特許 7413976 エンジンシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】エンジンシステム

(51)【国際特許分類】

   F01P 11/08 20060101AFI20240109BHJP

   F01P 7/16 20060101ALI20240109BHJP

   F01M 5/00 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

F01P11/08 E

F01P7/16

F01M5/00 M

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020183638

(22)【出願日】2020-11-02

(65)【公開番号】P2022073572

(43)【公開日】2022-05-17

【審査請求日】2023-02-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩橋 卓央

【審査官】櫻田 正紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１２７９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２５７４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０１９３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６７０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１２１４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２０９７４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｐ １１／０８

Ｆ０１Ｐ ７／１６

Ｆ０１Ｍ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、
前記エンジン内を流通するオイルと前記エンジンの冷却水との間の熱交換に用いられるオイルクーラと、
前記エンジンと前記オイルクーラとを経由して前記冷却水を循環させる循環システムとを備え、
前記循環システムは、
前記エンジン内に設けられ、前記冷却水が流通する第１通路と、
一方端が前記第１通路の一方端に接続され、他方端が前記第１通路の他方端に接続される第２通路と、
前記第２通路に設けられ、前記第１通路の一方端に前記冷却水を圧送するウォータポンプと、
前記オイルクーラが設けられ、一方端が前記第１通路の一方端と前記第１通路の他方端との間に接続され、他方端が前記第１通路の他方端に接続される第３通路と、
前記第２通路における前記ウォータポンプと前記第２通路の他方端との間の第１の位置と、前記第３通路における前記オイルクーラから前記第３通路の一方端までのいずれかに位置する第２の位置とを接続する第４通路と、
前記冷却水の温度がしきい値よりも低い場合に前記第２通路と前記第４通路とを連通状態にし、前記冷却水の温度が前記しきい値よりも高い場合に前記第２通路と前記第４通路とを遮断状態にする分岐機構とを含む、エンジンシステム。

【請求項2】

前記第４通路の一方端は、前記第１通路における前記第３通路の一方端との接続位置に接続される、請求項１に記載のエンジンシステム。

【請求項3】

前記第４通路の一方端は、前記第３通路における前記第３通路の一方端から前記オイルクーラに向けて所定距離だけ離れた位置に接続される、請求項１に記載のエンジンシステム。

【請求項4】

前記循環システムは、
一方端が前記第１通路の他方端に接続され、他方端が前記第１の位置に接続される第５通路と、
前記第５通路に設けられるラジエータとをさらに備え、
前記分岐機構は、前記冷却水の温度が前記しきい値よりも低い場合、前記第２通路と前記第５通路とを遮断状態にし、前記冷却水の温度が前記しきい値よりも高い場合に前記第２通路と前記第５通路とを連通状態にする、請求項１～３のいずれかに記載のエンジンシステム。

【請求項5】

前記第４通路は、前記エンジンにおいて使用されていない既存の通路を流用して設定される、請求項１～４のいずれかに記載のエンジンシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、暖機時においてエンジンオイルを昇温させるエンジンシステムの構成に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンには、エンジンの温度を一定に維持するために冷却水を循環させる循環システムが搭載される。このような循環システムにおいては、エンジンの暖機時に冷却水の温度（以下、水温と記載する場合がある。）をエンジンにおいて生じる熱により上昇させる。その結果、水温がエンジンオイルの温度よりも高くなる場合がある。そのため、エンジンオイルの温度を早期に増加させるため、オイルクーラを流通する冷却水の流量を調整する技術が公知である。

【0003】

たとえば、特開２０１７－６７０１５号公報（特許文献１）には、冷却水が流通する各熱交換器への経路の冷却水の流量のバランスを各経路に設けられるバルブを用いて調整することによってエンジンの暖機を促進する技術が開示される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－６７０１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、各熱交換器に対して流通する冷却水の流量をバルブを用いて調整する場合には、各熱交換器に接続される各経路に複数のバルブを設けることが求められるため、部品点数が増加したり、エンジンシステムの製造コストが上昇したりする場合がある。

【0006】

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、製造コストの上昇を抑制しつつ、エンジンの暖機時にエンジンオイルを適切に昇温させるエンジンシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明のある局面に係るエンジンシステムは、エンジンと、エンジン内を流通するオイルとエンジンの冷却水との間の熱交換に用いられるオイルクーラと、エンジンとオイルクーラとを経由して冷却水を循環させる循環システムとを備える。循環システムは、エンジン内に設けられ、冷却水が流通する第１通路と、一方端が第１通路の一方端に接続され、他方端が第１通路の他方端に接続される第２通路と、第２通路に設けられ、第１通路の一方端に冷却水を圧送するウォータポンプと、オイルクーラが設けられ、一方端が第１通路の一方端と第１通路の他方端との間に接続され、他方端が第１通路の他方端に接続される第３通路と、第２通路におけるウォータポンプと第２通路の他方端との間の第１の位置と、第３通路におけるオイルクーラから第３通路の一方端までのいずれかに位置する第２の位置とを接続する第４通路と、冷却水の温度がしきい値よりも低い場合に第２通路と第４通路とを連通状態にし、冷却水の温度がしきい値よりも高い場合に第２通路と第４通路とを遮断状態にする分岐機構とを含む。

【0008】

このようにすると、冷却水の温度がしきい値よりも低い場合には、分岐機構において第２通路と第４通路とが連通状態になる。そのため、エンジンの暖機時にウォータポンプにより吐出された冷却水は、エンジン内の第１通路の一方端に流入し、第１通路の他方端に流通するとともに、第４通路を経由して第２通路に流通する。その結果、第３通路において一方端側の圧力が他方端側の圧力よりも低くなるため、オイルクーラには、第３通路の他方端から一方端へと冷却水が流通することになる。すなわち、オイルクーラには、エンジンの熱により温度が上昇した冷却水が供給されるため、オイルクーラ内のオイルの温度を早期に上昇させることができる。これにより、エンジンの暖機を早期に完了させることができる。一方、冷却水の温度がしきい値よりも高い場合には、分岐機構において第２通路と第４通路とが遮断状態になる。そのため、ウォータポンプにより吐出された冷却水は、エンジン内の第１通路に流入し、第１通路の他方端に流通するとともに、第３通路の一方端から他方端へと流通することになる。これにより、エンジンのオイルを適切に冷却することができる。このように複数の通路にバルブ等を設けことなくエンジンのオイルを適切に冷却することができるため、部品点数の増加を抑制するとともに製造コストの上昇を抑制することができる。

【0009】

ある実施の形態においては、第４通路の一方端は、第１通路における第３通路の一方端との接続位置に接続される。

【0010】

このようにすると、冷却水の温度がしきい値よりも低い場合に、オイルクーラにおいて、第３通路の他方端から一方端へと冷却水を流通させることができるため、オイルクーラ内のオイルの温度を早期に上昇させることができる。

【0011】

さらにある実施の形態においては、第４通路の一方端は、第３通路における第３通路の一方端からオイルクーラに向けて所定距離だけ離れた位置に接続される。

【0012】

このようにすると、冷却水の温度がしきい値よりも低い場合に、オイルクーラにおいて、第３通路の他方端から一方端へと冷却水を流通させることができるため、オイルクーラ内のオイルの温度を早期に上昇させることができる。

【0013】

さらにある実施の形態においては、循環システムは、一方端が第１通路の他方端に接続され、他方端が第１の位置に接続される第５通路と、第５通路に設けられるラジエータとをさらに備える。分岐機構は、冷却水の温度がしきい値よりも低い場合、第２通路と第５通路とを遮断状態にし、冷却水の温度がしきい値よりも高い場合に第２通路と第５通路とを連通状態にする。

【0014】

このようにすると、冷却水の温度がしきい値よりも低い場合には、第２通路と第５通路とが遮断状態になるため、ラジエータを経由して冷却水が流通することが抑制されるため、冷却水の温度を早期に上昇させることができる。一方、冷却水の温度がしきい値よりも高い場合には、第２通路と第５通路とが連通状態になるため、ラジエータを経由して冷却水が流通するため、冷却水の温度を適切な温度で維持することができる。

【0015】

さらにある実施の形態においては、第４通路は、前記エンジンにおいて使用されていない既存の通路を流用して設定される。

【0016】

このようにすると、エンジンが仕様の異なるエンジンシステムの共通部品として用いられる場合に、エンジンには、使用されない冷却水の通路が形成される場合がある。そのため、そのような既存の通路を流用して第４通路を設定することにより、製造コストの上昇を抑制することができる。

【発明の効果】

【0017】

この発明によると、製造コストの上昇を抑制しつつ、エンジンの暖機時にエンジンオイルを適切に昇温させるエンジンシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施の形態に係るエンジンシステムの概略構成の一例を示す図である。

【図2】冷間時の分岐機構の動作を説明するための図である。

【図3】温間時の分岐機構の動作を説明するための図である。

【図4】熱交換量と水量との関係を説明するための図である。

【図5】冷間時のエンジン内における冷却水の流通経路を説明するための図である。

【図6】冷間時のエンジンシステム内における冷却水の流通経路を説明するための図である。

【図7】温間時のエンジンシステム内における冷却水の流通経路を説明するための図である。

【図8】分岐通路と分岐弁との構成の有無による流量の変化について説明するための図である。

【図9】変形例に係るエンジンシステムの構成を説明するための図である。

【図10】他の変形例に係るエンジンシステムの構成を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。

【0020】

図１は、本実施の形態に係るエンジンシステム１の概略構成の一例を示す図である。エンジンシステム１は、循環システム２と、エンジン１０と、オイルクーラ１４と、過給機１６と、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置２２とを備える。エンジンシステム１は、たとえば、車両等の移動体に搭載される。循環システム２は、エンジン１０とオイルクーラ１４と、過給機１６と、ＥＧＲ装置２２とを経由して冷却水を循環させる。なお、循環システム２を用いた冷却水の供給先としては上述の機器に特に限定されるものではない。循環システム２は、たとえば、ウォータアウトレット１２と、ラジエータ１８と、ヒータコア２０と、ウォータポンプ２４と、分岐機構２６と、エンジン１０内および各熱交換器およびウォータポンプ２４を接続し、冷却水が流通可能な冷却水通路とを含む。

【0021】

エンジン１０は、気筒を含むディーゼルエンジンあるいはガソリンエンジン等の内燃機関である。エンジン１０は、シリンダヘッド１０ａとシリンダブロック１０ｂとを含む。シリンダヘッド１０ａには、気筒の頭頂部分と冷却水を流通する冷却水通路１０ｃとが形成される。冷却水通路１０ｃは、一方端から他方端までシリンダヘッド１０ａを貫通するように形成される。また、シリンダブロック１０ｂには、気筒の側壁部分と冷却水を流通する冷却水通路１０ｄとが形成される。冷却水通路１０ｄは、一方端から他方端までシリンダブロック１０ｂを貫通するように形成される。冷却水通路１０ｄの一方端は、エンジン１０の外部の冷却水通路２４ａの一方端と接続可能に構成される。エンジン１０内に形成される冷却水通路１０ｃ，１０ｄは、エンジン内のウォータジャケット、パイプあるいはチューブ等によって構成される。エンジン１０の外部の冷却水通路２４ａは、たとえば、パイプやチューブ等の管部材によって構成される。

【0022】

シリンダヘッド１０ａとシリンダブロック１０ｂとが組み合わされることによって、エンジン１０の気筒が形成されるとともに、冷却水通路１０ｃの一方端と冷却水通路１０ｄの他方端とが連通状態になる。冷却水通路１０ｃおよび１０ｄによって構成される通路が「第１通路」に相当する。

【0023】

さらに、冷却水通路１０ｄの一方端と他方端との間の所定の位置には、エンジン１０内に形成される冷却水通路１０ｅの一方端と、エンジン１０内に形成される冷却水通路１０ｆの一方端とが接続される。また、冷却水通路１０ｅの他方端には、エンジン１０の外部の冷却水通路１４ｂが接続される。冷却水通路１０ｆの他方端には、エンジン１０の外部の分岐通路３０が接続される。

【0024】

ウォータアウトレット１２は、エンジン１０内の冷却水通路１０ｃの他方端に接続される。ウォータアウトレット１２は、冷却水の供給対象となる複数の機器と冷却水通路を介して接続される。ウォータアウトレット１２からラジエータ１８やヒータコア２０に対して冷却水が流通したり、ウォータアウトレット１２において過給機１６から冷却水が合流したりする。

【0025】

オイルクーラ１４は、エンジン１０内を流通するオイルと冷却水との間で熱交換を行なうための熱交換器である。オイルクーラ１４内には、オイルが流通するオイル通路と冷却水が流通する通路とが設けられる。オイルクーラ１４内の通路の一方端には、冷却水通路１４ａの一方端が接続される。冷却水通路１４ａの他方端は、ウォータアウトレット１２に接続される。さらに、オイルクーラ１４内の通路の他方端には、冷却水通路１４ｂの一方端が接続される。

【0026】

過給機１６は、エンジン１０に対する過給動作を行なう機器であって、たとえば、ターボチャージャであってもよいし、スーパーチャージャであってもよい。過給機１６内には、冷却水が流通する通路が設けられる。過給機１６の冷却水の流出口には、冷却水通路１６ａの一方端が接続される。冷却水通路１６ａの他方端は、ウォータアウトレット１２に接続される。さらに、過給機１６の冷却水の流出口には、冷却水通路１６ｂの一方端が接続される。冷却水通路１６ｂは、冷却水通路２４ａから分岐しており、冷却水通路１６ｂの他方端は、冷却水通路２４ａに接続される。

【0027】

ラジエータ１８は、冷却水と空気との間で熱交換を行なうための熱交換器である。ラジエータ１８は、冷却水が流通する複数の通路と通路間に設けられるフィン等の部材（図示せず）とによって構成されるコア部と、コア部に送風するラジエータファン（図示せず）とによって構成される。ラジエータ１８の冷却水の流入口には、冷却水通路１８ａの一方端が接続される。冷却水通路１８ａの他方端は、ウォータアウトレット１２に接続される。ラジエータ１８の冷却水の流出口には、冷却水通路１８ｂの一方端が接続される。冷却水通路１８ｂの他方端は、分岐機構２６に接続される。冷却水通路１８ａから冷却水通路１８ｂまでの通路が「第３通路」に相当する。

【0028】

ヒータコア２０は、暖房に用いられる熱交換器である。ヒータコア２０内には、冷却水が流通する通路が設けられる。ヒータコア２０の冷却水の流入口には、冷却水通路２４ｄの一方端が接続される。冷却水通路２４ｄの他方端は、ウォータアウトレット１２に接続される。さらに、ヒータコア２０の冷却水の流出口には、冷却水通路２４ｃの一方端が接続される。冷却水通路２４ｃの他方端は、分岐機構２６に接続される。

【0029】

ＥＧＲ装置２２は、エンジン１０の排気をエンジン１０の吸気側に循環させる機器であって、排気と冷却水との間で熱交換を行なうための熱交換器を含む。そのため、ＥＧＲ装置２２内には、冷却水が流通する通路が設けられる。ＥＧＲ装置２２の冷却水の流出口には、冷却水通路２２ａの一方端が接続される。冷却水通路２２ａは、冷却水通路２４ｄに合流しており、冷却水通路２２ａの他方端は、冷却水通路２４ｄに接続される。ＥＧＲ装置２２の冷却水の流入口には、冷却水通路２２ｂの一方端が接続される。冷却水通路２２ｂは、冷却水通路１０ｄから分岐しており、冷却水通路２２ｂの他方端は、冷却水通路１０ｄに接続される。

【0030】

ウォータポンプ２４は、流入口から吸引した冷却水を流出口から吐出する。ウォータポンプ２４の流出口には、冷却水通路２４ａの他方端に接続される。ウォータポンプ２４の流入口には、冷却水通路２４ｂの一方端が接続される。冷却水通路２４ｂの他方端は、分岐機構２６に接続される。

【0031】

ウォータポンプ２４の流出口から吐出されることによって冷却水通路２４ａ内の水圧が増加し、各冷却水通路に冷却水を流通させる。ウォータポンプ２４は、エンジン１０の作動時に動作する。ウォータポンプ２４は、エンジン１０の動力を用いて動作するようにしてもよいし、あるいは、電動モータ等のアクチュエータを用いて動作するようにしてもよい。冷却水通路２４ａから冷却水通路２４ｄまでの通路が「第２通路」に相当する。

【0032】

分岐通路３０の一方端は、エンジン１０内の冷却水通路１０ｆの他方端に接続される。さらに、分岐通路３０の他方端は、分岐機構２６に接続される。なお、分岐通路３０の断面積および冷却水通路１０ｆの断面積は、たとえば、冷却水通路１４ａ，１４ｂと同程度であって、冷却水通路１０ｃ，１０ｄよりも小さい。分岐通路３０の断面積および冷却水通路１０ｆの断面積は、冷間時のウォータポンプ２４の作動時に分岐通路３０および冷却水通路１０ｆに冷却水が流通する場合において、オイルクーラ１４にて所定の流量が生じるように実験的あるいは設計的に設定される。冷却水通路１０ｆおよび分岐通路３０によって構成される通路が「第４通路」に相当する。

【0033】

分岐機構２６は、サーモスタット２６ａと分岐弁２６ｂとを含む。サーモスタット２６ａは、冷却水の温度（以下、水温と記載する場合がある。）に応じて動作する。分岐弁２６ｂは、サーモスタット２６ａの動作に連動して動作する。すなわち、分岐機構２６は、サーモスタット２６ａの動作によって分岐弁２６ｂが連動して動作することによって、冷却水通路２４ｂと分岐通路３０との間の連通状態と遮断状態とを切替えたり、冷却水通路１８ｂと冷却水通路２４ｂとの間の連通状態と遮断状態とを切替えたりする。なお、分岐機構２６において、サーモスタット２６ａおよび分岐弁２６ｂの動作の有無にかかわらず、冷却水通路２４ｂと冷却水通路２４ｃとの間は連通状態が維持される。

【0034】

以下、分岐機構２６の詳細な構成と、水温に応じた分岐機構２６の動作とについて図２および図３を用いて詳細に説明する。

【0035】

水温がしきい値以下である場合（以下、冷間時と記載する場合がある）においてサーモスタット２６ａは、冷却水通路１８ｂを遮断状態にするとともに、分岐弁２６ｂは、分岐通路３０を連通状態にして分岐通路３０内の冷却水を冷却水通路２４ｂに流通可能な状態にする。

【0036】

図２は、冷間時の分岐機構２６の動作を説明するための図である。図２に示すように、冷間時の分岐機構２６において、冷却水通路２４ｂおよび冷却水通路２４ｃは、連通状態となる。

【0037】

サーモスタット２６ａは、弁体２６ｃと、スプリング２６ｄと、スピンドル２６ｅとを含む。弁体２６ｃは、初期位置において冷却水通路１８ｂの端部を塞ぐように設けられる。スプリング２６ｄは、弁体２６ｃに対して冷却水通路１８ｂの端部を塞ぐ側に付勢力を付与している。スピンドル２６ｅは、弁体２６ｃの移動方向が図２の紙面における上下方向になるように制限する。弁体２６ｃの下方には、分岐弁２６ｂが設けられる。そのため、分岐弁２６ｂは、弁体２６ｃの移動に連動して上下方向に移動する。また、弁体２６ｃが初期位置である場合には、分岐通路３０の端部から離隔した位置が分岐弁２６ｂの初期位置になる。

【0038】

冷間時においては、弁体２６ｃは、スプリング２６ｄからの付勢力によって初期位置に制限されるため、冷却水通路１８ｂの端部が弁体２６ｃによって塞がれる。そのため、冷却水通路１８ｂが遮断状態になる。このとき、分岐弁２６ｂは、分岐通路３０の端部から離隔した位置になるため、分岐通路３０と冷却水通路２４ｂとは連通状態になる。

【0039】

このとき、ウォータポンプ２４の動作時（すなわち、エンジン１０の動作時）においては、流入口付近の圧力が低下するため、冷却水通路２４ｃからに加えて分岐通路３０から冷却水が冷却水通路２４ｂに流通する。

【0040】

一方、水温がしきい値よりも高い場合（以下、温間時と記載する場合がある）においてサーモスタット２６ａは、冷却水通路１８ｂと冷却水通路２４ｂとを連通状態にするとともに、分岐弁２６ｂは、サーモスタット２６ａと連動して動作し、分岐通路３０を遮断状態にする。

【0041】

図３は、温間時の分岐機構２６の動作を説明するための図である。図３における分岐機構２６の構成は、図２における分岐機構２６の構成と同様である。そのため、それらの詳細な説明は繰り返さない。

【0042】

水温が上昇すると、サーモスタット２６ａの弁体２６ｃ内におけるスピンドル２６ｅとの接触部分の部材（たとえば、ワックス等）が膨張し、スピンドル２６ｅを上方に押し下げる力が作用する。スピンドル２６ｅが固定されているため、弁体２６ｃの位置が相対的に下がる。そのため、サーモスタット２６ａが開弁状態になり、冷却水通路１８ｂと冷却水通路２４ｂとが連通状態になる。分岐弁２６ｂは、弁体２６ｃとともに下方に移動し、分岐通路３０の端部を塞ぐ位置になるため、分岐通路３０が遮断状態になる。

【0043】

このとき、ウォータポンプ２４の動作時においては、流入口付近の圧力が低下するため冷却水通路２４ｃからに加えて冷却水通路１８ｂから冷却水が冷却水通路２４ｂに流通し、分岐通路３０から冷却水通路２４ｂに冷却水が流通しない状態になる。

【0044】

以上のような構成を有するエンジンシステム１において、エンジン１０の暖機時に水温をエンジン１０において生じる熱により上昇させる。その結果、水温がエンジンオイルの温度よりも高くなる場合がある。そのため、エンジンオイルと冷却水との熱交換が可能なオイルクーラ１４に流通する冷却水の流量や温度を調整することによって、エンジンオイルの温度を早期に増加させることができる。

【0045】

図４は、熱交換量と水量（流量）との関係を説明するための図である。図４の縦軸は、熱交換量を示す。図４の横軸は、水量を示す。図４のＬＮ１は、水温がＡ℃である場合の水量と熱交換量との関係を示す図である。図４のＬＮ２は、水温がＢ℃（＞Ａ℃）である場合の水量と熱交換量との関係を示す図である。

【0046】

たとえば、水温がＡ℃である場合には、図４のＬＮ１に示すように、水量が多くなるほど熱交換量が多くなる。水温がＢ℃である場合にも、同様に、図４のＬＮ２に示すように、水量が多くなるほど熱量交換量が多くなる。さらに、水温がＡ℃である場合と、Ｂ℃である場合とで比較した場合に、同じ水量に対して熱交換量は、水温が高くなるほど多くなる。このように、エンジンオイルの温度を速やかに増加させるためには、水量に加えて高い温度の冷却水をオイルクーラ１４に流通させることが求められる。

【0047】

そのため、エンジンシステム１に含まれる各熱交換器に対して流通する冷却水の流量や流通方向をバルブを用いて変化させることが考えられる。しかしながら、この場合、各熱交換器に接続される各経路に複数のバルブを設けることが求められるため、部品点数が増加したり、エンジンシステム１の製造コストが上昇したりする場合がある。

【0048】

そこで、本実施の形態においては、エンジンシステム１は、上述のように分岐機構２６と分岐通路３０と備えるものとする。

【0049】

このようにすると、複数の通路にバルブ等を設けことなくエンジンのオイルを適切に冷却することができるため、部品点数の増加を抑制するとともに製造コストの上昇を抑制することができる。

【0050】

以下に、図５～図８を用いて、本実施の形態に係るエンジンシステム１による作用について説明する。

【0051】

図５は、冷間時のエンジン１０内における冷却水の流通経路を説明するための図である。図６は、冷間時のエンジンシステム１内における冷却水の流通経路を説明するための図である。

【0052】

冷間時においては、図２を用いて説明したように、分岐機構２６において分岐弁２６ｂは、分岐通路３０の端部から離隔した位置になるため、分岐通路３０と冷却水通路２４ｂとが連通状態になる。このような状態において、ウォータポンプ２４から冷却水が吐出されると、冷却水は、図５の（１）の矢印に示すように、冷却水通路１０ｄから冷却水通路１０ｃへと流通するとともに、図５の（３）の矢印に示すように、冷却水通路１０ｄから冷却水通路１０ｆを経由して分岐通路３０に流通する。このとき、分岐通路３０を流通する冷却水は、冷却水通路２４ｂに流通するため、図５（２）に示すように、冷却水通路１４ｂ内の冷却水が分岐通路３０に流通することによって、冷却水通路１４ｂ内の圧力の増加が抑制される。そのため、冷却水通路１４ｂ内の冷却水は、オイルクーラ１４に向けて流通しない。

【0053】

一方、冷却水通路１０ｃに冷却水が流通すると、ウォータアウトレット１２の圧力が増加し、図６に示すように、ウォータアウトレット１２からラジエータ１８およびヒータコア２０に冷却水が流通する。このとき、冷却水通路１４ｂ内の圧力の増加が抑制されるため、冷却水通路１４ａ内の圧力が冷却水通路１４ｂ内の圧力よりも高くなる。その結果、冷却水通路１４ａからオイルクーラ１４に向けて冷却水が流通する。冷却水通路１４ａには、冷却水通路１０ｃにおいて暖められた冷却水が供給されるため、オイルクーラ１４には、冷却水通路１４ａからオイルクーラ１４に向けて冷却水が流通する場合よりも高い温度の冷却水（すなわち、高い熱交換量が得られる冷却水）がオイルクーラ１４に供給されることになる。これにより、エンジン１０のオイルの温度を早期に増加させることができるため、エンジン１０の暖機の早期完了が図られる。

【0054】

図７は、温間時のエンジンシステム内における冷却水の流通経路を説明するための図である。分岐機構２６において、冷却水の温度がしきい値を超えると、図３を用いて説明したように、分岐弁２６ｂは、分岐通路３０の端部を塞ぐ位置になるため、図７の破線矢印に示すように、分岐通路３０と冷却水通路２４ｂとが遮断状態になる。このような状態において、図７に示すように、ウォータポンプ２４から冷却水通路２４ａに冷却水が吐出されると、冷却水は、冷却水通路１０ｄから冷却水通路１０ｃへと流通するとともに、分岐通路３０と冷却水通路２４ｂとが遮断状態になることによって、冷却水通路１４ｂ内の圧力が上昇する。その結果、冷却水通路１４ｂ内の圧力が冷却水１４ａ内の圧力よりも大きくなり、冷却水通路１４ｂからオイルクーラ１４を経由した冷却水通路１４ａへの冷却水の流通が生じる。そのため、ウォータアウトレット１２における冷却水よりも低い温度の冷却水がオイルクーラ１４に供給される。すなわち、冷却水通路１４ａから冷却水通路１４ｂへと冷却水が流通する場合よりも、オイルクーラ１４においてエンジン１０のオイルを冷却することができる。

【0055】

さらに、温間時においては、サーモスタット２６ａの弁体２６ｃが冷却水通路１８ｂの端部を塞ぐ初期位置から移動するため、冷却水通路２４ｂと冷却水通路１８ｂとが連通状態になる。そのため、冷却水通路１０ｃからウォータアウトレット１２に到達した冷却水のうちの一部の冷却水は、冷却水通路１８ａを流通してラジエータ１８において空気との熱交換によって冷却されるとともに、分岐機構２６を経由して冷却水通路２４ｂを流通する。また、冷却水通路１０ｃからウォータアウトレット１２に到達した冷却水のうちのその他の冷却水は、冷却水通路２４ｄ、ヒータコア２０、冷却水通路２４ｃおよび分岐機構２６を経由して冷却水通路２４ｂを流通する。

【0056】

図８は、分岐通路３０と分岐弁２６ｂとの構成の有無による冷間時の流量の変化について説明するための図である。図８の縦軸は、冷却水の流量を示す。図８の紙面中央の縦軸よりも左側には、分岐通路３０を有しない場合のオイルクーラ１４とＥＧＲ装置２２と過給機１６とヒータコア２０とへの冷却水の流量が示される。図８の紙面中央の縦軸よりも右側には、分岐通路３０を有する場合の上述した各熱交換器への冷却水の流量が示される。なお、図８に示す流量は、分岐通路３０と分岐弁２６ｂとを有しない場合の各熱交換器における冷却水の流通方向を正方向として示すものとする。この場合、分岐通路３０と分岐弁２６ｂの有無によって、オイルクーラ１４における流通方向が逆方向になる。一方、分岐通路３０と分岐弁２６ｂの有無にかかわらず流量の大きさは同程度に維持される。また、その他の熱交換器においては、流量についても流通方向についても同程度に維持される。分岐通路３０と分岐弁２６ｂとを有する場合にはオイルクーラにおいて冷間時に流通方向が逆方向になることによってウォータアウトレット１２からの冷却水がオイルクーラ１４に供給されるため、分岐通路３０と分岐弁２６ｂとを有しない場合と比較して、流量を維持しつつ高い温度の冷却水がオイルクーラ１４に供給される。そのため、分岐通路３０と分岐弁２６ｂとを有しない場合よりもオイルクーラ１４におけるオイルと冷却水との熱交換量が増加するため、エンジン１０の暖機の早期完了が図られる。

【0057】

以上のようにして、本実施の形態に係るエンジンシステム１によると、水温がしきい値よりも低い場合には、分岐機構２６において冷却水通路２４ｂと分岐通路３０とが連通状態になる。そのため、エンジン１０の暖機時にウォータポンプ２４により吐出された冷却水は、エンジン１０内の冷却水通路１０ｄに流入し、冷却水通路１０ｃからウォータアウトレット１２に流通するとともに、分岐通路３０を経由して冷却水通路２４ｂに流通する。その結果、冷却水通路１４ｂ内の圧力が冷却水通路１４ａ内の圧力よりも低くなるため、オイルクーラ１４には、冷却水通路１４ａから冷却水通路１４ｂへと冷却水が流通することになる。すなわち、オイルクーラ１４には、エンジン１０の熱により温度が上昇した冷却水が供給されるため、オイルクーラ１４内のオイルの温度を早期に上昇させることができる。これにより、エンジン１０の暖機を早期に完了させることができる。一方、冷却水の温度がしきい値よりも高い場合には、分岐機構２６において冷却水通路２４ｂと分岐通路３０とが遮断状態になる。そのため、ウォータポンプ２４により吐出された冷却水は、エンジン１０内の冷却水通路１０ｄに流入し、冷却水通路１０ｃからウォータアウトレット１２に流通するとともに、冷却水通路１４ｂから冷却水通路１４ｃへと流通することになる。これにより、エンジン１０のオイルを適切に冷却することができる。さらに、上述したようなエンジンシステム１の構成により、複数の冷却水通路にバルブ等を設けことなくエンジン１０のオイルを適切に冷却することができるため、部品点数の増加を抑制するとともに製造コストの上昇を抑制することができる。したがって、製造コストの上昇を抑制しつつ、エンジンの暖機時にエンジンオイルを適切に昇温させるエンジンシステムを提供することができる。

【0058】

さらに、温間時においては、冷却水は、ラジエータ１８を経由して流通するため、冷却水の温度を適切な温度で維持することができる。

【0059】

以下、変形例について記載する。
上述の実施の形態においては、エンジン１０内に冷却水通路１０ｆが形成されるとともに、冷却水通路１０ｆが分岐通路３０に接続されて第４通路が形成されるものとして説明したが、第４通路は、たとえば、エンジン１０において使用されていない既存の通路を流用して設定されるようにしてもよい。

【0060】

エンジン１０を共通の部品としてエンジンシステム１について複数の仕様が設定される場合がある。複数の仕様としては、たとえば、図１で説明したヒータコア２０を有する仕様と、ヒータコア２０を有しない仕様とを含む。そのため、エンジン１０は、共通部品としていずれの仕様にも対応するように複数の冷却水通路が形成されるため、いずれかの仕様のエンジンシステム１においては、使用されない冷却水通路を有することになる。そのため、エンジンシステム１のエンジン１０において使用されていない既存の通路を流用して第４通路を設定することによって冷却水通路１０ｆおよび分岐通路３０を新規に設定する場合と比較して製造コストの増加を抑制することが可能となる。

【0061】

図９は、変形例に係るエンジンシステム１の構成を説明するための図である。図９に示すエンジンシステム１の構成は、図１に示したエンジンシステム１の構成と比較してエンジン１０内の冷却水通路の構成が異なる。それ以外の構成については、以下に説明する場合を除き、図１に示すエンジンシステム１の構成と同様である。そのため、それらの詳細な説明は繰り返さない。

【0062】

図９に示すように、エンジン１０には、ヒータコア２０を有しないエンジンシステム１に対応するために、エンジン１０内に通路１０ｇ，１０ｈが形成されている。通路１０ｇは、シリンダヘッド１０ａに形成されており、通路１０ｇの一方端は、冷却水通路１０ｃの一方端から他方端までのいずれかの位置に接続される。通路１０ｇの他方端は、シリンダブロック１０ｂに形成された通路１０ｈの一方端に接続される。通路１０ｈの他方端は、分岐通路３０の一方端に接続される。

【0063】

そのため、ヒータコア２０を有するエンジンシステム１においては、このような既存の通路１０ｇ，１０ｈのうちの通路１０ｇを封鎖状態にするとともに、冷却水通路１０ｄの一方端から他方端までのいずれかの位置から図９の破線に示すように通路１０ｈの一方端から他方端までのいずれかの位置に接続する通路１０ｉを形成する。通路１０ｉと通路１０ｈとによって冷却水通路１０ｆが形成される。

【0064】

このようにエンジン１０において使用されていない既存の通路１０ｇ，１０ｈを流用して第４通路を設定することにより、冷却水通路１０ｆと分岐通路３０とを新規に設定する場合と比較してエンジンシステム１の製造コストの増加を抑制することができる。

【0065】

さらに上述の実施の形態においては、冷却水通路１０ｄに接続される冷却水通路１０ｅの端部と、冷却水通路１０ｄに接続される冷却水通路１０ｆと端部とが対向する位置関係である場合を一例として説明したが、冷却水通路１０ｆの端部は、冷却水通路１０ｅにおける冷却水通路１０ｄに接続される一方端から他方端までのいずれかの位置に接続されてもよいし、あるいは、冷却水通路１４ｂのいずれかの位置に接続されてもよいものとする。

【0066】

より具体的には、冷却水通路１０ｆの端部は、冷却水通路１０ｅの一方端からオイルクーラ１４までのいずれかに位置に接続されればよく、たとえば、冷却水通路１０ｅの一方端からオイルクーラ１４に向けて所定距離だけ離れた位置に接続されるようにしてもよい。

【0067】

図１０は、他の変形例に係るエンジンシステム１の構成を説明するための図である。図１０に示すエンジンシステム１の構成は、図１に示したエンジンシステム１の構成と比較してエンジン１０内の冷却水通路の構成が異なる。それ以外の構成については、以下に説明する場合を除き、図１に示すエンジンシステム１の構成と同様である。そのため、それらの詳細な説明は繰り返さない。

【0068】

図１０に示すように、他の変形例におけるエンジンシステム１においては、冷却水通路１０ｅの冷却水通路１０ｄに接続される一方端から他方端までの間であって、一方端から所定距離だけ離れた位置において冷却水通路１０ｆの端部と接続されるようにしてもよい。

【0069】

このようにすると、冷却水の温度がしきい値よりも低いエンジン１０の暖機時には、オイルクーラ１４において冷却水通路１４ａから冷却水通路１４ｂへの方向に冷却水を流通させることができる。そのため、エンジン１０により暖められた冷却水をオイルクーラに供給することができるため、エンジン１０のオイルの温度を早期に増加させて、エンジン１０の暖機を早期に完了することができる。

【0070】

なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0071】

１ エンジンシステム、２ 循環システム、１０ エンジン、１０ａ シリンダヘッド、１０ｂ シリンダブロック、１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂ，２０ｆ，２２ａ，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ 冷却水通路、１０ｇ，１０ｈ，１０ｉ 通路、１２ ウォータアウトレット、１４ オイルクーラ、１６ 過給機、１８ ラジエータ、２０ ヒータコア、２２ ＥＧＲ装置、２４ ウォータポンプ、２６ 分岐機構、２６ａ サーモスタット、２６ｂ 分岐弁、２６ｃ 弁体、２６ｄ スプリング、２６ｅ スピンドル、３０ 分岐通路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】