JP2013019298A - エンジン冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォータジャケットとヒータ用循環路との間で冷却液を循環させる際に、ウォータジャケットの冷却液温度およびヒータ用循環路の冷却液温度の急変を回避可能とする。
【解決手段】ウォータジャケット２とエンジン１外部のヒータ用循環路３とを有するエンジン冷却装置において、ウォータジャケット２の冷却液を第１バイパス通路２１または第２バイパス通路２２を経てヒータ用循環路３に流入させるための循環処理を実行する際、ウォータジャケット２の冷却液温度がヒータ用循環路３の冷却液温度よりも所定値以上高いときは小流量弁２４を開弁する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンのウォータジャケットから冷却液を取り出してラジエータで冷却してから前記ウォータジャケットに戻す形態、ヒータコアから大気放出される熱を車両室内に供給する形態を可能とする構成のエンジン冷却装置に関する。

例えば特許文献１には、エンジンのウォータジャケットにヒータ用循環路（冷却水通路）を接続し、このヒータ用循環路に排気熱回収器、ヒータコアならびにウォータポンプを設置し、前記ヒータ用循環路にエンジンを迂回させる迂回通路を設け、さらにラジエータを設置したラジエータ通路を設けるようにした構成が記載されている。

また、エンジンのウォータジャケットの排出側とヒータ用循環路と迂回通路との合流部には三方弁が設置されている。この三方弁は、ウォータジャケットの冷却液流通を停止させて迂回通路とヒータ用循環路との間で冷却液を循環させるＣｏｌｄ時冷却水ルートを確保する他、迂回通路の冷却液流通を停止させてウォータジャケットとヒータ用循環路との間で冷却液を循環させるＨｏｔ時冷却水ルートを確保する。

さらに、ラジエータ通路とヒータ用循環路との接続部位には、サーモスタットが設置されている。このサーモスタットは、ヒータ用循環路を流通する冷却液の温度が高温になったときに開弁してウォータジャケットからラジエータ通路を経てヒータ用循環路へ冷却液を流通させる状態にする一方、ヒータ用循環路を流通する冷却液の温度が低温のときに閉弁してウォータジャケットからラジエータ通路を経てヒータ用循環路へ冷却液が流通することを停止させる状態にする。

この特許文献１の動作としては、エンジンの冷間始動時には三方弁で前記Ｃｏｌｄ時冷却水ルートを確保する。これにより、エンジンのウォータジャケットの冷却液流通が停止されるので、エンジンの暖機が促進されることになる。

そして、エンジンが暖機完了すると、サーモスタットが開弁するとともに、三方弁で前記Ｈｏｔ時冷却水ルートを確保する。これにより、ウォータジャケットからラジエータ通路へ冷却液が流通して冷却されるようになるとともに、この冷却液がヒータ用循環路からウォータジャケットへ還流されるようになるので、エンジンのオーバーヒートが防止される。

ところで、この特許文献１の場合には、エンジンの暖機中でも車両室内の暖房（ヒータ使用）を行えるようにしている。つまり、運転者により暖房が要求されると、迂回通路とヒータ用循環路との間で冷却液を循環させることにより排気熱回収器で回収した熱で冷却液を昇温させて、ヒータコアにヒータブロアで風を吹きつけることによりヒータコアから大気放出される熱風を車両室内に供給させる。

さらに、特許文献１の段落００７３−００７８に記載されているように、例えばエンジン暖機完了に伴いＣｏｌｄ時冷却水ルートからＨｏｔ時冷却水ルートに切り替える際に、暖房中でなければ即座にＨｏｔ時冷却水ルート切り替えるが、暖房中であればヒータコアに流入する冷却液温度の急変を抑制するために、三方弁を所定時間だけ中間温度モードにした後でＨｏｔ時冷却水ルートに切り替える。なお、前記中間温度モードとは、前記三方弁でウォータジャケットから排出される冷却液と迂回通路から流入される冷却液とを混合させる状態のことである。

特開２００９−１５０２６６号公報

上記特許文献１は、Ｃｏｌｄ時冷却水ルートからＨｏｔ時冷却水ルートに切り替える際に、暖房中であれば、ヒータコア内の冷却液温度の急変を抑制するために、三方弁を所定時間だけ中間温度モードにした後でＨｏｔ時冷却水ルートに切り替えるようにしている。

しかしながら、上記特許文献１では、暖房中でなければ即座にＨｏｔ時冷却水ルート切り替えるようにしているため、エンジンのウォータジャケット内の冷却液温度が急変することがある。ここで、ウォータジャケットの排出側の冷却液温度をモニタしてエンジンに対する燃料噴射制御ならびに点火制御などを行うようにしている場合には、前記ウォータジャケット内の冷却液温度が急変することに伴い前記制御が乱れて、燃費やエミッションが悪化する可能性が高くなる。

このような事情に鑑み、本発明は、エンジンのウォータジャケットとエンジン外部のヒータ用循環路とを有するエンジン冷却装置において、前記ウォータジャケットと前記ヒータ用循環路との間で冷却液を循環させる際に、前記ウォータジャケットの冷却液温度および前記ヒータ用循環路の冷却液温度の急変を回避可能とすることを目的としている。

本発明に係るエンジン冷却装置は、ヒータコアおよびウォータポンプが途中に設置されるヒータ用循環路と、エンジンのウォータジャケットの冷却液をラジエータを通してから前記ヒータ用循環路に流入させるためのラジエータ通路と、前記ヒータ用循環路から前記ウォータジャケットに冷却液を流入させるための還流路と、前記ウォータジャケットの冷却液を前記ラジエータをバイパスして前記ヒータ用循環路に流入させるための第１、第２バイパス通路と、前記第１バイパス通路に設置される大流量弁と、前記第２バイパス通路に設置される小流量弁とを備え、前記ウォータジャケットの冷却液を前記第１バイパス通路または第２バイパス通路を経て前記ヒータ用循環路に流入させるための循環処理を実行する際、前記ウォータジャケットの冷却液温度が前記ヒータ用循環路の冷却液温度よりも所定値以上高いときは前記小流量弁を開弁する、ことを特徴としている。

この構成において、例えばエンジン運転中にウォータジャケットの冷却液流通を停止させる状態にすると、ウォータジャケットの冷却液が比較的早期に昇温する。そこで、例えばエンジンを冷間始動する場合にウォータジャケットの冷却液流通を停止させる状態にするとエンジンの暖機を比較的早期に完了させることが可能になる。

ここで、仮に前記ウォータジャケットの冷却液温度が前記ヒータ用循環路の冷却液温度よりも所定値以上高い場合において、仮に前記ウォータジャケットと前記ヒータ用循環路との間で冷却液を急激に大量に入れ替えるようにすると、前記ウォータジャケットおよび前記ヒータ用循環路の冷却液温度が急激に変化してしまうので、前記ウォータジャケットの排出側の冷却液温度をモニタして前記エンジンに対する燃料噴射制御ならびに点火制御などを行うようにする場合には当該制御が乱れて燃費やエミッションが悪化する可能性が高くなる他、暖房中（前記ヒータコアから大気放出される熱を車両室内に供給している状態）の場合には暖房温度が急上昇することが懸念される。

これに対し、本発明では、前記大流量弁または前記小流量弁を開弁して前記ウォータジャケットと前記ヒータ用循環路との間で冷却液を循環させる際に、前記ウォータジャケットの冷却液温度が前記ヒータ用循環路の冷却液温度よりも所定値以上高い場合だと前記小流量弁を開弁するようにしているので、前記ウォータジャケットと前記ヒータ用循環路との間で冷却液が少しずつ入れ替わるようになる。

そのため、前記ウォータジャケットの冷却液温度および前記ヒータ用循環路の冷却液温度が徐々に変化するようになる。言い換えると、前記ウォータジャケットの冷却液温度および前記ヒータ用循環路の冷却液温度が急激に変化せずに済むようになる。これにより、前記ウォータジャケットの排出側の冷却液温度をモニタして前記エンジンに対する燃料噴射制御ならびに点火制御などを行うようにする場合には、当該制御が乱れずに済むようになる他、暖房中の場合には暖房温度が急激に変化せずに済むようになる。

好ましくは、前記ウォータジャケットの冷却液温度が前記ヒータ用循環路の冷却液温度に前記所定値を加算した値未満のときには、前記大流量弁が開弁される。

この構成では、前記ウォータジャケットの冷却液温度が前記ヒータ用循環路の冷却液温度に所定値を加算した値未満のときに前記大流量弁を開弁するようにしているので、前記ウォータジャケットと前記ヒータ用循環路との間で冷却液が比較的多く入れ替わるようになるものの、前記ウォータジャケットの冷却液温度と前記ヒータ用循環路の冷却液温度との差が比較的小さいために、両方の冷却液温度が急激に変化せずに済むようになりながらも、比較的速やかに平均化されるようになる。

好ましくは、前記ラジエータ通路において前記ラジエータよりも下流側には、サーモスタットが設置され、このサーモスタットは、前記ヒータ用循環路の冷却液温度がエンジン暖機完了温度以上のときに開弁して前記ウォータジャケットの冷却液を前記ラジエータ通路を経て前記ヒータ用循環路に流入させる状態にする。

この構成では、前記ヒータ用循環路の冷却液温度が前記エンジン暖機完了温度（サーモスタットの開弁温度）以上になると、前記サーモスタットが自動的に開弁することになる。これにより、前記ウォータジャケットの冷却液が前記ラジエータおよび前記ラジエータ通路を経て前記ヒータ用循環路に流入されるようになる。

なお、前記サーモスタットとは、自動車関連業界において温度感知型自動作動弁のことを意味している。このようなサーモスタットを用いる場合には、エンジン水温センサや制御系が不要となり、設備コストの無駄な上昇を抑制することが可能になる。

好ましくは、前記第１、第２バイパス通路は、前記ヒータ用循環路において前記サーモスタットと前記ヒータコアとの間に接続される。

この構成では、前記大流量弁または前記小流量弁を開弁すると、前記ウォータジャケットから排出される冷却液が前記第１バイパス通路または前記第２バイパス通路を経て前記ヒータ用循環路に流入されるようになるが、そのとき、前記ウォータジャケットから排出される冷却液が即座に前記サーモスタットに触れるようになる。そのため、このサーモスタットが速やかに感温することが可能になるので、当該サーモスタットの開閉動作の応答性が向上するようになる。

本発明は、エンジンのウォータジャケットとエンジン外部のヒータ用循環路とを有するエンジン冷却装置において、前記ウォータジャケットと前記ヒータ用循環路との間で冷却液を循環させる際に、前記ウォータジャケットの冷却液温度および前記ヒータ用循環路の冷却液温度が急激に変化することを回避することが可能になる。これにより、前記ウォータジャケットの排出側の冷却液温度をモニタして前記エンジンの燃料噴射制御ならびに点火制御などを行うようにする場合には、当該制御が乱れずに済むようになるので、燃費やエミッションの悪化を回避することが可能になる他、暖房中の場合には暖房温度が急激に変化せずに済むようになる。

本発明に係るエンジン冷却装置の一実施形態の概略構成を示す図である。 図１のエンジン冷却装置の制御系の概略構成を説明するための図である。 図１においてエンジンの暖機完了後における冷却液流通経路を説明するための図である。 図１においてエンジンの暖機途中段階で小流量弁を開弁したときの冷却液流通経路を説明するための図である。 図１においてエンジンの暖機途中段階で大流量弁を開弁したときの冷却液流通経路を説明するための図である。 図２のＥ／Ｇ＿ＥＣＵにおいて循環処理の要求に対応する制御を説明するためのフローチャートである。 図２のＡ／Ｃ＿ＥＣＵにおいて暖房要求に対応する制御を説明するためのフローチャートである。 図２のＥ／Ｇ＿ＥＣＵにおいて図７のＡ／Ｃ＿ＥＣＵとの信号送受に対応する制御を説明するためのフローチャートである。 本発明に係るエンジン冷却装置の他実施形態の概略構成を示す図である。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図８に本発明の一実施形態を示している。図中、１はエンジンである。このエンジン１の内部にはウォータジャケット２が設けられている。

エンジン１の吸気通路には、エンジン１の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ６が設けられている。このスロットルバルブ６の開度を変更するためのスロットルモータ７の動作は、下記するエンジン用のエレクトロニックコントロールユニット（以下、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵとする）１００によって制御される。

このウォータジャケット２はシリンダブロックとシリンダヘッドとにそれぞれ設けられていて、それぞれの複数箇所が互いに連通されている。このウォータジャケット２の冷却液排出口２ａはシリンダヘッド側に、また、ウォータジャケット２の冷却液流入口２ｂはシリンダブロック側にそれぞれ設置されている。

エンジン１の外部には閉ループ状のヒータ用循環路３が設けられている。このヒータ用循環路３はエンジン１のウォータジャケット２にラジエータ通路４と還流路５とを介して接続されており、必要に応じてウォータジャケット２とヒータ用循環路３とで冷却液を循環させることが可能になっている。これらウォータジャケット２、ヒータ用循環路３、ラジエータ通路４、還流路５を流通する冷却液は、例えばエチレングリコールの水溶液などの不凍液とされる。

ヒータ用循環路３の途中には、ウォータポンプ１１、ヒータコア１２などが設置されている。

ウォータポンプ１１は、ヒータ用循環路３において還流路５寄りの位置に設置されている。このウォータポンプ１１は、ヒータ用循環路３においてラジエータ通路４との接続部から還流路５との接続部に至るまでの上流側領域３ａに設置されている。このウォータポンプ１１は、電動式とされていて、その動作はＥ／Ｇ＿ＥＣＵ１００により制御される。

ヒータコア１２は、ヒータ用循環路３を流通する冷却液と大気との間で熱交換するための熱交換器である。このヒータコア１２は、ヒータ用循環路３において還流路５との接続部からラジエータ通路４との接続部に至るまでの下流側領域３ｂに設置されている。このヒータコア１２から大気放出される熱は、ヒータブロア１３を作動させることによって車両室内に供給されることによって車両室内が暖房される。ヒータブロア１３の動作は、下記するエアコンディショナ用のエレクトロニックコントロールユニット（以下、Ａ／Ｃ＿ＥＣＵとする）２００により制御される。

ラジエータ通路４は、ウォータジャケット２の排出口２ａとヒータ用循環路３の下流側領域３ｂにおいてヒータコア１２よりも冷却液流通方向下流側とに接続されている。このラジエータ通路４の途中にはラジエータ１５が設置されている。ラジエータ１５は、ラジエータ通路４を流通する冷却液と大気との間で熱交換するための熱交換器である。このラジエータ通路４は、エンジン１のウォータジャケット２の冷却液をラジエータ１５に通してからヒータ用循環路３の下流側領域３ｂにおいてヒータコア１２よりも冷却液流通方向下流側に流入させるための流路である。

還流路５は、ウォータジャケット２の流入口２ｂとヒータ用循環路３においてウォータポンプ１１の冷却液流通方向下流側とに接続されている。この還流路５は、ヒータ用循環路３からウォータジャケット２の流入口２ｂに冷却液を流入させるための流路である。

さらに、ラジエータ通路４においてラジエータ１５よりも下流側には、サーモスタット１６が設置されている。このサーモスタット１６は、公知の構成であるので詳細に図示していないが、ヒータ用循環路３を流通する冷却液温度がエンジン暖機完了温度（例えば約８８℃）Ｔｈ未満のとき、サーモワックスが凝固収縮してワックス圧が低くなるので、弁体が自動的に閉側になってラジエータ通路４からヒータ用循環路３への冷却液流通を少なくするが、ヒータ用循環路３を流通する冷却液温度が前記エンジン暖機完了温度Ｔｈ以上になると、サーモワックスが溶融膨張されてワックス圧が高くなるので、前記弁体が自動的に全開になってラジエータ通路４からヒータ用循環路３への冷却液流通を許容する。

詳しくは、このサーモスタット１６は、ヒータ用循環路３を流通する前記エンジン暖機完了温度Ｔｈより低い所定温度（例えば約８２℃）未満になると全閉状態になり、当該所定温度を超えてから開き始め、前記エンジン暖機完了温度Ｔｈになると全開状態になる。このサーモスタット１６が全閉のときでも、ヒータ用循環路３のヒータコア１２からウォータポンプ１１へ冷却液が常に流通するようになっている。

さらに、ラジエータ通路４においてラジエータ１５よりも冷却液流通方向上流側と、ヒータ用循環路３の下流側領域３ｂとには、第１、第２バイパス通路２１，２２が並列に接続されている。詳しくは、第１、第２バイパス通路２１，２２の冷却液流通方向上流側は、それぞれラジエータ通路４においてラジエータ１５とエンジン１のウォータジャケット２の排出口２ａとの間の位置に接続されている。また、第１、第２バイパス通路２１，２２の冷却液流通方向下流側は、それぞれヒータ用循環路３の下流側領域３ｂにおいてヒータコア１２より冷却液流通方向上流側に接続されている。

第１、第２バイパス通路２１，２２は、エンジン１のウォータジャケット２の冷却液をラジエータ１５をバイパスしてヒータ用循環路３の下流側領域３ｂにおいてヒータコア１２よりも冷却液流通方向上流側に流入させるための流路である。

第１バイパス通路２１の途中には、大流量弁２３が設置されており、また、第２バイパス通路２２の途中には、小流量弁２４が設置されている。これら大流量弁２３および小流量弁２４は、この実施形態において常閉型の電磁弁とされており、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００により開閉動作される。具体的に、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００で大流量弁２３または小流量弁２４のソレノイドに通電すると開弁され、また、当該ソレノイドに対する通電を停止すると閉弁されるようになっている。

Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００は、例えばエンジン１の各種動作を制御するためのエンジン用のコントロールコンピュータと呼ばれる。このＥ／Ｇ＿ＥＣＵ１００は、詳細に図示していないが、共にＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（プログラムメモリ）、ＲＡＭ（データメモリ）、ならびにバックアップＲＡＭ（不揮発性メモリ）などを備える公知の構成とされる。

ＲＯＭは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは、エンジン１の停止時にその保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。

Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００は、エンジン１の温度調節をするために、エンジン水温センサ３１およびヒータ水温センサ３２の各検出出力の入力に基づいて、電動式のウォータポンプ１１、大流量弁２３、小流量弁２４などの動作を制御する。エンジン水温センサ３１は、エンジン１のウォータジャケット２の排出口２ａ付近に設置されており、当該設置場所の冷却液温度（以下、単にウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１とする）を検出する。また、ヒータ水温センサ３２は、ヒータ用循環路３においてヒータコア１２よりも冷却液流通方向上流側に設置されており、当該設置場所の冷却液温度（以下、単にヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２とする）を検出する。

Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ２００は、例えば車両室内の空調動作を制御するためのエアーコンディショナ用のコントロールコンピュータと呼ばれる。このＡ／Ｃ＿ＥＣＵ２００は、詳細に図示していないが、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００と同様、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（プログラムメモリ）、ＲＡＭ（データメモリ）、ならびにバックアップＲＡＭ（不揮発性メモリ）などを備える公知の構成とされる。

このＡ／Ｃ＿ＥＣＵ２００には、車両室内に設置されるヒータスイッチ４１および切替スイッチ４２の各出力信号が入力される。ヒータスイッチ４１は、暖房を実行または停止させるために運転者によりオン・オフ操作されるものである。また、切替スイッチ４２は、暖房能力の大（強）、小（弱）を切り替えるために運転者により押動操作されるものである。

そして、Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ２００は、運転者によるヒータスイッチ４１のオン操作によって暖房の実行が要求されたときに、ヒータブロア１３を作動させるための信号をＥ／Ｇ＿ＥＣＵ１００に入力することにより、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００によりヒータブロア１３を作動させるようにする。ヒータブロア１３が作動されると、ヒータコア１２から大気放出される熱が車両室内に供給されるようになる。また、Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ２００は、運転者による切替スイッチ４２の押動操作によって暖房能力の切り替え処理の実行が要求されたときに、ヒータブロア１３の作動能力を制御するための信号をＥ／Ｇ＿ＥＣＵ１００に入力することにより、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００によりヒータブロア１３の作動能力を要求に対応させるようにする。

ここで、エンジン１の冷間始動時の基本的な動作について説明する。

エンジン１が冷間始動された場合、つまりエンジン１の始動時においてサーモスタット１６の近傍の冷却液温度がエンジン暖機完了温度Ｔｈ未満である場合には、サーモスタット１６が閉じているので、エンジン１のウォータジャケット２の冷却液流通が停止する状態になる。これにより、エンジン１の燃焼室の熱によってエンジン１およびウォータジャケット２の冷却液が比較的早期に昇温することになる。

そうして、ヒータ用循環路３においてサーモスタット１６近傍の冷却液温度がエンジン暖機完了温度Ｔｈ以上になると、サーモスタット１６が全開になるので、図３の矢印で示すように、エンジン１のウォータジャケット２の冷却液がラジエータ通路４およびラジエータ１５を通ることで冷却されてからヒータ用循環路３に流入される。そして、ヒータ用循環路３を循環する冷却液の一部が還流路５を経てエンジン１のウォータジャケット２に戻される。このようにしてウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１およびヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２が所定温度範囲に保たれるようになる。

ところで、エンジン１の暖機中において、大流量弁２３または小流量弁２４を開弁するとともに、電動式のウォータポンプ１１を適宜の能力で作動させることにより、図４または図５の矢印で示すように、第１バイパス通路２１または第２バイパス通路２２を経てウォータジャケット２とヒータ用循環路３との間で冷却液を循環させる処理の実行が要求されることがある。

このような循環処理の実行が要求される状況例を説明する。

（１）ウォータジャケット２の冷却液でヒータ用循環路３の暖機を開始する場合。ヒータ用循環路３の暖機開始タイミングは、ウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１が所定値Ｔ１（例えば７０℃）を超えたときとされる。この条件が成立したときに、前記循環処理の実行が要求される。

（２）ヒータ用循環路３の暖機が完了した場合。この暖機完了は、ヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２がヒータ暖機完了温度Ｔ２（例えば６０℃）を超えたときとされる。この条件が成立したときに、冷却液温度ｔｈｗ２をヒータ暖機完了温度Ｔ２に保つために、前記循環処理の実行が要求される。

（３）ヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２がウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１に所定値Ｔ３（例えば１０℃）を加算した値よりも高い場合。この条件が成立したときに、前記循環処理の実行が要求される。

（４）運転者により暖房が要求（ヒータスイッチ４１がオン操作）されたときに、要求暖房能力に対応するヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２の目標温度ｔｈｗ０から現在の冷却液温度ｔｈｗ２を減算した値が所定値Ｙ（例えば３０℃）よりも大きい場合、あるいは所定範囲に収まる場合。前記所定範囲の下限値Ｚ１は例えば０℃とされ、上限値Ｚ２は例えば３０℃とされる。この条件が成立したときに、ヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２を目標温度ｔｈｗ０にまで上昇させるために、前記循環処理の実行が要求される。

（５）エンジン１の暖機運転中のようにウォータジャケット２の冷却液流通を停止させている状態において、ウォータジャケット２の局所（シリンダヘッド燃焼室近傍）で冷却液が沸騰するような状況になった場合。この状況の発生が検知されたときに、前記沸騰を解消させるために、前記循環処理の実行が要求される。

なお、前記沸騰検知は、エンジン１の始動開始から所定周期（数msec〜数十msec）毎に、ウォータジャケット２においてシリンダヘッド内最高温度到達領域での冷却液温度の最高値を推定することにより行う。この推定方法の一例としては、エンジン１の始動開始時にエンジン水温センサ３１からの検出出力に基づいてウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１の初期値を認識する処理と、エンジン１を始動してからのエンジン１の発生熱量を算出するとともに、この発生熱量による前記シリンダヘッド内最高温度到達領域の上昇値を算出する処理と、この上昇値を前回の推定値（初回は前記初期値）に加算することにより前記シリンダヘッド内最高温度到達領域の現在の冷却液温度を推定する処理と、この推定値が所定温度Ｔ４（例えば９６℃）を超えた場合に沸騰が発生するような状況であると判断する処理とを行う。

（６）エンジン１の暖機運転中のようにウォータジャケット２の冷却液流通を停止させている状態において、ピストン打音が発生する可能性が高くなった場合。この可能性が高くなったことを検知したときに、前記ピストン打音の発生を回避するために、前記循環処理の実行が要求される。

なお、前記ピストン打音は、エンジン１の燃焼室近傍の早期昇温に伴いシリンダボア上側のクリアランスが拡大したときに、ピストンが首振りしてシリンダボア内壁面に衝突することによって発生する可能性が高くなる。このようなピストン打音が発生する可能性が高くなる状況とは、エンジン１の暖機運転中のようにウォータジャケット２の冷却液流通を停止させている状態において、エンジン回転数が所定値Ｔ５（例えば２４００ｒｐｍ）を超えたときのことである。このことに着目し、このような条件が成立した場合にピストン打音が発生する可能性が高いと推定することができる。このピストン打音が発生する可能性が高い状況になったと推定した場合には、シリンダボア上側を冷却させてクリアランスを小さくさせるために、前記循環処理の実行が要求されるのである。

（７）エンジン１の気筒間燃焼ばらつきや吸気ポート壁温ばらつきが原因となる気筒間空燃比ばらつきが発生する可能性が高くなった場合。この可能性が高くなったことを検知したときに、前記気筒間空燃比ばらつきを抑制するために、前記循環処理の実行が要求される。

なお、前記気筒間空燃比ばらつきは、ウォータジャケット２において各気筒に対応する領域毎の冷却液温度の差（気筒間差という）が所定値Ｔ６（例えば２０℃）を超えたときに発生する可能性が高くなる。そこで、このような条件が成立した場合に、気筒間空燃比ばらつきが発生する可能性が高くなったと推定することができる。この気筒間空燃比ばらつきが発生する可能性が高くなったと推定した場合には、ウォータジャケット２の全域の冷却液温度を平均化させるために、前記循環処理の実行が要求されるのである。

このような（１）〜（７）の条件のうちのいずれかが成立することにより前記循環処理を実行するにあたって、仮に大流量弁２３を開弁させてヒータ用循環路３とウォータジャケット２との間で冷却液を急激に大量に循環させる形態にしたときに、ウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１とヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２とが急激に変化する可能性が高くなる。

ちなみに、ウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１が急変してしまうと、従来例でも説明したが、ウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１をモニタしてエンジン１の燃料噴射制御や点火制御などを行うようにする場合には当該制御が乱れる可能性が高くなる。一方、ヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２が急変してしまうと、従来例でも説明したが、車両室内の暖房している場合にはヒータコア１２およびヒータブロア１３により車両室内に供給される温風の温度が急変する可能性が高くなる。

そこで、この実施形態では、前記（１）〜（７）の条件のうちのいずれかが成立すると、まず、仮に大流量弁２３を開弁して前記循環処理を実行したときに、ウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１およびヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２が急激に変化するか否かを推定するようにしている。

この推定処理について説明する。ウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１（エンジン水温センサ３１の検出出力に基づく値）がヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２（ヒータ水温センサ３２の検出出力に基づく値）に所定値Ｘ（例えば４０℃）を加算した値以上であるか否かを調べる。言い換えると、ウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１がヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２よりも所定値Ｘ以上であるか否かを調べる。

ここで、ｔｈｗ１≧ｔｈｗ２＋Ｘである場合には、仮に大流量弁２３を開弁して前記循環処理を実行したときに、ウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１およびヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２が急変すると推定される。そこで、この場合には、小流量弁２４を開弁することによりウォータジャケット２とヒータ用循環路３との間で冷却液を少量ずつ徐々に循環させて、前記両方の冷却液温度ｔｈｗ１，ｔｈｗ２を徐々に平均化させるようにする。

一方、ｔｈｗ１＜ｔｈｗ２＋Ｘの場合には、仮に大流量弁２３を開弁して前記循環処理を実行したときに、ウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１およびヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２が急変しないと推定される。そこで、この場合には、大流量弁２３を開弁することによりヒータ用循環路３とウォータジャケット２との間で冷却液を大量に循環させるようにする。

以上、要するに、この実施形態では、大流量弁２３または小流量弁２４を開弁してウォータジャケット２とヒータ用循環路３との間で冷却液を循環させる処理の実行が要求された場合、仮に大流量弁２３を開弁して前記循環処理を実行したときに、ウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１およびヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２が急変するか否かを推定するようにし、急変すると推定した場合には前記急変を回避するような形態で前記循環処理を実行する一方で、急変しないと推定した場合には前記急変を気にすることなく前記循環処理を実行するようにしている。

詳しくは、図６のフローチャートを参照して、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００が前記循環処理を実行するときの制御形態を説明する。

Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００は、エンジン１の始動後において一定周期（数msec〜数十msec）毎に、図６のフローチャートをスタートする。なお、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００は、エンジン１を始動した後、例えば一定周期（数msec〜数十msec）毎に、エンジン水温センサ３１の検出出力の入力に基づいてウォータジャケット２の排出口２ａ寄りの冷却液温度ｔｈｗ１を検知するとともに、ヒータ水温センサ３２の検出出力の入力に基づいてヒータコア１２の冷却液流通方向上流側の冷却液温度ｔｈｗ２を検知する。この現在の冷却液温度ｔｈｗ１，ｔｈｗ２の値を保持するようにしている。

まず、ステップＳ１では、エンジン１の暖機運転中に、大流量弁２３または小流量弁２４を開弁することによりウォータジャケット２とヒータ用循環路３との間で冷却液を循環させる処理の実行が要求されているか否かを判定する。要するに、このステップＳ１では、大流量弁２３または小流量弁２４の開弁が要求されているか否かを調べる処理であって、前記（１）〜（７）の条件が成立しているか否かを調べているのである。

ここで、前記循環処理の実行が要求されていない場合には、前記ステップＳ１で否定判定して、図６のフローチャートを終了する。一方、前記循環処理の実行が要求されている場合には、前記ステップＳ１で肯定判定して、続くステップＳ２に移行する。

このステップＳ２では、仮に大流量弁２３を開弁して前記循環処理を実行したときに、ウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１およびヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２が急変するか否かを判定する。詳しくは、このステップＳ２では、ウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１とヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２との関係が、前記したｔｈｗ１≧ｔｈｗ２＋Ｘであるか否かを判定する。

ここで、ｔｈｗ１＜ｔｈｗ２＋Ｘの場合、つまりウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１とヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２との差が比較的小さい場合には、前記ステップＳ２で否定判定して、ステップＳ３で大流量弁２３を開弁するとともに、ウォータポンプ１１を適宜の能力で作動する。

これにより、エンジン１のウォータジャケット２の冷却液が第１バイパス通路２１および大流量弁２３を経てヒータ用循環路３に流入されるようになるとともに、ヒータ用循環路３の冷却液の一部が還流路５を経てウォータジャケット２に戻されるようになる。つまり、ウォータジャケット２とヒータ用循環路３との間で冷却液が比較的多く入れ替わるようになるものの、ウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１とヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２との差が比較的小さいために、両方の冷却液温度ｔｈｗ１，ｔｈｗ２が急激に変化せずに済むようになりながらも、比較的速やかに平均化されることになる。このステップＳ３を実行してから図６のフローチャートを終了する。

一方、ｔｈｗ１≧ｔｈｗ２＋Ｘである場合、つまりウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１とヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２との差が比較的大きい場合には、前記ステップＳ２で肯定判定して、ステップＳ４で小流量弁２４を開弁するとともに、ウォータポンプ１１を適宜の能力で作動する。

これにより、ウォータジャケット２の冷却液が第２バイパス通路２２および小流量弁２４を経てヒータ用循環路３に流入されるようになるとともに、ヒータ用循環路３の冷却液の一部が還流路５を経てウォータジャケット２に戻されるようになる。つまり、ウォータジャケット２とヒータ用循環路３との間で冷却液が比較的少量ずつ入れ替わるようになるので、ウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１とヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２とが徐々に変化するようになる。つまり、前記両方の冷却液温度ｔｈｗ１，ｔｈｗ２が急激に変化せずに済むのである。このステップＳ４を実行してから図６のフローチャートを終了する。

ところで、この実施形態において、暖房が要求された場合には、図７および図８に示すように、Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ２００とＥ／Ｇ＿ＥＣＵ１００との間で適宜の信号を送受して前記要求を実行するようになっているので、以下で説明する。

まず、図７に示すフローチャートを参照して、暖房が要求されたときのＡ／Ｃ＿ＥＣＵ２００の制御形態を説明する。運転者によりヒータスイッチ４１がオン操作（暖房要求）されることによってヒータスイッチ４１からオン信号がＡ／Ｃ＿ＥＣＵ２００に入力されると、Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ２００が図７に示すフローチャートをスタートする。

まず、ステップＳ１１では、要求暖房能力に対応するヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２の目標温度ｔｈｗ０から現在の冷却液温度ｔｈｗ２を減算した値が所定値Ｙ（例えば３０℃）よりも大きいか否かを判定する。つまり、ｔｈｗ０−ｔｈｗ２＞Ｙの関係が成立しているか否かを判定する。

このステップＳ１１で肯定判定した場合、つまりｔｈｗ０−ｔｈｗ２＞Ｙである場合には、ステップＳ１２に移行する。一方、前記ステップＳ１１で否定判定した場合、つまりｔｈｗ０−ｔｈｗ２≦Ｙである場合には、ステップＳ１３に移行する。

前記ステップＳ１２では、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００に大流量弁２３の開弁を要求するためのフラグＦ１を「１」にセットしてから、このフローチャートを終了する。つまり、このステップＳ１２では、ヒータ用循環路３の現在の冷却液温度ｔｈｗ２と目標温度ｔｈｗ０との差が大きいので、ウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１およびヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２が急変するか否かに関係なく、可及的速やかに要求暖房能力に到達させるために、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００により大流量弁２３を開弁させる必要があると判断して、対処しているのである。

前記ステップＳ１３では、前記目標温度ｔｈｗ０から現在の冷却液温度ｔｈｗ２を減算した値が、例えば下限値Ｚ１（例えば０℃）よりも大きくかつ上限値Ｚ２（例えば３０℃）以下の範囲に収まるか否かを判定する。つまり、Ｚ１＜ｔｈｗ０−ｔｈｗ２≦Ｚ２の関係が成立しているか否かを判定する。

前記ステップＳ１３で否定判定した場合、つまりＺ１≧ｔｈｗ０−ｔｈｗ２である場合には、このフローチャートを終了する。

一方、前記ステップＳ１３で肯定判定した場合、つまりＺ１＜ｔｈｗ０−ｔｈｗ２≦Ｚ２である場合には、続くステップＳ１４において、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００に小流量弁２４の開弁を要求するためのフラグＦ２を「１」にセットしてから、このフローチャートを終了する。つまり、このステップＳ１４では、ヒータ用循環路３の現在の冷却液温度ｔｈｗ２と目標温度ｔｈｗ０との差が小さいので、要求暖房能力に到達させるにあたって小流量弁２４を開弁させることで十分事足りると判断して、対処しているのである。

次に、図８のフローチャートを参照して、上記暖房要求に対応するためのＥ／Ｇ＿ＥＣＵ１００の制御形態を説明する。

Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００は、エンジン１の始動後において一定周期（数msec〜数十msec）毎に、図８のフローチャートをスタートする。まず、ステップＳ２１において、大流量弁２３の開弁要求を示すフラグＦ１が「１」にセットされているか否かを判定する。

このステップＳ２１で肯定判定した場合、つまりフラグＦ１が「１」にセットされている場合には、ステップＳ２２において、大流量弁２３を開弁するとともに、ウォータポンプ１１を適宜の能力で作動する。このステップＳ２２を実行してから図８のフローチャートを終了する。

これにより、エンジン１のウォータジャケット２の冷却液が第１バイパス通路２１および大流量弁２３を経てヒータ用循環路３に流入されるようになるとともに、ヒータ用循環路３の冷却液の一部が還流路５を経てウォータジャケット２に戻されるようになるので、ヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２が目標温度ｔｈｗ０にまで可及的速やかに上昇されるようになる。

一方、前記ステップＳ２１で否定判定した場合、つまりフラグＦ１が「１」にセットされていない場合には、ステップＳ２３において、小流量弁２４の開弁要求を示すフラグＦ２が「１」にセットされているか否かを判定する。

このステップＳ２３で肯定判定した場合、つまりフラグＦ２が「１」にセットされている場合には、ステップＳ２４において、小流量弁２４を開弁するとともに、ウォータポンプ１１を適宜の能力で作動する。このステップＳ２４を実行してから図８のフローチャートを終了する。

これにより、ウォータジャケット２の冷却液が第２バイパス通路２２および小流量弁２４を経てヒータ用循環路３に流入されるようになるとともに、ヒータ用循環路３の冷却液の一部が還流路５を経てウォータジャケット２に戻されるようになるので、ヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２が目標温度ｔｈｗ０にまで徐々に上昇されるようになる。

一方、前記ステップＳ２３で否定判定した場合、つまりフラグＦ２が「１」にセットされていない場合には、このフローチャートを終了する。

このように、暖房が要求された場合において、ウォータジャケット２の冷却液でヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２を上昇させる必要があるときには、ヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２と目標温度ｔｈｗ０との差が大きいか小さいかを調べて、それぞれで異なる処理を行うようにしている。

具体的に、前記差が大きい場合には、ウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１およびヒータ用循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２が急変するか否かに関係なく、可及的速やかに要求暖房能力に到達させることを最優先するために大流量弁２３を開弁させるようにしている。一方、前記差が小さい場合には、小流量弁２４を開弁させるようにしている。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。

（１）図９に本発明の他実施形態を示している。この実施形態では、第１、第２バイパス通路２１，２２の下流側をヒータ用循環路３の下流側領域３ｂにおいてヒータコア１２とサーモスタット１６との間の位置に接続するようにしている。

この実施形態の場合、大流量弁２３または小流量弁２４を開弁すると、エンジン１のウォータジャケット２から排出される冷却液が第１バイパス通路２１または第２バイパス通路２２を経てヒータ用循環路３に流入されるようになるが、そのとき、ウォータジャケット２から排出される冷却液がヒータ用循環路３に流入されて直ぐにサーモスタット１６に触れるようになる。そのため、このサーモスタット１６が速やかに感温することが可能になるので、当該サーモスタット１６の開閉動作の応答性が向上するようになる。

（２）上記実施形態に示すヒータ用循環路３に、図示していないが排気熱回収器を設置することが可能である。この排気熱回収器は、エンジン１から排出される排気ガスとヒータ用循環路３を流通する冷却液との間で熱交換するための熱交換器である。この排気熱回収器は、例えばヒータ用循環路３の下流側領域３ｂにおいてヒータコア１２よりも冷却液流通方向上流側（還流路５側）に設置することができる。

この構成では、ウォータジャケット２に冷却液を流通させずにヒータ用循環路３のみに冷却液を循環させる状態にすると、排気熱回収器で回収される熱によりヒータ用循環路３内の冷却液が昇温することになり、ヒータ用循環路３の暖機が行えるようになる。そのため、例えばエンジン１の冷間始動時において運転者により暖房が要求されたときに、速やかに暖房を実行することが可能になる。

本発明は、エンジンのウォータジャケットとエンジン外部のヒータ用循環路とを有するエンジン冷却装置に好適に利用することが可能である。

１ エンジン
２ ウォータジャケット
２ａ ウォータジャケットの排出口
２ｂ ウォータジャケットの流入口
３ ヒータ用循環路
３ａ ヒータ用循環路の上流側領域
３ｂ ヒータ用循環路の下流側領域
４ ラジエータ通路
５ 還流路
１１ ウォータポンプ
１２ ヒータコア
１３ ヒータブロア
１５ ラジエータ
１６ サーモスタット
２１ 第１バイパス通路
２２ 第２バイパス通路
２３ 大流量弁
２４ 小流量弁
３１ エンジン水温センサ
３２ ヒータ水温センサ
４１ ヒータスイッチ
４２ 切替スイッチ
１００ Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ
２００ Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ

Claims (4)

1. ヒータコアおよびウォータポンプが途中に設置されるヒータ用循環路と、エンジンのウォータジャケットの冷却液をラジエータを通してから前記ヒータ用循環路に流入させるためのラジエータ通路と、前記ヒータ用循環路から前記ウォータジャケットに冷却液を流入させるための還流路と、前記ウォータジャケットの冷却液を前記ラジエータをバイパスして前記ヒータ用循環路に流入させるための第１、第２バイパス通路と、前記第１バイパス通路に設置される大流量弁と、前記第２バイパス通路に設置される小流量弁とを備え、
   前記ウォータジャケットの冷却液を前記第１バイパス通路または第２バイパス通路を経て前記ヒータ用循環路に流入させるための循環処理を実行する際、前記ウォータジャケットの冷却液温度が前記ヒータ用循環路の冷却液温度よりも所定値以上高いときは前記小流量弁を開弁する、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
2. 請求項１に記載のエンジン冷却装置において、
   前記ウォータジャケットの冷却液温度が前記ヒータ用循環路の冷却液温度に前記所定値を加算した値未満のときには、前記大流量弁が開弁される、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
3. 請求項１または２に記載のエンジン冷却装置において、
   前記ラジエータ通路において前記ラジエータよりも冷却液流通方向下流側には、サーモスタットが設置され、
   このサーモスタットは、前記ヒータ用循環路の冷却液温度がエンジン暖機完了温度以上のときに開弁して前記ウォータジャケットの冷却液を前記ラジエータ通路を経て前記ヒータ用循環路に流入させる状態にする、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
4. 請求項３に記載のエンジン冷却装置において、
   前記第１、第２バイパス通路は、前記ヒータ用循環路において前記サーモスタットと前記ヒータコアとの間に接続される、ことを特徴とするエンジン冷却装置。

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