JP4027684B2 - エンジンの冷却装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンとラジエータとの間で冷却媒体を循環させてエンジンを冷却するエンジンの冷却装置に関し、特に電気的に加熱可能なサーモスタットバルブを備えて上記冷却媒体の循環量を電子制御するエンジンの冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンとラジエータとの間の冷却媒体（冷却水）の循環量をサーモスタットバルブを用いて制御するエンジンの冷却装置が周知である。このエンジンの冷却装置においては、熱によって膨張可能な部材を用いて構成されるサーモスタットバルブを備え、エンジンの冷却水の温度（冷却水温）に応じて開閉態様が変化する該サーモスタットバルブの開閉動作を通じて、エンジンとラジエータとの間の冷却水の循環量が制御される。
【０００３】
また従来は、こうしたエンジンの冷却装置として、例えば特許第２６６２１８７号公報に見られるように、上記サーモスタットバルブをヒータによって電気的に加熱することで、冷却水温に応じた開弁量よりも大きな開弁量となるようサーモスタットバルブを電子制御する装置も提案されている。
【０００４】
このような冷却装置では、上記冷却水温を目標温度に制御すべく、水温センサにより検出される冷却水温が上記目標温度を超えることに基づいて上記サーモスタットバルブのヒータに対する通電を行うようにしている。これにより、サーモスタットバルブの開弁量が増大され、ひいてはラジエータを通過する冷却水の流量が増加して、目標温度を超えて上昇した冷却水温を速やかに低下させることができるようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記冷却装置の場合、冷却水温が目標温度を超えたとき、サーモスタットバルブのヒータに通電を行うことで、目標温度を超えて上昇した冷却水温を低下させることは確かにできる。しかし、このような冷却装置であれ、冷却水温の上昇速度が速い場合には、上記ヒータへの通電を開始したとしても、冷却水温がその許容される温度に達する以前にサーモスタットバルブを開弁させることができない可能性がある。そして、このようにサーモスタットバルブに作動遅れが生じるような場合には、これに起因して冷却水温がその許容される温度に対してオーバーシュートするようになり、エンジン本体や関連部品の熱劣化を早め、信頼性の悪化を招くようになる。
【０００６】
また、上記冷却水温が許容温度に対してオーバーシュートする問題を回避するためには、目標温度自体を低温側に設定することも考えられるが、この場合には、エンジンのフリクションの増加や燃費の悪化につながるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気的に加熱可能なサーモスタットバルブを備えて冷却媒体の循環量を電子制御するに際して、冷却媒体の温度の過度の上昇を好適に回避することのできるエンジンの冷却装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１記載の発明は、エンジンを冷却する冷却媒体の温度に応じて開弁量が変化し、前記エンジンとラジエータとの間を循環する冷却媒体の循環量を制御するサーモスタットバルブと、該サーモスタットバルブを加熱してその開弁量を更に強制制御する加熱制御手段とを備えて前記冷却媒体の温度を目標温度領域に制御するエンジンの冷却装置において、前記加熱制御手段は、前記冷却媒体の温度の上昇態様を求め、該求めた温度の上昇態様と前記冷却媒体の温度とに基づいて前記サーモスタットバルブに対する加熱を開始するとともに、前記冷却媒体の温度の上昇態様を、同冷却媒体の温度についての所定の周期毎の検出値を用いて算出される温度勾配として認識し、更に前記温度勾配を算出するための所定の周期を前記エンジンの運転条件及び運転環境の少なくとも一方に基づいて可変とすることをその要旨とする。
【０００９】
上記構成では、冷却媒体の温度の上昇態様と冷却媒体の温度とに基づいてサーモスタットバルブに対する加熱が開始される。このため、冷却媒体の温度の上昇速度が速いときには、早めにサーモスタットバルブに対する加熱を開始することができ、冷却媒体の温度が目標温度領域を超えて過度に上昇することを回避することができるようになる。
【００１０】
また、例えば冷却媒体の温度の上昇速度が遅い場合には加熱開始を遅らせることでフリクションの増加や燃費の悪化を好適に抑制することもできる。このように、冷却媒体の温度の上昇速度が速いほど加熱を開始する冷却媒体の温度を低温側とするなどすることで、状況に応じた適切な温度制御を行うこともできる。
また上記構成では、前記加熱制御手段は、前記冷却媒体の温度の上昇態様を、同冷却媒体の温度についての所定の周期毎の検出値を用いて算出される温度勾配として認識するようにしている。そしてこれにより、冷却媒体の温度の上昇態様を簡易に把握することができるようになる。なお、ここで温度勾配とは、温度の検出値の一階差分値によって得られる値若しくは同差分値と同等の情報を有する値を意味する。換言すれば、温度変化の線形近似値（実際に線形な変化をする場合もこれを「近似」という）を意味する。したがって、これには例えば上記所定の周期だけ時間的に離れた２つの検出値の比なども含まれるものとする。
ところで冷却媒体の温度の上昇態様を、冷却媒体の温度についての所定の周期毎の検出値を用いて算出される温度勾配として認識する場合、この冷却媒体の温度の検出値が量子化されることに起因して、上記温度勾配の精度が上記所定の周期の設定の仕方に依存する。また、冷却媒体の温度を検出する手段が何らかの理由で所定以下の温度変化については信頼性に乏しいものとなることに起因して、上記温度勾配の精度が上記所定の周期の設定の仕方に依存することもある。
例えば水温の検出値が水温センサの出力値をＡ／Ｄ変換することで得られるものである場合、その分解能の範囲で、また、サンプリング周期によって量子化される。したがって、この量子化された検出値を用いて冷却媒体の温度勾配を算出する場合、この算出される温度勾配に付与される量子化誤差は、これを算出するために用いる上記所定の周期に依存する。
そして、この所定の周期に基づいて算出される温度勾配の算出精度は、冷却媒体の上昇速度が遅いほど低くなり、また、温度勾配の算出精度は、所定の周期が長いほど高いものとなる。一方、温度勾配の算出精度を高めるべく所定の周期を長くするほど、算出される温度勾配に基づいてサーモスタットバルブに対する加熱を行うタイミングが遅くなることがある。したがって、実際の冷却媒体の温度の上昇速度が速い場合ほど、冷却媒体の温度の過度の上昇を回避し難くなる。
ここで、上記構成では、温度勾配を算出するための所定の周期を、エンジンの運転条件及び運転環境の少なくとも一方に基づいて可変とする。このエンジンの運転条件や運転環境は冷却媒体の温度の上昇態様の指標となるため、この指標に基づいて所定の周期を適切な値に可変設定することができる。すなわち、上記指標から温度の上昇速度が速いと判断されるほど、所定の周期を短く設定することができる。したがって、上記構成によれば、算出される冷却媒体の温度勾配の精度の確保と温度勾配の算出の迅速化との好適な両立を図ることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記目標温度領域が、前記エンジンの負荷が所定以下となる運転条件下において、前記サーモスタットバルブの前記冷却媒体の温度に応じた開弁量によって制御される同冷却媒体の温度領域に対応して設定されることをその要旨とする。
【００１２】
上記構成では、エンジンの負荷が所定以下となる運転条件下において、サーモスタットバルブの冷却媒体の温度に応じた開弁量によって制御される同冷却媒体の温度領域に対応して当該エンジンの冷却装置によって制御される冷却媒体の温度の目標温度領域が設定される。したがって、この運転条件下においては、基本的には、サーモスタットバルブの加熱が行われず、冷却媒体の温度に応じた開弁制御によって冷却媒体の温度が目標温度領域に制御される。
【００１３】
しかし、こうした冷却媒体の温度に応じたサーモスタットバルブの開弁制御によっては、冷却媒体の温度が上記目標温度領域を超えて上昇することがある。この点、上記構成では、この所定の運転条件下においても冷却媒体の温度の上昇態様と冷却媒体の温度とに基づいて加熱手段による加熱が開始されるために、冷却媒体の温度が目標温度領域を超えて過度に上昇することを回避することができる。
【００１５】
なお、ここで温度勾配とは、温度の検出値の一階差分値によって得られる値若しくは同差分値と同等の情報を有する値を意味する。換言すれば、温度変化の線形近似値（実際に線形な変化をする場合もこれを「近似」という）を意味する。したがって、これには例えば上記所定の周期だけ時間的に離れた２つの検出値の比なども含まれるものとする。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記冷却媒体は、前記エンジンの出力軸から供給される動力に基づいて循環されるものであり、前記温度勾配を算出するための所定の周期は、同エンジンの回転速度が速いほど短く設定されることをその要旨とする。
【００２２】
冷却媒体の温度の上昇速度は、ラジエータとエンジンとの間を循環する冷却媒体の流速に依存する。そして、冷却媒体がエンジンの出力軸から供給される動力に基づいて循環される場合には、上記冷却媒体の流速は、エンジンの回転速度が速いほど速くなる。
【００２３】
この点、上記構成では、エンジンの回転速度が速いほど所定の周期を短くすることで、算出される冷却媒体の温度勾配の精度の確保と温度勾配の算出の迅速化との好適な両立を図ることができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記温度勾配を算出するための所定の周期は、同冷却媒体との間で熱交換される媒体の温度が高いほど短く設定されることをその要旨とする。
【００２５】
冷却媒体の温度の上昇速度は、この冷却媒体との間で熱交換される媒体の温度が高いほど大きくなる。
この点、上記構成では、冷却媒体との間で熱交換される媒体の温度が高いほど所定の周期を短くすることで、算出される冷却媒体の温度勾配の精度の確保と温度勾配の算出の迅速化との好適な両立を図ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかるエンジンの冷却装置を有段の自動変速機の設けられた車両に搭載されるガソリンエンジンの冷却装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
図１に、本実施形態にかかるエンジンの冷却装置の全体構成を示す。本実施形態におけるエンジン２の出力は、トルクコンバータ４を介して遊星歯車機構６に取り込まれ、ここで所定の変速を受ける。これらトルクコンバータ４及び遊星歯車機構６内で用いられる作動油（ＡＴＦ：Automatic Transmission Fluid）は、ＡＴＦウォーマ７に吸入されるとともにここで調温された後、同トルクコンバータ４や遊星歯車機構６に戻される。なお、これらトルクコンバータ４及び、遊星歯車機構６、及びＡＴＦウォーマ７を備えて自動変速機が構成されている。
【００２８】
一方、本実施形態にかかるエンジンの冷却装置は、エンジン２のシリンダブロックやシリンダヘッドに形成された冷却水配管に冷却水を流通させることで、エンジン２の冷却を行うものである。また、このエンジンの冷却装置では、上記自動変速機にて用いられる作動油の温度の調整をも併せ行う。
【００２９】
同図１に示すように、このエンジンの冷却装置においては、エンジン２から流出される冷却水は、出口通路８を介してウォーマ調温通路９、冷却通路１０、バイパス通路（メインバイパス通路２０、サブバイパス通路２２）に流出する。ここで、ウォーマ調温通路９は上記ＡＴＦウォーマ７の付近を巡回することで、同ウォーマ調温通路９内の冷却水とＡＴＦウォーマ７内の作動油との熱交換を行うものである。これにより、ＡＴＦウォーマ７内の作動油の温度が調整される。
【００３０】
一方、冷却通路１０には、冷却水を冷却するラジエータ１２が設けられている。また、上記ラジエータ１２を介した冷却通路１０内の冷却水とバイパス通路２０、２２内の冷却水とは、電子制御式の電子サーモスタット３０に流入する。そして、この電子サーモスタット３０から流出する冷却水は入口通路４０を介してエンジン２に供給される。上記入口通路４０には、冷却水を強制的に流動させるウォータポンプ４２が備えられている。このウォータポンプ４２は、エンジン２の動力によって、すなわちエンジン２の出力軸を介して駆動される。
【００３１】
ここで、電子サーモスタット３０は、ラジエータ１２を通過して流入する冷却通路１０内の冷却水とバイパス通路２０内の冷却水とが上記入口通路４０へ流出する流量を制御するものである。図２に、この電子サーモスタット３０の構成を示す。
【００３２】
この電子サーモスタット３０は、上記ラジエータ１２を通過して流入する冷却通路１０内の冷却水と、メインバイパス通路２０を介して流入する冷却水とが上記入口通路４０へ流出する流量を制御するワックス式の制御弁（サーモスタットバルブ）を備えている。この制御弁は、温度に応じて圧縮及び膨張するワックスを利用することで、エンジン２の上記シリンダブロック等を循環した冷却水の水温に応じてその弁体が機械的に開閉するものである。更に、この電子サーモスタットは、この制御弁のワックスを電気的に加熱することでその開弁量を電子制御するものである。
【００３３】
同図２に示すように、この電子サーモスタット３０は、上記冷却通路１０と連結する第１入力ポート３０ａ、上記メインバイパス通路２０と連結する第２入力ポート３０ｂ、上記サブバイパス通路２２と連結する第３入力ポート３０ｃ、及び、上記入口通路４０と連結する出力ポート３０ｄを備えている。そして、上記制御弁の弁体として、第１入力ポート３０ａ及び出力ポート３０ｄ間の流路面積を制御する弁体３１と、第２入力ポート３０ｂ及び出力ポート３０ｄ間の流路面積を制御する弁体３２を備えている。これら弁体３１及び弁体３２は、弁軸３３に連結されており、これにより、弁体３１及び弁体３２は一体的に動作する。
【００３４】
また、上記制御弁は、上記ワックスの充填された感温部３４を備えており、この感温部３４内のワックスが膨張することで、上記弁軸３３を付勢するようになっている。すなわち、感温部３４内のワックスが膨張すると、弁体３１が開弁方向に、また弁体３２が閉弁方向に付勢される。換言すれば、感温部３４内のワックスが膨張することで、冷却通路１０及び入口通路４０間の流路面積が拡大され、またメインバイパス通路２０及び入口通路４０間の流路面積が縮小される。そして、弁体３１が全開となることで冷却通路１０及び入口通路４０間の流路面積が最大となったときに、弁体３２が閉弁してメインバイパス通路２０及び入口通路４０間の流路面積が「０」となる。なお、上記弁体３１及び弁体３２は、スプリング３５によって弁体３１の閉弁方向へ付勢されている。
【００３５】
上記感温部３４は、サブバイパス通路２２から流入した冷却水の温度に応じて圧縮及び膨張するように配置されている。すなわち、サブバイパス通路２２から流入した冷却水がウォータポンプ４２へと流出する際に通過する流通通路に接して配置されている。これにより、エンジン２を冷却する冷却水の温度が高いときには、感温部３４がサブバイパス通路２２からの冷却水によって温められるために、弁体３１が開弁し弁体３２が閉弁する。一方、エンジン２を冷却する冷却水の温度が低いときには、感温部３４がサブバイパス通路２２からの冷却水によって冷やされるために、弁体３１が閉弁し弁体３２が開弁する。
【００３６】
この電子サーモスタット３０は、更に上記感温部３４を電気的に加熱するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ３６を備えている。そして、このＰＴＣヒータ３６への通電制御によって、サブバイパス通路２２からの冷却水の温度に応じた弁体３１、３２の機械的な開閉制御とは別に、弁体３１、３２の開閉を電子制御する。
【００３７】
なお、本明細書においては、特に断りのない限り、冷却通路１０及び入口通路４０間の流路面積にかかる弁体３１の開閉状態を電子サーモスタット３０の開閉状態と定義する。
【００３８】
更に、本実施形態にかかるエンジンの冷却装置は、先の図１に示すように、上記エンジン２や、遊星歯車機構６、電子サーモスタット３０を制御する電子制御装置５０を備えている。この電子制御装置５０は、マイクロコンピュータ５１と、同マイクロコンピュータ５１と外部との間での信号の授受を仲介するインターフェース５２とを備えている。ここで、マイクロコンピュータ５１は、各種演算を行う中央処理装置（ＣＰＵ）５１ａと、同中央処理装置５１ａにおいて行われる演算プログラム等が格納されるメモリ５１ｂとを備えている。
【００３９】
この電子制御装置５０においては、各種センサの検出結果がインターフェース５２を介してマイクロコンピュータ５１に取り込まれ、ここで所定の演算が施された後、上記インターフェース５２を介して制御信号が出力される。例えば上記トルクコンバータ４内の作動油の温度を検出するトルクコンバータ油温センサ６０の出力等に基づいて所定の演算が施されることで上記遊星歯車機構６が制御される。
【００４０】
また、この電子制御装置５０では、エンジン２の運転状態に基づいて電子サーモスタット３０を制御する。詳しくは、本実施形態では、同図１に示すように、エンジン２の出力軸の回転速度を検出する回転速度センサ６１とエンジン２に吸入される空気量を検出するエアフローメータ６２とを備えている。そして、図３に示すように、エアフローメータ６２の検出値である吸入空気量（エンジン負荷Ｑ）とエンジン２の出力軸の回転速度ＮＥとに基づいて電子サーモスタット３０の通電制御を行う。すなわち、本実施形態では、エンジン負荷Ｑ及びエンジン回転速度ＮＥによって定まる所定の運転条件下においては電子サーモスタット３０を機械的に制御し、それ以外の運転条件下においては電子サーモスタット３０への通電、より具体的にはＰＴＣヒータ３６への通電を行うよう設定がなされている。
【００４１】
これは、エンジン２のフリクションの低減及び燃費の向上とエンジン２の動力性能の向上との両立を図るべく行われる。すなわち、制御目標とする冷却水の水温領域である目標温度領域を、上記所定の運転条件下においては高めに設定することでエンジン２のフリクションを低減し、ひいては燃費の向上を図る。また、それ以外の運転領域においては電子サーモスタット３０への通電を行うことで上記目標温度領域を上記所定の条件下におけるものよりも低めに設定し、エンジン２の動力性能の向上を図る。ここで、通電を行う領域は、エンジン２の負荷Ｑが所定値以上となる領域とする。そして、この通電を行う所定値は、エンジン回転速度ＮＥによって可変設定する。
【００４２】
このように、電子サーモスタット３０の通電を行うことで、図４に示すように電子サーモスタット３０が開弁するエンジン冷却水温が低温側にシフトする。ちなみに、上記感温部３４内のワックスの膨張に基づく電子サーモスタット３０の機械的な開弁は、この開弁量が全開及び全閉の間の所定の開度領域Δθとなる冷却水温領域が、上記エンジン２の所定の運転条件下における目標温度領域１となるように設定されている。そして、通電を行うことで、所定の開度領域Δθとなる冷却水温領域が低温側に、すなわち、目標温度領域２にシフトする。
【００４３】
ここで、図５に基づいて本実施形態における電子サーモスタット３０の通電制御について更に説明する。
図５は、同制御にかかる処理手順を示すフローチャートである。この処理は、上記電子制御装置５０のメモリ５１ｂ内に格納されたプログラムが中央処理装置５１ａによって実行されることで行われる。また、この処理は、例えば所定の処理周期で繰り返し実行される。
【００４４】
この一連の処理においては、まず、ステップ１００において、上記回転速度センサ６１及びエアフローメータ６２の出力値に基づいたエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷Ｑを読み込む。そして、ステップ１１０において、電子サーモスタットの通電条件が成立したか否かを判断する。この判断は、上記読み込まれたエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷Ｑが、先の図３に示した電子サーモスタットの通電領域にあるか否かの判断である。
【００４５】
そして、ステップ１１０において、電子サーモスタットの通電条件が成立していると判断されると、ステップ１２０において上記ＰＴＣヒータ３６への通電を行う。一方、ステップ１１０において、電子サーモスタットの通電条件が成立していないと判断されると、上記ＰＴＣヒータ３６を非通電状態とする（ステップ１３０）。なお、これらステップ１２０、１３０の後、このフローチャートに示す一連の処理を一旦終了する。
【００４６】
このように、エンジン２の運転状態に応じて電子サーモスタット３０の通電及び非通電の切替を行うことで、エンジン２のフリクションの低減及び燃費の向上とエンジン２の動力性能の向上との両立を図る。ただし、先の図３に示す電子サーモスタット３０の機械的制御領域において、同電子サーモスタット３０の機械的な開弁動作では冷却水の冷却が間に合わず、冷却水温が上記目標温度領域１を超えて上昇することがある。これに対し、冷却水温が上記目標温度領域１を超えることで電子サーモスタット３０を通電するようにした場合には、冷却水温の過度の上昇を回避できないおそれがあることについては上述したとおりである。
【００４７】
そこで本実施形態では、先の図５に示した通電制御に加えて、冷却水の温度勾配と冷却水温とに基づいて通電制御を行う。そして、この冷却水温を検出すべく、本実施形態では、先の図１に示すように、エンジン出口通路８近傍の冷却水温を検出する水温センサ６３を備える。なお、この水温センサ６３の出力値は、インターフェース５２内のＡ／Ｄコンバータ５２ａによって、アナログ値からディジタル値に変換され、このディジタル化された水温ＴＨＷがマイクロコンピュータ５１によって処理される。
【００４８】
ここで、本実施形態にかかる冷却水温ＴＨＷの勾配と冷却水温ＴＨＷとに基づく通電制御手順について図６に基づいて更に説明する。
図６は、上記通電制御にかかる処理手順を示すフローチャートである。この処理は、上記電子制御装置５０のメモリ５１ｂ内に格納されたプログラムが中央処理装置５１ａによって実行されることで行われる。また、この処理は、例えば所定の処理周期で繰り返し実行される。
【００４９】
この一連の処理においては、まずステップ２００において、上記冷却水温ＴＨＷを読み込む。そして、ステップ２１０において、上記ステップ２００において上記処理周期毎に読み込まれる冷却水温ＴＨＷに基づいて上記冷却水の温度勾配としての冷却水温ＴＨＷの変化量（一階差分値）ＤＬＴＨＷを算出する。この変化量の算出は、上記処理周期毎に読み込まれる冷却水温ＴＨＷのデータ列を上記電子制御装置５０内のメモリ５１ｂにラッチするとともに、これらデータ列の中から上記所定の算出周期Ｃに対応する２つの値を用いて行う。これは、例えば上記算出周期Ｃをこの一連の処理の周期に一致させることで、前回読み込まれた値と今回読み込んだ値とを用いて行えばよい。また、例えば算出周期Ｃを処理周期Ｔの整数（ｎ）倍と設定して、今回読み込んだ冷却水温ＴＨＷと、Ｔ×ｎ処理周期前に読み込まれた冷却水温ＴＨＷとを用いて行ってもよい。
【００５０】
こうして冷却水温ＴＨＷの変化量ＤＬＴＨＷが算出されると、ステップ２２０において、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定の閾値αよりも大きいか否かを判断する。そして、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定の閾値αよりも大きいと判断されると、ステップ２３０において上記ＰＴＣヒータ３６を通電する。
【００５１】
一方、ステップ２２０においてエンジン冷却水温ＴＨＷが所定の閾値α以下であると判断されると、ステップ２４０に移行する。このステップ２４０では、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定の閾値βより大きく、且つ上記冷却水温ＴＨＷの変化量ＤＬＴＨＷが所定の閾値γよりも大きいか否かを判断する。ここで、所定の閾値βは、上記所定の閾値αよりも低温側に設定される。また、上記所定の閾値γは、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値βより大きいときにおいて、変化量ＤＬＴＨＷがこの閾値γより大きいときには通電を開始しなければ冷却水温ＴＨＷの過度の上昇が避けられない値に設定される。なお、ここで過度の上昇とは、上記目標温度領域１の上限値よりも所定以上高い温度である水温上限値を超えて上昇することとする。
【００５２】
そして、ステップ２４０において、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定の閾値βより大きく、且つ上記冷却水温ＴＨＷの変化量ＤＬＴＨＷが所定の閾値γよりも大きいと判断されると、上記ステップ２３０に移行する。これに対し、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定の閾値β以下であるか、上記冷却水温ＴＨＷの変化量ＤＬＴＨＷが所定の閾値γ以下であると判断されると、上記ＰＴＣヒータ３６を非通電状態とする（ステップ２５０）。
【００５３】
なお、これらステップ２３０、２５０の後、このフローチャートに示す一連の処理を一旦終了する。
図７に、この通電制御に際してのエンジン冷却水温ＴＨＷの推移を示す。図７（ａ）に示すように、ケース１では、時刻ｔ２において冷却水温ＴＨＷが閾値αを超える時刻ｔ２に、上記電子サーモスタット３０への通電が開始される。これにより、冷却水温ＴＨＷは速やかに低下していく。
【００５４】
一方、ケース２では冷却水温ＴＨＷの上昇速度が速いために、冷却水温ＴＨＷが閾値βを超えるとともに、上記変化量ＤＬＴＨＷが上記閾値γを超える時刻ｔ１に、上記電子サーモスタット３０への通電が開始される。これにより、冷却水温ＴＨＷは上記水温上限値を超えることなく低下していく。
【００５５】
これに対し、冷却水温ＴＨＷが閾値αを超えた場合にのみ通電を行う場合を図７（ｂ）に示す。この場合、冷却水温ＴＨＷの上昇速度が速いケース２では、冷却水温ＴＨＷが閾値αを超える時刻ｔ１’（＞ｔ１）に通電を開始しても、冷却水温ＴＨＷが上記水温上限値を超えて上昇することとなる。
【００５６】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）冷却水温ＴＨＷの上昇速度（変化量ＤＬＴＨＷ）が閾値γ以下であるときには、冷却水温ＴＨＷが閾値αより大きいときに電子サーモスタット３０の通電を行った。そして、冷却水温ＴＨＷの上昇速度（変化量ＤＬＴＨＷ）が閾値γより大きいときには、冷却水温ＴＨＷが閾値β（＜α）より大きいときに電子サーモスタット３０の通電を行った。このため、冷却水温ＴＨＷの温度の上昇速度が速いときには、（遅いときと比較して）早めに通電を開始することができ、ひいては、冷却水温ＴＨＷの温度が目標温度領域を超えて過度に上昇することを回避することができるようになる。また、冷却水温ＴＨＷの上昇速度が遅い場合には（速いときと比較して）通電を遅らせることで燃費の向上を図ることもできる。
【００５７】
（２）エンジン負荷Ｑが所定以上の運転条件下では、同エンジン負荷Ｑが所定以下の運転条件下におけるよりも冷却水温ＴＨＷの目標温度領域を低く設定した。これにより、エンジン負荷Ｑが所定以上の運転条件下においてエンジン２の動力性能を好適に高めることができるとともに、エンジン負荷Ｑが所定以下の運転条件下においてはエンジン２のフリクションの低減や燃費の向上を図ることもできる。
【００５８】
（第２の実施形態）
以下、本発明にかかるエンジンの冷却装置を有段の自動変速機の設けられた車両に搭載されるガソリンエンジンの冷却装置に適用した第２の実施形態について上記第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５９】
上記実施形態では、冷却水温の勾配として、冷却水温ＴＨＷの所定の算出周期Ｃ毎の値を用いて変化量ＤＬＴＨＷを算出した。この場合、この冷却水温ＴＨＷが実際の冷却水温の量子化されたものであることに起因して、上記変化量ＤＬＴＨＷの精度が上記所定の算出周期Ｃの設定の仕方に依存することがある。
【００６０】
すなわち、上記実施形態の場合、検出される冷却水温ＴＨＷが水温センサ６３の出力値をＡ／Ｄコンバータ５２ａによってディジタル化することで得られるものであるため、この冷却水温ＴＨＷはＡ／Ｄコンバータ５２ａによって量子化される。そして、この量子化された冷却水温ＴＨＷを用いて算出される変化量ＤＬＴＨＷに付与される量子化誤差は、これを算出するために用いる上記所定の算出周期Ｃに依存する。以下、これについて図８を用いて説明する。
【００６１】
図８（ａ）は、実際の冷却水温の推移例を、また、図８（ｂ）は、同実際の水温がＡ／Ｄコンバータ５２ａによって量子化された信号である冷却水温ＴＨＷの推移を示す。同図８（ｂ）に示すように、この冷却水温ＴＨＷは、量子化された最小単位（ＬＳＢ）毎に段階的に変化する。ここで、例えば、ケースａの冷却水温の上昇速度以上ときに上記閾値γよりも大きいと判断する場合、上記所定の算出周期Ｃをこのケースａにおいて冷却水温ＴＨＷが量子化された最小単位の２倍だけ変化する時間ＬＴ以上に設定する。すなわち、例えば冷却水温ＴＨＷが量子化された最小単位の２倍だけ変化するのを検出する場合には、上記所定の算出周期Ｃを上記時間ＬＴに設定する。こうすることで、先の図６に示した一連の処理の処理周期Ｔを時間ＬＴよりも十分小さくするなら、ケースａの冷却水温の上昇速度以上の上昇速度を検出することができる。
【００６２】
ただし、ケースａよりも上昇速度の速いケースｂの場合には、算出周期Ｃとして上記時間ＬＴを用いる際には、冷却水温ＴＨＷの必要以上（ここでは最小単位の４倍）の変化が検出されることとなる。すなわち、このケースｂの場合、上記所定の算出周期Ｃとして上記時間ＬＴよりも短い時間を採用したとしても冷却水温ＴＨＷの必要な変化を検出することができる。しかも冷却水温の上昇速度が速いほど冷却水温の過度の上昇が生じやすいために、上記上昇速度の迅速な検出及び制御が望まれる。
【００６３】
そこで、本実施形態では、上記冷却水温ＴＨＷの勾配（変化量ＤＬＴＨＷ）を算出する際に用いる上記所定の算出周期Ｃを、エンジン２の回転速度が速いほど短く設定する。そして、これにより、算出される冷却水の温度勾配の精度の確保と温度勾配の算出の迅速化との好適な両立を図る。すなわち、冷却水温の上昇は、エンジン２とラジエータ１２との間で循環する冷却水の流速に依存する。そして、この冷却水の流速は、エンジン２の出力軸から動力を供給される上記ウォータポンプ４２の駆動能力に依存している。したがって、この冷却水の流速は、エンジン２の回転速度に略比例したものとなる。このため、エンジン２の回転速度が速いほど算出周期Ｃを短くすることで、冷却水の温度勾配の精度の確保と温度勾配の算出の迅速化との好適な両立を図ることができる。
【００６４】
具体的には、エンジン２の回転速度と算出周期Ｃとの関係を定めた図９に例示するマップを用いる。このマップにおいては、算出周期Ｃを、冷却水温ＴＨＷの勾配（変化量ＤＬＴＨＷ）に基づいた通電制御の所望される勾配のうち最小のものにおいて冷却水温ＴＨＷが量子化の最小単位の２倍だけ変化するのに要する時間の最小値（先の図８のＬＴ）に設定する。なお、このマップの設定に際しては、エンジン２の回転速度に対して予想される冷却水温の上昇態様が参照される。
【００６５】
ここで、本実施形態にかかる冷却水温ＴＨＷの勾配と冷却水温ＴＨＷとに基づく通電制御手順について図１０に基づいて更に説明する。
図１０は、上記通電制御にかかる処理手順を示すフローチャートである。この処理は、上記電子制御装置５０のメモリ５１ｂ内に格納されたプログラムが中央処理装置５１ａによって実行されることで行われる。また、この処理は、例えば所定の処理周期で繰り返し実行される。
【００６６】
この一連の処理においては、まずステップ３００において、上記水温センサ６３の出力に基づく冷却水温ＴＨＷと、上記回転速度センサ６１の出力に基づく回転速度ＮＥとを読み込む。そして、ステップ３１０において、読み込まれた回転速度ＮＥに基づいて、先の図９に示すマップから算出周期Ｃを演算する。
【００６７】
そして、ステップ３２０において、このマップ演算された算出周期Ｃに基づいて冷却水温ＴＨＷの変化量（一階差分値）ＤＬＴＨＷを算出する。この変化量の算出は、上記処理周期毎に読み込まれる冷却水温ＴＨＷのデータ列を上記電子制御装置５０内のメモリ５１ｂにラッチするとともに、これらデータ列の中から上記所定の算出周期Ｃ毎に対応する２つの値を用いて行う。これは、例えば算出周期Ｃを処理周期Ｔの整数（ｎ）倍と設定して、今回読み込んだ冷却水温ＴＨＷと、Ｔ×ｎ処理周期前に読み込まれた冷却水温ＴＨＷとを用いて行う。
【００６８】
こうして変化量ＤＬＴＨＷが算出されると、ステップ３３０において、先の図６のステップ２２０と同様、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値αよりも高いか否かを判断する。そして、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値αよりも高い場合には、ステップ３４０において、先の図６のステップ２３０と同様の処理を行う。また、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値α以下である場合には、ステップ３５０において、先の図６のステップ２４０と同様、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定の閾値βより大きく、且つ上記冷却水温ＴＨＷの変化量ＤＬＴＨＷが所定の閾値γよりも大きいか否かを判断する。そして、この判断に応じて、先の図６のステップ２３０、２５０に対応したステップ３４０、３６０の処理を行う。なお、これらステップ３４０又はステップ３６０の処理の後、このフローチャートに示す一連の処理を一旦終了する。
【００６９】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）及び（２）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
（３）上記冷却水温ＴＨＷの勾配（変化量ＤＬＴＨＷ）を算出する際に用いる上記所定の算出周期Ｃを、エンジン２の回転速度が速いほど短く設定した。これにより、算出される冷却水の温度勾配の精度の確保と温度勾配の算出の迅速化との好適な両立を図ることができる。
【００７０】
（第３の実施形態）
以下、本発明にかかるエンジンの冷却装置を有段の自動変速機の設けられた車両に搭載されるガソリンエンジンの冷却装置に適用した第３の実施形態について上記第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７１】
上記実施形態では、上記変化量ＤＬＴＨＷの精度が上記所定の算出周期Ｃの設定の仕方に依存することを考慮して、冷却水温ＴＨＷの勾配（変化量ＤＬＴＨＷ）を算出する際に用いる上記所定の算出周期Ｃを、エンジン２の回転速度が速いほど短く設定した。
【００７２】
これに対し、本実施形態では、更に、冷却水との間で熱交換される媒体としての上記自動変速機の作動油の温度が高いほど、算出周期Ｃを短く設定する。すなわち、先の図１に示したように、冷却水は、ウォーマ調温通路９を通じてＡＴＦウォーマ７内の作動油との間で熱交換がなされる。したがって、このＡＴＦウォーマ７内の作動油の温度が高いほど冷却水温は上昇しやすい。そこで、本実施形態では、自動変速機の油温が高いほど算出周期Ｃを短くすることで、冷却水の温度勾配の精度の確保と温度勾配の算出の迅速化との好適な両立を図る。なお、この自動変速機の作動油の温度としては、上記トルクコンバータ油温センサ６０によって検出されるトルクコンバータ４内の油温を用いる。
【００７３】
具体的には、エンジン２の回転速度及びトルクコンバータ４内の油温と算出周期Ｃとの関係を定めた図１１に例示すマップを備える。このマップにおいては、算出周期Ｃを、冷却水温ＴＨＷの勾配（変化量ＤＬＴＨＷ）に基づいた通電制御の所望される勾配のうち最小のものにおいて冷却水温ＴＨＷが量子化の最小単位の２倍だけ変化するのに要する時間の最小値（先の図８のＬＴ）に設定する。なお、このマップの設定に際しては、エンジン２の回転速度及びトルクコンバータ４内の油温に対して予想される冷却水温の上昇態様が参照される。
【００７４】
ここで、本実施形態にかかる冷却水温ＴＨＷの勾配と冷却水温ＴＨＷとに基づく通電制御手順について図１２に基づいて更に説明する。
図１２は、上記通電制御にかかる処理手順を示すフローチャートである。この処理は、上記電子制御装置５０のメモリ５１ｂ内に格納されたプログラムが中央処理装置５１ａによって実行されることで行われる。また、この処理は、例えば所定の処理周期で繰り返し実行される。
【００７５】
この一連の処理においては、まずステップ４００において、上記水温センサ６３の出力に基づく冷却水温ＴＨＷと、上記回転速度センサ６１の出力に基づく回転速度ＮＥと、上記トルクコンバータ油温センサ６０の出力に基づくトルクコンバータ油温ＴＨＯとを読み込む。そして、ステップ４１０において、読み込まれた回転速度ＮＥとトルクコンバータ油温ＴＨＯとに基づいて、先の図１１に示すマップから算出周期Ｃを演算する。
【００７６】
そして、ステップ４２０において、このマップ演算された算出周期Ｃに基づいて、先の図１０のステップ３２０同様、冷却水温ＴＨＷの変化量ＤＬＴＨＷを算出する。更に、ステップ４３０において、先の図１０のステップ３３０同様、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値αよりも高いか否かを判断する。そして、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値αよりも高い場合には、ステップ４４０において、先の図１０のステップ３３０と同様の処理を行う。また、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値α以下である場合には、ステップ４５０において、先の図１０のステップ３５０と同様、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定の閾値βより大きく、且つ上記冷却水温ＴＨＷの変化量ＤＬＴＨＷが所定の閾値γよりも大きいか否かを判断する。そして、この判断に応じて、先の図１０のステップ３４０、３６０に対応したステップ４４０、４６０の処理を行う。なお、これらステップ４４０又はステップ４６０の処理の後、このフローチャートに示す一連の処理を一旦終了する。
【００７７】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）及び（２）の効果、並びに先の第２の実施形態の上記（３）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００７８】
（４）上記冷却水温ＴＨＷの勾配（変化量ＤＬＴＨＷ）を算出する際に用いる上記所定の算出周期Ｃを、トルクコンバータ油温ＴＨＯが高いほど短く設定した。これにより、算出される冷却水の温度勾配の精度の確保と温度勾配の算出の迅速化とのいっそう好適な両立を図ることができる。
【００７９】
なお、本各実施形態は以下のように変更して実施してもよい。
・上記第２及び第３の実施形態では、Ａ／Ｄコンバータ５２ａにおけるディジタル化にかかる量子化に起因する上昇速度の検出の遅れに対処したが、これに限らない。例えば、Ａ／Ｄコンバータ５２ａのサンプリング周期に起因する上昇速度の検出の遅れや、水温センサ６３の出力精度に起因する上昇速度の検出の遅れなどに対処するために上記各実施形態を適用することも有効である。
【００８０】
・算出周期Ｃの設定としては、図９や図１１のマップに例示したものに限らない。換言すれば、算出周期Ｃを、冷却水温ＴＨＷの勾配（変化量ＤＬＴＨＷ）に基づいた通電制御の所望される勾配のうち最小のものにおいて冷却水温ＴＨＷが量子化の最小単位の２倍だけ変化するのに要する時間の最小値（先の図８のＬＴ）に設定するものに限らない。例えば、冷却水温ＴＨＷの勾配（変化量ＤＬＴＨＷ）に基づいた通電制御の所望される勾配のうち最小のものにおいて冷却水温ＴＨＷが量子化の最小単位の所定数倍だけ変化するのに要する時間の最小値を算出周期Ｃとして設定してよい。この所定数は、例えば、Ａ／Ｄコンバータの量子化の最小単位が小さい場合にあっては、ノイズ等の影響を考慮して冷却水温ＴＨＷの変化量として信頼性のある変化量に対応して設定するなどしてもよい。
【００８１】
・自動変速機の油温の把握については、上記トルクコンバータ内の油温に基づくものに限らない。
・ＡＴＦウォーマを備えていなくても、例えば自動変速機で用いる作動油（ＡＴＦ）を冷却すべく、冷却水を冷却するラジエータに作動油を循環させるなどする場合においても、自動変速機の油温に基づく上記算出周期の可変設定は有効である。
【００８２】
・冷却水との間で熱交換される媒体としては、自動変速機の作動油に限らない。
・所定の算出周期Ｃ（所定の周期）を可変設定するために用いるパラメータとしては、上記第２及び第３の実施形態で例示したものに限らない。例えばウォータポンプ４２がエンジン２から動力が供給されるものでなく、電動式のものである場合には、自動変速機の油温にのみ基づいて上記可変設定を行ってもよい。また、電動式ウォータポンプの駆動力が可変設定される場合には、この駆動力をエンジンの運転状態に関するパラメータとしてこれを用いて算出周期を可変設定してもよい。
【００８３】
更に、外気温が高いほど冷却水温が上昇しやすいことを考慮して、この外気温をエンジンの運転環境に関するパラメータとしてこれを用いて算出周期を可変設定してもよい。要は、温度の上昇速度に影響を与えるエンジンの運転状態や運転環境に基づいて算出周期を可変設定すればよい。
【００８４】
・本発明の適用可能なエンジンの冷却装置の行う目標温度領域への制御としては、上記各実施形態に例示したものに限られない。例えば特許第２６６１８７号公報のように、エンジンの運転状態や運転環境に応じて目標温度が可変設定されるようなエンジンの冷却装置に本発明を適用することもできる。すなわち、この場合、例えばエンジンの運転状態や運転環境に応じて設定される目標温度毎に、同目標温度よりも低い所定の閾値をそれぞれ設定し、冷却水温の上昇勾配が所定値以上であって且つ冷却水温が上記所定の閾値以上であるときに、通電を行うようにしてもよい。これにより、冷却水温が目標温度を過度に超えて上昇することを回避することが、換言すれば、冷却水温を目標温度領域に制御することができるようになる。
【００８５】
・エンジンの冷却装置としては、電子サーモスタットの通電制御を、上記エンジン負荷及びエンジン回転速度に基づいて行うものに限らない。エンジンの運転状態やエンジンの運転環境に基づいて通電制御を行うものであればよい。
【００８６】
・電子制御装置の構成としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、上記各実施形態で例示した処理をソフトウェア処理する代わりに、この処理を行うためのハードウェアを備えるものであってもよい。
【００８７】
・冷却水温の勾配と冷却水温とに基づく通電制御については、上記各実施形態及びその変形例で示したものに限らない。例えば、冷却水温の勾配が大きいほど、通電を開始する冷却水温を略連続的に低下させていってもよい。
【００８８】
・冷却水の温度勾配と冷却水温とに基づいて通電制御をする代わりに、冷却水温値の２階差分値に基づいて通電を開始する冷却水温を可変設定するなど、冷却水温の上昇態様に基づいて通電を開始する冷却水温を可変設定するものであってもよい。
【００８９】
・電子サーモスタットにおいて、温度に応じて圧縮及び膨張する部材は、ワックスに限らない。換言すれば、機械的な制御弁（サーモスタットバルブ）としては、ワックス式に限らず、ベローズ式等でもよい。
【００９０】
・電子サーモスタットは、メインバイパス通路２０及びサブバイパス通路２２の２つのバイパス通路から冷却水の供給される構成に限らない。
・水温センサ６３の配置箇所については、エンジン２を冷却することで暖機される冷却水の温度を検出することのできる範囲で適宜変更してよい。
【００９１】
・電子サーモスタットにおいて、温度に応じて圧縮及び膨張する部材を加熱する加熱手段としては、上記ＰＴＣヒータに限らない。
・冷却水温の上昇態様と冷却水温とに基づいて制御弁（サーモスタットバルブ）を加熱してその開弁量を更に強制制御する加熱制御手段としては、上記電子制御装置を備えるものに限らない。例えば、冷却水温の上昇態様と冷却水温とに基づいて制御弁（サーモスタットバルブ）を加熱してその開弁量を更に強制制御することに特化した専用の装置であってもよい。
【００９２】
・自動変速機の設けられた車両に搭載されるものに限らない。
・上記各実施形態では、ガソリンエンジンの冷却装置に本発明を適用したが、ディーゼルエンジンの冷却装置に適用してもよい。この際、エンジンの負荷を示すパラメータとして吸入空気量に代えてアクセルペダルの踏み込み量等を用いる。
【００９３】
・エンジンとラジエータとの間を循環する冷却媒体としては、冷却水に限らず、エンジンを冷却することのできる適宜の流体であればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるエンジンの冷却装置を自動変速機の設けられた車両に搭載される装置に適用した第１の実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態における電子サーモスタットの構成を示す断面図。
【図３】同実施形態における電子サーモスタットの制御態様を示す図。
【図４】同実施形態における電子サーモスタットの制御態様を示す図。
【図５】同実施形態における電子サーモスタットの通電制御手順を示すフローチャート。
【図６】同実施形態における電子サーモスタットの通電制御手順を示すフローチャート。
【図７】同実施形態における冷却水温の推移例を示すタイムチャート。
【図８】実際の冷却水温とディジタル化された冷却水温との関係を示す図。
【図９】本発明にかかるエンジンの冷却装置を自動変速機の設けられた車両に搭載される装置に適用した第２の実施形態で用いる制御マップを示す図。
【図１０】同実施形態における電子サーモスタットの通電制御手順を示すフローチャート。
【図１１】本発明にかかるエンジンの冷却装置を自動変速機の設けられた車両に搭載される装置に適用した第３の実施形態で用いる制御マップを示す図。
【図１２】同実施形態における電子サーモスタットの通電制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
２…エンジン、４…トルクコンバータ、６…遊星歯車機構、７…ＡＴＦウォーマ、８…出口通路、９…ウォーマ調温通路、１０…冷却通路、１２…ラジエータ、２０…メインバイパス通路、２２…サブバイパス通路、３０…電子サーモスタット、３０ａ…第１入力ポート、３０ｂ…第２入力ポート、３０ｃ…第３入力ポート、３０ｄ…出力ポート、３１、３２…弁体、３３…弁軸、３４…感温部、３５…スプリング、３６…ＰＴＣヒータ、４０…入口通路、４２…ウォータポンプ、５０…電子制御装置、５１…マイクロコンピュータ、５１ａ…中央処理装置、５１ｂ…メモリ、５２…インターフェース、５２ａ…Ａ／Ｄコンバータ、６０…トルクコンバータ油温センサ、６１…回転速度センサ、６２…エアフローメータ、６３…水温センサ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンとラジエータとの間で冷却媒体を循環させてエンジンを冷却するエンジンの冷却装置に関し、特に電気的に加熱可能なサーモスタットバルブを備えて上記冷却媒体の循環量を電子制御するエンジンの冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンとラジエータとの間の冷却媒体（冷却水）の循環量をサーモスタットバルブを用いて制御するエンジンの冷却装置が周知である。このエンジンの冷却装置においては、熱によって膨張可能な部材を用いて構成されるサーモスタットバルブを備え、エンジンの冷却水の温度（冷却水温）に応じて開閉態様が変化する該サーモスタットバルブの開閉動作を通じて、エンジンとラジエータとの間の冷却水の循環量が制御される。
【０００３】
また従来は、こうしたエンジンの冷却装置として、例えば特許第２６６２１８７号公報に見られるように、上記サーモスタットバルブをヒータによって電気的に加熱することで、冷却水温に応じた開弁量よりも大きな開弁量となるようサーモスタットバルブを電子制御する装置も提案されている。
【０００４】
このような冷却装置では、上記冷却水温を目標温度に制御すべく、水温センサにより検出される冷却水温が上記目標温度を超えることに基づいて上記サーモスタットバルブのヒータに対する通電を行うようにしている。これにより、サーモスタットバルブの開弁量が増大され、ひいてはラジエータを通過する冷却水の流量が増加して、目標温度を超えて上昇した冷却水温を速やかに低下させることができるようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記冷却装置の場合、冷却水温が目標温度を超えたとき、サーモスタットバルブのヒータに通電を行うことで、目標温度を超えて上昇した冷却水温を低下させることは確かにできる。しかし、このような冷却装置であれ、冷却水温の上昇速度が速い場合には、上記ヒータへの通電を開始したとしても、冷却水温がその許容される温度に達する以前にサーモスタットバルブを開弁させることができない可能性がある。そして、このようにサーモスタットバルブに作動遅れが生じるような場合には、これに起因して冷却水温がその許容される温度に対してオーバーシュートするようになり、エンジン本体や関連部品の熱劣化を早め、信頼性の悪化を招くようになる。
【０００６】
また、上記冷却水温が許容温度に対してオーバーシュートする問題を回避するためには、目標温度自体を低温側に設定することも考えられるが、この場合には、エンジンのフリクションの増加や燃費の悪化につながるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気的に加熱可能なサーモスタットバルブを備えて冷却媒体の循環量を電子制御するに際して、冷却媒体の温度の過度の上昇を好適に回避することのできるエンジンの冷却装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１記載の発明は、エンジンを冷却する冷却媒体の温度に応じて開弁量が変化し、前記エンジンとラジエータとの間を循環する冷却媒体の循環量を制御するサーモスタットバルブと、該サーモスタットバルブを加熱してその開弁量を更に強制制御する加熱制御手段とを備えて前記冷却媒体の温度を目標温度領域に制御するエンジンの冷却装置において、前記加熱制御手段は、前記冷却媒体の温度の上昇態様を求め、該求めた温度の上昇態様と前記冷却媒体の温度とに基づいて前記サーモスタットバルブに対する加熱を開始するとともに、前記冷却媒体の温度の上昇態様を、同冷却媒体の温度についての所定の周期毎の検出値を用いて算出される温度勾配として認識し、更に前記温度勾配を算出するための所定の周期を前記エンジンの運転条件及び運転環境の少なくとも一方に基づいて可変とすることをその要旨とする。
【０００９】
上記構成では、冷却媒体の温度の上昇態様と冷却媒体の温度とに基づいてサーモスタットバルブに対する加熱が開始される。このため、冷却媒体の温度の上昇速度が速いときには、早めにサーモスタットバルブに対する加熱を開始することができ、冷却媒体の温度が目標温度領域を超えて過度に上昇することを回避することができるようになる。
【００１０】
また、例えば冷却媒体の温度の上昇速度が遅い場合には加熱開始を遅らせることでフリクションの増加や燃費の悪化を好適に抑制することもできる。このように、冷却媒体の温度の上昇速度が速いほど加熱を開始する冷却媒体の温度を低温側とするなどすることで、状況に応じた適切な温度制御を行うこともできる。
また上記構成では、前記加熱制御手段は、前記冷却媒体の温度の上昇態様を、同冷却媒体の温度についての所定の周期毎の検出値を用いて算出される温度勾配として認識するようにしている。そしてこれにより、冷却媒体の温度の上昇態様を簡易に把握することができるようになる。なお、ここで温度勾配とは、温度の検出値の一階差分値によって得られる値若しくは同差分値と同等の情報を有する値を意味する。換言すれば、温度変化の線形近似値（実際に線形な変化をする場合もこれを「近似」という）を意味する。したがって、これには例えば上記所定の周期だけ時間的に離れた２つの検出値の比なども含まれるものとする。
ところで冷却媒体の温度の上昇態様を、冷却媒体の温度についての所定の周期毎の検出値を用いて算出される温度勾配として認識する場合、この冷却媒体の温度の検出値が量子化されることに起因して、上記温度勾配の精度が上記所定の周期の設定の仕方に依存する。また、冷却媒体の温度を検出する手段が何らかの理由で所定以下の温度変化については信頼性に乏しいものとなることに起因して、上記温度勾配の精度が上記所定の周期の設定の仕方に依存することもある。
例えば水温の検出値が水温センサの出力値をＡ／Ｄ変換することで得られるものである場合、その分解能の範囲で、また、サンプリング周期によって量子化される。したがって、この量子化された検出値を用いて冷却媒体の温度勾配を算出する場合、この算出される温度勾配に付与される量子化誤差は、これを算出するために用いる上記所定の周期に依存する。
そして、この所定の周期に基づいて算出される温度勾配の算出精度は、冷却媒体の上昇速度が遅いほど低くなり、また、温度勾配の算出精度は、所定の周期が長いほど高いものとなる。一方、温度勾配の算出精度を高めるべく所定の周期を長くするほど、算出される温度勾配に基づいてサーモスタットバルブに対する加熱を行うタイミングが遅くなることがある。したがって、実際の冷却媒体の温度の上昇速度が速い場合ほど、冷却媒体の温度の過度の上昇を回避し難くなる。
ここで、上記構成では、温度勾配を算出するための所定の周期を、エンジンの運転条件及び運転環境の少なくとも一方に基づいて可変とする。このエンジンの運転条件や運転環境は冷却媒体の温度の上昇態様の指標となるため、この指標に基づいて所定の周期を適切な値に可変設定することができる。すなわち、上記指標から温度の上昇速度が速いと判断されるほど、所定の周期を短く設定することができる。したがって、上記構成によれば、算出される冷却媒体の温度勾配の精度の確保と温度勾配の算出の迅速化との好適な両立を図ることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記目標温度領域が、前記エンジンの負荷が所定以下となる運転条件下において、前記サーモスタットバルブの前記冷却媒体の温度に応じた開弁量によって制御される同冷却媒体の温度領域に対応して設定されることをその要旨とする。
【００１２】
上記構成では、エンジンの負荷が所定以下となる運転条件下において、サーモスタットバルブの冷却媒体の温度に応じた開弁量によって制御される同冷却媒体の温度領域に対応して当該エンジンの冷却装置によって制御される冷却媒体の温度の目標温度領域が設定される。したがって、この運転条件下においては、基本的には、サーモスタットバルブの加熱が行われず、冷却媒体の温度に応じた開弁制御によって冷却媒体の温度が目標温度領域に制御される。
【００１３】
しかし、こうした冷却媒体の温度に応じたサーモスタットバルブの開弁制御によっては、冷却媒体の温度が上記目標温度領域を超えて上昇することがある。この点、上記構成では、この所定の運転条件下においても冷却媒体の温度の上昇態様と冷却媒体の温度とに基づいて加熱手段による加熱が開始されるために、冷却媒体の温度が目標温度領域を超えて過度に上昇することを回避することができる。
【００１５】
なお、ここで温度勾配とは、温度の検出値の一階差分値によって得られる値若しくは同差分値と同等の情報を有する値を意味する。換言すれば、温度変化の線形近似値（実際に線形な変化をする場合もこれを「近似」という）を意味する。したがって、これには例えば上記所定の周期だけ時間的に離れた２つの検出値の比なども含まれるものとする。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記冷却媒体は、前記エンジンの出力軸から供給される動力に基づいて循環されるものであり、前記温度勾配を算出するための所定の周期は、同エンジンの回転速度が速いほど短く設定されることをその要旨とする。
【００２２】
冷却媒体の温度の上昇速度は、ラジエータとエンジンとの間を循環する冷却媒体の流速に依存する。そして、冷却媒体がエンジンの出力軸から供給される動力に基づいて循環される場合には、上記冷却媒体の流速は、エンジンの回転速度が速いほど速くなる。
【００２３】
この点、上記構成では、エンジンの回転速度が速いほど所定の周期を短くすることで、算出される冷却媒体の温度勾配の精度の確保と温度勾配の算出の迅速化との好適な両立を図ることができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記温度勾配を算出するための所定の周期は、同冷却媒体との間で熱交換される媒体の温度が高いほど短く設定されることをその要旨とする。
【００２５】
冷却媒体の温度の上昇速度は、この冷却媒体との間で熱交換される媒体の温度が高いほど大きくなる。
この点、上記構成では、冷却媒体との間で熱交換される媒体の温度が高いほど所定の周期を短くすることで、算出される冷却媒体の温度勾配の精度の確保と温度勾配の算出の迅速化との好適な両立を図ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかるエンジンの冷却装置を有段の自動変速機の設けられた車両に搭載されるガソリンエンジンの冷却装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
図１に、本実施形態にかかるエンジンの冷却装置の全体構成を示す。本実施形態におけるエンジン２の出力は、トルクコンバータ４を介して遊星歯車機構６に取り込まれ、ここで所定の変速を受ける。これらトルクコンバータ４及び遊星歯車機構６内で用いられる作動油（ＡＴＦ：Automatic Transmission Fluid）は、ＡＴＦウォーマ７に吸入されるとともにここで調温された後、同トルクコンバータ４や遊星歯車機構６に戻される。なお、これらトルクコンバータ４及び、遊星歯車機構６、及びＡＴＦウォーマ７を備えて自動変速機が構成されている。
【００２８】
一方、本実施形態にかかるエンジンの冷却装置は、エンジン２のシリンダブロックやシリンダヘッドに形成された冷却水配管に冷却水を流通させることで、エンジン２の冷却を行うものである。また、このエンジンの冷却装置では、上記自動変速機にて用いられる作動油の温度の調整をも併せ行う。
【００２９】
同図１に示すように、このエンジンの冷却装置においては、エンジン２から流出される冷却水は、出口通路８を介してウォーマ調温通路９、冷却通路１０、バイパス通路（メインバイパス通路２０、サブバイパス通路２２）に流出する。ここで、ウォーマ調温通路９は上記ＡＴＦウォーマ７の付近を巡回することで、同ウォーマ調温通路９内の冷却水とＡＴＦウォーマ７内の作動油との熱交換を行うものである。これにより、ＡＴＦウォーマ７内の作動油の温度が調整される。
【００３０】
一方、冷却通路１０には、冷却水を冷却するラジエータ１２が設けられている。また、上記ラジエータ１２を介した冷却通路１０内の冷却水とバイパス通路２０、２２内の冷却水とは、電子制御式の電子サーモスタット３０に流入する。そして、この電子サーモスタット３０から流出する冷却水は入口通路４０を介してエンジン２に供給される。上記入口通路４０には、冷却水を強制的に流動させるウォータポンプ４２が備えられている。このウォータポンプ４２は、エンジン２の動力によって、すなわちエンジン２の出力軸を介して駆動される。
【００３１】
ここで、電子サーモスタット３０は、ラジエータ１２を通過して流入する冷却通路１０内の冷却水とバイパス通路２０内の冷却水とが上記入口通路４０へ流出する流量を制御するものである。図２に、この電子サーモスタット３０の構成を示す。
【００３２】
この電子サーモスタット３０は、上記ラジエータ１２を通過して流入する冷却通路１０内の冷却水と、メインバイパス通路２０を介して流入する冷却水とが上記入口通路４０へ流出する流量を制御するワックス式の制御弁（サーモスタットバルブ）を備えている。この制御弁は、温度に応じて圧縮及び膨張するワックスを利用することで、エンジン２の上記シリンダブロック等を循環した冷却水の水温に応じてその弁体が機械的に開閉するものである。更に、この電子サーモスタットは、この制御弁のワックスを電気的に加熱することでその開弁量を電子制御するものである。
【００３３】
同図２に示すように、この電子サーモスタット３０は、上記冷却通路１０と連結する第１入力ポート３０ａ、上記メインバイパス通路２０と連結する第２入力ポート３０ｂ、上記サブバイパス通路２２と連結する第３入力ポート３０ｃ、及び、上記入口通路４０と連結する出力ポート３０ｄを備えている。そして、上記制御弁の弁体として、第１入力ポート３０ａ及び出力ポート３０ｄ間の流路面積を制御する弁体３１と、第２入力ポート３０ｂ及び出力ポート３０ｄ間の流路面積を制御する弁体３２を備えている。これら弁体３１及び弁体３２は、弁軸３３に連結されており、これにより、弁体３１及び弁体３２は一体的に動作する。
【００３４】
また、上記制御弁は、上記ワックスの充填された感温部３４を備えており、この感温部３４内のワックスが膨張することで、上記弁軸３３を付勢するようになっている。すなわち、感温部３４内のワックスが膨張すると、弁体３１が開弁方向に、また弁体３２が閉弁方向に付勢される。換言すれば、感温部３４内のワックスが膨張することで、冷却通路１０及び入口通路４０間の流路面積が拡大され、またメインバイパス通路２０及び入口通路４０間の流路面積が縮小される。そして、弁体３１が全開となることで冷却通路１０及び入口通路４０間の流路面積が最大となったときに、弁体３２が閉弁してメインバイパス通路２０及び入口通路４０間の流路面積が「０」となる。なお、上記弁体３１及び弁体３２は、スプリング３５によって弁体３１の閉弁方向へ付勢されている。
【００３５】
上記感温部３４は、サブバイパス通路２２から流入した冷却水の温度に応じて圧縮及び膨張するように配置されている。すなわち、サブバイパス通路２２から流入した冷却水がウォータポンプ４２へと流出する際に通過する流通通路に接して配置されている。これにより、エンジン２を冷却する冷却水の温度が高いときには、感温部３４がサブバイパス通路２２からの冷却水によって温められるために、弁体３１が開弁し弁体３２が閉弁する。一方、エンジン２を冷却する冷却水の温度が低いときには、感温部３４がサブバイパス通路２２からの冷却水によって冷やされるために、弁体３１が閉弁し弁体３２が開弁する。
【００３６】
この電子サーモスタット３０は、更に上記感温部３４を電気的に加熱するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ３６を備えている。そして、このＰＴＣヒータ３６への通電制御によって、サブバイパス通路２２からの冷却水の温度に応じた弁体３１、３２の機械的な開閉制御とは別に、弁体３１、３２の開閉を電子制御する。
【００３７】
なお、本明細書においては、特に断りのない限り、冷却通路１０及び入口通路４０間の流路面積にかかる弁体３１の開閉状態を電子サーモスタット３０の開閉状態と定義する。
【００３８】
更に、本実施形態にかかるエンジンの冷却装置は、先の図１に示すように、上記エンジン２や、遊星歯車機構６、電子サーモスタット３０を制御する電子制御装置５０を備えている。この電子制御装置５０は、マイクロコンピュータ５１と、同マイクロコンピュータ５１と外部との間での信号の授受を仲介するインターフェース５２とを備えている。ここで、マイクロコンピュータ５１は、各種演算を行う中央処理装置（ＣＰＵ）５１ａと、同中央処理装置５１ａにおいて行われる演算プログラム等が格納されるメモリ５１ｂとを備えている。
【００３９】
この電子制御装置５０においては、各種センサの検出結果がインターフェース５２を介してマイクロコンピュータ５１に取り込まれ、ここで所定の演算が施された後、上記インターフェース５２を介して制御信号が出力される。例えば上記トルクコンバータ４内の作動油の温度を検出するトルクコンバータ油温センサ６０の出力等に基づいて所定の演算が施されることで上記遊星歯車機構６が制御される。
【００４０】
また、この電子制御装置５０では、エンジン２の運転状態に基づいて電子サーモスタット３０を制御する。詳しくは、本実施形態では、同図１に示すように、エンジン２の出力軸の回転速度を検出する回転速度センサ６１とエンジン２に吸入される空気量を検出するエアフローメータ６２とを備えている。そして、図３に示すように、エアフローメータ６２の検出値である吸入空気量（エンジン負荷Ｑ）とエンジン２の出力軸の回転速度ＮＥとに基づいて電子サーモスタット３０の通電制御を行う。すなわち、本実施形態では、エンジン負荷Ｑ及びエンジン回転速度ＮＥによって定まる所定の運転条件下においては電子サーモスタット３０を機械的に制御し、それ以外の運転条件下においては電子サーモスタット３０への通電、より具体的にはＰＴＣヒータ３６への通電を行うよう設定がなされている。
【００４１】
これは、エンジン２のフリクションの低減及び燃費の向上とエンジン２の動力性能の向上との両立を図るべく行われる。すなわち、制御目標とする冷却水の水温領域である目標温度領域を、上記所定の運転条件下においては高めに設定することでエンジン２のフリクションを低減し、ひいては燃費の向上を図る。また、それ以外の運転領域においては電子サーモスタット３０への通電を行うことで上記目標温度領域を上記所定の条件下におけるものよりも低めに設定し、エンジン２の動力性能の向上を図る。ここで、通電を行う領域は、エンジン２の負荷Ｑが所定値以上となる領域とする。そして、この通電を行う所定値は、エンジン回転速度ＮＥによって可変設定する。
【００４２】
このように、電子サーモスタット３０の通電を行うことで、図４に示すように電子サーモスタット３０が開弁するエンジン冷却水温が低温側にシフトする。ちなみに、上記感温部３４内のワックスの膨張に基づく電子サーモスタット３０の機械的な開弁は、この開弁量が全開及び全閉の間の所定の開度領域Δθとなる冷却水温領域が、上記エンジン２の所定の運転条件下における目標温度領域１となるように設定されている。そして、通電を行うことで、所定の開度領域Δθとなる冷却水温領域が低温側に、すなわち、目標温度領域２にシフトする。
【００４３】
ここで、図５に基づいて本実施形態における電子サーモスタット３０の通電制御について更に説明する。
図５は、同制御にかかる処理手順を示すフローチャートである。この処理は、上記電子制御装置５０のメモリ５１ｂ内に格納されたプログラムが中央処理装置５１ａによって実行されることで行われる。また、この処理は、例えば所定の処理周期で繰り返し実行される。
【００４４】
この一連の処理においては、まず、ステップ１００において、上記回転速度センサ６１及びエアフローメータ６２の出力値に基づいたエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷Ｑを読み込む。そして、ステップ１１０において、電子サーモスタットの通電条件が成立したか否かを判断する。この判断は、上記読み込まれたエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷Ｑが、先の図３に示した電子サーモスタットの通電領域にあるか否かの判断である。
【００４５】
そして、ステップ１１０において、電子サーモスタットの通電条件が成立していると判断されると、ステップ１２０において上記ＰＴＣヒータ３６への通電を行う。一方、ステップ１１０において、電子サーモスタットの通電条件が成立していないと判断されると、上記ＰＴＣヒータ３６を非通電状態とする（ステップ１３０）。なお、これらステップ１２０、１３０の後、このフローチャートに示す一連の処理を一旦終了する。
【００４６】
このように、エンジン２の運転状態に応じて電子サーモスタット３０の通電及び非通電の切替を行うことで、エンジン２のフリクションの低減及び燃費の向上とエンジン２の動力性能の向上との両立を図る。ただし、先の図３に示す電子サーモスタット３０の機械的制御領域において、同電子サーモスタット３０の機械的な開弁動作では冷却水の冷却が間に合わず、冷却水温が上記目標温度領域１を超えて上昇することがある。これに対し、冷却水温が上記目標温度領域１を超えることで電子サーモスタット３０を通電するようにした場合には、冷却水温の過度の上昇を回避できないおそれがあることについては上述したとおりである。
【００４７】
そこで本実施形態では、先の図５に示した通電制御に加えて、冷却水の温度勾配と冷却水温とに基づいて通電制御を行う。そして、この冷却水温を検出すべく、本実施形態では、先の図１に示すように、エンジン出口通路８近傍の冷却水温を検出する水温センサ６３を備える。なお、この水温センサ６３の出力値は、インターフェース５２内のＡ／Ｄコンバータ５２ａによって、アナログ値からディジタル値に変換され、このディジタル化された水温ＴＨＷがマイクロコンピュータ５１によって処理される。
【００４８】
ここで、本実施形態にかかる冷却水温ＴＨＷの勾配と冷却水温ＴＨＷとに基づく通電制御手順について図６に基づいて更に説明する。
図６は、上記通電制御にかかる処理手順を示すフローチャートである。この処理は、上記電子制御装置５０のメモリ５１ｂ内に格納されたプログラムが中央処理装置５１ａによって実行されることで行われる。また、この処理は、例えば所定の処理周期で繰り返し実行される。
【００４９】
この一連の処理においては、まずステップ２００において、上記冷却水温ＴＨＷを読み込む。そして、ステップ２１０において、上記ステップ２００において上記処理周期毎に読み込まれる冷却水温ＴＨＷに基づいて上記冷却水の温度勾配としての冷却水温ＴＨＷの変化量（一階差分値）ＤＬＴＨＷを算出する。この変化量の算出は、上記処理周期毎に読み込まれる冷却水温ＴＨＷのデータ列を上記電子制御装置５０内のメモリ５１ｂにラッチするとともに、これらデータ列の中から上記所定の算出周期Ｃに対応する２つの値を用いて行う。これは、例えば上記算出周期Ｃをこの一連の処理の周期に一致させることで、前回読み込まれた値と今回読み込んだ値とを用いて行えばよい。また、例えば算出周期Ｃを処理周期Ｔの整数（ｎ）倍と設定して、今回読み込んだ冷却水温ＴＨＷと、Ｔ×ｎ処理周期前に読み込まれた冷却水温ＴＨＷとを用いて行ってもよい。
【００５０】
こうして冷却水温ＴＨＷの変化量ＤＬＴＨＷが算出されると、ステップ２２０において、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定の閾値αよりも大きいか否かを判断する。そして、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定の閾値αよりも大きいと判断されると、ステップ２３０において上記ＰＴＣヒータ３６を通電する。
【００５１】
一方、ステップ２２０においてエンジン冷却水温ＴＨＷが所定の閾値α以下であると判断されると、ステップ２４０に移行する。このステップ２４０では、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定の閾値βより大きく、且つ上記冷却水温ＴＨＷの変化量ＤＬＴＨＷが所定の閾値γよりも大きいか否かを判断する。ここで、所定の閾値βは、上記所定の閾値αよりも低温側に設定される。また、上記所定の閾値γは、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値βより大きいときにおいて、変化量ＤＬＴＨＷがこの閾値γより大きいときには通電を開始しなければ冷却水温ＴＨＷの過度の上昇が避けられない値に設定される。なお、ここで過度の上昇とは、上記目標温度領域１の上限値よりも所定以上高い温度である水温上限値を超えて上昇することとする。
【００５２】
そして、ステップ２４０において、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定の閾値βより大きく、且つ上記冷却水温ＴＨＷの変化量ＤＬＴＨＷが所定の閾値γよりも大きいと判断されると、上記ステップ２３０に移行する。これに対し、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定の閾値β以下であるか、上記冷却水温ＴＨＷの変化量ＤＬＴＨＷが所定の閾値γ以下であると判断されると、上記ＰＴＣヒータ３６を非通電状態とする（ステップ２５０）。
【００５３】
なお、これらステップ２３０、２５０の後、このフローチャートに示す一連の処理を一旦終了する。
図７に、この通電制御に際してのエンジン冷却水温ＴＨＷの推移を示す。図７（ａ）に示すように、ケース１では、時刻ｔ２において冷却水温ＴＨＷが閾値αを超える時刻ｔ２に、上記電子サーモスタット３０への通電が開始される。これにより、冷却水温ＴＨＷは速やかに低下していく。
【００５４】
一方、ケース２では冷却水温ＴＨＷの上昇速度が速いために、冷却水温ＴＨＷが閾値βを超えるとともに、上記変化量ＤＬＴＨＷが上記閾値γを超える時刻ｔ１に、上記電子サーモスタット３０への通電が開始される。これにより、冷却水温ＴＨＷは上記水温上限値を超えることなく低下していく。
【００５５】
これに対し、冷却水温ＴＨＷが閾値αを超えた場合にのみ通電を行う場合を図７（ｂ）に示す。この場合、冷却水温ＴＨＷの上昇速度が速いケース２では、冷却水温ＴＨＷが閾値αを超える時刻ｔ１’（＞ｔ１）に通電を開始しても、冷却水温ＴＨＷが上記水温上限値を超えて上昇することとなる。
【００５６】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）冷却水温ＴＨＷの上昇速度（変化量ＤＬＴＨＷ）が閾値γ以下であるときには、冷却水温ＴＨＷが閾値αより大きいときに電子サーモスタット３０の通電を行った。そして、冷却水温ＴＨＷの上昇速度（変化量ＤＬＴＨＷ）が閾値γより大きいときには、冷却水温ＴＨＷが閾値β（＜α）より大きいときに電子サーモスタット３０の通電を行った。このため、冷却水温ＴＨＷの温度の上昇速度が速いときには、（遅いときと比較して）早めに通電を開始することができ、ひいては、冷却水温ＴＨＷの温度が目標温度領域を超えて過度に上昇することを回避することができるようになる。また、冷却水温ＴＨＷの上昇速度が遅い場合には（速いときと比較して）通電を遅らせることで燃費の向上を図ることもできる。
【００５７】
（２）エンジン負荷Ｑが所定以上の運転条件下では、同エンジン負荷Ｑが所定以下の運転条件下におけるよりも冷却水温ＴＨＷの目標温度領域を低く設定した。これにより、エンジン負荷Ｑが所定以上の運転条件下においてエンジン２の動力性能を好適に高めることができるとともに、エンジン負荷Ｑが所定以下の運転条件下においてはエンジン２のフリクションの低減や燃費の向上を図ることもできる。
【００５８】
（第２の実施形態）
以下、本発明にかかるエンジンの冷却装置を有段の自動変速機の設けられた車両に搭載されるガソリンエンジンの冷却装置に適用した第２の実施形態について上記第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５９】
上記実施形態では、冷却水温の勾配として、冷却水温ＴＨＷの所定の算出周期Ｃ毎の値を用いて変化量ＤＬＴＨＷを算出した。この場合、この冷却水温ＴＨＷが実際の冷却水温の量子化されたものであることに起因して、上記変化量ＤＬＴＨＷの精度が上記所定の算出周期Ｃの設定の仕方に依存することがある。
【００６０】
すなわち、上記実施形態の場合、検出される冷却水温ＴＨＷが水温センサ６３の出力値をＡ／Ｄコンバータ５２ａによってディジタル化することで得られるものであるため、この冷却水温ＴＨＷはＡ／Ｄコンバータ５２ａによって量子化される。そして、この量子化された冷却水温ＴＨＷを用いて算出される変化量ＤＬＴＨＷに付与される量子化誤差は、これを算出するために用いる上記所定の算出周期Ｃに依存する。以下、これについて図８を用いて説明する。
【００６１】
図８（ａ）は、実際の冷却水温の推移例を、また、図８（ｂ）は、同実際の水温がＡ／Ｄコンバータ５２ａによって量子化された信号である冷却水温ＴＨＷの推移を示す。同図８（ｂ）に示すように、この冷却水温ＴＨＷは、量子化された最小単位（ＬＳＢ）毎に段階的に変化する。ここで、例えば、ケースａの冷却水温の上昇速度以上ときに上記閾値γよりも大きいと判断する場合、上記所定の算出周期Ｃをこのケースａにおいて冷却水温ＴＨＷが量子化された最小単位の２倍だけ変化する時間ＬＴ以上に設定する。すなわち、例えば冷却水温ＴＨＷが量子化された最小単位の２倍だけ変化するのを検出する場合には、上記所定の算出周期Ｃを上記時間ＬＴに設定する。こうすることで、先の図６に示した一連の処理の処理周期Ｔを時間ＬＴよりも十分小さくするなら、ケースａの冷却水温の上昇速度以上の上昇速度を検出することができる。
【００６２】
ただし、ケースａよりも上昇速度の速いケースｂの場合には、算出周期Ｃとして上記時間ＬＴを用いる際には、冷却水温ＴＨＷの必要以上（ここでは最小単位の４倍）の変化が検出されることとなる。すなわち、このケースｂの場合、上記所定の算出周期Ｃとして上記時間ＬＴよりも短い時間を採用したとしても冷却水温ＴＨＷの必要な変化を検出することができる。しかも冷却水温の上昇速度が速いほど冷却水温の過度の上昇が生じやすいために、上記上昇速度の迅速な検出及び制御が望まれる。
【００６３】
そこで、本実施形態では、上記冷却水温ＴＨＷの勾配（変化量ＤＬＴＨＷ）を算出する際に用いる上記所定の算出周期Ｃを、エンジン２の回転速度が速いほど短く設定する。そして、これにより、算出される冷却水の温度勾配の精度の確保と温度勾配の算出の迅速化との好適な両立を図る。すなわち、冷却水温の上昇は、エンジン２とラジエータ１２との間で循環する冷却水の流速に依存する。そして、この冷却水の流速は、エンジン２の出力軸から動力を供給される上記ウォータポンプ４２の駆動能力に依存している。したがって、この冷却水の流速は、エンジン２の回転速度に略比例したものとなる。このため、エンジン２の回転速度が速いほど算出周期Ｃを短くすることで、冷却水の温度勾配の精度の確保と温度勾配の算出の迅速化との好適な両立を図ることができる。
【００６４】
具体的には、エンジン２の回転速度と算出周期Ｃとの関係を定めた図９に例示するマップを用いる。このマップにおいては、算出周期Ｃを、冷却水温ＴＨＷの勾配（変化量ＤＬＴＨＷ）に基づいた通電制御の所望される勾配のうち最小のものにおいて冷却水温ＴＨＷが量子化の最小単位の２倍だけ変化するのに要する時間の最小値（先の図８のＬＴ）に設定する。なお、このマップの設定に際しては、エンジン２の回転速度に対して予想される冷却水温の上昇態様が参照される。
【００６５】
ここで、本実施形態にかかる冷却水温ＴＨＷの勾配と冷却水温ＴＨＷとに基づく通電制御手順について図１０に基づいて更に説明する。
図１０は、上記通電制御にかかる処理手順を示すフローチャートである。この処理は、上記電子制御装置５０のメモリ５１ｂ内に格納されたプログラムが中央処理装置５１ａによって実行されることで行われる。また、この処理は、例えば所定の処理周期で繰り返し実行される。
【００６６】
この一連の処理においては、まずステップ３００において、上記水温センサ６３の出力に基づく冷却水温ＴＨＷと、上記回転速度センサ６１の出力に基づく回転速度ＮＥとを読み込む。そして、ステップ３１０において、読み込まれた回転速度ＮＥに基づいて、先の図９に示すマップから算出周期Ｃを演算する。
【００６７】
そして、ステップ３２０において、このマップ演算された算出周期Ｃに基づいて冷却水温ＴＨＷの変化量（一階差分値）ＤＬＴＨＷを算出する。この変化量の算出は、上記処理周期毎に読み込まれる冷却水温ＴＨＷのデータ列を上記電子制御装置５０内のメモリ５１ｂにラッチするとともに、これらデータ列の中から上記所定の算出周期Ｃ毎に対応する２つの値を用いて行う。これは、例えば算出周期Ｃを処理周期Ｔの整数（ｎ）倍と設定して、今回読み込んだ冷却水温ＴＨＷと、Ｔ×ｎ処理周期前に読み込まれた冷却水温ＴＨＷとを用いて行う。
【００６８】
こうして変化量ＤＬＴＨＷが算出されると、ステップ３３０において、先の図６のステップ２２０と同様、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値αよりも高いか否かを判断する。そして、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値αよりも高い場合には、ステップ３４０において、先の図６のステップ２３０と同様の処理を行う。また、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値α以下である場合には、ステップ３５０において、先の図６のステップ２４０と同様、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定の閾値βより大きく、且つ上記冷却水温ＴＨＷの変化量ＤＬＴＨＷが所定の閾値γよりも大きいか否かを判断する。そして、この判断に応じて、先の図６のステップ２３０、２５０に対応したステップ３４０、３６０の処理を行う。なお、これらステップ３４０又はステップ３６０の処理の後、このフローチャートに示す一連の処理を一旦終了する。
【００６９】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）及び（２）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
（３）上記冷却水温ＴＨＷの勾配（変化量ＤＬＴＨＷ）を算出する際に用いる上記所定の算出周期Ｃを、エンジン２の回転速度が速いほど短く設定した。これにより、算出される冷却水の温度勾配の精度の確保と温度勾配の算出の迅速化との好適な両立を図ることができる。
【００７０】
（第３の実施形態）
以下、本発明にかかるエンジンの冷却装置を有段の自動変速機の設けられた車両に搭載されるガソリンエンジンの冷却装置に適用した第３の実施形態について上記第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７１】
上記実施形態では、上記変化量ＤＬＴＨＷの精度が上記所定の算出周期Ｃの設定の仕方に依存することを考慮して、冷却水温ＴＨＷの勾配（変化量ＤＬＴＨＷ）を算出する際に用いる上記所定の算出周期Ｃを、エンジン２の回転速度が速いほど短く設定した。
【００７２】
これに対し、本実施形態では、更に、冷却水との間で熱交換される媒体としての上記自動変速機の作動油の温度が高いほど、算出周期Ｃを短く設定する。すなわち、先の図１に示したように、冷却水は、ウォーマ調温通路９を通じてＡＴＦウォーマ７内の作動油との間で熱交換がなされる。したがって、このＡＴＦウォーマ７内の作動油の温度が高いほど冷却水温は上昇しやすい。そこで、本実施形態では、自動変速機の油温が高いほど算出周期Ｃを短くすることで、冷却水の温度勾配の精度の確保と温度勾配の算出の迅速化との好適な両立を図る。なお、この自動変速機の作動油の温度としては、上記トルクコンバータ油温センサ６０によって検出されるトルクコンバータ４内の油温を用いる。
【００７３】
具体的には、エンジン２の回転速度及びトルクコンバータ４内の油温と算出周期Ｃとの関係を定めた図１１に例示すマップを備える。このマップにおいては、算出周期Ｃを、冷却水温ＴＨＷの勾配（変化量ＤＬＴＨＷ）に基づいた通電制御の所望される勾配のうち最小のものにおいて冷却水温ＴＨＷが量子化の最小単位の２倍だけ変化するのに要する時間の最小値（先の図８のＬＴ）に設定する。なお、このマップの設定に際しては、エンジン２の回転速度及びトルクコンバータ４内の油温に対して予想される冷却水温の上昇態様が参照される。
【００７４】
ここで、本実施形態にかかる冷却水温ＴＨＷの勾配と冷却水温ＴＨＷとに基づく通電制御手順について図１２に基づいて更に説明する。
図１２は、上記通電制御にかかる処理手順を示すフローチャートである。この処理は、上記電子制御装置５０のメモリ５１ｂ内に格納されたプログラムが中央処理装置５１ａによって実行されることで行われる。また、この処理は、例えば所定の処理周期で繰り返し実行される。
【００７５】
この一連の処理においては、まずステップ４００において、上記水温センサ６３の出力に基づく冷却水温ＴＨＷと、上記回転速度センサ６１の出力に基づく回転速度ＮＥと、上記トルクコンバータ油温センサ６０の出力に基づくトルクコンバータ油温ＴＨＯとを読み込む。そして、ステップ４１０において、読み込まれた回転速度ＮＥとトルクコンバータ油温ＴＨＯとに基づいて、先の図１１に示すマップから算出周期Ｃを演算する。
【００７６】
そして、ステップ４２０において、このマップ演算された算出周期Ｃに基づいて、先の図１０のステップ３２０同様、冷却水温ＴＨＷの変化量ＤＬＴＨＷを算出する。更に、ステップ４３０において、先の図１０のステップ３３０同様、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値αよりも高いか否かを判断する。そして、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値αよりも高い場合には、ステップ４４０において、先の図１０のステップ３３０と同様の処理を行う。また、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値α以下である場合には、ステップ４５０において、先の図１０のステップ３５０と同様、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定の閾値βより大きく、且つ上記冷却水温ＴＨＷの変化量ＤＬＴＨＷが所定の閾値γよりも大きいか否かを判断する。そして、この判断に応じて、先の図１０のステップ３４０、３６０に対応したステップ４４０、４６０の処理を行う。なお、これらステップ４４０又はステップ４６０の処理の後、このフローチャートに示す一連の処理を一旦終了する。
【００７７】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）及び（２）の効果、並びに先の第２の実施形態の上記（３）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００７８】
（４）上記冷却水温ＴＨＷの勾配（変化量ＤＬＴＨＷ）を算出する際に用いる上記所定の算出周期Ｃを、トルクコンバータ油温ＴＨＯが高いほど短く設定した。これにより、算出される冷却水の温度勾配の精度の確保と温度勾配の算出の迅速化とのいっそう好適な両立を図ることができる。
【００７９】
なお、本各実施形態は以下のように変更して実施してもよい。
・上記第２及び第３の実施形態では、Ａ／Ｄコンバータ５２ａにおけるディジタル化にかかる量子化に起因する上昇速度の検出の遅れに対処したが、これに限らない。例えば、Ａ／Ｄコンバータ５２ａのサンプリング周期に起因する上昇速度の検出の遅れや、水温センサ６３の出力精度に起因する上昇速度の検出の遅れなどに対処するために上記各実施形態を適用することも有効である。
【００８０】
・算出周期Ｃの設定としては、図９や図１１のマップに例示したものに限らない。換言すれば、算出周期Ｃを、冷却水温ＴＨＷの勾配（変化量ＤＬＴＨＷ）に基づいた通電制御の所望される勾配のうち最小のものにおいて冷却水温ＴＨＷが量子化の最小単位の２倍だけ変化するのに要する時間の最小値（先の図８のＬＴ）に設定するものに限らない。例えば、冷却水温ＴＨＷの勾配（変化量ＤＬＴＨＷ）に基づいた通電制御の所望される勾配のうち最小のものにおいて冷却水温ＴＨＷが量子化の最小単位の所定数倍だけ変化するのに要する時間の最小値を算出周期Ｃとして設定してよい。この所定数は、例えば、Ａ／Ｄコンバータの量子化の最小単位が小さい場合にあっては、ノイズ等の影響を考慮して冷却水温ＴＨＷの変化量として信頼性のある変化量に対応して設定するなどしてもよい。
【００８１】
・自動変速機の油温の把握については、上記トルクコンバータ内の油温に基づくものに限らない。
・ＡＴＦウォーマを備えていなくても、例えば自動変速機で用いる作動油（ＡＴＦ）を冷却すべく、冷却水を冷却するラジエータに作動油を循環させるなどする場合においても、自動変速機の油温に基づく上記算出周期の可変設定は有効である。
【００８２】
・冷却水との間で熱交換される媒体としては、自動変速機の作動油に限らない。
・所定の算出周期Ｃ（所定の周期）を可変設定するために用いるパラメータとしては、上記第２及び第３の実施形態で例示したものに限らない。例えばウォータポンプ４２がエンジン２から動力が供給されるものでなく、電動式のものである場合には、自動変速機の油温にのみ基づいて上記可変設定を行ってもよい。また、電動式ウォータポンプの駆動力が可変設定される場合には、この駆動力をエンジンの運転状態に関するパラメータとしてこれを用いて算出周期を可変設定してもよい。
【００８３】
更に、外気温が高いほど冷却水温が上昇しやすいことを考慮して、この外気温をエンジンの運転環境に関するパラメータとしてこれを用いて算出周期を可変設定してもよい。要は、温度の上昇速度に影響を与えるエンジンの運転状態や運転環境に基づいて算出周期を可変設定すればよい。
【００８４】
・本発明の適用可能なエンジンの冷却装置の行う目標温度領域への制御としては、上記各実施形態に例示したものに限られない。例えば特許第２６６１８７号公報のように、エンジンの運転状態や運転環境に応じて目標温度が可変設定されるようなエンジンの冷却装置に本発明を適用することもできる。すなわち、この場合、例えばエンジンの運転状態や運転環境に応じて設定される目標温度毎に、同目標温度よりも低い所定の閾値をそれぞれ設定し、冷却水温の上昇勾配が所定値以上であって且つ冷却水温が上記所定の閾値以上であるときに、通電を行うようにしてもよい。これにより、冷却水温が目標温度を過度に超えて上昇することを回避することが、換言すれば、冷却水温を目標温度領域に制御することができるようになる。
【００８５】
・エンジンの冷却装置としては、電子サーモスタットの通電制御を、上記エンジン負荷及びエンジン回転速度に基づいて行うものに限らない。エンジンの運転状態やエンジンの運転環境に基づいて通電制御を行うものであればよい。
【００８６】
・電子制御装置の構成としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、上記各実施形態で例示した処理をソフトウェア処理する代わりに、この処理を行うためのハードウェアを備えるものであってもよい。
【００８７】
・冷却水温の勾配と冷却水温とに基づく通電制御については、上記各実施形態及びその変形例で示したものに限らない。例えば、冷却水温の勾配が大きいほど、通電を開始する冷却水温を略連続的に低下させていってもよい。
【００８８】
・冷却水の温度勾配と冷却水温とに基づいて通電制御をする代わりに、冷却水温値の２階差分値に基づいて通電を開始する冷却水温を可変設定するなど、冷却水温の上昇態様に基づいて通電を開始する冷却水温を可変設定するものであってもよい。
【００８９】
・電子サーモスタットにおいて、温度に応じて圧縮及び膨張する部材は、ワックスに限らない。換言すれば、機械的な制御弁（サーモスタットバルブ）としては、ワックス式に限らず、ベローズ式等でもよい。
【００９０】
・電子サーモスタットは、メインバイパス通路２０及びサブバイパス通路２２の２つのバイパス通路から冷却水の供給される構成に限らない。
・水温センサ６３の配置箇所については、エンジン２を冷却することで暖機される冷却水の温度を検出することのできる範囲で適宜変更してよい。
【００９１】
・電子サーモスタットにおいて、温度に応じて圧縮及び膨張する部材を加熱する加熱手段としては、上記ＰＴＣヒータに限らない。
・冷却水温の上昇態様と冷却水温とに基づいて制御弁（サーモスタットバルブ）を加熱してその開弁量を更に強制制御する加熱制御手段としては、上記電子制御装置を備えるものに限らない。例えば、冷却水温の上昇態様と冷却水温とに基づいて制御弁（サーモスタットバルブ）を加熱してその開弁量を更に強制制御することに特化した専用の装置であってもよい。
【００９２】
・自動変速機の設けられた車両に搭載されるものに限らない。
・上記各実施形態では、ガソリンエンジンの冷却装置に本発明を適用したが、ディーゼルエンジンの冷却装置に適用してもよい。この際、エンジンの負荷を示すパラメータとして吸入空気量に代えてアクセルペダルの踏み込み量等を用いる。
【００９３】
・エンジンとラジエータとの間を循環する冷却媒体としては、冷却水に限らず、エンジンを冷却することのできる適宜の流体であればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるエンジンの冷却装置を自動変速機の設けられた車両に搭載される装置に適用した第１の実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態における電子サーモスタットの構成を示す断面図。
【図３】同実施形態における電子サーモスタットの制御態様を示す図。
【図４】同実施形態における電子サーモスタットの制御態様を示す図。
【図５】同実施形態における電子サーモスタットの通電制御手順を示すフローチャート。
【図６】同実施形態における電子サーモスタットの通電制御手順を示すフローチャート。
【図７】同実施形態における冷却水温の推移例を示すタイムチャート。
【図８】実際の冷却水温とディジタル化された冷却水温との関係を示す図。
【図９】本発明にかかるエンジンの冷却装置を自動変速機の設けられた車両に搭載される装置に適用した第２の実施形態で用いる制御マップを示す図。
【図１０】同実施形態における電子サーモスタットの通電制御手順を示すフローチャート。
【図１１】本発明にかかるエンジンの冷却装置を自動変速機の設けられた車両に搭載される装置に適用した第３の実施形態で用いる制御マップを示す図。
【図１２】同実施形態における電子サーモスタットの通電制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
２…エンジン、４…トルクコンバータ、６…遊星歯車機構、７…ＡＴＦウォーマ、８…出口通路、９…ウォーマ調温通路、１０…冷却通路、１２…ラジエータ、２０…メインバイパス通路、２２…サブバイパス通路、３０…電子サーモスタット、３０ａ…第１入力ポート、３０ｂ…第２入力ポート、３０ｃ…第３入力ポート、３０ｄ…出力ポート、３１、３２…弁体、３３…弁軸、３４…感温部、３５…スプリング、３６…ＰＴＣヒータ、４０…入口通路、４２…ウォータポンプ、５０…電子制御装置、５１…マイクロコンピュータ、５１ａ…中央処理装置、５１ｂ…メモリ、５２…インターフェース、５２ａ…Ａ／Ｄコンバータ、６０…トルクコンバータ油温センサ、６１…回転速度センサ、６２…エアフローメータ、６３…水温センサ。
Claims (4)
- エンジンを冷却する冷却媒体の温度に応じて開弁量が変化し、前記エンジンとラジエータとの間を循環する冷却媒体の循環量を制御するサーモスタットバルブと、該サーモスタットバルブを加熱してその開弁量を更に強制制御する加熱制御手段とを備えて前記冷却媒体の温度を目標温度領域に制御するエンジンの冷却装置において、
前記加熱制御手段は、前記冷却媒体の温度の上昇態様を求め、該求めた温度の上昇態様と前記冷却媒体の温度とに基づいて前記サーモスタットバルブに対する加熱を開始するとともに、前記冷却媒体の温度の上昇態様を、同冷却媒体の温度についての所定の周期毎の検出値を用いて算出される温度勾配として認識し、更に前記温度勾配を算出するための所定の周期を前記エンジンの運転条件及び運転環境の少なくとも一方に基づいて可変とする
ことを特徴とするエンジンの冷却装置。 - 前記目標温度領域が、前記エンジンの負荷が所定以下となる運転条件下において、前記サーモスタットバルブの前記冷却媒体の温度に応じた開弁量によって制御される同冷却媒体の温度領域に対応して設定される
請求項１記載のエンジンの冷却装置。 - 前記冷却媒体は、前記エンジンの出力軸から供給される動力に基づいて循環されるものであり、前記温度勾配を算出するための所定の周期は、同エンジンの回転速度が速いほど短く設定される
請求項１又は２に記載のエンジンの冷却装置。 - 前記温度勾配を算出するための所定の周期は、同冷却媒体との間で熱交換される媒体の温度が高いほど短く設定される
請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンの冷却装置。
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