(57)【要約】【課題】高い追従性を有して冷却水温度を短時間で制御することにより、冷却損失を低減して内燃機関の燃費を向上させることが可能な内燃機関の冷却システムを提供する。【解決手段】このエンジン冷却システム１００は、エンジン１１０を冷却する冷却水の流量を調整可能な電動ウォータポンプ３０と、エンジン１１０が低出力モードに切り替わったことに基づいて、電動ウォータポンプ３０の回転数制御により冷却水流量を低減させる制御を行う制御部９０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動ウォータポンプ、または、内燃機関により駆動される機械式ウォータポンプおよび機械的駆動力により弁体が駆動制御される流量調整弁により構成され、前記内燃機関を冷却する冷却水の流量を調整可能な流量調整部と、
前記内燃機関が低出力モードに切り替わったことに基づいて、前記流量調整部により冷却水流量を低減させる制御を行う制御部と、を備えた、内燃機関の冷却システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記内燃機関がオットーサイクル運転から前記低出力モードとしてのアトキンソンサイクル運転に切り替わったことに基づいて、前記流量調整部による冷却水流量を低減させる制御を行うように構成されている、請求項１に記載の内燃機関の冷却システム。
【請求項３】
前記制御部は、吸気バルブが閉じるタイミングに基づいて前記内燃機関が前記オットーサイクル運転から前記アトキンソンサイクル運転に切り替わったか否かを判断するとともに、前記内燃機関が前記オットーサイクル運転から前記アトキンソンサイクル運転に切り替わったと判断した場合に、前記流量調整部による冷却水流量を低減させる制御を行うように構成されている、請求項２に記載の内燃機関の冷却システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記内燃機関が前記オットーサイクル運転から前記アトキンソンサイクル運転に切り替わったことに基づいて、前記オットーサイクル運転用の第１冷却水流量マップから前記アトキンソンサイクル運転用の第２冷却水流量マップに切り替えて前記第２冷却水流量マップに基づいて前記流量調整部による冷却水流量を低減させる制御を行うように構成されている、請求項２または３に記載の内燃機関の冷却システム。
【請求項５】
前記流量調整部は、前記電動ウォータポンプを含み、
前記制御部は、前記内燃機関が低出力モードに切り替わったことに基づいて、前記電動ウォータポンプの冷却水吐出量を低減させる制御を行うように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の冷却システム。
【請求項６】
前記流量調整部は、前記機械式ウォータポンプおよび前記流量調整弁を含み、
前記制御部は、前記内燃機関が低出力モードに切り替わったことに基づいて、前記流量制御弁の開度制御を行うことによって前記機械式ウォータポンプの冷却水吐出量を低減させる制御を行うように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の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、特に、冷却水の流量を調整可能な流量調整部を備えた内燃機関の冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷却水の流量を調整可能な流量調整部を備えた内燃機関の冷却システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、エンジンの冷却水温度を目標温度に制御する水温制御手段を備えたミラーサイクルエンジンの水温制御装置（内燃機関の冷却システム）が開示されている。この特許文献１に記載のミラーサイクルエンジンの水温制御装置では、水温制御手段としてサーモスタットが用いられている。サーモスタットは、冷却水温度の上昇時にハウジング内のワックスケースに充填されたサーモワックスの容積増加とともに弁体を移動させてラジエター側への冷却水流路を開く機能を有している。なお、ワックスケースには、制御電圧に応じて冷却量が制御可能なペルチェ素子が取り付けられている。そして、ペルチェ素子によりサーモワックスの温度を制御することによりサーモワックスを膨張または収縮させて弁体位置が制御されるように構成されている。これにより、エンジンが低負荷域（低出力モード）で運転される際にペルチェ素子によるサーモスタットの開閉制御が行われてラジエター側への冷却水流量が抑制（低減）されることにより、冷却水温度が高めに維持されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２００９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたミラーサイクルエンジンの水温制御装置では、ペルチェ素子により温度調整されたサーモワックスがその容積を変化させて実際に弁体を移動させるまでには数秒ないし数十秒を要すると考えられるため、エンジンの運転状態の変動に応じた冷却水温度の制御を遅延なく追従させるのが困難である。また、サーモワックスの温度制御による容積変化（膨張または収縮）を利用して弁体を移動させるため、弁体位置を微調整しながら冷却水流量を細かく制御するのも困難である。このため、エンジンが低負荷（低出力モード）に切り替わった際に、適切な冷却水流量に調整するまでに時間がかかり、その間、冷却損失（冷却水に無駄に失われる熱エネルギー）が増加してエンジンの燃費が悪化するという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、高い追従性を有して冷却水温度を短時間で制御することにより、冷却損失を低減して内燃機関の燃費を向上させることが可能な内燃機関の冷却システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面における内燃機関の冷却システムは、電動ウォータポンプ、または、内燃機関により駆動される機械式ウォータポンプおよび機械的駆動力により弁体が駆動制御される流量調整弁により構成され、内燃機関を冷却する冷却水の流量を調整可能な流量調整部と、内燃機関が低出力モードに切り替わったことに基づいて、流量調整部により冷却水流量を低減させる制御を行う制御部と、を備える。
【０００８】
この発明の一の局面による内燃機関の冷却システムでは、上記構成によって、内燃機関が低出力モードに切り替わった際に、電動ウォータポンプまたは機械式ウォータポンプおよび機械的駆動力により弁体が駆動制御される流量調整弁のいずれかにより構成された流量調整部により、冷却水流量を迅速に低減させることができる。すなわち、内燃機関の運転モードの変化に対して高い追従性を有して冷却水温度を短時間のうちに制御することができるので、低出力モードに切り替わった直後から内燃機関を冷やし過ぎることなく適切な冷却水温度の状態で冷却することができる。この結果、冷却損失が低減されるとともに内燃機関の燃費を向上させることができる。
【０００９】
上記一の局面による内燃機関の冷却システムにおいて、好ましくは、制御部は、内燃機関がオットーサイクル運転から低出力モードとしてのアトキンソンサイクル運転に切り替わったことに基づいて、流量調整部による冷却水流量を低減させる制御を行うように構成されている。
【００１０】
このように構成すれば、通常のオットーサイクル運転から、圧縮工程におけるピストンストロークよりも膨張工程におけるピストンストロークを長くとるアトキンソンサイクル運転（低出力モード）に切り替わった場合に、冷却損失の増加を確実に低減することができるので、アトキンソンサイクル運転による低燃費効果を確実に得ることができる。
【００１１】
この場合、好ましくは、制御部は、吸気バルブが閉じるタイミングに基づいて内燃機関がオットーサイクル運転からアトキンソンサイクル運転に切り替わったか否かを判断するとともに、内燃機関がオットーサイクル運転からアトキンソンサイクル運転に切り替わったと判断した場合に、流量調整部による冷却水流量を低減させる制御を行うように構成されている。
【００１２】
このように構成すれば、吸気バルブが閉じるタイミングに基づいてオットーサイクル運転からアトキンソンサイクル運転への切り替わりを確実に把握することができるので、アトキンソンサイクル運転時に冷却水流量を遅延なく低減させることができる。
【００１３】
上記内燃機関がオットーサイクル運転からアトキンソンサイクル運転に切り替わったことに基づいて流量調整部による冷却水流量を低減させる制御を行う構成において、好ましくは、制御部は、内燃機関がオットーサイクル運転からアトキンソンサイクル運転に切り替わったことに基づいて、オットーサイクル運転用の第１冷却水流量マップからアトキンソンサイクル運転用の第２冷却水流量マップに切り替えて第２冷却水流量マップに基づいて流量調整部による冷却水流量を低減させる制御を行うように構成されている。
【００１４】
このように構成すれば、流量調整部により追従性の高い流量制御を行うことができる分、アトキンソンサイクル運転用の第２冷却水流量マップを有効に使用してより適切な冷却水流量の制御を行うことができる。これにより、冷却損失を効果的に低減することができる点で、アトキンソンサイクル運転による低燃費効果を確実に得ることができる。
【００１５】
上記一の局面による内燃機関の冷却システムにおいて、好ましくは、流量調整部は、電動ウォータポンプを含み、制御部は、内燃機関が低出力モードに切り替わったことに基づいて、電動ウォータポンプの冷却水吐出量を低減させる制御を行うように構成されている。
【００１６】
このように構成すれば、内燃機関が低出力モードに切り替わった際に、制御部により電動ウォータポンプの回転数を迅速に低下させて冷却水吐出量を確実に低減させることができるので、冷却損失を低減して内燃機関の燃費を確実に向上させることができる。
【００１７】
上記一の局面による内燃機関の冷却システムにおいて、好ましくは、流量調整部は、機械式ウォータポンプおよび流量調整弁を含み、制御部は、内燃機関が低出力モードに切り替わったことに基づいて、流量制御弁の開度制御を行うことによって機械式ウォータポンプの冷却水吐出量を低減させる制御を行うように構成されている。
【００１８】
このように構成すれば、内燃機関が低出力モードに切り替わった際に、機械式ウォータポンプの回転数に関係なく制御部により流量制御弁の開度を迅速に減少させて冷却水吐出量を確実に低減させることができるので、冷却損失を低減して内燃機関の燃費を確実に向上させることができる。
【００１９】
なお、上記一の局面による内燃機関の冷却システムにおいて、以下の構成も考えられる。
【００２０】
（付記項１）
すなわち、上記一の局面による内燃機関の冷却システムにおいて、制御部は、内燃機関が低出力モードとしての気筒休止運転に切り替わったことに基づいて、流量調整部により冷却水流量を低減させる制御を行うように構成されている。
【００２１】
（付記項２）
また、上記一の局面による内燃機関の冷却システムにおいて、内燃機関は電動モータを併用して駆動されるように構成されており、制御部は、電動モータを併用して駆動されることにより内燃機関が低出力モードに切り替わったことに基づいて、流量調整部により冷却水流量を低減させる制御を行うように構成されている。
【００２２】
（付記項３）
また、上記内燃機関がオットーサイクル運転からアトキンソンサイクル運転に切り替わったことに基づいて流量調整部による冷却水流量を低減させる制御を行う内燃機関の冷却システムにおいて、内燃機関の吸気弁を開閉する弁開閉時期を制御するとともに内燃機関始動時に中間位置にロックする弁開閉時期制御機構を用いて、アトキンソンサイクル運転が行われるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態によるエンジン冷却システムの構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるエンジン冷却システムに用いられる冷却水温マップを示した図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるエンジン冷却システムに用いられるオットーサイクル運転用の冷却水循環量基本マップを示した図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるエンジン冷却システムに用いられるアトキンソンサイクル運転用の冷却水循環量特性変更マップを示した図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるエンジン冷却システムの動作に関する制御部の処理フローを示した図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるエンジン冷却システムの構成を示したブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態によるエンジン冷却システムの動作に関する制御部の処理フローを示した図である。
【図８】本発明の第２実施形態の変形例によるエンジン冷却システムの構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態によるエンジン冷却システム１００（内燃機関の冷却システムの一例）の構成について説明する。
【００２５】
エンジン冷却システム１００は、車両（図示せず）に搭載されたエンジン１１０（内燃機関）を、冷却水（クーラント）を用いて冷却するシステムである。具体的には、図１に示すように、エンジン冷却システム１００は、ラジエター１０と、サーモスタット２０と、電動ウォータポンプ３０（流量調整部の一例）（以下、電動ＷＰ３０と称す）と、熱デバイス５０とを備えている。熱デバイス５０は、車内暖房用のヒータコア５１と、エンジンオイル冷却用のオイルクーラー５２とを含む。また、エンジン冷却システム１００は、上記した各構成要素を接続して冷却水を循環させる冷却水循環経路７０を備えている。
【００２６】
冷却水循環経路７０には、エンジン１１０内部に形成されたウォータジャケット１２０（破線）が含まれる。ここで、エンジン１１０は、シリンダブロック１１１とシリンダヘッド１１２とを含む。また、ウォータジャケット１２０は、シリンダブロック１１１を通過するブロック通路７１と、シリンダヘッド１１２を通過するシリンダヘッド通路７２とを有する。これにより、冷却水は、シリンダブロック１１１の側面からブロック通路７１に流入するとともに上方のシリンダヘッド１１２へと移動してシリンダヘッド通路７２に流通される。そして、冷却水は、シリンダヘッド通路７２の出口部から外部に排出される。
【００２７】
また、冷却水循環経路７０は、シリンダヘッド通路７２の下流側（エンジン外部）で経路７３と経路７４とに分岐される。経路７３は、ラジエター１０を経由してサーモスタット２０に接続されるとともに、経路７４は、熱デバイス５０を経由してサーモスタット２０に接続される。また、サーモスタット２０の出口部は、電動ＷＰ３０の吸入口に接続されている。これにより、冷却水循環経路７０は、ラジエター１０、サーモスタット２０、電動ＷＰ３０およびエンジン１１０を矢印Ｐ１方向に一巡（循環）する経路Ｃ１と、熱デバイス５０、サーモスタット２０、電動ＷＰ３０およびエンジン１１０を矢印Ｐ２方向に一巡（循環）する経路Ｃ２とにより構成される。エンジン冷却システム１００では、経路Ｃ２を流通する冷却水のサーモスタット２０の入口部での温度に応じて内部のバルブ動作が切り替わることにより、経路Ｃ１にも冷却水が流通されるように構成されている。
【００２８】
すなわち、サーモスタット２０は、循環する冷却水温度の上昇時にハウジング内部に充填されたサーモワックス（図示せず）の膨張とともにバルブ（弁体）を移動させてラジエター１０側への経路７３を開く機能を有する。反対に、サーモスタット２０は、冷却水温度の低下時にハウジング内部に充填されたサーモワックスの容積縮小（収縮）とともにバルブを移動させてラジエター１０側への経路７３を閉じる機能を有している。
【００２９】
これにより、サーモスタット２０の入口部での冷却水温度が所定温度未満の場合（エンジン１１０の暖機完了前の状態）には、冷却水は、ラジエター１０に流通させずに熱デバイス５０が設けられた経路Ｃ２にのみ流通される。そして、冷却水温度が所定温度よりも高くなった場合（暖機運転モード完了時）には、冷却水は、経路Ｃ１および経路Ｃ２の両方に流通される。このように、エンジン冷却システム１００では、エンジン１１０の運転状態（運転モード）に応じた冷却水温度（サーモスタット２０の入口部での冷却水温度）の変化とともにサーモスタット２０が作動されることにより、ウォータジャケット１２０を流通する冷却水が適切な温度範囲に保たれるように構成されている。
【００３０】
また、図１に示すように、車両（図示せず）には、エンジン１１０の運転状態を制御する制御部（ＥＣＵ）９０と、制御用データが記憶される記憶部９１とが設けられている。制御部９０においては、エンジン回転数、エンジン負荷（負荷率）、ノッキングの有無、エンジン冷却水温度、エンジンオイル温度などが把握される。また、制御部９０はこれらの情報に基づいて運転モードを把握するとともに把握された運転モードに応じた制御をエンジン１１０およびエンジン冷却システム１００に対して行う役割を有している。
【００３１】
記憶部９１には、制御部９０の制御プログラム実行時に使用される複数種類の制御用データが記憶されている。複数種類の制御用データには、後述する「ＩＶＣタイミングテーブル」、「冷却水温マップ」、「冷却水循環量基本マップ（第１冷却水流量マップの一例）」および「冷却水循環量特性変更マップ（第２冷却水流量マップの一例）」などが含まれる。
【００３２】
また、エンジン１１０は、オットーサイクル運転とアトキンソンサイクル運転とが切替可能に構成されている。ここで、オットーサイクルでは、吸気・圧縮工程と膨張・排気工程とがピストンストロークを同じにすることによって圧縮比と膨張比とを等しくして運転される。一方、アトキンソンサイクルでは、吸気・圧縮工程におけるピストンストロークよりも膨張・排気工程におけるピストンストロークを相対的に長くすることによって圧縮比よりも膨張比を大きくして運転される。すなわち、アトキンソンサイクル運転は、オットーサイクル運転に対して膨張比を大きく（圧縮比を小さく）して余分な排熱を抑えて熱効率を改善させる運転モードである。したがって、アトキンソンサイクル運転では、オットーサイクル運転の場合よりもエンジン１１０からの発熱量が減少される。
【００３３】
オットーサイクル運転とアトキンソンサイクル運転との切り替えを行うために、エンジン１１０は可変バルブタイミング機構１５０を備えている。可変バルブタイミング機構１５０は、クランクシャフト（図示せず）に対して吸気バルブ（吸気弁）を開閉するための吸気カムシャフトを遅角（または進角）させることで、エンジン１１０の吸気バルブを開閉するタイミング（弁開閉時期）を変化させる機能を有する。また、可変バルブタイミング機構１５０は、ベーン式のカム位相可変機構を有しており、潤滑系のオイル圧力を利用して油圧駆動される。これにより、アトキンソンサイクル運転では、吸気行程において吸気バルブの閉じるタイミングがオットーサイクル運転の場合よりも遅らせる（遅閉じさせる）かまたは進ませる（早閉じさせる）ように設定される。アトキンソンサイクルでは、シリンダへの吸気の充填効率を低くして実質的な圧縮比が低く抑えられている。
【００３４】
なお、可変バルブタイミング機構１５０は、円滑なエンジン始動を目的として、エンジン始動時に、最進角位相と最遅角位相との間の所定の中間ロック位置においてクランクシャフトと吸気カムシャフト（図示せず）との相対回転位相をロック（保持）するように構成されている。したがって、アトキンソンサイクル運転時には、吸気カムシャフトの回転位相が中間ロック位置（エンジン始動位置）から最遅角位相までの範囲も遅角側にできるように、可変バルブタイミング機構１５０におけるベーン（図示せず）が移動される。
【００３５】
また、図２に示すように、エンジン１１０においては、吸気バルブの閉じるタイミング（Ｉｎｔａｋｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｃｌｏｓｅ  Ｔｉｍｉｎｇ）に対するエンジン１１０の冷却水温度（目標値）が「冷却水温マップ」として予め設定されている。図２において、吸気バルブ閉鎖タイミング（横軸）が基準点Ａから遅角（または進角）されるのに伴って、エンジン１１０（図１参照）の冷却水温度の目標値が上昇されるように設定されている。すなわち、吸気バルブ閉鎖タイミングが基準点Ａから遅角（進角）されてアトキンソンサイクル運転に対応するタイミング領域Ｂに入った場合には、通常のオットーサイクル運転の場合と比較してシリンダヘッド１１２（図１参照）などからの発熱量が少なくなるため、その分、エンジン出口水温を上昇させた状態でエンジン１１０が冷却されるように構成されている。また、吸気バルブの閉じるタイミングは、記憶部９１内の「ＩＶＣタイミングテーブル」（図１参照）に予め設定されている。
【００３６】
電動ＷＰ３０は、図１に示すように、エンジン１１０内のウォータジャケット１２０に冷却水を強制的に循環させる機能を有している。そして、制御部９０により電動モータの回転数が制御されることによってインペラの回転速度が変化されることにより、電動ＷＰ３０からの冷却水吐出量が増減されるように構成されている。
【００３７】
エンジン１１０がオットーサイクルで運転される状態では、図３に示す「冷却水循環量基本マップ」が用いられる。そして、エンジン１１０がアトキンソンサイクルを形成して運転される状態では、図４に示す「冷却水循環量特性変更マップ」が用いられる。なお、冷却水循環量基本マップ（図３参照）を例に説明すると、エンジン回転数（回転／分）およびエンジン負荷率（％）に対する冷却水温度（エンジン出口水温の目標値）ごとの冷却水流量（要求値）が規定されている。したがって、電動ＷＰ３０は、所定のエンジン回転数およびエンジン負荷率において決定される冷却水流量Ｑに対応した回転数で駆動される。
【００３８】
また、冷却水循環量基本マップと比較した場合、冷却水循環量特性変更マップ（図４参照）は、アトキンソンサイクル運転になることによりエンジン負荷率がオットーサイクル運転の場合よりも低下されるので、目標値として設定されたエンジン出口水温ごとの冷却水流量（要求値）が減少される制御データにより構成される。たとえば、オットーサイクル運転では冷却水流量Ｑ４（図３参照）が要求される一方、アトキンソンサイクル運転では冷却水流量Ｑ４よりも小さい冷却水流量Ｑ２（図４参照）しか要求されなくなる。
【００３９】
このように、エンジン冷却システム１００においては、制御部９０により把握されたエンジン回転数、エンジン負荷率、ノッキングの有無、冷却水温度（エンジン出口水温）およびエンジンオイル温度の少なくともいずれかに基づいてエンジン１１０の運転モードが判別されるとともに、判別された運転モードに応じてウォータジャケット１２０に供給される冷却水流量が迅速に制御されるように構成されている。
【００４０】
次に、図１〜図５を参照して、エンジン冷却システム１００の動作制御に関する制御部９０の処理フローについて説明する。以下では、エンジン１１０が始動された状態で、所定の制御周期毎に繰り返されるエンジン冷却システム１００の動作制御に関して説明する。
【００４１】
図５に示すように、ステップＳ１において、エンジン１１０（図１参照）の運転状態が制御部９０（図１参照）により判定される。具体的には、記憶部９１（図１参照）に記憶されたＩＶＣタイミングテーブルの読み込みが行われるとともに、エンジン回転数およびエンジン負荷率が取得される。そして、ステップＳ２では、現在のエンジン１１０の運転状態が、通常の出力モードであるオットーサイクル運転から低出力モードとしてのアトキンソンサイクル運転に切り替わったか否かが判断される。
【００４２】
ステップＳ２において、現在のエンジン１１０の運転状態がオットーサイクル運転のままである（アトキンソンサイクル運転に切り替わっていない）と判断された場合、ステップＳ３では、オットーサイクル運転用の冷却水循環量基本マップ（図３参照）の読み込みが行われる。そして、ステップＳ４では、エンジン回転数およびエンジン負荷率に対応する要求冷却水流量が冷却水循環量基本マップに基づいて算出されるとともに、この冷却水流量（標準流量）を得るための回転数制御が電動ＷＰ３０に対して行われる。
【００４３】
一方、ステップＳ２において、現在のエンジン１１０の運転モードがオットーサイクル運転からアトキンソンサイクル運転に切り替わったと判断された場合、ステップＳ５では、アトキンソンサイクル運転用の冷却水循環量特性変更マップ（図４参照）の読み込みが行われる。そして、ステップＳ６では、エンジン回転数および負荷率に対応する要求冷却水流量が冷却水循環量特性変更マップに基づいて算出されるとともに、この冷却水流量（低流量）を得るための回転数制御が電動ＷＰ３０（図１参照）の駆動制御が行われる。
【００４４】
ここで、第１実施形態では、ステップＳ２によりエンジン１１０がオットーサイクル運転から低出力モードとしてのアトキンソンサイクル運転に切り替わったと判断された場合に、電動ＷＰ３０により冷却水流量を低減させる制御が制御部９０により行われる。これにより、アトキンソンサイクル運転では、ウォータジャケット１２０（図１参照）に供給される冷却水流量が迅速に低減される。その後、本制御フローは一旦終了される。なお、本制御フロー終了後は、所定時間経過後、再び、図５に示した本制御フローが実行される。
【００４５】
なお、エンジン冷却システム１００では、上記ステップＳ１〜Ｓ６の制御フローとは別に、エンジン１１０が停止されたか否かが、制御部９０により所定の制御周期毎に判断される。そして、ステップＳ１〜Ｓ６が実行されている最中に、制御部９０によりエンジン１１０が停止されたと判断された場合、図５に示した制御フローは、終了される。また、エンジン１１０が始動された際に、ステップＳ１〜Ｓ６が再度実行される。第１実施形態におけるエンジン冷却システム１００は、上記のように構成されている。
【００４６】
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００４７】
第１実施形態では、電動ＷＰ３０と、エンジン１１０が低出力モードに切り替わったことに基づいて電動ＷＰ３０により冷却水流量を低減させる制御を行う制御部９０とを備える。これにより、エンジン１１０が低出力モードに切り替わった際に電動ＷＰ３０の回転数を迅速に低下させて冷却水吐出量を確実に低減させることができる。すなわち、サーモスタット２０による冷却水温度の制御とは異なり、エンジン１１０の運転モードの変化に対して高い追従性を有してエンジン出口水温を短時間で制御することができるので、低出力モードに切り替わった直後からシリンダブロック１１１を冷やし過ぎることなく適切なエンジン出口水温（冷却水温度）の状態で冷却することができる。この結果、冷却損失が低減するとともにエンジン１１０の燃費を向上させることができる。
【００４８】
また、第１実施形態では、オットーサイクル運転からアトキンソンサイクル運転に切り替わったことに基づいて、電動ＷＰ３０による冷却水流量を低減させる制御を行うように制御部９０を構成する。これにより、通常のオットーサイクル運転からアトキンソンサイクル運転（低出力モード）に切り替わった場合に、冷却損失の増加を確実に低減することができるので、アトキンソンサイクル運転による低燃費効果を確実に得ることができる。
【００４９】
また、第１実施形態では、吸気バルブが閉じるＩＶＣタイミングテーブル（図１参照）に基づいてエンジン１１０がオットーサイクル運転からアトキンソンサイクル運転に切り替わったか否かを判断する。そして、エンジン１１０がオットーサイクル運転からアトキンソンサイクル運転に切り替わった場合に電動ＷＰ３０による冷却水流量を低減させる制御を行う。これにより、吸気バルブが閉じるＩＶＣタイミングテーブルに基づいてオットーサイクル運転からアトキンソンサイクル運転への切り替わりを確実に把握することができるので、アトキンソンサイクル運転時に冷却水流量を遅延なく低減させることができる。
【００５０】
また、第１実施形態では、オットーサイクル運転からアトキンソンサイクル運転に切り替わったことに基づいて、オットーサイクル運転用の冷却水循環量基本マップ（図３参照）からアトキンソンサイクル運転用の冷却水循環量特性変更マップ（図４参照）に切り替えて冷却水循環量特性変更マップに基づいて冷却水流量を低減させる制御を行うように制御部９０を構成する。これにより、電動ＷＰ３０により追従性の高い流量制御を行うことができる分、冷却水循環量特性変更マップを有効に使用してより適切な冷却水流量の制御を行うことができる。これにより、冷却損失を効果的に低減することができる点で、アトキンソンサイクル運転による低燃費効果を確実に得ることができる。
【００５１】
また、第１実施形態では、吸気バルブを開閉するタイミング（弁開閉時期）を制御するとともにエンジン始動時に中間位置にロックする可変バルブタイミング機構１５０を用いてアトキンソンサイクル運転を行うようにエンジン１１０を構成する。すなわち、アトキンソンサイクル運転が行われる際には、吸気カムシャフトの回転位相が中間ロック位置（エンジン始動位置）から最遅角位相までの範囲も遅角側にできるように可変バルブタイミング機構１５０内のベーンを作動させることが可能である。したがって、エンジン負荷に応じて中間ロック位置から最遅角位相までの範囲内でより熱効率の高いアトキンソンサイクル運転を行うことができるので、この範囲内で電動ＷＰ３０の回転数をより低下させて冷却水流量をより低減させることができる。この点で、ベーンをエンジン始動時に中間位置にロックする可変バルブタイミング機構１５０を備えたエンジン１１０に対して電動ＷＰ３０の回転数制御による冷却を行うことは有用性が高い。
【００５２】
（第２実施形態）
次に、図１、図３、図４、図６および図７を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、機械式ウォータポンプ４０および流量制御弁６０を用いて冷却水流量の制御を行う例について説明する。なお、機械式ウォータポンプ４０および流量制御弁６０により本発明の「流量調整部」が構成されている。
【００５３】
第２実施形態におけるエンジン冷却システム２００（内燃機関の冷却システムの一例）では、図６に示すように、エンジン１１０の上流側に機械式ウォータポンプ４０（以下、機械式ＷＰ４０と称す）および流量制御弁６０が設けられている。また、流量制御弁６０の出口部は、機械式ＷＰ４０の吸入口に接続されている。したがって、経路Ｃ１および経路Ｃ２を流通した冷却水は、流量制御弁６０を通過した後、機械式ＷＰ４０から吐出されてウォータジャケット１２０に供給される。
【００５４】
なお、エンジン１１０が有するクランクシャフト（図示せず）の軸動力がクランクプーリおよび補機駆動用ベルト（図示せず）を介して機械式ＷＰ４０に伝達されるので、機械式ＷＰ４０は、エンジン１１０の回転に同期して回転される。したがって、機械式ＷＰ４０からの冷却水吐出量は、エンジン負荷には関係なくエンジン回転数に比例する。
【００５５】
また、流量制御弁６０は、電磁弁（ソレノイド弁）からなり、電磁コイル（図示せず）のオン／オフ制御が行われることにより弁体位置が電磁弁内の流路を開く状態と閉じる状態とに切り替えられる。この意味で、エンジン冷却システム２００には、機械的駆動力により弁体が駆動制御される流量制御弁６０が用いられている。なお、流量制御弁６０が全閉状態の場合には、経路Ｃ１側の流路が完全に閉じられることにより、冷却水が経路Ｃ２のみを循環される。また、流量制御弁６０が全開状態の場合には、経路Ｃ１側の流路も完全に開かれることにより、冷却水が経路Ｃ２のみならず経路Ｃ１にも循環される。
【００５６】
また、流量制御弁６０は、制御上、オン／オフ制御を周期的に繰り返すことにより、経路Ｃ１側の全開と全閉との中間的な開度も実現可能に構成されている。すなわち、中間開度では、経路Ｃ１を流通する冷却水流量も中間的な値になる。したがって、流量制御弁６０が有する開度に応じた流量で冷却水が機械式ＷＰ４０から吐出される。このため、機械式ＷＰ４０の回転数が高くても、流量制御弁６０の開度が減少されれば、冷却水は、流量制御弁６０の開度に対応した流量範囲でしか機械式ＷＰ４０からは吐出されない。
【００５７】
次に、図１、図３、図４、図６および図７を参照して、エンジン冷却システム２００における制御部９５の処理フローについて説明する。
【００５８】
図７に示すように、ステップＳ２１において、エンジン１１０（図６参照）の運転状態が制御部９５（図６参照）により判定される。すなわち、記憶部９１（図６参照）からＩＶＣタイミングテーブルが読み込まれるとともにエンジン回転数および負荷率が取得される。そして、ステップＳ２２では、オットーサイクル運転からアトキンソンサイクル運転に切り替わったか否かが判断され、オットーサイクル運転であると判断された場合、ステップＳ２３では、冷却水循環量基本マップ（図３参照）が読み込まれる。そして、ステップＳ２４では、オットーサイクル運転用の冷却水循環量基本マップ（標準流量）に基づいて機械式ＷＰ４０の駆動とともに流量制御弁６０（図６参照）の開度制御が行われる。
【００５９】
一方、ステップＳ２２において、アトキンソンサイクル運転に切り替わったと判断された場合、ステップＳ２５では、冷却水循環量特性変更マップ（図４参照）が読み込まれる。そして、ステップＳ２６では、アトキンソンサイクル運転用の冷却水循環量特性変更マップ（低流量）に基づいて流量制御弁６０の開度制御が行われる。
【００６０】
ここで、第２実施形態では、エンジン１１０がオットーサイクル運転から低出力モードとしてのアトキンソンサイクル運転に切り替わった場合に、機械式ＷＰ４０の回転数に関係なく、流量制御弁６０により冷却水流量を低減させる制御が制御部９５により行われる。したがって、アトキンソンサイクル運転においてエンジン回転数が高回転域であっても流量制御弁６０の開度を迅速に減少させて機械式ＷＰ４０からウォータジャケット１２０（図６参照）に供給される冷却水流量が迅速に低減される。このようにして、制御部９５による流量制御が行われる。
【００６１】
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６２】
第２実施形態では、エンジン１１０により駆動される機械式ＷＰ４０と、機械的駆動力により弁体が駆動制御される流量制御弁６０とを備える。そして、エンジン１１０が低出力モードに切り替わったことに基づいて、制御部９５により流量制御弁６０の開度制御を行うことによって機械式ＷＰ４０の冷却水吐出量を低減させる制御を行うように構成する。これにより、エンジン１１０が低出力モードに切り替わった際に、機械式ＷＰ４０の回転数に関係なく制御部９５により流量制御弁６０の開度を迅速に減少させて冷却水吐出量を確実に低減させることができる。すなわち、サーモスタット２０による冷却水温度の制御とは異なり、エンジン１１０の運転モードの変化に対して高い追従性を有して冷却水温度を短時間のうちに制御することができるので、低出力モードに切り替わった直後からシリンダブロック１１１を冷やし過ぎることなく適切な冷却水温度の状態で冷却することができる。この結果、冷却損失を低減してエンジン１１０の燃費を確実に向上させることができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６３】
（第２実施形態の変形例）
次に、図６および図８を参照して、第２実施形態の変形例について説明する。この第２実施形態の変形例では、流量制御弁６５（流量調整部の一例）をウォータジャケット１２０の出口部に配置して冷却水流量の制御を行う例について説明する。
【００６４】
第２実施形態の変形例におけるエンジン冷却システム２５０（内燃機関の冷却システムの一例）では、図８に示すように、エンジン１１０の上流側に機械式ＷＰ４０を設ける一方、エンジン１１０の下流側に流量制御弁６５が設けられている。また、流量制御弁６５の入口部は、シリンダヘッド通路７２に接続されるとともに、流量制御弁６５の出口部は、ラジエター１０と、ヒータコア５１と、オイルクーラー５２とにそれぞれ分かれている。
【００６５】
ここで、流量制御弁６５は、電磁コイル（図示せず）への電力のオン／オフ制御が行われることにより、シリンダヘッド通路７２から流入した冷却水をヒータコア５１への経路７４ａと、オイルクーラー５２への経路７４ｂと、ラジエター１０への経路７３とに分配する流路切替弁の役割を有している。すなわち、流量制御弁６５は、シリンダヘッド通路７２の出口部から流出するエンジン出口水温に応じて、冷却水をラジエター１０（経路７３）にのみ流通させる場合と、ラジエター１０に加えてヒータコア５１（経路７４ａ）およびオイルクーラー５２（経路７４ｂ）の少なくとも一方にも流通させる場合と、ラジエター１０には流通させずにヒータコア５１およびオイルクーラー５２の少なくとも一方のみに流通させる場合とが切替可能に構成されている。また、流量制御弁６５は、制御上、オン制御とオフ制御とを周期的に繰り返すことにより、経路７３、７４ａおよび７４ｂの各々への冷却水流量を個別制御することが可能に構成されている。
【００６６】
これにより、エンジン１１０がアトキンソンサイクル運転に切り替わったことに基づいて、流量制御弁６５により冷却水流量を低減させる制御が制御部９６により行われる。すなわち、機械式ＷＰ４０の回転数に関係なく制御部９６により流量制御弁６５の開度を迅速に減少させて冷却水吐出量を低減させる制御が行われる。なお、エンジン冷却システム２５０では、流量制御弁６５により冷却水流量を低減させる制御が行われる構成を除いて、上記第２実施形態のエンジン冷却システム２００（図６参照）と同様に構成されている。
【００６７】
第２実施形態の変形例では、エンジン１１０の上流側に機械式ＷＰ４０を設ける一方、エンジン１１０の下流側に流量制御弁６５を設ける。これによっても、エンジン１１０が低出力モードに切り替わった際に、機械式ＷＰ４０の回転数に関係なく制御部９６により流量制御弁６５の開度を迅速に減少させて冷却水吐出量を確実に低減させることができる。すなわち、エンジン１１０の運転モードの変化に対して高い追従性を有して冷却水温度を短時間のうちに制御することができるので、低出力モードに切り替わった直後からシリンダブロック１１１を冷やし過ぎず適切な冷却水温度の状態で冷却することができる。この結果、冷却損失を低減してエンジン１１０の燃費を確実に向上させることができる。
【００６８】
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００６９】
たとえば、上記第１、第２実施形態およびその変形例では、アトキンソンサイクル運転時に電動ＷＰ３０または流量制御弁６０（６５）を用いて冷却水流量を低減させたが、本発明はこれに限られない。たとえば、通常出力モードでは複数気筒（例えば６気筒）の全てが混合気の燃焼・爆発により駆動されるとともに、低出力モードでは、特定の気筒（例えば３気筒）の駆動を一時的に休止させて残りの気筒のみを駆動させる「気筒休止運転」が切替可能なエンジンも存在する。制御部においては、エンジン回転数・負荷率などが取得されてエンジン負荷状態が把握される。加えて、乗員によるアクセル・ブレーキ操作、車速や急加速、緩加速、急減速および緩減速などの車両走行状態が把握される。そして、エンジン負荷状態に応じた気筒休止運転への切り替え可否と車両走行状態との兼ね合いとに基づいて気筒休止運転に切り替えられる。気筒休止運転ではエンジン発熱量が減少されるように運転モードが切り替えられるので、本発明を適用することが可能である。
【００７０】
また、クランクシャフトを利用して回転駆動されるオルタネータ（モータ機能付き発電機）を所定条件成立時に電動モータとして併用するエンジンも存在する。そして、車両加速時にオルタネータを電動モータとして駆動してクランクシャフトの駆動トルクをアシストすることによりエンジンを相対的に低出力モードにする場合がある。この場合も、電動モータの駆動力によりクランクシャフトの駆動がアシストされエンジン発熱量が減少されるように運転モードが切り替えられるので本発明を適用可能である。なお、モータ機能付き発電機搭載のエンジンのみならず、電動アシスト走行にはいわゆるハイブリッドカー等の構成も含まれる。ハイブリッドカーにおけてエンジンが電動モータの駆動力を併用して駆動されて低出力モードに切り替わった際にも、電動ＷＰ３０または流量制御弁６０（６５）を用いて冷却水流量を低減させてもよい。また、気筒休止運転時に実質的に駆動される気筒に対しアトキンソンサイクル運転が行われる場合や、電動アシスト走行時（電動モータ併用運転時）にエンジンに対してアトキンソンサイクル運転が行われる場合にも、本発明を適用してもよい。
【００７１】
また、上記第１、第２実施形態およびその変形例では、オイル圧力を利用して油圧駆動する可変バルブタイミング機構１５０をエンジン１１０に搭載していたが、本発明はこれに限られない。たとえば、吸気バルブを開閉するタイミング（弁開閉時期）を電動モータにより直接制御する電動可変バルブタイミングシステム（電動ＶＶＴ）がエンジン（内燃機関）に搭載された構成に対しても、本発明を適用してもよい。
【００７２】
また、上記第１、第２実施形態およびその変形例では、吸気バルブを開閉するタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構１５０をエンジン１１０に搭載していたが、本発明はこれに限られない。たとえば、排気バルブを開閉するタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構がエンジンに搭載された構成に対して本発明を適用してもよい。
【００７３】
また、上記第２実施形態では、電磁コイルのオン／オフ制御が行われる流量制御弁６０を用いたが、本発明はこれに限られない。すなわち、機械的駆動力により弁体が駆動制御される流量調整弁であるならば、ステッピングモータなどにより弁開度が無段階に制御可能な電子制御式のニードル弁などを本発明の「流量調整弁」として用いてもよい。また、単一流路の開度制御のみならず複数流路への開閉状態（開度状態）を個別に切替可能に構成された流量切替弁を本発明の「流量調整弁」として用いてもよい。
【００７４】
また、上記第１、第２実施形態およびその変形例では、熱デバイス５０としてヒータコア５１およびオイルクーラー５２を例示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、燃焼室から外部排気された排気ガスの一部であるＥＧＲガス（排気再循環ガス）を冷却するＥＧＲガスクーラーを熱デバイス５０に含めてもよい。また、オートマチックトランスミッション（ＡＴ）に供給されるＡＴフルード（ＡＴオイル）を冷却するためのＡＴＦクーラーを熱デバイスに含めてもよい。
【００７５】
また、上記第１、第２実施形態およびその変形例では、エンジン始動時に中間ロック位置においてクランクシャフトと吸気カムシャフトとの相対回転位相をロックする可変バルブタイミング機構１５０を用いたが、本発明はこれに限られない。中間ロック位置において相対回転位相をロックしない可変バルブタイミング機構（弁開閉時期制御機構）がエンジンに搭載された構成に対しても、本発明を適用してもよい。
【００７６】
また、上記第１、第２実施形態およびその変形例では、エンジン１１０を備えた自動車などの車両にエンジン冷却システム１００（２００、２５０）を搭載したが、本発明はこれに限られない。たとえば、内燃機関を備えた設備機器に搭載されたエンジン冷却装置に対して本発明を適用してもよい。
【００７７】
また、上記第１、第２実施形態およびその変形例では、説明の便宜上、制御部のエンジン冷却システムに関する制御処理を、処理フローに沿って順番に処理を行う「フロー駆動型」のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の処理をイベント単位で処理を実行する「イベント駆動型（イベントドリブン型）」の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１０  ラジエター
２０  サーモスタット
３０  電動ウォータポンプ（電動ＷＰ）（流量調整部）
４０  機械式ウォータポンプ（機械式ＷＰ）（流量調整部）
５０  熱デバイス
６０、６５  流量制御弁（流量調整部）
７０  冷却水循環経路
９０、９５、９６  制御部
９１  記憶部
１００、２００、２５０  エンジン冷却システム（内燃機関の冷却システム）
１１０  エンジン（内燃機関）
【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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【図８】
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