JP4012449B2 - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、流量制御弁の開度制御を通じてラジエータを通過する機関冷却水を調量することにより、その温度を機関運転状態に応じて制御するようにした内燃機関の冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
こうした内燃機関の冷却装置として、例えば特許文献1に記載されるものを挙げることができる。この装置では、高負荷運転直後に機関が停止されたとき等、機関停止時の機関冷却水温度が所定温度以上であるときに、流量制御弁を強制的に開弁させることにより、機関停止中に生じる機関冷却水温度の過度な上昇を抑制するようにしている。
【0003】
また、例えば特許文献2に記載されるように、こうした流量制御弁の弁体を駆動するための駆動源としてステッピングモータを採用する装置が提案されている。この装置では、オープンループ制御を通じて弁体の位置決め制御を比較的精度良く行うことが可能になるため、流量制御弁の開度、即ちその弁体の位置を検出する位置センサが不要になり、その構成や制御構造の簡略化が図られるようになる。
【0004】
ところで、このように位置センサを備えていない装置にあっては、流量制御弁の弁体についてその現在位置を特定する処理(初期化処理)を機関運転が開始されてから少なくとも一度は実行する必要がある。例えば、先の特許文献2に記載のものでは、機関始動時にこの初期化処理を行うようにしている。
【0005】
こうした初期化処理では、例えば、機関始動に際して、流量制御弁を開弁駆動し、その弁体をストッパに当接させることで同弁体をその全開位置に機械的に停止させるようにしている。これにより、弁体の現在位置をその全開位置として特定することができ、それ以後はこの全開位置から弁体を任意の位置まで相対変位させるための駆動指令値を算出し、同駆動指令値に基づいて弁体の位置制御、即ち流量制御弁の開度制御を実行することができるようになる。
【0006】
また、上記初期化処理の例では、弁体の位置を特定する際の基準位置をその全開位置とし、弁体の位置を同全開位置に保持するためのストッパを備える構成を採用している。このため、特に弁体を全開位置に制御する際に、その位置決め精度を高めることができるようになる。その結果、機関運転中に冷却水温度が過度に上昇した場合等には、流量制御弁を確実に全開状態に移行させることができ、ラジエータを通過する機関冷却水の流量を最大にしてオーバヒートの発生を好適に抑制することができるようになる。
【0007】
【特許文献1】
特開平9−195768号公報
【特許文献2】
特開2002−21563号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
但し、機関始動に際して上述したような初期化処理を行う場合には以下のような不都合も無視できない。
【0009】
即ち、初期化処理では、流量制御弁の開弁駆動を通じて弁体がストッパに当接されるなどして、その変位が確実に規制された状態にすることがその前提となる。従って、例えば弁体が全開位置から最も離間した全閉位置にあるときでも、これを確実に全開位置まで変位させることのできる大きさに流量制御弁を開弁駆動する際の駆動量が予め設定されている。
【0010】
しかしながら、このように流量制御弁の駆動量を設定すると、弁体をストッパに確実に当接させることができる反面、弁体が全閉位置以外の位置にある場合、特に弁体が全開位置近傍にある場合には、流量制御弁の開弁駆動が必要以上の長期間にわたって行われるようになる。従って、このような場合には、初期化処理に要する時間が長くならざるを得ない。
【0011】
また、冷間始動時にあっては、初期化処理の完了後、流量制御弁を全開状態から速やかに全閉状態に移行させ、ラジエータへの冷却水導入を停止することにより、内燃機関の暖機を促進する必要がある。ところが、上述したように、初期化処理が長期化すると、機関始動後、流量制御弁を全開状態から全閉状態に移行させる時期が遅れるようになり、暖機性の低下を招くこととなる。
【0012】
この発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ラジエータを通過する機関冷却水の流量を制御する流量制御弁を備え、その弁体の全開位置を特定する初期化処理を機関始動に際して行う内燃機関の冷却装置にあって、その初期化処理に要する時間を極力短縮して暖機性の向上を図ることにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための構成及びその作用効果について以下に記載する。
請求項1記載の発明では、内燃機関のラジエータを通過する機関冷却水の流量を制御する流量制御弁を備え、その弁体の変位がストッパにより規制されるようになるまで同流量制御弁を所定の駆動指令値に基づき開弁駆動することにより同弁体の全開位置を特定する初期化処理を機関始動に際して実行する内燃機関の冷却装置において、機関停止に際して前記初期化処理を実行するとともに同初期化処理の完了後に前記弁体が所定位置に保持されるように前記流量制御弁を駆動制御する停止時制御手段と、機関停止に際して前記弁体が前記所定位置に保持されていないときにその旨を記憶保持する記憶手段と、前記機関始動に際して、前記弁体が前記所定位置に保持されていない旨が前記記憶手段に記憶保持されていることを条件に前記初期化処理における前記駆動指令値を前記弁体の最大変位量以上の量に対応した値に設定する設定手段とを備えるようにしている。
【0014】
同構成によれば、機関停止に際して流量制御弁が駆動制御されることにより、同流量制御弁の弁体が所定位置に保持される。従って、機関始動に伴う上記初期化処理では、弁体の現在位置が把握された状況のもとで、弁体の変位がストッパにより規制されるようになるまで流量制御弁を開弁駆動すればよいことになる。更に、このように機関停止に際して弁体を上記所定位置に保持するのに先立って初期化処理を実行するようにしているため、弁体を所定位置に保持する際の位置決め精度を高めることができるようになる。
【0015】
例えば、流量制御弁の駆動源としてステッピングモータを採用するようにした構成例では、振動等により脱調が発生し、駆動指令値(ステップ指令値)に対応する弁体の位置と実際の位置との間にずれが生じることがある。このため、初期化処理が行われない場合には、機関停止に際して流量制御弁の弁体を所定位置に保持するようにしても、その位置決め精度は同初期化処理を行う場合と比較すれば自ずと低くならざるを得ない。従って、機関始動に際して弁体を確実にストッパに当接させるには、こうした脱調等による位置ずれが生じていても、これを吸収することができるように流量制御弁の駆動量を予め大きく設定する必要がある。
【0016】
この点、上記構成によれば、こうしたステッピングモータの脱調に起因する位置ずれ等、機関運転中に弁体の位置ずれが生じるような場合でも、これを修正した上で弁体を精度良く上記所定位置に保持することができるため、流量制御弁を開弁駆動する際に、その駆動量を上記所定位置に見合う適切な大きさに設定することができるようになる。従って、機関始動時の初期化処理に際して流量制御弁の駆動操作が必要以上に行われるのを回避することができ、暖機性の向上を図ることができるようになる。
また、内燃機関の機関停止操作後、直ぐに始動操作がなされた場合など、何らかの理由により機関停止に際して流量制御弁の弁体が所定位置に保持されない場合であっても、機関始動に際しての初期化処理において弁体を確実にストッパに当接させて同処理を実行することができるようになる。
【0017】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の内燃機関の冷却装置において、前記停止時制御手段は前記弁体が前記所定位置としての全閉位置より開側の位置に保持されるように前記流量制御弁を駆動制御するものであるとしている。
【0018】
同構成によれば、機関始動に際して初期化処理が実行される場合、流量制御弁の弁体は初期化処理の基準位置である全開位置に対して全閉位置よりも近接する位置におかれるようになる。従って、初期化処理が開始されてから弁体がその全開位置でストッパに当接するまでの時間を短縮することができ、ひいては初期化処理に要する時間を更に短縮することができるようになる。
【0019】
請求項3記載の発明は、請求項2記載の内燃機関の冷却装置において、前記停止時制御手段は前記弁体が前記所定位置としてのその全開位置に保持されるように前記流量制御弁を駆動制御するものであるとしている。
【0020】
同構成によれば、前記所定位置への弁体の移動が初期化処理と並行して行われるようになるため、初期化処理が完了した後に弁体を更に所定位置にまで移動させる必要がなくなる。従って、初期化処理に要する時間を大幅に短縮することができるようになる。
【0023】
請求項4に記載の発明では、請求項1乃至3のいずれかに記載の内燃機関の冷却装置において、前記流量制御弁はステッピングモータを駆動源として開閉駆動されるものであるとしている。
【0024】
上述したように、流量制御弁の駆動源としてステッピングモータを採用した構成にあっては、機関運転中に脱調が発生し、駆動指令値に対応する弁体の位置と実際の位置との間にずれが生じることがある。
【0025】
請求項4記載の発明では、このように流量制御弁の駆動源としてステッピングモータが採用される構成において、脱調による悪影響を好適に抑制することができ、初期化処理に要する時間を極力短縮して暖機性の向上を図ることができるようになる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図1〜図5を参照して説明する。
図1は、本実施形態にかかる車載内燃機関の冷却装置についてその構成を概略的に示す概略構成図である。
【0027】
この冷却装置は、ウォータポンプ10、内燃機関1の燃焼室(図示略)周囲に形成されたウォータジャケット等を含む冷却通路11、ラジエータ12、同ラジエータ12に流入する冷却水をその開度に応じて調量する流量制御弁14、同流量制御弁14の開度を制御する電子制御装置40等を備えて構成されている。この電子制御装置40は、冷却水の温度制御の他、燃料噴射制御や点火時期制御等、各種機関制御を統括して実行するものである。電子制御装置40はこれら制御の実行プログラムや実行結果を記憶するメモリ41を備えている。
【0028】
ウォータポンプ10は内燃機関1の出力軸(図示略)に駆動連結されており、同出力軸の回転に伴って駆動される。ウォータポンプ10の吐出口は冷却通路11の入口に接続されている。一方、冷却通路11の出口は、ラジエータ用通路15を介してラジエータ12に接続されている。また、ラジエータ用通路15においてラジエータ12の下流側部分は流量制御弁14に接続されている。更に、流量制御弁14はポンプ用通路16を介してウォータポンプ10に接続されている。
【0029】
ウォータポンプ10が駆動されると、同ウォータポンプ10から吐出された冷却水は冷却通路11に導入され、機関本体の冷却に供される。このように機関本体の冷却に供されて温度上昇した冷却水は、流量制御弁14の開弁時にラジエータ用通路15に導入され、ラジエータ12を通過する際に冷却される。そして、このラジエータ12による冷却によって温度低下した冷却水は、ポンプ用通路16を通じて再びウォータポンプ10に戻される。
【0030】
冷却通路11の出口は、ラジエータ用通路15を介してラジエータ12に接続される他、その途中に車室暖房用のヒータ19が設けられたヒータ用通路18を介してポンプ用通路16に接続されている。
【0031】
更に、冷却通路11の出口は、その他、ラジエータ12を迂回するバイパス通路17を介して流量制御弁14に接続されている。従って、冷却通路11を通過した冷却水のうち、ラジエータ12及びヒータ19に導入される分以外は、バイパス通路17、流量制御弁14を通過した後、ポンプ用通路16を通じてウォータポンプ10に戻される。
【0032】
次に、流量制御弁14の構成について図2を参照して説明する。
この流量制御弁14は、ラジエータ用通路15からポンプ用通路16を通じてウォータポンプ10に導入される冷却水を調量する第1の弁部21と、バイパス通路17からポンプ用通路16を通じてウォータポンプ10に導入される冷却水を調量する第2の弁部22とを備えている。第1の弁部21は、第1の弁体211と同弁体211が離着座する第1の弁座212とを備えて構成されている。一方、第2の弁部22は、第1の弁体211の他、第2の弁体221と同弁体221が離着座する第2の弁座222とを備えて構成されている。
【0033】
流量制御弁14のボディ25には、ラジエータ用通路15の一部を構成するポート51、バイパス通路17の一部を構成するポート52、ヒータ用通路18の一部を構成するポート53がそれぞれ形成されている。また、ボディ25の内部には、ポンプ用通路16が接続される合流室32が形成されており、ラジエータ用通路15及びバイパス通路17はそれぞれこの合流室32に開口されている。
【0034】
第1の弁座212は、合流室32に開口するラジエータ用通路15の開口部周縁に形成されている。この第1の弁座212に第1の弁体211が離着座することにより、合流室32とラジエータ用通路15とが連通・遮断される。一方、第2の弁座222は、合流室32に開口するバイパス通路17の開口部周縁に形成されている。この第2の弁座222に第1の弁体211及び第2の弁体221が離着座することにより、合流室32とバイパス通路17とが連通・遮断される。
【0035】
ボディ25には、弁軸26がその軸方向に往復動可能に設けられており、その略中央に第1の弁体211及び第2の弁体221が取り付けられている。弁軸26がその軸方向に変位することにより、各弁体211,221と、それらに対応する弁座212,222との距離が変化し、第1の弁部21及び第2の弁部22の開度が変更される。
【0036】
また、流量制御弁14は、その駆動源として上記各弁部21,22の開度をそれぞれ調節する4相励磁式のステッピングモータ24を備えている。ステッピングモータ24は、弁軸26の軸方向上方に配設されており、その駆動軸28には駆動用ナット29が螺合されている。弁軸26の一方の端部(図2の上端部)には、その上部が駆動用ナット29に係合可能なリテーナ27が取り付けられている。このリテーナ27と駆動用ナット29との間にはスプリング30が配設されている。このスプリング30の付勢力によってリテーナ27及び弁軸26は駆動用ナット29から離間する側に付勢されている。
【0037】
一方、弁軸26の反対側の端部(図2の下端部)を往復動可能に支持するボディ25の一部と第1の弁体211との間にはスプリング31が配設されている。このスプリング31の付勢力によって第1の弁体211は第1の弁座212から離間する側に、また第2の弁座222に対しては近接する側に付勢されている。
【0038】
また、ボディ25の内部には、その内側面から中心側に延びて弁軸26を往復動可能に支持する軸受33が形成されている。駆動軸28が回転して駆動用ナット29が同駆動軸28の軸方向上方に変位すると、それに伴って弁軸26がその軸方向上方に変位するようになる。その結果、図2に示されるように、第2の弁体221は軸受33の下端面に当接するようになる。その結果、弁軸26は軸方向上方にそれ以上変位するのが規制され、第1の弁体211は第1の弁座212から最も離間した位置で停止するようになる。このように、本実施形態において上記軸受33は、第1の弁体211の変位を規制し、これを全開位置に保持するためのストッパとして機能する。
【0039】
尚、以下では、このように第2の弁体221が軸受33に当接した状態にあるときの第1の弁体211の位置を「全開位置」といい、第1の弁部21の状態を「全開状態」という。
【0040】
次に、ステッピングモータ24の駆動に基づく流量制御弁14の開度変化について図3を参照して説明する。図3は、ステッピングモータ24に出力される駆動信号(モータステップ数の増減量)と、ラジエータ用通路15を通過するラジエータ流量及びバイパス通路17を通過するバイパス流量との関係を示すグラフである。
【0041】
第1の弁部21が全開状態にあるときから、ステッピングモータ24のモータステップ数を減少させる駆動信号が出力され、その駆動信号に基づいて駆動軸28が軸回りの所定方向に回転すると、その回転角度に応じた所定量をもって駆動用ナット29は駆動軸28の軸方向下方に変位する。このように駆動用ナット29が変位すると、スプリング30の弾性力によってリテーナ27及び弁軸26はその軸方向下方に付勢される。従って、第1の弁体211は、弁軸26等とともにその軸方向下方に変位し、第1の弁座212に近接するとともに、第2の弁座222からは離間するようになる。その結果、第1の弁部21の開度は徐々に低下するようになる。
【0042】
これに対して、第2の弁体221は、このように第1の弁体211が第2の弁座222から離間するのにしたがって、同弁座222に対して近接するようになる。その結果、第2の弁部22の開度は、第1の弁体211が第2の弁座222から離間することにより一旦増大するものの、第2の弁体221が第2の弁座222に近接するのにしたがって再び減少するようになる。
【0043】
例えば、現在のモータステップ数が「α」であり、目標となるモータステップ数が「β(<α)」である場合には、「β−α」に相当する分だけ、モータステップ数が減少するようにこれが操作される。その結果、第1の弁部21の開度はそのモータステップ数の減少に伴って徐々に低下し、図3に示されるように、ラジエータ流量は減少するようになる。
【0044】
これに対して、現在のモータステップ数αが比較的大きい場合(例えば図3では「α>NS2」の領域にある場合)には、こうしたモータステップ数の減少に伴って第2の弁部22の開度は徐々に増大するようになる。従って、図3に示されるように、バイパス流量は徐々に増大するようになる。一方、現在のモータステップ数αが比較的小さい場合(例えば図3では「α<NS1」の領域にある場合)には、モータステップ数の減少に伴って第2の弁部22の開度は徐々に減少するようになる。従って、バイパス流量は徐々に減少するようになる。更に、現在のモータステップ数αが中間的な値をとる場合(例えば図3では「NS1≦α≦NS2」の領域にある場合)には、モータステップ数が減少しても第2の弁部22の開度は殆ど変化せず、従ってバイパス流量は略一定に保たれるようになる。
【0045】
一方、ステッピングモータ24のモータステップ数を増大させる駆動信号が出力され、その駆動信号に基づいてステッピングモータ24の駆動軸28が上記所定方向と反対の方向に回転すると、その回転角度に応じた所定量をもって駆動用ナット29は駆動軸28の軸方向上方に変位する。このように駆動用ナット29が変位すると、その変位に伴って弁軸26はリテーナ27とともにその軸方向上方に変位する。従って、第1の弁体211は、第2の弁座222に近接するとともに、第1の弁座212からは離間するようになる。その結果、第1の弁部21の開度は徐々に増大するようになる。そして、第2の弁体221が軸受33に当接すると、同第2の弁体221、第1の弁体211、並びに弁軸26のそれ以上の変位が規制され、第1の弁部21は再び全開状態になる。
【0046】
尚、上記ステッピングモータ24は、基本的には上述したように現在のモータステップ数と目標モータステップ数との偏差に基づいて駆動制御されるが、例えば、各相の励磁回路のうちいずれか一つに断線等の異常が生じた場合には、以下のような異常時処理が行われる。
【0047】
即ち、この異常時処理では、ステッピングモータ24をDCモータとして使用し、その駆動トルクを調節することにより、同駆動トルクに応じて弁軸26に生じる推力と上記スプリング31の付勢力とを釣り合わせる。そして、これにより、弁軸26、換言すれば各弁体211,221を所定の位置に静止させ、第1の弁部21及び第2の弁部22を所定開度に保持することできるようになる。こうした異常時処理を実行することにより、その制御精度は低下するものの、ステッピングモータ24の異常時においても流量制御弁14の開度制御を行うことができるようになる。
【0048】
本実施形態にかかる装置では、機関始動に際してステッピングモータ24を所定の駆動指令値に基づき開弁駆動することにより、第2の弁体221を軸受33に当接させて第1の弁体211の変位を規制することにより、同弁体211の全開位置を特定する処理、即ち初期化処理を実行するようにしている。尚、以下では、こうした機関始動に際して行われる初期化処理を含む一連の処理を「始動時弁駆動処理」という。
【0049】
更に、本実施形態にかかる装置では、こうした機関始動に際しての初期化処理に要する時間を極力短縮すべく、機関停止に際してもこの初期化処理を実行するとともに、同処理の完了後は第1の弁体211をその全開位置に保持する制御(「停止時弁駆動処理」という)を併せて実行するようにしている。
【0050】
以下、これら停止時弁駆動処理並びに始動時弁駆動処理について図4及び図5を参照して説明する。
図4のフローチャートは、停止時弁駆動処理の処理手順を示している。同図に示される一連の処理は、電子制御装置40により所定の制御周期をもって繰り返し実行される。
【0051】
この一連の処理に際しては、まず、前制御周期から現制御周期の間に内燃機関1が運転状態から停止状態に移行したか否かが判断される(ステップS100)。この判断に際しては、例えば機関回転速度が所定速度以下にまで低下したことをもって機関停止状態に移行した旨が判断される。ここで、内燃機関1が運転状態にある旨の判断がなされた場合には(ステップS100:NO)、この一連の処理は一旦終了される。因みに、この場合には、本処理とは別の処理ルーチンを通じて、機関負荷等に基づいて機関冷却水温度にかかる目標値が算出され、現在の機関冷却水温度とその目標値とが一致するように、流量制御弁14の開度がフィードバック制御される。
【0052】
一方、内燃機関1が運転状態から停止状態に移行した旨の判断がなされた場合には(ステップS100:YES)、次に、初期化処理を実行する際の駆動信号、具体的にはステッピングモータ24のモータステップ数を増大させる際の増大量が算出される(ステップS110)。
【0053】
ここでは、第2の弁体221を軸受33に当接させて第1の弁体211を現在の位置から全開位置まで確実に変位させるのに十分なステップ数増大量ΔNSを機関停止状態に移行した時点におけるステッピングモータ24のモータステップ数が初期値として算出される。
【0054】
例えば、第1の弁部21を全閉状態から全開状態に移行させるのに要するモータステップ数を「NSMAX」、現在のモータステップ数を「NSNOW」とした場合、上記ステップ数増大量ΔNSは、以下の式(1)を通じて算出される。
【0055】
ΔNS←NSMAX−NSNOW+k1 ・・・(1)
尚、ここで、「k1」は、仮にステッピングモータ24に僅かな脱調が生じていても、これを吸収して確実に第1の弁部21を全開状態に移行させるための上記ステップ数増大量ΔNSにかかる補正量である。
【0056】
このようにしてステップ数増大量ΔNSが算出されると、そのステップ数増大量ΔNSに基づいて初期化処理が実行される(ステップS120)。
このように初期化処理が実行されることにより、第1の弁体211及び第2の弁体221は弁軸26とともに変位し、第2の弁体221が軸受33に当接して第1の弁体211が全開位置で静止した状態になる。そして、その後は第1の弁体211の位置が全開位置に保持されるように、同弁体211の位置制御が行われる。従って、機関停止時に、初期化処理が完了して第1の弁体211の位置が全開位置に保持されると、その後に行われる機関始動に際しては、第1の弁体211は全開位置に保持されたままとみなすことができるようになる。
【0057】
尚、上述したように内燃機関1が停止状態に移行すると、本処理とは別の処理ルーチンを通じて、その移行時から所定期間が経過するまでの間、電子制御装置40に対するバッテリからの電力供給が継続される。電子制御装置40はこの機関停止後の電力供給期間が経過するまでに、機関運転中における各種制御の実行結果等をメモリ41に書き込みなどの後処理を実行する。また、このようにメモリ41に書き込まれた実行結果等は、次の機関運転時まで記憶保持される。先のステップS110及びステップS120の各処理はこうした機関停止後の電力供給期間に実行される。
【0058】
次に、初期化処理が完了したか否かが判断される(ステップS130)。正確には、このステップS130の処理では、機関停止時における初期化処理の実行によって第2の弁体221が軸受33に当接した状態となり、第1の弁体211が全開位置に保持された状態になったか否かが判断される。そしてここで、機関停止時の初期化処理が完了していない、即ち第1の弁体211が全開位置に保持されていない旨の判断がなされた場合には、初期化処理未完了フラグが「オン」に設定され、その結果が電子制御装置40のメモリ41に記憶される(ステップS150)。従って、初期化処理が完了する前に、機関停止時における電子制御装置40の電力供給期間が経過した場合には、この初期化処理未完了フラグが「オン」に設定されることとなる。
【0059】
尚、このように初期化処理未完了フラグが「オフ」に設定されることなく、「オン」に設定されたまま機関停止時における電子制御装置40の電力供給期間が経過する例としては、例えば、以下のような場合がある。
【0060】
・機関停止後、初期化処理の実行期間が何らかの原因により長期化した場合。
・機関停止後、初期化処理が完了する前に再び機関始動操作がなされた場合。
・バッテリの電圧が低下してステッピングモータ24を駆動することができなくなった場合。
【0061】
・機関停止後、バッテリの交換等によってメモリ41の初期化が行われた場合。
・ステッピングモータ24の異常時処理から復帰した後、初期化処理が一度も実行されていない場合。
【0062】
一方、機関停止時の初期化処理が完了し、第1の弁体211が全開位置に保持されている旨の判断がなされた場合には、初期化処理未完了フラグが「オフ」に設定され、その結果が電子制御装置40のメモリ41に記憶される(ステップS140)。
【0063】
このように機関停止に際して初期化処理が完了し、更に第1の弁体211が全開位置に保持されているか否かの判断結果に基づいて初期化処理未完了フラグがオン/オフ操作された後、この一連の処理は一旦終了される。
【0064】
次に、始動時弁駆動処理について図5を参照して説明する。同図5のフローチャートは、この始動時弁駆動処理の処理手順を示している。同図に示される一連の処理は、電子制御装置40により所定の制御周期をもって繰り返し実行される。
【0065】
この一連の処理に際しては、まず、現制御周期が機関始動時であるか否かが判断される(ステップS200)。ここで、機関始動時である旨の判断がなされた場合には(ステップS200:YES)、まずメモリ41の記憶内容を読み込み、初期化処理未完了フラグが「オン」に設定されているか否かが判断される(ステップS210)。ここで、初期化処理未完了フラグが「オン」である場合、即ち今回の機関始動に先立つ機関停止に際して、初期化処理が完了しておらず、第1の弁体211の位置が不定である場合には、初期化処理におけるステップ数増大量ΔNSが最大増大量ΔNSMAXに設定される(ステップS220)。ここで、この最大増大量ΔNSMAXは、第1の弁体211が仮に全閉位置にあっても、初期化処理を通じて第2の弁体221を軸受33に当接させ、第1の弁体211を確実に全開位置にまで変位させることにできる大きさに設定されている。この最大増大量ΔNSMAXは、例えば以下の式(2)に基づいて算出される。
【0066】
ΔNSMAX←NSMAX+k2 ・・・(2)
k2≧0
ここで、「NSMAX」は先の式(1)で用いたものと同様、第1の弁部21を全閉状態から全開状態に移行させるのに要するモータステップ数である。また、「k2」は、例えば振動等により第1の弁座212に対する第1の弁体211の相対位置が僅かに変化したような場合であっても、これを吸収して第1の弁体211を確実に全開位置にまで変位させるための、最大増大量ΔNSMAXにかかる補正量である。
【0067】
一方、初期化処理未完了フラグが「オフ」である場合、即ち今回の機関始動に先立つ機関停止に際して、初期化処理が完了しており、第1の弁体211が全開位置に保持されている場合には、初期化処理におけるステップ数増大量ΔNSが最小増大量ΔNSMINに設定される(ステップS240)。ここで、この最小増大量ΔNSMINは、例えば以下の式(3)に基づいて算出される。
【0068】
ΔNSMIN←k3 ・・・(3)
k3≧0
ここで、「k3」は、上式(2)における補正量k2と同様に、振動等により第1の弁体211と第1の弁座212との距離が僅かに変化したような場合であっても、これを吸収して第1の弁体211を確実に全開位置にまで変位させることのできる大きさに設定されている。従って、このΔNSMIN(=k3)は、上述したような振動等に起因する第1の弁体211の相対的な位置変化が大きいと想定される場合ほど大きな値に設定される。逆に、こうした第1の弁体211の相対的な位置変化が殆ど無視できるものであれば、ΔNSMIN(=k3)を「0」に設定することもできる。
【0069】
また、このように初期化処理未完了フラグが「オフ」である場合には、ステップ数増大量ΔNSが相対的に小さく設定され、同フラグが「オン」である場合と比較して機関始動時の初期化処理に要する時間が大きく短縮されるようになる。従って、機関始動には極力速やかに第1の弁部21を全開状態から全閉状態に移行させることができ、良好な暖機性を確保することができるようなる。
【0070】
一方、先のステップS200において、機関始動時ではない旨の判断がなされた場合には(ステップS200:NO)、次に、上述した異常時処理から復帰した場合に、その復帰後、初期化処理が行われたか否かが判断される(ステップS230)。ここで、異常時処理の復帰後、初期化処理が既に行われている場合には(ステップS230:NO)、この一連の処理は一旦終了される。これに対して、異常時処理の復帰後、初期化処理が未実行である場合には、同処理を実行すべく、ステップ数増大量ΔNSが最大増大量ΔNSMAXに設定される(ステップS250)。
【0071】
このようにして、初期化処理未完了フラグの設定状態等に基づいてステップ数増大量ΔNSが設定されると、そのステップ数増大量ΔNSに基づいて初期化処理が実行される(ステップS260)。そして、この一連の処理は一旦終了される。
【0072】
こうした態様をもって流量制御弁14についてその初期化処理を実行するようにした本実施形態にかかる冷却装置によれば以下の作用効果を得ることができる。
【0073】
・本実施形態にかかる冷却装置では、機関停止に際して流量制御弁14(ステッピングモータ24)が駆動制御されることにより、第1の弁体211が全開位置に保持される。従って、機関始動に伴う初期化処理では、その第1の弁体211の現在位置が把握された状況のもとでこれが実行されるようになる。更に、機関停止に際しても初期化処理が行われるため、第1の弁体211を全開位置に保持する際の位置決め精度も極めて高いものとなる。その結果、ステッピングモータ24の脱調に起因する位置ずれ等、機関運転中に第1の弁体211の位置ずれが生じるような場合でも、これを修正した上で同第1の弁体211を精度良く全開位置に保持することができる。従って、機関始動時の初期化処理に際して流量制御弁の駆動操作が必要以上に行われるのを回避することができ、暖機性の向上を図ることができるようになる。更に、不必要な流量制御弁の駆動操作によってストッパーとして機能する軸受33の変形や損傷、ステッピングモータ24の耐久性低下についてもこれを抑制することができるようになる。
【0074】
・また、本実施形態にかかる装置では、機関停止に際して初期化処理が完了した後、第1の弁体211を全開位置に保持するようにしているが、その保持位置は必ずしも全開位置である必要はない。要は、機関停止に際して初期化処理を行うようにすれば、機関始動に際しては現在の第1の弁体211の位置を精度良く把握した上で初期化処理を行うことができるため、同処理に要する時間の短縮を図ることができる。ここで更に、本実施形態にかかる装置では、その初期化処理完了後の保持位置を全開位置に設定しているため、初期化処理と第1の弁体211を所定位置に移動させる処理とが並行して行われるようになる。従って、初期化処理が完了した後に弁体を更に所定位置にまで移動させる必要がなくなり、初期化処理に要する時間を大幅に短縮することができるようになる。
【0075】
・更に、本実施形態にかかる装置では、機関停止に際し、初期化処理が完了せず、第1の弁体211が全開位置に保持されていないときには、初期化処理未完了フラグを「オン」に設定している。そして、機関始動に際して、この初期化処理未完了フラグが「オン」に設定されていることを条件に、初期化処理における駆動指令値、即ちステップ数増大量ΔNSをその最大増大量ΔNSMAX以上の値(=NSMAX+k2)に設定するようにしている。従って、機関停止操作後、直ぐに始動操作がなされた場合など、機関停止に際して流量制御弁14の第1の弁体211が全開位置に保持されない場合でも、機関始動時の初期化処理において第2の弁体221を確実にストッパに当接させて第1の弁体211を全開位置に移動させることができるようになる。
【0076】
・特に、流量制御弁14として、ステッピングモータ24を駆動源として開閉駆動されるものを採用するようにしているが、こうした流量制御弁であってもステッピングモータの脱調による悪影響を好適に抑制することができ、初期化処理に要する時間を極力短縮して暖機性の向上を図ることができるようになる。
【0077】
以上、本発明の実施形態について説明したが、同実施形態は以下のようにその構成や制御構造を変更することもできる。
・流量制御弁14の駆動源としてステッピングモータを用いるようにしたが、例えばDCモータや空気圧等を利用したアクチュエータ等を同駆動源として用いることができる。
【0078】
・機関停止に際して、初期化処理が完了した後、第1の弁体211をその全開位置に保持するようにしたが、例えば、初期化処理の完了後、同弁体211を全開位置以外の特定位置に移動させ、同位置に保持するようにしてもよい。
【0079】
・初期化処理未完了フラグが「オン」である場合には、初期化処理におけるステップ数増大量ΔNSを最大増大量ΔNSMAXに設定するようにしたが、例えば、現在のモータステップ数NSNOWが記憶保持されている場合には、ステップ数増大量ΔNSを先の式(1)を通じて設定するようにしてもよい。即ち、上述したように、初期化処理未完了フラグが「オン」となる場合としては、機関停止後、初期化処理が完了する前に再び機関始動操作がなされた場合や、バッテリの電圧が低下してステッピングモータ24を駆動を停止した場合があげられる。こうした場合には、現在のモータステップ数NSNOWが記憶保持されているため、ステップ数増大量ΔNSを先の(1)を通じて設定することができる。このようにステップ数増大量ΔNSを設定することにより、初期化処理が長期化する機会を減らすことができ、ステッピングモータ24の耐久性向上を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の冷却装置についてその構成を示す構成図。
【図2】流量制御弁の構成を示す断面図。
【図3】モータステップ数とラジエータ流量及びバイパス流量との関係を示すグラフ。
【図4】停止時弁駆動処理の処理手順を示すフローチャート。
【図5】始動時弁駆動処理の処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
1…内燃機関、10…ウォータポンプ、11…冷却通路、12…ラジエータ、14…流量制御弁、15…ラジエータ用通路、16…ポンプ用通路、17…バイパス通路、18…ヒータ用通路、19…ヒータ、21…第1の弁部、22…第2の弁部、24…ステッピングモータ、25…ボディ、26…弁軸、27…リテーナ、28…駆動軸、29…駆動用ナット、30…スプリング、31…スプリング、32…合流室、33…軸受、211…第1の弁体、212…第1の弁座、221…第2の弁体、222…第2の弁座、40…電子制御装置(停止時制御手段、記憶手段、設定手段)、41…メモリ、51〜53…ポート。
Claims (4)
- 内燃機関のラジエータを通過する機関冷却水の流量を制御する流量制御弁を備え、その弁体の変位がストッパによって規制されるようになるまで同流量制御弁を所定の駆動指令値に基づき開弁駆動することにより同弁体の全開位置を特定する初期化処理を機関始動に際して実行する内燃機関の冷却装置において、
機関停止に際して前記初期化処理を実行するとともに同初期化処理の完了後に前記弁体が所定位置に保持されるように前記流量制御弁を駆動制御する停止時制御手段と、
機関停止に際して前記弁体が前記所定位置に保持されていないときにその旨を記憶保持する記憶手段と、
前記機関始動に際して、前記弁体が前記所定位置に保持されていない旨が前記記憶手段に記憶保持されていることを条件に前記初期化処理における前記駆動指令値を前記弁体の最大変位量以上の量に対応した値に設定する設定手段とを備えることを特徴とする内燃機関の冷却装置。 - 請求項1記載の内燃機関の冷却装置において、
前記停止時制御手段は前記弁体が前記所定位置としての全閉位置より開側の位置に保持されるように前記流量制御弁を駆動制御するものである
内燃機関の冷却装置。 - 請求項2記載の内燃機関の冷却装置において、
前記停止時制御手段は前記弁体が前記所定位置としてのその全開位置に保持されるように前記流量制御弁を駆動制御するものである
内燃機関の冷却装置。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の内燃機関の冷却装置において、
前記流量制御弁はステッピングモータを駆動源として開閉駆動されるものである
内燃機関の冷却装置。
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