JP2010242525A - ウォータポンプの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、エンジンに供給される冷却水の温度が低すぎることによってエンジンに発生するハンチングを低減する。
【解決手段】エンジン（１）の再始動時におけるラジエータ３の水温が正確に推定されているため、推定されたラジエータ３の水温及びエンジン（１）の水温相互の温度差を踏まえたうえで、エンジン（１）の水温及びラジエータ（３）の水温相互の温度差に起因して生じ得る不具合がエンジン（１）に発生しないように、電動ＷＰ（５）からエンジン（１）に供給される冷却水の流量を制御できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、ハイブリッド車両等の車両に搭載されたウォータポンプを制御するためのウォータポンプの制御装置の技術分野に関する。

この種のウォータポンプの一例である電動ウォータポンプを備えたエンジンの冷却装置等では、エンジンの始動時におけるエンジンの水温に基づいて、電動ポンプを間欠的に起動させる技術が提案されている（例えば、特許文献１乃至３参照。）。

特開２００３−２０１８４４号公報 特開２００６−２１４２８０号公報 特開２００４−３１６４７２号公報

しかしながら、車両の走行条件、エンジンの停止時間等の各種条件によっては、必ずしもエンジンの水温と、ラジエータの水温とが相互に一致するわけではないため、ラジエータの水温がエンジンの水温より低い場合、エンジンの水温より極端に低い温度の冷却水がエンジンに供給され、サーマルショックに起因する亀裂がエンジンに発生する恐れがある。加えて、エンジンの始動後において、一時的にエンジンにおける燃料の燃焼性が悪化し、出力の低下を招く恐れもある。

より具体的には、例えば、車両停止時であっても、ラジエータのほうがエンジンより冷却水に関する放熱効果が大きいため、ラジエータのほうが冷えやすい。したがって、車両を長期間停止させた場合、即ち、エンジンを長期間停止した場合には、エンジンの水温及びラジエータの水温の夫々の温度は相互に一致するが、車両を短期間停止させた場合には、エンジンの水温よりラジエータの水温が低い場合があり、エンジンに発生し得るサーマルショック等の問題点が顕在化し易くなる。また、エンジンの再始動させる前の車両の運転状態が短時間走行であった条件下で、サーモスタットが開く前にエンジンを停止させ、その後すぐにエンジンを再始動させた場合、エンジンはある程度温まっているが、ラジエータの水温は低いままという状況もあり得る。また、ハイブリッド車両では、エンジンの駆動及び停止を相互に切り換える間欠運転が多いため、サーモスタットがなかなか開かない。加えて、ラジエータに走行風が当たっている状況下では、エンジンの水温及びラジエータの水温相互にかなり温度がある場合が想定される。

よって、本発明は、上述した問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、ハイブリッド車両等の車両に搭載され、且つ冷却水をエンジンに供給するウォータポンプの制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係るウォータポンプの制御装置は、上述した課題を解決するため、車両に駆動力を供給するエンジンに冷却水を循環させる流路の途中にラジエータと共に設けられたウォータポンプを制御するためのウォータポンプの制御装置であって、前記エンジンの停止時における前記ラジエータの水温、及び、前記エンジンの停止時における前記エンジンの水温相互の関係と、前記エンジンの停止時から前記エンジンを再始動するまでに前記ラジエータの水温を変化させる環境条件とに基づいて、前記エンジンの再始動時における前記ラジエータの水温を推定する推定手段と、前記エンジンの再始動時において、前記エンジンの水温及び前記ラジエータの水温相互の温度差に起因して生じ得る不具合が前記エンジンに発生しないように、前記推定されたラジエータの水温に基づいて、前記ウォータポンプから前記エンジンに供給される冷却水の流量を制御する制御手段とを備える。

本発明に係るウォータポンプの制御装置によれば、推定手段は、例えば、ＥＣＵ（Engine Control Unit）及び温度センサからなる構成されており、前記エンジンの停止時における前記ラジエータの水温、及び、前記エンジンの停止時における前記エンジンの水温相互の関係と、前記エンジンの停止時から前記エンジンを再始動するまでに前記ラジエータの水温を変化させる環境条件とに基づいて、前記エンジンの再始動時における前記ラジエータの水温を推定する。推定手段によれば、エンジンの再始動時におけるラジエータの水温を正確に推定できる。

制御手段は、例えば、上述の推定手段を兼ねるＥＣＵであり、前記エンジンの再始動時において、前記エンジンの水温及び前記ラジエータの水温相互の温度差に起因して生じ得る不具合が前記エンジンに発生しないように、前記推定されたラジエータの水温に基づいて、前記ウォータポンプから前記エンジンに供給される冷却水の流量を制御する。エンジンの再始動時におけるラジエータの水温が正確に推定されているため、推定されたラジエータの水温及びエンジンの水温相互の温度差を踏まえたうえで、前記エンジンの水温及び前記ラジエータの水温相互の温度差に起因して生じ得る不具合が前記エンジンに発生しないように、ウォータポンプからエンジンに供給される冷却水の流量を制御できる。

よって、本発明に係るウォータポンプの制御装置によれば、エンジンの再始動時において、ラジエータの水温がエンジンの水温より低い状況下で、エンジンの水温より極端に低い温度の冷却水がエンジンに供給されることによって生じ得るサーマルショック等の不具合を低減できる。加えて、エンジンの始動後において、一時的にエンジンにおける燃料の燃焼性が悪化することによる出力の低下を改善できる。

本発明に係るウォータポンプの制御装置の一の態様では、前記流路の途中に設けられたサーモスタットを更に備え、前記推定手段は、前記サーモスタットが開状態である場合に、前記エンジンの停止時における前記ラジエータの水温と、前記エンジンの停止時における前記エンジンの水温とが相互に一致すると推定してもよい。

この態様によれば、エンジンを再始動させる前の車両の運転状態が短時間走行であった条件下で、サーモスタットが開く前にエンジンを停止させ、その後すぐにエンジンを再始動させた場合でも、エンジンに発生し得るサーマルショック等の不具合を低減できる。加えて、エンジンの始動後において、一時的にエンジンにおける燃料の燃焼性が悪化することによる出力の低下を改善できる。

本発明に係るウォータポンプの制御装置の他の態様では、記流路の途中に設けられたサーモスタットを更に備え、前記推定手段は、前記エンジンの再始動時において、前記サーモスタットが開状態から閉状態に切り換えられた複数のタイミングのうち前記エンジンの再始動時より前であり、且つ最も前記エンジンの再始動時に近いタイミングから所定の時間経過していた場合、前記ラジエータの水温及び外気温度が相互に一致すると推定してもよい。

この態様によれば、車両を長期間停止させた場合、即ち、エンジンを長期間停止した場合には、ラジエータの水温が外気温度に一致するため、当該外気温度をラジエータの水温とすることによって正確にエンジンの再始動時におけるラジエータの水温を推定できる。

本発明に係るウォータポンプの制御装置の他の態様では、前記推定手段は、前記エンジンの再始動時における前記ラジエータの水温が、前記ラジエータの水温及び前記エンジンの水温が相互に一致していたタイミングにおける前記ラジエータの水温から低下した温度変化を推定し、該推定された温度変化に基づいて前記ラジエータの水温を推定してもよい。

この態様によれば、ラジエータの水温を正確に推定できる。

本発明に係るウォータポンプの制御装置の他の態様では、前記推定手段は、前記エンジンの停止時における前記エンジンの水温と、前記エンジンの再始動時における前記エンジンの水温との温度差に所定の係数を乗算することによって、前記エンジンの再始動時における前記ラジエータの水温を推定してもよい。

この態様によれば、ラジエータの水温を正確に推定できる。

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。

以下、図面を参照して、本発明に係るウォータポンプの制御装置の一実施形態を備えて構成されるハイブリッド車両を例に挙げて、本発明に係るウォータポンプの制御装置の実施形態を説明する。

＜１：ハイブリッド車両の構成＞
先ず、図１を参照しながら、本実施形態に係るウォータポンプの制御装置を備えたハイブリッド車両１００の主要な構成を説明する。図１は、本実施形態に係るウォータポンプの制御装置を備えたハイブリッド車両の主要な構成を概念的に示した概念図である。尚、図１において、太線は、冷却水が流れる流路７を示している。

図１において、ハイブリッド車両１００は、エンジン１と、流路７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄからなる流路７と、水温センサ６ａ及び６ｂと、ラジエータ３と、サーモスタット４と、本発明の「ウォータポンプ」の一例である電動ポンプ（ＷＰ）５と、ＥＣＵ５０とを備えている。ＥＣＵ５０、並びに、水温センサ６ａ及び６ｂが、本発明の「推定手段」の一例を構成していると共に、ＥＣＵ５０は、本発明の「制御手段」の一例を兼ねている。よって、本実施形態に係るウォータポンプの制御装置は、ＥＣＵ５０、並びに水温センサ６ａ及び６ｂによって構成されている。

エンジン１は、供給される燃料と空気との混合気を燃焼させることによって動力を発生する装置である。例えば、エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどによって構成される。エンジン１に流入した冷却水は、エンジン１内部のシリンダ（不図示）の周囲に設けられたウォータージャケット（不図示）を通過した後、冷却水通路７ａから流出する。シリンダは、ウォータージャケットを通過する冷却水と熱交換を行うことにより、暖機又は冷却される。

ラジエータ３は、サーモスタット４及び電動ポンプ（以下、「電動ＷＰ」と称する。）と共に、流路７の途中に配置されており、その内部を通過する冷却水を冷却する。この場合、電動ファン（不図示）の回転により導入された風、及び、ハイブリッド車両１００が走行する際の走行風によって、ラジエータ３内の冷却水の冷却が促進される。また、電動ポンプ５は、ＥＣＵ５０の制御下で、冷却水を冷却水通路７内で循環させる。

サーモスタット４は、冷却水の水温に応じて開閉する弁によって構成される。基本的には、サーモスタット４は、冷却水の水温が高温となったときに開弁する。この場合、サーモスタット４を介して流路７ｂ及び７ｃが相互に接続され、冷却水はラジエータ３を通過する。これに対して、冷却水の水温が比較的低温である場合には、サーモスタット４は閉弁している。この場合には、冷却水はラジエータ３を通過しない。これにより、冷却水の水温低下が抑制される。

水温センサ６ａ及び６ｂの夫々は、エンジン１の水温及びラジエータ３の水温を測定可能なように流路７のうちエンジン１及びラジエータ３の夫々に近い位置に配置されている。

ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ及びメモリを備えて構成されている。ＥＣＵ５０は、後に詳細に説明するように、エンジン１の再始動時において、エンジン１にサーマルショック等の不具合が生じないように、電動ＷＰ５の動作を制御する。

＜２：ウォータポンプの制御方法＞
次に、図２を参照しながら、本実施形態に係るウォータポンプの制御装置によって実行されるウォータポンプの制御方法を説明する。図２は、本実施形態に係るウォータポンプの制御方法の主要な工程を順に示したフローチャートである。尚、以下で説明するステップＳ１からステップＳ６或いはＳ８までの工程は、ＥＣＵ５０が、ハイブリッド車両１００に駆動力を供給するエンジン１に冷却水を循環させる流路７の途中にラジエータ３と共に設けられた電動ＷＰ５を制御することを目的として、エンジン１の停止時におけるラジエータ３の水温、及び、エンジン１の停止時におけるエンジンの水温相互の関係と、エンジン１の停止時からエンジン１を再始動するまでにラジエータ３の水温を変化させる環境条件とに基づいて、エンジ１ンの再始動時におけるラジエータ３の水温を推定する推定工程の一例を構成している。また、ステップＳ７が、エンジン１の再始動時において、エンジン１の水温及びラジエータ３の水温相互の温度差に起因して生じ得る不具合がエンジン１に発生しないように、推定されたラジエータ３の水温に基づいて、電動ＷＰ５からエンジン１に供給される冷却水の流量を制御する制御工程の一例である。

図２に示すように、ＥＣＵ５０は、エンジン１が停止した後、再度イグニッションがＯＮに切り換えられた否かを判定する（ステップＳ１）。次に、ＥＣＵ５０は、前回イグニッションがＯＦＦされたときのエンジン１の水温Ｔ０を確認する（ステップＳ２）。この際、エンジン１の水温Ｔ０は、水温センサ６ａに検出された情報がＥＣＵ５０に送られることによって確認可能である。

次に、ＥＣＵ５０は水温Ｔ０がサーモスタット４の開温度より高いか否かを判定する（ステップＳ３）。ＥＣＵ５０は水温Ｔ０がサーモスタット４の開温度より高い場合、ＥＣＵ５０は、現在のエンジン１の水温Ｔ１を確認し、ΔＴ１（Ｔ０−Ｔ１）を算出する（ステップＳ４）。

尚、ここで、ＥＣＵ５０は、サーモスタット４が開状態である場合に、エンジン１の停止時におけるラジエータの水温ＴＴ４と、エンジン１の停止時におけるエンジン１の水温Ｔ５とが相互に一致すると推定してもよい。このようにすれば、エンジン１を再始動させる前のハイブリッド車両１００の運転状態が短時間走行であった条件下で、サーモスタット４が開く前にエンジン１を停止させ、その後すぐにエンジン１を再始動させた場合でも、エンジン１に発生し得るサーマルショック等の不具合を低減できる。加えて、エンジン１の始動後において、一時的にエンジンにおける燃料の燃焼性が悪化することによる出力の低下を改善できる。

次に、ＥＣＵ５０は、現在のラジエータ３の水温Ｔ２を推定する（ステップＳ５）。より具体的には、水温Ｔ２としてＴ０−Ｋ＊ΔＴ１を算出する。ここで、係数Ｋは、個別具体的に決定される。このようにすることによって、ラジエータ３の水温Ｔ２を正確に推定できる。

次に、ＥＣＵ５０は、水温Ｔ２が、現在の外気温度より高いか否かを判定する（ステップＳ６）。水温Ｔ２が、外気温度より高いと判定された場合、ＥＣＵ５０は、水温Ｔ２に基づいて電動ＷＰ５からエンジン１に供給される冷却水の流量を決定し、その流量を流すように電動ポンプＷＰ５の動作を制御する。

ステップＳ６においてラジエータ３の水温Ｔ２が、現在の外気温度以下であると判定された場合、ＥＣＵ５０は、水温Ｔ２が外気温度に一致するものとして（ステップＳ８）、ステップＳ７において、電動ＷＰ５の初期流量を制御する。ＥＣＵ５０は、エンジン１の再始動時において、サーモスタット４が開状態から閉状態に切り換えられた複数のタイミングのうちエンジン１の再始動時より前であり、且つ最もエンジン１の再始動時に近いタイミングであるサーモスタット４が開状態に切り換えられた時、即ちその瞬間から、本発明の「設定値」の一例である所定の時間経過していた場合、ラジエータ３の水温及び外気温度が相互に一致すると推定することが可能である。このようにすれば、ハイブリッド車両１００を長期間停止させた場合、即ち、エンジン１を長期間停止した場合には、ラジエータ３の水温が外気温度に一致するため、当該外気温度をラジエータ３の水温とすることによって正確にエンジン１の再始動時におけるラジエータ３の水温を推定できる。

また、ステップＳ３において、水温Ｔ０がサーモスタット４の開温度以下であると判定された場合、ＥＣＵ５０は、エンジン１の水温Ｔの履歴を辿り、水温Ｔ＜サーモスタットの開温度となった瞬間のエンジン１の水温Ｔ３と、当該瞬間から経過した経過時間ｔを算出する（ステップＳ１０）。次に、ＥＣＵ５０は、経過時間ｔが設定値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１１）。経過時間ｔが設定値より大きいと判定された場合、ＥＣＵ５０は、ステップＳ８及びＳ７を順次実行する。ステップＳ１１において、経過時間ｔが設定値以下であると判定された場合、ＥＣＵ５０は、経過時ｔの間のハイブリッド車両１００の平均車速Ｖ、外気温度Ｔａｉｒからラジエータ３の水温Ｔ２を算出する（ステップＳ１２）。より具体的には、ＥＣＵ５０は、Ｔ２＝Ｔ３−ｆ（Ｔ３，Ｖ，Ｔａｉｒ）を算出する。ステップＳ１２によれば、エンジン１の再始動時におけるラジエータ３の水温が、ラジエータ３の水温及びエンジン１の水温が相互に一致していたタイミングにおけるラジエータ３の水温から低下した温度変化を推定でき、該推定された温度変化に基づいてラジエータ３の水温を推定できることになり、ラジエータ３の水温を正確に推定できる。当該計算によって算出された水温Ｔ２について、ＥＣＵ５０は、ステップＳ６及びＳ７の手順、或いはステップＳ６、Ｓ８及びＳ７の手順を実行する。

本実施形態に係るウォータポンプの制御装置によれば、エンジン１の再始動時におけるラジエータ３の水温が正確に推定されているため、推定されたラジエータ３の水温及びエンジン１の水温相互の温度差を踏まえたうえで、エンジン１の水温及びラジエータ３の水温相互の温度差に起因して生じ得る不具合がエンジン１に発生しないように、電動ＷＰ５からエンジン１に供給される冷却水の流量を制御できる。よって、本実施形態に係るウォータポンプの制御装置によれば、エンジン１の再始動時において、ラジエータ３の水温がエンジン１の水温より低い状況下で、エンジン１の水温より極端に低い温度の冷却水がエンジン１に供給されることによって生じ得るサーマルショック等の不具合を低減できる。加えて、エンジン１の始動後において、一時的にエンジン１における燃料の燃焼性が悪化することによる出力の低下を改善できる。

本実施形態に係るウォータポンプの制御装置を備えたハイブリッド車両の主要な構成を概念的に示した概念図である。 本実施形態に係るウォータポンプの制御装置によって実行されるウォータポンプの制御方法の主要な工程を順に示したフローチャートである。

１・・・エンジン、３・・・ラジエータ、４・・・サーモスタット、５・・・電動ＷＰ、６ａ，６ｂ・・・水温センサ、５０・・・ＥＣＵ、１００・・・ハイブリッド車両

Claims (5)

1. 車両に駆動力を供給するエンジンに冷却水を循環させる流路の途中にラジエータと共に設けられたウォータポンプを制御するためのウォータポンプの制御装置であって、
   前記エンジンの停止時における前記ラジエータの水温、及び、前記エンジンの停止時における前記エンジンの水温相互の関係と、前記エンジンの停止時から前記エンジンを再始動するまでに前記ラジエータの水温を変化させる環境条件とに基づいて、前記エンジンの再始動時における前記ラジエータの水温を推定する推定手段と、
   前記エンジンの再始動時において、前記エンジンの水温及び前記ラジエータの水温相互の温度差に起因して生じ得る不具合が前記エンジンに発生しないように、前記推定されたラジエータの水温に基づいて、前記ウォータポンプから前記エンジンに供給される冷却水の流量を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とするウォータポンプの制御装置。
2. 前記流路の途中に設けられたサーモスタットを更に備え、
   前記推定手段は、前記サーモスタットが開状態である場合に、前記エンジンの停止時における前記ラジエータの水温と、前記エンジンの停止時における前記エンジンの水温とが相互に一致すると推定すること
   を特徴とする請求項１に記載のウォータポンプの制御装置。
3. 前記流路の途中に設けられたサーモスタットを更に備え、
   前記推定手段は、前記エンジンの再始動時において、前記サーモスタットが開状態から閉状態に切り換えられた複数のタイミングのうち前記エンジンの再始動時より前であり、且つ最も前記エンジンの再始動時に近いタイミングから所定の時間経過していた場合、前記ラジエータの水温及び外気温度が相互に一致すると推定すること
   を特徴とする請求項１に記載のウォータポンプの制御装置。
4. 前記推定手段は、前記エンジンの再始動時における前記ラジエータの水温が、前記ラジエータの水温及び前記エンジンの水温が相互に一致していたタイミングにおける前記ラジエータの水温から低下した温度変化を推定し、該推定された温度変化に基づいて前記ラジエータの水温を推定すること
   を特徴とする請求項１に記載のウォータポンプの制御装置。
5. 前記推定手段は、前記エンジンの停止時における前記エンジンの水温と、前記エンジンの再始動時における前記エンジンの水温との温度差に所定の係数を乗算することによって、前記エンジンの再始動時における前記ラジエータの水温を推定すること
   を特徴とする請求項１に記載のウォータポンプの制御装置。

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