(57)【要約】【課題】内燃機関の始動時においてウォーターポンプの停止期間を極力長くしつつ冷却水の沸騰を回避することが可能な冷却システムを提供する。【解決手段】冷却システム２は、ウォーターポンプ１１と、内燃機関１０内の冷却水がウォーターポンプ１１側に流出することを抑制する流出抑制部１２と、内燃機関１０から流出する冷却水の流量を調整する流量調整部１７と、を備えている。冷却システム２においては、内燃機関１０の内部における冷却水の圧力が高まるようにウォーターポンプ１１及び流量調整部１７を駆動することで、水圧上昇制御が実行される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を冷却する冷却システムであって、
前記内燃機関（１０）に冷却水を循環させる冷却水通路（５０，５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９）と、
前記冷却水通路（５０，５９）に設けられているウォーターポンプ（１１）と、
前記ウォーターポンプの吐出側における前記冷却水通路（５０）において、前記内燃機関よりも上流側に設けられ、前記内燃機関内の冷却水が前記ウォーターポンプ側に流出することを抑制する流出抑制部（１２）と、
前記冷却水通路（５２）において前記内燃機関よりも下流側に設けられ、前記内燃機関から流出する冷却水の流量を調整する流量調整部（１７）と、
前記内燃機関の内部における冷却水の圧力が高まるように、前記ウォーターポンプ、前記流量調整部、及び前記流出抑制部の少なくとも１つを駆動することで水圧上昇制御を実行する暖機制御部（３０４）と、を備える、冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却システムであって、
更に、前記内燃機関の暖機状態を判断する暖機判断部（３０３）を備え、
前記暖機判断部が、前記内燃機関が暖機中であると判断した場合に、
前記暖機制御部が、前記流出抑制部を駆動して前記内燃機関から流出する冷却水の流量を抑制しつつ、前記ウォーターポンプを駆動して前記内燃機関に冷却水を送り込むことで前記水圧上昇制御を実行する、冷却システム。
【請求項３】
請求項２に記載の冷却システムであって、
更に、前記内燃機関の内部における冷却水の圧力を取得する水圧取得部（３０２）を備え、
前記暖機制御部は、前記水圧取得部が取得する取得水圧が目標水圧に達するまで前記水圧上昇制御を実行する、冷却システム。
【請求項４】
請求項３に記載の冷却システムであって、
前記暖機制御部は、前記取得水圧が前記目標水圧に到達し前記水圧上昇制御を停止した後、前記取得水圧が前記目標水圧よりも低くなると前記水圧上昇制御を再開する、冷却システム。
【請求項５】
請求項３に記載の冷却システムであって、
前記暖機制御部は、前記取得水圧が前記目標水圧に到達し前記水圧上昇制御を停止した後、前記取得水圧が前記目標水圧よりも高くなると、前記流出抑制部を駆動して前記内燃機関から流出する冷却水の流量を増大させる、冷却システム。
【請求項６】
請求項２に記載の冷却システムであって、
更に、前記内燃機関の内部における冷却水の温度を取得する水温取得部（３０１）を備え、
前記暖機判断部は、前記水温取得部が取得する取得水温が暖機水温に達するまで前記内燃機関が暖機中であると判断する、冷却システム。
【請求項７】
請求項６に記載の冷却システムであって、
前記暖機判断部が、前記内燃機関が暖機完了したと判断した場合に、
前記暖機制御部は、前記流出抑制部を駆動して前記内燃機関から流出する冷却水の流量を増大させつつ、前記ウォーターポンプの駆動を抑制して前記内燃機関に送り込む冷却水を減らすことで水圧下降制御を実行する、冷却システム。
【請求項８】
請求項７に記載の冷却システムであって、
前記暖機制御部は、前記流出抑制部を段階的に駆動して前記内燃機関から流出する冷却水の流量を増大させつつ、前記ウォーターポンプを間欠駆動して前記内燃機関に送り込む冷却水を減らすことで水圧下降制御を実行する、冷却システム。
【請求項９】
請求項８に記載の冷却システムであって、
前記暖機制御部は、前記ウォーターポンプを間欠駆動するにあたっては、前記ウォーターポンプの吐出流量がゼロ以上となる最小駆動時間と水圧との関係に基づいて、前記ウォーターポンプを駆動する時間を補正する、冷却システム。
【請求項１０】
請求項６に記載の冷却システムであって、
更に、前記流量調整部の入口／出口の差圧を調整する差圧調整部（２２）を備え、
前記暖機判断部が、前記内燃機関が暖機完了したと判断した場合に、
前記暖機制御部は、前記差圧調整部を制御して、前記流量調整部の入口／出口の差圧を減ずる水圧下降制御を実行する、冷却システム。
【請求項１１】
請求項６に記載の冷却システムであって、
更に、前記内燃機関の内部における冷却水の最高温度を取得する最高温取得部（３０５）を備え、
前記暖機制御部は、前記最高温度が冷却水の沸点を上回らないように、前記水圧上昇制御を実行する、冷却システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の冷却システムであって、
前記暖機判断部が、前記内燃機関が暖機完了したと判断した場合に、
前記暖機制御部は、前記最高温度が冷却水の沸点を上回らないように、前記流出抑制部を駆動して前記内燃機関から流出する冷却水の流量を増大させつつ、前記ウォーターポンプの駆動を抑制して前記内燃機関に送り込む冷却水を減らすことで水圧下降制御を実行する、冷却システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の冷却システムであって、
前記暖機制御部は、前記最高温度が冷却水の沸点を上回らないように、前記流出抑制部を段階的に駆動して前記内燃機関から流出する冷却水の流量を増大させつつ、前記ウォーターポンプを間欠駆動して前記内燃機関に送り込む冷却水を減らすことで水圧下降制御を実行する、冷却システム。
【請求項１４】
請求項１１から１３のいずれか１項に記載の冷却システムであって、
前記最高温取得部は、前記取得水温と冷却水の流量積算値とに基づいて、最高温度を算出する、冷却システム。
【請求項１５】
請求項１１から１３のいずれか１項に記載の冷却システムであって、
前記最高温取得部は、前記内燃機関の内部において冷却水の温度が最も高くなる部分の水温を検出することで最高温度を取得する、冷却システム。
【請求項１６】
請求項２に記載の冷却システムであって、
前記暖機判断部が、前記内燃機関が暖機中であって低温状態にあると判断した場合に、
前記暖機制御部が、前記流出抑制部を駆動し、前記内燃機関から流出する冷却水を、スロットル（１６）に繋がる前記冷却水通路（５３）に流すスロットル暖機制御を実行する、
冷却システム。
【請求項１７】
内燃機関を冷却する冷却システムの制御装置であって、
暖機制御部（３０４）を備え、
前記冷却システムは、
前記内燃機関（１０）に冷却水を循環させる冷却水通路（３）に設けられているウォーターポンプ（１１）と、
前記ウォーターポンプの吐出側における前記冷却水通路において、前記内燃機関よりも上流側に設けられ、前記内燃機関内の冷却水が前記ウォーターポンプ側に流出することを抑制する流出抑制部（１２）と、
前記冷却水通路において前記内燃機関よりも下流側に設けられ、前記内燃機関から流出する冷却水の流量を調整する流量調整部（１７）と、を有するものであり、
前記暖機制御部は、前記内燃機関の内部における冷却水の圧力が高まるように、前記ウォーターポンプ、前記流量調整部、及び前記流出抑制部の少なくとも１つを駆動することで水圧上昇制御を実行する、制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関を冷却する冷却システム、及び冷却システムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダヘッド及びシリンダブロックに冷却水通路を設け、電動のウォーターポンプによって冷却水通路に冷却水を圧送し、内燃機関の暖機や冷却を行っている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
このような電動のウォーターポンプを用いた内燃機関の冷却装置においては、暖機運転時のように冷却水の温度が低い場合には、ウォーターポンプを停止する。ウォーターポンプを停止すると冷却水の循環が停止するので、冷却水による冷却効果が抑制され、内燃機関の暖機が促進される。その後、冷却水の水温が上昇すると、内燃機関がオーバーヒート状態とならないタイミングで、ウォーターポンプを駆動する。ウォーターポンプを駆動すると冷却水の循環が開始され、冷却水による冷却効果が発揮される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１７６２９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関の暖機促進の観点からは、ウォーターポンプの停止期間を極力長くすることが望ましい。しかしながら、ウォーターポンプの停止期間を長くし過ぎてしまうと、冷却水が沸騰する可能性が高まる。冷却水が沸騰すると、内燃機関のガスケット部やシール部が破損する恐れがある。そこで、冷却水が沸騰しないような温度でウォーターポンプの駆動を開始せざるを得ず、暖機促進及びそれに伴う燃費向上の観点からは改善の余地があるものであった。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の始動時においてウォーターポンプの停止期間を極力長くしつつ冷却水の沸騰を回避することが可能な冷却システム及びその制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る冷却システムは、内燃機関を冷却する冷却システムであって、前記内燃機関（１０）に冷却水を循環させる冷却水通路（５０，５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９）と、前記冷却水通路（５０，５９）に設けられているウォーターポンプ（１１）と、前記ウォーターポンプの吐出側における前記冷却水通路（５０）において、前記内燃機関よりも上流側に設けられ、前記内燃機関内の冷却水が前記ウォーターポンプ側に流出することを抑制する流出抑制部（１２）と、前記冷却水通路（５２）において前記内燃機関よりも下流側に設けられ、前記内燃機関から流出する冷却水の流量を調整する流量調整部（１７）と、前記内燃機関の内部における冷却水の圧力が高まるように、前記ウォーターポンプ、前記流量調整部、及び前記流出抑制部の少なくとも１つを駆動することで水圧上昇制御を実行する暖機制御部（３０４）と、を備える。
【０００８】
本発明によれば、流量調整部を駆動することで内燃機関から流量調整部側に冷却水が流出しないようにすると共に、ウォーターポンプを駆動して内燃機関に冷却水を送り込むことで、内燃機関の内部における冷却水の圧力を高めることができる。更に、ウォーターポンプの吐出側と内燃機関との間に流出抑制部を設けているので、内燃機関に送り込んだ冷却水がウォーターポンプ側に戻ることを抑制できる。内燃機関の内部における冷却水の圧力を高めた状態を維持することができるので、冷却水の沸点を高め、冷却水の沸騰を回避することができる。これにより、冷却水の循環を停止する時間を長くすることができ、冷却水が高温状態で制御することができるので、暖機時間を短縮することができる。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、内燃機関を冷却する冷却システムの制御装置であって、暖機制御部（３０４）を備えている。制御対象としての冷却システムは、前記内燃機関（１０）に冷却水を循環させる冷却水通路に設けられているウォーターポンプ（１１）と、前記ウォーターポンプの吐出側における前記冷却水通路において、前記内燃機関よりも上流側に設けられ、前記内燃機関内の冷却水が前記ウォーターポンプ側に流出することを抑制する流出抑制部（１２）と、前記冷却水通路において前記内燃機関よりも下流側に設けられ、前記内燃機関から流出する冷却水の流量を調整する流量調整部（１７）と、を有するものである。前記暖機制御部は、前記内燃機関の内部における冷却水の圧力が高まるように、前記ウォーターポンプ、前記流量調整部、及び前記流出抑制部の少なくとも１つを駆動することで水圧上昇制御を実行する。
【００１０】
尚、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載した括弧内の符号は、後述する「発明を実施するための形態」との対応関係を示すものであって、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載の発明が、後述する「発明を実施するための形態」に限定されることを示すものではない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内燃機関の始動時においてウォーターポンプの停止期間を極力長くしつつ冷却水の沸騰を回避することが可能な冷却システム及びその制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る冷却システムの構成を示すシステム構成図である。
【図２】図２は、図１に示されるＥＣＵの機能的な構成を説明するためのブロック図である。
【図３】図３は、暖機判定の処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】図４は、暖機制御の処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】図５は、図４に示される処理を実行した場合の水温及び水圧の変動を説明するための図である。
【図６】図６は、水圧に対する沸点の関係を説明するための図である。
【図７】図７は、図４における最高温度を算出するステップの内容を説明するための図である。
【図８】図８は、比較例に係る冷却システムの構成を示すシステム構成図である。
【図９】図９は、比較例に対する第１実施形態の効果を説明するための図である。
【図１０】図１０は、燃費改善効果を説明するための図である。
【図１１】図１１は、スロットル暖機要求がある場合の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の第２実施形態に係る冷却システムの構成を示すシステム構成図である。
【図１３】図１３は、本発明の第３実施形態に係る冷却システムの構成を示すシステム構成図である。
【図１４】図１４は、ウォーターポンプの駆動と水圧との関係を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の第４実施形態に係る冷却システムの構成を示すシステム構成図である。
【図１６】図１６は、第４実施形態における水温及び水圧の変動を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１に示されるように、本発明の第１実施形態に係る冷却システム２は、内燃機関１０と、ウォーターポンプ１１と、逆止弁１２と、サーモスタット１３と、ラジエータ１４と、ヒータコア１５と、スロットル１６と、多方弁１７と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）３０と、を備えている。
【００１５】
内燃機関１０は、シリンダヘッド１０１及びシリンダブロック１０２を有している。シリンダヘッド１０１には、燃料を燃焼する燃焼室（不図示）が設けられている。シリンダブロック１０２には、ピストン（不図示）やクランクシャフト（不図示）が設けられている。
【００１６】
内燃機関１０には更に、シリンダヘッド１０１及びシリンダブロック１０２を冷却するための冷却水を通す冷却水通路５１が設けられている。冷却水通路５１は、シリンダブロック１０２側から冷却水を導入し、シリンダヘッド１０１側から冷却水を排出するように設けられている。
【００１７】
冷却水通路５１の下流側端には、水圧センサ１８及び水温センサ１９が設けられている。水圧センサ１８は、冷却水通路５０内における冷却水の水圧を検出するセンサである。水圧センサ１８は、水圧を示す電気信号をＥＣＵ３０に出力する。
【００１８】
水温センサ１９は、冷却水通路５０内における冷却水の水温を検出するセンサである。水温センサ１９は、シリンダヘッド１０１内における冷却水通路５０の最下流部分に設けられている。シリンダヘッド１０１においては、燃焼室が設けられている部分の中央部分が最も高温となるので、水温センサ１９が測定している水温は最高温度部分に比較すると低温部分の温度になる。水温センサ１９は、水温を示す電気信号をＥＣＵ３０に出力する。
【００１９】
冷却水通路５１の上流端には、冷却水通路５０の下流端が繋がれている。冷却水通路５１の上流側はシリンダブロック１０２内に設けられているので、冷却水通路５０はシリンダブロック１０２において冷却水通路５１の下流端と繋がっている。
【００２０】
冷却水通路５０の上流端は、ウォーターポンプ１１の吐出口側に繋がれている。ウォーターポンプ１１が駆動され加圧吐出される冷却水は、冷却水通路５０を通って内燃機関１０に送り込まれる。
【００２１】
冷却水通路５０には、逆止弁１２が設けられている。逆止弁１２は、ウォーターポンプ１１から吐出された冷却水を内燃機関１０側に通す。逆止弁１２は、ウォーターポンプ１１の駆動が停止されても、内燃機関１０から冷却水が逆流しないように作用している。
【００２２】
ウォーターポンプ１１は、電動のポンプである。ウォーターポンプ１１は、ＥＣＵ３０から出力される駆動信号に応じて回転駆動される。ウォーターポンプ１１が回転駆動されると、冷却水を冷却水通路５０側に吐出する。
【００２３】
冷却水通路５１の下流端には、冷却水通路５２の上流端が繋がれている。冷却水通路５１の下流側はシリンダヘッド１０１内に設けられているので、冷却水通路５０はシリンダヘッド１０１において冷却水通路５２の上流端と繋がっている。
【００２４】
冷却水通路５２の下流端は、多方弁１７に繋がれている。多方弁１７には、冷却水通路５３の上流端、冷却水通路５４の上流端、冷却水通路５６の上流端も繋がれている。
【００２５】
多方弁１７は、冷却水通路５２から流れ込む冷却水を止水したり、冷却水通路５２から流れ込む冷却水を冷却水通路５３，５４，５６に分流したりする弁である。多方弁１７は、ＥＣＵ３０から出力される駆動信号に応じて駆動される。
【００２６】
冷却水通路５３の下流端は、スロットル１６に繋がれている。スロットル１６には、冷却水通路５５の上流端が繋がれている。冷却水通路５３からスロットル１６に流入する冷却水は、スロットル１６内を流れて冷却水通路５５に流出する。内燃機関１０から流出する冷却水は高温なので、スロットル１６内を流れることでスロットル１６を加温する。従って、スロットル１６の凍結が回避される。
【００２７】
冷却水通路５５には、冷却水通路５４の下流端が繋がれている。冷却水通路５５の下流端は、ヒータコア１５に繋がれている。ヒータコア１５には、冷却水通路５７の上流端が繋がれている。冷却水通路５５からヒータコア１５に流入する冷却水は、ヒータコア１５内を流れて冷却水通路５７に流出する。内燃機関１０から流出する冷却水は高温なので、ヒータコア１５において空調風と熱交換し、空調風を加温する。ヒータコア１５内を流れた冷却水は、温度が下がった状態で冷却水通路５７に流出する。
【００２８】
冷却水通路５６の下流端は、ラジエータ１４に繋がれている。ラジエータ１４には、冷却水通路５８の上流端が繋がれている。冷却水通路５６からラジエータ１４に流入する冷却水は、ラジエータ１４内を流れて冷却水通路５８に流出する。内燃機関１０から流出する冷却水は高温なので、ラジエータ１４において外気と熱交換し温度が低下する。ラジエータ１４内を流れた冷却水は、温度が下がった状態で冷却水通路５８に流出する。
【００２９】
冷却水通路５７の下流端及び冷却水通路５８の下流端は、サーモスタット１３に繋がれている。サーモスタット１３には、冷却水通路５９の上流端が繋がれている。冷却水通路５７，５８からサーモスタット１３に流入する冷却水の温度が閾値温度以下の場合、サーモスタット１３は閉じられ、冷却水は止水される。冷却水通路５７，５８からサーモスタット１３に流入する冷却水の温度が閾値温度を上回る場合、サーモスタット１３は開かれて、冷却水は冷却水通路５９に流出する。冷却水通路５９の下流端は、ウォーターポンプ１１に繋がれている。
【００３０】
続いて、図２を参照しながら、冷却システム２に用いられる制御装置であるＥＣＵ３０について説明する。ＥＣＵ３０には、水圧センサ１８から出力される水圧検出信号及び水温センサ１９から出力される水温検出信号が入力される。ＥＣＵ４０は、ウォーターポンプ１１及び多方弁１７に駆動信号を出力する。
【００３１】
ＥＣＵ３０は、機能的な構成要素として、水温取得部３０１と、水圧取得部３０２と、暖機判断部３０３と、暖機制御部３０４と、最高温取得部３０５と、を備えている。
【００３２】
水温取得部３０１は、内燃機関１０の内部における冷却水の水温を取得する部分である。水温取得部３０１は、水温センサ１９から出力される水温検出信号に基づいて、冷却水の水温を取得する。本実施形態の場合、内燃機関１０の内部に設けた水温センサ１９が出力する水温検出信号と用いているが、内燃機関１０の外部に設けた水温センサの出力結果から内燃機関１０内部における冷却水の水温を推定してもよい。
【００３３】
水圧取得部３０２は、内燃機関１０の内部における冷却水の水圧を取得する部分である。水圧取得部３０２は、水圧センサ１８から出力される水圧検出信号に基づいて、冷却水の水圧を取得する。本実施形態の場合、内燃機関１０の内部に設けた水圧センサ１８が出力する水圧検出信号と用いているが、内燃機関１０の外部に設けた水圧センサの出力結果から内燃機関１０内部における冷却水の水圧を推定してもよい。また、水圧センサの出力結果によらず、ウォーターポンプ１１及び多方弁１７の駆動状況から内燃機関１０の内部における冷却水の水圧を推定してもよい。
【００３４】
暖機判断部３０３は、内燃機関１０の暖機状態を判断する部分である。暖機判断部３０３は、水温取得部３０１が取得した冷却水の水温に基づいて、内燃機関１０が暖機されたか否かを判断する。
【００３５】
暖機制御部３０４は、内燃機関１０の内部における冷却水の圧力が高まるように、ウォーターポンプ１１及び多方弁１７の少なくとも一方を駆動することで水圧上昇制御を実行する部分である。暖機制御部３０４は、多方弁１７を駆動して内燃機関１０から流出する冷却水の流量を抑制しつつ、ウォーターポンプ１１を駆動して内燃機関１０に冷却水を送り込むことで水圧上昇制御を実行する。
【００３６】
最高温取得部３０５は、内燃機関１０の内部における冷却水の最高温度を取得する部分である。最高温取得部３０５が、冷却水の最高温度を取得する具体的態様については後述する。
【００３７】
続いて、図３を参照しながら、冷却システム２の動作について説明する。ステップＳ１０１では、水温取得部３０１が、水温センサ１９が検出する水温センサ温度Ｔを検出する。
【００３８】
ステップＳ１０１に続くステップＳ１０２では、暖機判断部３０３が、水温センサ温度Ｔが暖機温度Ｔｈに到達しているか否かを判断する。水温センサ温度Ｔが暖機温度Ｔｈに到達していなければ（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３の処理に進む。水温センサ温度Ｔが暖機温度Ｔｈに到達していれば（ステップＳ１０２：ＮＯ）、処理を終了する。
【００３９】
ステップＳ１０３では、暖機制御を実行する。暖機制御については、図４、図５、図６、図７を参照しながら詳しく説明する。図４は、暖機制御を示すフローチャートである。図５は、暖機制御を行った場合の各部の挙動や水圧、温度を示す図である。図５の（Ａ）は、ウォーターポンプ１１の作動及び停止を示している。図５の（Ｂ）は、多方弁１７の開度を示している。図６は、水の蒸気圧線図を示している。図７は、内燃機関１０内の冷却水の最高温度とウォーターポンプ１１の積算流量との関係を示している。
【００４０】
図４のステップＳ２０１において、暖機制御部３０４は多方弁１７に駆動信号を出力し、多方弁１７を全方向において全閉する。ステップＳ２０１に続くステップＳ２０２では、水圧取得部３０２が、水圧センサ１８が検出する水圧センサ圧力Ｐを検出する。
【００４１】
ステップＳ２０２に続くステップＳ２０３では、暖機判断部３０３が、水圧センサ圧力Ｐが暖機中の目標水圧Ｐ１に到達しているか否かを判断する。水圧センサ圧力Ｐが目標水圧Ｐ１に到達していなければ（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、ステップＳ２０７の処理に進む。水圧センサ圧力Ｐが目標水圧Ｐ１に到達していれば（ステップＳ２０３：ＮＯ）、ステップＳ２０４の処理に進む。
【００４２】
ステップＳ２０７では、暖機制御部３０４がウォーターポンプ１１を駆動する。ステップＳ２０７の処理が終了すると、ステップＳ２０２の処理に戻る。図５においては、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間の挙動に相当する。
【００４３】
ステップＳ２０４では、暖機制御部３０４がウォーターポンプ１１を停止する。ステップＳ２０２からステップＳ２０４の処理は、図５においては、時刻ｔ１から時刻ｔ３の間に相当する。
【００４４】
ステップＳ２０４に続くステップＳ２０５では、水温取得部３０１が、水温センサ１９が検出する水温センサ温度Ｔを検出する。
【００４５】
ステップＳ２０５に続くステップＳ２０６では、暖機判断部３０３が、水温センサ温度Ｔが暖機温度Ｔｈに到達しているか否かを判断する。水温センサ温度Ｔが暖機温度Ｔｈに到達していなければ（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、ステップＳ２０２の処理に戻る。水温センサ温度Ｔが暖機温度Ｔｈに到達していれば（ステップＳ２０６：ＮＯ）、ステップＳ２０８の処理に進む。
【００４６】
ステップＳ２０８では、最高温取得部３０５が、内燃機関１０の内部における冷却水の最高温度Ｔｍａｘを取得する。図７に示されるように、最高温度Ｔｍａｘ−水温センサ温度Ｔと、ウォーターポンプ１１の積算流量との間には相関関係があり、マッピングされている。ウォーターポンプ１１の積算流量は、ウォーターポンプ１１の駆動時間から算出することができる。最高温取得部３０５は、このマップに従って最高温度Ｔｍａｘを算出する。図５に示されるように、ＴｍａｘはＴよりも高い温度で推移する。
【００４７】
ステップＳ２０８に続くステップＳ２０９では、暖機判断部３０３が、水圧センサ圧力Ｐより沸点Ｔｖを算出する。図６に示されるように、水の蒸気圧線図から沸点Ｔｖを算出することができる。例えば、水圧センサ圧力Ｐが絶対圧力で２００ｋＰａの場合、沸点は１２０℃となる。水圧センサ圧力Ｐが絶対圧力で３００ｋＰａの場合、沸点は１３３℃となる。水圧センサ圧力Ｐが絶対圧力で４００ｋＰａの場合、沸点は１４３℃となる。
【００４８】
ステップＳ２０９に続くステップＳ２１０では、暖機判断部３０３が、最高温度Ｔｍａｘが沸点Ｔｖ−５℃よりも低いか否かを判断する。５℃は、最高温度Ｔｍａｘと沸点Ｔｖとを比較する際の余裕値である。
【００４９】
最高温度Ｔｍａｘが沸点Ｔｖ−５℃よりも低い場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）、ステップＳ２１３の処理に進む。最高温度Ｔｍａｘが沸点Ｔｖ−５℃よりも高い場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、ステップＳ２１１の処理に進む。
【００５０】
ステップＳ２１３では、暖機制御部３０４が、ウォーターポンプ１１を停止させ、多方弁１７の開度は保持するように制御する。ステップＳ２１１では、暖機制御部３０４が、ウォーターポンプ１１を駆動させ、多方弁１７の開度を増やすように制御する。このようにすることで、最高温度Ｔｍａｘの低下にあわせて段階的に圧力を降下させることができ、冷却水の沸騰を回避することができる。図５においては、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間に相当する。
【００５１】
ステップＳ２１１に続くステップＳ２１２では、暖機判断部３０３が、水圧センサ圧力Ｐが暖機後水圧Ｐ２まで下降しているか否かを判断する。水圧センサ圧力Ｐが暖機後水圧Ｐ２まで下降していなければ（ステップＳ２１２：ＹＥＳ）、ステップＳ２０８の処理に戻る。水圧センサ圧力Ｐが暖機後水圧Ｐ２まで下降していれば（ステップＳ２１２：ＮＯ）、処理を終了する。
【００５２】
続いて、図８を参照しながら、比較例としての冷却システム２Ｘについて説明する。冷却システム２Ｘは、冷却システム２から、逆止弁１２と多方弁１７とを取り除いたものである。水圧センサ１８は、冷却水通路５０に設けられている。
【００５３】
図９に示されるように、本実施形態の冷却システム２では、時刻ｔ２から時刻ｔ３においてウォーターポンプ１１を駆動させつつ、多方弁１７を全閉状態としているので、水停止時間の延長が実現できている。一方、比較例の冷却システム２Ｘでは、時刻ｔ２からウォーターポンプ１１を駆動することになり、水停止時間が短くなっている。
【００５４】
図１０に示されるように、冷却水の循環開始水温が高くなると、燃費効率が向上する。水停止時間を長くとると冷却水の水温が上昇してから循環するので、燃費効率が向上する。特に本実施形態の冷却システム２では、水圧上昇制御を実行しているので冷却水の沸点が上昇し、沸騰させずに冷却水の温度を上昇させ、高水温制御領域が拡大する。冷却システム２では時刻ｔ３に暖機完了しているのに対して、冷却システム２Ｘでは時刻ｔ４まで要しているので、暖機時間の短縮が実現できている。
【００５５】
続いて、図１１を参照しながら、スロットル暖機要求がある場合の暖機判定制御について説明する。ステップＳ３０１では、水温取得部３０１が、水温センサ１９が検出する水温センサ温度Ｔを検出する。
【００５６】
ステップＳ３０１に続くステップＳ３０２では、暖機判断部３０３が、水温センサ温度Ｔが暖機温度Ｔｈに到達しているか否かを判断する。水温センサ温度Ｔが暖機温度Ｔｈに到達していなければ（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、ステップＳ３０３の処理に進む。水温センサ温度Ｔが暖機温度Ｔｈに到達していれば（ステップＳ３０２：ＮＯ）、処理を終了する。
【００５７】
ステップＳ３０３では、暖機判断部３０３が、水温センサ温度Ｔがスロットル暖機温度Ｔｃに到達しているか否かを判断する。水温センサ温度Ｔがスロットル暖機温度Ｔｃに到達していなければ（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、ステップＳ３０４の処理に進む。水温センサ温度Ｔがスロットル暖機温度Ｔｃに到達していれば（ステップＳ３０３：ＮＯ）、ステップＳ３０５の処理に進む。
【００５８】
ステップＳ３０４では、暖機制御部３０４が、多方弁１７をスロットル流水流路である冷却水通路５３側を開弁し、ウォーターポンプ１１を駆動する制御を実行する。これによって内燃機関１０から流出する温度の高い冷却水をスロットル１６に供給することができる。
【００５９】
ステップＳ３０５では、暖機制御部３０４が、多方弁１７を閉弁し、ウォーターポンプ１１を停止する制御を実行する。ステップＳ３０５に続くステップＳ３０６では、暖機制御を実行する。暖機制御については、図４、図５、図６、図７を参照しながら説明した内容と同様であるので説明を省略する。
【００６０】
上記したように第１実施形態に係る冷却システム２は、内燃機関１０を冷却するものであって、内燃機関１０に冷却水を循環させる冷却水通路５０，５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９と、冷却水通路５０，５９に設けられているウォーターポンプ１１と、ウォーターポンプ１１の吐出側における冷却水通路５０において、内燃機関１０よりも上流側に設けられ、内燃機関１０内の冷却水がウォーターポンプ１１側に流出することを抑制する流出抑制部として機能する逆止弁１２と、冷却水通路５２において内燃機関１０よりも下流側に設けられ、内燃機関１０から流出する冷却水の流量を調整する流量調整部として機能する多方弁１７と、内燃機関１０の内部における冷却水の圧力が高まるように、ウォーターポンプ１１及び多方弁１７を駆動することで水圧上昇制御を実行する暖機制御部３０４と、を備えている。
【００６１】
本実施形態によれば、多方弁１７を駆動することで内燃機関１０から多方弁１７側に冷却水が流出しないようにすると共に、ウォーターポンプ１１を駆動して内燃機関１０に冷却水を送り込むことで、内燃機関１０の内部における冷却水の圧力を高めることができる。更に、ウォーターポンプ１１の吐出側と内燃機関１０との間に逆止弁１２を設けているので、内燃機関１０に送り込んだ冷却水がウォーターポンプ１１側に戻ることを抑制できる。従って、内燃機関１０の内部における冷却水の圧力を高めた状態を維持することができるので、冷却水の沸点を高め、冷却水の沸騰を回避することができる。これにより、冷却水の循環を停止する時間を長くすることができ、冷却水が高温状態で制御することができるので、暖機時間を短縮することができる。
【００６２】
尚、逆止弁１２に代えて流出抑制部として機能する電磁弁を用いる場合、暖機制御部３０４は、冷却水の循環を停止する間において流出抑制部として機能する電磁弁を閉弁し、冷却水の循環を開始する場合には開弁する制御を実行することができる。
【００６３】
また本実施形態に係る冷却システム２は、更に、内燃機関１０の暖機状態を判断する暖機判断部３０３を備えている。暖機判断部３０３が、内燃機関１０が暖機中であると判断した場合に、暖機制御部３０４が、流出抑制部である多方弁１７を駆動して内燃機関１０から流出する冷却水の流量を抑制しつつ、ウォーターポンプ１１を駆動して内燃機関１０に冷却水を送り込むことで水圧上昇制御を実行する。暖機判断部３０３が、内燃機関１０が暖機中であると判断した場合に、暖機制御部３０４が水圧上昇制御を実行するので、冷却水の温度を上昇させる必要がある期間において冷却水の水圧を上昇させることができる。
【００６４】
また本実施形態に係る冷却システム２は、更に、内燃機関１０の内部における冷却水の圧力を取得する水圧取得部３０２を備えている。暖機制御部３０４は、水圧取得部３０２が取得する取得水圧が目標水圧に達するまで水圧上昇制御を実行する。水圧取得部３０２は、水圧センサ１８から出力される水圧検出信号に基づいて冷却水の水圧を取得するので、内燃機関１０の内部において水圧変動があった場合も変動した水圧を把握することができる。暖機制御部３０４は、水圧変動に対応した水圧上昇制御を実行することができる。
【００６５】
また本実施形態に係る冷却システム２においては、暖機制御部３０４は、取得水圧が目標水圧に到達し水圧上昇制御を停止した後、取得水圧が目標水圧よりも低くなると水圧上昇制御を再開する。目標水圧を維持するように、内燃機関１０内部の水圧を保つことができるので、高めた水圧に対応して冷却水の沸点を高めることができる。
【００６６】
また本実施形態に係る冷却システム２においては、暖機制御部３０４は、取得水圧が目標水圧に到達し水圧上昇制御を停止した後、取得水圧が目標水圧よりも高くなると、流出抑制部である多方弁１７を駆動して内燃機関１０から流出する冷却水の流量を増大させることができる。このように冷却水の水圧を調整することで、冷却水の水圧が過度に高まることを回避することができる。
【００６７】
また本実施形態に係る冷却システム２は、更に、内燃機関１０の内部における冷却水の温度を取得する水温取得部３０１を備えている。暖機判断部３０３は、水温取得部３０１が取得する取得水温が暖機水温に達するまで内燃機関１０が暖機中であると判断する。水温取得部３０１は、水温センサ１９から出力される水温検出信号に基づいて冷却水の水温を取得するので、水温変動を的確に把握することができる。
【００６８】
また本実施形態に係る冷却システム２においては、暖機判断部３０３が、内燃機関１０が暖機完了したと判断した場合に、暖機制御部３０４は、流出抑制部である多方弁１７を駆動して内燃機関１０から流出する冷却水の流量を増大させつつ、ウォーターポンプ１１の駆動を抑制して内燃機関１０に送り込む冷却水を減らすことで水圧下降制御を実行する。水圧下降制御を実行することで、暖機完了後の冷却水の循環状態へ移行することができる。
【００６９】
また本実施形態に係る冷却システム２においては、暖機制御部３０４は、流出抑制部である多方弁１７を段階的に駆動して内燃機関１０から流出する冷却水の流量を増大させつつ、ウォーターポンプ１１を間欠駆動して内燃機関１０に送り込む冷却水を減らすことで水圧下降制御を実行する。高圧状態から段階的に冷却水の圧力を低下させることができるので、冷却水の沸騰を避けつつ暖機完了後の冷却水の循環状態へ移行することができる。
【００７０】
また本実施形態に係る冷却システム２は、更に、内燃機関１０の内部における冷却水の最高温度を取得する最高温取得部３０５を備えている。暖機制御部３０４は、最高温度が冷却水の沸点を上回らないように、水圧上昇制御を実行する。内燃機関１０の内部における冷却水の最高温度が冷却水の沸点を上回らないように水圧上昇制御を実行するので、内燃機関１０内のいかなる場所でもガスケットの破損を回避することができる。
【００７１】
また本実施形態に係る冷却システム２においては、暖機判断部３０３が、内燃機関１０が暖機完了したと判断した場合に、暖機制御部３０４は、最高温度が冷却水の沸点を上回らないように、流出抑制部である多方弁１７を駆動して内燃機関から流出する冷却水の流量を増大させつつ、ウォーターポンプ１１の駆動を抑制して内燃機関に送り込む冷却水を減らすことで水圧下降制御を実行する。内燃機関１０の内部における冷却水の最高温度が冷却水の沸点を上回らないように水圧下降制御を実行するので、内燃機関１０内のいかなる場所でもガスケットの破損を回避することができる。
【００７２】
また本実施形態に係る冷却システム２においては、暖機制御部３０４は、最高温度が冷却水の沸点を上回らないように、流出抑制部である多方弁１７を段階的に駆動して内燃機関１０から流出する冷却水の流量を増大させつつ、ウォーターポンプ１１を間欠駆動して内燃機関１０に送り込む冷却水を減らすことで水圧下降制御を実行する。高圧状態から段階的に冷却水の圧力を低下させることができるので、冷却水の沸騰を避けつつ暖機完了後の冷却水の循環状態へ移行することができる。
【００７３】
また本実施形態に係る冷却システム２においては、最高温取得部３０５は、取得水温と冷却水の流量積算値とに基づいて、最高温度を算出している。図７に例示したようなマップを用いることで、実際に最高温度になる箇所に水温センサを配置しなくても最高温度を取得することができる。
【００７４】
また本実施形態に係る冷却システム２においては、図１１を参照しながら説明したように、暖機判断部３０３が、内燃機関１０が暖機中であって低温状態にあると判断した場合に、暖機制御部３０４が、流出抑制部である多方弁１７を駆動し、内燃機関１０から流出する冷却水を、スロットル１６に繋がる冷却水通路５３に流すスロットル暖機制御を実行する。スロットル暖機制御の実行により、スロットル１６の凍結を防止することができる。
【００７５】
続いて、図１２を参照しながら、第２実施形態に係る冷却システム２Ａについて説明する。冷却システム２に対して冷却システム２Ａは、水圧センサ１８の配置位置を内燃機関１０の外側に変更している。水圧センサ１８は、冷却水通路５０に設けられている。更に、内燃機関１０の内部において最高温度となる部位に、温度センサ２０を追加配置している。温度センサ２０は、水温検出信号をＥＣＵ３０に出力する。
【００７６】
第２実施形態に係る冷却システム２Ａでは、最高温取得部３０５は、内燃機関１０の内部において冷却水の温度が最も高くなる部分の水温を検出することで最高温度を取得する。温度センサ２０によって、冷却水の温度が最も高くなる部分の水温を検出しているので、より正確に最高温度を取得することができる。第２実施形態に係る冷却システム２Ａは、技術的に矛盾しない限り、第１実施形態に係る冷却システム２と同等の作用効果を奏する。
【００７７】
続いて、図１３を参照しながら、第３実施形態に係る冷却システム２Ｂについて説明する。冷却システム２に対して冷却システム２Ｂは、サーモスタット２１を追加配置している。シリンダブロック１０２の内部において、冷却水通路５１から分岐する冷却水通路５１Ｂが設けられている。冷却水通路５１の下流端にサーモスタット２１が設けられている。サーモスタット２１には更に、冷却水通路５２Ｂの上流端が繋がれている。冷却水通路５２Ｂの下流端は、冷却水通路５５に繋がれている。このように、サーモスタット２１が追加配置された構成であっても、技術的に矛盾しない限り、第１実施形態に係る冷却システム２と同等の作用効果を奏する。
【００７８】
ところで、ウォーターポンプ１１は、同一駆動時間であっても内燃機関１０内の水圧条件により、ポンプの押切性能が変化するため吐出流量が変化する。図１４に一例として示されるように、水圧が上昇すると最小駆動時間を増やす必要があり、水圧が下降すると最小駆動時間は相対的に減る。図４のステップＳ２１１のように、水圧が降下していく状況でウォーターポンプ１１を駆動するにあたっては、図１４に示されるような水圧と最小駆動時間との関係を用いて、駆動時間を制御することが好ましい。
【００７９】
このように、暖機制御部３０４は、ウォーターポンプ１１を間欠駆動するにあたっては、図１４に例示されるようなウォーターポンプ１１の吐出流量がゼロ以上となる最小駆動時間と水圧との関係に基づいて、ウォーターポンプ１１を駆動する時間を補正することができる。
【００８０】
続いて、図１５及び図１６を参照しながら、第４実施形態に係る冷却システム２Ｃについて説明する。冷却システム２に対して冷却システム２Ｃは、差圧調整部としての調圧弁２２及び冷却水通路６０を追加配置している。冷却水通路６０は、冷却水通路５２と冷却水通路５４とを繋ぐように設けられている。調圧弁２２は、冷却水通路６０に設けられている。調圧弁２２は、シリンダヘッド１０１内の水温が、内燃機関１０の暖機完了温度に達した場合に、多方弁１７の入口／出口の差圧に応じて流量調整可能なように構成されている。調圧弁２２は、暖機制御部３０４によって制御されている。
【００８１】
図１６の（Ａ）に、調圧手段としての調圧弁２２の動作を示している。暖機完了時点までは、暖機制御部３０４は調圧弁２２を閉じたままにするので、多方弁１７の入口／出口の差圧は、ウォーターポンプ１１の稼働分だけ大きくなる。内燃機関１０の暖機が完了すると、暖機制御部３０４は、多方弁１７の入口／出口の差圧が徐々に少なくなるように、調圧弁２２を段階的に開いていく。
【００８２】
このように、更に、流量調整部である多方弁１７の入口／出口の差圧を調整する差圧調整部としての調圧弁２２を設けることができる。暖機判断部３０３が、内燃機関１０が暖機完了したと判断した場合に、暖機制御部３０４は、差圧調整部としての調圧弁２２を制御して、流量調整部である多方弁１７の入口／出口の差圧を減ずる水圧下降制御を実行することができる。
【００８３】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００８４】
２：冷却システム
１０：内燃機関
１１：ウォーターポンプ
１２：逆止弁
１７：多方弁
５０，５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９：冷却水通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018021459.tif 000009
【図８】
2018021459.tif 000010
【図９】
2018021459.tif 000011
【図１０】
2018021459.tif 000012
【図１１】
2018021459.tif 000013
【図１２】
2018021459.tif 000014
【図１３】
2018021459.tif 000015
【図１４】
2018021459.tif 000016
【図１５】
2018021459.tif 000017
【図１６】
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