(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関とラジエータとに亘って冷媒を循環させる第１流路と、
前記第１流路から分岐して前記ラジエータとは異なる冷媒の吸熱を行う第１熱交換部に前記冷媒を循環させる第２流路と、
前記第１流路とは独立に設けられ、前記内燃機関から冷媒の放熱を行う第２熱交換部に前記冷媒を循環させる第３流路とを有し、
前記第１流路から前記第２流路への分岐部に、電動アクチュエータの制御により前記第１流路および前記第２流路に供給する前記冷媒の量を調節可能な流量制御弁が備えられると共に、
前記第３流路において前記第２熱交換部と直列に、電磁ソレノイドの制御により前記第３流路を開閉する開閉弁が備えられ、
前記冷媒の加熱状態に基づいて前記流量制御弁及び前記開閉弁を制御する制御部を有しており、
前記制御部が、前記流量制御弁の故障を判定する故障判定部を有し、当該故障判定部で故障を判定した場合に前記開閉弁を開放する制御を実行する内燃機関の冷却システム。
【請求項２】
内燃機関とラジエータとに亘って冷媒を循環させる第１流路と、
前記第１流路から分岐して前記ラジエータとは異なる冷媒の吸熱を行う第１熱交換部に前記冷媒を循環させる第２流路と、
前記第１流路とは独立に設けられ、前記内燃機関から冷媒の放熱を行う第２熱交換部に前記冷媒を循環させる第３流路とを有し、
前記第１流路から前記第２流路への分岐部に、電動アクチュエータの制御により前記第１流路および前記第２流路に供給する前記冷媒の量を調節可能な流量制御弁が備えられると共に、
前記第３流路において前記第２熱交換部と直列に、電磁ソレノイドの制御により前記第３流路を開閉する開閉弁が備えられ、
前記冷媒の加熱状態に基づいて前記流量制御弁及び前記開閉弁を制御する制御部を有しており、
前記制御部が、前記第２熱交換部における冷媒からの熱の取り出しの可否を判定する可否判定部を備え、当該可否判定部が、冷媒からの熱の取り出しが可能と判定し、前記第２熱交換部に対して熱交換要求があった場合に前記開閉弁を開放し、
前記可否判定部が、前記第２流路を介して前記第１熱交換部に供給される冷媒の積算供給時間が設定値を超えた場合に冷媒からの熱の取り出しが可能と判定する内燃機関の冷却システム。
【請求項３】
内燃機関とラジエータとに亘って冷媒を循環させる第１流路と、
前記第１流路から分岐して前記ラジエータとは異なる冷媒の吸熱を行う第１熱交換部に前記冷媒を循環させる第２流路と、
前記第１流路とは独立に設けられ、前記内燃機関から冷媒の放熱を行う第２熱交換部に前記冷媒を循環させる第３流路とを有し、
前記第１流路から前記第２流路への分岐部に、電動アクチュエータの制御により前記第１流路および前記第２流路に供給する前記冷媒の量を調節可能な流量制御弁が備えられると共に、
前記第３流路において前記第２熱交換部と直列に、電磁ソレノイドの制御により前記第３流路を開閉する開閉弁が備えられ、
前記冷媒の加熱状態に基づいて前記流量制御弁及び前記開閉弁を制御する制御部を有しており、
前記制御部が、前記第２熱交換部における冷媒からの熱の取り出しの可否を判定する可否判定部を備え、当該可否判定部が、冷媒からの熱の取り出しが可能と判定し、前記第２熱交換部に対して熱交換要求があった場合に前記開閉弁を開放し、
前記可否判定部が、前記第２流路を介して前記第１熱交換部に供給された冷媒の積算供給量が予め設定された値を超えた場合に冷媒からの熱の取り出しが可能と判定する内燃機関の冷却システム。
【請求項４】
前記制御部が、前記第２熱交換部における冷媒からの熱の取り出しの可否を判定する可否判定部を備え、当該可否判定部が、冷媒からの熱の取り出しが可能と判定し、前記第２熱交換部に対して熱交換要求があった場合に前記開閉弁を開放する請求項１記載の内燃機関の冷却システム。
【請求項５】
前記可否判定部が、温度センサで検知される冷媒の温度が設定値を超えた場合に冷媒からの熱の取り出しが可能と判定する請求項２〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却システム。
【請求項６】
内燃機関とラジエータとに亘って冷媒を循環させる第１流路と、
前記第１流路から分岐して前記ラジエータとは異なる冷媒の吸熱を行う第１熱交換部に前記冷媒を循環させる第２流路と、
前記第１流路とは独立に設けられ、前記内燃機関から冷媒の放熱を行う第２熱交換部に前記冷媒を循環させる第３流路とを有し、
前記第１流路から前記第２流路への分岐部に、電動アクチュエータの制御により前記第１流路および前記第２流路に供給する前記冷媒の量を調節可能な流量制御弁が備えられると共に、
前記第３流路において前記第２熱交換部と直列に、電磁ソレノイドの制御により前記第３流路を開閉する開閉弁が備えられ、
前記冷媒の加熱状態に基づいて前記流量制御弁及び前記開閉弁を制御する制御部を有しており、
前記第１流路のうち前記流量制御弁より上流位置から前記流量制御弁をバイパスして前記第１流路に送るバイパス流路を設け、当該バイパス流路に前記開閉弁と同じ構成の第２開閉弁を備え、
前記制御部が、前記流量制御弁の故障を判定する故障判定部を備え、当該故障判定部で故障を判定した場合に前記第２開閉弁を開放する内燃機関の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の冷却システムに関し、詳しくは、冷却液等の冷媒により内燃機関の温度管理を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のように構成された冷却システムとして特許文献１には、エンジンの冷却液をヒータコアに送り出す流路と、エンジンの冷却液をラジエータに送り出す流路とが個別に形成され、各々の流路の冷却液をエンジンに戻すウォータポンプを備えた技術が示されている。この特許文献１では、流路のうちヒータに冷却液を送る流路のエンジン側に開閉自在な冷却液停止弁を備えている。
【０００３】
特許文献１の冷却液停止弁は、弁座に当接して閉じ状態に達するように構成された磁性体で成る弁体と、この弁体を弁座に当接させる方向（閉じ方向）に付勢力を作用させる付勢手段（スプリング）と、電磁力により弁体を吸着して弁座に当接させるソレノイドとを備えて構成されている。この構成では冷却液の圧力により弁体が開放するように、弁体を閉じ方向に付勢する付勢手段の付勢力が設定されている。
【０００４】
特に、この特許文献１では、エンジンの冷却液をヒータコアに送り出す流路と、エンジンの冷却液をラジエータに送り出す流路とが個別に形成されているため、ソレノイドに断線等の故障が生じた場合でも、ラジエータへの冷却液の流れは確保され、エンジンの過熱が防止される。
【０００５】
特許文献２には、内燃機関の冷却水が送り出される第一流路と、第二流路とが個別に形成され、これらの冷却水が合流する共通流路に冷却水を内燃機関に戻すウォータポンプを備えた技術が示されている。この特許文献２では、第一流路に冷却水を冷却する液体冷却手段（ラジエータ）が備えられている。また、第二流路には冷却水の熱を授受する熱交換手段が備えられている。第一流路と第二流路との合流部位には第一バルブが備えられ、第二流路のうち熱交換手段と直列の位置には第二バルブが直列に備えられている。
【０００６】
この特許文献２では、第一バルブは、サーモスタットを有し、冷却水の温度上昇に伴い第一流路と第二流路とを流れる冷却水量を増大させるように構成されている。第二バルブは、熱交換手段に流れる冷却水の水量を調節する電気駆動式の流量制御バルブとして構成されている。
【０００７】
この特許文献２では、内燃機関から送り出される冷却水の水温を検出する第一センサを備え、第一バルブと第二バルブとを制御する制御装置を備えている。制御装置は、第一センサの検出結果から第二バルブの故障を判定した場合には、第一バルブのヒータを作動させることで第一バルブを開放して第一流路に流れる冷却水の水量を増大させる制御形態を行うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２０１３‐５２５６５３号公報
【特許文献２】特開２０１１‐１０２５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
自動車等では、内燃機関の冷媒の循環系に備えられる弁が故障することにより内燃機関のオーバーヒートを招くこともあり、特許文献２にも示されるように弁が故障した場合の対策も必要となる。特に、寒冷地で自動車等の車両を走行させる場合にはフロントガラスの霜や結露を除去するためにデフロスタが必要である。このデフロスタは冷媒の熱により加熱した空気をフロントガラスに供給するため、ヒータコアに対する冷媒の供給を確実に行いたい要望もある。
【００１０】
自動車等に備えられる内燃機関は、特許文献１にも示されるように、内燃機関の温度管理を行うために冷却水等の冷媒をラジエータとの間で循環させる流路を備え、車内温度等をコントロールするため冷媒をヒータコアに供給する流路を備えている。また、自動車等の車両では、特許文献１に示される流路の他にＥＧＲクーラやオイルウォーマ等において熱の授受を実現するための流路を備えたものも存在する。
【００１１】
このような構成では、車内温度のコントロールとＥＧＲクーラの作動とを独立して行うことも可能となる。しかしながら、車内温度のコントロールとＥＧＲクーラの作動とを独立して行うためには、ラジエータに冷媒を供給する流路と、ヒータコアに冷媒を供給する流路と、ＥＧＲクーラに冷媒を供給する流路とを独立して形成し、各々の流路に対し、例えば電気的に開閉制御される弁を備えることが必要となる。このような構成では、３つの弁を必要とし、システムのコスト上昇に繋がるため改善の余地がある。
【００１２】
本発明の目的は、冷媒を制御する弁の故障時にも内燃機関のオーバーヒートを抑制できる冷却システムを低廉に構成する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の特徴は、内燃機関とラジエータとに亘って冷媒を循環させる第１流路と、前記第１流路から分岐して前記ラジエータとは異なる冷媒の吸熱を行う第１熱交換部に前記冷媒を循環させる第２流路と、前記第１流路とは独立に設けられ、前記内燃機関から冷媒の放熱を行う第２熱交換部に前記冷媒を循環させる第３流路とを有し、
前記第１流路から前記第２流路への分岐部に、電動アクチュエータの制御により前記第１流路および前記第２流路に供給する前記冷媒の量を調節可能な流量制御弁が備えられると共に、
前記第３流路において前記第２熱交換部と直列に、電磁ソレノイドの制御により前記第３流路を開閉する開閉弁が備えられ、前記冷媒の加熱状態に基づいて前記流量制御弁及び前記開閉弁を制御する制御部を有しており、
前記制御部が、前記流量制御弁の故障を判定する故障判定部を有し、当該故障判定部で故障を判定した場合に前記開閉弁を開放する制御を実行する点にある。
【００１４】
この構成によると、開閉弁が電磁ソレノイドの制御により開閉する構成であるため、流量制御弁と比較して機械的な作動部分が少なく開閉が確実となる。また、例えば、電磁ソレノイドに通電することで流路を閉塞するように構成したものでは、電磁ソレノイドが断線した場合でも冷媒の圧力により開放状態に移行することも可能となり、拘束状態に陥る現象を招き難い。
特に、流量制御弁の故障によりラジエータに冷媒を供給できない状況に陥っても、開閉弁を介して冷媒を第２熱交換部に供給して放熱することが可能となり、内燃機関のオーバーヒートを抑制できる。更に、ラジエータに供給する冷媒を制御する専用の弁を備えずに済むため、専用の弁を備えた構成と比較してコストの上昇を抑制できる。
従って、冷媒を制御する弁の故障時にも内燃機関のオーバーヒートを抑制できる冷却システムが低廉に構成できた。
また、これによると、故障判定部で流量制御弁の故障を判定した場合には、強制開放部が開閉弁を開放するため、流量制御弁が閉塞状態で故障した場合のようにラジエータで冷媒の放熱が不可能な状況に陥っても、内燃機関から送り出された冷媒の熱を第２熱交換部で放熱させオーバーヒートを回避できる。
【００１５】
本発明の特徴は、内燃機関とラジエータとに亘って冷媒を循環させる第１流路と、
前記第１流路から分岐して前記ラジエータとは異なる冷媒の吸熱を行う第１熱交換部に前記冷媒を循環させる第２流路と、
前記第１流路とは独立に設けられ、前記内燃機関から冷媒の放熱を行う第２熱交換部に前記冷媒を循環させる第３流路とを有し、
前記第１流路から前記第２流路への分岐部に、電動アクチュエータの制御により前記第１流路および前記第２流路に供給する前記冷媒の量を調節可能な流量制御弁が備えられると共に、
前記第３流路において前記第２熱交換部と直列に、電磁ソレノイドの制御により前記第３流路を開閉する開閉弁が備えられ、
前記冷媒の加熱状態に基づいて前記流量制御弁及び前記開閉弁を制御する制御部を有しており、
前記制御部が、前記第２熱交換部における冷媒からの熱の取り出しの可否を判定する可否判定部を備え、当該可否判定部が、冷媒からの熱の取り出しが可能と判定し、前記第２熱交換部に対して熱交換要求があった場合に前記開閉弁を開放し、
前記可否判定部が、前記第２流路を介して前記第１熱交換部に供給される冷媒の積算供給時間が設定値を超えた場合に冷媒からの熱の取り出しが可能と判定する点にある。
【００１６】
この構成によると、開閉弁が電磁ソレノイドの制御により開閉する構成であるため、流量制御弁と比較して機械的な作動部分が少なく開閉が確実となる。また、例えば、電磁ソレノイドに通電することで流路を閉塞するように構成したものでは、電磁ソレノイドが断線した場合でも冷媒の圧力により開放状態に移行することも可能となり、拘束状態に陥る現象を招き難い。
特に、流量制御弁の故障によりラジエータに冷媒を供給できない状況に陥っても、開閉弁を介して冷媒を第２熱交換部に供給して放熱することが可能となり、内燃機関のオーバーヒートを抑制できる。更に、ラジエータに供給する冷媒を制御する専用の弁を備えずに済むため、専用の弁を備えた構成と比較してコストの上昇を抑制できる。
従って、冷媒を制御する弁の故障時にも内燃機関のオーバーヒートを抑制できる冷却システムが低廉に構成できた。
乗用車を例に挙げると、内燃機関の始動直後には冷媒の温度が低いため、室内の暖房を行うために第２熱交換部に冷媒を供給しても暖房効果は得られない。これに対して、本発明のように可否判定部で冷媒の熱の取り出しが可能と判定した状況で、熱交換要求があった場合に開閉弁を開放するものでは、熱の取り出しが可能と判定しない状況で熱交換要求があっても開閉弁を開放しないため、無駄な制御を排除して冷媒から確実に熱を取り出すことができる。
これによると、内燃機関の稼働状態において第２熱交換部に冷媒が供給される状況が継続し、積算供給時間が設定値を超えた場合には、冷媒の温度が充分に上昇していると想定できるため判定に無理がない。
【００１７】
本発明の特徴は、内燃機関とラジエータとに亘って冷媒を循環させる第１流路と、
前記第１流路から分岐して前記ラジエータとは異なる冷媒の吸熱を行う第１熱交換部に前記冷媒を循環させる第２流路と、
前記第１流路とは独立に設けられ、前記内燃機関から冷媒の放熱を行う第２熱交換部に前記冷媒を循環させる第３流路とを有し、
前記第１流路から前記第２流路への分岐部に、電動アクチュエータの制御により前記第１流路および前記第２流路に供給する前記冷媒の量を調節可能な流量制御弁が備えられると共に、
前記第３流路において前記第２熱交換部と直列に、電磁ソレノイドの制御により前記第３流路を開閉する開閉弁が備えられ、
前記冷媒の加熱状態に基づいて前記流量制御弁及び前記開閉弁を制御する制御部を有しており、
前記制御部が、前記第２熱交換部における冷媒からの熱の取り出しの可否を判定する可否判定部を備え、当該可否判定部が、冷媒からの熱の取り出しが可能と判定し、前記第２熱交換部に対して熱交換要求があった場合に前記開閉弁を開放し、
前記可否判定部が、前記第２流路を介して前記第１熱交換部に供給された冷媒の積算供給量が予め設定された値を超えた場合に冷媒からの熱の取り出しが可能と判定する点にある。
【００１８】
この構成によると、開閉弁が電磁ソレノイドの制御により開閉する構成であるため、流量制御弁と比較して機械的な作動部分が少なく開閉が確実となる。また、例えば、電磁ソレノイドに通電することで流路を閉塞するように構成したものでは、電磁ソレノイドが断線した場合でも冷媒の圧力により開放状態に移行することも可能となり、拘束状態に陥る現象を招き難い。
特に、流量制御弁の故障によりラジエータに冷媒を供給できない状況に陥っても、開閉弁を介して冷媒を第２熱交換部に供給して放熱することが可能となり、内燃機関のオーバーヒートを抑制できる。更に、ラジエータに供給する冷媒を制御する専用の弁を備えずに済むため、専用の弁を備えた構成と比較してコストの上昇を抑制できる。
従って、冷媒を制御する弁の故障時にも内燃機関のオーバーヒートを抑制できる冷却システムが低廉に構成できた。
乗用車を例に挙げると、内燃機関の始動直後には冷媒の温度が低いため、室内の暖房を行うために第２熱交換部に冷媒を供給しても暖房効果は得られない。これに対して、本発明のように可否判定部で冷媒の熱の取り出しが可能と判定した状況で、熱交換要求があった場合に開閉弁を開放するものでは、熱の取り出しが可能と判定しない状況で熱交換要求があっても開閉弁を開放しないため、無駄な制御を排除して冷媒から確実に熱を取り出すことができる。
これによると、内燃機関の稼働状態において第２熱交換部に冷媒が供給される状況が継続し、積算供給時間が設定値を超えた場合には、冷媒の温度が充分に上昇していると想定できるため判定に無理がない。
【００１９】
本発明は、前記制御部が、前記第２熱交換部における冷媒からの熱の取り出しの可否を判定する可否判定部を備え、当該可否判定部が、冷媒からの熱の取り出しが可能と判定し、前記第２熱交換部に対して熱交換要求があった場合に前記開閉弁を開放しても良い。
【００２０】
乗用車を例に挙げると、内燃機関の始動直後には冷媒の温度が低いため、室内の暖房を行うために第２熱交換部に冷媒を供給しても暖房効果は得られない。これに対して、本発明のように可否判定部で冷媒の熱の取り出しが可能と判定した状況で、熱交換要求があった場合に開閉弁を開放するものでは、熱の取り出しが可能と判定しない状況で熱交換要求があっても開閉弁を開放しないため、無駄な制御を排除して冷媒から確実に熱を取り出すことができる。
【００２１】
本発明は、前記可否判定部が、温度センサで検知される冷媒の温度が設定値を超えた場合に冷媒からの熱の取り出しが可能と判定しても良い。
【００２２】
これによると、冷媒の温度に基づいて冷媒の熱の取り出しの可否を判定するため、可否判定部における判定が正確なものとなる。
【００２５】
本発明の特徴は、内燃機関とラジエータとに亘って冷媒を循環させる第１流路と、
前記第１流路から分岐して前記ラジエータとは異なる冷媒の吸熱を行う第１熱交換部に前記冷媒を循環させる第２流路と、
前記第１流路とは独立に設けられ、前記内燃機関から冷媒の放熱を行う第２熱交換部に前記冷媒を循環させる第３流路とを有し、
前記第１流路から前記第２流路への分岐部に、電動アクチュエータの制御により前記第１流路および前記第２流路に供給する前記冷媒の量を調節可能な流量制御弁が備えられると共に、
前記第３流路において前記第２熱交換部と直列に、電磁ソレノイドの制御により前記第３流路を開閉する開閉弁が備えられ、
前記冷媒の加熱状態に基づいて前記流量制御弁及び前記開閉弁を制御する制御部を有しており、
前記第１流路のうち前記流量制御弁より上流位置から前記流量制御弁をバイパスして前記第１流路に送るバイパス流路を設け、当該バイパス流路に前記開閉弁と同じ構成の第２開閉弁を備え、
前記制御部が、前記流量制御弁の故障を判定する故障判定部を備え、当該故障判定部で故障を判定した場合に前記第２開閉弁を開放する点にある。
【００２６】
この構成によると、開閉弁が電磁ソレノイドの制御により開閉する構成であるため、流量制御弁と比較して機械的な作動部分が少なく開閉が確実となる。また、例えば、電磁ソレノイドに通電することで流路を閉塞するように構成したものでは、電磁ソレノイドが断線した場合でも冷媒の圧力により開放状態に移行することも可能となり、拘束状態に陥る現象を招き難い。
特に、流量制御弁の故障によりラジエータに冷媒を供給できない状況に陥っても、開閉弁を介して冷媒を第２熱交換部に供給して放熱することが可能となり、内燃機関のオーバーヒートを抑制できる。更に、ラジエータに供給する冷媒を制御する専用の弁を備えずに済むため、専用の弁を備えた構成と比較してコストの上昇を抑制できる。
従って、冷媒を制御する弁の故障時にも内燃機関のオーバーヒートを抑制できる冷却システムが低廉に構成できた。
これによると、故障判定部で流量制御弁の故障を判定した場合には、強制開放部が第２開放弁を開放するため、流量制御弁が閉塞状態で故障した場合のように冷媒制御弁からラジエータに冷媒の供給が不能な状況に陥っても、内燃機関から送り出された冷媒を、第２開閉弁を介してラジエータに供給して放熱させオーバーヒートを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】内燃機関の冷却システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】閉じ状態の流量制御弁を示す図である。
【図３】第２流路に冷却水を供給する状態の流量制御弁を示す図である。
【図４】全開状態の流量制御弁を示す図である。
【図５】閉じ状態の開閉弁の断面図である。
【図６】開放状態の開閉弁の断面図である。
【図７】冷却制御のフローチャートである。
【図８】流量制御弁が故障している場合と、正常である場合とにおける水温の変化を示すグラフである。
【図９】別実施形態の内燃機関の冷却システムの全体構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔全体構成〕
図１には、内燃機関としてのエンジンＥのウォータジャケットに貯留された冷却水（冷媒の一例）をラジエータ１に供給する第１流路Ｌ１と、この第１流路Ｌ１から分岐する第２流路Ｌ２とが形成され、ウォータジャケットからの冷却水が供給されるよう第１流路Ｌ１とは独立して設けられた第３流路Ｌ３とが形成された冷却システムを示している。
【００２９】
この冷却システムは、例えば、乗用車等の車両に備えられる。第１流路Ｌ１に対して、流量制御弁Ｖ１とラジエータ１とが、冷却水の流動方向に沿って直列に配置され、ラジエータ１を通過した冷却水をエンジンＥに戻すウォータポンプ２を備えている。第２流路Ｌ２は流量制御弁Ｖ１から分岐して設けられ、この第２流路Ｌ２には第１熱交換部としてのＥＧＲクーラ３が備えられる。このＥＧＲクーラ３を通過した冷却水はウォータポンプ２に供給される。第３流路Ｌ３には開閉弁Ｖ２と、第２熱交換部としてのヒータコア４とが、冷却水の流動方向に沿って直列に配置され、ヒータコア４を通過した冷却水はウォータポンプ２に供給される。
【００３０】
この冷却システムは、エンジンＥから排出された冷却水の水温を計測する温度センサとしての水温センサ５を第３流路Ｌ３に備えている。ウォータポンプ２は、電動型のポンプモータ２Ｍで駆動されるように構成されている。ラジエータ１には、電動型のファンモータ１Ｍで駆動されるラジエータファン１Ａが備えられている。更に、この冷却システムでは、水温センサ５で計測される温度情報に基づいてエンジンＥの温度を管理するための制御を実行するためＥＣＵとして機能する制御装置１０（制御部の一例）を備えている。
【００３１】
流量制御弁Ｖ１は、電気制御が可能であり、第１流路Ｌ１の冷却水の一部を分岐して第２流路Ｌ２に送る三方弁としても機能する。この流量制御弁Ｖ１は、第１流路Ｌ１と、第２流路Ｌ２とにおける冷却水の流れを阻止する閉じ状態、及び、冷却水の流量を無段階に調節する調節状態に切換自在に構成されている。また、開閉弁Ｖ２は、電気制御が可能であり、第３流路Ｌ３において冷却水の流れを許容する開状態と、冷却水の流れを阻止する閉じ状態とに切換自在に構成されている。
【００３２】
制御装置１０は、エンジンＥの温度管理のほかに空調装置の制御を行うように構成されている。車両には空調装置として、ヒータコア４で加熱された車内の空気を循環させるダクト２０が備えられ、このダクト２０のうち吸気側にブロアモータ２５Ｍで駆動されるブロア２５が備えられている。ダクト２０のうちヒータコア４で加熱された空気（温風）が送り出される側には、空気をデフロスタに送り出すデフロスタ吹出口２１と、運転座席のドライバ等の顔の方向に吹き出すフェイス吹出口２２と、ドライバ等の足元に吹き出すフット吹出口２３とが形成されている。
【００３３】
この空調装置では、デフロスタ吹出口２１への空気の流れを制御するデフロスタ側ダンパ２１Ａと、これを駆動する電動モータとが備えられている。これと同様に、フェイス吹出口への空気の流れを制御するフェイス側ダンパ２２Ａと、これを駆動する電動モータとが備えられている。更に、フット吹出口２３への空気の流れを制御するフット側ダンパ２３Ａと、これを駆動する電動モータを備えている。
【００３４】
制御装置１０は、空調設定部１１からの設定信号を取得するように構成されると共に、流量制御弁Ｖ１と、開閉弁Ｖ２と、ウォータポンプ２のポンプモータ２Ｍと、ラジエータ１のファンモータ１Ｍを制御する出力信号系を備え、更に、空調装置のブロアモータ２５Ｍ及び３つのダンパを駆動する電動モータを制御する出力信号系を備えている。
【００３５】
この構成から、制御装置１０が流量制御弁Ｖ１を制御し、ウォータポンプ２を駆動することにより、エンジンからの冷却水を、第１流路Ｌ１を介してラジエータ１に供給した後にエンジンＥに戻す形態での循環を行わせエンジンＥの冷却が実現する。また、第１流路Ｌ１に供給される冷却水の一部を第２流路Ｌ２からＥＧＲクーラ３に供給することによりＥＧＲガスの冷却が可能となる。更に、開閉弁Ｖ２を開放することによりヒータコア４において冷却水の熱を空気に与え車内の暖房等が可能となる。この制御装置１０の制御形態は後述する。
【００３６】
〔システムの変形例〕
この実施形態の冷却システムでは、ウォータポンプ２を電動型に構成しているが、例えば、エンジンＥの駆動力が直接伝えられる構成や、エンジンＥの駆動力がクラッチ機構を介して伝えられる構成のものでも良い。これらの構成では、冷却水の循環量の調節を行えないが、電動モータを使用するものと比較して故障し難く冷却システムの低廉化が可能となる。
【００３７】
また、水温センサ５を第３流路Ｌ３の水温を計測する位置に配置しているが、この水温センサ５を第１流路Ｌ１の水温を計測するように配置しても良く、第１流路Ｌ１と第３流路Ｌ３との双方の水温を計測するように配置しても良い。
【００３８】
また、第１熱交換部としてのＥＧＲクーラ３に代えて、オートマチックトランスミッションのフルードや、油圧機器に用いられる作動油の温度上昇を図るオイルウォーマを備えても良い。また、第１熱交換部が、エンジンＥで発生する熱を回収する排熱回収部として利用するように構成されても良い。
【００３９】
〔流量制御弁〕
図２〜図４に示すように、流量制御弁Ｖ１は、軸芯Ｘを中心とする筒状のハウジング４１と、このハウジング４１の内部で軸芯Ｘと同軸芯上で相対回転自在に収容された弁部材４２とを備えて構成されている。ハウジング４１には、第１流路Ｌ１の上流側からの冷却水が供給される供給路４１Ａと、冷却水を第２流路Ｌ２に送り出す分岐路４１Ｂと、冷却水を第１流路Ｌ１の下流側に接続する排出路４１Ｃとが形成されている。弁部材４２には、分岐路４１Ｂと排出路４１Ｃとに対する冷却水の流れを制御する一対の制御弁部４２Ａが一体的に形成されている。これにより流量制御弁Ｖ１は、第１流路Ｌ１と第２流路Ｌ２とに供給される冷却水の水量を制御する流量制御の機能と、三方弁の機能とを有する。
【００４０】
この流量制御弁Ｖ１は、弁部材４２と一体回転するセクタギヤ４３Ａと、これに咬合するウォームギヤ４３Ｂとで成る減速ギヤ４３を備えている。この減速ギヤ４３を介して弁部材４２を回転操作する電動アクチュエータとして弁制御モータ４４を備え、分岐路４１Ｂと排出路４１Ｃとの開度を判定するため弁部材４２の回転角を検知する角度センサとしてポテンショメータ４５とを備えている。
【００４１】
尚、流量制御弁Ｖ１は、冷却水から圧力が作用しても開度が変化しないようにウォームギヤ型の減速ギヤ４３が用いられている。また、流量制御弁Ｖ１は、角度センサとしてポテンショメータ４５に代えてロータリエンコーダを備えても良い。
【００４２】
この流量制御弁Ｖ１では、弁部材４２を図２に示す閉じ姿勢に設定することにより一対の制御弁部４２Ａにより第１流路Ｌ１と第２流路Ｌ２とを閉塞する状態が維持される。この状態から弁制御モータ４４の駆動で弁部材４２を方向Ｆに回動させることにより、図３に示すように先ず分岐路４１Ｂにハウジング４１の内部空間が分岐路４１Ｂに連通し、第２流路Ｌ２に冷却水が供給される。次に、弁部材４２を更に方向Ｆに回動させることにより、排出路４１Ｃにハウジング４１の内部空間が連通し、第１流路Ｌ１のうち流量制御弁Ｖ１より下流側に冷却水が供給される。
【００４３】
そして、図４に示すように状態に達することにより、一対の制御弁部４２Ａによる制限が解消され、分岐路４１Ｂと排出路４１Ｃとが全開状態となり、第１流路Ｌ１と、第２流路Ｌ２とに供給される冷却水の水量が最大となる。また、この全開状態では、供給路４１Ａ（第２流路Ｌ２）に流れる冷却水の流量より、流量制御弁Ｖ１より下流側の第１流路Ｌ１に供給される冷却水の流量が多くなる。
【００４４】
〔開閉弁〕
図５及び図６に示すように、開閉弁Ｖ２は、ケース３１の内部の制御流路ＬＣ（第３流路Ｌ３の一部）を取り囲む領域に配置された電磁ソレノイド３２と、ケース３１の内部の弁空間３１Ｓに収容された弁体３３と、この弁体を閉じ方向に付勢するコイルスプリング３４とを備えて構成されている。また、弁空間３１Ｓに排出筒３５が形成されている。
【００４５】
電磁ソレノイド３２は、制御流路ＬＣを形成するために筒状で、鉄やニッケルやこれらを含む磁性体製のコア３２Ａと、これに導線を巻回したコイル３２Ｂとを備えている。弁体３３は鉄やニッケル、あるいは、これらを含む磁性体で構成され、制御流路ＬＣの中心となる軸芯に沿う方向に往復移動自在に支持されている。コイルスプリング３４は、弁体を、制御流路を閉じ方向に付勢力を作用させる機能を有し、制御流路を流れる冷却水の圧力が作用した場合には制御流路ＬＣを開放するように付勢力が設定されている。
【００４６】
この構成から、図５に示すように電磁ソレノイド３２に電力が供給されない状態でもコイルスプリング３４の付勢力により弁体３３が制御流路ＬＣの内端部に密着し、制御流路ＬＣが閉じ状態に維持される。また、この閉じ状態においてウォータポンプ２が駆動された場合には、図６に示すように冷却水の圧力により弁体３３が開放して制御流路ＬＣから排出筒３５への冷却水の流れが許される。これに対して、電磁ソレノイド３２に電力が供給された場合には、ウォータポンプ２が駆動された場合でも電磁力により制御流路ＬＣの内端部に弁体３３が吸着され閉じ状態が維持される。
【００４７】
特に、この開閉弁Ｖ２は、可動部分が少ない単純な構成で故障が少なく、例えば、電磁ソレノイド３２の導体が断線した場合にも、冷却水の圧力により開放することが可能となり、冷却水の循環を損なうことのないように構成されている。
【００４８】
〔制御装置：制御形態〕
図１に示すように、制御装置１０は、マイクロプロセッサやＤＳＰ等を備えて構成されると共に、ソフトウエアで成る循環量設定部１２と、冷却水制御部１３と、故障判定部１４と、強制開放部１５と、可否判定部１６とを備えている。
【００４９】
循環量設定部１２は、水温センサ５で計測される水温に基づいてエンジンＥを適正な温度に維持するために必要な冷却水の目標循環量を設定する。冷却水制御部１３は循環量設定部１２で設定された目標循環量の冷却水を循環させるために流量制御弁Ｖ１とウォータポンプ２とを制御する。尚、エンジンＥの始動直後のように暖機を必要とする場合には、冷却水の目標循環量は「０」であり、冷却水制御部１３は冷却水の流量を設定する制御は行われない。
【００５０】
故障判定部１４は、ポテンショメータ４５の検知結果から流量制御弁Ｖ１の故障の有無を判定する。強制開放部１５は、故障判定部１４が流量制御弁Ｖ１の故障を判定した場合に開閉弁Ｖ２を強制的に開放する制御を実行する。可否判定部１６は、車両の暖房要求があった場合に冷却水の水温が空調可能な温度に達しているか否かの判定を行う。
【００５１】
尚、循環量設定部１２と、冷却水制御部１３と、故障判定部１４と、強制開放部１５と、可否判定部１６とはロジック等のハードウエアで構成することや、ソフトウエアとハードウエアとの組み合わせにより構成しても良い。
【００５２】
制御装置１０による冷却制御の概要を図７のフローチャートに示している。つまり、エンジンＥの稼働時には、水温センサ５の計測結果に基づき、循環量設定部１２がエンジンＥを適正な温度に維持するために必要とする冷却水の目標循環量を設定する。この設定に対応して冷却水制御部１３が目標循環量を得るように流量制御弁Ｖ１とウォータポンプ２とを制御する（＃０１、＃０２ステップ）。
【００５３】
前述した＃０１ステップでは、エンジンＥの始動直後のように水温センサ５で計測される水温が低温である場合には、循環量設定部１２で設定される目標循環量が「０」であるため流量制御弁Ｖ１は第１流路Ｌ１と第２流路Ｌ２とを閉じ状態に維持する。また、ウォータポンプ２は停止状態に維持され、冷却水の循環は行われず暖機が促進される。
【００５４】
次の＃０２ステップでは、暖機が進み水温センサ５で計測される水温が上昇し、冷却を必要とする場合には、循環量設定部１２が目標循環量を設定する。これに対応して冷却水制御部１３が第１流路Ｌ１と第２流路Ｌ２との目標開度を設定し、この目標開度を得るようにポテンショメータ４５の検知信号をフィードバックする状態で弁制御モータ４４を制御し、ウォータポンプ２の駆動速度が設定される。これにより流量制御弁Ｖ１における第１流路Ｌ１と第２流路Ｌ２とに対して適量の冷却水が供給される。
【００５５】
このように冷却水の循環が開始された場合には、故障判定部１４が流量制御弁Ｖ１の故障の有無を判定する（＃０３ステップ）。この判定により故障である場合には、閉じ側にあるか否かを判定し（＃０４ステップ）、閉じ側（全閉に近い状態）にある場合には、アラーム情報を出力し、開閉弁Ｖ２を開放（強制開放）する（＃０５、＃０６ステップ）。
【００５６】
尚、開閉弁Ｖ２を開放する制御は、電磁ソレノイド３２に対する電力の供給を停止することになる。
【００５７】
また、＃０４ステップにおいて判定された流量制御弁Ｖ１の故障が、閉じ側でない場合には、開閉弁Ｖ２を故障状態に放置した場合でも、流量制御弁Ｖ１を介して冷却水を第１流路Ｌ１に流すことが可能であるため、アラーム情報を出力する（＃０７ステップ）だけで開閉弁Ｖ２の強制開放を行わない。
【００５８】
つまり、流量制御弁Ｖ１は、減速ギヤ４３の部位や弁制御モータ４４に故障を招くこともある。流量制御弁Ｖ１の開度を設定する制御ではポテンショメータ４５の検知信号をフィードバックするため、例えば、流量制御弁Ｖ１の弁制御モータ４４を駆動する制御の実行時に、ポテンショメータ４５で信号の変化を検出できない場合には、故障を判定することも可能である。また、閉じ側で故障した場合には、第１流路Ｌ１と第２流路Ｌ２に対する冷却水の供給が不能に陥ることもある。このような故障状態に陥った場合には、強制開放部１５が開閉弁Ｖ２の電磁ソレノイド３２への電力を遮断することにより、開閉弁Ｖ２の開放を実現している。
【００５９】
これにより流量制御弁Ｖ１が閉じ側に維持される状態で故障した場合には、冷却水をヒータコア４に供給し、このヒータコア４での放熱を行わせることでエンジンＥのオーバーヒートを抑制する。
【００６０】
アラーム情報は、運転座席前方のパネルにランプを点灯させることや、ナビゲーション用のディスプレイ等に流量制御弁Ｖ１が故障状態にあることを示すメッセージやアイコン等を表示するために利用される。このようにアラーム情報を出力することにより、故障状態への対応を迅速に行うことが可能となる。
【００６１】
また、＃０３ステップで流量制御弁Ｖ１が故障でないことが判定され、空調設定部１１の人為操作によりデフロスタ要求（デフロスタに温風を送るための操作）があった場合には、ダクト内の空気をデフロスタ吹出口２１から吹き出すようにデフロスタ側ダンパ２１Ａを制御し、ブロアモータ２５Ｍを駆動し、開閉弁Ｖ２を開放する（＃０８、＃０９、＃０６ステップ）。
【００６２】
つまり、デフロスタはフロントガラスの霜や結露を除去する目的で温風を供給するものであるため、冷却水の水温に拘わらず、ヒータコア４に冷却水を供給すると共に、ブロアモータ２５Ｍを駆動し、デフロスタ側ダンパ２１Ａを開放することにより、ブロア２５からの風をヒータコア４で加熱し、デフロスタ吹出口２１から送り出す制御が行われる。
【００６３】
特に、デフロスタ要求があったタイミングにおいて、冷却水の水温が温風を得るに充分な温度に達していないことも想定されるが、フロントガラスの霜や結露を除去するための風の流れを作り出すことが重要であるため、水温に拘わりなくデフロスタ吹出口２１に対してヒータコア４からの空気が供給されるのである。
【００６４】
次に、＃０３ステップで流量制御弁Ｖ１が故障でないことが判定され、デフロスタ要求がなく水温センサ５で計測される水温が設定値を超えている状況において、空調設定部１１の人為操作によりヒータ要求（熱交換要求の一例：フェイス吹出口２２又はフット吹出口２３に温風を供給する制御）があった場合には、開閉弁Ｖ２を開放する（＃１０〜＃１２ステップ、＃０６ステップ）。
【００６５】
フェイス吹出口２２又はフット吹出口２３に温風を供給する制御では、ドライバ等の体に温風が直接接触するため冷却水の水温が充分に上昇している必要がある。また、＃１０ステップは、可否判定部１６による判定であり、判定される水温は８０℃を超える値に設定されている。従って、＃１０ステップにおいて冷却水の水温が８０℃（設定値の具体例）を超えていることを判定した場合にのみ、フェイス吹出口２２又はフット吹出口２３に温風を供給する制御が実行される。
【００６６】
このように、空調設定部１１の人為操作によりヒータ要求（フェイス吹出口２２又はフット吹出口２３に温風を供給する制御）があった場合には、温風を得るに充分な温度の冷却水をヒータコア４に供給した状態で、ブロアモータ２５Ｍを駆動し、フェイス側ダンパ２２Ａ又はフット側ダンパ２３Ａを開放して対応する吹出口から温風が送り出される。
【００６７】
〔＃１０ステップの制御の変形例〕
前述したように＃１０ステップにおいて可否判定部１６による判定形態として、水温センサ５を用いないで判定することも考えられる。
【００６８】
その一例として、第２流路Ｌ２のうち流量制御弁Ｖ１からＥＧＲクーラ３に冷却水が供給された時間を積算し、この積算値（積算時間）が設定値に達した時点（供給開始から設定時間が経過した時点）で、冷却水が温風を得るに充分な温度に達したと判定しても良い。
【００６９】
この変形例では、ＥＧＲクーラ３に対して冷却水が流れた積算時間が設定値（例えば、１００秒）を超えた場合には、エンジンＥの温度が充分に上昇しており、冷却水の水温も温風に得るに充分な温度に達していると推定できるために行われる制御である。
【００７０】
また、この＃１０ステップでの変形例の一例として、第２流路Ｌ２のうち流量制御弁Ｖ１からＥＧＲクーラ３に冷却水が供給された水量を積算する処理を行い、この積算値（積算供給量）が設定値に達した時点で、冷却水が温風を得るに充分な温度に達したと判定する。
【００７１】
この変形例ではウォータポンプ２の回転速度と、流量制御弁Ｖ１の開度と、冷却水が流れた時間とに基づく演算により積算供給量が求められる。このようにＥＧＲクーラ３に対して設定量（例えば、５Ｌ（リットル））の冷却液が流れた場合には、エンジンＥの温度が充分に上昇しており、冷却水の水温も温風に得るに充分な温度に達していると推定できるために行われる制御である。
【００７２】
〔制御形態の変形例〕
この制御形態では、流量制御弁Ｖ１が故障していない正常な状況でのみ、デフロスタ要求とヒータ要求とを許容しているが、このデフロスタ要求とヒータ要求とを流量制御弁Ｖ１が故障する状況でも実行するように制御形態を設定しても良い。
【００７３】
このように制御形態を設定することにより、流量制御弁Ｖ１が故障にある状況でもデフロスタ吹出口２１から温風を送り出すことや、フェイス吹出口２２又はフット吹出口２３から温風を送り出すことが可能となる。
【００７４】
〔実施形態の作用・効果〕
このように、本発明の内燃機関の冷却システムでは、ラジエータ１に供給する冷却水の水量を調節するための弁と、ＥＧＲクーラ３に供給する冷却水の水量を調節する弁とを、流量制御弁Ｖ１で兼用できるため、第１流路Ｌ１と第２流路Ｌ２とに専用の弁を備える構成と比較して低廉化が可能となる。
【００７５】
開閉弁Ｖ２が電磁ソレノイド３２の駆動により開閉する単純な構成であるため、例えば、電動モータを用いて開閉する構成のものと比較して故障し難いものとなる。また、開閉弁Ｖ２が、電磁ソレノイド３２への電力供給を停止した場合に冷却水の圧力で弁体３３が開放する構成である。これにより、流量制御弁Ｖ１が閉じ状態で故障しラジエータ１に冷却水を供給できない状況に陥った場合でも、電磁ソレノイド３２への電力供給を停止することにより、冷却水の水圧で開閉弁Ｖ２の弁体３３を開放させ、ヒータコア４において冷却水の放熱を行わせエンジンＥのオーバーヒートを抑制できる。
【００７６】
また、デフロスタ吹出口２１から空気を送り出す場合に冷却水の温度を考慮しないためフロントグラスの霜や結露の除去を積極的に行える。更に、フェイス吹出口２２又はフット吹出口２３から空気を送り出す場合には、必ず温風が送り出されるため、運転座席のドライバ等に冷風が触れる不快感を招くこともない。
【００７７】
特に、図８に示すように、流量制御弁Ｖ１が故障により閉じ側に維持された状態で開閉弁Ｖ２を開放した場合には、水温センサ５で計測される水温の変化がグラフＡのように現れ、流量制御弁Ｖ１が正常に制御される状態で開閉弁Ｖ２を開放した場合には水温センサ５で計測される水温の変化がグラフＢのように現れる。
【００７８】
つまり、流量制御弁Ｖ１が正常に作動する場合には開閉弁Ｖ２を開放した場合には、流量制御弁Ｖ１が故障している場合と比較して水温の変化を小さくすることが明らかである。また、流量制御弁Ｖ１が故障していても、開閉弁Ｖ２を開放することにより水温の調節が可能であることも理解できる。
【００７９】
〔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。
【００８０】
（ａ）この別実施形態では、図９に示す如く、前述した実施形態と同様の構成に加えて、流量制御弁Ｖ１より上流側の第１流路Ｌ１の冷却水を流量制御弁Ｖ１より下流側の第１流路Ｌ１に送るバイパス流路ＬＢを形成し、このバイパス流路ＬＢに対して開閉弁Ｖ２と共通する構成の第２開閉弁ＶＢを備えている。
【００８１】
この別実施形態（ａ）では、故障判定部１４で流量制御弁Ｖ１の故障を判定しない場合には、第２開閉弁ＶＢの電磁ソレノイド３２に継続的に電力を供給することでバイパス流路ＬＢに冷却水が流れない状態を維持する。また、制御装置１０の故障判定部１４で流量制御弁Ｖ１が故障していることを判定した場合には、第２開閉弁ＶＢの電磁ソレノイド３２に対する電力供給を停止することにより、バイパス流路ＬＢに流れる冷却水の水圧で第２開閉弁ＶＢを開放し、ラジエータ１に対して冷却水を供給してエンジンＥのオーバーヒートを抑制できる。
【００８２】
（ｂ）開閉弁Ｖ２として、電磁ソレノイドへの通電時により弁体を開放し、電磁ソレノイドを非通電状態にすることで弁体を閉じ状態を維持するように構成する。この構成では、開閉弁Ｖ２を開放するために電力を消費することになるが、例えば、ヒータコア４に対する冷却水の供給頻度が低い場合には、電力を必要とせず省電力が実現する。
【００８３】
（ｃ）故障判定部１４として、第１流路Ｌ１に流れる冷却水の流量を増大するように流量制御弁Ｖ１を制御した後に水温センサ５で計測される水温が低下しない場合に、流量制御弁Ｖ１が故障であると判定するように判定形態を設定する。このように構成することによりポテンショメータ４５を備えない流量制御弁Ｖ１の使用も可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、内燃機関の冷媒をラジエータ、及び、このラジエータとは異なる熱交換部に供給する冷却システムに利用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１          ラジエータ
３          第１熱交換部（ＥＧＲクーラ）
５          温度センサ（水温センサ）
４          第２熱交換部（ヒータコア）
１０        制御部（制御装置）
１４        故障判定部
１６        可否判定部
３２        電磁ソレノイド
４４        電動アクチュエータ（弁制御モータ）
Ｅ          内燃機関（エンジン）
Ｌ１        第１流路
Ｌ２        第２流路
Ｌ３        第３流路
ＬＢ        バイパス流路
Ｖ１        流量制御弁
Ｖ２        開閉弁
ＶＢ        第２開閉弁
【図１】
0006287625.tif 000002
【図２】
0006287625.tif 000003
【図３】
0006287625.tif 000004
【図４】
0006287625.tif 000005
【図５】
0006287625.tif 000006
【図６】
0006287625.tif 000007
【図７】
0006287625.tif 000008
【図８】
0006287625.tif 000009
【図９】
0006287625.tif 000010