JP2008144674A - 車両の冷却水制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水の循環状態を効率的且つ効果的に制御する。
【解決手段】車両１０において、ＥＣＵ１００は、回転数制御処理を実行し、冷却水の流量を規定する電動ＷＰ３００の回転数Ｒｍｂを決定する。当該処理において、エンジン２００のトルクＴｒ及び機関回転数ＮＥに基づいてマップから回転数の基準値Ｒｍｂが設定される。一方、ＥＣＵ１００は、冷却水温Ｔｗ及びラジエータ６００の放熱量を表す車速Ｖに基づいて回転数の下限値ＲｍＬを設定し、基準値Ｒｍｂと比較する。その結果、基準値Ｒｍｂが下限値ＲｍＬ以上であれば回転数は基準値Ｒｍｂに決定され、基準値Ｒｍｂが下限値ＲｍＬ未満であれば回転数は下限値ＲｍＬに決定される。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば内燃機関を冷却するための冷却水の循環状態を制御する車両の冷却水制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、電動ウォータポンプの回転数を制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された内燃機関の冷却制御装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、冷却水が高温となるのに伴って回転数が上昇するように冷却水温度に応じて電動ウォータポンプの回転数を制御することにより、要求された吐出量で電動ウォータポンプを駆動することが可能であるとされている。

尚、冷却水温が所定値を超えた場合に電動ウォータポンプを最大出力で駆動する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、温度センサが故障した場合に冷却ファンモータの回転数を最大とする技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００５−２５６６４２号公報 特開２００５−２５６６４１号公報 特開２００６−３７８７２号公報

冷却系の冷却能力は、必ずしも冷却水の温度のみに依存する訳ではないから、従来の技術のように、冷却水の温度に応じて電動ウォータポンプの回転数が設定された場合には、例えば冷却水の流量過剰に伴う過冷却による燃費の悪化、或いは冷却水の流量不足に伴う冷却水の沸騰による冷却能力の低下等、不具合が発生しかねない。即ち、従来の技術には、冷却水の循環状態が効率的且つ効果的に制御され難いという技術的な問題点がある。

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、燃費及び冷却能力が担保されるように効率的且つ効果的に冷却水の循環状態を制御し得る車両の冷却水制御装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る車両の冷却水制御装置は、内燃機関、並びに該内燃機関を含む所定の被冷却系に配され、冷却水を循環させるための循環経路、前記冷却水を該循環経路内に循環供給可能な電動ポンプ、及び前記循環経路を介して前記冷却水を取得可能であると共に外部との熱交換を介して該取得した冷却水を冷却可能なラジエータを含む、前記被冷却系を冷却可能な冷却系を備えてなる車両において、前記冷却水の循環状態を制御する車両の冷却水制御装置であって、前記内燃機関における所定の運転条件に応じて前記電動ポンプの回転数の基準値を設定する第１の設定手段と、前記冷却水の温度を特定する第１の特定手段と、前記ラジエータの放熱量に対応する指標値を特定する第２の特定手段と、該特定された温度及び指標値に基づいて前記回転数の下限値を設定する第２の設定手段と、前記設定された基準値及び下限値に基づいて前記回転数を決定する決定手段と、前記回転数が該決定された回転数となるように前記電動ポンプを制御する制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明の車両に備わる「内燃機関」とは、例えば複数の気筒を有し、当該複数の気筒の各々における燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いは各種アルコール等の燃料が燃焼した際に発生する爆発力たる動力を、例えばピストン及びコネクティングロッド等の機械的な伝達経路を経て、例えばクランク軸等の出力軸を介して動力として出力可能な機関を包括する概念であり、例えば２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等を指す。この内燃機関を含む被冷却系には、冷却系が備わり、被冷却系を冷却可能に構成される。

ここで、冷却系には、例えば金属製又は樹脂製の配管部材或いはシリンダブロック等に形成されたウォータジャケット等の形態を適宜採り得る、例えばＬＬＣ（Long Life Coolant）等の冷却水を循環させるための循環経路と、例えば当該循環経路上に設置され、当該冷却水を当該循環経路内に循環供給可能な電動ポンプと、循環供給される冷却水を取得可能であると共に取得した冷却水を大気との熱交換により（即ち、冷却水が有する熱を放熱することにより）相対的に冷却することが可能なラジエータとを含んで構成される。尚、「被冷却系」とは、内燃機関を少なくとも含む限りにおいて、例えば動作時に発熱を伴う、或いは外部からの熱輻射に晒される、内燃機関とは異なる部位、機構又は装置を適宜含み得る概念である。

本発明に係る車両の冷却水制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１の設定手段の作用により、電動ポンプの回転数（以下、適宜「ポンプ回転数」と称する）の基準値が設定される。この際、第１の設定手段は、内燃機関における、例えば機関回転数及び負荷（或いはトルク）等の運転条件に応じて、当該基準値を設定する。尚、第１の設定手段に係る基準値の設定態様は、運転条件に応じて且つ少なくとも何らかの合理的理由を伴って基準値を設定し得る限りにおいて何ら限定されるものではないが、好適には、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に、或いはシミュレーション等に基づいて、当該運転条件における最適な（即ち、燃費と冷却性能の可及的な両立を図り得る）値として適合された値が格納されてなるマップ等から運転条件に対応する値が選択される等のプロセスを経て、基準値が設定される。或いは、その都度然るべきアルゴリズムや算出式等に従った数値演算や論理演算の結果として当該基準値が設定される。尚、基準値は、冷却水温に応じて二値的に、段階的に、或いは連続的に変化する値として決定されてもよい。

尚、本発明に係る「電動ポンプの回転数」とは、好適には単位時間当たりの回転数であり、即ち回転速度の概念を含む趣旨である。

一方、本発明に係る車両の冷却水制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１の特定手段の作用により、冷却水の温度（以下、適宜「冷却水温」と称する）が特定される。他方、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２の特定手段の作用により、ラジエータの放熱量に対応する指標値が特定される。

ここで、本発明における「特定」とは、例えば、何らかの検出手段を介して直接的に又は間接的に物理的数値又は物理的数値に対応する例えば電気信号等として検出すること、予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する数値を選択する又はそのような選択を介して推定すること、それら検出された物理的数値若しくは電気信号又は選択若しくは推定された数値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式等に従って導出又は推定すること、或いはこのように検出、選択、推定又は導出された値等を単に電気信号等として取得すること等を包括する広い概念である。

例えば、第１の特定手段は、例えば循環経路内に適宜配され得る水温センサ等の検出手段から、水温の検出結果を電気信号等として取得すること等により冷却水温を特定し、また、第２の特定手段は、例えば、予めラジエータの容量、物理的又は機械的な構造、或いは仕様若しくは仕向け等から定まり得る、ラジエータ固有の放熱特性又は当該放熱量を規定し得るものとして設定された何らかの指標値等に基づいて、然るべきアルゴリズム又は算出式等に従った数値演算又は論理演算を実行することにより、或いは、当該放熱量を規定し得るものとして設定された何らかの指標値に対応する値を然るべき記憶手段に記憶されたマップ等から選択すること等により、ラジエータの放熱量に対応する指標値を特定する。尚、「放熱量に対応する指標値」とは、無論、放熱量そのものを含むと共に、当該放熱量と一対一或いは一対多に対応し得る、例えば車速等の値を含む概念である。

このように、冷却水温及び放熱量に対応する指標値が夫々特定されると、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２の設定手段の作用により、この特定された冷却水温及び指標値に基づいてポンプ回転数の下限値が設定される。

この際、第２の設定手段に係る当該下限値の設定態様は、内燃機関の燃費の悪化及び冷却系に係る冷却性能の低下を夫々好適に回避或いは抑制し得る限りにおい何ら限定されない。例えば、当該下限値は、総体的に見て、冷却水温の増加に伴って、二値的に、段階的に、或いは連続的に増加するように、且つ放熱量の増加に伴って二値的に、段階的に、或いは連続的に低下するように設定されてもよい。

一方、電動ポンプの最終的な回転数（即ち、制御対象となる回転数）は、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る決定手段の作用により、先に述べたポンプ回転数の基準値と、ポンプ回転数の下限値とに基づいて決定される。

ここで、決定手段に係るポンプ回転数の決定態様は、基準値と下限値とに基づいて、最終的に、冷却系に係る冷却性能を過不足なく担保し得、且つ内燃機関の燃費を可及的に向上せしめ得る限りにおいて何ら限定されない。例えば、決定手段は、基準値と下限値とを比較し、いずれか高い方の値を最終的なポンプ回転数として採用してもよいし、基準値と下限値とに基づいて、然るべき算出式に基づいた数値演算を行うことにより、或いは然るべきアルゴリズムに基づいた論理演算を行うことにより最終的なポンプ回転数を決定してもよい。

このようにしてポンプ回転数が決定されると、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る制御手段の作用により、当該決定されたポンプ回転数が得られるように、例えば電動ポンプへの電力供給を制御する例えばインバータやスイッチング回路等の制御系の制御を適宜介して電動ポンプが制御される。尚、電動ポンプの回転数制御には、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）によるデューティ比制御等が使用される。この結果、冷却水の循環状態は、ラジエータの放熱量が考慮されることにより最適化され得、燃費と冷却性能との両立が実現される。即ち、効率的且つ効果的に冷却水の循環状態を制御することが可能となるのである。

本発明に係る車両の冷却水制御装置の一の態様では、前記第２の特定手段は、前記放熱量に対応する指標値として前記車両の速度を特定する。

この態様によれば、第２の特定手段が、ラジエータの放熱量に対応する指標値として車両の速度（以下、適宜「車速」と称する）を特定する。ラジエータの基本的な放熱量は、ラジエータの物理的又は機械的な構造及び空間的な配置態様等が定まれば概ね一意に定まるものであり、後は顕著には車速に応じて増減する。即ち、車速が高ければ、ラジエータが、相対的にみて冷たく且つ大量の外気に晒されるから、放熱量は相対的に大きくなる。また、車速が低ければ、ラジエータが、相対的にみて温かく且つ少量の外気に晒されるから、放熱量は相対的に小さくなる。

ラジエータの放熱量を直接特定することは、相対的に見れば困難を伴い得るが、車速は、例えば車速センサ等を介して、或いは車輪速センサ等を介して、比較的簡便に取得し得る指標値であり、ラジエータの放熱量と対応する指標値として車速が採用される場合には、比較的簡便に且つ、正確にラジエータの放熱量に代替させることが可能となり、実践上有益である。

本発明に係る車両の冷却水制御装置の他の態様では、前記決定手段は、前記特定された温度が所定値以上である場合に、前記回転数を所定の最大回転数に決定する。

冷却水温が、例えば、内燃機関を含む被冷却系の物理的、機械的、機構的、電気的又は化学的な要請から規定される所定値以上である場合（例えば、オーバーヒートを招きかねない程度に高温である場合や、サーモスタット等の温度調節手段による温度調節範囲外となる場合等）には、冷却系に原因があるにせよ（即ち、この場合、例えば、冷却系における圧損の増大等により冷却水の流量不足が生じている可能性が高い）、また、冷却系とは異なる箇所に原因があるにせよ、実現象として被冷却系が相対的に高い温度にあることに変わりはないから、このような場合には、ポンプ回転数が所定の最大回転数に決定されることによって、被冷却系の温度を可及的に低下させることが可能となる。

尚、このような場合には、敢えて第２の特定手段及び第２の設定手段に夫々係るラジエータの放熱量及びポンプ回転数の下限値を考慮せずともよく、制御上の負荷を軽減しつつ、冷却系の冷却能力が担保される。但し、同様の効果は、例えば、第２の設定手段が、ラジエータの放熱量と対応する指標値とは無関係に、冷却水温が所定値以上の場合に電動ポンプの最大回転数或いはそれに準じる値を下限値として設定することによっても享受される。

尚、「最大回転数」とは、物理的、機械的、機構的又は電気的にみて電動ポンプで実現し得る最大のポンプ回転数であってもよいし、電動ポンプを物理的に又は電気的に保護する要請等から、このような最大回転数よりも低く設定された実質的にみて最も高い回転数或いはそれに準じる高い回転数であってもよい。

本発明に係る車両の冷却水制御装置の他の態様では、前記車両は、前記冷却水の温度を検出可能な検出手段を備え、前記車両の冷却水制御装置は、前記検出手段が故障しているか否かを判別する判別手段を更に具備し、前記決定手段は、前記検出手段が故障している旨の判別がなされた場合に、前記回転数を所定の最大回転数に決定する。

この場合、車両には、例えば水温センサ等の検出手段が備わり、第１の特定手段は、好適にはこの水温センサからのセンサ出力として冷却水温を特定することが可能である。然るに、当該検出手段に何らかの不具合が発生し、検出される冷却水温の信頼性が実践上問題となる程度に低下している場合には、上述した制御では、最悪の場合、内燃機関のオーバーヒートを招きかねない。

そこで、この態様では、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る判別手段の作用により、例えば、検出手段の挙動や制御量の変化等に基づいて検出手段が故障しているか否かが判別され、この判別手段により検出手段が故障している旨の判別がなされた場合には、決定手段が無条件にポンプ回転数を最大回転数に決定する。従って、この態様では被冷却系が過熱状態に陥る事態（即ち、顕著にはオーバーヒート）を防止すべく被冷却系の安全が優先されることにより、被冷却系を好適に保護することが可能となる。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

＜発明の実施形態＞
以下、適宜図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、車両１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図１において、車両１０は、ＥＣＵ１００、エンジン２００、電動ウォータポンプ（以下、適宜「電動ＷＰ」と称する）３００、冷却水循環路４００、サーモスタット５００及びラジエータ６００を備える。

ＥＣＵ１００は、図示せぬＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された、本発明に係る「車両の冷却水制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御用のプログラムに従って、電動ＷＰ３００の回転数（即ち、ポンプ回転数）を制御するための、後述する回転数制御処理を実行することが可能に構成されている。

エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンである。ここで、図２を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、エンジン２００の模式図である。

次に、図２を参照して、エンジン２００の要部構成について、その動作の一部を交えて説明する。ここに、図２は、エンジン２００の模式図である。尚、図２において、図１と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。

図２において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。また、クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。クランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０６によって検出されたクランク角に基づいて、点火装置２０２の点火時期等を制御することが可能に構成されている。また、ＥＣＵ１００は、クランクシャフト２０５の回転位置に基づいてエンジン２００の機関回転数Ｎｅを算出することが可能に構成されている。

エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１３において、インジェクタ２１４から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。燃料は、燃料タンク２１５に貯留されており、低圧ポンプ２１７の作用により、デリバリパイプ２１６を介してインジェクタ２１４に圧送供給されている。インジェクタ２１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、この供給される燃料を、ＥＣＵ１００の制御に従って吸気ポート２１３に噴射することが可能に構成されている。尚、燃料を噴射する噴射手段の形態は、図示するような所謂吸気ポートインジェクタの構成を採らずともよく、例えば、低圧ポンプにより圧送される燃料の圧力を更に高圧ポンプによって昇圧せしめ、高温高圧の気筒２０１内部へ燃料を直接噴射することが可能に構成された、所謂直噴インジェクタ等の形態を有していてもよい。

気筒２０１内部と吸気管２０７とは、吸気バルブ２１８の開閉によって連通状態が制御されている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり吸気バルブ２１８の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１９の開弁時に排気ポート２２０を介して排気管２２１に導かれる。

一方、吸気管２０７上には、クリーナ２０８が配設されており、外部から吸入される空気が浄化される構成となっている。また、クリーナ２０８の下流側（シリンダ側）には更に、エアフローメータ２０９が配設されている。エアフローメータ２０９は、ホットワイヤー式と称される形態を有しており、吸入された空気の質量流量を直接検出することが可能に構成されている。尚、エアフローメータ２０９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸入空気の質量流量は、ＥＣＵ１００によって絶えず、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

吸気管２０７におけるエアフローメータ２０９の下流側には、気筒２０１内部へ吸入される空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ２１０が配設されている。このスロットルバルブ２１０には、スロットルポジションセンサ２１２が電気的に接続されており、その開度たるスロットル開度を検出することが可能に構成されている。

スロットバルブモータ２１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、スロットルバルブ２１０を駆動することが可能に構成されたモータである。ＥＣＵ１００は、不図示のアクセルポジションセンサによって検出されるアクセル開度に基づいてスロットルバルブモータ２１１の駆動状態を制御することが可能に構成されており、これによりスロットルバルブ２１０の開閉状態（即ち、スロットル開度）が制御される構成となっている。尚、スロットルバルブ２１０は、上述したように一種の電子制御式スロットルバルブであり、スロットル開度は、ＥＣＵ１００により運転者の意思（即ち、アクセル開度）とは無関係に制御され得る。

排気管２２１には、三元触媒２２３が設置されている。三元触媒２２３は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能な触媒である。また、排気管２２１における三元触媒２２３の上流側には、空燃比センサ２２２が配設されている。空燃比センサ２２２は、排気ポート２２０を介して排出される排気ガスから、エンジン２００の空燃比を検出することが可能に構成されている。空燃比センサ２２２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比は、ＥＣＵ１００によって絶えず、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

また、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータジャケットには、主としてエンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水の温度（冷却水温）Ｔｗを検出するための水温センサ２２４が配設されている。温度センサ２２４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された冷却水温は、ＥＣＵ１００によって絶えず、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

図１に戻り、電動ＷＰ３００は、本発明に係る「電動ポンプ」の一例たるポンプである。電動ＷＰ３００は、その単位時間当たりの回転数（即ち、回転速度であり、本発明に係る「回転数」の一例）に応じた流量の冷却水を、主としてエンジン２００の外周部位に張り巡らされたウォータジャケット、及び当該ウォータジャケットを含む概念としての冷却水循環路４００内に循環供給することが可能に構成されている。尚、電動ＷＰ３００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その負荷状態（実質的にはポンプ回転数と等価な概念である）は、ＥＣＵ１００により実行される回転数制御処理により制御される構成となっている。尚、電動ＷＰ３００は、図示せぬ電力供給源（例えば、車載用１２Ｖバッテリ、或いは他のバッテリ）等から電力の供給を受けて作動する構成となっている。

冷却水循環路４００は、前述したウォータジャケットを含み、冷却水の供給経路となる例えば金属製或いは樹脂製の配管部材である。また、冷却水循環路４００は、サーモスタット５００においてラジエータ６００へと分岐する分岐管４００Ａと、ラジエータ６００からサーモスタット５００へ戻る分岐管４００Ｂを含んで構成される。

サーモスタット５００は、冷却水温を安定せしめるために設けられた、温度調節手段である。サーモスタット５００の内部には、ラジエータ６００に連通する前述した分岐管４００Ａ及び４００Ｂと、冷却水循環路４００の本管との連通状態を制御するための制御弁が設けられており、サーモスタット５００は、係る制御弁の弁体の開閉状態を制御することにより、ラジエータ６００に流入する冷却水の流量を調節することが可能に構成される。尚、サーモスタット５００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作はＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。尚、係る制御弁は、例えば冷却水温Ｔｗが所定値未満である場合に全閉に制御され、冷却水温Ｔｗが当該所定値以上である場合には全開となるように制御される構成となっている。

尚、サーモスタット５００により制御弁が閉じられた場合には、サーモスタット５００における冷却水の流れは図示破線のようになる。一方で、サーモスタット５００により制御弁が開弁された場合には、サーモスタット５００における冷却水の流れは図示実線の如くになる。

ラジエータ６００は、分岐管４００Ａ及び４００Ｂと連通してなる複数のウォータパイプが配列してなると共に、当該ウォータパイプの外周に多数の波板状のフィンを備え、当該ウォータパイプ内を冷却水が流れる際に、当該フィンを介した大気との熱交換により、即ち冷却水の熱を外界に放熱することによって、冷却水を相対的に冷却することが可能に構成されている。

＜実施形態の動作＞
冷却水循環路４００を循環供給される冷却水の流量は、電動ＷＰ３００の回転数Ｒｍの増加及び減少に応じて夫々増加及び減少する。ここで、電動ＷＰ３００の動力源は上述したようにバッテリであり、可及的に効率的な使用が望まれる。従って、電動ＷＰ３００の回転数Ｒｍは、例えばエンジン２００の冷却水温Ｔｗに応じて、より具体的には冷却水温Ｔｗが高い場合に高回転となるように制御される。一方、冷却系の冷却能力は、冷却水温Ｔｗのみに依存する訳ではないから、単に冷却水温Ｔｗに応じて回転数Ｒｍの制御がなされた場合には、車両１０の走行状態や物理状態によっては、例えば過冷却による燃料の気化効率の低下や燃費の悪化、或いは例えば冷却水不足によるエンジン冷却水温Ｔｗの上昇、及びそれに伴うオーバーヒート等が発生しかねない。

そこで、本実施形態では、ＥＣＵ１００が回転数制御処理を実行することによって、電動ＷＰ３００の回転数を効率的且つ効果的に制御することが可能となっている。ここで、図３を参照し、回転数制御処理の詳細について説明する。ここに、図３は回転数制御処理のフローチャートである。尚、図３に示す回転数制御処理が顕著に有効であるのは、サーモスタット５００により冷却水がラジエータ６００側に適宜供給され得る、エンジン２００の始動期間経過後である。即ち、始動期間では、エンジン２００の暖機を優先する観点から、冷却水の流量は少なくてよく、回転数制御処理の対象から外されたとしても実践上問題は生じない。但し、回転数制御処理として、エンジン２００の始動時から電動ＷＰ３００の回転数制御がなされてもよい。

図３において、始めに、ＥＣＵ１００は、水温センサ２２４が正常であるか否かを判別する（ステップＡ１０）。ここで、水温センサ２２４が正常であるか否かは、水温センサ２２４と電気的に接続されてなるＥＣＵ１００が、水温センサ２２４の電気的な挙動を一定又は不定の周期で監視することによりリアルタイムに判別される。尚、電気的な挙動は各種考えられるが、例えば、水温センサ２２４からのセンサ出力信号の変動の度合い等が当該判別に供される。

水温センサ２２４が異常である場合（ステップＡ１０：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、電動ポンプ３００の回転数Ｒｍを、無条件に最大値ＲｍＨに決定する（ステップＡ１９）。即ち、この場合、エンジン２００のオーバーヒートの防止が最優先され、冷却水が最大流量で冷却水循環路４００を循環供給される。一方、水温センサ２２４が正常である場合（ステップＡ１０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は更に、冷却水温Ｔｗが所定の閾値Ｔｗｔｈ未満であるか否かを判別する（ステップＡ１１）。冷却水温Ｔｗが当該閾値Ｔｗｔｈ以上である場合（ステップＡ１１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、エンジン２００が過熱状態にあるものとして処理をステップＡ１９に移行し、回転数Ｒｍを最大値ＲｍＨに決定する。この閾値Ｔｗｔｈは、例えば、オーバーヒートを招きかねない値として設定されている。或いは、冷却系の圧損が何らかの理由で増大したことによる冷却水の流量不足を表し得る値として設定されている。

冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｔｈ未満である場合（ステップＡ１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、エンジン２００のトルクＴｒ及び機関回転数ＮＥを取得する（ステップＡ１２）。ここで、トルクＴｒは、例えばエンジン２００の要求出力やアクセル開度（即ち、負荷要求）等に基づいて取得される。また、機関回転数ＮＥは、クランクポジションセンサ２０６の出力に基づいた数値演算の結果として取得される。

エンジン２００のトルクＴｒ及び機関回転数ＮＥを取得すると、ＥＣＵ１００は、電動ＷＰ３００の回転数の基準値Ｒｍｂを設定する（ステップＡ１３）。ここで、図４を参照し、係る電動ＷＰ３００の回転数の基準値Ｒｍｂの詳細について説明する。ここに、図４は、基準値Ｒｍｂを規定するマップを概念的に表してなる模式図である。

図４において、基準値Ｒｍｂを規定するマップは、縦軸及び横軸に夫々トルクＴｒ及び機関回転数ＮＥを配してなる座標系上にマトリクス状に基準値Ｒｍｂを配することにより形成される。図４では、基準値Ｒｍｂとして、Ｒｍ１，Ｒｍ２（Ｒｍ２＞Ｒｍ１），・・・，ＲｍＮ（ＲｍＮ＞Ｒｍ（Ｎ−１）），・・・，Ｒｍ１３（Ｒｍ１３＞Ｒｍ１２）までの基準値が設定されている。これら基準値の大小関係から明らかなように、基準値Ｒｍｂのマップにおいて、相互に等しい基準値が設定される等回転線（図示破線参照）は、図４における左下方から右上方にかけて相互に等間隔に配列する。即ち、図４に示すマップにおける右上方部分（即ち、高回転高負荷に相当する運転領域）において、基準値Ｒｍｂは相対的に最も高い値となる。

図３に戻り、基準値Ｒｍｂを設定すると、ＥＣＵ１００は更に、車両１０の車速Ｖを取得する（ステップＡ１４）。車速Ｖは、例えば、図１において図示せぬ車速センサ或いは車輪速センサ等のセンサ出力に基づいて比較的簡便に取得される。車速Ｖを取得すると、ＥＣＵ１００は、係る取得された車速Ｖ及び水温センサ２２４から取得される冷却水温Ｔｗに応じて、電動ＷＰ３００の回転数の下限値ＲｍＬを設定する（ステップＡ１５）。ここで、車速Ｖは、上述したようにラジエータ６００の放熱量と相関する指標値（即ち、本発明に係る「放熱量に対応する指標値」の一例）であり、車速Ｖが高い程ラジエータ６００の放熱量は大きくなり、車速Ｖが低い程ラジエータ６００の放熱量は小さくなる。即ち、ステップＡ１５に係る処理では、冷却水温Ｔｗとラジエータ６００の放熱量とに応じて電動ＷＰ３００の回転数の下限値ＲｍＬが設定される。

ここで、図５を参照し、電動ポンプ３００の回転数の下限値ＲｍＬの詳細について説明する。ここに、図５は、冷却水温Ｔｗに対する電動ポンプ３００の回転数の下限値ＲｍＬの特性を概念的に表してなる模式図である。

図５において、当該下限値ＲｍＬの特性の一例として、１００ｋｍ／ｈ（実線）、６０ｋｍ／ｈ（破線）、３０ｋｍ／ｈ（一点鎖線）及び０ｋｍ／ｈ（二点鎖線）の四種類の車速に対応する特性が表される。夫々の特性は、総じて冷却水温Ｔｗの増加に伴い電動ポンプ３００の下限値ＲｍＬも増加するように設定される。また、冷却水温がＴｗ１〜Ｔｗ２（Ｔｗ２＞Ｔｗ１）となる範囲では相互に等しく、設定される下限値ＲｍＬはゼロである。また、冷却水温Ｔｗ５〜Ｔｗ６（Ｔｗ６＞Ｔｗ５）以上となる範囲では、相互に等しく、設定される下限値ＲｍＬは、上述した最大値ＲｍＨと等価である。即ち、四種類の特性は、冷却水温がＴｗ２〜Ｔｗ５（Ｔｗ５＞Ｔｗ２）となる範囲で相互に異なっている。

下限値ＲｍＬは、四種類の特性の各々において、冷却水温がＴｗ３以上Ｔｗ４（Ｔｗ４＞Ｔｗ３）未満となる範囲で一定に維持され、その値は、１００ｋｍ／ｈでＲｍＬ１、６０ｋｍ／ｈでＲｍＬ２（ＲｍＬ２＞ＲｍＬ１）、３０ｋｍ／ｈでＲｍＬ３（ＲｍＬ３＞ＲｍＬ２）、及び０ｋｍ／ｈでＲｍＬ４（ＲｍＬ４＞ＲｍＬ３）である。即ち、定性的な見地から言えば、ラジエータ６００の放熱量が相対的に低下する低車速域程、下限値ＲｍＬは大きく設定され、ラジエータ６００の放熱量が相対的に上昇する高車速領域程、下限値ＲｍＬは小さく設定される。

図３に戻り、下限値ＲｍＬを設定すると、ＥＣＵ１００は、先に取得された基準値Ｒｍｂと下限値ＲｍＬとを比較し、基準値Ｒｍｂが下限値ＲｍＬ以上であるか否かを判別する（ステップＡ１６）。この結果、基準値Ｒｍｂが下限値ＲｍＬ以上であれば（ステップＡ１６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、電動ＷＰ３００の回転数を基準値Ｒｍｂに決定し（ステップＡ１７）、基準値Ｒｍｂが下限値ＲｍＬ未満であれば（ステップＡ１６：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、電動ＷＰ３００の回転数を下限値ＲｍＬに決定する（ステップＡ１８）。

ステップＡ１７、ステップＡ１８及びステップＡ１９のいずれか一に係る処理において、電動ＷＰ３００の回転数Ｒｍを決定すると、ＥＣＵ１００は、電動ＷＰ３００の回転数Ｒｍが係る決定された回転数となるように、例えば電動ＷＰ３００に供給される電力のデューティ比等を制御し、決定された回転数を実現する（ステップＡ２０）。この結果、速やかに、或いは適宜なされるフィードバック制御の結果として、電動ＷＰ３００の回転数Ｒｍが係る決定された回転数に収束する。電動ＷＰ３００の回転数Ｒｍを決定された回転数に収束させると、ＥＣＵ１００は処理をステップＡ１０に戻し、水温センサ２２４が正常であるか否かの判別処理から連なる一連の処理を繰り返す。

このように、本実施形態に係る回転数制御処理によれば、電動ＷＰ３００の回転数の基準値Ｒｍｂ及び下限値ＲｍＬに基づいて、冷却水の流量を規定する電動ＷＰ３００の回転数Ｒｍが決定されるため、回転数Ｒｍを、エンジン２００の冷却水温Ｔｗ及びラジエータ６００の放熱量を多角的に考慮した真に最適な値に制御することが可能となる。このため、ラジエータ６００の放熱量が相対的に低下する低車速領域における、冷却水の流量不足に起因するエンジン２００のオーバーヒートの発生が、或いはラジエータ６００の放熱量が相対的に上昇する高車速域における、冷却水の流量過剰に起因するエンジン２００の気化効率の低下や燃費の悪化等が、夫々抑制される。即ち、効率的且つ効果的に冷却水の循環状態が制御されるのである。

尚、図５において、冷却水温ＴｗがＴｗ５以上となる範囲では、電動ＷＰ３００の回転数の下限値ＲｍＬは最大値ＲｍＨであり、電動ＷＰ３００の回転数Ｒｍは、実質的に最大値ＲｍＨに制御される。このような制御は、図２のステップＡ１１において、冷却水温ＴｗがＴｗｈ以上である場合にステップＡ１９に係る処理が実行されることと等価であり、即ち、本実施形態では、冷却水温Ｔｗｔｈが冷却水温Ｔｗ５と一致している。

このように、冷却水温Ｔｗが閾値以上である場合に電動ＷＰ３００の回転数Ｒｍを最大値とする制御は、下限値の設定に基づいた通常の制御範囲内でも実現可能であり、また、下限値の設定を経ない強制的な処理によっても実現可能である。

本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の冷却水制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係る車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 図１の車両におけるエンジンの模式図である。 図１の車両においてＥＣＵにより実行される回転数制御処理のフローチャートである。 図３の回転数制御処理において参照される、電動ウォータポンプにおける回転数の基準値を規定するマップの模式図である。 図３の回転数制御処理において参照される、電動ウォータポンプにおける回転数の下限値の特性を概念的に表してなる模式図である。

符号の説明

１０…車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２２４…水温センサ、３００…電動ウォータポンプ、４００…冷却水循環路、５００…サーモスタット、６００…ラジエータ。

Claims (4)

1. 内燃機関、並びに該内燃機関を含む所定の被冷却系に配され、冷却水を循環させるための循環経路、前記冷却水を該循環経路内に循環供給可能な電動ポンプ、及び前記循環経路を介して前記冷却水を取得可能であると共に外部との熱交換を介して該取得した冷却水を冷却可能なラジエータを含む、前記被冷却系を冷却可能な冷却系を備えてなる車両において、前記冷却水の循環状態を制御する車両の冷却水制御装置であって、
   前記内燃機関における所定の運転条件に応じて前記電動ポンプの回転数の基準値を設定する第１の設定手段と、
   前記冷却水の温度を特定する第１の特定手段と、
   前記ラジエータの放熱量に対応する指標値を特定する第２の特定手段と、
   該特定された温度及び指標値に基づいて前記回転数の下限値を設定する第２の設定手段と、
   前記設定された基準値及び下限値に基づいて前記回転数を決定する決定手段と、
   前記回転数が該決定された回転数となるように前記電動ポンプを制御する制御手段と
   を具備することを特徴とする車両の冷却水制御装置。
2. 前記第２の特定手段は、前記放熱量に対応する指標値として前記車両の速度を特定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の冷却水制御装置。
3. 前記決定手段は、前記特定された温度が所定値以上である場合に、前記回転数を所定の最大回転数に決定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の冷却水制御装置。
4. 前記車両は、前記冷却水の温度を検出可能な検出手段を備え、
   前記車両の冷却水制御装置は、
   前記検出手段が故障しているか否かを判別する判別手段を更に具備し、
   前記決定手段は、前記検出手段が故障している旨の判別がなされた場合に、前記回転数を所定の最大回転数に決定する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車両の冷却水制御装置。

Images