JP2016133077A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関冷却水循環路とインタクーラ冷却水循環路とが連通されて成る冷却装置に対し、インタクーラの熱歪みを抑制する。
【解決手段】内燃機関冷却水循環路２とインタクーラ冷却水循環路３とを導入路４および還流路５によって連通させ、インタクーラ加熱完了後に、内燃機関冷却水循環路２からインタクーラ冷却水循環路３に流入する冷却水と、電動ウォータポンプ３３の作動に伴ってインタクーラ冷却水循環路３を循環する冷却水とを混合してインタクーラ３１に流す。この際、電動ウォータポンプ３３に要求される冷却水吐出量が所定量未満であって電動ウォータポンプ３３のオンオフ切り替え制御が行われている場合に、ポンプオン期間およびポンプオフ期間それぞれを予め設定された限界値以下に制限して電動ウォータポンプ３３のオンオフを切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関の冷却装置に係る。特に、本発明は、内燃機関冷却水循環路とインタクーラ冷却水循環路とを備え、これら冷却水循環路同士が連通されて成る冷却装置の改良に関する。

従来、特許文献１に開示されているように、内燃機関の冷却装置として、内燃機関冷却水循環路およびインタクーラ冷却水循環路を備え、これら冷却水循環路それぞれにおいて冷却水の循環を可能にしたものが知られている。

また、この特許文献１に開示されている冷却装置は、内燃機関冷却水循環路とインタクーラ冷却水循環路とを連通路によって連通させ、内燃機関冷却水循環路からインタクーラ冷却水循環路に冷却水（内燃機関によって温度上昇された冷却水）を導入することでインタクーラを加熱できるようにしている。例えば、内燃機関の冷間始動時に、冷却水によってインタクーラを加熱することにより、インタクーラの温度をＥＧＲガスの露点よりも高くでき、ＥＧＲガス中に含まれる水分のインタクーラ内部での凝縮を抑制できる。このため、内燃機関の始動後、ＥＧＲガスの還流動作を早期に開始することが可能になる。また、このようにインタクーラを加熱すれば、外気温度が氷点下となっている場合であってもインタクーラを流れる吸気中の水分の凍結を防止できる。

また、特許文献１には、インタクーラ冷却水循環路に電動ウォータポンプを備えさせ、この電動ウォータポンプの作動に伴って生じるインタクーラ冷却水循環路内の冷却水圧力を利用して、内燃機関冷却水循環路からインタクーラ冷却水循環路に冷却水を導入する状態と冷却水を導入しない状態とを切り替えることが開示されている。

特開２０１２−２１９６８７号公報

前記電動ウォータポンプとしては、一般にブラシレスモータを備えＤｕｔｙ制御によって冷却水吐出量（単位時間当たりの冷却水吐出量）を調整するものが採用されている。この種の電動ウォータポンプは、冷却水吐出量が比較的多くモータ回転速度が高い場合には、その回転位相を正確に検知できてＤｕｔｙ制御が可能である。このＤｕｔｙ制御を行うことで、インタクーラ冷却水循環路での冷却水循環量を調整できる。このため、内燃機関冷却水循環路からインタクーラ冷却水循環路に導入される冷却水とインタクーラ冷却水循環路を循環する冷却水とを混合してインタクーラに導入する場合に、この内燃機関冷却水循環路からインタクーラ冷却水循環路に導入される冷却水（インタクーラに流れ込む高温の冷却水）の流量に対するインタクーラ冷却水循環路を循環する冷却水（インタクーラに流れ込む低温の冷却水）の流量の比率を高い精度で調整することが可能である。その結果、インタクーラに流れ込む冷却水の温度を高い精度で調整することが可能である。

しかしながら、電動ウォータポンプの冷却水吐出量が比較的少なく、モータ回転速度が低い場合には、その回転位相を正確に検知できないためＤｕｔｙ制御を行うことができず、この場合、電動ウォータポンプのオンオフ切り替え制御（電動ウォータポンプのオンとオフとを数ｓｅｃの周期で切り替える制御）が行われることになる。つまり、電動ウォータポンプのオフ期間では、インタクーラ冷却水循環路での冷却水の循環は行われず、内燃機関冷却水循環路からインタクーラ冷却水循環路へ冷却水が導入され、インタクーラには比較的高温度の冷却水が流れ込むことになる。一方、電動ウォータポンプのオン期間では、内燃機関冷却水循環路からインタクーラ冷却水循環路への冷却水の導入は行われないかまたはその導入量は少なくなると共に、インタクーラ冷却水循環路での冷却水の循環が行われ、インタクーラには比較的低温度の冷却水が流れ込むことになる。

これまで、このような電動ウォータポンプのオンオフ切り替え制御が行われる際における電動ウォータポンプのオン期間およびオフ期間それぞれについて具体的に特定した技術は提案されていない。

このため、電動ウォータポンプのオフ期間（インタクーラに比較的高温度の冷却水が流れている期間）が比較的長く継続した状況で電動ウォータポンプがオン状態に切り替わった際（インタクーラに比較的低温度の冷却水が流れ込む状態となった際）、高温になっているインタクーラに低温度の冷却水が流れ込むことでインタクーラに熱歪みが発生してしまう可能性がある。同様に、電動ウォータポンプのオン期間が比較的長く継続した状況で電動ウォータポンプがオフ状態に切り替わった際にあっても、低温になっているインタクーラに高温度の冷却水が流れ込むことでインタクーラに熱歪みが発生してしまう可能性がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関冷却水循環路とインタクーラ冷却水循環路とが連通されて成る冷却装置に対し、インタクーラの熱歪みを抑制することが可能な電動ウォータポンプのオンオフ切り替え制御を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の解決手段は、内燃機関本体の冷却水通路およびウォータポンプを備え、このウォータポンプの作動によって冷却水の循環が可能な内燃機関冷却水循環路と、インタクーラおよび電動ウォータポンプを備え、この電動ウォータポンプの作動によって冷却水の循環が可能なインタクーラ冷却水循環路と、前記内燃機関冷却水循環路から前記インタクーラ冷却水循環路へ冷却水を導入する導入路とを備えた内燃機関の冷却装置を前提とする。この内燃機関の冷却装置に対し、前記電動ウォータポンプは、要求される単位時間当たりの冷却水吐出量が所定量以上である際に冷却水吐出量を調整するＤｕｔｙ制御、および、要求される単位時間当たりの冷却水吐出量が所定量未満である際に作動と非作動とが切り替えられるオンオフ切り替え制御を行うものとなっている。そして、前記電動ウォータポンプの前記オンオフ切り替え制御の実行時、ポンプオン期間およびポンプオフ期間それぞれを予め設定された限界値以下に制限して前記電動ウォータポンプの作動と非作動とを切り替える構成としている。

この特定事項により、電動ウォータポンプに要求される単位時間当たりの冷却水吐出量が所定量未満であってオンオフ切り替え制御が行われる際、インタクーラ冷却水循環路に備えられたインタクーラには、高温度の冷却水が流れ込む状態と低温度の冷却水が流れ込む状態とが交互に切り替えられることになる。この際、ポンプオン期間およびポンプオフ期間それぞれを予め設定された限界値以下に制限して電動ウォータポンプの作動と非作動とが切り替えられる。このため、インタクーラに高温度の冷却水が長期間に亘って流れ続けるといった状況を招いたり、インタクーラに低温度の冷却水が長期間に亘って流れ続けるといった状況を招いたりすることはない。その結果、高温度の冷却水が長期間に亘って流れ続けることで高温になったインタクーラに対して低温度の冷却水が流れ込んでインタクーラに熱歪みが発生してしまったり、低温度の冷却水が長期間に亘って流れ続けることで低温になったインタクーラに対して高温度の冷却水が流れ込んでインタクーラに熱歪みが発生してしまったりすることを抑制できる。

本発明では、電動ウォータポンプのオンオフ切り替え制御の実行時、ポンプオン期間およびポンプオフ期間それぞれを予め設定された限界値以下に制限するようにしている。このため、インタクーラに熱歪みが発生することを抑制できる。

実施形態に係る冷却装置の回路構成を示す概略図であって、冷間始動時における冷却水の流れを説明するための図である。 実施形態に係る冷却装置の回路構成を示す概略図であって、インタクーラ加熱完了後における冷却水の流れを説明するための図である。 電動ウォータポンプ制御の手順の一部を示すフローチャート図である。 電動ウォータポンプ制御の手順の他の一部を示すフローチャート図である。 電動ウォータポンプのオフ期間調整制御に使用されるポンプオフ期間設定マップを示す図である。 電動ウォータポンプのオン期間調整制御に使用されるポンプオン期間設定マップを示す図である。 インタクーラに流れ込む冷却水の平均温度の変化の一例を示す図である。 制御Ｄｕｔｙ比ガードマップを示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、本発明を自動車用内燃機関の冷却装置として適用した場合について説明する。

図１は本実施形態に係る冷却装置１の回路構成を示す概略図である。この図１に示すように、冷却装置１は、内燃機関冷却水循環路２およびインタクーラ冷却水循環路３を備え、これら冷却水循環路２，３同士の間で冷却水の流通が可能に構成されている。以下、具体的に説明する。

−内燃機関冷却水循環路−
内燃機関冷却水循環路２には、内燃機関本体２１、ヒータコア２２、高温側ラジエータ（ＨＴラジエータ）２３、サーモスタット２４、機械式ウォータポンプ２５が設けられている。

内燃機関本体２１の内部に形成されたウォータジャケット（冷却水通路）の下流端に繋がる出口側通路２１ａの下流側は分岐され、一方がヒータコア通路２２ａとなり、他方がラジエータ通路２３ａとなっている。

ヒータコア通路２２ａには前記ヒータコア２２が、ラジエータ通路２３ａには前記高温側ラジエータ２３がそれぞれ設けられている。また、ラジエータ通路２３ａにおける高温側ラジエータ２３の下流側には前記サーモスタット２４が設けられている。

前記ヒータコア２２は、車室内を暖房するための熱交換器であり、ヒータコア通路２２ａを流れる冷却水と室内空気との間で熱交換を行う。

高温側ラジエータ２３は、内燃機関冷却水循環路２を循環する冷却水を冷却するための熱交換器であり、ラジエータ通路２３ａを流れる冷却水と大気との間で熱交換を行う。

サーモスタット２４は、例えばワックス式サーモスタットであり、冷却水温度が暖機完了温度未満である場合には、サーモワックスが凝固収縮してワックス圧が低くなり、弁体が自動的に閉側になってラジエータ通路２３ａの冷却水流通量を少なくするように作動する。一方、冷却水温度が前記暖機完了温度以上になると、サーモワックスが溶融膨張してワックス圧が高くなり、弁体が自動的に全開になってラジエータ通路２３ａの冷却水流通量を多くするように作動する。

ヒータコア通路２２ａおよびラジエータ通路２３ａの下流側は合流され、その合流部の下流側が、内燃機関本体２１のウォータジャケットに繋がる戻し通路２５ａとなっている。この戻し通路２５ａに前記機械式ウォータポンプ２５が設けられている。

機械式ウォータポンプ２５は、内燃機関本体２１の作動時に、その出力軸であるクランクシャフト（図示省略）の回転力を受けて作動する。つまり、この機械式ウォータポンプ２５は、内燃機関の回転速度に応じて冷却水吐出量（単位時間当たりの冷却水吐出量）が変化し、内燃機関の回転速度が高いほど冷却水吐出量が多くなるものである。

この機械式ウォータポンプ２５が作動した場合、内燃機関冷却水循環路２にあっては、機械式ウォータポンプ２５から吐出した冷却水が、内燃機関本体２１のウォータジャケットを流れた後、出口側通路２１ａを経てヒータコア通路２２ａおよびラジエータ通路２３ａに分流され、その後、戻し通路２５ａによって機械式ウォータポンプ２５の吸入側に戻されるといった循環を行う。この際、ラジエータ通路２３ａを流れる冷却水の流量はサーモスタット２４によって調整される。つまり、冷却水温度が前記暖機完了温度より低い所定温度未満である場合にはサーモスタット２４が全閉状態になり、ラジエータ通路２３ａには冷却水は流れない。このように高温側ラジエータ２３に冷却水を流さないことにより、冷間始動時等において冷却水温度の上昇を促進する。そして、冷却水温度が、この所定温度に達した時点からサーモスタット２４が開き始め、ラジエータ通路２３ａに冷却水が流れ始めることになる。そして、冷却水温度が前記暖機完了温度に達するとサーモスタット２４が全開となり、ラジエータ通路２３ａの冷却水流通量を多くする。これにより、循環する冷却水によって内燃機関本体２１の熱を回収し、この冷却水の熱を高温側ラジエータ２３により大気に放出する。

−インタクーラ冷却水循環路−
インタクーラ冷却水循環路３には、インタクーラ３１、低温側ラジエータ（ＬＴラジエータ）３２、電動ウォータポンプ３３が設けられている。

インタクーラ３１の流入側（図１における上側）と低温側ラジエータ３２の流出側（図１における上側）とは第１連通路３ａによって連通されている。一方、インタクーラ３１の流出側（図１における下側）と低温側ラジエータ３２の流入側（図１における下側）とは第２連通路３ｂによって連通されている。そして、この第２連通路３ｂに前記電動ウォータポンプ３３が設けられている。この電動ウォータポンプ３３は、その吸入側がインタクーラ３１に、吐出側が低温側ラジエータ３２にそれぞれ接続されている。

インタクーラ３１は、内燃機関の吸気系に設けられた過給機コンプレッサによって圧縮された吸気を冷却するための熱交換器であり、圧縮吸気と、第１連通路３ａを経て流入した冷却水との間で熱交換を行う。

低温側ラジエータ３２は、インタクーラ冷却水循環路３を循環する冷却水を冷却するための熱交換器であり、第２連通路３ｂを経て流入した冷却水と大気との間で熱交換を行う。

なお、このインタクーラ冷却水循環路３を流れる冷却水によって冷却される機器としては、前記インタクーラ３１以外に、スロットルバルブや過給機等も挙げられる。

電動ウォータポンプ３３は、インタクーラ冷却水循環路３内で冷却水を循環させるものであって、駆動源としてブラシレスモータを備え、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０から出力されるＤｕｔｙ制御信号によるＤｕｔｙ制御によって冷却水吐出量が調整可能となっている。つまり、Ｄｕｔｙ制御信号のＤｕｔｙ比によって冷却水吐出量が調整可能となっている。この電動ウォータポンプ３３の具体構成は公知であるためここでの説明は省略する。

このインタクーラ冷却水循環路３における基本的な冷却水の循環動作として、電動ウォータポンプ３３が作動した場合、この電動ウォータポンプ３３から吐出した冷却水が、低温側ラジエータ３２に流れた後、第１連通路３ａを経てインタクーラ３１に流入し、その後、第２連通路３ｂによって電動ウォータポンプ３３の吸入側に戻されるといった循環を行う。これにより、循環する冷却水によって、インタクーラ３１を流れる吸気を冷却し、回収した熱を低温側ラジエータ３２により大気に放出する。

−導入路および還流路−
前記内燃機関冷却水循環路２とインタクーラ冷却水循環路３とは、導入路４および還流路５によって連通されている。

導入路４は、内燃機関冷却水循環路２からインタクーラ冷却水循環路３へ冷却水を導入するための流路である。この導入路４の上流端は内燃機関冷却水循環路２における出口側通路２１ａに、下流端はインタクーラ冷却水循環路３における第１連通路３ａにそれぞれ接続されている。

また、この導入路４には、チェック弁（逆止弁）４１が設けられている。具体的に、このチェック弁４１は、インタクーラ冷却水循環路３から内燃機関冷却水循環路２への冷却水の流入（導入路４における冷却水の逆流）を阻止するものとなっている。このチェック弁４１の構成としては特に限定されるものではなく、ディスク式のもの、ポペット式のもの、スイング式のもの等、種々の形式のものが適用可能である。

一方、還流路５は、インタクーラ冷却水循環路３から内燃機関冷却水循環路２へ冷却水を戻すための流路である。この還流路５の上流端はインタクーラ冷却水循環路３の第２連通路３ｂにおける電動ウォータポンプ３３の吸入側に、下流端は内燃機関冷却水循環路２の戻し通路２５ａにおける機械式ウォータポンプ２５の吸入側にそれぞれ接続されている。

なお、前記インタクーラ冷却水循環路３における第１連通路３ａには、チェック弁（逆止弁）３４が設けられている。具体的に、このチェック弁３４は、第１連通路３ａにおける前記導入路４の接続位置と低温側ラジエータ３２との間に設けられており、導入路４から第１連通路３ａへ流れた冷却水がインタクーラ３１を流れること無しに低温側ラジエータ３２へ流入されてしまうことを阻止するものとなっている。このチェック弁３４の構成としても特に限定されるものではなく、ディスク式のもの、ポペット式のもの、スイング式のもの等、種々の形式のものが適用可能である。

このように第１連通路３ａにチェック弁３４が設けられているため、内燃機関冷却水循環路２から導入路４を経て第１連通路３ａへ流れた冷却水は、低温側ラジエータ３２への流入（インタクーラ３１を流れずに低温側ラジエータ３２に流入すること）が阻止され、この冷却水の全量がインタクーラ３１に流れることになる。

この冷却装置１に充填される冷却水は例えばエチレングリコールの水溶液などが適用されている。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータと入出力回路とを備えている。ＥＣＵ１０の入力回路には、内燃機関本体２１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力するクランクポジションセンサ６１、第１連通路３ａにおいてインタクーラ３１の直上流側（第１連通路３ａにおける導入路４の接続位置とインタクーラ３１との間）の冷却水温度を検出する水温センサ６２などが接続されている。また、図示しないが、このＥＣＵ１０の入力回路には、公知のスロットル開度センサ、エアフローメータ、Ａ／Ｆセンサ、排気温センサ、吸気圧センサ、吸気温センサ等の各種センサも接続されている。

一方、ＥＣＵ１０の出力回路には、上記内燃機関本体２１（内燃機関本体２１に備えられたインジェクタ、スロットルバルブ、ＥＧＲバルブ等）および電動ウォータポンプ３３が接続されている。

そして、ＥＣＵ１０は、上記した各種センサからの出力、その出力値を利用する演算式により求められた演算値、または、上記ＲＯＭに記憶された各種マップに基づいて、内燃機関（エンジン）の各種制御および後述する電動ウォータポンプ３３の制御を実行する。

前記電動ウォータポンプ３３は、要求される冷却水吐出量が比較的多くモータ回転速度が高い場合には、その回転位相を正確に検知できて前記Ｄｕｔｙ制御が可能である。このＤｕｔｙ制御を行うことで、インタクーラ冷却水循環路３での冷却水循環量を調整できる。このため、例えば後述するように内燃機関冷却水循環路２からインタクーラ冷却水循環路３に導入される冷却水とインタクーラ冷却水循環路３を循環する冷却水とを混合してインタクーラ３１に導入する際にあっては、このＤｕｔｙ制御を行うことで、内燃機関冷却水循環路２からインタクーラ冷却水循環路３に導入される冷却水（インタクーラ３１に流れ込む高温の冷却水）の流量に対するインタクーラ冷却水循環路３を循環する冷却水（インタクーラ３１に流れ込む低温の冷却水）の流量の比率を高い精度で調整することが可能である。その結果、インタクーラ３１に流れ込む冷却水の温度を高い精度で調整することが可能である。

一方、電動ウォータポンプ３３に要求される冷却水吐出量が比較的少なく、モータ回転速度が低い場合には、その回転位相を正確に検知できないためＤｕｔｙ制御を行うことができず、この場合、電動ウォータポンプ３３のオンオフ切り替え制御が行われるようになっている。このオンオフ切り替え制御は、電動ウォータポンプ３３のオンとオフとを切り替える制御である。つまり、電動ウォータポンプ３３のオフ期間では、インタクーラ冷却水循環路３での冷却水の循環は行われず、内燃機関冷却水循環路２からインタクーラ冷却水循環路３へ冷却水が導入される。一方、電動ウォータポンプ３３のオン期間では、内燃機関冷却水循環路２からインタクーラ冷却水循環路３への冷却水の導入は行われないかまたはその導入量は少なくなると共に、インタクーラ冷却水循環路３での冷却水の循環が行われることになる。この電動ウォータポンプ３３のオンオフ切り替え制御の詳細については後述する。

−冷却水循環動作−
次に、前述した冷却装置１における冷却水の循環動作の概略について説明する。本実施形態に係る冷却装置１における冷却水の循環動作としては、冷間始動時において、内燃機関冷却水循環路２での冷却水温度の上昇促進動作と共に行われる「インタクーラ加熱動作（インタクーラ３１を加熱する動作）」、および、このインタクーラ３１の加熱が完了した後の「インタクーラ加熱完了後動作」が少なくとも行われる。以下、これら動作における冷却水の流れについて説明する。

（インタクーラ加熱動作）
例えば外気温度が氷点下であって、インタクーラ３１を流れる吸気中の水分の凍結が懸念される状況にあっては、内燃機関本体２１の始動に伴い、インタクーラ３１を加熱するための動作が実施される。この際、ＥＣＵ１０によって電動ウォータポンプ３３が停止された状態で内燃機関本体２１が始動される。この場合、冷却水温度は前記暖機完了温度より低い所定温度未満となっているためサーモスタット２４は全閉状態となっている。

この場合の冷却水の循環動作としては、図１に実線の矢印で示すように、機械式ウォータポンプ２５から吐出した冷却水が、内燃機関本体２１のウォータジャケットを流れた後、出口側通路２１ａを経てヒータコア通路２２ａを流れ、その後、戻し通路２５ａによって機械式ウォータポンプ２５の吸入側に戻されるといった循環を行う。

また、導入路４における内燃機関冷却水循環路２側の圧力とインタクーラ冷却水循環路３側の圧力との差圧によって前記チェック弁４１が開放する。これにより、内燃機関本体２１のウォータジャケットを流れて出口側通路２１ａに流出した冷却水（内燃機関本体２１の熱を回収していくことで次第に温度上昇していく冷却水）の一部は、導入路４を経て第１連通路３ａへ流入する。この第１連通路３ａにはチェック弁３４が設けられているため、導入路４から第１連通路３ａへ流れた冷却水の低温側ラジエータ３２への流入は阻止され、この冷却水の全量がインタクーラ３１に流れる。これにより、インタクーラ３１の加熱が行われる。つまり、インタクーラ冷却水循環路３へ導入された冷却水が、インタクーラ３１を加熱すること無しに低温側ラジエータ３２によって放熱されてしまうといったことが防止される。このため、インタクーラ冷却水循環路３に導入された冷却水の熱が無駄に放出されてしまうことを防止でき、インタクーラ３１を効率良く加熱していくことができる。

このようにしてインタクーラ３１を加熱した後の冷却水は、第２連通路３ｂおよび還流路５を経て、内燃機関冷却水循環路２の戻し通路２５ａに流入し、内燃機関冷却水循環路２を循環する冷却水と混合された後、機械式ウォータポンプ２５の吸入側に戻されることになる。

このような冷却水の循環動作が継続されることで、インタクーラ３１の温度が上昇していき、このインタクーラ３１の温度をＥＧＲガスの露点よりも高くすることができて、ＥＧＲガス中に含まれる水分のインタクーラ３１内部での凝縮が抑制されることになる。このため、内燃機関本体２１の始動後、ＥＧＲガスの還流動作を早期に開始することが可能になる。また、このようにインタクーラ３１を加熱すれば、外気温度が氷点下となっている場合であってもインタクーラ３１を流れる吸気中の水分の凍結を防止できることになる。

（インタクーラ加熱完了後動作）
前記インタクーラ加熱動作が行われたことでインタクーラ３１が十分に加熱された場合には、電動ウォータポンプ３３の作動が開始される。この電動ウォータポンプ３３の作動を開始するタイミングとしては、前記水温センサ６２によって検出されるインタクーラ３１の上流側の冷却水温度が所定値（後述する水温Ｔ０）に達した時点が挙げられる。

電動ウォータポンプ３３の作動が開始され、その吐出圧によってチェック弁３４が開放することにより、インタクーラ冷却水循環路３にあっては、図２に実線の矢印で示すように、電動ウォータポンプ３３から吐出した冷却水が、低温側ラジエータ３２を流れた後、第１連通路３ａを経てインタクーラ３１に流入し、その後、第２連通路３ｂによって電動ウォータポンプ３３の吸入側に戻されるといった循環を行う。

内燃機関本体２１の運転は継続されているので、前述した内燃機関冷却水循環路２での冷却水の循環、および、内燃機関冷却水循環路２から導入路４を経たインタクーラ冷却水循環路３への冷却水の流入は継続されている。このため、インタクーラ加熱完了後においてインタクーラ３１に流入する冷却水は、内燃機関冷却水循環路２から導入路４を経てインタクーラ冷却水循環路３に流入した冷却水と、低温側ラジエータ３２を流れた後の冷却水とが混合されたものとなる。つまり、内燃機関冷却水循環路２から導入路４を経てインタクーラ冷却水循環路３に流入する比較的高温度の冷却水と、インタクーラ冷却水循環路３を循環する比較的低温度の冷却水とが混合されてインタクーラ３１に流入されることになる。このインタクーラ３１に流入される冷却水の温度は前記水温センサ６２によって検出されている。また、インタクーラ３１から流出した冷却水は、第２連通路３ｂを経て、電動ウォータポンプ３３の吸入側と還流路５とに分流されることになる。還流路５に分流された冷却水は、この還流路５を経て、内燃機関冷却水循環路２に向けて流れる。

なお、このインタクーラ加熱完了後において、内燃機関冷却水循環路２を循環する冷却水の温度が暖機完了温度に達している場合にはサーモスタット２４は全開となっている。この場合、内燃機関冷却水循環路２にあっては、図２に示すように、機械式ウォータポンプ２５から吐出した冷却水が、内燃機関本体２１のウォータジャケットを流れた後、出口側通路２１ａを経てヒータコア通路２２ａおよびラジエータ通路２３ａに分流され、その後、戻し通路２５ａによって機械式ウォータポンプ２５の吸入側に戻されるといった循環を行う。これにより、冷却水によって回収した内燃機関本体２１の熱を高温側ラジエータ２３により大気に放出する。

−電動ウォータポンプの制御−
以下、本実施形態の特徴として、前記インタクーラ加熱完了後の動作における電動ウォータポンプ３３の制御について説明する。

前述したように電動ウォータポンプ３３は、要求される冷却水吐出量が比較的多くモータ回転速度が高い場合には、その回転位相が正確に検知できることから前記Ｄｕｔｙ制御が可能である。このＤｕｔｙ制御を行うことで、インタクーラ冷却水循環路３での冷却水循環量を調整でき、内燃機関冷却水循環路２からインタクーラ冷却水循環路３に導入される冷却水（インタクーラ３１に流れ込む高温の冷却水）の流量に対するインタクーラ冷却水循環路３を循環する冷却水（インタクーラ３１に流れ込む低温の冷却水）の流量の比率を高い精度で調整することが可能である。このため、インタクーラ３１に流れ込む冷却水の温度を高い精度で調整することが可能である。例えば、水温センサ６２によって検出されている冷却水温度を所定の目標温度に近付けるためのフィードバック制御を前記Ｄｕｔｙ制御によって行うことで、インタクーラ３１に流れ込む冷却水の温度の適正化を図ることが可能である。

これに対し、電動ウォータポンプ３３に要求される冷却水吐出量が比較的少なく、モータ回転速度が低い場合には、その回転位相を正確に検知できないためＤｕｔｙ制御を行うことができず、この場合、電動ウォータポンプ３３のオンオフ切り替え制御が行われることになる。つまり、電動ウォータポンプ３３のオフ期間では、インタクーラ冷却水循環路３での冷却水の循環は行われず、内燃機関冷却水循環路２からインタクーラ冷却水循環路３へ冷却水が導入され、インタクーラ３１には比較的高温度の冷却水が流れることでインタクーラ３１が加熱されることになる。一方、電動ウォータポンプ３３のオン期間では、内燃機関冷却水循環路２からインタクーラ冷却水循環路３への冷却水の導入は行われないかまたはその導入量は少なくなると共に、インタクーラ冷却水循環路３での冷却水の循環が行われ、インタクーラ３１には比較的低温度の冷却水が流れ込むことになる。

従来のオンオフ切り替え制御にあっては、電動ウォータポンプ３３のオフ期間（インタクーラ３１に比較的高温度の冷却水が流れている期間）が比較的長く継続した状況で電動ウォータポンプ３３がオン状態に切り替わる場合があり、この際（インタクーラ３１に比較的低温度の冷却水が流れ込む状態となった際）、高温になっているインタクーラ３１に低温度の冷却水が流れ込むことでインタクーラ３１に熱歪みが発生してしまう可能性があった。同様に、電動ウォータポンプ３３のオン期間（インタクーラ３１に比較的低温度の冷却水が流れている期間）が比較的長く継続した状況で電動ウォータポンプ３３がオフ状態に切り替わる場合があり、この際（インタクーラ３１に比較的高温度の冷却水が流れ込む状態となった際）にあっても、低温になっているインタクーラ３１に高温度の冷却水が流れ込むことでインタクーラ３１に熱歪みが発生してしまう可能性があった。

本実施形態は、この点に鑑み、前記電動ウォータポンプ３３の前記オンオフ切り替え制御の実行時、電動ウォータポンプ３３のオン期間およびオフ期間それぞれを予め設定された限界値以下に制限して前記電動ウォータポンプ３３の作動（オン）と非作動（オフ）とを切り替えるようにしている。この電動ウォータポンプ３３のオン期間およびオフ期間それぞれの限界値としては、前記熱歪みが大きく発生する温度までインタクーラ３１の温度（例えばインタクーラ３１内部の配管の温度等）を上昇および下降させない値として予め実験やシミュレーションによって設定されている。具体的には、後述するポンプオン期間設定マップおよびポンプオフ期間設定マップによって設定される。

以下、この電動ウォータポンプ３３の制御の具体的な手順について図３および図４のフローチャートに沿って説明する。このフローチャートは、エンジンの始動後、前記ＥＣＵ１０において所定時間毎に実行される。

先ず、ステップＳＴ１において、エンジンの始動に伴って電動ウォータポンプ（電動ＷＰ）３３をオフ状態にする。この状態では、図１を用いて説明した内燃機関冷却水循環路２での冷却水温度の上昇促進動作と共に行われる前記インタクーラ加熱動作での冷却水の循環が行われる。つまり、内燃機関冷却水循環路２を循環する冷却水の一部が導入路４を経てインタクーラ冷却水循環路３に導入され、この冷却水によってインタクーラ３１が加熱されていく状態となる。

この冷却水循環状態でステップＳＴ２に移り、前記水温センサ６２によって検出されている冷却水温度が所定値Ｔ０（例えば４０℃）以上となっているか否かを判定する。つまり、インタクーラ３１に温度Ｔ０以上の冷却水が流れ込む状況となっているか否かを判定する。この温度Ｔ０は、インタクーラ３１が十分に加熱されると判断できる温度であって、インタクーラ３１に導入する冷却水の目標温度に対して所定温度だけ低い温度として設定され、且つ、前述したインタクーラ加熱動作からインタクーラ加熱完了後動作に移行するタイミングを規定する温度として設定されている。ここで、前記冷却水の目標温度としては、インタクーラ３１内部での水分（吸気中の水分）の凝縮が確実に防止でき、且つ過給機コンプレッサによって圧縮された吸気を十分に冷却できる温度であって、予め実験やシミュレーションによって設定されたものである。

水温センサ６２によって検出されている冷却水温度が所定値Ｔ０未満であって、ステップＳＴ２でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ１０に移り、エンジンが停止したか否かを判定する。例えば運転者のイグニッションＯＦＦ操作によってエンジンが停止したか否かを判定する。

エンジンが停止したことでステップＳＴ１０でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ１１に移り、電動ウォータポンプ３３を停止させたまま、この電動ウォータポンプ３３の制御を終了する。つまり、エンジンが停止したことでインタクーラ冷却水循環路３に冷却水を循環させる必要が無くなるため、また、無駄な電力消費を無くすために電動ウォータポンプ３３を起動させずに制御を終了する。なお、このステップＳＴ１１では、後述するオン期間調整制御フラグが「０」に設定される。

一方、エンジンの運転が継続しており、ステップＳＴ１０でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ２に戻り、前記水温センサ６２によって検出されている冷却水温度が所定値Ｔ０以上となったか否かの判定を継続する。

水温センサ６２によって検出されている冷却水温度が所定値Ｔ０以上となり、ステップＳＴ２でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ３に移り、電動ウォータポンプ３３の要求吐出量（要求される冷却水の吐出量）を求める。この電動ウォータポンプ３３の要求吐出量は、前記機械式ウォータポンプ２５の冷却水吐出量（エンジンの回転速度に応じた冷却水吐出量）に対応して求められる。つまり、機械式ウォータポンプ２５の冷却水吐出量が多いほど電動ウォータポンプ３３の要求吐出量を多く設定して、インタクーラ３１に導入する冷却水温度が目標温度に近付くように要求吐出量が求められる。例えば、機械式ウォータポンプ２５の冷却水吐出量（前記クランクポジションセンサ６１の出力に基づいて算出されるエンジン回転速度から求められる冷却水吐出量）に応じて電動ウォータポンプ３３の要求吐出量を求める要求吐出量マップを上記ＲＯＭに記憶させておき、この要求吐出量マップに基づいて、電動ウォータポンプ３３の要求吐出量を求める。

このようにして電動ウォータポンプ３３の要求吐出量を求めた後、ステップＳＴ４に移り、前記電動ウォータポンプ３３の要求吐出量を実現するための電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が、制御可能下限Ｄｕｔｙ比未満となっているか否かを判定する。前述したように、電動ウォータポンプ３３は、冷却水吐出量が比較的少なくモータ回転速度が低い場合には、その回転位相を正確に検知できないためＤｕｔｙ制御を行うことができない。つまりＤｕｔｙ制御を可能にする冷却水吐出量の下限値が存在している。前記制御可能下限Ｄｕｔｙ比は、このＤｕｔｙ制御を可能にする冷却水吐出量の下限値に対応する電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比となっている。即ち、前記電動ウォータポンプ３３の要求吐出量を実現するための電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が、制御可能下限Ｄｕｔｙ比以上となっている場合にはＤｕｔｙ制御が可能であるのに対し、前記電動ウォータポンプ３３の要求吐出量を実現するための電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が、制御可能下限Ｄｕｔｙ比未満となっている場合にはＤｕｔｙ制御が不可能となっている。前述した如く、Ｄｕｔｙ制御が不可能な状況では、電動ウォータポンプ３３のオンオフ切り替え制御が行われることになる。

前記電動ウォータポンプ３３の要求吐出量を実現するための電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が、制御可能下限Ｄｕｔｙ比未満となっており、ステップＳＴ４でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ５に移る。このステップＳＴ５では、前記ＥＣＵ１０のＲＡＭに予め記憶されているオン期間調整制御フラグが「１」に設定されているか否かを判定する。このオン期間調整制御フラグは、後述する電動ウォータポンプ３３のオン期間調整制御が実行されている際に「１」に設定されるフラグであって、エンジンの始動時には「０」となっている。このため、電動ウォータポンプ３３のオンオフ切り替え制御が開始された時点ではオン期間調整制御フラグが「０」となっており、ステップＳＴ５ではＮＯ判定されて、ステップＳＴ６に移る。

ステップＳＴ６では、電動ウォータポンプ３３のオフ期間調整制御が実行される。この電動ウォータポンプ３３のオフ期間調整制御は、前記電動ウォータポンプ３３のオンオフ切り替え制御において、電動ウォータポンプ３３のオン期間を最短時間（調整可能な時間のうち最短となる時間；例えば１ｓｅｃ）に設定し、オフ期間を調整する（前記オン期間よりも長くする）ことによって、インタクーラ３１に高温度の冷却水が流れ込む期間を長く設定する制御である。つまり、現在（冷却水温度が所定値Ｔ０に達した時点）では、インタクーラ３１に流れ込む冷却水の温度が目標温度よりも低くなっているため、電動ウォータポンプ３３のオンオフ切り替え制御を行いながらも、オフ期間を長めに調整することで、インタクーラ３１に高温度の冷却水が流れ込む期間を長く設定する制御である。

このオフ期間調整制御における電動ウォータポンプ３３のオフ期間は、図５に示したポンプオフ期間設定マップに従って設定される。このポンプオフ期間設定マップは、横軸が、冷却水の目標温度（目標水温）から、水温センサ６２によって検出されている冷却水温度（実水温）を減算した値であり、縦軸が電動ウォータポンプ３３のオフ期間となっている。ここでいう実水温は、所定期間における冷却水の平均水温（加重平均温度や積分値の平均温度等）である。そして、目標水温から実水温を減算した値が所定値ΔＴＡ以下である場合には、その値が大きいほど電動ウォータポンプ３３のオフ期間を長くし、目標水温から実水温を減算した値が所定値ΔＴＡを超えている場合には電動ウォータポンプ３３のオフ期間を一定値（限界値）Ｌ１にするものとなっている。つまり、この電動ウォータポンプ３３のオフ期間が限界値を超えないようにしながらも（前述したように、熱歪みが大きく発生する温度までインタクーラ３１の温度を上昇させないようにしながらも）、実水温が低いほど電動ウォータポンプ３３のオフ期間を長くすることによって、インタクーラ３１に高温度の冷却水が流れ込む期間を長く設定するようにしている。

また、前記限界値Ｌ１の値としては、第１連通路３ａにおける導入路４の接続位置からインタクーラ３１まで冷却水が流れるのに要する時間よりも短い時間となるように設定してもよい。この場合、限界値Ｌ１は、第１連通路３ａにおける導入路４の接続位置からインタクーラ３１までの長さと、インタクーラ３１に向けて流れ込む冷却水の流速とに基づいて決定されることになる。なお、このステップＳＴ６では、前記オン期間調整制御フラグが「０」に維持される。

このようなオフ期間調整制御が実行されている状態で、ステップＳＴ７に移り、前記水温センサ６２によって検出されている冷却水温度の平均値（平均水温）が所定値Ｔ２以上になったか否かを判定する。ここでいう冷却水温度の平均値とは、オフ期間調整制御が開始されてから現時点までの期間中に前記水温センサ６２によって検出された冷却水温度の積分値の平均温度である。この温度Ｔ２は、インタクーラ３１に導入する冷却水の目標温度に対して所定温度だけ高い温度として設定されている。

冷却水温度の平均値が未だ所定値Ｔ２に達しておらず、ステップＳＴ７でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ１０に移り、エンジンが停止したか否かを判定する。そして、エンジンが停止した場合にはステップＳＴ１０でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ１１で電動ウォータポンプ３３が停止される。一方、エンジンの運転が継続している場合にはステップＳＴ１０でＮＯ判定され、ステップＳＴ２に戻る。この場合、水温センサ６２によって検出されている冷却水温度は既に所定値Ｔ０以上となっているので、ステップＳＴ２でＹＥＳ判定され、前述したステップＳＴ３（電動ウォータポンプ３３の要求吐出量を求める動作）およびステップＳＴ４（電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が、制御可能下限Ｄｕｔｙ比未満となっているか否かの判定動作）に移る。未だ、電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が、制御可能下限Ｄｕｔｙ比未満となっている場合には、ステップＳＴ４でＹＥＳ判定される。この場合、オン期間調整制御フラグは「０」となっているので、ステップＳＴ５でＮＯ判定されることにより、オフ期間調整制御が継続される。

冷却水温度の平均値が所定値Ｔ２以上となり、ステップＳＴ７でＹＥＳ判定された場合にはステップＳＴ８に移る。このステップＳＴ８では、電動ウォータポンプ３３のオン期間調整制御が実行される。この電動ウォータポンプ３３のオン期間調整制御は、前記電動ウォータポンプ３３のオンオフ切り替え制御において、電動ウォータポンプ３３のオフ期間を最短時間（調整可能な時間のうち最短となる時間；例えば１ｓｅｃ）に設定し、オン期間を調整する（前記オフ期間よりも長くする）ことによって、インタクーラ３１に低温度の冷却水が流れ込む期間を長く設定する制御である。つまり、冷却水温度の平均値が所定値Ｔ２以上となっており、インタクーラ３１に流れ込む冷却水の平均温度が高くなっているため、電動ウォータポンプ３３のオンオフ切り替え制御を行いながらも、オン期間を長めに調整することで、インタクーラ３１に低温度の冷却水が流れ込む期間を長く設定する制御である。

このオン期間調整制御における電動ウォータポンプ３３のオン期間は、図６に示したポンプオン期間設定マップに従って設定される。このポンプオン期間設定マップは、横軸が、水温センサ６２によって検出されている冷却水温度（実水温）から冷却水の目標温度（目標水温）を減算した値であり、縦軸が電動ウォータポンプ３３のオン期間となっている。ここでいう実水温も、所定期間における冷却水の平均水温（加重平均温度や積分値の平均温度等）である。そして、実水温から目標水温を減算した値が所定値ΔＴＢ以下である場合には、その値が大きいほど電動ウォータポンプ３３のオン期間を長くし、実水温から目標水温を減算した値が所定値ΔＴＢを超えている場合には電動ウォータポンプ３３のオン期間を一定値（限界値）Ｌ２にするものとなっている。つまり、この電動ウォータポンプ３３のオン期間が限界値を超えないようにしながらも（前述したように、熱歪みが大きく発生する温度までインタクーラ３１の温度を下降させないようにしながらも）、実水温が高いほど電動ウォータポンプ３３のオン期間を長くすることによって、インタクーラ３１に低温度の冷却水が流れ込む期間を長く設定するようにしている。

また、前記限界値Ｌ２の値としても、前記限界値Ｌ１と同様に、第１連通路３ａにおける導入路４の接続位置からインタクーラ３１まで冷却水が流れるのに要する時間よりも短い時間となるように設定してもよい。この場合、限界値Ｌ２も、第１連通路３ａにおける導入路４の接続位置からインタクーラ３１までの長さと、インタクーラ３１に向けて流れ込む冷却水の流速とに基づいて決定されることになる。なお、このステップＳＴ８では、オン期間調整制御フラグが「１」に設定される。

このようなオン期間調整制御が実行されている状態で、ステップＳＴ９に移り、前記水温センサ６２によって検出されている冷却水温度の平均値（平均水温）が所定値Ｔ１以下になったか否かを判定する。ここでいう冷却水温度の平均値も、オン期間調整制御が開始されてから現時点までの期間中に前記水温センサ６２によって検出された冷却水温度の積分値の平均温度である。この温度Ｔ１は、インタクーラ３１に導入する冷却水の目標温度に対して所定温度だけ低い温度であって且つ前記温度Ｔ０に対して所定温度だけ高い温度として設定されている。

冷却水温度の平均値が未だ所定値Ｔ１まで低下しておらず、ステップＳＴ９でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ１０に移り、エンジンが停止したか否かを判定する。そして、エンジンが停止した場合にはステップＳＴ１０でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ１１で電動ウォータポンプ３３が停止される。また、オン期間調整制御フラグが「０」に設定される。一方、エンジンの運転が継続している場合にはステップＳＴ１０でＮＯ判定され、ステップＳＴ２に戻る。この場合、水温センサ６２によって検出されている冷却水温度は既に所定値Ｔ０以上となっているので、ステップＳＴ２でＹＥＳ判定され、前述したステップＳＴ３およびステップＳＴ４に移る。未だ、電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が、制御可能下限Ｄｕｔｙ比未満となっている場合には、ステップＳＴ４でＹＥＳ判定される。この場合、オン期間調整制御フラグは「１」となっているので、ステップＳＴ５でＹＥＳ判定されることにより、オン期間調整制御が継続される。

冷却水温度の平均値が所定値Ｔ１以下となり、ステップＳＴ９でＹＥＳ判定された場合にはステップＳＴ６に移る。つまり、前述した電動ウォータポンプ３３のオフ期間調整制御が実行されると共にオン期間調整制御フラグが「０」に設定される。

このように、電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が、制御可能下限Ｄｕｔｙ比未満となっている場合、つまり、電動ウォータポンプ３３のオンオフ切り替え制御が行われる場合、インタクーラ３１に流れ込む冷却水の温度の平均値は、所定値Ｔ１と所定値Ｔ２との間に制御され、目標温度近傍に維持されることになる。図７は、この場合の冷却水温度の変化（前記冷却水温度の平均値の変化）の一例を示している。この図７に示すように、電動ウォータポンプ３３のオフ期間調整制御が実行されることによってインタクーラ３１に流れ込む冷却水温度の平均値がＴ２に達した場合には、電動ウォータポンプ３３のオン期間調整制御に切り替えられ、インタクーラ３１に流れ込む冷却水の温度を低下させていく。そして、この電動ウォータポンプ３３のオン期間調整制御が実行されることによってインタクーラ３１に流れ込む冷却水温度の平均値がＴ１に達した場合には、電動ウォータポンプ３３のオフ期間調整制御に切り替えられ、インタクーラ３１に流れ込む冷却水の温度を上昇させていく。このような動作が繰り返されることになる。

一方、電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が、制御可能下限Ｄｕｔｙ比以上となり、つまり、電動ウォータポンプ３３のＤｕｔｙ制御が可能になった場合には、ステップＳＴ４でＮＯ判定され、ステップＳＴ１２（図４）に移る。このステップＳＴ１２以降の電動ウォータポンプ３３のＤｕｔｙ制御では、図８に示した制御Ｄｕｔｙ比ガードマップに従って、電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が制御されることになる。この制御Ｄｕｔｙ比ガードマップは、エンジン回転速度の高回転域で且つ電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が低い運転域、および、エンジン回転速度の低回転域で且つ電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が高い運転域において、ガード領域（斜線を付した領域）を設けたマップとなっている。

ステップＳＴ１２では、現在の電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が上限ガード領域にあるか否かを判定する。例えば、図８の運転状態Ｘで示した運転状態から、エンジン回転速度が急速に低下して、図８の運転状態Ｙで示した運転状態まで変化した場合が想定される。この場合、ステップＳＴ１２でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ１３に移って、電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が図８の運転状態Ｚで示した適正上限制御Ｄｕｔｙ比に向けて制御されることになる。つまり、現在のエンジン回転速度において上限ガード領域の最下点となる適正上限制御Ｄｕｔｙ比に向けて電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が制御されることになる。

ステップＳＴ１４では、電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が適正上限制御Ｄｕｔｙ比に達したか否かが判定される。電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が未だ適正上限制御Ｄｕｔｙ比に達していない場合には、ステップＳＴ１４でＮＯ判定され、ステップＳＴ１３に戻って、電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比を適正上限制御Ｄｕｔｙ比に向けた制御が継続される。

そして、電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が適正上限制御Ｄｕｔｙ比に達した場合には、ステップＳＴ１４でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ１５に移る。このステップＳＴ１５では、水温センサ６２によって検出されている冷却水温度（水温センシング値）に基づいた電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比のフィードバック制御が実行される。つまり、水温センサ６２によって検出されている冷却水温度を前記目標温度に近付けるための目標運転状態（図８を参照）に向けたフィードバック制御を前記Ｄｕｔｙ制御によって行うことで、インタクーラ３１に流れ込む冷却水の温度の適正化を図る。図８に破線で示す矢印Ｆ１がこのフィードバック制御による電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比の変化を示している。その後、ステップＳＴ１０に移る。

一方、現在の電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が上限ガード領域にない場合には、ステップＳＴ１２でＮＯ判定され、ステップＳＴ１６に移る。このステップＳＴ１６では、現在の電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が下限ガード領域にあるか否かを判定する。例えば、図８の運転状態Ｘ’で示した運転状態から、エンジン回転速度が急速に上昇して、図８の運転状態Ｙ’で示した運転状態まで変化した場合が想定される。この場合、ステップＳＴ１６でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ１７に移って、電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が図８の運転状態Ｚ’で示した適正下限制御Ｄｕｔｙ比に向けて制御されることになる。つまり、現在のエンジン回転速度において下限ガード領域の最上点となる適正下限制御Ｄｕｔｙ比に向けて電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が制御されることになる。

ステップＳＴ１８では、電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が適正下限制御Ｄｕｔｙ比に達したか否かが判定される。電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が未だ適正下限制御Ｄｕｔｙ比に達していない場合には、ステップＳＴ１８でＮＯ判定され、ステップＳＴ１７に戻って、電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比を適正下限制御Ｄｕｔｙ比に向けた制御が継続される。

そして、電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比が適正下限制御Ｄｕｔｙ比に達した場合には、ステップＳＴ１８でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ１５に移る。このステップＳＴ１５では、前述したように、水温センサ６２によって検出されている冷却水温度（水温センシング値）に基づいた電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比のフィードバック制御が実行される。つまり、水温センサ６２によって検出されている冷却水温度を前記目標温度に近付けるための目標運転状態（図８を参照）に向けたフィードバック制御を前記Ｄｕｔｙ制御によって行うことで、インタクーラ３１に流れ込む冷却水の温度の適正化を図る。図８に破線で示す矢印Ｆ２がこのフィードバック制御による電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比の変化を示している。その後、ステップＳＴ１０に移る。

このようにガード領域を設け、エンジン回転速度の急変に対応して電動ウォータポンプ３３の制御Ｄｕｔｙ比を適正な値（前記適正上限制御Ｄｕｔｙ比、および、前記適正下限制御Ｄｕｔｙ比）とするようなフィードフォワード制御を実施することにより、エンジン回転速度の急変に伴う機械式ウォータポンプ２５の冷却水吐出量の急変によってインタクーラ３１に流れ込む冷却水の温度が急上昇したり急降下したりするといったことを防止できる。これによっても、熱歪みが大きく発生する温度までインタクーラ３１の温度を上昇および下降させないようにすることができる。以上の動作が繰り返して実行される。

以上説明したように本実施形態では、電動ウォータポンプ３３の前記オンオフ切り替え制御の実行時、電動ウォータポンプ３３のオン期間およびオフ期間それぞれを予め設定された限界値以下に制限して前記電動ウォータポンプ３３の作動（オン）と非作動（オフ）とを切り替えるようにしている。そして、この電動ウォータポンプ３３のオン期間およびオフ期間それぞれを予め設定された限界値としては、前記熱歪みが発生する温度までインタクーラ３１の温度を上昇および下降させない値として予め実験やシミュレーションによって設定されている。このため、インタクーラ３１に高温度の冷却水が長期間に亘って流れ続けるといった状況を招いたり、インタクーラ３１に低温度の冷却水が長期間に亘って流れ続けるといった状況を招いたりすることはない。その結果、高温度の冷却水が長期間に亘って流れ続けることで高温になったインタクーラ３１に対して低温度の冷却水が流れ込んでインタクーラ３１に熱歪みが発生してしまったり、低温度の冷却水が長期間に亘って流れ続けることで低温になったインタクーラ３１に対して高温度の冷却水が流れ込んでインタクーラ３１に熱歪みが発生してしまったりすることを抑制できる。

また、本実施形態の構成では、導入路４にチェック弁４１を設けることで、内燃機関冷却水循環路２からインタクーラ冷却水循環路３への冷却水の導入状態を調整するようにしているので、特別なロータリタイプの切り替えバルブや電磁弁タイプの切り替えバルブを設ける必要がない。つまり、ロータリタイプの切り替えバルブを設ける場合には、ＤＣモータや開度センサ等が必要となり、コストの高騰を招くことになるが、チェック弁４１を設けることでコストの低廉化を図ることができる。また、電磁弁タイプの切り替えバルブを設ける場合には、大型の電磁コイルが必要となり、冷却装置の大型化を招くことになるが、チェック弁４１を設けることで冷却装置の小型化を図ることができる。

−他の実施形態−
以上説明した実施形態では、本発明を自動車用内燃機関の冷却装置１として適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用される内燃機関の冷却装置にも適用可能である。

また、前記実施形態では、内燃機関冷却水循環路２に備えられるウォータポンプ２５を機械式のものとしていた。本発明はこれに限らず、この内燃機関冷却水循環路２に備えられるウォータポンプを電動式のものとしてもよい。

本発明は、過給機を備えた自動車用内燃機関の冷却装置であって、内燃機関冷却水循環路とインタクーラ冷却水循環路とが連通された冷却装置に適用可能である。

１ 冷却装置
２ 内燃機関冷却水循環路
２１ 内燃機関本体
２５ 機械式ウォータポンプ
３ インタクーラ冷却水循環路
３１ インタクーラ
３３ 電動ウォータポンプ
４ 導入路
１０ ＥＣＵ

Claims (1)

1. 内燃機関本体の冷却水通路およびウォータポンプを備え、このウォータポンプの作動によって冷却水の循環が可能な内燃機関冷却水循環路と、インタクーラおよび電動ウォータポンプを備え、この電動ウォータポンプの作動によって冷却水の循環が可能なインタクーラ冷却水循環路と、前記内燃機関冷却水循環路から前記インタクーラ冷却水循環路へ冷却水を導入する導入路とを備えた内燃機関の冷却装置において、
   前記電動ウォータポンプは、要求される単位時間当たりの冷却水吐出量が所定量以上である際に冷却水吐出量を調整するＤｕｔｙ制御、および、要求される単位時間当たりの冷却水吐出量が所定量未満である際に作動と非作動とが切り替えられるオンオフ切り替え制御を行うものとなっており、
   前記電動ウォータポンプの前記オンオフ切り替え制御の実行時、ポンプオン期間およびポンプオフ期間それぞれを予め設定された限界値以下に制限して前記電動ウォータポンプの作動と非作動とを切り替える構成となっていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。

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