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WO2018155499A1 - エンジンの冷却装置 - Google Patents

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Publication number
WO2018155499A1
WO2018155499A1 PCT/JP2018/006253 JP2018006253W WO2018155499A1 WO 2018155499 A1 WO2018155499 A1 WO 2018155499A1 JP 2018006253 W JP2018006253 W JP 2018006253W WO 2018155499 A1 WO2018155499 A1 WO 2018155499A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cooling water
engine
temperature
water path
switching
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/006253
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隆嘉 藤田
貴史 西尾
晃一 宮本
達也 ▲高▼▲旗▼
康志 中原
明裕 野田
Original Assignee
マツダ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by マツダ株式会社 filed Critical マツダ株式会社
Priority to US16/479,451 priority Critical patent/US11008929B2/en
Priority to EP18757690.5A priority patent/EP3561253B1/en
Priority to CN201880008031.8A priority patent/CN110214222B/zh
Publication of WO2018155499A1 publication Critical patent/WO2018155499A1/ja

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    • F02N2200/10—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to driver demands or status
    • F02N2200/102—Brake pedal position

Definitions

  • the present invention relates to an engine cooling device, and more particularly to an engine cooling device in which the flow of engine cooling water is switched to a plurality of cooling water paths by a switching valve.
  • a vehicle has been provided with a cooling device for the engine, and by this cooling device, heat released from the engine is absorbed by cooling water, and a part of the absorbed heat is used as a heat source such as a heater core that warms the interior of the vehicle. Yes.
  • This conventional engine cooling device includes a cooling water external passage (cooling water passage) through which cooling water for cooling the engine flows to the radiator and heater core, and further blocks the flow of cooling water to the radiator and heater core.
  • a flow control valve for the radiator and a flow control valve for the heater core are provided.
  • the two flow control valves are closed to circulate the cooling water in the engine, and when the cooling water temperature is 45 ° C. or higher and lower than 82 ° C. Closes the flow control valve for the radiator and opens the flow control valve for the heater core to flow cooling water through the heater core.
  • the flow control valve for the radiator is opened and the heater core The flow control valve is closed so that the cooling water flows to the radiator.
  • the cooling water temperature is low during cold operation such as when the engine is started. Therefore, when the cooling water temperature is a predetermined value (for example, 45 ° C.) or lower, In order to raise the temperature, cooling water is circulated in the engine. However, even during the cold operation of the engine whose cooling water temperature is equal to or lower than a predetermined value, when the cooling water temperature at the start of the engine is a minus temperature, the cooling water temperature is low, so the engine cylinder block is in a low temperature state. On the other hand, the temperature of the cylinder head of the engine rises to a high temperature.
  • a predetermined value for example, 45 ° C.
  • the cylinder head may be more thermally deformed (expanded) than the cylinder block, and the entire engine may be deformed into an inverted trapezoidal shape, thereby reducing the reliability of the cylinder head.
  • the present inventors have found a problem during such cold engine operation, and have made extensive studies to solve this problem.
  • the present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an engine cooling device that can prevent a decrease in the reliability of an engine cylinder head during cold engine operation. It is intended to provide.
  • the present invention provides a first cooling water path for circulating cooling water for cooling an engine in the engine, and a first cooling circuit for circulating cooling water between the engine and a heat exchanger outside the engine.
  • Two cooling water paths a switching valve for switching the flow of the cooling water to the first cooling water path and the second cooling water path, and the switching valve when the cooling water temperature of the engine is equal to or lower than the first set value.
  • a switching control means for switching the flow of the cooling water to the second cooling water path when the engine cooling water temperature is higher than the first set value.
  • the exhaust valve ambient temperature detecting means for detecting or estimating the temperature around the exhaust valve of the exhaust valve, and the switching control means is detected by the exhaust valve ambient temperature detecting means in a state where the switching valve is switched to the first cooling water path. Temperature near the exhaust valve is that when greater than a predetermined temperature, characterized in that switch the switching valve to the second coolant passage.
  • the switching control means sets the switching valve to the second cooling water when the temperature around the exhaust valve is higher than the predetermined temperature. Switch to the route.
  • the cooling water is passed through the second cooling water path. Since the cooling water is cooled by the heat exchanger in the second cooling water path, the temperature rise around the exhaust valve can be suppressed, thereby preventing the engine reliability from being lowered. .
  • the second cooling water path includes a heater cooling water path for circulating the cooling water between the engine and the heater core, a radiator cooling water path for circulating the cooling water between the engine and the radiator,
  • the switching control means cools the switching valve to the heater core when the temperature around the exhaust valve detected by the exhaust valve ambient temperature detection means is higher than a predetermined temperature in a state where the switching valve is switched to the first cooling water path. Switch to water path.
  • the switching control means sets the switching valve to the heater core cooling water path.
  • the cooling water flows through the heater core cooling water path even when the temperature around the exhaust valve becomes higher than the predetermined temperature during the cold engine operation in which the cooling water flows through the first cooling water path.
  • the cooling water is cooled in the heater cooling water path, and the temperature rise around the exhaust valve can be suppressed, thereby preventing the reliability of the engine from being lowered.
  • the switching control means switches the flow of the cooling water to the first cooling water path when the engine cooling water temperature is equal to or lower than the first set value, and the engine cooling water temperature is the first.
  • the cooling water flow is switched to the heater core cooling water path when the cooling water temperature is larger than the setting value and lower than the second setting value and higher than the first setting value, and when the engine cooling water temperature is larger than the second setting value, the cooling water flow is changed.
  • the switching control means is configured such that the temperature around the exhaust valve detected by the exhaust valve ambient temperature detecting means is a predetermined temperature in a state where the switching valve is switched to the first cooling water path.
  • the switching valve When larger, the switching valve is switched to the heater core cooling water path and the radiator cooling water path.
  • the switching control means sets the switching valve to the heater core cooling water path. Since the cooling water is cooled by the heater core cooling water path and the flow rate to the radiator cooling water path is increased to cool the cooling water, the cooling water circulating in the engine is more reliably The water temperature can be lowered, and thereby the temperature rise around the exhaust valve can be more reliably suppressed.
  • the exhaust valve ambient temperature detection means detects or estimates the temperature between the plurality of exhaust valves.
  • the exhaust valve ambient temperature detection means detects or estimates the temperature between the plurality of exhaust valves, so that the temperature around the exhaust valve can be detected or estimated more accurately. The switching operation of the switching valve can be performed more accurately.
  • the exhaust valve ambient temperature detecting means estimates the exhaust valve ambient temperature based on a parameter indicating an operating state of the engine.
  • the exhaust valve ambient temperature detecting means estimates the exhaust valve ambient temperature based on the parameter indicating the operating state of the engine, so that the exhaust valve ambient temperature can be eliminated without using an expensive temperature sensor. Ambient temperature can be detected.
  • the exhaust valve ambient temperature detecting means calculates a generated heat amount based on a parameter indicating an operating state of the engine, distributes the calculated generated heat amount to the cylinder head and the cylinder block, and the cylinder head.
  • the temperature around the exhaust valve of the engine is estimated from the amount of heat generated. In the present invention configured as described above, the temperature around the exhaust valve of the engine can be estimated more accurately.
  • the first set value of the engine coolant temperature at which the switching control means switches the switching valve to the first coolant path and the second coolant path is set based on the coolant temperature at the start of the engine. Is done. In the present invention configured as described above, it is possible to more effectively prevent a decrease in engine reliability.
  • the engine cooling device of the present invention it is possible to prevent the reliability of the cylinder head of the engine from being lowered during the cold operation of the engine.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating an engine cooling device according to an embodiment of the present invention. It is the schematic which shows the path
  • FIG. 1 an overall configuration showing an engine cooling apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
  • the engine (internal combustion engine) 1 includes a cylinder block 2 and a cylinder head 4.
  • the cylinder block 2 and the cylinder head 4 are depicted separately for convenience, but both have an integral structure.
  • a heater core 6 and a radiator 8 are arranged in the vicinity.
  • the heater core 6 and the radiator 8 are connected to the engine 1 through a cooling water path.
  • the heater core 6 is a heat exchanger that exchanges heat with the cooling water, and uses a part of the heat absorbed while the cooling water passes through the water jacket 10a in the engine 1 as a heat medium so as to emit warm air into the vehicle interior. It has become.
  • the radiator 8 is also a heat exchanger that exchanges heat with the cooling water, and releases heat from the cooling water that has absorbed the heat generated by the engine 1 into the atmosphere.
  • the cooling water path includes an in-engine cooling water path 10 that circulates cooling water in the engine 1, a heater core cooling water path 12 that circulates cooling water between the engine 1 and the heater core 6, the engine 1, and the radiator 8. It is a radiator cooling water path 14 which circulates cooling water between.
  • the engine cooling water passage 10 is arranged such that a water jacket 10a provided in each of the cylinder block 2 and the cylinder head 4 of the engine 1 and the exit of the water jacket 10a from the outlet side of the engine 1 return to the inlet side. It consists of an external path 10 b arranged outside the engine 1.
  • the heater core cooling water path 12 includes an inlet side path 12 a that allows cooling water to flow from the outlet side of the engine 1 to the inlet of the heater core 6, and an outlet side path 12 b that returns cooling water from the outlet of the heater core 6 to the inlet side of the engine 1.
  • the radiator cooling water path 14 includes an inlet side path 14 a for flowing cooling water from the outlet side of the engine 1 to the inlet of the radiator 8, and an outlet side path 14 b for returning cooling water from the outlet of the radiator 8 to the inlet side of the engine 1. .
  • the outlet side water temperature sensor 16 for detecting the cooling water temperature is provided on the outlet side of the engine 1 in the external path 10b of the engine cooling water path 10. Further, a water pump 18 is provided on the inlet side of the engine 1 in the external path 10b of the engine coolant path 10. The water pump 18 is connected to the engine 1 and rotates in synchronization with the rotation of the engine 1. Since the rotation speed of the engine 1 fluctuates, the rotation speed of the water pump 18 also fluctuates accordingly.
  • the water pump 18 incorporates an inlet side water temperature sensor.
  • a switching valve is provided at a connection portion of the external path 10 b of the engine cooling water path 10, the inlet side path 12 a of the heater core cooling water path 12, and the inlet side path 14 a of the radiator cooling water path 14. 20 is arranged.
  • a single valve body 22 is provided as shown in the cross-sectional views of FIGS. 2 and 4A to 4C.
  • the valve body 22 of the switching valve 20 is rotationally driven by a DC motor 24 shown in FIG.
  • the DC motor 24 includes a motor 24a and a worm gear 24b directly connected to the shaft of the motor 24a.
  • the valve body 22 is coupled to the worm wheel of the worm gear 24b, and the valve body 22 is rotationally driven.
  • a control unit 26 is provided, and this control unit 26 has an automatic stop control unit 28 for automatically stopping the engine, which will be described later.
  • the automatic stop control unit 28 includes an automatic stop control unit 30 and a restart control unit 32 for automatically stopping the engine.
  • the control unit 26 further includes an exhaust valve ambient temperature estimation unit 34 that estimates the exhaust valve ambient temperature, and a switching control unit 36 that controls the opening degree of the switching valve 20.
  • the switching valve 20 includes a valve body 22, and the valve body 22 is formed with two notches 22a and 22b, and cooling water flows through these notches 22a and 22b.
  • FIG. 4A shows a case where the opening degree of the valve body 22 of the switching valve 20 is 0 degree. At this opening degree, the cooling water of the engine 1 flows through the engine cooling water passage 10 and the cooling water is the heater core cooling water. It is in a state where it does not flow through either the path 12 or the radiator cooling water path 14. Due to the opening position of the switching valve 20, the temperature of the cooling water rises during cold operation such as when the engine is started.
  • FIG. 4B shows a case where the opening degree of the valve body 22 of the switching valve 20 is 59 degrees, and at this opening degree, the cooling water of the engine 1 flows through the engine cooling water path 10 and the heater core cooling water path 12. The cooling water does not flow into the radiator cooling water path 14.
  • the opening position of the switching valve 20 supplies heat to the heater core during the semi-warm-up operation of the engine.
  • FIG. 4C shows a case where the opening degree of the valve body 22 of the switching valve 20 is 119 degrees, and at this opening degree, the cooling water of the engine 1 is used as the cooling water path 10 in the engine, the heater core cooling water path 12, and the radiator cooling. It is in a state of flowing through the water path 14. Due to the opening position of the switching valve 20, both warming and cooling by the radiator are achieved by the heater core during engine warm-up operation.
  • the automatic stop control unit 28 of the control unit 26 shown in FIG. 1 will be described.
  • the automatic engine stop is called idling stop control, which is a well-known technique. Therefore, only the outline of the automatic stop control unit 28 will be described here.
  • the automatic stop control unit 30 of the automatic stop control unit 28 determines whether or not a predetermined engine automatic stop condition is satisfied during engine operation, and if it is satisfied, the engine is automatically stopped.
  • the control to be executed is executed.
  • the restart control unit 32 of the automatic stop control unit 28 determines whether or not a predetermined restart condition is satisfied after the engine is automatically stopped, and automatically restarts the engine when the restart condition is satisfied. Execute control.
  • the automatic stop condition in the automatic stop control unit 30 is, for example, that the vehicle is in a stopped state, the opening degree of the accelerator pedal is zero, the brake pedal is depressed, and the engine is in a warm-up operation state. That is, the remaining capacity of the battery is not less than a predetermined value, the load of the air conditioner is relatively small, and the like.
  • the automatic stop control unit 30 determines that the automatic stop condition is satisfied when all of the plurality of conditions are satisfied, and executes the automatic stop.
  • the restart conditions in the restart control unit 32 include, for example, that the brake pedal has been released, the accelerator pedal has been depressed, the engine coolant temperature has become below a predetermined value, and the amount of decrease in the remaining battery capacity.
  • the allowable value has been exceeded, the engine stop time (elapsed time after automatic stop) has passed a predetermined automatic stop period (for example, 2 minutes), the necessity of air conditioner operation has occurred, and the like.
  • the restart control unit 32 determines that the restart condition is satisfied when at least one of the plurality of conditions is satisfied, and executes the restart.
  • the cylinder head may become hot despite the cylinder block being cold.
  • the thermal expansion coefficients of the two are different, the entire engine may be deformed into an inverted trapezoidal shape, and the reliability of the engine may be reduced.
  • the temperature around the exhaust valve of the cylinder head is estimated.
  • a temperature sensor may be attached to the cylinder head to directly detect the exhaust valve ambient temperature (exhaust valve temperature).
  • the exhaust valve ambient temperature estimator 34 calculates according to engine operating conditions such as engine speed (rpm), air filling efficiency (in-cylinder air amount), engine speed, air filling efficiency, and the like.
  • the amount of heat generated in each cylinder is calculated from the ignition timing calculated according to the engine operating conditions such as the fuel injection amount, engine speed, and air charging efficiency.
  • the amount of heat generated by each cylinder is distributed to the cylinder block and the cylinder head.
  • the temperature between the plurality of exhaust valves 38 around the exhaust valve 38 is estimated from the amount of heat generated in the cylinder head.
  • the temperature between the plurality of exhaust valves 38 is a temperature in a region (A region shown in FIG. 5) that is the highest temperature in the cylinder head, and the amount of thermal deformation in the cylinder head can be accurately estimated. .
  • S indicates each step.
  • S1 a key signal indicating ON / OFF of the ignition key and a signal indicating the coolant temperature are read as various signals, and signals necessary for estimating the temperature between the exhaust valves 38, the engine speed, the air Read filling efficiency.
  • S2 it is determined whether or not the key that is the ignition key is ON. If the key is not ON, the engine has not started, and the process proceeds to S3, and the switching valve is set to a fully open state.
  • the state in which the switching valve is fully open is a state having an opening degree of 119 degrees as shown in FIG. 4C, and the cooling water flows through all of the engine circulation path 10, the heater core cooling water path 12, and the radiator cooling water path 14. ing.
  • S4 it is determined whether or not the key ON determined in S2 is the first key ON signal during the execution of the flow control of FIG. 6, that is, whether or not the engine is starting. More specifically, it is determined whether or not the key signal (previous key) read in S1 is OFF at the processing time immediately before (previous) each processing of S1 and S2 in the flow processing that is repeatedly executed. judge. If it is not determined at S4 that the previous key is OFF (the previous key is also ON), S5 and S6, which will be described later, are not performed because the key is kept ON.
  • the process proceeds to S5 and the switching valve is set to a fully closed state.
  • the state in which the switching valve is fully closed is a state in which the opening degree is 0 degree shown in FIG. 4A, and the cooling water flows only in the engine circulation path 10.
  • the switching start water temperature (alpha) according to the water temperature at the time of starting is set.
  • the switching start water temperature ⁇ is 50 degrees when the start-up water temperature is ⁇ 10 degrees or more.
  • the switching start water temperature ⁇ is lower than 50 degrees.
  • the switching start water temperature ⁇ is not a constant value, but the value of the switching start water temperature ⁇ is changed according to the cooling water temperature at the time of engine start.
  • the temperature between the exhaust valves is estimated by calculation according to the procedure shown in FIG.
  • S8 it is determined whether or not the engine is automatically stopped. Whether or not the engine is automatically stopped is determined based on signals from the automatic stop control unit 30 and the restart control unit 32 of the automatic stop control unit 28 described above. If the automatic stop is in progress, the process proceeds to S9, and the opening of the switching valve is held (fixed) at the current opening. In this case, the opening degree of the switching valve is held in the fully closed state shown in FIG. 4A.
  • the process proceeds to S10, and it is determined whether or not the cooling water temperature is higher than the switching start temperature ⁇ (for example, 50 ° C.) set in S6.
  • the cooling water temperature is equal to or lower than the switching start temperature ⁇
  • the process proceeds to S11, and it is determined whether or not the temperature between the exhaust valves is higher than a predetermined temperature (for example, 150 ° C.).
  • the temperature between the exhaust valves is the temperature estimated in S7.
  • the exhaust valve ambient temperature may be detected by the temperature sensor attached to the cylinder head as the temperature between the exhaust valves.
  • the process similarly proceeds to S12. Similarly, in S12, the switching valve is switched to an opening degree of 59 degrees.
  • the process returns to S1.
  • the temperature between the exhaust valves is a predetermined temperature (for example, 150). In the case of larger than (° C.), the switching valve is switched to an opening degree of 59 degrees, so that the cooling water can flow into the heater core cooling water passage 12 and the temperature of the cooling water can be lowered.
  • the process proceeds to S13, and it is determined whether or not the engine is automatically stopped, as in S8.
  • the process proceeds to S14, and the opening degree of the switching valve is held (fixed) at the current opening degree (59 degrees). In this case, the opening degree of the switching valve is maintained at 59 degrees shown in FIG. 4B.
  • the process proceeds to S15, and it is determined whether or not the cooling water temperature is higher than a predetermined temperature (for example, 90 ° C.).
  • a predetermined temperature for example, 90 ° C.
  • the process returns to S1.
  • the cooling water temperature is higher than 90 ° C., the process proceeds to S16.
  • the opening degree of the switching valve is feedback-controlled so that the coolant temperature becomes a predetermined target temperature.
  • the switching valve 20 is controlled so as to have an opening between 59 degrees (opening shown in FIG. 4B) and 119 degrees (opening shown in FIG. 4C).
  • the opening degree of the switching valve 20 increases, the ratio of the cooling water flowing to the radiator cooling water path 20 increases, so that the temperature of the cooling water decreases accordingly.
  • the process proceeds to S17, and it is determined whether or not the engine is automatically stopped as in S8 and S13. If the automatic stop is in progress, the process proceeds to S18, and the opening of the switching valve is held (fixed) at the current opening (the opening set by feedback control in S16). In this case, the opening degree of the switching valve is maintained at the current opening degree.
  • the opening degree of the switching valve is maintained (fixed) at the current opening degree during the automatic stop in S9, S14, and S18. Is not limited to this.
  • the opening degree of the switching valve may be adjusted by a minute amount. Even in this case, even when the switching valve is switched during the automatic stop, it is possible to limit the generation of a sound that is harsh to the passenger.
  • the temperature between the exhaust valves is a predetermined temperature ( In the case of greater than 150 ° C., for example, the switching valve is switched to an opening degree of 59 degrees to decrease the temperature of the cooling water.
  • the present invention is not limited to this.
  • the switching valve is switched to 119 degrees, and the cooling water is allowed to flow through the heater core cooling water path 12 and the radiator cooling water path 14. The temperature may be further reduced.
  • the engine cooling device includes an in-engine cooling water path 10 for circulating cooling water for cooling the engine 1 in the engine, and a heater core cooling water for circulating cooling water between the engine 1 and the heater core 6. And a radiator cooling water path 14 for circulating cooling water between the engine 1 and the radiator 8.
  • the switching valve control unit 36 controls the switching valve 20 so that the cooling water temperature of the engine is, for example, 50 ° C. ( The cooling water flow is switched to the engine cooling water passage 10 when the first setting value) or less, and when the cooling water temperature of the engine is higher than 50 ° C. (first setting value), the cooling water flow is changed to the heater core cooling water passage 12 and Alternatively, switching to the radiator cooling water path 14 is made.
  • the switching valve 24 is connected to the heater core cooling water path 12 and / or the radiator. The system is switched to the cooling water path 14 to cool the cooling water and lower the temperature.
  • the cooling water is cooled by the heater core even when the temperature around the exhaust valve becomes higher than, for example, 150 ° C. during the cold engine operation in which the cooling water flows through the engine cooling water passage 10. Since the water flow is switched to the water path 12 and / or the radiator cooling water path 14, the cooling water is cooled by heat exchange in these cooling water paths 12, 14, and the temperature rise around the exhaust valve can be suppressed. Thereby, it is possible to prevent a decrease in the reliability of the engine.
  • the temperature around the exhaust valve is set to a high temperature, for example, higher than 150 ° C.
  • the switching valve 20 is switched to the heater core cooling water path 12 so that the cooling water flows through the heater core cooling water path. Therefore, the cooling water is cooled in the heater core cooling water path 12, and the temperature rise around the exhaust valve is increased. It is possible to suppress the deterioration of the reliability of the engine.
  • the temperature between the plurality of exhaust valves is detected or estimated. Therefore, the temperature around the exhaust valve can be detected or estimated more accurately, and the switching operation of the switching valve can be performed. It can be done more accurately.
  • the exhaust valve ambient temperature is estimated based on the parameter indicating the engine operating state, the exhaust valve ambient temperature can be detected without using an expensive temperature sensor. Can do.
  • the switching control unit 36 in the engine according to the coolant temperature of the engine 1 by the switching valve 20. Since the switching operation of the cooling water path 10, the heater core cooling water path 12, and the radiator cooling water path 14 and the adjustment of the opening degree of the switching valve 20 are limited, when the engine 1 is automatically stopped, the switching valve 20 is switched. It is possible to suppress the generation of harsh sounds that occur.
  • the switching control unit 36 holds the switching valve 20 at the opening degree of the switching state before the automatic stop when the engine 1 is automatically stopped.
  • the automatic stop it is possible to reliably prevent generation of harsh sounds that occur when the switching valve 20 is switched.
  • the restart control unit 32 restarts the engine 1 when a predetermined automatic stop period (for example, 2 minutes) has elapsed since the engine 1 automatically stopped.
  • a predetermined automatic stop period for example, 2 minutes
  • the temperature change of the cooling water of the engine 1 is small, and the switching operation of the cooling water paths 10, 12, 14 is not affected by the control.
  • the switching control unit 36 causes the cooling water flow to flow in the engine when the cooling water temperature is lower than, for example, 50 ° C. (first set value).
  • first set value When the cooling water temperature is set to be higher than the first setting value and higher than the first setting value, for example, 90 ° C. (second setting value) or less, the switching to the heater core cooling water path 12 is performed.
  • second setting value When it is larger than the second set value, switching to the heater core cooling water path 12 and / or the radiator cooling water path 14 is made, so that the engine cooling water can be controlled to an optimum state.

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Abstract

本発明は、エンジンの冷間運転時においてエンジンのシリンダヘッドの信頼性の低下を防止することができるエンジンの冷却装置を提供する。本発明のエンジン冷却装置は、エンジン内冷却水経路１０と、ヒータコア冷却水経路１２と、ラジエータ冷却水経路１４とを備え、これらの冷却水経路１０、１２、１４を切り換える切換弁２０を備えている。切換弁２０は、エンジンの冷却水温度が例えば５０℃以下のときであっても、排気バルブ周辺の温度が例えば１５０℃より大きい値の高温となったときには、エンジン内冷却水経路１０からヒータコア冷却水経路１２に切換える。

Description

エンジンの冷却装置
　本発明は、エンジンの冷却装置に係り、特に、エンジンの冷却水の流れを切換弁により複数の冷却水経路に切換えるようにしたエンジンの冷却装置に関する。
　従来から、車両はエンジンの冷却装置を備え、この冷却装置により、エンジンから放出される熱を冷却水で吸収し、この吸収した熱の一部を車両室内を暖めるヒータコア等の熱源として利用している。
　このようなエンジンの冷却装置の一例が、特許文献１に記載されている。この従来のエンジンの冷却装置は、ラジエータ及びヒータコアにエンジン冷却用の冷却水を流す冷却水外部通路（冷却水経路）を備え、さらに、冷却水のラジエータ及びヒータコアへの流れを塞き止めるためのラジエータ用の流量制御弁とヒータコア用の流量制御弁が設けられている。
　この従来のエンジンの冷却装置においては、冷却水温度が４５℃以下のときには、２つの流量制御弁を閉じて冷却水をエンジン内で循環させ、冷却水温度が４５℃以上で８２℃未満のときは、ラジエータ用の流量制御弁を閉じると共にヒータコア用の流量制御弁を開き、冷却水をヒータコアに流し、冷却水温度が８２℃以上のときは、ラジエータ用の流量制御弁を開くと共にヒータコア用の流量制御弁を閉じ、冷却水をラジエータに流すようにしている。
特開平１１－８２０１４号公報
　上述したように、従来のエンジンの冷却装置においては、エンジンの始動時等の冷間運転時には、冷却水温度が低いので、冷却水温度が所定値（例えば４５℃）以下のときには、冷却水の温度を上昇させるために冷却水をエンジン内で循環させるようにしている。しかしながら、冷却水温が所定値以下であるエンジンの冷間運転時であっても、エンジン始動時の冷却水温度がマイナス温度のとき、冷却水温度が低いのでエンジンのシリンダブロックは低温の状態である一方、エンジンのシリンダヘッドの温度は上昇して高温となる。その結果、シリンダヘッドがシリダブロックに比べてより大きく熱変形（膨張）し、エンジン全体は、逆台形形状に変形し、シリンダヘッドの信頼性が低下することがある。本発明者らは、このようなエンジン冷間運転時の問題を見出し、この問題を解決するために鋭意研究を進めた。
　そこで、本発明は、従来技術の持つ問題点を解決するためになされたものであり、エンジンの冷間運転時においてエンジンのシリンダヘッドの信頼性の低下を防止することができるエンジンの冷却装置を提供することを目的としている。
　上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンを冷却する冷却水をエンジン内で循環させる第１冷却水経路と、冷却水をエンジンとエンジン外部の熱交換器との間で循環させる第２冷却水経路と、冷却水の流れを第１冷却水経路及び第２冷却水経路に切り換える切換弁と、この切換弁を、エンジンの冷却水温度が第１設定値以下のとき冷却水の流れを第１冷却水経路に切り換え、エンジンの冷却水温度が第１設定値より大きいとき冷却水の流れを第２冷却水経路に切り換える切換制御手段と、を有するエンジンの冷却装置であって、エンジンの排気バルブ周辺の温度を検出又は推定する排気バルブ周辺温度検出手段を有し、切換制御手段は、切換弁が第１冷却水経路に切り換えられた状態において、排気バルブ周辺温度検出手段により検出された排気バルブ周辺の温度が所定温度より大きいとき、切換弁を第２冷却水経路に切り換えることを特徴とする。
　このように構成された本発明においては、切換制御手段が、切換弁が第１冷却水経路に切り換えられた状態において、排気バルブ周辺の温度が所定温度より大きいとき、切換弁を第２冷却水経路に切り換えるようになっている。この結果、本発明によれば、冷却水が第１冷却水経路を流れるエンジン冷間運転時に排気バルブ周辺の温度が所定温度より大きい値の高温となっても、冷却水を第２冷却水経路に流すようにしたので、冷却水は第２冷却水経路において熱交換器により冷却され、排気バルブ周辺の温度上昇を抑制することができ、それにより、エンジンの信頼性低下を防止することができる。
　本発明において、好ましくは、第２冷却水経路は、冷却水をエンジンとヒータコアとの間で循環させるヒータ冷却水経路と、冷却水をエンジンとラジエータとの間で循環させるラジエータ冷却水経路と、を備え、切換制御手段は、切換弁が第１冷却水経路に切り換えられた状態において、排気バルブ周辺温度検出手段により検出された排気バルブ周辺の温度が所定温度より大きいとき、切換弁をヒータコア冷却水経路に切り換える。
　このように構成された本発明においては、切換制御手段が、切換弁が第１冷却水経路に切り換えられた状態において、排気バルブ周辺の温度が所定温度より大きいとき、切換弁をヒータコア冷却水経路に切り換えるので、冷却水が第１冷却水経路を流れるエンジン冷間運転時に排気バルブ周辺の温度が所定温度より大きい値の高温となっても、冷却水をヒータコア冷却水経路に流すようにしたので、冷却水はヒータ冷却水経路において冷却され、排気バルブ周辺の温度上昇を抑制することができ、それにより、エンジンの信頼性低下を防止することができる。
　本発明において、好ましくは、切換制御手段は、切換弁を、エンジンの冷却水温度が第１設定値以下のとき冷却水の流れを第１冷却水経路に切り換え、エンジンの冷却水温度が第１設定値より大きく且つ第１設定値よりも高い第２設定値以下のとき冷却水の流れをヒータコア冷却水経路に切り換え、エンジンの冷却水温度が第２設定値よりも大きいとき冷却水の流れをヒータコア冷却水経路及びラジエータ冷却水経路に切り換え、切換制御手段は、切換弁が第１冷却水経路に切り換えられた状態において、排気バルブ周辺温度検出手段により検出された排気バルブ周辺の温度が所定温度より大きいとき、切換弁をヒータコア冷却水経路及びラジエータ冷却水経路に切り換える。
　このように構成された本発明においては、切換制御手段が、切換弁が第１冷却水経路に切り換えられた状態において、排気バルブ周辺の温度が所定温度より大きいとき、切換弁をヒータコア冷却水経路及びラジエータ冷却水経路に切り換えるので、冷却水をヒータコア冷却水経路で冷却させると共にラジエータ冷却水経路への流量を増加させて冷却水を冷却させるので、より確実に、エンジン内を循環する冷却水の水温を低下させることができ、それにより、排気バルブ周辺の温度上昇をより確実に抑制することができる。
　本発明において、好ましくは、排気バルブ周辺温度検出手段は、複数の排気バルブ間の温度を検出又は推定する。
　このように構成された本発明においては、排気バルブ周辺温度検出手段が、複数の排気バルブ間の温度を検出又は推定するので、より正確に排気バルブ周辺の温度を検出又は推定することができ、切換弁の切換え操作をより正確に行うことができる。
　本発明において、好ましくは、排気バルブ周辺温度検出手段は、エンジンの運転状態を示すパラメータに基づいて排気バルブ周辺温度を推定する。
　このように構成された本発明においては、排気バルブ周辺温度検出手段が、エンジンの運転状態を示すパラメータに基づいて排気バルブ周辺温度を推定するので、高価な温度センサを用いなくても、排気バルブ周辺温度を検出することができる。
　本発明において、好ましくは、排気バルブ周辺温度検出手段は、エンジンの運転状態を示すパラメータに基づいて発生熱量を算出し、この算出された発生熱量をシリンダヘッド及びシリンダブロックに分配し、このシリンダヘッドに分配された発生熱量からエンジンの排気バルブ周辺温度を推定する。
　このように構成された本発明においては、より正確に、エンジンの排気バルブ周辺の温度を推定することができる。
　本発明において、好ましくは、切換制御手段において切換弁を第１冷却水経路及び第２冷却水経路に切り換えるエンジンの冷却水温度の第１設定値は、エンジン始動時の冷却水温度に基づいて設定される。
　このように構成された本発明においては、より効果的に、エンジンの信頼性低下を防止することができる。
　本発明のエンジンの冷却装置によれば、エンジンの冷間運転時においてエンジンのシリンダヘッドの信頼性の低下を防止することができる。
本発明の実施形態によるエンジンの冷却装置を示す全体構成図である。 本発明の実施形態によるエンジンの冷却装置の切換弁及び切換弁が切り換える経路を示す概略図である。 図２の切換弁の駆動機構を示す概略図である。 図２の切換弁の弁体の開度が０度の場合を示す断面図である。 図２の切換弁の弁体の開度が５９度の場合を示す断面図である。 図２の切換弁の弁体の開度が１１９度の場合を示す断面図である。 シリンダヘッドの排気バルブ周辺温度の推定の手順を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるエンジンの冷却装置における切換弁の切換えによる制御内容を示すフローチャートである。 エンジンの始動時の冷却水温度と、切換弁の切換え条件の冷却水温度との関係を示す線図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの冷却装置について説明する。最初に、図１により、本発明の実施形態によるエンジンの冷却装置を示す全体構成について説明する。
　図１に示すように、エンジン（内燃機関）１は、シリンダブロック２及びシリンダヘッド４を備えている。図１では、便宜上シリンダブロック２とシリンダヘッド４は分離して描かれているが、両者は一体構造である。
　エンジン１には、ヒータコア６及びラジエータ８が近傍に配置されている。エンジン１には、これらのヒータコア６及びラジエータ８が冷却水経路により接続されている。
　ヒータコア６は、冷却水と熱交換する熱交換器であり、冷却水がエンジン１内のウオータジャケット１０ａを通る間に吸収した熱の一部を熱媒体として用いて車室内に温風を出すようになっている。
　ラジエータ８も、冷却水と熱交換する熱交換器であり、エンジン１で発生した熱を吸収した冷却水から熱を大気中に放出するようになっている。
　この冷却水経路は、エンジン１内に冷却水を循環させるエンジン内冷却水経路１０と、エンジン１とヒータコア６との間で冷却水を循環させるヒータコア冷却水経路１２と、エンジン１とラジエータ８との間で冷却水を循環させるラジエータ冷却水経路１４である。
　エンジン内冷却水経路１０は、エンジン１のシリンダブロック２とシリンダヘッド４のそれぞれの内部に設けられたウオータジャケット１０ａと、このウオータジャケット１０ａのエンジン１の出口側から出て入口側に戻るようにエンジン１の外部に配置された外部経路１０ｂとからなる。
　ヒータコア冷却水経路１２は、エンジン１の出口側からヒータコア６の入口に冷却水を流す入口側経路１２ａと、ヒータコア６の出口からエンジン１の入口側に冷却水を戻す出口側経路１２ｂとからなる。
　ラジエータ冷却水経路１４は、エンジン１の出口側からラジエータ８の入口に冷却水を流す入口側経路１４ａと、ラジエータ８の出口からエンジン１の入口側に冷却水を戻す出口側経路１４ｂとからなる。
　エンジン内冷却水経路１０の外部経路１０ｂのエンジン１の出口側には、冷却水温度を検出する出口側水温センサ１６が設けられている。また、エンジン内冷却水経路１０の外部経路１０ｂのエンジン１の入口側には、ウオータポンプ１８が設けられている。このウオータポンプ１８は、エンジン１に接続され、エンジン１の回転に同期して回転するようになっている。エンジン１の回転数は変動するので、これに伴い、ウオータポンプ１８の回転数も変動する。このウオータポンプ１８には、入口側水温センサが内蔵されている。
　図１及び図２に示すように、エンジン内冷却水経路１０の外部経路１０ｂ、ヒータコア冷却水経路１２の入口側経路１２ａ、ラジエータ冷却水経路１４の入口側経路１４ａの接続部には、切換弁２０が配置されている。なお、図１には、２つの弁体が記載されているが、実際は、図２及び図４Ａ～図４Ｃの各断面図に示すように、単一の弁体２２を備えている。
　この切換弁２０の弁体２２は、図３に示すＤＣモータ２４により回転駆動されるようになっている。ＤＣモータ２４は、モータ２４ａと、このモータ２４ａの軸に直結されたウオームギヤ２４ｂを備え、このウオームギヤ２４ｂのウオームホイールには、上述した弁体２２が結合され、弁体２２が回転駆動される。
　次に、図１に示すように、制御ユニット２６が設けられ、この制御ユニット２６には、後述するエンジンの自動停止を行うための自動停止制御ユニット２８を有する。この自動停止制御ユニット２８は、エンジンを自動停止させるための自動停止制御部３０及び再始動制御部３２を備えている。
　制御ユニット２６は、さらに、排気バルブ周辺温度を推定する排気バルブ周辺温度推定部３４、及び、切換弁２０の開度を制御する切換制御部３６を有する。
　次に、図４Ａ乃至図４Ｃにより、切換弁２０の切換え動作（切換え操作）について説明する。切換弁２０は、弁体２２を備え、この弁体２２には、２つの切欠部２２ａ，２２ｂが形成され、これらの切欠部２２ａ，２２ｂを通って冷却水が流れるようになっている。
　図４Ａは、切換弁２０の弁体２２の開度が０度の場合を示しており、この開度では、エンジン１の冷却水がエンジン内冷却水経路１０を流れ、冷却水がヒータコア冷却水経路１２とラジエータ冷却水経路１４の何れにも流れない状態となっている。この切換弁２０の開度位置により、エンジンの始動時等の冷間運転時において、冷却水の温度が上昇する。
　図４Ｂは、切換弁２０の弁体２２の開度が５９度の場合を示しており、この開度では、エンジン１の冷却水がエンジン内冷却水経路１０及びヒータコア冷却水経路１２を流れ、冷却水がラジエータ冷却水経路１４に流れない状態となっている。この切換弁２０の開度位置により、エンジンの半暖機運転時においてヒータコアへの熱供給がなされる。
　図４Ｃは、切換弁２０の弁体２２の開度が１１９度の場合を示しており、この開度では、エンジン１の冷却水がエンジン内冷却水経路１０、ヒータコア冷却水経路１２、ラジエータ冷却水経路１４に流れる状態となっている。この切換弁２０の開度位置により、エンジンの暖機運転時においてヒータコアにより保温とラジエータによる冷却が両立する。
　次に、図１に示された制御ユニット２６の自動停止制御ユニット２８について説明する。エンジンの自動停止は、アイドリングストップ制御と呼ばれ、それ自体は周知技術である。そのため、ここでは、自動停止制御ユニット２８の概要のみを説明する。
　先ず、自動停止制御ユニット２８の自動停止制御部３０は、エンジンの運転中に、予め定められたエンジンの自動停止条件が成立したか否かを判定し、成立した場合には、エンジンを自動停止させる制御を実行する。
　自動停止制御ユニット２８の再始動制御部３２は、エンジンが自動停止した後、予め定められた再始動条件が成立したか否かを判定し、成立した場合に、エンジンを自動的に再始動させる制御を実行する。
　ここで、自動停止制御部３０における自動停止条件は、例えば、車両が停止状態にあること、アクセルペダルの開度がゼロであること、ブレーキペダルが踏み込まれていること、エンジンが暖機運転状態であること、バッテリの残容量が所定値以上であること、エアコンの負荷が比較的少ないこと等である。自動停止制御部３０は、これらの複数の条件の全てが揃ったときに、自動停止条件が成立したと判定し、自動停止を実行する。
　再始動制御部３２における再始動条件は、例えば、ブレーキペダルがリリースされたこと、アクセルペダルが踏み込まれたこと、エンジンの冷却水温が所定値未満になったこと、バッテリの残容量の低下量が許容値を超えたこと、エンジンの停止時間（自動停止後の経過時間）が所定の自動停止期間（例えば２分間）を経過したこと、エアコン作動の必要性が生じたこと、等である。再始動制御部３２は、これらの複数の条件の少なくとも１つが成立したときに、再始動条件が成立したと判定し、再始動を実行する。
　エンジンの始動時等の冷間運転時であっても、エンジン始動時の冷却水温度がマイナス以下となるようなとき、シリンダブロックが低温にも係わらず、シリンダヘッドが高温となる場合がある。このような場合、両者の熱膨張率が異なることにより、エンジン全体が逆台形形状に変形し、エンジンの信頼性が低下することがある。このため、本実施形態では、以下説明するように、シリンダヘッドの排気バルブ周辺温度を推定するようにしている。なお、シリンダヘッドに温度センサを取り付け、直接、排気バルブ周辺温度（排気バルブ間温度）を検出するようにしてもよい。
　図５により、シリンダヘッドの排気バルブ周辺温度の推定の手順を説明する。
　図５に示すように、排気バルブ周辺温度推定部３４は、エンジン回転数（ｒｐｍ）、空気充填効率（シリンダ内空気量）、エンジン回転数、空気充填効率等のエンジンの運転条件に応じて算出される燃料噴射量、エンジン回転数、空気充填効率等のエンジンの運転条件に応じて算出される点火タイミングから、各シリンダにおける発生熱量を算出する。次に、この各シリンダの発生熱量をシリンダブロックとシリンダヘッドに分配する。このシリンダヘッドにおける発生熱量から、排気バルブ３８周辺である複数の排気バルブ３８間の温度を推定する。ここで、複数の排気バルブ３８間の温度は、シリンダヘッドにおいて最も高温となる領域（図５に示すＡの領域）の温度であり、正確に、シリンダヘッドにおける熱変形量を推察することができる。
　次に、図６により、本実施形態によるエンジンの冷却装置における切換２０弁の切換え操作の際の制御内容を説明する。図６においてＳは、各ステップを示す。
　先ず、Ｓ１において、各種信号として、イグニッションキーのＯＮ／ＯＦＦを示すキー信号及び冷却水温度を示す信号を読み込むと共に、排気バルブ３８間温度を推定するために必要な信号であるエンジン回転数、空気充填効率等を読み込む。
　次に、Ｓ２において、イグニッションキーであるキーがＯＮか否かを判定する。キーＯＮでなければ、エンジンが始動していないので、Ｓ３に進み、切換弁を全開の状態に設定する。切換弁が全開の状態とは、図４Ｃに示す開度１１９度の状態であり、冷却水が、エンジン内循環経路１０、ヒータコア冷却水経路１２、ラジエータ冷却水経路１４の全てに流れるようになっている。
　次に、Ｓ４により、Ｓ２で判定されたキーＯＮが、図６のフロー制御の実行中、初めてのキーＯＮ信号であるか否か、即ち、エンジンが始動時であるか否かを判定する。より具体的には、繰り返し実行されるフロー処理における、Ｓ１及びＳ２の各処理の一つ前（前回）の処理時点において、Ｓ１で読み込んだキー信号（前回キー）がＯＦＦであるか否かを判定する。Ｓ４で前回キーＯＦＦと判定されない場合（前回キーもキーＯＮ）は、キーＯＮが継続されているので、後述するＳ５およびＳ６を行わない。
　Ｓ２でキーＯＮと判定され、且つ、Ｓ４で前回キーＯＦＦと判定された場合は、エンジンが始動して冷間運転時であるので、Ｓ５に進み、切換弁を全閉の状態に設定する。切換弁が全閉の状態とは、図４Ａに示す開度０度の状態であり、冷却水が、エンジン内循環経路１０のみに流れるようになっている。
　次に、Ｓ６に進み、始動時水温に応じた切換え開始水温αを設定する。
　この切換え開始水温αは、図７に示すように、始動時水温が－１０度以上の場合には、５０度である。また、始動時水温が－１０未満の場合には、図７に示すように、切換え開始水温αは、５０度より低い温度となる。このように、本実施形態では、切換え開始水温αは、一定値ではなく、エンジン始動時の冷却水温度により、切換え開始水温αの値を変化させている。
　次に、Ｓ７に進み、排気バルブ間の温度を推定する。この排気バルブ間の温度は、上述した図５に示された手順により算出して推定される。
　次に、Ｓ８に進み、エンジンが自動停止中であるか否かを判定する。このエンジンが自動停止中か否かの判断は、上述した自動停止制御ユニット２８の自動停止制御部３０及び再始動制御部３２からの信号により判定する。
　自動停止中の場合には、Ｓ９に進み、切換弁の開度を現在の開度に保持（固定）する。この場合には、切換弁の開度が図４Ａに示す全閉状態で保持される。
　次に、Ｓ８において、自動停止中でないと判定された場合には、Ｓ１０に進み、冷却水温度がＳ６で設定した切換開始温度α（例えば５０℃）より大きいか否かを判定する。冷却水温度が切換開始温度α以下の場合には、Ｓ１１に進み、排気バルブ間の温度が所定温度（例えば１５０℃）より大きいか否かを判定する。ここで、排気バルブ間の温度は、Ｓ７において推定された温度である。なお、排気バルブ間の温度として、上述したように、シリンダヘッドに取り付けた温度センサにより排気バルブ周辺温度（排気バルブ間の温度）を検出するようにしても良い。
　Ｓ１０において、冷却水温度が切換開始温度αより大きいと判定された場合には、Ｓ１２に進み、切換弁を開度５９度に切り換える。この切換弁が開度５９度の状態とは、図４Ｂに示す状態であり、冷却水が、エンジン内循環経路１０及びヒータコア冷却水経路１２に流れ、ラジエータ冷却水経路には流れないようになっている。
　Ｓ１１において、排気バルブ間の温度が所定温度（例えば１５０℃）より大きいと判定された場合には、同様に、Ｓ１２に進む。Ｓ１２において、同様に、切換弁を開度５９度に切り換える。Ｓ１１において、排気バルブ間の温度が所定温度（例えば１５０℃）より大きいと判定さない場合には、Ｓ１に戻る。
　このように、本実施形態においては、エンジンが冷間状態、即ち、冷却水温度が切換開始温度α（例えば５０℃）以下の場合であっても、排気バルブ間の温度が所定温度（例えば１５０℃）より大きい場合には、切換弁を開度５９度に切り換え、それにより、冷却水をヒータコア冷却水経路１２に流し、冷却水の温度を低下させることができるようになっている。
　次に、Ｓ１３に進み、Ｓ８と同様に、エンジンが自動停止中であるか否かを判定する。自動停止中の場合には、Ｓ１４に進み、切換弁の開度を現在の開度（５９度）に保持（固定）する。この場合には、切換弁の開度が図４Ｂに示す５９度に保持される。
　次に、Ｓ１３において、自動停止中でないと判定された場合には、Ｓ１５に進み、冷却水温度が所定温度（例えば９０℃）より大きいか否かを判定する。冷却水温度が９０℃以下の場合には、Ｓ１に戻る。冷却水温度が９０℃より大きい場合には、Ｓ１６に進む。
　Ｓ１６においては、切換弁は、冷却水温度が所定の目標温度となるように、その開度がフィードバック制御される。このとき、切換弁２０は、開度５９度（図４Ｂに示された開度）～開度１１９度（図４Ｃに示された開度）の間の開度となるように制御される。切換弁２０の開度が大きくなるほど冷却水のラジエータ冷却水経路２０へ流れる割合が大きくなるので、その分、冷却水の水温が低下するようになっている。
　次に、Ｓ１７に進み、Ｓ８及びＳ１３と同様に、エンジンが自動停止中であるか否かを判定する。自動停止中の場合には、Ｓ１８に進み、切換弁の開度を現在の開度（Ｓ１６においてフィードバック制御により設定された開度）に保持（固定）する。この場合には、切換弁の開度が現在の開度に保持される。
　上述した図６に示した切換弁の制御では、Ｓ９、Ｓ１４、Ｓ１８において、自動停止中は、切換弁の開度を現在の開度に保持（固定）するようにしているが、本実施形態は、これに限定されない。例えば、切換弁の開度を微少量だけ調整するようにしてもよい。この場合にも、自動停止中に、切換弁を切換え操作しても、乗員の耳障りとなるような音の発生を制限することができる。
　また、本実施形態では、上述したように、エンジンが冷間状態、即ち、冷却水温度が切換開始温度α（例えば５０℃）以下の場合であっても、排気バルブ間の温度が所定温度（例えば１５０℃）より大きい場合には、切換弁を開度５９度に切り換えて、冷却水の温度を低下させる例を示したが、これに限定されない。例えば、変形例として、排気バルブ間の温度が所定温度（例えば１５０℃）より大きい場合、切換弁を１１９度に切り換え、冷却水をヒータコア冷却水経路１２及びラジエータ冷却水経路１４に流し、冷却水の温度をさらに低下させるようにしても良い。
　次に、上述した本実施形態によるエンジンの冷却装置の作用効果を説明する。
　先ず、本実施形態によるエンジンの冷却装置は、エンジン１を冷却する冷却水をエンジン内で循環させるエンジン内冷却水経路１０と、冷却水をエンジン１とヒータコア６との間で循環させるヒータコア冷却水経路１２と、冷却水をエンジン１とラジエータ８との間で循環させるラジエータ冷却水経路１４と、を備え、切替弁制御部３６により、切換弁２０を、エンジンの冷却水温度が例えば５０℃（第１設定値）以下のとき冷却水の流れをエンジン内冷却水経路１０に切り換え、エンジンの冷却水温度が５０℃（第１設定値）より大きいとき冷却水の流れをヒータコア冷却水経路１２及び／又はラジエータ冷却水経路１４に切換えるようにしている。
　しかしながら、エンジンの冷却水温度が例えば５０℃（第１設定値）以下のときでも、排気バルブ周辺の温度が例えば１５０℃より大きくなったとき、切換弁２４をヒータコア冷却水経路１２及び／又はラジエータ冷却水経路１４に切換え、冷却水を冷却して温度を低下させるようにしている。
　この結果、本実施形態によれば、冷却水がエンジン内冷却水経路１０を流れるエンジン冷間運転時に排気バルブ周辺の温度が例えば１５０℃より大きい値の高温となっても、冷却水をヒータコア冷却水経路１２及び／又はラジエータ冷却水経路１４に切換えて流すようにしたので、冷却水はこれらの冷却水経路１２，１４において熱交換により冷却され、排気バルブ周辺の温度上昇を抑制することができ、それにより、エンジンの信頼性低下を防止することができる。
　本発明の実施形態によるエンジン冷却装置においては、切換制御部３６が、切換弁２０がエンジン内冷却水通路１０に切り換えられた状態でも、排気バルブ周辺の温度が例えば１５０℃より大きい値の高温になったとき、切換弁２０をヒータコア冷却水経路１２に切り換えて、冷却水をヒータコア冷却水経路に流すようにしたので、冷却水はヒータコア冷却水経路１２において冷却され、排気バルブ周辺の温度上昇を抑制することができ、それにより、エンジンの信頼性低下を防止することができる。
　本発明の実施形態によるエンジンの冷却装置においては、複数の排気バルブ間の温度を検出又は推定するので、より正確に排気バルブ周辺の温度を検出又は推定することができ、切換弁の切換え操作をより正確に行うことができる。
　本発明の実施形態によるエンジンの冷却装置においては、エンジンの運転状態を示すパラメータに基づいて排気バルブ周辺温度を推定するので、高価な温度センサを用いなくても、排気バルブ周辺温度を検出することができる。
　本発明の実施形態によるエンジンの冷却装置においては、切換制御部３６が、自動停止制御部３０によりエンジン１が自動停止しているとき、切換弁２０によるエンジン１の冷却水温度に応じたエンジン内冷却水経路１０、ヒータコア冷却水経路１２、ラジエータ冷却水経路１４の切換え操作及び切換弁２０の開度の調整を制限するので、エンジン１が自動停止しているとき、切換弁２０の切換え操作時に生じる耳障りな音の発生を抑制することができる。
　本発明の実施形態によるエンジンの冷却装置においては、切換制御部３６が、エンジン１が自動停止しているとき、切換弁２０を自動停止前の切換状態の開度に保持するので、エンジン１が自動停止しているとき、切換弁２０の切換え操作時に生じる耳障りな音の発生を確実に防止することができる。
　本発明の実施形態によるエンジンの冷却装置においては、再始動制御部３２が、エンジン１が自動停止してから所定の自動停止期間（例えば２分間）が経過したとき、エンジン１を再始動するので、エンジン１の冷却水の温度変化が少なく、冷却水経路１０、１２、１４の切換え操作に制御に影響を与えることがない。
　本発明の実施形態によるエンジンの冷却装置においては、切換制御部３６が、冷却水の流れを切換弁２０により、冷却水温度が例えば５０℃（第１設定値）よりも低いときエンジン内冷却水経路１０に切換え、冷却水温度が第１設定値より大きく且つ第１設定値よりも高く設定された例えば９０℃（第２設定値）以下のときヒータコア冷却水経路１２に切換え、冷却水温度が第２設定値より大きいときヒータコア冷却水経路１２及び／又はラジエータ冷却水経路１４に切り換えるようにしているので、エンジンの冷却水を最適な状態に制御することができる。
　１　エンジン
　２　シリンダブロック
　４　シリンダヘッド
　６　ヒータコア
　８　ラジエータ
１０　エンジン内冷却水経路
１２　ヒータコア冷却水経路
１４　ラジエータ冷却水経路
１６　出口側水温センサ
１８　ウオータポンプ
２０　切換弁
２２　弁体
２４　ＤＣモータ
２６　制御ユニット
２８　自動停止制御ユニット
３０　自動停止制御部
３２　再始動制御部
３４　排気バルブ周辺温度推定部
３６　切換制御部
３８　排気バルブ

Claims (7)

  1. 　エンジンを冷却する冷却水をエンジン内で循環させる第１冷却水経路と、
    　上記冷却水をエンジンとエンジン外部の熱交換器との間で循環させる第２冷却水経路と、
    　上記冷却水の流れを上記第１冷却水経路及び第２冷却水経路に切り換える切換弁と、
    　この切換弁を、エンジンの冷却水温度が第１設定値以下のとき冷却水の流れを第１冷却水経路に切り換え、エンジンの冷却水温度が第１設定値より大きいとき冷却水の流れを第２冷却水経路に切り換える切換制御手段と、を有するエンジンの冷却装置であって、
    　エンジンの排気バルブ周辺の温度を検出又は推定する排気バルブ周辺温度検出手段を有し、
    　上記切換制御手段は、上記切換弁が第１冷却水経路に切り換えられた状態において、上記排気バルブ周辺温度検出手段により検出された排気バルブ周辺の温度が所定温度より大きいとき、上記切換弁を第２冷却水経路に切り換えることを特徴とするエンジンの冷却装置。
  2. 　上記第２冷却水経路は、冷却水をエンジンとヒータコアとの間で循環させるヒータ冷却水経路と、
    　冷却水をエンジンとラジエータとの間で循環させるラジエータ冷却水経路と、を備え、　上記切換制御手段は、上記切換弁が第１冷却水経路に切り換えられた状態において、上記排気バルブ周辺温度検出手段により検出された排気バルブ周辺の温度が所定温度より大きいとき、上記切換弁をヒータコア冷却水経路に切り換える、請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
  3. 　上記切換制御手段は、上記切換弁を、エンジンの冷却水温度が上記第１設定値以下のとき冷却水の流れを第１冷却水経路に切り換え、エンジンの冷却水温度が上記第１設定値より大きく且つ上記第１設定値よりも高い第２設定値以下のとき冷却水の流れをヒータコア冷却水経路に切り換え、エンジンの冷却水温度が上記第２設定値よりも大きいとき冷却水の流れをヒータコア冷却水経路及びラジエータ冷却水経路に切り換え、
    　上記切換制御手段は、上記切換弁が第１冷却水経路に切り換えられた状態において、上記排気バルブ周辺温度検出手段により検出された排気バルブ周辺の温度が所定温度より大きいとき、上記切換弁をヒータコア冷却水経路及びラジエータ冷却水経路に切り換える、請求項２に記載のエンジンの冷却装置。
  4. 　上記排気バルブ周辺温度検出手段は、複数の排気バルブ間の温度を検出又は推定する、請求項１乃至３の何れか１項に記載のエンジンの冷却装置。
  5. 　上記排気バルブ周辺温度検出手段は、エンジンの運転状態を示すパラメータに基づいて排気バルブ周辺温度を推定する、請求項１乃至４の何れか１項に記載のエンジンの冷却装置。
  6. 　上記排気バルブ周辺温度検出手段は、エンジンの運転状態を示すパラメータに基づいて発生熱量を算出し、この算出された発生熱量をシリンダヘッド及びシリンダブロックに分配し、このシリンダヘッドに分配された発生熱量からエンジンの排気バルブ周辺温度を推定する、請求項５に記載のエンジンの冷却装置。
  7. 　上記切換制御手段において上記切換弁を第１冷却水経路及び第２冷却水経路に切り換えるエンジンの冷却水温度の上記第１設定値は、エンジン始動時の冷却水温度に基づいて設定される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のエンジンの冷却装置。
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