JP2016151215A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御バルブの異常発生時に、デバイスの暖機機能を極力確保できるようにする。【解決手段】ラジエータ回路２０とヒータ回路２２とデバイス回路２４を有する冷却水回路１８を備える。冷却水の経路を冷却水回路１８が備える複数の回路の中から変更可能であって、かつ、個々の回路内の冷却水の流量を連続的に変更可能なロータリ切替弁４２を備える。デバイス回路２４の開度が３０％以上となるときのロータの回転角度（第１回転角度）が異常箇所となる状況下において、ＣＶＴ油温が５０℃以下である場合には、第１回転角度の近傍までロータの回転を許容する。デバイス回路２４の開度が３０％未満であって１５％以上となるときのロータの回転角度（第２回転角度）が異常箇所となる状況下において、ＣＶＴ油温が２０℃以下である場合には、第１回転角度と比べて範囲Ａに近い第２回転角度の近傍までロータの回転を許容する。【選択図】図４

Description

この発明は、内燃機関の冷却装置に関する。

特許文献１には、内燃機関の冷却装置が開示されている。この冷却装置は、車室内空調用の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とヒータ用循環路との間の冷却水の流通を許容または遮断するための２つ以上の弁とを備えている。そして、閉故障の対処後におけるエンジンのオーバーヒートあるいはオーバークールを回避可能にするために、開弁要求がなされた何れかの弁が閉状態で故障しているときには他の弁が開弁され、この開弁された弁に応じてエンジン出力の下限値あるいは上限値が制限される。

特開２０１３−０２４１８８号公報

ところで、内燃機関の本体を介して冷却水が循環する複数の回路として、冷却水の熱を放出するラジエータを冷却水が通過するラジエータ回路と、暖機が必要なデバイスを冷却水が通過するデバイス回路と、車室内空調用のヒータコアを冷却水が通過するヒータ回路とを備え、かつ、ラジエータ回路、デバイス回路およびヒータ回路の１つもしくは複数に冷却水が循環するように経路形態を制御可能な制御バルブを備えることが考えられる。このような構成が採用される場合において冷間時に制御バルブに異常が発生した際に、異常箇所とデバイスに関する温度の状況とに配慮せずにデバイス回路での冷却水の循環を単に（一律に）禁止することとした場合には、デバイスの暖機を図れなくなることが懸念される。その結果、デバイスの暖機不足に起因する車両の燃費悪化等が懸念される。したがって、制御バルブの異常発生時の対策は、デバイスの暖機機能を極力確保できるものであることが望ましい。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、制御バルブの異常発生時に、デバイスの暖機機能を極力確保できるようにした内燃機関の冷却装置を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関の冷却装置は、冷却水回路と、制御バルブと、駆動手段と、異常箇所検出手段と、を備える。冷却水回路は、内燃機関の本体を介して冷却水が循環する複数の回路として、前記冷却水の熱を放出するラジエータを前記冷却水が通過するラジエータ回路と、暖機が必要なデバイスを前記冷却水が通過するデバイス回路と、前記内燃機関を搭載する車両の車室内空調用のヒータコアを前記冷却水が通過するヒータ回路とを含む。制御バルブは、前記冷却水の経路を前記複数の回路の中から変更可能であって、かつ、前記複数の回路の個々の回路内の前記冷却水の流量を連続的に変更可能である。駆動手段は、前記制御バルブを所定の可動範囲内で変位させる。異常箇所検出手段は、前記内燃機関の始動時に、前記可動範囲内における前記制御バルブの異常箇所を検出する。前記可動範囲は、第１範囲、第２範囲、第３範囲、第４範囲、第５範囲および第６範囲を少なくとも含む。前記第１範囲では、前記ラジエータ回路、前記デバイス回路および前記ヒータ回路のすべてが前記制御バルブによって閉塞される。前記第２範囲は、前記第１範囲を超えて前記制御バルブを特定方向に変位させた状態で得られる範囲であって、当該第２範囲では、前記デバイス回路のみが開放される。前記第３範囲は、前記第２範囲を超えて前記制御バルブを前記特定方向にさらに変位させた状態で得られる範囲であって、当該第３範囲では、前記デバイス回路および前記ラジエータ回路が開放される。前記第４範囲は、前記第１範囲を超えて前記制御バルブを前記特定方向と反対方向に変位させた状態で得られる範囲であって、当該第４範囲では、前記ヒータ回路のみが開放される。前記第５範囲は、前記第４範囲を超えて前記制御バルブを前記反対方向にさらに変位させた状態で得られる範囲であって、当該第４範囲では、前記デバイス回路および前記ヒータ回路が開放される。前記第６範囲は、前記第５範囲を超えて前記制御バルブを前記反対方向にさらに変位させた状態で得られる範囲であって、当該第６範囲では、前記デバイス回路、前記ヒータ回路および前記ラジエータ回路が開放される。前記駆動手段は、前記第２範囲もしくは前記第３範囲において前記デバイス回路の開度が第１所定開度以上となるときの前記制御バルブの制御位置である第１制御位置が前記異常箇所となる状況下において、前記デバイスに関する温度が第１所定温度以下である場合には、前記第１制御位置の近傍まで前記制御バルブの変位を許容する。前記駆動手段は、前記第２範囲において前記デバイス回路の開度が第２所定開度以上であって前記第１所定開度未満となるときの前記制御バルブの制御位置である第２制御位置が前記異常箇所となる状況下において、前記デバイスに関する温度が第１所定温度よりも低い第２所定温度以下である場合には、前記第１制御位置と比べて前記第１範囲に近い前記第２制御位置の近傍まで前記制御バルブの変位を許容する。

本発明によれば、デバイス回路が開放される第２範囲もしくは第３範囲内に制御バルブの異常箇所が認められる場合には、デバイスに関する温度に応じて制御バルブの制御位置の制限の度合いが変更される。つまり、異常箇所とデバイスに関する温度の状況とに配慮して制御バルブの制御位置の許容範囲が変更される。これにより、制御バルブの異常発生時に、デバイスの暖機機能を極力確保できるようになる。

本発明の実施の形態１に係る冷却装置を備える内燃機関のシステム構成を説明するための図である。 図１に示すロータリ切替弁の基本動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態１における異常箇所学習に用いられるロータの異常箇所の検出手法の一例を説明するための図である。 本発明の実施の形態１におけるフェールセーフ制御の流れを示すフローチャートである。 図２中に示す範囲Ｅ内でロータリ切替弁に異常が発生した場合のロータリ切替弁の制御を説明するための図である。 本発明の実施の形態１における異常箇所学習に用いることができるロータの異常箇所の検出手法の他の一例を説明するための図である。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷却装置を備える内燃機関１０のシステム構成を説明するための図である。図１に示す内燃機関１０は、車両に搭載され、その動力源とされているものとする。内燃機関１０の本体に相当するシリンダブロック１２およびシリンダヘッド１４には、この本体を冷却するための冷却水が流通するウォータジャケット１６が形成されている。ウォータジャケット１６は、内燃機関１０の本体を介して冷却水を循環させる冷却水回路１８の構成要素の１つである。このウォータジャケット１６を流れる冷却水と、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１４との間で熱交換が行われる。

冷却水回路１８は、３つの回路、より具体的には、ラジエータ回路２０、ヒータ回路２２およびデバイス回路２４を含んでいる。ラジエータ回路２０は、ウォータジャケット１６とともに、冷却水の熱を放出するラジエータ２６を通過する回路である。ラジエータ回路２０によれば、ラジエータ２６を流れる冷却水と外気との間で熱交換が行われる。

ヒータ回路２２は、ウォータジャケット１６とともに、上記車両の車室内空調用のヒータコア２８を冷却水が通過する回路である。ヒータ回路２２によれば、ヒータコア２８を流れる冷却水と車室内空気との間で熱交換が行われる。

デバイス回路２４は、ウォータジャケット１６とともに、内燃機関１０が備える各種デバイスを冷却水が通過する回路である。このようなデバイスとしては、本実施形態では、ＥＧＲクーラ３０、ＣＶＴウォーマ３２およびエンジンオイルクーラ３４が相当する。これらのデバイスに対して冷却水を流通させると、デバイスを流れる流体（ＥＧＲガスもしくはオイル）と冷却水との間で熱交換が行われる。より具体的には、内燃機関１０には、変速比を無段階かつ連続的に変更可能とする無段変速機ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）が組み合わされている。ＣＶＴウォーマ３２は、暖機が必要なＣＶＴ（より詳細にはＣＶＴの潤滑油）を冷却水を利用して暖機するものである。

ラジエータ回路２０、ヒータ回路２２およびデバイス回路２４は、ウォータジャケット１６への冷却水入口付近において合流する。その合流部には、冷却水を圧送するためのウォータポンプ３６が設けられている。ウォータポンプ３６は電動式である。

ウォータジャケット１６の入口とウォータポンプ３６の吐出口とは、入口側共通流路３８を介して接続されている。また、ウォータジャケット１６の出口は、出口側共通流路４０を介してロータリ切替弁４２に接続されている。ロータリ切替弁４２は、出口側共通流路４０から、ラジエータ回路２０、ヒータ回路２２およびデバイス回路２４のそれぞれの固有の流路に向けて流路が分岐する部位に設けられている。

ロータリ切替弁４２は、電動式のバルブである。より具体的には、ロータリ切替弁４２のバルブボディは、冷却水の流入ポート４２ａと、冷却水の３つの排出ポート４２ｂ〜４２ｄを備えている。排出ポート４２ｂ〜４２ｄは、それぞれ、ラジエータ回路２０、ヒータ回路２２およびデバイス回路２４に接続されている。バルブボディの内部には、ロータ（図示省略）が回転自在に配置されている。ロータは、電動モータ４４により回転駆動される。ロータは、その回転位置に応じて、流入ポート４２ａの開口面積に対する各排出ポート４２ｂ〜４２ｄの開口面積の比率を変更可能に構成されている。これにより、詳細は図２を参照して後述するが、ロータリ切替弁４２によれば、電動モータ４４によってロータの回転角度（回転位置）を調整することで、ラジエータ回路２０、ヒータ回路２２およびデバイス回路２４のそれぞれを流通する冷却水の流量を変更することができる。

また、ロータリ切替弁４２には、ロータの回転角度（回転位置）を検出するためのポジションセンサ４６が取り付けられている。さらに、出口側共通流路４０には、冷却水の温度（より具体的には、ウォータジャケット１６から流出した直後の冷却水の温度）を検出するための水温センサ４８が取り付けられている。

さらに、図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０は、演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭおよびＲＡＭ等からなる記憶回路、並びに入出力ポート等を備えている。ＥＣＵ５０の入力ポートには、上述したポジションセンサ４６および水温センサ４８等の内燃機関１０の運転状態を検知するための各種センサが電気的に接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力ポートには、上述したウォータポンプ３６および電動モータ４４等の内燃機関１０の運転を制御するための各種アクチュエータが電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ５０の入力ポートには、ＣＶＴの潤滑油の温度（以下、「ＣＶＴ油温」と称する）を検出するＣＶＴ油温センサ５２、および、車両の運転者が車両システムの起動およびその停止を行うためのイグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）５４が電気的に接続されているとともに、ＥＣＵ５０の出力ポートには、ＭＩＬ（Malfunction Indication Lamp）５６が電気的に接続されている。記憶回路には、後述する開度スケジュールを定めた制御プログラム、各種マップ等が記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。

［実施の形態１の制御］
（ロータリ切替弁の基本動作）
図２は、図１に示すロータリ切替弁４２の基本動作を説明するための図である。図２中に示す「ロータの可動範囲」は、電動モータ４４による駆動されるロータの回転角度（回転位置）の制御範囲のことである。より具体的には、ロータは、当該可動範囲内において往復動作するように電動モータ４４によって駆動される。

ロータリ切替弁４２は、上記可動範囲内でロータの回転角度が調整されることによって、ウォータジャケット１６から流出した冷却水の経路をラジエータ回路２０、ヒータ回路２２およびデバイス回路２４の中から変更可能とし、かつ、これらの個々の回路を流れる冷却水の流量を連続的に変更可能とするものである。

図２は、ロータリ切替弁４２により実現される冷却水の各種の経路形態を示している。ＥＣＵ５０は、ロータリ切替弁４２の制御モードとして、ロータの可動範囲のうちの範囲Ａ〜範囲Ｄを利用する「ヒータ通水モード」と、範囲Ａ、範囲Ｅまたは範囲Ｆを利用する「デバイス暖機優先モード」とを備えている。ヒータ通水モードとデバイス暖機優先モードとの境界は範囲Ａ内にある。範囲Ａでは、３つの回路のすべてがロータリ切替弁４２によって閉塞される。したがって、範囲Ａは、ウォータポンプ３６の駆動が停止された状態で利用される。

ヒータ通水モードは、ヒータコア２８に冷却水を通過させる要求（以下、「ヒータ要求」と称す）がある場合に使用される。ヒータ通水モードでは、ヒータコア２８への冷却水の通水が最優先される。図２において範囲Ａから右に進む方向（本発明における「特定方向の反対方向」に相当）にロータを回転させると、ロータの回転角度が範囲Ａの隣の範囲Ｂに移行する。範囲Ａ側から範囲Ｂに差し掛かると、流入ポート４２ａとヒータ用の流出ポート４２ｃとが連通し始める（すなわち、ヒータ回路２２が開き始める）。その結果、ヒータ回路２２内を冷却水が循環し始める。この状態からロータの回転をさらに継続すると、ロータの回転量の増加に応じてヒータ回路２２の開度が最大開度（１００％）に向けて連続的に大きくなっていく。このため、範囲Ｂにおいてヒータ回路２２の開度を連続的に調整することによって、ヒータ回路２２を流れる冷却水の流量を連続的に調整することができる。

ヒータ回路２２の開度が最大開度に到達した状態からロータの回転をさらに進めると、ロータの回転角度が範囲Ｂの隣の範囲Ｃに移行する。範囲Ｂ側から範囲Ｃに差し掛かると、ヒータ回路２２の開度が最大開度で維持された状態で、デバイス回路２４が開き始める。範囲Ｃでは、図２において範囲Ｃ内を右に進む方向におけるロータの回転量が大きいほど、ヒータ回路２２の開度が最大開度で維持された状態で、デバイス回路２４の開度が最大開度（１００％）に向けて連続的に大きくなっていく。このため、範囲Ｃにおいてデバイス回路２４の開度を連続的に調整することによって、デバイス回路２４を流れる冷却水の流量を連続的に調整することができる。

デバイス回路２４の開度が最大開度に到達した状態からロータの回転をさらに進めると、ロータの回転角度が範囲Ｃの隣の範囲Ｄに移行する。範囲Ｃ側から範囲Ｄに差し掛かると、ヒータ回路２２およびデバイス回路２４の開度が最大開度で維持された状態で、ラジエータ回路２０が開き始める。範囲Ｄでは、図２において範囲Ｄ内を右に進む方向におけるロータの回転量が大きいほど、ヒータ回路２２およびデバイス回路２４の開度が最大開度で維持された状態で、ラジエータ回路２０の開度が最大開度（１００％）に向けて連続的に大きくなっていく。このため、範囲Ｄにおいてラジエータ回路２０の開度を連続的に調整することによって、ラジエータ回路２０を流れる冷却水の流量を連続的に調整することができる。

一方、デバイス暖機優先モードは、ヒータ要求がない場合に使用される。デバイス暖機優先モードでは、ヒータコア２８への冷却水の通水は行われず、また、ラジエータ２６よりもＣＶＴウォーマ３２等のデバイスへの冷却水の通水が優先される。したがって、デバイス暖機優先モードでは、デバイスへの通水（すなわち、デバイスの暖機）が最優先されることになる。

図２において範囲Ａから左に進む方向（本発明における「特定方向」に相当）にロータを回転させると、ロータの回転角度が範囲Ａの隣の範囲Ｅに移行する。範囲Ａ側から範囲Ｅに差し掛かると、流入ポート４２ａとデバイス用の流出ポート４２ｄとが連通し始める（すなわち、デバイス回路２４が開き始める）。その結果、デバイス回路２４内を冷却水が循環し始める。この状態からロータの回転をさらに継続すると、ロータの回転量の増加に応じてデバイス回路２４の開度が最大開度（１００％）に向けて連続的に大きくなっていく。また、範囲Ｅには、デバイス回路２４の開度が最大開度で維持される範囲も設けられている。このように、範囲Ｅにおいてデバイス回路２４の開度を連続的に調整することによって、デバイス回路２４を流れる冷却水の流量を連続的に調整することができる。

図２において範囲Ｅから左に進む方向にロータをさらに回転させると、ロータの回転角度が範囲Ｅの隣の範囲Ｆに移行する。範囲Ｅ側から範囲Ｆに差し掛かると、デバイス回路２４の開度が最大開度で維持された状態で、ラジエータ回路２０が開き始める。範囲Ｆでは、図２において範囲Ｆ内を左に進む方向におけるロータの回転量が大きいほど、デバイス回路２４の開度が最大開度で維持された状態で、ラジエータ回路２０の開度が最大開度（１００％）に向けて連続的に大きくなっていく。このため、範囲Ｆにおいてラジエータ回路２０の開度を連続的に調整することによって、ラジエータ回路２０を流れる冷却水の流量を連続的に調整することができる。

ロータリ切替弁４２の回転角度の上記制御によれば、図２に示す開度スケジュールに従って冷却水の経路形態を高い自由度で変更することが可能となる。これにより、ラジエータ２６による冷却水の冷却性能を確保しつつ、各種デバイスの暖機／冷却をより高い自由度で行ったり、ヒータ性能をより適切に引き出したりことが可能となる。

（ロータリ切替弁のフェールセーフ制御）
ところで、特定の回転角度付近でのロータの回転が円滑に行えなくなるという態様で、上述したロータリ切替弁４２に異常が発生することが想定される。このような異常の発生に起因して冷間時にデバイス回路２４への冷却水の供給ができないことがあると、デバイスの暖機を図れなくなることが懸念される。ＣＶＴの暖機が不足すると、ＣＶＴ油温が適正でないためにＣＶＴ内部のフリクションが増大し、車両の燃費が悪化してしまう。したがって、ロータリ切替弁４２の異常発生時の対策は、デバイスの暖機機能を極力確保できるものであることが望ましい。

そこで、本実施形態では、冷間状態でのエンジン始動動作の開始前のＩＧスイッチＯＮ状態（すなわち、エンジン始動要求が出されている状態）において、次のような「異常箇所学習」を実行することとした。具体的には、図２に示す可動範囲内においてロータを端から端まで動作させながら、ポジションセンサ４６と電動モータ４４の駆動電流値とを利用して、ロータの回転動作に異常が認められる部位（回転角度）があるか否かを判断することとした。そして、そのような異常が認められる場合には、異常箇所を特定し、ＥＣＵ５０に記憶させることとした。

図３は、本発明の実施の形態１における異常箇所学習に用いられるロータの異常箇所の検出手法の一例を説明するための図である。図３は、電動モータ４４の駆動電流値とポジションセンサ４６の検出値（すなわち、ロータの回転角度）との関係を表した図である。可動範囲内においてロータを回転させた場合、何らかの原因により特定の部位（回転角度）においてロータの動きに抵抗がある場合には、図３中に「異常値」として示すように、電流値が上昇する。したがって、異常の発生を判断可能な電流値の閾値αを事前に定めておくことにより、閾値αを超える電流値（異常値）が検出されたロータの回転角度を異常箇所として特定することができる。

上記の異常箇所学習によって異常箇所の特定が可能であることを利用して、本実施形態では、次のようなフェールセーフ制御を行うこととした。すなわち、ある部位でロータリ切替弁４２の動作に異常が発生している状態において、当該部位の使用を継続すると、当該部位の使用中にロータリ切替弁４２が固着して動作しなくなることが懸念される。このような態様での異常がロータリ切替弁４２に発生してラジエータ回路２０での冷却水の循環を満足に行えなくなると、オーバーヒートのような大きな故障を招く可能性が高くなる。このため、ロータリ切替弁４２の異常発生時の対策は、まずはオーバーヒートを回避できるものであることが要求される。そのうえで、既述したように、当該対策は、デバイスの暖機機能を極力確保できるものであることが望ましい。

そこで、本実施形態では、異常発生時に異常箇所を特定した場合には、この異常箇所の手前までの回転角度範囲を使用範囲とするという態様で、当該異常箇所を含むヒータ通水モードもしくはデバイス暖機優先モードの使用を制限することとした。そのうえで、このようなオーバーヒート対策を行う場合であっても、デバイスの暖機機能を極力確保できるようにするために、より具体的には図４に示すフローチャートに従う制御を行うようにした。

図４は、本発明の実施の形態１におけるフェールセーフ制御の流れを示すフローチャートである。図４に示すフローチャートの処理では、ＥＣＵ５０は、まず、ステップ１００において、今回のエンジン冷間始動時（より具体的には、エンジン始動動作の開始前のＩＧスイッチＯＮ状態）において、上述した異常箇所学習のために、図２に示す可動範囲の端から端までロータを回転させる。

次に、ＥＣＵ５０は、ステップ１０２において、ステップ１００におけるロータの回転動作中の電動モータ４４のピーク電流値が閾値α以上であるか否かを判定する。その結果、本判定が不成立となる場合、すなわち、ロータリ切替弁４２に異常は発生していないと判断できる場合には、ＥＣＵ５０はステップ１０４に進む。ステップ１０４では、ロータリ切替弁４２の通常動作（すなわち、図２に示す開度スケジュールを利用して、ヒータ要求や各種デバイス要求に従って冷却水の経路形態を制御する所定の動作）が実行される。

一方、ステップ１０２の判定が成立する場合、すなわち、ロータリ切替弁４２に異常が発生していると判断できる場合には、ＥＣＵ５０はステップ１０６に進む。ステップ１０６では、ポジションセンサ４６を利用して、上記図３を参照して説明した手法によって異常箇所（異常値を示すロータの回転角度）を特定する。

次に、ＥＣＵ５０は、ステップ１０８に進み、特定した異常箇所はラジエータ回路２０の開度が５０％以上となるときのロータの回転角度であるか否かを判定する。その結果、本判定が成立する場合には、ＥＣＵ５０はステップ１１０に進む。ラジエータ回路２０の開度が５０％以上となるときのロータの回転角度は範囲Ｄもしくは範囲Ｆに属する。これらの範囲は、ラジエータ２６によって冷却水の温度調節を行う必要のある範囲であるが、ラジエータ回路２０の開度が５０％程度確保できていれば、ラジエータ回路２０を循環する冷却水の流量としては、必要流量の８０％程度の流量を確保可能である。そして、８０％程度の流量であれば、極端な使用条件を除き、通常通りの運転が可能であるといえる。そこで、この場合には、ＭＩＬ５６の点灯は行わずに、ＥＣＵ５０は、ステップ１１０に進む。ステップ１１０では、ヒータ通水モードおよびデバイス暖機優先モードのうちで異常箇所を有しない方の制御モードを使用する場合には、通常動作が行われる。また、異常箇所を有する方の制御モードを使用する場合には、ラジエータ回路２０の開度が５０％未満となる回転角度範囲（ヒータ通水モードであれば、範囲Ａ〜Ｃおよび範囲Ｄの一部が該当、デバイス暖機優先モードであれば、範囲Ａ、Ｅおよび範囲Ｆの一部が該当）内でロータリ切替弁４２が制御される。なお、このような制御を行うことにより、冷却性能が僅かに制限されるが、仮に極端な高負荷運転がなされて冷却水温度が高くなった場合には、オーバーヒート回避のために通常行われる制御と同様にエンジン出力に制限をかけることで、オーバーヒートを回避することができる。より具体的には、上記のように８０％以上の流量は確保できている状況であるため、そのような出力制限は、他の車両を牽引しつつ登坂走行を行うような極端な高負荷運転時に限られる。

一方、ステップ１０８の判定が不成立となる場合、すなわち、特定した異常箇所はラジエータ回路２０の開度が５０％未満となるときのロータの回転角度である場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ１１２に進み、ロータリ切替弁４２に関する今回の異常を車両の運転者に知らせるためにＭＩＬ５６を点灯する。

次に、ＥＣＵ５０は、ステップ１１４に進み、特定した異常箇所はデバイス暖機優先モード内であるか否かを判定する。その結果、本判定が不成立となる場合、つまり、特定した異常箇所はヒータ通水モード内である場合には、ＥＣＵ５０はステップ１１６に進む。ステップ１１６では、ヒータ要求があるか否かを判定する。ヒータ要求の有無は、例えば、車室内の空調スイッチ（図示省略）の信号をＥＣＵ５０が検知することによって判断することができる。

ステップ１１６の判定が不成立となる場合、すなわち、ヒータ通水モード内に異常が認められる場合においてヒータ要求がない場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ１１８に進む。ステップ１１８では、異常箇所を有しないデバイス暖機優先モードを用いてロータリ切替弁４２の通常動作が実行される。一方、ステップ１１６の判定が成立する場合、すなわち、ヒータ通水モード内に異常が認められる場合においてヒータ要求がある場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ１２０に進む。この場合は、ヒータ要求があるため本来であればヒータ通水モードを使用すべき状況である。しかしながら、異常箇所を有するヒータ通水モードの使用をフェールセーフの観点で避けるため、ステップ１２０では、デバイス暖機優先モードが使用されるようにロータリ切替弁４２が制御される。

一方、ステップ１１４の判定が成立する場合、つまり、特定した異常箇所はデバイス暖機優先モード内である場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ１２２に進み、ヒータ要求の有無を判定する。その結果、ヒータ要求がある場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ１２４に進む。ステップ１２４では、異常箇所を有しないヒータ通水モードを用いてロータリ切替弁４２の通常動作が実行される。

ステップ１２２においてヒータ要求がないと判定した場合には、ＥＣＵ５０はステップ１２６に進む。ステップ１２６では、特定した異常箇所はデバイス回路２４の開度が第１所定開度（ここでは、一例として３０％）以上となるときのロータの回転角度であるか否かを判定する。ステップ１２６の判定が成立する場合には、ＥＣＵ５０はステップ１２８に進む。ステップ１２８では、ＣＶＴ油温センサ５２により検出されるＣＶＴ油温が第１所定温度（ここでは、一例として５０℃）以下であるか否かが判定される。

デバイス回路２４の開度が３０％程度確保でき、かつ、ＣＶＴ油温が５０℃以下であれば、ＣＶＴの暖機が必要な状況であってＣＶＴウォーマ３２での冷却水の循環によりＣＶＴの暖機機能を確保可能な状況であると考えられる。このため、ステップ１２６における第１所定開度は、ＣＶＴの暖機機能を確保可能といえるデバイス回路２４の開度範囲の下限を判別可能とするために事前に設定された値（本実施形態では、３０％）である。また、ステップ１２８における第１所定温度は、暖機が必要なＣＶＴの温度範囲の上限を判別可能とするために事前に設定された値（本実施形態では、５０℃）である。

ステップ１２８の判定が成立する場合には、ＥＣＵ５０はステップ１３０に進む。ステップ１３０では、水温センサ４８により検出される冷却水温度が第１所定温度以下であるか否かが判定される。この第１所定温度は、ラジエータ回路２０を利用して冷却水を冷却する必要のない冷却水温度範囲の上限を判別可能とするために事前に設定された値（ここでは、一例として７０℃）である。

ステップ１３０において冷却水温度が第１所定温度以下であると判定した場合には、ＥＣＵ５０はステップ１３２に進む。ステップ１２６および１２８の判定とステップ１３０の判定とが続けて成立する場合は、デバイス（ＣＶＴ）の暖機機能は確保可能と判断できる場合であってラジエータ回路２０を利用して冷却水を冷却する必要のない場合である。したがって、このような場合であれば、デバイス暖機優先モード内に異常箇所が存在するケースではあるが、デバイスの暖機機能を極力確保できるようにするためには、ラジエータ回路２０を利用して最終的に冷却水を冷却する必要がある程度に冷却水温度が上昇するまでの間は、使用可能な開度範囲内でデバイス回路２４を利用することが好ましいといえる。

このため、ステップ１３２では、異常箇所には該当しないロータの回転角度範囲内でデバイス暖機優先モードを使用するようにロータリ切替弁４２が制御される。図５は、図２中に示す範囲Ｅ内でロータリ切替弁４２に異常が発生した場合のロータリ切替弁４２の制御を説明するための図である。ステップ１３２の処理は、図５（Ａ）に示す動作に対応している。すなわち、冷却水温度が第１所定温度（７０℃）以下である場合には、異常箇所に該当するロータの回転角度付近は使用しないという制限の下で、３つの回路のうちのデバイス回路２４のみで冷却水が循環するという態様でデバイス暖機優先モードを使用するために、ロータリ切替弁４２が制御される。

次に、ＥＣＵ５０は、ステップ１３４に進み、冷却水温度が第１所定温度よりも高い第２所定温度以上であるか否かを判定する。この第２所定温度は、オーバーヒート回避のためにラジエータ回路２０の利用が最終的に必要となる冷却水温度を判別可能とするために事前に設定された値（ここでは、一例として８０℃）である。本ステップ１３４の判定が不成立である間は、ステップ１３２の処理が継続して実行される。

一方、ステップ１３４の判定が成立した場合、つまり、ラジエータ回路２０の利用が必要なレベルにまで冷却水温度が上昇した場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ１３６に進む。ステップ１３６では、エンジン冷却性能の確保（オーバーヒートの回避）のために、制御モードがヒータ通水モードに遷移するようにロータリ切替弁４２が制御される。より具体的には、ラジエータ回路２０を使用する必要のある状況であるので、範囲Ｄが使用される。ステップ１３６の処理は、図５（Ｂ）に示す動作に対応している。すなわち、範囲Ｄの使用によってデバイス回路２４とともにラジエータ回路２０（および付随的にヒータ回路２２）にて冷却水を循環させられるように、ロータリ切替弁４２が制御される。

一方、ステップ１３０の判定が不成立となる場合、つまり、ステップ１３０の判定を行った段階で冷却水温度が既に第１所定温度を超えているような場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ１３８に進む。この場合、より具体的には、ステップ１２８の判定成立とステップ１３０の判定不成立に伴ってＥＣＵ５０がステップ１３８に進む場合は、ＣＶＴを暖機する必要があるため本来であればデバイス暖機優先モードを使用したい状況である。しかしながら、ここでは、冷却水温度がそれなりに高いためオーバーヒート回避を優先しつつ、異常箇所を有するデバイス暖機優先モードの使用をフェールセーフの観点で避けるため、ステップ１３８では、ヒータ要求のない状況下ではあるがヒータ通水モードが使用されるようにロータリ切替弁４２が制御される。また、ステップ１２８の判定が不成立となる場合にも、ＥＣＵ５０はステップ１３８に進む。この場合にも、ヒータ要求のない状況下であるがフェールセーフの観点から、ヒータ通水モードが使用されるようにロータリ切替弁４２が制御される。

また、ステップ１２６の判定が不成立となる場合には、ＥＣＵ５０はステップ１４０に進む。ステップ１４０では、特定した異常箇所はデバイス回路２４の開度が第１所定開度未満であって第２所定開度以上となるときのロータの回転角度であるか否かを判定する。ここで、ＣＶＴのロックアップ（より具体的には、ＣＶＴと内燃機関１０との間に介在するトルクコンバータのロックアップ）を許可する冷却水温度が２０℃であった場合には、ＣＶＴ油温が２０℃以下であると、ロックアップ機能を利用できないため、さらなる燃費悪化が懸念される。したがって、このような状況下では、デバイス（ＣＶＴ）の暖機の重要性がより高くなる。その一方で、ＣＶＴ油温がこのように低ければ、デバイス回路２４の開度が１５％程度であってもＣＶＴ油温と冷却水温度との温度差が大きくなる。このため、デバイス回路２４内の冷却水の流量が少なくてもＣＶＴの暖機機能を確保し易くなる。本ステップ１４０における第２所定開度は、ＣＶＴ油温が２０℃以下となる状況下においてＣＶＴの暖機機能を確保可能といえるデバイス回路２４の開度範囲の下限を判別可能とするために事前に設定された値（ここでは、一例として１５％）である。さらに付け加えると、この第２所定開度は、ロックアップ許可水温に応じてＣＶＴの暖機の重要性がより高くなるＣＶＴ油温（上記の例では２０℃）が変化することに伴って変化する。

ステップ１４０の判定が不成立である場合、つまり、デバイス回路２４の開度が第２所定開度未満であるためにＣＶＴの暖機機能の確保ができないと判断できる場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ１３８に進み、フェールセーフの観点でヒータ通水モードを使用する。一方、ステップ１４０の判定が成立する場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ１４２に進み、ＣＶＴ油温が第２所定温度以下であるか否かを判定する。この第２所定温度は、上述のように、デバイス（ＣＶＴ）の暖機機能への要求がより高くなるＣＶＴ油温の閾値（ここでは、一例として２０℃）として事前に設定されたものである。さらに付け加えると、上述の理由により、この第２所定温度は、ロックアップ許可水温に応じた値に設定されることになる。

ステップ１４２の判定が不成立となる場合、つまり、第２所定開度は確保できているがＣＶＴ油温が第２所定温度よりも高いために現在のデバイス回路２４の開度ではデバイスの暖機機能の確保が困難であると判断できる場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ１３８に進み、フェールセーフの観点でヒータ通水モードを使用する。一方、ステップ１４２の判定が成立する場合、つまり、デバイス回路２４の開度は第１所定開度（３０％）よりも小さいが第２所定開度（１５％）は確保できており、かつＣＶＴ油温がロックアップ許可水温以下となる低ＣＶＴ油温下である場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ１３０以降の処理を実行する。低ＣＶＴ油温下において高まるＣＶＴの暖機機能の要求をできるだけ充足するためである。

以上説明した本実施形態のフェールセーフ制御によれば、デバイス回路２４の開度が第１所定開度（３０％）以上となるときのロータの回転角度（デバイス暖機優先モード側の範囲Ｅ〜範囲Ｆ内の回転角度であり、ここでは、説明の便宜上、「第１回転角度」と称する）が異常箇所となる状況下において、ＣＶＴ油温が第１所定温度（５０℃）以下である場合には、第１回転角度の近傍（手前）までロータの回転が許容される。また、デバイス回路２４の開度が第１所定開度（３０％）未満であって第２所定開度（１５％）以上となるときのロータの回転角度（デバイス暖機優先モード側の範囲Ｅ内の回転角度であり、ここでは、説明の便宜上、「第２回転角度」と称する）が異常箇所となる状況下において、ＣＶＴ油温が第１所定温度よりも低い第２所定温度（２０℃）以下である場合には、第１回転角度と比べて範囲Ａに近い第２回転角度の近傍（手前）までロータの回転が許容される。このような制御によれば、デバイス暖機優先モード内に異常箇所が認められる状況下においてデバイス（ＣＶＴ）の暖機要求がある場合には、単に（一律に）デバイス暖機優先モードの利用を禁止するのではなく、ＣＶＴ油温に応じてロータの回転角度の制限の度合いが変更される。より具体的には、異常発生時のＣＶＴ油温が第２所定温度（２０℃）から第１所定温度（５０℃）までの範囲内の温度である場合には、ＣＶＴ油温が第２所定温度（２０℃）未満の範囲内の温度である場合と比べて、フェールセーフ制御中のロータの回転角度の許容範囲が緩和される。このため、本実施形態の制御によれば、異常箇所と現在のＣＶＴ油温とを考慮して、（特に低ＣＶＴ油温下において）デバイス回路２４を極力使用できるようになる。このため、ロータリ切替弁４２の異常発生時に、デバイス（ＣＶＴ）の暖機機能を極力確保できるようにすることができる。そして、このような対策を、オーバーヒートの回避に配慮しつつ行うことができる。このため、燃費と信頼性の両立が可能となる。

（ロータの異常箇所の検出手法の他の一例）
図６は、本発明の実施の形態１における異常箇所学習に用いることができるロータの異常箇所の検出手法の他の一例を説明するための図である。図６は、ロータの回転速度とポジションセンサ４６の検出値（すなわち、ロータの回転角度）との関係を表した図である。ロータの回転速度は、ポジションセンサ４６により検出されるロータの回転角度に基づいて算出することができる。図２に示す可動範囲内においてロータを回転させた場合、何らかの原因により特定の部位（回転角度）においてロータの動きに抵抗がある場合には、図６中に「異常値」として示すように、ロータ回転速度が遅くなる。したがって、異常の発生を判断可能なロータの回転速度の閾値βを事前に定めておくことにより、閾値βを超える回転速度（異常値）が検出されたロータの回転角度を異常箇所として特定することができる。

なお、上述した実施の形態１においては、ロータリ切替弁４２が本発明における「制御バルブ」に、範囲Ａが本発明における「第１範囲」に、範囲Ｅが本発明における「第２範囲」に、範囲Ｆが本発明における「第３範囲」に、範囲Ｂが本発明における「第４範囲」に、範囲Ｃが本発明における「第５範囲」に、範囲Ｄが本発明における「第６範囲」に、ロータの第１回転角度が本発明における「第１制御位置」に、ＣＶＴ油温が本発明における「デバイスに関する温度」に、ロータの第２回転角度が本発明における「第２制御位置」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が図４に示すフローチャートに従ってロータリ切替弁４２を制御することにより本発明における「駆動手段」が実現されており、そして、ＥＣＵ５０がステップ１００、１０２および１０４の処理を実行することにより本発明における「異常箇所検出手段」が実現されている。

１０ 内燃機関
１２ シリンダブロック
１４ シリンダヘッド
１６ ウォータジャケット
１８ 冷却水回路
２０ ラジエータ回路
２２ ヒータ回路
２４ デバイス回路
２６ ラジエータ
２８ ヒータコア
３０ ＥＧＲクーラ
３２ ＣＶＴウォーマ
３４ エンジンオイルクーラ
３６ ウォータポンプ
３８ 入口側共通流路
４０ 出口側共通流路
４２ ロータリ切替弁
４２ａ 流入ポート
４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ 流出ポート
４４ 電動モータ
４６ ポジションセンサ
４８ 水温センサ
５０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
５２ ＣＶＴ油温センサ
５４ イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）
５６ ＭＩＬ（Malfunction Indication Lamp）

Claims (1)

1. 内燃機関の本体を介して冷却水が循環する複数の回路として、前記冷却水の熱を放出するラジエータを前記冷却水が通過するラジエータ回路と、暖機が必要なデバイスを前記冷却水が通過するデバイス回路と、前記内燃機関を搭載する車両の車室内空調用のヒータコアを前記冷却水が通過するヒータ回路とを含む冷却水回路と、
   前記冷却水の経路を前記複数の回路の中から変更可能であって、かつ、前記複数の回路の個々の回路内の前記冷却水の流量を連続的に変更可能な制御バルブと、
   前記制御バルブを所定の可動範囲内で変位させる駆動手段と、
   前記内燃機関の始動時に、前記可動範囲内における前記制御バルブの異常箇所を検出する異常箇所検出手段と、
   を備え、
   前記可動範囲は、第１範囲、第２範囲、第３範囲、第４範囲、第５範囲および第６範囲を少なくとも含み、
   前記第１範囲では、前記ラジエータ回路、前記デバイス回路および前記ヒータ回路のすべてが前記制御バルブによって閉塞され、
   前記第２範囲は、前記第１範囲を超えて前記制御バルブを特定方向に変位させた状態で得られる範囲であって、当該第２範囲では、前記デバイス回路のみが開放され、
   前記第３範囲は、前記第２範囲を超えて前記制御バルブを前記特定方向にさらに変位させた状態で得られる範囲であって、当該第３範囲では、前記デバイス回路および前記ラジエータ回路が開放され、
   前記第４範囲は、前記第１範囲を超えて前記制御バルブを前記特定方向と反対方向に変位させた状態で得られる範囲であって、当該第４範囲では、前記ヒータ回路のみが開放され、
   前記第５範囲は、前記第４範囲を超えて前記制御バルブを前記反対方向にさらに変位させた状態で得られる範囲であって、当該第４範囲では、前記デバイス回路および前記ヒータ回路が開放され、
   前記第６範囲は、前記第５範囲を超えて前記制御バルブを前記反対方向にさらに変位させた状態で得られる範囲であって、当該第６範囲では、前記デバイス回路、前記ヒータ回路および前記ラジエータ回路が開放され、
   前記駆動手段は、前記第２範囲もしくは前記第３範囲において前記デバイス回路の開度が第１所定開度以上となるときの前記制御バルブの制御位置である第１制御位置が前記異常箇所となる状況下において、前記デバイスに関する温度が第１所定温度以下である場合には、前記第１制御位置の近傍まで前記制御バルブの変位を許容し、
   前記駆動手段は、前記第２範囲において前記デバイス回路の開度が第２所定開度以上であって前記第１所定開度未満となるときの前記制御バルブの制御位置である第２制御位置が前記異常箇所となる状況下において、前記デバイスに関する温度が第１所定温度よりも低い第２所定温度以下である場合には、前記第１制御位置と比べて前記第１範囲に近い前記第２制御位置の近傍まで前記制御バルブの変位を許容することを特徴とする内燃機関の冷却装置。

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