JPH11117740A

JPH11117740A - 内燃機関

Info

Publication number: JPH11117740A
Application number: JP28569097A
Authority: JP
Inventors: Makoto Suzuki; 鈴木　　誠
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 1999-04-27
Anticipated expiration: 2017-10-17
Also published as: JP3376891B2

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関の暖機促進と冷却水温の早期昇温を
図る。【解決手段】エンジン本体３とヒータコア７の間で冷
却水を循環するヒータ側冷却水循環回路Ｆと、ラジエー
タ５をバイパスして冷却水を循環するラジエータバイパ
ス回路Ｇを設ける。ヒータコア行き連絡通路２１の途中
に、冷却水が第１の所定温度Ｔ₁以下のときにヒータコ
ア７へ流れる冷却水量を減少させる流量制御弁２３を設
ける。排気管に、冷却水が第２の所定温度Ｔ₂以下のと
きに排気管を絞る排気絞り弁を設ける。ＥＣＵは、排気
絞り弁が閉じているときには開いているときよりも燃料
の量を増量して噴射するようにインジェクタを制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関本体を冷却す
る冷却水の一部を車室用ヒータの熱媒体として利用する
内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の冷却水循環装置では、内燃機
関本体から放出される熱を冷却水で吸収し、この吸収し
た熱の一部を車室内を暖める車室用ヒータの熱源として
利用している。

【０００３】そのために、内燃機関本体の内部に形成し
た機関内部冷却水通路いわゆるウォータジャケットを流
れ、その間に内燃機関本体から熱を吸収して暖まった冷
却水を、内燃機関本体と車室用ヒータとを結び循環する
ヒータ側冷却水循環回路を介して、内燃機関本体から車
室用ヒータに送り出すようにしている。

【０００４】ところが、内燃機関の始動直後は、まだ冷
却水が十分に暖まっていないので、車室用ヒータの効き
が良くない。そこで、例えば特開昭５９−１１９０１０
号公報では，車室用ヒータに至る冷却水の量を冷却水温
度に応じて調整できるようにした流量制御弁を設けた技
術を示している。これによれば、冷却水温度が低い場合
は、冷却水の流量を絞りその流量を減らすことで冷却水
温を高めているので、内燃機関の始動時であっても車室
用ヒータの立ち上がり速度を早められる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記流
量制御弁が開弁したときに、内燃機関の発熱量が少ない
と、内燃機関からの受熱量よりも車室用ヒータからの放
熱量の方が上回って、冷却水温度がすぐに低下してしま
い、そのために再び流量制御弁が閉じる、という流量制
御弁がハンチング動作をしてしまう。このように流量制
御弁がハンチング動作をすると、冷却水温度もハンチン
グするが、平均すれば冷却水を設定水温に維持すること
はできる。

【０００６】しかしながら、流量制御弁は全閉に近い状
態でハンチングしているので、車室用ヒータへ流れる冷
却水の量が少なく、十分な熱量を車室用ヒータに供給す
ることができず、車室用ヒータの効きが不十分であっ
た。

【０００７】本発明は、上記実情に鑑みて発明されたも
のであって、内燃機関の始動時における車室用ヒータの
立ち上がりが早く、効きを良くすることを技術的課題と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
本発明の内燃機関は、シリンダの周りを冷却する冷却水
が流れる冷却水内部通路を有する内燃機関本体と、前記
内燃機関本体のシリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射手
段と、前記内燃機関本体のシリンダ内で燃料を燃焼して
生成された排気ガスを排出する排気通路と、前記冷却水
の一部を熱媒体とする車室用ヒータと、前記内燃機関本
体の冷却水内部通路と前記車室用ヒータとの間で前記冷
却水を循環させるヒータ側冷却水循環回路と、前記ヒー
タ側冷却水循環回路の構成部材であって前記内燃機関本
体から前記車室用ヒータに向けて前記冷却水を通すヒー
タ行き冷却水通路に、冷却水温度が第１の所定温度以下
のときに、車室用ヒータへ向かう冷却水の量を減少する
流量制御弁と、を備える内燃機関において以下の構成と
した。

【０００９】すなわち、前記排気通路に、冷却水温度が
第２の所定温度以下のときに排気通路を絞る排気絞り弁
を備え、前記排気絞り弁により排気通路が絞られたとき
に、前記燃料噴射手段から噴射される燃料を増大する燃
料増大手段を備えることを特徴とする。

【００１０】ここで、流量制御弁は、冷却水の温度が第
１の所定温度以下では閉じていてそれを越えると開くサ
ーモスタットまたはサーモスタットタイプの流量制御弁
である。流量制御弁が開弁するほどに冷却水が暖まって
いるときは、ヒータ側冷却水循環回路を冷却水は循環
し、流量制御弁が閉弁するほどに冷却水が冷たいとき
は、ヒータ側冷却水循環回路を冷却水は循環しない。但
し、この流量制御弁は、閉弁状態であっても全く冷却水
が流れない構造ではなく、冷却水の温度がどれくらいか
がわかる程度に、すなわち感温用としてわずかに冷却水
が流れるものが好ましい。

【００１１】排気絞り弁により排気通路が絞られる第２
の所定温度は、流量制御弁が車室用ヒータへ向かう冷却
水の量を減少せしめる第１の所定温度よりも大きく設定
する。

【００１２】したがって、冷却水の温度が第１の所定温
度以下のときには、排気絞り弁が排気通路を絞るととも
に、流量制御弁が車室用ヒータへ向かう冷却水の量を減
少することになる。

【００１３】そして、そのときには、排気通路が絞られ
ることによる内燃機関の負荷増大に対応して、燃料増大
手段がシリンダ内に噴射される燃料の量を増大させるの
で、冷却水の内燃機関本体からの受熱量が増大する。

【００１４】さらに、このとき、ヒータ側冷却水循環回
路には冷却水は全く流れないか流れても非常に僅かであ
るので、ヒータからの放熱は極小である。したがって、
冷却水の受熱量に対して冷却水からの放熱が少ないの
で、冷却水を早期に昇温することが可能になる。また、
冷却水を熱媒体とした車室用ヒータからの放熱がないの
で、内燃機関の暖機時間も短縮される。また、冷却水低
温時に冷風が長時間室内に吹き出されるのを防止するこ
とができる。

【００１５】また、この間、流量制御弁を絞ってヒータ
側冷却水循環回路を流れる冷却水の量を減少させている
ので、排気絞り弁による排気通路の絞りをあまり大きく
絞らなくて冷却水の受熱量を増大させることができ、燃
費の悪化を少なくすることができ、スモーク等エミッシ
ョンの悪化を低く抑えることができる。

【００１６】そして、冷却水の温度が第１の所定温度を
越えると、流量制御弁が開いてヒータ側冷却水循環回路
に多量の冷却水が循環するようになる。冷却水の温度が
第１の所定温度を超えても第２の所定温度を越えていな
ければ、排気通路は排気絞り弁により絞られた状態に保
持されており、燃料も増大して噴射されているので、冷
却水の内燃機関本体からの受熱量は大きいままである。
したがって、ヒータ側冷却水循環回路を多量の冷却水が
循環して車室用ヒータからの放熱量が増大しても、流量
制御弁はハンチングを起こすこともなく、安定した開弁
状態に保持される。また、冷却水の受熱量が大きいので
車室用ヒータでの放熱量とバランスする平衡時の冷却水
水温を高くすることができ、したがって、車室内ヒータ
の放熱量を早期に増量することができ、車室用ヒータの
効きが良くなる。

【００１７】冷却水の温度が第２の所定温度を越える
と、排気絞り弁が開いて内燃機関の負荷が減少し、内燃
機関本体に供給される燃料の量は通常運転時の供給量に
なり、内燃機関本体からの冷却水の受熱量は減少する
が、すでにそれ以前に冷却水の温度が十分に高まってい
るので、車室用ヒータからの放熱量をカバーすることが
でき、車室用ヒータの効きを安定して保持することがで
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】

〈装置の全体構成〉以下、本発明の実施の形態を添付し
た図面に基いて説明する。

【００１９】初めに、図１を参照して、内燃機関として
のディーゼルエンジン１の全体概略構成を説明する。デ
ィーゼルエンジン１のエンジン本体（内燃機関本体）３
は、その内部に複数のシリンダ５０，５０，…（図では
４気筒）を備えた図示しないシリンダブロックと、この
シリンダブロックの上部に設置されたシリンダヘッド５
２を有する。

【００２０】シリンダヘッド５２にはインテークマニホ
ールド５４とエキゾーストマニホールド５６が連結され
ており、インテークマニホールド５４からの吸気が、各
シリンダ５０に対応して設けられた図示しない吸気バル
ブを介して各シリンダ５０の図示しない燃焼室に供給可
能であり、各シリンダ５０の燃焼室のガスが各シリンダ
５０に対応して設けられた図示しない排気バルブを介し
てエキゾーストマニホールド５６に排気可能である。

【００２１】また、シリンダブヘッド５２には、インジ
ェクタ５８，５８，…が、各シリンダ５０の燃焼室に臨
んだ状態に配置されている。各インジェクタ５８から
は、インジェクションポンプ６０によって供給される燃
料が、各シリンダ５０の燃焼室に噴射される。したがっ
て、インジェクタ５８とインジェクションポンプ６０
は、燃料噴射手段である。

【００２２】インジェクションポンプ６０には、エンジ
ン回転数を検出する回転数センサ６２が取付けられてい
る。また、各インジェクタ５８およびインジェクション
ポンプ６０は、ＥＣＵ６４と電気的に接続されている。

【００２３】また、インテークマニホールド５４には吸
気通路としての吸気管６６が接続され、エキゾーストマ
ニホールド５６には排気通路としての排気管６８が接続
されている。

【００２４】さらに、ディーゼルエンジン１は、ターボ
チャージャ７０を備えている。ターボチャージャ７０
は、タービン７２と、このタービン７２と同軸のコンプ
レッサ７４とを供えており、排気ガスの力でタービン７
２を回転することで各シリンダ５０に加圧空気を強制的
に送り込む。

【００２５】そして、吸気管６６とインテークマニホー
ルド５４の間には、ターボチャージャ７０で加圧された
吸入空気の圧縮熱を冷却するインタークーラ７６が配置
されている。

【００２６】排気管６８には、例えば排気絞りＶＳＶ
（バキューム・スイッチング・バルブ）等の圧力制御弁
７８と連結駆動する排気絞り弁８０が取付けられてい
る。排気絞り弁８０は、排気管６８の内部に位置する弁
体８０ａと、弁体８０ａを駆動する駆動部としてのアク
チュエータ８０ｂとからなる。また、この排気絞り弁８
０は、アクチュエータ８０ｂ内に図示しないダイヤフラ
ム部を有するノルマルオープンタイプの弁である。

【００２７】圧力制御弁７８は図示しないバキュームタ
ンクと大気に接続されており、ＥＣＵ６４からの切り替
え信号によって、排気絞り弁８０のダイヤフラム部をバ
キュームタンクに連通するか、大気に連通するかを切り
替える。この圧力制御弁７８によって排気絞り弁８０は
開弁か閉弁かがＯＮ／ＯＦＦ制御されるようになってい
る。すなわち、圧力制御弁７８が排気絞り弁８０のダイ
ヤフラム部に大気圧をかけたとき、排気絞り弁はＯＦＦ
となって開弁し、圧力制御弁７８が前記ダイヤフラム部
に負圧をかけたとき、排気絞り弁８０はＯＮとなって閉
弁する。

【００２８】ここで、ＥＣＵ６４は、後述の水温センサ
３６で検出したエンジン１の冷却水の水温に基いて圧力
制御弁７８の切り替え信号を出力し、排気絞り弁８０を
ＯＮ／ＯＦＦ制御する。すなわち、冷却水の水温が第２
の所定温度Ｔ₂以下のときには排気絞り弁８０をＯＮに
して閉弁し、第２の所定温度Ｔ₂を越えたときには排気
絞り弁８０をＯＦＦにして開弁するようになっている。

【００２９】なお、排気絞り弁８０は閉弁されたときに
完全に全閉するわけではなく流路を絞るだけであるが、
便宜上、この明細書では閉弁という。一方、エキゾース
トマニホールド５６の下流側に位置する部分とインテー
クマニホールド５４の上流側に位置する部分とは、排気
再循環通路８２で連結されている。

【００３０】排気再循環通路８２は、排気再循環通路８
２内に示された太線矢印で示すように、排気ガスの一部
をエキゾーストマニホールド５６からインテークマニホ
ールド５４に戻す通路であり、エキゾーストマニホール
ド５６とインテークマニホールド５４とをシリンダヘッ
ド５２に対してバイパス状に接続する。

【００３１】排気再循環通路８２は、これを平面で見る
と、ほぼＬ字形をしており、その屈曲点８２ａにはＥＧ
Ｒ弁８４が設けられている。ＥＧＲ弁８４は、排気再循
環通路８２を経由してエキゾーストマニホールド５６か
らインテークマニホールド５４に向かう排気ガスの量を
排気絞り弁８０の少なくとも閉弁時に制限する可変制御
可能な弁であり、このＥＧＲ弁８４は、図示しないＥＧ
Ｒ用デューティＶＳＶを介して、エンジン１の運転状態
に基いてＥＣＵ６４によってその開度を制御されるよう
になっている。

【００３２】そして、ディーゼルエンジン１が取付けら
れる図示しない車輛のうち、大気に接する適所には吸気
温センサ８６が備えられ、また図示しないアクセルペダ
ルの踏み込み量（アクセル開度）を電気的な信号に変え
るアクセルセンサ８８が、図示しないアクセルペダルの
近傍に備えられている。なお、吸気温センサ８６は外気
温度を検出する。さらに、図示しないトランスミッショ
ンには、スピードセンサ９０が設けられている。回転数
センサ６２，吸気温センサ８６，アクセルセンサ８８お
よびスピードセンサ９０は、ＥＣＵ６４に電気的に接続
されている。

【００３３】そして、前記水温センサ３６，回転数セン
サ６２，吸気温センサ８６，アクセルセンサ８８および
スピードセンサ９０によって出力されたパラメータをＥ
ＣＵ６４が演算処理することで、圧力制御弁７８および
図示しない前記ＥＧＲ用デューティＶＳＶを駆動し、そ
の結果、排気絞り弁８０およびＥＧＲ弁８４が、ディー
ゼルエンジン１の運転状態に応じて適宜に制御される。

【００３４】また、インジェクタ５８は、ＥＣＵ６４の
制御のもと、前記各センサの出力値に応じて、インジェ
クションポンプ６０によって、適切な時期に適正量の燃
料を各シリンダ５０の燃焼室に噴射供給するようになっ
ている。

【００３５】そして、ＥＣＵ６４は、排気絞り弁８０の
閉弁時に、排気管６８が絞られることによるエンジン負
荷の増大に対応して、シリンダ５０内に噴射される燃料
の量を、エンジン負荷の増大分、排気絞り弁８０の開弁
時よりも増大させるように、インジェクタ５８を制御す
る。よって、ＥＣＵ６４は燃料増大手段といえる。

【００３６】一方、シリンダヘッド５２および図示しな
いシリンダブロックの内部には、各シリンダ５０におけ
る燃焼熱を吸収してディーゼルエンジン１を適温に保つ
ために冷却水が流れるようになっている。図２の冷却水
の流れ図を参照して冷却水回路を説明する。

【００３７】エンジン本体３の内部には、冷却水の通る
ウォータジャケット（冷却水内部通路）１２が形成され
ており、ウォータジャケット１２内には水温センサ３６
が設けられ、水温センサ３６はＥＣＵ６４に電気的に接
続されている。

【００３８】エンジン１は、エンジン本体３を中心にそ
の左側にラジエータ５を、右側に車室用ヒータコア７
を、そして、下側にオイルクーラ９を配置し、これら
５，７，９をエンジン本体３を中心として冷却水外部通
路１１で連結してある。冷却水外部通路１１は、以下に
順を追って述べる各構成通路１３，１４，１９，２１，
３０，３２からなる。

【００３９】ラジエータ５は、エンジン本体３から出た
熱を、冷却水がウォータジャケット１２を通る間に吸収
すると、この熱を持った冷却水から熱を大気中に放出す
る。車室用ヒータコア７は、エンジン本体３の出す熱を
吸収した冷却水の一部を熱媒体として用い、車室内に温
風を出す。

【００４０】オイルクーラ９は、冷却水を冷却媒体とし
てエンジン１に含まれる潤滑オイルを冷却する。冷却水
外部通路１１は、既述のように、エンジン本体３と、ラ
ジエータ５と、車室用ヒータコア７と、オイルクーラ９
とを連通するとともに、それらに冷却水を送るものであ
る。

【００４１】冷却水外部通路１１の一部である連絡通路
１３は、図１において、エンジン本体３の上方に位置す
る。そして、ウォータジャケット１２のうち、ヒータコ
ア７側に開口するヒータ側開口１２ａとラジエータ５の
上部に設けられたラジエータ入口５ａとを結び、エンジ
ン本体３からラジエータ５へ冷却水を流すので、この連
絡通路１３をラジエータ行き連絡通路１３という。

【００４２】ラジエータ行き連絡通路１３は、ウォータ
ジャケット１２を通る間にエンジン本体３から吸収して
熱をもった冷却水を通す通路である。また、冷却水外部
通路１１の別の一部である連絡通路１４は、図２におけ
るラジエータ５とエンジン本体３との間の下方に位置す
る。そして、この連絡通路１４は、ラジエータ出口５ｂ
とエンジン本体３のラジエータ５側に開口するラジエー
タ側開口１２ｂとを結んでおり、冷却水をラジエータ５
側からエンジン本体３側へ流す。よって、連絡通路１４
のことをエンジン本体行き連絡通路１４という。エンジ
ン本体行き連絡通路１４は、その途中に流路切替弁（冷
却水流路切替手段）１５とウォータポンプ１７とをラジ
エータ５側から順に備えている。

【００４３】ウォータポンプ１７は、冷却水を冷却水通
路１１の全体に送り出す。また、流路切替弁１５と、エ
ンジン本体３のラジエータ５側に開口するウォータジャ
ケット１２の開口のうち上方に位置するラジエータ側開
口１２ｃとの間には、冷却水外部通路１１のさらに別の
一部であって、Ｌ字形をした連絡通路１９が配設されて
いる。

【００４４】連絡通路１９は、ラジエータ５に通して冷
却するほどには冷却水の温度が高くないときに、ラジエ
ータ５をバイパスさせて冷却水を流すために設けたバイ
パス通路である。よって、連絡通路１９のことを、以
降、ラジエータバイパス通路１９という。

【００４５】流路切替弁１５はサーモスタットタイプの
切替弁であって、冷却水の温度が第３の所定温度Ｔ₃を
越えると、ラジエータバイパス通路１９側を閉ざしラジ
エータ５側を開いて冷却水をラジエータ５に流れるよう
にし、冷却水の温度が前記第３の所定温度Ｔ₃以下の場
合には、ラジエータ５側を閉ざしラジエータバイパス通
路１９側を開いて冷却水をラジエータバイパス通路１９
に流れるように、冷却水の流路を切り替える。

【００４６】また、図２の右側でヒータコア７とエンジ
ン本体３との間に符号２１で示す連絡通路も冷却水外部
通路１１の一部であって、ウォータジャケット１２のヒ
ータ側開口１２ａから車室用ヒータコア７の入り口７ａ
に向けてまっすぐ延びている。この連絡通路２１は、エ
ンジン本体３からヒータコア７に向けて冷却水を流すの
でヒータコア行き連絡通路２１という。

【００４７】ヒータコア行き連絡通路２１には、そのほ
ぼ中間部Ｍにサーモスタットタイプの流量制御弁２３が
配置されている。前記流路切替弁１５も流量制御弁２３
も、周知の構造であるから構造についての説明は省略す
る。

【００４８】流量制御弁２３は、冷却水の温度が第１の
所定温度Ｔ₁を越えているときには開弁して冷却水を流
し、冷却水の温度が第１の所定温度Ｔ₁以下の場合は閉
弁して冷却水を塞き止める。なお、流量制御弁２３は閉
弁といっても全く冷却水が流れないわけではなく、閉弁
時でも図示しない弁体に設けられた感温用の小穴を通し
てわずかに（例えば毎分０．５リットル程度）流れるよ
うになっているので、正確に述べれば、流量制御弁２３
は、冷却水温度が第１の所定温度Ｔ₁以下の場合はヒー
タコア行き連絡通路２１を流れる冷却水の量を減少する
といえる。

【００４９】なお、流量制御弁２３の第１の所定温度Ｔ
₁は、排気絞り弁８０の第２の所定温度Ｔ₂よりも低い温
度に設定され、流路切替弁１５の第３の所定温度Ｔ₃よ
りも低い温度に設定されている。

【００５０】また、前記エンジン本体行き連絡通路１４
と前記ヒータコア行き連絡通路２１とは、オイルクーラ
９を含むオイルクーラ用冷却水連通路３０で連通されて
おり、このオイルクーラ用冷却水連通路３０も、冷却水
外部通路１１を構成する連絡通路の一部である。

【００５１】オイルクーラ用冷却水連通路３０のラジエ
ータ側端３０ａは、エンジン本体行き連絡通路１４のう
ち、ウォータポンプ１７の下流側部位で連結されてい
る。また、オイルクーラ用冷却水連通路３０のヒータコ
ア側端３０ｂは、ヒータコア行き連絡通路２１のうち、
流量制御弁２３および前記ラジエータ行き連絡通路１３
の入り口１３ａよりも上流側である接続点Ｃで連結され
ている。

【００５２】なお、この実施の形態では、オイルクーラ
用冷却水連通路３０を冷却水外部通路１１の一部として
エンジン本体３の外部に設けたものとして示したが、エ
ンジン本体３の内部にウォータジャケット１２とは別に
設けてもよい。

【００５３】さらに、冷却水外部通路１１を構成する他
の連絡通路として、車室用ヒータコア７の出口７ｂと前
記エンジン本体行き連絡通路１４とを結ぶ連絡通路３２
がある。連絡通路３２は、ヒータコア７に入った冷却水
をウォータポンプ１７に戻すための通路である。また、
連絡通路３２のエンジン本体行き連絡通路１４との連結
点は、前記流路切替弁１５と前記ウォータポンプ１７と
の間の部分である。

【００５４】そして、冷却水は、前記各連絡通路１３，
１４，１９，２１，３０，３２によって、ラジエータ５
とエンジン本体３との間で、および車室用ヒータコア７
とエンジン本体３との間で循環し得る。

【００５５】以上の構成からなるものがディーゼルエン
ジン１の冷却水循環装置Ａである。この冷却水循環装置
Ａにあっては、ラジエータ５とエンジン本体３との間で
は、ウォータジャケット１２のヒータ側開口１２ａから
出た冷却水は、ヒータコア行き連絡通路２１に入った
後、すぐにラジエータ行き連絡通路１３に入り、その後
ラジエータ５に至り、さらに、流路切替弁１５がラジエ
ータ５側を開いていれば、エンジン本体行き連絡通路１
４を経由して、ウォータジャケット１２に戻る。このよ
うに冷却水が循環する経路をラジエータ側冷却水循環回
路Ｅという。なお、流路切替弁１５がラジエータ５側を
閉ざしていてラジエータバイパス通路１９側を開いてい
れば、ラジエータ５に冷却水は流れない。

【００５６】エンジン本体行き連絡通路１４は、オイル
クーラ用冷却水連通路３０ともつながっているので、冷
却水がラジエータ側冷却水循環回路Ｅを循環していると
きには、冷却水はオイルクーラ用冷却水連通路３０にも
流れ得る。オイルクーラ用冷却水連通路３０に導入され
た冷却水は、ヒータコア行き連絡通路２１における流量
制御弁２３よりも上流側部分で排出される。

【００５７】また、車室用ヒータコア７とエンジン本体
３との間では、ウォータジャケット１２のヒータ側開口
１２ａからから出た冷却水は、ヒータコア行き連絡通路
２１に入った後、流量制御弁２３が開いていれば、そこ
を通過して車室用ヒータコア７に至り、ヒータコア７と
エンジン本体行き連絡通路１４とを結ぶ連絡通路３２を
経由して、エンジン本体行き連絡通路１４に至り、この
エンジン本体行き連絡通路１４を経由してウォータジャ
ケット１２に戻る。このように冷却水が循環する経路を
ヒータ側冷却水循環回路Ｆという。このヒータ側冷却水
循環回路Ｆを冷却水が循環しているときにも、冷却水は
オイルクーラ用冷却水連通路３０に流れ得る。

【００５８】一方、流量制御弁２３が閉じていれば、ヒ
ータコア７に冷却水は流れない。そして、前述したよう
に流量制御弁２３の閉弁上限温度（すなわち、第１の所
定温度Ｔ₁）は、流路切替弁１５がラジエータ５側を閉
ざす温度（すなわち、第３の所定温度Ｔ₃）より低い温
度に設定されているので、流量制御弁２３が閉じている
ときには、流路切替弁１５は常にラジエータ５側を閉ざ
しラジエータバイパス通路１９側を開いていることにな
る。したがって、この時には、冷却水はラジエータ５と
ヒータコア７に流れず、ウォータジャケット１２のラジ
エータ側開口１２ｃから出た冷却水がラジエータバイパ
ス通路１９を通り、エンジン本体行き連絡通路１４を経
由してウォータジャケット１２に戻ることになる。この
ように冷却水がラジエータ５をバイパスして循環する経
路をラジエータバイパス回路Ｇという。なお、ヒータコ
ア７に冷却水が流れないとはいっても、前述したよう
に、感温用の極僅かな量の冷却水はヒータコア７に流れ
てヒータ側冷却水循環回路Ｆを循環する。

【００５９】冷却水がラジエータバイパス回路Ｇを循環
しているときにも、冷却水はオイルクーラ用冷却水連通
路３０に流れ得る。

【００６０】〈実施形態の作用効果〉次にこのディーゼ
ルエンジンの作用効果を説明する。なお、この実施の形
態では、流量制御弁２３に関わる第１の所定温度Ｔ
₁と、排気絞り弁８０に関わる第２の所定温度Ｔ₂と、流
路切替弁１５に関わる第３の所定温度Ｔ₃の大小関係
を、Ｔ₁＜Ｔ₂＜Ｔ₃としている。ただし、本発明はＴ₁＜
Ｔ₃＜Ｔ₂であっても成立する。

【００６１】エンジン１を始動した際に、冷却水の温度
が第１の所定温度Ｔ₁以下のときには、流量制御弁２３
が閉じ、排気絞り弁８０が閉じ、流路切替弁１５がラジ
エータ５側を閉ざしラジエータバイパス通路１９側を開
く。

【００６２】排気絞り弁８０が絞られるとエンジン１の
負荷が増大するので、ＥＣＵ６４は、排気絞り弁８０が
開弁しているときよりも、前記負荷が増大した分だけ燃
料量を増大してインジェクタ５８からシリンダ５０内に
燃料を噴射するように制御する。この燃料量の増大によ
り、エンジン本体３における燃焼熱は、排気絞り弁８０
が開いているときよりも増大し、冷却水のディーゼルエ
ンジン１から受ける熱量（以下、冷却水がディーゼルエ
ンジン１から受ける熱量のことを特に断らない限り単に
「受熱量」という。）が増大する。

【００６３】一方、このときの冷却水は、ラジエータ５
には流れず、殆どがラジエータバイパス通路１９を通っ
てラジエータバイパス回路Ｇを循環し、ヒータコア７に
は感温用の僅かな量の冷却水が流れるだけであるので、
ヒータコア７での放熱量は極小である。

【００６４】つまり、冷却水の受熱量に対して冷却水か
らの放熱量が少ないので、ラジエータバイパス回路Ｇを
循環する冷却水を速く昇温することができるとともに、
シリンダボア壁の早期昇温が可能になって、エンジン１
が安定に運転されるまでの暖機時間を大幅に短縮するこ
とができる。

【００６５】また、ヒータコア７には感温用の僅かな量
の冷却水が流れているだけであるので、ヒータコア７か
らの吹き出し温度が寒く感じられる冷却水低温時に冷風
が長時間車室内に吹き出されるのを防止することができ
る。

【００６６】また、この間、流量制御弁２３を絞ってヒ
ータ側冷却水循環回路Ｆを流れる冷却水の量を減少させ
ているので、排気絞り弁８０による排気通路の絞りをあ
まり大きく絞らなくて冷却水の受熱量を増大させること
ができ、燃費の悪化を少なくすることができ、スモーク
等エミッションの悪化を低く抑えることができる。

【００６７】さらに、ディーゼルエンジン１が、早期暖
機が行われることにより、排気ガスの再循環を早期に実
行することが可能になる。また、オイルクーラ用冷却水
連通路３０にも冷却水が流れるので、エンジン１の潤滑
オイルも早期昇温が可能になる。

【００６８】次に、冷却水の温度が上昇して第１の所定
温度Ｔ₁を越えると、流量制御弁２３が開き、ヒータ側
冷却水循環回路Ｆを介してエンジン本体３とヒータコア
７との間でも冷却水の循環がなされるようになる。ま
た、冷却水の温度が第１の所定温度Ｔ₁を越えても第２
の所定温度Ｔ₂を越えない間は、排気通路は排気絞り弁
８０により絞られた状態に保持されており、燃料も増量
して噴射されているので、冷却水の受熱量は大きいまま
である。

【００６９】したがって、ヒータ側冷却水循環回路Ｆに
多量の冷却水が循環するようになって、ヒータコア７か
らの放熱量が増大しても、流量制御弁２３はハンチング
を起こさずに安定した開弁状態に保持される。また、冷
却水の受熱量が大きいのでヒータコア７での放熱量とバ
ランスする平衡時の冷却水水温を高くすることができ、
したがって、車室内ヒータ７の放熱量を早期に増量する
ことができ、ヒータコア７の効きが良くなる。

【００７０】以上の作用効果は、燃焼室に燃料を直接噴
射するいわゆる直噴エンジンのように発熱量が少ないエ
ンジンにおいて、特に顕著である。冷却水の温度が第２
の所定温度Ｔ₂を越えると、排気絞り弁８０が開いて内
燃機関の負荷が減少し、ＥＣＵ６４は、通常運転時の燃
料量の燃料をインジェクタ５８からシリンダ５０内に噴
射するように制御する。これにより、エンジン本体３に
おける燃焼熱が減少して通常運転時と同じになるため、
エンジン本体３からの冷却水の受熱量は減少するが、す
でにそれ以前に冷却水の温度が十分に高まっているの
で、ヒータコア７からの放熱量をカバーすることがで
き、ヒータコア７の効きを安定した状態に保持すること
ができる。

【００７１】そして、冷却水の温度がさらに上昇して第
３の所定温度Ｔ₃を越えると、流路切替弁１５がラジエ
ータバイパス通路１９側を閉ざしラジエータ５側を開い
て、ラジエータバイパス通路１９に冷却水が流れなくな
り、ラジエータ側冷却水循環回路Ｅを介してラジエータ
５とエンジン本体３との間でも冷却水の循環がされるよ
うになって、ラジエータ５によって、冷却水の温度がエ
ンジン１の運転状態に合った適温になるように調整され
る。

【００７２】図３は、低温試験（外気温度＝−２０゜
Ｃ）におけるエンジン始動時の冷却水の温度上昇特性を
示す図である。図中は流量制御弁２３と排気絞り弁８
０の両方を装備した本実施の形態の場合を示し、は排
気絞り弁８０を装備せず流量制御弁２３だけを装備した
場合を示し、は流量制御弁２３も排気絞り弁８０もい
ずれも装備しない場合を示している。この図から、の
場合はの場合よりも冷却水温度の立ち上がりがよくな
り、冷却水の平衡温度も高められるが、平衡温度近くで
冷却水温度がハンチングしてしまうことがわかる。これ
に対して、の本実施の形態の場合には、よりもさら
に冷却水温度の立ち上がりがよくなり、冷却水の平衡温
度も高くでき、しかも平衡温度になってもハンチングを
起こさず安定することがわかる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の内燃機関
によれば、内燃機関本体と、燃料噴射手段と、排気通路
と、車室用ヒータと、ヒータ側冷却水循環回路と、前記
ヒータ側冷却水循環回路の構成部材であって前記内燃機
関本体から前記車室用ヒータに向けて前記冷却水を通す
ヒータ行き冷却水通路に冷却水温度が第１の所定温度以
下のときに車室用ヒータへ向かう冷却水の量を減少する
流量制御弁と、前記排気通路に冷却水温度が第２の所定
温度以下のときに排気通路を絞る排気絞り弁と、前記排
気絞り弁により排気通路が絞られたときに前記燃料噴射
手段から噴射される燃料を増大する燃料増大手段を備え
ることを特徴とするので、冷却水の早期昇温、暖機時間
の短縮が可能で、暖機後の車室用ヒータの効きをよくす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関としてのディーゼルエ
ンジンの概略構成図

【図２】本発明に係る内燃機関としてのディーゼルエ
ンジンの冷却水の流れ図

【図３】本発明と従来技術とを比較して示す冷却水温
度上昇特性図

【符号の説明】

１…ディーゼルエンジン（内燃機関）３…エンジン本体（内燃機関本体）５…ラジエータ５ａ…ラジエータ入口５ｂ…ラジエータ出口７…車室用ヒータコア（車室用ヒータ）７ａ…車室用ヒータコア７の入り口７ｂ…車室用ヒータコア７の出口９…オイルクーラ１１…冷却水外部通路１２…ウォータジャケット（冷却水内部通路）１２ａ…ウォータジャケットのヒータ側口１２ｂ…ウォータジャケットのラジエータ側下口１２ｃ…ウォータジャケットのラジエータ側上口１３…ラジエータ行き連絡通路１３ａ…ラジエータ行き連絡通路の入り口１４…エンジン本体行き連絡通路１５…流路切替弁１７…ウォータポンプ１９…ラジエータバイパス通路２１…ヒータコア行き連絡通路２３…流量制御弁３０…オイルクーラ用冷却水連通路３０ａ…オイルクーラ用冷却水連通路のラジエータ側端３０ｂ…オイルクーラ用冷却水連通路のヒータコア側端３２…連絡通路３６…水温センサ５０…シリンダ５２…シリンダヘッド５４…インテークマニホールド５６…エキゾーストマニホールド５８…インジェクタ（燃料噴射手段）６０…インジェクションポンプ（燃料噴射手段）６２…回転数センサ６４…ＥＣＵ（燃料増大手段）６６…吸気管６８…排気管（排気通路）７０…ターボチャージャ７２…タービン７４…コンプレッサ７６…インタークーラ７８…圧力制御弁８０…排気絞り弁８０ａ…弁体８０ｂ…アクチュエータ８２…排気再循環通路８２ａ…屈曲点８４…ＥＧＲ弁８６…吸気温センサ８８…アクセルセンサ９０…スピードセンサＡ…内燃機関の冷却水循環装置Ｅ…ラジエータ側冷却水循環回路Ｆ…ヒータ側冷却水循環回路Ｇ…ラジエータバイパス回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダの周りを冷却する冷却水が流れ
る冷却水内部通路を有する内燃機関本体と、前記内燃機関本体のシリンダ内に燃料を噴射する燃料噴
射手段と、前記内燃機関本体のシリンダ内で燃料を燃焼して生成さ
れた排気ガスを排出する排気通路と、前記冷却水の一部を熱媒体とする車室用ヒータと、前記内燃機関本体の冷却水内部通路と前記車室用ヒータ
との間で前記冷却水を循環させるヒータ側冷却水循環回
路と、前記ヒータ側冷却水循環回路の構成部材であって前記内
燃機関本体から前記車室用ヒータに向けて前記冷却水を
通すヒータ行き冷却水通路に、冷却水温度が第１の所定
温度以下のときに、車室用ヒータへ向かう冷却水の量を
減少する流量制御弁と、を備える内燃機関において、前記排気通路に、冷却水温度が第２の所定温度以下のと
きに排気通路を絞る排気絞り弁を備え、前記排気絞り弁により排気通路が絞られたときに、前記
燃料噴射手段から噴射される燃料を増大する燃料増大手
段を備えることを特徴とする内燃機関。