JP2016160852A - 内燃機関の温度制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水温センサ５２の異常判定精度の確保と内燃機関１０の暖機に要する時間の短縮との好適な両立を図ることのできる内燃機関の温度制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関１０のシリンダブロック１４およびシリンダヘッド１２には機関側通路１６が形成されており、これは、外部の冷却回路に接続されている。機関側通路１６の出口ＥＸ部分には、水温センサ５２が配置されている。また、冷却水は、電動ポンプ２２によって循環される。内燃機関１０の始動時、水温センサ５２によって検出される水温ＴＨＷと吸気温センサ５４によって検出される外気温ＴＡとの乖離が所定値以上である場合、電動ポンプ２２を駆動し、これによる水温ＴＨＷの低下の有無を判定する。電動ポンプ２２は吐出量の積算量が所定の積算量となることで停止される。【選択図】図１

Description

本発明は、冷却水の通路である機関側通路が形成された内燃機関と、前記内燃機関の外部に形成され、前記機関側通路に接続された冷却回路と、前記冷却水を循環させる電動ポンプと、前記内燃機関に設けられた水温センサと、前記内燃機関の周囲の気体の温度である外気温を検出する外気温センサと、を備えたシステムに適用される内燃機関の温度制御装置に関する。

たとえば特許文献１には、内燃機関の始動時に水温と吸気温（外気温）との検出値の乖離が所定値以上である場合、電動ウォータポンプ（電動ポンプ）を駆動し、水温の低下の有無を検出する制御装置が記載されている。この装置では、電動ウォータポンプを駆動した後に水温が低下しない場合、水温センサおよび吸気温センサ（外気温センサ）の少なくとも一方に異常があると判定する。

この装置は、内燃機関の停止状態において冷却水が外気と熱的な平衡状態に移行する性質を利用し、始動時において水温センサの検出値と外気温センサの検出値との乖離が大きいことを条件にセンサに異常があると判定するものである。ただし、内燃機関への燃料供給が停止されている期間において、内燃機関に装着されたブロックヒータ等によって、内燃機関の冷却水の加熱処理がなされている場合、上記平衡状態に移行しない。しかし、ブロックヒータは、内燃機関の内部に滞留する冷却水を加熱するものであるため、内燃機関の外部の冷却水については外気温に近い値へと収束する。このため、電動ポンプを駆動すると、水温センサ付近の水温が低下する。このため、電動ポンプの駆動に伴って水温センサによって検出される水温が低下する場合には、上記ずれが大きい理由がブロックヒータ等による加熱処理がなされたためであるとして、誤った異常判定を回避することができる。

国際公開第２０１１／１１１１７４号

上記のように、電動ポンプを駆動することで水温センサによって検出される水温が低下するタイミングは、ブロックヒータ等による熱をほとんど受けていない冷却水が水温センサに到達するタイミングである。このため、このタイミングを超えて長期に渡り電動ポンプが駆動される場合には、異常判定に本来必要な時間よりも長時間に渡り電動ポンプが駆動されることとなり、内燃機関の暖機完了までに要する時間が長くなる。しかし、上記特許文献１に記載の装置では、電動ポンプを駆動した後に、これを停止することについて記載がない。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、異常判定精度の確保と暖機に要する時間の短縮との好適な両立を図ることのできる内燃機関の温度制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．内燃機関の温度制御装置は、冷却水の通路である機関側通路が形成された内燃機関と、前記内燃機関の外部に形成され、前記機関側通路に接続された冷却回路と、前記冷却水を循環させる電動ポンプと、前記内燃機関に設けられた水温センサと、前記内燃機関の周囲の気体の温度である外気温を検出する外気温センサと、を備えたシステムに適用され、前記電動ポンプを停止した状態で、前記水温センサによって検出された水温と前記外気温センサによって検出された外気温との乖離が所定値以上となる場合、前記電動ポンプを駆動する判定用駆動処理部と、該判定用駆動処理部が前記電動ポンプを駆動することによる前記水温センサによって検出された水温の低下量が所定量以下であることを条件に前記水温センサおよび前記外気温センサの少なくとも一方に異常があると判定する異常判定処理部とを備える内燃機関の温度制御装置において、前記判定用駆動処理部は、当該判定用駆動処理部による前記電動ポンプの駆動に伴って当該電動ポンプから吐出される冷却水の積算量が所定の積算量となる場合、前記電動ポンプの駆動を停止する停止処理部を備え、前記所定の積算量は、前記機関側通路の入口から前記水温センサまでの前記機関側通路内の容量に応じて設定されていることを特徴とする。

上記構成では、水温センサによって検出された水温と前記外気温センサによって検出された外気温との乖離が所定値以上となる場合、水温センサおよび外気温センサの少なくとも一方に異常がある可能性があるとして、まず、判定用駆動処理部によって電動ポンプが駆動される。そして、異常判定処理部では、水温センサによって検出された水温の、電動ポンプの駆動による低下量が所定量以下であることを条件に、上記少なくとも一方に異常があると判定する。このため、内燃機関がブロックヒータ等によって加熱されたために、上記乖離が所定値以上となる場合に、上記少なくとも一方に異常があると誤判定する事態を抑制することができる。

また、上記構成では、判定用駆動処理部による電動ポンプの駆動による電動ポンプの吐出量の積算量が所定の積算量となることで、停止処理部によって電動ポンプの駆動が停止される。このため、判定用駆動処理部による電動ポンプの駆動によって内燃機関の暖機が遅れる事態が抑制される。特に、上記所定の積算量は、機関側通路の入口から前記水温センサまでの前記機関側通路内の容量に応じて設定されている。このため、水温センサ付近を流動する冷却水がブロックヒータ等から受けた熱量が少ない冷却水となるうえでの積算量とすることができる。このため、異常判定精度の確保と暖機に要する時間の短縮との好適な両立を図ることができる。

２．上記１記載の内燃機関の温度制御装置において、前記停止処理部は、前記電動ポンプの消費電力が大きい場合、小さい場合と比較して前記判定用駆動処理部による前記電動ポンプの駆動開始からの経過時間が短いタイミングで前記吐出される冷却水の積算量が所定の積算量となったとして前記電動ポンプの駆動を停止する。

電動ポンプの消費電力が大きい場合、小さい場合と比較して、電動ポンプの吐出量が多くなる傾向がある。上記構成では、この点に着目し、消費電力が大きい場合に小さい場合と比較して電動ポンプの駆動時間を短縮する。このため、上記乖離が所定値以上となった原因がブロックヒータ等による内燃機関の加熱にある場合に水温センサによって検出される水温の低下量が所定量を超えるうえで必要な吐出量の積算量であって且つ極力少量の積算量となる時点で電動ポンプを停止することができる。このため、内燃機関の暖機に要する時間を好適に短縮することができる。

３．上記１または２記載の内燃機関の温度制御装置において、前記判定用駆動処理部は、前記電動ポンプの消費電力を可変設定するものであり、前記停止処理部は、前記電動ポンプの消費電力、および前記電動ポンプに内蔵されたモータの回転速度のいずれかに基づき、前記吐出される冷却水の積算量が所定の積算量となるか否かを判定する積算量判定処理部を備える。

上記構成では、判定用駆動処理部が電動ポンプの消費電力を可変設定する。この場合、電動ポンプの消費電力が大きい場合、小さい場合と比較して、電動ポンプの吐出量が多くなる。特に、電動ポンプがモータを内蔵する場合、消費電力が大きい場合には小さい場合と比較して回転速度が高くなり、電動ポンプの吐出量が多くなる。このため、電動ポンプの吐出量は、消費電力や回転速度と正の相関を有する。したがって、積算量判定処理部により、消費電力や回転速度に基づき上記吐出される冷却水の積算量が所定の積算量となるか否かを判定することで、上記乖離が所定値以上となった原因がブロックヒータ等による内燃機関の加熱にある場合に水温センサによって検出される水温の低下量が所定量を超えるうえで必要であって且つ極力少ない吐出量の積算量となる時点を判定することができる。このため、内燃機関の暖機に要する時間を好適に短縮することができる。

４．上記３記載の内燃機関の温度制御装置において、前記積算量判定処理部は、前記いずれかに基づき前記電動ポンプの単位時間当たりの吐出量を算出する吐出量算出処理部を備え、該吐出量算出処理部によって算出される吐出量の積算量が所定の積算量となるか否かを判定する。

電動ポンプの消費電力が大きい場合、小さい場合と比較して、電動ポンプの単位時間当たりの吐出量が多くなる。特に、電動ポンプがモータを内蔵する場合、消費電力が大きい場合には小さい場合と比較して回転速度が高くなり、電動ポンプの単位時間当たりの吐出量が多くなる。上記構成では、この点に鑑み、消費電力や回転速度に基づき、単位時間当たりの吐出量を算出する。

５．上記１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の温度制御装置において、前記所定の積算量は、前記機関側通路の内部の冷却水量以上の冷却水量である。
内燃機関がブロックヒータ等によって加熱される場合、機関側通路の内部および冷却回路の内部の冷却水のうち水温が顕著に上昇するのは、機関側通路の内部の冷却水である。ここで、電動ポンプの吐出量の積算量が機関側通路の内部の冷却水量となる場合、機関側通路の内部の冷却水は、電動ポンプの駆動前に冷却回路の内部にあった冷却水によって十分に入れ替えられる。このため、上記乖離が所定値以上となった原因がブロックヒータ等による内燃機関の加熱にある場合、所定の積算量となるまで電動ポンプを駆動することで水温センサによって検出される水温を確実に低下させることができる。

６．上記５記載の内燃機関の温度制御装置において、前記水温センサは、前記内燃機関のうち前記機関側通路の出口部分に配置されている。
上記構成では、水温センサが出口に配置されているため、上記乖離が所定値以上となった原因がブロックヒータ等による内燃機関の加熱にある場合、電動ポンプの駆動によって水温センサの検出値が低下するためには、駆動前に機関側通路の内部にあった冷却水を全て外部に排出し、駆動前に冷却回路の内部にあった冷却水と入れ替えることが望まれる。このため、上記５記載の所定の積算量の設定が特に有効である。

一実施形態にかかる温度制御装置を備えるシステム構成図。 同実施形態にかかる異常判定処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる吐出量の算出に用いるマップを示す図。

以下、温度制御装置の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示す内燃機関１０は、金属製のシリンダヘッド１２およびシリンダブロック１４を備えている。そして、シリンダヘッド１２およびシリンダブロック１４には、内燃機関１０を冷却する冷却水を循環させるための機関側通路１６が形成されている。ここで、冷却水は、水分子のみからなるものに限らず、たとえば水よりも凝固点が低い不凍液等、所望の機能を持たせるために水分子以外の成分を含んだ液体であってよい。そして、機関側通路１６には、シリンダヘッド１２およびシリンダブロック１４の外部に形成された冷却回路が接続されている。

すなわち、機関側通路１６のうち冷却水の入口ＩＮには、ゴムホースで形成された入口側通路２０が接続されている。入口側通路２０には、電動ポンプ２２の吐出口が接続されている。電動ポンプ２２は、冷却水を循環させるために冷却水に流速を付与するアクチュエータである。電動ポンプ２２は、モータ２２ａとモータ２２ａを駆動する駆動回路２２ｂとを備えている。駆動回路２２ｂは、バッテリ２４に接続されており、駆動回路２２ｂを介してバッテリ２４の電力がモータ２２ａに供給される。駆動回路２２ｂは、バッテリ２４から電動ポンプ２２に入力される電力を可変とすることができる。換言すれば、駆動回路２２ｂは、電動ポンプ２２の消費電力を可変とすることができる。

電動ポンプ２２の吸入口には、ラジエータ下流通路２６，３０が接続されており、ラジエータ下流通路２６，３０間には、サーモスタット２８が設けられている。また、ラジエータ下流通路３０には、ラジエータ３２が接続されている。ラジエータ３２は、冷却水を放熱させるための放熱装置であり、冷却水の熱を外気に放出する。

ラジエータ３２には、ラジエータ上流通路３４が接続されており、ラジエータ上流通路３４は、機関側通路１６の出口ＥＸに接続されている。
出口ＥＸには、また、ＥＧＲクーラ通路３６が接続されており、ＥＧＲクーラ通路３６は、ラジエータ下流通路２６に接続されている。そして、ＥＧＲクーラ通路３６の途中には、ＥＧＲクーラ３８が設けられている。ＥＧＲクーラ３８は、ＥＧＲガスを冷却水によって冷却する冷却装置である。なお、ＥＧＲガスとは、燃焼室から排出された後に吸気通路に戻された排気、すなわち吸気通路を介して燃焼室に吸入される排気である。

出口ＥＸには、さらに、コア上流通路３９が接続されており、コア上流通路３９には、車室内に供給される空気を冷却水の熱によって暖めるヒータコア４２が接続されている。そして、ヒータコア４２には、リターン通路４８が接続されており、リターン通路４８は、ラジエータ下流通路２６に接続されている。このため、出口ＥＸから流出した冷却水は、コア上流通路３９、ヒータコア４２、リターン通路４８を介して入口ＩＮに流入可能となっている。そして、コア上流通路３９の途中には、コア上流通路３９の流路面積を調整するコア側バルブ４０が設けられている。コア側バルブ４０は、閉弁状態となることで、コア上流通路３９、ヒータコア４２、およびリターン通路４８が、機関側通路１６との協働で冷却水の循環する通路となることを阻止する。

出口ＥＸには、また、ウォーマ上流通路４３が接続されており、ウォーマ上流通路４３には、変速機の作動油を冷却水の熱によって暖めるオイルウォーマ４６が接続されている。そして、オイルウォーマ４６は、リターン通路４８に接続されている。このため、出口ＥＸから流出した冷却水は、ウォーマ上流通路４３、オイルウォーマ４６、リターン通路４８を介して入口ＩＮに流入可能となっている。そして、ウォーマ上流通路４３の途中には、ウォーマ上流通路４３の流路断面積を調整するウォーマ側バルブ４４が設けられている。ウォーマ側バルブ４４は、閉弁状態となることで、ウォーマ上流通路４３、オイルウォーマ４６、およびリターン通路４８が、機関側通路１６との協働で冷却水の循環する通路となることを阻止する。

なお、上記冷却回路は、入口側通路２０、電動ポンプ２２、ラジエータ下流通路２６、サーモスタット２８、ラジエータ下流通路３０、ラジエータ３２、ラジエータ上流通路３４、ＥＧＲクーラ通路３６、ＥＧＲクーラ３８、コア上流通路３９、コア側バルブ４０、ヒータコア４２、ウォーマ上流通路４３、ウォーマ側バルブ４４、オイルウォーマ４６、リターン通路４８を備えている。

制御装置５０は、内燃機関１０を制御対象とする電子制御装置である。また、制御装置５０は、内燃機関１０の充填効率等の制御のために、冷却水の温度を制御する温度制御装置でもある。なお、制御装置５０は、コア側バルブ４０やウォーマ側バルブ４４に操作信号ＭＳを送信することで、それらを開閉操作する。

制御装置５０は、内燃機関１０に設けられた水温センサ５２によって検出される水温ＴＨＷを取得し、これに応じて電動ポンプ２２を駆動したり停止したりする。すなわち、制御装置５０は、駆動回路２２ｂに操作信号ＭＳを送信することで、駆動回路２２ｂを介してモータ２２ａを駆動し、操作信号ＭＳの送信を停止することで、モータ２２ａを停止させる。ここで、水温センサ５２は、機関側通路１６の出口ＥＸ部分の冷却水に浸されている。本実施形態では、入口ＩＮは、機関側通路１６のうち、鉛直方向において最も下方に位置し、出口ＥＸは、鉛直方向において最も上方に位置する。これは、電動ポンプ２２の停止中に、出口ＥＸ側の冷却水の温度が機関側通路１６内の冷却水の温度の最高値となり易くするための設定である。これにより、水温センサ５２によって検出される水温ＴＨＷに応じて、内燃機関１０の冷却が必要であるか否かを、換言すれば、電動ポンプ２２を駆動すべきか否かを的確に判定することが可能となる。

制御装置５０は、水温センサ５２の異常の有無を判定する判定処理を実行する。詳しくは、内燃機関１０の周囲の気体の温度である外気温を検出するための吸気温センサ５４によって検出される外気温ＴＡを取得し、水温ＴＨＷと外気温ＴＡとの比較に基づき、水温センサ５２の異常の有無を判定する。なお、吸気温センサ５４とは、内燃機関１０の吸気通路内の気体に曝されてその温度を検出するセンサである。ここで、吸気通路内の気体の温度は、内燃機関１０の周囲の気体の温度と見なすことができるため、本実施形態では、吸気温センサ５４の検出値を外気温ＴＡとする。

図２に、上記異常判定処理の手順を示す。図２に示す処理は、制御装置５０によって、たとえば所定周期で繰り返し実行される。
この一連の処理において、制御装置５０は、まず、異常判定の実行条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ１０）。ここで、実行条件は、たとえば内燃機関１０の始動時である旨の条件（ア）と、今回の始動時と前回の停止時との間の時間が所定時間以上経過している旨の条件（イ）との論理積が真であることとすればよい。ここで、条件（イ）は、冷却水と内燃機関１０の周囲の気体とが十分に熱的な平衡状態に近づくための条件である。所定時間は、冷却水と内燃機関１０の周囲の気体とが十分に熱的な平衡状態に近づくのに要する時間に設定される。なお、上記（ア）の条件は、車両の運転がなされる直前に、水温センサ５２の異常の有無を判定することに加えて、後述する電動ポンプ２２の駆動処理によるバッテリ２４の端子電圧の低下を抑制することを可能とするための条件である。すなわち、内燃機関１０のクランク軸が回転すると、その回転エネルギの一部をオルタネータによって電力に変換することができるため、電動ポンプ２２の駆動によるバッテリ２４の端子電圧の低下を抑制することができる。

制御装置５０は、実行条件が成立すると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、水温ＴＨＷと外気温ＴＡとの乖離が所定値Δｔｈよりも小さいか否かを判定する（Ｓ１２）。この処理は、水温センサ５２に異常がないか否かを判定するためのものである。すなわち、上記（ア）の条件が成立している場合、内燃機関の周囲の気体と冷却水とが十分に熱的な平衡状態に近づいていると考えられるため、水温ＴＨＷと外気温ＴＡとの乖離は小さいと考えられる。このため、水温ＴＨＷと外気温ＴＡとの乖離が所定値Δｔｈよりも小さい場合、正常と判定する。

制御装置５０は、水温ＴＨＷと外気温ＴＡとの乖離が所定値Δｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ１２：ＮＯ）、水温センサ５２に異常がある可能性があるとして、内燃機関１０の停止後、内燃機関１０の始動前に冷却水が加熱される状況にあったか否かを判定する処理を実行する。ここで、内燃機関１０の始動前に冷却水が加熱される状況とは、たとえば、シリンダブロックにブロックヒータが設けられ、ブロックヒータへの通電によって冷却水が加熱される状況が想定される。なお、ブロックヒータは、図１の領域Ａとして示すように、内燃機関１０のうちの鉛直方向下方に取り付けられる。なお、ブロックヒータの取り付け位置は定められているものの、内燃機関１０にブロックヒータが取り付けられているか否かの情報は、制御装置５０が有していなくてもよい。特に、以下では、制御装置５０は、ブロックヒータによる冷却水の加熱の履歴情報を有していないことを想定している。

制御装置５０は、まず、電動ポンプ２２を駆動するために、バッテリ状態情報ＩＮＢを取得する（Ｓ１４）。本実施形態では、バッテリ状態情報ＩＮＢとして、バッテリ２４の端子電圧を想定している。続いて制御装置５０は、バッテリ状態情報ＩＮＢに基づき電動ポンプ２２の消費電力Ｐを決定する（Ｓ１６）。これは、バッテリ２４の電圧が過度に低下するなどの事態に陥ることを抑制するためのものである。具体的には、たとえばバッテリ２４の端子電圧が低い場合に高い場合と比較して消費電力Ｐを減少させればよい。

そして、制御装置５０は、決定された消費電力Ｐに応じて電動ポンプ２２を駆動する（Ｓ１８）。次に、制御装置５０は、単位時間当たりの電動ポンプ２２の吐出量ΔＶを算出する（Ｓ２０）。詳しくは、制御装置５０は、自身の記憶所持するマップデータを用いて吐出量ΔＶを算出する。

図３に、マップデータを示す。図３に示すように、マップデータは、コア側バルブ４０の開閉状態とウォーマ側バルブ４４の開閉状態とのそれぞれに応じて、消費電力Ｐと吐出量ΔＶとの関係を定めたものである。ここで、コア側バルブ４０の開閉状態とウォーマ側バルブ４４の開閉状態とを所与とすると、吐出量ΔＶは、消費電力Ｐが大きいほど大きい値に設定されている。ただし、吐出量ΔＶは、消費電力Ｐによって一義的には定まらず、コア側バルブ４０の開閉状態とウォーマ側バルブ４４の開閉状態とに依存する。

図２に戻り、制御装置５０は、ステップＳ１８の処理の開始以降における吐出量ΔＶを積算することで積算量Ｖを算出する処理を実行する（Ｓ２２）。そして制御装置５０は、積算量Ｖが所定の積算量Ｖｔｈ以上となるか否かを判定する（Ｓ２４）。この処理は、電動ポンプ２２を停止させるか否かを判定するためのものである。ここで、所定の積算量Ｖｔｈは、機関側通路１６の容積に設定されている。これは、機関側通路１６内の冷却水を、電動ポンプ２２の駆動前に機関側通路１６の外にあった冷却水に完全に入れ替えるための設定である。

制御装置５０は、所定の積算量Ｖｔｈに達していないと判定する場合（Ｓ２４：ＮＯ）、ステップＳ１４の処理に戻る。なお、吐出量ΔＶを定義する単位時間は、ステップＳ１４〜Ｓ２４の処理が繰り替えしなされる場合の繰り返しの周期に設定すればよい。

一方、制御装置５０は、所定の積算量Ｖｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、電動ポンプ２２を停止する（Ｓ２６）。そして、制御装置５０は、ステップＳ１２の処理の実行時に対する現在の水温ＴＨＷの低下量ΔＴＨＷが所定量ΔＴｔｈよりも大きいか否かを判定する（Ｓ２８）。この処理は、水温センサ５２に異常があるか否かを判定するためのものである。すなわち、水温ＴＨＷの低下量ΔＴＨＷが所定量ΔＴｔｈよりも大きい場合には、ステップＳ１２において否定判定された要因が冷却水が内燃機関１０の周囲の気体との間に熱的な平衡状態が形成されるにはほど遠い状態にあったことにあると考えられる。これに対し、水温ＴＨＷの低下量ΔＴＨＷが所定量ΔＴｔｈ以下である場合には、冷却水が内燃機関１０の周囲の気体との間に熱的な平衡状態に十分に近づいていたにもかかわらずステップＳ１２において否定判定されていると考えられる。このため、制御装置５０は、水温ＴＨＷの低下量ΔＴＨＷが所定量ΔＴｔｈ以下であると判定する場合（Ｓ２８：ＮＯ）、水温センサ５２に異常がある旨判定する（Ｓ３０）。

なお、制御装置５０は、ステップＳ１２，Ｓ２８において肯定判定する場合や、ステップＳ１０において否定判定する場合、さらには、ステップＳ３０の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

次に、本実施形態の作用を説明する。
制御装置５０は、水温センサ５２の異常判定の実行条件が成立した後、水温ＴＨＷと外気温ＴＡとの乖離が所定値Δｔｈ以上であると判定する場合、電動ポンプ２２を駆動する。そして、機関側通路１６内の冷却水が、電動ポンプ２２の駆動前に機関側通路１６の外部にあった冷却水に完全に入れ替わった時点で、電動ポンプ２２が停止され、水温センサ５２によって検出される水温ＴＨＷの低下量ΔＴＨＷが所定量ΔＴｔｈよりも大きいか否かが判定される。ここで、内燃機関１０にブロックヒータが取り付けられて内燃機関１０の停止中にブロックヒータ等による加熱処理がなされていた場合には、機関側通路１６内の冷却水と内燃機関１０の周囲の気体とは熱的な平衡状態に近づくことはない。詳しくは、図１の領域Ａに取り付けられたブロックヒータによる加熱がなされると、シリンダブロック１４やシリンダヘッド１２の熱伝導率が高いために、ブロックヒータの熱は、シリンダブロック１４やシリンダヘッド１２に拡散する。また、機関側通路１６内の冷却水のうちブロックヒータ側に位置する鉛直方向下方の冷却水に熱が与えられると、その熱は、冷却水の対流によって、機関側通路１６のうち鉛直方向上方に伝達される。このため、機関側通路１６内の冷却水は、ブロックヒータの熱によってその温度が大きく上昇する。

これに対し、入口側通路２０側は、シリンダブロック１４やシリンダヘッド１２と比較して熱伝導率が低いため、ブロックヒータからの熱を受けにくい。さらに、入口側通路２０は、出口ＥＸ側と比較して鉛直方向の下方に位置するため、冷却水の対流による熱の伝達も生じにくい。

このため、内燃機関１０の停止時にブロックヒータ等による加熱がなされていた場合、機関側通路１６内の冷却水が電動ポンプ２２の駆動前に機関側通路１６の外部にあった冷却水に入れ替わると、水温センサ５２によって検出される水温ＴＨＷが低下すると考えられる。そして、低下しない場合には、ブロックヒータ等による冷却水の加熱がなされていないか、水温センサ５２に異常があるかのいずれかであると考えられる。ここで、冷却水の加熱がなされていない場合、電動ポンプ２２の駆動開始前に水温ＴＨＷと外気温ＴＡとの乖離が所定値Δｔｈ以上であったことに鑑みると、水温センサ５２に異常があると考えられる。もっとも、加熱がなされているにもかかわらず水温センサ５２に異常がある場合には電動ポンプ２２の駆動によって水温ＴＨＷが低下しない場合もあり得る。いずれにせよ、水温ＴＨＷの低下量ΔＴＨＷが所定量ΔＴｔｈ以下である場合には、水温センサ５２の異常であると判定することができる。

しかも、電動ポンプ２２は、吐出量ΔＶの積算量Ｖが所定の積算量Ｖｔｈとなることで停止された。内燃機関１０の停止時にブロックヒータによる加熱がなされている場合には、吐出量ΔＶの積算量Ｖが所定の積算量Ｖｔｈとなった時点で、水温センサ５２によって検出される水温ＴＨＷは低下すると考えられる。このため、必要以上に電動ポンプ２２を駆動することを抑制することができる。

以上説明した本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）吐出量ΔＶの積算量Ｖが所定の積算量Ｖｔｈとなる場合、電動ポンプ２２の駆動を停止した。これにより、異常判定精度の確保と暖機に要する時間の短縮との好適な両立を図ることができる。

（２）消費電力Ｐに基づき電動ポンプ２２の単位時間当たりの吐出量ΔＶを算出し、吐出量ΔＶの積算量Ｖが所定の積算量Ｖｔｈとなるか否かを判定した。ここで、吐出量ΔＶは、消費電力Ｐが大きい場合には小さい場合と比較して大きくなる。このため、消費電力Ｐが大きい場合には小さい場合と比較して、電動ポンプ２２の吐出総量が所定の積算量Ｖｔｈに達するまでの時間が短くなる。ここで、上記のように消費電力Ｐに基づき吐出量ΔＶを算出する場合、吐出量ΔＶの積算量Ｖが所定の積算量Ｖｔｈとなるまでの所要時間は、消費電力Ｐが大きい場合に小さい場合と比較して短くなる。このため、電動ポンプ２２を必要以上に長時間に渡って駆動する事態を好適に抑制することができる。

（３）コア側バルブ４０やウォーマ側バルブ４４の開閉状態に応じて吐出量ΔＶを算出した。これにより、消費電力Ｐが一定であっても電動ポンプ２２の吐出量ΔＶが冷却水の循環経路に応じて異なったものとなることに鑑みて、電動ポンプ２２の吐出量ΔＶを高精度に算出することができる。すなわち、上記開閉状態が吐出量ΔＶを大きくするものである場合には小さくするものである場合と比較して、吐出量ΔＶの積算量Ｖが所定の積算量Ｖｔｈとなるまでの所要時間が短くなる。このため、電動ポンプ２２を必要以上に長時間に渡って駆動する事態を好適に抑制することができる。

（４）所定の積算量Ｖｔｈを、機関側通路１６の内部の容積とした。これにより、ブロックヒータによる内燃機関１０の加熱がなされていた場合に、水温センサ５２の付近の冷却水の温度を確実に低下させつつも、電動ポンプ２２が必要以上に長時間に渡り駆動される事態を好適に抑制することができる。

＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。以下において、「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項と上記実施形態との対応関係を符号等によって例示した部分があるが、これには、例示した対応関係に上記事項を限定する意図はない。

・「所定の積算量（Ｖｔｈ）について」
積算量としては、内燃機関１０の機関側通路１６内の容量に限らない。たとえば、これよりもわずかに多くしてもよい。またたとえば、水温センサ５２を機関側通路１６であって且つ、入口ＩＮ付近に配置し、所定の積算量Ｖｔｈを、機関側通路１６の容積よりも少量としてもよい。この場合、機関側通路１６のうち入口ＩＮから水温センサ５２間の容量程度とすることが望ましい。

なお、所定の積算量Ｖｔｈが、機関側通路１６の入口から水温センサ５２までの機関側通路１６内の容量に応じて設定されることは、同容量のみによって設定されることを意味しない。具体的には、たとえば機関側通路１６内の容積に応じて所定の積算量Ｖｔｈが設定されることは、機関側通路１６内の容積のみから所定の積算量Ｖｔｈが設定されることを意味しない。たとえば図１におけるシリンダブロック１４において、機関側通路１６の第２の出口を設ける等、第２、第３の出口を設ける構成の場合、電動ポンプ２２の駆動前に機関側通路１６の外にあった冷却水が水温センサ５２に到達するまでに電動ポンプ２２から吐出される冷却水の積算量が、機関側通路１６の内部の容積のみからは定まらない可能性がある。この場合、第２の出口等からの流出を考慮して所定の積算量Ｖｔｈが設定されることが望ましい。

・「吐出量算出処理部（Ｓ２０）について」
消費電力Ｐと吐出量ΔＶとの関係を定めたマップとしては、コア側バルブ４０やウォーマ側バルブ４４の開閉状態毎に、消費電力Ｐと吐出量ΔＶとの関係を定めたマップに限らない。たとえば、コア側バルブ４０やウォーマ側バルブ４４の開閉状態毎に、外気温ＴＡおよび消費電力Ｐと吐出量ΔＶとの関係を定めたマップであってもよい。この場合、同一の消費電力Ｐに対し、外気温ＴＡが低いほど吐出量ΔＶを小さく設定すればよい。これにより、水温が低いほど冷却水の粘性が高くなり、粘性が高い場合の方が低い場合よりも吐出量ΔＶが減少することを考慮することができる。

ステップＳ１８の処理において、コア側バルブ４０やウォーマ側バルブ４４の開閉状態を、同ステップＳ１８の処理特有の状態に設定することにするなら、コア側バルブ４０やウォーマ側バルブ４４の開閉状態毎のマップとすることは必須ではない。もっとも、コア側バルブ４０やウォーマ側バルブ４４の開閉状態がステップＳ１８の処理において特定の状態であることが予め定められていない場合であっても、コア側バルブ４０やウォーマ側バルブ４４の開閉状態毎のマップとすることは必須ではない。この場合、コア側バルブ４０やウォーマ側バルブ４４の開閉状態が、吐出量が最も少なくなるときの状態である場合の上記マップを採用すればよい。

上記実施形態では、電動ポンプ２２の吐出量ΔＶの算出に際して、サーモスタット２８の開閉状態を特に考慮しなかった。ブロックヒータが用いられる状況においては、サーモスタット２８は閉弁状態にあると考えられるため、これを考慮しなくても差し支えないと考えられる。ただし、たとえばサーモスタット２８を電子制御式とし、これを意図的に開弁させる可能性がある場合には、サーモスタット２８の開閉状態に応じて吐出量ΔＶを算出することが吐出量ΔＶの算出精度を向上させるうえでは望ましい。

なお、バルブの状態に応じて吐出量ΔＶを算出するものとしては、開状態と閉状態とで吐出量ΔＶを互いに異なる値に設定するものに限らず、たとえばバルブの開口度毎に、吐出量ΔＶを互いに異なる３値以上の値に算出するものであってもよい。

吐出量ΔＶを算出するためのパラメータとしては、消費電力Ｐに限らず、たとえばモータ２２ａの回転速度であってもよい。ここで、回転速度が高いほど吐出量ΔＶが大きくなる。

・「積算量判定処理部（Ｓ２４）について」
吐出される冷却水の積算量が所定の積算量Ｖｔｈであるか否かを判定する処理としては、算出された吐出量ΔＶの積算量Ｖが所定の積算量Ｖｔｈであるか否かを判定するものに限らない。たとえば、ステップＳ１８の電動ポンプ２２の駆動処理の開始からの経過時間が閾値時間以上であるか否かを判定する処理として且つ、閾値時間を、消費電力Ｐとコア側バルブ４０およびウォーマ側バルブ４４の開閉状態とに応じて可変設定してもよい。これは、たとえば以下のようにして実現することができる。すなわち、まず、消費電力Ｐが最大であって且つ、コア側バルブ４０およびウォーマ側バルブ４４の開閉状態が同一の消費電力Ｐに対して吐出量ΔＶが最大となる状態である場合に吐出量ΔＶの積算量が所定の積算量Ｖｔｈとなる時間を基準時間とする。そして、これを閾値時間の初期値に設定し、実際の消費電力Ｐや開閉状態に応じて閾値時間を都度伸長補正する。

またたとえば、後述のように、判定用駆動処理部が電動ポンプ２２の消費電力Ｐを固定するなら、上記ステップＳ１８の電動ポンプ２２の駆動処理の開始からの経過時間が閾値時間以上であるか否かを判定する処理として且つ、閾値時間を固定してもよい。

・「判定用駆動処理部（Ｓ１８）について」
電動ポンプ２２の消費電力Ｐを決定する際のバッテリ状態情報ＩＮＢとしては、バッテリ２４の電圧情報に限らない。たとえば、バッテリ２４の充電率（ＳＯＣ）であってもよい。さらに、バッテリ状態情報ＩＮＢのみとすることなく、たとえば内燃機関１０のクランク軸の回転エネルギを電気エネルギに変換するオルタネータの出力電力を加味してもよい。また、バッテリ状態情報ＩＮＢを用いることなく、オルタネータの出力電力に基づき電動ポンプ２２の消費電力Ｐを可変設定してもよい。

もっとも、電動ポンプ２２の消費電力Ｐをバッテリ状態情報ＩＮＢ等に応じて可変とするものに限らない。たとえば、バッテリ２４の状態にかかわらず正常時に供給可能な電力を電動ポンプ２２の消費電力Ｐに設定するものであってもよい。

・「異常判定処理部（Ｓ３０）について」
上記実施形態では、電動ポンプ２２の駆動後、水温ＴＨＷの低下量ΔＴＨＷが所定量ΔＴｔｈ以下である場合、水温センサ５２の異常としたが、これに限らない。たとえば、水温センサ５２および吸気温センサ５４の少なくとも一方の異常としてもよい。この場合、その後、別の処理によって、吸気温センサ５４が正常であると判定されることを条件に、水温センサ５２の異常と判定すればよい。なお、吸気温センサ５４に異常がある場合は、少なくとも一方の異常である旨の判定を維持する。

・「水温センサについて」
出口ＥＸに配置されるものに限らない。たとえば、シリンダヘッド１２内の機関側通路１６に配置されるものであってもよい。

・「外気温センサについて」
吸気温センサ５４に限らない。たとえば、これとは別に、内燃機関１０の停止後、冷却水と熱的な平衡状態を実現すると考えられる内燃機関１０の周囲の気体の温度を測定するものであって、水温センサ５２等の異常判定専用のセンサであってもよい。

・「冷却回路（２０，２６〜４８）について」
図１に例示したものに限らない。たとえば、サーモスタット２８が閉弁状態である場合に、ラジエータ３２を迂回する迂回通路から、ヒータコア４２やオイルウォーマ４６、ＥＧＲクーラ３８の少なくとも１つが削除された構成であってもよい。またたとえば、コア側バルブ４０を削除してもよく、またたとえばウォーマ側バルブ４４を削除してもよい。

なお、冷却水が通過する通路の流路断面積を調整するバルブとしては、コア側バルブ４０やウォーマ側バルブ４４に限らない。電動ポンプ２２の駆動により循環する冷却水の通路を複数備え、それら複数の通路のうちの一部の通路を冷却水の循環経路から除くためのバルブや一部の通路の流路断面積を３値以上に可変とするものであるなら、バルブの開閉状態や開口度に応じて電動ポンプ２２の吐出量を把握することは有効である。

１０…内燃機関、１２…シリンダヘッド、１４…シリンダブロック、１６…機関側通路、２０…入口側通路、２２…電動ポンプ、２２ａ…モータ、２２ｂ…駆動回路、２４…バッテリ、２６…ラジエータ下流通路、２８…サーモスタット、３０…ラジエータ下流通路、３２…ラジエータ、３４…ラジエータ上流通路、３６…ＥＧＲクーラ通路、３８…ＥＧＲクーラ、３９…コア上流通路、４０…コア側バルブ、４２…ヒータコア、４３…ウォーマ上流通路、４４…ウォーマ側バルブ、４６…オイルウォーマ、４８…リターン通路、５０…制御装置、５２…水温センサ、５４…吸気温センサ。

Claims (6)

1. 冷却水の通路である機関側通路が形成された内燃機関と、前記内燃機関の外部に形成され、前記機関側通路に接続された冷却回路と、前記冷却水を循環させる電動ポンプと、前記内燃機関に設けられた水温センサと、前記内燃機関の周囲の気体の温度である外気温を検出する外気温センサと、を備えたシステムに適用され、前記電動ポンプを停止した状態で、前記水温センサによって検出された水温と前記外気温センサによって検出された外気温との乖離が所定値以上となる場合、前記電動ポンプを駆動する判定用駆動処理部と、該判定用駆動処理部が前記電動ポンプを駆動することによる前記水温センサによって検出された水温の低下量が所定量以下であることを条件に前記水温センサおよび前記外気温センサの少なくとも一方に異常があると判定する異常判定処理部とを備える内燃機関の温度制御装置において、
   前記判定用駆動処理部は、当該判定用駆動処理部による前記電動ポンプの駆動に伴って当該電動ポンプから吐出される冷却水の積算量が所定の積算量となる場合、前記電動ポンプの駆動を停止する停止処理部を備え、
   前記所定の積算量は、前記機関側通路の入口から前記水温センサまでの前記機関側通路内の容量に応じて設定されていることを特徴とする内燃機関の温度制御装置。
2. 前記停止処理部は、前記電動ポンプの消費電力が大きい場合、小さい場合と比較して前記判定用駆動処理部による前記電動ポンプの駆動開始からの経過時間が短いタイミングで前記吐出される冷却水の積算量が所定の積算量となったとして前記電動ポンプの駆動を停止する請求項１記載の内燃機関の温度制御装置。
3. 前記判定用駆動処理部は、前記電動ポンプの消費電力を可変設定するものであり、
   前記停止処理部は、前記電動ポンプの消費電力、および前記電動ポンプに内蔵されたモータの回転速度のいずれかに基づき、前記吐出される冷却水の積算量が所定の積算量となるか否かを判定する積算量判定処理部を備える請求項１または２記載の内燃機関の温度制御装置。
4. 前記積算量判定処理部は、前記いずれかに基づき前記電動ポンプの単位時間当たりの吐出量を算出する吐出量算出処理部を備え、該吐出量算出処理部によって算出される吐出量の積算量が所定の積算量となるか否かを判定する請求項３記載の内燃機関の温度制御装置。
5. 前記所定の積算量は、前記機関側通路の内部の冷却水量以上の冷却水量である請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の温度制御装置。
6. 前記水温センサは、前記内燃機関のうち前記機関側通路の出口部分に配置されている請求項５記載の内燃機関の温度制御装置。