(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関本体とラジエータとの間で冷却媒体を循環させて内燃機関本体を冷却する内燃機関の冷却装置において、
前記冷却媒体の循環経路に配置され、前記ラジエータを経由する前記冷却媒体の前記内燃機関本体への循環流量を制御する制御弁を有し、該制御弁の開弁量を電子制御することが可能なサーモスタットと、
前記内燃機関本体の潤滑油の温度を検出する潤滑油温度検出手段と、
前記冷却媒体の温度上昇に対して前記潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に前記内燃機関があるか否かを判定する内燃機関運転状態判定手段と、
を有し、
前記内燃機関運転状態判定手段により、前記冷却媒体の温度上昇に対して前記潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に前記内燃機関があると判定された場合、前記潤滑油温度検出手段により検出された前記潤滑油の温度に基づいて、前記制御弁の開弁量を電子制御し前記ラジエータを経由する前記冷却媒体の前記内燃機関本体への循環流量を制御する、
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項２】
前記内燃機関運転状態判定手段は、
前記内燃機関の負荷を検出する内燃機関負荷検出手段と、前記内燃機関の回転数を検出する内燃機関回転数検出手段とを有し、
前記内燃機関負荷検出手段により検出された負荷が、前記内燃機関回転数検出手段により検出された回転数の検出情報に基づいて設定される所定の閾値よりも小さい場合、前記冷却媒体の温度上昇に対して前記潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に前記内燃機関があると判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の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、内燃機関本体とラジエータとの間で冷却媒体を循環させて内燃機関本体を冷却する内燃機関の冷却装置に関し、特に、電子制御可能な制御弁を備えるサーモスタット（以下、電子サーモスタットとも称する）を有し、該サーモスタットにより内燃機関本体とラジエータとの間の冷却媒体の循環流量を制御する内燃機関の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの内燃機関においては、気筒内での燃焼によって発生する熱による過度の温度上昇を防止するために、内燃機関本体内に冷却水などの冷却媒体を循環させて内燃機関本体を冷却する冷却装置が配備されている。例えば冷却媒体が冷却水である冷却装置においては、冷却水はウォーターポンプで内燃機関本体内に圧送され内燃機関本体を冷却し、内燃機関本体を冷却する際に温度上昇した冷却水はラジエータに送られて冷却され、ラジエータにて冷却された冷却水が内燃機関本体に循環するようになっている。
【０００３】
一方で、内燃機関の始動時などのような内燃機関本体が低温状態ある場合には、燃費の悪化等を防止すべく内燃機関本体を所定の温度まで速やかに暖機することが必要となるが、このような場合に、ラジエータを通過する冷却水が内燃機関本体に循環されると、内燃機関本体の暖機に長時間を要することになってしまう。そこで、従来の内燃機関の冷却装置の一実施形態においては、内燃機関本体とラジエータとの間の冷却水の循環流量を制御すべく、冷却水温に応じて開弁量が機械的に変化する制御弁を有するサーモスタットを配備し、また、ラジエータを経由することなく内燃機関本体とサーモスタットとの間の冷却水の循環をもたらすバイパス通路を配備し、これにより、冷却水温が所定温度に達していない際には、ラジエータを通過する冷却水が内燃機関本体に循環することなくバイパス通路を通過する冷却水が内燃機関本体に循環するようにサーモスタットの制御弁の開弁量を制御することで、内燃機関本体の暖機効率の向上を図っている。
【０００４】
また、近年においては、より迅速な冷却効果あるいは暖機効果をもたらすべく、制御弁をヒータにより電気的に加熱することで制御弁の開弁量を電子制御するサーモスタットを用いた冷却装置の提案がなされている。
【０００５】
このような冷却装置では、例えば、冷却水温が所定温度を超えた場合に、サーモスタットの制御弁をヒータにより加熱することにより該制御弁の開弁量を増大し、これにより、ラジエータを通過する冷却水の内燃機関本体への循環流量を増加して、所定温度を超えて上昇した冷却水温を迅速に低下させることで、冷却水温が所定温度に制御されることなどが知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６９１６７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、冷却水温に基づいてサーモスタットの制御弁の開弁量を制御する従来の冷却装置においては、内燃機関が、冷却水温の立ち上がりと比較して内燃機関本体の潤滑油温の立ち上がりが遅い傾向を示す運転状態にある場合、すなわち、冷却媒体の温度上昇に対して内燃機関本体の潤滑油の温度上昇が遅い傾向を示す運転状態に内燃機関がある場合、冷却水温については所定温度に制御することができる一方で、潤滑油温についてはサーモスタットの制御弁の開弁量を制御するためのパラメータとされていないため、潤滑油温が所望の温度に達する前にサーモスタットの制御弁が開放されてしまうことで潤滑油の冷却が開始されてしまい、よって、機械的な摩擦損失に起因する燃費の悪化をもたらしうるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑み、電子制御可能な制御弁を有するサーモスタットにより、内燃機関本体とラジエータとの間の冷却水等の冷却媒体の循環流量を制御する内燃機関の冷却装置であって、冷却媒体の温度上昇に対して内燃機関本体の潤滑油の温度上昇が遅い傾向を示す運転状態に内燃機関がある場合においては、潤滑油温に基づいてサーモスタットの制御弁の開弁量を電子制御することで、冷却媒体と潤滑油との温度上昇傾向の相違に起因して発生する機械的な摩擦損失の増加を防止することができ、燃費の向上を図ることが可能な内燃機関の冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関本体とラジエータとの間で冷却媒体を循環させて内燃機関本体を冷却する内燃機関の冷却装置において、前記冷却媒体の循環経路に配置され、前記ラジエータを経由する前記冷却媒体の前記内燃機関本体への循環流量を制御する制御弁を有し、該制御弁の開弁量を電子制御することが可能なサーモスタットと、前記内燃機関本体の潤滑油の温度を検出する潤滑油温度検出手段と、前記冷却媒体の温度上昇に対して前記潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に前記内燃機関があるか否かを判定する内燃機関運転状態判定手段とを有し、前記内燃機関運転状態判定手段により、前記冷却媒体の温度上昇に対して前記潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に前記内燃機関があると判定された場合、前記潤滑油温度検出手段により検出された前記潤滑油の温度に基づいて、前記制御弁の開弁量を電子制御し前記ラジエータを経由する前記冷却媒体の前記内燃機関本体への循環流量を制御する、ことを特徴とする内燃機関の冷却装置が提供される。
【００１０】
すなわち、請求項１の発明では、内燃機関の負荷状態が低負荷領域から中負荷領域状態にある場合に起こりうるような、冷却媒体の温度上昇に対して内燃機関潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に内燃機関がある際においては、内燃機関本体の潤滑油の温度に基づいて、サーモスタットの制御弁の開弁量を電子制御することで、潤滑油温を、内燃機関の機械的な摩擦損失を低減するべく機能するために適した所定温度に確実に昇温させることができ、燃費の向上を図ることを可能にする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、前記内燃機関運転状態判定手段は、前記内燃機関の負荷を検出する内燃機関負荷検出手段と、前記内燃機関の回転数を検出する内燃機関回転数検出手段とを有し、前記内燃機関負荷検出手段により検出された負荷が、前記内燃機関回転数検出手段により検出された回転数の検出情報に基づいて設定される所定の閾値よりも小さい場合、前記冷却媒体の温度上昇に対して前記潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に前記内燃機関があると判定する、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却装置が提供される。
【００１２】
すなわち、請求項２の発明では、内燃機関の負荷および回転数に基づいて、冷却媒体の温度上昇に対して潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に内燃機関があるか否かの判定が行われる。該判定においては、内燃機関の負荷が、内燃機関の回転数に基づいて可変設定される所定の閾値よりも小さいか否かで行われる。所定の閾値は、例えば、実験や解析などにより、冷却媒体の温度上昇に対して潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す低負荷領域から中負荷領域に内燃機関があると判定するのに最適な内燃機関の負荷に対する閾値であって内燃機関の回転数をパラメータとする閾値を予め把握しておき、内燃機関回転数検出手段により検出された回転数値に基づいて算出される。このような所定の閾値を使用することで、内燃機関の負荷が所定の閾値よりも小さいと判定された場合には、冷却媒体の温度上昇に対して潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す低負荷領域からは中負荷領域に内燃機関があると特定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
各請求項に記載の発明によれば、冷却媒体の温度上昇に対して内燃機関本体の関潤滑油の温度上昇が遅い傾向を示す運転状態に内燃機関がある場合においては、潤滑油の温度に基づいてサーモスタットの制御弁の開弁量を電子制御することで、冷却媒体と潤滑油との温度上昇傾向の相違に起因して発生する機械的な摩擦損失の増加を防止することができ、燃費の向上を図ることが可能となる共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る冷却装置が適用された水冷式内燃機関の全体構成および冷却水循環経路の一実施形態を示す図である。図１において、１は内燃機関本体、２はシリンダヘッド、３はシリンダブロック、４はオイルパン、５は冷却水導入部、６は冷却水排出部、７はラジエータ、８は電子サーモスタット、９はウォーターポンプ、１０はオイルクーラー、１１は車両ヒータ、１２は車両ヒータ通路バルブ、１３はエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと称す）、１４は油温センサー、１５は第一冷却水温センサー、１６は第二冷却水温センサー、１７は内燃機関負荷検出手段、１８は内燃機関回転数検出手段、２０はバイパス通路、２１はラジエータ通路、２２はオイルクーラー通路、２３は車両ヒータ通路、のそれぞれを示す。
【００１５】
内燃機関本体１のシリンダヘッド２およびシリンダブロック３のそれぞれは、それらの内部に冷却水が通過するウォータージャケットを有して形成され、該ウォータージャケットに冷却水を循環させる駆動源となるウォーターポンプ９が冷却水循環経路に配置される。該ウォーターポンプ９は、内燃機関の動力によって内燃機関の出力軸を介して駆動される。
【００１６】
また、冷却水循環経路には、冷却水を冷却するラジエータ７、内燃機関本体１のオイルパン４内の潤滑油の過剰な温度上昇を防止するオイルクーラー１０、車内を暖気する車両ヒータであって内燃機関本体１内で熱せられた冷却水の熱の放熱に寄与しうる車両ヒータ１１、該車両ヒータ１１への冷却水の循環を必要に応じてもたらす車両ヒータ通路バルブ１２がそれぞれ配置される。
【００１７】
更に、冷却水循環経路には、電子サーモスタット８が配置される。電子サーモスタット８は、所望のパラメータに基づいて開弁量が電子制御される制御弁を有して構成され、主としてラジエータ７およびオイルクーラー１０を通過する冷却水の内燃機関本体１への循環流量を制御する役割を果すものである。電子サーモスタット８は、具体的には、熱によって膨張可能な部材を用いて構成された制御弁であって電気的に加熱可能なヒータを備えた制御弁を有して構成され、該制御弁の開弁量の制御は、所望のパラメータに基づいてヒータの加熱が制御されることによりなされる。但し、所望のパラメータに基づいて制御弁の開弁量を電子制御しうる電子サーモスタットであれば他の構成の電子サーモスタットが使用されてもよい。
【００１８】
油温センサー１４は、オイルパン４内に配置され、オイルパン４内の潤滑油の温度を検出する潤滑油温度検出手段としての役割を果すものである。第一冷却水温センサー１５は、シリンダヘッド２の冷却水排出部６に配置され、内燃機関本体１から流出する冷却水の温度を検出する役割を果すものである。第二冷却水温センサー１６は、シリンダブロック３のシリンダボア間に配置され、シリンダボア間の冷却水の温度を検出する役割を果すものである。
【００１９】
内燃機関負荷検出手段１７は、内燃機関の負荷状態を検出する役割を果すものであり、具体的には、吸入空気量、燃料噴射量やアクセル開度などを検出する手段を有して構成され、これらの各パラメータに基づいて内燃機関の負荷状態を推定するものである。内燃機関回転数検出手段１８は、内燃機関の回転数を検出する役割を果すものであり、具体的には、内燃機関の出力軸の回転数を検出する回転速度センサーを有して構成され、該回転速度センサーにより内燃機関の回転数を検出するものである。
【００２０】
ＥＣＵ１３は、油温センサー１４、第一冷却水温センサー１５、第二冷却水温センサー１６、内燃機関負荷検出手段１７、および、内燃機関回転数検出手段１８からの検出情報を取り込み可能に構成され、これらの各検出情報に基づいて、電子サーモスタット８の制御弁の開弁量および車両ヒータ通路バルブ１２の開閉を制御する役割を果すものである。また、排気中に含まれる煤状の粒子物質（以下、ＰＭと称す）を捕集するパティキュレートフィルタや、硫黄被毒の問題があるＮＯｘ吸蔵還元触媒等の排気浄化触媒を構成要素として有する内燃機関に本冷却装置を適用する場合を想定して、ＥＣＵ１３は、パティキュレートフィルタの前後の排気通路内の圧力差の検出情報や排気浄化触媒上のＳＯｘ吸蔵量の検出情報も取り込み可能に構成されている。
【００２１】
冷却水循環経路は、図１に示されるように、バイパス通路２０、ラジエータ通路２１、オイルクーラー通路２２および車両ヒータ通路２３を有して構成される。バイパス通路２０は、シリンダヘッド２の冷却水排出部６と該電子サーモスタット５が配置されている冷却水導入部５とを直接つなぐ通路である。ラジエータ通路２１は、ラジエータ７を経由してシリンダヘッド２の冷却水排出部６と電子サーモスタット５が配置されている冷却水導入部５とをつなぐ通路である。オイルクーラー通路２２は、シリンダヘッド２の冷却水排出部６とラジエータ７とをつなぐラジエータ通路２１から分岐してオイルクーラー１０を経由してラジエータ７と電子サーモスタット８が配置されている冷却水導入部５とをつなぐラジエータ通路２１に合流する通路である。車両ヒータ通路２３は、シリンダヘッド２の冷却水排出部６とラジエータ７とをつなぐラジエータ通路２１から分岐して車両ヒータ１１を経由してバイパス通路２０に合流する通路である。
【００２２】
上述した各構成要素を有する図１に示す実施形態の内燃機関の本冷却装置における作用効果について以下に説明する。
図１に示す実施形態における冷却水循環経路では、冷却水は、まず、ウォーターポンプ９の駆動により冷却水導入部５から内燃機関本体１のシリンダブロック３およびシリンダヘッド２に供給され、シリンダブロック３およびシリンダヘッド２のそれぞれに設けられたウォータージャケットを通過し、シリンダヘッド２の冷却水排出部６に至る。該冷却水排出部６には、ラジエータ通路２１とバイパス通路２０とがそれぞれ接続されており、冷却排出部６から流出する冷却水は、ラジエータ通路２１あるいはバイパス通路２０へと導かれる。
【００２３】
本実施形態においては、ラジエータ通路２１には、その途中に、オイルクーラー通路２２が設けられており、冷却水排出部６から流出しラジエータ通路２１に導かれた冷却水は、ラジエータ７およびオイルクーラー１０を経由して再びラジエータ通路２１を通過して冷却水導入部５に戻される。また、本実施形態においては、必要に応じて車両ヒータ１１への冷却水の循環をもたらしうる車両ヒータ通路バルブ１２を有する車両ヒータ通路２３が設けられており、冷却水排出部６から流出しラジエータ通路２１に導かれた冷却水は、必要に応じて車両ヒータ１１を経由してバイパス通路２０を通過して冷却水導入部５に戻される。冷却水排出部６から流出しバイパス通路２０に導かれた冷却水は、他の構成要素を通過することなく、冷却水導入部５に直接戻される。
【００２４】
冷却排出部６からラジエータ７に導かれた冷却水は、ラジエータ７を通過する際に冷却されてからラジエータ通路２１を通過して冷却水導入部５に戻され、また、オイルクーラー１０に導かれた冷却水は、オイルクーラー１０を通過する際に、潤滑油を冷却してからラジエータ通路２１を通過して冷却水導入部５に戻される。車両ヒータ通路バルブ１２の開弁により車両ヒータ１１に導かれた冷却水は、車両ヒータ１１を通過する際に車両ヒータ１１により熱が放熱されてから、バイパス通路２０を通過して冷却水導入部に戻される。
【００２５】
冷却水導入部５には、電子サーモスタット８が配置されており、該電子サーモスタット８により、ラジエータ通路２１を通過する冷却水の内燃機関本体１への循環流量を制御することができる。電子サーモスタット８は、先に述べた如く、熱によって膨張可能な部材を用いて構成された制御弁であって電気的に加熱可能なヒータを備える制御弁を有して構成され、該制御弁の開弁量の制御は、所望のパラメータに基づいてヒータの加熱が制御されることによりなされる。
【００２６】
本冷却装置においては、内燃機関の負荷状態が低負荷領域から中負荷領域にある場合に起こりうるような、冷却水の温度上昇に対して潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に内燃機関がある際に、電子サーモスタット８の制御弁の開弁量を制御するパラメータを潤滑油温とし、潤滑油温に基づいて電子サーモスタット８の制御弁の開弁量を制御することを特徴とする。
【００２７】
冷却水の循環流量あるいは温度を制御する制御手段としてサーモスタットを使用する従来の内燃機関の冷却装置においては、冷却水温に基づいてサーモスタットの制御弁の開弁量が制御されている。具体的には、冷却水が所定温度よりも低い場合には、サーモスタットの制御弁が閉弁してラジエータを通過する冷却水が内燃機関本体に循環しないようにし、冷却水温が所定温度よりも高くなった場合には、サーモスタットの制御弁を開弁してラジエータを通過する冷却水が内燃機関本体を循環するように、サーモスタットの制御弁の開弁量が制御されている。これにより、内燃機関始動直後の暖機運転時等、冷却水温が所定値より低い場合には、ラジエータを通過する内燃機関本体への冷却水の循環が停止され、これにより速やかな内燃機関の暖機が図られ、また、内燃機関の高負荷運転時等、冷却水温が所定値よりも高い場合には、ラジエータを通過する冷却水の内燃機関本体への循環がなされ、内燃機関本体の過剰な温度上昇の防止が図られている。
【００２８】
しかしながら、冷却水の温度上昇に対して潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に内燃機関がある際に、冷却水温に基づいてサーモスタットの制御弁の開弁量を制御すると、潤滑油温が、内燃機関の機械的な摩擦損失を低減するべく機能するために適した所定温度に昇温される前に、冷却水温に基づいてサーモスタットの制御弁が開かれラジエータを通過する冷却水の内燃機関本体への循環が行われ内燃機関本体の冷却が開始されてしまうために、それに伴い潤滑油は所定温度に達することなく制御されることになり、内燃機関の機械的な摩擦損失に起因する燃費の悪化をもたらしうる。
【００２９】
本冷却装置においては、冷却水の温度上昇に対して潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に内燃機関がある際に、潤滑油温に基づいて電子サーモスタット８の制御弁の開弁量を制御することで、潤滑油温を、内燃機関の機械的な摩擦損失を低減するべく機能するために適した所定温度に確実に昇温させることができ、燃費の向上を図ることを可能にする。
【００３０】
図２は、本冷却装置が適用された図１に示す内燃機関で実行される、潤滑油温に基づく電子サーモスタット８の制御弁の開弁量の制御の制御ルーチンの一実施形態を示すフローチャート図である。図２に示す制御ルーチンにおいては、まず、内燃機関の負荷および回転数の情報に基づき、冷却水の温度上昇に対して潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に内燃機関があるか否かの判定を行う。そして、冷却水の温度上昇に対して潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に内燃機関があると判定された場合には、次に、潤滑油温が、内燃機関の機械的な摩擦損失を低減するべく機能するために適した所定温度を越えているか否かが判定される。潤滑油温が所定温度を越えていると判定された場合には、電子サーモスタット８への通電を行い、電子サーモスタットの制御弁を開弁しラジエータ通路２１を通過する冷却水の内燃機関本体１への循環を実行し、潤滑油温が所定温度を越えていないと判定された場合には、電子サーモスタット８への通電を停止し、電子サーモスタット８の制御弁を閉弁しラジエータ通路２１を通過する冷却水の内燃機関本体１への循環を停止する。また、冷却水の温度上昇に対して潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に内燃機関がないと判定された場合には、次に、冷却水温が、内燃機関状態に応じて設定される所定温度を越えているか否かが判定される。冷却水温が所定温度を越えていると判断された場合には、電子サーモスタット８への通電を行い、電子サーモスタット８の制御弁を開弁しラジエータ通路２１を通過する冷却水の内燃機関本体１への循環を実行し、冷却水温が所定温度を越えていないと判定された場合には、電子サーモスタット８への通電を停止し、電子サーモスタット８の制御弁を閉弁しラジエータ通路２１を通過する冷却水の内燃機関本体１への循環を停止する。
以下に各ステップの詳細について説明する。
【００３１】
まず、ステップ１０１においては、内燃機関負荷検出手段１７により検出された内燃機関の負荷、内燃機関回転数検出手段１８により検出された内燃機関の回転数、油温センサー１４により検出された潤滑油温、および第一冷却水温センサー１５により検出された冷却水温のそれぞれの検出情報を、ＥＣＵ１６に取り込み、続くステップ１０２に進む。
【００３２】
ステップ１０２においては、ステップ１０１において検出された内燃機関の負荷および回転数から、冷却水の温度上昇に対して潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に内燃機関があるか否かの判定が行われる。具体的には、まず、ＥＣＵ１３により、冷却水の温度上昇に対して潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に内燃機関があるか否かを判定するための、内燃機関の負荷に対する閾値αが算出される。閾値αは、内燃機関の回転数に基づいて可変設定されるものであり、例えば、実験や解析などにより内燃機関の回転数をパラメータとした内燃機関の負荷に対する最適な閾値を予め把握し、そのデータを例えばマップとしてＥＵＣ１３内のメモリー等に記憶させ、該マップを使用して内燃機関回転数検出手段１８により検出された回転数値に基づいて算出される。
【００３３】
閾値αが算出されると、内燃機関負荷検出手段１７により検出された負荷値が、閾値αを越えているか否かがＥＣＵ１３により判定される。検出された負荷値が閾値αを越えていない場合、すなわち、検出された負荷値が閾値αよりも小さい場合には、冷却水の温度上昇に対して潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に内燃機関があると判定され、続くステップ１０３に進む。
【００３４】
ステップ１０３においては、潤滑油温が、内燃機関の機械的な摩擦損失を低減するべく機能するために適した所定温度βを越えているか否かの判定がなされる。具体的には、ステップ１０１にて取り込まれた油温センサー１４により検出された潤滑油温に基づいて、ＥＣＵ１３により、検出された潤滑油温が所定温度βを越えているか否かの判定がなされる。検出された潤滑油温が所定温度βを越えていると判定されると、続くステップ１０４に進み、検出された潤滑油温が所定温度βを越えていないと判定されると続くステップ１０５に進む。
【００３５】
ステップ１０４においては、電子サーモスタット８への通電が行われ、ラジエータ通路２１を通過する冷却水の内燃機関本体１への循環が実行される。具体的には、電子サーモスタット８への通電により、電子サーモスタット８の制御弁の備えられたヒータが加熱され制御弁が開弁され、ラジエータ通路２１を通過する冷却水の内燃機関本体１への循環が実行され、内燃機関本体１が冷却水により冷却され、それに伴い潤滑油が冷却される。ステップ１０５においては、電子サーモスタット８への通電が停止され、潤滑油温が所定温度βに達するまで、ラジエータ通路２１を通過する冷却水の内燃機関本体１への循環が停止される。
【００３６】
ステップ１０１からステップ１０５の一連の制御フローによれば、冷却水の温度上昇に対して潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に内燃機関がある場合、潤滑油温に基づいてサーモスタット８の制御弁の開弁量が制御される。これにより、潤滑油温を、内燃機関の機械的な摩擦損失を低減するべく機能するために適した所定温度に確実に制御することができ、燃費の向上を図ることを可能にする。
【００３７】
ステップ１０２において、冷却水の温度上昇に対して潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に内燃機関がないと判定された場合、ステップ１０６からステップ１０８へ進み、冷却水温に基づいてサーモスタット８の制御弁の開弁量が制御される。具体的には、ステップ１０１にて取り込まれた第一冷却水温センサー１５により検出された冷却水温に基づいて、ＥＣＵ１３により、検出された冷却水温が内燃機関状態に応じて設定される所定温度γを越えているか否かの判定がなされ、検出された冷却水温が所定温度γを越えていると判定されると、続くステップ１０７に進み、電子サーモスタット８への通電が行われ、ラジエータ通路２１を通過する冷却水の内燃機関本体１への循環が実行され、冷却水が冷却される。また、検出された冷却水温が所定温度γを越えていないと判定されると続くステップ１０８に進み、電子サーモスタット８への通電が停止され、冷却水温が所定温度γに達するまで、ラジエータ通路２１を通過する冷却水の内燃機関本体１への循環が停止される。
【００３８】
冷却水の温度上昇に対して潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に内燃機関がない場合には、潤滑油温の温度上昇が冷却水温の温度上昇よりも遅れて追従することはないため、冷却水温に基づいて電子サーモスタット８の制御弁の開弁量の制御を行っても、あるいは、潤滑油温に基づいて電子サーモスタット８の制御弁の制御を行っても、潤滑油温を、内燃機関の機械的な摩擦損失を低減するべく機能するために適した所定温度に確実に昇温させることができ、燃費の向上を図ることが可能となる。従って、図２に示す制御フローにおいては、冷却水の温度上昇に対して潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に内燃機関がない場合、冷却水温に基づいて電子サーモスタット８の制御弁の開弁量の制御を行うように示されているが、潤滑油温に基づいて電子サーモスタット８の制御弁の開弁量が制御されるように変更されてもよい。また、冷却水温の検出に当たっては、第一冷却水温センサー１５の代わりに、第二冷却水温センサー１６が使用されてもよい。
【００３９】
以上、冷却水の温度上昇に対して潤滑油の温度上昇が遅れて追従する傾向を示す運転状態に内燃機関がある際に、電子サーモスタット８の制御弁の開弁量を制御するパラメータを潤滑油温とし、潤滑油温に基づいて電子サーモスタット８の制御弁の開弁量を制御することで、機械的な摩擦損失を低減し、燃費の向上を図る一実施形態を示してきた。
【００４０】
以下においては、本発明に係る冷却装置が適用され図１に示す各構成要素を有する内燃機関の実施形態において、上述した以外の電子サーモスタット８の制御弁の開弁制御の実施形態であって、内燃機関性能に関わる有効な作用効果をもたらしうるような電子サーモスタット８の制御弁の開弁制御の幾つかの実施形態について述べる。
【００４１】
まず、第二冷却水温センサー１６により検出されるシリンダボア間の冷却水温をパラメータとして、電子サーモスタット８の制御弁の開弁量を制御することで有効な効果をもたらす一実施形態について述べる。
【００４２】
内燃機関運転時において、熱的に特に厳しい環境下にさらされるのはシリンダボア部であることが考えられる。従って、内燃機関のオーバーヒートを防止すべく設定された許容温度をシリンダボア部の温度が越えた場合には、電子サーモスタット８の制御弁を開弁し、ラジエータ通路２１を通過する内燃機関本体１への冷却水の循環を行い、冷却水温を下げ、シリンダボアを冷却する必要がある。また、例えば、内燃機関の複数の気筒内の一部の気筒に異常燃焼が発生したような場合においても、そのことを検知し、シリンダボアを迅速に冷却することが必要となる。しかしながら、シリンダヘッド２の冷却水排出部６に設けられた第一冷却水温センサー１５によりシリンダボア部の温度を推定する場合、冷却水がシリンダボア部から第一冷却水温センサー１５が備えられた冷却水排出部６に移動する間に冷却水温がなまされてしまい、精度よいシリンダボア部の温度が検出されず、内燃機関のオーバーヒートを十分に防止することは難しいことが考えられる。
【００４３】
本冷却装置が適用された図１に示す内燃機関においては、シリンダボア間に第二冷却水センサー１６が配置されており、該第二冷却水温センサー１６により検出された冷却水温に基づいて電子サーモスタット８の制御弁の開弁量を制御することで、シリンダボア部の最適な冷却制御を行い、内燃機関のオーバーヒートの防止を図ることが可能となる。
【００４４】
具体的には、まず、第二冷却水温センサー１６により検出された各シリンダボア間の冷却水温がＥＣＵ１３に取り込まれ、検出された各シリンダボア間の冷却水温にバラツキがあるか否かがＥＣＵ１３により判定される。検出された各シリンダボア間の冷却水温のバラツキの許容範囲は、内燃機関の運転状態に応じて設定される。各シリンダボア間の冷却水温にバラツキがないと判定されると、水温センサーの検出精度誤差などを考慮して、ＥＣＵ１３により、検出された各シリンダ間の冷却水温の平均値が算出され、該冷却水温の平均値が、内燃機関のオーバーヒートに対する許容温度を越えているか否かが判定される。そして、該冷却水温の平均値が許容温度を越えていると判断されると、シリンダボア部を冷却すべく、電子サーモスタット８に通電がなされ制御弁が開弁される。
【００４５】
検出された各シリンダボア間の冷却水温にバラツキがある場合には、複数の気筒内の一部の気筒において異常燃焼が発生していることが推定される。一部の気筒において異常燃焼が発生していても、検出された各シリンダ間の冷却水温の平均値においては許容温度を超えない場合も考えられるため、検出された各シリンダボア間の冷却水温にバラツキがあると判定された場合には、検出された各シリンダボア間の冷却水温のうちの最大値が、許容温度を越えているか否かに基づいて、電子サーモスタット８への通電の必要性有無が判定される。
【００４６】
このように、第二冷却水温センサー１６により検出されるシリンダボア間の冷却水温に基づいて電子サーモスタット８の制御弁の開弁量を制御することで、シリンダボア部の最適な冷却制御を行うことができ、内燃機関のオーバーヒートの防止を図ることを可能とする。尚、第二冷却水温センサー１６の配置については、好適には、各シリンダボア間の全てに配置されることが好ましいが、２つのシリンダボアに対して１つの第二冷却水温センサー１６が配置されるように配置されてもよい。
【００４７】
次に、ＰＭ再生処理すなわちパティキュレートフィルタに捕集されたＰＭの燃焼処理時に有効な効果をもたらすような電子サーモスタット８の制御弁の開弁制御の一実施形態について述べる。ここでＰＭとは、排気中に含まれる煤状の粒子状物質の総称を意図する。
【００４８】
ディーゼル内燃機関や希薄燃焼ガソリン内燃機関では、リーン空燃比すなわち空気過剰のもとで燃料が燃焼せしめられるため、不完全な燃焼成分であるＨＣ（炭化水素）およびＣＯ（一酸化炭素）の排出量が少ない反面、ＮＯｘ（窒素酸化物）やＰＭの排出量が多くなり、排出された有害なＮＯｘやＰＭの大気への放出を妨げる何らかの策を講ずる必要がある。ＰＭの大気中への放出量を低減する一手段としては、内燃機関排気系にパティキュレートフィルタを配置して、排気中のＰＭを一旦パティキュレートフィルタに捕集し、この捕集されたＰＭを燃焼除去させることが知られている。ＰＭの大気中への放出量を低減する一手段としてパティキュレートフィルタを使用する場合においては、ＰＭの捕集量の増加とともに排気の排出が困難となり、そのため、ＰＭ再生処理すなわちパティキュレートフィルタに捕集されたＰＭの燃焼処理を実行することが必要となる。しかるに、パティキュレートフィルタ上に捕集されたＰＭは、約６００℃以上の高温にならないと燃焼せず、これに対して例えばディーゼル内燃機関の排気温度は、通常６００℃よりもかなり低く、従って、ＰＭを燃焼処理すべくパティキュレートフィルタを昇温することが必要となる。
【００４９】
本冷却装置が適用された図１に示す内燃機関においては、パティキュレートフィルタの前後の排気通路内の圧力差等の検出情報に基づいてＰＭ再生処理の必要があると判定されＰＭ再生処理が実行される際に、電子サーモスタット８の制御弁の開弁量を小さくするように制御することで、すなわち、ラジエータ通路２１を通過する冷却水の内燃機関本体１への循環流量を低減し、内燃機関本体１の冷却を抑制し、排気温を上げてパティキュレートフィルタの温度の昇温を促進することができ、ＰＭ再生処理時間の効率化を図ることが可能である。
【００５０】
具体的には、まず、パティキュレートフィルタの前後の排気通路の圧力差等の検出情報に基づいてＥＣＵ１３においてＰＭ再生処理の必要性の有無が判定される。ＰＭ再生処理が必要であると判定されると、電子サーモスタット８の制御弁の開弁量を現状よりも小さくするように電子サーモスタット８への通電制御がなされる。電子サーモスタット８の制御弁の開弁量が現状よりも小さく制御されると、ラジエータ通路２１を通過する冷却水の内燃機関本体１への循環流量が低減され、シリンダヘッド２を含む内燃機関本体１の冷却制御が抑止され、内燃機関本体１の温度が上昇する。内燃機関本体１の温度を上昇させることで、排気温度を昇温させることができ、これにより、パティキュレートフィルタの温度をパティキュレートフィルタに蓄積したＰＭを燃焼することが可能な温度領域に迅速に昇温させることが可能となる。
【００５１】
次に、硫黄被毒回復処理時に有効な効果をもたらすような電子サーモスタット８の制御弁の開弁制御の一実施形態について述べる。
【００５２】
排気浄化装置に例えばＮＯｘ吸蔵還元触媒を備える内燃機関においては、燃料中の硫黄成分に起因するＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力の低下、いわゆる硫黄被毒の問題がある。この硫黄被毒の問題を解消する一つの方法として、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気空燃比をリッチ空燃比にしつつＮＯｘ吸蔵還元触媒温度を上昇させる、硫黄被毒回復処理が適用されている。該硫黄被毒回復処理により、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＳＯｘを熱分解し、この熱分解されたＳＯｘのＮＯｘ吸蔵還元触媒への再吸蔵を防止しつつＮＯｘ吸蔵還元触媒からＳＯｘを放出することが可能となる。
【００５３】
しかしながら、硫黄被毒回復処理を実行すべくＮＯｘ吸蔵還元触媒に流入する排気空燃比をリッチ空燃比にしつつＮＯｘ吸蔵還元触媒温度を上昇させるために、燃焼室内の空燃比をリッチ空燃比とする場合、燃料の不完全燃焼に起因して多量のスモークが発生する可能性がある。
【００５４】
本冷却装置が適用された図１に示す内燃機関においては、燃料中の硫黄成分の濃度および消費燃料等から推定されるＳＯｘ吸蔵量の検出情報に基づいて硫黄被毒回復処理が必要であると判定され硫黄被毒回復処理が実行される際に、電子サーモスタット８の制御弁の開弁量を大きくするように制御することで、燃焼室内の温度を低下させることができ、硫黄被毒回復処理の実行の際のスモークの発生を低減することを可能とする。
【００５５】
具体的には、まず、燃料中の硫黄成分の濃度および消費燃料等から推定されるＳＯｘ吸蔵量の検出情報に基づいて、ＥＣＵ１３により硫黄被毒回復処理の必要性の有無が判定される。硫黄被毒再生処理の必要であると判定されると、電子サーモスタット８の制御弁の開弁量を現状よりも大きくするように電子サーモスタット８への通電制御がなされる。電子サーモスタット８の制御弁の開弁量が現状よりも大きく制御されると、ラジエータ通路２１を通過する内燃機関本体１への冷却水の循環量が増大され、シリンダヘッド２を含む内燃機関本体１の冷却が促進され、内燃機関本体１の温度が低下する。内燃機関本体１の温度を低下させることで、燃焼室内の温度を低下させることができる。燃焼室内の温度を低下させることで、燃料の燃焼までの時間を遅らせることができ酸素のまわりに多くの燃料を分散させることを促進し、燃料の不完全燃焼を低減することができ、スモークの発生を低減することを可能とする。
【００５６】
最後に、電子サーモスタット８の制御弁の開弁制御に関する実施形態ではないが、電子サーモスタット８の故障時に有効な効果をもたらすような、車両ヒータ通路２３に備えられた車両ヒータ通路バルブ１２の開弁制御の一実施形態について述べる。
【００５７】
電子サーモスタット８に何らかの故障が生じて、その制御弁が閉故障を起こした場合すなわち制御弁が閉じたままの状態となってしまった場合、ラジエータ通路２１を通過する冷却水の内燃機関本体１への循環が不能となり、内燃機関本体の冷却がなされず、結果として内燃機関がオーバーヒートしてしまうという問題が生じうる。
【００５８】
本冷却装置が適用された図１に示す内燃機関においては、内燃機関負荷検出手段１７、内燃機関回転数検出手段１８、第一冷却水温センサー１５、第二冷却水温センサー１６および油温センサー１４の各検出情報に基づいて、電子サーモスタット８の制御弁が閉故障を起こしているか否かを推定し、電子サーモスタット８の制御弁が閉故障を起こしていると推定された場合には、車両ヒータ通路２３に配置された車両ヒータ通路バルブ１２を開弁するようにＥＣＵ１３により制御することで、車両ヒータ１１で冷却水の熱の放熱を行うことでき、内燃機関のオーバーヒートの防止を図ることを可能とする。
【００５９】
具体的には、まず、ＥＣＵ１３により、内燃機関負荷検出手段１７および内燃機関回転数検出手段１８などの検出情報に基づいて内燃機関の運転状態が特定され、特定された運転状態において推定される電子サーモスタット８が正常な場合の冷却水あるいは潤滑油の温度推移と、第一冷却水温センサー１５、第二冷却水温センサー１６および油温センサー１４から検出された実際の各温度の推移とを比較することにより、電子サーモスタット８の制御弁が閉故障しているか否かが判定される。電子サーモスタット８の制御弁が閉故障していると判定されると、車両ヒータ通路バルブ１２を開弁され、車両ヒータ１１を通過する冷却水の内燃機関本体１への循環をもたらすことができる。これにより、冷却水の熱の放熱を車両ヒータ１１で行うことができ、電子サーモスタット８の制御弁が閉故障した場合においても、内燃機関のオーバーヒートの防止を図ることを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る冷却装置が適用された水冷式内燃機関の全体構成および冷却水循環経路の一実施形態を示す図である。
【図２】本冷却装置が適用された図１に示す内燃機関で実行される、潤滑油温に基づく電子サーモスタット８の制御弁の開弁量制御の制御ルーチンの一実施形態を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００６１】
１    内燃機関本体
２    シリンダヘッド
３    シリンダブロック
４    オイルパン
５    冷却水導入部
６    冷却水排出部
７    ラジエータ
８    電子サーモスタット
９    ウォーターポンプ
１０    オイルクーラー
１１    車両ヒータ
１２    車両ヒータ通路バルブ
１３    ＥＣＵ
１４    油温センサー
１５    第一冷却水温センサー
１６    第二冷却水温センサー
１７    内燃機関負荷検出手段
１８    内燃機関回転数検出手段
２０    バイパス通路
２１    ラジエータ通路
２２    オイルクーラー通路
２３    車両ヒータ通路
【図１】
0004561546.tif 000002
【図２】
0004561546.tif 000003