JP2006220015A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄熱タンク内の冷却水をエンジンに供給する電動式ウォータポンプの故障時にいても、エンジンの暖機を促進する。
【解決手段】 エンジンＥＣＵは、機械式ウォータポンプと蓄熱タンクとを接続する管路に設けられた三方弁において、機械式ウォータポンプ側のポートＡと蓄熱タンク側のポートＣとを連通するステップ（Ｓ１０４）と、電動式ウォータポンプを駆動するステップ（Ｓ１０６）と、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）がしきい値より高い状態（Ｓ１１０にてＹＥＳ）が予め定められた時間より長く継続した場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、電動式ウォータポンプが故障であると判定するステップ（Ｓ１１４）と、エンジンを始動するステップ（Ｓ１１６）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液媒体を保温状態で一時的に蓄える蓄熱システムを搭載した車両の制御装置に関し、特に、内燃機関に高温の液媒体を供給したり、内燃機関に低温の液媒体を供給したりして、内燃機関の温度を制御する車両の制御装置に関する。

自動車などに搭載される内燃機関が冷間状態で始動される場合には、吸気ポートや燃焼室等の壁面温度が低くなるため、燃料が霧化し難くなるとともに燃焼室の周縁部において消炎が発生し易くなり、始動性の低下や排気エミッションの悪化などが誘発される。

このような問題に対し、水冷式内燃機関において高温の冷却水を保温貯蔵する蓄熱装置を備え、内燃機関の始動時などに蓄熱装置に貯蔵されている冷却水を内燃機関へ供給することにより内燃機関の昇温を図り、以て始動性の向上や暖機の早期化を図る技術が提案されている。

たとえば、特開２００２−１２２０６１号公報（特許文献１）に開示されたハイブリッド車は、エンジンの冷却水の少なくとも一部を保温状態に保持する蓄熱器と、畜熱器内の冷却水をエンジン内へ移送するポンプと、モータまたは電動スタータの少なくとも一方を含むエンジン始動用駆動部と、車輌運転時に運転者により閉じられるキースイッチと、キースイッチが閉じられることに応答してモータを車輌駆動に待機させると共にエンジンを始動させる動力源管理部とを含む。動力源管理部は、キースイッチが閉じられたとき、畜熱器内の冷却水の温度がエンジン内の冷却水の温度より所定値以上高ければ、先ずポンプを駆動させて畜熱器内の冷却水をエンジン内へ移送し、その後エンジン始動用駆動部を駆動させてエンジンを始動させる。動力源管理部は所定時間が経過したときにもエンジン内の冷却水の温度が推定された所定温度に達しない状態が所定回数生じたときにはエンジン始動用駆動部の作動に先立つポンプの作動を省略する。

このハイブリッド車によると、キースイッチが閉じられたとき畜熱器内の冷却水の温度がエンジン内の冷却水の温度より所定値以上高い場合、即ち畜熱器内に蓄えられた冷却水をエンジン内へ移送することによりエンジンを実質的に予熱することができるような場合には、ポンプが駆動され、畜熱器内の冷却水がエンジン内へ移送される。その後エンジン始動用駆動部が駆動されてエンジンが始動される。これにより、蓄熱器に蓄えられた熱によってエンジンを始動に先立って暖め、エンジンオイルを軟らかくしてエンジンを当初の回転から滑らかにすることができる。また気筒内の燃料を燃え易くしてＨＣやＣＯの如き有害未燃成分の排出を低減することができる。また、所定時間が経過したときにもエンジン内の冷却水の温度が前記の推定された所定温度に達しない状態が所定回数生じたときにはエンジン始動用駆動部の作動に先立つポンプの作動が省略される。これにより、ポンプを含む蓄熱系に作動不良が生じたとき、かかるエンジン予熱部が反って車輌性能を阻害することとなるのを防止することができる。
特開２００２−１２２０６１号公報

しかしながら、特開２００２−１２２０６１号公報に記載のハイブリッド車においては、ポンプなどの作動不良時にはポンプの作動が省略されるため、この場合はエンジンの暖機を促進することができないという問題点があった。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、蓄熱システムを搭載した車両において、内燃機関の暖機をより促進することができる車両の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る車両の制御装置は、内燃機関に設けられた流路を循環する液媒体の一部を保温貯蔵するための貯蔵手段と、貯蔵手段内の液媒体を、貯蔵手段および内燃機関の間で循環させるための循環手段とが搭載された車両を制御する。循環手段は、内燃機関により駆動される液媒体用の第１のポンプと、車両に搭載された蓄電機構から供給された電力により駆動される第２のポンプとを含む。制御装置は、第２のポンプが故障したか否かを判別するための判別手段と、第２のポンプが故障した場合、貯蔵手段内の液媒体を第１のポンプにより貯蔵手段および内燃機関の間で循環させるように、循環手段を制御するための制御手段とを含む。

第１の発明によると、電力により駆動される第２のポンプの故障時には、内燃機関により駆動される第１のポンプにより、貯蔵手段内の液媒体が貯蔵手段と内燃機関との間で循環される。これにより、内燃機関の始動前に第２のポンプにより液媒体を貯蔵手段と内燃機関との間で循環できない場合であっても、内燃機関の始動後に第１のポンプにより液媒体を貯蔵手段と内燃機関との間で循環させることができる。そのため、内燃機関の暖機を促進することができる。その結果、蓄熱システムを搭載した車両において、内燃機関の暖機をより促進することができる車両の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る車両の制御装置においては、第１の発明の構成に加え、循環手段は、第１のポンプと貯蔵手段とを接続する管路に設けられたバルブを含む。制御手段は、第２のポンプが故障した場合、第１のポンプと貯蔵手段との間で液媒体が流通するように、バルブを制御するための手段を含む。

第２の発明によると、第２のポンプの故障時には、第１のポンプと貯蔵手段との間で液媒体が流通するように、第１のポンプと貯蔵手段とを接続する管路に設けられたバルブが制御される。これにより、貯蔵手段内の液媒体を、第１のポンプにより内燃機関に供給することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に示す蓄熱システムは、内燃機関（エンジン）を搭載した車両に適用される。なお、この車両は、エンジンのみを搭載した車両であってもよいし、エンジンとバッテリにより駆動されるモータとを搭載したハイブリッド車両のいずれであってもよい。

図１に示すように、この蓄熱システムは、シリンダヘッド（以下、ヘッドと記載する。）１００およびシリンダブロック１１０に設けられた冷却水流路を流れる冷却水の一部を蓄熱タンク３１０に保温して貯蔵しておいて、その冷却水を必要に応じて蓄熱タンク３１０からヘッド１００やシリンダブロック１１０に供給する。ヘッド１００およびシリンダブロック１１０とラジエータ４００またはラジエータバイパス通路４１０との間において、機械式ウォータポンプ２００により冷却水が循環される。ラジエータ４００およびラジエータバイパス通路４１０のいずれを通るかについては、流量制御弁４３０により制御される。

蓄熱タンク３１０からヘッド１００およびシリンダブロック１１０への冷却水の供給は電動式ウォータポンプ３００により行なわれる。電動式ウォータポンプ３００を駆動することにより、蓄熱タンク３１０内の冷却水（温水であったり冷水であったりする）が三方弁６１０を介してヘッド１００、シリンダブロック１１０、ヒータコア５００等に供給される。三方弁６１０は、全閉状態、全開状態（ポートＡ、ポートＢおよびポートＣを連通状態）、ポートＡとポートＢとを連通状態、ポートＡとポートＣとを連通状態、ポートＢとポートＣとを連通状態の５通りの状態を実現することができる。

また、この蓄熱システムの温度センサとして、ヘッド１００の冷却水出口側に設けられたエンジン冷却水温度センサ１２０と、蓄熱タンク３１０の出口側に設けられた蓄熱タンク出口温度センサ３２０と、ラジエータ４００の出口に設けられたラジエータ出口水温センサ４２０とが設けられる。これらの温度センサからの信号は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０００に入力される。

また、エンジンＥＣＵ１０００は、電動式ウォータポンプ３００、三方弁６１０、流量制御弁４３０を制御する。流量制御弁４３０は、制御デューティを変更することにより、ラジエータ４００に流通する冷却水の流量およびラジエータバイパス通路４１０を流通する冷却水の流量を制御することができる。このとき、流量制御弁４３０は、ラジエータ４００のみに、ラジエータバイパス通路４１０のみに、ラジエータ４００およびラジエータバイパス通路４１０に、冷却水を流すことができる。流量制御弁４３０は、エンジンＥＣＵ１０００から全開指令信号を受信すると、冷却水の全量をラジエータ４００に流すように、流量を制御する。また、流量制御弁４３０は、エンジンＥＣＵ１０００から全閉指令信号を受信すると、冷却水の全量をラジエータバイパス通路４１０に流すように、流量を制御する。さらに、流量制御弁４３０は、エンジンＥＣＵ１０００から指令信号を受信して、冷却水の一部をラジエータ４００に流して、残りの冷却水をラジエータバイパス通路４１０に流すように流量を制御することもできる。

また、エンジンＥＣＵ１０００は、電動式ウォータポンプ３００を駆動するモータの制御デューティを変更することにより、モータの回転数を制御して、電動式ウォータポンプ３００の吐出量を制御することができる。また、この制御は、電動式ウォータポンプ３００のモータの電圧を可変とすることにより行なってもよい。また、電動式ウォータポンプ３００のモータの通電時間を変更することにより、電動式ウォータポンプ３００の駆動時間を制御して、電動式ウォータポンプ３００から吐出される総冷却水量を制御するようにしてもよい。電動式ウォータポンプ３００は、補機バッテリ７００から供給される電力により駆動する。

図２を参照して、図１のエンジンＥＣＵ１０００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ１０００は、エンジン冷却水温度センサ１２０から送信された信号に基づいてエンジン冷却水温度ＴＨＷ（１）を検知し、蓄熱タンク出口温度センサ３２０から送信された信号に基づいて蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）を検知する。

Ｓ１０２にて、エンジンＥＣＵ１０００は、蓄熱タンク３１０内の冷却水をエンジンに供給するか否かを判別する。蓄熱タンク３１０内の冷却水をエンジンに供給するか否かは、たとえばエンジンＥＣＵ１０００のメモリに記憶されたマップに基づいて判別すればよい。蓄熱タンク３１０内の冷却水をエンジンに供給する場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。そうでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。

Ｓ１０４にて、エンジンＥＣＵ１０００は、三方弁６１０のポートＡとポートＣとを連通し、ポートＢを遮断する。Ｓ１０６にて、エンジンＥＣＵ１０００は、電動式ウォータポンプ３００を駆動する。

Ｓ１０８にて、エンジンＥＣＵ１０００は、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）を検知する。Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ１０００は、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）がしきい値（１）よりも高いか否かを判別する。蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）がしきい値（１）よりも高い場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。そうでない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１１１に移される。Ｓ１１１にて、エンジンＥＣＵ１０００は、電動式ウォータポンプ３００を停止する。

Ｓ１１２にて、エンジンＥＣＵ１０００は、電動式ウォータポンプ３００を駆動してから、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）がしきい値（１）よりも高い状態が予め定められた時間より長く継続したか否かを判別する。蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）がしきい値（１）よりも高い状態が予め定められた時間より長く継続した場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１１４に移される。そうでない場合（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１１０に戻される。

Ｓ１１４にて、エンジンＥＣＵ１０００は、電動式ウォータポンプ３００が故障であると判定する。Ｓ１１６にて、エンジンＥＣＵ１０００は、エンジンをクランキングして、始動する。

Ｓ１１８にて、エンジンＥＣＵ１０００は、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）がしきい値（２）よりも高いか否かを判別する。蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）がしきい値（２）よりも高い場合（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、処理はＳ１２０に移される。そうでない場合（Ｓ１１８にてＮＯ）、処理はＳ１２２に移される。

Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ１０００は、クランキング後予め定められた時間が経過したか否かを判別する。クランキング後予め定められた時間が経過した場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１２２に移される。そうでない場合（Ｓ１２０にてＮＯ）、処理はＳ１１８に戻される。Ｓ１２２にて、エンジンＥＣＵ１０００は、三方弁６１０のポートＡとポートＢとを連通し、ポートＣを遮断する。その後、この処理は終了する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る蓄熱システムの動作について説明する。

エンジンを始動するため、運転者がイグニッションスイッチをオフからオンに操作すると、エンジン冷却水温ＴＨＷ（１）および蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）が検知され（Ｓ１００）、蓄熱タンク３１０内の冷却水がエンジンに供給するか否かが判別される（Ｓ１０２）。

ここでは、蓄熱タンク３１０内の高温の冷却水がエンジンに供給される（Ｓ１０２にてＹＥＳ）と想定する。この場合、三方弁６１０のポートＡとポートＣとが連通され、ポートＢが遮断されて（Ｓ１０４）、電動式ウォータポンプ３００が駆動される（Ｓ１０６）。

これにより、電動式ウォータポンプ３００が正常であるならば、蓄熱タンク３１０内の高温の冷却水は、蓄熱タンク３１０、シリンダブロック１１０、機械式ウォータポンプ２００、三方弁６１０および電動式ウォータポンプ３００を循環する。

したがって、電動式ウォータポンプ３００が正常であるならば、蓄熱タンク３１０から高温の冷却水が流出し、その代わりに低温の冷却水が流入する。そのため、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）が低下する。

電動式ウォータポンプ３００が正常であるか故障であるかを判定するため、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）が検知され（Ｓ１０８）、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）がしきい値（１）より高いか否かが判別される（Ｓ１１０）。

蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）がしきい値（１）より低い場合（Ｓ１１０にてＮＯ）、電動式ウォータポンプ３００が正常に作動し、蓄熱タンク３１０内の冷却水が入れ替えられた状態であるといえる。この場合、蓄熱タンク３１０内の冷却水によるさらなるエンジンの暖機が見込めないため、三方弁６１０のポートＡとポートＢとが連通され、ポートＣが遮断される（Ｓ１２２）。これにより、蓄熱タンク３１０とエンジンとの間における冷却水の循環が停止される。

一方、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）がしきい値（１）より高い状態（Ｓ１１０にてＹＥＳ）が予め定められた時間より長く継続した場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、電動式ウォータポンプ３００が正常に駆動していないため、蓄熱タンク３１０内の冷却水が入れ替わっていない状態であるといえる。この場合、電動式ウォータポンプ３００が故障であると判定され（Ｓ１１４）、エンジンがクランキングされて、始動される（Ｓ１１６）。

エンジンの始動により、機械式ウォータポンプ２００が駆動される。これにより、蓄熱タンク３１０内の冷却水が、蓄熱タンク３１０、電動式ウォータポンプ３００、三方弁６１０、機械式ウォータポンプ２００およびシリンダブロック１１０を循環する。これにより、蓄熱タンク３１０内の高温の冷却水によりエンジンの温度を上昇させ、エンジンの暖機を促進することができる。

機械式ウォータポンプ２００によるエンジンの暖機は、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）がしきい値（２）より高い場合において（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、クランキング後予め定められた時間が経過しない限り（Ｓ１２０にてＮＯ）継続される。

機械式ウォータポンプ３００により蓄熱タンク３１０内の冷却水が入れ替えられ、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）がしきい値（２）より低くなった場合（Ｓ１１８にてＮＯ）、蓄熱タンク３１０内の冷却水によるさらなるエンジンの暖機が見込めない。また、クランキング後予め定められた時間が経過した場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、蓄熱タンク３１０内の高温の冷却水によりエンジンの暖機が十分に行なわれたといえる。これらの場合、三方弁６１０のポートＡとポートＢとが連通され、ポートＣが遮断される（Ｓ１２２）。これにより、蓄熱タンク３１０とエンジンとの間における冷却水の循環が停止される。

以上のように、本実施の形態に係る蓄熱システムのエンジンＥＣＵは、電動式ウォータポンプの故障時には、エンジン始動後において、機械式ウォータポンプにより蓄熱タンク内の冷却水をエンジンに供給する。これにより、蓄熱タンク内の高温の冷却水により、エンジンの温度を速やかに上昇させることができる。そのため、電動式ウォータポンプの故障時においても、エンジンの暖機を促進することができる。

なお、本実施の形態においては、蓄熱タンク水温ＴＨＷ（２）に基づいて、電動式ウォータポンプ３００が正常であるか故障であるかを判別していたが、その他の方法により、電動式ウォータポンプ３００が正常であるか故障であるかを判別するようにしてもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る蓄熱システムの制御ブロック図である。 図１のエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートを示す図である。

符号の説明

１００ シリンダヘッド、１１０ シリンダブロック、１２０ エンジン冷却水温度センサ、２００ 機械式ウォータポンプ、３００ 電動式ウォータポンプ、３１０ 蓄熱タンク、３２０ 蓄熱タンク出口温度センサ、４００ ラジエータ、４１０ ラジエータバイパス通路、４２０ ラジエータ出口水温センサ、４３０ 流量制御弁、５００ ヒータコア、６１０ 三方弁、７００ 補機バッテリ、１０００ エンジンＥＣＵ。

Claims (2)

1. 内燃機関に設けられた流路を循環する液媒体の一部を保温貯蔵するための貯蔵手段と、前記貯蔵手段内の液媒体を、前記貯蔵手段および前記内燃機関の間で循環させるための循環手段とが搭載された車両の制御装置であって、前記循環手段は、前記内燃機関により駆動される前記液媒体用の第１のポンプと、前記車両に搭載された蓄電機構から供給された電力により駆動される第２のポンプとを含み、
   前記制御装置は、
   前記第２のポンプが故障したか否かを判別するための判別手段と、
   前記第２のポンプが故障した場合、前記貯蔵手段内の液媒体を前記第１のポンプにより前記貯蔵手段および前記内燃機関の間で循環させるように、前記循環手段を制御するための制御手段とを含む、車両の制御装置。
2. 前記循環手段は、前記第１のポンプと前記貯蔵手段とを接続する管路に設けられたバルブを含み、
   前記制御手段は、前記第２のポンプが故障した場合、前記第１のポンプと前記貯蔵手段との間で前記液媒体が流通するように、前記バルブを制御するための手段を含む、請求項１に記載の車両の制御装置。

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