(57)【要約】  本発明は、冷却水の温度を変更するための制御弁を適切に制御して冷却水の相変化温度帯を可及的に有効利用する技術を提供することを目的とする。本発明は、比熱が可変する冷却水を循環させる内燃機関の冷却水温制御装置であって、前記冷却水が受ける受熱量を算出する受熱量算出手段と、前記冷却水の流通経路又は流通量を変更して前記冷却水の温度を変更するために、指令に応じて開閉制御される制御弁と、前記受熱量算出手段によって算出される受熱量に基づいて、前記制御弁を制御する制御手段と、を備えた。
2012147202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
比熱が可変する冷却水を循環させる内燃機関の冷却水温制御装置であって、
前記冷却水が受ける受熱量を算出する受熱量算出手段と、
前記冷却水の流通経路又は流通量を変更して前記冷却水の温度を変更するために、指令に応じて開閉制御される制御弁と、
前記受熱量算出手段によって算出される受熱量に基づいて、前記制御弁を制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の冷却水温制御装置。
【請求項２】
前記受熱量算出手段は、前記冷却水が内燃機関に流入する入口で受ける入口受熱量を算出し、
前記制御手段は、前記受熱量算出手段によって算出される前記入口受熱量が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯の低側開始受熱量に近付くように、前記制御弁を制御する請求項１に記載の内燃機関の冷却水温制御装置。
【請求項３】
前記受熱量算出手段は、前記冷却水が内燃機関から流出する出口で受ける出口受熱量を算出し、
前記制御手段は、前記受熱量算出手段によって算出される前記出口受熱量が、前記相変化温度帯内の受熱量を超えた高い受熱量となる場合には、前記出口受熱量が、前記相変化温度帯内の受熱量に含まれるように、前記制御弁を制御する請求項２に記載の内燃機関の冷却水温制御装置。
【請求項４】
前記受熱量算出手段が受熱量を算出できない場合には、前記冷却水の温度が低下するように、前記制御弁を制御する請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の冷却水温制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の冷却水温制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子的に弁開度を調整可能な弁開度調整手段を用いて内燃機関の冷却水の温度を制御するものであって、内燃機関の現在までの運転条件に基づいて冷却水の温度の最適値を推定し、将来の内燃機関の入口での冷却水の温度の推定値と、推定された最適値とに基づいて、弁開度調整手段の弁開度を調整する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１の技術によると、より最適な温度に内燃機関の冷却水の温度を制御することができる。【０００３】
一方、内燃機関を冷却する冷却水として、固相状態と液相状態との一方から他方に相変化することにより媒体の比熱を変更する粒子を含むことで比熱が可変する冷却水を用いる技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１００６３８号公報
【特許文献２】特開２００９−０４４８９６号公報
【特許文献３】特開２００５−３２５７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に開示された比熱が可変する冷却水を使用する場合に、特許文献１に開示された技術を適用して冷却水の温度を基準に制御しようとすると、冷却水の比熱が可変する温度帯（相変化温度帯）が狭いので制御が適切に行えない。すなわち、冷却水の目標温度を相変化温度帯に設定して冷却水の温度が相変化温度帯に存在しても、受熱量が相変化温度帯の許容範囲内であっても高ければ、更に受熱量が加わると直ぐに冷却水の比熱が低くなり一気に冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまうおそれがある。またこれを回避するために、冷却水の目標温度を相変化温度帯よりも低めに設定すると、内燃機関のオイルが冷えてしまい、内燃機関のフリクションが増加してしまうおそれがある。【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、比熱が可変する冷却水を使用する場合に、冷却水の温度を変更するための制御弁を適切に制御して冷却水の相変化温度帯を可及的に有効利用する技術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】
【０００７】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
比熱が可変する冷却水を循環させる内燃機関の冷却水温制御装置であって、
前記冷却水が受ける受熱量を算出する受熱量算出手段と、
前記冷却水の流通経路又は流通量を変更して前記冷却水の温度を変更するために、指令に応じて開閉制御される制御弁と、
前記受熱量算出手段によって算出される受熱量に基づいて、前記制御弁を制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の冷却水温制御装置である。【０００８】
比熱が可変する冷却水は、冷却水の相変化温度帯では冷却水が受ける受熱量がある程度変化しても冷却水の温度が変化しない。冷却水の相変化温度帯とは、冷却水中の粒子が相変化する等して冷却水の比熱が変化している状態の温度帯であり、この相変化温度帯では、冷却水に付与される熱量（受熱量）に変化が生じても、粒子の相変化が生じて比熱が変化し冷却水の温度が変化し難くなるものである。つまり、冷却水の相変化温度帯では、冷却水が温度変化しないままでいる受熱量の許容範囲が広い。このため、冷却水の温度を基準に制御弁を制御しようとすると、冷却水の相変化温度帯が狭いので制御弁の制御が過剰となり適切に行えない場合がある。これは、冷却水の相変化温度帯における目標温度では、冷却水の受熱量が判断できず、目標温度の冷却水であっても、相変化温度帯内の受熱量として高い場合や低い場合が生じ得るからである。よって、目標温度の冷却水であっても、受熱量が変化すると、直ぐに相変化温度帯から外れるおそれがある。しかし、冷却水の受熱量を基準に制御弁を制御すれば、冷却水の相変化温度帯内の受熱量の範囲が広いので、目標受熱量を定めれば相変化温度帯を含む範囲で制御弁の制御が細かく適切に行える。【０００９】
これによると、例えば、冷却水の目標受熱量を相変化温度帯内の低側受熱量に設定すれば、更に受熱量が加わっても冷却水の温度は相変化温度帯内に維持され、直ぐに冷却水の比熱が低くなり一気に冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまうことを回避することができる。また、冷却水の目標受熱量を過度に低めに設定する必要もなく、冷却水の温度が低すぎることに起因して内燃機関のオイルが冷えてしまい、内燃機関のフリクションが増加してしまうことを回避することができる。【００１０】
本発明によると、比熱が可変する冷却水を使用する場合に、冷却水の温度を変更するための制御弁を適切に制御して冷却水の相変化温度帯を可及的に有効利用することができる。【００１１】
前記受熱量算出手段は、前記冷却水が内燃機関に流入する入口で受ける入口受熱量を算出し、
前記制御手段は、前記受熱量算出手段によって算出される前記入口受熱量が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯の低側開始受熱量に近付くように、前記制御弁を制御するとよい。【００１２】
これによると、冷却水の目標入口受熱量を相変化温度帯内の低側開始受熱量に近付けるように設定することができるので、更に内燃機関において冷却水に受熱量が加わっても冷却水の温度は相変化温度帯内に維持され、直ぐに冷却水の比熱が低くなり一気に冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまうことを回避することができる。【００１３】
前記受熱量算出手段は、前記冷却水が内燃機関から流出する出口で受ける出口受熱量を算出し、
前記制御手段は、前記受熱量算出手段によって算出される前記出口受熱量が、前記相変化温度帯内の受熱量を超えた高い受熱量となる場合には、前記出口受熱量が、前記相変化温度帯内の受熱量に含まれるように、前記制御弁を制御するとよい。【００１４】
これによると、冷却水の目標出口受熱量を相変化温度帯内の受熱量に含ませるように設定することができるので、内燃機関から流出する冷却水の温度は相変化温度帯内に維持され、直ぐに冷却水の比熱が低くなり一気に冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまうことを回避することができる。【００１５】
前記受熱量算出手段が受熱量を算出できない場合には、前記冷却水の温度が低下するように、前記制御弁を制御するとよい。【００１６】
これによると、受熱量を算出できない場合には、冷却水の温度を低下させ、冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまうことを回避することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、比熱が可変する冷却水を使用する場合に、冷却水の温度を変更するための制御弁を適切に制御して冷却水の相変化温度帯を可及的に有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る冷却水のモデルを示す図である。
【図３】実施例１に係る冷却水の温度と比熱との関係を示す図である。
【図４】実施例１に係る比熱が変化する冷却水における、冷却水の単位量あたりの２５℃基準での受熱量と、冷却水の温度と、の関係の特性曲線を示す図である。
【図５】実施例１に係る内燃機関及び各種機器での受熱量のモデルを示す図である。
【図６】実施例１に係るラジエータを流通する冷却水の流量やバイパス通路を流通する冷却水の流量を算出するマップを示す図である。
【図７】実施例１に係るヒータコアを流通する冷却水の流量、リザーバタンクを流通する冷却水の流量、オイルクーラを流通する冷却水の流量、スロットル弁及びＥＧＲ弁を流通する冷却水の流量、又はＥＧＲクーラを流通する冷却水の流量を算出するマップを示す図である。
【図８】実施例１に係るラジエータでの放熱量やリザーバタンクでの放熱量を算出するマップを示す図である。
【図９】実施例１に係るヒータコアでの放熱量を算出するマップを示す図である。
【図１０】実施例１に係るオイルクーラでの放熱量、スロットル弁及びＥＧＲ弁での放熱量、又はＥＧＲクーラでの放熱量を算出するマップを示す図である。
【図１１】実施例１に係る入口受熱量に基づく電子サーモスタットの制御を示す図である。
【図１２】実施例１に係る入口受熱量に基づく電子サーモスタットの制御での問題点を示す図である。
【図１３】実施例１に係る出口受熱量に基づく電子サーモスタットの制御を示す図である。
【図１４】実施例１に係る入口受熱量や出口受熱量を算出できない場合の電子サーモスタットの制御を示す図である。
【図１５】実施例１に係る冷却水温制御ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の冷却水温制御装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１では、シリンダブロック及びシリンダヘッドを冷却するために冷却水が冷却水通路２を循環する。冷却水通路２としては、冷却水がラジエータ３を流通する通路２ａ、冷却水がオイルクーラ４を流通する通路２ｂ、冷却水がスロットル弁５ａ及びＥＧＲ弁５ｂを流通する通路２ｃ、冷却水がリザーバタンク６を流通する通路２ｄ、冷却水がヒータコア７を流通する通路２ｅ、冷却水がＥＧＲクーラ８を流通する通路２ｆ、冷却水がそのまま流通するバイパス通路２ｇが設けられている。
【００２０】
ラジエータ３は、冷却水と外気とで熱交換して冷却水を冷却する。オイルクーラ４は、水冷式オイルクーラであり、内燃機関１に供給されるオイルと冷却水とで熱交換してオイルを冷却する。スロットル弁５ａは、内燃機関１で吸気量を制御する弁であり、冷却水で冷却される。ＥＧＲ弁５ｂは、内燃機関１に還流される排気の一部であるＥＧＲガス量を制御する弁であり、冷却水で冷却される。リザーバタンク６は、冷却水を一時的に貯留する。ヒータコア７は、冷却水を暖める。ＥＧＲクーラ８は、水冷式ＥＧＲクーラであり、内燃機関１に還流されるＥＧＲガスと冷却水とで熱交換してＥＧＲガスを冷却する。
【００２１】
冷却水がラジエータ３を流通する通路２ａには、シリンダブロックから通じる冷却水がオイルクーラ４を流通する通路２ｂが合流する。また、冷却水がラジエータ３を流通する通路２ａからは、冷却水がスロットル弁５ａ及びＥＧＲ弁５ｂを流通する通路２ｃ、並びに、冷却水がリザーバタンク６を流通する通路２ｄが分岐する。シリンダブロックから通じた冷却水がＥＧＲクーラ８を流通する通路２ｆは、冷却水がヒータコア７を流通する通路２ｅに合流する。
【００２２】
冷却水がラジエータ３を流通する通路２ａ及びバイパス通路２ｇが合流する部位には、電子サーモスタット９が配置されている。電子サーモスタット９は、指令に応じて開閉制御される制御弁であり、開弁することで冷却水がラジエータ３を流通するように冷却水の流通経路及び流通量を変更して冷却水の温度を低下させることができる。このとき、バイパス通路２ｇは冷却水の流通量が絞られる。反対に、電子サーモスタット９を閉弁することで冷却水がラジエータ３を流通し難くするように冷却水の流通経路及び流通量を変更して冷却水の温度を低下し難くすることができる。このとき、バイパス通路２ｇは冷却水の流通量が増加する。電子サーモスタット９の下流では冷却水をウォータポンプ１０に送り込む。ウォータポンプ１０は、冷却水を汲み上げて内燃機関１のシリンダブロックへ供給する。また、内燃機関１の出口に冷却水通路２が接続された部位には、水温センサ１１が配置され、水温センサ１１で内燃機関１から流出した冷却水の温度を検出する。
【００２３】
ここで、冷却水通路２を流通する冷却水は、比熱が可変する冷却水である。すなわち、冷却水は、固相状態と液相状態との一方から他方に相変化することにより媒体の比熱を変更する粒子を含み比熱が可変する冷却水である。なお、粒子としては、固相状態と液相状態との一方から他方に相変化するものだけでなく、液相状態と気相状態との一方から他方に相変化するもの等を用いることができる。冷却水は、図２に示すように温度が一定以上になると内部の物質が固体から液体に相変化するような物質をカプセルで包んだ粒子を、冷却水の溶媒の中に混入させたものである。図２は、本実施例に係る冷却水のモデルを示す図である。図３は、本実施例に係る冷却水の温度と比熱との関係を示す図である。図２に示すように冷却水中の複数の粒子が固相状態と液相状態との一方から他方に相変化することにより、図３に示す複数の粒子が相変化して冷却水の比熱が変化している可変比熱領域が生じる。この可変比熱領域は、冷却水に熱量が付与されても、粒子が相変化して冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯となる（図４参照）。図４は、本実施例に係る比熱が変化する冷却水における、冷却水の単位量あたりの２５℃基準での受熱量と、冷却水の温度と、の関係の特性曲線を示す図である。図４に示す相変化温度帯とは、冷却水中の粒子が固相状態と液相状態との一方から他方に相変化して冷却水の比熱が変化している状態の温度帯であり、この相変化温度帯では、冷却水に付与される受熱量に変化が生じても、粒子の相変化が生じて比熱が変化し冷却水の温度が変化し難くなるものである。このような冷却水を用いることにより、内燃機関１の暖機過程では従来よりも冷却水の比熱を下げておくことで内燃機関１の暖機性を向上して燃費向上でき、暖機後はある一定の温度域（相変化温度帯）で比熱が高くなることから、受熱量の許容範囲が増大してオーバーヒート等を回避することができる。
【００２４】
この内燃機関１には、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１２が併設されている。ＥＣＵ１２には、水温センサ１１等の各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１２に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ１２には、スロットル弁５ａ、ＥＧＲ弁５ｂ、ヒータコア７、及び電子サーモスタット９、ウォータポンプ１０等が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ１２によりこれらの機器が制御される。
【００２５】
（冷却水温制御）
従来から、電子サーモスタットを、冷却水の温度に基づいて制御することが行われていた。例えば、冷却水の将来の最適温度を推定し、その最適温度となるように電子サーモスタットを制御して冷却水の温度を調節するものである。しかしながら、冷却水として、本実施例のような比熱が可変する冷却水を用いる場合には、その冷却水の利点が生かせないという問題があった。
【００２６】
すなわち、比熱が可変する冷却水は、冷却水の相変化温度帯では冷却水が受ける受熱量がある程度変化しても冷却水の温度が変化しない。つまり、冷却水の相変化温度帯では、冷却水が温度変化しないままでいる受熱量の許容範囲が広い。このため、従来のように冷却水の温度に基づいて電子サーモスタットを制御しようとすると、冷却水の相変化温度帯が狭いので電子サーモスタットの制御が過剰となり適切に行えない場合がある。これは、冷却水の相変化温度帯における目標温度では、冷却水の受熱量が判断できず、目標温度の冷却水であっても、相変化温度帯内の受熱量として高い場合（図４点Ａ）や低い場合が生じ得るからである。図４に示す点Ａは、内燃機関出口の冷却水が相変化温度帯内の目標温度であり、冷却水の受熱量が相変化温度帯内において高い場合の冷却水の状態である。よって、相変化温度帯内の目標温度の冷却水であっても、受熱量が変化すると、直ぐに相変化温度帯から外れるおそれがある。例えば図４の点Ａの場合には、急激な高負荷時等に受熱量が増加すると、冷却水の温度が相変化温度帯を超えてしまい直ぐに冷却水の比熱が低くなり一気に冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまう。
【００２７】
このようなオーバーヒートを回避するように、冷却水の目標温度を相変化温度帯よりも低く設定することも考えられる。図４に示す点Ｂは、内燃機関出口の冷却水が相変化温度帯より低い目標温度の場合の冷却水の状態である。しかし、図４の点Ｂの場合には、冷却水通路を循環して温度低下した内燃機関入口の冷却水の温度が相変化温度帯よりも過度に低温になり、内燃機関のオイルが冷えてしまい、内燃機関のフリクションが増加してしまう。
【００２８】
以上のように、比熱が可変する冷却水を使用する場合に、電子サーモスタットを冷却水の温度に基づいて制御すると、比熱が可変する冷却水の利点が生かせず電子サーモスタットを適切に制御することができなかった。このため、冷却水の相変化温度帯を有効利用することができないものとなってしまっていた。
【００２９】
そこで、本実施例では、冷却水が受ける受熱量を算出し、算出される受熱量に基づいて、電子サーモスタット９を制御するようにした。このようにすれば、冷却水の相変化温度帯内の受熱量の範囲が広いので、目標受熱量を定めれば相変化温度帯を含む範囲で制御弁の制御が細かく適切に行える。
【００３０】
本実施例の具体的な制御としては、冷却水が内燃機関に流入する入口で受ける入口受熱量を算出する。そして、算出される入口受熱量が、粒子が相変化して冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯の低側開始受熱量に近付くように、電子サーモスタット９を制御する。
【００３１】
図５は、本実施例に係る内燃機関及び各種機器での受熱量のモデルを示す図である。図５に示すように、内燃機関１の入口受熱量は、内燃機関１から流出する出口で受ける出口受熱量と各種機器の授受熱量及び各種機器での流量とから算出することができる。入口受熱量を算出するＥＣＵ１２が、本発明の受熱量算出手段に対応する。各種機器の授受熱量は、ラジエータ３、バイパス通路２ｇ、ヒータコア７、リザーバタンク６、オイルクーラ４、スロットル弁５ａ及びＥＧＲ弁５ｂ、ＥＧＲクーラ８を夫々流通する冷却水の授受熱量である。各種機器での流量は、ラジエータ３、バイパス通路２ｇ、ヒータコア７、リザーバタンク６、オイルクーラ４、スロットル弁５ａ及びＥＧＲ弁５ｂ、ＥＧＲクーラ８を夫々流通する冷却水の流量である。
【００３２】
以下に内燃機関１の入口受熱量の算出方法を説明する。まず、内燃機関１から流出する出口で受ける出口受熱量を算出する。出口受熱量Ｑｅｎｇｏｕｔは、図４に示すように、水温センサ１１で検出した内燃機関１の出口での冷却水の温度Ｔｅｎｇｏｕｔを冷却水の特性曲線に取り込むことで導出することができる。出口受熱量を算出するＥＣＵ１２が、本発明の受熱量算出手段に対応する。
【００３３】
次に、各種機器での流量を算出する。図６は、本実施例に係るラジエータ３を流通する冷却水の流量Ｇｒａｄやバイパス通路２ｇを流通する冷却水の流量Ｇｂｙを算出するマップを示す図である。ＧｒａｄやＧｂｙは、電子サーモスタット９の弁開度とウォータポンプ１０の回転数とに依存するので、これらの値を図６に示すマップに取り込むことにより算出することができる。ここで、電子サーモスタット９の弁開度としては、制御上の開度を流用することができる。ウォータポンプ１０の回転数としては、機械式ウォータポンプの場合には、エンジン回転数に比例した値を用いることができ、電動式ウォータポンプの場合には、駆動モータの回転数を用いることができる。図７は、本実施例に係るヒータコア７を流通する冷却水の流量Ｇｈｅａｔ、リザーバタンク６を流通する冷却水の流量Ｇｒｅｓ、オイルクーラ４を流通する冷却水の流量Ｇｏｉｌ、スロットル弁５ａ及びＥＧＲ弁５ｂを流通する冷却水の流量Ｇｔｈｒ、又はＥＧＲクーラ８を流通する冷却水の流量Ｇｅｇｒを算出するマップを示す図である。Ｇｈｅａｔ、Ｇｒｅｓ、Ｇｏｉｌ、Ｇｔｈｒ、又はＧｅｇｒは、ウォータポンプ１０の回転数に依存するので、これらの値を図７に示すマップに取り込むことにより算出することができる。
【００３４】
次に、各種機器の授受熱量を算出する。図８は、本実施例に係るラジエータ３での放熱量△Ｑｒａｄやリザーバタンク６での放熱量△Ｑｒｅｓを算出するマップを示す図である。△Ｑｒａｄや△Ｑｒｅｓは、各機器が受ける風速と各種機器を流通する冷却水の流量とに依存するので、これらの値を図８に示すマップに取り込むことにより算出することができる。ここで、風速としては、車速と車輌のファンの風速とを足した値等を用いることができる。図９は、本実施例に係るヒータコア７での放熱量△Ｑｈｅａｔを算出するマップを示す図である。△Ｑｈｅａｔは、ヒータ風量とヒータコア７を流通する冷却水の流量とに依存するので、これらの値を図９に示すマップに取り込むことにより算出することができる。図１０は、本実施例に係るオイルクーラ４での放熱量△Ｑｏｉｌ、スロットル弁５ａ及びＥＧＲ弁５ｂでの放熱量△Ｑｔｈｒ、又はＥＧＲクーラ８での放熱量△Ｑｅｇｒを算出するマップを示す図である。△Ｑｏｉｌ、△Ｑｔｈｒ、又は△Ｑｅｇｒは、水温センサ１１で検出した内燃機関１の出口での冷却水の温度と各種機器を流通する冷却水の流量とに依存するので、これらの値を図１０に示すマップに取り込むことにより算出することができる。そして、出口受熱量から各種機器の放熱量を差し引いて各種機器の受熱量を算出する。すなわち、ラジエータ３での受熱量Ｑｒａｄ＝Ｑｅｎｇｏｕｔ−△Ｑｒａｄである。リザーバタンク６での受熱量Ｑｒｅｓ＝Ｑｅｎｇｏｕｔ−△Ｑｒｅｓである。なお、バイパス通路２ｇでは熱の授受がほとんど無いので、バイパス通路２ｇでの受熱量Ｑｂｙ＝Ｑｅｎｇｏｕｔである。ヒータコア７での受熱量Ｑｈｅａｔ＝Ｑｅｎｇｏｕｔ−△Ｑｈｅａｔである。オイルクーラ４での受熱量Ｑｏｉｌ＝Ｑｅｎｇｏｕｔ−△Ｑｏｉｌである。スロットル弁５ａ及びＥＧＲ弁５ｂでの受熱量Ｑｔｈｒ＝Ｑｅｎｇｏｕｔ−△Ｑｔｈｒである。ＥＧＲクーラ８での受熱量Ｑｅｇｒ＝Ｑｅｎｇｏｕｔ−△Ｑｅｇｒである。
【００３５】
次に、内燃機関１に流入する入口で受ける入口受熱量を算出する。入口受熱量Ｑｅｎｇｉｎは、各種機器の受熱量と各種機器での流量とを掛けたものの総和を各種機器の受熱量で割ったものである。すなわち、入口受熱量Ｑｅｎｇｉｎ＝（Ｑｒａｄ×Ｇｒａｄ＋Ｑｒｅｓ×Ｇｒｅｓ＋Ｑｂｙ×Ｇｂｙ＋Ｑｈｅａｔ×Ｇｈｅａｔ＋Ｑｏｉｌ×Ｇｏｉｌ＋Ｑｔｈｒ×Ｇｔｈｒ＋Ｑｅｇｒ×Ｇｅｇｒ）÷（Ｑｒａｄ＋Ｑｒｅｓ＋Ｑｂｙ＋Ｑｈｅａｔ＋Ｑｏｉｌ＋Ｑｔｈｒ＋Ｑｅｇｒ）である。
【００３６】
図１１は、本実施例に係る入口受熱量に基づく電子サーモスタット９の制御を示す図である。図１１に示すように、上記のようにして算出される入口受熱量が、相変化温度帯の低側開始受熱量に近付くように、電子サーモスタット９を制御する。言い換えると、算出される入口受熱量が、目標受熱量である相変化温度帯の低側開始受熱量となるように、電子サーモスタット９を制御する。相変化温度帯の低側開始受熱量は、予め実験や検証等で定めておくことができる。電子サーモスタット９を制御するＥＣＵ１２が、本発明の制御手段に対応する。これにより、電子サーモスタット９は、入口受熱量が相変化温度帯の低側開始受熱量よりも低ければ、ラジエータ３に流入する冷却水の量を低減するように閉じ側に制御される。一方、電子サーモスタット９は、入口受熱量が相変化温度帯の低側開始受熱量よりも高ければ、ラジエータ３に流入する冷却水の量を増加するように開き側に制御される。
【００３７】
これによると、冷却水の目標受熱量を相変化温度帯の低側開始受熱量に設定することができるので、更に受熱量が加わっても冷却水の温度は相変化温度帯内に維持され、直ぐに冷却水の比熱が低くなり一気に冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまうことを回避することができる。また、冷却水の目標受熱量を過度に低めに設定する必要もなく、冷却水の温度が低すぎることに起因して内燃機関のオイルが冷えてしまい、内燃機関のフリクションが増加してしまうことを回避することができる。
【００３８】
本実施例によると、比熱が可変する冷却水を使用する場合に、冷却水の温度を変更するための制御弁を適切に制御して冷却水の相変化温度帯を可及的に有効利用することができる。
【００３９】
図１２は、本実施例に係る入口受熱量に基づく電子サーモスタット９の制御での問題点を示す図である。入口受熱量に基づき電子サーモスタット９を制御していると、図１２に示すように、出口受熱量が相変化温度帯を超えた高い受熱量となる場合がある。この場合は、高負荷時等に生じる可能性があり、オーバーヒートし易い。
【００４０】
そこで、本実施例では、出口受熱量が、相変化温度帯内の受熱量を超えた高い受熱量となる場合には、出口受熱量が、相変化温度帯内のより高い受熱量に近付くように、電子サーモスタット９を制御する。なお、出口受熱量が、相変化温度帯内の受熱量に含まれるように、電子サーモスタット９を制御するものでもよい。
【００４１】
本実施例の具体的な制御としては、入口受熱量が、相変化温度帯の低側開始受熱量に近付くように、電子サーモスタット９を制御していると、図１２に示すように、出口受熱量が、相変化温度帯内の受熱量を超えた高い受熱量となる場合がある。その場合には、入口受熱量に基づく制御を停止して、図１３に示すように、出口受熱量が、相変化温度帯内のより高い受熱量に近付くように、電子サーモスタット９を制御する。図１３は、本実施例に係る出口受熱量に基づく電子サーモスタット９の制御を示す図である。ここで、出口受熱量を相変化温度帯内のより高い受熱量に近付けるのは、入口受熱量もより高い受熱量に維持することができるので、冷却水の相変化温度帯を有効利用することができるためである。
【００４２】
これによると、冷却水の目標出口受熱量を相変化温度帯内のより高い受熱量に含ませるように設定することができるので、内燃機関から流出する冷却水の温度は相変化温度帯内に維持され、直ぐに冷却水の比熱が低くなり一気に冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまうことを回避することができる。
【００４３】
上記のように、入口受熱量や出口受熱量に基づき電子サーモスタット９を制御していると、センサ異常、エンジン異常、各種機器の異常等の何らかの原因で入口受熱量や出口受熱量を算出することができなくなる場合がある。この場合には、入口受熱量や出口受熱量に基づき電子サーモスタット９を制御することができなくなる。
【００４４】
そこで、入口受熱量や出口受熱量を算出できない場合には、冷却水の温度が低下するように、電子サーモスタット９を制御する。
【００４５】
図１４は、本実施例に係る入口受熱量や出口受熱量を算出できない場合の電子サーモスタット９の制御を示す図である。本実施例の具体的な制御としては、ラジエータ３に冷却水が一定量以上流通させて出口受熱量が相変化温度帯より低い受熱量となるように、電子サーモスタット９を一定開度以上開き側に制御する。なお、異常事態であり、図１４に示す場合よりも出口受熱量を低くしてもよいので、ラジエータ３に冷却水が流通可能な全量を流通させるように、電子サーモスタット９を全開に制御してもよい。
【００４６】
これによると、受熱量を算出できない場合には、冷却水の温度を低下させ、冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまうことを回避することができる。
【００４７】
（冷却水温制御ルーチン）
ＥＣＵ１２における冷却水温制御ルーチンについて、図１５に示すフローチャートに基づいて説明する。図１５は、本実施例に係る冷却水温制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１２によって実行される。本ルーチンを実行するＥＣＵ１２が、本発明の制御手段に対応する。
【００４８】
図１５に示すルーチンが開始されると、Ｓ１０１では、入口受熱量を算出する。この際、出口受熱量も算出される。Ｓ１０２では、Ｓ１０１で入口受熱量及び出口受熱量の算出に誤り（ＮＧ）が生じたか否かを判別する。Ｓ１０２において肯定判定されると、Ｓ１０６へ移行する。Ｓ１０２において否定判定されると、Ｓ１０３へ移行する。Ｓ１０３では、出口受熱量が相変化温度帯を超えた高い受熱量となるか否かを判別する。Ｓ１０３において肯定判定された場合には、Ｓ１０５へ移行する。Ｓ１０３において否定判定された場合には、Ｓ１０４へ移行する。Ｓ１０４では、入口受熱量が相変化温度帯の低側開始受熱量に近付くように、電子サーモスタット９を制御する。Ｓ１０５では、出口受熱量が相変化温度帯内のより高い受熱量に近付くように、電子サーモスタット９を制御する。Ｓ１０６では、冷却水の温度が低下するように、電子サーモスタット９を制御する。Ｓ１０４〜Ｓ１０６の処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
【００４９】
以上の本ルーチンであると、冷却水の温度を変更するための制御弁を適切に制御して冷却水の相変化温度帯を可及的に有効利用することができる。
【００５０】
＜その他＞
本発明に係る内燃機関の冷却水温制御装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１     内燃機関
２     冷却水通路
３     ラジエータ
４     オイルクーラ
５ａ   スロットル弁
５ｂ   ＥＧＲ弁
６     リザーバタンク
７     ヒータコア
８     ＥＧＲクーラ
９     電子サーモスタット
１０   ウォータポンプ
１１   水温センサ
１２   ＥＣＵ
【図１】
2012147202.tif 000003
【図２】
2012147202.tif 000004
【図３】
2012147202.tif 000005
【図４】
2012147202.tif 000006
【図５】
2012147202.tif 000007
【図６】
2012147202.tif 000008
【図７】
2012147202.tif 000009
【図８】
2012147202.tif 000010
【図９】
2012147202.tif 000011
【図１０】
2012147202.tif 000012
【図１１】
2012147202.tif 000013
【図１２】
2012147202.tif 000014
【図１３】
2012147202.tif 000015
【図１４】
2012147202.tif 000016
【図１５】
2012147202.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月7日(2011.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固相状態と液相状態との一方から他方に相変化することにより媒体の比熱を変更する粒子を含み比熱が可変する冷却水を循環させる内燃機関の冷却水温制御装置であって、
前記冷却水が内燃機関に流入する入口で受ける入口受熱量を算出する受熱量算出手段と、
前記冷却水の流通経路又は流通量を変更して前記冷却水の温度を変更するために、指令に応じて開閉制御される制御弁と、
前記受熱量算出手段によって算出される前記入口受熱量が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯の低側開始受熱量に近付くように、前記制御弁を制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の冷却水温制御装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記受熱量算出手段は、前記冷却水が内燃機関から流出する出口で受ける出口受熱量を算出し、
前記制御手段は、前記受熱量算出手段によって算出される前記出口受熱量が、前記相変化温度帯内の受熱量を超えた高い受熱量となる場合には、前記出口受熱量が、前記相変化温度帯内の受熱量に含まれるように、前記制御弁を制御する請求項１に記載の内燃機関の冷却水温制御装置。
【請求項４】
前記受熱量算出手段が受熱量を算出できない場合には、前記冷却水の温度が低下するように、前記制御弁を制御する請求項１又は３に記載の内燃機関の冷却水温制御装置。
【手続補正書】
【提出日】平成25年11月19日(2013.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
比熱が可変する冷却水を循環させる内燃機関の冷却水温制御装置であって、
前記冷却水が内燃機関に流入する入口で受ける入口受熱量を算出する受熱量算出手段と、
前記冷却水の流通経路又は流通量を変更して前記冷却水の温度を変更するために、指令に応じて開閉制御される制御弁と、
前記受熱量算出手段によって算出される前記入口受熱量が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯の低側開始受熱量に近付くように、前記制御弁を制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の冷却水温制御装置。
【請求項２】
前記受熱量算出手段は、前記冷却水が内燃機関から流出する出口で受ける出口受熱量を算出し、
前記制御手段は、前記受熱量算出手段によって算出される前記出口受熱量が、前記相変化温度帯内の受熱量を超えた高い受熱量となる場合には、前記出口受熱量が、前記相変化温度帯内の受熱量に含まれるように、前記制御弁を制御する請求項１に記載の内燃機関の冷却水温制御装置。
【請求項３】
前記受熱量算出手段が受熱量を算出できない場合には、前記冷却水の温度が低下するように、前記制御弁を制御する請求項１又は２に記載の内燃機関の冷却水温制御装置。
【国際調査報告】
2012147202.tif 000018
2012147202.tif 000019
2012147202.tif 000020
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