JP3723105B2 - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等に搭載される水冷式エンジンの冷却装置は、同エンジンの冷却水循環経路中に設けられて冷却水を冷却するラジエータと、このラジエータを通過する冷却水の量を調整する流量制御弁とを備えている。そして、内燃機関を冷却する冷却水の温度は、ラジエータを通過する冷却水の量（以下、ラジエータ流量という）を流量制御弁の開度制御を通じて変更することにより行われる。
【０００３】
こうした流量制御弁の開度制御としては、例えば特開平１０−３１７９６５号公報に示されるものが知られている。同公報に示される制御では流量制御弁を冷却水低温時には全閉としてラジエータ流量を最少にし、冷却水高温時には全開としてラジエータ流量を最大とするようにしている。また、これら以外のときには冷却水温が予め設定された目標値へと近づくよう、同冷却水温に応じて流量制御弁の開度（ラジエータ流量）を調整するフィードバック制御が行われる。
【０００４】
従って、機関始動直後など冷却水温が低いときには流量制御弁が全閉状態とされ、内燃機関の速やかな暖機が図られるようになる。そして、冷却水温がある程度高くなるとフィードバック制御が開始され、これにより冷却水温が予め定められた目標値へと収束するため、冷却水温を目標値へと制御することができるようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フィードバック制御中に、流量制御弁の開度が何らかの理由によって全閉付近まで閉じ側に変化すると、その開度領域にて冷却水温を目標値に近づけるための流量制御弁の開度調整が行われる。しかし、こうした開度領域では、流量制御弁の開度変化に対して冷却水の温度が過度に大きく変化するために冷却水の温度にハンチングが生じ、流量制御弁のフィードバック制御によって冷却水温を目標値へと制御する際の制御性が低下する。
【０００６】
また、流量制御弁の流量特性によっては、その低開度領域における開度変化に対してラジエータ流量がほとんど変化しない。こうした開度領域では、流量制御弁のフィードバック制御によって、例えば冷却水温を目標値に向けて上昇側へと制御する場合には流量制御弁の開度が閉じ側へと補正されるが、冷却水の温度がなかなか変化せず、流量制御弁の開度が更に閉じ側へと過補正される。このように流量制御弁の開度が過補正されると、その後、運転状態が変化してラジエータ流量を多く必要とし流量制御弁の開度を開き側に補正するときに、開き側への補正が遅れるために冷却水温がオーバーシュートし、流量制御弁のフィードバック制御によって冷却水温を目標値へと制御する際の制御性が低下する。逆に冷却水温を目標値に向けて低下側へと制御する場合には流量制御弁の開度が開き側へと補正されるが、この場合にも冷却水の温度がなかなか変化せず、流量制御弁の開度が更に開き側へと過補正される。このように流量制御弁の開度が過補正されると、その後、運転状態が変化してラジエータ流量を多く必要とせず流量制御弁の開度を閉じ側に補正するときに、閉じ側への補正が遅れるために冷却水温がアンダーシュートし、流量制御弁のフィードバック制御によって冷却水温を目標値へと制御する際の制御性が低下する。
【０００７】
更に、流量制御弁のフィードバック制御においては、冷却水温を目標値に近づけるべく流量制御弁の開度を調整してから、ラジエータ流量が変化して実際に冷却水温が目標値へと近づくのに応答遅れがある。こうした応答遅れがあるために、上記フィードバック制御中における冷却水温の目標値への収束性が低下し、同冷却水温を目標値へと制御する際の制御性が低下することとなる。
【０００８】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、流量制御弁のフィードバック制御中において、冷却水温を目標値へと制御する際の制御性が低下するのを抑制することのできる内燃機関の冷却装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、内燃機関の冷却水循環経路中に設けられたラジエータを通過する冷却水の流量を調整する流量制御弁を備え、冷却水温が目標値へと近づくように当該冷却水温に基づき前記流量制御弁をフィードバック制御する内燃機関の冷却装置において、前記流量制御弁の開度変化に対する冷却水温の変化が過度に大きくなって前記フィードバック制御においてハンチングの生じる低開度領域が存在し、前記フィードバック制御によって変化する前記流量制御弁の開度が、前記ハンチングの生じる低開度領域内に入らないように下限ガードする制御手段を備えた。
【００１０】
流量制御弁の低開度領域においては、流量制御弁の開度変化に対して冷却水の温度変化が適切なものとならず、フィードバック制御中において冷却水を目標値へと制御する際の制御性が低下する。しかし、上記構成によれば、こうした低開度領域での流量制御弁の開度調整が行われることはなくなる。このため、上記低開度領域で冷却水温を目標値へと近づけるための流量制御弁の開度調整が行われることに伴い、同冷却水温を目標値へと制御する際の制御性が低下するのを抑制することができる。
【００１２】
上記構成によれば、フィードバック制御中に流量制御弁の開度が上述した低開度領域に入ることが的確に回避されるため、その低開度領域に流量制御弁の開度が入り、冷却水の温度がハンチングすることに伴い、フィードバック制御により冷却水温を目標値へと制御する際の制御性が低下するのを的確に抑制することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明では、内燃機関の冷却水循環経路中に設けられたラジエータを通過する冷却水の流量を調整する流量制御弁を備え、冷却水温が目標値へと近づくように当該冷却水温に基づき前記流量制御弁をフィードバック制御する内燃機関の冷却装置において、前記流量制御弁の開度変化に対する冷却水温の変化がほぼ０になって前記フィードバック制御において過補正の行われる低開度領域が存在し、前記フィードバック制御によって変化する前記流量制御弁の開度が、前記過補正の行われる低開度領域内に入らないように下限ガードする制御手段を備えた。
【００１４】
上記構成によれば、フィードバック制御中に流量制御弁の開度が低開度領域に入ることが的確に回避されるため、その低開度領域に流量制御弁の開度が入り、流量制御弁の開度が過補正されることに伴い、フィードバック制御により冷却水温を目標値へと制御する際の制御性が低下するのを的確に抑制することができる。
【００１５】
なお、上記低開度領域としては、流量制御弁の開度変化に対する冷却水の流量変化がほぼ０になる低開度領域をあげることができる。
【００２３】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の発明において、前記制御手段は、フィードバック制御中に冷却水温が目標値から所定量以上離れると、その時点から所定時間が経過した時点までの冷却水温の変化量を測定し、その測定結果から冷却水温の目標値側への変化量が所定値以上でない旨判断したときには、冷却水温を目標値に近づける方向に前記流量制御弁の開度を補正するものとした。
【００２４】
上記構成によれば、フィードバック制御中において、冷却水温を目標値へと近づけることが緩やかにしか行われないときや、冷却水温を目標値へと近づけられないとき、冷却水温を目標値に近づける方向への流量制御弁の開度補正が実行され、これにより冷却水温が速やかに目標値に近づけられるようになる。
【００２５】
請求項４記載の発明では、請求項３記載の発明において、前記流量制御弁の開度補正は、冷却水温の目標値に対するずれ量に応じて可変とされる補正値を用いて行われるものとした。
【００２６】
上記構成によれば、冷却水温を目標値に近づける方向への流量制御弁の開度補正を適切に実行し、この開度補正により冷却水温を一層速やかに目標値へと近づけることができるようになる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を自動車用エンジンに適用した第１実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
【００２８】
図１に示されるように、エンジン１の冷却装置は、冷却水を循環させてエンジン１の内部を通過させる循環経路２を備えている。この循環経路２には、エンジン１によって駆動されるウォータポンプ３が設けられている。そして、ウォータポンプ３の駆動により循環経路２内の冷却水が図中右回転方向に流れると、同冷却水がエンジン１のシリンダブロックやシリンダヘッド（共に図示せず）を通過し、そこでエンジン１と冷却水との間の熱交換が行われるようになる。こうした熱交換によりエンジン１が冷却される。
【００２９】
循環経路２は、エンジン１の下流側で二つに分岐した後、ウォータポンプ３の上流側で一つに合流している。分岐した循環経路２のうち、一方は冷却水をラジエータ４に流すとともに同ラジエータ４にて冷却された後の冷却水をエンジン１側に流すラジエータ通路５となっている。また、分岐した循環経路２のうち、他方はラジエータ４を迂回して冷却水をエンジン１側に流すバイパス通路６となっている。ラジエータ通路５とバイパス通路６との合流部分には、それら通路５，６の冷却水流量を調整する流量制御弁７が設けられている。なお、流量制御弁７においては、その開度が大となるほどラジエータ通路５の冷却水流量が多くなるよう構成されている。
【００３０】
そして、この流量制御弁７でラジエータ通路５の冷却水流量を調整することにより、エンジン１を冷却する冷却水の温度が制御されるようになる。即ち、ラジエータ通路５の冷却水流量を多くすれば、循環経路２内をエンジン１側に流れる冷却水のうち、ラジエータ４にて冷却された冷却水の割合が大となることから、エンジン１を冷却する冷却水の温度が低くなる。また、ラジエータ通路５の冷却水流量を少なくすれば、循環経路２内をエンジン１側に流れる冷却水のうち、ラジエータ４にて冷却された冷却水の割合が小となることから、エンジン１を冷却する冷却水の温度が高くなる。
【００３１】
流量制御弁７は、自動車に搭載された電子制御装置８によって駆動制御される。この電子制御装置８には、以下に示す各種センサからの検出信号が入力される。
【００３２】
・ラジエータ通路５内においてラジエータ４の下流側部分の冷却水温を検出するラジエータ水温センサ９
・循環経路２内においてエンジン１からの出口部分の冷却水温を検出するエンジン水温センサ１０
・自動車の運転者によって踏込操作されるアクセルペダル１１の踏込量（アクセル踏込量）を検出するアクセルポジションセンサ１２
・エンジン１の吸気通路１３に設けられたスロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）を検出するスロットルポジションセンサ１５
・吸気通路１３内におけるスロットルポジションセンサ１５よりも下流側の圧力（吸気圧）を検出するバキュームセンサ１６
・エンジン１の出力軸であるクランクシャフト１ａの回転に対応した信号を出力するクランクポジションセンサ１７
電子制御装置８は、例えばエンジン始動時であってエンジン１の暖機が完了していないときには、流量制御弁７を全閉状態としてエンジン１の暖機を促進させる。また、エンジン１の暖機が完了したとき、例えば循環経路２におけるエンジン１からの出口部分の冷却水温（エンジン出口水温）が８０℃以上になったときには、エンジン出口水温が予め定められた目標値へと近づくよう同水温に基づき流量制御弁７のフィードバック制御が行われる。なお、上記エンジン出口水温は、エンジン水温センサ１０からの検出信号に基づき求められる。
【００３３】
こうしたフィードバック制御は、エンジン出口水温等に基づき算出される指令開度Ａfin に基づき流量制御弁の開度を調整することによって行われる。ここで、フィードバック制御に用いられる上記指令開度Ａfin の算出手順について、指令開度算出ルーチンを示す図２のフローチャートを併せ参照して説明する。この指令開度算出ルーチンは、電子制御装置８を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。
【００３４】
エンジン出口水温が８０℃以上であってフィードバック条件が成立しているときには（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、指令開度Ａfin の算出に用いられる基本指令開度Ａbse 、フィードバック補正値ｈ１、及び収束速度補正値ｈ２が順次算出される（Ｓ１０２〜Ｓ１０４）。そして、これら基本指令開度Ａbse 、フィードバック補正値ｈ１、及び収束速度補正値ｈ２に基づき、以下の式（１）から指令開度Ａfin が算出されるようになる（Ｓ１０５）。
【００３５】
Ａfin ＝Ａbse ＋ｈ１＋ｈ２ …（１）
Ａfin ：指令開度
Ａbse ：基本指令開度
ｈ１ ：フィードバック補正値
ｈ２ ：収束速度補正値
上記基本指令開度Ａbse は、循環経路２におけるラジエータ４からの出口部分の冷却水温（ラジエータ出口水温）、エンジン回転速度、及びエンジン負荷に基づき求められ、そのエンジン運転状態にあってエンジン１を冷却するのに必要な理論上の流量制御弁７の開度を表す値となる。
【００３６】
なお、ラジエータ出口水温はラジエータ水温センサ９からの検出信号に基づき求められ、エンジン回転速度はクランクポジションセンサ１７からの検出信号に基づき求められる。また、エンジン負荷は、エンジン回転速度とエンジン１の吸入空気量に関係するパラメータとに基づき求められる。こうしたパラメータとしては、アクセルポジションセンサ１２からの検出信号に基づき求められるアクセル踏込量、スロットルポジションセンサ１５からの検出信号に基づき求められるスロットル開度、及び、バキュームセンサ１６からの検出信号に基づき求められる吸気圧などがあげられる。
【００３７】
また、フィードバック補正値ｈ１は、エンジン出口水温とその目標値との差に基づき当該差がなくなるよう「０」を基準として増減する値である。即ち、フィードバック補正値ｈ１については、エンジン出口水温が目標値よりも低いときには指令開度Ａfin を閉じ側の値とすべく所定周期毎に所定量ｘづつ小さい値となってゆき、エンジン出口水温が目標値よりも高いときには指令開度Ａfin を開き側の値とすべく所定周期毎に所定量ｘづつ大きい値となってゆくのである。
【００３８】
更に、収束速度補正値ｈ２は、エンジン出口水温の目標値への収束性を向上させるための補正値であって、後述する収束速度補正値算出ルーチン（図５及び図６）によって算出される。
【００３９】
このように算出される指令開度Ａfin に基づき流量制御弁７の開度を制御することにより、エンジン出口水温を目標値へと近づけることができるようになる。ただし、こうしたフィードバック制御中に、例えばラジエータ出口水温が低い、或いはエンジン１の運転状態がエンジン発熱量の小さな運転状態であるといった何らかの理由により、流量制御弁７の開度が全閉付近まで閉じ側に変化し、その低開度領域で流量制御弁７の開度調整が行われると、流量制御弁７の開度変化に対するエンジン出口水温の変化が適切なものとならなくなる。
【００４０】
こうした不都合が生じることには、流量制御弁７の流量特性、即ち同弁７の開度変化に対するラジエータ通路５の冷却水流量の変化特性、及び同弁７の開度変化に対するエンジン出口水温の変化特性が関係している。ここで、上記のような不都合の発生原因について図３及び図４を参照して説明する。なお、図３及び図４は、エンジン運転状態が一定という条件下での流量制御弁７の開度変化に対するラジエータ通路５の冷却水流量の変化特性、及びエンジン出口水温の変化特性を示すものである。
【００４１】
本実施形態の流量制御弁７においては、図３に示されるように、その開度が大きくなるにつれてラジエータ通路５の冷却水流量が一定の割合で多くなるという流量特性を有している。こうした流量特性を有する流量制御弁７の開度が変化すると、エンジン出口水温は図４に示されるように推移することとなる。即ち、流量制御弁７の開度変化に対するエンジン出口水温の推移が、流量制御弁７の全閉付近の開度領域（図４の領域Ａ）で過度に急なものになるのである。このように、流量制御弁７の低開度領域では、流量制御弁７の開度変化に対してエンジン出口水温の変化が過度に大きくなり、これが上記のような不都合の発生原因の一つとなっている。
【００４２】
なお、これ以外の原因としては、流量制御弁７の開度が低開度領域にあるときには、ラジエータ通路５の冷却水流量が「０」又は微少量となることから、エンジン１の排気管等の熱源によってラジエータ水温センサやエンジン水温センサ１０の周りに存在する冷却水だけが部分的に温度上昇することが考えられる。即ち、この場合には、水温センサ９，１０からの検出信号が不適切なものとなることから、同検出信号に基づき行われるフィードバック制御も不適切になり、上記のような不都合が生じるのである。
【００４３】
本実施形態では、こうした実情に鑑みて、指令開度算出ルーチン（図２）のステップＳ１０５で指令開度Ａfin が算出された後、その指令開度Ａfin が領域Ａ（低開度領域）内の値とならないよう当該指令開度Ａfin について下限ガードを行う（Ｓ１０６）。そして、この下限ガードを行った後の指令開度Ａfin に基づき流量制御弁７を制御することで、全閉付近の領域Ａ内でエンジン出口水温を目標値へと近づけるための流量制御弁７の開度調整が行われることは抑制されるようになる。
【００４４】
次に、収束速度補正値ｈ２を算出するためのステップＳ１０４の処理について、時間経過に伴うエンジン出口水温の推移を示す図７のグラフ、並びに、収束速度補正値算出ルーチンを示す図５及び図６のフローチャートを参照して詳しく説明する。この収束速度補正値算出ルーチンは、指令開度算出ルーチン（図２）のステップ１０４に進む毎に電子制御装置８を通じて実行される。
【００４５】
収束速度補正値算出ルーチンにおいては、エンジン出口水温の目標値への収束性を向上させるべき状況であるか否かの判定が行われるが、この判定の実行中であるか否かについてはフラグＦ１の値に基づき判断される。そして、フラグＦ１が「０（否判定中）」であって（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、エンジン出口水温が目標値から所定値ａ以上離れていないとき（Ｓ２０２：ＮＯ）には、収束速度補正値ｈ２が「０」に設定され（Ｓ２１１）、処理が指令開度算出ルーチン（図２）に戻される。従って、この場合にはエンジン出口水温の目標値への収束性の向上が図られることはない。
【００４６】
一方、ステップＳ２０２でエンジン出口水温が所定値ａ以上離れた旨判断された場合には（図７のタイミングＴ１）、そのときのエンジン出口水温が水温ＴＨＷ１として記憶されるとともに（Ｓ２０３）、フラグＦ１が「１（判定中）」に設定される（Ｓ２０４）。その後、フラグＦ１が「１」になってから所定時間ｔが経過したとき（図７のタイミングＴ２）、Ｓ２０５で肯定判定がなされてそのときのエンジン出口水温が水温ＴＨＷ２として記憶される（Ｓ２０６）。
【００４７】
エンジン出口水温の目標値への収束性を向上させるべき状況であるか否かの判定は、ステップＳ２０８，Ｓ２０９（図６）にて上記水温ＴＨＷ１，ＴＨＷ２に基づき行われる。こうした判定を行うに先立ちフラグＦ１が「０（否判定中）」に設定される（Ｓ２０７）。上記ステップＳ２０８，Ｓ２０９では、以下の判断に基づき、エンジン出口水温の目標値への収束性を向上させるべき状況であるか否かの判定が行われる。
【００４８】
・水温ＴＨＷ２が水温ＴＨＷ１よりも目標値寄りの値ではないという状況が生じているか否か（Ｓ２０８）、即ちエンジン出口水温を目標値へと近づけられないという状況が生じているか否か
・水温ＴＨＷ１と水温ＴＨＷ２との差（エンジン出口水温の所定時間ｔが経過する間の変化量）が所定値ΔＴ未満であるか否か（Ｓ２０９）、即ちエンジン出口水温を目標値へと近づけることが緩やかにしか行われてないという状況が生じているか否か
そして、ステップＳ２０８とステップＳ２０９との両方で否定判定がなされた場合には、エンジン出口水温の目標値への収束性が低下しておらず、エンジン出口水温の目標値への収束性を向上させるべき状況でない旨判断される。この場合には、収束速度補正値ｈ２が「０」に保持された状態で、処理が指令開度算出ルーチン（図２）に戻されることとなる。
【００４９】
一方、ステップＳ２０８，Ｓ２０９のいずれか一方で肯定判定がなされた場合には、エンジン出口水温の目標値への収束性が低下した状態であって、エンジン出口水温の目標値への収束性を向上させるべき状況である旨判定される。この場合には、そのときのエンジン出口水温の目標値からのずれ量に基づき収束速度補正値ｈ２が算出される。
【００５０】
即ち、エンジン出口水温が目標値に対して高温側にずれているときには、出口水温の目標値に対するずれ量が大となるほど、収束速度補正値ｈ２が「０」に対してより大きな値（指令開度Ａfin を開き側にする値）となるように算出される。また、エンジン出口水温が目標値に対して低温側にずれているときには、出口水温の目標値に対するずれ量が大となるほど、収束速度補正値ｈ２が「０」に対してより小さい値（指令開度Ａfin を閉じ側にする値）となるように算出される。
【００５１】
こうして収束速度補正値ｈ２の算出が行われた後、処理が指令開度算出ルーチン（図２）に戻される。そして、この収束速度補正値ｈ２等から算出される指令開度Ａfin に基づき流量制御弁７の開度を制御することにより、エンジン出口水温の目標値への収束性が向上する。その結果、エンジン出口水温が、例えば図７においてタイミングＴ２以後の実線で示されるように、速やかに目標値へと近づくようになる。
【００５２】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）流量制御弁７の制御に用いられる指令開度Ａfin について、その値が全閉付近の開度領域（低開度領域）であって流量制御弁７の開度変化に対しエンジン出口水温が過度に大きく変化する開度領域（図４の領域Ａ）内に入らないよう、下限ガードが行われる。従って、フィードバック制御中に領域Ａ内で流量制御弁７の開度調整が行われ、エンジン出口水温がハンチングすることに伴い、フィードバック制御によりエンジン出口水温を目標値へと制御する際の制御性が低下するのを的確に抑制することができる。
【００５３】
（２）フィードバック制御中において、エンジン出口水温を目標値へと近づけることが緩やかにしか行われないときや、エンジン出口水温を目標値へと近づけられないとき、収束速度補正値ｈ２が「０」よりも大きい値又は小さい値とされる。これにより、流量制御弁７の開度（指令開度Ａfin ）がエンジン出口水温を目標値へと近づける方向へと補正され、エンジン出口水温が速やかに目標値へと近づけられるようになる。
【００５４】
（３）エンジン出口水温の目標値への収束性を向上させるのに用いられる上記収束速度補正値ｈ２は、エンジン出口水温の目標値に対するずれに応じた可変値として算出される。従って、エンジン出口水温を目標値へと近づける方向への収束速度補正値ｈ２による流量制御弁７の開度補正を適切に実行し、この開度補正によりエンジン出口水温を一層速やかに目標値へと近づけることができるようになる。
【００５５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図８及び図９を参照して説明する。
本実施形態は、第１実施形態の流量制御弁とは異なる流量特性を有する流量制御弁を採用し、それに応じて指令開度Ａfin に対する下限ガードの態様を変更したものである。
【００５６】
図８及び図９は、エンジン運転状態が一定という条件下における本実施形態の流量制御弁７の開度変化に対するラジエータ通路５の冷却水流量の変化特性、及びエンジン出口水温の変化特性を示すものである。
【００５７】
本実施形態の流量制御弁７においては、図８に示されるように、その開度が大きくなるにつれてラジエータ通路５の冷却水流量が徐々に多くなるのではあるが、低開度領域（図８の領域Ｂ）の一部では開度変化に対する冷却水流量の変化がほぼ「０」となる流量特性を有している。こうした流量特性を有する流量制御弁７の開度が変化すると、エンジン出口水温は図９に示されるように推移することとなる。即ち、流量制御弁７の開度変化に対するエンジン出口水温の変化が、流量制御弁７の低開度領域（図９の領域Ｂ）の一部で過度に緩やかなもの（ほぼ「０」）になるのである。
【００５８】
このように、上記流量制御弁７の低開度領域の一部では流量制御弁７の開度変化に対してエンジン出口水温の変化が過度に小さくなり、当該開度領域でフィードバック制御によってエンジン出口水温を目標値へと近づけようとすると、同水温がなかなか変化しないことから流量制御弁７の開度が過補正される。こうして流量制御弁７の開度が過補正されると、その後、エンジン１の運転状態が変化して流量制御弁７の開度を補正するとき、補正が遅れることに伴いエンジン出口水温にオーバーシュートやアンダーシュートが生じ、フィードバック制御によってエンジン出口水温を目標値へと制御する際の制御性が低下する。
【００５９】
本実施形態では、こうした実情に鑑みて、指令開度Ａfin が領域Ｂ内の値とならないよう当該指令開度Ａfin について下限ガードが行われる。そして、この下限ガードを行った後の指令開度Ａfin に基づき流量制御弁７を制御することで、領域Ｂ内でエンジン出口水温を目標値へと近づけるための流量制御弁７の開度調整が行われることは抑制されるようになる。
【００６０】
この実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（４）流量制御弁７の制御に用いられる指令開度Ａfin について、その値が全閉付近の開度領域（低開度領域）であって流量制御弁７の開度変化に対しエンジン出口水温が過度に小さく変化する開度領域（図９の領域Ｂ）内に入らないよう、下限ガードが行われる。従って、フィードバック制御中に領域Ｂ内で流量制御弁７の開度調整が行われ、流量制御弁７の開度が過補正されることに伴い、フィードバック制御によりエンジン出口水温を目標値へと制御する際の制御性が低下するのを的確に抑制することができる。
【００６１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図１０〜図１４を参照して説明する。
上述したフィードバック制御においては、流量制御弁７の開度を指令開度Ａfin に基づき調整してから、実際にエンジン出口水温が目標値へと近づくのに応答遅れがあり、この応答遅れによりエンジン出口水温の目標値への収束性が低下することとなる。本実施形態は、こうした収束性の低下を抑制する目的のもとに、フィードバック制御中にエンジン出口水温の推移が上昇傾向と下降傾向との間で反転したとき、エンジン出口水温が目標値へと近づくように流量制御弁７の開度を後述するスキップ量Ｓの分だけ変更するようにしたものである。
【００６２】
流量制御弁７の開度は指令開度Ａfin に基づき調整されることから、本実施形態においては指令開度Ａfin が、基本指令開度Ａbse 、フィードバック補正値ｈ１、収束速度補正値ｈ２の他に、上記スキップ量Ｓを加味して算出されることとなる。以下に上記指令開度Ａfin を算出するための式（２）を示す。
【００６３】
Ａfin ＝Ａbse ＋ｈ１＋ｈ２＋Ｓ …（２）
Ａfin ：指令開度
Ａbse ：基本指令開度
ｈ１ ：フィードバック補正値
ｈ２ ：収束速度補正値
Ｓ ：スキップ量
上記スキップ量Ｓは、初期値が例えば「０」であって、フィードバック制御中にエンジン出口水温の推移が上昇傾向から下降傾向へと反転したときに負の値として算出され、下降傾向から上昇傾向へと反転したときには正の値として算出される。従って、このように算出されるスキップ量Ｓを用いて指令開度Ａfin を算出することで、エンジン出口水温の推移傾向が反転したときには流量制御弁７がスキップ量Ｓの分だけ変更されることとなる。
【００６４】
ここで、上記スキップ量Ｓを用いた流量制御弁７の開度変更の概要について、図１０のタイムチャートを参照して説明する。図１０において、（ａ）は時間経過に対する流量制御弁７の開度の推移を示し、（ｂ）は時間経過に対するエンジン出口水温の推移を示している。
【００６５】
フィードバック制御中にエンジン出口水温の推移が上昇傾向から下降傾向に反転したときには（タイミングＴ３）、エンジン出口水温が目標値よりも高い状態にあることから、流量制御弁７の開度がスキップ量Ｓの分だけ閉じ側に変更される。このときの流量制御弁７の開度は、エンジン出口水温が目標値に達して同目標値を通過する（タイミングＴ４）まで保持される。こうしてエンジン出口水温が目標値よりも高い値から速やかに同目標値へと低下するようになる。上記のようにエンジン出口水温が目標値を通過すると（Ｔ４）、上記流量制御弁７の開度保持が解除され、エンジン出口水温を目標値へと近づけるための流量制御弁７の開度調整が再開される。
【００６６】
その後、エンジン出口水温が下降傾向から上昇傾向に反転すると（タイミングＴ５）、エンジン出口水温が目標値よりも低い状態にあることから、流量制御弁７の開度がスキップ量Ｓの分だけ開き側に変更される。このときの流量制御弁７の開度は、上記と同様にエンジン出口水温が目標値に達して同目標値を通過する（タイミングＴ６）まで保持される。こうしてエンジン出口水温が目標値よりも低い値から速やかに同目標値へと上昇するようになる。上記のようにエンジン出口水温が目標値を通過すると（Ｔ６）、上記流量制御弁７の開度保持が解除され、エンジン出口水温を目標値へと近づけるための流量制御弁７の開度調整が再開される。
【００６７】
次に、上記指令開度Ａfin の算出手順について、本実施形態の指令開度算出ルーチンを示す図１１及び図１２のフローチャートを参照して詳細に説明する。この指令開度算出ルーチンにおいては、ステップＳ３０１，Ｓ３０３〜Ｓ３０５の処理が、第１実施形態の指令開度算出ルーチン（図２）におけるＳ１０１〜Ｓ１０４と同一のものとなっている。
【００６８】
本実施形態の指令開度算出ルーチンにおいては、フィードバック条件が成立しているとき（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、流量制御弁７がスキップ量Ｓの分だけ開度変更されたときの開度に保持された状態にあるか否かを判断するためのフラグＦ２が「０（保持解除）」であるか否かが判断される（Ｓ３０２）。
【００６９】
ここで肯定判定であれば、基本指令開度Ａbse 、フィードバック補正値ｈ１、及び収束速度補正値ｈ２が順次算出される（Ｓ３０３〜Ｓ３０５）。その後、ステップＳ３０６〜Ｓ３０９（図１２）でスキップ量Ｓの算出が行われる。
【００７０】
即ち、エンジン出口水温の推移が上昇傾向から下降傾向へと反転したときには（Ｓ３０６：ＹＥＳ）には、エンジン回転速度に基づきスキップ量Ｓが負の値として算出される（Ｓ３０７）。このように算出されるスキップ量Ｓは、図１３に示されるように、エンジン回転速度が高くなってウォータポンプ３の冷却水吐出量が大となり、循環経路２の冷却水流量が多くなるほど「０」に近い負の値になる。これは、循環経路２の冷却水流量が多くなるに従いスキップ量Ｓの分だけ流量制御弁７を閉じたときのエンジン出口水温の上昇が大となることから、エンジン出口水温を目標値に収束させる上ではスキップ量Ｓを上記のように可変とすることが好ましいためである。
【００７１】
また、エンジン出口水温の推移が下降傾向から上昇傾向へと反転したときには（Ｓ３０８：ＹＥＳ）、エンジン回転速度に基づきスキップ量Ｓが正の値として算出される（Ｓ３０９）。このように算出されるスキップ量Ｓは、図１４に示されるように、エンジン回転速度が高くなってウォータポンプ３の冷却水吐出量が大となり、循環経路２の冷却水流量が多くなるほど「０」に近い正の値になる。これは、循環経路２の冷却水流量が多くなるに従いスキップ量Ｓの分だけ流量制御弁７を開いたときのエンジン出口水温の下降が大となることから、エンジン出口水温を目標値に収束させる上ではスキップ量Ｓを上記のように可変とすることが好ましいためである。
【００７２】
なお、エンジン出口水温の推移傾向が反転しないときには（Ｓ３０８，Ｓ３０９で共にＮＯ）、スキップ量Ｓは前回の値に保持されることとなる。
ステップＳ３０７，Ｓ３０９のいずれかでスキップ量Ｓの算出が行われたときには、フラグＦ２が「１（保持中）」に設定される（Ｓ３１０）。フラグＦ２が「１」である間は、上記ステップＳ３０２（図１１）で否定判定がなされ、ステップＳ３０３〜Ｓ３１０の処理がスキップされることから、基本指令開度Ａbse 、フィードバック補正値ｈ１、収束速度補正値ｈ２、及びスキップ量Ｓの算出が行われることはない。このため、フラグＦ２が「１」である間は、流量制御弁７の開度がスキップ量Ｓの分だけ変更されたときの状態に保持される。
【００７３】
また、「１」に設定されたフラグＦ２は、流量制御弁７の開度がスキップ量Ｓの分だけ変更されてから最初にエンジン出口水温が目標値を通過したとき（Ｓ３１１：ＹＥＳ）、「０（保持解除）」にリセットされる（Ｓ３１２）。そして、こうしたフラグＦ２のリセットのための処理が行われた後、上記式（２）を用いて指令開度Ａfin の算出が行われる（Ｓ３１３）。
【００７４】
以上詳述した本実施形態によれば、第１実施形態に記載した（２）及び（３）の効果に加え、以下に示す効果が得られるようになる。
（５）フィードバック制御中にエンジン出口水温の推移傾向が反転したとき、エンジン出口水温が目標値へと近づくように流量制御弁７の開度をスキップ量Ｓの分だけ変更するようにしたため、エンジン出口水温が速やかに目標値へと収束するようになる。従って、流量制御弁７の開度変化に対してエンジン出口水温の変化に応答遅れが生じるとしても、この応答遅れに伴いエンジン出口水温を目標値へと制御する際の制御性が低下するのを抑制することができる。
【００７５】
（６）エンジン出口水温の推移傾向が反転してスキップ量Ｓの分だけ流量制御弁７の開度が変更されると、エンジン出口水温が目標値に達するまでは、そのときの開度が保持されるため、エンジン出口水温を速やかに目標値へと近づけることができる。
【００７６】
（７）スキップ量Ｓは、循環経路２の冷却水流量に関係するパラメータであるエンジン回転速度に応じて変化する可変値として算出される。従って、流量制御弁７の開度変化に対するエンジン出口水温の変化量が循環経路２の冷却水流量に応じて異なるとしても、スキップ量Ｓを用いた流量制御弁７の開度変更を当該冷却水流量の変化に関係なく適切に行い、エンジン出口水温を速やかに目標値へと近づけることができる。
【００７７】
なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第３実施形態において、循環経路２の冷却水流量に関係するパラメータとしてエンジン回転速度を例示したが、これに代えて流量センサ等により循環経路２の冷却水流量を直接検出し、この検出値に基づきスキップ量Ｓを可変値として算出するようにしてもよい。
【００７８】
・また、スキップ量Ｓを必ずしも可変値とする必要はなく、これを固定値としてもよい。
・第３実施形態では、流量制御弁７の開度がスキップ量Ｓの分だけ変更された後、そのときの開度をエンジン出口水温が目標値に達するまで保持したが、これに代えて当該開度保持を一定の時間だけ行うようにしてもよい。また、開度を保持する時間を、エンジン出口水温の推移傾向が反転したときにおける同水温の目標値に対するずれ量に応じて可変としてもよい。
【００７９】
・上記各実施形態において、収束速度補正値ｈ２を必ずしもエンジン出口水温の目標値からのずれ量に応じた可変値として算出する必要はなく、これを固定値とすることも考えられる。
【００８０】
・また、収束速度補正値ｈ２による流量制御弁７の開度補正を必ずしも行う必要はない。
・第１実施形態では、流量制御弁７の開度について下限ガードを行うことにより、全閉付近の開度領域である領域Ａ内でフィードバック制御による流量制御弁７の開度調整が行われないようにしたが、下限ガードにより開度調整が行われないようにする領域を適宜閉じ側に縮小したり開き側に拡大したりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における冷却装置の全体構成を示す略図。
【図２】第１実施形態の指令開度算出手順を示すフローチャート。
【図３】第１実施形態の流量制御弁の開度変化に対するラジエータ通路の冷却水流量の推移傾向を示すグラフ。
【図４】第１実施形態の流量制御弁の開度変化に対するエンジン出口水温の推移傾向を示すグラフ。
【図５】収束速度補正値の算出手順を示すフローチャート。
【図６】収束速度補正値の算出手順を示すフローチャート。
【図７】時間経過に伴うエンジン出口水温の推移を示すタイムチャート。
【図８】第２実施形態の流量制御弁の開度変化に対するラジエータ通路の冷却水流量の推移傾向を示すグラフ。
【図９】第２実施形態の流量制御弁の開度変化に対するエンジン出口水温の推移傾向を示すグラフ。
【図１０】時間経過に伴う流量制御弁の開度の推移、及びエンジン出口水温の推移を示すタイムチャート。
【図１１】第３実施形態の指令開度算出手順を示すフローチャート。
【図１２】第３実施形態の指令開度算出手順を示すフローチャート。
【図１３】エンジン出口水温の推移が上昇傾向から下降傾向へと反転したときに算出されるスキップ量についてのエンジン回転速度の変化に対する推移傾向を示すグラフ。
【図１４】エンジン出口水温の推移が下降傾向から上昇傾向へと反転したときに算出されるスキップ量についてのエンジン回転速度の変化に対する推移傾向を示すグラフ。
【符号の説明】
１…エンジン、２…循環経路、３…ウォータポンプ、４…ラジエータ、５…ラジエータ通路、６…バイパス通路、７…流量制御弁、８…電子制御装置、９…ラジエータ水温センサ、１０…エンジン水温センサ、１２…アクセルポジションセンサ、１５…スロットルポジションセンサ、１６…バキュームセンサ、１７…クランクポジションセンサ。

Claims (4)

1. 内燃機関の冷却水循環経路中に設けられたラジエータを通過する冷却水の流量を調整する流量制御弁を備え、冷却水温が目標値へと近づくように当該冷却水温に基づき前記流量制御弁をフィードバック制御する内燃機関の冷却装置において、
   前記流量制御弁の開度変化に対する冷却水温の変化が過度に大きくなって前記フィードバック制御においてハンチングの生じる低開度領域が存在し、
   前記フィードバック制御によって変化する前記流量制御弁の開度が、前記ハンチングの生じる低開度領域内に入らないように下限ガードする制御手段を備える
   ことを特徴とする内燃機関の冷却装置
2. 内燃機関の冷却水循環経路中に設けられたラジエータを通過する冷却水の流量を調整する流量制御弁を備え、冷却水温が目標値へと近づくように当該冷却水温に基づき前記流量制御弁をフィードバック制御する内燃機関の冷却装置において、
   前記流量制御弁の開度変化に対する冷却水温の変化がほぼ０になって前記フィードバック制御において過補正の行われる低開度領域が存在し、
   前記フィードバック制御によって変化する前記流量制御弁の開度が、前記過補正の行われる低開度領域内に入らないように下限ガードする制御手段を備える
   ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
3. 前記制御手段は、フィードバック制御中に冷却水温が目標値から所定量以上離れると、その時点から所定時間が経過した時点までの冷却水温の変化量を測定し、その測定結果から冷却水温の目標値側への変化量が所定値以上でない旨判断したときには、冷却水温を目標値に近づける方向に前記流量制御弁の開度を補正する
   請求項１又は２記載の内燃機関の冷却装置。
4. 前記流量制御弁の開度補正は、冷却水温の目標値に対するずれ量に応じて可変とされる補正値を用いて行われる
   請求項３記載の内燃機関の冷却装置。

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