JP2003003846A - エンジン冷却装置 - Google Patents

エンジン冷却装置

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JP2003003846A JP2001187992A JP2001187992A JP2003003846A JP 2003003846 A JP2003003846 A JP 2003003846A JP 2001187992 A JP2001187992 A JP 2001187992A JP 2001187992 A JP2001187992 A JP 2001187992A JP 2003003846 A JP2003003846 A JP 2003003846A
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広道 村上
Daisuke Yamamoto
大介 山本
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重孝 吉川
Zenichi Shinpo
善一 新保
Isao Takagi
功 高木
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Toyota Motor Corp
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Aisan Industry Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】冷却水温の目標水温に対する制御精度を向上さ
せること。 【解決手段】エンジン冷却装置は冷却水を循環させ、運
転状態に応じエンジン１の冷却度合いを制御する。この
装置は冷却水温THW1を検出する水温センサ31、冷却水循
環流量を調整する流量調整弁８、それを制御する電子制
御装置（ＥＣＵ）30を備える。ＥＣＵ30はエンジン１の
運転状態に応じて算出される目標水温を中心に非制御範
囲、第１及び第２の制御範囲をそれぞれ設定する。ＥＣ
Ｕ30は、冷却水温THW1が第２制御範囲のとき、冷却水温
を第１制御範囲へ近付けるべく流量調整弁８を高速開閉
させ、冷却水温THW1が第１制御範囲のとき、冷却水温TH
W1を非制御範囲へ近付けるべく流量調整弁８を低速開閉
させ、冷却水温THW1が非制御範囲のとき、流量調整弁８
を現状開度に保持させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、冷却水を循環さ
せてエンジンを冷却する水冷式の冷却装置であって、エ
ンジンの運転状態に応じて冷却度合いを制御するように
したエンジン冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のエンジンに設けられる水冷式の冷
却装置は、一般には、エンジンの運転状態に拘わらず、
冷却水をサーモスタットにより８０℃程度の一定温度に
調整するものが主流をなしていた。ところが、エンジン
のフリクション低減、燃費の向上及びノッキング性能の
向上等を図るためには、エンジンの運転状態（負荷状態
や回転速度等）に応じて冷却度合いを変えることが有効
であることが確かめられてきた。そこで、エンジンの運
転状態に応じて冷却度合いを制御するようにした水冷式
の冷却装置が幾つか提案されている。
【０００３】この種の冷却装置は、基本的には、エンジ
ンの冷却水通路を循環する冷却水の温度が、エンジンの
運転状態に応じて決定される目標水温となるように流量
調整弁を制御することにより、冷却水温を可変に制御す
るようにしている。
【０００４】ところが、流量調整弁の制御に対する冷却
水温の変化には、応答遅れが存在することから、これに
起因して、実際の冷却水温が目標水温付近でオーバーシ
ュートやアンダーシュートをしたり、ハンチングをした
りすることがあり、冷却水温の制御性の点で問題があっ
た。
【０００５】そこで、この種の不具合に着目してなされ
た発明が、例えば、特開平１０−３１７９６５号公報の
「エンジンの冷却水制御装置」に提案されている。この
冷却水制御装置では、所定の目標水温を中心とする一定
の温度幅を微修正制御温度領域として設定している。そ
して、水温センサで検出される冷却水温がその微修正制
御温度領域にある間においては、冷却水が昇温中であれ
ば流量制御弁の開度を増加させ、降温中であれば、流量
制御弁の開度を減少させるようになっている。又、流量
制御弁の開度は、その時点で検出される冷却水温と目標
水温との乖離量が大きいときは開閉量を大きくし、乖離
量が小さいときは開閉量を小さくするようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来公
報の冷却水制御装置では、冷却水温が目標水温を中心と
する微修正制御温度領域にある間において、目標水温に
収束しつつある冷却水温につき、目標水温との乖離量に
応じて流量制御弁の開閉量を増減制御しているだけであ
った。このため、冷却水温は目標水温には近付くもの
の、目標水温に対する収束性が良くなく、目標水温付近
で未だハンチングが残る傾向にあった。この意味で、冷
却水温の目標水温に対する制御精度に改良の余地があっ
た。
【０００７】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、冷却水温の目標水温に対する制
御精度を向上させることを可能にしたエンジン冷却装置
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、冷却水を循環させてエン
ジンを冷却すると共に、エンジンの運転状態に応じて冷
却度合いを制御するようにしたエンジン冷却装置におい
て、冷却水の循環流量を調整するために制御される流量
調整弁と、循環する冷却水の冷却水温を検出するための
冷却水温検出手段と、エンジンの運転状態に応じた目標
水温を算出するための目標水温算出手段と、算出される
目標水温を中心とする第１の温度幅を非制御範囲として
設定し、目標水温を中心とする第１の温度幅より大きい
第２の温度幅であって非制御範囲以外の範囲を制御範囲
として設定するための制御範囲設定手段と、検出される
冷却水温が設定される制御範囲にあるときには、冷却水
温を非制御範囲へ近付けるために、目標水温に対する冷
却水温の偏差に応じて流量調整弁の開閉速度を制御する
ための開閉制御手段と、検出される冷却水温が設定され
る非制御範囲にあるときには、流量調整弁を現状の開度
に保持するための保持制御手段とを備えたことを趣旨と
する。
【０００９】上記発明の構成によれば、流量調整弁の開
度が制御されることにより、冷却水の循環流量が調整さ
れて冷却水温が調整され、もってエンジンの冷却度合い
が制御される。ここで、目標水温算出手段によりエンジ
ンの運転状態に応じた目標水温が算出される。又、制御
範囲設定手段により、上記算出された目標水温を中心と
する第１の温度幅が非制御範囲として、目標水温を中心
とする第２の温度幅であって非制御範囲以外の範囲が制
御範囲としてそれぞれ設定される。そして、冷却水温が
制御範囲にあるときには、開閉制御手段により、目標水
温と冷却水温との偏差に応じて流量調整弁の開閉速度が
制御されることにより、冷却水温が非制御範囲へ近付け
られる。従って、制御範囲では、冷却水温が目標水温に
近付くほど流量調整弁の開閉速度が遅くなるので、冷却
水温はオーバーシュートやアンダーシュートすることな
く速やかに非制御範囲に近付けられることになる。その
後、冷却水温が非制御範囲に入ると、保持制御手段によ
り、流量調整弁が現状の開度に保持されるので、目標水
温に近付いた冷却水温が無用な変動を伴うことなく目標
水温に収束するようになる。
【００１０】上記目的を達成するために、請求項２に記
載の発明によれば、冷却水を循環させてエンジンを冷却
すると共に、エンジンの運転状態に応じて冷却度合いを
制御するようにしたエンジン冷却装置において、冷却水
の循環流量を調整するために制御される流量調整弁と、
循環する冷却水の冷却水温を検出するための冷却水温検
出手段と、エンジンの運転状態に応じた目標水温を算出
するための目標水温算出手段と、算出される目標水温を
中心とする第１の温度幅を非制御範囲として設定し、目
標水温を中心とする第１の温度幅より大きい第２の温度
幅であって非制御範囲以外の範囲を第１の制御範囲とし
て設定し、目標水温を中心とする第２の温度幅より大き
い第１及び第２の温度幅以外であって非制御範囲及び第
１の制御範囲以外の範囲を第２の制御範囲として設定す
るための制御範囲設定手段と、検出される冷却水温が設
定される第２の制御範囲にあるときには、冷却水温を第
１の制御範囲へ近付けるために流量調整弁の開閉を相対
的に速く制御するための高速開閉制御手段と、検出され
る冷却水温が設定される第１の制御範囲にあるときに
は、冷却水温を非制御範囲へ近付けるために流量調整弁
の開閉を相対的に遅く制御するための低速開閉制御手段
と、検出される冷却水温が設定される非制御範囲にある
ときには、流量調整弁を現状の開度に保持するための保
持制御手段とを備えたことを趣旨とする。
【００１１】上記発明の構成によれば、流量調整弁の開
度が制御されることにより、冷却水の循環流量が調整さ
れて冷却水温が調整され、もってエンジンの冷却度合い
が制御される。ここで、目標水温算出手段によりエンジ
ンの運転状態に応じた目標水温が算出される。又、制御
範囲設定手段により、上記算出された目標水温を中心と
する第１の温度幅が非制御範囲として、目標水温を中心
とする第２の温度幅であって非制御範囲以外の範囲が第
１の制御範囲として、目標水温を中心とする第１及び第
２の温度幅以外であって非制御範囲及び第１の制御範囲
以外の範囲が第２の制御範囲としてそれぞれ設定され
る。そして、冷却水温が第２の制御範囲にあるときに
は、高速開閉制御手段により、流量調整弁の開閉が相対
的に速く制御されることにより、冷却水温が第１の制御
範囲へ近付けられる。従って、第２の制御範囲から第１
の制御範囲へは、冷却水温が比較的速やかに近付けられ
る。その後、冷却水温が第１の制御範囲にあるときに
は、低速開閉制御手段により、流量調整弁の開閉が相対
的に遅く制御されることにより、冷却水温が非制御範囲
へ近付けられる。従って、第１の制御範囲から非制御範
囲へは、冷却水温が比較的緩やかに近付けられるので、
冷却水温がオーバーシュートやアンダーシュートするこ
とがない。その後、冷却水温が非制御範囲に入ると、保
持制御手段により、流量調整弁が現状の開度に保持され
るので、目標水温に近付いた冷却水温が無用な変動を伴
うことなく目標水温に収束するようになる。
【００１２】上記目的を達成するために、請求項３に記
載の発明によれば、冷却水を循環させてエンジンを冷却
すると共に、エンジンの運転状態に応じて冷却度合いを
制御するようにしたエンジン冷却装置において、冷却水
の循環流量を調整するために制御される流量調整弁と、
循環する冷却水の冷却水温を検出するための冷却水温検
出手段と、エンジンの運転状態に応じた目標水温を算出
するための目標水温算出手段と、算出される目標水温と
検出される冷却水温に応じて流量調整弁の開閉を制御す
ると共にエンジンの運転状態に応じて流量調整弁の開閉
速度を制御するための開閉速度制御手段とを備えたこと
を趣旨とする。
【００１３】上記発明の構成によれば、目標水温算出手
段によりエンジンの運転状態に応じた目標水温が算出さ
れ、水温検出手段によりそのときの冷却温度が検出され
る。そして、それら目標水温と冷却水温に応じて、開閉
速度制御手段により流量調整弁の開閉が制御されること
により、冷却水の循環流量が調整されて冷却水温が調整
され、もってエンジンの冷却度合いが制御される。併せ
て、エンジンの運転状態に応じて、開閉速度制御手段に
より流量調整弁の開閉速度が制御されることにより、そ
の運転状態に応じて異なる冷却水温変化の緩急違いに合
わせて冷却水の循環流量が調整され、冷却水温が目標水
温に速やかに近付けられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］以下、本発
明のエンジン冷却装置を具体化した第１の実施の形態を
図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】図１に本実施の形態のエンジン冷却装置の
概略構成を示す。自動車に搭載されたエンジン１は、シ
リンダブロック２及びエンジンヘッド３を含む。この冷
却装置は、冷却水を循環させてエンジン１を冷却するも
のであり、シリンダブロック２及びエンジンヘッド３に
は、ウォータジャケット等を含む冷却水通路４が設けら
れる。
【００１６】冷却水通路４の出口４ａと入口４ｂとの間
はメイン配管５により接続され、それら冷却水通路４及
びメイン配管５を通じて冷却水が循環するようになって
いる。メイン配管５の途中には、上記出口４ａから上記
入口４ｂへ向かって順に、第１水温センサ３１、ラジエ
ータ７、第２水温センサ３２、流量調整弁８及びウォー
タポンプ（Ｗ／Ｐ）９が設けられる。
【００１７】第１水温センサ３１は、上記出口４ａに隣
接する位置において、エンジン１の冷却水通路４から流
れ出る冷却水の温度（エンジン出口水温）ＴＨＷ１を検
出するためのものであり、本発明の冷却水温検出手段に
相当する。ラジエータ７は、冷却水がエンジン１から得
た熱量を放出させるものである。第２水温センサ３２
は、ラジエータ７の出口に隣接する位置において、ラジ
エータ７から流れ出る冷却水の温度（ラジエータ出口水
温）ＴＨＷ２を検出するためのものである。流量調整弁
８は、メイン配管５等における冷却水の循環流量を調整
するために電気的に制御されるものである。ウォータポ
ンプ９は、エンジン１から動力を得て動作するものであ
り、メイン配管５の冷却水に流れを付与するものであ
る。
【００１８】第１水温センサ３１の下流側付近のメイン
配管５と流量調整弁８との間には、バイパス配管１０が
設けられる。第１水温センサ３１の下流側付近のメイン
配管５とウォータポンプ９との間には、ヒータ配管１１
が設けられる。ヒータ配管１１の途中には、同配管１１
を流れる冷却水の熱量を放出させることにより自動車車
室内等を暖房するヒータ１２が設けられる。ヒータ配管
１１の途中には、同配管１１の冷却水の流れを遮断する
ための遮断弁１３が設けられる。
【００１９】第１水温センサ３１の下流側付近のメイン
配管５とヒータ配管１１との間には、付属機器であるス
ロットルボディ（ＴＨＲ）１４及びＥＧＲ弁１５等をそ
れぞれ冷却するための冷却配管１６が設けられる。
【００２０】図２に流量調整弁８の断面構造を示す。流
量調整弁８は、メイン配管５とバイパス配管１０におけ
る冷却水流量を調整するために二つの弁体２１，２２を
ステップモータ２３により作動させるものである。この
流量調整弁８は、第１及び第２の導入ポート２４，２５
と、一つの導出ポート２６とを備える。第１の導入ポー
ト２４には、メイン配管５が接続されてラジエータ７か
ら流出する冷却水が導入される。第２の導入ポート２５
には、バイパス配管１０が接続される。導出ポート２６
には、メイン配管５が接続され、ラジエータ７から流出
する冷却水とバイパス配管１０を流れる冷却水が合流し
て流出する。
【００２１】図３に、本流量調整弁８の流量特性をグラ
フに示す。このグラフは、横軸に弁開度に相関するステ
ップモータのモータステップ数を、縦軸に冷却水等の流
量をそれぞれ示す。このグラフからも明らかなように、
メイン配管５のラジエータ流量は、弁開度が大きくなる
に連れて徐々に増えるが、バイパス配管１０のバイパス
流量は、弁開度が大きくなるに連れてあるピークをもっ
て増減することが分かる。この流量特性において、エン
ジン１の暖機時には、弁開度の小さい全閉付近が使用さ
れ、冷却水温制御時には、中程度の弁開度が使用される
ことになる。
【００２２】この冷却装置は、エンジン１の運転状態に
応じて流量調整弁８を制御し冷却水の循環流量を調整す
ることにより、エンジン１の冷却度合いを制御するもの
である。そのために、図１に示すように、本装置は電子
制御装置（ＥＣＵ）３０を備える。ＥＣＵ３０には、第
１水温センサ３１、第２水温センサ３２及び流量調整弁
８が接続される。又、エンジン１の運転状態を取り込む
ために、ＥＣＵ３０には、回転速度センサ３３、吸気圧
センサ３４及びイグニションスイッチ（ＩＧＳＷ）３５
がそれぞれ接続される。回転速度センサ３３は、エンジ
ン回転速度ＮＥを検出し、その検出値に応じた信号を出
力する。吸気圧センサ３４は、エンジン１の吸気通路
（図示略）に設けられ、エンジン１の負荷を反映した吸
気圧ＰＭを検出し、その検出値に応じた信号を出力す
る。イグニションスイッチ３５は、エンジン１を始動、
停止させるために操作されるものである。
【００２３】この実施の形態で、ＥＣＵ３０は冷却水温
制御を実行するものであり、本発明の目標水温算出手
段、制御範囲設定手段、開閉制御手段（高速開閉制御手
段、低速開閉制御手段）及び保持制御手段に相当する。
周知のように、ＥＣＵ３０は中央処理装置（ＣＰＵ）、
読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ、外部入力回路及び
外部出力回路等を備える。ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭと、外部入力回路及
び外部出力回路等とをバスにより接続してなる論理演算
回路を構成する。ＲＯＭは、冷却水温制御等に関する所
定の制御プログラムを予め記憶したものである。ＲＡＭ
は、ＣＰＵの演算結果を一時記憶するものである。バッ
クアップＲＡＭは、予め記憶したデータを保存するもの
である。ＣＰＵは、入力回路を介して入力される各種セ
ンサ等３１〜３５からの検出信号に基づき所定の制御プ
ログラムに従い冷却水温制御等を実行する。
【００２４】ＥＣＵ３０が実行する冷却水制御の内容に
ついて図４〜図６に従って説明する。図４，５はその制
御内容を示すフローチャートである。
【００２５】イグニションスイッチ３５がオンされる
と、ＥＣＵ３０は、ステップ１００で、流量調整弁８の
開度位置確認（弁体２１，２２の突き当て制御）、ＡＤ
処理及びＲＡＭのデータリセット等の初期設定を行う。
【００２６】次に、ステップ１１０で、ＥＣＵ３０は、
回転速度センサ３３及び吸気圧センサ３４の検出値に基
づき、エンジン１が運転中であるか否かを判断する。こ
の判断結果が運転中でない場合、ＥＣＵ３０は、ステッ
プ１５０で、所定の停止モードに設定し、処理をステッ
プ１１０へ戻る。この判断結果が運転中である場合、Ｅ
ＣＵ３０は、処理をステップ１２０へ移行する。
【００２７】次に、ステップ１２０で、ＥＣＵ３０は、
所定のフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御条件が成立したか
否かを判断する。即ち、ＥＣＵ３０は、第１水温センサ
３１で検出されるエンジン出口水温ＴＨＷ１の値が所定
の制御開始水温に達していること等の諸条件が成立して
いるか否かを判断する。この判断結果がＦ／Ｂ制御条件
が不成立である場合、ＥＣＵ３０は、処理をステップ１
１０へ戻す。この判断結果が高低である場合、ＥＣＵ３
０は、ステップ１３０へ移行する。
【００２８】ステップ１３０で、ＥＣＵ３０は、エンジ
ン１の運転状態に応じた目標水温ＴＭＰを算出する。Ｅ
ＣＵ３０は、この算出を別途の算出ルーチン（図示略）
に基づき所定のマップ参照により行う。
【００２９】次に、ステップ１４０で、ＥＣＵ３０は、
所定のＦ／Ｂ制御を実行する。ここで、ステップ１４０
におけるＦ／Ｂ制御（微細制御）の内容を図５のフロー
チャートに従って説明する。
【００３０】先ず、ステップ１４１で、ＥＣＵ３０は、
図６に示すように、算出された目標水温ＴＭＰ（例えば
「１００℃」）を中心とする第１の温度幅（本実施の形
態では「±０．６℃」）を非制御範囲ＴＥ０として設定
し、第１水温センサ３１で検出されるエンジン出口水温
ＴＨＷ１がその非制御範囲ＴＥ０以内にあるか否かを判
断する。この判断結果が肯定である場合、ＥＣＵ３０
は、ステップ１４２で、流量調整弁８を現状の開度で保
持する。一方、上記判断結果が否定である場合、ＥＣＵ
３０は、処理をステップ１４３へ移行する。
【００３１】ステップ１４３で、ＥＣＵ３０は、図６に
示すように、算出された目標水温ＴＭＰ（例えば「１０
０℃」）を中心とする第２の温度幅（本実施の形態では
「±１．２５℃」）であって非制御範囲ＴＥ０以外の範
囲を第１の制御範囲ＴＥ１として設定し、第１水温セン
サ３１で検出されるエンジン出口水温ＴＨＷ１がその第
１の制御範囲ＴＥ１以内にあるか否かを判断する。この
判断結果が否定である場合、ＥＣＵ３０は処理をステッ
プ１４４へ移行する。
【００３２】ステップ１４４で、ＥＣＵ３０は、エンジ
ン出口水温ＴＨＷ１の値が目標水温ＴＭＰの値よりも高
いか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、
ＥＣＵ３０は、ステップ１４５で、流量調整弁８を第１
の高速度Ｖ１ａで目標開度ＳＴへ向けて開く。この実施
の形態で、第１の高速度Ｖ１ａを、例えば、ステップモ
ータ２３の１ステップを０．２秒で作動させる速度とし
ている。一方、上記判断結果が否定である場合、ＥＣＵ
３０は、ステップ１４６で、流量調整弁８を第２の高速
度Ｖ１ｂで目標開度ＳＴへ向けて閉じる。この実施の形
態で、第２の高速度Ｖ１ｂを、例えば、ステップモータ
２３の１ステップを０．５秒で作動させる速度としてい
る。
【００３３】これに対し、ステップ１４３の判断結果が
肯定である場合、ＥＣＵ３０は、ステップ１４７で、Ｅ
ＣＵ３０は、エンジン出口水温ＴＨＷ１の値が目標水温
ＴＭＰの値よりも高いか否かを判断する。この判断結果
が肯定である場合、ＥＣＵ３０は、ステップ１４８で、
流量調整弁８を第１の低速度Ｖ２ａで目標開度ＳＴへ向
けて開く。この実施の形態で、第１の低速度Ｖ２ａを、
例えば、ステップモータ２３の１ステップを２秒で作動
させる速度としている。一方、上記判断結果が否定であ
る場合、ＥＣＵ３０は、ステップ１４９で、流量調整弁
８を第２の低速度Ｖ２ｂで目標開度ＳＴへ向けて閉じ
る。この実施の形態で、第２の低速度Ｖ２ｂを、例え
ば、ステップモータ２３の１ステップを４秒で作動させ
る速度としている。
【００３４】このようにＥＣＵ３０は流量調整弁８に関
する微細制御を実行する。図７には、上記流量調整弁８
の開閉速度の違いを表にまとめて示す。図７において、
流量制御弁８の開弁方向の速度を閉弁方向の速度に比べ
て速くしているのは、冷却水温を速やかに低下させるた
めであり、これにより、冷却水温が高くなり過ぎてオー
バーヒート等の不具合が起きるのを回避するためであ
る。
【００３５】以上説明したように、この実施の形態のエ
ンジン冷却装置によれば、流量調整弁８の開度がＥＣＵ
３０により制御されることにより、エンジン１等におけ
る冷却水の循環流量が調整され、冷却水温が調整され、
これによってエンジン１の冷却度合いが制御される。
【００３６】ここで、ＥＣＵ３０により、その時点での
エンジン１の運転状態に応じた目標水温ＴＭＰの値（例
えば「１００℃」）が算出される。又、ＥＣＵ３０によ
り、算出された目標水温ＴＭＰの値を中心とする第１の
温度幅（例えば「±０．６℃」）が非制御範囲ＴＥ０と
して、同じく目標水温ＴＭＰの値を中心とする第２の温
度幅（例えば「±１．２５℃」）であって非制御範囲Ｔ
Ｅ０以外の範囲が第１の制御範囲ＴＥ１として、同じく
目標水温ＴＭＰの値を中心とする第３の温度幅（例えば
「±２．５℃」）であって非制御範囲ＴＥ０及び第１の
制御範囲ＴＥ１以外の範囲が第２の制御範囲ＴＥ２とし
てそれぞれ設定される。そして、エンジン出口水温ＴＨ
Ｗ１が第２の制御範囲ＴＥ２にあるときには、ＥＣＵ３
０により、流量調整弁８の開閉が相対的に速い第１又は
第２の高速度Ｖ１ａ，Ｖ１ｂにより制御されることによ
り、エンジン出口水温ＴＨＷ１が第１の制御範囲ＴＥ１
へ近付けられる。従って、エンジン出口水温ＴＨＷ１
は、第２の制御範囲ＴＥ２から第１の制御範囲ＴＥ１へ
は比較的速やかに近付けられることになる。その後、エ
ンジン出口水温ＴＨＷ１が第１の制御範囲ＴＥ１にある
ときには、ＥＣＵ３０により、流量調整弁８の開閉が相
対的に遅い第１又は第２の低速度Ｖ２ａ，Ｖ２ｂにより
制御されることにより、エンジン出口水温ＴＨＷ１が非
制御範囲ＴＥ０へ近付けられることになる。従って、エ
ンジン出口水温ＴＨＷ１は、第１の制御範囲ＴＥ１から
非制御範囲ＴＥ０へは比較的緩やかに近付けられること
になり、同水温ＴＨＷ１が目標水温ＴＭＰの値に対して
オーバーシュートやアンダーシュートすることがない。
その後、エンジン出口水温ＴＨＷ１が非制御範囲ＴＥ０
に入ると、ＥＣＵ３０により、流量調整弁８が現状の開
度に保持されるので、目標水温ＴＭＰに近付いた同水温
ＴＨＷ１が無用な変動を伴うことなく目標水温ＴＭＰに
収束するようになる。これにより、エンジン出口水温Ｔ
ＨＷ１の目標水温ＴＭＰに対する制御精度を向上させる
ことができる。
【００３７】つまり、従来装置では冷却水温の目標水温
に対する収束性が良くなく、冷却水温にハンチングが残
る傾向があったのに対し、この実施の形態では、エンジ
ン出口水温ＴＨＷ１のハンチングを減少させることがで
きるものとなる。これによって、例えば、自動車に搭載
されたエンジンがいきなり高速運転へ移行したり、高速
運転からいきなりアイドル運転へ移行したりしたとき
等、エンジンの運転状態が急変し、それに応じて目標水
温ＴＭＰが変わった場合には、エンジン出口水温ＴＨＷ
１を速やかに目標水温ＴＭＰへ制御することができ、エ
ンジン１の冷却度合いを狙い通りに制御することができ
るようになる。
【００３８】［第２の実施の形態］次に、本発明のエン
ジン冷却装置を具体化した第２の実施の形態を図面を参
照して詳細に説明する。尚、この実施の形態で、第１の
実施の形態におけるエンジン冷却装置と同様の構成につ
いては同一の符合を付して説明を省略し、以下には異な
った点を中心に説明する。
【００３９】この実施の形態では、ＥＣＵ３０が実行す
る冷却水制御の処理内容の点で前記第１の実施の形態と
構成が異なる。即ち、この実施の形態では、図４に示す
フローチャートのステップ１４０における冷却水温に関
するＦ／Ｂ制御（微細制御）の内容の点で、第１の実施
の形態と構成が異なる。図８にそのＦ／Ｂ制御の内容を
フローチャートに示す。
【００４０】処理が図４のステップ１４０へ移行する
と、図８において、先ず、ステップ２００で、ＥＣＵ３
０は、エンジン１の運転状態に関する検出パラメータの
値を読み込む。この実施の形態で、ＥＣＵ３０は、回転
速度センサ３３で検出されるエンジン回転速度ＮＥ及び
吸気圧センサ３４で検出される吸気圧ＰＭの値をそれぞ
れ読み込む。
【００４１】次に、ステップ２０１で、ＥＣＵ３０は、
エンジン１の運転状態に応じた、即ち、読み込まれた検
出パラメータＮＥ，ＰＭの値に応じた目標水温ＴＭＰの
値を算出する。この実施の形態では、これらステップ２
００，２０１の処理を実行するＥＣＵ３０が、エンジン
１の運転状態に応じた目標水温ＴＭＰを算出するための
本発明の目標水温算出手段に相当する。
【００４２】次に、ステップ２０２で、ＥＣＵ３０は、
第１水温センサ３１で検出されるエンジン出口水温ＴＨ
Ｗ１の値を読み込む。
【００４３】そして、ステップ２０３で、ＥＣＵ３０
は、エンジン出口水温ＴＨＷ１の値が目標水温ＴＭＰの
値と等しいか否かを判断する。この判断結果が肯定であ
る場合、ＥＣＵ３０は、ステップ２０４で、流量調整弁
８を現状の開度で保持する。一方、上記判断結果が否定
である場合、ＥＣＵ３０は、処理をステップ２０５へ移
行する。
【００４４】ステップ２０５で、ＥＣＵ２０は、上記算
出された目標水温ＴＭＰの値に対するエンジン出口水温
ＴＨＷ１の値の偏差ΔＴＨＷの値を算出する。
【００４５】そして、ステップ２０６で、この偏差ΔＴ
ＨＷの値が、所定の基準値ｔｈ１より大きいか否かを判
断する。この判断結果が否定である場合、ＥＣＵ３０
は、偏差ΔＴＨＷが相対的に大きくないものとして、処
理をステップ２０７へ移行する。
【００４６】ステップ２０７で、ＥＣＵ３０は、エンジ
ン出口水温ＴＨＷ１の値が目標水温ＴＭＰの値よりも高
いか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、
ＥＣＵ３０は、処理をステップ２０８へ移行する。
【００４７】そして、ステップ２０８で、ＥＣＵ３０
は、偏差ΔＴＭＰの値が所定の基準値ｔｈ１より小さい
ときの流量調整弁８の開弁速度Ｖｌｏを、エンジン１の
運転状態に基づいて算出する。即ち、この実施の形態
で、ＥＣＵ３０は、上記検出パラメータＮＥ，ＰＭの値
に基づき、図９に示す所定の開弁速度マップを参照する
ことにより、偏差ΔＴＭＰの値が所定の基準値ｔｈ１よ
り小さいときの開弁速度Ｖｌｏの値を算出する。この開
弁速度マップでは、エンジン回転速度ＮＥが相対的に高
いほど開弁速度Ｖｌｏが速くなるように、かつ、吸気圧
ＰＭが相対的に高いほど開弁速度Ｖｌｏが速くなるよう
に、ステップモータ２３の１ステップに要する時間が設
定される。そして、ステップ２０９で、ＥＣＵ３０は、
流量調整弁８を、算出された開弁速度Ｖｌｏで開弁す
る。
【００４８】一方、ステップ２０７の判断結果が否定で
ある場合、ステップ２１０で、ＥＣＵ３０は、エンジン
出口水温ＴＨＷ１の値が目標水温ＴＭＰの値よりも低い
か否かを判断する。この判断結果が否定である場合、Ｅ
ＣＵ３０は、処理をステップ２０７へ戻る。この判断結
果が肯定である場合、ＥＣＵ３０は、処理をステップ２
１１へ移行する。
【００４９】ステップ２１１で、ＥＣＵ３０は、偏差Δ
ＴＭＰの値が所定の基準値ｔｈ１より小さいときの流量
調整弁８の閉弁速度Ｖｌｃを、エンジン１の運転状態に
基づいて算出する。即ち、この実施の形態で、ＥＣＵ３
０は、上記検出パラメータＮＥ，ＰＭの値に基づき、図
１０に示す所定の閉弁速度マップを参照することによ
り、偏差ΔＴＭＰの値が所定の基準値ｔｈ１より小さい
ときの閉弁速度Ｖｌｃの値を算出する。この閉弁速度マ
ップでは、図９の開弁速度マップと同様、ステップモー
タ２３の１ステップに要する時間が設定されるが、図９
のマップにおける開弁速度Ｖｌｏに比べて１ステップに
要する時間が長く設定される。これは、流量調整弁８の
開弁方向の速度を閉弁方向の速度に比べて速く設定する
ことにより、冷却水温を速やかに低下させて、冷却水温
が高くなり過ぎてオーバーヒート等の不具合が起きるの
を回避するためのである。そして、ステップ２１２で、
ＥＣＵ３０は、流量調整弁８を、算出された閉弁速度Ｖ
ｌｃで閉弁する。
【００５０】一方、ステップ２０６での判断結果が肯定
である場合、ＥＣＵ３０は、偏差ΔＴＨＷが相対的に大
きいものとして、処理をステップ２１３へ移行する。
【００５１】ステップ２１３で、ＥＣＵ３０は、エンジ
ン出口水温ＴＨＷ１の値が目標水温ＴＭＰの値よりも高
いか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、
ＥＣＵ３０は、処理をステップ２１４へ移行する。
【００５２】ステップ２１４で、ＥＣＵ３０は、偏差Δ
ＴＭＰの値が所定の基準値ｔｈ１より大きいときの流量
調整弁８の開弁速度Ｖｈｏを、エンジン１の運転状態に
基づいて算出する。即ち、この実施の形態で、ＥＣＵ３
０は、図１１に示す所定の開弁速度マップを参照するこ
とにより、偏差ΔＴＭＰの値が所定の基準値ｔｈ１より
大きいときの開弁速度Ｖｈｏの値を算出する。この開弁
速度マップでは、図９の開弁速度マップと同様、ステッ
プモータ２３の１ステップに要する時間が設定される
が、図９のマップにおける開弁速度Ｖｌｏに比べて１ス
テップに要する時間が短く設定される。これは、冷却水
温と目標水温との偏差が大きい場合に、冷却水温を目標
水温に速やかに近付けるためである。そして、ステップ
２１５で、ＥＣＵ３０は、流量調整弁８を、算出された
開弁速度Ｖｈｏで開弁する。
【００５３】一方、ステップ２１３の判断結果が否定で
ある場合、ステップ２１６で、ＥＣＵ３０は、エンジン
出口水温ＴＨＷ１の値が目標水温ＴＭＰの値よりも低い
か否かを判断する。この判断結果が否定である場合、Ｅ
ＣＵ３０は、処理をステップ２１３へ戻る。この判断結
果が肯定である場合、ＥＣＵ３０は、処理をステップ２
１８へ移行する。
【００５４】そして、ステップ２１８で、ＥＣＵ３０
は、偏差ΔＴＭＰの値が所定の基準値ｔｈ１より大きい
ときの流量調整弁８の閉弁速度Ｖｈｃを、エンジン１の
運転状態に基づいて算出する。即ち、この実施の形態
で、ＥＣＵ３０は、上記検出パラメータＮＥ，ＰＭの値
に基づき、図１２に示す所定の閉弁速度マップを参照す
ることにより、偏差ΔＴＭＰの値が所定の基準値ｔｈ１
より大きいときの閉弁速度Ｖｈｃの値を算出する。この
閉弁速度マップでは、図１１の開弁速度マップと同様、
ステップモータ２３の１ステップに要する時間が設定さ
れるが、図１１のマップにおける開弁速度Ｖｈｏに比べ
て１ステップに要する時間が長く設定される。これは、
流量調整弁８の開弁方向の速度を閉弁方向の速度に比べ
て速く設定することにより、冷却水温を速やかに低下さ
せて、冷却水温が高くなり過ぎてオーバーヒート等の不
具合が起きるのを回避するためのである。そして、ステ
ップ２１２で、ＥＣＵ３０は、流量調整弁８を、算出さ
れた閉弁速度Ｖｈｃで閉弁する。
【００５５】上記のようにして、ＥＣＵ３０は、図４の
フローチャートにおけるステップ１４０のＦ／Ｂ制御
（微細制御）を実行する。この実施の形態で、上記ステ
ップ２０３〜２１９の処理を実行するＥＣＵ３０が、算
出される目標水温ＴＭＰと検出されるエンジン出口水温
ＴＨＷ１に応じて流量調整弁８の開閉を制御すると共に
エンジン１の運転状態に応じて流量調整弁８の開閉速度
を制御するための本発明の開閉速度制御手段に相当す
る。
【００５６】以上説明したように、この実施の形態のエ
ンジン冷却装置によれば、流量調整弁８の開度がＥＣＵ
３０により制御されることにより、エンジン１等におけ
る冷却水の循環流量が調整され、冷却水温が調整され、
これによってエンジン１の冷却度合いが制御される。
【００５７】ここで、ＥＣＵ３０により、エンジン１の
運転状態に応じた目標水温ＴＭＰの値が算出される。
又、第１水温センサ３１により、そのときのエンジン出
口水温ＴＨＷ１の値が検出される。そして、それら目標
水温ＴＭＰの値に対する検出されるエンジン出口水温Ｔ
ＨＷ１の値の偏差ΔＴＨＷの値に応じて、ＥＣＵ３０に
より流量調整弁８の開閉が制御される。これにより、冷
却水の循環流量が調整されて冷却水温が調整され、もっ
てエンジン１の冷却度合いが制御される。併せて、エン
ジン１の運転状態に応じ、ＥＣＵ３０により流量調整弁
８の開閉が開弁速度Ｖｏ及び閉弁速度Ｖｃにより制御さ
れる。これにより、エンジン１の運転状態に応じて異な
る冷却水温変化の緩急違いに合わせて冷却水の循環流量
が調整され、冷却水温が目標水温に速やかに近付けられ
る。これにより、エンジン出口水温ＴＨＷ１の目標水温
ＴＭＰに対する制御精度を向上させることができる。
【００５８】即ち、この実施の形態のエンジン冷却装置
によっても、従来装置に対して、エンジン出口水温ＴＨ
Ｗ１のハンチングを減少させることができる。これによ
り、エンジン１の運転状態が急変し、それに応じて目標
水温ＴＭＰが変わった場合でも、エンジン出口水温ＴＨ
Ｗ１を速やかに目標水温ＴＭＰへ制御することができ、
エンジン１の冷却度合いを狙い通りに制御することがで
きるようになる。
【００５９】例えば、エンジン１の冷却水温は、エンジ
ン１の負荷変化に伴うエンジン１の発熱量の違いにより
変化したり、エンジン回転速度ＮＥの変化に伴う冷却水
の循環流量の違いにより変化したりする。このとき冷却
水の温度勾配が影響を受け、そのことが冷却水温変化の
緩急に現れる。
【００６０】これに対し、本実施の形態では、エンジン
１の負荷変化を反映した吸気圧ＰＭと、エンジン回転速
度ＮＥとに基づき開弁速度Ｖｏ及び閉弁速度Ｖｃが算出
される。そして、それら速度Ｖｏ，Ｖｃに基づいて流量
調整弁８が開閉されることから、冷却水の循環流量を冷
却水の温度勾配に合わせて変えることができるようにな
り、これによってエンジン出口水温ＴＨＷ１を速やかに
目標水温ＴＭＰへ近付けることができ、エンジン１の冷
却度合いを狙い通りに制御することができるようにな
る。
【００６１】尚、この発明は前記各実施の形態に限定さ
れるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範
囲で構成の一部を適宜に変更して実施することもでき
る。
【００６２】（１）例えば、前記実施の形態では、図６
に示すように、非制御範囲ＴＥ０以外の範囲として、第
１の制御範囲ＴＥ１と第２の制御範囲ＴＥ２を設けて流
量調整弁８の開閉速度を各範囲ＴＥ１，ＴＥ２に応じて
２段階に変更するようにした。これに対し、非制御範囲
以外の範囲として３〜５程度の範囲を設定することによ
り、流量調整弁の開閉速度を３〜５程度の段階で変更す
るようにしてもよい。この際、冷却水温が制御範囲にあ
るときに、冷却水温を非制御範囲へ近付けるために、目
標水温に対する冷却水温の偏差に応じて流量調整弁の開
閉速度を段階的に制御することができる。
【００６３】（２）図１に示す概略構成図は単なる一例
であり、本発明をスロットルボディ１４やＥＧＲ弁１５
を冷却するための冷却通路１６等を持たないエンジン冷
却装置に具体化することもできる。
【００６４】（３）前記実施の形態では、非制御範囲を
設定するための第１の温度幅を「±０．６℃」とし、第
１の制御範囲を設定するための第２の温度幅を「±１．
２５℃」とし、第２の制御範囲を設定するための第３の
温度幅を「±２．５℃」としたが、これらの値は一例で
あり、エンジンの排気量やエンジンの形式に合わせて適
宜変更することができる。
【００６５】（４）前記実施の形態では、開弁速度Ｖｌ
ｏ，Ｖｈｏと閉弁速度Ｖｌｃ，Ｖｈｃの算出を、エンジ
ン回転速度ＮＥと吸気圧ＰＭ、更には、目標水温ＴＭＰ
とエンジン出口水温ＴＨＷ１の偏差ΔＴＭＰに応じたマ
ップを参照することにより行ったが、エンジン回転速度
ＮＥと吸気圧ＰＭのみから算出してもよい。
【００６６】
【発明の効果】請求項１に記載の発明の構成によれば、
冷却水温が制御範囲にあるときには、冷却水温を非制御
範囲へ近付けるために目標水温に対する冷却水温の偏差
に応じて流量調整弁の開閉速度を制御し、冷却水温が非
制御範囲にあるときには、流量調整弁を現状の開度に保
持するようにしている。従って、冷却水温が制御範囲に
あるときには、冷却水温が非制御範囲へ速やかに近付け
られ、冷却水温が非制御範囲に入ると、無用な変動を伴
うことなく目標水温に収束するようになる。これによ
り、冷却水温の目標水温に対する制御精度を向上させる
ことができる。
【００６７】請求項２に記載の発明の構成によれば、冷
却水温が第２の制御範囲にあるときには、冷却水温を第
１の制御範囲へ近付けるために流量調整弁の開閉を相対
的に速く制御し、冷却水温が第１の制御範囲にあるとき
には、冷却水温を非制御範囲へ近付けるために流量調整
弁の開閉を相対的に遅く制御し、冷却水温が非制御範囲
にあるときには、流量調整弁を現状の開度に保持するよ
うにしている。従って、冷却水温は、第２の制御範囲か
ら第１の制御範囲へは速やかに近付けられ、第１の制御
範囲から非制御範囲へは緩やかに近付けられ、非制御範
囲では無用な変動を伴うことなく目標水温に収束するよ
うになる。これにより、冷却水温の目標水温に対する制
御精度を向上させることができる。
【００６８】請求項３に記載の発明の構成によれば、エ
ンジン運転状態に応じて算出される目標水温と検出され
る冷却水温に応じて流量調整弁の開閉を制御すると共に
エンジン運転状態に応じて流量調整弁の開閉速度を制御
するようにしている。従って、冷却水の循環流量が調整
されて冷却水温が調整され、もってエンジンの冷却度合
いが制御されると共に、エンジン運転状態に応じて異な
る冷却水温変化の緩急違いに合わせて冷却水の循環流量
が調整され、冷却水温が目標水温に速やかに近付けられ
る。これにより、冷却水温の目標水温に対する制御精度
を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係り、エンジン冷却装置を
示す概略構成図である。
【図２】流量調整弁を示す断面図である。
【図３】流量調整弁の流量特性図である。
【図４】冷却水制御の内容を示すフローチャートであ
る。
【図５】微細制御のサブルーチンを示すフローチャート
である。
【図６】エンジン出口水温と流量調整弁動作の関係を示
すタイムチャートである。
【図７】流量調整弁の各種動作速度をまとめて示す表で
ある。
【図８】第２の実施の形態に係り、微細制御のサブルー
チンを示すフローチャートである。
【図９】偏差ΔＴＭＰの値が所定の基準値ｔｈ１より小
さいときの流量調整弁の開弁速度Ｖｌｏを示す開弁速度
マップである。
【図１０】偏差ΔＴＭＰの値が所定の基準値ｔｈ１より
小さいときの流量調整弁の閉弁速度Ｖｌｃを示す閉弁速
度マップである。
【図１１】偏差ΔＴＭＰの値が所定の基準値ｔｈ１より
大きいときの流量調整弁の開弁速度Ｖｈｏを示す開弁速
度マップである。
【図１２】偏差ΔＴＭＰの値が所定の基準値ｔｈ１より
大きいときの流量調整弁の閉弁速度Ｖｈｉを示す閉弁速
度マップである。
【符号の説明】
１ エンジン ８ 流量調整弁 ３０ ＥＣＵ（目標水温算出手段、制御範囲設定手段、
開閉速度制御手段（高速開閉制御手段、低速開閉制御手
段）及び保持制御手段） ３１ 第１の水温センサ（冷却水温検出手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 大介 愛知県大府市共和町一丁目１番地の１ 愛 三工業株式会社内 (72)発明者 吉川 重孝 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 新保 善一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 高木 功 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷却水を循環させてエンジンを冷却する
    と共に、エンジンの運転状態に応じて冷却度合いを制御
    するようにしたエンジン冷却装置において、 前記冷却水の循環流量を調整するために制御される流量
    調整弁と、 前記循環する冷却水の冷却水温を検出するための冷却水
    温検出手段と、 前記エンジンの運転状態に応じた目標水温を算出するた
    めの目標水温算出手段と、 前記算出される目標水温を中心とする第１の温度幅を非
    制御範囲として設定し、前記目標水温を中心とする前記
    第１の温度幅より大きい第２の温度幅であって前記非制
    御範囲以外の範囲を制御範囲として設定するための制御
    範囲設定手段と、 前記検出される冷却水温が前記設定される制御範囲にあ
    るときには、前記冷却水温を前記非制御範囲へ近付ける
    ために、前記目標水温に対する前記冷却水温の偏差に応
    じて前記流量調整弁の開閉速度を制御するための開閉速
    度制御手段と、前記検出される冷却水温が前記設定され
    る非制御範囲にあるときには、前記流量調整弁を現状の
    開度に保持するための保持制御手段とを備えたことを特
    徴とするエンジン冷却装置。
  2. 【請求項２】 冷却水を循環させてエンジンを冷却する
    と共に、エンジンの運転状態に応じて冷却度合いを制御
    するようにしたエンジン冷却装置において、 前記冷却水の循環流量を調整するために制御される流量
    調整弁と、 前記循環する冷却水の冷却水温を検出するための冷却水
    温検出手段と、 前記エンジンの運転状態に応じた目標水温を算出するた
    めの目標水温算出手段と、 前記算出される目標水温を中心とする第１の温度幅を非
    制御範囲として設定し、前記目標水温を中心とする前記
    第１の温度幅より大きい第２の温度幅であって前記非制
    御範囲以外の範囲を第１の制御範囲として設定し、前記
    目標水温を中心とする前記第２の温度幅より大きい第１
    及び第２の温度幅以外であって前記非制御範囲及び前記
    第１の制御範囲以外の範囲を第２の制御範囲として設定
    するための制御範囲設定手段と、 前記検出される冷却水温が前記設定される第２の制御範
    囲にあるときには、前記冷却水温を前記第１の制御範囲
    へ近付けるために前記流量調整弁の開閉を相対的に速く
    制御するための高速開閉制御手段と、 前記検出される冷却水温が前記設定される第１の制御範
    囲にあるときには、前記冷却水温を前記非制御範囲へ近
    付けるために前記流量調整弁の開閉を相対的に遅く制御
    するための低速開閉制御手段と、 前記検出される冷却水温が前記設定される非制御範囲に
    あるときには、前記流量調整弁を現状の開度に保持する
    ための保持制御手段とを備えたことを特徴とするエンジ
    ン冷却装置。
  3. 【請求項３】 冷却水を循環させてエンジンを冷却する
    と共に、エンジンの運転状態に応じて冷却度合いを制御
    するようにしたエンジン冷却装置において、 前記冷却水の循環流量を調整するために制御される流量
    調整弁と、 前記循環する冷却水の冷却水温を検出するための冷却水
    温検出手段と、 前記エンジンの運転状態に応じた目標水温を算出するた
    めの目標水温算出手段と、 前記算出される目標水温と前記検出される冷却水温に応
    じて前記流量調整弁の開閉を制御すると共に前記エンジ
    ンの運転状態に応じて前記流量調整弁の開閉速度を制御
    するための開閉速度制御手段とを備えたことを特徴とす
    るエンジン冷却装置。
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