JP2017008824A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの短時間の自動停止及び再始動が行われる内燃機関において、短時間のエンジン停止によって冷却装置の制御性が悪化することを抑制する。
【解決手段】冷却装置は、エンジン本体を通過した冷媒をラジエータ、デバイス及びヒータとの間でそれぞれ熱交換させた後に戻すための冷媒循環流路を備えている。冷媒循環流路には、ラジエータ、デバイス及びヒータへ流通される冷媒の量をそれぞれ調整可能なロータリーバルブとしての多機能弁が配置されている。制御装置は、アイドルストップスタート制御等によるエンジンの自動停止が行われる場合には、自動停止前の運転中に実施されていた多機能弁のバルブ制御を自動停止中も継続して実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関の冷却装置に関する。

特許文献１には、エンジンと空調ユニットのヒータコアとを連結するエンジン冷却水循環回路に、エンジン冷却水を貯液・流通する蓄熱器を備えたシステムが開示されている。エンジン冷却水循環回路におけるエンジン側出入口と蓄熱器側入口の連通部分にはエンジン側バルブが配置され、また、ヒータコア側出入口と蓄熱器側出口の連通部分にはヒータ側バルブが配置されている。

このようなエンジン冷却水循環回路を備える特許文献１のシステムでは、上記バルブを切り替えることにより、「蓄熱モード」、「蓄熱維持モード」、「エンジン即暖モード」及び「室内即暖モード」の４つのモードを選択することができる。具体的には、エンジン停止時には、エンジン側バルブ及びヒータ側バルブをともに閉位置として蓄熱器側出入口を遮断する「蓄熱維持モード」が選択され、高温のエンジン冷却水が蓄熱器内に保温貯蔵される。

特許第４７５５５７２号公報 特開２００４−２１８５７７号公報

ところで、例えば、アイドリングストップアンドスタート制御を行うシステム（以下、「Ｓ＆Ｓシステム」とも称する）や、ハイブリッド車両においてエンジンの間欠停止運転を行うシステム（以下、「ＨＶ間欠停止システム」とも称する）のように、運転状態に応じてエンジンを自動で停止および再始動を行うシステムが知られている。この種のシステムを搭載した車両では、所定の停止条件が成立した場合にエンジンが停止され、エンジン停止中に所定の再始動条件が成立した場合にエンジンが再始動される。

ここで、特許文献１に開示されたシステムにおいて、上記Ｓ＆ＳシステムやＨＶ間欠停止システムによるエンジンの自動停止及び再始動が行なわれると、エンジンの自動停止を受けてバルブが閉位置に動作され、その後エンジンの再始動を受けて再びバルブが元の位置まで戻されることとなる。この場合、エンジン冷却水循環回路を流れる冷却水の状態が意図する状態となるまでに時間を要することとなり、その結果冷却装置の制御性が悪化するおそれがある。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、エンジンの短時間の自動停止及び再始動が行われる内燃機関において、短時間のエンジン停止によって冷却装置の制御性が悪化することを抑制することの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。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、所定の停止条件が成立した場合に内燃機関を自動停止させ、自動停止中に所定の再始動条件が成立した場合に前記内燃機関を自動始動させる自動停止始動制御を実行可能に構成された内燃機関の冷却装置において、
内燃機関の本体を通過した冷媒を第１熱交換器と熱交換させた後に前記本体に戻すための第１冷媒循環流路と、
前記第１冷媒循環流路の途中に設けられた電動式のバルブと、
前記内燃機関の運転時に前記冷媒の温度に応じて前記バルブを動作させる第１制御と、前記内燃機関の完全停止時に前記バルブを動作させる第２制御と、を実行可能に構成された制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第１制御の実行中に前記自動停止始動制御による自動停止が行われる場合に、当該自動停止の間前記第１制御を継続して実行するように構成されていることを特徴としている。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記第１制御は、前記冷媒の温度を目標温度に近づけるように前記バルブを動作させる温度制御を含んで構成されることを特徴としている。

また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
冷媒を前記第１冷媒循環流路に循環させる電動ウォータポンプを更に備え、
前記制御装置は、前記第１制御の実行中に前記電動ウォータポンプを駆動するように構成されていることを特徴としている。

また、第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記第１制御は、前記冷媒の温度が所定の暖機温度よりも低い場合に、前記第１冷媒循環流路における冷媒の循環が停止されるように前記バルブを動作させる暖機制御を含んで構成されることを特徴としている。

また、第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記本体を通過した冷媒を第２熱交換器と熱交換させた後に前記本体に戻すための第２冷媒循環流路を更に備え、
前記第２冷媒循環流路の途中に前記バルブが設けられ、
前記バルブは、回転自在なロータを内部に備えるロータリーバルブとして構成され、前記ロータの回転位置に応じて、前記第１冷媒循環流路の側の第１開度及び前記第２冷媒循環流路の側の第２開度が変化するように構成され、
前記第１制御は、前記第２熱交換器に接続された補機の動作要求に応じて前記第２開度を調整する補機制御を含んで構成されることを特徴としている。

また、第６の発明は、第５の発明において、
前記ロータリーバルブは、前記第１開度及び前記第２開度が何れも全開となる基準位置から前記ロータを回転させることにより、前記第１開度及び前記第２開度がそれぞれ全開から全閉へと変化し、前記ロータをさらに回転させることにより、前記第１開度及び前記第２開度がそれぞれ全閉から全開へと変化するように構成され、
前記第１制御の実行中に前記自動停止始動制御による自動停止が行われた場合において、前記ロータの回転位置が前記第１開度及び前記第２開度が何れも全閉となる水止め位置である場合には、当該自動停止の間前記ロータの回転位置を前記水止め位置に保持する保持装置を更に備えることを特徴としている。

また、第７の発明は、第１乃至第６の何れか１つの発明において、
前記自動停止始動制御は、アイドリングストップアンドスタート制御を含むことを特徴としている。

第１の発明によれば、冷却装置は、本体を通過した冷媒を第１熱交換器と熱交換させた後に当該本体へ戻す第１冷媒循環流路と、当該第１冷媒循環流路の途中に設けられた電動式のバルブと、内燃機関の運転時に冷媒の温度に応じてバルブを動作させる第１制御と、内燃機関の完全停止時にバルブを動作させる第２制御と、を実行可能に構成された制御装置と、を備えている。そして、制御装置は、第１制御の実行中に自動停止始動制御による自動停止が行われる場合に、自動停止の間第１制御を継続して実行するように構成されている。このため、本発明によれば、内燃機関の自動停止中にも冷媒の温度に応じたバルブ動作が行なわれるので、内燃機関の自動停止から再始動される際の冷却装置の制御性悪化を抑制することができる。

第２の発明によれば、冷媒の温度を目標温度に近づける温度制御が実行されている場合において自動停止が行われる場合に、当該温度制御が自動停止の間継続される。このため、本発明によれば、内燃機関が再始動された場合に冷媒の温度を速やかに目標温度に近づけることができる。

第３の発明によれば、温度制御の実行中には、第１冷媒循環流路に設けられた電動ウォータポンプが駆動される。このため、本発明によれば、内燃機関の自動停止中においても第１冷媒循環流路に冷媒を循環させることができるので、内燃機関の自動停止から再始動される際の冷却装置の制御性悪化を抑制することができる。

第４の発明によれば、第１冷媒循環流路における冷媒の循環を停止させて暖機を行う暖機制御を実行している場合において自動停止が行われる場合に、当該暖機制御が自動停止の間継続される。このため、本発明によれば、内燃機関の自動停止中にも冷媒の循環が停止させるので、内燃機関が再始動されたときの冷却装置の制御性悪化を抑制することができる。

第５の発明によれば、バルブはロータを内部に備えるロータリーバルブとして構成されている。ロータリーバルブは、ロータの回転動作に時間を要する。本発明によれば、内燃機関の自動停止中にも第１制御が継続されるので、内燃機関の自動停止から再始動される際にロータリーバルブのロータが大きく動作されて冷却装置の制御性が悪化することを抑制することができる。また、本発明によれば、内燃機関の自動停止中にも第２熱交換器に冷媒を流通させる要求に応じたバルブの動作が行なわれるので、内燃機関の自動停止から再始動される際の冷却装置の制御性悪化を抑制することができる。

第６の発明によれば、自動停止が行なわれる場合において、ロータリーバルブのロータの回転位置が第１開度及び第２開度の両方が全閉となる水止め位置である場合には、自動停止中のロータが当該水止め位置で保持される。水止め位置となるロータの回転位置は、第１開度及び第２開度の何れを開弁する際にも速やかに動作可能な位置となっている。このため、本発明によれば、内燃機関の再始動時において冷却装置の制御性を向上させて燃費を向上させることができる。

第７の発明によれば、アイドリングストップアンドスタート制御による自動停止時及び再始動時における冷却装置の制御性悪化を抑制することができる。

本発明の実施の形態１の冷媒装置の構成を説明するための図である。 多機能弁のロータの動作計画を示す図である。 ＥＣＵによる温度制御の制御フローを示すフローチャートである。 ＥＣＵによるバルブ制御の制御フローを示すフローチャートである。 ＥＣＵによる短時間エンジン停止時の最適制御の制御フローを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図面を参照して説明する。

［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の冷媒装置の構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施の形態の冷媒装置は、車両に搭載される内燃機関としてのエンジン１０を備えている。エンジン１０の本体（シリンダブロックやシリンダヘッド）には、ウォータジャケット３４が設けられている。このウォータジャケット３４を流れる冷媒（冷却水）とエンジン１０との間で熱交換が行われる。

ウォータジャケット３４を流れる冷媒は、電動式のウォータポンプ１２から供給される。ウォータポンプ１２は、回転により冷媒を送液するインペラと、このインペラを回転させるモータとを備えている（何れも図示しない）。モータの回転を電気的に制御することで、ウォータポンプ１２から吐出される冷媒の流量や吐出圧が変更される。

ウォータジャケット３４の入口部とウォータポンプ１２の吐出ポート（図示しない）とは、供給流路１４によって接続されている。ウォータジャケット３４の出口部には、戻り流路１６が接続されている。戻り流路１６は途中で３つの流路１６ａ〜１６ｃに分岐している。分岐流路１６ａ〜１６ｃは、独立してウォータポンプ１２の吸入ポート（図示しない）に接続されている。つまり、本実施の形態の冷媒装置は、供給流路１４、ウォータジャケット３４および戻り流路１６が共通し、分岐流路１６ａ〜１６ｃが独立する３つの冷媒循環流路を備えている。

第１の循環流路は、分岐流路１６ａに設けられたラジエータ２０に冷媒を通過させる流路であり、供給流路１４、戻り流路１６及び分岐流路１６ａによって構成される。ラジエータ２０に冷媒を通過させると、外気と冷媒との間で熱交換が行われる。第２の循環流路は、分岐流路１６ｂに設けられたデバイス２２に冷媒を通過させる流路であり、供給流路１４、戻り流路１６及び分岐流路１６ｂによって構成される。デバイス２２には、オイルクーラ、ＥＧＲクーラ、ＡＴＦ（自動変速機油）ウォーマ等の熱交換器が含まれている。デバイス２２に冷媒を通過させると、デバイス２２を流れる流体（オイル、ＥＧＲガス等）と冷媒との間で熱交換が行われる。さらに、第３の循環流路は、分岐流路１６ｃに設けられた車内空調用の熱交換器としてのヒータ２４に冷媒を通過させる流路であり、供給流路１４、戻り流路１６及び分岐流路１６ｃによって構成される。ヒータ２４に冷媒を通過させると車内暖房用空気と冷媒との間で熱交換が行われる。なお、以下の説明では、デバイス２２又はヒータ２４等、冷媒装置が備えるラジエータ２０以外の熱交換器を総称して補機と称することとする。

第１〜第３の循環流路が分岐する部分、即ち、戻り流路１６が分岐流路１６ａ〜１６ｃに分岐する部分には、ロータリーバルブとして構成された多機能弁１８が設けられている。多機能弁１８は、排出ポート１８ａ〜１８ｃおよび流入ポート１８ｄを有するバルブボディと、バルブボディ内に回転軸を中心に回転自在に収容されたロータと、ロータを回転させるモータと、を備えている（何れも図示しない）。モータによってロータを回転させると、各排出ポートと流入ポート１８ｄとの間の開口面積が変化して、各排出ポートと流入ポート１８ｄとの連通状態が変化する。つまり、各分岐流路の開口面積が変化して各分岐流路の開閉状態（開度）が変化する。多機能弁１８によれば、各分岐流路に流す冷媒の流量、各分岐流路の熱交換器への熱の分配や、冷媒装置内を循環させる冷媒の温度を制御できる。

本実施の形態の冷媒装置は、更に、制御装置としてのＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０は、少なくとも入出力インタフェースとメモリとＣＰＵとを備えている。入出力インタフェースは、各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、アクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられる。ＥＣＵ４０が信号を取り込むセンサには、ウォータジャケット３４の出口部に設けられ、本体から流出する冷媒の温度を検出する温度センサ２６、エンジン１０の回転速度を検出するためのクランク角センサ２８、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ３０、車内空調としてのヒータのＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチ３２等が含まれる。ＥＣＵ４０が操作信号を出すアクチュエータには、上述したウォータポンプ１２のモータや、多機能弁１８のモータが含まれる。メモリには、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の動作］
（アイドリングストップアンドスタート制御）
本実施の形態１のシステムにおいて、ＥＣＵ４０が実行する制御には、エンジン１０のアイドリングストップアンドスタート制御が含まれる。アイドリングストップアンドスタート制御は、所定の停止条件が成立した場合にエンジン１０を自動停止させ、その後のエンジン停止中に所定の再始動条件が成立した場合にエンジン１０を再始動させる制御である。所定の停止条件及び所定の再始動条件は適宜設定される。アイドリングストップアンドスタート制御については既に多くの文献において周知であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

なお、上記アイドリングストップアンドスタート制御による自動停止は、イグニッションをＯＮに維持した状態での停止であって、その停止時間は数秒間或いは数分間といった比較的短時間となる。以下の説明では、アイドリングストップアンドスタート制御等、イグニッションをＯＮに維持した状態でのエンジン１０の自動停止を、「短時間エンジン停止」と称し、イグニッションをＯＦＦにすることによるエンジンの完全停止を「通常エンジン停止」と称することとする。

（多機能弁を用いたバルブ制御）
多機能弁１８は、ロータの基準位置からの回転角度（以下、「ロータの回転角度」と称する）に関連付けて定めた当該ロータの動作計画に基づいて、各分岐流路の開閉状態を制御することができる。以下、図２を参照しながらこの動作計画について説明する。

図２は、多機能弁１８のロータの動作計画を示す図である。図２の横軸がロータの回転角度を示し、縦軸が各分岐流路の開閉状態の変化を示している。図２において、領域ｄは、全ての分岐流路に流す冷媒の流量がゼロとなる水止め位置（Zero flow）となっている。領域ｄから右に進む方向にロータを回転させると、ロータの回転角度が領域ｄの隣の領域ｃに移行する。領域ｃでは分岐流路１６ｃが開き始め、ヒータ２４に冷媒が通過し始める。ここから更にロータを回転させると、分岐流路１６ｃが完全に開き、ロータの回転角度が領域ｃの隣の領域ｂに移行する。領域ｂでは分岐流路１６ｃが完全に開いた状態で分岐流路１６ｂが開き始め、デバイス２２に冷媒が通過し始める。ここから更にロータを回転させると、分岐流路１６ｂが完全に開き、ロータの回転角度が領域ｂの隣の領域ａに移行する。領域ａでは、分岐流路１６ｃ及び分岐流路１６ｂが完全に開いた状態で分岐流路１６ａが開き始め、ラジエータ２０に冷媒が通過し始める。ここから更にロータを回転させると、分岐流路１６ａが完全に開く。なお、分岐流路１６ａが完全に開かれるロータの回転角度の位置がロータの回転限界（Rotation limit）に相当し、この回転限界を上述の基準位置として動作計画が策定されている。

また、図２において、領域ｄから左に進む方向にロータを回転させると、領域ｄの隣の領域ｅに移行する。領域ｅでは分岐流路１６ｂが開き始め、デバイス２２に冷媒が通過し始める。ここから更にロータを回転させると、分岐流路１６ｂが完全に開き、ロータの回転角度が領域ｅの隣の領域ｆに移行する。領域ｆでは分岐流路１６ｂのみが開き、デバイス２２にのみ冷媒が通過する。ここから更にロータを回転させると、ロータの回転角度が領域ｆの隣の領域ｇに移行する。領域ｇでは、分岐流路１６ｂが完全に開いた状態で分岐流路１６ａが開き始め、ラジエータ２０に冷媒が通過し始める。ここから更にロータを回転させると、分岐流路１６ａが完全に開く。

本実施の形態のシステムでは、ＥＣＵ４０は、エンジン１０の運転状態及び補機の動作状態に応じて、多機能弁１８のロータの回転角度を制御するバルブ制御を実行する。ＥＣＵ４０が実行可能なバルブ制御には、エンジン１０の運転時に冷媒の温度に応じて多機能弁１８を動作させる運転時制御と、通常エンジン停止時に多機能弁１８を動作させる通常エンジン停止時制御と、が含まれる。以下、これらの制御について詳細に説明する。

（運転時制御について）
運転時制御には、冷媒の温度を調整するための温度制御、暖機時に冷媒温度を昇温させるための暖機制御、及び補機の動作を制御するための補機制御が含まれる。暖機制御は、エンジン１０の暖機時に行なわれる制御であり、具体的には分岐流路１６ａの開度を制御する。暖機制御では、ＥＣＵ４０は、温度センサ２６により検出された冷媒温度が所定の暖機温度に到達するまでの期間に、多機能弁１８のロータを領域ｂから領域ｆの範囲に動作させる。なお、所定の暖機温度は、エンジン１０の暖機が完了したと判断される温度として、予め定められた値（例えば８０℃）が用いられる。これにより、分岐流路１６ａの開度が完全に閉じられる（全閉される）ので、ラジエータ２０への冷媒の流通が制限される。

冷媒温度が所定の暖機温度に到達した後は、当該暖機制御から温度制御へと移行する。暖機制御は、エンジン１０のエンジン冷却水の温度を調整する制御であり、冷媒の温度に応じて分岐流路１６ａの開度を制御する。より詳しくは、温度制御では、ＥＣＵ４０は、ウォータポンプ１２を駆動させるとともに冷媒の温度が目標温度に近づくように、多機能弁１８のロータの回転角度を領域ａ又は領域ｇの範囲で調整する。これにより、分岐流路１６ａの開口面積を変化させてラジエータ２０へ流通する冷媒量を調整することができるので、冷媒であるエンジン冷却水の温度を調節することができる。

図３は、ＥＣＵ４０による温度制御の制御フローを示すフローチャートである。ＥＣＵ４０は、このようなフローで表されるルーチンをＥＣＵのクロック数に対応する所定の制御周期で繰り返し実行する。

図３に示すルーチンでは、まず、エンジン冷却水の目標水温が算出される（ステップＳ１）。ここでは、具体的には、クランク角センサ２８及びアクセル開度センサ３０等の信号を用いて、現在のエンジン負荷とエンジン回転速度が算出される。そして、エンジン負荷とエンジン回転速度を引数として目標水温が規定されたマップを用いて、算出された現在のエンジン負荷とエンジン回転速度に対応する目標水温が特定される。

次に、目標ラジエータ流量割合算出用の目標水温が算出される（ステップＳ２）。ここでは、具体的には、ラジエータ２０内の水温であるラジエータ水温が検出される。そして、上記ステップＳ１において算出された目標水温を、検出されたラジエータ水温によって補正することにより、目標ラジエータ流量割合算出用の目標水温が算出される。なお、目標ラジエータ流量割合算出用の目標水温はラジエータ水温が高いほど小さな値として算出される。

次に、目標ラジエータ流量割合が算出される（ステップＳ３）。なお、ここでいう目標ラジエータ流量割合は、ラジエータ２０へと接続された排出ポート１８ａが全開に開口されている状態の流量を１００％として、目標の流量割合となる排出ポート１８ａの開口率を示している。ＥＣＵ４０は、目標水温とエンジン負荷を引数として目標ラジエータ流量割合を規定したマップを記憶している。このマップでは、エンジン負荷が高いほど目標ラジエータ流量割合は大きな値として特定される。ここでは、具体的には、上記マップを用いて、ステップＳ２において補正された補正後の目標水温と現在のエンジン負荷に対応する目標ラジエータ流量割合が特定される。

次に、温度センサ２６によって検出された現在水温が上記ステップＳ１において算出された目標水温に収束したか否かが判定される（ステップＳ４）。その結果、現在水温が目標水温に収束していないと判定された場合には、次のステップに移行して、目標水温偏差に応じて目標ラジエータ流量割合が補正される（ステップＳ５）。ここでは、具体的には、目標水温に対する現在水温の偏差が目標水温偏差として算出される。そして、算出された目標水温偏差が大きいほど目標ラジエータ流量割合が大きな値に補正される。

上記ステップＳ４の処理において、現在水温が目標水温に収束したと判定された場合、又は上記ステップＳ５の処理が行なわれた後は、次のステップに移行し、目標回転角度が算出される（ステップＳ６）。ここでは、具体的には、多機能弁１８の排出ポート１８ａの開口率が算出された目標ラジエータ流量割合となるための多機能弁１８の回転角度の目標値が算出される。

このように、図２に示すルーチンによれば、現在水温が目標水温に近づくための多機能弁１８の回転角度を精度よく算出することができる。

さらに、補機制御は、デバイス２２又はヒータ２４等の熱交換器に冷媒を流通させる制御であり、より詳しくは、分岐流路１６ｂ又は１６ｃの開度を制御する。ＥＣＵ４０は、デバイス２２へ冷媒を流通させる要求がある場合には、多機能弁１８のロータの回転角度を領域ｅから領域ｇ、又は領域ｂから領域ａの範囲に動作させ、当該要求がない場合には領域ｃから領域ｄの範囲に動作させる。このような制御によれば、要求に応じて分岐流路１６ｂの開度を調整してデバイス２２に冷媒を流通させることができるので、この冷媒とデバイス２２を流れる流体との間の熱交換によってエンジンオイルやＥＧＲガスを冷却して燃費を向上させることができる。

また、ＥＣＵ４０は、ヒータ２４へ冷媒を流通させる要求がある場合、つまりスイッチ３２がＯＮとされている場合に、多機能弁１８のロータの回転角度を領域ｃから領域ａの範囲に動作させ、当該要求がない場合、つまりスイッチ３２がＯＦＦとされている場合に領域ｄから領域ｇの範囲に動作させる。このような制御によれば、ヒータ２４のＯＮ／ＯＦＦ要求に応じて分岐流路１６ｃの開度を調整してヒータ２４に冷媒を流通させることができるので、この冷媒と車内暖房用空気との間の熱交換によって車内空気を温めることができる。

（通常エンジン停止時制御について）
通常エンジン停止時制御は、多機能弁１８のロータの回転角度を領域ａの基準位置に動作させるとともにエンジンを完全停止する制御である。通常エンジン停止は、短時間エンジン停止とは異なり短時間での自動再始動を伴わないため、多機能弁１８の動作を継続させる必要性がない。通常エンジン停止時制御によれば、エンジン１０の完全停止時に分岐流路１６ａから１６ｃの開度が全て最大開度に固定されるので、エンジン停止中のメンテナンス性の向上や安全の担保の要求に応えることができる。

（実施の形態１の特徴的動作）
多機能弁１８を用いたバルブ制御によれば、温度制御又は暖機制御と、補機制御とを同時に行うことができるので、エンジン性能と空調等の補機性能との両立を図ることが可能となる。しかしながら、多機能弁１８を用いたバルブ制御では、エンジン１０を停止する場合に次のような問題がある。すなわち、運転者によってイグニッションがＯＦＦにされてエンジンが完全に停止される通常エンジン停止では、上述した通常エンジン停止時制御によって多機能弁１８のロータの回転角度の位置が基準位置に動作される。しかしながら、イグニッションをＯＮに維持した状態での短時間エンジン停止において、上記通常エンジン停止時制御が行なわれると、多機能弁１８のロータの回転角度の位置が基準位置に動作されてしまう。このため、エンジン１０が再始動された際に再び多機能弁１８のロータの回転角度の位置を運転状態に応じた位置まで動作させることが必要となる。例えば、ロータの回転角度が領域ｇに動作されている温度制御の実行中に短時間エンジン停止が行なわれると、温度制御の停止に伴いロータの回転角度が領域ｇから領域ａまで動作される。そして、その後短時間の後に再始動が行なわれると、温度制御の開始に伴い再びロータの回転角度を領域ａから領域ｇまで戻す動作が必要となる。このような短時間エンジン停止及び再始動における一連の動作では、エンジンが再始動されてから多機能弁１８のロータが再び所定の回転角度まで回転するまでに時間を要してしまい、その間の制御性が悪化してしまう。

そこで、本実施の形態のシステムでは、エンジン１０を停止する場合のバルブ制御において、通常エンジン停止と短時間エンジン停止とを区別して異なる制御を実行することとしている。より詳しくは、ＥＣＵ４０は、エンジン１０の停止が通常エンジン停止である場合には、多機能弁１８のロータの回転角度を領域ａの基準位置に動作させるとともにエンジンを停止する通常エンジン停止時制御を実行する。一方、ＥＣＵ４０は、エンジン１０の停止が短時間エンジン停止である場合には、停止直前に実行されている運転時制御を継続しつつエンジンを停止する。このような制御によれば、短時間エンジン停止によるエンジン停止中にもロータの回転角度が冷媒温度に応じて動作されるので、エンジン１０の再始動時にロータの回転角度が大きく動作されて制御性が悪化することを抑制することができる。

なお、短時間エンジン停止中に温度制御を継続している場合においては、補機制御による分岐流路１６ｂ及び１６ｃの開度を停止直前の状態に保持することとしてもよいが、補機制御を継続して実行することがより好ましい。この場合、短時間エンジン停止中に温度制御を継続している場合において、例えばヒータ２４へ冷媒を流通させる要求が出されていない状態から当該要求が出された場合には、ロータの回転角度が領域ｇから領域ａへと移行されて温度制御が継続される。このような制御によれば、エンジン１０の再始動時においてロータの回転角度が大きく動作されることを有効に抑制することができる。

また、短時間エンジン停止中に運転時制御として温度制御を継続している場合においては、ウォータポンプ１２を駆動し続けることが好ましい。これにより、短時間エンジン停止によるエンジン停止中であってもラジエータ２０へ冷媒を強制的に流通させることができるので、冷媒温度を精度よく目標温度に近づかせることが可能となる。

［実施の形態１の具体的処理］
次に、本実施の形態の冷却装置において実行されるバルブ制御の具体的処理について説明する。図４は、ＥＣＵ４０によるバルブ制御の制御フローを示すフローチャートである。ＥＣＵ４０は、このようなフローで表されるルーチンをＥＣＵのクロック数に対応する所定の制御周期で繰り返し実行する。

図４に示すルーチンでは、先ず、エンジン停止要求があるか否かが判定される（ステップＳ１０）。その結果、エンジン停止要求がない場合には本ルーチンは終了される。一方、上記ステップＳ１０においてエンジン停止要求がある場合には、次のステップに移行して、短時間エンジン停止の要求開中が判定される（ステップＳ１２）。ここでは、具体的には、イグニッションがＯＮの状態で、アイドリングストップアンドスタート制御のフラグがＯＮとなったか否か又はハイブリッド間欠運転の要求が出されているかが判定される。その結果、短時間エンジン停止の要求が出されていないと判定された場合には、通常エンジン停止の要求であると判断されて、次のステップに移行し、通常エンジン停止時の多機能弁位置へ制御される（ステップＳ１４）。ここでは、具体的には、通常エンジン停止時制御が実行されて、多機能弁１８のロータの回転角度が基準位置に戻される。これにより、分岐流路１６ａ，１６ｂ及び１６ｃが開かれる。

一方、上記ステップＳ１２において短時間エンジン停止の要求が出されていると判定された場合には、次のステップに移行して、短時間エンジン停止時の最適制御が実施される（ステップＳ１６）。ここでは、具体的には、短時間エンジン停止の直前に実行されている運転時制御が継続される。

このように、本実施の形態の冷却装置によれば、短時間のエンジン停止によって冷却装置の制御性が悪化することを抑制することが可能となる。

ところで、上述した実施の形態１の冷却装置では、通常エンジン停止時制御として、多機能弁１８のロータの回転角度を基準位置に戻して、分岐流路１６ａ，１６ｂ及び１６ｃを全て全開とする制御を行うこととした。しかしながら、通常エンジン停止時制御としての多機能弁１８の動作はこれに限られない。すなわち、通常エンジン停止時においてエンジン１０を保温する要求がある場合、デバイス２２やヒータ２４の要求がある場合等には、当該要求に応じた分岐流路１６ａ，１６ｂ及び１６ｃの開度に対応する回転位置に動作させることとしてもよい。このことは、後述する実施の形態２の冷却装置についても同様である。

また、上述した実施の形態１の冷却装置では、電動式のウォータポンプ１２を備える構成について説明したが、エンジン１０の回転を動力とする機械式のウォータポンプとして構成されていてもよい。なお、機械式のウォータポンプを利用した場合、短時間エンジン停止中にウォータポンプを駆動し続けることができないが、冷媒循環流路内に発生する対流の効果によって温度制御を継続することが可能となる。このことは、後述する実施の形態２の冷却装置についても同様である。

また、上述した実施の形態１の冷却装置では、ラジエータ２０、デバイス２２及びヒータ２４へのエンジン冷却水の流通をそれぞれ調整可能な多機能弁１８を備える構成について説明した。しかしながら、本発明を適用可能なバルブの構成はこれに限られず、少なくともラジエータへのエンジン冷却水の流通を調整できるのであれば、複数の排出ポートを備えた多機能弁として構成されていなくてもよい。また、多機能弁として構成されている場合には、ラジエータ２０に接続される排出ポートを備えるのであれば、他の排出ポートの数及び接続先は特に限定しない。このことは、後述する実施の形態２の冷却装置についても同様である。

また、上述した実施の形態１の冷却装置では、排出ポート１８ａ〜１８ｃを有する多機能弁１８を備える構成について説明した。しかしながら、本発明を適用可能なバルブは多機能弁に限られず、例えば、ラジエータ２０へと接続される排出ポート１８ａを開閉するバルブと、デバイス２２へと接続される排出ポート１８ｂを開閉するバルブと、ヒータ２４へと接続される排出ポート１８ｃを開閉するバルブと、がそれぞれ別のバルブとして構成されているものでもよい。このことは、後述する実施の形態２の冷却装置についても同様である。

また、上述した実施の形態１の冷却装置では、短時間エンジン停止として、アイドリングストップアンドスタート制御による自動停止を例に説明したが、短時間エンジン停止を実現可能な制御はこれに限られない。すなわち、イグニッションをＯＮに維持した状態でのエンジン１０の自動停止であれば、例えば、ハイブリッド車両におけるエンジンの間欠停止運転の自動停止でもよい。このことは、後述する実施の形態２の冷却装置についても同様である。

なお、上述した実施の形態１の冷却装置では、第１の循環流路が第１の発明の「第１冷媒循環流路」に相当し、ラジエータ２０が第１の発明の「第１熱交換器」に相当し、多機能弁１８が第１の発明の「バルブ」に相当し、運転時制御が第１の発明の「第１制御」に相当し、通常エンジン停止時制御が第１の発明の「第２制御」に相当し、アイドリングストップアンドスタート制御が第１の発明の「自動停止始動制御」に相当し、ＥＣＵ４０が第１の発明の「制御装置」に相当している。

また、上述した実施の形態１の冷却装置では、第２の循環流路又は第３の循環流路が、第５の発明の「第２冷媒循環流路」に相当し、分岐流路１６ａの側の開度が第５の発明の「第１開度」に相当し、分岐流路１６ｂ又は分岐流路１６ｃの側の開度が第５の発明の「第２開度」に相当し、デバイス２２又はヒータ２４が第５の発明の「第２熱交換器」に相当している。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２の冷却装置は、図１に記載されたハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

（実施の形態２の特徴）
上述した実施の形態１の冷却装置では、短時間エンジン停止時の多機能弁１８の最適制御として、短時間エンジン停止時に実行されている運転制御を継続することとした。ここで、暖機制御が行なわれている期間は分岐流路１６ａは常に一定開度（全閉）に制御されている。また、エンジン停止中は暖機が進行することはないため、短時間エンジン停止中に分岐流路１６ａの開度を停止直前の状態（つまり全閉）に保持することとしても特に問題はない。

そこで、本実施の形態２の冷却装置では、短時間エンジン停止時において運転時制御として暖機制御が行なわれている場合には、短時間エンジン停止中の多機能弁１８のロータの回転角度を直前の状態に保持することする。このような制御によれば、短時間エンジン停止によるエンジン停止中にロータの回転角度が基準位置まで戻されることがないため、エンジン１０の再始動時にロータの回転角度が大きく動作されて制御性が悪化することを抑制することができる。

［実施の形態２の具体的処理］
次に、本実施の形態の冷却装置において実行されるバルブ制御の具体的処理について説明する。図５は、ＥＣＵ４０による短時間エンジン停止時の最適制御の制御フローを示すフローチャートである。図５に示すルーチンは、上記図４に示すルーチンのステップＳ１４の処理に移行した場合に実行される。

図５に示すルーチンでは、先ず、温度制御中か否かが判定される（ステップＳ２０）。その結果、温度制御中でないと判定された場合には、次のステップに移行して、多機能弁１８のロータの回転角度が、エンジン停止直前の位置に保持される（ステップＳ２２）。

一方、上記ステップＳ２０の処理において、温度制御中であると判定された場合には、次のステップに移行して、図３に示すルーチンによる温度制御が継続される（ステップＳ２４）。

このように、本実施の形態の冷却装置によれば、短時間のエンジン停止によって冷却装置の制御性が悪化することを抑制することが可能となる。

ところで、上述した実施の形態２の冷却装置では、短時間エンジン停止時の最適制御において温度制御中でない場合に、多機能弁１８のロータの回転角度をエンジン停止直前の位置に保持することとした。しかしながら、温度制御中でない場合に実行可能な制御はこれに限られず、例えば補機制御を継続して実行することにより多機能弁１８のロータの回転角度を補機の動作要求に応じて動作させることとしてもよい。このような制御によれば、短時間エンジン停止中にスイッチ３２のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられた場合であっても、エンジンの再始動前にヒータ２４のＯＮ／ＯＦＦ要求に応じたロータの回転角度に動作させてエンジンの再始動時の冷却装置の制御性を向上させることができる。

ただし、短時間エンジン停止時において温度制御中ではない場合において、多機能弁１８のロータの回転角度が水止め位置にある場合には、短時間エンジン停止中の多機能弁１８のロータの回転角度を当該水止め位置に保持することが好ましい。水止め位置は、デバイス２２又はヒータ２４へ冷媒を流通させる要求が出された場合に、何れの要求であっても対応する回転角度へ速やかに移動させることができる。このため、短時間エンジン停止からの再始動後に上記要求が出された場合であっても、冷却装置の制御性が悪化することを抑制して燃費を向上させることができる。なお、上述した実施の形態２の冷却装置では、ＥＣＵ４０が第６の発明の「保持装置」に相当している。

１０ 内燃機関（エンジン）
１４ 供給流路
１６ 戻り流路
１６ａ〜１６ｃ 分岐流路
２０ ラジエータ
２２ デバイス
２４ ヒータ
２６ 温度センサ
２８ クランク角センサ
３０ アクセル開度センサ
３２ スイッチ
３４ ウォータジャケット
４０ ＥＣＵ（Electronic Control Unit）

Claims (7)

1. 所定の停止条件が成立した場合に内燃機関を自動停止させ、自動停止中に所定の再始動条件が成立した場合に前記内燃機関を自動始動させる自動停止始動制御を実行可能に構成された内燃機関において、
   内燃機関の本体を通過した冷媒を第１熱交換器と熱交換させた後に前記本体に戻すための第１冷媒循環流路と、
   前記第１冷媒循環流路の途中に設けられた電動式のバルブと、
   前記内燃機関の運転時に前記冷媒の温度に応じて前記バルブを動作させる第１制御と、前記内燃機関の完全停止時に前記バルブを動作させる第２制御と、を実行可能に構成された制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記第１制御の実行中に前記自動停止始動制御による自動停止が行われる場合に、当該自動停止の間前記第１制御を継続して実行するように構成されていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
2. 前記第１制御は、前記冷媒の温度を目標温度に近づけるように前記バルブを動作させる温度制御を含んで構成される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. 冷媒を前記第１冷媒循環流路に循環させる電動ウォータポンプを更に備え、
   前記制御装置は、前記第１制御の実行中に前記電動ウォータポンプを駆動するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の冷却装置。
4. 前記第１制御は、前記冷媒の温度が所定の暖機温度よりも低い場合に、前記第１冷媒循環流路における冷媒の循環が停止されるように前記バルブを動作させる暖機制御を含んで構成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関の冷却装置。
5. 前記本体を通過した冷媒を第２熱交換器と熱交換させた後に前記本体に戻すための第２冷媒循環流路を更に備え、
   前記第２冷媒循環流路の途中に前記バルブが設けられ、
   前記バルブは、回転自在なロータを内部に備えるロータリーバルブとして構成され、前記ロータの回転位置に応じて、前記第１冷媒循環流路の側の第１開度及び前記第２冷媒循環流路の側の第２開度が変化するように構成され、
   前記第１制御は、前記第２熱交換器に冷媒を流通させる要求に応じて前記第２開度を調整する補機制御を含んで構成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関の冷却装置。
6. 前記ロータリーバルブは、前記第１開度及び前記第２開度が何れも全開となる基準位置から前記ロータを回転させることにより、前記第１開度及び前記第２開度がそれぞれ全開から全閉へと変化し、前記ロータをさらに回転させることにより、前記第１開度及び前記第２開度がそれぞれ全閉から全開へと変化するように構成され、
   前記第１制御の実行中に前記自動停止始動制御による自動停止が行われた場合において、前記ロータの回転位置が前記第１開度及び前記第２開度が何れも全閉となる水止め位置である場合には、当該自動停止の間前記ロータの回転位置を前記水止め位置に保持する保持装置を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の冷却装置。
7. 前記自動停止始動制御は、アイドリングストップアンドスタート制御を含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の内燃機関の冷却装置。

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