(57)【要約】【課題】目標水温に対する実水温の追従性が高く、かつ安定しており、電動の冷却装置を駆動して目標水温に実水温を一致させる冷却制御を容易に実現する冷却制御装置を提供する。【解決手段】冷却制御装置は、エンジン運転状態に基づいて目標水温を設定し（Ｓ４００）、目標水温と実水温との偏差に基づいたＦ／Ｂ制御と、エンジン熱量に基づいたＦ／Ｆ制御とにより目標放熱効率を設定する（Ｓ４０２）。冷却制御装置は、目標放熱効率と放熱モデルとからラジエータファンのファン駆動率を取得し（Ｓ４０４）、目標放熱効率とファン駆動率とに基づき、放熱モデルから、冷却水流量率であるポンプ駆動率×サーモスタット開弁率を取得する（Ｓ４０６）。冷却制御装置は、エンジン回転数と水温とによる適合マップに基づいて、冷却水流量率からウォーターポンプの駆動率とサーモスタットの開弁率とを設定する（Ｓ４０８）。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（２）を冷却する複数の冷却装置のうち電動の冷却装置（３０、３２、３４）を制御する冷却制御装置（２０）であって、
エンジン運転状態に基づいてエンジンの目標水温を設定する水温設定手段（２２、Ｓ４００）と、
エンジン熱量としてエンジンの発熱量を取得する熱量取得手段（２４、１１０）と、
前記熱量取得手段が取得する前記エンジン熱量に基づいて、エンジンの実水温を前記目標水温に一致させるためのエンジンの目標放熱効率を設定する放熱効率手段（２４、１００、１０２、１１０、Ｓ４０２）と、
前記放熱効率手段が設定する前記目標放熱効率を達成するための前記電動の冷却装置による冷却量を放熱モデルから取得し、前記冷却量に基づいて前記電動の冷却装置を制御する制御手段（２４、１２０、Ｓ４０４、Ｓ４０６、Ｓ４０８）と、
を備えることを特徴とする冷却制御装置。
【請求項２】
前記複数の冷却装置は、ラジエータの冷却水を循環させるウォーターポンプ（３２）および冷却水の流量を制御する流量制御弁（３４）の少なくともいずれか一つと、前記ラジエータに送風するラジエータファン（３０）とであることを特徴とする請求項１に記載の冷却制御装置。
【請求項３】
前記複数の冷却装置は、前記ラジエータファンと前記ウォーターポンプと前記流量制御弁とであり、前記ウォーターポンプおよび前記流量制御弁の少なくともいずれか一方は電動であり、
前記制御手段は、前記ラジエータファンによる冷却量と前記目標放熱効率に基づいて、前記ウォーターポンプおよび前記流量制御弁による冷却量を前記放熱モデルから取得する、
ことを特徴とする請求項２に記載の冷却制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、エンジン回転数とエンジンの水温とによる適合マップから、前記ウォーターポンプおよび前記流量制御弁のうち前記電動の冷却装置による冷却量を取得することを特徴とする請求項３に記載の冷却制御装置。
【請求項５】
前記水温設定手段は、エンジンの出力とエンジンの油温と前記冷却水による暖房状態との少なくともいずれか一つと、エンジンの水温とに基づいて前記目標水温を設定することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
【請求項６】
前記水温設定手段は、エンジンの水温とエンジンの油温とによる適合マップから前記目標水温を設定することを特徴とする請求項５に記載の冷却制御装置。
【請求項７】
前記水温設定手段は、エンジン停止中も前記目標水温を設定することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
【請求項８】
前記熱量取得手段は、前記発熱量に加えてエンジンの運転環境に応じたエンジンの放熱量を前記エンジン熱量として取得することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
【請求項９】
前記放熱効率手段は、前記目標水温と前記実水温との偏差に基づいたフィードバック制御と、前記エンジン熱量に基づいたフィードフォワード制御とにより前記目標放熱効率を設定することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
【請求項１０】
前記フィードバック制御は、比例制御と積分制御とにより実行されることを特徴とする請求項９に記載の冷却制御装置。
【請求項１１】
前記熱量取得手段は、エンジン回転数と吸気率と点火効率と空燃比とを用いた熱効率を算出する多項式と、なまし用のフィルタとからエンジンの発熱量を取得することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、ラジエータの風量と冷却水の流量とに基づく熱伝達方程式を前記放熱モデルとして使用することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、ラジエータの風量と冷却水の流量とによる適合マップを前記放熱モデルとして使用することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記目標放熱効率の減少時よりも増加時の方が大きく設定されている前記目標放熱効率の閾値を少なくとも一つ設定し、前記閾値に基づいて前記電動の冷却装置として電動のラジエータファンによる冷却量を設定することを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを冷却する複数の冷却装置のうち電動の冷却装置を制御する冷却制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されたエンジンの効率を向上させるため、エンジン運転状態に応じてエンジンの冷却水の水温を制御することが行われている。例えば、エンジンが低負荷運転時には、水温を高くすることにより摩擦による損失を低減して燃費を向上させる。エンジンが負荷運転時には、水温を低くすることによりエンジンのノッキングを抑制する。
【０００３】
冷却水の水温は、ラジエータファン、冷却水を循環させるウォーターポンプ、冷却水の流量を制御する流量制御弁としてのサーモスタット等の冷却装置により調整される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
機械式のラジエータファンおよびウォーターポンプ、温度に応じて圧縮および膨張する感熱式のサーモスタットの場合には、エンジン回転数および水温により冷却量が決定される。これに対し、ラジエータファンとウォーターポンプとサーモスタットとのいずれかが電動であれば、電動の冷却装置を駆動して冷却量を制御することにより、エンジンの実水温を目標水温に調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９６０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実水温を目標水温に調整する場合、例えば、目標水温と実水温との偏差に基づいて電動の冷却装置の駆動をフィードバック制御することが考えられる。
しかしながら、電動の冷却装置の駆動を制御しても実水温の応答性は低いので、アイドリング状態から急加速する場合など、エンジンの運転状態が急激に変化する場合、目標水温と実水温との偏差に基づくフィードバック制御では、目標水温に対する実水温の追従性が低い。さらに、実水温が目標水温に近づくときのオーバーシュート、アンダーシュートが大きくなりやすい。
【０００７】
また、目標水温と実水温との偏差に基づいて個々の電動の冷却装置に対してフィードバック制御を行うと、冷却装置に対する制御が干渉するために実水温が目標水温に収束するときにハンチングするおそれがある。
【０００８】
エンジンの運転状態に応じて細かくフィードバック制御のゲインを設定すれば上記の問題を低減できるかも知れないが、多大な適合工数を要するという問題が生じる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、目標水温に対する実水温の追従性が高く、かつ安定しており、電動の冷却装置を駆動して目標水温に実水温を一致させる冷却制御を容易に実現する冷却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】
【０００９】
本発明の冷却制御装置は、エンジンを冷却する複数の冷却装置のうち電動の冷却装置を制御する。水温設定手段はエンジン運転状態に基づいてエンジンの目標水温を設定し、発熱量取得手段はエンジン熱量としてエンジンの発熱量を取得する。放熱効率手段は、熱量取得手段が取得するエンジン熱量に基づいて、エンジンの実水温を目標水温に一致させるためのエンジンの目標放熱効率を設定し、制御手段は、放熱効率手段が設定する目標放熱効率を達成するための電動の冷却装置による冷却量を放熱モデルから取得し、取得した冷却量に基づいて電動の冷却装置を制御する。
【００１０】
放熱効率とは、例えば冷却装置によりエンジンが最大の冷却性能を発揮している状態を１００％と定義したものである。
エンジンの発熱量はエンジンの運転状態に応じて変化し、エンジンの実水温はエンジンの発熱量に応じて遅れて変化するので、実水温を目標水温に一致させるためのエンジンの目標放熱効率を、エンジンの発熱量に基づいて実水温の変化を考慮して適切に設定することができる。
【００１１】
これにより、目標放熱効率を達成するための電動の冷却装置による冷却量を、実水温の変化を考慮して適切に設定することができる。したがって、目標水温に対する実水温の追従性が高く、かつ安定する。
【００１２】
また、実水温を目標水温に一致させるためにエンジンの目標放熱効率という共通の指標を設定し、目標放熱効率を達成するための電動の冷却装置による冷却量を放熱モデルから取得するので、電動の冷却装置を制御して目標水温に実水温を一致させる冷却制御を容易に実現できる。
【００１３】
尚、機械式のラジエータファンおよびウォーターポンプのようにエンジン回転数によって冷却量が決定されるか、感熱式のサーモスタットのように水温により冷却量が決定される冷却装置が一部使用されている場合は、エンジン回転数または水温等によって決定される冷却装置による冷却量と組み合わせて、電動の冷却装置による冷却量を取得すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態による冷却制御システムを示すブロック図。
【図２】冷却制御部のソフトウェア構成を示すブロック図。
【図３】目標放熱効率とラジエータファンの駆動率との関係を示す特性図。
【図４】目標放熱効率と冷却水流量率との関係を示す特性図。
【図５】冷却制御処理を示すフローチャート。
【図６】冷却制御を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（冷却制御システム）
図１に、ガソリンエンジン（以下、単に「エンジン」とも言う。）２を冷却する本実施形態の冷却制御システム１０を示す。冷却制御システム１０は、エンジンＥＣＵ（以下、単に「ＥＣＵ」とも言う。）２０、ラジエータファン３０、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）３２、サーモスタット３４、および水温センサ４０等を備えている。ラジエータファン３０とウォーターポンプ３２とサーモスタット３４とは電動の冷却装置である。
【００１６】
ＥＣＵ２０は、ラジエータファン３０とウォーターポンプ３２とサーモスタット３４とを制御してエンジン２の実水温を目標水温に調整する。
ＥＣＵ２０は、目標水温算出部２２とエンジン冷却制御部２４とを備えており、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等を備えるマイクロコンピュータにより主に構成されている。
【００１７】
目標水温算出部２２は、エンジン２の現在の実水温とエンジンの出力とエンジンの油温と冷却水による暖房状態等の水温パラメータに基づいて、エンジンの目標水温を適合マップ等に基づいて算出して設定する。目標水温を高めに設定すると、エンジンのフリクションロスを低減できるが、オーバーヒートも発生しやすくなる。そこで、目標水温算出部２２は、安全マージンを考慮した上で、前述した水温パラメータに基づいて目標水温を適切に設定する。
【００１８】
目標水温算出部２２は、エンジンの出力とエンジンの油温と冷却水による暖房状態との少なくともいずれか一つと実水温とに基づいて目標水温を設定してもよい。この場合、実水温に加えて少なくともエンジンの油温を水温パラメータとして目標水温を設定することにより、実水温に基づいてオーバーヒートにならない目標水温を設定できるとともに、油温に基づいてエンジン２のフリクションを低減する目標水温を設定できる。
【００１９】
また、アイドリングストップを実行する車両やハイブリッド車のように、内燃機関であるエンジン２が停止する頻度が高い車両においては、エンジン２が再始動するまでの停止中においても目標水温を設定して電動の冷却装置を駆動することにより、エンジン停止中に実水温が上昇してオーバーヒートすることを防止することが望ましい。また、車両のスタートスイッチをオフにしてエンジン２を停止させた後も目標水温を設定して冷却装置を駆動することにより、エンジン停止中のオーバーヒートを防止することが望ましい。
【００２０】
エンジン冷却制御部２４は、目標水温算出部２２が設定する目標水温と、水温センサ４０が検出するエンジン２の実水温と、エンジン回転数と、シリンダの吸気率と、点火時期に基づく点火効率と、空燃比等のエンジン運転状態、ならびに車速および外気温等のエンジン運転環境に基づいて、エンジン２の実水温を目標水温に一致させるための目標放熱効率を設定する。
【００２１】
エンジン２がディーゼルエンジンの場合、点火効率に代えて燃焼噴射時期から推定される着火時期に基づく着火効率を使用する。点火効率または着火効率は、最大の出力トルクに対する任意の点火時期または着火時期における出力トルクの比を表わしている。
【００２２】
エンジン冷却制御部２４は、設定した目標放熱効率を達成するためのラジエータファン３０とウォーターポンプ３２とサーモスタット３４とによる冷却量を放熱モデルから取得し、取得した冷却量に基づいて各冷却装置を制御する。
【００２３】
詳細には、図２に示すように、エンジン冷却制御部２４は、比例制御器１００および積分制御器１０２からならフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御と、エンジン熱量としてエンジン２の発熱量と放熱量とに基づくフィードフォワード（Ｆ／Ｆ）制御とにより、エンジン２の目標放熱効率を設定する。
【００２４】
尚、エンジン２の放熱量とは、冷却装置であるラジエータファン３０とウォーターポンプ３２とサーモスタット３４とが作動することによる放熱量ではなく、車速および外気温等のエンジン運転環境によって決定されるエンジン２の放熱量を表わしている。
【００２５】
エンジン２の放熱効率とは、ラジエータファン３０とウォーターポンプ３２とサーモスタット３４とで構成される冷却装置全体の冷却性能を０〜１００パーセントに正規化したものである。冷却装置を駆動してエンジン２が最大の冷却性能を発揮している状態を１００％として定義する。
【００２６】
放熱モデルは、ラジエータファン３０およびウォーターポンプ３２の駆動率と、サーモスタット３４の開弁率とを、それぞれ０〜１００％に正規化したものと放熱効率との相関を表わすモデルである。各冷却装置が最大の冷却量で作動している状態を、駆動率または開弁率が１００％と定義する。
【００２７】
実水温が目標水温よりも十分に低い場合にはエンジン２を冷却する必要がないので、エンジン冷却制御部２４は、目標放熱効率を０％に設定し、ラジエータファン３０とウォーターポンプ３２とサーモスタット３４とに対する駆動を停止してもよい。例えば、エンジン停止中において実水温が十分に低下した場合には、目標水温を実水温よりも十分に高い温度に設定することにより、目標放熱効率を０％に設定して冷却装置に対する駆動を停止することができる。
【００２８】
比例制御器１００と積分制御器１０２とは、目標水温と実水温との偏差に基づいて目標放熱効率をフィードバック制御する。積分制御器１０２をＦ／Ｂ制御に使用することにより、目標水温に実水温を安定して一致させることができる。
【００２９】
Ｆ／Ｆ制御器１１０は、エンジン回転数とエンジン２のシリンダ吸気率とからエンジン２の出力を決定し、点火効率と空燃比とから熱効率を決定する。そして、エンジン出力と熱効率とに基づいてエンジン２の発熱量を決定する。
【００３０】
例えば、Ｆ／Ｆ制御器１１０は、エンジン回転数とシリンダ吸気率と点火効率と空燃比とを用いた多項式により、エンジン２の発熱量を算出する。この場合、多項式による算出結果をフィルタによりなまし処理したものを発熱量とすることが、目標放熱効率の急激な変化を抑制できるので望ましい。
【００３１】
そして、Ｆ／Ｆ制御器１１０は、エンジン２の発熱量による適合マップと、エンジン２の放熱量による適合マップとから目標放熱効率をフィードフォワード制御する。
冷却制御器１２０は、比例制御器１００と積分制御器１０２とによるＦ／Ｂ制御と、Ｆ／Ｆ制御器１１０によるＦ／Ｆ制御とにより設定されたエンジン２に対する目標放熱効率を取得する。
【００３２】
そして、冷却制御器１２０は、実水温を目標水温に一致させるためのラジエータファン３０による風量に応じた冷却量、ならびにウォーターポンプ３２とサーモスタット３４とによる冷却水流量に応じた冷却量とを目標放熱効率に基づいて放熱モデルから取得し、取得した冷却量に基づいてラジエータファン３０とウォーターポンプ３２とサーモスタット３４とを駆動制御する。
【００３３】
ラジエータファン３０による風量は、ラジエータファン３０の駆動率により決定され、ウォーターポンプ３２およびサーモスタット３４による冷却量は、ウォーターポンプ３２の駆動率とサーモスタット３４の開弁率との積である冷却水流量率により決定される。
【００３４】
冷却制御器１２０は、ラジエータファン３０による冷却量、ならびにウォーターポンプ３２およびサーモスタット３４による冷却量と目標放熱効率との相関を表わす放熱モデルとして次式（１）に示す熱伝達方程式から、ファン駆動率と、ポンプ駆動率×サーモスタット開弁率とを取得する。式（１）において、ラジエータファンを「ファン」、ウォーターポンプを「ポンプ」と略称している。
【００３５】
目標放熱効率＝Ａ２×｛ファン駆動率×Ａ１×（ポンプ駆動率×サーモスタット開弁率）／１００｝／｛ファン駆動率＋Ａ１×（ポンプ駆動率×サーモスタット開弁率）／１００｝      ・・・（１）
式（１）においてＡ１、Ａ２は重み付け係数である。式（１）のファン駆動率によりラジエータを冷却する風量が決定され、ポンプ駆動率×サーモスタット開弁率が表わす冷却水流量率により冷却水流量が決定される。冷却水流量率は、ポンプ駆動率とサーモスタット開弁率とが両方１００％のときに１００％になる。
【００３６】
本実施形態では、ラジエータファン３０は、駆動電流の大きさによって冷却量である風量が制御されるのではなく、例えば複数のファンへの通電をオン、オフすることにより風量が切り換えられて風量が制御される構成とする。したがって、駆動率に応じた風量に制御するためにラジエータファン３０を頻繁にオン、オフすると、騒音およびリレースイッチの固着等の問題が発生する。
【００３７】
そこで、冷却制御器１２０は、各冷却装置を制御する場合、ラジエータファン３０の駆動率を最初に決定する。これにより、ラジエータファン３０の駆動率が頻繁に変化することを抑制する。
【００３８】
例えば、放熱モデルとして図３の適合マップに示すように、ラジエータファン３０の駆動率が駆動無し、低駆動、中駆動、高駆動の４つの駆動段階に設定されているものとすると、目標放熱効率に応じて、適合マップから駆動無し、低駆動、中駆動、高駆動の４段階のいずれかの駆動率が選択される。
【００３９】
低い駆動段階から高い駆動段階に上昇するときの閾値は、高い駆動段階から低い駆動段階に低下するときの閾値よりも大きな値に設定してヒステリシスを設けている。これにより、各段階の境界でラジエータファン３０の駆動段階が頻繁に切り換わってラジエータファン３０がオン、オフされることを防止している。
【００４０】
冷却制御器１２０は、目標放熱効率に基づき図３の適合マップからラジエータファン３０の駆動率を決定すると、式（１）から冷却水流量率であるポンプ駆動率×サーモスタット開弁率を取得する。
【００４１】
尚、ラジエータファンがエンジンにより回転駆動される機械式の場合には、エンジン回転数によってラジエータファンの駆動率が決定される。この場合、エンジン回転数が規格上の最大回転数のときにラジエータファンの駆動率は１００％になる。そして、エンジン回転数によって決定されるラジエータファンの駆動率を式（１）に代入することにより、ポンプ駆動率×サーモスタット開弁率が表わす冷却水流量率を取得できる。
【００４２】
冷却制御器１２０は、式（１）からではなく、例えば図４に示すように、ラジエータファン３０の駆動率の４段階に応じた冷却水流量率と目標放熱効率との相関を表わす適合マップを放熱モデルとして、ラジエータファン３０の４段階の駆動率と目標放熱効率とに対応する冷却水流量率を取得してもよい。図４において、相関２００が駆動無しに相当し、相関２０２が低駆動に相当し、相関２０４が中駆動に相当し、相関２０６が高駆動に相当する。
【００４３】
ラジエータファン３０を駆動しない場合、ファン駆動率が０％になり式（１）から冷却水流量率を算出できない。この場合には、図４の相関２００から冷却水流量率を取得すればよい。
【００４４】
そして、騒音と消費電力との観点から最適化を図るために、エンジン回転数と水温とによる適合マップに基づいて、式（１）または図４の適合マップから取得する冷却水流量率になるように、ウォーターポンプ３２の駆動率とサーモスタット３４の開弁率とを決定する。
【００４５】
ウォーターポンプ３２が機械式またはサーモスタット３４が感熱式のいずれかの場合、ウォーターポンプ３２が機械式であればエンジン回転数によってポンプ駆動率が決定され、サーモスタット３４が感熱式であれば水温によってサーモスタット開弁率が決定される。
【００４６】
この場合、エンジン回転数によって決定されるポンプ駆動率または水温によって決定されるサーモスタット開弁率と冷却水流量率とから、ウォーターポンプ３２またはサーモスタット３４のうち電動の冷却装置の方の駆動率または開弁率を決定すればよい。
【００４７】
（冷却制御処理）
ＥＣＵ２０が実行する冷却制御処理を図５および図６に基づいて説明する。図５において「Ｓ」はステップを表わしている。
【００４８】
ＥＣＵ２０は、エンジン運転状態に基づいて目標水温を設定する（Ｓ４００）。エンジン停止中に実水温が十分低下している場合には、図６に示すように目標水温を実水温に対して所定温度以上高い一定値に設定することにより、目標放熱効率が０％に設定される。これにより、ラジエータファン３０とウォーターポンプ３２とサーモスタット３４とに対する駆動を停止する。
【００４９】
エンジン２が始動され、エンジン２の発熱により実水温が上昇して目標水温に近づくと、ＥＣＵ２０は、目標水温と実水温との偏差に基づいたＦ／Ｂ制御と、エンジン熱量に基づいたＦ／Ｆ制御とにより目標放熱効率を設定し（Ｓ４０２）、目標放熱効率と放熱モデルとして図３の適合マップとからラジエータファン３０の駆動率を取得する（Ｓ４０４）。
【００５０】
ラジエータファン３０のファン駆動率を取得すると、ＥＣＵ２０は、目標放熱効率とファン駆動率とに基づき、放熱モデルとして式（１）または図４に示す適合マップから、冷却水流量率であるポンプ駆動率×サーモスタット開弁率を取得する（Ｓ４０６）。
【００５１】
そして、ＥＣＵ２０は、エンジン回転数と水温とによる適合マップに基づいて、冷却水流量率からウォーターポンプ３２の駆動率とサーモスタット３４の開弁率とを設定する（Ｓ４０８）。
【００５２】
図６に示すように、エンジン停止中の冷却制御処理においてＥＣＵ２０は、目標水温を実水温に対して十分に高い一定値に設定している。これにより、目標放熱効率は０％に設定され、ラジエータファン３０およびウォーターポンプ３２の駆動率ならびにサーモスタット３４の開弁率は０％に設定される。
【００５３】
尚、図６に示すタイムチャートでは、説明を簡潔にするために、ラジエータファン３０の駆動率を０％または１００％のいずれか、サーモスタット３４の開弁率を０％または１００％のいずれかに設定している。サーモスタット３４の開弁率は、ウォーターポンプ３２を駆動するときに１００％に設定され、ウォーターポンプ３２を駆動しないときに０％に設定される。
【００５４】
エンジン始動後の冷却制御処理においてＥＣＵ２０は、エンジン回転数を上昇させて暖機運転をするとともに、フリクションロスを低減するために目標水温を高い状態に保持している。そして、実水温が目標水温よりも所定温度以上低い間、目標放熱効率は０％に設定されるので、ラジエータファン３０およびウォーターポンプ３２の駆動率ならびにサーモスタット３４の開弁率は０％に設定される。
【００５５】
エンジン回転数の上昇によりエンジン２の発熱量が増加し、実水温が上昇して目標水温に近づくと、ＥＣＵ２０は、目標水温と実水温との偏差に基づくＦ／Ｂ制御と、エンジン熱量としてエンジン２の発熱量および放熱量に基づくＦ／Ｆ制御により目標放熱効率を設定する。
【００５６】
目標放熱効率が上昇して閾値２以上になっても閾値１より小さい間は、閾値１と閾値２とのヒステリシスによりラジエータファン３０の駆動率は０％に設定されるのでラジエータファン３０は駆動されない。
【００５７】
この場合、例えば図４に示す相関２００を使用して目標放熱効率から冷却水流量率を取得し、冷却水流量率からウォーターポンプ３２の駆動率とサーモスタット３４の開弁率とを設定する。前述したように、図６のタイムチャートでは、ウォーターポンプ３２を駆動するときにサーモスタット３４の開弁率を１００％に設定している。
【００５８】
エンジン２の発熱量が増加し実水温が上昇して目標水温に近づくときに、エンジン２の発熱量に基づくＦ／Ｆ制御により目標放熱効率が上昇してポンプ駆動率が上昇するので、実水温が上昇して目標水温よりも高くなったときのオーバーシュートを極力小さくすることができる。
【００５９】
実水温が上昇して暖機運転が終了すると、ＥＣＵ２０は、エンジン回転数を低下させ、目標水温を徐々に低下させる。目標水温が低下し目標水温と実水温との偏差が大きくなると、ＥＣＵ２０は、主にＦ／Ｂ制御により目標放熱効率を上昇させる。目標放熱効率が閾値１以上に上昇すると、ラジエータファン３０の駆動率が１００％に設定され、ラジエータファン３０が駆動される。ラジエータファン３０が駆動されて冷却性能が上昇すると、ウォーターポンプ３２の駆動率を低下することにより冷却性能の上昇を相殺する。
【００６０】
実水温が目標水温よりも低下すると、ＥＣＵ２０は目標放熱効率を低下させる。目標放熱効率が閾値１より低下しても閾値２よりも低下するまでの間は、閾値１と閾値２とのヒステリシスによりラジエータファン３０の駆動は継続される。目標放熱効率が閾値２よりも低下すると、ラジエータファン３０の駆動は停止される。ラジエータファン３０の駆動が停止されて冷却性能が低下すると、ウォーターポンプ３２の駆動率を上昇させることにより冷却性能の低下を相殺する。
【００６１】
目標水温が低下して一定になり、実水温が目標水温に一致している状態で運転者がアクセルを踏み込みエンジン回転数が上昇しエンジン出力が上昇すると、エンジン２の発熱量が上昇する。エンジン２の発熱量が上昇すると、Ｆ／Ｆ制御により目標放熱効率が上昇する。
【００６２】
これにより、発熱量の上昇により実水温が上昇してＦ／Ｂ制御が実行される前にウォーターポンプ３２の駆動率が上昇する。その結果、エンジン２の発熱量と、車速および外気温に応じた放熱量、ならびにラジエータファン３０、ウォーターポンプ３２およびサーモスタット３４による冷却量の合計とがつり合うので、実水温は目標水温に追従して一致した状態を保持できる。
【００６３】
目標放熱効率が閾値２以上に上昇するとラジエータファン３０が駆動されるので、ウォーターポンプ３２の駆動率を低下することにより冷却性能の上昇を相殺する。そして、エンジン回転数の低下に伴い目標放熱効率が低下して閾値２よりも低下すると、ラジエータファン３０の駆動は停止される。
【００６４】
以上説明した上記実施形態においては、目標水温と実水温との偏差に基づくＦ／Ｂ制御に加えて、エンジン熱量としてエンジン２の発熱量と放熱量とに基づくＦ／Ｆ制御により、エンジン２の実水温を目標水温に一致させるためのエンジン２の目標放熱効率を設定する。
【００６５】
エンジン２の発熱量はエンジン運転状態に応じて変化し、エンジン２の放熱量はエンジン運転環境に応じて変化する。エンジンの実水温はエンジン２の発熱量および放熱量に対して遅れて変化するので、実水温を目標水温に一致させるためのエンジン２の目標放熱効率を、エンジン２の発熱量および放熱量に基づいて実水温の変化を考慮して適切に設定することができる。
【００６６】
これにより、目標放熱効率を達成するためのラジエータファン３０とウォーターポンプ３２とサーモスタット３４とによる冷却量を、実水温の変化を考慮して適切に設定することができる。したがって、目標水温に対する実水温の追従性が高く、かつ安定する。
【００６７】
また、実水温を目標水温に一致させるためにエンジン２の目標放熱効率という共通の指標を設定し、目標放熱効率を達成するためのラジエータファン３０とウォーターポンプ３２とサーモスタット３４とによる冷却量を放熱モデルから取得するので、各冷却装置を駆動して目標水温に実水温を一致させる冷却制御の実現が容易である。
【００６８】
［他の実施形態］
本発明においては、エンジン２を冷却する複数の冷却装置のうち少なくとも一つが電動であればよく、電動の冷却装置に対して、目標放熱効率を達成するための冷却量を放熱モデルから取得する。
【００６９】
また、冷却装置としてラジエータファン３０とウォーターポンプ３２とサーモスタット３４とを備える必要はなく、ラジエータファン３０と、ウォーターポンプ３２またはサーモスタット３４のいずれか一方とを備える構成でもよい。
【００７０】
ラジエータファンは、オン、オフにより冷却量が不連続に変化するものではなく、駆動率に応じて連続して冷却量が変化するものであってもよい。
また、冷却水の流量を制御する電動の流量制御弁は電動サーモスタットに限るものではなく、デューティ比により開度が制御される電磁弁を使用してもよい。
【００７１】
上記実施形態においては、エンジン熱量としてエンジン２の発熱量と放熱量とを採用した。これに対し、エンジン２の発熱量だけをエンジン熱量としてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００７２】
２：エンジン、１０：冷却制御システム、２０：ＥＣＵ（冷却制御装置）、２２：目標水温算出部（水温設定手段）、３０：ラジエータファン（冷却装置）、３２：ウォーターポンプ（冷却装置）、３４：サーモスタット（冷却装置、流量制御弁）、１００：比例制御器（放熱効率手段）、１０２：積分制御器（放熱効率手段）、１１０：Ｆ／Ｆ制御器（熱量取得手段、放熱効率手段）、１２０：冷却制御器（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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