JP2022175421A - エンジンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの負荷に応じて、燃焼室の壁温を高い応答性で調整する。【解決手段】エンジンシステム１は、エンジン１０と、ウォータジャケット２０に冷却水を循環させる循環装置９１と、制御器（ＥＣＵ１００）と、を備え、循環装置は、熱交換器（ラジエータ２７）を含むラジエータ流路５３と、バイパス流路５１と、流量調整装置（冷却水制御バルブ４）と、サーモスタット弁２８と、を有する。制御器は、エンジンの負荷が第１負荷よりも低い場合に、ラジエータ流路を閉じかつ、バイパス流路を流れる冷却水の流量を調整することによって、ウォータジャケットを流れる冷却水の流量が、負荷に応じて調整されるよう、流量調整装置を制御しかつ、負荷が第１負荷以上の場合に、冷却水がラジエータ流路及びバイパス流路のそれぞれを流れるよう、流量調整装置を制御する。【選択図】図４

Description

ここに開示する技術は、エンジンシステムに関する。

特許文献１には、エンジンの冷却装置が開示されている。この冷却装置は、エンジンとラジエータとの間で冷却水を循環させるラジエータ経路（２３、同明細書で示す符号。以下同様）と、ラジエータをバイパスして冷却水を循環させるラジエータバイパス経路（２４）とを有している。ラジエータバイパス経路（２４）には、空調装置のヒータコア（３１）及び自動変速機の潤滑オイルを温めるＡＴＦウォーマー（３２）が配設されている。

冷却装置は、ロータリ式流量制御弁（５０）を有している。ロータリ式流量制御弁（５０）は、回転弁体（５１）の回転位置に応じて、ラジエータ経路（２３）及びラジエータバイパス経路（２４）を開閉させる。ロータリ式流量制御弁（５０）はまた、ラジエータ経路接続路（７１）と、サーモスタット弁配設路（７２）とを有している。ラジエータ経路接続路（７１）は、ラジエータ経路（２３）に接続される。サーモスタット弁配設路（７２）には、サーモスタット弁（４０）が設けられている。サーモスタット弁４０の開弁時に、冷却液は、サーモスタット弁配設路（７２）からラジエータ経路（２３）へ流れる。

冷却水の温度が所定温度以上になったエンジンの温間時に、ロータリ式流量制御弁（５０）は、回転弁体（５１）の回転位置を、ラジエータバイパス経路（２４）及びサーモスタット弁配設路（７２）のそれぞれに冷却水を流すような回転位置にする。エンジンの温間時には、サーモスタット弁（４０）が開弁するため、サーモスタット弁配設路（７２）からラジエータ経路（２３）へ冷却水が流れる。

冷却水の温度がさらに上昇した場合、ロータリ式流量制御弁（５０）は、回転弁体（５１）の回転位置を、ラジエータバイパス経路（２４）、サーモスタット弁配設路（７２）及びラジエータ経路接続路（７１）の全てに冷却水を流すような回転位置にする。また、冷却水の温度、エンジン負荷、及び／又はエンジン回転数が高いほど、ラジエータ経路（２３）への冷却液の流量が多くなるよう、回転弁体（５１）の回転位置が調整される。

特開２０１６－１２８６５２号公報

エンジンが完全暖機した後、燃焼室は高温になる。その燃焼室を冷却するため、特許文献１の冷却装置にもあるように、エンジンの本体を構成しているシリンダボア、シリンダヘッドなどにおける燃焼室の周囲の部分には、ラジエータで冷却した冷却水が流れる流路、いわゆるウォータジャケットが設けられている。

ところで、エンジンの燃焼制御において、燃焼室の中の温度（筒内温度）は、重要な因子の１つである。燃焼制御が高度になればなるほど、筒内温度は、緻密な制御が要求される。例えば、圧縮着火燃焼を安定して制御するためには、筒内温度を、火花点火燃焼よりも高温で、しかも精度高く制御することが必要になる。また、エンジンの負荷に応じて燃焼室の中で発生する熱量が変化するため、筒内温度も変化する。

その筒内温度の制御においては、燃焼室の壁温は、重要な因子の１つである。エンジンの負荷が変わることに対して応答性良く、燃焼室の壁温を調整することが求められる。

この点に関して特許文献１の冷却装置は、冷却水の温度が高くなると、ラジエータ経路を流れる冷却水の流量を増やすことによって冷却水の温度を下げる。冷却水の温度が変わると、冷却水と燃焼室との間の熱交換量が変わる。燃焼室の中で発生する熱量に応じて熱交換量を変えれば、燃焼室の壁温を調整することができる。

しかしながら、冷却水の熱容量が大きいため、冷却水の温度を変えるには長い時間が必要である。冷却水の温度調整によって、エンジンの負荷が変わることに対して応答性良く、燃焼室の壁温を調整することは難しい。

ここに開示する技術は、エンジンの負荷に応じて、燃焼室の壁温を高い応答性で調整する。

本願発明者らは、冷却水の温度を変えるのではなく、ウォータジャケットを流れる冷却水の流量を変えることにより、冷却水と燃焼室との間の熱伝達率を変えて燃焼室の壁温を調整する点に着目し、ここに開示する技術を完成させた。

ここに開示する技術は、エンジンシステムに係り、このエンジンシステムは、
燃焼室の周囲に設けられたウォータジャケットを有するエンジンと、
前記エンジンに取り付けられかつ、前記ウォータジャケットに冷却水を循環させる循環装置と、
前記エンジンの運転状態に応じて前記循環装置を制御する制御器と、を備え、
前記循環装置は、
熱交換器を含むラジエータ流路と、
前記熱交換器をバイパスするバイパス流路と、
前記ラジエータ流路及び前記バイパス流路のそれぞれを流れる冷却水の流量を調整することによって、前記ウォータジャケットを流れる冷却水の流量を調整する流量調整装置と、
前記ラジエータ流路に接続されかつ、冷却水が前記熱交換器を通過するよう開弁するサーモスタット弁と、を有し、
前記制御器は、前記流量調整装置に電気的に接続されると共に、
前記エンジンの負荷が第１負荷よりも低い場合に、前記ラジエータ流路を閉じかつ、前記バイパス流路を流れる冷却水の流量を調整することによって、前記ウォータジャケットを流れる冷却水の流量を、前記負荷に応じて調整するよう、前記流量調整装置を制御しかつ、
前記負荷が前記第１負荷以上の場合に、冷却水が前記ラジエータ流路及び前記バイパス流路のそれぞれを流れるよう、前記流量調整装置を制御する。

この構成によると、エンジンのウォータジャケットを通過する冷却水は、燃焼室との間で熱交換を行う。冷却水は、循環装置によって、ウォータジャケットに循環する。

循環装置はサーモスタット弁を有している。サーモスタット弁は、冷却水が所定温度の場合に開弁する。サーモスタット弁が開弁すると、冷却水の一部が熱交換器を通過するため、冷却水の温度が下がる。サーモスタット弁は、冷却水の温度を、サーモスタット弁の開弁温度に対応する特定の温度に維持させる。

エンジンの負荷が第１負荷よりも低い場合、流量調整装置は、ラジエータ流路を閉じる。冷却水は、バイパス流路を流れる。流量調整装置はまた、冷却水の流量を調整する。これにより、ウォータジャケットを流れる冷却水の流量が変わる。冷却水の流量は、流量調整装置によって、冷却水の温度に比べて速やかに変更できるから、流量調整装置は、ウォータジャケットを流れる冷却水の流量を、負荷の変化に対して高い応答性で調整できる。

ウォータジャケットを流れる冷却水の流量が下がると熱伝達率が下がり、ウォータジャケットを流れる冷却水の流量が上がると熱伝達率が上がる。エンジンの負荷に応じて、燃焼室の中で発生する熱量は変わる。従って、前記のエンジンシステムは、エンジンの負荷に応じて、制御器が、流量調整装置を通じてウォータジャケットを流れる冷却水の流量を変えるから、燃焼室の壁温を高い応答性で調整することができる。

エンジンの負荷が第１負荷以上の場合、燃焼室の中で発生する熱量が相対的に増える。制御器は、流量調整装置を通じて、ラジエータ流路及びバイパス流路のそれぞれを冷却水が流れるようにする。例えばラジエータ流路を流れる冷却水の流量を増やすことによって、冷却水の温度が下がる。エンジンの負荷が第１負荷以上の場合に、燃焼室の壁温が適切な温度になる。

前記制御器は、前記負荷が前記第１負荷よりも低い場合において、前記負荷が高い場合は、低い場合よりも、前記ウォータジャケットを流れる冷却水の流量を増やす、としてもよい。

エンジンの負荷が高くなると燃焼室の中で発生する熱量が増大する。負荷が高い場合は、低い場合よりも、ウォータジャケットを流れる冷却水の流量が増えることにより、熱伝達率が上がる。燃焼室の壁温が、適切な温度に維持される。

前記制御器は、前記負荷が前記第１負荷以上の場合に、前記バイパス流路を流れる冷却水の流量及び前記ラジエータ流路を流れる冷却水の流量を調整することによって、前記ウォータジャケットを流れる冷却水の温度を、前記負荷に応じて調整する、としてもよい。

ラジエータ流路を流れる冷却水の流量が増えると、冷却水の温度が下がる。負荷が高くなると燃焼室の中に発生する熱量が増えるが、ウォータジャケットを流れる冷却水の温度が負荷に応じて調整されることによって、燃焼室の壁温が適切な温度になる。

前記制御器は、前記負荷が前記第１負荷以上の場合に、前記負荷が高い場合は、低い場合よりも、前記バイパス流路を流れる冷却水の流量を減らしかつ、前記ラジエータ流路を流れる冷却水の流量を増やす、としてもよい。

ラジエータ流路を流れる冷却水の流量が増えると、冷却水の温度が下がる。負荷が高くかつ、燃焼室の中で発生する熱量が高い場合に冷却水の温度が下がることによって、燃焼室の壁温が適切な温度になる。逆に、ラジエータ流路を流れる冷却水の流量が減ると、冷却水の温度が上がる。負荷が低くかつ、燃焼室の中で発生する熱量が低い場合に冷却水の温度が上がることによって、燃焼室の壁温が適切な温度になる。

前記制御器は、前記負荷が前記第１負荷以上の場合に、前記ウォータジャケットを流れる冷却水の流量を最大流量にする、としてもよい。

負荷が第１負荷以上になると、燃焼室の中で発生する熱量が増える。ウォータジャケットを流れる冷却水の流量を最大流量にすることによって、燃焼室の中で発生する熱量が高い場合に、燃焼室の壁温が適切な温度になる。

前記制御器は、前記負荷が前記第１負荷よりも低い場合、及び、前記第１負荷以上の場合に、前記燃焼室の壁温を一定温度にする、としてもよい。

エンジンの負荷が低い場合において理想とされる燃焼室の壁温と、エンジンの負荷が高い場合において理想とされる燃焼室の壁温とは必ずしも一致しない。負荷の高低に応じて燃焼室の壁温を変更することが理想的である。しかしながら、燃焼室の壁部は熱容量が大きいため、燃焼室の壁部の温度を、短時間で上げたり下げたりすることは難しい。

そこで、前記の構成は、燃焼室の壁温を、負荷が第１負荷よりも低い場合、及び、第１負荷以上の場合のそれぞれにおいて許容できる特定温度に維持する。具体的に負荷が第１負荷よりも低い場合は、サーモスタット弁を用いて冷却水を一定の温度にしながら、ウォータジャケットを流れる冷却水の流量を、負荷に応じて調整することによって、燃焼室の壁温を特定温度に維持する。負荷が第１負荷以上の場合は、バイパス流路を流れる冷却水の流量及びラジエータ流路を流れる冷却水の流量を調整することによって、ウォータジャケットを流れる冷却水の温度を負荷に応じて調整し、燃焼室の壁温を、同じ特定温度に維持する。その結果、エンジンの負荷が第１負荷よりも低くなったり、第１負荷以上になったりしても、燃焼室の壁温は適切な温度になる。

前記制御器は、前記負荷が前記第１負荷以上の場合に、前記ウォータジャケットを流れる冷却水の温度を、前記サーモスタット弁の開弁温度よりも下げる、としてもよい。

エンジンの負荷が高いと、燃焼室の中で発生する熱量が多い。ウォータジャケットを流れる冷却水の温度が相対的に下がることによって、燃焼室の壁温を適切な温度にできる。

エンジンの負荷が低い場合、燃焼室の中で発生する熱量が少ない。負荷が第１負荷よりも低い場合、冷却水の温度は、前述したようにサーモスタット弁の開弁温度によって定まる。サーモスタット弁の開弁温度を相対的に高い温度に設定することにより、ウォータジャケットを流れる冷却水の温度が相対的に上がるから、燃焼室の壁温を適切な温度にできる。

前記制御器は、前記負荷が前記第１負荷以上でかつ、第２負荷よりも低い場合、前記負荷の上昇に対して前記ウォータジャケットを流れる冷却水の温度が下がるように、前記ラジエータ流路を流れる冷却水の流量を増やし、前記負荷が前記第２負荷以上の場合、前記負荷の上昇に対して前記ウォータジャケットを流れる冷却水の温度が一定になるように、前記ラジエータ流路を流れる冷却水の流量を増やす、としてもよい。

負荷が第１負荷以上でかつ第２負荷よりも低い場合、つまり中負荷の場合、負荷が上がると、ウォータジャケットを流れる冷却水の温度が下がる。燃焼室の壁温を、負荷の上昇に対して一定の温度に維持できる。負荷が第２負荷以上である場合、つまり高負荷の場合、負荷の上昇に対し、ウォータジャケットを流れる冷却水の温度が一定になる。燃焼室の壁温を適切な温度にできる。

前記エンジンは、混合気を強制点火する点火装置を有しかつ、前記負荷が前記第１負荷よりも低い場合に、前記燃焼室内の混合気を、前記点火装置の強制点火無しに燃焼させ、前記負荷が前記第１負荷以上の場合に、前記燃焼室内の混合気を、前記点火装置の強制点火によって燃焼させる、としてもよい。

燃焼室内の混合気が、強制点火なしで燃焼する場合、つまり、自着火により燃焼する場合、エンジンの熱効率が向上するから燃焼室の壁温は低くなりがちであるのに対し、燃焼安定化の観点からは、燃焼室の壁温は相対的に高い温度に維持することが好ましい。前述したように、サーモスタット弁の開弁温度を相対的に高い温度に設定することにより、ウォータジャケットを流れる冷却水の温度を相対的に上げかつ、燃焼室の壁温を高くしてもよい。

ウォータジャケットを流れる冷却水の流量は、前述したように、負荷に応じて調整される。このことによって、燃焼室の中で発生する熱量に応じて熱伝達率が変わり、燃焼室の壁温が適切な温度に維持される。

燃焼室内の混合気が、強制点火によって燃焼する場合、熱効率の低下により燃焼室の壁温は相対的に高くなると共に、燃焼室の壁温が高くなりすぎることは、ノッキングといった異常燃焼を招く恐れがある。そのため、燃焼室内の混合気が、強制点火によって燃焼する場合、冷却水がラジエータ流路及びバイパス流路のそれぞれを流れるよう、制御器が流量調整装置を制御する。このことにより、冷却水の温度が相対的に低下するから、燃焼室の壁温を適切な温度にできる。

前記流量調整装置は、前記バイパス流路と前記ラジエータ流路とが分流する部位、又は、前記バイパス流路と前記ラジエータ流路とが合流する部位に設置され、
前記循環装置は、前記バイパス流路と前記ラジエータ流路とを連絡する連絡流路をさらに有し、
前記サーモスタット弁は、前記連絡流路を開閉する、としてもよい。

この構成によると、ラジエータ通路が閉じられた状態において、冷却水の温度が上がってサーモスタット弁が開弁すると、冷却水はバイパス流路からラジエータ流路へ流れる。冷却水の温度が低下する。サーモスタット弁は、冷却水を所定の温度に維持できる。

前記流量調整装置は、前記バイパス流路と前記ラジエータ流路とが分流する部位、又は、前記バイパス流路と前記ラジエータ流路とが合流する部位に設置され、
前記循環装置は、前記流量調整装置をバイパスして前記ウォータジャケットと前記ラジエータ流路とを連絡する連絡流路をさらに有し、
前記サーモスタット弁は、前記連絡流路を開閉する、としてもよい。

この構成によると、流量調整装置によってラジエータ通路が閉じられた状態において、冷却水の温度が上がってサーモスタット弁が開弁すると、冷却水は、流量調整装置をバイパスして、ラジエータ流路へ流れる。冷却水の温度が低下する。この場合も、サーモスタット弁は、冷却水を所定の温度に維持できる。

前記流量調整装置は、
前記バイパス流路に接続される第１ポートと、前記ラジエータ流路に接続される第２ポートと、前記第１ポート及び前記第２ポートの各々につながる第３ポートと、が設けられたハウジングと、
前記ハウジングに回転可能な状態で収容され、前記第１ポートと前記第２ポートと前記第３ポートとの間に介在し、前記第１ポートにつながる第１通水開口および前記第２ポートにつながる第２通水開口を有する回転弁体と、
前記回転弁体を回転させて前記第１通水開口および前記第２通水開口の各々の開度を変更することにより、前記第１ポートおよび前記第２ポートの各々を流れる冷却水の流量を調整するアクチュエータと、
を有している、としてもよい。

回転弁体を有する流量調整装置は、バイパス流路及び／又はラジエータ流路を選択的に閉じることができると共に、バイパス流路の流量、及び、ラジエータ流路の流量を調整できる。流量調整装置を備えたエンジンシステムは、前述したウォータジャケットの流量調整を簡易な構成で実現できる。

以上説明したように、前記のエンジンシステムによると、エンジンの負荷に応じて、燃焼室の壁温を高い応答性で調整することができる。

図１は、例示的なエンジンシステムを示す。 図２は、例示的なエンジンシステムのブロック図である。 図３は、エンジンシステムの例示的な制御マップを示す。 図４は、例示的な循環装置を示す。 図５は、例示的な流量調整装置を示す。 図６は、循環装置の例示的な制御を示す。 図７は、循環装置の例示的な制御を示す。 図８は、循環装置の例示的な制御手順を示す。 図９は、循環装置の例示的な制御手順を示す。 図１０は、例示的な循環装置を示す。

以下、エンジンシステムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。ここで説明するエンジンシステムは例示である。

（エンジンシステムの構成例）
図１及び図２は、エンジンシステム１の構成例を示している。エンジンシステム１は、自動車に搭載されている。エンジンシステム１は、内燃機関であるエンジン１０を備えている。エンジン１０が運転すると、自動車は走行する。尚、自動車は、走行の動力源としてエンジン１０のみが搭載された自動車であってもよいし、エンジン１０及び電気モータが搭載されたハイブリッド自動車であってもよい。

エンジン１０は、シリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２とを備えている。シリンダブロック１１には、複数のシリンダ１３が形成されている。エンジン１０は、多気筒エンジンである。

複数のシリンダ１３は、クランクシャフト１４に沿って一列に並んでいる（図４も参照）。各シリンダ１３には、ピストン１５が内挿されている。ピストン１５は、コネクティングロッド１５１を介してクランクシャフト１４に連結されている。ピストン１５、シリンダ１３及びシリンダヘッド１２は、燃焼室１６を形成する。

シリンダヘッド１２には、各シリンダ１３に連通する吸気ポート１２１が形成されている。吸気ポート１２１に配設された吸気弁１２２は、吸気ポート１２１を開閉する。吸気動弁装置１２３（図２参照）は、吸気弁１２２を所定のタイミングで開閉する。吸気動弁装置１２３は、バルブタイミング及び／又はバルブリフトを可変にする可変動弁装置である。

シリンダヘッド１２には、各シリンダ１３に連通する排気ポート１２４が形成されている。排気ポート１２４に配設された排気弁１２５は、排気ポート１２４を開閉する。排気動弁装置１２６は、排気弁１２５を所定のタイミングで開閉する。排気動弁装置１２６は、バルブタイミング及び／又はバルブリフトを可変にする可変動弁装置である。

シリンダヘッド１２には、シリンダ１３毎に、インジェクタ１３１が取り付けられている。インジェクタ１３１は、シリンダ１３の中に燃料を直接噴射する。シリンダヘッド１２には、シリンダ１３毎に、点火プラグ１３２が取り付けられている。点火プラグ１３２は、シリンダ１３の中の混合気に強制的に点火をする。

エンジン１０の一側面には吸気通路１７が接続されている。吸気通路１７は、吸気ポート１２１に連通している。吸気通路１７には、スロットル弁１７１が配設されている。スロットル弁１７１は、シリンダ１３の中への空気の導入量を調節する。エンジン１０の他側面には、排気通路１８が接続されている。排気通路１８は排気ポート１２４に連通している。

吸気通路１７と排気通路１８との間には、ＥＧＲ通路１９が接続されている。ＥＧＲ通路１９は、排気ガスの一部を吸気通路１７に還流させる。ＥＧＲ通路１９には、ＥＧＲクーラー１９１が配設されている。ＥＧＲクーラー１９１は、排気ガスを冷却する。ＥＧＲ通路１９にはまた、ＥＧＲ弁１９２が配設されている。ＥＧＲ弁１９２は、ＥＧＲ通路１９を流れる排気ガスの流量を調節する。

エンジンシステム１は、エンジン１０を運転するためのＥＣＵ（Engine Control Unit）１００を備えている。ＥＣＵ１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラーであって、中央演算処理装置（Central Processing Unit： ＣＰＵ）１０１と、メモリ１０２と、Ｉ／Ｆ回路１０３と、を備えている。ＣＰＵ１０１は、プログラムを実行する。メモリ１０２は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）により構成されてプログラム及びデータを格納する。Ｉ／Ｆ回路１０３は、電気信号の入出力をする。ＥＣＵ１００は、制御器の一例である。

ＥＣＵ１００には、各種のセンサＳＮ１～ＳＮ５が接続されている。センサＳＮ１～ＳＮ５は、信号をＥＣＵ１００に出力する。センサには、以下のセンサが含まれる。
第１水温センサＳＮ１：後述する冷却水の循環装置９１において、エンジン１０に流入する冷却水の温度に対応する信号を出力する。
第２水温センサＳＮ２：エンジン１０に取り付けられ、エンジン１０内を流れる冷却水の温度に対応する信号を出力する。
筒内圧センサＳＮ３：シリンダヘッド１２に取り付けられかつ、各シリンダ１３内の圧力に対応する信号を出力する。
クランク角センサＳＮ４：エンジン１０に取り付けられかつ、クランクシャフト１４の回転角に対応する信号を出力する。
アクセル開度センサＳＮ５：アクセルペダル機構に取り付けられかつ、アクセルペダルの操作量に対応した信号を出力する。

ＥＣＵ１００は、これらのセンサＳＮ１～ＳＮ５の信号に基づいて、エンジン１０の運転状態を判断すると共に、予め定められている制御ロジックに従って、各デバイスの制御量を演算する。制御ロジックは、メモリ１０２に記憶されている。制御ロジックは、メモリ１０２に記憶しているマップを用いて、目標量及び／又は制御量を演算することを含む。ＥＣＵ１００は、演算をした制御量に係る電気信号を、インジェクタ１３１、点火プラグ１３２、吸気動弁装置１２３、排気動弁装置１２６、スロットル弁１７１、ＥＧＲ弁１９２、及び、後述する冷却水制御バルブ４に出力する。

より詳細に、ＥＣＵ１００は、機能ブロックとして、負荷演算部１０４、燃焼形態判定部１０５、水温判定部１０６、及び、ＣＣＶ制御部１０７を有している。

負荷演算部１０４は、アクセル開度センサＳＮ５の出力信号に基づいて、エンジン１０の目標負荷を演算する。燃焼形態判定部１０５は、エンジン１０の負荷と、クランク角センサＳＮ４の出力信号に基づいて、後述するベースマップ３０１（図３参照）におけるエンジン１０の運転領域を判定し、運転領域に対応する燃焼形態を判定する。水温判定部１０６は、第２水温センサＳＮ２の出力信号に基づいて、燃焼室１６の周囲のウォータジャケット２０（図４参照）を流れる冷却水の温度を判定する。ＣＣＶ制御部１０７は、エンジン１０の運転状態に応じて冷却水制御バルブ４を制御することにより、エンジン１０を冷却する。

（エンジンの運転制御マップ）
図３は、エンジン１０の制御に係るベースマップ３０１を例示している。ベースマップ３０１は、ＥＣＵ１００のメモリ１０２に記憶されている。図示しているベースマップ３０１は、エンジン１０が完全暖機の場合のベースマップ３０１である。

ベースマップ３０１は、エンジン１０の負荷及び回転数によって規定されている。ベースマップ３０１は、負荷の高低及び回転数の高低に対して大別して、四つの領域に分かれる。より詳細に、第１領域３１１は、高回転における低負荷から高負荷までの領域と、低回転及び中回転における高負荷の領域とを含む。第２領域３１２は、低回転及び中回転における低負荷の領域である。第３領域３１３は、低回転及び中回転における負荷が低から中程度の領域である。第４領域３１４は、低回転及び中回転における負荷が中から高程度の領域である。尚、低回転領域、中回転領域、及び、高回転領域はそれぞれ、エンジン１０の全運転領域を回転数方向に、低回転領域、中回転領域及び高回転領域の略三等分したときの、低回転領域、中回転領域、及び、高回転領域としてもよい。

次に、各領域におけるエンジン１０の運転について簡単に説明をする。ＥＣＵ１００は、エンジン１０に対する目標負荷、及び、エンジン１０の回転数に応じて、運転領域を判定し、判定した運転領域に応じて、ＥＣＵ１００は、吸気弁１２２及び排気弁１２５の開閉動作、燃料の噴射タイミング、及び、強制点火の有無を変える。それによって、エンジン１０の燃焼形態は、ＳＩ（Spark Ignition）燃焼、ＨＣＣＩ（Homogeneous Charge Compression Ignition）燃焼、ＭＰＣＩ（Multiple Premixed fuel injection Compression Ignition）燃焼、及び、ＳＰＣＣＩ（Spark Controlled Compression Ignition）燃焼に変わる。

（ＳＩ燃焼）
エンジン１０の運転状態が第１領域３１１にある場合に、ＥＣＵ１００は、シリンダ１３内の混合気を火炎伝播燃焼させる。吸気動弁装置１２３は、吸気弁１２２を所定のタイミング及び／又は所定のリフト量で開弁し、排気動弁装置１２６は、排気弁１２５を所定のタイミング及び／又は所定のリフト量で開弁する。インジェクタ１３１は、吸気行程及び／又は圧縮行程の期間中に、シリンダ１３の中に燃料を噴射する。点火プラグ１３２は、圧縮上死点の付近において、混合気に点火する。

（ＨＣＣＩ燃焼）
エンジン１０の運転状態が第２領域３１２にある場合に、ＥＣＵ１００は、シリンダ１３内の混合気を圧縮着火燃焼させる。吸気動弁装置１２３は、吸気弁１２２を所定のタイミング及び／又は所定のリフト量で開弁し、排気動弁装置１２６は、排気弁１２５を所定のタイミング及び／又は所定のリフト量で開弁する。インジェクタ１３１は、吸気行程の期間中に、シリンダ１３の中に燃料を噴射する。点火プラグ１３２は、混合気への点火を行わない。混合気は、圧縮上死点の付近において、圧縮自着火し、燃焼する。

（ＭＰＣＩ燃焼）
エンジン１０の運転状態が第３領域３１３にある場合に、ＥＣＵ１００は、シリンダ１３内の混合気を圧縮着火燃焼させる。吸気動弁装置１２３は、吸気弁１２２を所定のタイミング及び／又は所定のリフト量で開弁し、排気動弁装置１２６は、排気弁１２５を所定のタイミング及び／又は所定のリフト量で開弁する。インジェクタ１３１は、吸気行程の期間内と、圧縮行程の期間内とのそれぞれにおいて、シリンダ１３内に燃料を噴射する。インジェクタ１３１は、分割噴射を行う。点火プラグ１３２は、混合気への点火を行わない。混合気は、圧縮上死点の付近において、圧縮自着火し、燃焼する。

分割噴射によって、シリンダ１３内の混合気が不均質になる。この点で、ＭＰＣＩ燃焼は、均質な混合気が形成されるＨＣＣＩ燃焼とは異なる。ＭＰＣＩ燃焼は、エンジン１０の負荷が、相対的に高い場合において、圧縮自着火のタイミングをコントロール可能にする。

（ＳＰＣＣＩ燃焼）
エンジン１０の運転状態が第４領域３１４にある場合に、ＥＣＵ１００は、シリンダ１３内の混合気の一部を火炎伝播燃焼させ、残りを圧縮着火燃焼させる。吸気動弁装置１２３は、吸気弁１２２を所定のタイミング及び／又は所定のリフト量で開弁し、排気動弁装置１２６は、排気弁１２５を所定のタイミング及び／又は所定のリフト量で開弁する。インジェクタ１３１は、圧縮行程の期間中に、シリンダ１３の中に燃料を噴射する。点火プラグ１３２は、圧縮上死点の付近において、混合気に点火する。混合気は火炎伝播燃焼を開始する。燃焼の発熱によりシリンダ１３の中の温度が高くなりかつ、火炎伝播によりシリンダ１３の中の圧力が上昇する。このことによって、未燃混合気が、例えば圧縮上死点後に圧縮自着火し、燃焼を開始する。圧縮着火燃焼の開始後、火炎伝播燃焼と圧縮着火燃焼とは並行して進行する。

（循環装置の構成）
次に、図４を参照しながら、エンジンシステム１が有する循環装置９１の構成を説明する。循環装置９１は、エンジン１０に取り付けられかつ、ウォータジャケット２０に冷却水を循環させる装置である。

ウォータジャケット２０は、エンジン１０の内部に形成されている。ウォータジャケット２０は、循環装置９１に接続されかつ、循環装置９１と共に、冷却水が循環する回路を構成する。ウォータジャケット２０は、ブロック内ジャケット２１、および、ヘッド内ジャケット２２を有している。ブロック内ジャケット２１は、各シリンダ１３の外周に沿って拡がるように、シリンダブロック１１に形成されている。

ヘッド内ジャケット２２は、シリンダヘッド１２に形成されている。ヘッド内ジャケット２２は、ブロック内ジャケット２１と連通する（図４の点線参照）。ヘッド内ジャケット２２は、第１ジャケット２２ａと第２ジャケット２２ｂとを有している。第１ジャケット２２ａおよび第２ジャケット２２ｂは、互いに独立している。

第１ジャケット２２ａは、一列に並んだ複数の燃焼室１６の上部に沿って延びるように形成されている。第１ジャケット２２ａを流れる冷却水は、主に、燃焼室１６と熱交換（主に冷却）する。詳細には、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水は、燃焼室１６の中の雰囲気と、燃焼室１６の壁面を介して熱交換する。

第２ジャケット２２ｂは、一列に並んだ複数のシリンダ１３の排気ポート１２４の周辺部位に沿って延びるように形成されている。第２ジャケット２２ｂを流れる冷却水は、主に、高温の排気ガスが流れる排気ポート１２４と熱交換（主に冷却）する。

エンジン１０の端部（流入側端部１０ａ）におけるシリンダブロック１１には、ウォータポンプ３が設置されている。ウォータポンプ３は、循環装置９１の一部を構成している。

ウォータポンプ３は、プーリ、ベルトなどを介して、エンジン１０のクランクシャフト１４にポンプの回転軸が連結されている機械式ポンプである。ウォータポンプ３は、エンジン１０の駆動力によって作動する。なお、ウォータポンプ３は、エンジン１０から独立して作動できる電動ポンプであってもよい。

ブロック内ジャケット２１は、冷却水導入路２３を介してウォータポンプ３の吐出口３ａと接続されている。従って、ウォータポンプ３が吐出する冷却水は、冷却水導入路２３を通ってブロック内ジャケット２１に流入する。ブロック内ジャケット２１に流入した冷却水は、ヘッド内ジャケット２２に流入する。詳細には、第１ジャケット２２ａと第２ジャケット２２ｂとに分かれて流入する。

エンジン１０の流入側端部１０ａとは反対側の端部（流出側端部１０ｂ）におけるシリンダヘッド１２には、冷却水制御バルブ４（Coolant Control Valve：ＣＣＶ、開示する技術における「流量調整装置」に相当）が設置されている。冷却水制御バルブ４は、循環装置９１の一部を構成している。

冷却水制御バルブ４の第３ポート６５（図５参照）は、第１冷却水導出路２４を介して第１ジャケット２２ａと接続されている。従って、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水は、第１冷却水導出路２４を通ってエンジン１０から流出し、冷却水制御バルブ４に流入する（冷却水制御バルブ４の詳細は後述）。

流出側端部１０ｂにおけるシリンダヘッド１２の排気側の部位には、第２ジャケット２２ｂに連通した第２冷却水導出路２５が形成されている。従って、第２ジャケット２２ｂを流れる冷却水は、第２冷却水導出路２５を通ってエンジン１０から流出し、後述する第２循環流路３１に流入する。

流出側端部１０ｂにおけるシリンダブロック１１の吸気側の部位には、ブロック内ジャケット２１に連通した第３冷却水導出路２６が形成されている。従って、ブロック内ジャケット２１を流れる冷却水の一部は、第３冷却水導出路２６を通ってエンジン１０から流出し、後述する第３循環流路４１に流入する。

循環装置９１は、上述したウォータポンプ３および冷却水制御バルブ４に加え、ラジエータ２７（開示する技術における「熱交換器」に相当）、および、サーモスタット弁２８を備える。そして、循環装置９１を含むエンジンシステム１は、大別すると、冷却水が循環する流路として、第２回路３０、第３回路４０、および、第１回路５０を備える。

（第２回路）
第２回路３０は、２つに分岐した流路（第１分岐流路３１ａおよび第２分岐流路３１ｂ）が設けられた第２循環流路３１を有している。第１分岐流路３１ａには、ＥＧＲクーラー１９１およびヒーター７１が配置されている。ヒーター７１は、車室内の空気を調節する空調機に組み込まれている。第２分岐流路３１ｂには、スロットル弁（Electric Throttle Body：ETB）１７１およびＥＧＲ弁１９２が配置されている。第２循環流路３１の上流側の端部は、第２冷却水導出路２５に接続されている。第２循環流路３１の下流側の端部は、第１回路５０および第３回路４０と合流した状態で、ウォータポンプ３の吸込口３ｂに接続されている。

エンジン１０の内部では、ブロック内ジャケット２１、第２ジャケット２２ｂ、および、第２冷却水導出路２５が、第２回路３０の流路を構成している。従って、第２回路３０では、ウォータポンプ３から吐出された冷却水のうち、ブロック内ジャケット２１および第２ジャケット２２ｂを流れた冷却水が、第１分岐流路３１ａおよび第２分岐流路３１ｂの各々に分流して流れる。そして、合流した後、ウォータポンプ３に戻るように構成されている。

第２回路３０を流れる冷却水は、エンジン１０の主に排気ポート１２４と熱交換する。そして、ＥＧＲクーラー１９１、ヒーター７１、スロットル弁１７１、および、ＥＧＲ弁１９２とも熱交換する。

（第３回路）
第３回路４０は、オイルクーラー７２およびＡＴＦ熱交換器７３が設置された第３循環流路４１を有している。オイルクーラー７２は、エンジン１０に潤滑油を循環供給するシステムに設置されている。ＡＴＦ熱交換器７３は、自動変速機の作動油を循環供給するシステムに設置されている。第３循環流路４１の上流側の端部は、第３冷却水導出路２６に接続されている。第３循環流路４１の下流側の端部は、第１回路５０および第２回路３０と合流した状態で、ウォータポンプ３の吸込口３ｂに接続されている。

エンジン１０の内部では、ブロック内ジャケット２１および第３冷却水導出路２６が、第３回路４０の流路を構成している。従って、第３回路４０では、ウォータポンプ３から吐出された冷却水のうち、ブロック内ジャケット２１を流れる冷却水の一部が、第３循環流路４１を流れてウォータポンプ３に戻るように構成されている。第３回路４０を流れる冷却水は、オイルクーラー７２およびＡＴＦ熱交換器７３と熱交換する。

（第１回路）
第１回路５０は、バイパス流路５１、連絡流路５２、および、ラジエータ流路５３を有している。エンジン１０の内部では、ブロック内ジャケット２１、第１ジャケット２２ａ、および、第１冷却水導出路２４が、第１回路５０の流路を構成している。

第１回路５０の流路は、冷却水制御バルブ４において、バイパス流路５１およびラジエータ流路５３に分岐している。バイパス流路５１およびラジエータ流路５３の各々の下流側の端部は、第２回路３０および第３回路４０と合流した状態で、ウォータポンプ３の吸込口３ｂに接続されている。

ラジエータ流路５３には、ラジエータ２７が設けられている。ラジエータ２７は、自動車のフロントグリルの後方に設置されている。ラジエータ２７を流れる冷却水は、主に走行風による外気との間で熱交換する。冷却水は、ラジエータ流路５３を流れることで放熱して冷却される。

それにより、ラジエータ流路５３は、ウォータポンプ３から吐出されて、ブロック内ジャケット２１および第１ジャケット２２ａを流れて熱交換して加熱された冷却水を、ラジエータ２７で冷却して、ブロック内ジャケット２１および第１ジャケット２２ａに還流させる。

バイパス流路５１は、ラジエータ流路５３をバイパスする流路である。バイパス流路５１は、ラジエータ流路５３よりも短い。バイパス流路５１には、サーモスタット弁２８のみが設けられている。サーモスタット弁２８は、バイパス流路５１の上流側と下流側とを常時連通させた状態で、連絡流路５２を介して、ラジエータ流路５３と接続されている。

それにより、バイパス流路５１は、ウォータポンプ３から吐出されて、ブロック内ジャケット２１および第１ジャケット２２ａを流れて熱交換した冷却水を、ラジエータ２７で冷却することなく、ブロック内ジャケット２１および第１ジャケット２２ａに還流させる。

サーモスタット弁２８は、予め設定された高い温度で開閉する公知の装置である。サーモスタット弁２８は、バネの弾性力で閉じ方向に付勢された弁体を有している。その弁体が、ワックスの作用によって変位することで、サーモスタット弁２８は開閉する。このエンジンシステム１のサーモスタット弁２８は、その開弁温度が、従来のサーモスタット弁の開弁温度に比べて高く設定されている。

サーモスタット弁２８が開くことで、バイパス流路５１は、連絡流路５２を介して、ラジエータ流路５３と連通する。従って、サーモスタット弁２８が開くと、バイパス流路５１を流れる冷却水の一部は、連絡流路５２を通って、ラジエータ流路５３に流入する。

（冷却水制御バルブ）
図５に、冷却水制御バルブ４を示す。冷却水制御バルブ４は、冷却水の流量調整が可能なバルブであり、ハウジング６０、回転弁体６１、アクチュエータ６２などで構成されている。

ハウジング６０の内部には、円筒状の分流室６０ａが設けられている。分流室６０ａには、円筒状の回転弁体６１が、回転可能な状態で収容されている。ハウジング６０には、分流室６０ａの外周における所定の位置から径方向外側に延びるように、第１ポート６３および第２ポート６４が形成されている。第１ポート６３は、バイパス流路５１に接続されている。第２ポート６４は、ラジエータ流路５３に接続されている。

分流室６０ａの一端は、開口している。その開口により、分流室６０ａに冷却水が流入する第３ポート６５が構成されている。そして、その第３ポート６５が第１冷却水導出路２４と中心を一致させた状態で接続されるように、ハウジング６０がシリンダヘッド１２に取り付けられている。それにより、第３ポート６５と、第１ポート６３および第２ポート６４の各々との間には、回転弁体６１の周壁が介在している。

回転弁体６１の周壁の所定位置には、第１通水開口６１ａと第２通水開口６１ｂとが形成されている。第１通水開口６１ａは、第２通水開口６１ｂよりも周方向の長さが長く、相対的に大きな開口面積を有している。回転弁体６１の回転位置により、第３ポート６５は、第１通水開口６１ａおよび第２通水開口６１ｂの各々を介して、第１ポート６３および第２ポート６４の各々と連通したり連通しなかったりする。また、連通する場合においても、第１ポート６３および第２ポート６４の各々と第３ポート６５との間の開度が、回転弁体６１の回転位置によって大小に変化する。

分流室６０ａの他端は、封止壁６６で密閉されている。ハウジング６０の内部における封止壁６６を挟んだ分流室６０ａの反対側には、アクチュエータ６２が収容されている。そのアクチュエータ６２の回転軸６２ａが、封止壁６６の中心に開口した軸穴を通って分流室６０ａの内部に突出している。分流室６０ａに突出した回転軸６２ａに、支持アーム６２ｂを介して回転弁体６１が取り付けられている。ＥＣＵ１００は、アクチュエータ６２に制御信号を出力する。ＥＣＵ１００がアクチュエータ６２を制御することにより、回転弁体６１は回転する。

図４に戻り、第１水温センサＳＮ１は、第１回路５０、第２回路３０、および、第３回路４０が合流してウォータポンプ３に流入する流路に配置されている。第２水温センサＳＮ２は、第１ジャケット２２ａに配置されている。第１水温センサＳＮ１は、エンジン１０に流入する冷却水の温度を計測する。第２水温センサＳＮ２は、ウォータジャケット２０、より正確には第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の温度を計測する。これらセンサＳＮ１、ＳＮ２は、冷却水の制御および燃焼制御に利用される。例えば、第２水温センサＳＮ２は、高度な燃焼制御を行う際に、燃焼室１６の壁温の推定に利用される。第２水温センサＳＮ２はまた、アクチュエータ６２の制御に利用される。

この循環装置９１では、第２水温センサＳＮ２の計測値に基づいて、ＥＣＵ１００が冷却水制御バルブ４を制御する。それにより、第１回路５０、つまり、バイパス流路５１およびラジエータ流路５３を流れる冷却水の流量を調整する（連絡流路５２の冷却水の流れはサーモスタット弁２８によって自動的に調整される）。

循環装置９１を流れる冷却水は、主に、ラジエータ流路５３に設置されているラジエータ２７によって冷却される。冷却水の温度が調整される。

すなわち、この循環装置９１の主体は第１回路５０である。第２回路３０および第３回路４０の各々における冷却水の流量および温度は、第１回路５０での冷却水の流量および温度の調整に応じて変化する。この循環装置９１において、第１回路５０は必須であるが、第２回路３０および第３回路４０は必須でない。

（冷却水の流し方）
上述したように、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水は、主に、燃焼室１６の壁部と熱交換し、燃焼室１６の壁部を冷却する。このエンジンシステム１では、エンジン１０の燃焼制御を安定的かつ効率的に行うために、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の温度（第２水温センサＳＮ２の計測値）に応じて、冷却水の流し方が複数設定されている。図６は、冷却水の温度に応じたエンジンシステム１における各回路の通水状態を示す。

冷却水制御バルブ４では、アクチュエータ６２が制御され、第１ポート６３および第２ポート６４の双方を流れる冷却水の流量が調整される。すなわち、回転弁体６１が所定の回転位置となるように、第１通水開口６１ａおよび第２通水開口６１ｂの各々の開度が変更される。

「低温」は、エンジン１０の始動直後など、いわゆる冷間時の状態である。「低温」は、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の温度ｔが、第１切替温度ｔ１１（例えば、４０℃）未満の状態である。「完全暖機」は、エンジン１０が運転に適した温度に暖まった状態であり、いわゆる温間時の状態である。「完全暖機」は、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の温度ｔが、第２切替温度ｔ１２（例えば、８０℃）以上の状態である。「半暖機」は、「低温」と「完全暖機」との間の状態、つまり過渡期の状態である。「半暖機」は、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の温度ｔが第１切替温度ｔ１１以上でかつ、第２切替温度ｔ１２未満の状態であり、冷却水の温度ｔが例えば４０℃から８０℃の状態である。

「低温」の時には、図６の左に示す状態８１のように、バイパス流路５１およびラジエータ流路５３のいずれにも、冷却水は流さない（これら双方の流量はゼロ）。すなわち、第１回路５０では、冷却水の循環は行わない。このとき、冷却水制御バルブ４では、回転弁体６１が、第１ポート６３および第２ポート６４の双方が第３ポート６５と連通しない回転位置に設定される。

ラジエータ流路５３に冷却水は流れないので、冷却水がラジエータ２７で冷却されることはない。従って、冷却水は速やかに温度が上昇する。しかも、燃焼室１６は、冷却水の循環で冷却されない。燃焼室１６を、燃焼熱で速やかに暖めることができる。燃焼に適した温度状態にエンジン１０が早期に立ち上がるので、燃費を向上できる。このとき、ウォータポンプ３で吐出される冷却水は第２回路３０および第３回路４０を循環する。

「半暖機」の時には、図６の中央に示す状態８２のように、バイパス流路５１に冷却水は流すが、ラジエータ流路５３に冷却水は流さない（ラジエータ流路５３の流量はゼロ）。すなわち、第１回路５０では、バイパス流路５１においてのみ冷却水の循環を行う。このとき、冷却水制御バルブ４では、回転弁体６１が、第１ポート６３のみが第３ポート６５と連通する回転位置に設定される。第１通水開口６１ａの開度は、例えば全開である。

ラジエータ流路５３に冷却水は流れないので、冷却水は速やかに温度が上昇する。対して、バイパス流路５１に冷却水が流れるので、第１ジャケット２２ａに冷却水が流れる。バイパス流路５１は短い。そして、冷却水制御バルブ４は全開に設定されているので、冷却水の多くがバイパス流路５１および第１ジャケット２２ａを流れる。

燃焼室１６を、循環する冷却水で速やかに暖めることができる。冷却水が循環するので、燃焼室１６およびその周辺を、偏ることなく暖めることができる。燃焼に適した温度状態にエンジン１０が早期に立ち上がるので、燃費を向上できる。

なお、このとき、ウォータポンプ３で吐出される冷却水の残部は第２回路３０および第３回路４０を循環する（「完全暖機」の時も同様）。また、「半暖機」の時の冷却水の温度は、サーモスタット弁２８の開弁温度よりも低い。従って、サーモスタット弁２８は全閉の状態である。ラジエータ流路５３に、バイパス流路５１から冷却水の一部が流入することはない。

「完全暖機」の時は、エンジン１０は、燃焼に適した温度状態に達している。完全暖機後のエンジン１０は、前述したように、負荷の高低、及び、回転数の高低に応じて、燃焼形態を切り替える。このエンジンシステム１は、燃焼室１６の壁温を、燃焼形態に適した温度になるよう、循環装置９１を制御する。「完全暖機」の時には、図６の中央に示す状態８２と、図６の右に示す状態８３とを、エンジン１０の運転状態に応じて切り替える。状態８２は、前述の通り、バイパス流路５１を開けて、ラジエータ流路５３を閉じる状態である。但し、「完全暖機」の時には、冷却水の温度が上昇しているため、後述するようにサーモスタット弁２８が開弁することにより、冷却水がラジエータ流路５３を流れる場合がある。状態８３は、バイパス流路５１及びラジエータ流路５３の両方を開けることによって、第１回路５０の全体を用いて冷却水の循環が行われる状態である。

より詳細に、「完全暖機」の場合であって、中央に示す状態８２では、冷却水制御バルブ４では、回転弁体６１が、第１ポート６３が第３ポート６５と連通し、第２ポート６４が第３ポート６５と連通しない回転位置に設定される。そしてエンジン１０の負荷に応じて、第１ポート６３（バイパス流路５１）において、冷却水の流量が調整される。

「完全暖機」の場合であって、右に示す状態８３では、バイパス流路５１およびラジエータ流路５３の双方に冷却水が流される。その場合、冷却水制御バルブ４では、回転弁体６１が、第１ポート６３および第２ポート６４の双方が第３ポート６５と連通する回転位置に設定される。そしてエンジン１０の負荷に応じて、第１ポート６３（バイパス流路５１）および第２ポート６４（ラジエータ流路５３）の双方において、冷却水の流量が調整される。

（完全暖機時における冷却水の流し方）
図７に、完全暖機時における冷却水の流し方の具体例を示す。図７には、エンジン１０の負荷の大小に応じた主な諸元の変化が、（Ａ）～（Ｄ）の各チャートに表してある。

（Ａ）には、冷却水制御バルブ４を通過する冷却水の流量の変化Ｇ１、および、ラジエータ流路５３を通過する冷却水の流量の変化Ｇ２が表されている。（Ｂ）には、第１回路５０を流れる冷却水の流量の変化の内訳、つまり、冷却水制御バルブ４からバイパス流路５１へ流れる冷却水の流量の変化Ｇ３、連絡流路５２を流れる冷却水の流量の変化Ｇ４、および、冷却水制御バルブ４からラジエータ流路５３へ流れる冷却水の流量の変化Ｇ５が表されている。

（Ｃ）には、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の温度の変化Ｇ６、および、ウォータポンプ３に流入する冷却水の温度の変化Ｇ７が表されている。換言すれば、第２水温センサＳＮ２および第１水温センサＳＮ１の計測値の変化が表されている。（Ｄ）には、燃焼室１６の壁温の変化Ｇ８が表されている。

エンジン１０の負荷の領域は、冷却水の制御に関連して、第１負荷Ｌ１未満の領域、第２負荷Ｌ２以上の領域、および、第１負荷Ｌ１以上第２負荷Ｌ２未満の領域からなる３つの領域に区画されている。図７の各チャートは、エンジン１０の回転数が低回転又は中回転の場合に対応する。第１負荷Ｌ１未満の領域は、エンジン１０が、ＨＣＣＩ燃焼またはＭＰＣＩ燃焼を行う領域に、概ね対応する。第２負荷Ｌ２以上の領域は、エンジン１０が、ＳＩ燃焼を行う領域に、概ね対応する。第１負荷Ｌ１以上第２負荷Ｌ２未満の領域は、エンジン１０が、ＳＰＣＣＩ燃焼を行う領域に、概ね対応する。尚、第１負荷Ｌ１、及び、第２負荷はそれぞれ、燃焼形態が切り替わる負荷とは、一致する場合、及び、一致しない場合の両方があり得る。

そして、このエンジンシステム１では、第１負荷Ｌ１未満の領域で冷却水の流量制御が行われ、第１負荷Ｌ１以上第２負荷Ｌ２未満の領域で冷却水の温度制御が行われる。それにより、エンジン１０の負荷が低い領域および負荷が中程度の領域において、燃焼室１６の壁温を、特定の一定温度に維持している（Ｇ８参照）。

すなわち、ＨＣＣＩ燃焼またはＭＰＣＩ燃焼のような、強制点火を伴わない圧縮自着火燃焼を実現するためには、燃焼室１６の中の温度（筒内温度）を、ＳＩ燃焼時よりも高温で、しかも精度高く制御することが必要になる。一方、ＳＰＣＣＩ燃焼は、一部の混合気が圧縮着火により燃焼するものの、強制点火を伴う燃焼であり、燃焼室１６の中の温度は、ＨＣＣＩ燃焼またはＭＰＣＩ燃焼の場合よりも、低いことが許容される。逆に、燃焼室１６の中の温度が高過ぎると、強制点火を行う前に混合気が自着火したり、火炎伝播燃焼と自着火燃焼とが組み合わさったＳＰＣＣＩ燃焼において、自着火燃焼の割合が大きくなりすぎたりする。つまり、燃焼室１６の中の温度が高過ぎると、安定したＳＰＣＣＩ燃焼が実現しない。

従って、燃焼形態の切り替えに応じて、燃焼室１６の壁温を高くしたり低くしたりすることが理想である。しかしながら、燃焼室１６の壁部の熱容量が大きいため、燃焼室１６の壁温を、燃焼形態の切り替え、又は、負荷の変化に対して、応答性良く変更することは難しい。そこで、このエンジンシステム１では、低負荷から中負荷にかけての領域では、燃焼室１６の壁温を、特定の一定温度に維持する。この特定の温度は、ＨＣＣＩ燃焼またはＭＰＣＩ燃焼に最適な温度と、ＳＰＣＣＩ燃焼に最適な温度との中間の温度であり、ＨＣＣＩ燃焼またはＭＰＣＩ燃焼の実行において許容できる温度であると共に、ＳＰＣＣＩ燃焼の実行においても許容できる温度である。燃焼室１６の壁温を一定温度に維持することによって、燃焼形態が切り替わったり、負荷が変化したりしても、燃焼室１６の壁温が適切な温度になる。

ところが、エンジン１０の負荷が低いと、一般的に燃焼熱が減少する一方、エンジン１０の負荷が高くなると、一般的に燃焼熱が増加する。エンジン１０の負荷の高低にかかわらずに、燃焼室１６の壁温を一定に維持するためには、発生する燃焼熱に対して、冷却水による熱交換量を高い応答性で調整する必要がある。

熱交換量を調整するために、例えば冷却水の温度を、エンジン１０の負荷に応じて調整することが考えられる。しかしながら、冷却水の熱容量が大きいため、冷却水の温度を上げたり下げたりするには長い時間が必要である。冷却水の温度を、エンジン１０の負荷の変化に対して高応答で調整することは難しい。

そこでこのエンジンシステム１は、冷却水の温度を所定の温度で一定に保ちつつ、冷却水制御バルブ４を用いて、第１ポート６３および第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の流量を、エンジン１０の負荷の高低に応じて調整する。流量の調整は、高応答に変更できるため、発生する燃焼熱に対して、冷却水による熱伝達率を高い応答性で調整することができ、その結果、燃焼室１６の壁温を一定に維持することができる。

（第１負荷Ｌ１未満の領域）
図７に示すように、第１負荷Ｌ１未満の領域では、冷却水制御バルブ４により、ラジエータ流路５３には冷却水を流さないで、バイパス流路５１を流れる冷却水の流量を調整する（Ｇ３，Ｇ５参照）。

ラジエータ流路５３が閉じているため、冷却水の温度は、サーモスタット弁２８の開弁温度によって決定される。サーモスタット弁２８の開弁温度は比較的高い温度に設定されている。第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の温度は、負荷の高低にかかわらず、第1目標温度ｔ２１で一定である（Ｇ６参照）。第1目標温度ｔ２１は、エンジン１０の信頼性限界に係る温度に近い温度である。冷却水の温度を比較的高い温度にすることによって、第１負荷Ｌ１未満の領域において、燃焼室１６の壁温を比較的高い温度（つまり、目標温度ｔｗ）に維持することが可能になる。燃焼室１６の壁温が高いと、ＨＣＣＩ燃焼またはＭＰＣＩ燃焼のような、強制点火を伴わない圧縮自着火燃焼の安定化に有利である。尚、図例において、第１負荷Ｌ１未満の領域では、エンジン１０の負荷が上がるに従って、エンジン１０に流入する冷却水の温度は次第に上昇している（Ｇ７参照）。

第１負荷Ｌ１未満の領域では、エンジン１０の負荷が低いと、バイパス流路５１を流れる冷却水の流量が少なく、エンジン１０の負荷が高いと、バイパス流路５１を流れる冷却水の流量が多くなるように、冷却水制御バルブ４で流量を調整する。

このとき、冷却水制御バルブ４では、第３ポート６５が第２ポート６４と連通しない状態、かつ、第３ポート６５が第１ポート６３と連通する状態となる回転位置に回転弁体６１が位置するように、アクチュエータ６２が制御される。そして、エンジン１０の負荷に応じて、第３ポート６５と第１ポート６３との間の開度が大小に調整される。

尚、第１負荷Ｌ１未満の領域では、サーモスタット弁２８の開弁に伴い連絡流路５２を流れる冷却水の流量は、バイパス流路５１を流れる冷却水の流量の変化に対応するように変化する（Ｇ４参照）。

ここで、図例では、エンジン１０の負荷と冷却水の流量とは、線形の関係を有しているが、線形の関係に限定されない。

第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の流量は、バイパス流路５１を流れる冷却水の流量に対応する。従って、エンジン１０の負荷が低いと、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の流量が少なく、エンジン１０の負荷が高いと、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の流量が多い。図７の例において、エンジン１０の負荷が第１負荷Ｌ１である場合に、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の流量は、最大流量になる（Ｇ１参照）。但し、エンジン１０の負荷が第１負荷Ｌ１である場合に、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の流量は、最大流量よりも低い流量にしてもよい。

第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の流量が少ないと、燃焼室１６との熱伝達率が下がる。従って、燃焼熱が減少しても、燃焼室１６の壁温を高く調整できる。第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の流量が多いと、燃焼室１６との熱伝達率が上がる。従って、燃焼熱が増加しても、燃焼室１６の壁温を低く調整できる。

こうして、サーモスタット弁２８を用いて冷却水の温度を一定に維持しながら（Ｇ６参照）、冷却水制御バルブ４を使って、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の流量を、エンジン１０の負荷の高低に応じて高応答に増減することにより（Ｇ１、Ｇ３参照）、燃焼室１６の壁温を、目標温度ｔｗで一定に保持できる（Ｇ８参照）。

（第１負荷Ｌ１以上第２負荷Ｌ２未満の領域）
冷却水制御バルブ４を流れる冷却水の流量、つまり第１回路５０を流れる冷却水の流量は、第１負荷Ｌ１において上限に達している（Ｇ１参照）。すなわち、第１負荷Ｌ１以上の負荷では、流量制御は行えない。そこで、第１負荷Ｌ１以上第２負荷Ｌ２未満の領域では、冷却水の温度制御を行う。バイパス流路５１を流れる冷却水を、エンジン１０の負荷が高くなるに従い徐々にラジエータ流路５３に流して冷却することで、燃焼室１６の壁温を目標温度ｔｗに保持する。

具体的には、冷却水制御バルブ４により、第１回路５０を流れる冷却水の流量を最大に保持した状態で、エンジン１０の負荷が高くなるに従い、バイパス流路５１を流れる冷却水の流量を徐々に減らしながら、ラジエータ流路５３を流れる冷却水の流量を徐々に増やしていく（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ５参照）。第１負荷Ｌ１以上第２負荷Ｌ２未満の領域では、冷却水制御バルブ４において、ラジエータ流路５３を流れる冷却水の流量を調整することによって、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の温度を調整する。尚、エンジン１０の負荷が第１負荷Ｌ１以上である場合に、ラジエータ流路５３を流れる冷却水の流量が、バイパス流路５１を流れる冷却水の流量を超える。流量が逆転するエンジン１０の負荷は、エンジン１０の運転環境（例えば、外気温、走行風の風量等）に依って変化する。

冷却水制御バルブ４では、第３ポート６５が第１ポート６３および第２ポート６４の双方と連通する状態となる回転位置に回転弁体６１が位置するように、アクチュエータ６２が制御される。そして、エンジン１０の負荷に応じて、第３ポート６５と第１ポート６３および第２ポート６４の各々との間の開度が大小に調整される。

それにより、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水、及び、エンジン１０に流入する冷却水の温度は、エンジン１０の負荷が高いほど低い（Ｇ６，Ｇ７参照）。エンジン１０の負荷が高くなって燃焼熱が増大した場合に、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の流量は一定でも、その温度が低いので、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水による冷却量を保持することができる。また、第１回路５０を流れる冷却水の流量が最大流量であるから、燃焼室１６の冷却に有利である。その結果、第１負荷Ｌ１以上第２負荷Ｌ２未満の領域においても、燃焼室１６の壁温を、目標温度ｔｗに保持できる（Ｇ８参照）。

燃焼室１６の過剰な温度上昇を抑制するために、この冷却システム２では、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の目標とする温度として、第１目標温度ｔ２１よりも低い第２目標温度ｔ２２（例えば、８８℃）が設定されている。温度制御は、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の温度がこの第２目標温度ｔ２２に達するまで行われる。

尚、図７のＧ５に例示するように、冷却水の温度が第２目標温度ｔ２２に達する場合に、ラジエータ流路５３を流れる冷却水の流量は、最大流量よりも少ない。ラジエータ流路５３を流れる冷却水の流量をさらに増やすと、冷却水の温度をさらに低下させることができる。つまり、エンジン１０の負荷がＬ２を超えても、燃焼室１６の壁温を目標壁温ｔｗに維持することは可能である。

このように、このエンジンシステム１では、流量制御と温度制御との組み合わせによって、エンジンシステム１は、エンジン１０の低負荷から中負荷までの広い範囲にわたって、燃焼室１６の壁温を一定に維持することができる。エンジン１０の負荷が変わることに対応して、燃焼形態が、ＨＣＣＩ燃焼、ＭＰＣＩ燃焼、及び、ＳＰＣＣＩ燃焼の間で切り替わっても、燃焼室１６の壁温が適切な温度に維持されているから、各燃焼が安定して実行される。

回転弁体６１を有する冷却水制御バルブ４は、バイパス流路５１及び／又はラジエータ流路５３を選択的に閉じることができると共に、バイパス流路５１の流量、及び、ラジエータ流路５３の流量を調整できる。冷却水制御バルブ４を備えたエンジンシステム１は、前述したウォータジャケット２０の流量調整を簡易な構成で実現できる。

尚、第１負荷Ｌ１以上第２負荷Ｌ２未満の領域では、連絡流路５２を通ってラジエータ流路５３に流入する冷却水は、エンジン１０の負荷が上がるのに従って、次第に減少して流れなくなる（Ｇ４参照）。詳細には、冷却水制御バルブ４からバイパス流路５１に流入する冷却水の温度は、第１目標温度ｔ２１から次第に低下していく。それに伴い、サーモスタット弁２８を流れる冷却水の温度も低下する。従って、第１負荷Ｌ１以上第２負荷Ｌ２未満の領域の中で、サーモスタット弁２８は、次第に閉じて全閉になる。それにより、連絡流路５２を通ってラジエータ流路５３に流入する冷却水は、次第に減少して流れなくなる。

また、図７の例では、バイパス流路５１を流れる冷却水の流量減少と、ラジエータ流路５３を流れる冷却水の流量増加との間に比例関係が存在しているが、比例関係である必要性はない。第１負荷Ｌ１以上第２負荷Ｌ２未満の領域において、冷却水制御バルブ４を流れる冷却水の流量は上限以下であってもよい。

（第２負荷Ｌ２以上の領域）
第２負荷Ｌ２以上の領域では、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の温度が第２目標温度ｔ２２に保持されるように、冷却水制御バルブ４で調整が行われる。具体的には、アクチュエータ６２が制御され、エンジン１０の負荷が上がるのに従って、第３ポート６５と第２ポート６４との間の開度が大きくなるように、そして、第３ポート６５と第１ポート６３との間の開度が小さくなるように調整される。それにより、ラジエータ流路５３を流れる冷却水は次第に増加し、そして、バイパス流路５１を流れる冷却水は次第に減少していく（Ｇ３，Ｇ５参照）。そうすることにより、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の温度を、第２目標温度ｔ２２に保持することができる（Ｇ６参照）。

ＳＩ燃焼を行う領域において、冷却水の温度を相対的に低くすることにより、ノッキングといった異常燃焼を抑制することが可能になる。

前述した第１負荷Ｌ１以上第２負荷Ｌ２未満の領域では、燃焼室１６の壁温を一定に保つために、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の温度を、エンジン１０の負荷が高くなるに従い積極的に下げるべく、エンジン１０の負荷が高くなることに対する、冷却水制御バルブ４からバイパス流路５１へ流れる冷却水の流量、および、冷却水制御バルブ４からラジエータ流路５３へ流れる冷却水の流量の変化の度合いを相対的に大きくしている。つまり、Ｇ３及びＧ５の傾きが大きい。

一方で、第２負荷Ｌ２以上の領域では、冷却水の温度を第２目標温度ｔ２２に保持するため、エンジン１０の負荷が高くなることに対する、冷却水制御バルブ４からバイパス流路５１へ流れる冷却水の流量、および、冷却水制御バルブ４からラジエータ流路５３へ流れる冷却水の流量の変化の度合いは相対的に小さい。つまり、Ｇ３及びＧ５の傾きが小さく、Ｇ３及びＧ５の傾きは、第２負荷Ｌ２を境に変わる。

尚、第２負荷Ｌ２以上の領域においても、バイパス流路５１を流れる冷却水の流量減少と、ラジエータ流路５３を流れる冷却水の流量増加との間の比例関係は、必須ではない。第２負荷Ｌ２以上の領域において、冷却水制御バルブ４を流れる冷却水の流量は上限以下であってもよい。

第２負荷Ｌ２以上の領域では、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の流量が最大でかつ、冷却水の温度を第２目標温度ｔ２２に保持している。エンジン１０の負荷が高まるに従い、燃焼室１６の中で発生する熱量が増えるため、燃焼室１６の壁温は、エンジン１０の負荷が高まるに従って、次第に上昇する（Ｇ８参照）。

なお、第２負荷Ｌ２以上の領域では、冷却水の温度を第２目標温度ｔ２２に維持しているため、サーモスタット弁２８は全閉である。連絡流路５２に冷却水は流れない。バイパス流路５１およびラジエータ流路５３は、互いに独立した流路を構成している。

次に、図８及び図９を参照しながら、エンジン１０の冷却に関して、ＥＣＵ１００が実行する制御を説明する。

図８は、エンジン１０の低温状態、半暖機状態、及び、完全暖機状態の切り替えに関するフローチャートである。先ず、スタート後のステップＳ８１において、ＥＣＵ１００は、各種のセンサＳＮ１～ＳＮ５が出力した信号値を取得する。続くステップＳ８２において、ＥＣＵ１００は、第２水温センサＳＮ２の信号に基づいて、冷却水の温度ｔが、第２切替温度ｔ１２以上であるか否かを判断する。冷却水の温度ｔが、第２切替温度ｔ１２以上である場合、プロセスはステップＳ８２からステップＳ８３に進む。ステップＳ８３においてＥＣＵ１００は、完全暖機制御を実行する。完全暖機制御の詳細は、図９を参照しながら説明する。

冷却水の温度が、第２切替温度ｔ１２未満である場合、プロセスはステップＳ８２からステップＳ８４に進む。ステップＳ８４において、ＥＣＵ１００は、冷却水の温度ｔが、第１切替温度ｔ１１以上であるか否かを判断する。冷却水の温度ｔが第１切替温度ｔ１１以上である場合、プロセスはステップＳ８４からステップＳ８５に進む。ステップＳ８５においてＥＣＵ１００は、半暖機制御を実行する。前述したように、ＥＣＵ１００は、冷却水制御バルブ４を通じて、バイパス流路５１を開きかつ、ラジエータ流路５３を閉じる。

冷却水の温度ｔが第１切替温度ｔ１１未満である場合、プロセスはステップＳ８４からステップＳ８６に進む。ステップＳ８６においてＥＣＵ１００は、低温制御を実行する。前述したように、ＥＣＵ１００は、冷却水制御バルブ４を通じて、バイパス流路５１を閉じかつ、ラジエータ流路５３を閉じる。

図９は、ステップＳ８３の完全暖機制御のフローを示している。スタート後のステップＳ９１において、ＥＣＵ１００は、センサＳＮ１～ＳＮ５が出力した信号値に基づいて、エンジン１０の目標負荷を演算する。続くステップＳ９２において、目標負荷Ｌが第１負荷Ｌ１未満であるか否かを判定する。目標負荷Ｌが第１負荷Ｌ１未満であれば、プロセスはステップＳ９２からステップＳ９３に進む。ステップＳ９３においてＥＣＵ１００は、流量制御を行う。つまり、ＥＣＵ１００は、冷却水制御バルブ４を通じて、ラジエータ流路５３を閉じかつ、バイパス流路５１の流量を、エンジン１０の負荷に応じて調整する。

目標負荷Ｌが第１負荷Ｌ１以上である場合、プロセスはステップＳ９２からステップＳ９４に進む。ステップＳ９４においてＥＣＵ１００は、目標負荷Ｌが第２負荷Ｌ２未満であるか否かを判定する。目標負荷Ｌが第２負荷Ｌ２未満であれば、プロセスはステップＳ９４からステップＳ９５に進む。ステップＳ９５においてＥＣＵ１００は、温度制御を行う。つまり、ＥＣＵ１００は、燃焼室１６の壁温が一定になるよう、冷却水制御バルブ４を通じて、ラジエータ流路５３及びバイパス流路５１の流量を、エンジン１０の負荷に応じて調整する。

目標負荷Ｌが第２負荷Ｌ２以上であれば、プロセスはステップＳ９４からステップＳ９６に進む。ステップＳ９６においてＥＣＵ１００は、冷却水の温度が一定になるよう、冷却水制御バルブ４を通じて、ラジエータ流路５３及びバイパス流路５１の流量を、エンジン１０の負荷に応じて調整する。

（循環装置の変形例）
図１０は、変形例に係る循環装置９２を示している。この循環装置９２は、サーモスタット弁２８の位置が、図４の循環装置９１とは異なる。

具体的にサーモスタット弁２８は、バイパス流路５１ではなく、エンジン１０の流出側端部１０ｂに取り付けられている。シリンダヘッド１２に設けられた第１ジャケット２２ａの下流端は、二つに分岐している。冷却水制御バルブ４およびサーモスタット弁２８はそれぞれ、第１ジャケット２２ａに接続されている。

サーモスタット弁２８はまた、連絡流路５２を介して、ラジエータ流路５３に接続されている。より詳細に、連絡流路５２は、ラジエータ流路５３における、ラジエータ２７の上流に接続されている。

尚、図４の循環装置９１におけるバイパス流路５１とラジエータ流路５３とを接続する連絡流路を、この循環装置９２は有していない。

循環装置９２における、冷却水の流し方は、図４の循環装置９１と同じである。つまり、冷却水の温度ｔが第１切替温度ｔ１１未満の「低温」の時には、バイパス流路５１およびラジエータ流路５３のいずれにも、冷却水は流さない（これら双方の流量はゼロ）。このとき、冷却水制御バルブ４では、回転弁体６１が、第１ポート６３および第２ポート６４の双方が第３ポート６５と連通しない回転位置に設定される。また、サーモスタット弁２８は閉じている。そのため、第１回路５０では、冷却水の循環は行わない。

冷却水の温度ｔが第１切替温度ｔ１１以上でかつ、第２切替温度ｔ１２未満の「半暖機」の時には、バイパス流路５１に冷却水は流すが、ラジエータ流路５３に冷却水は流さない（ラジエータ流路５３の流量はゼロ）。このとき、冷却水制御バルブ４では、回転弁体６１が、第１ポート６３のみが第３ポート６５と連通する回転位置に設定される。第１通水開口６１ａの開度は、例えば全開である。また、冷却水の温度が低いため、サーモスタット弁２８は閉じている。第１回路５０では、バイパス流路５１においてのみ冷却水の循環を行う。

冷却水の温度ｔが第２切替温度ｔ１２以上の「完全暖機」の時は、負荷の高低に応じて循環装置９２が制御される。

具体的に、エンジン１０の運転状態が第１負荷Ｌ１未満の領域にある場合、流量制御が実行される。サーモスタット弁２８によって冷却水の温度が一定に保たれる。冷却水制御バルブ４は、バイパス流路５１を開けて、ラジエータ流路５３を閉じる。但し、サーモスタット弁２８が開弁することによって、冷却水がラジエータ２７を通過する場合がある。冷却水制御バルブ４は、エンジン１０の負荷の高低に応じて、バイパス流路５１を流れる冷却水の流量を調整する。それによって、燃焼室１６の壁温を、目標温度ｔｗに維持する。

エンジン１０の運転状態が第１負荷Ｌ１以上第２負荷Ｌ２未満の領域にある場合、温度制御が実行される。冷却水制御バルブ４は、バイパス流路５１及びラジエータ流路５３を共に開ける。より詳細に、冷却水制御バルブ４は、エンジン１０の負荷が高くなるに従い、バイパス流路５１を流れる冷却水の流量を減らし、ラジエータ流路５３を流れる冷却水の流量を増やす。それによって、燃焼室１６の壁温を、目標温度ｔｗに維持する。

エンジン１０の運転状態が第２負荷Ｌ２以上の領域にある場合、冷却水制御バルブ４は、冷却水の温度ｔが第２目標温度ｔ２２で一定となるように、バイパス流路５１及びラジエータ流路５３を流れる冷却水の流量を調整する。より詳細に、冷却水制御バルブ４は、エンジン１０の負荷が高くなるに従い、バイパス流路５１を流れる冷却水の流量を減らし、ラジエータ流路５３を流れる冷却水の流量を増やす。サーモスタット弁２８は閉じている。

循環装置９２を備えたエンジンシステム１も、第１負荷Ｌ１未満の領域において流量制御を行うため、エンジン１０の負荷が変化することに対して、第１ジャケット２２ａを流れる冷却水の流量を高応答で変更することができ、燃焼室１６の壁温を一定に保つことができる。

また、第１負荷Ｌ１以上第２負荷Ｌ２未満の領域において温度制御を行うことによって、燃焼室１６の壁温を、目標温度ｔｗに維持できるから、エンジン１０の負荷が、第１負荷Ｌ１から第２負荷Ｌ２までの間において変化しても、燃焼室１６の壁温が変化しない。強制点火を伴わないＨＣＣＩ燃焼及びＭＰＣＩ燃焼を安定的に実行させることができると共に、強制点火を伴うＳＰＣＣＩ燃焼も、安定的に実行させることができる。

循環装置９２は、サーモスタット弁２８を、冷却水制御バルブ４の下流に設けていない。連絡流路５２は、冷却水制御バルブ４をバイパスする流路である。このため、仮に冷却水制御バルブ４が固着する等のフェイル時であっても、冷却水の温度がサーモスタット弁２８の開弁温度に到達すれば、サーモスタット弁２８が開弁することによって、冷却水をラジエータ２７によって冷却できる。循環装置９２は、冷却水の温度が過剰に高くなることを抑制できるから、エンジンシステム１の信頼性の向上に有利である。

（他の実施形態）
尚、図４の循環装置９１において、冷却水制御バルブ４の位置を変更してもよい。具体的には、冷却水制御バルブ４を、バイパス流路５１とラジエータ流路５３とが合流する箇所（図４の一点鎖線で囲んだ箇所）に設けてもよい。この構成の場合、バイパス流路５１の上流端とラジエータ流路５３の上流端とは、互いに独立して第１ジャケット２２ａに接続される。また、連絡流路５２は、バイパス流路５１と、ラジエータ流路５３におけるラジエータ２７の下流とを連絡し、サーモスタット弁２８は、その連絡流路５２を開閉するように設ければよい。

同様に、図１０の循環装置９２において、冷却水制御バルブ４の位置を変更してもよい。具体的には、冷却水制御バルブ４を、バイパス流路５１とラジエータ流路５３とが合流する箇所（図１０の一点鎖線で囲んだ箇所）に設けてもよい。この構成の場合、バイパス流路５１の上流端とラジエータ流路５３の上流端とは、互いに独立して第１ジャケット２２ａに接続される。また、連絡流路５２は、冷却水制御バルブ４をバイパスするように、ラジエータ流路５３におけるラジエータ２７の下流とウォータポンプ３の上流とを連絡し、サーモスタット弁２８は、その連絡流路５２を開閉するように設ければよい。

また、流量調整装置は、回転弁体６１を有する冷却水制御バルブ４によって構成することに限らない。流量調整装置は、、バイパス流路５１を流れる冷却水の流量を調整する第１の流量調整バルブと、ラジエータ流路５３を流れる冷却水の流量を調整する、第１の流量調整バルブから独立した第２の流量調整バルブとによって構成してもよい。

また、図３はエンジンシステム１の制御の一例を示している。エンジンシステム１は、燃焼形態を切り替えなくてもよい。また、エンジンシステム１が燃焼形態の切り替えを行う場合であっても、その切り替えは、図３の例に限定されない。

１ エンジンシステム
１０ エンジン
１６ 燃焼室
１００ ＥＣＵ（制御器）
２２ａ 第１ジャケット（ウォータジャケット）
２７ ラジエータ（熱交換器）
２８ サーモスタット弁
４ 冷却水制御バルブ（流量調整装置）
５１ バイパス流路
５２ 連絡流路
５３ ラジエータ流路
９１ 循環装置
９２ 循環装置

Claims (11)

1. 燃焼室の周囲に設けられたウォータジャケットを有するエンジンと、
   前記エンジンに取り付けられかつ、前記ウォータジャケットに冷却水を循環させる循環装置と、
   前記エンジンの運転状態に応じて前記循環装置を制御する制御器と、を備え、
   前記循環装置は、
   熱交換器を含むラジエータ流路と、
   前記熱交換器をバイパスするバイパス流路と、
   前記ラジエータ流路及び前記バイパス流路のそれぞれを流れる冷却水の流量を調整することによって、前記ウォータジャケットを流れる冷却水の流量を調整する流量調整装置と、
   前記ラジエータ流路に接続されかつ、冷却水が前記熱交換器を通過するよう開弁するサーモスタット弁と、を有し、
   前記制御器は、前記流量調整装置に電気的に接続されると共に、
   前記エンジンの負荷が第１負荷よりも低い場合に、前記ラジエータ流路を閉じかつ、前記バイパス流路を流れる冷却水の流量を調整することによって、前記ウォータジャケットを流れる冷却水の流量を、前記負荷に応じて調整するよう、前記流量調整装置を制御しかつ、
   前記負荷が前記第１負荷以上の場合に、冷却水が前記ラジエータ流路及び前記バイパス流路のそれぞれを流れるよう、前記流量調整装置を制御する、
   エンジンシステム。
2. 請求項１に記載のエンジンシステムにおいて、
   前記制御器は、前記負荷が前記第１負荷よりも低い場合において、前記負荷が高い場合は、低い場合よりも、前記ウォータジャケットを流れる冷却水の流量を増やす、
   エンジンシステム。
3. 請求項１又は２に記載のエンジンシステムにおいて、
   前記制御器は、前記負荷が前記第１負荷以上の場合に、前記バイパス流路を流れる冷却水の流量及び前記ラジエータ流路を流れる冷却水の流量を調整することによって、前記ウォータジャケットを流れる冷却水の温度を、前記負荷に応じて調整する、
   エンジンシステム。
4. 請求項３に記載のエンジンシステムにおいて、
   前記制御器は、前記負荷が前記第１負荷以上の場合に、前記負荷が高い場合は、低い場合よりも、前記バイパス流路を流れる冷却水の流量を減らしかつ、前記ラジエータ流路を流れる冷却水の流量を増やす、
   エンジンシステム。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載のエンジンシステムにおいて、
   前記制御器は、前記負荷が前記第１負荷以上の場合に、前記ウォータジャケットを流れる冷却水の流量を最大流量にする、
   エンジンシステム。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載のエンジンシステムにおいて、
   前記制御器は、前記負荷が前記第１負荷よりも低い場合、及び、前記第１負荷以上の場合に、前記燃焼室の壁温を一定温度にする、
   エンジンシステム。
7. 請求項６に記載のエンジンシステムにおいて、
   前記制御器は、前記負荷が前記第１負荷以上の場合に、前記ウォータジャケットを流れる冷却水の温度を、前記サーモスタット弁の開弁温度よりも下げる、
   エンジンシステム。
8. 請求項４に記載のエンジンシステムにおいて、
   前記制御器は、前記負荷が前記第１負荷以上でかつ、第２負荷よりも低い場合、前記負荷の上昇に対して前記ウォータジャケットを流れる冷却水の温度が下がるように、前記ラジエータ流路を流れる冷却水の流量を増やし、前記負荷が前記第２負荷以上の場合、前記負荷の上昇に対して前記ウォータジャケットを流れる冷却水の温度が一定になるように、前記ラジエータ流路を流れる冷却水の流量を増やす、
   エンジンシステム。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載のエンジンシステムにおいて、
   前記エンジンは、混合気を強制点火する点火装置を有しかつ、前記負荷が前記第１負荷よりも低い場合に、前記燃焼室内の混合気を、前記点火装置の強制点火無しに燃焼させ、前記負荷が前記第１負荷以上の場合に、前記燃焼室内の混合気を、前記点火装置の強制点火によって燃焼させる、
   エンジンシステム。
10. 請求項１～９のいずれか１項に記載のエンジンシステムにおいて、
    前記流量調整装置は、前記バイパス流路と前記ラジエータ流路とが分流する部位、又は、前記バイパス流路と前記ラジエータ流路とが合流する部位に設置され、
    前記循環装置は、前記バイパス流路と前記ラジエータ流路とを連絡する連絡流路をさらに有し、
    前記サーモスタット弁は、前記連絡流路を開閉する、
    エンジンシステム。
11. 請求項１～９のいずれか１項に記載のエンジンシステムにおいて、
    前記流量調整装置は、前記バイパス流路と前記ラジエータ流路とが分流する部位、又は、前記バイパス流路と前記ラジエータ流路とが合流する部位に設置され、
    前記循環装置は、前記流量調整装置をバイパスして前記ウォータジャケットと前記ラジエータ流路とを連絡する連絡流路をさらに有し、
    前記サーモスタット弁は、前記連絡流路を開閉する、
    エンジンシステム。
    

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