JP5641975B2 - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷却液を循環させて内燃機関を冷却する冷却装置に関する。

従来、ラジエータを介して冷却液を循環させる状態と、前記ラジエータを迂回して冷却液を循環させる状態とに切り替える電制サーモスタットバルブを備えた内燃機関の冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１８５７４４号公報

上記のように、電制サーモスタットバルブを備えた冷却装置では、サーモスタットの開弁温度（ラジエータを介した循環を開始させる冷却液温度）を高くすることで、冷却液の温度を上げ、内燃機関のフリクションを低下させることが可能である。
しかし、冷却液の温度を高くすると、循環系内の冷却液に空気が混入する異常が発生し、冷却液の循環系内における圧力を高圧側に保てなくなった場合に、冷却液が沸騰し易く、オーバーヒートが発生する可能性があった。

そこで、本願発明は、循環系における冷却液の異常の有無を判定できる冷却装置を提供することを目的とする。

そのため、本願発明では、冷却液の温度について判定値を超える急な上昇変化を検出した頻度が所定値よりも高くなったときに冷却液の冷却能力を上昇させるようにした。

上記発明によると、冷却液の異常に対して冷却液の冷却能力を上昇させ、オーバーヒートの発生を未然に抑制することが可能となる。

本願発明の実施形態における冷却装置のシステム図である。 本願発明の実施形態における冷却装置のシステム図である。 本願発明の実施形態における電制サーモスタットバルブの特性を示す線図である。 本願発明の実施形態における冷却系の異常判定（冷却液の異常判定）の様子を示すフローチャートである。 本願発明の実施形態における冷却水温度ＴＷの変化特性を示すタイムチャートである。 本願発明の実施形態における異常判定回数の閾値の特性を示す線図である。 本願発明の実施形態における温度上昇変化の閾値を設定する処理を示すフローチャートである。 本願発明の実施形態におけるエンジン負荷と補正値との相関を示す線図である。 本願発明の実施形態におけるエンジン負荷及びエンジン回転速度と補正値との相関を示す線図である。 本願発明の実施形態における車速と補正値との相関を示す線図である。 本願発明の実施形態における冷却ファン（ラジエータファン）の駆動量と補正値との相関を示す線図である。 本願発明の実施形態における外気温度と補正値との相関を示す線図である。

以下に本発明に係る内燃機関の冷却装置の実施形態を説明する。
図１は、実施形態における内燃機関の冷却装置のシステム図である。
エンジン（内燃機関）１のジリンダブロックやシリンダヘッドには、冷却水（冷却液）通路２が形成されており、この冷却水通路（ウォータジャケット）２の出口とラジエータ３の入口３ａとが、冷却水配管４で接続されている。
そして、冷却水通路２を通過することでエンジン１の熱を奪い温度上昇した冷却水は、冷却水配管４を介してラジエータ（空冷式放熱器）３に送られる。

ラジエータ３は、ラジエータ３に風を当てて放熱させる電動式の冷却ファン（ラジエータファン）５を備えている。
ラジエータ３の出口３ｂとエンジン１の冷却水通路２の入口とは、冷却水配管６で接続される。

冷却水通路２の入口と冷却水配管６の端部との間には、ラジエータ３で放熱して温度低下した冷却水を再びエンジン１の冷却水通路２に送り込むために、エンジン１で駆動される機械式ウォータポンプ７を設けてある。
また、エンジン１の停止中に冷却水を循環させるために、冷却水配管６の途中には、電動式ウォータポンプ８を設けてある。

尚、機械式ウォータポンプ７と電動式ウォータポンプ８との一方を備える冷却装置であってもよく、図２には、機械式ウォータポンプ７を備えずに電動式ウォータポンプ８を備えた冷却装置を示してある。
図２のシステム図は、図１のシステム図に対して、機械式ウォータポンプ７を省略している点のみが異なる。

また、冷却水配管４の途中と、ラジエータ３の出口３ｂと電動式ウォータポンプ８との間の冷却水配管６とを接続するバイパス配管９を設けてある。
バイパス配管９は、ラジエータ３を迂回して冷却水を循環させる循環系を構成し、ラジエータ３を迂回して循環させる冷却水の流量（ラジエータ３を迂回させるか否か）は、電制サーモスタットバルブ１０によって制御される。

電制サーモスタットバルブ１０は、通電量（オンデューティ）の増大に応じてバルブリフト量が増大し、バルブリフト量が増えることで、ラジエータ３を経由して循環させる冷却水の流量を増やし、相対的にラジエータ３を迂回して循環させる冷却水の流量を減らす特性のバルブである。
ここで、電制サーモスタットバルブ１０は、図３に示すように、通電遮断状態（オンデューティ０％）であっても冷却水温度ＴＷが上限温度（例えば１００℃）を超えると略全開状態にまで開弁して、ラジエータ３を経由して冷却水を循環させるようにし、また、最大通電状態（オンデューティ１００％）であっても冷却水温度ＴＷが下限温度（例えば８０℃）を下回ると略全閉状態にまで閉弁し、ラジエータ３を迂回して冷却水を循環させるように構成されている。

冷却装置を構成する冷却ファン５、電動式ウォータポンプ８、電制サーモスタットバルブ１０は、電子制御ユニット１１が出力する操作量に応じて動作する。
電子制御ユニット１１は、コンピュータを備え、予め記憶したプログラムに従って、冷却ファン５、電動式ウォータポンプ８、電制サーモスタットバルブ１０などに出力する操作量を演算する。

電子制御ユニット１１は、各種センサが出力する信号を入力する。
前記各種センサとしては、バイパス配管９の分岐点よりも上流側の冷却水配管４内の冷却水温度ＴＷを検出する水温センサ（温度検出手段）１２、エンジン１を搭載した車両の走行速度（車速）ＶＳＰを検出する車速センサ１３、エンジン１の負荷ＴＰを検出する負荷センサ１４、エンジン１の回転速度ＮＥを検出する回転センサ１５、外気温度ＴＡを検出する外気温センサ１６などを備えている。

また、ハイブリッド車両であって機械式ウォータポンプ７と電動式ウォータポンプ８との双方を備える場合、電子制御ユニット１１は、ハイブリッド車両における駆動源制御を行う他の制御ユニットからエンジン１の自動停止指令信号などを入力する。
そして、電子制御ユニット１１は、水温センサ１２の信号に基づき検出した冷却水温度ＴＷが設定温度よりも低い冷機時には、電制サーモスタットバルブ１０を制御することで、ラジエータ３を迂回して循環される冷却水の流量を増やし、冷却水の温度上昇を促進させる。

また、電子制御ユニット１１は、暖機後に冷却水温度ＴＷが設定温度よりも高くなると、冷却ファン５の駆動を開始させ、又は、冷却ファン５の回転速度を増大させることで、ラジエータ３における放熱効率を増大させ、冷却水温度ＴＷが低下するようにする。
更に、機械式ウォータポンプ７と電動式ウォータポンプ８との双方を備える場合、電子制御ユニット１１は、電動式ウォータポンプ８をエンジン１の停止時に起動させ、また、電動式ウォータポンプ８を少なくとも備え、電動式ウォータポンプ８で冷却水を循環させる場合には、電動式ウォータポンプ８による冷却水の吐出量を冷却水温度ＴＷに応じて制御する。

また、電子制御ユニット１１は、上記構成の冷却装置における冷却水（冷却液）の異常の有無を判定する機能（異常判定手段としての機能）を、図４のフローチャートに示すようにソフトウエア的に備えている。
以下では、図４のフローチャートに示した異常判定ルーチン（異常判定手段）を詳細に説明する。

図４のフローチャートに示した異常判定ルーチンは、電子制御ユニット１１によって一定時間毎に実行され、まず、ステップＳ１０１では、冷却水温度ＴＷの変化、詳しくは、冷却水温度ＴＷの上昇変化を判断するための変数ＤＴＷＮの演算を行う。
前記変数ＤＴＷＮとして、最近の設定時間（例えば５秒）内で水温センサ１２が検出した冷却水温度ＴＷのうちの最小値ＴＷＭＩＮと最大値ＴＷＭＡＸとの偏差を演算することができる。

尚、水温センサ１２からの信号は、一定時間毎にＡ／Ｄ変換して電子制御ユニット１１に読み込まれ、電子制御ユニット１１は、この一定時間毎に読み込まれる信号の最近の設定時間内の値を記憶し、該記憶している複数の検出信号の中での最大値と最小値とを求める。
また、前記変数ＤＴＷＮとしては、冷却水温度ＴＷが設定温度（例えば１℃）だけ上昇するのに要した時間を計測させることができる。
また、前記変数ＤＴＷＮとしては、冷却水温度ＴＷの移動平均値と極大値との偏差を演算させたりすることができ、冷却水温度ＴＷが急に上昇したことを判定できる変数を適宜採用できる。

ステップＳ１０１で変数ＤＴＷＮを演算すると、次のステップＳ１０２では、変数ＤＴＷＮの大小、換言すれば、冷却水温度ＴＷの変化が異常な変化であるか正常範囲内の変化であるかを判別するための判定値ＳＬＤＴＷＮを演算する。
前記判定値ＳＬＤＴＷＮは、固定値であっても良い。
但し、冷却水温度ＴＷの上昇し易さは、エンジンの発生熱量、車速ＶＳＰ、冷却ファン５の動作状態、外気温度などの条件で変化し、冷却水温度ＴＷが上昇し易い条件で判定値ＳＬＤＴＷＮが低いと、異常でない温度上昇を、空気の混入に因るものであると誤判定してしまうことになり、逆に、冷却水温度ＴＷが上昇し易い条件で判定値ＳＬＤＴＷＮが高いと、空気の混入による温度の急な上昇を正常範囲の変化であると誤判定することになってしまう。

そこで、エンジンの発生熱量、車速ＶＳＰ、冷却ファン５の動作状態、外気温度などの条件に基づき、冷却水温度ＴＷが上昇し易い条件であるか否かを判定し、冷却水温度ＴＷが上昇し易い条件であるほど前記判定値ＳＬＤＴＷＮをより大きな値に変更し、より急な温度変化が発生したときに冷却水の異常と判断するように設定することが好ましい。
尚、判定値ＳＬＤＴＷＮの可変設定については後で詳細に説明する。

ステップＳ１０３では、冷却水温度ＴＷが下限温度以上であるか否かを判断する。前記下限温度は、冷却水の異常を判定する必要がある温度範囲の下限値であって、例えば完暖状態と見なすことができる８５℃程度に設定する。
冷却水温度ＴＷが下限温度を下回るような低水温状態（冷機状態）では、たとえ冷却水に空気が混入していてもオーバーヒートが発生する可能性が低いため、異常判定する必要性がなく、また、温度の低い条件では冷却水異常を誤判定する可能性があるので、冷却水温度ＴＷが下限温度以上であることを、異常判定の実施条件とする。

そして、冷却水温度ＴＷが下限温度（例えば８５℃）以上であって、異常判定の実施条件が成立している場合には、ステップＳ１０４へ進み、変数ＤＴＷＮと判定値ＳＬＤＴＷＮとを比較することで、異常な温度上昇が発生したか否かを判定する。
変数ＤＴＷＮを、設定時間内での最小値ＴＷＭＩＮと最大値ＴＷＭＡＸとの偏差とする場合、偏差が大きいほど急な温度上昇が発生したことを示すから、変数ＤＴＷＮが判定値ＳＬＤＴＷＮを超えている場合に、異常な温度上昇が発生したと判断する。図４のステップＳ１０４には、変数ＤＴＷＮが判定値ＳＬＤＴＷＮを超えている場合に、異常な温度上昇が発生したと判断する場合を示してある。

一方、変数ＤＴＷＮを、冷却水温度ＴＷが設定温度だけ上昇するのに要した時間とする場合、係る時間が短いほど急な温度上昇が発生したことを示すから、変数ＤＴＷＮが判定値ＳＬＤＴＷＮを下回る場合に、異常な温度上昇が発生したと判断する。
換言すれば、ステップＳ１０４は、正常時には発生することのない急な温度上昇が発生したか否かを判断するものであり、明らかに異常と認められる急な温度上昇が発生したか否かを、判定値ＳＬＤＴＷＮと変数ＤＴＷＮとを比較して判断する。

例えば、冷却水に空気が混入している場合、水温センサ１２が気泡部分の温度を測ると、冷却水温度よりも高い温度を検出することになり、水温センサ１２の部分を気泡が通過してしまうと再度冷却水の温度を検出するようになるため、図５に示すように、水温センサ１２の部分を気泡が通過する毎に、水温センサ１２による温度の検出結果は、一時的かつ急激な温度上昇を示すことになり、このような温度上昇の発生を、変数ＤＴＷＮと判定値ＳＬとを比較することで検出するものである。

ステップＳ１０４で、変数ＤＴＷＮが判定値ＳＬＤＴＷＮを超える急な温度上昇の発生を示していると判定されると、ステップＳ１０５へ進み、急な温度上昇の発生を検出した回数（異常判定回数）を計数するためのカウント値ＣＯＵＮＴを前回値ＣＯＵＮＴｚから１だけ増加させる。
そして、次のステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で増加させたカウント値ＣＯＵＮＴが、判定値ＮＧＣＮＴ以上であるか否かを判断する。

前記判定値ＮＧＣＮＴは、カウント値ＣＯＵＮＴの値を、冷却水異常と認める異常範囲領域とそれ以外の正常範囲領域とに判別するための値である。
そして、前記判定値ＮＧＣＮＴは、固定値として予め記憶させておくことができる他、冷却水温度ＴＷが高いほど、冷却水異常によってオーバーヒートし易くなるので、冷却水温度ＴＷが高いほどカウント値ＣＯＵＮＴがより小さい段階から冷却水異常を判定して、オーバーヒート対策を早期に実施することが好ましいので、図６に示すように、前記判定値ＮＧＣＮＴは、冷却水温度ＴＷが高いほどより小さい値に設定することができる。

カウント値ＣＯＵＮＴが判定値ＮＧＣＮＴ未満である場合は、冷却水温度ＴＷの異常上昇が検出されたとしても、その頻度が低く、そのまま放置してもオーバーヒートに至るようなことはないものと判断し、ステップＳ１０７を迂回して本ルーチンを終了させる。
一方、カウント値ＣＯＵＮＴが判定値ＮＧＣＮＴ以上である場合は、冷却水温度ＴＷの異常上昇が検出された頻度が、何らかの対処を必要とするほど高く、そのまま放置するとオーバーヒートに至る可能性があるものと判断し、ステップＳ１０７へ進む。

換言すれば、前記判定値ＮＧＣＮＴは、冷却水温度ＴＷの異常上昇が検出された頻度（回数）の許容最大値に相当し、カウント値ＣＯＵＮＴが判定値ＮＧＣＮＴ未満である間は、正常範囲と見なして通常の冷却制御を継続させ、カウント値ＣＯＵＮＴが判定値ＮＧＣＮＴ以上になって初めて冷却水異常の発生を判断して、後述するように、オーバーヒートの発生を未然に抑制するためのフェイルセーフ処理を実施する。

ステップＳ１０７では、冷却系異常の発生を判定し、異常発生の有無を示すフラグｆＤＧＮＷＳＹＳに、異常状態を示す「１」を設定する。
前記冷却系異常とは、例えば冷却水に空気が混入した冷却水異常であり、冷却水に空気が混入すると、冷却水の循環系内における圧力を高圧側に保てなくなって、冷却水が沸騰し、オーバーヒートが発生する可能性がある。
特に、冷却水の温度を比較的高い温度に保って、エンジン１のフリクションを低下させようとすると、冷却水に空気が混入したときに、オーバーヒートが発生し易くなるため、オーバーヒート対策を直ちに実施することが望まれる。

そこで、フラグｆＤＧＮＷＳＹＳに「１」が設定されている冷却系異常の状態では、オーバーヒートの発生を未然に抑制すべく、以下に示すフェイルセーフ処理（１）〜（５）のうちの少なくとも１つを実行する。
（１）冷却系異常の発生を運転者に警告する。
具体例：（1-1）オーバーヒートランプ１７を点灯する。
（２）冷却ファン（ラジエータファン）５の動作条件を変更する。
具体例：（2-1）冷却系異常時は常時オンにする（ファンの回転速度の最小値を上げる）。
（2-2）動作条件を正常時よりも低水温側に変更する。
（３）電制サーモスタットバルブ１０の動作条件を変更する。
具体例：（3-1）動作条件（開弁条件）を正常時よりも低水温側に変更する。
（3-2）異常時は最大通電に固定する。
（４）エンジンの出力（発生熱量）の制限を行う。
具体例：（4-1）最大スロットル開度を低下させる。
（4-2）異常時用の最大エンジン回転速度で燃料カットを行う。
（５）電動式ウォータポンプ８の動作条件を変更する。
具体例：（5-1）最低動作回転速度を上げる（オーバーヒート抑制）。
（5-2）最高動作回転速度を下げる（気泡混入によるポンプ破損の抑制）。

フェイルセーフ処理（１）の運転者への警告は、オーバーヒートが発生する可能性が高くなっていることを運転者に認知させることで、高負荷運転の自制や、整備工場での点検修理を促すと共に、他のフェイルセーフ処理を実行するときに警告を行うことで、運転性の変化が冷却系異常に伴うフェイルセーフ処理に因るものであることを運転者に認知させることができる。
運転者への警告は、車両の運転席近傍に設けたオーバーヒートランプ１７の点灯によって行える他、ブザーや文字表示などで異常の発生を警告できる。

フェイルセーフ処理（２）の冷却ファンの動作条件の変更は、冷却ファン５を異常時には正常時よりも低い冷却水温度ＴＷから動作させたり、冷却ファン５の風量（回転速度）を異常時には正常時よりも増加させることで、ラジエータ３における放熱効率（放熱量）を増やし、冷却水の温度上昇を抑制するものである。

フェイルセーフ処理（３）の電制サーモスタットバルブの動作条件の変更は、異常時には正常時よりも低い冷却水温度から、ラジエータ３を介して冷却水を循環させるようにしたり、ラジエータ３を介して循環させる冷却水の流量を異常時には正常時よりも増やすことで、冷却水の温度上昇を抑制するものである。

フェイルセーフ処理（４）のエンジン出力制限は、エンジンの発熱量が設定量を超えることになる領域での運転を禁止し、発熱量が設定量を下回る領域でエンジン１を運転させることで、エンジン１の冷却水通路２を冷却水が流れるときの受熱量を減らし、冷却水の温度上昇を抑制するものである。換言すれば、フェイルセーフ処理（４）のエンジン出力制限は、エンジンの最大出力を冷却水が正常である場合に比べてより低く制限する処理である。
エンジン出力の制限は、エンジン１の電子制御スロットルにおける最大開度を異常時には正常時に比べて低下させることや、正常時にはエンジン１への燃料噴射が行われる高回転域で異常には燃料カットを行うことなどで実現できる。

フェイルセーフ処理（５）の動作条件の変更には、相互に目的が異なる２つのパターンが含まれる。フェイルセーフ処理（５）のうち、電動式ウォータポンプ８の最低動作回転速度を上げる変更は、電動式ウォータポンプ８の吐出量を、異常時には正常時よりも増大させることで、冷却水の循環流量（熱容量）を増やし、冷却水の温度上昇を抑制するものである。
一方、フェイルセーフ処理（５）のうち、電動式ウォータポンプ８の最高動作回転速度を異常時には正常時よりも下げる変更は、正常時には運転が許容される高回転側でのポンプ駆動を禁止し、気泡が混入している冷却水がポンプ内に流入することで、ポンプ主軸に過大な応力が加わることや、キャビテーションによる影響を抑制するものである。
尚、電動式ウォータポンプ８の最高動作回転速度を異常時には正常時よりも下げる変更は、冷却水の温度上昇を抑制する作用はないので、オーバーヒートに至る可能性が低いとき、より具体的には、気泡検知時の冷却水温度が低く、オーバーヒート温度に至るまで余裕代があるときや、他のフェイルセーフ処理の実施によって冷却水温度が低下した後に実施させるようにしてもよい。

これらのフェイルセーフ処理は、単独で実施しても良いし、複数を組み合わせて実行させてもよい。例えば、運転者に警告した上で、冷却ファン（ラジエータファン）５の動作条件を変更して冷却水温度の上昇を抑え、かつ、電動式ウォータポンプ８の最大動作回転速度を下げることでポンプ保護を図ることができる。
但し、冷却水温度の上昇を抑制する処理、換言すれば、循環系における冷却液の冷却能力を上昇させる処理であるフェイルセーフ処理（２），（３），（４），（５−１）のうちの少なくとも１つを実施し、冷却水の異常状態におけるオーバーヒートの発生を抑制することが好ましい。

上記のように、電子制御ユニット１１によって、冷却水（冷却液）の異常を判定した場合にステップＳ１０７で実行されるフェイルセーフ処理、より詳細には、フェイルセーフ処理（２），（３），（４），（５−１）は、循環系における冷却水の冷却能力を上昇させる手段である。

一方、前記ステップＳ１０４で変数ＤＴＷＮと判定値ＳＬＤＴＷＮとの比較によって、異常な温度上昇の発生が検出されなかった場合には、ステップＳ１０８へ進む。
ステップＳ１０８では、冷却水温度ＴＷが許容最大温度（例えば９８℃）未満である正常温度状態であるか否かを判断する。
冷却水温度ＴＷが前記許容最大温度以上であるときに、オーバーヒート状態であると判断できるように、前記許容最大温度を設定してある。

冷却水温度が前記許容最大温度未満であってオーバーヒート状態でない場合には、更に、ステップＳ１０９へ進み、カウント値ＣＯＵＮＴがカウントアップされない状態、即ち、異常な温度上昇が検出されない状態が、判定時間以上継続しているか否かを判断する。
即ち、ステップＳ１０９では、冷却水に対する気泡の混入量がオーバーヒートを発生させるほどに多くなく、係る状態に対応して冷却水温度ＴＷの急な上昇変化が検出される頻度が低い状態であるか否かを判断するものである。

前記判定時間は、冷却水に対する気泡の混入量がオーバーヒートを発生させるほどに多くない場合に、冷却水温度ＴＷの急な上昇変化が検出される時間間隔に基づき予め設定されていて、前記判定時間だけ急な温度上昇が検出されなかった場合には、冷却水に空気が混入しているとしても、その量がオーバーヒートを発生させるほどの量ではないものと推定できるようにしてある。
そして、カウント値ＣＯＵＮＴがカウントアップされない状態が、判定時間以上継続していれば、ステップＳ１１０へ進み、冷却系（冷却水）が正常であると判断して、前記フラグｆＤＧＮＷＳＹＳをゼロにリセットし、また、ステップＳ１０７でフェイルセーフ処理を実施していれば、その処理を停止させ、正常時の状態に復帰させる。

尚、ステップＳ１１０へ進んだ場合に、カウント値ＣＯＵＮＴを初期値であるゼロにリセットすることができる。
ステップＳ１０７で冷却系の異常を判定すると、その後、オーバーヒート状態でなく、かつ、新たに冷却水温度ＴＷの急な上昇変化が検出されない状態が判定時間だけ継続していると判断されるようになるまで、異常判定がキャンセルされずに、フェイルセーフ処理を継続させる。

また、ステップＳ１０８でオーバーヒート状態であると判断しても、冷却水温度ＴＷの急な上昇変化を検出していない状態が継続している場合には、オーバーヒートの原因は気泡混入ではないと推定できるので、ステップＳ１１０へ進んで、冷却水異常の判定結果をキャンセルすることができる。但し、この場合、原因が空気の混入でないとしてもオーバーヒート状態であるので、ステップＳ１０７で実施したフェイルセーフ処理（循環系における冷却液の冷却能力を上昇させる処理）を継続させることが好ましい。

ここで、前記ステップＳ１０２における判定値ＳＬＤＴＷＮの演算処理を、図７のフローチャートに従って詳細に説明する。
前述のように、冷却水温度ＴＷの上昇し易さは、エンジン１の発生熱量、車速ＶＳＰ、冷却ファン５の動作状態、外気温度などの条件で変化するため、これらの条件に応じて判定値ＳＬＤＴＷＮを変更することで、気泡による急な温度上昇の検出精度を高める。

まず、ステップＳ２０１では、エンジン発生熱量に応じて判定値ＳＬＤＴＷＮの基本値ＢＳＬＤＴＷＮＥ＃を補正するための係数ＫＥＮＧＨＥＴ（補正値）を演算する。
エンジン１の発生熱量が大きくなるほど、冷却水温度ＴＷの急な上昇が発生し易くなるため、係るエンジン発熱量による冷却水温度ＴＷの上昇を超える温度上昇を判定させるべく、前記係数ＫＥＮＧＨＥＴは、エンジン１の発生熱量が大きくなるほど判定値ＳＬＤＴＷＮをより大きな値に補正する。

具体的には、図８に示すように、エンジン１の吸入空気流量ＱＡ又はエンジン１に供給される燃料流量ＦＣなどのエンジン負荷を示す状態量に応じて係数ＫＥＮＧＨＥＴを記憶したテーブルや、図９に示すように、エンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷を示すスロットル開度ＴＶＯとに対応して係数ＫＥＮＧＨＥＴを記憶したマップを予め用意し、これらのテーブルやマップを参照して、そのときのエンジン発生熱量に対応する係数ＫＥＮＧＨＥＴを求める。

ここで、エンジン１の吸入空気流量ＱＡ又はエンジン１に供給される燃料流量ＦＣが高く、エンジン１の高負荷運転状態であるほど、エンジン１の発生熱量は多くなるので、エンジン１の吸入空気流量ＱＡ又はエンジン１に供給される燃料流量ＦＣが高くなるほど、判定値ＳＬＤＴＷＮがより高く補正されるように係数ＫＥＮＧＨＥＴを設定する。
また、スロットル開度はエンジン１の負荷を表す状態量であり、高負荷（高スロットル開度）でかつ高回転速度である領域でエンジン１の発生熱量が多くなり、低負荷（低スロットル開度）でかつ低回転速度である領域でエンジン１の発生熱量が少なくなる。

そこで、高負荷でかつ高回転速度である領域で判定値ＳＬＤＴＷＮが最も高く補正されるように係数ＫＥＮＧＨＥＴを設定し、低負荷でかつ低回転速度である領域で判定値ＳＬＤＴＷＮが最も低く補正されるように係数ＫＥＮＧＨＥＴを設定する。
尚、テーブルやマップを用いずに、基本値ＢＳＬＤＴＷＮＥ＃を補正するための係数（補正値）を演算式に従って算出することができる。

次のステップＳ２０２では、エンジン１を搭載した車両の車速ＶＳＰに応じて判定値ＳＬＤＴＷＮの基本値ＢＳＬＤＴＷＮＥ＃を補正するための係数ＫＶＳＰを演算する。
車速ＶＳＰが高くなると、ラジエータ３における放熱効率（放熱量）が高くなり、冷却水温度ＴＷの急な上昇が発生し難くなるので、前記係数ＫＶＳＰは、車速ＶＳＰが高くなるほど、判定値ＳＬＤＴＷＮをより小さい値に補正する。
具体的には、図１０に示すように、車速ＶＳＰに応じて係数ＫＶＳＰを記憶したテーブルを予め用意し、そのときの車速ＶＳＰに対応する係数ＫＶＳＰを検索する。

ステップＳ２０３では、冷却ファン（ラジエータファン）５の動作状態に応じて判定値ＳＬＤＴＷＮの基本値ＢＳＬＤＴＷＮＥ＃を補正するための係数ＫＲＤＦＮを演算する。
冷却ファン５の回転速度（駆動量）が高く、ラジエータ３への送風量が多いと、ラジエータ３における放熱効率（放熱量）が高くなり、冷却水温度ＴＷの急な上昇が発生し難くなるので、前記係数ＫＲＤＦＮは、冷却ファン５の回転速度（駆動量）が高くなるほど、判定値ＳＬＤＴＷＮをより小さい値に補正する。
具体的には、図１１に示すように、冷却ファン５の回転速度（駆動量）に応じて係数ＫＲＤＦＮを記憶したテーブルを予め用意し、そのときの冷却ファン５の回転速度（駆動量）に対応する係数ＫＲＤＦＮを検索する。

ステップＳ２０４では、外気温度ＴＡに応じて判定値ＳＬＤＴＷＮの基本値ＢＳＬＤＴＷＮＥ＃を補正するための係数ＫＴＡを演算する。
外気温度ＴＡが高いと、ラジエータ３における放熱効率（放熱量）が低くなり、冷却水温度ＴＡの急な上昇が発生し易くなるので、前記係数ＫＴＡは、外気温度ＴＡが高くなるほど、判定値ＳＬＤＴＷＮをより大きな値に補正する。
具体的には、図１２に示すように、外気温度ＴＡに応じて係数ＫＴＡを記憶したテーブルを予め用意し、そのときの外気温度ＴＡに対応する係数ＫＴＡを検索する。

ステップＳ２０５では、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０４で求めた係数ＫＥＮＧＨＥＴ，ＫＶＳＰ，ＫＲＤＦＮ，ＫＴＡと、予め記憶してある判定値ＳＬＤＴＷＮの基本値ＢＳＬＤＴＷＮＥ＃とから、冷却水温度ＴＡの急な上昇の発生を判定するための判定値ＳＬＤＴＷＮを、下式に従って演算する。
ＳＬＤＴＷＮ＝ＢＳＬＤＴＷＮＥ＃＋ＫＥＮＧＨＥＴ＋ＫＶＳＰ＋ＫＲＤＦＮ＋ＫＴＡ

前記基本値ＢＳＬＤＴＷＮＥ＃は、エンジン発生熱量、車速ＶＳＰ、冷却ファン５の回転速度（駆動量）、外気温度ＴＡがそれぞれ標準状態である場合に適合するように、予め設定されており、前記標準状態からのずれ分を、係数ＫＥＮＧＨＥＴ，ＫＶＳＰ，ＫＲＤＦＮ，ＫＴＡによって修正する。
尚、判定値ＳＬＤＴＷＮは、エンジン１の発生熱量、車速ＶＳＰ、冷却ファン５の動作状態、外気温度ＴＡのうちの少なくとも１つに基づいて可変に設定することができ、また、これらの状態量の他、湿度、降水量、高度、冷却液の種類、日照、路面温度などに応じて判定値ＳＬＤＴＷＮを可変に設定することができる。

上記冷却系の異常診断によると、冷却水温度ＴＷから冷却水（冷却液）に空気が混入した冷却系の異常（冷却水異常）を簡易に検出することができる。
そして、冷却系の異常（冷却水異常）を検出したときに、循環系における冷却水の冷却能力を上昇させるフェイルセーフ処理を実施することで、オーバーヒートの発生を未然に抑制することが可能となる。

また、冷却系の異常（冷却水異常）を検出したときに、電動式ウォータポンプ８の最高動作回転速度を下げれば、冷却水に空気が混入している状態で高回転でポンプが駆動されてポンプ主軸に過大な応力が加わることを抑制でき、電動式ウォータポンプ８の損傷を未然に抑制できる。
また、冷却水温度ＴＷの急な上昇を判定するための判定値を、エンジン１の発生熱量（エンジン負荷、エンジン回転速度）、車速ＶＳＰ、冷却ファン５の動作状態、外気温度ＴＡなどの条件に応じて変更すれば、これらの条件が変化しても、冷却水に空気が混入している冷却系の異常を安定して高い精度で判定することができる。

更に、冷却水温度ＴＷの急な上昇を判定した頻度に基づき、最終的な異常判定を行うので、オーバーヒートを発生させるほどに多くない空気の混入に対して異常判定を行い、無用なフェイルセーフ処理を実施してしまうことを抑制できる。
また、正常判定（異常判定のキャンセル）を、冷却水温度ＴＷと、急な温度上昇を継続して検出していない時間に基づいて行うので、異常継続状態若しくはフェイルセーフ処理が効力を発揮するようになるまでの遅れ時間内で異常判定をキャンセルしてしまうことを抑制できる。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）請求項１から３のいずれか１つに記載の内燃機関の冷却装置において、
前記冷却装置が、ラジエータとラジエータファンとを含み、
前記ラジエータファンの風量の増大及び／又は前記ラジエータファンの動作開始温度の低下によって循環系における冷却液の冷却能力を上昇させる、内燃機関の冷却装置。
上記発明によると、冷却液に異常が発生した場合に、ラジエータファンの風量を増大させるか、及び／又は、ラジエータファンをより低い冷却液温度から動作させることで、ラジエータにおける放熱効率（放熱量）を増やし、冷却液の温度上昇を抑制する。

（ロ）請求項１から３のいずれか１つに記載の内燃機関の冷却装置において、
前記冷却装置が、ラジエータと該ラジエータを迂回して冷却液を循環させる電制サーモスタットバルブとを含み、
前記ラジエータを迂回して冷却液を循環させる条件としての冷却液温度を低下させることによって循環系における冷却液の冷却能力を上昇させる、内燃機関の冷却装置。
上記発明によると、正常時よりもより低温からラジエータを介して冷却液を循環させることで、冷却液の温度上昇を抑制する。

（ハ）請求項１から３のいずれか１つに記載の内燃機関の冷却装置において、
前記内燃機関の最大出力をより低く制限することによって循環系における冷却液の冷却能力を上昇させる、内燃機関の冷却装置。
上記発明によると、内燃機関の発熱量が設定量を超えることになる領域での運転を禁止し、発熱量が設定量を下回る領域で内燃機関を運転させることで、冷却液に対する内燃機関からの受熱量を減らし、冷却液の温度上昇を抑制する。

（ニ）請求項１から３のいずれか１つに記載の内燃機関の冷却装置において、
前記冷却装置が、冷却液を循環させるポンプとして電動式ウォータポンプを含み、
前記電動式ウォータポンプの吐出量を増加させることによって循環系における冷却液の冷却能力を上昇させる、内燃機関の冷却装置。
上記発明によると、電動式ウォータポンプの吐出量を冷却液の正常時よりも増大させることで冷却液の循環流量（熱容量）を増やし、冷却液の温度上昇を抑制する。

（ホ）請求項１から３のいずれか１つに記載の内燃機関の冷却装置において、
前記冷却装置が、冷却液を循環させるポンプとして電動式ウォータポンプを含み、
冷却液の異常の発生を判定した場合に前記電動式ウォータポンプの最高動作回転速度を下げる、内燃機関の冷却装置。
上記発明によると、冷却液の異常の発生を判定した場合に電動式ウォータポンプの最高動作回転速度を下げることで、空気が混入している冷却液が流入する状態でポンプが高回転で駆動され、ポンプの主軸に過大な応力が加わって損傷することを抑制できる。

１…エンジン（内燃機関）、２…冷却水通路、３…ラジエータ、４…冷却水配管、５…冷却ファン、６…冷却水配管、７…機械式ウォータポンプ、８…電動式ウォータポンプ、９…バイパス配管、１０…電制サーモスタットバルブ、１１…電子制御ユニット（異常判定手段、冷却能力制御手段）、１２…水温センサ（温度検出手段）、１３…車速センサ、１４…負荷センサ、１５…回転センサ、１６…外気温センサ

Claims (3)

1. 冷却液を循環させて内燃機関を冷却する冷却装置であって、
   前記冷却液の温度について判定値を超える急な上昇変化を検出した頻度が所定値よりも高くなったときに冷却液の冷却能力を上昇させる、内燃機関の冷却装置。
2. 前記冷却液の温度が高いほど、より低い頻度から冷却液の冷却能力を上昇させる、請求項１記載の内燃機関の冷却装置。
3. 前記判定値を、内燃機関の発生熱量、内燃機関を搭載した車両の走行速度、ラジエータファンの動作状態、外気温度のうちの少なくとも１つに応じて可変に設定する、請求項１又は２記載の内燃機関の冷却装置。

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