JP2019218885A - 冷却制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低温時において電磁制御弁によって外部通路の流路断面積の平均値を十分に小さくしつつも、高温時におけるコイルの発熱量を抑制することができるようにした冷却制御装置を提供する。【解決手段】内部通路１２と外部通路１４とによってループ経路が形成されている。外部通路１４のうちヒータコア通路１４ｂには、ヒータコア２２および電磁制御弁２６が設けられている。ＣＰＵ７２は、駆動回路３０内蔵のスイッチング素子をオン・オフ操作することによって、電磁制御弁２６を開閉する。特に、ＣＰＵ７２は、水温が規定温度未満の場合には、原則、電磁制御弁２６を閉弁状態とすべく、スイッチング素子のオン・オフ操作の周期に対するオン操作時間の時比率を設定する。ＣＰＵ７２は、水温が規定温度未満の場合に規定温度以上の場合よりもスイッチング周波数を低周波とする。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の内部において冷却水を流通させる内部通路と、前記内部通路に接続される前記内燃機関の外部の通路であって前記内部通路とともにループ経路を構成する外部通路と、を備える冷却装置に適用される冷却制御装置に関する。

たとえば下記特許文献１には、内燃機関の冷却水を循環させる電動ポンプを備える冷却装置において、内燃機関の内部において冷却水を流通させる内部通路と、内部通路に接続される外部通路とによって構成されるループ経路の流路断面積を電子制御によって調整する電磁制御弁が記載されている。この電磁制御弁は、冷却水の流動によって開弁方向の力が加わるものであり、内燃機関の稼働時において閉弁するためには電磁力を作用させる必要が生じるものである。

特開２０１７−３１９０９号公報

発明者は、内燃機関の冷却水を循環させるために機関駆動式ポンプを用いつつも、上記ループ経路を電磁制御弁を閉弁して開ループとすることにより、内燃機関の冷間始動後の暖機を促進することを試みた。しかし、その場合、電磁制御弁を閉弁状態に保つうえで必要な電流を電磁制御弁のコイルに流すことが可能な設定とすると、内燃機関の暖機後において、コイルの過熱が問題となることを見出した。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．冷却制御装置は、内燃機関の内部において冷却水を流通させる内部通路と、前記内部通路に接続される前記内燃機関の外部の通路であって前記内部通路とともにループ経路を構成する外部通路と、前記内燃機関のクランク軸の回転動力を動力源として前記ループ経路内の冷却水を循環させる機関駆動式ポンプと、前記外部通路の流路断面積を調整する弁であって前記機関駆動式ポンプの駆動時において非通電状態の場合には開弁状態となる電磁制御弁と、前記電磁制御弁に流れる電流をスイッチング素子のオン・オフ操作によって調整する駆動回路と、を備える冷却装置に適用され、前記機関駆動式ポンプの駆動時において、前記内燃機関の温度が低い場合に高い場合よりも前記スイッチング素子のスイッチング周波数の逆数であるスイッチング周期に対するオン操作時間の時比率を大きい値に設定して前記スイッチング素子を操作する操作処理と、前記内燃機関の温度が規定温度未満の場合、前記規定温度以上である場合と比較して、前記スイッチング周期を長くする周期可変処理と、を実行する。

時比率が同一であっても、スイッチング周期が長い場合には短い場合よりもオン時間が長くなる。オン時間が長い場合には短い場合よりも電磁制御弁のコイルに流れる電流が大きくなることから、電磁制御弁を閉弁させる力が強くなる。このため、規定温度未満の場合に電磁制御弁によって外部通路の流路断面積の平均値を十分に小さくするうえでは、スイッチング周期を長くすることが望ましい。しかしその場合、内燃機関の高温時には、コイルの周囲の温度が高くコイルの放熱が促進されにくいため、コイルが過熱するおそれがある。そこで上記構成では規定温度未満である場合に規定温度以上である場合よりもスイッチング周期を長くすることにより、低温時において電磁制御弁によって外部通路の流路断面積の平均値を十分に小さくしつつも、高温時におけるコイルの発熱量を抑制することができる。

２．上記１記載の冷却制御装置において、所定期間を、前記内燃機関の温度が前記規定温度未満であるときに前記周期可変処理によって設定される前記スイッチング周期よりも長い期間とする場合、前記内燃機関の温度が前記規定温度未満であるときに前記周期可変処理によって設定される前記スイッチング周期にて前記電磁制御弁を前記所定期間に渡って閉弁状態に維持することができる時比率では、前記規定温度以上であるときに前記周期可変処理によって設定される前記スイッチング周期にて前記電磁制御弁を前記所定期間に渡って閉弁状態に維持できない。

上記構成では、規定温度以上であるときに周期可変処理によって設定されるスイッチング周期によっても電磁制御弁を所定期間に渡って閉弁状態に維持できるように設定する場合と比較すると、規定温度以上であるときのスイッチング周期を短い値とすることができ、ひいてはコイルの発熱量を低減できる。

３．上記１または２記載の冷却制御装置において、前記内部通路は、前記電磁制御弁によって流路断面積が調整される前記外部通路とは別の通路であってラジエータに接続される通路であるラジエータ用通路にも接続されており、前記内部通路と前記ラジエータとは、サーモスタットによって連通状態および遮断状態が切り替えられ、前記サーモスタットは、前記内燃機関の温度が所定温度以上となる場合に前記連通状態を実現するものであり、前記規定温度は、前記所定温度よりも低い。

サーモスタットが開弁するときには、内燃機関が高温となっている。このため、サーモスタットの開弁時までスイッチング周期を長くする場合には、コイルが過熱するおそれがある。これに対し、上記構成では、サーモスタットの開弁前にスイッチング周期を切り替えることにより、開弁以降に切り替える場合と比較すると、コイルが過熱することを抑制できる。

４．上記１〜３のいずれか１つに記載の冷却制御装置において、前記操作処理は、前記内燃機関の温度が前記規定温度未満であるとき、単位時間に前記内燃機関の燃焼室内に供給される燃料量が大きい場合に小さい場合よりも前記時比率を小さくする処理を含む。

内燃機関の温度が低い場合であっても、内部通路内の冷却水の循環を過度に制限する場合には、内部通路のうちのドリルドパッセージ等の流路断面積が小さい通路内の冷却水が沸騰するおそれがある。これに対し、上記構成では、燃料量が大きく内燃機関の発熱量が多い場合には時比率を小さくして電磁制御弁によって調整される外部通路の流路断面積の平均値を大きくし、冷却水の循環量を大きくすることにより、内部通路内の冷却水の温度が局所的に過度に高くなることを抑制できる。

一実施形態にかかる冷却制御装置および冷却装置を示す図。 同冷却装置にかかる電磁制御弁および駆動回路を示す図。 （ａ）および（ｂ）は、電磁制御弁の動作を示す図。 同実施形態にかかる冷却制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図。 （ａ）および（ｂ）は、同実施形態の効果を示すタイムチャート。

以下、冷却制御装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示す内燃機関１０は、火花点火式内燃機関である。内燃機関１０は、その内部に冷却水を流通させる通路である内部通路１２を備えている。内部通路１２には、内燃機関１０の外部の通路であって内部通路１２とともにループ経路を構成する外部通路１４が接続されている。外部通路１４は、スロットル通路１４ａ、ヒータコア通路１４ｂ、およびウォーマ通路１４ｃに分岐している。ここで、スロットル通路１４ａには、スロットルバルブの温度を冷却水によって調整するための通路であるスロットルボディ２０が設けられている。また、ヒータコア通路１４ｂには、車室内に供給される空気に冷却水による熱を与えるための熱交換器であるヒータコア２２が設けられており、その下流には、ヒータコア通路１４ｂの流路断面積を調整する電磁制御弁２６が設けられている。また、ウォーマ通路１４ｃには、自動変速機の作動油であるＡＴＦの温度を冷却水の熱で調整するための熱交換器であるＡＴＦウォーマ２４が設けられており、その下流には、ウォーマ通路１４ｃ内の流路断面積を調整するための電磁制御弁２８が設けられている。

なお、電磁制御弁２６は、駆動回路３０によって駆動され、電磁制御弁２８は、駆動回路３２によって駆動される。
内部通路１２は、さらに、ラジエータ通路４０に接続されており、内部通路１２およびラジエータ通路４０によっても、ループ経路が構成されている。ラジエータ通路４０には、周囲の空気との熱交換によって内部の冷却水を放熱させるラジエータ４２が設けられている。

上記スロットル通路１４ａ、ヒータコア通路１４ｂおよびウォーマ通路１４ｃは、下流側において合流した後、サーモスタット４４および機関駆動式ポンプ４６を介して内部通路１２に接続されている。また、ラジエータ通路４０も、下流側において、サーモスタット４４および機関駆動式ポンプ４６を介して内部通路１２に接続されている。

ここで、サーモスタット４４は、外部通路１４の下流側と、ラジエータ通路４０の下流側とを、内部通路１２に案内する三方弁である。サーモスタット４４は、内部にワックスを備えており、サーモスタット４４付近の冷却水の温度に応じてワックスが膨張することによって、弁の状態を変化させる。詳しくは、サーモスタット４４は、冷却水の温度（水温ＴＨＷ）が所定温度Ｔｓｍ（たとえば９０℃以上）未満の場合、ラジエータ通路４０から内部通路１２へと冷却水が流通する通路の流路断面積をゼロとする一方、外部通路１４から内部通路１２へと冷却水が流通する通路の流路断面積をゼロよりも大きい状態とする。これに対し、サーモスタット４４は、所定温度Ｔｓｍ以上の場合、ラジエータ通路４０から内部通路１２へと冷却水が流通する通路の流路断面積と、外部通路１４から内部通路１２へと冷却水が流通する通路の流路断面積との双方を、ゼロよりも大きい値とする。

一方、機関駆動式ポンプ４６は、内燃機関１０のクランク軸の回転動力を動力源として駆動され、吸入口から吸入した冷却水を吐出口から吐出する機関駆動式のウォータポンプである。特に機関駆動式ポンプ４６は、クランク軸の回転に同期して回転するため、クランク軸の回転速度が大きい場合には小さい場合よりも単位時間当たりの吐出量が多くなる。

なお、内部通路１２、外部通路１４、スロットルボディ２０、ヒータコア２２、ＡＴＦウォーマ２４、電磁制御弁２６，２８、駆動回路３０，３２、ラジエータ通路４０、ラジエータ４２、サーモスタット４４、機関駆動式ポンプ４６は、内燃機関１０の冷却装置を構成する。

図２に、電磁制御弁２６および駆動回路３０の構成を示す。なお、電磁制御弁２８と駆動回路３２の構成も同様であるため、その記載を省略する。
図２に示すように、電磁制御弁２６はハウジング５０を備えており、同ハウジング５０の内部には冷却水が通過する冷却水路５１が形成されている。冷却水路５１の内部には弁座５２が形成されるとともに弁体５３が配設されている。

ハウジング５０には、弁体５３を弁座５２に近接する方向（図２における上方［閉弁方向］）に常時弾性力を及ぼすコイルスプリング５４が設けられている。またハウジング５０には、電磁石５５が設けられている。電磁石５５は、軟磁性材料からなるコア５５ａと、同コア５５ａの周囲を囲む形状のコイル５５ｂとを備えている。

コイル５５ｂは、駆動回路３０に接続されている。すなわち、駆動回路３０は、スイッチング素子６２を備えており、バッテリ６０、スイッチング素子６２およびコイル５５ｂによって形成されるループ経路が、スイッチング素子６２のオン・オフ操作によって開閉される。また、駆動回路３０は、カソード側がバッテリ６０の正極端子側に接続されているダイオード６４を備えており、ダイオード６４およびコイル５５ｂによって閉ループ経路が構成されている。

スイッチング素子６２がオン状態となると、バッテリ６０、スイッチング素子６２およびコイル５５ｂを備えるループ経路が閉ループとなり、コイル５５ｂに流れる電流が漸増する。これに対し、スイッチング素子６２がオフ状態となると、ダイオード６４およびコイル５５ｂを備えるループ経路を介してコイル５５ｂに電流が流れ、この電流は漸減する。コイル５５ｂに電流が流れると、電磁石５５が磁力を発生し、その発生磁力によって弁体５３を閉弁方向に吸引する。

電磁制御弁２６は、冷却水路５１内においてコイルスプリング５４が弁体５３に弾性力を及ぼす方向と反対の方向に冷却水が流れるように、ヒータコア通路１４ｂに取り付けられている。機関駆動式ポンプ４６が駆動状態となる場合、冷却水によって弁体５３が弁座５２から離間する方向（図２における下方［開弁方向］）に圧力が加えられる。このため、コイル５５ｂが非通電状態である場合、電磁制御弁２６は、図３（ａ）に示すように開弁する。

一方、コイル５５ｂが通電状態となる場合、電磁石５５が磁力を発生するため、同磁力によって弁体５３が閉弁方向に吸引され、冷却水路５１内を流れる冷却水の圧力に抗して、コイルスプリング５４の弾性力と電磁石５５の吸引力とによって、図３（ｂ）に示すように、弁体５３を弁座５２に着座した位置で保持可能となる。

図１に戻り、制御装置７０は、冷却装置を制御対象とし、電磁制御弁２６，２８を操作する。さらに、制御装置７０は、内燃機関１０を制御対象とし、その制御量であるトルクや排気成分を制御する。なお、制御装置７０は、排気成分の制御として、燃焼室内に充填される新気量に応じて燃料の噴射量を設定する空燃比制御を実行する。

制御装置７０は、制御量の制御のために、入口側温度センサ８０によって検出される、内部通路１２の入口側の冷却水の温度である入口温度Ｔｉｎや、出口側温度センサ８２によって検出される、内部通路１２の出口側の冷却水の温度である出口温度Ｔｏｕｔを参照する。また、制御装置７０は、エアフローメータ８４によって検出される吸入空気量Ｇａや、クランク角センサ８６の出力信号Ｓｃｒを参照する。制御装置７０は、ＣＰＵ７２、ＲＯＭ７４、および制御装置７０内の各箇所に電力を供給する電源回路７６を備えており、ＲＯＭ７４に記憶されたプログラムをＣＰＵ７２によって実行することにより、上記制御量の制御を実現する。

図４に、制御装置７０が実行する処理のうち、特に電磁制御弁２６の操作に関する処理の手順を示す。図４に示す処理は、ＲＯＭ７４に記憶されたプログラムをＣＰＵ７２が、たとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって各処理のステップ番号を表現する。

図４に示す一連の処理において、ＣＰＵ７２は、まず、出口温度Ｔｏｕｔが規定温度Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ１０）。この処理は、内燃機関１０の暖機を促進することが要求されるか否かを判定するための処理である。ここで、規定温度Ｔｔｈは、上記所定温度Ｔｓｍよりも低い温度（たとえば「６０〜８０℃」）となっている。ＣＰＵ７２は、規定温度Ｔｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、スイッチング素子６２をオン・オフ操作する周期であるスイッチング周期（ＰＷＭ周期）の逆数であるスイッチング周波数ｆｄｕｔｙに、通常時周波数ｆＨを代入する（Ｓ１２）。これに対し、ＣＰＵ７２は、規定温度Ｔｔｈ未満であると判定する場合（Ｓ１０：ＮＯ）、スイッチング周波数ｆｄｕｔｙに、低温時周波数ｆＬを代入する（Ｓ１４）。ここで、低温時周波数ｆＬは、通常時周波数ｆＨよりも低周波となっている。

ＣＰＵ７２は、Ｓ１２，Ｓ１４の処理が完了する場合、吸入空気量Ｇａに基づき、内燃機関１０の燃焼室で単位時間当たりに発生する熱量Ｑを算出する（Ｓ１６）。ここでは、吸入空気量Ｇａが大きい場合に小さい場合よりも熱量Ｑを大きい値に算出する。ここで、吸入空気量Ｇａは、単位時間当たりに燃焼室内に充填される新気量と相関を有するパラメータである。具体的には、吸入空気量Ｇａを入力変数とし、熱量Ｑを出力変数とするマップデータがＲＯＭ７４に予め記憶された状態で、ＣＰＵ７２が熱量Ｑをマップ演算する。

なお、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とし、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。

次にＣＰＵ７２は、出口温度Ｔｏｕｔを目標出口温度Ｔｏｕｔ＊に制御する上で電磁制御弁２６を介して流れる冷却水の流量の要求値である要求流量Ｑｗ１＊を算出する（Ｓ１８）。ＣＰＵ７２は、熱量Ｑが大きい場合に小さい場合よりも要求流量Ｑｗ１＊を大きい値に算出する。また、ＣＰＵ７２は、目標出口温度Ｔｏｕｔ＊が入口温度Ｔｉｎを上回る量が大きい場合に小さい場合よりも要求流量Ｑｗ１＊を小さい値に算出する。具体的には、以下の式によって要求流量Ｑｗ１＊を算出する。ここで、目標出口温度Ｔｏｕｔ＊は、規定温度Ｔｔｈよりも高い値である。

Ｑｗ１＊＝Ｑ／（Ｔｏｕｔ＊−Ｔｉｎ）
なお、ＣＰＵ７２は、上記右辺の値が規定値以下の場合、要求流量Ｑｗ１＊をゼロとする。また、上記右辺は、出口温度Ｔｏｕｔが規定温度Ｔｔｈ未満である状態であっても、吸入空気量Ｇａが大きい場合には規定値を超える値となる。すなわち、ＣＰＵ７２は、規定温度Ｔｔｈ未満であっても、吸入空気量Ｇａが大きい場合には、要求流量Ｑｗ１＊をゼロよりも大きい値に算出する。これは、規定温度Ｔｔｈ未満の場合であっても、吸入空気量Ｇａが大きい場合には、単位時間当たりに内燃機関１０において発生する熱量が大きくなることから、電磁制御弁２６を閉弁状態に維持すると、内部通路１２のうちのドリルドパッセージ等の流路断面積が小さい通路内の冷却水が沸騰するおそれがあるためである。

また、ＣＰＵ７２は、車両の暖房要求に応じて、要求流量Ｑｗ２＊を算出する（Ｓ２０）。ここでＣＰＵ７２は、暖房要求が大きい場合に小さい場合よりも要求流量Ｑｗ２＊を大きい値に算出する（Ｓ２０）。

次にＣＰＵ７２は、要求流量Ｑｗ１＊と要求流量Ｑｗ２＊とのうちの大きい方を、要求流量Ｑｗ＊に代入する（Ｓ２２）。次にＣＰＵ７２は、電磁制御弁２６を介した冷却水の流量を要求流量Ｑｗ＊に制御するためのスイッチング素子６２の時比率Ｄを算出する（Ｓ２４）。時比率Ｄは、スイッチング周期に対するオン操作時間の比率である。ここでＣＰＵ７２は、要求流量Ｑｗ１＊が小さい場合に、大きい場合よりも電磁制御弁２６の閉弁期間を長くすべく、時比率Ｄを大きい値に算出する。また、ＣＰＵ７２は、回転速度ＮＥが大きい場合に小さい場合よりも時比率Ｄを大きい値に算出する。これは、回転速度ＮＥが大きい場合には、小さい場合と比較して、機関駆動式ポンプ４６による単位時間当たりの吐出量が大きくなることから、弁体５３に冷却水が加える、弁体５３を開弁させようとする力が大きくなることに鑑みたものである。なお、回転速度ＮＥは、出力信号Ｓｃｒに基づきＣＰＵ７２によって算出される。

詳しくは、要求流量Ｑｗ＊と回転速度ＮＥとを入力変数とし、時比率Ｄを出力変数とするマップデータがＲＯＭ７４に予め記憶された状態で、ＣＰＵ７２により時比率Ｄがマップ演算される。なお、図４には、マップデータの出力変数ａｉｊ（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）が記載されている。ここで、変数ｉは、回転速度ＮＥの値を指定し、変数ｊは、要求流量Ｑｗ＊の値を指定している。図４には、「ｊ＜ｋ」として、要求流量Ｑｗ＊が小さい場合の出力変数ａｉｊが要求流量Ｑｗ＊が大きい場合の出力変数ａｉｋよりも大きいことを示した。

そしてＣＰＵ７２は、時比率Ｄに応じてスイッチング素子６２をオン・オフ操作する（Ｓ２６）。
なお、ＣＰＵ７２は、Ｓ２６の処理が完了する場合、図４に示す一連の処理を一旦終了する。

ちなみに、電磁制御弁２８のスイッチング素子の操作に関する処理についても、図４に示した処理と同様である。ただし、Ｓ２０の処理では、車両の暖房要求に代えて、ＡＴＦウォーマ２４の熱量の要求に応じて要求流量Ｑｗ２＊を算出することとする。

ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
図５（ａ）は、出口温度Ｔｏｕｔが規定温度Ｔｔｈ未満である場合を示し、図５（ｂ）は、出口温度Ｔｏｕｔが規定温度Ｔｔｈ以上である場合を示す。

図５（ａ）に示すように、規定温度Ｔｔｈ未満の場合、ＣＰＵ７２は、スイッチング周波数を低温時周波数ｆＬとし、スイッチング素子６２を操作する。ここで、時比率Ｄ１は、低温時周波数ｆＬの場合に、電磁制御弁２６を閉弁状態に維持できる値（たとえば、８０％）である。スイッチング素子６２がオン操作されると、コイル５５ｂに流れる電流が漸増する。その後、ＣＰＵ７２がスイッチング素子６２をオフ操作すると、コイル５５ｂに流れる電流が漸減する。図５に示すように、時比率Ｄがある程度大きい場合には、コイル５５ｂを流れる電流がゼロとなる前にスイッチング素子６２が再度オン状態となる。このため、コイル５５ｂには継続的に電流が流れ続ける。

ここで、スイッチング素子６２をオン操作する時間が長い場合には短い場合よりも、コイル５５ｂに流れる電流が大きくなる。コイル５５ｂを流れる電流が大きい場合には小さい場合よりも、電磁石５５が弁体５３を閉弁方向に吸引する電磁力が大きくなる。ここで、図５に示すように、コイル５５ｂを流れる電流は、スイッチング素子６２のオン・オフ操作に伴って、漸増および漸減を繰り返す。このため、コイル５５ｂを流れる電流の最大値が大きい場合には、小さい場合よりも、コイル５５ｂを流れる電流の最小値についても大きくなることから、電磁制御弁２６を閉弁させることができる期間が長くなる。

したがって、本実施形態では、内燃機関１０の暖機の促進が要求される低温時において、スイッチング周波数ｆｄｕｔｙを低温時周波数ｆＬとして低周波化することにより、同一の時比率であっても、よりオン操作がなされる時間を長くすることができることから、電磁制御弁２６の閉弁期間を確保しやすい。特に、時比率Ｄ１とする場合には、規定温度Ｔｔｈ未満の場合のスイッチング周期ＴＬよりも長い期間に渡って、電磁制御弁２６を継続して閉弁させることができる。このため、内燃機関１０において生じた熱が、ヒータコア２２やＡＴＦウォーマ２４等に放出されることを十分に抑制することができる。

これに対し、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、出口温度Ｔｏｕｔが規定温度Ｔｔｈ以上となる場合、スイッチング周波数ｆｄｕｔｙを、通常時周波数ｆＨとする。通常時周波数ｆＨは、低温時周波数ｆＬよりも高いため、同一の時比率であってもスイッチング素子６２がオン状態とされる時間が短くなり、ひいては、コイル５５ｂを流れる電流の最大値が小さくなる。ここで、コイル５５ｂの発熱量は、コイル５５ｂを流れる電流の２乗に比例する。このため、出口温度Ｔｏｕｔが規定温度Ｔｔｈ以上となる場合、通常時周波数ｆＨとすることにより、コイル５５ｂの発熱量を低減することができる。出口温度Ｔｏｕｔが規定温度Ｔｔｈ以上である場合には、電磁制御弁２６の温度が高くなる傾向にあることから、コイル５５ｂの発熱量が過度に大きくなると、電磁制御弁２６の消耗が顕著となり、耐久性が低下するおそれがある。一方、出口温度Ｔｏｕｔが規定温度Ｔｔｈ以上である場合、電磁制御弁２６を閉弁状態に固定する要求はなく、また、電磁制御弁２６の開弁と閉弁との繰り返しによって実現できる平均開口度についても、比較的大きな値とする要求が生じる。このため、通常時周波数ｆＨとすることによって、流量の制御性が低下することはない。

このため、本実施形態では、出口温度Ｔｏｕｔが規定温度Ｔｔｈ以上の場合に通常時周波数とすることにより、要求流量Ｑｗ＊への制御性の低下を抑制しつつも電磁制御弁２６の温度が過度に上昇することを抑制できる。

特に、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、通常時周波数ｆＨとする場合、時比率Ｄ１によっては、電磁制御弁２６を閉弁状態に維持できない。このため、時比率Ｄ１によって電磁制御弁２６を閉弁状態に維持できる場合と比較して、コイル５５ｂに流れる電流の最大値が小さい値に設定されていることとなり、ひいてはコイル５５ｂの発熱量をいっそう低減できる。

なお、図５（ａ）および図５（ｂ）は、回転速度ＮＥが、アイドル時の目標回転速度以上であって規定回転速度（たとえば、「３０００ｒｐｍ」）以下の回転速度である場合を想定している。

＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。［１］操作処理は、Ｓ１６〜Ｓ２６の処理に対応する。ここで、Ｓ１８の処理によれば、入口温度Ｔｉｎが低い場合、要求流量Ｑｗ１＊が小さい値となり、結果、Ｓ２４の処理によって時比率Ｄが大きい値となる。周波数可変処理は、Ｓ１０〜Ｓ１４の処理に対応する。［２］「閉弁状態に維持することができる時比率」は、図５に示した時比率Ｄ１に対応する。［４］Ｓ１４の処理が実行される場合におけるＳ２４の処理に対応する。

＜その他の実施形態＞
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・「操作処理について」
要求流量Ｑｗ１＊を、目標出口温度Ｔｏｕｔ＊と入口温度Ｔｉｎとの差に反比例するように設定することは必須ではない。たとえば、熱量Ｑに比例した流量ベース値を、出口温度Ｔｏｕｔを目標出口温度Ｔｏｕｔ＊にフィードバック制御するための操作量によって補正した値としてもよい。

上記実施形態では、熱量Ｑを、吸入空気量Ｇａに基づき算出したがこれに限らない。たとえば単位時間当たりの噴射量に基づき算出してもよい。
・「周期可変処理について」
上記実施形態では、出口温度Ｔｏｕｔが規定温度Ｔｔｈ未満である場合に、低温時周波数ｆＬを採用したがこれに限らない。たとえば、入口温度Ｔｉｎが規定温度Ｔｔｈ未満である場合に、低温時周波数ｆＬを採用してもよい。さらに、入口温度Ｔｉｎや出口温度Ｔｏｕｔに限らず、たとえば内部通路１２の内部の温度を感知するセンサを備えて、その検出値が規定温度Ｔｔｈ未満である場合に低温時周波数ｆＬを用いてもよい。

また、たとえば、低温時周波数ｆＬと通常時周波数ｆＨとの切り替えのハンチングが生じることを抑制すべく、第１規定温度ＴｔｈＨと、第２規定温度ＴｔｈＬとを用いて低温時周波数ｆＬと通常時周波数ｆＨとの切り替えを行ってもよい。ここで、第２規定温度ＴｔｈＬは、第１規定温度ＴｔｈＨよりも低い。詳しくは、水温が第１規定温度ＴｔｈＨに到達することにより通常時周波数ｆＨに切り替え、通常時周波数ｆＨから低温時周波数ｆＬへの切り替えは、水温が第２規定温度ＴｔｈＬ未満となるときとすればよい。

・「サーモスタットについて」
上記実施形態では、ワックスの融点を利用して開弁する機械式のサーモスタット４４を採用したがこれに限らない。たとえば電子操作によって開閉制御が可能なものであってもよい。この場合であっても、ラジエータ４２によって冷却水の熱を放熱させるべくサーモスタット４４を開弁する所定温度Ｔｓｍよりも規定温度Ｔｔｈを低い温度とすることが望ましい。

・「電磁制御弁について」
上記実施形態では、電磁制御弁２６が、閉弁方向に弾性力を及ぼすコイルスプリング５４を備えることとしたが、これに限らない。たとえば開弁方向に弾性力を及ぼすコイルスプリングを備えるものであってもよい。この場合、内燃機関１０の停止時であっても、電磁力が作用しない限り電磁制御弁２６は開弁状態となる。

・「冷却制御装置について」
冷却制御装置としては、ＣＰＵ７２とＲＯＭ７４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、冷却制御装置は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路および１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。

１０…内燃機関、１２…内部通路、１４…外部通路、１４ａ…スロットル通路、１４ｂ…ヒータコア通路、１４ｃ…ウォーマ通路、２０…スロットルボディ、２２…ヒータコア、２４…ＡＴＦウォーマ、２６，２８…電磁制御弁、３０，３２…駆動回路、４０…ラジエータ通路、４２…ラジエータ、４４…サーモスタット、４６…機関駆動式ポンプ、５０…ハウジング、５１…冷却水路、５２…弁座、５３…弁体、５４…コイルスプリング、５５…電磁石、５５ａ…コア、５５ｂ…コイル、６０…バッテリ、６２…スイッチング素子、６４…ダイオード、７０…制御装置、７２…ＣＰＵ、７４…ＲＯＭ、７６…電源回路、８０…入口側温度センサ、８２…出口側温度センサ、８４…エアフローメータ、８６…クランク角センサ。

Claims (4)

1. 内燃機関の内部において冷却水を流通させる内部通路と、前記内部通路に接続される前記内燃機関の外部の通路であって前記内部通路とともにループ経路を構成する外部通路と、前記内燃機関のクランク軸の回転動力を動力源として前記ループ経路内の冷却水を循環させる機関駆動式ポンプと、前記外部通路の流路断面積を調整する弁であって前記機関駆動式ポンプの駆動時において非通電状態の場合には開弁状態となる電磁制御弁と、前記電磁制御弁に流れる電流をスイッチング素子のオン・オフ操作によって調整する駆動回路と、を備える冷却装置に適用され、
   前記機関駆動式ポンプの駆動時において、前記内燃機関の温度が低い場合に高い場合よりも前記スイッチング素子のスイッチング周波数の逆数であるスイッチング周期に対するオン操作時間の時比率を大きい値に設定して前記スイッチング素子を操作する操作処理と、
   前記内燃機関の温度が規定温度未満の場合、前記規定温度以上である場合と比較して、前記スイッチング周期を長くする周期可変処理と、を実行する冷却制御装置。
2. 所定期間を、前記内燃機関の温度が前記規定温度未満であるときに前記周期可変処理によって設定される前記スイッチング周期よりも長い期間とする場合、前記内燃機関の温度が前記規定温度未満であるときに前記周期可変処理によって設定される前記スイッチング周期にて前記電磁制御弁を前記所定期間に渡って閉弁状態に維持することができる時比率では、前記規定温度以上であるときに前記周期可変処理によって設定される前記スイッチング周期にて前記電磁制御弁を前記所定期間に渡って閉弁状態に維持できない請求項１記載の冷却制御装置。
3. 前記内部通路は、前記電磁制御弁によって流路断面積が調整される前記外部通路とは別の通路であってラジエータに接続される通路であるラジエータ用通路にも接続されており、
   前記内部通路と前記ラジエータとは、サーモスタットによって連通状態および遮断状態が切り替えられ、
   前記サーモスタットは、前記内燃機関の温度が所定温度以上となる場合に前記連通状態を実現するものであり、
   前記規定温度は、前記所定温度よりも低い請求項１または２記載の冷却制御装置。
4. 前記操作処理は、前記内燃機関の温度が前記規定温度未満であるとき、単位時間に前記内燃機関の燃焼室内に供給される燃料量が大きい場合に小さい場合よりも前記時比率を小さくする処理を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却制御装置。