JP2013007338A - 内燃機関冷却水循環装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気系と排気系とを共に冷却できる冷却水回路にて内燃機関を大型化・重量化せずに排気系高温化時に効果的に排気系を冷却できる冷却水循環装置を目的とする。
【解決手段】インタークーラ１８と水冷アダプタ２０とが並列に配置されている構成にて排気系高温化時には電磁開閉弁５４を閉じてインタークーラ１８に対する冷却水流量の割合を低減（実際には遮断）する。したがって水冷アダプタ２０内の冷却水流路２０ａにのみ冷却水が供給される状態となる。したがってサブウォータポンプ５０から送出される冷却水流量は同じであっても、排気系高温化時には特に冷却が重要な排気系を重点的に冷却できる。このことにより課題が達成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関を冷却するために冷却水回路に冷却水を循環させる装置に関する。

内燃機関が停止した場合に冷却水も同時に循環を停止してしまうことによる不都合を解決する技術が提案されている（例えば特許文献１〜５参照）。
特許文献１では内燃機関運転時には排気熱により加熱されるターボチャージャーのタービン軸受を、内燃機関本体側を冷却している冷却水を分岐して冷却している。吸気冷却用のインタークーラの冷却は、別途専用ラジエーターと専用電動ポンプとを備えた別系統の冷却水回路を形成して冷却している。そして内燃機関停止直後において内燃機関本体側の冷却水の循環が停止することから、ターボチャージャーのタービン軸受には、切換弁の切換により前記別系統の冷却水を専用電動ポンプの駆動によりインタークーラとは並列に供給して冷却している。

特許文献２では内燃機関本体側とは別系統の冷却水回路を設けている。この冷却水回路は電動のフィードポンプ、ターボチャージャーの軸受ハウジング、サブラジエーター、サブタンク、インタークーラが直列に接続されて構成されている。そして内燃機関停止後に或る時間冷却水循環を継続することもできるとの記載がある。

特許文献３では内燃機関本体側とは別系統の冷却水回路を設けている。この冷却水回路は内燃機関駆動あるいは電動のフィードポンプ、流路切替弁、ラジエーター、インタークーラ、ヒータコアが直列に接続されて構成されている。この冷却水回路は内燃機関駆動時での機能であり、内燃機関停止後についての記載はない。流路切替弁は暖房時に冷却水がラジエーターを通過しないように迂回させるためである。

特許文献４ではＤＰＦの再生時にはインタークーラに内燃機関本体を流れる高温の冷却水を導入し、非再生時にはバルブを切り換えて別系統の冷却水回路から低温の冷却水をインタークーラに導入している。

特許文献５では内燃機関本体側の排気ポートから排出される排気を冷却して排気マニホールド側へ送り出す排気冷却アダプタにおいて、内部に内燃機関本体側の冷却水が導入される冷却水回路と、別系統の冷却水回路からの冷却水が導入される冷却水回路が設けられている。このことにより内燃機関運転時に排気冷却を二段階で行って冷却不足を防止している。

実開平４−２１７２４号全文公報（第６〜９頁、図１） 実開昭５９−８１７３９号全文公報（第５〜８頁、図１） 特開２０１０−１１５９９３号公報（第８〜９頁、図１） 特開２００７−２５５２６２号公報（第４頁、図１，３） 実開昭６４−１５７１８号全文公報（第７，８頁、図１，２）

特許文献１では、内燃機関運転時の排気系冷却として、タービン軸受には内燃機関本体側の冷却水回路から冷却水を導入している。このため内燃機関の高負荷運転時あるいは機関高温化時には排気系には高温の冷却水が供給されることになる。したがって内燃機関運転時には排気系での冷却性能が低下してしまう。特許文献１では内燃機関停止時にはインタークーラ側の別系統の冷却水回路から冷却水をタービン軸受に導入しているが、このことを内燃機関運転時に適用したとしても、インタークーラと並列での供給となるため、十分な量の冷却水を導入することが困難である。タービン軸受に大量に冷却水を導入するためには、大型のウォータポンプが必要となり内燃機関の大型化や重量化を招くことになる。

特許文献２ではターボチャージャーの軸受ハウジングとインタークーラとが直列に配置されているため、電動のフィードポンプにより十分な量の冷却水を排気系であるターボチャージャーの軸受ハウジングに供給することはできる。しかしインタークーラを同時に冷却するため冷却水が特許文献１よりも多くなってもトータルの受熱量が多いので、内燃機関の高負荷運転時あるいは機関高温化時に十分に排気系及び吸気系を共に冷却することが困難である。この場合も十分に冷却するためには大型のウォータポンプが必要となり内燃機関の大型化や重量化を招くことになる。

特許文献３ではヒータコアでの暖房効果を高めるものであり、排気系の冷却とは無関係である。
特許文献４ではＤＰＦの再生のための排気の昇温であり、排気系の冷却とは無関係である。

特許文献５では二段階冷却であるが、別系統の冷却水回路は全くの排気系冷却専用であり、インタークーラに利用されていない。このためインタークーラの冷却としては別途冷却水回路を設ける必要があり、内燃機関が大型化や重量化するおそれがある。

本発明は、吸気系と排気系とを共に冷却できる冷却水回路において、内燃機関を大型化や重量化することなく、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態となっても効果的に排気系を冷却できる内燃機関冷却水循環装置の実現を目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用・効果について記載する。
請求項１に記載の内燃機関冷却水循環装置は、内燃機関の吸気系を冷却する吸気系冷却水流路と、内燃機関の排気系を冷却する排気系冷却水流路と、冷却部により冷却された冷却水を、前記吸気系冷却水流路と前記排気系冷却水流路とに並列に供給する冷却水供給部と、前記吸気系冷却水流路と前記排気系冷却水流路とに対する前記冷却水供給部からの冷却水流量の割合を調節する冷却水流量分配調節部と、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では前記冷却水流量分配調節部を調節して前記吸気系冷却水流路の冷却水流量の割合を低減する吸気系冷却水流量低減手段とを備えたことを特徴とする。

冷却水供給部が吸気系冷却水流路と排気系冷却水流路とに並列に冷却水を供給している構成にて、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では、吸気系冷却水流量低減手段は、冷却水流量分配調節部を調節することで、吸気系冷却水流路の冷却水流量の割合を低減している。

この吸気系冷却水流路の水流量割合低減により、吸気系冷却水流路と並列に配置されている排気系冷却水流路に対する水流量割合が自ずと増加することになる。したがって全体として同じ冷却水量であっても、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では排気系を重点的に冷却することができる。

このことにより吸気系と排気系とを共に冷却できる冷却水回路において、内燃機関を大型化や重量化することなく、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態となっても効果的に排気系を冷却することができる。

請求項２に記載の内燃機関冷却水循環装置では、請求項１に記載の内燃機関冷却水循環装置において、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態は、内燃機関温度が高温状態であることを特徴とする。

このように内燃機関温度が高温であれば自ずと排気温は高温となることから、吸気系冷却水流量低減手段が吸気系冷却水流路の冷却水流量の割合を低減することで、排気系冷却水流路での冷却水割合を増加させ、このことにより排気系を重点的に冷却することができる。

請求項３に記載の内燃機関冷却水循環装置では、請求項１に記載の内燃機関冷却水循環装置において、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態は、内燃機関が高負荷状態であることを特徴とする。

このように内燃機関が高負荷状態である場合に自ずと排気温は高温となることから、吸気系冷却水流量低減手段が吸気系冷却水流路の冷却水流量の割合を低減することで、排気系冷却水流路での冷却水割合を増加させ、このことにより排気系を重点的に冷却することができる。

請求項４に記載の内燃機関冷却水循環装置では、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、前記冷却水流量分配調節部は、前記吸気系冷却水流路に設けられた開閉弁であることを特徴とする。

このように開閉弁を設けることにより、開閉弁を開弁している場合には、冷却水供給部は、排気系冷却水流路と吸気系冷却水流路とに共に冷却水を供給できる。しかし、開閉弁を閉弁すると吸気系冷却水流路では冷却水の流れが阻止されるので、冷却水供給部から吸気系冷却水流路へは冷却水を供給できなくなる。したがって冷却水供給部から供給される冷却水は全て排気系冷却水流路へ供給されることになる。このことにより排気系を重点的に冷却することができる。尚、開閉弁の完全な閉弁でなくデューティ制御した場合には、デューティに対応して吸気系冷却水流路での冷却水流量割合を低減でき、この低減に応じて排気系冷却水流路での冷却水流量割合を増加することができる。

請求項５に記載の内燃機関冷却水循環装置では、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、内燃機関はターボチャージャーを備え、前記吸気系冷却水流路はインタークーラとしての冷却水流路であることを特徴とする。

したがって冷却水供給部がインタークーラと排気系冷却水流路とに並列に冷却水を供給している構成にて、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では、吸気系冷却水流量低減手段は、冷却水流量分配調節部を調節することで、インタークーラ側の冷却水流量割合を低減している。

このインタークーラでの冷却水流量割合低減により、インタークーラと並列に配置されている排気系冷却水流路に対する冷却水流量割合が自ずと増加し、全体として同じ冷却水量であっても、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では、排気系を重点的に冷却することができる。

請求項６に記載の内燃機関冷却水循環装置では、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、前記排気系冷却水流路は水冷式エキゾーストマニホールド内に形成された冷却水流路であることを特徴とする。

したがって冷却水供給部が吸気系冷却水流路と水冷式エキゾーストマニホールドとに並列に冷却水を供給している構成にて、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では、吸気系冷却水流量低減手段は、冷却水流量分配調節部を調節することで、吸気系冷却水流路の冷却水流量の割合を低減している。

この吸気系冷却水流路の冷却水流量割合低減により、吸気系冷却水流路と並列に配置されている水冷式エキゾーストマニホールドに対する冷却水流量割合が自ずと増加することになる。したがって全体として同じ冷却水量であっても、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では、排気系を重点的に冷却することができる。

請求項７に記載の内燃機関冷却水循環装置では、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、前記排気系冷却水流路は内燃機関のシリンダヘッドとエキゾーストマニホールドとの間に配置された水冷アダプタ内に形成された冷却水流路であることを特徴とする。

したがって冷却水供給部が吸気系冷却水流路と水冷アダプタとに並列に冷却水を供給している構成にて、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では、吸気系冷却水流量低減手段は、冷却水流量分配調節部を調節することで、吸気系冷却水流路の冷却水流量の割合を低減している。

この吸気系冷却水流路の冷却水流量割合低減により、吸気系冷却水流路と並列に配置されている水冷アダプタに対する冷却水流量割合が自ずと増加することになる。したがって全体として同じ冷却水量であっても、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では、排気系を重点的に冷却することができる。

請求項８に記載の内燃機関冷却水循環装置では、請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、内燃機関は、別途、内燃機関自身を冷却するための本体用冷却水流路、本体用冷却部及び本体用冷却水供給部からなる冷却水回路を備え、この本体用冷却水供給部は本体用冷却部により冷却された冷却水を本体用冷却水流路に供給するものであることを特徴とする。

このように吸気系冷却水流路と排気系冷却水流路とを有する冷却水回路が、内燃機関本体側とは別個に設けられていることにより、吸気系冷却水流路と排気系冷却水流路とに内燃機関本体側の冷却水が流れ込まないので、冷却効果を高めることができる。

請求項９に記載の内燃機関冷却水循環装置では、請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、前記冷却水供給部は電動ウォータポンプを有すると共に、内燃機関停止後にて所定期間、前記電動ウォータポンプを駆動して冷却水供給を実行する内燃機関停止後冷却水供給手段を備えたことを特徴とする。

このように冷却水供給部は電動ウォータポンプにより冷却水を供給できるので、内燃機関停止後冷却水供給手段により内燃機関停止後に所定期間、冷却水供給部からの冷却水供給を実行できる。

このことによりデッドソーク時の排気系冷却水流路内での冷却水の沸騰を阻止でき、排気系での過熱による触媒劣化等の問題発生を未然に防止できる。

実施の形態１の内燃機関及びその冷却水循環装置の構成説明図。 実施の形態１のサブ冷却水系統制御処理のフローチャート。 実施の形態２のサブ冷却水系統制御処理のフローチャート。 実施の形態３の内燃機関及びその冷却水循環装置の構成説明図。 他の実施の形態の内燃機関及びその冷却水循環装置の構成説明図。 他の実施の形態の内燃機関及びその冷却水循環装置の構成説明図。 他の実施の形態の内燃機関及びその冷却水循環装置の構成説明図。

［実施の形態１］
〈構成〉図１は上述した発明が適用された内燃機関及びその冷却水循環装置を示している。この内燃機関は、車載用の直列４気筒ガソリンエンジンであり、シリンダヘッド、シリンダブロック、ピストン等を備えた内燃機関本体２には４つのシリンダ４が一列に配列して形成されている。内燃機関には、吸気を供給するための吸気通路６及び排気を排出するための排気通路８が設けられている。

吸気通路６は、上流側から、エアクリーナ１０、ターボチャージャー１２のコンプレッサ１２ａ、スロットルバルブ１４及びサージタンクを兼ねたインテークマニホールド１６を備えている。この構成によりシリンダベッド２ａに形成された吸気ポートを介して、吸気を、各シリンダ４に分配し供給している。尚、インテークマニホールド１６のサージタンク部１６ａには、吸気を冷却水により冷却するインタークーラ１８が一体化されて設けられている。燃料については、インテークマニホールド１６の分岐部分あるいは各吸気ポートに燃料噴射弁が設けられることで、吸気流中に燃料が噴射される。燃料噴射弁は、直接、シリンダ４内に噴射する配置としても良い。

排気通路８は、上流から、シリンダベッド２ａにおいて４つの排気ポートが開口する部分に接続している排気冷却用の水冷アダプタ２０、この水冷アダプタ２０に接続する排気マニホールド２２、ターボチャージャー１２のタービン１２ｂ及び排気浄化用触媒コンバータ２４を備えている。この下流には更にマフラーが備えられている。

ここで水冷アダプタ２０の内部には、４つの排気ポートに対応して４つの排気通路が配列して形成されており、この排気通路回りに２つの冷却水流路２０ａ，２０ｂが設けられている。このことにより排気ポートから排出された直後の排気を、２つの冷却水流路２０ａ，２０ｂの一方又は両方に流れる冷却水により冷却して、排気マニホールド２２側へ排出できるようにしている。

このような内燃機関に対して冷却水循環装置が形成されているが、冷却系統は２系統に分かれている。
メイン冷却水系統は、内燃機関により駆動されるウォータポンプ３０により生じる冷却水流による冷却水回路である。この冷却水回路には、冷却水流の流動方向の順序で示すと、ウォータポンプ３０、内燃機関本体２内のウォータジャケット３２、サーモスタット弁３４、及びラジエーター３６からなる冷却水循環経路が存在する。更にこの冷却水循環経路には、水冷アダプタ２０内の一方の冷却水流路２０ｂがウォータジャケット３２とは並列に存在し、更にサーモスタット弁３４の上流側とラジエーター３６の下流側とを接続するバイパス路３８が設けられている。

図１ではサーモスタット弁３４は暖機後において開弁した状態を示しているが、冷間時では閉状態となって冷却水をバイパス路３８側へ流し、ラジエーター３６を通過させないようにしている。

サブ冷却水系統は、電動モータ５０ａにより駆動されるサブウォータポンプ５０により生じる冷却水流による冷却水回路である。この冷却水回路には、冷却水流の流動方向の順序で示すと、サブウォータポンプ５０、インタークーラ１８、及びインタークーラ用ラジエーター５２からなる冷却水循環経路が存在する。更にこの冷却水循環経路には、水冷アダプタ２０内のもう一つの冷却水流路２０ａがインタークーラ１８とは並列に存在している。

インタークーラ１８の入口側冷却水流路には常開の電磁開閉弁５４が設けられ、開状態であればサブウォータポンプ５０からの冷却水は、水冷アダプタ２０側と共にインタークーラ１８内に流すことができる。しかし閉状態にすると、インタークーラ１８には冷却水は流れず、サブウォータポンプ５０から供給される冷却水は全て水冷アダプタ２０内の冷却水流路２０ａに流されることになる。

サブウォータポンプ５０を駆動する電動モータ５０ａと電磁開閉弁５４とは制御部５６により制御される。制御部５６はマイクロコンピュータを中心とする電子制御回路として構成され、内燃機関の各部の制御を実行している。例えば、アクセルペダルの操作量やその他の要因に応じて、電動モータ１４ａにより駆動されるスロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）調節などを実行している。

本実施の形態では、更に制御部５６は内燃機関本体２に配置された冷却水温センサ５８から冷却水温ＴＨＷを検出し、その結果に基づいて電動モータ５０ａの駆動状態と電磁開閉弁５４の開閉状態を制御している。
〈作用〉本実施の形態の作用を、制御部５６が実行するサブ冷却水系統制御処理に基づいて説明する。図２にサブ冷却水系統制御処理のフローチャートを示す。本処理は時間周期で繰り返し実行される。尚、個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。

本処理が開始されると、まずサブウォータポンプ５０の駆動条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ１０２）。サブウォータポンプ５０の駆動条件は、（Ａ）内燃機関運転時では暖機後である状態、（Ｂ）内燃機関停止時では停止直後から所定期間内の状態である。ステップＳ１０２では条件（Ａ）及び条件（Ｂ）のいずれかが成立しているか否かが判定される。

ここで内燃機関始動直後の冷間時である場合には前記条件（Ａ），（Ｂ）はいずれも成立していないので（Ｓ１０２でＮＯ）、電動モータ５０ａは停止状態にされる（Ｓ１０４）。尚、既に電動モータ５０ａが停止状態ならばその状態が維持される。このためサブウォータポンプ５０からインタークーラ１８及び水冷アダプタ２０に冷却水は供給されることはない。したがって暖機が促進される。

内燃機関の暖機が終了すると前記条件（Ａ）が成立するので（Ｓ１０２でＹＥＳ）、電動モータ５０ａが駆動される（Ｓ１０６）。尚、既に電動モータ５０ａが駆動状態ならばその状態が維持される。このためサブウォータポンプ５０からインタークーラ１８及び水冷アダプタ２０に冷却水が供給され、各部の冷却がなされる。

次に排気系が高温状態か否かが判定される（Ｓ１０８）。ここでは例えば冷却水温センサ５８により検出されている冷却水温ＴＨＷが、排気系高温状態に対応する基準温度以上となったか否かにより判定する。これ以外に、直接排気温を検出して判定しても良いし、あるいは内燃機関負荷の履歴に基づいて排気系の温度を演算して判定して良い。

排気系が高温状態でない場合（冷却水温ＴＨＷ＜基準温度）には（Ｓ１０８でＮＯ）、インタークーラ１８の冷却水流路の入口に配置されている電磁開閉弁５４は開状態にされる（Ｓ１１０）。尚、既に電磁開閉弁５４が開状態であるならばその状態が維持される。

以後、内燃機関が運転状態を継続し（Ｓ１０２でＹＥＳ）、排気系が高温化しなければ（Ｓ１０８でＮＯ）、サブウォータポンプ５０からはインタークーラ１８と水冷アダプタ２０に対して冷却水が供給されて、インタークーラ１８にて吸気の冷却がなされ、水冷アダプタ２０にて排気の冷却がなされる。そしてインタークーラ１８及び水冷アダプタ２０から出た冷却水はインタークーラ用ラジエーター５２にて放熱して低温化し、再度、サブウォータポンプ５０からインタークーラ１８及び水冷アダプタ２０へ送り出される。

ここで内燃機関の高負荷状態などにより排気系が高温状態（冷却水温ＴＨＷ≧基準温度）となると（Ｓ１０８でＹＥＳ）、電磁開閉弁５４が閉状態とされる（Ｓ１１２）。尚、既に電磁開閉弁５４が閉状態であるならばその状態が維持される。

このことによりサブウォータポンプ５０から送出された冷却水は、インタークーラ１８に分配されなくなり、全てが水冷アダプタ２０内の冷却水流路２０ａに供給されることになる。したがって特に冷却が重要な排気系での冷却効率が高まる。

そして排気系が高温でない状態（冷却水温ＴＨＷ＜基準温度）に戻れば（Ｓ１０８でＮＯ）、電磁開閉弁５４は開状態に戻る（Ｓ１１０）。このことによりサブウォータポンプ５０から送出された冷却水は、インタークーラ１８と水冷アダプタ２０とに共に分配されて、吸気系と排気系との両方を冷却する状態に戻る。

内燃機関が停止した場合には、停止直後においては、前記条件（Ｂ）が成立することから（Ｓ１０２でＹＥＳ）、電動モータ５０ａの回転によるサブウォータポンプ５０の駆動状態は継続する（Ｓ１０６）。この停止時に内燃機関排気系は高温状態でないとすると（Ｓ１０８でＮＯ）、電磁開閉弁５４は開状態（Ｓ１１０）とされる。このためインタークーラ１８及び水冷アダプタ２０での冷却水の流れは継続する。このときはターボチャージャー１２は停止しているので、特に水冷アダプタ２０による排気系の冷却が効果的に行われる。

そして内燃機関停止から所定期間経過後には条件（Ｂ）が不成立となり、（Ａ）も不成立であることから（Ｓ１０２でＮＯ）、電動モータ５０ａの回転が停止される（Ｓ１０４）。このことによりサブウォータポンプ５０からの冷却水の送出も停止して、サブ冷却水系統による冷却は停止する。
〈請求項との関係〉上述した構成において、インタークーラ１８が吸気系冷却水流路に、電動モータ５０ａとサブウォータポンプ５０とが冷却水供給部に、水冷アダプタ２０内の冷却水流路２０ａが排気系冷却水流路に、インタークーラ用ラジエーター５２が冷却部に、電磁開閉弁５４が冷却水流量分配調節部に相当する。

水冷アダプタ２０内の冷却水流路２０ｂ及びウォータジャケット３２が本体用冷却水流路に、ラジエーター３６が本体用冷却部に、内燃機関により駆動されるウォータポンプ３０が本体用冷却水供給部に相当する。

制御部５６が吸気系冷却水流量低減手段及び内燃機関停止後冷却水供給手段に相当する。制御部５６が実行するサブ冷却水系統制御処理（図２）においてステップＳ１０８，Ｓ１１２が吸気系冷却水流量低減手段としての処理に、ステップＳ１０２における条件（Ｂ）の成立によってステップＳ１０６を実行する処理が内燃機関停止後冷却水供給手段としての処理に相当する。
〈効果〉（１）サブウォータポンプ５０はインタークーラ１８と水冷アダプタ２０とに並列に冷却水を供給している。このような構成にて、内燃機関温度を反映する冷却水温ＴＨＷが基準温度以上となって、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態であると判断されると（Ｓ１０８でＹＥＳ）、電磁開閉弁５４を閉じている（Ｓ１１２）。このことによりインタークーラ１８に対する冷却水流量の割合が低減される。実際にはサブ冷却水系統では、インタークーラ１８側には全く冷却水は供給されず、水冷アダプタ２０内の冷却水流路２０ａにのみ供給される状態となる。このことにより水冷アダプタ２０内の冷却水流路２０ａでの冷却水流量が増加する。したがってサブウォータポンプ５０から送出される冷却水流量は同じであっても、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では、特に冷却が重要な排気系を重点的に冷却することができる。

このことによりインタークーラ１８と水冷アダプタ２０とにより吸気系と排気系とを共に冷却できるサブ冷却水系統の冷却水回路において、内燃機関を大型化や重量化することなく、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態となっても効果的に排気系を冷却することができる。

（２）サブ冷却水系統は、内燃機関本体２側を冷却するメイン冷却水系統とは別個に別系統として形成されている。このことによりサブ冷却水系統には、より高温化するメイン冷却水系統からの冷却水が流れ込まないので、サブ冷却水系統による各部の冷却効果を高めることができる。

（３）サブウォータポンプ５０は電動モータ５０ａにより駆動され、内燃機関停止状態でも冷却水を供給できる。したがって前述したごとく条件（Ｂ）の判定により内燃機関停止後に所定期間、インタークーラ１８や水冷アダプタ２０に対して冷却水供給を実行できる。

このことによりデッドソーク時に特に水冷アダプタ２０での冷却水の沸騰を阻止でき、排気系での過熱による触媒劣化等の問題発生を未然に防止できる。
［実施の形態２］
〈構成〉本実施の形態では図１に示した構成において、制御部５６は図２の代わりに図３に示すサブ冷却水系統制御処理を時間周期で実行する。
〈作用〉サブ冷却水系統制御処理（図３）について説明する。本処理が開始されると、まずサブウォータポンプ５０の駆動条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ２０２）。このステップＳ２０２の判定は、図２のステップＳ１０２と同じである。

サブウォータポンプ５０の駆動条件が成立していなければ（Ｓ２０２でＮＯ）、図２のステップＳ１０４と同様に電動モータ５０ａが停止されて（Ｓ２０４）、本処理を出る。
サブウォータポンプ５０の駆動条件が成立していれば（Ｓ２０２でＹＥＳ）、図２のステップＳ１０６と同様に電動モータ５０ａが駆動される（Ｓ２０６）。

そして次に内燃機関が高負荷状態にあるか否かが判定される（Ｓ２０８）。ここで内燃機関が高負荷でなければ（Ｓ２０８でＮＯ）、図２のステップＳ１１０と同様に電磁開閉弁５４を開状態として（Ｓ２１０）、本処理を出る。尚、内燃機関が高負荷でない状態は内燃機関停止時も含める。

高負荷であれば（Ｓ２０８でＹＥＳ）、スロットル開度低減処理が実行される（Ｓ２１２）。スロットル開度低減処理は水冷アダプタ２０において冷却水の沸騰を防止するためになされる処理であり、スロットルバルブ１４における現在のスロットル開度を小さくすることにより排気温を低下させる処理である。

そしてこのスロットル開度低減分に対応して電磁開閉弁５４についても開度が低下される（Ｓ２１４）。尚、電磁開閉弁５４の開度制御はデューティ制御により実行される。
〈請求項との関係〉上述した構成において制御部５６の実行内容以外は前記実施の形態１にて述べたごとくである。制御部５６が実行するサブ冷却水系統制御処理（図３）においてステップＳ２０８，Ｓ２１４が吸気系冷却水流量低減手段としての処理に、ステップＳ２０２における条件（Ｂ）によるステップＳ２０６を実行する処理が内燃機関停止後冷却水供給手段としての処理に相当する。
〈効果〉（１）前記実施の形態１の効果を生じる。特に内燃機関高負荷時にはスロットル開度を低減し（Ｓ２１２）、インタークーラ１８に流す冷却水流量の低減は、このスロットル開度低減による吸気量低減に対応したものとしている（Ｓ２１４）。このため、吸気系での冷却性能に影響を与えずに水冷アダプタ２０における排気冷却効果を高めることができる。

［実施の形態３］
〈構成〉本実施の形態では図４に示すごとく、水冷アダプタ１２０に２つの冷却水流路１２０ａ，１２０ｂが形成されている点は同じであるが、サブ冷却水系統の冷却水流路１２０ａは、更に排気マニホールド１２２から排気通路１０８及びタービン１１２ｂのハウジングまで連続して形成されている。このことにより排気系は水冷式エキゾーストマニホールドとして形成されている。

そして制御部１５６は、前記図２又は前記図３に示したサブ冷却水系統制御処理を実行する。
〈作用〉冷却水流路１２０ａがタービン１１２ｂのハウジングまで延長されている構成においても、サブ冷却水系統制御処理（図２又は図３）の処理により、前記実施の形態１又は前記実施の形態２にて説明したごとくの作用となる。
〈請求項との関係〉前記実施の形態１又は前記実施の形態２にて述べたごとくである。
〈効果〉（１）前記実施の形態１又は前記実施の形態２に述べたごとくであり、特に水冷アダプタ１２０のみでなく、排気マニホールド１２２、排気通路１０８及びタービン１１２ｂのハウジングまで効果的に冷却することができる。

［その他の実施の形態］
・前記図１では、メイン冷却水系統とサブ冷却水系統とで水冷アダプタ内の冷却水流路は別々に設けられていたが、図５に示すごとく水冷アダプタ２２０内は１本の冷却水流路２２０ａとしてメイン冷却水系統とサブ冷却水系統とで共通化しても良い。

更に前記図４についても図６に示すごとく水冷アダプタ３２０から、排気マニホールド３２２、排気通路３０８及びタービン３１２ｂのハウジングまで連続して冷却水流路３２０ａが形成されている場合もメイン冷却水系統とサブ冷却水系統とで共通化しても良い。

・図１，４〜６においてインタークーラに対して電磁開閉弁は入口側（上流側）の冷却水流路に配置したが出口側（下流側）に配置しても良い。
・前記各実施の形態のサブ冷却水系統では、インタークーラ側の冷却水流路に電磁開閉弁を設けることにより、通常時は電磁開閉弁を開けてインタークーラと水冷アダプタとの両方に冷却水を流し、排気系高温化時には電磁開閉弁を閉じたりデューティ制御を実行したりして、インタークーラ側の冷却水流量の低減（遮断も含む）を実行していた。

これ以外に図７に示すごとく、サブウォータポンプ４５０に対して、並列に配置されているインタークーラ４１８と水冷アダプタ４２０の冷却水流路４２０ａとの分岐部分に切換弁４５４を配置して、この切換弁４５４の切換方向を制御部４５６にて制御しても良い。

すなわち通常の内燃機関運転時には、メイン冷却水系統の冷却水が水冷アダプタ４２０内の一方の冷却水流路４２０ｂに流れされているので、サブウォータポンプ４５０からの冷却水供給はインタークーラ４１８のみとなるように切換弁４５４を切り換える。そして排気系高温化時には、サブ冷却水系統では、サブウォータポンプ４５０からの冷却水が水冷アダプタ４２０の冷却水流路４２０ａのみに供給されるようにする。更にデッドソーク時にもサブウォータポンプ４５０からの冷却水が水冷アダプタ４２０の冷却水流路４２０ａのみに供給されるようにする。このようにしても前記実施の形態１にて述べたごとくの効果を生じる。

２…内燃機関本体、２ａ…シリンダベッド、４…シリンダ、６…吸気通路、８…排気通路、１０…エアクリーナ、１２…ターボチャージャー、１２ａ…コンプレッサ、１２ｂ…タービン、１４…スロットルバルブ、１４ａ…電動モータ、１６…インテークマニホールド、１６ａ…サージタンク部、１８…インタークーラ、２０…水冷アダプタ、２０ａ，２０ｂ…冷却水流路、２２…排気マニホールド、２４…排気浄化用触媒コンバータ、３０…ウォータポンプ、３２…ウォータジャケット、３４…サーモスタット弁、３６…ラジエーター、３８…バイパス路、５０…サブウォータポンプ、５０ａ…電動モータ、５２…インタークーラ用ラジエーター、５４…電磁開閉弁、５６…制御部、５８…冷却水温センサ、１０８…排気通路、１１２ｂ…タービン、１２０…水冷アダプタ、１２０ａ，１２０ｂ…冷却水流路、１２２…排気マニホールド、１５６…制御部、２２０…水冷アダプタ、２２０ａ…冷却水流路、３０８…排気通路、３１２ｂ…タービン、３２０…水冷アダプタ、３２０ａ…冷却水流路、３２２…排気マニホールド、４１８…インタークーラ、４２０…水冷アダプタ、４２０ａ，４２０ｂ…冷却水流路、４５０…サブウォータポンプ、４５４…切換弁、４５６…制御部。

Claims (9)

1. 内燃機関の吸気系を冷却する吸気系冷却水流路と、
   内燃機関の排気系を冷却する排気系冷却水流路と、
   冷却部により冷却された冷却水を、前記吸気系冷却水流路と前記排気系冷却水流路とに並列に供給する冷却水供給部と、
   前記吸気系冷却水流路と前記排気系冷却水流路とに対する前記冷却水供給部からの冷却水流量の割合を調節する冷却水流量分配調節部と、
   内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では前記冷却水流量分配調節部を調節して前記吸気系冷却水流路の冷却水流量の割合を低減する吸気系冷却水流量低減手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関冷却水循環装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関冷却水循環装置において、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態は、内燃機関温度が高温状態であることを特徴とする内燃機関冷却水循環装置。
3. 請求項１に記載の内燃機関冷却水循環装置において、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態は、内燃機関が高負荷状態であることを特徴とする内燃機関冷却水循環装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、前記冷却水流量分配調節部は、前記吸気系冷却水流路に設けられた開閉弁であることを特徴とする内燃機関冷却水循環装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、内燃機関はターボチャージャーを備え、前記吸気系冷却水流路はインタークーラとしての冷却水流路であることを特徴とする内燃機関冷却水循環装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、前記排気系冷却水流路は水冷式エキゾーストマニホールド内に形成された冷却水流路であることを特徴とする内燃機関冷却水循環装置。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、前記排気系冷却水流路は内燃機関のシリンダヘッドとエキゾーストマニホールドとの間に配置された水冷アダプタ内に形成された冷却水流路であることを特徴とする内燃機関冷却水循環装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、内燃機関は、別途、内燃機関自身を冷却するための本体用冷却水流路、本体用冷却部及び本体用冷却水供給部からなる冷却水回路を備え、この本体用冷却水供給部は本体用冷却部により冷却された冷却水を本体用冷却水流路に供給するものであることを特徴とする内燃機関冷却水循環装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、前記冷却水供給部は電動ウォータポンプを有すると共に、
   内燃機関停止後にて所定期間、前記電動ウォータポンプを駆動して冷却水供給を実行する内燃機関停止後冷却水供給手段を備えたことを特徴とする内燃機関冷却水循環装置。

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