(57)【要約】【課題】シリンダブロック内の冷却水の温度を極力早期に暖機することができる冷却装置の制御装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ６２は、内燃機関１０が始動した後、水温ＴＨＷｅが所定温度以下であることを条件に、メインウォータポンプ２１を停止する一方、水温ＴＨＷｅが所定温度以下であるときにヒータ３８等のデバイスの暖機要求が生じることを条件に、サブウォータポンプ３６を駆動する。ＣＰＵ６２は、水温ＴＨＷｅが所定温度以下であるときであってサブウォータポンプ３６の駆動中に、水温ＴＨＷｅから排熱回収器３２側の水温ＴＨＷｘを減算した値が閾値以上となる場合、メインウォータポンプ２１を駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックおよびシリンダヘッドを通過するメインループ経路内の冷却水を循環させるメインウォータポンプと、前記メインループ経路とは別に前記シリンダブロックを含まないショートループ経路内の冷却水を循環させるサブウォータポンプと、を備え、前記メインループ経路は、ラジエータおよびサーモスタットが設けられた第１ループ経路と、前記ラジエータを迂回する第２ループ経路とを備える内燃機関の冷却装置に適用され、
前記ショートループ経路には、前記内燃機関の熱を受け取る受熱部と、該受熱部によって受熱された熱を前記冷却水を介して受け取るデバイスと、が設けられ、
前記内燃機関の温度が所定温度以下であることを条件に、前記メインウォータポンプを停止状態とする停止処理と、
前記メインウォータポンプが停止状態であるときにおいて、前記デバイスの暖機要求が生じることを条件に、前記サブウォータポンプを駆動するサブ駆動処理と、
前記停止処理が実行されているときに、前記ショートループ経路内の前記冷却水の温度と前記内燃機関の温度との差が閾値以上となることを条件に、前記メインウォータポンプを駆動するメイン駆動処理と、を実行する冷却装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の冷却装置に適用される、冷却装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば下記特許文献１には、シリンダブロックおよびシリンダヘッド内の冷却水の通路である内側通路と、それらの外部の外側通路とによって形成されるループ経路内の冷却水を循環させるメインポンプ（メインウォータポンプ）に加えて、サブポンプ（サブウォータポンプ）を備えるものが記載されている。ここで、サブウォータポンプは、シリンダブロックを通らず、シリンダヘッドとヒータとの間のショートループ経路内の冷却水を循環させる。また、同文献には、内燃機関の冷間時においては、メインウォータポンプを駆動しサブウォータポンプを停止させることが記載されている（図４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２４１５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のように、冷間時において、メインウォータポンプを駆動する場合、シリンダブロックおよびシリンダヘッド内の冷却水が上記ループ経路を循環することから、内燃機関の暖機が遅れるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決すべく、冷却装置の制御装置は、シリンダブロックおよびシリンダヘッドを通過するメインループ経路内の冷却水を循環させるメインウォータポンプと、前記メインループ経路とは別に前記シリンダブロックを含まないショートループ経路内の冷却水を循環させるサブウォータポンプと、を備え、前記メインループ経路は、ラジエータおよびサーモスタットが設けられた第１ループ経路と、前記ラジエータを迂回する第２ループ経路とを備える内燃機関の冷却装置に適用され、前記ショートループ経路には、前記内燃機関の熱を受け取る受熱部と、該受熱部によって受熱された熱を前記冷却水を介して受け取るデバイスと、が設けられ、前記内燃機関の温度が所定温度以下であることを条件に、前記メインウォータポンプを停止状態とする停止処理と、前記メインウォータポンプが停止状態であるときにおいて、前記デバイスの暖機要求が生じることを条件に、前記サブウォータポンプを駆動するサブ駆動処理と、前記停止処理が実行されているときに、前記ショートループ経路内の前記冷却水の温度と前記内燃機関の温度との差が閾値以上となることを条件に、前記メインウォータポンプを駆動するメイン駆動処理と、を実行する。
【０００６】
上記構成では、停止処理によって、内燃機関の温度が所定温度以下であることを条件に、メインウォータポンプを停止状態とするために、シリンダブロック内の冷却水の温度を極力早期に暖機することができる。
【０００７】
ただし、停止処理の実行中に、デバイスを暖機すべくサブ駆動処理によってショートループ経路内の冷却水を循環させる場合、冷却水の熱がデバイスに放出されるため、ショートループ経路内の冷却水の温度の上昇速度が、シリンダブロック内の冷却水の温度の上昇速度よりも低くなる傾向がある。そして、メインウォータポンプの駆動開始後、シリンダブロック内の冷却水の温度とショートループ経路内の冷却水の温度とに大きな差が生じている事態となると、メインウォータポンプの駆動開始後、サーモスタットが開弁状態と閉弁状態とを繰り返すハンチング現象が生じる。そして、ハンチング現象が生じる場合には、冷却水の温度の制御性が低下する。
【０００８】
そこで上記構成では、メイン駆動処理によって、上記温度差が閾値以上となることを条件に、メインウォータポンプを駆動する。メイン駆動処理は、温度差が閾値以上であることを条件に実行されるものであるため、メインウォータポンプが駆動されるのは比較的短時間である。このため、メイン駆動処理によって、温度差を低減しつつも、停止処理による内燃機関の暖機性能を極力維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態にかかる制御装置および冷却装置を示す図。
【図２】同実施形態にかかる水止め制御を示す図。
【図３】同実施形態にかかるメインウォータポンプの駆動に関する処理手順を示す流れ図。
【図４】同実施形態にかかるメインウォータポンプの駆動処理を示す図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、始動後の冷却水の推移を示すタイムチャート。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、始動後の冷却水の推移を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、冷却装置の制御装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１に示す内燃機関１０は、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１４を備えている。シリンダブロック１２には、冷却水の通路である内側通路１６が形成されており、シリンダヘッド１４には、冷却水の通路である内側通路１７，１８，１９が接続されている。内側通路１７，１８，１９は、内側通路１６に接続されている。
【００１２】
内側通路１６には、外側通路２０が接続されており、内側通路１９には、外側通路２２が接続されている。外側通路２０には、電動式のメインウォータポンプ２１が設けられており、外側通路２２には、ラジエータ２４およびサーモスタット２６が設けられている。そして、外側通路２０、内側通路１６，１９および外側通路２２によってループ経路が形成されている。
【００１３】
内側通路１７には、外側通路３０が接続されており、外側通路３０には、内燃機関１０の排気の熱を冷却水に回収する排熱回収器３２が設けられている。そして、外側通路２０、内側通路１６，１７、外側通路３０によって、ループ経路が形成されている。
【００１４】
外側通路３０には、外側通路３４が接続されており、外側通路３４には、電動式のサブウォータポンプ３６と、ヒータ３８と、が設けられている。そして、外側通路３０，３４によって、サブウォータポンプ３６、ヒータ３８および排熱回収器３２を通過するループ経路が形成されている。
【００１５】
内側通路１８には、外側通路４０が接続されており、外側通路４０には、ＥＧＲクーラ４２が設けられている。外側通路４０は、外側通路３０に接続されている。これにより、内側通路１７，１８と、外側通路４０，３０とによって、ＥＧＲクーラ４２および排熱回収器３２を通過するループ経路が形成されている。
【００１６】
外側通路３０には、外側通路４４が接続されている。外側通路４４には、ＥＧＲバルブ４６や、スロットルボディ４８が設けられている。そして、外側通路３０，４４によって、ＥＧＲバルブ４６およびスロットルボディ４８の付近と、排熱回収器３２とを通過するループ経路が形成されている。
【００１７】
制御装置６０は、内燃機関１０の制御量としての冷却水の温度を制御すべく、メインウォータポンプ２１およびサブウォータポンプ３６を操作する。この際、制御装置６０は、温度センサ５０によって検出される外側通路２２への出口ＥＸ側の冷却水の温度（水温ＴＨＷｅ）や、温度センサ５２によって検出される排熱回収器３２内の冷却水の温度（水温ＴＨＷｘ）を参照する。制御装置６０は、ＣＰＵ６２、ＲＯＭ６４およびＲＡＭ６６を備えている。そして、制御装置６０は、ＲＯＭ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２が実行することにより、冷却水の温度を制御する。
【００１８】
ＣＰＵ６２は、ＩＧ信号が入力されることにより内燃機関１０を始動した後、水温ＴＨＷｅが所定温度Ｔｔｈ以下であることを条件に、メインウォータポンプ２１を停止させる。これは、内燃機関１０の暖機を促進することを狙ったものである。ＣＰＵ６２は、メインウォータポンプ２１の停止中に、ヒータ３８や、ＥＧＲクーラ４２、ＥＧＲバルブ４６、スロットルボディ４８等のデバイスの暖機要求が生じる場合、サブウォータポンプ３６のみを駆動して必要な熱量が確保できるのであれば、サブウォータポンプ３６のみを駆動する。
【００１９】
図２に、メインウォータポンプ２１の停止中に、デバイスの暖機要求が生じることによって、サブウォータポンプ３６を駆動する場合の冷却水の循環を例示する。
【００２０】
メインウォータポンプ２１の停止中にサブウォータポンプ３６を駆動すると、図２に実線にて示すように、サブウォータポンプ３６、ヒータ３８、排熱回収器３２を通過するループ経路内において、冷却水の循環が生じる。また、この際、サブウォータポンプ３６の吐出流量によっては、図２に一点鎖線にて示すように、外側通路３０、内側通路１７，１８、外側通路４０を通過するループ経路に冷却水がわずかに循環し、ＥＧＲクーラ４２に熱が渡される。また、図２に一点鎖線にて示すように、外側通路３０，４４を通過するループ経路に冷却水がわずかに循環し、ＥＧＲバルブ４６およびスロットルボディ４８に熱が渡される。
【００２１】
図３に、図２に示したメインウォータポンプ２１の停止中の制御に関する処理の手順を示す。図３に示す処理は、ＲＯＭ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２が所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、図３に示す処理は、水温ＴＨＷｅが所定温度Ｔｔｈ以下であることを条件に実行される。
【００２２】
図３に示す一連の処理において、ＣＰＵ６２は、まず、水温ＴＨＷｅ，ＴＨＷｘを取得する（Ｓ１０）。次に、ＣＰＵ６２は、フラグＦが「１」であるか否かを判定する（Ｓ１２）。フラグＦは、メインウォータポンプ２１を駆動する処理のうち特に後述のＳ１８の処理が実行されている場合に「１」となり、そうでない場合に「０」となる。そしてＣＰＵ６２は、フラグＦが「０」であると判定する場合（Ｓ１２：ＮＯ）、メインウォータポンプ２１の停止中であることとサブウォータポンプ３６の駆動中であることとの論理積が真であるか否かを判定する（Ｓ１４）。この処理は、図２に例示する処理が実行されているか否かを判定するものである。そしてＣＰＵ６２は、論理積が真であると判定する場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、水温ＴＨＷｅから水温ＴＨＷｘを減算した値が第１閾値ΔｔｈＨ以上であるか否かを判定する（Ｓ１６）。
【００２３】
この処理は、水温ＴＨＷｅが所定温度Ｔｔｈ以上に達してメインウォータポンプ２１を駆動することにより、サーモスタット２６が開弁状態と閉弁状態とを繰り返すハンチングが生じるおそれがあるか否かを判定するためのものである。すなわち、水温ＴＨＷｅと水温ＴＨＷｘとの差が大きい場合、水温ＴＨＷｅが所定温度Ｔｔｈ以上となってメインウォータポンプ２１が駆動された後にサーモスタット２６が一旦開弁する。しかし、ヒータ３８等の上記デバイスに熱を供給しつつ循環していた冷却水がサーモスタット２６に流れることにより、サーモスタット２６付近の冷却水の温度が低下し、サーモスタット２６が閉弁する事態が生じるおそれがある。
ＣＰＵ６２は、第１閾値ΔｔｈＨ以上であると判定する場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、フラグＦを「１」とし、メインウォータポンプ２１を駆動する（Ｓ１８）。
【００２４】
図４に、メインウォータポンプ２１を駆動することによる、冷却水の循環を例示する。メインウォータポンプ２１を駆動すると、図４に実線にて示すように、外側通路２０、内側通路１６，１７および外側通路３０によって形成されるループ経路を冷却水が循環する。また、実線にて示すように、外側通路２０、内側通路１６，１７および外側通路３０，３４によって形成されるループ経路を冷却水が循環する。また、実線にて示すように、外側通路２０、内側通路１６，１７、外側通路４４によって形成されるループ経路を冷却水が循環する。さらに、実線にて示すように、外側通路２０、内側通路１６，１８および外側通路４０によって形成されるループ経路を冷却水が循環する。
【００２５】
図３に戻り、ＣＰＵ６２は、フラグＦが「１」であると判定する場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、水温ＴＨＷｅから水温ＴＨＷｘを減算した値が第２閾値ΔｔｈＬよりも小さいか否かを判定する（Ｓ２０）。ここで、第２閾値ΔｔｈＬは、第１閾値ΔｔｈＨよりも小さい値である。この処理は、メインウォータポンプ２１を停止させるか否かを判定するためのものである。
ＣＰＵ６２は、第２閾値ΔｔｈＬよりも小さいと判定する場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、フラグＦを「０」とし、メインウォータポンプ２１を停止する（Ｓ２２）。
【００２６】
なお、ＣＰＵ６２は、Ｓ１８，Ｓ２２の処理が完了する場合や、Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ２０において否定判定する場合には、図３に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで、本実施形態の作用を説明する。
図５（ａ）は、外気温が低くて且つ、デバイスの暖機要求がある場合に、図３に示した処理が実行される場合の水温ＴＨＷｅ，ＴＨＷｘの推移を示す。
【００２７】
図５（ａ）に示すように、時刻ｔ１において内燃機関１０が始動されると、水温ＴＨＷｅ，ＴＨＷｘはともに上昇する。しかし、デバイスの暖機要求に応じてＣＰＵ６２がサブウォータポンプ３６を駆動することにより、図２に実線や破線にて示した流れを有する冷却水は、デバイスに熱を与えることにより、温度上昇速度が鈍る。そして、時刻ｔ２において水温ＴＨＷｅ，ＴＨＷｘの差が第１閾値ΔｔｈＨに達すると、ＣＰＵ６２は、メインウォータポンプ２１を駆動する。これにより、シリンダブロック１２内の冷却水が、デバイスに熱を放出する経路に流入したり、デバイスに熱を放出した冷却水がシリンダブロック１２に流入したりすることによって、水温ＴＨＷｅ，ＴＨＷｘの差が低減される。そして、ＣＰＵ６２は、水温ＴＨＷｅ，ＴＨＷｘの差が第２閾値ΔｔｈＬよりも小さくなることにより、メインウォータポンプ２１を停止させる。これにより、水温ＴＨＷｅの上昇速度が水温ＴＨＷｘの上昇速度よりも再度高くなる。これにより、水温ＴＨＷｅ，ＴＨＷｘの差が第１閾値ΔｔｈＨに達すると、ＣＰＵ６２は、メインウォータポンプ２１を再度駆動することとなり、外気温が低い場合には、水温ＴＨＷｅが所定温度Ｔｔｈ以下である所定期間（時刻ｔ２〜ｔ３の期間）において、メインウォータポンプ２１を間欠駆動する傾向がある。
【００２８】
そしてＣＰＵ６２は、時刻ｔ３に水温ＴＨＷｅが所定温度Ｔｔｈに達すると、メインウォータポンプ２１を定常的に駆動する。そして、時刻ｔ４に水温ＴＨＷｅが開弁温度Ｔｖに達すると、サーモスタット２６が開弁する。この場合、ＣＰＵ６２は、水温ＴＨＷｅが開弁温度Ｔｖに達したために、サーモスタット２６が開弁している前提で、水温ＴＨＷｅであるときの最適な吐出流量となるようにメインウォータポンプ２１を操作する。
【００２９】
図５（ｂ）は、外気温が高くて且つ、デバイスの暖機要求がある場合に、図３に示した処理が実行されないと仮定した場合の水温ＴＨＷｅ，ＴＨＷｘの推移を示す。この場合、時刻ｔ１に内燃機関１０が始動した後、水温ＴＨＷｅが所定温度Ｔｔｈに達する時刻ｔ２までの期間において、水温ＴＨＷｅ，ＴＨＷｘに差が生じるものの、その差が小さく、時刻ｔ３において水温ＴＨＷｅが開弁温度Ｔｖに達した後、サーモスタット２６が定常的に開弁する。
【００３０】
図５（ｃ）は、外気温が低くて且つ、デバイスの暖機要求がある場合に、図３に示した処理が実行されないと仮定した場合の水温ＴＨＷｅ，ＴＨＷｘの推移を示す。
【００３１】
この場合、時刻ｔ１に内燃機関１０が始動した後、水温ＴＨＷｅが所定温度Ｔｔｈに達する時刻ｔ２までの期間において、水温ＴＨＷｅ，ＴＨＷｘに顕著な差が生じる。このため、時刻ｔ３に水温ＴＨＷｅが開弁温度Ｔｖに達することにより、サーモスタット２６が一旦は開弁するものの、サーモスタット２６に、図２に示した循環経路を循環していた冷たい冷却水が流入することによって、時刻ｔ４にサーモスタット２６が再度閉弁状態となる。そしてその後、時刻ｔ５に、サーモスタット２６が再度開弁状態となるというように、サーモスタット２６の閉弁状態と開弁状態とが交互に生じるハンチングが生じる。ハンチングが生じると、ハンチングが生じない前提で水温ＴＨＷｅに基づきメインウォータポンプ２１の吐出流量を適切な値に制御したとしても、内燃機関１０に流入する冷却水の温度が想定外の値となるため、その制御性が低下する。
ちなみに、ハンチングが生じるのは、外気温が低い場合に限らない。
【００３２】
図６（ａ）に、内燃機関１０の始動、停止が短時間に繰り返されて且つ、図３に示した処理が実行されないと仮定した場合の水温ＴＨＷｅ，ＴＨＷｘの推移を示す。
【００３３】
図６（ａ）において、時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７のそれぞれは、内燃機関１０の始動タイミングであり、時刻ｔ２，ｔ４，ｔ６のそれぞれは、内燃機関１０の停止タイミングである。この場合も、水温ＴＨＷｅが所定温度Ｔｔｈに達する時刻ｔ８には、水温ＴＨＷｅ，ＴＨＷｘの差が大きくなり、水温ＴＨＷｅが開弁温度Ｔｖに達する時刻ｔ９以降、ハンチング現象が生じる。
【００３４】
これに対し、図６（ｂ）は、内燃機関１０の始動、停止が短時間に繰り返されて且つ、図３に示した処理を実行する場合の水温ＴＨＷｅ，ＴＨＷｘの推移を示す。なお、図６（ｂ）における時刻ｔ１〜ｔ７は、図６（ａ）の時刻ｔ１〜ｔ７と同様である。
【００３５】
この場合、水温ＴＨＷｅが所定温度Ｔｔｈに達する時刻ｔ９以前の時刻ｔ８において、水温ＴＨＷｅ，ＴＨＷｘの差が大きくなることから、時刻ｔ８〜ｔ９に渡ってメインウォータポンプ２１が間欠駆動される。これにより、水温ＴＨＷｅ，ＴＨＷｘの差が小さくなることから、水温ＴＨＷｅが開弁温度Ｔｖに達する時刻ｔ１０以降、サーモスタット２６が定常的に開弁する。
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られる。
【００３６】
（１）排熱回収器３２とヒータ３８とを備えるループ経路内にサブウォータポンプ３６を備えることにより、サブウォータポンプ３６の駆動によって、排熱回収器３２の熱をヒータ３８に効率的に供給することができる。
【００３７】
（２）内側通路１８を備えることにより、メインウォータポンプ２１の停止時であっても、シリンダヘッド１４内の熱をＥＧＲクーラ４２に供給することができる。
＜対応関係＞
【００３８】
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。ショートループ経路は、外側通路３０，３４によって形成される経路と、外側通路３０，４４によって形成される経路と、内側通路１７，１８および外側通路３０，４０によって形成される経路とに対応する。受熱部は、内側通路１８や排熱回収器３２に対応し、デバイスは、ヒータ３８、ＥＧＲクーラ４２、ＥＧＲバルブ４６、およびスロットルボディ４８に対応する。第１ループ経路は、外側通路２０，２２および内側通路１６，１９によって形成される経路に対応し、第２ループ経路は、外側通路２０，３０および内側通路１６，１７を備えるループ経路に対応する。停止処理およびサブ駆動処理は、図２に示した処理に対応し、内燃機関の温度は、水温ＴＨＷｅに対応し、メイン駆動処理は、Ｓ１８の処理に対応する。
＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも１つを、以下のように変更してもよい。
・図３の処理において、Ｓ１４の処理を削除し、Ｓ１２において否定判定される場合にＳ１６の処理に移行してもよい。
【００３９】
・上記実施形態では、水温ＴＨＷｅから水温ＴＨＷｘを減算した値が第１閾値ΔｔｈＨ以上となることによりメインウォータポンプ２１を駆動し、第２閾値ΔｔｈＬ未満となることによりメインウォータポンプ２１を停止させたが、これに限らない。たとえば、第1閾値ΔｔｈＨと第２閾値ΔｔｈＬとに代えて、単一の閾値を用いて、水温ＴＨＷｅが同閾値以上である場合にメインウォータポンプ２１を駆動してもよい。
・冷却水の熱によって暖機要求が生じるデバイスとしては、上記実施形態で例示したものに限らない。たとえば、変速装置の潤滑油であってもよい。
【００４０】
・デバイスの配置としては、上記実施形態において例示したものに限らない。たとえば、外側通路４０内の冷却水の熱をスロットルボディ４８が受け取る構成であってもよい。
【００４１】
・制御装置としては、ＣＰＵ６２とＲＯＭ６４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０…内燃機関、１２…シリンダブロック、１４…シリンダヘッド、１６，１７，１８，１９…内側通路、２０…外側通路、２１…メインウォータポンプ、２２…外側通路、２４…ラジエータ、２６…サーモスタット、３０…外側通路、３２…排熱回収器、３４…外側通路、３６…サブウォータポンプ、３８…ヒータ、４０…外側通路、４２…ＥＧＲクーラ、４４…外側通路、４６…ＥＧＲバルブ、４８…スロットルボディ、５０，５２…温度センサ、６０…制御装置、６２…ＣＰＵ、６４…ＲＯＭ、６６…ＲＡＭ。
【図１】
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【図２】
2018132007.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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