JP7666381B2 - 内燃機関の冷却システム - Google Patents

Description

本開示は、内燃機関の冷却システムに関する。

従来から、内燃機関のシリンダヘッドおよび排気循環装置などの冷却が必要な部品に冷却水を供給する通路を備えた内燃機関の冷却システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような内燃機関の冷却システムは、ラジエタに冷却水を供給する通路を有し、ラジエタによって冷却水が冷却される。特許文献１は、各通路の流量を制御する流量制御弁を有し、各通路に最適な流量の冷却水が流れるように、流量制御弁を制御する内燃機関の冷却システムを開示する。

特開２０１７－６７０１４号公報

特許文献１は、冷却水回路内の圧力が増大する可能性のある場合に、流量制御弁の開度を増大させることで圧抜きする内燃機関の冷却システムを開示する。また、特許文献１は、圧抜き開始時の流量制御弁の開度の変化速度に比べ、圧抜き終了時の流量制御弁の開度の変化速度を遅くする内燃機関の冷却システムを開示する。しかし、特許文献１は、目標開度と実際の流量制御弁の開度である実開度との差に応じて流量制御弁を制御する内燃機関の冷却システムにおける、圧抜制御を開示していない。

本開示の課題は、目標開度と実際の流量制御弁の開度である実開度との差に応じて流量制御弁を制御する際に、最適な圧抜制御を実行できる内燃機関の冷却システムを提供することにある。

本開示に係る内燃機関の冷却システムは、冷却水が流れる複数の通路と、複数の前記通路のそれぞれに流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁と、前記冷却水の温度を取得するとともに目標開度を決定し、前記目標開度と前記流量制御弁の実際の開度である実開度との差が大きいほど前記流量制御弁を移動させる速度が速くなるように前記速度を決定し、前記速度によって前記流量制御弁を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、複数の前記通路のそれぞれに流れる冷却水の圧力が所定値未満では、前記温度に基づいて決定された第１目標開度によって、前記流量制御弁を制御し、前記冷却水の圧力が所定以上の場合、複数の前記通路の開度が最大となる前記第２目標開度を決定するとともに、前記第２目標開度よりも大きい開度の第３目標開度を決定し、前記第３目標開度を用いて前記流量制御弁を制御する圧抜制御を実行し、前記圧抜制御を終了する場合に、前記第１目標開度よりも実開度との差が小さい開度の第４目標開度を用いて前記流量制御弁を制御する。

この内燃機関の冷却システムによれば、第２目標開度よりも大きい第３目標開度により流量制御弁を移動させることによって、より早く冷却水の流れる通路を最大まで開く角度に到達させることができる。また、圧抜き終了後は第４目標開度によって、流量制御弁をゆっくり閉めることでウォーターハンマーを防止する。このように、この内燃機関の冷却システムによれば、目標開度と実際の流量制御弁の開度である実開度の差に応じて流量制御弁を制御する際に、簡単な制御によって最適な圧抜制御を実行できる。

本開示によれば、目標開度と実際の流量制御弁の開度である実開度との差に応じて流量制御弁を制御する際に、最適な圧抜制御を実行できる内燃機関の冷却システムを提供できる。

本開示の実施形態による内燃機関の制御システムのシステム図。 本開示の実施形態によるロータリバルブの回転角度に対する角通路の開口面積（開度）との関係の一例を示すグラフ。 本開示の実施形態による制御装置の実行する制御手順を示すフローチャート。 本開示の実施形態による圧抜制御時の実回転角度と目標回転角度の関係を示すタイミングチャート。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下明細書において、冷却水が流れる方向を基準として、上流を上流と、下流を下流と、明細書に記す。

図１に示すように、内燃機関２の冷却システム１は、内燃機関２の種々の装置を冷却する装置である。内燃機関２の冷却システム１は、流量制御弁（Ｖ）４と、バルブフィッチング（Ｖ／Ｆ）６と、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）８と、シリンダブロック（Ｃ／Ｂ）１０と、シリンダヘッド（Ｃ／Ｈ）１２と、アウトレットフィッチング（Ｏ／Ｆ）１４と、排気循環ガスクーラ（ＥＧＲ／Ｃ）１６と、ヒータコア（Ｈ／Ｃ）１８と、過給機（Ｔ／Ｃ）２０と、スロットル（Ｔｈ／Ｂ）２２と、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）２４と、トランスミッションクーラ（ＴＭ／Ｃ）２６と、エンジンオイルクーラ（ＥＮＧ／Ｃ）２８と、ラジエタ（ＲＡ）３０と、ホットボトル（ＨＢ）３２と、制御装置４０と、を備える。本実施形態では、内燃機関２は、車両に搭載され、ピストン（図示せず）がクランクシャフトを回転させるレシプロ型の内燃機関２である。

また、内燃機関２の冷却システム１は、冷却水を種々の装置に供給する複数の通路を備える。本実施形態では、主機冷却通路５０と、ラジエタ通路５２と、排気循環ガスクーラ通路５４と、スロットル温水通路５６と、エンジンオイルクーラ通路５８と、過給機冷却通路６０を備える。

流量制御弁４は、通路に流れる冷却水の量を調整する装置である。本実施形態では、ラジエタ通路５２、排気循環ガスクーラ通路５４、およびエンジンオイルクーラ通路５８（以下明細書において各通路という場合もある）に流れる冷却水の量を調整する装置である。本実施形態では、流量制御弁４は、各通路から流量制御弁４に冷却水が入る入口の開度を可変することによって、各通路に流れる冷却水の流量を制御する。本実施形態では、流量制御弁４は、ロータリバルブ４ａを有するロータリ式バルブである。流量制御弁４は、ロータリバルブ４ａを回転させることによって各通路の入口の開口面積の大きさを変化させる。これによって、流量制御弁４は、各通路に流れる冷却水の流量を制御できる。流量制御弁４は、制御装置４０と電気的に接続され、制御装置４０によってバルブの回転角度が制御される。また、流量制御弁４は、ロータリバルブ４ａの回転角度ωを検知する回転角センサ（図示せず）を有し、ロータリバルブ４ａの回転角度ωを制御装置４０に送信する。

流量制御弁４は、冷却水が入る入口として、ロータリバルブ４ａに直接接続される第１入口４ｂと、サーモスタット（Ｔ）５を介してロータリバルブ４ａをバイパスし、バルブフィッチング６に接続される第２入口４ｃと、サーモスタット５の第２入口４ｃを開閉するサーモバルブ（図示なし）及びロータリバルブ４ａをバイパスし、バルブフィッチング６に接続される第３入口４ｄと、を有する。サーモスタット５は、冷却水が所定の温度となるとパラフィンワックスが溶け第２入口４ｃを開弁する。所定の温度は、冷却水が沸騰し内燃機関２がオーバーヒートする可能性がある温度である。第３入口４ｄに供給される冷却水は、このパラフィンワックスを通過し、パラフィンワックスを溶かす。サーモスタット５は、第２入口４ｃを閉じる方向にサーモバルブを付勢するバネを有する。なお、サーモスタット５は、既存のサーモスタット５であればよく、より詳細な説明は省略する。

バルブフィッチング６は、流量制御弁４の冷却水出口に取り付けられる筒状部材である。バルブフィッチング６の下流には、冷却水を各通路に供給するウォータポンプ８が接続される。本実施形態では、ウォータポンプ８は、内燃機関２のクランクシャフトから駆動力を得てインペラが回転する機械式のポンプである。

ウォータポンプ８の下流には、主機冷却通路５０が接続される。主機冷却通路５０は、シリンダブロック１０のシリンダ（図示せず）の周囲に形成される第１ウォータジャケット（図示なし）、およびシリンダヘッドの排気ポート近傍に形成される第２ウォータジャケット（図示なし）を含む。主機冷却通路５０は、第１ウォータジャケットおよび第２ウォータジャケットを冷却水が通過することによって、シリンダブロック１０と、シリンダヘッド１２を冷却する。

アウトレットフィッチング１４は、シリンダブロック１０およびシリンダヘッド１２を通過した冷却水を、各通路に分配する筒状部材である。本実施形態では、アウトレットフィッチング１４は、シリンダヘッド１２の第２ウォータジャケットの下流に取り付けられる。本実施形態では、アウトレットフィッチング１４には、水温センサ１５が設けられる。水温センサ１５は、アウトレットフィッチング１４を通過する冷却水の温度（水温ＷＴ）を検知する。言い換えると、水温センサ１５は、冷却水が各通路に供給される前の冷却水温度を検知する。水温センサ１５は、制御装置４０と電気的に接続され、検知した水温ＷＴを制御装置４０に送信する。

本実施形態の内燃機関２は、図示しない排気循環バルブを含む排気循環装置１７を備え、内燃機関２の排気を吸気に導入する。排気循環バルブは、制御装置４０によって電気的に接続され、排気循環バルブによって吸気に流れる排気の量が調整される。排気循環ガスクーラ（排気循環ガス冷却装置の一例）１６は、排気循環装置１７によって内燃機関２の排気から吸気に導入される排気循環ガス（図１の破線参照）を、冷却水によって冷却する熱交換器である。ヒータコア１８は、車両の室内に空調風を供給する空調装置（ＨＶＡＣ）１９の熱交換器である。ヒータコア１８は、冷却水から熱を吸収し、空調風を温める。空調装置１９は、ブロアファン１９ａを含み、ブロアファン１９ａを回転させることによってヒータコア１８で暖められた空調風を室内に供給する。空調装置１９は、空調制御装置１９ｂを含む。空調制御装置１９ｂは図示しない通信線によって制御装置４０と電気的に接続され、制御装置４０から送信される情報を取得できる。制御装置４０も同様に、空調制御装置１９ｂから送信される情報を取得できる。

排気循環ガスクーラ１６、およびヒータコア１８は、アウトレットフィッチング１４と接続される排気循環ガスクーラ通路５４が接続され、冷却水が供給される。排気循環ガスクーラ通路５４は、ゴムホース、および金属製のパイプなどによって形成される通路である。排気循環ガスクーラ通路５４は、ヒータコア１８の下流で流量制御弁４の第１入口４ｂに接続される第１排気循環ガスクーラ通路５４ａと、第３入口４ｄに接続される第２排気循環ガスクーラ通路５４ｂと、に分岐する。第２排気循環ガスクーラ通路５４ｂは、サーモスタット５の感温用の通路である。具体的には、冷却水が高温となった場合に第２排気循環ガスクーラ通路５４ｂを流れる冷却水がパラフィンワックスを溶かし、パラフィンワックスが溶け第２入口４ｃが開通すると、ロータリバルブ４ａの回転角度ωによらずラジエタ通路５２に冷却水が供給される。

過給機２０は、内燃機関２の吸気を過給する装置である。過給機２０は、排気循環ガスクーラ通路５４の排気循環ガスクーラ１６より上流から分岐した過給機冷却通路６０が接続され、過給機２０のタービン軸を冷却する。過給機冷却通路６０は、ホットボトル３２と接続される。

スロットル２２は、内燃機関２の吸気量を制御する装置である。モータジェネレータ２４は、内燃機関２によって駆動され、発電と内燃機関２の始動とを行う回転電機である。スロットル２２およびモータジェネレータ２４は、アウトレットフィッチング１４と接続されるスロットル温水通路５６と接続される。スロットル温水通路５６は、ラジエタ３０を通過せずにバルブフィッチング６と接続される。スロットル温水通路５６は、常時暖められた冷却水が流れることによって、スロットル２２の凍結やモータジェネレータ２４の凍結を防止する。

トランスミッションクーラ２６は、トランスミッションに充填されるトランスミッションオイルと冷却水を熱交換し、トランスミッションオイルを昇温若しくは冷却する熱交換器である。エンジンオイルクーラ２８は、内燃機関２に充填されるエンジンオイルと冷却水を熱交換し、エンジンオイルを昇温若しくは冷却する熱交換器である。

トランスミッションクーラ２６、およびエンジンオイルクーラ２８は、スロットル温水通路５６のスロットル２２より上流から分岐するエンジンオイルクーラ通路５８に接続され、冷却水が供給される。エンジンオイルクーラ通路５８は、流量制御弁４の第１入口４ｂに接続される。

ラジエタ３０は、図示しない上部通路３０ａと、上部通路３０ａの下流に配置されるラジエタコア３０ｂと、ラジエタコア３０ｂの下流に配置される下部通路３０ｃと、を有する。ラジエタコア３０ｂは、複数のフィンを有し、冷却水と車両の外気とを熱交換し、冷却水を冷却するための熱交換器である。ラジエタ３０の上部通路３０ａは、アウトレットフィッチング１４に接続されるラジエタ通路５２に接続される。ラジエタ３０の下部通路３０ｃは、流量制御弁４の第１入口４ｂに接続される第１ラジエタ通路５２ａと、第２入口４ｃに接続される第２ラジエタ通路５２ｂと、に接続される。ラジエタ通路５２は、第１ラジエタ通路５２ａと、第２ラジエタ通路５２ｂと、に分岐する。また、ラジエタ通路５２は、ラジエタ３０の上流で過給機冷却通路６０に接続される第３ラジエタ通路５２ｃに分岐する。

ホットボトル３２は、冷却水を一時貯蔵するリザーバタンクとして機能するとともに、冷却水中のエア抜きを行うためのタンクである。ホットボトル３２の上流は、過給機冷却通路６０における、第３ラジエタ通路５２ｃと過給機冷却通路６０との連結部より下流に接続される。ホットボトル３２の下流は、スロットル温水通路５６のモータジェネレータ２４より下流に接続される。ホットボトル３２には、過給機２０を通過した冷却水が供給される。

制御装置４０は、水温センサ１５によって取得した水温ＷＴ、車両の走行状態、内燃機関２の運転状態、などに応じて流量制御弁４を制御し、冷却水の流量を制御する装置である。より具体的には、制御装置４０は、水温ＷＴ、車両の走行状態、内燃機関２の運転状態、に応じて各通路の開度Ｏ、すなわちロータリバルブ４ａの目標回転角度ωｔを決定し、各通路に流す冷却水の流量を制御する。

図２のグラフは、横軸にロータリバルブ４ａの回転角度ωを示し、縦軸に開口面積（開度Ｏ）を示す。制御装置４０は、水温ＷＴ、車両の走行状態、内燃機関２の運転状態、に応じて目標回転角度ωｔを決定する。制御装置４０は、目標回転角度ωｔに向けてロータリバルブ４ａを回転させる。ロータリバルブ４ａが目標回転角度ωｔとなると、各通路の開度Oが目標回転角度ωｔに対応した値となり、各通路に流れる冷却水の流量が制御される。すなわち、目標回転角度ωｔを決定することは、目標開度Ｏｔを決定することと同義である。制御装置４０は、この間、流量制御弁４に設けられた回転角センサからロータリバルブ４ａの実際の実回転角度ωｒを取得し、実回転角度が追従しているか否か監視する。

また、本実施形態の流量制御弁４は、ロータリバルブ４ａの最小回転角度ωｍｉnの位置（本実施形態では例えば、図２の―４０度の位置）にロータリバルブ４ａの回転を規制する第１ストッパ（規制部の一例）を有する。また、流量制御弁４は、最大回転角度ωｍａｘの位置（本実施形態では例えば図２の２１０度の位置）に、ロータリバルブ４ａの回転を規制する第２ストッパ（規制部の一例）を有する。制御装置４０は、ロータリバルブ４ａを第１ストッパから第２ストッパの区間で制御する。

また、制御装置４０は、排気循環ガスの導入割合を決定し、排気循環ガスの導入量が、吸気量に対して決定した導入割合となるように、排気循環弁の開度を制御する。制御装置４０は、内燃機関２の運転領域ごとに排気循環ガスの導入割合を定めたマップに基づいて、排気循環ガスの導入割合を決定してもよい。

このほか、制御装置４０は、エアフロセンサ（図示なし）、およびアクセルポジションセンサ（図示なし）などのセンサから取得した値に基づいて、内燃機関２が所望の運転状態となるように、燃料噴射弁（図示なし）、排気循環弁（図示なし）、および過給機２０の過給圧、などの各装置の制御を実行してもよい。

制御装置４０は、実際には、演算装置と、メモリと、入出力バッファ等とを含むマイクロコンピュータによって構成されるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒоｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。制御装置４０は、メモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、内燃機関２が、所望の運転状態となるように各装置を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。

次に、図３のフローチャートを用いて、制御装置４０が実行する制御手順について説明する。なお、制御装置４０は、図示しないイグニッションスイッチがオンされると制御動作を開始する。

ステップＳ１では、制御装置４０は、水温ＷＴを取得する。制御装置４０は、水温ＷＴを取得すると、ステップＳ２に処理を進め、車両の走行状態、内燃機関２の運転状態、に応じてバルブの第１目標回転角度（第１目標開度の一例）ωｔ１を決定する。制御装置４０は、第１目標回転角度ωｔ１と現在のロータリバルブ４ａの角度である実回転角度（実開度の一例）ωｒの差を取得し、目標回転角度ωｔと実回転角度ωｒとの差に基づいて、ロータリバルブ４ａを移動させる第１回転速度ωｖ１を決定する。制御装置４０は、目標回転角度ωｔと実回転角度ωｒとの差が大きいほど、回転速度ωｖが大きくなるように回転速度ωｖを決定する。制御装置４０は、回転速度ωｖを決定すると、ステップＳ３に処理を進める。

ステップＳ３では、制御装置４０は、各通路を流れる冷却水の圧力が所定値以上であるか否か、本実施形態では内燃機関２の回転数Ｅｒが所定回転数Ｅｔ以上か否か判断する。本実施形態では、内燃機関２の回転数Ｅｒが上昇すると、クランクシャフトによって駆動されるウォータポンプ８の回転数も上昇する。このため、所定回転数Ｅｔは、ウォータポンプ８の回転上昇に伴って、各通路の圧力がホース抜け等の懸念があるような圧力にまで上昇するような内燃機関２の回転数Ｅｒに基づいて決定される。所定回転数Ｅｔは、例えば、内燃機関２の許容回転数に対して１０００ｒｐｍ低い回転数から許容回転数までの領域に設定されるレッドゾーン近辺の回転数であってもよい。また、所定回転数Ｅｔは、レッドゾーンよりもやや低い回転数であってもよい。制御装置４０は、内燃機関２の回転数Ｅｒが所定回転数Ｅｔ以上であると判断した場合（ステップＳ３ ＹＥＳ）、ステップＳ４に処理を進める。

ステップＳ４では、制御装置４０は、圧抜制御を成立させる。図４に示すように、本実施形態では、制御装置４０は、内燃機関２の回転数Ｅｒが所定回転数Ｅｔ以上の場合、圧抜制御が必要と判断し、圧抜制御のフラグを記録する。しかし、制御装置４０は、例えばウォータポンプ８が電動ウォータポンプの場合、ウォータポンプ８の回転数を取得し、圧抜制御の要否を判断してもよい。また、制御装置４０は、各通路を流れる冷却水の圧力をセンサ等で計測してもよい。さらに、制御装置４０は、内燃機関２の回転数Ｅｒまたはウォータポンプ８の回転数に加えて、水温ＷＴなどを加味して圧抜制御の要否を判断してもよい。図３に示すように、制御装置４０は、圧抜制御を成立させると、ステップＳ５に処理を進め、圧抜制御を開始する。

ステップＳ５では、制御装置４０は、各通路の開度が最大となる第２目標回転角度（第２目標開度の一例）ωｔ２を決定するとともに、第２目標回転角度ωｔ２よりも大きい開度の第３目標回転角度（第３目標開度の一例）ωｔ３を決定する。図２に示すように、本実施形態では、回転角度ωが１５０度から１６０度の間（図２の区間Ａ参照）は、ラジエタ通路５２、排気循環ガスクーラ通路５４、およびエンジンオイルクーラ通路５８（各通路）の開口面積が最大となる。このため、制御装置４０は、回転角度ωが１５０度から１６０度の間で、第２目標回転角度ωｔ２を決定する。また、本実施形態では制御装置４０は、第２目標回転角度ωｔ２よりも大きい最大回転角度ωｍａｘに第３目標回転角度ωｔ３を決定する。しかし、第３目標回転角度ωｔ３は、決定した第２目標回転角度ωｔ２よりも大きい回転角度ωであればよい。言い換えると、第３目標回転角度ωｔ３は、実回転角度ωｒと第２目標回転角度ωｔ２との差よりも大きい目標回転角度ωｔであればよい。制御装置４０は、第２目標回転角度ωｔ２、および第３目標回転角度ωｔ３を決定するとステップＳ６に処理を進める。

ステップＳ６では、制御装置４０は、実回転角度ωｒと第３目標回転角度ωｔ３との差に基づいて、第２回転速度ωｖ２を決定する。制御装置４０は、第２回転速度ωｖ２を決定すると、第２回転速度ωｖ２でロータリバルブ４ａを第３目標回転角度ωｔ３に向けて移動させる。制御装置４０は、第２回転速度ωｖ２でロータリバルブ４ａを回転移動させると、ステップＳ７に処理を進める。

ステップＳ７では、制御装置４０は、実回転角度ωｒが第２目標回転角度ωｔ２に到達したか否か判断する。制御装置４０は、実回転角度ωｒが第２目標回転角度ωｔ２になったと判断した場合（ステップＳ７ ＹＥＳ）、ステップＳ８に処理を進める。制御装置４０は、実回転角度ωｒが第２目標回転角度ωｔ２未満であると判断した場合（ステップＳ７ ＮＯ）、ステップＳ６に処理を戻し、ロータリバルブ４ａを第２回転速度ωｖ２で第３目標回転角度ωｔ３に向けて回転移動させ続ける。

ステップＳ８では、制御装置４０は、目標回転角度ωｔを、第３目標回転角度ωｔ３から第２目標回転角度ωｔ２に切り替える。これによって、制御装置４０は、ロータリバルブ４ａを、実回転角度ωｒと第２目標回転角度ωｔ２との差に基づいた第３回転速度ωｖ３で、第２目標回転角度ωｔ２に向けて回転移動させる。制御装置４０は、ロータリバルブ４ａを第２目標回転角度ωｔ２に向けて回転移動させると、ステップＳ９に処理を進める。

ステップＳ９では、制御装置４０は、実回転角度ωｒが第２目標回転角度ωｔ２に一致したか否か判断する。制御装置４０は、実回転角度ωｒが第２目標回転角度ωｔ２に一致しないと判断した場合（ステップＳ９ ＮＯ）、ステップＳ８に処理を戻し、ロータリバルブ４ａを第２目標回転角度ωｔ２に向けて回転移動させ続ける。制御装置４０は、実回転角度ωｒが第２目標回転角度ωｔ２に一致すると判断した場合（ステップＳ９ ＹＥＳ）、ステップＳ１０に処理を進める。

図４の回転角度ωのグラフに示すように、このように第３目標回転角度ωｔ３を用いてロータリバルブ４ａを制御することによって（図４の時刻ｔ１から時刻ｔ２の破線参照）、制御装置４０は、回転速度ωｖを実回転角度ωｒと第２目標回転角度ωｔ２の差に基づいて決定するよりも、ロータリバルブ４ａを速く回転移動させることができる（図４の時刻ｔ１から時刻ｔ２の実線参照）。ロータリバルブ４ａは一旦、慣性により第２目標回転角度ωｔ２を超えてから、第２目標回転角度ωｔ２に緩やかに戻る（図４の時刻ｔ２から時刻ｔ３の実線参照）。制御装置４０は、このようにロータリバルブ４ａを制御することによって、各通路の開度が最大となる位置までロータリバルブ４ａを迅速に移動させるとともに、ロータリバルブ４ａの慣性力によって第２目標回転角度ωｔ２からずれてロータリバルブ４ａが停止することを抑制している。この結果、制御装置４０は、圧抜制御を迅速に実行できる。なお、このとき第２目標回転角度ωｔ２を区間Ａの中間部以下の回転角度ωｔ（１５０度～１５５度）に設定しておくとよい。これにより、図４の時刻ｔ２から時刻ｔ３のようにロータリバルブ４ａの慣性力によって回転角度ωｔが第２目標回転角度ωｔ２を超えたとしても、各通路の開口面積を最大状態に維持しやすくなる。

なお、本実施形態では、サーモスタット５を介してロータリバルブ４ａをバイパスし、バルブフィッチング６に接続される第２入口４ｃと、を有する。サーモスタット５は、第２入口４ｃを塞ぐようにコイルバネによって付勢されている。言い換えると、内燃機関２の冷却システム１は、第２入口４ｃから流量制御弁４の一例であるロータリバルブ４ａをバイパスしてバルブフィッチング６に接続されるバイパス通路を有する。バイパス通路上には、各通路の圧力を抜くベント弁として機能するサーモスタット５が配置される。これによって、各通路の圧力がコイルバネの付勢力と釣り合う所定圧力を超えて上昇すると、サーモスタット５が開き、各通路の圧力を逃がすことができる。このように、既存のサーモスタット５を配置することによって、圧力制御のみならず、サーモスタット５を使っても各通路の圧力を抜くことができる。

ステップＳ１０では、制御装置４０は、圧抜制御を終了する。制御装置４０は、各通路を流れる冷却水の圧力が所定値未満である状態、本実施形態では内燃機関２の回転数が所定回転数未満である状態を第２所定時間継続した場合、圧抜制御を終了する。第２所定時間は、内燃機関２の回転数が所定回転数未満に安定したと判断できる時間であればよい。なお、ステップＳ６でロータリバルブ４ａを第３目標回転角度ωｔ３に向けて移動させている途中で、各通路を流れる冷却水の圧力が所定値未満となった場合は、その時点で圧抜制御を終了してもよい。制御装置４０は、圧抜制御を終了すると図４に示すように圧抜制御のフラグを不成立側に記録する（図４の時刻ｔ４参照）。制御装置４０は、フラグを不成立側に記録すると、ステップＳ１１に処理を進める。

ステップＳ１１では、制御装置４０は、第４目標回転角度（第４目標開度の一例）ωｔ４を決定する。図４の時刻ｔ４から時刻ｔ５に示すように、第４目標回転角度ωｔ４は、実回転角度ωｒが第１目標回転角度ωｔ１に向けて緩やかに下降させるために設定する目標回転角度ωｔである。本実施形態では第４目標回転角度ωｔ４は、実回転角度ωｒから所定の回転角度を引いた値である。したがって、制御装置４０は、所定時間ごとに第４目標回転角度ωｔ４分だけロータリバルブ４ａを回転移動させる。これにより、ロータリバルブ４ａは、一定の第３回転速度ωｖ３で、第１目標回転角度ωｔ１に向けて緩やかに回転移動する。この結果、各通路の急な圧力上昇によるウォーターハンマーの発生を抑制する。第４目標回転角度ωｔ４は、第２目標回転角度ωｔ２から第１目標回転角度ωｔ１までの回転角度ωを、複数の角度に分割した値であってもよい。いずれにせよ、第４目標回転角度ωｔ４は、ロータリバルブ４ａを第１目標回転角度ωｔ１に向けて緩やかに回転移動させる値であればよい。図３に示すように、制御装置４０は、第４目標回転角度ωｔ４を決定するとステップＳ１２に処理を進める。なお、ここでの第１目標回転角度ωｔ１はステップＳ２と同じ値である必要はなく、そのときの水温ＷＴ、車両の走行状態、内燃機関２の運転状態、に基づいて設定すればよい。

ステップＳ１２では、制御装置４０は、ロータリバルブ４ａを第３回転速度ωｖ３で移動させ、ステップＳ１３に処理を進める。ステップＳ１３では、制御装置４０は、ロータリバルブ４ａを第３回転速度ωｖ３で移動させてから第１所定時間経過したか否か判断する。第１所定時間は、各通路の急激な圧力上昇が発生しない程度に十分な時間であればよい。制御装置４０は、所定時間経過していないと判断した場合（ステップＳ１３ ＮＯ）、ステップＳ１２に処理を戻し、ロータリバルブ４ａを第３回転速度ωｖ３で第１目標回転角度ωｔ１に向けて回転移動させ続ける。制御装置４０は、第１所定時間経過したと判断した場合（ステップＳ１３ ＹＥＳ）、ステップＳ１４に処理を進める。ステップＳ１４では、制御装置４０は、第１回転速度ωｖ１によってロータリバルブ４ａを回転移動させる。

ステップＳ３において、制御装置４０が内燃機関２の回転数Ｅｒが所定回転数Ｅｔ未満であると判断した場合、制御装置４０は、ステップＳ１４に処理を進める。ステップＳ１４で、第１回転速度ωｖ１によってロータリバルブ４ａを回転移動させると、制御装置４０は、ステップＳ１５に処理を進める。ステップＳ１５では、制御装置４０は、実回転角度ωｒが第１目標回転角度ωｔ１に一致したか否か判断する。制御装置４０は、実回転角度ωｒが第１目標回転角度ωｔ１に一致しないと判断した場合（ステップＳ１５ ＮＯ）、ステップＳ１４に処理を戻し、ロータリバルブ４ａを第１回転速度ωｖ１で第１目標回転角度ωｔ１に向けて回転移動させ続ける。制御装置４０は、実回転角度ωｒが第１目標回転角度ωｔ１に一致すると判断した場合（ステップＳ１５ ＹＥＳ）、ステップＳ１に処理を戻す。

なお、ステップＳ１３において、制御装置４０が所定時間経過していないと判断した場合であっても（ステップＳ１３ ＮＯ）、第１目標回転角度ωｔ１が実回転角度ωｒよりも大きい回転角度ωに変化した場合、すなわち、各通路の開度が大きくなるように変化した場合、制御装置４０は、ステップＳ１４に処理を進めてもよい。このような場合は、各通路の開度を開く方向にロータリバルブ４ａが回転移動するため、各通路の圧力は下がる方向になる。

以上説明した通り、本開示の内燃機関２の冷却システム１によれば、第１目標回転角度ωｔ１から第４目標回転角度ωｔ４と、実回転角度ωｒとの差異に応じてロータリバルブ４ａを制御することによって、最適な圧抜制御を実行できる。

また、この内燃機関２の冷却システム１によれば、第２目標回転角度ωｔ２よりも大きい第３目標回転角度ωｔ３によってロータリバルブ４ａを移動させることによって、より早く冷却水の流れる通路を最大まで開く角度に到達させることができる。また、圧抜き終了後は第４目標回転角度ωｔ４によって、ロータリバルブ４ａをゆっくり閉めることでウォーターハンマーを防止する。このように、この内燃機関２の冷却システム１によれば、目標回転角度ωｔと実回転角度ωｒの差に応じてロータリバルブ４ａの回転速度を決定するようなシステムにおいて、簡単な制御により最適な圧抜制御を実行できる。

＜他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。

（ａ）上記実施形態では、流量制御弁４はロータリバルブ４ａを例に用いて説明したが、本開示はこれに限定されない。流量制御弁４は、例えば、各通路の流量をスライド式のバルブによって制御する流量制御弁４であってもよい。この場合、規制部は、スライド式のバルブの移動を規制するストッパであってもよい。

（ｂ）上記実施形態では、制御装置４０が図２の各通路の開口面積とロータリバルブ４ａの回転角度ωの関係を用いて、各通路に流れる冷却水の流量を制御する例を用いて説明したが、本開示はこれに限定されない。制御装置４０は、例えば、流量を検知するセンサ等を用いて、流量制御弁４を制御してもよい。また、図２の各通路の関口面積と、ロータリバルブ４ａの回転角度ωは、適宜変更してもよい。

１ ：冷却システム
２ ：内燃機関
４ ：流量制御弁
５ ：サーモスタット
４０ ：制御装置
５２ ：ラジエタ通路
５４ ：排気循環ガスクーラ通路
Ｏ ：開度
Ｏｔ ：目標開度
ωｒ ：実回転角度
ωｔ ：目標回転角度
ωｖ ：回転速度

Claims (6)

1. 内燃機関の冷却システムであって、
   冷却水が流れる複数の通路と、
   複数の前記通路のそれぞれに流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁と、
   前記冷却水の温度を取得するとともに目標開度を決定し、前記目標開度と前記流量制御弁の実際の開度である実開度との差が大きいほど前記流量制御弁を移動させる速度が速くなるように前記速度を決定し、前記速度によって前記流量制御弁を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、複数の前記通路のそれぞれに流れる冷却水の圧力が所定値未満では、前記温度に基づいて決定された第１目標開度によって、前記流量制御弁を制御し、
   前記冷却水の圧力が所定値以上の場合、複数の前記通路の開度が最大となる第２目標開度を決定するとともに、前記第２目標開度よりも大きい開度の第３目標開度を決定し、前記第３目標開度を用いて前記流量制御弁を制御する圧抜制御を実行し、
   前記圧抜制御を終了する場合に、前記第１目標開度よりも実開度との差が小さい開度の第４目標開度を用いて前記流量制御弁を制御する、
   内燃機関の冷却システム。
2. 前記制御装置は、前記圧抜制御が終了したのち、第１所定時間経過するまで前記第４目標開度を用いて前記流量制御弁を制御し、前記第１所定時間経過後は、前記第１目標開度を用いて前記流量制御弁を制御する、
   請求項１に記載の内燃機関の冷却システム。
3. 前記制御装置は、前記圧抜制御を実行する場合に、前記実開度が前記第２目標開度に到達した場合に、前記第３目標開度を用いた制御から前記第２目標開度を用いた制御に切り替える、
   請求項１または２に記載の内燃機関の冷却システム。
4. 前記流量制御弁をバイパスするバイパス通路と、
   前記バイパス通路に設けられる所定圧力以上で開弁するベント弁と、
   をさらに備える、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の冷却システム。
5. 前記ベント弁はサーモスタットである、
   請求項４に記載の内燃機関の冷却システム。
6. 前記制御装置は、前記冷却水の圧力が所定未満である状態が第２所定時間継続した場合に、前記圧抜制御を終了する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関の冷却システム。