JP2016079935A - 内燃機関の冷却制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関停止中の電動式ウォーターポンプによる電力消費を低減できる内燃機関の冷却制御装置を提供する。
【解決手段】ターボ過給機を備えた内燃機関の冷却制御装置において、機関停止後にタービン１２の過熱が予想される場合に、機関停止前に、電動式ウォーターポンプ１４から前記ターボ過給機に供給する冷却水量を増加させる、ことを特徴とする。機関停止前に電動式ウォーターポンプを通常よりも多く作動させて冷却水量を増加させ、タービン温度を予め下げることで、機関停止中の電動式ウォーターポンプの駆動時間を短くする。電動式ウォーターポンプは、オルタネータの作動中に駆動するので、電動式ウォーターポンプで消費した電力をオルタネータの発電により補充でき、実質的に電力消費を低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ターボ過給機を備えた内燃機関の冷却制御装置に関する。

近年、アイドルストップ車が増加し、エンジンの停止機会が増加する傾向がある。ターボ過給機を備えた内燃機関（エンジン）では、ターボ過給機に冷却水や潤滑用オイルを循環させて冷却しているが、エンジンの停止中には排気管からの熱によりタービンが加熱される。このため、エンジンを停止してから、ある程度時間が経過してから最高温度となることがあり、高温によって潤滑用オイルが変質あるいは炭化すると、過給機が動作不良になる虞がある。

そこで、例えば特許文献１では、エンジン停止時の温度上昇予測からアイドルストップの許可／禁止を判断し、タービン温度が高温になることが予測される状況下ではアイドルストップを禁止することで、この問題を抑制している。

特開２０１２−２１４２６号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術では、アイドルストップの頻度が下がるため十分な燃費向上が図れない。電動式ウォーターポンプが搭載されている場合には、アイドルストップ中に作動させることにより過給機を冷却できるが、オルタネータが停止した状態で電動式ウォーターポンプを駆動するので消費する電力を補充することができない。エンジンを起動するためのクランキングには比較的大きな電力を消費するため、アイドルストップからの復帰に必要な電力を常に確保するためには、アイドルストップの頻度を下げたり時間を縮減したりしなければならず燃費向上の妨げとなる。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、機関停止中の電動式ウォーターポンプによる電力消費を低減できる内燃機関の冷却制御装置を提供することにある。

本発明のターボ過給機を備えた内燃機関の冷却制御装置は、機関停止後にタービンの過熱が予想される場合に、機関停止前に、電動式ウォーターポンプから前記ターボ過給機に供給する冷却水量を増加させる、ことを特徴とする。

機関停止後にタービンの過熱が予想される場合に、機関停止前に電動式ウォーターポンプを通常よりも多く作動させて冷却水量を増加させ、ターボ過給機のタービン温度を予め下げることで、機関停止中の電動式ウォーターポンプの駆動を縮減することができる。電動式ウォーターポンプは、オルタネータの動作中に駆動するので、消費した電力をオルタネータの発電で補充でき、機関停止中の電動式ウォーターポンプによる電力消費を低減できる。

本発明の第１の実施形態に係る内燃機関の冷却制御装置の概略構成図である。 図１に示した内燃機関の冷却制御装置における要部の構成例を示す図である。 図１及び図２に示した内燃機関の冷却制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図１及び図２に示した内燃機関の冷却制御装置のフェールセーフ動作について説明するためのフローチャートである。 図４に示した電動式ウォーターポンプＯＦＦ固着診断の詳細なフローチャートである。 図５に示したフローチャートにおける電流モニタ値と出力デューティの波形図である。 本発明の第２の実施形態に係る内燃機関の冷却制御装置の概略構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る内燃機関の冷却制御装置の概略構成図である。 本発明の第４の実施形態に係る内燃機関の冷却制御装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る内燃機関の冷却制御装置の概略的なシステム構成を示している。この冷却制御装置は、エンジン１１とタービン１２に冷却水を循環させる第１の冷却水経路１、タービン１２に冷却水を循環させる第２の冷却水経路２、及びエンジン１１とタービン１２に潤滑用オイルを循環させるオイル経路３を備えている。

冷却水経路１には、エンジン１１によって駆動される機械式ウォーターポンプ１３が配置されており、熱交換器であるラジエータ１５からサーモスタット１６を介して供給された冷却水を、エンジン１１、タービン１２及びヒータ１７に循環させ、ラジエータ１５に戻すようになっている。また、冷却水経路１には、冷却水をヒータ１７からサーモスタット１６を介して機械式ウォーターポンプ１３に供給するバイパス経路１ａが設けられている。エンジン１１の始動直後の暖機運転時や低気温などで冷却水温が低い状態では、サーモスタット１６によりバイパス経路１ａが選択され、冷却水温が所定値よりも高くなるとラジエータ１５側の主経路が選択される。

なお、サーモスタット１６が電制の場合には、エンジン１１が温まって電制サーモスタットを開いて問題ない状況であっても、ＥＣＵ（図示せず）などの主制御装置でタービン１２の推定温度が潤滑の観点から十分に温まっていないと判断すれば、電制サーモスタットに対して閉要求を出して暖機を促すようにしても良い。
そして、機械式ウォーターポンプ１３で冷却水経路１内に冷却水を循環させることによって、エンジン１１とタービン１２を冷却し、必要に応じてヒータ１７を作動する。この冷却水路１のエンジン１１とタービン１２との間には、水温センサ１８が設けられ、検出した水温をＥＣＵへ供給するようになっている。また、ラジエータ１５の冷却水の熱は、ラジエータファン１９からの冷却風により放熱される。

冷却水経路２には、ＥＣＵで制御されるアクチュエータ（電動モータ）によって駆動される電動式ウォーターポンプ１４が配置されている。電動式ウォーターポンプ１４は、ラジエータ１５から供給された冷却水を、タービン１２に供給して冷却し、ラジエータ１５に戻すように循環させている。
更に、オイル経路３には、オイルポンプ２０が配置されており、エンジン１１とタービン１２に潤滑用オイルを循環させることで、潤滑と冷却を行うようになっている。

このように、本第１の実施形態では、ターボ過給機のタービン１２に、機械式ウォーターポンプ１３による冷却水経路１と、電動式ウォーターポンプ１４による冷却水経路２を設けて冷却する。機械式ウォーターポンプ１３は、エンジン１１の回転／停止に伴って回転／停止するが、電動式ウォーターポンプ１４は、エンジン１１の回転や停止に拘わらず駆動でき、エンジン１１とは独立した制御が可能であり、冷却水の流量を自由に設定できる。

図２は、上記図１に示したシステム構成における要部（エンジン周辺）の構成例を示している。エンジン１１には、吸気流路２１と排気流路２２が連通している。吸気流路２１には外気がエアクリーナ２３を介して導入され、この吸気流路２１の内壁にエアフローメータ２４が組み付けられている。吸気流路２１と排気流路２２にはターボ過給機２５が備え付けられている。

過給機２５は、排気ガスが有するエネルギーをタービン翼の回転運動に変換するためのタービン部２５ｂ（図１のタービン１２に対応する）と、タービン翼に連結されたコンプレッサー翼の回転によって吸入空気を圧縮するためのコンプレッサー部２５ａとを含んで構成される。そして、過給機２５のコンプレッサー部２５ａが吸気流路２１に、タービン部２５ｂが排気流路２２にそれぞれ接続されている。過給機２５には、ターボ過給機冷却用の配管２ａが設けられ、この配管２ａにラジエータ１５から電動式ウォーターポンプ１４を介して冷却水を循環させることで、機械式ウォーターポンプ１３とは独立して過給機２５を冷却可能になっている。配管２ａには、この配管２ａへの冷却水流量を調整する調整機構２ｂが設けられ、エンジン１１停止後のタービン部２５ｂの過熱が予想される場合に、エンジン１１停止前に調整機構２ｂにより配管２ａへの冷却水流量を増加させる。

過給機２５のコンプレッサー部２５ａ側の下流には、断熱圧縮されて上昇した吸気温度を冷却するためのインタークーラ２６が設けられている。インタークーラ２６の下流には、冷却後の吸気温度を計測するためのエアフローメータ２７が組み付けられている。また、エアバイパスバルブ２８が設けられ、タービン部２５ｂの上流からの空気をバイパスするようになっている。エアバイパスバルブ２８の下流には、排気流路２２の排気ガス取り込み口に設けたＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）バルブ２９より排気ガスを分流し、インタークーラ２６の下流へと排気ガスを還流させる排気ガス還流通路（ＥＧＲ通路）３０が連通している。ＥＧＲ通路３０の下流には、吸気流路２１の流路断面積を絞り、シリンダ３５に流入する吸入空気量を制御するためのスロットルバルブ３１が備えられている。

スロットルバルブ３１は、アクセル踏み込み量とは独立にスロットル開度を制御することができる電子制御式スロットルバルブである。スロットルバルブ３１の下流には吸気マニホールド３２が連通している。なお、インタークーラ２６をスロットルバルブ３１の下流の吸気マニホールド３２に一体化させた構成としても良い。それによってコンプレッサー部２５ａの下流からシリンダ３５までの容積を小さくすることができ、加減速の応答性を向上させることができる。

図示しないが、吸気マニホールド３２には、過給圧センサが組み付けられている。また、吸気マニホールド３２の下流には、吸気弁３３と、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁が配置されている。燃料噴射弁はシリンダ３５に直接燃料を噴射する方式としても良い。更に、エンジン１１は、吸気弁３３及び排気弁３４の開閉の位相を連続的に可変とする位相可変機構を吸気弁３３及び排気弁３４の少なくとも一方に備えていても良い。加えて、吸気弁３３及び排気弁３４にはそのリフトを連続的に可変とするリフト可変機構を備えることもできる。吸気弁３３及び排気弁３４のリフト可変機構には、バルブの開閉位相を検知するための吸気弁位置センサ及び排気弁位置センサが、吸気弁３３及び排気弁３４にそれぞれ組み付けられる。

エンジン１１のシリンダヘッド部にはシリンダ３５内に電極部を露出させ、スパークによって可燃混合気を引火する点火プラグが組み付けられる。更に、シリンダ３５にはノックの発生を検知するノックセンサが組み付けられる。クランク軸にはクランク角度センサが設けられている。クランク角度センサから出力される信号にもとづき、エンジン１１の回転速度を検出することができる。

排気流路２２には、エンジン１１が過剰な過給レベルとなるのを防ぐための電制ウェストゲートバルブ３６が設けられている。そして、過給圧が所定の値に達した場合に、電制ウェストゲートバルブ３６を開くことで、排気ガスがタービン部２５ｂを迂回するようにバイパスされて過給圧の上昇を抑制あるいは保持することができる。

エンジン１１あるいは車両の運転状態を制御するための各要素は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）３７によって制御される。ＥＣＵ３７には、上述した各種センサの検出信号が供給され、これらに基づきエンジン１１あるいは車両の運転状態を判断し、目標とする運転状態になるように、制御対象の各種アクチュエータなどへ制御信号を供給する。具体的には、ＥＣＵ３７により、電動式ウォーターポンプ１４、スロットルバルブ３１、燃料噴射弁、位相可変機構、ＥＧＲバルブ２９、及びウェストゲートバルブ３６などのアクチュエータが制御される。また、上述した各種センサから入力された検出信号に基づき、エンジン１１の運転状態を検知して運転状態に応じてＥＣＵ３７により決定されたタイミングで点火プラグが点火を行うと共に、燃料噴射弁から吸気ポート内に燃料を噴射する。

次に、上記のような構成において、図３のタイミングチャートにより動作を説明する。本発明では、高負荷運転中に電動式ウォーターポンプ１４を高速回転で駆動して、機械式ウォーターポンプ１３による冷却を補助すると共に、車両の減速中からアイドルストップ条件成立までのエンジン１１の回転中にも電動式ウォーターポンプ１４を高速回転で駆動することにより、アイドルストップ条件成立よりも前にタービン１７の冷却を開始する。

すなわち、図３の時刻ｔ０にエンジン１１を始動すると、エンジン回転数、過給圧及びタービン推定温度がそれぞれ上昇する。このとき、機械式ウォーターポンプ１３と電動式ウォーターポンプ１４は、共に低速回転（ＬＯＷ）で駆動されている。なお、電動式ウォーターポンプ１４の駆動状態に関しては、アイドルストップ中にタービン温度が制御範囲の上限に達する場合を実線で示し、アイドルストップ中にタービン温度が制御範囲の上限に達しない場合を破線で示す。

時刻ｔ１からエンジン１１の回転数が上昇し、時刻ｔ２にタービン推定温度が、タービン温度制御範囲を超えると、ＥＣＵ３７は高負荷状態であると判定する。このとき、エンジン回転数の上昇に比例して機械式ウォーターポンプ１３が高速回転（ＨＩＧＨ）して冷却水量を増加させると共に、ＥＣＵ３７で電動式ウォーターポンプ１４を高速回転に切り替えて冷却水量を増加させ、エンジン温度とタービン温度を下げる。高負荷判定は、トルク要求値によって行っても良いし、アクセル開度や過給圧によって判断する方法もある。

時刻ｔ３には、高負荷判定によってウェストゲートバルブ３６が開くことで、過給圧の上昇が抑制され、エンジン回転数、過給圧、機械式ウォーターポンプ１３の回転数も上昇が抑えられてほぼ一定となる。タービン推定温度は、機械式ウォーターポンプ１３と電動式ウォーターポンプ１４が高速回転して循環する冷却水量を増加させたことで、上記時刻ｔ２から矢印ＡＡで示すように徐々に低下する。
次の時刻ｔ４に、ＥＣＵ３７によってタービン推定温度が低下したと判定されると、電動式ウォーターポンプ１４を低速回転に切り替える。時刻ｔ５にはウェストゲートバルブ３６を閉じ、エンジン回転数と過給圧が低下し始める。

時刻ｔ６に、ＥＣＵ３７でブレーキが踏まれたこと、あるいは減速状態を検知すると、アイドルストップする可能性があり、エンジン停止後にタービン１２の過熱が予想される。よって、電動式ウォーターポンプ１４を高速回転で駆動して、矢印ＡＢに示すようにタービン温度を下げる。このときには、エンジン回転が低いので機械式ウォーターポンプ１３は低速回転であり、主に電動式ウォーターポンプ１４でタービン１２（タービン部２５ｂ）の冷却が行われる。この減速状態の判定は、ＥＣＵ３７でブレーキ信号の入力から判断しても良いし、アクセルオフ且つ車速減少から判定しても良い。そして、タービン温度がタービン温度制御範囲の下限に到達すると（時刻ｔ７）、電動式ウォーターポンプ１４を低速回転に切り替え、アイドルストップ開始の時刻ｔ８に電動式ウォーターポンプ１４を停止（ＯＦＦ）させる。
そして、時刻ｔ９にエンジンが停止し、アイドルストップ状態となる。

タービン推定温度は、アイドルストップ開始の時刻ｔ８から徐々に上昇を始め、時刻ｔ１０にタービン温度制御範囲の上限に達すると、ＥＣＵ３７により電動式ウォーターポンプ１４を高速と低速の間の中速回転（ＭＩＤ）で駆動開始する。この際、電動式ウォーターポンプ１４のオン／オフ制御では、中速回転の制御ができないので、間欠駆動して擬似的にデューティを作り出し、中速回転相当の冷却水流量を実現すると良い。これによって、バッテリ電圧はこの時刻ｔ９から低下を開始する。すなわち、電動式ウォーターポンプ１４による電力消費が発生するが、時刻ｔ８〜ｔ１０の期間は電動式ウォーターポンプ１４を停止させることができるので、この分の電力消費を抑制できる。なお、時刻ｔ１１のバッテリ電圧の低下は、クランキングによるもので、その後、エンジンが再起動してエンジン回転数が上昇している。
一方、破線で示すように、タービン温度が制御範囲の上限に達しない場合には、電動式ウォーターポンプ１４を駆動する必要はなく、電力消費も発生しない。

上記のように、アイドルストップの可能性が検知されたときに、オルタネータによる発電が行われている時刻ｔ６，ｔ７間に電動式ウォーターポンプ１４を駆動してタービン温度を下げることで、電動式ウォーターポンプ１４で消費した電力をオルタネータの発電で補充できる。これによって、実質的に電動式ウォーターポンプ１４による電力消費を低減でき、アイドルストップからの復帰に必要な電力を確保できるので、高頻度且つ長時間にわたってアイドルストップさせることができ、燃費の向上を図ることができる。

なお、タービン温度制御範囲の過熱側（しきい値上限）については、タービン部の破壊温度を考慮し、マージンを持たせて設定するのが好ましい。過冷却側は（しきい値下限）については、潤滑の点からタービンの望ましい動作温度が設定されるので、やはりマージンを持たせて設定する。

図４は、上述した冷却制御装置のフェールセーフ動作について説明するためのフローチャートである。まず、タービン１２の推定温度を計算する（ステップＳ１）。タービン推定温度は、次式（１）で計算できる。
ここで、前回値は次式（２）、目標値は次式（３）でそれぞれ表すことができる。

上式（３）において、加熱温度は、「加熱温度＝基本燃焼温度×燃焼位置補正×ＥＧＲ率補正」である。ここで、基本燃焼温度は、吸気温度と吸気量（もしくは吸気圧）から例えばマップを参照して求める。燃焼位置補正は、点火時期とバルブタイミングから例えばマップを参照して求める。ＥＧＲ率補正は、ＥＧＲ率から計算またはテーブルを参照して求め、ＥＧＲによる燃焼温度補正を行う。

また、加熱流量は、「加熱流量＝排気流量×ウェストゲートバルブ開度補正」で算出することができる。ここで、排気流量は、エンジン回転数から算出し、ウェストゲートバルブ開度補正は、ウェストゲートバルブ開度を算出し、タービン側に回る流量補正から求める。
加熱温度影響度は、排気口からタービンまでの距離や熱伝導率など車両特性による影響度、適合値である。
更に、冷却温度は、「冷却温度＝電動式ウォーターポンプ水温」であり、電動式ウォーターポンプ水温は、エンジン水温から例えばテーブルを参照して求める。そして、ラジエータのオン／オフによって計算を切り替える。

なお、ラジエータファン１９の駆動中はラジエータ１５の冷却能力が向上する。そこで、冷却温度（＝電動式ウォーターポンプ水温）を推定する際に、ラジエータファン１９の駆動状態に合わせて冷却温度を補正する。ラジエータファン１９が駆動されてから、実際にタービン冷却水温が低下するまでには、ポンプ流量と冷却水経路によって遅延が生じるので、その点を考慮して高負荷判定タイミングを早める（高負荷に至ると予測し、少し手前から電動式ウォーターポンプ駆動量を切り替える）といった制御を行うと良い。急激に低負荷から高負荷に切り替わった際には、負荷変動分の補正を入れるなど、運転の過渡状態に合わせた計算をさせることも可能である。

ラジエータ１５は走行風で冷却されるので、車速、ラジエータファン１９の駆動量、ポンプ流量に加えてラジエータ１５の性能や水路の長さなどのシステム構成で冷却性能が求まる。水温センサ１８に対して、エンジン１１の状態（燃焼温度など）、機械式ウォーターポンプ１３の流量、サーモスタット１６の開閉状態から、ラジエータ１５内の冷却水の温度を推測できるので、そこから電動式ウォーターポンプ１４側の冷却水の温度を推定できる。

冷却流量は、「冷却流量＝ポンプ流量」であり、ポンプ流量はウォーターポンプ回転数（もしくは駆動率）から算出する。ウォーターポンプの種類によって、ポンプ流量の算出方法を変える必要があり、容積型の場合はポンプ回転数によって流量が求まる。一方、可変容量型の場合は、切り替えた流量の設定値により流量が求まるので、流量の切り替え計算を行う。
更に、冷却温度影響度は、冷却水の経路や熱伝導率など車両特性による影響度、適合値である。

上記のようにしてタービン１２の推定温度を算出することができる。次のステップＳ２では、電動式ウォーターポンプ１４のＯＦＦ（オフ）固着診断を行う。この診断は、電動式ウォーターポンプ１４が閉じた状態で固着しているのを診断するもので、図５のフローチャートに示すように、まず出力デューティが許可条件しきい値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２−１）。出力デューティが許可条件しきい値よりも大きくない場合には、診断許可条件が不成立であり、ＯＦＦ固着カウンタのカウント値を保持すると共に、断線カウンタのカウント値を保持する（ステップＳ２−２）。そして、図４のステップＳ２に戻る。

ステップＳ２−１で出力デューティが許可条件しきい値よりも大きいと判定された場合には、電流モニタ値から、正常、回路断線、ポンプＯＦＦ固着のいずれかを判定する。ステップＳ２−３では、図６の波形図に示すように、電流モニタ値がＯＦＦ固着しきい値よりも小さく、且つ断線しきい値よりも大きい場合（ＯＦＦ固着しきい値＞電流モニタ値＞断線しきい値）には正常と判定し、ＯＦＦ固着カウンタを減算すると共に、断線カウンタを減算する（ステップＳ２−４）。

ステップＳ２−５では、電流モニタ値が断線しきい値よりも小さいか否か判定する。電流モニタ値が断線しきい値よりも小さいと判定された場合（電流モニタ値＜断線しきい値）には回路断線と判定し、ＯＦＦ固着カウンタを減算すると共に、断線カウンタを加算する（ステップＳ２−６）。
ステップＳ２−５で、電流モニタ値が断線しきい値よりも小さくないと判定された場合、すなわち電流モニタ値がＯＦＦ固着しきい値より大きいと判定された場合（電流モニタ値＞ＯＦＦ固着しきい値）にはポンプＯＦＦ固着と判定し、ＯＦＦ固着カウンタを加算すると共に、断線カウンタを減算する（ステップＳ２−７）。

次に、ＯＦＦ固着カウンタと断線カウンタのカウント値から診断を行う。ステップＳ２−８で、ＯＦＦ固着カウンタと断線カウンタのカウント値がともに「０」と判定されると、診断ＯＫ判定が出される（ステップＳ２−９）。ステップＳ２−１０では、断線カウンタのカウント値が断線判定しきい値ＴＨ１よりも大きいか等しい、あるいはＯＦＦ固着カウンタのカウント値がＯＦＦ固着判定しきい値ＴＨ２よりも大きいか等しいか否かを判定する。そうであればＯＦＦ固着判定となり、診断ＮＧ判定が出される（ステップＳ２−１１）。

ステップＳ２−１１で、断線カウンタのカウント値が断線判定しきい値ＴＨ１よりも小さい、あるいはＯＦＦ固着カウンタのカウント値がＯＦＦ固着判定しきい値ＴＨ２よりも小さいと判定された場合には、診断結果の前回値を保持する（ステップＳ２−１２）。

なお、電動式ウォーターポンプ１４のＯＦＦ固着の検出は、電動式ウォーターポンプ１４の回転数センサ、電動式ウォーターポンプ１４の流量センサ、及びタービン１２の水温センサが搭載されている場合は、次のような方法で検出することも可能である。電動式ウォーターポンプ１４の回転数センサが搭載されている場合には、ＥＣＵ３７からの出力でオフからオンに切り替わったのに、電動式ウォーターポンプ１４の回転数が上がらないことが検出された場合にはＯＦＦ固着と判定できる。また、電動式ウォーターポンプ１４に流量センサが搭載されている場合には、ＥＣＵ３７からの出力でオフからオンに切り替わったのに、電動式ウォーターポンプ１４の流量が上がらないことが検出された場合にもＯＦＦ固着と判定できる。更に、タービン１２に水温センサが搭載されている場合には、ＥＣＵ３７からの出力がオンで且つエンジン回転数が低回転なのに、タービン１２の水温センサの温度が下がらない場合にＯＦＦ固着と判定する。

上述したように、電動式ウォーターポンプ１４のＯＦＦ固着診断を行った後、図４のタイミングチャートに示すように、電動式ウォーターポンプのＯＦＦ固着故障があったか否かを判定する（ステップＳ３）。そして、電動式ウォーターポンプのＯＦＦ固着故障があった場合には、ＥＣＵ３７からエンジン回転数制限要求、スロットル制限要求、ウェストゲート開要求、オイルポンプ低流量禁止要求などを出力し、ターボ過給機の加熱を抑制するようにエンジン１１の運転を制御する（ステップＳ４）。

更に、タービン１２の温度が所定のしきい値よりも高いか否かを判定し（ステップＳ５）、高ければＥＣＵ３７からアイドルストップ禁止要求を出力し（ステップＳ６）、高くなければＥＣＵ３７からアイドルストップ禁止要求は出力しない（ステップＳ７）。

一方、ステップＳ３で、電動式ウォーターポンプ１４のＯＦＦ固着故障がないと判定された場合には、電動式ウォーターポンプ１４のＯＮ固着診断を行う（ステップＳ８）。続いて、電動式ウォーターポンプ１４のＯＮ固着故障があったか否かを判定する（ステップＳ９）。そして、電動式ウォーターポンプ１４のＯＮ固着故障があった場合には、電動式ウォーターポンプ１４のＯＮ固着時のフェールセーフ（Ｆ／Ｓ）制御を行う（ステップＳ１０）。ＯＮ固着故障がなかった場合には、電動式ウォーターポンプ１４の流量切り替え制御を行う（ステップＳ１１）。

上述したように、電動式ウォーターポンプ１４の故障の際は、冷却水が循環できないため、エンジン回転数制限、スロットル制限、及びウェストゲート開で燃焼による加熱を防ぐとともに、アイドルストップ禁止とオイルポンプの流量低下制御禁止（オイルポンプ２０が電動式の場合）で潤滑用オイルを循環させてタービン１２を冷却する。但し、もし排気温や冷却水温などのエンジン関連パラメータによって求まるタービン推定温度が設定したしきい値よりも低ければアイドルストップを許可しても良い。

上述したように、本発明によれば、アイドルストップ中の電力消費を抑えることができるので、バッテリ電圧低下によるアイドルストップ不許可を低減することができ、燃費を向上できる。また、ウォーターポンプ故障時にタービンの損傷を防ぎつつ走行することができる。
更に、一般的にエンジン停止時は、各制御に組み込まれているエンスト時処理が重なるためＥＣＵの演算負荷が大きくなる。演算負荷が許容範囲を越えて破綻すると制御の保証ができなくなってしまうが、本発明ではウォーターポンプ駆動切り替えのタイミングをエンスト時からずらすことができるので、演算負荷を抑えることもできる。

なお、本発明は上述した第１の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。例えば、タービン１２に潤滑用の油路と、冷却用の電動式ウォーターポンプ水路を備えていれば良いので、次のようなシステム構成の冷却制御装置にも適用可能である。

［第２の実施形態］
図７は、本発明の第２の実施形態に係る内燃機関の冷却制御装置におけるシステム構成を示している。本第２の実施形態は、エンジン１１に冷却水を循環させる第１の冷却水経路１、タービン１２に冷却水を循環させる第２の冷却水経路２、及びエンジン１１とタービン１２に潤滑用オイルを循環させるオイル経路３を有している。上述した第１の実施形態では、タービン１２を冷却水経路１と冷却水経路２で冷却したのに対し、本第２の実施形態では、タービン１２を冷却水経路２で冷却している。

他の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるので、同一部分に同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
このような構成であっても、第１の実施形態と同様な冷却動作を行わせることができ、実質的に同様な作用効果が得られる。

［第３の実施形態］
図８は、本発明の第３の実施形態に係る内燃機関の冷却制御装置におけるシステム構成を示している。本第３の実施形態は、エンジン１１とタービン１２に冷却水を循環させる冷却水経路１、及びエンジン１１とタービン１２に潤滑用オイルを循環させるオイル経路３を有している。すなわち、冷却水経路を１つにしており、冷却水経路１’には機械式ウォーターポンプを設けておらず、電動式ウォーターポンプ１４’のみでエンジン１１とタービン１２を冷却する。

他の基本的な構成は第１、第２の実施形態と同様であるので、同一部分に同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
このような構成の場合には、機械式ウォーターポンプの分を電動式ウォーターポンプ１４’で受け持つことになるが、電動式ウォーターポンプ１４のデューティ制御や多段切替制御を行うことで、第１、第２の実施形態と同様な冷却動作を行わせることができ、実質的に同様な作用効果が得られる。

［第４の実施形態］
図９は、本発明の第４の実施形態に係る内燃機関の冷却制御装置におけるシステム構成を示している。本第４の実施形態は、第３の実施形態と同様に、エンジン１１とタービン１２に冷却水を循環させる冷却水経路１、及びエンジン１１とタービン１２に潤滑用オイルを循環させるオイル経路３を有している。そして、冷却水経路１’に機械式ウォーターポンプ１３と電動式ウォーターポンプ１４を並列に設けて冷却水を循環させる。

他の基本的な構成は第１乃至第３の実施形態と同様であるので、同一部分に同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
このような構成であっても、第１乃至第３の実施形態と同様な冷却動作を行わせることができ、実質的に同様な作用効果が得られる。

以上説明したように、本発明によれば、エンジン停止後にタービンの過熱が予想される場合に、エンジン停止前に電動式ウォーターポンプを通常よりも多く作動させて冷却水量を増加させ、ターボ過給機のタービン温度予め下げることで、アイドルストップ中の電動式ウォーターポンプの駆動を縮減することができる。しかも、電動式ウォーターポンプは、オルタネータの動作中に駆動するので、消費した電力をオルタネータの発電で補充でき、アイドルストップ中の電動式ウォーターポンプによる電力消費を低減できる。これによって、アイドルストップからの復帰に必要な電力を確保できるので、高頻度且つ長時間にわたってアイドルストップさせることができ、燃費の向上を図ることもできる。

１，１’…第１の冷却水経路、１ａ…バイパス経路、２…第２の冷却水経路、２ａ…配管、２ｂ…調整機構、３…オイル経路、１１…エンジン（内燃機関）、１２…タービン、１３…機械式ウォーターポンプ、１４，１４’…電動式ウォーターポンプ、１５…ラジエータ、２０…オイルポンプ、２５…過給機、３７…ＥＣＵ

Claims (3)

1. ターボ過給機を備えた内燃機関の冷却制御装置であって、
   機関停止後にタービンの過熱が予想される場合に、機関停止前に、電動式ウォーターポンプから前記ターボ過給機に供給する冷却水量を増加させる、ことを特徴とする内燃機関の冷却制御装置。
2. 前記内燃機関は、前記電動式ウォーターポンプから冷却水が供給されて循環されるターボ過給機冷却用の配管と、この配管への冷却水流量を調整する調整機構とを更に備え、前記機関停止後にタービンの過熱が予想される場合に、機関停止前に、前記調整機構により前記配管を循環される冷却水流量を増加させる、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却制御装置。
3. 前記電動式ウォーターポンプの異常を検出した場合に、前記ターボ過給機の過熱を抑制するように前記内燃機関の運転を制御する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の冷却制御装置。