(57)【要約】【課題】燃費性能の向上と耐久性能の維持とを両立する車両用の冷却システム、及びその制御方法を提供する。【解決手段】ラジエータ１３を有するラジエータ流路１６とバイパス流路１７と流量調節装置１４と冷却ファン１５とを備える車両用の冷却システム１０において、エンジン１の冷却損失量Ｑｗｘに関するパラメータを取得するパラメータ取得装置（２０、２１）と制御装置２３とを備え、制御装置２３に、異なる目標水温（Ｔ１、Ｔ２）を有する複数の制御モード（Ｍ１、Ｍ２）が設定され、制御装置２３により、算出された冷却損失量Ｑｗｘに基づいて選択した複数の制御モードのうちの一つに従って、流量調節装置１４によるラジエータ流路１６を流れる冷却水Ｗ１の流量及び冷却ファン１５の回転数Ｎｆｘを調節する制御を行う構成にした。【選択図】図１
2020051400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源を冷却する冷却水が通過するラジエータを有するラジエータ流路と、そのラジエータをバイパスするバイパス流路と、前記ラジエータ流路及び前記バイパス流路のそれぞれを流れる冷却水の流量を調節する流量調節装置と、前記駆動源に冷却風を送風する冷却ファンと、を備える車両用の冷却システムにおいて、
前記駆動源の冷却損失量に関するパラメータを取得するパラメータ取得装置と、前記パラメータ取得装置、前記流量調節装置、及び、前記冷却ファンに接続される制御装置と、を備え、
前記制御装置に、冷却水の温度の目標値として異なる目標水温を有する複数の制御モードが設定され、
前記制御装置により、前記パラメータ取得装置が取得したパラメータに応じて算出された冷却損失量に基づいて前記複数の制御モードのうちの一つを選択し、選択した前記複数の制御モードのうちの一つに従って、前記流量調節装置による前記ラジエータ流路を流れる冷却水の流量及び前記冷却ファンの回転数を調節する制御を行うことを特徴とする車両用の冷却システム。
【請求項２】
前記制御装置に、冷却水の温度の目標値として第一目標水温を有する燃費優先モードと、その第一目標水温よりも高い第二目標水温を有する耐久性優先モードとが設定されるとともに、前記複数の制御モードの選択に用いる閾値損失量が予め設定され、
前記制御装置により、前記冷却損失量が前記閾値損失量を下回る場合に前記燃費優先モードを選択し、前記冷却損質量が前記閾値以上になる場合に前記耐久性用モードを選択する制御を行う請求項１に記載の車両用の冷却システム。
【請求項３】
前記制御装置に接続されて、冷却水の温度を取得する温度取得装置を備え、
前記燃費優先モードに従った制御が行われている場合に、前記温度取得装置が取得した前記冷却水の温度が、前記第二目標水温よりも高い温度に設定された閾値温度を超えるときに、前記制御装置により、前記耐久性用モードを選択する制御を行う請求項２に記載の車両用の冷却システム。
【請求項４】
流量調節装置により、駆動源を冷却する冷却水が通過するラジエータを有するラジエータ流路、及び、そのラジエータをバイパスするバイパス流路のそれぞれを流れる冷却水の流量を調節するとともに、前記駆動源に冷却風を送風する冷却ファンの回転数を調節する車両用の冷却システムの制御方法において、
前記駆動源の冷却損失量に関するパラメータを取得し、
取得したそのパラメータに基づいて、前記冷却損失量を推定し、
推定したその冷却損失量に基づいて、冷却水の温度の目標値として異なる目標水温を有する複数の制御モードのうちの一つを選択し、
選択した前記複数の制御モードのうちの一つに従って、前記流量調節装置による前記ラジエータ流路を流れる冷却水の流量及び前記冷却ファンの回転数を調節することを特徴とする車両用の冷却システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の冷却システム、及びその制御方法に関し、より詳細には、燃費性能の向上と耐久性能の維持とを両立する車両用の冷却システム、及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の冷却システムとして、エンジン回転数及び燃料噴射量に応じたエンジンの出力が閾値以下の第１の制御モードでは水温と油温とに基づいて電動ウォータポンプの運転を制御し、第２の制御モードではエンジンの出力に基づいて電動ウォータポンプの運転を制御する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の装置は、エンジンの出力に基づいて電動ウォータポンプの運転の制御モードを切り替えることで、エンジンの機械損失を低減しつつ、冷却システムの過度な温度上昇に起因する劣化（耐久性の低下）を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０６７７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両用の冷却システムでは、冷却水の温度に基づいて、サーモスタットなどの流量調節装置によりラジエータを通過する流路とそのラジエータをバイパスする流路を流れる冷却水の流量とが調節されている。同様に、車両用の冷却システムでは、冷却水の温度やラジエータを通過後の空気温度に基づいて、エンジンに冷却風を送風する冷却ファンの回転数が調節されている。
【０００５】
エンジンの出力が低い状況における燃費性能を向上するために流量調節装置や冷却ファンの目標温度を高くすると、特許文献１に記載の冷却システムでは、エンジンの出力が高い状況における油水温が高くなり、耐久性が低下する。一方で、エンジンの出力が高い状況における耐久性を維持するために流量調節装置や冷却ファンの目標温度を低くすると、特許文献１に記載の冷却システムでは、エンジンの出力が低い状況における油水温が低くなり、フリクションが増加することに伴って燃費が悪化する。
【０００６】
本開示の目的は、燃費性能の向上と耐久性能の維持とを両立する車両用の冷却システム、及びその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成する本発明の一態様の車両用の冷却システムは、駆動源を冷却する冷却水が通過するラジエータを有するラジエータ流路と、そのラジエータをバイパスするバイパス流路と、前記ラジエータ流路及び前記バイパス流路のそれぞれを流れる冷却水の流量を調節する流量調節装置と、前記駆動源に冷却風を送風する冷却ファンと、を備える車両用の冷却システムにおいて、前記駆動源の冷却損失量に関するパラメータを取得するパラメータ取得装置と、前記パラメータ取得装置、前記流量調節装置、及び、前記冷却ファンに接続される制御装置と、を備え、前記制御装置に、冷却水の温度の目標値として異なる目標水温を有する複数の制御モードが設定され、前記制御装置により、前記パラメータ取得装置が取得したパラメータに応じて算出された冷却損失量に基づいて前記複数の制御モードのうちの一つを選択し、選択した前記複数の制御モードのうちの一つに従って、前記流量調節装置による前記ラジエータ流路を流れる冷却水の流量及び前記冷却ファンの回転数を調節する制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
上記の目的を達成する本発明の一態様の車両用の冷却システムの制御方法は、流量調節装置により、駆動源を冷却する冷却水が通過するラジエータを有するラジエータ流路、及び、そのラジエータをバイパスするバイパス流路のそれぞれを流れる冷却水の流量を調節するとともに、前記駆動源に冷却風を送風する冷却ファンの回転数を調節する車両用の冷却システムの制御方法において、前記駆動源の冷却損失量に関するパラメータを取得し、取得したそのパラメータに基づいて、前記冷却損失量を推定し、推定したその冷却損失量に基づいて、冷却水の温度の目標値として異なる目標水温を有する複数の制御モードのうちの一つを選択し、選択した前記複数の制御モードのうちの一つに従って、前記流量調節装置による前記ラジエータ流路を流れる冷却水の流量及び前記冷却ファンの回転数を調節することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、燃費性能の向上と耐久性能の維持とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】車両用の冷却システムの第一実施形態を例示する構成図であり、冷却水がラジエータ流路を流れる状態を示す。
【図２】車両用の冷却システムの第一実施形態を例示する構成図であり、冷却水がバイパス流路を流れる状態を示す。
【図３】図１の制御装置を例示するブロック図である。
【図４】図３の判定用マップデータを例示する説明図である。
【図５】車両の冷却システムの第一実施形態における水温とリフタのリフト量との関係を例示した関係図である。
【図６】車両の冷却システムの第一実施形態における水温と冷却ファンの回転数との関係を例示した関係図である。
【図７】車両用の冷却システムの制御方法を例示するフロー図である。
【図８】車両の冷却システムの第二実施形態における判定用マップデータを例示する説明図である。
【図９】車両の冷却システムの第二実施形態における水温とリフタのリフト量との関係を例示した関係図である。
【図１０】車両の冷却システムの第二実施形態における水温と冷却ファンの回転数との関係を例示した関係図である。
【図１１】車両用の冷却システムの第三実施形態における判定用マップデータを例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、車両用の冷却システム１０の実施形態について、図面を参照して説明する。図中では、Ｗ１が冷却水を示し、流路における冷却水Ｗ１の流れている状況を太線とし、冷却水Ｗ１の流れが止まっている状況と区別することとする。
【００１２】
図１〜図３に例示するように、第一実施形態の車両用の冷却システム１０は、駆動源であるエンジン１を冷却するシステムである。冷却システム１０の冷却対象となる駆動源としては、エンジン１の他にモータジェネレータが例示される。
【００１３】
冷却システム１０は、ウォータポンプ１１、ウォータジャケット１２、ラジエータ１３、流量調節装置１４、及び、冷却ファン１５を備えるとともに、ラジエータ流路１６及びバイパス流路１７を備える。また、冷却システム１０は、パラメータ取得装置として機能するアクセル開度センサ２０及び回転数センサ２１と、温度取得装置として機能する水温センサ２２と、それらのセンサに接続される制御装置２３とを備える。
【００１４】
ウォータポンプ１１は、エンジン１のインジェクタ２から噴射された燃料の燃焼により回転動力を得るクランクシャフト３に無端状のベルトやチェーンなどの動力伝達機構４を介して連結されて、エンジン１から出力される回転動力により駆動する。ウォータポンプ１１としては、エンジン１からの回転動力により駆動するポンプ以外に、電動モータからの駆動力により駆動する電動ポンプも例示される。
【００１５】
ウォータジャケット１２は、エンジン１の内部に、気筒５を囲うように形成される。このウォータジャケット１２の内部を冷却水Ｗ１が流れることにより、気筒５が冷却されて、インジェクタ２から噴射された燃料の燃焼で生じた熱量の一部が失われる。
【００１６】
ラジエータ１３は、駆動源であるエンジン１よりも前方側に配置される。ラジエータ１３は、車速風と後続の冷却ファン１５による冷却風とを利用して内部を通過する冷却水Ｗ１を冷却する。
【００１７】
流量調節装置１４は、電気制御式のサーモスタットであり、シリンダ及びピストンからなるリフタ１４ａと、そのシリンダの内部に充填される熱膨張体１４ｂと、ピストンの内部に設置される電気ヒータ１４ｃとを有する。熱膨張体１４ｂは、冷却水Ｗ１の水温Ｔｘの上昇に伴って融解して体積膨張し、温度低下に伴って固化して体積収縮する性質を有するものである。この熱膨張体１４ｂとしては、サーモワックスが例示される。流量調節装置１４は、電気ヒータ１４ｃの電熱による熱膨張体１４ｂの温度の上昇に伴って熱膨張体１４ｂが膨張して、強制的にウォータジャケット１２からラジエータ１３へ向かう通路を開放させるように構成される。
【００１８】
流量調節装置１４は、水温Ｔｘが熱膨張体１４ｂの融解温度よりも低い場合に、ウォータジャケット１２からラジエータ１３へ向かう通路を遮断するとともにウォータジャケット１２からラジエータ１３をバイパスしてウォータポンプ１１へ向かう通路を開放する。一方、流量調節装置１４は、水温Ｔｘが熱膨張体１４ｂの融解温度よりも高い場合に、熱膨張体１４ｂの膨張によりピストンがシリンダから軸方向に押し出され、シリンダがピストンに対して離間する方向へ移動することでリフタ１４ａが伸びる。このリフタ１４ａの伸びにより、ウォータジャケット１２からラジエータ１３へ向かう通路を開放するとともにウォータジャケット１２からラジエータ１３をバイパスしてウォータポンプ１１へ向かう通路を遮断する。なお、流量調節装置１４は、リフタ１４ａが完全に伸び切らない場合に、両方の通路を開放した状態にする。
【００１９】
冷却ファン１５は、ラジエータ１３とエンジン１との間に介在して、クランクシャフト３に連結されて駆動し、後方のエンジン１に冷却風を送風するファンである。冷却ファン１５は、クランクシャフト３にファンクラッチ１８を介して連結される。ファンクラッチ１８は、電気制御式粘性クラッチで構成され、すべり率により冷却ファン１５の回転数を調節可能に構成される。冷却ファン１５としては、駆動源であるエンジン１に冷却風を送風可能で回転数が自在なファンであればよく、電動モータからの駆動力により回転数を自在に調節可能に駆動する電動式ファンも例示される。
【００２０】
ラジエータ流路１６は、ウォータポンプ１１、ウォータジャケット１２、及びラジエータ１３が配管により冷却水Ｗ１の流れに関して環状に接続される流路であり、流路を流れる冷却水Ｗ１がラジエータ１３を通過することで熱交換により冷却される流路である。
【００２１】
バイパス流路１７は、ラジエータ１３をバイパスするようにラジエータ流路１６の中途位置を横断して、ウォータポンプ１１及びウォータジャケット１２が配管により冷却水Ｗ１の流れに関して環状に接続される流路である。バイパス流路１７は、流路を流れる冷却水Ｗ１がラジエータ１３を通過することが回避されることで、冷却水Ｗ１が冷却されずに水温Ｔｘが維持される流路である。
【００２２】
アクセル開度センサ２０は、パラメータ取得装置の一部として機能するセンサであり、エンジン１の冷却損失量Ｑｗｘに関するパラメータとして燃料噴射量Ｑｘを取得するための装置である。パラメータ取得装置としては、燃料噴射量Ｑｘを取得するためのパラメータを取得可能であればよく、アクセル開度センサ２０の他に図示しないスロットルバルブの開度を取得するセンサを代用してもよい。
【００２３】
回転数センサ２１は、パラメータ取得装置として機能するセンサであり、エンジン１の冷却損失量Ｑｗｘに関するパラメータとしてエンジン回転数Ｎｅｘを取得する装置である。回転数センサ２１は、エンジン回転数Ｎｅｘを取得可能であればよく、クランクシャフト３の回転数を検出してエンジン回転数Ｎｅｘを取得する構成に限定されない。
【００２４】
水温センサ２２は、温度取得装置として機能するセンサであり、ウォータジャケット１２を通過後の水温Ｔｘを取得するセンサである。温度センサ２２は、ウォータジャケット１２を通過後の水温Ｔｘを取得可能であればよく、冷却水Ｗ１の流れに関してラジエータ１３とウォータジャケット１２の出口との間に介在させればよい。
【００２５】
図３に例示するように、制御装置２３は、各種情報処理を行うＣＰＵ、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウェアである。制御装置２３は、アクセル開度センサ２０、回転数センサ２１、水温センサ２２、電気ヒータ１４ｃ、及び、ファンクラッチ１８と電気的に接続される。また、制御装置２３は、インジェクタ２と電気的に接続されて、インジェクタ２から噴射される燃料噴射量を調節する制御を行う。このように制御装置２３は、エンジン１の制御を行うＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）として機能する装置を例示したが、そのＥＣＵとは別体として、ＥＣＵから燃料噴射量Ｑｘの情報を得る装置としてもよい。
【００２６】
制御装置２３は、機能要素として、噴射量取得部２４、損失量推定部２５、モード選択部２６、及び、制御部２７を有する。各機能要素は、プログラムとして内部記憶装置に記憶されていて、適時、ＣＰＵにより実行されている。なお、各機能要素としては、プログラムの他にそれぞれが独立して機能するプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）や電気回路で構成されてもよい。
【００２７】
噴射量取得部２４は、パラメータ取得装置の一部として機能し、アクセル開度センサ２０が取得したアクセル開度Ａｘが入力されて、そのアクセル開度Ａｘに基づいて、エンジン１の冷却損失量Ｑｗｘに関するパラメータとして燃料噴射量Ｑｘを算出する機能要素である。噴射量取得部２４は、アクセル開度Ａｘに基づいて燃料噴射量Ｑｘを算出する構成に限定されず、スロットルバルブの開度に基づいて燃料噴射量Ｑｘを算出する構成にしてもよい。
【００２８】
損失量推定部２５は、エンジン回転数Ｎｅｘと燃料噴射量Ｑｘとが入力されて、それらの冷却損失量Ｑｗｘに関するパラメータに基づいて、エンジン１の冷却損失量Ｑｗｘを推定し、推定した冷却損失量Ｑｗｘをモード選択部２６に出力する機能要素である。
【００２９】
図４に例示するように、損失量推定部２５は、燃料噴射量Ｑｘ及びエンジン回転数Ｎｅｘに基づいた判定用マップデータＤ１を参照して、現時点のエンジン１の冷却損失量Ｑｗｘを算出する機能要素である。
【００３０】
本開示において、冷却損失量Ｑｗｘは、エンジン１で生じたエネルギーのうちで冷却システム１０を通じて失われる（冷却損失により失われる）エネルギーの量を示す。エンジン１における燃料噴射量Ｑｘが燃焼することで得られるエネルギーは、冷却損失以外に、排気損失、機械損失、及び、ポンピングロスにより失われる。冷却損失量Ｑｗｘは、噴射された燃料が燃焼することで得られるエネルギーを１００％とした場合に、燃料噴射量Ｑｘ及びエンジン回転数Ｎｅｘに基づいて算出されるエンジン出力ごとに変化する割合に応じて推定される。
【００３１】
冷却損失量Ｑｗｘは、エンジン出力に対して正の相関関係が成り立ち、エンジン出力が高くなるに連れて多くなり、エンジン出力が低くなるに連れて少なくなる。冷却損失量Ｑｗｘは、実験や試験により噴射された燃料が燃焼することで得られるエネルギーに対する冷却損失により失われるエネルギーの割合をエンジン出力ごとに求めておくことで推定される。
【００３２】
判定用マップデータＤ１は、エンジン出力ごとに求めた冷却損失量Ｑｗｘと、冷却損失量Ｑｗｘに関するパラメータとの相関関係とが設定されたマップデータである。具体的に、判定用マップデータＤ１は、冷却損失量Ｑｗｘと燃料噴射量Ｑｘ及びエンジン回転数Ｎｅｘに応じたエンジン出力との相関関係とが設定されたマップデータであり、予め実験や試験により作成される。
【００３３】
モード選択部２６は、損失量推定部２５で推定された冷却損失量Ｑｗｘが入力されて、その冷却損失量Ｑｗｘと予め設定された閾値損失量Ｑｗ１とを比較して、冷却損失量Ｑｗｘが閾値損失量Ｑｗ１よりも少ない場合に燃費優先モードＭ１を選択し、冷却損失量Ｑｗｘが閾値損失量Ｑｗ１以上の場合に耐久性優先モードＭ２を選択する機能要素である。また、モード選択部２６は、燃費優先モードＭ１が選択された場合の水温センサ２２が取得した水温Ｔｘと予め設定された閾値温度Ｔａとを比較して、水温Ｔｘが閾値温度Ｔａ以下の場合に燃費優先モードＭ１を維持し、水温Ｔｘが閾値温度Ｔａよりも高い場合に耐久性優先モードＭ２を選択する機能要素でもある。
【００３４】
閾値損失量Ｑｗ１は、冷却システム１０の制御モードを切り替えるための閾値である。閾値損失量Ｑｗ１は、冷却損失量Ｑｗｘが少なく油水温を上昇可能な状況で燃費優先モードＭ１を選択させ、冷却損失量Ｑｗｘが多く油水温を上昇不可能な状況で耐久性優先モードＭ２を選択させる閾値である。閾値損失量Ｑｗ１は、試験や実験により適宜設定可能である。
【００３５】
図５に例示するように、閾値温度Ｔａは、冷却システム１０の制御モードを切り替えるための閾値である。閾値温度Ｔａは、燃費優先モードＭ１に従った冷却において水温Ｔｘが過剰な高温になることを回避可能な数値であり、燃費優先モードＭ１においてウォータジャケット１２を通過後の冷却水Ｗ１の全てがラジエータ流路１６に流れるときの水温よりも高い温度に設定される。換言すると、閾値温度Ｔａは、燃費優先モードＭ１では水温Ｔｘを維持、あるいは低下させることができない状態を判定可能な数値である。閾値温度Ｔａは、試験や実験により適宜設定可能である。
【００３６】
燃費優先モードＭ１は、水温Ｔｘの目標値として閾値温度Ｔａよりも低い第一目標水温Ｔ１が設定された制御モードである。燃費優先モードＭ１は、水温Ｔｘをその第一目標水温Ｔ１にするように、流量調節装置１４による流量調節及び冷却ファン１５による送風調節を行う制御モードである。具体的に、この実施形態の燃費優先モードＭ１は、流量調節装置１４の電気ヒータ１４ｃへの通電を停止して流量調節装置１４を熱膨張体１４ｂの特性に基づいて動作させ、且つ、ファンクラッチ１８により冷却ファン１５とクランクシャフト３との間の動力伝達を切断して冷却ファン１５を車速風により連れ回す状態にする制御モードである。
【００３７】
第一目標水温Ｔ１は、閾値温度Ｔａよりも低い温度で、エンジン１における機械損失を低減可能な油水温を維持可能な水温である。具体的に、第一目標水温Ｔ１は、電気ヒータ１４ｃへの通電が停止した状態でリフタ１４ａが伸び切って、ウォータジャケット１２を通過後の冷却水Ｗ１の全てがラジエータ流路１６に流れる場合の水温に設定される。なお、Ｔ０１は、熱膨張体１４ｂの融解温度であり、リフタ１４ａがリフトを開始する温度である。
【００３８】
耐久性優先モードＭ２は、水温Ｔｘの目標値として第一目標水温Ｔ１よりも高い第二目標水温Ｔ２に設定された制御モードである。耐久性優先モードＭ２は、水温Ｔｘをその第二目標水温Ｔ２にするように流量調節装置１４による流量調節及び冷却ファン１５による送風調節を行う制御モードである。具体的に、この実施形態の耐久性優先モードＭ２は、流量調節装置１４の電気ヒータ１４ｃへの通電によりリフタ１４ａがリフトを開始する水温Ｔｘを低くし、且つ、ファンクラッチ１８により冷却ファン１５とクランクシャフト３との間の動力伝達を接続して冷却ファン１５をクランクシャフト３からの回転動力により回転する制御モードである。
【００３９】
第二目標水温Ｔ２は、第一目標水温Ｔ１よりも低い温度で、エンジン１の運転状況が高負荷、高出力になった場合に過剰な高温になることを回避可能な水温である。具体的に、第二目標水温Ｔ２は、エンジン出力が最高値に到達した状態でリフタ１４ａが伸び切って、ウォータジャケット１２を通過後の冷却水Ｗ１の全てがラジエータ流路１６に流れる場合の水温に設定される。なお、Ｔ０２は、電気ヒータ１４ｃの加熱により熱膨張体１４ｂが融解温度に達し、リフタ１４ａがリフトを開始する温度である。
【００４０】
水温Ｔｘと流量調節装置１４のリフタ１４ａのリフト量とは、正の相関関係である。また、燃費優先モードＭ１におけるリフト開始の温度でもある第一目標水温Ｔ１は、閾値温度Ｔａよりも低く、且つ、耐久性優先モードＭ２におけるリフト開始の温度でも第二目標水温Ｔ２よりも高い。加えて、燃費優先モードＭ１におけるリフト量の増加率は、耐久性優先モードＭ２におけるリフト量の増加率よりも高い。
【００４１】
図６に例示するように、燃費優先モードＭ１において、水温Ｔｘと冷却ファン１５の回転数Ｎｆｘとは相関せず、冷却ファン１５の回転数Ｎｆｘは車速風、つまり、車両の速度に相関する。耐久性優先モードＭ２において、水温Ｔｘと冷却ファン１５の回転数Ｎｆｘとは正の相関関係である。なお、冷却ファン１５の回転数Ｎｆｘの最高回転数は、第二目標水温Ｔ２に基づいて設定されることが望ましい。
【００４２】
制御部２７は、水温センサ２２が取得した水温Ｔｘが入力されて、モード選択部２６で選択された制御モードに従って流量調節装置１４の電気ヒータ１４ｃへの通電とファンクラッチ１８のすべり率とを調節する機能要素である。
【００４３】
本開示の冷却システム１０の制御方法は、所定の周期ごとに制御モードを選択して切り替える方法と、制御モードに従って冷却ファン１５の回転数Ｎｆｘ及び流量調節装置１４によるラジエータ流路１６を流れる冷却水Ｗ１の流量を調節する方法である。
【００４４】
図７に例示するように、制御モードを選択して切り替える方法は、所定の周期ごとに繰り返し行われる方法である。アクセル開度センサ２０が取得したアクセル開度Ａｘに基づいて噴射量取得部２４が燃料噴射量Ｑｘを取得するとともに、回転数センサ２１がエンジン回転数Ｎｅｘを取得する（Ｓ１１０）。次いで、損失量推定部２５が取得した燃料噴射量Ｑｘ及びエンジン回転数Ｎｅｘに基づいて冷却損失量Ｑｗｘを推定する（Ｓ１２０）。次いで、モード選択部２６が推定した冷却損失量Ｑｗｘが閾値損失量Ｑｗ１よりも少ないか否かを判定する（Ｓ１３０）。
【００４５】
冷却損失量Ｑｗｘが閾値損失量Ｑｗ１よりも少ないと判定すると（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、モード選択部２６が燃費優先モードＭ１を選択する（Ｓ１４０）。次いで、水温センサ２２が水温Ｔｘを取得する（Ｓ１５０）。次いで、モード選択部２６が取得した水温Ｔｘが閾値温度Ｔａ以下か否かを判定する（Ｓ１６０）。水温Ｔｘが閾値温度Ｔａ以下と判定すると（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、燃費優先モードＭ１を維持してスタートへ戻る。
【００４６】
一方、冷却損失量Ｑｗｘが閾値損失量Ｑｗ１以上と判定すると（Ｓ１３０：ＮＯ）、あるいは、燃費優先モードＭ１が選択された状態で水温Ｔｘが閾値温度Ｔａよりも高いと判定すると（Ｓ１６０：ＮＯ）、モード選択部２６が耐久性優先モードＭ２を選択して（Ｓ１７０）、スタートへ戻る。以上を繰り返して制御モードを選択する。
【００４７】
そして、上記の方法に並列して、制御部２７が、選択された制御モードに従った調節を行う。具体的に、制御部２７が、取得した水温Ｔｘと、選択された制御モードにおける目標水温（Ｔ１、Ｔ２）とを比較して、冷却ファン１５の回転数Ｎｆｘ及び流量調節装置１４によるラジエータ流路１６を流れる冷却水Ｗ１の流量を調節する。
【００４８】
以上のように、冷却システム１０は、エンジン１の冷却損失量Ｑｗｘに基づいて選択された制御モードに従って冷却ファン１５の回転数Ｎｆｘ及び流量調節装置１４によるラジエータ流路１６を流れる冷却水Ｗ１の流量を調節する。つまり、冷却システム１０は、エンジン１の運転状況によって変化する冷却損失量Ｑｗｘに応じた冷却が可能になる。
【００４９】
具体的に、冷却システム１０は、エンジン１の運転状況における冷却損失量Ｑｗｘが少ない状況では、制御モードを燃費優先モードＭ１にすることで、流量調節装置１４により水温Ｔｘが第一目標水温Ｔ１になり油水温が上昇することで機械損失を低減することができる。また、冷却ファン１５を駆動するための駆動損失も低減することができる。
【００５０】
一方、冷却システム１０は、エンジン１の運転状況における冷却損失量Ｑｗｘが多い状況では、制御モードを耐久性優先モードＭ２にすることで、流量調節装置１４及び冷却ファン１５により水温Ｔｘが第二目標水温Ｔ２になり油水温が過剰に高い温度になることを回避することができる。油水温が上昇することで機械損失を低減することができる。
【００５１】
以上のように、冷却システム１０によれば、エンジン１の冷却損失量Ｑｗｘに基づいて異なった制御モードに従った冷却を行うことで、燃費性能の向上と耐久性能の維持とを両立することができる。
【００５２】
冷却システム１０は、エンジン１の冷却損失量Ｑｗｘに基づいて、制御モードを選択することで、エンジン１の運転状況のうちの冷却に関する状況に応じた制御モードを選択することが可能になる。これにより、高精度な冷却、つまり、燃費の向上を考慮した過不足の無い冷却を行うことで、燃費性能の向上と耐久性能の維持とを両立することができる。
【００５３】
冷却システム１０は、燃費優先モードＭ１に従って、目標値として温度の高い第一目標水温Ｔ１に基づいて流量調節装置１４によるラジエータ流路１６を流れる冷却水Ｗ１の流量及び冷却ファン１５の回転数Ｎｆｘを調節する制御を行う。このとき、エンジン１の運転状況や周囲環境の変化により、水温Ｔｘが過剰な高温になる状況では、燃費優先モードＭ１から耐久性優先モードＭ２に切り替えることで、水温Ｔｘが過剰な高温になることを回避することができる。このように、冷却システム１０は、冷却損失量Ｑｗｘに加えて水温Ｔｘを監視することで、耐久性を維持するには有利になる。
【００５４】
図８〜図１０に例示するように、第二実施形態の冷却システム１０は、第一実施形態に対して三つの制御モードにより冷却する点が異なる。この実施形態の冷却システム１０のモード選択部２６は、損失量推定部２５で推定された冷却損失量Ｑｗｘが入力されて、その冷却損失量Ｑｗｘと閾値損失量Ｑｗ１及び閾値損失量Ｑｗ２とを比較して、冷却損失量Ｑｗｘが閾値損失量Ｑｗ１以上で、閾値損失量Ｑｗ２よりも少ない場合に高速用燃費優先モードＭ３を選択する機能要素である。
【００５５】
閾値損失量Ｑｗ２は、閾値損失量Ｑｗ１よりも多い損失量に設定される。高速用燃費優先モードＭ３は、水温Ｔｘの目標値として第三目標水温Ｔ３を有する。第三目標水温Ｔ３は、第一目標水温Ｔ１よりも高く、且つ、第二目標水温Ｔ２よりも低い温度に設定される。
【００５６】
このように、冷却システム１０は、エンジン１の運転状況に応じて制御モードを三つ以上にしてもよい。制御モードの数が多くなるほど、より細やかにエンジン１の運転状況に対して対応させることが可能になり、高精度の冷却を実現可能になる。
【００５７】
第二実施形態の燃費優先モードＭ１における冷却ファン１５の回転数Ｎｆｘが水温Ｔｘに対して正の相関関係となり、冷却ファン１５は流量調節装置１４におけるリフタ１４ａのリフト開始に合わせて回転し始めるように構成される。また、冷却ファン１５の回転数Ｎｆｘの最高回転数は第一目標水温Ｔ１に基づいて設定される。このように、燃費優先モードＭ１において冷却ファン１５を水温Ｔｘに基づいて回転させるように構成してもよい。
【００５８】
図１１に例示するように、第三実施形態の冷却システム１０は、第一実施形態に対して冷却損失量Ｑｗｘに代えて等燃料流量Ｑｗｙに基づいて、制御モードを選択する点が異なる。
【００５９】
等燃料流量Ｑｗｙは、単位時間あたりの燃料噴射量Ｑｘの総計であり、エンジン回転数Ｎｅｘ及び燃料噴射量Ｑｘに基づいて算出されるエンジン出力に応じて推定可能なパラメータである。等燃料流量Ｑｗｙも、冷却損失量Ｑｗｘと同様にエンジン出力に対して正の相関関係となることから、冷却損失量Ｑｗｘの代わりに制御モードの選択に用いることが可能となる。等燃料流量Ｑｗｙに基づいて制御モードを選択する閾値としては閾値流量Ｑｗ３が例示される。閾値流量Ｑｗ３は、等燃料流量Ｑｗｙが少なく油水温を上昇可能な状況で燃費優先モードＭ１を選択させ、等燃料流量Ｑｗｙが多く油水温を上昇不可能な状況で耐久性優先モードＭ２を選択させる閾値である。閾値流量Ｑｗ３は、試験や実験により適宜設定可能である。
【００６０】
このように、制御モードの選択に用いることが可能なパラメータとしては、エンジン１の冷却に要する放熱量（水温Ｔｘを目標値にするために要する放熱量）が例示される。但し、パラメータとしては冷却損失量Ｑｗｘを用いることが、冷却システム１０による冷却を最も高精度に制御することが可能になるため望ましい。
【００６１】
既述した実施形態では、冷却システム１０の流量調節装置１４が電気制御式のサーモスタットで構成された例を説明したが、流量調節装置１４としては、それぞれの流路を流れる冷却水Ｗ１の流量を調節可能な装置であればよく、電気制御式の三方弁も例示される。
【００６２】
また、流量調節装置１４が冷却水Ｗ１の流れに関してウォータジャケット１２とラジエータ１３との間に介在する構成を例に説明したが、流量調節装置１４が冷却水Ｗ１の流れに関してラジエータ１３とウォータジャケット１２との間に介在する構成にしてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１  エンジン（駆動源）
１０  冷却システム
１３  ラジエータ
１４  流量調節装置
１５  冷却ファン
１６  ラジエータ流路
１７  バイパス流路
２０  アクセル開度センサ
２１  回転数センサ
２３  制御装置
Ｑｗｘ  冷却損失量
Ｍ１  燃費優先モード
Ｍ２  耐久性優先モード
【図１】
2020051400.tif 000003
【図２】
2020051400.tif 000004
【図３】
2020051400.tif 000005
【図４】
2020051400.tif 000006
【図５】
2020051400.tif 000007
【図６】
2020051400.tif 000008
【図７】
2020051400.tif 000009
【図８】
2020051400.tif 000010
【図９】
2020051400.tif 000011
【図１０】
2020051400.tif 000012
【図１１】
2020051400.tif 000013