JP6287961B2

JP6287961B2 - 内燃機関の冷却装置

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Publication number: JP6287961B2
Application number: JP2015111576A
Authority: JP
Inventors: 大士渡辺; 亮道川内
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-06-01
Filing date: 2015-06-01
Publication date: 2018-03-07
Anticipated expiration: 2035-06-01
Also published as: US20160348567A1; DE102016106658B4; JP2016223381A; DE102016106658A1; US9903259B2; CN106194393A; CN106194393B

Description

この発明は、内燃機関の冷却装置に関する。

従来、例えば特開昭５９−２２６２２５号公報には、ラジエータと内燃機関本体のウォータジャケットとを接続する冷却水循環通路と、当該冷却水循環通路に設けられて開度を変更可能に構成された流量制御弁と、当該冷却水循環通路を流れる冷却水温が目標温度に一致するように当該流量制御弁の開度をフィードバック制御する制御手段と、を備える内燃機関の冷却装置が開示されている。この冷却装置においては、内燃機関の負荷と回転速度とに基づいて上記目標温度が高温側と低温側の２つの温度間で切り替えられ、その上で流量制御弁の開度がフィードバック制御されるので、内燃機関の運転状態に応じた最適な温度に冷却水温を維持できる。

特開昭５９−２２６２２５号公報特開２０１２−０４７１２１号公報

ところで、一般に冷却水温が高くなるほど内燃機関のピストンとシリンダとのフリクションを低減できる。そのため、フリクション低減を図る観点からは、冷却水の目標温度をその沸点近傍の温度に設定することが望ましい。この点、上述した冷却装置では、流量制御弁よって冷却水循環通路に流す冷却水の量を調節できるので、上述した２つの目標温度のうちの高温側を、沸点よりも低温側で尚且つ沸点近傍の温度に設定することもできる。しかし、沸点近傍の温度である以上、ラジエータからウォータジャケットへ導入される冷却水の流量が減らされると、内燃機関のシリンダ間に形成される細い流路（ドリルパス）において局所的な冷却水の沸騰が発生し易いという弱点がある。従って、上述した冷却装置において、冷却水循環通路を流れる冷却水温が沸点近傍の温度を下回るからといって流量制御弁の開度を単純に小さくしてしまうと、局所的な冷却水の沸騰の発生リスクが一気に高まるという問題がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものである。即ち、フリクション低減の観点から冷却水の目標温度をその冷却水の沸点よりも低温側で尚且つ沸点近傍の温度に設定する場合において、局所的な冷却水の沸騰の発生を抑制することを目的とする。

上述した課題を解決するため、第１の発明は、内燃機関の冷却装置であって、
前記内燃機関とラジエータの間を循環する冷却水が流れる冷却水路と、
前記冷却水路に設けられ、その開度が調整可能な制御弁と、
前記冷却水路に設けられ、前記ラジエータの出口部における冷却水の温度を検出する温度センサと、
フィードフォワードモデルを用いた前記制御弁の開度調整により前記ラジエータを通過する冷却水の流量をフィードフォワード制御するように構成された制御手段であって、前記フィードフォワードモデルは、前記内燃機関の出口部における冷却水の目標温度が高いほど前記ラジエータを通過させる冷却水の流量を少なくするように構築された制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記フィードフォワードモデルに入力する目標温度を、前記内燃機関の暖機が完了したと判断される温度よりも高く、冷却水の沸点よりも低い第１温度に設定し、
前記冷却水路を流れる冷却水が沸騰し始める場合に成立する前記内燃機関の出口部における冷却水の温度と、前記ラジエータの出口部における冷却水の温度と、前記ラジエータを通過する冷却水の流量と、の関係に従って、前記フィードフォワードモデルに入力する目標温度が前記第１温度に設定されている条件下、前記冷却水路を流れる冷却水が沸騰し始めるときの前記ラジエータの出口部における冷却水の温度を、判定温度として導出し、
前記ラジエータの出口部における冷却水の検出温度が前記判定温度未満の場合に、前記フィードフォワードモデルに入力する目標温度を、前記第１温度から、前記第１温度よりも低い第２温度へと変更するように構成されていることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記制御手段は更に、
前記関係に従って、前記フィードフォワードモデルに入力する目標温度が前記第２温度に設定されている条件下、前記冷却水路を流れる冷却水が沸騰し始めるときの前記ラジエータの出口部における冷却水の温度を、第２判定温度として導出し、
前記ラジエータの出口部における冷却水の検出温度が前記第２判定温度よりも高くなるまで、前記フィードフォワードモデルに入力する目標温度を、前記第２温度よりも低い温度に変更し続けるように構成されていることを特徴とする。

第１の発明によれば、ラジエータの出口部における冷却水の検出温度が判定温度未満の場合に、フィードフォワードモデルに入力する目標温度を第１温度から、第１温度よりも低い第２温度へと変更することができる。制御手段が用いるフィードフォワードモデルは、内燃機関の出口部における冷却水の目標温度が高いほどラジエータを通過させる冷却水の流量を少なくし、ラジエータの出口部における冷却水の検出温度が低いほどラジエータを通過させる冷却水の流量を少なくするように構築されている。そのため、内燃機関の出口部における冷却水の目標温度を第１温度に保持し続けると仮定すると、ラジエータの出口部における冷却水の検出温度が低下した場合は、フィードフォワードモデルによってラジエータを通過させる冷却水の流量が減らされてしまい、内燃機関とラジエータの間を循環する冷却水の局所的な沸騰が発生してしまう。この点、本発明によって内燃機関の出口部における冷却水の目標温度を第１温度から第２温度に変更すれば、フィードフォワードモデルによってラジエータを通過させる冷却水の流量が増やされるので、目標温度を第１温度に保持し続ける場合に比べて内燃機関とラジエータの間を循環する冷却水の局所的な沸騰の発生を抑制することができる。

内燃機関の出口部における冷却水の目標温度が第２温度に変更されたとしても、ラジエータの出口部における冷却水の検出温度が第２判定温度よりも低い場合は、内燃機関とラジエータの間を循環する冷却水の局所的な沸騰が発生する可能性が残る。この点、第２の発明によれば、ラジエータの出口部における冷却水の検出温度が第２判定温度よりも高くなるまで、フィードフォワードモデルに入力する目標温度を、第２温度よりも低い温度に変更し続けるので、内燃機関とラジエータの間を循環する冷却水の局所的な沸騰の発生の可能性を限りなく小さくすることができる。

実施の形態の冷却装置の構成を説明するための図である。目標エンジン出口水温とエンジン負荷との関係を示した図である。温調制御で使用されるフィードフォワードモデルを説明する図である。目標エンジン出口水温を１０５℃に設定した場合における温調制御を説明するための図である。実施の形態における目標エンジン出口水温の低下手法の概要を説明するための図である。実施の形態において、ＥＣＵ４０により実行される目標エンジン出口水温の変更ルーチンを示すフローチャートである。

［冷却装置構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態の冷却装置の構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施の形態の冷却装置は、車両に搭載される多気筒内燃機関としてのエンジン１０を備えている。エンジン１０の本体（シリンダブロックやシリンダヘッド）には、ウォータジャケット１２が設けられている。このウォータジャケット１２を流れる冷却水とエンジン１０との間で熱交換が行われる。

ウォータジャケット１２を流れる冷却水は、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）１４から圧送されたものである。このウォータポンプ１４は、エンジン１０の駆動力がベルトを介して伝達されることによって駆動するベルト式のウォータポンプである。ウォータジャケット１２の入口部とウォータポンプ１４の吐出ポート（図示しない）とは、供給通路１６によって接続されている。ウォータジャケット１２の出口部には、制御弁１８の流入ポート（図示しない）が接続されている。

制御弁１８は、ウォータジャケット１２の出口部から排出された冷却水の流入先を、複数の分岐通路間で切り替えることのできるＤＣモータ駆動式の弁である。具体的に、制御弁１８の排出ポート（図示しない）は、デバイス２０（例えばトランスミッションウォーマ、オイルクーラ、ＥＧＲクーラ等）が設けられた分岐通路２２の流入ポート（図示しない）と、車内空調用のヒータ２４が設けられた分岐通路２６の流入ポート（図示しない）と、ラジエータ２８が設けられた分岐通路３０の流入ポート（図示しない）と、に接続されている。制御弁１８の排出ポートと各分岐通路の流入ポートとの接続箇所には、分岐弁１８ａ，１８ｂ，１８ｃが設けられている。

分岐弁１８ａを操作して制御弁１８と分岐通路２２を連通させると冷却水がデバイス２０に流入し、この冷却水と、デバイス２０を流れる流体（オイル、ＥＧＲガス等）との間で熱交換が行われる。また、分岐弁１８ｂを操作して制御弁１８と分岐通路２６を連通させると冷却水がヒータ２４に流入し、この冷却水と車内暖房用空気との間で熱交換が行われる。また、分岐弁１８ｃを操作して制御弁１８と分岐通路３０を連通させると冷却水がラジエータ２８に流入し、この冷却水と外気との間で熱交換が行われる。各分岐通路の排出ポート（図示しない）は、ウォータポンプ１４の吸入ポート（図示しない）に接続されている。各分岐通路からウォータポンプ１４に流入した冷却水は、供給通路１６に圧送される。

また、本実施の形態の冷却装置は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０は、少なくとも入出力インタフェースとメモリとＣＰＵとを備えている。入出力インタフェースは、各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、アクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられる。ＥＣＵ４０が信号を取り込むセンサには、ウォータジャケット１２の出口部における冷却水温（以下、「エンジン出口水温」ともいう）を検出するための温度センサ３２、エンジン１０の回転速度（以下、「エンジン回転速度」ともいう）を検出するためのクランク角センサ３４、ラジエータ２８の出口部における冷却水温（以下、「ラジエータ出口水温」ともいう）を検出するための温度センサ３６、アクセルペダル（図示しない）の踏込量をアクセル開度として検出するためのアクセル開度センサ３８等が含まれる。ＥＣＵ４０が操作信号を出すアクチュエータには、上述した制御弁１８が含まれる。メモリには、各種の制御プログラム、マップ等が記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。

ＥＣＵ４０による制御には、始動時制御が含まれる。始動時制御は、エンジン１０の冷間始動時に暖機を促進すべく制御弁１８と分岐通路２２，２６，３０の連通が遮断状態となるように分岐弁１８ａ〜１８ｃを操作するものである。始動時制御は、エンジン出口水温が所定温度未満の場合に行われる。また、始動時制御は、エンジン出口水温が上昇して所定温度以上となった場合に終了され、各種要求（例えば、冷却水の冷却要求、トランスミッションの暖機要求、ドライバからの車内空調要求等）に応じて制御弁１８と各分岐通路とが連通するように各分岐弁が操作される。

ＥＣＵ４０による制御には、温調制御も含まれる。温調制御は、エンジン出口水温が所定温度以上の場合に、エンジン出口水温を目標温度（以下、「目標エンジン出口水温」ともいう）に近づけるようにラジエータ２８を通過させる冷却水の流量（以下、「ラジエータ通過流量」ともいう）をフィードフォワード制御するものである。温調制御では、アクセル開度から求められるエンジン１０の負荷・空気量（以下、「エンジン負荷」ともいう）に基づいて目標エンジン出口水温が設定される。図２は、目標エンジン出口水温とエンジン負荷との関係を示した図である。図２に示すように、目標エンジン出口水温は、エンジン負荷が低負荷・少空気量側では高温に設定され、高負荷・多空気量側では低温に設定される。この理由は、低負荷・少空気量側ではピストンとシリンダとのフリクションの低減を図り、高負荷・多空気量側ではノッキングの発生回避を図るためである。但し、目標エンジン出口水温は、上述した所定温度よりも高温に設定される。

また、温調制御では、目標エンジン出口水温に基づいて分岐弁１８ｃの基本開度が設定される。基本開度が設定されたら、ラジエータ出口水温とエンジン回転速度（∝ウォータポンプ１４の回転速度）とによって基本開度が補正される。これにより、最終的な分岐弁１８ｃの目標開度が決定される。そして、決定された目標開度に従って分岐弁１８ｃが操作される。図３は、温調制御で使用されるフィードフォワードモデルを説明する図であり、目標エンジン出口水温、ラジエータ出口水温およびエンジン回転速度と、ラジエータ通過流量との関係を示している。図３の上段に示すように、ラジエータ通過流量は、目標エンジン出口水温が低い場合には多く、目標エンジン出口水温が高い場合には少なくなるように制御される。つまり、フィードフォワードモデルに従い、目標エンジン出口水温が低い場合には上記基本開度が大きく設定され、目標エンジン出口水温が高い場合には上記基本開度が小さく設定される。

また、図３の中段に示すように、ラジエータ通過流量は、ラジエータ出口水温が低い場合には少なく、ラジエータ出口水温が高い場合には多くなるように制御される。つまり、フィードフォワードモデルにおいては、ラジエータ出口水温が低い場合には分岐弁１８ｃの開度を小さくし、ラジエータ出口水温が高い場合には分岐弁１８ｃの開度を大きくするように、上記基本開度が補正される。また、図３の下段に示すように、ラジエータ通過流量は、エンジン回転速度が低い場合には少なく、エンジン回転速度が高い場合には多くなるように制御される。つまり、フィードフォワードモデルに従い、エンジン回転速度が低い場合には分岐弁１８ｃの開度を小さくし、エンジン回転速度が高い場合には分岐弁１８ｃの開度を大きくするように、上記基本開度が補正される。

［本実施の形態の特徴］
上述したように、フリクション低減を図る観点からは、冷却水が沸騰しない範囲の上限に近い温度に冷却水の目標温度を設定することが望ましい。本実施の形態で使用する冷却水（ＬＬＣ）の沸点は、ウォータジャケット１２、供給通路１６や分岐通路３０といった経路内の圧力にもよるが１１０℃〜１２０℃である。そこで、本実施の形態の温調制御では、エンジン負荷が低負荷・少空気量である場合に、目標エンジン出口水温をこの沸点近傍の温度（具体的には８０℃〜１１０℃）に設定する。

図４は、目標エンジン出口水温を１０５℃に設定した場合における温調制御を説明するための図である。なお、この図の説明においては、エンジン回転速度が一定であると仮定する。弁開度（分岐弁１８ｃの開度を意味する。以下同じ。）が開度（ａ）である場合において、ラジエータ出口水温が６０℃で変わらず、エンジン負荷が低負荷・少空気量側に変化したときには、目標エンジン出口水温が１１０℃に変更される（図２の説明参照）。ここで、エンジン回転速度とラジエータ出口水温は変わらないので、上述したフィードフォワードモデルに従い、変更後の目標エンジン出口水温（つまり１１０℃）に基づいて設定された基本開度が、そのまま最終的な目標開度とされる。従って、弁開度が開度（ａ）から開度（ｂ）へと変更される。同様に、弁開度が開度（ａ）である場合において、ラジエータ出口水温が６０℃で変わらず、エンジン負荷が高負荷・多空気量側に変化したときには、目標エンジン出口水温が１００℃に変更され、変更後の目標エンジン出口水温に基づいて目標開度が決定される。従って、弁開度が開度（ａ）から開度（ｃ）へと変更される。

また、弁開度が開度（ａ）である場合において、エンジン負荷が変わらず、ラジエータ出口水温が６０℃から３０℃に低下したときには、弁開度が開度（ａ）から開度（ｄ）へと変更される。目標エンジン出口水温は１０５℃で変わらないので、分岐弁１８ｃの基本開度は変わらない。また、エンジン回転速度も変わらないので、上述したフィードフォワードモデルに従い、低下後のラジエータ出口水温（つまり、３０℃）に応じて弁開度を小さくするように基本開度が補正される（図３の説明参照）。よって、弁開度が開度（ａ）から開度（ｄ）へと変更される。同様に、弁開度が開度（ａ）である場合において、エンジン負荷は変わらず、ラジエータ出口水温が６０℃から９０℃に上昇したときには、弁開度が開度（ａ）から開度（ｅ）へと変更される。

ところで、図４の説明において、弁開度の開度（ａ）から開度（ｄ）への変更は、外気温が低く、それ故にラジエータ出口水温が低下したような場合に行われる。しかし、本実施の形態の温調制御では、目標エンジン出口水温を冷却水の沸点近傍の温度に設定しているので、このような弁開度の変更によってラジエータ通過流量を減少させると、ラジエータ２８を経由することで熱交換された冷却水（つまり、低温化した冷却水）の流量も減少してしまう。そうすると、ラジエータ２８を経由した後にウォータポンプ１４に流入し、ウォータポンプ１４によってウォータジャケット１２に圧送される冷却水の流量（つまり、低温化した冷却水の流量）も減少することになる。そうすると、エンジン１０の冷却が不十分となり、ドリルパスにおいて局所的な冷却水の沸騰が発生してしまう。

そこで、本実施の形態では、温調制御中にラジエータ出口水温が低下した場合には、弁開度の変更に伴う局所的な冷却水の沸騰が発生するか否かを予測する。そして、この沸騰の発生が予測される場合には、エンジン負荷の変化に関係なく目標エンジン出口水温を強制的に低下させることにしている。図５は、本実施の形態における目標エンジン出口水温の低下手法の概要を説明するための図である。なお、この図の説明においては、図４同様、エンジン回転速度が一定であると仮定する。

図５に破線で囲った領域（沸騰領域）は、冷却水が沸騰するラジエータ通過流量に相当する領域である。弁開度の開度（ａ）から開度（ｄ）への変更は、図４で説明したラジエータ出口水温の低下に起因するものであり、この際にラジエータ通過流量が沸騰領域内に侵入する。そこで、本実施形態では、この侵入を予測した場合に、目標エンジン出口水温を１０５℃から１００℃に強制的に変更する。そうすると、弁開度は開度（ａ）から開度（ｆ）へと変更されることになる。弁開度が開度（ｆ）のときのラジエータ通過流量は、開度（ｄ）のときのラジエータ通過流量に比べて多く、また、弁開度の開度（ａ）から開度（ｆ）への変更中に、ラジエータ通過流量が沸騰領域内に侵入することもない。従って、弁開度の変更に伴う局所的な冷却水の沸騰の発生を回避できる。

弁開度の変更に伴う局所的な冷却水の沸騰の発生を回避する手法には、ラジエータ通過流量を一時的に増加させて、冷却水温そのものを低下させる手法も考えられる。しかし、ラジエータ通過流量を増加させれば燃費が悪化するので、燃費に対する沸騰回避効果という観点からすると、この手法は必ずしも適切ではない。この点、本実施形態の手法は、フィードフォワードモデルを使用した温調制御の枠組みを変えずに、目標エンジン出口水温を低下させるものであるため、燃費の悪化を最小限に留めながら局所的な冷却水の沸騰の発生を回避することができるという利点がある。

なお、本実施形態では、図５に示した沸騰領域の境界線と、目標エンジン出口水温との交点Ｐ（Ｐ_１１０，Ｐ_１０５，Ｐ_１００，・・・）を通るラジエータ出口水温のマップ（以下「交点温度マップ」ともいう）が、ＥＣＵ４０のメモリに格納されているものとする。この交点温度マップは、例えば次のように作成される。先ず、エンジン１０の運転条件（エンジン負荷およびエンジン回転速度）を一定に保ちながら分岐弁１８ｃの開度を徐々に小さくしてラジエータ通過流量を減少させる。続いて、分岐弁１８ｃの操作中にドリルパスにおいて冷却水の沸騰が発生したら、当該沸騰発生時における分岐弁１８ｃの開度と、エンジン出口水温と、ラジエータ出口水温とを記録する。この一連の作業を、エンジン１０の運転条件を変更しながら行うことで、交点温度マップが作成される。

［具体的制御］
次に、図６を参照しながら、上述した機能を実現するための具体的な処理について説明する。図６は、本実施の形態において、ＥＣＵ４０により実行される目標エンジン出口水温の変更ルーチンを示すフローチャートである。なお、図６に示すルーチンは、エンジン１０の始動直後から所定の制御周期ごとに繰り返し実行されるものとする。

図６に示すルーチンでは、先ず、温調制御が正常に行われているか否かが判定される（ステップＳ１０）。本ステップでは具体的に、エンジン出口水温が所定温度以上であるか否か、および、温度センサ３２，３６や制御弁１８が正常に機能しているか否かが判定される。エンジン出口水温が所定温度未満であると判定された場合や、温度センサ３２，３６や制御弁１８が異常であると判定された場合には、本ルーチンを抜ける。なお、温調制御自体は、本ルーチンとは別のルーチンに従って実行されているものとする。

ステップＳ１０において、温調制御が正常に行われていると判定された場合は、ラジエータ出口水温が交点温度未満であるか否かが判定される（ステップＳ１２）。本ステップでは具体的に、分岐弁１８ｃの目標開度と、目標エンジン出口水温と、エンジン１０の運転条件とを探索キーとして、メモリから読み出した交点温度マップに基づき冷却水の局所的な沸騰が発生するときのラジエータ出口水温（即ち、交点温度）が探索される。そして、交点温度が、温度センサ３６で検出した実際のラジエータ出口水温と比較される。比較の結果、実際のラジエータ出口水温が交点温度以上であると判定された場合は、冷却水は沸騰しないと予測できるので、本ルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１２での比較の結果、実際のラジエータ出口水温が交点温度未満であると判定された場合は、冷却水が沸騰すると予測できるので、目標エンジン出口水温の変更が行われる（ステップＳ１４）。本ステップでは具体的に、現在の目標エンジン出口水温よりも低い温度（設定値）が目標エンジン出口水温の候補（以下、「目標温度候補」ともいう）とされる。続いて、目標温度候補に基づいて分岐弁１８ｃの目標開度が決定される。なお、分岐弁１８ｃの目標開度の決定手法については上述した通りである。続いて、決定した分岐弁１８ｃの目標開度と、目標温度候補と、エンジン１０の運転条件とを探索キーとして、交点温度マップに基づき冷却水の局所的な沸騰が発生するときのラジエータ出口水温が探索される。続いて、ステップＳ１２同様に、探索されたラジエータ出口水温が、実際のラジエータ出口水温と比較される。比較の結果、実際のラジエータ出口水温が交点温度以上であると判定された場合は、冷却水は沸騰しないと予測できるので、目標温度候補が正式な目標エンジン出口水温として採用される。一方、そうでない場合は、目標温度候補よりも更に低い温度（設定値）が目標エンジン出口水温の新たな候補とされ、上述した判定が行われる。つまり、実際のラジエータ出口水温が交点温度以上であると判定されるまで、本ステップの処理が繰り返し行われる。

以上、図６に示したルーチンによれば、温調制御中にラジエータ出口水温が低下した場合であって、これに伴い分岐弁１８ｃの開度が変更されるようなときでも、局所的な冷却水の沸騰の発生を回避できる。

ところで、上記実施の形態においては、制御弁１８と分岐通路２２，２６，３０を備える冷却装置を前提としたが、分岐通路２２，２６や分岐弁１８ａ，１８ｂは本発明に必須の構成ではない。即ち、エンジン１０とラジエータ２８との間に循環させる冷却水の流量を制御する冷却装置であれば、本発明に適用できる。

また、上記実施の形態においては、ラジエータ出口水温を温度センサ３６で検出したが、ラジエータ出口水温を外気温や車速から推定してもよい。

また、上記実施の形態においては、ウォータポンプ１４をベルト式のウォータポンプで構成したが、ウォータポンプ１４を電動式のウォータポンプで構成してもよい。電動式のウォータポンプによれば、制御弁１８と組み合わせることで冷却水温とラジエータ通過流量の制御自由度を高めることができるという利点がある。但し、電動式のウォータポンプで構成した場合には、その回転速度がエンジン回転速度に依存しなくなるので、上記実施の形態において「エンジン回転速度」として説明されている箇所を、適宜「ウォータポンプの回転速度」に読み替える。具体的に、温調制御中の分岐弁１８ｃの基本開度は、エンジン回転速度ではなくウォータポンプの回転速度に基づいて補正する。また、交点温度マップは、エンジン回転速度ではなくウォータポンプの回転速度を一定にして作成する。また、交点温度マップでの探索の際には、エンジン１０の運転条件ではなく、エンジン負荷とウォータポンプの回転速度を探索キーとする。

なお、上記実施の形態においては、ＥＣＵ４０が第１の発明の「制御手段」に、目標エンジン出口水温が同発明の「第１温度」に、図６のステップＳ１４の処理における目標温度候補が同発明の「第２温度」に、それぞれ相当している。

１０エンジン
１２ウォータジャケット
１４ウォータポンプ
１６供給通路
１８制御弁
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ分岐弁
２２，２６，３０分岐通路
２８ラジエータ
３２，３６温度センサ
３４クランク角センサ
３８アクセル開度センサ
４０ＥＣＵ

Claims

内燃機関の冷却装置であって、
前記内燃機関とラジエータの間を循環する冷却水が流れる冷却水路と、
前記冷却水路に設けられ、その開度が調整可能な制御弁と、
前記冷却水路に設けられ、前記ラジエータの出口部における冷却水の温度を検出する温度センサと、
フィードフォワードモデルを用いた前記制御弁の開度調整により前記ラジエータを通過する冷却水の流量をフィードフォワード制御するように構成された制御手段であって、前記フィードフォワードモデルは、前記内燃機関の出口部における冷却水の目標温度が高いほど前記ラジエータを通過させる冷却水の流量を少なくするように構築された制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記フィードフォワードモデルに入力する目標温度を、前記内燃機関の暖機が完了したと判断される温度よりも高く、冷却水の沸点よりも低い第１温度に設定し、
前記冷却水路を流れる冷却水が沸騰し始める場合に成立する前記内燃機関の出口部における冷却水の温度と、前記ラジエータの出口部における冷却水の温度と、前記ラジエータを通過する冷却水の流量と、の関係に従って、前記フィードフォワードモデルに入力する目標温度が前記第１温度に設定されている条件下、前記冷却水路を流れる冷却水が沸騰し始めるときの前記ラジエータの出口部における冷却水の温度を、判定温度として導出し、
前記ラジエータの出口部における冷却水の検出温度が前記判定温度未満の場合に、前記フィードフォワードモデルに入力する目標温度を、前記第１温度から、前記第１温度よりも低い第２温度へと変更するように構成されていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
前記制御手段は更に、
前記関係に従って、前記フィードフォワードモデルに入力する目標温度が前記第２温度に設定されている条件下、前記冷却水路を流れる冷却水が沸騰し始めるときの前記ラジエータの出口部における冷却水の温度を、第２判定温度として導出し、
前記ラジエータの出口部における冷却水の検出温度が前記第２判定温度よりも高くなるまで、前記フィードフォワードモデルに入力する目標温度を、前記第２温度よりも低い温度に変更し続けるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。