JP2018123715A - エンジン冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水止制御中におけるシリンダの上部と下部との壁温差の確認を、部品点数の増加を抑えつつ行うことのできるエンジン冷却装置を提供する。
【解決手段】エンジン冷却装置は、ピストン１１を収容したシリンダ１２を有するシリンダブロック１３の内部を通って冷却水を循環することで同シリンダブロック１３を冷却するとともに、エンジン１０の暖機促進のためにシリンダブロック１３の内部を通る冷却水の流量を「０」近傍の微小な流量とする水止制御を行う。そして、同エンジン冷却装置は、水止制御の実行中に、エンジン１０の吸入空気量ＧＡから、シリンダ１２の上部と下部との壁温差の変化量を規定の演算周期毎に演算するとともに、その演算周期毎の変化量の演算値を積算した積算値として壁温差を算出する壁温差算出部２７を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン冷却装置に関する。

エンジン冷却装置として、エンジンの暖機運転中に、ウォータジャケットの冷却水の流量を「０」又は「０」近傍の微小な流量とする水止制御を行うことで、暖機の促進を図るものがある。こうした水止制御中は、燃焼室が形成されるシリンダ上部の壁面が受けた燃焼熱が、ウォータジャケットを流れる冷却水により殆ど持ち去られないことから、シリンダ上部の壁温が上昇し易くなる。その結果、シリンダの上部と下部との壁温差が大きくなり、シリンダボアに偏膨張が生じることがある。そして、その偏膨張により、ピストンがシリンダ壁面に衝突して、打音が発生する虞がある。

これに対して、特許文献１に記載のエンジン冷却装置では、シリンダの上部と下部とにそれぞれ温度センサを設置して、シリンダの上部と下部との壁温差を検出するようにしている。そして、検出した壁温差が既定の値に拡大するまで、流量制限制御を継続するようにしている。

特開２０１２−２４１６１０号公報

このように、水止制御中のシリンダの上部と下部との壁温差を確認できれば、上記のようなピストンの衝突による打音（以下、ピストン打音と記載する）が発生する直前の値にそれらの壁温差が拡大するまで、水止制御を継続することが可能となる。すなわち、ピストン打音の発生を回避し得る限りにおいて、水止制御による暖機促進の効果を増大できるようになる。しかしながら、上記従来のエンジン冷却装置では、壁温差の確認のために、２つの温度センサをエンジンに追加する必要があり、部品点数の増加を招くものとなっている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、水止制御中におけるシリンダの上部と下部との壁温差の確認を、部品点数の増加を抑えつつ行うことのできるエンジン冷却装置を提供することにある。

上記課題を解決するエンジン冷却装置は、ピストンを収容したシリンダを有するシリンダブロックの内部を通って冷却水を循環することで同シリンダブロックを冷却するとともに、エンジンの暖機運転中に、シリンダブロックの内部を通る冷却水の流量を「０」又は微小な流量とする水止制御を行う。そして、同エンジン冷却装置は、水止制御の実行中に、エンジンの吸入空気量から、シリンダの上部と下部との壁温差の変化量を規定の演算周期毎に演算するとともに、その演算周期毎の変化量の演算値を積算した積算値として上記壁温差を算出する壁温差算出部を備える。

上記のような水止制御中は、シリンダブロック内部を流れる冷却水によるシリンダ壁面からの熱の持ち去りが限られたものとなるため、シリンダの上部及び下部の壁温差の変化量は、シリンダの上部壁面への燃焼熱の受熱量によりほぼ一義に定まる。一方、エンジンの燃焼室では、吸入空気量に応じた量の燃料が燃焼されるため、燃焼室内で発生する燃焼熱の量は、ひいてはシリンダの上部壁面の燃焼熱の受熱量は、吸入空気量に相関した量となる。このように、水止制御中のシリンダの上部と下部との壁温差の変化量は、吸入空気量から演算可能である。また、吸入空気量は、一般的なエンジンに既設のセンサ（エアフローメータ）で検出可能である。

これに対して、上記エンジン冷却装置における壁温差算出部は、水止制御の実行中に、吸入空気量からの壁温差の変化量の演算を、規定の演算周期毎に行っている。水止制御の開始時には、シリンダの上部と下部との壁温には殆ど差がないと考えられる。そのため、水止制御中における上記演算周期毎の壁温差の変化量の演算値を積算した積算値は、シリンダの上部と下部との壁温差と一致した値となる。よって、そうした積算値を壁温差として算出する壁温差算出部は、水止制御の実行中のシリンダの上部と下部との壁温差を、既設のセンサ（エアフローメータ）で検出可能な吸入空気量から算出するものとなる。

したがって、上記エンジン冷却装置によれば、水止制御中におけるシリンダの上部と下部との壁温差の確認を、部品点数の増加を抑えつつ行うことができる。

エンジン冷却装置の一実施形態の構成を模式的に示す図。 上記エンジン冷却装置に設けられた壁温差算出部が実行する壁温差レベル算出ルーチンのフローチャート。 同壁温差レベル算出ルーチンにおいてエンジン運転中に演算される壁温差レベルの変化量と吸入空気量との関係を示すグラフ。 同壁温差レベル算出ルーチンにおいてエンジン停止中に演算される壁温差レベルの変化量とエンジンの停止継続時間との関係を示すグラフ。 同エンジン冷却装置に設けられた流量制御部が実行するサーモ開前流量制御ルーチンのフローチャート。 同暖機運転中流量制御ルーチンにおいて演算される保持流量と吸入空気量との関係を示すグラフ。 上記エンジン冷却装置におけるエンジンの暖機運転中の制御態様の一例を示すタイムチャート。

以下、エンジン冷却装置の一実施形態を、図１〜図７を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のエンジン冷却装置が適用されるエンジン１０は、シリンダブロック１３とシリンダヘッド１４とを備える。シリンダブロック１３には、ピストン１１を往復動可能に収容したシリンダ１２が設けられており、シリンダヘッド１４は、シリンダ１２の上側を覆うかたちでシリンダブロック１３の上面に組み付けられている。そして、エンジン１０には、シリンダ１２の壁面とピストン１１の頂面とシリンダヘッド１４の底面とにより区画された空間として、混合気を燃焼する燃焼室１５が形成されている。

シリンダブロック１３の内部には、シリンダ１２を囲むように、冷却水の流路となるブロック内ウォータジャケット１６が形成されている。また、シリンダヘッド１４の内部には、同じく冷却水の流路となるヘッド内ウォータジャケット１７が形成されている。これらブロック内ウォータジャケット１６、及びヘッド内ウォータジャケット１７は、互いに連通している。

本実施形態のエンジン冷却装置は、上記ブロック内ウォータジャケット１６及びヘッド内ウォータジャケット１７を通って冷却水が循環する冷却水回路１８を備えている。冷却水回路１８には、冷却水をブロック内ウォータジャケット１６に向けて吐出する電動ウォータポンプ１９が設けられている。そして、冷却水回路１８は、電動ウォータポンプ１９から、ブロック内ウォータジャケット１６、ヘッド内ウォータジャケット１７を通った後、冷却水を冷却するラジエータ２０が設けられたラジエータ水路２１と、同ラジエータ２０を迂回するバイパス水路２２とに分岐されている。そして、冷却水回路１８は、これらラジエータ水路２１、及びバイパス水路２２が合流した後、再び電動ウォータポンプ１９に戻るように形成されている。ラジエータ水路２１とバイパス水路２２との合流部には、冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）が規定のサーモ開温度Ｔ１に達するまで、ラジエータ水路２１の冷却水の流通を遮断するサーモスタット２３が設けられている。なお、バイパス水路２２は、エンジン１０のスロットルやＥＧＲバルブなどのデバイス２２Ａを通って冷却水を流すように形成されている。また、ヘッド内ウォータジャケット１７における冷却水流出口付近の部分には、冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ２４が設置されている。

さらに、本実施形態のエンジン冷却装置は、電子制御ユニット２５を備えている。電子制御ユニット２５には、エンジン１０に設置のエアフローメータ２８が検出したエンジン１０の吸入空気量ＧＡ、同じくエンジン１０に設置の吸気温センサ２９が検出した同エンジン１０の吸気温ＴＨＡ、上記水温センサ２４が検出した冷却水温ＴＨＷなどの検出値が入力されている。また、電子制御ユニット２５は、冷却水回路１８の冷却水の流量が、エンジン１０の運転状況に応じた流量となるように電動ウォータポンプ１９の吐出流量（以下、ポンプ流量ＱＰと記載する）を制御する流量制御部２６を備えている。

流量制御部２６は、エンジン１０の始動から冷却水温ＴＨＷが上記サーモ開温度Ｔ１に達するまでの暖機運転中の流量制御として、水止制御、ΔＴ保持制御、及び定流量制御を行う。水止制御では、冷却水回路１８を循環する冷却水の流量を「０」近傍の微小流量ＱＭに保持する制御が行われる。なお、微小流量ＱＭの値は、ブロック内ウォータジャケット１６を流れる冷却水がシリンダ１２の壁面から持ち去る熱量がほぼ「０」となる程度の少ない流量となっている。また、定流量制御では、冷却水回路１８を循環する冷却水の流量を、上記微小流量ＱＭよりも多い規定の基準流量ＱＢに保持する制御が行われる。さらに、ΔＴ保持制御では、シリンダ１２の上部と下部との壁温差ΔＴが一定に保たれるように、冷却水回路１８の冷却水の流量を可変とする制御が行われる。

流量制御部２６は、後述する水止実施条件が成立していない場合には、暖機運転中、の流量制御として定流量制御を終始に渡って行う。これに対して、流量制御部２６は、水止実施条件が成立している場合には、水止制御、ΔＴ保持制御、定流量制御の順に制御を切り替えながら暖機運転中の流量制御を行う。このときの流量制御の切り替えは、基本的には冷却水温ＴＨＷに基づいて行われる。すなわち、冷却水温ＴＨＷが規定の水止解除温度Ｔ３に達するまでは水止制御を、冷却水温ＴＨＷが水止解除温度Ｔ３以上となってから規定の暖機完了温度Ｔ２に達するまではΔＴ保持制御を、冷却水温ＴＨＷが暖機完了温度Ｔ２となってからサーモ開温度Ｔ１に達するまでは定流量制御を、それぞれ行うようにしている。なお、暖機完了温度Ｔ２は、エンジン１０の暖機が完了したと判定する温度であり、その値にはサーモ開温度Ｔ１よりも低い温度が設定されている。また、水止解除温度Ｔ３の値には、暖機完了温度Ｔ２よりも更に低い温度が設定されている。

ところで、上記のような水止制御の実行中は、ブロック内ウォータジャケット１６を流れる冷却水によるシリンダ１２の壁面からの熱の持ち去りが限られたものとなる。そのため、燃焼室１５内での燃焼熱を多く受けるシリンダ１２の上部と、同燃焼熱を殆ど受けないシリンダ１２の下部との壁温差ΔＴが拡大する。そして、その結果、シリンダ１２に偏膨張が生じ、シリンダ１２内でのピストン１１の往復動作に振れが発生してしまうことから、シリンダ１２の壁面にピストン１１が衝突して打音（以下、ピストン打音と記載する）が発生する虞がある。

なお、始動後のエンジン１０の運転状況によっては、冷却水温ＴＨＷが低くても、ピストン打音が発生するまでシリンダ１２の上部、下部の壁温差ΔＴが拡大してしまうことがある。これに対して本実施形態のエンジン冷却装置では、水止制御中のシリンダ１２の上部と下部との壁温差ΔＴを算出する壁温差算出部２７を設けている。そして、流量制御部２６は、水止制御中に、ピストン打音が発生する程度まで壁温差ΔＴが拡大した場合には、冷却水温ＴＨＷが水止解除温度Ｔ３未満であっても、水停止制御を終了して、ΔＴ保持制御を行うようにしている。

（壁温差の算出）
ここで、壁温差算出部２７による上記壁温差ΔＴの算出の詳細を説明する。壁温差算出部２７は、以下に述べる壁温差レベルＬＶを上記壁温差の指標値として算出する。壁温差レベルＬＶの値は、シリンダ１２の上部と下部との壁温差を、規定の限界壁温差ΔＴＬＭＴに対する比として表すものである。限界壁温差ΔＴＬＭＴの値には、水止制御を停止して、ブロック内ウォータジャケット１６の冷却水の流量を、微小でない流量とすることで、ピストン打音の発生を回避可能な上記壁温差ΔＴの最大値が設定されている。すなわち、ピストン打音の発生は、こうした壁温差レベルＬＶの値が「１」に達したときに水止制御を終了して、ブロック内ウォータジャケット１６の冷却水の流量を、それ以上の壁温差ΔＴの拡大を阻止できるだけの十分な流量とすれば、回避できることになる。

図２に、こうした壁温差レベルＬＶの算出にかかる壁温差レベル算出ルーチンのフローチャートを示す。壁温差算出部２７は、本ルーチンの処理を、規定の演算周期Ｔ毎に実行する。

本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、水止制御の実行中であるか否かが判定される。そして、水止制御の実行中である場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ１１０に処理が進められ、そうでない場合には（ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。

ステップＳ１１０に処理が進められると、そのステップＳ１１０において、フューエルカットやアイドルストップなどによる一時的なエンジン１０の停止中であるか否かが判定される。そして、エンジン１０が運転中であれば（ＮＯ）、ステップＳ１２０に処理が進められ、停止中であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１４０に処理が進められる。

ステップＳ１２０に処理が進められると、吸入空気量ＧＡから変化量ΔＬＶの値が算出される。変化量ΔＬＶは、本ルーチンの処理が前回実行されたときから今回実行されるまでの期間における壁温差レベルＬＶの変化量を表す。このときの変化量ΔＬＶの算出は、電子制御ユニット２５に予め記憶された算出マップＭ１を用いて行われる。

その後、ステップＳ１３０に処理が進められる。そして、そのステップＳ１３０において、更新後の値が、更新前の値に変化量ΔＬＶの値を加えた和となるように、壁温差レベルＬＶの値が更新された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

一方、エンジン１０が停止中であって（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１４０に処理が進められた場合には、そのステップＳ１４０において、エンジン１０が停止してから現在までの時間（以下、停止継続時間ＴＳと記載する）から変化量ΔＬＶの値が算出される。このときの変化量ΔＬＶの算出は、電子制御ユニット２５に予め記憶された算出マップＭ２を用いて行われる。その後、上述のステップＳ１３０に処理が進められ、そのステップＳ１３０において上述の通りに壁温差レベルＬＶの値が更新された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

図３に、ステップＳ１２０での変化量ΔＬＶの値の算出に用いられる算出マップＭ１における吸入空気量ＧＡと変化量ΔＬＶの値との関係を示す。同図に示すように、算出マップＭ１において変化量ΔＬＶの値は、吸入空気量ＧＡが大きいほど、大きい値となるように設定されている。

こうした算出マップＭ１は、次のようにして作成されている。
１．上記壁温差ΔＴを実際に測定するため、エンジン１０のシリンダ１２の上部及び下部にそれぞれ温度センサを取り付ける。

２．冷却水回路１８の冷却水の循環を停止した状態で、吸入空気量ＧＡを一定としてエンジン１０を運転したときの、上記壁温差ΔＴの測定値が「０」から上記限界壁温差ΔＴＬＭＴに到達するまでの時間（限界壁温差到達時間）を計測する。

３．上記２．の限界壁温差到達時間の計測を、吸入空気量ＧＡの値を変えて実施する。
４．上記３．計測を行った吸入空気量ＧＡのそれぞれについて、限界壁温差到達時間の計測値を上記演算周期Ｔで割った商を求め、その商の値を当該吸入空気量ＧＡでの変化量ΔＬＶの値として設定する。

上記壁温差レベル算出ルーチンの処理によれば、水止制御の実行中、吸入空気量ＧＡから算出された変化量ΔＬＶの値の分ずつ、壁温差レベルＬＶの値が増加されていく。なお、同算出マップＭ１において変化量ΔＬＶの値は、吸入空気量ＧＡが一定の値よりも小さい場合、負の値を取るように設定されており、この場合の壁温差レベルＬＶの値は減少するようになる。これは、アイドル運転時のようなエンジン１０の低負荷運転時には、シリンダ１２の上部の壁面の燃焼熱の受熱量よりも、ブロック内ウォータジャケット１６内の冷却水等への同壁面の放熱量が大きくなり、上記壁温差が縮小することを反映している。

なお、本実施形態のエンジン冷却装置が適用されるエンジン１０では、排気浄化用の触媒の早期活性化のための触媒早期活性化制御が行われる。触媒早期活性化制御では、点火時期を遅角して排気温を高めるとともに、それに伴うエンジントルクの低下分を、吸入空気量ＧＡの増量により補っている。こうした触媒早期活性化制御中は、同一の吸入空気量ＧＡのもとで同制御が行われていない場合よりも、シリンダ１２の上部の壁面が受ける燃焼熱の量が少なくなる。そのため、図３に二点鎖線で示すように、触媒早期活性化制御中は変化量ΔＬＶの値として、同一の吸入空気量ＧＡのもとで同制御が行われていない場合よりも小さい値が設定されるようになっている。

図４に、ステップＳ１４０での変化量ΔＬＶの値の算出に用いる算出マップＭ２における停止継続時間ＴＳと変化量ΔＬＶの値との関係を示す。同図に示すように、算出マップＭ２において変化量ΔＬＶの値は、常に負の値を取り、且つ停止継続時間ＴＳが長いほど「０」に収束していくように設定されている。よって、エンジン１０の停止中は、壁温差レベルＬＶの値は減少するようになる。

以上説明した壁温差算出ルーチンの処理により算出する壁温差レベルＬＶは、上述のように、限界壁温差に対する比として壁温差を表したものである。すなわち、壁温差レベルＬＶは、シリンダ１２の上部と下部との壁温差を、演算の簡単のために無次元化した量として表したものである。

また、上記壁温差算出ルーチンの処理において、壁温差算出部２７は、規定の演算周期Ｔ毎に、エンジン１０の吸入空気量ＧＡから、壁温差レベルＬＶの変化量ΔＬＶを演算している。そして、壁温差算出部２７は、そうした演算周期Ｔ毎の変化量ΔＬＶの演算値を積算した積算値として壁温差レベルＬＶの値を算出している。

（暖機運転中の流量制御）
続いて、エンジン１０の暖機運転中に流量制御部２６が実施する流量制御の詳細を説明する。

図５に、冷却水温ＴＨＷがサーモ開温度Ｔ１に達するまでの期間における冷却水の流量制御にかかるサーモ開前流量制御ルーチンのフローチャートを示す。本ルーチンの処理は、流量制御部２６が、冷却水温ＴＨＷがサーモ開温度Ｔ１に達するまでの期間、規定の制御周期毎に実行するものとなっている。

本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ２００において、冷却水温ＴＨＷがサーモ開温度Ｔ１未満であるか否かが判定される。ここで、冷却水温ＴＨＷがサーモ開温度Ｔ１以上であった場合には（Ｓ２００：ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。

一方、冷却水温ＴＨＷがサーモ開温度Ｔ１未満であった場合（Ｓ２００：ＹＥＳ）、ステップＳ２１０に処理が進められ、そのステップＳ２１０において、冷却水温ＴＨＷが暖機完了温度Ｔ２未満であるか否かが判定される。そして、冷却水温ＴＨＷが暖機完了温度Ｔ２未満であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２３０に処理が進められ、暖機完了温度Ｔ２以上であれば（ＮＯ）、ステップＳ２２０に処理が進められる。

ステップＳ２２０に処理が進められると、そのステップＳ２２０において、ポンプ流量ＱＰが規定の基準流量ＱＢを設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。基準流量ＱＢの値には、冷却水回路１８の冷却水の流量が、ヘッド内ウォータジャケット１７の壁面における燃焼室１５の直上の部分（以下、部位Ｘと記載する）での冷却水の沸騰を防止でき、且つスロットルを解凍可能な流量となるポンプ流量ＱＰの値が設定されている。

一方、冷却水温ＴＨＷが暖機完了温度Ｔ２未満であってステップＳ２３０に処理が進められた場合には、そのステップＳ２３０において、水止実施条件が成立しているか否かが判定される。水止実施条件は、上述の水止制御及びΔＴ保持制御の実施を許可する条件であり、下記要件（イ）〜（ハ）のすべてが満たされることをもって成立となる。

（イ）エンジン１０を始動し始めた時点の冷却水温ＴＨＷ（以下、始動時水温と記載する）と、同時点の吸気温ＴＨＡ（以下、始動時吸気温と記載する）との差が既定値未満であること。すなわち、エンジン１０の始動前に、冷却水温が外気温と同程度の温度まで低下していること。

（ロ）始動時水温が、規定の水止上限温度以下であること。なお、水止上限温度は、水止制御を実施可能な始動時水温の上限値であり、その値は、エンジン１０の使用が想定される地域の内、最も気温が高くなる地域の気候を考慮して設定されている。なお、本要件（ロ）は、上記要件（イ）と共に、エンジン１０が今回の始動までにエンジン１０が長時間停止していたか否かを判定するために設定されている。

（ハ）始動時水温、及び始動時吸気温が共に、規定のスロットル不凍温度以上であること。なお、スロットル不凍温度の値としては、エンジン１０のスロットルが凍結しないスロットル温度の最低値が設定されている。

ちなみに、エンジン１０の運転中には、ヘッド内ウォータジャケット１７の壁面における燃焼室１５の直上の部分（以下、部位Ｘと記載する）は、高温となる。こうした部位Ｘの壁面温度は、エンジン１０の停止直後に、ヘッド内ウォータジャケット１７の水流の停止に応じて、一旦上昇することがある。そのため、エンジン１０が短時間の停止後に再始動された場合、水止制御やΔＴ保持制御によってヘッド内ウォータジャケット１７の冷却水流量が制限されると、上記部位Ｘの壁面において冷却水が沸騰する虞がある。そのため、本実施形態では、上記要件（イ）、（ロ）が共に満たされる場合、すなわちエンジン１０が長時間停止後に始動された場合に限定して、水止制御及びΔＴ保持制御を実施するようにしている。

また、エンジン１０のスロットが凍結しているときには、スロットルに冷却水を流して同スロットルを解凍する必要がある。そのため、本実施形態では、上記要件（ハ）が満たされない場合、すなわちエンジン１０の始動時にスロットルが凍結している可能性がある場合には、水止制御及びΔＴ保持制御を行わず、定流量制御のみを行うようにしている。

上述のステップＳ２３０において、水止実施条件が成立していないと判定された場合（ＮＯ）、上記ステップＳ２２０に処理が進められる。すなわち、この場合には、冷却水温ＴＨＷに関わらず、ポンプ流量ＱＰを基準流量ＱＢに保持する定流量制御が実施される。これに対して、水止実施条件が成立していると判定された場合には（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、ステップＳ２４０に処理が進められる。

ステップＳ２４０に処理が進められると、そのステップＳ２４０において、冷却水温ＴＨＷが水止解除温度Ｔ３未満であるか否かが判定される。そして、冷却水温ＴＨＷが水止解除温度Ｔ３未満であれば（ＹＥＳ）ステップＳ２８０に、冷却水温ＴＨＷが水止解除温度Ｔ３以上であれば（ＮＯ）ステップＳ２５０に、それぞれ処理が進められる。

ステップＳ２５０に処理が進められると、上述のΔＴ保持制御を行うべく、同ステップＳ２５０及び続くステップＳ２６０の処理を行った後、今回の本ルーチンの処理が終了される。すなわち、この場合には、ステップＳ２５０において、現在の吸入空気量ＧＡのもとで、壁温差を一定に保持するために必要なポンプ流量ＱＰの値である保持流量ＱＣＯＮが同吸入空気量ＧＡから算出され、続くステップＳ２６０において、ポンプ流量ＱＰの値として、保持流量ＱＣＯＮが設定される。

図７に、吸入空気量ＧＡと保持流量ＱＣＯＮとの関係を示す。同図に示すように、吸入空気量ＧＡが増加するほど、保持流量ＱＣＯＮは大きい値に設定される。これは、吸入空気量ＧＡが多いほど、燃焼室１５内で燃焼される燃料の量も多くなり、シリンダ１２の上部の壁面が受ける燃焼熱の量も多くなって、その分の放熱に必要な冷却水の流量も多くなることを反映している。

これに対して、ステップＳ２８０に処理が進められると、そのステップＳ２８０において壁温差レベルＬＶが１以下であるか否かが判定される。ここで、壁温差レベルＬＶが１以下であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２９０において、上述の水止制御を行うべく、ポンプ流量ＱＰの値が微小流量ＱＭに設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、壁温差レベルＬＶが１を超えていれば（Ｓ２８０：ＮＯ）、ΔＴ保持制御を行うべく、上述のステップＳ２５０に処理が進められる。

（作用効果）
続いて、以上のように構成された本実施形態のエンジン冷却装置の作用及び効果について説明する。

図７に、本実施形態のエンジン冷却装置における、エンジン１０の始動後の吸入空気量ＧＡ、シリンダ１２の上部及び下部の壁温、壁温差ΔＴ、及びポンプ流量ＱＰの推移の一例を示す。また、同図には、同時に示される期間の終始に亘り、水止制御を継続した場合のシリンダ１２の上部の壁温、及び壁温差ΔＴの推移が破線により示されている。

壁温差レベルＬＶの算出を行わず、冷却水温ＴＨＷのみに基づいて水止制御の終了時期を決定する場合には、冷却水温ＴＨＷが水止解除温度Ｔ３に達する時刻ｔ２まで水止制御が継続される。そして、その時刻ｔ２からΔＴ保持制御が開始されることになる。そのため、この場合の壁温差ΔＴは、同図に点線で示すように、時刻ｔ２まで拡大を続ける。同図の例では、時刻ｔ２よりも早い時刻ｔ１において壁温差ΔＴが限界壁温差ΔＴＬＭＴに達しており、その後も壁温差ΔＴが拡大しているため、ピストン打音が発生してしまう。

これに対して、本実施形態のエンジン冷却装置における壁温差算出部２７は、限界壁温差ΔＴＬＭＴに対する上記壁温差の比である壁温差レベルＬＶを算出している。そして、壁温差レベルＬＶの値から、時刻ｔ１において壁温差ΔＴが限界壁温差ΔＴＬＭＴに達したことが確認されると、その時点で水止制御が停止されて、ΔＴ保持制御が開始される。その結果、壁温差ΔＴのそれ以上の拡大が、ひいてはピストン打音の発生が抑えられる。

こうした本実施形態のエンジン冷却装置では、ポンプ打音の発生を回避可能な限りにおいて、長時間の水止制御の実施が可能となる。また、水止制御の停止後も、壁温差をそれ以上拡大させない限りにおいて、ポンプ流量ＱＰが少ない流量とされるため、一定の暖機促進効果が得られる。このように、本実施形態では、エンジン１０の暖機運転中の冷却水の流量制御を、シリンダ１２の上部と下部との壁温差を確認しつつ行うことで、ポンプ打音の発生を回避可能な限りにおいて高い暖機促進効果が得られるものとなっている。

さらに、本実施形態のエンジン冷却装置における壁温差算出部２７は、上記壁温差（壁温差レベルＬＶ）を、エンジン１０に既設のエアフローメータ２８により検出された吸入空気量ＧＡから算出している。そのため、センサの追加によるエンジン１０の部品点数の増加を抑えつつ、水止制御中におけるシリンダ１２の上部と下部との壁温差の確認を行うことができるものとなっている。

以上の本実施形態は、次のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、壁温差レベルＬＶの値が「１」に達すると、水止制御を停止するとともに、ポンプ流量ＱＰを、吸入空気量ＧＡに応じて設定された保持流量ＱＣＯＮとするΔＴ保持制御を行うようにしていた。このときのΔＴ保持制御の代わりに、上述の基準流量制御を行うようにしてもよい。

・上記実施形態における水止実施条件の内容は、適宜変更してもよい。

１０…エンジン、１１…ピストン、１２…シリンダ、１３…シリンダブロック、１４…シリンダヘッド、１５…燃焼室、１６…ブロック内ウォータジャケット、１７…ヘッド内ウォータジャケット、１８…冷却水回路、１９…電動ウォータポンプ、２０…ラジエータ、２１…ラジエータ水路、２２…バイパス水路、２２Ａ…デバイス、２３…サーモスタット、２４…水温センサ、２５…電子制御ユニット、２６…流量制御部、２７…壁温差算出部、２８…エアフローメータ、２９…吸気温センサ。

Claims (1)

1. ピストンを収容したシリンダを有するシリンダブロックの内部を通って冷却水を循環することで同シリンダブロックを冷却するとともに、エンジンの暖機運転中に前記シリンダブロックの内部を通る冷却水の流量を「０」又は微小な流量とする水止制御を行うエンジン冷却装置において、
   前記水止制御の実行中に、前記エンジンの吸入空気量から、前記シリンダの上部と下部との壁温差の変化量を規定の演算周期毎に演算するとともに、その演算周期毎の前記変化量の演算値を積算した積算値として前記壁温差を算出する壁温差算出部を備えるエンジン冷却装置。

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