WO2016199560A1 - 流量制御装置、流量制御方法 - Google Patents

流量制御装置、流量制御方法 Download PDF

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横山　宗一
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株式会社ミクニ
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    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
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    • F01P2025/60—Operating parameters
    • F01P2025/62—Load

Definitions

  • the present invention relates to a flow rate control device and a flow rate control method for controlling the flow rate of a fluid related to temperature control.
  • Cooling water is circulated through a water jacket provided in the vicinity of the engine via a main path that passes through the radiator that cools the cooling water or a bypass path that does not pass through the radiator, and is cooled when it passes through the main path.
  • the temperature of the engine is lowered.
  • the engine temperature is controlled by adjusting the flow rate of the cooling water to the main path or the bypass path by a valve.
  • the flow rate of the cooling water to be introduced into the main path or the bypass path is determined as the target flow rate based on the difference between the target engine temperature and the measured engine temperature.
  • a valve for adjusting the flow rate of the cooling water is controlled based on the target flow rate.
  • the feedback control based on the control deviation between the engine measured temperature and the engine target temperature is used for the purpose of improving the controllability of the engine temperature in a situation where the engine condition fluctuates.
  • the target flow rate is calculated by calculating the feedback flow rate, calculating the feedforward flow rate based on the engine speed, the manifold pressure, and the radiator temperature, and correcting the feedback flow rate based on the feedforward flow rate.
  • the technique to do is known (for example, refer patent document 1).
  • the cooling water temperature in the water jacket when the engine is in a steady state is raised to about 100 ° C. so that the fuel consumption and the exhaust amount after warming are reduced. It is becoming common to control the flow rate.
  • the reasons include an increase in engine output due to an improvement in volumetric efficiency and a prevention of a sudden increase in engine temperature when returning from a high load state.
  • the cooling water temperature in the water jacket needs to be lowered to about 80 ° C., and when the engine is switched between a steady state and a high load state, the cooling water temperature is suddenly reduced to 20 ° C. It is necessary to change the degree.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a flow rate control device and a flow rate control method capable of improving controllability with respect to a request for rapidly changing the cooling water temperature. .
  • an aspect of the present invention provides cooling for cooling an internal combustion engine based on a control deviation between a measured temperature, which is a measured temperature of the internal combustion engine, and a target temperature requested by a host device.
  • a flow rate control device that controls a flow rate of water, wherein the first determination unit that determines whether or not the load amount of the internal combustion engine is a high load state that is equal to or greater than a predetermined first threshold value, and the target temperature, A second determination unit that determines whether or not a high load temperature, which is a target temperature required when the internal combustion engine is in a high load state, and the internal combustion engine is in a high load state by the first determination unit; If it is determined that the target temperature is lowered at a predetermined first drop rate, and the second determination unit determines that the target temperature has reached the high load temperature, the target temperature is increased to the high temperature.
  • a first correction unit that sets the load temperature.
  • FIG. 1 is a diagram showing an engine cooling system according to the present embodiment.
  • the engine cooling system 1 includes an engine 11, a water jacket 12, a water pump 13, a cooling water valve 21, a motor 22, a position sensor 23, a first water temperature sensor 24, and a second water temperature sensor.
  • a water temperature sensor 25 an ECU (Engine Control Unit) 31, a radiator 41, a heater 42, a throttle 43, a main passage pipe 91, a sub passage pipe 92, and a bypass passage pipe 93 are provided.
  • the engine cooling system 1 circulates cooling water through the main flow path pipe 91, the sub flow path pipe 92, or the bypass flow path pipe 93, and controls the temperature of the engine 11 by the water jacket 12.
  • the engine 11 is an internal combustion engine of a vehicle such as an automobile.
  • the water jacket 12 is provided in the vicinity of the engine 11 and cools the engine 11 with cooling water therein.
  • the main flow path pipe 91 allows cooling water to flow into the radiator 41.
  • the sub passage pipe 92 allows cooling water to flow into the heater 42 and the throttle 43.
  • the bypass flow path pipe 93 allows the cooling water flowing out from the water jacket 12 to flow into the water pump 13.
  • the cooling water that has flowed into the radiator 41, the heater 42, and the throttle 43 flows into the water pump 13.
  • the water pump 13 allows cooling water to flow into the water jacket 12.
  • the radiator 41 cools the cooling water.
  • the heater 42 warms the passenger compartment.
  • the throttle 43 controls the amount of intake air flowing into the engine 11.
  • the cooling water valve 21 is a rotary type valve, and an opening is provided in a part of the outer peripheral surface, and the cooling water flows into the main passage pipe 91 and the sub passage pipe 92 depending on the opening degree.
  • the motor 22 is a DC motor as an actuator that drives the cooling water valve 21.
  • the position sensor 23 detects the opening degree of the cooling water valve 21 relative to the main flow path pipe 91 and the sub flow path pipe 92 by detecting the circumferential position of the cooling water valve 21.
  • the first water temperature sensor 24 is installed near the outlet of the water jet 12 and detects the temperature of the cooling water flowing out of the water jacket 12 as the engine temperature.
  • the second temperature sensor 25 is installed in the vicinity of the outlet of the radiator 41, and detects the temperature of the cooling water flowing out of the radiator 41 as the radiator temperature.
  • the ECU 31 includes a processor and a memory, and is a microcontroller that controls various operations related to the engine 11. In the present embodiment, the ECU 31 is detected by the first water temperature sensor 24, the second water temperature sensor 25, and the position sensor 23. It is assumed that the operation of the motor 22 is operated based on the temperature, the radiator temperature, and the position of the cooling water valve 21.
  • the cooling water is cooled by the radiator 41 when circulating through the main flow path pipe 91 and circulated without being cooled when passing through the bypass flow path pipe 93. Further, the engine cooling system 1 controls the temperature of the engine 11 by switching the cooling water circulation path according to the opening degree of the cooling water valve 21 and controlling the amount of cooling water flowing into the main passage pipe 91. .
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration of the ECU.
  • the ECU 31 includes a CPU (Central Processing Unit) 311, a RAM 312, a ROM 313, and an input / output interface 314.
  • the CPU 311 and the RAM 312 cooperate to perform processing related to the control of the cooling water valve 21.
  • the ROM 313 is a non-volatile memory that stores a radiator temperature table and a lookup table, which will be described later.
  • the input / output interface 314 is an interface related to input / output of the CPU 311, and the CPU 311 acquires detection results by the position sensor 23, the first water temperature sensor 24, and the second water temperature sensor 25 through the input / output interface 314, A signal corresponding to the operation amount of the motor 22 is output to the drive circuit 26 via the input / output interface 314.
  • This drive circuit 26 is a PWM circuit that controls the motor 22 by PWM (Pulse Width Modulation), and drives the motor 22 by changing the duty ratio of the pulse width according to the magnitude of the input signal.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a functional configuration of the flow control device.
  • the flow control device 5 includes a determination unit 51, a target temperature correction unit 52, a selection unit 53, a steady load control unit 54, and a high load control unit 55 as functions.
  • the load control unit 55 outputs a target flow rate that is a target flow rate to the valve control device 6.
  • the valve control device 6 controls the opening degree of the cooling water valve 21 based on the target flow rate and the engine temperature.
  • the high load control unit 55 includes a temperature decrease control unit 551 and a temperature increase control unit 552. Note that these functions are realized by the cooperation of the CPU 311 and the RAM 312 described above. That is, in the present embodiment, the ECU 31 functions as the flow control device 5 and the valve control device 6.
  • the flow rate control device 5 includes a target temperature required by a host device (not shown), an engine speed that can be acquired as an engine parameter by the ECU 31, a manifold pressure, an engine temperature detected by the first temperature sensor 24, a second It is assumed that a radiator temperature detected by the temperature sensor 25 is input.
  • the determination unit 51 performs determination on the engine temperature, and determination on the engine load obtained based on the engine speed and the manifold pressure.
  • the engine load may be obtained based on any parameter.
  • the target temperature correction unit 52 corrects the target temperature input to the flow control device 5 based on the determination by the determination unit 51.
  • the selection unit 53 selects one of the steady load control unit 54, the temperature decrease control unit 551, and the temperature increase control unit 552 as a control unit that controls the target flow rate based on the determination result by the determination unit 51.
  • the steady load control unit 54, the temperature drop control unit 551, and the temperature rise control unit 552 all calculate a feedback flow rate based on the deviation between the target temperature and the engine temperature and the gain scheduling based on the radiator temperature, and the manifold pressure, the engine speed, A feedforward flow rate is calculated based on the radiator temperature, and a flow rate obtained by correcting the feedback flow rate with the feedforward flow rate is output to the valve control device 6 as a target flow rate.
  • the steady load control unit 54 uses the target temperature input to the flow rate control device 5, whereas the temperature decrease control unit 551 and the temperature increase control unit 552 are corrected by the target temperature correction unit 52. The target temperature is used.
  • the steady load control unit 54, the temperature drop control unit 551, and the temperature rise control unit 552 have different control rules.
  • the gains used in the temperature drop control unit 551 and the temperature rise control unit 552 are: It is set larger than the gain used for the steady load control unit 54.
  • different control laws indicate that at least one of a calculation method of a target flow rate, a parameter based on the calculation, and a coefficient related to the calculation is different.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the target temperature correction process.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the target temperature corrected by the target temperature correction process.
  • the determination unit 51 determines whether or not the engine is in a high load state (S101).
  • the determination unit 51 determines that the engine has a high load when the engine load calculated based on the engine speed and the manifold pressure is equal to or greater than a predetermined first threshold.
  • the target temperature correction unit 52 lowers the steady temperature, which is the target temperature when the engine is in a steady state, at a predetermined first drop rate (S102).
  • the first drop rate indicates a ratio of the temperature dropped per predetermined time with respect to time.
  • the determination unit 51 determines whether or not the target temperature lowered at the first drop rate is equal to or lower than the first temperature (S103).
  • the first temperature is a temperature that is at the upper limit of the bandwidth of the high load temperature, which is the target temperature required when the engine is in a high load state.
  • the target temperature correction unit 52 drops the target temperature at a predetermined second drop rate (S104).
  • the second descent rate is set smaller than the first descent rate.
  • the determination unit 51 determines whether or not the target temperature decreased at the second rate of decrease has reached a high load temperature (S105).
  • the target temperature correction unit 52 sets the target temperature to the high load temperature (S106).
  • the determination unit 51 determines whether or not the engine is in a steady load state (S107).
  • the determination unit 51 determines that the engine has a high load, and sets the second threshold value to a value smaller than the first threshold value.
  • the target temperature correction unit 52 increases the target temperature at a predetermined first increase rate (S108).
  • the first rate of increase indicates a rate of temperature that is increased per predetermined time.
  • the determination unit 51 determines whether or not the target temperature increased at the first increase rate is equal to or higher than the second temperature (S109).
  • the second temperature is a temperature that is at the lower limit of the steady-state bandwidth.
  • the target temperature correction unit 52 increases the target temperature at a predetermined second increase rate (S110).
  • the second increase rate is set to be smaller than the first increase rate.
  • the determination unit 51 determines whether or not the target temperature increased at the second increase rate has reached a steady temperature (S111).
  • the determination unit 51 determines again whether or not the engine is in a high load state (S101).
  • the target temperature correction unit 52 increases the target temperature again at the predetermined second increase rate (S110).
  • the target temperature correction unit 52 again sets the target temperature at the predetermined first rate of increase. Increase (S108).
  • step S107 determines again whether the engine is in a steady load state (S107).
  • step S105 when the target temperature decreased at the second rate of decrease does not reach the high load temperature (S105, NO), the target temperature correction unit 52 again sets the target temperature to the predetermined second rate of decrease. (S104).
  • step S103 when the target temperature lowered at the first rate of drop is not lower than the first temperature (S103, NO), the target temperature correction unit 52 again sets the target temperature at the predetermined first rate of drop. Lower (S102).
  • step S101 if the engine is not in a high load state (S101, NO), the determination unit 51 determines again whether the engine is in a high load state (S101).
  • the engine is changed from the steady temperature to the high load temperature over a period of T1 after the engine is changed from the steady load state to the high load state. Since the target temperature is corrected so as to change from the high load temperature to the steady temperature over a period of T2 after the steady load state is reached, undershoot and overshoot are reduced. In addition, since the target temperature is lowered at a relatively large first drop rate over T3 time and then dropped at a relatively small second drop rate over T4 time at T1 time, a demand for a high load temperature is required. Undershoot can be reduced while shortening the response time to.
  • the target temperature is increased at a relatively large first increase rate over T5 time at T2 time and then increased at a relatively small second increase rate over T6 time, the target temperature is requested to be constant. Overshoot can be reduced while shortening the response time.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the selection process.
  • the determination unit 51 determines whether or not the engine is in a high load state (S201).
  • the selection unit 53 selects the temperature drop control unit 551 (S202), and the determination unit 51 determines whether the engine is in a steady load state (S203). ).
  • the selection unit 53 selects the temperature increase control unit 552 (S204), and the determination unit 51 determines whether or not the target temperature is a steady load temperature. (S205).
  • the selection unit 53 selects the steady load control unit 54 (S206), and the determination unit 51 again determines whether or not the engine is in a high load state. Determine (S201).
  • the determination unit 51 determines again whether or not the target temperature is the steady load temperature (S205).
  • the determination unit 51 determines again whether the engine is in a steady load state (S203).
  • the selection unit 53 selects the steady load control unit 54 (S206).
  • the flow rate is controlled by the temperature drop control by the temperature drop control unit, the engine is changed from the high load state to the steady load state, and the target temperature is changed.
  • the flow rate is controlled by the temperature increase control by the temperature increase control unit until the steady load temperature is reached.
  • the temperature lowering control the engine temperature can be lowered to the high load temperature in a relatively short time, and the amount of heat that increases even after the engine temperature is lowered to the high load temperature can be handled.
  • selecting the control unit that controls the flow rate means selecting the flow rate output by any of the control units as the flow rate to be output to the valve control device.
  • 5 Flow control device, 11 engine, 51 determination unit, 52 target temperature correction unit, 53 selection unit, 54 steady load control unit, 55 high load control unit, 551 temperature drop control unit, 552 temperature rise control unit.

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Abstract

測定された内燃機関の温度である測定温度と、上位装置により要求された目標温度との制御偏差に基づいて、内燃機関を冷却する冷却水の流量を制御する流量制御装置であって、内燃機関の負荷量が所定の第１閾値以上である高負荷状態であるか否かを判定する第１判定部と、目標温度が、内燃機関が高負荷状態である場合に要求される目標温度である高負荷温度に達したか否かを判定する第２判定部と、第１判定部により内燃機関が高負荷状態であると判定された場合、目標温度を所定の第１降下率で降下させ、第２判定部により目標温度が高負荷温度に達したと判定された場合、目標温度を高負荷温度に設定する第１補正部とを備える。

Description

流量制御装置、流量制御方法
　本発明は、温度制御に係る流体の流量を制御する流量制御装置、流量制御方法に関する。
　従来、エンジンなどの内燃機関の温度を制御することを目的として、エンジンを冷却する冷却水の流量を制御する技術が知られている。冷却水は、冷却水を冷却するラジエータを経由するメイン経路、またはラジエータを経由しないバイパス経路を経由し、エンジン近傍に設けられたウォータージャケットを通って循環し、メイン経路を経由した場合に冷却され、結果としてエンジンの温度を低下させる。また、メイン経路またはバイパス経路への冷却水の流量がバルブによって調節されることにより、エンジン温度が制御される。また、このようなエンジンの冷却システムにおいて、メイン経路またはバイパス経路に流入させるべき冷却水の流量は、目標とするエンジンの温度と測定されたエンジンの温度との差に基づいて目標流量として決定される。また、この目標流量に基づいて、冷却水の流量を調節するバルブが制御される。
　このようなエンジンの冷却システムにおいては、エンジンの状態が変動する状況におけるエンジン温度の制御性を向上させることを目的として、エンジンの測定温度と、エンジンの目標温度との制御偏差に基づくフィードバック制御により、フィードバック流量を算出し、エンジン回転数と、マニホールド圧力と、ラジエータ温度とに基づいて、フィードフォワード流量を算出し、このフィードフォワード流量に基づいて前記フィードバック流量を補正することにより、目標流量を算出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１４－１６９６６１号公報
　近年、エンジンの燃費向上のために、エンジンが定常状態にある場合におけるウォータージャケット内の冷却水温を１００℃程度まで上げることによって、暖気後の燃料消費量や排気量が低減されるように冷却水の流量を制御することが一般的になりつつある。ただし、例えば、急登坂路高速走行のようなエンジンに高負荷出力を要求される際には、冷却水温を下げた方が好ましい場合が存在する。その理由としては、体積効率の向上によるエンジン出力の上昇や、高負荷状態から戻った場合のエンジン温度の急上昇の防止などが挙げられる。このようなエンジンが高負荷となる状態においては、ウォータージャケット内の冷却水温は８０℃程度まで下げる必要があり、エンジンの定常状態と高負荷状態との切り替えにおいては、冷却水温を急激に２０℃程度変化させる必要がある。
　しかしながら、上述した技術によれば、エンジンが定常状態から高負荷状態となる際においては、応答時間が遅く、更にアンダーシュートを生じてしまい、また、エンジンが高負荷状態から定常状態となる際においては、オーバーシュートを生じてしまうという問題があった。つまり、冷却水温を急激に変化させるという要求に対しては、制御性が十分ではないという問題があった。
　本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、冷却水温を急激に変化させる要求に対する制御性を向上させることができる流量制御装置、流量制御方法を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決するため、本発明の一態様は、測定された内燃機関の温度である測定温度と、上位装置により要求された目標温度との制御偏差に基づいて、内燃機関を冷却する冷却水の流量を制御する流量制御装置であって、前記内燃機関の負荷量が所定の第１閾値以上である高負荷状態であるか否かを判定する第１判定部と、前記目標温度が、前記内燃機関が高負荷状態である場合に要求される目標温度である高負荷温度に達したか否かを判定する第２判定部と、前記第１判定部により前記内燃機関が高負荷状態であると判定された場合、前記目標温度を所定の第１降下率で降下させ、前記第２判定部により前記目標温度が前記高負荷温度に達したと判定された場合、該目標温度を前記高負荷温度に設定する第１補正部とを備える。
　本発明によれば、冷却水温を急激に変化させる要求に対する制御性を向上させることができる。
本実施の形態に係るエンジン冷却システムを示す図である。 ＥＣＵのハードウェア構成を示す図である。 流量制御装置の機能構成を示す図である。 目標温度補正処理の動作を示すフローチャートである。 目標温度補正処理により補正された目標温度を示す概略図である。 選択処理の動作を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
　まず、本実施の形態に係るエンジン冷却システムについて説明する。図１は、本実施の形態に係るエンジン冷却システムを示す図である。
　図１に示すように、本実施の形態に係るエンジン冷却システム１は、エンジン１１、ウォータージャケット１２、ウォーターポンプ１３、冷却水バルブ２１、モータ２２、ポジションセンサ２３、第１水温センサ２４、第２水温センサ２５、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）３１、ラジエータ４１、ヒータ４２、スロットル４３、メイン流路パイプ９１、サブ流路パイプ９２、バイパス流路パイプ９３を備える。
　エンジン冷却システム１は、メイン流路パイプ９１、サブ流路パイプ９２、またはバイパス流路パイプ９３を介して冷却水を循環させ、ウォータージャケット１２によりエンジン１１の温度を制御する。
　エンジン１１は、自動車等の車両の内燃機関である。ウォータージャケット１２は、エンジン１１近傍に備えられ、その内部の冷却水によりエンジン１１を冷却するものである。メイン流路パイプ９１は、ラジエータ４１に冷却水を流入させるものである。サブ流路パイプ９２は、ヒータ４２及びスロットル４３に冷却水を流入させるものである。バイパス流路パイプ９３は、ウォータージャケット１２から流出した冷却水をウォーターポンプ１３に流入させるものである。なお、ラジエータ４１、ヒータ４２及びスロットル４３に流入した冷却水はウォーターポンプ１３に流入する。ウォーターポンプ１３は、ウォータージャケット１２に冷却水を流入させるものである。ラジエータ４１は、冷却水を冷却するものである。ヒータ４２は、車室内を暖めるものである。スロットル４３は、エンジン１１への吸気の流入量を制御するものである。
　冷却水バルブ２１は、ロータリ式のバルブであり、外周面の一部に開口部が設けられ、その開度によってメイン流路パイプ９１及びサブ流路パイプ９２へ冷却水を流入させるものである。モータ２２は、冷却水バルブ２１を駆動するアクチュエータとしての直流モータである。ポジションセンサ２３は、冷却水バルブ２１の周方向の位置を検出することにより、メイン流路パイプ９１及びサブ流路パイプ９２に対する冷却水バルブ２１の開度を検出するものである。第１水温センサ２４は、ウォータージェケット１２の出口近傍に設置され、ウォータージャケット１２から流出した冷却水の温度をエンジン温度として検出するものである。第２温度センサ２５は、ラジエータ４１の出口近傍に設置され、ラジエータ４１から流出した冷却水の温度をラジエータ温度として検出するものである。ＥＣＵ３１は、プロセッサとメモリを備え、エンジン１１に係る各種動作を制御するマイクロコントローラであり、本実施の形態においては、第１水温センサ２４、第２水温センサ２５及びポジションセンサ２３により検出されたエンジン温度、ラジエータ温度、及び冷却水バルブ２１の位置に基づいて、モータ２２の動作を操作するものとする。
　上述のような構成により、冷却水は、メイン流路パイプ９１を経由して循環する場合にはラジエータ４１により冷却され、バイパス流路パイプ９３を経由する場合には冷却されずに循環する。また、エンジン冷却システム１は、冷却水バルブ２１の開度により冷却水の循環経路を切り替え、また、メイン流路パイプ９１への冷却水の流入量を制御することによりエンジン１１の温度を制御する。
　次に、ＥＣＵのハードウェア構成について説明する。図２は、ＥＣＵのハードウェア構成を示す図である。
　図２に示すように、ＥＣＵ３１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）３１１、ＲＡＭ３１２、ＲＯＭ３１３、入出力インターフェイス３１４を備える。ＣＰＵ３１１及びＲＡＭ３１２は、協働して冷却水バルブ２１の制御に係る処理を行う。また、ＲＯＭ３１３は、後述するラジエータ温度テーブル及びルックアップテーブルを格納する不揮発性メモリである。また、入出力インターフェイス３１４はＣＰＵ３１１の入出力に係るインターフェイスであり、ＣＰＵ３１１はこの入出力インターフェイス３１４を介してポジションセンサ２３、第１水温センサ２４、第２水温センサ２５による検出結果を取得するとともに、入出力インターフェイス３１４を介してモータ２２の操作量に応じた信号を駆動回路２６に出力する。この駆動回路２６は、モータ２２をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御するＰＷＭ回路であり、入力された信号の大きさに応じてパルス幅のデューティ比を変更してモータ２２を駆動する。
　次に、流量制御装置の機能構成について説明する。図３は、流量制御装置の機能構成を示す図である。
　図３に示すように、流量制御装置５は、判定部５１、目標温度補正部５２、選択部５３、定常負荷制御部５４、高負荷制御部５５を機能として備え、定常負荷制御部５４及び高負荷制御部５５は、目標とする流量である目標流量をバルブ制御装置６へ出力する。バルブ制御装置６は、この目標流量とエンジン温度とに基づいて冷却水バルブ２１の開度を制御する。また、高負荷制御部５５は、降温制御部５５１及び昇温制御部５５２を備える。なお、これらの機能は、上述したＣＰＵ３１１及びＲＡＭ３１２が協働することにより実現されるものとする。つまり、本実施の形態において、ＥＣＵ３１は流量制御装置５及びバルブ制御装置６として機能する。また、流量制御装置５には、図示しない上位装置により要求される目標温度、ＥＣＵ３１がエンジンのパラメータとして取得可能なエンジン回転数、マニホールド圧力、第１温度センサ２４により検出されるエンジン温度、第２温度センサ２５により検出されるラジエータ温度、が入力されるものとする。
　判定部５１は、エンジン温度に対する判定、エンジン回転数とマニホールド圧力とに基づいて得られるエンジン負荷に対する判定を行う。ここでエンジン負荷はどのようなパラメータに基づいて得られるものであっても良い。目標温度補正部５２は、判定部５１による判定に基づいて、流量制御装置５に入力される目標温度を補正する。選択部５３は、判定部５１による判定結果に基づいて、目標流量を制御する制御部として定常負荷制御部５４、降温制御部５５１、昇温制御部５５２のいずれかを選択する。
　定常負荷制御部５４、降温制御部５５１、昇温制御部５５２は、いずれも、目標温度とエンジン温度との偏差とラジエータ温度によるゲインスケジューリングとによってフィードバック流量を算出し、マニホールド圧力、エンジン回転数、ラジエータ温度に基づいてフィードフォワード流量を算出し、フィードバック流量をフィードフォワード流量により補正した流量を目標流量としてバルブ制御装置６へ出力する。ここで、フィードバック流量の算出において、定常負荷制御部５４は、流量制御装置５に入力された目標温度を用いるのに対し、降温制御部５５１及び昇温制御部５５２は目標温度補正部５２により補正された目標温度を用いる。また、定常負荷制御部５４、降温制御部５５１、昇温制御部５５２は、互いにその制御則が異なり、本実施の形態においては、降温制御部５５１、昇温制御部５５２に用いられるゲインは、定常負荷制御部５４に用いられるゲインよりも大きく設定される。なお、ここで制御則が異なるとは、目標流量の算出方法、算出に基づくパラメータ、算出に係る係数のうち、少なくともいずれかが異なることを示す。
　次に、判定部及び目標温度補正部によって実行される目標温度補正処理の動作について説明する。図４は、目標温度補正処理の動作を示すフローチャートである。図５は、目標温度補正処理により補正された目標温度を示す概略図である。
　図４に示すように、まず、判定部５１は、エンジンが高負荷状態であるか否かを判定する（Ｓ１０１）。ここで判定部５１は、エンジン回転数とマニホールド圧力に基づいて算出したエンジン負荷量が所定の第１閾値以上である場合、エンジンが高負荷であると判定する。
　エンジンが高負荷状態である場合（Ｓ１０１，ＹＥＳ）、目標温度補正部５２は、エンジンが定常状態である際の目標温度である定常温度を所定の第１降下率で降下させる（Ｓ１０２）。ここで第１降下率は、所定の時間当たりに降下される温度の時間に対する割合を示す。
　次に、判定部５１は、第１降下率で降下された目標温度が第１温度以下であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。ここで第１温度は、図５に示すように、エンジンが高負荷状態にある場合において要求される目標温度である高負荷温度のバンド幅の上限にある温度とする。
　第１降下率で降下された目標温度が第１温度以下である場合（Ｓ１０３，ＹＥＳ）、目標温度補正部５２は、目標温度を所定の第２降下率で降下させる（Ｓ１０４）。ここで第２降下率は、第１降下率よりも小さく設定されるものとする。次に、判定部５１は、第２降下率で降下された目標温度が高負荷温度に達したか否かを判定する（Ｓ１０５）。
　第２降下率で降下された目標温度が高負荷温度に達した場合（Ｓ１０５，ＹＥＳ）、目標温度補正部５２は、目標温度を高負荷温度に設定する（Ｓ１０６）。　
　次に、判定部５１は、エンジンが定常負荷状態であるか否かを判定する（Ｓ１０７）。ここで判定部５１は、エンジン負荷量が所定の第２閾値未満である場合、エンジンが高負荷であると判定し、第２閾値は第１閾値よりも小さな値とする。
　エンジンが定常負荷状態である場合（Ｓ１０７，ＹＥＳ）、目標温度補正部５２は、目標温度を所定の第１上昇率で上昇させる（Ｓ１０８）。ここで第１上昇率は、所定の時間当たりに上昇される温度の割合を示す。
　次に、判定部５１は、第１上昇率で上昇された目標温度が第２温度以上であるか否かを判定する（Ｓ１０９）。ここで第２温度は、図５に示すように、定常温度のバンド幅の下限にある温度とする。
　第１上昇率で上昇された目標温度が第２温度以上である場合（Ｓ１０９，ＹＥＳ）、目標温度補正部５２は、目標温度を所定の第２上昇率で上昇させる（Ｓ１１０）。ここで第２上昇率は、第１上昇率よりも小さく設定されるものとする。次に、判定部５１は、第２上昇率で上昇された目標温度が定常温度に達したか否かを判定する（Ｓ１１１）。
　第２上昇率で上昇された目標温度が定常温度に達した場合（Ｓ１１１，ＹＥＳ）、判定部５１は、再度、エンジンが高負荷状態であるか否かを判定する（Ｓ１０１）。
　一方、第２上昇率で上昇された目標温度が定常温度に達しない場合（Ｓ１１１，ＮＯ）、目標温度補正部５２は、再度、目標温度を所定の第２上昇率で上昇させる（Ｓ１１０）。
　また、ステップＳ１０９の判定において、第１上昇率で上昇された目標温度が第２温度以上でない場合（Ｓ１０９，ＮＯ）、目標温度補正部５２は、再度、目標温度を所定の第１上昇率で上昇させる（Ｓ１０８）。
　また、ステップＳ１０７の判定において、エンジンが定常負荷状態でない場合（Ｓ１０７，ＮＯ）、判定部５１は、再度、エンジンが定常負荷状態であるか否かを判定する（Ｓ１０７）。
　また、ステップＳ１０５の判定において、第２降下率で降下された目標温度が高負荷温度に達しない場合（Ｓ１０５，ＮＯ）、目標温度補正部５２は、再度、目標温度を所定の第２降下率で降下させる（Ｓ１０４）。
　また、ステップＳ１０３の判定において、第１降下率で降下された目標温度が第１温度以下でない場合（Ｓ１０３，ＮＯ）、目標温度補正部５２は、再度、目標温度を所定の第１降下率で降下させる（Ｓ１０２）。
　また、ステップＳ１０１の判定において、エンジンが高負荷状態でない場合（Ｓ１０１，ＮＯ）、判定部５１は、再度、エンジンが高負荷状態であるか否かを判定する（Ｓ１０１）。
　このような目標温度補正処理によれば、図５に示すように、エンジンが定常負荷状態から高負荷状態となってからＴ１時間を掛けて定常温度から高負荷温度となり、エンジンが高負荷状態から定常負荷状態となってからＴ２時間を掛けて高負荷温度から定常温度となるように目標温度が補正されるため、アンダーシュートやオーバーシュートが低減される。また、Ｔ１時間において、目標温度はＴ３時間を掛けて比較的大きな第１降下率で降下された後にＴ４時間を掛けて比較的小さな第２降下率で降下されるため、高負荷温度とする要求に対する応答時間を短縮させつつアンダーシュートを低減することができる。また、Ｔ２時間において、目標温度はＴ５時間を掛けて比較的大きな第１上昇率で上昇された後にＴ６時間を掛けて比較的小さな第２上昇率で上昇されるため、定常温度とする要求に対する応答時間を短縮させつつオーバーシュートを低減することができる。
　次に、判定部及び選択部により実行される選択処理の動作について説明する。図６は、選択処理の動作を示すフローチャートである。
　図６に示すように、まず、判定部５１は、エンジンが高負荷状態であるか否かを判定する（Ｓ２０１）。
　エンジンが高負荷状態である場合（Ｓ２０１，ＹＥＳ）、選択部５３は、降温制御部５５１を選択し（Ｓ２０２）、判定部５１は、エンジンが定常負荷状態であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。
　エンジンが定常負荷状態である場合（Ｓ２０３，ＹＥＳ）、選択部５３は、昇温制御部５５２を選択し（Ｓ２０４）、判定部５１は、目標温度が定常負荷温度であるか否かを判定する（Ｓ２０５）。
　目標温度が定常負荷温度である場合（Ｓ２０５，ＹＥＳ）、選択部５３は、定常負荷制御部５４を選択し（Ｓ２０６）、判定部５１は、再度、エンジンが高負荷状態であるか否かを判定する（Ｓ２０１）。
　一方、目標温度が定常負荷温度ではない場合（Ｓ２０５，ＮＯ）、判定部５１は、再度、目標温度が定常負荷温度であるか否かを判定する（Ｓ２０５）。
　また、ステップＳ２０３の判定において、エンジンが定常負荷状態でない場合（Ｓ２０３，ＮＯ）、判定部５１は、再度、エンジンが定常負荷状態であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。
　また、ステップＳ２０１の判定において、エンジンが高負荷状態でない場合（Ｓ２０１，ＮＯ）、選択部５３は、定常負荷制御部５４を選択する（Ｓ２０６）。
　このような選択処理によれば、図５に示すように、エンジンが高負荷状態にある間は降温制御部による降温制御によって流量が制御され、エンジンが高負荷状態から定常負荷状態となり目標温度が定常負荷温度となるまでの間は昇温制御部による昇温制御によって流量が制御される。降温制御によれば、エンジン温度を高負荷温度まで比較的短時間で降下させることができ、また、エンジン温度を高負荷温度まで降下させた後においても増大する熱量に対応することができる。また、エンジンが高負荷状態から定常負荷状態となった後にエンジンブロックに蓄積された熱が遅れて放出されるために、エンジン温度を高負荷温度から定常負荷温度にする場合は定常負荷温度から高負荷温度とする場合と状況が異なるが、昇温制御によればその制御則を降温制御と異ならせることによって適切に対応することができる。なお、流量を制御する制御部を選択するとは、バルブ制御装置へ出力する流量として、いずれかの制御部により出力された流量を選択することを意味する。
　本発明は、その要旨または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、何ら拘束されない。更に、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、全て本発明の範囲内のものである。
　５　流量制御装置、１１　エンジン、５１　判定部、５２　目標温度補正部、５３　選択部、５４　定常負荷制御部、５５　高負荷制御部、５５１　降温制御部、５５２　昇温制御部。

Claims (7)

  1. 　測定された内燃機関の温度である測定温度と、上位装置により要求された目標温度との制御偏差に基づいて、内燃機関を冷却する冷却水の流量を制御する流量制御装置であって、
    　前記内燃機関の負荷量が所定の第１閾値以上である高負荷状態であるか否かを判定する第１判定部と、
    　前記目標温度が、前記内燃機関が高負荷状態である場合に要求される目標温度である高負荷温度に達したか否かを判定する第２判定部と、
    　前記第１判定部により前記内燃機関が高負荷状態であると判定された場合、前記目標温度を所定の第１降下率で降下させ、前記第２判定部により前記目標温度が前記高負荷温度に達したと判定された場合、該目標温度を前記高負荷温度に設定する第１補正部と
    　を備える流量制御装置。
  2. 　前記第１補正部により前記目標温度が前記高負荷温度に設定された後に前記内燃機関の負荷量が所定の第２閾値未満である定常負荷状態であるか否かを判定する第３判定部と、
    　前記目標温度が、前記内燃機関が定常状態である場合に要求される目標温度である定常負荷温度に達したか否かを判定する第４判定部と、
    　前記第３判定部により前記内燃機関が定常負荷状態であると判定された場合、前記目標温度を所定の第１上昇率で上昇させ、前記第４判定部により前記目標温度が前記定常負荷温度に達したと判定された場合、該目標温度を前記上位装置により要求された目標温度とする第２補正部とを更に備える請求項１に記載の流量制御装置。
  3. 　前記第１補正部により前記第１降下率で降下された目標温度が、前記高負荷温度より所定量だけ高く設定された第１温度以下であるか否かを判定する第５判定部を更に備え、
    　前記第１補正部は、前記第５判定部により前記目標温度が前記第１温度以下であると判定された場合、前記第１降下率より小さい第２降下率で前記目標温度を降下させ、
    　前記第１判定部は、前記第２降下率で降下された目標温度が高負荷温度に達したか否かを判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流量制御装置。
  4. 　前記２補正部により前記第１上昇率で上昇された目標温度が、前記定常負荷温度より所定量だけ低く設定された第２温度以上であるか否かを判定する第６判定部を更に備え、
    　前記第２補正部は、前記第６判定部により前記目標温度が前記第２温度以上であると判定された場合、前記第１上昇率より小さい第２上昇率で前記目標温度を上昇させ、
    　前記第４判定部は、前記第２上昇率で上昇された目標温度が、前記定常負荷温度に達したか否かを判定することを特徴とする請求項３に記載の流量制御装置。
  5. 　所定の第１制御則により流量を制御する定常負荷制御部と、
    　前記第１制御則とは異なる第２制御則により流量を制御する昇温制御部と、
    　前記第１制御則及び前記第２制御則とは異なる第３制御則により流量を制御する降温制御部と、
    　前記第１判定部により前記内燃機関が高負荷状態であると判定された場合、下位装置へ出力する流量として、前記昇温制御部により制御された流量を選択し、前記第３判定部により前記内燃機関が定常負荷状態であると判定された場合、前記下位装置へ出力する流量として、前記降温制御部により制御された流量を選択し、前記第４判定部により前記目標温度が前記定常負荷温度に達したと判定された場合、前記開装置へ出力する流量として、前記定常負荷制御部により制御された流量を選択する選択部とを更に備えることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の流量制御装置。
  6. 　測定された内燃機関の温度である測定温度と、上位装置により要求された目標温度との制御偏差に基づいて、内燃機関を冷却する冷却水の流量を制御する流量制御方法であって、
    　前記内燃機関の負荷量が所定の第１閾値以上である高負荷状態であるか否かを判定し、
    　前記目標温度が、前記内燃機関が高負荷状態である場合に要求される目標温度である高負荷温度に達したか否かを判定し、
    　前記内燃機関が高負荷状態であると判定された場合、前記目標温度を所定の第１降下率で降下させ、前記目標温度が前記高負荷温度に達したと判定された場合、該目標温度を前記高負荷温度に設定する
    　ことをコンピュータが実行する流量制御方法。
  7. 　前記目標温度が前記高負荷温度に設定された後に前記内燃機関の負荷量が所定の第２閾値未満である定常負荷状態であるか否かを判定し、
    　前記目標温度が、前記内燃機関が定常状態である場合に要求される目標温度である定常負荷温度に達したか否かを判定し、
    　前記内燃機関が定常負荷状態であると判定された場合、前記目標温度を所定の第１上昇率で上昇させ、前記目標温度が前記定常負荷温度に達したと判定された場合、該目標温度を前記上位装置により要求された目標温度とすることを特徴とする請求項６に記載の流量制御方法。
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