JP4876202B2 - 可変ウォータポンプの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの冷却水を圧送する可変ウォータポンプを制御するための可変ウォータポンプの制御装置に関する。

従来、エンジンでは一般に冷却水の圧送および循環に機械式ウォータポンプが用いられている。機械式ウォータポンプはエンジンの出力で駆動し、その流量（吐出量）がエンジン回転数に依存する。これに対してエンジンでは、エンジン暖機性を改善すべく、圧送する冷却水の流量を変更可能な可変ウォータポンプ（例えば電動ウォータポンプ）を適用できることも知られている。

かかる可変ウォータポンプに関連し、例えば特許文献１では冷却水温が予め設定した値以下である場合に、冷却水を間欠的に流通させる技術が開示されている。
また例えば特許文献２では、エンジン冷間始動後、冷却水温度が所定値未満である場合に、電動ウォータポンプを停止し、冷却水温度が所定値以上である場合に、電動ウォータポンプを所定時間ずつ断続的に駆動する技術が開示されている。

また例えば特許文献３では、エンジン始動時に電動ウォータポンプを所定時間駆動させるとともに、電動ウォータポンプ駆動中の冷却水温が所定値以下である場合に、電動ウォータポンプの停止制御を行う技術が開示されている。電動ウォータポンプの停止制御を終了させるにあたり、特許文献３の開示技術では、冷却水の温度、電動ウォータポンプ停止中の積算吸入空気量、または電動ウォータポンプの停止時間のうち、少なくとも１つに基づき停止制御を終了させている。
さらに特許文献３の開示技術では、電動ウォータポンプの停止時間が所定時間よりも長い場合に、電動ウォータポンプを所定時間駆動させるとともに、電動ウォータポンプ駆動中の冷却水温が所定値以下である場合に、電動ウォータポンプの停止制御を継続して行う技術が開示されている。

特開２００６−２１４２８１号公報 特開２００４−３１６４７２号公報 特開２００８−１６９７５０号公報

ところで、ハイブリッド車両やエコラン制御を行う車両では、エンジン運転を間欠的に行ったり、比較的短時間の間、エンジン運転を停止したりすることがある。そしてかかる場合には、エンジンの停止時間が短く、冷却水温が外気温まで低下しないため、その後のエンジン始動時に冷却水温が不均一になる。そしてこの結果、特にエンジンのうち、熱負荷の大きい部分では、冷却水温が他の部分と比較して局所的に高まることがある。

この点、上述した特許文献１または２の開示技術は、水温センサの出力から得られた冷却水温に基づき、冷却水を間欠的に流通させるか、或いは電動ウォータポンプを停止させている。しかしながら、水温センサは一般にエンジンの冷却水出口部に設けられている。すなわち、水温センサの出力に基づき検出される冷却水温は通常、熱負荷の大きい部分の冷却水温とはなっていない。このためこれらの開示技術では、短時間のエンジン停止に続くエンジン始動時に冷却水を間欠的に流通させるか、或いは電動ウォータポンプを停止した場合に、熱負荷の大きい部分で冷却水に部分沸騰が発生する虞があると考えられる。

なお、これに対しては、例えば熱負荷の大きい部分の冷却水の状態を検知する水温センサや圧力センサをさらに設けることも考えられる。しかしながらこの場合には、少なくとも増設したセンサの分だけ確実にコストの増大を招くことになるため、対策として必ずしも好ましいとは言えない。

一方、特許文献３の開示技術では、エンジン始動時に所定時間電動ウォータポンプを駆動させるとともに、駆動中に検出した冷却水温に基づき電動ウォータポンプの停止制御を行っている。すなわち、特許文献３の開示技術では、所定時間の駆動で冷却水を一巡させることで、部分的に高温になっている冷却水の温度を水温センサで検知することを可能とし、その検出結果に基づき電動ウォータポンプの停止制御を行っている。このため特許文献３の開示技術によれば、エンジン始動時に冷却水の部分沸騰の発生を防止できると考えられる。

しかしながら、特許文献３の開示技術ではエンジン始動時に必ず所定時間電動ウォータポンプを駆動することになる。すなわち当該開示技術では、部分沸騰が発生する虞がない場合にまで電動ウォータポンプの駆動が行われることになる。そしてこの結果、当該開示技術ではエンジンの暖機促進が必要以上に制限される虞がある。この点、かかる制限に基づく燃費や排気エミッションの悪化は、１回あたりの度合いやその発生頻度に関して言えば比較的小さいものとも考えられる。しかしながら、かかる制限は昨今の環境問題の重要性に鑑み、長年にわたる使用を考慮した場合に、累積的には無視し難い程度の燃費や排気エミッションの悪化を招く虞があると考えられる点で問題があった。

また特許文献３の開示技術では、電動ウォータポンプの停止時間が所定時間よりも長い場合に、電動ウォータポンプを所定時間駆動させるとともに、電動ウォータポンプ駆動中の冷却水温が所定値以下である場合に、電動ウォータポンプの停止制御を継続して行うこととしている。すなわち当該開示技術では、これによりエンジン暖機中に部分沸騰が発生することを防止している。

しかしながら、当該開示技術では、電動ウォータポンプの停止時間が所定時間よりも長く、且つ電動ウォータポンプ駆動中の冷却水温が所定値以下であった場合には、エンジン暖機中に電動ウォータポンプを所定時間駆動させる動作を再び行う必要性が生じる。このため当該開示技術では、電動ウォータポンプの停止制御を継続したとしても、その実行時間は電動ウォータポンプを所定時間駆動させる分、制限されることになる。すなわち当該開示技術では、かかる制御構造上、エンジンの暖機促進が必然的に多少なりとも制限されてしまうと考えられる点で問題があった。

そこで本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、エンジン始動時に暖機促進の制限を必要以上に招くことなく、冷却水の部分沸騰の発生を防止でき、さらにはエンジン暖機中に冷却水の部分沸騰の発生を防止しつつ、暖機促進を好適に図ることが可能な可変ウォータポンプの制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、冷却水を圧送する可変ウォータポンプが設けられたエンジンの暖機時に、前記可変ウォータポンプの駆動を停止するための制御を行う停止制御手段と、前記エンジン始動時の冷却水温が第１の所定値以上の場合に、少なくとも前記停止制御手段が制御を行う前に、前記可変ウォータポンプを所定期間駆動するための制御を行う第１の駆動制御手段と、を備えた可変ウォータポンプの制御装置である。

また本発明は前記エンジンの暖機時に、前記エンジンのうち、所定部分の冷却水温を推定する推定手段と、前記推定手段が推定する冷却水温が第２の所定値以上の場合に、前記可変ウォータポンプを駆動するための制御を行う第２の駆動制御手段と、をさらに備えた構成とすることができる。

また本発明は前記停止制御手段が、冷却水温が前記第１の所定値よりも小さい第３の所定値以下である場合に、前記可変ウォータポンプの駆動を停止させるための制御を行う構成とすることができる。

また本発明は前記停止制御手段が、前記推定手段が推定する冷却水温が前記第２の所定値よりも小さい第４の所定値以下である場合に、前記可変ウォータポンプの駆動を停止させるための制御を行う構成とすることができる。

また本発明は前記推定手段が、前記エンジンの回転数と、前記エンジンの軸出力および瞬時吸入空気量のうち、いずれか一方とに基づき、冷却水の受熱量を算出し、前記受熱量に基づき、前記所定部分と前記エンジンの冷却水出口部との冷却水温差を算出し、前記冷却水温差と、前記冷却水出口部の冷却水温とを足し合わせることで、前記所定部分の冷却水温を算出する構成とすることができる。

また本発明は前記推定手段が、冷却水温と積算吸入空気量とに基づいて、前記所定部分の冷却水温を推定する構成とすることができる。

また本発明は前記可変ウォータポンプの作動状態を前記停止制御手段の制御に基づく停止状態から駆動状態に移行させる場合に、第１の流量で冷却水を圧送するように前記可変ウォータポンプの駆動を制御する前に、該第１の流量よりも流量が小さい第２の流量で冷却水を圧送するように前記可変ウォータポンプの駆動を制御する第３の駆動制御手段をさらに備えた構成とすることができる。

また本発明は、冷却水を圧送する可変ウォータポンプが設けられたエンジンの暖機時に、前記可変ウォータポンプの駆動を停止するための制御を行う停止制御手段と、前記エンジン始動時の冷却水温が第１の所定値以上の場合に、少なくとも前記停止制御手段が制御を行う前に、前記可変ウォータポンプを所定期間駆動するための制御を行う第１の駆動制御手段と、前記エンジンの暖機時に、前記エンジンのうち、所定部分の冷却水温を推定する推定手段と、前記推定手段が推定する冷却水温が第２の所定値以上の場合に、前記可変ウォータポンプを駆動するための制御を行う第２の駆動制御手段と、前記第２の駆動制御手段が前記可変ウォータポンプの作動状態を停止状態から駆動状態に移行させる場合に、第１の流量で冷却水を圧送するように前記可変ウォータポンプの駆動を制御する前に、該第１の流量よりも流量が小さい第２の流量で冷却水を圧送するように前記可変ウォータポンプの駆動を制御するとともに、前記第２の流量で冷却水を圧送するように前記可変ウォータポンプを駆動する制御を開始してから所定時間が経過した場合に、前記第１の流量で冷却水を圧送するように前記可変ウォータポンプの駆動を制御する第３の駆動制御手段とを備えた可変ウォータポンプの制御装置である。

本発明によれば、エンジン始動時に暖機促進の制限を必要以上に招くことなく、冷却水の部分沸騰の発生を防止でき、さらにはエンジン暖機中に冷却水の部分沸騰の発生を防止しつつ、暖機促進を好適に図ることができる。

エンジン冷却システム１００をＥＣＵ１Ａで実現されている実施例１にかかる可変ウォータポンプの制御装置とともに模式的に示す図である。 ＥＣＵ１Ａにかかる推定手段の制御を模式的に示す図である。 ＥＣＵ１Ａの動作をフローチャートで示す図である。 ＥＣＵ１Ｂの動作をフローチャートで示す図である。 ＥＣＵ１Ｃの動作をフローチャートで示す図である。 ＥＣＵ１Ｃが制御を行った場合の冷却水温ｔｈｗの変化の様子を示す図である。なお、図６ではＷ／Ｐ１０の停止を行わなかった場合（ケース１）と、ＥＣＵ１Ａ、１Ｂが制御を行った場合（ケース２）に相当する冷却水温ｔｈｗの変化の様子それぞれも参考のために同時に示している。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。

エンジン冷却システム１００およびＥＣＵ１Ａについて図１を用いて説明する。エンジン冷却システム１００およびＥＣＵ１Ａは図示しないハイブリッド車両に搭載されている。エンジン冷却システム１００は、電動ウォータポンプ（以下、単にＷ／Ｐと称す）１０と、エンジン２０と、電子制御スロットル３０と、ヒータ４０と、ラジエータ５０と、サーモスタット６０と、エアフロメータ７０とを備えている。Ｗ／Ｐ１０は冷却水の圧送および循環を行う。Ｗ／Ｐ１０は冷却水の流量を変更することが可能な（少なくとも冷却水の流量をゼロに変更することが可能な）可変ウォータポンプに相当している。

エンジン２０は、シリンダブロック２１とシリンダヘッド２２とを備えている。シリンダブロック２１およびシリンダヘッド２２には、ウォータジャケットＪが設けられている。Ｗ／Ｐ１０から吐出された冷却水は、シリンダブロック２１、シリンダヘッド２２の順でそれぞれのウォータジャケットＪを流通する。エンジン２０の冷却水出口部はシリンダヘッド２２に設けられており、当該冷却水出口部には水温センサ７１が設置されている。このほかエンジン２０にはクランク角センサ７２が設けられている。

シリンダヘッド２２からは、冷却水が３つの流通経路に分岐して排出される。
そのうちの１つの経路はその後、電子制御スロットル３０が設けられた経路と、ヒータ４０が設けられた経路の２つの経路に分岐している。そしてこれらの経路は電子制御スロットル３０およびヒータ４０をそれぞれ経由した後、下流側で再び合流し、Ｗ／Ｐ１０に到達するようになっている。電子制御スロットル３０はエンジン２０の吸入空気量を調節する。電子制御スロットル３０にはスロットル開度センサ７３が内蔵されている。ヒータ４０は冷却水と空気との間で熱交換を行い、空気を暖める。暖められた空気は車室内の暖房に利用できる。吸気系のうち、電子制御スロットル３０の上流側の部分にはエンジン２０の吸入空気量を計測するためのエアフロメータ７０が設けられている。

他の１つの経路は、ラジエータ５０およびサーモスタット６０を介してＷ／Ｐ１０に到達するラジエータ経路となっている。ラジエータ５０は熱交換器であり、図示しないファンによる送風或いは走行風によって流通する冷却水を冷却する。
残りの１つの経路は、ラジエータ５０を介することなく、サーモスタット６０を介してＷ／Ｐ１０に到達するバイパス経路となっている。
サーモスタット６０は、冷却水温に応じてラジエータ経路とバイパス経路とを切り替える。具体的にはサーモスタット６０は、冷却水温が所定値（例えば７５℃）未満の場合にはラジエータ経路を閉じるとともにバイパス経路を開き、冷却水温が所定値以上の場合にはラジエータ経路を開くとともにバイパス経路を閉じる。

ＥＣＵ１Ａ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。ＥＣＵ１Ａには制御対象としてＷ／Ｐ１０が電気的に接続されている。またＥＣＵ１Ａにはエアフロメータ７０や、水温センサ７１や、クランク角センサ７２や、スロットル開度センサ７３などの各種のセンサが電気的に接続されている。この点、ＥＣＵ１Ａはエアフロメータ７０の出力に基づき吸入空気量を、水温センサ７１の出力に基づき、エンジン２０の冷却水出口部の冷却水温である冷却水温ｔｈｗを、クランク角センサ７２の出力に基づきエンジン回転数ＮＥを、スロットル開度センサ７３の出力に基づきスロットル開度をそれぞれ検出する。またＥＣＵ１Ａはエアフロメータ７０やスロットル開度センサ７３の出力に基づき、エンジン２０の軸出力ＰＥを検出する。

ＲＯＭはＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムやマップデータなどを格納するための構成である。ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムに基づき、必要に応じてＲＡＭの一時記憶領域を利用しつつ処理を実行することで、ＥＣＵ１Ａでは各種の制御手段や判定手段や検出手段や算出手段などが機能的に実現される。

この点、ＥＣＵ１Ａでは具体的には例えば以下に示す停止制御手段や、駆動制御手段や、推定手段が機能的に実現される。
停止制御手段は、エンジン２０の暖機時に、Ｗ／Ｐ１０の駆動を停止するための制御を行うように実現される。
駆動制御手段は、エンジン２０始動時の冷却水温ｔｈｗが第１の所定値α以上の場合に、少なくとも停止制御手段が制御を行う前にＷ／Ｐ１０を所定期間駆動するための制御を行うように実現される。そして駆動制御手段のうち、このように実現される部分が第１の駆動制御手段に相当している。
推定手段は、停止制御手段の制御に基づきＷ／Ｐ１０の駆動が停止している場合（エンジン２０の暖機促進時）を含むエンジン２０の暖機時に、エンジン２０のうち、所定部分の冷却水温（ここではヘッド内推定水温Ｔｍａｘ）を推定するように実現される。この所定部分はエンジン２０のうち、最も熱負荷が大きい部分であり、具体的にはシリンダヘッド２２内に存在している。

推定手段は具体的には、図２に示すようにして所定部分の冷却水温を推定するように実現される。すなわち、まず推定手段はエンジン回転数ＮＥとエンジン軸出力ＰＥとに基づき、近似式を用いて冷却水の受熱量である冷却損失Ｑｗを算出する。または、推定手段はエンジン回転数ＮＥとエアフロメータ７０から検出される瞬時吸入空気量ｇａとに基づき、近似式を用いて冷却水の受熱量である冷却損失Ｑｗを算出してもよい。続いて推定手段は、算出した冷却損失Ｑｗに基づき、一次遅れフィルタを用いてエンジン２０の所定部分と冷却水出口部との冷却水温差ｄｔｈｗを算出する。そして推定手段は、算出した水温差ｄｔｈｗと、水温センサ７１の出力に基づく冷却水温ｔｈｗとを足し合わせることで、ヘッド内推定水温Ｔｍａｘを算出する。かかるヘッド内推定水温Ｔｍａｘの推定は、推定開始時の冷却水の温度が概ね均一になっていることを前提としたものとなっている。

このように推定手段が実現されるのに対して、停止制御手段はさらに具体的には、冷却水温が所定値（ここでは閾値ａ）未満であり、且つヘッド内推定水温Ｔｍａｘが第２の所定値（ここでは閾値ｂ）未満の場合にＷ／Ｐ１０の駆動を停止するための制御を行うように実現される。
一方、駆動制御手段はヘッド内推定水温Ｔｍａｘが第２の所定値（ここでは閾値ｂ）以上である場合にも、Ｗ／Ｐ１０を駆動するための制御を行うように実現される。そして駆動制御手段のうち、このように実現される部分が第２の駆動制御手段に相当している。また、駆動制御手段はさらに冷却水温が所定値（ここでは閾値ａ）以上である場合にも、Ｗ／Ｐ１０を駆動するための制御を行うように実現される。そしてこれらの場合、駆動制御手段はＷ／Ｐ１０を駆動するにあたり、所定期間駆動するための制御ではなく、所定の通常の制御を行うように実現される。

なお、冷却水温が所定値（ここでは閾値ａ）以上である場合に、駆動制御手段がＷ／Ｐ１０を駆動するための制御を行うのに対し、停止制御手段は、冷却水温が所定値（ここでは閾値ａ）以下となった場合に、ただちにＷ／Ｐ１０を停止させるのではなく、当該所定値よりも小さい所定値（ここではａ−ｘ）以下でＷ／Ｐ１０を停止させると好適である。これは次に示す理由による。すなわち、冷却水温が所定値（ここでは閾値ａ）以上となった場合にＷ／Ｐ１０の駆動制御を実行すると、直後に冷却水温が低下し、冷却水温が所定値（ここでは閾値ａ）未満となる場合がある。そしてこのような場合、Ｗ／Ｐ１０は駆動・停止を繰り返すことになるところ、駆動制御手段に係る所定値を閾値ａとし、停止制御手段に係る所定値を閾値ａ−ｘとすることにより、Ｗ／Ｐ１０が駆動・停止を繰り返すことを回避できる。これはヘッド内推定水温Ｔｍａｘについても同様である。

したがって、駆動制御手段のうち、第１の駆動制御手段に相当する部分に関しては、冷却水温ｔｈｗが第１の所定値α以上の場合に、駆動制御手段がＷ／Ｐ１０を所定期間駆動するための制御を行うのに対し、停止制御手段は、冷却水温が第１の所定値αよりも小さい第３の所定値以下である場合に、Ｗ／Ｐ１０の駆動を停止するための制御を行うことができる。
また、駆動制御手段のうち、第２の駆動制御手段に相当する部分に関しては、ヘッド内推定水温Ｔｍａｘが第２の所定値以上である場合に、駆動制御手段がＷ／Ｐ１０を駆動するための制御を行うのに対し、停止制御手段は、ヘッド内推定水温Ｔｍａｘが第２の所定値よりも小さい第４の所定値以下である場合に、Ｗ／Ｐ１０の駆動を停止するための制御を行うことができる。

次にＥＣＵ１Ａの動作を図３に示すフローチャートを用いて説明する。なお、本フローチャートはエンジン２０の始動時に開始される。ＥＣＵ１Ａは冷却水温ｔｈｗが第１の所定値α以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。第１の所定値αは、エンジン２０始動時の冷却水の温度が概ね均一であるか否かを判定するための判定値となっている。第１の所定値αは例えば外気温程度の温度（例えば２０℃から４０℃程度）に設定することができる。ステップＳ１で肯定判定であれば、冷却水の温度が概ね均一になっていないと判断される。このときＥＣＵ１Ａは、Ｗ／Ｐ１０を所定期間駆動するための制御を行う（ステップＳ２）。この所定期間は、冷却水の温度を概ね均一にすることが可能な時間に予め設定されており、この所定期間には具体的には例えば冷却水が一巡するのに要する時間を設定することができる。そして、本ステップで冷却水の温度の均一化が図られる。

一方、ステップＳ１で否定判定であれば、冷却水の温度が概ね均一になっていると判断される。そしてステップＳ１の否定判定、またはステップＳ２に続いて、ＥＣＵ１Ａは冷却水温ｔｈｗが閾値ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。この閾値ａは、エンジン２０の暖機が完了したか否かを判定するための判定値となっている。そして、閾値ａには具体的には例えばエンジン２０の暖機完了を示す温度（ここでは７５℃）を設定することができる。ステップＳ３で肯定判定であれば、ＥＣＵ１ＡはＷ／Ｐ１０を通常の制御に基づき駆動する（ステップＳ４）。

一方、ステップＳ３で否定判定であれば、ＥＣＵ１Ａはヘッド内推定水温Ｔｍａｘを推定する（ステップＳ５ａ）。続いてＥＣＵ１Ａは推定したヘッド内推定水温Ｔｍａｘが閾値ｂ以上であるか否かを判定する（ステップＳ６ａ）。この閾値ｂは、エンジン２０暖機中に部分沸騰が発生し得るか否かを判定するための判定値となっている。そして閾値ｂには、具体的には例えば冷却水の沸点を示す温度（例えば１０８℃）を設定することができる。また、これに対してはさらに例えば応答性や推定誤差等を考慮した温度を設定することもできる。

ステップＳ６ａで否定判定であれば、部分沸騰が発生する虞がないと判断される。このときＥＣＵ１ＡはＷ／Ｐ１０の駆動を停止する（ステップＳ８）。これによりエンジン２０の暖機を促進することができる。一方、ステップＳ６ａで肯定判定であれば、部分沸騰が発生し得ると判断される。このときＥＣＵ１ＡはＷ／Ｐ１０を通常の制御に基づき駆動する（ステップＳ７）。これにより、エンジン２０始動時に冷却水の部分沸騰の発生を防止することができる。またこれに先立ちＥＣＵ１Ａでは、必要に応じてエンジン２０始動時にステップＳ２でＷ／Ｐ１０を所定期間駆動することにしている。そしてこれにより、エンジン２０始動時に暖機促進の制限を必要以上に招くことも防止できる。

ステップＳ７またはステップＳ８の後にはステップＳ３に戻り、ステップＳ３で肯定判定されるまでの間、ステップＳ５ａおよびＳ６ａでヘッド内推定水温Ｔｍａｘの推定および判定を行うとともに、ステップＳ７またはステップＳ８に進む。すなわちこれによりエンジン２０の暖機中にも、冷却水の部分沸騰の発生を防止しつつ、エンジン２０の暖機を促進することができる。

さらにこの間、ＥＣＵ１ＡではステップＳ５ａで推定開始時の冷却水の温度が概ね均一になっていることを前提として、ヘッド内推定水温Ｔｍａｘの推定を行っている。そしてこれに先立ち、ＥＣＵ１Ａでは、エンジン２０始動時の冷却水の温度が概ね均一になっていない場合には、ステップＳ２で冷却水の温度の均一化を図っている。そしてこれにより、ヘッド内推定水温Ｔｍａｘを推定するにあたり、初期値に誤差が生じることを防止でき、以ってかかる誤差に起因する推定誤差の発生を抑制できる。そしてこのようにしてヘッド内推定水温Ｔｍａｘを適切に推定するとともに部分沸騰の判定に用いることで、ＥＣＵ１Ａではエンジン２０始動時に冷却水の部分沸騰の発生を防止できるとともに、エンジン２０暖機中に冷却水の部分沸騰の発生を防止しつつ、暖機促進を好適に図ることができる。

なお、部分沸騰の発生を防止することで、より具体的には例えば冷却水の流通経路の内圧上昇による部品の劣化を抑制することができ、これにより部品保護を図ることができる。したがってＥＣＵ１Ａによれば、より具体的には暖機促進による燃費向上と部品保護を高い次元で両立させることができるといえる。
また、前述した第１の駆動制御手段に相当する部分の駆動制御手段が、「少なくとも」停止制御手段が制御を行う前にＷ／Ｐ１０を所定期間駆動するための制御を行う、とは、停止制御手段が制御を行わない場合（例えばエンジン２０始動時の冷却水温ｔｈｗが所定値α以上で、且つ閾値ａ以上の場合）も可能性としてはあり得ることを考慮し、かかる場合も含むことを示したものである。

本実施例にかかるＥＣＵ１Ｂは、推定手段が以下に示すように機能的に実現される点と、これに伴い停止制御手段と第２の駆動制御手段とが以下に示すように機能的に実現される点以外、ＥＣＵ１Ａと実質的に同一のものとなっている。このためＥＣＵ１Ｂについては図示省略する。なお、ＥＣＵ１Ｂは、例えばＥＣＵ１Ａの代わりにエンジン冷却システム１００に適用することができる。

ＥＣＵ１Ｂでは、推定手段が、冷却水温ｔｈｗと積算吸入空気量とに基づいて、ヘッド内推定水温Ｔｍａｘを推定するように実現される。
推定手段は具体的には、現在の冷却水温ｔｈｗと、直前の所定時間（ここでは１０秒）の積算吸入空気量である積算吸入空気量Ｇａとに基づいて、ヘッド内推定水温Ｔｍａｘを推定するように実現される。この積算吸入空気量Ｇａは、燃焼ガスからシリンダヘッド２２へ供給される供給熱量に相当する。

またヘッド内推定水温Ｔｍａｘの推定にあたり、ＥＣＵ１Ｂでは具体的には、冷却水沸騰時のヘッド内推定水温Ｔｍａｘに対応する積算吸入空気量Ｇａの判定値（ここでは閾値ｃ）が、冷却水温ｔｈｗに応じて予め設定されたマップデータをＲＯＭに格納している。
一方、これに対して推定手段はさらに具体的には、現在の冷却水温ｔｈｗを検出するとともに、マップデータを参照して対応する判定値（ここでは閾値ｃ）を読み込むように実現される。そして推定手段は積算吸入空気量Ｇａを算出し、算出した積算吸入空気量Ｇａが、現在の冷却水温ｔｈｗに対応する判定値（ここでは閾値ｃ）以上であるか否かを判定するように実現される。

この点、現在の冷却水温ｔｈｗおよび積算吸入空気量Ｇａはヘッド内推定水温Ｔｍａｘを指標することができ、閾値ｃは冷却水沸騰時のヘッド内推定水温Ｔｍａｘを指標することができる。このため、このようなマップデータの参照および判定を行うことで、推定手段は冷却水温ｔｈｗと積算吸入空気量Ｇａとに基づいて、実質的にヘッド内推定水温Ｔｍａｘを推定するように実現されている。

一方、このように推定手段が実現されることに伴い、本実施例では停止制御手段は、冷却水温が所定値（ここでは閾値ａ）未満であり、且つ「ヘッド内推定水温Ｔｍａｘが第２の所定値（ここでは閾値ｂ）未満の場合」ではなく、「算出した積算吸入空気量Ｇａが判定値（ここでは閾値ｃ）未満の場合」に、Ｗ／Ｐ１０の駆動を停止するための制御を行うように実現される。なお、停止制御手段はこの点以外、ＥＣＵ１Ａの場合と実質的に同一である。
また、第２の駆動制御手段に相当する部分の駆動制御手段は「ヘッド内推定水温Ｔｍａｘが第２の所定値（ここでは閾値ｂ）以上である場合」ではなく、「算出した積算吸入空気量Ｇａが判定値（ここでは閾値ｃ）以上の場合」に、Ｗ／Ｐ１０を駆動するための制御を行うように実現される。

次にＥＣＵ１Ｂの動作を図４に示すフローチャートを用いて説明する。なお、本フローチャートはステップＳ５ａがステップＳ５ｂに、ステップＳ６ａがステップＳ６ｂに変更されている点以外、図３に示すフローチャートと実質的に同一のものとなっている。このため本実施例では特にステップＳ５ｂおよびステップＳ６ｂについて説明する。ステップＳ３の否定判定に続き、ＥＣＵ１Ｂは現在の冷却水温ｔｈｗを検出するとともに、マップデータを参照して対応する閾値ｃを算出する（ステップＳ５ｂ）。続いてＥＣＵ１Ｂは積算吸入空気量Ｇａを算出するとともに、積算吸入空気量Ｇａが閾値ｃ以上であるか否かを判定する（ステップＳ６ｂ）。そしてこの結果、肯定判定であればステップＳ７に進み、否定判定であればステップＳ８に進む。

かかる動作を行うＥＣＵ１Ｂでは、必要に応じてエンジン２０始動時にステップＳ２で冷却水の温度の均一化を図ることで、現在の冷却水温ｔｈｗの初期値が適切に検出される。このためかかる動作を行うＥＣＵ１Ｂでも、ＥＣＵ１Ａと同様にエンジン２０始動時に暖機促進の制限を必要以上に招くことなく、冷却水の部分沸騰の発生を防止でき、さらにはエンジン２０暖機中に冷却水の部分沸騰の発生を防止しつつ、エンジン２０の暖機の促進を好適に図ることができる。

本実施例にかかるＥＣＵ１Ｃは、駆動制御手段がさらに以下に示すように実現されている点以外、ＥＣＵ１Ａと実質的に同一のものとなっている。なお、ＥＣＵ１Ｂに対して駆動制御手段をさらに以下に示すように実現することもできる。
本実施例では、駆動制御手段がＷ／Ｐ１０の作動状態を停止状態から駆動状態に移行させる場合に、第１の流量で冷却水を圧送するようにＷ／Ｐ１０の駆動を制御する前に、第１の流量よりも流量が小さい第２の流量で冷却水を圧送するようにＷ／Ｐ１０の駆動を制御するようさらに実現されている。

この点、駆動制御手段は具体的には、第２の流量で冷却水を圧送するようにＷ／Ｐ１０を駆動する制御を開始してから所定時間が経過した場合に、第１の流量で冷却水を圧送するようにＷ／Ｐ１０の駆動を制御するように実現されている。
また駆動制御手段は、Ｗ／Ｐ１０の作動状態を停止状態から駆動状態に移行させる場合として、具体的にはＷ／Ｐ１０の作動状態を停止制御手段の制御に基づく停止状態から駆動状態に移行させる場合に、上述のようにＷ／Ｐ１０の駆動を制御するように実現されている。

さらに駆動制御手段は、Ｗ／Ｐ１０の作動状態を停止状態から駆動状態に移行させる場合として、具体的には第２の駆動制御手段に相当する部分がＷ／Ｐ１０の作動状態を停止状態から駆動状態に移行させる場合に、上述のようにＷ／Ｐ１０の駆動を制御するように実現されている。したがって、第２の駆動制御手段に相当する部分がＷ／Ｐ１０の駆動を制御する際の冷却水の流量が第１の流量に相当している。そして駆動制御手段のうち、上述のように実現される部分が第３の駆動制御手段に相当しており、また第３の駆動制御手段に相当する部分がＷ／Ｐ１０の駆動を制御する際の冷却水の流量が第２の流量に相当している。

次にＥＣＵ１Ｃの動作について図５に示すフローチャートを用いて説明する。なお、本フローチャートはステップＳ６ａの肯定判定に続いて、ステップＳ６５、Ｓ６６が追加されている点と、ステップＳ９が追加されている点以外、図３に示すフローチャートと実質的に同一のものとなっている。このためここでは特にステップＳ６５、Ｓ６６およびＳ９について説明する。
ここで、第２の駆動制御手段に相当する部分がＷ／Ｐ１０の作動状態を停止状態から駆動状態に移行させる場合は、ステップＳ６ａで肯定判定される場合に対応している。このためステップＳ６ａで肯定判定であった場合、ＥＣＵ１Ｃはまずエンジン２０始動後、ステップＳ８に基づくＷ／Ｐ１０の駆動停止があったか否かを判定する（ステップＳ６５）。

この点、仮にエンジン２０始動後、最初にステップＳ３で否定判定されて本ステップに到達した場合には、ステップＳ８には未だ進んでいない状態であるため、ステップＳ６５で否定判定される。そしてこの場合にはステップＳ７に進む。これにより、エンジン２０始動時の冷却水の冷却を必要に応じて的確に行うことができる。一方、ステップＳ６５で肯定判定であった場合には、Ｗ／Ｐ１０の作動状態を停止制御手段の制御に基づく停止状態から駆動状態に移行させる場合に該当することになる（但しＷ／Ｐ１０が停止状態である場合）。そしてこの場合、ＥＣＵ１Ｃは第２の流量でＷ／Ｐ１０を駆動する制御を開始してから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ６６）。この点、所定時間が経過していない場合（Ｗ／Ｐ１０が停止状態である場合も含む）には、ステップＳ６６で否定判定される。このときにはステップＳ９に進み、ＥＣＵ１Ｃは第２の流量でＷ／Ｐ１０を駆動する（Ｗ／Ｐ１０極低流量制御）。

そしてその後は、ステップＳ３で肯定判定されることなく、且つステップＳ６ａで否定判定されない限りステップＳ６６に進み、さらに所定時間が経過するまでの間は、ステップＳ６６で否定判定されることになる。そして、所定時間が経過した場合にステップＳ６６で肯定判定され、冷却水が第１の流量で圧送されることになる（ステップＳ７）。これにより、Ｗ／Ｐ１０の作動状態を停止状態から駆動状態に移行させる場合に、所定時間の間、第２の流量で冷却水を圧送することができる。

次にかかる制御を行った場合の冷却水温ｔｈｗの変化の様子について、図６を用いて説明する。まず一般的な従来技術相当の場合として、Ｗ／Ｐ１０を停止する制御を行わなかった場合（ケース１の場合）には、冷却水温ｔｈｗの上昇に時間がかかることがわかる。一方、ＥＣＵ１Ａ、１Ｂが制御を行った場合（ケース２の場合）には、Ｗ／Ｐ１０の作動状態が停止状態から作動状態に移行する場合に、水温センサ７１の出力がアンダーシュートしていることがわかる。これは冷却水の流量が急激に増大するためであり、エンジン２０にとっては環境変化が厳しい条件下に置かれることを意味するとともに、制御にとっても急激な出力変化によって制御破綻など制御性低下が発生する虞があることを意味する。

これに対してＥＣＵ１Ｃの場合（ケース３の場合）には、Ｗ／Ｐ１０の作動状態が停止状態から作動状態に移行する場合に、移行処理として第２の流量による極低流量制御を行うこととしている。このためＥＣＵ１Ｃの場合には、水温センサ７１の出力がアンダーシュートすることを抑制できる。そしてこれにより、ＥＣＵ１ＣはＥＣＵ１ＡやＥＣＵ１Ｂと比較して、さらにＷ／Ｐ１０の作動状態が停止状態から作動状態に移行する際の部品保護と制御性低下の防止或いは抑制を図ることができる。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
例えば上述した実施例では、可変ウォータポンプがＷ／Ｐ１０である場合について説明した。しかしながら本発明においては必ずしもこれに限られず、可変ウォータポンプは例えば少なくとも冷却水の流量をゼロにすることが可能なクラッチ機構付きのウォータポンプであってもよい。

また例えば上述した実施例では、エンジン２０始動時の冷却水温ｔｈｗが第１の所定値α以上の場合に、少なくとも停止制御手段が制御を行う前に、Ｗ／Ｐ１０を所定期間駆動するための制御を行う場合について説明した。これは、エンジン２０始動時の冷却水の温度が概ね均一であるか否かを判断するにあたっては、冷却水温ｔｈｗをパラメータとすることが好適であると考えられたためである。
しかしながら本発明においては必ずしもこれに限られず、第１の駆動制御手段はエンジン始動時の冷却水温が第１の所定値以上の場合とする代わりに、例えばエンジン停止時間が所定値以上の場合に、少なくとも停止制御手段が制御を行う前に可変ウォータポンプを所定期間駆動するための制御を行うように構成されてもよい。
また例えば第１の駆動制御手段はエンジン始動時の冷却水温が第１の所定値以上の場合とする代わりに、例えばエンジン停止時とその後のエンジン始動時との冷却水温それぞれに基づき、少なくとも停止制御手段が制御を行う前に可変ウォータポンプを所定期間駆動するための制御を行うように構成されてもよい。
すなわち、第１の駆動制御手段はエンジン始動時の冷却水の温度が概ね均一であるか否かを判定可能なパラメータに基づき制御を行うように構成されてもよい。

また、停止制御手段や第１から第３までの駆動制御手段を含む駆動制御手段や推定手段などの各種手段は主にエンジン２０を制御するＥＣＵで実現することが合理的であるが、例えばその他の電子制御装置や専用の電子回路などのハードウェアやこれらの組み合わせによって実現されてもよい。この点、停止制御手段や駆動制御手段や推定手段などの各種手段は、例えば複数の電子制御装置や複数の電子回路等のハードウェアや電子制御装置と電子回路等のハードウェアとの組み合わせによって分散制御的に実現されてもよい。さらに第１から第３までの駆動制御手段はそれぞれ個別の制御手段として実現されてもよい。

ＥＣＵ １Ａ、１Ｂ、１Ｃ
Ｗ／Ｐ １０
エンジン ２０
シリンダブロック ２１
シリンダヘッド ２２
電子制御スロットル ３０
ヒータ ４０
ラジエータ ５０
サーモスタット ６０
エアフロメータ ７０
エンジン冷却システム １００

Claims (8)

1. 冷却水を圧送する可変ウォータポンプが設けられたエンジンの暖機時に、前記可変ウォータポンプの駆動を停止するための制御を行う停止制御手段と、
   前記エンジン始動時の冷却水温が第１の所定値以上の場合に、少なくとも前記停止制御手段が制御を行う前に、前記可変ウォータポンプを所定期間駆動するための制御を行う第１の駆動制御手段と、を備えた可変ウォータポンプの制御装置。
2. 請求項１記載の可変ウォータポンプの制御装置であって、
   前記エンジンの暖機時に、前記エンジンのうち、所定部分の冷却水温を推定する推定手段と、
   前記推定手段が推定する冷却水温が第２の所定値以上の場合に、前記可変ウォータポンプを駆動するための制御を行う第２の駆動制御手段と、をさらに備えた可変ウォータポンプの制御装置。
3. 請求項１記載の可変ウォータポンプの制御装置であって、
   前記停止制御手段が、冷却水温が前記第１の所定値よりも小さい第３の所定値以下である場合に、前記可変ウォータポンプの駆動を停止させるための制御を行う可変ウォータポンプの制御装置。
4. 請求項２記載の可変ウォータポンプの制御装置であって、
   前記停止制御手段が、前記推定手段が推定する冷却水温が前記第２の所定値よりも小さい第４の所定値以下である場合に、前記可変ウォータポンプの駆動を停止させるための制御を行う可変ウォータポンプの制御装置。
5. 請求項２記載の可変ウォータポンプの制御装置であって、
   前記推定手段が、前記エンジンの回転数と、前記エンジンの軸出力および瞬時吸入空気量のうち、いずれか一方とに基づき、冷却水の受熱量を算出し、
   前記受熱量に基づき、前記所定部分と前記エンジンの冷却水出口部との冷却水温差を算出し、
   前記冷却水温差と、前記冷却水出口部の冷却水温とを足し合わせることで、前記所定部分の冷却水温を算出する可変ウォータポンプの制御装置。
6. 請求項２記載の可変ウォータポンプの制御装置であって、
   前記推定手段が、冷却水温と積算吸入空気量とに基づいて、前記所定部分の冷却水温を推定する可変ウォータポンプの制御装置。
7. 請求項１から６いずれか１項に記載の可変ウォータポンプの制御装置であって、
   前記可変ウォータポンプの作動状態を前記停止制御手段の制御に基づく停止状態から駆動状態に移行させる場合に、
   第１の流量で冷却水を圧送するように前記可変ウォータポンプの駆動を制御する前に、該第１の流量よりも流量が小さい第２の流量で冷却水を圧送するように前記可変ウォータポンプの駆動を制御する第３の駆動制御手段をさらに備えた可変ウォータポンプの制御装置。
8. 冷却水を圧送する可変ウォータポンプが設けられたエンジンの暖機時に、前記可変ウォータポンプの駆動を停止するための制御を行う停止制御手段と、
   前記エンジン始動時の冷却水温が第１の所定値以上の場合に、少なくとも前記停止制御手段が制御を行う前に、前記可変ウォータポンプを所定期間駆動するための制御を行う第１の駆動制御手段と、
   前記エンジンの暖機時に、前記エンジンのうち、所定部分の冷却水温を推定する推定手段と、
   前記推定手段が推定する冷却水温が第２の所定値以上の場合に、前記可変ウォータポンプを駆動するための制御を行う第２の駆動制御手段と、
   前記第２の駆動制御手段が前記可変ウォータポンプの作動状態を停止状態から駆動状態に移行させる場合に、第１の流量で冷却水を圧送するように前記可変ウォータポンプの駆動を制御する前に、該第１の流量よりも流量が小さい第２の流量で冷却水を圧送するように前記可変ウォータポンプの駆動を制御するとともに、前記第２の流量で冷却水を圧送するように前記可変ウォータポンプを駆動する制御を開始してから所定時間が経過した場合に、前記第１の流量で冷却水を圧送するように前記可変ウォータポンプの駆動を制御する第３の駆動制御手段と、を備えた可変ウォータポンプの制御装置。

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