(57)【要約】【課題】冷却水の循環停止解除に際し、冷却水の循環経路における急激な温度変動を抑制することにより、冷却水の循環停止期間に温度上昇したシリンダボアの温度低下を抑えて燃費の向上を図るとともに、シリンダボア等のシリンダヘッド及びシリンダブロックを含めた冷却装置の各部位における熱疲労の進行を抑制することのできる内燃機関の冷却装置を提供する。【解決手段】この内燃機関の冷却装置２０は、機関回転速度に依存することなく冷却水の吐出を停止可能なウォータポンプ２３を備え、機関暖機時に出口水温が所定温度未満のときにはウォータポンプ２３の駆動を停止する。さらに、入口水温を検出する入口水温センサ７２と、ウォータポンプ２３による冷却水の吐出が開始された後に入口水温が低いときほどウォータジャケット６１に流入する冷却水の流量が少なくなるように調節する流量調節弁５０とを備える。【選択図】図１
2011214566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関回転速度に依存することなく冷却水の吐出を停止可能なウォータポンプと、ウォータジャケット及び同ウォータジャケットから流出する冷却水を前記ウォータポンプに戻し同ポンプから吐出された冷却水を再び前記ウォータジャケットに流入させるための外部通路を少なくとも含む循環経路と、前記ウォータジャケットから前記外部通路に流出する冷却水の温度を検出する出口水温センサとを含み、機関暖機時に前記出口水温センサにより検出される冷却水温が所定温度未満のときには前記ウォータポンプの駆動を停止して前記循環経路における冷却水の循環を停止する車載内燃機関の冷却装置において、
前記外部通路から前記ウォータジャケットに流入する冷却水の温度を検出する入口水温センサと、
前記ウォータポンプを駆動して冷却水の循環を開始するに際し、前記入口水温センサにより検出される冷却水温が低いときほど前記外部通路から前記ウォータジャケットに流入する冷却水の量が少なくなるようにその流量を制御する流量制御手段とを備える
ことを特徴とする車載内燃機関の冷却装置。
【請求項２】
前記流量制御手段は前記ウォータポンプを駆動して冷却水の循環を開始するに際し、前記出口水温センサにより検出される冷却水温が高いときほど前記外部通路から前記ウォータジャケットに流入する冷却水の量が多くなるようにその流量を制御する
請求項１に記載の車載内燃機関の冷却装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の車載内燃機関の冷却装置において、
前記外部通路は前記出口水温センサの下流側且つ前記入口水温センサの上流側に設けられる熱交換器を含む
ことを特徴とする車載内燃機関の冷却装置。
【請求項４】
前記流量制御手段は、
前記外部通路に設けられてその流路断面積を変更することにより同外部通路から前記ウォータジャケットに流入する冷却水の流量を調節する流量調節弁と、
前記入口水温センサにより検出される冷却水温に基づいて前記流量調節弁の開度を制御する制御部とを含む
請求項１〜３のいずれか一項に記載の車載内燃機関の冷却装置。
【請求項５】
前記ウォータポンプはその回転軸がクラッチを介して機関出力軸と駆動連結される機関駆動式のウォータポンプであって、前記クラッチが解放されることによりその停止状態となる一方、同クラッチが係合されることにより駆動状態となるものである
請求項４に記載の車載内燃機関の冷却装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の車載内燃機関の冷却装置において、
前記ウォータジャケットとラジエータとの間で冷却水を循環するためのラジエータ通路と、
同ラジエータ通路が接続され前記ウォータジャケットの冷却水の温度が所定の開弁温度未満のときにはその弁体により前記ラジエータ通路を閉鎖状態として前記ラジエータに対する冷却水の流入を禁止する一方、前記冷却水の温度が前記開弁温度以上のときには前記弁体により前記ラジエータ通路を連通状態として前記ラジエータに対する冷却水の流入を許容するサーモスタットとを備え、
前記流量制御手段は前記出口水温センサにより検出される冷却水温が前記開弁温度よりも低い温度域からその流量制御を開始する
ことを特徴とする車載内燃機関の冷却装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の車載内燃機関の冷却装置において、
前記外部通路は前記出口水温センサの下流側且つ前記入口水温センサの上流側に設けられて冷却水の熱により車室内の空気を昇温するヒータコアを含み、その昇温した空気を車室内に送風するヒータブロアと、同ヒータブロアの風量を前記出口水温センサにより検出される冷却水温に基づいて設定するヒータ装置を更に備える
ことを特徴とする車載内燃機関の冷却装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の車載内燃機関の冷却装置において、
排気系から排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入して再循環させるＥＧＲ装置を更に備え、
このＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの再循環は前記出口水温センサにより検出される冷却水温が前記所定温度よりも低い温度域から開始される
ことを特徴とする車載内燃機関の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォータポンプから吐出した冷却水をウォータジャケット等、冷却水の循環経路に循環させて内燃機関を冷却する車載内燃機関の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、冷却水の循環経路に冷却水を吐出するウォータポンプとして電動式のウォータポンプを採用し、機関暖機時には水温センサにより検出される冷却水の温度が所定温度に達するまでそのウォータポンプを停止状態として循環経路における冷却水の循環を停止するようにしたものが記載されている。こうした冷却装置によれば、機関冷間時には冷却水による内燃機関の冷却が行われないため、機関暖機を促進することができ、燃焼状態の早期安定化や熱損失の低減に伴う燃費の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２１６０２８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、このように機関暖機時にウォータポンプの駆動を停止することにより冷却水の循環を停止した状態から、ウォータポンプの運転を開始して冷却水を循環経路に循環させる場合、この循環経路において、ウォータジャケット以外の部分に滞留する低温の冷却水がウォータジャケットに流入するようになる。このため、冷却水の循環停止期間に温度上昇したシリンダボアが冷却され、熱損失が一時的に増大するようになるため、こうした熱損失の増大が燃費の向上を妨げる要因となる。さらに、このように低温の冷却水がウォータジャケットに流入するのに併せて、ウォータジャケットにて温度上昇した高温の冷却水が循環経路のそれ以外の低温部分に流入する結果、機関暖機には冷却水の循環の停止／実行が繰り返されることとなり、シリンダボアや冷却水が流れる配管類、あるいは循環経路に設けられた熱交換器等に大きな温度変化が生じるため、それらに熱応力が繰り返し発生する現象、すなわち冷熱サイクルに起因する熱疲労が進行するおそれがある。
【０００５】
本発明はこのような従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却水の循環停止解除に際し、冷却水の循環経路における急激な温度変動を抑制することにより、冷却水の循環停止期間に温度上昇したシリンダボアの温度低下を抑えて燃費の向上を図るとともに、シリンダボア等のシリンダヘッド及びシリンダブロックを含めた冷却装置の各部位における熱疲労の進行を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、機関回転速度に依存することなく冷却水の吐出を停止可能なウォータポンプと、ウォータジャケット及び同ウォータジャケットから流出する冷却水を前記ウォータポンプに戻し同ポンプから吐出された冷却水を再び前記ウォータジャケットに流入させるための外部通路を少なくとも含む循環経路と、前記ウォータジャケットから前記外部通路に流出する冷却水の温度を検出する出口水温センサとを含み、機関暖機時に前記出口水温センサにより検出される冷却水温が所定温度未満のときには前記ウォータポンプの駆動を停止して前記循環経路における冷却水の循環を停止する車載内燃機関の冷却装置において、前記外部通路から前記ウォータジャケットに流入する冷却水の温度を検出する入口水温センサと、前記ウォータポンプを駆動して冷却水の循環を開始するに際し、前記入口水温センサにより検出される冷却水温が低いときほど前記外部通路から前記ウォータジャケットに流入する冷却水の量が少なくなるようにその流量を制御する流量制御手段とを備えることを要旨としている。
【０００７】
この発明では、ウォータポンプを駆動して冷却水の循環を開始するに際し、外部通路からウォータジャケットに流入する冷却水の温度が入口水温センサにより検出され、その検出される冷却水温が低いときほど、外部通路からウォータジャケットに流入する冷却水の量が少なくなるようにこれを流量制御手段を通じて制御するようにしている。その結果、外部通路からウォータジャケットに低温の冷却水が多量に流入することに起因するシリンダボアの急激な温度低下や、ウォータジャケットから外部通路に高温の冷却水が多量に流入することに起因する冷却装置の急激な温度上昇を抑えることができる。したがって、燃費の向上を図ることができるとともに、シリンダボア等のシリンダヘッド及びシリンダブロックを含めた冷却装置の各部位における熱疲労の進行を抑制することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車載内燃機関の冷却装置において、前記流量制御手段は前記ウォータポンプを駆動して冷却水の循環を開始するに際し、前記出口水温センサにより検出される冷却水温が高いときほど前記外部通路から前記ウォータジャケットに流入する冷却水の量が多くなるようにその流量を制御することを要旨としている。
【０００９】
上述したように、入口水温センサにより検出される冷却水温が低いときほど、外部通路からウォータジャケットに流入する冷却水の量が少なくなるようにその流量を制御することで、燃費を向上させることができ、シリンダボア等のシリンダヘッド及びシリンダブロックを含めた冷却装置の各部位における熱疲労の進行を抑制することができるようになる。但しこのように、外部通路からウォータジャケットに流入する冷却水の量が少なくなるようにその流量を制御した場合、すなわち循環経路に循環する冷却水の流量を制限した場合、ウォータジャケットの冷却水温が上昇してシリンダボア近傍等で冷却水の局所的な沸騰が生じる懸念がある。
【００１０】
この点、入口水温センサにより検出される冷却水温が低いときほど外部通路からウォータジャケットに流入する冷却水の量が少なくなるようにその流量を制御する一方、出口水温センサにより検出される冷却水温が高いときほど外部通路からウォータジャケットに流入する冷却水の量が多くなるようにその流量を制御する、といった構成を採用する請求項２に記載の発明によれば、こうしたウォータジャケット内における冷却水の局所的な沸騰についてもこれを好適に回避することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車載内燃機関の冷却装置において、前記外部通路は前記出口水温センサの下流側且つ前記入口水温センサの上流側に設けられる熱交換器を含むことを要旨としている。
【００１２】
仮に、外部通路に滞留する冷却水の量が非常に少ない場合を想定すると、ウォータポンプを駆動して冷却水の循環を開始するに際し外部通路の冷却水がウォータジャケットに流入しても、これによる影響は比較的小さいと考えられる。すなわち、外部通路に滞留する低温の冷却水が短期間で全てウォータジャケットに流入したとしても、その冷却水全体の熱容量が小さいため、ウォータジャケット全体の冷却水の温度を大きく低下させてしまうことはなく、シリンダボアが急激に温度低下することもない。
【００１３】
しかしながら実際には、車載内燃機関の冷却装置においては、種々の制約が存在する状況のもとで外部通路を配設せざるを得ないためその長さが長くなり、更に流路抵抗を低減すべく流路面積をある程度大きく設定する必要もあることから必然的にその熱容量が大きくなる。すなわち、外部通路に滞留する冷却水の量、ひいてはその熱容量は上述したように無視できる程度のものではなく、特に、外部通路に熱交換器が設けられている場合にはその熱容量も更に大きくなる。このため、上述したような外部通路に滞留する低温の冷却水がウォータジャケットに流入することに起因する悪影響は避けられないものとなる。また、このように熱交換器を含め外部通路に滞留する冷却水の熱容量が大きくなると、冷却水の循環を開始する前の外部通路における冷却水温や循環開始後における冷却水の循環量によってウォータジャケットに流入する冷却水の温度は極めて多様な態様をもって推移することとなる。その結果、こうした温度推移に即したかたちで冷却水の循環量を適切に設定する必要性も当然高くなる。
【００１４】
この発明によれば、このように外部通路に滞留する低温の冷却水がウォータジャケットに流入することに起因する悪影響が避けられず、またウォータジャケットに流入する冷却水の温度がそのときどきによって異なる態様をもって推移する場合であっても、その冷却水温を入口水温センサにより検出し、その検出結果に基づいて外部通路からウォータジャケットに流入する冷却水の量を制御することができる。このため、外部通路からウォータジャケットに低温の冷却水が多量に流入することに起因するシリンダボアの急激な温度低下や、ウォータジャケットから外部通路に高温の冷却水が多量に流入することに起因する冷却装置の各部位における急激な温度変化を抑えることができる。したがって、燃費の更なる向上を図ることができ、併せてシリンダボア等のシリンダヘッド及びシリンダブロックを含めた冷却装置の各部位における熱疲労の進行を好適に抑制することができるようになる。ちなみに、こうした熱交換器としては、車室内を暖房するヒータ装置のヒータコア、ＥＧＲ装置のＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ、スロットルバルブ等が内蔵されるスロットルボディの内部に形成されて冷却水が流通する昇温通路等々を挙げることができる。
【００１５】
なお、流量制御手段はこれを請求項４に記載の発明によるように、外部通路に設けられてその流路断面積を変更することによって外部通路からウォータジャケットに流入する冷却水の流量を調節する流量調節弁と、入口水温センサにより検出される冷却水温に基づいてこの流量調節弁の開度を制御する制御部とを含む構成にて具現化することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の車載内燃機関の冷却装置において、前記ウォータポンプはその回転軸がクラッチを介して機関出力軸と駆動連結される機関駆動式のウォータポンプであって、前記クラッチが解放されることによりその停止状態となる一方、同クラッチが係合されることにより駆動状態となるものであることを要旨としている。
【００１７】
機関駆動式のウォータポンプにあっては、冷却水の吐出量が機関出力軸の回転速度によって一義的に決定される。換言すれば、ウォータジャケットやそれ以外の循環経路に滞留する冷却水の温度分布状態にかかわらず、循環経路における冷却水の循環量が決定されることとなる。このため、ウォータポンプを駆動して冷却水の循環を開始するに際し、運転者のアクセル操作により機関回転速度が上昇すれば、それに伴って冷却水の循環量は循環経路に滞留する冷却水の温度分布状態と無関係に増大するようになり、上述したような循環経路における急激な温度変化に伴って生じる問題も一層深刻なものとなる。
【００１８】
この発明によれば、このように機関駆動式のウォータポンプを採用した場合であっても、外部通路に設けられた流量調節弁の開度調節を通じて実質的にウォータポンプの吐出量を木目細かく制御し、外部通路からウォータジャケットに流入する冷却水の量を入口水温センサにより検出される冷却水温に基づいて制御することができるようになる。その結果、こうした機関駆動式のウォータポンプを採用した構成であっても、ウォータポンプを駆動して冷却水の循環を開始するに際し、ウォータジャケットを含め循環経路における冷却水の急激な温度変化を抑制することができる。したがって、燃費の向上を図ることができ、併せてシリンダボア等のシリンダヘッド及びシリンダブロックを含めた冷却装置の各部位における熱疲労の進行を抑制することができるようになる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の車載内燃機関の冷却装置において、前記ウォータジャケットとラジエータとの間で冷却水を循環するためのラジエータ通路と、同ラジエータ通路が接続され前記ウォータジャケットの冷却水の温度が所定の開弁温度未満のときにはその弁体により前記ラジエータ通路を閉鎖状態として前記ラジエータに対する冷却水の流入を禁止する一方、前記冷却水の温度が前記開弁温度以上のときには前記弁体により前記ラジエータ通路を連通状態として前記ラジエータに対する冷却水の流入を許容するサーモスタットとを備え、前記流量制御手段は前記出口水温センサにより検出される冷却水温が前記開弁温度よりも低い温度域からその流量制御を開始することを要旨としている。
【００２０】
この発明では、上述したような流量制御を、冷却水温がサーモスタットの開弁温度よりも低い温度域から開始するようにしているため、サーモスタットが閉弁されている冷却水温低温時に、ウォータポンプを駆動して冷却水の循環を開始するに際し、ウォータジャケットを含め循環経路における冷却水の急激な温度変化を抑制することができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の車載内燃機関の冷却装置において、前記外部通路は前記出口水温センサの下流側且つ前記入口水温センサの上流側に設けられて冷却水の熱により車室内の空気を昇温するヒータコアを含み、その昇温した空気を車室内に送風するヒータブロアと、同ヒータブロアの風量を前記出口水温センサにより検出される冷却水温に基づいて設定するヒータ装置を更に備えることを要旨としている。
【００２２】
車両に搭載されるヒータ装置はそのヒータブロアによる風量が出口水温センサにより検出される冷却水温に基づいて設定される。このため、ウォータポンプを駆動して冷却水の循環を開始するに際し、外部通路から短期間のうちに多量の冷却水がウォータジャケットに流入することがあると、同ウォータジャケットから流出して出口水温センサにより検出される冷却水温が一時的に大きく低下するようになるため、これに伴ってヒータブロアの風量が一時的に減少する、換言すれば、ヒータブロアの風量が不安定化するといったことが懸念される。
【００２３】
この点、本発明によれば、ウォータポンプを駆動して冷却水の循環を開始するに際し、ウォータジャケットから外部通路に流出して出口水温センサに接触する冷却水の温度が急激に低下することを抑えて、上述したような、ヒータブロアの風量が不安定化することを抑制することができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の車載内燃機関の冷却装置において、排気系から排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入して再循環させるＥＧＲ装置を更に備え、このＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの再循環は前記出口水温センサにより検出される冷却水温が前記所定温度よりも低い温度域から開始されることを要旨としている。
【００２５】
ウォータポンプを駆動して冷却水の循環を開始するに際し、外部通路から短期間のうちに多量の冷却水がウォータジャケットに流入することがあると、同ウォータジャケットから流出して出口水温センサにより検出される冷却水温が一時的に大きく低下するようになる。そしてこれにより、冷却水温がＥＧＲ制御の制御開始温度を下回ることがあると、ＥＧＲ制御が一時的に停止されることとなり、排気性状の悪化を招くこととなる。
【００２６】
この点、本発明によれば、ウォータポンプを駆動して冷却水の循環を開始するに際し、ウォータジャケットから外部通路に流出して出口水温センサに接触する冷却水の温度が急激に低下することを抑制して上述したようなＥＧＲ制御の一時的な停止を回避することができ、こうしたＥＧＲ制御の不必要な停止に起因して排気性状が悪化することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の車載内燃機関の冷却装置を具体化した一実施形態について、その構成を模式的に示す模式図。
【図２】同実施形態にかかる流量調節弁の開度制御についてその処理手順を示すフローチャート。
【図３】出口水温及び入口水温と流量調節弁の開度との関係を示すマップ。
【図４】同実施形態の流量調節弁の開度制御の動作例を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１〜図４を参照して、本発明にかかる車載内燃機関の冷却装置を具体化した一実施形態について説明する。
図１に示されるように、車両に搭載される内燃機関１のシリンダブロック１２には複数のシリンダボア１２ａが形成されるとともに、このシリンダブロック１２の上部にはシリンダヘッド１１が組み付けられている。これらシリンダボア１２ａ等により区画形成される空間によって機関燃焼室が形成される。内燃機関１には、この機関燃焼室にて発生する熱により温度上昇するシリンダヘッド１１やシリンダブロック１２を冷却する冷却装置２０が設けられている。
【００２９】
以下、この冷却装置２０について説明する。
シリンダヘッド１１及びシリンダブロック１２には、機関燃焼室を形成するシリンダボア１２ａの周囲を囲むようにしてウォータジャケット６１が形成されている。このウォータジャケット６１にはウォータポンプ２３から吐出された冷却水が流入する。このウォータポンプ２３は、羽根車式のポンプであって、その回転軸（図示略）と機関出力軸（図示略）との間に介装されたクラッチ（図示略）を含めて構成されている。このクラッチが係合されることにより、ウォータポンプ２３の回転軸と機関出力軸とが連結状態となり、ウォータポンプ２３が駆動する。また、クラッチを通じて同回転軸と機関出力軸との連結状態が解除されることにより、ウォータポンプ２３の駆動が停止する。すなわち、ウォータポンプ２３は機関出力軸の回転状態に依存することなく、冷却水の吐出量は常に「０」となる。一方、クラッチが係合されることにより、機関出力軸の回転に伴ってウォータポンプ２３の回転軸が回転するようになるため、ウォータポンプ２３は駆動状態となる。このようにクラッチが係合されると、ウォータポンプ２３は、一般の機関駆動式ポンプと同様に、その回転軸の回転速度、換言すればその吐出量が機関出力軸の回転速度に応じて変化するようになる。
【００３０】
また、このようにウォータポンプ２３から吐出されてウォータジャケット６１に流入した冷却水は、シリンダヘッド１１やシリンダブロック１２の熱により温度上昇した後、一部は迂回通路６４に流入し、サーモスタット２２を介してウォータポンプ２３に戻される一方、また一部は外部通路６３に流入し、サーモスタット２２を介してウォータポンプ２３に戻される。この外部通路６３の途中には種々の熱交換器が設けられている。具体的には、外部通路６３にはその上流側からヒータコア３１、ＥＧＲクーラ４１が順に設けられている。
【００３１】
更に、ウォータジャケット６１はラジエータ通路６２を介してサーモスタット２２に接続されている。このラジエータ通路６２には冷却水の熱を外部に放出するラジエータ２１が設けられている。そして、これらウォータジャケット６１、迂回通路６４、ヒータコア３１及びＥＧＲクーラ４１を含めた外部通路６３、ラジエータ２１を含めたラジエータ通路６２によって冷却装置２０の循環経路６０が構成されている。
【００３２】
また、サーモスタット２２は、迂回通路６４を通じてその内部に流入する冷却水の温度に応じて、サーモスタット２２内に設けられた弁体（図示略）が開閉することにより自律開閉する感温式の流路切替弁である。すなわち、サーモスタット２２に流入する冷却水の温度が所定温度よりも低い値に設定された開弁温度以上になると、同サーモスタット２２が開弁状態となるため、ウォータジャケット６１からラジエータ通路６２に冷却水が流入するようになる。その結果、ウォータジャケット６１において温度上昇した冷却水はラジエータ２１において冷却されるようになる。
【００３３】
更に、外部通路６３において、ＥＧＲクーラ４１の下流側には流量調節弁５０が設けられている。この流量調節弁５０は、その開度αに応じて外部通路６３の流路断面積を変更することにより、同外部通路６３を流通する冷却水の流量を調節する。その結果、ヒータコア３１やＥＧＲクーラ４１からウォータジャケット６１に流入する冷却水の量が調節されるようになる。
【００３４】
その他、この冷却装置２０において、その外部通路６３には、ウォータジャケット６１から外部通路６３に流出する冷却水の温度を検出する出口水温センサ７１が設けられるとともに、外部通路６３からウォータジャケット６１に流入する冷却水の温度を検出する入口水温センサ７２が設けられている。上述したヒータコア３１やＥＧＲクーラ４１は、外部通路６３においてこの出口水温センサ７１の下流側であり且つ入口水温センサ７２の上流側に設けられている。したがって、外部通路６３からヒータコア３１やＥＧＲクーラ４１に流入する冷却水の温度は出口水温センサ７１によって検出される一方、ヒータコア３１やＥＧＲクーラ４１から外部通路６３を介してウォータジャケット６１に流入する冷却水の温度は入口水温センサ７２により検出されることとなる。
【００３５】
なお、以下では、入口水温センサ７２により検出される冷却水の温度を「入口水温θｉｎ」と、出口水温センサ７１により検出される冷却水の温度を「出口水温θｏｕｔ」と称する。また、単に冷却水温θと記載した場合は「出口水温θｏｕｔ」を意味することとする。
【００３６】
次に、この冷却装置２０における冷却水の循環態様について説明する。
機関暖機中のように、冷却水温θがサーモスタット２２の開弁温度よりも低い場合には、これが閉弁状態となるため、ラジエータ通路６２は同サーモスタット２２により閉鎖される。その結果、ウォータジャケット６１の冷却水は、ラジエータ通路６２には流入せず、外部通路６３及び迂回通路６４を通じて循環するようになる。
【００３７】
一方、機関暖機後のように、冷却水温θがサーモスタット２２の開弁温度以上になった場合には、これが開弁状態となるため、ラジエータ通路６２は同サーモスタット２２により開放される。その結果、ウォータジャケット６１から流出した冷却水は、外部通路６３及び迂回通路６４に加え、ラジエータ通路６２を通じてラジエータ２１にも循環されるようになる。
【００３８】
ところで、機関始動後においては、機関暖機を早期に完了させることが燃費や燃焼状態の安定性を向上させる上で望ましい。そこで、本実施形態の冷却装置２０では、機関暖機がある程度進行するまではウォータポンプ２３の駆動を停止し、循環経路６０における冷却水の循環を禁止するようにしている。
【００３９】
具体的には、冷却水温θが所定温度θｐ未満のとき、クラッチが解放状態とされ、ウォータポンプ２３が停止される。一方、冷却水温θが所定温度θｐ以上のとき、クラッチが係合状態となり、ウォータポンプ２３の回転軸と機関出力軸とが駆動連結される。その結果、ウォータポンプ２３は機関出力軸とともに回転し、その回転速度、すなわち機関回転速度に応じた量の冷却水を吐出する。
【００４０】
また、内燃機関１には、こうした冷却装置２０の他、ヒータ装置３０、ＥＧＲ装置４０がそれぞれ設けられている。ヒータ装置３０は、上述したヒータコア３１によってその周囲の空気を昇温させるとともに、その昇温した空気をヒータブロア３２によって車室内に送風する。また、ＥＧＲ装置４０は、排気通路（図示略）の排気の一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路（図示略）を通じて吸気通路（図示略）に還流する。上述したＥＧＲクーラ４１はこのＥＧＲ通路の途中に設けられ、このＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却水との熱交換を通じて冷却する。
【００４１】
そして、冷却装置２０の他、上述したヒータ装置３０やＥＧＲ装置４０等の各種装置は、制御装置７０を通じて統括的に制御される。この制御装置７０は、ＣＰＵの他、メモリ、Ａ／Ｄ変換回路、駆動回路等々を有して構成されている。また、この制御装置７０には、出口水温センサ７１、入口水温センサ７２等の各種センサが接続されている。そして、制御装置７０はこれらセンサの検出信号を適宜取り込むことにより、ヒータブロア３２の送風量を調整するヒータブロア制御、ＥＧＲバルブの開度に基づいてＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ制御、クラッチの係合／解放状態を切り替えるクラッチ制御等々の制御をそれぞれ実行する。
【００４２】
ここで、ヒータブロア制御においては、出口水温センサ７１により検出される出口水温θｏｕｔが制御開始温度θｈ以上であること条件に、ヒータブロア３２が駆動されてヒータコア３１との熱交換により昇温した空気が車室内に送風される。この制御開始温度θｈは先の所定温度θｐよりも低く設定されているため、冷却水の循環が開始される前にヒータブロア制御は開始されることとなる。また、出口水温θｏｕｔが制御開始温度θｈ以上となった場合には、同出口水温θｏｕｔに基づいてヒータブロア３２の送風量が設定される。
【００４３】
また、ＥＧＲ制御においては、出口水温センサ７１により検出される出口水温θｏｕｔが制御開始温度θｅ以上であることを条件に実行される。この制御開始温度θｅは先の所定温度θｐよりも低く設定されているため、冷却水の循環が開始される前にＥＧＲ制御は開始されることとなる。
【００４４】
ところで、機関暖機時にウォータポンプ２３の駆動を停止することにより冷却水の循環を停止した状態から、ウォータポンプ２３を駆動して冷却水の循環を開始する際には、以下のようなことが懸念される。すなわち、外部通路６３からウォータジャケット６１に低温の冷却水が多量に流入することによりシリンダボア１２ａの温度が急激に低下して燃費の悪化を招くおそれがある。また、このように外部通路６３からウォータジャケット６１に低温の冷却水が多量に流入する一方、ウォータジャケット６１から外部通路６３に高温の冷却水が多量に流入することにより、冷却装置２０の温度が急激に変化してシリンダボア１２ａ等のシリンダヘッド１１及びシリンダブロック１２を含めた冷却装置２０の各部位における熱疲労の進行を招くおそれがある。
【００４５】
さらに、外部通路６３に存在する低温の冷却水がウォータジャケット６１に流入し、これが再びウォータジャケット６１から外部通路６３に流出することにより、出口水温センサ７１により検出される出口水温θｏｕｔの値が一時的に低下する。そしてこの場合、ヒータブロア制御においては、ヒータブロア３２のその出口水温θｏｕｔの変動に伴って送風量が変動するおそれがある。また、ヒータブロア制御及びＥＧＲ制御においては、一時的に出口水温θｏｕｔが低下することにより、これが上述した制御開始温度θｈ，θｅを下回るようになる結果、それらの制御が不必要に停止されてしまうおそれもある。
【００４６】
そこで、本実施形態では、ウォータポンプ２３による冷却水の吐出が開始されると、出口水温センサ７１及び入口水温センサ７２により検出される各冷却水温θｏｕｔ，θｉｎに基づいて、外部通路６３を流通する冷却水の流量を制御することにより、上述したようなシリンダボア１２ａの急激な温度低下や、冷却装置２０の各部位における熱疲労の進行を抑制するようにしている。具体的には、流量調節弁５０を通じて入口水温センサ７２により検出される入口水温θｉｎが低いときほど外部通路６３からウォータジャケット６１に流入する冷却水の量が少なくなるように流量調節弁５０の開度が制御される。更に、出口水温センサ７１により検出される出口水温θｏｕｔが高いときほど外部通路６３からウォータジャケット６１に流入する冷却水の量が多くなるように流量調節弁５０の開度が制御される。
【００４７】
このように流量調節弁５０の開度αを制御することにより、冷却水の循環開始に伴って外部通路６３を流通する冷却水の量を調節する「流量調節弁の開度制御」の具体的な処理内容について図２を参照して説明する。なお、この処理は制御装置７０により所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
【００４８】
まず、ステップＳ１１０にて出口水温センサ７１から検出される出口水温θｏｕｔが所定温度θｐ以上か否かを判定する。ここで、所定温度θｐは、機関暖機がある程度進行したか否か、換言すればこのまま冷却水の循環を停止した場合にシリンダボア１２ａ近傍の冷却水に局所的な沸騰が生じるか否かを判定するための値として、試験等を通じて予め設定され、制御装置７０のメモリに記憶されている。なお、この所定温度θｐはサーモスタット２２の開弁温度よりも低い値に設定されている。このステップＳ１１０にて冷却水温θが所定温度θｐ未満である旨判定したとき、ステップＳ１３０にて、ウォータポンプ２３の駆動を禁止する。すなわち、循環経路６０における冷却水の循環を停止することにより機関暖機を促進させる。
【００４９】
一方、ステップＳ１１０にて冷却水温θが所定温度θｐ以上である旨判定したとき、ステップＳ１２０にてウォータポンプ２３を駆動する。
次に、ステップＳ１４０にて、出口水温センサ７１から検出される出口水温θｏｕｔが判定温度θｖ未満か否かを判定する。ここで、判定温度θｖは、このまま冷却水を循環させた場合に内燃機関１に焼きつきが生じるか否かを判定するための値として、試験等を通じて予め設定され、制御装置７０のメモリに記憶されている。このステップＳ１４０にて出口水温θｏｕｔが判定温度θｖ未満である旨判定されたときには、ステップＳ１５０にて、出口水温センサ７１により検出されるウォータジャケット６１から流出する冷却水の出口水温θｏｕｔ及び入口水温センサ７２により検出されるウォータジャケット６１に流入する冷却水の入口水温θｉｎをパラメータとするマップ（図３参照）に基づいて、流量調節弁５０の開度αを算出する。
【００５０】
具体的には、入口水温θｉｎが低いほど、その開度αが小さく設定される。また、出口水温θｏｕｔが高いほど、その開度αが大きく設定される。
一方、ステップＳ１４０にて出口水温θｏｕｔが判定温度θｖ以上である旨判定したとき、これ以降に冷却水の流量を制限した場合には、ウォータジャケット６１内において冷却水温の局所的な沸騰や焼きつきが生じる可能性があると判断して、ステップＳ１６０にて流量調節弁５０の開度αを全開に設定する。すなわち、機関回転速度が等しいと仮定したときの、外部通路６３における冷却水の流量は最大となる。
【００５１】
次に、図４を参照して、上述した一連の処理を実行した場合における出口水温θｏｕｔ、入口水温θｉｎ、流量調節弁の開度α、ヒータブロア制御の実行態様、ＥＧＲ制御の実行態様、ウォータポンプ２３の駆動状態の推移の一例について説明する。
【００５２】
同図４に示すタイミングｔ１にて、出口水温θｏｕｔがヒータブロア制御の制御開始温度θｈ以上となると、ヒータブロア制御が開始され、出口水温θｏｕｔに応じた送風量が車室内に送風されるようになる。
【００５３】
次に、タイミングｔ２にて、出口水温θｏｕｔがＥＧＲ制御の制御開始温度θｅ以上となると、ＥＧＲ制御が開始され、機関運転状態に応じた量のＥＧＲガスが吸気通路に還流されるようになる。なお、タイミングｔ１，ｔ２においては、出口水温θｏｕｔが所定温度θｐ未満であるため、ウォータポンプ２３の駆動が停止されているため、入口水温θｉｎは低温のまま変動することはない。
【００５４】
その後、タイミングｔ３にて、出口水温θｏｕｔが所定温度θｐ以上となると、ウォータポンプ２３の駆動が開始される。このとき、出口水温θｏｕｔ及び入口水温θｉｎが高くなるほど流量調節弁５０の開度αが大きく設定される。また、この冷却水の循環が開始されたタイミング以降の入口水温θｉｎは、徐々に上昇するようになる。
【００５５】
なお仮に、外部通路６３にこうした流量調節弁５０を設けない構成を採用したとすると、図４にて二点鎖線にて示すように、冷却水の循環が開始されることに伴う各部の熱交換量が一時的に大きく変化することに起因して、出口水温θｏｕｔが一時的に下回る状況が発生する点については既に述べたとおりである。そしてこうした出口水温θｏｕｔが、ヒータブロア制御の制御開始温度θｈを一時的に下回る期間（ｔ５〜ｔ６）や、ＥＧＲ制御の制御開始温度θｅを一時的に下回る期間（タイミングｔ４〜ｔ７）では、それら各制御が停止されることとなり、車室内温度の不安定化や排気性状の悪化を招くこととなる。また、ヒータブロア制御においては、その制御が停止される制御開始温度θｈを下回ることがないにしても、冷却水温θが大きく変動した場合には、送風量も大きく変動するため、車室内に安定して空気を供給することが困難なものとなる。しかしながら、上述した流量調節弁５０の開度制御を通じて、冷却水の循環停止を解除した後に、出口水温θｏｕｔが所定温度θｐを大きく下回ることがないように、外部通路６３を流通する冷却水の流量を調整するようにしているため、ウォータジャケット６１に低温の冷却水が多量に流入することはない。これにより、シリンダボア１２ａの急激な温度低下を招くことはなく、燃費の悪化を招くことはない。さらにヒータブロア制御やＥＧＲ制御が一時的に停止されてしまうことはなく、車室内温度の不安定化や排気性状の悪化を招くこともない。そして、出口水温θｏｕｔが上昇し続けてタイミングｔ８となると、出口水温θｏｕｔが判定温度θｖ以上となり、流量調節弁５０の開度αが全開に設定されるようになる。
【００５６】
本実施形態の車載内燃機関の制御装置によれば以下の効果を奏することができる。
（１）ウォータポンプ２３を駆動して冷却水の循環を開始するに際し、外部通路６３からウォータジャケット６１に流入する冷却水温θを入口水温センサ７２により検出し、その検出した入口水温θｉｎが低いときほど、外部通路６３からウォータジャケット６１に流入する冷却水の量が少なくなるように流量調節弁５０の開度αを設定するようにした。これにより、外部通路６３からウォータジャケット６１に低温の冷却水が多量に流入することに起因するシリンダボア１２ａの急激な温度低下や、ウォータジャケット６１から外部通路６３に高温の冷却水が多量に流入することに起因する冷却装置２０の急激な温度上昇を抑えることができる。したがって、燃費の向上を図ることができるとともに、シリンダボア１２ａ等のシリンダヘッド１１及びシリンダブロック１２等を含めた冷却装置２０の各部位における熱疲労の進行を抑制することができる。
【００５７】
（２）入口水温センサ７２により検出される入口水温θｉｎが低いときほど外部通路６３からウォータジャケット６１に流入する冷却水の量が少なくなるように流量調節弁５０の開度αを設定する一方、出口水温センサ７１により検出される出口水温θｏｕｔが高いときほど外部通路６３からウォータジャケット６１に流入する冷却水の量が多くなるように流量調節弁５０の開度αを設定するようにした。これにより、ウォータジャケット６１内における冷却水の局所的な沸騰についてもこれを好適に回避することができるようになる。
【００５８】
（３）外部通路６３において、出口水温センサ７１の下流側であり且つ入口水温センサ７２の上流側にヒータコア３１やＥＧＲクーラ４１を設けるようにした。これにより、それらヒータコア３１やＥＧＲクーラ４１に滞留する低温の冷却水がウォータジャケット６１に流入することに起因するシリンダボア１２ａの急激な温度低下や、ウォータジャケット６１から外部通路６３に高温の冷却水が多量に流入することに起因するヒータコア３１やＥＧＲクーラ４１における急激な温度変化を抑えることができる。したがって、燃費の更なる向上を図ることができ、併せてシリンダボア１２ａ等のシリンダヘッド１１及びシリンダブロック１２を含めた冷却装置２０の各部位における熱疲労の進行を好適に抑制することができるようになる。
【００５９】
（４）冷却水の循環開始時にクラッチが係合されることに伴い、機関回転速度に応じた量の冷却水を吐出する機関駆動式のウォータポンプ２３を採用した場合であっても、外部通路６３に冷却水の流量を調節する流量調節弁５０を設け、この流量調節弁５０の開度αを調節することにより、実質的にウォータポンプ２３の吐出量を木目細かく制御し、外部通路６３からウォータジャケット６１に流入する冷却水の流量を入口水温センサ７２により検出される入口水温θｉｎに基づいて制御することができるようになる。その結果、こうした機関駆動式のウォータポンプ２３を採用した構成にあっても、ウォータポンプ２３を駆動して冷却水の循環を開始するに際し、ウォータジャケット６１を含め循環経路６０における冷却水の急激な温度変化を抑制することができる。したがって、燃費の向上を図ることができ、併せてシリンダボア１２ａ等のシリンダヘッド１１及びシリンダブロック１２を含めた冷却装置２０の各部位における熱疲労の進行を抑制することができるようになる。
【００６０】
（５）流量調節弁５０の開度制御を、出口水温θｏｕｔがサーモスタット２２の開弁温度よりも低い温度域から開始するようにしている。これにより、サーモスタット２２が閉弁されている冷却水温低温時に、ウォータポンプ２３を駆動して冷却水の循環を開始するに際し、ウォータジャケット６１を含め循環経路６０における冷却水の急激な温度変化を抑制することができるようになる。
【００６１】
（６）出口水温θｏｕｔ及び入口水温θｉｎに基づいて、流量調節弁５０の開度αを設定するようにした。これにより、ウォータポンプ２３を駆動して冷却水の循環を開始するに際し、ウォータジャケット６１から外部通路６３に流出して出口水温センサ７１に接触する出口水温θｏｕｔが急激に低下することを抑えることができるため、ヒータブロア３２の送風量が不安定化することを抑制することができるようになる。
【００６２】
（７）出口水温θｏｕｔ及び入口水温θｉｎに基づいて、流量調節弁５０の開度αを設定するようにした。これにより、ウォータポンプ２３を駆動して冷却水の循環を開始するに際し、ウォータジャケット６１から外部通路６３に流出して出口水温センサ７１に接触する出口水温θｏｕｔが急激に低下することを抑えることができるため、ＥＧＲ制御の一時的な停止を回避することができ、こうしたＥＧＲ制御の不必要な停止に起因して排気性状が悪化することを抑制することができるようになる。
【００６３】
（８）出口水温θｏｕｔ及び入口水温θｉｎに基づいて流量調節弁５０の開度αを設定するようにした。これにより、ウォータジャケット６１に流入する冷却水の冷却水温θに、より即したかたちで流量調節弁５０の開度αを設定することができるようになる。
【００６４】
（その他の実施形態）
なお、本発明の実施態様は上記実施形態に限られるものではなく、例えば以下に示す態様をもって実施することもできる。また以下の各変形例は、上記実施形態についてのみ適用されるものではなく異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。
【００６５】
・上記実施形態では、入口水温センサ７２により検出される入口水温θｉｎと出口水温センサ７１により検出される出口水温θｏｕｔとに基づいて流量調節弁５０の開度αを設定するようにしたが、次のように変更することもできる。すなわち、入口水温センサ７２により検出される入口水温θｉｎのみに基づいて流量調節弁５０の開度αを設定するようにしてもよい。この場合にも入口水温θｉｎが低いときほど外部通路６３からウォータジャケット６１に流入する冷却水の流量が少なくなるように流量調節弁５０の開度αを設定するようにすればよい。こうした構成であっても、上述した（１），（３）〜（７）の作用効果を奏することができる。
【００６６】
・上記実施形態では、熱交換器としてヒータコア３１及びＥＧＲクーラ４１を例示したが、熱交換器の種類はこれに限られない。すなわち、さらにスロットルバルブ等が内蔵されるスロットルボディの内部に形成されて冷却水が流通する昇温通路等であってもよい。こうした構成であっても、上述した（１）〜（８）の作用効果を奏することができる。
【００６７】
・上記実施形態では、内燃機関１がヒータ装置３０及びＥＧＲ装置４０を備える構成としたが、少なくともいずれか一方を省略することもできる。こうした構成であっても、（１）〜（５），（８）の作用効果を奏することができる。
【００６８】
・上記実施形態では、入口水温センサ７２を外部通路６３におけるサーモスタット２２の入口付近に設けるようにしたが、同センサ７２を設ける位置はこれに限られない。例えば、シリンダヘッド１１及びシリンダブロック１２の入口付近に設けるようにしてもよい。こうした構成であっても、上述した（１）〜（８）の作用効果を奏することができる。
【００６９】
・上記実施形態では、機関出力軸とウォータポンプ２３の回転軸との間の動力伝達系にクラッチを設け、そのクラッチにより機関出力軸からウォータポンプ２３の回転軸に対する動力伝達を断接するようにしたが、例えば機関出力軸のプーリとともに回転するベルト（いずれも図示略）に、ウォータポンプ２３に回転力を入略するためのプーリを当接／離間させることにより、機関出力軸からウォータポンプ２３の回転軸に対する動力伝達を断接することもできる。
【００７０】
・上記実施形態では、クラッチの係合／解放状態によりウォータポンプ２３を駆動／停止することのできる機関駆動式のウォータポンプ２３を用いるようにしたが、モータにより駆動される電動ウォータポンプを用いることもできる。こうした構成の場合、電動ウォータポンプにて冷却水の流量を少量に制限することが可能となるため、入口水温センサ７２からの検出値を考慮することなく、すなわち、入口水温センサ７２を省略した構成にて、出口水温θｏｕｔのみに基づいて外部通路６３の冷却水の流量を調節することができるようになる。
【００７１】
・上記実施形態では、ヒータコア３１とＥＧＲクーラ４１とが同コア３１の下流に同クーラ４１が直列になるよう配置したが、これら装置の配置を逆にすることもできる。また、これら装置を並列となるように配置してもよい。こうした構成であっても、上述した（１）〜（８）の作用効果を奏することができる。
【００７２】
・上記実施形態では、冷却水温θを制御情報として取り込む機関制御として、ヒータブロア制御及びＥＧＲ制御を一例に挙げて、その制御態様を説明したが、その他、この種の機関制御としては以下に示すものが挙げられる。そしてこれらの機関制御にも本発明を適用することができる。
【００７３】
例えば、内燃機関１において、冷却水温θが低温のときには、燃焼状態の悪化を抑制すべく、その冷却水温θに基づいて燃料噴射量が増量補正される。ここで、冷却水の循環が開始されて冷却水温θが一次的に所定温度θｐを下回るようになったときに、この冷却水温θに基づいて燃料噴射量の増量補正を実行するようにすると、不必要に燃料噴射量が増大されて燃費や排気性状の悪化を招く懸念がある。しかしこの変形例によれば、このような燃料噴射量の過度な増量補正に起因する問題の発生を回避することができるようになる。こうした構成であっても、上述した（１）〜（５），（８）の作用効果を奏することができる。また燃料噴射量に限らず燃料噴射時期についても同様に本発明を適用することができる。
【００７４】
・また、内燃機関１において、冷却水温θが低温のときには、排気通路に設けられた触媒の暖機を促進すべく、その冷却水温θに基づいて点火時期が遅角される。ここで、冷却水の循環が開始されて冷却水温θが一次的に所定温度θｐを下回るようになったときに、この冷却水温θに基づいて点火時期の遅角を実行するようにすると、不必要に点火時期が遅角されて、機関出力の低下や触媒の過度な温度上昇を招く懸念がある。しかしこの変形例によれば、このような点火時期の不必要な遅角に起因する問題の発生を回避することができるようになる。こうした構成であっても、上述した（１）〜（５），（８）の作用効果を奏することができる。
【００７５】
・また、空燃比制御においては、機関暖機完了後に排気中の酸素濃度に基づいて燃焼される混合気の空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量等をフィードバック補正して、空燃比の学習値を更新する。ここで、冷却水の循環が開始されて冷却水温θが一次的に所定温度θｐを下回るようになったときに、この冷却水温θに基づいて、不必要に空燃比制御が停止されると、空燃比の不安定化や排気性状の悪化を招く懸念がある。しかしこの変形例によれば、このような空燃比制御が不必要に停止されることに起因する問題の発生を回避することができるようになる。こうした構成であっても、上述した（１）〜（５），（８）の作用効果を奏することができる。
【００７６】
・また、バルブタイミング制御においては、機関暖機完了後のように冷却水温θが高温のときには、燃費や機関出力の向上を実現すべく、機関運転状態に応じた最適なバルブタイミングとなるようバルブタイミング制御が実行される。ここで、冷却水の循環が開始されて冷却水温θが一次的に所定温度θｐを下回るようになったときに、この冷却水温θに基づいてバルブタイミング制御が停止されるようになると、不必要に同制御が停止されて、機関出力の低下や燃費の悪化を招く懸念がある。しかしこの変形例によれば、このようなバルブタイミング制御が不必要に停止されることに起因する問題の発生を回避することができるようになる。こうした構成であっても、上述した（１）〜（５），（８）の作用効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１…内燃機関、１１…シリンダヘッド、１２…シリンダブロック、１２ａ…シリンダボア、２０…冷却装置、２１…ラジエータ、２２…サーモスタット、２３…ウォータポンプ、３０…ヒータ装置、３１…ヒータコア、３２…ヒータブロア、４０…ＥＧＲ装置、４１…ＥＧＲクーラ、５０…流量調節弁（流量制御手段）、６０…循環経路、６１…ウォータジャケット、６２…ラジエータ通路、６３…外部通路、６４…迂回通路、７０…制御装置（流量制御手段、制御部）、７１…出口水温センサ、７２…入口水温センサ。
【図１】
2011214566.tif 000003
【図２】
2011214566.tif 000004
【図３】
2011214566.tif 000005
【図４】
2011214566.tif 000006