(57)【要約】【課題】  内燃機関を冷却する冷媒を循環させる第１ポンプが異常であると判定された場合、第２ポンプを作動させ冷媒を循環させることで、第１ポンプを補助する内燃機関１０の冷却装置において、第２ポンプが長い期間に亘って使用されないことによる第２ポンプの固着が発生することを抑制し、また、第２ポンプを有効に利用すること。【解決手段】  この冷却装置は、第２ポンプ４０を、内燃機関１０の始動開始直後に所定期間作動させる。これにより、第２ポンプ４０の固着が発生することが抑制され得る。また、第１ポンプ３０が異常であると判定されない場合であっても、現在の運転状態が、冷却水温（内燃機関１０の温度）が将来過度に上昇すると予想される運転状態である場合、第１ポンプ３０とともに、第２ポンプ４０が作動させられる。これにより、冷却水温が過度に上昇することが抑制され得るとともに、第２ポンプ４０が有効に利用され得る。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を冷却する冷媒と、
前記冷媒を循環させる第１ポンプと、
前記第１ポンプを補助する第２ポンプと、
を備え、
前記第１ポンプが異常であるか否かを判定する第１ポンプ異常判定手段と、
前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記第２ポンプを作動させることで、前記冷媒を循環させる第２ポンプ作動手段と、
を備えた内燃機関の冷却装置において、
前記内燃機関の始動開始以降における所定期間、前記第２ポンプを作動させる内燃機関の冷却装置。
【請求項２】
内燃機関を冷却する冷媒と、
前記冷媒を循環させる第１ポンプと、
前記第１ポンプを補助する第２ポンプと、
を備え、
前記第１ポンプが異常であるか否かを判定する第１ポンプ異常判定手段と、
前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記第２ポンプを作動させることで、前記冷媒を循環させる第２ポンプ作動手段と、
を備えた内燃機関の冷却装置であって、
前記内燃機関の現在の運転状態が、同内燃機関から前記冷媒が流出する部分における同冷媒の将来の温度が過度に上昇すると予想される運転状態である温度上昇運転状態にある場合、前記第１ポンプが異常であると判定されてない場合であっても、前記第１ポンプの作動とともに、前記第２ポンプを作動させるポンプ併用手段を備えた内燃機関の冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の冷却装置において、
前記ポンプ併用手段は、前記温度上昇運転状態として、
前記内燃機関の運転速度が所定の第１運転速度より大きく、且つ、同内燃機関の燃焼室に吸入される空気量が所定値より大きい状態を使用するように構成された内燃機関の冷却装置。
【請求項４】
内燃機関を冷却する冷媒と、
前記冷媒を循環させる第１ポンプと、
前記第１ポンプを補助する第３ポンプと、
を備え、
前記第１ポンプが異常であるか否かを判定する第１ポンプ異常判定手段と、
前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記第３ポンプを作動させることで、前記冷媒を循環させる第３ポンプ作動手段と、
を備えた内燃機関の冷却装置であって、
前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記内燃機関の熱の発生を抑制する、又は、前記冷媒を冷却する熱交換器で同冷媒を冷却する程度を大きくする発熱抑制手段を備えた内燃機関の冷却装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の冷却装置において、
前記発熱抑制手段は、
前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記内燃機関のスロットル弁の開度が所定値を超えることを禁止することで、同内燃機関の熱の発生を抑制するように構成された内燃機関の冷却装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の内燃機関の冷却装置において、
前記発熱抑制手段は、
前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記内燃機関の運転速度が所定の第２運転速度を超えることを禁止することで、同内燃機関の熱の発生を抑制するように構成された内燃機関の冷却装置。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６の何れか一項に記載の内燃機関の冷却装置において、
前記発熱抑制手段は、
前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記熱交換器に向けて空気を送風する送風機の運転速度を大きくすることで、同熱交換器で前記冷媒を冷却する程度を大きくするように構成された内燃機関の冷却装置。
【請求項８】
請求項４乃至請求項７の何れか一項に記載の内燃機関の冷却装置において、
前記発熱抑制手段は、
前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記熱交換器に向けて空気を送風する送風機の作動が許可される、前記冷媒の前記内燃機関から流出する部分における温度の範囲の下限値を低くすることで、同熱交換器で同冷媒を冷却する程度を大きくするように構成された内燃機関の冷却装置。
【請求項９】
請求項４乃至請求項８の何れか一項に記載の内燃機関の冷却装置において、
前記発熱抑制手段は、
前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記内燃機関に供給される混合気の空燃比を、理論空燃比よりもリッチな空燃比、又は、理論空燃比よりリーンな空燃比に制御することで、同内燃機関の熱の発生を抑制するように構成された内燃機関の冷却装置。
【請求項１０】
請求項４乃至請求項９の何れか一項に記載の内燃機関の冷却装置において、
前記発熱抑制手段は、
前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記内燃機関が適用される車両の速度が所定値を超えることを禁止することで、前記内燃機関の熱の発生を抑制するように構成された内燃機関の冷却装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の内燃機関の冷却装置において、
前記車両は、
前記内燃機関の駆動力と、電動機の駆動力とにより駆動され、同内燃機関の駆動力の同電動機の駆動力に対する割合である駆動力割合を同車両の状態に応じて決定する手段を備え、
前記車両が走行する道路が下り坂であるか否かを判定する坂路判定手段を備え、
前記発熱抑制手段は、
前記第１ポンプが異常であると判定され、且つ、前記坂路判定手段により道路が下り坂であると判定された場合、前記禁止することを解除するように構成された内燃機関の冷却装置。
【請求項１２】
請求項４乃至請求項１１の何れか一項に記載の内燃機関の冷却装置であって、
前記内燃機関が適用される車両は、
前記内燃機関の駆動力と、電動機の駆動力とにより駆動され、同内燃機関の駆動力の同電動機の駆動力に対する割合である駆動力割合を同車両の状態に応じて決定する手段を備え、
前記発熱抑制手段は、
前記第１ポンプが異常であると判定された場合、バッテリの蓄電量が所定値以下となるまで、前記駆動力割合を「０」とすることで、前記内燃機関の熱の発生を抑制するように構成された内燃機関の冷却装置。
【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関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の冷却装置の一つとして、内燃機関を冷却する冷媒と、前記冷媒を循環させる第１ポンプと、前記第１ポンプを補助する第２ポンプとを備え、前記第１ポンプが異常であるか否かを判定する第１ポンプ異常判定手段と、前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記第２ポンプを作動させることで、前記冷媒を循環させる第２ポンプ作動手段とを備え、第１ポンプに異常が発生した場合であっても、第２ポンプの作動により内燃機関が冷却されることで、内燃機関が適用される車両の自走を可能とするものがあり、例えば、下記特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１６５０２２
【０００３】
係る内燃機関の冷却装置においては、一般に、第２ポンプが長い期間に亘って作動しない場合が多い。この場合、第２ポンプのインペラ等の可動部分が固まり動かなくなる現象（以下、この現象を「固着」と称呼する。）が発生するという問題があった。
【０００４】
また、上述したように、長い期間に亘って第２ポンプが作動しないため、第２ポンプが有効に利用されていないという問題があった。加えて、第１ポンプに異常が発生した場合、第２ポンプのみの作動では、冷媒の循環流量が小さい場合が多い。この場合、内燃機関が十分に冷却され難いため、内燃機関の温度が過度に上昇するという問題があった。
【発明の開示】
【０００５】
従って、本発明の第１の目的は、上記形式の内燃機関の冷却装置において、第２ポンプの固着が発生することを抑制し得るものを提供することにある。また、本発明の第２の目的は、上記形式の内燃機関の冷却装置において、第２ポンプが有効に利用され得るものを提供することにある。加えて、本発明の第３の目的は、上記形式の内燃機関の冷却装置において、第１ポンプに異常が発生することで第２ポンプのみが作動する場合であっても、内燃機関の温度が過度に上昇することを抑制し得るものを提供することにある。
【０００６】
本発明に係る冷却装置は、前記冷媒と、前記第１ポンプと、前記第２ポンプと、前記第１ポンプ異常判定手段と、前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記第２ポンプを作動させることで、前記冷媒を循環させる第２ポンプ作動手段とを備えている。
【０００７】
ここにおいて、「前記第２ポンプ」は、例えば、第１ポンプが異常であると判定された場合、冷媒の循環に用いられ、それ以外の場合（即ち、第１ポンプが正常に作動している場合）、他の用途に用いられないポンプであってもよい。
【０００８】
また、「第１ポンプが異常である」状態は、例えば、第１ポンプが電気動力式のポンプである場合、ポンプの電気系統の配線が断線・短絡している状態、ポンプそのものが故障している状態等であり、第１ポンプが機械動力式のポンプである場合、ポンプの駆動伝達系統が故障している状態、ポンプそのものが故障している状態等である。
【０００９】
本発明に係る第１の冷却装置の特徴は、前記内燃機関の始動開始以降における所定期間、前記第２ポンプを作動させることにある。これによれば、長い期間に亘って作動しないことによる第２ポンプの固着の発生が抑制され得る。
【００１０】
本発明に係る第２の冷却装置は、上記第１の冷却装置が備えるものと同じ冷媒と、第１ポンプと、第２ポンプと、第１ポンプ異常判定手段と、第２ポンプ作動手段とを備えている。
【００１１】
本発明に係る第２の冷却装置の特徴は、前記内燃機関の現在の運転状態が、同内燃機関から前記冷媒が流出する部分における同冷媒の将来の温度が過度に上昇すると予想される運転状態である温度上昇運転状態にある場合、前記第１ポンプが異常であると判定されてない場合であっても、前記第１ポンプの作動とともに、前記第２ポンプを作動させるポンプ併用手段を備えたことにある。
【００１２】
これによれば、内燃機関の運転状態が、上記温度上昇運転状態となった場合、第１ポンプの負荷を増大させることなく、第２ポンプを作動させることで、冷媒の循環流量を増大させることができる。従って、第１ポンプの負荷を低減しつつ、内燃機関から冷媒が流出する部分における冷媒の温度（即ち、内燃機関の温度）が過度に上昇することが抑制され得る。加えて、第２ポンプが有効に利用され得る。
【００１３】
また、本発明に係る第２の冷却装置においては、前記ポンプ併用手段が、前記温度上昇運転状態として、前記内燃機関の運転速度が所定値より大きく、且つ、同内燃機関の燃焼室に吸入される空気量が所定値より大きい状態を使用するように構成されることが好適である。これによれば、内燃機関の現在の運転状態が前記温度上昇運転状態であるか否かが、簡易に判定され得る。
【００１４】
本発明に係る第３の冷却装置は、上記第１、第２の冷却装置が備えるものと同じ冷媒と、第１ポンプと、第１ポンプ異常判定手段とを備え、前記第１ポンプを補助する第３ポンプと、前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記第３ポンプを作動させることで、前記冷媒を循環させる第３ポンプ作動手段とを備えている。
【００１５】
ここにおいて、「前記第３ポンプ」は、例えば、上述した前記第２ポンプ、又は、前記第１ポンプが異常であると判定された場合、冷媒の循環に用いられ、それ以外の場合（即ち、第１ポンプが正常に作動している場合）、冷媒の循環以外に用いられるポンプであってもよい。
【００１６】
本発明に係る第３の冷却装置の特徴は、前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記内燃機関の熱の発生を抑制する、又は、前記冷媒を冷却する熱交換器で同冷媒を冷却する程度を大きくする発熱抑制手段を備えたことにある。これによれば、冷媒の循環流量が小さい場合であっても、内燃機関の温度が過度に上昇することが抑制され得る。換言すれば、前記第２ポンプとして容量が小さいものが用いられ得、第１ポンプの補助として用いるポンプの選択の幅が拡大され得る。
【００１７】
具体的には、例えば、前記発熱抑制手段が、前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記内燃機関のスロットル弁の開度が所定値を超えることを禁止することで、同内燃機関の熱の発生を抑制するように構成されてもよい。一般に、内燃機関における燃料の噴射量（従って、燃料の燃焼による発熱量）は、スロットル弁の開度が大きいほど大きくなるように制御される場合が多い。従って、この場合、上記構成によれば、内燃機関の熱の発生が簡易に抑制され得る。
【００１８】
また、例えば、前記発熱抑制手段が、前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記内燃機関の運転速度が所定値を超えることを禁止することで、同内燃機関の熱の発生を抑制するように構成されてもよい。内燃機関の運転速度が大きいほど、内燃機関の可動部品の摺動部から発生する熱量が大きくなり、内燃機関全体の発熱量も大きくなる。
【００１９】
従って、上記構成によっても、内燃機関の熱の発生が抑制され得る。前記発熱抑制手段が、上述のように構成される場合、前記第１ポンプが異常であると判定された場合、例えば、内燃機関の駆動力が伝達される車両の駆動系に介装される変速機の減速比を小さい方向へ（増速側へ）偏移させることにより、内燃機関が適用される車両の速度が一定であっても、簡易に内燃機関の運転速度が小さくされ得る。これによれば、前記内燃機関の運転速度が所定値を超えることを禁止することが簡易になされ得る。
【００２０】
また、例えば、前記発熱抑制手段が、前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記熱交換器に向けて空気を送風する送風機の運転速度を大きくすることで、同熱交換器で前記冷媒を冷却する程度を大きくするように構成されてもよいし、前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記送風機の作動が許可される、前記冷媒の前記内燃機関から流出する部分における温度（即ち、内燃機関の温度）の範囲の下限値を低くすることで、同熱交換器で同冷媒を冷却する程度を大きくするように構成されてもよい。
【００２１】
また、例えば、前記発熱抑制手段が、前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記内燃機関に供給される混合気の空燃比を、理論空燃比よりもリッチな空燃比、又は、理論空燃比よりリーンな空燃比に制御することで、同内燃機関の熱の発生を抑制するように構成されてもよい。理論空燃比よりもリッチな空燃比の混合気が内燃機関に供給されると、その混合気が燃焼する際、過剰分の燃料が内燃機関を冷却する。一方、理論空燃比よりもリーンな空燃比の混合気が内燃機関に供給されると、その混合気が燃焼する際、過剰分の空気が内燃機関を冷却する。従って、上記構成によっても、内燃機関の熱の発生が抑制され得る。
【００２２】
また、例えば、前記発熱抑制手段が、前記第１ポンプが異常であると判定された場合、前記内燃機関が適用される車両の速度が所定値を超えることを禁止することで、前記内燃機関の熱の発生を抑制するように構成されてもよい。一般に、車両の速度は、内燃機関における燃料の噴射量等が大きいほど大きい。従って、内燃機関から発生する熱量は、車両の速度が大きいほど大きい。
【００２３】
従って、上記構成によっても、内燃機関の熱の発生が抑制され得る。前記発熱抑制手段が、上述のように構成される場合、前記第１ポンプが異常であると判定された場合、例えば、内燃機関のスロットル弁の開度を小さくすること（即ち、内燃機関における燃料の噴射量を小さくすること）、車両の運転者による制動操作と独立して自動的に制動力を付与すること等により、車両の速度が所定値を超えることを禁止することが簡易になされ得る。
【００２４】
上記本発明に係る第３の冷却装置においては、前記車両が、前記内燃機関の駆動力と、電動機の駆動力とにより駆動され、同内燃機関の駆動力の同電動機の駆動力に対する割合である駆動力割合を同車両の状態に応じて決定する手段を備え、前記内燃機関の冷却装置が、前記車両が走行する道路が下り坂であるか否かを判定する坂路判定手段を備え、前記発熱抑制手段が、前記第１ポンプが異常であると判定され、且つ、前記坂路判定手段により道路が下り坂であると判定された場合、前記禁止することを解除するように構成されることが好適である。
【００２５】
車両が下り坂を走行する際、内燃機関における燃料の噴射が停止するように制御される場合が多く、燃料の燃焼による熱が発生しないため、内燃機関から発生する熱量も小さい。従って、この場合、第１ポンプが異常であると判定された場合であっても、車両の速度が所定値を超えることが禁止される必要性が小さい。
【００２６】
また、上記構成を備えている車両（例えば、ハイブリッド車両）が下り坂を走行する場合、回生駆動により発生する電力は、車両の速度が大きいほど大きい。従って、この場合第１ポンプが異常であると判定された場合であっても、車両の速度が所定値を超えることを禁止することが解除されることが好ましい。
【００２７】
上記構成は係る知見に基づく。これにより、不必要に車両の速度が所定値を超えることを禁止されることが抑制され、下り坂においても車両の速度が所定値を超えることを禁止される構成に比して、回生駆動により発生する電力が大きくされ得る。従って、効率よくバッテリの充電が行われ得る。
【００２８】
このように、前記発熱抑制手段が、前記第１ポンプが異常であると判定され、且つ、前記坂路判定手段により道路が下り坂であると判定された場合、前記禁止することを解除するとともに、内燃機関の駆動力が伝達される車両の駆動系に介装される変速機の減速比を大きい方向へ（減速側へ）偏移させることが好適である。これにより、回生駆動により発生する電力をより一層大きくすることができる。従って、より一層効率よくバッテリの充電が行われ得る。
【００２９】
上記本発明に係る第３の冷却装置においては、前記内燃機関が適用される車両は、前記内燃機関の駆動力と、電動機の駆動力とにより駆動され、同内燃機関の駆動力の同電動機の駆動力に対する割合である駆動力割合を同車両の状態に応じて決定する手段を備え、前記発熱抑制手段が、前記第１ポンプが異常であると判定された場合、バッテリの蓄電量が所定値以下となるまで、前記駆動力割合を「０」とすることで、前記内燃機関の熱の発生を抑制するように構成されると好適である。これにより、内燃機関において燃料が燃焼することなく、バッテリに蓄電されている電力によって電動機のみが駆動されることで、内燃機関から発生する熱量が微小値に維持され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明による内燃機関の冷却装置の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る冷却装置を火花点火式多気筒（４気筒）内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。この冷却装置は、内燃機関１０を冷却する冷却水（前記冷媒）を冷却する冷却水冷却部２０を備え、内燃機関１０のシリンダブロック部の燃焼室の側面等に形成された水冷ジャケットを含む内燃機関１０の内部の冷却水流路と、冷却水冷却部２０が備えるラジエータ（前記熱交換器）２１と、内燃機関１０の内部の冷却水流路の冷却水の出口とラジエータ２１の冷却水の入口とを接続するラジエータアッパーホースｈ１と、ラジエータ２１の冷却水の出口と内燃機関１０の内部の冷却水流路の冷却水の入口とを接続するラジエータロアーホースｈ２とで形成される第１冷却水循環通路と、ラジエータロアーホースｈ２の所定の位置に配設され第１冷却水循環通路にて冷却水を循環させる電気駆動動式の第１ポンプ３０と、ラジエータ２１の冷却水の出口と第１ポンプ３０の冷却水の入口との間のラジエータロアーホースｈ２の所定の位置である第１接続部ｃ１と第１ポンプ３０の冷却水の出口と内燃機関１０の内部の冷却水流路の冷却水の入口との間のラジエータロアーホースｈ２の所定の位置である第２接続部ｃ２とを接続するバイパスホースｈ３の所定の位置と、バイパスホースｈ３に配設され後述するように第１ポンプ３０を補助する電動駆動式の第２ポンプ４０とを備えている。
【００３２】
内燃機関１０は、シリンダブロック部の燃焼室に連通する吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管１１と、吸気管１１内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁１２と、スロットル弁１２のアクチュエータ１３と、４つの燃焼室に対応し燃料を吸気管１１内に噴射する４つのインジェクタ１４と、シリンダブロック部の燃焼室に連通する排気通路を形成するエキゾーストマニホールドを含む排気管１５とを備えている。
【００３３】
スロットル弁１２の開度TAは、第１ポンプ３０が正常に作動する場合において、車両の運転者のアクセル操作量が大きいほど大きくなるように、後述する電気制御装置６０により制御されるようになっている。また、インジェクタ１４に指示される燃料の噴射量は、スロットル弁１２の開度TAと、後述するクランクポジションセンサ５２により検出される内燃機関１０の運転速度NEとに基づいて周知の方法で推定される筒内に吸入される新気の量である筒内吸入空気量Mcが大きいほど大きくなるように決定されるとともに、後述する空燃比センサ５３により検出される排気の空燃比等に基づいて、第１ポンプ３０が正常に作動する場合において、内燃機関１０に供給される混合気の空燃比が理論空燃比となるように電気制御装置６０により制御されるようになっている。
【００３４】
冷却水冷却部２０は、更に、ラジエータ２１に向けて空気を送風する電気駆動式の送風機２２を備えている。送風機２２は、電動モータ２３により回転駆動され、その回転数が可変となっている。送風機２２の電動モータ２３は、第１ポンプ３０が正常に作動する場合において、後述する冷却水温センサにより検出される冷却水温THWが所定の第２温度THW2以上となった場合、所定の回転数をもって回転駆動が開始されるように電気制御装置６０により制御されるようになっている。
【００３５】
第１ポンプ３０、及び第２ポンプ４０は、電動モータ３１、及び電動モータ４１により回転駆動され、その回転数が可変となっている。第１ポンプ３０の電動モータ３１は、第１ポンプ３０が正常に作動する場合において、冷却水温THWが所定の第１温度THW1（＜上記第２温度THW2）以上となった場合、回転駆動が開始されるように電気制御装置６０により制御されるようになっている。また、この場合、電動モータ３１の回転数が、冷却水温THWが高いほど、筒内吸入空気量Mcが大きいほど、運転速度NEが大きいほど大きくなるように制御されるようになっている。これにより、この場合、冷却水が、冷却水温THWに応じた流量をもって上記第１冷却水循環通路を図１に示す実線の矢印の方向に沿って循環することで、内燃機関１０の温度が過度に上昇しないように、内燃機関１０が冷却されるようになっている。なお、第２ポンプ４０の作動については、後述する図２に示したフローチャートを参照しながら説明する。
【００３６】
また、この冷却装置は、ラジエータアッパーホースｈ１の内燃機関１０の内部の冷却水流路の冷却水の出口との接続部に配設された冷却水温センサ５１を備え、同冷却水の出口から冷却水が流出する部分における冷却水温THWが検出されるようになっており、更に、内燃機関１０の所定の位置に配設され運転速度NEを検出するクランクポジションセンサ５２と、排気管１５に配設され排気の空燃比を検出する空燃比センサ５３とを備えている。
【００３７】
更にこの冷却装置は、電気制御装置６０を備えており、センサ５１〜５３からの信号が電気制御装置６０のＣＰＵに送信され、このＣＰＵは、スロットル弁１２のアクチュエータ１３と、インジェクタ１４と、送風機２２、第１ポンプ３０、及び第２ポンプ４０の電動モータ２３，３１、及び４１とに駆動信号を送出するようになっている。
【００３８】
以下、本発明の第１実施形態に係る冷却装置の作動について、図２にフローチャートにより示した、電気制御装置６０のＣＰＵが実行する第２ポンプ４０の作動指示を行うルーチンを参照しながら説明する。
【００３９】
ＣＰＵはステップ２００から処理を開始してステップ２０５に進み、内燃機関１０が始動直後であるか否かを判定し、内燃機関１０が始動直後である場合、「Ｙｅｓ」と判定してステップ２１０に進み、第２ポンプ４０を所定期間作動させるように電動モータ４１に指示をする。
【００４０】
これにより、内燃機関１０が始動する毎に、内燃機関１０の始動直後において第２ポンプ４０が所定期間作動する。この結果、第２ポンプ４０が長い期間に亘って作動しないことによる、第２ポンプ４０のインペラ等の可動部分が固まり動かなくなる現象（以下、この現象を「固着」と称呼する。）が発生することが抑制され得る。
【００４１】
一方、内燃機関１０が始動直後でない場合、ＣＰＵはステップ２０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ２１５に進み、第１ポンプ３０が異常であるか否かを判定する。この判定方法としては、上記第１冷却水循環通路を循環する冷却水の流量が「０」であったり、異常に小さいことで冷却水温THWが所定の第３温度THW3（＞上記第２温度THW2、例えば、９５℃）以上である場合、又は、冷却水温THWが同第３温度THW3より低い場合であっても第１ポンプ３０の電気系統の配線が断線・短絡した場合、ポンプ異常条件を満たしているとして、第１ポンプ３０が異常であると判定されるようになっている。このステップ２１５が前記第１ポンプ異常判定手段の一部に対応する。
【００４２】
ここで、第１ポンプ３０の作動指示について説明すると、ＣＰＵが第１ポンプ３０が異常であると判定しない限り、上述したように、冷却水温THW等に応じて回転駆動するように電動モータ３１に指示を行うことで、冷却水が上記第１冷却水循環通路を循環するようになっている一方、第１ポンプ３０が異常であると判定した場合、第１ポンプ３０を停止させるように第１ポンプ３０の電動モータ３１に指示を行うようになっている。
【００４３】
第２ポンプ４０の作動指示の説明に戻ると、上記ポンプ異常条件が満たされた場合、ＣＰＵはステップ２１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２２０に進み、第２ポンプ４０を作動させるように電動モータ４１に指示をした後、ステップ２９５に進み一旦本ルーチンを終了する。これにより、冷却水は、上記第１冷却水循環通路を循環する（図１の実線の矢印を参照。）のに代えて、同第１冷却水循環通路のラジエータロアーホースｈ２の第１接続部ｃ１から第２接続部ｃ２までの部分をバイパスホースｈ３に代えた冷却水の通路である第２冷却水循環通路を、図１の破線の矢印の方向に沿って循環するようになる。
【００４４】
従って、第１ポンプ３０が異常であると判定され、第１ポンプ３０が停止された場合であっても、第２ポンプ４０が作動することで、第１ポンプ３０が正常に作動する場合と同様、内燃機関１０が冷却水により冷却され得る。このステップ２２０が前記第２ポンプ作動手段の一部に対応する。
【００４５】
一方、上記ポンプ異常条件が満たされていない場合、ＣＰＵはステップ２１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ２２５に進み、現在の筒内吸入空気量Mcが所定の値Mc1より大きく、且つ、現在の運転速度NEが所定の第１運転速度NE1より大きいか否かを判定する。この値Mc1、及び第１運転速度NE1は、現在の筒内吸入空気量Mc、及び現在の運転速度NEがそれぞれこれらの値より大きい場合、冷却水温THW（即ち、内燃機関１０の温度）が将来過度に上昇すると予想される値であり、予め実験等により適合・作製されたテーブルにより決定される。即ち、現在の筒内吸入空気量Mcが上記値Mc1より大きく、且つ、現在の運転速度NEが上記第１運転速度NE1より大きい状態が、前記温度上昇運転状態に対応する。
【００４６】
現在の筒内吸入空気量Mc、及び現在の運転速度NEが、「Mc＞Mc1、且つ、NE＞NE1」の関係にある場合、ＣＰＵはステップ２２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２３０に進み、第２ポンプ４０を作動させるように電動モータ４１に指示をした後、ステップ２９５に進み本ルーチンを一旦終了する。また、この場合、第１ポンプ３０が異常であると判定されていないため、第１ポンプ３０は継続して作動するように指示されている。
【００４７】
これにより、第１ポンプ３０の作動とともに、第２ポンプ４０が作動されることで、上記第１冷却水循環通路を循環していた冷却水は、同第１冷却水循環通路に加えバイパスホースｈ３も通過するようになる。即ち、冷却水は、上記第１冷却水循環通路とバイパスホースｈ３で形成される通路を、図１の実線の矢印と破線の矢印の両方向に沿って循環するようになる。
【００４８】
この結果、第２ポンプ４０の作動に応じた分だけ内燃機関１０の内部の冷却水流路を通過する冷却水の流量が増大することで、内燃機関１０の運転状態が、前記温度上昇運転状態であっても、冷却水温THW（即ち、内燃機関１０の温度）が過度に上昇することを抑制することができる。また、冷却水の流量の増大に際し、第１ポンプ３０にかかる負荷を低減することができる。加えて、第１ポンプ３０が異常であると判定されない場合であっても、第２ポンプ４０が作動するため、第２ポンプ４０を有効に利用することができる。これらのステップ２２５，２３０が前記ポンプ併用手段の一部に対応する。
【００４９】
一方、現在の筒内吸入空気量Mc、及び現在の運転速度NEが、「Mc＞Mc1、且つ、NE＞NE1」の関係にない場合、ＣＰＵはステップ２２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ２３５に進み、第２ポンプ４０を停止させるように電動モータ４１に指示をした後、ステップ２９５に進み本ルーチンを一旦終了する。これにより、冷却水は、上記第１冷却水循環通路を循環するようになる。
【００５０】
以上、説明したように、本発明による内燃機関の冷却装置の第１実施形態によれば、内燃機関１０を冷却する冷却水を循環させる第１ポンプ３０が異常であると判定された場合、第２ポンプ４０を作動させ冷却水を循環させることで、第１ポンプ３０を補助する内燃機関１０の冷却装置において、第２ポンプ４０は、内燃機関１０の始動開始直後毎に所定期間作動させられる。これにより、第２ポンプ４０が長い期間に亘って作動しないことによる、第２ポンプ４０の固着が発生することが抑制され得る。
【００５１】
また、第１ポンプ３０が異常であると判定されていない場合であっても、現在の筒内吸入空気量Mc、及び現在の運転速度NEが、上記値Mc1、及び上記第１運転速度NE1よりそれぞれ大きい状態である場合、即ち、現在の運転状態が、冷却水温THW（即ち、内燃機関１０の温度）が将来過度に上昇すると予想される運転状態である場合、第１ポンプ３０の作動とともに、第２ポンプ４０が作動させられる。
【００５２】
これにより、第２ポンプ４０の作動に応じた分だけ内燃機関１０の内部の冷却水流路を通過する冷却水の流量が増大することで、冷却水温THWが過度に上昇することが抑制され得る。また、冷却水の流量の増大に際し、第１ポンプ３０にかかる負荷が低減され得る。加えて、第１ポンプ３０が異常であると判定されない場合であっても、第２ポンプ４０が作動するため、第２ポンプ４０が有効に利用され得る。
【００５３】
本発明は上記第１実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第１実施形態においては、第２ポンプ４０が内燃機関１０の始動開始直後に所定期間作動させられるようになっているが、これに代えて、内燃機関１０の始動開始から所定期間経過後に第２ポンプ４０の作動を開始し、第２ポンプが所定期間作動させられるように構成してもよい。
【００５４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の冷却装置について説明する。この第２実施形態は、第１ポンプ３０を補助するポンプとして、第１ポンプ３０が正常に作動している場合、冷却水の循環以外の用途に用いられるものが使用される点と、第１ポンプ３０が異常であると判定された場合、内燃機関１０の発熱を抑制するとともに、冷却水の冷却の程度を大きくする制御が行われる点で、上記第１実施形態と異なる。
【００５５】
以下、係る相違点のみについて、本発明の第２実施形態に係る冷却装置を上記第１実施形態の内燃機関１０に適用したシステムの概略構成図である図３を参照しながら説明する。図３において、上述した図１に示した部材、部位と同じ部材、部位、或いは等価な部材、部位については、図１に示した符号と同じ符号を付してそれらの説明に代える。
【００５６】
この冷却装置は、上記第１実施形態が備える第２ポンプ４０が配設される位置に電動モータ７１により回転駆動される電気駆動式の第３ポンプ７０と、第１接続部ｃ１と第３ポンプ７０の入口との間のバイパスホースｈ３の所定の位置に配設された第１切換弁ｖ１と、第３ポンプ７０の出口と第２接続部ｃ２との間のバイパスホースｈ３の所定の位置に配設された第２切換弁ｖ２とを備えており、電気制御装置６０により図３の矢印Ａ、及び矢印Ｂで示す方向に流路を切換可能となっている。なお、第３ポンプ７０としては、第１ポンプ３０に比して、容量が小さいポンプが用いられるようになっている。
【００５７】
第１切換弁ｖ１、及び第２切換弁ｖ２は、第１ポンプ３０が正常に作動する場合、矢印Ａで示す方向に流路を切換えるよう指示を受ける。これにより、第１ウィンドウォッシャホースｈ４、バイパスホースｈ３、及び第２ウィンドウォッシャホースｈ５で形成される通路であるウィンドウォッシャ通路が連通され、車両の運転者の操作に応じた第３ポンプ７０の作動により、図３の１点鎖線の矢印で示すように、内燃機関１０が適用される車両が備えるウィンドウォッシャ液タンク８０から図示しないウィンドウォッシャノズルへのウィンドウォッシャ液の圧送が許可されるようになっている。同時にバイパスホースｈ３での冷却水の通過が規制されるようになっている。従って、この場合、第１ポンプ３０の作動により、冷却水が、図３の実線の矢印の方向に沿って上記第１冷却水循環通路を循環するようになっている。
【００５８】
一方、第１切換弁ｖ１、及び第２切換弁ｖ２は、第１ポンプ３０が異常である場合、矢印Ｂで示す方向に流路を切換えるよう指示を受ける。これにより、上記ウィンドウォッシャ通路でのウィンドウォッシャ液の通過が規制されるようになっている。同時にバイパスホースｈ３での冷却水の通過が許可され、上記第１実施形態と同じように、上記第２冷却水循環通路が形成されるようになっている。従って、この場合、第１ポンプ３０の作動に代えて、第３ポンプ７０の作動により、冷却水が、図３の破線の矢印の方向に沿って上記第２冷却水循環通路を循環するようになっている。即ち、この場合、第３ポンプ７０は、上記第１実施形態が備える第２ポンプ４０と同じ作動をする。なお、上述のように、第３ポンプ７０の容量は、第１ポンプ３０の容量に比して小さいため、上記第２冷却水循環通路を循環する冷却水の流量は、上記第１冷却水循環通路を循環する冷却水の流量に比して小さい。
【００５９】
このように、第３ポンプ７０は、第１ポンプ３０が正常に作動している場合、ウィンドウォッシャ液を圧送するために用いられる（図３の１点鎖線の矢印を参照）一方、第１ポンプ３０が異常であると判定された場合、ウィンドウォッシャ液を圧送するのに代えて、第１ポンプ３０を補助するように、冷却水を上記第２冷却水循環通路で循環させ、内燃機関１０を冷却するために用いられるようになっている（図３の破線の矢印を参照）。
【００６０】
電気制御装置６０のＣＰＵは、上述した図２に示したルーチンと等価なルーチンに加え、図４にフローチャートに示した内燃機関１０の発熱抑制・冷却水の冷却制御ルーチンを実行するようになっている。以下、本発明の第２実施形態に係る冷却装置に特有の作動について、第２実施形態に特有の図４に示したルーチンを参照しながら説明する。
【００６１】
ＣＰＵはステップ４００から処理を開始してステップ４０５に進み、第１ポンプ３０が異常であるか否かを判定し、上記ポンプ異常条件が満たされない場合、「Ｎｏ」と判定して直ちにステップ４９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。ステップ４０５における判定方法は、上記第１実施形態における第１ポンプ３０が異常であるか否かの判定方法と同じである。これにより、上述のように、第１ポンプ３０の作動により冷却水が上記第１冷却水循環通路を循環し、内燃機関１０を冷却する（図３の実線の矢印を参照）。この場合、内燃機関１０の熱の発生を抑制する制御、及びラジエータ２１で冷却水を冷却する程度を大きくする制御は実行されない。
【００６２】
一方、上記ポンプ異常条件が満たされた場合、ＣＰＵはステップ４０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４１０に進み、スロットル弁１２の開度TAの上限が所定の値TA1となるように、スロットル弁１２のアクチュエータ１３に指示する。これにより、車両の運転者のアクセル操作量が過度に大きい場合であっても、スロットル弁１２の開度が上記値TA1を超えることが禁止され、上述のように決定されるインジェクタ１４に指示される燃料の噴射量も過度に大きくなることが禁止される。従って、内燃機関１０の熱の発生が抑制され得る。
【００６３】
次に、ＣＰＵはステップ４１５に進んで、第１ポンプ３０が正常に作動している場合に比して、上記第２温度THW2をより低い温度に設定する。これにより、冷却水温THWが比較的低い場合であっても、送風機２２の作動が開始されるため、ラジエータ２１で冷却水を冷却する程度が大きくされ得る。このステップ４１５の冷却水の冷却制御は、特に、第１ポンプ３０の電気系統の配線が断線・短絡することにより第１ポンプ３０が異常であると判定された場合において有効である。
【００６４】
次いで、ＣＰＵはステップ４２０に進んで、送風機２２の回転数を、上記所定の回転数より大きくなるように、且つ、冷却水温THWが高いほど大きくなるように送風機２２の電動モータ２３に指示する。これにより、ラジエータ２１で冷却水を冷却する程度が大きくされ得る。
【００６５】
続いて、ＣＰＵはステップ４２５に進んで、内燃機関１０に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリーンな空燃比となるように、インジェクタ１４に指示される燃料の噴射量を決定する。これにより、内燃機関１０の燃焼室での燃焼に用いられない過剰分の空気により、内燃機関１０が冷却される。従って、内燃機関１０の熱の発生が抑制され得る。
【００６６】
次に、ＣＰＵはステップ４３０に進んで、内燃機関１０が適用される車両が備え、車両の運転者の操作と独立した図示しない自動変速機の減速比がより小さい値となるように、自動変速機のアクチュエータに指示する。これにより、車両の速度が一定であっても、内燃機関１０の運転速度NEを簡易に小さくすることができ、内燃機関１０の運転速度NEの上限が所定の第２運転速度NE2（例えば、１５００ｒｐｍ）を超えることを禁止することが簡易になされ得る。従って、内燃機関１０の可動部品の摺動部から発生する熱量が小さくなり、内燃機関１０全体の発熱量も小さくなることで、内燃機関１０の熱の発生が抑制され得る。
【００６７】
次いで、ＣＰＵはステップ４３５に進んで、内燃機関１０が適用される車両が備え、車両の運転者の操作と独立した図示しない自動制動機構により制動が付与されることで、車両の速度の上限が所定の値（例えば、４０ｋｍ／ｈ）となるように、自動制動機構に指示した後、ステップ４９５に進み本ルーチンを一旦終了する。これにより、車両の速度が上記所定の値を超えることが禁止され得、車両の速度の上昇に伴う内燃機関１０の熱の発生が抑制され得る。
【００６８】
上記ポンプ異常条件が満たされた場合、上述のように、第３ポンプ７０が、ウィンドウォッシャ液を圧送するのに代えて（図３の一点鎖線の矢印を参照）、冷却水を上記第２冷却水循環通路で循環させることで、内燃機関１０を冷却するようになる（図３の破線の矢印を参照）。加えて、上述のように、電気制御装置６０のＣＰＵによる上記ステップ４１０〜４３５のルーチン処理の実行により、内燃機関１０の熱の発生が抑制されるとともに、ラジエータ２１で冷却水の冷却の程度が大きくされる。この図４に示したルーチンが前記発熱抑制手段の一部に対応する。
【００６９】
以上、説明したように、本発明による内燃機関の冷却装置の第２実施形態によれば、内燃機関１０を冷却する冷却水を循環させる第１ポンプ３０が異常であると判定された場合、第１ポンプ３０が正常に作動している場合においてウィンドウォッシャ液の圧送に用いられていた第３ポンプ７０を作動させ冷却水を循環させることで、第１ポンプ３０を補助する内燃機関１０の冷却装置において、第１ポンプ３０が異常であると判定された場合、内燃機関１０の熱の発生が抑制されるとともに、ラジエータ２１で冷却水の冷却の程度が大きくされる。
【００７０】
ところで、上述のように、第３ポンプ７０の容量は、第１ポンプ３０の容量に比して小さいため、上記第２冷却水循環通路を循環する冷却水の流量が小さく、十分に内燃機関１０を冷却することが難しい。ここで、上述のように、内燃機関１０の熱の発生が抑制されるとともに、ラジエータ２１で冷却水の冷却の程度が大きくされることにより、第３ポンプ７０の容量が小さい場合であっても、内燃機関１０の温度が過度に上昇することが抑制され得る。換言すれば、第３ポンプ７０として容量が小さいものが用いられ得、第１ポンプ３０の補助として用いるポンプの選択の幅が拡大され得る。
【００７１】
本発明は上記第２実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第２実施形態においては、第１ポンプ３０が正常に作動する場合、第３ポンプ７０が、ウィンドウォッシャ液の圧送に用いられるポンプとして作動するように構成されているが、これに代えて、例えば、内燃機関１０が適用される車両がハイブリッド車両等である場合、第１ポンプ３０が正常に作動する場合、第３ポンプ７０が、車室内の暖房に係る冷却水の循環に用いられるポンプとして作動するように構成されてもよいし、インバータを冷却するための冷却水の循環に用いられるポンプとして作動するように構成されてもよい。
【００７２】
また、上記第２実施形態においては、第１ポンプ３０が異常であると判定された場合、内燃機関１０が適用される車両の速度の上限が所定の値となるように制御されるように構成されているが、車両がハイブリッド車両等である場合であって、周知の判定手段により車両が走行する道路が下り坂であると判定された場合、図４に示したルーチンのステップ４３５の処理を省略するように構成されてもよい。これにより、車両が走行する道路が下り坂である場合、車両の速度が上記所定の値を超えることを禁止することが解除されることで車両の速度が大きくされ得、回生駆動により発生する電力が大きくされ得る。この結果、効率よくバッテリの充電が行われ得る。
【００７３】
加えて、上記第２実施形態においては、内燃機関１０が適用される車両がハイブリッド車両等である場合であって、第１ポンプ３０が異常であると判定された場合、内燃機関１０の駆動力を「０」とし、バッテリの蓄電量が所定の値以下となるまで電動機を駆動させるように構成されてもよい。これにより、内燃機関において燃料が燃焼することなく、バッテリに蓄電されている電力によって電動機のみが駆動されることで、内燃機関から発生する熱量が微小値に維持され得る。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷却装置を内燃機関に適用したシステムの概略図である。
【図２】図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する第２ポンプの作動指示を行うためのルーチンを示したフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態に係る冷却装置を内燃機関に適用したシステムの概略図である。
【図４】図２に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する内燃機関の発熱抑制、及び冷却水の冷却制御を行うためのルーチンを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１０…内燃機関、１２…スロットル弁、２０…冷却水冷却部、２１…ラジエータ、２２…送風機、３０…第１ポンプ、４０…第２ポンプ、６０…電気制御装置、７０…第３ポンプ。
【図１】
2008185006.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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