(57)【要約】【課題】冷却水の必要流量を確保しつつ、車両全体の騒音やキャビテーションを抑制することのできる内燃機関の冷却装置を提供する。【解決手段】内燃機関に冷却水を供給する２つの電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２を備え、同機関の運転状態に基づき算出される要求流量に応じて電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の駆動を制御する。そして、１つの電動ウォータポンプＷ１（またはＷ２）に対する要求流量が所定の値を超える場合に、他の電動ウォータポンプＷ２（またはＷ１）を駆動することにより前記１つの電動ウォータポンプＷ１（またはＷ２）の冷却流量が前記所定の値を超えないように制御する。【選択図】      図１
2005248854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に冷却水を供給する複数の電動ウォータポンプを備え、同機関の運転状態に基づき算出される要求流量に応じて前記複数の電動ウォータポンプの駆動を制御する内燃機関の冷却装置において、
１つの前記電動ウォータポンプに対する要求流量が所定の値を超える場合に、他の電動ウォータポンプを駆動することにより前記１つの電動ウォータポンプの冷却流量が前記所定の値を超えないように制御する制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項２】
前記内燃機関は車両に搭載されてなり、前記所定の値は、全電動ウォータポンプ非駆動時の車両騒音レベルに応じて設定される
請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項３】
前記所定の値は、電動ウォータポンプの冷却流量について、同電動ウォータポンプの吸込み圧によりキャビテーションが発生する領域の下限値よりも低い値に設定される
請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項４】
前記所定の値は前記吸込み圧を飽和蒸気圧以上にするための値に設定される
請求項３に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記駆動する電動ウォータポンプの台数で前記要求流量を割った冷却流量となるように各電動ウォータポンプを制御する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記１つの電動ウォータポンプの冷却流量が前記所定の値以下となるように制御し、前記所定の値と冷却流量との差を他の電動ウォータポンプの要求流量として同電動ウォータポンプを制御する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記要求流量がキャビテーション発生領域から外れる場合には、１つの電動ウォータポンプを駆動し、前記要求流量が前記キャビテーション発生領域に入る場合には、前記１つの電動ウォータポンプに加え、他の電動ウォータポンプを駆動する
請求項３または４に記載の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】
一般に、車両等に搭載される水冷式内燃機関の冷却装置は、同機関の冷却水循環経路中に設けられて冷却水を循環させるウォータポンプと、冷却水を冷却するラジエータと、冷却水の冷却水温を感知してラジエータに流入する冷却水量を調節するサーモスタットとを備えている。そして、ウォータポンプは、同機関の運転状態（回転速度及び負荷等）に応じて制御される。
【０００３】
例えば特許文献１では、ウォータポンプの駆動源を電源モータとし、これをコンピュータにより同機関の運転条件に応じて制御している。この技術によれば、同機関の水温を常に適正に制御しつつ、冷却水量を同機関の回転速度及び負荷等に応じて自動制御することができる。
【特許文献１】実開昭６３−１７４５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようにウォータポンプの駆動を内燃機関の運転条件に応じて制御するようにしたため、確かにウォータポンプの冷却水量を同機関の回転速度及び負荷等に応じたものにすることはできる。
【０００５】
しかしながら、内燃機関が例えば高負荷運転から急にアイドル運転に移行し、内燃機関が高温状態であるにも拘らず、十分な冷却風が得られないような場合には、内燃機関へ供給する冷却水の要求流量が増大する。これに伴い電動ウォータポンプの回転速度が増大して車両騒音が悪化したり、同ポンプの吸込み圧が過剰に低くなってキャビテーションが発生したりする惧れがある。
【０００６】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却水の必要流量を確保しつつ、騒音やキャビテーションの発生を抑制することのできる内燃機関の冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、前記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関に冷却水を供給する複数の電動ウォータポンプを備え、同機関の運転状態に基づき算出される要求流量に応じて前記複数の電動ウォータポンプの駆動を制御する内燃機関の冷却装置において、１つの前記電動ウォータポンプに対する要求流量が所定の値を超える場合に、他の電動ウォータポンプを駆動することにより前記１つの電動ウォータポンプの冷却流量が前記所定の値を超えないように制御する制御手段を備えることをその要旨とする。
【０００８】
このような構成によれば、内燃機関の運転状態に基づき、全ての電動ウォータポンプに対する要求流量が算出され、その要求流量に応じて複数の電動ウォータポンプが駆動制御される。そして、電動ウォータポンプが要求流量に応じた回転速度で作動して冷却水が内燃機関に供給されて、同機関が冷却される。なお、一般には電動ウォータポンプの回転速度の上昇に応じて冷却流量が多くなる反面騒音が大きくなる。
【０００９】
こうした内燃機関の冷却に際し、制御手段により、まず１つの電動ウォータポンプに対する要求流量が所定の値を超えるかどうかが判断される。要求流量が所定の値を超える場合には、１つの電動ウォータポンプに加え他の電動ウォータポンプが駆動されることで、前記１つの電動ウォータポンプの冷却流量が前記所定の値を超えないように制御される。
【００１０】
したがって、この所定の値を例えば、電動ウォータポンプの回転速度について騒音上許容できる範囲の下限値に対応する冷却水量とすれば、前記の制御により、１つの電動ウォータポンプの冷却流量を前記所定の値以下とすることで、電動ウォータポンプ１台当たりの回転速度を下げることができる。そして、この回転速度の低下に伴い、電動ウォータポンプによる騒音が小さくなり、また同ウォータポンプの吸込み圧が過剰に低くならず、キャビテーションが発生しにくくなる。なお、ここでキャビテーションとは、高速で流れる液体の中の圧力の低い部分が気化して、非常に短時間に蒸気の空洞（キャビティ）が生まれ、また非常に短時間で潰れて消滅する現象のことである。
【００１１】
このように、１つの電動ウォータポンプに対する要求流量が所定の値を超える場合に複数の電動ウォータポンプが駆動制御されることで、冷却水の必要流量を確保しつつ、騒音やキャビテーションの発生を抑制することができるようになる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の冷却装置において、前記内燃機関は車両に搭載されてなり、前記所定の値は、全電動ウォータポンプ非駆動時の車両騒音レベルに応じて設定されることをその要旨とする。ここで、車両騒音とは、車両の内外から発せられて、例えば、マイク等で集音される騒音のことである。
【００１３】
このような構成によれば、前記所定の値が、全ての電動ウォータポンプを駆動しない時の車両騒音レベルに応じて設定されることで、電動ウォータポンプの駆動騒音がない状態で車両全体の騒音状況から騒音上許容できる範囲を好適に設定することができるようになる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の冷却装置において、前記所定の値は、電動ウォータポンプの冷却流量について、同電動ウォータポンプの吸込み圧によりキャビテーションが発生する領域の下限値よりも低い値に設定されることをその要旨とする。
【００１５】
ここで、キャビテーションが発生することによる弊害には例えば以下のようなものがある。
（イ）本来、水の循環のために使われるエネルギーが、水の気化や振動などの仕事に消費されるために、冷却性能が低下する（電動ウォータポンプの冷却性能低下）。
（ロ）液体の一部が急に気体になることにより、水中で振動が発生する（電動ウォータポンプの振動）。
（ハ）キャビティが潰れる時に、騒音が発生する（騒音の発生）。
（二）キャビティが潰れる際に、瞬間的に非常に高い圧力が発生し、これが流体雰囲気中の電動ウォータポンプの表面にへこみや傷をつける（侵食作用）。
【００１６】
この点、請求項３に記載の発明では、前記所定の値が、電動ウォータポンプの冷却流量について、同ウォータポンプの吸込み圧によりキャビテーションが発生する領域の下限値よりも低い値に設定される。この所定の値に基づき電動ウォータポンプの駆動が制御されることで、上述の各種弊害を取り除くことができるようになる。
【００１７】
なお、複数の電動ウォータポンプを使って、該複数の電動ウォータポンプに対する要求流量から算出される電動ウォータポンプの吸込み圧を系統圧や水温から予測し、その吸込み圧ではキャビテーションが発生すると判定した場合には、例えば１台目に加え２台目の電動ウォータポンプを駆動することで、電動ウォータポンプ１台当たりの回転速度を下げることができる。そして、この回転速度の低下によりキャビテーションの発生を回避し、電動ウォータポンプの信頼性を向上させることができるようになる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の冷却装置において、前記所定の値は前記吸込み圧を飽和蒸気圧以上にするための値に設定されることをその要旨とする。
【００１９】
このような構成によれば、前記所定の値は「吸込み圧を飽和蒸気圧以上にするための値」すなわち、吸込み圧をそれぞれ系統圧や水温に応じた「液体から気体に変わる飽和状態（１００％液体）の圧力以上にするための値」に設定される。吸込み圧が飽和蒸気圧未満では液体から気体に変わっていわゆるキャビテーションが発生する。したがって、所定の値を上記の条件を満たすよう設定することで、冷却水の気化（キャビテーションの発生）を理論的（物理法則的）にも抑制することができるようになる。
【００２０】
また、請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の冷却装置において、前記制御手段は、前記駆動する電動ウォータポンプの台数で前記要求流量を割った冷却流量となるように各電動ウォータポンプを制御することをその要旨とする。
【００２１】
このような構成によれば、全ての電動ウォータポンプに対する要求流量を駆動する電動ウォータポンプの台数で割ると電動ウォータポンプ１台当たりが受けもつべき冷却流量が得られる。この冷却流量は、台数が多くなるに従い少なくなる。したがって、要求流量が所定の値を超える場合であっても、その要求流量を複数の台数で割ることにより１台当たりの冷却流量は所定の値よりも少なくなる。これに伴いその量の冷却水を確保する上で必要な電動ウォータポンプ毎の回転速度が低くなる。そのため、これらの回転速度で複数の電動ウォータポンプを作動させることにより全体の騒音レベルを低下させつつ、前記要求流量の冷却水を内燃機関に供給することができる。なお、前記複数の電動ウォータポンプの流量特性は互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置において、前記制御手段は、前記１つの電動ウォータポンプの冷却流量が前記所定の値以下となるように制御し、前記所定の値と冷却流量との差を他の電動ウォータポンプの要求流量として同電動ウォータポンプを制御することをその要旨とする。
【００２３】
このような構成によれば、１つの電動ウォータポンプに対する冷却流量が所定の値以下となるように制御される。
一方、所定の値と冷却流量との差が他の電動ウォータポンプの要求流量とされ、この要求流量に基づき他の電動ウォータポンプが制御される。１つの電動ウォータポンプによる冷却流量と他の電動ウォータポンプの冷却流量との和は、前述した１つの電動ウォータポンプに対する要求流量と同じになる。このようにして、１つの電動ウォータポンプと他の電動ウォータポンプとで必要な量の冷却水が内燃機関に供給される。
【００２４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項３または４に記載の内燃機関の冷却装置において、前記制御手段は、前記要求流量がキャビテーション発生領域から外れる場合には、１つの電動ウォータポンプを駆動し、前記要求流量が前記キャビテーション発生領域に入る場合には、前記１つの電動ウォータポンプに加え、他の電動ウォータポンプを駆動することをその要旨とする。
【００２５】
このような構成によれば、全ての電動ウォータポンプに対する要求流量がキャビテーション発生領域から外れる場合には、要求流量が少ないことから、１つの電動ウォータポンプを駆動してもキャビテーション発生の惧れがない。
【００２６】
一方、同要求流量がキャビテーション発生領域に入る場合には、１つの電動ウォータポンプのみを駆動させると、実際の電動ウォータポンプの運転状態がキャビテーション発生領域に入ってしまう。そこで、１つの電動ウォータポンプに加え、他の電動ウォータポンプを駆動することで実際の電動ウォータポンプの運転状態がキャビテーション発生領域に入らないよう制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を自動車用内燃機関に適用した第１の実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。なお、この実施の形態にかかる内燃機関の冷却装置は、自動車例えば、運転状況に応じて、走行中にエンジン（内燃機関）を停止し、高負荷運転から急速にアイドル運転に移行しモータによる運転に切換える機会の多い、ハイブリッド車に適用して好適である。
【００２８】
図１に示されるように、内燃機関１の冷却装置は、冷却水を循環させて内燃機関１の内部を通過させる循環経路２を備えている。この循環経路２において内燃機関１の上流側、及び下流側には、制御手段としての電子制御装置（ＥＣＵ）１００の電子制御によって駆動される電動ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）Ｗ１、Ｗ２が配設されている。
【００２９】
各電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２は電動モータ（図示略）を備え、その電動モータの回転により冷却水を吸込み吐出する。各電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２は、電動モータの回転速度と流量とが比例するという流量特性を有する。ここでは、電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２として互いに同一の流量特性を有するものが用いられている。
【００３０】
そして、これら電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の駆動により循環経路２内の冷却水が図１中、矢印で示すように左方向に流れると、図示は割愛するが、同冷却水が内燃機関１のシリンダブロックやシリンダヘッドのウォータジャケットを通過し、内燃機関１と冷却水との間で熱交換が行われるようになる。こうした熱交換によって内燃機関１が冷却される。
【００３１】
循環経路２は、大きくは電動ウォータポンプＷ１の下流側で２つに分岐した後、電動ウォータポンプＷ２の上流側で１つに合流している。分岐した循環経路２のうち、一方は、冷却水をラジエータ３に流すとともに同ラジエータ３にて冷却された後、冷却水を内燃機関１側に流すラジエータ通路４となっている。また、分岐した循環経路２のうち、他方は冷却水（温水）をヒータコア（暖房用熱交換器）５に流すとともに同ヒータコア５にて温水をカーヒータ等の熱源として利用した後、温水を内燃機関１側に流すヒータコア通路６となっている。
【００３２】
また、ラジエータ通路４におけるラジエータ３の上流側には、ラジエータ３に流入する冷却水の流量を水温に応じて調整する水温制御バルブ７（例えばサーモスタット）が設けられている。なお、水温制御バルブ７においては、その開度が大となるほどラジエータ通路４の冷却水流量が多くなるよう構成されている。
【００３３】
そして、この水温制御バルブ７でラジエータ通路４の冷却水流量を調整することにより、内燃機関１を冷却する冷却水の温度が制御されるようになる。すなわち、ラジエータ３で冷却される冷却水流量を多くすれば、循環経路２内を流れる冷却水のうち、ラジエータ３にて冷却された冷却水の割合が大となることから、内燃機関１を冷却する冷却水の温度が低くなる。また、ラジエータ３で冷却される冷却水量を少なくすれば、循環経路２内を流れる冷却水のうち、ラジエータ３にて冷却された冷却水の割合が小さくなることから、内燃機関１を冷却する冷却水の温度が高くなる。
【００３４】
水温制御バルブ７は、前述した電子制御装置１００によって駆動制御される。また、この電子制御装置１００には、同図１に示すように車両の内外から騒音状況が入力される。例えば電動ファンの騒音状況は、ファンの回転速度と騒音との関係を予め規定したマップから求められる。また、ウォッシャー用ポンプ、ヒータ用電動ウォータポンプ等の騒音状況はＯＦＦ状態とＯＮ状態とを比べることにより求められる。
【００３５】
ここで、電子制御装置１００による電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の制御態様について図２を併せ参照して説明する。図２は縦軸を電動ウォータポンプＷ１の騒音レベルとし、横軸を電動ウォータポンプＷ１単体の回転速度に応じた流量としている。
【００３６】
また、同図２では、アイドル運転時の制御を想定しており、全ての電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２を作動させず、電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の駆動騒音を加味しない状態で、車両全体の騒音上の許容値（騒音レベル）をＮ１としている。各電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の流量が値Ａとなったとき騒音レベルは上記許容値Ｎ１となる。従って、電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の流量を値Ａよりも少なくすれば騒音レベルは許容値Ｎ１よりも低くなる。
【００３７】
この電子制御装置１００は、アイドル運転時の車両全体（内外）の騒音状況に基づいて騒音上の許容値Ｎ１を設定する。なお、ここで騒音上の許容値Ｎ１は、任意であるが、本実施の形態では音はするが気にならない騒音領域Ｅ（図３）と、静かな領域Ｄ（図３）との境界値である。そして、以下に説明する制御を通じて、電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の制御を行う。
【００３８】
ここで、１つの電動ウォータポンプＷ１を冷却水温・機関負荷状態に応じて制御した場合、例えば高水温で、図２中、値Ｃ（＞Ａ）の流量が必要となった時、電動ウォータポンプＷ１を駆動することによって、回転速度が高く騒音レベルが許容値Ｎ１を超えてしまい騒音が懸念される。
【００３９】
そこで性能の等しい電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２を２つ用いた本実施の形態では、要求流量が値Ａ以下の領域にあるときには騒音レベルが許容値Ｎ１以下になることから燃費を下げるために効率の良い１つの電動ウォータポンプＷ１を駆動する。要求流量が値Ａ以上の領域にあるときには、例えば値Ｃであるときには、２つの電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２を駆動し、騒音レベルが許容値Ｎ１を超えないようにしつつ必要流量（値Ｃ）を確保する。
【００４０】
また、電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の各々を値Ｃの半分で、且つ値Ａ以下の流量（値Ｃ／２）が得られる回転速度で駆動すれば、騒音レベルが許容値Ｎ１よりも低い値（例えば、値Ｎ２）となり、且つ必要流量（値Ｃ）は確保される。このように、駆動する電動ウォータポンプの台数で要求流量を割った冷却流量となるように各電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２を制御することで騒音レベルを低下させることができる。
【００４１】
次に、車両内外の騒音状況の把握について、図３を併せ参照して説明する。図３は縦軸を車両全体の騒音レベルとし、横軸を電動ウォータポンプＷ１単体の回転速度に応じた流量としている。なお、縦軸の値Ｇは、騒音状況として、好ましくない（ＮＧ）騒音領域Ｆと、音はするが気にならない騒音領域Ｅとの境界レベルを示している。また、図２にて説明したように上記騒音上の許容値Ｎ１は、音はするが気にならない騒音領域Ｅと、静かな領域Ｄとの境界レベルを示している。ここでは、一例として、１つの電動ウォータポンプＷ１を、その回転速度が値Ｋとなるように駆動したときには、電動ファンを駆動したときと同じレベル（＝Ｈ）の騒音が発生するものとしている。
【００４２】
この実施の形態では、車両全体の騒音状況を把握して電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２をＮＧ騒音領域Ｆよりも下側の騒音領域Ｅ、Ｄにて駆動することによって、車両全体の騒音レベルをＮＧ騒音領域Ｆを超えないようにしている。言い換えれば、車両全体の騒音が音はするが気にならない騒音領域Ｅにあるとき、電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の騒音をその車両全体の騒音に潜ませるかたちで使用することによって、車両全体の騒音として、音はするが気にならないようにすることができる。
【００４３】
ちなみに、車両全体の騒音状況を把握した段階で、騒音レベルがすでにＮＧ騒音領域Ｆにあるときには、電動ウォータポンプ単体の騒音レベルを下げたところで、騒音状況が改善されるものではない。そのため、車両全体の騒音状況を把握した段階で、騒音領域がＮＧ騒音領域Ｆよりも下側の騒音領域にあるときに上記の制御が行われることとなる。
【００４４】
ここで、図３中、車両内外の稼動状況が変化し、騒音が増大することによって、属する騒音領域が静かな騒音領域Ｄから音はするが気にならない騒音領域Ｅ、あるいはＮＧ騒音領域Ｆへと変化する。なお、車両外の騒音元としては、例えば電動ファン、ワイパー、ウォッシャー用ポンプ、ヒータ用電動ウォータポンプ等々がある。また、車両内の騒音元としては、例えば電動ファン、エアーコンディショナ用ブロワ、ワイパー、ウォッシャー用ポンプ、ヒータ用電動ウォータポンプ、オーディオ機器、空気清浄機、あるいは車速に応じて発生する騒音（例えば、燃焼騒音）、窓の開閉に伴う騒音（例えば、パワーウインドウのアクチュエータ動作音）等々がある。
【００４５】
ここで、例えばある回転速度で電動ファンが稼動した時の騒音レベルが値Ｈ（Ｎ１≦Ｈ≦Ｇ）であると、電動ウォータポンプＷ１に値Ｋよりも多い流量が要求された場合、図２にて説明した上記の制御手法を用いることで、騒音レベルが値Ｇを超えないように２つの電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２を制御することができる。このように、この実施の形態によれば、電動ウォータポンプ単体の騒音レベルが常にＮＧ騒音領域Ｆよりも下側の騒音領域に入るように制御される。
【００４６】
以上詳述したように、この実施の形態にかかる内燃機関の冷却装置によれば、以下に列記するような優れた効果が得られるようになる。
（１）前記騒音上の許容値を全ての電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２を非駆動とした時の車両騒音レベルに応じて設定したことで、電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の駆動騒音を加味しない状態の車両全体の騒音状況を検出することができる。そして、その騒音状況から騒音上許容できる値（許容値Ｎ１）を好適に設定することができるようになる。
【００４７】
（２）１台の電動ウォータポンプＷ１またはＷ２で要求流量が運転状態の騒音レベルを超えた場合、要求流量を設定台数（２台）で割った流量で各電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２を駆動することで、要求流量（必要流量）を確保できる。また、電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２を２台駆動することで、同ウォータポンプ１台当たりの回転速度を下げ、車両全体として騒音レベルを低下させることができるようになる。
【００４８】
なお、前記第１の実施の形態は、これを適宜に変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
・ラジエータ通路４において、水温制御バルブ７から分岐してラジエータ３よりも下流で合流するバイパス通路を設け、冷却水量が低いときは水温制御バルブ７により、冷却水がバイパス通路を流れるようにしてもよい。
【００４９】
・前記第１の実施の形態とは異なる態様で車両内外の騒音状況を検出してもよい。例えばマイク等で騒音状況を検出してもよい。
・前記第１の実施の形態では、性能の等しい電動ウォータポンプを２つ配設するとしたが、性能の異なる電動ウォータポンプを２つ配設してもよい。このような場合であれ、それぞれの「騒音レベルと電動ウォータポンプ単体の回転速度」の関係を把握し、騒音上の許容値を超えない範囲で必要流量が確保できるように、それぞれ電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の流量を制御する。
【００５０】
・また、電動ウォータポンプを第１の実施の形態とは異なる態様で配設してもよい。例えば、電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２をいわゆる並列に配設してもよい。このような場合であっても、前記第１の実施の形態と同様、もしくはそれに準じた効果を得ることはできる。
【００５１】
・また、電動ウォータポンプの制御態様を前記第１の実施の形態とは異なる制御態様に変更してもよい。
例えば、図４に示されるように、要求流量が値Ｎ１に対応する値Ａよりも多い値Ｃの場合、１つの電動ウォータポンプＷ１の冷却流量を例えば騒音上の許容値Ｎ１に対応する流量の上限値Ａで駆動する。この場合、値Ｃと値Ａの差分（値Ｃ−Ａ）が要求流量に対して不足する。この不足分（値Ｃ−Ａ）については、電動ウォータポンプＷ２を駆動することによってまかなう。なお、１つの電動ウォータポンプＷ１の冷却流量は騒音上の許容値Ｎ１に対応する流量値以下であればよい。
【００５２】
このように、電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２を制御することで、要求流量（必要流量）を確保することができるようになる。また、電動ウォータポンプを２台駆動させることで、同ウォータポンプ１台当たりの回転速度を下げ、全体として騒音レベルを低下させることができるようになる。
【００５３】
（第２の実施の形態）
図５に、本発明にかかる内燃機関の冷却装置の第２の実施の形態を示す。第２の実施の形態は冷却装置の構成、及び電子制御装置１００の制御内容において第１の実施の形態と異なっている。次にこれら相違点を中心に説明し、第１の実施の形態と同様の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２は内燃機関１よりも下流側でいわゆる並列に配設されている。
循環経路２において、水温制御バルブ７の上流部には系統圧を検出するための圧力センサ８が設けられ、内燃機関１の上流部には水温を検出するための水温センサ９が設けられている。また、ラジエータ３に取り付けられたラジエータキャップ（図示略）にはラジエータ３の冷却水量を調整するリザーブタンク１１が接続されている。ラジエータキャップにはリリーフバルブ１０が設けられている。リリーフバルブ１０は通常運転時には、閉弁している。ラジエータ３の冷却水温が高温の時には、圧力により、リリーフバルブ１０はプレッシャバルブとして機能して開弁する。この開弁により冷却水がリザーブタンク１１に流出する。一方、ラジエータ３の冷却水温が低温の時には、リリーフバルブ１０は逆にバキュームバルブとして機能して開弁する。この開弁によりラジエータ３にリザーブタンク１１の冷却水が戻される。このようにして、ラジエータ３には、常に一定量の冷却水が満たされている。
【００５５】
また、電子制御装置１００には、電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２を使用した際の圧力センサ８による系統圧、水温センサ９による冷却水温、電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の回転速度等が入力され、要求流量に対する電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の吸込み圧ＮＰＳＨが予測される。そして、電子制御装置１００によって、その吸込み圧ＮＰＳＨがキャビテーションの発生を生じない値、例えば、飽和蒸気圧未満か否かが判定される。
【００５６】
次に、図６を併せ参照して前記系統圧と前記冷却水温との関係について説明する。この系統圧は、冷却水温に応じゲージ圧（大気圧との圧力差）とラジエータキャップ圧との間で推移する。内燃機関の運転時には、水温の上昇とともに、系統圧も上昇する（同図６中αの状態）。さらに水温が上昇した場合には、系統圧はラジエータキャップ圧を限界として一定になり、余分な圧力は、前記リリーフバルブ１０を介してリザーブタンク１１に排出される（同図６中βの状態）。一方、内燃機関の機関停止状態においては、上昇した系統圧は、冷却水温の低下に伴い低下する（同図６中γの状態）。さらに水温が低下した場合には、リザーブタンク１１から冷却水がラジエータ３に流入する。ラジエータ３が冷却水を吸込むため、系統圧は、冷却水の吸込みに応じて負圧（ゲージ圧未満）となる（同図６中δの状態）。なお、このサイクルは内燃機関の運転状態に応じて繰り返し実行される。
【００５７】
次に、図７を併せ参照して各部の圧力と電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の回転速度に応じた流量との関係について説明する。なお、ここでは一例として、冷却水温９５℃のときの飽和蒸気圧についてその関係を示すものとする。
【００５８】
図７（ａ）はゲージ圧、電動ウォータポンプの吐出圧、ラジエターキャップ圧、及び電動ウォータポンプの吸込み圧（ＮＰＳＨ）の各々と電動ウォータポンプの流量との関係を示している。
【００５９】
ラジエターキャップ圧は電動ウォータポンプの流量に拘らず一定である。電動ウォータポンプの吐出圧は、電動ウォータポンプの流量が増加すると、同キャップ圧に対して正（プラス）の方向に推移する。一方、電動ウォータポンプの吸込み圧（ＮＰＳＨ）は、電動ウォータポンプの流量が増加すると、同キャップ圧に対して負（マイナス）の方向に推移する。
【００６０】
この実施の形態の内燃機関の冷却装置では、２台（全て）の電動ウォータポンプに対する要求流量から算出される電動ウォータポンプの吸込み圧（ＮＰＳＨ）を系統圧、水温、電動ウォータポンプの回転速度等から予測する。予測した吸込み圧等に基づきキャビテーションの発生の有無を判断する。１台の電動ウォータポンプではキャビテーションが発生すると判断したときには、２台の電動ウォータポンプを駆動することで、電動ウォータポンプ１台当たりの回転速度を下げてキャビテーション発生を抑制するようにしている。
【００６１】
キャビテーションの発生の有無は電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の流量がキャビテーション発生領域にあるか否かによって判断する。キャビテーション発生領域は電動ウォータポンプの吸込み圧（ＮＰＳＨ）が飽和蒸気圧未満となる領域である。ここでは、吸込み圧が飽和蒸気圧となるときの電動ウォータポンプの流量を判定値Δ（キャビテーション発生領域の下限値）とし、流量がこの判定値Δを超える場合にキャビテーション発生領域にあると判断するようにしている。
【００６２】
図７（ｂ）は流量と電動ウォータポンプの回転速度との関係を示している。上述したように、電動ウォータポンプは、電動モータの回転速度と流量とが比例するという流量特性を有する。なお、同図７（ｂ）の電動ウォータポンプ単体の流量を示す傾きは一定である。
【００６３】
この冷却水温９５℃のときの飽和蒸気圧において、電動ウォータポンプに要求される流量が値ａの場合、電動ウォータポンプ１つのみ運転すると、この値ａがキャビテーション発生領域に入ってしまうので、例えば電動ウォータポンプＷ１を値ｂ（＜Δ）に応じた回転速度で回転させる。キャビテーション発生領域から外れるように２つ目の電動ウォータポンプＷ２をアシストとして使用する。このとき、電動ウォータポンプＷ１の流量を下げたことにより、要求流量（＝ａ）に対し、値ａ−ｂの分不足する。この不足流量ｃを補うため、電動ウォータポンプＷ２を流量ｃに対応する回転速度ｄで回転するように電動ウォータポンプＷ２を制御する。なお、図７（ｂ）では２つ目の電動ウォータポンプＷ２の流量と回転速度の関係をゼロを基準として示している。
【００６４】
以上、説明したように制御することで、キャビテーション発生領域を回避しつつ、要求流量（必要流量）を確保することができるようになる。なお、この回避は、冷却水温９５℃のときの飽和蒸気圧に限定されるものではなく、水温や系統圧、電動ウォータポンプの回転速度等に応じて適宜の冷却水温のときの飽和蒸気圧でキャビテーション発生領域を回避すればよい。
【００６５】
以上詳述したように、この実施の形態にかかる内燃機関の冷却装置によれば、以下に列記するような優れた効果が得られるようになる。
（３）２台の電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２に対する要求流量から算出される同電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の吸込み圧（ＮＰＳＨ）を系統圧、水温、電動ウォータポンプの回転速度等から予測した。そして、１台の電動ウォータポンプＷ１ではキャビテーション発生領域に入ると判定した場合には、２台目の電動ウォータポンプＷ２を駆動することで、電動ウォータポンプ１台当たりの回転速度を下げることとした。そして、この回転速度の低下により、キャビテーション発生領域を回避し、キャビテーションの発生を抑制することが可能となる。また、キャビテーションに起因した性能低下を抑制し、部品の信頼性を向上させることも可能となる。
【００６６】
（４）電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の吸込み圧（ＮＰＳＨ）を飽和蒸気圧未満とならないような値に設定している。そのため、電動ウォータポンプ１台当たりの回転速度を下げ、キャビテーションの発生を好適に抑制することができるようになる。
【００６７】
（５）仮に機械式のウォータポンプと電動ウォータポンプとの組み合わせでキャビテーションの発生を回避しようとすると、機械式のウォータポンプのキャビテーションは、エンジンの回転速度に支配されることから次の問題がある。それは、全てのウォータポンプに対する要求流量から算出されるウォータポンプの吸込み圧を系統圧、冷却水温、ウォータポンプの回転速度等から予測して、該吸込み圧がキャビテーション発生領域に入っていると判定しても機械式のウォータポンプと電動ウォータポンプとの組み合わせでは、キャビテーションの発生を抑制することができないことである。
【００６８】
これに対し、この実施の形態に示したように、２台の電動ウォータポンプを状況に応じて駆動することによって、好適にキャビテーションの発生を抑制することができるようになる。
【００６９】
なお、前記第２の実施の形態も、これを適宜に変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
・前記第２の実施の形態とは異なる態様でキャビテーション発生領域を回避するようにしてもよい。例えば、図８及び図９に示されるように、まず全ての電動ウォータポンプに対する要求流量を計算する（ステップＳ１０１）。そして、前記冷却水温、系統圧、及び電動ウォータポンプの回転速度等からキャビテーション発生領域を把握する（ステップＳ１０２）。なお、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０２までは、上記第２の実施の形態と同様の方法で求めることができる。
【００７０】
そして、ステップＳ１０３では、要求流量がキャビテーション発生領域に入っているか否かを判断する。ステップＳ１０３が「ＹＥＳ」の場合には、１台の電動ウォータポンプＷ１のみで必要流量を確保する（ステップＳ１０４）。一方、ステップＳ１０３が「ＮＯ」の場合、すなわち要求流量がキャビテーション発生領域に入っているときには、電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２の２台を駆動する（ステップＳ１０５）。例えばステップＳ１０１において要求流量として図９に示す値ａを算出した場合、ステップＳ１０５ではａ／２に対応する回転速度で電動ウォータポンプＷ１、Ｗ２を駆動する。これらの駆動によりキャビテーション発生領域に入らないように必要流量を確保することが可能となる。
【００７１】
（他の実施の形態）
その他、前記各実施の形態に共通して変更可能な要素としては、次のようなものがある。
【００７２】
・この発明にかかる内燃機関の冷却装置は、ハイブリッド車以外に適用してもよい。要はアイドル運転時等に内燃機関へ供給される冷却水の要求流量が増大する自動車であればよく、例えばレシプロ機関、ディーゼル機関にこの発明を利用しても前記各実施の形態と同様、もしくはそれに準じた効果を得ることはできる。
【００７３】
・前記各実施の形態において、３つ以上の電動ウォータポンプを用いてもよい。この発明にかかる内燃機関の冷却装置としては、その要求流量に応じて適宜複数の電動ウォータポンプを配設して駆動してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】この発明にかかる内燃機関の冷却装置の第１の実施の形態についてその構成を示すブロック図。
【図２】同第１の実施の形態について電子制御装置による電動ウォータポンプの制御態様を示すグラフ。
【図３】同第１の実施の形態について騒音状況の把握について説明するグラフ。
【図４】同第１の実施の形態の変形例について電子制御装置による電動ウォータポンプの制御態様を示すグラフ。
【図５】この発明にかかる内燃機関の冷却装置の第２の実施の形態についてその構成を示すブロック図。
【図６】同第２の実施の形態について系統圧と冷却水温との関係を説明するグラフ。
【図７】（ａ）、（ｂ）はこの発明にかかる冷却装置の第２の実施の形態について各部の圧力と電動ウォータポンプの流量との関係を説明するグラフ。
【図８】同第２の実施の形態の変形例について内燃機関の冷却装置の制御手順を示すフローチャート。
【図９】図８の制御手順について各部の圧力と電動ウォータポンプの流量との関係を説明するグラフ。
【符号の説明】
【００７５】
１…内燃機関、２…循環経路、３…ラジエータ、４…ラジエータ通路、５…ヒータコア、６…ヒータコア通路、７…水温制御バルブ、８…圧力センサ、９…水温センサ、１０…リリーフバルブ、１１…リザーブタンク、１００…電子制御装置（ＥＣＵ）、Ｗ１、Ｗ２…電動ウォータポンプ。
【図１】
2005248854.tif 000003
【図２】
2005248854.tif 000004
【図３】
2005248854.tif 000005
【図４】
2005248854.tif 000006
【図５】
2005248854.tif 000007
【図６】
2005248854.tif 000008
【図７】
2005248854.tif 000009
【図８】
2005248854.tif 000010
【図９】
2005248854.tif 000011