JP2016003578A - エンジン冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラジエーター経路を開いた後の水温変動を好適に抑えることのできるエンジン冷却装置を提供する。【解決手段】エンジン冷却装置は、エンジンの内部を通過した冷却水を同エンジンに還流させる経路として、ラジエーター１９を経由するラジエーター経路１６と、ラジエーター１９を迂回するバイパス経路１７とを備える。また、エンジン冷却装置は、ラジエーター経路１６を開閉する電子サーモスタット２１を有するとともに、エンジンの内部を通過した冷却水の温度であるエンジン出水温が規定の開弁温度以上の場合にその電子サーモスタット２１を強制開弁させる。その強制開弁の開始時に、ラジエーター１９の内部の冷却水の温度と上記エンジン出水温との差が大きいときには、それらの温度の差が小さいときに比して、電子サーモスタット２１の開弁速度を低くするようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの内部を通過した冷却水を同エンジンに還流させる経路として、ラジエーター経由して冷却水を還流させるラジエーター経路と、ラジエーターを経由せずに冷却水を還流させるバイパス経路とを備えるエンジン冷却装置に関する。

従来、上記のようなラジエーター経路およびバイパス経路を備えるエンジン冷却装置として、特許文献１に記載の装置が知られている。同文献に記載のエンジン冷却装置は、ラジエーター経路を開閉する開閉弁として、通電に応じてサーモワックスを強制加熱するヒーターを内蔵する電子サーモスタットを備える。

こうした電子サーモスタットにおけるヒーターの通電制御は、エンジンの内部を通過した冷却水の温度（以下、エンジン出水温ＴＨＷと記載する）、およびエンジン負荷ＫＬに基づいて行われる。具体的には、上記エンジン出水温ＴＨＷが規定の開弁温度α以上、かつエンジン負荷ＫＬが規定の開弁負荷β以上であることを条件に、ヒーターへの通電を開始して電子サーモスタットを開弁させ、ラジエーター経路に冷却水を流すことで、エンジンの過熱を抑えてノッキングを抑制する。ヒーターへの通電は、エンジン出水温ＴＨＷやエンジン負荷ＫＬの低下によって上記条件が満たされなくなくなるまで継続される。

特開２０１２−１８４６９３号公報

ラジエーター経路が閉じられた状態が長時間に渡ると、外気への放熱でラジエーターの内部に残存する冷却水の温度（以下、ラジエーター内水温ＴＨＲと記載する）が低下して、エンジン出水温ＴＨＷとの差が大きくなる。この状態で、ラジエーター経路が一気に開かれると、エンジンの内部を通過して循環されるバイパス経路内の冷却水に、相対的に低温のラジエーター１９の内部の冷却水が大量流入して、エンジン出水温ＴＨＷが急激に低下する。これにより、エンジン出水温ＴＨＷが開弁温度α未満となるまで低下すると、ヒーターの通電が停止されて、ラジエーター経路が再び閉じられる。ラジエーター経路が閉じられると、エンジンからの受熱でエンジン出水温ＴＨＷが開弁温度α以上に再び上昇する。以後、エンジン出水温ＴＨＷとラジエーター内水温ＴＨＲとが均一化するまで、開弁温度αを跨いでエンジン出水温ＴＨＷが昇降し、電子サーモスタットの開閉が繰り返される。そして、こうしたエンジン出水温ＴＨＷの変動により、エンジンの動作が不安定となってしまう。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、ラジエーター経路を開いた後の水温変動を好適に抑えることのできるエンジン冷却装置を提供することにある。

上記課題を解決するエンジン冷却装置は、エンジンの内部を通過した冷却水を同エンジンに還流させる経路として、ラジエーターを経由して冷却水を還流させるラジエーター経路と、同ラジエーターを経由せずに冷却水を還流させるバイパス経路とを備える。また、同エンジン冷却装置は、ラジエーター経路を通じた冷却水の流通を、閉弁時には遮断し、開弁時には許容する開閉弁を、エンジンの内部を通過した冷却水の温度であるエンジン出水温が規定の開弁温度以上の場合に開弁させる。

ラジエーターの内部の冷却水の温度であるラジエーター内水温とエンジン出水温との差が大きいときにラジエーター経路が急激に開かれると、相対的に低温なラジエーター内部の冷却水の大量流入により、エンジン出水温が急激に低下して、水温変動を招く。これに対して、上記エンジン冷却装置では、開閉弁の開弁時におけるラジエーター内水温およびエンジン出水温の差が大きいときには、それら温度の差が小さいときに比して開閉弁の開弁速度が低くされる。そのため、このときには、開閉弁の開弁直後における、ラジエーター内部の冷却水の流入量が減少される。一方、開閉弁の開弁速度を低下させても冷却水の総循環量には変化がないため、このときのバイパス経路には比較的多量の冷却水が流れており、相対的に低温のラジエーター内部の冷却水が多少流入しても、その温度低下は比較的小さいものに留まる。したがって、上記エンジン冷却装置によれば、ラジエーター内水温とエンジン出水温との差が大きい状態でラジエーター経路を開いたときのエンジン出水温の低下が、ひいてはその後の水温変動が抑えられるようになる。

なお、ラジエーター経路を開いた後の水温変動をより確実に抑制するには、上記温度の差が十分小さくなるまで、ラジエーター内部からの冷却水の流入を抑えることが望ましい。よって、上記のような開閉弁の開弁開始時における上記温度の差が大きいときの、該温度の差が小さいときに対する開弁速度の低下は、該温度の差が規定値以下となるまで行うようにするとよい。

一方、開閉弁の開弁速度を低下させれば、ラジエーター経路の冷却水流量の増加に時間がかかるため、冷却水温制御の応答速度は低下する。そのため、開閉弁の開弁開始時における上記温度の差が大きいときの、該温度の差が小さいときに対する開弁速度の低下幅は、該温度の差の縮小に応じて小さくすることが望ましい。

また、エンジン出水温およびラジエーター内水温の差を実測により求めようとすると、ラジエーター内水温を検出する温度センサーの追加設置が必要となる。これに対して、それら温度の差を、開閉弁の前回の開弁からの経過時間、外気温、車速に基づき推定して求めるようにすれば、そうしたセンサーの追加設置が不要となり、上記エンジン冷却装置をより簡易な構成とすることができる。

こうしたエンジン冷却装置の開閉弁としては、例えばサーモワックスを強制加熱するヒーターを備えた電子サーモスタットを採用することが可能である。さらに、開閉弁としてそうした電子サーモスタットを採用する場合、ヒーターの通電を周期的にオン、オフすることで同ヒーターの通電制御を行うことがある。ここで、そうした通電制御における、ヒーターの通電がオンされてから、一旦オフとされた同通電が再びオンとされるまでの期間を通電周期とすると、その通電周期に対する、同通電周期内でヒーターの通電がオンとされている時間の比を変更すれば、ヒーターによるサーモワックスの加熱の速度を、ひいては電子サーモスタットの開弁速度を変化させることができる。したがって、開閉弁として電子サーモスタットを採用する場合には、そうした時間の比を変更することで、その開弁速度を変化させるようにしてもよい。ちなみに、ヒーターに加える電圧を変えることでも、電子サーモスタットの開弁速度を変化させることが可能であるが、そうした場合には、ＤＣ／ＤＣコンバーターのような電圧昇降用の回路が必要となる。その点、上記比の変更により開弁速度を変化させるようにすれば、ヒーター通電のオン、オフをスイッチングするだけで開弁速度を変化させられるため、エンジン冷却装置の構成をより簡易とすることができる。

エンジン冷却装置の一実施形態の構成を模式的に示す略図。 従来のエンジン冷却装置において、開弁間隔が長いときの電子サーモスタットの強制開弁時の冷却水温およびヒーター通電状況の推移を示すタイムチャート。 図１のエンジン冷却装置で実行される温度差カウンター算出ルーチンの処理手順を示すフローチャート。 同温度差カウンター算出ルーチンで算出される温度差カウンターの加算値と、外気温および車速との関係を示すグラフ。 図１のエンジン冷却装置で実行されるサーモ開弁制御ルーチンの処理手順を示すフローチャート。 同サーモ開弁制御ルーチンで算出されるヒーターの通電デューティー比と、温度差カウンターおよび冷却水温（エンジン出水温）との関係を示すグラフ。 （ａ）〜（ｄ）同サーモ開弁制御ルーチンの処理を通じて実行されるヒーターの通電態様を示すタイムチャート。 図１のエンジン冷却装置におけるサーモ開弁制御の実施態様の一例を示すタイムチャート。

以下、エンジン冷却装置の一実施形態を、図１〜図８を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、エンジン冷却装置は、エンジンのシリンダーブロック１０およびシリンダーヘッド１１の内部に形成されたウォータージャケット１２と、そのウォータージャケット１２を通過した冷却水を同ウォータージャケット１２に還流させるための冷却水路１３とを有する。冷却水路１３は、そのウォータージャケット１２の冷却水流入口付近の部分に設置されて、ウォータージャケット１２および冷却水路１３を通じて冷却水を循環させるためのウォーターポンプ１４を備える。また、冷却水路１３は、そのウォータージャケット１２の冷却水流出口付近の部分に設置されて、ウォータージャケット１２を通過した冷却水の温度（以下、エンジン出水温ＴＨＷと記載する）を検出する水温センサー１５を有する。

冷却水路１３の途中は、３つの経路、すなわちラジエーター経路１６、バイパス経路１７およびヒーター経路１８に分岐されている。ラジエーター経路１６には、走行風やファンによる強制送風により冷却水を冷却するためのラジエーター１９が設置されている。また、ヒーター経路１８には、車室への送風を冷却水の熱で加温するためのヒーターラジエーター２０が設置されている。

冷却水路１３における、ラジエーター経路１６とバイパス経路１７との合流部分には、ラジエーター経路１６を開閉する開閉弁としての電子サーモスタット２１が設置されている。電子サーモスタット２１は、弁体２２、スプリング２３、サーモワックス部２４およびヒーター２５を有する。弁体２２は、閉弁時には、ラジエーター経路１６を閉じるとともに、その開度の増大に応じてラジエーター経路１６の流路面積を拡大する。スプリング２３は、弁体２２を閉弁側に付勢する。サーモワックス部２４は、内部に設けられたサーモワックスの溶融による体積膨張により、弁体２２を開弁側に押圧する。ヒーター２５は、通電に応じて発熱して、サーモワックス部２４を強制加熱する。

こうした電子サーモスタット２１のヒーター２５の通電は、エンジン制御を司る電子制御ユニット２６により制御される。電子制御ユニット２６は、エンジン制御にかかる各種演算処理を行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）、エンジン制御用のプログラムやデータが記憶された読み込み専用メモリー（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果やセンサーの検出結果などが一時的に記憶される読み書き可能メモリー（ＲＡＭ）を備える。電子制御ユニット２６には、上記水温センサー１５に加え、クランク角センサー２７、アクセルペダルセンサー２８、外気温センサー２９、車速センサー３０などの、エンジンや車両の運転状況を検出するための各種センサーの検出信号が入力されている。そして、電子制御ユニット２６は、それらセンサーの検出結果に基づいて、ヒーター２５の通電制御を行う。

こうしたエンジン冷却装置において、電子制御ユニット２６は、電子サーモスタット２１の強制開弁条件が成立すると、電子サーモスタット２１のヒーター２５への通電を開始する。強制開弁条件は、エンジン出水温ＴＨＷが規定の開弁温度α以上、かつエンジン負荷ＫＬが規定の開弁負荷β以上のときに成立する。

電子サーモスタット２１では、ヒーター２５への通電が開始されると、ヒーター２５の発熱でサーモワックス部２４が加熱されてその体積が膨張する。そして、その体積膨張による押圧により、弁体２２がスプリング２３の付勢力に抗して開弁して、ラジエーター経路１６が開かれる。その結果、ウォータージャケット１２から流出した冷却水の一部がラジエーター１９に送られて、そのラジエーター１９での冷却されるようになる。これにより、エンジン出水温ＴＨＷが、ひいてはエンジンの温度が低下して、エンジンの過熱によるノッキングの発生が抑えられる。

冬季などの寒冷環境下において、ラジエーター経路１６が閉じられた状態が続くと、外気への放熱で、ラジエーター１９内部の冷却水の温度（以下、ラジエーター内水温ＴＨＲと記載する）が低下する。この状態で、電子サーモスタット２１が急に開かれると、エンジン出水温ＴＨＷの変動（ハンチング）が発生してしまう。

図２は、そうした場合のエンジン出水温ＴＨＷおよびヒーター２５の通電状況の推移を示す。同図の例では、電子サーモスタット２１が閉じられた状態が長く続き、エンジン出水温ＴＨＷおよびラジエーター内水温ＴＨＲの差が拡大した時刻ｔ１に、エンジン出水温ＴＨＷが開弁温度αを超え、ヒーター２５への通電が開始されている。

通電の開始後、ヒーター２５の加熱によってサーモワックス部２４の温度が十分上昇すると、電子サーモスタット２１の弁体２２が開弁する。これにより、ラジエーター経路１６が開かれると、ウォータージャケット１２を通って循環する冷却水に、相対的に低温のラジエーター１９内部の冷却水が流入して、エンジン出水温ＴＨＷが低下する。このとき、エンジン出水温ＴＨＷおよびラジエーター内水温ＴＨＲとの差が十分大きいと、エンジン出水温ＴＨＷは開弁温度αを下回るまで低下し、その結果、ヒーター２５の通電が停止される（時刻ｔ２）。

ヒーター２５の通電が停止されると、サーモワックス部２４の温度が下がり、やがて電子サーモスタット２１の弁体２２が閉弁して、ラジエーター経路１６が閉じられる。すると、エンジンからの受熱により、エンジン出水温ＴＨＷが上昇し始める。そして、時刻ｔ３においてエンジン出水温ＴＨＷが開弁温度αを上回ると、ヒーター２５への通電が再開される。以後、エンジン出水温ＴＨＷとラジエーター内水温とが均一化されるまで、ヒーター２５の通電およびその停止によるエンジン出水温ＴＨＷの昇降が繰り返される。

そこで、本実施形態のエンジン冷却装置では、電子サーモスタット２１の開弁開始時におけるエンジン出水温ＴＨＷおよびラジエーター内水温ＴＨＲの差（以下、温度差ΔＴＨと記載する）が大きいときには、同温度差ΔＴＨが小さいときに比して、電子サーモスタット２１の開弁速度が小さくなるように、ヒーター２５の通電を制御している。そしてこれにより、電子サーモスタット２１の開弁開始後のエンジン出水温ＴＨＷの低下を緩やかとすることで、エンジン出水温ＴＨＷの変動を抑えるようにしている。

なお、本実施形態のエンジン冷却装置では、上記温度差ΔＴＨの指標値として、温度差カウンターＤＴを用いる。この温度差カウンターＤＴの値は、電子サーモスタット２１の前回の開弁からの経過時間、外気温ＴＨＡ、車速ＳＰＤに応じて算出される。

図３に、こうした温度差カウンターＤＴの算出にかかる温度差カウンター算出ルーチンの処理手順を示す。電子制御ユニット２６は、エンジンの運転中、同ルーチンの処理を規定の制御周期毎に繰り返し実行する。

本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、電子サーモスタット２１の強制開弁条件が成立しているか否かが判定される。強制開弁条件が成立していれば（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ステップＳ１１０において、温度差カウンターＤＴの値が、定数として設定された減算値ＤＥＣ分減少された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。なお、温度差カウンターＤＴは、下限値として「０」が設定されている。

一方、強制開弁条件が成立していなければ（Ｓ１００：ＮＯ）、ステップＳ１２０において、外気温ＴＨＡおよび車速ＳＰＤが読み込まれる。そして、続くステップＳ１３０において、それら外気温ＴＨＡおよび車速ＳＰＤに基づき、今回の制御周期における温度差カウンターＤＴの加算値ＩＮＣが算出される。そして、次のステップＳ１４０において、温度差カウンターＤＴの値がその加算値ＩＮＣ分増加された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

図４に示すように、加算値ＩＮＣの値は、外気温ＴＨＡが低いほど、あるいは車速ＳＰＤが高いほど、大きい値に設定される。こうした加算値ＩＮＣは、ラジエーター内水温の低下速度に対応する。ラジエーター１９は、外気温ＴＨＡが低いほど冷えやすく、また車速ＳＰＤが高いほど走行風による冷却が進みやすい。そのため、外気温ＴＨＡが低いほど、また車速ＳＰＤが高いほど、ラジエーター内水温ＴＨＲの低下速度は高くなると考えられ、上記加算値ＩＮＣの設定は、これに則したものとなっている。よって、強制開弁条件の不成立期間における温度差カウンターＤＴの値は、強制開弁条件が不成立となって、ラジエーター経路１６が閉じられてからのラジエーター内水温ＴＨＲの低下量に、ひいては現在の温度差ΔＴＨに対応する値となる。

一方、上記減算値ＤＥＣは、ラジエーター経路１６が開かれてからの温度差ΔＴＨの縮小速度に対応する。本実施形態では、減算値ＤＥＣを定数としているが、例えば温度差カウンターＤＴの現在値や外気温ＴＨＡに応じた変数としてもよい。

そして、本実施形態のエンジン冷却装置では、こうした温度差カウンターＤＴの値に応じてヒーター２５の供給電力を制御することで、上記温度差ΔＴＨに応じた電子サーモスタット２１の開弁速度の変更を行っている。なお、本実施形態のエンジン冷却装置では、通電を周期的にオン、オフすることで、ヒーター２５の通電制御を行っている。ここでは、その通電制御における、ヒーター２５の通電がオンとされてから、一旦オフとされた通電が再びオンとされるまでの期間を通電周期としている。そして、その通電周期に対する、その通電周期内で通電がオンとされている期間の比を変更することで、このときの電子サーモスタット２１の開弁速度の変更を行っている。

図５に、こうした電子サーモスタット２１の開弁速度の制御にかかるサーモ開弁制御ルーチンの処理手順を示す。電子制御ユニット２６は、エンジンの運転中、同ルーチンの処理を規定の制御周期毎に繰り返し実行する。

本ルーチンが開始されると、まずステップＳ２００において、電子サーモスタット２１の強制開弁条件が成立しているか否かが判定される。本実施形態では、エンジン負荷ＫＬ（負荷率）が規定値以上で、かつエンジン出水温ＴＨＷが規定値以上であることが、電子サーモスタット２１の強制開弁条件となっている。

ここで、強制開弁条件が成立していれば（Ｓ２００：ＹＥＳ）、ステップＳ２１０〜ステップＳ２３０において、現行の通電周期の開始からの経過時間を表す経過時間カウンターＥＴの操作が行われる。すなわち、まずステップＳ２１０において、経過時間カウンターＥＴの値に「１」が加算され、続くステップＳ２２０において、その加算後の経過時間カウンターＥＴの値が上限値ＭＡＸに達したか否かが判定される。上限値ＭＡＸには、上記ヒーター通電の入切周期を本ルーチンの制御周期で割った値が設定されており、経過時間カウンターＥＴの値が上限値ＭＡＸに達するとは、現行の通電周期の終了を意味している。

ここで、経過時間カウンターＥＴの値が上限値ＭＡＸに達していれば（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、経過時間カウンターＥＴの値が「０」にリセットされた後、ステップＳ２４０に処理が進められる。一方、経過時間カウンターＥＴの値が上限値ＭＡＸに達していなければ（Ｓ２２０：ＮＯ）、ステップＳ２１０で加算された経過時間カウンターＥＴの値を保持したまま、ステップＳ２４０に処理が進められる。

ステップＳ２４０に処理が進められると、そのステップＳ２４０において、外気温ＴＨＡ、エンジン出水温ＴＨＷおよび温度差カウンターＤＴが読み込まれる。そして、続くステップＳ２５０において、それら外気温ＴＨＡ、エンジン出水温ＴＨＷおよび温度差カウンターＤＴに基づく通電デューティー比ＤＵＴＹの算出が行われる。通電デューティー比ＤＵＴＹは、上記通電周期に対する同通電周期内の通電がオンとされている期間の比を表したもので、その値は「０」から「１」までの範囲内に設定される。

通電デューティー比ＤＵＴＹが算出されると、続くステップＳ２６０において、経過時間カウンターＥＴが通電デューティー比ＤＵＴＹと上限値ＭＡＸとの乗算値（＝ＤＵＴＹ×ＭＡＸ）未満であるか否かが判定される。そして、経過時間カウンターＥＴが上記乗算値未満であれば（Ｓ２６０：ＹＥＳ）、ステップＳ２７０において、ヒーター２５の通電がオン（実施）とされ、上記乗算値以上であれば（Ｓ２６０：ＮＯ）、ステップＳ２８０において、ヒーター２５の通電がオフ（停止）とされる。そしてその後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

なお、強制開弁条件が成立していなければ（Ｓ２００：ＮＯ）、ステップＳ２９０において、経過時間カウンターＥＴの値が「０」にリセットされ、ステップＳ２８０において、ヒーター２５の通電がオフとされた後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

図６に、温度差カウンターＤＴおよびエンジン出水温ＴＨＷと、通電デューティー比ＤＵＴＹとの関係を示す。同図に示すように、通電デューティー比ＤＵＴＹは、温度差カウンターＤＴの値が大きいほど、すなわちエンジン出水温ＴＨＷおよびラジエーター内水温ＴＨＲの差が大きいほど、小さい値に設定される。また、通電デューティー比ＤＵＴＹは、エンジン出水温ＴＨＷが高いほど、大きい値に設定される。なお、同図に示されていないが、通電デューティー比ＤＵＴＹは、外気温ＴＨＡが高いほど、大きい値に設定される。

図７に、上記サーモ開弁制御ルーチンの処理によるヒーター２５の通電の実行態様を示す。図７（ａ）に示すように、経過時間カウンターＥＴは、ヒーター２５の通電周期毎に、「０」から上限値ＭＡＸまでの単調増加を繰り返す。

ここで、通電デューティー比ＤＵＴＹに、より小さい値Ｄ１と、より大きい値Ｄ２とがそれぞれ設定された場合を考える。図７（ｂ）に示すように、通電デューティー比ＤＵＴＹにより小さい値Ｄ１が設定された場合には、各通電周期の開始から、経過時間カウンターＥＴの値がその値Ｄ１と上限値ＭＡＸとの乗算値（＝Ｄ１×ＭＡＸ）に達するまでの期間、ヒーター２５の通電がオンとされる。経過時間カウンターＥＴの値がその値Ｄ１と上限値ＭＡＸとの乗算値に達すると、通電周期が終了するまで、ヒーター２５の通電はオフとされる。一方、図７（ｃ）に示すように、通電デューティー比ＤＵＴＹにより大きい値Ｄ２が設定された場合には、各通電周期の開始から、経過時間カウンターＥＴの値がその値Ｄ２と上限値ＭＡＸとの乗算値（＝Ｄ２×ＭＡＸ）に達するまでの期間、ヒーター２５の通電がオンとされ、その後、通電周期の終了まで通電がオフとされる。このように、通電デューティー比ＤＵＴＹの値が大きくなるほど、通電周期内における通電がオンとされている期間（通電のオン時間）が長くなる。なお、図７（ｄ）に示すように、通電デューティー比ＤＵＴＹの値に「１」が設定されたときには、ヒーター２５は連続通電される。

通電周期内の通電のオン時間が長くなると、単位時間当たりのヒーター２５の発熱量が増して、サーモワックス部２４の温度上昇が早くなる。よって、他の条件が同じであれば、通電デューティー比ＤＵＴＹの値が大きいほど、電子サーモスタット２１の開弁速度が高くなる。一方、上述したように、エンジン出水温ＴＨＷおよびラジエーター内水温ＴＨＲの差が大きく、温度差カウンターＤＴの値が大きくなるほど、通電デューティー比ＤＵＴＹは小さい値に設定される。よって、本実施形態のエンジン冷却装置では、電子サーモスタット２１の開弁開始時における上記温度差ΔＴＨが大きいときには、同温度差ΔＴＨが小さいときに比して電子サーモスタット２１の開弁速度が低くされる。

続いて、以上のサーモ開弁制御ルーチンの処理が、本実施形態のエンジン冷却装置の動作にもたらす作用を説明する。
図８に、サーモ開弁制御の実施態様の一例を示す。同図では、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの期間、および時刻ｔ１４から時刻ｔ１５までの期間のそれぞれにおいて、強制開弁要求条件が成立している。同図には、これらの３つの期間において電子サーモスタット２１の強制開弁が実施される場合の、温度差カウンターＤＴ、通電デューティー比ＤＵＴＹ、および電子サーモスタット２１の開度（サーモ開度）の推移が示されている。

同図における最初の強制開弁が終了する時刻ｔ１１から２回目の強制開弁が開始される時刻ｔ１２までの時間は比較的短く、２回目の強制開弁が開始される時刻ｔ１２には、上記温度差ΔＴＨはあまり大きくなっていない。こうした時刻ｔ１２では、前回の強制開弁の終了からの経過時間が短く、温度差カウンターＤＴの値があまり大きくなっていない。そのため、２回目の強制開弁では、開弁開始時のヒーター２５の通電デューティー比ＤＵＴＹに、比較的大きい値が設定される。そして、その結果、このときの電子サーモスタット２１の開弁速度は高くなり、ラジエーター経路１６が比較的速やかに開かれる。このときには、温度差ΔＴＨが小さいため、ラジエーター経路１６が速やかに開かれて、バイパス経路１７を流れる冷却水に、ラジエーター１９の内部から大量の冷却水が流入しても、エンジン出水温ＴＨＷの低下は限られたものとなる。

一方、同図における２回目の強制開弁が終了する時刻ｔ１３から３回目の強制開弁が開始される時刻ｔ１４までの時間は長く、３回目の強制開弁が開始される時刻ｔ１４には、上記温度差ΔＴＨがかなり大きくなっている。こうした時刻ｔ１４では、前回の強制開弁の終了からの経過時間が長く、温度差カウンターＤＴの値が大きくなっている。そのため、３回目の強制開弁の開始時には、ヒーター２５の通電デューティー比ＤＵＴＹに、比較的小さい値が設定される。そして、その結果、このときの電子サーモスタット２１の開弁速度は低くなり、ラジエーター経路１６が緩やかに開かれる。そのため、電子サーモスタット２１の開弁直後におけるラジエーター１９の内部からの冷却水の流入量が低減される。

一方、電子サーモスタット２１の開弁速度を低下させても、冷却水の総循環量には変化がないため、このときのバイパス経路１７には比較的多量の冷却水が流れており、ラジエーター１９の内部から、相対的に低温の冷却水が多少流入しても、その温度低下は比較的小さいものに留まる。そのため、開弁開始時の上記温度差ΔＴＨが大きいときにも、ラジエーター経路１６を開いたときのエンジン出水温ＴＨＷの低下が、ひいてはその後のエンジン出水温ＴＨＷの変動が抑えられるようになる。

ここで、開弁開始後も開弁速度を低くした状態が続けられると、ラジエーター経路１６が完全に開かれるまでの時間が長くなってしまうため、冷却水温制御の応答速度が大きく低下してしまう。その点、本実施形態のエンジン冷却装置では、電子サーモスタット２１の開弁開始後、上記温度差ΔＴＨの縮小に応じて温度差カウンターＤＴの値を次第に減少させている。すなわち、電子サーモスタット２１の開弁開始時における温度差ΔＴＨが大きいときの、同温度差ΔＴＨが小さいときに対する開弁速度の低下幅を、開弁開始後の温度差ΔＴＨの縮小に応じて小さくしている。よって、開弁開始時における上記温度差ΔＴＨが大きく、その直後の開弁速度が低く抑えられる場合にも、その後に温度差ΔＴＨが縮小すれば、電子サーモスタット２１の開弁速度が高められるようになる。そのため、上記のような冷却水温制御の応答速度の低下を抑えることができる。

なお、厳密には、通電デューティー比ＤＵＴＹの値には、電子サーモスタット２１の開弁開始後の温度差ΔＴＨの縮小に応じての増加と、同開弁開始後のエンジン出水温ＴＨＷの低下に応じての減少とが同時に反映される。そのため、実際には、電子サーモスタット２１の開弁速度は、開弁開始後に一旦上昇した後、次第に低下していくようになる。

一方、ラジエーター経路１６が開かれた後のエンジン出水温ＴＨＷの変動をより確実に抑制するには、上記温度差ΔＴＨが十分小さくなるまで、ラジエーター１９の内部からの冷却水の流入を抑えることが望ましい。その点、本実施形態では、開弁開始時における温度差ΔＴＨに応じた電子サーモスタット２１の開弁速度の抑制は、温度差カウンターＤＴの値が「０」となるまで、すなわち温度差ΔＴＨが「０」となるまで続けられるようになっている。

ちなみに本実施形態のエンジン冷却装置では、エンジン出水温ＴＨＷが低いほど、通電デューティー比ＤＵＴＹの値を小さくしているが、これは、電子サーモスタット２１の強制開弁によるエンジン出水温ＴＨＷの低下の進行に応じて、サーモ開度を徐々に縮小していくためである。また、外気温ＴＨＡが低いほど、通電デューティー比ＤＵＴＹの値を小さくしてもいるが、これは、外気温ＴＨＡが低いほど、ラジエーター１９の冷却効率が高くなり、ラジエーター経路１６に流す冷却水の量が少なくても、十分に冷却水を冷却できるためである。

以上説明した本実施形態のエンジン冷却装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態のエンジン冷却装置では、電子サーモスタット２１を開弁させる際に、エンジンの内部を通過した冷却水とラジエーター１９の内部の冷却水との温度差が大きいときには、同温度差が小さいときに比して電子サーモスタット２１の開弁速度が小さくさせている。そのため、ラジエーター経路１６を開いた後のエンジン出水温ＴＨＷの変動を好適に抑えることができる。

（２）本実施形態のエンジン冷却装置では、電子サーモスタット２１の開弁開始時における温度差ΔＴＨが大きいときの、同温度差ΔＴＨが小さいときに対する開弁速度の低下を、開弁開始後に温度差ΔＴＨが「０」となるまで行っている。そのため、ラジエーター経路１６が開かれた後のエンジン出水温ＴＨＷの変動をより確実に抑制することができる。

（３）本実施形態のエンジン冷却装置では、電子サーモスタット２１の開弁開始時における温度差ΔＴＨが大きいときの、同温度差ΔＴＨが小さいときに対する開弁速度の低下幅を、開弁開始後の温度差ΔＴＨの縮小に応じて小さくしている。そのため、エンジン出水温ＴＨＷの変動の抑制に伴う冷却水温制御の応答速度の低下を抑えることができる。

（４）本実施形態のエンジン冷却装置では、ヒーター２５の通電を間欠的にオン、オフするとともに、その通電のオン、オフ周期に対する同周期の通電オン時間の比（通電デューティー比ＤＵＴＹ）を変更することで、電子サーモスタット２１の開弁速度を変化させている。そのため、ヒーター２５の通電のオン、オフをスイッチングするだけ、電子サーモスタット２１の開弁速度を変えることが可能となり、同開弁速度の可変化に伴うエンジン冷却装置の構成の複雑化を抑えることができる。

（５）本実施形態のエンジン冷却装置では、エンジン出水温ＴＨＷや外気温ＴＨＡの現在値にも応じてヒーター２５の通電デューティー比ＤＵＴＹを設定しているため、冷却水温制御の制御性を高めることができる。

（６）本実施形態のエンジン冷却装置では、電子サーモスタット２１の前回の開弁からの経過時間、外気温ＴＨＡおよび車速ＳＰＤに応じて算出された温度差カウンターＤＴを、エンジンの内部を通過した冷却水とラジエーター１９の内部の冷却水との温度差の指標値として用いている。すなわち、本実施形態では、上記温度差を、実測ではなく、電子サーモスタット２１の前回の開弁からの経過時間、外気温ＴＨＡおよび車速ＳＰＤに基づいて推定して求めている。そのため、ラジエーター内水温を検出するためのセンサーの追加設置が不要となり、水温変動を抑制可能なエンジン冷却装置をより簡易な構成とすることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、温度差ΔＴＨを、電子サーモスタット２１の前回の開弁からの経過時間、外気温ＴＨＡおよび車速ＳＰＤに基づき推定して求めていたが、ラジエーター内水温を検出するセンサーなどを設置して、同温度差ΔＴＨを実測により求めるようにしてもよい。

・上記実施形態では、電子サーモスタット２１の開弁開始時における温度差ΔＴＨが大きいときの、同温度差ΔＴＨが小さいときに対する開弁速度の低下を、開弁開始後に温度差ΔＴＨが「０」となるまで行っていた。こうした開弁速度の低下を、エンジン出水温ＴＨＷの変動が生じない程度まで温度差ΔＴＨが縮小した時点で終えるようにしてもよい。すなわち、ラジエーター経路１６を急速に開いてもエンジン出水温ＴＨＷの変動が生じない温度差ΔＴＨを規定値Ｘとして設定し、電子サーモスタット２１の開弁開始時における温度差ΔＴＨが大きいときの、同温度差ΔＴＨが小さいときに対する開弁速度の低下を、開弁開始後に温度差ΔＴＨがその規定値Ｘ以下となるまで行うようにしてもよい。

・上記実施形態では、電子サーモスタット２１の開弁開始時における温度差ΔＴＨが大きいときの、同温度差ΔＴＨが小さいときに対する開弁速度の低下幅を、開弁開始後の温度差ΔＴＨの縮小に応じて小さくしていた。冷却水温制御の応答性に問題がなければ、開弁開始後の温度差ΔＴＨの縮小に関わらず、開弁開始時に設定された上記開弁速度の低下幅をそのまま保持するようにしてもよい。この場合、電子サーモスタット２１の開弁開始後も温度差カウンターＤＴの値を開弁開始時の値に保持し、強制開弁条件が不成立となったときに、その値を「０」にリセットすることになる。

・上記実施形態では、ヒーター２５の通電を周期的にオン、オフするとともに、その通電のオン、オフ周期に対する同周期内の通電のオン時間の比を変更することで、電子サーモスタット２１の開弁速度を変化させていた。なお、ヒーター２５の供給電圧の調整など、他の方法でも、電子サーモスタット２１の開弁速度を変化させることが可能であり、そうした方法で電子サーモスタット２１の開弁速度を変化させるようにしてもよい。

・上記実施形態では、ラジエーター経路１６を開閉する開閉弁として電子サーモスタット２１を採用していたが、電磁駆動式のバルブやステップモーター駆動式のバルブなどの他の開閉弁を用いて、ラジエーター経路１６の開閉を行うようにしてもよい。

１０…シリンダーブロック（エンジン）、１１…シリンダーヘッド（エンジン）、１２…ウォータージャケット、１３…冷却水路、１４…ウォーターポンプ、１５…水温センサー、１６…ラジエーター経路、１７…バイパス経路、１８…ヒーター経路、１９…ラジエーター、２０…ヒーターラジエーター、２１…電子サーモスタット、２２…弁体、２３…スプリング、２４…サーモワックス部、２５…ヒーター、２６…電子制御ユニット、２７…クランク角センサー、２８…アクセルペダルセンサー、２９…外気温センサー、３０…車速センサー。

Claims (6)

1. エンジンの内部を通過した冷却水を同エンジンに還流させる経路として、ラジエーターを経由して前記冷却水を還流させるラジエーター経路と、同ラジエーターを経由せずに前記冷却水を還流させるバイパス経路とを備えるとともに、前記ラジエーター経路を通じた前記冷却水の流通を、閉弁時には遮断し、開弁時には許容する開閉弁を有して、前記エンジンの内部を通過した冷却水の温度であるエンジン出水温が規定の開弁温度以上の場合に前記開閉弁を開弁させるエンジン冷却装置において、
   前記開閉弁の開弁開始時における、前記ラジエーターの内部の冷却水の温度であるラジエーター内水温と前記エンジン出水温との差が大きいときには、それら温度の差が小さいときに比して同開閉弁の開弁速度が低くされる、
   ことを特徴とするエンジン冷却装置。
2. 前記開閉弁の開弁開始時における前記温度の差が大きいときの、該温度の差が小さいときに対する前記開弁速度の低下は、該温度の差が規定値以下となるまで行われる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン冷却装置。
3. 前記開閉弁の開弁開始時における前記温度の差が大きいときの、該温度の差が小さいときに対する前記開弁速度の低下幅は、同開閉弁の開弁開始後の該温度の差の縮小に応じて小さくされる、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン冷却装置。
4. 前記温度の差は、前記開閉弁の前回の開弁からの経過時間、外気温、車速に基づき推定して求められる、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジン冷却装置。
5. 前記開閉弁は、サーモワックスを強制加熱するヒーターを備えた電子サーモスタットである、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジン冷却装置。
6. 前記ヒーターの通電制御は、その通電を周期的にオン、オフすることで行われ、
   前記通電制御における、前記ヒーターの通電がオンとされてから、一旦オフとされた同通電が再びオンとされるまでの期間を通電周期としたとき、その通電周期に対する、同通電制御内の前記通電がオンとされている期間の比を変更することで、前記電子サーモスタットの開弁速度を変化させる、
   ことを特徴とする請求項５に記載のエンジン冷却装置。