JP6286991B2 - 冷却水流通機構 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気の熱を利用して冷却水を昇温させるものであり、その冷却水を流通させる機構に関するものである。

車両のエンジンをはじめとした内燃機関は、そのシリンダ内で燃料を燃焼させた熱エネルギーにより出力を得る。このため、内燃機関は、その連続稼働時や高負荷出力時などに過熱した状態（オーバーヒート）となってしまうおそれがある。かかる状態では、シリンダやその内部のピストンなどの膨張や変形を招き、また、異常燃焼（ノッキング）が生じやすくなる。

一方、内燃機関は、その始動時や低温下での稼働時などには、温度が低い状態（オーバークール）となる。かかる状態では、燃料が効率よく気化せず、また、内燃機関の熱効率が低下することにより、内燃機関の出力や燃費を確保することができないおそれがある。
そこで、内燃機関には、その温度を調整するための冷却装置が備え付けられている。

冷却装置は、循環する冷却水の流通路を形成しており、内燃機関の内部に形成されたウォータージャケットと、冷却水の熱を放出（放熱）させるラジエータと、このラジエータをバイパスするバイパス路と、冷却水の温度が所定温度以下であればラジエータにおける冷却水の流通を遮断するサーモスタットとを備えている。
内燃機関が過熱した状態であれば、冷却水がウォータージャケット内で内燃機関の熱を吸収（吸熱）し、この冷却水がラジエータを流通するときに熱を放出（放熱）する。このようにして、内燃機関が冷却される。

一方、内燃機関の温度が低い状態であれば、ウェータージャケットを流通した冷却水はサーモスタットによりラジエータを流通せずにバイパス路を流通する。このため、冷却水はラジエータにより放熱されることなく循環し、内燃機関の過冷却が抑制される。
ただし、上記の冷却装置は、温度が低い状態の内燃機関の冷却を回避するのに留まり、内燃機関を積極的に昇温させるものではない。そこで、内燃機関から排出される排気の熱を用いて内燃機関を昇温させる装置が開発されている。

このような装置としては、上記の冷却装置に加えて、排気と冷却水との間で熱交換を行う熱交換器と、この熱交換器が介装された冷却水通路とを備えたものが挙げられる。この装置では、内燃機関から流出した冷却水が、ラジエータ又はそのバイパス路に向かう流路（以下、「ラジエータ側流路」という）と熱交換器に向かう流路（以下、「熱交換器側流路」）との二方向に分岐して流通する。このため、内燃機関の温度が低い状態であれば、熱交換器側流路を流通する冷却水が熱交換部で排気と熱交換することにより昇温され、この冷却水が環流して内燃機関を昇温させる。また、ラジエータ側流路を流通する冷却水は、バイパス路を流通して環流するため、内燃機関の昇温を妨げない。したがって、温度の低い状態の内燃機関を積極的に昇温させることができる。
このような装置に係る技術が、例えば特許文献１〜４に示されている。

特許第４６２７２１０号公報 特開２０１１−１６９５１４号公報 特開２０１１−１９６３４５号公報 特開２００８−１１５７７４号公報

しかしながら、特許文献１〜４に示されるような装置では、冷却水がラジエータ側流路と熱交換器側流路との二つの流路に分岐して流通し、ラジエータ側流路と熱交換器側流路とのそれぞれにおける冷却水の流量を制御することができない。

このため、内燃機関が過熱した状態のときには、ラジエータ側流路を流通する冷却水により内燃機関が冷却されるものの、熱交換器側流路を流通する冷却水により内燃機関の冷却が妨げられてしまう。一方、内燃機関の温度が低い状態のときには、上記のように、熱交換器側流路を流通する冷却水により内燃機関が昇温されるものの、ラジエータ側流路を流通する冷却水は昇温されないため、熱交換器側流路を流通する冷却水のみにより内燃機関が昇温する場合に比較すれば（流量配分によっては）、内燃機関の昇温が緩慢なものとなってしまう。
このように、従来の冷却水が流通する機構では、冷却水の温度の制御性を向上させることが困難であるという課題がある。

本発明の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、冷却水の温度の制御性を向上させることができるようにした、冷却水流通機構を提供することである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的として位置づけることができる。

（１）上記の目的を達成するために、本発明の冷却水流通機構は、内燃機関を冷却する冷却水の熱を放出させるラジエータと、前記内燃機関から排出された排気と前記冷却水とで熱交換させて前記冷却水に熱を吸収させる熱交換器と、前記冷却水の循環流通路であり、前記内燃機関及び前記ラジエータが介装された第一循環流通路と、前記冷却水の循環流通路であり、前記内燃機関及び前記熱交換器が介装された第二循環流通路と、前記第一循環流通路に前記冷却水を流通させる第一状態と前記第二循環流通路に前記冷却水を流通させる第二状態とを択一的に切り替える切替弁と、を備え、前記切替弁は、前記ラジエータ及び前記熱交換器の上流側に設けられた第一切替弁と、前記熱交換器の下流側に設けられた第二切替弁とを有しており、前記第一循環流通路は、前記内燃機関に設けられた第一流出口及び第二流出口から流出した前記冷却水が、前記内燃機関に設けられた流入口に流入する経路であり、前記第二循環流通路は、前記第一流出口から流出した前記冷却水が、前記流入口に流入する経路であり、前記第一切替弁は、前記第一流出口を含む前記循環流通路において、前記第一循環流通路と前記第二循環流通路との連結部分に設けられ、前記第二切替弁は、前記第二流出口を含む前記循環流通路において、前記第一循環流通路と前記第二循環流通路との連結部分に設けられることを特徴としている。
なお、前記第一循環流通路には前記熱交換器が介装されておらず、また、前記第二循環流通路には前記ラジエータが介装されていない。

（２）前記冷却水の熱を放出させ、暖房の熱源となるヒータコアを備え、前記第二循環流通路には、前記ヒータコアが介装されたことが好ましい。
（３）前記内燃機関を流通する前記冷却水の温度を検出する内燃機関温度センサと、前記熱交換器を流通する前記冷却水の温度又は圧力を検出する熱交換器センサと、前記内燃機関温度センサにより検出された温度と前記熱交換器センサにより検出された温度又は圧力とに基づいて前記切替弁を切り替える制御装置と、を備えたことが好ましい。

（４）前記制御装置は、前記内燃機関温度センサにより検出された温度が前記内燃機関の過熱した状態を示していれば、前記切替弁により前記第一状態に切り替える内燃機関保護制御を実施することが好ましい。
なお、前記内燃機関温度センサにより検出された温度が前記内燃機関の過熱した状態を示すとは、前記内燃機関温度センサにより検出された温度が予め設定されたエンジン第一所定温度以上となることをいう。

（５）前記制御装置は、前記熱交換器センサにより検出された温度又は圧力が前記熱交換器の過熱した状態を示していれば、前記切替弁により前記第二状態に切り替える熱交換器保護制御を実施することが好ましい。
なお、前記熱交換器センサにより検出された温度又は圧力が前記熱交換器の過熱した状態を示すとは、前記熱交換器センサにより検出された温度又は圧力が予め設定された熱交換器所定温度又は熱交換器所定圧力以上となることをいう。

（６）前記制御装置は、前記熱交換器保護制御において前記冷却水を圧送するウォーターポンプの圧送量を、前記内燃機関保護制御において前記冷却水を圧送する前記ウォーターポンプの圧送量よりも大きくすることが好ましい。
（７）前記制御装置は、前記内燃機関温度センサにより検出された温度が予め設定された所定温度未満であれば、前記切替弁により前記第二状態に切り替える冷却水昇温制御を実施することが好ましい。
なお、前記所定温度とは、予め設定されたエンジン第三所定温度である。

（８）前記制御装置は、前記冷却水昇温制御において、前記内燃機関温度センサにより検出された温度が低くなるに従って前記冷却水を圧送するウォーターポンプの圧送量を大きくすることが好ましい。

本発明の冷却水流通機構によれば、内燃機関が過熱した状態にときに、切替弁により第一状態に切り替えれば、内燃機関で熱を吸収した冷却水がラジエータで熱を放出することにより、内燃機関を速やかに冷却することができる。一方、内燃機関の温度が低い状態のときに、切替弁により第二状態に切り替えれば、熱交換器で排気から熱を吸収した冷却水が内燃機関を流通することにより、内燃機関を速やかに昇温させることができる。このように、切替弁により第一状態又は第二状態に切り替えることで、内燃機関を速やかに適温にすることができ、冷却水の温度の制御性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る冷却水流通機構を模式的に示す全体図である。なお、図１では、冷却水の流通方向を実線の矢印で示し、排気の流通方向を破線の矢印で示している。 本発明の一実施形態に係る冷却水流通機構の制御手順の一例を示すフローチャートである。 図２に示す熱交換器保護制御のサブルーチンを示すフローチャートである。 図２に示すエンジン保護制御のサブルーチンを示すフローチャートである。 図２に示す冷態初期制御のサブルーチンを示すフローチャートである。 図２に示す通常冷却制御のサブルーチンを示すフローチャートである。 図２に示す冷却水昇温制御のサブルーチンを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の冷却水流通機構は、内燃機関の内部だけでなく内燃機関の排気系周辺まで流路を延長して冷却水を流通させるものである。この冷却水は、熱を吸収する吸熱媒体であるとともに、熱を放出する放熱媒体でもある。本実施形態では、冷却水が内燃機関の温度を調節する熱媒体として用いられている。冷却水は、吸熱媒体として機能するときには内燃機関又はその排気から熱を吸収し、放熱媒体として機能するときには外気又は内燃機関との熱交換により熱を放出する。
なお、本実施形態では、内燃機関として車両のエンジンを例に挙げて説明する。また、冷却水又は排気が流通する方向を基準に上流及び下流を定める。

〔一実施形態〕
［１．構成］
図１に示すように、冷却水流通機構は、冷却水が循環して流通する二系統の経路（「循環流通路」と略称する）２０，３０を備えている。一方の循環流通路（以下、「第一循環流通路」という）２０にはラジエータ１０が介装され、他方の循環流通路（以下、「第二循環流通路」という）３０には熱交換器１３が介装されている。
循環流通路２０，３０は、一部の経路が共通であり、その共通箇所にエンジン１が介装されている。すなわち、循環流通路２０，３０では、エンジン１から流出した冷却水がエンジン１に環流する。

循環流通路２０，３０の共通箇所の各端部には、切替弁１５ａ，１５ｂ（以下、これらをまとめて示すときには「切替弁１５」という）が設けられている。切替弁１５は、制御装置５０によって切り替えられる。なお、一方の切替弁（以下、「第一切替弁」という）１５ａがラジエータ１０及び熱交換器１３の上流側に設けられ、他方の切替弁（以下、「第二切替弁」という）１５ｂが熱交換器１３の下流側に設けられている。
以下、エンジン１及びその周辺構成を説明したうえで、第一循環流通路２０，第二循環流通路３０，切替弁１５，制御装置５０の順に説明する。

［１−１．エンジン及びその周辺の構成］
エンジン１は、シリンダ１ａ（一箇所のみ符号を付す）内で燃料を燃焼させた熱エネルギーにより出力を得る内燃機関である。なお、図１では四つのシリンダ１ａを例示するが、シリンダ１ａは、少なくとも一つ形成されていればよく、三つ以下でもよいし五つ以上でもよい。
シリンダ１ａの周囲には、冷却水が流通するウォータージャケット１ｂ（破線で示す）が形成されている。冷却水がウォータージャケット１ｂを流通し、冷却水とエンジン１とが熱交換することで、エンジン１の温度が調節される。

エンジン１には、冷却水が流入する一つの流入口１ｃと、冷却水が流出する二つの流出口１ｄ，１ｅとが形成されている。流入口１ｃと流出口１ｄ，１ｅとの間には、上記のウォータージャケット１ｂが設けられている。流入口１ｃから流入した冷却水は、ウォータージャケット１ｂを経て分岐し、一方の流出口１ｄ（以下、「第一流出口」という）と他方の流出口１ｅ（以下、「第二流出口」という）とのそれぞれから流出する。

エンジン１の流入口１ｃの直上流には、ウォーターポンプ１４が備え付けられている。ウォーターポンプ１４は、冷却水を循環流通路２０，３０内で循環させるべく圧送するものである。ウォーターポンプ１４により圧送された冷却水は、流入口１ｃからエンジン１の内部に流入する。
ここでは、ウォーターポンプ１４として、図示省略するバッテリから給電されて作動する電動のものを用いている。このウォーターポンプ１４は、制御装置５０に制御線を介して接続されており、制御装置５０により圧送量（回転数）Ｑ_Wが制御される。なお、従来のウォーターポンプとしては、エンジン回転数に応じて圧送量が変動するものが知られているが、ここで用いるウォーターポンプ１４は、エンジン回転数とは独立して圧送量Ｑ_Wが制御される。

エンジン１の排気側には、排気が流通する順に、エキゾーストマニホールド（以下、「エキマニ」と略称する）２と排気管３とが接続されている。これらのエキマニ２及び排気管３により排気の流通路が形成されている。
エキマニ２は、シリンダ１ａから排出される排気を排気管３に導くものである。シリンダ１ａが複数形成されたエンジン１では、各シリンダ１ａから排出された排気を合流させて排気管３に導くような形状とされる。

排気管３には、排気を浄化するための排気浄化装置４が介装されている。排気浄化装置４は、排気を浄化する触媒４ａを有する。この触媒４ａは、排気の熱によって昇温されることで活性化する。逆に言えば、触媒４ａは、昇温されるまでは不活性である。
触媒４ａは、例えば金属或いはセラミックス等からなるハニカム状の担体に担持され、排気中の成分に対する酸化能を有する。触媒４ａとしては、排気に含まれる炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の三成分を酸化させる三元触媒を用いることができる。
排気管３の排気浄化装置４よりも下流には、詳細を後述する熱交換器１３が設けられている。

［１−２．第一循環流通路］
第一循環流通路２０は、おもに冷却水の放熱（冷却）に係る経路であり、エンジン１の二つの流出口１ｄ，１ｅから流出した冷却水が一つの流入口１ｃに流入する経路である。この第一循環流通路２０は、第一流出口１ｄからの冷却水が流入口１ｃに環流するラジエータ側環流通路２１と、第二流出口１ｅからの冷却水が流入口１ｃに環流するヒータコア側環流通路２２とを有する。

以下、ラジエータ側環流通路２１について、エンジン１を起点としたときに冷却水が流通する順に説明する。
エンジン１の第一流出口１ｄの下流には、詳細を後述する第一切替弁１５ａが介装されている。なお、エンジン１から第一切替弁１５ａまでの経路は、後述する第二循環流通路３０と共通である。

第一切替弁１５ａの下流では、第一循環流通路２０における冷却水の流通先が二つに分岐している。分岐先の一方にはラジエータ１０が介装され、他方はラジエータ１０をバイパスするバイパス路２１ａとなっている。
分岐先の一方を流通する冷却水は、ラジエータ１０の内部を流通する。ラジエータ１０は、冷却水の熱を放出させるものである。具体的に言えば、ラジエータ１０は、その内部を流通する冷却水と外気とを熱交換させることで、冷却水の熱を放出させるものである。

ラジエータ１０の下流には、サーモスタット１１が介装されている。サーモスタット１１は、冷却水の温度（水温）が所定温度よりも高くなるとラジエータ１０側の流路を開放し、逆に、冷却水の温度が所定温度よりも低くなるに連れてラジエータ１０側の流路の開度を小さくし、冷却水の温度が更に低くなるとラジエータ１０側の流路を閉鎖する弁である。サーモスタット１１は、その閉鎖時にはラジエータ１０からの冷却水の流通を遮断し、その開放時にラジエータ１０からの冷却水を流通可能にする。なお、ラジエータ１０側の流路が開放される所定温度は、例えば７５℃や８０℃である。

サーモスタット１１の下流には、上述のバイパス路２１ａの下流端部が接続されており、この接続部の下流には、上記のウォーターポンプ１４が設けられている。
すなわち、サーモスタット１１の開放時には、サーモスタット１１の下流において、ラジエータ１０を経由した冷却水とバイパス路２１ａを経由した冷却水とが合流する。一方、サーモスタット１１の閉鎖時には、バイパス路２１ａのみを冷却水が流通し、ラジエータ１０には冷却水が流通しない。

このように、ラジエータ側環流通路２１では、エンジン１の第一流出口１ｄから流出した冷却水が、ラジエータ１０及びサーモスタット１１を経て、又は、バイパス路２１ａを経て、エンジン１の流入口１ｃに環流する。

次に、ヒータコア側環流通路２２について、エンジン１を起点としたときに冷却水が流通する順に説明する。
ヒータコア側環流通路２２には、上流から順に、エンジン水温センサ（内燃機関温度センサ）９０，詳細を後述する第二切替弁１５ｂ，ヒータコア１２，サーモスタット１１，ウォーターポンプ１４が設けられている。

エンジン水温センサ９０は、冷却水の温度Ｅ_T（以下、「エンジン水温Ｅ_T」という）を検出するものである。このエンジン水温センサ９０は、エンジン１の第二流出口１ｅの直下流に設けられている。このエンジン水温センサ９０により検出されたエンジン水温Ｅ_Tの情報は、制御装置５０に伝達される。
なお、エンジン１から流出した直後の冷却水の温度は、エンジン１の内部を流通する冷却水の温度と略等しい。このため、エンジン水温センサ９０は、エンジン１を流通する冷却水の温度を検出するものといえる。

ヒータコア１２は、車室内に送風される空気と冷却水とを熱交換させて車室内を暖めるものであり、暖房の熱源となるものである。このため、ヒータコア１２は、冷却水を放熱させるものともいえる。なお、ヒータコア１２は、図示省略する空調ユニットの空調ケース内に設けられている。
ヒータコア１２とラジエータ１０とを流通する冷却水の量が同じであれば、ヒータコア１２による冷却水の放熱量よりもラジエータ１０による冷却水の放熱量が大きい。つまり、ヒータコア１２よりもラジエータ１０の方が放熱効率がよい。言い換えれば、ヒータコア１２による冷却水の放熱量とラジエータ１０による冷却水の放熱量とを同量にするには、ラジエータ１０における冷却水の流通量よりもヒータコア１２における冷却水の流通量を大きくすることが必要となる。

このヒータコア１２には、車室内に送風するブロアファン１２ａが付設されている。ブロアファン１２ａを作動させれば、ヒータコア１２における冷却水との熱交換によって暖められた空気が車室内に送風される。このブロアファン１２ａは、制御線を介して制御装置５０に接続されており、制御装置５０により動作が制御される。

なお、ヒータコア側環流通路２２のサーモスタット１１よりも下流側の経路は、上記のラジエータ側環流通路２１のサーモスタット１１よりも下流側の経路と共通である。ただし、ヒータコア側環流通路２２では、サーモスタット１１が開放時であっても閉鎖時であっても冷却水が流通可能となっている。
このように、ヒータコア側環流通路２２では、エンジン１の第二流出口１ｅから流出した冷却水が、ヒータコア１２を経て、エンジン１の流入口１ｃに環流する。

［１−３．第二循環流通路］
第二循環流通路３０は、おもに冷却水の吸熱（昇温）に係る経路であり、エンジン１の第一流出口１ｄから流出した冷却水が流入口１ｃに流入する経路である。
以下、第二循環流通路３０について、エンジン１を起点としたときに冷却水が流通する順に説明する。
第二循環流通路３０には、上流から順に、詳細を後述する第一切替弁１５ａ，熱交換器１３，熱交換器水温センサ（熱交換器センサ）９１，詳細を後述する第二切替弁１５ｂ，ヒータコア１２，サーモスタット１１，ウォーターポンプ１４が設けられている。

熱交換器１３は、排気管３を流通する排気と冷却水とで熱交換させるものである。通常、排気の温度は冷却水の温度よりも高いため、熱交換器１３を流通する冷却水は、排気と熱交換することで昇温する。このため、熱交換器１３は、排気と冷却水とで熱交換させて冷却水に熱を吸収させるものといえる。
熱交換器１３としては、排気管３の外周に冷却水が流通する配管を巻き付けたものや、これに熱交換効率を向上させるためのフィンを設けたものなどを用いることができる。

熱交換器水温センサ９１は、冷却水の温度Ｈ_T（以下、「熱交換器水温Ｈ_T」という）を検出するものである。この熱交換器水温センサ９１は、熱交換器１３の直下流に設けられている。この熱交換器水温センサ９１により検出された熱交換器水温Ｈ_Tの情報は、制御装置５０に伝達される。
なお、熱交換器１３の直下流における冷却水の温度は、熱交換器１３の内部を流通する冷却水の温度と略等しい。このため、熱交換器水温センサ９１は、熱交換器１３を流通する冷却水の温度を検出するものといえる。

第二循環流通路３０の第二切替弁１５ｂよりも下流側の経路は、上記のヒータコア側環流通路２２の第二切替弁１５ｂよりも下流側の経路と同様である。
このように、第二循環流通路３０では、エンジン１の第一流出口１ｄから流出した冷却水が、熱交換器１３及びヒータコア１２を経て、エンジン１の流入口１ｃに環流する。

［１−４．切替弁］
切替弁１５は、第一循環流通路２０に冷却水を流通させる第一状態と、第二循環流通路３０に冷却水を流通させる第二状態とを択一的に切り替えるものである。
以下、第一切替弁１５ａ及び第二切替弁１５ｂのそれぞれについて具体的に説明する。なお、第一切替弁１５ａ及び第二切替弁１５ｂは、それぞれ制御装置５０に制御線を介して接続されており、その切り替え状態を制御装置５０により制御される。各切替弁１５ａ，１５ｂには、電磁弁を用いることができる。

第一切替弁１５ａは、一つの流入口１５１と二つの流出口１５２，１５３とを有する三方弁である。ここで、二つの流出口１５２，１５３のうち、第一循環流通路２０に接続された一方を第一流出口１５２と呼び、第二循環流通路３０に接続された他方を第二流出口１５３と呼ぶ。この第一切替弁１５ａは、下記の〈ｉ〉及び〈ｉｉ〉の何れか一方の状態に排他的に切り替わる。
〈ｉ〉 流入口１５１と第一流出口１５２とを連通させるとともに、
流入口１５１と第二流出口１５３との連通を遮断する。
〈ｉｉ〉 流入口１５１と第一流出口１５２との連通を遮断するとともに、
流入口１５１と第二流出口１５３とを連通させる。

流入口１５１には、エンジン１の第一流出口１ｄからの冷却水が流入する。
また、第一流出口１５２では、上記〈ｉ〉の状態のときにラジエータ１０又はそのバイパス路２１ａへの冷却水が流出する。一方、第二流出口１５３では、上記〈ｉｉ〉の状態のときに熱交換器１３への冷却水が流出する。

第二切替弁１５ｂは、二つの流入口１５４，１５５と一つの流出口１５６とを有する三方弁である。ここで、二つの流入口１５４，１５５のうち、第一循環流通路２０に接続された一方を第一流入口１５４と呼び、第二循環流通路３０に接続された他方を第二流入口１５５と呼ぶ。この第二切替弁１５ｂは、下記の〈ｉｉｉ〉及び〈ｉｖ〉の何れか一方の状態に排他的に切り替わる。
〈ｉｉｉ〉第一流入口１５４と流出口１５６とを連通させるとともに、
第二流入口１５５と流出口１５６との連通を遮断する。
〈ｉｖ〉 第一流入口１５４と流出口１５６との連通を遮断するとともに、
第二流入口１５５と流出口１５６とを連通させる。

第一流入口１５４には、上記〈ｉｉｉ〉の状態のときにエンジン１の第二流出口１ｅからの冷却水が流入する。一方、第二流入口１５５には、上記〈ｉｖ〉の状態のときに熱交換器１３からの冷却水が流入する。
また、流出口１５６では、ヒータコア１２への冷却水が流出する。

第一切替弁１５ａが上記〈ｉ〉の状態のときには第二切替弁１５ｂが上記〈ｉｉｉ〉の状態に切り替えられる。このときの冷却水は、第一循環流通路２０を流通し、第二循環流通路３０を流通しない。言い換えれば、第二循環流通路３０が冷却水の流通路から切り離され、冷却水の流通路として、第一循環流通路２０により閉回路が形成される。このときの第二循環流通路３０は、冷却水の流通が遮断されるため、密閉状態となる。
つまり、第一切替弁１５ａが上記〈ｉ〉の状態であって第二切替弁１５ｂが上記〈ｉｉｉ〉の状態にされると、第一循環流通路２０に冷却水を流通させる第一状態となる。

また、第一切替弁１５ａが上記〈ｉｉ〉の状態のときには第二切替弁１５ｂが上記〈ｉｖ〉の状態に切り替えられる。このときの冷却水は、第二循環流通路３０を流通し、第一循環流通路２０を流通しない。言い換えれば、第一循環流通路２０が冷却水の流通路から切り離され、冷却水の流通路として、第二循環流通路３０により閉回路が形成される。このときの第一循環流通路２０は、冷却水の流通が遮断されるため、密閉状態となる。
つまり、第一切替弁１５ａが上記〈ｉｉ〉の状態であって第二切替弁１５ｂが上記〈ｉｖ〉の状態にされると、第二循環流通路３０に冷却水を流通させる第二状態となる。
なお、第一切替弁１５ａが上記〈ｉ〉の状態のときには第二切替弁が上記〈ｉｖ〉に切り替えられることはなく、また、第一切替弁１５ａが上記〈ｉｉ〉の状態のときには第二切替弁が上記〈ｉｉｉ〉の状態に切り替えられることはない。

［１−５．制御装置］
制御装置５０は、少なくとも冷却水の流通を制御する機能を持った電子制御装置であり、例えばマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして構成される。
この制御装置５０は、入力側に接続された各種センサ類からの情報に基づいて、第一切替弁１５ａ，第二切替弁１５ｂ，ウォーターポンプ１４及びブロアファン１２ａのそれぞれについて制御する。

まず、制御装置５０の入力側に接続された各種センサ類について説明する。
制御装置５０の入力側には、上記のエンジン水温センサ９０及び熱交換器水温センサ９１と、温度センサ９２と、エアコンスイッチ９３とが接続されている。なお、エンジン水温センサ９０及び熱交換器水温センサ９１については前述の通りであり、ここでの説明は省略する。
温度センサ９２は、車室内の温度（気温）Ａ_Tを検出するものである。この温度センサ９２により検出された温度Ａ_T（以下、「車室内温度Ａ_T」という）の情報は、制御装置５０に伝達される。

エアコンスイッチ（ＳＷ）９３は、車両の乗員により操作されるものであり、エアコン（空調）に関するさまざまな操作が入力されるインターフェースである。ここでは、エアコンスイッチ９３について、暖房に係る点に着目して説明する。
エアコンスイッチ９３は、車両の乗員が暖房を要求するときにＯＮ操作され、乗員が暖房を要求しないときにはＯＦＦ操作される。このエアコンスイッチ９３は、ＯＮ操作されるとＯＮ信号を出力し、ＯＦＦ操作されるとＯＦＦ信号を出力する。これらのＯＮ/ＯＦＦ信号は、制御装置５０に伝達される。また、車両の乗員は、暖房を要求するときに、エアコンスイッチ９３を介して暖房の設定温度Ａ_TSを入力することもできる。この場合、エアコンスイッチ９３からの設定温度Ａ_TSの情報が制御装置５０に伝達される。

なお、車両の乗員は、エアコンスイッチ９３を介して、所望の風量やエアコンの自動運転などを入力することができる。風量やエアコンに自動運転を指示する情報は、制御装置５０に伝達される。制御装置５０は、エアコンの自動運転を指示する情報が入力されると、適当な風量及び設定温度Ａ_TSを算出する。この制御装置５０は、風量の情報が入力され、又は、風量が算出されると、その風量に応じてブロアファン１２ａを作動させる。

次に、制御装置５０により実施される各種の制御について説明する。
各種の制御は、第一循環流通路２０に冷却水を流通させる第一状態に切り替える制御と第二循環流通路３０に冷却水を流通させる第二状態に切り替える制御との二つに大別することができる。前者の制御では、第一切替弁１５ａが上記〈ｉ〉の状態に切り替えられるとともに、第二切替弁１５ｂが上記〈ｉｉｉ〉の状態に切り替えられる。後者の制御では、第一切替弁１５ａが上記〈ｉｉ〉の状態に切り替えられるとともに、第二切替弁１５ｂが上記〈ｉｖ〉の状態に切り替えられる。

前者の制御としては、エンジン保護制御，冷態初期制御及び通常冷却制御が挙げられる。後者の制御としては、熱交換器保護制御及び冷却水昇温制御が挙げられる。なお、制御装置５０は、各種の制御のうち何れか一つの制御を実施しているときには、その他の制御を実施しない。なおまた、制御装置５０は、エンジン１が始動されると各種の制御を実施し、エンジン１の停止中には各種の制御を実施しない。
以下の説明では、熱交換器保護制御，エンジン保護制御，冷態初期制御，通常冷却制御及び冷却水昇温制御の順に各制御を説明する。

［１−５−１．熱交換器保護制御］
熱交換器保護制御は、熱交換器１３が過熱した状態になることを回避して、熱交換器１３を保護するための制御である。
熱交換器保護制御の開始条件は、熱交換器水温Ｈ_Tが熱交換器１３の過熱した状態を示すことである。具体的に言えば、熱交換器水温Ｈ_Tが熱交換器所定温度Ｈ_P以上となることである。

熱交換器所定温度Ｈ_Pとは、熱交換器１３が耐熱可能な上限温度よりも安全マージン分だけ低い温度として、予め実験的又は経験的に設定されたものである。この熱交換器所定温度Ｈ_Pとしては、例えば９５℃や９８℃といった温度を用いることができる。
熱交換器保護制御の終了条件は、熱交換器水温Ｈ_Tが熱交換器所定温度Ｈ_P未満となること、即ち開始条件が不成立となることである。
なお、熱交換器保護制御のハンチングを回避すべく、上記の終了条件に替えて、熱交換器水温Ｈ_Tが、熱交換器所定温度Ｈ_Pから第一所定温度Ｔ_P1（例えば２℃や３℃）だけ低い温度よりも低くなったことを終了条件としてもよい。

熱交換器保護制御では、切替弁１５が制御されて、冷却水の流通状態が第二状態に切り替えられる。このうえで、ウォーターポンプ１４の圧送量Ｑ_Wが、熱交換器１３を速やかに冷却するのに適した第一圧送量Ｑ_W1に制御される。この第一圧送量Ｑ_W1としては、例えばウォーターポンプ１４の最大圧送量を用いることができる。なお、第一圧送量Ｑ_W1は、ウォーターポンプ１４の最大圧送量に固定するものに限らず、熱交換器水温Ｈ_Tが高くなるに従って大きくなるようにしてもよい。

［１−５−２．エンジン保護制御］
エンジン保護制御（内燃機関保護制御）は、エンジン１が過熱した状態になることを回避して、エンジン１を保護するための制御である。
エンジン保護制御の開始条件は、エンジン水温Ｅ_Tがエンジン１の過熱した状態を示していることである。具体的に言えば、エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第一所定温度Ｅ_P1以上となることである。

エンジン第一所定温度Ｅ_P1とは、エンジン１が過熱した状態（オーバーヒート）か否かを判定する閾値として、予め実験的又は経験的に設定された温度である。このエンジン第一所定温度Ｅ_P1としては、例えば９５℃や９８℃といった温度を用いることができる。
エンジン保護制御の終了条件は、エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第一所定温度Ｅ_P1未満になること、即ち開始条件が不成立となることである。
なお、エンジン保護制御のハンチングを回避すべく、上記の終了条件に替えて、エンジン水温Ｅ_Tが、エンジン第一所定温度Ｅ_P1から第二所定温度Ｔ_P2（例えば２℃や３℃）だけ低い温度よりも低くなったことを終了条件としてもよい。

エンジン保護制御では、切替弁１５が制御されて、冷却水の流通状態が第一状態に切り替えられる。このうえで、ウォーターポンプ１４の圧送量Ｑ_Wが、エンジン１を速やかに冷却するのに適した第二圧送量Ｑ_W2に制御される。この第二圧送量Ｑ_W2は、熱交換器保護制御に係る第一圧送量Ｑ_W1よりも小さく設定される。逆に言えば、熱交換器保護制御の第一圧送量Ｑ_W1は、エンジン保護制御の第二圧送量Ｑ_W2よりも大きく設定される。これは、エンジン保護制御ではラジエータ１０で冷却水を放熱させるのに対し、熱交換器保護制御ではラジエータ１０よりも放熱効率の低いヒータコア１２で放熱させるからである。
なお、第二圧送量Ｑ_W2として、熱交換器保護制御に係る第一圧送量Ｑ_W1と同様に、ウォーターポンプ１４の最大圧送量を用いることができ、これに替えて、エンジン水温Ｅ_Tが高くなるに従って大きくなるようにしてもよい。

［１−５−３．冷態初期制御］
冷態初期制御は、冷却水の流通を抑えて、エンジン１の暖機を促進する制御である。言い換えれば、シリンダ１ａ内での燃焼による熱エネルギーによってエンジン１の暖機を促進する制御である。この冷態初期制御は、エンジン１の冷態始動直後（冷態始動初期）や低温下での稼働時などのエンジン１が冷態（オーバークール）であるときに実施される。
冷態初期制御の開始条件は、エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第二所定温度Ｅ_P2未満となることである。

エンジン第二所定温度Ｅ_P2とは、排気浄化装置４の触媒４ａが活性化したか否かを判定する閾値として、予め実験的又は経験的に設定された温度である。このエンジン第二所定温度Ｅ_P2は、エンジン第一所定温度Ｅ_P1よりも低い温度に設定されている。エンジン第二所定温度Ｅ_P2としては、例えば５０℃や６０℃といった温度を用いることができる。
冷態初期制御の終了条件は、エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第二所定温度Ｅ_P2以上となること、即ち開始条件が不成立となることである。

なお、上記の終了条件に替えて、冷態初期制御の実施時間ｔが、所定時間ｔ_Pを超えることを終了条件としてもよい。所定時間ｔ_Pとは、触媒４ａが活性化するまで待機する時間として予め実験的又は経験的に設定されたものである。この所定時間ｔ_Pとしては、例えば３０秒や４０秒といった時間を用いることができる。

冷態初期制御では、切替弁１５が制御されて、冷却水の流通状態が第一状態に切り替えられる。このうえで、ウォーターポンプ１４の圧送量Ｑ_Wが、上記の第一圧送量Ｑ_W1や第二圧送量Ｑ_W2よりも小さい第三圧送量Ｑ_W3に制御される。
第三圧送量Ｑ_W3とは、エンジン水温Ｅ_Tの信頼性を確保できる範囲内での最小の圧送量をいう。

冷却水は、ウォーターポンプ１４により圧送されなければ、冷却水が充填された領域の上部と下部とで温度差が生じてしまう。このため、ここでは第三圧送量Ｑ_W3で冷却水を圧送して冷却水の充填領域における温度差を解消することにより、エンジン水温センサ９０による検出されるエンジン水温Ｅ_Tの信頼性を確保している。

［１−５−４．通常冷却制御］
通常冷却制御は、エンジン１の温度を適温に維持するための制御である。ここでいう適温とは、エンジン１が過熱した状態の温度よりも低く、且つ、エンジン１が冷態の温度よりも高い温度をいう。この通常冷却制御は、適温のエンジン１を始動した時や通常走行時などに実施される。
通常冷却制御の開始条件は、以下の〈条件Ａ１〉又は〈条件Ａ２〉を満たすことである。
〈条件Ａ１〉エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第三所定温度Ｅ_P3以上となること。
〈条件Ａ２〉暖房要求が有り、且つ、車室内温度Ａ_Tが暖房の設定温度Ａ_TS以上となること。

エンジン第三所定温度Ｅ_P3とは、サーモスタット１１が開弁しているか否かを判定する閾値として、予め実験的又は経験的に設定された温度である。このエンジン第三所定温度Ｅ_P3は、エンジン第一所定温度Ｅ_P1とエンジン第二所定温度Ｅ_P2との間の温度に設定されている。エンジン第三所定温度Ｅ_P3としては、上記のサーモスタット１１の開弁温度と同様に７５℃や８０℃といった温度を用いることができる。

なお、冷却水を冷却するラジエータ１０の下流にサーモスタット１１が設けられているのに対し、エンジン１の第二流出口１ｅの直下流にエンジン水温センサ９０が設けられている。このため、同時点においては、サーモスタット１１における冷却水の温度よりもエンジン水温Ｅ_Tの方が高くなることが考えられる。かかる点を考慮して、エンジン第三所定温度Ｅ_P3が設定されてもよい。この場合、エンジン第三所定温度Ｅ_P3は、サーモスタット１１が開弁する温度よりも２℃又は３℃といった所定温度だけ高い温度が設定される。

通常冷却制御の終了条件は、上記の〈条件Ａ１〉及び〈条件Ａ２〉の何れもが不成立となることである。具体的に言えば、下記の〈条件Ｂ１〉及び〈条件Ｂ２〉の何れもが成立することである。なお、〈条件Ｂ１〉は〈条件Ａ１〉が不成立の場合であり、〈条件Ｂ２〉は〈条件Ａ２〉が不成立の場合である。
〈条件Ｂ１〉エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第三所定温度Ｅ_P3未満となること。
〈条件Ｂ２〉暖房要求が有り、且つ、車室内温度Ａ_Tが暖房の設定温度Ａ_TS未満となること。
上記の〈条件Ｂ２〉は、暖房要求が無い場合にも成立する。

なお、通常冷却制御のハンチングを回避すべく、上記の終了条件に替えて、下記の〈条件Ｂ１′〉及び〈条件Ｂ２′〉の何れもが成立したことを終了条件としてもよい。
〈条件Ｂ１′〉エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第三所定温度Ｅ_P3から第三所定温度Ｔ_P3（例えば２℃や３℃）だけ低い温度よりも低くなったこと。
〈条件Ｂ２′〉暖房要求が有り、且つ、車室内温度Ａ_Tが暖房の設定温度Ａ_TSから第四所定温度Ｔ_P4（例えば２℃や３℃）だけ高い温度（又は低い温度）よりも低くなったこと。
この〈条件Ｂ２′〉では、車室内温度Ａ_Tと比較される閾値として、設定温度Ａ_TSに第四所定温度Ｔ_P4だけ高い温度（又は低い温度）を用いるため、かかる閾値に幅を与えることができる。

通常冷却制御では、切替弁１５が制御されて、冷却水の流通状態が第一状態に切り替えられる。このうえで、ウォーターポンプ１４の圧送量Ｑ_Wが、エンジン１を適温に維持するのに適した第四圧送量Ｑ_W4に制御される。
この第四圧送量Ｑ_W4は、例えば制御装置５０によりエンジン水温Ｅ_Tに基づいて算出され、エンジン水温Ｅ_Tによって変動しうる。

［１−５−５．冷却水昇温制御］
冷却水昇温制御は、排気熱を利用して冷却水の温度を昇温させる制御である。この冷却水昇温制御では、熱交換器１３で冷却水と排気とを熱交換させることにより、冷却水を昇温させる。なお、冷却水と熱交換する排気は、触媒４ａにより酸化されることで、酸化熱により昇温されている。この冷却水昇温制御は、エンジン１が冷態始動された際には、上記の冷態初期制御に続いて実施される。なお、冷却水昇温制御は、触媒４ａが活性化していることを前提に実施される。

冷却水昇温制御の開始条件は、上記の通常冷却制御の終了条件を満たすことである。
冷却水昇温制御の終了条件は、上記の通常冷却制御の開始条件を満たすことである。
冷却水昇温制御では、切替弁１５が制御されて、冷却水の流通状態が第二状態に切り替えられる。このうえで、ウォーターポンプ１４の圧送量Ｑ_Wが、ヒータコア１２によって送風空気が効率よく暖められるのに適した、又は、エンジン１を速やかに暖気させるのに適した第五圧送量Ｑ_W5に制御される。

例えば、第五圧送量Ｑ_W5は、制御装置５０によりエンジン水温Ｅ_Tや熱交換器水温Ｈ_Tに基づいて算出され、水温Ｅ_T，Ｈ_Tによって変動しうる。この第五圧送量Ｑ_W5は、エンジン水温Ｅ_Tが低くなるに従って大きくなるように設定することができる。
冷却水昇温制御では、冷却水が熱交換器１３で昇温されるとともに、冷却水がヒータコア１２で放熱される。また、冷却水の圧送量によって、熱交換器１３における冷却水の吸熱量とヒータコア１２における冷却水の放熱量との割合が変化し得る。これらより、暖房を優先する場合には、ヒータコア１２における冷却水の放熱量が最大になるような圧送量を第五圧送量Ｑ_W5に設定するとよい。また、エンジン１の暖機を優先する場合には、熱交換器１３における冷却水の吸熱量がヒータコア１２における冷却水の放熱量よりも大きく、これらの熱量の差が最大になるように第五圧送量Ｑ_W5に設定するとよい。

［２．フローチャート］
次に、図２及びこの詳細を説明する図３〜図７のフローチャートを用いて、制御装置５０により実施される制御手順の一例について説明する。なお、フローチャートは、エンジン１が始動されると所定の制御周期で実施され、エンジン１が停止されると終了する。なおまた、フローチャート中の各ステップは、制御装置５０のハードウェアに割り当てられた各機能がソフトウェア（コンピュータプログラム）によって動作することで実施される。

ステップＳ１では、熱交換器水温Ｈ_Tが熱交換器所定温度Ｈ_P以上か否かを判定する。このステップＳ１では、熱交換器保護制御の開始条件の成否を判定している。
熱交換器水温Ｈ_Tが熱交換器所定温度Ｈ_P以上であればステップＳ１０へ移行し、熱交換器水温Ｈ_Tが熱交換器所定温度Ｈ_P未満であればステップＳ２へ移行する。

ステップＳ１０では、熱交換器保護制御を実施する。この熱交換器保護制御について、図３を用いて説明する。
ステップＳ１２では、切替弁１５により第二状態に切り替える。そしてステップＳ１４へ移行する。
ステップＳ１４では、ウォーターポンプ１４の圧送量Ｑ_Wを第一圧送量Ｑ_W1にする。

熱交換器保護制御の終了条件として、その開始条件の不成立（ステップＳ１の否定判定）を用いるときには、本制御周期を終了（図２のリターン）する。ただし、ハンチングを防止すべく、熱交換器保護制御の終了条件として、その開始条件の不成立を用いないときには、ステップＳ１６（破線で示す）へ移行し、その終了条件の成否を判定する。

ステップＳ１６では、熱交換器水温Ｈ_Tが、熱交換器所定温度Ｈ_Pから第一所定温度Ｔ_P1だけ低い温度よりも低くなったか否かを判定する。熱交換器水温Ｈ_Tが熱交換器所定温度Ｈ_Pから第一所定温度Ｔ_P1だけ低い温度よりも低ければ、本制御周期を終了し、そうでなければステップＳ１２へ移行する。

図２に示すように、ステップＳ２では、エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第一所定温度Ｅ_P1以上であるか否かを判定する。このステップＳ２では、エンジン保護制御の開始条件の成否を判定している。
エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第一所定温度Ｅ_P1以上であれば、ステップＳ２０へ移行し、エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第一所定温度Ｅ_P1未満であればステップＳ３へ移行する。

ステップＳ２０では、エンジン保護制御を実施する。このエンジン保護制御について、図４を用いて説明する。
ステップＳ２２では、切替弁１５により第一状態に切り替える。そしてステップＳ２４へ移行する。
ステップＳ２４では、ウォーターポンプ１４の圧送量Ｑ_Wを第二圧送量Ｑ_W2にする。

エンジン保護制御の終了条件として、その開始条件の不成立（ステップＳ２の否定判定）を用いるときには、本制御周期を終了する。ただし、ハンチングを防止すべく、エンジン保護制御の終了条件として、その開始条件の不成立を用いないときには、ステップＳ２６（破線で示す）へ移行し、その終了条件の成否を判定する。

ステップＳ２６では、エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第一所定温度Ｅ_P1から第二所定温度Ｔ_P2だけ低い温度よりも低いか否かを判定する。エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第一所定温度Ｅ_P1から第二所定温度Ｔ_P2だけ低い温度よりも低ければ、本制御周期を終了し、そうでなければステップＳ２２へ移行する。
なお、ここでは、ステップＳ１の否定判定の後にステップＳ２を判定するものを説明したが、逆に、ステップＳ２を先に判定し、ステップＳ２の否定判定の後にステップＳ１を判定してもよい。

ステップＳ３では、エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第二所定温度Ｅ_P2未満か否かを判定する。このステップＳ３では、冷態初期制御の開始条件の成否を判定している。
ステップＳ３０では、冷態初期制御を実施する。この冷態初期制御について、図５を用いて説明する。
ステップＳ３２では、切替弁１５により第一状態に切り替える。そしてステップＳ３４へ移行する。
ステップＳ３４では、ウォーターポンプ１４の圧送量Ｑ_Wを第三圧送量Ｑ_W3にする。

冷態初期制御の終了条件として、その開始条件の不成立（ステップＳ３の否定判定）を用いるときには、本制御周期を終了する。ただし、冷態初期制御の終了条件として、その開始条件の不成立を用いないときには、ステップＳ３６（破線で示す）へ移行し、その終了条件の成否を判定する。

ステップＳ３６では、冷態初期制御の実施時間ｔが所定時間ｔ_Pを超えたか否かを判定する。実施時間ｔが所定時間ｔ_Pを超えれば、本制御周期を終了する。一方、実施時間ｔが所定時間ｔ_Pを超えていなければ、ステップＳ３２へ移行する。
なお、ステップＳ３６の否定判定を経てステップＳ３２，ステップＳ３４を繰り返すフローは、触媒４ａが昇温されて活性化するのを待機するフローに相当する。

図２に示すように、ステップＳ４では、暖房要求の有無を判定する。暖房要求が有ればステップＳ５へ移行し、暖房要求が無ければステップＳ６へ移行する。
ステップＳ５では、車室内温度Ａ_Tが暖房の設定温度Ａ_TS以上か否かを判定する。車室内温度Ａ_Tが設定温度Ａ_TS以上であればステップＳ６へ移行し、車室内温度Ａ_Tが設定温度Ａ_TS未満であればステップＳ５０へ移行する。

ステップＳ６では、エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第三所定温度Ｅ_P3以上であるか否かを判定する。エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第三所定温度Ｅ_P3以上であればステップＳ４０へ移行し、エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第三所定温度Ｅ_P3未満であればステップＳ５０へ移行する。
これらのステップＳ４〜Ｓ６では、通常冷却制御及び冷却水昇温制御の開始条件を判定している。

ステップＳ４０の通常冷却制御について、図６を用いて説明する。
ステップＳ４２では、切替弁１５により第一状態に切り替える。そしてステップＳ４４へ移行する。
ステップＳ４４では、ウォーターポンプ１４の圧送量Ｑ_Wを第四圧送量Ｑ_W4にする。

通常冷却制御の終了条件として、その開始条件の不成立（ステップＳ５又はＳ６の否定判定）を用いるときには、本制御周期を終了する。ただし、ハンチングを防止すべく、通常冷却制御の終了条件として、その開始条件の不成立を用いないときには、ステップＳ４６又はステップＳ４８（何れも破線で示す）へ移行し、その終了条件の成否を判定する。

ステップＳ４６では、エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第三所定温度Ｅ_P3からエンジン第三所定温度Ｔ_P3だけ低い温度よりも低いか否かを判定する。エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第三所定温度Ｅ_P3から第三所定温度Ｔ_P3だけ低い温度よりも低ければ、本制御周期を終了するかステップＳ４８へ移行し、そうでなければステップＳ４２へ移行する。
ステップＳ４８では、車室内温度Ａ_Tが暖房の設定温度Ａ_TSから第四所定温度Ｔ_P4だけ高い温度（又は低い温度）よりも低くなったか否かを判定する。車室内温度Ａ_Tが暖房の設定温度Ａ_TSから第四所定温度Ｔ_P4だけ高い温度（又は低い温度）よりも低くなれば本制御周期を終了し、そうでなければステップＳ４２へ移行する。

次に、ステップＳ５０の冷却水昇温制御について、図７を用いて説明する。
ステップＳ５２では、切替弁１５により第二状態に切り替える。そしてステップＳ５４へ移行する。
ステップＳ５４では、ウォーターポンプ１４の圧送量Ｑ_Wを第五圧送量Ｑ_W5にする。そして本制御周期を終了する。
なお、冷却水昇温制御の開始条件は、通常冷却制御の終了条件であるので、上記のステップＳ４〜Ｓ６又はステップＳ４６，Ｓ４８の判定によって判定される。

［３．作用及び効果］
本実施形態の冷却水流通機構は、上述のように構成されるため、以下のような作用及び効果を得ることができる。
エンジン１が過熱した状態を示していれば、切替弁１５により第一状態に切り替えられる。具体的には、エンジン水温Ｅ_Tが予め設定されたエンジン第一所定温度Ｅ_P以上であれば、制御装置５０によりエンジン保護制御が実施されて、切替弁１５により第一状態に切り替えられる。このため、エンジン１で熱を吸収した冷却水がラジエータ１０で熱を放出することにより、エンジン１を速やかに冷却することができる。

一方、エンジン１の温度が低い状態（冷態）のときには、切替弁１５により第二状態に切り替えられる。具体的には、エンジン水温Ｅ_Tがエンジン第三所定温度Ｅ_P3未満であれば、制御装置５０により冷却水昇温制御が実施されて、切替弁１５により第二状態に切り替えられる。このため、熱交換器１３で排気から熱を吸収した冷却水がエンジン１を流通することにより、エンジン１を速やかに昇温させることができる。例えば、冷態始動されたエンジン１を速やかに暖機することをできる。

例えば、切替弁１５が介装されない、又は、第一循環流通路２０及び第二循環流通路３０への流量をそれぞれ調整する弁が介装されている冷却水流通機構では、第一循環流通路２０と第二循環流通路３０とが連通するため、第一循環流通路２０又は第二循環流通路３０による閉回路は形成されず、第一循環流通路２０及び第二循環流通路３０の何れか一方だけに冷却水を流通させるのに比較して、冷却水を圧送するウォーターポンプへの負担が大きく、また、循環流通路２０，３０のそれぞれに介装された各要素の温度の制御性が低下してしまう。

これに対し、本実施形態の冷却水流通機構では、切替弁１５により第一状態又は第二状態に切り替えることで、第一循環流通路２０又は第二循環流通路３０による閉回路を形成することにより、ウォーターポンプ１４への負担を軽減させることができ、循環流通路２０，３０のそれぞれに介装された各要素の温度の制御性を向上させることができる。このようして、エンジン１を速やかに適温にすることができ、冷却水の温度の制御性を向上させることができる。
さらに、第一循環流通路２０を備えた従来の機構に切替弁１５及び第二循環流通路３０を追加するだけで、即ち従来の冷却水流通機構を流用して、上記の効果を得ることができる。

第二状態のときに冷却水が流通する第二循環流通路３０には、暖房の熱源となるヒータコアが介装されている。冷却水昇温制御では、切替弁１５により第二状態に切り替えられるため、熱交換器１３で排気と熱交換することで昇温した冷却水がヒータコア１２において熱を放出する。したがって、暖房に用いる送風空気を速やかに暖めることができる。

切替弁１５により第一状態に切り替えられた状態では、第二循環流通路３０が密閉状態になる。この密閉状態において冷却水が熱交換器１３で加熱されると、冷却水が気化することで、熱交換器１３が破損してしまうおそれがあり、延いては、第二循環流通路３０が破損してしまうおそれがある。これに関し、第二循環流通路３０に冷却水と空気とを貯留可能なタンクを備えることにより対応することが考えられる。しかしながら、このようにタンクを備えた冷却水流通機構では、部品が増加することにより、製造コストや組立コストの上昇を招き、また、レイアウトの制約に対応することが困難である。

これに対し、本実施形態の冷却水流通機構は、熱交換器１３が過熱した状態を示していれば、切替弁１５により第二状態に切り替えられる。具体的には、熱交換器水温Ｈ_Tが熱交換器所定温度Ｈ_P以上であれば、制御装置５０により熱交換器保護制御が実施されて、切替弁１５により第二状態に切り替えられる。このため、熱交換器１３で熱を吸収した冷却水がヒータコア１２で熱を放出する。言い換えれば、熱交換器水温Ｈ_Tを監視することにより、簡素な構成で、熱交換器１３及びこれを流通する冷却水を冷却することができる。これにより、熱交換器１３を冷却してその過熱による破損を防止することができる。延いては、第二循環流通路３０の破損を防止することができる。

熱交換器保護制御が実施されるときに、冷却水の圧送量Ｑ_Wに用いられる第一圧送量Ｑ_W1が第二圧送量Ｑ_W2（エンジン保護制御の実施時における冷却水の圧送量）よりも大きく設定されているので、適切に熱交換器１３を冷却してその過熱を防止することができる。

冷却水昇温制御が実施されるときに、冷却水の圧送量Ｑ_Wに用いられる第五圧送量Ｑ_W5がエンジン水温Ｅ_Tが低くなるに従って大きくなるように設定されていれば、エンジン１の温度が低いほど熱交換器１３で昇温された冷却水がエンジン１を流通する冷却水の量が多くなるため、迅速にエンジン１を暖気することができる。
このように、制御装置５０は、エンジン水温Ｅ_Tと熱交換器水温Ｈ_Tとに基づいて切替弁１５を切り替える各種の制御を実施するため、冷却水の温度の制御性を向上させることができる。

〔変形例〕
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の冷却水流通機構は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
以下の説明では、熱交換器保護制御の変形例について説明する。なお、ここでいう異なる点を除いては上述の一実施形態の構成と同様の構成になっている。

本変形例の熱交換器保護制御にかかる開始条件は、熱交換器水温Ｈ_Tが熱交換器第二所定温度Ｈ_P2よりも高く、且つ、熱交換器１３の急激な昇温が推定されることである。
熱交換器第二所定温度Ｈ_P2とは、上述の熱交換器所定温度Ｈ_Pよりも低く、熱交換器１３が急激に昇温すると過熱した状態となってしまう温度の下限として、予め実験的又は経験的に設定されている。この熱交換器第二所定温度Ｈ_P2としては、例えば８５℃や９０℃といった温度を用いることができる。

熱交換器１３の急激な昇温が推定されるとは、下記の〈条件Ｘ１〉〜〈条件Ｘ６〉の何れかが満たされることである。なお、〈条件Ｘ１〉〜〈条件Ｘ６〉は例示であり、熱交換器１３の急激な昇温が推定されることにその他の条件が含まれてもよい。
〈条件Ｘ１〉熱交換器水温Ｈ_Tの上昇度合が所定の上昇度合が大きいこと。
〈条件Ｘ２〉燃料噴射量が増加すること。
〈条件Ｘ３〉アクセル開度が増加すること。
〈条件Ｘ４〉排気の温度が昇温したこと。
〈条件Ｘ５〉走行地点での車室外の気温よりも車両の走行先における気温の方が所定温度以上高いこと。
〈条件Ｘ６〉車両の走行先に登坂路があること。

上記の〈条件Ｘ１〉にかかる所定の上昇度合とは、熱交換器水温Ｈ_Tが急激に上昇しているか否かを判定する閾値であり、予め実験的又は経験的に設定されている。
〈条件Ｘ１〉が満たされているときには、熱交換器１３を流通した冷却水の温度が急激に上昇しているため、熱交換器１３が急激に昇温することを推定することができる。

〈条件Ｘ２〉が満たされているときには、燃料噴射量の増加により排気の温度も上昇するため、熱交換器１３が急激に昇温することを推定することができる。この場合、制御装置５０は、その入力側にエンジンＥＣＵが接続され、この入力に基づいて、〈条件Ｘ２〉が満たされているかを判定する。

〈条件Ｘ３〉が満たされているときには、アクセル開度の増加により燃料噴射量が増加するため、上記の〈条件Ｘ２〉と同様に、熱交換器１３が急激に昇温することを推定することができる。この場合、制御装置５０は、その入力側にアクセル開度を検出するアクセル開度検出センサが接続され、この入力に基づいて〈条件Ｘ３〉が満たされているかを判定する。

〈条件Ｘ４〉が満たされているときには、温度が上昇した排気の熱により熱交換器１３が加熱されるため、熱交換器１３が急激に昇温することを推定することができる。この場合、制御装置５０は、その入力側に排気の温度を検出する排気温度センサが接続され、この入力に基づいて〈条件Ｘ４〉が満たされているかを判定する。

〈条件Ｘ５〉が満たされているときには、走行先の外気温の上昇によって、走行地点では温度の上昇が抑制されていた冷却水が急激に昇温し、熱交換器１３が急激に昇温することを推定することができる。また、走行地点では暖房要求が有る場合には、走行先の外気温の上昇によって暖房要求が無くなり、ヒータコア１２による冷却水の放熱量が低下する可能性があり、熱交換器１３が急激に昇温することを推定することができる。かかる場合、制御装置５０は、その入力側にカーナビゲーションシステムが接続され、この入力に基づいて〈条件Ｘ５〉が満たされているかを判定する。なお、カーナビゲーションシステムは、広域無線回線網を介して、走行ルートの設定と設定された走行ルート上の気温とを取得することができる。

〈条件Ｘ６〉が満たされているときには、走行先の登坂路でエンジン１に高負荷が要求されることにより、排気の温度が上昇して、熱交換器１３が急激に昇温することを推定することができる。この場合、制御装置５０は、その入力側にカーナビゲーションシステムが接続され、この入力に基づいて〈条件Ｘ６〉が満たされているかを判定する。なお、カーナビゲーションシステムは、設定された走行ルートの勾配情報が予め記憶され又は広域無線回線網を介して取得することができる。

なお、本変形例の熱交換器保護制御にかかる終了条件は、熱交換器水温Ｈ_Tが熱交換器第二所定温度Ｈ_P2以下となることである。
このように、制御装置５０は、熱交換器１３の急激な昇温が推定されるときに、上述の一実施形態に係る熱交換器保護制御で用いる熱交換器所定温度Ｈ_Pよりも低い熱交換器第二所定温度Ｈ_P2を開始条件に用いる。

したがって、熱交換器１３の急激な昇温が推定されるときには、上述の一実施形態に係る熱交換器保護制御よりも優先的に熱交換器保護制御を実施することができる。これにより、熱交換器１３の過熱による破損をより確実に防止することができ、延いては、第二循環流通路３０の破損もより確実に防止することができる。

〔その他〕
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、上述した一実施形態及び変形例の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、適宜組み合わせてもよい。

上述の実施形態では、熱交換器水温センサ９１が設けられたものを示したが、これに替えて又は加えて、冷却水の圧力を検出する熱交換器圧力センサ（熱交換器センサ）が設けられていてもよい。この場合、熱交換器保護制御の開始条件には、熱交換器圧力センサにより検出された圧力が熱交換器１３の過熱した状態を示すことを用いる。具体的に言えば、熱交換器圧力センサにより検出された圧力が熱交換器所定圧力以上となることを開始条件に含める。この熱交換器所定圧力は、熱交換器１３が耐圧可能な上限圧力よりも安全マージン分だけ低い圧力として、予め実験的又は経験的に設定される。

上述の実施形態では、第二切替弁１５ｂとサーモスタット１１との間にヒータコア１２が介装されたものを示したが、熱交換器１３と第二切替弁１５ｂとの間にヒータコア１２が介装されていてもよい。すなわち、ヒータコア１２は、第一循環流通路２０に介装されていなくてもよい。この場合、暖房運転するときに切替弁１５により第二状態に切り替える必要があるものの、上述の実施形態による効果と同様の効果を得ることができる。

上述の実施形態では、ヒータコア１２を備えた冷却水流通機構を示したが、ヒータコア１２は省略してもよい。同時に、ヒータコア１２に付設されたブロアファン１２ａ，温度センサ９２，エアコンスイッチ９３も省略することができる。この場合、暖房機能が省略されるものの、簡素な構成とすることができる。

上述の実施形態では、ラジエータ１０をバイパスするバイパス路２１ａを備えたものを示したが、このバイパス路２１ａは省略してもよい。同時にサーモスタット１１も省略することができる。この場合、簡素な構成とすることができ、製造コストや材料コストの低減を図ることができる。
上述の実施形態では、制御装置５０を備えたものを示したが、制御装置５０は省略してもよい。同時に、制御装置５０による各種制御に係るセンサ９０，９１，９２及びエアコンスイッチ９３を省略することができる。この場合、切替弁１５を手動で切り替えることにより、上述の実施形態による効果と同様の効果を得ることができる。

１ エンジン（内燃機関）
１ｃ 流入口
１ｄ 第一流出口
１ｅ 第二流出口
３ 排気管
４ 排気浄化装置
４ａ 触媒
１０ ラジエータ
１１ サーモスタット
１２ ヒータコア
１２ａ ブロアファン
１３ 熱交換器
１４ ウォーターポンプ
１５ 切替弁
１５ａ 第一切替弁
１５ｂ 第二切替弁
２０ 第一循環流通路
２１ ラジエータ側環流通路
２１ａ バイパス路
２２ ヒータコア側環流通路
３０ 第二循環流通路
５０ 制御装置
９０ エンジン水温センサ（内燃機関温度センサ）
９１ 熱交換器水温センサ（熱交換器センサ）
９２ 温度センサ
９３ エアコンスイッチ
Ｑ_W ウォーターポンプの圧送量
Ｈ_T 熱交換器水温
Ｅ_T エンジン水温
Ａ_T 車室内の温度

Claims (8)

1. 内燃機関を冷却する冷却水の熱を放出させるラジエータと、
   前記内燃機関から排出された排気と前記冷却水とで熱交換させて前記冷却水に熱を吸収させる熱交換器と、
   前記冷却水の循環流通路であり、前記内燃機関及び前記ラジエータが介装された第一循環流通路と、
   前記冷却水の循環流通路であり、前記内燃機関及び前記熱交換器が介装された第二循環流通路と、
   前記第一循環流通路に前記冷却水を流通させる第一状態と前記第二循環流通路に前記冷却水を流通させる第二状態とを択一的に切り替える切替弁と、を備え、
   前記切替弁は、前記ラジエータ及び前記熱交換器の上流側に設けられた第一切替弁と、前記熱交換器の下流側に設けられた第二切替弁とを有しており、
   前記第一循環流通路は、前記内燃機関に設けられた第一流出口及び第二流出口から流出した前記冷却水が、前記内燃機関に設けられた流入口に流入する経路であり、
   前記第二循環流通路は、前記第一流出口から流出した前記冷却水が、前記流入口に流入する経路であり、
   前記第一切替弁は、前記第一流出口を含む前記循環流通路において、前記第一循環流通路と前記第二循環流通路との連結部分に設けられ、
   前記第二切替弁は、前記第二流出口を含む前記循環流通路において、前記第一循環流通路と前記第二循環流通路との連結部分に設けられる
   ことを特徴とする、冷却水流通機構。
2. 前記冷却水の熱を放出させ、暖房の熱源となるヒータコアを備え、
   前記第二循環流通路には、前記ヒータコアが介装された
   ことを特徴とする、請求項１記載の冷却水流通機構。
3. 前記内燃機関を流通する前記冷却水の温度を検出する内燃機関温度センサと、
   前記熱交換器を流通する前記冷却水の温度又は圧力を検出する熱交換器センサと、
   前記内燃機関温度センサにより検出された温度と前記熱交換器センサにより検出された温度又は圧力とに基づいて前記切替弁を切り替える制御装置と、を備えた
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の冷却水流通機構。
4. 前記制御装置は、
   前記内燃機関温度センサにより検出された温度が前記内燃機関の過熱した状態を示していれば、前記切替弁により前記第一状態に切り替える内燃機関保護制御を実施する
   ことを特徴とする、請求項３記載の冷却水流通機構。
5. 前記制御装置は、
   前記熱交換器センサにより検出された温度又は圧力が前記熱交換器の過熱した状態を示していれば、前記切替弁により前記第二状態に切り替える熱交換器保護制御を実施する
   ことを特徴とする、請求項３又は４記載の冷却水流通機構。
6. 前記制御装置は、
   前記熱交換器保護制御において前記冷却水を圧送するウォーターポンプの圧送量を、前記内燃機関保護制御において前記冷却水を圧送する前記ウォーターポンプの圧送量よりも大きくする
   ことを特徴とする、請求項５記載の冷却水流通機構。
7. 前記制御装置は、
   前記内燃機関温度センサにより検出された温度が予め設定された所定温度未満であれば、前記切替弁により前記第二状態に切り替える冷却水昇温制御を実施する
   ことを特徴とする、請求項３〜６の何れか１項に記載の冷却水流通機構。
8. 前記制御装置は、
   前記冷却水昇温制御において、前記内燃機関温度センサにより検出された温度が低くなるに従って前記冷却水を圧送するウォーターポンプの圧送量を大きくする
   ことを特徴とする、請求項７記載の冷却水流通機構。

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