(57)【要約】【課題】暖房要求と作動油の加熱要求との両方が生じうる車両において、それら両方の要求を反映して適正量の冷却水を冷却水経路に流通させる。【解決手段】循環水路１５には、暖房用のヒータコア２１と、電動ウォータポンプ３１と、オイルウォーマ３２とが設けられている。ＥＣＵ４０は、暖房要求時においてその暖房に要する冷却水流量である暖房要求流量を算出するとともに、作動油を暖機完了温度に加熱するのに要する冷却水流量であるオイルウォーマ要求流量を算出する。また、ＥＣＵ４０は、暖房要求流量とオイルウォーマ要求流量とのうち少なくとも大きい方の要求流量を用いて、ヒータコア２１及びオイルウォーマ３２の加熱のために要求される要求冷却水流量を算出し、その要求冷却水流量に基づいて電動ウォータポンプ３１の駆動を制御する。【選択図】      図１
2014020229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）に接続された冷却水経路（１５）に設けられ、前記内燃機関とは別に駆動されて前記冷却水経路に冷却水を流通させるウォータポンプ（３１）と、
前記冷却水経路に設けられる車室内暖房用のヒータコア（２１）と、
前記冷却水経路に設けられ、前記冷却水により車載機器用の作動油を加熱する加熱装置（３２）と、
を備え、前記内燃機関の運転時にその運転状態に応じた量の冷却水を前記冷却水経路に循環させるようにした車載内燃機関の冷却システムであって、
暖房要求時においてその暖房に要する冷却水流量である暖房要求流量を算出する第１算出手段と、
前記作動油を暖機完了温度に加熱するのに要する冷却水流量であるオイルウォーマ要求流量を算出する第２算出手段と、
前記第１算出手段及び前記第２算出手段により各々算出された前記暖房要求流量と前記オイルウォーマ要求流量とのうち少なくとも大きい方の要求流量を用いて、前記ヒータコア及び前記加熱装置の加熱のために要求される要求冷却水流量を算出する第３算出手段と、
前記第３算出手段により算出された要求冷却水流量に基づいて前記ウォータポンプの駆動を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする車載内燃機関の冷却システム。
【請求項２】
前記内燃機関の運転に伴い前記冷却水経路を循環する冷却水の循環量を算出する第４算出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記第３算出手段により算出された要求冷却水流量が多いほど前記ウォータポンプの駆動量が大きくなるように、かつ前記第４算出手段により算出された冷却水循環量が少ないほど前記ウォータポンプの駆動量が大きくなるようにして、当該ウォータポンプの駆動を制御する請求項１に記載の車載内燃機関の冷却システム。
【請求項３】
前記内燃機関の回転により駆動されて前記冷却水経路に冷却水を流通させる機械式のウォータポンプ（１３）を備え、これを第１ウォータポンプとするとともに、前記内燃機関とは別に駆動されるとした前記ウォータポンプ（３１）を第２ウォータポンプとする内燃機関の冷却システムであって、
前記第４算出手段は、前記内燃機関の運転時に前記第１ウォータポンプにより循環する冷却水の流量を前記冷却水循環量とし、それを機関回転速度に基づいて算出する請求項２に記載の車載内燃機関の冷却システム。
【請求項４】
前記第１算出手段は、前記内燃機関の出口側における冷却水の温度に基づき、前記ヒータコアにおいて利用可能な冷却水の熱量を加味した前記暖房要求流量を算出する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車載内燃機関の冷却システム。
【請求項５】
前記冷却水経路において前記ヒータコアの下流側に直列に前記加熱装置が配置されており、
前記第２算出手段は、前記ヒータコアの出口側の水温に基づいて、前記オイルウォーマ要求流量を算出する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車載内燃機関の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載内燃機関の冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水冷式内燃機関を冷却する冷却水の熱を用いて変速機の作動油を加熱する技術が知られている。例えば特許文献１に記載された技術では、冷却水を循環させる循環水路に、暖房用のヒータコアと、作動油加熱用の加熱装置（オイルウォーマ）と、内燃機関とは独立して駆動される電動式のウォータポンプとを設けるとともに、ヒータコアの下流側に、加熱装置を迂回するバイパス水路を設ける構成としている。そしてこれにより、冷却水の熱によって変速機の作動油を優先的に加熱する場合と、車室内の暖房を優先的に行う場合とを選択できるようにしている。具体的には、変速機の暖機後のように変速機の作動油を加熱する必要がない場合に、内燃機関の運転中であってもウォータポンプを駆動し、加熱装置を迂回して冷却水を循環させるようにしている。これにより、ヒータコアへの循環水量の低下を防ぎ、車室内の暖房性能を向上させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２６３０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の先行技術では、例えば内燃機関の冷間始動時に作動油の温度が低温であっても、暖房要求が生じていればその暖房要求が優先される。そのため、内燃機関の冷間始動時において作動油が暖機完了温度まで上昇するのが長引き、ひいては変速機が冷間状態で作動されることに起因する損失が大きくなってしまう。よって、内燃機関の燃費改善を図る上での不都合などが生じる。
【０００５】
また、ウォータポンプのオン／オフを切り替える制御においては、暖房要求が生じているか否かの結果が支配的になっている。そのため、例えば暖房要求が生じていなければ、内燃機関の停止中に加熱装置に冷却水を流すことができず、作動油を暖めることができないといった不都合が生じる。
【０００６】
本発明は、暖房要求と作動油の加熱要求との両方が生じうる車両において、それら両方の要求を反映して適正量の冷却水を冷却水経路に流通させることができる車載内燃機関の冷却システムを提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、内燃機関（１０）に接続された冷却水経路（１５）に設けられ、前記内燃機関とは別に駆動されて前記冷却水経路に冷却水を流通させるウォータポンプ（３１）と、前記冷却水経路に設けられる車室内暖房用のヒータコア（２１）と、前記冷却水経路に設けられ、前記冷却水により車載機器用の作動油を加熱する加熱装置（３２）と、を備え、前記内燃機関の運転時にその運転状態に応じた量の冷却水を前記冷却水経路に循環させるようにしている。そして、暖房要求時においてその暖房に要する冷却水流量である暖房要求流量を算出する第１算出手段と、前記作動油を暖機完了温度に加熱するのに要する冷却水流量であるオイルウォーマ要求流量を算出する第２算出手段と、前記第１算出手段及び前記第２算出手段により各々算出された前記暖房要求流量と前記オイルウォーマ要求流量とのうち少なくとも大きい方の要求流量を用いて、前記ヒータコア及び前記加熱装置の加熱のために要求される要求冷却水流量を算出する第３算出手段と、前記第３算出手段により算出された要求冷却水流量に基づいて前記ウォータポンプの駆動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
車室内暖房用のヒータコアと、車載機器用の作動油を加熱する加熱装置とを備える車両では、ユーザからの暖房要求に応じつつも、作動油が低温である場合にその作動油を早期に暖める必要がある。例えば、車載機器として変速機を備える構成では、その変速機に供給される作動油（潤滑油）が低温状態にある場合にそれを早期に暖めることで、内燃機関の運動損失を低減し、ひいては燃費向上を実現できる。この場合、ヒータコア及び加熱装置がそれぞれ内燃機関の冷却水を熱源とする構成では、ヒータコア側の都合と加熱装置側の都合との両方を加味しつつ、冷却水の流通の状態を調整することが望ましい。
【００１０】
この点、本発明の構成によれば、暖房要求時における暖房要求流量（暖房に要する冷却水流量）と、オイルウォーマ要求流量（作動油を暖機完了温度に加熱するのに要する冷却水流量）とが算出され、さらにそれら要求流量のうち少なくとも大きい方の要求流量を用いて、ヒータコア及び加熱装置の加熱のために要求される要求冷却水流量が算出される。そして、その要求冷却水流量に基づいてウォータポンプの駆動が制御される。これにより、暖房要求と作動油の加熱要求（オイルウォーマ要求）との両方を把握して、適正な要求冷却水流量で冷却水を流通させることできる。例えば、作動油の加熱要求のみが生じている状況下でも、その要求に応じた適正量の冷却水を流通させることができる。また、ウォータポンプとして、内燃機関とは別に駆動されるウォータポンプを用いることとし、その上で、上記のとおり両方の要求を加味した制御を実施するため、内燃機関の停止時であってもやはり都度の要求に応じた適正量の冷却水を流通させることができる。
【００１１】
以上により、暖房要求と作動油の加熱要求との両方が生じうる車両において、それら両方の要求を反映して適正量の冷却水を冷却水経路に流通させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】発明の実施の形態における車両システムの概略を示す構成図。
【図２】空調装置の構成を示す図。
【図３】ウォータポンプ駆動量の算出ロジックを示す機能ブロック図。
【図４】算出部Ｍ１の構成を示すブロック図。
【図５】算出部Ｍ２の構成を示すブロック図。
【図６】算出部Ｍ３の構成を示すブロック図。
【図７】算出部Ｍ４の構成を示すブロック図。
【図８】算出部Ｍ５の構成を示すブロック図。
【図９】駆動デューティを設定するための図。
【図１０】ウォータポンプ駆動量を算出する算出処理の手順を示すフローチャート。
【図１１】エンジンの冷間始動時における挙動を示すタイムチャート。
【図１２】冷却システムの別の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、水冷式内燃機関や変速機が搭載された車両に適用されるものであり、まずはその車両システムの構成を図１により説明する。
【００１４】
図１において、エンジン１０（内燃機関）は、図示しない燃料噴射弁により噴射供給される燃料を燃焼させることで所望のトルクを生成する燃焼機関であり、エンジン１０の出力軸には変速機１１が連結されている。変速機１１は、自動変速機やＣＶＴ（無断変速機）等の周知の変速装置である。エンジン１０が回転すると、その回転が変速機１１を介して伝達されて車輪が回転する。
【００１５】
次に、エンジン１０の冷却系の構成について説明する。エンジン１０には、シリンダブロックやシリンダヘッドにエンジン内水路１２が形成されており、このエンジン内水路１２に冷却水が循環供給されることでエンジン１０が冷却される。エンジン内水路１２には、冷却水配管等からなる循環水路１５（冷却水経路）が接続されている。循環水路１５には、その出口側にエンジン１０により回転駆動される機械式のウォータポンプ１３が設けられており、エンジン１０の運転中にはウォータポンプ１３が駆動されることにより循環水路１５を冷却水が循環する。
【００１６】
循環水路１５は、ウォータポンプ１３よりも下方側において二方に分岐しており、その一方がラジエータ側水路１６、他方がヒータコア側水路１７となっている。ラジエータ側水路１６には、大気放熱部としてのラジエータ１８が設けられるとともに、その下流側にサーモスタット１９が設けられている。サーモスタット１９は、冷却水温度に応じて作動することで冷却水の流路を変更する流路切替手段である。したがって、冷却水が低温（サーモスタット作動温度未満）である場合には、ラジエータ側水路１６への冷却水の流入がサーモスタット１９により阻止され、冷却水はラジエータ１８で放熱されることなく循環水路１５を循環する。例えば、エンジン１０の暖機完了前（暖機運転時）にはラジエータ１８での冷却水の冷却（放熱）が抑制される。また、冷却水が高温（サーモスタット作動温度以上）になると、ラジエータ側水路１６への冷却水の流入がサーモスタット１９により許容され、冷却水はラジエータ１８で放熱されつつ循環水路１５を循環する。これにより、エンジン運転状態下において冷却水が適温（例えば８０℃程度）で維持される。
【００１７】
また、ヒータコア側水路１７には、車室内暖房用の熱交換器であるヒータコア２１が設けられている。ヒータコア２１には、ブロアファン２２から空調風（内気又は外気）が送り込まれるようになっており、空調風がヒータコア２１を通過することで、ヒータコア２１からの受熱により空調風が加熱され、温風が車室内に供給される。
【００１８】
ヒータコア２１やブロアファン２２により、車室内を空調する空調装置２３（本実施形態では特に暖房装置）が構成されている。空調装置２３の構成を図２を用いて簡単に説明する。空調装置２３において、ケース２４内には、ブロアファン２２、エバポレータ２５、エアミックスダンパ２６、ヒータコア２１等が収容されている。ブロアファン２２は風量調整が可能な電動送風機であり、このブロアファン２２が駆動されることでケース内流路を空気が流れ、その空気がエバポレータ２５やヒータコア２１を通過する。これにより、空気が冷却されて冷房空気が生成されるか、又は空気が加熱されて暖房空気が生成される。冷房空気や暖房空気といった空調空気は、吹出口切替ダンパにより決まる吹出先に対して吹き出される。なお、エバポレータ２５は、図示しないコンプレッサやコンデンサ等と共に冷凍サイクルを構成している。
【００１９】
エアミックスダンパ２６は、エバポレータ２５の下流側において通気空気をヒータコア側の加熱用通路と、それとは逆側の冷風用通路とのいずれかに振り分ける空調風切替手段であり、エアミックスダンパ２６の開度（ダンパ開度）が調整されることにより、加熱用通路と冷風用通路との風量割合が調整可能になっている。
【００２０】
図１の説明に戻り、ヒータコア側水路１７においてヒータコア２１よりも下流側には、電動式のウォータポンプ３１が設けられている。このウォータポンプ３１は、エンジン１０とは独立して駆動されるものとなっており、車載バッテリからの電力供給により駆動される。これにより、エンジン１０の運転状態にかかわらず、ヒータコア側水路１７に冷却水を循環させることが可能となっている。ウォータポンプ３１は、例えばデューティ比信号などの制御信号により駆動され、その駆動状態を変えることで冷却水の流量を調整可能となっている。
【００２１】
また、ヒータコア側水路１７においてウォータポンプ３１よりも下流側には、変速機１１に供給される作動油（潤滑油）を加熱する作動油加熱装置（作動油加熱用の熱変換器）としてのオイルウォーマ３２が設けられている。変速機１１とオイルウォーマ３２とは油路３３を介して接続されており、オイルウォーマ３２にて暖められた作動油は油路３３を通って変速機１１に供給される。
【００２２】
本実施形態では、ヒータコア側水路１７にヒータコア２１、ウォータポンプ３１及びオイルウォーマ３２がこの順序で直列に設けられている。なお、以下の説明では便宜上、エンジン出口側に設けられた機械式のウォータポンプ１３を機械ウォータポンプ１３と言い、ヒータコア出口側に設けられた電動式のウォータポンプ３１を電動ウォータポンプ３１と言うこととする。
【００２３】
ＥＣＵ４０は、車両の各種制御を実施する電子制御装置である。すなわち、ＥＣＵ４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、本システムにおける各種制御を実施する。本システムでは、各種情報を検出する検出手段として、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ、冷却水の温度（水温）を検出する水温センサ、変速機用の作動油の温度（油温）を検出する油温センサ、外気温度を検出する外気温センサ、空調装置２３におけるエバポレータ通過後の空気温度（エバポレータ温度）を検出するエバポレータ温度センサなどを備えており、これら各種センサの検出信号がＥＣＵ４０に適宜入力される。なお、上記の各センサのうち、温度センサは、循環水路１５においてエンジン出口部分に設けられ、その検出信号によりエンジン出口水温が算出される。
【００２４】
また、本実施形態の車両は、イグニッションスイッチがオン状態である場合において車両走行状態に応じてエンジンを自動停止するアイドルストップ機能を有しており、所定の自動停止条件が成立すると、車載ＥＣＵ（アイドルストップＥＣＵ）によりエンジンが自動停止される。また、エンジンの自動停止後に所定の再始動条件が成立すると、車載ＥＣＵにより図示しないスタータ装置が駆動されてエンジンが再始動される。自動停止条件としては、例えばアクセルオフであること、ブレーキオンであること、車速が所定以下であること等が含まれる。また、再始動条件としては、例えばアクセルオンであること、ブレーキオフであること等が含まれる。
【００２５】
ところで、上記のとおり車室内暖房用のヒータコア２１と、作動油加熱用のオイルウォーマ３２とを備える構成では、ユーザからの暖房要求に応じつつも、作動油が低温である場合にその作動油を早期に暖める必要がある。そこで本実施形態では、暖房要求と作動油の加熱要求（オイルウォーマ要求）との両方を把握し、その上でこれらの各要求に応えるべく、電動ウォータポンプ３１の駆動により冷却水の流量を制御する。またこれに加え、エンジン１０の運転時には機械ウォータポンプ１３の駆動により循環水路１５を冷却水が循環しているため、その機械ウォータポンプ１３の駆動による冷却水の循環量を加味して、電動ウォータポンプ３１の駆動により冷却水の流量を制御する。
【００２６】
まずは簡単に説明すれば、暖房要求時においてその暖房に要する冷却水流量である暖房要求流量と、作動油を暖機完了温度に加熱するのに要する冷却水流量であるオイルウォーマ要求流量とを算出し、それら各要求流量に基づいて、ヒータコア２１及びオイルウォーマ３２の加熱のために要求される要求冷却水流量を算出する。また、エンジン１０の運転時に機械ウォータポンプ１３の駆動に伴い冷却水経路を循環する冷却水の循環量（機械Ｗ／Ｐ流量）を算出する。そして、要求冷却水流量が多いほど電動ウォータポンプ３１の駆動量が大きくなるように、かつ冷却水循環量が少ないほど電動ウォータポンプ３１の駆動量が大きくなるようにして、電動ウォータポンプ３１の駆動を制御する。
【００２７】
図３は、電動ウォータポンプ３１の駆動量を算出するためのロジックを示す機能ブロック図であり、これはＥＣＵ４０により実現される。
【００２８】
図３において、ＥＣＵ４０は、
（１）空調装置２３の目標吹出温度ＴＡＯとエバポレータ温度と水温とに基づいて、暖房に必要な熱流（単位時間当たりの熱量）である暖房要求熱流を算出する算出部Ｍ１と、
（２）外気温度と、油温とに基づいて、作動油の加熱に必要な熱流（単位時間当たりの熱量）であるオイルウォーマ要求熱流を算出する算出部Ｍ２と、
（３）エンジン回転速度に基づいて、エンジン運転時に機械ウォータポンプ１３により流れる機械Ｗ／Ｐ流量を算出する算出部Ｍ３と、
（４）算出部Ｍ１により算出した暖房要求熱流及び吹出風量と、算出部Ｍ２により算出したオイルウォーマ要求熱流とに基づいて要求冷却水流量を算出する算出部Ｍ４と、
（５）算出部Ｍ３により算出した機械Ｗ／Ｐ流量と、算出部Ｍ４により算出した要求冷却水流量とに基づいてウォータポンプ駆動量を算出する算出部Ｍ５とを備えている。
【００２９】
以下、各部を詳細に説明する。算出部Ｍ１は、図４に示すように、風量算出部Ｍ１１と、実吹出温度算出部Ｍ１２と、エアミックス比算出部Ｍ１３と、熱流算出部Ｍ１４とを有している。このうち、風量算出部Ｍ１１は、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて吹出風量を算出する。例えば、ＴＡＯ＝５〜６０℃の領域では吹出風量を１００ｋｇ／ｈに固定し、それ以下及びそれ以上の領域ではそれぞれ所定の上限値を定めておいてＴＡＯに基づいて吹出風量を可変に設定する。
【００３０】
なお、目標吹出温度ＴＡＯの算出手法は周知であり、種々の手法が提案されているが、例えば次式により算出されるとよい。
Ｔａｏ＝Ｋｔｓｅｔ・Ｔｓｅｔ−Ｋｒ・Ｔｒ−Ｋａｍ・Ｔａｍ＋Ｃ
Ｔｓｅｔは車室内の設定温度、Ｔｒは室内温度、Ｔａｍは外気温度である。また、Ｋｔｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍは上記の各温度に対するゲイン、Ｃは定数である。
【００３１】
実吹出温度算出部Ｍ１２は、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて実吹出温度を算出する。このとき、エバポレータ温度＋α（定数）を下限値、水温−β（定数）を上限値として定めておくとともに、ＴＡＯが高い場合に、低い場合に比べて高温になるようにして実吹出温度を算出する。エアミックス比算出部Ｍ１３は、目標吹出温度ＴＡＯに基づいてエアミックス比を算出する。このとき、ＴＡＯが高い場合に、低い場合に比べてエアミックス比が大きくなる、すなわち空調装置２３においてヒータコア側通過量が多くなるようにしてエアミックス比を算出する。
【００３２】
そして、熱流算出部Ｍ１４は、次式により暖房要求熱流を算出する。
暖房要求熱流＝Ｃｐ×吹出風量×エアミックス比×（実吹出温度−エバポレータ温度）
なお、Ｃｐは、空気比熱である。
【００３３】
また、算出部Ｍ２は、図５に示すように、熱流ベース値算出部Ｍ２１と、補正値算出部Ｍ２２と、補正部Ｍ２３とを有している。このうち、熱流ベース値算出部Ｍ２１は、油温（作動油の温度）に基づいて熱流ベース値を算出し、補正値算出部Ｍ２２は、外気温度に基づいて補正値を算出する。補正部Ｍ２３は、熱流ベース値と補正値とを乗算することで、オイルウォーマ要求熱流を算出する。この算出部Ｍ２では、例えば、外気温度が所定温度（１０℃）以下である場合に、オイルウォーマ要求熱流が最大値３ｋＷで設定されるようになっている。
【００３４】
算出部Ｍ３は、図６に示すように、エンジン回転速度が大きいほど大きくなるようにして機械Ｗ／Ｐ流量を算出する。
【００３５】
また、算出部Ｍ４は、図７に示すように、暖房要求流量算出部Ｍ４１と、γ算出部Ｍ４２と、ガード流量算出部Ｍ４３と、オイルウォーマ要求流量算出部Ｍ４４とを備えている。このうち、暖房要求流量算出部Ｍ４１は、暖房要求熱流が大きいほど大きくなるようにして暖房要求流量を算出する。このとき特に、γは、暖房要求流量を最大値（１２Ｌ／ｍｉｎ）に制限するための熱流基準値であり、そのγは、γ算出部Ｍ４２において、水温とエバポレータ温度との差に基づいて算出されるようになっている。γ算出部Ｍ４２では、例えば水温が高くなるとγが大きい値にシフトする。これにより、水温が高くなると、暖房要求熱流が同じであっても暖房要求流量が小さくなる。これは、水温（エンジン出口水温）が高いほど、ヒータコア２１において利用可能な熱エネルギが増えることを考慮したものである。
【００３６】
ガード流量算出部Ｍ４３は、吹出風量が多いほど大きくなるようにしてガード流量を算出する。オイルウォーマ要求流量算出部Ｍ４４は、オイルウォーマ要求熱流が大きいほど大きくなるようにしてオイルウォーマ要求流量を算出する。
【００３７】
そして、暖房要求流量算出部Ｍ４１により算出した暖房要求流量を、ガード流量算出部Ｍ４３により算出したガード流量で必要に応じてガードするとともに、その暖房要求流量と、オイルウォーマ要求流量算出部Ｍ４４により算出したオイルウォーマ要求流量とのうち大きい方を要求冷却水流量として算出する。
【００３８】
また、算出部Ｍ５は、図８に示すように、機械Ｗ／Ｐ流量と要求冷却水流量とをパラメータとする３次元マップを用い、ウォータポンプ駆動量として駆動デューティを算出する。このとき、駆動デューティは、機械Ｗ／Ｐ流量が小さいほど大きい値に算出され、その一方で、要求冷却水流量が大きいほど大きい値に算出される。
【００３９】
図８に示す関係を、図９のように書き換えることも可能である。つまり、図９では、「要求冷却水流量−機械Ｗ／Ｐ流量」をパラメータとして、それが大きいほど駆動デューティが大きくなる関係が定められている。
【００４０】
図１０は、ウォータポンプ駆動量を算出する算出処理の手順を示すフローチャートであり、本処理はＥＣＵ４０により所定時間周期で実施される。
【００４１】
図１０において、ステップＳ１１では、今現在、暖房要求が生じているか否か（暖房中か否か）を判定する。この要求判定は、例えば車室内の空調設定スイッチの操作状態に応じて実施される。暖房要求が生じていれば、ステップＳ１２に進んで暖房要求熱流と暖房要求流量Ｑ１とを算出する。これらの算出手法は、図４の算出部Ｍ１や図７の算出部Ｍ４１〜Ｍ４３で説明したとおりである。また、暖房要求が生じていなければ、ステップＳ１３に進んで暖房要求流量Ｑ１を０とする。
【００４２】
その後、ステップＳ１４では、今現在、作動油の加熱要求が生じているか否かを判定する。この要求判定は、例えば油温に応じて実施される。加熱要求が生じていれば、ステップＳ１５に進んでオイルウォーマ要求熱流とオイルウォーマ要求流量Ｑ２とを算出する。これらの算出手法は、図５の算出部Ｍ２や図７の算出部Ｍ４４で説明したとおりである。また、加熱要求が生じていなければ、ステップＳ１６に進んでオイルウォーマ要求流量Ｑ２を０とする。
【００４３】
その後、ステップＳ１７では、暖房要求流量Ｑ１とオイルウォーマ要求流量Ｑ２とを比較し、Ｑ１≧Ｑ２であるか否かを判定する。そして、Ｑ１≧Ｑ２であれば、ステップＳ１８に進み、暖房要求流量Ｑ１を要求冷却水流量とする。また、Ｑ１＜Ｑ２であれば、ステップＳ１９に進み、オイルウォーマ要求流量Ｑ２を要求冷却水流量とする。
【００４４】
その後、ステップＳ２０では、今現在、エンジン１０が運転中であるか否かを判定する。つまり、エンジン１０の運転に伴い機械ウォータポンプ１３が駆動されているか否かを判定する。そして、エンジン運転中であれば、ステップＳ２１に進んで機械Ｗ／Ｐ流量を算出する。この算出手法は、図６の算出部Ｍ３で説明したとおりである。また、エンジン運転中でなければ、ステップＳ２２に進んで機械Ｗ／Ｐ流量を０とする。
【００４５】
最後に、ステップＳ２３では、要求冷却水流量と機械Ｗ／Ｐ流量とに基づいてウォータポンプ駆動量を算出する。この算出手法は、図８の算出部Ｍ５で説明したとおりである。
【００４６】
図１１は、エンジン１０の冷間始動時における各パラメータの挙動を示すタイムチャートである。本例では、エンジン始動時点で、水温と油温とが共に−１０℃となっている。また、暖房要求がある状態での挙動を示している。
【００４７】
図１１において、タイミングｔ１以前は、エンジン１０の運転に伴い水温及び油温が徐々に上昇しており、タイミングｔ１で水温（エンジン出口水温）が暖房開始温度Ｔａ（例えば４５℃）に到達する。これにより、車室内暖房の実施が許可され、ブロアファン２２がオンされて暖房が開始される。なお、タイミングｔ１以前は、暖房要求の有無にかかわらず暖房が実施されないようになっており、暖房熱流及び暖房要求流量は共に０になっている。また、タイミングｔ１以降、アイドルストップ制御によるエンジン１０の自動停止の実施が許可される。
【００４８】
タイミングｔ１以前では、油温に応じてオイルウォーマ要求流量が算出され、それが要求冷却水流量となっている。このとき、エンジン回転速度が低下すると、それに応じて機械Ｗ／Ｐ流量が減るが、オイルウォーマ要求流量により要求冷却水流量が設定されていることで、オイルウォーマ３２に実際に流れる流量（（ｄ）のオイルウォーマ流量）が減ることなく、所望量で維持される（図のＡ）。つまり、作動油の早期暖機の観点からしてオイルウォーマ流量が不足する場合には、電動ウォータポンプ３１の駆動によってその不足分が補われる。
【００４９】
タイミングｔ１以降、目標吹出温度や水温等に基づいて暖房要求流量が算出され、その暖房要求流量とオイルウォーマ要求流量との大小比較に応じて要求冷却水流量が設定される。なお、タイミングｔ１の直後においては、空調装置２３の吹出温度を水温に応じて徐々に増加させる制御が実施され、暖房要求流量が徐々に増加している。タイミングｔ１以降、暖房要求流量とオイルウォーマ要求流量とのうち大きい方によりオイルウォーマ流量が調整される。また、機械Ｗ／Ｐ流量と要求冷却水流量とに基づいて電動ウォータポンプ３１が駆動される。例えば、機械Ｗ／Ｐ流量と要求冷却水流量との比較において、機械Ｗ／Ｐ流量＜要求冷却水流量であれば、（要求冷却水流量−機械Ｗ／Ｐ流量）に応じた駆動デューティで電動ウォータポンプ３１が駆動され（図のＢ）、機械Ｗ／Ｐ流量＞要求冷却水流量であれば駆動デューティ＝０とされる（図のＣ）。
【００５０】
その後、タイミングｔ２〜ｔ３では、アイドルストップ機能によりエンジン１０が自動停止されている。このとき、機械ウォータポンプ１３の駆動が停止されるが、電動ウォータポンプ３１の駆動により冷却水の流通が継続され、オイルウォーマ流量が所望量で維持される。タイミングｔ４〜ｔ５、ｔ６〜ｔ７も同様である。
【００５１】
ここで、水温及び油温の上昇に伴い図のＤ以降は、暖房要求流量、オイルウォーマ要求流量がそれぞれ下降に転じ、徐々に０に近づくことになる。そして、タイミングｔ８になると、油温が暖機完了温度Ｔｂ（例えば４０℃）に達し、作動油の加熱（変速機１１の暖機）が完了する。この場合、上記のとおり暖房要求流量とオイルウォーマ要求流量との対比により、暖房要求流量＜オイルウォーマ要求流量の場合には、オイルウォーマ要求流量を優先的に用いてオイルウォーマ流量が確保されることや、エンジン停止中にも電動ウォータポンプ３１の駆動によりやはりオイルウォーマ流量が確保されることにより、作動油の昇温が早められている。そのため、エンジン１０の冷間始動時において変速機１１の機械損失を低減することができ、ひいては燃費低減が可能となる。
【００５２】
上記図１１において、水温が低い時（例えばｔ１以前）は、水温と油温との差が小さいため、オイルウォーマ３２で使われる熱量は小さく、換言すればエンジン１０の暖機に対する影響は少ない。また、暖房中の熱量に余裕がある状態でエンジン１０が自動停止される場合に、オイルウォーマ３２に冷却水を流し続けることで、作動油の昇温が促される。これらにより、トータルとして、（エンジン暖機遅延による燃費悪化分）＜（作動油暖機による燃費向上分）となるように暖房及び作動油加熱に要する熱流を最適化することが可能となり、燃費向上に寄与できる。
【００５３】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５４】
暖房要求流量（暖房に要する冷却水流量）と、オイルウォーマ要求流量（作動油を暖機完了温度に加熱するのに要する冷却水流量）とを算出し、さらにそれら要求流量のうち大きい方の要求流量を用いて、ヒータコア２１及びオイルウォーマ３２の加熱のために要求される要求冷却水流量を算出するようにした（図７の算出部Ｍ４）。そして、その要求冷却水流量と、機械ウォータポンプ１３による冷却水循環量である機械Ｗ／Ｐ流量とに基づいて電動ウォータポンプ３１の駆動を制御するようにした。これにより、暖房要求と作動油の加熱要求（オイルウォーマ要求）との両方を把握して、適正量の冷却水を流通させることできる。例えば、作動油の加熱要求のみが生じている状況下でも、その要求に応じた適正量の冷却水を流通させることができる。また、電動ウォータポンプ３１を用いることで、エンジン１０の停止時であってもやはり都度の要求に応じた適正量の冷却水を流通させることができる。さらに、機械ウォータポンプ１３による冷却水循環量を加味することで、暖房や作動油の加熱を行う上で電動ウォータポンプ３１を過不足なく駆動させることが可能となる。
【００５５】
以上により、暖房要求と作動油の加熱要求との両方が生じうる車両において、それら両方の要求を反映して適正量の冷却水を冷却水経路に流通させることができる。この場合、変速機１１に供給される作動油（潤滑油）が低温状態にある場合にそれを早期に暖めることができ、エンジン１０の運動損失を低減して燃費向上を実現できる。
【００５６】
また、電動ウォータポンプ３１の駆動に関して、要求冷却水流量が多いほど電動ウォータポンプ３１の駆動量が大きくなるように、かつ機械Ｗ／Ｐ流量（冷却水循環量）が少ないほど電動ウォータポンプ３１の駆動量が大きくなるようにして、当該ウォータポンプ３１の駆動を制御するようにした。
【００５７】
要するに、エンジン１０の運転時は、暖房要求や作動油の加熱要求に関係なく、冷却水が循環水路１５を循環する。この場合、こうした冷却水循環の状況下において、電動ウォータポンプ３１の駆動量を適正に制御するには、都度の機械Ｗ／Ｐ流量を考慮した上で、暖房要求や作動油の加熱要求に応じて電動ウォータポンプ３１を駆動することが望ましい。この点、上記構成によれば、エンジン１０の運転時において、電動ウォータポンプ３１の駆動量が過剰になることを抑制できる。
【００５８】
エンジン１０の運転時に、エンジン回転速度に基づいて機械Ｗ／Ｐ流量を算出するようにした。エンジン運転時における機械Ｗ／Ｐ流量はエンジン回転速度に依存し、エンジン回転速度が大きくなるほど機械Ｗ／Ｐ流量が多くなる。また、エンジン１０が停止すると、機械Ｗ／Ｐ流量はゼロになる。この場合、機械Ｗ／Ｐ流量がエンジン回転速度に基づいて算出され、その機械Ｗ／Ｐ流量に応じて電動ウォータポンプ３１の駆動が制御されるため、エンジン１０が低回転状態か、高回転状態か、停止状態かなどに応じて、電動ウォータポンプ３１を適正に駆動することができる。
【００５９】
図７の算出部Ｍ４において、エンジン出口水温とエバポレータ温度との差に基づいて熱量基準値γを算出し、そのγにより暖房要求流量を最大値に制限するようにした。これは、エンジン出口水温に基づき、ヒータコア２１において利用可能な冷却水の熱エネルギの量を加味して暖房要求流量を算出するものである。つまり、エンジン１０が冷間始動される場合には、水温（エンジン出口水温）は低温から徐々に上昇し、その温度上昇過程では、ヒータコア２１で取り出せる熱エネルギの大きさが都度の水温に応じて相違する。この点、エンジン出口水温に基づき、ヒータコア２１において利用可能な熱エネルギの量を加味して暖房要求流量を算出することで、暖房要求が生じている状況下において電動ウォータポンプ３１をより一層適正に駆動させることができる。
【００６０】
冷却システムの構成として、オイルウォーマ３２をヒータコア２１の下流側に配置した。通常、ヒータコア２１の出口温度は４０℃以上であり、これはオイルウォーマ３２において作動油の加熱に要するとされる温度（３０〜４０℃程度）よりも高い。そのため、暖房を維持したまま、作動油の加熱を実施することが可能となる。また、作動油の加熱を優先する場合は暖房機能を停止する（例えば風量を０にする、又はエアミックス比を０％にする）ことで、新たな装置を追加することなくオイルウォーマ３２のみに熱量を伝えることができる。
【００６１】
（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
【００６２】
・上記実施形態では、暖房要求流量（暖房に要する冷却水流量）と、オイルウォーマ要求流量（作動油を暖機完了温度に加熱するのに要する冷却水流量）とのうち大きい方の要求流量を用いて要求冷却水流量を算出する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、暖房要求流量とオイルウォーマ要求流量との両方を用いることとする。具体的には、暖房要求流量とオイルウォーマ要求流量とのうち大きい方の要求流量を、小さい方の要求流量に応じて増加補正し、その補正後の値から要求冷却水流量を算出してもよい。この場合、小さい方の要求流量が大きいほど、増加補正を大きくする。又は、暖房要求流量とオイルウォーマ要求流量とを加算し、その加算値から要求冷却水流量を算出してもよい。
【００６３】
・エンジン出口水温が同じであっても、どれだけの熱エネルギがヒータコア２１で使われたのかによって、オイルウォーマ３２で使える熱エネルギの量が変わる。つまり、ヒータコア２１の出口側の水温に応じて、オイルウォーマ３２で作動油の加熱に利用できる熱量が変わる。そこで、図１においてヒータコア２１の出口側に温度センサを設け、ヒータコア出口水温を検出可能としておく。そして、図７のオイルウォーマ要求流量算出部Ｍ４４において、オイルウォーマ要求熱流とヒータコア出口水温とに基づいて、オイルウォーマ要求流量を算出する。この場合、ヒータコア出口水温が小さいほど、オイルウォーマ要求流量を大きい値として算出するとよい。これにより、作動油の加熱要求が生じている状況下において電動ウォータポンプ３１をより一層適正に駆動させることができる。
【００６４】
・冷却システムの構成を以下のように変更してもよい。なお、図１２では、図１の構成をベースにしてその一部を変更している。
【００６５】
図１２（ａ）では、循環水路１５（ヒータコア側水路１７）において、電動ウォータポンプ３１よりも下流側に、オイルウォーマ３２を迂回するバイパス水路５１が設けられ、そのヒータコア側水路１７とバイパス水路５１との分岐位置に水路切替弁５２が設けられている。そして、ＥＣＵ４０により、暖房要求と作動油の加熱要求とのうちいずれを優先するかを判定し、暖房要求を優先する場合に水路切替弁５２をオイルウォーマ迂回側に切り替える（すなわち、オイルウォーマ３２に冷却水を流さないようにする）。この構成によれば、暖房に必要な熱量が不足している場合に、オイルウォーマ３２を迂回させて冷却水を流通させることができ、暖房性能を確保することができる。
【００６６】
図１２（ｂ）では、循環水路１５（ヒータコア側水路１７）において、ヒータコア２１とオイルウォーマ３２とを並列に接続し、その上流側の分岐前に電動ウォータポンプ３１を配置する。又は、電動ウォータポンプ３１は、ヒータコア２１及びオイルウォーマ３２の下流側の合流後に配置されてもよい。かかる構成では、ヒータコア２１の下流側にオイルウォーマ３２を配置する構成に比べて、オイルウォーマ３２に流入する冷却水の温度が高くなる。そのため、作動油の加熱促進の効果を高めることができる。
【００６７】
その他にも以下の構成を採用できる。空調装置２３の暖房手段として、ヒータコア２１以外の暖房手段を備える構成であってもよい。例えば、ヒートポンプやＰＴＣヒータを用いる。この構成では、水温が低い又は油温が低い状態において、ヒータコア２１以外の暖房手段により車室内暖房を実施する。これにより、ヒータコア２１による暖房熱量を小さくし、かつオイルウォーマ３２の熱量を大きくして、暖房性能を維持しながら作動油の加熱を促進できる。
【００６８】
また、循環水路１５（ヒータコア側水路１７）において、排熱回収器や電気式ヒータといった冷却水加熱手段を追加する。排熱回収器は、例えばエンジンから排出される排気の熱を回収して冷却水を加熱する装置である。この構成によれば、暖房又は作動油の加熱に利用可能な熱量が増えるため、暖房や作動油の加熱を促進することが可能となる。特に排熱回収器では追加の燃料が必要ないため実用面での効果が大きい。また、電気ヒータ等のエネルギを消費して加熱する場合でも変速機１１の暖機による損失低減効果の方が大きい場合は実用面での効果が得られる。
【００６９】
・上記実施形態では、ウォータポンプとして、エンジン１０の運転に伴い駆動される機械ウォータポンプ１３と、エンジン１０の運転とは独立して駆動される電動ウォータポンプ３１とを用いたが、これを変更し、電動式のウォータポンプのみを用いる構成としてもよい。実際には、図１の構成において、電動ウォータポンプ３１を無くすとともに、機械ウォータポンプ１３の代わりに電動式のウォータポンプを設ける。つまり、機械式のウォータポンプを電動化し、エンジン用のウォータポンプと暖房＆作動油加熱用のウォータポンプとを兼用させる。これにより、構成を簡素化でき、コストの削減を図ることができる。
【００７０】
この場合、エンジン１０の運転時には、ＥＣＵ４０が、エンジン回転速度やエンジン負荷（吸気圧、吸入空気量等）といったエンジン運転状態に応じてウォータポンプを駆動させる。また、図３に示す機能ブロック図において、算出部Ｍ３では、エンジン回転速度やエンジン負荷に基づいて冷却水循環量を算出する。これはエンジン冷却用の要求流量でもある。そして、算出部Ｍ５では、算出部Ｍ３で算出した「冷却水循環量」と、算出部Ｍ４で算出した「要求冷却水流量」とから、暖房要求や作動油の加熱要求を加味した上でウォータポンプ駆動量を算出する。算出部Ｍ５では、エンジン１０の運転状態に応じて循環する冷却水の循環量に対して、暖房要求や作動油の加熱要求からして不足すると考えられる流量を補うべく、ウォータポンプの増加駆動量が算出されることとなる。このとき、要求冷却水流量が多いほどウォータポンプの駆動量が大きくなるように、かつ冷却水循環量が少ないほどウォータポンプの駆動量が大きくなるようにして、当該ウォータポンプの駆動が制御される。
【００７１】
・上記実施形態では、車載機器として変速機を想定し、その変速機用の作動油をオイルウォーマ３２により加熱する構成としたが、これ以外に、車載機器としてディファレンシャルギア（差動歯車）を想定し、そのディファレンシャルギア用の作動油をオイルウォーマ３２により加熱する構成としてもよい。
【００７２】
・本発明の冷却システムを、走行用モータと走行用エンジンとを有するハイブリッド自動車に適用することも可能である。この場合、自動車の走行状態下（車両電源スイッチがオンの状態下）でエンジンの運転が停止される機会が多くなるため、上記のとおり電動ウォータポンプを用いて暖房要求や作動油の加熱要求に応えるようにすることは大いに有意義である。
【符号の説明】
【００７３】
１０…エンジン（内燃機関）、１５…循環水路（冷却水経路）、２１…ヒータコア、３１…電動ウォータポンプ、３２…オイルウォーマ（加熱装置）、４０…ＥＣＵ（第１〜第４算出手段、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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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