(57)【要約】【課題】ユーザからの燃費を優先させる要求若しくはパワーを優先させる要求を、適切に満たすことが可能な内燃機関の冷却装置を提供する。【解決手段】内燃機関の冷却装置は、内燃機関及びヒータコアなどに対して、ポンプによって冷却水を循環させる制御を行う。具体的には、当該装置は、燃費を優先させる燃費優先モード及び内燃機関のパワーを優先させるパワー優先モードの少なくともいずれか一方のモードが、ユーザにより任意に選択可能に構成されている。モード取得手段は、ユーザにより選択されたモードを取得し、制御手段は、モード取得手段によって取得されたモードに応じて、ポンプなどに対する制御を行う。これにより、ユーザからの燃費を優先させる要求若しくはパワーを優先させる要求を、適切に満たすことが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも内燃機関及びヒータコアに対して、ポンプによって冷却水を循環させる内燃機関の冷却装置であって、
ユーザによって任意に選択された、燃費を優先させる燃費優先モード及び前記内燃機関のパワーを優先させるパワー優先モードの少なくともいずれか一方のモードを取得するモード取得手段と、
前記モード取得手段によって取得されたモードに応じて、少なくとも前記ポンプに対する制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記モード取得手段によって前記燃費優先モードが取得された場合、冷間始動時且つヒータ要求時に、前記冷却水の循環が停止されるように前記ポンプに対して制御を行うと共に、前記燃費優先モードが取得されなかった場合に比して、前記ヒータコアからの吹き出し開始を遅延する請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記冷却水の温度が前記ヒータコアによる吹き出し可能温度に達してから所定時間経過するまで、前記ヒータコアからの吹き出し開始を遅延する請求項２に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記モード取得手段によって前記パワー優先モードが取得された場合、前記冷却水の循環の停止を禁止すると共に、前記パワー優先モードが取得されなかった場合に比して、前記冷却水を循環させる量を増量側に補正する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却水を循環させることで内燃機関などの冷却を行う内燃機関の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電動ウォーターポンプ（以下、「電動ＷＰ」と表記する。）などによって冷却水を循環させることで、内燃機関等の冷却を行う技術が提案されている。例えば、特許文献１には、冷間始動時においてヒータ要求がある場合に、冷却水の温度がヒータ入口側空気温度を超えるまで、電動ＷＰを停止させる技術が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３６０５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ユーザには、内燃機関の燃費を優先させたいといった要求や、内燃機関のパワーを優先させたいといった要求などがあるが、上記した特許文献１に記載された技術では、そういったユーザの要求を適切に満たすことが困難であった。例えば、ユーザからのヒータ要求（暖房要求）及び燃費を低減する要求の両方を、適切に満たすことが困難であった。これは、ヒータ要求時（ヒータオンに操作された際）に冷却水の循環が開始される傾向にあったため、冷却水の循環を停止させることによる内燃機関の暖機促進などを適切に図ることができずに、燃料消費率の低減を効果的に行うことができなかったからである。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ユーザからの燃費を優先させる要求若しくはパワーを優先させる要求を、適切に満たすことが可能な内燃機関の冷却装置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】
本発明の１つの観点では、少なくとも内燃機関及びヒータコアに対して、ポンプによって冷却水を循環させる内燃機関の冷却装置は、ユーザによって任意に選択された、燃費を優先させる燃費優先モード及び前記内燃機関のパワーを優先させるパワー優先モードの少なくともいずれか一方のモードを取得するモード取得手段と、前記モード取得手段によって取得されたモードに応じて、少なくとも前記ポンプに対する制御を行う制御手段と、を備える。
【０００７】
上記の内燃機関の冷却装置は、内燃機関及びヒータコアなどに対して、ポンプによって冷却水を循環させる制御を行う。具体的には、当該装置は、燃費を優先させる燃費優先モード及び内燃機関のパワーを優先させるパワー優先モードの少なくともいずれか一方のモードが、ユーザにより任意に選択可能に構成されている。モード取得手段は、ユーザにより選択されたモードを取得し、制御手段は、モード取得手段によって取得されたモードに応じて、ポンプなどに対する制御を行う。これにより、ユーザからの燃費を優先させる要求若しくはパワーを優先させる要求を、適切に満たすことが可能となる。
【０００８】
上記の内燃機関の冷却装置の一態様では、前記制御手段は、前記モード取得手段によって前記燃費優先モードが取得された場合、冷間始動時且つヒータ要求時に、前記冷却水の循環が停止されるように前記ポンプに対して制御を行うと共に、前記燃費優先モードが取得されなかった場合に比して、前記ヒータコアからの吹き出し開始を遅延する。
【０００９】
この態様では、制御手段は、燃費優先モードに設定されている場合において、冷間始動時且つヒータ要求時である場合に、冷却水の循環を停止する。これにより、内燃機関を早期に暖機させることができる。したがって、冷却損失を低減することができると共に、フリクションを低下させることができ、燃料消費率を低減することが可能となる。よって、ユーザからの燃費を優先させたいといった要求を適切に満たすことが可能となる。更に、制御手段は、上記のように冷却水の循環を停止する制御を行うと共に、ヒータコアからの吹き出し開始を遅延する。これにより、燃費を向上させることができると共に、温まっていない冷風が車室内に吹き出されてユーザが不快感を感じてしまうことを抑制することができる。
【００１０】
上記の内燃機関の冷却装置において好適には、前記制御手段は、前記冷却水の温度が前記ヒータコアによる吹き出し可能温度に達してから所定時間経過するまで、前記ヒータコアからの吹き出し開始を遅延することができる。
【００１１】
上記の内燃機関の冷却装置の他の態様では、前記制御手段は、前記モード取得手段によって前記パワー優先モードが取得された場合、前記冷却水の循環の停止を禁止すると共に、前記パワー優先モードが取得されなかった場合に比して、前記冷却水を循環させる量を増量側に補正する。
【００１２】
この態様によれば、内燃機関本体の冷却性能を高めることができ、ストイキでの運転領域を拡大することが可能となる。よって、ユーザからのパワーを優先させたいといった要求を適切に満たすことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１４】
［装置構成］
図１は、本実施形態に係る内燃機関の冷却装置が適用された冷却系システム５０の概略構成を示す図である。なお、図１においては、実線矢印は冷却水の流れの一例を示しており、破線矢印は信号の入出力を示している。また、太線で表した実線（符号７で示す）は、冷却水が流れる冷却水通路を示している。
【００１５】
冷却系システム５０は、主に、エンジン（内燃機関）１と、ヒータコア２と、ラジエータ３と、電動ファン３ａと、サーモスタット４と、電動ウォーターポンプ（電動ＷＰ）５と、冷却水通路７と、燃費優先モードスイッチ１１と、パワー優先モードスイッチ１２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０と、を有する。冷却系システム５０は、車両に搭載され、冷却水通路７に設けられた構成要素（エンジン１やヒータコア２など）と冷却水との間で熱交換を行うことで、当該構成要素を冷却したり暖機したりする。例えば、エンジン１を冷却したり暖機したりする。
【００１６】
エンジン１は、燃料と空気との混合気を燃焼させることによって、車両における動力を発生する装置である。エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどによって構成される。エンジン１は、ＥＣＵ２０から供給される制御信号Ｓ１によって、種々の制御が行われる。
【００１７】
ヒータコア２は、内部を通過する冷却水によって、車室内の空気を暖める装置である。具体的には、ヒータコア２は、図示しないブロアを有しており、暖めた空気をブロアによって車室内に送風する。ヒータコア２は、ＥＣＵ２０から供給される制御信号Ｓ２によって制御される。例えば、ヒータコア２からの吹き出し開始などが制御される。また、ヒータコア２は、ユーザからのヒータ要求（例えばヒータのスイッチのオン）に応じて作動する。
【００１８】
ラジエータ３は、内部を通過する冷却水を外気によって冷却する装置である。この場合、電動ファン３ａの回転により導入された風によって、ラジエータ３内の冷却水の冷却が促進される。サーモスタット４は、冷却水の温度に応じて開閉する弁によって構成される。基本的には、サーモスタット４は、冷却水の温度が比較的低温である場合には閉弁しており、冷却水の温度が比較的高温となったときに開弁する。
【００１９】
電動ＷＰ５は、電動式のモータを備えて構成され、このモータの駆動により冷却水を冷却水通路７内で循環させる。電動ＷＰ５は、ＥＣＵ２０から供給される制御信号Ｓ５によって制御される。具体的には、電動ＷＰ５における動作のオン／オフや、電動ＷＰ５内のモータの回転数などが制御される。
【００２０】
燃費優先モードスイッチ１１及びパワー優先モードスイッチ１２は、それぞれ、車室内に設けられており、ユーザにより操作可能に構成されている。燃費優先モードスイッチ１１は、燃費を優先させる燃費優先モードに設定するために用いられるスイッチであり、パワー優先モードスイッチ１２は、エンジン１のパワーを優先させるパワー優先モードに設定するために用いられるスイッチである。燃費優先モードスイッチ１１及びパワー優先モードスイッチ１２は、それぞれ、現在設定されている状態（スイッチのオン／オフ）に対応する信号Ｓ１１、Ｓ１２をＥＣＵ２０に供給する。
【００２１】
このように本実施形態に係る冷却系システム５０では、燃費優先モード及びパワー優先モードの少なくともいずれか一方のモードをユーザが任意に選択できるように構成されている。つまり、ユーザが燃費を優先した場合には燃費優先モードスイッチ１１をオンに設定することができ、ユーザがエンジン１のパワーを優先したい場合にはパワー優先モードスイッチ１２をオンに設定することができる。
【００２２】
ＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備え、車両内の構成要素に対して種々の制御を行う。本実施形態では、ＥＣＵ２０は、燃費優先モード及びパワー優先モードの少なくともいずれか一方のモードがユーザにより選択された場合に、当該モードに応じた制御を行う。具体的には、ＥＣＵ２０は、燃費優先モードスイッチ１１及びパワー優先モードスイッチ１２から供給される信号Ｓ１１、Ｓ１２に基づいて、電動ＷＰ５やヒータコア２に制御信号Ｓ５、Ｓ２を出力することで、電動ＷＰ５やヒータコア２に対する制御を行う。なお、この制御の詳細については、後述する。
【００２３】
このように、ＥＣＵ２０は、本発明における内燃機関の冷却装置に相当する。具体的には、ＥＣＵ２０は、モード取得手段及び制御手段として機能する。
【００２４】
なお、上記では、冷却水を循環させるポンプとして電動ＷＰ５を示したが、これに限定はされない。エンジン１と独立して駆動可能であれば、電動ＷＰ５以外の種々のポンプを用いることができる。
【００２５】
［制御方法］
次に、本実施形態において、ＥＣＵ２０が行う制御方法について具体的に説明する。上記したように、ＥＣＵ２０は、燃費優先モード及びパワー優先モードの少なくともいずれか一方のモードがユーザにより選択された場合に、選択されたモードに応じて、電動ＷＰ５やヒータコア２に対する制御を行う。つまり、ＥＣＵ２０は、選択されたモードに応じて、冷却水の循環や暖房に関する制御を行う。このような制御を行うのは、ユーザからの燃費を優先させる要求若しくはパワーを優先させる要求を適切に満たすためである。
【００２６】
（燃費優先モード）
ここで、燃費優先モードについて具体的には説明する。ＥＣＵ２０は、燃費優先モードに設定されている場合において、冷間始動時且つヒータ要求時である場合、冷却水の循環を停止する制御（以下、「冷却水循環停止制御」と呼ぶ。）を行う。具体的には、ＥＣＵ２０は、電動ＷＰ５の動作を停止する制御を行う。このような制御を行うことにより、エンジン１を早期に暖機させることができる。したがって、冷却損失を低減することができると共に、フリクションを低下させることができ、燃料消費率を低減することが可能となる（つまり燃費を向上させることが可能となる）。
【００２７】
更に、ＥＣＵ２０は、上記のような冷却水循環停止制御を行うと共に、燃費優先モードに設定されていない場合に比して、ヒータコア２からの吹き出し開始を遅延する制御も行う。具体的には、ＥＣＵ２０は、ヒータコア２が十分に暖まるまで、吹き出し開始を遅延する。これにより、燃費を向上させることができると共に、温まっていない冷風が車室内に吹き出されてユーザが不快感を感じてしまうことを抑制することができる。
【００２８】
次に、図２を参照して、冷却水循環停止制御を行った場合の冷却水の温度変化について説明する。図２（ａ）は、エンジン１付近の冷却水の温度（例えばエンジン１のヘッドの下流側における冷却水の温度であり、以下では「エンジン水温」と呼ぶ。）の時間変化を示している。図２（ｂ）は、ヒータコア２付近の冷却水の温度（例えばヒータコア２の内部を通過する冷却水の温度であり、以下では「ヒータ水温」と呼ぶ。）の時間変化を示している。また、図２（ａ）及び図２（ｂ）において、実線Ａ１、Ａ２は冷却水循環停止制御を行った場合のグラフの一例を示し、破線Ｂ１、Ｂ２は冷却水循環停止制御を行わなかった場合のグラフの一例を示している。更に、時刻ｔ１では冷間始動時の初期の状態にあるものとし、冷却水循環停止制御を行った場合には、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、冷却水の循環を停止したものとし、時刻ｔ２より、冷却水の循環を開始したものとする。なお、ここでは、ヒータ水温が所定温度Ｔａ（以下では「ヒータ吹き出し可能温度」と呼ぶ。）を安定して超えた時点で、ヒータコア２からの吹き出しを開始する場合を一例に挙げて説明する。このような場合には、ヒータコア２が十分に暖まったものと考えることができるからである。
【００２９】
破線Ｂ１、Ｂ２で示すように、冷却水循環停止制御を行わなかった場合には、つまり電動ＷＰ５によって冷却水を循環させた場合には、エンジン水温及びヒータ水温が、同様な態様にて温度上昇していることがわかる。また、破線Ｂ２で示すように、時刻ｔ３において、ヒータ水温がヒータ吹き出し可能温度Ｔａを超えることとなるため、この時刻ｔ３でヒータコア２の吹き出しが開始される。
【００３０】
これに対して、実線Ａ１で示すように、冷却水循環停止制御を行った場合には、冷却水の循環の停止期間（時刻ｔ１から時刻ｔ２まで）では、冷却水循環停止制御を行わなかった場合よりも、エンジン水温が大きく上昇していることがわかる。そして、冷却水の循環開始後（時刻ｔ２以降）、エンジン水温は、大きく上昇して一旦下降した後に、再度上昇して、冷却水循環停止制御を行わなかった場合と概ね同一の温度となっていることがわかる。このような温度変化は、冷却水の循環を停止していたことによる冷却水通路７内での冷却水温度のばらつきに起因する。ここで、図２（ａ）中のハッチング領域Ｒ１で示す冷却水の温度差は、冷却水循環停止制御を行った場合と冷却水循環停止制御を行わなかった場合との燃費低減差に相当する。即ち、燃費優先モードに設定した場合の燃費改善代となる。
【００３１】
一方、ヒータ水温は、実線Ａ２で示すように、冷却水の循環の停止期間（時刻ｔ１から時刻ｔ２まで）では、ほとんど変化していないことがわかる。そして、冷却水の循環開始後（時刻ｔ２以降）、ヒータ水温は、大きく上昇して一旦下降した後に、再度上昇して、冷却水循環停止制御を行わなかった場合と概ね同一の温度となっていることがわかる。このような温度変化は、冷却水の循環を停止していたことによる冷却水通路７内での冷却水温度のばらつきに起因する。
【００３２】
このように冷却水循環停止制御を行った場合には、実線Ａ２で示すように、時刻ｔ４において、ヒータ水温がヒータ吹き出し可能温度Ｔａを安定して超えることとなるため、この時刻ｔ４でヒータコア２の吹き出しが開始される。即ち、上記した時刻ｔ３よりも後の時刻ｔ４で、ヒータコア２の吹き出しが開始される。つまり、冷却水循環停止制御を行った場合には、冷却水循環停止制御を行わなかった場合に比して、ヒータコア２からの吹き出し開始が遅延されると言える。
【００３３】
なお、上記では、ヒータコア２における冷却水の温度がヒータ吹き出し可能温度Ｔａを安定して超えた時点で、ヒータコア２の吹き出しを開始する例を示したが、これに限定はされない。他の例では、ヒータコア２自体の温度に基づいて、ヒータコア２の吹き出しを開始することができる。具体的には、ヒータコア２自体の温度に基づいて、ヒータコア２が十分に暖まったか否かを判定して、ヒータコア２の吹き出しを開始することができる。例えば、ヒータコア２における温度勾配（温度の微分値）に基づいて当該判定を行うことができる。
【００３４】
更に他の例では、ヒータコア２における冷却水の温度がヒータ吹き出し可能温度Ｔａに達してから所定時間経過するまで、ヒータコア２の吹き出し開始を遅延することができる。この場合には、ヒータコア２における冷却水の温度がヒータ吹き出し可能温度Ｔａを超えていても、当該温度Ｔａに達してから所定時間経過するまで、強制的に、ヒータコア２の吹き出し開始を遅延する。これにより、燃費をより向上させることが可能となる。
【００３５】
（パワー優先モード）
次に、パワー優先モードについて具体的には説明する。ＥＣＵ２０は、パワー優先モードに設定されている場合、前述した冷却水循環停止制御を禁止する。つまり、ＥＣＵ２０は、電動ＷＰ５による冷却水の循環を実行する。また、ＥＣＵ２０は、高負荷運転領域において、通常時よりも（言い換えるとパワー優先モードに設定されていない場合よりも）、冷却水を循環させる量を増量側に補正する。つまり、ＥＣＵ２０は、電動ＷＰ５の冷却水送水力を上昇させる制御を行う。詳しくは、ＥＣＵ２０は、電動ＷＰ５におけるモータの回転数を上昇させる。こうすることで、エンジン１本体の冷却性能を高めることができ、ストイキでの運転領域を拡大することも可能となる。よって、エンジン１のパワーを上昇させることが可能となる。
【００３６】
図３は、パワー優先モードに設定された場合の運転領域の一例を示している。図３は、横軸にエンジン１の回転数を示し、縦軸にエンジン１の負荷を示している。破線Ｃ１で囲まれた領域は、パワー優先モードに設定されていない場合の運転領域、つまり電動ＷＰ５の冷却水送水力を上昇させない、通常時における運転領域を示している。一方、実線Ｃ２で囲まれた領域は、パワー優先モードに設定されている場合の運転領域、つまり電動ＷＰ５の冷却水送水力を上昇させた場合の運転領域を示している。これより、図３中の白抜き矢印で示されるように、運転領域が拡大していることがわかる。なお、実線Ｄは、全負荷性能ラインを示している。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の冷却装置が適用された冷却系システムの概略構成図を示す。
【図２】冷却水循環停止制御を行った場合の冷却水の温度変化を説明するための図である。
【図３】パワー優先モードに設定された場合の運転領域の一例を示す。
【符号の説明】
【００３８】
１  エンジン（内燃機関）
２  ヒータコア
３  ラジエータ
４  サーモスタット
５  電動ウォーターポンプ（電動ＷＰ）
７  冷却水通路
１１  燃費優先モードスイッチ
１２  パワー優先モードスイッチ
２０  ＥＣＵ
５０  冷却系システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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