JP2016061232A - 冷却システムの制御装置及び冷却システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の暖機中における冷却水温度の一時的な低下を抑制する。【解決手段】内燃機関１０の冷却システムには、複数の冷却水通路（第１〜第４冷却水ライン及びバイパスライン）の中から冷却水を分配する少なくとも１つの冷却水通路を順次切り替える流路切替弁３０が備えられている。そして、電子制御装置１００は、内燃機関１０の暖機状態に応じて流路切替弁３０を制御して冷却水通路を切り替えるとき、新たに冷却水が分配される冷却水通路への冷却水の分配量を抑制する。このようにすれば、新たに冷却水が分配される冷却水通路の冷却水温度が低くても、これが他の冷却水通路に合流する絶対量が減り、冷却水温度の一時的な低下を抑制することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の冷却システムを制御する制御装置及び制御方法に関する。

内燃機関の暖機を促進するため、特開２００６−２１４２７９号公報（特許文献１）に記載されるように、機関本体の冷却水通路とラジエータとの間で冷却水の流通が始まるときに、機関本体の冷却水通路に冷却水を間欠的に流通させる技術が提案されている。

特開２００６−２１４２７９号公報

しかしながら、冷却水の流路が切り替えられた直後においては、機関本体の冷却水通路に冷却水を間欠的に流通させても、ラジエータ内の低温の冷却水が機関本体に流れ込むため、その冷却水の温度が一時的に低下してしまう。機関本体の冷却水温度が一時的に低下すると、暖機促進が阻害され、例えば、内燃機関の燃費及び排気性状（エミッション）などを低下させてしまう。なお、冷却水の流路がヒータコアに切り替えられた直後においては、暖房装置から供給される空気の温度が一時的に低下し、例えば、乗員などが不快感を抱いてしまうおそれがある。

そこで、本発明は、内燃機関の暖機中における冷却水温度の一時的な低下を抑制した、冷却システムの制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。

このため、冷却システムの制御装置は、複数の冷却水通路の中から冷却水を分配する少なくとも１つの冷却水通路を順次切り替える流路切替弁を、内燃機関の暖機状態に応じて制御する。そして、冷却システムの制御装置は、冷却水通路を切り替えるとき、新たに冷却水が分配される冷却水通路への冷却水の分配量を抑制する。

本発明によれば、内燃機関の暖機中における冷却水温度の一時的な低下を抑制することができる。

内燃機関の冷却システムの一例を示す概要図である。 流路切替弁の制御パターンの一例を示すタイムチャートである。 第１パターンにおける冷却水流路の一例を示す説明図である。 第２パターンにおける冷却水流路の一例を示す説明図である。 第３パターンにおける冷却水流路の一例を示す説明図である。 第４パターンにおける冷却水流路の一例を示す説明図である。 第５パターンにおける冷却水流路の一例を示す説明図である。 冷却システムの制御内容を示す第１実施形態のフローチャートである。 第１実施形態の作用及び効果を示すタイムチャートである。 冷却システムの制御内容を示す第２実施形態のフローチャートである。 第２実施形態の作用及び効果を示すタイムチャートである。 冷却システムの制御内容を示す第３実施形態のフローチャートである。 第３実施形態の作用及び効果を示すタイムチャートである。 冷却システムの制御内容を示す第４実施形態のフローチャートである。 第４実施形態の作用及び効果を示すタイムチャートである。 提案技術の効果を説明するタイムチャートである。 冷却システムの制御内容を示す第１応用例のフローチャートである。 冷却システムの制御内容を示す第２応用例のフローチャートである。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、内燃機関の冷却システムの一例を示す。

車両に搭載された内燃機関１０は、シリンダヘッド１１及びシリンダブロック１２を有する。内燃機関１０の出力軸には、動力伝達装置の一例として挙げられる、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）などの変速機２０が連結されている。変速機２０の出力は、図示しない駆動輪へと伝達されることで、車両を走行させる。

内燃機関１０の冷却システムは、冷却水を循環させる水冷式の冷却システムである。冷却システムは、電動式のアクチュエータで切り替えられる流路切替弁３０と、電動モータで駆動される電動式のウォータポンプ（ＥＬＷＰ）４０と、ラジエータ５０と、内燃機関１０に形成された冷却水通路６０と、これらを接続する配管７０と、を有する。

内燃機関１０には、冷却水通路６０の一部として、シリンダヘッド１１の内部に延設され、シリンダヘッド１１の気筒配列方向の一端に開口する冷却水入口１３と、シリンダヘッド１１の気筒配列方向の他端に開口する冷却水出口１４と、を接続するヘッド冷却水通路６１が形成されている。また、内燃機関１０には、冷却水通路６０の一部として、ヘッド冷却水通路６１から分岐してシリンダブロック１２へと至り、シリンダブロック１２の内部を貫通して、シリンダブロック１２に開口する冷却水出口１５に接続される、ブロック冷却水通路６２が形成されている。なお、シリンダブロック１２の冷却水出口１５は、シリンダヘッド１１の冷却水出口１４と同様に、気筒配列方向の他端で開口する。

従って、シリンダヘッド１１の冷却水入口１３に供給された冷却水は、ヘッド冷却水通路６１を通ってシリンダヘッド１１を冷却し、その他端で開口する冷却水出口１４から排出される。また、シリンダヘッド１１の冷却水入口１３に供給された冷却水は、シリンダブロック１２を冷却する場合、ヘッド冷却水通路６１から分岐するブロック冷却水通路６２へと流れ込み、ブロック冷却水通路６２を通ってシリンダブロック１２を冷却し、その他端で開口する冷却水出口１５から排出される。

シリンダヘッド１１の冷却水出口１４には、第１冷却水配管７１の一端が接続されている。第１冷却水配管７１の他端は、ラジエータ５０の冷却水入口５１に接続されている。
シリンダブロック１２の冷却水出口１５には、第２冷却水配管７２の一端が接続されている。第２冷却水配管７２の他端は、流路切替弁３０の４つの第１〜第４入口ポート３１〜３４のうち、第１入口ポート３１に接続されている。第２冷却水配管７２の途中には、内燃機関１０の潤滑油を冷却するオイルクーラ１６が配設されている。オイルクーラ１６は、第２冷却水配管７２を流れる冷却水と内燃機関１０の潤滑油との間で熱交換を行う。

また、第３冷却水配管７３は、その一端が第１冷却水配管７１の途中に接続され、その他端が流路切替弁３０の第２入口ポート３２に接続されている。第３の冷却水配管７３の途中には、変速機２０の作動油を加熱するオイルウォーマ２１が配設されている。オイルウォーマ２１は、第３冷却水配管７３を流れる冷却水と変速機２０の作動油との間で熱交換を行う。要するに、シリンダヘッド１１を通過した冷却水を分流させてオイルウォーマ２１へと導き、冷却水と作動油との間で熱交換を行って、作動油の温度を昇温させる。

さらに、第４冷却水配管７４は、その一端が第１冷却水配管７１の途中に接続され、その他端が流路切替弁３０の第３入口ポート３３に接続されている。第４冷却水配管７４には、冷却水の流通方向に、車両暖房用のヒータコア９１、排気還流装置を構成する水冷式のＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラ９２及びＥＧＲ制御弁９３、内燃機関１０の吸入空気量を調整するスロットルバルブ９４がこの順番で配設されている。

ヒータコア９１は、第４冷却水配管７４を流れる冷却水と空調空気との間で熱交換を行い、空調空気を暖めて暖房機能を発揮する。ＥＧＲクーラ９２は、排気還流装置によって内燃機関１０の吸気系に還流させる排気と第４冷却水配管７４を流れる冷却水との間で熱交換を行い、排気温度を低下させて燃焼時の窒素酸化物の生成を抑制する。ＥＧＲ制御弁９３及びスロットルバルブ９４は、第４冷却水配管７４を流れる冷却水との間で熱交換を行って昇温し、排気又は吸気に含まれる水分が凍結することを抑制する。このように、シリンダヘッド１１を通過した冷却水を分流させて、ヒータコア９１、ＥＧＲクーラ９２、ＥＧＲ制御弁９３及びスロットルバルブ９４に導き、これらとの間で熱交換を行わせる。

第５冷却水配管７５は、その一端がラジエータ５０の冷却水出口５２に接続され、その他端が流路切替弁３０の第４入口ポート３４に接続されている。
流路切替弁３０の出口ポート３５には、第６冷却水配管７６の一端が接続されている。第６冷却水配管７６の他端は、ウォータポンプ４０の吸込口４１に接続されている。そして、ウォータポンプ４０の吐出口４２には、第７冷却水配管７７の一端が接続されている。第７冷却水配管７７の他端は、シリンダヘッド１１の冷却水入口１３に接続されている。

また、第１冷却水配管７１において、第３冷却水配管７３及び第４冷却水配管７４が夫々接続される箇所よりも下流側には、第８冷却水配管７８の一端が接続されている。第８冷却水配管７８の他端は、第６冷却水配管７６の途中に接続されている。

流路切替弁３０は、前述したように、４つの入口ポート３１〜３４及び１つの出口ポート３５を備えている。そして、第１〜第４入口ポート３１〜３４には、第２〜第５冷却水配管７２〜７５が夫々接続され、出口ポート３５には、第６冷却水配管７６が接続されている。

流路切替弁３０は、例えば、第１〜第４入口ポート３１〜３４及び出口ポート３５が夫々形成されたステータに、流路が形成されたロータを回転可能に嵌装した、回転式の流路切替弁である。流路切替弁３０では、例えば、電動モータなどの電動アクチュエータでロータの基準角度からの角度を変更することで、ステータの各ポートが適宜接続される。また、流路切替弁３０では、ロータの角度の選定によって各ポートが所望の開口面積割合となるべく、ロータの角度に応じて第１〜第４入口ポート３１〜３４の開口面積割合が変化するように、ロータの流路などが形成されている。

このような構成において、ヘッド冷却水通路６１と第１冷却水配管７１とを含んで、冷却水がシリンダヘッド１１及びラジエータ５０を経由して流れる、第１冷却水ラインが構成される。ブロック冷却水通路６２と第２冷却水配管７２とを含んで、冷却水がシリンダブロック１２を経由して流れ、ラジエータ５０を迂回する第２冷却水ラインが構成される。ヘッド冷却水通路６１と第４冷却水配管７４とを含んで、冷却水がシリンダヘッド１１及びヒータコア９１を経由して流れ、ラジエータ５０を迂回する第３冷却水ラインが構成される。また、ヘッド冷却水通路６１と第３冷却水通路７３とを含んで、冷却水がシリンダヘッド１１及び変速機２０のオイルウォーマ２１を経由して流れ、ラジエータ５０を迂回する第４冷却水ラインが構成される。さらに、第８冷却水配管７８を含んで、冷却水が第１冷却水配管７１から分岐した後、ラジエータ５０を迂回して流路切替弁３０の流出側、即ち、第６冷却水配管７６に合流するバイパスラインが構成される。

つまり、流路切替弁３０は、流入側が第１冷却水ライン、第２冷却水ライン、第３冷却水ライン及び第４冷却水ラインに夫々接続され、流出側がウォータポンプ４０の吸引側に接続されている。このため、各冷却水ラインの出口開口面積を調整することで、第１冷却水ライン、第２冷却水ライン、第３冷却水ライン及び第４冷却水ラインへの冷却水の分配割合を制御することができる。

流路切替弁３０は、例えば、図２に例示したような複数の流路切替パターンを備え、内燃機関１０の始動後に、電動アクチュエータでロータの角度を変更することで、流路切替パターンのいずれかに切り替えられる。

即ち、流路切替弁３０は、ロータ角度がストッパで規制される基準角度から所定角度の範囲内では、第１〜第４入口ポート３１〜３４がすべて閉じられる第１パターンとなる。第１パターンでは、第２冷却水配管７２、第３冷却水配管７３、第４冷却水配管７４及び第５冷却水配管７５が閉塞されるので、図３に示すように、ウォータポンプ４０から吐出された冷却水は、第１冷却水ライン及びバイパスラインを通って流れ、内燃機関１０のシリンダヘッド１１のみを冷却する。なお、第１〜第４入口ポート３１〜３４がすべて閉じられた状態は、第１〜第４入口ポート３１〜３４の開口面積が０（零）となった状態だけでなく、その開口面積が０より大きい最小開口面積となった状態、要するに、冷却水の漏れが発生する状態を含む。

流路切替弁３０のロータ角度が、第１〜第４入口ポート３１〜３４がすべて閉じられる角度よりも大きくなると、第３入口ポート３３が一定開口面積まで徐々に開き、その後、ロータ角度の増加に伴って一定開口面積を保持する第２パターンとなる。第２パターンでは、第４冷却水配管７４が開通されるので、図４に示すように、ウォータポンプ４０から吐出された冷却水は、第１冷却水ライン、バイパスライン及び第３冷却水ラインを通って流れ、内燃機関１０のシリンダヘッド１１及びヒータコア９１などを冷却する。

流路切替弁３０のロータ角度が、第３入口ポート３３が一定開口面積まで開く角度よりも大きくなると、第１入口ポート３１が開き出し、その後、ロータ角度の増加に伴って開口面積が漸増する第３パターンとなる。第３パターンでは、第２冷却水配管７２が開通されるので、図５に示すように、ウォータポンプ４０から吐出された冷却水は、第１冷却水ライン、バイパスライン、第２冷却水ライン及び第３冷却水ラインを通って流れ、内燃機関１０のシリンダヘッド１１、シリンダブロック１２及びヒータコア９１などを冷却する。

流路切替弁３０のロータ角度が、第１入口ポート３１が開く角度よりも大きくなると、第２入口ポート３２が一定開口面積まで徐々に開き、その後、ロータ角度の増加に伴って一定開口面積を保持する第４パターンとなる。第４パターンでは、第３冷却水配管７３が開通されるので、図６に示すように、ウォータポンプ４０から吐出された冷却水は、第１冷却水ライン、バイパスライン、第２冷却水ライン、第３冷却水ライン及び第４冷却水ラインを通って流れ、内燃機関１０のシリンダヘッド１１、シリンダブロック１２及びヒータコア９１などを冷却すると共に、変速機２０の潤滑油を加熱する。

流路切替弁３０のロータ角度が、第２入口ポート３２が一定開口面積まで開く角度よりも大きくなると、第４入口ポート３４が開き出し、その後、ロータ角度の増加に伴って開口面積が漸増する第５パターンとなる。第５パターンでは、第５冷却水配管７５が開通されるので、図７に示すように、ウォータポンプ４０から吐出された冷却水は、第１冷却水ライン、第２冷却水ライン、第３冷却水ライン、第４冷却水ライン及びラジエータ５０を通って流れ、内燃機関１０のシリンダヘッド１１、シリンダブロック１２及びヒータコア９１などを冷却すると共に、変速機２０の潤滑油を加熱する。このとき、冷却水がラジエータ５０を通るため、冷却水の温度を許容温度以下に維持することができる。

要するに、流路切替弁３０は、複数の冷却水通路（第１〜第４冷却水ライン及びバイパスライン）の中から、冷却水を分配する少なくとも１つの冷却水通路を順次切り替えることができる。

内燃機関１０の所定箇所には、シリンダヘッド１１の出口付近の冷却水の温度を検出する第１温度センサ８１と、シリンダブロック１２の出口付近の冷却水の温度を検出する第２温度センサ８２と、が夫々取り付けられている。また、車両の所定箇所、例えば、空調空気の噴出口の近傍には、車室内の温度（室温）を検出する第３温度センサ８３が取り付けられている。第１温度センサ８１の水温検出信号Ｔｗ１、第２温度センサ８２の水温検出信号Ｔｗ２及び第３温度センサ８３の室温検出信号Ｔｒは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを内蔵した電子制御装置１００に夫々入力されている。そして、電子制御装置１００のプロセッサは、水温検出信号Ｔｗ１及びＴｗ２並びに室温検出信号Ｔｒに応じた操作量を求め、流路切替弁３０及びウォータポンプ４０に操作量に応じた制御信号を出力することで、流路切替弁３０及びウォータポンプ４０を電子制御する。

また、電子制御装置１００は、内燃機関１０の燃料噴射装置１７及び点火装置１８を制御する機能、車両の信号待ちなどに内燃機関１０を一時的に停止させるアイドリングストップ（アイドリングリダクション）機能も併せ持っている。なお、電子制御装置１００は、内燃機関１０の各種制御を行わず、内燃機関１０の燃料噴射装置１７及び点火装置１８などを制御する別体の電子制御装置との間で相互通信を行うこともできる。

ところで、内燃機関１０の始動後の暖機中に、第１水温センサ８１の水温検出信号Ｔｗ１に基づいて暖機状態を判定し、流路切替弁３０を第１パターンから第２パターンに切り替えると、次のような不具合が発生するおそれがある。即ち、内燃機関１０の始動直後における第１パターンでは、図３に示すように、冷却水が第４冷却水配管７４を流れていないため、第１冷却水ラインに比べて第３冷却水ラインの冷却水温度が低い。そして、流路切替弁３０を第１パターンから第２パターンに切り替えた直後では、第３冷却水ラインの冷却水が第１冷却水ラインに合流するため、内燃機関１０などに供給される冷却水温度が一時的に低下してしまう。内燃機関１０に供給される冷却水温度が低下すると、暖機促進が阻害され、例えば、内燃機関１０の燃費及び排気性状などを低下させてしまう。また、ヒータコア９１に供給される冷却水温度も低下するため、空調空気の温度が一時的に低下し、例えば、乗員などが不快感を抱いてしまうおそれがある。

そこで、流路切替弁３０を第１パターンから第２パターンへと切り替えたときに、流路切替弁３０及びウォータポンプ４０を次のように制御することで、冷却水温度の一時的な低下を抑制する。

［第１実施形態］
図８は、内燃機関１０が始動されたことを契機として、電子制御装置１００のプロセッサが所定時間ごとに繰り返し実行する、流路切替弁３０及びウォータポンプ４０の制御内容の第１実施形態を示す。なお、電子制御装置１００のプロセッサは、例えば、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）などの不揮発性メモリに格納された制御プログラムに従って、流路切替弁３０及びウォータポンプ４０を夫々電子制御する（以下同様）。

ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、電子制御装置１００のプロセッサが、第１温度センサ８１の水温検出信号Ｔｗ１が第１の所定値以上であるか否かを判定する。ここで、第１の所定値は、流路切替弁３０を第１パターンから第２パターンに切り替えるか否かを判定するための閾値であって、例えば、ヒータコア９１により暖房機能が発揮可能な冷却水温度（６０℃）とすることができる（以下同様）。そして、電子制御装置１００のプロセッサは、水温検出信号Ｔｗ１が第１の所定値以上であると判定すれば処理をステップ２へと進める一方（Ｙｅｓ）、水温検出信号Ｔｗ１が第１の所定値未満であると判定すれば処理を終了させる（Ｎｏ）。

ステップ２では、電子制御装置１００のプロセッサが、流路切替弁３０のロータ角度を所定時間かけて目標角度（第２パターンの最終目標角度）まで徐々に増加させる。ここで、所定時間としては、例えば、流路切替弁３０のロータ角度の増加に伴って、第３冷却水ラインの冷却水が第１冷却水ラインに合流しても、第１冷却水ラインの冷却水温度、要するに、ヒータコア９１に供給される冷却水温度が大きく変化しない値とすることができる。

ステップ３では、電子制御装置１００のプロセッサが、ウォータポンプ４０の吐出流量を所定時間かけて目標流量（第２パターンの最終目標流量）まで徐々に増加させる。要するに、電子制御装置１００のプロセッサは、新たに冷却水が分配される冷却水の分配量に応じて、ウォータポンプ４０の吐出流量を制御する。

第１実施形態によれば、図９に示すように、内燃機関１０の暖機進行によって、内燃機関１０のシリンダブロック１１の出口における冷却水温度が第１の所定値に達すると、流路切替弁３０のロータ角度及びウォータポンプ４０の吐出流量が所定時間かけて目標値まで徐々に増加される。このようにすれば、第１冷却水ラインから第３冷却水ラインへと分流する冷却水が抑制、要するに、第３冷却水ラインへの冷却水の分配量が抑制される。

このため、流路切替弁３０を第１パターンから第２パターンへと切り替えた直後において、第１冷却水ラインに合流する第３冷却水ラインの冷却水の絶対量が少なくなり、第１冷却水ラインの冷却水温度が一時的に低下することを抑制することができる。要するに、新たに冷却水が分配される第３冷却水ラインへの冷却水の分配量を抑制することで、第１冷却水ラインの冷却水温度が一時的に低下することを抑制することができる。このとき、第１冷却水ラインの冷却水は、内燃機関１０の燃焼熱によって加熱されるため、第１冷却水ラインに第３冷却水ラインの冷却水が多少合流しても、その温度が大きく低下することがない。

［第２実施形態］
図１０は、内燃機関１０が始動されたことを契機として、電子制御装置１００のプロセッサが所定時間ごとに繰り返し実行する、流路切替弁３０及びウォータポンプ４０の制御内容の第２実施形態を示す。なお、第１実施形態と共通する処理については、重複説明を排除することを目的として、その説明を簡単にすることとする。必要があれば、第１実施形態の説明を参照されたい（以下同様）。

ステップ１１では、電子制御装置１００のプロセッサが、第１温度センサ８１の水温検出信号Ｔｗ１が第１の所定値以上であるか否かを判定する。そして、電子制御装置１００のプロセッサは、水温検出信号Ｔｗ１が第１の所定値以上であると判定すれば処理をステップ１２へと進める一方（Ｙｅｓ）、水温検出信号Ｔｗ１が第１の所定値未満であると判定すれば処理を終了させる（Ｎｏ）。

ステップ１２では、電子制御装置１００のプロセッサが、流路切替弁３０のロータ角度を徐々に増加させる。ここで、ロータ角度の増加量は、例えば、電動アクチュエータが制御可能な最小角度の整数倍とすることができる。

ステップ１３では、電子制御装置１００のプロセッサが、ウォータポンプ４０の吐出流量を徐々に増加させる。要するに、電子制御装置１００のプロセッサは、新たに冷却水が分配される冷却水の分配量に応じて、ウォータポンプ４０の吐出流量を制御する。ここで、吐出流量の増加量は、例えば、電動モータが制御可能な最小流量の整数倍とすることができる。

ステップ１４では、電子制御装置１００のプロセッサが、第１温度センサ８１の水温検出信号Ｔｗ１が第２の所定値未満であるか否かを判定する。ここで、第２の所定値は、流路切替弁３０のロータ角度及びウォータポンプ４０の吐出流量の増加を一時的に停止するか否かを判定するための閾値であって、例えば、第１の所定値より３〜５℃低い温度とすることができる。そして、電子制御装置１００のプロセッサは、水温検出信号Ｔｗ１が第２の所定値未満であると判定すれば処理をステップ１５へと進める一方（Ｙｅｓ）、水温検出信号Ｔｗ１が第２の所定値以上であると判定すれば処理をステップ１２へと戻す（Ｎｏ）。

ステップ１５では、電子制御装置１００のプロセッサが、流路切替弁３０のロータ角度の増加を停止させ、そのロータ角度を維持する。
ステップ１６では、電子制御装置１００のプロセッサが、ウォータポンプ４０の吐出流量の増加を停止させ、その吐出流量を維持する。

ステップ１７では、電子制御装置１００のプロセッサが、第１温度センサ８１の水温検出信号Ｔｗ１が第１の所定値以上であるか否かを判定する。そして、電子制御装置１００のプロセッサは、水温検出信号Ｔｗ１が第１の所定値以上であると判定すれば処理をステップ１８へと進める一方（Ｙｅｓ）、水温検出信号Ｔｗ１が第１の所定値未満であると判定すれば待機する（Ｎｏ）。

ステップ１８では、電子制御装置１００のプロセッサが、流路切替弁３０のロータ角度を目標角度まで徐々に増加させる。ここで、ロータ角度の増加速度は、例えば、第１冷却水ラインの冷却水温度が急激に変化しない速度とすることができる。

ステップ１９では、電子制御装置１００のプロセッサが、ウォータポンプ４０の吐出流量を目標流量まで徐々に増加させる。ここで、吐出流量の増加速度は、例えば、第１冷却水ラインの冷却水温度が急激に変化しない速度とすることができる。

第２実施形態によれば、図１１に示すように、内燃機関１０の暖機進行によって、内燃機関１０のシリンダブロック１１の出口における冷却水温度が第１の所定値に達すると、流路切替弁３０のロータ角度及びウォータポンプ４０の吐出流量が徐々に増加される。ロータ角度及び吐出流量の増加によって、第３冷却水ラインの冷却水が第１冷却水ラインに合流し、第１冷却水ラインの冷却水温度が第２の所定値まで低下すると、流路切替弁３０のロータ角度及びウォータポンプ４０の吐出流量の増加が停止され、そのときのロータ角度及び吐出流量に固定される。そして、内燃機関１０の燃焼熱によって第１冷却水ラインの冷却水温度が第１の所定値まで上昇すると、流路切替弁３０のロータ角度及びウォータポンプ４０の吐出流量が目標値に向かって徐々に増加される。

このため、流路切替弁３０を第１パターンから第２パターンへと切り替えた直後において、第１冷却水ラインの冷却水温度が所定値低下すると、第１冷却水ラインから第３冷却水ラインへと分流する冷却水量が制限され、第１冷却水ラインの冷却水温度が一時的に低下することを抑制することができる。要するに、第１実施形態と同様に、新たに冷却水が分配される第３冷却水ラインへの冷却水の分配量が抑制され、第１冷却水ラインの冷却水温度が一時的に低下することを抑制することができる。

［第３実施形態］
図１２は、内燃機関１０が始動されたことを契機として、電子制御装置１００のプロセッサが所定時間ごとに繰り返し実行する、流路切替弁３０及びウォータポンプ４０の制御内容の第３実施形態を示す。

ステップ２１では、電子制御装置１００のプロセッサが、第１温度センサ８１の水温検出信号Ｔｗ１が第１の所定値以上であるか否かを判定する。そして、電子制御装置１００のプロセッサは、水温検出信号Ｔｗ１が第１の所定値以上であると判定すれば処理をステップ２２へと進める一方（Ｙｅｓ）、水温検出信号Ｔｗ１が第１の所定値未満であると判定すれば処理を終了させる（Ｎｏ）。

ステップ２２では、電子制御装置１００のプロセッサが、流路切替弁３０のロータ角度を徐々に増加させる。
ステップ２３では、電子制御装置１００のプロセッサが、ウォータポンプ４０の吐出流量を徐々に増加させる。要するに、電子制御装置１００のプロセッサは、新たに冷却水が分配される冷却水の分配量に応じて、ウォータポンプ４０の吐出流量を制御する。

ステップ２４では、電子制御装置１００のプロセッサが、第１温度センサ８１の水温検出信号Ｔｗ１が第２の所定値未満であるか否かを判定する。そして、電子制御装置１００のプロセッサは、水温検出信号Ｔｗ１が第２の所定値未満であると判定すれば処理をステップ２５へと進める一方（Ｙｅｓ）、水温検出信号Ｔｗ１が第２の所定値以上であると判定すれば処理をステップ２２へと戻す（Ｎｏ）。

ステップ２５では、電子制御装置１００のプロセッサが、流路切替弁３０のロータ角度を初期状態に戻す。ここで、ロータ角度の初期状態としては、流路切替弁３０の制御を開始した時点におけるロータ角度（第１パターンの最終目標角度）とすることができる。

ステップ２６では、電子制御装置１００のプロセッサが、ウォータポンプ４０の吐出流量を初期状態に戻す。ここで、吐出流量の初期状態としては、ウォータポンプ４０の吐出流量の制御を開始した時点における吐出流量（第１パターンの最終目標流量）とすることができる。

ステップ２７では、電子制御装置１００のプロセッサが、第１温度センサの水温検出信号Ｔｗ１が第３の所定値以上であるか否かを判定する。ここで、第３の所定値は、流路切替弁３０のロータ角度及びウォータポンプ４０の吐出流量の増加を再開するか否かを判定するための閾値であって、例えば、第１の所定値より１０℃ほど高い温度とすることができる。そして、電子制御装置１００のプロセッサは、水温検出信号Ｔｗ１が第３の所定値以上であると判定すれば処理をステップ２８へと進める一方（Ｙｅｓ）、水温検出信号Ｔｗ１が第３の所定値未満であると判定すれば待機する（Ｎｏ）。

ステップ２８では、電子制御装置１００のプロセッサが、流路切替弁３０のロータ角度を目標角度まで徐々に増加させる。
ステップ２９では、電子制御装置１００のプロセッサが、ウォータポンプ４０の吐出流量を目標流量まで徐々に増加させる。

第３実施形態によれば、図１３に示すように、内燃機関１０の暖機進行によって、内燃機関１０のシリンダブロック１１の出口における冷却水温度が第１の所定値に達すると、流路切替弁３０のロータ角度及びウォータポンプ４０の吐出量が徐々に増加される。ロータ角度及び吐出流量の増加によって、第３冷却水ラインの冷却水が第１冷却水ラインに合流し、第１冷却水ラインの冷却水温度が第２の所定値まで低下すると、流路切替弁３０のロータ角度及びウォータポンプ４０の吐出流量が初期状態へと戻される。そして、内燃機関１０の燃焼熱によって第１冷却水ラインの冷却水温度が第１の所定値より高い第３の所定値まで上昇すると、流路切替弁３０のロータ角度及びウォータポンプ４０の吐出流量が初期状態から目標値に向かって徐々に増加される。

このため、流路切替弁３０を第１パターンから第２パターンへと切り替えた直後において、第１冷却水ラインの冷却水温度が所定値低下すると、第１冷却水ラインから第３冷却水ラインへと分流する冷却水量が０となり、第１冷却水ラインの冷却水温度が一時的に低下することを抑制することができる。要するに、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、新たに冷却水が分配される第３冷却水ラインへの冷却水の分配量が抑制され、第１冷却水ラインの冷却水温度が一時的に低下することを抑制することができる。また、流路切替弁３０のロータ角度及びウォータポンプ４０の吐出流量の増加を再開させる第３の所定値を第１の所定値よりも大きくすることで、流路切替弁３０及びウォータポンプ４０のハンチングを抑制することができる。

［第４実施形態］
図１４は、内燃機関１０が始動されたことを契機として、電子制御装置１００のプロセッサが所定時間ごとに繰り返し実行する、流路切替弁３０及びウォータポンプ４０の制御内容の第４実施形態を示す。

ステップ３１では、電子制御装置１００のプロセッサが、第１温度センサ８１の水温検出信号Ｔｗ１が第１の所定値以上であるか否かを判定する。そして、電子制御装置１００のプロセッサは、水温検出信号Ｔｗ１が第１の所定値以上であると判定すれば処理をステップ３２へと進める一方（Ｙｅｓ）、水温検出信号Ｔｗ１が第１の所定値未満であると判定すれば処理を終了させる（Ｎｏ）。

ステップ３２では、電子制御装置１００のプロセッサが、流路切替弁３０のロータ角度を所定角度まで徐々に増加させる。ここで、所定角度としては、例えば、ヒータコア９１が配設されている第３冷却水ラインの冷却水をプレヒート、即ち、第３冷却水ラインを開通するに先立ってその冷却水温度を徐々に昇温可能な角度とすることができる。

ステップ３３では、電子制御装置１００のプロセッサが、ウォータポンプ４０の吐出流量を所定流量まで徐々に増加させる。要するに、電子制御装置１００のプロセッサは、新たに冷却水が分配される冷却水の分配量に応じて、ウォータポンプ４０の吐出流量を制御する。ここで、所定流量としては、例えば、ヒータコア９１が配設されている第３冷却水ラインの冷却水をプレヒート、即ち、第３冷却水ラインを全開するに先立ってその冷却水温度を徐々に昇温可能な流量とすることができる。

ステップ３４では、電子制御装置１００のプロセッサが、流路切替弁３０のロータ角度及びウォータポンプ４０の吐出流量を徐々に増加し始めてから、所定時間経過したか否かを判定する。ここで、所定時間は、第３冷却水ラインの冷却水のプレヒートが完了したか否かを判定するための閾値であって、例えば、第３冷却水ラインの冷却水の容量などを考慮して決定することができる。

ステップ３５では、電子制御装置１００のプロセッサが、流路切替弁３０のロータ角度を目標角度まで徐々に増加させる。
ステップ３６では、電子制御装置１００のプロセッサが、ウォータポンプ４０の吐出流量を目標流量まで徐々に増加させる。

第４実施形態によれば、図１５に示すように、内燃機関１０の暖機進行によって、内燃機関１０のシリンダブロック１１の出口における冷却水温度が第１の所定値に達すると、流路切替弁３０のロータ角度及びウォータポンプ４０の吐出流量が所定値に向かって徐々に増加される。ロータ角度及び吐出流量が所定値に達した後では、ロータ角度及び吐出流量の増加開始から所定時間の間、そのロータ角度及び吐出流量が所定値に制限される。そして、ロータ角度及び吐出流量が所定値に制限された状態では、第３冷却水ラインに少量の冷却水が流れ、その温度が内燃機関１０の燃焼熱によって徐々に上昇する。このとき、目標値を適宜設定することで、第３冷却水ラインの冷却水温度の低下を抑制しつつ、その温度上昇を実現することができる。その後、所定時間が経過すると、流路切替弁３０のロータ角度及びウォータポンプ４０の吐出流量が初期状態から目標値に向かって徐々に増加される。

このため、流路切替弁３０を第１パターンから第２パターンへと切り替えた直後において、第１冷却水ラインから第３冷却水ラインへと少量の冷却水が供給されるため、第３冷却水ラインの冷却水をプレヒートすることができる。このため、第１〜第３実施形態と同様に、新たに冷却水が分配される第３冷却水ラインへの冷却水の分配量が抑制され、第１冷却水ラインの冷却水温度が一時的に低下することを抑制することができる。

以上説明した第１〜第４実施形態について、所定条件において、車速、冷却水温度及び炭化水素排出量を測定したところ、図１６に示すような結果が得られた。図１６に示す結果を参照すると、内燃機関１０の暖機促進が実現できると共に、燃焼改善によって炭化水素排出量が低減することが理解されるであろう。

第３実施形態において、車室温度が低いときには、流路切替弁３０を第１パターンから第２パターンへと切り替える閾値として、第１の所定値に代えて第２の所定値を選定することもできる。このようにすれば、第３冷却水ラインへと分流し始める冷却水温度が上昇し、暖房開始時の暖房能力を向上させることができる。

図１７は、内燃機関１０が始動されたことを契機として、電子制御装置１００のプロセッサが所定時間ごとに繰り返し実行する、流路切替弁３０を第１パターンから第２パターンへと切り替える閾値を変更する制御内容の一例を示す。

ステップ４１では、電子制御装置１００のプロセッサが、第３温度センサ８３の室温検出信号Ｔｒが第４の所定値以上であるか否かを判定する。ここで、第４の所定値は、車室温度が低いため高い暖房能力が必要であるか否かを判定するための閾値であって、例えば、外気温度よりも若干高い温度とすることができる。そして、電子制御装置１００のプロセッサは、室温検出信号Ｔｒが第４の所定値以上であると判定すれば処理をステップ４２へと進める一方（Ｙｅｓ）、室温検出信号Ｔｒが第４の所定値未満であると判定すれば処理をステップ４３へと進める（Ｎｏ）。

ステップ４２では、電子制御装置１００のプロセッサが、流路切替弁３０を第１パターンから第２パターンへと切り替える閾値として、第１の所定値を選定する。
ステップ４３では、電子制御装置１００のプロセッサが、流路切替弁３０を第１パターンから第２パターンへと切り替える閾値として、第２の所定値を選定する。

また、内燃機関１０の冷却システムの制御においては、第１実施形態〜第４実施形態のいずれか１つを実装すればよいが、第１実施形態〜第３実施形態のいずれか１つ及び第４実施形態を実装し、車室温度に応じて実施形態を切り替えることもできる。このようにすれば、暖房開始時の暖房能力をさらに向上させることができる。

図１８は、内燃機関１０が始動されたことを契機として、電子制御装置１００のプロセッサが所定時間ごとに繰り返し実行する、実施形態を選択する制御内容の一例を示す。

ステップ５１では、電子制御装置１００のプロセッサが、第３温度センサ８３の室温検出信号Ｔｒが第４の所定値以上であるか否かを判定する。そして、電子制御装置１００のプロセッサは、室温検出信号Ｔｒが第４の所定値以上であると判定すれば処理をステップ５２へと進める一方（Ｙｅｓ）、室温検出信号Ｔｒが第４の所定値未満であると判定すれば処理をステップ５３へと進める（Ｎｏ）。

ステップ５２では、電子制御装置１００のプロセッサが、第１〜第３実施形態のいずれかを選択する。
ステップ５３では、電子制御装置１００のプロセッサが、第４実施形態を選択する。

なお、以上説明した実施形態では、流路切替弁３０を第１パターンから第２パターンへと切り替えた直後の冷却水温度の一時的な低下を抑制するために、流路切替弁３０及びウォータポンプ４０を共に制御したが、流路切替弁３０のみを制御することもできる。

１０ 内燃機関
３０ 流路切替弁
４０ ウォータポンプ
６０ 冷却水通路
６１ ヘッド冷却水通路
６２ ブロック冷却水通路
７０ 配管
７１ 第１冷却水配管
７２ 第２冷却水配管
７３ 第３冷却水配管
７４ 第４冷却水配管
７５ 第５冷却水配管
７６ 第６冷却水配管
７７ 第７冷却水配管
８１ 第１温度センサ
９１ ヒータコア
１００ 電子制御装置

Claims (5)

1. 複数の冷却水通路の中から冷却水を分配する少なくとも１つの冷却水通路を順次切り替える流路切替弁を、内燃機関の暖機状態に応じて制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記冷却水通路を切り替えるとき、新たに冷却水が分配される冷却水通路への冷却水の分配量を抑制する、
   ことを特徴とする冷却システムの制御装置。
2. 前記冷却水通路を切り替えるとき、前記冷却水通路に冷却水を供給する電動式のウォータポンプの吐出流量を、新たに冷却水が分配される冷却水通路への冷却水の分配量に応じて制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷却システムの制御装置。
3. 前記冷却水通路への冷却水の分配量を抑制した結果、当該冷却水通路の冷却水の温度が所定値以上となったときに、前記冷却水の分配量を目標値まで増加させる、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却システムの制御装置。
4. 前記冷却水の分配量を抑制する冷却水通路には、暖房装置のヒータコアが配設されている、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の冷却システムの制御装置。
5. 複数の冷却水通路の中から冷却水を分配する少なくとも１つの冷却水通路を順次切り替える流路切替弁を、内燃機関の暖機状態に応じて制御する制御装置が、
   前記冷却水通路を切り替えるとき、新たに冷却水が分配される冷却水通路への冷却水の分配量を抑制する、
   ことを特徴とする冷却システムの制御方法。