JP5195668B2

JP5195668B2 - エンジンの冷却装置

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Publication number: JP5195668B2
Application number: JP2009152730A
Authority: JP
Inventors: 重正広岡; 信一三谷; 卓角岡; 哲佐藤; 繁幸浦野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2029-06-26
Also published as: JP2011007139A

Description

本発明はエンジンの冷却装置に関し、特に排気系を冷媒により冷却する排気系冷却手段を備えたエンジンの冷却装置に関する。

従来、エンジンの排気系（具体的には例えば排気マニホルド）を水などの冷媒により冷却する技術が知られている。かかる技術に関し、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献１で開示されている。特許文献１では排気マニホルドの周囲に形成したウォータジャケットと、該ウォータジャケットに水を噴霧状に噴射する水噴射手段とを備え、該水噴射手段からの水噴射量をエンジン回転数とエンジン負荷とに応じて制御する制御装置を接続した排気マニホルド装置が開示されている。また、排気ガスが過剰に冷却されることを防止或いは抑制する点で、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献２で開示されている。このほか片弁休止運転が可能な可変動弁機構を開示している点で、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献３で開示されている。

特開昭６３−２０８６０７号公報特開平２−６７４１５号公報特開２００７−３３２８８６号公報

ところで、エンジンにおいては環境問題に対する取組みとして排気エミッションを低減することが求められている。排気エミッションを低減するには、早期に触媒を暖機させることが重要になるため、近年三元触媒をエンジンに近接した配置とすることが望まれる。

一方、上記手法を用いた場合、高負荷運転時ではエンジンに近接して触媒を配置したことに起因して触媒が過熱し、その結果、劣化の過大な進行による排気エミッションの悪化が懸念される。また高負荷領域で触媒保護のために燃料リッチ化することによる燃費の悪化や排気エミッションの悪化も懸念される。従って、三元触媒をエンジンから遠ざけて配置する要求もある。しかし、これでは早期に触媒を暖機させることが不十分になる虞があるため、触媒の浄化を促進させる貴金属の量を多くする必要がある。しかしながら、これら貴金属は希少なものであるため、この場合はコストの増大が懸念される。

これに対してかかる事情のもと、早期に触媒を暖機させることと高負荷時の触媒過熱の抑制を好適に両立させることを目的として、排気系を冷媒で冷却し、排気温度を低下させることが考えられている。このようにすれば、既存のエンジンに対する変更を必要最小限に抑制しつつ、触媒の過熱を抑制することも可能になる。このためこのようにすれば、触媒をエンジンに近接して配置することができ、以って早期に触媒を暖機させることと高負荷時の触媒過熱の抑制を好適に両立させることも可能になる。

この点、具体的には図６に示すように、排気系冷却仕様の場合にはノーマル仕様の場合と比較して、エンジンの吸入空気量に応じて示されているように、軽中負荷運転域から高負荷運転時にかけて全体的に触媒（スタートコンバータ）の床温を低下させることができる。またこれにより、圧力損失の低減やエンジン出力の向上を図ることが可能になることから、排気を冷却した場合にはエンジン性能を高めることも可能になる。

具体的には排気を冷却した場合には、高速域において空気過剰率λ＝１（ストイキ）でエンジンを運転する領域を拡大することができる。この点、具体的にはこの例では、排気系冷却仕様の場合にはノーマル仕様の場合と比較して、ストイキのＡ／Ｆに対応する吸入空気量の上限が拡大していることがわかる。そしてこのようにλ＝１の運転領域を拡大することで、燃費の確保や、排気エミッションの改善を図ることができる。

ところで、排気系を冷媒で冷却するにあたっては、エンジン本体を流通する冷媒（例えばエンジンの冷却水であるロングライフクーラント）と共通の冷媒を用いることがコスト面などから合理的であると考えられる。

また、エンジン本体を流通する冷媒は、一般にエンジンの出力で駆動する機械式のウォータポンプによって圧送されている。このためエンジン本体を流通する冷媒と共通の冷媒を用いる場合には、冷媒圧送装置として機械式のウォータポンプを用いることがコスト面などから合理的であると考えられる。

一方、通常は排気系を冷媒で冷却する排気系冷却手段のほうがエンジン本体よりもサイズが小さいことから、排気系冷却手段のほうがエンジン本体よりも熱容量が小さくなる。このため、共通の冷媒を用いる場合、エンジン本体において特段の問題が生じない場合であっても、排気系冷却手段において冷媒のオーバーヒート或いは沸騰が発生したり、排気の冷却が過剰になったりする虞がある。この点、排気の冷却が過剰になることに関しては、具体的には以下に示す問題がある。

ここで、エンジンの排気系には、排気空燃比についての検出を行うための酸素センサやＡ／Ｆセンサ（以下、総称する場合には空燃比センサと称す）が一般に設けられている。そして、空燃比センサの出力は、センサ素子の温度が活性温度範囲内にある場合に空燃比制御で適切に利用可能となる。したがって、エンジンが冷間始動した際に、適切な空燃比制御によって排気エミッションの早期低減を図るためには、センサ素子を素早く昇温する必要がある。そしてこのためには、ヒータを内蔵した空燃比センサが用いられることが一般的である。

ところが、空燃比センサのセンサ素子には一般にセラミックが用いられている。したがってセンサ素子が高温の状態で被水した場合には、センサ素子が急激に冷却される結果、素子割れが発生する虞がある。そして、センサ素子に素子割れが発生すると空燃比制御を適切に行えなくなることから、排気エミッションや燃費が悪化することになる。この点、センサ素子は具体的には例えば次に示すようにして被水することがある。

ここで、エンジン冷間時には、排気に含まれる水分が排気通路壁面と接触し、この結果、露点（例えば５４℃）よりも低い温度に冷却される場合がある。そしてこの場合には、露点よりも低い温度に冷却された水分が凝縮水となり、さらにその一部が排気に乗って飛散する。そして凝縮水が排気に乗って蒸発することなく飛散し、センサ素子に到達した場合にセンサ素子は被水する。なお、センサ素子が被水する確率は、例えば空燃比センサに効果的な被水防止カバーを設けることなどによって大幅に低減はされている。

ところが、エンジンが冷間始動した場合に、暖機が完了するまでの間には多少なりとも時間を要する。このため、排気系冷却手段が設けられたエンジンが冷間始動した場合には、冷媒の温度が、排気系冷却手段の排気通路壁面との接触で排気から凝縮水が発生しなくなる温度になるまでの間は、排気系冷却手段において凝縮水が生成されることになる。したがって、エンジンの排気系における凝縮水の発生時間は、排気系冷却仕様の場合のほうがノーマル仕様の場合よりも長くなる（図７参照）。

そして同時に、排気系冷却仕様の場合にはノーマル仕様の場合と比較して、エンジン冷間時において凝縮水が生成される排気の冷却面積が増大することになる。このため、排気系冷却仕様の場合にはノーマル仕様の場合と比較して、エンジン冷間時に発生する凝縮水の量が多くなる分、空燃比センサのセンサ素子が被水する確率が高くなる。そして排気系冷却仕様である排気系冷却手段が設けられたエンジンでは、これにより、センサ素子に素子割れが発生する確率が高くなる分、排気エミッションや燃費の悪化を招く虞が高まる点で問題があった。

そこで本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、エンジンの排気系を冷媒により冷却する場合に、排気系に設けられた空燃比センサのセンサ素子に被水による素子割れが発生する可能性が高まることを防止或いは抑制可能なエンジンの冷却装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、複数の冷媒循環経路に共通の冷媒を圧送する冷媒圧送装置と、前記複数の冷媒循環経路のうち、少なくとも１つの冷媒循環経路にエンジン本体が組み込まれた多気筒エンジンと、前記複数の冷媒循環経路のうち、少なくとも１つの冷媒循環経路に組み込まれ、且つ流通する冷媒で前記多気筒エンジンの排気系を冷却する排気系冷却手段と、前記多気筒エンジンが冷間始動した場合に、前記多気筒エンジンにおいて燃焼を行う気筒数を、前記多気筒エンジンの全気筒数よりも減少させて前記多気筒エンジンを運転するための減筒運転制御を行う第１の制御手段と、を備え、前記多気筒エンジンが一気筒あたりに複数の排気弁を有しており、前記多気筒エンジンにおいて燃焼を行う気筒につき、前記複数の排気弁のうち、駆動する排気弁を特定する制御を行う第２の制御手段をさらに備え、前記第２の制御手段は、前記減筒運転制御が行われてからの経過時間が所定値以下の場合には、前記駆動する排気弁として、前記複数の排気弁のうち全部の排気弁を特定し、前記経過時間が前記所定値よりも長い場合には、前記駆動する排気弁として、前記複数の排気弁のうち一部の排気弁のみを特定するエンジンの冷却装置である。

また本発明は前記多気筒エンジンが複数の気筒群を有しており、前記第１の制御手段が、前記複数の気筒群のうち、いずれかの気筒群を前記エンジンにおいて燃焼を行う気筒として特定する制御を行う構成であることが好ましい。

また本発明は、前記多気筒エンジンが、第１のバンクと第２のバンクとを有する多気筒エンジンであり、前記複数の気筒群は、前記第１のバンクに形成された気筒群と前記第２のバンクに形成された気筒群とであり、前記第１の制御手段は、前記多気筒エンジンが冷間始動してから所定期間経過するまでの間は、前記第１のバンクに形成された前記気筒群と前記第２のバンクに形成された前記気筒群とのうち一方のバンクに形成された前記気筒群を前記エンジンにおいて燃焼を行う気筒として特定し、前記多気筒エンジンが冷間始動してから前記所定期間経過した後においては、前記第１のバンクに形成された前記気筒群と前記第２のバンクに形成された前記気筒群とのうち前記一方のバンクではない方のバンクに形成された前記気筒群を前記エンジンにおいて燃焼を行う気筒として特定してもよい。

本発明によれば、エンジンの排気系を冷媒により冷却する場合に、排気系に設けられた空燃比センサのセンサ素子に被水による素子割れが発生する可能性が高まることを防止或いは抑制できる。

エンジンの冷却装置（以下、単に冷却装置と称す）１００を模式的に示す図である。図１では、冷却水の流通経路が分かるようにして冷却装置１００を示している。冷却装置１００を模式的に示す図である。図２では、エンジン５０の吸排気系統が分かるようにして冷却装置１００を示している。ＥＣＵ（Electronic control unit:電子制御装置）１の動作をフローチャートで示す図である。図３では、減筒運転制御および片弁停止制御を行うための全体的な動作をフローチャートで示している。ＥＣＵ１の動作をフローチャートで示す図である。図４では、凝縮水低減運転フラグのＯＮ、ＯＦＦを設定するための動作をフローチャートで示している。ＥＣＵ１の動作をフローチャートで示す図である。図５では、図３に示すステップＳ６に対応するサブルーチンをフローチャートで示している。エンジンの吸入空気量に応じたスタートコンバータの床温の一例をノーマル仕様の場合と排気系冷却仕様（第１および第２の排気冷却仕様）の場合とについて示す図である。また図６では、同時に対応する床温低減効果とＡ／Ｆについてもそれぞれ示している。図中、スタートコンバータ床温および床温低減効果、Ａ／Ｆは縦軸で、吸入空気量は横軸でそれぞれ示されており、さらにこれらについて軸に沿って示されている矢印は、各パラメータの値の大小関係を示している。なお、第１の排気系冷却仕様は排気を冷却するように変更した点以外、ノーマル仕様と実質的に同一のものとなっている。また第２の排気系冷却仕様は、さらに床温の上限を９４５℃とし、ノーマル仕様の場合よりも空燃比のリーン化を図るように変更した点以外、ノーマル仕様と実質的に同一のものとなっている。エンジンの排気系における凝縮水の発生時間の一例をノーマル仕様の場合と排気系冷却仕様の場合とについて示す図である。具体的には図７では、変速機をＮレンジにし、外部負荷がない状態でエンジンをアイドル運転した場合におけるエンジンの排気系要部の露点（ここでは５４℃）到達時間を示している。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。

冷却装置１００について図１および図２を用いて説明する。冷却装置１００はＥＣＵ１と、ウォータポンプ１０と、リアジョイント１１と、Ｖバンクパイプ１２と、インレット１３と、Ｒｈ冷却アダプタ２１と、Ｌｈ冷却アダプタ２２と、ラジエータ３０と、Ｒｈ流量調節弁４１と、Ｌｈ流量調節弁４２と、エンジン５０とを備えている。冷却装置１００は図示しない車両に搭載されている。

エンジン５０はＶ型６気筒の多気筒エンジンであり、シリンダブロック５１と、Ｒｈシリンダヘッド５２およびＬｈシリンダヘッド５３とを備えている。シリンダブロック５１と、Ｒｈシリンダヘッド５２およびＬｈシリンダヘッド５３とは、エンジン本体を構成している。またエンジン５０は、各気筒に対応させて設けられた図示しない点火プラグ、イグナイタおよび燃料噴射弁を備えている。このほかエンジン５０は、気筒群毎に設けられるとともに、図示しない排気弁のバルブ特性を可変にする可変動弁機構（図示省略）を備えている。排気弁は一気筒あたりに２つずつ設けられており、可変動弁機構は各気筒に設けられた２つの排気弁につき、両弁作動運転と片弁休止運転とを可能にする片弁休止運転可能手段となっている。かかる可変動弁機構としては、具体的には例えば前述の特許文献３で開示されている可変動弁機構を適用することができる。エンジン５０にはクランク角センサ５４が設けられている。

シリンダブロック５１にはエンジン５０の出力によって駆動する機械式のウォータポンプ１０が設けられている。ウォータポンプ１０が圧送する冷却水は次に説明する第１および第２の流通経路を循環する。第１および第２の流通経路では、ウォータポンプ１０が圧送した冷却水がシリンダブロック５１に供給された後、各シリンダヘッド５２、５３に分岐して供給される。そして、冷却水はその後リアジョイント１１で合流するとともに２つの経路に分岐して排出される。

この点、第１の流通経路では、リアジョイント１１で分岐して排出された冷却水が冷却器であるラジエータ３０を流通した後、インレット１３を介してウォータポンプ１０に戻るようになっている。第１の流通経路におけるリアジョイント１１の直後には、水温センサ７１が設けられている。
一方、第２の流通経路では、リアジョイント１１で分岐して排出された冷却水が、さらに分岐して各流量調節弁４１、４２を流通した後、Ｒｈ冷却アダプタ２１およびＬｈ冷却アダプタ２２に供給されるようになっている。そして、冷却水はその後Ｖバンクパイプ１２で合流した後、インレット１３を介してウォータポンプ１０に戻るようになっている。
本実施例では第１および第２の流通経路が、複数の冷媒循環経路となっている。また本実施例では、ウォータポンプ１０が冷媒圧送装置となっており、ウォータポンプ１０が圧送する冷却水が、複数の冷媒循環経路に共通の冷媒となっている。

図２に示すように、エンジン５０にはＲｈシリンダヘッド５２に対応するＲｈ吸気系統ＲｈＩｎと、Ｌｈシリンダヘッド５３に対応するＬｈ吸気系統ＬｈＩｎとの２つの吸気系統が設けられている。また、エンジン５０にはＲｈシリンダヘッド５２に対応するＲｈ排気系統ＲｈＥｘと、Ｌｈシリンダヘッド５３に対応するＬｈ排気系統ＬｈＥｘとの２つの排気系統が設けられている。そして、エンジン５０ではこのように吸気系統から排気系統にかけてＲｈ系統とＬｈ系統の２つの系統が構成されている。

冷却装置１００はＲｈ触媒２３と、Ｌｈ触媒２４と、ＵＦＣ（アンダーフロアコンバータ）２５と、Ｒｈエアフロメータ６１と、Ｌｈエアフロメータ６２と、Ｒｈ電子制御スロットル６３と、Ｌｈ電子制御スロットル６４とを備えている。
Ｒｈ吸気系統ＲｈＩｎにはＲｈエアフロメータ６１およびＲｈ電子制御スロットル６３が、Ｌｈ吸気系統ＬｈＩｎにはＬｈエアフロメータ６２およびＬｈ電子制御スロットル６４がそれぞれ設けられている。
Ｒｈ排気系統ＲｈＥｘにはＲｈ冷却アダプタ２１が、Ｌｈ排気系統ＬｈＥｘにはＬｈ冷却アダプタ２２がそれぞれ設けられている。Ｒｈ冷却アダプタ２１は具体的にはＲｈシリンダヘッド５２に、Ｌｈ冷却アダプタ２２は具体的にはＬｈシリンダヘッド５３にそれぞれ取り付けられている。
さらにＲｈ排気系統ＲｈＥｘにはＲｈ冷却アダプタ２１の直後にＲｈ触媒２３が、Ｌｈ排気系統ＬｈＥｘにはＬｈ冷却アダプタ２２の直後にＬｈ触媒２４がそれぞれ設けられている。各触媒２３、２４は、触媒暖機に有利なエンジン５０に近接した配置となっている。

Ｒｈ排気系統とＬｈ排気系統は、Ｒｈ触媒２３およびＬｈ触媒２４の下流側で合流している。そして合流後の排気系統には、車両の床下に配置される触媒であるＵＦＣ２５が設けられている。ＵＦＣ２５の上流側には排気空燃比をリニアに検出するためのＡ／Ｆセンサ２６が、ＵＦＣ２５の下流側には排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであるかリーンであるかを検出するための酸素センサ２７が、それぞれ設けられている。Ａ／Ｆセンサ２６や酸素センサ２７には、センサ素子の昇温を図るためのヒータを内蔵したものを用いることができる。なお、Ａ／Ｆセンサ２６や酸素センサ２７の配置はこれに限られない。

Ｒｈ冷却アダプタ２１内には、Ｒｈシリンダヘッド５２に対応する３つの気筒からなるＲｈ気筒群からの排気を合流させる分岐通路２１ａが設けられている。同様にＬｈ冷却アダプタ２２内には、Ｌｈシリンダヘッド５３に対応する３つの気筒からなるＬｈ気筒群からの排気を合流させる分岐通路２２ａが設けられている。各冷却アダプタ２１、２２において、図示しない冷却水の流路は分岐通路２１ａ壁および分岐通路２２ａ壁である排気管回りにそれぞれ形成されており、冷却水の流路には供給された冷却水が流通する。各冷却アダプタ２１、２２は排気管を冷却水により冷却することで排気を冷却する。各冷却アダプタ２１、２２それぞれは、エンジン本体よりも熱容量が小さくなっている。本実施例では各冷却アダプタ２１、２２が排気系冷却手段となっている。

ＥＣＵ１はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる図示しないマイクロコンピュータを備えている。ＥＣＵ１は主にエンジン５０を制御するように構成されている。ＥＣＵ１は具体的には例えば燃料噴射弁やイグナイタや可変動弁機構を制御するように構成されている。この点、燃料噴射弁の開弁期間を変更することで、エンジン５０の燃料噴射量を調節することができる。またイグナイタを制御することで、エンジン５０の点火時期を調節することができる。燃料噴射量や点火時期は、気筒群毎に個別に調節することができる。また可変動弁機構を制御することで、両弁作動運転と片弁休止運転と間で、運転を互いに切り替えることができる。

このほかＥＣＵ１は流量調節手段である各流量調節弁４１、４２や、各電子制御スロットル６３、６４を制御するように構成されている。各流量調節弁４１、４２の開度を変更することで、各冷却アダプタ２１、２２を流通する冷却水の流量を調節することができる。また、各電子制御スロットル６３、６４のスロットル開度を変更することで、エンジン５０の吸入空気量ＧＡを調節することができる。ＥＣＵ１は気筒群毎の吸入空気量を個別に調節することができる。
燃料噴射弁やイグナイタや可変動弁機構や各流量調節弁４１、４２や各電子制御スロットル６３、６４は制御対象としてＥＣＵ１に電気的に接続されている。

ＥＣＵ１にはＡ／Ｆセンサ２６や、酸素センサ２７や、クランク角センサ５４や、各エアフロメータ６１、６２や、水温センサ７１や、車速センサ７２や、アイドルＳＷ７３などの各種のセンサ・ＳＷ類が電気的に接続されている。
エンジン５０の回転数ＮＥはクランク角センサ５４の出力に基づき、エンジン５０の吸入空気量ＧＡは各エアフロメータ６１、６２の出力に基づき、ＥＣＵ１でそれぞれ検出される。
第１の流通経路においてリアジョイント１１の直後を流通する冷却水の水温ＴＨＷは水温センサ７１の出力に基づきＥＣＵ１で検出される。水温ＴＨＷは、エンジン５０の冷却水温として検出される。
車速ＳＰＤは車速センサ７２の出力に基づき、ＥＣＵ１で検出される。
エンジン５０の運転状態がアイドル状態であるか否かは、アイドルＳＷ７３の出力に基づき、ＥＣＵ１で検出される。

ＲＯＭはＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムやマップデータなどを格納するための構成である。ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムに基づき、必要に応じてＲＡＭの一時記憶領域を利用しつつ処理を実行することで、ＥＣＵ１では各種の制御手段や判定手段や検出手段や算出手段などが機能的に実現される。

この点、ＥＣＵ１では例えばエンジン５０が冷間始動した場合に、エンジン５０において燃焼を行う気筒数を、エンジン５０の全気筒数である６つよりも減少させてエンジン５０を運転するための減筒運転制御を行う第１の制御手段が機能的に実現される。具体的には第１の制御手段は、エンジン５０のアイドル時に減筒運転制御を行うように実現される。また第１の制御手段は、さらに車速ＳＰＤが所定値αよりも低い場合に減筒運転制御を行うように実現される。この点、第１の制御手段は、例えば車速ＳＰＤがゼロである場合に減筒運転制御を行うように実現されてもよい。第１の制御手段は、エンジン５０が冷間始動した後、所定期間の間、減筒運転制御を行うように実現される。

減筒運転制御を行うにあたり、第１の制御手段は具体的には、全気筒運転のアイドル時よりも燃焼を行う気筒の吸入空気量が増大するように、各電子制御スロットル６３、６４を制御する。また第１の制御手段は、全気筒運転のアイドル時よりも燃焼を行う気筒の燃料噴射量が増大するように燃料噴射弁を制御する。
そしてこれらにより、第１の制御手段は減筒運転のアイドル時に全気筒運転のアイドル時と同等の出力を確保するように実現される。

また減筒運転制御を行うにあたり、第１の制御手段は、所定の条件に応じて燃焼を行う気筒を特定する制御を行うように実現される。燃焼を行う気筒を特定するにあたっては、例えば所定の気筒を特定することができる。また、所定の気筒を特定するにあたってはさらに例えば各気筒群のうち、いずれかの気筒群を特定することができる。

この点、第１の制御手段はエンジン５０の冷間始動時の環境条件に応じて、燃料を行う気筒を特定する制御を行うように実現される。
具体的には第１の制御手段は、エンジン５０始動時の水温ＴＨＷが所定値Ｔ２以上である場合には、所定の気筒を特定するように実現される。なお、このときの所定の気筒は、例えば各気筒群のうち、いずれかの気筒群であってもよい。
また第１の制御手段は、エンジン５０始動時の水温ＴＨＷが所定値Ｔ２よりも低い場合には、燃焼を行う気筒として各気筒群のうち、いずれかの気筒群を特定するように実現される。
またエンジン５０始動時の水温ＴＨＷが所定値Ｔ２よりも低い場合、第１の制御手段はさらに所定期間が経過した場合に、燃焼を行う気筒を各気筒群の間で切り替える制御を行うように実現される。

またＥＣＵ１では、エンジン５０において燃焼を行う気筒につき、複数（ここでは２つ）の排気弁のうちから、駆動する排気弁を特定する制御を行う第２の制御手段が機能的に実現される。第２の制御手段は具体的には、減筒運転経過時間が所定値ｔ以下である場合には、２つの排気弁をともに駆動する排気弁として特定する制御を行うように（より具体的には可変動弁機構を制御することで、両弁作動運転を行うように）実現される。また第２の制御手段は、減筒運転経過時間が所定値ｔよりも長い場合には、２つの排気弁のうち、いずれか一方の排気弁のみを駆動する排気弁として特定する制御を行うように（より具体的には可変動弁機構を制御することで、片弁作動運転を行うように）実現される。

このほかＥＣＵ１では、例えば各冷却アダプタ２１、２２を流通する冷却水の流量制御を行う流量制御手段が機能的に実現される。流量制御手段は具体的には、エンジン５０が冷却始動した場合に、所定の条件に応じて各冷却アダプタ２１、２２への冷却水の流通を禁止するように各流量調節弁４１、４２を制御するよう実現される。流量制御手段は、所定の条件として、エンジン５０始動後の経過時間が所定値Ｔ_{ｓｔａｒｔ}以上、所定値Ｔ_ｅｎｄ以下であり、且つエンジン５０始動後の積算吸入空気量が所定値Ｑ以下である場合に、上述のように各流量調節弁４１、４２を制御するよう実現される。

次にＥＣＵ１の動作を図３から図５に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図３および図４に示すフローチャートはＥＣＵ１起動後、ごく短い間隔で並列的に繰り返し実行される。また図５に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートのステップＳ６に対応するサブルーチンを示している。

図３に示すように、ＥＣＵ１はエンジン５０が始動したか否かを判定する（ステップＳ１）。否定判定であれば特段の処理を要しないため、本フローチャートを一旦終了する。一方、ステップＳ１で肯定判定であれば、ＥＣＵ１は始動時の水温ＴＨＷが所定値Ｔ１（例えば７５℃）よりも低いか否かを判定する（ステップＳ２）。所定値Ｔ１は冷間時であるか否かを判断するために予め設定されている。そしてステップＳ２で否定判定であれば、温間時であると判断される。このときＥＣＵ１は通常の運転を行う（ステップＳ１０）。この場合には、凝縮水低減のための減筒運転は行なわれない。

一方、ステップＳ２で肯定判定であれば、ＥＣＵ１は凝縮水低減運転フラグがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ３）。この凝縮水低減運転フラグは、凝縮水低減のための減筒運転制御を行う必要がある場合にＯＮに設定され、必要がない場合にＯＦＦに設定される。この点、凝縮水低減運転フラグのＯＮ、ＯＦＦは具体的には図４に示すフローチャートに基づき設定される。

図４に示すように、ＥＣＵ１はエンジン５０始動後の経過時間が所定値Ｔ_{ｓｔａｒｔ}以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。所定値Ｔ_{ｓｔａｒｔ}は、エンジン５０の運転状態が、始動直後の不安定な運転状態であるか否かを判定するための判定値として予め設定されている。ステップＳ１１で肯定判定であれば、ＥＣＵ１はエンジン５０始動後の経過時間が所定値Ｔ_ｅｎｄ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。所定値Ｔ_ｅｎｄは時間の観点から、遅くとも各冷却アダプタ２１、２２で凝縮水が発生しなくなる時間が経過したか否かを判定するための判定値として予め設定されている。ステップＳ１２で肯定判定であれば、ＥＣＵ１はエンジン５０始動後の積算吸入空気量が所定値Ｑ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。所定値Ｑは発熱量の観点から、それぞれ各冷却アダプタ２１、２２で凝縮水が発生しなくなったか否かを判定するための判定値として予め設定されている。所定値Ｔ_{ｓｔａｒｔ}、所定値Ｔ_ｅｎｄおよび所定値Ｑそれぞれは、エンジン５０始動時の水温ＴＨＷに応じてマップデータで予め設定されている。

そして、ステップＳ１３で肯定判定であれば、エンジン５０の運転状態が始動直後の不安定な運転状態ではなく、且つ減筒運転制御を行う必要があると判断される。このためステップＳ１３で肯定判定であれば、ＥＣＵ１は凝縮水低減運転フラグをＯＮにする（ステップＳ１４）。一方、ステップＳ１１、Ｓ１２またはＳ１３で否定判定であれば、ＥＣＵ１は凝縮水低減運転フラグをＯＦＦにする（ステップＳ１５）。これにより、運転状態が不安定なエンジン５０の始動直後には、ステップ１１に基づき、凝縮水低減運転フラグがＯＦＦになる。またこれにより、減筒運転制御を行う必要がなくなった場合に、ステップＳ１２またはＳ１３に基づき、凝縮水低減運転フラグがＯＦＦになる。

図３に戻り、ステップＳ３で否定判定であった場合には、ステップＳ１０に進む。一方、ステップＳ３で肯定判定であった場合には、ＥＣＵ１は各流量調節弁４１、４２を閉じる（ステップＳ４）。これにより、各冷却アダプタ２１、２２への冷却水の流通が禁止される。したがってこれにより、各冷却アダプタ２１、２２における排気の冷却を抑制することができ、以って各冷却アダプタ２１、２２でより長時間に亘って凝縮水が生成されることを抑制できる。このためこれにより、エンジン５０の冷間時に生成される凝縮水の量を低減することができる。

続いてＥＣＵ１は、アイドルフラグがＯＮであり、且つ車速ＳＰＤが所定値αよりも低いか否かを判定する（ステップＳ５）。所定値αは、低車速時のエンジン５０の吸入空気量が小さい領域に対応させて予め設定されている。なお、ＥＣＵ１はアイドルＳＷ７３がＯＮである場合にアイドルフラグをＯＮにし、アイドルＳＷ７３がＯＦＦである場合にアイドルフラグをＯＦＦにする。またアイドルＳＷ７３は、図示しないアクセルペダルが踏み込まれた場合にＯＮになり、アクセルペダルの踏み込みがなくなった場合にＯＦＦになる。ステップＳ５で否定判定であればステップＳ１０に進む。一方、ステップＳ５で肯定判定であれば、ＥＣＵ１は所定の気筒の燃焼を停止する（ステップＳ６）。換言すれば、本ステップで燃焼停止される気筒以外の残り気筒が、燃焼を行う所定の気筒として特定されるとともに、これに応じた減筒運転制御が行われる。

ステップＳ６では、具体的には図５に示すフローチャートに基づき所定の気筒の燃焼が停止される。図５に示すように、ＥＣＵ１はエンジン５０始動時の水温ＴＨＷが、所定値Ｔ２よりも低いか否かを判定する（ステップＳ２１）。所定値Ｔ２は０℃よりも低い値に予め設定することができる。ステップＳ２１で否定判定であれば、ＥＣＵ１は所定の気筒の燃焼を停止する（ステップＳ２２）。この場合、例えば燃焼を行う所定の気筒として各気筒群のうち、いずれかの気筒群を特定することができる。

一方、ステップＳ２１で肯定判定であった場合には、ＥＣＵ１はエンジン５０の始動後、所定期間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２３）。所定期間が経過したか否かは、具体的には例えばエンジン５０始動後の経過時間が所定値ｔよりも短いか否かで判定することや、エンジン５０始動後の積算吸入空気量が所定値ｑよりも小さいか否かで判定することができる。所定期間は、例えば各冷却アダプタ２１、２２で凝縮水が発生しなくなると想定される期間の半分の期間に設定することができる。したがって、所定値ｔは例えば所定値Ｔ_ｅｎｄの半分の値に、所定値ｑは例えば所定値Ｑの半分の値にそれぞれ設定することができる。

ステップＳ２３で肯定判定であればステップＳ２４に進み、ＥＣＵ１は各気筒群のうち、一方の気筒群の燃焼を停止する（第１のバンク燃焼停止）。換言すれば、本ステップで各気筒群のうち、いずれかの気筒群が燃焼を行う所定の気筒として特定される。ステップＳ２４の後には、本フローチャートを一旦終了する。一方その後、本フローチャートが再開され、ステップＳ２３で否定判定された場合にはステップＳ２５に進み、ＥＣＵ１は各気筒群のうち、他方の気筒群の燃焼を停止する（第２のバンク燃焼停止）。換言すれば、本ステップで燃焼を行う気筒が各気筒群の間で切り替えられる。これにより、０℃よりも低い温度から片バンク運転を行いながらエンジン５０を暖機する場合に、各バンク間で暖機の均一性を高めることができる。

一方、このようにして所定の気筒の燃焼を停止することで、各冷却アダプタ２１、２２では、燃焼が行われている気筒に対応する排気管のみに排気が流通することになる。このためこれにより、冷間時に各冷却アダプタ２１、２２における排気の冷却面積を減少させることができ、以って冷間時に生成される凝縮水の量を低減することができる。
また減筒運転制御では、一気筒あたりの排気ガス量が増大することに伴い、流通する排気の流速が高まることになる。このためこれにより、流通する排気で凝縮水の微粒化を促進できる。したがってこれにより、粒径の大きな凝縮水が蒸発することなく、Ａ／Ｆセンサ２６や酸素センサ２７のセンサ素子に到達することを防止或いは抑制できる。
そしてこれらにより、Ａ／Ｆセンサ２６や酸素センサ２７のセンサ素子に被水による素子割れが発生する可能性が高まることを防止或いは抑制できる。

図３に戻り、ステップＳ６に続いてＥＣＵ１は、減筒運転経過時間が所定値ｔよりも長いか否かを判定する（ステップＳ７）。否定判定であれば、ＥＣＵ１は、燃焼が行われている気筒（運転気筒）の排気弁につき、両弁作動運転を行う（ステップＳ８）。この場合には、エンジン５０の運転の安定性を確保することができる。一方、ステップＳ７で肯定判定であれば、ＥＣＵ１は燃焼が行われている気筒の排気弁につき、片弁停止運転を行う（ステップＳ９）。これにより、さらに排気の冷却面積を減少させることができ、以って冷間時に生成される凝縮水の量を低減することができる。またこれにより、さらに排気の流速をさらに高めることができることから、凝縮水の微粒化をさらに促進でき、以ってＡ／Ｆセンサ２６や酸素センサ２７のセンサ素子が被水することをさらに好適に抑制できる。そしてこれらにより、Ａ／Ｆセンサ２６や酸素センサ２７のセンサ素子に被水による素子割れが発生する可能性が高まることをさらに好適に防止或いは抑制できる。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
例えば上述した実施例ではエンジンがＶ型のエンジン５０である場合について詳述した。しかしながら本発明おいては必ずしもこれに限られず、エンジンは例えば直列気筒エンジンなど他の適宜のエンジンであってもよい。
また例えば上述した実施例では、可変動弁機構が片弁休止運転可能手段である場合について説明した。しかしながら本発明においては必ずしもこれに限られず、片弁休止運転可能手段は例えば電磁式の排気弁駆動装置であってもよい。

また例えば上述した実施例では、流量制御手段が、所定の条件に応じて各冷却アダプタ２１、２２への冷却水の流通を禁止するように各流量調節弁４１、４２を制御する場合について説明した。しかしながら本発明においては必ずしもこれに限られず、流量制御手段は、例えば所定の条件に応じて排気系冷却手段を流通する冷媒の流量を減少させるように流量調節手段を制御するように実現されてもよい。

また例えば上述した実施例では、「エンジン始動後の積算吸入空気量が所定値Ｑ以下である場合」を所定の条件の一つとして、流量制御手段が各流量調節弁４１、４２を制御する場合について説明した。しかしながら本発明においては必ずしもこれに限られず、流量制御手段は、「エンジン始動後の積算吸入空気量が所定値以下である場合」の代わりに「排気系冷却手段の排気管温度が所定値以下である場合」を所定の条件の一つとしてもよい。これは、排気系冷却手段の排気管温度が、エンジン始動時のエンジンの冷却水温とエンジン始動後の積算吸入空気量とによって推定することができることによるものである。この点、「排気系冷却手段の排気管温度が所定値以下である場合」の所定値とは、排気系冷却手段の排気管温度が露点（例えば５４℃）以下であるか否かを判定するための判定値である。

また例えば上述した実施例では、各冷却アダプタ２１、２２が排気系冷却手段である場合について詳述した。しかしながら本発明においては必ずしもこれに限られず、排気系冷却手段は例えばエンジンの排気ポート周りに冷却水などの冷媒を流通させる流路を形成する流路形成部や、冷媒によって排気マニホルド、または例えばエンジンと排気マニホルドとの間に設けたアダプタの全部または一部を冷却することが可能なその他の適宜の構成であってもよい。

また、第１および第２の制御手段や流量制御手段などの各種の手段は主にエンジン５０を制御するＥＣＵ１で実現することが合理的であるが、例えばその他の電子制御装置や専用の電子回路などのハードウェアやこれらの組み合わせによって実現されてもよい。同様に各種の手段が複数の処理ないし動作を行う場合の各処理や各動作についても、例えば複数の電子制御装置や、電子回路等のハードウェアや、電子制御装置と電子回路等のハードウェアとの組み合わせで実現されてもよい。

１ＥＣＵ
１０ウォータポンプ
２１Ｒｈ冷却アダプタ
２２Ｌｈ冷却アダプタ
２３Ｒｈ触媒
２４Ｌｈ触媒
２６Ａ／Ｆセンサ
２７酸素センサ
４１Ｒｈ流量調節弁
４２Ｌｈ流量調節弁
５０エンジン
１００冷却装置

Claims

複数の冷媒循環経路に共通の冷媒を圧送する冷媒圧送装置と、
前記複数の冷媒循環経路のうち、少なくとも１つの冷媒循環経路にエンジン本体が組み込まれた多気筒エンジンと、
前記複数の冷媒循環経路のうち、少なくとも１つの冷媒循環経路に組み込まれ、前記エンジン本体よりも熱容量が小さく、且つ流通する冷媒で前記多気筒エンジンの排気系を冷却する排気系冷却手段と、
前記多気筒エンジンが冷間始動した場合に、前記多気筒エンジンにおいて燃焼を行う気筒数を、前記多気筒エンジンの全気筒数よりも減少させて前記多気筒エンジンを運転するための減筒運転制御を行う第１の制御手段と、を備え、
前記多気筒エンジンが一気筒あたりに複数の排気弁を有しており、
前記多気筒エンジンにおいて燃焼を行う気筒につき、前記複数の排気弁のうち、駆動する排気弁を特定する制御を行う第２の制御手段をさらに備え、
前記第２の制御手段は、前記減筒運転制御が行われてからの経過時間が所定値以下の場合には、前記駆動する排気弁として、前記複数の排気弁のうち全部の排気弁を特定し、前記経過時間が前記所定値よりも長い場合には、前記駆動する排気弁として、前記複数の排気弁のうち一部の排気弁のみを特定するエンジンの冷却装置。
請求項１記載のエンジンの冷却装置であって、
前記多気筒エンジンが複数の気筒群を有しており、
前記第１の制御手段が、前記複数の気筒群のうち、いずれかの気筒群を前記エンジンにおいて燃焼を行う気筒として特定する制御を行うエンジンの冷却装置。
請求項２記載のエンジンの冷却装置であって、
前記多気筒エンジンが、第１のバンクと第２のバンクとを有する多気筒エンジンであり、
前記複数の気筒群は、前記第１のバンクに形成された気筒群と前記第２のバンクに形成された気筒群とであり、
前記第１の制御手段は、前記多気筒エンジンが冷間始動してから所定期間経過するまでの間は、前記第１のバンクに形成された前記気筒群と前記第２のバンクに形成された前記気筒群とのうち一方のバンクに形成された前記気筒群を前記エンジンにおいて燃焼を行う気筒として特定し、前記多気筒エンジンが冷間始動してから前記所定期間経過した後においては、前記第１のバンクに形成された前記気筒群と前記第２のバンクに形成された前記気筒群とのうち前記一方のバンクではない方のバンクに形成された前記気筒群を前記エンジンにおいて燃焼を行う気筒として特定するエンジンの冷却装置。