JP6828598B2 - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の冷却装置に係る。特に、本発明は、車室内の空調要求に応じて冷却水循環回路での冷却水の流量を調整する制御の改良に関する。

従来、内燃機関（エンジン）の冷間始動時における暖機運転を早期に完了させて燃料消費率の改善を図るべく、この暖機運転中に冷却水循環回路での冷却水の循環を停止させる制御（所謂、水止め制御）が知られている。

また、特許文献１には、暖機運転中には冷却水弁を閉鎖して冷却水循環回路の一部での冷却水の循環を停止し、この暖機運転中に車室内の空調要求が生じた場合には、前記冷却水弁を開放し、空調用のヒータコアに対して冷却水（温水）を供給することが開示されている。

特開２０１２−１３２４２２号公報

しかしながら、特許文献１にあっては、暖機運転中には、空調要求の種類（暖房要求であるか冷房要求であるか）に関わりなく冷却水弁を開放してヒータコアに冷却水を供給することになる。つまり、この特許文献１は、暖機運転中の空調要求の種類に応じた冷却水の循環形態を規定するといった技術的思想のものではない。このため、この特許文献１では、暖機運転中に冷房要求が生じた場合であってもヒータコアに対して冷却水を供給してしまうことになり、このヒータコアおよびこのヒータコアに向けて冷却水を供給する配管により冷却水の熱が奪われることになって、冷却水の温度上昇が緩慢になってしまう。その結果、暖機運転を早期に完了させて燃料消費率の改善を図るには改良の余地があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷房要求が生じている場合に冷却水の温度を早期に上昇させることができる内燃機関の冷却装置を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、車室内空調用の送風が流れる送風通路と、この送風通路に配設されて内燃機関から導入される冷却水を熱源として前記送風を加熱するヒータコアと、前記送風通路において前記ヒータコアを流れる送風量およびこのヒータコアをバイパスして流れる送風量を調整するように開閉する送風量調整部材と、前記ヒータコアに導入される前記冷却水の流量を調整する流量調整手段とを備えた内燃機関の冷却装置を前提とする。そして、この内燃機関の冷却装置は、前記冷却水の循環回路として、外気との熱交換により前記冷却水を冷却するラジエータに前記冷却水を供給するラジエータ水路と、前記ヒータコアに前記冷却水を供給するヒータコア水路と、前記冷却水を搬送媒体として前記内燃機関の熱が伝達されるデバイスに前記冷却水を供給するデバイス水路とを備えており、前記流量調整手段は、前記ラジエータ水路に連通されるラジエータポート、前記ヒータコア水路に連通されるヒータコアポート、および、前記デバイス水路に連通されるデバイスポートを備えており、前記内燃機関の暖機運転中、現在の車室内温度に対して車室内の目標温度が所定温度以上低く、前記送風量調整部材が、前記送風通路の内、前記ヒータコア側を全閉としているクールＭＡＸの車室内空調状態である時には、前記冷却水の温度が所定の第１の水止め解除温度に達するまで、前記流量調整手段によって、前記ラジエータポート、前記ヒータコアポート、および、前記デバイスポートそれぞれの開口率を０％にして、前記ラジエータ、前記ヒータコア、および、前記デバイスそれぞれへの前記冷却水の流量を零に設定する水止めの実行状態が継続され、前記冷却水の温度が前記第１の水止め解除温度に達した時点で、前記水止めが解除される一方、前記内燃機関の暖機運転中、前記送風量調整部材が、前記送風通路の内、前記ヒータコア側を全閉としておらず前記ヒータコアに送風を流しているクールＭＡＸ以外の車室内空調状態である時には、前記冷却水の温度が前記第１の水止め解除温度よりも低い温度である第２の水止め解除温度に達するまで、前記水止めの実行状態が継続され、前記冷却水の温度が前記第２の水止め解除温度に達した時点で、前記水止めが解除されて、前記流量調整手段により調整される前記ヒータコアに導入される前記冷却水の流量を、前記車室内空調状態において調整される前記冷却水の流量の調整範囲の下限値以上に設定する流量制御部を備えていることを特徴とする。

これによれば、内燃機関の暖機運転中、車室内暖房等の空調要求が生じている場合（送風通路のヒータコア側を全閉としていない場合）には、流量調整手段により調整される冷却水の流量（ヒータコアに導入される冷却水の流量）は所定の調整範囲内（調整範囲の下限値以上）に設定され、その空調要求（例えば暖房要求）に応えることが可能となる。一方、内燃機関の暖機運転中、送風量調整部材がヒータコア側を全閉としている場合（高い冷房要求が生じている場合）には、流量調整手段により調整される冷却水の流量（ラジエータ、ヒータコア、および、デバイスそれぞれに導入される冷却水の流量）は零に設定され、ラジエータ、ヒータコア、デバイス、および、これらに向けて冷却水を供給する配管により奪われる冷却水の熱量を零にすることで、暖機運転を早期に完了させて、燃料消費率の改善を図ることができる。

本発明では、送風通路の内、ヒータコア側が全閉となっている場合には、冷却水の温度が所定の第１の水止め解除温度に達するまで、ラジエータ、ヒータコア、および、デバイスそれぞれへの冷却水の流量を零に設定する水止めの実行状態を継続するようにしている。これにより、送風通路のヒータコア側が全閉とされている場合において、ラジエータ、ヒータコア、デバイス、および、これらに向けて冷却水を供給する配管により奪われる冷却水の熱量を零にすることができる。その結果、車室内の冷房要求が生じている場合に冷却水の温度を早期に上昇させることができる。

実施形態に係るエンジン冷却装置の全体構成を模式的に示す図である。 ロータリバルブのロータ位相と各ポートの開口率との関係を示す図である。 空調ユニットの全体構成を模式的に示す図である。 第１実施形態における水止め制御の手順を示すフローチャート図である。 第２実施形態で使用される第１のロータリバルブ制御マップの一例を示す図である。 第２実施形態で使用される第２のロータリバルブ制御マップの一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両に搭載されたエンジンに本発明を適用した場合について説明する。

（エンジン冷却装置の構成）
まず、図１を参照して、本実施形態に係るエンジン冷却装置（内燃機関の冷却装置）１の構成を説明する。なお、図１では、エンジン冷却装置１に設けられた冷却水循環回路２における冷却水の流れを実線の矢印で示している。

図１に示すように、エンジン１０のシリンダブロック１１およびシリンダヘッド１２の内部には、冷却水循環回路２の一部を構成するウォータジャケット１１Ａ，１２Ａがそれぞれ設けられている。冷却水循環回路２におけるウォータジャケット１１Ａ，１２Ａよりも上流側の部分には、この冷却水循環回路２で冷却水を循環させるためのウォータポンプ１３が設けられている。このウォータポンプ１３は、エンジン１０のクランクシャフト（図示省略）からの動力を受けて作動する所謂メカ式のウォータポンプ１３である。そして、このウォータポンプ１３から吐出された冷却水がウォータジャケット１１Ａ，１２Ａに導入されるようになっている。

なお、シリンダヘッド１２のウォータジャケット１２Ａには、シリンダブロック１１のウォータジャケット１１Ａから流入した直後（ウォータジャケット１２Ａの上流端部分）の冷却水の温度（入口水温Ｔｉｎ）を検出する入口水温センサＳ１が設けられている。また、シリンダヘッド１２のウォータジャケット１２Ａには、このウォータジャケット１２Ａから外部に流出する直前（ウォータジャケット１２Ａの下流端部分）の冷却水の温度（出口水温Ｔｏｕｔ）を検出する出口水温センサＳ２が設けられている。

シリンダヘッド１２におけるウォータジャケット１２Ａの冷却水出口が設けられた部分には、ロータリバルブ（本発明でいう流量調整手段）１４が取り付けられており、ウォータジャケット１１Ａ，１２Ａを通過した冷却水がロータリバルブ１４に流入するようになっている。冷却水循環回路２は、このロータリバルブ１４において、ラジエータ水路Ｒ１、ヒータコア水路Ｒ２、および、デバイス水路Ｒ３の３つの水路に分岐している。このうち、ラジエータ水路Ｒ１は、外気との熱交換により冷却水を冷却するラジエータ１５に冷却水を供給するための水路である。また、ヒータコア水路Ｒ２は、後述する空調ユニット３０の空調装置５０（図３を参照）による暖房が行われるときに、冷却水の熱で車室内への送風を加熱するための熱交換器であるヒータコア１６に冷却水を供給する水路である。さらにデバイス水路Ｒ３は、冷却水を搬送媒体としてエンジン１０の熱が伝達される各デバイス１７〜２１に冷却水を供給するための水路である。なお、ラジエータ水路Ｒ１の流路断面積は、ヒータコア水路Ｒ２およびデバイス水路Ｒ３に比べて多くの冷却水を流せるように、これらヒータコア水路Ｒ２およびデバイス水路Ｒ３の流路断面積よりも大きく設定されている。

ラジエータ水路Ｒ１は、ラジエータ１５に冷却水を供給した後、そのラジエータ１５の下流側の部分においてウォータポンプ１３に冷却水を戻す。

デバイス水路Ｒ３は、３つに分岐しており、各々の分岐先においてスロットルボディ１７、ＥＧＲ（排気再循環：Exhaust Gas Recirculation）バルブ１８、ＥＧＲクーラ１９にそれぞれ冷却水を供給する。さらに、デバイス水路Ｒ３は、これらスロットルボディ１７、ＥＧＲバルブ１８およびＥＧＲクーラ１９の下流側で一旦合流した後、２つに分岐し、各々の分岐先においてオイルクーラ２０およびＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）ウォーマ２１にそれぞれ冷却水を供給する。そして、このデバイス水路Ｒ３は、オイルクーラ２０およびＡＴＦウォーマ２１の下流側で再び合流され、その合流位置の下流側の部分において、ラジエータ水路Ｒ１におけるラジエータ１５の下流側の部分に合流し、その合流位置の下流側では、ラジエータ水路Ｒ１と一体となってウォータポンプ１３に接続されている。

ヒータコア水路Ｒ２は、ヒータコア１６に冷却水を供給した後、そのヒータコア１６の下流側の部分において、デバイス水路Ｒ３におけるオイルクーラ２０およびＡＴＦウォーマ２１の下流側の部分に合流する。そして、ヒータコア水路Ｒ２は、その合流位置の下流側では、デバイス水路Ｒ３と一体となり、さらにそのデバイス水路Ｒ３とラジエータ水路Ｒ１との合流位置の下流側では、ラジエータ水路Ｒ１とも一体となってウォータポンプ１３に接続されている。

なお、ロータリバルブ１４には、その内部の圧力が過上昇したときに開弁して、内部の冷却水の圧力を逃がすリリーフ弁２２が設けられている。リリーフ弁２２には、リリーフ水路Ｒ４が接続されており、そのリリーフ水路Ｒ４の下流側の部分は、ラジエータ水路Ｒ１におけるラジエータ１５の上流側の部分に合流している。

こうしたエンジン冷却装置１は、このエンジン冷却装置１の制御装置である電子制御ユニット２５により制御される。電子制御ユニット２５は、エンジン冷却装置１の制御に係る各種の演算処理を行う中央演算処理装置、制御用のプログラムやデータが予め記憶された読出専用メモリ、中央演算処理装置の演算結果やセンサの検出結果などを一時的に記憶する読書可能メモリを備える。

こうした電子制御ユニット２５には、前述の入口水温センサＳ１および出口水温センサＳ２に加え、クランク角センサＳ３、エアフローメータＳ４、外気温センサＳ５などの車両各部に設けられたセンサの検出信号が入力されている。クランク角センサＳ３は、エンジン１０の出力軸であるクランクシャフトの回転位相（クランク角）を検出する。エアフローメータＳ４は、エンジン１０の吸入空気量Ｇａを検出する。外気温センサＳ５は、外気の温度Ｔｈｏを検出する。この外気の温度Ｔｈｏは、車室内が空調されていない場合や、エンジン１０の冷間始動前にあっては、車室内温度に略一致している。

また、電子制御ユニット２５には、イグニッションスイッチＩＳの操作状況を表す信号であるＩＧ信号が入力されている。ＩＧ信号はイグニッションスイッチＩＳがＯＮとされたときＯＮ状態となり、このイグニッションスイッチＩＳがＯＦＦとされるまで、ＯＮ状態のままとなる。さらに、ＩＧ信号は、イグニッションスイッチＩＳがＯＦＦとされたときＯＦＦ状態となり、再びイグニッションスイッチＩＳがＯＮとされるまで、ＯＦＦ状態のままとなる。

なお、電子制御ユニット２５は、クランク角センサＳ３によるクランク角の検出結果から、エンジン１０の回転速度（エンジン回転数Ｎｅ）を演算する。また、電子制御ユニット２５は、吸入空気量Ｇａとエンジン回転数Ｎｅとから、エンジン１０のシリンダ内に吸入される空気量（シリンダ吸入空気量ＫＬ）を演算している。

（ロータ位相）
前記ロータリバルブ１４は、前記ラジエータ水路Ｒ１に連通されるラジエータポートＰ１、ヒータコア水路Ｒ２に連通されるヒータコアポートＰ２、および、デバイス水路Ｒ３に連通されるデバイスポートＰ３を備えている。そして、このロータリバルブ１４は、内蔵されたロータ（図示省略）の回転位相（以下、ロータ位相θという）に応じて、各ポートＰ１〜Ｐ３の開口率が変更されるようになっている。このロータ位相θに応じて各ポートＰ１〜Ｐ３の開口率を変更させる構成については公知であるため、ここでの説明は省略する（例えば特開２０１７−５７７６９号公報を参照）。

図２に、ロータリバルブ１４のロータ位相θと各ポートＰ１〜Ｐ３の開口率との関係を示す。なお、ロータ位相θは、全てのポートＰ１〜Ｐ３が閉じた状態となる位置を、ロータ位相θが「０°」の位置とし、その位置からの一方向（プラス方向）および他方向（マイナス方向）のロータの回転角度を表している。また、開口率は、全開時の開口面積を「１００％」とした、各ポートＰ１〜Ｐ３の開口面積の比率を表している。

同図に示すように、各ポートＰ１〜Ｐ３の開口率は、ロータ位相θにより変化するように設定されている。なお、ロータ位相θが「０°」の位置よりもプラス側のロータ位相θの範囲は、外気温が低く、車室内の暖房が使用される可能性が高いとき（冬モード時）に使用されるロータ位相θの範囲（冬モード使用域）とされている。また、ロータ位相θが「０°」の位置よりもマイナス側のロータ位相θの範囲は、外気温が高く、車室内の暖房が使用される可能性が低いとき（夏モード時）に使用されるロータ位相θの範囲（夏モード使用域）とされている。

ロータ位相θが「０°」の位置からロータをプラス方向に回転させると、まずヒータコアポートＰ２が開き始め、プラス方向へのロータ位相θの増加に応じてヒータコアポートＰ２の開口率が次第に大きくなる。ヒータコアポートＰ２が全開に、すなわちその開口率が「１００％」に達すると、次にデバイスポートＰ３が開き始め、プラス方向へのロータ位相θの増加に応じてデバイスポートＰ３の開口率が次第に大きくなる。そして、デバイスポートＰ３が全開に、すなわちその開口率が「１００％」に達すると、ラジエータポートＰ１が開き始め、プラス方向へのロータ位相θの増加に応じてラジエータポートＰ１の開口率が次第に大きくなる。

一方、ロータ位相θが「０°」の位置からロータをマイナス方向に回転させると、まずデバイスポートＰ３が開き始め、マイナス方向へのロータ位相θの増加に応じてデバイスポートＰ３の開口率が次第に大きくなる。そして、デバイスポートＰ３が全開に、すなわちその開口率が「１００％」に達すると、次にラジエータポートＰ１が開き始め、マイナス方向へのロータ位相θの増加に応じてラジエータポートＰ１の開口率が次第に大きくなる。ちなみに、ロータ位相θが「０°」の位置よりもマイナス側の夏モード使用域では、ヒータコアポートＰ２は常に全閉となっている。

（空調ユニット）
図３は、本実施形態に係る車両に搭載された空調ユニット３０の概略構成を示す模式図である。

この図３に示すように、空調ユニット３０は、冷媒循環回路４０および空調装置５０を備えており、冷房運転時にあっては、冷媒循環回路４０を循環する冷媒によって、空調装置５０を流れる空気（送風）を冷却して車室内に供給するようになっている。

冷媒循環回路４０は、冷媒を圧縮するコンプレッサ（圧縮機）４１と、コンデンサ（凝縮器）４２と、レシーバ（気液分離器）４３と、膨張弁（減圧機構）４４と、エバポレータ（蒸発器）４５とを備えている。この冷媒循環回路４０において、コンプレッサ４１、コンデンサ４２、レシーバ４３、膨張弁４４、および、エバポレータ４５は、冷媒配管４７により環状に接続されており、コンプレッサ４１から吐出された冷媒は、コンデンサ４２→レシーバ４３→膨張弁４４→エバポレータ４５の順に流れ、コンプレッサ４１に吸入される。

コンプレッサ４１は前記エンジン１０によって駆動される。コンプレッサ４１は、動力断続用の電磁クラッチ４６を有し、エンジン１０の動力がＶベルトおよび電磁クラッチ４６を介してコンプレッサ４１に伝達される。電磁クラッチ４６への通電のＯＮ／ＯＦＦは電子制御ユニット２５によって切り替えられ、エンジン１０の運転中に電磁クラッチ４６の通電がＯＮされて電磁クラッチ４６が接続状態になると、コンプレッサ４１が起動される。一方、電磁クラッチ４６の通電がＯＦＦされて電磁クラッチ４６が解放状態になると、コンプレッサ４１が停止される。電磁クラッチ４６への通電のＯＮ／ＯＦＦは、例えば乗員によるエアコンスイッチ３１のＯＮ／ＯＦＦ操作に連動して行われる。エアコンスイッチ３１は、例えば車室内の前部に配置される空調用操作パネル上に設けられており、電子制御ユニット２５に接続されている。空調用操作パネル上には、エアコンスイッチ３１だけでなく、吸込口モードを切り替えるための吸込口切替スイッチ、車室内の温度を所望の温度（目標温度）に設定するための温度設定スイッチ、後述するブロワ５２の送風量をマニュアルモードで設定するための風量切替スイッチ、および、吹出口モードを切り替えるための吹出口切替スイッチ等が備えられている。

コンプレッサ４１から吐出された高温、高圧のガス冷媒はコンデンサ４２に導入される。コンデンサ４２に導入されたガス冷媒は、冷却用ファン（図示省略）により送風される外気と熱交換して放熱され、凝縮する。コンデンサ４２により凝縮された高温、高圧の冷媒は、レシーバ４３に導入される。レシーバ４３に導入された冷媒は、液相と気相とに分離され、液相の冷媒（液冷媒）がレシーバ４３内に貯留される。このレシーバ４３からの高圧の液冷媒は、膨張弁４４により膨張させられ、気液二相の状態となる。

膨張弁４４により減圧された低圧の冷媒は、エバポレータ４５に導入される。このエバポレータ４５において、低圧の冷媒は、周囲の空気（後述する空調ケース５１内の送風通路５Ａを流れる送風）から吸熱して蒸発（気化）し、ガス冷媒となる。蒸発後のガス冷媒は、再びコンプレッサ４１に吸入され、圧縮される。

エバポレータ４５は、空調装置５０の空調ケース５１内に設置されている。この空調ケース５１は、内部に車室内の乗員に向けて空気が送風される送風通路５Ａを有し、この送風通路５Ａの最上流部には、内気導入口および外気導入口を有する内外気切替箱（図示省略）が設けられている。

空調ケース５１の内外気切替箱内には、内外気切替ドア（図示省略）が回転自在に配置されている。この内外気切替ドアは、例えばサーボモータにより駆動され、これにより、内気導入口より内気（車室内空気）を導入する内気モードと、外気導入口より外気（車室外空気）を導入する外気モードとを切り替えることが可能となっている。この内外気切替箱の下流側には、車室内に向かう空気流れを発生させるブロワ５２が配置されている。このブロワ５２の下流側には、前述したエバポレータ４５が配置されており、エバポレータ４５により、送風通路５Ａを流れる空気が冷却される。つまり、エバポレータ４５は、ブロワ５２による送風を冷却する冷房用熱交換器となっている。

また、エバポレータ４５の下流側には、このエバポレータ４５によって冷却された空気を加熱する前記ヒータコア１６が配置されている。このヒータコア１６は、前述したようにエンジン１０の冷却水を熱源としてエバポレータ４５の通過後の空気を加熱する暖房用熱交換器であり、その側方にはヒータコア１６を迂回する空気が流れるバイパス通路５６が形成されている。

エバポレータ４５とヒータコア１６との間には、エアミックスドア（本発明でいう送風量調整部材）５４が回動自在に配置されている。このエアミックスドア５４は、サーボモータ５５により駆動され、エアミックスドア５４の開度を調整することによって、ヒータコア１６を通る空気量（温風量）と、バイパス通路５６を通過することでヒータコア１６を迂回する空気量（冷風量）とを調整することが可能となっている。これにより、車室内に吹き出す空気の吹出温度が調整される。また、空調ケース５１内の送風通路５Ａの最下流部には、車両の窓ガラスに向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口や、乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口（図示省略）などが設けられている。

（暖機運転時におけるロータリバルブの制御）
次に、本実施形態の特徴であるエンジン１０の暖機運転時におけるロータリバルブ１４の制御について説明する。

従来技術である前記特許文献１にあっては、エンジンの暖機運転中には、空調要求の種類（暖房要求であるか冷房要求であるか）に関わりなく冷却水弁を開放してヒータコアに冷却水を供給している。このため、この特許文献１では、暖機運転中に冷房要求が生じた場合であってもヒータコアに対して冷却水を供給してしまうことになり、このヒータコアおよびこのヒータコアに向けて冷却水を供給する配管により冷却水の熱が奪われることになって、冷却水の温度上昇が緩慢になってしまう。その結果、暖機運転を早期に完了させて燃料消費率の改善を図るには改良の余地があった。

本実施形態は、この点に鑑み、エンジン１０の暖機運転中に冷房要求が生じている場合に暖機運転を早期に完了させることができるようにしている。

具体的には、エンジン１０の暖機運転中に、前記エアミックスドア５４がヒータコア１６側を全閉としている場合（ヒータコア１６を流れる送風量を零としている場合）に、ロータリバルブ１４の各ポートＰ１〜Ｐ３の開口率を「０％」としている。これにより、ヒータコア１６に導入される冷却水の流量を零とすることで（水止め制御を実行することで）、ヒータコア１６およびこのヒータコア１６に向けて冷却水を供給するヒータコア水路Ｒ２の配管により奪われる冷却水の熱量を零にしている。また、ラジエータ１５およびラジエータ水路Ｒ１の配管により奪われる冷却水の熱量を零にしている。さらには、各デバイス１７〜２１およびデバイス水路Ｒ３の配管により奪われる冷却水の熱量を零にしている。これにより、エンジン１０の暖機運転中、車室内の冷房要求が生じている場合に、冷却水の温度上昇が緩慢になってしまうことを抑制できるようにしている。

以上の動作は前記電子制御ユニット２５によって実行される。このため、エンジン１０の暖機運転中に、エアミックスドア５４がヒータコア１６側を全閉としている場合に、ロータリバルブ１４のヒータコアポートＰ２等の開口率を「０％」とする動作を実行する機能部分が本発明でいう流量制御部（送風量調整部材が、送風通路の内、ヒータコア側を全閉としている場合に、流量調整手段によって、ラジエータポート、ヒータコアポート、および、デバイスポートそれぞれの開口率を０％にして、ラジエータ、ヒータコア、および、デバイスそれぞれへの冷却水の流量を零に設定する流量制御部）として構成されている。

次に、水止め制御についての複数の実施形態を説明する。

−第１実施形態−
まず、水止め制御の第１実施形態について図４のフローチャートに沿って説明する。このフローチャートは、車両のイグニッションスイッチＩＳがＯＮ操作された後、所定時間毎に繰り返して実行される。なお、イグニッションスイッチＩＳがＯＮ操作された時点では、後述する水止め実行フラグは「０」にリセットされている。

まず、ステップＳＴ１において、水止め実行フラグが「１」にセットされているか否かを判定する。この水止め実行フラグは、水止めが実行された場合にＯＮとされるフラグである。前述したようにイグニッションスイッチＩＳがＯＮ操作された時点では水止め実行フラグは「０」にリセットされているので、このステップＳＴ１ではＮＯ判定されてステップＳＴ２に移る。

ステップＳＴ２では、イグニッションスイッチＩＳがＯＮ操作された時点における始動時冷却水温度を取得する。この始動時冷却水温度は、イグニッションスイッチＩＳがＯＮ操作された時点において前記出口水温センサＳ２によって検出された冷却水の温度であって、このステップＳＴ２では、イグニッションスイッチＩＳがＯＮ操作された時点で前記読書可能メモリに記憶させておいた冷却水の温度の情報が読み出される。なお、前記始動時冷却水温度は、イグニッションスイッチＩＳがＯＮ操作された時点において前記入口水温センサＳ１によって検出された冷却水の温度であってもよいし、入口水温センサＳ１によって検出された冷却水の温度と出口水温センサＳ２によって検出された冷却水の温度との平均温度であってもよい。

その後、ステップＳＴ３に移り、この始動時冷却水温度は所定範囲（α≦始動時冷却水温度≦β）にあったか否かを判定する。これらα，βの値は任意に設定可能である。例えばαは５℃であり、βは４０℃である。

始動時冷却水温度が前記所定範囲にはなく、ステップＳＴ３でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ９に移り、水止め制御を実行する温度条件にはないと判断し、水止めを停止する。つまり、冷却水循環回路２での冷却水の循環を許可する。その後、ステップＳＴ１０に移り、水止め実行フラグを「０」にリセットしてリターンされる。

一方、始動時冷却水温度が前記所定範囲にあり、ステップＳＴ３でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ４に移り、現在のエンジン１０の運転状態は暖機運転中であるか否かを判定する。この判定は、前記出口水温センサＳ２によって検出されている現在の冷却水の温度が暖機完了温度（例えば７０℃）以上となっているか否かを判定するものである。

エンジン１０の冷間始動の開始時点では、冷却水の温度は暖機完了温度未満であるため、エンジン１０の運転状態は暖機運転中となっており、ステップＳＴ４ではＹＥＳ判定されてステップＳＴ５に移る。

ステップＳＴ５では、前記電子制御ユニット２５から空調装置５０に送信されている指令信号として、ブロワ指令信号（ブロワ５２の作動を制御する指令信号）がＯＦＦであり、且つエアコン指令信号（冷媒循環回路４０での冷媒循環を制御する指令信号）がＯＦＦであるか否かを判定する。例えば前記エアコンスイッチ３１がＯＮ操作されておらず、且つ、ブロワ５２の送風量をマニュアルモードで設定するための風量切替スイッチがＯＦＦ位置となっている場合には、このステップＳＴ５でＹＥＳ判定されることになる。

ステップＳＴ５でＹＥＳ判定された場合にはステップＳＴ６に移り、水止めを実行する。つまり、ロータリバルブ１４の各ポートＰ１〜Ｐ３の開口率を「０％」とする位置にロータを回転させ、冷却水循環回路２での冷却水の循環を停止させる。

このようにして水止めを実行した後、ステップＳＴ７に移り、前記水止め実行フラグを「１」にセットする。

次回のルーチンにあっては、既に水止め実行フラグは「１」にセットされているため、ステップＳＴ１ではＹＥＳ判定されてステップＳＴ４に移り、現在のエンジン１０の運転状態は暖機運転中であるか否かを判定する。

エンジン１０の暖機運転が継続しており、ステップＳＴ４でＹＥＳ判定された場合にはステップＳＴ５に移り、前述したように、ブロワ指令信号がＯＦＦであり、且つエアコン指令信号がＯＦＦであるか否かを判定する。

エンジン１０の暖機運転が継続している期間において、ブロワ指令信号がＯＦＦであり、且つエアコン指令信号がＯＦＦである状態が継続している場合には、前記ステップＳＴ１，ＳＴ４，ＳＴ５，ＳＴ６，ＳＴ７の動作が繰り返される。

そして、ブロワ指令信号がＯＮとなったり、エアコン指令信号がＯＮとなることなく、エンジン１０の暖機運転が完了した場合には、ステップＳＴ４でＮＯ判定されてステップＳＴ９に移り水止めを停止する。つまり、エンジン１０の冷却を開始（エンジン１０の過熱を防止）するために冷却水循環回路２での冷却水の循環を開始させる。その後、ステップＳＴ１０において、水止め実行フラグを「０」にリセットしてリターンされる。

一方、エンジン１０の暖機運転が継続している期間において、ブロワ指令信号がＯＮとなったり、エアコン指令信号がＯＮとなったりした場合には、ステップＳＴ８に移り、エアコン指令信号はクールＭＡＸ要求であるか否かを判定する。このクールＭＡＸ要求とは、空調装置５０に冷房要求が生じている場合であって、現在の車室内温度に対する車室内の目標温度の偏差が所定温度（５℃）以上低い場合であって、前記エアミックスドア５４がヒータコア１６側を全閉としている場合である。つまり、冷房要求が高くヒータコア１６を流れる送風量を零としている場合である。

エアコン指令信号がクールＭＡＸ要求でない場合には、ステップＳＴ８でＮＯ判定されてステップＳＴ９に移り水止めを停止する。つまり、空調装置５０に暖房要求が生じている可能性があることを考慮してヒータコア１６に冷却水（温水）を供給するべく、冷却水循環回路２での冷却水の循環を開始させる。その後、ステップＳＴ１０において、水止め実行フラグを「０」にリセットしてリターンされる。

一方、エアコン指令信号がクールＭＡＸ要求である場合には、ステップＳＴ８でＹＥＳ判定されてステップＳＴ６に移り、水止めを実行する。つまり、ロータリバルブ１４の各ポートＰ１〜Ｐ３の開口率を「０％」とする位置にロータを回転させ、冷却水循環回路２での冷却水の循環を停止させる。

このようにして水止めを実行した後、ステップＳＴ７に移り、前記水止め実行フラグを「１」にセットする。

以上の動作が繰り返される。このため、前記ステップＳＴ５，ＳＴ８，ＳＴ６の動作が、本発明でいう流量制御部（送風量調整部材が、送風通路の内、ヒータコア側を全閉としている場合に、流量調整手段によって、ラジエータポート、ヒータコアポート、および、デバイスポートそれぞれの開口率を０％にして、ラジエータ、ヒータコア、および、デバイスそれぞれへの冷却水の流量を零に設定する流量制御部）の動作に相当する。

以上説明したように本実施形態では、エンジン１０の暖機運転中、エアミックスドア５４によって、ヒータコア１６を流れる送風量が零とされている場合（クールＭＡＸ要求時）には、ロータリバルブ１４により調整される冷却水の流量（ヒータコア１６に導入される冷却水の流量）を零に設定している（ロータリバルブ１４の制御により水止めを実行している）。つまり、送風通路５Ａのヒータコア１６側が全閉とされている場合（ヒータコア１６を流れる送風量が零とされている場合）には、ヒータコア１６に導入される冷却水の流量を零とすることで、ヒータコア１６およびヒータコア水路Ｒ２の配管により奪われる冷却水の熱量を零にしている。このため、エンジン１０の暖機運転中に、冷却水の温度上昇が緩慢になってしまうことを抑制することができる。その結果、エンジン１０の暖機運転を早期に完了させることができ、燃料消費率の改善を図ることができる。

また、本実施形態では、エンジン１０の暖機運転中、車室内暖房等の空調要求が生じている場合（送風通路５Ａのヒータコア１６側を全閉としていない場合；ヒータコア１６を流れる送風量を零としていない場合）には、ロータリバルブ１４により調整される冷却水の流量（ヒータコア１６に導入される冷却水の流量）は所定の調整範囲内（暖房要求等に応えるための調整範囲内）に設定されているため、その空調要求に応えることが可能である。

−第２実施形態−
次に、水止め制御の第２実施形態について説明する。本実施形態は、エンジン１０の暖機運転中、空調装置５０に対する空調要求に応じて水止めの実行と非実行とを切り替えるものである。具体的には、エンジン１０の暖機運転中に前記水止めを実行する領域（冷却水温度の領域）を規定する複数のマップ（ロータリバルブ制御マップ）を前記読出専用メモリに記憶させておき、空調装置５０の運転状態に応じて、使用するロータリバルブ制御マップを切り替えることで、そのロータリバルブ制御マップに従って水止めの実行と非実行とを切り替えるものである。

図５は、空調装置５０の停止状態および空調装置５０の運転状態において前記クールＭＡＸ状態である際に使用される第１のロータリバルブ制御マップである。また、図６は、空調装置５０の運転状態において前記クールＭＡＸ以外の状態である際に使用される第２のロータリバルブ制御マップである。これらロータリバルブ制御マップにおいて斜線を付した領域が水止めの実行領域である。

前記第１のロータリバルブ制御マップにおける水止めの実行領域（水止めを実行するようにロータリバルブ１４を制御する領域）は、第２のロータリバルブ制御マップにおける水止めの実行領域よりも広くなっている。例えば、始動時の冷却水温度が図中のｔ１であり、エンジン１０の暖機運転中における現在の冷却水温度が図中のｔ２であった場合、第２のロータリバルブ制御マップにあっては（空調装置５０の運転状態においてクールＭＡＸ以外の状態にあっては）水止めは非実行とされるのに対し、第１のロータリバルブ制御マップにあっては（空調装置５０の停止状態および空調装置５０の運転状態においてクールＭＡＸ状態にあっては）水止めが実行されることになる。

この各ロータリバルブ制御マップを使用した水止めの実行と非実行との切り替え動作の一例としては、例えば始動時の冷却水温度が図中のｔ１であり、エンジン１０の暖機運転中における空調装置５０の運転状態がクールＭＡＸ以外の状態であった場合には、冷却水温度が図６中のｔ３に達した時点で水止めが非実行（水止めが解除）されることになり、ヒータコア水路Ｒ２によってヒータコア１６に冷却水を供給する。これにより、車室内の暖房要求等に早期に応えることができる。

これに対し、例えば始動時の冷却水温度が図中のｔ１であり、エンジン１０の暖機運転中における空調装置５０の運転状態がクールＭＡＸ状態であった場合には、冷却水温度が図５中のｔ４に達するまで水止めが継続されることになり、ヒータコア水路Ｒ２への冷却水の導入が禁止される。これにより、ヒータコア１６およびヒータコア水路Ｒ２の配管により奪われる冷却水の熱量を零にしている。このため、エンジン１０の暖機運転中に、冷却水の温度上昇が緩慢になってしまうことを抑制することができる。その結果、エンジン１０の暖機運転を早期に完了させることができ、燃料消費率の改善を図ることができる。

（他の実施形態）
なお、今回開示した各実施形態は、全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、前記各実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。

例えば、前記各実施形態では、エアコン指令信号に基づいてエアミックスドア５４の開度を認識する（ヒータコア１６側を全閉としているか否かを判断する）ようにしていた。本発明はこれに限らず、エアミックスドア５４の回動位置に応じた信号を出力するセンサを備えさせ、このセンサの出力信号からエアミックスドア５４の開度を認識する（ヒータコア１６側を全閉としているか否かを判断する）ようにしてもよい。

本発明は、空調要求に応じて冷却水循環回路での冷却水の流量を調整する制御に適用可能である。

１ エンジン冷却装置（内燃機関の冷却装置）
５Ａ 送風通路
１０ エンジン（内燃機関）
１４ ロータリバルブ（流量調整手段）
１６ ヒータコア
２５ 電子制御ユニット
５４ エアミックスドア（送風量調整部材）

Claims (1)

1. 車室内空調用の送風が流れる送風通路と、この送風通路に配設されて内燃機関から導入される冷却水を熱源として前記送風を加熱するヒータコアと、前記送風通路において前記ヒータコアを流れる送風量およびこのヒータコアをバイパスして流れる送風量を調整するように開閉する送風量調整部材と、前記ヒータコアに導入される前記冷却水の流量を調整する流量調整手段とを備えた内燃機関の冷却装置において、
   前記冷却水の循環回路として、外気との熱交換により前記冷却水を冷却するラジエータに前記冷却水を供給するラジエータ水路と、前記ヒータコアに前記冷却水を供給するヒータコア水路と、前記冷却水を搬送媒体として前記内燃機関の熱が伝達されるデバイスに前記冷却水を供給するデバイス水路とを備えており、
   前記流量調整手段は、前記ラジエータ水路に連通されるラジエータポート、前記ヒータコア水路に連通されるヒータコアポート、および、前記デバイス水路に連通されるデバイスポートを備えており、
   前記内燃機関の暖機運転中、現在の車室内温度に対して車室内の目標温度が所定温度以上低く、前記送風量調整部材が、前記送風通路の内、前記ヒータコア側を全閉としているクールＭＡＸの車室内空調状態である時には、前記冷却水の温度が所定の第１の水止め解除温度に達するまで、前記流量調整手段によって、前記ラジエータポート、前記ヒータコアポート、および、前記デバイスポートそれぞれの開口率を０％にして、前記ラジエータ、前記ヒータコア、および、前記デバイスそれぞれへの前記冷却水の流量を零に設定する水止めの実行状態が継続され、前記冷却水の温度が前記第１の水止め解除温度に達した時点で、前記水止めが解除される一方、
   前記内燃機関の暖機運転中、前記送風量調整部材が、前記送風通路の内、前記ヒータコア側を全閉としておらず前記ヒータコアに送風を流しているクールＭＡＸ以外の車室内空調状態である時には、前記冷却水の温度が前記第１の水止め解除温度よりも低い温度である第２の水止め解除温度に達するまで、前記水止めの実行状態が継続され、前記冷却水の温度が前記第２の水止め解除温度に達した時点で、前記水止めが解除されて、前記流量調整手段により調整される前記ヒータコアに導入される前記冷却水の流量を、前記車室内空調状態において調整される前記冷却水の流量の調整範囲の下限値以上に設定する
   流量制御部を備えていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。

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