(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジン冷却装置において、ブロック側制御弁およびヘッド側制御弁の少なくともいずれか一方が開故障したときに当該開故障したものを認識可能とする。【解決手段】エンジン冷却装置は、両制御弁２２，２３が本来閉弁している期間において、エンジン内冷却液温度ｔｈｗ２からエンジン外冷却液温度ｔｈｗ３を減算した結果が所定値α以下であるか否かを調べ、ｔｈｗ２−ｔｈｗ３≦αであるときにブロック側制御弁２２およびヘッド側制御弁２３のうちの少なくともいずれか一方の開故障に起因する異常が発生していると認識する異常認識手段と、異常認識手段で異常有りと認識したときに、エンジン内冷却液温度ｔｈｗ２が所定値β以下であるか否かを調べ、ｔｈｗ２≦βであるときにブロック側制御弁２２が開故障していると認識する一方、ｔｈｗ２＞βであるときにヘッド側制御弁２３が開故障していると認識する識別手段とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、両ウォータジャケットの冷却液を取り出してから戻すためのエンジンの外部通路と、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ブロック側制御弁およびヘッド側制御弁とを備えるエンジン冷却装置であって、
前記両制御弁が閉弁していると予想される期間において、前記エンジン内冷却液温度が所定値以下であるか否かを調べ、前記所定値以下であるときに前記ブロック側制御弁が開故障していると認識する一方、前記所定値を超えているときに前記ヘッド側制御弁が開故障していると認識する制御部を備える、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、
前記制御部は、前記両制御弁が閉弁していると予想される期間において、前記エンジン内冷却液温度から前記エンジン外冷却液温度を減算した結果が所定値以下であるか否かを調べ、前記所定値以下であるときに前記両方の制御弁のうちの少なくともいずれか一方の開故障に起因する異常が発生していると認識する異常認識手段と、
前記異常認識手段で異常有りと認識したときに、前記エンジン内冷却液温度が所定値以下であるか否かを調べ、前記所定値以下であるときに前記ブロック側制御弁が開故障していると認識する一方、前記所定値を超えているときに前記ヘッド側制御弁が開故障していると認識する識別手段とを備える、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項３】
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、両ウォータジャケットの冷却液を取り出してから戻すためのエンジンの外部通路と、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ブロック側制御弁およびヘッド側制御弁とを備えるエンジン冷却装置であって、
前記両制御弁が閉弁していると予想される期間において、前記エンジン内冷却液温度の上昇率が所定値以下であるか否かを調べ、前記所定値以下であるときに前記ブロック側制御弁が開故障していると認識する一方、前記所定値を超えているときに前記ヘッド側制御弁が開故障していると認識する制御部を備える、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、
前記制御部は、前記両制御弁が閉弁していると予想される期間において、前記エンジン内冷却液温度から前記エンジン外冷却液温度を減算した結果が所定値以下であるか否かを調べ、前記所定値以下であるときに前記両方の制御弁のうちの少なくともいずれか一方の開故障に起因する異常が発生していると認識する異常認識手段と、
前記異常認識手段で異常有りと認識したときに、前記エンジン内冷却液温度の上昇率が所定値以下であるか否かを調べ、前記所定値以下であるときに前記ブロック側制御弁が開故障していると認識する一方、前記所定値を超えているときに前記ヘッド側制御弁が開故障していると認識する識別手段とを備える、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のエンジン冷却装置において、
前記制御部は、情報を記憶する記憶手段と、前記開故障している制御弁に関わる固有情報を前記記憶手段に書き込み保存する保存手段とをさらに備える、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のエンジン冷却装置において、
前記ブロック側制御弁は冷却液温度の高低に応じてサーモワックスが溶融または固化することにより開閉作動するサーモスタットとされ、
前記ヘッド側制御弁は電磁弁とされる、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のエンジン冷却装置において、
前記外部通路は、途中に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、
前記ラジエータ通路の冷却液流入部寄りには、当該冷却液流入部寄りの冷却液の温度を検出するとともに当該検出結果を前記エンジン内冷却液温度として前記制御部に入力する第１温度センサが設置され、
前記ラジエータ通路の冷却液還流部寄りには、当該冷却液還流部寄りの冷却液の温度を検出するとともに当該検出結果を前記エンジン外冷却液温度として前記制御部に入力する第２温度センサが設置されている、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、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、両ウォータジャケットの冷却液を取り出してから戻すためのエンジンの外部通路と、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ブロック側制御弁およびヘッド側制御弁とを備え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、エンジンのシリンダヘッドに第１冷却流路を設け、エンジンのシリンダブロックに第２冷却流路を設け、第２冷却流路の冷媒取り出し部とラジエータとの間に高温流路を設け、この高温流路の上流側に第２サーモスタットを設け、第２冷却流路の冷媒還流部とラジエータとの間に低温流路を設け、この低温流路の下流側に第１サーモスタットを設け、第１冷却流路と第２冷却流路とのうちの１つ以上に冷媒を流通させることを可能にする構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１７２１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１には、第１サーモスタットまたは第２サーモスタットのいずれか一方が開故障（開いたまま不動となる故障）すると、エンジンが過冷却される傾向になるが、このような開故障の発生を検出するということについて何ら記載されていない。
【０００５】
仮に、２つのサーモスタットのうちのどちらかが開故障したときに、そのどちらが開故障しているのかが不明であるから、修理する場合に開故障しているものを特定するための作業に時間がかかり過ぎるなど、修理費用が嵩むことが懸念される。仮に前記のような特定作業を省くために２つのサーモスタットの両方を交換すると、前記同様に修理費用が嵩むことになる。
【０００６】
このような事情に鑑み、本発明は、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、両ウォータジャケットの冷却液を取り出してから戻すためのエンジンの外部通路と、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ブロック側制御弁およびヘッド側制御弁とを備えるエンジン冷却装置において、前記ブロック側制御弁およびヘッド側制御弁の少なくともいずれか一方が開故障したときに当該開故障したものを認識可能とすることを目的としている。
【０００７】
また、本発明は、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、両ウォータジャケットの冷却液を取り出してから戻すためのエンジンの外部通路と、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ブロック側制御弁およびヘッド側制御弁とを備えるエンジン冷却装置において、前記ブロック側制御弁およびヘッド側制御弁の少なくともいずれか一方が開故障したときに当該開故障したものを認識可能としたうえで、当該認識した情報を保存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】
【０００８】
本発明に係るエンジン冷却装置は、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、両ウォータジャケットの冷却液を取り出してから戻すためのエンジンの外部通路と、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ブロック側制御弁およびヘッド側制御弁とを備えるエンジン冷却装置であって、前記両制御弁が閉弁していると予想される期間において、前記エンジン内冷却液温度が所定値以下であるか否かを調べ、前記所定値以下であるときに前記ブロック側制御弁が開故障していると認識する一方、前記所定値を超えているときに前記ヘッド側制御弁が開故障していると認識する制御部を備える、ことを特徴としている。
【０００９】
なお、前記制御部は、前記両制御弁が閉弁していると予想される期間において、前記エンジン内冷却液温度から前記エンジン外冷却液温度を減算した結果が所定値以下であるか否かを調べ、前記所定値以下であるときに前記両方の制御弁のうちの少なくともいずれか一方の開故障に起因する異常が発生していると認識する異常認識手段と、前記異常認識手段で異常有りと認識したときに、前記エンジン内冷却液温度が所定値以下であるか否かを調べ、前記所定値以下であるときに前記ブロック側制御弁が開故障していると認識する一方、前記所定値を超えているときに前記ヘッド側制御弁が開故障していると認識する識別手段とを備える、構成とすることが好ましい。
【００１０】
なお、前記開故障とは、開弁したまま不動となる故障のことである。
【００１１】
前記のような構成であれば、例えばエンジンを冷間始動させると、ブロック側制御弁およびヘッド側制御弁を共に閉弁状態にすることで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、その結果として、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、前記冷間始動に伴う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すると、ヘッド側制御弁を開弁させてヘッド内ウォータジャケットに冷却液を流通させる状態にすることが可能になり、その結果として、前記過剰昇温を速やかに解消することが可能になる。このような動作制御が可能になるから、エンジンが冷間始動されたときに、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとをそれらの温度差を可及的に生じさせない状態で可及的速やかに昇温させることが可能になる。
【００１２】
このようなことから、例えばエンジンの冷間始動時には、本来、前記両方の制御弁が閉弁状態になるはずである。仮に、前記両方の制御弁が正常に閉弁していれば前記したように両ウォータジャケットに冷却液が流通しなくなって前記エンジン内冷却液温度が比較的速やかに上昇することになるので、前記エンジン内冷却液温度と前記エンジン外冷却液温度との差が大きくなる。
【００１３】
しかしながら、前記ブロック側制御弁およびヘッド側制御弁の少なくともいずれか一方が開故障していると、前記両ウォータジャケットで冷却液が停止せずに流通するようになるので、前記エンジン内冷却液温度と前記エンジン外冷却液温度との差が小さくなる。このような異常現象の知見に基づき、前記温度差が所定値以下になると、前記２つの制御弁のうちの少なくともいずれか一方が開故障しているものと認識することが可能になると考えている。
【００１４】
そして、前記開故障がブロック側制御弁およびヘッド側制御弁のいずれであるかを特定するために、エンジン内冷却液温度が所定値以下か否かを調べるようにしている。というのは、一般に、ブロック内ウォータジャケットへの冷却液流通により回収する熱量は、ヘッド内ウォータジャケットへの冷却液流通により回収する熱量よりも大になるので、ブロック側制御弁が正常でヘッド側制御弁が開故障している場合のエンジン内冷却液温度は、ヘッド側制御弁が正常でブロック側制御弁が開故障している場合のエンジン内冷却液温度よりも高くなるはずである。このような現象の知見に基づき、例えばエンジン内冷却液温度が所定値以下であるときにはブロック側制御弁が開故障していると認識する一方、エンジン内冷却液温度が所定値を超えたときにはヘッド側制御弁が開故障していると認識することが可能になると考えている。
【００１５】
このように、本発明によれば、ブロック側制御弁およびヘッド側制御弁の少なくともいずれか一方が開故障している場合に、当該開故障しているものを比較的簡単な制御ロジックで認識することが可能になるので、エンジン冷却装置の設備コストの増大を抑制することが可能になる。
【００１６】
また、本発明に係るエンジン冷却装置は、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、両ウォータジャケットの冷却液を取り出してから戻すためのエンジンの外部通路と、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ブロック側制御弁およびヘッド側制御弁とを備えるエンジン冷却装置であって、前記両制御弁が閉弁していると予想される期間において、前記エンジン内冷却液温度の上昇率が所定値以下であるか否かを調べ、前記所定値以下であるときに前記ブロック側制御弁が開故障していると認識する一方、前記所定値を超えているときに前記ヘッド側制御弁が開故障していると認識する制御部を備える、ことを特徴としている。
【００１７】
なお、前記制御部は、前記両制御弁が閉弁していると予想される期間において、前記エンジン内冷却液温度から前記エンジン外冷却液温度を減算した結果が所定値以下であるか否かを調べ、前記所定値以下であるときに前記両方の制御弁のうちの少なくともいずれか一方の開故障に起因する異常が発生していると認識する異常認識手段と、前記異常認識手段で異常有りと認識したときに、前記エンジン内冷却液温度の上昇率が所定値以下であるか否かを調べ、前記所定値以下であるときに前記ブロック側制御弁が開故障していると認識する一方、前記所定値を超えているときに前記ヘッド側制御弁が開故障していると認識する識別手段とを備える、構成とすることが好ましい。
【００１８】
ここでは、前記開故障がブロック側制御弁およびヘッド側制御弁のいずれであるかを特定するために、エンジン内冷却液温度の上昇率が所定値以下か否かを調べるようにしている。
【００１９】
好ましくは、前記エンジン冷却装置は、前記制御部は、情報を記憶する記憶手段と、前記開故障している制御弁に関わる固有情報を前記記憶手段に書き込み保存する保存手段とをさらに備える、構成とすることができる。
【００２０】
この構成では、前記開故障が発生している場合に開故障している制御弁に関わる固有情報を保存するようにしているから、エンジン冷却装置を修理する際に修理対象となる制御弁を簡単に認識することが可能になって、修理対象でない制御弁を無駄に交換せずに済むようになる。これにより、修理費用を軽減することが可能になる。
【００２１】
好ましくは、前記ブロック側制御弁は冷却液温度の高低に応じてサーモワックスが溶融または固化することにより開閉作動するサーモスタットとすることができ、また、前記ヘッド側制御弁は電磁弁とすることができる。
【００２２】
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。ブロック側制御弁およびヘッド側制御弁が共に閉弁される状況としては、例えばエンジンが冷間始動されてから所定時間が経過するまでの間とされる。
【００２３】
好ましくは、前記外部通路は、途中に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、前記ラジエータ通路の冷却液流入部寄りには、当該冷却液流入部寄りの冷却液の温度を検出するとともに当該検出結果を前記エンジン内冷却液温度として前記制御部に入力する第１温度センサが設置され、前記ラジエータ通路の冷却液還流部寄りには、当該冷却液還流部寄りの冷却液の温度を検出するとともに当該検出結果を前記エンジン外冷却液温度として前記制御部に入力する第２温度センサが設置されている、構成とすることができる。
【００２４】
ここでは、外部通路の構成やエンジン内外の冷却液温度を検出するための第１、第２温度センサの配置を特定している。
【００２５】
まず、ラジエータ通路の冷却液流入部寄りは、前記両方のウォータジャケットから冷却液が取り出されて直ぐの場所であるから、当該冷却液流入部寄りの冷却液温度はエンジン内冷却液温度とほぼ同じと言える。
【００２６】
また、ラジエータ通路の冷却液還流部寄りは外部通路を流通した冷却液が最終的に到達する場所であるから、両方の制御弁が正常動作する状態であれば、例えば冷却液がラジエータを通過する経路で循環している場合だと前記冷却液還流部寄りの冷却液温度（エンジン外冷却液温度）がエンジン内冷却液温度より低くなって、その温度差も大きくなる。しかし、例えばウォータジャケットから排出された冷却液がラジエータをバイパスする経路で循環している場合だと、前記冷却液還流部寄りの冷却液温度（エンジン外冷却液温度）とエンジン内冷却液温度との差が小さくなる。このような現象を理解すれば、前記制御部による認識形態が正しいことが明らかになる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、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、両ウォータジャケットの冷却液を取り出してから戻すためのエンジンの外部通路と、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ブロック側制御弁およびヘッド側制御弁とを備えるエンジン冷却装置において、前記ブロック側制御弁およびヘッド側制御弁の少なくともいずれか一方が開故障したときに当該開故障したものを認識することが可能になる。
【００２８】
また、本発明は、前記開故障したものに関わる情報を保存することが可能になっているから、修理対象となる制御弁を簡単に認識することが可能になって、修理対象でない制御弁を無駄に交換せずに済むようになる。その結果、修理費用を軽減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【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循環経路を説明するための図である。
【図５】図１のブロック側制御弁ならびにヘッド側制御弁の開故障診断に関する説明に用いるフローチャートである。
【図６】図１のブロック側制御弁およびヘッド側制御弁の閉弁状態において正常時と異常時とにおけるエンジン内外の冷却液温度の変化を示すグラフである。
【図７】図１のブロック側制御弁およびヘッド側制御弁の閉弁状態において正常時および各制御弁の開故障時のエンジン内冷却液温度の変化を示すグラフである。
【図８】本発明に係るエンジン冷却装置の他実施形態の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
図１から図７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の冷却装置を例に挙げている。
【００３２】
このエンジン１には、冷却液を外部に取り出してから戻すための冷却液循環経路として、エンジンの内部通路とエンジンの外部通路とが設けられている。
【００３３】
前記内部通路は、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とを含んでいる。また、前記外部通路は、ラジエータ通路７と、ラジエータバイパス路８とを少なくとも含んでいる。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
このラジエータ通路７の一端側（冷却液流通方向の上流端側）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（冷却液流通方向の下流端側）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。
【００３８】
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。
【００３９】
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、ラジエータ通路７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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、電磁弁とされており、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。なお、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。
【００４７】
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。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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、ヘッド側制御弁２３の動作を制御する機能と、ブロック側制御弁２２およびヘッド側制御弁２３の開故障に起因する異常の有無を判定する機能と、異常有りと判定したときに開故障している制御弁（２２，２３）に関わる固有情報を下記するバックアップＲＡＭ（図示省略、請求項の「記憶手段」に相当）に書き込み保存する機能とを装備させるようにしている。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
以上のように、この実施形態では、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）とによって適宜の閉ループの冷却液循環経路が作られており、前記内部通路と、前記外部通路と、ウォータポンプ１１と、ラジエータ用サーモスタット２１と、ブロック側制御弁２２と、ヘッド側制御弁２３と、ＥＣＵ１００とによってエンジン冷却装置が構成されている。
【００５４】
そして、ＥＣＵ１００は、例えば第１温度センサ３１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３１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。
【００５５】
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。
【００５６】
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３１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。
【００５７】
この冷間始動から所定時間が経過するまでの間は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が共に閉弁しているので、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、この状態でも、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。
【００５８】
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。
【００５９】
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３１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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
次に、前記したＥＣＵ１００に装備させている機能のうち、ブロック側制御弁２２およびヘッド側制御弁２３の開故障に起因する異常の有無を判定する機能と、異常有りと判定したときに開故障している制御弁（２２，２３）に関わる固有情報を前記バックアップＲＡＭ（図示省略、請求項の記憶手段に相当）に書き込み保存する機能とについて、図５に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００６５】
なお、前記ブロック側制御弁２２およびヘッド側制御弁２３の開故障の有無を調べるために、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の上流側に第２温度センサ３２を設け、この第２温度センサ３２により当該第２温度センサ３２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。
【００６６】
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を冷間始動してから所定の周期（数msec〜数十msec）毎にスタートされ、所定時間が経過するまで継続して実行される。なお、前記所定時間とは、前記基本的な動作の説明に記載しているように、エンジンの冷間始動してから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３１の検出出力に基づき認識される冷却液温度ｔｈｗ２）が前記冷間始動判定基準値Ｙ以上になってヘッド側制御弁２３の開弁指示を出力するまでの時間を、適宜の実験あるいはシミュレーションなどによって調べ、その結果に基づいて適宜に決定することができる。
【００６７】
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、ブロック側制御弁２２およびヘッド側制御弁２３の少なくともいずれか一方の開故障に起因する異常が発生しているか否かを調べる。
【００６８】
具体的に、このステップＳ１では、例えばエンジン１の冷間始動から所定時間が経過するまでの間、つまり冷間始動に伴う暖機運転中においてブロック側制御弁２２およびヘッド側制御弁２３が共に閉弁されている状態において、エンジン内冷却液温度ｔｈｗ２からエンジン外冷却液温度ｔｈｗ３を減算し、その算出結果が所定値α以下であるか否かを調べている。
【００６９】
前記した基本的な動作説明から明らかなように、そもそも、エンジン１の冷間始動時には、本来、両方の制御弁２２，２３が閉弁状態になるはずであるが、仮に、両方の制御弁２２，２３が正常に閉弁していれば、図６の細実線で示すように両ウォータジャケット４，５に冷却液が流通しなくなってエンジン内冷却液温度ｔｈｗ２が比較的速やかに上昇することになるので、図６の細実線で示すエンジン内冷却液温度ｔｈｗ２と図６の一点鎖線で示すエンジン外冷却液温度ｔｈｗ３との差が大きくなる。しかしながら、ブロック側制御弁２２およびヘッド側制御弁２３の少なくともいずれか一方が開故障していると、両ウォータジャケット４，５で冷却液が停止せずに流通するようになるので、図６の太実線で示すエンジン内冷却液温度ｔｈｗ２と図６の二点鎖線で示すエンジン外冷却液温度ｔｈｗ３との差が小さくなる。なお、図６では、ヘッド側制御弁２３の開故障時のエンジン内冷却液温度ｔｈｗ２およびエンジン外冷却液温度ｔｈｗ３のみを例示していて、ブロック側制御弁２２の開故障時のエンジン内冷却液温度ｔｈｗ２およびエンジン外冷却液温度ｔｈｗ３についての記載を割愛している。このような異常現象の知見に基づき、前記温度差ｔｈｗ２−ｔｈｗ３が所定値α以下になると、前記２つの制御弁２２，２３のうちの少なくともいずれか一方が開故障が発生しているものと認識することが可能になると考えている。
【００７０】
ここで、仮に、両方の制御弁２２，２３が、本来、閉弁している期間内の例えば図６の時刻ｔ１において、ｔｈｗ２−ｔｈｗ３＞αであった場合には、ブロック側制御弁２２およびヘッド側制御弁２３が共に正常であると判断し、前記ステップＳ１で否定判定して、このフローチャートを終了する。
【００７１】
その一方で、ｔｈｗ２−ｔｈｗ３≦αであった場合には、ブロック側制御弁２２およびヘッド側制御弁２３の少なくともいずれか一方の開故障に起因する異常が発生していると判断し、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。
【００７２】
ステップＳ２では、前記異常発生の原因、つまりブロック側制御弁２２およびヘッド側制御弁２３のいずれか一方が開故障しているのか、あるいは両方が開故障しているのかを調べる。
【００７３】
具体的に、このステップＳ２では、前記ステップＳ１で肯定判定したときに、第１温度センサ３１の検出出力に基づいてエンジン内冷却液温度ｔｈｗ２を認識し、このエンジン内冷却液温度ｔｈｗ２が所定の閾値β以下であるか否かを判定する。
【００７４】
そもそも、一般に、ブロック内ウォータジャケット４への冷却液流通により回収する熱量は、ヘッド内ウォータジャケット５への冷却液流通により回収する熱量よりも大になるので、図７に示すように、ブロック側制御弁２２が正常でヘッド側制御弁２３が開故障している場合のエンジン内冷却液温度ｔｈｗ２は、ヘッド側制御弁２３が正常でブロック側制御弁２２が開故障している場合のエンジン内冷却液温度ｔｈｗ２よりも高くなるはずである。なお、図７ではブロック側制御弁２２およびヘッド側制御弁２３が共に開故障した時のエンジン内冷却液温度ｔｈｗ２の変化を参考までに記載しているが、両制御弁２２，２３が同時に開故障することはほとんどない。このような現象の知見に基づき、例えばエンジン内冷却液温度ｔｈｗ２が所定値β以下であるときにはブロック側制御弁２３が開故障していると認識する一方、エンジン内冷却液温度ｔｈｗ２が所定値βを超えたときにはヘッド側制御弁２２が開故障していると認識することが可能になると考えている。
【００７５】
ここで、仮に、両方の制御弁２２，２３が、本来、閉弁している期間（または閉弁していると予想される期間）内の例えば図７の時刻ｔ２において、ｔｈｗ２≦βであった場合には前記ステップＳ２で肯定判定して、ステップＳ３においてブロック側制御弁２２が開故障していると認識し、ステップＳ４において前記ステップＳ３の認識情報を前記バックアップＲＡＭ（図示省略）に書き込み保存する。
【００７６】
その一方で、ｔｈｗ２＞βであった場合には前記ステップＳ２で否定判定して、ステップＳ５においてヘッド側制御弁２３が開故障していると認識し、ステップＳ６において前記ステップＳ５の認識情報を前記バックアップＲＡＭ（図示省略）に書き込み保存する。
【００７７】
ところで、前記ステップＳ４、Ｓ６では、認識情報をダイアグコードとして保存することが可能である。このようにすれば、整備作業者がダイアグノーシスで前記バックアップＲＡＭ（図示省略）からダイアグコードを読み取ることにより、修理対象が何であるかを簡単に調べることができる。そして、このステップＳ４、Ｓ６の後は、このフローチャートを終了する。
【００７８】
なお、前記ＥＣＵ１００が請求項に記載している「制御部」に相当している。そして、ＥＣＵ１００の動作説明に用いるフローチャートにおいて、前記ステップＳ１が請求項に記載している「異常認識手段」に相当し、また、前記ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ５が請求項に記載している「識別手段」に相当し、さらに前記ステップＳ４、Ｓ６が請求項に記載している「保存手段」に相当している。
【００７９】
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およびヘッド側制御弁２３の少なくともいずれか一方の開故障に起因する異常が発生している場合に、前記開故障しているもの（ブロック側制御弁２２およびヘッド側制御弁２３の少なくともいずれか）を比較的簡単な制御ロジックで認識することが可能になる。これにより、エンジン冷却装置を比較的安価に提供することが可能になる。
【００８０】
しかも、この実施形態では、ブロック側制御弁２２およびヘッド側制御弁２３の少なくともいずれか一方が開故障していることを認識したときに、当該認識した情報を保存するようにしているから、エンジン冷却装置を修理する際に修理対象となる制御弁を簡単に認識することが可能になって、修理対象でない制御弁を無駄に交換せずに済むようになる。これにより、修理費用を軽減することが可能になる。
【００８１】
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。
【００８２】
（１）上記実施形態では、前記ステップＳ２において第１温度センサ３１の検出出力に基づいてエンジン内冷却液温度ｔｈｗ２を認識し、このエンジン内冷却液温度ｔｈｗ２が所定の閾値β以下であるか否かを判定するようにしているが、本発明はこれに限定されない。
【００８３】
例えば、前記ステップＳ２において、第１温度センサ３１の検出出力に基づいてエンジン内冷却液温度ｔｈｗ２の上昇率を認識し、この認識した上昇率が所定の閾値以下であるか否かを判定するようにしてもよい。そして、前記上昇率が前記閾値以下である場合には、前記ステップＳ２で肯定判定して、前記ステップＳ３においてブロック側制御弁２２が開故障していると認識するようにできる。一方、前記上昇率が前記閾値を超えた場合には前記ステップＳ２で否定判定して、前記ステップＳ５においてヘッド側制御弁２３が開故障していると認識するようにできる。
【００８４】
（２）上記実施形態では、ヘッド側制御弁２３を電磁弁とした例を挙げているが、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特に限定されるものではない。具体的に、ヘッド側制御弁２３は、例えばヒータなどの加熱部で感温部のサーモワックスを加熱することが可能なタイプのサーモスタット、あるいは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。
【００８５】
（３）上記実施形態では、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く、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る。具体的に、ブロック側制御弁２２は、電磁弁、ヒータなどの加熱部で感温部のサーモワックスを加熱することが可能なタイプのサーモスタット、あるいは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。
【００８６】
（４）上記実施形態では、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との共通排出部６をシリンダヘッド３の他端面に設け、それに合わせてラジエータ通路７の冷却液流入部７ａを１本形状に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。
【００８７】
例えば図８に示すように、ブロック内ウォータジャケット４の冷却液排出部４ｂをシリンダブロック２の他端面に設けて、ヘッド内ウォータジャケット５の冷却液排出部５ｂをシリンダヘッド３の他端面に設けるとともに、ラジエータ通路７の冷却液流入側を二股に分岐させるようにし、当該二股に分岐する一方の冷却液流入部７ａ１を前記ブロック内ウォータジャケット４の冷却液排出部４ｂに接続し、他方の冷却液流入部７ａ２をヘッド内ウォータジャケット５の冷却液排出部５ｂに接続させるような構成にすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、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、両ウォータジャケットの冷却液を取り出してから戻すためのエンジンの外部通路と、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ブロック側制御弁およびヘッド側制御弁とを備えるエンジン冷却装置に好適に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００８９】
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    両方の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
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
１００    ＥＣＵ
【図１】
2013096256.tif 000003
【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】
2013096256.tif 000008
【図７】
2013096256.tif 000009
【図８】
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