャケット部から離間した排気ポート側の位置に区画形成されて気筒列方向に延びるサブジャケット部とが設けられ、
上記メインジャケット部とサブジャケット部との間には、これら両ジャケット部どうしを各気筒ごとに連通するとともに、上記メインジャケット部の内壁のうち上記２つの排気ポートの間に位置しかつ燃焼室に近接する部分である熱影響部を指向するように延びる指向性通路が設けられ、
上記冷却回路には、その回路内の流れを制御する制御弁が設けられ、少なくともスロットル全開時を含むエンジンの高負荷域で、上記サブジャケット部内の冷却液の圧力がメインジャケット部よりも高まるように上記制御弁の開度が操作されることにより、上記サブジャケット部内の冷却液が上記指向性通路から上記メインジャケット部の熱影響部に向けて流入するように構成されたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
請求項１記載のエンジンの冷却装置において、
上記冷却回路は、上記メインジャケット部に冷却液を供給するメイン冷却回路と、上記サブジャケット部に冷却液を供給するサブ冷却回路とを有し、
上記サブ冷却回路のうちサブジャケット部の下流側に位置する部分に上記制御弁が設けられ、エンジンが高負荷域に遷移したときに、上記制御弁の開度が閉方向に操作されることにより、その上流側に位置する上記サブジャケット部内の冷却液の圧力が高められるように構成されたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
請求項２記載のエンジンの冷却装置において、
エンジンの高負荷域で閉方向に操作される上記制御弁の開度が、エンジンの回転数が高いほど小さく設定されるように構成されたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
請求項２または３記載のエンジンの冷却装置において、
エンジンの回転数が高い状態でエンジンが低負荷域から中負荷域に遷移した場合に、上記制御弁の開度が、エンジンの低負荷域での開度よりも開方向に操作されるように構成されたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの冷却装置において、
上記冷却回路は、その内部を循環する冷却液の温度を調節する温度調節手段と、冷却液を圧送するポンプ手段とを有し、
エンジンが高負荷域に遷移したときに、これらポンプ手段および温度調節手段が、上記冷却回路の冷却液の流量を増大させかつその温度を低下させるように制御されることを特徴とするエンジンの冷却装置。
請求項１記載のエンジンの冷却装置において、
上記冷却回路は、上記メインジャケット部に冷却液を供給するメイン冷却回路と、上記サブジャケット部に冷却液を供給するとともに、そのサブジャケット部の下流側で閉塞されたサブ冷却回路とを有し、
上記サブ冷却回路のうちサブジャケット部の上流側に位置する部分に上記制御弁が設けられ、エンジンが高負荷域に遷移したときに、上記制御弁の開度が開方向に操作されることにより、上記サブジャケット部内の冷却液の圧力が高められるように構成されたことを特徴とするエンジンの冷却装置。