JP2007211671A - 内燃機関の冷却制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、内燃機関を循環する冷却水の流量を変更可能な内燃機関の冷却制御システムにおいて、内燃機関の冷却不足や過冷却などを抑制して内燃機関を適温に保つことを課題とする。
【解決手段】本発明は、内燃機関を循環する冷却水の流量を変更可能な内燃機関の冷却制御システムにおいて、冷却水に含まれる冷却液（ＬＬＣ）の濃度を検出し、検出された濃度が高くなるほど冷却水の流量を増加させるとともに、検出された濃度が低くなるほど冷却水の流量を減少させることにより、冷却液（ＬＬＣ）の濃度変化に起因した内燃機関の冷却不足や過冷却等を抑制するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の冷却制御技術に関する。

水冷式の内燃機関では、内燃機関を循環する冷却水の流量を機関運転状態に応じて制御する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００５−３６７３１号公報 特開２０００−２９７６４３号公報 特開平１０−２５９７３０号公報 特開平７−１９０４５号公報

ところで、内燃機関の冷却水としては、水（Ｈ２Ｏ）と冷却液（ＬＬＣ：Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）の混合液が用いられるのが一般的であるが、冷却水の熱容量、および／または冷却水と内燃機関との間の熱交換率は、冷却水に含まれる冷却液の濃度に応じて変化する。

このため、機関運転状態のみに基づいて冷却水の流量が制御されると、内燃機関の過冷却や冷却不足が発生し、或いはウォータポンプの駆動に用いられるエネルギの過剰消費等が発生して内燃機関を好適に冷却することができない場合がある。

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関を循環する冷却水の循環態様を変更可能な内燃機関の冷却制御システムにおいて、冷却水の冷却能力に応じて循環態様を変更することにより、内燃機関を適温に保つことにある。

本発明は、上記した課題を解決するために、冷却水に含まれる冷却液の濃度を検出し、検出された濃度に応じて冷却水の循環態様を変更するようにした。

詳細には、本発明に係る内燃機関の冷却制御システムは、内燃機関を循環する冷却水の循環態様を変更可能な可変手段と、前記冷却水に含まれる冷却液の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段により検出された濃度に応じて前記可変手段を制御する制御手段と、を備えるようにした。

冷却水に含まれる冷却液の濃度が変化すると、冷却水の熱容量、および／または冷却水と内燃機関との間の熱交換率が変化する。例えば、冷却液の濃度が低くなるほど熱容量及び熱交換率が増加し、冷却液の濃度が高くなるほど熱容量及び熱交換率が減少する。

このため、冷却液の濃度が高い時に低濃度の時と同様の態様で冷却水が循環されると、冷却不足が生じて内燃機関が過熱（オーバーヒート）する可能性がある。一方、冷却液の濃度が低い時に高濃度の時と同様の態様で冷却水が循環されると、内燃機関が過冷却されて燃料の燃焼不良やフリクション増加などが生じる可能性もある。

これに対して、冷却水に含まれる冷却液の濃度を検出し、検出された濃度に応じて冷却水の循環態様が変更されると、内燃機関の冷却不足や過冷却が抑制されるようになる。その結果、内燃機関が適温に保たれるようになる。

本発明において、濃度検出手段は、内燃機関が所定運転状態にある時の冷却水の温度増加率から冷却水に含まれる冷却液の濃度を推定するようにしてもよい。

すなわち、内燃機関の運転状態が一定であれば、冷却水の温度増加率は、冷却水に含まれる冷却液の濃度が高くなるほど高くなるとともに、冷却水に含まれる冷却液の濃度が低くなるほど低くなる。

依って、濃度検出手段は、内燃機関が所定運転状態にある時の冷却水の温度増加率が高くなるほど冷却水に含まれる冷却液の濃度が高いと推定することができるとともに、冷却水の温度増加率が低くなるほど冷却水に含まれる冷却液の濃度が低いと推定することができる。

本発明において、制御手段は、冷却水に含まれる冷却液の濃度が未検出の時は、前記冷却水に含まれる冷却液濃度が最大濃度であると仮定して前記可変手段を制御するようにしてもよい。

冷却液の濃度は、冷却水の補給又は交換された時に変化する。その際、濃度検出手段は、冷却液の濃度を直ちに検出できない場合も想定される。このように冷却液の濃度が未検出である場合には、制御手段は、冷却液の濃度が最大濃度（例えば、１００％）であると仮定して可変手段を制御することにより、内燃機関の過熱を防止するようにしてもよい。

本発明において、可変手段が内燃機関を循環する冷却水の流量を変更可能である場合には、制御手段は、濃度検出手段により検出された濃度に応じた流量となるように可変手段を制御してもよい。

例えば、制御手段は、濃度検出手段により検出された濃度が高くなるほど冷却水の流量が増加するように可変手段を制御するとともに、濃度検出手段により検出された濃度が低くなるほど冷却水の流量が減少するように可変手段を制御してもよい。

このように冷却水の流量が変更されると、冷却水に含まれる冷却液の濃度が高い時の冷却不足が抑制されるとともに、冷却水に含まれる冷却液の濃度が低い時の過冷却が抑制されるようになる。

本発明において、可変手段が熱交換器を流通する冷却水と熱交換器を迂回する冷却水との流量比を変更可能である場合には、制御手段は、濃度検出手段により検出された濃度に応じた流量比となるように可変手段を制御してもよい。

例えば、制御手段は、濃度検出手段により検出された濃度が高くなるほど熱交換器を流通する冷却水の量が増加し且つ熱交換器を迂回する冷却水の量が減少するように可変手段を制御するとともに、濃度検出手段により検出された濃度が低くなるほど熱交換器を流通する冷却水の量が減少し且つ熱交換器を迂回する冷却水の量が増加するように可変手段を制御してもよい。

このように冷却水の流量が変更されると、冷却水に含まれる冷却液の濃度が高い時の冷却不足が抑制されるとともに、冷却水に含まれる冷却液の濃度が低い時の過冷却が抑制されるようになる。

尚、前記した熱交換器としては、冷却水と外気との間で熱交換を行うラジエータ、或いは冷却水と車室内の空気との間で熱交換を行うヒータコアなどを例示することができる。

本発明によれば、内燃機関を循環する冷却水の循環態様を変更可能な内燃機関の冷却制御システムにおいて、冷却水の冷却能力に応じて循環態様を変更することができるため、内燃機関を適温に保つことが可能となる。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。

＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図５に基づいて説明する。図１は、本発明に係る内燃機関の冷却制御システムの概略構成を示す図である。

図１において、内燃機関１は、複数のシリンダが形成されたシリンダブロック１ａと、シリンダヘッド１ｂを備えている。シリンダブロック１ａには、ブロック用ウォータジャケット２ａが形成されている。シリンダヘッド１ｂには、ヘッド用ウォータジャケット２ｂが形成されている。ブロック用ウォータジャケット２ａとヘッド用ウォータジャケット２ｂは相互に連通している。

ブロック用ウォータジャケット２ａは、シリンダブロック１ａに設けられたインレット３と連通している。一方、ヘッド用ウォータジャケット２ｂは、シリンダヘッド１ｂに設けられたアウトレット４と連通している。

前記アウトレット４には第１冷却通路５が接続されている。第１冷却通路５は、ラジエータ６の流入口に接続されている。ラジエータ６は、冷却水と外気との間で熱交換を行う熱交換器である。ラジエータ６の流出口には、第２冷却通路７が接続されている。

第２冷却通路７は、サーモスタットバルブ８に接続されている。サーモスタットバルブ８は、２つの流入口と一つの流出口を有する三方切換弁である。サーモスタットバルブ８は、図示しない感温部を通過する冷却水の温度が所定の開弁温度より低い時は２つの流入口の一方を遮断して他方の流入口を流出口と導通させ、前記感温部を通過する冷却水の温度が前記開弁温度以上である時は２つの流入口の他方を遮断して一方の流入口を流出口と導通させる。

前記した第２冷却通路７は、サーモスタットバルブ８の前記した２つの流入口の一方に接続されている。前記した２つの流入口の他方には、バイパス通路９が接続されている。バイパス通路９は、ラジエータ６を迂回する通路であり、前記した第１冷却通路５の途中に接続されている。

サーモスタットバルブ８の流出口には、第３冷却通路１０が接続されている。第３冷却通路１０は、電動ウォータポンプ１１の吸入口に接続されている。電動ウォータポンプ１１の吐出口には、第４冷却通路１２が接続されている。第４冷却通路１２は、シリンダブロック１ａのインレット３に接続されている。

前記電動ウォータポンプ１１は、電線１３を介して電源１４と接続されている。電線１３の途中には、電線１３の導通（オン）と遮断（オフ）を切り換えるドライブ回路１５が配置されている。

ドライブ回路１５は、ＥＣＵ１６によりＰＷＭ制御される。すなわち、ＥＣＵ１６は、ドライブ回路１５のオン時間とオフ時間の比（オン時間／（オン時間＋オフ時間）＝デュ
ーティ比）を変更することにより、電動ウォータポンプ１１の単位時間当たりの吐出量を変更する。

尚、前記した電動ウォータポンプ１１とドライブ回路１５は、本発明に係る可変手段に相当する。

このように構成された内燃機関の冷却制御システムでは、ＥＣＵ１６が電動ウォータポンプ１１を作動させると、電動ウォータポンプ１１から吐出された冷却水が第４冷却通路１２及びインレット３を介してブロック用ウォータジャケット２ａに流入する。

ブロック用ウォータジャケット２ａに流入した冷却水は、シリンダブロック１ａとの間で熱交換を行った後にヘッド用ウォータジャケット２ｂへ流入する。ヘッド用ウォータジャケット２ｂに流入した冷却水は、シリンダヘッド１ｂとの間で熱交換を行った後に、アウトレット４を介して第１冷却通路５へ導かれる。

その際、冷却水の温度が前記開弁温度より低ければ、サーモスタットバルブ８が第２冷却通路７を遮断し且つバイパス通路９と第３冷却通路１０を導通させるので、第１冷却通路５へ導かれた冷却水はラジエータ６を流れずにバイパス通路９を流れることになる。

第１冷却通路５からバイパス通路９へ流入した冷却水は、サーモスタットバルブ８、第３冷却通路１０、電動ウォータポンプ１１、第４冷却通路１２、及びインレット３を順次経て、ブロック用ウォータジャケット２ａに再び流入する。

このように冷却水が電動ウォータポンプ１１、第４冷却通路１２、インレット３、ブロック用ウォータジャケット２ａ、ヘッド用ウォータジャケット２ｂ、アウトレット４、第１冷却通路５、バイパス通路９、サーモスタットバルブ８、及び第３冷却通路１０を順次経由する経路（以下、「第１循環経路」と称する）を循環すると、冷却水がラジエータ６において冷却されないことになる。

この場合、内燃機関１の熱が冷却水を媒介して不要に放熱されないため、内燃機関１が速やかに暖機されるようになる。

その後、冷却水の温度が前記開弁温度以上まで上昇すると、サーモスタットバルブ８がバイパス通路９を遮断し且つ第２冷却通路７と第３冷却通路１０を導通させるので、シリンダヘッド１ｂから第１冷却通路５へ流出した高温な冷却水は、ラジエータ６、第２冷却通路７、サーモスタットバルブ８、第３冷却通路１０、電動ウォータポンプ１１、第４冷却通路１２、及びインレット３を順次経て、ブロック用ウォータジャケット２ａへ再流入する経路（以下、「第２循環経路」と称する）を循環するようになる。

このように冷却水がラジエータ６を経由して循環すると、冷却水がラジエータ６において冷却される。ラジエータ６において冷却された冷却水がブロック用ウォータジャケット２ａ及びヘッド用ウォータジャケット２ｂへ再流入すると、内燃機関１の不要な熱が冷却水を媒介して放熱されるため、内燃機関１の過熱が抑制される。

次に、電動ウォータポンプ１１の吐出量を制御する方法について説明する。ＥＣＵ１６は、シリンダヘッド１ｂのアウトレット４近傍に設けられた水温センサ１７の測定値（冷却水温度）ｔｈｗを入力する。続いて、ＥＣＵ１６は、前記冷却水温度ｔｈｗと内燃機関１の発熱量とをパラメータとして目標デューティ比を算出し、算出された目標デューティ比に従ってドライブ回路１５のオン／オフを切り換える。

尚、目標デューティ比は、前記冷却水温度ｔｈｗが高くなるほどおよび／または内燃機関１の発熱量が多くなるほど大きくなるように定められる。内燃機関１の発熱量は、機関回転数、吸入空気量の温度、機関負荷（アクセル開度、吸入空気量、或いは燃料噴射量）等から演算することができる。

ところで、内燃機関１の冷却水としては、冷却液（ＬＬＣ）を水（Ｈ２Ｏ）により希釈した液体が用いられる。このような冷却水の熱容量、および／または冷却水と内燃機関１（シリンダヘッド１ｂ及びシリンダブロック１ａ）との間の熱交換率は、冷却水に含まれる冷却液の濃度（以下、「ＬＬＣ濃度」と記す）により変化する。

冷却水の熱容量、および／または、冷却水と内燃機関１との間の熱交換率は、冷却水のＬＬＣ濃度が高くなるほど低くなるとともに、冷却水のＬＬＣ濃度が低くなるほど高くなる傾向がある。

これに対し、従来では冷却水のＬＬＣ濃度が予め想定された濃度（以下、「基準濃度」と称する）であることを前提として電動ウォータポンプ１１の吐出量が制御されていた。このため、冷却水の交換、或いは水（Ｈ２Ｏ）やＬＬＣの補充等によって冷却水のＬＬＣ濃度が基準濃度から逸脱した場合には、内燃機関１を適温に保つことが困難となる可能性があった。

例えば、冷却水のＬＬＣ濃度が基準濃度より高くなった場合に、ＬＬＣ濃度が基準濃度である場合と同様に電動ウォータポンプ１１の吐出量が制御されると、内燃機関１を循環する冷却水の流量が過少となるため、内燃機関１の冷却が不十分となる可能性がある。内燃機関１の冷却が不十分になると、内燃機関１が過熱（オーバーヒート）する可能性がある。

一方、冷却水のＬＬＣ濃度が基準濃度より低くなった場合に、ＬＬＣ濃度が基準濃度である場合と同様に電動ウォータポンプ１１の吐出量が制御されると、内燃機関１を循環する冷却水の流量が過多となるため、内燃機関１の冷却が過剰となる可能性がある。内燃機関１の冷却が過剰になると、内燃機関１において混合気が完全燃焼し難くなるため、未燃燃料成分の排出量増加、機関出力の低下、フリクションの増加、或いは燃費の悪化等を招く可能性があるとともに、電動ウォータポンプ１１の消費電力の増加など招く可能性もある。

そこで、本実施例では、ＥＣＵ１６が冷却水のＬＬＣ濃度を検出し、検出されたＬＬＣ濃度に応じて電動ウォータポンプ１１の吐出量を補正するようにした。

冷却水のＬＬＣ濃度を検出する方法としては、内燃機関１が定常運転状態（好ましくは、アイドル運転状態）にある時に電動ウォータポンプ１１の吐出量を変更するとともにその際の冷却水温度の変化率を算出し、算出された変化率の高低からＬＬＣ濃度を推定する方法などを例示することができる。

上記したＬＬＣ濃度の検出は、一定の周期で定期的に行われるようにしてもよいが、冷却水の交換又は補充が行われた直後にのみ行われるようにしてもよい。冷却水の交換又は補充が行われたか否かを判別する方法としては、ラジエータ６に併設されるリザーバタンク６０のキャップ６１に該キャップ６１の開栓を検知する開栓センサ６２を取り付け、前記開栓センサ６２が前記キャップ６１の開栓を検知した時に冷却水の交換又は補充が行われたと判定する方法を例示することができる。

以下、電動ウォータポンプ１１の吐出量制御について図２〜図３に沿って説明する。図
２は、本実施例における電動ウォータポンプ１１の吐出量制御ルーチンを示すフローチャートである。この吐出量制御ルーチンは、予めＥＣＵ１６のＲＯＭなどに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１６によって所定期間毎に繰り返し実行される。

吐出量制御ルーチンでは、ＥＣＵ１６は、先ずＳ１０１において開栓フラグの値が“１”であるか否かを判別する。開栓フラグは、ＥＣＵ１６のバックアップＲＡＭ等に設定された記憶領域である。この開栓フラグには、開栓センサ６２がリザーバタンク６０のキャップ６１の開栓を検知した時に“１”がセットされるとともに、ＬＬＣ濃度の検出が完了した時に“０”がリセットされる。

前記Ｓ１０１において肯定判定された場合（開栓フラグ＝１）は、ＥＣＵ１６は、冷却水の交換、或いは水（Ｈ２Ｏ）やＬＬＣの補充等が行われた可能性があるとみなす。但し、現時点では実際のＬＬＣ濃度が未検出であるため、ＥＣＵ１６は、Ｓ１０２において、現在のＬＬＣ濃度Ｃｌが所定の仮ＬＬＣ濃度Ｃｌｔであると仮定する。仮ＬＬＣ濃度Ｃｌｔは、冷却水のＬＬＣ濃度が取り得る最大値（例えば、１００％）である。つまり、ＥＣＵ１６は、冷却水の熱容量および／または熱交換率が最小であると仮定する。

Ｓ１０３では、ＥＣＵ１６は、前記Ｓ１０２で設定されたＬＬＣ濃度Ｃｌに基づいて補正値△ＬＬＣｔを算出する。補正値△ＬＬＣｔは、ドライブ回路１５のデューティ比を補正するための値である。この補正値△ＬＬＣｔは、図４に示すようなマップに基づいて演算される。

図４に示すマップにおいて、補正値△ＬＬＣｔは、ＬＬＣ濃度Ｃｌが基準濃度と略等しい場合（ＬＬＣ濃度Ｃｌ＝基準濃度±α）には“０”となるように定められる。ＬＬＣ濃度Ｃｌが基準濃度より所定値α以上高い場合には、補正値△ＬＬＣｔは正の値となり且つＬＬＣ濃度Ｃｌが高くなるほど大きな値となるように定められる。ＬＬＣ濃度Ｃｌが基準濃度より所定値α以上低い場合には、補正値△ＬＬＣｔは負の値となり且つＬＬＣ濃度Ｃｌが低くなるほど小さな値となるように定められる。

尚、ＥＣＵ１６がＳ１０３を実行する際には、ＬＬＣ濃度Ｃｌが最大値に定められているため、補正値△ＬＬＣｔも最大値となる。

ここで図２の吐出量制御ルーチンに戻り、ＥＣＵ１６は、Ｓ１０４においてドライブ回路１５の目標デューティ比Ｄｔを演算する。目標デューティ比Ｄｔは、冷却水温度ｔｈｗ及び内燃機関１の発熱量をパラメータとして定まる基準デューティ比Ｄｔｂに前記補正値△ＬＬＣｔを加算して求められる（Ｄｔ＝Ｄｔｂ＋△ＬＬＣｔ）。

Ｓ１０５では、ＥＣＵ１６は、ドライブ回路１５のデューティ比Ｄを前記Ｓ１０４で定められた目標デューティ比Ｄｔに制御する。

上記したＳ１０２〜Ｓ１０５の処理によれば、冷却水のＬＬＣ濃度が未検出である場合に、冷却水の熱容量および／または熱交換率が最小であると仮定してドライブ回路１５のデューティ比Ｄが制御されるようになる。その結果、電動ウォータポンプ１１の吐出量が過剰に多くなる可能性はあるものの、内燃機関１の過熱を確実に防止することができる。

次に、ＥＣＵ１６はＳ１０６へ進み、内燃機関１がアイドル運転状態にあるか否かを判別する。Ｓ１０６において否定判定された場合は、ＥＣＵ１６は前述したＳ１０２へ戻る。一方、Ｓ１０６において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１６は、Ｓ１０７へ進む。

Ｓ１０７では、ＥＣＵ１６は、冷却水の実際のＬＬＣ濃度（以下、「実ＬＬＣ濃度」と
称する）Ｃｌｒを検出する。具体的には、ＥＣＵ１６は、図３に示すＬＬＣ濃度検出ルーチンを実行する。

図３のＬＬＣ濃度検出ルーチンでは、ＥＣＵ１６は、先ずＳ２０１において、実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒを正確に検出可能な条件が成立しているか否かを判別する。実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒを正確に検出可能な条件としては、内燃機関１の暖機が完了している（言い換えれば、冷却水温度ｔｈｗがサーモスタットバルブ８の開弁温度以上である）ことが挙げられる。

ＬＬＣや水（Ｈ２Ｏ）の補充が行われた時点から冷却水温度ｔｈｗがサーモスタットバルブ８の開弁温度以上となるまでの期間では、補充されたＬＬＣや水（Ｈ２Ｏ）が前述した第１循環経路内の冷却水とのみ混合し、ラジエータ６や第２冷却通路７内の冷却水とは殆ど混合しない。

冷却水温度ｔｈｗがサーモスタットバルブ８の開弁温度以上まで上昇した後は、補充されたＬＬＣや水（Ｈ２Ｏ）が前述した第２循環経路を循環可能になるため、補充されたＬＬＣや水（Ｈ２Ｏ）が既存の全ての冷却水と均質に混合可能となる。

依って、ＬＬＣや水（Ｈ２Ｏ）の補充が行われた後に冷却水温度ｔｈｗがサーモスタットバルブ８の開弁温度以上まで上昇すれば、補充されたＬＬＣや水（Ｈ２Ｏ）が既存の全ての冷却水と均質に混合したとみなすことができる。

前記Ｓ２０１において内燃機関１の暖機が完了していないと判定された場合は、ＥＣＵ１６は、実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒを正確に検出することができないとみなし、内燃機関１の暖機が完了するまで前記Ｓ２０１の処理を繰り返し実行する。

前記Ｓ２０１において内燃機関１の暖機が完了していると判定された場合は、ＥＣＵ１６は、実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒを正確に検出することができるとみなして、Ｓ２０２〜Ｓ２０９において実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒを検出する。

先ず、Ｓ２０２では、ＥＣＵ１６は、ドライブ回路１５のデューティ比Ｄを強制的に第１デューティ比Ｄｔ１に変更することにより、電動ウォータポンプ１１の吐出量を変更する。

Ｓ２０３では、ＥＣＵ１６は、ドライブ回路１５のデューティ比Ｄが前記第１デューティ比Ｄｔ１に変更された時点から第１所定時間が経過したか否かを判別する。第１所定時間は、ドライブ回路１５のデューティ比Ｄが第１デューティ比Ｄｔ１に変更された時点から当該変更が水温センサ１７を通過する冷却水の流量に反映されるまでの応答遅れ時間に相当する。

前記Ｓ２０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ１６は前記Ｓ２０２へ戻る。一方、Ｓ２０３において肯定判定された場合には、ＥＣＵ１６はＳ２０４へ進む。

Ｓ２０４では、ＥＣＵ１６は、水温センサ１７の測定値を読み込み、その測定値を第１冷却水温度ｔｈｗ１としてＲＡＭ又はバックアップＲＡＭに記憶する。

Ｓ２０５では、ＥＣＵ１６は、ドライブ回路１５のデューティ比Ｄを強制的に第２デューティ比Ｄｔ２へ変更することにより、電動ウォータポンプ１１の吐出量を変更する。

尚、第２デューティ比Ｄｔ２は、前記第１デューティ比Ｄｔ１より小さな値である。このため、ドライブ回路１５のデューティ比が第１デューティ比Ｄｔ１から第２デューティ
比Ｄｔ２へ減少すると、電動ウォータポンプ１１の吐出量も減少するようになる。

Ｓ２０６では、ＥＣＵ１６は、ドライブ回路１５のデューティ比Ｄが第２デューティ比Ｄｔ２に変更された時点から第２所定時間が経過したか否かを判別する。第２所定時間は、ドライブ回路１５のデューティ比Ｄが第２デューティ比Ｄｔ２に変更された時点から当該変更が水温センサ１７を通過する冷却水の流量に反映されるまでの応答遅れ時間に相当する。尚、第２デューティ比Ｄｔ２は第１デューティ比Ｄｔ１より小さいため、第２所定時間は第１所定時間より長い時間となる。

Ｓ２０６において否定判定された場合には、ＥＣＵ１６は前記Ｓ２０５へ戻る。一方、Ｓ２０６において肯定判定された場合には、ＥＣＵ１６はＳ２０７へ進む。

Ｓ２０７では、ＥＣＵ１６は、水温センサ１７の測定値を読み込み、その測定値を第２冷却水温度ｔｈｗ２としてＲＡＭ又はバックアップＲＡＭに記憶する。

Ｓ２０８では、ＥＣＵ１６は、ドライブ回路１５のデューティ比Ｄの変化量に対する冷却水温度ｔｈｗの変化量を演算する。具体的には、ＥＣＵ１６は、前記第２冷却水温度ｔｈｗ２から前記第１冷却水温度ｔｈｗ１を減算した値（＝ｔｈｗ２-ｔｈｗ１）を、前記
第２デューティ比Ｄｔ２から前記第１デューティ比Ｄｔ１を減算した値の絶対値（＝｜Ｄｔ２-Ｄｔ１｜）で除算して、冷却水の温度上昇率（＝（ｔｈｗ２-ｔｈｗ１）／（｜Ｄｔ２-Ｄｔ１｜））を求める。

Ｓ２０９では、ＥＣＵ１６は、前記Ｓ２０８で算出された温度上昇率をパラメータとして実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒを推定する。

冷却水の熱容量および／または熱交換率は、前述したように、実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒが高くなるほど減少する。このため、ドライブ回路１５のデューティ比が第１デューティ比Ｄｔ１から第２デューティ比Ｄｔ２へ減少した際の冷却水の温度上昇率は、実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒが高くなるほど大きくなる。

そこで、本実施例では、温度上昇率と実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒとの関係を予め実験的に求めておき、それらの関係を図５に示すようなマップとしてＥＣＵ１６のＲＯＭに記憶させておくようにした。

尚、前記した温度上昇率は、実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒに加えて、外気温度等の影響も少なからず受けるため、図５に示すマップから求められた実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒは外気温度等により補正されるようにしてもよい。例えば、温度上昇率は外気温度の低下によって小さくなるため、外気温度が低くなるほど実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒを高めに補正するようにしてもよい。

前記Ｓ２０９において冷却水の実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒが特定されると、ＥＣＵ１６は、Ｓ２１０において前述した開栓フラグの値を“０”にリセットして、本ルーチンの実行を終了する。

このようにＥＣＵ１６がＬＬＣ濃度検出ルーチンを実行することにより、本発明に係る濃度検出手段が実現される。

上記した図３のＬＬＣ濃度検出ルーチンにより冷却水の実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒが検出されると、ＥＣＵ１６は、図２の吐出量制御ルーチンに戻り、Ｓ１０８において、現在のＬＬＣ濃度Ｃｌを前記仮ＬＬＣ濃度Ｃｌｔから前記Ｓ１０７で特定された実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒ
へ変更する。

Ｓ１０９では、ＥＣＵ１６は、前記Ｓ１０８で設定されたＬＬＣ濃度Ｃｌと前述した図４のマップとから補正値△ＬＬＣｔを求める。

Ｓ１１０では、ＥＣＵ１６は、前記Ｓ１０９で求められた補正値△ＬＬＣｔを用いてドライブ回路１５の目標デューティ比Ｄｔを演算する。その際の演算方法は、前述したＳ１０４と同様である。

Ｓ１１１では、ＥＣＵ１６は、ドライブ回路１５のデューティ比Ｄを前記Ｓ１１０で定められた目標デューティ比Ｄｔに制御する。

このようにＥＣＵ１６が吐出量制御ルーチンを実行すると、本発明に係る制御手段が実現される。すなわち、ドライブ回路１５のデューティ比が冷却水のＬＬＣ濃度に応じて変更され、それにより電動ウォータポンプ１１の吐出量が冷却水のＬＬＣ濃度に応じて変更されるようになる。

電動ウォータポンプ１１の吐出量が冷却水のＬＬＣ濃度に応じて変更されると、冷却水の交換、或いは水（Ｈ２Ｏ）やＬＬＣの補充等によって冷却水のＬＬＣ濃度が基準濃度から逸脱した場合に、内燃機関１の冷却不足による過熱を抑制することが可能になるとともに、内燃機関１の過冷却による排気エミッションの悪化、機関出力の低下、フリクションの増加、燃費の悪化、或いは電動ウォータポンプ１１の消費電力の増加等を抑制することも可能となる。

従って、本実施例の内燃機関の冷却制御システムによれば、内燃機関１が好適に冷却されるようになり、以て内燃機関１が適温に保たれるようになる。

本実施例では、冷却水の実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒを検出する方法として、内燃機関１が定常運転状態にある時の冷却水の温度上昇率から推定する方法を例に挙げたが、これに限られないことは勿論である。

例えば、実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒを検出する他の方法としては、冷却水の循環経路にＬＬＣ濃度センサを取り付けて実測する方法、冷却水の循環経路に常時一定量の冷却水が充填されるタンク（例えば、リザーバタンク）と該タンクの重量を計測するセンサとを設け、前記センサの測定値から冷却水の比重を換算する方法等を例示することができる。

但し、上記したような方法が採用された場合には、ＬＬＣ濃度を測定するセンサやタンク重量を測定するセンサが故障する事態も想定される。そのような事態が発生した場合には、ＥＣＵ１６は、ＬＬＣ濃度が未検出である場合と同様に、冷却水の熱容量および／または熱交換率が最小（ＬＬＣ濃度が最大）であると仮定してドライブ回路１５のデューティ比Ｄを制御するようにしてもよい。

センサ故障時に冷却水のＬＬＣ濃度が最大であると仮定してドライブ回路１５のデューティ比Ｄが制御されると、電動ウォータポンプ１１の吐出量が過多になる可能性はあるが、内燃機関１の過熱は確実に防止されるようになる。

＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図６に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

前述した第１の実施例では、冷却水のＬＬＣ濃度に応じて冷却水の流量（電動ウォータポンプ１１の吐出量）を変更する例について述べたが、本実施例では冷却水のＬＬＣ濃度に応じて冷却水の循環経路を変更する例について述べる。

図６は、本実施例における内燃機関の冷却制御システムの概略構成を示す図である。図６に示す内燃機関の冷却制御システムは、前述した第１の実施例における電動ウォータポンプ１１の代わりに機械式のウォータポンプ１１０を備えている。

機械式のウォータポンプ１１０は、内燃機関１の図示しない出力軸（クランクシャフト）の回転力を駆動源とするポンプであり、該ウォータポンプ１１０の吐出量は出力軸の回転数（機関回転数）に比例する。このため、ウォータポンプ１１０の吐出量を冷却水のＬＬＣ濃度に応じて変更することは不可能である。

これに対し、本実施例の内燃機関の冷却制御システムは、前述した第１の実施例におけるサーモスタットバルブ８の代わりに、電子制御式のサーモスタットバルブ８０を備えている。このサーモスタットバルブ８０は、ソレノイド或いはステップモータ等のアクチュエータを備え、該アクチュエータをＥＣＵ１６が制御することにより開度を連続的に変更可能な三方切換弁である。

上記したサーモスタットバルブ８０の開度が連続的に変更されると、ラジエータ６及び第２冷却通路７を経て第３冷却通路１０へ流入する冷却水の流量とバイパス通路９を経て第３冷却通路１０へ流入する冷却水の流量との比、言い換えればラジエータ６を経由する冷却水の流量とバイパス通路９を経由する冷却水の流量との比も連続的に変更されるようになる。

ラジエータ６を経由する冷却水の流量とバイパス通路９を経由する冷却水の流量との比が変更されると、内燃機関１から冷却水を媒介して放熱される熱量が変化する。その結果、前記した比が適当に制御されれば内燃機関１の温度を適温に保つことが可能となる。

例えば、内燃機関１の発熱量が多い場合や冷却水のＬＬＣ濃度Ｃｌが高い場合には、バイパス通路９を経由する冷却水の流量Ｆｂに対するラジエータ６を経由する冷却水の流量Ｆｒの割合ｆｌｒ（＝Ｆｒ／Ｆｂ）を高くすることにより、内燃機関１の過熱を抑制することができる。

一方、内燃機関１の発熱量が少ない場合や冷却水のＬＬＣ濃度Ｃｌが低い場合には、前記した割合（以下、この割合を「流量比」と称する）ｆｌｒを低くすることにより、内燃機関１の過冷却、排気エミッションの悪化、機関出力の低下、燃費の悪化などを抑制することができる。

そこで、本実施例では、冷却水の実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒに基づいて、前記流量比ｆｌｒを変更するようにした。

例えば、ＥＣＵ１６は、冷却水の実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒが前述した基準濃度より高い場合には、両者の差（＝Ｃｌｒ-基準濃度）が大きくなるほど前記流量比ｆｌｒが大きくなる
ようにサーモスタットバルブ８０を制御する。

一方、実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒが前述した基準濃度より低い場合には、ＥＣＵ１６は、両者の差（＝基準濃度−Ｃｌｒ）が大きくなるほど前記流量比ｆｌｒが小さくなるようにサーモスタットバルブ８０を制御する。

このように冷却水の実ＬＬＣ濃度Ｃｌｒに応じて流量比ｆｌｒが変更されると、前述した第１の実施例と同様の効果を得ることが可能となる。

第１の実施例における内燃機関の冷却制御システムの概略構成を示す図である。 電動ウォータポンプの吐出量制御ルーチンを示すフローチャートである。 ＬＬＣ濃度検出ルーチンを示すフローチャートである。 ＬＬＣ濃度と補正値との関係を示す図である。 冷却水の温度上昇率と実ＬＬＣ濃度との相関を示す図である。 第２の実施例における内燃機関の冷却制御システムの概略構成を示す図である。

符号の説明

１・・・・・内燃機関
１ａ・・・・シリンダブロック
１ｂ・・・・シリンダヘッド
２ａ・・・・ブロック用ウォータジャケット
２ｂ・・・・ヘッド用ウォータジャケット
６・・・・・ラジエータ
８・・・・・サーモスタットバルブ
９・・・・・バイパス通路
１１・・・・電動ウォータポンプ
１６・・・・ＥＣＵ
８０・・・・サーモスタットバルブ

Claims (5)

1. 内燃機関を循環する冷却水の循環態様を変更可能な可変手段と、
   前記冷却水に含まれる冷却液の濃度を検出する濃度検出手段と、
   前記濃度検出手段により検出された濃度に応じて前記可変手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の冷却制御システム。
2. 請求項１において、前記濃度検出手段は、前記内燃機関が所定運転状態にある時の冷却水の温度増加率から冷却水に含まれる冷却液の濃度を推定することを特徴とする内燃機関の冷却制御システム。
3. 請求項１又は２において、前記制御手段は、冷却水に含まれる冷却液の濃度が未検出である時は、前記冷却水に含まれる冷却液の濃度が最大であると仮定して前記可変手段を制御することを特徴とする内燃機関の冷却制御システム。
4. 請求項１〜３の何れか一において、前記可変手段は、前記内燃機関を循環する冷却水の流量を変更可能であり、
   前記制御手段は、前記濃度検出手段により検出された濃度が高くなるほど冷却水の流量が多くなるとともに、前記濃度検出手段により検出された濃度が低くなるほど冷却水の流量が少なくなるように前記可変手段を制御することを特徴とする内燃機関の冷却制御システム。
5. 請求項１〜３の何れか一において、前記可変手段は、熱交換器を流通する冷却水と熱交換器を迂回する冷却水との流量比を変更可能であり、
   前記制御手段は、前記濃度検出手段により検出された濃度が高くなるほど前記熱交換器を流通する冷却水の量が増加し且つ前記熱交換器を迂回する冷却水の量が減少するように前記可変手段を制御するとともに、前記濃度検出手段により検出された濃度が低くなるほど前記熱交換器を流通する冷却水の量が減少し且つ前記熱交換器を迂回する冷却水の量が増加するように前記可変手段を制御することを特徴とする内燃機関の冷却制御システム。

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