(57)【要約】【課題】比熱が可変な冷却水が使用される場合において、冷却装置のトータル的な性能をより向上させる。【解決手段】内燃機関（２００）を含む被冷却系に対し冷却水を循環供給可能な電動ポンプ（３１０）を含み、且つ、該冷却水として所定の温度領域において該所定の温度領域以外の他の温度領域と較べて比熱が大きくなる可変比熱冷却水（ＣＬＴ）が使用される冷却装置（３００）を備えた車両（１０）において、前記冷却装置を制御する装置（１００）は、前記冷却水の温度を特定する特定手段と、前記特定された温度に基づいて、前記冷却水の温度が前記所定の温度領域内に維持されるように前記電動ポンプを制御する制御手段とを具備する。【選択図】図６
2012233441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を含む被冷却系に対し冷却水を循環供給可能な電動ポンプを含み、且つ、該冷却水として所定の温度領域において該所定の温度領域以外の他の温度領域と較べて比熱が大きくなる可変比熱冷却水が使用される冷却装置を備えた車両において、前記冷却装置を制御する装置であって、
前記冷却水の温度を特定する特定手段と、
前記特定された温度に基づいて、前記冷却水の温度が前記所定の温度領域内に維持されるように前記電動ポンプを制御する制御手段と
を具備することを特徴とする車両の冷却制御装置。
【請求項２】
前記冷却装置は、
前記冷却水を循環させるための通路と、
前記通路に設けられたラジエータと、
前記通路において前記ラジエータをバイパスするパイパス通路と、
前記通路における前記冷却水の流路を、前記ラジエータを含む冷却用流路と前記ラジエータを含まず且つ前記バイパス通路を含む非冷却流路との間で切り替え可能なサーモスタットと
を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の冷却制御装置。
【請求項３】
前記サーモスタットは、所定の設定温度以上で開弁すると共に開弁状態において前記流路を前記冷却流路とし且つ閉弁状態において前記流路を前記非冷却流路とする開閉弁を有しており、
前記車両の冷却制御装置は、
前記設定温度が前記所定の温度領域よりも低温側の温度領域に属し且つ前記特定された温度が前記設定温度以上である場合において、前記冷却水の温度を前記所定の温度領域内に維持すべく前記電動ポンプが制御される過程で前記冷却水の温度が前記低温側の温度領域に停滞する場合に、前記設定温度を、前記所定の温度領域内か又は前記所定の温度領域よりも高温側の温度領域内で設定する設定手段を更に具備する
ことを特徴とする請求項２に記載の車両の冷却制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両において内燃機関等の被冷却系を冷却するための冷却装置を制御する、車両の冷却制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、特許文献１には、電動ウォータポンプを有する冷却装置において冷却水の温度が高い場合に電動ウォータポンプの回転数を上昇させる冷却水温制御装置が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、比熱が可変な冷媒を使用する車両用冷却装置が開示されている。
【０００４】
尚、特許文献３には、燃料消費率を改善する目的から、減筒運転を行って稼動気筒の負荷を高める技術思想が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１５９０４号公報
【特許文献２】特開２００９−０４４８９６号公報
【特許文献３】特開２０１０−２５５４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内燃機関を含む被冷却系を冷却する冷却装置に使用される冷却水としては、例えばＬＬＣ（Long Life Coolant）が一般的である（尚、本発明では、便宜的に、ＬＬＣ単体のみならずＬＬＣと水との混合液を含むものとする）。一方、ＬＬＣの物理的性質（例えば、沸点や比熱等）或いは化学的組成は必ずしも一義的ではなく、例えば、比熱が小さいものも大きいものも存在する。ここで、冷却水の比熱が小さい程、与えられる熱量に対する温度上昇幅は大きくなる。従って、冷間時における暖機性能を考えれば、冷却水の比熱は小さい方がよい。
【０００７】
然るに、比熱が小さい場合、被冷却系が冷間状態から十分に暖機された暖機状態へと状態遷移して以降の期間（一般的に冷間期間より長い）、即ち、被冷却系からの供与熱が相対的に大きくなる期間においては逆に、冷却水温が過剰に上昇することによる内燃機関のオーバヒートを考慮する必要がある。このように、冷却水に要求される比熱は、とりわけ冷間状態と暖機状態とで異なることが多い。
【０００８】
ここで、特許文献２に開示されるような、蓄熱材を内包したマイクロスケールの蓄熱カプセルが混入された冷却水では、混入する蓄熱カプセルの組成や配分比等により冷却水の比熱が可変となる。特に、暖機性能を優先した、相対的に低比熱のＬＬＣに対し、当該ＬＬＣよりも沸点が低い胞状液体を混入すると、冷間時に暖機が進行する過程で、冷却水温がこの胞状液体の沸点に到達した場合に、冷却水の温度上昇が暫時停止或いは緩慢となることから、冷間時の暖機促進効果と、暖機完了後のオーバヒート防止効果とを相互いに反目し合うことなく発効せしめることができる。
【０００９】
ところが、この種の比熱が可変な冷却水において、比熱が相対的に大きくなる温度領域は、予め冷却水の構成に応じて固有に定まっており、係る温度領域を超えた高温領域では、比熱は再び小さくなる。ここで特に、比熱が再び小さくなる高温側の小比熱温度領域では、元より内燃機関からの供与熱が大きいこともあって、冷却水の温度上昇は冷間時よりも急激に生じ易い。即ち、比熱が可変な冷却水が使用される場合、実践的には、内燃機関のオーバヒートを防止するためのセーフガードが不十分となり易い。
【００１０】
一方、特許文献１に開示される装置によれば、冷却水の温度が高い場合に電動ウォータポンプの回転数を上昇させることができるから、一見したところ、オーバヒート防止に係る十分な効果を得ることができる。然るに、特許文献１に開示される装置は、比熱が可変な冷却水の使用を前提としないから、特許文献２の開示内容を勘案して比熱が可変な冷却水を使用する冷却装置の制御に適用したとしても、必ずしも十分な効果を得ることが出来ない。端的には、オーバヒートは場合により防止可能であるにせよ、内燃機関の燃料消費率まで含めたトータルの冷却性能を最適化することは困難である。
【００１１】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、比熱が可変な冷却水が使用される場合において、冷間時の暖機促進効果と暖機後のオーバヒート防止効果とを両立しつつ、冷却装置のトータル的な性能をより向上せしめ得る車両の冷却制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するため、本発明に係る車両の冷却制御装置は、内燃機関を含む被冷却系に対し冷却水を循環供給可能な電動ポンプを含み、且つ、該冷却水として所定の温度領域において該所定の温度領域以外の他の温度領域と較べて比熱が大きくなる可変比熱冷却水が使用される冷却装置を備えた車両において、前記冷却装置を制御する装置であって、前記冷却水の温度を特定する特定手段と、前記特定された温度に基づいて、前記冷却水の温度が前記所定の温度領域内に維持されるように前記電動ポンプを制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明の車両に備わる「内燃機関」とは、燃料の燃焼に伴う熱エネルギを機械的エネルギとして取り出し可能な機関を包括する概念であり、その実践的態様としての、例えば気筒数、気筒形状、気筒配列、燃料種別、燃料供給態様及び吸排気系の構成等は多義的であってよい。この内燃機関を含む被冷却系は、本発明に係る冷却装置によって冷却される。尚、「被冷却系」とは、内燃機関を少なくとも含む限りにおいて、例えば動作時に発熱を伴う、或いは外部からの熱輻射に晒される、内燃機関とは異なる部位、機構又は装置を適宜含み得る。
【００１４】
本発明に係る冷却装置は、（１）電動ポンプを備え、且つ（２）冷却水として可変比熱冷却水を使用する旨の技術的特徴を有する。
【００１５】
電動ポンプは、少なくとも電気的に駆動される部位を含んで構成される、例えば遠心式或いは渦巻き式等の各種形態を採り得るポンプ装置である。電動ポンプは、例えば金属製又は樹脂製の冷却水配管や気筒周囲に張り巡らされたウォータジャケット等の物理形態を採り得る、被冷却系を取り巻く閉じた通路内に設置される。また、電動ポンプは、冷却水を、例えば、モータ等によって回転駆動されるポンプインペラの回転によって作動流体として吐出し、上記通路内で循環させること等によって、当該被冷却系を冷却することが可能である。この際、主として被冷却系と冷却水との間でなされる熱交換により被冷却系が冷却される。従って、冷却水の吐出量の大小は、冷却装置の冷却能力の大小と一対一、一対多、多対一又は多対多に対応する。
【００１６】
可変比熱冷却水は、電動ポンプにより所定の流路を経由して循環供給される冷却水であって、特に、その比熱が少なくとも二値的に可変に構成される。このような可変比熱冷却水は、通常のＬＬＣ（上述したように、ＬＬＣ単体も、ＬＬＣと水とが所定の配分比で配分されてなる液体も含む）の中に、当該ＬＬＣよりも沸点の低い胞状の液体を混入させることによって形成される。冷却水の温度が当該液体の沸点近傍である場合、外部から冷却水に供与される熱は、主として当該液体の沸騰に供される。その結果、冷却水全体としての温度上昇は、胞状の液体の配分比率や胞の大きさ等、冷却水の構成に応じて固有となる温度領域（所定の温度領域）において、一時的に停止するか或いは非常に緩慢となる。即ち、状態としては、冷却水の比熱が高比熱側に変化したことになるのである。
【００１７】
この所定の温度領域では、冷却水の温度変化が緩慢になるため、被冷却系の入口における冷却水温と出口における冷却水温との差と一義的な関係となる冷却装置の冷却損失が小さくなる。また、冷却水温の激変が生じないことから、この所定の温度領域を比較的高温の領域に設定することができ、冷却水のフリクションロスを低減することができる。いずれも、内燃機関の燃料消費率の向上或いは低下防止に顕著に有効である。
【００１８】
一方、このような可変比熱冷却水においては、ＬＬＣの比熱を、標準的なＬＬＣと較べて小比熱側で設定するのが望ましい。比熱が一義的である単一のＬＬＣでは、先に述べたように暖機後の温度上昇を考慮する必要から冷間始動特性のみを勘案した比熱の設定は現実的ではなく、冷間時に必要とされる暖機性と暖機後に必要とされる安定性とを勘案した現実的な値（即ち、ここではこれを標準と定義している）とせざるを得ない。これに対し、可変比熱冷却水では、上記温度領域における比熱の変化によって暖機後の温度安定性が確保され得るので、バインダとなるＬＬＣ自体の比熱に関しては、冷間始動特性を優先的に考慮した値とすることが出来るのである。
【００１９】
ところで、可変比熱冷却水を冷却水として使用することの利得を最大限に得ようとする場合、冷却水の温度を上記所定の温度領域に維持し得るか否かが重要となる。何故なら、当該温度領域を超えた温度領域では、比熱が再び小比熱側に変化するが、比熱が小さいと、供与される熱に対する温度上昇の度合いが大きくなるため、内燃機関がオーバヒートする可能性を相対的に上昇させかねないためである。
【００２０】
ここで、冷却装置は、通常、冷却水の冷却機能を担う要素としてラジエータを備える。また、各種のサーモスタット（調温装置）が備わる場合には、冷却水を、ラジエータを経由して被冷却系に戻すか、或いはラジエータを経由せずに被冷却系に戻すかをこのサーモスタットによって切り替えることが出来る。然るに、技術的に見れば、ラジエータを使用するか否かの二値的な調温プロセスでは、十分な調温精度を得ることが難しい。従って、冷却装置における冷却水の調温機能は、冷却装置の冷却能力を規定する冷却水の吐出量を、例えばその回転速度によって制御出来る、各種のポンプ装置に大きく依存することになる。
【００２１】
ここで特に、冷却水の吐出量を決めるポンプ回転速度が、内燃機関の機関回転速度によって殆ど一義的に規定されてしまう機械式のポンプ装置では、例えば、高負荷時（顕著には低回転高負荷時）に必要とされる吐出量が得られずに冷却水温が上昇する或いは低下しない可能性がある。或いは、軽負荷時（顕著には高回転低負荷時）に吐出量が要求値に対して過剰になり冷却水温が不要に低下する或いは上昇しない可能性がある。いずれにせよ、車両のトータル的な性能からしてみれば、望ましい事態とは言い難い。
【００２２】
そこで、本発明に係る車両の冷却制御装置は、特定手段により特定される冷却水の温度（以下、適宜「冷却水温」とする）に基づいて、制御手段により電動ポンプが制御される構成となっている。電動ポンプは、即ちモータやアクチュエータの電気的な制御（例えば、デューティ比の制御）等により、機械式のポンプ装置と較べて、ポンプ回転速度を制御する上での自由度が高い。即ち、内燃機関の負荷状態に関係なく、所望の吐出量を得ることが出来、例えば内燃機関の高回転時に低回転とすることも、内燃機関の低回転時に高回転とすることも可能であり、特定手段により特定される冷却水温を指標として、冷却水温を、高比熱が得られる所定の温度領域に可及的に維持することが可能となる。
【００２３】
以上説明したように、本発明に係る車両の冷却制御装置は、可変比熱冷却水を使用することによって、冷間時の暖機促進効果と、暖機後の温度安定性に裏打ちされたオーバヒート防止効果と、冷却水の状態（温度や吐出量）を最適化し得ることによる燃料消費率向上効果とを得ようとするにあたって、冷却水温を、大比熱が得られる温度領域に維持する必要性に想到し、制御性の高い電動ポンプにより冷却水温を当該温度領域に維持する旨の技術思想により、当該効果を得ることを可能としたものである。
【００２４】
尚、特定手段により特定される冷却水温とは、好適な一形態としては、被冷却系（とりわけ内燃機関）の出口における、言い換えれば、被冷却系に備わる最大規模の熱源との間で熱交換がなされた直後における冷却水温を意味する。但し、必ずしも非冷却系の出口における温度である必要はなく、被冷却系の入口における温度であっても、循環途中の温度であってもよい。また、「特定」とは、検出、算出、導出、推定、同定、選択或いは取得等、参照値として決定されることを意味する比較的広い概念であって、特定手段は、例えば、センサ等の検出手段であってもよいし、当該検出手段からセンサ出力を取得する各種制御装置であってもよい。
【００２５】
本発明に係る車両の冷却制御装置の一の態様では、前記冷却装置は、前記冷却水を循環させるための通路と、前記通路に設けられたラジエータと、前記通路において前記ラジエータをバイパスするパイパス通路と、前記通路における前記冷却水の流路を、前記ラジエータを含む冷却用流路と前記ラジエータを含まず且つ前記バイパス通路を含む非冷却流路との間で切り替え可能なサーモスタットとを備える。
【００２６】
この態様によれば、調温手段としてのサーモスタットにより、ラジエータへの冷却水の循環の度合いを二値的に、段階的に又は連続的に調整可能であり、ラジエータを経由して冷却水を循環させることにより被冷却系の冷却を促進することも、ラジエータをバイパスして冷却水を循環させることにより被冷却系の温度上昇、即ち暖機を促進することも容易にして可能となる。従って、制御手段により電動ポンプの吐出量制御或いは回転速度制御とあいまって、冷却水の温度状態を好適な状態により制御性良く維持することが出来るのである。
【００２７】
尚、この態様における「サーモスタット」とは、調温手段の包括概念であり、例えば設定自由な開弁温度で弁体を開弁することにより冷却水の流路を適宜切り替え可能な各種電子制御式サーモスタットであってもよいし、例えば冷却水温に応じて流体面積が拡張されることを利用して半ば自動的にラジエータに対する冷却水の循環量を制御する機械的なサーモスタットであってもよい。
【００２８】
尚、この態様では、前記サーモスタットは、所定の設定温度以上で開弁すると共に開弁状態において前記流路を前記冷却流路とし且つ閉弁状態において前記流路を前記非冷却流路とする開閉弁を有しており、前記車両の冷却制御装置は、前記設定温度が前記所定の温度領域よりも低温側の温度領域に属し且つ前記特定された温度が前記設定温度以上である場合において、前記冷却水の温度を前記所定の温度領域内に維持すべく前記電動ポンプが制御される過程で前記冷却水の温度が前記低温側の温度領域に停滞する場合に、前記設定温度を、前記所定の温度領域内か又は前記所定の温度領域よりも高温側の温度領域内で設定する設定手段を更に具備してもよい。
【００２９】
この態様によれば、サーモスタットが、適宜設定され得る設定温度以上の温度領域で冷却水をラジエータ側に供給することが可能な、所謂電子制御式サーモスタットとして構成される。従って、冷却水の温度を所定の温度領域に維持する過程において、冷却水温が当該温度領域よりも低温側温度領域に停滞する場合であっても、設定手段がこのサーモスタットの設定温度を所定の温度領域内或いはそれよりも高温側の温度領域内で再設定することにより、必要に応じて冷却水の温度上昇をより促進することが可能となる。
【００３０】
即ち、この態様の意図するところは、本発明の全般にわたって適用されるべき「暖機完了後は冷却水温を所定の温度領域に維持する」旨の技術思想を、より広範な運転条件下で実現する点にある。
【００３１】
例えば、内燃機関の低負荷運転時等においてラジエータを含む冷却流路で冷却水が供給された場合等に生じ得る一種の過冷却は、電動ポンプによる吐出量（回転速度）制御による冷却水温制御と、ラジエータの使用有無による冷却水温制御とを密接に協調させ、本来ラジエータで捨てられるはずの熱を温度上昇に流用することによって、少なくともこの種の措置が講じられない場合と比べて迅速に解消され得るのである。
【００３２】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１の車両におけるエンジンの模式図である。
【図３】図１の車両において冷却装置に使用される冷却水ＣＬＴの概念図である。
【図４】冷却水温と冷却水の比熱との関係を説明する図である。
【図５】冷却水温の一時間推移を例示する模式的時間特性図である。
【図６】図１の車両においてＥＣＵにより実行される冷却制御処理のフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る冷却制御処理のフローチャートである。
【図８】図７の制御の効果に係り、エンジン出入口における冷却水温の変化態様を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
＜発明の実施形態＞
以下、適宜図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００３５】
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、車両１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００３６】
図１において、車両１０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００、エンジン２００及び冷却装置３００を備える。
【００３７】
ＥＣＵ１００は、図示せぬＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された、本発明に係る「冷却制御装置」の一例たるコンピュータ装置である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御用のプログラムに従って、後述する冷却制御処理を実行可能に構成される。
【００３８】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンである。ここで、図２を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、エンジン２００の模式図である。尚、図２において、図１と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００３９】
図２において、エンジン２００は、金属製のシリンダブロック２０１Ａ内に形成された気筒２０１Ｂ内における燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換可能に構成されている。クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。クランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたクランク角は、一定又は不定の周期でＥＣＵ１００に供出される構成となっている。ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０６によって検出されたクランク角に基づいて、点火装置２０２の点火時期等を制御する構成となっている。また、ＥＣＵ１００は、この検出されたクランク角を時間処理することによって、エンジン２００の機関回転速度ＮＥを算出可能に構成されている。
【００４０】
エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２０９において、インジェクタ２１１から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、不図示のフィードポンプの作用により、不図示のデリバリパイプを介してインジェクタ２１１に圧送供給されている。インジェクタ２１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、この供給される燃料を、ＥＣＵ１００の制御に従って吸気ポート２０９に噴射可能に構成されている。尚、燃料を噴射する噴射手段の形態は、図示するような所謂吸気ポートインジェクタの構成を採らずともよく、例えば、フィードポンプ或いは他の低圧ポンプにより圧送される燃料の圧力を更に高圧ポンプによって昇圧せしめ、高温高圧の気筒２０１Ｂ内部へ燃料を直接噴射可能に構成された、所謂直噴インジェクタ等の形態を有していてもよい。
【００４１】
気筒２０１Ｂ内部と吸気管２０７とは、吸気バルブ２１０の開閉によってその連通状態が制御される。気筒２０１Ｂ内部で燃焼した混合気は排気となり吸気バルブ２１０の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１２の開弁時に排気ポート２１３を介して排気管２１４に導かれる構成となっている。
【００４２】
一方、吸気管２０７上には、不図示のクリーナが配設されており、外部から吸入される空気が浄化される構成となっている。このクリーナの下流側（気筒２０１Ｂ側）には更に、不図示のエアフローメータが配設されている。エアフローメータは、ホットワイヤ式と称される形態を有しており、吸入された空気の質量流量を直接検出可能に構成される。エアフローメータは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸入空気の質量流量たる吸入空気量ＧＡは、ＥＣＵ１００に対し一定又は不定の周期で供出される構成となっている。
【００４３】
吸気管２０７におけるエアフローメータの下流側には、気筒２０１Ｂ内部へ吸入される空気に係る吸入空気量を調節可能な、スロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８には、不図示のスロットルポジションセンサが電気的に接続されており、その開度たるスロットル開度ｔｈｒを検出可能に構成されている。
【００４４】
また、このスロットルバルブ２０８は、不図示のスロットバルブモータにより駆動される。スロットルバルブモータは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００は、車両１０に備わる不図示のアクセルポジションセンサによって検出される、不図示のアクセルペダルの操作量を意味するアクセル開度Ｔａに基づいて、スロットルバルブモータの駆動状態を制御し、スロットルバルブ２０８の開閉状態（即ち、スロットル開度）を制御する構成となっている。即ち、スロットルバルブ２０８は、一種の電子制御式スロットルバルブであり、スロットル開度は、ＥＣＵ１００により運転者の意思（即ち、アクセル開度）とは無関係に制御され得る。
【００４５】
図１に戻り、冷却装置３００は、電動Ｗ／Ｐ（ウォータポンプ）３１０、ラジエータ３２０、サーモスタット３３０及び水温センサ３４０を備えた、本発明に係る「冷却装置」の一例である。冷却装置３００は、冷却対象であるエンジン２００に対し、冷却水として冷却水ＣＬＴを循環供給する構成となっている。
【００４６】
電動Ｗ／Ｐ３１０は、本発明に係る「電動ポンプ」の一例たる渦巻き式のポンプである。電動Ｗ／Ｐ３１０は、不図示モータの回転力によって冷却水を吸引し、モータ回転速度Ｎｗｐに応じた量の冷却水を吐出可能に構成されている。このモータは、不図示の電力供給源（例えば、車載用１２Ｖバッテリ、或いは他のバッテリ）等から電力の供給を受け、不図示のモータ駆動系を介して供給される制御電圧（又は電流）のデューティ比ＤＴＹに応じて、その回転速度たるポンプ回転速度Ｎｗｐが増減制御される構成となっている。また、このモータ駆動系は、ＥＣＵ１００と電気的に接続された状態にあり、ＥＣＵ１００によって上述したデューティ比ＤＴＹを含む動作状態が制御される構成となっている。即ち、電動Ｗ／Ｐ３１０は、ＥＣＵ１００によってその動作状態が制御される構成となっており、ＥＣＵ１００は、このモータを制御する場合において、本発明に係る「制御手段」の一例として機能する。
【００４７】
尚、電動Ｗ／Ｐ３１０におけるポンプ回転速度Ｎｗｐは、電動Ｗ／Ｐ３１０に近接して配置された、不図示の回転センサにより検出される構成となっている。回転センサは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたポンプ回転速度Ｎｗｐは、ＥＣＵ１００に対し一定又は不定の周期で供出される構成となっている。
【００４８】
ラジエータ３２０は、インレットパイプ３０４及びアウトレットパイプ３０５に連通する複数のウォータパイプが配列してなると共に、当該ウォータパイプの外周に多数の波板状のフィンを備えた冷却装置である。ラジエータ３２０は、インレットパイプ３０４から流入した冷却水ＣＬＴを当該ウォータパイプに導くと共に、当該ウォータパイプを流れる過程において当該フィンを介した大気との熱交換により冷却水ＣＬＴから熱を奪う構成となっている。熱を奪われることによって、相対的に冷却された冷却水ＣＬＴは、アウトレットパイプ３０５から排出される構成となっている。
【００４９】
サーモスタット３３０は、冷却水ＣＬＴの温度である冷却水温Ｔｃｌを安定せしめるために設けられた調温手段である。
【００５０】
ここで、サーモスタット３３０について説明する前に、冷却装置３００における冷却水ＣＬＴの循環経路について説明する。エンジン２００の外周部に張り巡らされた冷却水配管を通過した冷却水ＣＬＴは、第１通路３０１に排出され、最終的に第２通路３０３を介して電動Ｗ／Ｐ３１０に還流する構成となっている。また、第１通路３０１は、バイパス通路３０２及び上述したインレットパイプ３０４へと分岐している。バイパス通路３０２は、上述したアウトレットパイプ３０５と共に、所定の接続位置において第２通路３０３に接続されている。サーモスタット３３０は、このバイパス通路３０２、アウトレットパイプ３０５及び第２通路３０３の接続位置に設置されている。
【００５１】
サーモスタット３３０の内部には、アウトレットパイプ３０５及びバイパス通路３０２の各々と第２通路３０３との連通状態を制御するための制御弁が設けられている。この制御弁は、ＥＣＵ１００により設定される切り替え温度Ｔｃｈｇ（即ち、本発明に係る「設定温度」の一例）以上の温度領域においてバイパス通路３０２と第２通路３０３との連通を遮断し且つアウトレットパイプ３０５と第２通路３０３とを連通させる構成となっている。この状態では、冷却水ＣＬＴは、ラジエータ３２０を介して循環される。即ち、冷却水の流路として、本発明に係る「冷却流路」の一例が実現される（実矢線参照）。尚、切り替え温度Ｔｃｈｇを設定するにあたり、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「設定手段」の一例として機能する。
【００５２】
一方、この制御弁は、冷却水温Ｔｃｌが切り替え温度Ｔｃｈｇ未満となる温度領域において、アウトレットパイプ３０５と第２通路３０３との連通を遮断し且つバイパス通路３０２と第２通路３０３とを連通させる構成となっている。この状態では、冷却水ＣＬＴは、ラジエータ３２０を介することなくバイパス通路３０２のみを通って循環される。即ち、冷却水の流路として、本発明に係る「非冷却流路」の一例が実現される（破線参照）。
【００５３】
このように、サーモスタット３３０は、一種の電子制御式サーモスタットとして構成される。尚、サーモスタット３３０の構成は、本発明に係るサーモスタットの採り得る実践的態様の一つに過ぎない。
【００５４】
水温センサ３４０は、第１通路３０１、即ち、エンジン２００の冷却に供された直後の冷却水ＣＬＴの温度である出口温度Ｔｃｌｏｕｔを冷却水温Ｔｃｌとして検出する温度センサである。水温センサ３４０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された冷却水温Ｔｃｌは、一定又は不定の周期でＥＣＵ１００に供出される構成となっている。即ち、ＥＣＵ１００がこの水温センサ３４０から冷却水温Ｔｃｌを取得する場合、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「特定手段」の一例として機能する。
【００５５】
ここで、図３を参照し、本実施形態に係る冷却水ＣＬＴの詳細について説明する。ここに、図３は、冷却水ＣＬＴの概念図である。
【００５６】
図３において、冷却水ＣＬＴは、低比熱ＬＬＣに液体Ａが混入されてなる、本発明に係る「可変比熱冷却水」の一例である。
【００５７】
より具体的に説明すると、冷却水ＣＬＴは、ＬＬＣと水とが所定の比率で混合された低比熱ＬＬＣ（エンジン冷間時の暖機性能（昇温性能）を優先的に勘案した比熱Ｃ１を有するＬＬＣ）に、蓄熱材として低比熱ＬＬＣよりも沸点の低いカプセル状の液体Ａを混入したものである。
【００５８】
次に、このような可変比熱冷却水である冷却水ＣＬＴの振る舞いについて、図４を参照して説明する。ここに、図４は、冷却水温と冷却水の比熱との関係を説明する図である。
【００５９】
図４において、冷却水ＣＬＴは、液体Ａの沸点Ｔｂｌを中心とする所定の温度領域（即ち、Ｔｃｌ１≦Ｔｃｌ＜Ｔｃｌ２が満たされる温度領域）において、液体Ａの沸騰作用により冷却水温Ｔｃｌの上昇が緩慢となることから、その比熱がＣ２となる。一方、この温度領域以外の温度領域では、冷却水ＣＬＴにおける支配的要素である低比熱ＬＬＣの特性に影響され、その比熱はＣ１（Ｃ１＜Ｃ２）となる。即ち、冷却水ＣＬＴは、冷却水温Ｔｃｌに対し、比熱Ｃが二値変化する構成となっている。
【００６０】
次に、図５を参照し、このような冷却水ＣＬＴを使用することの利得について説明する。ここに、図５は、冷却水温の一時間推移を例示する模式的時間特性図である。
【００６１】
図５において、時刻Ｔ１以前の時間領域では、冷却水温Ｔｃｌが液体Ａの沸点Ｔｂｌよりも十分に低いため、冷却水ＣＬＴの比熱ＣはＣ１であり、エンジン２００からの熱供与を受けて、冷却水温Ｔｃｌは比較的急激に上昇する（実線参照）。一方、時刻Ｔ１において、冷却水温Ｔｃｌが、比熱Ｃ２が得られる図示ハッチング表示された温度領域の下限値であるＴｃｌ１に達すると、冷却水温Ｔｃｌの上昇は緩慢となる。
【００６２】
ここで、冷却水の比熱が大きければ、エンジン２００の出口側の温度である冷却水温Ｔｃｌ（即ち、Ｔｏｕｔ）と、エンジン２００の入口側の温度（例えば、第２通路３０３における冷却水の温度）である入口側温度Ｔｉｎとの差は減少し、冷却水ＣＬＴは、その循環供給過程において大きな温度変化を生じなくなる。従って、冷却水温Ｔｃｌがこの温度領域に留まっている限りにおいて、例えば、電動Ｗ／Ｐ３１０におけるフリクションを低減することや、冷却水の流速低下に伴って温度境界層が厚くなることにより冷却損失を減少させ、エンジン２００の燃料消費率の無用な低下を防止すること等が可能となる。
【００６３】
一方、比熱可変冷却水でない、比熱が一義的なＬＬＣ（正確にはＬＬＣと水とが所定比率で混合された液体）の時間特性を図示破線にて表す。この種の、比熱が一義的な冷却水では、比熱を、暖機性能のみを勘案した比熱Ｃ１に相当する小比熱としてしまうと、暖機後の温度変化が大きく制御性が悪化する。このため、現実的な制約として、安全側にマージンを付与した比熱とするよりなく、冷却水の比熱は、例えばＣ３（Ｃ１＜Ｃ３＜Ｃ２）となる。その結果、低温領域における温度上昇が、冷却水ＣＬＴと較べて緩慢となり、冷間時におけるエンジン２００の暖機が必ずしも十分でなくなる。また、暖機後の温度領域においても、比熱Ｃ３が比熱Ｃ２程大きくないことから、冷却水温Ｔｃｌはそれなりに大きく変化する。このため、冷却損失を低減する効果も十分でない。
【００６４】
このように比熱可変冷却水を使用することの効果は絶大なるものがあるが、実践的には、図５における時刻Ｔ２以降、即ち、冷却水温ＴｃｌがＴｃｌ２よりも高温側に変化して、比熱が再びＣ１に戻った場合に問題が発生し易い。即ち、高温領域で比熱が小さいことからして、高温領域での冷却水温Ｔｃｌの上昇は、上記比較例と較べても急峻であり、何らの対策も講じられることが無ければ、エンジン２００がオーバヒートを生じる可能性も低くないものとなる。ＥＣＵ１００により実行される冷却制御処理は、このような問題を解決するためのものであり、端的には、電動Ｗ／Ｐ３１０の回転速度制御により冷却水温Ｔｃｌを上記温度領域に維持する制御である。
【００６５】
＜実施形態の動作＞
ここで、図６を参照し、本実施形態の動作として、冷却制御処理の詳細について説明する。ここに、図６は、冷却制御処理のフローチャートである。
【００６６】
図６において、ＥＣＵ１００は、先ず、エンジン２００が暖機状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。暖機状態にあるか否かは、公知の各種判定手法が適用可能である。例えば、冷却水温Ｔｃｌが事前に適合値として決定される暖機完了判定値以上である場合に、エンジン２００が暖機状態にあると判定されてもよい。或いは、エンジン始動後の経過時間が所定値を超えた場合に暖機完了の判定がなされてもよい。
【００６７】
エンジン２００が未暖機状態にある場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、処理は実質的に待機状態に維持される。即ち、この時間領域では、比熱Ｃ１による暖機促進効果が発効しており、エンジン２００から供与される熱が冷却水ＣＬＴにより効率的に回収され、エンジン２００の暖機が迅速に進行する。
【００６８】
エンジン２００が暖機状態にある場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、冷却水温Ｔｃｌが小比熱領域にあるか否かが判定される（ステップＳ１０２）。小比熱領域とは、冷却水ＣＬＴの比熱Ｃが比熱Ｃ１となる温度領域を意味する。冷却水温Ｔｃｌが小比熱領域になければ（ステップＳ１０２：ＮＯ）、即ち、既に冷却水ＣＬＴの比熱ＣがＣ２であれば、処理はステップＳ１０１に戻される。
【００６９】
一方、冷却水ＣＬＴの比熱ＣがＣ１である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、冷却水温Ｔｃｌが先に述べた下限値Ｔｃｌ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。冷却水温Ｔｃｌが下限値Ｔｃｌ１未満である場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、電動Ｗ／Ｐ３１０の回転速度たるポンプ回転速度Ｎｗｐを漸減する（ステップＳ１０４）。尚、ポンプ回転速度Ｎｗｐの漸減に係る実践的態様に制限は無いが、ここでは、その時点のポンプ回転速度Ｎｗｐ０に対し所定の補正係数Ｒｃ１（Ｒｃ１＜１）を乗じることにより、ポンプ回転速度Ｎｗｐが減少補正されるものとする。
【００７０】
ステップＳ１０３において、冷却水温Ｔｃｌが下限値Ｔｃｌ１以上である場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、冷却水温Ｔｃｌが先に述べた上限値Ｔｃｌ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。冷却水温Ｔｃｌが上限値Ｔｃｌ２未満である場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、何らかのエラーが生じたものとして処理を一旦ステップＳ１０１に戻し、一連の処理を繰り返す。
【００７１】
ステップＳ１０５において、冷却水温Ｔｃｌが上限値Ｔｃｌ２以上である場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、電動Ｗ／Ｐ３１０の回転速度たるポンプ回転速度Ｎｗｐを漸増する（ステップＳ１０６）。尚、ポンプ回転速度Ｎｗｐの漸増に係る実践的態様に制限は無いが、ここでは、その時点のポンプ回転速度Ｎｗｐ０に対し所定の補正係数Ｒｃ２（Ｒｃ２＞１）を乗じることにより、ポンプ回転速度Ｎｗｐが増加補正されるものとする。
【００７２】
ポンプ回転速度Ｎｗｐの漸増措置が完了すると、処理はステップＳ１０１に戻され一連の処理が繰り返される。冷却制御処理は以上のように実行される。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態に係る冷却制御処理によれば、ポンプ装置が電動Ｗ／Ｐ３１０であることを利用し、エンジン暖機後の冷却水温Ｔｃｌを、冷却水ＣＬＴの比熱が相対的に大きい比熱Ｃ２となる温度領域に維持することが出来る。そのため、冷間時の暖機性能の確保と、暖機後の冷却損失低減とを両立することができ、エンジン２００の燃料消費率まで含めた車両１０のトータル性能を最適化することが可能となる。
【００７４】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、エンジン暖機後において、冷却水温Ｔｃｌを上昇させなければならない場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）につき、直ちにポンプ回転速度Ｎｗｐの漸減措置が開始された。第２実施形態では、これとは異なる制御について図７を参照し手説明する。
【００７５】
ここに、図７は、第２実施形態に係る冷却制御処理のフローチャートである。尚、同図において、図６と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００７６】
図７において、冷却水温Ｔｃｌが下限値Ｔｃｌ１未満である場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は更に、ポンプ回転速度Ｎｗｐが下限値Ｎｗｐｌｉｍより高いか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ここで、ポンプ回転速度Ｎｗｐを下げ過ぎると、巨視的に見て冷却水の供給量が不足し、局所的に冷却水の沸騰等が生じる可能性がある。下限値Ｎｗｐｌｉｍは、このような見地から設定される温度であり、冷却水不足を顕在化させない値として予め実験的に、経験的に又は理論的に決定されている。ポンプ回転速度Ｎｗｐが下限値Ｎｗｐｌｉｍよりも高い場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第１実施形態と同様にポンプ回転速度Ｎｗｐの漸減措置を実行する（ステップＳ１０４）。
【００７７】
一方、ポンプ回転速度Ｎｗｐが下限値Ｎｗｐｌｉｍ以下である場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、それ以上ポンプ回転速度Ｎｗｐを低下させることが出来ないため、サーモスタット３３０の切り替え温度Ｔｃｈｇ（即ち、冷却水の流路を、ラジエータ３２０を含む冷却流路に切り替えるための閾値）を、Ｔｃｌ２（即ち、比熱Ｃ２が得られる温度領域の上限値）に設定する（ステップＳ２０２）。このような設定がなされると、サーモスタット３３０の構成上、その時点でアウトレットパイプ３０５側に開弁していた開閉弁は即座に閉弁され、バイパス通路３０２側が開弁して、冷却水の流路がラジエータ３２０を介さない非冷却流路に変更される。ステップＳ２０２が終了すると、処理はステップＳ１０１に戻される。
【００７８】
尚、この際、切り替え温度Ｔｃｈｇは必ずしもＴｃｌ２に設定される必要はなく、望ましくは、大比熱温度領域における液体Ａの沸点Ｔｂｌ以上の範囲や、大比熱温度領域を予め設定され得る許容幅だけ超越したより高温領域で設定されてもよい。
【００７９】
このように第２実施形態では、ポンプ回転速度Ｎｗｐに実運用上の制約に鑑みた下限値Ｎｗｐｌｉｍを設けることにより、多角的見地に立った冷却水温制御が可能となる。
【００８０】
ここで、図８を参照して、第２実施形態の効果について説明する。ここに、図８は、エンジン２００の出入口における冷却水ＣＬＴの温度の変化態様を説明する図である。尚、冷却水温度Ｔｃｌは、これまで一貫して第１通路３０１（即ち、エンジン出口）における冷却水の温度Ｔｃｌｏｕｔを意味していたが、ここでは、便宜的に「冷却水ＣＬＴの温度」を概念的に表すものとして、第２通路３０３（即ち、電動Ｗ／Ｐ３１０入口であり、便宜的にエンジン入口）における冷却水の温度ＴｃｌｉｎとＴｃｌｏｕｔとの比較を試みることとする。
【００８１】
図８において、横軸は、ノンスケールで、エンジン入口（Ｔｃｌｉｎ）とエンジン出口（Ｔｃｌｏｕｔ）とが表される。縦軸には、冷却水温Ｔｃｌ（上述したように、便宜的に「冷却水ＣＬＴの温度」を意味する）が表される。
【００８２】
ここで、図示Ｌ＿ｔｍｏｃｌ（実線）は、本実施形態に係るサーモスタット３３０の設定温度切替がなされた場合の温度状態を示し、図示Ｌ＿ｎｗｐｄｎ（破線）は、第１実施形態に相当するポンプ回転速度低減措置がなされた場合の温度状態を示す。尚、図示Ｔｏｈは、エンジン２００にオーバヒートが生じ得るものとして定められたオーバヒート限界温度である。
【００８３】
図示の通り、サーモスタット３３０の設定温度を高温側へ切り替えると、ラジエータ３２０による冷却が停止されるため、エンジン２００入口での冷却水温が大きく上昇する（図示□→○への変化参照）。この上昇分は、エンジン２００で熱供与を受けた際の温度上昇が相対的に緩慢になることによる減少分（図示○→●の傾きと、図示□→■の傾きとの差を参照）よりも大きいため、エンジン２００出口での冷却水温は、比熱Ｃ２が得られる温度領域の下限値Ｔｃｌ１を超えることとなる（必ずしも常に超えることを意味しないが、少なくとも明らかに大比熱温度領域に近付く）。
【００８４】
このように、本実施形態によれば、エンジン暖機後の冷却水温Ｔｃｌを、第１実施形態と較べてより正確に大比熱温度領域に維持する又は近付けることが出来、冷却水温が相対的に高いことによるフリクションの低減効果と、冷却損失の減少による燃料消費率向上効果とを可及的に維持することが可能となる。
【００８５】
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の冷却制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、可変比熱冷却水を使用する、電動ウォータポンプ装置を備えた冷却装置の制御に利用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１０…車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…冷却装置、３１０…電動Ｗ／Ｐ、３２０…ラジエータ、３３０…サーモスタット、３４０…水温センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012233441.tif 000007
【図６】
2012233441.tif 000008
【図７】
2012233441.tif 000009
【図８】
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