JP2006207498A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄熱タンク内の冷却水をエンジンに供給するために消費される電力を抑制し、燃費を向上する。
【解決手段】 エンジンＥＣＵは、エンジン冷却水温度ＴＨＷ（１）および蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）を検知するステップ（Ｓ１００）と、エンジンの始動前において、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）からエンジン冷却水温度ＴＨＷ（１）を減算した値がしきい値ΔＴＨＷよりも小さい場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、電動式ウォータポンプの駆動を禁止するステップ（Ｓ１０４）と、蓄熱タンクとエンジンとの間に設けられた三方弁において、エンジン側のポートＡと蓄熱タンク側のポートＣとを連通するステップ（Ｓ１０６）と、機械式ウォータポンプを駆動するエンジンをクランキングして始動するステップ（Ｓ１１２）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液媒体を保温状態で一時的に蓄える蓄熱システムを搭載した車両の制御装置に関し、特に、内燃機関に高温の液媒体を供給したり、内燃機関に低温の液媒体を供給したりして、内燃機関の温度を制御する車両の制御装置に関する。

自動車などに搭載される内燃機関が冷間状態で始動される場合には、吸気ポートや燃焼室等の壁面温度が低くなるため、燃料が霧化し難くなるとともに燃焼室の周縁部において消炎が発生し易くなり、始動性の低下や排気エミッションの悪化などが誘発される。

このような問題に対し、水冷式内燃機関において高温の冷却水を保温貯蔵する蓄熱装置を備え、内燃機関の始動時などに蓄熱装置に貯蔵されている冷却水を内燃機関へ供給することにより内燃機関の昇温を図り、以て始動性の向上や暖機の早期化を図る技術が提案されている。

たとえば、特開２００２−１２２０６１号公報（特許文献１）に開示されたハイブリッド車は、エンジンの冷却水の少なくとも一部を保温状態に保持する蓄熱器と、畜熱器内の冷却水をエンジン内へ移送するポンプと、モータまたは電動スタータの少なくとも一方を含むエンジン始動用駆動部と、車輌運転時に運転者により閉じられるキースイッチと、キースイッチが閉じられることに応答してモータを車輌駆動に待機させると共にエンジンを始動させる動力源管理部とを含む。動力源管理部は、キースイッチが閉じられたとき、畜熱器内の冷却水の温度がエンジン内の冷却水の温度より所定値以上高ければ、先ずポンプを駆動させて畜熱器内の冷却水をエンジン内へ移送し、その後エンジン始動用駆動部を駆動させてエンジンを始動させる。

このハイブリッド車によると、キースイッチが閉じられたとき畜熱器内の冷却水の温度がエンジン内の冷却水の温度より所定値以上高い場合、即ち畜熱器内に蓄えられた冷却水をエンジン内へ移送することによりエンジンを実質的に予熱することができるような場合には、ポンプが駆動され、畜熱器内の冷却水がエンジン内へ移送される。その後エンジン始動用駆動部が駆動されてエンジンが始動される。これにより、蓄熱器に蓄えられた熱によってエンジンを始動に先立って暖め、エンジンオイルを軟らかくしてエンジンを当初の回転から滑らかにすることができる。また気筒内の燃料を燃え易くしてＨＣやＣＯの如き有害未燃成分の排出を低減することができる。
特開２００２−１２２０６１号公報

エンジンの始動前に冷却水をエンジン内に移送するために、ポンプにはたとえば電動ポンプを用いることが考えられる。電動ポンプを駆動すると電力が消費されるため、最終的には燃費に悪影響を与える。しかしながら、特開２００２−１２２０６１号公報に記載のハイブリッド車においては、ポンプの駆動により消費される電力を抑制することについては何等開示がない。そのため、燃費に悪影響を与えるおそれがあるという問題点があった。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、冷却水をエンジンに供給するために消費される電力を抑制し、燃費を向上することができる車両の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る車両の制御装置は、内燃機関に設けられた流路を循環する液媒体の一部を保温貯蔵するための貯蔵手段と、貯蔵手段内の液媒体を貯蔵手段および内燃機関の間で循環させるための循環手段とが搭載された車両を制御する。循環手段は、内燃機関により駆動される液媒体用の第１のポンプと、車両に搭載された蓄電機構から供給された電力により駆動される第２のポンプとを含む。制御装置は、内燃機関の始動前において予め定められた条件が満たされた場合、内燃機関の始動前における第２のポンプの駆動を抑制するための抑制手段と、抑制手段により第２のポンプの駆動が抑制された場合、内燃機関のクランキング後において、第１のポンプにより貯蔵手段内の液媒体を貯蔵手段および内燃機関の間で循環させるように、循環手段を制御するための制御手段とを含む。

第１の発明によると、たとえば、貯蔵手段における液媒体の温度から内燃機関における液媒体の温度を減算した値が、予め定められた値よりも小さいという条件が満たされた場合、内燃機関に貯蔵手段から液媒体を供給して内燃機関の温度を上昇させるという要求が低いといえる。この場合、電力により駆動される第２のポンプの駆動が抑制され、内燃機関のクランキング後において、第１のポンプにより貯蔵手段内の液媒体が貯蔵手段および内燃機関の間で循環される。第１のポンプは内燃機関により駆動されるため、電力を消費しない。これにより、冷却水をエンジンに供給するために消費される電力を抑制することができる。そのため、最終的には、燃費を向上することができる。その結果、冷却水をエンジンに供給するために消費される電力を抑制し、燃費を向上することができる車両の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明の構成に加え、抑制手段は、予め定められた条件が満たされた場合、内燃機関の始動前における第２のポンプの駆動を禁止するための手段を含む。

第２の発明によると、第２のポンプの駆動を禁止するので、第２のポンプにより消費される電力をより抑制することができる。

第３の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明の構成に加え、貯蔵手段における液媒体の温度を検知するための手段と、内燃機関における液媒体の温度を検知するための手段とをさらに含む。予め定められた条件は、貯蔵手段における液媒体の温度から内燃機関における液媒体の温度を減算した値が、予め定められた値よりも小さいという条件である。

第３の発明によると、貯蔵手段における液媒体の温度から内燃機関における液媒体の温度を減算した値が予め定められた値よりも小さい場合は、内燃機関に貯蔵手段から液媒体を供給して内燃機関の温度を上昇させるという要求が低い場合であるといえる。この場合、エンジンの始動前にエンジンの温度を上昇させないことによる弊害は小さい。そのため、貯蔵手段における液媒体の温度と内燃機関における液媒体の温度との偏差が予め定められた偏差よりも小さい場合、第２のポンプの駆動が抑制される。これにより、第２のポンプの駆動を抑制することによる弊害を抑制しつつ、第２のポンプにより消費される電力を抑制することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に示す蓄熱システムは、内燃機関（エンジン）を搭載した車両に適用される。なお、この車両は、エンジンのみを搭載した車両であってもよいし、エンジンとバッテリにより駆動されるモータとを搭載したハイブリッド車両のいずれであってもよい。

図１に示すように、この蓄熱システムは、シリンダヘッド（以下、ヘッドと記載する。）１００およびシリンダブロック１１０に設けられた冷却水流路を流れる冷却水の一部を蓄熱タンク３１０に保温して貯蔵しておいて、その冷却水を必要に応じて蓄熱タンク３１０からヘッド１００やシリンダブロック１１０に供給する。ヘッド１００およびシリンダブロック１１０とラジエータ４００またはラジエータバイパス通路４１０との間において、機械式ウォータポンプ２００により冷却水が循環される。ラジエータ４００およびラジエータバイパス通路４１０のいずれを通るかについては、流量制御弁４３０により制御される。

蓄熱タンク３１０からヘッド１００およびシリンダブロック１１０への冷却水の供給は電動式ウォータポンプ３００により行なわれる。電動式ウォータポンプ３００を駆動することにより、蓄熱タンク３１０内の冷却水（温水であったり冷水であったりする）が三方弁６１０を介してヘッド１００、シリンダブロック１１０、ヒータコア５００等に供給される。三方弁６１０は、全閉状態、全開状態（ポートＡ、ポートＢおよびポートＣを連通状態）、ポートＡとポートＢとを連通状態、ポートＡとポートＣとを連通状態、ポートＢとポートＣとを連通状態の５通りの状態を実現することができる。

また、この蓄熱システムの温度センサとして、ヘッド１００の冷却水出口側に設けられたエンジン冷却水温度センサ１２０と、蓄熱タンク３１０の出口側に設けられた蓄熱タンク出口温度センサ３２０と、ラジエータ４００の出口に設けられたラジエータ出口水温センサ４２０とが設けられる。これらの温度センサからの信号は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０００に入力される。

また、エンジンＥＣＵ１０００は、電動式ウォータポンプ３００、三方弁６１０、流量制御弁４３０を制御する。流量制御弁４３０は、制御デューティを変更することにより、ラジエータ４００に流通する冷却水の流量およびラジエータバイパス通路４１０を流通する冷却水の流量を制御することができる。このとき、流量制御弁４３０は、ラジエータ４００のみに、ラジエータバイパス通路４１０のみに、ラジエータ４００およびラジエータバイパス通路４１０に、冷却水を流すことができる。流量制御弁４３０は、エンジンＥＣＵ１０００から全開指令信号を受信すると、冷却水の全量をラジエータ４００に流すように、流量を制御する。また、流量制御弁４３０は、エンジンＥＣＵ１０００から全閉指令信号を受信すると、冷却水の全量をラジエータバイパス通路４１０に流すように、流量を制御する。さらに、流量制御弁４３０は、エンジンＥＣＵ１０００から指令信号を受信して、冷却水の一部をラジエータ４００に流して、残りの冷却水をラジエータバイパス通路４１０に流すように流量を制御することもできる。

また、エンジンＥＣＵ１０００は、電動式ウォータポンプ３００を駆動するモータの制御デューティを変更することにより、モータの回転数を制御して、電動式ウォータポンプ３００の吐出量を制御することができる。また、この制御は、電動式ウォータポンプ３００のモータの電圧を可変とすることにより行なってもよい。また、電動式ウォータポンプ３００のモータの通電時間を変更することにより、電動式ウォータポンプ３００の駆動時間を制御して、電動式ウォータポンプ３００から吐出される総冷却水量を制御するようにしてもよい。電動式ウォータポンプ３００は、補機バッテリ７００から供給される電力により駆動する。

図２を参照して、図１のエンジンＥＣＵ１０００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、以下に説明するプログラムは、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）（蓄熱タンク３１０における冷却水の水温）が、エンジン冷却水温度ＴＨＷ（１）（エンジンにおける冷却水の水温）よりも高い場合に実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ１０００は、エンジン冷却水温度センサ１２０から送信された信号に基づいてエンジン冷却水温度ＴＨＷ（１）を検知し、蓄熱タンク出口温度センサ３２０から送信された信号に基づいて蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）を検知する。

Ｓ１０２にて、エンジンＥＣＵ１０００は、エンジンの始動前において、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）からエンジン冷却水温度ＴＨＷ（１）を減算した値（蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）とエンジン冷却水温度ＴＨＷ（１）との偏差）がしきい値ΔＴＨＷ（ΔＴＨＷ＞０）よりも小さいか否かを判別する。蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）とエンジン冷却水温度ＴＨＷ（１）との偏差がしきい値ΔＴＨＷよりも小さい場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。そうでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１０８に移される。

Ｓ１０４にて、エンジンＥＣＵ１０００は、電動式ウォータポンプ３００の駆動を禁止する。Ｓ１０６にて、エンジンＥＣＵ１０００は、三方弁６１０のポートＡとポートＣとを連通し、ポートＢを遮断する。

Ｓ１０８にて、エンジンＥＣＵ１０００は、三方弁６１０のポートＡとポートＣとを連通し、ポートＢを遮断する。Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ１０００は、電動式ウォータポンプ３００を駆動する。Ｓ１１２にて、エンジンＥＣＵ１０００は、エンジンを始動する。エンジンは、スタータモータによりクランキングされて始動される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る蓄熱システムの動作について説明する。

エンジンを始動するために、運転者がイグニッションスイッチをオフ状態からオン状態にすると、エンジン冷却水温度ＴＨＷ（１）および蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）が検知される（Ｓ１００）。

蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）とエンジン冷却水温度ＴＨＷ（１）との偏差が、しきい値ΔＴＨＷよりも大きい場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、蓄熱タンク３１０内の高温の冷却水をエンジンに供給することによりエンジンの温度を効率的に上昇させることができる。この場合、蓄熱タンク３１０内の温水をエンジンに供給することによりエンジンの温度を上昇させるという要求（以下、温水要求とも記載する）が高い状態であるといえる。

温水要求が高い場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、三方弁６１０のポートＡとポートＣとが連通されて、ポートＢが遮断され（Ｓ１０８）、電動式ウォータポンプ３００が駆動される（Ｓ１１０）。これにより、蓄熱タンク３１０内の温水をエンジンに供給することができる。そのため、エンジンの温度を上昇させることができる。

この状態で、エンジンがクランキングされて始動される（Ｓ１１２）。これにより、燃料の霧化性がよく、エンジンオイルの粘度が低くされた状態において、エンジンを始動することができる。そのため、始動性がよい状態でエンジンを始動することができる。

一方、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）とエンジン冷却水温度ＴＨＷ（１）との偏差がしきい値ΔＴＨＷよりも小さい場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、エンジンの温度がある程度の温度まで上昇しているため、蓄熱タンク３１０内の冷却水をエンジンの供給しても、エンジンの温度を上昇させるという効果は大きくない。この場合、温水要求が低い状態であるといえる。

温水要求が低い場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、電動式ウォータポンプ３００の駆動が禁止されて（Ｓ１０４）、三方弁６１０のポートＡとポートＣとが連通され、ポートＢが遮断される（Ｓ１０６）。この状態でエンジンがクランキングされて始動される（Ｓ１１２）。これにより、エンジンにより駆動される機械式ウォータポンプ２００により、蓄熱タンク３１０内の冷却水をエンジンに供給することができる。そのため、電動式ウォータポンプ３００により消費される電力を抑制しつつ、エンジンのクランキング後においては、エンジンの暖機を速やかに行なうことができる。

このとき、エンジンの始動前において、蓄熱タンク３１０内の冷却水がエンジンに供給されないが、温水要求が低い場合は、エンジンの温度がある程度高い状態であるため、蓄熱タンク３１０内の冷却水がエンジンに供給されないことによる弊害を抑制することができる。

以上のように、本実施の形態に係る蓄熱システムのエンジンＥＣＵは、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）とエンジン冷却水温ＴＨＷ（１）との偏差がしきい値ΔＴＨＷより小さく、温水要求が低い場合、電動式ウォータポンプの駆動を禁止する。蓄熱タンク内の冷却水は、エンジンのクランキング後において機械式ウォータポンプによりエンジンに供給される。これにより、温水要求が低く、エンジン始動前に電動式ウォータポンプの駆動を禁止することによる弊害が少ない場合には、蓄熱タンク内の冷却水をエンジンに供給するために、電動式ウォータポンプにより消費される電力を抑制することができる。そのため、最終的には、燃費を向上することができる。

なお、本実施の形態においては、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）からエンジン冷却水温ＴＨＷ（１）を減算した値がしきい値ΔＴＨＷより小さい場合に、電動式ウォータポンプ３００の駆動を禁止していたが、エンジン冷却水温ＴＨＷ（１）が予め定められた水温より高い場合に、電動式ウォータポンプ３００の駆動を禁止してもよい。また、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）が予め定められた水温より低い場合に、電動式ウォータポンプ３００の駆動を禁止してもよい。

さらに、電動式ウォータポンプ３００の駆動を禁止する代わりに、その他、たとえば電動式ウォータポンプ３００の回転数を低くしたり、駆動時間を短くしたりして、駆動を抑制するようにしてもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る蓄熱システムの制御ブロック図である。 図１のエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートを示す図である。

符号の説明

１００ シリンダヘッド、１１０ シリンダブロック、１２０ エンジン冷却水温度センサ、２００ 機械式ウォータポンプ、３００ 電動式ウォータポンプ、３１０ 蓄熱タンク、３２０ 蓄熱タンク出口温度センサ、４００ ラジエータ、４１０ ラジエータバイパス通路、４２０ ラジエータ出口水温センサ、４３０ 流量制御弁、５００ ヒータコア、６１０ 三方弁、７００ 補機バッテリ、１０００ エンジンＥＣＵ。

Claims (3)

1. 内燃機関に設けられた流路を循環する液媒体の一部を保温貯蔵するための貯蔵手段と、前記貯蔵手段内の液媒体を前記貯蔵手段および前記内燃機関の間で循環させるための循環手段とが搭載された車両の制御装置であって、前記循環手段は、前記内燃機関により駆動される前記液媒体用の第１のポンプと、前記車両に搭載された蓄電機構から供給された電力により駆動される第２のポンプとを含み、
   前記制御装置は、
   前記内燃機関の始動前において予め定められた条件が満たされた場合、前記内燃機関の始動前における前記第２のポンプの駆動を抑制するための抑制手段と、
   前記第２のポンプの駆動が抑制された場合、前記内燃機関のクランキング後において、前記第１のポンプにより前記貯蔵手段内の液媒体を前記貯蔵手段および前記内燃機関の間で循環させるように、前記循環手段を制御するための制御手段とを含む、車両の制御装置。
2. 前記抑制手段は、前記予め定められた条件が満たされた場合、前記内燃機関の始動前における前記第２のポンプの駆動を禁止するための手段を含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記制御装置は、
   前記貯蔵手段における液媒体の温度を検知するための手段と、
   前記内燃機関における液媒体の温度を検知するための手段とをさらに含み、
   前記予め定められた条件は、貯蔵手段における液媒体の温度から内燃機関における液媒体の温度を減算した値が、予め定められた値よりも小さいという条件である、請求項１または２に記載の車両の制御装置。

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