JP5299033B2 - 内燃機関の冷却装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の冷却装置を制御する制御装置の技術分野に関する。

この種の制御装置として、例えば特許文献１に開示された内燃機関の排気熱回収装置に備えられる制御装置がある。この制御装置によれば、冷却水路内に設置された水圧センサによって検出された冷却水の水圧に基づいて、冷却水が核沸騰状態にあるか否かが判別され、冷却水が核沸騰状態となるように、冷却水を循環させる電動ＷＰ（Water Pump：ウォーターポンプ或いは電動ポンプ）が制御される。

特開２００８−１５７０９０号公報

本願発明者の知るところによれば、この種の冷却装置では、電動ＷＰが停止している際に、冷却水通路において冷却水の沸騰による冷却水の漏れを回避するため、冷却水の温度を沸騰しない温度領域に維持させることが好ましい。一方、燃費の低減を図るため、冷却水の温度を高水温の温度領域に維持させることが好ましい。よって、冷却水の温度を、沸騰しない且つ高水温の温度領域に維持させるため、冷却水の沸騰状態を高精度に判別することが非常に好ましい。

ところが、上述した特許文献１には、このように電動ＷＰが停止している際に、冷却水の沸騰状態を高精度に判別することに関して具体的な記述はない。即ち、沸騰状態を高精度に判別することによって、冷却水の沸騰の回避と燃費の低減とを適切に両立させることが難しいという技術的な問題点がある。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みてなされたものであり、冷却水の沸騰状態を高精度に判別し得る内燃機関の冷却装置の制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係る内燃機関の冷却装置の制御装置は上述した課題を解決するため、電動ウォーターポンプによって冷却水を循環させることで内燃機関及び該内燃機関から排出された排気を冷却可能な冷却装置における前記電動ウォーターポンプの停止を制御する制御装置であって、前記冷却水のうち前記内燃機関を冷却する内燃機関冷却部分の温度たる第１冷却水温度を特定する第１温度特定手段と、前記冷却水のうち前記排気を冷却する排気冷却部分の温度たる第２冷却水温度を特定する第２温度特定手段と、前記冷却水の水圧を特定する水圧特定手段と、前記特定された第１冷却水温度が、現在設定されている第１沸騰基準温度を超える、又は前記特定された第２冷却水温度が、現在設定されている第２沸騰基準温度を超える場合に、前記電動ウォーターポンプの停止を禁止する停止禁止手段と、前記特定された第１冷却水温度が、前記現在設定されている第１沸騰基準温度を超えないと共に、前記特定された第２冷却水温度が、前記現在設定されている第２沸騰基準温度を超えない場合に、（イ）前記特定された水圧が、沸騰状態に対応する圧力として予め設定された圧力閾値を超えていれば、前記第１沸騰基準温度及び前記第２沸騰基準温度のうち、対応する前記第１又は第２冷却水温度との差分の小さい方を低温側に補正し、（ロ）前記特定された水圧が前記圧力閾値を越えていなければ、前記第１沸騰基準温度及び前記第２沸騰基準温度のうち少なくとも一方を高温側に補正する補正手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係る内燃機関の冷却装置の制御装置によれば、第１冷却水温度が第１沸騰基準温度を超える又は第２冷却水温度が第２沸騰基準温度を超える場合に、電動ウォーターポンプの停止が禁止される。ここに「温度を超える」とは、以上となる意味又はより大きくなる意味のうち、いずれの意味であってもよい。よって、冷却水の沸騰を迅速に且つ確実に回避することが可能となる。

逆に、第１冷却水温度が第１沸騰基準温度を超えないと共に、第２冷却温度が第２沸騰基準温度を超えない場合に、（イ）冷却水の水圧が圧力閾値を超えていれば、第１及び第２沸騰基準温度のうち、対応する第１又は第２冷却水温度との差分の小さい方が低温側に補正される。ここに「対応する第１又は第２冷却水温度との差分の小さい方」とは、第１沸騰基準温度と第１冷却水温度との差分と、第２沸騰基準温度と第２冷却水温度との差分とを、相互に比較して、この差分が小さい方の第１又第２沸騰基準温度を意味する。他方、（ロ）冷却水の水圧が圧力閾値を越えていなければ、第１及び第２沸騰基準温度のうち少なくとも一方が高温側に補正される。

従って、補正手段により、冷却水の水圧に応じて第１及び第２沸騰基準温度のうち少なくとも一方が補正されることで、例えば車両及び内燃機関の個体の差別或いは冷却水の種類などが、冷却水の沸騰状態の判別精度に与える悪影響が緩和される。よって、沸騰状態の判別精度を高く維持することが可能となる。沸騰状態判別の誤差を考慮したマージンを小さく抑えることも可能となる。

この結果、特に電動ＷＰが停止している際に、冷却水の沸騰状態を高精度に判別することによって、電動ＷＰの停止期間において、電動ＷＰ停止制御を的確に実行することが可能となる。よって、この電動ＷＰ停止制御による冷却水の沸騰の回避と燃費の低減とを、極めて適切なバランスにて両立させることが可能となる。

特に、第１及び第２沸騰基準温度については、第１冷却水温度が第１沸騰基準温度を超えないと共に第２冷却温度が第２沸騰基準温度を超えない場合に、対応する第１又は第２冷却水温度との差分の小さい方が、低温側に補正されるので、学習する必要がある一方だけが補正されることになる。このように学習する必要がある方の基準温度だけを補正することは、学習を効率的に或いは迅速に行えることに繋がり、実践上極めて有益である。

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。

本発明の実施形態に係る冷却装置の制御装置を含む、エンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。 図１のエンジンシステムにおいて実行される沸騰基準温度補正処理のフローチャートである。 沸騰基準温度マップの模式図である。 冷却水温度と沸騰基準温度との差分値の模式図である。

＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の実施形態に係る冷却装置の制御装置を含む、エンジンシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図１において、エンジンシステム１０は、車両に搭載され、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００、エンジン２００及び冷却部３００を備える。

ＥＣＵ１００は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジンシステム１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「第１温度特定手段」、「第２温度特定手段」、「水圧特定手段」、「停止禁止手段」及び「補正手段特定手段」の夫々一例として機能するように構成されている。尚、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的、機構的又は電気的な構成は、当該手段に係る機能を実現可能な限りにおいてハードウェア的に一体に構成されたＥＣＵ１００に限定されない。例えば相互に異なるハードウェア構成を採ってもよいし、その他の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採ってもよい。

ＥＣＵ１００は、本発明に係る「内燃機関の冷却装置の制御装置」の一例を構成しており、例えばＲＯＭに格納された制御用のプログラムに従って、後述する沸騰基準温度補正処理を実行することが可能に構成される。

エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例を構成し、例えば複数の気筒を有する。例えば、これら複数の気筒の各々に対して、次に詳述する如き冷却水通路或いは冷却水循環路を通過する冷却水による冷却又は暖機が実行される。

冷却部３００は、冷却水循環路３１０、電動ＷＰ３２０、ラジエータ３３０、サーモスタット３４０、ヒータコア３５０及び排気熱回収器３６０を含んで構成された、本発明に係る「冷却装置」の一例である。

冷却水循環路３１０は、エンジン２００のシリンダブロック周囲に張り巡らされたウォータジャケットを含み、電動ＷＰ３２０によって適宜に吐出される冷却水の供給経路を規定する、例えば金属製或いは樹脂製の配管である。冷却水循環路３１０の一部が、シリンダブロックの肉厚部内を通過するように構成されてもよい。

冷却水循環路３１０は、エンジン冷却循環路３１０ａ、ラジエータバイパス路３１０ｂ及び排気冷却路３１０ｃを含んで構成される。

エンジン冷却循環路３１０ａは、冷却水を電動ＷＰ３２０、エンジン２００（主として、ウォータジャケット）、ラジエータ３３０及びサーモスタット３４０を順次経由させて、電動ＷＰ３２０に還流させるように構成されている。エンジン冷却循環路３１０ａを通過する冷却水とエンジン２００との間で熱交換が行われることで、エンジン２００の冷却又は暖機が行われる。

尚、本発明に係る「冷却装置」の物理的、機械的、機構的又は電気的な構成は、内燃機関を冷却可能である限りにおいて、ここに例示されるエンジン冷却循環路３１０ａに限定されず、各種の態様を有してよい。

ラジエータバイパス路３１０ｂは、ラジエータ３３０よりも上流側においてエンジン冷却循環路３１０ａから分岐してサーモスタット３４０に至るように構成されている。

排気冷却路３１０ｃは、エンジン冷却循環路３１０ａをエンジン２００のウォータジャケットよりも下流側から分岐して、ヒータコア３５０及び排気熱回収器３６０を順次通過した後の冷却水を、サーモスタット３４０において再びエンジン冷却循環路３１０ａに合流させるように構成されている。

電動ＷＰ３２０は、例えば渦巻き式の電気駆動ポンプであり、本発明に係る「電動ウォーターポンプ」の一例である。電動ＷＰ３２０は、例えばモータの回転力によって冷却水を吸引し、当該モータの回転速度に応じた量の冷却水を吐出することで、冷却水を冷却水循環路３１０内で循環させることが可能に構成されている。

尚、本発明に係る「電動ウォーターポンプ」の物理的、機械的、機構的又は電気的な構成は、冷却水を循環させることが可能である限りにおいて、特に限定されず各種の態様を有してよい。例えば、本実施形態における電動ＷＰ３２０は、エンジン２００の機関回転から独立して冷却水を供給可能に構成されてもよい。補足すれば、ここで「エンジン２００の機関回転から独立して」とは、例えばエンジン２００のクランクシャフトの回転状態に応じて回転状態が一義的に定まり得ないことを指す概念であり、エンジン２００の機関回転に影響されることなく冷却水の供給量が制御され得ることを指す。

本発明に係る「電動ウォーターポンプ」の構成は、必ずしも電動駆動式に限定されず多種多様であってよい。例えばクランクシャフトと連結され、クランクシャフトの回転駆動力の一部を利用して回転可能であると共に、クランクシャフトの回転速度を、例えばクラッチ等、物理的な係合手段における係合力を二値的に、段階的に又は連続的に可変に制御することにより夫々二値的に、段階的に又は連続的に制御することが可能に構成された機械式のポンプ等であってもよい。

電動ＷＰ３２０が、上述した係合手段に如く係合力を変更可能な態様を有する場合、冷却水の供給量（即ち、吐出量）は、実質的にエンジン２００の機関状態に影響され難く、その制御上の自由度は相応に高くなる。このため、極端な場合エンジン２００が停止していたとしても駆動可能であり、好適である。

電動ＷＰ３２０は、例えば、モータが、電力供給源（例えば、車載用１２Ｖバッテリ、或いは他のバッテリ）等から電力の供給を受け、モータ駆動系を介して供給される制御電圧（又は電流）のデューティ比に応じて、その回転速度が増減制御される構成を有する。このようなモータの駆動系は、ＥＣＵ１００と電気的に接続された状態にあり、ＥＣＵ１００によって上述したデューティ比を含む動作状態が制御される構成を有する。即ち、電動ＷＰ３２０は、ＥＣＵ１００によってその動作状態が制御される構成を有する。

電動ＷＰ３２０では、例えば、このような電力供給源及びモータ駆動系を介して供給される電力、電圧若しくは電流、又はそれらに対応するデューティ比等の各種制御量が、例えば機関回転数若しくは負荷或いはその両方等、エンジン２００の各種運転条件に応じて制御される。これによって、或いは回転センサ等により検出されるモータ回転数等をこれら各種制御量にフィードバックすることによって、電動ＷＰ３２０では、モータ回転数、モータ回転速度又はポンプ回転速度等を目標とする値に正確に且つ容易に制御することが可能となる。

ラジエータ３３０は、エンジン冷却循環路３１０ａに設置され、ウォータパイプが複数配列されてなる。ウォータパイプの外周に多数の波板状のフィンを備え、ウォータパイプ内を冷却水が流れる際に、フィンを介した大気との熱交換により、即ち冷却水の熱を外界に放熱することによって、冷却水を相対的に冷却することが可能に構成されている。従って、ラジエータ３３０を通過した後の冷却水は、ラジエータ３３０に流入する前の冷却水と較べて、その温度が低下した状態となる。

サーモスタット３４０は、電動ＷＰに流入する冷却水の水温たる「原始冷却水温度」を安定せしめるために設けられた温度調節手段の一例である。サーモスタット３４０の内部には、前述したエンジン冷却循環路３１０ａとラジエータバイパス路３１０ｂとの連通状態を制御するための制御弁が設けられている。サーモスタット３４０は、この制御弁が開弁状態にある場合に、エンジン冷却循環路３１０ａを介してラジエータ３３０を通過した後の冷却水を、電動ＷＰ３２０に還流させることが可能に構成されている。サーモスタット３４０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、制御弁の開閉状態は、ＥＣＵ１００により制御されるように構成されている。本実施形態は、原始冷却水温度が一定の基準温度に到達した場合に、冷却水がラジエータ３３０での放熱に供されるように、ＥＣＵ１００により制御弁の弁体が駆動制御される構成を有する。

サーモスタット３４０は、エンジン冷却循環路３１０ａとラジエータバイパス路３１０ｂとの連通状態を制御する制御弁の他に、ラジエータバイパス路３１０ｂと排気冷却路３１０ｃとの連通状態を制御する制御弁を有し、いずれか一方の制御弁が開弁状態に制御される構成を有していてもよい。或いは更に、そのような複数の制御弁の代わりに三方弁を備え、上述した制御弁の動作の同等の動作が実現されてもよい。即ち、ラジエータ３３０によって冷却水を電動ＷＰ３２０に供する場合、排気冷却路３１０ｃが併用されてもよいし、排気冷却路３１０ｃの使用が停止されてもよい。

ヒータコア３５０は、車両のキャビン内を暖房するための暖房装置の熱源として機能するように構成されている。ヒータコア３５０は、冷却水循環路３１０の排気冷却路３１０ｃ上に設置されており、排気冷却路３１０ｃに供給される冷却水との熱交換を行うことが可能に構成されている。一方、ヒータコア３５０は、車両の空調ダクトと連通しており、空調ダクト内に吸引された空気を、冷却水との熱交換により取得した熱により昇温することが可能に構成されている。

排気熱回収器３６０は、排気冷却路３１０ｃに設置され、内燃機関２００の排気管内に導かれる高温の排気ガスから排気熱を回収する、即ち冷却水によって当該排気ガスを冷却することが可能に構成されている。

より具体的には、排気熱回収器３６０は、好適な一例として、蓄熱材としてのステンレス鋼製のマトリクス部材（或いはメッシュ部材）が複数積層された構成を有しており、排気管を取り囲むように設けられている。排気ガスがこのマトリクス部材を通過する際に、内燃機関２００から排出された排気ガスと排気熱回収器３６０に導かれる冷却水との間で熱交換が行われることによって、排気ガスからの熱伝達を介して排気熱の少なくとも一部が奪われ、即ち排気ガスが冷却されることが可能となる。

排気熱回収器３６０には排気ガスの流れを変化させる調整弁が設けられてもよい。この調整弁を適宜操作することにより、排気ガスと冷却水との熱交換具合が調整され、排気ガスから回収する熱量を調整することができる。

尚、本実施形態に係る「冷却装置」は、エンジン２００から排出された排気を冷却可能である限りにおいて、ここに例示される排気熱回収器３６０に限定されず、各種の態様を有してよい。

ここで「排気を冷却する」とは、例えば排気ポート、排気マニホールド、及びこれらよりも下流に位置する排気管等各種の部位を包括する概念としての排気系に導かれる排気から排気熱の一部を奪うことを少なくとも含む。好適な一形態としては、この奪った排気熱の少なくとも一部を、例えば何らかの蓄熱手段等を介して一時的に蓄熱した後に、又はこのような蓄熱のプロセスを経ることなく直接的に、冷却水との間で空間輻射や物理的な熱伝達等を含む概念としての熱交換を行うこと等により当該冷却水に付与すること等も含む。更にはこのように奪った排気熱を例えば機械的なエネルギに変換することや、ヒートポンプ或いは熱電変換モジュール等を介して電気エネルギに変換すること等を含む。このように「排気を冷却する」とは各種形態を含む広い概念である。係る概念を満たし得る限りにおいて、本実施形態に係る「冷却装置」の物理的、機械的、機構的、電気的又は化学的な構成は何ら限定されず多種多様であってよい。

エンジン冷却循環路３１０ａには、エンジン２００よりも下流側においてエンジン２００を冷却した後の冷却水の水温たるエンジン側冷却水温度Ｔｈｗ１を検出可能なエンジン側冷却水温センサ３７０が設置されている。エンジン側冷却水温センサ３７０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたエンジン側冷却水温度Ｔｈｗ１は、ＥＣＵ１００により一定又は不定のタイミングで参照されるように構成されている。エンジン側冷却水温度Ｔｈｗ１は、本発明に係る「第１冷却水温度」の一例である。

排気冷却路３１０ｃには、排気熱回収器３６０よりも下流側において、排気熱回収器３６０によって排気ガスを冷却した後の冷却水の水温たる排気側冷却水温度Ｔｈｗ２を検出可能な排気側冷却水温センサ３８０が設置されている。排気側冷却水温センサ３８０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された排気側冷却水温度Ｔｈｗ２は、ＥＣＵ１００により一定又は不定のタイミングで参照されるように構成されている。排気側冷却水温度Ｔｈｗ２は、本発明に係る「第２冷却水温度」の一例である。

エンジン冷却循環路３１０ａには、電動ＷＰ３２０の出口側において、冷却水循環路３１０における冷却水の系統水圧Ｐｗを検出可能な水圧センサ３９０が設置されている。水圧センサ３９０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された系統水圧Ｐｗは、ＥＣＵ１００により一定又は不定のタイミングで参照されるように構成されている。系統水圧Ｐｗは、本発明に係る「冷却水の水圧」の一例である。

＜実施形態の動作＞
＜沸騰基準温度補正処理の概要＞
エンジンシステム１０において、ＥＣＵ１００は、電動ＷＰ３２０が停止している際に、その停止状態を禁止又は維持させるように制御する（以下、適宜「電動ＷＰ停止制御」と称する）ことによって、冷却水循環路３１０における冷却水の温度の調節を実現可能な構成を有する。この電動ＷＰ停止制御により、冷却水の温度が沸騰しない且つ高水温の温度領域に維持され、更に冷却水の沸騰の回避と燃費の低減との両立を図ることが可能となる。

より具体的には、本実施形態の電動ＷＰ停止制御において、ＥＣＵ１００は、電動ＷＰ３２０が停止している際に、冷却水温度と予め設定された基準値との比較によって、冷却水が沸騰状態にあるか否かを判別する。更に、判別された冷却水の沸騰状態に応じて、電動ＷＰ３２０の停止を禁止又は維持させる。

一方、電動ＷＰ停止制御を実現するにあたっては、上述の通り冷却水の沸騰状態を高精度に判別することが前提となる。例えば車両及びエンジン２００の個体の差別或いは冷却水の種類など各種要因によって、冷却水温度と予め設定された基準値との比較による冷却水の沸騰状態を、誤判別してしまう可能性がある。そこで、エンジンシステム１０では、ＥＣＵ１００により実行される沸騰基準温度補正処理によって、電動ＷＰ３２０が停止している際に、冷却水が沸騰状態にあるか否かが迅速且つ正確に判別される。

＜沸騰基準温度補正処理の詳細＞
ここで、図２を参照し、沸騰基準温度補正処理の詳細について説明する。ここに、図２は、沸騰基準温度補正処理のフローチャートである。

図２において、先ず、ＥＣＵ１００は、先に述べたエンジン側冷却水温センサ３７０及び排気側冷却水温センサ３８０によって、エンジン側冷却水温度Ｔｈｗ１及び排気側冷却水温度Ｔｈｗ２を取得する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１に係る制御は、本発明に係る「第１温度特定手段」及び「第２温度特定手段」として機能するＥＣＵ１００の動作の一例である。

このようなステップＳ１０１及び後述するステップＳ１０６の取得は、冷却水の温度及び水圧に関する、本発明における「特定」の一例である。ここで、本発明に係る「特定」とは、例えば、何らかの検出手段を介して直接的に又は間接的に物理的数値又は物理的数値に対応する例えば電気信号等として検出すること、予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する数値を選択する又はそのような選択を介して推定すること、それら検出された物理的数値若しくは電気信号又は選択若しくは推定された数値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式等に従って導出又は推定すること、或いはこのように検出、選択、推定又は導出された値等を単に電気信号等として取得すること等を包括する広い概念である。従って、本発明に係る「第１冷却水温度」、「第２冷却水温度」及び「冷却水の水圧」を取得する態様は、本実施形態のものに限定されない。

次に、ＥＣＵ１００は、先に述べた沸騰基準温度たるエンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１及び排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２を推定する（ステップＳ１０２）。エンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１は、本発明に係る「第１沸騰基準温度」の一例であり、排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２は、本発明に係る「第２沸騰基準温度」の一例である。

図３に示されるように、本実施形態におけるエンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１及び排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２は、予めＥＣＵ１００により参照可能な状態でＲＯＭに格納されている。ここに、図３は、エンジン２００の出力条件と、エンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１及び排気冷側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２夫々とを対応付けてなる沸騰基準温度マップの模式図である。図示する沸騰基準温度マップは説明を分かり易くするための模式図であり、沸騰基準温度マップマップは、実際には、図３に示された関係が数値化された状態でＲＯＭに格納されている。

係る沸騰基準温度マップには、エンジン２００の出力条件、例えばエンジン回転速度或いはエンジントルク等をパラメータとして沸騰基準温度が設定されている。但し、このような沸騰基準温度の推定態様は一例に過ぎず、ＥＣＵ１００は、予め実験的に、経験的に、理論的に、又はシミュレーション等を用いて、例えば沸騰基準温度を実践上不足なく推定し得るように定められた演算式に、適宜その時点のエンジン回転速度或いはエンジントルク等を代入することにより、その都度個別具体的に沸騰基準温度を算出してもよい。

エンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１及び排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２が推定されると、ＥＣＵ１００は、エンジン側冷却水温度Ｔｈｗ１がエンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１よりも高いか否かを判別する（ステップＳ１０３）。ここでエンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１は、何らかの理由で偶発的に生じ得るエンジン側の冷却水の沸騰は許容するとして、明らかにエンジン側の冷却水が沸騰状態にあるか否かを判別し得る適合値として設定されている。即ち、エンジン側冷却水温度Ｔｈｗ１がエンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１よりも高い場合には、エンジン側の冷却水が、沸騰状態にあるとの判別が可能である。ここで、「沸騰状態」とは、無論、現時点で既に冷却水循環路３１０における冷却水の漏れが生じていることを含むものの、どちらかと言えば、この種の冷却水の沸騰によって冷却水の漏れが生じる可能性が実践上看過し難い程度に高いと推定され得る状態を指す。

ステップＳ１０３において、エンジン側冷却水温度Ｔｈｗ１がエンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１よりも高い場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、冷却水が沸騰状態にあるものとして、電動ＷＰ３２０の停止を禁止する（ステップＳ１０４）。即ち、電動ＷＰ３２０による冷却水の循環が、続行されるか又は開始される。ステップＳ１０４に係る制御は、本発明に係る「停止禁止手段」として機能するＥＣＵ１００の動作の一例である。このように、電動ウォーターポンプの停止が禁止されることで、冷却水の沸騰が迅速に且つ確実に回避されることが可能となる。

一方、エンジン側冷却水温度Ｔｈｗ１がエンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１以下である場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、冷却水が沸騰状態にないものとして、電動ＷＰ３２０を停止状態に維持し、処理をステップＳ１０５に移行させる。

ステップＳ１０５において、ＥＣＵ１００は、排気側冷却水温度Ｔｈｗ２が排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２よりも高いか否かを判別する。ここで排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２は、エンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１と同様、何らかの理由で偶発的に生じ得る排気側の冷却水の沸騰は許容するとして、明らかに排気側の冷却水が沸騰状態にあるか否かを判別し得る適合値として設定されている。即ち、排気側冷却水温度Ｔｈｗ２が排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２よりも高い場合には、排気側の冷却水が、沸騰状態にあるとの判別が可能である。

排気側冷却水温度Ｔｈｗ２が排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２よりも高い場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、冷却水が沸騰状態にあるものとして、電動ＷＰ３２０の停止を禁止する（ステップＳ１０４）。

他方、排気側冷却水温度Ｔｈｗ２が排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２以下である場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、冷却水が沸騰状態にないものとして、電動ＷＰ３２０を停止状態に維持し又は電動ＷＰ３２０を停止し、処理をステップＳ１０６に移行させる。

ステップＳ１０６において、ＥＣＵ１００は、先に述べた水圧センサ３９０によって、冷却水循環路３１０における冷却水の系統水圧Ｐｗを取得する。ステップＳ１０６に係る制御は、本発明に係る「水圧特定手段」として機能するＥＣＵ１００の動作の一例である。

系統水圧Ｐｗが取得されると、ＥＣＵ１００は、取得された系統水圧Ｐｗが基準値Ａよりも大きいか否かを判別する（ステップＳ１０７）。ここで、基準値Ａは、明らかに冷却水が沸騰状態にあるか否かを判別し得る適合値として設定されており、本発明に係る「圧力閾値」の一例たる実験的な適合値である。即ち、系統水圧Ｐｗが基準値Ａより大きい場合に、冷却水循環路３１０における冷却水が沸騰状態にあるとの判別が可能となる。基準値Ａは、ＥＣＵ１００により参照可能な状態で予めＲＯＭに格納されている。

系統水圧Ｐｗが基準値Ａよりも大きい場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、エンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１からエンジン側冷却水温度Ｔｈｗ１を減じてなる差分値ΔＴ１（即ち、Ｔｌｉｍ１−Ｔｈｗ１である）及び排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２から排気側冷却水温度Ｔｈｗ２を減じてなる差分値ΔＴ２（即ち、Ｔｌｉｍ２−Ｔｈｗ２である）を算出すると共に、算出された差分値ΔＴ１が差分値ΔＴ２よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ１０８）。

図４に示されるように、算出された差分値ΔＴ１が差分値ΔＴ２よりも大きい場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、排気側の冷却水が沸騰状態にあるものとして、排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２を低温側に更新する（ステップＳ１０９）。即ち、ＥＣＵ１００は、排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２から補正量２を減じることにより、排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２を補正すると共に、補正された排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２を、排気側冷却水の沸騰判別に係る基準値として更新する。

他方、算出された差分値ΔＴ１が差分値ΔＴ２以下である場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、エンジン側の冷却水が沸騰状態にあるものとして、エンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１を低温側に更新する（ステップＳ１１０）。即ち、ＥＣＵ１００は、エンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１から補正量１を減じることにより、エンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１を補正すると共に、補正されたエンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１を、エンジン側冷却水の沸騰判別に係る基準値として更新する。

このように、エンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１及び排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２のうち、学習する必要がある一方だけが補正されるので、実践上極めて有益である。

一方、系統水圧Ｐｗが基準値Ａ以下である場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、エンジン側の冷却水と排気側の冷却水とが共に沸騰状態にないものとして、エンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１及び排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２両方を高温側に更新する（ステップＳ１１１）。即ち、ＥＣＵ１００は、エンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１に補正量３を加えることにより、エンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１を補正する。これと並行して又は相前後して、排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２に補正量４を加えることにより、排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２を補正する。更に、補正されたエンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１及び排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２を、エンジン側及び排気側の冷却水夫々の沸騰判別に係る基準値として更新する。

ステップＳ１０９、ステップＳ１１０及びステップＳ１１１に係る制御は、本発明に係る「補正手段」として機能するＥＣＵ１００の動作の一例である。このように、冷却水の系統水圧Ｐｗに応じてエンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１及び排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２が補正されることで、例えば車両及びエンジン２００の個体の差別或いは冷却水の種類などが、冷却水の沸騰状態の判別精度に与える悪影響が緩和される。これにより、沸騰状態の判別精度が好適に担保されることが可能となり、沸騰状態判別の誤差を考慮したマージンも小さくて済む。

補正量１、補正量２、補正量３及び補正量４の態様は、特に限定されてない。各補正量は、補正用に予め設定された固定値であってもよいし、前述したエンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１、排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２、エンジン側冷却水温度Ｔｈｗ１、排気側冷却水温度Ｔｈｗ２、差分値ΔＴ１及び差分値ΔＴ２等の大小に応じて可変な値であってもよく、またその値は、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等により、冷却水の沸騰状態の誤判別を可及的に防止し得るように設定されていてもよい。

エンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１及び排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２が更新されると、処理はステップＳ１０３に戻される。即ち、ＥＣＵ１００は、エンジン側及び排気側の冷却水温度が共に沸騰基準温度より低くても、水圧に応じて沸騰基準温度を学習して、学習された沸騰基準温度に基づいて、再度冷却水の沸騰を判別する。

一旦沸騰基準温度に基づいて、冷却水が沸騰状態にあると判別されると、ステップＳ１０４において電動ＷＰ３２０の停止が禁止され、処理はステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。沸騰基準温度補正処理は、このようにして実行される。

尚、本実施形態の沸騰基準温度補正処理における「高い」及び「大きい」とは、本発明に係る「超える」の一例であり、エンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１、排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２及び基準値Ａなどの設定如何により容易に「以上」と置換し得る概念であり、エンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１、排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２及び基準値Ａなどがいずれの領域に属するかは発明の本質に影響を与えない。

このように、本実施形態における沸騰基準温度補正処理によれば、ＥＣＵ１００は、エンジン側冷却水温度Ｔｈｗ１がエンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１よりも高い又は排気側冷却水温度Ｔｈｗ２が排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２よりも高い場合に、電動ウォーターポンプ３２０の停止を禁止することで、冷却水の沸騰が迅速に且つ確実に回避されることが可能となる。

また、ＥＣＵ１００は、エンジン側冷却水温度Ｔｈｗ１がエンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１以下であると共に、排気側冷却水温度Ｔｈｗ２が排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２以下である場合に、系統水圧Ｐｗが基準値Ａよりも大きい際、エンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１及び排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２のうち、対応する差分値ΔＴ１又は差分値ΔＴ２の小さい方、即ち学習する必要な一方だけが補正されるので、実践上極めて有益である。

一方、ＥＣＵ１００は、エンジン側冷却水温度Ｔｈｗ１がエンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１以下であると共に、排気側冷却水温度Ｔｈｗ２が排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２以下である場合に、系統水圧Ｐｗが基準値Ａ以下である際、エンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１及び排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２が共に高温側に補正される。

従って、系統水圧Ｐｗに応じてエンジン側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ１及び排気側沸騰基準温度Ｔｌｉｍ２が適切に補正されることで、例えば車両及びエンジン２００の個体の差別或いは冷却水の種類などが、冷却水の沸騰状態の判別精度に与える悪影響を緩和できる。よって、沸騰状態の判別精度が好適に担保されることが可能となる。沸騰状態判別の誤差を考慮したマージンも確実に小さく済ませられる。

更に、このように冷却水の沸騰状態を高精度に判別し得ることによって、エンジンシステム１０では、電動ＷＰ３２０の停止期間において電動ＷＰ停止制御を的確に実行可能となる。よって、この電動ＷＰ停止制御による冷却水の沸騰の回避と燃費の低減との両立に係る実践上の利益を最大限に享受することが可能となる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の冷却装置の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明に係る内燃機関の冷却装置の制御装置は、一般車やハイブリッド車などの各種車両における内燃機関の冷却装置を制御する制御装置に利用可能である。

１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…冷却部、３１０…冷却水循環路、３１０ａ…エンジン冷却循環路、３１０ｂ…ラジエータバイパス路、３１０ｃ…排気冷却路、３２０…電動ＷＰ、３３０…ラジエータ、３４０…サーモスタット、３５０…ヒータコア、３６０…排気熱回収器、３７０…エンジン側冷却水温センサ、３８０…排気側冷却水温センサ、３９０…水圧センサ。

Claims (1)

1. 電動ウォーターポンプによって冷却水を循環させることで内燃機関及び該内燃機関から排出された排気を冷却可能な冷却装置における前記電動ウォーターポンプの停止を制御する制御装置であって、
   前記冷却水のうち前記内燃機関を冷却する内燃機関冷却部分の温度たる第１冷却水温度を特定する第１温度特定手段と、
   前記冷却水のうち前記排気を冷却する排気冷却部分の温度たる第２冷却水温度を特定する第２温度特定手段と、
   前記冷却水の水圧を特定する水圧特定手段と、
   前記特定された第１冷却水温度が、現在設定されている第１沸騰基準温度を超える、又は前記特定された第２冷却水温度が、現在設定されている第２沸騰基準温度を超える場合に、前記電動ウォーターポンプの停止を禁止する停止禁止手段と、
   前記特定された第１冷却水温度が、前記現在設定されている第１沸騰基準温度を超えないと共に、前記特定された第２冷却水温度が、前記現在設定されている第２沸騰基準温度を超えない場合に、（イ）前記特定された水圧が、沸騰状態に対応する圧力として予め設定された圧力閾値を超えていれば、前記第１沸騰基準温度及び前記第２沸騰基準温度のうち、対応する前記第１又は第２冷却水温度との差分の小さい方を低温側に補正し、（ロ）前記特定された水圧が前記圧力閾値を越えていなければ、前記第１沸騰基準温度及び前記第２沸騰基準温度のうち少なくとも一方を高温側に補正する補正手段と
   を具備することを特徴とする内燃機関の冷却装置の制御装置。

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