JP2017067014A - 冷却制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器に供給される冷却液の圧力が急激に上昇する状況でも、圧力上昇を抑制する冷却制御装置を構成する。
【解決手段】内燃機関の出力軸の回転数を決める制御情報を取得する制御情報取得部１３と、制御情報取得部１３で取得される情報から出力軸の回転数の変化量を推定する変化量推定部１４と、推定された変化量を基にした回転数予測値が回転数閾値を超えて増大する場合に流量制御バルブＶの開度を拡大する圧力抑制制御部１７とを備えて冷却制御装置を構成した。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷却液を介して内燃機関の温度管理を行う冷却制御装置に関する。

上記の冷却制御装置として特許文献１には、エンジンで駆動されるウォータポンプと、冷却水回路を開閉する電子制御バルブとを備え、エンジンが所定回転数に達すると予想された場合に電子制御バルブを開放して圧力上昇を抑制する技術が記載されている。

この特許文献１では、エンジンの回転数と水圧との関係を示す複数の特性データを有しており、スロットル開度から推定したエンジンの回転数から水圧を推定し、推定された水圧が予め設定された閾値圧力に達する場合に電子制御バルブを開放する制御形態が行われる。

特開２０１３‐２３４６０５号公報（段落番号００２７〜００３２）

特許文献１に示されるように、推定した水圧が閾値に達した場合に電子制御バルブを開放するものでは、例えば、車両が高速で走行する状況で変速装置が減速方向にシフト操作された場合や、スロットル操作された場合のように、エンジンの回転数が急激に上昇し、決まった圧力に達したタイミングでバルブが開放することになる。

つまり、エンジンの回転数は増速方向に急激に上昇することがあり、これに連係してウォータポンプの回転数が急激に上昇し、冷却水の圧力も急激に上昇する。このように冷却水の圧力が急激に上昇した場合には、冷却水の圧力が閾値に達したタイミングでバルブを開放しても、制御遅れから圧力上昇を抑制しきれないことや、流路の特定部位の圧力を過大に上昇させることもあり、冷却回路を構成するホースや、回路を構成する部材に対する過度な圧力が作用するだけでなく、ホースの抜けや破損を招くこともあり、改善の余地がある。

本発明の目的は、熱交換器に供給される冷却液の圧力が急激に上昇する状況でも、圧力上昇を抑制する冷却制御装置を構成する点にある。

本発明の特徴は、内燃機関の出力軸の駆動力で駆動される冷却液ポンプと、前記冷却液ポンプにより前記内燃機関の冷却液が供給される熱交換器と、前記熱交換器に供給される冷却液の流量を制御する流量制御バルブとを備えると共に、前記流量制御バルブの開度を制御する制御ユニットとを備え、
前記制御ユニットは、前記出力軸の回転数を決める制御情報を取得する制御情報取得部と、前記制御情報取得部で取得される情報から前記出力軸の回転数の変化量を推定する変化量推定部と、推定された前記変化量を基にした回転数予測値が回転数閾値を超えて増大する場合に前記流量制御バルブの開度を拡大する圧力抑制制御部とを備えている点にある。

この構成によると、制御情報取得部で取得された情報に基づいて変化量推定部が出力軸の回転数の変化量を推定し、推定された変化量を基にした回転数予測値が回転数閾値を超えて増大する場合には圧力抑制制御部が流量制御バルブの開度を拡大する方向に制御する。つまり、出力軸の回転数が急激に増大することが推定された場合には、出力軸の回転数が増大する以前でも、開閉弁を開放することにより、現実に圧力が上昇するタイミングにおいて流量制御バルブに冷却液を円滑に流すことにより圧力上昇を抑制できる。
従って、熱交換器に供給される冷却液の圧力が急激に上昇する状況でも、圧力上昇を抑制する冷却制御装置が構成された。

本発明は、前記流量制御バルブの開度を検知する開度センサを備え、
前記開度センサで設定される開度が小さく設定されるほど前記回転数閾値を、より小さい値に設定する閾値設定部を備えても良い。

流量制御バルブの開度が小さく設定されている場合には、内燃機関の出力軸の回転数が僅かに増大した場合でも、流路に流れる冷却液の圧力が大きく上昇するものである。これに対して、本構成のように開度センサで検知される開度が小さいほど回転数閾値が、より小さい値に設定されるものでは、内燃機関の出力軸の回転数が僅かに増大した場合でも、流量制御バルブを開放できることになり、内燃機関の回転数が変動する場合の冷却液の圧力上昇を抑制することが可能となる。

本発明は、冷却液の温度を検知する液温センサと、大気圧を検知する大気圧センサとを備え、
前記閾値設定部は、前記液温センサで検知される液温の上昇と、前記大気圧センサで検知される大気圧の減少との少なくとも何れか一方に基づいて前記回転数閾値を、小さい値に補正しても良い。

冷却液の液温が上昇している場合には、冷却液が膨張しているため冷却液から流路に作用する圧力は上昇する。また、大気圧が低下している場合には、冷却液から流路に作用する圧力が一定であっても流路の内部の圧力と外部の圧力差が拡大する。このように何れの場合にも流路に対する圧力を上昇させることになる。これに対して、本構成では、液温センサで検知される液温が上昇するほど回転数閾値を小さくする補正が行われ、大気圧センサで検知される大気圧が減少するほど回転数閾値を小さくする補正が行われる。これにより、液温と大気圧との少なくとも何れか一方を反映した回転数閾値を設定でき、制御精度を向上できる。

本発明は、前記流量制御バルブの開度を検知する開度センサを備え、
前記出力軸の回転数が前記変化量推定部で推定される前記変化量だけ変化した際に、前記開度センサで検知される開度に基づいて冷却液が流れる流路に対して冷却液から作用する圧力を求める圧力演算部を備え、前記圧力抑制制御部は、前記圧力演算部で求められた圧力が圧力閾値を超えて増大する場合に前記流量制御バルブの開度を拡大しても良い。

例えば、流量制御バルブの開度が小さい状態（絞られた状態）にある場合には、内燃機関の出力軸の回転数が僅かに変動した場合でも、流路に作用する圧力が大きく上昇することもある。本構成では、このような状況であっても、制御情報取得部で取得された情報に基づいて変化量推定部が出力軸の回転数の変化量を推定する。推定された変化量だけ変化した際の回転数と、開度センサで検知された開度とに基づいて圧力推定部が圧力を推定するため、流量制御バルブの開度と内燃機関の回転数とを反映した圧力を推定できる。
従って、流量制御バルブの開度が小さい状態で、出力軸の回転数が急激に増大することが推定された場合には、流路の圧力が上昇する以前でも流量制御バルブの開度を拡大して、圧力の上昇を抑制できる。

本発明は、前記冷却液ポンプの吐出側と吸引側とを結ぶバイパス流路と、当該バイパス流路を開閉する開閉バルブとを備え、
前記圧力抑制制御部は、前記流量制御バルブの開度の拡大と、前記開閉バルブの開放とを行っても良い。

これによると、流量制御バルブの開度の拡大により冷却液に作用する抵抗を低減することが可能になると同時に、開閉バルブを開放して冷却液に抵抗を作用させずにバイパス流路に流すことで冷却液の圧力上昇を良好に抑制できる。

本発明は、前記圧力抑制制御部が、前記流量制御バルブの開放作動を第１設定時間の間に行うと共に、この開放作動の後に、前記流量制御バルブを開放前の開度に復元させる作動を、前記第１設定時間より長い第２設定時間で行っても良い。

これによると、流量制御バルブの開度を拡大した後に、開度を元に戻す場合に、開度を小さくする作動に伴い流路の圧力が上昇する場合でも、圧量を緩やかに上昇させ、流路に作用する圧力を急激に上昇させる不都合を解消し、ウォータハンマー現象を抑制することが可能となる。

本発明は、内燃機関の出力軸の駆動力で駆動される冷却液ポンプと、前記冷却液ポンプにより前記内燃機関の冷却液が供給される熱交換器と、前記熱交換器に供給される冷却液の流量を制御する流量制御バルブと、前記冷却液ポンプの吐出側と吸引側とを結ぶバイパス流路と、当該バイパス流路を開閉する開閉バルブとを備えると共に、前記開閉バルブを制御する制御ユニットを備え、
前記制御ユニットは、前記出力軸の回転数を決める制御情報を取得する制御情報取得部と、前記制御情報取得部で取得される情報から前記出力軸の回転数の変化量を推定する変化量推定部と、推定された前記変化量を基にした回転数予測値が回転数閾値を超えて増大する場合に前記流量制御バルブの開度を変更することなく前記開閉バルブを開放する圧力抑制制御部とを備えても良い。

この構成によると、制御情報取得部で取得された情報に基づいて変化量推定部が出力軸の回転数の変化量を推定し、推定された変化量を基にした回転数予測値が回転数閾値を超えて増大する場合には圧力抑制制御部が開閉バルブを開放する。このように開閉バルブを開放することにより、流量制御バルブを制御することなく、現実に圧力が上昇するタイミングではバイパス流路に冷却液を流すことにより圧力上昇を抑制できる。
従って、熱交換器に供給される冷却液の圧力が急激に上昇する状況でも、圧力上昇を抑制する冷却制御装置が構成された。

本発明は、前記内燃機関が車両の走行用の変速装置に駆動力を伝達するものであり、
前記制御情報取得部が、前記変速装置で変速段を変更するシフト操作と、前記内燃機関の吸気量を設定するスロットル操作との少なくとも何れか一方の操作を検知しても良い。

これによると、変速装置のシフト操作に伴い内燃機関の回転数が上昇する場合や、スロットル操作により内燃機関の回転数が上昇する場合には、内燃機関の回転数が現実に上昇する以前に、変化量推定部が回転数の上昇側への変化量を推定し、流量制御バルブの開度の拡大に繋げることが可能となる。

冷却制御装置の構成を示す図である。 弁体の作動量に対する各バルブ部の開度を示すチャートである。 制御ユニットのブロック回路図である。 冷却制御ルーチンのフローチャートである。 圧力制御ルーチンのフローチャートである。 回転数閾値を設定する際の情報の流れを示すブロック図である。 流量制御バルブの開閉作動のタイミングチャートである。 別実施形態（ａ）の冷却制御装置の構成を示す図である。 別実施形態（ａ）の制御ユニットのブロック回路図である。 別実施形態（ａ）の圧力制御ルーチンのフローチャートである。 別実施形態（ｂ）の圧力制御ルーチンのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１に示すように、内燃機関としてのエンジンＥの冷却水（冷却液の一例）を送るウォータポンプＷＰ（冷却液ポンプの一例）と、並列に形成された複数の流路Ｆ（第１流路Ｆ１と第２流路Ｆ２と第３流路Ｆ３との上位概念）と、複数の流路Ｆの各々に備えた熱交換器と、冷却水（冷却液の一例）の流れを制御する流量制御バルブＶとで成る冷却回路を備えると共に、流量制御バルブＶの開度を設定する制御ユニット１０（制御部の一例）を備えて冷却制御装置が構成されている。

この冷却制御装置は、冷却水（冷却液）の水温を水温センサＳ（液温センサの一例）で検知し、この検知結果に基づいて制御ユニット１０が流量制御バルブＶを制御することにより熱交換器での熱交換が管理される。

熱交換器としては、後述するＥＧＲクーラ１と、オイルクーラ２と、ラジエータ３とを対応する流路Ｆに備えている。また、ウォータポンプＷＰは、流量制御バルブＶとエンジンＥとの間のリターン流路ＦＲ（流路Ｆの一部）に配置されている。

冷却制御装置は、乗用車等の車両のエンジンＥ（内燃機関）の温度管理を行うように構成されている。エンジンＥは、シリンダブロックからシリンダヘッドに亘る領域に形成されたウォータジャケットを有している。冷却制御装置は、ウォータジャケットの冷却水を流路Ｆに送り出し、この冷却水を熱交換器に供給して熱交換した後にウォータポンプＷＰによりウォータジャケットに戻すように構成されている。また、エンジンＥは、出力軸としてのクランクシャフトからの駆動力を変速装置に伝えるように構成されている。尚、エンジンＥは、レシプロエンジンに限らず内燃機関全般に用いることが可能である。また、エンジンＥは、変速装置に対して直接的に駆動力を作用させる構成に限らず、例えば、ハイブリッド型の車両のように電動モータに駆動力を伝えるものでも良い。

〔流路・熱交換器〕
水温センサＳはエンジンＥに設けられ、エンジンＥから冷却水が送られる主流路ＦＭから分岐する複数の流路Ｆが形成され、エンジンＥから冷却水が排出される吐出口の近傍に水温センサＳが配置されている。複数の流路Ｆとして、第１流路Ｆ１と第２流路Ｆ２と第３流路Ｆ３とが形成されている。熱交換器としては、第１流路Ｆ１にＥＧＲクーラ１を備え、第２流路Ｆ２にオイルクーラ２を備え、第３流路にラジエータ３を備えている。

エンジンＥの排気ガスの一部を取り出し、吸気系に戻すことで排気ガス中の成分の改善や、燃費向上を図る技術をＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation )と称しており、ＥＧＲクーラ１は、エンジンＥから取り出した排気ガスの一部を冷却水で熱交換（冷却）する。

オイルクーラ２は、エンジンＥのオイルパン５に貯留される潤滑油がオイルポンプ６により供給される構成を有し、冷却水との間で熱交換を行う。このオイルクーラ２で熱交換が行われた潤滑油は、弁開閉時期制御装置等の油圧作動機器、あるいは、エンジン各部の潤滑部分に供給される。オイルポンプ６は、２段階以上に油圧レベルを制御可能な可変油圧機械式オイルポンプであり、エンジンＥで駆動される。

ラジエータ３は、冷却水の放熱を行うことによりエンジンＥの温度管理を行う機能を有し、ラジエータファン７により冷却風が供給される。ラジエータファン７は電動モータで構成されるファンモータ７Ｍで駆動される。

〔流量制御バルブ〕
流量制御バルブＶは、バルブケースの内部に回転自在に弁体を収容したロータリ作動型に構成されている。また、弁体を回転操作するように電動モータで構成されるバルブモータＶＭと、弁体の回転角を検知するバルブセンサＶＳ（開度センサの一例）を備えている。尚、流量制御バルブＶは、バルブケースの内部にスライド作動する弁体を収容したスライド作動型を用いても良い。

流量制御バルブＶは、バルブケースの内部に回転自在に弁体を収容したロータリ型であり、弁体を回転操作するように電動モータで成るバルブモータＶＭを備えている。尚、流量制御バルブＶは、バルブケースの内部にスライド作動する弁体を収容したスライド作動型を採用しても良い。

流量制御バルブＶは、第１流路Ｆ１を開閉する第１バルブ部Ｖ１と、第２流路Ｆ２を開閉する第２バルブ部Ｖ２と、第３流路Ｆ３を開閉する第３バルブ部Ｖ３とを有している。この構成の流量制御バルブＶで弁体の作動量に対する第１バルブ部Ｖ１と、第２バルブ部Ｖ２と、第３バルブ部Ｖ３とにおける開度を図２に示している。尚、第１バルブ部Ｖ１と第２バルブ部Ｖ２と第３バルブ部Ｖ３とをバルブ部と総称する。

図２には、縦軸に第１バルブ部Ｖ１と第２バルブ部Ｖ２と第３バルブ部Ｖ３との開度を示し（開度はパーセンテージで表している）、横軸に弁体の作動量（回動量）を示している。同図から理解できるように弁体が初期位置にある場合には、第１バルブ部Ｖ１と、第２バルブ部Ｖ２と、第３バルブ部Ｖ３とが閉じ状態となる全閉モードＭ０となり、第１流路Ｆ１と第２流路Ｆ２と第３流路Ｆ３とに冷却水は流れない。

次に、全閉モードＭ０から弁体を開放方向に作動させることにより、第２バルブ部Ｖ２と第３バルブ部Ｖ３とを閉じ状態に維持した状態で、第１バルブ部Ｖ１の開度の調節が可能な第１供給モードＭ１に移行する。

更に、第１供給モードＭ１から弁体を、全開状態を超えて開放方向に作動させることにより、第１バルブ部Ｖ１の開度を全開に維持した状態で（第３バルブ部Ｖ３は閉じ状態に維持される）、第２バルブ部Ｖ２の開度の調節が可能な第２供給モードＭ２に移行する。

そして、第２供給モードＭ２から弁体を、全開状態を超えて開放方向に作動させることにより、第１バルブ部Ｖ１の開度と第２バルブ部Ｖ２部の開度とを全開に維持した状態で、第３バルブ部Ｖ３の開度の調節が可能な第３供給モードＭ３に移行する。

特に、この流量制御バルブＶでは、第１バルブ部Ｖ１の開度が全開に達する以前に第２バルブ部Ｖ２で冷却水の供給を行うことはない。これと同様に、第２バルブ部Ｖ２の開度が全開に達する以前に第３バルブ部Ｖ３で冷却水の供給を行うことはない。

〔制御ユニット〕
制御ユニット１０は、エンジン全体の管理を行うと共に、エンジンＥの稼動時には流量制御バルブＶで流路Ｆに流れる冷却水の水量を制御して熱交換器で交換される熱量の管理を行う。特に、エンジンＥの温度管理を行う場合には、流量制御バルブＶの制御によりラジエータ３に供給する冷却水の流量を最適に設定できるように構成されている

特に、この制御ユニット１０では、流路Ｆに冷却水を供給する状況において、エンジンＥの回転数（単位時間の回転数：回転速度）が増大する場合に、単位時間内の回転数の変化量を求め、この変化量に対応して回転数が回転数閾値（Ｒｅ）を超える場合に流量制御バルブＶを強制的に開放して圧力の上昇を抑制する圧力抑制制御を行う。

このような制御を行うことにより、流路Ｆを構成するホースや、流路Ｆを構成する部材に対する過度な圧力の作用を抑制し、これらの破損と漏水を防止するものである。その制御形態の概要を図４、図５のフローチャートに示している。

図３に示すように、制御ユニット１０は、水温センサＳ（液温センサの一例）と、回転数センサ２１と、バルブセンサＶＳ（開度センサの一例）と、大気圧センサ２２と、スロットルセンサ２３と、シフトセンサ２４とからの信号が入力する。また、制御ユニット１０は、流量制御バルブＶの開度を制御するバルブモータＶＭと、ラジエータファン７を駆動するファンモータ７Ｍとに制御信号を出力する。

水温センサＳは、サーミスタ等で構成され、冷却水の水温を検知する。回転数センサ２１はエンジンＥのクランクシャフトの回転数を計測する非接触型のセンサで構成され、この回転数センサ２１の検知からクランクシャフトの回転数（単位時間あたりの回転数）の検知を可能にする。尚、以下の説明では、エンジンＥのクランクシャフトの回転数を、エンジンＥの回転数として説明する。

バルブセンサＶＳは、ホール素子やポテンショメータ等で構成され、流量制御バルブＶの弁体の回転角を検知する。この検知により流量制御バルブＶにおいて各供給モードでのバルブ部の開度の検知を可能にする。シフトセンサ２４は変速制御が行われる際に、変速が完了する以前にギヤの変速段を出力する。シフトセンサ２４は、変速操作時に作動するシフタ等の位置を検知するスイッチ等のハードウエアを想定しているが、目標とする変速段のデータを取得するソフトウエアで構成されるものでも良い。

大気圧センサ２２は、大気圧の作用により変位するダイヤフラムと、この変位を検知する非接触型のセンサで構成され流路Ｆに作用する大気圧の検知を可能にする。

スロットルセンサ２３は、エンジンＥの吸気量を設定するスロットルのポジション（開度）を検知するポテンショメータ等で構成されている。シフトセンサ２４は変速制御が行われる際のギヤの変速段の位置を出力する。

制御ユニット１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を備えている。また、この制御ユニット１０では、ソフトウエアとして構成される暖機制御部１１と、温度管理制御部１２と、制御情報取得部１３と、変化量推定部１４と、閾値設定部１５と、設定情報取得部１６と、圧力抑制制御部１７とを備えている。

制御情報取得部１３は、変速装置の変速操作の情報や、スロットルの操作情報を取得する。変化量推定部１４は、スロットル推定部１４Ａと、エンジン回転数推定部１４Ｂとで構成されている。スロットル推定部１４Ａは制御情報取得部１３で取得された情報に基づいてスロットル操作後のエンジンＥの回転数を推定すると共に、この推定に基づきスロットル補正回転数を設定する。エンジン回転数推定部１４Ｂは制御情報取得部１３で取得された情報と、エンジンＥの実回転数（Ｅｒ）とに基づいてシフト操作後のエンジン回転数予測値（Ｅｐ）を推定する。

設定情報取得部１６は、バルブセンサＶＳと水温センサＳと大気圧センサ２２との情報を取得する。閾値設定部１５は、スロットル推定部１４Ａでセットされるスロットル補正回転数と、前述した設定情報取得部１６とからの情報に基づいて回転数閾値を設定する。

圧力抑制制御部１７は、エンジンＥの回転数が上昇した場合、あるいは、上昇を推定した場合に、流路Ｆの圧力の上昇を抑制するために流量制御バルブＶの開度の拡大を図る制御を行うものである。これらの機能と、これらによる制御形態はフローチャートの説明と併せて説明する。

〔制御形態〕
図４のフローチャートに示すエンジンＥの温度管理を行う冷却制御ルーチンでは、暖機運転中でない場合に温度管理運転が行われ（＃０１、＃０２ステップ）、次に、暖機運転でも圧力制御ルーチンが実行される（＃１００ステップ）。

温度管理運転（＃０２ステップ）は、温度管理制御部１２が実現するものであり、第１供給モードＭ１と、第２供給モードＭ２と、第３供給モードＭ３との何れかの供給モードが設定される。これらの供給モードでは、第１バルブ部Ｖ１と、第２バルブ部Ｖ２と、第３バルブ部Ｖ３との少なくとも１つを目標開度に設定する制御が行われる。

特に、温度管理制御の一例として流量制御バルブＶを第３供給モードＭ３に設定した状態で実行されるフィードフォワード制御の概要を以下に説明する。この制御では、エンジンＥやＥＧＲクーラ１等で冷却水を加熱する熱量と、主としてラジエータ３により冷却水から放熱される熱量とを演算して冷却水に含まれる総熱量が取得される。この総熱量が冷却水の蓄えられる熱量であり、この総熱量からエンジンＥを適正な温度に維持するために必要な熱量を減じた残余の熱量の放熱量として算出する。そして、この放熱量の放熱を行うため、予め設定された演算式や、テーブルを参照することにより第３流路Ｆ３に対して単位時間に供給すべき冷却水の目標流量を設定し、この目標流量を得るため流量制御バルブＶに設定される目標開度が設定される。

この目標開度は、放熱すべき熱量が大きいほど大きい開度に設定されるものであるが、エンジンＥの回転数（実回転数（Ｅｒ））が変動した場合には流量を維持するために、この目標開度は、エンジンＥの実回転数（Ｅｒ）に基づいて変更される。

圧力抑制ルーチン（＃１００ステップ）は、サブルーチンとしてセットされたものであり、図５のフローチャートに示すように、回転数閾値（Ｒｅ）を演算すると共に、エンジンの実回転数（Ｅｒ）（エンジンＥのクランクシャフトの回転数）を取得し、変化予測量（Ｔｐ）を取得し、実回転数（Ｅｒ）と変化予測量（Ｔｐ）とを加算してエンジン回転数予測値（Ｅｐ）を設定する（＃１０１〜＃１０４）。

そして、エンジン回転数予測値（Ｅｐ）と回転数閾値（Ｒｅ）とを比較し、エンジン回転数予測値（Ｅｐ）が回転数閾値（Ｒｅ）より大きい又は等しいと判定した場合（エンジン回転数予測値（Ｅｐ）≧回転数閾値（Ｒｅ）である場合）には流量制御バルブＶを制御する（＃１０５、＃１０６ステップ）。

閾値設定部１５では、図６に示すように、基本回転数閾値と、スロットル補正回転数と、水温補正回転数と、大気圧補正回転数とに基づいて回転数閾値（Ｒｅ）を設定する。基本回転数閾値は、設定情報取得部１６で取得される流量制御バルブＶの開度に基づいて設定される値であり、流量制御バルブＶの開度が小さいほど小さい値が与えられる。スロットル補正回転数は、スロットル推定部１４Ａでスロットル開度や変化量に基づいて補正され、推定されるエンジンＥの回転数が大きいほど、回転数閾値を小さくする値が与えられる。

水温補正回転数は、設定情報取得部１６が水温センサＳで取得する水温に基づいて設定される値であり、水温が高いほど回転数閾値（Ｒｅ）を小さくする値が与えられる。大気圧補正回転数は、設定情報取得部１６が大気圧センサ２２で取得する大気圧に基づいて設定される値であり、大気圧が低いほど小さくする値が与えられる。

図６から理解できるように、閾値設定部１５では、基本回転数閾値と、スロットル補正回転数と、水温補正回転数と、大気圧補正回転数とを加算する演算によって回転数閾値（Ｒｅ）を設定する。従って、流量制御バルブＶの開度が小さく、スロットルの増速方向への変化率が大きく、冷却水の水温が高く、大気圧が低いほど、回転数閾値（Ｒｅ）の値が小さくなる。

ウォータポンプＷＰからの冷却水をラジエータに供給する流路を構成するホースを考えると、冷却水の温度が高い場合には冷却水が膨張しているため、エンジンＥのクランクシャフトの回転数が決まった変化量だけ上昇しても低温時と比較してホースの内部に作用する圧力が大きく増大することになる。また、大気圧が低い場合には、エンジンＥのクランクシャフトの回転数が決まった量だけ上昇しても、大気圧が高い場合と比較すると、ホースの内部と外部との圧力差が増大することになる。

回転数閾値（Ｒｅ）の値は、流路Ｆに対して作用する圧力が過剰になる場合ほど、小さい値が与えられる。従って、回転数閾値（Ｒｅ）と、エンジン回転数予測値（Ｅｐ）とが比較され、エンジン回転数予測値（Ｅｐ）が回転数閾値（Ｒｅ）より大きい場合、又は、等しい場合（エンジン回転数予測値（Ｅｐ））≧回転数閾値（Ｒｅ）である場合）には流量制御バルブＶが開放作動するのである。

このように、変速装置がシフト操作された場合や、スロットルが操作された場合のようにエンジンＥのクランクシャフトの回転数が大きく上昇する以前であっても、流路Ｆに作用する圧力が上昇することが判定された場合には、流量制御バルブＶを開放することにより、流路Ｆに作用する圧力の上昇を抑制して、流路Ｆを構成するホースやパイプ類の傷みや漏水を抑制するのである。更に、圧力の上昇を抑制する場合に、冷却水の水温と大気圧とを考慮することにより、精度の高い制御を行い、流路Ｆの傷みや漏水を一層良好に抑制できるものとなる。

次に、エンジン回転数予測値（Ｅｐ）が回転数閾値（Ｒｅ）の値より小さくなるまで低下した場合（エンジン回転数予測値（Ｅｐ）＜回転数閾値（Ｒｅ）である場合）に、流量制御バルブＶを設定開度まで復帰させる制御が行われる（＃１０７、＃１０８ステップ）。

図７のタイミングチャートに示すように、流量制御バルブＶを制御する場合には、図５のフローチャートの＃１０５ステップの処理でＹｅｓの条件が成立した場合に、開弁フラグを発生させ、これに基づいて、流量制御バルブＶのバルブ部の開度を、第１設定時間ｔ１の間に設定開度から目標開度まで拡大する。この後に、＃１０７ステップの処理でＹｅｓの条件が成立した場合に（水圧が低下した場合に）、閉弁フラグを発生させ、これに基づき第１設定時間ｔ１より長い時間の第２設定時間ｔ２の間に流量制御バルブＶのバルブ部が元の設定開度まで閉じる方向に作動させる制御が行われる。

また、閉弁フラグが出力された場合には、バルブモータＶＭを低速で逆方向に回転させることで第２設定時間ｔ２で元の開度に復帰させており、このように低速で元の開度まで閉弁方向に作動することでウォータハンマー現象の発生を防止している。

この後に、暖機制御部１１または温度管理制御部１２での制御に割り込む制御は解除され、暖機制御部１１または温度管理制御部１２での制御が行われる。尚、目標開度は、バルブを完全に開放する値や、これに近い値であるが、例えば、現在の実エンジン回転数（Ｅｒ）に基づいて設定しても良い。

エンジンＥのクランクシャフトの回転数が上昇する理由は上昇する原因の多くは、変速のためのシフト操作やスロットル操作に基づくものである。また、＃１０６ステップの制御において、バルブモータＶＭの作動により流量制御バルブＶの開度を拡大する場合には、制御開始から現実に開度が目標開度まで拡大するには僅かながら時間を要する。

この理由から、スロットル推定部１４Ａからの情報と、設定情報取得部１６で取得した情報とに基づいて閾値設定部１５が回転数閾値（Ｒｅ）を設定する。更に、エンジン回転数推定部１４Ｂでは、現実にエンジンＥの回転数が上昇する以前にエンジン回転数予測値（Ｅｐ）を取得し、回転数閾値（Ｒｅ）と比較することで、流量制御バルブＶの開度を拡大するタイミングを、冷却水の圧力が増大する前に設定することを可能にして、流路Ｆの圧力上昇の抑制を実現しているのである。

〔実施形態の作用・効果〕
このように、本構成によると、シフト操作、あるいは、スロットル操作によりエンジンＥの回転数が増加することを推定し、この推定に基づくエンジン回転数予測値（Ｅｐ）が回転数閾値（Ｒｅ）より大きくなる場合には流量制御バルブＶを拡大することで流路Ｆに作用する圧力の増大を抑制して流路Ｆを構成するホースやパイプ類の傷みや漏水を抑制することを可能にする。

この制御では、基本回転数閾値と、スロットル補正回転数と、水温補正回転数と、大気圧補正回転数とを加算する演算により、冷却水の圧力が上昇し易い状況にあるほど、回転数閾値（Ｒｅ）の値を小さくする制御が行われる。このような理由から、エンジンＥの実回転数（Ｅｒ）が決まっただけ変動した場合でも、流量制御バルブＶの開度を適切な量だけ拡大して流路Ｆの圧力上昇を良好に解消する。

更に、エンジンＥの回転速度が増加する以前に、流量制御バルブＶの開度を拡大する制御を開始できるため、バルブモータＶＭの作動により、作動開始から目標とする開度に達するまでに時間を要する構成でも、エンジンＥの回転数が増加した時点で流量制御バルブＶの開度を拡大することが可能となり、流路Ｆの圧力上昇の抑制を無理なく行えるものにしている。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。

（ａ）図８に示すように、リターン流路ＦＲのうち、ウォータポンプＷＰの吐出側と吸引側とを連通するバイパス流路３０を形成し、このバイパス流路３０を開閉する開閉バルブ３１を備えている。開閉バルブ３１は電磁式に開閉自在に構成されている。

この別実施形態（ａ）では、図９に示すように制御ユニット１０は、実施形態と同様の構成を備えており、この制御ユニット１０では実施形態で先に説明した図４のフローチャートに示される冷却制御ルーチンを実行することになるが、実施形態で説明した圧力制御ルーチンに代えて図１０のフローチャートに示される圧力抑制ルーチンを実行する。

この圧力抑制ルーチンでは、＃１０６ステップと＃１０８ステップとを除いて実施形態と共通する制御を行うが、＃１０６ステップでは、開閉バルブ３１を開放する制御を行う。つまり、エンジン回転数予測値（Ｅｐ）が回転数閾値（Ｒｅ）の値を超えた（エンジン回転数予測値（Ｅｐ）≧回転数閾値（Ｒｅ）となり）ときに開閉バルブ３１を開放作動するのである。この制御により冷却水の流量が増大して冷却水の圧力が上昇するタイミングでは、圧力を流路Ｆに逃がして圧力上昇を抑制できる。

この後に、＃１０８ステップのように、エンジン回転数予測値（Ｅｐ）が回転数閾値（Ｒｅ）より小さくなるまで低下したときに（エンジン回転数予測値（Ｅｐ）＜回転数閾値（Ｒｅ）であるとき）に、開閉バルブ３１を閉状態に戻す制御が行われる。特に、開閉バルブ３１を開放する制御時には流量制御バルブＶは制御されず、開度は維持される。

（ｂ）この別実施形態では、先に説明した別実施形態（ａ）と同じ構成を有するものであるが、流路Ｆの圧力が上昇する場合には、流量制御バルブＶの開度を拡大すると同時に、開閉バルブ３１を開放する制御が行われる。

制御ユニット１０は、実施形態と同様の構成を備えており、制御ユニット１０は実施形態で先に説明した図４のフローチャートに示される冷却制御ルーチンを実行することになるが、実施形態の圧力制御ルーチンに代えて図１１のフローチャートに示される圧力抑制ルーチンを実行する。

この圧力制御ルーチンでは、＃１０６ステップと＃１０８ステップとを除いて実施形態と共通する制御を行うが、＃１０６ステップでは、流量制御バルブＶの開度を拡大する制御を行うと同時に、開閉バルブ３１を開放する制御を行う。つまり、エンジン回転数予測値（Ｅｐ）が回転数閾値（Ｒｅ）の値を超えたときに（エンジン回転数予測値（Ｅｐ）＜回転数閾値（Ｒｅ）であるとき）流量制御バルブＶが開放作動し、開閉バルブ３１が開放するのである。この制御により冷却水の流量が増大して冷却水の圧力が上昇するタイミングでは、圧力を流路Ｆに逃がして圧力上昇を抑制できる。

この後に、＃１０８ステップのように、エンジン回転数予測値（Ｅｐ）が回転数閾値（Ｒｅ）より小さくなるまで低下したときに（エンジン回転数予測値（Ｅｐ）＜回転数閾値（Ｒｅ）であるとき）に、流量制御バルブＶを設定開度まで復帰させ、開閉バルブ３１を閉状態に戻す制御が行われる。

（ｃ）圧力閾値（回転数閾値の一例）を決まった値に設定し、バルブセンサＶＳ（開度センサ）で検知される開度と、変化量推定部１４で推定されるエンジンＥ（内燃機関）のクランクシャフト（出力軸）の回転数とに基づいて冷却水（冷却液）の圧力を圧力演算部で求め、この圧力が圧力閾値を超えて増大する場合に流量制御バルブＶを開放するように圧力抑制制御部１７の制御形態を設定しても良い。

この構成では、変化量推定部１４では、スロットルセンサ２３と、シフトセンサ２４とからの信号に基づいてクランクシャフトの回転数の変化を推定する。また、圧力演算部では、変化量推定部１４で推定された回転数の変化に基づいて流路Ｆに作用する圧力を演算する。そして、圧力抑制制御部１７では、推定された圧力閾値とエンジン回転数との比較により流量制御バルブＶの開放の要否を判断することになる。

この構成形態では、流路Ｆに作用する圧力に基づいて流量制御バルブＶの開度を制御するため、例えば、流路Ｆを構成する部材等の耐圧を予め計測して閾値を設定することも可能となり現実の構成に即した制御が可能となる。

この別実施形態（ｃ）の制御を実行する構成において、冷却液の温度を検知する液温センサと、大気圧を検知する大気圧センサとを備え、液温センサで検知される液温の上昇の程度と、大気圧センサで検知される大気圧の減少の程度との少なくとも何れか一方に基づいて圧力演算部での演算を補正することで精度の高い制御が実現する。

本発明は、冷却液を介して内燃機関の温度管理を行う冷却制御装置に利用できる。

１ 熱交換器・ＥＧＲクーラ
２ 熱交換器・オイルクーラ
３ 熱交換器（ラジエータ）
１０ 制御ユニット
１３ 制御情報取得部
１４ 変化量推定部
１５ 閾値設定部
１７ 圧力抑制制御部
２２ 大気圧センサ
３０ バイパス流路
３１ 開閉バルブ
Ｅ 内燃機関（エンジン）
Ｆ 流路
Ｅｐ 回転数予測値（エンジン回転数予測値）
Ｒｅ 回転数閾値
Ｓ 液温センサ（水温センサ）
Ｖ 流量制御バルブ
ＶＳ 開度センサ（バルブセンサ）
ＷＰ 冷却液ポンプ（ウォータポンプ）
Ｗ 圧力閾値
ｔ１ 第１設定時間
ｔ２ 第２設定時間

Claims (8)

1. 内燃機関の出力軸の駆動力で駆動される冷却液ポンプと、前記冷却液ポンプにより前記内燃機関の冷却液が供給される熱交換器と、前記熱交換器に供給される冷却液の流量を制御する流量制御バルブとを備えると共に、前記流量制御バルブの開度を制御する制御ユニットとを備え、
   前記制御ユニットは、前記出力軸の回転数を決める制御情報を取得する制御情報取得部と、前記制御情報取得部で取得される情報から前記出力軸の回転数の変化量を推定する変化量推定部と、推定された前記変化量を基にした回転数予測値が回転数閾値を超えて増大する場合に前記流量制御バルブの開度を拡大する圧力抑制制御部とを備えている冷却制御装置。
2. 前記流量制御バルブの開度を検知する開度センサを備え、
   前記開度センサで設定される開度が小さく設定されるほど前記回転数閾値を、より小さい値に設定する閾値設定部を備えている請求項１に記載の冷却制御装置。
3. 冷却液の温度を検知する液温センサと、大気圧を検知する大気圧センサとを備え、
   前記閾値設定部は、前記液温センサで検知される液温の上昇と、前記大気圧センサで検知される大気圧の減少との少なくとも何れか一方に基づいて前記回転数閾値を、小さい値に補正する請求項２に記載の冷却制御装置。
4. 前記流量制御バルブの開度を検知する開度センサを備え、
   前記出力軸の回転数が前記変化量推定部で推定される前記変化量だけ変化した際に、前記開度センサで検知される開度に基づいて冷却液が流れる流路に対して冷却液から作用する圧力を求める圧力演算部を備え、前記圧力抑制制御部は、前記圧力演算部で求められた圧力が圧力閾値を超えて増大する場合に前記流量制御バルブの開度を拡大する請求項１に記載の冷却制御装置。
5. 前記冷却液ポンプの吐出側と吸引側とを結ぶバイパス流路と、当該バイパス流路を開閉する開閉バルブとを備え、
   前記圧力抑制制御部は、前記流量制御バルブの開度の拡大と、前記開閉バルブの開放とを行う請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
6. 前記圧力抑制制御部は、前記流量制御バルブの開放作動を第１設定時間の間に行うと共に、この開放作動の後に、前記流量制御バルブを開放前の開度に復元させる作動を、前記第１設定時間より長い第２設定時間で行う請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
7. 内燃機関の出力軸の駆動力で駆動される冷却液ポンプと、前記冷却液ポンプにより前記内燃機関の冷却液が供給される熱交換器と、前記熱交換器に供給される冷却液の流量を制御する流量制御バルブと、前記冷却液ポンプの吐出側と吸引側とを結ぶバイパス流路と、当該バイパス流路を開閉する開閉バルブとを備えると共に、前記開閉バルブを制御する制御ユニットを備え、
   前記制御ユニットは、前記出力軸の回転数を決める制御情報を取得する制御情報取得部と、前記制御情報取得部で取得される情報から前記出力軸の回転数の変化量を推定する変化量推定部と、推定された前記変化量を基にした回転数予測値が回転数閾値を超えて増大する場合に前記流量制御バルブの開度を変更することなく前記開閉バルブを開放する圧力抑制制御部とを備えている冷却制御装置。
8. 前記内燃機関が車両の走行用の変速装置に駆動力を伝達するものであり、
   前記制御情報取得部が、前記変速装置で変速段を変更するシフト操作と、前記内燃機関の吸気量を設定するスロットル操作との少なくとも何れか一方の操作を検知する請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷却制御装置。

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