JP7127558B2 - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の冷却装置に関する。

特許文献１には、内燃機関内を流れる冷却水の循環回路での冷却水の流れを制御する制御弁と、制御弁を制御する制御部とを備える内燃機関の冷却装置の一例が記載されている。制御弁は、ハウジングと、ハウジング内に収容されている弁体と、制御部によって制御されるモータと、モータの出力トルクを弁体に伝達する複数のギアとを有している。モータの駆動を通じて弁体を変位させることにより、循環回路での冷却水の流れを制御することができる。

特開２０１８－４０２８９号公報

冷却水とともに異物が制御弁のハウジング内に入り込むことがある。モータの駆動に伴う弁体の変位中にハウジング内に異物が入り込むと、当該異物を制御弁が噛み込むことによって弁体の変位が規制され、弁体の変位速度が急激に低くなることがある。この際、弁体を変位させるべくモータが駆動しているにも拘わらず、弁体の変位が規制されるため、噛み合っているギアに対し、弁体の変位速度の急低下に起因する衝撃が入力される。制御弁の耐久性を推測する上ではこのような衝撃の入力によってギアが受けるストレスを算出する必要があるが、特許文献１には、制御弁の異物の噛み込みによって弁体の変位が規制された際にギアが受けるストレスの大きさを推定演算する方法は開示されていない。

上記課題を解決するための内燃機関の冷却装置は、内燃機関内を流れる冷却水の循環回路に制御弁が設けられているとともに、制御弁が、ハウジングと、ハウジング内で変位する弁体と、モータと、互いに噛み合う複数のギアを有し、且つモータの出力を弁体に伝達する伝達機構と、を備えており、モータの駆動によって弁体を変位させることにより、循環回路での冷却水の流れを制御する装置である。この冷却装置は、モータの駆動を制御するモータ制御部と、モータの角速度を導出する角速度導出部と、モータの角速度の変化量である角加速度を導出する角加速度導出部と、モータの駆動によって弁体の位置が調整されるときにおける角加速度が判定加速度以下であるときに、弁体の変位速度が急低下したとの判定をなす急低下判定部と、モータに印加される実効電圧を基に、モータで発生するトルクであるモータトルクを算出するモータトルク算出部と、角速度を平滑化した値である角速度なまし値が大きいほど大きくなるように、衝突係数を導出する衝突係数導出部と、弁体の変位速度が急低下したとの判定がなされたときに、弁体の変位速度の急低下に起因してギアが受けるストレスである急低下時ストレスを、モータトルクと衝突係数との積が大きいほど大きくなるように算出する急低下時ストレス算出部と、を備えている。

冷却水とともに異物が制御弁のハウジング内に入り込み、制御弁の当該異物の噛み込みによって弁体の変位が規制されると、モータからはトルクが出力されているにも拘わらず、弁体の変位速度が急激に小さくなる。すると、トルク伝達経路におけるモータと弁体との間に位置する伝達機構内のギアには、変位速度の急低下に起因する衝撃が入力されることとなる。

こうした衝撃の入力によってギアが受けるストレスは、モータで発生するモータトルクが大きいほど大きくなりやすい。また、当該ストレスは、弁体の変位速度が急低下する直前における角速度が大きいほど大きくなりやすい。

そこで、上記構成では、モータに印加される実効電圧を基にモータトルクが算出されるとともに、モータの角速度なまし値を基に衝突係数が算出される。そして、衝突係数とモータトルクとの積が大きいほど急低下時ストレスが大きくなるように、急低下時ストレスが算出される。こうした構成によれば、弁体の変位速度が急低下する直前における角速度が大きいほど、衝突係数を大きくすることができる。そのため、モータトルクが大きいほど急低下時ストレスを大きくすることができるとともに、弁体の変位速度が急低下する直前における角速度が大きいほど急低下時ストレスを大きくすることができる。したがって、制御弁の異物の噛み込みによって弁体の変位が規制された際にギアが受けるストレスを算出することができる。

上記冷却装置の一態様は、実効電圧が高いほど大きくなるように基礎トルクを導出する基礎トルク導出部と、実効電圧が高いほど大きくなり、且つ、角速度なまし値が小さいほど大きくなるように補正係数を導出する補正係数導出部と、を備えている。この冷却装置において、モータトルク算出部は、基礎トルクと補正係数との積が大きいほどモータトルクが大きくなるように、当該モータトルクを算出する。

モータの角速度が規定値である状況下で実効電圧がモータに印加されたときにモータで発生するトルクとして基礎トルクが導出される。基礎トルクは、モータに印加される実効電圧が高いほど大きくなる。

また、モータに印加する実効電圧が高いほど、モータの角速度は大きくなりやすい。また、基礎トルクを導出する際の角速度である上記の規定値と、現在の角速度との乖離が大きいほど、モータで実際に発生しているトルクと基礎トルクとのずれが大きくなりやすい。例えば、規定値よりも現在の角速度が大きい場合、規定値と現在の角速度との差分が大きいほど、モータトルクが小さくなる。よって、モータで実際に発生しているトルクと基礎トルクとのずれを考慮して基礎トルクを補正することにより、モータトルクを算出することができる。

そこで、上記構成では、実効電圧が高いほど補正係数が大きくなるとともに、角速度なまし値が小さいほど補正係数が大きくなるように、補正係数が導出される。角速度なまし値は現在の角速度を反映した値であるため、補正係数を、モータで実際に発生しているトルクと基礎トルクとのずれに応じた値とすることができる。そして、この補正係数と基礎トルクとの積を基に、モータトルクが算出される。そのため、制御弁が異物を噛み込んだために弁体の変位速度の急低下した場合であっても、モータトルクを精度良く算出することができる。

なお、制御弁の構成部材の堅さは、当該構成部材の温度によって変わる。そして、構成部材の堅さによって、制御弁の異物の噛み込みによって弁体の変位が規制された際にギアが受けるストレスの大きさが変わる。そこで、基礎トルク導出部は、実効電圧と、制御弁の構成部材の温度又は当該構成部材の温度の相関値とを基に、基礎トルクを導出することが好ましい。この構成によれば、このように算出した基礎トルクを基にモータトルクを導出することにより、急低下時ストレスを、構成部材の堅さを考慮した値とすることができる。

上記冷却装置の一態様では、角速度導出部は、制御サイクル毎に角速度を導出するようになっている。この冷却装置において、急低下判定部は、モータの駆動によって弁体の位置が調整されるときにおける角加速度が判定加速度以下であり、且つ、角速度の前回値が基準角速度以上であるときに、弁体の変位速度が急低下したとの判定をなす。

制御弁の異物の噛み込みによって弁体の変位が規制された場合であっても、規制される前におけるモータの角速度がそれほど大きくないときには、ギアに入力される衝撃は小さい。そのため、規制される前におけるモータの角速度がそれほど大きくないときには、急低下時ストレスを算出しなくてもよい。

また、制御弁の異物の噛み込みによって弁体の変位が規制された場合であっても、規制前後でのモータの角速度の低下量が少ないときには、ギアに入力される衝撃は小さい。そのため、規制前後でのモータの角速度の低下量が少ないとき、すなわち角加速度が負の値であってもその絶対値が小さいときには、急低下時ストレスを算出しなくてもよい。

そこで、上記構成では、モータの角加速度が判定加速度以下、すなわち角加速度が負の値であってその絶対値が大きいときであり、且つ、モータの角速度の前回値が基準速度以上であるときに、弁体の変位速度が急低下したとの判定をなすようにしている。これにより、弁体の変位速度が低下した場合であっても、ギアに入力される衝撃が小さく、ギアにストレスが蓄積されないと想定されるときに急低下時ストレスが算出されることを抑制できる。

上記冷却装置の一態様は、制御弁の耐久性の指標を算出する耐久性推定部を備えている。この冷却装置において、モータ制御部は、指標から推定される制御弁の耐久性が低いほど、実効電圧を低くするようになっている。また、耐久性推定部は、急低下時ストレスを積算し、その積算値が大きいほど制御弁の耐久性が低いことを示す値になるように指標を算出する。

上記のように算出された急低下時ストレスの積算値が大きいほど、ギアに蓄積されているダメージが大きいと推測できる。そして、当該ダメージが大きいほど、制御弁の耐久性は低くなる。この点、上記構成によれば、上記のように算出された急低下時ストレスの積算値を基に指標が算出される。そして、この指標から推定される制御弁の耐久性が低いときには、当該耐久性が高いときよりも実効電圧が低くなる。これにより、耐久性が低くなった場合、耐久性が低くなっていない場合と比較し、モータの駆動時における伝達機構の負荷の増大を抑制することができる。その結果、制御弁の製品寿命を延ばすことができる。

ちなみに、上記のように算出された急低下時ストレスが小さいときには、ギアに入力される衝撃が小さく、実際にはギアにストレスがほとんど蓄積されないと推測できる。そのため、急低下時ストレス算出部は、算出した急低下時ストレスが判定値未満であるときには、当該急低下時ストレスを「０」とすることが好ましい。

内燃機関の冷却装置の概略構成と、同冷却装置の制御装置の機能構成とを示す図。 同冷却装置の制御弁を示す斜視図。 同制御弁の分解斜視図。 同制御弁の弁体を示す斜視図。 同制御弁のハウジングを示す斜視図。 同制御弁において、弁体のハウジングに対する相対角度と各ポートの開度との関係を示すグラフ。 同制御装置の機能構成を示すブロック図。 急低下時ストレスを算出する際に実行される処理ルーチンを示すフローチャート。 制御弁が異物を噛み込んだことに起因するモータの角速度及びギアが受けるストレスの推移を示すタイミングチャート。

以下、内燃機関の冷却装置の一実施形態を図１～図９に従って説明する。
図１に示すように、冷却装置２０は、内燃機関１０のシリンダブロック１１内のウォータジャケット１１１及びシリンダヘッド１２内のウォータジャケット１２１を流れる冷却水が循環する循環回路２１を備えている。循環回路２１には、シリンダブロック１１内のウォータジャケット１１１に向けて冷却水を吐出するポンプ２２と、冷却水を冷却するラジエータ２３と、スロットルバルブやＥＧＲバルブなどのような冷却対象となる各種のデバイス２４と、車両の空調装置のヒータコア２５とが設けられている。

循環回路２１には、シリンダヘッド１２内のウォータジャケット１２１から流出した冷却水が流入する制御弁２６が設けられている。制御弁２６は、制御弁２６内に流入した冷却水を流出させる３つの出力ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３を有している。３つの出力ポートＰ１～Ｐ３のうちのラジエータポートＰ１は、ラジエータ２３を経由して冷却水を流動させる第１冷却水通路２７１に接続されている。３つの出力ポートＰ１～Ｐ３のうちのデバイスポートＰ２は、各種のデバイス２４を経由して冷却水を流動させる第２冷却水通路２７２に接続されている。３つの出力ポートＰ１～Ｐ３のうちのヒータポートＰ３は、ヒータコア２５を経由して冷却水を流動させる第３冷却水通路２７３に接続されている。

図２に示すように、制御弁２６は、制御弁２６の骨格を形成するハウジング３１を備えている。ハウジング３１には、第１コネクタ部材３２、第２コネクタ部材３３及び第３コネクタ部材３４が取り付けられている。第１コネクタ部材３２にはラジエータポートＰ１が設けられている。第２コネクタ部材３３にはデバイスポートＰ２が設けられている。第３コネクタ部材３４にはヒータポートＰ３が設けられている。そして、各コネクタ部材３２～３４がハウジング３１に取り付けられた状態では、各出力ポートＰ１～Ｐ３が互いに異なる位置に配置されている。

図３に示すように、制御弁２６は、ハウジング３１内に収容される弁体３５を備えている。弁体３５には、冷却水通路が形成されている。また、弁体３５には、ハウジング３１の軸線方向Ｚに延びるシャフト３６が連結されている。そして、弁体３５は、図３に矢印で示すようにシャフト３６を中心に回転（変位）する。弁体３５の回転によってハウジング３１に対する弁体３５の相対角度ＡＮＧが変化すると、弁体３５に形成されている冷却水通路と各出力ポートＰ１～Ｐ３との重なり具合が変わり、各出力ポートＰ１～Ｐ３を通じた冷却水の流量が変化する。すなわち、弁体３５を回転させることにより、循環回路２１内での冷却水の流れを制御することができる。

また、制御弁２６は、ハウジング３１内に収容されるモータ３７及び伝達機構３８を備えている。伝達機構３８は、モータ３７の出力を弁体３５のシャフト３６に伝達するものである。具体的には、伝達機構３８は、互いに噛み合う複数のギア３９を有している。本実施形態では、各ギア３９は、合成樹脂によって構成されている。モータ３７から出力されたトルクが各ギア３９を介してシャフト３６に入力されると、弁体３５が回転する。

ハウジング３１には、モータ３７及び伝達機構３８を収容する部分を覆うようにカバー４０が取り付けられる。カバー４０内には、モータ３７の回転角を検出する回転角センサ１０１が設けられている。

図４に示すように、弁体３５は、２つの樽型の物体をハウジング３１の軸線方向Ｚに重ねたような形状をなしている。弁体３５の側壁には、軸線方向Ｚに並んだ２つの孔３５１，３５２が形成されている。これら各孔３５１，３５２は、弁体３５に設けられた冷却水通路の一部となっている。２つの孔３５１，３５２のうち、図中上側に位置する第１孔３５１は、弁体３５がハウジング３１に対してある相対角度の範囲にあるときにラジエータポートＰ１と連通する。第１孔３５１がラジエータポートＰ１と連通している場合、制御弁２６内に流入した冷却水がラジエータポートＰ１から流出する。また、２つの孔３５１，３５２のうち、第１孔３５１とは別の第２孔３５２は、弁体３５がハウジング３１に対して別のある相対角度の範囲にあるときにデバイスポートＰ２及びヒータポートＰ３のうちの少なくとも一方と連通する。第２孔３５２がデバイスポートＰ２と連通している場合、制御弁２６内に流入した冷却水がデバイスポートＰ２から流出する。また、第２孔３５２がヒータポートＰ３と連通している場合、制御弁２６内に流入した冷却水がヒータポートＰ３から流出する。

弁体３５の図中上壁を弁体３５の上壁３５３とした場合、上壁３５３にシャフト３６が接続されている。また、上壁３５３には、一部を係合部３５４として残すようにシャフト３６の根本を取り囲むように延びる円弧状の溝３５５が設けられている。

なお、図５は、ハウジング３１を弁体３５の挿入方向から見た場合の斜視図である。制御弁２６の組み立て時にあっては、収容開口３１１を介して弁体３５がハウジング３１内に挿入される。ハウジング３１において弁体３５の上壁３５３に対向する部分には、溝３５５に収容されるストッパ３１２が設けられている。そのため、ハウジング３１内に弁体３５が収容されている場合、弁体３５の係合部３５４がストッパ３１２に当接することで、ハウジング３１に対する弁体３５の相対回転が規制される。言い換えると、係合部３５４がストッパ３１２に当接しない範囲が、弁体３５のハウジング３１に対する相対回転が許容される範囲となる。

こうした制御弁２６のハウジング３１内には、冷却水が収容開口３１１を介して流入するようになっている。すなわち、収容開口３１１が、制御弁２６の入力ポートとして機能する。そして、ハウジング３１内に流入した冷却水は、弁体３５に設けられた冷却水通路を流れ、各出力ポートＰ１～Ｐ３に導かれる。

図６は、ハウジング３１に対する弁体３５の相対角度ＡＮＧと、各出力ポートＰ１～Ｐ３の開度との関係を示すグラフである。
制御弁２６では、全ての出力ポートＰ１～Ｐ３が閉じた状態になるときの相対角度ＡＮＧを「０°」として、ハウジング３１のストッパ３１２と弁体３５の係合部３５４とが当接するまで、プラスの方向にもマイナスの方向にも、弁体３５をハウジング３１に対して相対回転させることができる。弁体３５の孔３５１，３５２の大きさや位置は、相対角度ＡＮＧの変化に伴い、図６に示すように各出力ポートＰ１～Ｐ３の開度が変化するように設定されている。本実施形態では、弁体３５をハウジング３１に対してプラスの方向に相対回転させると、相対角度ＡＮＧが大きくなる一方で、弁体３５をハウジング３１に対してマイナスの方向に相対回転させると、相対角度ＡＮＧが小さくなる。

制御弁２６では、相対角度ＡＮＧが「０°」となる位置から弁体３５をプラスの方向に相対回転させると、まず、ヒータポートＰ３が開き始め、相対角度ＡＮＧが大きくなるのに伴って次第にヒータポートＰ３の開度が大きくなる。そして、ヒータポートＰ３が全開になった後、相対角度ＡＮＧがさらに大きくなると、次にデバイスポートＰ２が開くようになる。相対角度ＡＮＧが大きくなるのに伴い、デバイスポートＰ２の開度は大きくなり、デバイスポートＰ２が全開になった後、ラジエータポートＰ１が開き始める。ラジエータポートＰ１の開度も相対角度ＡＮＧが大きくなるのに伴って大きくなる。係合部３５４とストッパ３１２とが当接するときの相対角度を「＋β°」とした場合、相対角度ＡＮＧが「＋β°」となる位置に弁体３５が至る手前でラジエータポートＰ１が全開になる。そして、相対角度ＡＮＧが「＋β°」となる位置に弁体３５が達するまでは、相対角度ＡＮＧが大きくなっても各出力ポートＰ１～Ｐ３が全開である状態が維持される。

一方、制御弁２６では、相対角度ＡＮＧが「０°」となる位置から弁体３５をマイナスの方向に相対回転させた場合、ヒータポートＰ３は開弁しない。この場合には、まず、デバイスポートＰ２が開き始め、相対角度ＡＮＧが小さくなるのに伴って次第にデバイスポートＰ２の開度が大きくなる。そして、デバイスポートＰ２が全開になった後、相対角度ＡＮＧがさらに小さくなると、ラジエータポートＰ１が開くようになる。相対角度ＡＮＧが小さくなるのに伴ってラジエータポートＰ１の開度が大きくなる。係合部３５４とストッパ３１２とが当接するときの相対角度を「－α°」とした場合、相対角度ＡＮＧが「－α°」となる位置に弁体３５が至る手前でラジエータポートＰ１が全開になる。そして、相対角度ＡＮＧが「－α°」となる位置に弁体３５が達するまでは、相対角度ＡＮＧが小さくなってもラジエータポートＰ１及びデバイスポートＰ２が全開の状態が維持される。

次に、図１、図７及び図８を参照し、冷却装置２０の制御構成について説明する。
図１に示すように、冷却装置２０の制御装置５０には、制御弁２６の回転角センサ１０１、及び、水温センサ１０２などの各種のセンサの検出信号が入力される。回転角センサ１０１は、モータ３７の出力軸の回転角θに応じた信号を検出信号として出力する。水温センサ１０２は、シリンダヘッド１２内から流出した冷却水の温度である出口水温Ｔｗｔを検出し、出口水温Ｔｗｔに応じた信号を検出信号として出力する。

制御弁２６のハウジング３１内に冷却水とともに異物が流入すると、制御弁２６が異物を噛み込んで弁体３５の回転が規制されることがある。この場合、弁体３５の回転速度（変位速度）が急低下し、動力源であるモータ３７から弁体３５へのトルク伝達経路に配置されているギア３９には、弁体３５の回転速度の急低下に起因する衝撃が入力されることがある。そこで、本実施形態において、制御装置５０は、制御弁２６の異物の噛み込みに起因して弁体３５の回転速度が急低下したと判定したときに、当該衝撃の入力によってギア３９が受けるストレスである急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐを算出する。そして、制御装置５０は、算出した急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐを基に制御弁２６の耐久性を推定し、耐久性の推定結果をモータ３７の制御に反映する。

制御装置５０は、制御弁２６の耐久性を考慮したモータ３７の制御を実現するための機能部として、モータ制御部５１、角速度導出部５２、角加速度導出部５３、急低下判定部５４、基礎トルク導出部５５、補正係数導出部５６、モータトルク算出部５７、衝突係数導出部５８、急低下時ストレス算出部５９、及び耐久性推定部６０を有している。

モータ制御部５１は、モータ３７の駆動を制御する。すなわち、モータ制御部５１は、モータ３７に入力させる電圧信号のデューティ比ＤＴを決める。そして、モータ制御部５１は、決めたデューティ比ＤＴの電圧信号を生成してモータ３７に入力させる。なお、デューティ比ＤＴの決定の詳細については後述する。

角速度導出部５２は、所定の制御サイクル毎に、モータ３７の出力軸の角速度ωを導出する。すなわち、角速度導出部５２は、回転角センサ１０１の検出信号を基に導出されたモータ３７の回転角θを時間微分することによって、モータ３７の角速度ωを導出する。

角加速度導出部５３は、モータ３７の角速度ωの変化量としてモータ３７の角加速度Ｄωを導出する。すなわち、角加速度導出部５３は、角速度導出部５２によって導出された角速度ωを時間微分することによって、角加速度Ｄωを導出する。なお、角速度ωが上昇しているときには角加速度Ｄωが正の値となる一方、角速度ωが低下しているときには角加速度Ｄωが負の値となる。

急低下判定部５４は、モータ３７の駆動によって弁体３５を回転させるときに、制御弁２６の異物の噛み込みに起因して弁体３５の回転速度（変位速度）が急低下したか否かを判定する。急低下判定部５４は、以下に示す３つの条件の全てが成立するときには、弁体３５の回転速度が急低下したとの判定をなす。一方、急低下判定部５４は、３つの条件のうちの少なくとも１つが成立していないときには、弁体３５の回転速度が急低下したとの判定をなさない。なお、モータ３７の回転は、伝達機構３８を介して弁体３５に伝達される。そのため、モータ３７の角速度ωと弁体３５の回転速度との間には相関がある。
・角加速度導出部５３によって導出された角加速度Ｄωが判定角加速度ＤωＴｈ以下であること。
・角速度導出部５２によって導出された角速度ωの前回値ω（Ｎ－１）が基準加速度としての第１基準角速度ωＴｈ１以上であること。
・角速度導出部５２によって導出された角速度ωの最新値ω（Ｎ）が第１基準角速度ωＴｈ１よりも小さい第２基準角速度ωＴｈ２以下であること。

判定角加速度ＤωＴｈは、モータ３７の角速度ωの低下量が多いか否かを判断するための閾値である。よって、判定角加速度ＤωＴｈは、負の値に設定されている。第１基準角速度ωＴｈ１は、角速度ωが大きかったか否かを判断するための閾値である。第２基準角速度ωＴｈ２は、角速度ωが小さくなったか否かを判断するための閾値である。

そのため、角加速度Ｄωが判定角加速度ＤωＴｈ以下であること、及び、角速度の前回値ω（Ｎ－１）が第１基準角速度ωＴｈ１以上であり、且つ角速度の最新値ω（Ｎ）が第２基準角速度ωＴｈ２以下であることの双方が成立している場合、制御弁２６の異物の噛み込みによって弁体３５の回転速度が急低下したとの判定がなされる。一方、角加速度Ｄωが判定角加速度ＤωＴｈ以下であること、及び、角速度の前回値ω（Ｎ－１）が第１基準角速度ωＴｈ１以上であり、且つ角速度の最新値ω（Ｎ）が第２基準角速度ωＴｈ２以下であることの少なくとも一方が成立していない場合、弁体３５の回転速度が急低下したとの判定がなされない。

なお、制御弁２６の異物の噛み込みによって弁体３５の回転速度が急低下した場合、異物の噛み込みに起因するストレスをギア３９が受ける。このときにギア３９が受けるストレスは、異物の噛み込みに起因して回転速度が低下する直前のモータ３７の角速度ωが大きいほど大きくなりやすい。すなわち、角速度の前回値ω（Ｎ－１）が第１基準角速度ωＴｈ１以上であり、且つ、他の２つの条件が成立している場合、異物の噛み込みによって、ギア３９には比較的大きなストレスが蓄積されると推測することができる。

基礎トルク導出部５５は、モータ３７に入力される電圧信号のデューティ比ＤＴと、出口水温Ｔｗｔとを基に、基礎トルクＴＱＢを導出する。基礎トルクＴＱＢとは、モータ３７の角速度ωが規定値（例えば、０）である状況下で電圧信号がモータ３７に入力されたときにモータ３７で発生するトルクのことである。上述したように制御弁２６には、シリンダヘッド１２内から流出した冷却水が流入する。そのため、制御弁２６の構成部材の温度は、出口水温Ｔｗｔと相関する。よって、基礎トルクＴＱＢは、電圧信号のデューティ比ＤＴと、制御弁２６の構成部材の温度の相関値とを基に導出される値である。なお、制御弁２６の構成部材としては、例えば、伝達機構３８のギア３９、弁体３５、図示しないシールリングを挙げることができる。

図７に示すように、基礎トルク導出部５５には、電圧信号のデューティ比ＤＴと出口水温Ｔｗｔとの関係を基に基礎トルクＴＱＢを導出するための基礎トルク導出マップ５５ＭＰが記憶されている。基礎トルク導出部５５は、この基礎トルク導出マップ５５ＭＰを用い、基礎トルクＴＱＢを導出する。

基礎トルクＴＱＢは、モータ３７に印加される実効電圧が高いほど大きくなりやすい。そのため、基礎トルク導出マップ５５ＭＰは、電圧信号のデューティ比ＤＴが大きいほど、実効電圧が高くなるため、基礎トルクＴＱＢが大きい値となるように作成されている。

また、制御弁２６の構成部材の堅さは、構成部材の温度によって変わる。そして、構成部材の堅さによって、制御弁２６の異物の噛み込みによって弁体３５の回転が規制された際にギア３９が受けるストレスの大きさが変わる。そのため、基礎トルク導出マップ５５ＭＰは、構成部材の温度と相関する出口水温Ｔｗｔによって基礎トルクＴＱＢが変わるように作成されている。

補正係数導出部５６は、電圧信号のデューティ比ＤＴと、移動平均処理によって角速度ωを平滑化した値である角速度なまし値ωＳとを基に、補正係数Ｆ１を算出する。補正係数Ｆ１は、基礎トルクＴＱＢを補正してモータトルクＴＱＭＴを求めるための係数である。角速度なまし値ωＳは、連続して導出された複数の角速度ωを基に算出される。なお、角速度なまし値ωＳの算出に用いられる複数の角速度ωは、角速度の最新値ω（Ｎ）を含んでいる。

図７に示すように、補正係数導出部５６には、電圧信号のデューティ比ＤＴと、角速度なまし値ωＳとを基に補正係数Ｆ１を導出するための補正係数導出マップ５６ＭＰが記憶されている。補正係数導出部５６は、この補正係数導出マップ５６ＭＰを用い、補正係数Ｆ１を導出する。

補正係数Ｆ１は、詳しくは後述するが、モータ３７で発生するトルクであるモータトルクＴＱＭＴを算出するための係数である。補正係数Ｆ１が大きいほど、モータトルクＴＱＭＴは大きい値となる。モータトルクＴＱＭＴは、モータ３７に印加される実効電圧が高いほど大きくなる。そのため、補正係数導出マップ５６ＭＰは、電圧信号のデューティ比ＤＴが大きいほど、実効電圧が高くなるため、補正係数Ｆ１が大きくなるように作成されている。

基礎トルクＴＱＢを導出する際の角速度である上記の規定値と、現在の角速度ωとの乖離が大きいほど、モータ３７で実際に発生しているトルクと基礎トルクＴＱＢとのずれが大きくなりやすい。例えば、規定値よりも現在の角速度ωが大きい場合、規定値と現在の角速度ωとの差分が大きいほど、モータトルクＴＱＭＴが小さくなる。角速度なまし値ωＳは、現在の角速度ωと相関している。そのため、補正係数導出マップ５６ＭＰは、角速度なまし値ωＳが小さいほど補正係数Ｆ１が大きくなるように作成されている。

モータトルク算出部５７は、モータトルクＴＱＭＴとして、基礎トルク導出部５５によって算出された基礎トルクＴＱＢと、補正係数導出部５６によって算出された補正係数Ｆ１との積を算出する。すなわち、モータトルクＴＱＭＴは、基礎トルクＴＱＢと補正係数Ｆ１との積が大きいほど大きくなる。なお、モータ３７に入力される電圧信号のデューティ比ＤＴは、モータ３７に印加される実効電圧と相関する値である。よって、モータトルクＴＱＭＴは、実効電圧に応じた値であるということができる。

衝突係数導出部５８は、上記の角速度なまし値ωＳを基に、衝突係数Ｆ２を導出する。衝突係数Ｆ２は、モータトルクＴＱＭＴを、制御弁２６の異物の噛み込みに伴う弁体３５の回転速度の急低下に起因してギア３９が受けるストレスに変換するための係数である。図７に示すように、衝突係数導出部５８には、角速度なまし値ωＳを基に衝突係数Ｆ２を導出するための衝突係数導出マップ５８ＭＰが記憶されている。衝突係数導出部５８は、この衝突係数導出マップ５８ＭＰを用い、衝突係数Ｆ２を導出する。

モータ３７の駆動によって弁体３５を回転させる際に制御弁２６の異物の噛み込みによって弁体３５の回転速度が急に低下すると、トルク伝達経路におけるモータ３７と弁体３５との間に位置するギア３９には、回転速度の急低下に起因する衝撃が入力される。こうした衝撃の入力によってギア３９が受けるストレスは、弁体３５の回転速度が急低下する直前における角速度ωが大きいほど大きくなりやすい。そして、詳しくは後述するが、衝突係数Ｆ２は、上記の急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐの算出に用いられる係数である。衝突係数Ｆ２が大きいほど、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐが大きい値となる。そのため、衝突係数導出マップ５８ＭＰは、角速度なまし値ωＳが大きいほど衝突係数Ｆ２が大きくなるように作成されている。

角速度なまし値ωＳは、角速度導出部５２によって導出された角速度の最新値ω（Ｎ）と、最新値ω（Ｎ）の導出以前に導出された角速度ωとを基に算出される。すなわち、角速度なまし値ωＳは、最新値ω（Ｎ）の導出時点よりも少し前の角速度ωも反映された値となっている。そのため、急低下判定部５４によって弁体３５の回転速度が急低下したとの判定がなされた時点で衝突係数Ｆ２の導出が行われたとしても、当該導出には、当該判定がなされる以前の角速度ωも反映された角速度なまし値ωＳが用いられる。したがって、衝突係数導出マップ５８ＭＰを用いることにより、制御弁２６の異物の噛み込みによって弁体３５の回転速度が急低下する直前の角速度ωが大きいほど、衝突係数Ｆ２を大きくすることができる。

急低下時ストレス算出部５９は、急低下判定部５４によって弁体３５の回転速度が急低下したとの判定がなされたときに、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐを算出する。
図８を参照し、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐの算出のために急低下時ストレス算出部５９が実行する処理ルーチンについて説明する。この処理ルーチンは、急低下判定部５４によって弁体３５の回転速度が急低下したとの判定がなされたときに実行される。

本処理ルーチンにおいて、ステップＳ１１では、モータトルク算出部５７によって算出されたモータトルクＴＱＭＴと、衝突係数導出部５８によって導出された衝突係数Ｆ２との積が急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐとして算出される。すなわち、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐは、モータトルクＴＱＭＴと衝突係数Ｆ２との積が大きいほど大きくなる。続いて、ステップＳ１２において、算出した急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐが判定値ＳＴＲＴｈ以上であるか否かの判定が行われる。

ステップＳ１１で算出した急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐがあまり大きくない場合、弁体３５の回転速度が急低下したことに起因してギア３９に入力される衝撃があまり大きくないと推測される。ギア３９に入力される衝撃が小さい場合、実際にはギア３９にダメージがほとんど残らない。そこで、判定値ＳＴＲＴｈは、ギア３９にダメージが残るような衝撃がギア３９に入力されたか否かの判断基準として設定されている。そのため、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐが判定値ＳＴＲＴｈ以上である場合は、ギア３９にダメージが残るような衝撃がギア３９に入力されたと判断する。一方、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐが判定値ＳＴＲＴｈ未満である場合は、ギア３９に衝撃が入力されたとしても、ギア３９にダメージが残らないと判断する。

ステップＳ１２において、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐが判定値ＳＴＲＴｈ以上である場合（ＹＥＳ）、本処理ルーチンが終了される。一方、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐが判定値ＳＴＲＴｈ未満である場合（Ｓ１２：ＮＯ）、処理が次のステップＳ１３に移行される。ステップＳ１３において、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐが「０」に変更される。そして、本処理ルーチンが終了される。

図７に示すように、耐久性推定部６０は、急低下時ストレス算出部５９によって算出された急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐを用い、制御弁２６の耐久性を表す指標Ｘを算出する。具体的には、急低下時ストレス算出部５９によって急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐが算出されると、すなわち図８に示した処理ルーチンが終了されると、耐久性推定部６０は、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐの積算処理を行う。積算処理によって算出された急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐの積算値ΣＳＴＲｓｔｐが大きいほど、ギア３９に残っているダメージが大きく、制御弁２６の耐久性が低くなっていると推測できる。そのため、耐久性推定部６０は、積算値ΣＳＴＲｓｔｐが大きいほど値が大きくなるように指標Ｘを算出する。つまり、指標Ｘは、制御弁２６の耐久性が低下するにつれて大きくなる。

モータ制御部５１は、耐久性推定部６０によって算出された指標Ｘを基に、電圧信号のデューティ比の上限ＤＴｕｌ及び下限ＤＴｌｌを決定する。このとき、モータ制御部５１は、指標Ｘが大きいほど上限ＤＴｕｌの絶対値及び下限ＤＴｌｌの絶対値が小さくなるように、上限ＤＴｕｌ及び下限ＤＴｌｌを決定する。

また、モータ制御部５１は、モータ３７の回転角の目標である目標回転角θＴｒとモータ３７の回転角θとの偏差を入力とするフィードバック制御によって、モータ３７に入力する電圧信号のデューティ比の算出値である算出デューティ比ＤＴＣを算出する。そして、モータ制御部５１は、算出デューティ比ＤＴＣと、上限ＤＴｕｌ及び下限ＤＴｌｌとを基に、電圧信号のデューティ比ＤＴを決める。すなわち、モータトルク算出部５７は、算出デューティ比ＤＴＣが上限ＤＴｕｌ以下であって且つ下限ＤＴｌｌ以上である場合、電圧信号のデューティ比ＤＴを算出デューティ比ＤＴＣと同じ値にする。また、モータトルク算出部５７は、算出デューティ比ＤＴＣが上限ＤＴｕｌよりも大きい場合、電圧信号のデューティ比ＤＴを上限ＤＴｕｌと同じ値にする。また、モータトルク算出部５７は、算出デューティ比ＤＴＣが下限ＤＴｌｌよりも小さい場合、電圧信号のデューティ比ＤＴを下限ＤＴｌｌと同じ値にする。

なお、モータ３７に印加される実効電圧は、モータ３７に入力される電圧信号のデューティ比ＤＴと、モータ３７の電源電圧とを基に算出することができる。そのため、モータ制御部５１は、目標回転角θＴｒと回転角θとの偏差に応じた実効電圧をモータ３７に印加させているということもできる。

次に、図９を参照し、本実施形態の作用及び効果について説明する。
目標回転角θＴｒが変更され、モータ３７の回転角θと目標回転角θＴｒとの間に乖離が発生すると、モータ３７の駆動が開始される。すなわち、目標回転角θＴｒと回転角θとの偏差を入力とするフィードバック制御によって算出デューティ比ＤＴＣが算出され、この算出デューティ比ＤＴＣを基に電圧信号のデューティ比ＤＴが決定される。そして、決まったデューティ比ＤＴとモータ３７の電源電圧とに基づいた実効電圧がモータ３７に印加されるようになる。すると、モータ３７の駆動によって弁体３５が回転し、目標回転角θＴｒと回転角θとの乖離が縮小される。

このようにモータ３７の駆動によって弁体３５が回転しているときに、制御弁２６のハウジング３１内に冷却水とともに異物が流入することがある。このとき、制御弁２６が異物を噛み込むと、弁体３５の回転が規制されることがある。

図９には、モータ３７の駆動によって弁体３５が回転している最中のタイミングｔ１で、制御弁２６の異物の噛み込みによって弁体３５の回転が規制される例が図示されている。このように弁体３５の回転が規制されると、図９に示すようにモータ３７の角速度ωが急低下する。この場合、タイミングｔ２で角加速度導出部５３によって導出された角加速度Ｄωが判定角速度ＤωＴｈ以下であり、タイミングｔ２で角速度導出部５２によって導出された角速度ωが第２基準角速度ωＴｈ２以下であり、さらに、前回の制御サイクルであるタイミングｔ１で角速度導出部５２によって導出された角速度ωが第１基準角速度ωＴｈ１以上であると、弁体３５の回転速度が急低下したとの判定がなされる。すると、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐの算出が行われる。

ここで、制御弁２６の異物の噛み込みによって弁体３５の回転が規制された場合であっても、規制前の角速度ωがそれほど大きくないときには、制御弁２６の異物の噛み込みに起因してギア３９に入力される衝撃は小さい。また、制御弁２６の異物の噛み込みによって弁体３５の回転が規制された場合であっても、規制前後での角速度ωの変化量が少ないときには、制御弁２６の異物の噛み込みに起因してギア３９に入力される衝撃は小さい。このように衝撃が小さい場合、ギア３９にはダメージがほとんど残らない。

本実施形態では、角加速度Ｄωが判定角加速度ＤωＴｈ以下であること、角速度ωの前回値ω（Ｎ－１）が第１基準角速度ωＴｈ１以上であること、及び、角速度ωの最新値ω（Ｎ）が第２基準角速度ωＴｈ２以下であることのうち、少なくとも１つが非成立のことには、弁体３５の回転速度が急低下したとの判定がなされないようになっている。すなわち、少なくとも１つが成立していないときには、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐの算出が行われない。これにより、弁体３５の回転速度が低下した場合であっても、ギア３９に入力される衝撃が小さく、ギア３９にストレスが蓄積されないと想定されるときに急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐが算出されることを抑制できる。

図９に示す例では、タイミングｔ２で弁体３５の回転速度が急低下したとの判定がなされるため、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐが算出される。急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐの算出には、モータトルク算出部５７によって算出されたモータトルクＴＱＭＴと、衝突係数導出部５８によって導出された衝突係数Ｆ２とが用いられる。

モータトルクＴＱＭＴは、基礎トルク導出部５５によって導出された基礎トルクＴＱＢと、補正係数導出部５６によって導出された補正係数Ｆ１との積と等しい。基礎トルクＴＱＢは、モータ３７に入力される電圧信号のデューティ比ＤＴと、出口水温Ｔｗｔとを基に導出された値である。デューティ比ＤＴはモータ３７に印加される実効電圧の相関値であるとともに、出口水温Ｔｗｔは、モータ３７から弁体３５までのトルク伝達経路に配置されているギア３９の堅さの相関値である。そのため、デューティ比ＤＴと出口水温Ｔｗｔとを基に基礎トルクＴＱＢを導出することにより、基礎トルクＴＱＢを、そのときの実効電圧及びギア３９の堅さに応じた値とすることができる。

補正係数Ｆ１は、電圧信号のデューティ比ＤＴと、角速度なまし値ωＳとを基に導出される。デューティ比ＤＴはモータ３７に印加される実効電圧の相関値である。また、角速度なまし値ωＳは、上述したようにタイミングｔ２以前の角速度ω、すなわち制御弁２６の異物の噛み込みによって弁体３５の回転が規制される前の角速度ωを反映した値である。そのため、デューティ比ＤＴと角速度なまし値ωＳとを基に補正係数Ｆ１を導出することにより、補正係数Ｆ１を、そのときの実効電圧、及び、制御弁２６の異物の噛み込みによって弁体３５の回転が規制される前の角速度ωに応じた値とすることができる。

そして、こうした基礎トルクＴＱＢと補正係数Ｆ１とを基にモータトルクＴＱＭＴを算出することにより、制御弁２６の異物の噛み込みによって弁体３５の回転が規制された場合であっても、モータトルクＴＱＭＴを精度良く算出することができる。

衝突係数Ｆ２は、角速度なまし値ωＳを基に導出される。上述したように、角速度なまし値ωＳは、タイミングｔ２以前の角速度ω、すなわち制御弁２６の異物の噛み込みによって弁体３５の回転が規制される前の角速度ωを反映した値である。そのため、衝突係数Ｆ２を、制御弁２６の異物の噛み込みによって弁体３５の回転が規制される前の角速度ωに応じた値とすることができる。

制御弁２６の異物の噛み込みに起因する衝撃の入力によってギア３９が受けるストレスは、モータトルクＴＱＭＴが大きいほど大きくなりやすい。また、当該ストレスは、弁体３５の回転速度が急低下する直前における角速度ωが大きいほど大きくなりやすい。本実施形態では、上記のように導出されたモータトルクＴＱＭＴと、衝突係数Ｆ２との積として、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐが急低下時ストレス算出部５９によって算出される。そのため、モータトルクＴＱＭＴが大きいほど急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐを大きくすることができるとともに、弁体３５の回転速度が急低下する直前における角速度ωが大きいほど急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐを大きくすることができる。したがって、制御弁２６の異物の噛み込みによって弁体３５の回転が規制された場合でもギア３９が受けるストレスである急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐを算出することができる。

なお、制御弁２６が異物を噛み込んだ場合、図９に示すようにギア３９が受けるストレスは、タイミングｔ１を経過してしばらくすると、急激に大きくなる。そして、当該ストレスは、タイミングｔ２でピークに達し、タイミングｔ２以降では小さくなる。急低下時ストレス算出部５９によって算出された急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐは、ギア３９が受けるストレスのピーク値、又はピーク値に相関する値となる。

そして、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐが算出されると、耐久性推定部６０によって制御弁２６の耐久性が推定される。すなわち、急低下時ストレス算出部５９によって算出された急低下時ストレスの積算値ΣＳＴＲｓｔｐが大きいほど、ギア３９に蓄積されているダメージが大きいと推測できる。そして、当該ダメージが大きいほど、制御弁２６の耐久性が低い。本実施形態では、急低下時ストレスの積算値ΣＳＴＲｓｔｐを基に指標Ｘが算出される。指標Ｘは、制御弁２６の耐久性が低いと推定される場合ほど大きい値となる。

このように指標Ｘが算出されると、指標Ｘを基にデューティ比の上限ＤＴｕｌ及び下限ＤＴｌｌが算出される。上限ＤＴｕｌの絶対値及び下限ＤＴｌｌの絶対値は、指標Ｘが大きく、制御弁２６の耐久性が低いほど小さくなる。そして、モータ３７に入力される電圧信号のデューティ比ＤＴは、上限ＤＴｕｌと下限ＤＴｌｌとの間の値となるように決定される。そのため、制御弁２６の耐久性が低いほど、弁体３５を回転させるに際し、弁体３５の回転速度が大きくなりにくくなる。伝達機構３８に加わる負荷は、モータ３７に印加される実効電圧が低く、弁体３５の回転速度が小さいほど大きくなりにくい。

なお、循環回路２１内で異物が冷却水と共に流れるようになると、制御弁２６の異物の噛み込みが何度も繰り返されることがあり得る。異物の噛み込みが繰り返されると、制御弁２６の耐久性が徐々に低下する。本実施形態では、制御弁２６の耐久性が低い場合、耐久性が未だ低くなっていない場合と比較し、弁体３５の回転速度が大きくならない。そのため、制御弁２６の異物の噛み込みが再び発生した際に、ギア３９が受けるストレスを小さくすることができる。

したがって、制御弁２６の耐久性に応じて弁体３５の回転速度の上限を可変させることにより、制御弁２６の製品寿命を延ばすことができる。
なお、本実施形態では、以下に示す効果をさらに得ることができる。

制御弁２６が異物を噛み込んだことによってギア３９に入力された衝撃が小さい場合、ギア３９にダメージがほとんど残らないと推測することができる。そのため、モータトルクＴＱＭＴと補正係数Ｆ１との積として算出された急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐが判定値ＳＴＲＴｈ未満である場合、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐを「０」とするようにしている。これにより、ギア３９にダメージがほとんど残らないような衝撃がギア３９に入力された際に、指標Ｘが更新されてしまうことを抑制できる。その結果、制御弁２６の耐久性が過度に低く見積もられることを抑制できる。

上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、急低下時ストレスの積算値ΣＳＴＲｓｔｐが大きいほど大きい値となるように指標Ｘを算出しているが、積算値ΣＳＴＲｓｔｐ以外の他のパラメータを用いて指標Ｘを算出するようにしてもよい。急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐが判定値ＳＴＲＴｈ以上になった回数が多いほど、制御弁２６の耐久性が低下すると推測できるため、例えば、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐが判定値ＳＴＲＴｈ以上になった回数が多いほど大きい値となるように指標Ｘを算出するようにしてもよい。

・モータトルクＴＱＭＴと衝突係数Ｆ２との積として算出された急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐが判定値ＳＴＲＴｈ未満であるときに、急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐを「０」としなくてもよい。

・電圧信号のデューティ比ＤＴの決定に際し、上記の算出デューティ比ＤＴＣと、指標Ｘに応じたデューティ比補正係数との積をデューティ比ＤＴとするようにしてもよい。この場合、指標Ｘが大きく、制御弁２６の耐久性が低い場合ほどデューティ比補正係数を小さくすることが好ましい。これにより、制御弁２６の耐久性が低い場合ほど、モータ３７に入力される電圧信号のデューティ比ＤＴが大きくなりにくくなる、すなわちモータ３７に印加される実効電圧が高くなりにくくなる。その結果、制御弁２６の製品寿命を延ばすことができる。

・角加速度Ｄωが判定角速度ＤωＴｈ以下である場合、角速度の前回値ω（Ｎ－１）が第１基準角速度ωＴｈ１以上であるか否かに拘わらず、弁体３５の回転速度が急低下したとの判定をなすようにしてもよい。

・角加速度Ｄωが判定角速度ＤωＴｈ以下である場合、角速度の最新値ω（Ｎ）が第２基準角速度ωＴｈ２以下であるか否かに拘わらず、弁体３５の回転速度が急低下したとの判定をなすようにしてもよい。

・上記実施形態では、基礎トルクＴＱＢの導出に際し、制御弁２６の構成部材の温度の相関値として出口水温Ｔｗｔを採用している。しかし、制御弁２６の構成部材の温度を検出するセンサが設けられている場合、出口水温Ｔｗｔの代わりにセンサによって検出された構成部材の温度を用い、基礎トルクＴＱＢを導出するようにしてもよい。

・制御弁２６の構成部材の温度変化に起因する基礎トルクＴＱＢの変化が急低下時ストレスＳＴＲｓｔｐの算出にあまり影響がないのであれば、基礎トルクＴＱＢの導出に際して構成部材の温度や構成部材の温度の相関値を用いなくてもよい。

・上記実施形態では、補正係数Ｆ１の導出に際し、角速度なまし値ωＳを用いている。しかし、弁体３５の回転速度が急低下したとの判定がなされる前の角速度ωが制御装置５０で記憶されている場合、角速度なまし値ωＳの代わりに当該判定がなされる前の角速度ωを用いて補正係数Ｆ１を導出するようにしてもよい。

・基礎トルクＴＱＢと補正係数Ｆ１との積に所定のゲインを乗じた値をモータトルクＴＱＭＴとするようにしてもよい。この場合であっても、基礎トルクＴＱＢと補正係数Ｆ１との積が大きいほどモータトルクＴＱＭＴを大きい値とすることができる。

・制御弁は、ハウジング内での弁体の変位によって循環回路２１における冷却水の流れを変更することができるように構成されているのであれば、上記の制御弁２６とは異なる構成の弁であってもよい。例えば、制御弁は、ハウジング内で弁体をスライド移動させることにより、循環回路２１における冷却水の流れを変更できる構成の弁であってもよい。

１０…内燃機関、２０…冷却装置、２１…循環回路、２６…制御弁、３１…ハウジング、３５…弁体、３７…モータ、３８…伝達機構、３９…ギア、５０…制御装置、５１…モータ制御部、５２…角速度導出部、５３…角加速度導出部、５４…急低下判定部、５５…基礎トルク導出部、５６…補正係数導出部、５７…モータトルク算出部、５８…衝突係数導出部、５９…急低下時ストレス算出部、６０…耐久性推定部。

Claims (6)

1. 内燃機関内を流れる冷却水の循環回路に制御弁が設けられているとともに、前記制御弁が、ハウジングと、前記ハウジング内で変位する弁体と、モータと、互いに噛み合う複数のギアを有し、且つ前記モータの出力を前記弁体に伝達する伝達機構と、を備えており、前記モータの駆動によって前記弁体を変位させることにより、前記循環回路での冷却水の流れを制御する内燃機関の冷却装置において、
   前記モータの駆動を制御するモータ制御部と、
   前記モータの角速度を導出する角速度導出部と、
   前記モータの角速度の変化量である角加速度を導出する角加速度導出部と、
   前記モータの駆動によって前記弁体の位置が調整されるときにおける前記角加速度が判定加速度以下であるときに、前記弁体の変位速度が急低下したとの判定をなす急低下判定部と、
   前記モータに印加される実効電圧を基に、前記モータで発生するトルクであるモータトルクを算出するモータトルク算出部と、
   前記角速度を平滑化した値である角速度なまし値が大きいほど大きくなるように、衝突係数を導出する衝突係数導出部と、
   前記弁体の変位速度が急低下したとの判定がなされたときに、前記弁体の変位速度の急低下に起因して前記ギアが受けるストレスである急低下時ストレスを、前記モータトルクと前記衝突係数との積が大きいほど大きくなるように算出する急低下時ストレス算出部と、を備える
   ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
2. 前記実効電圧が高いほど大きくなるように基礎トルクを導出する基礎トルク導出部と、
   前記実効電圧が高いほど大きくなり、且つ、前記角速度なまし値が小さいほど大きくなるように補正係数を導出する補正係数導出部と、を備え、
   前記モータトルク算出部は、前記基礎トルクと前記補正係数との積が大きいほど前記モータトルクが大きくなるように、当該モータトルクを算出する
   請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
3. 前記基礎トルク導出部は、前記実効電圧と、前記制御弁の構成部材の温度又は当該構成部材の温度の相関値とを基に、前記基礎トルクを導出する
   請求項２に記載の内燃機関の冷却装置。
4. 前記角速度導出部は、制御サイクル毎に前記角速度を導出するようになっており、
   前記急低下判定部は、前記モータの駆動によって前記弁体の位置が調整されるときにおける前記角加速度が判定加速度以下であり、且つ、前記角速度の前回値が基準角速度以上であるときに、前記弁体の変位速度が急低下したとの判定をなす
   請求項１～請求項３のうち何れか一項に記載の内燃機関の冷却装置。
5. 前記制御弁の耐久性の指標を算出する耐久性推定部を備え、
   前記モータ制御部は、前記指標から推定される前記制御弁の耐久性が低いほど、前記実効電圧を低くするようになっており、
   前記耐久性推定部は、前記急低下時ストレスを積算し、その積算値が大きいほど前記制御弁の耐久性が低いことを示す値になるように前記指標を算出する
   請求項１～請求項４のうち何れか一項に記載の内燃機関の冷却装置。
6. 前記急低下時ストレス算出部は、算出した前記急低下時ストレスが判定値未満であるときには、当該急低下時ストレスを「０」とする
   請求項５に記載の内燃機関の冷却装置。

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