JP2015055226A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを過不足なく冷却する。【解決手段】コントロールユニットは、読み込まれたエンジンの運転状態等（Ｓ１０１）に応じて、エンジンとラジエータとの間で冷却水を流量調整可能に循環させる電動ウォータポンプの基本制御量Ｐを演算する（Ｓ１０２）。また、各気筒温度を読み込んで（Ｓ１０３）演算された気筒温度差（Ｓ１０４）に基づいて、気筒温度に顕著なバラツキがあるか否かを判定し（Ｓ１０５）、顕著なバラツキがない場合には、既に演算された基本制御量Ｐを目標制御量として（Ｓ１０６）、電動ウォータポンプの制御量が基本制御量Ｐとなるように制御する（Ｓ１０９）。一方、気筒温度に顕著なバラツキがある場合には、基本制御量Ｐをバラツキの程度に応じて補正した補正制御量Ｐａ（Ｓ１０７）を目標制御量として（Ｓ１０８）、電動ウォータポンプの制御量が、補正制御量Ｐａとなるように制御を行う（Ｓ１０９）。【選択図】図２

Description

本発明は、冷媒を循環させて内燃機関を冷却する冷却装置に関する。

内燃機関を冷却する冷媒を圧送する電動ポンプにより、内燃機関と熱交換器との間で冷媒を循環させる内燃機関の冷却装置において、冷媒の温度や温度変化など、冷媒の温度に関する情報に基づいて電動ポンプの駆動量を変化させることで、内燃機関に対する冷媒の流量を制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−０９０２３６号公報

しかしながら、内燃機関における各気筒固有の燃焼特性や放熱特性などにより、気筒間には温度差が生じるため、冷媒の温度に関する情報に基づいて冷媒の流量を制御しただけでは、気筒温度のバラツキを考慮して内燃機関を過不足なく冷却することは困難である。

したがって、例えば、内燃機関に対して供給する冷媒の流量が他の運転時に比べて少なくなる内燃機関の暖機時や、高負荷運転後の場合には、気筒間の温度差が大きくなり、温度が相対的に高い気筒において冷却不足を起こしやすくなるため、燃焼室内の燃料濃度の濃い部分が点火プラグによる点火前に自己着火するプレイグニッションや、点火後の火炎伝播よりも早く混合気が自己着火するノッキングが発生するおそれがある。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、気筒温度のバラツキに応じて、過不足なく冷却することができる内燃機関の冷却装置を提供することを目的とする。

このため、本発明に係る内燃機関の冷却装置は、内燃機関の各気筒の温度に相当する温度を検出し、検出された温度に基づいて気筒間の温度差を演算する。そして、演算された温度差に応じて、内燃機関へ供給する冷媒の流量を変化させるようにしている。ここで、気筒間の温度差には、気筒全てについて温度を検出できない場合、冷媒の流れにおいて、最も上流側に位置する気筒の温度に相当する温度と最も下流側に位置する気筒の温度に相当する温度との温度差も含まれる。

本発明の内燃機関の冷却装置によれば、気筒温度のバラツキに応じて、内燃機関を過不足なく冷却することができる。

冷媒を循環させて内燃機関を冷却する冷却装置の第１実施形態の一例を示す構成図である。 電動ウォータポンプの制御処理の一例を示すフローチャートである。 ラジエータファンの制御処理の一例を示すフローチャートである。 電制サーモスタットの制御処理の一例を示すフローチャートである。 冷却装置の第２実施形態の一例を示す構成図である。 分配制御弁の制御処理の一例を示すフローチャートである。

［第１実施形態］
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための第１実施形態について詳述する。
図１は、冷媒を循環させてエンジン（内燃機関）を冷却する冷却装置の一例を示す。

（冷却装置の冷媒循環回路）
車両に搭載されたエンジン１０のシリンダブロック１２及びシリンダヘッド１４などにはウォータジャケット１６が形成され、このウォータジャケット１６に導入されて、エンジン１０を冷却した冷媒としての冷却水は、第１の冷却水通路１８を介して、回転速度の調整が可能な電動式のラジエータファン２０に併設されたラジエータ（熱交換器）２２に導かれる。ラジエータ２２に導かれた冷却水は、放熱フィンが取り付けられたチューブ（図示省略）内を通過するときに外気と熱交換をし、その温度が低下する。そして、ラジエータ２２を通過することで温度が低下した冷却水は、第２の冷却水通路２４を介してエンジン１０へと戻される。なお、エンジン１０を冷却する冷媒として、冷却水以外にＬＬＣ（Long Life Coolant）を用いてもよい。

また、エンジン１０から排出された冷却水がラジエータ２２をバイパスするように、第１の冷却水通路１８と第２の冷却水通路２４とは、バイパス通路２６を介して連通接続されている。バイパス通路２６の下流端と第２の冷却水通路２４との接合箇所には、バイパス通路２６の通路面積を全開から全閉までの間で多段階又は連続的に開閉する電子制御式のサーモスタット（以下、「電制サーモスタット」という）２８が配設されている。電制サーモスタット２８は、例えば、駆動回路を介してＰＷＭ信号のデューティ比に応じて駆動される内蔵ヒータにより、同じく内蔵されたワックスが熱膨張することを利用して弁を開閉する開閉弁として構成することができる。従って、電制サーモスタット２８をデューティ比により制御することで、ラジエータ２２を通過する冷却水の割合を変化させることができる。なお、電制サーモスタット２８は、バイパス通路２６の上流端と第１の冷却水通路１８との接合箇所に配設されていてもよい。なお、後述する電制サーモスタット２８の制御処理を行わない場合には、電制サーモスタット２８に代えて、外部から制御される内蔵ヒータを備えていないサーモスタットを用いてもよい。

第２の冷却水通路２４の下流端（すなわち、エンジン１０に対する冷却水の導入口）と電制サーモスタット２８との中間部には、エンジン１０とラジエータ２２との間で冷却水を強制的かつ流量調整可能に循環させる電動式のウォータポンプ（以下、「電動ウォータポンプ」という）３０が配設されている。なお、電動ウォータポンプ３０は、第２の冷却水通路２４の下流端と電制サーモスタット２８との中間部に限らず、第１の冷却水通路１８の上流端（すなわち、エンジン１０からの冷却水の排出口）と、バイパス通路２６の上流端が第１の冷却水通路１８と接合する接合箇所と、の間に配設されてもよい。

電動ウォータポンプ３０は、例えば、アイドルストップ機能によりエンジン１０が停止した場合でも冷却性能を発揮あるいは暖房機能を維持するなど、エンジン１０の運転状態に依存せず冷却水の流量を柔軟に調整できるようにするため、エンジン１０とは異なる駆動源であるブラシレスモータ３２によって駆動される。

ブラシレスモータ３２は、例えば、３相直流同期電動機であり、３相のコイルが巻き付けられたステータ（固定子）の中心に回転可能に収容されたロータ（永久磁石回転子）を備えるとともに、スイッチング素子を３相ブリッジ接続した駆動回路と３相のコイルとを適宜接続してなる。ブラシレスモータ３２は、後述するコントロールユニットからのＰＷＭ信号などを受けたスイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦすることにより、ロータの回転速度を制御している。

なお、本実施形態において、冷却水を循環させる装置として電動ウォータポンプ３０のみが設けられているが、エンジン１０の回転力（例えば、カムシャフトの回転）を利用して駆動される機械式のウォータポンプを併用してもよい。機械式のウォータポンプを併用した場合であっても、後述する電動ウォータポンプ３０の制御処理などには差違は殆ど生じない。また、電動ウォータポンプ３０の駆動源としては、ブラシレスモータ３２に限定されず、整流子（ブラシ）を備えた電動機であってもよい。

ここまで、第１実施形態に係る冷却装置の冷媒（冷却水）循環回路について説明したが、少なくとも、第１の冷却水通路１８、ラジエータファン２０、ラジエータ２２、第２の冷却水通路２４、バイパス通路２６、電制サーモスタット２８、電動ウォータポンプ３０、及び、ブラシレスモータ３２は、エンジン１０を冷却する冷却水をエンジン１０に供給する供給手段をなす。

（冷却装置の制御系）
冷却装置には、ラジエータファン２０、電制サーモスタット２８、及び電動ウォータポンプ３０の駆動を制御する制御系として、エンジン１０に導入される冷却水の温度（冷却水温度）を検出する水温センサ３４、車速を検出する車速センサ３６、外気温を検出する外気温センサ３８、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ４０、エンジン負荷を検出する負荷センサ４２、及び、エンジン１０の各気筒の温度に相当する温度（以下、「気筒温度」という）を検出する温度検出手段としての気筒温度センサ４４が設けられている。また、冷却装置には、図示省略するが、ブラシレスモータ３２のロータの回転速度を検出するロータ回転速度センサが設けられている。なお、負荷センサ４２とは、例えば、エンジン１０の吸気管負圧、スロットル開度、吸入空気量、燃料噴射量など、エンジン１０の負荷を示す状態量として公知のものを検出するセンサが含まれる。

気筒温度センサ４４の数は、気筒温度を検出するものであるため、エンジン１０の気筒数に一致するが、本実施形態では、単なる一例として、エンジン１０が、冷却水の上流側から順番に第１気筒から第４気筒（いずれも図示省略）を直列に並べた直列４気筒を有しているものとして、気筒温度センサ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄの４つが、夫々、第１気筒から第４気筒に１つずつ設けられている。

また、気筒温度センサ４４は、例えば、点火プラグ（図示省略）の座金部とこの座金部が当接するシリンダブロック１２の当接面との間や、シリンダブロック１２とシリンダヘッド１４との間など、各気筒における燃焼のバラツキや各気筒固有の放熱特性などに起因して気筒間に有意に温度差が生じていることを特定できる位置に取り付けられる。要するに、前述のエンジン１０の気筒温度とは、少なくとも、気筒間に有意に温度差が生じていることを特定できる位置で検出された温度であるので、気筒温度センサ４４は、気筒自体の温度だけでなく、各気筒近傍を流れる冷却水の温度を検出できるように構成されてもよい。

水温センサ３４、車速センサ３６、外気温センサ３８、回転速度センサ４０、負荷センサ４２、気筒温度センサ４４、及びロータ回転速度センサ（図示省略）の出力信号は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット４６に入力され、そのＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶された制御プログラムに従って、ラジエータファン２０、電制サーモスタット２８及び電動ウォータポンプ３０が制御される。なお、コントロールユニット４６は、エンジン１０の運転制御を行うＥＣＵ（Engine Control Unit）に組み込まれてもよく、また、車両に搭載された他の制御対象を制御する制御装置に組み込まれてもよい。
以下、電動ウォータポンプ３０、ラジエータファン２０、及び電制サーモスタット２８についてコントロールユニット４６が行う制御処理を説明する。

（電動ウォータポンプの制御処理）
図２は、イグニッションスイッチがＯＮになったことを契機として、コントロールユニット４６が所定時間Δｔ₁ごとに繰り返し実行する電動ウォータポンプ３０（ブラシレスモータ３２）の制御処理の一例を示す。なお、後述の基本制御量Ｐ、補正制御量Ｐａ、第１補正量Ｈ１、第２補正量Ｈ２、第３補正量Ｈ３、及び第４補正量Ｈ４などの演算値は、本制御処理を繰り返し実行するたびにリセットされるものとする。また、本制御処理は、アイドルストップ機能によりエンジン１０が一時的に停止している状態でも実行されるものとする（以下、同様である）。

ステップ１０１（図では「Ｓ１０１」と略記する。以下、同様。）では、水温センサ３４、外気温センサ３８、回転速度センサ４０及び負荷センサ４２からの出力信号に基づいて、エンジン１０に導入される冷却水温度Ｔｃ、車速Ｖ、外気温Ｔａ、エンジン１０の回転速度Ｎ、及びエンジン１０の負荷Ｑなどの検出値を読み込む。

ステップ１０２では、電動ウォータポンプ３０の基本制御量Ｐを演算する。
具体的には、例えば、ステップ１０１で読み込んだ、冷却水温度Ｔｃ、車速Ｖ、外気温Ｔａ、回転速度Ｎ、及び負荷Ｑなどの検出値に基づいて、公知の方法により、電動ウォータポンプ３０の基本制御量Ｐを演算する。すなわち、本ステップでは、エンジン１０の運転状態などに応じて、エンジン１０に必要な冷却水の流量を確保するために、電動ウォータポンプ３０をどの程度駆動させればよいか一応の目標値を演算する。基本制御量Ｐは、例えば、電動ウォータポンプ３０により供給される冷却水の流量・流速や、電動ウォータポンプ３０を駆動するブラシレスモータ３２の回転速度・電流などであってもよい。

電動ウォータポンプ３０の基本制御量Ｐは、例えば、冷却水温度Ｔｃ、車速Ｖ、外気温Ｔａ、回転速度Ｎ、及び負荷Ｑなどのパラメータの組み合わせに対して電動ウォータポンプ３０の基本制御量Ｐを対応付けた基本制御量マップを予めＲＯＭなどに記憶し、ステップ１０１で読み込んだ検出値に基づいて、この基本制御量マップを参照することにより、検出値に対応する基本制御量Ｐを演算することができる。

また、電動ウォータポンプ３０の基本制御量Ｐを、例えば、冷却水温度Ｔｃ、車速Ｖ、外気温Ｔａ、回転速度Ｎ、及び負荷Ｑなどのパラメータにより予め規定した関数に、ステップ１０１で読み込んだ検出値を代入することにより、電動ウォータポンプ３０の基本制御量Ｐを演算してもよい。

なお、基本制御量Ｐの演算に当たって、エンジン１０の過渡時には、例えば、基本制御量Ｐの各値を増やした過渡時用の基本制御量マップを用いることや、冷却水温度Ｔｃ、車速Ｖ、外気温Ｔａ、回転速度Ｎ、及び負荷Ｑなどのパラメータにより予め規定した関数に過渡時用の係数を乗算するなどで対応してもよい。
また、エンジン１０の圧縮比が高くなるにしたがって、基本制御量Ｐの各値を増やして設定する、あるいは、前述の関数に用いる係数を大きく設定するようにしてもよい。

ステップ１０３では、気筒温度センサ４４からの出力信号に基づいて、エンジン１０の第１気筒〜第４気筒における各気筒温度Ｔｙ１，Ｔｙ２，Ｔｙ３，Ｔｙ４を読み込む。なお、気筒温度Ｔｙ１，Ｔｙ２，Ｔｙ３，Ｔｙ４の読み込みは、後述する気筒温度のバラツキ判定という目的以外に、気筒毎の点火時期補正や、失火検出、シリンダヘッドの中子不良判定にも資するという側面がある。

ステップ１０４では、ステップ１０３で読み込んだ各気筒温度Ｔｙ１，Ｔｙ２，Ｔｙ３，Ｔｙ４に基づいて、気筒間の温度差を演算する。

具体的には、気筒間の温度差は、ステップ１０３で読み込んだ各気筒温度Ｔｙ１，Ｔｙ２，Ｔｙ３，Ｔｙ４から、ステップ１０１で読み込んだ冷却水温度Ｔｃを減算した減算値ＤＴＷ１＝（Ｔｙ１−Ｔｃ），ＤＴＷ２＝（Ｔｙ２−Ｔｃ），ＤＴＷ３＝（Ｔｙ３−Ｔｃ），ＤＴＷ４＝（Ｔｙ４−Ｔｃ）として得られる。これに代えて、気筒間の温度差は、冷却水温度Ｔｃを用いずに、１つの気筒温度、例えば、第１気筒の気筒温度Ｔｙ１を基準として、読み込んだ気筒温度Ｔｙ１，Ｔｙ２，Ｔｙ３，Ｔｙ４のみから演算してもよい。すなわち、気筒間の温度差ＤＴＷ１，ＤＴＷ２，ＤＴＷ３，ＤＴＷ４は、読み込んだ各気筒温度Ｔｙ１，Ｔｙ２，Ｔｙ３，Ｔｙ４から気筒温度Ｔｙ１を減算した減算値（Ｔｙ１−Ｔｙ１），（Ｔｙ２−Ｔｙ１），（Ｔｙ３−Ｔｙ１），（Ｔｙ４−Ｔｙ１）としてもよい。

ステップ１０５では、エンジン１０の気筒温度に顕著なバラツキがあるか否かを判定する。
気筒温度に顕著なバラツキがあるか否かを判定する意義については、以下の通りである。

すなわち、ステップ１０２において、冷却水温度Ｔｃ、車速Ｖ、外気温Ｔａ、回転速度Ｎ、及び負荷Ｑなどの検出値に基づいて、電動ウォータポンプ３０の基本制御量Ｐが演算されたが、この基本制御量Ｐは、気筒温度が各気筒間でほぼ同じであれば、エンジン１０の冷却に必要な冷却水の流量を確保できると推定される目標制御量となる。

しかし、実際の気筒温度には、気筒固有の燃焼特性や放熱特性などに起因してバラツキが生じるため、上記検出値に基づいて基本制御量Ｐを設定し、この基本制御量Ｐで電動ウォータポンプ３０を駆動しても、各気筒における実際の温度に応じた過不足のない冷却は困難である。したがって、例えば、エンジン１０の暖機時など、エンジン１０に対して供給する冷却水の流量が他の運転時に比べて少なくなる場合には、気筒間の温度差が大きくなり、温度が相対的に高い気筒において冷却不足を起こしやすくなるため、プレイグニッションやノッキングが発生するおそれがある。

そこで、電動ウォータポンプ３０（または、ブラシレスモータ３２）の目標制御量として、ステップ１０２において演算された基本制御量Ｐを設定すべきか否かを判断するために、プレイグニッションやノッキングが発生するおそれがある程度に気筒温度のバラツキが大きくなっているか否か、すなわち、気筒温度に顕著なバラツキがあるか否かを判定している。

エンジン１０の気筒温度に顕著なバラツキがあるか否かは、具体的には、ステップ１０４で演算された気筒間の温度差ＤＴＷ１，ＤＴＷ２，ＤＴＷ３，ＤＴＷ４に基づいて判定してもよい。例えば、気筒間の温度差ＤＴＷ１，ＤＴＷ２，ＤＴＷ３，ＤＴＷ４の温度差平均値ＡＶＥａ｛＝（ＤＴＷ１＋ＤＴＷ２＋ＤＴＷ３＋ＤＴＷ４）／４｝、気筒間の温度差ＤＴＷ１，ＤＴＷ２，ＤＴＷ３，ＤＴＷ４のうち最大値と最小値との差分（絶対値）、または、気筒間の温度差ＤＴＷ１，ＤＴＷ２，ＤＴＷ３，ＤＴＷ４のうちの最大値（絶対値）など、気筒温度のバラツキを示す種々の統計的データと、所定値Ｋと、の大小関係を比較することにより判定され得る。

また、これとは別に、気筒温度に顕著なバラツキがあるか否かは、ステップ１０４において気筒間の温度差ＤＴＷ１，ＤＴＷ２，ＤＴＷ３，ＤＴＷ４を演算せずに、ステップ１０３で読み込んだ気筒温度Ｔｙ１，Ｔｙ２，Ｔｙ３，Ｔｙ４から標準偏差を演算して、この標準偏差と所定値Ｋとの大小関係を比較することにより判定してもよい。

ここで、所定値Ｋは、気筒温度のバラツキが顕著であるか否か、すなわち、エンジン１０の各気筒固有の燃焼特性や放熱特性などに起因して相対的に高温となる気筒においてノッキングやプレイグニッションが発生するほど、気筒温度にバラツキがあるか否かを画する各種統計的データにおける閾値である。所定値Ｋは、エンジン１０の暖機時には、暖機を促進すべく、通常の運転時に比べて高く設定される。

気筒温度に顕著なバラツキがないと判定された場合（例えば、温度差平均値ＡＶＥａが所定値Ｋ未満である場合）には、基本制御量Ｐを電動ウォータポンプ３０の目標制御量として設定できるので、ステップ１０６へと進む（Ｙｅｓ）。一方、気筒温度に顕著なバラツキがあると判定された場合（例えば、温度差平均値ＡＶＥａが所定値Ｋ以上である場合）、ノッキングやプレイグニッションの発生を抑制するためには、基本制御量Ｐを電動ウォータポンプ３０の目標制御量として設定することはできないので、ステップ１０７へ進む（Ｎｏ）。

ステップ１０６では、ステップ１０２で演算された基本制御量Ｐを電動ウォータポンプ３０の目標制御量として設定する。
ステップ１０７では、ステップ１０５で気筒温度に顕著なバラツキがあると判定されたため、ステップ１０２において演算された基本制御量Ｐを補正して、補正制御量Ｐａを演算する。

具体的には、補正制御量Ｐａは、以下に説明するように、気筒温度のバラツキを考慮した補正量である第１補正量Ｈ１と、気筒温度の絶対値を考慮した補正量である第２補正量Ｈ２と、により基本制御量Ｐを補正して演算される。

第１補正量Ｈ１は、例えば、ステップ１０５において、気筒温度に顕著なバラツキがあるか否かを、気筒間の温度差ＤＴＷ１，ＤＴＷ２，ＤＴＷ３，ＤＴＷ４の温度差平均値ＡＶＥａ｛＝（ＤＴＷ１＋ＤＴＷ２＋ＤＴＷ３＋ＤＴＷ４）／４｝を用いて判定した場合、温度差平均値ＡＶＥａの値に基づいて演算される。

第１補正量Ｈ１は、例えば、予め実験やシミュレーションなどにより求められている第１補正量Ｈ１と温度差平均値ＡＶＥａとの関係式より演算される。また、第１補正量Ｈ１は、例えば、第１補正量Ｈ１と温度差平均値ＡＶＥａとを対応づけてＲＯＭなどに記憶された第１補正量テーブルを参照して、ステップ１０５で演算された温度差平均値ＡＶＥａに対応する第１補正量Ｈ１として演算されてもよい。

第１補正量Ｈ１は、温度差平均値ＡＶＥａが増大するに従って増大する負ではない数（≧０）であるが、これは、温度差平均値ＡＶＥａが気筒温度のバラツキとともに大きくなるので、気筒温度のバラツキを低減すべく、冷却水の流量を増大させる必要があるからである。

なお、第１補正量Ｈ１は、温度差平均値ＡＶＥａに代えて、気筒間の温度差ＤＴＷ１，ＤＴＷ２，ＤＴＷ３，ＤＴＷ４のうち最大値と最小値との差分（絶対値）、気筒間の温度差ＤＴＷ１，ＤＴＷ２，ＤＴＷ３，ＤＴＷ４のうちの最大値（絶対値）、あるいは、読み込んだ気筒温度Ｔｙ１，Ｔｙ２，Ｔｙ３，Ｔｙ４から演算された標準偏差に基づいて演算可能であることはいうまでもない。

第２補正量Ｈ２は、ステップ１０３で読み込まれたＴｙ１，Ｔｙ２，Ｔｙ３，Ｔｙ４のうち最大値Ｔｙｍａｘに基づいて演算される。

第２補正量Ｈ２は、例えば、予め実験やシミュレーションなどにより求められている第２補正量Ｈ２と最大値Ｔｙｍａｘとの関係式より演算される。また、第２補正量Ｈ２は、例えば、第２補正量Ｈ２と最大値Ｔｙｍａｘとを対応付けてＲＯＭなどに記憶された第２補正量テーブルを参照して、ステップ１０３で読み込まれた各気筒温度Ｔｙ１，Ｔｙ２，Ｔｙ３，Ｔｙ４のうちの最大値Ｔｙｍａｘに対応する第２補正量Ｈ２として演算されてもよい。

第２補正量Ｈ２も、第１補正量Ｈ１と同様、最大値Ｔｙｍａｘが増大するに従って増大する負ではない数（≧０）であるが、これは、エンジン１０の運転状態や気筒温度のバラツキにかかわらず、高温となった気筒を冷却するために冷却水の流量を増大させる必要があるからである。

基本制御量Ｐの補正因子が第１補正量Ｈ１及び第２補正量Ｈ２である場合、ステップ１０２で設定された基本制御量Ｐ、並びに、本ステップで得られた第１補正量Ｈ１及び第２補正量Ｈ２を以下の式に代入して、補正制御量Ｐａを演算する。
補正制御量Ｐａ＝基本制御量Ｐ＋第１補正量Ｈ１＋第２補正量Ｈ２

なお、エンジン１０が高オクタン価ガソリン仕様のエンジンである場合に、例えば、ノックセンサのノッキング検出などにより、エンジン１０にレギュラーガソリンを使用したと判断されたとき、第１補正量Ｈ１及び第２補正量Ｈ２の各値を増やしてもよい。

また、第２補正量Ｈ２は、読み込まれた気筒温度Ｔｙ１，Ｔｙ２，Ｔｙ３，Ｔｙ４のうち、最大値Ｔｙｍａｘを考慮した補正量であるが、気筒温度の低下によるフリクションの影響も考慮して、検出した気筒温度Ｔｙ１，Ｔｙ２，Ｔｙ３，Ｔｙ４のうちの最小値Ｔｙｍｉｎに基づいて演算される第３補正量Ｈ３を基本制御量Ｐの補正因子として加えてもよい。この第３補正量Ｈ３は、最小値Ｔｙｍｉｎの減少に従って小さくなる正ではない数（≦０）であるが、これは、気筒温度が低下するにつれて、エンジン１０におけるフリクションが増大するため、冷却水の流量を減らして気筒温度を上昇させ、エンジン１０の性能や耐久性に支障のない程度までフリクションを抑制する必要があるからである。第３補正量Ｈ３を基本制御量Ｐの補正因子に加える場合には、上式に第３補正量Ｈ３を加算すればよい。また、各気筒温度Ｔｙ１，Ｔｙ２，Ｔｙ３，Ｔｙ４の温度平均値ＡＶＥｂを演算して、温度平均値ＡＶＥｂが第１閾値α以上となった場合に、温度平均値ＡＶＥｂが増大するにつれて大きくなる負ではない数の第２補正量Ｈ２を基本制御量Ｐの補正因子として用い、温度平均値ＡＶＥｂが第２閾値β（＜α）未満となった場合に、温度平均値ＡＶＥｂの減少につれて小さくなる正ではない数の第３補正量Ｈ３を基本制御量Ｐの補正因子として用いることにより、第２補正量Ｈ２及び第３補正量Ｈ３を１つの補正量にまとめてもよい。

ステップ１０８では、ステップ１０５において気筒温度に顕著なバラツキがあると判定されたため、ステップ１０２で演算された基本制御量Ｐを電動ウォータポンプ３０の目標制御量として設定せず、ステップ１０７で演算された補正制御量Ｐａを目標制御量として設定する。

ステップ１０９では、ステップ１０６において電動ウォータポンプ３０の目標制御量として基本制御量Ｐが設定された場合、電動ウォータポンプ３０の制御量が基本制御量Ｐに近づくようにブラシレスモータ３２に対してフィードバック制御を行う。また、ステップ１０８において電動ウォータポンプ３０の目標制御量として補正制御量Ｐａが設定された場合、電動ウォータポンプ３０の制御量が補正制御量Ｐａに近づくようにブラシレスモータ３０に対してフィードバック制御を行う。例えば、目標制御量である基本制御量Ｐ又は補正制御量Ｐａをブラシレスモータ３２の目標回転速度とした場合、ブラシレスモータ３２の回転速度が目標回転速度に近づくようにフィードバック制御を行う。

なお、前述の電動ウォータポンプ３０の制御処理において、ステップ１０９のフィードバック制御を行わない場合には、基本制御量Ｐ及び補正制御量Ｐａに代えて、ブラシレスモータ３２の駆動回路に実装されたスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御するＰＷＭ信号のデューティ比など、ブラシレスモータ３２の基本操作量を設定してもよい。この基本操作量は、エンジン運転状態などに応じて、エンジン１０の冷却に必要な流量を確保できるブラシレスモータ３２の操作量である。気筒温度に顕著なバラツキが生じた場合には、基本制御量Ｐに対する補正と同様に、基本操作量を補正して補正操作量を演算する。

また、前述のステップ１０７で行われる補正制御量Ｐａの演算において、ノッキングやプレイグニッションが発生している場合には、基本制御量Ｐに対して、第１補正量Ｈ１及び第２補正量Ｈ２に加えて、第４補正量Ｈ４をさらに加算してもよい。第４補正量Ｈ４は、ノッキングやプレイグニッションの発生を抑制すべく、基本制御量Ｐを冷却水の流量を更に増大させる方向に補正する制御量であり、基本制御量Ｐをブラシレスモータ３２の目標回転速度とすれば、第４補正量Ｈ４は、回転速度の増速分である。

以上、電動ウォータポンプ３０の制御処理について説明したが、コントロールユニット４６は、エンジン１０の暖機後、冷却水温度Ｔｃが目標温度となるように行うフィードバック制御とは別に、気筒温度の顕著なバラツキを低減するため、ラジエータファン２０及び電制サーモスタット２８の少なくとも一方を以下のように制御してもよい。

（ラジエータファンの制御処理）
図３は、イグニッションスイッチがＯＮになったことを契機として、コントロールユニット４６が所定時間Δｔ₂ごとに繰り返し実行するラジエータファンの制御処理の一例を示す。

ステップ２０１では、エンジン１０の暖機が完了しているか否かを判定する。
具体的には、冷却水温度Ｔｃが暖機温度（例えば、８０℃）以上であるか否かを判定することによりエンジン１０の暖機が完了しているか否かを判定する。

エンジン１０の暖機が完了していると判定された場合には、ステップ２０２へ進む（Ｙｅｓ）。一方、エンジン１０の暖機が完了していないと判定された場合には、暖機の促進を優先すべく、本ステップを再度行う（Ｎｏ）。

ステップ２０２では、ステップ１０５と同様に、気筒温度に顕著なバラツキがあるか否かを判定する。すなわち、気筒温度のバラツキを示す各種統計的データと所定値Ｌとの大小関係を比較することにより、気筒温度に顕著なバラツキがあるか否かを判定する。

気筒温度に顕著なバラツキがないと判定された場合には、本制御処理を終了する（Ｙｅｓ）。一方、気筒温度に顕著なバラツキがあると判定された場合には、ステップ２０３へ進む（Ｎｏ）。

ステップ２０３では、他の制御処理（例えば、冷却水温度Ｔｃが目標温度となるように行うフィードバック制御）において、ラジエータファン２０をＯＮにする指示信号が出力されているか否かに関わらず、ラジエータファン２０を強制的にＯＮにして、ラジエータファン２０によるラジエータ２２の強制冷却を行い、ラジエータ２２内の冷却水を冷却する。ラジエータファン２０の回転速度は、気筒温度のバラツキを示す統計的データの大きさに応じて、変化させてもよい。例えば、気筒温度のバラツキが大きくなるにしたがって、ラジエータファン２０の回転速度を上昇させてもよい。

（電制サーモスタットの制御処理）
図４は、イグニッションスイッチがＯＮになったことを契機として、コントロールユニット４６が所定時間Δｔ₃ごとに繰り返し実行する電制サーモスタット２８の制御処理の一例を示す。なお、電制サーモスタット２８は、暖機が完了するまで暖機を促進すべく、バイパス通路２６の通路面積を全開に維持するように制御されるものとする。

ステップ３０１では、ステップ２０１と同様に、冷却水温度Ｔｃと暖機温度（例えば、８０℃）との大小関係を比較して、エンジン１０の暖機が完了しているか否かを判定する。エンジン１０の暖機が完了していると判定された場合にはステップ３０２へ進む（Ｙｅｓ）。一方、エンジン１０の暖機が完了していないと判定された場合には、暖機を促進すべく、本ステップを再度行う（Ｎｏ）。

ステップ３０２では、ステップ１０５と同様に、気筒温度のバラツキを示す各種統計的データと所定値Ｍとの大小関係を比較することにより、気筒温度に顕著なバラツキがあるか否かを判定する。気筒温度に顕著なバラツキがないと判定された場合には、本制御処理を終了する（Ｙｅｓ）。一方、気筒温度に顕著なバラツキがあると判定された場合には、ステップ３０３へ進む（Ｎｏ）。

ステップ３０３では、他の制御処理において、電制サーモスタット２８を開弁するように制御しているか否かに関わらず、電制サーモスタット２８を強制的に閉弁してバイパス通路２６の通路面積を縮小させる。これにより、バイパス通路２６を通過する冷却水の割合を減らして、ラジエータ２２を通過する冷却水の割合を増やす。電制サーモスタット２８の開度は、気筒温度のバラツキを示す統計的データの大きさに応じて、変化させてもよい。例えば、気筒温度のバラツキが大きくなるにしたがって、電制サーモスタット２８の開度を上昇させてもよい。

なお、電動ウォータポンプ３０、ラジエータファン２０、及び、電制サーモスタット２８の制御処理において、気筒温度に顕著なバラツキがあるか否かを画する閾値として、所定値Ｋ、所定値Ｌ、及び、所定値Ｍを用いたが、これらは全て同じ値であってもよい。このようにすれば、気筒温度に顕著なバラツキがあると判定された場合、強制的に冷却水の流量が増加するとともに、冷却水の冷却が開始されて冷却水温度が低下するので、気筒温度のバラツキを速やかに低減することが可能である。

また、所定値Ｋ、所定値Ｌ、及び所定値Ｍの各値が、Ｋ＜Ｌ＜Ｍとなるように設定してもよい。このようにすれば、気筒温度のバラツキは顕著であるが比較的小さい場合、まずエンジン１０に対して供給される冷却水の流量を増大させることにより気筒温度のバラツキの低減を試み、バラツキの低減効果が不足する場合に、ラジエータ２２において車両の走行風により冷却された冷却水をエンジン１０に供給できる。これでも低減効果が不足する場合には、ラジエータファン２０の駆動によりラジエータ２２で強制的に冷却された冷却水がエンジン１０へ供給されるので、気筒温度のバラツキの程度に応じた段階的なバラツキ低減処理が可能となる。このため、電制サーモスタット２８やラジエータファン２０を過剰に駆動することがないので、電力消費を抑制して燃費の向上を図ることが可能となる。

このようなコントロールユニット４６によれば、気筒温度のバラツキに応じて、エンジン１０を過不足なく冷却することができるので、プレイグニッションやノッキングを回避することで動力性能や燃費のポテンシャルを維持するとともに、消費電力を低減し、発電システムの負荷を軽減することが可能となる。

［第２実施形態］
次に、本発明を実施するための第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付すことでその説明を省略または簡潔にする。
図５は、第２実施形態に係る冷却装置の一例を示す。

（冷却装置の冷媒循環回路）
この冷却装置は、シリンダブロック側ウォータジャケットとシリンダヘッド側ウォータジャケットとが相互に独立して形成されており、換言すれば、相互に独立の２つの冷却回路を備えて構成される。

そして、電動ウォータポンプ３０から吐出された冷却水が、シリンダブロック側ウォータジャケット１６ａとシリンダヘッド側ウォータジャケット１６ｂとにそれぞれ分配されて供給され、かつ、シリンダブロック側ウォータジャケット１６ａとシリンダヘッド側ウォータジャケット１６ｂとを連通させる通路が設けられず、シリンダブロック側ウォータジャケット１６ａから排出された冷却水とシリンダヘッド側ウォータジャケット１６ｂから排出された冷却水とが合流してラジエータ２２に戻るように構成されている。

詳細には、第２の冷却水通路２４が、電動ウォータポンプ３０とエンジン１０との間で、シリンダブロック側ウォータジャケット１６ａに連通するブロック側供給通路２４ａと、シリンダヘッド側ウォータジャケット１６ｂに連通するヘッド側供給通路２４ｂと、の２つに分岐する。

また、第２の冷却水通路２４がブロック側供給通路２４ａとヘッド側供給通路２４ｂとに分岐する部分には、分配制御弁４８が設けられている。

分配制御弁４８は、電動ウォータポンプ３０から吐出された冷却水のうち、シリンダブロック側ウォータジャケット１６ａ（ブロック側供給通路２４ａ）に供給する流量とシリンダヘッド側ウォータジャケット１６ｂ（ヘッド側供給通路２４ｂ）に供給する流量との比（分配比）を制御する弁である。

分配制御弁４８は、ロータリーバルブによって分配比を変化させる構成とすることができるほか、相互に独立に開度制御される開閉弁を、ブロック側供給通路２４ａとヘッド側供給通路２４ｂとのそれぞれに備えて構成することができる。

さらに、シリンダヘッド側ウォータジャケット１６ｂから冷却水を排出するヘッド側排出通路１８ａと、シリンダブロック側ウォータジャケット１６ａから冷却水を排出するブロック側排出通路１８ｂと、が合流して第１の冷却水通路１８となり、ラジエータ２２に連通する。

ブロック側排出通路１８ａには、シリンダブロック側ウォータジャケット１６ａからラジエータ２２に向かう冷却水の流れを許容し、逆方向の流れを遮断するチェックバルブ（一方向弁）５０が介挿されている。

このような冷却装置における電動ウォータポンプ３０、ラジエータファン２０、及び、電制サーモスタット２８の制御処理は、第１実施形態と同様に実施可能であるが、これに加えて、分配制御弁４８の制御処理を行うことでより気筒温度のバラツキをさらに低減することができる。

（分配制御弁の制御処理）
図６は、イグニッションスイッチがＯＮになったことを契機として、コントロールユニット４６が所定時間Δｔ₄ごとに繰り返し実行する分配制御弁４８の制御処理の一例を示す。

ステップ４０１及びステップ４０２は、第２実施形態及び第３実施形態と同内容であるので説明を省略する。
ステップ４０３では、ステップ４０２において気筒温度に顕著なバラツキがあると判定された場合、分配制御弁４８を制御して分配比を変更する。

このように分配比を変更するのは、エンジン１０の運転状態によっては、シリンダブロック１２あるいはシリンダヘッド１４において相対的に気筒のバラツキが大きくなる場合があるため、分配制御弁４８により、シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１４のうちバラツキの大きい方に対して冷却水の流量を増大させれば、効果的に気筒温度のバラツキを低減させることができるからである。

なお、前述の第１実施形態及び第２実施形態において、電制サーモスタット２８による温度制御が制御不能となった場合には、所定時間経過後、電動ウォータポンプ３０の制御量（例えば、回転速度）が基本制御量Ｐ（例えば、目標回転速度）となるように制御してもよい。

また、前述の第１実施形態及び第２実施形態において、気筒温度センサ４４により気筒全てについて温度を検出できない場合、冷媒の流れにおいて、最も上流側に位置する気筒の温度に相当する温度と最も下流側に位置する気筒の温度に相当する温度とを検出し、検出された２つの温度から演算された温度差に応じて、エンジン１０に供給する冷却水の流量を変化させてもよい。

以上、本発明者にとってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることはいうまでもない。
ここで、前記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。

（イ）前記供給手段は、前記冷媒が前記熱交換器をバイパスするバイパス通路の通路面積を開閉する電制サーモスタットと、前記熱交換器に併設された回転速度調整が可能な電動式のラジエータファンと、を更に含んで構成されたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の冷却装置。
このようにすれば、電動ポンプによる冷媒の流量制御のみならず、電制サーモスタット及びラジエータファンによる冷媒温度制御も可能となるので、気筒温度のバラツキがより早期に収束し得る。

（ロ）前記コントロールユニットは、前記温度差に基づいて前記温度のバラツキを演算し、前記バラツキが所定値以上である場合に、前記内燃機関へ供給する冷媒の流量が増大するように、前記供給手段を制御することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の冷却装置。
このようにすれば、気筒温度のバラツキが顕著な場合に、冷媒の流量を増大させて、気筒温度のバラツキを低減させることができる。

（ハ）前記コントロールユニットは、前記温度差が大きくなるにしたがって、前記内燃機関へ供給する冷媒の流量が増大するように、前記供給手段を制御することを特徴とする請求項１〜請求項３、又は（イ）のいずれか１つに記載の内燃機関の冷却装置。
このようにすれば、内燃機関の気筒温度におけるバラツキが縮小し、ノッキングやプレイグニッションなどの異常燃焼が発生する可能性が低下する。

（ニ）前記コントロールユニットは、前記内燃機関へ供給する冷媒の流量が、前記温度検出手段により検出された温度に応じて変化するように、前記供給手段を更に制御することを特徴とする請求項１〜請求項３、又は（イ）若しくは（ロ）のいずれか１つに記載の内燃機関の冷却装置。
このようにすれば、各気筒の相対温度だけでなく、絶対温度も考慮して、冷媒の流量を調整することができるので、ノッキングやプレイグニッションなどの異常燃焼が発生する可能性がさらに低下する。

１０…エンジン、１６，１６ａ，１６ｂ…ウォータジャケット、１８，１８ａ，１８ｂ…第１の冷却水通路、２０…ラジエータファン、２２…ラジエータ、２４，２４ａ，２４ｂ…第２の冷却水通路、２６…バイパス通路、２８…電制サーモスタット、３０…電動ウォータポンプ、３２…ブラシレスモータ、３４…水温センサ、４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ…気筒温度センサ、４６…コントロールユニット，４８…分配制御弁

Claims (3)

1. 内燃機関の各気筒の温度に相当する温度を検出する温度検出手段と、
   前記内燃機関を冷却する冷媒を前記内燃機関へ供給する供給手段と、
   前記各気筒の温度に相当する温度に基づいて気筒間の温度差を演算し、前記内燃機関へ供給する冷媒の流量が前記温度差に応じて変化するように、前記供給手段を制御するコントロールユニットと、
   を含んで構成された内燃機関の冷却装置。
2. 前記供給手段は、熱交換器と前記内燃機関との間で前記冷媒を流量調整可能に循環させる電動ポンプを含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
3. 前記コントロールユニットは、前記温度差に応じて前記電動ポンプの制御量を変化させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の冷却装置。