JP7291054B2 - エンジン冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体を冷媒としてエンジンを冷却するエンジン冷却装置に関する。

自動車の走行用動力源等に用いられるエンジンは、冷却水等の液体を冷媒とする液冷式の冷却装置を備えている。
一般的な水冷式の冷却装置においては、エンジンの出力軸と連動して駆動されるウォータポンプから、エンジンの冷却対象箇所（シリンダヘッド、シリンダブロック等）に形成された冷却流路に冷却水を通流し、ラジエータを経由してウォータポンプに還流させる。
エンジンを冷却して高温となった冷却水は、ラジエータにおいて走行風との熱交換により冷却される。
このような冷却装置において、冷間始動後の暖機の迅速化や、暖機終了後における冷却水温の制御などを目的として、サーモスタットや電気的に制御されるバルブ等により、冷却流路（水路）の切り替えを行うことが知られている。

エンジンの液冷式冷却装置に関する従来技術として、例えば特許文献１には、エンジンのシリンダヘッドを冷却する水路と、シリンダブロックを冷却する水路とを並列に設け、シリンダブロック側の水路に感温式の開閉弁であるサーモスタットを設けること、及び、シリンダブロック水温とエンジン出口水温とに基づいて、サーモスタットの故障を検出することが記載されている。
特許文献２には、エンジンのシリンダブロックの冷却水をシリンダヘッドと独立して遮断可能な第１バルブ、及び、エンジンから出た冷却水をラジエータ側又はバイパス側に切り替えるロータリバルブである第２バルブを設け、ヘッド水温、ブロック水温に基づいて第１バルブ及び第２バルブを制御することが記載されている。
特許文献３には、シリンダヘッドとシリンダブロックとを個別に温度制御可能な冷却構造を備える内燃機関において、エンジン負荷の急増時にシリンダヘッドの壁面温度の応答遅れを抑制するため、負荷急増時にはブロック通水制御弁を全開とし、ブロックの低水温化が完了した後は通水を遮断し、ブロックの沸騰が懸念される場合に微流量を導入することが記載されている。

特開２０１３－１８５４７７号公報 特開２０１８－ ３１２７７号公報 特開２０１７－２０３４４７号公報

近年、上述したように、シリンダヘッド等を冷却する冷却液流路とシリンダブロック（シリンダスリーブ）を冷却する冷却液流路とを並列に設け、シリンダブロック側の冷却液流路を制御装置からの指令に応じて遮断可能なフローシャットバルブを設けることが提案されている。
このようなフローシャットバルブを設けて、冷間始動後にシリンダブロックへの通水を停止することにより、シリンダブロックの暖機（昇温）を促進し、摩擦損失及び冷却損失を低減して熱効率を向上し、車両の燃費を改善することができる。
しかし、フローシャットバルブが閉状態で固着する故障が発生した場合には、シリンダブロックの温度が過度に上昇し、オーバーヒート、潤滑油が変性（炭化）するオイルコーキング、プレイグニッション等の異常燃焼などの発生が懸念される。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、フローシャットバルブを有する冷却装置の信頼性を向上することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、エンジンを冷却する冷却液を吐出するポンプと、前記冷却液をラジエータを経由して前記ポンプに還流させるラジエータ流路と、前記冷却液を前記ラジエータをバイパスして前記ポンプに還流させるバイパス流路と、前記冷却液を車室内暖房用のヒータを経由して前記ポンプに還流させるヒータ流路と、前記ポンプから吐出された前記冷却液が導入されるとともに、前記ラジエータ流路、前記バイパス流路、前記ヒータ流路にそれぞれ前記冷却液を供給するラジエータポート、バイパスポート、ヒータポートを有するマルチフローコントロールバルブと、前記エンジンの内部に設けられ前記冷却液が通流されて異なった部位を冷却する第１の冷却流路及び第２の冷却流路と、前記第２の冷却流路の前記冷却液の通流を遮断又は制限するフローシャットバルブと、前記マルチフローコントロールバルブにおける前記ラジエータポート、前記バイパスポート、前記ヒータポートの開度、及び、前記フローシャットバルブの状態を制御する制御部とを備える冷却装置であって、前記フローシャットバルブの閉固着異常を検出する異常検出部を備え、前記制御部は、前記異常検出部が前記フローシャットバルブの閉固着異常を検出した場合に、前記マルチフローコントロールバルブの前記ラジエータポートを全開状態とすることを特徴とする冷却装置である。
これによれば、フローシャットバルブの閉固着異常が生じた場合に、マルチフローコントロールバルブとの協調制御により、そのラジエータポートを全開として冷却液の液温を低下させ、第２の冷却流路の冷却が制限された状態であってもオーバーヒート傾向となることを抑制できる。
また、ラジエータポートを全開とすることにより、流路内の圧力上昇を抑制し、例えばシリンダヘッドガスケットやホース等の比較的耐圧性が低い部位が損傷を受けることを防止できる。

請求項２に係る発明は、前記制御部は、前記異常検出部が前記フローシャットバルブの閉固着異常を検出した場合に、前記ポンプの吐出量を制限することを特徴とする請求項１に記載の冷却装置である。
これによれば、閉固着異常を検出した際にポンプの吐出量が制限され、冷却液流路内の圧力上昇が抑制されることから、冷却装置の信頼性をさらに高めることができる。
例えば、ポンプがエンジンの出力軸と連動する場合には、出力軸回転速度（エンジン回転数）を制限する構成とすることができる。

請求項３に係る発明は、前記制御部は、前記フローシャットバルブを駆動する電動アクチュエータの端子間電圧が所定の上限値以上又は所定の下限値以下である状態の累積時間に基づいて前記フローシャットバルブの閉固着異常を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却装置である。
これによれば、例えばフローシャットバルブのアクチュエータの端子間電圧を用いて、ハーネスの天絡、地絡等の電気的な故障を、簡単な構成により適切に検出することができる。

請求項４に係る発明は、前記第１の冷却流路における前記冷却液の温度を検出する第１の温度センサと、前記第２の冷却流路における前記冷却液の温度を検出する第２の温度センサとを備え、前記異常検出部は、前記第２の温度センサが検出した温度が前記第１の温度センサが検出した温度よりも所定値以上高温である場合に、前記フローシャットバルブが閉固着異常であると判定することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の冷却装置である。
これによれば、第２の冷却流路により冷却される領域が第１の冷却流路により冷却される領域に対して過度に昇温していることを検出し、フローシャットバルブの閉固着異常を適切に検出することができる。

請求項５に係る発明は、前記異常検出部は、前記第２の温度センサが検出した温度が所定の上限値以上である場合に、前記フローシャットバルブが閉固着異常であると判定することを特徴とする請求項４に記載の冷却装置である。
請求項６に係る発明は、前記第２の冷却流路における前記冷却液の温度を検出する温度センサを備え、前記異常検出部は、前記温度センサが検出した温度が所定の上限値以上である場合に、前記フローシャットバルブが閉固着異常であると判定することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の冷却装置である。
これらの各発明によれば、第２の冷却流路により冷却される領域が過度に昇温していることを単一の温度センサによって検出し、フローシャットバルブの閉固着異常を簡単な構成により適切に検出することができる。

請求項７に係る発明は、前記第１の冷却流路の少なくとも一部は前記エンジンのシリンダヘッドに設けられ、前記第２の冷却流路の少なくとも一部は前記エンジンのシリンダブロックに設けられることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の冷却装置である。
これによれば、フローシャットバルブに異常が発生した場合であっても、シリンダブロックが過度に昇温することを防止し、オーバーヒート、オイルコーキング、プレイグニッションなどの不具合を未然に防止することができる。

以上説明したように、本発明によれば、フローシャットバルブを有する冷却装置の信頼性を向上することができる。

本発明を適用した冷却装置の実施形態の構成を示す図である。 実施形態の冷却装置におけるマルチフローコントロールバルブのフローダイアグラムである。 実施形態の冷却装置におけるフローシャットバルブの電気的故障検出時の動作を示すフローチャートである。 実施形態の冷却装置におけるフローシャットバルブの機械的故障検出時の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明を適用した冷却装置の実施形態について説明する。
実施形態の冷却装置は、例えば、乗用車等の自動車に走行用動力源として搭載されるエンジン及びその補機類における冷却が必要な箇所を、冷却水（クーラント）によって冷却する水冷式の冷却装置である。
また、冷却装置は、冷却水を熱源として車室内暖房用の空気を加熱する機能や、エンジンの出力回転を変速する変速機（例えばチェーン式無段変速機）の作動流体であるＣＶＴフルードを冷却あるいは加熱する機能も有する。
冷却水は、水を主成分とし、不凍性、防錆性を向上するための添加物を添加したロングライフクーラント（ＬＬＣ）を用いる。
図１は、実施形態の冷却装置の構成を示す図である。
図１において、図中の実線矢印は冷却水の流れを示し、破線矢印は電気的な信号の流れを示している。

エンジン１は、一例として、４ストローク水平対向４気筒のターボ過給直噴ガソリンエンジンである。
エンジン１は、左側ブロック１１、右側ブロック１２、左側ヘッド１３、右側ヘッド１４、スロットルボディ１５、ウォータポンプ１６、ターボチャージャ１７等を有する。

左側ブロック１１、右側ブロック１２は、エンジン１の出力軸である図示しないクランクシャフトを挟んで左側、右側にそれぞれ配置されている。
左側ブロック１１、右側ブロック１２には、クランクシャフトに形成されたジャーナル部を回転可能に支持するメインベアリングの半部がそれぞれ形成されている。
左側ブロック１１には、第２気筒、第４気筒のシリンダが形成されている。
右側ブロック１２には、第１気筒、第３気筒のシリンダが形成されている。
左側ブロック１１、右側ブロック１２には、各気筒のシリンダにおける燃焼室側の領域に設けられ、冷却水が通流される水路であるウォータジャケットが形成されている。

左側ヘッド１３、右側ヘッド１４は、左側ブロック１１、右側ブロック１２のクランクシャフト側とは反対側の端部にそれぞれ設けられている。
左側ヘッド１３、右側ヘッド１４は、燃焼室、吸排気ポート、吸排気バルブ、動弁駆動機構、燃料インジェクタ、点火栓などをそれぞれ有する。
左側ヘッド１３、右側ヘッド１４には、燃焼室、排気ポート等を冷却するウォータジャケットが形成されている。
また、左側ヘッド１３、右側ヘッド１４に導入された冷却水の一部は、図示しないエキゾーストマニホールドを冷却するよう構成されている。

スロットルボディ１５は、エンジン１の吸入空気量を調節するスロットルバルブを収容する部材である。
スロットルバルブは、エンジン１に新気（燃焼用空気）を導入する吸気装置に設けられたバタフライバルブである。
スロットルボディ１５は、凍結防止等を目的として、冷却水が通流されるようになっている。

ウォータポンプ１６は、エンジン１のクランクシャフトの回転に応じて冷却水を加圧し、吐出するものである。
ウォータポンプ１６は、ベルト等の動力伝達手段を介してクランクシャフトと連動するプロペラ（インペラ）を有し、クランクシャフトの回転速度（回転数）増加に応じて吐出量、吐出圧力が増加するようになっている。

ターボチャージャ１７は、エンジン１の排ガスのエネルギを利用して新気（燃焼用空気）を圧縮する過給機である。
ターボチャージャ１７は、排ガスにより駆動されるタービン及びタービンと同軸に取り付けられたコンプレッサを有する。
タービンとコンプレッサとを接続するシャフトの軸受部には、潤滑油のコーキングを防止するため、冷却水が通流される水路が設けられている。

エンジン１の冷却水路には、さらに、ラジエータ２１、ＥＧＲクーラ２２、ＣＶＴウォーマ２３、ヒータ２４、サブサーモスタット２５、マルチフローコントロールバルブ３０、フローシャットバルブ４０等が設けられている。
また、エンジンは、エンジン制御ユニット１００を有する。

ラジエータ２１は、車体の前部に設けられる熱交換器である。
ラジエータ２１は、冷却水が通流される複数のチューブの間隔に、例えばアルミニウム系合金等の薄板によって形成された多数のフィンを設けて構成されている。
ラジエータ２１は、走行時に車体に対して流れる気流（走行風）との熱交換によって、冷却水を冷却する。

ＥＧＲクーラ２２は、エンジン１の排気装置から排ガス（既燃ガス）の一部を抽出し、吸気装置を流れる新気内に導入させる排ガス再循環（ＥＧＲ）装置に設けられ、新気内に導入される排ガス（ＥＧＲガス）を冷却するものである。
ＥＧＲクーラ２２は、ＥＧＲガスから冷却水への熱伝導によってＥＧＲガスを冷却する熱交換器である。

ＣＶＴウォーマ２３は、エンジン１の出力を変速する無段変速機（ＣＶＴ）のフリクションを低減するため、作動流体であるＣＶＴフルードを、エンジン１の冷却水を熱源として加熱し、ＣＶＴフルードの粘度を低下させるものである。
ＣＶＴウォーマ２３は、冷却水からＣＶＴフルードへの熱伝導を行う熱交換器である。

ヒータ２４は、車室内の暖房のため、図示しないブロワファンによって車室内に導入される空気を、冷却水を熱源として加熱する熱交換器である。

サブサーモスタット２５は、ターボチャージャ１７及びＣＶＴウォーマ２３から冷却水が導入される入口部、及び、ウォータポンプ１６の吸入口と連通する出口部を有し、冷却液の昇温に伴って開弁する感温式の弁体を有する。

マルチフローコントロールバルブ（ＭＣＶ）３０は、エンジン１の主機である左側ブロック１１、右側ブロック１２、左側ヘッド１３、右側ヘッド１４から出た冷却水が導入されるとともに、この冷却水をラジエータ流路Ｐｒ、ヒータ流路Ｐｈ、及び、バイパス流路Ｐｂに供給するものである。
また、マルチフローコントロールバルブ３０に導入された冷却水の一部は、スロットルボディ１５に常時通水されている。
マルチフローコントロールバルブ３０の機能については、後により詳しく説明する。

フローシャットバルブ（ＦＳＶ）４０は、左側ブロック１１、右側ブロック１２を出た冷却水がマルチフローコントロールバルブ３０に導入される流路の途中に設けられている。
フローシャットバルブ４０は、流路が遮断される閉状態と、流路が開放される開状態とをエンジン制御ユニット１００からの指令に応じて、例えば電動アクチュエータによって切換可能となっている。
例えば、フローシャットバルブ４０は、エンジン１の冷間始動時（コールドソーク後の初回始動時）には暖機促進のために閉状態とされ、左側ブロック１１、右側ブロック１２への通水は停止される。
その後、水温センサ１０２が検出する左側ブロック１１の出口部における冷却水の水温（ブロック水温）が所定値以上となった場合には、フローシャットバルブ４０の開要求があったものとして、フローシャットバルブ４０を閉状態から開状態へ切り替える。

以下、エンジン１の冷却水路を構成する流路等の構成、及び、冷却水の流れについて説明する。
ウォータポンプ１６から吐出された冷却水は、分岐した流路を介して左側ブロック１１、右側ブロック１２、左側ヘッド１３、右側ヘッド１４、ターボチャージャ１７、ＥＧＲクーラ２２、ＣＶＴウォーマ２３にそれぞれ供給される。
左側ヘッド１３、右側ヘッド１４に導入された冷却水は、燃焼室周辺部及び図示しないエキゾーストマニホールドの一部を冷却した後、マルチフローコントロールバルブ３０に導入される。
ターボチャージャ１７、ＣＶＴウォーマ２３に導入された冷却水は、これらの内部を通流された後、サブサーモスタット２５に導入され、サブサーモスタット２５の開弁時にはウォータポンプ１６の吸入口に還流される。
ＥＧＲクーラ２２に導入された冷却水は、この内部を通流されＥＧＲガスを冷却した後、ウォータポンプ１６の吸入口に還流される。

左側ブロック１１、右側ブロック１２に導入された冷却水は、シリンダスリーブの外周面部等を冷却した後に合流し、フローシャットバルブ４０の入口部に導入される。
フローシャットバルブ４０が開状態であるときに、フローシャットバルブ４０から出た冷却水は、左側ヘッド１３、右側ヘッド１４から出た冷却水と合流してマルチフローコントロールバルブ３０の入口部に導入される。
また、ここで合流した冷却水の一部は、スロットルボディ１５に導入されてこれを昇温した後、バイパス流路Ｐｂに合流する。

マルチフローコントロールバルブ３０は、ラジエータ流路Ｐｒが接続されたラジエータポート、バイパス流路Ｐｂが接続されたバイパスポート、及び、ヒータ流路Ｐｈが接続されたヒータポートの開度を、例えばステッピングモータ等の電動アクチュエータによって駆動される単一の入力軸を回転駆動することによって変更することが可能である。この点については、後により詳しく説明する。
ラジエータ流路Ｐｒは、冷却水を、ラジエータ２１を経由してウォータポンプ１６の吸入口（入口部）に還流させる。冷却水は、ラジエータ２１を通過する際に走行風との熱交換により冷却される。
バイパス流路Ｐｂは、冷却水を、ラジエータ２１をバイパスさせて（ラジエータ２１を通さずに）ウォータポンプ１６の吸入口に還流させる。
ヒータ流路Ｐｈは、冷却水を、ヒータ２４を経由してウォータポンプ１６の吸入口に還流させる。
なお、マルチフローコントロールバルブ３０の入力軸の角度位置を、以下「ＭＣＶ開度」と称して説明する。
マルチフローコントロールバルブ３０は、そのＭＣＶ開度が、エンジン制御ユニット１００が指示する目標ＭＣＶ開度と実質的に一致するよう電動アクチュエータによって駆動される。

エンジン制御ユニット１００は、エンジン１及びその補機類を統括的に制御する制御装置である。
エンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ等の情報処理手段、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶手段、入出力インターフェイス、及び、これらを接続するバス等を有して構成されている。
エンジン制御ユニット１００は、例えばドライバによるアクセルペダルの操作量等に基づいて要求トルクを設定し、エンジン１の実際の出力が要求トルクと一致するようエンジン１の出力を制御する。
また、エンジン制御ユニット１００は、エンジンの冷却装置における制御部、異常検出部としての機能を有する。この点について、後に詳しく説明する。

エンジン制御ユニット１００には、水温センサ１０１，１０２，１０３が接続されている。
水温センサ１０１，１０２，１０３は、温度に逆比例して抵抗値が変化するサーミスタを用いて構成されている。
水温センサ１０１は、左側ヘッド１３の出口部（本発明にいう第１の冷却流路）における冷却水の温度（ヘッド水温）を検出する。
水温センサ１０２は、左側ブロック１１の出口部（本発明にいう第２の冷却流路）における冷却水の温度（ブロック水温）を検出する。
水温センサ１０３は、ウォータポンプ１６の入口部における冷却水の温度を検出する。

以下、上述したマルチフローコントロールバルブ３０の機能について、より詳細に説明する。
図２は、実施形態の冷却装置におけるマルチフローコントロールバルブのフローダイアグラムである。
図２において、横軸はマルチフローコントロールバルブ３０の入力軸の角度位置（位相）を示しており、これはアクチュエータの出力軸の角度位置と実質的に等しい。
また、縦軸はラジエータポート、バイパスポート、ヒータポートの開度をそれぞれ示している。

図２に示すように、ＭＣＶ開度（マルチフローコントロールバルブ３０の入力軸の角度位置）は、例えば、－９０乃至８５°までの値をとり得る。
ラジエータポートは、ＭＶＣ開度が－８５°以下の領域では全開とされる。
－８５°乃至－５０°の領域では、ＭＣＶ開度の増加に比例して開度が減少し、－５０°乃至３０°の領域では全閉とされる。
３０°乃至８０°の領域では、ＭＣＶ開度の増加に比例して開度が増加し、８０°以上の領域では全開とされる。

バイパスポートは、ＭＣＶ開度が－８０°以下の領域では全閉とされる。
－８０°乃至－５０°の領域では、ＭＣＶ開度の増加に比例して開度が増加し、－５０°において全開となる。
－５０°乃至－４０°の領域では、全開となる。
－４０°乃至－５°の領域では、ＭＣＶ開度の増加に比例して開度が減少し、－５°乃至１０°の領域では全閉とされる。
１０°乃至３０°の領域では、ＭＣＶ開度の増加に比例して開度が増加し、３０°において約８０％の開度となる。
３０°乃至７５°の領域では、ＭＣＶ開度の増加に比例して開度が減少し、７５°以上の領域では全閉とされる。

ヒータポートは、ＭＣＶ開度が１０°以下の領域では全閉とされる。
１０°乃至３０°の領域では、ＭＣＶ開度の増加に比例して開度が増加し、３０°以上の領域では全開とされる。

次に、実施形態の冷却装置におけるフローシャットバルブの故障検出時の動作について説明する。
ここでいうフローシャットバルブ４０の故障には、例えば電動アクチュエータに電力を供給するハーネスの天絡、地絡等の電気的故障、及び、異物の噛み込み等により弁体が固着する機械的故障が含まれる。
図３は、実施形態の冷却装置におけるフローシャットバルブの電気的故障検出時の動作を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。

＜ステップＳ０１：通電異常有無判断＞
エンジン制御ユニット１００は、フローシャットバルブ４０の電動アクチュエータの端子電圧を検出し、検出された端子電圧を予め設定された上限値及び下限値とそれぞれ比較する。
端子電圧が上限値以上となる通電ハイ異常、又は、下限値以下となる通電ロー異常が検出された場合はステップＳ０２に進み、その他の場合はステップＳ０４に進む。

＜ステップＳ０２：通電異常タイマ値カウントアップ＞
エンジン制御ユニット１００は、通電異常が発生している期間を計時するタイマ手段である通電異常タイマのタイマ値を加算する。
その後、ステップＳ０３に進む。

＜ステップＳ０３：通電異常タイマ値判断＞
エンジン制御ユニット１００は、通電異常タイマのタイマ値を予め設定した閾値と比較する。
タイマ値が閾値以上である場合は、フローシャットバルブ４０に電気的な故障が発生しており、閉固着の可能性があるものとしてステップＳ０７に進み、その他の場合はステップＳ０４に進む。

＜ステップＳ０４：通常処理＞
エンジン制御ユニット１００は、通常時（正常時）のマルチフローコントロールバルブ３０、フローシャットバルブ４０の制御を行う。
通常時においては、フローシャットバルブ４０は、冷間始動後ブロック水温が所定値に達するまで閉弁され、その後開弁される。
また、マルチフローコントロールバルブ３０は、水温センサ１０３が検出するウォータポンプ１６の入口部の水温が所定の範囲内となるようにラジエータポートの開度を制御されるとともに、暖房要求に応じてヒータポートの開度を制御される。
その後、ステップＳ０５に進む。

＜ステップＳ０５：ドライビングサイクル終了判断＞
エンジン制御ユニット１００は、現在のドライビングサイクルが終了したか（一回の車両運行が終了したか否か）を判別する。
例えば、エンジン１の始動操作及び停止操作が入力される図示しないイグニッションスイッチにおいて、停止操作（イグニッションオフ操作）があった場合に、ドライビングサイクルが終了したと判定することができる。
ドライビングサイクルが終了した場合はステップＳ０６に進み、その他の場合はステップＳ０１に戻り、以降の処理を繰り返す。

＜ステップＳ０６：通電異常タイマ値リセット＞
エンジン制御ユニット１００は、通電異常タイマのタイマ値を０としてリセットし、一連の処理を終了する。

＜ステップＳ０７：フローシャットバルブフェールモード処理＞
エンジン制御ユニット１００は、マルチフローコントロールバルブ３０のラジエータポートを全開にするとともに、バイパスポート及びヒータポートを全閉とする。
また、エンジン１のクランクシャフト回転速度（いわゆるエンジン回転数）を、予め設定された上限値以下となるように制限し、冷却水路内の水圧上昇を抑制する。
その後、一連の処理を終了する。

図４は、実施形態の冷却装置におけるフローシャットバルブの機械的故障検出時の動作を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。

＜ステップＳ１１：フローシャットバルブ開要求有無判断＞
エンジン制御ユニット１００は、水温センサ１０２が検出する左側ブロック１１の出口部の水温に基づいて、フローシャットバルブ４０の開要求があるか否かを判別する。
フローシャットバルブ４０の開要求がある場合、仮に故障等がないとすると、フローシャットバルブ４０は開状態とされ、左側ブロック１１、右側ブロック１２への通水が行われる。
フローシャットバルブ４０の開要求がある場合はステップＳ１２に進み、その他の場合はステップＳ１３に進む。

＜ステップＳ１２：ブロック水温とヘッド水温との温度差判断＞
エンジン制御ユニット１００は、水温センサ１０２が検出する左側ブロック１１の出口部の水温から、水温センサ１０１が検出する左側ヘッド１３の出口部の水温を減じた差分（温度差）を、予め設定された閾値と比較する。
差分が閾値よりも大きい場合は、ブロック水温がヘッド水温に対して過度に上昇しており、フローシャットバルブ４０の閉固着異常が生じている可能性が高いものとしてステップＳ１５に進み、その他の場合はステップＳ１３に進む。

＜ステップＳ１３：ブロック水温と上限値との比較＞
エンジン制御ユニット１００は、水温センサ１０２が検出する左側ブロック１１の出口部の水温を、予め設定された上限値と比較する。
左側ブロック１１の出口部の水温が上限値よりも大きい場合は、ブロック水温が異常に上昇しており、フローシャットバルブ４０の閉固着異常が生じている可能性が高いものとしてステップＳ１５に進み、その他の場合はステップＳ１４に進む。

＜ステップＳ１４：通常処理＞
エンジン制御ユニット１００は、通常時（正常時）のマルチフローコントロールバルブ３０、フローシャットバルブ４０の制御を行う。
その後、一連の処理を終了する。

＜ステップＳ１５：フローシャットバルブフェールモード処理＞
エンジン制御ユニット１００は、マルチフローコントロールバルブ３０のラジエータポートを全開にするとともに、バイパスポート及びヒータポートを全閉とする。
また、エンジン１のクランクシャフト回転速度（いわゆるエンジン回転数）を、予め設定された上限値以下となるように制限し、冷却水路内の水圧上昇を抑制する。
その後、一連の処理を終了する。

以上説明した実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）フローシャットバルブ４０の異常（特に閉固着異常）が生じた場合に、マルチフローコントロールバルブ３０のラジエータポートを全開として冷却水の水温を低下させることにより、左側ブロック１１、右側ブロック１２の冷却が制限された状態であっても、ヘッド側の冷却を強めてブロック側からの熱伝導を促進することにより、オーバーヒート傾向となることを抑制できる。
また、ラジエータポートを全開とすることにより、流路内の圧損を小さくして水圧上昇を抑制し、例えばシリンダヘッドガスケットやホース等の比較的耐圧性が低い部位が損傷を受けることを防止できる。
（２）フローシャットバルブ４０の異常を検出した場合に、エンジン回転数を制限することにより、エンジンの出力軸と連動するウォータポンプ１６の吐出量が制限され、流路内の水圧上昇が抑制されることから、冷却装置の信頼性をさらに高めることができる。
（３）フローシャットバルブ４０を駆動する電動アクチュエータの端子間電圧が所定の上限値以上又は所定の下限値以下である状態の累積時間に基づいて異常を検出することにより、ハーネスの天絡、地絡等の電気的な故障を簡単な構成により適切に検出することができる。
（４）水温センサ１０１，１０２が検出する左側ヘッド１３、左側ブロック１１の出口水温の差に基づいてフローシャットバルブ４０の異常を検出することにより、シリンダブロックがシリンダヘッドに対して過度に昇温していることを検出し、フローシャットバルブ４０の閉固着異常を適切に検出することができる。
（５）水温センサ１０１が検出する左側ヘッド１３の出口水温が高く、水温センサ１０２が検出する左側ヘッド１３の出口水温と左側ヘッド１３の出口水温の温度差が取れない場合であっても、水温センサ１０２が検出する左側ブロック１１の出口水温を所定の上限値と比較することにより、フローシャットバルブ４０の閉固着異常を適切に検出することができる。
（６）水温センサ１０２が検出する左側ブロック１１の出口水温を所定の上限値と比較してフローシャットバルブ４０の異常を検出することにより、シリンダブロックが過度に昇温していることを単一の温度センサによって検出し、フローシャットバルブ４０の閉固着異常を簡単な構成により適切に検出することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）エンジン及び冷却装置の構成は、上述した実施形態に限定されず適宜変更することができる。
例えば、エンジンのシリンダレイアウト、気筒数、過給機の有無や補機類の構成などは適宜変更することができる。
また、実施形態ではエンジンは一例としてガソリンエンジンであるが、本発明はディーゼルエンジンや、その他の各種エンジンにも適用することができる。
（２）実施形態では、ウォータポンプがエンジンの出力軸と連動するよう構成され、フローシャットバルブの異常時にエンジン回転数を制限してウォータポンプの吐出量を抑制しているが、本発明はこれに限らず、例えば電動モータにより駆動される電動ウォータポンプをもつエンジンにも適用することができる。この場合、フローシャットバルブの異常発生時には、電動ウォータポンプの駆動速度を抑制することにより吐出量を抑制してもよい。
（３）実施形態においては、冷却液は一例として水を主成分として一部添加物を含む冷却水を用いているが、水以外を主成分とする液体を冷媒として用いてもよい。
（４）実施形態においては、フローシャットバルブは閉状態においてブロック側の流路を遮断しているが、流路を遮断する構成に代えて、開状態に対して閉状態では流量が制限される構成としてもよい。

１ エンジン １１ 左側ブロック
１２ 右側ブロック １３ 左側ヘッド
１４ 右側ヘッド １５ スロットルボディ
１６ ウォータポンプ １７ ターボチャージャ
２１ ラジエータ ２２ ＥＧＲクーラ
２３ ＣＶＴウォーマ ２４ ヒータ
２５ サブサーモスタット
３０ マルチフローコントロールバルブ（ＭＣＶ）
４０ フローシャットバルブ（ＦＳＶ）
１００ エンジン制御ユニット １０１～１０３ 水温センサ
Ｐｒ ラジエータ流路 Ｐｂ バイパス流路
Ｐｈ ヒータ流路

Claims (7)

1. エンジンを冷却する冷却液を吐出するポンプと、
   前記冷却液をラジエータを経由して前記ポンプに還流させるラジエータ流路と、
   前記冷却液を前記ラジエータをバイパスして前記ポンプに還流させるバイパス流路と、
   前記冷却液を車室内暖房用のヒータを経由して前記ポンプに還流させるヒータ流路と、
   前記ポンプから吐出された前記冷却液が導入されるとともに、前記ラジエータ流路、前記バイパス流路、前記ヒータ流路にそれぞれ前記冷却液を供給するラジエータポート、バイパスポート、ヒータポートを有するマルチフローコントロールバルブと、
   前記エンジンの内部に設けられ前記冷却液が通流されて異なった部位を冷却する第１の冷却流路及び第２の冷却流路と、
   前記第２の冷却流路の前記冷却液の通流を遮断又は制限するフローシャットバルブと、
   前記マルチフローコントロールバルブにおける前記ラジエータポート、前記バイパスポート、前記ヒータポートの開度、及び、前記フローシャットバルブの状態を制御する制御部と
   を備える冷却装置であって、
   前記フローシャットバルブの閉固着異常を検出する異常検出部を備え、
   前記制御部は、前記異常検出部が前記フローシャットバルブの閉固着異常を検出した場合に、前記マルチフローコントロールバルブの前記ラジエータポートを全開状態とすること
   を特徴とする冷却装置。
2. 前記制御部は、前記異常検出部が前記フローシャットバルブの閉固着異常を検出した場合に、前記ポンプの吐出量を制限すること
   を特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記制御部は、前記フローシャットバルブを駆動する電動アクチュエータの端子間電圧が所定の上限値以上又は所定の下限値以下である状態の累積時間に基づいて前記フローシャットバルブの閉固着異常を検出すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却装置。
4. 前記第１の冷却流路における前記冷却液の温度を検出する第１の温度センサと、
   前記第２の冷却流路における前記冷却液の温度を検出する第２の温度センサと
   を備え、
   前記異常検出部は、前記第２の温度センサが検出した温度が前記第１の温度センサが検出した温度よりも所定値以上高温である場合に、前記フローシャットバルブが閉固着異常であると判定すること
   を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の冷却装置。
5. 前記異常検出部は、前記第２の温度センサが検出した温度が所定の上限値以上である場合に、前記フローシャットバルブが閉固着異常であると判定すること
   を特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
6. 前記第２の冷却流路における前記冷却液の温度を検出する温度センサを備え、
   前記異常検出部は、前記温度センサが検出した温度が所定の上限値以上である場合に、前記フローシャットバルブが閉固着異常であると判定すること
   を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の冷却装置。
7. 前記第１の冷却流路の少なくとも一部は前記エンジンのシリンダヘッドに設けられ、
   前記第２の冷却流路の少なくとも一部は前記エンジンのシリンダブロックに設けられること
   を特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の冷却装置。
   

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