(57)【要約】【課題】エンジンの冷却水温をより好適に制御することのできるエンジン冷却系の制御装置を提供する。【解決手段】目標水温設定部２６は、エンジンが高水温運転域で運転されており、且つ高水温化禁止条件が不成立の場合に、冷却水を高温化するため、低温側目標水温よりも高い高温側目標水温を目標水温として設定する。ただし、目標水温設定部２６は、目標水温として高温側目標水温を設定しているときにエンジンのアイドル運転の継続時間が規定時間以上となるか、同エンジンの燃料カットの継続時間が規定時間以上となるかのいずれかとなった場合には、目標水温を低温側目標水温に切り替える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの内部に設けられたウォータジャケットを通って冷却水を循環させて前記エンジンを冷却するエンジン冷却系の制御装置であって、
冷却水温が目標水温となるように前記エンジン冷却系を制御する水温制御部と、
規定の高水温化条件が成立していない場合には規定の低温側目標水温を前記目標水温として設定し、前記高水温化条件が成立している場合には前記低温側目標水温よりも高い高温側目標水温を前記目標水温として設定する目標水温設定部と、
を備えるとともに、
前記目標水温設定部は、前記高水温化条件が成立していて前記目標水温として前記高温側目標水温を設定しているときに、前記エンジンのアイドル運転の継続時間が規定時間以上となるか、前記エンジンの燃料カットの継続時間が規定時間以上となるかのいずれかとなった場合には、前記目標水温を前記低温側目標水温に切り替える
ことを特徴とするエンジン冷却系の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン内に設けられたウォータジャケットを通って冷却水を循環させるエンジン冷却系を、冷却水の温度が目標水温となるように制御するエンジン冷却系の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水冷式エンジンは、エンジン内に設けられたウォータジャケットを通って冷却水を循環させることで、同エンジンを冷却するエンジン冷却系を備えている。こうしたエンジン冷却系の冷却水の温度を高くすれば、エンジンの各部に供給される潤滑用のオイルの温度が上がり、同オイルの粘度が低下するため、エンジンのフリクション損失が低下して燃費が向上する。ただし、冷却水を高温化すれば、シリンダ壁面温度が上がって、ノッキングが発生しやすくなる。
【０００３】
従来、エンジン冷却系の制御装置として、特許文献１に記載のものが知られている。同文献に記載の制御装置は、ノッキングの発生の有無を確認しつつ、ノッキングが発生しなくなるまで点火時期を遅角する制御、いわゆるノック制御を行うエンジンに設けられたエンジン冷却系において、冷却水温が目標水温となるようにエンジン冷却系の水温制御を行っている。そして、そうしたエンジン冷却系の水温制御において、ノック制御による点火時期遅角量が大きいほど低い温度となるように、同点火時期遅角量に応じて目標水温を変更することで、ノッキングの発生を抑制可能な範囲内で、冷却水を高温化するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４３９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ノック制御の点火時期遅角量を見る限りにおいては、冷却水の高温化を許容できる状況にあったとしても、特定の状況が継続していた場合には、冷却水の高温化がエンジンの潤滑や燃料供給に好ましからぬ影響を与える虞がある。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、エンジンの冷却水温をより好適に制御することのできるエンジン冷却系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エンジン冷却系の制御装置は、エンジンの内部に設けられたウォータジャケットを通って冷却水を循環させて前記エンジンを冷却するエンジン冷却系の制御装置であって、冷却水温が目標水温となるようにエンジン冷却系を制御する水温制御部と、規定の高水温化条件が成立していない場合には規定の低温側目標水温を前記目標水温として設定し、前記高水温化条件が成立している場合には前記低温側目標水温よりも高い高温側目標水温を前記目標水温として設定する目標水温設定部と、を備えている。そして、その目標水温設定部は、前記高水温化条件が成立していて前記目標水温として前記高温側目標水温を設定しているときに、前記エンジンのアイドル運転の継続時間が規定時間以上となるか、前記エンジンの燃料カットの継続時間が規定時間以上となるかのいずれかとなった場合には、前記目標水温を前記低温側目標水温に切り替えている。
【０００８】
上記エンジン冷却系の制御装置において目標水温設定部は、高水温化条件が成立している場合、低温側目標水温よりも高い高温側目標水温を目標水温として設定している。高温側目標水温が目標水温として設定されているときには、低温側目標水温が目標水温として設定されているときよりも、冷却水温が高くなる。冷却水温が高くなると、シリンダヘッドやシリンダブロックの壁面温度も高くなり、潤滑部分に供給されたオイルの温度も高くなる。その結果、潤滑部分におけるオイルの粘度が低下して、エンジンのフリクション損失が低下するようになる。
【０００９】
ところで、エンジンのアイドル運転中は、エンジン回転数が低く、エンジンの各部へのオイル供給量が低下する。オイル粘度が低い状態で、オイル供給量の低下が長く続くと、エンジンの潤滑部分に十分な厚さの油膜が形成されなくなって、潤滑不足となることがある。そのため、冷却水が高温となった状態でアイドル運転が長く続くと、油膜切れにより潤滑不足となる虞がある。
【００１０】
一方、燃料カットにより、エンジンの燃料供給が停止すると、そうした燃料供給系の構成部材における燃料の流通が滞り、内部の燃料がエンジンの熱を受け続けることになる。そのため、燃料カットが長時間続いている場合に冷却水温を高温化したままとしておくと、燃料供給系の部材内でベーパ化するまで燃料が高温化することがある。そして、燃料カットから復帰した際に、ベーパ化が解消するまで燃料供給が滞ってしまう虞がある。
【００１１】
これに対して上記エンジン冷却系の制御装置において目標水温設定部は、高水温化条件が成立していて目標水温として高温側目標水温を設定しているときに、エンジンのアイドル運転の継続時間が規定時間以上となるか、エンジンの燃料カットの継続時間が規定時間以上となるかのいずれかとなった場合には、目標水温を低温側目標水温に切り替えている。そのため、アイドル運転が長く続いた場合の潤滑不足や、燃料カットが長く続いた場合の燃料のベーパ化が生じない限りにおいて、エンジンのフリクション損失を低下するための冷却水の高温化を実施することが可能となる。したがって、上記エンジン冷却系の制御装置によれば、エンジンの冷却水温のより好適な制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】エンジン冷却系の制御装置の一実施形態が適用されるエンジン冷却系の構成を模式的に示す略図。
【図２】同エンジン冷却系が備える流量制御弁の弁位相と各ポートの開口率との関係を示すグラフ。
【図３】同実施形態のエンジン冷却系の制御装置の制御構造を模式的に示すブロック図。
【図４】同実施形態における高水温運転域の設定態様を示すグラフ。
【図５】同実施形態のエンジン冷却系の制御装置において目標水温設定部が実行する目標水温設定ルーチンのフローチャート。
【図６】同実施形態のエンジン冷却系の制御装置においてアイドル運転の長期継続により冷却水の低温化が実施される場合のエンジン冷却系の制御態様の一例を示すタイムチャート。
【図７】同実施形態のエンジン冷却系の制御装置において燃料カットの長期継続により冷却水の低温化が実施される場合のエンジン冷却系の制御態様の一例を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、エンジン冷却系の制御装置の一実施形態を、図１〜図６を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の制御装置は、車載されたエンジンの冷却系に適用されている。
図１に示すように、本実施形態の制御装置が適用されたエンジン冷却系では、エンジン１０のシリンダブロック１１及びシリンダヘッド１２の内部を通って冷却水を循環させている。同図には、この循環における冷却水の流れ方向が実線矢印で示されている。
【００１４】
なお、このエンジン１０では、同エンジン１０の回転を受けて動作する機械式のオイルポンプにより、潤滑部分へのオイル供給が行われている。また、同エンジン１０のシリンダヘッド１２の内部には、燃料を加圧して燃料噴射弁に供給する高圧燃料ポンプなどの、燃料供給系の構成部品の一部が設置されている。
【００１５】
エンジン冷却系には、シリンダブロック１１の内部に設けられたウォータジャケット（以下、ブロックジャケット１４と記載する）に向けて冷却水を吐出するウォータポンプ１３が設けられている。このエンジン冷却系には、ウォータポンプ１３として、エンジン１０の回転を受けて動作する機械式のポンプが採用されている。ブロックジャケット１４を通過した冷却水は、シリンダヘッド１２の内部に設けられたウォータジャケット（以下、ヘッドジャケット１５と記載する）に送られ、ヘッドジャケット１５を通過した後、流量制御弁１６に流入する。
【００１６】
流量制御弁１６には、冷却水の吐出口となる吐出ポートとして、ラジエータポートＰ１、デバイスポートＰ２、及びヒータポートＰ３の３つが設けられている。ラジエータポートＰ１から吐出された冷却水は、外気との熱交換を通じて冷却水を冷却するラジエータ１７に送られ、そのラジエータ１７を通った後にウォータポンプ１３に戻される。また、デバイスポートＰ２から吐出された冷却水は、スロットルボディやＥＧＲバルブ、ＥＧＲクーラ、オイルクーラ、ＡＴＦウォーマなどのエンジン１０のデバイス１８に送られ、同デバイス１８を通った後にウォータポンプ１３に戻される。さらに、ヒータポートＰ３から吐出された冷却水は、同冷却水の熱で車室内に送風する空気を暖める暖房用のヒータ１９に送られ、同ヒータ１９を通った後にウォータポンプ１３に戻される。
【００１７】
エンジン冷却系の制御装置である冷却制御ユニット２０は、エンジン冷却系の制御にかかる各種演算を行う中央演算処理装置や、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリなどを備えるコンピュータユニットとして構成されている。冷却制御ユニット２０には、ヘッドジャケット１５に流入した直後の冷却水の温度（以下、入口水温と記載する）を検出する入口水温センサ２１、ヘッドジャケット１５から流出する直前の冷却水の温度（以下、出口水温と記載する）を検出する出口水温センサ２２、流量制御弁１６の弁位相θを検出する弁位相センサ２３の検出信号が入力されている。
【００１８】
また、冷却制御ユニット２０には、エンジン制御用のエンジン制御ユニット２４から、エンジン１０の運転状態に関する各種情報が入力されている。冷却制御ユニット２０がエンジン制御ユニット２４から受け取る情報としては、エンジン回転数、エンジン負荷、温間始動フラグ、アイドル信号、燃料カット信号がある。温間始動フラグは、今回のエンジン１０の始動が温間始動であったか否かを表すフラグであり、始動時の出口水温が規定の温間始動判定値以上のときにセットされ、同始動時の出口水温が温間始動判定値未満のときにクリアされる。温間始動判定値には、エンジン１０の始動後の暖機運転を殆ど必要としない状態となるときの始動時出口水温の下限値がその値として設定されている。アイドル信号は、エンジン１０がアイドル運転中であることを表す信号であり、アイドル運転の開始時にオンとされ、アイドル運転の終了時にオフとされる。燃料カット信号は、エンジン１０が燃料カットの実行中であることを表す信号であり、燃料カットの開始時にオンとされ、燃料カットからの復帰時（燃料供給の再開時）にオフとされる。
【００１９】
また、冷却制御ユニット２０には、カーナビゲーションシステム２５から車両の位置情報が入力されている。さらに、冷却制御ユニット２０には、変速モード信号と暖房要求信号とが入力されている。エンジン１０が搭載された車両では、変速機の変速段の昇降を自動で行う自動変速モードと、同変速段の昇降を運転者が手動で行う手動変速モードとの切り換えが可能であり、現在選択中の変速モードを表す信号が変速モード信号である。暖房要求信号は、車両に設けられた空調システムによる車室内の暖房が必要な状況にあるか否かを表す信号であり、外気温が基準温度以下の場合にオンとされ、基準温度を超過するときにオフとされる。
【００２０】
ところで、上述の流量制御弁１６の内部には、電動式の弁体が設けられている。そして、その弁体の動作位置（以下、弁位相θと記載する）により、流量制御弁１６が備える上記３つの吐出ポートＰ１〜Ｐ３の開口率が変化するようになっている。なお、開口率は、それぞれの吐出ポートＰ１〜Ｐ３における、全開時の開口面積を「１００％」としたときの開口面積の比率を表している。
【００２１】
図２に、流量制御弁１６の弁位相θと、ラジエータポートＰ１、デバイスポートＰ２、及びヒータポートＰ３のそれぞれの開口率との関係を示す。弁位相θは、すべての吐出ポートＰ１〜Ｐ３が閉じた状態となる位置を弁位相が「０°」の位置とし、その位置からのプラス方向、マイナス方向への弁体の回転角度を表している。なお、ここでのプラス方向とは、同図のグラフ横軸において図中右側に弁位相θが変化する方向への弁体の回転方向を、マイナス方向とは、図中左側に弁位相θが変化する方向への弁体の回転方向をいう。
【００２２】
同図に示すように、各吐出ポートＰ１〜Ｐ３の開口率は、弁体の弁位相θにより変化するように設定されている。なお、「０°」よりもプラス側の弁位相θの範囲は、外気温が低く、車室の暖房が使用される可能性が高いとき（冬モード時）に使用される弁位相θの範囲（冬モード使用域）とされている。また、「０°」よりもマイナス側の弁位相θの範囲は、外気温が高く、車室の暖房が使用される可能性が低いとき（夏モード時）に使用される弁位相θの範囲（夏モード使用域）とされている。
【００２３】
弁位相が「０°」の位置から弁体をプラス方向に回転させると、まずヒータポートＰ３が開き始め、プラス方向への弁位相θの増加に応じてヒータポートＰ３の開口率が次第に大きくなる。ヒータポートＰ３が全開に、すなわちその開口率が「１００％」に達すると、次にデバイスポートＰ２が開き始め、プラス方向への弁位相θの増加に応じてデバイスポートＰ２の開口率が次第に大きくなる。そして、デバイスポートＰ２が全開に、すなわちその開口率が「１００％」に達すると、ラジエータポートＰ１が開き始め、プラス方向への弁位相θの増加に応じてラジエータポートＰ１の開口率が次第に大きくなる。そして、ラジエータポートＰ１の開口率は、流量制御弁１６の構造上、弁体のそれ以上のプラス方向への回転が規制される位置よりも少し手前の位置で「１００％」に達するようになる。
【００２４】
一方、弁位相が「０°」の位置から弁体をマイナス方向に回転させると、まずデバイスポートＰ２が開き始め、マイナス方向への弁位相θの増加に応じてデバイスポートＰ２の開口率が次第に大きくなる。そして、デバイスポートＰ２が全開に達する位置、すなわちその開口率が「１００％」に達する位置よりも少し手前の位置から、ラジエータポートＰ１が開き始め、マイナス方向への弁位相θの増加に応じてラジエータポートＰ１の開口率が次第に大きくなる。そして、ラジエータポートＰ１の開口率は、流量制御弁１６の構造上、弁体のそれ以上のマイナス方向への回転が規制される位置よりも手前の位置で「１００％」に達するようになる。ちなみに、弁位相が「０°」の位置よりもマイナス側の夏モード使用域では、ヒータポートＰ３は常に全閉となっている。
【００２５】
（水温制御）
冷却制御ユニット２０は、こうした流量制御弁１６の弁位相θの調整を通じて、冷却水温を目標水温とするための水温制御を行っている。以下、こうした水温制御の詳細を説明する。
【００２６】
図３に、水温制御にかかる冷却制御ユニット２０の制御構造を示す。同図に示すように、冷却制御ユニット２０は、水温制御にかかる制御構造として、目標水温設定部２６、水温制御部２７、及び弁駆動部２８を備える。なお、冷却制御ユニット２０は、エンジン１０の暖機完了後に、水温制御を開始する。
【００２７】
目標水温設定部２６は、冷却制御ユニット２０に入力された各種情報に基づき目標温度を設定する。なお、目標温度の設定にかかる処理の詳細は、後述する。
水温制御部２７は、出口水温センサ２２により検出された出口水温と目標水温との偏差に基づき、出口水温を目標水温とするために必要な流量制御弁１６の弁位相θを要求弁位相として設定する。要求弁位相は、暖房要求信号がオフのときには、図２に示される範囲Ａ内の弁位相θに設定され、暖房要求信号がオンのときには、図２に示される範囲Ｂ内の弁位相θに設定される。これらの範囲Ａ，Ｂは、弁位相θの変化に対して、デバイスポートＰ２及びヒータポートＰ３の開口率は変わらず、ラジエータポートＰ１の開口率だけが変化する弁位相θの範囲となっている。そして、水温制御部２７は、出口水温が目標水温よりも高いときには、ラジエータポートＰ１の開口率が現状よりも大きくなるように要求弁位相を設定し、出口水温が目標水温よりも低いときには、ラジエータポートＰ１の開口率が現状よりも大きくなるように要求弁位相を設定する。
【００２８】
弁駆動部２８は、弁位相センサ２３により検出された弁位相（以下、実弁位相と記載する）が要求弁位相よりもマイナス側の弁位相であるときにはプラス方向に、実弁位相が要求弁位相よりもプラス側の弁位相であるときにはマイナス方向に、それぞれ弁体を回転するように流量制御弁１６への通電を行う。そして、弁駆動部２８は、実弁位相が要求弁位相に到達した時点で通電を停止することで、実弁位相が要求弁位相となるように流量制御弁１６を駆動する。
【００２９】
（目標水温設定処理）
続いて、こうした水温制御において目標水温設定部２６が行う目標水温の設定にかかる処理の詳細を説明する。目標水温設定部２６は、水温制御における目標水温として、規定の低温側目標水温ＬＯと、その低温側目標水温ＬＯよりも高い高温側目標水温ＨＩと、のいずれかを設定する。本実施形態のエンジン冷却系の制御装置では、エンジン１０が下記の高水温運転域で運転されているときに、目標水温設定部２６が高温側目標水温ＨＩを目標水温として設定することで、冷却水を高温化するようにしている。
【００３０】
図４に、本実施形態における高水温運転域の設定態様を示す。高水温運転域は、エンジン１０の運転域全体のうち、低回転数側、低負荷側の運転域となっている。こうした高水温運転域は、下記のように設定されている。
【００３１】
エンジン１０では、ノッキングの発生状況に応じた点火時期の遅角制御、いわゆるノックコントロールが行われている。ノックコントロールでは、ノッキングの発生の有無を監視し、ノッキングが発生しない限りにおいて、エンジン１０のトルク発生効率が最大となる最適点火時期（ＭＢＴ：Minimum advance for the Best Torque）に近づくように、点火時期を制御している。なお、ノッキングは、エンジン１０のシリンダ壁面温度が高いほど発生し易くなる。よって、高いトルク発生効率を確保するには、冷却水温を低くして、シリンダ壁面の温度上昇を抑えることが必要となる。ただし、冷却水温を下げると、エンジン１０の潤滑油の粘度が上がり、エンジン１０の可動部分の摺動抵抗が、すなわちフリクション損失が増加して燃費の悪化を招く。よって、水温制御での目標水温は、ノッキングを抑制可能な範囲で、可能な限り高い温度に設定することが望ましい。
【００３２】
一方、エンジン１０の運転域によっては、ノッキングが確実に発生すると予測される点火時期（ノック限界点火時期）よりも、ＭＢＴが遅角側の時期となることがある。こうした運転域では、シリンダ壁面温度が上がってノック限界点火時期が多少遅角側に変化しても、点火時期をＭＢＴとしたまま、エンジン１０の運転を続けることができる。すなわち、エンジン１０のトルク発生効率を維持したまま、水温制御の目標水温をより高い温度とすることが、ひいてはエンジン１０のフリクション損失をより低くすることが可能となる。そこで、上記高水温運転域には、目標水温を低温側目標水温ＬＯからより高温の高温側目標水温ＨＩに切り換えてシリンダ壁面温度が上がっても、エンジン１０のトルク発生効率を維持可能なエンジン１０の運転域が設定されている。
【００３３】
ただし、目標水温設定部２６は、エンジン１０が高水温運転域で運転されている場合にも、下記の高水温化禁止条件が成立している場合には、高温側目標水温ＨＩではなく、低温側目標水温ＬＯを目標水温として設定している。すなわち、高水温化禁止条件が成立する場合には、冷却水の高温化を禁止するようにしている。高水温化禁止条件は、下記の状況（イ）〜（ホ）のいずれかの場合に成立となる。
【００３４】
（イ）エンジン１０の温間始動の直後である。
（ロ）急加速時である。
（ハ）エンジン１０が連続して高負荷運転している。
【００３５】
（ニ）変速モードがＭモードである。
（ホ）車両がサーキット場等に位置している。
上記状況（イ）の場合に、冷却水の高温化を禁止するのは次の理由による。エンジン１０が停止すると、エンジン冷却系での冷却水の循環が停止して、ヘッドジャケット１５内に冷却水が滞留する。一方、ヘッドジャケット１５には、エンジン運転中にその壁面温度が局所的に高くなる部分（以下、高温部と記載する）が存在する。エンジン１０の停止後にそうした高温部の付近では、残熱により冷却水が加熱される。その結果、エンジン１０の停止の直後には、ヘッドジャケット１５内の冷却水に、温度分布の偏りが生じるようになる。エンジン１０の停止後しばらくすると、ヘッドジャケット１５内の冷却水が全体的に冷却されて、ヘッドジャケット１５内の冷却水の温度分布の偏りは解消するようになる。しかしながら、エンジン１０が停止後に短時間で再始動された場合、温度分布の偏りが未解消のまま、エンジン１０の運転が再開されるため、高温部の付近の冷却水が更に加熱されて沸騰する虞がある。すなわち、エンジン１０の温間始動の直後は、シリンダヘッド１２のヘッドジャケット１５において、冷却水の局所沸騰が発生し易い状態となっている。こうした状態で冷却水が高温化されて、冷却水回路を循環する冷却水の温度が全体的に高められると、上記のようなヘッドジャケット１５における冷却水の局所沸騰がより発生し易くなる。そこで、本実施形態では、エンジン１０の再始動の直後には、高水温運転域においても、目標水温を、低温側目標水温ＬＯとするようにしている。なお、本実施形態では、上述の温間始動フラグがオンであり、且つエンジン１０の始動後の積算吸入空気量が規定値に達するまでの期間を、エンジン１０の温間始動直後の期間としている。
【００３６】
また、上記状況（ロ）のように、アクセルペダルが大きく踏込まれた急加速時には、エンジン回転数やエンジン負荷が急激に増加する。そのため、エンジン１０が高水温運転域で運転していても、短時間のうちに同高水温運転域を外れる可能性が高い。こうした場合に、エンジン１０の運転域が高水温運転域から出た時点で高温側目標水温ＨＩから低温側目標水温ＬＯに目標水温を切り替えたとしても、冷却水温の低下にはある程度の時間がかかる。そのため、低温側目標水温ＬＯへの目標水温の切り替え後も、ある程度の期間は、冷却水が高温の状態でエンジン１０が運転されることになり、ノッキングの発生を招いてしまう虞がある。そしてその結果、ノックコントロールにより点火時期が遅角されてしまい、その分、エンジン１０の発生トルクが、ひいては車両の加速性能が低下するようになる。したがって、こうした場合に冷却水の高温化を許可してしまうと、運転者の要望に応じた車両の加速性能の確保が不十分となる虞がある。そこで、目標水温設定部２６は、急加速時には、目標水温として高温側目標水温ＨＩを設定することを禁止している。なお、本実施形態の制御装置では、アクセルペダルの踏込量が規定値以上であるときを急加速時としている。
【００３７】
また、上記状況（ハ）〜（ホ）は、アクセルペダルが大きく踏込まれる可能性が高い場合となっている。例えば、エンジン１０の連続した高負荷運転は、山道などにおいて車両が登坂走行している場合に多く、アクセルペダルが大きく踏み込まれる可能性が高い場合となっている。また、運転者は、急激な加減速を繰り返すようなスポーティな走行を意図している場合に変速モードをＭモードに設定することが多いため、Ｍモードの設定時にもアクセルペダルが大きく踏込まれる可能性が高い。さらに、サーキット場など、モータスポーツ施設では、スポーティな走行が要望されるため、カーナビゲーションシステム２５から取得した車両の現在位置が、予め登録されたモータスポーツ施設内の位置にある場合にも、アクセルペダルが大きく踏込まれる可能性は高い。そのため、目標水温設定部２６は、上記状況（ハ）〜（ホ）の場合にも、目標水温として高温側目標水温ＨＩを設定することを禁止している。
【００３８】
以上のように、目標水温設定部２６は、エンジン１０が高水温運転域で運転されており、且つ上記高水温化禁止条件が成立していない場合には、高温側目標水温ＨＩを目標水温として設定することで、冷却水温を高めるようにしている。そしてこれにより、シリンダブロック１１やシリンダヘッド１２の壁面温度を高め、エンジン１０の潤滑部分に供給されたオイルの温度を高くすることで、同オイルの粘度を低下させてエンジン１０のフリクション損失を低下させている。なお、こうした本実施形態では、エンジン１０が高水温運転域で運転されており、且つ高水温化禁止条件が不成立となっていることが、高温側目標水温ＨＩを目標水温として設定する条件である高水温化条件となっている。
【００３９】
一方、目標水温設定部２６は、高水温化条件が成立しており、目標水温として高温側目標水温ＨＩが設定されているときにも、特定の状況となった場合には、一時的に目標水温を低温側目標水温ＬＯに切り替える低水温化制御を実施している。具体的には、目標水温設定部２６は、高水温化条件が成立している場合にも、エンジン１０のアイドル運転が規定時間β以上継続するか、同エンジン１０の燃料カットが規定時間γ以上継続するかのいずれかとなり、且つそのときの出口水温が規定温度α以上の場合には、目標水温を低温側目標水温ＬＯに切り替えるようにしている。なお、規定温度αには、低温側目標水温ＬＯよりも高く、高温側目標水温ＨＩよりも低い温度がその値として設定されている。なお、以下の説明では、エンジン１０におけるアイドル運転の継続時間をアイドル継続時間と記載し、同エンジン１０における燃料カットの継続時間を燃料カット継続時間と記載する。
【００４０】
図５に、こうした目標水温の設定にかかる目標水温設定ルーチンのフローチャートを示す。同ルーチンの処理は、暖機完了に応じた上記水温制御の開始後、目標水温設定部２６により、規定の制御周期ごとに繰り返し実行される。
【００４１】
本ルーチンの処理が開始されるとまずステップＳ１００において、上記低水温化制御の実施中であることを表すフラグである低水温化フラグがセットされているか否かが判定される。ここで、低水温化フラグがセットされていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１９０に処理が進められ、同低水温化フラグがクリアされていれば（ＮＯ）、ステップＳ１１０に処理が進められる。
【００４２】
ステップＳ１１０に処理が進められると、同ステップＳ１１０、及び続くステップＳ１２０において、高水温化条件が成立しているか否かが、すなわち、エンジン１０が高水温運転域で運転されており、且つ上述の高水温化禁止条件が不成立であるか否かが判定される。ここで、高水温化条件が成立していなければ（Ｓ１１０：ＮＯ、又はＳ１２０：ＹＥＳ）、ステップＳ１７０に処理が進められ、そのステップＳ１７０において、目標水温として低温側目標水温ＬＯが設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、高水温化条件が成立していれば（Ｓ１１０：ＹＥＳ、且つＳ１２０：ＮＯ）、ステップＳ１３０に処理が進められる。
【００４３】
高水温化条件が成立しており、ステップＳ１３０に処理が進められると、そのステップＳ１３０においてアイドル継続時間が規定時間β以上であるか否かが判定され、規定時間β以上であれば（ＹＥＳ）ステップＳ１５０に、規定時間β未満であれば（ＮＯ）ステップＳ１４０に、それぞれ処理が進められる。ステップＳ１４０に処理が進められると、そのステップＳ１４０において燃料カット継続時間が規定時間γ以上であるか否かが判定され、規定時間γ以上であれば（ＹＥＳ）ステップＳ１５０に、規定時間γ未満であれば（ＮＯ）ステップＳ１８０にそれぞれ処理が進められる。ステップＳ１５０に処理が進められると、そのステップＳ１５０において、出口水温が規定温度α以上であるか否かが判定され、規定温度α以上であれば（ＹＥＳ）ステップＳ１６０に、規定温度α未満であれば（ＮＯ）ステップＳ１６０にそれぞれ処理が進められる。
【００４４】
ステップＳ１８０に処理が進められた場合には、そのステップＳ１８０において、高温側目標水温ＨＩが目標水温として設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。これに対して、ステップＳ１６０に処理が進められた場合には、そのステップＳ１６０において低水温化フラグがセットされる。そしてその後、上記ステップＳ１７０に処理が進められ、そのステップＳ１７０において、目標水温として低温側目標水温ＬＯが設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。
【００４５】
一方、本ルーチンのステップＳ１００において低水温化フラグがセットされている場合に処理が進められるステップＳ１９０では、同低水温化フラグがセットされてからの経過時間である低水温化実施時間が規定時間ε以上であるか否かが判定される。ここで、低水温化実施時間が規定時間ε以上であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２００に処理が進められ、同低水温化実施時間が規定時間ε未満であれば（ＮＯ）、ステップＳ１７０において目標水温として低温側目標水温ＬＯが設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。
【００４６】
ステップＳ２００に処理が進められると、そのステップＳ２００において、アイドル信号がオフであるか否かが判定される。ここで、アイドル信号がオフであれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２１０に処理が進められ、そのステップＳ２１０において低水温化フラグがクリアされた後、上述のステップＳ１１０に処理が進められる。これに対して、アイドル信号がオンであれば（Ｓ２００：ＮＯ）、ステップＳ１７０に処理が進められ、そのステップＳ１７０において目標水温として低温側目標水温ＬＯが設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。
【００４７】
目標水温設定部２６は、アイドル信号がオン、且つ低水温化フラグがオフとなっている状態が継続している時間を、アイドル継続時間として計測している。また、目標水温設定部２６は、燃料カット信号がオン、且つ低水温化フラグがオフとなっている状態が継続している時間を、燃料カット継続時間として計測している。なお、目標水温設定部２６は、こうしたアイドル継続時間、燃料カット継続時間の計測に際して、アイドル運転、燃料カットの規定時間以内の短い中断は、ないものと看做している。すなわち、本実施形態では、アイドル運転／燃料カットの終了後に同アイドル運転／燃料カットが規定時間以内に再開された場合、その終了から再開までの期間もアイドル運転、燃料カットは継続しているものとして、アイドル継続時間、燃料カット継続時間の計測が行われている。
【００４８】
こうした本ルーチンにおいて、低水温化フラグは、高水温化条件が成立しているときに、アイドル継続時間が規定時間β以上となるか、燃料カット継続時間が規定時間γ以上となるかのいずれかとなり、且つ出口水温が規定温度α以上の場合にセットされる。また、セットされた低水温化フラグは、そのセット後の経過時間（低水温化実施時間）が規定時間ε以上となり、且つアイドル運転でない状態となったときにクリアされる。そして、低水温化フラグがセットされている間は、高水温化条件が成立していても、目標水温は、低温側目標水温ＬＯに保持される。
【００４９】
続いて、以上のように構成された本実施形態のエンジン冷却系の制御装置の作用及びその効果について記載する。
図６に、本実施形態のエンジン冷却系の制御装置において、アイドル運転の長期継続により低水温化制御が行われる場合の制御態様の一例を示す。同図に示される期間の開始前には、高水温化条件が成立し、目標水温として高温側目標水温ＨＩが設定された状態がしばらくの間続いており、同期間の開始時の出口水温は高温側目標水温ＨＩとなっている。このような冷却水が高温化された状態では、シリンダブロック１１やシリンダヘッド１２の壁面温度も高くなり、潤滑部分のオイルの粘度が低下するため、エンジン１０のフリクション損失が低下する。なお、高水温化条件は、同図に示される期間の最後まで成立したままとなっている。
【００５０】
同図では、時刻ｔ１〜ｔ２、時刻ｔ３〜ｔ４、及び時刻ｔ５〜ｔ７の各期間に、エンジン１０のアイドル運転が行われており、アイドル信号がオンとなっている。エンジン１０のアイドル運転中は、エンジン回転数が低く、エンジン１０の回転を受けて動作するオイルポンプの動作が鈍るため、エンジン１０の潤滑部分へのオイル供給量が少なくなる。このときの冷却水が高温化されており、潤滑部分のオイル粘度が低下した状態が続くと、潤滑部分に十分な厚さの油膜が形成できなくなって、油膜切れによる潤滑不足が生じる虞がある。
【００５１】
時刻ｔ１〜ｔ２の期間、及び時刻ｔ３〜ｔ４の両期間におけるアイドル運転は、規定時間β未満の比較的短い時間で終了しており、上記のような潤滑不足が生じるほど長くは続いていない。一方、時刻ｔ５〜時刻ｔ７の期間におけるアイドル運転は、規定時間βを超えて続いており、冷却水を高温化したままとしておくと、油膜が切れて潤滑不足が生じる虞がある。
【００５２】
これに対して、本実施形態のエンジン冷却系の制御装置では、時刻ｔ５におけるアイドル運転の開始後、アイドル継続時間が規定時間βに達した時刻ｔ６に、低水温化フラグがセットされ、目標水温が高温側目標水温ＨＩから低温側目標水温ＬＯに切り替えられる。その結果、出口水温が低下して、シリンダヘッド１２の壁面温度が下がり、オイル温度も下がるため、潤滑部分のオイルの粘度が高まるようになる。そのため、オイル供給量が少ない状態が続いても、潤滑部分に十分な厚さの油膜が保持されるようになる。
【００５３】
上述のように、一旦セットされた低水温フラグは、そのセット後の経過時間（低水温化実施時間）が規定時間ε以上となり、且つアイドル信号がオフとなっているときにクリアされる。同図の場合、低水温化フラグがセットされた時刻ｔ６から規定時間εが経過した時刻ｔ８の時点では、アイドル運転は既に終了しており、アイドル信号はオフとなっている。そのため、この時刻ｔ８に、低水温化フラグがクリアされ、目標水温が低温側目標水温ＬＯから高温側目標水温ＨＩに切り替えられる。そのため、時刻ｔ６における低温側目標水温ＬＯへの目標水温の切り替えに応じて低下した出口水温は、この時刻ｔ８以降、上昇するようになる。
【００５４】
なお、上記規定時間εには、高温側目標水温ＨＩから低温側目標水温ＬＯへと目標水温が切り替えられてから、出口水温が高温側目標水温ＨＩから低温側目標水温ＬＯまで低下するまでに要する時間よりも長い時間が設定されている。また、上述の規定時間βには、目標水温として高温側目標水温ＨＩを設定して冷却水を高温化した状態でアイドル運転が継続された場合に、上述したような油膜切れによる潤滑不足が発生するアイドル運転の最小継続時間よりも短い時間がその値として設定されている。
【００５５】
図７に、本実施形態のエンジン冷却系の制御装置において、燃料カットの長期継続により低水温化制御が行われる場合の制御態様の一例を示す。同図の場合にも、同図に示される期間の開始前にはしばらく高水温化条件が成立し、目標水温として高温側目標水温ＨＩが設定された状態が続いており、同期間の開始時の出口水温は高温側目標水温ＨＩとなっている。そして、高水温化条件は、同図に示される期間の最後まで成立したままとなっている。
【００５６】
同図の場合、時刻ｔ１０〜ｔ１１、時刻ｔ１２〜ｔ１３、時刻ｔ１４〜１５、及び時刻ｔ１６〜１９の各期間に、エンジン１０の燃料カットが行われており、燃料カット信号がオンとなっている。なお、時刻ｔ１５における燃料カットの終了から時刻ｔ１６における燃料カットの再開までの期間は短いため、その間も燃料カット継続時間の計測は続けられている。
【００５７】
エンジン１０の燃料カット中は、燃料が消費されないことから、エンジン１０の燃料供給系における燃料の流通が滞るようになる。上述したように、燃料供給系の構成部品である高圧燃料ポンプ等は、シリンダヘッド１２の内部に設けられている。そうした構成部品における燃料の流れが、燃料カットにより停滞すると、その内部の燃料が、シリンダヘッド１２の壁面からの放熱を受け続けて高温となり、ベーパ化する虞がある。こうしてベーパ化した燃料が燃料供給系に存在していると、燃料カットから復帰して燃料噴射を再開する際に、ベーパ化が解消するまで燃料噴射弁への燃料供給が滞り、燃焼の再開に支障をきたす虞がある。
【００５８】
時刻ｔ１０〜ｔ１１、時刻ｔ１２〜ｔ１３の両期間における燃料カットは、規定時間γ未満の比較的短い時間で終了しており、上記のような燃料のベーパ化が生じるほど長くは続いていない。一方、時刻ｔ１５〜ｔ１６の短時間の中断を挟んだ時刻ｔ１４〜ｔ１９の期間における燃料カットは、規定時間γを超えて続いており、冷却水を高温化したままとしておくと、上記のような燃料供給系における燃料のベーパ化が発生する虞がある。
【００５９】
これに対して、本実施形態のエンジン冷却系の制御装置では、時刻ｔ１４における燃料カットの開始後、燃料カット継続時間が規定時間γに達した時刻ｔ１７に、低水温化フラグがセットされ、目標水温が高温側目標水温ＨＩから低温側目標水温ＬＯに切り替えられる。その結果、出口水温が低下して、シリンダヘッド１２の壁面温度が下がり、高圧燃料ポンプ等の燃料温度も下がるようになる。そのため、燃料カットが長く続いても、燃料供給系における燃料のベーパ化が抑えられるようになる。
【００６０】
なお、同図の場合、燃料カット継続中の時刻ｔ１８に低温化実施時間が規定時間εに達しており、その時刻ｔ１８に低水温化フラグがクリアされ、目標水温が低温側目標水温ＬＯから高温側目標水温ＨＩに切り替えられる。そのため、時刻ｔ１７における低温側目標水温ＬＯへの目標水温の切り替えに応じて低下した出口水温は、この時刻ｔ１８以降、上昇するようになる。ちなみに、規定時間γには、目標水温として高温側目標水温ＨＩを設定して冷却水を高温化した状態で燃料カットが継続された場合に、上述したような燃料供給系における燃料のベーパ化が発生する燃料カットの最小継続時間よりも短い時間がその値として設定されている。
【００６１】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態において水温制御部２７は、流量制御弁１６の弁位相θの調整を通じ、エンジン冷却系を循環する冷却水の総流量に占めるラジエータ１７の冷却水流量の比率を変更することで、冷却水温（出口水温）が目標水温となるようにエンジン冷却系の制御を行っていた。こうした水温制御を他の態様で行うようにしてもよい。例えば、エンジン冷却系に、冷却水の吐出流量を変更可能な電動式等のウォータポンプを採用し、そのウォータポンプの吐出流量を調整することでも、冷却水温が目標水温となるようにエンジン冷却系を制御することが可能である。
【００６２】
・上記実施形態における高水温化禁止条件は、適宜変更してもよい。
・上記実施形態では、エンジン１０が高水温運転域で運転されており、且つ高水温化禁止条件が不成立であることを、目標水温として高温側目標水温ＨＩを設定する高水温化条件としていた。こうした高水温化条件の内容を適宜変更してもよい。
【００６３】
・上記実施形態では、低水温化実施時間が規定時間ε以上であることを、低水温化フラグのクリアの条件としていた。すなわち、アイドル運転や燃料カットが長く続いた場合、低温側目標水温ＬＯを目標水温として設定して冷却水温を低下させる低水温化制御を規定時間ε以上継続するようにしていた。このときの低水温化制御の継続期間を、時間の代わりに、積算空気量（吸入空気量の積算値）や積算噴射量（燃料噴射量の積算値）により定めるようにしてもよい。すなわち、低水温化フラグのセット後における積算空気量が規定値以上となることを同低水温化フラグのクリアの条件としたり、低水温化フラグのセット後における積算燃料量が規定値以上となることを同低水温化フラグのクリアの条件としたり、してもよい。
【００６４】
・上記実施形態では、高水温化条件の成立中に一時的に目標水温を低温側目標水温ＬＯに切り替えて冷却水温を低下させる低水温化制御を、アイドル運転の継続時間が規定時間β以上となるか、燃料カットの継続時間が規定時間γ以上となるかのいずれかとなり、且つ出口水温が規定温度α以上の場合に実施していた。こうした低水温化制御を、出口水温に関係なく、実施するようにしてもよい。すなわち、高水温化条件が成立しているときに、アイドル運転の継続時間が規定時間β以上となるか、燃料カットの継続時間が規定時間γ以上となるかのいずれかとなった場合には、出口水温が規定温度α以上、未満のいずれであっても、目標水温を低温側目標水温ＬＯに切り替えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０…エンジン、１１…シリンダブロック、１２…シリンダヘッド、１３…ウォータポンプ、１４…ブロックジャケット（ウォータジャケット）、１５…ヘッドジャケット（ウォータジャケット）、１６…流量制御弁、１７…ラジエータ、２０…冷却制御ユニット、２６…目標水温設定部、２７…水温制御部。
【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】
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