(57)【要約】【課題】エンジン出力の低下を抑制しつつエンジン本体の温度が過度に高くなるのを防止する。【解決手段】エンジン本体１を経由して冷却水を循環させる冷却水経路１６０と、前記冷却水経路１６０を開閉可能な流量制御弁７５と、前記流量制御弁７５を制御する制御手段１００とを設ける。前記制御手段１００を、前記流量制御弁７５が故障しているか否かを判定し、前記流量制御弁７５が故障していると判定したとき、前記流量制御弁７５が少なくとも所定の期間継続して全開になるように当該流量制御弁７５を制御する、ように構成する。【選択図】図２
2020176582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの冷却装置であって、
エンジン本体を経由して冷却水を循環させる冷却水経路と、
前記冷却水経路を開閉可能な流量制御弁と、
前記流量制御弁を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記流量制御弁が故障しているか否かを判定し、前記流量制御弁が故障していると判定したとき、前記流量制御弁が少なくとも所定の期間継続して全開になるように当該流量制御弁を制御する、ことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの冷却装置であって、
前記流量制御弁は、電力の供給を受けて開閉し、当該電力の供給が停止すると全開になるように構成されており、
前記制御手段は、前記流量制御弁が故障していると判定したとき、当該流量制御弁への電力供給を停止させる、ことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジンの冷却装置であって、
前記制御手段は、前記流量制御弁が故障していると判定したとき、エンジンの出力を制限する、ことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンの冷却装置であって、
冷却水を冷却するラジエータと、
エンジン本体を経由して冷却水を循環させる経路であって、前記冷却水経路から冷却水を分流させて前記ラジエータを経由させるラジエータ側冷却水経路と、
前記ラジエータ側冷却水経路の途中に配置された弁本体であって、当該弁本体を通過する冷却水の温度が所定の開弁温度以上のときに開弁して当該冷却水の温度が前記開弁温度未満のときに閉弁する弁本体と、前記開弁温度を変更可能な開弁温度変更部とを含むサーモスタットとをさらに備え、
前記制御手段は、前記流量制御弁が故障していると判定したとき、前記サーモスタットの開弁温度が低下するように前記開弁温度変更部を制御する、ことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの冷却装置であって、
前記冷却水経路の途中に配置されて当該冷却水経路を通過する冷却水の圧力を検出する圧力センサを備え、
前記制御手段は、前記流量制御弁の開閉時の前記圧力センサの検出値に基づいて前記流量制御弁が故障しているか否かを判定する、ことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジンの冷却装置において、
前記制御手段は、エンジン本体に形成された燃焼室の壁温が予め設定された目標温度となるように前記流量制御弁を開閉させる、ことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに適用される冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に設けられるエンジンは、エンジンによって回転駆動されるウォータポンプによってエンジン本体や補機類に冷却水が圧送されるように構成されている。また、冷却水が流通する経路にこれを開閉可能な流量制御弁を設けて、流量制御弁の開閉操作によって冷却水の流量を変更することも行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、エンジン本体とラジエータとをつなぎ内側を冷却水が流通する通路の途中に、この通路を開閉する流量制御弁が設けられて、この流量制御弁の開度を変更することで前記通路を流通する冷却水の流量ひいてはエンジン本体の温度を調整するようにしたエンジンが開示されている。このエンジンでは、流量制御弁が故障しているか否かを判定し、流量制御弁が故障しているとエンジン出力を制限するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１６８７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のような流量制御弁が設けられたエンジンでは、流量制御弁が故障するとエンジン本体に適切な量の冷却水が供給されなくなり、これによってエンジン本体の温度が過度に高くなるおそれがある。これに対して、特許文献１のエンジンによれば流量制御弁の故障に伴ってエンジン出力が低減されるので、エンジン本体の温度が過度に高くなるのを防止できると考えられる。しかし、このエンジンでは、エンジン出力の制限のみによってエンジン本体の過昇温を回避しているため、エンジン出力を大幅に低下させる必要がありエンジン性能が著しく悪化する。
【０００６】
本発明は、前記のような事情に鑑みて成されたものであり、エンジン出力の低下を抑制しつつエンジン本体の温度が過度に高くなるのを防止する、ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、エンジンの冷却装置であって、エンジン本体を経由して冷却水を循環させる冷却水経路と、前記冷却水経路を開閉可能な流量制御弁と、前記流量制御弁を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記流量制御弁が故障しているか否かを判定し、前記流量制御弁が故障していると判定したとき、前記流量制御弁が少なくとも所定の期間継続して全開になるように当該流量制御弁を制御するものである。
【０００８】
本発明によれば、流量制御弁が故障していると判定されたときに、流量制御弁が全開になるように制御される。そのため、流量制御弁が故障したときであっても、流量制御弁を通過してエンジン本体を経由する冷却水の流量を多くできる場合があり、エンジン本体が過昇温するのを抑制できる。そして、流量制御弁の制御によってエンジン本体の過昇温が抑制されることで、この過昇温を防止するためにエンジン出力を制限する機会を少なくすることができ、エンジン出力を確保することが可能になる。
【０００９】
また、流量制御弁の周辺に異物が付着することに伴って流量制御弁が故障したと判定された時には、流量制御弁を通過する流量を多くして異物を除去することが可能になる。そのため、エンジン出力を低下させることなく流量制御弁を正常復帰させることができ、エンジン性能を良好にすることができる。
【００１０】
前記構成において、好ましくは、前記流量制御弁は、電力の供給を受けて開閉し、当該電力の供給が停止すると全開になるように構成されており、前記制御手段は、前記流量制御弁が故障していると判定したとき、当該流量制御弁への電力供給を停止させる（請求項２）。
【００１１】
この構成によれば、容易に流量制御弁の開弁を維持することができる。
【００１２】
前記構成において、好ましくは、前記制御手段は、前記流量制御弁が故障していると判定したとき、エンジンの出力を制限する（請求項３）。
【００１３】
この構成によれば、より確実にエンジン本体の温度が過度に高くなるのを防止できる。ここで、前記のように、本発明ではエンジン本体を経由する冷却水の流量を増大させることによってエンジン本体の温度上昇が抑制されるようになっていることで、この構成においても、エンジン出力の制限量を小さくしてエンジン性能の悪化を抑制できる。
【００１４】
前記構成において、好ましくは、冷却水を冷却するラジエータと、エンジン本体を経由して冷却水を循環させる経路であって、前記冷却水経路から冷却水を分流させて前記ラジエータを経由させるラジエータ側冷却水経路と、前記ラジエータ側冷却水経路の途中に配置された弁本体であって、当該弁本体を通過する冷却水の温度が所定の開弁温度以上のときに開弁して当該冷却水の温度が前記開弁温度未満のときに閉弁する弁本体と、前記開弁温度を変更可能な開弁温度変更部とを含むサーモスタットとをさらに備え、前記制御手段は、前記流量制御弁が故障していると判定したとき、前記サーモスタットの開弁温度が低下するように前記開弁温度変更部を制御する（請求項４）。
【００１５】
この構成では、流量制御弁が故障していると判定されると、サーモスタットの開弁温度が低減されて冷却水の温度が低いときからサーモスタットの弁本体が開弁される。つまり、サーモスタットが配置された第２冷却水経路を冷却水が通って冷却水がラジエータで冷却される機会すなわち時間が増大される。そのため、冷却水の温度をより低くしてエンジン本体を確実に冷却することができ、エンジン本体の温度が過度に高くなるのをより一層確実に防止できる。
【００１６】
前記構成において、好ましくは、前記冷却水経路の途中に配置されて当該冷却水経路を通過する冷却水の圧力を検出する圧力センサを備え、前記制御手段は、前記流量制御弁の開閉時の前記圧力センサの検出値に基づいて前記流量制御弁が故障しているか否かを判定する（請求項５）。
【００１７】
この構成によれば、冷却水の流量変化に対して敏感に変化する圧力変化に基づいて流量制御弁が故障しているか否かを判定しているので、流量制御弁が故障しているか否かを早期に判定できる。
【００１８】
前記構成において、好ましくは、前記制御手段は、エンジン本体に形成された燃焼室の壁温が予め設定された目標温度となるように前記流量制御弁を開閉させる（請求項６）。
【００１９】
この構成によれば、流量制御弁の開閉によって燃焼室の壁温を適切な温度に制御することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明のエンジンの冷却装置によれば、エンジン出力の低下を抑制しつつエンジン本体の温度が過度に高くなるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明が適用されるエンジンの全体構成を概略的に示すシステム図である。
【図２】エンジンの冷却装置の全体構成を概略的に示す回路図である。
【図３】エンジン本体の要部を示す概略断面図である。
【図４】流量制御弁の概略断面図である。
【図５】流量制御弁の開度変化およびこれに伴う冷却水の圧力変化を示した図である。
【図６】エンジンの制御系統を示すブロック図である。
【図７】流量制御弁の故障判定の手順を示すフローチャートである。
【図８】流量制御弁の故障時の制御手順を示すフローチャートである。
【図９】故障時制御の手順を示すフローチャートである。
【図１０】異物が付着したときの流量制御弁の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２３】
（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明の制御装置が適用される車両用エンジン（以下、単にエンジンという）の好ましい実施形態を示す図である。図１に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルのガソリン直噴エンジンであり、エンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出される排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流する外部ＥＧＲ装置５０とを備えている。
【００２４】
エンジン本体１は、気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、気筒２を上から閉塞するようにシリンダブロック３の上面に取り付けられたシリンダヘッド４と、気筒２に往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。エンジン本体１は、典型的には複数の（例えば４つの）気筒２を有する多気筒型のものであるが、ここでは簡略化のため、１つの気筒２のみに着目して説明を進める。
【００２５】
ピストン５の上方には燃焼室６が画成されており、この燃焼室６には、ガソリンを主成分とする燃料が、後述するインジェクタ１５からの噴射によって供給される。そして、供給された燃料が燃焼室６で空気と混合されつつ燃焼し、その燃焼による膨張力を受けてピストン５が上下方向に往復運動する。
【００２６】
ピストン５の下方には、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸７が設けられている。クランク軸７は、コネクティングロッド８を介してピストン５と連結され、ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて中心軸回りに回転駆動される。
【００２７】
シリンダブロック３には、クランク角センサＳＮ１が組付けられている。クランク角センサＳＮ１は、クランク軸７の回転角度（クランク角）およびクランク軸７の回転数（エンジン回転数）を検出する。
【００２８】
シリンダヘッド４には、吸気通路３０から供給される空気を燃焼室６に導入するための吸気ポート９と、燃焼室６で生成された排気ガスを排気通路４０に導出するための排気ポート１０と、吸気ポート９の燃焼室６側の開口を開閉する吸気弁１１と、排気ポート１０の燃焼室６側の開口を開閉する排気弁１２とが設けられている。吸気弁１１および排気弁１２は、シリンダヘッド４に配設された一対のカム軸等を含む動弁機構により、クランク軸７の回転に連動して開閉駆動される。
【００２９】
シリンダヘッド４には、燃焼室６に燃料（ガソリン）を噴射するインジェクタ１５と、インジェクタ１５から燃焼室６に噴射された燃料と吸入空気とが混合された混合気に点火する点火プラグ１６とが設けられている。
【００３０】
吸気通路３０は、吸気ポート９と連通するようにシリンダヘッド４の一側面に接続されている。吸気通路３０には、その上流側から順に、吸気中の異物を除去するエアクリーナ３１と、吸気の流量を調整する開閉可能なスロットル弁３２と、吸気を圧縮しつつ送り出す過給機３３と、過給機３３により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ３５と、サージタンク３６とが設けられている。吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とスロットル弁３２との間の部位には、吸気の流量を検出するエアフローセンサＳＮ２が設けられている。
【００３１】
過給機３３は、電磁クラッチ３４を介してエンジン本体１と機械的に連係された機械式の過給機（スーパーチャージャ）である。過給機３３としては、例えばリショルム式、ルーツ式、または遠心式といった公知の過給機のいずれかを用いることができる。
【００３２】
吸気通路３０には、過給機３３をバイパスするためのバイパス通路３８が設けられている。バイパス通路３８は、サージタンク３６と後述するＥＧＲ通路５１とを互いに接続している。バイパス通路３８には開閉可能なバイパス弁３９が設けられている。
【００３３】
排気通路４０は、排気ポート１０と連通するようにシリンダヘッド４の他側面に接続されている。排気通路４０には触媒コンバータ４１が設けられている。触媒コンバータ４１には、排気通路４０を流通する排気ガス中に含まれる有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を浄化するための三元触媒４１ａと、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのＧＰＦ（ガソリン・パティキュレート・フィルタ）４１ｂとが内蔵されている。
【００３４】
外部ＥＧＲ装置５０は、排気通路４０と吸気通路３０とを接続するＥＧＲ通路５１と、ＥＧＲ通路５１を開閉するＥＧＲ弁５３と、ＥＧＲ通路５１に設けられたＥＧＲクーラ５２とを有している。ＥＧＲ通路５１は、排気通路４０における触媒コンバータ４１よりも下流側の部位と、吸気通路３０におけるスロットル弁３２と過給機３３との間の部位とを互いに接続している。ＥＧＲクーラ５２は、ＥＧＲ通路５１を通じて排気通路４０から吸気通路３０に還流される排気ガスを熱交換により冷却する。
【００３５】
気筒２の幾何学的圧縮比、つまりピストン５が上死点にあるときの燃焼室６の容積とピストン５が下死点にあるときの燃焼室６の容積との比は、１３以上３０以下、好ましくは１４以上１８以下の高圧縮比に設定される。
【００３６】
本実施形態では、エンジン回転数が所定の回転数以下の低速領域において、混合気の一部を圧縮着火させるＳＰＣＣＩ燃焼が実施されるようになっており、混合気の圧縮着火が適切に実現されるように、気筒２の幾何学的圧縮比が前記のような比較的高い値とされている。
【００３７】
ＳＰＣＣＩ燃焼とは、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせた部分圧縮着火燃焼である。ＳＩ燃焼とは、点火プラグ１６から発生する火花により混合気に点火し、その点火点から周囲へと燃焼領域を拡げていく火炎伝播により混合気を強制的に燃焼させる燃焼形態のことである。ＣＩ燃焼とは、ピストン５の圧縮等により十分に高温・高圧化された環境下で混合気を自着火により燃焼させる燃焼形態のことである。これらＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼とは、混合気が自着火する寸前の環境下で行われる火花点火により燃焼室６内の混合気の一部をＳＩ燃焼させ、このＳＩ燃焼の後に（ＳＩ燃焼に伴うさらなる高温・高圧化により）燃焼室６内の他の混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる燃焼形態である。つまり、低速領域では、燃料と空気とを予め混合しておき、この混合気の一部を点火プラグ１６からの点火によって強制的に燃焼させて、この燃焼による熱エネルギーによって残りの混合気を圧縮着火させる。なお、「ＳＰＣＣＩ」は「Spark Controlled Compression Ignition」の略である。一方、本実施形態では、前記低速領域よりもエンジン回転数が高い高速領域では、一般的なＳＩ燃焼が実施される。
【００３８】
（２）冷却装置の全体構成
図２は、エンジンの冷却装置６０の全体構成を示す回路図である。同図に示すように、冷却装置６０は、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）６１と、ラジエータ（ＲＡＤ）７１と、冷却水を循環させるための複数の冷却水経路６２〜６６（メイン冷却水経路６２、ＥＧＲ用冷却水経路６３、ＡＴＦ用冷却水経路６４、連絡経路６５、バルブ用経路６６）とを備えている。
【００３９】
ウォータポンプ６１は、冷却水を吐出するためのポンプであり、シリンダブロック３の一側面に組付けられている。ウォータポンプ６１は、エンジン本体１によって回転駆動される。具体的には、ウォータポンプ６１は、ベルトを介してクランク軸７と連結されており、クランク軸７によって回転駆動されて冷却水を吐出する。
【００４０】
ラジエータ７１は、冷却水を冷却するための熱交換器であり、冷却水はラジエータ７１を通過した際に車両の走行風等によって冷却される。
【００４１】
（メイン冷却水経路）
図２の実線矢印で示すように、メイン冷却水経路６２は、ウォータポンプ６１から吐出される冷却水を、シリンダブロック３に形成されたブロック側ウォータジャケット６２ａ、シリンダヘッド４に形成された燃焼室側ウォータジャケット６２ｂ、およびラジエータ７１を経由してウォータポンプ６１に戻すように循環させる経路である。このメイン冷却水経路６２は、請求項の「ラジエータ側冷却水経路」に相当する。
【００４２】
燃焼室側ウォータジャケット６２ｂは、図３に示すように、シリンダヘッド４のうちの燃焼室６の近傍であって吸気ポート９および排気ポート１０の各バルブシート部の周辺に形成されたウォータジャケットである。
【００４３】
メイン冷却水経路６２におけるラジエータ７１とウォータポンプ６１との間の位置、詳細には、図２の実線矢印で示す冷却水の流れ方向について、ラジエータ７１よりも下流側で且つウォータポンプ６１よりも上流側となる位置には、第１サーモスタットバルブ７２が設けられている。
【００４４】
第１サーモスタットバルブ７２は、メイン冷却水経路６２を開閉する弁本体７２ａ（以下、ＴＳバルブ本体７２ａという）であって、ＴＳバルブ本体７２ａを通過する冷却水の温度が所定の開弁温度以上のときに開弁して（全開となって）冷却水の温度が開弁温度未満のときに閉弁する（全閉となる）ＴＳバルブ本体７２ａを備える。第１サーモスタットバルブ７２は、前記の開弁温度を変更可能な可変式のサーモスタットバルブであり、開弁温度を変更するためのサーモスタットヒータ７２ｂを備える。サーモスタットヒータ７２ｂは通電されることで発熱する。サーモスタットヒータ７２ｂへの通電量が大きいほど開弁温度は低くなる。つまり、サーモスタットヒータ７２ｂへの通電量が大きくサーモスタットヒータ７２ｂの温度が高いときの方が、サーモスタットヒータ７２ｂへの通電量が小さくサーモスタットヒータ７２ｂの温度が低いときよりも、冷却水の温度がより低いタイミングでＴＳバルブ本体７２ａは開弁する。サーモスタットヒータ７２ｂへの通電量は、後述するＰＣＭ１００によって制御される。第１サーモスタットバルブ７２は、請求項の「サーモスタットバルブ」に相当する。また、ＴＳバルブ本体７２ａは、請求項の「サーモスタットバルブの弁本体」に相当し、サーモスタットヒータ７２ｂは、請求項の「開弁温度変更部」に相当する。
【００４５】
冷却水の温度が開弁温度以上であって第１サーモスタットバルブ７２（ＴＳバルブ本体７２ａ）が開弁しているときは、冷却水はメイン冷却水経路６２内を流通してラジエータ７１によって冷却される。一方、第１サーモスタットバルブ７２が閉弁しているときは、冷却水のメイン冷却水経路６２内の流通は停止され、ラジエータ７１による冷却水の冷却は停止される。
【００４６】
メイン冷却水経路６２には、これを流通する冷却水の温度を検出する第１水温センサＳＮ３と第２水温センサＳＮ４とが設けられている。第１水温センサＳＮ３は、ウォータポンプ６１とシリンダブロック３との間の位置、詳細には、図２の実線矢印で示す冷却水の流れ方向についてウォータポンプ６１よりも下流側で且つシリンダブロック３よりも上流側となる位置に、設けられており、この位置を通過する冷却水の温度を検出する。第２水温センサＳＮ４は、シリンダヘッド４とラジエータ７１との間の位置、詳細には、図２の実線矢印で示す冷却水の流れ方向についてシリンダヘッド４よりも下流側で且つラジエータ７１よりも上流側となる位置に、設けられており、この位置を通過する冷却水の温度を検出する。以下では、適宜、第１水温センサＳＮ３により検出された冷却水の温度をエンジン水温という。ここで、第１サーモスタットバルブ７２のＴＳバルブ本体７２ａを通過する冷却水の温度は第１水温センサＳＮ３により検出されるエンジン水温とほぼ同じであり、このエンジン水温に応じて第１サーモスタットバルブ７２は開閉する。
【００４７】
（ＥＧＲ用冷却水経路）
ＥＧＲ用冷却水経路６３は、メイン冷却水経路６２の一部をバイパスする経路である。
【００４８】
図２の一点鎖線矢印で示すように、ＥＧＲ用冷却水経路６３には、メイン冷却水経路６２に含まれるブロック側ウォータジャケット６２ａを流通する冷却水の一部が導入される。ブロック側ウォータジャケット６２ａからＥＧＲ用冷却水経路６３に導入された冷却水は、ＥＧＲクーラ（ＥＧＲ／Ｃ）５２、空調用のヒータコア７４、シリンダヘッド４に形成された排気ポート側ウォータジャケット６３ｂを経由してウォータポンプ６１に戻される。
【００４９】
排気ポート側ウォータジャケット６３ｂは、図３に示すように、燃焼室側ウォータジャケット６２ｂよりも下流側（排気ガスの流動方向における下流側）の位置で排気ポート１０の周囲に形成されたウォータジャケットである。
【００５０】
このように、本実施形態では、ブロック側ウォータジャケット６２ａを含むメイン冷却水経路６２の一部とＥＧＲ用冷却水経路６３とによって、メイン冷却水経路６２とは別の経路で、ウォータポンプ６１とエンジン本体１とを経由して冷却水を循環させる経路１６０が形成されている。本実施形態では、このブロック側ウォータジャケット６２ａを含むメイン冷却水経路６２の一部とＥＧＲ用冷却水経路６３とによって形成される冷却水の流通経路１６０が、請求項の「冷却水経路」に相当する。
【００５１】
ＥＧＲ用冷却水経路６３におけるシリンダヘッド４とウォータポンプ６１との間の位置、詳細には、図２の一点鎖線矢印で示す冷却水の流れ方向について、シリンダヘッド４よりも下流側且つウォータポンプ６１よりも上流側の位置に、流量制御弁（Ｓ／Ｖ）７５が介設されている。
【００５２】
図４は、流量制御弁７５の概略断面図である。図５は、流量制御弁７５の開度（図４の上側のグラフ）と、ＥＧＲ用冷却水経路６３内の冷却水の圧力であって後述する圧力センサＳＮ５で検出された圧力（図４の下側のグラフ）とを示した図である。なお、図４の下側のグラフでは、冷却水の圧力の変化が模式的に示されている。
【００５３】
流量制御弁７５は、ソレノイド式の開閉弁であって、ＥＧＲ用冷却水経路６３を開閉する弁本体７５ａと、電力の供給を受けて弁本体７５ａを駆動する駆動部７５ｂとを備える。流量制御弁７５は、ノーマルオープンタイプであり、駆動部７５ｂに対する電力供給が停止されると弁本体７５ａは全開になる。
【００５４】
駆動部７５ｂは、弁本体７５ａが所定の周波数で開閉するようにこれをデューティ駆動する。つまり、流量制御弁７５は、ＤＵＴＹコントロールバルブであり、図５に示すように、弁本体７５ａは全開と全閉とを繰り返すように駆動される。そして、１回の通電停止期間つまり弁本体７５ａの開弁期間Ｔ１と、１回の通電期間つまり弁本体７５ａの閉弁期間Ｔ２と、を合わせた期間（１周期）Ｔ、に対する１回の通電期間つまり１回の閉弁期間Ｔ２の割合であるＤＵＴＹ比が変更されることで、弁本体７５ａを通過する冷却水の流量が変更される。流量制御弁７５の駆動部７５ｂに供給される電力は、流量制御弁７５に併設されたＣＳＶ制御装置１１０と後述するＰＣＭ１００とにより制御される。ＣＳＶ制御装置１１０は、後述するＰＣＭ１００からの指令を受けて、指令された周期および指令されたＤＵＴＹ比で駆動部７５ｂに電力を供給する。以下では、適宜、流量制御弁７５の１周期Ｔに対する通電期間つまり閉弁期間Ｔ２の割合を単に流量制御弁７５のＤＵＴＹ比という。
【００５５】
前記のように、流量制御弁７５がノーマルオープンタイプであることから、流量制御弁７５のＤＵＴＹ比が０％とされて駆動部７５ｂに対する電力供給が停止されると流量制御弁７５の弁本体７５ａは全開になる。一方、流量制御弁７５のＤＵＴＹ比が１００％とされて駆動部７５ｂに対して連続して電力が供給されると、弁本体７５ａは全閉に維持される。
【００５６】
詳細には、駆動部７５ｂは、電力の供給を受けて電磁力を発生させるコイル１７１と、コイル１７１で発生した電磁力により磁化される固定コア１７２と、固定コア１７２に対して接離する方向に移動可能な可動コア１７３と、可動コア１７３に連結されてこれと一体に移動するドライブピン１７４と、ドライブピン１７４の先端に取り付けられるリテーナー１７５と、固定コア１７２とリテーナー１７５との間に配置されるスプリング１７６とを有する。弁本体７５ａはドライブピン１７４と連結されており、ドライブピン１７４および可動コア１７３と一体に移動する。スプリング１７６は、図４の上方であって弁本体７５ａが開弁する方向にリテーナー１７５を付勢するように配設されている。コイル１７１に電力が供給されると、図４に示すように可動コア１７３が固定コア１７２に吸引されて弁本体７５ａは全閉になる。一方、コイル１７１への電力供給が停止されると、スプリング１７６の付勢力によってリテーナー１７５および弁本体７５ａは図４における上側に移動し、弁本体７５ａは全開となる。
【００５７】
ＥＧＲ用冷却水経路６３には、これを流通する冷却水の圧力を検出する圧力センサＳＮ５が設けられている。圧力センサＳＮ５は、シリンダヘッド４と流量制御弁７５との間の位置、詳細には、図２の一点鎖線矢印で示す冷却水の流れ方向についてシリンダヘッド４よりも下流側で且つ流量制御弁７５よりも上流側となる位置に、設けられており、この位置を通過する冷却水の圧力を検出する。
【００５８】
ＥＧＲ用冷却水経路６３は、ヒータコア７４と流量制御弁７５との間の位置で、連絡経路６５を介してメイン冷却水経路６２に接続されている。具体的には、シリンダヘッド４には、燃焼室側ウォータジャケット６２ｂと排気ポート側ウォータジャケット６３ｂとをつなぐ連絡経路６５が形成されている。シリンダヘッド４内において、この連絡経路６５によってＥＧＲ用冷却水経路６３とメイン冷却水経路６２とは接続されている。             
【００５９】
バルブ用経路６６は、燃焼室側ウォータジャケット６２ｂと、ＥＧＲ用冷却水経路６３のうちのヒータコア７４と排気ポート側ウォータジャケット６３ｂとの間の部分とをつなぐ経路である。燃焼室側ウォータジャケット６２ｂ内の冷却水の一部は、バルブ用経路６６を通って、スロットル弁（ＥＴＢ）３２およびバイパス弁（ＡＢＶ）３９を経由してＥＧＲ用冷却水経路６３に合流する。
【００６０】
（ＡＴＦ用冷却水経路）
ＡＴＦ用冷却水経路６４は、ＥＧＲ用冷却水経路６３とは別に、メイン冷却水経路６２の一部をバイパスする経路であり、ブロック側ウォータジャケット６２ａとウォータポンプ６１とをつないでいる。図２中の破線矢印で示すように、ブロック側ウォータジャケット６２ａ内の冷却水の一部は、メイン冷却水経路６２から分流して、ＡＴＦウォーマ（ＡＴＦ／Ｗ）７６およびオイルクーラ（Ｏ／Ｃ）７７を経由した後ウォータポンプ６１に戻る。ＡＴＦウォーマ７６は、ＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）つまりトランスミッションで利用される液体を温めるための装置であり、オイルクーラ７７は、エンジン本体１等に供給される潤滑油を冷却するための装置である。
【００６１】
ＡＴＦ用冷却水経路６４のうち、ＡＴＦウォーマ７６とメイン冷却水経路６２（ブロック側ウォータジャケット６２ａ）との接続部分との間の部分には、この部分を開閉する第２サーモスタットバルブ（Ｔ／Ｓ）７８が介設されている。第２サーモスタットバルブ７８は、開弁温度が固定されたサーモスタットバルブである。
【００６２】
（３）制御系統
図６は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるＰＣＭ１００は、エンジン等を統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されている。
【００６３】
ＰＣＭ１００には各種センサによる検出信号が入力される。例えば、ＰＣＭ１００は、前述のクランク角センサＳＮ１、エアフローセンサＳＮ２、第１水温センサＳＮ３、第２水温センサＳＮ４、圧力センサＳＮ５と電気的に接続されている。ＰＣＭ１００には、これらのセンサによって検出された情報（つまりクランク角、エンジン回転数、吸気流量、エンジン水温、シリンダヘッド４の出口における冷却水の温度、冷却水の圧力）が逐次入力される。また、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度を検出するアクセルペダルセンサＳＮ６が設けられており、アクセルペダルセンサＳＮ６による検出信号もＰＣＭ１００に逐次入力される。
【００６４】
ＰＣＭ１００は、各センサからの入力情報に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。ＰＣＭ１００は、インジェクタ１５、点火プラグ１６、スロットル弁３２、電磁クラッチ３４、バイパス弁３９、ＥＧＲ弁５３、ウォータポンプ６１、サーモスタットヒータ７２ｂ（第１サーモスタットバルブ７２）およびＣＳＶ制御装置１１０（流量制御弁７５）等と電気的に接続されており、前記演算等の結果に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。
【００６５】
ＰＣＭ１００は、所定のプログラムが実行されることによって、燃焼制御部１０１、冷却水制御部１０２、および故障判定部１０３を機能的に具備する。このＰＣＭ１００は、請求項の「制御手段」に相当する。
【００６６】
燃焼制御部１０１は、燃焼室６での混合気の燃焼を制御する制御モジュールである。冷却水制御部１０２は、冷却装置６０を制御する制御モジュールである。故障判定部１０３は、流量制御弁７５が故障しているか否かを判定する制御モジュールである。
【００６７】
（３−１）通常制御
（燃焼制御部）
燃焼制御部１０１は、流量制御弁７５が故障していると判定されていない通常時は、次のような制御を行う。
【００６８】
燃焼制御部１０１は、エンジン出力がドライバーの要求に応じた適切な値となるようにエンジンの各部（インジェクタ１５、点火プラグ１６‥‥等）を制御する。具体的には、燃焼制御部１０１は、アクセルペダルセンサＳＮ６で検出されたアクセルペダルの開度等に基づいてエンジン出力の要求値である要求出力を算出する。また、燃焼制御部１０１は、エンジン出力の上限値であるエンジン出力ガード値を、予め設定された第１ガード値に設定する。
【００６９】
燃焼制御部１０１は、算出した要求出力とエンジン出力ガード値とを比較して、これらのうち小さい値を目標出力に設定する。次に、燃焼制御部１０１は、この目標出力を実現するために燃焼室６に導入すべき空気の量および燃料の量を算出する。そして、燃焼制御部１０１は、算出した空気量と燃料量とが燃焼室６に導入されるようにスロットル弁３２およびインジェクタ１５を駆動する。
【００７０】
ここで、第１ガード値は、要求出力の最大値、つまり、アクセルペダルが全開とされたときの要求出力よりも十分に大きい値に設定される。これより、流量制御弁７５が故障していると判定されていない通常時は、目標出力は要求出力に設定され、要求出力が実現されるように、スロットル弁３２およびインジェクタ１５が駆動される。
【００７１】
また、本実施形態では、燃焼制御部１０１は、低速領域においてＳＰＣＣＩ燃焼が実現され、高速領域においてＳＩ燃焼が実現されるように、点火プラグ１６の点火時期や、ＥＧＲ弁５３の開度等を変更する。
【００７２】
（冷却水制御部）
冷却水制御部１０２は、流量制御弁７５が故障していない通常時は、第１サーモスタットバルブ７２および流量制御弁７５を次のように制御する。
【００７３】
冷却水制御部１０２は、第１サーモスタットバルブ７２の開弁温度を決定して第１サーモスタットバルブ７２のサーモスタットヒータ７２ｂへの通電量を変更する。
【００７４】
冷却水制御部１０２は、燃焼室６の壁温に応じて、第１サーモスタットバルブ７２の開弁温度を、第１温度とこれよりも低い第２温度とに切り替える。具体的には、燃焼室６の壁温が所定の基準壁温未満のときは、冷却水制御部１０２は、第１サーモスタットバルブ７２の開弁温度を第１温度に設定し、サーモスタットヒータ７２ｂの温度がこれに対応した温度となるようにサーモスタットヒータ７２ｂへの通電量を調整する。一方、燃焼室６の壁温が基準壁温以上のときは、冷却水制御部１０２は、第１サーモスタットバルブ７２の開弁温度を第２温度に設定し、サーモスタットヒータ７２ｂの温度がこれに対応した温度となるようにサーモスタットヒータ７２ｂへの通電量を調整する。これにより、エンジン水温が第１温度未満であってエンジン本体１の暖機が完了していないときは、ラジエータ７１によって冷却された冷却水がエンジン本体１に供給されるのが禁止され、エンジン本体１の暖機が促進される。これに対して、エンジン水温が第１温度以上に上昇してエンジン本体１の暖機が完了すると、ラジエータ７１によって冷却された冷却水のエンジン本体１への供給が開始されて、冷却水によるエンジン本体１の冷却が開始される。ただし、燃焼室６の壁温が基準壁温以上のときは、エンジン水温が第１温度未満であっても第２温度以上であれば第１サーモスタットバルブ７２は開弁され、ラジエータ７１によって冷却された冷却水のエンジン本体１への供給が実施される。
【００７５】
第１温度と第２温度とは予め設定されてＰＣＭ１００に記憶されている。例えば、第１温度は９０℃程度に設定され、第２温度は８０℃程度に設定される。また、基準壁温は、ＳＰＣＣＩ燃焼が適切に実現される温度であって、エンジン水温が１２０℃程度、例えば１１６℃となるときの燃焼室６の壁温に設定される。
【００７６】
第１温度と第２温度との切り替えの基準となる燃焼室６の壁温には、推定値が用いられる。冷却水制御部１０２は、第２水温センサＳＮ４で検出された冷却水の温度に基づいて燃焼室６の壁温を推定する。
【００７７】
冷却水制御部１０２は、流量制御弁７５のＤＵＴＹ比を決定して、流量制御弁７５（弁本体７５ａ）がこのＤＵＴＹ比で開閉されるように、ＣＳＶ制御装置１１０に指令を出す。
【００７８】
エンジン水温が第１温度未満であってエンジン本体１の暖機が完了していないときは、冷却水制御部１０２は、流量制御弁７５の開弁を禁止し、そのＤＵＴＹ比を１００％にして流量制御弁７５を全閉に維持する。
【００７９】
一方、エンジン水温が第１温度以上のときは、流量制御弁７５の開閉が許容される。このとき、冷却水制御部１０２は、燃焼室６の壁温がその目標値である目標壁温となるように流量制御弁７５のＤＵＴＹ比を決定する。この燃焼室６の壁温にも、推定値が用いられる。目標壁温は予め設定されて冷却水制御部１０２に記憶されている。本実施形態では、目標壁温は前記の基準壁温以下の温度に設定されている。
【００８０】
具体的には、燃焼室６の壁温が目標壁温よりも高いときは、冷却水制御部１０２は、流量制御弁７５のＤＵＴＹ比を小さくして流量制御弁７５の開弁期間Ｔ１を長くする。流量制御弁７５の開弁期間Ｔ１が長くなると、流量制御弁７５が配設されたＥＧＲ用冷却水経路６３に含まれるブロック側ウォータジャケット６２ａおよび排気ポート側ウォータジャケット６３ｂを流通する冷却水の流量が多くなる。これにより、エンジン本体１の冷却が促進されて燃焼室６の壁温は低下する。一方、燃焼室６の壁温が目標壁温よりも低いときは、冷却水制御部１０２は、流量制御弁７５のＤＵＴＹ比を大きくして流量制御弁７５の開弁期間Ｔ１を短くしてブロック側ウォータジャケット６２ａおよび排気ポート側ウォータジャケット６３ｂを流通する冷却水を低下させる。これにより、エンジン本体１の冷却が抑制されて燃焼室６の壁温は上昇する。
【００８１】
ここで、前記のように、第２サーモスタットバルブ７８の開弁温度は固定されており、エンジンの運転状態によらず、エンジン水温が所定の温度以上になると第２サーモスタットバルブ７８は開弁する。第２サーモスタットバルブ７８の開弁温度は、第１温度よりも低い温度、例えば、５０℃に設定されている。
【００８２】
前記の構成により、エンジン水温が第２サーモスタットバルブ７８の開弁温度よりも低い状態でエンジンが始動された場合、つまり、エンジンが冷間始動された場合は、始動直後において、第１、第２サーモスタットバルブ７８および流量制御弁７５は全て閉弁状態に維持される。これにより、冷却水によるエンジン本体１の冷却は行われずエンジン本体１の暖機が促進される。エンジン本体１の暖機が進んでエンジン水温が第２サーモスタットバルブ７８の開弁温度以上になると、第２サーモスタットバルブ７８が開弁する。これにより、ＡＴＦ用冷却水経路６４を冷却水が流通するようになり、ブロック側ウォータジャケット６２ａ内で昇温された冷却水がＡＴＦウォーマ７６に導入されてＡＴＦが温められる。冷却水がさらに昇温して第１温度以上になると、つまり、エンジン本体１の暖機が完了すると、第２サーモスタットバルブ７８が開弁する。これにより、前記のようにラジエータ７１による冷却水の冷却が開始し、この冷却された冷却水によるエンジン本体１の冷却が開始される。また、冷却水が第１温度以上になると、流量制御弁７５の開弁が許可されるようになり、燃焼室６の壁温が目標壁温となるように流量制御弁７５が開閉される。
【００８３】
（故障判定部）
故障判定部１０３により実施される、流量制御弁７５の故障判定の手順について、図７のフローチャートを用いて説明する。
【００８４】
まず、ステップＳ１にて、故障判定部１０３は、各センサにより検出値された値を読み込む。故障判定部１０３は、第１水温センサＳＮ３により検出された冷却水の温度つまりエンジン水温、圧力センサＳＮ５で検出された冷却水の圧力等を読み込む。
【００８５】
次に、ステップＳ２にて、故障判定部１０３は、流量制御弁７５に対して開弁状態から閉弁状態にする閉弁指令が出されたか否か、具体的には、流量制御弁７５に対して通電を停止する指令が出されている状態から通電する指令が出されている状態に切り替わったか否かを判定する。故障判定部１０３は、冷却水制御部１０２からＣＳＶ制御装置１１０に対して出された指令に基づいてこの判定を行う。
【００８６】
ステップＳ２の判定がＮＯであって流量制御弁７５に対して閉弁指令が出されなかった場合は、そのまま処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。一方、この判定がＹＥＳであって流量制御弁７５に対して閉弁指令が出された場合は、ステップＳ３に進む。
【００８７】
ステップＳ３にて、故障判定部１０３は、流量制御弁７５の閉弁に伴うＥＧＲ用冷却水経路６３内の冷却水の圧力の上昇量を算出して、後述するステップＳ４で用いる判定量に設定する。流量制御弁７５が閉弁すると、冷却水は流量制御弁７５により堰き止められる。このとき、ＥＧＲ用冷却水経路６３内の冷却水はその慣性によって流量制御弁７５や配管等に衝突して、いわゆるウォータハンマー現象が生じることになる。これより、図５に示すように、流量制御弁７５が閉弁すると（時刻ｔ１等において）、ＥＧＲ用冷却水経路６３内の圧力はＰ１からＰ２に急上昇する。ステップＳ３では、この圧力の上昇量を算出する。具体的には、流量制御弁７５に対して閉弁指令が出されているタイミング（流量制御弁７５に対して通電するように指令が出されているタイミング）で圧力センサＳＮ５が検出した圧力から、流量制御弁７５に対して閉弁指令が出される直前のタイミング（流量制御弁７５に対して通電を開始するように指令が出される直前のタイミング）で圧力センサＳＮ５が検出した圧力を差し引いた値を、前記の圧力の上昇量として算出する。そして、この算出値を判定量に決定する。ステップＳ３の後はステップＳ４に進む。
【００８８】
ステップＳ４にて、故障判定部１０３は、判定量（圧力上昇量）が予め設定された判定閾値以下であるか否かを判定する。判定閾値は０より大きい値に予め設定されて故障判定部１０３に記憶されている。
【００８９】
ステップＳ４の判定がＮＯであって判定量が判定閾値よりも大きい場合は、そのまま処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。一方、ステップＳ５の判定がＹＥＳであって判定量が判定閾値以下の場合は、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、異常カウンタをカウントアップする。異常カウンタは、ステップＳ４の判定がＮＯになると１ずつ加算されるカウンタであり、エンジンが停止すると０にリセットされる。ステップＳ５の後はステップＳ６に進む。
【００９０】
ステップＳ６にて、故障判定部１０３は、異常カウンタが予め設定された異常判定回数より大きいか否かを判定する。ステップＳ６の判定がＹＥＳであって異常カウンタが異常判定回数よりも大きい場合は、故障判定部１０３は、ステップＳ７に進み、流量制御弁７５が異常である、つまり、故障していると判定する。一方、ステップＳ６の判定がＮＯであって異常カウンタが異常判定回数以下の場合は、故障判定部１０３は、そのまま処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。なお、異常判定回数は、０より大きい値に予め設定されて故障判定部１０３に記憶されている。
【００９１】
このように、本実施形態では、流量制御弁７５の開閉時に生じるＥＧＲ用冷却水経路６３内の圧力変化に基づいて流量制御弁７５が異常であるか否か（故障しているか否か）が判定されて、前記の異常カウンタが異常判定回数よりも大きくなると流量制御弁７５の故障が検出される。すなわち、前記のように、流量制御弁７５が正常に開閉すれば、前記のウォータハンマー現象が生じて冷却水の圧力が上昇するが、流量制御弁７５が正常に開閉しないときには、冷却水の圧力はほぼ変化しない。これより、本実施形態では、前記判定量が判定閾値以下の場合は、流量制御弁７５が正常に開閉していない可能性が高いと推定し、判定量が判定閾値以下となった回数が所定回数を超えると異常であると判定する。
【００９２】
（３−２）流量制御弁故障時の制御
次に、故障判定部１０３により流量制御弁７５が故障していると判定されたときの燃焼制御部１０１および冷却水制御部１０２の制御について、図８および図９のフローチャートを用いて説明する。
【００９３】
ステップＳ１１にて、冷却水制御部１０２は、故障判定部１０３によって流量制御弁７５が異常であると判定されたか否かを判定する。本実施形態では、前記のように、ステップＳ６の判定がＹＥＳであって異常カウンタが異常判定回数よりも大きい場合は、流量制御弁７５が異常であると判定され、これに伴い、このステップＳ１１の判定もＹＥＳとなる。一方、ステップＳ６の判定がＮＯであって異常カウンタが異常判定回数以下の場合は、流量制御弁７５が異常であるとは判定されず、これに伴って、このステップＳ１１の判定もＮＯとなる。
【００９４】
ステップＳ１１の判定がＮＯであって流量制御弁７５が異常であると判定されていない場合は、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、冷却水制御部１０２は、流量制御弁７５に対して前記の通常時の制御を実施する。つまり、エンジン水温が第１温度未満のときは流量制御弁７５を全閉に維持し、エンジン水温が第１温度以上のときは燃焼室６の壁温が目標壁温になるように流量制御弁７５を制御する。
【００９５】
一方、ステップＳ１１の判定がＹＥＳであって流量制御弁７５が異常であると判定された場合は、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３にて、冷却水制御部１０２は、流量制御弁７５への通電を所定の期間、継続して停止する。流量制御弁７５への通電停止は、少なくとも前記の１周期Ｔよりも長い期間にわたって行われる。流量制御弁７５への通電が停止されると、スプリング１７６によって弁本体７５ａは開弁側に付勢される。つまり、ステップＳ１３では、冷却水制御部１０２は、流量制御弁７５が全開になるようにこれに指令を出す。
【００９６】
ステップＳ１３の後はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、流量制御弁７５への通電を停止してからのエンジン水温の低下量が判定低下量よりも大きいか否かを判定する。判定低下量は０よりも大きい値に予め設定されて冷却水制御部１０２に記憶されている。
【００９７】
ステップＳ１４の判定がＹＥＳであって流量制御弁７５への通電を停止してからのエンジン水温の低下量が判定低下量よりも大きい場合は、ステップＳ１５に進む。
【００９８】
ステップＳ１５にて、冷却水制御部１０２は、流量制御弁７５への通電停止を解除して、これの制御を通常時の制御に戻す。
【００９９】
流量制御弁７５の弁本体７５ａが閉じ側の状態（全閉状態、あるいは、全閉と全開の中間の状態）で固着しており、これにより、流量制御弁７５が異常であると判定された場合には、流量制御弁７５への通電が停止されることで弁本体７５ａの固着が解除される場合がある。具体的には、流量制御弁７５への通電が停止されると、流量制御弁７５の弁本体７５ａにスプリング１７６の付勢力が付与される。その結果、弁本体７５ａが開弁側に勢いよく移動しようとするため、弁本体７５ａの固着が解除される場合がある。弁本体７５ａの閉じ側の状態での固着が解除されてこれが全開になると、流量制御弁７５を通過する冷却水の流量ひいては冷却装置６０の各冷却水経路６２〜６６を流通する冷却水の流量およびラジエータ７１を通過する冷却水の流量が増加して、冷却水の温度は低下する。
【０１００】
また、図１０に示すように、流量制御弁７５の弁本体７５ａの周囲に異物Ｘ１や異物Ｘ２が付着してこれら異物Ｘ１、Ｘ２が弁本体７５ａと通路の内壁との間に異物が噛み込むことで弁本体７５ａが適切に開閉しない場合、そして、これにより、流量制御弁７５が異常であると判定された場合には、流量制御弁７５への通電が停止されて流量制御弁７５近傍を比較的長期間にわたって多量の冷却水が通過することで異物が除去される場合がある。そして、この場合にも、異物の除去に伴って冷却水の流量が増大して、冷却水の温度が低下する。
【０１０１】
これより、流量制御弁７５への通電を停止してからのエンジン水温の低下量が判定低下量よりも大きくなったときは、流量制御弁７５の固着が解除された、あるいは、異物が除去されたと考えられる。従って、本実施形態では、ステップＳ１４の判定がＹＥＳの場合は、流量制御弁７５の適切な開閉が可能になったと推定して、ステップＳ１５にて流量制御弁７５の制御を通常時の制御に戻す。
【０１０２】
一方、流量制御弁７５への通電を停止してからのエンジン水温の低下量が判定低下量以下の場合は、前記の固着の解除や異物の除去がなされなかったと推定される。これより、ステップＳ１５の判定がＮＯの場合は、ステップＳ１６に進み、故障時制御を実施する。
【０１０３】
図９は、故障時制御の手順を示したフローチャートである。
【０１０４】
故障時制御が開始されると、まず、ステップＳ２１にて、冷却水制御部１０２は、第１サーモスタットバルブ７２の開弁温度を低減する。本実施形態では、この開弁温度を、第２温度よりも低い第３温度に変更する。具体的には、冷却水制御部１０２は、冷却水の温度が第３温度以上のときに第１サーモスタットバルブ７２が開弁するように、サーモスタットヒータ７２ｂへの通電量を増大させる。ステップＳ２１の後はステップＳ２２に進む。
【０１０５】
第３温度は予め設定されて冷却水制御部１０２に記憶されている。本実施形態では、第３温度は、エンジンが稼働している状態で取り得る冷却水の温度の下限値よりも低い温度に設定されており、開弁温度が第３温度に変更されるのに伴って第１サーモスタットバルブ７２は開弁する。なお、第３温度は、この下限値よりも高い温度（ただし第１温度よりも低い温度）や第２温度に設定されてもよい。第１サーモスタットバルブ７２が開弁すると、冷却水はメイン冷却水経路６２を通りラジエータ７１で冷却されるようになり、冷却水の温度は低下する。
【０１０６】
ステップＳ２２にて、冷却水制御部１０２は、エンジン水温が故障時目標温度以下であるか否かを判定する。故障目標温度は予め設定されて冷却水制御部１０２に記憶されている。例えば、故障時目標温度は、流量制御弁７５が閉弁状態で固着した状態でもエンジン本体１の温度を所定の温度以下（例えば、いわゆるオーバーヒートが生じない温度）に抑えることが可能な冷却水の温度の上限値よりもわずかに低い温度に設定されている。
【０１０７】
ステップＳ２２の判定がＮＯであってエンジン水温が故障時目標温度よりも高いときは、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３にて、燃焼制御部１０１は、エンジン出力を制限して、処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。本実施形態では、燃焼制御部１０１は、エンジン出力ガード値を前記の第１ガード値よりも小さい第２ガード値に設定し、これによりエンジン出力を制限する。
【０１０８】
具体的には、第２ガード値は、アクセルペダルが全開とされたときの要求出力よりも小さい値に設定されている。通常時と同様に、流量制御弁７５の故障時も、燃焼制御部１０１は、要求出力とエンジン出力ガード値とを比較して、これらのうち小さい値を目標出力に設定する。これより、エンジン出力ガード値が第２ガード値に設定されると、アクセルペダルが全開まで踏み込まれても、目標出力は、要求出力つまり通常時の目標出力よりも小さい第２ガード値とされる。そして、燃焼制御部１０１は、この目標出力が実現されるようにスロットル弁３２およびインジェクタ１５を駆動し、これにより、エンジン出力が通常時のエンジン出力よりも低減されることになる。
【０１０９】
一方、ステップＳ２２の判定がＹＥＳであってエンジン水温が故障時目標温度以下のときは、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４にて、燃焼制御部１０１は、エンジン出力の制限を解除して、処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。具体的には、燃焼制御部１０１は、エンジン出力ガード値を第１ガード値に戻す。なお、故障時制御の実施中は、流量制御弁７５への電力供給は継続して停止される。
【０１１０】
（４）作用等
以上のように、本実施形態では、流量制御弁７５が故障していると判定されると、流量制御弁７５への通電が停止されて流量制御弁７５が全開になるように駆動される。これより、前記のように、流量制御弁７５を通過する冷却水の流量を増大させて、流量制御弁７５の周辺に付着していた異物を多量の冷却水によって除去することが可能になる。また、流量制御弁７５が全開側に勢いよく移動することによって、流量制御弁７５の固着を解除することが可能になる。従って、流量制御弁７５を正常復帰させることが可能になる。また、流量制御弁７５が適切に開閉しない場合であっても、流量制御弁７５を通過してエンジン本体１を循環する冷却水の流量のさらなる減少を回避することができる。そのため、エンジン本体１の過昇温を防止できる。そして、このように、流量制御弁７５の制御によってエンジン本体１の過昇温を防止できることから、この過昇温を防止するためにエンジン出力を制限する機会を少なくすることができ、エンジン出力を確保することが可能になる。
【０１１１】
特に、本実施形態では、流量制御弁７５がノーマルオープンタイプであって、その通電を停止することで弁本体７５ａが開弁側に駆動されるように構成されている。そのため、流量制御弁７５への通電を停止することで、より確実に流量制御弁７５を開弁状態にすることができる。
【０１１２】
また、本実施形態では、流量制御弁７５が故障していると判定されたときに、エンジン出力が制限されるようになっていることで、より確実にエンジン本体１の過昇温を防止できる。ここで、前記のように、本実施形態では、エンジン出力が制限される機会を少なくできる。そのため、エンジン本体１の過昇温をより確実に防止しつつ、エンジン出力が大幅に低下するのを回避できる。
【０１１３】
また、本実施形態では、流量制御弁７５が故障していると判定されたときに、第１サーモスタットバルブ７２の開弁温度を低減して第１サーモスタットバルブ７２を開弁させている。そのため、冷却水を確実にラジエータ７１に導入して冷却して、この冷却水によってエンジン本体１を十分に冷却することができ、エンジン本体１が過昇温するのをより一層確実に防止できる。
【０１１４】
ここで、第１サーモスタットバルブ７２の開弁温度を低減させることでエンジン水温を低下させることができるため、エンジン水温が故障目標温度以下になるとエンジンの出力制限を解除してもエンジン本体１の過昇温を防止することができる。これに対して、前記のように、本実施形態では、エンジン水温が故障目標温度以下になるとエンジンの出力制限を解除している。そのため、エンジン本体１の過昇温を防止しつつ高いエンジン出力を実現することができる。
【０１１５】
また、本実施形態では、流量制御弁７５が配設されたＥＧＲ用冷却水経路６３内に生じる流量制御弁７５の開閉時の圧力変化に基づいて流量制御弁７５が故障しているか否かを判定している。図５に示すように、冷却水の圧力は流量制御弁７５の開閉に伴って敏感に変換する。そのため、冷却水の圧力変化に基づいて流量制御弁７５が故障しているか否かを判定するように構成したことで、早期に且つ精度よくこの判定を行うことができる。
【０１１６】
また、本実施形態では、流量制御弁７５のＤＵＴＹ比を燃焼室６の壁温が目標壁温となるように設定して、燃焼室６の壁温が目標壁温となるように流量制御弁７５を開閉させている。そのため、より確実に燃焼室６の壁温を燃焼に適した温度にすることができる。特に、ＳＰＣＣＩ燃焼では、一部の混合気を圧縮着火させる必要があり、燃焼室６の壁温を精度よく制御することが求められる。これに対して、本実施形態によれば、燃焼室６の壁温を適切な温度に精度よく制御することができ、適切なＳＰＣＣＩ燃焼を実現できる。
【０１１７】
（５）変形例
前記実施形態では、エンジン出力ガード値を低減させることで、エンジン出力を制限する場合、つまり、アクセルペダルの開度が大きく要求出力が高いときにのみエンジン出力が低減される場合を説明したが、これに代えて、要求出力の大きさに関わらずエンジン出力を要求出力よりも小さい値に変更することで、エンジン出力を制限してもよい。
【０１１８】
また、前記実施形態において、流量制御弁７５の故障時にエンジン出力を制限する制御と、流量制御弁７５の故障時に第１サーモスタットバルブ７２の開弁温度を低下させる制御とは、省略してもよい。また、これらの一方の制御のみを実施するように構成してもよい。
【０１１９】
前記の実施形態では、第２水温センサＳＮ４からの情報に基づき、燃焼室６の壁温が推定される場合について説明したが、燃焼室６の壁温を取得する構成はこれに限定されない。例えば、燃焼室６の壁温を直接検出するセンサをエンジン本体１に設けてもよい。
【０１２０】
前記実施形態中で示している第１温度、第２温度などの具体的な数値はあくまでも例示である。これらの温度は、エンジン本体１や冷却装置６０の具体的な構成に応じて適宜変更可能である。
【０１２１】
前記実施形態では、部分圧縮着火燃焼（ＳＰＣＣＩ燃焼）が可能なエンジンに冷却装置６０が適用された例について説明したが、この冷却装置６０が適用されるエンジンの燃焼形態はこれに限らない。例えば、全運転領域の燃焼形態がＳＩ燃焼となるように制御されるエンジンについても、前記の冷却装置６０は適用可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１  エンジン本体
６  燃焼室
６０  冷却装置
６１  ウォータポンプ
６２  メイン冷却水経路（ラジエータ側冷却水経路）
７１  ラジエータ
７２ａ  ＴＳバルブ本体（サーモスタットバルブの弁本体）
７２ｂ  サーモスタットヒータ７２ｂ（開弁温度変更部）
７２  第１サーモスタットバルブ（サーモスタットバルブ）
７５  流量制御弁
１００  ＰＣＭ（制御手段）
１６０  冷却水経路（第１冷却水経路）
ＳＮ５  圧力センサ
【図１】
2020176582.tif 000003
【図２】
2020176582.tif 000004
【図３】
2020176582.tif 000005
【図４】
2020176582.tif 000006
【図５】
2020176582.tif 000007
【図６】
2020176582.tif 000008
【図７】
2020176582.tif 000009
【図８】
2020176582.tif 000010
【図９】
2020176582.tif 000011
【図１０】
2020176582.tif 000012