(57)【要約】【課題】一時的なエンジン出力の上昇が発生した場合であっても、適切に電動ＷＰの駆動制御を行い、エンジンの暖機を促進することが可能な電動ウォーターポンプの制御装置を提供する。【解決手段】電動ウォーターポンプの制御装置は、電動ウォーターポンプと、ポンプ制御手段と、を備える。電動ウォーターポンプは、内燃機関（エンジン）における冷却水を循環させる。ポンプ制御手段は、エンジン出力が第１の時間幅以上継続して第１の基準値以上の場合に電動ウォーターポンプを駆動させる。また、ポンプ制御手段は、エンジン出力が第１の基準値より大きい第２の基準値以上の場合に電動ウォーターポンプを駆動させる。【選択図】図４
2010096020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関における冷却水を循環させる電動ウォーターポンプに対して制御を行う電動ウォーターポンプの制御装置において、
前記内燃機関のエンジン出力が第１の時間幅以上継続して第１の基準値以上の場合、または前記エンジン出力が第１の基準値より大きい第２の基準値以上の場合、前記電動ウォーターポンプを駆動させるポンプ制御手段
を備えることを特徴とする電動ウォーターポンプの制御装置。
【請求項２】
内燃機関における冷却水を循環させる電動ウォーターポンプに対して制御を行う電動ウォーターポンプの制御装置において、
第１の時間幅における前記内燃機関のエンジン出力が第１の基準値以上の場合、前記電動ウォーターポンプを駆動させる第１のポンプ制御手段と、
前記エンジン出力が第１の基準値より大きい第２の基準値以上の場合、前記電動ウォーターポンプを駆動させる第２のポンプ制御手段と、
を備えることを特徴とする電動ウォーターポンプの制御装置。
【請求項３】
前記冷却水から検出した水温に基づき前記第１及び第２の基準値を決定する基準値決定手段と、をさらに備える請求項１または２に記載の電動ウォーターポンプの制御装置。
【請求項４】
前記基準値決定手段は、第１及び第２の基準値と水温とのマップを予めメモリに保持し、当該マップを参照して検出した水温から第１及び第２の基準値を決定する請求項３に記載の電動ウォーターポンプの制御装置。
【請求項５】
前記第１のポンプ制御手段は、第１の時間前からのエンジン出力の平均値が第１の基準値以上の場合、前記電動ウォーターポンプを駆動させる請求項２乃至４のいずれか一項に記載の電動ウォーターポンプの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの冷却水を循環させる電動ウォーターポンプに対して制御を行う伝動ウォーターポンプの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンを冷却する冷却水を循環させる電動ウォーターポンプ（以下、「電動ＷＰ」と呼ぶ。）を用いた技術が提案されている。例えば、特許文献１には、エンジンとラジエータの間に冷却水を循環させる電動ＷＰを備え、冷却水温に基づいて電動ＷＰの駆動と停止を切り替えたり、電動ＷＰの回転速度を調整する電動ＷＰの制御装置が記載されている。また特許文献２には、冷却水の沸騰を抑制するために、エンジン出力に応じて冷却水の水量を調整する電動ＷＰの制御装置が記載されている。さらに、暖機中のノッキング検出時は点火遅角するとともに、冷却水流速を増加させ、異常燃焼を防止する技術が特許文献３に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１６１７４８号公報
【特許文献２】特開２００７−１３２３１３号公報
【特許文献３】特開２００４−１１６３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、エンジンの暖機を促進させるため、エンジンが作動中であっても電動ＷＰの駆動を停止する制御を行う場合がある。この場合であっても、エンジン出力が高出力の場合には、冷却水の沸騰を防ぐため、電動ＷＰを駆動させる。しかし、エンジン出力が高出力な状態が一時的な短時間の場合、エンジンの発熱量は限定的である。従って、この場合、電動ＷＰを駆動させると、エンジンの暖機を不要に妨げてしまう恐れがある。
【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、一時的なエンジン出力の上昇が発生した場合であっても、適切に電動ＷＰの駆動制御を行い、エンジンの暖機を促進することが可能な電動ウォーターポンプの制御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、内燃機関における冷却水を循環させる電動ウォーターポンプに対して制御を行う電動ウォーターポンプの制御装置において、前記内燃機関のエンジン出力が第１の時間幅以上継続して第１の基準値以上の場合、または前記エンジン出力が第１の基準値より大きい第２の基準値以上の場合、前記電動ウォーターポンプを駆動させるポンプ制御手段を備える。
【０００７】
上記の電動ウォーターポンプの制御装置は、電動ウォーターポンプと、ポンプ制御手段と、を備える。電動ウォーターポンプは、内燃機関（エンジン）における冷却水を循環させる。ポンプ制御手段は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、エンジン出力が第１の時間幅以上継続して第１の基準値以上の場合に電動ウォーターポンプを駆動させる。また、ポンプ制御手段は、エンジン出力が第１の基準値より大きい第２の基準値以上の場合に電動ウォーターポンプを駆動させる。第１の時間、第１の基準値及び第２の基準値は、例えば実験などにより、特に高温となるエンジンヘッド部分等での冷却水の沸騰の可能性の有無、燃焼室壁温が所定の基準値以下か否か、及びノックの頻度や程度が所定値または所定回数以下か否か等を考慮して設定される。このようにすることで、電動ウォーターポンプの制御装置は、エンジン出力が短期的に上昇する場合であっても、そのエンジン出力が第１の基準値以上第２の基準値未満の場合には、エンジン出力の上昇による冷却水の水温の上昇が少ないと予測し、電動ウォーターポンプの停止を維持する。従って、この態様では、電動ウォーターポンプの制御装置は、不要な電動ウォーターポンプの駆動を防ぎ、エンジンの暖機を促進することが可能となる。
【０００８】
本発明の別の観点では、内燃機関における冷却水を循環させる電動ウォーターポンプに対して制御を行う電動ウォーターポンプの制御装置において、第１の時間幅における前記内燃機関のエンジン出力が第１の基準値以上の場合、前記電動ウォーターポンプを駆動させる第１のポンプ制御手段と、前記エンジン出力が第１の基準値より大きい第２の基準値以上の場合、前記電動ウォーターポンプを駆動させる第２のポンプ制御手段と、を備える。
【０００９】
上記の電動ウォーターポンプの制御装置は、電動ウォーターポンプと、第１のポンプ制御手段と、第２のポンプ制御手段と、を備える。電動ウォーターポンプは、内燃機関（エンジン）における冷却水を循環させる。第１のポンプ制御手段は、例えばＥＣＵであり、第１の時間幅におけるエンジン出力が第１の基準値以上の場合に電動ウォーターポンプを駆動させる。ここで、「第１の時間幅におけるエンジン出力」とは、第１の時間幅でのエンジン出力を考慮した値（パラメータ）であり、例えば、現在から第１の時間前までにサンプリングしたエンジン出力の平均値、合計値、または時間に対するエンジン出力の積分値などが該当する。第２のポンプ制御手段は、例えばＥＣＵであり、エンジン出力が第１の基準値より大きい第２の基準値以上の場合に電動ウォーターポンプを駆動させる。第１の時間、第１の基準値及び第２の基準値は、例えば実験などにより、特に高温となるエンジンヘッド部分等での冷却水の沸騰の可能性の有無、燃焼室壁温が所定の基準値以下か否か、及びノックの頻度や程度が所定値または所定回数以下か否か等を考慮して設定される。このようにすることで、電動ウォーターポンプの制御装置は、エンジン出力が一時的に上昇する場合など、エンジン出力の上昇による冷却水の水温の上昇が少ないと予測される場合には、電動ウォーターポンプの停止を維持することができる。従って、電動ウォーターポンプの制御装置は、エンジンの暖機を促進することが可能となる。
【００１０】
上記の電動ウォーターポンプの制御装置の一態様は、検出した冷却水の水温に基づき前記第１及び第２の基準値を決定する基準値決定手段と、をさらに備える。基準値決定手段は、例えばＥＣＵである。基準値決定手段は、例えば、冷却水路上にある冷却水の水温を検出するセンサから冷却水の水温を検出する。一般的に、検出した水温と、冷却水の沸騰の有無等とは相関関係を有する。従って、この態様では、電動ウォーターポンプの制御装置は、エンジン出力と検出した水温とに基づき電動ウォーターポンプを駆動する。
【００１１】
上記の電動ウォーターポンプの制御装置の他の一態様は、前記基準値決定手段は、第１及び第２の基準値と水温とのマップを予めメモリに保持し、当該マップを参照して検出した水温から第１及び第２の基準値を決定する。このようにすることで、基準値決定手段は、適切に第１及び第２の基準値を決定することができる。
【００１２】
上記の電動ウォーターポンプの制御装置の他の一態様は、前記第１のポンプ制御手段は、第１の時間前からのエンジン出力の平均値が第１の基準値以上の場合、前記電動ウォーターポンプを駆動させる。この態様によっても、電動ウォーターポンプの制御装置は、一時的なエンジン出力の上昇に起因した冷却水の水温への影響を予測することができる。
【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形態について説明する。
【００１４】
［冷却系システムの構成］
図１は、本発明の各実施形態に係る電動ウォーターポンプ（以下、単に「電動ＷＰ」と称す。）が適用された冷却系システムの概略構成を示す図である。なお、図１においては、実線矢印が冷却水の流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。また、太線で表した実線は、冷却水が流れる通路（冷却水通路）を示している。
【００１５】
各実施形態に係る冷却系システムは、冷却水を用いてエンジン１の冷却を行うと共に、この冷却水と排気ガスとの間で熱交換を行うことによって排気熱を回収し、エンジン１の暖機やヒータの熱源に利用するシステムである。この場合、冷却水は、冷却水通路７ａ、７ｂ、７ｃを通過することによって、エンジン１の冷却及び暖機などを行う。冷却水通路７ａ上には排気熱回収器２が設けられており、冷却水通路７ｂ上にはラジエータ３が設けられており、冷却水通路７ｃ上には電動ＷＰ５が設けられている。なお、以下では、冷却水通路７ａ〜７ｃを区別しない場合には、単に冷却水通路７として用いるものとする。
【００１６】
エンジン（内燃機関）１は、供給される燃料と空気との混合気を燃焼させることによって動力を発生する装置である。例えば、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。更に、エンジン１には、冷却水の温度を検出する水温センサ６が設けられている。水温センサ６は、検出した温度に対応する検出信号Ｓ６をＥＣＵ１０に供給する。
【００１７】
排気熱回収器２は、エンジン１からの排気ガスが通過する排気通路（不図示）上に設けられている。排気熱回収器２は、内部に冷却水が通過し、この冷却水と排気ガスの間で熱交換を行うことによって、排気熱を回収する。
【００１８】
ラジエータ３では、その内部を通過する冷却水が外気によって冷却される。この場合、電動ファン（不図示）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。
【００１９】
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、冷却水の温度が高温となったときに開弁する。この場合、サーモスタット４を介して冷却水通路７ｂと冷却水通路７ｃとが接続され、冷却水はラジエータ３を通過することとなる。これにより、冷却水が冷却され、エンジン１のオーバーヒートが抑制される。これに対して、冷却水の温度が比較的低温である場合には、サーモスタット４は閉弁している。この場合には、冷却水はラジエータ３を通過しない。これにより、冷却水の温度低下が抑制されるため、エンジン１のオーバークールが抑制される。
【００２０】
電動ＷＰ５は、電動式のモータとインペラとを備えて構成される。具体的には、電動ＷＰ５では、インペラがモータの軸に取り付けられており、モータが回転することによりインペラが回転する。このインペラの回転により、冷却水は押し出されて冷却水通路７内を循環する。なお、以下において「モータ」という場合は、電動ＷＰ５のモータのことを指すものとする。
【００２１】
電動ＷＰ５は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路を有し、ＥＣＵ１０から供給される制御信号Ｓ５によってデューティ制御される。ＥＣＵ１０は、電動ＷＰ５のモータにかける駆動デューティを大きくすることで、モータの回転数を大きくすることができ、モータの軸に与えるトルクを大きくすることができる。一方、ＥＣＵ１０は、電動ＷＰ５のモータにかける駆動デューティを小さくすることで、モータの回転数を小さくすることができ、モータの軸に与えるトルクを小さくすることができる。
【００２２】
水温センサ６は、エンジン１を冷却する冷却水の温度を検出する。水温センサ６は、検出信号Ｓ６をＥＣＵ１０に供給する。以後、水温センサ６が検出した冷却水の温度を「検出水温」と呼ぶ。
【００２３】
ＥＣＵ１０は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などを備える。ＥＣＵ１０は、図示しない各種のセンサの出力値に基づきエンジン１の出力（エンジン出力）を推定する。例えば、ＥＣＵ１０は、図示しないクランクシャフト等に設けられたトルクセンサの検出値と、図示しないエンジン回転数を検出するセンサの検出値とに基づきエンジン出力を算出する。そして、ＥＣＵ１０は、エンジン出力や検出水温などに基づいて、電動ＷＰ５の制御を実行する。従って、ＥＣＵ１０は、本発明における第１及び第２のポンプ制御手段及び基準値決定手段として機能する。以下では、電動ＷＰ５の具体的な制御方法について説明する。
【００２４】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態に係る電動ＷＰ５の制御装置について述べる。第１実施形態において、ＥＣＵ１０は、予めメモリに保持したエンジン出力と検出水温とのマップを参照して電動ＷＰ５の駆動制御を行う。これにより、ＥＣＵ１０は、エンジン１の暖機を促進しつつ、冷却水の沸騰等を防ぐ。
【００２５】
まず、ＥＣＵ１０が電動ＷＰ５の駆動判定に用いるエンジン出力と検出水温とのマップについて図２を用いて説明する。図２は、電動ＷＰ５の駆動判定基準を示すエンジン出力と検出水温とのマップの一例である。図２では、エンジン出力と検出水温とが座標軸に設定されている。さらに、図２には、電動ＷＰ５を駆動するか否かを判定するための境界線７０がある。
【００２６】
停止許可領域９０は、座標軸と境界線７０とに囲まれた部分であり、電動ＷＰ５の停止が許可されている、即ち電動ＷＰ５を駆動しなくても冷却水の沸騰の恐れがないエンジン出力と検出水温との組を示す。一方、停止禁止領域９１は、停止許可領域９０以外の部分であり、冷却水の沸騰を防ぐために電動ＷＰ５を駆動する必要があるエンジン出力と検出水温との組を示す。
【００２７】
次に、境界線７０について詳細する。検出水温が低温（例えば−１０度）である温度ｔｈｗ１以下の場合、境界線７０が示すエンジン出力は、高出力（例えば３０ｋＷ）である出力ｐｅ１をとる。そして、検出水温が温度ｔｈｗ１から温度ｔｈｗ１より高い水温（例えば、９０度）である温度ｔｈｗ２へ推移すると、境界線７０が示すエンジン出力は、出力ｐｅ１から出力ｐｅ１より低出力な出力ｐｅ２（例えば、１５ｋＷ）へ推移する。そして、検出水温が温度ｔｈｗ２より高いとき、全ての検出水温とエンジン出力との組が停止禁止領域９１に属するように境界線７０は仕切られる。従って、温度ｔｈｗ２は、例えば冷却水が十分暖機されたと判断される温度に設定される。
【００２８】
このように、図２では、検出水温が高いほど、電動ＷＰ５の駆動判定基準となるエンジン出力の基準値（以後、単に「出力基準値」と呼ぶ。）は低く設定される。これについて説明する。水温センサ６部分での冷却水の水温、即ち検出水温が低温の場合、エンジンヘッド等の高温部分で局所的に冷却水の沸騰が生じる可能性等は低い。即ち、検出水温が低温の場合、エンジン出力がある程度高めであっても冷却水はエンジン１の発熱を吸収可能である。よって、検出水温が低温なほどＥＣＵ１０は出力基準値を高く設定する。言い換えると、検出水温が高い場合、冷却水はエンジン１の発熱を吸収することにより、特にエンジン１の高温部分で沸騰する可能性が高くなる。従って、検出水温が高温の場合、ＥＣＵ１０は出力基準値を低く設定する。なお、検出温度が温度ｔｈｗ２より高温のとき、ＥＣＵ１０は、冷却水が十分に暖機されたと判断し、エンジン出力によらず電動ＷＰ５を駆動すべきと判断する。
【００２９】
次に、図２を用いたＥＣＵ１０の電動ＷＰ５の制御について具体的に説明する。まず、ＥＣＵ１０は、水温センサ６から検出水温を取得するとともに各種のセンサから現在のエンジン出力を取得する。その後、ＥＣＵ１０は、取得した検出水温に対応する出力基準値を抽出し、取得したエンジン出力と比較する。言い換えると、ＥＣＵ１０は、取得したエンジン出力と検出水温との組が停止許可領域９０または停止禁止領域９１のいずれに属するのか判断する。そして、取得したエンジン出力が出力基準値以上の場合、即ち、取得したエンジン出力と検出水温との組が停止禁止領域９１に属する場合、ＥＣＵ１０は、電動ＷＰ５を駆動させる。このとき、ＥＣＵ１０は、サーモスタット４も開弁することが好ましい。これにより、ＥＣＵ１０は、冷却水の局所的な沸騰を防ぐ。一方、取得したエンジン出力が出力基準値より小さい場合、即ち、取得したエンジン出力と検出水温との組が停止許可領域９０に属する場合、ＥＣＵ１０は、電動ＷＰ５を停止する。これにより、ＥＣＵ１０は、エンジン１の暖機を促進させるとともに、エネルギー消費を低減させる。
【００３０】
次に、本実施形態の効果について補足する。図３は、電動ＷＰ５を継続して停止した場合におけるエンジン出力と冷却水の水温との変化のグラフを示す。具体的には、図３（ａ）は、時間経過に伴うエンジン出力の変化のグラフの一例を示し、図３（ｂ）は、時間経過に伴う冷却水の水温の変化のグラフの一例を示す。図３（ｂ）において、グラフ８１は、冷却水路７上での冷却水の最高温度のグラフであり、グラフ８２は、水温センサ６部分での冷却水の温度、即ち検出水温のグラフである。
【００３１】
以下、図３（ａ）及び図３（ｂ）について具体的に説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、エンジン出力が比較的低出力な出力ｐｅＬである時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間では、冷却水の最高温度と検出水温はいずれも沸点よりも低温を維持する。そして、エンジン出力が高出力な出力ｐｅＨに上昇した時刻ｔ１以降では、冷却水の最高温度と検出水温はともに所定の遅れ時間をもって上昇する。特に、冷却水の最高温度はエンジン出力の影響を受けて、即ちエンジン１の発熱に起因して検出水温よりも高温になる。そして、時刻ｔ１より所定時間経過後の時刻ｔ２において、冷却水の最高温度は、検出水温よりも早く沸点に達する。
【００３２】
このように、冷却水の最高温度は、エンジン出力が高くエンジン１の発熱が大きい場合には、検出水温よりも高温になる。従って、本実施形態において、ＥＣＵ１０は、検出水温に加えエンジン出力に基づき、事前に作成したマップを用いて電動ＷＰ５の駆動制御を行うことで、冷却水の最高温度が沸点に達するのを防ぐことができる。
【００３３】
なお、図２に示すマップは、例えば実験を行うことにより事前に作成される。一例では、電動ＷＰ５を停止した上で、検出水温とエンジン出力との異なる複数の組み合わせの状態（環境）を意図的に生成する。そして、各検出水温とエンジン出力との組においてエンジンヘッドの部分などの水温センサ６の部分以外で冷却水の沸騰が発生するか否かを判定し、その結果を記録する。そして、冷却水の沸騰が発生したエンジン出力と検出水温との組を停止禁止領域９１に設定し、冷却水の沸騰が発生しなかったエンジン出力と検出水温との組を停止許可領域９０に設定する。
【００３４】
また、上述のマップ作成において、エンジンヘッドの部分などの水温センサ６の部分以外で冷却水の沸騰が発生するか否かを考慮するのに加え、エンジン１の燃焼室壁温が所定の基準値以下であるか否か、及びノックが所定回数以下か否かを考慮してもよい。即ち、冷却水の沸騰の恐れがない場合であっても、燃焼室壁温が所定の基準値以上となるエンジン出力と検出温度との組は、停止禁止領域９１に指定する。一般に、エンジン１の燃焼室壁温が所定の基準以上である場合、エンジン１内の燃焼圧力上昇が早くなり、ノックの回数が多くなる。従って、エンジン１の燃焼室壁温が所定の基準値より高い場合、またはノックが所定回数より大きい場合、ＥＣＵ１０は、サーモスタット４を開弁した上で電動ＷＰ５を駆動させることで冷却水を冷却し、エンジン１の燃焼室壁温を下げる。
【００３５】
（変形例）
なお、上述の実施形態では、ＥＣＵ１０は、エンジン出力に基づき電動ＷＰ５の駆動制御を実行していたが、エンジン出力に代えてエンジン１の熱発生量を推定可能なパラメータを用いてもよい。例えば、ＥＣＵ１０は、エンジン出力に代えて単位時間あたりの消費燃料量（燃料噴射量）やエンジン１の吸気量に基づき電動ＷＰ５の駆動制御を実行してもよい。この場合、エンジン出力の代わりに用いるパラメータと検出水温とのマップを事前に作成する。そして、ＥＣＵ１０は、上述のパラメータと検出水温とを各種のセンサから取得し、このマップに基づき電動ＷＰ５の駆動制御を行う。これによっても、ＥＣＵ１０は冷却水が沸騰する可能性があるか否かを推定することができる。なお、この変形例は以後の実施形態においても適用可能である。
【００３６】
［第２実施形態］
第１実施形態では、ＥＣＵ１０は、電動ＷＰ５の駆動判定基準となるエンジン出力と検出水温とのマップを参照し、エンジン出力が出力基準値より大きいか否かに基づき電動ＷＰ５を制御した。これに加え、第２実施形態では、ＥＣＵ１０は、過去のエンジン出力についても考慮して電動ＷＰ５の駆動制御を行う。即ち、ＥＣＵ１０は、瞬間的なエンジン出力と、一定期間内のエンジン出力を考慮した値と、の両方に対しそれぞれ基準値を設ける。これにより、エンジン出力が瞬間的または一時的な上昇（以後、「パルス的な上昇」とも呼ぶ。）をした場合、及びエンジン出力が継続的に高出力になる場合の両方の場合において、ＥＣＵ１０は適切に電動ＷＰ５を駆動する。
【００３７】
まず、第２実施形態においてＥＣＵ１０が電動ＷＰ５の駆動判定に用いるエンジン出力と検出水温とのマップについて説明する。
【００３８】
図４は、電動ＷＰ５の駆動判定基準を示すエンジン出力と検出水温とのマップの一例である。図４では、第１実施形態と同様に、エンジン出力と検出水温とが座標軸に設定されている。さらに、図４には、電動ＷＰ５の駆動判定基準となる境界線７０ａ、７０ｂが記されている。
【００３９】
境界線７０ａは、過去のエンジン出力の平均値（以後、単に「平均エンジン出力」と呼ぶ。）に対する出力基準値を結んだ線である。平均エンジン出力は、例えば５秒前までのエンジン出力の平均値に設定される。境界線７０ａは、検出水温が水温ｔｈｗ１以下では比較的高出力な出力ｐｅ１ａをとり、検出水温が水温ｔｈｗ１から水温ｔｈｗ２に上がるに従い、対応するエンジン出力が出力ｐｅ１ａから出力ｐｅ１ａより低出力な出力ｐｅ２ａへ下がる。停止許可領域９０ａは、座標軸と境界線７０ａとに囲まれた部分であり、電動ＷＰ５の駆動停止可能な平均エンジン出力と検出水温との組を表す。また、停止許可領域９０ａは、後述する停止許可領域９０ｂに包含されている。従って、停止許可領域９０ｂのうち停止許可領域９０ａに属しない停止許可領域９０ｂｘ、または、停止許可領域９０ｂ以外の停止禁止領域９１は、電動ＷＰ５を駆動すべきと判断される平均エンジン出力と検出水温との組を表す。
【００４０】
境界線７０ｂは、瞬間的なエンジン出力（以後、「瞬間エンジン出力」と呼ぶ。）、即ち過去のエンジン出力が加味されていないエンジン出力に対する出力基準値を結んだ線である。境界線７０ｂは、検出水温が水温ｔｈｗ１以下では出力ｐｅ１ｂをとり、検出水温が水温ｔｈｗ１から水温ｔｈｗ２に上がるに従い、対応するエンジン出力が出力ｐｅ１ｂから出力ｐｅ２ｂへ下がる。なお、出力ｐｅ１ｂは出力ｐｅ１ａより大きく、出力ｐｅ２ｂは出力ｐｅ２ａよりも大きく、出力ｐｅ１ｂより小さい。停止許可領域９０ｂは、座標軸と境界線７０ｂとに囲まれた部分であり、電動ＷＰ５の駆動停止可能な瞬間エンジン出力と検出水温との組を表す。停止許可領域９０ｂ以外の部分である停止禁止領域９１は、電動ＷＰ５を駆動すべきと判断される瞬間エンジン出力と検出水温との組を表す。
【００４１】
次に、図４に示すマップを用いた電動ＷＰ５の制御方法の一例について説明する。まず、ＥＣＵ１０は、所定の間隔で水温センサ６から検出水温を取得するとともに各種のセンサから現在のエンジン出力を取得する。また、ＥＣＵ１０は、エンジン出力をメモリに保存するとともに、所定時間前から現在までに推定したエンジン出力の平均値を算出する。上述の所定時間は、例えば、エンジン出力が上昇してから冷却水の水温が実際に上昇するまでの時間に定められる。以後、この所定時間を以後、「第１の時間」と呼ぶ。なお、第１の時間は、例えば実験等により計測される。
【００４２】
そして、ＥＣＵ１０は、図４に示すマップを用いて、平均エンジン出力の出力基準値（以後、「第１の基準値」と呼ぶ。）と、検出水温から瞬間エンジン出力の出力基準値（以後、「第２の基準値」と呼ぶ。）とを特定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、取得した検出水温に対応する境界線７０ａのエンジン出力を第１の基準値に定め、取得した検出水温に対応する境界線７０ｂのエンジン出力を第２の基準値に定める。次に、ＥＣＵ１０は、平均エンジン出力と第１の基準値を比較するとともに、瞬間エンジン出力と第２の基準値を比較する。そして、平均エンジン出力が第１の基準値以上の場合、または瞬間エンジン出力が第２の基準値以上の場合、ＥＣＵ１０は、冷却水の沸騰を防ぐため、電動ＷＰ５を駆動させる。一方、平均エンジン出力が第１の基準値以下で、かつ瞬間エンジン出力が第２の基準値以下の場合、ＥＣＵ１０は、冷却水の沸騰の恐れはないと判断し、電動ＷＰ５の停止を許可する。
【００４３】
次に、本実施形態での効果について、図５を用いて補足する。図５（ａ）は、電動ＷＰ５中にエンジン出力のパルス的な上昇が発生した場合の、エンジン出力の時間経過に対する変化のグラフを示し、図５（ｂ）は、冷却水の水温の時間経過に対する変化のグラフを示す。
【００４４】
図５（ａ）において、エンジン出力は、時刻ｔ１までは低出力な出力ｐｅＬを維持し、時刻ｔ１から所定時間経過後の時刻ｔ１ｘまでの期間Ａでは、出力ｐｅＬより高出力な出力ｐｅＨを維持し、時刻ｔ１ｘ以後は再び出力ｐｅＬを維持する。従って、図５（ａ）において、エンジン出力は、一時的に上昇している。これに対し、図５（ｂ）において、グラフ８１に示される冷却水の最高温度は、時刻ｔ１から所定時間遅れてエンジン１から発生する熱の影響を受けて上昇する。しかし、期間Ａが短いため、冷却水の最高温度は、所定時間経過後の時刻ｔ２において、沸点に達する程上昇しない。即ち、冷却水の最高温度は、期間Ａでのエンジン出力に起因して時刻ｔ１から所定時間経過後の時刻ｔ１ｙまで上昇するものの、沸点には達しない。一方、図２に示すように、エンジン出力が、時刻ｔ１以後、継続的に高出力ｐｅＨを維持した場合、時刻ｔ２において、冷却水の最高温度が沸点に達する。以後、図２に示すように、エンジン出力が継続して高出力の状態になることを「エンジン出力がステップ的に上昇する」と表現する。
【００４５】
このように、エンジン出力が高出力ｐｅＨになった場合であっても、その後継続的に高出力ｐｅＨを維持した場合と、高出力ｐｅＨが一時的であった場合とでは、エンジン１の発熱が冷却水の水温に与える影響は異なる。具体的には、エンジン出力がパルス的に上昇した場合は、エンジン出力が継続的に高出力になる場合に比べ、冷却水の水温が上昇しない。従って、本実施形態では、瞬間エンジン出力に加え、平均エンジン出力のように一定時間内におけるエンジン出力も考慮して冷却水が沸騰する可能性があるか否かを判定することで、ＥＣＵ１０は、不要な電動ＷＰ５の駆動を防ぐことができる。従って、ＥＣＵ１０は、エンジン１の暖機を促進することができる。
【００４６】
（変形例）
上述の第２実施形態では、ＥＣＵ１０は、第１の時間における平均エンジン出力に閾値（第１の基準値）を設けて電動ＷＰ５の駆動を制御していた。一方、ＥＣＵ１０は、平均エンジン出力に代えて、第１の時間幅以上継続して瞬間エンジン出力が第１の基準値以上であるか否かに基づき電動ＷＰ５の駆動制御を行ってもよい。これによっても、ＥＣＵ１０は、過去のエンジン出力を考慮し、適切に電動ＷＰ５を駆動する。
【００４７】
この変形例におけるＥＣＵ１０の制御方法の一例を以下に説明する。ＥＣＵ１０は、瞬間エンジン出力が第１の基準値以上か否か判断するとともに、瞬間エンジン出力が第２の基準値以上か否かを判断する。このとき、第１の基準値は、第２の基準値よりも小さく設定される。そして、瞬間エンジン出力が第２の基準値以上になった場合、ＥＣＵ１０は、電動ＷＰ５を駆動する。一方、瞬間エンジン出力が第２の基準値未満で第１の基準値以上の場合、ＥＣＵ１０は、第１の時間幅以上にわたって、瞬間エンジン出力が第１の基準値以上を維持するか否か判断する。この場合、第１の時間は、例えば、瞬間エンジン出力が第１の基準値以上を継続した場合に、冷却水が沸騰する可能性が生じるような時間に予め実験等により定められる。そして、瞬間エンジン出力が第１の基準値以上を第１の時間幅以上継続した場合、ＥＣＵ１０は、電動ＷＰ５を駆動する。言い換えると、ＥＣＵ１０は、エンジン出力が第１の基準値以上である時間が、第１の時間幅未満であると予想される場合に、エンジン出力を第２の基準値と比較している。そして、ＥＣＵ１０は、エンジン出力が第１の基準値以上である時間が第１の時間幅以上継続した場合、またはエンジン出力が第２の基準値以上である場合には電動ＷＰ５を駆動する。
【００４８】
この変形例によっても、ＥＣＵ１０は、図２に示すようにステップ的にエンジン出力が上昇した場合と、図５に示すように一時的にエンジン出力が上昇した場合とのいずれの場合も適切に電動ＷＰ５を駆動制御することができる。即ち、図３に示すようにエンジン出力がステップ的に上昇した場合では、出力ｐｅ１が第２の基準値未満で第１の基準値以上であれば、ＥＣＵ１０は、電動ＷＰ５を駆動するため、冷却水の沸騰を防ぐ。このとき、第１の時間は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間より短く設定される。一方、図５に示すようにエンジン出力が第１の時間より短い期間Ａでパルス的に上昇した場合、出力ｐｅＨが第２の基準値未満であれば、電動ＷＰ５を駆動しない。一方、出力ｐｅＨが第２の基準値以上の場合では、冷却水の沸騰のおそれがあると判断し、電動ＷＰ５を駆動する。
【００４９】
この他、ＥＣＵ１０は、第１の基準値を、現在から第１の時間前までにサンプリングしたエンジン出力の合計値に対する閾値としてもよい。また、ＥＣＵ１０は、第１の基準値を、エンジン出力の第１の時間幅における積分値に対する閾値としてもよい。その他、ＥＣＵ１０は、第１の基準値を、第１の時間幅におけるエンジン出力を考慮した値（パラメータ）に対する閾値としてもよい。この場合、ＥＣＵ１０は、例えば過去の第１の時間幅において収集したエンジン出力を考慮したパラメータを算出し、第１の基準値と比較する。これによっても、ＥＣＵ１０は、不要な電動ＷＰ５の駆動を防ぐことができる。
【００５０】
［第３実施形態］
上述の実施形態では、予め保持したマップを用いて、エンジン出力と、検出水温とに基づき、電動ＷＰ５を制御し、冷却水の沸騰やノック等を防いでいた。しかし、ノックの発生は、エンジン出力及び検出水温の他にも、エンジン１の吸気温や大気圧、燃料の種類等によっても影響を受ける。従って本実施形態では、ＥＣＵ１０は、さらにノックセンサ等によりノックの程度を把握し、ノックの程度が大きい場合には、電動ＷＰ５を駆動させる。これにより、ＥＣＵ１０は、冷却水の沸騰を抑制するとともに、ノックを抑制する。
【００５１】
第３実施形態における冷却系システムの構成について説明する。図１において、冷却系システムは、エンジン１に対し図示しないノックセンサが設置される。ノックセンサは、例えばエンジン１の図示しないシリンダブロック表面の振動のレベル（ノック強度）や振動の回数（ノック頻度）を検出する共振式のセンサである。ノックセンサは、ＥＣＵ１０と電気的に接続し、検出したノック強度やノック頻度に関する検出信号をＥＣＵ１０へ送信する。
【００５２】
次に、第３実施形態におけるＥＣＵ１０の制御について説明する。ＥＣＵ１０は、エンジン出力と検出水温を取得するとともに、所定の周期ごとにノックセンサからの検出信号を受信する。そして、ＥＣＵ１０は、第１及び第２実施形態と同様にエンジン出力と検出水温とに基づき電動ＷＰ５の駆動判定を行うとともに、ノックセンサの検出値が所定値以内か否か判定する。例えば、ＥＣＵ１０は、検出したノック強度が所定値以下か否か、及び／又はノック頻度が所定回数以下か否かについて判定する。上述の所定値や所定回数は、例えば、ノックを回避するために点火遅角する必要がない値の上限値に実験等により設定される。そして、ＥＣＵ１０は、ノックセンサの検出値が所定値より大きい場合、ノックを抑制するため、エンジン出力と検出水温との値によらず電動ＷＰ５を駆動する。これにより、ＥＣＵ１０は、ノックを抑制するための点火遅角を行うのを防ぐことができる。従って、ＥＣＵ１０は、点火遅角による燃費の悪化を抑制することができる。
【００５３】
（処理フロー）
次に、図６に示すフローチャートを用いて第３実施形態におけるＥＣＵ１０の処理の流れについて説明する。図６に示すフローチャートの処理は、ＥＣＵ１０により所定の周期に従い繰り返し実行される。
【００５４】
まず、ＥＣＵ１０は、水温、エンジン出力及びノックを検出する（ステップＳ１）。具体的には、ＥＣＵ１０は、水温センサ６から冷却水の水温を検出し、図示しない各種のセンサからエンジン出力を推定し、かつノックセンサからノック強度やノック頻度などを取得する。
【００５５】
次に、ＥＣＵ１０は、検出水温とエンジン出力とのマップによる電動ＷＰ５の停止が許可されているか否か判定する（ステップＳ２）。具体的には、ＥＣＵ１０は、図２または図４に示すような検出水温とエンジン出力とのマップを参照し、ステップＳ１で取得した検出水温とエンジン出力との値の組から電動ＷＰ５の停止が許可されているか否か、即ち電動ＷＰ５を駆動すべきか否かを判断する。
【００５６】
そして、検出水温とエンジン出力とのマップによる電動ＷＰ５の停止が許可されていないと判断した場合（ステップＳ２；Ｎｏ）、ＥＣＵ１０は、電動ＷＰ５の停止を禁止する（ステップＳ３）。即ち、ＥＣＵ１０は、この場合、冷却水がエンジン１のエンジンヘッド部分等で沸騰する可能性、またはノックが発生する可能性等があると判断し、ノックセンサの検出値に拘わらず電動ＷＰ５の停止禁止を行う。即ち、ＥＣＵ１０は、電動ＷＰ５を駆動させる。
【００５７】
一方、検出水温とエンジン出力とのマップによる電動ＷＰ５の停止が許可されていると判断した場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０は、次にノックの検出値が所定値以下か否か判定する（ステップＳ４）。例えば、ＥＣＵ１０は、ノックの頻度が所定回数以上であるか否か、及びノック強度が所定値以上であるか否か判定する。
【００５８】
そして、ノックの検出値が所定値以下の場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０は、電動ＷＰ５の停止を許可する（ステップＳ５）。即ち、この場合、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１で検出した水温、エンジン出力、及びノックセンサの検出値に基づき、冷却水の沸騰する恐れがなく、エンジン１の燃焼室壁温が所定値以上であり、かつノックの程度が所定値以下であると判断し、電動ＷＰ５を停止する。これにより、ＥＣＵ１０は、エンジン１の暖機を促進することができる。
【００５９】
一方、ノックの検出値が所定値より大きい場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、ＥＣＵ１０は、電動ＷＰ５の停止を禁止する（ステップＳ３）。即ち、ＥＣＵ１０は、電動ＷＰ５を駆動させる。これにより、ノックを抑制することができる。即ち、ＥＣＵ１０は、点火遅角による燃費の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】各実施形態に係る冷却系システムの概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態において電動ＷＰの駆動判定に用いるエンジン出力と検出水温とのマップの一例を示す図である。
【図３】電動ＷＰが停止状態にある場合のエンジン出力及び水温の時間変化のグラフの一例を示す図である。
【図４】第２実施形態において電動ＷＰの駆動判定に用いるエンジン出力と検出水温とのマップの一例を示す図である。
【図５】電動ＷＰが停止状態かつパルス的なエンジン出力の上昇があった場合のエンジン出力及び水温の時間変化のグラフの一例を示す図である。
【図６】第３実施形態に係る処理手順の一例を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１  エンジン（内燃機関）
２  排気熱回収器
３  ラジエータ
４  サーモスタット
５  電動ＷＰ
６  水温センサ
７  冷却水路
１０  ＥＣＵ
【図１】
2010096020.tif 000003
【図２】
2010096020.tif 000004
【図３】
2010096020.tif 000005
【図４】
2010096020.tif 000006
【図５】
2010096020.tif 000007
【図６】
2010096020.tif 000008