(57)【要約】【課題】エンジンの暖機要求時における車両全体の効率の向上を図る。【解決手段】エンジンの暖機要求時に、エンジンでの冷却水の沸騰を回避するのに必要な冷却水の下限流量としての沸騰回避下限流量Ｑｗ１が冷却水の温度がＥＧＲシステムによる排気再循環（ＥＧＲ）を許容する下限温度以上となる冷却水の上限流量としてのＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２より大きいときには（Ｓ１３０）、沸騰回避下限流量Ｑｗ１を目標流量Ｑｗ＊に設定し（Ｓ１４０）、沸騰回避下限流量Ｑｗ１がＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２以下のときには、流量Ｑｗと熱効率ηとの関係を用いて沸騰回避下限流量Ｑｗ１以上かつＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２以下の範囲内でエンジンの熱効率ηが最良となるよう目標流量Ｑｗ＊を設定し（Ｓ１５０〜Ｓ１７０）、冷却水の流量が目標流量Ｑｗ＊となるよう電動ポンプを制御する（Ｓ１８０）。【選択図】図３
2013194710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと該エンジンの排気を吸気系に供給する排気再循環を行なう排気再循環装置と該エンジンの排気系に取り付けられた排気熱回収器とを含む循環流路で冷却水を循環させる電動ポンプを備える冷却装置であって、
前記エンジンの暖機要求時において、前記エンジンでの冷却水の沸騰を回避するのに必要な冷却水の下限流量としての第１流量が、冷却水の温度が前記排気再循環装置による排気再循環を許容する下限温度以上となる冷却水の上限流量としての第２流量より大きいときには、前記第１流量を目標流量に設定し、前記第１流量が前記第２流量以下のときには、冷却水の流量と前記エンジンの熱効率との関係としての流量効率関係を用いて前記第１流量以上かつ前記第２流量以下の範囲内で前記エンジンの熱効率が最良となるよう目標流量を設定し、冷却水の流量が前記設定した目標流量となるよう前記電動ポンプを制御する制御手段、
を備える冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載の冷却装置であって、
前記制御手段は、起動後の冷却水の流量の積算値である積算流量と前記循環流路における前記エンジンの出口の冷却水の温度とを関連づけて積算流量出口温度関係として記憶媒体に記憶させる手段であり、
更に、前記制御手段は、前記積算流量が前記循環流路の水量未満のときには、前記起動時の前記循環流路における前記エンジンの出口の冷却水の温度を該エンジンの入口の冷却水の温度に設定し、前記積算流量が前記循環流路の水量以上のときには、前記積算流量から前記循環流路の水量を減じた値を前記記憶媒体に記憶させた積算流量出口温度関係に前記積算流量として適用して得られる値を前記循環流路における前記エンジンの入口の冷却水の温度に設定し、前記第１流量が前記第２流量未満のときには、前記設定したエンジンの入口の冷却水の温度に応じた前記流量効率関係を用いて目標流量を設定する手段である、
冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷却装置としては、エンジンを含む循環流路と、循環流路に設けられた電動ウォータポンプと、循環流路からラジエータ側に分岐して循環流路に戻ってくる分岐管への冷却水の流量を調節するサーモスタットと、を備え、エンジンの始動期間経過後（暖機完了後）には、サーモスタットによってラジエータ側に冷却水を適宜供給すると共に、エンジンのトルクおよび回転数に応じて回転数の基準値を設定し、冷却水と車速とに基づいて回転数の下限値を設定し、両者のうち大きい方の回転数で電動ウォータポンプを回転させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、こうした処理により、冷却水の循環状態を良好なものとしている。なお、この装置では、エンジンの始動期間には、エンジンの暖機を優先する観点から、サーモスタットによってラジエータ側に冷却水を供給せず、且つ、電動ウォータポンプの回転数を小さくして冷却水の流量を少なくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１３８５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の冷却装置では、エンジンの始動期間（暖機要求時）には、エンジンの暖機を優先する観点で冷却水の流量を調節しているため、エンジンの熱効率の観点ではそれほど好ましくない場合がある。車両全体の効率の向上を図るためには、この始動期間のエンジンの熱効率の向上を図ることが課題の一つとして考えられる。
【０００５】
本発明の自動車は、エンジンの暖機要求時における車両全体の効率の向上を図ることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の冷却装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の冷却装置は、
エンジンと該エンジンの排気を吸気系に供給する排気再循環を行なう排気再循環装置と該エンジンの排気系に取り付けられた排気熱回収器とを含む循環流路で冷却水を循環させる電動ポンプを備える冷却装置であって、
前記エンジンの暖機要求時において、前記エンジンでの冷却水の沸騰を回避するのに必要な冷却水の下限流量としての第１流量が、冷却水の温度が前記排気再循環装置による排気再循環を許容する下限温度以上となる冷却水の上限流量としての第２流量より大きいときには、前記第１流量を目標流量に設定し、前記第１流量が前記第２流量以下のときには、冷却水の流量と前記エンジンの熱効率との関係としての流量効率関係を用いて前記第１流量以上かつ前記第２流量以下の範囲内で前記エンジンの熱効率が最良となるよう目標流量を設定し、冷却水の流量が前記設定した目標流量となるよう前記電動ポンプを制御する制御手段、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の冷却装置では、エンジンの暖機要求時において、エンジンでの冷却水の沸騰を回避するのに必要な冷却水の下限流量としての第１流量が、冷却水の温度が排気再循環装置による排気再循環を許容する下限温度以上となる冷却水の上限流量としての第２流量より大きいときには、第１流量を目標流量に設定すると共に冷却水の流量が目標流量となるよう電動ポンプを制御する。これにより、エンジンでの冷却水の沸騰を回避することができる。一方、第１流量が第２流量以下のときには、冷却水の流量とエンジンの熱効率との関係としての流量効率関係を用いて第１流量以上かつ第２流量以下の範囲内でエンジンの熱効率が最良となるよう目標流量を設定すると共に冷却水の流量が目標流量となるよう電動ポンプを制御する。これにより、エンジンの暖機要求時におけるエンジンの熱効率の向上を図ることができ、ひいては、車両全体の効率の向上を図ることができる。
【０００９】
こうした本発明の冷却装置において、前記制御手段は、起動後の冷却水の流量の積算値である積算流量と前記循環流路における前記エンジンの出口の冷却水の温度とを関連づけて積算流量出口温度関係として記憶媒体に記憶させる手段であり、更に、前記制御手段は、前記積算流量が前記循環流路の水量未満のときには、前記起動時の前記循環流路における前記エンジンの出口の冷却水の温度を該エンジンの入口の冷却水の温度に設定し、前記積算流量が前記循環流路の水量以上のときには、前記積算流量から前記循環流路の水量を減じた値を前記記憶媒体に記憶させた積算流量出口温度関係に前記積算流量として適用して得られる値を前記循環流路における前記エンジンの入口の冷却水の温度に設定し、前記第１流量が前記第２流量未満のときには、前記設定したエンジンの入口の冷却水の温度に応じた前記流量効率関係を用いて目標流量を設定する手段である、ものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の冷却装置において、前記電動ポンプは、前記エンジンを通過して前記排気再循環装置および／または前記排気熱回収装置を経由した冷却水を吸入して該エンジンに圧送するポンプである、ものとすることもできる。また、本発明の冷却装置において、前記エンジンを通過した冷却水を冷却するラジエータと、前記ラジエータを通過した冷却水の前記エンジン側への流入を遮断可能なサーモスタットと、を備えるものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例としてのエンジン装置を搭載する自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】冷却システム９０の構成の概略を示す構成図である。
【図３】実施例の電子制御ユニット７０により実行される暖機要求時電動ポンプ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】流量上限ＥＧＲ率関係の一例を示す説明図である。
【図５】エンジン２２の出力Ｐｅがある値のときの流量上限ＥＧＲ率熱効率関係の一例を示す説明図である。
【図６】実施例の電子制御ユニットにより実行されるエンジン入口水温設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図７】積算流量出口水温関係の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の一実施例としてのエンジン装置を搭載する自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、冷却システム９０の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動車２０は、図１に示すように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト３３に接続されると共にデファレンシャルギヤ６２を介して駆動輪６４ａ，６４ｂに接続された変速機６０と、冷却水（ロング・ライフ・クーラント（ＬＬＣ））を用いてエンジン２２の暖機を促進させたりエンジン２２などを冷却したりする冷却システム９０（図２参照）と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット７０と、を備える。
【００１４】
エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、エアクリーナ２３により清浄された空気をスロットルバルブ２４を介して吸入する共に燃料噴射弁２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ２８を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン３２の往復運動をクランクシャフト３３の回転運動に変換する。
【００１５】
エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）３４を介して外気へ排出されると共に、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システム５０を介してエンジン２２の吸気系に供給される。ＥＧＲシステム５０は、浄化装置３４の後段とエンジン２２の吸気系とに接続されたＥＧＲ管５２と、ＥＧＲ管５２に配置されてステッピングモータ５３により駆動されるＥＧＲバルブ５４とを備え、ＥＧＲバルブ５４の開度の調節により、不燃焼ガスとしての排気の供給量（循環量）を調整して吸気系に供給する排気再循環を行なう。エンジン２２は、こうして空気と排気とガソリンとの混合気を燃焼室に吸引することができるようになっている。以下、エンジン２２の排気を吸気側に還流することをＥＧＲといい、吸気側に還流される排気の量をＥＧＲ量Ｖｅという。
【００１６】
また、エンジン２２の排気系には、エンジン２２からの排気の熱と冷却水との熱交換を行なう排気熱回収器９７が取り付けられている。排気熱回収器９７は、エンジン２２からの排気の熱と冷却水との熱交換が可能な熱交換部と、排熱回収器９７内を通過する排気の経路として熱交換部側に導く第１の経路とそのまま通過させる第２の経路とを切り替える流路切替バルブと、を備える。この排気熱回収器９７では、エンジン２２の暖機要求時（冷却水の温度が暖機完了温度未満のとき）には、流路切替バルブを閉状態としてエンジン２２からの排気を熱交換部側に導くことにより、熱交換部での排気の熱と冷却水との熱交換によって冷却水が加熱されて暖機が促進する。そして、エンジン２２の暖機が終了する（冷却水の温度が暖機完了温度以上に至る）と、流路切替バルブを開状態としてエンジン２２からの排気を熱交換部側に導かずにそのまま通過させることにより、熱交換部で排気の熱と冷却水との熱交換がそれほど行なわれなくなる。
【００１７】
冷却システム９０は、図２に示すように、エンジン２２を循環した冷却水を走行風や図示しないファンによって冷却するラジエータ９２と、水温条件（例えば、冷却水温が所定温度（例えば８０℃や８５℃など）以上である条件）が成立していないときにラジエータ９２を通過した冷却水のエンジン２２側（後述の電動ポンプ９８側）への冷却水の流入を遮断するサーモスタット９４と、エンジン２２を循環した冷却水によって図示しない空調装置の冷却空気を暖めるヒータ９５と、ヒータ９５を通過した冷却水とＥＧＲ管５２内の排気との熱交換を行なうＥＧＲクーラ９６と、ヒータ９５を通過した冷却水とエンジン２２からの排気との熱交換を行なう排気熱回収器９７と、ラジエータ９２からのサーモスタット９４を経由した冷却水やＥＧＲクーラ９６や排気熱回収器９７からのサーモスタット９４を経由しない冷却水を吸入してエンジン２２に圧送する電動ポンプ９８と、を備える。この冷却システム９０では、水温条件が成立していないときには、サーモスタット９４によってラジエータ９２からエンジン２２側（電動ポンプ９８側）への冷却水の流入を遮断することにより、エンジン２２，ヒータ９５，ＥＧＲクーラ９６や排気熱回収器９７，電動ポンプ９８，エンジン２２の基本流路（図中実線参照）で冷却水が循環することになり、エンジン２２の暖機を促進させることができる。また、水温条件が成立しているときには、サーモスタット９４によってラジエータ９２からエンジン２２側への冷却水の流入を遮断しないことにより、基本流路に加えて基本流路のヒータ９５やＥＧＲクーラ９６，排気熱回収器９７に並列な迂回流路（ラジエータ９２を経由する流路、図中破線参照）にも冷却水が流れることになり、エンジン２２などを冷却することができる。
【００１８】
電子制御ユニット７０は、図１に示すように、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートとを備える。電子制御ユニット７０には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、例えば、クランクシャフト３３の回転位置を検出するクランクポジションセンサ４０からのクランクポジション，燃焼室内に取り付けられた圧力センサ４３からの筒内圧力，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ４４からのカムポジション，スロットルバルブ２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ４６からのスロットル開度，吸気管に取り付けられた温度センサ４８からの吸気温Ｔｉｎ，空燃比センサ３５ａからの空燃比，酸素センサ３５ｂからの酸素信号，吸気管の圧力を検出するバキュームセンサ４７からの吸気管圧Ｐｉｎ，冷却システム９０の循環流路におけるエンジン２２の出口周辺に取り付けられた水温センサ４２（図２参照）からの冷却水温Ｔｗなどの他、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号やシフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，図示しない回転数センサからの電動ポンプ９８の回転数などが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット７０からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁２６への駆動信号やスロットルバルブ２４のポジションを調節するスロットルモータ３６への駆動信号，イグナイタと一体化されたイグニッションコイル３８への制御信号，吸気バルブ２８の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構４９への制御信号，ＥＧＲバルブ５４の開度を調節するステッピングモータ５３への駆動信号などの他、変速機６０への制御信号や電動ポンプ９８（図２参照）への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ４０からのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２３の回転数即ちエンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、温度センサ４８からの吸気温Ｔｉｎとバキュームセンサ４７からの吸気管圧Ｐｉｎとに応じて得られる吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて体積効率（エンジン２２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比）ＫＬを演算したり、吸入空気量Ｑａと図示しないＥＧＲバルブ開度センサからのＥＧＲバルブ開度ＥＶとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいてＥＧＲ量Ｖｅとエンジン２２の吸入空気量Ｑａとの和に対するＥＧＲ量Ｖｅの比率としてのＥＧＲ率Ｒｅを演算したりしている。
【００１９】
こうして構成された実施例の自動車２０では、基本的には、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖと応じた要求トルクＴｅ＊（要求パワーＰｅ＊）がエンジン２２から出力されながら走行するようエンジン２２と変速機６０とを制御する。なお、実施例では、水温センサ４２からの冷却水温ＴｗがＥＧＲシステム５０による排気再循環（ＥＧＲ）の実行を許容する下限温度Ｔｅｇｒ（例えば、７０℃など）以上であることを条件として、目標トルクＴｅ＊（要求パワーＰｅ＊）に応じたＥＧＲを実行する。具体的には、冷却水温Ｔｗが下限温度Ｔｅｇｒ未満のときには目標ＥＧＲ率Ｒｅ＊に値０を設定し、冷却水温Ｔｗが下限温度Ｔｅｇｒ以上のときには目標トルクＴｅ＊（要求パワーＰｅ＊）に応じて目標ＥＧＲ率Ｒｅ＊設定し、ＥＧＲ率Ｒｅが目標ＥＧＲ率Ｒｅ＊となるよう即ちＥＧＲバルブ５４の開度が目標ＥＧＲ率Ｒｅ＊に対応する開度となるようステッピングモータ５３を制御する。冷却水温Ｔｗが下限温度Ｔｅｇｒ以上であることをＥＧＲの実行の許容条件とする（冷却水温Ｔｗが下限温度Ｔｅｇｒ未満のときにＥＧＲを実行しない）のは、冷却水の温度が低いときにＥＧＲを実行するとＥＧＲ管５２内で結露などが生じるおそれがあるためである。
【００２０】
また、実施例の自動車２０では、エンジン２２の暖機が要求されていないとき（水温センサ４２からの冷却水温Ｔｗが暖機完了温度（例えば、８０℃や８５℃など）以上のとき）には、冷却水の流量がエンジン２２の出力Ｐｅ（トルクＴｅおよび回転数Ｎｅ）や冷却水温Ｔｗに応じた目標流量Ｑｗ＊となるよう電動ポンプ９８を制御する。具体的には、エンジン２２の出力Ｐｅが大きいほど大きくなる傾向で且つ冷却水温Ｔｗが高いほど大きくなる傾向に目標流量Ｑｗ＊を設定し、電動ポンプ９８が目標流量Ｑｗ＊に応じた回転数Ｎｐ＊で回転するよう電動ポンプ９８を制御する。
【００２１】
次に、こうして構成された実施例の自動車２０の動作、特に、エンジン２２の暖機が要求されているとき（水温センサ４２からの冷却水温Ｔｗが暖機完了温度未満のとき）の冷却システム９０の電動ポンプ９８の動作について説明する。図３は、実施例の電子制御ユニット７０により実行される暖機要求時電動ポンプ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。
【００２２】
暖機要求時電動ポンプ制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０は、まず、エンジン２２の出力Ｐｅを入力し（ステップＳ１００）、入力したエンジン２２の出力Ｐｅに基づいて、エンジン２２での冷却水の沸騰（沸騰温度は例えば１０５℃や１１０℃など）を回避するのに必要な冷却水の下限流量としての沸騰回避下限流量Ｑｗ１を設定すると共に（ステップＳ１１０）、エンジン２２の出力Ｐｅに基づいて、冷却水温Ｔｗが下限温度Ｔｅｇｒ以上となる冷却水の上限流量としてのＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２を設定する（ステップＳ１２０）。
【００２３】
ここで、沸騰回避下限流量Ｑｗ１は、冷却水の流量が小さいとエンジン２２などで局所的に冷却水の温度が上昇して沸騰するおそれがあることを踏まえて、冷却水の沸騰を回避するために定められる流量である。この沸騰回避下限流量Ｑｗ１は、実施例では、エンジン２２の出力Ｐｅと沸騰回避下限流量Ｑｗ１との関係を予め実験や解析などによって定めて第１出力流量関係としてＲＯＭ７４に記憶しておき、エンジン２２の出力Ｐｅが与えられると第１出力流量関係から対応する沸騰回避下限流量Ｑｗ１を導出して設定するものとした。なお、第１出力流量関係では、沸騰回避下限流量Ｑｗ１は、エンジン２２の出力Ｐｅが大きいほど大きくなる傾向に設定される。
【００２４】
また、ＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２は、冷却水の流量が大きいと冷却水温Ｔｗが下限温度Ｔｅｇｒ以上に上昇するのに比較的長時間を要したり下限温度Ｔｅｇｒ以上で保持されなかったりするおそれがあることを踏まえて、冷却水温Ｔｗが下限温度Ｔｅｇｒ以上に上昇して保持されるようにするために定められる流量である。このＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２は、実施例では、エンジン２２の出力ＰｅとＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２との関係を予め実験や解析などによって定めて第２出力流量関係としてＲＯＭ７４に記憶しておき、エンジン２２の出力Ｐｅが与えられると第２出力流量関係から対応するＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２を導出して設定するものとした。なお、第２出力流量関係では、ＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２は、エンジン２２の出力Ｐｅが小さいほど小さくなる傾向に設定される。
【００２５】
こうして沸騰回避下限流量Ｑｗ１およびＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２を設定すると、設定した沸騰回避下限流量Ｑｗ１とＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２とを比較する（ステップＳ１３０）。そして、沸騰回避下限流量Ｑｗ１がＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２より大きいときには、沸騰回避下限流量Ｑｗ１を目標流量Ｑｗ＊に設定し（ステップＳ１４０）、冷却水の流量が目標流量Ｑｗ＊となるよう、即ち、電動ポンプ９８が目標流量Ｑｗ＊に応じた目標回転数Ｎｐ＊で回転するよう電動ポンプ９８を制御して（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。これにより、エンジン２２での冷却水の沸騰を回避することができる。
【００２６】
一方、沸騰回避下限流量Ｑｗ１がＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２以下のときには、冷却水の沸騰を回避すると共にＥＧＲを実行できるようにする（冷却水の温度をＥＧＲの実行に適した温度範囲にする）ために、沸騰回避下限流量Ｑｗ１以上かつＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２以下の範囲で目標流量Ｑｗ＊を設定し（ステップＳ１５０〜Ｓ１７０）、冷却水の流量が目標流量Ｑｗ＊となるよう電動ポンプ９８を制御して（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。以下、この場合の目標流量Ｑｗ＊の設定について具体的に説明する。
【００２７】
まず、沸騰回避下限流量Ｑｗ１以上かつＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２以下の範囲内の各流量Ｑｗの上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘを設定する（ステップＳ１５０）。ここで、上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘは、ＥＧＲクーラ９６での冷却水の沸騰を回避できるＥＧＲ率Ｒｅの上限であり、実施例では、冷却水の流量Ｑｗと上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘとの関係を予め実験や解析などによって定めて流量上限ＥＧＲ率関係としてＲＯＭ７４に記憶しておき、冷却水の流量が与えられると記憶した関係から対応する上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘを導出して設定するものとした。流量上限ＥＧＲ率関係の一例を図４に示す。上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘは、図示するように、冷却水の流量Ｑｗが大きいほど大きくなる傾向に定められる。図４の例では、冷却水の流量が流量Ｑｗ１のとき，流量Ｑｗ１より大きくかつ流量Ｑｗ２より小さい範囲内で小さい側から順に流量Ｑｗａ〜Ｑｗｃのとき，流量Ｑｗ２のときについてそれぞれ上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘを設定するものとした（図中、点Ａ〜点Ｅ参照）。
【００２８】
続いて、エンジン２２の出力Ｐｅと各流量Ｑｗと各流量Ｑｗの上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘとに基づいて各流量Ｑｗのエンジン２２の熱効率ηを設定し（ステップＳ１６０）、設定した各流量Ｑｗのエンジン２２の熱効率ηのうちエンジン２２の熱効率ηが最大となる流量Ｑｗを目標流量Ｑｗ＊に設定する（ステップＳ１７０）。ここで、エンジン２２の熱効率ηは、実施例では、エンジン２２の出力Ｐｅ毎に、流量Ｑｗと上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘとエンジン２２の熱効率ηとの関係を予め実験や解析などによって定めて流量上限ＥＧＲ率熱効率関係としてＲＯＭ７４に記憶しておき、エンジン２２の出力Ｐｅと流量Ｑｗと上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘとが与えられると記憶した関係から対応するエンジン２２の熱効率ηを導出して設定するものとした。エンジン２２の出力Ｐｅがある値のときの流量上限ＥＧＲ率熱効率関係の一例を図５に示す。エンジン２２の熱効率ηは、図示するように、流量Ｑｗが小さいほど高くなる傾向で、且つ、上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘが大きいほど高くなる傾向に設定される。図５の例では、各流量Ｑｗ１（点Ａ），Ｑｗａ〜Ｑｗｃ（点Ｂ〜点Ｄ），Ｑｗ２（点Ｅ）のうち流量Ｑｗａのエンジン２２の熱効率η（点Ｂ）が最大となっていることから、この流量Ｑｗａを目標流量Ｑｗ＊に設定することになる。このように目標流量Ｑｗ＊を設定することにより、冷却水の流量を、沸騰回避下限流量Ｑｗ１以上かつＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２以下の範囲内でエンジン２２の熱効率ηが最良となる流量とすることができる。これにより、エンジン２２の暖機が要求されているときにおける、エンジン２２の熱効率の向上を図ることができ、車両全体の効率の向上を図ることができる。また、目標流量Ｑｗ＊が沸騰回避下限流量Ｑｗ１に近いときには、冷却水の流量が比較的小さいことによって冷却水の損失の低減を図ることができる。もとより、ＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２以下の範囲内で目標流量Ｑｗ＊を設定することにより、ＥＧＲクーラ９６の暖機の促進ひいてはＥＧＲの開始の迅速化を図ることができる。
【００２９】
以上説明した実施例の自動車２０に搭載される冷却システム９０によれば、エンジン２２の暖機が要求されているときにおいて、エンジン２２での冷却水の沸騰を回避するのに必要な冷却水の下限流量としての沸騰回避下限流量Ｑｗ１が冷却水の温度がＥＧＲシステム５０による排気再循環（ＥＧＲ）を許容する下限温度以上となる冷却水の上限流量としてのＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２以下のときには、流量Ｑｗとエンジン２２の熱効率ηとの関係を用いて沸騰回避下限流量Ｑｗ１以上かつＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２以下の範囲内でエンジン２２の熱効率ηが最良となるよう目標流量Ｑｗ＊を設定し、冷却水の流量が目標流量Ｑｗ＊となるよう電動ポンプ９８を制御するから、エンジン２２の暖機が要求されているときにおける、エンジン２２の熱効率の向上を図ることができ、車両全体の効率の向上を図ることができる。
【００３０】
実施例の自動車２０に搭載される冷却システム９０では、沸騰回避下限流量Ｑｗ１がＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２以下のときには、沸騰回避下限流量Ｑｗ１以上かつＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２以下の範囲内で、流量Ｑｗと上限ＥＧＲ率との関係（図４参照）に各流量Ｑｗを適用して各流量Ｑｗの上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘを設定し、エンジン２２の出力Ｐｅと流量Ｑｗと上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘとエンジン２２の熱効率ηとの関係（図５参照）にエンジン２２の出力Ｐｅと各流量Ｑｗと各流量Ｑｗの上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘとを適用して各流量Ｑｗのエンジン２２の熱効率ηを設定し、各流量Ｑｗのエンジン２２の熱効率ηのうち最大のエンジン２２の熱効率ηに対応する流量Ｑｗを目標流量Ｑｗ＊に設定するものとしたが、上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘを設定せずに、エンジン２２の出力Ｐｅと流量Ｑｗとエンジン２２の熱効率ηとの関係にエンジン２２の出力Ｐｅと沸騰回避下限流量Ｑｗ１以上かつＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２以下の範囲内の各流量Ｑｗとを適用して各流量Ｑｗのエンジン２２の熱効率ηを設定し、各流量Ｑｗのエンジン２２の熱効率ηのうち最大のエンジン２２の熱効率ηに対応する流量Ｑｗを目標流量Ｑｗ＊に設定するものとしてもよい。
【００３１】
実施例の自動車２０に搭載される冷却システム９０では、沸騰回避下限流量Ｑｗ１やＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２，上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘ，エンジン２２の熱効率ηは、それぞれ各パラメータとの対応関係（マップ）を用いて設定するものとしたが、こうした対応関係（マップ）ではなく、物理的な演算式を用いて演算するものとしてもよい。
【００３２】
実施例の自動車２０に搭載される冷却システム９０では、特に説明していないが、一般に、冷却システム９０におけるエンジン２２の入口周辺の冷却水の温度が変化するとエンジン２２の熱効率ηが最良となる冷却水の流量が変化することから、エンジン２２の入口の冷却水の温度（以下、冷却水温Ｔｗｉｎという）に応じて沸騰回避下限流量Ｑｗ１やＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２，上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘ，エンジン２２の熱効率ηの設定用のマップを切り替えるものとしてもよい。
【００３３】
ここで、エンジン２２の入口の冷却水温Ｔｗｉｎは、冷却システム９０の循環流路におけるエンジン２２の入口周辺に水温センサを設けてその水温センサで検出するものとしてもよいし、起動後の冷却水の流量の積算値としての積算流量Ｑｗｓｕｍと水温センサ４２からの冷却水温Ｔｗ（エンジン２２の出口の冷却水の温度）を用いて推定するものとしてもよい。後者の場合、例えば、図６に例示するエンジン入口水温設定ルーチンにより設定することができる。このルーチンは、繰り返し実行される。
【００３４】
エンジン入口水温設定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０は、まず、水温センサ４２からの冷却水温Ｔｗ（エンジン２２の出口の冷却水の温度）と、積算流量Ｑｗｓｕｍと、を入力すると共に（ステップＳ２００）、入力した冷却水温Ｔｗと積算流量Ｑｗｓｕｍとを関連づけて積算流量出口水温関係としてＲＡＭ７６に記憶させる（ステップＳ２１０）。ここで、積算流量Ｑｗｓｕｍは、図示しない流量計による検出流量の積算値を用いたり、電動ポンプ９８の回転数Ｎｍから推定される推定流量の積算値を用いたりすることができる。また、積算流量出口水温関係の一例を図７に示す。
【００３５】
続いて、積算流量Ｑｗｓｕｍを冷却システム９０の循環流路の水量Ｑｒｅｆと比較する（ステップＳ２２０）。ここで、冷却システム９０の循環流路の水量Ｑｒｅｆは、エンジン２２の暖機が要求されているときを考えるとサーモスタット９４によってラジエータ９２からの冷却水を遮断しているから、エンジン２２，ヒータ９５，ＥＧＲクーラ９６や排気熱回収器９７，電動ポンプ９８，エンジン２２の流路の水量を用いることができる。
【００３６】
積算流量Ｑｗｓｕｍが冷却システム９０の循環流路の水量Ｑｒｅｆ未満のときには、積算流量Ｑｗｓｕｍが値０のときの水温センサ４２からのエンジン２２の冷却水温Ｔｗ（エンジン２２の出口の冷却水の温度）をエンジン２２の入口の冷却水温Ｔｗｉｎに設定して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。
【００３７】
積算流量Ｑｗｓｕｍが冷却システム９０の循環流路の水量Ｑｒｅｆ以上のときには、ＲＡＭ７６に記憶させた積算流量出口水温関係（図７参照）に、現在の積算流量Ｑｗｓｕｍから冷却システム９０の循環流路の水量Ｑｒｅｆを減じたときの値を積算流量Ｑｗｓｕｍとして適用してエンジン２２の入口の冷却水温Ｔｗｉｎを設定して（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。この場合、例えば、現在の積算流量Ｑｗｓｕｍが値Ｑｗｓｕｍ１のときには、積算流量Ｑｗｓｕｍが値（Ｑｗｓｕｍ１−Ｑｒｅｆ）のときの冷却水温Ｔｗ（エンジン２２の出口の冷却水の温度）をエンジン２２の入口の冷却水温Ｔｗｉｎとして設定する（推定する）ことになる。このようにしてエンジン２２の入口の冷却水温Ｔｗｉｎを計算するのは、エンジン２２の出口で水温センサ４２によって冷却水温Ｔｗが検出された冷却水は、循環流路を略１周分（正確には、循環流路のうちエンジン２２内の流路の水量を循環流路の１周から減じた分）だけ流れてエンジン２２の入口に到達するためである。こうした処理により、循環流路におけるエンジン２２の入口の冷却水温Ｔｗｉｎを設定することができる。
【００３８】
また、沸騰回避下限流量Ｑｗ１やＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２，上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘ，エンジン２２の熱効率ηの設定用のマップの切替としては、例えば、エンジン２２の入口の冷却水温Ｔｗｉｎが所定温度Ｔｗｉｎｒｅｆ（例えば、６０℃や６５℃など）未満のときと、冷却水温Ｔｗｉｎが所定温度Ｔｗｉｎｒｅｆとで切り替えることなどが考えられる。この場合、例えば、上述の第１出力流量関係や第２出力流量関係について、冷却水温Ｔｗｉｎが所定温度Ｔｗｉｎｒｅｆ以上のときに、所定温度Ｔｗｉｎｒｅｆ未満のときに比して沸騰回避下限流量Ｑｗ１やＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２が大きくなるよう冷却水温Ｔｗｉｎが所定温度Ｔｗｉｎｒｅｆ未満のとき，所定温度Ｔｗｉｎｒｅｆ以上のときのマップをＲＯＭ７４に記憶させて冷却水温Ｔｗｉｎに応じて切り替えるものとしたり、流量上限ＥＧＲ率関係について、冷却水温Ｔｗｉｎが所定温度Ｔｗｉｎｒｅｆ以上のときに、所定温度Ｔｗｉｎｒｅｆ未満のときに比して上限ＥＧＲ率Ｒｅｍａｘが低くなるよう冷却水温Ｔｗｉｎが所定温度Ｔｗｉｎｒｅｆ未満のとき，所定温度Ｔｗｉｎｒｅｆ以上のときのマップをＲＯＭ７４に記憶させて冷却水温Ｔｗｉｎに応じて切り替えるものとしたりすることができる。こうすれば、目標流量Ｑｗ＊をより適正に設定することができる。
【００３９】
実施例の自動車２０では、冷却システム９０は、ヒータ９５の下流側にＥＧＲクーラ９６と排気熱回収器９７とを並列に配置するものとしたが、直列に配置するものとしてもよい。
【００４０】
実施例では、冷却システム９０を、エンジン２２からの動力を用いて走行する自動車２０に適用するものとしたが、エンジン２２を備える自動車であれば如何なる自動車に適用してもよく、例えば、エンジンの他に走行用のモータを備えるハイブリッド自動車に適用するものとしてもよい。
【００４１】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、ＥＧＲシステム５０が「排気再循環装置」に相当し、排気熱回数器９７が「排気熱回収器」に相当し、電動ポンプ９８が「電動ポンプ」に相当し、エンジン２２の暖機が要求されているときにおいて、エンジン２２での冷却水の沸騰を回避するのに必要な冷却水の下限流量としての沸騰回避下限流量Ｑｗ１が冷却水の温度がＥＧＲシステム５０による排気再循環（ＥＧＲ）を許容する下限温度以上となる冷却水の上限流量としてのＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２より大きいときには、沸騰回避下限流量Ｑｗ１を目標流量Ｑｗ＊に設定し、沸騰回避下限流量Ｑｗ１がＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２以下のときには、流量Ｑｗとエンジン２２の熱効率ηとの関係を用いて沸騰回避下限流量Ｑｗ１以上かつＥＧＲ許容上限流量Ｑｗ２以下の範囲内でエンジン２２の熱効率ηが最良となるよう目標流量Ｑｗ＊を設定し、冷却水の流量が目標流量Ｑｗ＊となるよう電動ポンプ９８を制御する、図３の暖機要求時電動ポンプ制御ルーチンを実行する電子制御ユニットが「制御手段」に相当する。
【００４２】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００４３】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、冷却装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
２０  自動車、２２  エンジン、２３  エアクリーナ、２４  スロットルバルブ、２６  燃料噴射弁、２８  吸気バルブ、３０  点火プラグ、３２  ピストン、３３  クランクシャフト、３４  浄化装置、３６  スロットルモータ、３８  イグニッションコイル、４０  クランクポジションセンサ、４２  水温センサ、４３  圧力センサ、４４  カムポジションセンサ、４６  スロットルバルブポジションセンサ、４７  バキュームセンサ、４８  温度センサ、４９  可変バルブタイミング機構、５０  ＥＧＲシステム、５２  ＥＧＲ管、５３  ステッピングモータ、５４  ＥＧＲバルブ、６０  変速機、６２  デファレンシャルギヤ、６４ａ，６４ｂ  駆動輪、７０  電子制御ユニット、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８０  イグニッションスイッチ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ、９０  冷却システム、９２  ラジエータ、９４  サーモスタット、９５  ヒータ、９６  ＥＧＲクーラ、９７  排気熱回収器、９８  電動ウォータポンプ。
【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】
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【図６】
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【図７】
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