JP2013144965A - 内燃機関の冷却制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑用オイルの圧力が低下すると冷却水による冷却効果を高めるようにして、軸受や摺動部の過熱を抑制することのできる内燃機関の冷却制御装置を提供する。
【解決手段】ウォータージャケット１１ｃ，１１ｄおよびオイル通路１３が形成された機関本体１１とその内部で潤滑される複数の摺動部とを有するエンジン１０の冷却水による冷却制御を実行する内燃機関の冷却制御装置であって、潤滑油通路の油圧を検出する油圧センサ１５と、ウォータージャケット１１ｃ，１１ｄを通る冷却液の流量を制御する冷却水量制御機構３０と、を備え、冷却水量制御機構３０は、油圧センサ１５の検出油圧が基準圧力より低下したことを条件に、冷却液の流量を検出油圧が基準圧力以上のときより増加させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の冷却制御装置に関し、特に冷却水の循環量を変化させる制御を行う内燃機関の冷却制御装置に関する。

車両に搭載される水冷式の内燃機関には、その発熱部近傍のウォータージャケットを通過した冷却水（冷却液）をラジエータに通して冷却する冷却機構が装備されている。また、冷却水の循環経路中に設けたサーモスタット弁（温度感応弁）により、内燃機関の冷間始動時等には、ラジエータをバイパスさせるように冷却水循環経路を切り替え、内燃機関の内部の冷却水を適温まで速やかに昇温させてフリクションを抑えるようになっている。

一方、このような内燃機関においては、オイルポンプによりオイルパンからオイルを汲み上げて、吸・排気弁を駆動するカムシャフトやロッカーアーム等の動弁機構を潤滑したりクランクシャフト周りの摺動部等を潤滑したりするようになっている。さらに、このような内燃機関と併用される変速機においては、その潤滑用のオイル（フルードまたはＡＴＦともいう）の流路をオイル温度に応じ切り替えることにより、オイルをオイルクーラで冷却したりフルードウォーマで暖めたりするものがある。

このような車両用の内燃機関および変速機においては、冷却水による発熱部の冷却と潤滑用のオイルの適切な温度管理が重要である。

そこで、従来、内燃機関のシリンダヘッド側とシリンダブロック側とにそれぞれの冷却水通路を形成し、暖機運転時には、シリンダブロック側への冷却液の供給を停止しつつ、シリンダヘッド側に供給する流量を供給可能な最大流量より少ない流量とする分配制御バルブを設けて、動弁機構等の焼付きを防止しつつ内燃機関の暖機運転の促進を図るようにした冷却制御装置がある。この装置では、暖機運転終了後には、分配制御バルブがシリンダヘッド側に供給される冷却液量を暖機運転時に比べて増加させるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

また、オイルレベルが下限レベル以下になるか、または、エンジンが過熱したことが検知されるかしたときには、内燃機関の機関回転数を低下させてオーバーヒートや焼付き等を防止するものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−１３８８３５号公報 特開昭６０−３０４２８号公報

しかしながら、上述のような従来の内燃機関の冷却制御装置にあっては、内燃機関の少なくとも一部で冷却水の循環を制限する水止め（冷却系回路切替えによるものを含む）を実行するため、その水止め中に何らかの理由で潤滑用のオイルの供給圧が基準圧力より低下してしまうと、冷却水による冷却が十分になされない状態下で機関内部の潤滑性能が低下することになり、摺動部における発熱量が増加していた。そのため、十分な潤滑・冷却が要求される主要な軸受や摺動部、例えばクランクシャフト用メインベアリングやコンロッドベアリング等の過熱による寿命低下や焼付きが懸念されるという問題があった。

また、電動ウォーターポンプや流量制限可能な弁等を用いて内燃機関の暖機時に冷却水の循環を停止させることも考えられるが、そのような場合にも、上述と同様に、その水止め中にオイルの供給圧が低下してしまうと、摺動部における発熱量が急増し、主要な軸受や摺動部の過熱を招いてしまうことが懸念される。

そこで、本発明は、潤滑用のオイルの圧力が低下した場合には、冷却水による冷却効果を高めるようにして、主要な軸受や摺動部の過熱を抑制することのできる内燃機関の冷却制御装置を提供するものである。

本発明に係る内燃機関の冷却制御装置は、上記目的達成のため、（１）冷却液通路および潤滑油通路が形成された機関本体と該機関本体の内部で潤滑油により潤滑される複数の摺動部とを有する内燃機関の前記冷却水による冷却制御を実行する内燃機関の冷却制御装置であって、前記潤滑油通路の油圧を検出する油圧センサと、前記冷却液通路を通る冷却液の流量を制御する冷却水量制御機構と、を備え、前記冷却水量制御機構は、前記油圧センサの検出油圧が予め設定された基準圧力より低下したことを条件に、前記冷却液通路を通る冷却液の流量を前記検出油圧が前記基準圧力以上のときより増加させることを特徴とする。

この発明では、油圧センサの検出油圧が基準圧力より低下すると、検出油圧が基準圧力以上のときよりも、冷却液通路を通る冷却液の流量を増加させる制御がなされる。したがって、潤滑油の供給油圧が基準油圧より低下して潤滑性能が十分に得られなくなるときに冷却液による冷却性能が高められる。その結果、内燃機関の主要な軸受や摺動部の過熱を抑制することのできる内燃機関の冷却制御装置となる。なお、ここにいう基準圧力は、予め設定された一定の閾値圧力であってもよいし、内燃機関の運転状態に応じた必要潤滑油量を賄うために運転状態に応じて異なる値に設定される閾値圧力であってもよい。

本発明の内燃機関の冷却制御装置においては、（２）前記冷却水量制御機構は、前記冷却液通路を通る冷却液の流量を制限する流量調節弁を有していることが好ましい。

この場合、冷間始動時等に流量調節弁により内燃機関の内部を通る冷却水の循環流量を抑えて暖機速度を高めることができ、しかも、その流量制限を緩和して冷却水量を増加させることにより、主要な軸受や摺動部の過熱を抑制することもできる。

上記（２）の構成を有する内燃機関の冷却制御装置においては、（３）前記冷却水量制御機構は、前記油圧センサの検出油圧が前記基準圧力より低下したことを条件に、前記流量調節弁による前記冷却液の流量制限を緩和することが好ましい。

この場合、油圧低下による潤滑性能の低下時に、流量調節弁による冷却液の流量制限を緩和することで、主要な軸受や摺動部の過熱を有効に抑制することができる。

本発明の内燃機関の冷却制御装置においては、（４）前記内燃機関は、前記冷却液通路に冷却液を供給する冷却液ポンプを有し、前記冷却水量制御機構は、前記油圧センサの検出油圧が前記基準圧力より低下したことを条件に、前記冷却液ポンプの吐出量を増加させることが望ましい。

この場合、潤滑油の供給油圧が低下して潤滑性能が十分に得られなくなると、冷却液の循環流量が増加されることで、冷却性能が高められる。したがって、内燃機関の主要な軸受や摺動部の過熱を有効に抑制することができる。

上記（４）の構成を有する内燃機関の冷却制御装置においては、（５）前記冷却液ポンプは、デューティ制御信号に応じて駆動電流が可変制御される電動ポンプであり、前記冷却水量制御機構は、前記デューティ制御信号により前記冷却液ポンプの吐出量を可変制御することが好ましい。

この構成により、潤滑油圧の低下時に冷却液ポンプの吐出量を迅速かつ的確に可変制御して、内燃機関の主要な軸受や摺動部の過熱を抑制することができる。

上記（５）の構成を有する内燃機関の冷却制御装置においては、（６）前記冷却水量制御機構は、前記油圧センサの検出油圧が前記基準圧力より低下したことを条件に、前記デューティ制御信号のデューティ比を可変制御範囲内の最大値に変化させるのがよい。

これにより、潤滑油圧の低下時に冷却水による冷却効果を迅速にかつ的確に高めることができる。

本発明によれば、潤滑油の圧力が基準油圧より低下すると、冷却水の循環流量を増加させるようにしているので、潤滑油の圧力低下によって潤滑性能が十分に得られなくなるときに冷却水による冷却効果を高めることができる。その結果、内燃機関の主要な軸受や摺動部の過熱を抑制することのできる内燃機関の冷却制御装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関の冷却制御装置を含む冷却システムの全体構成図である。 本発明の第１実施形態に係る内燃機関の冷却制御装置の要部ブロック構成図である。 本発明の第１実施形態に係る内燃機関の冷却制御装置で実行される冷却制御プログラムの概略の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る内燃機関の冷却制御装置を含む冷却システムの全体構成図である。 本発明の第２実施形態に係る内燃機関の冷却制御装置の要部ブロック構成図である。 本発明の第２実施形態に係る内燃機関の冷却制御装置で実行される冷却制御プログラムの概略の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の冷却制御装置を含むエンジン冷却システムを示しており、機械式のウォーターポンプによる冷却液循環経路中に電磁式水止め弁と温度感応弁とを設けたものを例示している。なお、本実施形態の内燃機関は、図示しない変速機と共に車両に搭載されている。

図１および図２に示すように、本実施形態のエンジン冷却システムは、エンジン１０（内燃機関）の機関本体１１を冷却液、例えば冷却水によって冷却する冷却装置２０と、その冷却装置２０の作動を制御する冷却制御装置３０と、エンジン１０を通過した後の冷却水を通すヒータ４１およびＡＴＦウォーマ４３と、オイルクーラ４５とを備えている。なお、ＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）は、変速機内で作動油および潤滑油として機能するオイルである。

エンジン１０は、４サイクルの多気筒内燃機関であり、そのエンジンブロックを構成する機関本体１１は、互いに一体に締結されたシリンダヘッド側部分１１ａおよびシリンダブロック側部分１１ｂによって構成されている。

詳細を図示しないが、機関本体１１のシリンダヘッド側部分１１ａには、動弁機構が収納されるとともに燃料噴射装置等が装着されており、機関本体１１のシリンダブロック側部分１１ｂには、複数の気筒が形成されるとともに、それらの気筒に対応する公知のピストン・クランク機構（複数のピストンの往復運動をクランク軸の回転に変換する機構）を収納するクランクケースが設けられている。また、そのクランクケースの下方側には、オイルパン１４（図２参照）が装着されており、機関本体１１内を潤滑・冷却するための潤滑油であるオイルを貯留可能になっている。

また、機関本体１１のシリンダヘッド側部分１１ａおよびシリンダブロック側部分１１ｂには、それぞれの冷却液通路であるウォータージャケット１１ｃ，１１ｄが形成されており、シリンダブロック側部分１１ｂのウォータージャケット１１ｄは、例えばその下流端側でシリンダヘッド側部分１１ａのウォータージャケット１１ｃに合流している。

さらに、機関本体１１のシリンダヘッド側部分１１ａおよびシリンダブロック側部分１１ｂには、機関本体１１の内部に収納されたオイルポンプ１２（冷却液ポンプ；図２参照）から吐出される加圧されたオイルをクランク軸を支持するメインベアリング等に給送可能なメインオイル通路１３（潤滑油通路）が形成されている。さらに、図示しないが、機関本体１１のシリンダヘッド側部分１１ａおよびシリンダブロック側部分１１ｂには、メインオイル通路１３から分岐してクランク軸内部の油路を介しコンロッドベアリング等にオイルを供給する図示しない下部側のオイル通路や、オイルポンプ１２から吐出される加圧されたオイルを動弁機構側に給送する上部側のオイル通路、潤滑後のオイルを順次下方側に流下させるドレーン通路等が形成されている。

図２に示すように、メインオイル通路１３の下流側部分には、オイルポンプ１２から吐出された直後のメインオイル通路１３内のオイルの油圧を検出する油圧センサ１５が設けられている。また、オイルポンプ１２は、ストレーナ１９を通してオイルパン１４内のオイルを吸入するようになっており、オイル中の異物やスラッジ等がストレーナ１９に捕捉されて、オイルポンプ１２内に吸入されないようになっている。

図１に示すように、冷却装置２０は、機械式のウォーターポンプ（図１中にはメカＷＰと記す）２１、ラジエータ２２、リザーブタンク２３および冷却ファン２４を含んで構成されている。

ウォーターポンプ２１は、エンジン１０からの動力により回転するようエンジン１０に装着されており、ラジエータ２２での外気との熱交換により冷却された冷却水を、エンジン１０の機関本体１１内に圧送することができる公知のものである。

ラジエータ２２は、エンジン１０のウォータージャケット１１ｃ，１１ｄを通過した後の冷却水を冷却風となる外部の空気と熱交換して冷却する熱交換器である。

リザーブタンク２３は、接続配管２３ａ，２３ｂによってラジエータ２２に並列に接続された公知の完全密閉型のものである。

冷却ファン２４は、図示しない冷却水温センサによって検出される冷却水温が所定温度を超えるとエンジン１０の動力の一部を用いて駆動され、ラジエータ２２を通る冷却風を生じさせるか強化させるようになっている。

冷却制御装置３０は、第１サーモスタット弁３１、第２サーモスタット弁３２および電磁式の水止め弁３３と、水止め弁３３を制御する電子制御ユニットであるＥＣＵ５０と、を含んで構成されている。

第１サーモスタット弁３１は、機械式のウォーターポンプ２１の吸入側に配置され、このウォーターポンプ２１に吸入される冷却水の温度が低いときにはラジエータ２２を通る冷却液の流量を制限するよう、冷却水温度に感応して開閉する流量調節バルブとなっている。また、第１サーモスタット弁３１は、ヒータ４１、ＡＴＦウォーマ４３およびオイルクーラ４５のいずれかを通過した冷却水をウォーターポンプ２１の吸入側に通過させるようになっている。

第２サーモスタット弁３２は、ウォーターポンプ２１から吐出される冷却水の温度が低いときにはエンジン１０のシリンダブロック側部分１１ｂのウォータージャケット１１ｄに流れる冷却水を制限するよう、冷却水温度に感応して開閉する流量調節弁となっている。また、第２サーモスタット弁３２には、ウォーターポンプ２１から吐出される冷却水のうちシリンダヘッド側部分１１ａのウォータージャケット１１ｃ側に流れなかった冷却水をオイルクーラ４５側に通過させるようになっている。

電磁式の水止め弁３３は、ウォーターポンプ２１の吐出圧が所定の圧力（運転中に要求される必要吐出圧より大きい圧力）に達すると開弁する安全弁機能を有する弁となっている。この水止め弁３３は、シリンダヘッド側部分１１ａのウォータージャケット１１ｃ内に流入する冷却水の流量（この流量を含むウォータージャケット１１ｃ，１１ｄを通る冷却液の流量）を制限することができる流量調節弁ともなっている。

また、水止め弁３３には、その弁体３３ａを水圧（前後差圧）および弁ばね３３ｂからの弱い開弁方向の付勢力に抗して閉弁方向に付勢することができる電磁コイル３３ｃが装着されている。この水止め弁３３は、電磁コイル３３ｃへの通電電流をＥＣＵ５０によって制御されるようになっており、電磁コイル３３ｃが所定電流での通電により励磁されたときには、弁体３３ａを閉弁させる電磁力を発生させることができるようになっている。すなわち、水止め弁３３は、電磁コイル３３ｃの非励磁状態下では前後の水圧の差に応じて安全側に開き、電磁コイル３３ｃの励磁状態下では電磁力によって閉弁状態に保持されるようになっている。

ヒータ４１は、エンジン１０を通過した後の高温の冷却水を通過させるヒータコアを有するヒータ用熱交換器となっており、車室内の空気または車室内に流入する空気を高温の冷却水との熱交換によって昇温させ、車室内を暖房することができる。

ＡＴＦウォーマ４３は、エンジン１０に締結された変速機の内部のオイル、すなわち、ＡＴＦとエンジン１０を通過した後の高温の冷却水との間で熱交換させるオイル昇温用の熱交換器となっている。

また、オイルクーラ４５は、エンジン１０内を潤滑・冷却して温度上昇したエンジンオイルを、エンジン１０の流入する前の冷却水との熱交換によって冷却することができる熱交換器である。

ＥＣＵ５０は、詳細なハードウェア構成を図示しないが、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップメモリ（バックアップＲＡＭまたは不揮発性メモリ）に加えて、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を有する入力インターフェース回路、駆動回路等を有する出力インターフェース回路等を含んで構成されている。このＥＣＵ５０は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従ってエンジン１０の運転を電子制御するとともに、水止め弁３３を選択的に閉弁状態に保持する制御を実行できるようになっている。

冷却制御装置３０は、第１サーモスタット弁３１および第２サーモスタット弁３２により、電磁式の水止め弁３３と協働し、冷却水温度に応じてウォータージャケット１１ｃ，１１ｄを通る冷却水の流量を制御する通常の流量制御が可能な冷却水量制御機構を構成している。

また、冷却制御装置３０は、励磁状態の水止め弁３３によってシリンダヘッド側部分１１ａのウォータージャケット１１ｃ内に流入する冷却水の流量を制限する水止め機能を発揮する一方、油圧センサ１５の検出油圧が予め設定された基準圧力より低下したことを条件に、ＥＣＵ５０により水止め弁３３の通電を停止して非励磁とし、シリンダヘッド側部分１１ａのウォータージャケット１１ｃ内に流入する冷却水の流量の水止め弁３３による制限を緩和するフェールセーフ機能を発揮できるようになっている。

すなわち、冷却制御装置３０は、油圧センサ１５の検出油圧が予め設定された基準圧力より低下して、エンジン１０のオイルによる潤滑性能が十分に得られなくなるときには、水止め弁３３およびＥＣＵ５０により、ウォータージャケット１１ｃ，１１ｄを通る冷却水の流量を油圧センサ１５の検出油圧が基準圧力以上のときよりも増加した冷却水流量に変更する。そして、冷却制御装置３０は、この冷却水量の増量により、十分な潤滑・冷却が要求される主要な軸受や摺動部、例えばクランクシャフト用メインベアリングやコンロッドベアリング等の過熱を抑制する機能を発揮するようになっている。

なお、本実施形態においては、基準圧力は、予め設定された一定の閾値圧力であるが、エンジン１０の負荷率等の運転状態に応じて必要潤滑油量を賄うのに十分な油圧として、異なる複数の値に設定される複数の閾値圧力のうちから選択されるいずれかの閾値圧力であってもよい。

次に、作用について説明する。

上述のように構成された本実施形態のエンジン冷却システムにおいては、エンジン１０の始動によりオイルポンプ１２が作動し、その吐出圧が所定圧力に達するまでの所定待ち時間が経過すると、図３に示すような冷却制御プログラムが開始される。

まず、最初に、メインオイル通路１３内の油圧センサ１５の検出油圧（図３中ではエンジン油圧と記す）が基準圧力を下回る程度に低下しているか否かが判別される（ステップＳ１１）。

このとき、オイルポンプ１２からの吐出圧が正常であれば、判別結果がＮＯとなり（ステップＳ１１でＮＯの場合）、通常の冷却制御が実施される（ステップＳ１３）。

すなわち、通常、オイルポンプ１２からの吐出圧が正常であれば、メインオイル通路１３内の油圧である油圧センサ１５の検出油圧が基準圧力よりも高くなる。この状態においては、冷却制御装置３０は、水止め弁３３を適宜励磁状態として閉弁させる通常の流量制御を実行する。

水止め弁３３の閉弁時には、シリンダヘッド側部分１１ａのウォータージャケット１１ｃ内に流入する冷却水の流量を制限する水止め機能が発揮される。その結果、エンジン１０の冷間始動時等において、エンジン１０内への冷却水の流入が十分に制限される水止めがなされることになる。

水止め弁３３が開弁時には、ウォーターポンプ２１の吐出圧が設定圧以上になると、水止め弁３３が前後の水圧の差に応じて安全側に開くとともに、第１サーモスタット弁３１および第２サーモスタット弁３２がそれぞれに流入する冷却水温に応じて作動することで、ウォータージャケット１１ｃ，１１ｄを通る冷却水の流量が、エンジン１０の運転状態に応じて制御される。

一方、何らかの理由、例えばスラッジや異物等によるストレーナ１９の目詰まりがひどくなったり、オイルパン１４内のオイルレベル（オイル貯留量）が著しく低下したりしてしまい、オイルポンプ１２から所要の吐出圧でオイルが吐出されないような状態に陥ってしまうと、油圧センサ１５の検出油圧が基準油圧より低い油圧に低下してしまう可能性がある。

そのような場合、油圧センサ１５の検出油圧が基準圧力を下回る程度に低下しているか否かの判別結果が、ＹＥＳとなる（ステップＳ１１でＹＥＳの場合）。

この場合、ＥＣＵ５０は、メインオイル通路１３内の油圧である油圧センサ１５の検出油圧が基準圧力よりも低い圧力に低下することを条件に、水止め弁３３を非励磁状態として水圧により開弁させる流量制限緩和処理を実行する（ステップＳ１２）。

したがって、このとき、シリンダヘッド側部分１１ａのウォータージャケット１１ｃ内に流入する冷却水の流量の制限が、緩和、例えば解除され、油圧センサ１５の検出油圧が基準圧力以上のときよりも、シリンダヘッド側部分１１ａのウォータージャケット１１ｃに流入する冷却水の流量が増加し、ウォータージャケット１１ｃ，１１ｄを通る冷却液の流量が増加することになる。よって、オイルの供給油圧が基準油圧より低下して潤滑性能が十分に得られなくなるときに、冷却水によるエンジン１０の冷却性能が高められ、エンジン１０の主要な軸受や摺動部の過熱を抑制することが可能となる。その結果、通常より焼付きが生じ易い運転状態に陥ったとしても、専ら焼付きを回避したり過酷な運転条件下で焼付きに至るまでの時間を長くしたりすることができることになる。

上述の通常の冷却制御（ステップＳ１３）および流量制限緩和処理（ステップＳ１２）のいずれかが実行されると、今回の処理は終了する。そして、以上のような一連の冷却制御の処理が、ＥＣＵ５０によって所定時間毎に繰返し実行される。

このような本実施形態においては、冷却制御装置３０は、ウォータージャケット１１ｃ，１１ｄを通る冷却水の流量を制限する流量調節弁としての水止め弁３３および第２サーモスタット弁３２を有しているので、エンジン１０の冷間始動時等に水止め弁３３や第２サーモスタット弁３２によりエンジン１０の内部の冷却水循環流量を抑えて、暖機速度を高めることができる。しかも、暖機完了後には、それまでの流量制限を緩和して冷却水量を増加させることで、主要な軸受や摺動部の過熱を抑制することができる。

また、ＥＣＵ５０は、油圧センサ１５の検出油圧が基準圧力よりも低下したことを条件に、水止め弁３３による冷却水の流量制限を緩和するので、油圧低下による潤滑性能の低下時に水止め弁３３による冷却水の流量制限を緩和する。したがって、冷却水量が制限される水止め中にオイルの供給圧が基準圧力より低下してエンジン１０の内部の潤滑性能が低下してしまう場合には、必ず所要の冷却水量が確保され、摺動部における発熱量が急増するといったことが回避されることになる。その結果、十分な潤滑・冷却が要求される主要な軸受や摺動部、例えばクランクシャフト用メインベアリングやコンロッドベアリング等の過熱を有効にかつ的確に抑制することができる。

このように、本実施形態の内燃機関の冷却制御装置３０においては、オイルの供給圧力が基準油圧より低下すると、冷却水の循環流量を増加させるようにしているので、オイルの圧力低下によって潤滑性能が十分に得られなくなるときに冷却水による冷却効果を高めることができる。その結果、エンジン１０の主要な軸受や摺動部の過熱を抑制することのできるエンジン１０の冷却制御装置を提供することができる。

（第２実施形態）
図４および図５は、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の冷却制御装置を含むエンジン冷却システムを示しており、電動式のウォーターポンプによる冷却液循環経路中に温度感応弁を設けたものを例示している。なお、本実施形態の内燃機関は、第１実施形態の場合と同様に、図示しない変速機と共に車両に搭載されている。また、本実施形態において第１実施形態と類似する構成については、図１〜図３中の対応する構成要素と同一の符号を付け、以下、本実施形態が第１実施形態と相違する点について詳述する。

図４および図５に示すように、本実施形態のエンジン冷却システムは、エンジン６０の機関本体６１を冷却水によって冷却する冷却装置７０と、その冷却装置７０の作動を制御する冷却制御装置８０（冷却水量制御機構）と、エンジン６０の排気再循環ガスを冷却するＥＧＲクーラ９１と、エンジン６０を通過した後の冷却水を通す排熱回収器９３およびヒータ４１とを備えている。

エンジン６０は、４サイクルの多気筒内燃機関であり、そのエンジンブロックを構成する機関本体６１は、互いに一体に締結されたシリンダヘッド側部分６１ａおよびシリンダブロック側部分６１ｂと、ウォーターアウトレットパイプ６１ｅとを有している。

詳細を図示しないが、機関本体６１のシリンダヘッド側部分６１ａには、動弁機構等が収納されるとともに燃料噴射装置等が装着されており、シリンダブロック側部分６１ｂには、複数の気筒が形成されるとともに、それらの気筒に対応する公知のピストン・クランク機構を収納するクランクケースが設けられている。また、そのクランクケースの下方側には、オイルパン１４（図５参照）が装着されており、機関本体６１内を潤滑・冷却するための潤滑油であるオイルを貯留可能になっている。

また、機関本体６１のシリンダヘッド側部分６１ａおよびシリンダブロック側部分６１ｂには、それぞれの冷却液通路であるウォータージャケット６１ｃ，６１ｄが直列に接続するように形成され、さらに下流側のウォーターアウトレットパイプ６１ｅ内に接続している。

さらに、機関本体６１のシリンダヘッド側部分６１ａおよびシリンダブロック側部分６１ｂには、機関本体６１の内部に収納されたオイルポンプ１２（冷却液ポンプ；図５参照）から吐出される加圧されたオイルをクランク軸を支持するメインベアリング等に給送可能なメインオイル通路６３（潤滑油通路）の他、そのメインオイル通路６３から分岐してクランク軸内部の油路を介しコンロッドベアリング等にオイルを供給する図示しない下部側のオイル通路や、オイルポンプ１２から吐出される加圧されたオイルを動弁機構側に給送する上部側のオイル通路、潤滑後のオイルを順次下方側に流下させるドレーン通路等が形成されている。

図５に示すように、メインオイル通路６３の下流側部分には、オイルポンプ１２から吐出された直後のメインオイル通路６３内のオイルの油圧を検出する油圧センサ１５が設けられている。

冷却装置７０は、電動式のウォーターポンプ（図４中には電動ＷＰと記す）７１およびラジエータ２２を含んで構成されている。

ウォーターポンプ７１は、車両に搭載されたバッテリを電源としてＥＣＵ５０によって制御され、ラジエータ２２での外気との熱交換により冷却された冷却水を、エンジン６０の機関本体６１内に圧送することができる公知のものである。このウォーターポンプ７１は、デューティ制御信号に応じて駆動電流をデューティ制御し、可変制御できる電動ポンプとなっている。

冷却制御装置８０は、上述のようにデューティ制御信号により駆動電流が制御される電動式のウォーターポンプ７１と、第１サーモスタット弁３１および第２サーモスタット弁８２と、を含んで構成されている。

第２サーモスタット弁８２は、ウォーターポンプ７１から吐出されＥＧＲクーラ９１に通水された冷却水の温度に応じて開閉し、その冷却水の温度が所定温度を超えると開弁して、ＥＧＲクーラ９１を通過した後の冷却水の温度に応じてその冷却水をシリンダヘッド側部分６１ａのウォータージャケット６１ｃ内に流入させる流量調節弁となっている。また、第２サーモスタット弁８２は、ＥＧＲクーラ９１を通過した後の冷却水の温度が所定温度に達しない間は閉弁して、その冷却水がシリンダヘッド側部分６１ａのウォータージャケット６１ｃ内に流入するのを規制する。

排熱回収器９３は、エンジン６０の排気ガスとＥＧＲクーラ９１を通過した後の冷却水との間で熱交換させることによって排気ガスから熱を回収し、その熱をヒータ４１による暖房に利用可能にする公知のものである。

ＥＣＵ５０は、第１実施形態のものと略同一のハードウェア構成を有しており、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従ってエンジン６０の運転を電子制御するとともに、電動式のウォーターポンプ７１の吐出量の可変制御を実行できるようになっている。

この冷却制御装置８０は、第１サーモスタット弁３１および第２サーモスタット弁８２により、冷却水温度に応じてウォータージャケット６１ｃ，６１ｄを通る冷却水の流量を制御する通常の流量制御が可能な冷却水量制御機構を構成している。

また、ＥＣＵ５０および電動式のウォーターポンプ７１を有する冷却制御装置８０は、油圧センサ１５の検出油圧が予め設定された基準圧力より低下したことを条件に、ＥＣＵ５０により電動式のウォーターポンプ７１の駆動電流のデューティ比（単位時間当たりの通電ＯＮ時間の比率）を最大値である１００％に増加させ、ウォーターポンプ７１の単位時間当りの吐出量を増加させるようになっている。

すなわち、冷却制御装置８０は、ＥＣＵ５０および電動式のウォーターポンプ７１により、油圧センサ１５の検出油圧が予め設定された基準圧力より低下して、エンジン６０のオイルによる潤滑性能が十分に得られなくなるときには、ウォータージャケット６１ｃ，６１ｄを通る冷却水の流量を油圧センサ１５の検出油圧が基準圧力以上のときよりも増加した冷却水流量に変更する。これにより、冷却制御装置８０は、この冷却水量の増量によって、十分な潤滑・冷却が要求される主要な軸受や摺動部、例えばクランクシャフト用メインベアリングやコンロッドベアリング等の過熱を抑制する機能を、冷却装置７０に発揮させることができるようになっている。

上述のように構成された本実施形態のエンジン冷却システムにおいては、エンジン６０の始動により機械式のオイルポンプ１２が作動し、その吐出圧が所定圧力に達するまでの所定待ち時間が経過すると、図６に示すような冷却制御プログラムが開始される。

まず、油圧センサ１５の検出油圧（図６中ではエンジン油圧と記す）が基準圧力を下回る程度に低下しているか否かが判別される（ステップＳ２１）。

このとき、オイルポンプ１２からの吐出圧が正常であれば、判別結果がＮＯとなり（ステップＳ１１でＮＯの場合）、通常の冷却制御が実施される（ステップＳ２３）。

すなわち、通常、オイルポンプ１２からの吐出圧が正常であれば、メインオイル通路６３内の油圧である油圧センサ１５の検出油圧が基準圧力よりも高くなる。この状態においては、冷却制御装置８０は、電動式のウォーターポンプ７１の駆動電流の制御デューティ比を最大値以下、専ら最大値未満とする。

また、第１サーモスタット弁３１および第２サーモスタット弁３２がそれぞれに流入する冷却水温に応じて作動することで、ウォータージャケット１１ｃ，１１ｄを通る冷却水の流量が、エンジン６０の運転状態に応じて制御される通常の流量制御状態となる。

一方、何らかの理由、例えばスラッジや異物等によるストレーナ１９の目詰まりがひどくなったり、オイルパン１４内のオイルレベル（オイル貯留量）が著しく低下したりしてしまい、オイルポンプ１２から所要の吐出圧でオイルが吐出されないような状態に陥ってしまうと、油圧センサ１５の検出油圧が基準油圧より低い油圧に低下してしまう可能性がある。

そのような場合、油圧センサ１５の検出油圧が基準圧力を下回る程度に低下しているか否かの判別結果が、ＹＥＳとなる（ステップＳ２１でＹＥＳの場合）。

この場合、ＥＣＵ５０は、メインオイル通路６３内の油圧である油圧センサ１５の検出油圧が基準圧力よりも低い圧力に低下することを条件に、電動式のウォーターポンプ７１の駆動電流の制御デューティ比を最大値である１００％に増加させ、ウォーターポンプ７１の単位時間当りの吐出量を増加させるポンプ吐出量増量の処理を実行する（ステップＳ２２）。

したがって、このとき、シリンダヘッド側部分６１ａのウォータージャケット６１ｃ内に流入する冷却水の流量の制限が、緩和、例えば解除され、油圧センサ１５の検出油圧が基準圧力以上のときよりも、シリンダヘッド側部分６１ａのウォータージャケット６１ｃに流入する冷却水の流量が増加し、ウォータージャケット６１ｃ，６１ｄを通る冷却液の流量が増加することになる。よって、オイルの供給油圧が基準油圧より低下して潤滑性能が十分に得られなくなるときに、冷却水によるエンジン６０の冷却性能が高められ、エンジン６０の主要な軸受や摺動部の過熱を抑制することが可能となる。

上述の通常の冷却制御（ステップＳ２３）およびポンプ吐出量増量の処理（ステップＳ２２）のいずれかが実行されると、今回の処理は終了する。

本実施形態においても、油圧センサ１５で検出されるオイルの供給圧力が基準油圧より低下すると、エンジン６０のウォータージャケット６１ｃ，６１ｄを通る冷却水の流量を油圧センサ１５の検出油圧が基準圧力以上のときよりも増加させるようにしているので、オイルの圧力低下によって潤滑性能が十分に得られなくなるときに冷却水による冷却効果を高めることができる。その結果、エンジン６０の主要な軸受や摺動部の過熱を抑制することのできるエンジン６０の冷却制御装置を提供することができる。

しかも、ウォーターポンプ７１がデューティ制御信号に応じて駆動電流が可変制御される電動ポンプであり、冷却制御装置８０が、デューティ制御信号によりウォーターポンプ７１の吐出量を可変制御するので、オイル圧の低下時にウォーターポンプ７１の吐出量を迅速かつ的確に可変制御して、エンジン６０の主要な軸受や摺動部の過熱を抑制することができる。また、冷却制御装置８０は、油圧センサ１５の検出油圧が基準圧力より低下したことを条件に、デューティ制御信号のデューティ比を可変制御範囲内の最大値に変化させるので、オイル圧の低下時に冷却水による冷却効果を迅速にかつ的確に高めることができる。

なお、上述の第１実施形態においては、水止め弁３３による水止め中に油圧センサ１５の検出油圧が低下すると、水止め弁３３による流量制限を解除し、上述の第２実施形態では、油圧センサ１５の検出油圧が低下すると、電動式のウォーターポンプ７１の駆動デューティ比を最大値にしてウォーターポンプの吐出量（流量）を増加させるものとしたが、水止め弁３３による流量制限の緩和と電動式のウォーターポンプ７１の駆動デューティ比の最大値への切替えとを併用する構成とすることができるのはいうまでもない。なお、ここにいう水止め弁３３による流量制限の緩和とは、流量制限を完全に解除するのでなく、その制限量や制限期間を減らすことを含むものであることはいうまでもない。

以上説明したように、本発明は、潤滑油の圧力が基準油圧より低下すると、冷却水の循環流量を増加させるようにしているので、潤滑油の圧力低下によって潤滑性能が十分に得られなくなるときに冷却水による冷却効果を高めることができ、その結果、内燃機関の主要な軸受や摺動部の過熱を抑制することのできる内燃機関の冷却制御装置を提供することができる。このような本発明は、内燃機関の冷却制御装置、特に冷却水の循環量を変化させる内燃機関の冷却制御装置全般に有用である。

１０；６０ エンジン（内燃機関）
１１；６１ 機関本体
１１ａ；６１ａ シリンダヘッド側部分
１１ｂ；６１ｂ シリンダブロック側部分
１１ｃ，１１ｄ；６１ｃ，６１ｄ ウォータージャケット（冷却水通路）
１２ オイルポンプ
１３；６３ メインオイル通路（潤滑油通路）
１４ オイルパン
１５ 油圧センサ
１９ ストレーナ
２０；７０ 冷却装置
２１ 機械式のウォーターポンプ
２２ ラジエータ
２３ リザーブタンク
３０；８０ 冷却制御装置（冷却水量制御機構）
３１；８１ 第１サーモスタット弁
３２；８２ 第２サーモスタット弁（流量調節弁）
３３ 水止め弁（流量調節弁）
３３ａ 逆止弁体
３３ｂ 弁ばね
３３ｃ 電磁コイル
４１ ヒータ
４３ ＡＴＦウォーマ（フルードウォーマ）
４５ オイルクーラ
５０ ＥＣＵ（冷却水量制御機構）
６１ｅ ウォーターアウトレットパイプ
７１ 電動式のウォーターポンプ
９１ ＥＧＲクーラ
９３ 排熱回収器

Claims (6)

1. 冷却液通路および潤滑油通路が形成された機関本体と該機関本体の内部で潤滑油により潤滑される複数の摺動部とを有する内燃機関の前記冷却水による冷却制御を実行する内燃機関の冷却制御装置であって、
   前記潤滑油通路の油圧を検出する油圧センサと、
   前記冷却液通路を通る冷却液の流量を制御する冷却水量制御機構と、を備え、
   前記冷却水量制御機構は、前記油圧センサの検出油圧が予め設定された基準圧力より低下したことを条件に、前記冷却液通路を通る冷却液の流量を前記検出油圧が前記基準圧力以上のときより増加させることを特徴とする内燃機関の冷却制御装置。
2. 前記冷却水量制御機構は、前記冷却液通路を通る冷却液の流量を制限する流量調節弁を有していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却制御装置。
3. 前記冷却水量制御機構は、前記油圧センサの検出油圧が前記基準圧力より低下したことを条件に、前記流量調節弁による前記冷却液の流量制限を緩和することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の冷却制御装置。
4. 前記内燃機関は、前記冷却液通路に冷却液を供給する冷却液ポンプを有し、
   前記冷却水量制御機構は、前記油圧センサの検出油圧が前記基準圧力より低下したことを条件に、前記冷却液ポンプの吐出量を増加させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の冷却制御装置。
5. 前記冷却液ポンプは、デューティ制御信号に応じて駆動電流が可変制御される電動ポンプであり、
   前記冷却水量制御機構は、前記デューティ制御信号により前記冷却液ポンプの吐出量を可変制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の冷却制御装置。
6. 前記冷却水量制御機構は、前記油圧センサの検出油圧が前記基準圧力より低下したことを条件に、前記デューティ制御信号のデューティ比を可変制御範囲内の最大値に変化させることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の冷却制御装置。

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