JP2011021482A - 車両用冷却システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン冷却システムに設けた電子サーモスタットのバルブ開弁特性が変化しても、冷却水温を目標冷却水温に精度良く制御できるようにする。
【解決手段】ＥＣＵ２８は、エンジン運転状態（例えば回転速度と負荷）に応じて電子サーモスタット１８のヒータ通電電力を算出する。そして、暖機後の定常運転中に冷却水温センサ２１で検出した実冷却水温と目標冷却水温との偏差が判定値以上か否かによって電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性が変化したか否かを判定し、バルブ開弁特性が変化したと判定したときに、実冷却水温を目標冷却水温に一致させるようにヒータ通電電力をＦ／Ｂ制御し、そのＦ／Ｂ補正量を学習補正量として学習する。この学習補正量を用いて、エンジン運転状態に応じて算出したヒータ通電電力を補正することで、バルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の冷却水の循環流路を切り換えるためのバルブと該バルブが開弁する冷却水温領域を調整するためのヒータとを有する電子サーモスタットを備えた車両用冷却システムの制御装置に関する発明である。

一般に、車両に搭載される内燃機関の冷却システムは、例えば、特許文献１（特開２００１−３２９８４０号公報）に示すように、内燃機関とラジエータとの間で冷却水を循環させる冷却水循環回路の途中にサーモスタットを設け、冷却水温が所定温度（例えば暖機完了に相当する温度）よりも低いときには、サーモスタットのバルブが閉弁して、冷却水をラジエータに循環させない流路（冷却水をバイパス流路に流して循環させる流路）に切り換えることで、内燃機関側の冷却水温を速やかに上昇させて内燃機関の暖機を促進し、その後、冷却水温が所定温度以上になったときに、サーモスタットのバルブが開弁して、冷却水をラジエータに流して循環させる流路に切り換えることで、ラジエータの放熱作用により冷却水温を適正な暖機温度範囲内に調節して内燃機関のオーバーヒートを防止するようにしている。

このような冷却システムに搭載されるサーモスタットとして、例えば、ペレット内に封入したサーモワックスの温度変化による膨張／収縮を利用してバルブを開閉するワックスペレット型のサーモスタットを採用したものがあるが、近年、サーモワックスを加熱するヒータを内蔵し、このヒータの通電電力を制御してバルブが開弁する冷却水温領域を調整可能な電子サーモスタットを採用したものもある。

特開２００１−３２９８４０号公報

本発明者は、電子サーモスタットを搭載した冷却システムにおいて、内燃機関の運転状態（例えば回転速度と負荷）に応じて目標冷却水温を設定すると共に、電子サーモスタットのバルブ開弁特性［例えば図４に示すヒータの通電電力と冷却水温とバルブのリフト量（開弁量）との関係］を考慮して、目標冷却水温付近で電子サーモスタットのバルブが開弁するように内燃機関の運転状態に応じてヒータの通電電力を設定するシステムを研究しているが、その研究過程で次のような新たな課題が判明した。

図５に示すように、電子サーモスタットの経時変化（例えばサーモワックスの特性変化やバルブを付勢するスプリングの特性変化等）によりバルブ開弁特性が変化すると、ヒータの通電電力とバルブ開弁水温領域（バルブが開弁する冷却水温領域）との関係が変化して、ヒータの通電電力とバルブのリフト量との関係が変化するため、ヒータの通電電力が同じでもバルブのリフト量が変化して、冷却水温を目標冷却水温に精度良く制御できなくなる。

例えば、ヒータの通電電力に対してバルブ開弁水温領域が高温側に変化すると、ヒータの通電電力が同じでもバルブのリフト量が小さくなるため、ラジエータに循環する冷却水の流量が減少して、冷却水温が目標冷却水温よりも高くなる。その結果、内燃機関のノック領域が拡大してノック制御による点火時期遅角量が大きくなるため、トルクが低下して燃費が悪化する可能性があると共に、オーバーヒートに繋がる可能性もある。

一方、ヒータの通電電力に対してバルブ開弁水温領域が低温側に変化すると、ヒータの通電電力が同じでもバルブのリフト量が大きくなるため、ラジエータに循環する冷却水の流量が増加して、冷却水温が目標冷却水温よりも低くなる。その結果、内燃機関のフリクションが増加して燃費が悪化する可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、電子サーモスタットのバルブ開弁特性が変化しても、冷却水温を目標冷却水温に精度良く制御することができる車両用冷却システムの制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の冷却水をラジエータに循環させる流路と該ラジエータに循環させない流路とを切り換えるためのバルブと該バルブが開弁する冷却水温領域を調整するためのヒータとを有する電子サーモスタットを備えた車両用冷却システムの制御装置において、冷却水温を検出する冷却水温センサと、内燃機関の運転状態に応じて電子サーモスタットのヒータの通電電力を制御して該電子サーモスタットのバルブが開弁する冷却水温領域を調整することで冷却水温を目標冷却水温に制御するヒータ制御手段とを備え、このヒータ制御手段は、内燃機関の運転状態に応じて設定したヒータの通電電力を冷却水温センサで検出した冷却水温と目標冷却水温との偏差に基づいて補正する補正手段を有する構成としたものである。

この構成では、電子サーモスタットのバルブ開弁特性（ヒータの通電電力と冷却水温とバルブのリフト量との関係）の変化によって、冷却水温と目標冷却水温とに偏差（冷却水温のずれ）が生じても、冷却水温センサで検出した冷却水温と目標冷却水温との偏差に基づいてヒータの通電電力を補正することで、電子サーモスタットのバルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくするようにヒータの通電電力を補正することができる。これにより、電子サーモスタットのバルブ開弁特性が変化しても、冷却水温を目標冷却水温に精度良く制御することができ、冷却水温の制御精度の低下による燃費悪化やオーバーヒートを防止することができる。

この場合、冷却水温センサで検出した冷却水温と目標冷却水温との定常的な偏差に応じてヒータの通電電力を補正するようにしても良いが、請求項２のように、冷却水温センサで検出した冷却水温を目標冷却水温に一致させるようにヒータの通電電力をフィードバック補正するようにしても良い。このようにすれば、電子サーモスタットのバルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を速やかに且つ精度良く小さくすることができる。

ところで、電子サーモスタットのバルブ開弁特性が変化すると、ヒータの通電電力とバルブ開弁水温領域（バルブが開弁する冷却水温領域）との関係が変化して、ヒータの通電電力とバルブのリフト量との関係が変化するため、ヒータの通電電力が同じでもバルブのリフト量が変化する（実リフト量と目標リフト量との偏差が大きくなる）。バルブのリフト量が変化すると、それに応じてラジエータに循環する冷却水の流量が変化して、冷却水温が変化する。また、バルブのリフト量が変化すると、それに応じて冷却水循環流路全体の圧力損失が変化して、ウォータポンプの吐出口側の冷却水の流量が変化すると共に、ウォータポンプ前後の圧力差（ウォータポンプの吐出口側の冷却水の圧力とウォータポンプの吸入口側の冷却水の圧力との圧力差）が変化する。

従って、電子サーモスタットのバルブ開弁特性の変化によって、バルブのリフト量が変化したときに、ラジエータに循環する冷却水の流量やウォータポンプの吐出口側の冷却水の流量と冷却水温との間には相関関係があり、また、ウォータポンプ前後の圧力差と冷却水温との間には相関関係がある。

そこで、ラジエータに循環する冷却水の流量やウォータポンプの吐出口側の冷却水の流量と冷却水温との間に相関関係があることに着目して、請求項３のように、ラジエータに流れる冷却水の流量又は冷却水を循環させるウォータポンプの吐出口側の冷却水の流量を検出する流量センサを設け、内燃機関の運転状態に応じて設定したヒータの通電電力を流量センサで検出した流量と目標流量との偏差に基づいて補正するようにしても良い。このようにすれば、流量センサで検出した流量（ラジエータに流れる冷却水の流量又はウォータポンプの吐出口側の冷却水の流量）と目標流量との偏差を小さくするようにヒータの通電電力を補正することで、電子サーモスタットのバルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくするようにヒータの通電電力を補正することができる。

或は、ウォータポンプ前後の圧力差と冷却水温との間に相関関係があることに着目して、請求項４のように、冷却水を循環させるウォータポンプの吐出口側の冷却水の圧力と該ウォータポンプの吸入口側の冷却水の圧力との圧力差を検出する圧力差検出手段（例えばウォータポンプの吐出口側の冷却水の圧力を検出する吐出口側圧力センサ及びウォータポンプの吸入口側の冷却水の圧力を検出する吸入口側圧力センサ）を設け、内燃機関の運転状態に応じて設定したヒータの通電電力を圧力差検出手段で検出した圧力差と目標圧力差との偏差に基づいて補正するようにしても良い。このようにすれば、圧力差検出手段で検出した圧力差（ウォータポンプ前後の圧力差）と目標圧力差との偏差を小さくするようにヒータの通電電力を補正することで、電子サーモスタットのバルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくするようにヒータの通電電力を補正することができる。

また、請求項５のように、電子サーモスタットのバルブ開弁特性が変化したか否かを判定するバルブ開弁特性変化判定手段を設け、このバルブ開弁特性変化判定手段でバルブ開弁特性が変化したと判定されたときにヒータの通電電力を補正するようにしても良い。このようにすれば、バルブ開弁特性変化判定手段でバルブ開弁特性が変化したと判定されたときに、電子サーモスタットのバルブ開弁特性の変化によって、冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）が大きくなったと判断して、バルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくするようにヒータの通電電力を補正することができる。

この場合、請求項６のように、(1) 冷却水温を検出する冷却水温センサ、(2) ラジエータに流れる冷却水の流量又は冷却水を循環させるウォータポンプの吐出口側の冷却水の流量を検出する流量センサ、(3) ウォータポンプの吐出口側の冷却水の圧力と該ウォータポンプの吸入口側の冷却水の圧力との圧力差を検出する圧力差検出手段のうちの少なくとも１つを設け、バルブ開弁特性変化判定手段は、冷却水温センサ、流量センサ、圧力差検出手段のいずれかの検出値と目標値との偏差に基づいてバルブ開弁特性が変化したか否かを判定するようにすると良い。

(1) 電子サーモスタットのバルブ開弁特性の変化によって、バルブのリフト量が変化すると、それに応じてラジエータに循環する冷却水の流量が変化して、冷却水温が変化する。従って、冷却水温センサで検出した冷却水温と目標冷却水温との偏差を監視すれば、バルブ開弁特性が変化したか否かを判定することができる。

(2) 電子サーモスタットのバルブ開弁特性の変化によって、バルブのリフト量が変化すると、それに応じてラジエータに循環する冷却水の流量が変化する。また、バルブのリフト量が変化すると、それに応じて冷却水循環流路全体の圧力損失が変化して、ウォータポンプの吐出口側の冷却水の流量が変化する。従って、流量センサで検出した流量（ラジーエタに流れる冷却水の流量又はウォータポンプの吐出口側の冷却水の流量）と目標流量との偏差を監視すれば、バルブ開弁特性が変化したか否かを判定することができる。

(3) 電子サーモスタットのバルブ開弁特性の変化によって、バルブのリフト量が変化すると、それに応じて冷却水循環流路全体の圧力損失が変化して、ウォータポンプ前後の圧力差（ウォータポンプの吐出口側の冷却水の圧力とウォータポンプの吸入口側の冷却水の圧力との圧力差）が変化する。従って、圧力差検出手段で検出した圧力差と目標圧力差との偏差を監視すれば、バルブ開弁特性が変化したか否かを判定することができる。

一般に、内燃機関の暖機完了前（暖機制御中）は、電子サーモスタットのバルブが閉弁状態に維持されるため、電子サーモスタットのバルブ開弁特性が変化していても、その影響がバルブ開弁特性の変化を判定するパラメータ（例えば、冷却水温、冷却水の流量、冷却水の圧力差等）にほとんど現れない。また、内燃機関の運転状態（例えば回転速度や負荷）が変化する過渡運転中は、目標冷却水温や冷却水の流量等が安定しないため、バルブ開弁特性の変化を判定するパラメータが安定しない。従って、内燃機関の暖機完了前や過渡運転中は、バルブ開弁特性が変化したか否かを精度良く判定することが困難である。

このような事情を考慮して、請求項７のように、内燃機関の暖機後の定常運転中にバルブ開弁特性が変化したか否かを判定するようにすると良い。このようにすれば、電子サーモスタットのバルブ開弁特性の変化の影響がバルブ開弁特性の変化を判定するパラメータ（例えば、冷却水温、冷却水の流量、冷却水の圧力差等）に現れやすく、且つ、バルブ開弁特性の変化を判定するパラメータが安定するときに、バルブ開弁特性が変化したか否かを判定することができ、バルブ開弁特性の変化を精度良く検出することができる。

また、請求項８のように、前記補正手段によるヒータの通電電力の補正量を学習し、その補正量の学習値を用いてヒータの通電電力を補正する学習補正手段を備えた構成としても良い。このようにすれば、ヒータの通電電力の補正量を学習した後は、その補正量の学習値を用いてヒータの通電電力を補正することで、バルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくすることができる。

図１は本発明の実施例１におけるエンジン冷却システムの概略構成を示す図である。 図２は目標冷却水温のマップの一例を概念的に示す図である。 図３はヒータ通電電力のマップの一例を概念的に示す図である。 図４は電子サーモスタットのバルブ開弁特性を説明する図である。 図５は電子サーモスタットのバルブ開弁特性の経時変化を説明する図である。 図６は電子サーモスタットのバルブリフト量と冷却水温との関係を説明するタイムチャートである。 図７はヒータ通電電力の補正方法を説明するタイムチャートである。 図８はヒータ制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図９はヒータ通電電力補正ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図１０は実施例２において電子サーモスタットのバルブリフト量とウォータポンプの吐出口側の冷却水の流量との関係を説明するタイムチャートである。 図１１は実施例３において電子サーモスタットのバルブリフト量とウォータポンプ前後の圧力差との関係を説明するタイムチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図９に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン冷却システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の冷却水通路（ウォータジャケット）の入口付近には、ウォータポンプ（以下「Ｗ／Ｐ」と表記する）１２が設けられている。このＷ／Ｐ１２は、モータで駆動される電動式のＷ／Ｐ又はエンジン１１の動力で駆動される機械式のＷ／Ｐである。エンジン１１の冷却水通路の出口とラジエータ１３の入口とが冷却水循環パイプ１４によって接続され、ラジエータ１３の出口とＷ／Ｐ１２の吸入口とが冷却水循環パイプ１５によって接続されている。これにより、エンジン１１の冷却水通路→冷却水循環パイプ１４→ラジエータ１３→冷却水循環パイプ１５→Ｗ／Ｐ１２→エンジン１１の冷却水通路の経路で冷却水が循環する冷却水循環回路１６が構成されている。

この冷却水循環回路１６には、ラジエータ１３と並列にバイパス流路１７が設けられ、このバイパス流路１７の両端が冷却水循環パイプ１４，１５の途中に接続されている。バイパス流路１７と冷却水循環パイプ１５との接続部付近には、冷却水温に応じて開閉動作する電子サーモスタット１８が設けられ、冷却水温が所定温度（例えば暖機完了に相当する温度）よりも低いときには、電子サーモスタット１８のバルブ１８ａが閉弁して、エンジン１１からの冷却水をバイパス流路１７に流して循環させる流路に切り換えることで、エンジン１１内部の冷却水温を速やかに上昇させてエンジン１１の暖機を促進する。その後、冷却水温が所定温度以上になったときに、電子サーモスタット１８のバルブ１８ａが開弁して、エンジン１１からの冷却水をラジエータ１３に流して循環させる流路に切り換えることで、ラジエータ１３の放熱作用により冷却水温を適正な暖機温度範囲内に調節してエンジン１１のオーバーヒートを防止する。

電子サーモスタット１８は、ペレット内に封入したサーモワックスの温度変化による膨張／収縮を利用してバルブ１８ａを開閉するワックスペレット型のサーモスタットであり、サーモワックスを加熱するヒータ１８ｂを内蔵し、このヒータ１８ｂの通電電力に応じてバルブ開弁水温領域（バルブ１８ａが開弁する冷却水温領域）を調整できるようになっている（図４参照）。

ラジエータ１３の近傍には、冷却風を発生させる電動式冷却ファン１９が配置されている。また、エンジン１１の冷却水通路の出口又はその付近には、該冷却水通路の出口又はその付近の冷却水温を検出する冷却水温センサ２１が配置されている。尚、エンジン１１の冷却水通路の入口又はその付近に、該冷却水通路の入口又はその付近の冷却水温を検出する冷却水温センサを配置するようにしても良い。

更に、冷却水循環回路１６には、暖房用の温水回路２２がエンジン１１に対して並列に接続されている。この温水回路２２の途中には、暖房用のヒータコア２３が設けられ、このヒータコア２３の近傍に、温風を発生させるヒータブロワ２４が配置されている。

また、エンジン１１のシリンダブロックには、クランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２５が取り付けられ、このクランク角センサ２５の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。また、エアフローメータ等の吸入空気量センサ２６によって吸入空気量が検出され、車速センサ２７によって車速が検出される。

これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２８に入力される。このＥＣＵ２８は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁（図示せず）の燃料噴射量や点火プラグ（図示せず）の点火時期を制御する。

また、ＥＣＵ２８は、図示しない各種の冷却水温制御用のルーチンを実行することで、図２に示す目標冷却水温のマップを参照して、エンジン運転状態［例えばエンジン回転速度とエンジン負荷（吸入空気量、吸気管負圧、スロットル開度等）］に応じた目標冷却水温を算出し、この目標冷却水温を実現するようにＷ／Ｐ１２と電子サーモスタット１８と電動式冷却ファン１９を制御する。尚、Ｗ／Ｐ１２が機械式のＷ／Ｐの場合には、目標冷却水温を実現するように電子サーモスタット１８と電動式冷却ファン１９を制御する。図２の目標冷却水温のマップは、予め実験データや設計データ等に基づいて、燃費やエミッションを最適化するように作成され、ＥＣＵ２８のＲＯＭに記憶されている。

電子サーモスタット１８を制御する際に、ＥＣＵ２８は、後述する図８のヒータ制御ルーチンを実行することで、図３に示すヒータ通電電力（ヒータ１８ｂの通電電力）のマップを参照して、エンジン運転状態［例えばエンジン回転速度とエンジン負荷（吸入空気量、吸気管負圧、スロットル開度等）］に応じたヒータ通電電力を算出する。図３のヒータ通電電力のマップは、予め実験データや設計データ等に基づいて、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性［例えば図４に示すヒータ通電電力と冷却水温とバルブ１８ａのリフト量（開弁量）との関係］を考慮して、目標冷却水温付近で電子サーモスタット１８のバルブ１８ａが開弁するように作成され、ＥＣＵ２８のＲＯＭに記憶されている。

しかし、図５に示すように、電子サーモスタット１８の経時変化（例えばサーモワックスの特性変化やバルブ１８ａを付勢するスプリングの特性変化等）によりバルブ開弁特性が変化すると、ヒータ通電電力とバルブ開弁水温領域（バルブ１８ａが開弁する冷却水温領域）との関係が変化して、ヒータ通電電力とバルブ１８ａのリフト量との関係が変化するため、ヒータ通電電力が同じでもバルブ１８ａのリフト量が変化して、冷却水温を目標冷却水温に精度良く制御できなくなる。

例えば、ヒータ通電電力に対してバルブ開弁水温領域が高温側に変化すると、ヒータ通電電力が同じでもバルブ１８ａのリフト量が小さくなるため、ラジエータ１３に循環する冷却水の流量が減少して、冷却水温が目標冷却水温よりも高くなる。その結果、エンジン１１のノック領域が拡大してノック制御による点火時期遅角量が大きくなるため、トルクが低下して燃費が悪化する可能性があると共に、オーバーヒートに繋がる可能性もある。

一方、ヒータ通電電力に対してバルブ開弁水温領域が低温側に変化すると、ヒータ通電電力が同じでもバルブ１８ａのリフト量が大きくなるため、ラジエータ１３に循環する冷却水の流量が増加して、冷却水温が目標冷却水温よりも低くなる。その結果、エンジン１１のフリクションが増加して燃費が悪化する可能性がある。

この対策として、ＥＣＵ２８は、後述する図９のヒータ通電電力補正ルーチンを実行することで、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくするようにヒータ通電電力を次のようにして補正する。

まず、エンジン１１の暖機後の定常運転中に冷却水温センサ２１で検出した実冷却水温と目標冷却水温との偏差の絶対値が所定の判定値以上であるか否かによって、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性が変化したか否かを判定する。

図６に示すように、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性の変化によって、バルブ１８ａのリフト量が変化する（実リフト量と目標リフト量との偏差が大きくなる）と、それに応じてラジエータ１３に循環する冷却水の流量が変化して、冷却水温が変化する。従って、冷却水温センサ２１で検出した実冷却水温と目標冷却水温との偏差を監視すれば、バルブ開弁特性が変化したか否かを精度良く判定することができる。

そして、図７に示すように、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性の変化によって実冷却水温と目標冷却水温との偏差の絶対値が判定値以上になって、バルブ開弁特性が変化したと判定された時点ｔ1 で、冷却水温センサ２１で検出した実冷却水温を目標冷却水温に一致させるようにヒータ通電電力をフィードバック（以下「Ｆ／Ｂ」と表記する）制御する。これにより、バルブ開弁特性の変化による実冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくするようにヒータ通電電力をＦ／Ｂ補正する。

この後、Ｆ／Ｂ制御によって実冷却水温が目標冷却水温にほぼ一致したと判定された時点ｔ2 で、ヒータ通電電力のＦ／Ｂ補正量をヒータ通電電力の学習補正量として学習し、その学習データをＥＣＵ２８のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＣＵ２８の電源オフ中でも記憶データを保持する書き換え可能なメモリ）に記憶する。この場合、全運転領域で共通の学習補正量を学習するようにしても良いし、或は、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度とエンジン負荷）に応じて区分された学習領域毎に学習補正量を学習しても良い。

ＥＣＵ２８は、エンジン運転状態に応じて算出したヒータ通電電力を、この学習補正量を用いて補正することで、バルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくするようにヒータ通電電力を補正する。

以下、ＥＣＵ２８が実行する図８のヒータ制御ルーチン及び図９のヒータ通電電力補正ルーチンの処理内容を説明する。これらの図８及び図９のルーチンが特許請求の範囲でいうヒータ制御手段としての役割を果たす。

［ヒータ制御ルーチン］
図８に示すヒータ制御ルーチンは、ＥＣＵ２８の電源オン中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、図３に示すヒータ通電電力のマップを参照して、エンジン運転状態［例えばエンジン回転速度とエンジン負荷（吸入空気量、吸気管負圧、スロットル開度等）］に応じたヒータ通電電力を算出する。

この後、ステップ１０２に進み、ヒータ通電電力のＦ／Ｂ補正量と学習補正量を読み込む。ここで、Ｆ／Ｂ補正量は、後述する図９のルーチンでヒータ通電電力のＦ／Ｂ制御実行中に算出されるものである（Ｆ／Ｂ制御停止中はＦ／Ｂ補正量＝０）。また、学習補正量は、後述する図９のルーチンで学習したものであり、ＥＣＵ２８のバックアップＲＡＭ等の不揮発性メモリに記憶された全運転領域で共通の学習補正量を読み込む。或は、ＥＣＵ２８のバックアップＲＡＭ等の不揮発性メモリに記憶された学習データの中から現在のエンジン運転状態に対応した学習領域の学習補正量を読み込む。

この後、ステップ１０３に進み、ヒータ通電電力にＦ／Ｂ補正量と学習補正量とを加算して最終ヒータ通電電力を求める。
最終ヒータ通電電力＝ヒータ通電電力＋Ｆ／Ｂ補正量＋学習補正量
この後、ステップ１０４に進み、最終ヒータ通電電力を実現するように電子サーモスタット１８のヒータ１８ｂの通電を制御する。

［ヒータ通電電力補正ルーチン］
図９に示すヒータ通電電力補正ルーチンは、ＥＣＵ２８の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう補正手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、エンジン１１の暖機後であるか否かを、例えば冷却水温が所定温度以上であるか否かによって判定する。このステップ２０１で、エンジン１１の暖機後ではない（暖機完了前である）と判定されれば、ステップ２０９に進み、暖機制御を継続する。

その後、上記ステップ２０１で、エンジン１１の暖機後であると判定された場合には、ステップ２０２に進み、エンジン１１が定常運転中であるか否かを、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度とエンジン負荷）が所定時間以上同じ運転領域であるか否かによって判定する。

上記ステップ２０１でエンジン１１の暖機後であると判定され、且つ、上記ステップ２０２でエンジン１１が定常運転中であると判定された場合には、ステップ２０３に進み、図２に示す目標冷却水温のマップを参照して、エンジン運転状態［例えばエンジン回転速度とエンジン負荷（吸入空気量、吸気管負圧、スロットル開度等）］に応じた目標冷却水温を算出する。

この後、ステップ２０４に進み、冷却水温センサ２１で検出した実冷却水温と目標冷却水温との偏差の絶対値が所定の判定値以上であるか否かによって、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性が変化したか否かを判定する。このステップ２０４の処理が特許請求の範囲でいうバルブ開弁特性変化判定手段としての役割を果たす。

このステップ２０４で、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性が変化した（実冷却水温と目標冷却水温との偏差の絶対値が判定値以上である）と判定された場合には、ステップ２０５に進み、冷却システムが正常であるか否かを、例えば、図示しない各種の異常診断ルーチンの診断結果に基づいて、Ｗ／Ｐ１２、電動式冷却ファン１９、冷却水温センサ２１等が全て正常（異常無し）であるか否かによって判定する。

このステップ２０５で、冷却システムが正常（Ｗ／Ｐ１２、電動式冷却ファン１９、冷却水温センサ２１等が全て正常）であると判定されれば、ステップ２０６に進み、冷却水温センサ２１で検出した実冷却水温を目標冷却水温に一致させるようにヒータ通電電力をＦ／Ｂ制御する。この場合、例えば、実冷却水温と目標冷却水温との偏差が小さくなるようにＰＩＤ制御等によりヒータ通電電力のＦ／Ｂ補正量を算出する。

この後、ステップ２０７に進み、冷却水温センサ２１で検出した実冷却水温と目標冷却水温との偏差の絶対値が所定値以下になったか否かを判定し、実冷却水温と目標冷却水温との偏差の絶対値が所定値よりも大きいと判定されれば、上記ステップ２０６に戻り、ヒータ通電電力のＦ／Ｂ制御を継続する。

その後、上記ステップ２０７で、実冷却水温と目標冷却水温との偏差の絶対値が所定値以下になったと判定されたときに、実冷却水温が目標冷却水温にほぼ一致したと判断して、ステップ２０８に進み、現在のヒータ通電電力のＦ／Ｂ補正量をヒータ通電電力の学習補正量として学習し、ＥＣＵ２８のバックアップＲＡＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶されている全運転領域で共通の学習補正量の学習データを今回の学習データで更新する。或は、ＥＣＵ２８のバックアップＲＡＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶されている今回の学習領域（現在のエンジン運転状態に対応した学習領域）における学習補正量の学習データを今回の学習データで更新する（学習補正量のマップを更新する）。このステップ２０８の処理が特許請求の範囲でいう学習補正手段としての役割を果たす。

以上説明した本実施例１では、エンジン１１の暖機後の定常運転中に冷却水温センサ２１で検出した実冷却水温と目標冷却水温との偏差の絶対値が所定の判定値以上であるか否かによって、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性が変化したか否かを判定し、バルブ開弁特性が変化したと判定されたときに、冷却水温センサ２１で検出した実冷却水温を目標冷却水温に一致させるようにヒータ通電電力をＦ／Ｂ制御する。この後、Ｆ／Ｂ制御によって実冷却水温が目標冷却水温にほぼ一致したと判定されたときに、ヒータ通電電力のＦ／Ｂ補正量をヒータ通電電力の学習補正量として学習する。エンジン運転状態に応じて算出したヒータ通電電力を、この学習補正量を用いて補正することで、バルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくするようにヒータ通電電力を補正する。これにより、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性が変化しても、冷却水温を目標冷却水温に精度良く制御することができ、冷却水温の制御精度の低下による燃費悪化やオーバーヒートを防止することができる。

一般に、エンジン１１の暖機完了前（暖機制御中）は、電子サーモスタット１８のバルブ１８ａが閉弁状態に維持されるため、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性が変化していても、その影響がバルブ開弁特性の変化を判定するパラメータ（例えば冷却水温）にほとんど現れない。また、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度やエンジン負荷）が変化する過渡運転中は、目標冷却水温や冷却水の流量等が安定しないため、バルブ開弁特性の変化を判定するパラメータが安定しない。従って、エンジン１１の暖機完了前や過渡運転中は、バルブ開弁特性が変化したか否かを精度良く判定することが困難である。

このような事情を考慮して、本実施例１では、エンジン１１の暖機後の定常運転中にバルブ開弁特性が変化したか否かを判定するようにしたので、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性の変化の影響がバルブ開弁特性の変化を判定するパラメータ（例えば冷却水温）に現れやすく、且つ、バルブ開弁特性の変化を判定するパラメータが安定するときに、バルブ開弁特性が変化したか否かを判定することができ、バルブ開弁特性の変化を精度良く検出することができる。

また、本実施例１では、ヒータ通電電力のＦ／Ｂ補正量をヒータ通電電力の学習補正量として学習するようにしたので、ヒータ通電電力の学習補正量を学習した後は、その学習補正量を用いてヒータ通電電力を補正することで、バルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくすることができる。

図６に示すように、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性の変化によって、バルブ１８ａのリフト量が変化する（実リフト量と目標リフト量との偏差が大きくなる）と、それに応じてラジエータ１３に循環する冷却水の流量が変化して、冷却水温が変化する。従って、バルブ開弁特性の変化によって、バルブ１８ａのリフト量が変化したときに、ラジエータ１３に循環する冷却水の流量と冷却水温との間には相関関係がある。

そこで、本実施例２では、ラジーエタ１３の入口側又は出口側に、ラジーエタ１３に流れる冷却水の流量を検出するラジエータ流量センサ（図示せず）を設け、このラジエータ流量センサで検出した実流量と目標流量との偏差の絶対値が所定の判定値以上であるか否かによって、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性が変化したか否かを判定する。電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性の変化によって、バルブ１８ａのリフト量が変化すると、それに応じてラジエータ１３に循環する冷却水の流量が変化するため、ラジエータ流量センサで検出した実流量と目標流量との偏差を監視すれば、バルブ開弁特性が変化したか否かを精度良く判定することができる。

更に、ラジエータ１３に循環する冷却水の流量と冷却水温との間に相関関係があることに着目して、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性が変化したと判定されたときに、ラジエータ流量センサで検出した実流量を目標流量に一致させるようにヒータ通電電力をＦ／Ｂ制御することで、バルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくするようにヒータ通電電力を補正する。この後、Ｆ／Ｂ制御によって実冷却水温が目標冷却水温にほぼ一致したと判定されたときに、ヒータ通電電力のＦ／Ｂ補正量をヒータ通電電力の学習補正量として学習する。その学習補正量を用いてヒータ通電電力を補正することで、バルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくするようにヒータ通電電力を補正する。

以上説明した本実施例２においても、前記実施例１とほぼ同じ効果を得ることができる。

前述したように、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性の変化によって、バルブ１８ａのリフト量が変化する（実リフト量と目標リフト量との偏差が大きくなる）と、それに応じてラジエータ１３に循環する冷却水の流量が変化して、冷却水温が変化する。

また、図１０（ａ）に示すように、Ｗ／Ｐ１２が機械式Ｗ／Ｐの場合、Ｗ／Ｐ１２の回転速度が一定でも、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性の変化によって、バルブ１８ａのリフト量が変化する（実リフト量と目標リフト量との偏差が大きくなる）と、それに応じて冷却水循環流路全体の圧力損失が変化して、Ｗ／Ｐ１２の吐出口側の冷却水の流量が変化する。

一方、図１０（ｂ）に示すように、Ｗ／Ｐ１２の電動式Ｗ／Ｐの場合、Ｗ／Ｐ１２の消費電力が一定でも、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性の変化によって、バルブ１８ａのリフト量が変化する（実リフト量と目標リフト量との偏差が大きくなる）と、それに応じて冷却水循環流路全体の圧力損失が変化して、Ｗ／Ｐ１２の吐出口側の冷却水の流量が変化する。

従って、Ｗ／Ｐ１２が機械式Ｗ／Ｐと電動式Ｗ／Ｐのいずれの場合も、バルブ開弁特性の変化によって、バルブ１８ａのリフト量が変化したときに、Ｗ／Ｐ１２の吐出口側の冷却水の流量と冷却水温との間には相関関係がある。

そこで、本実施例３では、Ｗ／Ｐ１２の吐出口側に、冷却水の流量を検出するポンプ吐出口側流量センサ（図示せず）を設け、このポンプ吐出口側流量センサで検出した実流量と目標流量との偏差の絶対値が所定の判定値以上であるか否かによって、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性が変化したか否かを判定する。電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性の変化によって、バルブ１８ａのリフト量が変化すると、それに応じて冷却水循環流路全体の圧力損失が変化して、Ｗ／Ｐ１２の吐出口側の冷却水の流量が変化するため、ポンプ吐出口側流量センサで検出した実流量と目標流量との偏差を監視すれば、バルブ開弁特性が変化したか否かを精度良く判定することができる。

更に、Ｗ／Ｐ１２の吐出口側の冷却水の流量と冷却水温との間に相関関係があることに着目して、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性が変化したと判定されたときに、ポンプ吐出口側流量センサで検出した実流量を目標流量に一致させるようにヒータ通電電力をＦ／Ｂ制御することで、バルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくするようにヒータ通電電力を補正する。この後、Ｆ／Ｂ制御によって実冷却水温が目標冷却水温にほぼ一致したと判定されたときに、ヒータ通電電力のＦ／Ｂ補正量をヒータ通電電力の学習補正量として学習する。その学習補正量を用いてヒータ通電電力を補正することで、バルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくするようにヒータ通電電力を補正する。

以上説明した本実施例３においても、前記実施例１とほぼ同じ効果を得ることができる。

前述したように、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性の変化によって、バルブ１８ａのリフト量が変化する（実リフト量と目標リフト量との偏差が大きくなる）と、それに応じてラジエータ１３に循環する冷却水の流量が変化して、冷却水温が変化する。

また、図１１に示すように、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性の変化によって、バルブ１８ａのリフト量が変化する（実リフト量と目標リフト量との偏差が大きくなる）と、それに応じて冷却水循環流路全体の圧力損失が変化して、Ｗ／Ｐ１２前後の圧力差（Ｗ／Ｐ１２の吐出口側の冷却水の圧力とＷ／Ｐ１２の吸入口側の冷却水の圧力との圧力差）が変化する。

従って、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性の変化によって、バルブ１８ａのリフト量が変化したときに、Ｗ／Ｐ１２前後の圧力差と冷却水温との間には相関関係がある。

そこで、本実施例４では、Ｗ／Ｐ１２の吐出口側に、冷却水の圧力を検出するポンプ吐出口側圧力センサ（図示せず）を設けると共に、Ｗ／Ｐ１２の吸入口側に、冷却水の圧力を検出するポンプ吸入口側圧力センサ（図示せず）を設け、ポンプ吐出口側圧力センサで検出したＷ／Ｐ１２の吐出口側の冷却水の圧力とポンプ吸入口側圧力センサで検出したＷ／Ｐ１２の吸入口側の冷却水の圧力との圧力差を算出することでＷ／Ｐ１２前後の実圧力差を求め、このＷ／Ｐ１２前後の実圧力差と目標圧力差との偏差の絶対値が所定の判定値以上であるか否かによって、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性が変化したか否かを判定する。電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性の変化によって、バルブ１８ａのリフト量が変化すると、それに応じて冷却水循環流路全体の圧力損失が変化して、Ｗ／Ｐ１２前後の圧力差が変化するため、Ｗ／Ｐ１２前後の実圧力差と目標圧力差との偏差を監視すれば、バルブ開弁特性が変化したか否かを精度良く判定することができる。

更に、Ｗ／Ｐ１２前後の圧力差と冷却水温との間に相関関係があることに着目して、電子サーモスタット１８のバルブ開弁特性が変化したと判定されたときに、Ｗ／Ｐ１２前後の実圧力差を目標圧力差に一致させるようにヒータ通電電力をＦ／Ｂ制御することで、バルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくするようにヒータ通電電力を補正する。この後、Ｆ／Ｂ制御によって実冷却水温が目標冷却水温にほぼ一致したと判定されたときに、ヒータ通電電力のＦ／Ｂ補正量をヒータ通電電力の学習補正量として学習する。その学習補正量を用いてヒータ通電電力を補正することで、バルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくするようにヒータ通電電力を補正する。
以上説明した本実施例４においても、前記実施例１とほぼ同じ効果を得ることができる。

尚、上記各実施例１〜４では、ヒータ通電電力のＦ／Ｂ補正量をヒータ通電電力の学習補正量として学習し、その学習補正量を用いてヒータ通電電力を補正する学習補正を実行するようにしたが、学習補正を省略して、ヒータ通電電力のＦ／Ｂ制御のみでバルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくするようにヒータ通電電力を補正するようにしても良い。

また、本発明は、必ずしもヒータ通電電力のＦ／Ｂ制御を行う必要はなく、例えば、冷却水温センサ２１で検出した実冷却水温と目標冷却水温との定常的な偏差に応じた補正量をマップ又は数式等により算出し、この補正量を用いてヒータ通電電力を補正することで、バルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくするようにヒータ通電電力を補正するようにしても良い。

また、上記各実施例１〜４では、バルブ開弁特性が変化したと判定されたときにヒータ通電電力を補正するようにしたが、バルブ開弁特性が変化したか否かを判定する機能を省略して、冷却水温センサ２１で検出した実冷却水温と目標冷却水温との偏差に基づいてヒータ通電電力を補正するようにしても良い。

また、上記各実施例１〜４では、ヒータ通電電力のマップを用いて算出したヒータ通電電力を補正するようにしたが、ヒータ通電電力のマップを補正して、その補正後のマップを用いてヒータ通電電力を算出することで、バルブ開弁特性の変化による冷却水温と目標冷却水温との偏差（冷却水温のずれ）を小さくするようにヒータ通電電力を補正するようにしても良い。

その他、本発明は、冷却システムの構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１１…エンジン（内燃機関）、１２…Ｗ／Ｐ（ウォータポンプ）、１３…ラジエータ、１６…冷却水循環回路、１７…バイパス流路、１８…電子サーモスタット、１８ａ…バルブ、１８ｂ…ヒータ、２１…冷却水温センサ、２８…ＥＣＵ（ヒータ制御手段，補正手段，バルブ開弁特性変化判定手段，学習補正手段）

Claims (8)

1. 内燃機関の冷却水をラジエータに循環させる流路と該ラジエータに循環させない流路とを切り換えるためのバルブと該バルブが開弁する冷却水温領域を調整するためのヒータとを有する電子サーモスタットを備えた車両用冷却システムの制御装置において、
   冷却水温を検出する冷却水温センサと、
   内燃機関の運転状態に応じて前記電子サーモスタットのヒータの通電電力を制御して該電子サーモスタットのバルブが開弁する冷却水温領域を調整することで冷却水温を目標冷却水温に制御するヒータ制御手段とを備え、
   前記ヒータ制御手段は、内燃機関の運転状態に応じて設定した前記ヒータの通電電力を前記冷却水温センサで検出した冷却水温と前記目標冷却水温との偏差に基づいて補正する補正手段を有することを特徴とする車両用冷却システムの制御装置。
2. 前記補正手段は、前記冷却水温センサで検出した冷却水温を前記目標冷却水温に一致させるように前記ヒータの通電電力をフィードバック補正することを特徴とする請求項１に記載の車両用冷却システムの制御装置。
3. 内燃機関の冷却水をラジエータに循環させる流路と該ラジエータに循環させない流路とを切り換えるためのバルブと該バルブが開弁する冷却水温領域を調整するためのヒータとを有する電子サーモスタットを備えた車両用冷却システムの制御装置において、
   前記ラジエータに流れる冷却水の流量又は冷却水を循環させるウォータポンプの吐出口側の冷却水の流量を検出する流量センサと、
   内燃機関の運転状態に応じて前記電子サーモスタットのヒータの通電電力を制御して該電子サーモスタットのバルブが開弁する冷却水温領域を調整することで冷却水温を目標冷却水温に制御するヒータ制御手段とを備え、
   前記ヒータ制御手段は、内燃機関の運転状態に応じて設定した前記ヒータの通電電力を前記流量センサで検出した流量と目標流量との偏差に基づいて補正する補正手段を有することを特徴とする車両用冷却システムの制御装置。
4. 内燃機関の冷却水をラジエータに循環させる流路と該ラジエータに循環させない流路とを切り換えるためのバルブと該バルブが開弁する冷却水温領域を調整するためのヒータとを有する電子サーモスタットを備えた車両用冷却システムの制御装置において、
   冷却水を循環させるウォータポンプの吐出口側の冷却水の圧力と該ウォータポンプの吸入口側の冷却水の圧力との圧力差を検出する圧力差検出手段と、
   内燃機関の運転状態に応じて前記電子サーモスタットのヒータの通電電力を制御して該電子サーモスタットのバルブが開弁する冷却水温領域を調整することで冷却水温を目標冷却水温に制御するヒータ制御手段とを備え、
   前記ヒータ制御手段は、内燃機関の運転状態に応じて設定した前記ヒータの通電電力を前記圧力差検出手段で検出した圧力差と目標圧力差との偏差に基づいて補正する補正手段を有することを特徴とする車両用冷却システムの制御装置。
5. 前記電子サーモスタットのバルブ開弁特性が変化したか否かを判定するバルブ開弁特性変化判定手段を備え、
   前記補正手段は、前記バルブ開弁特性変化判定手段で前記バルブ開弁特性が変化したと判定されたときに前記ヒータの通電電力を補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用冷却システムの制御装置。
6. (1) 冷却水温を検出する冷却水温センサ、(2) 前記ラジエータに流れる冷却水の流量又は冷却水を循環させるウォータポンプの吐出口側の冷却水の流量を検出する流量センサ、(3) 前記ウォータポンプの吐出口側の冷却水の圧力と該ウォータポンプの吸入口側の冷却水の圧力との圧力差を検出する圧力差検出手段のうちの少なくとも１つを備え、
   前記バルブ開弁特性変化判定手段は、前記冷却水温センサ、前記流量センサ、前記圧力差検出手段のいずれかの検出値と目標値との偏差に基づいて前記バルブ開弁特性が変化したか否かを判定することを特徴とする請求項５に記載の車両用冷却システムの制御装置。
7. 前記バルブ開弁特性変化判定手段は、内燃機関の暖機後の定常運転中に前記バルブ開弁特性が変化したか否かを判定することを特徴とする請求項５又は６に記載の車両用冷却システムの制御装置。
8. 前記補正手段による前記ヒータの通電電力の補正量を学習し、その補正量の学習値を用いて前記ヒータの通電電力を補正する学習補正手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の車両用冷却システムの制御装置。

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