(57)【要約】【課題】従来よりもコスト低減の可能な、車両用液体噴射システムを提供する。【解決手段】車両用液体噴射システムは、液体を噴射するスプレーノズル２０、スプレーノズル２０に液体を供給するポンプ２２、ポンプ２２を駆動させるポンプモータ２６、及びポンプモータ２６の駆動制御を行う制御装置１０を備える。制御装置１０は、詰まり除去制御と通常噴射制御を実行する。詰まり除去制御では、ポンプモータ２６に対してオン／オフを複数回切り替える間欠制御を実行させることで、ポンプモータ２６始動時の水撃を複数回発生させる。通常噴射制御では、詰まり除去制御実行後に、ポンプモータ２６が所定時間オン状態に維持される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するノズルと、
前記ノズルに液体を供給するポンプと、
前記ポンプを駆動させるモータと、
前記モータの駆動制御を行う制御装置と、
を備える車両用液体噴射システムであって、
前記制御装置は、
前記モータに対してオン／オフを複数回切り替える間欠制御を実行させることで、前記ポンプ始動時の水撃を複数回発生させる詰まり除去制御と、
前記詰まり除去制御実行後に、前記モータを所定時間オン状態に維持する通常噴射制御と、
を実行する、車両用液体噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用液体噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には液体を噴射するノズルが設けられる。例えばフロントガラスを洗浄するためにウインドウォッシャーノズルが車両前方に設けられる。また過給機には、圧縮された吸気を冷却するインタークーラーが設けられ、そのインタークーラーの近傍には、冷却液を噴射しインタークーラーを冷却するスプレーノズルが設けられる。
【０００３】
例えば特許文献１では、ノズルの目詰まりを解消可能な流体噴射システムが開示される。このシステムには、ノズルに液体を供給するポンプと、ポンプの負荷を検出する負荷検出部が設けられる。負荷検出部によりポンプの負荷異常が検出されると、ポンプの供給圧力が通常駆動時よりも高く設定される。例えばポンプモータの回転数が引き上げられる。これにより流路内が増圧され、ポンプからノズルに至る流路の目詰まりの解消が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０６７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ノズルの詰まりを解消させるに当たり、その詰まりを検出するセンサ等の部材を省略できれば、噴射システムのコストを低減できる。さらに、ポンプモータの設定液圧を可変とするよりも一定（固定値）とする方が、可変制御が不要となる分、噴射システムのコストを低減できる。そこで本願は、従来よりもコスト低減の可能な、車両用液体噴射システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は車両用液体噴射システムに関する。当該システムは、液体を噴射するノズル、ノズルに液体を供給するポンプ、ポンプを駆動させるモータ、及び、モータの駆動制御を行う制御装置を備える。制御装置は、詰まり除去制御と通常噴射制御を実行する。詰まり除去制御では、モータに対してオン／オフを複数回切り替える間欠制御を実行させることで、ポンプ始動時の水撃を複数回発生させる。通常噴射制御では、詰まり除去制御実行後に、モータが所定時間オン状態に維持される。
【０００７】
上記構成によれば、通常噴射制御の前工程として、詰まり間欠制御が実行される。このように、毎回、言い換えれば詰まりの有無に関係なく、通常噴射の前に詰まり間欠制御が実行されるため、詰まりを検出するセンサ等が不要となる。さらに詰まり間欠制御では、ポンプ始動時の液圧の急変に伴い発生する水撃（ウォーターハンマー）を利用するため、ポンプの設定液圧を固定値とすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、従来よりもコスト低減の可能な、車両用液体噴射システムを提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る車両用液体噴射システムを例示するブロック図である。
【図２】本実施形態に係る噴射制御フローを例示するフローチャートである。
【図３】本実施形態に係る噴射制御フローを例示するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に、本実施形態に係る車両用液体噴射システムが例示される。例えば、車両用液体噴射システムは、過給機５０に設けられたインタークーラー６０に冷却液を供給する、インタークーラーウォータースプレーシステム（以下適宜、ＩＣＷＳシステムと記載する）であってよい。
【００１１】
なお、本実施形態に係る車両用液体噴射システムは、ＩＣＷＳシステムに限られない。例えば本実施形態に係る車両用液体噴射システムは、ウインドウォッシャーノズルを含む洗浄液噴射システムであってもよい。
【００１２】
図１を参照して、過給機５０は例えばターボチャージャであって、タービン５２、コンプレッサ５４、及びこれらが両端に固定されたシャフト５６を備える。内燃機関７０からの排気を受けてタービン５２が回転させられる。この回転がシャフト５６を経由してコンプレッサ５４に伝達され、コンプレッサ５４が回転させられる。このコンプレッサ５４の回転により吸気が圧縮される。
【００１３】
吸気は圧縮されることで高温となる。高温の吸気は低密度となることから、インタークーラー６０にて冷却され、吸気密度が高められる。その後、高密度の圧縮吸気は内燃機関７０に供給される。
【００１４】
吸気から熱を受け取るインタークーラー６０の放熱を促進させるため、車両用液体噴射システムとして、ＩＣＷＳシステムが設けられる。ＩＣＷＳシステムは、制御装置１０、スプレーノズル２０、ポンプ２２、タンク２４、ポンプモータ２６、及びバッテリ２８を備える。
【００１５】
バッテリ２８は車載バッテリであって、例えば補機バッテリであってよい。また、本実施形態に係る車両用液体噴射システムが搭載される車両が、回転電機を駆動源とする電気自動車やハイブリッド車両である場合には、回転電機の電源となるメインバッテリをバッテリ２８としてもよい。なおこの場合、メインバッテリとポンプモータ２６との間に降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを設けて、メインバッテリの高電圧を降圧させこれをポンプモータ２６に印加させてもよい。
【００１６】
スプレーノズル２０はインタークーラー６０近傍に設けられ、その噴射口がインタークーラー６０に向けられる。スプレーノズル２０からインタークーラー６０の外表面に冷却液が噴射されることで、インタークーラー６０が冷却される。
【００１７】
ポンプ２２はスプレーノズル２０に冷却液を供給する。ポンプ２２の流入側には、冷却液が貯留されるタンク２４が接続され、ポンプ２２の流出側に、スプレーノズル２０が接続される。ポンプ２２は例えば容積型ポンプであって、さらに詳細にはギヤポンプから構成される。
【００１８】
ギヤポンプの構造については既知であるため、ここでは簡単にその構成を説明する。液体室であるハウジング内に一対の歯車が噛み合わされる。この一対の歯車が回転される際に、ハウジング内の液がハウジング外、つまりスプレーノズル２０側に絞り出される。
【００１９】
後述するように、ポンプ２２が停止状態から駆動状態に切り替わる始動時に、液圧の急変に伴う水撃（ウォーターハンマー）が発生する。ポンプ２２の流量を一定に保つ上で、この水撃は本来回避されるべき事象であるが、本実施形態では、水撃を意図的に複数回発生させることで、ポンプ２２からスプレーノズル２０までの流路３０の目詰まりの解消を図っている。
【００２０】
ポンプモータ２６はポンプ２２を回転駆動させる。例えばポンプモータ２６のシャフトがポンプ２２のギヤに連結され、当該ギヤを回転駆動させる。
【００２１】
ポンプモータ２６は設定液圧または設定回転数が固定値（一つの値）であってよく、複数値に設定値が変更される可変制御機構を設けなくてもよい。例えば、ポンプモータ２６の制御に当たり、固定値の駆動電圧（オン電圧）とオフ（０［Ｖ］）の二値のみ設定されていればよい。
【００２２】
制御装置１０は、ポンプモータ２６の駆動制御を行う。制御装置１０は、例えば車載コンピュータであってよく、電子コントロールユニット（ＥＣＵ）であってよい。制御装置１０は、それより上位の制御部（図示せず）に接続されており、当該上位制御部から、ポンプ２２のオン指令（駆動指令）を受信可能となっている。例えば、過給機５０の連続稼働時間に応じて、ポンプ２２のオン指令が上位制御部から出力される。
【００２３】
制御装置１０は、ポンプモータ２６に対してオン指令及びオフ指令を出力可能となっている。オン指令とは、例えばバッテリ２８とポンプモータ２６とを導通状態とする指令であって、オン指令により、バッテリ２８とポンプモータ２６との接点が接続状態となる。またオフ指令とは例えばバッテリ２８とポンプモータ２６とを遮断状態とする指令であって、オフ指令により、バッテリ２８とポンプモータ２６との接点が開放状態となる。
【００２４】
このように制御装置１０は、ポンプモータ２６への制御指令として、オン指令とオフ指令の二値のみを有する。つまり制御装置１０は、ポンプモータ２６のオン状態において、その回転数やトルクを可変とする可変制御を持たない、簡素な制御構成となっている。
【００２５】
また制御装置１０は、タイマ１２に接続される。後述する噴射制御において、タイマ１２の時刻カウントに基づいて、ポンプモータ２６のオン／オフが切り替えられる。
【００２６】
図２には、本実施形態に係る車両用液体噴射システムの制御装置１０による噴射制御のフローチャートが例示される。また図３には、当該噴射制御のタイムチャートが例示される。
【００２７】
図３の上段には、スプレーノズル２０の先端圧力（噴射圧）の変化を表すグラフが例示される。当該グラフの横軸は時間を表し、縦軸はスプレーノズル２０の先端圧力を表す。
【００２８】
通常圧力Ｐ１は、スプレーノズル２０から噴射される冷却液がインタークーラー６０に到達可能であるとともに、その過程で冷却液が拡散してインタークーラー６０の放熱部全面に噴射範囲が及ぶような圧力に定められる。通常圧力Ｐ１は、例えばインタークーラー６０の寸法やスプレーノズル２０とインタークーラー６０との距離に基づいて定められる。
【００２９】
一方、水撃圧Ｐ２は、通常圧力Ｐ１を超過した圧力であって、後述するようにポンプ２２からスプレーノズル２０に至るまでの流路３０の目詰まりを解消するために利用される。例えば水撃圧Ｐ２にて噴射される冷却液は、その圧力の高さのため、十分に拡散される前に（まとまった状態のままで）インタークーラー６０に到達する。
【００３０】
ここで、流路３０の耐圧特性を定めるに当たり、通常圧力Ｐ１を基準にする代わりに、水撃圧Ｐ２を基準にしてもよい。例えば水撃圧Ｐ２に所定の安全係数Ａ（Ａ＞１．０）を掛けた圧力値を、流路３０の耐圧上限値に定めてもよい。
【００３１】
図３の下段には、制御装置１０によるポンプモータ２６のオン指令／オフ指令の切り替えタイミングが示されたタイムチャートが例示される。横軸は時間を表し、縦軸はオン指令／オフ指令を表す。
【００３２】
上述した上位制御部から、ポンプ２２へのオン指令を受信すると、制御装置１０は、インタークーラー６０に冷却液を噴射してこれを冷却させる通常噴射制御に先駆けて、スプレーノズル２０からポンプ２２までの流路３０の目詰まり除去を目的とする、詰まり除去制御を実行する。
【００３３】
このように、通常噴射制御の前工程として、毎回、言い換えると流路３０の詰まりの有無に拘わらず、詰まり除去制御が実行される。このような制御フローとすることで、流路３０の詰まりを検出するセンサ等の機器が不要となる。
【００３４】
図２を参照して、制御装置１０は、上位制御部からポンプ２２のオン指令を受信すると、同図に例示された噴射制御フローを実行する。制御装置１０は、カウントｋを初期値０から１にインクリメントする（Ｓ１０）。
【００３５】
さらに制御装置１０は、オフ状態のポンプモータ２６にオン指令を出力する（Ｓ１２）。このとき、ポンプモータ２６の始動によって、流路３０内で静止中の冷却液の運動量が短時間に変化して流路３０内に大きな圧力波が発生する。この圧力波が水撃（ウォーターハンマー）であり、通常圧力Ｐ１を超える水撃圧Ｐ２が流路３０内に加えられる。さらにスプレーノズル２０から水撃圧Ｐ２の冷却液が噴射される。
【００３６】
本来、ポンプ２２の流量を安定させる上で、水撃の発生は回避されるべきものであり、例えばポンプ始動時には回転数を０から徐々に目標回転数に上げていく、いわゆるソフトスタート制御が実行される場合もある。
【００３７】
これに対して本実施形態は、上記のようなソフトスタートを行わずに、ポンプ２２の始動の際に、回転数を０［ｒｐｍ］から通常噴射制御時の回転数まで短時間に（一気に）引き上げ、水撃を意図的に発生させる。そしてこの水撃が流路３０の詰まり解消に利用される。
【００３８】
ステップＳ１２にてポンプモータ２６をオフ状態からオン状態に切り替えた後、制御装置１０は、ポンプモータ２６をオン状態にしたままでＴ１秒待機する（Ｓ１４）。オン待機時間Ｔ１はタイマ１２によりカウントされる。
【００３９】
例えばオン待機時間Ｔ１は、図３に示す通常噴射制御におけるオン待機時間Ｔ３よりも短い時間に設定される。例えば流路３０に水撃が発生するのに十分な時間であって、かつ、スプレーノズル２０からの噴射量が一定に落ち着く前の時間、いわゆる過渡期の時間がオン待機時間Ｔ１に設定される。
【００４０】
オン待機時間Ｔ１が経過すると、制御装置１０はオン状態のポンプモータ２６に対してオフ指令を出力する（Ｓ１６）。これによりスプレーノズル２０からの冷却液の噴射が中止される。その後制御装置１０はポンプモータ２６をオフ状態にしたままＴ２秒待機する（Ｓ１８）。このオフ待機時間Ｔ２は、例えば流路３０内の冷却液が静止するまでに掛かる時間であってよい。オフ待機時間Ｔ２はタイマ１２によりカウントされる。
【００４１】
さらに制御装置１０はカウントｋが所定の上限値ｎに到達しているか否かを判定する（Ｓ２０）。上限値ｎは詰まり除去のための水撃の発生回数であり、予め制御装置１０の図示しない記憶部に記憶される。例えば図３ではｎ＝３に設定される。
【００４２】
ステップＳ２０にてカウントｋが上限値ｎに達していない場合、制御装置１０はカウントｋをインクリメントして（Ｓ２２）、ステップＳ１２に戻り、再び流路３０に水撃を発生させる。このように、詰まり除去制御では、ポンプモータ２２に対してオン／オフを複数回切り替える間欠制御を実行させることで、ポンプモータ２２の始動時の水撃を複数回発生させる。
【００４３】
ステップＳ２０にてカウントｋが上限値ｎに到達している場合、噴射制御は詰まり除去制御から通常噴射制御に移行される。制御装置１０は、オフ状態のポンプモータ２６にオン指令を出力する（Ｓ２４）。さらに制御装置１０は、ポンプモータ２６をオン状態にしたままでＴ３秒待機する（Ｓ２６）。オン待機時間Ｔ３はタイマ１２によりカウントされる。
【００４４】
例えばオン待機時間Ｔ３は、図３に例示されるように、水撃が生じる過渡期を経過し、スプレーノズル２０から噴射される冷却液の噴射圧が一定となる定常期に至るまでの時間が設定される。このオン待機時間Ｔ３に、スプレーノズル２０から通常圧力Ｐ１で噴射された冷却液が、拡散されながらインタークーラー６０に噴射されることで、インタークーラー６０が冷却される。
【００４５】
オン待機時間Ｔ３が経過すると、制御装置１０はオン状態のポンプモータ２６に対してオフ指令を出力する（Ｓ２８）。さらに制御装置１０はカウントｋを０にリセットして（Ｓ３０）図２に例示される噴射制御フローを終了させる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に掛かる車両用液体噴射システムでは、通常噴射制御の前工程として、詰まり間欠制御が実行される。このように、毎回、言い換えれば詰まりの有無に関係なく、通常噴射の前に詰まり間欠制御が実行されるため、詰まりを検出するセンサ等が不要となる。
【００４７】
さらに詰まり間欠制御では、ポンプ始動時の液圧の急変に伴い発生する水撃（ウォーターハンマー）を詰まり除去に利用している。このため、流路３０の目詰まり解消に当たり、ポンプモータ２６の回転数を増加させるなど、ポンプモータ２６の可変制御は不要となり、ポンプの回転数を一定（固定値）とすることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０  制御装置、１２  タイマ、２０  スプレーノズル、２２  ポンプ、２４  タンク、２６  ポンプモータ、２８  バッテリ、３０  流路、５０  過給機、５２  タービン、５４  コンプレッサ、５６  シャフト、６０  インタークーラー、７０  内燃機関。
【図１】
2020076345.tif 000003
【図２】
2020076345.tif 000004
【図３】
2020076345.tif 000005