(57)【要約】  クラッチ部２０の制御装置１は、エンジン１００のクランクシャフト１８の回転を、エンジン１００内の冷却水を循環させるウォータポンプ２へ伝達するクラッチ部２０の制御装置１であって、エンジン１００の始動要求時にクラッチ部２０の係合または開放を決定し、エンジン１００のクランキング開始前に、クラッチ部２０を決定結果に基づく係合状態とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランクシャフトの回転を前記エンジン内の冷却水を循環させるウォータポンプへ伝達するクラッチの制御装置であって、
前記エンジンの始動要求時に前記クラッチの係合または開放を決定する決定手段と、
前記エンジンのクランキング開始前に、前記クラッチを前記決定手段の決定結果に基づく係合状態とする制御手段と、
を備えたことを特徴とするクラッチの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のクラッチの制御装置において、
前記決定手段は、前記エンジンの始動要求時における前記エンジンの暖機状態に基づき、前記クラッチの係合または開放を決定することを特徴とするクラッチの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のクラッチの制御装置において、
前記クラッチのクラッチ板の磨耗状態を推定する推定手段を備え、
前記推定手段により前記クラッチ板の磨耗量が所定値以上と判断されるとき、前記クラッチの開放を禁止することを特徴とするクラッチの制御装置。
【請求項４】
請求項３記載のクラッチの制御装置において、
前記エンジンの暖機時において前記クラッチの開放を禁止することを特徴とするクラッチの制御装置。
【請求項５】
請求項３または４記載のクラッチの制御装置において、
前記推定手段は前記クラッチの係合回数に基づいて、前記クラッチの磨耗量を推定することを特徴とするクラッチの制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項記載のクラッチの制御装置において、
前記クラッチのクラッチ板の磨耗状態を推定する推定手段と、
前記エンジンの自動停止、及び自動始動を行うシステムと、
を備え、
前記推定手段により前記クラッチ板の磨耗量が所定値以上と判断されるとき、前記システムによる前記エンジンの自動停止、及び自動始動を禁止することを特徴とするクラッチの制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項記載のクラッチの制御装置において、
前記エンジンの自動停止、及び自動始動を行うシステムと、
バッテリーの電圧状態に基づいて、前記エンジンの自動停止及び自動始動の実行可否を判断する判断手段と、
を備えたことを特徴とするクラッチの制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一項記載のクラッチの制御装置において、
前記エンジンの自動停止、及び自動始動を行うシステムを有し、
前記システムによる前記エンジンの自動始動時にバッテリーの電圧が所定値以下の場合、前記エンジンのクランキング開始以前における前記クラッチの係合を禁止することを特徴とするクラッチの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンのクランクシャフトの回転を、エンジン内の冷却水を循環させるウォータポンプへ伝達するクラッチの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
任意にウォータポンプの駆動、停止を行える可変ウォータポンプを備えるエンジンが知られている。このようなエンジンでは、エンジンの暖機時に冷却水の循環を停止することによりエンジンの早期暖機を図り、燃費、エミッションの向上を図る。可変ウォータポンプとして、既に電動ウォータポンプが採用されているが、電動ウォータポンプはコストが高く、多くの電力を要求するので高容量のバッテリーの搭載が必要であった。【０００３】
電動ウォータポンプの他にも、電磁クラッチによりエンジン駆動軸とウォータポンプ駆動軸の係合、開放を行い、圧送する水量を変更する電磁クラッチ式の可変ウォータポンプがある。この電磁クラッチ式の可変ウォータポンプは、電動ウォータポンプよりもコストが低く、電動ウォータポンプの代替技術として注目されている。【０００４】
このような電磁クラッチ式の可変ウォータポンプを改良したものが特許文献１に開示されている。特許文献１のウォータポンプは低負荷で電磁クラッチのコイルへ通電し、ウォータポンプによる冷却液の送給量を減少する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２８５２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、電磁クラッチ式の可変ウォータポンプはクラッチの係合、開放によりクラッチ板の磨耗が進むため、係合、開放を頻繁に行う運転を続けていくと、クラッチ板が滑り、クラッチの係合が行えなくなる。特にエコランを行う車両では、エンジンの始動、停止を頻繁に行うため、エンジンの始動、停止に併せてウォータポンプのクラッチの係合、開放を行うならば、クラッチの磨耗が進行し、クラッチの係合が行えなくなることが考えられる。このようにクラッチの係合が行えなくなると、ウォータポンプが運転不能になるため、エンジンのオーバーヒートを引き起こす原因となる。【０００７】
そこで、本発明は、クラッチの係合により動力が伝達されて稼働するウォータポンプを備えたエンジンにおいて、クラッチの係合と開放によるクラッチ板の磨耗を抑制し、クラッチを信頼性の高い状態に維持することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決する本発明のクラッチの制御装置は、エンジンのクランクシャフトの回転を前記エンジン内の冷却水を循環させるウォータポンプへ伝達するクラッチの制御装置であって、前記エンジンの始動要求時に前記クラッチの係合または開放を決定する決定手段と、前記エンジンのクランキング開始前に、前記クラッチを前記決定手段の決定結果に基づく係合状態とする制御手段と、を備えたことを特徴とする。このような構成により、クランクシャフトが回転を開始する前に、クラッチの係合、または開放を行い、クラッチの磨耗を抑制し、クラッチを信頼性の高い状態に維持することができる。【０００９】
このようなクラッチの制御装置において、前記決定手段は、前記エンジンの始動要求時における前記エンジンの暖機状態に基づき、前記クラッチの係合または開放を決定することができる。これにより、エンジンが既に暖機完了している場合には、前記クラッチを係合してクランキングを行うことにより、クラッチの磨耗を抑制できる。【００１０】
このようなクラッチの制御装置において、前記クラッチのクラッチ板の磨耗状態を推定する推定手段を備え、前記推定手段により前記クラッチ板の磨耗量が所定値以上と判断されるとき、前記クラッチの開放を禁止する構成とすることができる。このような構成とすることにより、クラッチが係合された状態で維持されるため、クラッチの開放と係合の繰り返しによる余計な磨耗を抑制できる。【００１１】
上記推定手段を備えるクラッチの制御装置において、前記エンジンの暖機時においてクラッチの開放を禁止する構成とすることができる。このような構成とすることにより、クランキング後のクランクシャフトの回転中にクラッチを係合することが回避できるため、クラッチの磨耗を抑制できる。【００１２】
上記推定手段を備えるクラッチの制御装置において、前記推定手段は前記クラッチの係合回数に基づいて、前記クラッチの磨耗量を推定することができる。これにより、係合回数が増加するほど、クラッチの磨耗量が増加することが推定できる。【００１３】
このようなクラッチの制御装置において、前記クラッチのクラッチ板の磨耗状態を推定する推定手段と、前記エンジンの自動停止、及び自動始動を行うシステムと、を備え、前記推定手段により前記クラッチ板の磨耗量が所定値以上と判断されるとき、前記システムによる前記エンジンの自動停止、及び自動始動を禁止する構成とすることができる。このような構成とすることにより、頻繁にエンジンを停止することがなくなるため、クラッチの係合と開放の繰り返しが減少し、クラッチの磨耗が抑制できる。【００１４】
このようなクラッチの制御装置において、前記エンジンの自動停止、及び自動始動を行うシステムと、バッテリーの電圧状態に基づいて、前記エンジンの自動停止及び自動始動の実行可否を判断する判断手段と、を備えた構成とすることができる。このような構成とすることにより、電力が不足する場合、クラッチを開放してクラッチの磨耗を抑制できる。【００１５】
このようなクラッチの制御装置において、前記エンジンの自動停止、及び自動始動を行うシステムを有し、前記システムによる前記エンジンの自動始動時にバッテリーの電圧が所定値以下の場合、前記エンジンのクランキング開始以前における前記クラッチの係合を禁止する構成とすることができる。このような構成とすることにより、電力不足で係合中のクラッチが緩み、クラッチ板が滑ることにより進行する磨耗を抑制できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のクラッチの制御装置は、クランクシャフトが回転を開始する前に、クラッチの係合、または開放を行うことにより、クラッチの磨耗を抑制し、クラッチを信頼性の高い状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】クラッチの制御装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図である。
【図２】ウォータポンプを断面にしてその概略構成を示した説明図である。
【図３】ウォータポンプの運転判断、及びクラッチ部の切替に関する制御フローである。
【図４】エンジンの水止め時期と水流し時期の一例を示した説明図である。
【図５】エンジンのクランキング後の水止め実施領域を示した説明図である。
【図６】バッテリーの状態に基づくクラッチ部の係合、開放の制御フローである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態の制御装置１を組み込んだエンジン１００の概略構成を示した説明図である。エンジン１００は例えば車両に搭載されて運転される。エンジン１００はエンジン本体３、ラジエータ４、リザーバタンク５、ヒータコア６、サーモスタット７を備えている。エンジン本体３内には冷却水が通過するウォータジャケット８が形成されており、ウォータポンプ２、ラジエータ４、リザーバタンク５、ヒータコア６、サーモスタット７、ウォータジャケット８は冷却水が循環するように、冷却水の通路を形成する配管９で接続されている。
【００２０】
制御装置１はＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０を備えている。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の形式のデジタルコンピュータからなり、エンジン１００の制御のために設けられている各種センサや作動装置と信号をやり取りしてエンジン１００を制御するようになっている。本実施形態において、ＥＣＵ１０は、ウォータジャケット８内の水温を計測する水温センサ１１、吸気温を計測する吸気温センサ１２、エンジン１００の回転速度を計測するエンジン回転センサ１３、アクセルの開度を計測するアクセル開度センサ１４、バッテリー１５の電流を計測する電流センサ１６と電気的に接続されている。また、バッテリー１５にはオルタネータ１７が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、これらのセンサからの信号を受けて、エンジン１００の各種情報を取得しエンジン１００の状態を把握する。ＥＣＵ１０はエンジン１００の状態に基づき、エンジン１００の自動停止、自動始動を行う、いわゆるエコランを実行することができる。また、ＥＣＵ１０は後述するウォータポンプ２のコイル２７と電気的に接続されている。ＥＣＵ１０はエンジン１００の状態に基づいて、ウォータポンプ２への通電を切り替える。
【００２１】
次に、ウォータポンプ２について詳細に説明する。ウォータポンプ２は、ウォータジャケット８や配管９で構成される通路内の冷却水を循環させる。ウォータポンプ２は、ベルト２６によりエンジン本体３のクランクシャフト１８と接続されており、クランクシャフト１８の回転が伝達されて稼働する。
【００２２】
図２は、ウォータポンプ２の概略構成を示した断面図である。ウォータポンプ２は、シャフト２１と、シャフト２１の一端に連結されたインペラ２２と、クラッチ部２０を備えている。シャフト２１はベアリング２３により支持されている。インペラ２２はウォータジャケット８内に位置する。シャフト２１が回転することによりインペラ２２が回転して冷却水が流動し、冷却通路内の冷却水が循環する。クラッチ部２０は、プーリ２４、コイル２７、アーマチュア２８、板バネ２９を備えている。
【００２３】
プーリ２４はシャフト２１の半径方向外周側に配置されている。プーリ２４はベアリング２５に支持されて、シャフト２１と同一の軸を中心に回転自在となるように配置されている。このプーリ２４の半径方向外周側には、ベルト２６が架けられている。このベルト２６を介してクランクシャフト１８の回転がプーリ２４へ伝達されるように構成されている。さらに、プーリ２４の内部にはコイル２７が配置されている。
【００２４】
さらに、シャフト２１には、インペラ２２が連結された側とは反対側の端部にアーマチュア２８が配置されている。アーマチュア２８は、シャフト２１の一部である固定部２１０と板バネ２９とを介してシャフト２１に組み付けられ、シャフト２１からの距離がプーリ２４内部のコイル２７にほぼ等しくなるように配置されている。さらに、このアーマチュア２８のプーリ２４側にクラッチ板２１１が固定されている。また、アーマチュア２８は鉄、ニッケル、コバルト、その他強磁性を有する合金等の材料で形成されており、コイル２７がＥＣＵ１０から電流を供給されて磁界を発生すると、アーマチュア２８がプーリ２４側に引き寄せられてクラッチ板２１１がプーリ２４に接続し係合する。クラッチ板２１１がプーリ２４に係合した状態でクランクシャフト１８が回転する場合、動力が伝達されてシャフト２１が回転する。このように、シャフト２１がクランクシャフト１８から動力を得て回転することにより、ウォータポンプ２が冷却水を循環させる。一方、クラッチ板２１１を開放する場合は、コイル２７への通電を停止する。これにより、板バネ２９の付勢によりアーマチュア２８が元の位置へ戻り、クラッチ板２１１がプーリ２４から離間する。
【００２５】
このような構成の制御装置１は、クラッチ部２０の係合と開放とを切り替えることにより、ウォータポンプ２の運転（水流し）と停止（水止め）とを切り替える。ＥＣＵ１０は、ウォータポンプ２を運転するか否かを判断し、クラッチ部２０を係合するか開放するかを決定し、この決定に従い、クラッチ部２０の係合、開放を切り替える。
【００２６】
次に、ＥＣＵ１０によるウォータポンプ２の運転判断、及びクラッチ部２０の切替に関する制御について説明する。図３はウォータポンプ２の運転判断、及びクラッチ部２０の切替の制御フローである。以下、図３のフローに従って説明する。
【００２７】
ＥＣＵ１０はステップＳ１１において、エンジン１００の始動要求を取得する。すなわち、本制御はエンジンの始動要求により開始する。ＥＣＵ１０はステップＳ１１の処理を終えるとステップＳ１２へ進む。
【００２８】
ＥＣＵ１０はステップＳ１２において、水止め実施領域か否かを判断する。水止め実施領域か否かはエンジン冷却水の温度により決定する。すなわち、ＥＣＵ１０はエンジン１００の始動要求時におけるエンジン１００の暖機状態に基づき、クラッチ部２０の係合または開放を決定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、水温センサ１１の取得する冷却水の温度情報に基づき、エンジン１００が暖機完了温度に達していないと判断すると水止め実施領域であると判断する。
【００２９】
ＥＣＵ１０はステップＳ１２において、ＹＥＳと判断する場合、すなわち、水止め実施領域内であると判断すると、ステップＳ１３へ進む。
【００３０】
ＥＣＵ１０はステップＳ１３において、コイル２７への通電を停止し、クラッチ部２０を開放する。これにより、この後にエンジン１００がクランキングを開始する時点でクランクシャフト１８の回転が開始してもウォータポンプ２は停止した状態である。このように始動後に水止めをする場合、エンジン１００のクランキング開始以前にクラッチ部２０を開放しておく。これにより、始動後のクラッチの係合回数を減少することができるので、クラッチ板２１１の磨耗を抑制する。ＥＣＵ１０はステップＳ１３の処理を終えるとステップＳ１５へ進む。
【００３１】
一方、ＥＣＵ１０はステップＳ１２において、ＮＯと判断する場合、すなわち、水止め実施領域内でないと判断すると、ステップＳ１４へ進む。
【００３２】
ＥＣＵ１０はステップＳ１４において、コイル２７へ通電し、クラッチ部２０を係合する。これにより、この後にクランキングを行い、クランクシャフト１８の回転が開始することにより、回転動力がベルト２６を介してウォータポンプ２のシャフト２１へ伝達されて、ウォータポンプ２の運転が開始する。このように始動と同時に水流しをする場合、エンジン１００のクランキング開始以前にクラッチ部２０を係合しておく。クランキング後にクラッチ部２０を係合すると、クランクシャフト１８とウォータポンプ２のシャフト２１との間に回転差があるため、クラッチ板２１１の磨耗が進行する。このように、エンジン１００のクランキング開始以前にクラッチ部２０を係合することにより、クラッチ板２１１の磨耗を抑制する。ＥＣＵ１０はステップＳ１４の処理を終えるとステップＳ１５へ進む。
【００３３】
ＥＣＵ１０はステップＳ１５において、エンジン１００のクランキングを開始する。すなわち、エンジン１００が始動する。ＥＣＵ１０はステップＳ１５の処理を終えるとリターンとなる。
【００３４】
上記制御において、ＥＣＵ１０は、冷却水の循環が必要と判断する場合、ステップＳ１２において水止め実施領域内と判断する場合であっても、エンジン１００のクランキング開始以前にクラッチ部２０を係合し、ウォータポンプ２を運転する。このような冷却水の循環が必要と判断される場合は、例えば、ウォータジャケット８内の冷却水の沸騰を防止する場合、水温センサ１１による感温制御を実行する場合、ヒータの稼働が要求された場合、その他エンジン１００のオーバーヒートの原因となる状態が生じる場合をいう。
【００３５】
また、ＥＣＵ１０はクラッチ部２０のクラッチ板２１１の磨耗状態を推定し、クラッチ板２１１の磨耗量が所定値以上と判断した場合、エンジン暖機時のクラッチ部２０の開放、及びエコランを禁止することとしてもよい。例えば、ＥＣＵ１０は、クラッチ部２０の係合回数をカウントし、クラッチ部２０の係合回数が所定値を超えた場合、クラッチ板２１１の磨耗量が所定値以上となると判断することにする。ＥＣＵ１０は、クラッチ部２０の係合回数が所定値を超えた場合、エンジン１００のクランキング開始以前にクラッチ部２０を係合し、エンジン１００の暖機中における水止めの実施を中止する。水止めを行った場合には、水止め後にクラッチ部２０を係合するため、クラッチ板２１１の磨耗の進行を防ぐことができないが、エンジン１００のクランキング開始以前にクラッチ部２０を係合し、水止めを中止することにより、クラッチ板２１１の磨耗を抑制できる。
【００３６】
不用意にクラッチ部２０の係合と開放とを繰り返す行為はクラッチ板２１１の磨耗を進行させる。クラッチ板２１１の磨耗が進行するとクランクシャフト１８からウォータポンプ２のシャフト２１へ動力が伝達できず、ウォータポンプ２が駆動できなくなり、エンジン１００がオーバーヒートを起こす恐れがある。クラッチ板２１１の磨耗が進行し、係合が不能になる前に、クラッチ板２１１の磨耗の原因となる水止め制御、及びエコランを禁止することにより、オーバーヒートを未然に防ぐことができる。さらに、暖機過程における水止めも禁止することにより、クラッチ板２１１の磨耗の防止効果が向上する。
【００３７】
一般的にクラッチ板２１１の磨耗量はエンジン１００の寿命に基づき設計されるが、エコランのように始動、停止を繰り返す場合、推定された係合回数を超えることが予想される。クラッチは係合回数で磨耗状態を予測することができ、係合回数をＥＣＵ１０に記憶することにより磨耗限界を予測し、水止めによるクラッチ係合、エコランを禁止する。
【００３８】
ここで、エンジン１００の水止め時期と水流し時期の一例を示す。図４は、エンジン１００の水止め時期と水流し時期の一例を示した説明図である。図４の縦軸はエンジン１００の冷却水温度を示し、図４の横軸はエンジン１００の始動からの経過時間を示している。図４では、エンジン１００の始動から暖機が完了するまでの間、水止めしている。すなわち、制御装置１は、エンジン１００の始動（クランキング）以前にクラッチ部２０を開放し、暖機完了時にクラッチ部２０を係合する処理を行っている。なお、エンジン始動後の水止め、水流しの実行判断は、エンジン１００の冷却水温度、回転数、および燃料噴射量に基づき行われる。図５はエンジン１００のクランキング後の水止め実施領域を示した説明図である。図５の縦軸はエンジン回転数を示し、図５の横軸はエンジン冷却水温度を示している。エンジン回転数の値とエンジン冷却水温度の値とが、図５中に示した斜線部の水止め実施領域に含まれる場合、水止めを実行する。すなわち、クラッチ部２０を開放する。また、燃料噴射量が所定の値を超える場合、エンジン本体３の温度が高温になることが推定されるため、エンジン回転数の値とエンジン冷却水温度の値とが水止め実施領域に含まれる場合であっても、制御装置１は水流しを実行する。ここで用いる燃料噴射量は、エンジン回転数やアクセル開度など、エンジンの状態を示す各種情報からＥＣＵ１０により算出される。
【００３９】
以上のように、制御装置１は、エンジン１００の始動要求時にクラッチ部２０の係合または開放を決定し、クランクシャフト１８が回転を開始する前に、クラッチ部２０の状態を切り替える。これにより、クラッチ板２１１の磨耗を抑制し、高い信頼性のもと、ウォータポンプ２の運転、停止を実行する。
【００４０】
次に、本実施の形態の制御装置１における他の制御処理について説明する。制御装置１のＥＣＵ１０は、本制御処理において、バッテリー１５の状態に基づいてクラッチ部２０の係合、開放を判断する。図６はＥＣＵ１０により実行されるバッテリー１５の状態に基づくクラッチ部２０の係合、開放の制御フローである。以下、図６のフローに従って説明する。
【００４１】
ＥＣＵ１０はステップＳ２１において、エンジンの始動要求を取得する。すなわち、本制御はエンジンの始動要求により開始する。ＥＣＵ１０はステップＳ２１の処理を終えるとステップＳ２２へ進む。
【００４２】
ＥＣＵ１０はステップＳ２２において、バッテリー１５の電圧が所定値以上か否かを判断する。または、バッテリー１５の電流が所定値以上か否かを判断することにしてもよい。バッテリー１５の電圧は電流センサ１６を用いて判断する。バッテリー１５の電圧が低下している場合、電流センサ１６が計測する電流の値も低下する。このため、電流センサ１６の値に基づいて、バッテリー１５の電圧の低下を判断できる。また、バッテリー１５が劣化している場合もバッテリー１５の電圧が低下するため、同様に電流センサ１６によりバッテリー１５の劣化を判断できる。なお、電流センサ１６に代えて電圧センサを用いてもよい。
【００４３】
ＥＣＵ１０はステップＳ２２において、ＹＥＳと判断する場合、すなわち、バッテリー１５の電圧が所定値以上であると判断すると、ステップＳ２３へ進む。なお、バッテリー１５の電流値で判断する場合、ＥＣＵ１０は、バッテリー１５の電流が所定値以上であると判断するとステップＳ２３へ進む。
【００４４】
ＥＣＵ１０はステップＳ２３において、通常制御の処理を実行する。ここでの通常制御とは、上記のウォータポンプ２の運転判断、及びクラッチ部２０の切替制御におけるステップＳ１２〜ステップＳ１５の処理である。ＥＣＵ１０はステップＳ２３の処理を終えるとステップＳ２４へ進む。
【００４５】
ＥＣＵ１０はステップＳ２４において、クラッチ部２０の係合回数をメモリに記憶する。係合回数により、クラッチ板２１１の磨耗状態を判断することができる。ＥＣＵ１０はステップＳ２４の処理を終えるとリターンとなる。
【００４６】
ところで、ＥＣＵ１０はステップＳ２２において、ＮＯと判断する場合、すなわち、バッテリー１５の電圧が所定値以上でないと判断すると、ステップＳ２５へ進む。なお、電流値で判断する場合、ＥＣＵ１０は、バッテリー１５の電流が所定値以上でないと判断すると、ステップＳ２５へ進む。
【００４７】
ＥＣＵ１０はステップＳ２５において、クラッチ部２０を開放し、水止めを行うとともに、エコランを禁止する。さらに、パネル上の警告灯を点灯させてドライバーに異常を通知する。バッテリー１５の電圧が低下している状態では、クラッチ部２０の係合が緩むことにより、クラッチ板２１１が滑り、磨耗が進行するおそれがあるため、クラッチ部２０を開放し、エコランも中止する。ＥＣＵ１０はステップＳ２５の処理を終えると、ステップＳ２６へ進む。
【００４８】
ＥＣＵ１０はステップＳ２６において、エンジン１００のクランキングを開始する。すなわち、エンジン１００が始動する。ＥＣＵ１０はステップＳ２６の処理を終えるとステップＳ２７へ進む。
【００４９】
ＥＣＵ１０はステップＳ２７において、バッテリー１５の電圧が復帰したか否かを判断する。ステップＳ２６において、クランキングが開始されるため、オルタネータ１７の発電によりバッテリー１５の電圧が復帰する場合がある。ＥＣＵ１０はステップＳ２７において、ＹＥＳと判断する場合、すなわち、バッテリー１５の電圧が復帰した場合、ステップＳ２３へ進む。
【００５０】
一方、ＥＣＵ１０はステップＳ２７において、ＮＯと判断する場合、すなわち、バッテリー１５の電圧が復帰していない場合、ステップＳ２８に進む。
【００５１】
ＥＣＵ１０はステップＳ２８において、エンジンの始動後、所定時間経過したか否かを判断する。エンジン１００の始動後、所定時間経過した場合、エンジン１００の暖機が進行していることが考えられるため、冷却水を循環させるためにウォータポンプ２の運転を行うための制御へ進む。ＥＣＵ１０はステップＳ２８でＹＥＳと判断する場合、すなわち、エンジン１００の始動後、所定時間経過している場合、ステップＳ２３へ進む。
【００５２】
ＥＣＵ１０は、ステップＳ２８において、ＮＯと判断する場合、すなわち、エンジン１００の始動後、所定時間が経過していない場合、再度、ステップＳ２７へ進む。従って、バッテリー１５の電圧が復帰しておらず、エンジン１００の始動後、所定時間経過していない場合、ステップＳ２７、ステップＳ２８の処理を繰り返す。
【００５３】
以上の制御について、詳細に説明する。バッテリー１５の電圧が低下することにより、始動時にエンジン１００のスタータに電圧が印加され、大きな電力が消費されるため、コイル２７へ通電する電流が減少する。このため、クラッチ部２０の係合状態を維持することができず、クラッチ板２１１がプーリ２４に対して滑り、磨耗を進行させる場合がある。このようなコイル２７への通電が減少することによるクラッチ部２０の係合が維持できなくなる状態は、クラッチ板２１１が滑っているのか否かの判断が困難であり、クラッチ板２１１の磨耗限界を判断することを阻害する要因になる。このため、磨耗限界を超えてしまい、ウォータポンプ２を運転できなくなる場合や、逆に磨耗限界まで余裕があるのにもかかわらず、クラッチ部２０の係合、開放を停止してしまい、燃費向上の効果を損なう場合が発生する。本制御では、このようなコイル２７への通電が減少することにより、クラッチ板２１１が滑ることを防止する。これにより、クラッチ板２１１の磨耗限界の予測精度を向上し、ウォータポンプ２の運転不能を防ぐとともに、ウォータポンプ２の運転停止による暖機向上、及び燃費向上効果を得る。
【００５４】
また、バッテリー１５の電圧が低下した状態では、エンジン１００の始動時におけるクラッチ部２０の係合をキャンセルし、エンジン１００の始動後、オルタネータ１７で発電し、バッテリー１５の電圧が復帰し安定した後、クラッチ部２０の係合を行う。この場合の利点として係合回数は増えるものの予測不能なクラッチ磨耗を防ぐことができる。
【００５５】
同様に、バッテリー１５の劣化が考えられる場合も、バッテリー１５の電圧が低下しているため、クランキング時には、クラッチ板２１１を開放して、動作し、バッテリー１５の電圧が安定した後にクラッチ部２０の係合を行う。これにより、クラッチ板２１１の予測不能な磨耗を防止する。
【００５６】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【００５７】
例えば、本実施の形態では、電磁式のクラッチについて説明したが、電磁式以外のクラッチでも同様の方針で同様の制御を実施することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  制御装置
２  ウォータポンプ
２０  クラッチ部
２１１  クラッチ板
３  エンジン本体
１０  ＥＣＵ
１５  バッテリー
１８  クランクシャフト
１００  エンジン
【図１】
2011108117.tif 000003
【図２】
2011108117.tif 000004
【図３】
2011108117.tif 000005
【図４】
2011108117.tif 000006
【図５】
2011108117.tif 000007
【図６】
2011108117.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月26日(2011.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動停止、及び自動始動を行う内燃機関のクランクシャフトの回転を前記内燃機関内の冷却水を循環させるウォータポンプへ伝達する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の始動要求時に前記クラッチの係合または開放を決定する決定手段と、
前記内燃機関のクランキング開始前に、前記クラッチを前記決定手段の決定結果に基づく係合状態とする制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
前記決定手段は、前記内燃機関の始動要求時における前記内燃機関の暖機状態に基づき、前記クラッチの係合または開放を決定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の内燃機関の制御装置において、
前記クラッチのクラッチ板の磨耗状態を推定する推定手段を備え、
前記推定手段により前記クラッチ板の磨耗量が所定値以上と判断されるとき、前記クラッチの開放を禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の暖機時において前記クラッチの開放を禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の内燃機関の制御装置において、
前記推定手段は前記クラッチの係合回数に基づいて、前記クラッチの磨耗量を推定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項記載の内燃機関の制御装置において、
前記クラッチのクラッチ板の磨耗状態を推定する推定手段と、
前記内燃機関の自動停止、及び自動始動を行うシステムと、
を備え、
前記推定手段により前記クラッチ板の磨耗量が所定値以上と判断されるとき、前記システムによる前記内燃機関の自動停止、及び自動始動を禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項記載の内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の自動停止、及び自動始動を行うシステムと、
バッテリーの電圧状態に基づいて、前記内燃機関の自動停止及び自動始動の実行可否を判断する判断手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一項記載の内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の自動停止、及び自動始動を行うシステムを有し、
前記システムによる前記内燃機関の自動始動時にバッテリーの電圧が所定値以下の場合、前記内燃機関のクランキング開始以前における前記クラッチの係合を禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は内燃機関のクランクシャフトの回転を、内燃機関内の冷却水を循環させるウォータポンプへ伝達する内燃機関の制御装置に関する。
背景技術
［０００２］
任意にウォータポンプの駆動、停止を行える可変ウォータポンプを備えるエンジンが知られている。このようなエンジンでは、エンジンの暖機時に冷却水の循環を停止することによりエンジンの早期暖機を図り、燃費、エミッションの向上を図る。可変ウォータポンプとして、既に電動ウォータポンプが採用されているが、電動ウォータポンプはコストが高く、多くの電力を要求するので高容量のバッテリーの搭載が必要であった。
［０００３］
電動ウォータポンプの他にも、電磁クラッチによりエンジン駆動軸とウォータポンプ駆動軸の係合、開放を行い、圧送する水量を変更する電磁クラッチ式の可変ウォータポンプがある。この電磁クラッチ式の可変ウォータポンプは、電動ウォータポンプよりもコストが低く、電動ウォータポンプの代替技術として注目されている。
［０００４］
このような電磁クラッチ式の可変ウォータポンプを改良したものが特許文献１に開示されている。特許文献１のウォータポンプは低負荷で電磁クラッチのコイルへ通電し、ウォータポンプによる冷却液の送給量を減少する。
先行技術文献
特許文献
［０００５］
特許文献１：特開２００７−２８５２６８号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００６］
しかしながら、電磁クラッチ式の可変ウォータポンプはクラッチの係合、開放によりクラッチ板の磨耗が進むため、係合、開放を頻繁に行う運転を続
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
けていくと、クラッチ板が滑り、クラッチの係合が行えなくなる。特にエコランを行う車両では、エンジンの始動、停止を頻繁に行うため、エンジンの始動、停止に併せてウォータポンプのクラッチの係合、開放を行うならば、クラッチの磨耗が進行し、クラッチの係合が行えなくなることが考えられる。このようにクラッチの係合が行えなくなると、ウォータポンプが運転不能になるため、エンジンのオーバーヒートを引き起こす原因となる。
［０００７］
そこで、本発明は、クラッチの係合により動力が伝達されて稼働するウォータポンプを備えたエンジンにおいて、クラッチの係合と開放によるクラッチ板の磨耗を抑制し、クラッチを信頼性の高い状態に維持することを課題とする。
課題を解決するための手段
［０００８］
かかる課題を解決する本発明の内燃機関の制御装置は、自動停止、及び自動始動を行う内燃機関のクランクシャフトの回転を前記内燃機関内の冷却水を循環させるウォータポンプへ伝達する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の始動要求時に前記クラッチの係合または開放を決定する決定手段と、前記内燃機関のクランキング開始前に、前記クラッチを前記決定手段の決定結果に基づく係合状態とする制御手段と、を備えたことを特徴とする。このような構成により、クランクシャフトが回転を開始する前に、クラッチの係合、または開放を行い、クラッチの磨耗を抑制し、クラッチを信頼性の高い状態に維持することができる。
［０００９］
このような内燃機関の制御装置において、前記決定手段は、前記内燃機関の始動要求時における前記内燃機関の暖機状態に基づき、前記クラッチの係合または開放を決定することができる。これにより、内燃機関が既に暖機完了している場合には、前記クラッチを係合してクランキングを行うことにより、クラッチの磨耗を抑制できる。
［００１０］
このような内燃機関の制御装置において、前記クラッチのクラッチ板の磨耗状態を推定する推定手段を備え、前記推定手段により前記クラッチ板の磨耗量が所定値以上と判断されるとき、前記クラッチの開放を禁止する構成と
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
することができる。このような構成とすることにより、クラッチが係合された状態で維持されるため、クラッチの開放と係合の繰り返しによる余計な磨耗を抑制できる。
［００１１］
上記推定手段を備える内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の暖機時においてクラッチの開放を禁止する構成とすることができる。このような構成とすることにより、クランキング後のクランクシャフトの回転中にクラッチを係合することが回避できるため、クラッチの磨耗を抑制できる。
［００１２］
上記推定手段を備える内燃機関の制御装置において、前記推定手段は前記クラッチの係合回数に基づいて、前記クラッチの磨耗量を推定することができる。これにより、係合回数が増加するほど、クラッチの磨耗量が増加することが推定できる。
［００１３］
このような内燃機関の制御装置において、前記クラッチのクラッチ板の磨耗状態を推定する推定手段と、前記内燃機関の自動停止、及び自動始動を行うシステムと、を備え、前記推定手段により前記クラッチ板の磨耗量が所定値以上と判断されるとき、前記システムによる前記内燃機関の自動停止、及び自動始動を禁止する構成とすることができる。このような構成とすることにより、頻繁に内燃機関を停止することがなくなるため、クラッチの係合と開放の繰り返しが減少し、クラッチの磨耗が抑制できる。
［００１４］
このような内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の自動停止、及び自動始動を行うシステムと、バッテリーの電圧状態に基づいて、前記内燃機関の自動停止及び自動始動の実行可否を判断する判断手段と、を備えた構成とすることができる。このような構成とすることにより、電力が不足する場合、クラッチを開放してクラッチの磨耗を抑制できる。
［００１５］
このような内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の自動停止、及び自動始動を行うシステムを有し、前記システムによる前記内燃機関の自動始動時にバッテリーの電圧が所定値以下の場合、前記内燃機関のクランキング開始以前における前記クラッチの係合を禁止する構成とすることができる。このような構成とすることにより、電力不足で係合中のクラッチが緩み、ク
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
ラッチ板が滑ることにより進行する磨耗を抑制できる。
発明の効果
［００１６］
本発明の内燃機関の制御装置は、クランクシャフトが回転を開始する前に、クラッチの係合、または開放を行うことにより、クラッチの磨耗を抑制し、クラッチを信頼性の高い状態に維持することができる。
図面の簡単な説明
［００１７］
［図１］クラッチの制御装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図である。
［図２］ウォータポンプを断面にしてその概略構成を示した説明図である。
［図３］ウォータポンプの運転判断、及びクラッチ部の切替に関する制御フローである。
［図４］エンジンの水止め時期と水流し時期の一例を示した説明図である。
［図５］エンジンのクランキング後の水止め実施領域を示した説明図である。
［図６］バッテリーの状態に基づくクラッチ部の係合、開放の制御フローである。
発明を実施するための形態
［００１８］
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照しつつ説明する。
［００１９］
図１は、本実施形態の制御装置１を組み込んだエンジン１００の概略構成を示した説明図である。エンジン１００は例えば車両に搭載されて運転される。エンジン１００はエンジン本体３、ラジエータ４、リザーバタンク５、ヒータコア６、サーモスタット７を備えている。エンジン本体３内には冷却水が通過するウォータジャケット８が形成されており、ウォータポンプ２、ラジエータ４、リザーバタンク５、ヒータコア６、サーモスタット７、ウォータジャケット８は冷却水が循環するように、冷却水の通路を形成する配管９で接続されている。
［００２０］
制御装置１はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１０を備えている。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知
【国際調査報告】
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