JP5892469B2 - 車両用内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両用内燃機関の冷却装置に係り、特に内燃機関の冷媒（冷却水）の冷媒通路を制御し、内燃機関の温度を適正に保つことができる車両用内燃機関の冷却装置に関する。

車両に搭載される内燃機関の冷却装置においては、冷媒（冷却水）が流れる冷媒通路に、サーモスタットの代わりに電子制御される制御弁を配置することで、冷媒通路を制御し、冷媒の昇温促進による燃費を改善しているものがある。
制御弁による冷媒温度の制御は、内燃機関の冷間状態から、冷媒をなるべく早く高い温度（例えば、１１０℃）に昇温させ、そして、冷媒が高い温度に到達すると、ノッキングを回避するために、直ぐに少し低い温度（例えば、９０℃）で制御弁を制御している。
また、従来、冷却装置としては、冷媒経路とは別に最小循環経路を備え、内燃機関の暖機開始時に、制御弁（切換弁）を全て閉弁し、冷媒を最小循環経路に流通させることで、内燃機関の早期暖機を行っているものがある。

特開２０１１−２２０１５６号公報

特許文献１に係る冷却システムの制御装置は、内燃機関の内部の冷媒（冷却水）を冷却するラジエータと、空調用熱交換器と、内燃機関補機（スロットルボディ）とを、それぞれ別の冷媒経路を設けて内燃機関と接続し、これら各冷媒経路に制御弁（切換弁）を設け、これら制御弁（切換弁）を冷媒温度に応じて順次開弁している。具体的には、冷媒温度が所定の設定温度に達したとき、内燃機関が暖機されたものと判断し、ラジエータ側の冷媒通路、空調用熱交換器側の冷媒通路、内燃機関補機側の冷媒通路の順に開放制御している。

ところが、内燃機関の冷却装置においては、燃費を改善するためには、冷媒温度の昇温を利用して内燃機関の作動油を昇温促進させ、エンジンフリクションを低減することが重要であるが、冷媒温度のみで制御弁を制御すると、ノッキングの発生の回避を確実に行うために、作動油が十分に温まる前に、少し低い冷媒温度、例えば、９０℃で制御しているが、内燃機関の冷間状態での燃費を十分に改善できていなかった。
また、上記の特許文献１に記載のように、車両補機としての内燃機関補機や空調用熱交換器は、常に適正な温度に保つことが好ましいものである。例えば、内燃機関補機がスロットルボディである場合は、この温度を一定に保つことでスロットルボディを通過する空気の酸素量を安定させることができ、また、空調用熱交換器が暖房を常時作動可能な状態に維持できる。つまり、内燃機関補機や空調用熱交換器が冷間状態である場合、可能な限り早期に暖機させ、好適な状態に保つことが好ましいものである。
更に、上記の特許文献１の制御装置は、内燃機関補機と空調用熱交換器とを暖機させているものの、これらを早期に暖機するという点については、改善の余地が残されていた。

そこで、この発明の目的は、内燃機関及び車両補機を早期に暖機させることができる車両用内燃機関の冷却装置を提供することにある。

この発明は、車両の走行に用いる内燃機関を設け、前記内燃機関の冷却に用いる冷媒を冷却する冷却機器を設け、前記内燃機関の温度状態に応じて冷媒通路を制御する制御手段を設けた車両用内燃機関の冷却装置において、前記内燃機関から吐出された冷媒が前記冷却機器を介して前記内燃機関へ還流する第１冷媒通路を設け、前記内燃機関から吐出された冷媒が車両補機を介して前記内燃機関へ還流する第２冷媒通路を設け、前記内燃機関から吐出された冷媒を前記内燃機関へ還流し、かつ前記第１冷媒通路及び前記第２冷媒通路よりも冷却能力が小さい第３冷媒通路を設け、前記第１冷媒通路と前記第２冷媒通路と前記第３冷媒通路との冷媒流量を変更する少なくとも１つの制御弁を設け、前記制御手段は、前記内燃機関の温度状態に応じて冷媒の目標温度を設定する目標温度設定手段と、冷媒が前記目標温度となるように前記制御弁を制御する帰還制御手段と、前記内燃機関が冷間状態であるときに、前記目標温度設定手段が目標温度を前記帰還制御時に設定する帰還制御温度よりも高い暖機温度に設定し、この暖機温度に達するまで前記第１冷媒通路の冷媒流量及び前記第２冷媒通路の冷媒流量よりも前記第３冷媒通路の冷媒流量が大きくなるように、前記制御弁を制御する短絡制御手段とを備え、さらに、前記制御手段は、前記内燃機関が暖機状態になったときに前記第２冷媒通路の冷媒流量を増加させて前記車両補機を暖機する補機暖機制御手段と、前記車両補機が暖機されたときに前記第１冷媒通路の冷媒流量を増加させて冷媒を冷却する冷却制御手段とを備え、前記補機暖機制御手段は、冷媒温度が前記暖機温度と前記帰還制御温度との間に設定された中間温度に達するまで冷却制御を禁止し、前記補機暖機制御手段は、前記中間温度を、前記暖機温度から外気温度により推定された推定冷却温度を引いて算出することを特徴とする。

この発明は、内燃機関及び車両補機を早期に暖機させることができる。

図１は内燃機関の冷却装置のシステム構成図である。（実施例） 図２（Ａ）は、短絡制御中における制御弁の動作状態を示す図である。図２（Ｂ）は、補機暖機制御中における制御弁の動作状態を示す図である。図２（Ｃ）は、冷却制御中における制御弁の動作状態を示す図である。（実施例） 図３は実施例に係る制御のメインフローチャートである。（実施例） 図４は短絡制御のフローチャートである。（実施例） 図５は補機暖機制御のフローチャートである。（実施例） 図６は中間温度（β）の第１の算出方法のフローチャートである。（実施例） 図７は中間温度（β）の第２の算出方法のフローチャートである。（実施例） 図８は図７における中間温度（β）の算出で外気温度と割合値とを説明する図である。（実施例） 図９は中間温度（β）の第３の算出方法のフローチャートである。（実施例） 図１０は図９における中間温度（β）の算出で外気温度に対して推定冷却温度を決定する図である。（実施例） 図１１は中間温度（β）の第３の算出方法のフローチャートである。（実施例） 図１２は図１１における中間温度（β）の算出で外気温度と割合値とを説明する図である。（実施例） 図１３は冷却制御のフローチャートである。（実施例） 図１４は帰還制御のフローチャートである。（実施例） 図１５は冷媒温度の変化を示す図である。（実施例） 図１６は電動モータを冷却する冷却装置のシステム構成図である。（変形例）

この発明は、内燃機関及び車両補機を早期に暖機させる目的を、内燃機関が冷間状態であるとき冷却能力が低い第３冷媒通路の冷媒流量を大きくし冷媒を高温状態に維持して実現するものである。

図１〜図１５は、この発明の実施例を示すものである。
図１において、１は車両に搭載されるパワーユニットである。
このパワーユニット１は、車両の走行に用いる動力源としての内燃機関２と、この内燃機関２に連結した変速機３とが一体になって構成される。
内燃機関２には、冷却装置４が設けられる。この冷却装置４は、内燃機関１の冷却に用いる冷媒（冷却水）を冷却する冷却機器（ラジエータ）５を備える。
また、冷却装置４には、内燃機関２から吐出された冷媒が冷却機器５を介して内燃機関２へ還流する第１冷媒通路６が設けられる。この第１冷媒通路６は、一端が内燃機関２の一側部位に接続するとともに他端が内燃機関２の他側部位に接続し、途中に配置した冷却機器５の前後において、内燃機関２から冷却機器５までの第１インレット側冷媒通路６Ａと、冷却機器５から内燃機関２までの第１アウトレット側冷媒通路６Ｂとに分けられる。
第１インレット側冷媒通路６Ａと第１アウトレット側冷媒通路６Ｂとには、冷却機器５を短絡するように、内燃機関２から吐出された冷媒が車両補機７を構成する第１車両補機（空調用熱交換器又はスロットルボディ）７Ａを介して内燃機関２へ還流する第２冷媒通路８が設けられる。この第２冷媒通路８は、第２主冷媒通路８Ａと、この第２主冷媒通路８Ａから分岐して第１アウトレット側冷媒通路６Ｂに接続する第２分岐冷媒通路８Ｂとからなる。この第２分岐冷媒通路８Ｂには、車両補機７を構成する第２車両補機７Ｂが配置されている。

また、第１インレット側冷媒通路６Ａと第１アウトレット側冷媒通路６Ｂとには、冷却機器５を短絡するように、内燃機関２から吐出された冷媒を内燃機関２へ還流し第１冷媒通路６及び第２冷媒通路８よりも冷却能力が小さい第３冷媒通路９が、第２冷媒通路８と並列に設けられる。
更に、第１インレット側冷媒通路６Ａの途中には、１つの制御弁１０が配置される。この制御弁１０には、第２冷媒通路８と第３冷媒通路９との各一端に並列に接続している。この制御弁１０は、制御弁１０の下流側の第１インレット側冷媒通路６Ａと第２冷媒通路８と第３冷媒通路９とを制御して、第１インレット側冷媒通路６Ａと第２冷媒通路８と第３冷媒通路９との冷媒流量を変更する。第２主冷媒通路８Ａと第２分岐冷媒通路８Ｂと第３冷媒通路９との各他端は、第１アウトレット側冷媒通路６Ｂに並列に接続している。
制御弁１０は、電子制御される三方切替弁であって、図２に示すように、ケース１１とこのケース１１内の内部空間１２で回動作する断面三日月状の弁体１３とを備える。そして、制御弁１０は、内部空間１２に第１インレット側冷媒通路６Ａと第２冷媒通路８と第３冷媒通路９との各一端を連通させ、弁体１２の回動作によって、第１インレット側冷媒通路６Ａと第２冷媒通路８と第３冷媒通路９とを切替連通し、そして、短絡制御が実行中の状態（図２（Ａ））、補機暖機制御が実行中の状態（図２（Ｂ））、冷却制御が実行中の状態（図２（Ｃ））に動作される。
制御弁１０は、制御手段１４に連絡し、この制御手段１４によって電子制御される。

第１アウトレット側冷媒通路６Ｂには、第２主冷媒通路８Ａと第２分岐冷媒通路８Ｂと第３冷媒通路９との各他端の接続部位よりも内燃機関２側でウォータポンプ１５が配置されている。
この制御手段１４には、電力を供給する電源１６と、内燃機関２をオン／オフするイグニションスイッチ１７と、内燃機関２の内部の異常燃焼を検出するノッキングセンサ１８と、内燃機関２の冷媒（冷却水）温度（Ｔｗ）を検出する冷媒温センサ１９と、外気温度を検出する外気温センサ２０とが連絡している。
ノッキングセンサ１８は、内燃機関２に取り付けられた圧電素子からなり、所定の周期で内燃機関２の振動を検出し、内燃機関２の振動を受けると、自らに電流を発生する。

制御手段１４は、内燃機関２の温度状態に応じて各冷媒通路６、８、９の冷媒流量を制御する。
このため、制御手段１４は、目標温度設定手段２１と、帰還制御手段２２と、短絡制御手段２３と、補機暖機制御手段２４と、冷却制御手段２５とを備える。
目標温度設定手段２１は、内燃機関２の温度状態に応じて冷媒の目標温度（γ）を設定する。
帰還制御手段２２は、冷媒が目標温度（γ）となるように、制御弁１０を制御する（図１４参照）。この帰還制御手段２２には、制御弁１０に付設されたフェイルセーフバルブ２６が連絡している。
短絡制御手段２３は、内燃機関２が冷間状態であるときに、目標温度設定手段２１が目標温度（γ）を帰還制御時に設定する帰還制御温度（第１の帰還制御温度Ａ又は第２の帰還制御温度Ｂ）よりも高い暖機温度（α）に設定し、この暖機温度（α）に達するまで第１冷媒通路６の冷媒流量及び第２冷媒通路８の冷媒流量よりも第３冷媒通路９の冷媒流量が大きくなるように、制御弁１０を制御する（図２（Ａ）、図４、図１５参照）。上記の第１の帰還制御温度Ａと第２の帰還制御温度Ｂとは、Ａ＜Ｂの関係にある。

補機暖機制御手段２４は、内燃機関２が暖機状態になったときに第２冷媒通路８の冷媒流量を増加させて車両補機７を暖機する（図５参照）。
また、補機暖機制御手段２４は、第３冷媒通路９の開放状態を維持するように、制御弁１０を制御する（図２（Ｂ）参照）。
更に、補機暖機制御手段２４は、冷媒温度（Ｔｗ）が暖機温度（α）と帰還制御温度（Ａ又はＢ）との間に設定された中間温度（β）に達するまで冷却制御を禁止する（図５参照）。
更にまた、補機暖機制御手段２４は、中間温度（β）を、暖機温度（α）から外気温度により推定された推定冷却温度を引いて算出する（図９、図１０参照）。
また、補機暖機制御手段２４は、中間温度（β）を、ノッキングセンサ１８による異常燃焼が検出されたときに、ノッキングセンサ１８による異常燃焼が検出されない場合と比較して高い温度に設定する（図７、図８、図１１、図１２参照）。

冷却制御手段２５は、車両補機７が暖機されたときに、第１冷媒通路６の冷媒流量を増加させて冷媒を冷却する（図１３参照）。
また、冷却制御手段２５は、車両補機７が暖機状態となったとき、他の冷媒通路の少なくとも一つを開放状態に維持するとともに第１冷媒通路６の冷媒流量を増加させるように、制御弁１０を制御する（図２（Ｃ）参照）。この場合、前記他の冷媒通路とは、第２冷媒通路８である。
更に、冷却制御手段２５は、車両補機７が暖機状態となったときに、開放状態に維持された他の冷媒通路とは別の冷媒通路の少なくとも１つを閉鎖状態とするように、制御弁１０を制御する（図２（Ｃ）参照）。この場合、前記別の冷媒通路は、第３冷媒通路９である。

上記の冷媒温度（Ｔｗ）の変化について説明する。
図１５に示すように、冷媒温度（Ｔｗ）の変化にあっては、内燃機関２の始動時（時間ｔ１）から第１の一定期間Ｔ１が経過したときまで（時間ｔ２）、第３冷媒通路９のみが開放され、冷媒温度（Ｔｗ）が暖機温度（α）まで昇温される。
そして、冷媒温度（Ｔｗ）が暖機温度（α）になった後は、第３冷媒通路９と第２冷媒通路８とが開放して、冷媒の熱が奪われ、冷媒温度（Ｔｗ）が第２の一定期間Ｔ２で中間温度（β）まで低下する（時間ｔ３）。
この第２の一定期間Ｔ２では、冷却機器５・車両補機７は、冷媒が流れるまで冷間状態であることから、冷媒の初回の流通時には、その勾配が急になる。
その後、徐々に、冷却機器５・車両補機７が暖機されてくると、勾配が緩やかにになり、つまり、冷却機器５のファンや熱交換器が、付属するファンの回転数を変えない限り、一定の冷却能力を維持する。つまり、この冷却能力は、徐々に冷却しないように、二次曲線Ｒで変化する。
そして、冷媒温度（Ｔｗ）が中間温度（β）よりも低くなると、補機暖機制御が実行され、第１冷媒通路６と第２冷媒通路８とが開放されて帰還制御温度（Ａ又はＢ）になるまでの第３の一定期間Ｔ３が経過すると（時間ｔ４）、帰還制御が開始される。
この帰還制御温度にあっては、上記のように、第１の帰還制御温度Ａと第２の帰還制御温度Ｂとがあり、破線Ｍでは、ノッキングを検出し、目標温度（γ）を帰還制御温度（Ａ）に設定した場合の冷媒温度（Ｔｗ）の変化を示す。
一方、ノッキングが有りの場合には、ノッキングの無しの場合と比較して、中間温度（β）が高くならないように設定し、冷却制御の実行を早くしている。

次に、この実施例に係る制御について説明する。
図３のメインフローチャートに示すように、制御手段１４のプログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、先ず、電源１６がオンか否か、いわゆるアクセサリ電源がオンか否かを判断し（ステップＡ０２）、このステップＡ０２がＮＯの場合には、この判断を継続する。
このステップＡ０２がＹＥＳの場合には、短絡制御を実施する（ステップＡ０３）。このステップＡ０３における短絡制御は、後述の図４のフローチャートで具体的に説明する。
この短絡制御の後は、補機暖機制御を実施する（ステップＡ０４）。このステップＡ０４における補機暖機制御は、後述の図５のフローチャートで具体的に説明する。
この補機暖機制御の後は、冷却制御を実施する（ステップＡ０５）。このステップＡ０５における冷却制御は、後述の図１３のフローチャートで具体的に説明する。
この冷却制御の後は、帰還制御を実施する（ステップＡ０６）。このステップＡ０６における帰還制御は、後述の図１４のフローチャートで具体的に説明する。
この帰還制御の後は、プログラムをエンドとする（ステップＡ０７）。

上記の図３のステップＡ０３における短絡制御は、図４のフローチャートに沿って実施される。
この短絡制御は、内燃機関２の温度が予め設定された暖機温度（α）に達していない場合であって、内燃機関２が冷間状態と判断され、このため、制御弁１０を制御し（図２（Ａ）参照）、第１冷媒通路６及び第２冷媒通路８の通路開口面積を小さく、あるいは第１冷媒通路６及び第２冷媒通路８を閉鎖したりして、第３冷媒通路９の冷媒流量を第１冷媒通路６及び第２冷媒通路８の冷媒流量よりも大きくし、内燃機関２の暖機を早期に行う。
図４に示すように、短絡制御手段２３のプログラムがスタートすると（ステップＢ０１）、先ず、冷媒温センサ１９から冷媒温度（Ｔｗ）を取得し（ステップＢ０２）、そして、この冷媒温度（Ｔｗ）が予め設定された暖機温度（α）以上（Ｔｗ≧α）か否かを判断する（ステップＢ０３）。なお、このステップＢ０３では、冷媒温度（Ｔｗ）等の要因に応じて、目標温度設定手段２１は、冷媒の目標温度（γ）を設定する。
このステップＢ０３がＮＯの場合には、制御弁１０を制御し（図２（Ａ）参照）、第３冷媒通路９の冷媒流量を第１冷媒通路６及び第２冷媒通路８の冷媒流量よりも大きくする（ステップＢ０４）。これにより、内燃機関２を早期に暖機することができる。
このステップＢ０４の後は、前記ステップＢ０２に戻す。
前記ステップＢ０３がＹＥＳの場合には、ノッキングセンサ１８によりノッキング判定処理を行う（ステップＢ０５）。
そして、ノッキングが有るか否かを判断する（ステップＢ０６）。このステップＢ０６においては、ノッキングセンサ１８が発生電流を検出し、内燃機関２の振動が所定値以上である場合に、ノッキングが有ると判断する。また、ノッキングの判定を周期的に繰り返しており、所定期間中に１度でもノッキングが有ると検出すると、ノッキングが有ると判断する一方、所定期間中にノッキングが検出されない場合には、ノッキングが無いと判断する。
前記ステップＢ０６がＹＥＳの場合には、目標温度（γ）を第１の帰還制御温度（Ａ）（図１５参照）に設定する（ステップＢ０７）。
一方、前記ステップＢ０６がＮＯの場合には、目標温度（γ）を第２の帰還制御温度（Ｂ）に設定する（ステップＢ０８）。
前記ステップＢ０７の処理後、又は前記ステップＢ０８の処理後は、プログラムをエンドとする（ステップＢ０９）。

上記の図３のステップＡ０４における補機暖機制御は、図５のフローチャートに沿って実施される。
この補機暖機制御は、上記の短絡制御によって内燃機関２が暖機された後に実行されるものであって、車両補機７を早く且つ効率良く暖機する。具体的には、暖機温度（α）と目標温度（γ）とに基づいて中間温度（β）を算出し、冷媒温度（Ｔｗ）が中間温度（β）に達するまで、第２冷媒通路８の冷媒流量を増加させるように制御弁１０を制御し（図２（Ｂ）参照）、車両補機７を暖機する。
図５に示すように、補機暖機制御手段２４のプログラムがスタートすると（ステップＣ０１）、先ず、中間温度（β）を算出する（ステップＣ０２）。この中間温度（β）は、後述の図６〜図１２において算出される。
そして、制御弁１０を制御し（図２（Ｂ）参照）、第２冷媒通路８の冷媒流量を増加させる（ステップＣ０３）。これにより、車両補機７を早期に暖機することができる。
その後、冷媒温度Ｔｗ≦中間温度βか否かを判断し（ステップＣ０４）、このステップＣ０４がＮＯの場合には、冷却制御を禁止するように、前記ステップＣ０２に戻す。
一方、このステップＣ０４がＹＥＳの場合には、プログラムをエンドとする（ステップＣ０５）。

上記のステップＣ０２における中間温度（β）の算出方法としては、以下の第１〜第４の算出方法がある。
（１）、第１の算出方法としては、図６に示すように、プログラムがスタートすると（ステップＤ０１）、中間温度βを、
中間温度β＝（暖機温度α＋目標温度γ）×０．５（割合値：平均値）
で算出する（ステップＤ０２）。
なお、中間温度βを割合値として０．５を乗じているが、ノッキングが有りと判定された場合に、早期に冷却が必要となるため、例えば、０．８等の数値を乗じて、中間温度（β）を高い値に設定し、第１冷媒通路６の開放を早めるように制御することが可能である。
そして、プログラムをエンドとする（ステップＤ０３）。
（２）、第２の算出方法においては、図７、図８に示すように、ノッキングの有無を考慮し、ノッキングが有りでは、第１の設定値（Ｃ）を設定するとともに割合値を０．８とし、一方、ノッキングが無しでは、第２の設定値（Ｄ）を設定するととも割合値を０．５とする。ここで、第１の設定値（Ｃ）と第２の設定値（Ｄ）とは、Ｃ＜Ｄの関係にある。
そして、図７に示すように、プログラムがスタートすると（ステップＥ０１）、目標温度（γ）が第１の設定値（Ｃ：低い側の設定値）か否かを判断する（ステップＥ０２）。
このステップＥ０２がＹＥＳの場合には、中間温度（β）を、
中間温度β＝（暖機温度α＋目標温度γ）×０．８
で算出する（ステップＥ０３）。
一方、このステップＥ０２がＮＯの場合には、中間温度（β）を、
中間温度β＝（暖機温度α＋目標温度γ）×０．５
で算出する（ステップＥ０４）。
前記ステップＥ０３の処理後、又は前記ステップＥ０４の処理後は、プログラムをエンドとする（ステップＥ０５）。
（３）、第３の算出方法としては、図９、図１０に示すように、外気温度センサ２０から検出した外気温度に対して推定冷却温度を求めるものである。
このため、図１０には、外気温度に応じて推定冷却温度を決定するテーブルが設定されている。
図９に示すように、プログラムがスタートすると（ステップＦ０１）、外気温度センサ２０からの外気温度を検出し、この検出された外気温度に基づいて、図１０に示すように、推定冷却温度を推定する（ステップＦ０２）。
そして、中間温度（β）を、
中間温度β＝暖機温度α−推定冷却温度
で算出する（ステップＦ０３）。
その後、プログラムをエンドとする（ステップＦ０４）。
（４）、第４の算出方法においては、図１１、図１２に示すように、ノッキングの有無を考慮し、ノッキングが有りでは、第１の設定値（Ｃ）を設定するとともに割合値を０．８とし、一方、ノッキングが無しでは、第２の設定値（Ｄ）を設定するととも割合値を０．５とする。ここで、第１の設定値Ｃ＜第２の設定値Ｄの関係がある。
また、上記の図１０に示すように、外気温度センサ２０から検出した外気温度に対して推定冷却温度を求める。
図１１に示すように、プログラムがスタートすると（ステップＧ０１）、外気温度センサ２０からの外気温度を検出し、この検出された外気温度に基づいて、図１０に示すように、推定冷却温度を推定する（ステップＧ０２）。
そして、中間温度（β）を、
中間温度β＝暖機温度α−推定冷却温度
で算出する（ステップＧ０３）。
そして、目標温度（γ）が第１の設定値（Ｃ：低い側の設定値）か否かを判断する（ステップＧ０４）。
このステップＧ０４がＹＥＳの場合には、中間温度（β）を、
中間温度β＝（暖機温度α＋目標温度γ）×０．８
で算出する（ステップＧ０５）。
一方、このステップＧ０４がＮＯの場合には、中間温度（β）を、
中間温度β＝（暖機温度α＋目標温度γ）×０．５
で算出する（ステップＧ０６）。
前記ステップＧ０５の処理後、又は前記ステップＧ０６の処理後は、プログラムをエンドとする（ステップＧ０７）。

上記の図３のステップＡ０５における冷却制御は、図１３のフローチャートに沿って実施される。
この冷却制御は、上記の補機暖機制御によって車両補機７が暖機された後に実行されるものであって、車両補機７の暖機後に、冷媒温度（Ｔｗ）を速やかに目標温度（γ）へと制御する。具体的には、車両補機７の暖機が完了すると、制御弁１０を制御し（図２（Ｃ）参照）、第１冷媒通路６への冷媒流量を増加させ、冷却機器（ラジエータ）５による冷却を開始し、同時に、第３冷媒通路９を閉鎖し、通路水圧を高めて冷却機器５に流れる単位時間当たりの冷媒流量を増加させる。さらに、第２冷媒通路８は、開放状態に維持していることで、冷却制御中でも車両補機７の温度を保つ続けることができる。
この冷却制御の特徴とするところは、補機暖機制御の後に行われることにある。補機暖機制御が完了していると、車両補機７は一定以上の温度となっているので、第２冷媒通路８を、第３冷媒通路９と同様に、短絡通路として用いる。
これにより、冷却機器５による冷却を開始しても、急激な冷却になりにくくなる。しかも、第２冷媒通路８を用いているので、車両補機７を安定した温度に保ち続けることができる。
図１３に示すように、プログラムがスタートすると（ステップＨ０１）、制御弁１０を制御し（図２（Ｃ）参照）、第１冷媒通路６の冷媒流量を増加させる一方、第３冷媒通路９を閉鎖させる（ステップＨ０２）。
そして、冷媒温度Ｔｗ≦目標温度γか否かを判断し（ステップＨ０３）、このステップＨ０３がＮＯの場合には、前記ステップＨ０２に戻り、一方、このステップＨ０３がＹＥＳの場合には、プログラムをエンドとする（ステップＨ０４）。

次いで、上記の図３のステップＡ０６における帰還制御は、図１４のフローチャートに沿って実施される。
この帰還制御は、冷媒温度（Ｔｗ）を目標温度（γ）に保つために、制御弁１０を制御し、冷媒温度（Ｔｗ）が異常加熱温度（Ｔｓ）以上である場合には、制御弁１０に異常が発生して冷却していないと判定し、フェイルセーフバルブ２６を開弁する。
図１４に示すように、プログラムがスタートすると（ステップＩ０１）、冷媒温度Ｔｗ＞目標温度γか否かを判断する（ステップＩ０２）。
このステップＩ０２がＹＥＳの場合には、制御弁１０を制御して第１冷媒通路６を所定角度閉じる（ステップＩ０３）。つまり、第１冷媒通路６の通路開口面積を小さい側とする。
一方、このステップＩ０３がＮＯの場合には、制御弁１０を制御して第１冷媒通路６を所定角度開く（ステップＩ０４）。つまり、第１冷媒通路６の通路開口面積を大きい側とする。
前記ステップＩ０３の処理後、又は前記ステップＩ０４の処理後は、冷媒温度Ｔｗ≧異常加熱温度Ｔｓか否かを判断する（ステップＩ０５）。
このステップＩ０５がＹＥＳの場合には、フェイルセーフバルブ２６を開弁し（ステップＩ０６）、前記ステップＩ０２に戻す。
このステップＩ０５がＮＯの場合には、イグニションスイッチ１７がオフか否かを判断する（ステップＩ０７）。
このステップＩ０７がＮＯの場合には、前記ステップＩ０２に戻す。
このステップＩ０７がＹＥＳの場合には、目標温度（γ）をリセットし（ステップＩ０８）、プログラムをエンドとする（ステップＩ０９）。

以上、この発明の実施例について説明してきたが、上述の実施例の構成を請求項毎に当てはめて説明する。
先ず、請求項１に係る発明では、内燃機関２が吐出する冷媒が冷却機器５を介して内燃機関２へ還流する第１冷媒通路６を設け、内燃機関２が吐出する冷媒が車両補機７を介して内燃機関２へ還流する第２冷媒通路８を設け、内燃機関２が吐出する冷媒を内燃機関２へ還流し、かつ第１冷媒通路６及び第２冷媒通路８よりも冷却能力が小さい第３冷媒通路９を設け、第１冷媒通路６と第２冷媒通路８と第３冷媒通路９との冷媒流量を変更する少なくとも１つの制御弁１０を設ける。また、制御手段１４は、内燃機関２の温度状態に応じて冷媒の目標温度（γ）を設定する目標温度設定手段２１と、冷媒が目標温度となるように制御弁１０を制御する帰還制御手段２２と、内燃機関２が冷間状態であるときに、目標温度設定手段２１が目標温度（γ）を帰還制御時に設定する帰還制御温度（Ａ又はＢ）よりも高い暖機温度（α）に設定し、この暖機温度（α）に達するまで第１冷媒通路６の冷媒流量及び第２冷媒通路８の冷媒流量よりも第３冷媒通路９の冷媒流量が大きくなるように、制御弁１０を制御する短絡制御手段２３とを備える。さらに、制御手段１４は、内燃機関２が暖機状態になったときに第２冷媒通路８の冷媒流量を増加させて車両補機７を暖機する補機暖機制御手段２４と、車両補機７が暖機されたときに第１冷媒通路６の冷媒流量を増加させて冷媒を冷却する冷却制御手段２５とを備える。補機暖機制御手段２４は、冷媒温度（Ｔｗ）が暖機温度（α）と帰還制御温度（Ａ又はＢ）との間に設定された中間温度（β）に達するまで冷却制御を禁止する。また、補機暖機制御手段２４は、中間温度（β）を、暖機温度（α）から外気温度により推定された推定冷却温度を引いて算出する。
このような構成により、車両補機７が完全に暖機するまで車両補機７の制御を維持することができるため、車両補機７を早期に暖機できる。また、車両補機７の制御後、冷却制御を実行した場合に、車両補機７の温度低下を抑止できる。
請求項２に係る発明では、内燃機関２には、内部の異常燃焼を検出するノッキングセンサ１８を設ける。また、補機暖機制御手段２４は、中間温度（β）を、ノッキングセンサ１８による異常燃焼が検出されたときに、ノッキングセンサ１８による異常燃焼が検出されない場合と比較して高い温度に設定する。
一般的に、内燃機関２に異常燃焼が発生した場合、異常燃焼を解消するために、早期に冷却する必要がある。そこで、上記のような構成にすれば、異常燃焼が検出されたとき、中間温度（β）を高い温度に設定することで、冷却制御の開始時期を早めて、早期冷却を図ることができる。

なお、この発明においては、冷却装置４を、以下のような構成にすることも可能である。
例えば、変形例として、図１６に示すように、上記の実施例に係る冷却装置４において、ハイブリッド車両、電気車両等の電動車両に用いることができるように、動力源として、内燃機関２の代わりに電動モータ２７を冷却対象とした。具体的には、電動モータ２７において、発熱体であるコイルを覆う樹脂製のモータケースに孔部を形成し、この孔部に金属管を通して冷媒通路として用いたり、あるいは、モータケースを金属製として冷媒通路を一体に形成することも可能である。また、電気車両の場合には、内燃機関２を備えないので、スロットルボディがないことから、車両補機７としては第２主冷媒通路の第１車両補機７Ａのみが配置される。
このように、電動モータを車両に搭載した構成でも、上記の実施例と同様な作用効果を得ることができる。

また、ノッキングの発生タイミングを更に精度良く検出するように、ノッキングセンサによってノッキングを検出して、点火時期をノッキング対策でリタードする制御が作動したことを判定して、制御弁の目標温度を、例えば、１１０℃から９０℃に変更することも可能である。

この発明に係る冷却装置を、各種内燃機関に適用可能である。

２ 内燃機関
４ 冷却装置
５ 冷却機器
６ 第１冷媒通路
７ 車両補機
８ 第２冷媒通路
９ 第３冷媒通路
１０ 制御弁
１４ 制御手段
１５ ウォータポンプ
１６ 電源
１７ イグニションスイッチ
１８ ノッキングセンサ
１９ 冷媒温センサ
２０ 外気温センサ
２１ 目標温度設定手段
２２ 帰還制御手段
２３ 短絡制御手段
２４ 補機暖機制御手段
２５ 冷却制御手段

Claims (2)

1. 車両の走行に用いる内燃機関を設け、
   前記内燃機関の冷却に用いる冷媒を冷却する冷却機器を設け、
   前記内燃機関の温度状態に応じて冷媒通路を制御する制御手段を設けた車両用内燃機関の冷却装置において、
   前記内燃機関から吐出された冷媒が前記冷却機器を介して前記内燃機関へ還流する第１冷媒通路を設け、
   前記内燃機関から吐出された冷媒が車両補機を介して前記内燃機関へ還流する第２冷媒通路を設け、
   前記内燃機関から吐出された冷媒を前記内燃機関へ還流し、かつ前記第１冷媒通路及び前記第２冷媒通路よりも冷却能力が小さい第３冷媒通路を設け、
   前記第１冷媒通路と前記第２冷媒通路と前記第３冷媒通路との冷媒流量を変更する少なくとも１つの制御弁を設け、
   前記制御手段は、
   前記内燃機関の温度状態に応じて冷媒の目標温度を設定する目標温度設定手段と、
   冷媒が前記目標温度となるように前記制御弁を制御する帰還制御手段と、
   前記内燃機関が冷間状態であるときに、前記目標温度設定手段が目標温度を前記帰還制御時に設定する帰還制御温度よりも高い暖機温度に設定し、この暖機温度に達するまで前記第１冷媒通路の冷媒流量及び前記第２冷媒通路の冷媒流量よりも前記第３冷媒通路の冷媒流量が大きくなるように、前記制御弁を制御する短絡制御手段とを備え、
   さらに、前記制御手段は、
   前記内燃機関が暖機状態になったときに前記第２冷媒通路の冷媒流量を増加させて前記車両補機を暖機する補機暖機制御手段と、
   前記車両補機が暖機されたときに前記第１冷媒通路の冷媒流量を増加させて冷媒を冷却する冷却制御手段とを備え、
   前記補機暖機制御手段は、冷媒温度が前記暖機温度と前記帰還制御温度との間に設定された中間温度に達するまで冷却制御を禁止し、
   前記補機暖機制御手段は、前記中間温度を、前記暖機温度から外気温度により推定された推定冷却温度を引いて算出することを特徴とする車両用内燃機関の冷却装置。
2. 前記内燃機関には内部の異常燃焼を検出するノッキングセンサを設け、
   前記補機暖機制御手段は、前記中間温度を、前記ノッキングセンサによる異常燃焼が検出されたときに、前記ノッキングセンサによる異常燃焼が検出されない場合と比較して高い温度に設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用内燃機関の冷却装置。
   

Images