(57)【要約】【課題】過給機付きエンジン１の冷却液を外部に取り出してから戻すための高温冷却液循環路２０と、過給機コンプレッサからの圧縮吸気を冷却するための水冷式のインタークーラ１７に供給する冷却液が循環される低温冷却液循環路３０とが独立して設けられるエンジン冷却装置において、高温冷却液循環路２０の流量制御手段２３が故障したときに、エンジン１がオーバーヒートに至るまでの時間を延長可能とする。【解決手段】エンジン冷却装置は、高温冷却液循環路２０の流量制御手段２３が冷却液の流通を不可能とする状態で故障したか否かを調べる故障判定手段と、故障判定手段で故障を検出したときに低温冷却液循環路３０の冷却液流量を前記故障の無い場合に比べて増やす対処手段とを含む。【選択図】図１
2013092131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機付きエンジンの冷却液を外部に取り出してから戻すための高温冷却液循環路と、前記過給機のコンプレッサからの圧縮吸気を冷却するための水冷式のインタークーラに供給する冷却液が循環される低温冷却液循環路とが独立して設けられるエンジン冷却装置であって、
前記両方の冷却液循環路にはそれぞれ冷却液の流量を制御するための流量制御手段が設けられており、
前記高温冷却液循環路の流量制御手段が冷却液を流通不可とする状態で故障しているか否かを判定する故障判定手段と、
この故障判定手段で故障していると判定したときに前記低温冷却液循環路の冷却液流量を前記故障の無い場合に比べて増やす対処手段とを含む、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジン冷却装置において、
前記低温冷却液循環路の流量制御手段は、電動式のウォータポンプとされ、
前記対処手段は、前記冷却液流量を増やすために前記ウォータポンプの能力を前記故障の無い場合に比べて大とする、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジン冷却装置において、
前記高温冷却液循環路は、エンジンのブロック内ウォータジャケットおよびヘッド内ウォータジャケットと、
途中にエンジンにより駆動される機械式のウォータポンプが設けられかつ前記両ウォータジャケットから排出される冷却液をラジエータを通して前記両ウォータジャケットに戻すためのラジエータ通路と、
このラジエータ通路に設けられて前記両ウォータジャケットの冷却液流量を個別に制御するためのヘッド側制御弁およびブロック側制御弁と、
前記ラジエータ通路に前記ラジエータをバイパスするように接続されるラジエータバイパス路と、
前記ラジエータ通路において前記ラジエータよりも冷却液流通方向下流側と前記ラジエータバイパス路の下流側接続部との間に設けられるラジエータ用サーモスタットとを備える、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項４】
請求項３に記載のエンジン冷却装置において、
前記ヘッド側制御弁は前記高温冷却液循環路の流量制御手段とされ、このヘッド側制御弁の閉故障が前記故障とされる、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項５】
請求項４に記載のエンジン冷却装置において、
前記故障判定手段は、前記ヘッド側制御弁の開側作動が指示された後、前記エンジン内の冷却液温度から前記エンジン外の冷却液温度を減算した結果が所定値以上であるか否かを調べ、前記所定値以上であるときに前記ヘッド側制御弁が閉故障であると判定する、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項６】
請求項３に記載のエンジン冷却装置において、
前記機械式のウォータポンプは前記高温冷却液循環路の流量制御手段とされ、このウォータポンプの作動不良が前記故障とされる、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項７】
請求項６に記載のエンジン冷却装置において、
前記故障判定手段は、前記ヘッド側制御弁の開側作動が指示された後、前記エンジン内の冷却液温度から前記エンジン外の冷却液温度を減算した結果が所定値以上であるか否かを調べ、前記所定値以上であるときに前記ウォータポンプが故障であると判定する、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付きエンジンの冷却液を外部に取り出してから戻すための高温冷却液循環路と、前記過給機のコンプレッサからの圧縮吸気を冷却するための水冷式のインタークーラに供給する冷却液が循環される低温冷却液循環路とが独立して設けられるエンジン冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、シリンダブロックのウォータジャケットとシリンダヘッドのウォータジャケットとに独立して冷却水を流通させるような構成において、シリンダブロック内の冷却水の水温が故障判定温度になったときにシリンダブロックのウォータジャケットからシリンダヘッドのウォータジャケットへの冷却水流通を許可するバイメタルと、前記シリンダブロックのウォータジャケットへの冷却水流入とシリンダヘッドのウォータジャケットへの冷却水流入とを制御する第１、第２サーモスタット弁とを備えた構成が開示されている。
【０００３】
この特許文献１では、第１サーモスタット弁の閉故障を判定することが可能になっている。具体的に、第１サーモスタット弁が閉故障している場合には、シリンダブロック内の冷却水が流動停止して温度が上昇するので、バイメタルが開弁することになってシリンダブロックからシリンダヘッドに冷却水が流入するようになる。そこで、シリンダヘッドの流路に設置される水温センサの測定データの変化に基づいてエレクトロニックコントロールユニットが第１サーモスタット弁の閉故障を判定するようにしている。
【０００４】
ところで、例えば特許文献２には、過給機付きエンジンの冷却水を循環させるためのエンジン冷却水循環路と、吸気を冷却するための水冷式インタークーラの冷却水を循環させるためのインタークーラ冷却水循環路と、それぞれの循環路に設置されるウォータポンプとを備え、それぞれの循環路で独立して冷却水を循環させることを可能にした構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９７６６４号公報
【特許文献２】特開平６−８１６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１の場合、第１サーモスタット弁の閉故障を判定するために、わざわざバイメタルを設ける必要があり、コストがかかる。さらに、シリンダヘッドの流路に設置される水温センサの測定データの変化を調べている関係より、当該測定データを逐一エレクトロニックコントロールユニットで監視する必要があるなど、制御ロジックが煩雑であると考えられる。
【０００７】
上記特許文献２には、２系統の循環路を備える構成が開示されているだけで、エンジン冷却水循環路の冷却水循環と循環停止とを切り替えるための制御弁の閉故障を検出するという記載はなく、当然ながら前記閉故障が発生したときの対処に関する記載も一切ない。
【０００８】
このような事情に鑑み、本発明は、過給機付きエンジンの冷却液を外部に取り出してから戻すための高温冷却液循環路と、前記過給機のコンプレッサからの圧縮吸気を冷却するための水冷式のインタークーラに供給する冷却液が循環される低温冷却液循環路とが独立して設けられるエンジン冷却装置において、前記高温冷却液循環路の流量制御手段が故障したときに、エンジンがオーバーヒートに至るまでの時間を延長可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、過給機付きエンジンの冷却液を外部に取り出してから戻すための高温冷却液循環路と、前記過給機のコンプレッサからの圧縮吸気を冷却するための水冷式のインタークーラに供給する冷却液が循環される低温冷却液循環路とが独立して設けられるエンジン冷却装置であって、前記両方の冷却液循環路にはそれぞれ冷却液の流量を制御するための流量制御手段が設けられており、前記高温冷却液循環路の流量制御手段が冷却液を流通不可とする状態で故障しているか否かを判定する故障判定手段と、この故障判定手段で故障していると判定したときに前記低温冷却液循環路の冷却液流量を前記故障の無い場合に比べて増やす対処手段とを含む、ことを特徴としている。
【００１０】
そもそも、エンジンを冷間始動すると、エンジンの燃焼室の熱でもって高温冷却液循環路の冷却液が昇温し、エンジンの暖機が完了すると高温冷却液循環路の冷却液の循環により冷却液温度が暖機完了温度に保たれる。一方、前記低温冷却液循環路は過給機コンプレッサからの圧縮吸気を水冷式のインタークーラで冷却することを狙いとして設けられる関係より、当該低温冷却液循環路の冷却液温度は比較的低温とする必要がある。このようなことから、エンジンを冷却するための冷却液循環路を「高温冷却液循環路」とし、インタークーラを冷却するための冷却液循環路を「低温冷却液循環路」としている。
【００１１】
ここで、エンジンを運転すると、燃焼動作に伴い前記高温冷却液循環路の冷却液温度が上昇することになるが、その際に前記高温冷却液循環路の前記流量制御手段が故障して冷却液が流通しなくなると、時間経過に伴いエンジンがオーバーヒートしやすくなる。
【００１２】
そこで、本発明では、前記高温冷却液循環路の前記流量制御手段が故障したときに、前記低温冷却液循環路における冷却液の流通量を増加させることにより、インタークーラによる圧縮吸気の冷却作用を高めるようにしている。これにより、エンジンが間接的に冷却されることになるので、エンジンがオーバーヒートに至るまでの時間を延ばすことが可能になる。
【００１３】
しかも、前記高温冷却液循環路の前記流量制御手段の故障を特許文献１に示すようなバイメタルなどといった余分な構成要素を追加することなく検出することが可能になる他、前記故障判定に関する処理ならびに前記故障検出時の対処が比較的簡易である。
【００１４】
好ましくは、前記低温冷却液循環路の流量制御手段は、電動式のウォータポンプとされ、前記対処手段は、前記冷却液流量を増やすために前記ウォータポンプの能力を前記故障の無い場合に比べて大とする、構成とすることができる。
【００１５】
この構成では、高温冷却液循環路の流量制御手段の故障時に行う対処の形態を明らかにしている。なお、電動式ウォータポンプの能力を制御すると、低温冷却液循環路における冷却液の循環速度を調整することが可能になる。
【００１６】
好ましくは、前記高温冷却液循環路は、エンジンのブロック内ウォータジャケットおよびヘッド内ウォータジャケットと、途中にエンジンにより駆動される機械式のウォータポンプが設けられかつ前記両ウォータジャケットから排出される冷却液をラジエータを通して前記両ウォータジャケットに戻すためのラジエータ通路と、このラジエータ通路に設けられて前記両ウォータジャケットの冷却液流量を個別に制御するためのヘッド側制御弁およびブロック側制御弁と、前記ラジエータ通路に前記ラジエータをバイパスするように接続されるラジエータバイパス路と、前記ラジエータ通路において前記ラジエータよりも冷却液流通方向下流側と前記ラジエータバイパス路の下流側接続部との間に設けられるラジエータ用サーモスタットとを備える、構成とすることができる。
【００１７】
ここでは、高温冷却液循環路の構成を特定することにより、実施形態の構成を明確にしている。なお、サーモスタットとは、自動車関連業界において温度感知型の自動開閉弁のことを意味している。
【００１８】
このような構成であれば、エンジンを冷間始動させたときに、ヘッド側制御弁およびブロック側制御弁によってブロック内ウォータジャケットおよびヘッド内ウォータジャケットに冷却液を流通させない状態にすることが可能になり、そうすることによってエンジンや冷却液の昇温を促進させることが可能になる。また、エンジン暖機中においてシリンダヘッドの局所の冷却液が過剰昇温したときには、ヘッド側制御弁によってヘッド内ウォータジャケットに冷却液を流通させるような経路を確保することが可能になり、そうすることによって前記過剰昇温を速やかに解消することが可能になる。
【００１９】
好ましくは、前記ヘッド側制御弁は前記高温冷却液循環路の流量制御手段とされ、このヘッド側制御弁の閉故障が前記故障とされる。
【００２０】
ここでは、前記高温冷却液循環路の流量制御手段を特定するとともに、故障の形態を特定している。なお、前記閉故障とは、閉状態で不動となる故障のことである。
【００２１】
好ましくは、前記故障判定手段は、前記ヘッド側制御弁の開側作動が指示された後、前記エンジン内の冷却液温度から前記エンジン外の冷却液温度を減算した結果が所定値以上であるか否かを調べ、前記所定値以上であるときに前記ヘッド側制御弁が閉故障であると判定する、構成とすることができる。
【００２２】
ここでは、ヘッド側制御弁の故障判定の形態を特定している。この特定により前記故障判定が比較的簡易な制御ロジックによって実行可能になることが明らかになる。
【００２３】
好ましくは、前記機械式のウォータポンプは前記高温冷却液循環路の流量制御手段とされ、このウォータポンプの作動不良が前記故障とされる。
【００２４】
ここでは、前記高温冷却液循環路の流量制御手段を特定するとともに、故障の形態を特定している。
【００２５】
好ましくは、前記故障判定手段は、前記ヘッド側制御弁の開側作動が指示された後、前記エンジン内の冷却液温度から前記エンジン外の冷却液温度を減算した結果が所定値以上であるか否かを調べ、前記所定値以上であるときに前記ウォータポンプが故障であると判定する、構成とすることができる。
【００２６】
ここでは、ウォータポンプの故障判定の形態を特定している。この特定により前記故障判定が比較的簡易な制御ロジックによって実行可能になることが明らかになる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、過給機付きエンジンの冷却液を外部に取り出してから戻すための高温冷却液循環路と、前記過給機のコンプレッサからの圧縮吸気を冷却するための水冷式のインタークーラに供給する冷却液が循環される低温冷却液循環路とが独立して設けられるエンジン冷却装置において、前記高温冷却液循環路の流量制御手段が故障したときに、エンジンがオーバーヒートに至るまでの時間を延長することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るエンジン冷却装置の一実施形態の構成を模式的に示す図であり、ブロック側制御弁、ヘッド側制御弁ならびにラジエータ用サーモスタットのすべてが閉弁しているときの冷却液の循環経路を示している。
【図２】図１においてヘッド側制御弁のみが開弁したときの冷却液の循環経路を説明するための図である。
【図３】図１においてブロック側制御弁およびヘッド側制御弁が共に開弁したときの冷却液の循環経路を説明するための図である。
【図４】図１においてブロック側制御弁、ヘッド側制御弁ならびにラジエータ用サーモスタットのすべてが開弁したときの冷却液の循環経路を説明するための図である。
【図５】図１から図４のヘッド側制御弁の閉故障の診断ならびに対処に関する説明に用いるフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１から図５に本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、直列多気筒型のエンジン１に用いられる冷却装置を例に挙げている。このエンジン１には、図示していないが、例えば公知のターボチャージャなどの過給機が付設されている。
【００３１】
このエンジン１には、高温冷却液循環路２０と、低温冷却液循環路３０とが付設されている。高温冷却液循環路２０と低温冷却液循環路３０とは、互いに冷却液の流通が不可能となるように分離されている。高温冷却液循環路２０と低温冷却液循環路３０とに充填される冷却液は、一般的なエチレングリコールの水溶液などの不凍液とされる。本発明のエンジン冷却装置は、高温冷却液循環路２０と、低温冷却液循環路３０と、それに関連する構成要素とで構成されている。
【００３２】
先に、低温冷却液循環路３０を説明する。この低温冷却液循環路３０は、下記ターボチャージャのタービンハウジング１６および水冷式のインタークーラ１７を冷却するための冷却液が循環可能となるように閉ループとされている。
【００３３】
なお、ターボチャージャは、詳細に図示していないが、エンジン１の排気通路からタービンハウジング１６に流入する排気によってタービンが回転され、このタービンと一体的に回転されるコンプレッサによってエンジン１の吸気通路からコンプレッサハウジング内に吸入される吸気が圧縮（過給）され、この圧縮空気がエンジン１に吸気される。この圧縮吸気は、その密度が高められるとともに温度が上昇するので、この圧縮吸気を冷却するために、水冷式のインタークーラ１７が設けられる。
【００３４】
水冷式のインタークーラ１７は、前記コンプレッサからの圧縮吸気と冷却液との間で熱交換するための熱交換器からなり、このインタークーラ１７内の冷却液は低温冷却液循環路３０内で循環されるようになっている。また、タービンハウジング１６が高温になるので、このタービンハウジング１６を冷却するために、タービンハウジング１６内に低温冷却液循環路３０が挿通されている。つまり、低温冷却液循環路３０を流通する冷却液とタービンハウジング１６との間で熱交換が行われることにより、タービンハウジング１６が冷却される。
【００３５】
低温冷却液循環路３０には、リザーブタンク３１、ラジエータ３２、電動式のウォータポンプ３３が設置されている。
【００３６】
リザーブタンク３１は、所定量の冷却液が貯留されるものであって、冷却液の補給口を備えている。ラジエータ３２は、低温冷却液循環路３０を流通する冷却液と大気との間で熱交換するための熱交換器とされている。
【００３７】
電動式のウォータポンプ３３は、低温冷却液循環路３０内で冷却液を流動させるものであって、請求項に記載の「低温冷却液循環路３０の流量制御手段」に相当する。このウォータポンプ３３の能力は、下記ＥＣＵ１００によりデューティー制御される。つまり、ＥＣＵ１００は、図示していないドライバユニットに適宜の指令信号を入力することにより当該ドライバユニットに適宜のデューティー比のパルス波からなる信号をウォータポンプ３３に供給させるようになっている。
【００３８】
このような構成の低温冷却液循環路３０では、電動式のウォータポンプ３３を作動させることにより閉ループの低温冷却液循環路３０内で冷却液を循環させると、この循環する冷却液がタービンハウジング１６およびインタークーラ１７に蓄積している熱を回収し、この冷却液の熱をラジエータ３２で大気に放出するようになる。
【００３９】
次に、高温冷却液循環路２０を詳しく説明する。この高温冷却液循環路２０は、エンジン１の冷却液を一旦外部に取り出してから戻すように閉ループとされている。この高温冷却液循環路２０は、エンジン１の内部通路（ウォータジャケット４，５）と、外部通路（ラジエータ通路７、ラジエータバイパス路８、エンジンバイパス路９）とを少なくとも備えている。
【００４０】
エンジン１の内部通路は、エンジン１のシリンダブロック２内に設けられるウォータジャケット４と、エンジン１のシリンダヘッド３内に設けられるウォータジャケット５とを備えている。エンジン１の外部通路は、ラジエータ通路７と、ラジエータバイパス路８とを少なくとも備えている。
【００４１】
ブロック内ウォータジャケット４の冷却液流入部４ａは、シリンダブロック２において気筒配列方向の一端面（例えば前端面）の下方に設けられている。ヘッド内ウォータジャケット５の冷却液流入部５ａは、シリンダヘッド３において気筒配列方向の一端面（例えば前端面）に設けられている。
【００４２】
そして、ブロック内ウォータジャケット４の冷却液排出部とヘッド内ウォータジャケット５の冷却液排出部とは、それらの端部で合流されており、この合流端部が共通排出部６としてシリンダヘッド３において気筒配列方向の他端面（例えば後端面）に設けられている。
【００４３】
ラジエータ通路７は、ブロック内ウォータジャケット４とヘッド内ウォータジャケット５との少なくともいずれか一方から排出される冷却液をブロック内ウォータジャケット４とヘッド内ウォータジャケット５との少なくともいずれか一方に還流させるものである。
【００４４】
このラジエータ通路７の一端側（冷却液流通方向上流端側）は１本の冷却液流入部７ａとされているが、ラジエータ通路７の他端側（冷却液流通方向下流端側）は二股に分岐されている。この分岐した２つの支流部のうち、一方がブロック側冷却液還流部７ｂとされ、他方がヘッド側冷却液還流部７ｃとされている。
【００４５】
そして、ラジエータ通路７の１本の冷却液流入部７ａが両ウォータジャケット４，５の共通排出部６に接続されている。また、ラジエータ通路７のブロック側冷却液還流部７ｂがブロック内ウォータジャケット４の冷却液流入部４ａに接続されており、また、ラジエータ通路７のヘッド側冷却液還流部７ｃがヘッド内ウォータジャケット５の冷却液流入部５ａに接続されている。
【００４６】
このラジエータ通路７には、機械式のウォータポンプ１１、ラジエータ１２が設けられている。ウォータポンプ１１は、ラジエータ通路７の前記二股分岐部分よりも冷却液流通方向上流側に設けられている。このウォータポンプ１１は、図示していないが、エンジン１のクランクシャフトの回転動力を動力伝達装置（例えばプーリやベルトなどを含む）を介して伝達されて駆動される。ラジエータ１２は、高温冷却液循環路２０を流通する冷却液と大気との間で熱交換するもので、主に冷却用の熱交換器とされている。
【００４７】
ラジエータバイパス路８は、ラジエータ通路７に対してラジエータ１２をバイパスするように接続されている。このラジエータバイパス路８の途中には、ヒータコア１３が設けられている。ヒータコア１３は、ラジエータバイパス路８を流通する冷却液と車両室内との間で熱交換するための熱交換器である。このヒータコア１３から放出される熱は、ヒータブロア１４でもって車両室内に供給されて、車両室内を暖房するようになる。ヒータブロア１４の動作は、下記するエレクトロニックコントロールユニット（以下、単にＥＣＵとする）１００により制御される。
【００４８】
そして、ラジエータ通路７においてラジエータ１２よりも冷却液流通方向の下流側の位置とラジエータバイパス路８の下流側接続部分との間には、ラジエータ用サーモスタット２１が設けられている。
【００４９】
このラジエータ用サーモスタット２１は、公知の構成であるので詳細な図示や説明を割愛するが、一般に、弁体と、サーモアクチュエータとを備えている。サーモアクチュエータは、サーモワックスが充填される感温部と、この感温部に設けられて前記弁体を開弁方向または閉弁方向に変位させるプランジャとを備えている。
【００５０】
ここで、ラジエータ用サーモスタット２１の動作を説明する。ラジエータ通路７においてラジエータバイパス路８との下流側接続部分の冷却液温度ｔｈｗ４がオーバーヒート防止温度Ｚ未満の場合に前記サーモワックスが凝固収縮してワックス圧が低くなっているので、前記プランジャが前記感温部に引き込まれて前記弁体が全閉位置に変位されている。なお、前記オーバーヒート防止温度Ｚは暖機完了温度（例えば８５℃〜９０℃、好ましくは８８℃）よりも高い任意の値に設定される。そして、前記冷却液温度ｔｈｗ４が前記オーバーヒート防止温度Ｚ以上になると、前記サーモワックスが溶融膨張されることによりワックス圧が高くなるので、前記プランジャが前記感温部から飛び出して前記弁体を開くようになる。これにより、ラジエータ通路７とラジエータバイパス路８の両方に冷却液が流通するようになる。
【００５１】
この実施形態では、ラジエータ通路７のブロック側冷却液還流部７ｂにブロック側制御弁２２が設けられており、ラジエータ通路７のヘッド側冷却液還流部７ｃにヘッド側制御弁２３が設けられている。
【００５２】
さらに、この実施形態では、ラジエータ通路７に内部通路（４，５）をバイパスするためのエンジンバイパス路９が接続されている。このエンジンバイパス路９は、ブロック側冷却液還流部７ｂにおいてブロック側制御弁２２よりも冷却液流通方向上流側と、ラジエータ通路７においてラジエータバイパス路８およびヒータコア１３よりも冷却液流通方向下流側とに接続されている。このエンジンバイパス路９には、エンジン１のオイルを冷却するためのオイルクーラ１５が設けられている。
【００５３】
ブロック側制御弁２２は、サーモスタットとされており、ブロック側冷却液還流部７ｂの冷却液流通を許容または遮断する。ヘッド側制御弁２３は、この実施形態において、ヘッド側冷却液還流部７ｃの冷却液流通を許容または遮断する電磁弁とされており、請求項に記載の「高温冷却液循環路２０の流量制御手段」に相当している。これらブロック側制御弁２２およびヘッド側制御弁２３は、冷却液流通を制限するものとすることも可能である。
【００５４】
ブロック側制御弁２２としてのサーモスタットは、前記したラジエータ用サーモスタット２１と基本的に同じ構成であるので詳細な図示や説明を割愛するが、弁体と、サーモアクチュエータとを備えている。前記サーモアクチュエータは、サーモワックスが充填される感温部と、この感温部に設けられて前記弁体を開弁方向または閉弁方向に変位させるプランジャとを備えている。
【００５５】
ここで、ブロック側制御弁２２としてのサーモスタットの動作を説明する。ブロック側冷却液還流部７ｂにおいてブロック側制御弁２２よりも冷却液流通方向上流側の冷却液温度ｔｈｗ１が所定の開弁温度Ｘ未満の場合に、サーモワックスが凝固収縮してワックス圧が低くなるので、弁体が自動的に閉弁してラジエータ通路７からブロック内ウォータジャケット４への冷却液の流入を停止させる状態にする。なお、前記開弁温度Ｘは、前記暖機完了温度よりも高くかつ前記オーバーヒート防止温度Ｚよりも低い任意の値に設定される。そして、前記冷却液温度ｔｈｗ１が前記開弁温度Ｘ以上になると、サーモワックスが溶融膨張されてワックス圧が高くなるので、弁体が自動的に開弁してラジエータ通路７からブロック内ウォータジャケット４へ冷却液を流入させる状態にする。
【００５６】
次に、ヘッド側制御弁２３としての電磁弁は、ノーマリークローズタイプとされている。このヘッド側制御弁２３の開閉動作は、ＥＣＵ１００により制御される。例えばＥＣＵ１００でヘッド側制御弁２３の図示していないコイルに通電すると弁体が開弁状態になり、また、前記コイルに対する通電を停止すると弁体が閉弁状態になる。
【００５７】
ＥＣＵ１００は、例えばエンジン１の各種動作制御に必須となる既存のエンジンコントロールコンピュータとされる。この実施形態では、前記既存のＥＣＵ１００に前記した高温冷却液循環路２０のヘッド側制御弁２３および低温冷却液循環路３０の電動式のウォータポンプ３３を制御するための機能を装備させるようにしている。
【００５８】
このＥＣＵ１００は、詳細に図示していないが、共にＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（プログラムメモリ）、ＲＡＭ（データメモリ）、ならびにバックアップＲＡＭ（不揮発性メモリ）などを備える公知の構成とされる。
【００５９】
ＲＯＭは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは、エンジン１の停止時にその保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。
【００６０】
そして、ＥＣＵ１００は、例えば第１温度センサ４１からの検出出力の入力に基づいてヘッド側制御弁２３などの動作を制御することにより、エンジン１の温度調節をすることができる。第１温度センサ４１は、ラジエータ通路７の冷却液流入部７ａにおいて両ウォータジャケット４，５の共通排出部６の近傍に設けられており、当該設置場所の冷却液温度ｔｈｗ２（エンジン内冷却液温度ともいう）を検出する。
【００６１】
具体的に、この実施形態のエンジン冷却装置による基本的な動作を説明する。
【００６２】
例えばエンジン１を冷間始動したときには、つまりエンジン１を始動したときに第１温度センサ４１の検出出力（エンジン内冷却液温度ｔｈｗ２）が所定の冷間始動判定基準値Ｙ未満のときには、ＥＣＵ１００が電磁弁からなるヘッド側制御弁２３を閉弁状態にさせるように指示する。なお、前記冷間始動判定基準値Ｙは、前記暖機完了温度よりも低い任意の値に設定される。
【００６３】
このような指示によりラジエータ用サーモスタット２１およびサーモスタットからなるブロック側制御弁２２が共に閉弁されている場合には、図１の実線矢印で示すように、両ウォータジャケット４，５内では冷却液が流通せずに停止するようになる。これにより、シリンダヘッド３の特に燃焼室から発生する熱によってエンジン１および両ウォータジャケット４，５内の冷却液の昇温が促進されるようになる。しかし、この状態ではエンジン１により機械式のウォータポンプ１１が駆動されているので、ラジエータ通路７においてウォータポンプ１１の上流側および下流側とエンジンバイパス路９とで作るショートカット経路で冷却液が循環するようになる。
【００６４】
このようにしてエンジン１および両ウォータジャケット４，５内の冷却液が昇温することに伴い前記エンジン内冷却液温度ｔｈｗ２が前記冷間始動判定基準値Ｙ以上になった後で、ヘッド内ウォータジャケット５の局所（シリンダヘッド燃焼室近傍）で冷却液が過剰昇温（沸騰）するような状況になったことをＥＣＵ１００が検知すると、ＥＣＵ１００はヘッド側制御弁２３を開弁させるよう指示する。
【００６５】
なお、前記過剰昇温の検知方法の一例としては、エンジン１の始動開始から所定周期（数msec〜数十msec）毎に、ヘッド内ウォータジャケット５においてシリンダヘッド３内最高温度到達領域での冷却液温度の最高値を推定することにより行うことができる。この推定方法の一例としては、エンジン１の始動開始時に第１温度センサ４１からの検出出力に基づいてエンジン内冷却液温度ｔｈｗ２の初期値を認識する処理と、エンジン１を始動してからのエンジン１の発生熱量を算出するとともに、この発生熱量による前記シリンダヘッド内最高温度到達領域の上昇値を算出する処理と、この上昇値を前回の推定値（初回は前記初期値）に加算することにより前記シリンダヘッド内最高温度到達領域の現在の冷却液温度を推定する処理と、この推定値が所定温度（例えば９６℃）を超えた場合に沸騰が発生するような状況であると判断する処理とを行う。
【００６６】
前記したようにヘッド側制御弁２３を開弁させると、図２の実線矢印で示すように、ヘッド内ウォータジャケット５の冷却液が共通排出部６からラジエータ通路７に排出され、この冷却液がラジエータ１２に流入せずにラジエータバイパス路８を経てヘッド側冷却液還流部７ｃに流入し、さらにヘッド側制御弁２３を経てヘッド内ウォータジャケット５に流入させられるようになる。
【００６７】
このようにしてヘッド内ウォータジャケット５を冷却液が繰り返し流通する際に冷却液がシリンダヘッド３の特に燃焼室近傍の熱を吸収する。その結果、ヘッド内ウォータジャケット５の局所で冷却液が過剰昇温（沸騰）することが防止される一方で、シリンダブロック２およびブロック内ウォータジャケット４の冷却液が徐々に昇温させられるようになる。これにより、シリンダブロック２とシリンダヘッド３との温度差を可及的に小さく保ちながら昇温が促進されるようになる。
【００６８】
ところで、ラジエータ通路７のブロック側冷却液還流部７ｂにおいてブロック側制御弁２２の冷却液流通方向上流側の冷却液温度ｔｈｗ１がブロック側制御弁２２の開弁温度Ｘに到達するまでの上昇過程では、ブロック側制御弁２２が閉弁したままであるが、前記冷却液温度ｔｈｗ１が前記開弁温度Ｘ以上になるとブロック側制御弁２２が自動的に開弁する。このブロック側制御弁２２が開弁すると、図３の実線矢印で示すように、ヘッド内ウォータジャケット５の冷却液が共通排出部６からラジエータ通路７に排出され、この冷却液がラジエータ１２に流入せずにラジエータバイパス路８を経てヘッド側冷却液還流部７ｃに流入し、さらにヘッド側制御弁２３を経てヘッド内ウォータジャケット５に流入させられるようになるとともに、ラジエータバイパス路８を通った冷却液がブロック側冷却液還流部７ｂおよびブロック側制御弁２２を経てブロック内ウォータジャケット４にも流入させられるようになる。これにより、ラジエータ通路７のラジエータバイパス路８とブロック内ウォータジャケット４およびヘッド内ウォータジャケット５との間で十分な量の冷却液が循環させられるようになる。
【００６９】
この後、ラジエータ通路７においてラジエータバイパス路８との下流側接続部分の冷却液温度ｔｈｗ４がオーバーヒート防止温度Ｚ以上になると、ラジエータ用サーモスタット２１が自動的に開弁することになるので、図４の実線矢印で示すように、ブロック内ウォータジャケット４およびヘッド内ウォータジャケット５の共通排出部６からラジエータ通路７に排出される冷却液がラジエータバイパス路８だけでなくラジエータ１２にも流通するようになる。そして、ラジエータバイパス路８およびラジエータ１２を通過した冷却液が前記両ウォータジャケット４，５に戻される。このように、両ウォータジャケット４，５から排出される冷却液がラジエータ１２で冷却されてから両ウォータジャケット４，５に戻されるように循環するので、当該循環する冷却液およびエンジン１の温度が一定範囲内に調整されることになって、エンジン１のオーバーヒートが回避されて適温に保たれるようになる。
【００７０】
さらに、この実施形態では、ヘッド側制御弁２３としての電磁弁の閉故障が発生しているか否かを判定できるようにしたうえで、閉故障の発生時に適宜の対処を行うようにしている。以下、図５および図６を参照して詳細に説明する。
【００７１】
前記閉故障の有無判定を行うために、エンジンバイパス路９においてオイルクーラ１５よりも冷却液流通方向上流側に第２温度センサ４２を設け、この第２温度センサ４２により当該第２温度センサ４２の設置場所の冷却液温度ｔｈｗ３（エンジン外冷却液温度ともいう）を検出するようにしている。
【００７２】
閉故障は、ＥＣＵ１００がヘッド側制御弁２３を開弁させるための信号を出力（開側作動の指示）した後、エンジン内冷却液温度ｔｈｗ２とエンジン外冷却液温度ｔｈｗ３との差が所定値α以上であるときに、ＥＣＵ１００はヘッド側制御弁２３が閉故障していると判定する。
【００７３】
具体的に、図５に示すフローチャートを参照して、ヘッド側制御弁２３の閉故障の有無判定に関する処理について、説明する。
【００７４】
このフローチャートは、ＥＣＵ１００による処理を示しており、エンジン１を始動してから所定の周期（数msec〜数十msec）毎にスタートされる。このフローチャートがスタートされると、まず、ステップＳ１において、ヘッド側制御弁２３を開弁させるための信号が出力（開側作動の指示）されたか否かを判定する。
【００７５】
ここで、前記開弁信号が出力されていない場合には前記ステップＳ１で否定判定して当該フローチャートを終了する。しかし、前記開弁信号が出力されている場合には、前記ステップＳ１で肯定判定して、続くステップＳ２に移行する。
【００７６】
このステップＳ２では、所定時間が経過するのを待つ。当該所定時間が経過すると（ステップＳ２で肯定判定）、続くステップＳ３において、エンジン内冷却液温度ｔｈｗ２とエンジン外冷却液温度ｔｈｗ３との差が所定値α以上であるか否かを判定する。なお、前記所定時間とは、前記開弁信号の出力後において、仮にヘッド側制御弁２３が閉故障している場合に特にヘッド内ウォータジャケット５の冷却液の温度（第１温度センサ４１の検出出力に基づき認識される冷却液温度ｔｈｗ２）が過剰上昇するまでに要する時間に基づいて設定される。この設定時間は、適宜の実験あるいはシミュレーションなどによって適宜に決定することができる。
【００７７】
ここで、前記のようにヘッド側制御弁２３を開弁させるように指示しても、仮にヘッド側制御弁２３が閉故障していると、ヘッド内ウォータジャケット５の冷却液が停止することになるので、ヘッド内ウォータジャケット５の冷却液温度（ｔｈｗ２）が過剰に上昇することになる一方、外部通路（７〜９）の冷却液温度（ｔｈｗ３）はほとんど変化しなくなる。つまり、エンジン内冷却液温度ｔｈｗ２とエンジン外冷却液温度ｔｈｗ３との差が徐々に大きくなる。しかしながら、前記開弁指示に応答してヘッド側制御弁２３が正常に開弁する場合にはヘッド内ウォータジャケット５と外部通路（７〜９）との間で冷却液が流通するようになるので、エンジン内冷却液温度ｔｈｗ２とエンジン外冷却液温度ｔｈｗ３との差が小さくなる。
【００７８】
このような現象の知見により、ｔｈｗ２−ｔｈｗ３≧αであるときには、前記ステップＳ３で肯定判定して、続くステップＳ４において、ヘッド側制御弁２３が閉故障していると判定する。一方、ｔｈｗ２−ｔｈｗ３＜αであるときには、前記ステップＳ３で否定判定して、続くステップＳ５において、ヘッド側制御弁２３が正常、つまり閉故障していないと判定する。
【００７９】
ところで、前記ステップＳ４でヘッド側制御弁２３が閉故障していると判定した場合、ステップＳ６において、電動式ウォータポンプ３３を最大能力で作動させる。これにより、低温冷却液循環路３０内の冷却液流量が最大になるので、冷却液でタービンハウジング１６およびインタークーラ１７の熱を回収してラジエータ３２で大気放出される熱交換サイクルが短時間で繰り返されるようになる。
【００８０】
このようにタービンハウジング１６が冷却されることに伴い、それが取り付けられるエンジン１が間接的に冷却されることになる。それと並行してインタークーラ１７が冷却されることによって過給機コンプレッサからエンジン１に供給される圧縮空気が冷却されるので、エンジン１が間接的に冷却されることになる。このようなことから、ヘッド側制御弁２３が閉故障してエンジン１のヘッド内ウォータジャケット５に冷却液が流通しなくなるような状況になっても、エンジン１がオーバーヒートに至るまでの時間を延ばすことが可能になる。
【００８１】
ところで、上記ＥＣＵ１００が実行する機能（ステップＳ１〜Ｓ５）が請求項に記載の故障判定手段に相当しており、また、上記ＥＣＵ１００が実行する機能（ステップＳ６）が請求項に記載の対処手段に相当している。
【００８２】
以上説明したように本発明を適用した実施形態では、ブロック側制御弁２２とヘッド側制御弁２３とでエンジン１のブロック内ウォータジャケット４とヘッド内ウォータジャケット５とに独立して冷却液を流通可能にしている構成において、ヘッド側制御弁２３の閉故障の発生の有無を調べて、閉故障が発生していると判定した場合に低温冷却液循環路３０の冷却液流量を最大にすることによりエンジン１を間接的に冷却するようにしている。
【００８３】
これにより、ヘッド側制御弁２３が閉故障してエンジン１のヘッド内ウォータジャケット５に冷却液が流通しなくなるような状況になってもエンジン１がオーバーヒートに至るまでの時間を延ばすことが可能になるので、エンジン１が大きなダメージを受ける前に修理を受けることが可能になるなど、車両使用者の負担を軽減することができる。
【００８４】
しかも、ヘッド側制御弁２３の閉故障を特許文献１に示すようなバイメタルなどといった余分な構成要素を追加することなく検出することが可能になる他、前記閉故障の判定に関する処理ならびに前記閉故障検出時の対処を実行するためのＥＣＵ１００の制御ロジックが比較的簡易になっているから、エンジン冷却装置の設備コストの上昇を軽減することが可能になる。
【００８５】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。
【００８６】
（１）上記実施形態では、高温冷却液循環路２０に設置されるウォータポンプ１１を機械式とした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば電動式とすることも可能である。
【００８７】
（２）上記実施形態では、高温冷却液循環路２０に設置されるヘッド側制御弁２３を電磁弁とした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。このヘッド側制御弁２３は、例えばＥＣＵ１００により作動指示を受けて作動するタイプの制御弁であればよく、例えばモータなどで作動される電動弁などとすることが可能である。
【００８８】
（３）上記実施形態では、高温冷却液循環路２０に設置されるブロック側制御弁２２をサーモスタットとした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。このブロック側制御弁２２は、例えばＥＣＵ１００により作動指示を受けて作動するタイプの制御弁とすることが可能であり、例えば電磁弁、あるいはモータなどで作動される電動弁などが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、過給機付きエンジンの冷却液を外部に取り出してから戻すための高温冷却液循環路と、前記過給機のコンプレッサからの圧縮吸気を冷却するための水冷式のインタークーラに供給する冷却液が循環される低温冷却液循環路とが独立して設けられるエンジン冷却装置に好適に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１    エンジン
２    シリンダブロック
３    シリンダヘッド
４    ブロック内ウォータジャケット
４ａ  ブロック内ウォータジャケットの冷却液流入部
５    ヘッド内ウォータジャケット
５ａ  ヘッド内ウォータジャケットの冷却液流入部
６    両ウォータジャケットの共通排出部
７    ラジエータ通路
７ａ  ラジエータ通路の冷却液流入部
７ｂ  ラジエータ通路のブロック側冷却液還流部
７ｃ  ラジエータ通路のヘッド側冷却液還流部
８    ラジエータバイパス路
１１    ウォータポンプ
１２    ラジエータ
１６    過給機のタービンハウジング
１７    水冷式のインタークーラ
２０    高温冷却液循環路
２１    ラジエータ用サーモスタット
２２    ブロック側制御弁
２３    ヘッド側制御弁（高温冷却液循環路の流量制御手段に相当）
３０    低温冷却液循環路
３１    リザーブタンク
３２    ラジエータ
３３    ウォータポンプ（低温冷却液循環路の流量制御手段に相当）
４１    第１温度センサ
４２    第２温度センサ
１００    ＥＣＵ
【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】
2013092131.tif 000007