JP2018184883A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッド温度及びブロック温度が過剰に高くなる可能性を小さくする。【解決手段】本発明の内燃機関の冷却装置は、ヘッド水路５１から流出する冷却水とブロック水路５２から流出する冷却水とをラジエータ７１を通した後、ヘッド水路及びブロック水路に供給する昇温抑制制御を冷却水の温度が閾値温度よりも低い場合に行う。一方、本冷却装置は、ヘッド水路から流出する冷却水をラジエータを通さずにブロック水路に供給し、ブロック水路から流出する冷却水をヘッド水路に供給する昇温制御を冷却水の温度が閾値温度以上である場合に行う。本冷却装置は、機関出力が大きい場合、機関出力が小さい場合に比べて閾値温度を低い温度に設定する。【選択図】図２

Description

本発明は、冷却水によって内燃機関を冷却する内燃機関の冷却装置に関する。

「内燃機関のシリンダブロックが気筒内での燃焼から受ける熱量」が「内燃機関のシリンダヘッドが気筒内での燃焼から受ける熱量」よりも小さい等の理由から、シリンダブロックの温度は、シリンダヘッドの温度よりも上昇しづらい。

そこで、内燃機関を冷却する冷却水の温度が内燃機関の暖機が完了したと推定される温度よりも低い場合、シリンダブロックに形成されたブロック水路に冷却水が供給されずにシリンダヘッドに形成されたヘッド水路にのみ冷却水が供給されるように冷却水を循環させる昇温循環を行うように構成された内燃機関の冷却装置が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。以下、内燃機関の暖機が完了したと推定される温度を「暖機完了温度」と称呼する。

これによれば、ブロック水路に冷却水が供給されないので、シリンダブロックの温度を早く上昇させることができ、その結果、内燃機関の暖機を早く完了させることができる。

一方、従来装置は、冷却水の温度が暖機完了温度以上になると、ヘッド水路だけでなくブロック水路にも冷却水が供給されるように冷却水を循環させる冷却循環を行うように構成されている。以下、冷却水の温度を「水温」と称呼し、シリンダヘッドを単に「ヘッド」と称呼し、シリンダブロックを単に「ブロック」と称呼する。

特開２０１２−１８４６９３号公報

ところで、内燃機関の出力（以下、「機関出力」と称呼する。）が大きい場合、機関出力が小さい場合に比べ、気筒内での燃焼からヘッド及びブロックが受ける単位時間当たりの熱量が大きい。従って、上記昇温循環が行われているとき、機関出力が大きい場合、機関出力が小さい場合に比べ、ヘッドの温度（以下、「ヘッド温度」と称呼する。）及びブロックの温度（以下、単に「ブロック温度」と称呼する。）が大きい上昇率で上昇する。

このようにヘッド温度及びブロック温度が大きい上昇率で上昇している場合、ヘッド水路及びブロック水路を流れる冷却水の温度の上昇率は、ヘッド温度及びブロック温度の上昇率よりも小さい。このため、ヘッド水路及びブロック水路を通った後の冷却水の温度が暖機完了温度に達する前にヘッド温度及びブロック温度が過剰に高くなってしてしまう可能性がある。

ヘッド温度が過剰に高くなると、ヘッド水路を流れる冷却水の沸騰及びヘッドの熱変形等の好ましくない現象が生じてしまう可能性があり、ブロック温度が過剰に高くなると、ブロック水路を流れる冷却水の沸騰及びブロックの熱変形等の好ましくない現象が生じてしまう可能性がある。

本発明は、上述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の１つは、冷却水を循環させる制御がヘッド温度及びブロック温度を比較的大きい上昇率で上昇させる昇温制御からヘッド温度及びブロック温度の上昇を抑える昇温抑制制御に切り替えられる前にヘッド温度及びブロック温度が過剰に高くなる可能性を小さくすることができる、内燃機関の冷却装置を提供することにある。

本発明に係る内燃機関の冷却装置（以下、「本発明装置」と称呼する。）は、シリンダヘッド（１４）及びシリンダブロック（１５）を備えた内燃機関（１０）に適用される。

本発明装置は、ヘッド水路（５１）、ブロック水路（５２）、ポンプ（７０）及びラジエータ（７１）を備えている。前記ヘッド水路は、前記シリンダヘッドに形成された冷却水路である。前記ブロック水路は、前記シリンダブロックに形成された冷却水路である。前記ポンプは、前記ヘッド水路及び前記ブロック水路に冷却水を循環させる。前記ラジエータは、冷却水を冷却する。

そして、本発明装置は、前記ヘッド水路から流出する冷却水と前記ブロック水路から流出する冷却水とを前記ラジエータを通した後、前記ヘッド水路及び前記ブロック水路に供給する冷却水の循環を行う昇温抑制制御（図４）を、冷却水の温度（ＴＷbr、ＴＷhd、ＴＷeng）が所定の閾値温度（ＴＷbr_th、ＴＷhd_th、ＴＷeng_th）以上である場合（図５のステップ５２０での「Ｎｏ」との判定）に行うように構成されている。

一方、本発明装置は、前記ヘッド水路から流出する冷却水を前記ラジエータを通さずに前記ブロック水路に供給し、同ブロック水路から流出する冷却水を前記ヘッド水路に供給する冷却水の循環を行う昇温制御を、冷却水の温度が前記所定の閾値温度よりも低い場合（図５のステップ５２０での「Ｙｅｓ」との判定）に行うように構成されている。

更に、本発明装置は、前記内燃機関の出力（Ｐeng）が大きい場合、前記内燃機関の出力が小さい場合に比べて前記所定の閾値温度を低い温度に設定する（図５のステップ５１０の処理）ように構成されている。

昇温抑制制御が行われる場合、ラジエータによって冷却された冷却水がブロック水路に供給されるが、昇温制御が行われる場合、ヘッド水路を流れて温度の高くなった冷却水がラジエータを通らずにブロック水路に直接供給される。従って、昇温制御が行われる場合、昇温抑制制御が行われる場合に比べ、シリンダブロックの温度が大きい上昇率で上昇する。

このため、先に述べたように、シリンダブロックの温度（以下、「ブロック温度」と称呼する。）がシリンダヘッドの温度（以下、「ヘッド温度」と称呼する。）よりも上昇しづらいとしても、内燃機関の暖機が完了する前に昇温制御を行えば、ブロック温度を大きい上昇率で上昇させることができるので、内燃機関の暖機を早期に完了させることができる。

本発明装置によれば、冷却水の温度が閾値温度よりも低い場合、昇温制御が行われる。このため、内燃機関の暖機を早期に完了させることができる。

そして、本発明装置によれば、機関出力が大きいためにヘッド温度及びブロック温度の上昇率が大きい場合、閾値温度が低い温度に設定されるので、冷却水の温度の上昇率がヘッド温度及びブロック温度の上昇率よりも小さくても、ヘッド温度及びブロック温度が過剰に高くなる前に冷却水の温度が閾値温度に達する可能性が大きくなる。このため、冷却水を循環させる制御が昇温制御から昇温抑制制御に切り替えられる前にヘッド温度及びブロック温度が過剰に高くなる可能性を小さくすることができる。

上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要素は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

図１は、本発明の実施形態に係る冷却装置（以下、「実施装置」と称呼する。）が適用される内燃機関を示した図である。 図２は、実施装置を示した図である。 図３は、図２と同様の図であって、実施装置が作動制御Ａを行った場合における冷却水の流れを示した図である。 図４は、図２と同様の図であって、実施装置が作動制御Ｂを行った場合における冷却水の流れを示した図である。 図５は、図１及び図２に示したＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る内燃機関の冷却装置（以下、「実施装置」と称呼する。）について説明する。実施装置は、図１及び図２に示した内燃機関１０に適用される。以下、内燃機関１０を単に「機関１０」と称呼する。

機関１０は、多気筒（本例においては、直列４気筒）・４サイクル・ピストン往復動型・ディーゼル機関である。しかしながら、機関１０は、ガソリン機関であってもよい。

＜内燃機関の構成＞
図１に示したように、機関１０は、機関本体１１、吸気システム２０、排気システム３０及びＥＧＲシステム４０を含んでいる。

図２に示したように、機関本体１１は、シリンダヘッド１４、シリンダブロック１５及びクランクケース１６等を含んでいる。機関本体１１には、４つの気筒（燃焼室）１２ａ乃至１２ｄが形成されている。各気筒１２ａ乃至１２ｄ（以下、「各気筒１２」と称呼する。）の上部には、燃料噴射弁（インジェクタ）１３が配設されている。燃料噴射弁１３は、後述するＥＣＵ（電子制御ユニット）９０の指示に応答して開弁し、各気筒１２内に燃料を直接噴射するようになっている。以下、シリンダヘッド１４を単に「ヘッド１４」と称呼し、シリンダブロック１５を単に「ブロック１５」と称呼する。

吸気システム２０は、吸気マニホルド２１、吸気管２２、エアクリーナ２３、過給機２４のコンプレッサ２４ａ、インタークーラ２５、スロットル弁２６及びスロットル弁アクチュエータ２７を含んでいる。

吸気マニホルド２１は「各気筒１２に接続された枝部」及び「枝部が集合した集合部」を含んでいる。吸気管２２は、吸気マニホルド２１の集合部に接続されている。吸気マニホルド２１及び吸気管２２は、吸気通路を構成している。吸気管２２には、吸入空気の流れの上流から下流に向け、エアクリーナ２３、コンプレッサ２４ａ、インタークーラ２５及びスロットル弁２６が順に配設されている。スロットル弁アクチュエータ２７は、ＥＣＵ９０の指示に応じてスロットル弁２６の開度を変更するようになっている。

排気システム３０は、排気マニホルド３１、排気管３２及び過給機２４のタービン２４ｂを含んでいる。

排気マニホルド３１は「各気筒１２に接続された枝部」及び「枝部が集合した集合部」を含んでいる。排気管３２は、排気マニホルド３１の集合部に接続されている。排気マニホルド３１及び排気管３２は、排気通路を構成している。タービン２４ｂは、排気管３２に配設されている。

ＥＧＲシステム４０は、排気還流管４１、ＥＧＲ制御弁４２及びＥＧＲクーラ４３を含んでいる。

排気還流管４１は、タービン２４ｂの上流位置の排気通路（排気マニホルド３１）と、スロットル弁２６の下流位置の吸気通路（吸気マニホルド２１）と、を連通している。排気還流管４１はＥＧＲガス通路を構成している。

ＥＧＲ制御弁４２は、排気還流管４１に配設されている。ＥＧＲ制御弁４２は、ＥＣＵ９０からの指示に応じてＥＧＲガス通路の通路断面積を変更することにより、排気通路から吸気通路へと再循環される排ガス（ＥＧＲガス）の量を変更し得る。

ＥＧＲクーラ４３は、排気還流管４１に配設され、排気還流管４１を通過するＥＧＲガスを冷却水によって冷却してＥＧＲガスの温度を低下させる。

図２に示したように、ヘッド１４には、ヘッド１４を冷却する冷却水を流すための水路５１（以下、「ヘッド水路５１」と称呼する。）が周知のように形成されている。ヘッド水路５１は、実施装置の構成要素の１つである。以下の説明において、「水路」は、総て、冷却水を流すための通路である。

更に、ヘッド１４及びブロック１５には、隣接する２つの気筒をそれぞれ画成するシリンダボアの間のブロック１５の部分を冷却する冷却水を流すための水路５２１（以下、「ボア間水路５２１」と称呼する。）が形成されている。ボア間水路５２１は、ヘッド水路５１から分岐してブロック１５に向かい、隣接する２つのシリンダボアの間のブロック１５の部分を通ってヘッド水路５１に戻るように形成されている。

ブロック１５には、ブロック１５を冷却する冷却水を流すための水路５２（以下、「ブロック水路５２」と称呼する。）が周知のように形成されている。ブロック水路５２は、各気筒１２を画成するシリンダボア周囲のブロック１５の部分であって、ヘッド１４に近いブロック１５の部分からシリンダボアに沿ってヘッド１４から離れたブロック１５の部分まで形成されている。ブロック水路５２は、実施装置の構成要素の１つである。

実施装置は、ポンプ７０を含む。ポンプ７０は、「冷却水をポンプ７０内に取り込むための取込口７０in」及び「取り込んだ冷却水をポンプ７０から吐出するための吐出口７０out」を有する。本例において、ポンプ７０は、機関１０のクランクシャフトの回転によって駆動されるタイプのポンプである。以下、取込口７０inを「ポンプ取込口７０in」と称呼し、吐出口７０outを「ポンプ吐出口７０out」と称呼する。

冷却水管５３Ｐは、水路５３を画成する。冷却水管５３Ｐの第１端部５３Ａは、ポンプ吐出口７０outに接続されている。従って、ポンプ吐出口７０outから吐出された冷却水は、水路５３に流入する。

冷却水管５４Ｐは、水路５４を画成し、冷却水管５５Ｐは、水路５５を画成する。冷却水管５４Ｐの第１端部５４Ａ及び冷却水管５５Ｐの第１端部５５Ａは、冷却水管５３Ｐの第２端部５３Ｂに接続されている。

冷却水管５４Ｐの第２端部５４Ｂは、水路５４がヘッド水路５１の第１端部５１Ａと連通するようにヘッド１４に取り付けられている。冷却水管５５Ｐの第２端部５５Ｂは、水路５５がブロック水路５２の第１端部５２Ａと連通するようにブロック１５に取り付けられている。

冷却水管５６Ｐは、水路５６を画成する。冷却水管５６Ｐの第１端部５６Ａは、水路５６がヘッド水路５１の第２端部５１Ｂと連通するようにヘッド１４に取り付けられている。

冷却水管５７Ｐは、水路５７を画成する。冷却水管５７Ｐの第１端部５７Ａは、水路５７がブロック水路５２の第２端部５２Ｂと連通するようにブロック１５に取り付けられている。

冷却水管５８Ｐは、水路５８を画成する。冷却水管５８Ｐの第１端部５８Ａは、「冷却水管５６Ｐの第２端部５６Ｂ」及び「冷却水管５７Ｐの第２端部５７Ｂ」に接続されている。冷却水管５８Ｐの第２端部５８Ｂは、ポンプ取込口７０inに接続されている。冷却水管５８Ｐは、ラジエータ７１を通るように配設される。以下、水路５８を「ラジエータ水路５８」と称呼する。

ラジエータ７１は、そこを通る冷却水と外気との間で熱交換を行わせることにより、冷却水の温度を低下させる。

ラジエータ７１とポンプ７０との間において、冷却水管５８Ｐには、遮断弁７５が配設されている。遮断弁７５は、開弁位置に設定されている場合、ラジエータ水路５８内の冷却水の流通を許容し、閉弁位置に設定されている場合、ラジエータ水路５８内の冷却水の流通を遮断する。

冷却水管６２Ｐは、水路６２を画成する。冷却水管６２Ｐの第１端部６２Ａは、冷却水管５５Ｐに配設された切替弁７８に接続されている。冷却水管６２Ｐの第２端部６２Ｂは、遮断弁７５とポンプ取込口７０inとの間の冷却水管５８Ｐの部分５８Ｐａに接続されている。以下、部分５８ａを「冷却水管５８Ｐの第１部分５８Ｐａ」と称呼する。

更に、以下、切替弁７８と冷却水管５５の第１端部５５Ａとの間の水路５５の部分５５１を「水路５５の第１部分５５１」と称呼し、切替弁７８と冷却水管５５の第２端部５５Ｂとの間の水路５５の部分５５２を「水路５５の第２部分５５２」と称呼する。更に、冷却水管５８Ｐの第１部分５８Ｐａとポンプ取込口７０inとの間のラジエータ水路５８の部分５８１を「ラジエータ水路５８の第１部分５８１」と称呼する。

切替弁７８は、第１の位置（以下、「順流位置」と称呼する。）に設定されている場合、水路５５の第１部分５５１と水路５５の第２部分５５２との間の冷却水の流通を許容する一方、「第１部分５５１と水路６２との間の冷却水の流通」及び「第２部分５５２と水路６２との間の冷却水の流通」を遮断する。

一方、切替弁７８は、第２の位置（以下、「逆流位置」と称呼する。）に設定されている場合、水路５５の第２部分５５２と水路６２との間の冷却水の流通を許容する一方、「水路５５の第１部分５５１と水路６２との間の冷却水の流通」及び「第１部分５５１と第２部分５５２との間の冷却水の流通」を遮断する。

更に、切替弁７８は、第３の位置（以下、「遮断位置」と称呼する。）に設定されている場合、「水路５５の第１部分５５１と第２部分５５２との間の冷却水の流通」、「水路５５の第１部分５５１と水路６２との間の冷却水の流通」及び「水路５５の第２部分５５２と水路６２との間の冷却水の流通」を遮断する。

実施装置は、ＥＣＵ９０を備える。ＥＣＵは、エレクトリックコントロールユニットの略称であり、ＥＣＵ９０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェース等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御回路である。ＣＰＵは、メモリ（ＲＯＭ）に格納されたインストラクション（ルーチン）を実行することにより後述する各種機能を実現する。

図１及び図２に示したように、ＥＣＵ９０は、エアフローメータ８１、クランク角度センサ８２、水温センサ８３、水温センサ８４、水温センサ８６及びアクセル操作量センサ１０１と接続されている。

エアフローメータ８１は、コンプレッサ２４ａよりも吸気上流位置において吸気管２２に配設されている。エアフローメータ８１は、そこを通過する空気の質量流量Ｇａを測定し、その質量流量Ｇａ（以下、「吸入空気量Ｇａ」と称呼する。）を表す信号をＥＣＵ９０に送信する。ＥＣＵ９０は、その信号に基づいて吸入空気量Ｇａを取得する。

クランク角度センサ８２は、機関１０の図示しないクランクシャフトに近接して機関本体１１に配設されている。クランク角度センサ８２は、クランクシャフトが一定の角度（本例において、１０°）だけ回転する毎にパルス信号を出力するようになっている。ＥＣＵ９０は、このパルス信号及び図示しないカムポジションセンサからの信号に基づいて所定の気筒の圧縮上死点を基準とした機関１０のクランク角度（絶対クランク角度）を取得する。更に、ＥＣＵ９０は、クランク角度センサ８２からのパルス信号に基づいて機関回転速度ＮＥを取得する。

水温センサ８３は、ヘッド水路５１内の冷却水の温度ＴＷhdを検出できるようにヘッド１４に配設されている。水温センサ８３は、検出した冷却水の温度ＴＷhd（以下、「ヘッド水温ＴＷhd」と称呼する。）を表す信号をＥＣＵ９０に送信する。ＥＣＵ９０は、その信号に基づいてヘッド水温ＴＷhdを取得する。

水温センサ８４は、ブロック水路５２内の冷却水の温度ＴＷbrを検出できるようにブロック１５に配設されている。水温センサ８４は、検出した冷却水の温度ＴＷbr（以下、「ブロック水温ＴＷbr」と称呼する。）を表す信号をＥＣＵ９０に送信する。ＥＣＵ９０は、その信号に基づいてブロック水温ＴＷbrを取得する。

水温センサ８６は、ラジエータ水路５８の第１端部５８Ａとラジエータ７１との間の冷却水管５８Ｐに配設されている。水温センサ８６は、ラジエータ水路５８に流入した冷却水の温度ＴＷengを検出し、その温度ＴＷeng（以下、「機関水温ＴＷeng」と称呼する。）を表す信号をＥＣＵ９０に送信する。ＥＣＵ９０は、その信号に基づいて機関水温ＴＷengを取得する。

アクセル操作量センサ１０１は、図示しないアクセルペダルの操作量ＡＰを検出し、その操作量ＡＰ（以下、「アクセルペダル操作量ＡＰ」と称呼する。）を表す信号をＥＣＵ９０に送信する。ＥＣＵ９０は、その信号に基づいてアクセルペダル操作量ＡＰ及び機関１０の負荷ＫＬを取得する。以下、機関１０の負荷ＫＬを「機関負荷ＫＬ」と称呼する。

更に、ＥＣＵ９０は、スロットル弁アクチュエータ２７、ＥＣＵ制御弁４２、ポンプ７０、遮断弁７５及び切替弁７８に接続されている。

ＥＣＵ９０は、機関負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥにより定まる機関運転状態に応じてスロットル弁２６の開度の目標値を設定し、スロットル弁２６の開度が目標値と一致するようにスロットル弁アクチュエータ２７の作動を制御する。

ＥＣＵ９０は、機関運転状態に応じてＥＧＲ制御弁４２の開度の目標値ＥＧＲtgt（以下、「目標ＥＧＲ制御弁開度ＥＧＲtgt」と称呼する。）を設定し、ＥＧＲ制御弁４２の開度が目標ＥＧＲ制御弁開度ＥＧＲtgtと一致するようにＥＧＲ制御弁４２の作動を制御する。

ＥＣＵ９０は、後述するように、機関１０の温度Ｔengに応じてポンプ７０、遮断弁７５及び切替弁７８の作動を制御する。以下、機関１０の温度Ｔengを「機関温度Ｔeng」と称呼する。

＜実施装置の作動の概要＞
次に、実施装置の作動の概要について説明する。実施装置は、機関１０の暖機状態が冷間状態にあるのか、或いは、暖機完了状態にあるのかを判定し、機関１０の暖機状態に応じて後述する作動制御Ａ及び作動制御Ｂの何れかを行う。まず、作動制御Ａ及び作動制御Ｂの説明の前に機関１０の暖機状態の判定について説明する。以下、機関１０の暖機状態を単に「暖機状態」と称呼する。

＜暖機状態の判定＞
冷間状態は、機関温度Ｔengが所定の閾値温度Ｔthよりも低いと推定される状態であり、暖機完了状態は、機関温度Ｔengが閾値温度Ｔth以上であると推定される状態である。閾値温度Ｔthは、機関１０の暖機が完了したと推定されるときの機関温度Ｔengである。

＜冷間条件＞
実施装置は、以下に述べる冷間条件Ｃ１乃至冷間条件Ｃ３の少なくとも１つが成立している場合、暖機状態が冷間状態にあると判定する。

冷間条件Ｃ１：ブロック水温ＴＷbrが所定の閾値ブロック水温ＴＷbr_thよりも低い。
冷間条件Ｃ２：ヘッド水温ＴＷhdが所定の閾値ヘッド水温ＴＷhd_thよりも低い。
冷間条件Ｃ３：機関水温ＴＷengが所定の閾値機関水温ＴＷeng_thよりも低い。

ブロック水温ＴＷbrは、機関温度Ｔengに相関するパラメータである。従って、閾値ブロック水温ＴＷbr_thを適切な値に設定することにより、ブロック水温ＴＷbrに基づいて暖機状態が冷間状態にあることを判定することができる。本例において、閾値ブロック水温ＴＷbr_thは、機関温度Ｔengが上記閾値温度Ｔthであるときのブロック水温ＴＷbrに設定される。

ヘッド水温ＴＷhdも、機関温度Ｔengに相関するパラメータである。従って、閾値ヘッド水温ＴＷhd_thを適切に設定することにより、ヘッド水温ＴＷhdに基づいて暖機状態が冷間状態にあることを判定することができる。本例において、閾値ヘッド水温ＴＷhd_thは、機関温度Ｔengが上記閾値温度Ｔthであるときのヘッド水温ＴＷhdに設定される。

機関水温ＴＷengも、機関温度Ｔengに相関するパラメータである。従って、閾値機関水温ＴＷeng_thを適切に設定することにより、機関水温ＴＷengに基づいて暖機状態が冷間状態にあることを判定することができる。本例において、閾値機関水温ＴＷeng_thは、機関温度Ｔengが上記閾値温度Ｔthであるときの機関水温ＴＷengに設定される。

尚、実施装置は、上記冷間条件Ｃ１乃至冷間条件Ｃ３の少なくとも２つ又は総てが成立している場合に暖機状態が冷間状態にあると判定するようにも構成され得る。

＜暖機完了条件＞
実施装置は、以下に述べる暖機完了条件Ｈ１乃至条件Ｈ３の少なくとも１つが成立している場合、暖機状態が暖機完了状態にあると判定する。

暖機完了条件Ｈ１：ブロック水温ＴＷbrが閾値ブロック水温ＴＷbr_th以上である。
暖機完了条件Ｈ２：ヘッド水温ＴＷhdが閾値ヘッド水温ＴＷhd_th以上である。
暖機完了条件Ｈ３：機関水温ＴＷengが閾値機関水温ＴＷeng_th以上である。

尚、実施装置は、上記暖機完了条件Ｈ１乃至暖機完了条件Ｈ３の少なくとも２つ又は総てが成立している場合に暖機状態が暖機完了状態にあると判定するように構成され得る。

実施装置は、暖機状態が冷間状態にある場合、以下に述べる作動制御Ａを行い、暖機状態が暖機完了状態にある場合、以下に述べる作動制御Ｂを行う。

＜作動制御Ａ（冷間制御）＞
暖機状態が冷間状態にある場合、ヘッド温度Ｔhd及びブロック温度Ｔbrを上昇させる要求がある。そこで、実施装置は、暖機状態が冷間状態にある場合、ポンプ７０を作動し、図３に矢印で示したように冷却水が循環するように、遮断弁７５を閉弁位置に設定し、切替弁７８を逆流位置に設定する作動制御Ａを行う。

これにより、ポンプ吐出口７０outから水路５３に吐出された冷却水は、水路５４を介してヘッド水路５１に流入する。その冷却水は、ヘッド水路５１を流れた後、水路５６及び水路５７を介してブロック水路５２に流入する。その冷却水は、ブロック水路５２を流れた後、順に、水路５５の第２部分５５２、水路６２及びラジエータ水路５８の第１部分５８１を流れ、ポンプ取込口７０inからポンプ７０に取り込まれる。

作動制御Ａによれば、ヘッド水路５１を流れて温度の高くなった冷却水がラジエータ７１を通ることなくブロック水路５２に直接供給される。このため、ラジエータ７１を通った冷却水がブロック水路５２に供給される場合に比べ、ブロック温度Ｔbrを高い上昇率で上昇させることができる。更に、ヘッド水路５１にも、ラジエータ７１を通っていない冷却水が供給されるので、ラジエータ７１を通った冷却水がヘッド水路５１に供給される場合に比べ、ヘッド温度Ｔhdを上昇させることができる。従って、作動制御Ａは、ヘッド温度Ｔhd及びブロック温度Ｔbrを上昇させる昇温制御である。

加えて、冷却水がヘッド水路５１及びブロック水路５２を流れるので、ヘッド水路５１及びブロック水路５２において冷却水の温度が部分的に非常に高くなることを防止することができる。その結果、ヘッド水路５１及びブロック水路５２において冷却水の沸騰が生じることを防止することができる。

＜作動制御Ｂ（暖機完了後制御）＞
一方、暖機状態が暖機完了状態にある場合、ヘッド１４及びブロック１５の両方を冷却する必要がある。そこで、実施装置は、暖機状態が暖機完了状態にある場合、ポンプ７０を作動し、図４に矢印で示したように冷却水が循環するように、遮断弁７５を開弁位置に設定し、切替弁７８を順流位置に設定する作動制御Ｂを行う。

これにより、ポンプ吐出口７０outから水路５３に吐出された冷却水の一部は、水路５４を介してヘッド水路５１に流入する。一方、水路５３に吐出された冷却水の残りは、水路５５を介してブロック水路５２に流入する。

ヘッド水路５１に流入した冷却水は、ヘッド水路５１を流れた後、水路５６を介してラジエータ水路５８に流入する。一方、ブロック水路５２に流入した冷却水は、ブロック水路５２を流れた後、水路５７を介してラジエータ水路５８に流入する。ラジエータ水路５８に流入した冷却水は、ラジエータ７１を通った後、ポンプ取込口７０inからポンプ７０に取り込まれる。

作動制御Ｂによれば、ヘッド水路５１及びブロック水路５２には、ラジエータ７１を通った冷却水が供給されるので、温度の低くなった冷却水によってヘッド１４及びブロック１５が冷却され、ヘッド温度Ｔhd及びブロック温度Ｔbrの上昇を抑えることができる。従って、作動制御Ｂは、ヘッド温度Ｔhd及びブロック温度Ｔbrの上昇を抑える昇温抑制制御である。

ところで、機関１０の出力Ｐeng（以下、「機関出力Ｐeng」と称呼する。）が大きい場合、各気筒１２での燃焼によって単位時間当たりに発生する熱量が大きい。従って、ブロック温度Ｔbr、ヘッド温度Ｔhd及び機関温度Ｔengが大きい上昇率で上昇する。この場合、ブロック水温ＴＷbr、ヘッド水温ＴＷhd及び機関水温ＴＷengの上昇率は、それぞれ、ブロック温度Ｔbr、ヘッド温度Ｔhd及び機関温度Ｔengの上昇率よりも小さい。

特に、ボア間水路５２１内の冷却水の温度の上昇率は、隣接する２つの燃焼室１２を画成する２つのシリンダボア間のブロック１５の部分の温度の上昇率よりも大幅に小さい。

このため、作動制御を作動制御Ａから作動制御Ｂに切り替えるか否かを判定するために使用される「閾値ブロック水温ＴＷbr_th、閾値ヘッド水温ＴＷhd_th及び閾値機関水温ＴＷeng_th」が一定の値に設定されたままであると、作動制御が作動制御Ａから作動制御Ｂに切り替えられる前にヘッド温度Ｔhd及びブロック温度Ｔbrが過剰に高くなる可能性がある。

そこで、実施装置は、機関出力Ｐengが大きいほど「閾値ブロック水温ＴＷbr_th、閾値ヘッド水温ＴＷhd_th及び閾値機関水温ＴＷeng_th」をそれぞれ小さい値に設定する。

これによれば、機関出力Ｐengが大きいほど、作動制御を作動制御Ａ（昇温制御）から作動制御Ｂ（昇温抑制制御）に切り替えるために使用される閾値ブロック水温ＴＷbr_th、閾値ヘッド水温ＴＷhd_th及び閾値機関水温ＴＷeng_thが小さい値に設定される。

このため、作動制御は、機関出力Ｐengが大きい場合、機関出力Ｐengが小さい場合に比べ、低い冷却水の温度で作動制御Ａから作動制御Ｂに切り替えられる。このため、作動制御が作動制御Ａから作動制御Ｂに切り替えられる前に、ヘッド温度Ｔhd及びブロック温度Ｔbrが過剰に高くなる可能性を小さくすることができる。

尚、実施装置は、機関出力Ｐengが大きい場合、機関出力Ｐengが小さい場合に比べ、「閾値ブロック水温ＴＷbr_th、閾値ヘッド水温ＴＷhd_th及び閾値機関水温ＴＷeng_th」をそれぞれ小さい値に設定するように構成され得る。

ところで、ポンプ７０がクランクシャフトの回転によって作動されるタイプのポンプである場合、そのポンプ７０の吐出流量は、機関回転速度ＮＥが低下すると低下する。従って、機関出力Ｐengが同じであっても、機関回転速度ＮＥが低下すると、ブロック１５及びヘッド１４に対する冷却水による冷却能力も低下する。

従って、機関出力Ｐengが同じであるとき、ブロック温度Ｔbr、ヘッド温度Ｔhd及び機関温度Ｔengの上昇率は、機関回転速度ＮＥが小さい場合、機関回転速度ＮＥが大きい場合に比べて大きくなる。この場合にも、ブロック水温ＴＷbr、ヘッド水温ＴＷhd及び機関水温ＴＷengの上昇率は、それぞれ、ブロック温度Ｔbr、ヘッド温度Ｔhd及び機関温度Ｔengの上昇率に比べて小さくなる。

このため、機関出力Ｐengは一定であるが機関回転速度ＮＥが異なる場合に、閾値ブロック水温ＴＷbr_th、閾値ヘッド水温ＴＷ_th及び閾値機関水温ＴＷeng_thが一定の値に設定されたままであると、機関回転速度ＮＥが小さいとき、作動制御が作動制御Ａから作動制御Ｂに切り替えられる前にヘッド温度Ｔhd及びブロック温度Ｔbrが過剰に高くなる可能性がある。

そこで、実施装置は、機関回転速度ＮＥが小さいほど「閾値ブロック水温ＴＷbr_th、閾値ヘッド水温ＴＷhd_th及び閾値機関水温ＴＷeng_th」をそれぞれ小さい値に設定する。

これによれば、機関回転速度ＮＥが小さいほど、作動制御を作動制御Ａから作動制御Ｂに切り替えるために使用される閾値ブロック水温ＴＷbr_th、閾値ヘッド水温ＴＷhd_th及び閾値機関水温ＴＷeng_thが小さい値に設定される。これにより、作動制御は、機関回転速度ＮＥが小さい場合、機関回転速度ＮＥが大きい場合に比べ、低い冷却水の温度で作動制御Ａから作動制御Ｂに切り替えられる。このため、作動制御が作動制御Ａから作動制御Ｂに切り替えられる前にヘッド温度Ｔhd及びブロック温度Ｔbrが過剰に高くなる可能性を小さくすることができる。

＜実施装置の具体的な作動＞
次に、実施装置の具体的な作動について説明する。実施装置のＥＣＵのＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」と称呼する。）は、図５にフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。

従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは、図５のステップ５００から処理を開始し、以下に述べるステップ５１０の処理を行う。その後、ＣＰＵは、ステップ５２０に進む。

ステップ５１０：ＣＰＵは、機関出力Ｐeng及び機関回転速度ＮＥをルックアップテーブルMapTWbr_th(Peng,NE)、MapTWhd_th(Peng,NE)及びMapTWeng_th(Peng,NE)にそれぞれ適用することにより、閾値水温ＴＷbr_th、ＴＷhd_th及びＴＷeng_thを取得し、それら取得した閾値水温をそれぞれ閾値ブロック水温ＴＷbr_th、閾値ヘッド水温ＴＷhd_th及び閾値機関水温ＴＷeng_thとして設定する。

上記テーブルMapTWbr_th(Peng,NE)によれば、閾値水温ＴＷbr_thは、機関出力Ｐengが大きいほど小さい値として取得され、機関回転速度ＮＥが小さいほど小さい値として取得される。上記テーブルMapTWhd_th(Peng,NE)によれば、閾値水温ＴＷhd_thは、機関出力Ｐengが大きいほど小さい値として取得され、機関回転速度ＮＥが小さいほど小さい値として取得される。上記テーブルMapTWeng_th(Peng,NE)によれば、閾値水温Ｗeng_thは、機関出力Ｐengが大きいほど小さい値として取得され、機関回転速度ＮＥが小さいほど小さい値として取得される。

ＣＰＵは、ステップ５２０に進むと、ステップ５１０にて設定した閾値ブロック水温ＴＷbr_th、閾値ヘッド水温ＴＷhd_th及び閾値機関水温ＴＷeng_thを用いて冷間条件が成立しているか否かを判定する。冷間条件が成立している場合、ＣＰＵは、ステップ５２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５３０に進み、上述した作動制御Ａを行う。その後、ＣＰＵは、ステップ５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

これに対し、ＣＰＵがステップ５２０の処理を実行する時点において冷間条件が成立していない場合、ＣＰＵは、ステップ５２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ５４０に進み、上述した作動制御Ｂを行う。その後、ステップ５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

以上が実施装置の具体的な作動であり、これにより、機関出力Ｐengが大きい場合、機関出力Ｐengが小さい場合に比べ、低い冷却水の温度で作動制御が作動制御Ａ（昇温制御）から作動制御Ｂ（昇温抑制制御）に切り替えられる。このため、作動制御が作動制御Ａから作動制御Ｂに切り替えられる前に、ヘッド温度Ｔhd及びブロック温度Ｔbrが過剰に高くなる可能性を小さくすることができる。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。

例えば、上記水温センサ８３は、冷却水管５６に配設され得る。更に、上記水温センサ８４は、冷却水管５７に配設され得る。

更に、ポンプ７０は、クランクシャフトの回転によって駆動されるタイプのポンプではなく、電動式のポンプであってもよい。

１０…内燃機関、１４…シリンダヘッド、１５…シリンダブロック、５１…ヘッド水路、５２…ブロック水路、５３乃至５７…水路、５８…ラジエータ水路、６２…水路、７０…ポンプ、７０in…ポンプ取込口、７０out…ポンプ吐出口、７１…ラジエータ、７５…遮断弁、７８…切替弁、９０…ＥＣＵ。

Claims (1)

1. シリンダヘッド及びシリンダブロックを備えた内燃機関に適用され、
   前記シリンダヘッドに形成された冷却水路であるヘッド水路、
   前記シリンダブロックに形成された冷却水路であるブロック水路、
   前記ヘッド水路及び前記ブロック水路に冷却水を循環させるポンプ、及び、
   冷却水を冷却するラジエータ、
   を備え、
   前記ヘッド水路から流出する冷却水と前記ブロック水路から流出する冷却水とを前記ラジエータを通した後、前記ヘッド水路及び前記ブロック水路に供給する冷却水の循環を行う昇温抑制制御を、冷却水の温度が所定の閾値温度よりも低い場合に行い、
   前記ヘッド水路から流出する冷却水を前記ラジエータを通さずに前記ブロック水路に供給し、同ブロック水路から流出する冷却水を前記ヘッド水路に供給する冷却水の循環を行う昇温制御を、冷却水の温度が前記所定の閾値温度以上である場合に行う、
   ように構成された、
   内燃機関の冷却装置において、
   前記内燃機関の出力が大きい場合、前記内燃機関の出力が小さい場合に比べて前記所定の閾値温度を低い温度に設定するように構成された、
   内燃機関の冷却装置。

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