JPWO2011042942A1 - 車両の冷却装置 - Google Patents

Abstract

エンジン冷却制御部１１は、エンジン１内部の冷却水の温度が、エンジン１の暖機完了の判定値よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときにバルブ７を開弁して両冷却水回路の冷却水を混合させる。そのため、温度の異なる冷却水の混合により、エンジン１内部の冷却水の温度が昇降したとしても、その昇降は、エンジン１の暖機完了の判定値よりも低い温度域で行われ、暖機完了前の制御と暖機完了後の制御とが繰り返し交番して行われるような事態を回避することができる。したがって、第１冷却水回路で循環する冷却水と第２冷却水回路で循環する冷却水とを混合する際に、エンジン１内部の冷却水温に基づく制御を支障なく行うことができる。

Description

本発明は、車両の冷却装置に関する。

従来より、エンジンを通過して冷却水を循環させる第１冷却水回路と、エンジンを通過せずに冷却水を循環させる第２冷却水回路とを備え、それら回路毎に独立して冷却水を循環させることの可能な車両の冷却装置が提案されている。こうした冷却装置において、第１冷却水回路はエンジンの冷却に用いられ、第２冷却水回路は例えば特許文献１に示されるようにエンジンの排熱の回収及び車室内の暖房のために用いられる。

図１９は、上記特許文献１の冷却装置の構成を示している。同装置における第１冷却水回路内で循環する冷却水は、第１ウォータポンプ５２から吐出されてエンジン５０の内部を通過し、同エンジン５０下流のラジエータ５３で放熱された後にサーモスタット５４を介して上記第１ウォータポンプ５２に戻る。第１冷却水回路のサーモスタット５４は、流入する冷却水の温度に感応して動作し、冷却水のラジエータ５３の通過を禁止または許可するものである。また、第２冷却水回路を循環する冷却水は、第２ウォータポンプ５５から吐出された後、車室内に送風される空気を上記冷却水の熱で加熱するヒータコア５６、エンジン５０の排ガスとの間での熱交換により同排ガスの熱を回収する排熱回収器５１、冷却水の流れを制御するための三方弁５７を通って再び第２ウォータポンプ５５に戻る。この第２冷却水回路には、第２ウォータポンプ５５の下流における冷却水の温度を検出する水温センサ６０が設けられている。なお、第１冷却水回路と第２冷却水回路とは、エンジン５０の下流側と三方弁５７とを接続する水路５８と、排熱回収器５１の下流側とサーモスタット５４とを接続する水路５９とによって互いに接続される。

こうした従来の車両の冷却装置において、上記サーモスタット５４は、流入する冷却水の温度が低いときには閉弁し、同サーモスタット５４を通じた冷却水の流れを遮断する。また、三方弁５７は、上記水温センサ６０の検出する温度に応じて制御され、その検出温度が低いときには上記排熱回収器５１と第２ウォータポンプ５５を接続し、同検出温度が高いときにはエンジン５０と第２ウォータポンプ５５とを接続する。更に、第１ウォータポンプ５２は、上記水温センサ６０の検出する温度に応じて制御され、その検出温度が低いときには動作を停止する。

図２０には、水温センサ６０の検出する第２ウォータポンプ５５下流の冷却水の温度が低いときの冷却水の流れが矢印で示されている。このときのサーモスタット５４は閉弁し、また三方弁５７は排熱回収器５１と第２ウォータポンプ５５とを接続するように動作する。そのため、このときには第１冷却水回路と第２冷却水回路とが分離されることとなる。また、このときの第１ウォータポンプ５２は停止され、第２ウォータポンプ５５のみが作動している。そのため、このときの車両の冷却装置では、第２冷却水回路のみで冷却水が循環されるようになる。すなわち、このときの冷却水は、第２ウォータポンプ５５から、ヒータコア５６、排熱回収器５１を通り、再び第２ウォータポンプ５５に戻るように流される。一方、このときのエンジン５０には、冷却水が循環せずにその内部に留められるため、冷却水の昇温が、ひいてはエンジン５０の暖機が促進されるようになる。また、このときに車室内の暖房が行われているのであれば、排熱回収器５１において排ガスの熱で加熱された冷却水がヒータコア５６に送られるため、排熱回収器５１の回収した排ガスの熱で送風を温めることができるようになる。

一方、図２１には、水温センサ６０の検出する第２ウォータポンプ５５下流の冷却水の温度が高いときの冷却水の流れが矢印で示されている。このときのサーモスタット５４は開弁し、三方弁５７はエンジン５０と第２ウォータポンプ５５を接続するように動作する。また、このときの第１ウォータポンプ５２及び第２ウォータポンプ５５は、双方ともに作動している。そのため、このときの車両の冷却装置では、２つの冷却水の循環ループとして次の第１の循環ループ及び第２の循環ループが形成される。第１の循環ループは、第１ウォータポンプ５２より、エンジン５０の内部、ラジエータ５３、サーモスタット５４を通って第１ウォータポンプ５２に戻るループである。また、第２の循環ループは、エンジン５０の通過後に上記第１の循環ループから分流し、第２ウォータポンプ５５、ヒータコア５６、排熱回収器５１を通り、サーモスタット５４において上記第２の循環ループと再び合流するループである。このときには、上記第１冷却水回路の冷却水と上記第２冷却水回路の冷却水とが混合されるようになる。そのため、混合前の第２冷却水回路の冷却水が、排熱回収器５１において排ガスの熱により十分に昇温されていれば、同混合によりエンジン５０に流入する冷却水の温度を高めることができ、ひいてはエンジン５０の暖機を促進することができるようになる。

特開２００８−２０８７１６公報

しかしながら、こうした従来の車両の冷却装置では、状況によっては、冷却水の混合後に、次のようなエンジン制御上の不具合を招くことがある。
上記従来の車両の冷却装置では、エンジン５０の始動開始直後より第１冷却水回路におけるエンジン５０の内部の冷却水がエンジン５０の発熱で昇温される関係から、冷却水の混合を行うときの第２冷却水回路の冷却水の温度が、第１冷却水回路におけるエンジン５０内の冷却水の温度よりも低くなっていることがある。この場合、両冷却水回路の冷却水の混合の開始とともに、エンジン５０を通って循環する冷却水の流れに、より低温の第２冷却水回路の冷却水が流入することになり、その場合の具合によっては、エンジン５０を通る冷却水の温度分布に斑が発生し、同冷却水の温度が安定しないという状況になる。

一方、エンジン５０では、多くの制御が暖機完了前と暖機完了後とで制御の内容を切り分けている。そのため、両冷却水回路の冷却水の混合後、図２２に示すように、エンジン５０を通る冷却水の温度が安定せずに暖機完了の判定値（例えば９０℃）を跨いで昇降すると、制御のハンチングが発生してしまうようになる。すなわち、暖機完了前の制御と暖機完了後の制御とが繰り返し交番して行われるようになってしまう。このように従来の車両の冷却装置では、エンジン５０内の冷却水が十分に昇温した状態で低温の冷却水が混合されることがあり、冷却水温に基づく制御に支障を来すことがある。

本発明の目的は、第１冷却水回路で循環する冷却水と第２冷却水回路で循環する冷却水とを混合する際に、エンジン側の冷却水温に基づく制御を支障なく行うことのできる車両の冷却装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に従う車両の冷却装置は、エンジンの内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路、及び前記エンジンを通過させずに冷却水を循環させる第２冷却水回路を備える。また、閉弁に応じて前記エンジンの内部を通過する前記第１冷却水回路の冷却水の流量を低減もしくは０とするとともに、開弁に応じて前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させるバルブを備える。更に、前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記エンジンの暖機完了の判定値よりも低い温度に設定された半暖機判定値未満であるときに前記バルブを閉弁させ、前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記半暖機判定値以上になったときに前記バルブを開弁させるバルブ制御部を備える。そして、前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記半暖機判定値以上であるとき、その第１冷却水回路の冷却水の温度と前記第２冷却水回路の冷却水の温度との差が異常判定値よりも大きいことに基づき、前記バルブにおける弁閉故障が発生している旨判定する。

上記構成では、バルブを閉弁することで、エンジン内部を通過する冷却水の流量を低減若しくは０とし、それによりエンジンの暖機を早めることができる。ここで、エンジン始動時にバルブを閉弁すると、第１冷却水回路におけるエンジン内部の冷却水は早期に昇温するため、第１冷却水回路の冷却水が第２冷却水回路の冷却水よりも、早期に昇温することがある。こうした場合において、エンジン内部の冷却水の温度がエンジン暖機完了の判定値を越えた状態で、より低温の第２冷却水回路の冷却水を第１冷却水回路の冷却水と混合すると、エンジン内部の冷却水の温度分布に斑ができ、同冷却水の温度が安定しないという状況になる。そして、同冷却水の温度が安定せずに暖機完了の判定値を挟んで昇降すると、エンジン内部の冷却水温が暖機完了の判定値以上であるか否かによって制御内容を切り替える制御に支障を来すことがある。

その点、上記構成では、第１冷却水回路におけるエンジン内部の冷却水の温度が、エンジン暖機完了の判定値よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときに、上記バルブを開弁させて、両冷却水回路の冷却水を混合させるようにしている。そのため、第１冷却水回路の冷却水に、より低温の第２冷却水回路の冷却水が混合されて、エンジン内部の冷却水の温度が昇降したとしても、その昇降は、エンジンの暖機完了の判定値よりも低い温度域で行われることとなり、暖機完了前の制御と暖機完了後の制御とが繰り返し交番して行われるような事態を回避することができる。したがって上記構成によれば、第１冷却水回路で循環する冷却水と第２冷却水回路で循環する冷却水とを混合する際に、エンジン内部の冷却水温に基づく制御を支障なく行うことができるようになる。

ところで、バルブに閉弁状態での固着といった弁閉故障が生じると、第１冷却水回路の冷却水の温度に関係なく同回路の冷却水の流量が低減もしくは０とされ続けるため、その冷却水によるエンジンの冷却が効果的に行われず、エンジンがオーバーヒートする可能性がある。こうしたバルブの弁閉故障に起因するエンジンのオーバーヒートに対処するためには、そのバルブの弁閉故障が生じたときに同故障を早期に検出することが重要になる。この点、上記構成では、第１冷却水回路の冷却水の温度が半暖機判定値以上であるとき、その第１冷却水回路の冷却水の温度と第２冷却水回路の冷却水の温度との差が異常判定値よりも大きいことに基づき、バルブにおける弁閉故障が発生している旨判定するようにしている。このため、バルブに弁閉故障が生じたときには早期にそれを検出し、同弁閉故障に起因するエンジンのオーバーヒートに対処することができる。

本発明の一態様では、前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記半暖機判定値未満であるとき、始動開始時からのエンジン運転状態に基づき前記第１冷却水回路の冷却水の温度に関する推定値を求めるとともに、前記第１冷却水回路の冷却水の温度を検出する水温センサからの検出信号に基づき同冷却水の温度の実測値を求める。そして、それら推定値と実測値との差が異常判定値以上であることに基づき前記バルブにおける弁開故障が発生している旨判定する。

バルブに開弁状態での固着といった弁開故障が生じると、バルブが開弁したままになり第１冷却水回路の冷却水がエンジンを通って多く流れるようになり、エンジンの暖機が遅れて燃費悪化に繋がるおそれがある。こうした弁開故障に起因するエンジンの暖機遅れ及び燃費悪化に対処するため、そのバルブの弁開故障が生じたときに同故障を早期に検出することが重要になる。上記構成では、バルブに弁開故障が生じたときには第１冷却水回路の冷却水の温度の実測値が低いまま推定値が高くなってゆくことを利用し、その推定値と実測値との差が異常判定値以上であることに基づきバルブに弁開故障が発生している旨判定するようにしている。このため、バルブに弁開故障が生じたときには早期にそれを検出し、同弁開故障に起因するエンジンの暖機遅れ及び燃費悪化に対処することができる。

本発明の一態様では、前記エンジンの内部を通った冷却水の熱を放熱させるラジエータと、冷却水の温度が規定値未満であるときときに閉弁して前記ラジエータを通じた冷却水の循環を禁止し、冷却水の温度が前記規定値以上であるときに開弁して前記ラジエータを通じた前記第１冷却水回路での冷却水の循環を許容するサーモスタットと、を備える。そして、前記バルブの弁閉故障が発生している旨判定されたとき、前記サーモスタットを強制的に開弁させる。

上記構成によれば、バルブの弁閉故障が発生している旨判断されると、サーモスタットの強制的な開弁に基づき、ラジエータを通じた第１冷却水回路での冷却水の循環が許容される。そして、上記第１冷却水回路での冷却水の循環によりエンジンの内部を多くの冷却水が通過し、エンジン内部を通過した後の冷却水の熱がラジエータにて放熱されるようになる。これにより、バルブに弁閉故障が発生したとしても、それに起因してエンジンがオーバーヒートすることを抑制できる。

本発明の一態様では、前記バルブの弁閉故障が発生している旨判定されたとき、前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記規定値よりも小さい開弁値以上であることを条件に、前記サーモスタットを強制的に開弁させる。

上記構成によれば、第１冷却水回路の冷却水の温度が上記開弁値以上であるというエンジンのオーバーヒートを抑制する必要のある条件のもとで、的確にサーモスタットの強制的な開弁を行うことができる。これにより、サーモスタットの強制的な開弁を無駄に行うことなく、且つバルブの弁閉故障時のエンジンのオーバーヒートを抑制することができる。

本発明の一態様では、前記バルブの弁閉故障が発生している旨判定されたとき、前記エンジンの駆動を禁止する。
上記構成によれば、バルブの弁閉故障が発生している旨判断されると、エンジンの駆動が禁止されて同エンジンの発熱が停止されるため、同弁閉故障に起因してエンジンの発熱による同エンジンのオーバーヒートを抑制することができるようになる。

本発明の一態様では、前記エンジンの内部を通った冷却水の熱を放熱させるラジエータと、冷却水の温度が規定値未満であるときときに閉弁して前記ラジエータを通じた冷却水の循環を禁止し、冷却水の温度が前記規定値以上であるときに開弁して前記ラジエータを通じた冷却水の循環を許容するサーモスタットと、を備える。そして、前記バルブの弁閉故障が発生している旨判定されたとき、前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記規定値以上であることを条件に、前記エンジンの駆動を禁止する。

上記構成によれば、第１冷却水回路の冷却水の温度が上記規定値以上であるというエンジンのオーバーヒートを抑制する必要のある条件のもとで、的確にエンジンの駆動を禁止することができる。これにより、エンジンの駆動の禁止を無駄に行うことなく、且つバルブの弁閉故障時のエンジンのオーバーヒートを抑制することができる。

本発明の一態様では、前記第１冷却水回路に設けられて同回路の冷却水を循環させる電動ポンプを更に備える。前記バルブは、前記電動ポンプの吐出流量を通常使用領域よりも多くすることにより、閉弁時であってもエンジンの冷却に必要な流量の冷却水を流出させる。前記バルブの弁閉故障が発生している旨判定されたとき、前記電動ポンプの吐出流量を前記通常使用領域よりも多くする。

上記構成によれば、バルブの弁閉故障が発生している旨判断されると、電動ポンプの吐出流量が通常使用領域よりも多くされ、それによって同バルブの閉弁時であってもエンジンの冷却に必要な流量の冷却水が同バルブを介して流出し、エンジンの内部を上記流量の冷却水が通過する。このため、バルブに弁閉故障が発生したとしても、それに起因してエンジンがオーバーヒートすることを抑制できる。

本発明の一態様では、前記第１冷却水回路に設けられて同回路の冷却水を循環させる電動ポンプと、前記バルブを迂回するように前記第１冷却水回路に設けられる迂回通路と、前記電動ポンプの吐出流量が通常使用領域よりも多くなることにより開弁して、エンジンの冷却に必要な流量の冷却水を前記迂回通路を介して流出させるウエストゲートバルブと、を更に備える。前記バルブの弁閉故障が発生している旨判定されたとき、前記電動ポンプの吐出流量を前記通常使用領域よりも多くする。

上記構成によれば、バルブの弁閉故障が発生している旨判断されると、電動ポンプの吐出流量が通常使用領域よりも多くされて迂回通路のウエストゲートバルブが開弁され、それによってバルブの弁閉故障時であってもエンジンの冷却に必要な流量の冷却水が迂回通路を介して流出し、エンジンの内部を上記流量の冷却水が通過する。このため、バルブに弁閉故障が発生したとしても、それに起因してエンジンがオーバーヒートすることを抑制できる。

本発明の別の態様において、車両の冷却装置は、前記エンジンの内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路、及び前記エンジンを通過させずに冷却水を循環させる第２冷却水回路を備える。また、閉弁に応じて前記エンジンの内部を通過する前記第１冷却水回路の冷却水の流量を低減もしくは０とするとともに、開弁に応じて前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させるバルブと、前記第１冷却水回路の冷却水の温度を検出する第１の水温センサと、前記第２冷却水回路の冷却水の温度を検出する第２の水温センサと、前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記エンジンの暖機完了の判定値よりも低い温度に設定された半暖機判定値未満であるときに前記バルブを閉弁させ、前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記半暖機判定値以上になったときに前記バルブを開弁させるバルブ制御部と、を備える。そして、前記バルブ制御部は、前記第１の水温センサと前記第２の水温センサとの一方が故障したとき、前記バルブを開弁して、前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させる。

上記構成では、バルブを閉弁することで、エンジン内部を通過する冷却水の流量を低減若しくは０とし、それによりエンジンの暖機を早めることができる。ここで、エンジン始動時にバルブを閉弁すると、第１冷却水回路におけるエンジン内部の冷却水は早期に昇温するため、第１冷却水回路の冷却水が第２冷却水回路の冷却水よりも、早期に昇温することがある。こうした場合において、エンジン内部の冷却水の温度がエンジン暖機完了の判定値を越えた状態で、より低温の第２冷却水回路の冷却水を第１冷却水回路の冷却水と混合すると、エンジン内部の冷却水の温度分布に斑ができ、同冷却水の温度が安定しないという状況になる。そして、同冷却水の温度が安定せずに暖機完了の判定値を挟んで昇降すると、エンジン内部の冷却水温が暖機完了の判定値以上であるか否かによって制御内容を切り替える制御に支障を来すことがある。

その点、上記構成では、第１冷却水回路におけるエンジン内部の冷却水の温度が、エンジン暖機完了の判定値よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときに、上記バルブを開弁させて、両冷却水回路の冷却水を混合させるようにしている。そのため、第１冷却水回路の冷却水に、より低温の第２冷却水回路の冷却水が混合されて、エンジン内部の冷却水の温度が昇降したとしても、その昇降は、エンジンの暖機完了の判定値よりも低い温度域で行われることとなり、暖機完了前の制御と暖機完了後の制御とが繰り返し交番して行われるような事態を回避することができる。したがって上記構成によれば、第１冷却水回路で循環する冷却水と第２冷却水回路で循環する冷却水とを混合する際に、エンジン内部の冷却水温に基づく制御を支障なく行うことができるようになる。

ところで、二つの水温センサのうちの一方が故障すると、同センサによって検出される冷却水の温度が実際の値と異なる値になるため、同センサによって検出される冷却水の温度に基づき行われる各種制御を適切に行えなくなる。そこで上記構成では、二つの水温センサのうちの一方が故障したときには、バルブを開弁して第１冷却水回路と第２冷却水回路とを連通し、第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とを混合させる。これにより、故障した水温センサによって検出すべき冷却水の温度と正常な水温センサによって検出される冷却水の温度とを近い値とし、上記正常な水温センサによって検出される冷却水の温度を上記故障した水温センサによって検出すべき冷却水の温度として代用可能になる。従って、二つの水温センサのうちの一方の故障時には、正常な水温センサによって検出される冷却水の温度を上記故障した水温センサによって検出すべき冷却水の温度として代用し、その代用した冷却水の温度に基づき各種制御を行うことができる。

本発明の更なる態様において、車両の冷却装置は、エンジンの内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路、及び前記エンジンを通過させずに冷却水を循環させる第２冷却水回路を備える。また、閉弁に応じて前記エンジンの内部を通過する前記第１冷却水回路の冷却水の流量を低減もしくは０とするとともに、開弁に応じて前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させるバルブと、前記第１冷却水回路と前記第２冷却水回路とのうちの一方の冷却水の温度を検出する水温センサと、前記第１冷却水回路と前記第２冷却水回路とのうちの他方の冷却水の温度を推定する水温推定部と、前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記エンジンの暖機完了の判定値よりも低い温度に設定された半暖機判定値未満であるときに前記バルブを閉弁させ、前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記半暖機判定値以上になったときに前記バルブを開弁させるバルブ制御部と、を備える。そして、前記バルブ制御部は、前記水温センサが故障したとき、前記バルブを開弁して、前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させる。

上記構成では、バルブを閉弁することで、エンジン内部を通過する冷却水の流量を低減若しくは０とし、それによりエンジンの暖機を早めることができる。ここで、エンジン始動時にバルブを閉弁すると、第１冷却水回路におけるエンジン内部の冷却水は早期に昇温するため、第１冷却水回路の冷却水が第２冷却水回路の冷却水よりも、早期に昇温することがある。こうした場合において、エンジン内部の冷却水の温度がエンジン暖機完了の判定値を越えた状態で、より低温の第２冷却水回路の冷却水を第１冷却水回路の冷却水と混合すると、エンジン内部の冷却水の温度分布に斑ができ、同冷却水の温度が安定しないという状況になる。そして、同冷却水の温度が安定せずに暖機完了の判定値を挟んで昇降すると、エンジン内部の冷却水温が暖機完了の判定値以上であるか否かによって制御内容を切り替える制御に支障を来すことがある。

その点、上記構成では、第１冷却水回路におけるエンジン内部の冷却水の温度が、エンジン暖機完了の判定値よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときに、上記バルブを開弁させて、両冷却水回路の冷却水を混合させるようにしている。そのため、第１冷却水回路の冷却水に、より低温の第２冷却水回路の冷却水が混合されて、エンジン内部の冷却水の温度が昇降したとしても、その昇降は、エンジンの暖機完了の判定値よりも低い温度域で行われることとなり、暖機完了前の制御と暖機完了後の制御とが繰り返し交番して行われるような事態を回避することができる。したがって上記構成によれば、第１冷却水回路で循環する冷却水と第２冷却水回路で循環する冷却水とを混合する際に、エンジン内部の冷却水温に基づく制御を支障なく行うことができるようになる。

ところで、水温センサに故障が発生すると、同センサによって検出される冷却水の温度が実際の値と異なる値になるため、同センサによって検出される冷却水の温度に基づき行われる各種制御を適切に行えなくなる。そこで上記構成では、水温センサが故障したときには、バルブを開弁して第１冷却水回路と第２冷却水回路とを連通し、第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とを混合させる。これにより、上記水温センサによって検出すべき冷却水の温度と上記水温推定部によって推定される冷却水の温度とを近い値とし、上記水温推定部によって推定される冷却水の温度を上記水温センサによって検出すべき冷却水の温度として代用可能になる。従って、水温センサの故障時には、水温推定部によって推定される冷却水の温度を上記水温センサによって検出すべき冷却水の温度として代用し、その代用した冷却水の温度に基づき各種制御を行うことができる。

本発明の車両の冷却装置の第１実施形態の全体構成を模式的に示すブロック図。 同実施形態の車両の冷却装置におけるエンジンの暖機状態に応じたエンジン冷却水循環、バルブ及びサーモスタットの作動状態を示す表図。 同実施形態の車両の冷却装置におけるエンジン冷間時の冷却水の流れを示すブロック図。 同実施形態の車両の冷却装置におけるエンジン半暖機時の冷却水の流れを示すブロック図。 同実施形態の車両の冷却装置におけるバルブの開弁前後のエンジン内部の冷却水温の推移を示すグラフ。 同バルブの弁閉故障を検出する手順を示すフローチャート。 同バルブの弁開故障を検出する手順を示すフローチャート。 同バルブの弁閉故障に起因するエンジンのオーバーヒートに対処する手順を示すフローチャート。 本発明の車両の冷却装置の第２実施形態のバルブの構造を示す概略図。 同バルブの開弁状態を示す概略図。 同バルブの開弁状態を示す概略図。 同実施形態のバルブの他の例を示す概略図。 同バルブにおける冷却水の漏れ量とウォータポンプの吐出流量との関係を示すグラフ。 同実施形態のバルブ周りの構成の一例を示す概略図。 同実施形態のバルブ周りの構成の一例を示す概略図。 同実施形態のウォータポンプの制御手順を示すフローチャート。 本発明の車両の冷却装置の第３実施形態における水温センサ故障時のバルブ動作手順を示すフローチャート。 本発明の車両の冷却装置の第３実施形態の他の例での水温センサ故障時のバルブ動作手順を示すフローチャート。 従来の車両の冷却装置の冷却水回路の構成を模式的に示すブロック図。 従来の車両の冷却装置における低水温時の冷却水の流れを示すブロック図。 従来の車両の冷却装置における高水温時の冷却水の流れを示すブロック図。 従来の車両の冷却装置における冷却水混合前後の冷却水温の推移を示すグラフ。

［第１実施形態］
以下、本発明を車両の冷却装置に具体化した第１実施形態を、図１〜図８に従って説明する。

図１は、本実施形態の車両の冷却装置の冷却水回路の構成を示している。この冷却装置は、エンジン１の内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路と、エンジン１の内部を通らずに且つ排熱回収器２を通って冷却水を循環させる第２冷却水回路とを備えている。これら冷却水回路の冷却水は、同一のウォータポンプ３により各々循環可能となっている。このウォータポンプ３は、電動式のポンプであり、外部からの指令に基づき吐出する冷却水の流量を可変とすることができる。また、上記排熱回収器２は、エンジン１の排ガスと第２冷却水回路の冷却水との熱交換を行い、排ガスの熱で冷却水を加熱する熱交換器として機能する。

第１冷却水回路は、ウォータポンプ３、エンジン１、及びラジエータ４を通るメイン経路と、そのラジエータ４を迂回するバイパス経路とに分岐されている。第１冷却水回路のメイン経路に設けられたラジエータ４は、第１冷却水回路内の冷却水の熱を外気中に放熱させるためのものである。上記メイン経路では、ウォータポンプ３から吐出された冷却水が、エンジン１、ラジエータ４、サーモスタット５を通った後、ウォータポンプ３に戻るようになっている。サーモスタット５は、温度感応式の弁であり、後述するヒータコア６を通過した後の冷却水の温度が規定値（例えば１０５℃）以上となったときに開弁して、ラジエータ４を通じた冷却水の循環を許容する。また、サーモスタット５は、ヒータコア６通過後の温度が上記規定値未満のときには閉弁し、ラジエータ４を通じた冷却水の循環を禁止する。すなわち、この車両の冷却装置では、ラジエータ４は、サーモスタット５に流入する冷却水の温度が規定値以上となったときに、エンジン１の内部を通った冷却水の熱を放熱させるように能動化される。こうしたラジエータ４の近傍には、余剰の冷却水を貯留するリザーバータンク１３が設置されている。なお、サーモスタット５は、通電により発熱する発熱体を備えており、その発熱体の発熱によりヒータコア６を通過した後の冷却水の温度が規定値未満であるときに開弁することも可能となっている。

また、第１冷却水回路の上記バイパス経路では、ウォータポンプ３から吐出された冷却水が、エンジン１、バルブ７、ヒータコア６、及びサーモスタット５を通ってウォータポンプ３に戻るようになっている。上記バイパス経路のバルブ７は電磁式のオン・オフ弁である。また、ヒータコア６は、空気と冷却水との熱交換を通じて車室内に送風される空気を暖める熱交換機として機能する。ちなみにヒータコア６は、排熱回収器２により排ガスから回収された熱を利用する熱利用機器でもある。なお、サーモスタット５は、こうしたバイパス経路を通じた冷却水の循環を常時許容するように形成されている。また、同バイパス経路を通じた冷却水の循環は、バルブ７の閉弁に応じて停止される。従って、バルブ７と上記サーモスタット５とが共に閉弁したときには、エンジン１内部を通じた冷却水の循環は停止されるようになる。

一方、第２冷却水回路は、ウォータポンプ３を出た後、エンジン１のスロットルボディ９を通過する経路とこれを通過しない経路との２つの経路に分岐している。同経路は再び合流した後、ＥＧＲクーラ１０及び上記排熱回収器２を通って、ヒータコア６の上流で上記バイパス経路に合流される。第２冷却水回路に設けられた上記ＥＧＲクーラ１０は、エンジン１の排気系から吸気系へと還流される排気（再循環排気）を冷却するためのものである。

こうした車両の冷却装置における上記ウォータポンプ３の吐出する冷却水の流量（以下、吐出流量と記載する）及びバルブ７の開閉は、エンジン冷却制御部１１により制御されている。なお、バルブ７の開閉を制御するときのエンジン冷却制御部１１は、バルブ制御部として機能する。また、エンジン冷却制御部１１は、サーモスタット５における発熱体の発熱による強制的な開弁の制御や、及びエンジン１のオーバーヒート抑制のための同エンジン１の駆動の禁止も行う。

このエンジン冷却制御部１１は、エンジン１の冷却制御に係る各種演算処理を実施するＣＰＵ、制御用のプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果やセンサの検出結果等を一時的に記憶するＲＡＭ、外部との信号の入出力を司るＩ／Ｏを備えた電子制御ユニットとして構成されている。なお、こうしたエンジン冷却制御部１１には、エンジン１の内部の冷却水温ｔｈｗ１を検出する水温センサ１２からの検出信号、ヒータコア６に流入する冷却水の温度（冷却水温ｔｈｗ２）を検出する水温センサ１４からの検出信号、及びエンジン１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１６からの検出信号が入力される。

また、車両には、車室内の空調の制御、具体的にはヒータコア６における空気の加熱及びその加熱された空気の車室内への送風の制御を司る空調制御部１５が設けられている。この空調制御部１５も、エンジン冷却制御部１１と同様に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏを備えた電子制御ユニットとして構成されている。そして、空調制御部１５とエンジン冷却制御部１１とは、車内ネットワーク（ＣＡＮ）を通じて互いに接続されており、相互通信により必要な情報を共有する。

上記エンジン冷却制御部１１は、エンジン１の冷間時には上記バルブ７を閉弁し、エンジン１の内部を通じた冷却水の循環、すなわち第１冷却水回路での冷却水の循環を禁止させる。このように第１冷却水回路での冷却水の循環を禁止してエンジン１の内部に冷却水を滞留させると、エンジン１内部の冷却水の昇温が促進され、エンジン１の暖機が早められるようになる。

一方、このときの冷却水は、上記第２冷却水回路においてのみ循環されるようになる。すなわち、このときの冷却水は、ウォータポンプ３から、スロットルボディ９、ＥＧＲクーラ１０、排熱回収器２、ヒータコア６、及びサーモスタット５を通って循環される。こうした第２冷却水回路の冷却水は、ＥＧＲクーラ１０及び排熱回収器２において排気から回収した熱により昇温されるようになっている。ここで車室においてヒータがオンとなっていると、ＥＧＲクーラ１０及び排熱回収器２において排気から回収した熱により、車室内に送風される空気が暖められる。この場合、回収した熱の多くがヒータに使用されるため、冷却水の昇温は遅れるようになる。こうした場合、エンジン１の内部の冷却水の方が、第２冷却水回路の冷却水よりも早く昇温するようになる。そして、エンジン１内部の冷却水がエンジン１の暖機完了の判定値（例えば９０℃）を越えた状態で、第２冷却水回路の冷却水と第１冷却水回路の冷却水とを混合すると、エンジン１内部の冷却水の温度が暖機完了の判定値を挟んで昇降し、エンジン１内部の冷却水温が暖機完了の判定値以上であるか否かによって制御内容を切り替える制御に支障を来す虞がある。

そこで本実施形態の車両の冷却装置では、エンジン１内部の冷却水の温度がエンジン１の暖機完了の判定値よりも低い温度（例えば７０℃）に設定された半暖機判定値未満であるときにバルブ７を閉弁する。更に、エンジン１内部の冷却水の温度が上記半暖機判定値以上となったときには、バルブ７を開弁して両冷却水回路の冷却水を混合させる。そのため、温度の異なる冷却水の混合により、エンジン１内部の冷却水の温度が昇降したとしても、その昇降は、エンジン１の暖機完了の判定値よりも低い温度域で行われるため、暖機完了前の制御と暖機完了後の制御とが繰り返し交番して行われるような事態を回避することができる。

図２は、こうした本実施形態の車両の冷却装置におけるエンジン１の暖機状態に応じたエンジン１の冷却水循環、バルブ７及びサーモスタット５の作動態様を示している。同図に示すように、エンジン１の冷間時には、バルブ７及びサーモスタット５は閉弁されており、エンジン１内部の冷却水の循環は停止されている。一方、エンジン１が半暖機状態になると、バルブ７が開弁してエンジン１内部の冷却水の循環が開始される。そしてエンジン１の暖機後には、サーモスタット５も開弁して、ラジエータ４が能動化され、冷却水の放熱が行われるようになる。

図３は、エンジン１の冷間時における冷却水の流れを示している。このときには、バルブ７及びサーモスタット５は共に閉弁している。そのため、このときの冷却水は、同図に示すように、第２冷却水回路においてのみ循環されるようになる。すなわち、このときの冷却水は、ウォータポンプ３から、スロットルボディ９、ＥＧＲクーラ１０、排熱回収器２、ヒータコア６、及びサーモスタット５を通って循環され、エンジン１の内部においては冷却水の循環が停止されるようになる。

図４は、エンジン１が半暖機状態となったときの冷却水の流れを示している。このときには、バルブ７が開弁されて、エンジン１の内部を通じた冷却水の循環が開始される。したがって、エンジン１内部を通過した冷却水は、開弁したバルブ７を通り、ヒータコア６の上流において第２冷却水回路を流れる冷却水と混合されるようになる。

図５は、バルブ７の開弁前後のエンジン１内部の冷却水温の推移を示している。本実施形態の車両の冷却装置では、エンジン１の内部の冷却水温が、エンジン１の暖機判定値（例えば９０℃）よりも低い温度（例えば７０℃）に設定された半暖機判定値以上となったときに、第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とを混合させるようにしている。そのため、このときの第２冷却水回路の冷却水温が低く、混合に応じてエンジン１内部の冷却水温が昇降しても、同図に示すように、その昇降は、エンジン１の暖機完了の判定値よりも十分に低い温度域で行われるようになる。

ところで、バルブ７に閉弁状態での固着といった弁閉故障が生じると、第１冷却水回路の冷却水の温度に関係なく同回路での冷却水の循環が禁止され、その冷却水の流量が０とされ続けるため、同冷却水によるエンジン１の冷却が効果的に行われず、エンジン１がオーバーヒートする可能性がある。また、バルブ７に開弁状態での固着といった弁開故障が生じると、エンジン１の冷間時においてもバルブ７が開弁したままになって第１冷却水回路の冷却水がエンジンを通って多く流れるようになり、エンジン１の暖機が遅れて燃費悪化に繋がるおそれがある。上述したバルブ７の弁閉故障に起因するエンジン１のオーバーヒートや、バルブ７の弁開故障に起因するエンジン１の暖機遅れ及び燃費悪化に対処するためには、バルブ７の弁閉故障や弁開故障が生じたときにそれら故障を早期に検出することが重要になる。

次に、バルブ７の弁閉故障及び弁開故障を発生後の早期に検出する手順について、図６及び図７を参照して説明する。
図６は、バルブ７の弁閉故障を検出するための弁閉故障検出ルーチンを示すフローチャートである。この弁閉故障検出ルーチンは、エンジン冷却制御部１１により、所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、冷却水温ｔｈｗ１が半暖機判定値以上となってバルブ７の開弁指示がなされているか否かが判断される（Ｓ１０１）。ここで肯定判定であれば、冷却水温ｔｈｗ１と冷却水温ｔｈｗ２との差、より詳しくは冷却水温ｔｈｗ１から冷却水温ｔｈｗ２を減算して得られる値「ｔｈｗ１−ｔｈｗ２」が異常判定値よりも大きいか否かが判断される（Ｓ１０２）。ここで、バルブ７に弁閉故障が生じている場合、正常であればバルブ７の開弁により冷却水が流れるはずのエンジン１の内部に冷却水の流れが生じないため、エンジン１内部の冷却水の温度（冷却水温ｔｈｗ１）が過度に上昇する。その結果、上記値「ｔｈｗ１−ｔｈｗ２」が大きくなる。そして、上記値「ｔｈｗ１−ｔｈｗ２」が異常判定値よりも大きくなると、バルブ７に弁閉故障が発生している旨判定される（Ｓ１０３）。エンジン冷却制御部１１は、バルブ７の弁閉故障の発生を判定する判定部として機能する。

なお、上記異常判定値に関しては、バルブ７での弁閉異常の有無を判断するための最適な値として、予め実験等により定められた値を用いることが考えられる。例えば、上記値「ｔｈｗ１−ｔｈｗ２」を測定する実験を複数回行い、各実験毎に得られたデータ（値「ｔｈｗ１−ｔｈｗ２」）を平均し、同データの平均値に対し測定誤差を加味した値が異常判定値として定められる。

上記のように、本実施形態の車両の冷却装置では、冷却水温ｔｈｗ１が半暖機判定値以上であってバルブ７の開弁指示がなされているとき、冷却水温ｔｈｗ１と冷却水温ｔｈｗ２との差（「ｔｈｗ１−ｔｈｗ２」）が異常判定値よりも大きいことに基づき、同バルブ７に弁閉故障が発生している旨判定するようにしている。このため、バルブ７に弁閉故障が生じたときには早期にそれを検出し、同弁閉故障に起因するエンジン１のオーバーヒートに対処することができる。

図７は、バルブ７の弁開故障を検出するための弁開故障検出ルーチンを示すフローチャートである。この弁開故障検出ルーチンは、エンジン冷却制御部１１により、所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、エンジン１の内部の冷却水の温度の実測値である冷却水温ｔｈｗ１が半暖機判定値未満であって、バルブ７の閉弁指示がなされているか否かが判断される（Ｓ２０１）。ここで肯定判定であれば、エンジン１の内部の冷却水の温度の推定値が求められる（Ｓ２０２）。具体的には、エンジン１の始動開始時に記憶した冷却水温ｔｈｗ１の初期値に対し、同エンジン１の始動開始時点からの冷却水温ｔｈｗ１の上昇量を推定して加算することで、エンジン１の内部の冷却水の温度の推定値が求められる。なお、エンジン１の始動開始時点からの冷却水温ｔｈｗ１の上昇量は、エアフローメータ１６からの検出信号に基づき求められるエンジン１の吸入空気量を所定のタイミング毎に累積した値（積算値）に基づき推定される。

そして、冷却水温ｔｈｗ１とその推定値との差の絶対値が異常判定値以上であるか否かが判断される（Ｓ２０３）。ここで、バルブ７に弁開故障が発生している場合、正常であればバルブ７の閉弁により冷却水の流れが生じないエンジン１の内部に冷却水の流れが生じるため、エンジン１内部の冷却水の温度の実測値（冷却水温ｔｈｗ１）の上昇が抑えられる。一方、エンジン１内部の冷却水の温度の推定値は、エンジン１の運転継続に伴って徐々に上昇してゆく。その結果、エンジン１内部の冷却水の温度の実測値（冷却水温ｔｈｗ１）が推定値に対し過度に低い値となり、冷却水温ｔｈｗ１と推定値との差の絶対値が大きくなる。そして、上記設定値が異常判定値以上になると、バルブ７の弁開故障が発生している旨判定される（Ｓ２０４）。なお、上記異常判定値に関しては、バルブ７での弁開異常の有無を判断するための最適な値として、予め実験等により定められた値を用いることが考えられる。エンジン冷却制御部１１は、バルブ７の弁開故障の発生を判定する判定部として機能する。

上記のように、本実施形態の車両の冷却装置では、冷却水温ｔｈｗ１が半暖機判定値未満であってバルブ７の閉弁指示がなされている条件のもと、冷却水温ｔｈｗ１と推定値との差の絶対値が異常判定値以上であることに基づき、同バルブ７に弁開故障が発生している旨判定するようにしている。このため、バルブ７に弁閉故障が生じたときには早期にそれを検出し、同弁開故障に起因するエンジン１の暖機遅れ及び燃費悪化に対処することができる。

次に、バルブ７の弁閉故障に起因するエンジン１のオーバーヒートに対処する手順について、オーバーヒート抑制ルーチンを示す図８のフローチャートを参照して説明する。このオーバーヒート抑制ルーチンは、エンジン冷却制御部１１により、所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、まずバルブ７の弁閉故障が生じているか否かが判断される（Ｓ３０１）。そして、バルブ７の弁閉故障が生じている場合には、冷却水温ｔｈｗ１が上記規定値よりも小さい開弁値（例えば１００℃）以上であるか否かが判断される（Ｓ３０２）。ここで、冷却水温ｔｈｗ１が開弁値以上であれば、サーモスタット５がその発熱体の発熱を通じて強制的に開弁される（Ｓ３０３）。エンジン冷却制御部１１は、サーモスタット５の発熱体を発熱させて同サーモスタット５を強制的に開弁させるサーモスタット制御部として機能する。

これにより、冷却水温ｔｈｗ１が上記規定値未満且つ開弁値以上であるとき、上記サーモスタット５の強制的な開弁により、第１冷却水回路におけるメイン経路のラジエータ４を通じた冷却水の循環が許容されるようになる。その結果、エンジン１に冷却水が流れるようになるとともに、同エンジン１を通過した後の冷却水の熱がラジエータ４にて放熱されるようになる。従って、バルブ７の弁閉故障が発生したとしても、それに起因してエンジン１がオーバーヒートすることを抑制できる。

また、上記サーモスタット５を強制的に開弁した後も冷却水温ｔｈｗ１の温度上昇がとどまらず、同冷却水温ｔｈｗ１が上記規定値以上になると（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、同エンジン１の駆動が禁止される（Ｓ３０５）。これにより、エンジン１の発熱が停止されるため、バルブ７の弁閉故障に起因してエンジン１の発熱による同エンジン１のオーバーヒートが生じることを回避できるようになる。エンジン冷却制御部１１は、エンジン１の駆動を禁止する禁止部として機能する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）エンジン１内部の冷却水の温度（冷却水温ｔｈｗ１）が、エンジン１の暖機完了の判定値よりも低い温度（例えば７０℃）に設定された半暖機判定値以上となったときにバルブ７を開弁して両冷却水回路の冷却水を混合させるようにしている。そのため、温度の異なる冷却水の混合により、エンジン１内部の冷却水の温度が昇降したとしても、その昇降は、エンジン１の暖機完了の判定値よりも低い温度域で行われ、暖機完了前の制御と暖機完了後の制御とが繰り返し交番して行われるような事態を回避することができる。したがって、第１冷却水回路で循環する冷却水と第２冷却水回路で循環する冷却水とを混合する際に、エンジン１内部の冷却水温に基づく制御を支障なく行うことができるようになる。

（２）冷却水温ｔｈｗ１が半暖機判定値以上であってバルブ７の開弁指示がなされているとき、冷却水温ｔｈｗ１と冷却水温ｔｈｗ２との差（「ｔｈｗ１−ｔｈｗ２」）が異常判定値以上であることに基づき、同バルブ７に弁閉故障が発生している旨判定される。このため、バルブ７に弁閉故障が生じたときには早期にそれを検出し、同弁閉故障に起因するエンジン１のオーバーヒートに対処することができる。また、バルブ７の弁閉故障を検出するために同バルブ７の開閉を検出するセンサ等を新たに設ける必要もなく、低コストでバルブ７の弁閉故障を検出することが可能となる。

（３）冷却水温ｔｈｗ１が半暖機判定値未満であってバルブ７の閉弁指示がなされている条件のもと、エンジン１の内部を通過する冷却水の温度の実測値（冷却水温ｔｈｗ１）と推定値との差の絶対値が異常判定値以上であることに基づき、同バルブ７に弁開故障が発生している旨判定される。このため、バルブ７に弁閉故障が生じたときには早期にそれを検出し、同弁開故障に起因するエンジン１の暖機遅れ及び燃費悪化に対処することができる。また、バルブ７の弁開故障を検出するために同バルブ７の開閉を検出するセンサ等を新たに設ける必要もなく、低コストでバルブ７の弁開故障を検出することが可能となる。

（４）バルブ７の弁閉故障が生じている場合、冷却水温ｔｈｗ１が上記規定値よりも小さい開弁値（例えば１００℃）以上であれば、サーモスタット５がその発熱体の発熱を通じて強制的に開弁され、第１冷却水回路におけるメイン経路のラジエータ４を通じた冷却水の循環が許容されるようになる。これにより、エンジン１に冷却水が流れるようになるとともに、同エンジン１を通過した後に冷却水の熱がラジエータ４にて放熱されるようになるため、バルブ７の弁閉故障が発生したとしても、それに起因してエンジン１がオーバーヒートすることを抑制できる。また、上記サーモスタット５の強制的な開弁は、冷却水温ｔｈｗ１が上記開弁値以上であるというエンジン１のオーバーヒートを抑制する必要のある条件のもとで的確に行われる。これにより、サーモスタット５の強制的な開弁を無駄に行うことなく、且つバルブ７の弁閉故障時のエンジン１のオーバーヒートを抑制することができる。

（５）バルブ７の弁閉故障が生じている場合、冷却水温ｔｈｗ１が上記規定値以上になると、エンジン１の駆動が禁止されて同エンジン１の発熱が停止される。このため、バルブ７の弁閉故障に起因してエンジン１の発熱による同エンジン１のオーバーヒートが生じることを回避できる。また、上記エンジン１の駆動の禁止は、冷却水温ｔｈｗ１が上記規定値以上であるというエンジン１のオーバーヒートを抑制する必要のある条件のもとで的確に行われる。これにより、エンジン１の駆動の禁止を無駄に行うことなく、且つバルブ７の弁閉故障時のエンジン１のオーバーヒートを抑制することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図９〜図１６に基づき説明する。
この実施形態は、バルブ７に弁閉故障が生じたとき、エンジン１のオーバヒートを抑制すべく、第１実施形態のようにサーモスタット５を強制的に開弁させて第１冷却水回路のメイン経路での冷却水の循環を行う代わりに、第１冷却水回路のバイパス経路での冷却水の循環を行うようにしたものである。

詳しくは、この実施形態の車両の冷却装置では、バルブ７の弁閉故障時であっても、ウォータポンプ３の吐出流量を通常使用領域よりも多くすることにより、第１冷却水回路におけるバイパス経路での冷却水の循環が行われる構成が採用されている。こうした構成として、具体的にはバルブ７を図９に示す構成とすることが考えられる。同図のバルブ７は、ウォータポンプ３の吐出流量を通常使用領域よりも多くしたとき、閉弁時であってもエンジン１の冷却に必要な流量の冷却水を流出させる構造となっている。

バルブ７においては、その弁体１７がアクチュエータ１８により図９及び図１０に示されるように開閉される。更に、同弁体１７は、アクチュエータ１８により定められる開閉位置にてばね１９により閉弁方向に付勢されるとともに、その開閉位置に対し同ばね１９の付勢力に抗して開弁方向に変位可能となっている。上記ばね１９の付勢力に関しては、バルブ７の弁体１７がアクチュエータ１８により閉弁位置に変位された状態でウォータポンプ３の吐出流量を通常使用領域よりも多くしたとき、同弁体１７が図１１に示されるように開弁方向に変位してエンジン１の冷却に必要な流量の冷却水を流出させる値に設定されている。

また、図９のバルブ７に代えて、図１２に示すバルブ７を採用することも考えられる。同バルブ７においては、その弁体１７に冷却水を流出させるための孔２０が形成されている。そして、バルブ７の弁体１７をアクチュエータ１８により閉弁位置に変位させた状態で、ウォータポンプ３の吐出流量を徐々に多くすると、弁体１７の孔２０を介して流出する冷却水の流量（漏れ量）が図１３に示されるように徐々に多くなる。この漏れ量に関しては、ウォータポンプ３の吐出流量を通常使用領域内の値としたときにはエンジン１の暖機促進に悪影響を与えることのない値となり、上記吐出流量を通常使用領域よりも多くしたときにはエンジン１の冷却に必要な値（図中の「Ａ」以上）となる。すなわち、ウォータポンプ３の吐出流量に応じて、孔２０を介して流出する冷却水の流量が上述した値となるよう、弁体１７の孔２０の内径等が設定されている。

一方、バルブ７の弁閉故障時にウォータポンプ３の吐出流量を通常使用領域よりも多くすることにより、第１冷却水回路におけるバイパス経路での冷却水の循環が行われる構成として、バルブ７周りを図１４に示す構成とすることも考えられる。この構成においては、第１冷却水回路のバイパス経路にバルブ７の弁体１７を迂回する迂回通路２１が設けられ、同通路２１にウエストゲートバルブ２２が設けられている。このウエストゲートバルブ２２は、ウォータポンプ３の吐出流量を通常使用領域内の値としているときにはばね２３により付勢されて閉弁し、同吐出量を通常使用領域よりも多くしたときには迂回通路２１内の水流により図１５に示されるように上記ばね２３の付勢力に応じて開弁する。すなわち、このようにウォータポンプ３の吐出流量に応じてウエストゲートバルブ２２が開閉するよう、同バルブ２２のばね２３の付勢力が設定されている。なお、ウエストゲートバルブ２２が開弁したときにはエンジン１の冷却に必要な流量の冷却水が迂回通路２１を介して流れるよう、その迂回通路２１の内径やウエストゲートバルブ２２の上記開弁時の開度等が設定されている。

図１６は、ウォータポンプ３の吐出流量を制御するためのウォータポンプ制御ルーチンを示すフローチャートである。このウォータポンプ制御ルーチンは、ポンプ制御部として機能するエンジン冷却制御部１１により、所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、まずバルブ７の弁閉故障が生じているか否かが判断される（Ｓ４０１）。そして、バルブ７の弁閉故障が生じている場合には、冷却水温ｔｈｗ１が上記開弁値（例えば１００℃）以上であるか否かが判断される（Ｓ４０２）。ここで、冷却水温ｔｈｗ１が開弁値以上でなければ、ウォータポンプ３が通常とおどり作動されてその吐出流量が通常使用領域内の値とされる（Ｓ４０４）。一方、冷却水温ｔｈｗ１が開弁値以上であれば、ウォータポンプ３の吐出流量が通常使用領域よりも多い値、例えば最大吐出流量とされる（Ｓ４０３）。これにより、冷却水温ｔｈｗ１が上記開弁値以上であるとき、第１冷却水回路のバイパス経路での冷却水の循環が行われるようになる。その結果、バルブ７の弁閉故障が発生したとしても、エンジン１に冷却水が流れるようになり、上記弁閉故障に起因してエンジン１がオーバーヒートすることが抑制される。

以上詳述した本実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（３）、（５）の効果に加え、以下に示す効果が得られるようになる。
（６）バルブ７の弁閉故障が発生している場合、冷却水温ｔｈｗ１が開弁値以上であることを条件に、ウォータポンプ３の吐出流量が通常使用領域よりも多くされる。これにより、図９のバルブ７や図１２のバルブ７を採用した場合には、それらバルブ７の弁閉故障時であっても、エンジン１の冷却に必要な流量の冷却水が同バルブ７を介して流出し、エンジン１の内部を上記流量の冷却水が通過する。このため、バルブ７に弁閉故障が発生したとしても、それに起因してエンジン１がオーバーヒートすることを抑制できる。また、バルブ７周りが図１４に示す構成とされている場合には、ウォータポンプ３の吐出流量が通常使用領域よりも多くされることにより、迂回通路２１のウエストゲートバルブ２２が開弁される。これにより、バルブ７の弁閉故障時であってもエンジン１の冷却に必要な流量の冷却水が迂回通路２１を介して流出し、エンジン１の内部を上記流量の冷却水が通過する。従って、バルブ７に弁閉故障が発生したとしても、それに起因してエンジン１がオーバーヒートすることを抑制できる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を図１７に基づき説明する。
この実施形態は、第１実施形態において、水温センサ１２，１４のうちの一方での断線等の故障が生じたとき、その故障に対処するためのものである。

水温センサ１２，１４のうちの一方に故障が発生すると、故障の発生した水温センサによって検出される冷却水の温度が実際の値と異なる値になるため、同センサによって検出される冷却水の温度に基づき行われる各種制御を適切に行えなくなる。例えば、水温センサ１２が故障したときには冷却水温ｔｈｗ１に基づくエンジン１の各種制御を適切に行えなくなり、水温センサ１４が故障したときには冷却水温ｔｈｗ２に基づくヒータコア６における空気の加熱の制御及びその加熱された空気の車室内への送風の制御を適切に行えなくなる。

そこで本実施形態の車両の冷却装置では、水温センサ１２，１４のうちの一方が故障したときには、第１冷却水回路と第２冷却水回路とを連通することで、故障した水温センサによって検出すべき冷却水の温度と正常な水温センサによって検出される冷却水の温度とを近い値とする。これにより、正常な水温センサによって検出される冷却水の温度を故障した水温センサにより検出すべき冷却水の温度として代用することが可能となり、その代用した冷却水の温度に基づき上述した各種制御を行うことが可能になる。

図１７は、水温センサ１２，１４のうちの一方に故障が生じたときに第１冷却水回路と第２冷却水回路とを連通し、正常な水温センサによって検出される冷却水の温度を故障した水温センサにより検出すべき冷却水の温度として代用可能とするセンサフェイルセーフルーチンを示すフローチャートである。このセンサフェイルセーフルーチンは、エンジン冷却制御部１１により、所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、まず水温センサ１２，１４の故障検出が行われる（Ｓ５０１）。詳しくは、水温センサ１２，１４の一つずつに対し検出信号の入力があるか否かを判断し、同検出信号の入力がない水温センサが存在する場合には同水温センサを故障したセンサであると判別する。その後、水温センサ１２，１４のうちの一方のみに故障が生じている状況か否かが判断され（Ｓ５０２）、ここで肯定判定であればバルブ７が強制的に開弁される（Ｓ５０３）。これにより、第１冷却水回路と第２冷却水回路とが連通し、それら回路の冷却水が混合されるため、故障した水温センサによって検出すべき冷却水の温度と正常な水温センサによって検出される冷却水の温度とが近い値となる。その結果、正常な水温センサによって検出される冷却水の温度を、故障した水温センサによって検出すべき冷却水の温度として代用することが可能になる。

この実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（５）の効果に加え、以下に示す効果が得られるようになる。
（７）水温センサ１２，１４のうちの一方が故障したとしても、正常な水温センサによって検出される冷却水の温度を上記故障した水温センサによって検出すべき冷却水の温度として代用し、その代用した冷却水の温度に基づき各種制御を行うことができる。

［その他の実施形態］
なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第３実施形態において、水温センサ１２，１４のうちの一方を省略し、省略した水温センサにより検出すべき冷却水の温度を推定して求めるようにしてもよい。なお、エンジン１の内部の冷却水の温度に関してはエンジン運転状態等に基づき推定することができ、ヒータコア６上流の冷却水の温度に関してはエンジン１の排気温度及び車室内に送風される空気の要求温度等から推定することができる。これら冷却水の温度の推定はエンジン冷却制御部１１にて行われ、同冷却水の温度の推定を行うときのエンジン冷却制御部１１は水温推定部として機能する。

図１８は、この場合に対応したセンサフェイルセーフルーチンを示すフローチャートである。同ルーチンにおいては、まず水温センサの故障検出が行われ（Ｓ６０１）、同水温センサに故障が生じている旨判断されると（Ｓ６０２：ＹＥＳ）、バルブ７が強制的に開弁される（Ｓ６０３）。これにより、第１冷却水回路と第２冷却水回路とが連通し、それら回路の冷却水が混合されるため、故障した水温センサによって検出すべき冷却水の温度と推定により求められる冷却水の温度とが近い値となる。その結果、推定により求められる冷却水の温度を、故障した水温センサによって検出すべき冷却水の温度として代用することが可能になる。

従って、上記水温センサの故障時には、推定によって求められる冷却水の温度を上記水温センサによって検出すべき冷却水の温度として代用し、その代用した冷却水の温度に基づき各種制御を行うことができる。

・第２実施形態では、ウォータポンプ３の吐出流量を通常使用領域よりも多くするための条件として、冷却水温ｔｈｗ１が開弁値以上であることという条件がある。この条件を省略し、バルブ７の弁閉故障が生じたとき、直ちにウォータポンプ３の吐出流量を通常使用領域よりも多くしてもよい。

・第２実施形態において、ウォータポンプ３の吐出流量を通常使用領域よりも多くする際、その吐出流量を必ずしも最大吐出量とする必要はない。
・第１実施形態では、サーモスタット５を強制的に開弁させる条件として、冷却水温ｔｈｗ１が開弁値以上であることという条件がある。この条件を省略し、バルブ７の弁閉故障が生じたとき、直ちにサーモスタット５を強制的に開弁してもよい。

・第１実施形態では、エンジン１の駆動を禁止する条件として、冷却水温ｔｈｗ１が規定値以上であることという条件がある。この条件を省略し、バルブ７の弁閉故障が生じたとき、直ちにエンジン１の駆動を禁止するようにしてもよい。

・第１実施形態において、車両をエンジン１とそれ以外の原動機（モータ等）により駆動されるハイブリッド車両とした場合、エンジン１の駆動を禁止したとき、モータ等のエンジン１以外の原動機により待避走行させるようにしてもよい。

・第１〜第３実施形態において、バルブ７の閉弁時に第１冷却水回路のバイパス経路を循環する冷却水の流量に関しては、「０」であってもよいし、「０」に近い値に減量されるだけでもよい。

・第１実施形態において、サーモスタット５の強制的な開弁、及びエンジン１の駆動の禁止を、バルブ７の弁閉故障の有無に関係なく、冷却水温ｔｈｗ１に基づいてのみ実行してもよい。

１…エンジン、２…排熱回収器、３…ウォータポンプ、４…ラジエータ、５…サーモスタット、６…ヒータコア、７…バルブ、９…スロットルボディ、１０…ＥＧＲクーラ、１１…エンジン冷却制御部、１２…水温センサ、１３…リザーバータンク、１４…水温センサ、１５…空調制御部、１６…エアフローメータ、１７…弁体、１８…アクチュエータ、１９…ばね、２０…孔、２１…迂回通路、２２…ウエストゲートバルブ、２３…ばね。

Claims (10)

1. エンジンの内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路、及び前記エンジンを通過させずに冷却水を循環させる第２冷却水回路を備える車両の冷却装置において、
   閉弁に応じて前記エンジンの内部を通過する前記第１冷却水回路の冷却水の流量を低減もしくは０とするとともに、開弁に応じて前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させるバルブと、
   前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記エンジンの暖機完了の判定値よりも低い温度に設定された半暖機判定値未満であるときに前記バルブを閉弁させ、前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記半暖機判定値以上になったときに前記バルブを開弁させるバルブ制御部と、
   を備え、
   前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記半暖機判定値以上であるとき、その第１冷却水回路の冷却水の温度と前記第２冷却水回路の冷却水の温度との差が異常判定値よりも大きいことに基づき、前記バルブにおける弁閉故障が発生している旨判定する
   ことを特徴とする車両の冷却装置。
2. 請求項１記載の車両の冷却装置において、
   前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記半暖機判定値未満であるとき、始動開始時からのエンジン運転状態に基づき前記第１冷却水回路の冷却水の温度の推定値を求めるとともに、前記第１冷却水回路の冷却水の温度を検出する水温センサからの検出信号に基づき前記冷却水の温度の実測値を求め、それら推定値と実測値との差が異常判定値以上であることに基づき前記バルブにおける弁開故障が発生している旨判定する
   ことを特徴とする車両の冷却装置。
3. 請求項１記載の車両の冷却装置において、
   前記エンジンの内部を通った冷却水の熱を放熱させるラジエータと、
   冷却水の温度が規定値未満であるときときに閉弁して前記ラジエータを通じた冷却水の循環を禁止し、冷却水の温度が前記規定値以上であるときに開弁して前記ラジエータを通じた前記第１冷却水回路での冷却水の循環を許容するサーモスタットと、
   を備え、
   前記バルブの弁閉故障が発生している旨判定されたとき、前記サーモスタットを強制的に開弁させる
   ことを特徴とする車両の冷却装置。
4. 請求項３記載の車両の冷却装置において、
   前記バルブの弁閉故障が発生している旨判定されたとき、前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記規定値よりも小さい開弁値以上であることを条件に、前記サーモスタットを強制的に開弁させる
   ことを特徴とする車両の冷却装置。
5. 請求項１記載の車両の冷却装置において、
   前記バルブの弁閉故障が発生している旨判定されたとき、前記エンジンの駆動を禁止する
   ことを特徴とする車両の冷却装置。
6. 請求項５記載の車両の冷却装置において、
   前記エンジンの内部を通った冷却水の熱を放熱させるラジエータと、
   冷却水の温度が規定値未満であるときときに閉弁して前記ラジエータを通じた冷却水の循環を禁止し、冷却水の温度が前記規定値以上であるときに開弁して前記ラジエータを通じた前記第１冷却水回路での冷却水の循環を許容するサーモスタットと、
   を備え、
   前記バルブの弁閉故障が発生している旨判定されたとき、前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記規定値以上であることを条件に、前記エンジンの駆動を禁止する
   ことを特徴とする車両の冷却装置。
7. 請求項１記載の車両の冷却装置において、
   前記第１冷却水回路に設けられて同回路の冷却水を循環させる電動ポンプを更に備え、
   前記バルブは、前記電動ポンプの吐出流量を通常使用領域よりも多くすることにより、閉弁時であってもエンジンの冷却に必要な流量の冷却水を流出させるものであり、
   前記バルブの弁閉故障が発生している旨判定されたとき、前記電動ポンプの吐出流量を前記通常使用領域よりも多くする
   ことを特徴とする車両の冷却装置。
8. 請求項１記載の車両の冷却装置において、
   前記第１冷却水回路に設けられて同回路の冷却水を循環させる電動ポンプと、
   前記バルブを迂回するように前記第１冷却回路に設けられる迂回通路と、
   前記電動ポンプの吐出流量が通常使用領域よりも多くなることにより開弁して、エンジンの冷却に必要な流量の冷却水を前記迂回通路を介して流出させるウエストゲートバルブと、
   を更に備え、
   前記バルブの弁閉故障が発生している旨判定されたとき、前記電動ポンプの吐出流量を前記通常使用領域よりも多くする
   ことを特徴とする車両の冷却装置。
9. エンジンの内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路、及び前記エンジンを通過させずに冷却水を循環させる第２冷却水回路を備える車両の冷却装置において、
   閉弁に応じて前記エンジンの内部を通過する前記第１冷却水回路の冷却水の流量を低減もしくは０とするとともに、開弁に応じて前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させるバルブと、
   前記第１冷却水回路の冷却水の温度を検出する第１の水温センサと、
   前記第２冷却水回路の冷却水の温度を検出する第２の水温センサと、
   前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記エンジンの暖機完了の判定値よりも低い温度に設定された半暖機判定値未満であるときに前記バルブを閉弁させ、前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記半暖機判定値以上になったときに前記バルブを開弁させるバルブ制御部と、
   を備え、
   前記バルブ制御部は、前記第１の水温センサと前記第２の水温センサとの一方が故障したとき、前記バルブを開弁して、前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させる
   ことを特徴とする車両の冷却装置。
10. エンジンの内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路、及び前記エンジンを通過させずに冷却水を循環させる第２冷却水回路を備える車両の冷却装置において、
    閉弁に応じて前記エンジンの内部を通過する前記第１冷却水回路の冷却水の流量を低減もしくは０とするとともに、開弁に応じて前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させるバルブと、
    前記第１冷却水回路と前記第２冷却水回路とのうちの一方の冷却水の温度を検出する水温センサと、
    前記第１冷却水回路と前記第２冷却水回路とのうちの他方の冷却水の温度を推定する水温推定部と、
    前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記エンジンの暖機完了の判定値よりも低い温度に設定された半暖機判定値未満であるときに前記バルブを閉弁させ、前記第１冷却水回路の冷却水の温度が前記半暖機判定値以上になったときに前記バルブを開弁させるバルブ制御部と、
    を備え、
    前記バルブ制御部は、前記水温センサが故障したとき、前記バルブを開弁して、前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させる
    ことを特徴とする車両の冷却装置。

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