JP2008267246A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒を循環させる電動ポンプと、放熱器からの冷媒を流入するように開閉する開閉弁とを備えた内燃機関において、燃費の向上を図りつつ内燃機関を流れる冷媒の温度を適温に制御する。
【解決手段】サーモスタッド４００は、感温部４１０と、スプリング４２０と、軸部４３０と、弁部４４０と、隔壁４５０とを含む。サーモスタッド４００は、初期状態においては閉状態に維持され、ラジエータを経由しないヒータコア３００からの冷却水が所定温度を越えると開状態になる。ウォータポンプ５００は、上流側がサーモスタッド４００の出口側に直接接続される。ウォータポンプ５００は、ＥＣＵからの制御信号により制御される。ＥＣＵによりエンジン出口水温が急激に上昇すると判断されると、ウォータポンプ５００の回転数は、冷却水の総流量を変えることなく流量を増減させながら冷却水を循環させるように制御される。
【選択図】図７

Description

本発明は、内燃機関の冷却装置に関し、特に、内燃機関の内部に冷媒を循環させることにより内燃機関を冷却する装置に関する。

近年、燃費の向上や排気ガスの低減を目的として、エンジンの冷却水を利用してエンジンの暖機を行なう装置が公知である。このような装置においては、早期にエンジンを暖機するように、エンジン内部の冷却水温が所定の温度に上昇するまでは、冷却水の流量を低下させる。ところが、冷却水の流量を低下させると、昇温が不要な冷却水路にまで冷却水を流すことになるため、必要となる熱容量が増大してしまい、暖機性能を向上することが難しかった。このような問題を解決する技術が、たとえば特開２００５−１６４３５号公報（特許文献１）に開示されている。

この公報に開示されたエンジンの暖機装置は、エンジンのシリンダブロックおよびシリンダヘッドに設けられ、エンジン内で冷却水が流動する冷却水路と、冷却水路に連結され、冷却水を循環させる電動式ポンプと、冷却水路内を循環する冷却水を外気で冷却するラジエータと、ラジエータを経由してサーモスタッドへ冷却水を導く流路と、ラジエータを迂回してサーモスタットへ冷却水を導くバイパス流路と、冷却水路内の冷却水温を検出するための検出手段と、冷却水温が所定温度より低い状態では電動式ポンプを周期的に正逆回転するように制御するための手段とを含む。

この公報に開示されたエンジンの暖機装置によると、冷却水温が所定温度より低い状態では、電動式ポンプを正逆回転させるので、流れ方向が所定時間ごとに切り替わる。これにより、冷却水路を流動する冷却水は、冷却水路全体を循環せずに、冷却水路内の限られた範囲のみで流動する。その結果、車両用エンジンの発熱部であるシリンダ周辺部の冷却水を効果的に昇温できるので、従来よりも効果的に暖機を行なうことが可能となる。
特開２００５−１６４３５号公報

ところで、燃費を向上させるためには、冷却水の流量を定常的に低下させて、電動式ポンプの電力消費を抑制することが望ましい。しかしながら、冷却水の流量を定常的に低下させると、冷却水の流速が低下して冷却水の熱がサーモスタッドに伝達されにくくなるため、サーモスタッドの応答性が低下してしまう。また、冷却水の流速が低下してラジエータを経由した冷たい冷却水とバイパス流路を流れた温かい冷却水とが混ざりにくくなるため、サーモスタッドの開度を、混合後の冷却水の温度（すなわちエンジン内部を流れる冷却水の温度）に応じた開度に安定させにくくなる。その結果、エンジン内部を流れる冷却水の温度を適温に制御できない場合がある。

しかしながら、特許文献１に開示された暖機装置においては、サーモスタッドの応答性や安定性を向上させる技術について何ら言及されていない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、冷媒を循環させる電動ポンプと、冷媒の温度に応じて放熱器で冷却された冷媒を流入するように開閉する開閉弁とを備えた内燃機関において、燃費の向上を図りつつ内燃機関を流れる冷媒の温度を適温に制御することができる冷却装置を提供することである。

第１の発明に係る冷却装置は、冷媒が流れる冷却路を備えた内燃機関を冷却する。この冷却装置は、冷却路および放熱器を経由して冷媒が循環する第１の流路と、冷却路を経由し放熱器を経由しないで冷媒が循環する第２の流路と、第１の流路と第２の流路とが合流する合流部と、合流部に設けられ、合流部を流れる冷媒の温度に応じて第１の流路から流入する冷媒の量を調整するように開閉する開閉弁と、合流部と冷却路との間であって放熱器より合流部に近接した位置に設けられ、冷却装置において冷媒を循環させるポンプ機構と、ポンプ機構を制御するための制御手段とを含む。制御手段は、合流部を流れる冷媒の温度に関する予め定められた条件が成立したか否かを判断するための判断手段と、条件が成立すると、条件が成立していない場合に比べて、冷媒の総流量を変化させることなく冷媒の流量を増減させながら冷媒を循環させるように、ポンプ機構を制御するためのポンプ制御手段とを含む。

第１の発明によると、合流部を流れる冷媒の温度に関する予め定められた条件が成立すると、条件が成立していない場合に比べて、冷媒の総流量を変化させることなく冷媒の流量を増減させながら冷媒を循環させる。流量の増減により、ポンプ機構に近接する合流部の冷却水が攪拌される。冷却水の攪拌により、冷却水の熱が開閉弁に伝達されやすくなるため、開閉弁の応答性が向上する。さらに、放熱器を経由する第１の流路からの冷たい冷媒と放熱器を経由しない第２の流路からの温かい冷媒とが合流部内で混合されやすくなるので、混合後の冷却水の温度（すなわち冷却路を流れる冷却水の温度）に応じた開度に開閉弁の開度が安定する。これにより、たとえば、燃費向上のために冷媒の流量を定常的に低下させた場合であっても、流量低下による開閉弁の応答性の低下を抑制するとともに、開閉弁の開度を適切な開度に安定させることができる。このとき、流量を増減させるためにポンプ機構の消費エネルギーは一時的に増減するが、冷媒の総流量は変化していないので、全体的には変化せず、燃費は悪化しない。そのため、冷媒の流量を定常的に低下させた場合であっても、燃費を悪化させることなく冷却路を流れる冷媒の温度を適温に制御することができる。その結果、冷媒を循環させる電動ポンプと、冷媒の温度に応じて放熱器で冷却された冷媒を流入するように開閉する開閉弁とを備えた内燃機関において、燃費の向上を図りつつ内燃機関を流れる冷媒の温度を適温に制御することができる冷却装置を提供することができる。

第２の発明に係る冷却装置においては、第１の発明の構成に加えて、ポンプ制御手段は、流量の増量時間と流量の減量時間とを繰り返すように、ポンプ機構を制御するための手段を含む。

第２の発明によると、流量の増量時間と流量の減量時間とを繰り返えすことにより、合流部の冷却水を積極的に攪拌させることができる。

第３の発明に係る冷却装置においては、第２の発明の構成に加えて、増量時間は、開閉弁の開度が合流部を流れる冷媒の温度に応じた開度に達するまでの時間より長くなるように設定される。

第３の発明によると、増量時間が、開閉弁の開度が合流部を流れる冷媒の温度に応じた開度に達するまでの時間より長く設定される。これにより、冷媒の温度に応じた適切な開度に開閉弁の開度が達した後に、合流部の冷却水を攪拌させることができる。そのため、開閉弁の開度が適切な開度に達していない状態で、開閉弁がハンチングしてしまうことを防止することができる。

第４の発明に係る冷却装置においては、第２の発明の構成に加えて、増量時間および減量時間は、開閉弁の開度が合流部を流れる冷媒の温度に応じた開度に達するまでの時間に比べて短くなるように設定される。

第４の発明によると、増量時間および減量時間が、開閉弁の開度が合流部を流れる冷媒の温度に応じた開度に達するまでの時間に比べて短く設定される。これにより、合流部の冷却水を短時間で攪拌させることができる。

第５の発明に係る冷却装置においては、第１の発明の構成に加えて、開閉弁には、閉方向へ動作している状態から開方向へ動作する状態に変化させるための熱量が必要である。ポンプ制御手段は、流量を瞬時に増加させるとともに、流量を増加させる時間よりも長い時間で徐々に流量を減少させるように、ポンプ機構を制御するための手段を含む。

第５の発明によると、開閉弁には、閉方向へ動作している状態から開方向へ動作する状態に変化させるための熱量が必要である。そこで、流量を瞬時に増加させる。これにより、閉方向へ動作している状態から開方向へ動作する状態に開閉弁を早期に変化させることができるので、開閉弁の開度を適切な開度により早期に近づけることができる。さらに、流量を増加させる時間よりも長い時間で徐々に流量を減少させる。これにより、開閉弁に伝達される熱量の急激な変化が抑制されるため、開閉弁をハンチングさせることなく、開閉弁の開度を適切な開度に安定して近づけることができる。

第６の発明に係る冷却装置においては、第５の発明の構成に加えて、ポンプ制御手段は、減量時の流量と増量時の流量との差を熱量に応じた値にするように、ポンプ機構を制御するための手段を含む。

第６の発明によると、減量時の流量と増量時の流量との差が、開閉弁を閉方向へ動作している状態から開方向へ動作する状態に変化させるための熱量に応じた値である。そのため、少ない増量回数で、開閉弁を閉方向へ動作している状態から開方向へ動作する状態に変化させることができる。これにより、閉方向へ動作している状態から開方向へ動作する状態に開閉弁をより早期に変化させることができる。

第７の発明に係る冷却装置は、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、第１の流路を流れる冷媒の第１の温度を検出するための手段と、第２の流路を流れる冷媒の第２の温度を検出するための手段とをさらに含む。判断手段は、第１の温度および第２の温度に基づいて、条件が成立したか否かを判断するための手段を含む。

第７の発明によると、第１の流路を流れる冷媒の温度（第１の温度）および第２の流路を流れる冷媒の温度（第２の温度）によっては、内燃機関を流れる冷媒の温度を適切な温度に制御できない場合がある。たとえば、第１の温度が開閉弁が開き始める温度に応じた範囲に含まれ、かつ第２の温度が予め定められた温度より低い場合、内燃機関を流れる冷媒の温度が適切な温度より上昇してしまう場合がある。そこで、第１の温度および第２の温度に基づいて、条件が成立したか否かが判断される。たとえば、第１の温度が開閉弁が開き始める温度に応じた範囲に含まれ、かつ第２の温度が予め定められた温度より低い場合に、条件が成立したと判断される。これにより、内燃機関を流れる冷媒の温度を適切な温度に制御することができる。

第８の発明に係る冷却装置においては、第７の発明の構成に加えて、判断手段は、第１の温度が開閉弁が開き始める温度に応じた範囲に含まれ、かつ第２の温度が予め定められた温度より低い場合に、条件が成立したと判断するための手段を含む。

第８の発明によると、第１の温度が開閉弁が開き始める温度に応じた範囲に含まれ、かつ第２の温度が予め定められた温度より低い場合、内燃機関を流れる冷媒の温度が適切な温度より上昇してしまう場合がある。そこで、第１の温度が開閉弁が開き始める温度に応じた範囲に含まれ、かつ第２の温度が予め定められた温度より低い場合に、条件が成立したと判断される。これにより、内燃機関を流れる冷媒の温度上昇を抑制することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本実施の形態に係る冷却装置が搭載される車両の構成について説明する。車両は、エンジン１００と、ラジエータ２００と、ヒータコア３００と、流路２１０，２２０，３１０，３２０と、サーモスタッド４００と、ウォータポンプ５００と、ＥＣＵ１０００とを含む。

エンジン１００のシリンダブロックおよびシリンダヘッドには、冷却水が流動するウォータジャケット（図示せず）が設けられる。

流路２１０は、上流側の端部がエンジン１００のウォータジャケットの一方の出口１０２に接続され、下流側の端部がラジエータ２００の入口側に接続される。流路２２０は、上流側の端部がラジエータ２００の出口側に接続され、下流側の端部がサーモスタッド４００に接続される。

ラジエータ２００は、サーモスタッド４００が開いているとき、出口１０２から流出した冷却水を流路２１０を経由して受け、受けた冷却水と外気との間で熱交換を行なうことにより、冷却水を冷却する。ラジエータ２００は、冷却された冷却水を流路２２０を経由してサーモスタッド４００へ供給する。

流路３１０は、上流側の端部がエンジン１００のウォータジャケットの他方の出口１０４に接続され、下流側の端部がヒータコア３００の入口側に接続される。流路３２０は、上流側の端部がヒータコア３００の出口側に接続され、下流側の端部がサーモスタッド４００に接続される。

ヒータコア３００は、出口１０４から流出した冷却水を流路３１０を経由して受け、受けた冷却水と空気との間で熱交換を行ない、温風を発生する。そして熱交換後の冷却水を流路３２０を経由してサーモスタッド４００へ供給する。なお、流路３２０を流れる冷却水の温度は、ラジエータ２００を経由して流路２２０を流れる冷却水の温度よりも高く、エンジン１００内部のウォータジャケットを流れる冷媒の温度に近い温度である。

サーモスタッド４００は、流路２２０と流路３２０との合流部に設けられ、内部を流れる冷却水の温度に応じてラジエータ２００で冷却された冷却水を流入させる。

ウォータポンプ５００は、上流側がサーモスタッド４００の出口側に直接接続されるとともに、下流側がエンジン１００のウォータジャケットの入口側に接続される。ウォータポンプ５００は、ＥＣＵ１０００に接続され、ＥＣＵ１０００からの信号により制御されることにより、冷却装置における冷却水を循環させるとともに冷却水の流量を調整する。なお、ウォータポンプ５００がサーモスタッド４００に近接した位置に設けられるのであれば、ウォータポンプ５００がサーモスタッド４００に直接接続されることに限定されない。

ウォータポンプ５００が作動すると、サーモスタッド４００の開閉状態に関わらず、出口１０４から冷却水が流れ出す。出口１０４から流れ出した冷却水は流路３１０、ヒータコア３００、流路３２０、サーモスタッド４００を経由して、再びエンジン１００のウォータジャケットへ戻る。

一方、サーモスタッド４００が開くと、出口１０４に加えて出口１０２からも冷却水が流れ出す。出口１０２から流れ出た冷却水は、流路２１０、ラジエータ２００、流路２２０、サーモスタッド４００を経由して、エンジン１００のウォータジャケットへ戻る。

ＥＣＵ１０００には、水温センサ１０１０，１０２０がハーネスなどにより接続されている。

水温センサ１０１０は、出口１０４付近に設けられ、出口１０４から流路３１０へ流出する冷却水の温度（以下、エンジン出口水温とも記載する）を検出する。なお、水温センサ１０１０がエンジン１００で昇温された冷却水の温度を検出するのであれば、水温センサ１０１０が設けられる場所は、出口１０４付近に限定されず、たとえば出口１０２付近であってもよい。

水温センサ１０２０は、ラジエータ２００の出口付近に設けられ、ラジエータ２００から流路２２０へ流出する冷却水の温度（以下、ラジエータ出口水温とも記載する）を検出する。なお、水温センサ１０２０がラジエータ２００で冷却された冷却水の温度を検出するのであれば、水温センサ１０２０が設けられる場所は、ラジエータ２００の出口付近に限定されず、たとえば、流路２２０とサーモスタッド４００との接続部付近であってもよい。

ＥＣＵ１０００は、水温センサ１０１０，１０２０から送られてきた信号、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、ウォータポンプ５００を制御する。

図２を参照して、サーモスタッド４００についてさらに説明する。サーモスタッド４００は、感温部４１０と、スプリング４２０と、軸部４３０と、弁部４４０と、隔壁４５０とを含む。

サーモスタッド４００は、初期状態においては、スプリング４２０の作用により弁部４４０と隔壁４５０とが当接し、閉状態に維持される。

ウォータポンプ５００内のポンプ本体５１０が回転すると、ヒータコア３００からの温かい冷却水がサーモスタッド４００内に流れ込み、感温部４１０に当接する。

感温部４１０内部には、周囲の温度に応じて状態変化するワックス材が充填されている。ヒータコア３００からの冷却水が所定温度を越えていると、感温部４１０内のワックス材が固体から液体へ変化することに伴って、感温部４１０が下方へ移動する。そのため、弁部４４０と隔壁４５０とが当接しなくなり、サーモスタッド４００が開状態になる。これにより、ラジエータ２００からの冷たい冷却水がサーモスタッド４００内部に流れ込み、冷却水全体の温度が適温に維持される。

なお、感温部４１０のワックス材の状態が変化するには所定の時間を要する。そのため、サーモスタッド４００の開度（以下、サーモ開度とも記載する）が内部を流れる冷媒の温度に応じた開度に達するまでには、所定の時間が必要になる。以下、サーモ開度が内部を流れる冷媒の温度に応じた開度に達するまでの時間を、サーモ時定数とも記載する。

また、サーモスタッド４００は、弁部４４０が開く方向に動作している場合と、閉じる方向に動作している場合とで、冷却水の温度に対する感度が異なる。

図３を参照して、ラジエータ出口水温、サーモスタッド４００の応答性およびエンジン出口水温との関係について説明する。

サーモスタッド４００の応答性は、内部を流れる冷却水の経路や、感温部４１０に当接する冷却水の流量によって変化する。サーモスタッド４００のハウジングの形状は変化せず冷却水の経路は大きくは変化しないため、通常は、ウォータポンプ５００によって循環させる冷却水の流量が多いほど、サーモスタッド４００の応答性はよくなる。

冷却水の流量が多く、サーモスタッド４００の応答性がよい場合には、ラジエータ出口水温に関わらずエンジン出口水温はほぼ一定の温度で安定している。

しかし、燃費の向上を目的として冷却水の流量を定常的に低下させる場合、感温部４１０に当接する冷却水の流量が低下するため、冷却水の熱が感温部４１０に伝達されにくくなり、サーモスタッド４００の応答性が低下する。サーモスタッド４００の応答性が低下すると、図３に示すように、ラジエータ出口水温に対してエンジン出口水温が安定しなくなる。

特に、エンジン出口水温がサーモスタッド４００が開き始める温度に応じた予め定められた範囲であってかつラジエータ出口水温が所定温度より低い場合においては、エンジン出口水温が極端に上昇する（図３の点線で囲んだ領域参照）。この要因としては、ラジエータ２００からの冷水とヒータコア３００からの温水とが流量の低下により混ざりにくくなっているために、サーモ開度が冷水に過剰に応答して適切な開度に達しないままハンチングしてしまうことが考えられる。

このような問題を抑制するために、冷却水の流量を増大させることが考えられるが、単に流量を増大させるだけでは、燃費向上の観点からは望ましくない。

そこで、本実施の形態においては、冷却水の総流量を変えることなく流量を増減させながら冷却水を循環させることにより、エンジン出口水温の上昇を抑制する。

図４を参照して、本実施の形態に係る冷却装置を構成するＥＣＵ１０００の機能ブロック図について説明する。図４に示すように、この冷却装置は、領域判断部１１００と、ウォータポンプ制御部１２００とを含む。

領域判断部１１００は、水温センサ１０１０からのエンジン出口水温と、水温センサ１０２０からのラジエータ出口水温とに基づいて、エンジン出口水温が極端に上昇する領域か否かを判断する。

ウォータポンプ制御部１２００は、領域判断部１１００の判断結果に基づいて、ウォータポンプ５００を制御する。

図５を参照して、本実施の形態に係る冷却装置であるＥＣＵ１０００が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ１０００は、水温センサ１０１０からの信号に基づいて、エンジン出口水温を検出する。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１０００は、水温センサ１０２０からの信号に基づいて、ラジエータ出口水温を検出する。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ１０００は、エンジン出口水温およびラジエータ出口水温に基づいて、エンジン出口水温が極端に上昇する領域か否かを判断する。たとえば、ＥＣＵ１０００は、エンジン出口水温がサーモスタッド４００が開き始める温度に応じた予め定められた範囲であって、かつラジエータ出口水温が所定温度より低い場合に、エンジン出口水温が極端に上昇する領域であると判断する。エンジン出口水温が極端に上昇する領域であると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。そうでないと（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１０６に移される。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１０００は、流量が一定値になるようにウォータポンプ５００を制御する。たとえば、ＥＣＵ１０００は、ウォータポンプ５００のポンプ本体５１０の回転数（以下、ポンプ回転数とも記載する）が一定になるようにウォータポンプ５００を制御する。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１０００は、冷却水の総流量を変えることなく流量を増減させながら冷却水を循環させるようにウォータポンプ５００を制御する。たとえば、ＥＣＵ１０００は、ポンプ本体５１０の回転数の時間平均値（回転数を時間で積分した値を積分時間で割った値）をＳ１０４の流量に対して変化させないようにポンプ本体５１０の回転数の増量時間と減量時間とを周期的に繰り返し、かつ増量時間がサーモ時定数より長くなるように、ウォータポンプ５００を制御する。なお、ウォータポンプ５００の制御方法はこれに限定されない。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る冷却装置により制御されるサーモスタッド４００の動作について説明する。

エンジン出口水温がサーモスタッド４００が開き始める温度に応じた予め定められた範囲であって、かつラジエータ出口水温が所定温度より低い場合、エンジン出口水温が極端に上昇する領域である判断されて（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、エンジン出口水温が極端に上昇する領域である判断されない場合（Ｓ１０４にてＮＯ、Ｓ１０６）に比べて、総流量を変化させることなく流量を増減するようにウォータポンプ５００が制御される。

この際、図６に示すように、ポンプ回転数の増量時間と減量時間とを繰り返す。これにより、図７に示すように、ウォータポンプ５００に流れ込む冷却水の渦流れが変化し（図７の領域α参照）、この渦流れの変化がウォータポンプ５００に近接するサーモスタッド４００の内部を流れる冷却水に伝達されて攪拌される（図７の領域β参照）。

そのため、燃費を向上させるために流量を定常的に低下させた場合であっても、流速低下によるサーモスタッド４００の応答性の低下を抑制することができる。さらに、ラジエータ２００を経由した冷たい冷却水とラジエータ２００を経由しない温かい冷媒とが、サーモスタッド４００内で混合されやすくなる。そのため、ポンプ回転数を増減させない場合（図６の二点鎖線参照）に比べて、サーモ開度を、混合後の冷却水の温度（すなわちエンジン１００のウォータジャケットを流れる冷却水の温度）に応じた開度に安定させることができる。

さらに、図６に示すように、増量時間がサーモ時定数より長く設定される。これにより、サーモスタッド４００内部を流れる冷媒の温度に応じた適切な開度にサーモ開度が達した後に、サーモスタッド４００内部の冷却水を積極的に攪拌させることができる。そのため、サーモ開度が冷却水の温度に応じた適切な開度に達していない状態で、サーモスタッド４００がハンチングハンチングしてしまうことを防止することができる。

さらに、ポンプ回転数を増減させた場合であっても回転数の時間平均値を変化させない。そのため、ウォータポンプ５００の消費電力は一時的に増減するが、総消費電力は変化せず、燃費が悪化することはない。そのため、流量を定常的に低下させた場合であっても、燃費を悪化させることなくエンジン１００のウォータジャケットを流れる冷却水の温度を適温に制御することができる。

以上のように、本実施の形態に係る冷却装置によれば、エンジン出口水温が極端に上昇する領域である判断されると、総流量を変化させることなく流量を増減するようにウォータポンプが制御される。これにより、燃費を向上させるために冷媒の流量を定常的に低下させた場合であっても、ウォータポンプの消費電力を増加させることなく、サーモスタッドの応答性の低下を抑制することができる。そのため、燃費の向上を図りつつエンジン内部を流れる冷却水の温度を適温に制御することができる。

＜第１の変形例＞
上述の実施の形態において説明した図５のＳ１０８の処理を、本変形例において以下のように変形してもよい。すなわち、図８に示すように、初回の増量時間をサーモ時定数より長く設定した以降は、増量時間および減量時間の周期をサーモ時定数より短くなるように設定する。

これにより、サーモスタッド４００内部の冷却水を短時間で攪拌させることができるため、サーモスタッド４００の応答性をより向上させることができる。

＜第２の変形例＞
上述の実施の形態において説明した図５のＳ１０８の処理を、本変形例において以下のように変形してもよい。すなわち、図９に示すように、総流量を変化させることなくポンプ本体５１０の正回転時間と逆回転時間とを周期的に繰り返すように設定する。

これにより、上述の実施の形態と同様に、ウォータポンプの消費電力を増加させることなく、サーモスタッドの応答性の低下を抑制することができる。

＜第３の変形例＞
上述の実施の形態において説明した図５のＳ１０８の処理を、本変形例において以下のように変形してもよい。

本変形例においては、サーモスタッド４００のヒステリシスを考慮して流量を増減する。サーモスタッド４００は、上述のように、弁部４４０が開く方向に動作している場合と、閉じる方向に動作している場合とで、冷却水の温度に対する感度が異なる。具体的には、図１０に示すように、同じサーモ開度であっても、弁部４４０が閉じる方向へ動作させている場合よりも、弁部４４０が開く方向へ動作させている場合のほうが、冷却水の温度は高い。すなわち、弁部４４０が閉じる方向へ動作している状態Ａから、弁部４４０が開く方向へ動作する状態Ｂに変化させるためには、所定の熱量が必要となる。

そこで、本変形例においては、図１１に示すように、ポンプ回転数を増量する際、サーモスタッド４００を閉じる方向へ動作している状態から開く方向へ動作する状態に変化させるために必要な熱量を考慮した増量幅にするとともに、増量幅を瞬時に増加させる。これにより、閉じる方向へ動作している状態から開く方向へ動作する状態に少ない増量回数で変化させることができる。そのため、サーモ開度を冷却水の温度に応じた適切な開度により早期に近づけることができる。

さらに、流量を増加させる時間よりも長い時間で徐々に流量を減少させる。これにより、感温部４１０に伝達される熱量の急激な変化が抑制されるため、サーモ開度をハンチングさせることなく適切な開度に安定して近づけることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって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した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る冷却装置が搭載される車両の構造を示す図である。 本発明の実施の形態に係る冷却装置を構成するサーモスタッドの構造を示す図である。 ラジエータ出口水温とエンジン出口水温との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る冷却装置を構成するＥＣＵの機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る冷却装置を構成するＥＣＵの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る冷却装置を構成するＥＣＵによるポンプ回転数およびサーモスタッドの開度のタイミングチャートである。 本発明の実施の形態に係る冷却装置を構成するサーモスタッド内の冷却水の流れを示す図である。 本発明の第１の変形例に係る冷却装置を構成するＥＣＵによるポンプ回転数およびサーモスタッドの開度のタイミングチャートである。 本発明の第２の変形例に係る冷却装置を構成するＥＣＵによるポンプ回転数およびサーモスタッドの開度のタイミングチャートである。 サーモスタッドの特性を示す図である。 本発明の第３の変形例に係る冷却装置を構成するＥＣＵによるポンプ回転数およびサーモスタッドの開度のタイミングチャートである。

符号の説明

１００ エンジン、１０２，１０４ 出口、２００ ラジエータ、２１０，２２０，３１０，３２０ 流路、３００ ヒータコア、４００ サーモスタッド、４１０ 感温部、４２０ スプリング、４３０ 軸部、４４０ 弁部、４５０ 隔壁、５００ ウォータポンプ、５１０ ポンプ本体、１０００ ＥＣＵ、１０１０，１０２０ 水温センサ、１１００ 領域判断部、１２００ ウォータポンプ制御部。

Claims (8)

1. 冷媒が流れる冷却路を備えた内燃機関の冷却装置であって、
   前記冷却路および放熱器を経由して冷媒が循環する第１の流路と、
   前記冷却路を経由し前記放熱器を経由しないで冷媒が循環する第２の流路と、
   前記第１の流路と前記第２の流路とが合流する合流部と、
   前記合流部に設けられ、前記合流部を流れる冷媒の温度に応じて前記第１の流路から流入する冷媒の量を調整するように開閉する開閉弁と、
   前記合流部と前記冷却路との間であって前記放熱器より前記合流部に近接した位置に設けられ、前記冷却装置において前記冷媒を循環させるポンプ機構と、
   前記ポンプ機構を制御するための制御手段とを含み、
   前記制御手段は、
   前記合流部を流れる冷媒の温度に関する予め定められた条件が成立したか否かを判断するための判断手段と、
   前記条件が成立すると、前記条件が成立していない場合に比べて、前記冷媒の総流量を変化させることなく前記冷媒の流量を増減させながら前記冷媒を循環させるように、前記ポンプ機構を制御するためのポンプ制御手段とを含む、冷却装置。
2. 前記ポンプ制御手段は、前記流量の増量時間と前記流量の減量時間とを繰り返すように、前記ポンプ機構を制御するための手段を含む、請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記増量時間は、前記開閉弁の開度が前記合流部を流れる冷媒の温度に応じた開度に達するまでの時間より長くなるように設定される、請求項２に記載の冷却装置。
4. 前記増量時間および前記減量時間は、前記開閉弁の開度が前記合流部を流れる冷媒の温度に応じた開度に達するまでの時間に比べて短くなるように設定される、請求項２に記載の冷却装置。
5. 前記開閉弁には、閉方向へ動作している状態から開方向へ動作する状態に変化させるための熱量が必要であり、
   前記ポンプ制御手段は、前記流量を瞬時に増加させるとともに、前記流量を増加させる時間よりも長い時間で徐々に前記流量を減少させるように、前記ポンプ機構を制御するための手段を含む、請求項１に記載の冷却装置。
6. 前記ポンプ制御手段は、減量時の前記流量と増量時の前記流量との差を前記熱量に応じた値にするように、前記ポンプ機構を制御するための手段を含む、請求項５に記載の冷却装置。
7. 前記冷却装置は、
   前記第１の流路を流れる前記冷媒の第１の温度を検出するための手段と、
   前記第２の流路を流れる前記冷媒の第２の温度を検出するための手段とをさらに含み、
   前記判断手段は、前記第１の温度および前記第２の温度に基づいて、前記条件が成立したか否かを判断するための手段を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の冷却装置。
8. 前記判断手段は、前記第１の温度が前記開閉弁が開き始める温度に応じた範囲に含まれ、かつ前記第２の温度が予め定められた温度より低い場合に、前記条件が成立したと判断するための手段を含む、請求項７に記載の冷却装置。

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