(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の冷却液が供給されるラジエータと、前記ラジエータとは別に冷却液との間で熱交換を行う第１熱交換器と、冷却液を循環させるため前記内燃機関で駆動される冷却液ポンプと、冷却液の流量を設定する流量制御バルブとを備え、前記流量制御バルブの開度を設定する制御部を備え、
前記制御部が、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関に作用する負荷に応じて前記内燃機関が冷却液に与える第１熱量と、前記第１熱交換器が冷却液に与える第２熱量と、冷却液を目標温度に変化させるために授受される第３熱量と、を取得する熱量取得部を備えると共に、前記熱量取得部で取得した前記第１熱量と前記第２熱量と単位時間あたりの第３熱量とを加算した値に基づいて目標放熱量を設定する目標放熱量設定部を備え、
前記制御部が、前記目標放熱量設定部で設定される前記目標放熱量と、前記ラジエータにおける熱交換効率とに基づいて前記ラジエータに供給すべき冷却液の目標流量を設定しフィードフォワード制御により前記流量制御バルブの目標開度を設定する開度設定部を備え、
前記目標放熱量と、前記熱量取得部で取得する熱量と、の偏差が所定の閾値未満に低下した場合に、フィードフォワード制御を実行しつつ、フィードバック制御により前記偏差を小さくする制御を実行する冷却制御装置。
【請求項２】
前記熱量取得部で取得される熱量が、冷却液と前記内燃機関のブロック部分との間で交換される第４熱量と、前記ラジエータ及び前記第１熱交換器とは別に設けられた第２熱交換器において内部に流れる冷却液と熱交換対象との温度差とその流量により求められる第５熱量とを含んでいる請求項１に記載の冷却制御装置。
【請求項３】
前記第２熱交換器が、オイルクーラである請求項２に記載の冷却制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の温度を管理する目標応答時間が設定されると共に、前記開度設定部は、前記目標応答時間に基づいて前記流量制御バルブの目標開度を設定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却液を用いて内燃機関の温度管理を行う冷却制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記構成の冷却制御装置として特許文献１には、内燃機関の運転状態に基づいて冷却水の目標温度を設定し、目標放熱効率を達成するために、電動の冷却装置による冷却量を放熱モデルから取得し、取得した冷却量に基づいて電動の冷却装置を制御する技術が示されている。
【０００３】
この特許文献１では、目標温度と実温度との偏差に基づいたフィードバック制御と、エンジン熱量に基づいたフィードフォワード制御とにより目標放熱効率を設定する処理形態も示されている。電動の冷却装置としては、ラジエータファンと、ウォータポンプと、サーモスタットとが示され、冷却量の冷却を実現するために、これらが制御される。
【０００４】
特許文献２には、冷却水の水温に応じて内燃機関（駆動源）の冷却系が蓄える冷却系熱量と、運転状態において内燃機関が放熱する車両動力源放熱量とから冷却系の総熱量を推測し、これに基づいてラジエータの目標総熱量とラジエータ流量とを決める制御形態が示されている。
【０００５】
この特許文献２では、冷却水の水量を設定する電動ウォータポンプを備え、内燃機関の冷却水出口とラジエータロアホースとの合流部分にサーモ弁を備え、サーモ弁と電動ウォータポンプとの間にバイパス通路を備え、サーモ弁の開度により内燃機関の出口からの冷却水とラジエータホースからの冷却水との混合比を調節するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４‐２１８９３８号公報
【特許文献２】特開２００５‐２４８９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ラジエータに冷却液を供給して内燃機関の温度上昇を抑制する制御を考えると、ラジエータで放熱を行っても、この放熱が冷却液の温度低下として即座に現れるものではない。従って、例えば、冷却液の液温を温度センサで検知して冷却液の流量を調節するフィードバック制御では、過剰な放熱が行われることや、放熱のタイミングが遅れることも考えられ、ハンチングを招き、冷却液の温度を一定に維持し難いものとなる。
【０００８】
このような理由から、前述した特許文献１、特許文献２の技術ではフィードフォワード制御により、冷却水の温度の管理を行えるように構成されている。
【０００９】
ここで、ＥＧＲクーラを備えた車両の場合、排気ガスとともに排出される熱の一部がＥＧＲクーラにおける冷却液で除去される。また、オイルクーラを備えた車両では、潤滑油の熱がオイルクーラにおける冷却液によって除去されたり、逆に冷却液の熱で潤滑油が加熱されることになる。特に、ＥＧＲクーラには高温の排気ガスが供給されるため、ＥＧＲクーラから冷却液に伝達される熱量は大きく無視できないものである。
【００１０】
また、これらの冷却液が循環される冷却回路がエンジンで駆動される機械式のウォータポンプを用いるものでは、構成が単純で安価である。しかし、エンジン回転数の変動に伴って冷却水の水量が変動するため、温度管理が困難であった。
【００１１】
即ち、機械式ポンプを有し、ＥＧＲクーラ等の熱交換器を有する内燃機関の温度管理を、高精度に行う冷却制御装置が求められる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の特徴は、内燃機関の冷却液が供給されるラジエータと、前記ラジエータとは別に冷却液との間で熱交換を行う第１熱交換器と、冷却液を循環させるため前記内燃機関で駆動される冷却液ポンプと、冷却液の流量を設定する流量制御バルブとを備え、前記流量制御バルブの開度を設定する制御部を備え、
前記制御部が、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関に作用する負荷に応じて前記内燃機関が冷却液に与える第１熱量と、前記第１熱交換器が冷却液に与える第２熱量と、冷却液を目標温度に変化させるために授受される第３熱量と、を取得する熱量取得部を備えると共に、前記熱量取得部で取得した前記第１熱量と前記第２熱量と単位時間あたりの第３熱量とを加算した値に基づいて目標放熱量を設定する目標放熱量設定部を備え、
前記制御部が、前記目標放熱量設定部で設定される前記目標放熱量と、前記ラジエータにおける熱交換効率とに基づいて前記ラジエータに供給すべき冷却液の目標流量を設定しフィードフォワード制御により前記流量制御バルブの目標開度を設定する開度設定部を備え、
前記目標放熱量と、前記熱量取得部で取得する熱量と、の偏差が所定の閾値未満に低下した場合に、フィードフォワード制御を実行しつつ、フィードバック制御により前記偏差を小さくする制御を実行する点にある。
【００１３】
例えば、アクセルペダルを踏み込み操作した場合には、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関に作用する負荷の増大に伴い内燃機関での燃料の消費量が増大し、内燃機関で発生する第１熱量も増大する。内燃機関の負荷が増大する場合に、第１熱交換器は、冷却液に第２熱量を与える。また、第１熱量と第２熱量と、冷却液を目標温度に変化させるために授受される第３熱量とは熱量取得部で取得される。この取得の後には、目標放熱量設定部が、第１熱量と第２熱量と単位時間あたりの第３熱量とを加算した値に基づいて目標放熱量を設定する。更に、開度設定部が、目標放熱量とラジエータの熱交換効率とに基づいてラジエータに供給すべき目標流量を設定し、流量制御バルブの開度を目標開度に設定するフィードフォワード制御が行われる。
【００１４】
つまり、この制御では、アクセルペダルを踏み込んだ直後のように、冷却液の温度が即座に上昇せず、この後に冷却液の温度が上昇する状況でも、冷却液の温度が上昇する以前にラジエータに供給すべき冷却液の供給量の増大が可能になる。そのため第１熱交換器から冷却液に作用する熱量を反映したフィードフォワード制御により放熱のタイミングが遅れることがなく、適正な放熱量を設定することができる。また、冷却液の流量を流量制御バルブの開度によって設定するため、内燃機関で駆動される冷却液ポンプを用いるものでありながら、適正な放熱量を設定することも可能となる。
さらに、フィードフォワード制御を実行することにより、冷却液から目標熱量が放熱され、冷却液の液温の偏差を小さくできる。しかしながら、熱量に基づく制御であるため、制御が収束し難い面もあるため、フィードフォワード制御を実行しつつ、更に冷却液の液温の偏差を小さくするフィードバック制御に切り換えることにより温度制御の精度が向上する。 
従って、機械式ポンプを有し、ＥＧＲクーラ等の熱交換器を有する内燃機関の温度管理を、高精度に行う冷却制御装置が構成された。
【００１５】
本発明は、前記熱量取得部で取得される熱量が、冷却液と前記内燃機関のブロック部分との間で交換される第４熱量と、前記ラジエータ及び前記第１熱交換器とは別に設けられた第２熱交換器において内部に流れる冷却液と熱交換対象との温度差とその流量により求められる第５熱量とを含んでも良い。
【００１６】
第４熱量と第５熱量とは、第１熱量や第２熱量ほど大きい値ではないが、冷却液の液温に影響を与えるものである。従って、第４熱量と第５熱量とを冷却液の目標流量に反映させることにより、正確で高精度の温度管理が実現する。
【００１７】
本発明は、前記第２熱交換器が、オイルクーラであっても良い。
【００１８】
これによると、オイルクーラの内部に流れる冷却液と、潤滑油との間で熱交換が可能となる。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
本発明は、前記内燃機関の温度を管理する目標応答時間が設定されると共に、前記開度設定部は、前記目標応答時間に基づいて前記流量制御バルブの目標開度を設定しても良い。
【００２２】
例えば、アクセルペダルを急激に踏み込み操作した場合のように、内燃機関の温度が短時間のうち上昇する状況では、内燃機関の熱伝導の不足から内燃機関の温度に基づいた制御を行っても適正な温度管理が困難であり、冷却液の沸騰が想定されるタイミングまでに必要な熱量の放熱を行うための目標応答時間の設定を必要とする。また、アクセルペダルの踏み込み操作を解除した場合に過剰な冷却不足を招く状況においても内燃機関の温度上昇を抑制する場合には、想定されるタイミングを超えるまで充分な時間を掛けて放熱を行わせるための目標応答時間が必要となる。
本発明の構成では、目標応答時間が設定された場合には、目標応答時間に基づいて流量制御バルブの開度を設定することで内燃機関の温度管理を適正に行えることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】冷却制御装置の構成を示す図である。
【図２】弁体の作動量に対する各バルブ部の開度を示すチャートである。
【図３】冷却制御装置のブロック回路図である。
【図４】冷却制御のフローチャートである。
【図５】冷却水の熱量の関係を示すブロック図である。
【図６】制御時の弁開度と水温との関係を示すチャートである。
【図７】ラジエータでの風量と放熱量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１に示すように、内燃機関としてのエンジンＥの冷却水（冷却液の一例）を送るウォータポンプＷＰ（冷却液ポンプの一例）と、並列に形成された複数の流路Ｆ（第１流路Ｆ１と第２流路Ｆ２と第３流路Ｆ３との上位概念）と、複数の流路Ｆの各々に備えた熱交換器と、冷却水（冷却液の一例）の流れを制御する流量制御バルブＶとで成る冷却回路を備えると共に、制御ユニット１０（制御部の一例）を備えて冷却制御装置が構成されている。
【００２５】
この冷却制御装置は、冷却水（冷却液）の水温を水温センサＳ（液温センサの一例）で検知し、この検知結果に基づいて制御ユニット１０が流量制御バルブＶを制御することにより、後述する第１供給モードＭ１と第２供給モードＭ２とでの熱交換が管理される。
【００２６】
流量制御バルブＶで冷却水が制御される熱交換器として、後述するＥＧＲクーラ１（第１熱交換器の具体例）と、オイルクーラ２（第２熱交換器の具体例）と、ラジエータ３とを備えている。また、ウォータポンプＷＰ（冷却液ポンプ）は、エンジンＥのクランクシャフトで駆動されるものであり、流量制御バルブＶとエンジンＥとの間に配置されている。
【００２７】
冷却制御装置は、乗用車等の車両のエンジンＥ（内燃機関）の温度管理を行うように構成されている。エンジンＥは、例えば、レシプロエンジンのようにシリンダブロックからシリンダヘッドに亘る領域に形成されたウォータジャケットを有した構成が想定されている。冷却制御装置は、ウォータジャケットの冷却水を流路Ｆに送り出し、この冷却水を熱交換器に供給して熱交換した後にウォータポンプＷＰによりウォータジャケットに戻すように構成されている。また、エンジンＥは、出力軸としてのクランクシャフトからの駆動力を変速装置に伝えるように構成されている。尚、エンジンＥはレシプロエンジンに限るものではない。また、エンジンＥは、変速装置に対して直接的に駆動力を作用させる構成に限らず、例えば、ハイブリッド型の車両のように電動モータに駆動力を伝えるものでも良い。
【００２８】
〔流路・熱交換器〕
水温センサＳはエンジンＥに設けられ、エンジンＥから冷却水が送られる主流路ＦＭから分岐する形態で複数の流路Ｆが形成されている。複数の流路Ｆとして、第１流路Ｆ１と第２流路Ｆ２と第３流路Ｆ３とが形成されている。熱交換器としては、第１流路Ｆ１にＥＧＲクーラ１を備え、第２流路Ｆ２にオイルクーラ２を備え、第３流路Ｆ３にラジエータ３を備えている。
【００２９】
エンジンＥの排気ガスの一部を取り出し、吸気系に戻すことで排気ガス中の成分の改善や、燃費向上を図る技術をＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation )と称しており、ＥＧＲクーラ１は、エンジンＥから取り出した排気ガスの一部を冷却水で熱交換（冷却）する。
【００３０】
オイルクーラ２は、エンジンＥのオイルパン５に貯留される潤滑油がオイルポンプ６により供給される構成を有し、冷却水との間で熱交換を行う。このオイルクーラ２で熱交換が行われた潤滑油は、弁開閉時期制御装置等の油圧作動機器、あるいは、エンジン各部の潤滑部分に供給される。オイルポンプ６は、２段階以上に油圧レベルを制御可能な可変油圧機械式オイルポンプであり、エンジンＥで駆動される。
【００３１】
ラジエータ３は、冷却水の放熱を行うことによりエンジンＥの温度管理を行う機能を有し、ラジエータファン７により冷却風が供給される。ラジエータファン７は電動モータで構成されるファンモータ７Ｍで駆動される。
【００３２】
〔流量制御バルブ〕
流量制御バルブＶは、バルブケースの内部に回転自在に弁体を収容したロータリ型であり、弁体を回転操作するように電動モータで成るバルブモータＶＭと、弁体の回転角を検知するバルブセンサＶＳとを備えている。バルブセンサＶＳは、ホール素子やポテンショメータ等で構成され、流量制御バルブＶの弁体の回転角を検知することにより、流量制御バルブＶにおいて各供給モードでのバルブ部の開度の検知を可能にする。尚、流量制御バルブＶは、バルブケースの内部にスライド作動する弁体を収容したスライド作動型を採用しても良い。
【００３３】
流量制御バルブＶは、第１流路Ｆ１を開閉する第１バルブ部Ｖ１と、第２流路Ｆ２を開閉する第２バルブ部Ｖ２と、第３流路Ｆ３を開閉する第３バルブ部Ｖ３とを有している。この構成の流量制御バルブＶで弁体の作動量に対する第１バルブ部Ｖ１と、第２バルブ部Ｖ２と、第３バルブ部Ｖ３とにおける開度を図２に示している。尚、第１バルブ部Ｖ１と第２バルブ部Ｖ２と第３バルブ部Ｖ３とをバルブ部と総称する。
【００３４】
図２には、縦軸に第１バルブ部Ｖ１と第２バルブ部Ｖ２と第３バルブ部Ｖ３との開度を示し（開度はパーセンテージで表している）、横軸に弁体の作動量（回動量）を示している。同図から理解できるように弁体が初期位置にある場合には、第１バルブ部Ｖ１と、第２バルブ部Ｖ２と、第３バルブ部Ｖ３とが閉じ状態となる全閉モードＭ０となり、第１流路Ｆ１と第２流路Ｆ２と第３流路Ｆ３とに冷却水は流れない。
【００３５】
次に、全閉モードＭ０から弁体を開放方向に作動させることにより、第２バルブ部Ｖ２と第３バルブ部Ｖ３とを閉じ状態に維持した状態で、第１バルブ部Ｖ１の開度の調節が可能な第１供給モードＭ１に移行する。
【００３６】
更に、第１供給モードＭ１から弁体を、全開状態を超えて開放方向に作動させることにより、第１バルブ部Ｖ１の開度を全開に維持した状態で（第３バルブ部Ｖ３は閉じ状態に維持される）、第２バルブ部Ｖ２の開度の調節が可能な第２供給モードＭ２に移行する。
【００３７】
そして、第２供給モードＭ２から弁体を、全開状態を超えて開放方向に作動させることにより、第１バルブ部Ｖ１の開度と第２バルブ部Ｖ２部の開度とを全開に維持した状態で、第３バルブ部Ｖ３の開度の調節が可能な第３供給モードＭ３に移行する。
【００３８】
特に、この流量制御バルブＶでは、第１バルブ部Ｖ１の開度が全開に達する以前に第２バルブ部Ｖ２で冷却水の供給を行うことはない。これと同様に、第２バルブ部Ｖ２の開度が全開に達する以前に第３バルブ部Ｖ３で冷却水の供給を行うことはない。
【００３９】
〔制御ユニット・制御形態〕
制御ユニット１０は、エンジン全体の管理を行うと共に、エンジンＥの稼動時には流量制御バルブＶで流路Ｆに流れる冷却水の水量を制御して熱交換器で交換される熱量の管理を行う。特に、エンジンＥの温度管理を行う場合には、流量制御バルブＶの制御によりラジエータ３に供給される冷却水の流量を最適に設定できるように構成されている。
【００４０】
図３に示すように、制御ユニット１０は、スロットルセンサ２１と、回転数センサ２２と、外気温センサ２３と、油温センサ２４と、水温センサＳ（液温センサの一例）と、バルブセンサＶＳとからの検知信号が入力する。また、制御ユニット１０は、流量制御バルブＶの開度を制御するバルブモータＶＭと、ラジエータファン７を駆動するファンモータ７Ｍに制御信号を出力する。
【００４１】
スロットルセンサ２１はエンジンＥのスロットルのポジション（開度）を検知するポテンショメータ等で構成されている。回転数センサ２２はエンジンＥのクランクシャフトの回転数を計測する非接触型等のセンサで構成されている。外気温センサ２３は車両の外気温を検知するサーミスタ等で構成される。油温センサ２４はオイルクーラ２に供給される潤滑油の油温を検知するサーミスタ等で構成される。水温センサＳは、エンジンＥに設けられ、サーミスタ等で構成されている。
【００４２】
制御ユニット１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital SignalProcessor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を備えると共に、ソフトウエアとして構成される暖機制御部１１と、熱量取得部１２と、目標放熱量設定部１３と、開度設定部１４と、開度補正部１５と、風量推定部１６と、目標水温設定部１７とを備えている。これらによる制御形態を図４のフローチャートと、図５のブロック図と、図６のチャートとに基づいて説明する。
【００４３】
図５には、冷却水に蓄えられる熱量と、ラジエータ３により放熱すべき熱量との関係をブロック図として示している。第１熱量Ｑ１は、エンジンＥの稼動時にエンジンＥから冷却水に対して単位時間に与えられる熱量（以下、エンジン熱量と称する）であり、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関に作用する負荷と比例する関係にある。第２熱量Ｑ２は、エンジンＥの稼働時にＥＧＲクーラ１から冷却水に対して単位時間に与えられる熱量（以下、ＥＧＲ熱量と称する）であり、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関に作用する負荷に対し所定のＥＧＲ率により求められる。ここで、吸気空気量は、スロットルセンサ２１のスロットルのポジション（開度）に基づいて取得可能である。また、第２熱量Ｑ２はＥＧＲ率が上昇すれば増加し、ＥＧＲ率が低下すれば減少する。
【００４４】
第３熱量Ｑ３は、冷却水の現在の水温を目標水温に変化させるために授受する冷却水の総熱量（以下、冷却水熱量と称する）であり、基本的には、実水温と目標水温の差の値に対して、冷却水の全水量と比熱を乗ずることで算出される値となる。
【００４５】
第４熱量Ｑ４は、エンジンＥのうちシリンダヘッドからシリンダブロックを含む外壁部分を構成するエンジンブロック部分を介して冷却水に対して単位時間に作用する熱量（以下、エンジンブロック熱量と称する）であり、エンジン壁温と、実水温とに基づいて求められる。このエンジンブロック熱量は、エンジンＥが低温である場合に冷却水から熱量を奪い、エンジンＥの温度が所定の温度より上昇した場合には冷却水に熱量を与える。その熱量は、エンジン壁温と実水温との関係は把握困難であるため、エンジンＥの稼働時間、あるいは、実水温等の関係から予め取得したデータに基づく演算や、テーブルデータにより設定されることになる。尚、エンジンＥがレシプロエンジンでない場合でも、冷却水の熱量を作用させる部位がエンジン外壁部分となる。
【００４６】
第５熱量Ｑ５は、暖機後のエンジンＥの稼働時にオイルクーラ２と冷却水との間で対して単位時間に授受する熱量（以下、オイル熱量と称する）であり、潤滑油温（潤滑油が熱交換対象の一例）と、オイルクーラ２に流れる潤滑油量と、実水温と、冷却水量とによって求められる。
【００４７】
第３熱量Ｑ３を目標応答時間Ｔで割った単位時間第３熱量Ｑ３'とし、第１熱量Ｑ１、第２熱量Ｑ２、単位時間あたりの第３熱量Ｑ３'、第４熱量Ｑ４、第５熱量Ｑ５の総和（加算した値）を求めることにより、放熱されるべき熱量が求められる。求められた熱量を放熱するために、ラジエータモデルにおいて外気温と、目標応答時間Ｔ（図６を参照）等を考慮することによりラジエータ３に供給すべき冷却水の目標流量が設定され、これに対応して流量制御バルブＶの目標開度が設定される。
【００４８】
目標応答時間Ｔは迅速に放熱を行わせる（迅速放熱）ためのものと、充分な時間を掛けて放熱を行わせる（抑制放熱）ためのものとの２種が設定される。つまり、迅速放熱のための目標応答時間Ｔは、流量制御バルブＶにより冷却水の流量を増大する制御時に、放熱すべき熱量の放熱を完了するまでに超えてはならない時間を示す値となる。また、抑制放熱のための目標応答時間Ｔは、流量制御バルブＶにより冷却水の流量を低減する制御時に、放熱すべき熱量の放熱を完了するまでに下回ってはいけない時間を示す値となる。この目標応答時間Ｔは、アクセル操作、エンジンの回転数、流量制御バルブＶの開度等に基づいて設定される。
【００４９】
目標応答時間Ｔが設定される理由は次の通りである。例えば、アクセルペダルを急激に踏み込み操作した場合のように、エンジンＥの温度が短時間のうち上昇する状況では、エンジンＥの熱伝導の不足から内燃機関の温度に基づいた制御を行っても適正な温度管理が困難である。従って、冷却液の沸騰のタイミングを想定し、想定されるタイミングまでに沸騰を抑制するに必要な熱量の放熱を行う必要がある。このような理由から迅速放熱のための目標応答時間Ｔが設定される。これと同様に、アクセルペダルの踏み込み操作を解除した場合に過剰な冷却不足を招く状況においてもエンジンＥの温度上昇を抑制するための目標応答時間Ｔが設定される。
【００５０】
これにより、例えば、冷却水の流量を増大する場合に、迅速放熱のための目標応答時間Ｔが短いほど流量制御バルブＶの目標開度は大きく設定される。
【００５１】
冷却制御装置では、第１供給モードＭ１と第２供給モードＭ２と第３供給モードＭ３との何れのモードでの制御時にも、開度設定部１４がエンジンＥの回転数（単位時間あたりの回転数）と、目標応答時間Ｔ（図６を参照）とに基づいて流量制御バルブＶの開度を設定する。つまり、ウォータポンプＷＰがエンジンＥで駆動されるためエンジンＥの回転数が考慮される。尚、図６に示す目標応答時間Ｔは、フィードフォワード制御ＦＦから、このフィードフォワード制御ＦＦとフィードバック制御ＦＢとを並行して実行する制御への切り換えタイミングとして利用されている。
【００５２】
具体的な制御形態は、図４のフローチャートに示すように、エンジンＥの起動に伴って冷却制御が実行され、水温センサＳで検知される水温（実水温）が規定値より低温であり、暖機運転が必要である場合には流量制御バルブＶを全閉モードＭ０に維持して暖機運転が行われる(＃０１〜＃０３ステップ)。
【００５３】
この暖機運転は、暖機制御部１１の制御により実現するものである。この暖機運転において、実水温がＥＧＲクーラ１での熱交換に適した値まで上昇した後に第１バルブ部Ｖ１が開放される。この第１供給モードＭ１では、実水温の上昇に伴い第１バルブ部Ｖ１の開度を拡大して第１流路Ｆ１に供給される冷却水の流量の増大が図られる。
【００５４】
これに続いて、実水温が更に上昇し、第１バルブ部Ｖ１の開度が１００％を超えた後（実水温が所定値以上に達した後）には、第２バルブ部Ｖ２が開放される。この第２供給モードＭ２では、実水温の上昇に伴い第２バルブ部Ｖ２の開度を拡大して第２流路Ｆ２に供給される冷却水の流量の増大が図られる。
【００５５】
次に、実水温が更に上昇し、実水温が所定値を超えることで第３供給モードＭ３に移行し、第３バルブ部Ｖ３の開放が開始される。このようにラジエータ３に冷却水を供給する場合には、ファンモータ７Ｍを駆動してラジエータ３に冷却風が供給される。また、車速が十分にありラジエータ３に冷却風が十分に当たる場合には、または水温が十分に低い場合には、ファンモータ７Ｍを駆動しない。
【００５６】
特に、第３供給モードＭ３では、ハンチングを招くことなく適正な流量を得るために図６に示す如くフィードフォワード制御ＦＦが開始される。このフィードフォワード制御ＦＦを実現するために、前述した如く、エンジン熱量として単位時間あたりの第１熱量Ｑ１と、ＥＧＲクーラ熱量として単位時間あたりの第２熱量Ｑ２と、単位時間あたりの第３熱量Ｑ３'と、エンジンブロック熱量として単位時間あたりの第４熱量Ｑ４と、オイル熱量として単位時間あたりの第５熱量Ｑ５との値が取得される。
【００５７】
第１熱量Ｑ１、第２熱量Ｑ２、第４熱量Ｑ４、第５熱量Ｑ５では、冷却水に熱量を与えるものには正（プラス）の符号が付され、冷却数から熱量を奪うものには、負（マイナス）の符号が付される。また、第３熱量Ｑ３は目標温度に変化させるために放熱したときは正（プラス）、受熱したいときは負（マイナス）の符号が付される。更に、目標放熱量設定部１３において、これらの熱量の値の総和（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３'、Ｑ４、Ｑ５の総和）から放熱すべき目標放熱量が求められる（＃０４、＃０５ステップ）。
【００５８】
例えば、アクセルペダルを踏み込み操作し、エンジンＥで前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関に作用する負荷が増大したり、ＥＧＲ率が上昇した場合には、エンジンＥでの燃料の消費量が増大し、この増大に伴い、エンジンＥで発生する熱量は増大し、冷却水に与えられる（蓄えられる）第１熱量Ｑ１は増大する。また、ＥＧＲクーラ１にはエンジンＥの排気ガスの一部が供給されるため、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関に作用する負荷が増大した場合にはＥＧＲクーラ１において、冷却水に与えられる第２熱量Ｑ２も増大する。
【００５９】
つまり、ＥＧＲクーラ１において冷却水に与えられる第２熱量Ｑ２は、第１熱量Ｑ１に比例する関係となるため、ＥＧＲ率として予め設定された係数を第１熱量Ｑ１に乗ずる演算により取得される。この第１熱量Ｑ１と第２熱量Ｑ２とは、スロットルセンサ２１の検知結果に基づいて取得される。
【００６０】
例えば、エンジンＥの温度が上昇し、オイルクーラ２から冷却水に熱量を与える場合（潤滑油温が実水温より上昇した場合）、第５熱量Ｑ５は、潤滑油の潤滑油温と、オイルクーラ２に供給される潤滑油量と、冷却水の水温と、冷却水の水量と、に応じた関係になる。従って、オイルポンプ６の吐出圧からオイルクーラ２に供給される潤滑油の油量を取得し、油温センサ２４で潤滑油の温度を検知し、これらを用いた演算により第５熱量Ｑ５が取得される。
【００６１】
また、第４熱量Ｑ４は、前述したように演算や、テーブルデータから取得される。
【００６２】
単位時間あたりの第３熱量Ｑ３'は、第３熱量Ｑ３を目標応答時間Ｔで割ることにより求められる単位時間あたりの冷却水熱量である。
【００６３】
このように取得された第１熱量Ｑ１、第２熱量Ｑ２、単位時間あたりの第３熱量Ｑ３'、第４熱量Ｑ４、第５熱量Ｑ５の総和により求められた熱量が放熱すべき熱量となる。目標放熱量設定部１３は、演算によって求められた総熱量を目標放熱量として設定され、開度設定部１４がラジエータ３に供給される冷却水の流量を設定し、開度設定部１４が流量制御バルブＶの第３バルブ部Ｖ３の目標開度を設定し、この設定に基づいて流量制御バルブＶの第３バルブ部Ｖ３の開度が設定され、流量制御バルブＶが制御される（＃０６、＃０７ステップ）。
【００６４】
前述したようにウォータポンプＷＰはエンジンＥで駆動されるため、エンジンＥの回転数（単位時間あたりの回転数）により吐出量が変動する。また、ラジエータ３で交換される熱量は、ラジエータモデルとして説明される外気温、冷却水温、ラジエータ３に供給される風量、ラジエータ３における放熱効率等に影響される。
【００６５】
従って、開度設定部１４で流量制御バルブＶの開度を制御する場合には、外気温センサ２３で検知される外気温と、風量推定部１６で推定されるラジエータ３に対する冷却風の風量とウォータポンプＷＰで供給される冷却水の水量と目標水温とを考慮したラジエータモデルに基づいて目標開度が設定される。
【００６６】
また、ラジエータモデルの概念の一例を図７に示している。「ラジエータの放熱量」は、「風量」と「流量」と「水温と外気温の差」の３次元マップから決まるが、その中でも「ラジエータの放熱量」は「水温と外気温の差」と比例関係にある。
つまり、「水温と外気温の差１℃当たりの」と規格化することにより、「水温と外気温の差１℃当たりのラジエータの放熱量」は「風量」と「流量」から決めることができる。よって、制御対象である「流量」は受放熱の関係から求められた「水温と外気温の差１℃当たりのラジエータの放熱量」と「風量」の２次元マップで求めることが可能である。また、図７には、縦軸（Ｙ軸）をΔＴ（目標水温−外気温）＝１℃当たりの放熱量とし、横軸（Ｘ軸）を風量としている。目標放熱量Ｅｘは、ΔＴ＝１℃当たりの目標放熱量となり、Ｅｘ＝（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３'＋Ｑ４＋Ｑ５）／（目標水温−外気温）の式で求められる。
【００６７】
風量推定部１６では、車両の走行速度と、ファンモータ７Ｍの駆動速度により、車両が走行する際の風量Ｆｘと、停車時の風量Ｆｘとが推定される。目標放熱量設定部１３では、目標放熱量Ｅｘは、外気温と、目標水温と、必要放熱量とに基づいて設定される。
【００６８】
このように目標開度を設定する演算としては、風量Ｆｘと、目標放熱量Ｅｘとに基づいて演算されることになる。また、目標開度を設定する手段として、複数の目標流量に対する流量制御バルブＶの開度を予め求めたテーブルデータを参照することも考えられる。
【００６９】
そして、図６に示すように、フィードフォワード制御ＦＦを実行し、この実行開始から目標応答時間Ｔが経過したタイミングで、フィードフォワード制御ＦＦを実行しつつ、フィードバック制御ＦＢを行う制御（２種の制御を並行して行う制御）に移行する（＃０８、＃０９ステップ）。
【００７０】
前述したフィードバック制御ＦＢは、フィードフォワード制御ＦＦを実行する制御において、流量制御バルブＶの開度を補正するための補正係数等を生成してバルブ制御に反映させることを想定している。また、フィードフォワード制御ＦＦとフィードバック制御ＦＢとを並行して実行する状況であっても、例えば、目標水温が変化した場合には、フィードフォワード制御ＦＦのみの制御に移行することになる。
【００７１】
つまり、図６に示す如く、実行開始から目標応答時間Ｔが経過するまではフィードフォワード制御ＦＦを実行し、目標応答時間Ｔが経過した場合には、フィードフォワード制御ＦＦとフィードバック制御ＦＢとを並行して実行する。この制御を実行することにより、図中にＦＦ成分として示すフィードフォワード制御ＦＦで設定される開度と、図中にＦＢ成分として示すフィードバック制御ＦＢで設定される開度とを加算した値が、流量制御バルブＶの開度に設定される。
【００７２】
更に、目標水温が変化した場合には、再び、フィードフォワード制御ＦＦを実行すると共に、目標応答時間Ｔが経過した後に、前述と同様にフィードフォワード制御ＦＦとフィードバック制御ＦＢとを並行して実行する制御に移行することにより、ＦＦ成分として示したフィードフォワード制御ＦＦで設定される開度と、ＦＢ成分として示すフィードバック制御ＦＢで設定される弁解度とを加算した値が、流量制御バルブＶの開度に設定される。
【００７３】
この制御はリセットされる（基本的にはエンジンＥが停止する）まで反復して行われることになる（＃０１０ステップ）。
【００７４】
図６から明らかなように、フィードバック制御ＦＢを並行して実行することにより実水温が目標水温に収束することが理解できる。
【００７５】
〔実施形態の作用・効果〕
このように、ラジエータ３に冷却水を供給してエンジンＥの温度管理を行う場合には、スロットルセンサ２１により前記内燃機関に作用する負荷を求めることでエンジンＥの稼動に伴って発生する第１熱量Ｑ１と、ＥＧＲクーラ１から冷却水に与えられる第２熱量Ｑ２とが求められるため、これらの熱量は比較的容易に取得できる。
【００７６】
また、第３熱量Ｑ３は、現在の水温（実水温）と、定数として設定される冷却水の全水量と、冷却水の比熱と、目標水温とから取得できる。
【００７７】
更に、エンジンＥから放熱される第４熱量Ｑ４は、外気温に基づいた実測値に基づいて容易に変数化することも可能である。第５熱量Ｑ５は、潤滑油温と、オイルクーラ２に流れる潤滑油量と、実水温と、冷却水量とによって求めることが可能である。
【００７８】
このことから、これら第１熱量Ｑ１と、第２熱量Ｑ２と、単位時間あたりの第３熱量Ｑ３'と、第３熱量Ｑ３と、第４熱量Ｑ４と、第５熱量Ｑ５を求め、これらの総和を求めるだけで、放熱すべき熱量を設定し、流量制御バルブＶの開度を設定するフィードフォワード制御ＦＦを実現できるのである。
【００７９】
また、このフィードフォワード制御ＦＦでは、冷却水から目標熱量が放熱され、水温の偏差が小さくなる。しかしながら、熱量に基づく制御であるため、制御が収束し難い面もある。このため、フィードフォワード制御ＦＦの実行開始から目標応答時間Ｔが経過したタイミングでフィードフォワード制御ＦＦを並行して実行しつつ、冷却水の水温の偏差の縮小に基づいて水温センサＳの検知結果に基づくフィードバック制御ＦＢで流量制御バルブＶの目標開度を補正することで冷却水の変動幅内での温度制御により、定常偏差分を収束させることも可能となり、温度制御の精度が向上しハンチングを招くこともない。
【００８０】
また、エンジンＥの温度管理を行うため電動モータで駆動されるウォータポンプを用いることで冷却水の供給量を高精度で制御することも考えられるが、本構成のように、流量制御バルブＶの開度の設定により冷却水の流量を設定するものでは、エンジンＥで駆動されるウォータポンプＷＰを用いることが可能となり低廉化にも繋がる。
【００８１】
〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、前記実施形態と共通の番号、符号を付している）。
【００８２】
（ａ）実施形態では、第１流路Ｆ１と、第２流路Ｆ２と、第３流路Ｆ３とを並列に形成していたが、これに代えて一部が直列に配置されるものでも良い。また、これ以外の流路Ｆを形成し、例えば、ヒータコアのような熱交換器を設けても良い。このようにヒータコアを設けた場合には、ヒータコアでの熱交換により冷却水から奪われる熱量が、実施形態で説明した総熱量から減じられるように熱量取得部１２の制御形態を設定するだけで、基本的に実施形態と共通する制御により温度管理が実現する。
【００８３】
（ｂ）実施形態では、流量制御バルブＶとして、第１バルブ部Ｖ１と第２バルブ部Ｖ２と第３バルブ部Ｖ３とを備えた構成であったが、本発明では、ラジエータ３に供給される冷却水の水量の制御が可能であれば良いため、第１流路Ｆ１のみの冷却水の流量を制御できる構成のものを用いても良い。
【００８４】
（ｃ）第１熱交換器は、ターボチャージャであって良く、第２熱交換器はＡＴＦクーラや、ヒータであっても良く、外気温センサは吸気温センサを用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、冷却液を用いて内燃機関の温度管理を行う冷却制御装置に利用できる。
【符号の説明】
【００８６】
１          第１熱交換器（ＥＧＲクーラ）
２          第２熱交換器（オイルクーラ）
３          ラジエータ
１０        制御部（制御ユニット）
１２        熱量取得部
１３        目標放熱量設定部
１４        開度設定部
１５        開度補正部
Ｅ          内燃機関（エンジン）
Ｆ          流路（第１流路）
Ｖ          流量制御バルブ
ＷＰ        冷却液ポンプ（ウォータポンプ）
Ｑ１        第１熱量
Ｑ２        第２熱量
Ｑ３        第３熱量
Ｑ４        第４熱量
Ｑ５        第５熱量
【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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