JP2005325790A - エンジン冷却系制御方法およびエンジン冷却系制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの運転状態に応じて、エンジン冷却水温とエンジン油温を適正に制御することにより、燃料消費の低減と運転特性の向上を実現可能としたエンジン冷却系制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 エンジン油温Toilが第１基準油温Toils1より高いときは、エンジンオイル流量制御弁７を閉とすると共に、目標エンジン入口水温を設定し、エンジン入口水温を基準に経路切替弁４を切り替える目標エンジン入口水温制御を行う。 エンジン油温Toilが第１基準油温Toils1より高くないときは、エンジンオイル流量制御弁７を開とすると共に、上限エンジン出口水温を設定し、エンジン出口水温を基準に経路切替弁４を切り替える上限エンジン出口水温制御を行う。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車用エンジンのエンジン冷却系制御方法および制御装置に関し、特に、エンジンの燃料消費の低減を追求する、エンジン冷却水温、エンジン油温の制御方法および制御装置に関するものである。

例えば、特許文献１で開示されているように、従来から採用されているエンジン冷却水の温度制御は、冷却水通路にエンジン冷却水制御弁を配設し、エンジン運転状態に応じて、エンジン冷却水制御弁を開閉させてラジエータに流通するエンジン冷却水流量を制御することにより、エンジン入口温度およびエンジン出口温度を制御している。このようにエンジン運転状態に応じてエンジン冷却水温のみを管理している。

また、特許文献２で開示されているように、従来から採用されているエンジン油温制御は、エンジン冷却水循環経路に対してバイパス路を並列に接続し、そのバイパス路に熱交換器を設けて、オイルパン内のエンジンオイルに対して熱交換可能とし、エンジン冷却水温、油温に応じて、切り替え弁によりバイパス路に流通する冷却水流量を制御することにより、熱交換器によるエンジン油温の昇温を図っている。

更に、特許文献３で開示されているように、従来から採用されているエンジン油温昇温制御は、電熱ヒーターをエンジンのオイルパンまたはエンジン潤滑経路に設け、エンジン冷却水温、油温に応じて電熱ヒーターを制御することによりエンジン油温の昇温を図っている。

特開平５−３３２１３６号公報（３，４ページ、図１） 特開２００１−１３２４５０号公報（３，４ページ、図１） 特開平６−０３３７２４号公報（２，３ページ、図１）

ところで、エンジン運転時には、エンジンブロック内の機械フリクションの低減により燃費の向上を図る上で、運転状態に応じてエンジン油温を比較的高温に保つことが望ましい。しかし、特許文献１で開示されているように、エンジン運転状態に応じて、エンジン入口側と出口側のエンジン冷却水温のみを管理するものでは、エンジン油温を正確に管理できないため、エンジン運転状態に応じた適正なエンジン油温制御による燃費向上が困難であった。

また、特許文献２で開示されているように、エンジン冷却水温、油温に応じて、切り替え弁によりバイパス路に流通する冷却水流量を制御することにより、熱交換器によるエンジン油温の昇温を図るものでは、エンジン運転状態に応じてエンジン冷却水温を制御できないため、エンジン暖気過程時では冷却水温が十分に高温に達するまではエンジン油温を迅速に昇温させることが困難であった。

更に、特許文献３で開示されているように、エンジン冷却水温、油温に応じて、エンジンのオイルパンまたはエンジン潤滑経路に設けられた電熱ヒーターを制御することによりエンジン油温の昇温を図るものでは、電熱ヒーターのみでエンジン油温を昇温させるため、多大な消費電力が発生した。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、エンジンの運転状態に応じて、エンジン冷却水温とエンジン油温を適正に制御することにより、燃料消費の低減と運転特性の向上を実現可能としたエンジン冷却系制御方法および制御装置を提供することを目的とする。

この発明に係るエンジン冷却系制御方法は、エンジン本体とラジエータとの間に接続され両者の間でエンジン冷却水を循環させるエンジン冷却水循環経路と、ラジエータと並列に接続されたバイパス経路と、エンジン冷却水の循環経路をラジエータ側とバイパス経路側とのいずれかに切り替えるエンジン冷却水循環経路切替弁と、エンジン本体に接続されエンジンオイルをバイパス循環させるエンジンオイル循環経路と、エンジン冷却水循環経路内のエンジン冷却水とエンジンオイル循環経路内のエンジンオイルとの間で熱交換を行う熱交換器と、エンジンオイル循環経路内の循環の開閉を行うエンジンオイル流量制御弁と、エンジン冷却水の温度を検出するエンジン水温検出器と、エンジンオイルの温度を検出するエンジン油温検出器と、エンジン水温およびエンジン油温に応じてエンジン冷却水循環経路切替弁およびエンジンオイル流量制御弁を制御する制御手段とを備えている。
そして、予め、エンジン本体機械摺動部の負荷運転状態における潤滑性が十分確保されるときの下限エンジン油温に相当する第１基準油温を設定し、
エンジン運転状態とエンジン油温とから想定される運転特性上最適のエンジン水温に相当する目標エンジン水温を設定する第１のステップと、エンジン油温が第１基準油温より高いか否かを判断する第２のステップと、この第２のステップでエンジン油温が第１基準油温より高いときエンジンオイル流量制御弁を閉とするとともに、目標エンジン水温がエンジン水温より高いか否かを判断する第３のステップと、この第３のステップで目標エンジン水温がエンジン水温より高いときエンジン冷却水循環経路切替弁をバイパス経路側に切り替える第４のステップと、第３のステップで目標エンジン水温がエンジン水温より高くないときエンジン冷却水循環経路切替弁をラジエータ側に切り替える第５のステップと、第２のステップでエンジン油温が第１基準油温より高くないときエンジンオイル流量制御弁を開とするとともに、目標エンジン水温がエンジン水温より高いか否かを判断する第６のステップと、この第６のステップで目標エンジン水温がエンジン水温より高いときエンジン冷却水循環経路切替弁をバイパス経路側に切り替える第７のステップと、第６のステップで目標エンジン水温がエンジン水温より高くないときエンジン冷却水循環経路切替弁をラジエータ側に切り替える第８のステップとを備えたものである。

また、この発明に係るエンジン冷却系制御装置は、エンジン本体と、このエンジン本体を冷却するエンジン冷却水を冷却するエンジン冷却水冷却手段と、このエンジン冷却水冷却手段の冷却機能をＯＮ／ＯＦＦする水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段と、エンジン本体を循環するエンジンオイルとエンジン冷却水との間で熱交換を行う熱交換手段と、この熱交換手段の熱交換機能をＯＮ／ＯＦＦする熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段と、エンジン冷却水の温度を検出するエンジン水温検出器と、エンジンオイルの温度を検出するエンジン油温検出器と、エンジン水温およびエンジン油温に応じて水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段および熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段を制御する制御手段と、エンジン運転状態とエンジン油温とから想定される運転特性上最適のエンジン水温に相当する目標エンジン水温を設定する手段とを備えている。
そして、予め、エンジン本体機械摺動部の負荷運転状態における潤滑性が十分確保されるときの下限エンジン油温に相当する第１基準油温を設定し、
制御手段は、エンジン油温が第１基準油温より高く、かつ、目標エンジン水温がエンジン水温より高いとき、熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＦＦ、水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＦＦし、エンジン油温が第１基準油温より高く、かつ、目標エンジン水温がエンジン水温より高くないとき、熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＦＦ、水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮし、エンジン油温が第１基準油温より高くなく、かつ、目標エンジン水温がエンジン水温より高いとき、熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮ、水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＦＦし、エンジン油温が第１基準油温より高くなく、かつ、目標エンジン水温がエンジン水温より高くないとき、熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮ、水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮするようにしたものである。

以上のように、この発明に係るエンジン冷却系制御方法では、エンジン油温およびエンジン水温が共に、その時点の運転状態に応じて迅速適正に制御され、燃料消費の低減と運転特性の向上が実現する。
即ち、その時点のエンジン油温が第１基準油温より高いときは、エンジンオイル流量制御弁を閉としてエンジン冷却水との熱交換を断つので、エンジン油温の高温状態が維持されエンジン本体機械摺動部の潤滑性が十分高い状態に保たれ燃料消費の低減が担保される。更に、この場合のエンジン水温が目標エンジン水温に達していなければエンジン冷却水循環経路切替弁をバイパス経路側に切り替えるので、運転特性が最適状態に近づくようエンジン水温が上昇する。逆に、この場合のエンジン水温が目標エンジン水温
以上であればエンジン冷却水循環経路切替弁をラジエータ側に切り替えるので、エンジン水温が不要に上昇することなく運転特性が最適状態に保たれる。
逆にその時点のエンジン油温が第１基準油温以下のときは、エンジンオイル流量制御弁を開としてエンジン冷却水との熱交換を行うので、直ちにエンジン油温を上昇させエンジン本体機械摺動部の潤滑性を高めて燃料消費を低減する方向への動作となる。更に、この場合のエンジン水温が目標エンジン水温に達していなければエンジン冷却水循環経路切替弁をバイパス経路側に切り替えるので、運転特性が最適状態に近づくようエンジン水温が上昇するとともに、熱交換によってエンジン油温も上昇が促進される。逆に、この場合のエンジン水温が目標エンジン水温以上であればエンジン冷却水循環経路切替弁をラジエータ側に切り替えるので、エンジン水温が不要に上昇することなく運転特性が最適状態に保たれる。

また、この発明に係るエンジン冷却系制御装置では、エンジン油温およびエンジン水温が共に、その時点の運転状態に応じて迅速適正に制御され、燃料消費の低減と運転特性の向上が実現する。
即ち、その時点のエンジン油温が第１基準油温より高いときは、熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＦＦとしてエンジン冷却水との熱交換を断つので、エンジン油温の高温状態が維持されエンジン本体機械摺動部の潤滑性が十分高い状態に保たれ燃料消費の低減が担保される。更に、この場合のエンジン水温が目標エンジン水温に達していなければ水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＦＦするので、運転特性が最適状態に近づくようエンジン水温が上昇する。逆に、この場合のエンジン水温が目標エンジン水温以上であれば水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮするので、エンジン水温が不要に上昇することなく運転特性が最適状態に保たれる。
逆にその時点のエンジン油温が第１基準油温以下のときは、熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮしてエンジン冷却水との熱交換を行うので、直ちにエンジン油温を上昇させエンジン本体機械摺動部の潤滑性を高めて燃料消費を低減する方向への動作となる。更に、この場合のエンジン水温が目標エンジン水温に達していなければ水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＦＦするので、運転特性が最適状態に近づくようエンジン水温が上昇するとともに、熱交換によってエンジン油温も上昇が促進される。逆に、この場合のエンジン水温が目標エンジン水温以上であれば水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮするので、エンジン水温が不要に上昇することなく運転特性が最適状態に保たれる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１におけるエンジン冷却系制御装置を示す構成図である。図１において、エンジン本体Ｅとエンジン冷却水冷却手段であるラジエータＲとの間に接続され両者の間でエンジン冷却水を循環させるエンジン冷却水循環経路１が構成されている。そして、このエンジン冷却水循環経路１は、エンジン本体Ｅの出口とラジエータＲの入口との間を結ぶ管路１ａと、ラジエータＲの出口とエンジン本体Ｅの入口との間を結ぶ管路１ｂとを備えている。
更に、管路１ａのエンジン出口側にはエンジン水温検出器の一例であるエンジン出口水温検出器８ａが配設されており、管路１ｂのエンジン入口側にはエンジン水温検出器の一例であるエンジン入口水温検出器８ｂおよびエンジン冷却水を強制循環させるウォーターポンプ３が配設されている。
また、管路１ａ、１ｂ間には、ラジエータＲを迂回するバイパス経路２が接続されている。

管路１ｂとバイパス経路２との接続部には、水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段である経路切替弁４が配設されている。この経路切替弁４は、エンジン冷却水の循環経路をラジエータＲ側とバイパス経路２側とのいずれかに切り替える。また、管路１ａには、管路１ｃの一端が接続されており、管路１ｃの他端は管路１ｂのエンジン入口側に接続されている。そして、管路１ｃの途中にはヒーターユニット１２が配設されている。

また、エンジン本体Ｅに接続されエンジンオイルをバイパス循環させる、管路５ａと５ｂとからなるエンジンオイル循環経路５が構成されている。そして、このエンジンオイル循環経路５の途中には、その開度を無段階に変化させエンジンオイルの循環量を調整する、熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段であるエンジンオイル流量制御弁７が配設されている。
管路５ｂには、エンジンオイルの温度を検出するエンジン油温検出器９が配設され、また、管路５ａには、エンジン冷却水循環経路１内のエンジン冷却水とエンジンオイル循環経路５内のエンジンオイルとの間で熱交換を行う、熱交換手段である熱交換器１１が配設されている。

制御手段である制御装置１０は、経路切替弁４およびエンジンオイル流量制御弁７を制御するもので、この制御装置１０には、エンジン冷却水循環経路１における実エンジン出口水温WToutを検出するエンジン出口水温検出器８ａ、エンジン冷却水循環経路１における実エンジン入口水温WTinを検出するエンジン入口水温検出器８ｂ、エンジンオイル循環経路５における実エンジン油温Toilを検出するエンジン油温検出器９、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転数検出器１３、ならびにエンジン吸気圧Pbを検出するエンジン吸気圧検出器１４がそれぞれ接続されている。

次に、この自動車用エンジン冷却系制御装置の動作について説明する。制御装置１０では、上記各センサ８ａ，８ｂ、９、１３および１４からの出力信号に基づき、経路切替弁４とエンジンオイル流量制御弁７の開閉動作を制御する。
この経路切替弁４が閉弁（バイパス経路２側へ切り替え）すると、エンジン冷却水は、ウォーターポンプ３→エンジン本体Ｅ→バイパス経路２→ウォーターポンプ３、およびウォーターポンプ３→エンジン本体Ｅ→ヒーターユニット１２→ウォーターポンプ３を循環し、また、経路切替弁４が開弁（ラジエータＲ側へ切り替え）すると、エンジン冷却水は、ウォーターポンプ３→エンジン本体Ｅ→ラジエータＲ→ウォーターポンプ３、およびウォーターポンプ３→エンジン本体Ｅ→ヒーターユニット１２→ウォーターポンプ３を循環する。
また、エンジンオイル流量制御弁７が閉弁すると、エンジンオイルは、エンジンオイル循環経路５を循環せず、エンジンオイル流量制御弁７が開弁するとエンジンオイルは、エンジンオイル循環経路５を循環する。

次に、経路切替弁４およびエンジンオイル流量制御弁７の作動制御に関して、制御装置１０で設定されている制御手順について図２のフローチャートに従って説明する。
このフローチャートは所定時間ごとに実行されるもので、先ず、ステップ（以下「S」と略称）101でエンジン回転数Ne、エンジン吸気圧Pbおよび実エンジン油温Toilが読み込まれ、S102で、実エンジン油温Toilが、予め設定してある第１基準油温Toils1より高いか否かが判断される。

ここで、第１基準油温Toils1について説明する。ピストン等、エンジン本体Ｅの機械摺動部の摩擦は、エンジンオイルの粘性、潤滑性で決まり、この粘性は、エンジンオイルの温度に大きく影響し、温度が高くなるにつれて粘性が下がり、これに伴って、機械摺動部の摩擦が低減し、燃料消費も低減する。ここでは、負荷運転状態における潤滑性が十分確保されるときの下限エンジン油温を、第１基準油温と定義するものとする。この第１基準油温は、具体的には、８０〜９０℃の範囲内で設定される。

図２に戻り、S102でToil＞Toils1と判断されたときは、この高いエンジン油温を維持し、また、不要に上昇していかないように、エンジンオイルがエンジンオイル循環経路５を循環せず、エンジン冷却水と熱交換しないように、S103でエンジンオイル流量制御弁７に閉弁信号を出力し、エンジン入口水温制御をすべくS104に進む。

S104では、S101で読み込んだエンジン回転数Ne、エンジン吸気圧Pbおよび実エンジン油温Toilをパラメータとして制御マップの目標エンジン入口水温WT1を設定する。

図３に示すように、上記制御マップは、エンジン回転数Neとエンジン吸気圧Pbとの格子で構成された任意のエンジン油温ごとに設定された三次元マップであり、その時点の運転状態とエンジン油温とから想定される運転特性上最適のエンジン水温を求めるものである。
即ち、エンジン回転数Ne、吸気圧Pbが高い状態では、エンジンにかかる負荷は大きくなるため、エンジン保護とノッキング防止（出力向上）の観点から目標エンジン入口水温を低く設定する。一方、エンジン回転数Ne、吸気圧Pbが低い状態では、エンジンにかかる負荷が小さくなるため、エンジン水温を出来るだけ高温に維持することによるエンジン燃焼効率の上昇および水温上昇に伴う油温上昇によるフリクション低減の観点から目標エンジン入口水温を高く設定する。
また、油温が低い状態では、フリクション低減の観点から目標エンジン入口水温を高めに設定し、油温が高い状態ではエンジン保護の観点から目標エンジン入口水温を低めに設定する。

図においては、目標エンジン入口水温WT1は、実エンジン油温が５０℃の場合は、低負荷領域では９０℃、高負荷領域では８０℃、実エンジン油温が80℃の場合は、低負荷領域では８５℃、高負荷領域では７５℃に設定されている。
そして、ここでは、エンジン入口水温基準による目標エンジン入口水温度を設定するようにしているので、エンジン本体Ｅ内での水温度の変化に影響されず以下の水温制御をより正確に行うことができる。

次いで、S105でエンジン入口水温検出器８ｂの出力信号から求めた実エンジン冷却水温WTinを読み込み、S106で目標エンジン入口水温WT1と実エンジン入口水温WTinとを比較する。

S106で、WT1＞WTinの場合、実エンジン冷却水温WTinが目標エンジン入口水温WT1より低いので、エンジン冷却水温を高めるため、エンジン冷却水をラジエーＲを循環させずにバイパス経路２に循環させるべくS107へ進み、経路切替弁４に閉弁信号を出力してS101へ戻る。
また、S106で、WT1≦WTinの場合、実エンジン入口水温WTinが目標エンジン入口水温WT1より高いので、エンジン冷却水温のそれ以上の上昇を避けるため、エンジン冷却水をラジエータＲに循環させるべくS108へ進み、経路切替弁４に開弁信号を出力してS101へ戻る。

一方、S102でToil≦Toils1と判断されると、エンジン油温を上昇させるべく、S109に進み、エンジンオイルがエンジンオイル循環経路５を循環し、エンジン冷却水との熱交換をするようにエンジンオイル流量制御弁７に開弁信号を出力し、エンジン出口水温制御をすべくS110に進む。

S110では、S101で読み込んだエンジン回転数Ne、エンジン吸気圧Pbおよび実エンジン油温Toilをパラメータとして制御マップの上限エンジン出口水温WT2を設定する。

図４に示すように、上記制御マップはエンジン回転数Neとエンジン吸気圧Pbとの格子で構成された任意のエンジン油温ごとに設定された三次元マップであり、S101で読み込まれた実エンジン油温Toilに応じた三次元マップからエンジン回転数Neとエンジン吸気圧Pbに応じた制御マップの格子点を検索することで上限エンジン出口水温を特定する。

図４の三次元マップから特定する上限エンジン出口水温も、その時点の運転状態とエンジン油温とから想定される運転特性上最適のエンジン水温を求めるという点で、図３の三次元マップから特定する目標エンジン入口水温と全く同様である。しかし、ここでは、エンジン冷却水の循環経路における最高温度であるエンジン出口水温基準で設定されており、以下のエンジン水温制御では、このエンジン出口水温を対象に制御されるので、エンジン冷却水の冷却系で異常がありエンジン水温が異常上昇した場合には、経路切替弁４の切り替え等により直ちにエンジン水温を下降させる制御が可能となりより安全で信頼性が高くなる。
特に、S109以下の、エンジン油温を上昇させる制御過程においては、この安全性の高い冷却制御が有用となる。

なお、図４においては、上限エンジン出口水温WT2は、実エンジン油温が５０℃の場合は、低負荷領域では１００℃、高負荷領域では９０℃、エンジン油温が８０℃の場合は、低負荷領域では９５℃、高負荷領域では８５℃に設定されている。

次いで、S111では、エンジン出口水温検出器８ａの出力信号から求めた実エンジン出口水温WToutを読み込み、S112で、上限エンジン出口水温WT2と実エンジン出口水温WToutとを比較する。

S112で、WT2＞WToutの場合、実エンジン出口水温WToutが上限エンジン出口水温WT2より低いので、エンジン冷却水温を高めるため、エンジン冷却水をラジエータＲを循環させずにバイパス経路２に循環させるべくS107へ進み、経路切替弁４に閉弁信号を出力してS101へ戻る。
また、S112で、WT2≦WToutの場合、実エンジン出口水温WToutが上限エンジン出口水温WT2よりも高いので、エンジン冷却水温のそれ以上の上昇を避けるため、エンジン冷却水をラジエータＲに循環させるべくS108へ進み、経路切替弁４に開弁信号を出力してS101へ戻る。

このように、実施の形態1では、実エンジン油温が予め設定された第1基準油温よりも高い場合は、経路切替弁を閉弁し、運転状態と実エンジン油温に応じた適正な目標エンジン入口水温を設定し、経路切替弁により、エンジン入口水温制御を実施するので、エンジンの理想的な冷却状態を運転状態ごとに適正に保つことができる。
また、実エンジン油温が予め設定された第1基準油温よりも低い場合は、経路切替弁を開弁し、運転状態と実エンジン油温に応じて設定される上限エンジン出口水温を、上記目標エンジン入口水温よりも高い温度に設定し、冷却水温度を早期に昇温させ、高い冷却水温度を維持することにより、冷却水との熱交換によるエンジン油温の迅速な昇温が可能となり、エンジンオイルの粘性抵抗の低減が可能となる結果、燃費が向上する。
また、冷却水温度が上記上限エンジン出口水温よりも高くなった場合は経路切替弁を直ちに開弁して冷却水をラジエータに導くことにより、エンジンの保護が可能となる。

なお、以上の説明では、S103以下のエンジン油温を昇温させない場合のエンジン水温制御は、エンジン入口水温基準で行い、S109以下のエンジン油温を昇温させる場合のエンジン水温制御は、エンジン出口水温基準で行うとしているが、エンジン油温の昇温動作の有無にかかわらず、エンジン水温制御を、エンジン入口水温基準、またはエンジン出口水温基準のいずれかに統一して行うようにしてもよい。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２におけるエンジン冷却系制御装置を示す構成図である。
この実施の形態２は、エンジンオイルの急速な昇温を可能としたものである。以下、先の実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
図５において、エンジンオイル循環経路５に、エンジンオイルを電気的に加熱するエンジンオイルヒーター６を追設している。そして、このエンジンオイルヒーター６は、制御装置１０からの制御信号により、ＯＮ／ＯＦＦされる。

次に、経路切替弁４、エンジンオイル流量制御弁７およびエンジンオイルヒーター６の作動制御に関して、制御装置１０で設定されている制御手順の特徴部分について図６のフローチャートに従って説明する。

S101で、エンジン回転数Ne、エンジン吸気圧Pbおよび実エンジン油温Toilが読み込まれ、S102で、実エンジン油温Toilが予め設定してある第1基準油温Toils1より高いか否かが判断される。
このS102で、Toil＞Toils1と判断されたときは、エンジンオイルがエンジンオイル循環経路を循環せず、エンジン冷却水との熱交換をしないように、S103でエンジンオイル流量制御弁７に閉弁信号を出力し、S113でエンジンオイルヒーター６に通電ＯＦＦ信号を出力し余分な加熱をすることなく、以下、エンジン入口水温制御をすべくS104に進む。

S105では、S101で読み込んだエンジン回転数Ne、エンジン吸気圧Pbおよび実エンジン油温Toilをパラメータとして制御マップの目標エンジン入口水温WT1を設定する。

次いで、S105で、エンジン入口水温検出器８ｂの出力信号から求めた実エンジン入口水温WTinを読み込み、S106で、目標エンジン入口水温WT1と実エンジン入口水温WTinとを比較する。

S106で、WT1＞WTinの場合、実エンジン入口水温WTinが目標エンジン入口水温WT1より低いので、エンジン冷却水をラジエータＲを循環させずにバイパス経路２に循環させるべくS107へ進み、経路切替弁４に閉弁信号を出力してS101へ戻る。
また、S106で、WT1≦WTinの場合、実エンジン入口水温WTinが目標エンジン入口水温WT1より高いためエンジン冷却水をラジエータＲに循環させるべくS108へ進み、経路切替弁４に開弁信号を出力してS101へ戻る。

一方、S102で、Toil≦Toilsと判断されると、S109に進み、エンジンオイルがエンジンオイル循環経路５を循環し、エンジン冷却水との熱交換をするようにエンジンオイル流量制御弁７に開弁信号を出力し、S114で、エンジンオイルヒーター６に通電ＯＮ信号を出力してエンジンオイルを急速に加熱し、以下、エンジン出口水温制御をすべくS110に進む。

S110では、S101で読み込んだエンジン回転数Ne、エンジン吸気圧Pbおよび実エンジン油温Toilをパラメータとして制御マップの上限エンジン出口水温WT2を設定する。

次いで、S111では、エンジン出口水温検出器８ａの出力信号から求めた実エンジン出口水温WToutを読み込み、S112で、上限エンジン出口水温WT2と実エンジン出口水温WToutとを比較する。

S112で、WT2＞WToutの場合、実エンジン出口水温WToutが上限エンジン出口水温WT2より低いので、エンジン冷却水をラジエータＲを循環させずにバイパス経路２に循環させるべくS107へ進み、経路切替弁４に閉弁信号を出力してS101へ戻る。
また、S112で、WT2≦WToutの場合、実エンジン出口水温WToutが上限エンジン出口水温WT2よりも高いため、エンジン冷却水をラジエータＲに循環させるべくS108へ進み、経路切替弁４に開弁信号を出力してS101へ戻る。

このように、実施の形態２では、実エンジン油温が予め設定された第1基準油温よりも高い場合は、エンジンオイル流量制御弁を閉弁し、エンジンオイルヒーターに通電ＯＦＦ信号を出力し、運転状態と実エンジン油温に応じた適正な目標エンジン入口水温を設定し、経路切替弁により、エンジン入口水温制御を実施するので、実施の形態１の場合と同様に、エンジンの理想的な冷却状態を運転状態ごとに適正に保つことができる。
また、実エンジン油温が予め設定された第1基準油温よりも低い場合は、エンジンオイル流量制御弁を開弁し、エンジンオイルヒーターにＯＮ信号を出力してエンジン油温を早期に昇温させ、運転状態と実エンジン油温に応じて設定される上限エンジン出口水温を、目標エンジン入口水温よりも高い温度に設定し、冷却水温度を早期に昇温させ、高い冷却水温度を維持することにより、エンジン油温を、冷却水との熱交換およびエンジンオイルヒーターによる加熱の両手段により、実施の形態1よりも迅速に昇温させることが可能となり、エンジンオイルの粘性抵抗の低減が可能となる結果、燃費が向上する。
また、冷却水温度が上限エンジン出口水温よりも高くなった場合は、経路切替弁４を直ちに開弁して冷却水をラジエータＲに導くことにより、エンジンの保護が可能となる。

実施の形態３．
この実施の形態３は、エンジン油温を更に適切に制御するものである。以下、先の実施の形態２と異なる点を中心に、制御手順を示す図７のフローチャートに従って説明する。

S102において、Toil≦Toils1と判断されると、S109に進み、エンジンオイルがエンジンオイル循環経路５を循環し、エンジン冷却水との熱交換をするようにエンジンオイル流量制御弁７に開弁信号を出力し、S115に進む。

S115では、S101で読み込んだ実エンジン油温Toilと予め設定された第２基準油温Toils2とを比較する。

ここで、第２基準油温Toils2について説明する。この第２基準油温Toils2も、先に説明した第１基準油温Toils1と同様、ピストン等、エンジン本体Ｅの機械摺動部の摩擦が低くなるエンジン油温に係るものである。そして、負荷運転状態における潤滑性が十分確保されるときの下限エンジン油温を、第１基準油温と定義したのに対し、第２基準油温は、負荷運転状態における潤滑性が最小限得られるときの下限エンジン油温と定義されるもので、当然ながら、第１基準油温より低く、具体的には、６０〜７０℃の範囲内で設定される。

従って、エンジン油温がこの第２基準油温Toils2よりも低くなると、早急にエンジン油温を昇温する必要があり、この実施の形態３では、この急速昇温をエンジンオイルヒーター６を使用して行うものである。以下、図７のフローチャートに戻って説明を続ける。

S115で、Toil≦Toils2の場合、実エンジン油温Toilが第２基準温度Toils2よりも低いため、エンジンオイルをエンジンオイルヒーター６で加熱するべくS117へ進み、エンジンオイルヒーター６に通電ＯＮ信号を出力してS110へ進む。これによって、エンジンオイルの急速昇温が実現する。

S115で、Toil＞Toils2の場合、実エンジン油温Toilが第２基準油温Toils2よりも高いため、エンジンオイルをエンジンオイルヒーター６で加熱しないようにS116へ進み、エンジンオイルヒーター６に通電ＯＦＦ信号を出力してS110へ進む。

このように、実施の形態３では、実エンジン油温が第２基準油温よりも低い場合は、エンジンオイルヒーターに通電ＯＮ信号を出力し、エンジンオイルヒーターによる加熱とエンジン冷却水通路を流通するエンジン冷却水との熱交換の両手段によりエンジンオイルを加熱するため、実施の形態２と同様にエンジン油温を迅速に昇温させることが可能となる。また、実エンジン油温が第２基準油温よりも高い場合は、エンジンオイルヒーターに通電ＯＦＦ信号を出力し、エンジン冷却水通路を流通するエンジン冷却水との熱交換のみによりエンジンオイルを加熱することで、エンジンオイルヒーターの通電による電力損失を伴うことなくエンジン油温の昇温が可能となる。

以上のように、
エンジンオイル循環経路に設けられエンジンオイルの加熱を行うエンジンオイルヒータと、このエンジンオイルヒータへの通電をＯＮ／ＯＦＦするヒータ開閉器とを備え、
第３のステップにおいて、即ち、エンジン油温が第１基準油温より高いとき、エンジンオイル流量制御弁を閉とするとともに、ヒータ開閉器をＯＦＦにするようにし、
第６のステップにおいて、即ち、エンジン油温が第１基準油温より高くないときエンジンオイル流量制御弁を開とするとともに、ヒータ開閉器をＯＮにするようにしたので、エンジン油温が低い場合に、その昇温が急速になされる。

また、予め、エンジン本体機械摺動部の運転負荷状態における潤滑性が最小限得られるときの下限エンジン油温に相当する第２基準油温を設定し、
エンジンオイル循環経路に設けられエンジンオイルの加熱を行うエンジンオイルヒータと、このエンジンオイルヒータへの通電をＯＮ／ＯＦＦするヒータ開閉器とを備え、
第３のステップにおいて、即ち、エンジン油温が第１基準油温より高いとき、エンジンオイル流量制御弁を閉とするとともに、ヒータ開閉器をＯＦＦにするようにし、
第２のステップで、即ち、エンジン油温と第１基準油温とを比較してエンジン油温が第１基準油温より高いときエンジン油温が第２基準油温より高いか否かを判断する第９のステップと、この第９のステップでエンジン油温が第２基準油温より高いときヒータ開閉器をＯＦＦにする第１０のステップと、第９のステップでエンジン油温が第２基準油温より高くないときヒータ開閉器をＯＮにする第１１のステップとを備えたので、エンジンオイルヒーターの通電による電力損失を最小限にとどめてエンジン油温の速やかな昇温が可能となる。

また、エンジン水温検出器は、エンジン本体の入口水温と出口水温とを検出するものとし、
第３のステップにおける、即ち、目標エンジン水温とエンジン水温との比較における目標エンジン水温は入口水温基準で設定し、エンジン水温は入口水温の検出値を適用し、
第６のステップにおける、即ち、目標エンジン水温とエンジン水温との比較における目標エンジン水温は出口水温基準で設定し、エンジン水温は出口水温の検出値を適用するようにしたので、エンジン油温を昇温させない場合はエンジン入口水温制御となってより正確な水温制御が可能となり、エンジン油温を昇温させる場合はより安全な水温制御が可能となる。

また、エンジン水温検出器は、エンジン本体の入口水温を検出するものとし、目標エンジン水温は入口水温基準で設定するようにしたので、正確な水温制御が可能となる。

また、エンジン水温検出器は、エンジン本体の出口水温を検出するものとし、目標エンジン水温は出口水温基準で設定するようにしたので、安全な水温制御が可能となる。

また、エンジンオイルの加熱を行うエンジンオイルヒータと、このエンジンオイルヒータへの通電をＯＮ／ＯＦＦするヒータ開閉器とを備え、
制御手段は、熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段のＯＮ／ＯＦＦ動作と同期してヒータ開閉器をＯＮ／ＯＦＦ動作させるようにしたので、エンジン油温が低い場合に、その昇温が急速になされる。

また、予め、エンジン本体機械摺動部の運転負荷状態における潤滑性が最小限得られるときの下限エンジン油温に相当する第２基準油温を設定し、
エンジンオイルの加熱を行うエンジンオイルヒータと、このエンジンオイルヒータへの通電をＯＮ／ＯＦＦするヒータ開閉器とを備え、
制御手段は、エンジン油温が第１基準油温より高く、かつ、目標エンジン水温がエンジン水温より高いとき、熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段およびヒータ開閉器をＯＦＦ、水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＦＦし、エンジン油温が第１基準油温より高く、かつ、目標エンジン水温がエンジン水温より高くないとき、熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段およびヒータ開閉器をＯＦＦ、水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮし、
エンジン油温が第１基準油温より高くなく、かつ、エンジン油温が第２基準油温より高いとき、ヒータ開閉器をＯＦＦし、エンジン油温が第２基準油温より高くないとき、ヒータ開閉器をＯＮし、
エンジン油温が第１基準油温より高くなく、かつ、目標エンジン水温がエンジン水温より高いとき、熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮ、水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＦＦし、エンジン油温が基準油温より高くなく、かつ、目標エンジン水温がエンジン水温より高くないとき、熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮ、水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮするようにしたので、エンジンオイルヒーターの通電による電力損失を最小限にとどめてエンジン油温の速やかな昇温が可能となる。

また、エンジン水温検出器は、エンジン本体の入口水温と出口水温とを検出するものとし、
目標エンジン水温設定手段は、目標エンジン水温として、入口水温基準の第１目標エンジン水温と出口水温基準の第２目標エンジン水温とを設定するものとし、
制御手段は、エンジン油温が第１基準油温より高いときは、目標エンジン水温として第１目標エンジン水温を、エンジン水温として入口水温をそれぞれ適用し、エンジン油温が第１基準油温より高くないときは、目標エンジン水温として第２目標エンジン水温を、エンジン水温として出口水温をそれぞれ適用するようにしたので、エンジン油温を昇温させない場合はエンジン入口水温制御となってより正確な水温制御が可能となり、エンジン油温を昇温させる場合はより安全な水温制御が可能となる。

また、エンジン水温検出器は、エンジン本体の入口水温を検出するものとし、
目標エンジン水温設定手段は、目標エンジン水温を入口水温基準で設定するようにしたので、正確な水温制御が可能となる。

また、エンジン水温検出器は、エンジン本体の出口水温を検出するものとし、
目標エンジン水温設定手段は、目標エンジン水温を出口水温基準で設定するようにしたので、安全な水温制御が可能となる。

この発明の実施の形態１における自動車用エンジン冷却系制御装置を示す構成図である。 図１のエンジン冷却系制御装置の、エンジン油温制御およびエンジン冷却水温制御の制御手順を示すフローチャートである。 目標エンジン入口水温マップを示す図である。 上限エンジン出口水温マップを示す図である。 この発明の実施の形態２における自動車用エンジン冷却系制御装置を示す構成図である。 図５のエンジン冷却系制御装置の、エンジン油温制御およびエンジン冷却水温制御の制御手順を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３における自動車用エンジン冷却系制御装置の、エンジン油温制御およびエンジン冷却水温制御の制御手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン冷却水循環経路、２ バイパス経路、３ ウォーターポンプ、
４ 経路切替弁、５ エンジンオイル循環経路、６ エンジンオイルヒーター、
７ エンジンオイル流量制御弁、８ａ エンジン出口水温検出器、
８ｂ エンジン入口水温検出器、９ エンジン油温検出器、１０ 制御装置、
１１ 熱交換器、１３ エンジン回転数検出器、１４ エンジン吸気圧検出器。

Claims (12)

1. エンジン本体とラジエータとの間に接続され両者の間でエンジン冷却水を循環させるエンジン冷却水循環経路と、上記ラジエータと並列に接続されたバイパス経路と、上記エンジン冷却水の循環経路を上記ラジエータ側と上記バイパス経路側とのいずれかに切り替えるエンジン冷却水循環経路切替弁と、上記エンジン本体に接続されエンジンオイルをバイパス循環させるエンジンオイル循環経路と、上記エンジン冷却水循環経路内のエンジン冷却水と上記エンジンオイル循環経路内のエンジンオイルとの間で熱交換を行う熱交換器と、上記エンジンオイル循環経路内の循環の開閉を行うエンジンオイル流量制御弁と、上記エンジン冷却水の温度を検出するエンジン水温検出器と、上記エンジンオイルの温度を検出するエンジン油温検出器と、上記エンジン水温およびエンジン油温に応じて上記エンジン冷却水循環経路切替弁およびエンジンオイル流量制御弁を制御する制御手段とを備え、
   予め、上記エンジン本体機械摺動部の負荷運転状態における潤滑性が十分確保されるときの下限エンジン油温に相当する第１基準油温を設定し、
   エンジン運転状態と上記エンジン油温とから想定される運転特性上最適のエンジン水温に相当する目標エンジン水温を設定する第１のステップと、上記エンジン油温が上記第１基準油温より高いか否かを判断する第２のステップと、この第２のステップで上記エンジン油温が上記第１基準油温より高いとき上記エンジンオイル流量制御弁を閉とするとともに、上記目標エンジン水温が上記エンジン水温より高いか否かを判断する第３のステップと、この第３のステップで上記目標エンジン水温が上記エンジン水温より高いとき上記エンジン冷却水循環経路切替弁を上記バイパス経路側に切り替える第４のステップと、上記第３のステップで上記目標エンジン水温が上記エンジン水温より高くないとき上記エンジン冷却水循環経路切替弁を上記ラジエータ側に切り替える第５のステップと、上記第２のステップで上記エンジン油温が上記第１基準油温より高くないとき上記エンジンオイル流量制御弁を開とするとともに、上記目標エンジン水温が上記エンジン水温より高いか否かを判断する第６のステップと、この第６のステップで上記目標エンジン水温が上記エンジン水温より高いとき上記エンジン冷却水循環経路切替弁を上記バイパス経路側に切り替える第７のステップと、上記第６のステップで上記目標エンジン水温が上記エンジン水温より高くないとき上記エンジン冷却水循環経路切替弁を上記ラジエータ側に切り替える第８のステップとを備えたエンジン冷却系制御方法。
2. 上記エンジンオイル循環経路に設けられ上記エンジンオイルの加熱を行うエンジンオイルヒータと、このエンジンオイルヒータへの通電をＯＮ／ＯＦＦするヒータ開閉器とを備え、
   上記第３のステップにおいて、上記エンジンオイル流量制御弁を閉とするとともに、上記ヒータ開閉器をＯＦＦにするようにし、
   上記第６のステップにおいて、上記エンジンオイル流量制御弁を開とするとともに、上記ヒータ開閉器をＯＮにするようにしたことを特徴とする請求項１記載のエンジン冷却系制御方法。
3. 予め、上記エンジン本体機械摺動部の運転負荷状態における潤滑性が最小限得られるときの下限エンジン油温に相当する第２基準油温を設定し、
   上記エンジンオイル循環経路に設けられ上記エンジンオイルの加熱を行うエンジンオイルヒータと、このエンジンオイルヒータへの通電をＯＮ／ＯＦＦするヒータ開閉器とを備え、
   上記第３のステップにおいて、上記エンジンオイル流量制御弁を閉とするとともに、上記ヒータ開閉器をＯＦＦにするようにし、
   上記第２のステップで上記エンジン油温が上記第１基準油温より高いとき上記エンジン油温が上記第２基準油温より高いか否かを判断する第９のステップと、この第９のステップで上記エンジン油温が上記第２基準油温より高いとき上記ヒータ開閉器をＯＦＦにする第１０のステップと、上記第９のステップで上記エンジン油温が上記第２基準油温より高くないとき上記ヒータ開閉器をＯＮにする第１１のステップとを備えたことを特徴とする請求項１記載のエンジン冷却系制御方法。
4. 上記エンジン水温検出器は、上記エンジン本体の入口水温と出口水温とを検出するものとし、
   上記第３のステップにおける、上記目標エンジン水温は上記入口水温基準で設定し、上記エンジン水温は上記入口水温の検出値を適用し、
   上記第６のステップにおける、上記目標エンジン水温は上記出口水温基準で設定し、上記エンジン水温は上記出口水温の検出値を適用するようにしたことを特徴とする請求項１ないし３にいずれかに記載のエンジン冷却系制御方法。
5. 上記エンジン水温検出器は、上記エンジン本体の入口水温を検出するものとし、上記目標エンジン水温は上記入口水温基準で設定するようにしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のエンジン冷却系制御方法。
6. 上記エンジン水温検出器は、上記エンジン本体の出口水温を検出するものとし、上記目標エンジン水温は上記出口水温基準で設定するようにしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のエンジン冷却系制御方法。
7. エンジン本体と、このエンジン本体を冷却するエンジン冷却水を冷却するエンジン冷却水冷却手段と、このエンジン冷却水冷却手段の冷却機能をＯＮ／ＯＦＦする水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段と、上記エンジン本体を循環するエンジンオイルと上記エンジン冷却水との間で熱交換を行う熱交換手段と、この熱交換手段の熱交換機能をＯＮ／ＯＦＦする熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段と、上記エンジン冷却水の温度を検出するエンジン水温検出器と、上記エンジンオイルの温度を検出するエンジン油温検出器と、上記エンジン水温およびエンジン油温に応じて上記水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段および熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段を制御する制御手段と、エンジン運転状態と上記エンジン油温とから想定される運転特性上最適のエンジン水温に相当する目標エンジン水温を設定する手段とを備え、
   予め、上記エンジン本体機械摺動部の負荷運転状態における潤滑性が十分確保されるときの下限エンジン油温に相当する第１基準油温を設定し、
   上記制御手段は、上記エンジン油温が上記第１基準油温より高く、かつ、上記目標エンジン水温が上記エンジン水温より高いとき、上記熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＦＦ、上記水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＦＦし、上記エンジン油温が上記第１基準油温より高く、かつ、上記目標エンジン水温が上記エンジン水温より高くないとき、上記熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＦＦ、上記水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮし、
   上記エンジン油温が上記第１基準油温より高くなく、かつ、上記目標エンジン水温が上記エンジン水温より高いとき、上記熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮ、上記水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＦＦし、上記エンジン油温が上記第１基準油温より高くなく、かつ、上記目標エンジン水温が上記エンジン水温より高くないとき、上記熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮ、上記水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮするようにしたエンジン冷却系制御装置。
8. 上記エンジンオイルの加熱を行うエンジンオイルヒータと、このエンジンオイルヒータへの通電をＯＮ／ＯＦＦするヒータ開閉器とを備え、
   上記制御手段は、上記熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段のＯＮ／ＯＦＦ動作と同期して上記ヒータ開閉器をＯＮ／ＯＦＦ動作させるようにしたことを特徴とする請求項７記載のエンジン冷却系制御装置。
9. 予め、上記エンジン本体機械摺動部の運転負荷状態における潤滑性が最小限得られるときの下限エンジン油温に相当する第２基準油温を設定し、
   上記エンジンオイルの加熱を行うエンジンオイルヒータと、このエンジンオイルヒータへの通電をＯＮ／ＯＦＦするヒータ開閉器とを備え、
   上記制御手段は、上記エンジン油温が上記第１基準油温より高く、かつ、上記目標エンジン水温が上記エンジン水温より高いとき、上記熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段および上記ヒータ開閉器をＯＦＦ、上記水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＦＦし、上記エンジン油温が上記第１基準油温より高く、かつ、上記目標エンジン水温が上記エンジン水温より高くないとき、上記熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段および上記ヒータ開閉器をＯＦＦ、上記水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮし、
   上記エンジン油温が上記第１基準油温より高くなく、かつ、上記エンジン油温が上記第２基準油温より高いとき、上記ヒータ開閉器をＯＦＦし、上記エンジン油温が上記第２基準油温より高くないとき、上記ヒータ開閉器をＯＮし、
   上記エンジン油温が上記第１基準油温より高くなく、かつ、上記目標エンジン水温が上記エンジン水温より高いとき、上記熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮ、上記水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＦＦし、上記エンジン油温が上記基準油温より高くなく、かつ、上記目標エンジン水温が上記エンジン水温より高くないとき、上記熱交換ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮ、上記水冷却ＯＮ／ＯＦＦ手段をＯＮするようにしたエンジン冷却系制御装置。
10. エンジン水温検出器は、上記エンジン本体の入口水温と出口水温とを検出するものとし、
    上記目標エンジン水温設定手段は、上記目標エンジン水温として、上記入口水温基準の第１目標エンジン水温と上記出口水温基準の第２目標エンジン水温とを設定するものとし、
    上記制御手段は、上記エンジン油温が上記第１基準油温より高いときは、上記目標エンジン水温として上記第１目標エンジン水温を、上記エンジン水温として上記入口水温をそれぞれ適用し、上記エンジン油温が上記第１基準油温より高くないときは、上記目標エンジン水温として上記第２目標エンジン水温を、上記エンジン水温として上記出口水温をそれぞれ適用するようにしたことを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載のエンジン冷却系制御装置。
11. 上記エンジン水温検出器は、上記エンジン本体の入口水温を検出するものとし、
    上記目標エンジン水温設定手段は、上記目標エンジン水温を上記入口水温基準で設定するようにしたことを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載のエンジン冷却系制御装置。
12. 上記エンジン水温検出器は、上記エンジン本体の出口水温を検出するものとし、
    上記目標エンジン水温設定手段は、上記目標エンジン水温を上記出口水温基準で設定するようにしたことを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載のエンジン冷却系制御装置。

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