JP2009287455A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィードバック制御手段の目標水温が変更されたとき、冷却水の温度を目標水温に速やかに近づけて応答性を上げるようにした内燃機関の冷却装置を提供する。
【解決手段】ラジエータを介して冷却水を内燃機関に循環させるラジエータ通路とラジエータをバイパスするバイパス通路を流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁の開度を、冷却水の温度を目標水温に近づけるようにフィードバック制御するフィードバック制御する内燃機関の冷却装置において冷却水の温度を第１の目標水温（１００℃）に近づけるようにフィードバック制御しているとき、第１の目標水温よりも低い温度の冷却水を低温冷却水貯留部に貯留すると共に、フィードバック制御の目標水温が第１の目標水温より低い第２の目標水温（８０℃）に変更されたとき、低温冷却水貯留部に貯留された冷却水を内燃機関に供給する（Ｓ１０４）。
【選択図】図３

Description

この発明は内燃機関の冷却装置に関し、より具体的にはラジエータを介して冷却水を循環させて内燃機関を冷却する装置に関する。

内燃機関の冷却装置の例としては、下記の特許文献１記載の技術を挙げることができる。特許文献１には、内燃機関の運転状態、即ち、負荷と回転数に応じて冷却水の目標温度を決定し、検出された温度が目標温度となるようにサーモスタット弁の開度をフィードバック制御する技術が記載されている。
特公平２−５９２８９号公報

特許文献１記載の技術にあっては運転状態に応じて冷却水の目標温度が変更されたとき、サーモスタット弁によってラジエータ通路側とバイパス通路側の冷却水の流量を制御して検出温度を目標温度に近づけているため、ラジエータ内の冷却水の温度が高いときは、サーモスタット弁を迅速に動作させても、機関内の冷却水の温度を速やかに低下させるのは困難であった。また、機関内の冷却水の温度を上昇させるときも、機関の発熱のみによって冷却水を昇温させるため、素早く上昇させるのが困難であった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解消することにあり、フィードバック制御手段の目標水温が変更されたとき、冷却水の温度を目標水温に速やかに近づけて応答性を上げるようにした内燃機関の冷却装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１にあっては、ラジエータを介して冷却水を内燃機関に循環させるラジエータ通路と、前記ラジエータをバイパスするバイパス通路と、前記ラジエータ通路と前記バイパス通路を流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁と、前記冷却水の温度を目標水温に近づけるように前記流量制御弁の開度をフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備えた内燃機関の冷却装置において、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を第１の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているとき、前記第１の目標水温よりも低い温度の冷却水を低温冷却水貯留部に貯留する低温冷却水貯留手段と、前記フィードバック制御手段の目標水温が前記第１の目標水温より低い第２の目標水温に変更されたとき、前記低温冷却水貯留部に貯留された冷却水を前記内燃機関に供給する低温冷却水供給手段とを備えたことを特徴とする如く構成した。

請求項２に係る内燃機関の冷却装置にあっては、前記低温冷却水貯留部は、前記ラジエータからなる如く構成した。

請求項３にあっては、ラジエータを介して冷却水を内燃機関に循環させるラジエータ通路と、前記ラジエータをバイパスするバイパス通路と、前記ラジエータ通路と前記バイパス通路を流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁と、前記冷却水の温度を目標水温に近づけるように前記流量制御弁の開度をフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備えた内燃機関の冷却装置において、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を第１の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているとき、前記第１の目標水温よりも高い温度の冷却水を高温冷却水貯留部に貯留する高温冷却水貯留手段と、前記フィードバック制御手段の目標水温が前記第１の目標水温より高い第２の目標水温に変更されたとき、前記高温冷却水貯留部に貯留された冷却水を前記内燃機関に供給する高温冷却水供給手段とを備える如く構成した。

請求項４に係る内燃機関の冷却装置にあっては、前記高温冷却水貯留部は、前記冷却水を加熱する加熱手段を備える如く構成した。

請求項５に係る内燃機関の冷却装置にあっては、前記ラジエータの下流において前記バイパス通路と接続する部位の下流に設けられた下流側ラジエータ通路と、前記下流側ラジエータ通路において前記高温冷却水貯留部が設けられる高温冷却水通路と、前記高温冷却水通路と並列に設けられる第２のバイパス通路と、前記高温冷却水通路と前記第２のバイパス通路を流れる冷却水の流量を制御する第２の流量制御弁と、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を前記第１の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているときは前記高温冷却水通路への冷却水の流通を遮断すると共に、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を前記第２の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているときは前記高温冷却水通路への冷却水の流通を許可するように前記第２の流量制御弁の開度を制御する第２流量制御弁制御手段とを備える如く構成した。

請求項６に係る内燃機関の冷却装置にあっては、前記バイパス通路に並列に接続されると共に、前記高温冷却水貯留部が設けられる高温冷却水通路と、前記バイパス通路と前記高温冷却水通路を流れる冷却水の流量を制御する第２の流量制御弁と、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を前記第１の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているときは前記高温冷却水通路への冷却水の流通を遮断すると共に、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を前記第２の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているときは前記高温冷却水通路への冷却水の流通を許可するように前記第２の流量制御弁の開度を制御する第２流量制御弁制御手段とを備える如く構成した。

請求項７に係る内燃機関の冷却装置にあっては、前記加熱手段は、前記内燃機関の暖機運転時に前記冷却水を加熱する如く構成した。

請求項１にあっては、ラジエータを介して冷却水を内燃機関に循環させるラジエータ通路とラジエータをバイパスするバイパス通路を流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁の開度を冷却水の温度が目標水温に近づくようにフィードバック制御するフィードバック制御手段を備えた内燃機関の冷却装置において、フィードバック制御手段が冷却水の温度を第１の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているとき、第１の目標水温よりも低い温度の冷却水を貯留すると共に、目標水温が第１の目標水温より低い第２の目標水温に変更されたとき、貯留された冷却水を内燃機関に供給する如く構成したので、フィードバック制御手段の目標水温が第２の目標水温に変更されたとき、冷却水の温度を第２の目標水温に速やかに近づけることができ、応答性を上げることができる。

その結果、例えば内燃機関の負荷が低負荷から高負荷に移行した場合など、内燃機関を速やかに冷却することができ、耐ノッキング性能を向上させることができる。また、過熱による異常燃焼や熱歪みを防止できるため、信頼性も向上させることができる。さらに、速やかな冷却のため、吸入空気量の充填効率も上げられるため、内燃機関の出力も向上させることができる。

請求項２に係る内燃機関の冷却装置にあっては、冷却水をラジエータに貯留する如く構成したので、上記した効果に加え、新たな部品を必要としないことから、構成も簡易となる。

請求項３にあっては、ラジエータを介して冷却水を内燃機関に循環させるラジエータ通路とラジエータをバイパスするバイパス通路を流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁の開度を冷却水の温度が目標水温に近づくようにフィードバック制御するフィードバック制御手段を備えた内燃機関の冷却装置において、フィードバック制御手段が冷却水の温度を第１の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているとき、第１の目標水温よりも高い温度の冷却水を高温冷却水貯留部に貯留すると共に、目標水温が前記第１の目標水温より高い第２の目標水温に変更されたとき、高温冷却水貯留部に貯留された冷却水を内燃機関に供給する如く構成したので、フィードバック制御手段の目標水温が第２の目標水温に変更されたとき、冷却水の温度を第２の目標水温に速やかに近づけることができ、応答性を上げることができる。

その結果、例えば内燃機関の負荷が高負荷から低負荷に移行した場合など、内燃機関を速やかに暖機でき、潤滑油を迅速に昇温させてフリクションを低減でき、燃費性能を向上させることができる。また、燃焼室壁面の温度も上昇するため、未燃焼ガスの発生が抑制され、エミッション性能も向上させることができる。さらに、燃焼室壁面の温度の上昇に応じて燃焼速度が促進されるため、燃費性能を更に向上させることができる。

従って、アイドルストップ車やハイブリッド車のように内燃機関が頻繁に停止される車両に搭載される場合、内燃機関が動作している時間が短いために内燃機関の発熱が小さく、また停止によって内燃機関が冷え易いことから、特に有効である。

請求項４に係る内燃機関の冷却装置にあっては、高温冷却水貯留部は冷却水を加熱する加熱手段を備える如く構成したので、上記した効果に加え、内燃機関の発熱量が少ないときでも、冷却水の温度を高温に維持することができる。

請求項５に係る内燃機関の冷却装置にあっては、高温冷却水貯留部が設けられる高温冷却水通路と高温冷却水通路と並列に設けられる第２のバイパス通路を流れる冷却水の流量を制御する第２の流量制御弁を備え、フィードバック制御手段が冷却水の温度を第１の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているときは高温冷却水通路への冷却水の流通を遮断すると共に、第２の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているときは高温冷却水通路への冷却水の流通を許可するように第２の流量制御弁の開度を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、第１の目標水温へのフィードバック制御時には高温冷却水通路への冷却水の流通を遮断することで、高温冷却水貯留部の冷却水を高温に保持できると共に、第２の目標水温へのフィードバック制御時には冷却水の流通を許可することで例えば内燃機関で加熱された冷却水を高温冷却水貯留部に供給し、そこで確実に高温に保持することができる。

請求項６に係る内燃機関の冷却装置にあっては、バイパス通路に並列に接続される高温冷却水貯留部が設けられる高温冷却水通路を流れる冷却水の流量を制御する第２の流量制御弁を備え、フィードバック制御手段が冷却水の温度を第１の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているときは高温冷却水通路への冷却水の流通を遮断すると共に、第２の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているときは高温冷却水通路への冷却水の流通を許可するように第２の流量制御弁の開度を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、同様に第１の目標水温へのフィードバック制御時には高温冷却水通路への冷却水の流通を遮断することで、高温冷却水貯留部の冷却水を高温に保持できると共に、第２の目標水温へのフィードバック制御時には冷却水の流通を許可することで例えば内燃機関で加熱された冷却水を高温冷却水貯留部に供給し、そこで確実に高温に保持することができる。

請求項７に係る内燃機関の冷却装置にあっては、加熱手段は内燃機関の暖機運転時に冷却水を加熱する如く構成したので、上記した効果に加え、暖機運転時にも加熱手段で加熱された冷却水を内燃機関に供給できるので、暖機運転用の新たな加熱手段や部品を必要としないことから構成も簡易となると共に、フィードバック制御を実行しない冷間暖機時の暖機性能を向上させることができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る内燃機関の冷却装置を実施するための最良の形態について説明する。

図１はこの発明の第１実施例に係る内燃機関の冷却装置を全体的に示す概略図である。

図１において符号１０は、ガソリンを燃料とする、点火式の水冷の６気筒を備える内燃機関（図で［ＥＮＧ］と示し、以下「エンジン」という）を示す。詳細な図示は省略するが、エンジン１０においてエアクリーナから吸入された吸気は吸気管を通ってスロットルボディ１０ａに至り、そこでスロットルバルブ１０ｂで流量を調整されてシリンダヘッド（「ＨＥＡＤ」と示す）１０ｃとシリンダブロック（「ＢＬＯＣＫ」と示す）１０ｄからなるエンジン本体の、各気筒の燃焼室に向けて流れる。

吸気は燃焼室の手前の吸気ポートでインジェクタによって噴射された燃料と混合されて混合気を形成する。混合気は吸気バルブが開弁されるとき、燃焼室に流入し、点火されると燃焼してピストンを駆動する。燃焼によって生じた排ガスは排気バルブが開弁されるとき、排気系に排出され、触媒装置で浄化されて外部に放出される。

エンジン１０は車両（図示せず）に搭載されると共に、車両の前部にはラジエータ１２が配置される。同様に詳細な図示は省略するが、ラジエータ１２は多数のチューブとフィンからなるウォータコアとそれに接続されるアッパタンクとロアタンクを備え、アッパタンクからウォータコアを経由してロアタンクへと水を流し、ウォータコアのチューブとフィンの表面を流れる風によって冷却して冷却水を生成する。また、ラジエータ１２はファン１２ａを備え、ファン１２ａを駆動して得た風をウォータコアに送風する。

図１に示す如く、エンジン１０とラジエータ１２はラジエータ通路１４で接続される。ラジエータ通路１４はエンジン１０のシリンダヘッド１０ｃとシリンダブロック１０ｄからなるエンジン本体とラジエータ１２を上流側で接続する上流側ラジエータ通路１４ａと、ラジエータ１２とエンジン本体を下流側で接続すると共に、上流側ラジエータ通路１４ａに連続する下流側ラジエータ通路１４ｂからなる。

図示の如く、冷却水はエンジン１０から上流側ラジエータ通路１４ａを通ってラジエータ１２に流れ、ラジエータ１２から下流側ラジエータ通路１４ｂを通ってエンジン１０に戻る。このように、冷却水はラジエータ１２を介してエンジン１０に循環させられる。上記で、「上流」「下流」はエンジン１０に対する冷却水の流れにおける上下位置を意味する。

ラジエータ通路１４、即ち、上流側ラジエータ通路１４ａと下流側ラジエータ通路１４ｂは、ラジエータ１２をバイパスするバイパス通路１６で接続されて短絡される。

下流側ラジエータ通路１４ｂにおいて、バイパス通路１６と接続する部位の下流側には高温の冷却水を貯留する高温冷却水貯留部２０が設けられて高温冷却水通路１４ｂ１を形成すると共に、その高温冷却水通路１４ｂ１と並列に第２のバイパス通路１４ｂ２が設けられる。高温冷却水貯留部２０は、エンジン１０の排気管に沿って延びるパイプなどからなり、排気と熱交換して高温の冷却水を生成して貯留する。換言すれば、高温冷却水貯留部２０は、冷却水を加熱する加熱手段を備える。

第２のバイパス通路１４ｂ２は、高温冷却水貯留部２０と高温冷却水通路１４ｂ１をバイパスする。第２のバイパス通路１４ｂ２には、低温の冷却水を貯留する低温冷却水貯留部２２が設けられる。低温冷却水貯留部２２は、車両の室内を空調する空調装置の一部として構成される。

即ち、空調装置は、コンプレッサで圧縮した冷媒の気化潜熱で空気を一旦冷却すると共に、その後で冷却した空気を高温の冷却水と熱交換させることで再加熱する再加熱手段を有するが、第２のパイパス通路１４ｂ２を流れる冷却水をその再加熱用に利用して熱交換させることで冷却水を冷却することができる。

下流側ラジエータ通路１４ｂのエンジン本体に連続する位置の付近には、ウォータポンプ２４が配置される。ウォータポンプ２４は電動モータ（図示せず）に接続され、電動モータで駆動されるとき、冷却水を上、下流側ラジエータ通路１４ａ，１４ｂを介してエンジン１０とラジエータ１２の間で強制的に循環させる。

上流側ラジエータ通路１４ａとバイパス通路１６の接続部位には、第１の流量制御弁（切替弁）２６が設けられる。第１の流量制御弁２６は電動モータ（図示せず）で駆動される弁体（図示せず）を備え、弁体を、上流側ラジエータ通路１４ａをラジエータ１２に接続する第１位置と、上流側ラジエータ通路１４ａをバイパス通路１６に接続する第２位置と、第１、第２位置の間の任意の中間位置との間で切り替えて開度を変更することで、ラジエータ通路１４とバイパス通路１６を流れる冷却水の流量を制御する。尚、上流側ラジエータ通路１４ａの冷却水の一部は、凍結防止のため、スロットル循環路１４ａ１を介してスロットルボディ１０ａにも循環させられる。

下流側ラジエータ通路１４ｂにおいて高温冷却水通路１４ｂ１と第２のバイパス通路１４ｂ２の接続部位には第２の流量制御弁（切替弁）３０が設けられる。第２の流量制御弁３０は電磁ソレノイド（図示せず）で駆動される弁体（同様に図示せず）を備え、弁体を、下流側ラジエータ通路１４ｂの高温冷却水通路１４ｂ１を選択する第１位置と、下流側ラジエータ通路１４ｂの第２のバイパス通路１４ｂ２を選択する第２位置との間で切り替えて高温冷却水通路１４ｂ１などを流れる冷却水の流量を制御する。

エンジン１０においてスロットルバルブ１０ｂの下流には絶対圧センサ３２が配置され、吸気管内絶対圧（エンジン負荷）を示す出力を生じると共に、クランクシャフトの付近にはクランク角センサ３４が配置され、所定クランク角度ごとにパルス信号を出力する。また、シリンダブロック１０ｄの付近には水温センサ３６が配置され、水温（冷却水の温度）ＴＷに応じた出力を生じる。

高温冷却水貯留部２０と低温冷却水貯留部２２には温度センサ４０，４２が配置され、それぞれ高温冷却水貯留部２０と低温冷却水貯留部２２内の冷却水の温度を示す出力を生じる。また運転席のアクセルペダル（図示せず）の付近にはアクセル開度センサ４４が配置され、運転者に操作されたアクセル開度（アクセルペダル踏み込み量）を示す出力を生じる。

上記したセンサの出力は、電子制御ユニット（Electronic Control Unit。以下「ＥＣＵ」という）５０に送られる。ＥＣＵ５０はマイクロコンピュータからなり、図示は省略するが、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力インタフェースなどを備える。ＥＣＵ５０は、クランク角センサ３４の出力をカウントしてエンジン回転数ＮＥを検出する。

ＥＣＵ５０は上記したセンサを通じて検出されたエンジン１０の運転状態に基づき、第１、第２の流量制御弁２６，３０の弁体の位置を変更して流量を制御する。

図２は、図１に示す装置の動作である、そのＥＣＵ５０の制御を示すフロー・チャートである。

以下説明すると、Ｓ１０においてアクセル開度センサ４４の出力からエンジン１０の運転領域が低負荷側と高負荷側のいずれにあるか判断する。

Ｓ１０においてエンジン１０の運転領域が低負荷領域にあると判断されるときはＳ１２に進み、冷却水高温制御を実行する。即ち、検出された水温（冷却水の温度）ＴＷを高温、より正確には第１の目標水温（例えば１００℃）に近づけるように第１の流量制御弁２６の開度をフィードバック制御するフィードバック制御を実行する。

具体的には、第１の流量制御弁２６の弁体を上流側ラジエータ通路１４ａをバイパス通路１６に接続する第２位置に制御すると共に、第２の流量制御弁３０の弁体を高温冷却水通路１４ｂ１を選択する第１位置に制御する。即ち、冷却水をラジエータ１２に供給せずにエンジン１０の内部を循環させる。これにより、冷却水はエンジン１０の発熱量により昇温させられる。

ＥＣＵ５０は、検出された水温ＴＷが第１の目標水温（１００℃）以下の間は第１の流量制御弁２６の弁体を上記の位置に制御すると共に、第１の目標水温を超えたときは弁体を上流側ラジエータ通路１４ａとラジエータ１２を接続する第１位置あるいは第１位置と第２位置の中間位置に向け（開度を変更し）、水温ＴＷを低下させる。以降、上記した動作を繰り返すことで、検出された水温ＴＷを第１の目標水温に近づけるように第１の流量制御弁２６の開度をフィードバック制御するフィードバック制御を実行する。

また、第２の流量制御弁３０の弁体を下流側ラジエータ通路１４ｂの高温冷却水通路１４ｂ１を選択する第１位置に制御し、冷却水を高温冷却水通路１４ｂ１を介してエンジン１０の内部に循環させると共に、第２のバイパス通路１４ｂ２の低温冷却水貯留部２２内の冷却水をエンジン１０の内部に循環させずに貯留させ、そこで冷却しておく。

低温冷却水貯留部２２に貯留させる冷却水の温度は第１の目標水温（１００℃）より低ければ足り、後述する高負荷時の目標値である第２の目標水温（８０℃）程度まで低くなくても良い。低温冷却水貯留部２２の温度は温度センサ４２を介して検出される。

他方、Ｓ１０においてエンジン１０の運転領域が高負荷領域にあると判断されるときはＳ１４に進み、冷却水低温制御を実行する。即ち、検出された水温（冷却水の温度）ＴＷを低温、より正確には上記した第２の目標水温（例えば８０℃）に近づけるように第１の流量制御弁２６の開度をフィードバック制御するフィードバック制御を実行する。

具体的には、第１の流量制御弁２６の弁体を上流側ラジエータ通路１４ａとラジエータ１２を接続する第１位置に制御すると共に、第２の流量制御弁３０の弁体を下流ラジエータ通路１４ｂの第２のバイパス通路１４ｂ２を選択する第２位置に制御する。即ち、冷却水をラジエータ１２に供給した後、第２のバイパス通路１４ｂ２を介してエンジン１０の内部を循環させる。これにより、冷却水はラジエータ１２で冷却され、降温させられる。

ＥＣＵ５０は、検出された水温ＴＷが第２の目標水温（８０℃）を超える間は第１の流量制御弁２６の弁体を上記の第１位置に制御すると共に、第２の目標水温未満に低下したときは弁体をバイパス通路１６に接続する第２位置あるいはそれら中間位置に向け（開度を変更し）、水温ＴＷを再び昇温させる。以降、上記した動作を繰り返すことで、検出された水温ＴＷを第２の目標水温に近づけるように第１の流量制御弁２６の開度をフィードバック制御するフィードバック制御を実行する。

また上記したように第２の流量制御弁３０の弁体は下流側ラジエータ通路１４ｂの第２のバイパス通路１４ｂ２を選択する第２位置に制御して冷却水を第２バイパス通路１４ｂ２を介してエンジン１０の内部に循環させると共に、高温冷却水通路１４ｂ１の高温冷却水貯留部２０内の冷却水をエンジン１０の内部に循環させずに貯留し、そこで加熱しておく。

尚、高温冷却水貯留部２０で貯留する冷却水の温度は第２の目標水温（８０℃）より高ければ足り、前記した低負荷時の目標値である第１の目標水温（１００℃）程度まで高くなくても良い。高温冷却水貯留部２０の温度は温度センサ４０を介して検出される。

図３は、図２と平行して実行されるＥＣＵ５０の制御を示すフロー・チャートである。

Ｓ１００において運転領域が変更されたか、換言すれば目標水温を変更する必要が生じたか否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはＳ１０２に進み、低負荷から高負荷への変更か否か判断する。

Ｓ１０２で肯定されるときはＳ１０４に進み、低温冷却水貯留部２２で冷却しておいた冷却水をエンジン１０に供給する。

これについて説明すると、低負荷領域から高負荷領域への変更に伴ってフィードバック制御の目標水温が第１の目標水温より低い第２の目標水温（８０℃）に変更されたとき、冷却水の温度が変更されるまで時間がかかる。

そこで、低負荷時に冷却水の温度を第１の目標水温（１００℃）に近づけるようにフィードバック制御しているとき、第１の目標水温よりも低い温度の冷却水を低温冷却水貯留部２２に貯留しておき、高負荷への変更に伴って低温冷却水貯留部２２に貯留された冷却水をエンジン１０に供給して冷却水の温度を第２の目標水温に速やかに近づけ、応答性を上げるようにした。

次いでＳ１０６に進み、図２フロー・チャートのＳ１４で述べた前記した冷却水低温制御を実行する。また、そのとき、冷却水を高温冷却水貯留部２０に供給して加熱しておく（エンジン１０には循環させない）。

他方、Ｓ１０２で否定されるときは高負荷から低負荷領域への変更となるので、Ｓ１０８に進み、高温冷却水貯留部２０で加熱しておいた冷却水をエンジン１０に供給する。

即ち、高負荷から低負荷への変更に伴ってフィードバック制御の目標水温が第２の目標水温（８０℃）より高い第１の目標水温（１００℃）に変更されたとき、冷却水の温度がそれに達するまで時間がかかる。

そこで、高負荷時に冷却水の温度を第２の目標水温（８０℃）に近づけるようにフィードバック制御しているとき、第２の目標水温よりも高い温度の冷却水を高温冷却水貯留部２０に貯留しておき、低負荷への変更に伴って高温冷却水貯留部２０に貯留された冷却水をエンジン１０に供給して冷却水の温度を第１の目標水温に速やかに近づけ、応答性を上げるようにした。

次いでＳ１１０に進み、図２フロー・チャートのＳ１２で述べた前記した冷却水高温制御を実行する。また、そのとき、冷却水を低温冷却水貯留部２２に供給して冷却しておく（同様にエンジン１０には循環させない）。

このように第１実施例においては、冷却水の温度を第１の目標水温（１００℃）に近づけるようにフィードバック制御しているとき、第１の目標水温よりも低い温度の冷却水を貯留すると共に、目標水温が第１の目標水温より低い第２の目標水温（８０℃）に変更されたとき、貯留された冷却水をエンジン１０に供給する如く構成したので、フィードバック制御の目標水温が第２の目標水温に変更されたとき、冷却水の温度を第２の目標水温に速やかに近づけることができ、応答性を上げることができる。

具体的には、エンジン１０の負荷が低負荷から高負荷に移行した場合、エンジン１０を速やかに冷却することができ、耐ノッキング性能を向上させることができる。また、過熱による異常燃焼や熱歪みを防止できるため、信頼性も向上させることができる。さらに、速やかな冷却のため、吸入空気量の充填効率も上げられるため、エンジン１０の出力も向上させることができる。

また、冷却水の温度を第２の目標水温（８０℃）に近づけるようにフィードバック制御しているとき、第２の目標水温よりも高い温度の冷却水を高温冷却水貯留部２０に貯留すると共に、目標水温が前記第２の目標水温より高い第１の目標水温（１００℃）に変更されたとき、高温冷却水貯留部２０に貯留された冷却水をエンジン１０に供給する如く構成したので、フィードバック制御の目標水温が第１の目標水温に変更されたとき、冷却水の温度を第１の目標水温に速やかに近づけることができ、応答性を上げることができる。

具体的には、エンジン１０の負荷が高負荷から低負荷に移行した場合、エンジン１０を速やかに暖機でき、潤滑油を迅速に昇温させてフリクションを低減でき、燃費性能を向上させることができる。また、燃焼室壁面の温度も上昇するため、未燃焼ガスの発生が抑制され、エミッション性能も向上させることができる。さらに、燃焼室壁面の温度の上昇に応じて燃焼速度が促進されるため、燃費性能を更に向上させることができる。

従って、アイドルストップ車やハイブリッド車のように内燃機関が頻繁に停止される車両に搭載される場合、エンジン１０が動作している時間が短いためにエンジン１０の発熱が小さく、また停止によってエンジン１０が冷え易いことから、特に有効である。

また、高温冷却水貯留部２０は冷却水を加熱する加熱手段を備える如く構成したので、上記した効果に加え、エンジン１０の発熱量が少ないときでも、冷却水の温度を高温に維持することができる。

また、高温冷却水貯留部２０が設けられる高温冷却水通路１４ｂ１と高温冷却水通路１４ｂ１と並列に設けられる第２のバイパス通路１４ｂ２を流れる冷却水の流量を制御する第２の流量制御弁３０を備え、冷却水の温度を第２の目標水温（８０℃）に近づけるようにフィードバック制御しているときは高温冷却水通路１４ｂ１への冷却水の流通を遮断すると共に、第１の目標水温（１００℃）に近づけるようにフィードバック制御しているときは高温冷却水通路１４ｂ１への冷却水の流通を許可するように第２の流量制御弁３０の開度を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、第２の目標水温へのフィードバック制御時には高温冷却水通路１４ｂ１への冷却水の流通を遮断することで、高温冷却水貯留部２０の冷却水を高温に保持できると共に、第１の目標水温へのフィードバック制御時には冷却水の流通を許可することで例えばエンジン１０で加熱された冷却水を高温冷却水貯留部２０に供給し、そこで確実に高温に保持することができる。

即ち、図４のＳ１０８で加熱ずみの冷却水をエンジン１０に供給した後も、高温制御を行なっている間は常に冷却水を高温冷却水通路１４ｂ１を介してエンジン１０の内部に循環させているため、その後で低温制御に切り替わって高温冷却水通路１４ｂ１が閉じられた際に高温（１００℃）の冷却水を貯留することができる。従って、加熱装置による余分な加熱を行なわなくても、高温の冷却水を貯留することができる。

また、加熱手段はエンジン１０の暖機運転時に冷却水を加熱する如く構成したので、上記した効果に加え、暖機運転時にも加熱手段で加熱された冷却水をエンジン１０に供給できるので、暖機運転用の新たな加熱手段や部品を必要としないことから構成も簡易となると共に、フィードバック制御を実行しない冷間暖機時の暖機性能を向上させることができる。

また、高温冷却水貯留部２０あるいは低温冷却水貯留部２２は、ラジエータ通路１４とバイパス通路１６の接続部、即ち、第２の流量制御弁３０の配置位置よりも下流側に位置、換言すればエンジン本体に近い側に位置させられることから、目標水温の変更に応じて貯留された高温あるいは低温の冷却水をエンジン本体に迅速に供給して目標水温に速やかに近づけることができる。

図４はこの発明の第２実施例に係る内燃機関の冷却装置を全体的に示す、図１と同様の概略図である。

第１実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、第２実施例においては、第１実施例の高温冷却水貯留部２０と、それが設けられる高温冷却水通路１４ｂ１と、低温冷却水貯留部２２と、高温冷却水通路１４ｂ１と並列に設けられると共に、低温冷却水貯留部２２が設けられる第２のバイパス通路１４ｂ２と、第２の流量制御弁３０とを除去するようにした。

従って、第２実施例においては、ラジエータ１２を、低温の冷却水を貯留する低温冷却水貯留部２２として利用するようにした。この場合、高温制御を行なっている際に減速時などにファン１２ａを駆動してウォータコアへの風量を増加させ、ラジエータ１２の内部の冷却水温度を第１の目標水温よりも低い値に保持させることになる。

このように、冷却水をラジエータ１２に貯留する如く構成したので、第１実施例の構成に比し、新たな部品を必要としないことから、構成も簡易となる。尚、残余の構成および効果は第１実施例と異ならない。

図５はこの発明の第３実施例に係る内燃機関の冷却装置を全体的に示す、図１と同様の概略図である。

第１実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、第３実施例においては、低温冷却水貯留部２２を除去するようにした。即ち、第３実施例においても、ラジエータ１２を、低温の冷却水を貯留する低温冷却水貯留部２２として利用し、冷却水をラジエータ１２に貯留する如く構成した。これにより、第２実施例と同様、新たな部品を必要としないことから、構成も簡易となる。

また、第３実施例においては、バイパス通路１６に並列に接続されると共に、高温冷却水貯留部２０が設けられる高温冷却水通路１６ａを備え、図２フロー・チャートに示す処理と同様、バイパス通路１６から高温冷却水通路１６ａを流れる冷却水の流量を第２の流量制御弁３０で制御し、よって冷却水の温度を第２の目標水温（８０℃）に近づけるようにフィードバック制御しているときは高温冷却水通路１６ａへの冷却水の流通を遮断すると共に、第１の目標水温（１００℃）に近づけるようにフィードバック制御しているときは高温冷却水通路１６ａへの冷却水の流通を許可するように第２の流量制御弁３０の開度を制御する如く構成した。

これにより、第１実施例と同様、第２の目標水温（８０℃）へのフィードバック制御時には高温冷却水通路１６ａへの冷却水の流通を遮断することで、高温冷却水貯留部２０の冷却水を高温に保持できると共に、第１の目標水温（１００℃）へのフィードバック制御時には冷却水の流通を許可することで例えばエンジン１０で加熱された冷却水を高温冷却水貯留部２０に供給し、次に第２の目標水温に変更されたとき、冷却水を高温に保持することができる。尚、残余の構成および効果は第１実施例と異ならない。

上記の如く、第１、第２、第３実施例にあっては、ラジエータ１２を介して冷却水を内燃機関（エンジン）１０に循環させるラジエータ通路１４と、前記ラジエータをバイパスするバイパス通路１６と、前記ラジエータ通路１４と前記バイパス通路１６を流れる冷却水の流量を制御する（第１の）流量制御弁２６と、前記冷却水の温度を目標水温に近づけるように前記流量制御弁の開度をフィードバック制御するフィードバック制御手段（ＥＣＵ５０，Ｓ１０からＳ１４）とを備えた内燃機関の冷却装置において、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を第１の目標水温（１００℃）に近づけるようにフィードバック制御しているとき、前記第１の目標水温よりも低い温度の冷却水を低温冷却水貯留部２２に貯留する低温冷却水貯留手段（ＥＣＵ５０，Ｓ１２）と、前記フィードバック制御手段の目標水温が前記第１の目標水温より低い第２の目標水温（８０℃）に変更されたとき、前記低温冷却水貯留部２２に貯留された冷却水を前記内燃機関に供給する低温冷却水供給手段（ＥＣＵ５０，Ｓ１０２，Ｓ１０４）とを備えたことを特徴とする如く構成した。

また、第１実施例においては、コンプレッサで圧縮した冷媒の気化潜熱で空気を一旦冷却すると共に、その後で冷却した空気を高温の冷却水と熱交換させることで再加熱する再加熱手段を有する空調装置を備えると共に、前記低温冷却水貯留部２２は、前記空調装置の再加熱手段からなる如く構成した。

また、第２、第３実施例においては、前記低温冷却水貯留部２２は、前記ラジエータからなる如く構成した。

また、第１、第３実施例にあっては、ラジエータ１２を介して冷却水を内燃機関（エンジン）１０に循環させるラジエータ通路１４と、前記ラジエータ１２をバイパスするバイパス通路１６と、前記ラジエータ通路１４と前記バイパス通路１６を流れる冷却水の流量を制御する（第１の）流量制御弁２６と、前記冷却水の温度を目標水温に近づけるように前記流量制御弁の開度をフィードバック制御するフィードバック制御手段（ＥＣＵ５０，Ｓ１０からＳ１４）とを備えた内燃機関の冷却装置において、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を第１の目標水温（８０℃）に近づけるようにフィードバック制御しているとき、前記第１の目標水温よりも高い温度の冷却水を高温冷却水貯留部２０に貯留する高温冷却水貯留手段（ＥＣＵ５０，Ｓ１４）と、前記フィードバック制御手段の目標水温が前記第１の目標水温より高い第２の目標水温（１００℃）に変更されたとき、前記高温冷却水貯留部に貯留された冷却水を前記内燃機関に供給する高温冷却水供給手段（ＥＣＵ５０，Ｓ１０２，Ｓ１０８）とを備える如く構成した。

また、第１、第３実施例にあっては、前記高温冷却水貯留部２０は、前記冷却水を加熱する加熱手段を備える如く構成した。

また、第１実施例にあっては、前記ラジエータ１２の下流において前記バイパス通路１６と接続する部位の下流に設けられた下流側ラジエータ通路１４ｂと、前記下流側ラジエータ通路１４ｂにおいて前記高温冷却水貯留部２０が設けられる高温冷却水通路１４ｂ１と、前記高温冷却水通路と並列に設けられる第２のバイパス通路１４ｂ２と、前記高温冷却水通路と前記第２のバイパス通路を流れる冷却水の流量を制御する第２の流量制御弁３０と、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を前記第１の目標水温（８０℃）に近づけるようにフィードバック制御しているときは前記高温冷却水通路１４ｂ１への冷却水の流通を遮断すると共に、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を前記第２の目標水温（１００℃）に近づけるようにフィードバック制御しているときは前記高温冷却水通路１４ｂ１への冷却水の流通を許可するように前記第２の流量制御弁の開度を制御する第２流量制御弁制御手段（ＥＣＵ５０，Ｓ１２，Ｓ１４）とを備える如く構成した。

また、第３実施例においては、前記バイパス通路１６に並列に接続されると共に、前記高温冷却水貯留部２０が設けられる高温冷却水通路１６ａと、前記バイパス通路１６と前記高温冷却水通路１６ａを流れる冷却水の流量を制御する第２の流量制御弁３０と、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を前記第１の目標水温（８０℃）に近づけるようにフィードバック制御しているときは前記高温冷却水通路１６ａへの冷却水の流通を遮断すると共に、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を前記第２の目標水温（１００℃）に近づけるようにフィードバック制御しているときは前記高温冷却水通路１６ａへの冷却水の流通を許可するように前記第２の流量制御弁３０の開度を制御する第２流量制御弁制御手段（ＥＣＵ５０，Ｓ１２，Ｓ１４）とを備える如く構成した。

また、前記加熱手段は、前記内燃機関（エンジン）１０の暖機運転時に前記冷却水を加熱する如く構成した。

尚、上記において、高温冷却水貯留部２０は排気熱を利用するように構成したが、電気ヒータを利用しても良い。

また、ウォータポンプ２４を電動モータで駆動されるように構成したが、エンジン１０に接続して機械的に駆動するようにしても良い。

また、第１の流量制御弁２６を電動モータで駆動するようにしたが、負圧あるいは電磁ソレノイドで駆動するようにしても良い。第２の流量制御弁３０も電磁ソレノイドで駆動するようにしたが、負圧あるいは電動モータで駆動するようにしても良い。

また、エンジン１０の負荷をアクセル開度から判断したが、吸気管内圧力とエンジン回転数から、あるいはエアフローメータを設けて吸入空気量を検出すると共に、それとエンジン回転数とから、あるいはスロットルバルブ１０ｂの開度を検出して得た検出値から判断しても良い。

この発明の第１実施例に係る内燃機関の冷却装置を全体的に示す概略図である。 図１に示す装置の動作を示すフロー・チャートである。 同様に、図１に示す装置の動作を示すフロー・チャートである。 この発明の第２実施例に係る内燃機関の冷却装置を全体的に示す、図１と同様の概略図である。 この発明の第３実施例に係る内燃機関の冷却装置を全体的に示す、図１と同様の概略図である。

符号の説明

１０ 内燃機関（エンジン）、１２ ラジエータ、１２ａ ファン、１４ ラジエータ通路、１４ａ 上流側ラジエータ通路、１４ｂ 下流側ラジエータ通路、１４ｂ１ 高温冷却水通路、１４ｂ２ 第２のバイパス通路、１６ バイパス通路、２０ 高温冷却水貯留部、２２ 低温冷却水貯留部、２６ 第１の流量制御弁、３０ 第２の流量制御弁、３２ 絶対圧センサ、３４ クランク角センサ、３６ 水温センサ、４４ アクセル開度センサ、５０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims (7)

1. ラジエータを介して冷却水を内燃機関に循環させるラジエータ通路と、前記ラジエータをバイパスするバイパス通路と、前記ラジエータ通路と前記バイパス通路を流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁と、前記冷却水の温度を目標水温に近づけるように前記流量制御弁の開度をフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備えた内燃機関の冷却装置において、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を第１の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているとき、前記第１の目標水温よりも低い温度の冷却水を低温冷却水貯留部に貯留する低温冷却水貯留手段と、前記フィードバック制御手段の目標水温が前記第１の目標水温より低い第２の目標水温に変更されたとき、前記低温冷却水貯留部に貯留された冷却水を前記内燃機関に供給する低温冷却水供給手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
2. 前記低温冷却水貯留部は、前記ラジエータからなることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の冷却装置。
3. ラジエータを介して冷却水を内燃機関に循環させるラジエータ通路と、前記ラジエータをバイパスするバイパス通路と、前記ラジエータ通路と前記バイパス通路を流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁と、前記冷却水の温度を目標水温に近づけるように前記流量制御弁の開度をフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備えた内燃機関の冷却装置において、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を第１の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているとき、前記第１の目標水温よりも高い温度の冷却水を高温冷却水貯留部に貯留する高温冷却水貯留手段と、前記フィードバック制御手段の目標水温が前記第１の目標水温より高い第２の目標水温に変更されたとき、前記高温冷却水貯留部に貯留された冷却水を前記内燃機関に供給する高温冷却水供給手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
4. 前記高温冷却水貯留部は、前記冷却水を加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の冷却装置。
5. 前記ラジエータの下流において前記バイパス通路と接続する部位の下流に設けられた下流側ラジエータ通路と、前記下流側ラジエータ通路において前記高温冷却水貯留部が設けられる高温冷却水通路と、前記高温冷却水通路と並列に設けられる第２のバイパス通路と、前記高温冷却水通路と前記第２のバイパス通路を流れる冷却水の流量を制御する第２の流量制御弁と、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を前記第１の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているときは前記高温冷却水通路への冷却水の流通を遮断すると共に、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を前記第２の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているときは前記高温冷却水通路への冷却水の流通を許可するように前記第２の流量制御弁の開度を制御する第２流量制御弁制御手段とを備えたことを特徴とする請求項３または４記載の内燃機関の冷却装置。
6. 前記バイパス通路に並列に接続されると共に、前記高温冷却水貯留部が設けられる高温冷却水通路と、前記バイパス通路と前記高温冷却水通路を流れる冷却水の流量を制御する第２の流量制御弁と、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を前記第１の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているときは前記高温冷却水通路への冷却水の流通を遮断すると共に、前記フィードバック制御手段が前記冷却水の温度を前記第２の目標水温に近づけるようにフィードバック制御しているときは前記高温冷却水通路への冷却水の流通を許可するように前記第２の流量制御弁の開度を制御する第２流量制御弁制御手段とを備えたことを特徴とする請求項３または４記載の内燃機関の冷却装置。
7. 前記加熱手段は、前記内燃機関の暖機運転時に前記冷却水を加熱することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の冷却装置。

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