JP2013224604A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置についての自由度の向上を図りつつ機関運転の停止時において機関冷却系内で発生する気体を好適に減少させることのできる内燃機関の冷却装置を提供する。
【解決手段】この装置は、ウォータジャケット１２及び高水温ラジエータを有する機関冷却系と、機関駆動式のウォータポンプと、高水温リザーバタンク２５とを備える。ウォータジャケット１２と高水温リザーバタンク２５とが高水温リザーバ通路２８を介して接続される。高水温リザーバ通路２８は、ウォータジャケット１２側の端部２８Ｃを始点に同端部２８Ｃから離れるほど鉛直方向上方側の位置になる形状で延びる第１通路２８Ａと、同第１通路２８Ａから連続して延びて延設方向における中間部分が最も鉛直方向上方側の位置になるとともに同中間部分から離れるほど鉛直方向下方側の位置になる形状の第２通路２８Ｂとを有する。機関運転の停止中に第２通路２８Ｂの中間部分を冷却する。
【選択図】図２

Description

本発明は、機関冷却系に接続されて冷却水を貯留するリザーバタンクを有する内燃機関の冷却装置に関するものである。

一般に、内燃機関の冷却装置は、機関内部に形成されたウォータジャケットや、熱交換器であるラジエータ、それらウォータジャケット及びラジエータの間に冷却水を循環させるための循環通路などによって構成される機関冷却系を備えている。そして、この機関冷却系の内部には、内燃機関の出力軸に駆動連結されたウォータポンプの作動を通じて冷却水が強制的に循環されている。

また、そうした機関冷却系に冷却水を貯留するリザーバタンクを接続することが多用されている（特許文献１参照）。このリザーバタンクは、温度上昇による冷却水の体積膨張分を一時的に貯留する機能の他、冷却水に混入した気体（冷却水の充填に際して混入した空気や気化した冷却水など）を同リザーバタンク内部において冷却水から分離させる機能を有している。したがって、リザーバタンクを設けることにより、冷却水への気体混入によるウォータポンプの性能低下が抑制される。

ここで、機関出力軸によって駆動される機関駆動式のウォータポンプが設けられた装置では、内燃機関の運転が停止されると、ウォータポンプの作動も停止するために、機関冷却系内における冷却水の強制循環が停止される。そして内燃機関の運転停止直後においては、同内燃機関の余熱によってウォータジャケット内部の冷却水が加熱されるために、同冷却水の温度の一時的な上昇を招くおそれがある。上記装置では基本的に、ウォータポンプの作動停止時においても機関冷却系の内部における冷却水の自然対流によって比較的低温の冷却水が高温部分に供給されるようになるため、冷却水の温度が過度に高くなる可能性は低い。

しかしながら、冷却水温度の上昇に伴い同冷却水が沸騰するなどして冷却水に気体が混入すると、その気体が機関冷却系内部の特定部分に集まって溜まることにより、機関冷却系内における冷却水の自然対流が妨げられるおそれがある。そして、この場合には冷却水による内燃機関の冷却が適正に行われなくなって同内燃機関の過熱を招くおそれがある。

この点、上述したリザーバタンクが設けられた冷却装置では、内燃機関の運転停止中において機関冷却系の内部で発生した気体をリザーバタンクに回収して冷却水から分離することが可能であるため、冷却水への気体混入に起因する不都合の発生が抑えられる。

特開２００９−１０８７９４号公報

上記装置では、基本的に、ウォータポンプの作動停止中にウォータジャケット内部で発生した気体は、自身の浮力によってリザーバタンクまで移動するようになる。そのため、ウォータジャケット内部で発生した気体をリザーバタンクまで導くためには、同ウォータジャケットとリザーバタンクとを接続する接続路を、ウォータジャケットから離間するほど鉛直方向上方側の位置になるように勾配を付けた形状で延設することが望ましい。

こうしたことから上記装置は、設置可能なスペースの鉛直方向における高さが低い場合や、リザーバタンクを内燃機関から離間した位置に設けざるを得ない場合に、上記接続路に十分な勾配を付けることが困難になるばかりか、そうした勾配そのものを付けることができなくなるおそれもある。このように上記装置は、内燃機関の冷却装置の設置についての自由度が低く、これは車載内燃機関に適用される冷却装置などのように設置する上での制約が大きい装置においては大きな問題になる。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、設置についての自由度の向上を図りつつ機関運転の停止時において機関冷却系内で発生する気体を好適に減少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、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の装置は、ウォータジャケット及びラジエータ及びそれらの間に冷却水を循環させるための循環通路を有する機関冷却系と、内燃機関の出力軸に駆動連結されて前記機関冷却系の内部に冷却水を強制的に循環させるウォータポンプと、前記機関冷却系に接続されて冷却水の一部を貯留するリザーバタンクとを備える内燃機関の冷却装置において、当該装置は、前記ウォータジャケットと前記リザーバタンクとが接続路を介して接続され、且つ前記接続路が、前記ウォータジャケット側の端部を始点に同端部から離れるほど鉛直方向上方側の位置になる形状で延びる第１通路と同第１通路から連続して延びて延設方向における中間部分が最も鉛直方向上方側の位置になるとともに同中間部分から離れるほど鉛直方向下方側の位置になる形状の第２通路とを有し、且つ前記第２通路の前記中間部分を冷却する冷却器を有することをその要旨とする。

請求項１に記載の装置によれば、機関運転の停止時に内燃機関の余熱によって冷却水温度が上昇してウォータジャケット内の冷却水に気体が混入した場合に、その気体を接続路に流入させることができる。そして、この気体を、接続路の第１通路の内部を通過させて第２通路の延設方向における中間部分、すなわち最も鉛直方向上方側の位置になる部分まで上昇させて溜めることができる。上記装置では、第２通路の延設方向における中間部分が冷却器によって冷却されるため、上記中間部分の内部温度を強制的に低下させて同部分に溜まった気体の液化を図ることができ、冷却水に混入した気体を減少させることができる。このように上記装置によれば、内燃機関の停止時において機関冷却系内で発生する気体を好適に減少させることができる。

しかも上記装置では、接続路におけるウォータジャケット側の部分のみを上記ウォータジャケットから離れるほど鉛直方向上方側の位置になる延設形状で形成することにより、ウォータジャケット内で発生する気体を減少させることが可能になる。そのため、接続路の全体をそうした延設形状で形成する必要のある装置と比較して、接続路の延設形状やリザーバタンクの配設位置を高い自由度で設定することができ、冷却装置の設置についての自由度を高くすることができる。

請求項２に記載の装置は、請求項１に記載の内燃機関の冷却装置において、当該装置は、冷却水が循環する経路に前記機関冷却系と共有される部分がない補助冷却系であり、且つ内部を循環する冷却水の温度が前記機関冷却系内の冷却水の温度と比較して低い補助冷却系を有し、前記冷却器は、前記補助冷却系の冷却水を冷却媒体として用いることをその要旨とする。

請求項２に記載の装置によれば、冷却水の温度が高い機関冷却系と冷却水の温度が比較的低い補助冷却系とを備えた装置において、同補助冷却系の冷却水を冷却媒体として用いて前記接続路の第２通路の中間部分を冷却することができる。

なお請求項２に記載の装置は、請求項３によるように、前記補助冷却系の冷却水を前記冷却器に供給する電動ポンプを備える装置に適用することができる。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置では、機関冷却系内の冷却水の温度が高いときほど、また機関冷却系の内部圧力が高いときほど、機関冷却系の内部における気体の発生を招き易くその発生量が多くなり易い。

この点、請求項４に記載の装置は、請求項３に記載の内燃機関の冷却装置において、当該装置は、前記機関冷却系内の冷却水の温度が所定温度以上であることを条件に、前記内燃機関の運転停止中における前記電動ポンプの作動を許可することをその要旨とする。

請求項４に記載の装置によれば、機関冷却系内の冷却水の温度が高いとき、言い換えれば機関冷却系内における気体発生量が多くなる可能性が高いときに限って、電動ポンプを作動させて補助冷却系の低温の冷却水を冷却器に供給することができる。そのため内燃機関の運転停止時において、前記第２通路の中間部分を冷却する必要があるときに限り、電動ポンプを効率よく作動させることができる。

また請求項５に記載の装置は、請求項３または４に記載の内燃機関の冷却装置において、当該装置は、前記機関冷却系の内部圧力が所定圧力以上であることを条件に、前記内燃機関の運転停止中における前記電動ポンプの作動を許可することをその要旨とする。

請求項５に記載の装置によれば、機関冷却系の内部圧力が高いとき、言い換えれば機関冷却系内における気体発生量が多くなる可能性が高いときに限って、電動ポンプを作動させて補助冷却系の低温の冷却水を冷却器に供給することができる。そのため内燃機関の運転停止時において、前記第２通路の中間部分を冷却する必要があるときに限り、電動ポンプを効率よく作動させることができる。

請求項６に記載の装置は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置において、前記内燃機関は排気マニホールドが一体に形成され、前記ウォータジャケットは前記排気マニホールドの周囲に延設されることをその要旨とする。

こうした装置では、機関運転中において内燃機関におけるウォータジャケットの周囲に蓄えられる熱量が多くなり易いために、機関運転の停止中において内燃機関の余熱によるウォータジャケット内部の冷却水温度の過度の上昇を招き易い。そのため、機関運転の停止中においてウォータジャケット内部における気体発生を招き易いと云える。

請求項６に記載の装置によれば、そうした装置において、内燃機関の運転停止時に機関冷却系内で発生する気体を好適に減少させることができる。
請求項７に記載の装置は、請求項６に記載の内燃機関の冷却装置において、前記接続路は、前記端部が、前記ウォータジャケットにおける前記排気マニホールドの周囲に形成された部分に接続されることをその要旨とする。

請求項７に記載の装置によれば、ウォータジャケットにおける排気マニホールドの周囲に形成された部分、すなわち冷却水温度が高くなり易いために気体発生を招き易い部分に前記接続路が接続されるために、ウォータジャケット内部で発生した気体をスムーズに上記接続路に流入させて減少させることができる。

本発明を具体化した一実施形態にかかる内燃機関の冷却装置の概略構成を示す略図。 高水温リザーバ通路のウォータジャケット側の端部及びその周辺の断面構造を示す略図。 高水温リザーバ通路の第１通路、第２通路及びその周辺の構造を示す側面図。 ポンプ作動処理の実行手順を示すフローチャート。 他の実施形態にかかるポンプ作動処理の実行手順を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した一実施形態にかかる内燃機関の冷却装置について説明する。
図１に示すように、内燃機関１０の内部には排気マニホールド１１が一体に形成されている。また内燃機関１０の内部にはウォータジャケット１２が形成されている。このウォータジャケット１２は排気マニホールド１１の周囲まで延びる形状に形成されている。また内燃機関１０には、排気通路を通過する排気のエネルギを利用して吸気通路を通過する吸入空気を圧送する排気駆動式のターボチャージャ１３が設けられている。さらに内燃機関１０には、ターボチャージャ１３によって圧送される吸入空気を冷却するためのインタークーラ１４が設けられている。

本実施形態の冷却装置は、内燃機関１０を冷却するための機関冷却系を備えている。この機関冷却系は詳しくは、熱交換器としての高水温ラジエータ２１を備えている。この高水温ラジエータ２１とウォータジャケット１２とは高水温循環通路２２，２３を介して連通されている。上記高水温循環通路２２はウォータジャケット１２から高水温ラジエータ２１に冷却水を供給するための通路であり、高水温循環通路２３は高水温ラジエータ２１にて冷却された後の冷却水をウォータジャケット１２に戻すための通路である。本実施形態では、ウォータジャケット１２、高水温ラジエータ２１、及び高水温循環通路２２，２３が機関冷却系として機能する。

上記高水温循環通路２３には、高水温ウォータポンプ２４が取り付けられている。この高水温ウォータポンプ２４は機関駆動式のものであり、その入力軸２４Ａが内燃機関１０の出力軸１５に駆動連結されている。本実施形態の装置では、内燃機関１０の運転中において高水温ウォータポンプ２４が駆動されて高水温循環通路２３内の冷却水がウォータジャケット１２へと強制的に戻されるようになるため、機関冷却系の内部に冷却水が強制的に循環される。

機関冷却系には、冷却水の一部を貯留する高水温リザーバタンク２５が接続されている。この高水温リザーバタンク２５は、詳しくは、高水温リザーバ通路２６を介して高水温ラジエータ２１に接続されるとともに、高水温リザーバ通路２８を介してウォータジャケット１２に接続されている。

また本実施形態の冷却装置は、ターボチャージャ１３及びインタークーラ１４を冷却するための補助冷却系を備えている。なお、この補助冷却系は、冷却水が循環する経路に上記機関冷却系と共有される部分がない独立した経路であり、内部を循環する冷却水の温度が機関冷却系内の冷却水の温度と比較して低く設定されている。

補助冷却系は詳しくは、熱交換器としての低水温ラジエータ３１を備えている。ターボチャージャ１３の内部には冷却水が供給されるターボ冷却通路１６が形成されており、インタークーラ１４の内部には冷却水が供給されるクーラ冷却通路１７が形成されている。ターボ冷却通路１６及びクーラ冷却通路１７と低水温ラジエータ３１とは、低水温循環通路３２，３３を介して連通されている。上記低水温循環通路３２はターボ冷却通路１６やクーラ冷却通路１７から低水温ラジエータ３１に冷却水を供給するための通路であり、低水温循環通路３３は低水温ラジエータ３１にて冷却された後の冷却水をターボ冷却通路１６及びクーラ冷却通路１７に戻すための通路である。本実施形態では、ターボ冷却通路１６、クーラ冷却通路１７、低水温ラジエータ３１、及び低水温循環通路３２，３３が補助冷却系として機能する。

低水温循環通路３３の途中には低水温ウォータポンプ３４が取り付けられている。この低水温ウォータポンプ３４は蓄電池１８からの電力供給により駆動される電気駆動式のものである。本実施形態の装置では、低水温ウォータポンプ３４が駆動されると低水温循環通路３３内の冷却水がターボ冷却通路１６やクーラ冷却通路１７へと強制的に戻されるようになるため、補助冷却系の内部に冷却水が強制的に循環されるようになる。また補助冷却系の低水温循環通路３２には、冷却水の一部を貯留する低水温リザーバタンク３５が接続されている。

内燃機関１０には、その周辺機器として、例えばマイクロコンピュータを備えて構成された電子制御ユニット４０が設けられている。この電子制御ユニット４０は各種センサ類の出力信号を取り込むとともにそれら出力信号をもとに各種の演算を行い、その演算結果に応じて低水温ウォータポンプ３４の駆動制御や周知の燃料噴射制御などの各種制御を実行する。なお各種センサ類としては、例えば内燃機関１０に取り付けられてウォータジャケット１２内の冷却水の温度ＴＨＷを検出するための水温センサ４１や、内燃機関１０の始動に際してオン操作されるとともに同内燃機関１０の運転停止に際してオフ操作される運転スイッチ４２などが設けられている。

ここで内燃機関１０は排気マニホールド１１が一体に形成されているために、その運転中においてウォータジャケット１２の周囲（詳しくは、排気マニホールド１１が形成された部分の周囲）に蓄えられる熱量が多くなり易い。そのため、排気マニホールドが別体で形成される内燃機関と比較して、機関運転の停止中において内燃機関１０の余熱によるウォータジャケット１２内部の冷却水温度の過度の上昇を招き易く、同ウォータジャケット１２内部における気体発生を招き易いと云える。

内燃機関１０の運転停止時、すなわち高水温ウォータポンプ２４の作動停止時においてウォータジャケット１２の内部で気体が発生した場合に、その気体を自身の浮力によって高水温リザーバタンク２５まで移動させて処理することが考えられる。この場合には、ウォータジャケット１２と高水温リザーバタンク２５とを接続する接続路としての高水温リザーバ通路２８を、ウォータジャケット１２から離間するほど鉛直方向上方側の位置になるように勾配を付けた形状で延設する必要がある。そのため内燃機関１０の冷却装置を設置可能なスペースの鉛直方向における高さが低い場合や、高水温リザーバタンク２５を内燃機関１０から離間した位置に設けざるを得ない場合に、上記接続路（高水温リザーバ通路２８）に十分な勾配を付けることが困難になるばかりか、そうした勾配そのものを付けることができなくなるおそれもある。こうした高水温リザーバ通路２８の延設形状についての制限は、内燃機関１０の冷却装置の設置についての自由度を低下させるために、車載内燃機関に適用される冷却装置などのように設置する上での制約が大きい装置においては大きな問題になる。

この点をふまえて本実施形態では、冷却装置の設置についての自由度の向上を図りつつ機関運転の停止時においてウォータジャケット１２内で発生する気体を好適に減少させるために、高水温リザーバ通路２８を以下のように延設するようにしている。

図２に、高水温リザーバ通路２８のウォータジャケット１２側の端部２８Ｃ及びその周辺の断面構造を模式的に示す。
図２に示すように、本実施形態の装置では、高水温リザーバ通路２８の上記ウォータジャケット１２側の端部２８Ｃが、ウォータジャケット１２における排気マニホールド１１の周囲に形成された部分に接続されている。詳しくは、ウォータジャケット１２の天井に内燃機関１０の外部に繋がる連通路１０Ａが形成されるとともに、同連通路１０Ａに高水温リザーバ通路２８の端部２８Ｃが接続されている。また、高水温リザーバ通路２８における最もウォータジャケット１２側の部分（第１通路２８Ａ）が、ウォータジャケット１２側の端部２８Ｃを始点に同端部２８Ｃから離れるほど鉛直方向上方側の位置になる形状で延設されている。さらに、高水温リザーバ通路２８の第１通路２８Ａから連続して延びる部分（第２通路２８Ｂ）が、その延設方向における中間部分が最も鉛直方向上方側の位置になる延設形状であり、且つ同中間部分から離れるほど鉛直方向下方側の位置になる態様で曲がった延設形状で形成されている。

図３に、高水温リザーバ通路２８の第１通路２８Ａ、第２通路２８Ｂ及びその周辺の構造を示す。
図３に示すように、本実施形態の装置では、高水温リザーバ通路２８の第２通路２８Ｂの一部と補助冷却系の低水温循環通路３３の一部とが互いに接触した状態で一体に固定されている。具体的には、高水温リザーバ通路２８の第１通路２８Ａと第２通路２８Ｂとが金属管によって一体に形成されている。また、補助冷却系の低水温循環通路３３が金属管により形成されて、高水温リザーバ通路２８の第２通路２８Ｂの近傍において延びる形状で配設されている。そして、それら金属管が互いに接触した状態で固定部材２９によって一体に固定されている。この固定部材２９は詳しくは、金属板により形成されて、各金属管を束ねて締め付けるように金属管に巻き付けられる態様で配設されている。

以下、このように高水温リザーバ通路２８を延設することによる作用について説明する。
本実施形態の装置では、内燃機関１０の運転が停止されて高水温ウォータポンプ２４の駆動が停止したときに、機関冷却系内部における冷却水の強制循環が停止されるため、ウォータジャケット１２内の排気マニホールド１１周辺の部分の冷却水が内燃機関１０の余熱によって加熱され続ける場合がある。そして、このとき冷却水の温度が上昇して同冷却水に気体が混入するおそれがある。

本実施形態の装置では、そのようにしてウォータジャケット１２内で気体が発生した場合に、同気体が高水温リザーバ通路２８に流入するようになる。本実施形態では、図２に示すように、ウォータジャケット１２における排気マニホールド１１の周囲に形成された部分、すなわち冷却水温度が高くなり易いために気体発生を招き易い部分に高水温リザーバ通路２８が接続されている。そのため、ウォータジャケット１２内部で発生した気体をスムーズに高水温リザーバ通路２８に流入させることができる。

そして、この気体を、高水温リザーバ通路２８における第１通路２８Ａの内部を通過させて第２通路２８Ｂの延設方向における中間部分、すなわち最も鉛直方向上方側の位置になる部分（図２中に黒塗りの矢印で示す部分）まで上昇させて溜めることができる。

本実施形態では、図３に示すように、高水温リザーバ通路２８の第２通路２８Ｂと低水温循環通路３３とが共に金属管によって形成されるとともに、それら金属管が互いに接触した状態で配設されている。そのため、低水温循環通路３３内の冷却水、言い換えれば高水温リザーバ通路２８内の冷却水と比較して低温の冷却水との熱交換を通じて、同高水温リザーバ通路２８の第２通路２８Ｂが冷却されるようになる。このように本実施形態では、冷却水の温度が高い機関冷却系と冷却水の温度が比較的低い補助冷却系とを備えた装置において、同補助冷却系の冷却水を冷却媒体として用いて高水温リザーバ通路２８の第２通路２８Ｂの中間部分を冷却することができる。なお本実施形態では、高水温リザーバ通路２８の第２通路２８Ｂと低水温循環通路３３とが互いに接触している部分が同第２通路２８Ｂの中間部分を冷却する冷却器として機能する。

そして、このようにして高水温リザーバ通路２８の第２通路２８Ｂの中間部分が冷却されるため、その中間部分の内部温度を強制的に低下させて同部分に溜まった気体の液化を図ることができ、冷却水に混入した気体を減少させることができる。したがって本実施形態の装置によれば、内燃機関１０の停止時において機関冷却系内で発生する気体を好適に減少させることができる。

しかも本実施形態の装置では、機関運転の停止中において冷却水に混入した気体を減少させるために、ウォータジャケット１２の内部で発生した気体を高水温リザーバタンク２５まで移動させるのではなく、高水温リザーバ通路２８の途中に溜めるとともに冷却して液化するようにしている。そのため、高水温リザーバ通路２８の全体をウォータジャケット１２から離れるほど鉛直方向上方側の位置になる延設形状で形成せずとも、高水温リザーバ通路２８におけるウォータジャケット１２側の部分のみを上記延設形状で形成することにより、ウォータジャケット１２内で発生する気体を減少させることが可能になる。したがって、高水温リザーバ通路２８の全体を上記延設形状で形成する必要のある装置と比較して、同高水温リザーバ通路２８の延設形状や高水温リザーバタンク２５の配設位置を高い自由度で設定することができ、冷却装置の設置についての自由度を高くすることができる。

本実施形態の装置では、高水温リザーバ通路２８の第２通路２８Ｂの中間部分を冷却することによって同部分に溜まった気体の液化を図る際に、低水温ウォータポンプ３４を作動させて補助冷却系内に冷却水を強制循環させるようにしている。これにより、補助冷却系の低温の冷却水を高水温リザーバ通路２８の第２通路２８Ｂと低水温循環通路３３との接触部分に供給し続けることができるため、その低温の冷却水によって高水温リザーバ通路２８の第２通路２８Ｂが好適に冷却されるようになる。本実施形態では、低水温ウォータポンプ３４が、補助冷却系の冷却水を前記冷却器に供給する電動ポンプとして機能する。

ここで本実施形態の装置では、冷却水温度ＴＨＷが高いときほど、ウォータジャケット１２内の排気マニホールド１１周辺における気体の発生を招き易くその発生量が多くなり易い。また、冷却水温度ＴＨＷが低いときには、ウォータジャケット１２内の排気マニホールド１１周辺における気体の発生を招可能性は低い。

この点をふまえて本実施形態の装置では、冷却水温度ＴＨＷが所定温度以上であることを条件に、内燃機関１０の運転停止時における低水温ウォータポンプ３４の作動を許可するようにしている。なお上記所定温度としては、機関運転の停止中においてウォータジャケット１２内で発生する気体を好適に減少させることが可能になる温度であって、且つ低水温ウォータポンプ３４の不要な作動を抑えることが可能になる温度が各種の実験やシミュレーションの結果をもとに予め求められて、電子制御ユニット４０に記憶されている。

これにより、内燃機関１０の運転停止中において冷却水温度ＴＨＷが高いとき、言い換えればウォータジャケット１２内の排気マニホールド１１周辺における気体の発生量が多くなる可能性が高いために第２通路２８Ｂの中間部分を冷却する必要があるときには、低水温ウォータポンプ３４を作動させることができる。一方、内燃機関１０の運転停止中において冷却水温度ＴＨＷが低いとき、言い換えればウォータジャケット１２内において気体が発生する可能性が低いときには、低水温ウォータポンプ３４を作動させないようにすることができる。このように本実施形態の装置によれば、低水温ウォータポンプ３４を効率よく作動させることができる。

以下、冷却水温度ＴＨＷに応じて低水温ウォータポンプ３４を作動させる処理（ポンプ作動処理）の実行手順について、図４を参照しつつ説明する。なお図４はポンプ作動処理の実行手順を示すフローチャートであり、このフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の割り込み処理として、電子制御ユニット４０により実行される。

図４に示すように、この処理では先ず、運転スイッチ４２がオフ操作されて内燃機関１０の運転が停止されると（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、冷却水温度ＴＨＷが所定温度以上であるか否かが判断される（ステップＳ１１）。

そして、冷却水温度ＴＨＷが所定温度以上である場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ウォータジャケット１２内の排気マニホールド１１周辺における気体発生量が多くなる可能性が高いとして、電子制御ユニット４０への電力供給が継続されるとともに、低水温ウォータポンプ３４が作動される（ステップＳ１２）。

その後において、冷却水温度ＴＨＷが低下して所定温度未満になると（ステップＳ１１：ＮＯ）、ウォータジャケット１２内における排気マニホールド１１周辺において気体が発生する可能性が低くなったとして、電子制御ユニット４０への電力供給が停止されるとともに低水温ウォータポンプ３４の作動が停止される（ステップＳ１３）。

なお、運転スイッチ４２がオフ操作されて内燃機関１０の運転が停止されたときに（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、冷却水温度ＴＨＷが所定温度未満である場合にも（ステップＳ１１：ＮＯ）、電子制御ユニット４０への電力供給が停止される（ステップＳ１３）。このときウォータジャケット１２内における排気マニホールド１１周辺において気体が発生する可能性が低いとして、機関運転の停止中における低水温ウォータポンプ３４の駆動が実行されない。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）高水温リザーバ通路２８における最もウォータジャケット１２側の部分である第１通路２８Ａを、ウォータジャケット１２側の端部２８Ｃを始点に同端部２８Ｃから離れるほど鉛直方向上方側の位置になる形状で延設した。また、高水温リザーバ通路２８の第１通路２８Ａから連続して延びる部分である第２通路２８Ｂを、その延設方向における中間部分が最も鉛直方向上方側の位置になる延設形状であり、且つ同中間部分から離れるほど鉛直方向下方側の位置になる延設形状で形成した。さらに、高水温リザーバ通路２８の第２通路２８Ｂの一部と補助冷却系の低水温循環通路３３の一部とを互いに接触した状態で一体に固定した。そのため、内燃機関１０の運転停止中において機関冷却系内で発生する気体を好適に減少させることができる。しかも、高水温リザーバ通路２８の全体を上記端部２８Ｃから離れるほど鉛直方向上方側の位置になる延設形状で形成する必要のある装置と比較して、同高水温リザーバ通路２８の延設形状や高水温リザーバタンク２５の配設位置を高い自由度で設定することができ、冷却装置の設置についての自由度を高くすることができる。

（２）冷却水の温度が高い機関冷却系と冷却水の温度が比較的低い補助冷却系とを備えた装置において、同補助冷却系の冷却水を冷却媒体として用いて高水温リザーバ通路２８の第２通路２８Ｂの中間部分を冷却することができる。

（３）冷却水温度ＴＨＷが所定温度以上であることを条件に、内燃機関１０の運転停止時における低水温ウォータポンプ３４の作動を許可するようにした。そのため、内燃機関１０の運転停止時において、高水温リザーバ通路２８の第２通路２８Ｂの中間部分を冷却する必要があるときに限り、低水温ウォータポンプ３４を効率よく作動させることができる。

（４）ウォータジャケット１２における排気マニホールド１１の周囲に形成された部分、すなわち冷却水温度が高くなり易いために気体発生を招き易い部分に高水温リザーバ通路２８を接続するようにした。そのため、ウォータジャケット１２内部で発生した気体をスムーズに高水温リザーバ通路２８に流入させることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・ポンプ作動処理を次の［条件イ］〜［条件ハ］を満たす実行態様で実行するようにしてもよい。［条件イ］内燃機関１０の運転停止後において冷却水温度ＴＨＷが上昇しているときには電子制御ユニット４０への電力供給を継続する。［条件ロ］内燃機関１０の運転停止中において冷却水温度ＴＨＷが所定温度以上であるときには低水温ウォータポンプ３４を作動させる。［条件ハ］内燃機関１０の運転停止後において冷却水温度ＴＨＷが低下しており、且つ冷却水温度ＴＨＷが所定温度未満であるときには、電子制御ユニット４０及び高水温ウォータポンプ２４への電力供給を停止する。

内燃機関１０の余熱によってウォータジャケット１２内で気体が発生する際には、基本的に、同ウォータジャケット１２内の冷却水の温度が内燃機関１０の運転停止直後において一旦上昇した後に低下するといったように推移する。上記装置によれば、内燃機関１０の運転停止後における冷却水温度ＴＨＷの推移を監視しつつ低水温ウォータポンプ３４の作動を制御することができるため、同温度に応じたかたちで低水温ウォータポンプ３４をより効率良く作動させることができる。

・機関冷却系内の圧力（機関冷却系内圧力）を検出するための圧力センサを新たに設けるとともに、図５にポンプ作動制御の変更例を示すように、機関冷却系内圧力が所定圧力以上であることを条件に（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、内燃機関１０の運転停止時における低水温ウォータポンプ３４の作動を許可するようにしてもよい。なお図５において、図４に示すポンプ作動制御の各処理と同一の処理には同一の符号を付して示し、その詳細な説明を割愛する。また上記所定圧力としては、機関運転の停止中においてウォータジャケット１２内で発生する気体を好適に減少させることが可能になる圧力であって、且つ低水温ウォータポンプ３４の不要な作動を抑えることが可能になる圧力が各種の実験やシミュレーションの結果をもとに予め求められて、電子制御ユニット４０に記憶されている。ここで機関冷却系内圧力が高いときほど、ウォータジャケット１２内の排気マニホールド１１周辺における気体の発生を招き易くその発生量が多くなり易い。また、機関冷却系内圧力が低いときには、ウォータジャケット１２内の排気マニホールド１１周辺における気体の発生を招く可能性は低い。上記装置によれば、内燃機関１０の運転停止中において機関冷却系内圧力が高いために上記気体の発生量が多くなる可能性が高いときには、低水温ウォータポンプ３４を作動させることができる。一方、内燃機関１０の運転停止中において機関冷却系内圧力が低いために上記気体が発生する可能性が低いときには、低水温ウォータポンプ３４を作動させないようにすることができる。

なお、ウォータジャケット１２内の冷却水が内燃機関１０の余熱によって加熱される場合、機関冷却系内の冷却水の温度はウォータジャケット１２（詳しくは、排気マニホールド１１周辺の部分）において特に高くなるとともに同部分から離れるほど低くなる。そのため、機関運転の停止時におけるウォータジャケット１２内での気体発生の可能性の有無を冷却水温度によって推定する場合に、その推定を高い精度で行うためには、水温センサをウォータジャケット１２の近辺に設けることが望ましい。これに対して、ウォータジャケット１２内の冷却水が内燃機関１０の余熱によって加熱される場合に、機関冷却系の内部圧力は同機関冷却系の全体（詳しくは、ウォータジャケット１２が連通している部分）においてほぼ満遍なく高くなる。そのため、機関運転の停止時におけるウォータジャケット１２内での気体発生の可能性の有無を機関冷却系内圧力によって推定する場合には、圧力センサをウォータジャケット１２の近辺に設けずとも、その推定を高い精度で行うことができる。したがって、機関冷却系内圧力に応じて低水温ウォータポンプ３４を作動させる装置によれば、冷却水温度ＴＨＷに応じて低水温ウォータポンプ３４を作動させる装置と比較して、低水温ウォータポンプ３４の効率のよい作動を容易に実現することができる。

・ポンプ作動処理を次の［条件ニ］〜［条件ヘ］を満たす実行態様で実行するようにしてもよい。［条件ニ］内燃機関１０の運転停止後において機関冷却系内圧力が上昇しているときには電子制御ユニット４０への電力供給を継続する。［条件ホ］内燃機関１０の運転停止中において機関冷却系内圧力が所定圧力以上であるときには低水温ウォータポンプ３４を作動させる。［条件ヘ］内燃機関１０の運転停止後において機関冷却系内圧力が低下しており、且つ機関冷却系内圧力が所定圧力未満であるときには、電子制御ユニット４０及び高水温ウォータポンプ２４への電力供給を停止する。

内燃機関１０の余熱によってウォータジャケット１２内で気体が発生する際には、基本的に、同ウォータジャケット１２内の圧力が内燃機関１０の運転停止直後において一旦上昇した後に低下するといったように推移する。上記装置によれば、内燃機関１０の運転停止後における機関冷却系圧力を監視しつつ低水温ウォータポンプ３４の作動を制御することができるため、同機関冷却系圧力に応じたかたちで低水温ウォータポンプ３４を効率良く作動させることができる。

・補助冷却系内における冷却水の自然対流によって高水温リザーバ通路２８の第２通路２８Ｂの中間部分が好適に冷却されるのであれば、内燃機関１０の運転停止中において低水温ウォータポンプ３４を作動させなくてもよい。

・上記実施形態にかかる冷却装置は、冷却水が循環する経路に機関冷却系と共有される部分のない補助冷却系であり、且つ内部を循環する冷却水の温度が機関冷却系内の冷却水の温度と比較して低い補助冷却系を備えた装置であれば、ターボチャージャ１３及びインタークーラ１４を冷却するための補助冷却系が設けられた装置に限らず、適用することができる。そうした補助冷却系としては、例えば車両駆動源として内燃機関に加えて電動モータが設けられたハイブリッド車両において同電動モータの駆動に用いられるインバータや蓄電池を冷却するための補助冷却系などを挙げることができる。

・上記実施形態では、高水温リザーバ通路２８の第２通路２８Ｂと補助冷却系の低水温循環通路３３とをそれぞれ金属管により形成するとともに、それら金属管を互いに接触する状態で一体に固定してその固定部分を冷却器として機能させるようにした。第２通路２８Ｂや低水温循環通路３３を金属管により形成することに代えて、硬質樹脂製の管材やゴムチューブなどによって形成するようにしてもよい。また、固定部材２９を硬質の樹脂材料やゴム材料などによって形成するようにしてもよい。

・高水温リザーバ通路２８の第２通路２８Ｂと補助冷却系の低水温循環通路３３の一部とを互いに接触する状態で一体に固定してその固定部分を冷却器として機能させることに代えて、高水温リザーバ通路２８の第２通路２８Ｂの中間部分に向けて強制送風する電動ファンを冷却器として設けるようにしてもよい。

・本発明は、別体の排気マニホールドが取り付けられるタイプの内燃機関にも適用することができる。

１０…内燃機関、１０Ａ…連通路、１１…排気マニホールド、１２…ウォータジャケット、１３…ターボチャージャ、１４…インタークーラ、１５…出力軸、１６…ターボ冷却通路、１７…クーラ冷却通路、１８…蓄電池、２１…高水温ラジエータ、２２，２３…高水温循環通路、２４…ウォータポンプ、２４Ａ…入力軸、２５…高水温リザーバタンク、２６，２８…高水温リザーバ通路、２８Ａ…第１通路、２８Ｂ…第２通路、２８Ｃ…端部、２９…固定部材、３１…低水温ラジエータ、３２，３３…低水温循環通路、３４…ウォータポンプ、３５…低水温リザーバタンク、４０…電子制御ユニット、４１…水温センサ、４２…運転スイッチ。

Claims (7)

1. ウォータジャケット及びラジエータ及びそれらの間に冷却水を循環させるための循環通路を有する機関冷却系と、内燃機関の出力軸に駆動連結されて前記機関冷却系の内部に冷却水を強制的に循環させるウォータポンプと、前記機関冷却系に接続されて冷却水の一部を貯留するリザーバタンクとを備える内燃機関の冷却装置において、
   当該装置は、
   前記ウォータジャケットと前記リザーバタンクとが接続路を介して接続され、且つ
   前記接続路が、前記ウォータジャケット側の端部を始点に同端部から離れるほど鉛直方向上方側の位置になる形状で延びる第１通路と同第１通路から連続して延びて延設方向における中間部分が最も鉛直方向上方側の位置になるとともに同中間部分から離れるほど鉛直方向下方側の位置になる形状の第２通路とを有し、且つ
   前記第２通路の前記中間部分を冷却する冷却器を有する
   ことを特徴とす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、
   当該装置は、冷却水が循環する経路に前記機関冷却系と共有される部分がない補助冷却系であり、且つ内部を循環する冷却水の温度が前記機関冷却系内の冷却水の温度と比較して低い補助冷却系を有し、
   前記冷却器は、前記補助冷却系の冷却水を冷却媒体として用いる
   ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の冷却装置において、
   当該装置は、前記補助冷却系の冷却水を前記冷却器に供給する電動ポンプを備える
   ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関の冷却装置において、
   当該装置は、前記機関冷却系内の冷却水の温度が所定温度以上であることを条件に、前記内燃機関の運転停止中における前記電動ポンプの作動を許可する
   ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
5. 請求項３または４に記載の内燃機関の冷却装置において、
   当該装置は、前記機関冷却系の内部圧力が所定圧力以上であることを条件に、前記内燃機関の運転停止中における前記電動ポンプの作動を許可する
   ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置において、
   前記内燃機関は排気マニホールドが一体に形成され、
   前記ウォータジャケットは前記排気マニホールドの周囲に延設される
   ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
7. 請求項６に記載の内燃機関の冷却装置において、
   前記接続路は、前記端部が、前記ウォータジャケットにおける前記排気マニホールドの周囲に形成された部分に接続される
   ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。