特開 2023-149295 内燃機関の冷却システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023149295

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】内燃機関の冷却システム

(51)【国際特許分類】

   F01P 11/18 20060101AFI20231005BHJP

   F01P 7/16 20060101ALI20231005BHJP

   F01P 3/12 20060101ALI20231005BHJP

   F02M 26/28 20160101ALI20231005BHJP

   F02M 26/49 20160101ALI20231005BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20231005BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

F01P11/18 B

F01P7/16 A

F01P7/16 503

F01P7/16 504Z

F01P3/12

F02M26/28

F02M26/49 311

F02D43/00 301Y

F02D45/00 358

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022057789

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002424

【氏名又は名称】ケー・ティー・アンド・エス弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】馬場 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】藤原 健

【テーマコード（参考）】

3G062

3G384

【Ｆターム（参考）】

3G062DA02

3G062EA10

3G062ED08

3G384BA41

3G384CA25

3G384DA41

3G384DA48

3G384EA30

3G384EB10

3G384EB15

3G384EB17

3G384EB18

3G384EE11

3G384FA28B

(57)【要約】

【課題】流量制御弁の故障形態に応じて最適なフェールセーフ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。
【解決手段】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、複数の前記通路に流す冷却水の温度に基づいて目標開度を決定し前記目標開度に向け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、前記流量制御弁の開度が特定できない第１故障の場合、前記流量制御弁を第１速度で移動させ、前記流量制御弁が前記目標開度に追従しない第２故障の場合、前記通路の全てに前記冷却水が流れる開度を前記目標開度に設定し前記流量制御弁を移動させる。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、
複数の前記通路に流す冷却水の温度に基づいて目標開度を決定し前記目標開度に向け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、前記流量制御弁の開度が特定できない第１故障の場合、前記流量制御弁を第１速度で移動させ、
前記流量制御弁が前記目標開度に追従しない第２故障の場合、前記通路の全てに前記冷却水が流れる開度を前記目標開度に設定し前記流量制御弁を移動させる、
内燃機関の冷却システム。

【請求項2】

前記制御装置は、前記第１故障の場合に前記流量制御弁を所定時間、前記第１速度で移動させる、
請求項１に記載の内燃機関の冷却システム。

【請求項3】

前記制御装置は、前記第２故障の場合、前記流量制御弁を前記目標開度と実際の開度との差に応じて決まる第２速度で前記目標開度まで移動させる、
請求項１または２に記載の内燃機関の冷却システム。

【請求項4】

前記制御装置は、
前記第２故障と判定する場合、前記内燃機関の出力を前記目標開度に応じた第２出力に制限する第２出力制限制御を実行し、
前記第１故障と判定する場合、前記内燃機関の出力を前記第２出力よりも低い第１出力に制限する第１出力制限制御を実行する、
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。

【請求項5】

排気循環装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記第１故障を判定した場合、前記排気循環装置による排気循環を停止する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関の冷却システム。

【請求項6】

複数の前記通路は、ラジエタに前記冷却水を供給するラジエタ通路を含み、
前記流量制御弁は、前記ラジエタ通路が最大開度となる位置に、前記流量制御弁の位置を規制する規制部を有し、
前記制御装置は、前記規制部に向けて前記流量制御弁を移動させ、前記規制部に前記流量制御弁を突き当てて前記第１故障を判定する第１故障判定制御を実行する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関の冷却システム。

【請求項7】

前記排気循環装置によって循環される排気循環ガスを冷却する排気循環ガス冷却装置と、
をさらに備え、
複数の前記通路は、前記排気循環ガス冷却装置に冷却水を供給する排気循環ガス冷却通路を含み、
前記規制部は前記流量制御弁が前記排気循環ガス冷却通路を閉鎖する位置に対応し、
前記制御装置は、前記第１故障を判定した場合、前記排気循環装置による排気循環を停止する、
請求項６に記載の内燃機関の冷却システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内燃機関の冷却システムに関する。

【背景技術】

【0002】

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制御する内燃機関の冷却システムを開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１７６５８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１は、流量制御弁が故障した場合に、流量制御弁を全開にし、水温が低下したら全開を解除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、流量制御弁の故障形態に応じた制御については、開示していない。

【0005】

本開示の課題は、流量制御弁の故障形態に応じて、最適なフェールセーフ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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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、複数の前記通路に流す冷却水の温度に基づいて目標開度を決定し前記目標開度に向け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、前記流量制御弁の開度が特定できない第１故障の場合、前記流量制御弁を第１速度で移動させ、前記流量制御弁が前記目標開度に追従しない第２故障の場合、前記通路の全てに前記冷却水が流れる開度を前記目標開度に設定し前記流量制御弁を移動させる。

【0007】

この内燃機関の冷却システムによれば、流量制御弁の位置が特定できない第１故障が発生した場合と、流量制御弁が目標開度に追従しない第２故障が発生した場合と、によって流量制御弁の動かし方を変える。これによって、故障形態に合わせて流量制御弁を制御する。この結果、流量制御弁の故障形態に応じて最適なフェールセーフ制御を実行できる。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、流量制御弁の故障形態に応じて最適なフェールセーフ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。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の実施形態による内燃機関の冷却システムのシステム図。

【図2】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各通路の開口面積（開度）との関係の一例を示すグラフ。

【図3】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。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

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、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。

【0012】

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（排気循環ガス冷却通路の一例）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と、を備える。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

排気循環ガスクーラ１６およびヒータコア１８には、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。

【0020】

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。

【0021】

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に接続され、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。

【0022】

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とを熱交換し、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とを熱交換し、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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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、水温ＷＴ、車両の走行状態、内燃機関２の運転状態、に応じて、各通路の開度を調整するバルブの目標回転角度ωｔを決定する。制御装置４０は、目標回転角度ωtを決定すると、ステップＳ３に処理を進める。

【0034】

ステップＳ３では、制御装置４０は、目標回転角度ωｔと現在のロータリバルブ４ａの角度である実回転角度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の回転速度ωｖ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Ｓ４に処理を進める。

【0035】

ステップＳ４では、制御装置４０は、ロータリバルブ４ａの位置（流量制御弁４の開度）が特定できなくなる位置特定不良故障（第１故障の一例）が発生したか否か判断する。制御装置４０は、位置特定不良故障が発生したか否かを第１故障判定制御の実行結果に基づいて判断してもよい。例えば、制御装置４０は、規制部に向けて流量制御弁４を移動させ、規制部に流量制御弁４を突き当てて位置特定不良故障を判定する第１故障判定制御を実行し、第１故障判定制御の実行結果に基づいて、位置特定不良故障が発生したか否かを判断してもよい。具体的には、制御装置４０は、ロータリバルブ４ａを第１ストッパに向けて移動させ続け、実回転角度ωｒが最小回転角度ωｍｉnの位置にあるか否かを判定する。その後、ロータリバルブ４ａを第１ストッパから第２ストッパに向けて移動させ続け、ロータリバルブ４ａの実回転角度ωｒが最大回転角度ωｍａｘの位置にあるか否かを判定する。ロータリバルブ４ａの位置が最小回転角度ωｍｉnもしくは最大回転角度ωｍａｘに位置していないと判定された場合、位置特定不良故障と判定し位置特定不良故障フラグを記憶する。上記手順で行う制御を位置特定不良故障判定制御（第１故障判定制御の一例）と呼称する。制御装置４０は、位置特定不良故障判定制御を、イグニッションスイッチがオフされた際に実行する。制御装置４０は、位置特定不良故障フラグを記憶している場合、位置特定不良故障が発生したと判断する。制御装置４０は、位置特定不良故障が発生していると判断すると（ステップＳ４ ＹＥＳ）、ステップＳ５に処理を進める。

【0036】

図２に示すように、制御装置４０は、このように第１ストッパから第２ストッパに向けて移動させ、位置特定不良故障判定制御を実行することによって、位置特定不良故障判定制御を実行した後はラジエタ通路５２の開度が大きくなる方にロータリバルブ４ａが移動していることになる。これによって、位置特定不良故障判定制御により位置特定不良故障が発生したと判断された場合も、ラジエタ通路５２への冷却水の流量を確保しやすい。この結果、制御装置４０は、より安全な位置特定不良故障判定制御を実行できる。

【0037】

なお、位置特定不良故障の判定は、上記の位置特定不良故障判定制御の他に、回転角センサの天絡、地絡の判定を行ってもよい。回転角センサの天絡は、回転角センサの出力が通常の制御では出力されない第１出力以上の状態が所定時間継続したか否か、地絡は、回転角センサの出力が通常の制御では出力されない第２出力以下の状態が所定時間継続したか否かで判定すればよい。天絡、地絡の判定は、内燃機関の駆動中、常に行ってもよい。

【0038】

図３に示すように、ステップＳ５では、制御装置４０は、目標開度Оｔ（目標回転角度ωｔ）を決定せず、流量制御弁４を第１速度ωｖ１で回転移動させる第１制御を実行する。本実施形態では、第１速度ωｖ１は、ロータリバルブ４ａを回転させる角速度である。第１速度ωｖ１は、予め決められた角速度であり、ロータリバルブ４ａを安全に回転させることができる角速度である。言い換えると、ステップＳ５では、制御装置４０は、目標回転角度ωtを決定せず、ロータリバルブ４ａを一定の角速度（第１速度ωｖ１の一例）によって、回転移動させる。これによって、ロータリバルブ４ａの位置が特定できない場合であっても、ロータリバルブ４ａが安全に第１ストッパまたは第２ストッパまで移動する。本実施形態では、本ステップにおけるロータリバルブ４ａの移動は、イグニッションスイッチがオフされた際に実行する。

【0039】

本実施形態では、ロータリバルブ４ａを第２ストッパに向けて回転移動させる。これによって、図２に示すように、ラジエタ通路５２の開口面積が大きくなる。この結果、位置特定不良故障が発生した場合であっても、ラジエタを通過する冷却水の流量を確保でき、内燃機関２を冷却できる。図３に示すように、制御装置４０は、ステップＳ５で第１制御を実行すると、ステップＳ６に処理を進める。

【0040】

ステップＳ６では、制御装置４０は、ロータリバルブ４ａを回転開始させてから所定時間経過したか否か判断する。所定時間は、例えば、ロータリバルブ４ａを第１速度ωｖ１で回転移動させた場合に、―４０度から２１０度まで移動させる時間である。言い換えると、所定時間は、ロータリバルブ４ａを第１速度ωｖ１によって移動させた場合、すでに第２ストッパに突き当たる時間であればよい。これによって、位置特定不良故障が発生したとしてもラジエタ通路５２の開口面積を最大にすることができるとともに、そのために必要な電力を抑制できる。制御装置４０は、所定時間経過したと判断した場合（ステップＳ６ ＹＥＳ）、ステップＳ７に処理を進める。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Ｓ６ ＮＯ）、ステップＳ５に処理を戻し、ロータリバルブ４ａの回転移動を続ける。

【0041】

ステップＳ７では、制御装置４０は、内燃機関２の出力を後述する第２出力よりも低い第１出力に制限する、第１出力制限制御を実行する。位置特定不良故障の場合、冷却水の温度を制御することが難しい。このため、内燃機関２の発熱量を極力抑制することが好ましい。したがって、制御装置４０は、第１出力に制限することによって、内燃機関２の出力を抑制し、発熱量を抑制する。第１出力は、例えば車両を安全な場所まで退避移動させる程度の出力（リンプフォーム出力）であってもよい。制御装置４０は、第１出力制限制御を実行すると、ステップＳ８に処理を進める。

【0042】

ステップＳ８では、制御装置４０は、排気循環装置１７の排気循環バルブを閉じ、排気循環ガスを停止する。図２に示すように、本実施形態では、第２ストッパの位置が、ロータリバルブ４ａが排気循環ガスクーラ通路５４の通路を閉弁（閉鎖）する位置に対応する。このため、排気循環ガスクーラ１６に冷却水を供給できない。この結果、制御装置４０は、排気循環ガスの導入を中止し、排気循環装置１７および内燃機関２を保護する。制御装置４０は、排気循環ガスの導入を停止すると、ステップＳ９に処理を進める。

【0043】

なお、ステップＳ７とステップＳ８は、ステップＳ５と平行して処理を行ってもよい。すなわち、制御装置４０は、位置特定不良故障が発生していると判断すると、流量制御弁４を第１速度ωｖ１で回転移動させるとともに、内燃機関２の出力を第１出力に制限し、排気循環装置１７の排気循環バルブを閉じてもよい。また、ステップＳ５、ステップＳ７、ステップＳ８の順番を入れ替えてもよい。

【0044】

ステップＳ９では、制御装置４０は、位置特定不良故障が解消したか否か判断する。本実施形態では、制御装置４０は、位置特定不良故障フラグが消えた場合、位置特定不良故障が解消したと判断する。しかし、制御装置４０は、他の方法によって位置特定不良故障が解消したと判断してもよい。制御装置４０は、位置特定不良故障が解消したと判断した場合（ステップＳ９ ＹＥＳ）、ステップＳ１に処理を戻す。制御装置４０は、位置特定不良故障が解消していないと判断した場合（ステップＳ９ ＮＯ）、ステップＳ７に処理を進め、第１出力制限制御と、排気循環ガスの導入停止を継続する。

【0045】

ステップＳ４において、制御装置４０は、第１故障である位置特定不良故障でないと判断した場合（ステップＳ４ ＮＯ）、ステップＳ１０に処理を進める。ステップＳ１０では、制御装置４０は、追従不良故障（第２故障の一例）か否か判断する。追従不良故障は、流量制御弁４が目標開度Ｏｔに追従しない故障である。本実施形態では、制御装置４０は、ロータリバルブ４ａの実回転角度ωｒが目標回転角度ωｔに追従しない（実回転角度ωｒと目標回転角度ωｔとの差が所定以上の状態が所定の時間継続する）場合、追従不良故障であると判断する。一方、制御装置４０は、追従不良故障では、ロータリバルブ４ａの位置は特定できている。制御装置４０は、追従不良故障を内燃機関の駆動中、常に判断する。制御装置４０は、追従不良故障であると判断した場合（ステップＳ１０ ＹＥＳ）、ステップＳ１１に処理を進める。制御装置４０は、追従不良故障でないと判断した場合（ステップＳ１０ ＮＯ）、ステップＳ１に処理を戻す。

【0046】

ステップＳ１１では、制御装置４０は、ステップＳ３で決定した回転速度ωｖ（第２速度の一例）によって、ロータリバルブ４ａを各通路の開度Ｏが最大となる位置に向けて回転移動させる。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（開度）が最大となる。制御装置４０は、１５０度から１６０度の間を目標回転角度ωtに決定し、ロータリバルブ４ａを、目標回転角度ωｔと実回転角度ωｒの差に基づいた回転速度ωｖで回転移動させる。これによって、制御装置４０は、ロータリバルブ４ａを、内燃機関２のオーバーヒートを防止できる安全な開弁位置まで極力早く移動させることができる。なお、追従不良故障には、詰りによってロータリバルブ４ａが移動できないというケースもあるが、上記のようにロータリバルブ４ａを移動させようとすることにより詰りが解消し、追従性が復帰する場合もある。追従性が復帰しない場合は、ロータリバルブ４ａが目標回転角度ωｔに到達できない場合もあるため、ロータリバルブ４ａへの負荷を考慮した所定時間が経過しても目標回転角度ωｔに到達しない場合は、ロータリバルブ４ａの移動を終了してもよい。図３に示すように、制御装置４０は、ロータリバルブ４ａを回転移動させると、ステップＳ１２に処理を進める。

【0047】

ステップＳ１２では、制御装置４０は、内燃機関２の出力を目標開度Ｏｔに応じた第２出力に制限する第２出力制限制御を実行する。本実施形態では、ステップＳ１１において決定した目標回転角度ωｔに応じた第２出力に制限する。ステップＳ１１において決定した目標回転角度ωｔは、各通路の開度Оが最大となる位置である。このため、第２出力が第１出力よりも高くても、内燃機関２のオーバーヒートが発生しない。したがって、第２出力は、例えば、リンプフォーム出力よりも高く、内燃機関２の全開出力未満の出力であればよい。制御装置４０は、第２出力制限制御を実行するとステップＳ１３に処理を進める。

【0048】

ステップＳ１３では、制御装置４０は、追従不良故障が解消したか否か判断する。制御装置４０は、ロータリバルブ４ａの実回転角度ωｒが目標回転角度ωｔに追従を再開した場合、追従不良故障が解消したと判断してもよい。制御装置４０は、追従不良故障が解消したと判断した場合（ステップＳ１３ ＹＥＳ）、ステップＳ１に処理を戻す。制御装置４０は、追従不良故障が解消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、第２出力制限制御を継続する。

【0049】

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、位置特定不良故障が発生した場合と、追従不良故障が発生した場合と、によってロータリバルブ４ａの動かし方を変える。具体的には、制御装置４０は、位置特定不良故障の場合、目標回転角度ωｔに到達したか分からないので、目標回転角度ωｔを決定せずに開側に向かい動かす。一方、制御装置４０は、追従性不良の場合、目標回転角度ωｔに到達したことが分かる。このため、制御装置４０は、ロータリバルブ４ａを最も安全な開度にする。これによって、故障形態に合わせてロータリバルブ４ａを制御できる。この結果、ロータリバルブ４ａの故障形態に応じて最適なフェールセーフ制御を実行できる。

【0050】

さらに、制御装置４０は、故障形態にあわせた第１出力制限制御と、第２出力制限制御と、を実行する。これによって、冷却水の流量に合わせた出力制限を実行できる。

【0051】

＜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。

【0052】

（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。

【0053】

（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の各通路の開口面積と、ロータリバルブ４ａの回転角度ωは、適宜変更してもよい。

【符号の説明】

【0054】

１ ：冷却システム
２ ：内燃機関
４ ：流量制御弁
１７ ：排気循環装置
３０ ：ラジエタ
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
ωｍａｘ ：最大回転角度
ωｍｉn ：最小回転角度
ωｒ ：実回転角度
ωｔ ：目標回転角度
ωｖ ：回転速度
ωｖ１ ：第１速度

【図1】

【図2】

【図3】