KR101831519B1 - 내연 기관의 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

내연 기관의 냉각 장치는, HT 냉각 시스템과, LT 냉각 시스템과, 전자 제어 유닛을 포함한다. 상기 HT 냉각 시스템은 주로 내연 기관의 실린더 블록을 냉각한다. 상기 LT 냉각 시스템은 상기 HT 냉각 시스템에 비해 다분히 흡기 포트의 주변을 냉각한다. 상기 LT 냉각 시스템은 상기 HT 냉각 시스템과 서로 독립된 냉매 유로를 갖는다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 HT 냉각 시스템의 내부를 흐르는 HT 냉매의 온도인 HT 온도가 HT 판정값에 도달하였을 때, 상기 HT 냉각 시스템의 작동 상태를 제어하여 상기 HT 온도를 HT 목표 온도로 유지하기 위한 냉각을 개시하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 조기 난기가 요구되어 있지 않은 특정 조건하에서는, 상기 LT 냉각 시스템을 흐르는 LT 냉매의 온도인 LT 온도가 LT 판정값에 도달하였을 때, 상기 LT 온도를 LT 목표 온도로 유지하기 위한 LT 냉각 제어를 개시하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 상기 조기 난기가 요구되는 조건하에서는, 상기 HT 온도가 상기 HT 판정값에 도달하였을 때 상기 LT 냉각 제어를 개시하도록 구성된다.

Description

내연 기관의 냉각 장치 {COOLING DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은, 내연 기관의 냉각 장치에 관한 것으로, 특히 차량 탑재용 내연 기관의 냉각에 적합한 냉각 장치에 관한 것이다.

일본 특허 공개 제2013-133746호에는, 내연 기관의 냉각 장치가 개시되어 있다. 이 냉각 장치는, 내연 기관의 흡기 포트 주변을 냉각하기 위한 제1 냉각수 회로와, 실린더 블록 및 배기 포트 주변을 냉각하기 위한 제2 냉각수 회로를 구비하고 있다. 제1 냉각수 회로와 제2 냉각수 회로는, 서로 독립된 회로로서 형성되어 있다.

제1 냉각수 회로는, 그 내부에서 냉각수를 순환시키기 위한 전동 펌프와, 냉각수를 공냉하기 위한 제1 라디에이터를 구비하고 있다. 제2 냉각수 회로는, 그 내부를 순환하는 냉각수를 공냉하기 위한 제2 라디에이터와, 냉각수의 순환 경로를 전환하는 서모스탯을 구비하고 있다. 서모스탯은, 냉각수온이 역치 H0에 도달할 때까지는 냉각수가 제2 라디에이터를 바이패스하여 순환하고, 그 온도가 역치 H0에 도달하면 냉각수가 제2 라디에이터를 통해 순환하도록 순환 경로를 전환한다.

일본 특허 공개 제2013-133746호에는, 제2 냉각수 회로의 냉각수온이 역치 H1에 도달하면 제1 냉각수 회로의 전동 펌프를 작동시키는 것, 및 그 역치 H1은, 서모스탯의 역치 H0과 상이한 값으로 설정하는 것이 개시되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 제1 냉각수 회로의 냉각수온과, 제2 냉각수 회로의 냉각수온을, 각각 상이한 온도로 제어할 수 있다.

흡기 포트 주변의 온도는 흡기의 온도에 크게 영향을 미치고, 또한 흡기의 온도는 공기의 충전 효율이나 노킹의 발생에 크게 영향을 미친다. 한편, 실린더 블록 주변의 온도는, 내연 기관의 마찰 손실에 크게 영향을 미친다. 이로 인해, 내연 기관에 있어서는, 실린더 블록의 주변을 과냉각하는 일 없이, 흡기 포트의 주변을 적절하게 냉각하는 것이 요망된다. 상기 종래의 냉각 장치에 의하면, 그 요구에 따를 수 있어, 연비의 향상과 노킹의 억제 양쪽에 있어서 유리한 환경을 만들어낼 수 있다.

내연 기관의 흡기 포트 주변에 요망되는 냉각 능력은, 항상 제2 냉각수 회로의 냉각수온, 즉, 실린더 블록 주변의 온도에 대해 일의적으로 정해지는 것은 아니다. 예를 들어, 난기 과정에 있어서, 실린더 블록의 승온 속도에 대한 흡기 포트 주변의 상대적인 승온 속도는, 내연 기관의 운전 조건에 따라서 변화된다.

가령, 흡기 포트 주변이 실린더 블록에 대해 빠르게 승온한다고 하면, 상기 종래의 냉각 장치에서는, 흡기 포트 주변의 냉각 개시가 지연되어, 난기의 후반에 있어서 노킹이 발생하기 쉬운 상태가 만들어져 버린다. 이러한 과제는, 예를 들어 제1 냉각수 회로에도 냉각수온 센서를 내장하여, 흡기 포트 주변을 흐르는 냉각수의 온도가 적당한 역치에 도달한 단계에서 제1 냉각수 회로의 전동 펌프를 작동시키는 것으로 하면 해결할 수 있다.

그런데, 이러한 구성에 의하면, 이번에는, 제1 냉각수 회로에 의한 냉각에 의해, 내연 기관 본체의 난기가 지연되어 버리는 사태가 발생할 수 있다. 즉, 제1 냉각수 회로는, 주로 흡기 포트의 주변을 냉각하는 것이기는 하지만, 흡기 포트의 주변이 냉각되면, 그 효과는, 열전도에 의해 실린더 블록 주변에도 어느 정도는 미치게 된다. 이로 인해, 특히 내연 기관의 조기 난기가 요망되고 있는 상황하에서는, 실린더 블록 주변이 어느 정도 난기되어 올 때까지는, 흡기 포트 주변의 냉각을 삼가는 것이 바람직하다.

본 발명은, 주로 실린더 블록을 냉각하는 시스템과, 주로 흡기 포트 주변을 냉각하는 시스템을 구비하고, 내연 기관에 부과된 요구에 따라서, 내연 기관의 냉각 환경을 적절하게 전환할 수 있는 냉각 장치를 제공한다.

본 발명의 하나의 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치는, HT 냉각 시스템과, LT 냉각 시스템과, 전자 제어 유닛을 포함한다. 상기 HT 냉각 시스템은 주로 내연 기관의 실린더 블록을 냉각한다. 상기 LT 냉각 시스템은 상기 HT 냉각 시스템에 비해 다분히 흡기 포트의 주변을 냉각한다. 상기 LT 냉각 시스템은 상기 HT 냉각 시스템과 서로 독립된 냉매 유로를 갖는다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 HT 냉각 시스템의 내부를 흐르는 HT 냉매의 온도인 HT 온도가 HT 판정값에 도달하였을 때, 상기 HT 냉각 시스템의 작동 상태를 제어하여 상기 HT 온도를 HT 목표 온도로 유지하기 위한 냉각을 개시하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 조기 난기가 요구되어 있지 않은 특정 조건하에서는, 상기 LT 냉각 시스템을 흐르는 LT 냉매의 온도인 LT 온도가 LT 판정값에 도달하였을 때, 상기 LT 온도를 LT 목표 온도로 유지하기 위한 LT 냉각 제어를 개시하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 상기 조기 난기가 요구되는 조건하에서는, 상기 HT 온도가 상기 HT 판정값에 도달하였을 때에 상기 LT 냉각 제어를 개시하도록 구성된다.

이 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 의하면, HT 냉각 시스템에 의해 실린더 블록을 HT 목표 온도 부근으로 유지할 수 있고, LT 냉각 시스템에 의해 흡기 포트 주변을 LT 목표 온도 부근으로 유지할 수 있다. 특히, 내연 기관의 조기 난기가 요구되어 있지 않은 특정 조건하에서는, HT 온도에 관계없이, LT 온도에 기초하여 LT 냉각 제어를 개시함으로써 노킹의 발생을 적절하게 억제할 수 있다. 그리고, 내연 기관의 조기 난기가 요구되는 조건하에서는, HT 온도가 HT 판정값에 도달하였을 때에 LT 냉각 제어를 개시함으로써, 이하의 2가지의 효과를 달성할 수 있다. (1) LT 온도가 LT 판정값에 도달해도, HT 온도가 HT 판정값에 도달할 때까지는, LT 냉각 제어가 개시되지 않는다. 즉, 내연 기관 본체의 난기가 충분히 진행될 때까지 LT 냉각 제어의 개시를 지연시킴으로써, 내연 기관의 조기 난기를 촉진할 수 있다. (2) LT 온도가 LT 판정값에 도달해 있지 않아도, HT 온도가 HT 판정값에 도달하면, 그 시점에서 LT 냉각 제어를 개시할 수 있다. 여기서, LT 온도가 LT 판정값에 도달하기 전에 HT 온도가 HT 판정값에 도달하는 현상은, 난기 과정에서 HT 온도가 급상승하는 경우에 발생한다. 이러한 경우에 LT 온도가 LT 판정값에 도달하는 것을 대기하면, LT 냉각 제어의 개시 전에 LT 온도와 HT 온도에 큰 차가 발생하여, 큰 열변형이 발생하기 쉽다. 본 발명에서는, HT 온도가 HT 판정값에 도달한 시점에서 LT 냉각 제어를 개시함으로써, 조기 난기의 요구를 전혀 손상시키는 일 없이, 상기한 열변형의 발생을 피할 수 있다.

상기 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은 상기 조기 난기가 요구되는 조건하에서는, 상기 LT 온도가 LT 허용 한계에 도달하였을 때에도 상기 LT 냉각 제어를 개시하도록 구성될 수도 있다. 상기 LT 허용 한계는, 상기 LT 판정값보다 높은 온도이면 된다.

이 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 의하면, 조기 난기가 요구되는 조건하에서는, LT 온도가 LT 허용 한계에 도달하였을 때에는, 그 시점에서 LT 냉각 제어를 개시할 수 있다. 이로 인해, 본 발명에 따르면, HT 온도가 HT 판정값에 도달하는 것을 대기하고 있는 동안에, LT용 냉각 매체가 LT 허용 한계를 초과하여 과열되어 버리는 것을 피할 수 있다.

상기 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은 상기 조기 난기가 요구되는 조건하에서는, 상기 HT 온도가 상기 HT 판정값에 도달하기 전에 상기 LT 온도가 LT 허용 한계에 도달한 경우, 상기 HT 온도가 상기 HT 판정값에 도달할 때까지의 동안, 상기 LT 온도를 상기 LT 허용 한계로 유지하기 위한 LT 승온 방지 제어를 실행하도록 구성될 수도 있다. 상기 LT 허용 한계는, 상기 LT 판정값보다 높은 온도이면 된다.

이 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 의하면, 조기 난기가 요구되는 조건하에서는, LT 온도가 LT 허용 한계에 도달한 후, HT 온도가 HT 판정값에 도달할 때까지의 동안은, LT 온도를 LT 허용 한계로 유지할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, LT 온도가 LT 허용 한계에 도달한 후, LT 냉각 제어가 개시될 때까지의 동안, 최소한의 냉각으로 LT 냉각 시스템의 과열을 방지할 수 있다. 이로 인해, 본 발명에 따르면, 제2 발명의 경우에 비해 더욱 조기 난기의 요구에 따를 수 있다.

상기 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 있어서, 상기 특정 조건은, 상기 조기 난기의 요구도 노킹 억제의 요구도 발생하고 있지 않은 조건이면 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 노킹 억제가 요구되는 조건하에서는, 상기 LT 온도가 상기 LT 판정값에 도달하였을 때, 및 상기 HT 온도가 상기 HT 판정값에 도달하였을 때 중 어느 빠른 시점에서, 상기 LT 냉각 제어를 개시하도록 구성될 수도 있다.

이 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 의하면, 노킹 억제가 요구되는 조건하에서는, 이하의 타이밍에 LT 냉각 제어를 개시할 수 있다. (1) LT 온도가 LT 판정값에 도달하는 것이, HT 온도가 HT 판정값에 도달하는 것보다 빠른 경우. → LT 온도가 LT 판정값에 도달한 시점. 이 경우, LT 온도에 기초하여 LT 냉각 제어의 개시가 판정되므로, LT 냉매를 적절하게 냉각할 수 있다. 그 결과, 노킹의 발생이 적절하게 회피된다. (2) HT 온도가 HT 판정값에 도달하는 것이, LT 온도가 LT 판정값에 도달하는 것보다 빠른 경우. → HT 온도가 HT 판정값에 도달한 시점. 이 처리에 의하면, HT 온도가 급상승하고 있는 상황에서, LT 냉각 제어의 개시 타이밍을, 특정 조건하에서의 타이밍에 비해 빠르게 할 수 있다. HT 온도가 이미 HT 판정값에 도달해 있으므로, LT 냉각 제어의 개시를 빠르게 해도 내연 기관 본체의 난기를 지연시키는 것으로는 되지 않는다. 한편, 냉각 개시가 빨라짐으로써, 내연 기관의 온도가 급상승하고 있는 상황하에서도, LT 냉매의 온도가 적절하게 낮은 온도로 유지된다. 그 결과, 내연 기관의 연비 특성이 손상되는 일 없이, 노킹의 발생이 적절하게 방지된다.

상기 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 있어서, 노킹의 발생에 따라서 상기 내연 기관의 점화 크랭크각을 지각하도록 구성된 노크 컨트롤 시스템을 더 포함하고 있어도 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 조기 난기의 요구와 상기 노킹 억제의 요구가 모두 발생하는 조건에서는, 상기 조기 난기의 요구를 우선하여 상기 LT 냉각 제어 또는 상기 LT 승온 방지 제어를 실행하도록 구성될 수도 있다.

이 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 의하면, 조기 난기와 노킹 억제가 모두 요구되는 조건하에서는, 조기 난기의 요구가 우선되고, 제1 내지 제3 발명 중 어느 하나의 조건에서 LT 냉각 제어가 개시된다. 이 경우, LT 온도가 LT 판정값에 도달해도, HT 온도가 HT 판정값에 도달해 있지 않으면 LT 냉각 제어는 개시되지 않아, 노킹이 발생하기 쉬운 환경이 형성될 수 있다. 본 발명에서는, 그러한 환경하에서는, 노크 컨트롤 시스템에 의해 점화 시기가 지각되고, 이에 의해 노킹의 발생이 억제된다. 점화 시기가 지각되면, 내연 기관의 냉각 손실이 증가하여, 난기가 촉진되게 된다. 이로 인해, 본 발명에 따르면, 노킹의 발생을 방지하면서, 내연 기관의 조기 난기를 더욱 촉진할 수 있다.

상기 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은 상기 노킹 억제의 요구의 유무에 관한 판정에 앞서 상기 조기 난기의 요구의 유무를 판정하도록 구성될 수도 있다. 상기 전자 제어 유닛은 상기 조기 난기의 요구가 있다고 판정한 경우는, 상기 LT 냉각 제어 또는 상기 LT 승온 방지 제어를 실행하도록 구성될 수도 있다.

이 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 의하면, 제어 유닛의 처리 부하를 높이는 일 없이, 노킹 억제의 요구에 대해 조기 난기의 요구를 우선시킬 수 있다.

상기 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 있어서, 상기 LT 판정값은, 노킹이 발생하는 온도 영역과 노킹이 발생하지 않는 온도 영역의 경계에 속하고, 또한 0℃를 초과하는 온도이면 된다.

이 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 의하면, 노킹이 발생하는 온도 영역과 노킹이 발생하지 않는 온도 영역의 경계에 LT 판정값이 설정된다. 또한, 본 발명에서는, 예를 들어 특정 조건하에서는, LT 온도가 LT 판정값에 도달하였을 때에 LT 냉각 제어가 개시된다. 상기한 설정에 의하면, 이러한 조건하에서, 노킹의 적절한 억제를 보장할 수 있다.

상기 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 있어서, 상기 LT 판정값은, 상기 LT 냉매가 동결되는 온도 영역과 당해 동결이 발생하지 않는 온도 영역의 경계에 속하고, 또한 0℃ 이하의 온도이면 된다.

이 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 의하면, LT 냉매가 동결되는 온도 영역과, 그 동결이 발생하지 않는 온도 영역의 경계에 LT 판정값이 설정된다. 또한, 본 발명에서는, 예를 들어 특정 조건하에서는, LT 온도가 LT 판정값에 도달하였을 때에 LT 냉각 제어가 개시된다. 상기한 설정에 의하면, 이러한 조건하에서, LT 냉매의 동결 중에 LT 냉각 제어가 개시되어 버리는 것을 회피할 수 있다.

상기 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 있어서, 상기 LT 냉각 시스템은 상기 LT 온도를 검출하는 LT 온도 센서와, 상기 LT 냉매의 냉각 능력을 변화시키는 냉각 기구를 포함할 수도 있다. 상기 LT 냉각 제어는, 상기 LT 온도 센서의 출력에 기초하는 상기 냉각 기구의 피드백 제어이면 된다. 상기 전자 제어 유닛은 상기 LT 냉각 제어의 개시 전은, 상기 피드백 제어의 실행 중에 비해, 상기 LT 냉매의 순환 유량을 제한하도록 구성될 수도 있다.

이 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 의하면, LT 온도 센서의 출력에 기초하는 피드백 제어에 의해 LT 냉각 제어를 실현할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, LT 냉매의 순환 유량에 제한을 부과함으로써, LT 냉각 제어가 개시되기 전의 LT 냉각 시스템의 냉각 능력을 억제할 수 있다.

상기 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은 상기 LT 냉각 제어의 개시 전은, 상기 LT 냉매의 순환 유량에 관한 파라미터에, 상기 LT 냉매의 순환 유량을 제한하기 위한 가드를 가하여 상기 피드백 제어를 실행하도록 구성될 수도 있다.

이 양태에 관한 내연 기관의 냉각 장치에 의하면, LT 냉매의 순환 유량에 관한 파라미터에 가드를 가함으로써, LT 냉각 제어의 개시 전의 냉각 능력을 억제할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사 요소들을 유사 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 후술될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 도시하는 구성의 기본 동작을 설명하기 위한 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서 실행되는 루틴의 흐름도.
도 4는 내연 기관의 난기 과정에 있어서 LT 온도가 HT 온도에 선행하여 상승하는 상태를 나타내는 도면.
도 5는 조기 난기가 요구되는 조건하에서, 비교예의 냉각 장치에 의해 실현되는 동작의 일례를 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 6은 조기 난기가 요구되는 조건하에서, 본 발명의 실시 형태 1에 의해 실현되는 동작의 일례를 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 7은 내연 기관의 난기 과정에 있어서 HT 온도가 LT 온도에 선행하여 상승하는 상태를 나타내는 도면.
도 8은 노킹 억제가 요구되는 조건하에서, 비교예의 냉각 장치에 의해 실현되는 동작의 일례를 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 9는 노킹 억제가 요구되는 조건하에서, 본 발명의 실시 형태 1에 의해 실현되는 동작의 일례를 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시 형태 2에 있어서 실행되는 루틴의 흐름도.
도 11은 조기 난기가 요구되는 조건하에서, 비교예의 냉각 장치에 의해 실현되는 동작의 일례를 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 12는 조기 난기가 요구되는 조건하에서, 본 발명의 실시 형태 2에 의해 실현되는 동작의 일례를 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 실시 형태 3에 있어서 실행되는 루틴의 흐름도.
도 14는 조기 난기가 요구되는 조건하에서, 본 발명의 실시 형태 3에 의해 실현되는 동작의 일례를 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 실시 형태 4에 있어서 실행되는 루틴의 흐름도.
도 16은 본 발명의 실시 형태 5에 있어서 실행되는 제1 루틴의 흐름도.
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 실시 형태 5에 있어서 실행되는 제2 루틴의 흐름도.

도 1은, 본 발명의 실시 형태 1의 구성을 도시하는 도면이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 시스템은 내연 기관(10)을 구비하고 있다. 내연 기관(10)은, 차량에 탑재되어 사용되는 기관이며, 실린더 블록(12)과 실린더 헤드(14)를 갖고 있다. 실린더 블록(12) 및 실린더 헤드(14)의 내부에는, 하기에 설명하는 서로 독립된 냉매 유로가 형성되어 있다.

실린더 블록(12)의 냉매 유로는, HT(High Temperature) 냉각 시스템(16)의 일부를 구성하고 있다. HT 냉각 시스템(16)은, 실린더 블록(12)과 실린더 헤드(14)의 배기측을 주로 냉각하기 위한 시스템이다. HT 냉각 시스템(16)은, 실린더 블록(12)의 인렛 측에 전동 워터 펌프(E-W/P)(18)를 구비하고 있다. E-W/P(18)는, 외부로부터 공급되는 구동 신호에 따른 토출 능력으로 냉각수를 실린더 블록(12)을 향해 토출할 수 있다. 이하, HT 냉각 시스템(16)을 흐르는 냉각수를 「HT 냉매」라고 칭한다.

실린더 블록(12)의 아웃렛 측에는, HT 온도 센서(20)가 설치되어 있다. HT 온도 센서(20)는, HT 냉매의 온도(이하, 「HT 온도」라고 칭함)에 따른 신호(ethwH)를 발생한다.

HT 냉각 시스템(16)은, 또한 HT 라디에이터(22)를 포함하는 순환로(24)와, HT 라디에이터(22)를 바이패스하는 바이패스로(26)를 갖고 있다. HT 라디에이터(22)는 차량의 주행풍에 의해, 그 내부를 흐르는 HT 냉매를 냉각할 수 있다. 또한, HT 라디에이터(22)는, 도시하지 않은 냉각 팬을 구비하고 있고, 필요에 따라서, 그 냉각 팬에 의해 유도되는 송풍에 의해서도 HT 냉매를 냉각할 수 있다.

바이패스로(26)의 일단부는, 삼방 밸브(28)를 통해 순환로(24)에 접속되어 있다. 삼방 밸브(28)는 외부로부터 공급되는 개방도 신호에 따라서, 바이패스로(26)를 통해 HT 냉매를 순환시키기 위한 상태(이하, 「바이패스 상태」라고 칭함)와, HT 라디에이터(22)를 통해 HT 냉매를 순환시키기 위한 상태(이하, 「라디에이터 상태」라고 칭함)를 전환할 수 있다.

한편, 실린더 헤드(14)의 냉매 유로는, LT(Low Temperature) 냉각 시스템(30)의 일부를 구성하고 있다. LT 냉각 시스템(30)은, HT 냉각 시스템(16)에 비해 다분히 흡기 포트의 주변을 냉각하기 위한 냉각 시스템이다. LT 냉각 시스템(30)은, 실린더 헤드(14)의 인렛 측에 전동 워터 펌프(E-W/P)(32)를 구비하고 있다. E-W/P(32)는, 외부로부터 공급되는 구동 신호에 따른 토출 능력으로 냉각수를 실린더 헤드(14)를 향해 토출할 수 있다. 이하, LT 냉각 시스템(30)을 흐르는 냉각수를 「LT 냉매」라고 칭한다.

실린더 헤드(14)의 아웃렛 측에는, LT 온도 센서(34)가 설치되어 있다. LT 온도 센서(34)는 LT 냉매의 온도(이하, 「LT 온도」라고 칭함)에 따른 신호(ethwL)를 발생한다.

LT 냉각 시스템(30)은, LT 라디에이터(36)를 포함하는 순환로(38)와, LT 라디에이터(36)를 바이패스하는 바이패스로(40)를 갖고 있다. LT 라디에이터(36)는 HT 라디에이터(22)와 마찬가지로, 차량의 주행풍에 의해, 또는 내장되는 냉각 팬(도시하지 않음)에 의한 냉각풍에 의해, LT 냉매를 냉각할 수 있다.

바이패스로(40)의 일단부는, 삼방 밸브(42)를 통해 순환로(38)에 접속되어 있다. 삼방 밸브(42)는 HT 측의 삼방 밸브(28)와 마찬가지로, 바이패스로(40)에 LT 냉매를 흐르게 하기 위한 바이패스 상태와, LT 라디에이터(36)에 LT 냉매를 흐르게 하기 위한 라디에이터 상태를, 외부로부터의 신호에 따라서 전환할 수 있다.

도 1에 도시하는 시스템은, 전자 제어 유닛(ECU)(44)을 갖고 있다. ECU(44)는, 상술한 센서 신호 ethwH 및 ethwL에 기초하여, HT 온도 및 LT 온도를 검지할 수 있다. 또한, ECU(44)는, HT 라디에이터(22)의 냉각 팬 및 LT 라디에이터(36)의 냉각 팬의 상태를 제어할 수 있다. 또한, ECU(44)는, 2개의 E-W/P(18, 32) 및 2개의 삼방 밸브(28, 42)의 상태를 제어할 수 있다.

ECU(44)에는, 내연 기관(10)에 탑재되는 각종 센서 및 액추에이터가 전기적으로 접속되어 있다. 예를 들어, ECU(44)는, 내연 기관(10)의 각 기통에 장착되어 있는 점화 플러그(46)에 대해 점화 시기를 지령할 수 있다. 또한, ECU(44)는, 기통마다 배치되어 있는 통 내압 센서(CPS)(48)의 출력에 기초하여, 각 기통의 통 내압을 검지할 수 있다. 또한, ECU(44)는, NE 센서(50)의 출력에 기초하여 기관 회전 속도(NE)를 검지하고, 또한 액셀러레이터 개방도 센서(52)의 출력에 기초하여 액셀러레이터 개방도(Acc)를 검지할 수 있다.

본 실시 형태의 시스템에는, 노크 컨트롤 시스템(KCS)이 탑재되어 있다. 내연 기관(10)에 있어서는, 점화 크랭크각이 진각될수록, 노킹이 발생하기 쉬운 상태로 된다. 한편, 내연 기관(10)에서는, 점화 크랭크각이 진각될수록 양호한 연비 특성을 얻을 수 있다. 이로 인해, 내연 기관의 점화 크랭크각은, 노킹이 발생하지 않는 한도에 있어서, 진각되어 있는 것이 바람직하다.

KCS는, 상기한 요구를 충족시키기 위한 시스템이며, 구체적으로는, 이하의 처리를 행한다. (1) CPS(48)의 출력에 기초하여 기통마다 노킹의 발생을 검지한다. (2) 노킹이 발생한 기통에서는, 점화 크랭크각을 단계적으로 지각한다. (3) 노킹의 발생이 확인되지 않는 기통에서는, 점화 크랭크각을 서서히 진각한다. 본 실시 형태의 내연 기관(10)에서는, KCS의 기능에 의해, 양호한 연비 특성을 확보하면서, 노킹의 발생을 적절하게 억제할 수 있다.

내연 기관(10)은, 상기한 바와 같이 HT 냉각 시스템(16)을 구비하고 있다. HT 냉각 시스템(16)은, 하기와 같은 몇 가지의 상태를 실현할 수 있다. (S1) E-W/P(18) 정지, 삼방 밸브(28) 바이패스 상태, HT 라디에이터(22)의 팬 정지 (S2) E-W/P(18) 작동, 삼방 밸브(28) 바이패스 상태, HT 라디에이터(22)의 팬 정지 (S3) E-W/P(18) 작동, 삼방 밸브(28) 라디에이터 상태, HT 라디에이터(22)의 팬 정지 (S4) E-W/P(18) 작동, 삼방 밸브(28) 라디에이터 상태, HT 라디에이터(22)의 팬 작동

HT 냉각 시스템(16)은, 상기 (S1)의 상태에서 가장 낮은 냉각 능력을 나타내고, 상태가 (S2)→(S3)→(S4)로 바뀜에 따라 냉각 능력을 증대시킨다. 본 실시 형태에서는, 내연 기관(10)이 시동된 후, HT 냉각 개시 조건이 성립할 때까지는, HT 냉각 시스템(16)이 (S1) 상태로 유지된다. 그리고, HT 냉각 개시 조건이 성립하면, HT 온도를 HT 목표 온도(예를 들어, 75℃)로 유지하기 위해, HT 냉각 시스템(16)이 적절하게 (S2)∼(S4)의 상태로 제어된다. 이하, HT 목표 온도를 유지하기 위한 상기 제어를 「HT 냉각 제어」라고 칭한다.

LT 냉각 시스템(30)에 대해서도, HT 냉각 시스템(16)과 마찬가지로, 하기의 상태를 전환함으로써, 냉각 능력을 변화시킬 수 있다. (s1) E-W/P(32) 정지, 삼방 밸브(42) 바이패스 상태, LT 라디에이터(36)의 팬 정지 (s2) E-W/P(32) 작동, 삼방 밸브(42) 바이패스 상태, LT 라디에이터(36)의 팬 정지 (s3) E-W/P(32) 작동, 삼방 밸브(42) 라디에이터 상태, LT 라디에이터(36)의 팬 정지 (s4) E-W/P(32) 작동, 삼방 밸브(42) 라디에이터 상태, LT 라디에이터(36)의 팬 작동

LT 냉각 시스템(30)은, 내연 기관(10)의 시동 후, LT 냉각 개시 조건이 성립할 때까지 (s1) 상태로 유지된다. 그리고, LT 냉각 개시 조건이 성립하면, LT 온도를 LT 목표 온도(예를 들어, 45℃)로 유지하기 위해, LT 냉각 시스템(30)이 적절하게 (s2)∼(s4)의 상태로 제어된다. 이하, LT 목표 온도를 유지하기 위한 상기 제어를 「LT 냉각 제어」라고 칭한다.

도 2는, 본 실시 형태에서 사용되는 LT 냉각 개시 조건 및 HT 조건 개시 조건을, 비교예의 그것들과 대비하여 나타낸 도면을 나타낸다. 도 2에 있어서, 「비교예」의 란은, LT 냉각 개시 조건이 「LT 온도≥LT 판정값」의 성립이고, HT 냉각 개시 조건이 「HT 온도≥HT 판정값」의 성립인 것을 의미하고 있다. 또한, 「독립」의 표시는, LT 냉각 개시 조건이 HT 냉각 시스템(16)의 상태로부터 「독립」하여 판단되고, 또한 HT 냉각 개시 조건이 LT 냉각 시스템(30)의 상태로부터 「독립」하여 판단되는 것을 의미하고 있다.

상술한 바와 같이, LT 냉각 개시 조건은, LT 온도를 LT 목표 온도로 유지하는 LT 냉각 제어를 개시하기 위한 조건이다. 여기서, LT 목표 온도는, 흡기 포트 주변에 노킹을 발생시키지 않는 온도 환경을 형성하기 위한 온도이다. 본 실시 형태에 있어서는, 비교예의 경우도 포함하여 LT 목표 온도는 45℃인 것으로 한다. 내연 기관(10)의 난기 과정에서는, LT 냉각 제어가 개시된 후도 LT 온도에 어느 정도의 상승이 예상된다. 이로 인해, LT 판정값은, LT 목표 온도보다 낮은 온도로 할 필요가 있다. 본 실시 형태에서는, 비교예의 경우도 포함하여, LT 판정값은 30℃인 것으로 한다. 단, LT 목표 온도 및 LT 판정값은 이들 온도에 한정되는 것은 아니다. LT 판정값은, 노킹을 발생시키지 않는 온도 영역과 노킹이 발생할 가능성이 있는 온도 영역의 경계에 속하는 온도이면 된다.

HT 냉각 개시 조건은, HT 온도를 HT 목표 온도로 유지하는 HT 냉각 제어를 개시하기 위한 조건이다. 여기서, HT 목표 온도는, 내연 기관(10)의 기계 마찰을 충분히 억제할 수 있고, 또한 과대한 냉각 손실을 발생시키지 않는 환경을 형성하기 위한 온도이다. 본 실시 형태에 있어서는, 비교예의 경우도 포함하여 HT 목표 온도는 75℃인 것으로 한다. 내연 기관(10)의 난기 과정에서는, HT 냉각 제어가 개시된 후도 HT 온도에 어느 정도의 상승이 예상된다. 이로 인해, HT 판정값은, HT 목표 온도보다 낮은 온도로 할 필요가 있다. 본 실시 형태에서는, 비교예의 경우도 포함하여, HT 판정값은 60℃인 것으로 한다. 단, HT 목표 온도도 HT 판정값도, 이들 온도에 한정되는 것은 아니다.

비교예에 의하면, 내연 기관(10)의 난기 과정에서, HT 냉각 시스템(16)과 LT 냉각 시스템(30)이 서로 독립하여, 냉각 개시 조건의 성립을 판정한다. 이 경우, 실린더 블록(12)의 온도, 및 흡기 포트 주변의 온도는, 각각 적절하게 대략 목표 온도(75℃, 45℃)에 수렴된다.

그런데, 내연 기관(10)에 있어서는, 한랭 시의 시동 직후 등에, 조기에 난기를 완료시키고자 한다는 요구가 발생하는 경우가 있다. LT 냉각 제어가 개시되어 실린더 헤드(14)가 냉각되면, 당연히 실린더 블록(12)으로부터 실린더 헤드(14)로 열의 전달이 발생한다. 이로 인해, 조기 난기의 요구에 따르기 위해서는, LT 온도가 LT 판정값에 도달하였다고 해도, 그 후 실린더 블록(12)의 난기가 충분히 진행될 때까지는, LT 냉각 제어를 개시하지 않는 것이 바람직하다.

또한, 내연 기관(10)에 있어서는, 시동 직후에 고부하 운전이 된 경우 등에, LT 온도에 대해 HT 온도가 선행하여 급상승하는 경우가 있다. 이 경우, LT 온도가 LT 판정값에 도달하는 것을 대기하여 LT 냉각 제어를 개시한 것에서는, 흡기 포트 주변이 일시적으로 과열 상태로 되어, 노킹이 발생하기 쉬운 환경이 형성되어 버리는 경우가 있다. 따라서, HT 온도가 급상승하고, 또한 내연 기관(10)이 노킹을 발생시키기 쉬운 영역에서 작동하고 있는 경우에는, LT 온도가 LT 판정값에 도달하는 것보다 전에 LT 냉각 제어를 개시하는 것이 바람직하다.

상술한 비교예에 의하면, HT 온도가 낮아도, LT 온도가 LT 판정값에 도달하면, 그 시점에서 LT 냉각 제어가 개시된다. 이로 인해, 이 비교예에서는, 조기 난기의 요구가 발생하고 있는 경우에, LT 냉각 제어가 개시됨으로써 난기의 진행이 방해되는 사태가 발생할 수 있다. 또한, 상기한 비교예에서는, HT 온도가 급상승하여 HT 판정값을 초과하고 있는 경우라도, LT 온도가 LT 판정값에 도달해 있지 않으면 LT 냉각 제어가 개시되지 않는다. 이로 인해, 이 비교예에서는, 내연 기관(10)의 시동 후에 고부하 운전이 된 것과 같은 경우에, 흡기 포트 주변이 일시적으로 고온으로 되어 노킹을 발생시키기 쉬운 온도 환경의 형성을 허용해 버리는 경우가 있다.

도 2에 있어서, 「실시 형태 1」의 란에 나타내는 조건은, 본 실시 형태에 있어서 사용되는 LT 냉각 개시 조건 및 HT 냉각 개시 조건을 나타낸다. 여기에 도시하는 바와 같이, HT 냉각 개시 조건으로서는, 본 실시 형태에 있어서도, 비교예의 경우와 마찬가지로, 항상 「HT 온도≥HT 판정값」이 사용된다. 한편, LT 냉각 개시 조건에 대해서는, 내연 기관(10)의 상태에 따라서, 「LT 온도≥LT 판정값」, 또는 「HT 온도≥HT 판정값」 중 어느 하나가 사용된다. 이들 LT 냉각 개시 조건에 의하면, 비교예의 경우에 발생하는 상기한 문제를 회피할 수 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 「실시 형태 1」란의 LT 냉각 개시 조건은, 「HT가 먼저 판정값에 도달」하는 경우(이하, 「HT 선행」이라고 칭함)와, 「LT가 먼저 판정값에 도달」하는 경우(이하, 「LT 선행」이라고 칭함)로 나누어 정해져 있다. 또한, 「실시 형태 1」란의 LT 냉각 개시 조건은, 다음의 4가지의 상황으로 나누어 정해져 있다. ·「조기 난기 요구」만이 발생하고 있는 경우, ·「노킹 억제 요구」만이 발생하고 있는 경우, ·아무런 요구도 발생하고 있지 않은 경우, 및 ·조기 난기의 요구와 노킹 억제의 요구가 간섭하고 있는(모두 발생하고 있는) 경우.

구체적으로는, 「조기 난기 요구」만이 발생하고 있는 경우는, HT 선행의 경우도 LT 선행의 경우도, LT 냉각 개시 조건으로서 「HT 온도≥HT 판정값」이 사용된다. 이 조건에 의하면, LT의 냉각 개시를 HT 측의 상태에 협조시키게 되므로, 이들 조건에는 「협조」의 설명을 부여하고 있다.

여기서, HT 선행의 경우는, 「HT 온도≥HT 판정값」이 개시 조건이면, LT 독립 판정의 경우, 즉, 「LT 온도≥LT 판정값」의 성립에 의해 LT 냉각 제어가 개시되는 경우에 비해, 그 개시 시기가 빨라진다. 이로 인해, HT 선행의 측에는 「협조」의 설명과 함께 「조기화」의 설명을 부여하고 있다. HT 선행의 난기는, 내연 기관(10)의 시동 후에 고부하 운전이 실시되어 HT 온도가 급상승한 경우 등에 발생한다. 이 경우, LT 온도가 LT 판정값에 도달하는 것을 대기하여 LT 냉각 제어를 개시한 것에서는, LT 냉각 제어의 개시 전에 LT 온도와 HT 온도의 차가 크게 벌어지고, 그 개시에 수반하여 큰 열변형이 발생하기 쉽다. 본 실시 형태에서는, HT 선행의 경우에 LT 냉각 제어의 개시 시기를 조기화할 수 있으므로, 그러한 열변형의 발생을 회피할 수 있다.

한편, LT 선행의 경우는, 「HT 온도≥HT 판정값」이 개시 조건이면, LT 독립 판정의 경우에 비해, 그 개시 시기가 지연된다. 이로 인해, LT 선행의 측에는, 「강조」의 설명과 함께 「지연」의 설명을 부여하고 있다. LT 선행의 경우는, LT 온도가 LT 판정값에 도달하였을 때, HT 온도가 아직 HT 판정값에 도달해 있지 않다. 즉, LT 온도가 LT 판정값에 도달한 단계에서는, 실린더 블록(12)의 난기가 아직 충분하게는 진행되어 있지 않다. 이 단계에서 LT 냉각 제어가 개시되면, 실린더 블록(12)으로부터 실린더 헤드(14)에 전달되는 열량이 증가하여, 내연 기관(10)의 난기가 방해되게 된다. 본 실시 형태에서는, 이 경우에, HT 온도가 HT 판정값에 도달할 때까지 LT 냉각 제어의 개시를 지연시킬 수 있으므로, 내연 기관(10)의 조기 난기의 요구에 적절하게 따를 수 있다.

본 실시 형태의 ECU(44)는, 노킹이 발생하기 쉬운 고부하 영역 등에서 「노킹 억제 요구」를 인식한다. 본 실시 형태에서는, 「노킹 억제 요구」만이 발생하는 조건하에서는, HT 선행인지 LT 선행인지에 따라서, LT 냉각 개시 조건이 전환된다. 구체적으로는, HT 선행의 경우는, LT 냉각 개시 조건으로서 「HT 온도≥HT 판정값」이 사용된다. HT 선행이 발생하는 환경하에서는, 상술한 바와 같이, LT 냉각 제어의 개시에 수반하여 큰 열변형이 발생하기 쉽다. 본 실시 형태에 따르면, 여기서도 「협조」에 의해 LT 냉각 제어의 개시 시기를 「조기화」할 수 있고, 그 열변형을 완화시킬 수 있다. 또한, HT 선행이 발생하는 상황하에서는, LT 온도가 LT 판정값에 도달하는 것을 대기하여 LT 냉각 제어를 개시한 것에서는, 흡기 포트 주변이 일시적으로 과열 상태로 되어, 노킹을 유발시키기 쉽고, 또한 공기의 충전 효율을 악화시키기 쉬운 상태로 된다. 이에 반해, HT 온도가 HT 판정값에 도달한 단계에서 LT 냉각 제어를 개시하면, 흡기 포트 주변을 저온으로 유지할 수 있는 기간이 연장되어 그 과열을 방지할 수 있고, 적절하게 노킹을 억제하여, 내연 기관의 연비 특성을 개선할 수 있다.

노킹 억제 요구가 발생하는 조건하에서, LT 선행의 난기가 행해지고 있는 경우는, 「LT 온도≥LT 판정값」을 개시 조건으로 하는 LT 독립 판정이 행해진다. 이 경우, 가령 「HT 온도≥HT 판정값」이 LT 냉각 제어의 개시 조건이라고 하면, LT 온도가 LT 판정값에 도달한 후도, HT 온도가 HT 판정값에 도달할 때까지는 LT 냉각 제어의 개시가 보류되게 된다. 이 경우, 흡기 포트 주변이, LT 냉각 제어의 개시 전에 고온으로 되어, 노킹 억제의 요구에 따를 수 없는 사태가 발생할 수 있다. 본 실시 형태에 따르면, 이러한 경우에, 적절한 타이밍에 LT 냉각 제어를 개시시킬 수 있어, 노킹을 발생시키지 않는 온도 영역으로 LT 온도를 정확하게 제어할 수 있다.

조기 난기 요구도 노킹 억제 요구도 발생하고 있지 않은 경우는, HT 측과의 협조를 도모하는 일 없이, LT 측에 최적의 타이밍에 LT 냉각 제어를 개시하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 이 경우에는, HT 선행, LT 선행의 여하에 관계없이 LT 독립 판정이 행해진다. 그 결과, 내연 기관(10)에 있어서 적절한 온도 환경을 만들 수 있다.

내연 기관(10)의 조기 난기와 노킹 억제가 모두 요구되는 상황하에서는, 조기 난기 요구가 우선된다. 즉, 이 경우는, LT 냉각 개시 조건으로서, 항상 「HT 온도≥HT 판정값」이 사용된다. 이 조건에 의하면, HT 선행의 상황하에서는, 「LT 온도≥LT 판정값」이 개시 조건으로 되는 경우에 비해, LT 냉각 제어의 개시 시기가 조기화된다. 이때, HT 온도가 이미 HT 판정값까지 상승하고 있으므로, LT 냉각 제어의 개시는, 조기 난기 요구에 반하는 것은 아니다. 또한, 개시 시기의 조기화이므로, LT 온도를 저온으로 유지할 수 있는 기간이 길어져, 노킹 억제의 요구에도 따를 수 있다.

LT 선행의 상황하에서는, 「HT 온도≥HT 판정값」이 개시 조건으로 되면, LT 독립 판정의 경우에 비해 LT 냉각 제어의 개시 시기가 지연되게 된다. 즉, LT 온도가 LT 판정값에 도달한 후도, HT 온도가 HT 판정값에 도달할 때까지 LT 냉각 제어의 개시가 보류된다. 이 경우, HT 온도는, LT 냉각 제어에 방해되는 일 없이 HT 판정값까지 상승할 수 있다. 따라서, 이 조건에 의하면 조기 난기 요구에 적절하게 따를 수 있다. 한편, LT 냉각 제어의 개시가 지연되므로, 이 경우는, 흡기 포트 주변의 온도가, LT 독립 판정의 경우에 비해 고온으로 되기 쉽다. 그 결과, 이 조건에 의하면, 일시적이기는 하지만, 흡기 포트 주변에 노킹을 발생시키기 쉬운 온도 환경이 형성되는 사태가 발생할 수 있다. 여기서, 본 실시 형태의 시스템에는, 상기한 바와 같이 KCS가 탑재되어 있다. 이로 인해, 내연 기관(10)에 있어서 노킹이 발생하면, 그 노킹이 발생하지 않도록 점화 시기가 지각된다. 점화 시기가 지각되면, 노킹의 발생이 억제되는 동시에 내연 기관(10)의 냉각 손실이 증대된다. 그 결과, 실린더 블록(12)의 수열량이 증가하여, 내연 기관(10)의 난기가 더욱 촉진된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, LT 선행의 경우에도, 조기 난기와 노킹 억제의 양쪽에 적절하게 따를 수 있다.

도 3a 및 도 3b는, 상기한 규칙에 따라서 LT 냉각 제어를 개시하기 위해 ECU(44)가 실행하는 루틴의 흐름도를 나타낸다. 도 3a 및 도 3b에 나타내는 루틴에서는, 우선, 금회의 루틴이 이그니션(IG) 온의 직후, 혹은 통수 제한 중에 기동된 것인지가 판별된다(스텝 100). ECU(44)는, LT 냉각 시스템(30)에 통수 제한을 부과하고 있는 경우에는, 통수 제한 중의 플래그를 설정한다. 여기서는, 그 플래그에 기초하여 상기한 판단이 이루어진다.

IG 온의 직후도 통수 제한 중도 아닌 경우에는, HT 냉각 제어도 LT 냉각 제어도, 이미 정상적으로 개시되어 있다고 판단할 수 있다. 이 경우, 이후 신속하게, LT 냉각 제어, 즉, LT 온도를 LT 목표 온도(본 실시 형태에서는 45℃)로 유지하기 위한 피드백 제어가 실행된다(스텝 101). 또한, 본 스텝 101의 처리가 실행되면, 상술한 통수 제한의 플래그는 오프로 된다.

한편, 스텝 100의 조건의 성립이 확인된 경우는, 다음으로 HT 냉각 시스템(16)의 냉간 판정이 행해진다(스텝 102). 구체적으로는, 여기서는, HT 온도 센서(20)에 의해 검출된 HT 온도가, HT 판정값(본 실시 형태에서는 60℃)보다 낮은지 여부가 판별된다.

스텝 102의 조건이 부정된 경우는, HT 냉각 시스템(16)이 이미 냉간 상태를 벗어나 있다고 판단할 수 있다. 이 경우, 다음으로, LT 냉각 시스템(30)의 냉간 판정이 행해진다(스텝 104). 여기서는, LT 온도 센서(34)에 의해 검출된 LT 온도가, LT 판정값(본 실시 형태에서는 30℃)보다 낮은지 여부가 판별된다.

스텝 104의 조건이 부정된 경우는, HT 냉각 시스템(16) 외에, LT 냉각 시스템도 이미 냉간 상태를 벗어나 있다고 판단할 수 있다. 이 경우, HT 냉각 제어도 LT 냉각 제어도, 이미 정상적으로 개시되어 있다고 판단할 수 있으므로, 이후, 신속하게 스텝 101의 처리가 실행된다.

상기 스텝 102의 조건, 또는 상기 스텝 104의 조건이 성립하는 경우는, HT 냉각 시스템(16)과 LT 냉각 시스템(30) 중 적어도 한쪽은 냉간 상태에 있다고 판단할 수 있다. 이 경우, LT 냉각 제어의 개시를 판정하기 위해, 이후의 처리가 개시된다.

여기서는, 우선, 내연 기관(10)에 조기 난기의 요구가 발생하고 있는지가 판별된다(스텝 106). 본 실시 형태에서는, 이하의 요구가 발생하고 있는 경우에 조기 난기 요구가 발생하고 있다고 판단된다. (1) 캐빈 내에서의 히터 사용이 요구되고 있다(본 실시 형태에서는, 구체적으로는, 외기 온도가 소정 온도(예를 들어, 0℃) 이하에서 히터 사용이 요구되고 있는 경우). (2) 배기 가스 정화를 위해 촉매의 조기 난기가 요구되고 있다. (3) EGR 도입이 요구되고 있다(연소 안정화를 위해 조기 난기가 요구되고 있다).

상기 스텝 106에 있어서 조기 난기의 요구가 확인된 경우는, LT 냉각 개시 조건으로서 「HT 온도≥HT 판정값」의 성립 여부가 판별된다(스텝 108). 그 결과, 이 조건의 성립이 확인된 경우는, 이후 신속하게 LT 냉각 제어를 개시하기 위해 스텝 101의 처리가 실행된다. 이 조건에 의하면, HT 선행인지 LT 선행인지에 관계없이 항상 HT 온도가 HT 판정값에 도달한 후에 LT 냉각 제어가 개시되므로, 그 효과에 의해 조기 난기의 요구가 손상되는 일은 없다.

한편, 상기 스텝 108의 판별이 부정된 경우는, LT 냉각 개시 조건이 불성립이라고 판단할 수 있다. 이 경우, 본 실시 형태에서는, LT 냉각 시스템(30)의 통수 제한이 계속된다(스텝 110). 구체적으로는, 여기서는, LT 냉매의 유통을 정지시켜 두므로 E-W/P(32)가 정지 상태로 유지된다. 또한, 본 스텝 110의 처리가 실행되고 있는 동안은, 상술한 통수 제한의 플래그가 온으로 된다. 이 처리가 종료되면, 이후 다시 스텝 106의 처리가 실행된다.

도 3a 및 도 3b에 나타내는 루틴에 있어서, 스텝 106에서 조기 난기의 요구가 발생하고 있지 않다고 판별된 경우는, 다음으로, 노킹 억제의 요구가 발생하고 있는지 여부가 판별된다(스텝 112). 내연 기관(10)의 노킹은, 특정 운전 영역(이하, 「노크 발생 영역」이라고 칭함)에서 발생한다. ECU(44)는, 노크 발생 영역의 정보를 기억하고 있고, 현재의 기관 회전 속도(Ne) 및 기관 부하(KL)의 조합이 노크 발생 영역에 속해 있는 경우에, 노킹 억제의 요구가 발생하고 있다고 판별한다.

노킹 억제의 요구가 발생하고 있다고 판별된 경우는, 다음으로, 제1 개시 조건으로서, 「HT 온도≥HT 판정값」의 성립 여부가 판정된다(스텝 114). HT 온도가 이미 HT 판정값에 도달해 있으면, 가령 LT 온도가 아직 LT 판정값에 도달해 있지 않아도, 노킹을 억제하는 관점에서는, LT 냉각 제어를 개시해야 한다(도 2의 HT 선행의 경우를 참조). 따라서, 이 조건이 성립한다고 판별된 경우는, 이후 신속하게 스텝 101의 처리가 실행된다.

상기 스텝 114에서, HT 온도가 아직 HT 판정값에 도달해 있지 않다고 판별된 경우는, 다음으로, 제2 개시 조건으로서, 「LT 온도≥LT 판정값」의 성립 여부가 판별된다(스텝 116). HT 온도가 아직 HT 온도에 도달해 있지 않아도, 노킹의 억제가 요구되고 있는 상황하에서는, LT 온도가 LT 판정값에 도달한 단계에서 LT 냉각 제어를 개시하는 것이 바람직하다(도 2의 LT 선행의 경우를 참조). 이로 인해, 이 조건의 성립이 확인된 경우도, 이후 신속하게 스텝 101의 처리가 실행된다. 이상의 처리에 의하면, HT 선행이라도 LT 선행이라도, 항상 노킹 억제에 적합한 타이밍에 LT 냉각 제어를 개시할 수 있다.

한편, 상기 스텝 116의 조건이 불성립인 경우는, HT 측도 LT 측도, 아직 각각의 판정값까지 난기되어 있지 않다고 판단할 수 있다. 노킹의 억제가 요구되는 상황하라도, 이 단계에서는 아직 LT 냉각 제어를 개시할 필요가 없다. 이로 인해, 이 경우는, LT의 통수 제한을 유지하기 위해 스텝 110의 처리가 실행된다.

상기 스텝 112에 있어서, 노킹 억제의 요구가 발생하지 않고 있다고 판별된 경우는, 내연 기관(10)에 대해 조기 난기도 노킹 억제도 요구되어 있지 않다고 판단할 수 있다. 이 경우, LT 독립 판정을 행하기 위해, 「LT 온도≥LT 판정값」의 성립 여부가 판별된다(스텝 118). 그 결과, 상기 조건의 성립이 확인되면 스텝 101에서 LT 냉각 제어가 개시된다. 한편, 상기 조건이 부정되는 경우는, 통수 제한을 유지하기 위해 스텝 110의 처리가 실행된다.

도 3a 및 도 3b에 나타내는 루틴에서는, 조기 난기 요구의 유무를 판별하는 스텝 106이 노킹 억제의 요구 유무를 판별하는 스텝 112에 앞서 행해진다. 이로 인해, 그것들 2가지의 요구가 간섭하는 조건하에서는, 항상 조기 난기의 요구가 우선적으로 확인되어, 조기 난기 요구 있음의 경우와 마찬가지의 조건에서 LT 냉각 제어를 개시할 수 있다(도 2의 「요구 간섭」행 참조).

도 4는, LT 선행에서 난기가 진행되는 경우의 LT 온도(굵은 선)와 HT 온도(가는 선)의 전형적인 추이를 모식적으로 나타내고 있다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 이 상황하에서의 본 실시 형태의 특징을 다시 설명한다.

도 5는, LT 선행하에서의 비교예(도 2 참조)의 동작예를 나타낸다. 이 예에서는, 시각 t51에 내연 기관(10)이 시동한 후, LT 선행에서 LT 온도(굵은 선) 및 HT 온도(가는 선)가 상승하고 있다. 비교예의 냉각 장치에서는, LT 냉각 개시 조건으로서 항상 「LT 온도≥LT 판정값」이 사용된다. 이로 인해, 시각 t52에 LT 온도가 LT 판정값(30℃)에 도달하면, 그 시점에서 LT 냉각 제어가 개시된다(LT 통수량의 란 참조). 그 결과, 시각 t52 이후, HT 온도의 상승률이 저하되어, 내연 기관(10)의 난기가 방해되어 있다. 또한, 도 5에 나타내는 예에서는, HT 온도가 HT 판정값(60℃)에 도달하는 시각 t53에 난기의 완료가 판정되고, HT 냉각 제어가 개시되어 있다.

도 6은, 본 실시 형태의 동작예를 나타낸다. 도 6에 나타내는 동작은, 조기 난기의 요구하에서, LT 선행으로 난기가 진행된 경우에 발생한다. 본 실시 형태의 냉각 장치는, 조기 난기의 요구가 발생하고 있는 경우에는, 「HT 온도≥HT 판정값」을 LT 냉각 개시 조건으로 한다. 도 6에 나타내는 예에서는, 시각 t62의 시점에서 LT 온도가 LT 판정값(30℃)에 도달해 있지만, 본 실시 형태에서는, 그 시점에서 LT 냉각은 개시되지 않는다. 이로 인해, 시각 t62 이후도, HT 온도는, 변화율을 저하시키는 일 없이 계속 상승한다. 그 후, 시각 t64에 있어서 HT 온도가 HT 판정값에 도달하면, 내연 기관(10)의 난기가 완료되었다고 판단되어, HT 냉각 제어와 동시에 LT 냉각 제어가 개시된다. 이상의 동작에 의하면, HT 온도는, LT 냉각 제어에 방해되는 일 없이 HT 판정값까지 상승할 수 있다. 이로 인해, 본 실시 형태의 냉각 장치에 의하면, 조기 난기의 요구에 적절하게 따를 수 있다. 또한, 도 6에는, 편의상, 시각 t63 이후 가속에 수반하여 HT 온도의 상승률이 증가한 상태를 나타내고 있다.

도 7은, HT 선행으로 난기가 진행되는 경우의 LT 온도(굵은 선)와 HT 온도(가는 선)의 전형적인 추이를 모식적으로 나타내고 있다. 이하, 도 8 및 도 9를 참조하여, 이 상황하에서의 본 실시 형태의 특징을 변경하여 설명한다.

도 8은, HT 선행하에서의 비교예(도 2 참조)의 동작예를 나타낸다. 이 예에서는, 내연 기관(10)의 시동(시각 t81) 후, HT 선행으로 LT 온도(굵은 선) 및 HT 온도(가는 선)가 상승하고 있다. 비교예의 냉각 장치에서는, 항상 「LT 온도≥LT 판정값」이 LT 냉각 개시 조건으로 된다. 이로 인해, 이 장치에 의하면, 시각 t82에 HT 온도가 HT 판정값(60℃)에 도달하고, 또한 시각 t83에 HT 온도가 HT 목표 온도(75℃)에 도달한 후도, LT 온도가 LT 판정값에 도달하는 시각 t84까지는, LT 냉각 제어가 개시되는 일은 없다.

도 9는, 본 실시 형태의 동작예를 나타낸다. 도 9에 나타내는 동작은, 노킹 억제가 요구되고 있는 상황하에서, HT 선행으로 난기가 진행된 경우에 발생한다. 본 실시 형태의 냉각 장치는, 이러한 조건하에서는, 「HT 온도≥HT 판정값」을 LT 냉각 개시 조건으로 한다. 도 9에 나타내는 예에서는, 내연 기관(10)이 시동(시각 t91)된 후, 시각 t92의 시점에서 HT 온도가 HT 판정값(60℃)에 도달하고, 그 시점에서 HT 냉각 제어와 LT 냉각 제어가 동시에 개시되어 있다.

도 9 중, 수온의 란에 나타내는 「HT’」의 파선은 시각 t92의 시점에서 LT 냉각 제어가 개시되지 않은 경우의 HT 온도의 추이를 나타낸다. 이 추이에 의하면 HT’온도는 시각 t93에 HT 목표 온도(75℃)에 도달한다. 본 실시 형태에 있어서의 HT 온도는, LT 냉각 제어의 영향에 의해, HT’가 나타내는 추이에 비해 완만하게 상승하고, 시각 t94에 있어서 HT 목표 온도에 수렴된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 시각 t92 이후, LT 온도도 비교예의 경우에 비해 완만하게 상승한다. 그 결과, 본 실시 형태에 따르면, 흡기 포트 주변을 비교예의 경우에 비해 낮게 억제할 수 있어, 노킹의 억제에 유리한 상태를 형성할 수 있다.

또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 동작예에서는, 시각 t92로부터 시각 t94까지의 동안은, HT 온도가 HT 목표 온도보다 저온으로 유지된다. HT 온도가 HT 목표 온도에 도달해 있지 않으면, HT 냉각 제어의 실행에 수반되는 HT 통수량은, HT 온도가 HT 목표 온도에 도달해 있는 경우에 비해 소량이 된다(도 9에 나타내는 화살표 (A) 참조). HT 통수량이 적으면, E-W/P(18)의 소비 전력도 소량이 된다. 이로 인해, 본 실시 형태에 따르면, LT 냉각 제어의 개시가 빨라지는 것에 의한 전력 소비의 증대분의 일부를, HT 측의 E-W/P(18)의 전력 절약화에 의해 조달할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 난기 과정에 있어서 흡기 포트 주변의 온도를 장기에 걸쳐 낮게 유지할 수 있다. 내연 기관(10)에 있어서, 흡기 포트 주변의 온도가 낮을수록 흡기의 충전 효율을 높일 수 있다. 이로 인해, 본 실시 형태의 냉각 장치에 의하면, 비교예의 경우에 비해, 난기 과정에 있어서의 흡기의 충전 효율을 높일 수 있다(도 9에 나타내는 화살표 (B) 참조).

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태 1에서는, 통수 제한 시에는, LT 냉매의 유통을 정지시키는 것으로 하고 있다. 그러나, 통수 제한은, LT 냉각 제어의 실행 시에 비해 LT 냉각 시스템(30)의 냉각 능력을 낮추는 것이면 되고, 상기한 방법에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 시스템 보호 등의 목적으로 근소하게 LT 냉매를 유통시키는 것과 같은 방법을 통수 제한으로서 이용하는 것도 가능하다.

또한, 상술한 실시 형태 1에서는, 조기 난기의 요구도 노킹 억제의 요구도 발생하고 있지 않은 경우에는, 항상 「LT 온도≥LT 판정값」을 LT 냉각 개시 조건으로 하고 있지만, 이 경우의 조건은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 이 경우에 있어서도, 노킹 억제가 요구되어 있는 경우와 마찬가지로, HT 선행의 경우에는, 「HT 온도≥HT 판정값」을 LT 냉각 개시 조건으로 하고, 열변형을 억제하는 것으로 해도 된다.

또한, 상술한 실시 형태 1에서는, HT 냉각 시스템(16)의 워터 펌프 및 삼방 밸브를, 모두 전동 제어하는 것으로 하고 있지만, 본 발명의 구성은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, E-W/P(18)는 내연 기관(10)의 구동 토크에 의해 작동하는 기계식 워터 펌프여도 된다. 또한, 삼방 밸브(28)는 HT 목표 온도의 부근에서, HT 라디에이터(22)를 유통하는 유로와 HT 라디에이터(22)를 바이패스하는 유로를 전환하는 서모스탯으로 치환해도 된다.

또한, 상술한 실시 형태 1에서는, LT 냉각 시스템(30)이 주로 흡기 포트의 주변을 냉각하는 것으로서 구성되어 있지만, 그 구성은 이것에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, LT 냉각 시스템은, 하기와 같은 것이어도 된다. (1) 주로 흡기 밸브의 삽입 구멍 주변을 냉각하는 시스템. (2) 주로 흡기 포트의 주변과 흡기 밸브의 삽입 구멍 주변을 냉각하는 것. (3) 주로 실린더의 배기측 상부의 워터 재킷을 구성하는 것. (4) 주로 흡기 포트의 주변과 실린더의 배기측 상부를 냉각하는 것. (5) 주로 흡기 밸브의 삽입 구멍 주변과 실린더의 배기측 상부를 냉각하는 것. (6) 주로 흡기 포트의 주변, 흡기 밸브의 삽입 구멍 주변 및 실린더의 배기측 상부를 냉각하는 것.

또한, 상술한 실시 형태 1에 있어서는, 조기 난기의 요구도, 노킹 억제의 요구도 발생하고 있지 않은 조건이, 청구항 1에 있어서의 「특정 조건」에 상당하고 있다.

다음으로, 도 10a 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 실시 형태 2에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 냉각 장치는, 실시 형태 1의 시스템에 있어서, ECU(44)에, 상기 도 3a 및 도 3b에 나타내는 루틴 대신에 도 10a 및 도 10b에 나타내는 루틴을 실행시킴으로써 실현할 수 있다.

상술한 바와 같이, 실시 형태 1의 냉각 장치는, 내연 기관(10)의 조기 난기가 요구되고 있는 상황하에서는, 항상 「HT 온도≥HT 판정값」의 성립을 조건으로 하여 LT 냉각 제어를 개시한다. 이 경우, LT 온도가 과열 영역에 도달해도, HT 온도가 HT 판정값에 도달하지 않은 한은, LT 냉각 제어가 개시되지 않게 된다.

HT 온도가 HT 판정값에 도달해 있지 않은 난기 상태이면, LT 온도가 다소 고온화되어 버려도, 내연 기관(10)의 운전 상태에 큰 악영향은 발생하지 않는다. 그러나, LT 온도가 과열 영역으로 들어가 버리면, 노킹의 발생이나 충전 효율의 저하 등, 내연 기관(10)의 운전상 바람직하지 않은 현상이 발생하기 쉬워진다. 이로 인해, 본 실시 형태에서는, 조기 난기가 요구되고 있는 상황하라도, LT 온도가 LT 허용 한계(본 실시 형태에서는, 50℃)에 도달한 경우에는, HT 온도가 아직 HT 판정값에 도달해 있지 않아도, 그 시점에서 LT 냉각 제어를 개시하는 것으로 하였다.

도 10a 및 도 10b는, 본 실시 형태에 있어서 ECU(44)가 실행하는 루틴의 흐름도이다. 도 10a 및 도 10b에 나타내는 루틴은, 스텝 108과 110의 사이에 스텝 120이 삽입되어 있는 점을 제외하고 도 3a 및 도 3b에 나타내는 루틴과 마찬가지이다.

도 10a 및 도 10b에 나타내는 루틴에서는, 스텝 106에서 조기 난기의 요구가 확인된 경우, 우선, 스텝 108에서, 「HT 온도≥HT 판정값」의 성립 여부가 판별된다. 이 조건이 성립되어 있으면, 실시 형태 1의 경우와 마찬가지로, 즉시 LT 냉각 제어가 개시된다(스텝 101).

한편, 상기 스텝 108의 조건이 부정된 경우는, 다음으로, 2번째의 LT 냉각 개시 조건, 즉, 「LT 온도≥LT 허용 한계」의 성립 여부가 판별된다(스텝 120). 이 조건이 성립되어 있지 않은 경우는, HT 측의 난기도 진행되어 있지 않고, 또한 LT측도 과열 영역에는 도달해 있지 않다고 판단할 수 있다. 이 경우, 조기 난기의 요구에 따르기 위해 LT의 통수 제한이 유지된다(스텝 110).

이에 대해, 상기 스텝 120의 조건이 성립되어 있는 경우는, 조기 난기가 요구되어 있기는 하지만, LT의 가열을 방지할 필요가 있다고 판단된다. 이 경우, 본 루틴에서는, 신속하게 LT 냉각 제어를 개시하기 위해 스텝 101의 처리가 실행된다.

도 11에는, 본 실시 형태의 동작과 대비하기 위해, 실시 형태 1의 동작을 나타낸다. 도 11에 나타내는 동작은, 조기 난기의 요구하에서, LT 선행으로 난기가 진행된 경우에 발생한다. 이 예에서는, 시각 t111에 내연 기관(10)이 시동한 후, LT 선행으로 난기가 진행되고, 시각 t112에는 LT 온도(굵은 선)가 LT 판정값(30℃)에 도달해 있다. 실시 형태 1에서는, 조기 난기의 요구하에서는 항상 「HT 온도≥HT 판정값」이 LT 냉각 개시 조건이 된다. 이로 인해, LT 냉각은, HT 온도(가는 선)가 HT 판정값(60℃)에 도달하는 시각 t114까지 개시되지 않는다. 그 결과, LT 온도는, LT 목표 온도(45℃)를 크게 초과하는 과열 영역까지 일단 상승하고, 시각 t114 이후, 그 LT 목표 온도를 향해 하강하고 있다. 또한, 도 11에는, 편의상, 시각 t113 이후 가속에 수반하여 HT 온도의 상승률이 증가한 상태를 나타내고 있다. LT 목표 온도는, 노킹의 억제나 흡기의 충전 효율을 고려하여 정한 온도이다. 따라서, LT 온도가 그 목표 온도를 초과하면, 필연적으로 노킹이나 충전 효율에 관한 악영향이 발생한다.

도 12는, 조기 난기의 요구하에서, LT 선행으로 난기가 진행된 경우에 발생하는 본 실시 형태의 동작예를 나타낸다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 냉각 장치에 의하면, 조기 난기가 요구되고 있는 상황하라도, LT 온도가 LT 허용 한계(50℃)에 도달하면(시각 t122), HT 온도가 HT 판정값에 도달해 있지 않아도, 그 시점에서 LT 냉각 제어가 개시된다. 그 결과, LT 온도는, 시각 t122 후, LT 목표 온도(45℃)를 향해 하강한다. LT 냉각 제어의 영향으로, 시각 t122 이후, HT 온도의 상승률은 약간 저하되지만, LT 온도가 45℃를 초과하는 고온 영역에 있으므로, 난기의 진행이 크게 방해되는 일은 없다. 이로 인해, 본 실시 형태에 따르면, 조기 난기의 촉진을 크게 방해하는 일 없이, LT 온도의 과열에 의한 문제를 유효하게 회피할 수 있다.

다음으로, 도 13a, 도 13b 및 도 14를 참조하여 본 발명의 실시 형태 3에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 냉각 장치는, 도 1에 도시하는 시스템에 있어서, ECU(44)에 도 13a 및 도 13b에 나타내는 루틴을 실행시킴으로써 실현할 수 있다.

상술한 실시 형태 2의 냉각 장치는, 조기 난기가 요구되고 있는 조건하라도, LT 온도가 LT 허용 한계(50℃)에 도달하면, 그 시점에서, LT 냉각 제어, 즉, LT 온도를 LT 목표 온도(45℃)로 낮추기 위한 제어를 개시한다. 그런데, LT 허용 한계는, 내연 기관(10)의 난기 과정에 있어서, LT 온도에 허용할 수 있는 온도이다. 이로 인해, HT 온도가 HT 판정값(60℃)에 도달해 있지 않은 환경하에서는, LT 온도가 LT 허용 한계를 초과하지 않으면, 내연 기관(10)의 상태에 큰 문제는 발생하지 않는다. 즉, 내연 기관(10)의 난기 과정에서는, LT 온도를 LT 허용 한계로 유지할 수 있으면 충분하고, 반드시 LT 온도를 LT 목표 온도까지 강하시킬 필요는 없다.

LT 온도를 LT 허용 한계(50℃)로 유지하기 위한 방열량은, LT 온도를 LT 목표 온도(45℃)로 낮추기 위한 방열량에 비해 소량이다. 그리고, 내연 기관(10)의 조기 난기를 촉진하는 것에 있어서는, 그 방열량은 적을수록 바람직하다. 따라서, 본 실시 형태의 냉각 장치는, 조기 난기가 요구되는 조건하에서 LT 온도가 LT 허용 한계에 도달하였을 때에는, 그 후, LT 온도를 LT 목표 온도(45℃)로 낮추기 위한 제어가 아니라, LT 온도를 LT 허용 한계(50℃)로 유지하기 위한 「LT 승온 방지 제어」를 실행하는 것으로 하였다.

도 13a 및 도 13b는, 상기한 기능을 실현하기 위해 본 실시 형태에 있어서 ECU(44)가 실행하는 루틴의 흐름도이다. 도 13a 및 도 13b에 나타내는 루틴은, 스텝 120의 "예" 측에 스텝122가 삽입되어 있는 점을 제외하고 도 10a 및 도 10b에 나타내는 루틴과 마찬가지이다.

도 13a 및 도 13b에 나타내는 루틴에서는, 스텝 120에 있어서 「LT 온도≥LT 허용 한계」가 성립한다고 판별된 경우, 다음으로, LT 승온 방지 제어가 개시된다(스텝 122). 여기서는, 구체적으로는, LT 온도 센서(34)의 출력에 기초하여, LT 온도가 LT 허용 한계(50℃)에 일치하도록, LT 냉각 시스템(30)이 제어된다.

상기 스텝 122의 처리가 종료되면, 스텝 108 이후의 처리가 다시 실행된다. 이 처리의 흐름에 의하면, 스텝 108에서 「HT 온도≥HT 판정값」의 성립이 확인될 때까지 LT 승온 방지 제어가 실행된다. 그리고, 스텝 108의 조건이 성립되면, 그 시점에서 LT 승온 방지 제어가 LT 냉각 제어로 전환된다(스텝 101).

도 14는 조기 난기의 요구하에서, LT 선행으로 난기가 진행된 경우의 본 실시 형태의 동작예를 나타낸다. 도 14에 나타내는 예에서는, 시각 t141에 내연 기관(10)이 시동된 후, 시각 t142에, HT 온도가 HT 판정값(60℃)에 도달하기 전에 LT 온도가 LT 허용 한계(50℃)에 도달해 있다. 도 13a 및 도 13b에 나타내는 루틴에 의하면, 이 경우, 이후 신속하게 LT 승온 방지 제어가 개시되어, HT 온도가 HT 판정값에 도달하는 시각 t143까지 그 제어가 계속된다. 그 결과, 시각 t142로부터 시각 t143의 동안은 LT 온도가 LT 허용 한계(50℃)로 유지된다. 그리고, 시각 t143에 이르면 HT 냉각 제어와 LT 냉각 제어가 동시 개시되고, 그 후, HT 온도와 LT 온도가 각각의 목표 온도(75℃ 및 45℃)에 수렴된다.

이상의 동작에 의하면, 내연 기관(10)의 조기 난기가 요구되는 조건하에서, LT 온도의 과열을 확실하게 회피할 수 있다. 또한, 그 회피에 수반되는 LT 측의 방열량을 최소한에 그치게 함으로써, HT 온도의 상승률의 저하를 최소한에 그치게 할 수 있다. 이로 인해, 본 실시 형태에 따르면, 실시 형태 2의 경우와 마찬가지로 LT 측의 과열을 유효하게 방지하면서, 실시 형태 2의 경우에 의해 더욱 효율적으로 내연 기관(10)의 조기 난기를 촉진할 수 있다.

다음으로, 도 15a 및 도 15b를 참조하여 본 발명의 실시 형태 4에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 냉각 장치는, 도 1에 도시하는 시스템에 있어서, ECU(44)에 도 15a 및 도 15b에 나타내는 루틴을 실행시킴으로써 실현할 수 있다.

상술한 실시 형태 1 내지 3의 냉각 장치는, LT 판정값을, 노킹을 발생시키지 않는 온도 영역과 노킹이 발생할 가능성이 있는 온도 영역의 경계에 속하는 온도(30℃)로 설정하고 있다. LT 판정값은, 조기 난기 요구가 발생하고 있지 않은 특정 조건하에서의 LT 냉각 제어의 개시 온도이다. 조기 난기의 요구가 발생하고 있지 않으므로, 이 조건하에서는, LT 냉각 제어의 개시를 판단할 때, HT 측의 상태를 고려할 필요성은 낮다. 그리고, 노킹의 억제나 흡기의 충전 효율만을 판단 요소로 하면, LT 냉각 제어의 개시 시기는 가능한 한 빠른 것이 바람직하다.

LT 냉각 제어는, LT 냉매가 동결되어 있는 상황하에서는, LT 냉각 시스템(30)을 보호하는 관점에서 실행해서는 안 된다. 한편, LT 냉매가 해동되어 있으면, 시스템 보호의 관점에서도, LT 냉각 제어의 개시를 방해하는 이유는 존재하지 않는다. 본 실시 형태의 시스템에서는, 실험적으로, 「-10℃」가, LT 냉매가 동결되는 온도 영역과 동결되지 않는 온도 영역의 경계에 속해 있는 것을 알고 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, LT 판정값을, 실시 형태 1 내지 3의 「30℃」로부터, 「-10℃」로 낮추어, 특정 조건하에서의 LT 냉각 제어의 개시 시기를 빠르게 하는 것으로 하였다. 이하, 본 실시 형태에서 사용되는 LT 판정값(-10℃)을, 특히 「LT 해동 판정값」이라고 칭하는 것으로 한다.

도 15a 및 도 15b는, 본 실시 형태에 있어서 ECU(44)가 실행하는 루틴의 흐름도이다. 도 15a 및 도 15b에 나타내는 루틴은, 스텝 116이 스텝 126으로, 또한 스텝 118이 스텝 128로 각각 치환되어 있는 점을 제외하고 도 13a 및 도 13b에 나타내는 루틴과 마찬가지이다.

즉, 도 15a 및 도 15b에 나타내는 루틴에서는, 스텝 114의 조건이 부정된 경우에, LT 냉각 개시 조건으로서 「LT 온도≥LT 해동 판정값(-10℃)」의 성립 여부가 판정된다(스텝 126). 또한, 이 루틴에서는, 스텝 112의 조건이 부정된 경우도, 마찬가지의 판정이 이루어진다(스텝 128). 그리고, 어느 경우에도, 그 개시 조건이 부정되면, 시스템 보호의 관점으로부터 LT 통수 제한이 유지된다(스텝 110 참조). 한편, 상기 조건의 성립이 확인되면, 신속하게 LT 냉각 제어가 개시된다(스텝 101 참조).

이상의 처리에 의하면, 조기 난기가 요구되어 있지 않은 특정 조건하에서는, LT 냉매가 충분히 저온인 동안에 LT 냉각 제어를 개시할 수 있다. 이 경우, 내연 기관(10)의 난기에 관한 요구에 전혀 저촉되는 일 없이, LT 온도를 저온으로 유지할 수 있는 기간을 길게 확보할 수 있다. 이로 인해, 본 실시 형태의 냉각 장치에 의하면, 실시 형태 1 내지 3의 장치에 비해, 노킹 억제 및 충전 효율 향상의 면에서, 더욱 우수한 특성을 내연 기관(10)에 부여할 수 있다.

실시 형태 4가 실행하는 루틴에는, 도 13a 및 도 13b에 나타내는 루틴과 마찬가지로, 스텝 120 및 스텝 122가 포함되어 있다. 그러나, 그것들 스텝은 본 발명에 필수인 요소는 아니다. 즉, 본 실시 형태가 실행하는 루틴으로부터는, 도 10a 및 도 10b에 나타내는 바와 같이, 스텝 122를 삭제해도 된다. 또한, 본 실시 형태가 실행하는 루틴으로부터는, 도 3a 및 도 3b에 나타내는 바와 같이, 스텝 120 및 스텝 122를 삭제해도 된다.

다음으로, 도 16, 도 17a 및 도 17b를 참조하여 본 발명의 실시 형태 5에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 냉각 장치는, 도 1에 도시하는 시스템에 있어서, ECU(44)에 도 16 및 도 17a 및 도 17b에 나타내는 루틴을 실행시킴으로써 실현할 수 있다.

상술한 실시 형태 1 내지 3의 냉각 장치는, LT 냉각 개시 조건의 불성립 시에는, E-W/P(32)를 정지시킴으로써 LT 냉각 시스템(30)에 통수 제한을 부과하는 것으로 하고 있다. 본 실시 형태에서는, LT 냉각 제어에서 사용되는 냉각 능력에 관한 파라미터에 가드를 가함으로써 원하는 통수 제한을 실현하는 것으로 하고 있다.

도 16은, 본 실시 형태에 있어서 ECU(44)가 실행하는 LT 냉각 제어의 메인루틴의 흐름도이다. 도 16에 나타내는 루틴은, 내연 기관(10)의 시동 후, 적당한 시간 간격으로 반복 기동된다.

도 16에 나타내는 루틴이 기동되면, 우선, LT 목표 온도가 산출된다(스텝 130). 본 실시 형태에서는, 내연 기관(10)의 운전 상태나, 노킹 억제의 필요성에 따라서 LT 목표 온도를 적절하게 설정하는 것으로 하고 있다. ECU(44)에는, 그 설정을 위해 필요한 각종 센서 신호가 공급되어 있고, 또한 각종 맵이 저장되어 있다. 여기서는, 그것들 센서 신호 및 맵에 따라서, 현재의 상황에 적합한 LT 목표 온도가 산출된다.

다음으로, LT 냉매의 요구 유량이 산출된다(스텝 132). ECU(44)에는, 현재의 LT 온도에 기초하여, LT 목표 온도를 실현하기 위해 필요한 요구 유량(LT 라디에이터(36)를 흐르는 LT 냉매의 양)을 산출하기 위한 맵이 기억되어 있다. 여기서는, LT 온도 센서(34)의 검출값을 그 맵에 적용시킴으로써, LT 냉매의 요구 유량이 산출된다.

다음으로, LT 냉각 시스템(30)의 제어 파라미터, 즉, E-W/P(32)의 구동 듀티 및 삼방 밸브(42)의 개방도가 결정된다(스텝 134). LT 냉매의 유통량은, E-W/P(32)의 구동 듀티에 의해 결정된다. 또한, LT 라디에이터(36)를 흐르는 냉매량은 그 유통량과, 삼방 밸브(42)의 개방도에 의해 결정된다. ECU(44)에는, 그것들의 관계를 정한 맵이 기억되어 있다. 여기서는, 그 맵에 따라서, 요구 유량을 발생시키기 위한 구동 듀티 및 삼방 밸브(42)의 개방도가 산출된다.

이상의 처리가 종료되면, 상기한 처리에 의해 결정된 구동 듀티 및 삼방 밸브(42)의 개방도에 따라서, LT 냉각 제어가 실행된다(스텝 136).

도 17a 및 도 17b는, LT 측의 통수 제한을 실현하기 위해 ECU(44)가 실행하는 루틴의 흐름도이다. 도 17a 및 도 17b에 나타내는 루틴은, 스텝 110이 스텝 140으로, 또한 스텝 101이 스텝 142로 각각 치환되어 있는 점을 제외하고 도 13a 및 도 13b에 나타내는 루틴과 마찬가지이다.

즉, 도 17a 및 도 17b에 나타내는 루틴에서는, 스텝 120에서 "아니오" 판정이 이루어진 경우 등, LT의 통수 제한이 요구되는 경우에는, LT 유량을 억제하기 위한 설정이 이루어진다(스텝 140). 상술한 바와 같이, LT 냉각 제어의 메인루틴에서는, 스텝 132에 있어서, LT 목표 온도를 실현하기 위한 LT 요구량이 산출된다. 본 스텝 140에서는, 구체적으로는, 그 LT 요구량의 상한값이 되는 가드값이 설정된다. 도 16에 나타내는 스텝 132에서는, 본 스텝에서 설정된 가드값 중에서 LT 요구량이 설정된다. LT 요구량이 가드값으로 제한되면, E-W/P(32)의 구동 듀티나 삼방 밸브(42)의 개방도도 그 가드값의 제한을 받는다. 그 결과, LT 냉각 시스템(30)의 냉각 능력이 억제되어, 통수 제한의 기능을 충족시킬 수 있다.

도 17a 및 도 17b에 나타내는 루틴에 있어서, 예를 들어 스텝 108에서 "예" 판정이 이루어진 경우 등, LT 냉각 개시 조건의 성립이 확인된 경우에는, LT 유량의 억제가 해제된다(스텝 142). 즉, 여기서는, LT 요구량에 부과되어 있던 가드값이, 시스템에 허용되어 있는 최대의 값으로 설정된다. 본 스텝 142의 처리가 실행되면, 이후, 도 16에 나타내는 스텝 132에서는, 실질적으로 LT 목표 온도를 실현하기 위해 실제로 필요한 유량이 LT 요구 유량으로서 산출된다. 그 결과, LT 온도를 LT 목표 온도로 하기 위한 LT 냉각 제어가 개시된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 냉각 장치에 의하면, LT 냉각 제어에 사용되는 제어 파라미터에 가드값을 설정함으로써 통수 제한의 기능을 실현하고, 또한 그 가드값을 해제함으로써 원하는 LT 냉각 제어를 실현할 수 있다. 이러한 방법에 의하면, E-W/P(32)의 온·오프만이 전환되는 경우에 비해, 통수 제한 시의 상태를 세밀하게 제어할 수 있다. 이로 인해, 본 실시 형태에 따르면, 실시 형태 1 내지 3의 경우에 비해, 더욱 고정밀도의 온도 관리를 LT 냉각 시스템(30)에 있어서 실행할 수 있다.

그런데, 상술한 실시 형태 5에 있어서는, 통수 제한의 기능을 실현하기 위한 가드값을 LT 요구 유량에 설정하는 것으로 하고 있지만, 가드값의 설정 대상은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, LT 요구 유량에는 가드값을 설정하지 않고, E-W/P(32)의 구동 듀티나 삼방 밸브(42)의 개방도에 가드값을 설정함으로써 마찬가지의 기능을 실현하는 것으로 해도 된다.

또한, 상술한 실시 형태 5에서는, 통수 제한의 기능을 실현하기 위한 가드값을 고정 값으로 하여 설정하는 것으로 하고 있지만, 그 설정 방법은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 그 가드값은, LT 온도나 HT 온도에 기초하여 설정하는 것으로 해도 된다.

Claims (10)

1. 내연 기관의 냉각 장치이며,
   내연 기관의 실린더 블록을 냉각하는 HT 냉각 시스템과,
   상기 HT 냉각 시스템에 비해 흡기 포트의 주변을 냉각하고, 상기 HT 냉각 시스템과 서로 독립된 냉매 유로를 갖는 LT 냉각 시스템과,
   상기 HT 냉각 시스템의 내부를 흐르는 HT 냉매의 온도인 HT 온도가 HT 판정값에 도달하였을 때, 상기 HT 냉각 시스템의 작동 상태를 제어하여 상기 HT 온도를 HT 목표 온도로 유지하기 위한 냉각을 개시하도록 구성된 전자 제어 유닛을 포함하고,
   상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 조기 난기가 요구되어 있지 않은 특정 조건하에서는, 상기 LT 냉각 시스템을 흐르는 LT 냉매의 온도인 LT 온도가 LT 판정값에 도달하였을 때, 상기 LT 온도를 LT 목표 온도로 유지하기 위한 LT 냉각 제어를 개시하도록 구성되고, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 상기 조기 난기가 요구되는 조건하에서는, 상기 HT 온도가 상기 HT 판정값에 도달하였을 때 상기 LT 냉각 제어를 개시하도록 구성되는, 내연 기관의 냉각 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전자 제어 유닛은, 상기 조기 난기가 요구되는 조건하에서는, 상기 LT 온도가 LT 허용 한계에 도달하였을 때에도 상기 LT 냉각 제어를 개시하도록 구성되고, 상기 LT 허용 한계는, 상기 LT 판정값보다 높은 온도인, 내연 기관의 냉각 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 전자 제어 유닛은, 상기 조기 난기가 요구되는 조건하에서는, 상기 HT 온도가 상기 HT 판정값에 도달하기 전에 상기 LT 온도가 LT 허용 한계에 도달한 경우, 상기 HT 온도가 상기 HT 판정값에 도달할 때까지의 동안, 상기 LT 온도를 상기 LT 허용 한계로 유지하기 위한 LT 승온 방지 제어를 실행하도록 구성되고, 상기 LT 허용 한계는, 상기 LT 판정값보다 높은 온도인, 내연 기관의 냉각 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 특정 조건은, 상기 조기 난기의 요구도 노킹 억제의 요구도 발생하고 있지 않은 조건이고,
   상기 전자 제어 유닛은, 상기 노킹 억제가 요구되는 조건하에서는, 상기 LT 온도가 상기 LT 판정값에 도달하였을 때, 및 상기 HT 온도가 상기 HT 판정값에 도달하였을 때 중 어느 빠른 시점에서, 상기 LT 냉각 제어를 개시하도록 구성되는, 내연 기관의 냉각 장치.
5. 제4항에 있어서,
   노킹의 발생에 따라서 상기 내연 기관의 점화 크랭크각을 지각하도록 구성된 노크 컨트롤 시스템을 더 포함하고,
   상기 전자 제어 유닛은, 상기 조기 난기의 요구와 상기 노킹 억제의 요구가 모두 발생하는 조건에서는, 상기 조기 난기의 요구를 우선하여 상기 LT 냉각 제어 또는 상기 LT 승온 방지 제어를 실행하도록 구성되는, 내연 기관의 냉각 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 전자 제어 유닛은, 상기 노킹 억제의 요구의 유무에 관한 판정에 앞서 상기 조기 난기의 요구의 유무를 판정하도록 구성되고, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 조기 난기의 요구가 있다고 판정한 경우는, 상기 LT 냉각 제어 또는 상기 LT 승온 방지 제어를 실행하도록 구성되는, 내연 기관의 냉각 장치.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 LT 판정값은, 노킹이 발생하는 온도 영역과 노킹이 발생하지 않는 온도 영역의 경계에 속하고, 또한 0℃를 초과하는 온도인, 내연 기관의 냉각 장치.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 LT 판정값은, 상기 LT 냉매가 동결되는 온도 영역과 당해 동결이 발생하지 않는 온도 영역의 경계에 속하고, 또한 0℃ 이하의 온도인, 내연 기관의 냉각 장치.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 LT 냉각 시스템은, 상기 LT 온도를 검출하는 LT 온도 센서와, 상기 LT 냉매의 냉각 능력을 변화시키는 냉각 기구를 포함하고,
   상기 LT 냉각 제어는, 상기 LT 온도 센서의 출력에 기초하는 상기 냉각 기구의 피드백 제어이고,
   상기 전자 제어 유닛은, 상기 LT 냉각 제어의 개시 전은, 상기 피드백 제어의 실행 중에 비해, 상기 LT 냉매의 순환 유량을 제한하도록 구성되는, 내연 기관의 냉각 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은, 상기 LT 냉각 제어의 개시 전은, 상기 LT 냉매의 순환 유량에 관한 파라미터에, 상기 LT 냉매의 순환 유량을 제한하기 위한 가드를 가하여 상기 피드백 제어를 실행하도록 구성되는, 내연 기관의 냉각 장치.

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