内燃機関の冷却構造および冷却システム
【課題】シリンダヘッドとシリンダブロックとの嵌合部での熱歪みの発生を抑制する。
【解決手段】ブロック側流路２０から流出の冷却水がヘッド側流路１０流出の冷却水よりも高温となるように、ヘッド側流路１０とブロック側流路２０とに冷却水を流す内燃機関の冷却システムにおいて、ブロック側流路２０を、シリンダヘッド３に近い側からシリンダヘッド４から離れた側に向けて冷却水が流れる構成とする。これによると、シリンダヘッド３に近い側からシリンダヘッド３から離れた側に向かって、冷却水が吸熱しながら流れるので、ブロック側流路２０のうちシリンダヘッド３に近い側を流れる冷却水は、シリンダヘッド３から離れた側を流れる冷却水よりも低温となる。よって、シリンダヘッド３とシリンダブロック４との嵌合部３ａ、４ａを挟んだ両側を流れる冷却水の温度差を低減でき、この嵌合部３ａ、４ａでの熱歪みの発生を抑制できる。
【解決手段】ブロック側流路２０から流出の冷却水がヘッド側流路１０流出の冷却水よりも高温となるように、ヘッド側流路１０とブロック側流路２０とに冷却水を流す内燃機関の冷却システムにおいて、ブロック側流路２０を、シリンダヘッド３に近い側からシリンダヘッド４から離れた側に向けて冷却水が流れる構成とする。これによると、シリンダヘッド３に近い側からシリンダヘッド３から離れた側に向かって、冷却水が吸熱しながら流れるので、ブロック側流路２０のうちシリンダヘッド３に近い側を流れる冷却水は、シリンダヘッド３から離れた側を流れる冷却水よりも低温となる。よって、シリンダヘッド３とシリンダブロック４との嵌合部３ａ、４ａを挟んだ両側を流れる冷却水の温度差を低減でき、この嵌合部３ａ、４ａでの熱歪みの発生を抑制できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の冷却構造および冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関内部の冷却水流路として、シリンダヘッド内のヘッド側流路とシリンダブロック内のブロック側流路とを互いに独立させて設けた内燃機関の冷却システムがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３６７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年では、車両に搭載される内燃機関（エンジン）に対して、要求される出力を確保しつつ、従来よりも小型化させたいという要望がある。これを実現するために、圧縮比を上げたり、過給機付き内燃機関では過給圧を上げたりすると、ノッキングが生じる恐れがあるので、耐ノッキング性能を向上させる必要があり、耐ノッキング性能を向上させるために、シリンダヘッドを積極的に冷却することが考えられる。
【０００５】
一方、シリンダブロックについては内燃機関内部のフリクション増加を抑制するために、所定温度以上に維持する必要がある。
【０００６】
そこで、上述の内燃機関の冷却システムを用いて、ヘッド側流路から流出の冷却水が低温となり、ブロック側流路から流出の冷却水が高温となるように、ヘッド側流路とブロック側流路から冷却水を流出させることが考えられる。すなわち、ヘッド側流路内の冷却水の平均温度が低く、ブロック側流路内の冷却水の平均温度が高くなるように、ヘッド側流路とブロック側流路とに冷却水を流すことが考えられる。
【０００７】
しかし、シリンダヘッドとシリンダブロックにおける冷却水流路に近い部位は、冷却水温度に近づくため、ヘッド側流路を流れる冷却水とブロック側流路を流れる冷却水との温度差が大きいと、両者の熱膨張の相違によって、シリンダヘッドとシリンダブロックとの嵌合部に熱歪みが発生してしまう。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、シリンダヘッドとシリンダブロックとの嵌合部での熱歪みの発生を抑制できる内燃機関の冷却構造および内燃機関の冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、シリンダヘッド（３）内に形成されたヘッド側流路（１０）と、シリンダブロック（４）内に形成されたブロック側流路（２０）と、ヘッド側流路（１０）およびブロック側流路（２０）から流出の冷却液を放熱させる放熱器（３０）とを備え、
ヘッド側流路（１０）とブロック側流路（２０）とを冷却液が独立して流れるとともに、ブロック側流路（１０）流出の冷却液がヘッド側流路（２０）流出の冷却液よりも高温となる内燃機関の冷却システムであって、
ブロック側流路（２０）は、シリンダヘッド（３）に近い側からシリンダヘッド（３）から離れた側に向けて冷却液が流れる構成であることを特徴としている。
【００１０】
ここで、ブロック側流路を流れる冷却水は、上流側から下流側へ吸熱しながら流れるので、上流側の方が下流側よりも低温である。
【００１１】
このため、本発明によると、ブロック側流路のうち、シリンダヘッドに近い側が冷却液流れの上流側となるので、シリンダヘッドに近い側を流れる冷却液の温度を、シリンダヘッドから離れた側を流れる冷却液の温度よりも低くできる。この結果、シリンダヘッドとシリンダブロックとの嵌合部を挟んだ両側を流れる冷却液の温度差を小さく抑えることができ、この嵌合部での熱歪みの発生を抑制できる。
【００１２】
請求項１に記載の発明では、例えば、請求項２に記載のように、ブロック側流路（２０）は、シリンダヘッド（３）に近い側である上側からシリンダヘッド（３）から離れた側である下側に向けて冷却液が流れる構成を採用できる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、ブロック側流路（２０）の冷却液流れを、上側から下側に向けて流れる第１冷却液流れと、下側から上側に向けて流れる第２冷却液流れとを切り替える切替手段（４２、６１、６２）を備え、
切替手段（４２、６１、６２）は、ブロック側流路（２０）内のガス抜きの際に、第２冷却液流れに切り替えることを特徴としている。
【００１４】
ブロック側流路を流れる冷却液は、ヘッド側流路の冷却液より高温のため、冷却液の一部が沸騰する場合がある。この場合、ブロック側流路の冷却液流れが上側から下側に向かう方向だと、冷却液流れに淀みが発生し、この淀みにガスが留まる恐れがあるので、ガス抜きが必要となる。
【００１５】
そこで、ガス抜きが必要な際では、本発明のように、冷却液流れの方向を通常時とは逆の方向、すなわち、下側から上側に向かう方向とすることで、ガス抜きを行うことができる。
【００１６】
なお、請求項３に記載の発明においては、例えば、下記の構成を採用することができる。
【００１７】
すなわち、ヘッド側流路（１０）およびブロック側流路（２０）と放熱器（３０）との間で循環する冷却液流れを形成する循環手段（４１）を備え、
ブロック側流路（２０）は、冷却液流れの始点および終点の一方と他方となる第１流路端部（２０ａ）と第２流路端部（２０ｂ）とを有し、
第１流路端部（２０ａ）はシリンダヘッド（３）に近い側に位置するとともに、第２流路端部（２０ｂ）はシリンダヘッド（３）から離れた側に位置し、
切替手段（４２）は、循環手段（４１）の吐出側と吸入側の一方と、ブロック側流路（２０）の第１流路端部（２０ａ）側と第２流路端部（２０ｂ）側の一方を接続し、
この切替手段（４２）によって、第１流路端部（２０ａ）から第２流路端部（２０ｂ）へ向かう冷却液流れと、第２流路端部（２０ｂ）から第１流路端部（２０ａ）へ向かう冷却液流れを切り替える構成を採用できる。
【００１８】
また、ブロック側流路（２０）は、冷却液流れの始点となる第１、第２上流端部（２０ａ、２０ｃ）と、冷却液流れの終点となる第１、第２下流端部（２０ｄ、２０ｂ）とを有し、
第１上流端部（２０ａ）は第２下流端部（２０ｂ）よりもシリンダヘッド（３）に近い側に位置するとともに、第２上流端部（２０ｃ）は第１下流端部（２０ｄ）よりもシリンダヘッド（３）から離れた側に位置し、
切替手段は、
第１、第２上流端部（２０ａ、２０ｃ）の一方とシリンダブロック（３）よりも冷却液流れ上流側とを接続する第１切替手段（６１）と、
第１、第２下流端部（２０ｂ、２０ｄ）の一方とシリンダブロック（３）よりも冷却液流れ下流側とを接続する第２切替手段（６２）とを有し、
第１、第２切替手段によって、第１上流端部（２０ａ）から第２下流端部（２０ｂ）に向かう冷却液流れと、第２上流端部（２０ｃ）から第１下流端部（２０ｄ）に向かう冷却液流れとを切り替える構成を採用できる。
【００１９】
これによると、内燃機関と放熱器との間での冷却液の流れ方向を変更させることなく、第１、第２冷却液流れを切り替えることができる。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明では、内燃機関のシリンダヘッド（３）内に形成され、主にシリンダヘッド（３）を冷却する冷却液が流れるヘッド側流路（１０）と、
内燃機関のシリンダブロック（４）内に形成され、主にシリンダブロック（４）を冷却する冷却液が流れるブロック側流路（２０）とを備え、
ヘッド側流路（１０）とブロック側流路（２０）とを冷却液が独立して流れるとともに、ブロック側流路（２０）流出の冷却液がヘッド側流路（１０）流出の冷却液よりも高温となる内燃機関の冷却構造であって、
ブロック側流路（２０）は、シリンダヘッド（３）に近い側からシリンダヘッド（３）から離れた側に向けて冷却液が流れる構成であることを特徴としている。これによると、請求項１に記載の発明と同じ効果が得られる。
【００２１】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態における内燃機関の冷却システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】ヘッド側流路とブロック側流路を示すシリンダヘッドおよびシリンダブロックの斜視透過図である。
【図３】第１実施形態における内燃機関の冷却システムの全体構成を示す概略図である。
【図４】第２実施形態におけるヘッド側流路とブロック側流路を示すシリンダヘッドおよびシリンダブロックの斜視透過図である。
【図５】第３実施形態におけるヘッド側流路とブロック側流路を示すシリンダヘッドおよびシリンダブロックの斜視透過図である。
【図６】第４実施形態におけるヘッド側流路とブロック側流路を示すシリンダヘッドおよびシリンダブロックの斜視透過図である。
【図７】第５実施形態におけるヘッド側流路とブロック側流路を示す図である。
【図８】第６実施形態におけるヘッド側流路とブロック側流路を示す図である。
【図９】第７実施形態における内燃機関の冷却システムの全体構成を示す概略図である。
【図１０】第７実施形態における通常時のヘッド側流路１０およびブロック側流路２０の冷却水流れを示す図である。
【図１１】第７実施形態における空気抜き時のヘッド側流路１０およびブロック側流路２０の冷却水流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２４】
（第１実施形態）
図１に、本実施形態における内燃機関の冷却システムの全体構成を示す。本実施形態の内燃機関の冷却システム１は、内燃機関（エンジン）および走行用電動モータの双方から直接駆動力を得て走行可能なパラレル型のハイブリッド車に搭載されるものである。
【００２５】
図１に示すように、内燃機関の冷却システム１は、内燃機関２のシリンダヘッド３内に形成されたヘッド側流路１０と、内燃機関２のシリンダブロック４内に形成されたブロック側流路２０と、ラジエータ３０とを備え、ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０とラジエータ３０との間で冷却水が循環する循環回路を形成している。なお、ヘッド側流路１０とブロック側流路２０とによって内燃機関２の冷却構造が構成されている。
【００２６】
シリンダヘッド３は、ピストンが往復運動するシリンダボア（円柱状の穴）の上死点側の開口部を閉塞して燃焼室を構成するブロック体である。シリンダブロック４は、シリンダボアを構成するブロック体である。
【００２７】
ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０は、シリンダの周囲近傍に形成されたウォータジャケットと呼ばれる冷却水流路であり、それぞれ、シリンダヘッド３およびシリンダブロック４を冷却する冷却水が流れる。冷却水は、水もしくは添加成分を含む水である。
【００２８】
シリンダヘッド３では、通常時に、シリンダヘッド３に設けられた第１開口部１１から冷却水が流入し、ヘッド側流路１０を冷却水が流れる。そして、ヘッド側流路１０通過後の冷却水がシリンダヘッド３に設けられた第２開口部１２から流出する。
【００２９】
一方、シリンダブロック４では、通常時に、シリンダブロック４に設けられた第１開口部２１から冷却水が流入し、ブロック側流路２０を冷却水が流れる。そして、ブロック側 流路２０通過後の冷却水がシリンダブロック４に設けられた第２開口部２２から流出する。
【００３０】
ここで、図２に、シリンダヘッド３とシリンダブロック４の透過図を示す。図２では、シリンダヘッド３とシリンダブロック４とを分解した状態で、シリンダヘッド３内のヘッド側流路１０とシリンダブロック４内のブロック側流路２０とを示している。また、図２に示す内燃機関は、４つのシリンダが直列に配置された直列４気筒タイプであり、図２中の４つの円がシリンダの位置を示している。
【００３１】
ヘッド側流路１０は、４つのシリンダの周囲を連続して囲むように形成されている。ヘッド側流路１０に連通する第１開口部１１と第２開口部１２とは、図１、２に示すように、シリンダヘッド３のうち４つのシリンダの並び方向での一端側と他端側に配置されており、上下方向では同じ位置に配置されている。
【００３２】
このため、ヘッド側流路１０では、図２中の矢印で示すように、第１開口部１１から流入した冷却水は、シリンダを挟んだ両側の２方向に分流して、４つのシリンダの並び方向に水平に流れた後、合流して第２開口部１２から流出する。
【００３３】
一方、ブロック側流路２０は、４つのシリンダの周囲を連続して囲むように形成されており、シリンダの延伸方向と同じ上下方向に、シリンダに沿って延びている。そして、図１、２に示すように、ブロック側流路２０は、ブロック側流路２０の冷却水流れの始点、終点の一方と他方となる第１流路端部２０ａと第２流路端部２０ｂとを有している。第１流路端部２０ａは第１開口部２１に連通し、第２流路端部２０ｂは第２開口部２２に連通している。
【００３４】
なお、第１、第２開口部２１、２２は、シリンダブロック４の外側表面に形成された開口部であり、循環回路の冷却水流路との接続口である。ブロック側流路２０の第１、第２流路端部２０ａ、２０ｂは、第１、第２開口部２１、２２よりもシリンダの近くに位置している。
【００３５】
本実施形態では、第１流路端部２０ａと第１開口部２１とは、互いに近い位置にあり、シリンダブロック４において、横方向、高さ方向で同様の位置に配置されている。同様に、第２流路端部２０ｂと第２開口部２２とは、互いに近い位置にあり、シリンダブロック４において、横方向、高さ方向で同様の位置に配置されている。
【００３６】
ブロック側流路２０に連通する第１開口部２１と第２開口部２２とは、シリンダブロック４のうち４つのシリンダの並び方向での一端側と他端側に配置されており、第２開口部２２は、シリンダブロック４のうち第１開口部２１が配置された側の反対側に配置されている。また、第１開口部２１と第２開口部２２とは、上下方向での位置が異なっており、第１開口部２１がシリンダヘッド３に近い上側に配置され、第２開口部２２がシリンダヘッド３から離れた下側に配置されている。
【００３７】
このため、ブロック側流路２０では、図２中の矢印のように、第１開口部２１から流入した冷却水は、第１流路端部２０ａで、４つのシリンダを挟んだ両側の２方向に分流して、第２流路端部２０ｂに向かう流れを形成する。この第２流路端部２０ｂに向かう流れは、主に、４つのシリンダの並び方向で水平に流れる流れと、その水平方向の流れから分岐して上側から下側に向かう流れと、第２流路端部２０ｂに向かって水平に流れる流れである。そして、第２流路端部２０ｂで冷却水が合流し、合流後の冷却水が第２開口部２２からシリンダブロック４の外部に流出する。
【００３８】
このように、ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０の一方を流れた冷却水は、他方に流入することなく、各第２開口部１２、２２から内燃機関２の外部に流出する構成となっている。すなわち、ヘッド側流路１０とブロック側流路２０とを冷却水が独立して流れる構成となっている。
【００３９】
また、ヘッド側流路１０から流出の冷却水が低温となり、ブロック側流路２０から流出の冷却水が高温となるように、各流路１０、２０から内燃機関外部への冷却水流出量が設定されている。このように、ヘッド側流路１０の冷却水温度を低くすることで、シリンダヘッド３を積極的に冷却して、耐ノッキング性能を向上させることができる。この結果、要求される内燃機関の出力を確保しつつ、内燃機関の小型化を図ることができる。さらに、ブロック側流路２０の冷却水温度を高くすることで、シリンダブロック４を所定温度以上に維持することができ、内燃機関内部のフリクション増加を抑制することができる。
【００４０】
具体的には、ブロック側流路２０からの流出量が、ヘッド側流路１０からの流出量よりも少なくなるように、各第２開口部１２、２２に連なる配管の流路断面積が規定されている。なお、ブロック側流路２０に連なる第２開口部２２の下流側に、固定絞りを設けたり、流量調整弁を設けたりすることで、ブロック側流路２０からの流出量が、ヘッド側流路１０からの流出量よりも少なくなるようにしても良い。
【００４１】
また、図１に示すように、ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０に連なる各第２開口部１２、２２とラジエータ３０とが合流点３１を介して接続されている。すなわち、２つの第２開口部１２、２２の下流側の合流点３１で、ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０から流出の冷却水が合流し、合流した冷却水がラジエータ３０に流入するようになっている。
【００４２】
ラジエータ３０は、ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０から流出の冷却水を、外気との熱交換によって放熱させる放熱器である。
【００４３】
ラジエータ３０は、分岐点３２を介して、ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０の各第１開口部１１、２１と接続されている。すなわち、ラジエータ３０で冷却された冷却水は、分岐点３２で分流して、各第１開口部１１、２１に流入するようになっている。
【００４４】
なお、図示しないが、上述の循環回路には、ラジエータ３０を迂回して冷却水が流れるバイパス流路が設けられている。また、図示しないが、上述の循環回路には、ラジエータ３０と並列して、車両用空調装置のヒータコアが接続されている。ヒータコアは、ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０から流出の冷却水を、車室内へ向かう送風空気との熱交換によって放熱させる放熱器である。
【００４５】
また、ラジエータ３０と分岐点３２との間には、電動式のウォータポンプ４１が四方弁４２を介して接続されている。ウォータポンプ４１は、ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０とラジエータ３０との間で循環する冷却水流れを形成する循環手段である。
【００４６】
四方弁４２は、ウォータポンプ４１の吐出側４１ａと吸入側４１ｂの一方と、内燃機関２の第１開口部１１、２１側と第２開口部１２、２２側の一方との間の接続を切り替えることで、循環回路における冷却水の流れ方向を切り替える切替手段である。この四方弁４２は、図示しない電子制御装置によって制御され、下記の通り、空気抜き時に、通常時の流れ方向とは逆の流れ方向に切り替える。
【００４７】
通常時では、図１に示すように、四方弁４２は、ウォータポンプ４１の吐出側４１ａと第１開口部１１、２１側とを接続する。これにより、ブロック側流路２０では、図１、２に示すように、第１開口部２１から第１流路端部２０ａに流入した冷却水は、第２流路端部２０ｂに向けて、上側から下側に向けて流れた後、第２開口部２２から外部へ流出する。
【００４８】
このとき、ブロック側流路２０を流れる冷却水は、ヘッド側流路１０を流れる冷却水より高温のため、冷却水の一部が沸騰する場合がある。この場合、ブロック側流路２０の冷却水流れが上側から下側に向かう方向だと、ブロック側流路２０内のうち第１流路端部２０ａから離れた上方部位等に淀みが発生し、この淀みに空気が留まる恐れがあるので、溜まった空気を抜くことが必要となる。
【００４９】
そこで、本実施形態では、四方弁４２によって冷却水流れ方向を変更することで空気抜きを実行する。
【００５０】
図３に、空気抜き時における内燃機関の冷却システム１の全体構成を示す。空気抜き時では、図３に示すように、四方弁４２は、ウォータポンプ４１の吐出側４１ａと内燃機関２の第２開口部１２、２２側とを接続する。これにより、ブロック側流路２０では、第２開口部２２から第２流路端部２０ｂに流入した冷却水は、第１流路端部２０ａに向けて、下側から上側に向けて流れた後、第１開口部２１から流出する。このように、空気抜き時では、ブロック側流路２０の冷却水流れを、通常時の上側から下側に向けて流れる第１冷却水流れから、下側から上側に向けて流れる第２冷却水流れに切り替えることで、ブロック側流路２０に溜まった空気を第１開口部２１から排出することができる。
【００５１】
この空気抜きの実行時期については、内燃機関の運転中では時間の経過と共に空気が溜まるので、内燃機関の運転中は所定間隔で所定時間内とする。また、内燃機関の冷間始動時における始動直後の所定時間内、例えば、数十秒間内とする。このように、内燃機関の始動直後は内燃機関の温度が低く、ヘッド側流路とブロック側流路の冷却水に温度差が生じていないので、始動直後の所定時間経過まで、空気抜きを実行することが好ましい。なお、ブロック側流路２０を流れる冷却水中に空気が発生すると、ブロック側流路２０内の圧力が上昇することから、ブロック側流路２０内の圧力を検出する圧力センサの検出値が所定値を超えた場合に、空気抜きを実行するようにしても良い。
【００５２】
以上の通り、本実施形態では、ブロック側流路２０から流出の冷却水がヘッド側流路１０流出の冷却水よりも高温となるように、ヘッド側流路１０とブロック側流路２０とに冷却水を流すので、ブロック側流路２０を流れる冷却水の平均温度はヘッド側流路１０を流れる冷却水の平均温度よりも高くなる。
【００５３】
そこで、ブロック側流路２０においては、シリンダヘッド３に近い側の第１流路端部２０ａを冷却水入口部とし、シリンダヘッド３から離れた側の第２流路端部２０ｂを冷却水出口部とすることで、シリンダヘッド３に近い側からシリンダヘッド４から離れた側に向けて冷却水が流れる構成としている。
【００５４】
これにより、シリンダヘッド３に近い側からシリンダヘッド３から離れた側に向かって、冷却水が吸熱しながら流れるので、ブロック側流路２０のシリンダヘッド３に近い側を流れる冷却水は、シリンダヘッド３から離れた側を流れる冷却水よりも低温となる。
【００５５】
この結果、本実施形態と冷却水の流れ方向が逆の場合と比較して、シリンダヘッド３とシリンダブロック４との嵌合部３ａ、４ａを挟んだ両側を流れる冷却水の温度差を小さく抑えることができるので、この嵌合部３ａ、４ａでの熱歪みの発生を抑制できる。
【００５６】
（第２実施形態）
図４に本実施形態におけるシリンダヘッド３とシリンダブロック４の透過図を示す。図４は、図２に対応している。本実施形態は、ヘッド側流路１０の冷却水の流れ方向が第１実施形態と異なっている。
【００５７】
本実施形態では、図４に示すように、シリンダヘッド３に設けられた第１開口部１１と第２開口部１２とが、シリンダヘッド３のうち４つのシリンダの並び方向に直交する方向での一端側と他端側に配置されている。そして、ヘッド側流路１０は、各シリンダに向けて分流した後、４つのシリンダの並び方向に直交する方向に冷却水が流れるようになっている。
【００５８】
ここで、第１実施形態では、図２に示すように、ヘッド側流路１０は、４つのシリンダの並び方向に冷却水が流れるので、第１開口部１１側のシリンダと第２開口部１２側のシリンダとの間で冷却効果が異なってしまう。
【００５９】
これに対して、本実施形態によれば、第１開口部１１から流入した冷却水が、分流して各シリンダの周囲を流れた後、合流して第２開口部１２から流出するので、４つのシリンダを均等に冷却できる。
【００６０】
（第３実施形態）
図５に本実施形態におけるシリンダヘッド３とシリンダブロック４の透過図を示す。図５は、図２に対応している。本実施形態は、シリンダブロック４に設けられた第２開口部２２およびブロック側流路２０の第２流路端部２０ｂの位置が第１実施形態と異なっている。
【００６１】
すなわち、シリンダブロック４の第２開口部２２およびブロック側流路２０の第２流路端部２０ｂを、第１実施形態では、シリンダブロック４のうち第１開口部２１、第１流路端部２０ｂ側の反対側に設けたが、本実施形態では、シリンダブロック４のうち第１開口部２１、第１流路端部２０ａと同じ側に設けている。
【００６２】
このため、本実施形態のブロック側流路２０では、図５中の矢印のように、第１開口部２１から流入した冷却水は、第１流路端部２０ａで、４つのシリンダを挟んだ両側の２方向に分流して、４つのシリンダの並び方向の一端側から他端側に向かって流れた後、Ｕターンして第２流路端部２０ｂに向かって流れる。
【００６３】
本実施形態においても、ブロック側流路２０の第１流路端部２０ａが上側にあり、第２流路端部２０ｂが下側にあるので、ブロック側流路２０に上側から下側に向かう冷却水流れが形成される。よって、本実施形態によっても、第１実施形態と同様に、嵌合部３ａ、４ａでの熱歪みの発生を抑制できる。
【００６４】
（第４実施形態）
図６に本実施形態におけるシリンダヘッド３とシリンダブロック４の透過図を示す。図６は、図２に対応している。本実施形態は、第２、第３実施形態を組み合わせたものである。
【００６５】
すなわち、ヘッド側流路１０は、第２実施形態と同様に、４つのシリンダの並び方向に直交する方向に冷却水が流れるようになっている。また、ブロック側流路２０は、第３実施形態と同様に、第１流路端部２０ａから４つのシリンダの並び方向の一端側から他端側に向かって冷却水が流れた後、Ｕターンして第２流路端部２０ｂに向かって冷却水が流れるようになっている。
【００６６】
（第５実施形態）
図７に本実施形態のヘッド側流路１０とブロック側流路２０を示す。第１実施形態では、内燃機関２の外部に、１つの冷却水流路からヘッド側流路１０とブロック側流路２０とに分岐する分岐点３２を設けたが、本実施形態では、内燃機関３の内部にその分岐点３２を設けている。
【００６７】
図７に示すように、本実施形態では、シリンダヘッド３のみに、通常時に冷却水入口となる第１開口部１１を設けている。そして、シリンダブロック４の嵌合部４ａにヘッド側流路１０に連通する連通口２３を設けている。この連通口２３は、シリンダブロック４の表面に形成された第１開口部であり、この連通口２３は、分岐点３２を介して、シリンダヘッド３の第１開口部１１に連通しているとともに、シリンダブロック４内のブロック側流路２０の第１流路端部２０ａに連通している。
【００６８】
このため、通常時では、シリンダヘッド３の第１開口部１１から流入した冷却水は、シリンダヘッド３内部の分岐点３２で分岐して、嵌合部４ａの連通口２３を介して、ブロック側流路２０の第１流路端部２０ａに到達する。そして、ブロック側流路２０では、第１流路端部２０ａから第２流路端部２０ｂに向かって冷却水が流れる。このとき、本実施形態においても、図７中の矢印のように、第１実施形態と同様に、上側から下側に向かう冷却水流れが形成される。
【００６９】
したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、シリンダヘッド３とシリンダブロック４との嵌合部３ａ、４ａを挟んだ両側を流れる冷却水の温度差を低減でき、嵌合部３ａ、４ａでの熱歪みの発生を抑制できる。
【００７０】
なお、本実施形態では、内燃機関３の冷却水入口となる第１開口部を、シリンダヘッド３に設けたが、シリンダヘッド３に設ける代わりに、シリンダブロック４に設け、シリンダブロック４に設けた第１開口部から、ヘッド側流路１０とブロック側流路２０に冷却水が分流するようにしても良い。
【００７１】
（第６実施形態）
図８に本実施形態のヘッド側流路１０とブロック側流路２０を示す。第１実施形態では、内燃機関２の外部に、通常時におけるヘッド側流路１０とブロック側流路２０との合流部３１を設けたが、本実施形態では、内燃機関３の内部にその合流部３１を設けている。
【００７２】
図８に示すように、本実施形態では、シリンダヘッド３のみに、通常時に冷却水出口となる第２開口部１２を設けている。そして、シリンダブロック４の嵌合部４ａにヘッド側流路１０に連通する連通口２４を設けている。この連通口２４は、シリンダブロック４の表面に形成された第２開口部であり、合流点３１を介して、シリンダヘッド３の第２開口部１２に連通しているとともに、シリンダブロック４内のブロック側流路２０の第２流路端部２０ｂに連通している。
【００７３】
このため、通常時では、シリンダブロック４の第１開口部２１から流入した冷却水は、第１流路端部２０ａから第２流路端部２０ｂに向かってブロック側流路２０を流れる。そして、第２流路端部２０ｂから流出の冷却水は、嵌合部４ａの連通口２４、合流点３１を経由してシリンダヘッド３の第２開口部１２から流出する。
【００７４】
ブロック側流路２０では、本実施形態においても、図８中の矢印のように、第１実施形態と同様に、上側から下側に向かう冷却水流れが形成される。したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、シリンダヘッド３とシリンダブロック４との嵌合部３ａ、４ａを挟んだ両側を流れる冷却水の温度差を低減でき、嵌合部３ａ、４ａでの熱歪みの発生を抑制できる。
【００７５】
なお、本実施形態では、冷却水出口となる第２開口部をシリンダヘッド３に設けたが、シリンダヘッド３に設ける代わりに、シリンダブロック４に設け、シリンダブロック４に設けた第２開口部から、ヘッド側流路１０とブロック側流路２０からの冷却水が流出するようにしても良い。また、本実施形態と第５実施形態とを組み合わせても良い。
【００７６】
（第７実施形態）
図９に、本実施形態における内燃機関の冷却システムの全体構成を示す。
【００７７】
ブロック側流路２０は、第１実施形態と同様に、シリンダブロック４内で上下方向に延びているとともに、横方向では４つのシリンダの外周を連続して囲んでいる。
【００７８】
そして、図９に示すように、本実施形態では、シリンダブロック４の一端側に、ブロック側流路２０の第１、第２上流端部２０ａ、２０ｃが設けられており、ブロック側流路２０の第１、第２上流端部２０ａ、２０ｃにそれぞれ連通するとともに、シリンダブロック４の冷却水入口となる第１、第２上流側開口部５１、５２が設けられている。ブロック側流路２０の第１上流端部２０ａは上側に位置し、第２上流端部２０ｃは下側に位置している。
【００７９】
また、内燃機関２の上流側にある分岐点３２で、シリンダヘッド３の第１開口部１１に連通する冷却水流路と、シリンダブロック４の冷却水入口側に連通する冷却水流路とに分岐している。さらに、シリンダブロック４の冷却水入口側に連通する冷却水流路は、第１上流側開口部５１に連通する冷却水流路と、第２上流側開口部５２に連通する冷却水流路とに分岐し、この分岐点に第１三方弁６１が配置されている。
【００８０】
第１三方弁６１は、分岐点３２から第１上流側開口部５１に向かう冷却水流れと、分岐点３２から第２上流側開口部５２に向かう冷却水流れとを切り替える第１切替手段である。すなわち、第１三方弁６１は、ブロック側流路２０に冷却水が流入する冷却水入口を、第１上流側開口部５１と、第２上流側開口部５２の一方に切り替える入口切替手段である。
【００８１】
一方、シリンダブロック４の他端側に、ブロック側流路２０の第１、第２下流端部２０ｂ、２０ｄが設けられており、ブロック側流路２０の第１、第２下流端部２０ｂ、２０ｄにそれぞれ連通するとともに、シリンダブロック４の冷却水出口となる第１、第２下流側開口部５３、５４が設けられている。第１下流端部２０ｄは第２上流端部２０ｃよりも上側に位置し、第２下流端部２０ｂは第１上流端部２０ａよりも下側に位置している。
【００８２】
また、内燃機関２の下流側には、シリンダブロック４の第１下流側開口部５３に連通する冷却水流路と第２下流側開口部５４に連通する冷却水流路の合流点があり、この合流点に第２三方弁６２が配置されている。第２三方弁６２の下流側には、第２三方弁６２の下流側に連通する冷却水流路と、シリンダヘッド３の第２開口部１２に連通する冷却水流路との合流点３１があり、合流点３１よりも下流側にラジエータ３０が接続されている。
【００８３】
第２三方弁６２は、第１下流側開口部５３から合流点３１に向かう冷却水流れと、第２下流側開口部５４から合流点３１に向かう冷却水流れとを切り替える第２切替手段である。すなわち、第２三方弁６２は、ブロック側流路２０から冷却水が流出する冷却水出口を、第１下流側開口部５３と第２下流側開口部５４の一方に切り替える出口切替手段である。
【００８４】
第１、第２三方弁６１、６２は、通常時と空気抜き時とでブロック側流路２０の冷却水流れ方向を変更するように、図示しない電子制御装置によって制御される。
【００８５】
図１０に通常時のヘッド側流路１０およびブロック側流路２０の冷却水流れを示し、図１１に空気抜き時のヘッド側流路１０およびブロック側流路２０の冷却水流れを示す。
【００８６】
図１０に示すように、通常時では、電子制御装置は、図中左上の第１上流側開口部５１から冷却水が流入し、図中右下の第２下流側開口部５４から冷却水が流出するように、第１、第２三方弁６１、６２を制御する。これにより、ブロック側流路２０では、図１０中の矢印のように、第１上流端部２０ａから第２下流端部２０ｂに向けて、第１実施形態と同様に、上側から下側に向かう冷却水流れが形成される。
【００８７】
したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、ブロック側流路２０のうちシリンダヘッド３に近い側を流れる冷却水の温度をシリンダヘッド３から離れた側を流れる冷却水の温度よりも低くできるので、嵌合部３ａ、４ａでの熱歪みの発生を抑制できる。
【００８８】
一方、図１１に示すように、空気抜き時では、電子制御装置は、図中左下の第２上流側開口部５２から冷却水が流入し、図中右上の第１下流側開口部５３から冷却水が流出するように、第１、第２三方弁６１、６２を制御する。これにより、ブロック側流路２０では、図１１中の矢印のように、第２上流端部２０ｃから第１下流端部２０ｄに向けて、第１実施形態と同様に、下側から上側に向かう冷却水流れが形成される。この結果、ブロック側流路２０に溜まった空気を第１下流側開口部５３から排出することができる。
【００８９】
なお、本実施形態では、冷却水入口および冷却水出口の切替手段として、第１、第２三方弁６１、６２を用いたが、他の切替手段を用いても良い。例えば、各開口部５１〜５４に連通する冷却水流路のそれぞれに設けた開閉弁を用いても良い。
【００９０】
（他の実施形態）
（１）第１実施形態では、シリンダブロック４の第１、第２開口部２１、２２の高さ方向での位置を、それぞれが連通するブロック側流路２０の第１、第２流路端部２０ａ、２０ｂと同じ位置としたが、他の位置に変更しても良い。少なくとも、ブロック側流路２０において、第１流路端部２０ａが上側に位置し、第２流路端部２０ｂが下側に位置していれば、シリンダブロック４の第１、第２開口部２１、２２を互いに同じ高さ位置としても良い。第２〜第６実施形態も同様である。
【００９１】
また、第７実施形態では、シリンダブロック４の第１、第２上流側開口部５１、５２の高さ方向での位置を、それぞれが連通するブロック側流路２０の第１、第２上流端部２０ａ、２０ｃと同じ位置としたが、他の位置に変更しても良い。同様に、シリンダブロック４の第１、第２下流側開口部５３、５４の高さ方向での位置を、それぞれが連通するブロック側流路２０の第１、第２下流端部２０ｄ、２０ｂと同じ位置としたが、他の位置に変更しても良い。少なくとも、ブロック側流路２０において、第１上流端部２０ａが第２下流端部２０ｂよりも上側に位置し、第２上流端部２０ｃが第１下流端部２０ｄよりも下側位置していれば、シリンダブロック４の第１、第２上流側開口部５１、５２、第１、第２下流側開口部５３、５４をすべて同じ高さ位置としても良い。
【００９２】
（２）上述の各実施形態では、ブロック側流路２０は、複数のシリンダの周囲を連続して囲む形状であったが、複数のシリンダの周囲においては非連続な形状であっても良い。すなわち、ブロック側流路２０を、シリンダに沿って上下方向に延びる複数本の第１流路と、複数の第１流路の上端側に連通し、水平方向に延びるシリンダヘッド３に近い側の第２流路と、複数の第１流路の下端側に連通し、水平方向に延びるシリンダヘッド３から離れた側の第３流路とを有する形状としても良い。
【００９３】
（３）上述の各実施形態では、空気抜きのために、四方弁や三方弁を用いて、ブロック側流路２０の冷却水流れ方向を逆方向に変更していたが、空気抜きが必要なければ、四方弁や三方弁を省略し、冷却水流れ方向を常に同じ方向としても良い。
【００９４】
（４）上述の各実施形態では、ブロック側流路２０から流出の冷却水がヘッド側流路１０流出後の冷却水よりも高温となるように、ラジエータ３０から流出の冷却水を、分岐点３２で分流させて、ヘッド側流路１０とブロック側流路２０に流入させるとともに、ブロック側流路２０からの流出量を、ヘッド側流路１０からの流出量よりも少なくする構成を採用したが、ヘッド側流路１０とブロック側流路２０とがそれぞれ独立した冷却水回路を形成する構成を採用しても良い。すなわち、ヘッド側流路と第１放熱器との間で循環する冷却水回路と、ブロック側流路と第２放熱器との間で循環する冷却水回路とを形成し、例えば、第２放熱器流出後の冷却水温度を第１放熱器流出後の冷却水温度よりも高くすることで、ブロック側流路から流出の冷却水がヘッド側流路流出後の冷却水よりも高温となるようにしても良い。
【００９５】
（５）上述の各実施形態では、ヘッド側流路１０には、シリンダヘッド３を冷却する冷却水のみが流れるようになっていたが、シリンダブロック４を冷却する冷却水の一部が流入するようになっていても良い。同様に、ブロック側流路２０には、シリンダブロック４を冷却する冷却水のみが流れるようになっていたが、シリンダヘッド３を冷却する冷却水の一部が流入するようになっていても良い。要するに、ヘッド側流路１０には主にシリンダヘッド３を冷却する冷却水が流れ、ブロック側流路２０には主にシリンダブロック４を冷却する冷却水が流れる構成となっていれば良い。
【００９６】
（６）上述の各実施形態では、冷却液として、冷却水を用いたが、他の液体を用いても良い。
【００９７】
（７）上述の各実施形態では、冷却対象である内燃機関の構造が、直列４気筒タイプであったが、これとはシリンダの数や配列が異なる他のタイプであっても良い。
【００９８】
例えば、シリンダをＶ字形に並べるＶ型配列や、シリンダを水平に対向して並べる水平対向配列であっても良い。ちなみに、Ｖ型配列の場合のブロック側流路では、直列配列と同様に、シリンダヘッドに近い上側からシリンダヘッドから離れた下側に向かって冷却水が流れる。一方、水平対向配列の場合のブロック側流路では、シリンダヘッドに近い側からシリンダヘッドから離れた側に向かって冷却水が水平に流れる。
【００９９】
（８）上述の各実施形態では、冷却対象である内燃機関の用途が、パラレル型のハイブリッド車に搭載される内燃機関であったが、他の用途であっても良い。本発明の冷却装置の冷却対象となる内燃機関としては、トレースノック運転を主とする内燃機関、例えば、過給エンジン、レンジエクステンダー等が挙げられる。
【符号の説明】
【０１００】
１ 内燃機関の冷却システム
２ 内燃機関
３ シリンダヘッド
４ シリンダブロック
１０ ヘッド側流路
２０ ブロック側流路
３０ ラジエータ（放熱器）
４１ 電動ウォータポンプ
４２ 四方弁
６１ 第１三方弁
６２ 第２三方弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の冷却構造および冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関内部の冷却水流路として、シリンダヘッド内のヘッド側流路とシリンダブロック内のブロック側流路とを互いに独立させて設けた内燃機関の冷却システムがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３６７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年では、車両に搭載される内燃機関（エンジン）に対して、要求される出力を確保しつつ、従来よりも小型化させたいという要望がある。これを実現するために、圧縮比を上げたり、過給機付き内燃機関では過給圧を上げたりすると、ノッキングが生じる恐れがあるので、耐ノッキング性能を向上させる必要があり、耐ノッキング性能を向上させるために、シリンダヘッドを積極的に冷却することが考えられる。
【０００５】
一方、シリンダブロックについては内燃機関内部のフリクション増加を抑制するために、所定温度以上に維持する必要がある。
【０００６】
そこで、上述の内燃機関の冷却システムを用いて、ヘッド側流路から流出の冷却水が低温となり、ブロック側流路から流出の冷却水が高温となるように、ヘッド側流路とブロック側流路から冷却水を流出させることが考えられる。すなわち、ヘッド側流路内の冷却水の平均温度が低く、ブロック側流路内の冷却水の平均温度が高くなるように、ヘッド側流路とブロック側流路とに冷却水を流すことが考えられる。
【０００７】
しかし、シリンダヘッドとシリンダブロックにおける冷却水流路に近い部位は、冷却水温度に近づくため、ヘッド側流路を流れる冷却水とブロック側流路を流れる冷却水との温度差が大きいと、両者の熱膨張の相違によって、シリンダヘッドとシリンダブロックとの嵌合部に熱歪みが発生してしまう。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、シリンダヘッドとシリンダブロックとの嵌合部での熱歪みの発生を抑制できる内燃機関の冷却構造および内燃機関の冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、シリンダヘッド（３）内に形成されたヘッド側流路（１０）と、シリンダブロック（４）内に形成されたブロック側流路（２０）と、ヘッド側流路（１０）およびブロック側流路（２０）から流出の冷却液を放熱させる放熱器（３０）とを備え、
ヘッド側流路（１０）とブロック側流路（２０）とを冷却液が独立して流れるとともに、ブロック側流路（１０）流出の冷却液がヘッド側流路（２０）流出の冷却液よりも高温となる内燃機関の冷却システムであって、
ブロック側流路（２０）は、シリンダヘッド（３）に近い側からシリンダヘッド（３）から離れた側に向けて冷却液が流れる構成であることを特徴としている。
【００１０】
ここで、ブロック側流路を流れる冷却水は、上流側から下流側へ吸熱しながら流れるので、上流側の方が下流側よりも低温である。
【００１１】
このため、本発明によると、ブロック側流路のうち、シリンダヘッドに近い側が冷却液流れの上流側となるので、シリンダヘッドに近い側を流れる冷却液の温度を、シリンダヘッドから離れた側を流れる冷却液の温度よりも低くできる。この結果、シリンダヘッドとシリンダブロックとの嵌合部を挟んだ両側を流れる冷却液の温度差を小さく抑えることができ、この嵌合部での熱歪みの発生を抑制できる。
【００１２】
請求項１に記載の発明では、例えば、請求項２に記載のように、ブロック側流路（２０）は、シリンダヘッド（３）に近い側である上側からシリンダヘッド（３）から離れた側である下側に向けて冷却液が流れる構成を採用できる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、ブロック側流路（２０）の冷却液流れを、上側から下側に向けて流れる第１冷却液流れと、下側から上側に向けて流れる第２冷却液流れとを切り替える切替手段（４２、６１、６２）を備え、
切替手段（４２、６１、６２）は、ブロック側流路（２０）内のガス抜きの際に、第２冷却液流れに切り替えることを特徴としている。
【００１４】
ブロック側流路を流れる冷却液は、ヘッド側流路の冷却液より高温のため、冷却液の一部が沸騰する場合がある。この場合、ブロック側流路の冷却液流れが上側から下側に向かう方向だと、冷却液流れに淀みが発生し、この淀みにガスが留まる恐れがあるので、ガス抜きが必要となる。
【００１５】
そこで、ガス抜きが必要な際では、本発明のように、冷却液流れの方向を通常時とは逆の方向、すなわち、下側から上側に向かう方向とすることで、ガス抜きを行うことができる。
【００１６】
なお、請求項３に記載の発明においては、例えば、下記の構成を採用することができる。
【００１７】
すなわち、ヘッド側流路（１０）およびブロック側流路（２０）と放熱器（３０）との間で循環する冷却液流れを形成する循環手段（４１）を備え、
ブロック側流路（２０）は、冷却液流れの始点および終点の一方と他方となる第１流路端部（２０ａ）と第２流路端部（２０ｂ）とを有し、
第１流路端部（２０ａ）はシリンダヘッド（３）に近い側に位置するとともに、第２流路端部（２０ｂ）はシリンダヘッド（３）から離れた側に位置し、
切替手段（４２）は、循環手段（４１）の吐出側と吸入側の一方と、ブロック側流路（２０）の第１流路端部（２０ａ）側と第２流路端部（２０ｂ）側の一方を接続し、
この切替手段（４２）によって、第１流路端部（２０ａ）から第２流路端部（２０ｂ）へ向かう冷却液流れと、第２流路端部（２０ｂ）から第１流路端部（２０ａ）へ向かう冷却液流れを切り替える構成を採用できる。
【００１８】
また、ブロック側流路（２０）は、冷却液流れの始点となる第１、第２上流端部（２０ａ、２０ｃ）と、冷却液流れの終点となる第１、第２下流端部（２０ｄ、２０ｂ）とを有し、
第１上流端部（２０ａ）は第２下流端部（２０ｂ）よりもシリンダヘッド（３）に近い側に位置するとともに、第２上流端部（２０ｃ）は第１下流端部（２０ｄ）よりもシリンダヘッド（３）から離れた側に位置し、
切替手段は、
第１、第２上流端部（２０ａ、２０ｃ）の一方とシリンダブロック（３）よりも冷却液流れ上流側とを接続する第１切替手段（６１）と、
第１、第２下流端部（２０ｂ、２０ｄ）の一方とシリンダブロック（３）よりも冷却液流れ下流側とを接続する第２切替手段（６２）とを有し、
第１、第２切替手段によって、第１上流端部（２０ａ）から第２下流端部（２０ｂ）に向かう冷却液流れと、第２上流端部（２０ｃ）から第１下流端部（２０ｄ）に向かう冷却液流れとを切り替える構成を採用できる。
【００１９】
これによると、内燃機関と放熱器との間での冷却液の流れ方向を変更させることなく、第１、第２冷却液流れを切り替えることができる。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明では、内燃機関のシリンダヘッド（３）内に形成され、主にシリンダヘッド（３）を冷却する冷却液が流れるヘッド側流路（１０）と、
内燃機関のシリンダブロック（４）内に形成され、主にシリンダブロック（４）を冷却する冷却液が流れるブロック側流路（２０）とを備え、
ヘッド側流路（１０）とブロック側流路（２０）とを冷却液が独立して流れるとともに、ブロック側流路（２０）流出の冷却液がヘッド側流路（１０）流出の冷却液よりも高温となる内燃機関の冷却構造であって、
ブロック側流路（２０）は、シリンダヘッド（３）に近い側からシリンダヘッド（３）から離れた側に向けて冷却液が流れる構成であることを特徴としている。これによると、請求項１に記載の発明と同じ効果が得られる。
【００２１】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態における内燃機関の冷却システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】ヘッド側流路とブロック側流路を示すシリンダヘッドおよびシリンダブロックの斜視透過図である。
【図３】第１実施形態における内燃機関の冷却システムの全体構成を示す概略図である。
【図４】第２実施形態におけるヘッド側流路とブロック側流路を示すシリンダヘッドおよびシリンダブロックの斜視透過図である。
【図５】第３実施形態におけるヘッド側流路とブロック側流路を示すシリンダヘッドおよびシリンダブロックの斜視透過図である。
【図６】第４実施形態におけるヘッド側流路とブロック側流路を示すシリンダヘッドおよびシリンダブロックの斜視透過図である。
【図７】第５実施形態におけるヘッド側流路とブロック側流路を示す図である。
【図８】第６実施形態におけるヘッド側流路とブロック側流路を示す図である。
【図９】第７実施形態における内燃機関の冷却システムの全体構成を示す概略図である。
【図１０】第７実施形態における通常時のヘッド側流路１０およびブロック側流路２０の冷却水流れを示す図である。
【図１１】第７実施形態における空気抜き時のヘッド側流路１０およびブロック側流路２０の冷却水流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２４】
（第１実施形態）
図１に、本実施形態における内燃機関の冷却システムの全体構成を示す。本実施形態の内燃機関の冷却システム１は、内燃機関（エンジン）および走行用電動モータの双方から直接駆動力を得て走行可能なパラレル型のハイブリッド車に搭載されるものである。
【００２５】
図１に示すように、内燃機関の冷却システム１は、内燃機関２のシリンダヘッド３内に形成されたヘッド側流路１０と、内燃機関２のシリンダブロック４内に形成されたブロック側流路２０と、ラジエータ３０とを備え、ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０とラジエータ３０との間で冷却水が循環する循環回路を形成している。なお、ヘッド側流路１０とブロック側流路２０とによって内燃機関２の冷却構造が構成されている。
【００２６】
シリンダヘッド３は、ピストンが往復運動するシリンダボア（円柱状の穴）の上死点側の開口部を閉塞して燃焼室を構成するブロック体である。シリンダブロック４は、シリンダボアを構成するブロック体である。
【００２７】
ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０は、シリンダの周囲近傍に形成されたウォータジャケットと呼ばれる冷却水流路であり、それぞれ、シリンダヘッド３およびシリンダブロック４を冷却する冷却水が流れる。冷却水は、水もしくは添加成分を含む水である。
【００２８】
シリンダヘッド３では、通常時に、シリンダヘッド３に設けられた第１開口部１１から冷却水が流入し、ヘッド側流路１０を冷却水が流れる。そして、ヘッド側流路１０通過後の冷却水がシリンダヘッド３に設けられた第２開口部１２から流出する。
【００２９】
一方、シリンダブロック４では、通常時に、シリンダブロック４に設けられた第１開口部２１から冷却水が流入し、ブロック側流路２０を冷却水が流れる。そして、ブロック側 流路２０通過後の冷却水がシリンダブロック４に設けられた第２開口部２２から流出する。
【００３０】
ここで、図２に、シリンダヘッド３とシリンダブロック４の透過図を示す。図２では、シリンダヘッド３とシリンダブロック４とを分解した状態で、シリンダヘッド３内のヘッド側流路１０とシリンダブロック４内のブロック側流路２０とを示している。また、図２に示す内燃機関は、４つのシリンダが直列に配置された直列４気筒タイプであり、図２中の４つの円がシリンダの位置を示している。
【００３１】
ヘッド側流路１０は、４つのシリンダの周囲を連続して囲むように形成されている。ヘッド側流路１０に連通する第１開口部１１と第２開口部１２とは、図１、２に示すように、シリンダヘッド３のうち４つのシリンダの並び方向での一端側と他端側に配置されており、上下方向では同じ位置に配置されている。
【００３２】
このため、ヘッド側流路１０では、図２中の矢印で示すように、第１開口部１１から流入した冷却水は、シリンダを挟んだ両側の２方向に分流して、４つのシリンダの並び方向に水平に流れた後、合流して第２開口部１２から流出する。
【００３３】
一方、ブロック側流路２０は、４つのシリンダの周囲を連続して囲むように形成されており、シリンダの延伸方向と同じ上下方向に、シリンダに沿って延びている。そして、図１、２に示すように、ブロック側流路２０は、ブロック側流路２０の冷却水流れの始点、終点の一方と他方となる第１流路端部２０ａと第２流路端部２０ｂとを有している。第１流路端部２０ａは第１開口部２１に連通し、第２流路端部２０ｂは第２開口部２２に連通している。
【００３４】
なお、第１、第２開口部２１、２２は、シリンダブロック４の外側表面に形成された開口部であり、循環回路の冷却水流路との接続口である。ブロック側流路２０の第１、第２流路端部２０ａ、２０ｂは、第１、第２開口部２１、２２よりもシリンダの近くに位置している。
【００３５】
本実施形態では、第１流路端部２０ａと第１開口部２１とは、互いに近い位置にあり、シリンダブロック４において、横方向、高さ方向で同様の位置に配置されている。同様に、第２流路端部２０ｂと第２開口部２２とは、互いに近い位置にあり、シリンダブロック４において、横方向、高さ方向で同様の位置に配置されている。
【００３６】
ブロック側流路２０に連通する第１開口部２１と第２開口部２２とは、シリンダブロック４のうち４つのシリンダの並び方向での一端側と他端側に配置されており、第２開口部２２は、シリンダブロック４のうち第１開口部２１が配置された側の反対側に配置されている。また、第１開口部２１と第２開口部２２とは、上下方向での位置が異なっており、第１開口部２１がシリンダヘッド３に近い上側に配置され、第２開口部２２がシリンダヘッド３から離れた下側に配置されている。
【００３７】
このため、ブロック側流路２０では、図２中の矢印のように、第１開口部２１から流入した冷却水は、第１流路端部２０ａで、４つのシリンダを挟んだ両側の２方向に分流して、第２流路端部２０ｂに向かう流れを形成する。この第２流路端部２０ｂに向かう流れは、主に、４つのシリンダの並び方向で水平に流れる流れと、その水平方向の流れから分岐して上側から下側に向かう流れと、第２流路端部２０ｂに向かって水平に流れる流れである。そして、第２流路端部２０ｂで冷却水が合流し、合流後の冷却水が第２開口部２２からシリンダブロック４の外部に流出する。
【００３８】
このように、ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０の一方を流れた冷却水は、他方に流入することなく、各第２開口部１２、２２から内燃機関２の外部に流出する構成となっている。すなわち、ヘッド側流路１０とブロック側流路２０とを冷却水が独立して流れる構成となっている。
【００３９】
また、ヘッド側流路１０から流出の冷却水が低温となり、ブロック側流路２０から流出の冷却水が高温となるように、各流路１０、２０から内燃機関外部への冷却水流出量が設定されている。このように、ヘッド側流路１０の冷却水温度を低くすることで、シリンダヘッド３を積極的に冷却して、耐ノッキング性能を向上させることができる。この結果、要求される内燃機関の出力を確保しつつ、内燃機関の小型化を図ることができる。さらに、ブロック側流路２０の冷却水温度を高くすることで、シリンダブロック４を所定温度以上に維持することができ、内燃機関内部のフリクション増加を抑制することができる。
【００４０】
具体的には、ブロック側流路２０からの流出量が、ヘッド側流路１０からの流出量よりも少なくなるように、各第２開口部１２、２２に連なる配管の流路断面積が規定されている。なお、ブロック側流路２０に連なる第２開口部２２の下流側に、固定絞りを設けたり、流量調整弁を設けたりすることで、ブロック側流路２０からの流出量が、ヘッド側流路１０からの流出量よりも少なくなるようにしても良い。
【００４１】
また、図１に示すように、ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０に連なる各第２開口部１２、２２とラジエータ３０とが合流点３１を介して接続されている。すなわち、２つの第２開口部１２、２２の下流側の合流点３１で、ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０から流出の冷却水が合流し、合流した冷却水がラジエータ３０に流入するようになっている。
【００４２】
ラジエータ３０は、ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０から流出の冷却水を、外気との熱交換によって放熱させる放熱器である。
【００４３】
ラジエータ３０は、分岐点３２を介して、ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０の各第１開口部１１、２１と接続されている。すなわち、ラジエータ３０で冷却された冷却水は、分岐点３２で分流して、各第１開口部１１、２１に流入するようになっている。
【００４４】
なお、図示しないが、上述の循環回路には、ラジエータ３０を迂回して冷却水が流れるバイパス流路が設けられている。また、図示しないが、上述の循環回路には、ラジエータ３０と並列して、車両用空調装置のヒータコアが接続されている。ヒータコアは、ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０から流出の冷却水を、車室内へ向かう送風空気との熱交換によって放熱させる放熱器である。
【００４５】
また、ラジエータ３０と分岐点３２との間には、電動式のウォータポンプ４１が四方弁４２を介して接続されている。ウォータポンプ４１は、ヘッド側流路１０およびブロック側流路２０とラジエータ３０との間で循環する冷却水流れを形成する循環手段である。
【００４６】
四方弁４２は、ウォータポンプ４１の吐出側４１ａと吸入側４１ｂの一方と、内燃機関２の第１開口部１１、２１側と第２開口部１２、２２側の一方との間の接続を切り替えることで、循環回路における冷却水の流れ方向を切り替える切替手段である。この四方弁４２は、図示しない電子制御装置によって制御され、下記の通り、空気抜き時に、通常時の流れ方向とは逆の流れ方向に切り替える。
【００４７】
通常時では、図１に示すように、四方弁４２は、ウォータポンプ４１の吐出側４１ａと第１開口部１１、２１側とを接続する。これにより、ブロック側流路２０では、図１、２に示すように、第１開口部２１から第１流路端部２０ａに流入した冷却水は、第２流路端部２０ｂに向けて、上側から下側に向けて流れた後、第２開口部２２から外部へ流出する。
【００４８】
このとき、ブロック側流路２０を流れる冷却水は、ヘッド側流路１０を流れる冷却水より高温のため、冷却水の一部が沸騰する場合がある。この場合、ブロック側流路２０の冷却水流れが上側から下側に向かう方向だと、ブロック側流路２０内のうち第１流路端部２０ａから離れた上方部位等に淀みが発生し、この淀みに空気が留まる恐れがあるので、溜まった空気を抜くことが必要となる。
【００４９】
そこで、本実施形態では、四方弁４２によって冷却水流れ方向を変更することで空気抜きを実行する。
【００５０】
図３に、空気抜き時における内燃機関の冷却システム１の全体構成を示す。空気抜き時では、図３に示すように、四方弁４２は、ウォータポンプ４１の吐出側４１ａと内燃機関２の第２開口部１２、２２側とを接続する。これにより、ブロック側流路２０では、第２開口部２２から第２流路端部２０ｂに流入した冷却水は、第１流路端部２０ａに向けて、下側から上側に向けて流れた後、第１開口部２１から流出する。このように、空気抜き時では、ブロック側流路２０の冷却水流れを、通常時の上側から下側に向けて流れる第１冷却水流れから、下側から上側に向けて流れる第２冷却水流れに切り替えることで、ブロック側流路２０に溜まった空気を第１開口部２１から排出することができる。
【００５１】
この空気抜きの実行時期については、内燃機関の運転中では時間の経過と共に空気が溜まるので、内燃機関の運転中は所定間隔で所定時間内とする。また、内燃機関の冷間始動時における始動直後の所定時間内、例えば、数十秒間内とする。このように、内燃機関の始動直後は内燃機関の温度が低く、ヘッド側流路とブロック側流路の冷却水に温度差が生じていないので、始動直後の所定時間経過まで、空気抜きを実行することが好ましい。なお、ブロック側流路２０を流れる冷却水中に空気が発生すると、ブロック側流路２０内の圧力が上昇することから、ブロック側流路２０内の圧力を検出する圧力センサの検出値が所定値を超えた場合に、空気抜きを実行するようにしても良い。
【００５２】
以上の通り、本実施形態では、ブロック側流路２０から流出の冷却水がヘッド側流路１０流出の冷却水よりも高温となるように、ヘッド側流路１０とブロック側流路２０とに冷却水を流すので、ブロック側流路２０を流れる冷却水の平均温度はヘッド側流路１０を流れる冷却水の平均温度よりも高くなる。
【００５３】
そこで、ブロック側流路２０においては、シリンダヘッド３に近い側の第１流路端部２０ａを冷却水入口部とし、シリンダヘッド３から離れた側の第２流路端部２０ｂを冷却水出口部とすることで、シリンダヘッド３に近い側からシリンダヘッド４から離れた側に向けて冷却水が流れる構成としている。
【００５４】
これにより、シリンダヘッド３に近い側からシリンダヘッド３から離れた側に向かって、冷却水が吸熱しながら流れるので、ブロック側流路２０のシリンダヘッド３に近い側を流れる冷却水は、シリンダヘッド３から離れた側を流れる冷却水よりも低温となる。
【００５５】
この結果、本実施形態と冷却水の流れ方向が逆の場合と比較して、シリンダヘッド３とシリンダブロック４との嵌合部３ａ、４ａを挟んだ両側を流れる冷却水の温度差を小さく抑えることができるので、この嵌合部３ａ、４ａでの熱歪みの発生を抑制できる。
【００５６】
（第２実施形態）
図４に本実施形態におけるシリンダヘッド３とシリンダブロック４の透過図を示す。図４は、図２に対応している。本実施形態は、ヘッド側流路１０の冷却水の流れ方向が第１実施形態と異なっている。
【００５７】
本実施形態では、図４に示すように、シリンダヘッド３に設けられた第１開口部１１と第２開口部１２とが、シリンダヘッド３のうち４つのシリンダの並び方向に直交する方向での一端側と他端側に配置されている。そして、ヘッド側流路１０は、各シリンダに向けて分流した後、４つのシリンダの並び方向に直交する方向に冷却水が流れるようになっている。
【００５８】
ここで、第１実施形態では、図２に示すように、ヘッド側流路１０は、４つのシリンダの並び方向に冷却水が流れるので、第１開口部１１側のシリンダと第２開口部１２側のシリンダとの間で冷却効果が異なってしまう。
【００５９】
これに対して、本実施形態によれば、第１開口部１１から流入した冷却水が、分流して各シリンダの周囲を流れた後、合流して第２開口部１２から流出するので、４つのシリンダを均等に冷却できる。
【００６０】
（第３実施形態）
図５に本実施形態におけるシリンダヘッド３とシリンダブロック４の透過図を示す。図５は、図２に対応している。本実施形態は、シリンダブロック４に設けられた第２開口部２２およびブロック側流路２０の第２流路端部２０ｂの位置が第１実施形態と異なっている。
【００６１】
すなわち、シリンダブロック４の第２開口部２２およびブロック側流路２０の第２流路端部２０ｂを、第１実施形態では、シリンダブロック４のうち第１開口部２１、第１流路端部２０ｂ側の反対側に設けたが、本実施形態では、シリンダブロック４のうち第１開口部２１、第１流路端部２０ａと同じ側に設けている。
【００６２】
このため、本実施形態のブロック側流路２０では、図５中の矢印のように、第１開口部２１から流入した冷却水は、第１流路端部２０ａで、４つのシリンダを挟んだ両側の２方向に分流して、４つのシリンダの並び方向の一端側から他端側に向かって流れた後、Ｕターンして第２流路端部２０ｂに向かって流れる。
【００６３】
本実施形態においても、ブロック側流路２０の第１流路端部２０ａが上側にあり、第２流路端部２０ｂが下側にあるので、ブロック側流路２０に上側から下側に向かう冷却水流れが形成される。よって、本実施形態によっても、第１実施形態と同様に、嵌合部３ａ、４ａでの熱歪みの発生を抑制できる。
【００６４】
（第４実施形態）
図６に本実施形態におけるシリンダヘッド３とシリンダブロック４の透過図を示す。図６は、図２に対応している。本実施形態は、第２、第３実施形態を組み合わせたものである。
【００６５】
すなわち、ヘッド側流路１０は、第２実施形態と同様に、４つのシリンダの並び方向に直交する方向に冷却水が流れるようになっている。また、ブロック側流路２０は、第３実施形態と同様に、第１流路端部２０ａから４つのシリンダの並び方向の一端側から他端側に向かって冷却水が流れた後、Ｕターンして第２流路端部２０ｂに向かって冷却水が流れるようになっている。
【００６６】
（第５実施形態）
図７に本実施形態のヘッド側流路１０とブロック側流路２０を示す。第１実施形態では、内燃機関２の外部に、１つの冷却水流路からヘッド側流路１０とブロック側流路２０とに分岐する分岐点３２を設けたが、本実施形態では、内燃機関３の内部にその分岐点３２を設けている。
【００６７】
図７に示すように、本実施形態では、シリンダヘッド３のみに、通常時に冷却水入口となる第１開口部１１を設けている。そして、シリンダブロック４の嵌合部４ａにヘッド側流路１０に連通する連通口２３を設けている。この連通口２３は、シリンダブロック４の表面に形成された第１開口部であり、この連通口２３は、分岐点３２を介して、シリンダヘッド３の第１開口部１１に連通しているとともに、シリンダブロック４内のブロック側流路２０の第１流路端部２０ａに連通している。
【００６８】
このため、通常時では、シリンダヘッド３の第１開口部１１から流入した冷却水は、シリンダヘッド３内部の分岐点３２で分岐して、嵌合部４ａの連通口２３を介して、ブロック側流路２０の第１流路端部２０ａに到達する。そして、ブロック側流路２０では、第１流路端部２０ａから第２流路端部２０ｂに向かって冷却水が流れる。このとき、本実施形態においても、図７中の矢印のように、第１実施形態と同様に、上側から下側に向かう冷却水流れが形成される。
【００６９】
したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、シリンダヘッド３とシリンダブロック４との嵌合部３ａ、４ａを挟んだ両側を流れる冷却水の温度差を低減でき、嵌合部３ａ、４ａでの熱歪みの発生を抑制できる。
【００７０】
なお、本実施形態では、内燃機関３の冷却水入口となる第１開口部を、シリンダヘッド３に設けたが、シリンダヘッド３に設ける代わりに、シリンダブロック４に設け、シリンダブロック４に設けた第１開口部から、ヘッド側流路１０とブロック側流路２０に冷却水が分流するようにしても良い。
【００７１】
（第６実施形態）
図８に本実施形態のヘッド側流路１０とブロック側流路２０を示す。第１実施形態では、内燃機関２の外部に、通常時におけるヘッド側流路１０とブロック側流路２０との合流部３１を設けたが、本実施形態では、内燃機関３の内部にその合流部３１を設けている。
【００７２】
図８に示すように、本実施形態では、シリンダヘッド３のみに、通常時に冷却水出口となる第２開口部１２を設けている。そして、シリンダブロック４の嵌合部４ａにヘッド側流路１０に連通する連通口２４を設けている。この連通口２４は、シリンダブロック４の表面に形成された第２開口部であり、合流点３１を介して、シリンダヘッド３の第２開口部１２に連通しているとともに、シリンダブロック４内のブロック側流路２０の第２流路端部２０ｂに連通している。
【００７３】
このため、通常時では、シリンダブロック４の第１開口部２１から流入した冷却水は、第１流路端部２０ａから第２流路端部２０ｂに向かってブロック側流路２０を流れる。そして、第２流路端部２０ｂから流出の冷却水は、嵌合部４ａの連通口２４、合流点３１を経由してシリンダヘッド３の第２開口部１２から流出する。
【００７４】
ブロック側流路２０では、本実施形態においても、図８中の矢印のように、第１実施形態と同様に、上側から下側に向かう冷却水流れが形成される。したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、シリンダヘッド３とシリンダブロック４との嵌合部３ａ、４ａを挟んだ両側を流れる冷却水の温度差を低減でき、嵌合部３ａ、４ａでの熱歪みの発生を抑制できる。
【００７５】
なお、本実施形態では、冷却水出口となる第２開口部をシリンダヘッド３に設けたが、シリンダヘッド３に設ける代わりに、シリンダブロック４に設け、シリンダブロック４に設けた第２開口部から、ヘッド側流路１０とブロック側流路２０からの冷却水が流出するようにしても良い。また、本実施形態と第５実施形態とを組み合わせても良い。
【００７６】
（第７実施形態）
図９に、本実施形態における内燃機関の冷却システムの全体構成を示す。
【００７７】
ブロック側流路２０は、第１実施形態と同様に、シリンダブロック４内で上下方向に延びているとともに、横方向では４つのシリンダの外周を連続して囲んでいる。
【００７８】
そして、図９に示すように、本実施形態では、シリンダブロック４の一端側に、ブロック側流路２０の第１、第２上流端部２０ａ、２０ｃが設けられており、ブロック側流路２０の第１、第２上流端部２０ａ、２０ｃにそれぞれ連通するとともに、シリンダブロック４の冷却水入口となる第１、第２上流側開口部５１、５２が設けられている。ブロック側流路２０の第１上流端部２０ａは上側に位置し、第２上流端部２０ｃは下側に位置している。
【００７９】
また、内燃機関２の上流側にある分岐点３２で、シリンダヘッド３の第１開口部１１に連通する冷却水流路と、シリンダブロック４の冷却水入口側に連通する冷却水流路とに分岐している。さらに、シリンダブロック４の冷却水入口側に連通する冷却水流路は、第１上流側開口部５１に連通する冷却水流路と、第２上流側開口部５２に連通する冷却水流路とに分岐し、この分岐点に第１三方弁６１が配置されている。
【００８０】
第１三方弁６１は、分岐点３２から第１上流側開口部５１に向かう冷却水流れと、分岐点３２から第２上流側開口部５２に向かう冷却水流れとを切り替える第１切替手段である。すなわち、第１三方弁６１は、ブロック側流路２０に冷却水が流入する冷却水入口を、第１上流側開口部５１と、第２上流側開口部５２の一方に切り替える入口切替手段である。
【００８１】
一方、シリンダブロック４の他端側に、ブロック側流路２０の第１、第２下流端部２０ｂ、２０ｄが設けられており、ブロック側流路２０の第１、第２下流端部２０ｂ、２０ｄにそれぞれ連通するとともに、シリンダブロック４の冷却水出口となる第１、第２下流側開口部５３、５４が設けられている。第１下流端部２０ｄは第２上流端部２０ｃよりも上側に位置し、第２下流端部２０ｂは第１上流端部２０ａよりも下側に位置している。
【００８２】
また、内燃機関２の下流側には、シリンダブロック４の第１下流側開口部５３に連通する冷却水流路と第２下流側開口部５４に連通する冷却水流路の合流点があり、この合流点に第２三方弁６２が配置されている。第２三方弁６２の下流側には、第２三方弁６２の下流側に連通する冷却水流路と、シリンダヘッド３の第２開口部１２に連通する冷却水流路との合流点３１があり、合流点３１よりも下流側にラジエータ３０が接続されている。
【００８３】
第２三方弁６２は、第１下流側開口部５３から合流点３１に向かう冷却水流れと、第２下流側開口部５４から合流点３１に向かう冷却水流れとを切り替える第２切替手段である。すなわち、第２三方弁６２は、ブロック側流路２０から冷却水が流出する冷却水出口を、第１下流側開口部５３と第２下流側開口部５４の一方に切り替える出口切替手段である。
【００８４】
第１、第２三方弁６１、６２は、通常時と空気抜き時とでブロック側流路２０の冷却水流れ方向を変更するように、図示しない電子制御装置によって制御される。
【００８５】
図１０に通常時のヘッド側流路１０およびブロック側流路２０の冷却水流れを示し、図１１に空気抜き時のヘッド側流路１０およびブロック側流路２０の冷却水流れを示す。
【００８６】
図１０に示すように、通常時では、電子制御装置は、図中左上の第１上流側開口部５１から冷却水が流入し、図中右下の第２下流側開口部５４から冷却水が流出するように、第１、第２三方弁６１、６２を制御する。これにより、ブロック側流路２０では、図１０中の矢印のように、第１上流端部２０ａから第２下流端部２０ｂに向けて、第１実施形態と同様に、上側から下側に向かう冷却水流れが形成される。
【００８７】
したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、ブロック側流路２０のうちシリンダヘッド３に近い側を流れる冷却水の温度をシリンダヘッド３から離れた側を流れる冷却水の温度よりも低くできるので、嵌合部３ａ、４ａでの熱歪みの発生を抑制できる。
【００８８】
一方、図１１に示すように、空気抜き時では、電子制御装置は、図中左下の第２上流側開口部５２から冷却水が流入し、図中右上の第１下流側開口部５３から冷却水が流出するように、第１、第２三方弁６１、６２を制御する。これにより、ブロック側流路２０では、図１１中の矢印のように、第２上流端部２０ｃから第１下流端部２０ｄに向けて、第１実施形態と同様に、下側から上側に向かう冷却水流れが形成される。この結果、ブロック側流路２０に溜まった空気を第１下流側開口部５３から排出することができる。
【００８９】
なお、本実施形態では、冷却水入口および冷却水出口の切替手段として、第１、第２三方弁６１、６２を用いたが、他の切替手段を用いても良い。例えば、各開口部５１〜５４に連通する冷却水流路のそれぞれに設けた開閉弁を用いても良い。
【００９０】
（他の実施形態）
（１）第１実施形態では、シリンダブロック４の第１、第２開口部２１、２２の高さ方向での位置を、それぞれが連通するブロック側流路２０の第１、第２流路端部２０ａ、２０ｂと同じ位置としたが、他の位置に変更しても良い。少なくとも、ブロック側流路２０において、第１流路端部２０ａが上側に位置し、第２流路端部２０ｂが下側に位置していれば、シリンダブロック４の第１、第２開口部２１、２２を互いに同じ高さ位置としても良い。第２〜第６実施形態も同様である。
【００９１】
また、第７実施形態では、シリンダブロック４の第１、第２上流側開口部５１、５２の高さ方向での位置を、それぞれが連通するブロック側流路２０の第１、第２上流端部２０ａ、２０ｃと同じ位置としたが、他の位置に変更しても良い。同様に、シリンダブロック４の第１、第２下流側開口部５３、５４の高さ方向での位置を、それぞれが連通するブロック側流路２０の第１、第２下流端部２０ｄ、２０ｂと同じ位置としたが、他の位置に変更しても良い。少なくとも、ブロック側流路２０において、第１上流端部２０ａが第２下流端部２０ｂよりも上側に位置し、第２上流端部２０ｃが第１下流端部２０ｄよりも下側位置していれば、シリンダブロック４の第１、第２上流側開口部５１、５２、第１、第２下流側開口部５３、５４をすべて同じ高さ位置としても良い。
【００９２】
（２）上述の各実施形態では、ブロック側流路２０は、複数のシリンダの周囲を連続して囲む形状であったが、複数のシリンダの周囲においては非連続な形状であっても良い。すなわち、ブロック側流路２０を、シリンダに沿って上下方向に延びる複数本の第１流路と、複数の第１流路の上端側に連通し、水平方向に延びるシリンダヘッド３に近い側の第２流路と、複数の第１流路の下端側に連通し、水平方向に延びるシリンダヘッド３から離れた側の第３流路とを有する形状としても良い。
【００９３】
（３）上述の各実施形態では、空気抜きのために、四方弁や三方弁を用いて、ブロック側流路２０の冷却水流れ方向を逆方向に変更していたが、空気抜きが必要なければ、四方弁や三方弁を省略し、冷却水流れ方向を常に同じ方向としても良い。
【００９４】
（４）上述の各実施形態では、ブロック側流路２０から流出の冷却水がヘッド側流路１０流出後の冷却水よりも高温となるように、ラジエータ３０から流出の冷却水を、分岐点３２で分流させて、ヘッド側流路１０とブロック側流路２０に流入させるとともに、ブロック側流路２０からの流出量を、ヘッド側流路１０からの流出量よりも少なくする構成を採用したが、ヘッド側流路１０とブロック側流路２０とがそれぞれ独立した冷却水回路を形成する構成を採用しても良い。すなわち、ヘッド側流路と第１放熱器との間で循環する冷却水回路と、ブロック側流路と第２放熱器との間で循環する冷却水回路とを形成し、例えば、第２放熱器流出後の冷却水温度を第１放熱器流出後の冷却水温度よりも高くすることで、ブロック側流路から流出の冷却水がヘッド側流路流出後の冷却水よりも高温となるようにしても良い。
【００９５】
（５）上述の各実施形態では、ヘッド側流路１０には、シリンダヘッド３を冷却する冷却水のみが流れるようになっていたが、シリンダブロック４を冷却する冷却水の一部が流入するようになっていても良い。同様に、ブロック側流路２０には、シリンダブロック４を冷却する冷却水のみが流れるようになっていたが、シリンダヘッド３を冷却する冷却水の一部が流入するようになっていても良い。要するに、ヘッド側流路１０には主にシリンダヘッド３を冷却する冷却水が流れ、ブロック側流路２０には主にシリンダブロック４を冷却する冷却水が流れる構成となっていれば良い。
【００９６】
（６）上述の各実施形態では、冷却液として、冷却水を用いたが、他の液体を用いても良い。
【００９７】
（７）上述の各実施形態では、冷却対象である内燃機関の構造が、直列４気筒タイプであったが、これとはシリンダの数や配列が異なる他のタイプであっても良い。
【００９８】
例えば、シリンダをＶ字形に並べるＶ型配列や、シリンダを水平に対向して並べる水平対向配列であっても良い。ちなみに、Ｖ型配列の場合のブロック側流路では、直列配列と同様に、シリンダヘッドに近い上側からシリンダヘッドから離れた下側に向かって冷却水が流れる。一方、水平対向配列の場合のブロック側流路では、シリンダヘッドに近い側からシリンダヘッドから離れた側に向かって冷却水が水平に流れる。
【００９９】
（８）上述の各実施形態では、冷却対象である内燃機関の用途が、パラレル型のハイブリッド車に搭載される内燃機関であったが、他の用途であっても良い。本発明の冷却装置の冷却対象となる内燃機関としては、トレースノック運転を主とする内燃機関、例えば、過給エンジン、レンジエクステンダー等が挙げられる。
【符号の説明】
【０１００】
１ 内燃機関の冷却システム
２ 内燃機関
３ シリンダヘッド
４ シリンダブロック
１０ ヘッド側流路
２０ ブロック側流路
３０ ラジエータ（放熱器）
４１ 電動ウォータポンプ
４２ 四方弁
６１ 第１三方弁
６２ 第２三方弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッド（３）内に形成され、主にシリンダヘッド（３）を冷却する冷却液が流れるヘッド側流路（１０）と、
前記内燃機関のシリンダブロック（４）内に形成され、主にシリンダブロック（４）を冷却する冷却液が流れるブロック側流路（２０）と、
前記ヘッド側流路（１０）および前記ブロック側流路（２０）から流出の冷却液を放熱させる放熱器（３０）とを備え、
前記ヘッド側流路（１０）と前記ブロック側流路（２０）とを冷却液が独立して流れるとともに、前記ブロック側流路（２０）流出の冷却液が前記ヘッド側流路（１０）流出の冷却液よりも高温となる内燃機関の冷却システムであって、
前記ブロック側流路（２０）は、前記シリンダヘッド（３）に近い側から前記シリンダヘッド（３）から離れた側に向けて冷却液が流れる構成であることを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【請求項２】
前記ブロック側流路（２０）は、前記シリンダヘッド（３）に近い側である上側から前記シリンダヘッド（３）から離れた側である下側に向けて冷却液が流れる構成であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却システム。
【請求項３】
前記ブロック側流路（２０）の冷却液流れを、上側から下側に向けて流れる第１冷却液流れと、下側から上側に向けて流れる第２冷却液流れとの一方に切り替える切替手段（４２、６１、６２）を備え、
前記切替手段（４２、６１、６２）は、前記ブロック側流路（２０）内のガス抜きの際に、前記第２冷却液流れに切り替えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の冷却システム。
【請求項４】
内燃機関のシリンダヘッド（３）内に形成され、主にシリンダヘッド（３）を冷却する冷却液が流れるヘッド側流路（１０）と、
前記内燃機関のシリンダブロック（４）内に形成され、主にシリンダブロック（４）を冷却する冷却液が流れるブロック側流路（２０）とを備え、
前記ヘッド側流路（１０）と前記ブロック側流路（２０）とを冷却液が独立して流れるとともに、前記ブロック側流路（２０）流出の冷却液が前記ヘッド側流路（１０）流出の冷却液よりも高温となる内燃機関の冷却構造であって、
前記ブロック側流路（２０）は、前記シリンダヘッド（３）に近い側から前記シリンダヘッド（３）から離れた側に向けて冷却液が流れる構成であることを特徴とする内燃機関の冷却構造。
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッド（３）内に形成され、主にシリンダヘッド（３）を冷却する冷却液が流れるヘッド側流路（１０）と、
前記内燃機関のシリンダブロック（４）内に形成され、主にシリンダブロック（４）を冷却する冷却液が流れるブロック側流路（２０）と、
前記ヘッド側流路（１０）および前記ブロック側流路（２０）から流出の冷却液を放熱させる放熱器（３０）とを備え、
前記ヘッド側流路（１０）と前記ブロック側流路（２０）とを冷却液が独立して流れるとともに、前記ブロック側流路（２０）流出の冷却液が前記ヘッド側流路（１０）流出の冷却液よりも高温となる内燃機関の冷却システムであって、
前記ブロック側流路（２０）は、前記シリンダヘッド（３）に近い側から前記シリンダヘッド（３）から離れた側に向けて冷却液が流れる構成であることを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【請求項２】
前記ブロック側流路（２０）は、前記シリンダヘッド（３）に近い側である上側から前記シリンダヘッド（３）から離れた側である下側に向けて冷却液が流れる構成であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却システム。
【請求項３】
前記ブロック側流路（２０）の冷却液流れを、上側から下側に向けて流れる第１冷却液流れと、下側から上側に向けて流れる第２冷却液流れとの一方に切り替える切替手段（４２、６１、６２）を備え、
前記切替手段（４２、６１、６２）は、前記ブロック側流路（２０）内のガス抜きの際に、前記第２冷却液流れに切り替えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の冷却システム。
【請求項４】
内燃機関のシリンダヘッド（３）内に形成され、主にシリンダヘッド（３）を冷却する冷却液が流れるヘッド側流路（１０）と、
前記内燃機関のシリンダブロック（４）内に形成され、主にシリンダブロック（４）を冷却する冷却液が流れるブロック側流路（２０）とを備え、
前記ヘッド側流路（１０）と前記ブロック側流路（２０）とを冷却液が独立して流れるとともに、前記ブロック側流路（２０）流出の冷却液が前記ヘッド側流路（１０）流出の冷却液よりも高温となる内燃機関の冷却構造であって、
前記ブロック側流路（２０）は、前記シリンダヘッド（３）に近い側から前記シリンダヘッド（３）から離れた側に向けて冷却液が流れる構成であることを特徴とする内燃機関の冷却構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２３６８３１（Ｐ２０１１−２３６８３１Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０９５５８（Ｐ２０１０−１０９５５８）
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]