JP2019039339A - 内燃機関冷却制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】減筒運転から全筒運転への切替え後におけるＥＧＲガス温度の上昇を抑制する。
【解決手段】通常気筒５ａと熱交換可能に隣接した領域を有してＥＧＲクーラ３２に冷却水を流通させる通常流路４０ａと、休止可能気筒５ｂと熱交換可能に隣接した領域を有してＥＧＲクーラ３２に冷却水を流通させる休止可能流路４０ｂと、を有するエンジン１に適用される冷却制御装置。通常流路４０ａに設けられた冷却水開閉弁４３ａによって、通常流路４０ａへの冷却水の流量を、全筒運転中及び減筒運転中には第１の流量とすると共に、減筒運転中であっても全筒運転への切替え要求があった場合には、休止可能気筒５ｂの燃焼を開始させるよりも前の所定の待機時間ｔｗにわたり、第１の流量よりも小さい第２の流量とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の気筒を有し且つその一部の気筒が作動を休止可能に構成されている内燃機関への冷却水の流通及び遮断を制御する内燃機関冷却制御装置に関する。

一般に内燃機関では、運転温度を所定範囲内に維持するために、各気筒に隣接するシリンダブロック内のウォータジャケットに冷却水を流通させて、気筒を冷却するように構成されている。近年、燃費を向上させるために、車両走行中に一部の気筒の作動を休止させることが行われている。作動が休止している気筒では、燃料供給を停止すると共に、吸気弁及び排気弁を閉状態に保ち、気筒内で燃焼が起こらないようにしている。さらに、例えば特許文献１及び特許文献２に記載の内燃機関では、作動を休止できる気筒（以下適宜「休止可能気筒」という）が休止している間の無駄な冷却を回避しウォーターポンプの消費エネルギを抑制するために、ウォータジャケット内に隔壁を設けてこれを各気筒の周囲の領域ごとに区分すると共に、休止可能気筒に向けた冷却水の供給を遮断可能としている。そして、休止可能気筒内での燃焼が停止されている状態（以下適宜「減筒運転」という）では、休止可能気筒への冷却水の供給を停止させている。

特開２０１３−８７７５８号公報 特開２０１３−８７７５９号公報

休止可能気筒が休止している間は、気筒内で燃焼が生じない。特許文献１に記載の内燃機関では、減筒運転から、全ての気筒が運転している状態（以下適宜「全筒運転」という）に移行した際の休止可能気筒の燃焼室温度の上昇を妨げないようにするため、全筒運転への復帰直後も、休止可能気筒への冷却水の供給を遮断している。

他方、特許文献２に記載の内燃機関では、全筒運転に移行する前に休止可能気筒の燃焼室温度を上昇させておくために、全筒運転への復帰直前に、休止可能気筒への冷却水の供給を再開させている。

ところで、特許文献１及び特許文献２に記載の内燃機関では、複数の気筒のうち休止可能気筒を除いた残余の気筒（以下適宜「通常気筒」という）への冷却水の水量を、休止可能気筒から独立して制御する構成は採用されていない。

しかし、通常気筒及び休止可能気筒と熱交換可能に隣接した領域を通じてＥＧＲクーラに冷却水を流通させる流路を有する内燃機関では、気筒の作動状態がＥＧＲクーラの冷却性能に影響しうる。具体的には、減筒運転から全筒運転への切替えの際には、排気ガス流量が急増する一方、減筒運転中に休止可能気筒に冷却水を供給しない場合には、全筒運転への切替え後に休止可能気筒を経由した低温の冷却水がＥＧＲクーラに到達するまでに遅れが存在する。このため、減筒運転から全筒運転への切替えの直後にＥＧＲクーラによる冷却が一時的に不足となり、ＥＧＲクーラ通過後のＥＧＲガス温度が上昇し、吸気温度が上昇して気筒の壁体温度を上昇させてしまう。その結果、燃焼温度が過大となってディーゼルノックとＮＯｘが増大してしまうという問題があった。

上記問題に鑑み、本発明は、ウォータジャケットを経由してＥＧＲクーラに冷却水を流通させるようにした内燃機関において、減筒運転から全筒運転への切替え後におけるＥＧＲガス温度の上昇を抑制しうる内燃機関冷却制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明に係る内燃機関冷却制御装置の特徴構成は、
複数の気筒を有し、全ての気筒内で混合気の燃焼が実施される全筒運転と、一部の気筒である休止可能気筒内での燃焼が停止され残余の気筒である通常気筒内で燃焼が実行される減筒運転との間で切り替え可能に構成され、かつ、排気ガスの一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ通路内の排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラと、前記通常気筒と熱交換可能に隣接した領域を有して前記ＥＧＲクーラに冷却水を流通させる通常流路と、前記休止可能気筒と熱交換可能に隣接した領域を有して前記ＥＧＲクーラに冷却水を流通させる休止可能流路と、を有する内燃機関に適用される冷却制御装置であって、
冷却水の流通を調節するように前記通常流路に設けられた通常流路調節部と、
前記通常流路調節部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記通常流路への冷却水の流量を、全筒運転中及び減筒運転中には第１の流量とすると共に、減筒運転中であっても全筒運転への切替え要求があった場合には、前記休止可能気筒の燃焼を開始させるよりも前の所定の待機時間にわたり、前記第１の流量よりも小さい第２の流量とするように構成されている点にある。

このような特徴構成とすれば、制御部は、通常流路への冷却水の流量を、全筒運転中及び減筒運転中には第１の流量とすると共に、減筒運転中であっても全筒運転への切替え要求があった場合には、休止可能気筒の燃焼を開始させるよりも前の所定の待機時間にわたり、前記第１の流量よりも小さい第２の流量とするので、全筒運転の開始の直前に通常気筒を経由してＥＧＲクーラに供給される高温の冷却水の流量が減少させられ、これによってＥＧＲクーラ内の冷却水温の上昇が抑制される。したがって、全筒運転の開始後にＥＧＲクーラを通過するガス流量が急増しても、ＥＧＲガス温度の上昇を抑制することができる。

また、本発明に係る内燃機関冷却制御装置においては、
前記内燃機関は、前記休止可能気筒と熱交換可能に隣接した領域を通じて前記ＥＧＲクーラに冷却水を流通させる休止可能流路を更に有し、
内燃機関冷却制御装置は、前記冷却水の流通を調節するように前記休止可能流路に設けられた休止可能流路調節部を更に備え、
前記制御部は、前記休止可能流路への冷却水の流量を、全筒運転中には第３の流量とし、減筒運転中には遮断状態とすると共に、減筒運転中であっても全筒運転への切替え要求があった場合には、前記休止可能気筒の燃焼を開始させるよりも前の所定の増量時間にわたり、前記冷却水を前記遮断状態よりも大きい第４の流量とすると好適である。

このような構成にすれば、休止可能気筒の燃焼を開始させるよりも前の所定の増量時間にわたり、冷却水が増量されるので、全筒運転の開始後におけるＥＧＲガス温度の上昇を更に効果的に抑制することができる。

本発明によれば、ウォータジャケットを経由してＥＧＲクーラに冷却水を流通させるようにした内燃機関において、減筒運転から全筒運転への切替え後におけるＥＧＲガス温度の上昇を抑制することができる。

本発明の実施形態である内燃機関冷却制御装置の構成及び制御系を示す機能ブロック図である。 減筒運転及び全筒運転に係る各条件の成立から実行までの流れを示すフローチャートである。 本実施形態の内燃機関冷却制御装置の制御状態とＥＧＲクーラ内の冷却水温の推移を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関冷却制御装置の構成及び制御系を示す。エンジン１は、車両（図示せず）に搭載された多気筒内燃機関である。本実施形態において、車両はトラック等の大型車両であり、これに搭載される車両動力源としてのエンジン１は直列４気筒ディーゼルエンジンである。しかしながら、車両および内燃機関の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジン１はガソリンエンジンであってもよい。

エンジン１は、エンジン本体２と、エンジン本体２に接続された吸気通路３および排気通路４と、ターボチャージャ１４と、燃料噴射弁３７とを備える。エンジン本体２は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。

吸気通路３は、エンジン本体２のシリンダヘッドに接続された吸気マニホールド１０と、吸気マニホールド１０の上流端に接続された吸気管１１とにより主に画成される。吸気マニホールド１０は、吸気管１１から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管１１には、上流側から順に、エアクリーナ１２、エアフローメータ１３、ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４Ｃ、インタークーラ１５、および電子制御式の吸気スロットルバルブ１６が設けられる。エアフローメータ１３は、エンジン１の単位時間当たりの吸入空気量すなわち吸気流量を検出するためのセンサであり、マスエアフロー（ＭＡＦ）センサ等とも称される。

排気通路４は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された排気マニホールド２０と、排気マニホールド２０の下流側に接続された排気管２１とにより主に画成される。排気マニホールド２０は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合させる。排気管２１、もしくは排気マニホールド２０と排気管２１の間には、ターボチャージャ１４のタービン１４Ｔが設けられる。タービン１４Ｔより下流側の排気通路４には、排気スロットルバルブ１７及び排気後処理装置２２が設けられる。排気後処理装置の内部には、上流側から順に、酸化触媒、フィルタ、選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ）およびアンモニア酸化触媒が配置される。

エンジン１は更に、ＥＧＲ装置３０を備える。ＥＧＲ装置３０は、排気通路４内（特に排気マニホールド２０内）の排気ガスの一部（ＥＧＲガスという）を吸気通路３内（特に吸気マニホールド１０内）に還流させるためのＥＧＲ通路３１と、ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスを冷却する水冷式のＥＧＲクーラ３２と、ＥＧＲガスの流量を調節するためのＥＧＲ弁３３とを備える。

エンジン本体２が有する４つのシリンダのうち、＃１及び＃４が通常気筒５ａであり、＃２及び＃３が休止可能気筒５ｂである。本実施形態に係るエンジン１は、吸気弁及び排気弁（いずれも図示せず）の動作を制御するための可変動弁機構３６を備えている。可変動弁機構３６は、吸気弁及び排気弁の開弁時期及びリフト量を可変とする機能のほか、減筒運転の際に通常気筒５ａの吸気弁及び排気弁の動作を維持しながら、休止可能気筒５ｂの吸気弁及び排気弁を閉状態で停止させる機能を有する。なお、２つの休止可能気筒５ｂは、互いに独立して休止及び再作動させることができるように構成しても良い。

各燃焼室で発生した燃焼エネルギの一部は、熱として壁体に残留する。壁体に残留する残留熱による壁体高熱化を防止するために、冷却水循環用流路（以下単に流路とも称する）４０が設けられており、その内部には冷却水が流通されている。

エンジン本体２のシリンダブロックには、冷却水が内部に流通されるウォータジャケット４１が設けられている。ウォータジャケット４１は、各気筒と熱交換可能に形成されている。ウォータジャケット４１の内部には、通常気筒５ａと休止可能気筒５ｂとの間で冷却水の流通を遮断するように、隔壁４２が設けられている。これら隔壁４２によってウォータジャケット４１内が、通常気筒５ａと熱交換可能に隣接した領域と、休止可能気筒５ｂと熱交換可能な領域とに区分されている。なお本実施形態では２つの休止可能気筒５ｂの間には隔壁を設けていないが、これを設けても良い。

流路４０は、主にエンジン本体２のシリンダヘッドブロック内に配置され、ウォータジャケット４１に向けて開口した流入口及び流出口を有する。流路４０には、電動ポンプ４３、ラジエータ４４及びＥＧＲクーラ３２が設けられている。電動ポンプ４３は不図示の電気モータを駆動源としており、エンジン１のクランクシャフトの回転とは無関係に駆動可能であるが、クランクシャフトからの動力によって駆動される機械式のものであっても良い。電動ポンプ４３は、ラジエータ４４に接続されている流路４０を流れる冷却水を吸引して、ウォータジャケット４１に供給する。冷却水は、ウォータジャケット４１の内部を流通する際にシリンダ壁から熱を吸収してその水温を上昇させることにより、壁体温度を低下させる。また冷却水は、ＥＧＲクーラ３２を通過する際にＥＧＲ通路３１内の排気ガスから熱を吸収する。水温が上昇した冷却水はラジエータ４４を流通する際に熱を放出してその水温を下げる。流路４０には、ウォータジャケット４１を通過した後の冷却水の温度を検出する冷却水温センサ４５が設けられている。

流路４０は、ウォータジャケット４１と接続する流入口の上流側で分岐して、ウォータジャケット４１と共に通常流路４０ａ及び休止可能流路４０ｂを形成している。通常流路４０ａを流通する冷却水は、ウォータジャケット４１における各通常気筒５ａと熱交換可能に隣接した領域を流通する。休止可能流路４０ｂを流通する冷却水は、ウォータジャケット４１における各休止可能気筒５ｂと熱交換可能に隣接した領域を流通する。通常流路４０ａと休止可能流路４０ｂは、ウォータジャケット４１と接続する流出口の下流側で合流して再び単一の流路４０を形成する。なお、流路４０ａ、４０ｂは、冷却水の流れが平面視における各気筒５ａ，５ｂの両側面に向かうように、更に２つずつに分岐している。

通常気筒５ａに隣接する通常流路４０ａにおけるウォータジャケット４１の上流側には、冷却水のウォータジャケット４１への流量が電気的に調節可能な冷却水開閉弁４３ａが設けられている。休止可能気筒５ｂに隣接する休止可能流路４０ｂにおけるウォータジャケット４１の上流側には、冷却水のウォータジャケット４１への流量が電気的に調節可能な冷却水開閉弁４３ｂが設けられている。冷却水開閉弁４３ａ，４３ｂは、それぞれ本発明における通常流路調節部及び休止可能流路調節部に相当し、モータあるいはソレノイドなどのアクチュエータを有する。冷却水開閉弁４３ａは、冷却水の流量を全開及び全閉（遮断）の間で無段階あるいは多段階に調節することができる。冷却水開閉弁４３ｂは、全開及び全閉（遮断）の２位置で動作する。なお本実施形態では、冷却水開閉弁４３ａ，４３ｂは気筒５ａ，５ｂのウォータジャケット４１の上流側に設けたが、これはウォータジャケット４１に流入する前の低温の冷却水を開閉する方が、冷却水開閉弁４３ａ，４３ｂの耐熱性の観点でより好ましいからである。ただし、これら冷却水開閉弁４３ａ，４３ｂを気筒５ａ，５ｂのウォータジャケット４１の下流側に設けてもよい。また冷却水開閉弁４３ａ，４３ｂはエンジン本体２の排気側に設けたが、吸気側に設けても良い。

この内燃機関冷却制御装置１で採用されている制御系の中核要素としての制御ユニット５０は、ＥＣＵと称されるものであり、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することで、エンジン１の制御に関する種々の機能を作り出す。上述したエアフローメータ１３及び冷却水温センサ４５に加え、不図示のクランクシャフトの近傍に設けられ回転速度を検出するクランク角センサ５１、アクセルペダルの開度を検出するためのアクセル開度センサ５２、不図示の駆動輪の近傍に設けられ車両の走行速度を検出する車速センサ５３などの各種センサの検出信号が、制御ユニット５０に入力される。また制御ユニット５０は制御信号を出力し、可変動弁機構３６、燃料噴射弁３７、ＥＧＲ弁３３、吸気スロットルバルブ１６、排気スロットルバルブ１７を制御することに加え、さらに、電動ポンプ４３、冷却水開閉弁４３ａ，４３ｂなどの動作を制御する。

本実施形態では、制御ユニット５０は、エンジン１が作動しているときに、クランク角センサ５１、アクセル開度センサ５２、車速センサ５３等の検出信号に基づいて、燃料噴射弁３７の噴射量を制御し、かつ可変動弁機構３６の動作を制御して休止可能気筒５ｂを休止状態あるいは作動状態にさせる。例えば、渋滞中に低速度で発進、停止を繰り返しているときのようにエンジン１に対する負荷トルクが小さいときや、一定速度での走行を一定時間以上継続しているときのように負荷トルクの変動が小さいときには、燃費を向上させるために、休止可能気筒５ｂが休止させられる。作動が休止している気筒では、吸気弁及び排気弁を閉状態に保ち、気筒内で燃焼が起こらないようにしている。

そして制御ユニット５０は更に、冷却水開閉弁４３ａ，４３ｂの開閉を制御する。減筒運転中には、休止可能気筒５ｂへの冷却水の供給を停止させ、これによって、休止可能気筒５ｂが休止している間の無駄な冷却を回避してウォーターポンプ４３の消費電力が抑制される。

ところで、減筒運転から全筒運転への切替えの際に排気ガス流量が急増する一方、通常気筒及び休止可能気筒と熱交換可能に隣接した領域を通じてＥＧＲクーラに冷却水を流通させる流路を有する内燃機関では、減筒運転中に休止可能気筒に冷却水を供給しない場合には、全筒運転への切替え後に休止可能気筒を経由した低温の冷却水がＥＧＲクーラに到達するまでに遅れが存在する。このため、減筒運転から全筒運転への切替えの直後にＥＧＲクーラによる冷却が一時的に不足となり、ＥＧＲクーラ通過後のＥＧＲガス温度が上昇し、気筒の壁体温度を上昇させてしまう。その結果、燃焼温度が過大となってディーゼルノックとＮＯｘが増大してしまうという問題があった。

そこで本実施形態では、通常流路４０ａへの冷却水の流量を、全筒運転時及び減筒運転時には第１の流量ＦＲ１とすると共に、減筒運転中であっても全筒運転への切替え要求があった場合には、休止可能気筒５ｂの燃焼を開始させるよりも前の所定の待機時間ｔｗにわたり、前記第１の流量ＦＲ１よりも小さい第２の流量ＦＲ２とする。また、これと並行して、休止可能流路４０ｂへの冷却水の流量を、全筒運転時には第３の流量ＦＲ３とし、減筒運転時には遮断状態とすると共に、減筒運転中であっても全筒運転への切替え要求があった場合には、待機時間ｔｗにわたり、冷却水を全筒運転時と同じ流量ＦＲ３（第４の流量）とする。なお、本実施形態では本発明における第４の流量を第３の流量ＦＲ３と等しい値（すなわち、全開状態相当量）としている。

以下、制御ユニット５０において実行される冷却制御処理につき説明する。図２のフローチャートに係る処理は、制御ユニット５０において所定の制御周期Δｔごとに繰り返し実行される。

図２において、まず制御ユニット５０は各センサの検出値を読み込む（Ｓ１０）。ここで読み込まれる検出値には、クランク角センサ５１、アクセル開度センサ５２、車速センサ５３等の検出値が含まれる。

次に制御ユニット５０は、減筒運転条件が成立しているかを判断する（Ｓ２０）。この減筒運転条件は、上述のとおり、例えば渋滞中に低速度で発進、停止を繰り返しているときのように内燃機関に対する負荷トルクが小さい場合や、一定速度での走行を一定時間以上継続しているときのように負荷トルクの変動が小さい場合に成立する。この判断は、クランク角センサ５１、アクセル開度センサ５２及び車速センサ５３の検出信号に基づいて実行される。

減筒運転条件が成立している場合には、ステップＳ２０で肯定され、ステップＳ３０〜Ｓ６０の処理が行われる。まず、休止可能気筒５ｂに連なる冷却水開閉弁４３ｂが全閉となるように制御出力が行われて、休止可能気筒５ｂへの冷却水が停止され（Ｓ３０）、かつ、通常気筒５ａに連なる冷却水開閉弁４３ａが全開となるように制御出力が行われて、通常気筒５ａへの冷却水が流通状態とされる（Ｓ４０）。そして、可変動弁機構３６及び燃料噴射弁３７への制御出力が行われて、休止可能気筒５ｂの動作が停止させられる（Ｓ５０）。すなわち、休止可能気筒５ｂについては、燃料噴射弁３７による燃料噴射が停止されると共に、可変動弁機構３６により吸気弁及び排気弁が全閉状態で停止させられる。以上のとおり、減筒運転の開始の際には、休止可能気筒５ｂの動作の停止と、休止可能気筒５ｂへの冷却水の遮断とが、実質的に同時に行われる。そして、制御ユニット５０における所定のメモリ領域に設けられた減筒フラグがセット（＝１）される（Ｓ６０）。

減筒運転条件が成立しなくなった場合には、ステップＳ２０で否定され、全筒運転への切替え要求があったものとして、ステップＳ７０〜Ｓ１３０の処理が行われる。まず、休止可能気筒５ｂに連なる冷却水開閉弁４３ｂが全開となるように制御出力が行われて、休止可能気筒５ｂへの冷却水が流通状態とされる（Ｓ７０）。

次に制御ユニット５０は、上述した減筒フラグを参照し、同フラグがセットされているかを判断する（Ｓ８０）。そして同フラグがセットされていない（＝０）場合には、通常気筒５ａに連なる冷却水開閉弁４３ａが全開となるように制御出力が行われて、通常気筒５ａへの冷却水が流通状態とされる（Ｓ１２０）。そして、可変動弁機構３６及び燃料噴射弁３７への制御出力が行われて、休止可能気筒５ｂが作動させられる（Ｓ１３０）。すなわち、通常気筒５ａだけでなく休止可能気筒５ｂについても、燃料噴射弁３７による燃料噴射が実行されると共に、可変動弁機構３６により吸気弁及び排気弁が動作させられる。

他方、ステップＳ８０において減筒フラグがセットされている状態は、減筒運転中に全筒運転への切替え要求があったときに生じる。この場合には、次に制御ユニット５０は、全筒運転条件の成立時点から予め定められた待機時間ｔｗが経過したかを判断する（Ｓ９０）。このステップＳ９０で否定、すなわち待機時間ｔｗが経過していない間は、通常気筒５ａに連なる冷却水開閉弁４３ａが、全開と全閉との間である抑制位置となるように制御出力が行われて、通常気筒５ａへの冷却水が流量ＦＲ２に抑制される（Ｓ１００）。この抑制状態は、待機時間ｔｗ（Ｓ９０）が経過するまで継続される。

全筒運転条件の成立時点から待機時間ｔｗが経過すると、ステップＳ９０で肯定され、減筒フラグがリセット（＝０）されると共に（Ｓ１１０）、通常気筒５ａに連なる冷却水開閉弁４３ａが全開となるように制御出力が行われて、通常気筒５ａへの冷却水が流通状態とされる（Ｓ１２０）。そして、可変動弁機構３６及び燃料噴射弁３７への制御出力が行われて、休止可能気筒５ｂが作動させられる（Ｓ１３０）。すなわち、休止可能気筒５ｂについて燃料噴射弁３７による燃料噴射が実行されると共に、可変動弁機構３６により吸気弁及び排気弁が動作させられる。

以上の処理の結果、図３に示されるように、減筒運転条件の成立前（＝ａ）には、ステップＳ２０及びＳ８０での否定を経て、通常流路４０ａ及び休止可能流路４０ｂがいずれも全開（流量ＦＲ１，ＦＲ３）とされ、かつ休止可能気筒５ｂが運転状態にされる（Ｓ７０，Ｓ１２０，Ｓ１３０）。

他方、減筒運転条件が成立すると（ｔ１＝ステップＳ２０で肯定）、休止可能気筒５ｂへの冷却水が停止され（ｂ＝Ｓ３０）、かつ、通常気筒５ａへの冷却水が流通状態とされる（ｃ＝Ｓ４０）。そして、休止可能気筒５ｂの動作が停止させられる（ｄ＝Ｓ５０）。すなわち、休止可能気筒５ｂについては、燃料噴射弁３７による燃料噴射が停止されると共に、可変動弁機構３６により吸気弁及び排気弁が全閉状態で停止させられる。以上のとおり、減筒運転の開始の際には、休止可能気筒５ｂの動作の停止と、休止可能気筒５ｂへの冷却水の遮断とが実質的に同時（ｔ１）に行われる。

このような減筒運転中において、減筒運転条件が成立しなくなった場合には（ｔ２）、全筒運転への切替え要求があったものとして、ステップＳ２０で否定され、休止可能気筒５ｂへの冷却水が流通状態とされる（ｅ＝Ｓ７０）。減筒運転中であった場合（減筒フラグ＝１）には、まず待機時間ｔｗが経過するまでの間にわたり、通常気筒５ａに連なる冷却水開閉弁４３ａが、全開と全閉との間である抑制位置となるように制御出力が行われて、通常気筒５ａへの冷却水が全開位置の場合の流量ＦＲ１よりも小さい流量ＦＲ２に抑制される（ｆ＝Ｓ１００）。その結果、本発明による改良前、すなわち（Ａ）全筒運転への切替え要求の前後で通常流路への流量を変更せず、且つ（Ｂ）全筒運転への切替え要求があると同時に休止可能気筒の動作を開始する場合には、ＥＧＲクーラ３２内の冷却水温Ｔが符号ｇのように上昇していたのに対し、本実施形態では符号ｈのように、ＥＧＲクーラ３２内の冷却水温を抑制することができる。

そして、全筒運転条件の成立時点から待機時間ｔｗが経過すると（ｔ３）、ステップＳ９０で肯定され、通常気筒５ａへの冷却水が流通状態とされ（ｉ＝Ｓ１２０）、休止可能気筒５ｂが作動させられることになる（ｊ＝Ｓ１３０）。

以上のとおり、本実施形態では、制御ユニット５０は、通常流路４０ａへの冷却水の流量を、全筒運転中及び減筒運転中には第１の流量ＦＲ１とすると共に、減筒運転中であっても全筒運転への切替え要求があった場合には、休止可能気筒５ｂの燃焼を開始させるよりも前の所定の待機時間ｔｗにわたり、前記第１の流量ＦＲ１よりも小さい第２の流量ＦＲ２とする。その結果、全筒運転の開始の直前に通常気筒５ａを経由してＥＧＲクーラ３２に供給される高温の冷却水の流量が減少させられ、これによってＥＧＲクーラ３２内の冷却水温Ｔの上昇が抑制される。したがって、全筒運転の開始後にＥＧＲクーラ３２を通過するガス流量が急増しても、ＥＧＲガス温度の上昇を抑制することができる。

また、本実施形態では、制御ユニット５０は、休止可能流路４０ｂへの冷却水の流量を、全筒運転中には第３の流量ＦＲ３とし、減筒運転中には遮断状態とすると共に、減筒運転中であっても全筒運転への切替え要求があった場合には、休止可能気筒５ｂの燃焼を開始させるよりも前の所定の増量時間（本実施形態では、待機時間ｔｗ）にわたり、冷却水を流通状態（流量ＦＲ３：本発明における第４の流量）としたので、休止可能気筒流路４０ｂへの冷却水が増量されることにより、全筒運転の開始後におけるＥＧＲガス温度の上昇を更に効果的に抑制することができる。

なお、上記実施形態では、減筒運転中に全筒運転への切替え要求があった場合に、休止可能気筒５ｂへの冷却水を流通状態（流量ＦＲ３）とする増量時間を、通常流路４０ａへの冷却水の流量を抑制させる待機時間ｔｗと等しく設定したが、増量時間は待機時間ｔｗよりも長くても短くても良い。また、待機時間ｔｗ内における通常流路４０ａへの冷却水の流量を、第１の流量ＦＲ１よりも抑制された範囲内で変化させても良い。

また、上記実施形態では、減筒運転中に全筒運転への切替え要求があった場合に、休止可能気筒５ｂの燃焼を開始させるよりも前の所定の増量時間（本実施形態では、待機時間ｔｗ）にわたり、冷却水を流通状態（流量ＦＲ３）としたが、この増量時間における流量は全開状態に相当する流量ＦＲ３であることは必ずしも必要でなく、遮断状態（流量０）よりも大きい第４の流量であれば良いものであって、その限りにおいて所期の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、全筒運転への切替え要求があった場合に、休止可能気筒５ｂの作動開始に先立って、通常流路４０ａの流量の抑制に加えて、休止可能流路４０ｂの流量をも変更（供給開始）することとしたが、休止可能気筒５ｂの作動開始に先立つ休止可能流路４０ｂへの供給開始は行わない構成としても良い。また、休止可能気筒５ｂの作動開始に先立つ休止可能流路４０ｂへの供給開始の有無を、エンジン負荷や冷却水温Ｔなどの運転状態に応じて決定することとしても良い。例えば、冷却水温Ｔやエンジン負荷が所定の基準値よりも大きい場合にのみ、増量時間中の休止可能流路４０ｂへの冷却水供給を実行することとしても良い。

また、冷却水温Ｔやエンジン負荷が所定の基準値よりも大きい場合には、通常気筒５ａの冷却を優先させるために、全筒運転への切替え要求があった場合における休止可能気筒５ｂの作動開始に先立つ通常流路４０ａの流量の抑制を行わないこととしても良い。

また、上記実施形態では、待機時間ｔｗ、この待機時間ｔｗ中における通常流路４０ａの流量ＦＲ２、及び増量時間中の休止可能流路４０ｂの流量ＦＲ３をいずれも固定値としたが、これらの少なくともいずれかを、冷却水温Ｔやエンジン負荷などの運転状態を示すパラメータに基づいて補正・変更ないし動的に設定することとしても良い。例えば、冷却水温Ｔやエンジン負荷が大きいほど、待機時間ｔｗを長く、流量ＦＲ２を小さく、又は流量ＦＲ３を大きく設定することができる。なお、休止可能気筒５ｂが休止している間の冷却水温Ｔは、例えば制御ユニット５０により、エアフローメータ１３、吸気温センサ４２、クランク角センサ５１、スロットル開度センサ４６、車速センサ５３等の検出信号に基づいて推定することができる。

本発明は、複数の気筒を有し且つその一部の気筒が作動休止可能に構成されている内燃機関への冷却水の流通・遮断ないし流量を制御する内燃機関冷却制御装置に広く適用することができる。

１ 内燃機関
５ａ 通常気筒
５ｂ 休止可能気筒
３２ ＥＧＲクーラ
４０ａ 通常流路
４０ｂ 休止可能流路
４１ ウォータジャケット
４３ａ，４３ｂ 冷却水開閉弁
５０ 制御ユニット

Claims (2)

1. 複数の気筒を有し、全ての気筒内で混合気の燃焼が実施される全筒運転と、一部の気筒である休止可能気筒内での燃焼が停止され残余の気筒である通常気筒内で燃焼が実行される減筒運転との間で切り替え可能に構成され、かつ、排気ガスの一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ通路内の排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラと、前記通常気筒と熱交換可能に隣接した領域を有して前記ＥＧＲクーラに冷却水を流通させる通常流路と、前記休止可能気筒と熱交換可能に隣接した領域を有して前記ＥＧＲクーラに冷却水を流通させる休止可能流路と、を有する内燃機関に適用される冷却制御装置であって、
   冷却水の流通を調節するように前記通常流路に設けられた通常流路調節部と、
   前記通常流路調節部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記通常流路への冷却水の流量を、全筒運転中及び減筒運転中には第１の流量とすると共に、減筒運転中であっても全筒運転への切替え要求があった場合には、前記休止可能気筒の燃焼を開始させるよりも前の所定の待機時間にわたり、前記第１の流量よりも小さい第２の流量とするように構成されていることを特徴とする内燃機関冷却制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関冷却制御装置であって、
   冷却水の流通を調節するように前記休止可能流路に設けられた休止可能流路調節部を更に備え、
   前記制御部は、前記休止可能流路への冷却水の流量を、全筒運転中には第３の流量とし、減筒運転中には遮断状態とすると共に、減筒運転中であっても全筒運転への切替え要求があった場合には、前記休止可能気筒の燃焼を開始させるよりも前の所定の増量時間にわたり、前記冷却水を前記遮断状態よりも大きい第４の流量とするように構成されていることを特徴とする内燃機関冷却制御装置。

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