(57)【要約】【課題】スロットルボディに効果的に冷却水を供給することによって、アイシングを速やかに解消することが可能なスロットルボディの昇温装置を提供する。【解決手段】スロットルボディの昇温装置は、エンジンを冷却するための冷却水を利用してスロットルボディを昇温するために好適に利用される。具体的には、スロットルボディの昇温装置は、スロットルボディにアイシングが生じているか否かを判定し、アイシングが生じている場合に、冷却水を循環させる電動ポンプの流量を増加させる制御を実行する。これにより、スロットルボディを速やかに昇温させることができ、スロットルバルブにおいてアイシングが生じている部分を効果的に融解させることができる。したがって、スロットルバルブをアイシングから早期に復帰させることが可能となる。【選択図】図２
2008106625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンを冷却するための冷却水を電動ポンプによって循環させると共に、前記冷却水をスロットルボディに供給することによって当該スロットルボディを昇温させるスロットルボディの昇温装置であって、
前記スロットルボディにアイシングが生じているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記アイシングが生じていると判定された場合に、前記電動ポンプの流量を増加させる制御を行う電動ポンプ制御手段と、を備えることを特徴とするスロットルボディの昇温装置。
【請求項２】
内部を通過する冷却水と排気ガスとの熱交換を行う排気熱回収器を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のスロットルボディの昇温装置。
【請求項３】
排気ガスを吸気系に還流させるＥＧＲシステムに対して前記冷却水を供給する冷却水供給部を更に備え、
前記電動ポンプ制御手段は、前記ＥＧＲシステムにおけるＥＧＲ率が高い場合、前記電動ポンプの流量を増加させる制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のスロットルボディの昇温装置。
【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ための冷却水を利用してスロットルボディを昇温させるスロットルボディの昇温装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スロットルバルブにおける氷結（以下、「アイシング」とも呼ぶ。）に対して対策するための技術が提案されている。例えば、特許文献１には、スロットルバルブのスロットルボディに対して冷却水を流すことで、スロットルボディを昇温させる技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】実開昭６３−１９０５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１に記載された技術においては、十分にスロットルボディを昇温させることができずに、アイシングを適切に解消することができない場合があった。これは、エンジンの始動時などにおいて、アイシングを解消させるのに十分な量の冷却水を、スロットルボディに対して供給することができない場合があったからである。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、スロットルボディに効果的に冷却水を供給することによって、アイシングを速やかに解消することが可能なスロットルボディの昇温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】
【０００６】
本発明の１つの観点では、エンジンを冷却するための冷却水を電動ポンプによって循環させると共に、前記冷却水をスロットルボディに供給することによって当該スロットルボディを昇温させるスロットルボディの昇温装置は、前記スロットルボディにアイシングが生じているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって前記アイシングが生じていると判定された場合に、前記電動ポンプの流量を増加させる制御を行う電動ポンプ制御手段と、を備える。
【０００７】
上記のスロットルボディの昇温装置は、エンジンを冷却するための冷却水を利用してスロットルボディを昇温するために好適に利用される。具体的には、スロットルボディの昇温装置は、スロットルボディにアイシングが生じているか否かを判定し、アイシングが生じている場合に、冷却水を循環させる電動ポンプの流量を増加させる制御を実行する。これにより、スロットルボディを速やかに昇温させることができ、スロットルバルブにおいてアイシングが生じている部分を効果的に融解させることができる。したがって、スロットルバルブをアイシングから早期に復帰させることが可能となる。
【０００８】
上記のスロットルボディの昇温装置の一態様では、内部を通過する冷却水と排気ガスとの熱交換を行う排気熱回収器を更に備える。
【０００９】
この態様では、スロットルボディの昇温装置は、冷却水と排気ガスとの熱交換を行う排気熱回収器を有する。排気熱回収器は、内部を通過する冷却水と排気ガスとの熱交換を行うことによって、冷却水の温度を効果的に昇温させることができる。これにより、昇温した冷却水をスロットルボディに供給することにより、スロットルボディを効率的に昇温させることが可能となる。
【００１０】
上記のスロットルボディの昇温装置の他の一態様では、排気ガスを吸気系に還流させるＥＧＲシステムに対して前記冷却水を供給する冷却水供給部を更に備え、前記電動ポンプ制御手段は、前記ＥＧＲシステムにおけるＥＧＲ率が高い場合、前記電動ポンプの流量を増加させる制御を行う。
【００１１】
この態様では、スロットルボディの昇温装置は、ＥＧＲシステムの一部分に対して冷却水を供給し、ＥＧＲシステムの冷却を行う。そして、電動ポンプ制御手段は、ＥＧＲ率が高い場合、電動ポンプの流量を増加させる制御を行う。このように電動ポンプの流量を増加させることにより、ＥＧＲシステムに供給する冷却水量を増加させることができ、ＥＧＲシステムを効果的に冷却することができる。したがって、ＥＧＲガスの温度を効果的に低下させることができるので、燃費を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１３】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るスロットルボディの昇温装置が適用された冷却系システム１００の概略構成を示す図である。なお、図１においては、実線矢印がガスや冷却水の流れの一例を示し、破線矢印が信号の入出力を示している。また、太線で表した実線は、冷却水が流れる通路（冷却水通路）を示している。
【００１４】
第１実施形態に係る冷却系システム１００は、基本的には、冷却水を用いてエンジン１などの冷却を行うと共に、この冷却水と排気ガスとの間で熱交換を行うことによって排気熱を回収し、エンジン１の暖機やヒータの熱源に利用するシステムである。この場合、冷却水は、冷却水通路７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを通過する。冷却水通路７ａ上には排気熱回収器２が設けられており、冷却水通路７ｂ上にはラジエータ３が設けられている。また、冷却水通路７ｃ上には電動ポンプ５が設けられており、冷却水通路７ｄ上にはスロットルバルブ１０が設けられている。なお、以下では、冷却水通路７ａ〜７ｄを区別しない場合には、単に冷却水通路７として用いるものとする。
【００１５】
エンジン（内燃機関）１は、供給される燃料と空気との混合気を燃焼させることによって動力を発生する装置である。例えば、エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどによって構成される。また、エンジン１は、ハイブリッド車両などに搭載される。エンジン１は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ１によって、点火時期や燃料噴射量などの制御が行われる。
【００１６】
スロットルバルブ１０は、エンジン１に供給する吸気の量を調整する弁である。スロットルバルブ１０のボディ（以下、「スロットルボディ」と呼ぶ。）には、冷却水通路７ｄを介して冷却水が供給される。なお、スロットルバルブ１０及び冷却水通路７ｄは、吸気に冷却水が混入しないように構成されている。このようにスロットルボディに冷却水を供給することによって、スロットルバルブ１０において氷結（以下、「アイシング」とも呼ぶ。）が生じている場合に、このアイシングを解消できるような温度までスロットルボディを昇温させることが可能となる。
【００１７】
排気熱回収器２は、エンジン１からの排気ガスが通過する排気通路（不図示）上に設けられている。排気熱回収器２は、内部に冷却水が通過し、冷却水と排気ガスとの間で熱交換を行うことによって排気熱を回収する。
【００１８】
ラジエータ３では、その内部を通過する冷却水が外気によって冷却される。この場合、電動ファン（不図示）の回転により導入された風によって、ラジエータ３内の冷却水の冷却が促進される。また、電動ポンプ（以下、「電動ＷＰ」と呼ぶ。）５は、電動式のモータを備えて構成され、このモータの駆動により冷却水を冷却水通路７内で循環させる。具体的には、電動ＷＰ５は、バッテリから電力が供給され、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ５によって回転数などが制御される。
【００１９】
サーモスタット４は、冷却水の温度に応じて開閉する弁によって構成される。基本的には、サーモスタット４は、冷却水の温度が高温となったときに開弁する。この場合、冷却水はラジエータ３を通過することとなる。これにより、冷却水が冷却され、例えばエンジン１のオーバーヒートなどが抑制される。これに対して、冷却水の温度が比較的低温である場合には、サーモスタット４は閉弁している。この場合には、冷却水はラジエータ３を通過しない。これにより、冷却水の温度低下が抑制されるため、例えばエンジン１のオーバークールなどが抑制される。
【００２０】
ＥＣＵ（Engine Control Unit）５０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備える。第１実施形態では、ＥＣＵ５０は、スロットルボディにアイシングが生じているか否かを判定し、アイシングが生じている場合に、電動ＷＰ５の流量を増加させる制御を行う。このように電動ＷＰ５の流量を増加させることにより、スロットルボディに供給する冷却水量を増加させることができ、スロットルボディを速やかに昇温させることが可能となる。したがって、上記した制御によれば、スロットルボディを速やかに昇温させることで、スロットルバルブ１０においてアイシングが生じている部分を効果的に融解させることができ、スロットルバルブ１０を早期に正常に復帰させることが可能となる。以上のように、ＥＣＵ５０は、本発明における判定手段、及び電動ポンプ制御手段として動作する。
【００２１】
（電動ＷＰの制御方法）
ここで、図２を参照して、第１実施形態に係る電動ＷＰ５の制御方法について説明する。
【００２２】
図２は、第１実施形態に係る電動ＷＰ５の制御処理を示すフローチャートである。この処理は、スロットルボディに生じているアイシングを早期に解消するために行われる。具体的には、スロットルボディにアイシングが生じた場合には、スロットルバルブ１０が所望の開度に設定されなくなるため、不具合が発生し得る。したがって、第１実施形態では、このようなアイシングに起因する不具合の発生を防止するために、スロットルボディに生じているアイシングを早期に解消して、正常に復帰させるための制御を実行する。なお、この処理は、前述したＥＣＵ５０が所定の周期で繰り返し実行する。
【００２３】
まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ５０は、スロットルボディにアイシングが発生して、動作に異常（以下、「氷結異常」と呼ぶ。）が発生しているか否かを判定する。１つの例では、ＥＣＵ５０は、エンジン１の運転状態や回転数などに応じて、スロットルボディに氷結異常が発生しているか否かを判定する。この場合、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数が、想定される回転数から大きく低下している場合に、氷結異常が発生していると判定する。他の例では、ＥＣＵ５０は、スロットルバルブ１０の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサの出力に基づいて氷結異常が発生しているか否かを判定する。この場合、ＥＣＵ５０は、スロットルバルブ１０に供給した制御信号に対応するスロットル開度と、スロットル開度センサが検出したスロットル開度とを比較することによって、氷結異常が発生しているか否かを判定する。氷結異常が発生していると判定された場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進み、氷結異常が発生していないと判定された場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。
【００２４】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ５０は、アイドル回転数を上昇させる制御、及び電動ＷＰ５の流量を増加させる制御を行う。アイドル回転数を上昇させる制御を行うのは、熱源を確保するためである。また、電動ＷＰ５の流量を増加させる制御を行うのは、スロットルボディに供給する冷却水量を増加させて、スロットルボディを速やかに昇温させるためである。つまり、スロットルバルブ１０においてアイシングが生じている部分を効果的に融解させることによって、スロットルバルブ１０を早期に復帰させるためである。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０３に進む。
【００２５】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ５０は、タイマーをカウントアップする。そして、処理はステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、ＥＣＵ５０は、タイマーが所定時間以上であるか否かを判定する。この判定に用いる所定時間は、予め設定された時間であり、スロットルバルブ１０においてアイシングが生じている部分が融解するまでに要する時間に概ね相当する。タイマーが所定時間以上である場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、ＥＣＵ５０は、氷結異常をクリアする処理を行う。こうするのは、スロットルボディにおける氷結異常が解消したものと考えられるからである。そして、処理は当該フローを抜ける。
【００２６】
一方、タイマーが所定時間未満である場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０３に戻る。この場合、ステップＳ１０３において、タイマーを更にカウントアップする。このようにステップＳ１０３の処理及びステップＳ１０４の判定を繰り返すことによって、タイマーが所定時間以上（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）となるまで、アイドル回転数を上昇させる制御、及び電動ＷＰ５の流量を増加させる制御を継続する。
【００２７】
以上の第１実施形態に係る電動ＷＰ５の制御処理によれば、スロットルボディに氷結異常が発生している場合に、スロットルボディを速やかに昇温させることができ、スロットルバルブ１０においてアイシングが生じている部分を効果的に融解させることができる。これにより、スロットルバルブ１０を氷結異常から早期に復帰させることが可能となる。また、冷却水通路７上に排気熱回収器２が設けられているため、排気ガスと冷却水との熱交換により冷却水の温度を効果的に昇温させることができるので、昇温した冷却水をスロットルボディに供給することにより、スロットルボディを効率的に昇温させることが可能となる。
【００２８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、排気ガスの温度が高い場合に、電動ＷＰ５の流量を増加させる制御を行う点で、第１実施形態と異なる。具体的には、第２実施形態では、高温の排気ガスを利用して排気熱回収器２における熱交換を促進するために、電動ＷＰ５の流量を増加させる制御を行う。即ち、第１実施形態では、スロットルボディを昇温させることを目的として制御を行ったが、第２実施形態では、排気熱回収器２における熱交換を促進することを目的として制御を行う。なお、排気熱回収器２における熱交換を促進させる理由は、エンジン１を早期に暖機するためである。
【００２９】
具体的には、第２実施形態に係る制御は、前述した冷却系システム１００におけるＥＣＵ５０によって実行される（図１参照）。この場合、ＥＣＵ５０は、センサより得られた排気ガスの温度、或いは推定によって得られた排気ガスの温度に基づいて、電動ＷＰ５の制御を行う。言い換えると、ＥＣＵ５０は、排気ガスの温度の高低によって、電動ＷＰ５の流量を変化させる。詳しくは、ＥＣＵ５０は、得られた排気ガスの温度が所定温度よりも高い場合に、電動ＷＰ５の流量を増加させる制御を行う。
【００３０】
このように電動ＷＰ５の流量を増加させることにより、排気熱回収器２を通過する冷却水量を増加させることができるので、排気熱回収器２における熱交換を促進することができる。言い換えると、排気熱回収器２での回収熱量を増加させることができる。よって、第２実施形態に係る制御によれば、排気熱回収器２における熱交換によって昇温された冷却水を用いて、エンジン１を効果的に暖機することが可能となる。
【００３１】
なお、第２実施形態に係る制御のみを実行することに限定はされず、前述した第１実施形態に係る制御と組み合わせて第２実施形態に係る制御を実行しても良い。即ち、スロットルボディを昇温させるべき状況（アイシングが生じている状況）、及び排気熱回収器２における熱交換を促進すべき状況の両方において、電動ＷＰ５の流量を増加させる制御を行うことができる。
【００３２】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態では、吸気系に還流させる排気ガス（以下、「ＥＧＲガス」と呼ぶ。）の温度を、冷却水によって効果的に低下させるための制御を行う点で、第１実施形態及び第２実施形態と異なる。具体的には、第３実施形態では、ＥＧＲ率が高い場合（ＥＧＲガスの量が多い場合）に、電動ＷＰ５の流量を増加させる制御を行うことによって、ＥＧＲガスの温度を低下させる。即ち、第１実施形態では、スロットルボディを昇温させることを目的として電動ＷＰ５の流量を増加させる制御を行ったが、第３実施形態では、ＥＧＲガスの温度を低下させることを目的として電動ＷＰ５の流量を増加させる制御を行う。
【００３３】
図３は、第３実施形態に係る冷却系システム１０３の概略構成を示す図である。図３においては、実線矢印がガスや冷却水の流れの一例を示し、破線矢印が信号の入出力を示している。冷却系システム１０３は、排気ガスを吸気系に還流させることによって、燃費向上などを図るシステム（排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）システム）に適用される。なお、図１に示した冷却系システム１００と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３４】
具体的には、第３実施形態に係る冷却系システム１０３では、冷却水通路７ａに冷却水通路７ｅが接続されている。この冷却水通路７ｅには、ＥＧＲクーラ１２が設けられている。ＥＧＲクーラ１２は、ＥＧＲガスが通過するＥＧＲ通路（不図示）上に設けられており、ＥＧＲガスを冷却するために用いられる。また、ＥＧＲクーラ１２には、冷却水通路７ｅを介して冷却水が供給される。なお、ＥＧＲクーラ１２及び冷却水通路７ｅは、ＥＧＲガスに冷却水が混入しないように構成されている。このようにＥＧＲクーラ１２に冷却水を供給することによって、冷却水によってＥＧＲクーラ１２を冷却することができ、ＥＧＲガスの温度を効果的に下げることが可能となる。なお、冷却水通路７ｅは、本発明における冷却水供給部に相当する。
【００３５】
ＥＣＵ５３は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどを備える。第３実施形態では、ＥＣＵ５３は、ＥＧＲ率が高い場合などにおいて、電動ＷＰ５の流量を増加させる制御を実行する。このように電動ＷＰ５の流量を増加させることにより、ＥＧＲクーラ１２に供給する冷却水量を増加させることができ、ＥＧＲクーラ１２を効果的に冷却することができる。よって、ＥＧＲクーラ１２内を通過するＥＧＲガスの温度を効果的に低下させることが可能となる。
【００３６】
したがって、第３実施形態に係る制御によれば、ＥＧＲガスの温度を効果的に低下させることができるので、エンジン１の燃費を向上させることが可能となる。
【００３７】
なお、上記では、ＥＧＲクーラ１２に冷却水を供給してＥＧＲガスの温度を低下させる例を示したが、これに限定はされない。他の例では、ＥＧＲシステムにおけるＥＧＲクーラ１２以外の構成要素に対して冷却水を供給することによって、ＥＧＲガスの温度を低下させることができる。
【００３８】
また、第３実施形態に係る制御のみを実行することに限定はされず、第３実施形態に係る制御と、前述した第１実施形態に係る制御及び第２実施形態に係る制御の少なくともいずれかと、を組み合わせて実行しても良い。例えば、スロットルボディを昇温させるべき状況（アイシングが生じている状況）、及び排気熱回収器２における熱交換を促進すべき状況、並びにＥＧＲガスの温度を下げるべき状況において、電動ＷＰ５の流量を増加させる制御を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１実施形態に係る冷却系システムの概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る電動ＷＰの制御処理を示すフローチャートである。
【図３】第３実施形態に係る冷却系システムの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  エンジン（内燃機関）
２  排気熱回収器
３  ラジエータ
５  電動ポンプ（電動ＷＰ）
７  冷却水通路
９  吸気通路
１０  スロットルバルブ
１２  ＥＧＲクーラ
５０  ＥＣＵ
１００  冷却系システム
【図１】
2008106625.tif 000003
【図２】
2008106625.tif 000004
【図３】
2008106625.tif 000005