JP6096888B2

JP6096888B2 - 流体供給装置

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Description

本発明は、駆動源に冷却流体を供給して駆動源を冷却する流体供給装置に関する。

この流体供給装置の一例として、自動車用のエンジン等に備えられたエンジン冷却装置が挙げられる。自動車用のエンジンを初めとする水冷式エンジンには、シリンダやシリンダヘッドを冷却するための媒体（冷媒）として水（冷却水）が使用されている。エンジン冷却装置は、冷却水をエンジンンのシリンダブロック内に形成されたウォータージャケット内に供給して強制循環させてエンジンの冷却を行うように構成されている。冷却水の供給はエンジンにより駆動される冷却水供給ポンプにより行われる構成であり、エンジンの回転速度に応じた量の冷却水がウォータージャケット内に供給されてエンジンが冷却される（例えば、特許文献１を参照）。なお、冷却水供給ポンプは、エンジン負荷が大きくなる過酷な運転条件においても、エンジンが過熱しないように冷却水を供給する能力（ポンプ容量）が求められる。すなわち、冷却水供給ポンプの容量は通常の運転条件で求められる容量ではなく、想定される過酷な運転条件でもラジエータと組み合わせて用いることによりエンジンが過熱することを防止できるだけの、大きなポンプ容量が求められる。

国際公開第２００６／０３５５５２号

ところで、自動車用のエンジンにおいては、エンジン温度に見合った量の冷却水をウォータージャケットに供給して、冷却水供給ポンプの駆動のための無駄なエネルギー消費を抑えつつ効率の良い冷却を行いたいという要求がある。特にエンジンを駆動に適した温度範囲まで（なお、この温度範囲での最低温度を暖機完了温度と称する）上昇させる暖機運転に際しては、エンジンのウォータージャケットへの供給冷却水量を抑えて、無駄なエネルギー消費を抑えつつ暖機運転に要する時間をなるべく短くしたいという要求がある。しかし、上述のように、冷却水供給ポンプの容量は過酷な運転条件にも対応できるだけの大きな容量が設定されており、この大きな容量の冷却水供給ポンプがエンジンにより常時駆動され、エンジン回転速度に応じた量の冷却水を常時ウォータージャケットに供給する。このため、エンジン温度に応じて冷却水量を制御することが困難であり、特に暖機運転時においてもエンジン回転に応じた冷却水が供給されるため、暖気運転に時間を要したり冷却水供給ポンプを駆動させるエネルギーが無駄になったりするという課題があった。

なお、別途電動モータを設け、エンジンではなくこの電動モータにより冷却水供給ポンプを駆動させる構成にすれば、暖機運転時に供給冷却水量を抑える等の制御ができて効果的な暖機運転が可能となり、無駄なエネルギー消費も抑えられる。しかし、この構成では、上述のように設定されている大きな容量の冷却水供給ポンプを駆動できるだけの能力を有した大きな電動モータや電気容量の大きなバッテリが必要となる。このため、電動モータおよびバッテリが大型化し、配置スペースの問題が生じるという問題がある。

本発明は上記のような課題に鑑みてなされたものであり、装置の大型化を回避しつつ冷却流体の供給量を適切に制御でき、駆動源の冷却を効率よく行うことができるような構成の流体供給装置を提供することを目的とする。

本発明に係る流体供給装置は、回転駆動する駆動源に冷却流体を供給して前記駆動源を冷却する流体供給装置であって、前記駆動源により駆動されて前記駆動源に冷却流体を供給する第１の供給ポンプと、電動モータにより駆動されて前記駆動源に冷却流体を供給する第２の供給ポンプと、前記第１の供給ポンプにより前記駆動源へ冷却流体を供給させる供給状態と前記第１の供給ポンプによる前記駆動源への冷却流体の供給を規制する規制状態との切換を行う供給切換手段と、前記駆動源の温度を検出する温度検出手段と、前記駆動源の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記温度検出手段および前記回転速度検出手段により検出される検出結果に基づいて、前記電動モータおよび前記供給切換手段の作動を制御する作動制御手段とを備えて構成される。そして、前記作動制御手段は、前記温度検出手段により検出される前記駆動源の温度が第１の所定温度未満の場合には、前記供給切換手段を前記規制状態に切り換えて前記第１の供給ポンプから前記駆動源への冷却流体の供給を規制するとともに、前記電動モータを駆動させる制御を行って前記第２の供給ポンプから前記駆動源へ冷却流体の供給を行わせる制御を行う。

上記流体供給装置において、好ましくは、前記作動制御手段は、前記温度検出手段により検出される前記駆動源の温度が第１の所定温度以上の場合においては、前記回転速度検出手段により検出される前記駆動源の回転速度が第１の所定回転速度未満のときに、前記供給切換手段を前記規制状態に切り換えて前記第１の供給ポンプから前記駆動源への冷却流体の供給を規制するとともに、前記電動モータを駆動させる制御を行って前記第２の供給ポンプから前記駆動源へ冷却流体の供給を行わせ、前記回転速度検出手段により検出される前記駆動源の回転速度が前記第１の所定回転速度以上で第２の所定回転速度未満のときに、前記駆動源の回転速度が前記第１の所定回転速度から前記第２の所定回転速度まで増加するのに応じて前記供給切換手段を前記規制状態から前記供給状態に緩やかに切り換える制御を行い、前記第１の供給ポンプから前記駆動源への冷却流体の供給を緩やかに増加させる制御を行い、前記回転速度検出手段により検出される前記駆動源の回転速度が前記第２の所定回転速度以上のときに、前記供給切換手段を前記供給状態に切り換えて前記第１の供給ポンプから前記駆動源へ冷却流体の供給を行わせる。

上記流体供給装置において、好ましくは、前記回転速度検出手段により検出される前記駆動源の回転速度が、前記第１の所定回転速度以上で第２の所定回転速度未満のときおよび前記第２の所定回転速度以上のときに、前記電動モータを駆動させる制御も併用して行って前記第２の供給ポンプから前記駆動源へ冷却流体の供給も行わせる。

上記流体供給装置において、好ましくは、前記作動制御手段は、前記電動モータを駆動させるときに、前記回転速度検出手段により検出される回転速度および前記温度検出手段により検出される温度の少なくともいずれかに応じて前記電動モータの回転速度を制御する。

上記流体供給装置において、好ましくは、前記供給切換手段が、前記第１の供給ポンプから吐出された冷却流体を前記駆動源に供給する流路内に設けられた切換バルブから構成され、前記切換バルブの切換作動により、前記第１の供給ポンプから前記駆動源への冷却流体の供給を行わせる供給状態と前記第１の供給ポンプから前記駆動源への冷却流体の供給を規制する規制状態との切換を行う。

上記流体供給装置において、好ましくは、前記供給切換手段が、前記駆動源から前記第１の供給ポンプに回転駆動力を伝達する動力伝達系に設けられた動力伝達制御装置から構成され、前記動力伝達制御装置の作動制御により、前記駆動源により前記第１の供給ポンプを駆動させて前記第１の供給ポンプから前記駆動源への冷却流体の供給を行わせる供給状態と、前記駆動源による前記第１の供給ポンプの駆動を遮断して前記第１の供給ポンプから前記駆動源への冷却流体の供給を規制する規制状態との切換を行う。

本発明によれば、駆動源の温度が第１の所定温度未満の場合には、前記第１の供給ポンプから前記駆動源への冷却流体の供給を規制するとともに、前記電動モータを駆動させる制御を行って前記第２の供給ポンプから前記駆動源へ冷却流体の供給を行わせる制御を行うように構成されているので、駆動源の温度に応じて電動モータの駆動を行わせて冷却流体の供給を任意に制御することができる。このため、例えば、エンジンの暖気運転を行うように、駆動源が低温状態で暖気運転を行うときには、電動モータの駆動制御により冷却流体供給量を適切に制御し、効率の良い暖気運転を行うとともに、エンジンによるポンプ駆動エネルギーを最小に抑えることが可能となる。

第１実施形態に係るエンジン冷却装置の構成を示すブロック図である。このエンジン冷却装置によりエンジンを冷却する制御のフローチャートを示す。エンジン回転速度と第１および第２供給ポンプから吐出される冷却水量との関係を示すグラフである。エンジン回転速度と第２供給ポンプから吐出される冷却水量との関係を示すグラフである。エンジン回転速度と第１供給ポンプから吐出される冷却水量との関係を示すグラフである。第２実施形態に係るエンジン冷却装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。まず第１の実施形態に係る流体供給装置として、自動車用のエンジンＥＧに設けられてこのエンジンＥＧを冷却するエンジン冷却装置１を例示して説明する。図１にはエンジン冷却装置１の構成をブロック図により示しており、まずこの図１を参照しながらエンジン冷却装置１の全体構成について説明する。このエンジン冷却装置１は、エンジンＥＧのシリンダブロック内に形成されたウォータージャケットＷＪに冷却水を強制循環させて、ラジエータＲＤと組み合わせてエンジンＥＧの適正な冷却を行い、過酷な運転条件下でも過熱（オーバーヒート）しないように冷却水の供給を制御する装置である。

エンジン冷却装置１は、ラジエータＲＤの出口とエンジンＥＧのウォータージャケットＷＪの入口とを繋ぐ第１供給流路Ｌ１と、第１供給流路Ｌ１から分岐（分岐点Ａ１）してこれと並列に延びた後に第1供給流路Ｌ１に合流（合流点Ａ２）する第２供給流路Ｌ２と、第１供給流路Ｌ１に設けられた第１流路切換バルブＶ１（後述する）から分岐し上流側に戻って第１供給流路Ｌ１に繋がる（合流点Ａ３）循環流路Ｌ３と、エンジンＥＧのウォータージャケットＷＪの出口とラジエータＲＤの入口とを繋ぐ戻り流路Ｌ４とを備えて構成される。

エンジン冷却装置１はさらに、第１供給流路Ｌ１における分岐点Ａ１と合流点Ａ２との間に設けられてエンジンＥＧにより駆動される第１供給ポンプ１１と、この第1供給ポンプ１１の吐出側に設けられた第１流路切換バルブＶ１と、第２供給流路Ｌ２に設けられた第２供給ポンプ１２と、第２供給ポンプ１２を駆動する電動モータＭと、エンジンＥＧの回転速度を検出する回転速度検出器１４と、戻り流路Ｌ４内の冷却水の温度（すなわち、エンジンＥＧのウォータージャケットＷＪ内を流れる冷却水の温度）を検出する温度検出器１５と、電動モータＭおよび第１流路切換バルブＶ１の作動を制御するコントローラＣＮとを備える。

第１供給ポンプ１１は遠心ポンプから構成され、エンジンＥＧのクランクシャフトの回転駆動力が伝達されて回転駆動される。これにより、エンジンＥＧの回転に比例した量の冷却水が第１供給ポンプ１１によりラジエータＲＤ側から第１流路切換バルブＶ１側に吐出される。第１流路切換バルブＶ１は、第１供給ポンプ１１から吐出された冷却水をウォータージャケットＷＪ側に供給させる供給位置と、ウォータージャケットＷＪ側に供給させずに循環流路Ｌ３を介して第１供給ポンプ１１の上流側（合流点Ａ３）に戻す戻し位置とに切換作動可能に構成されている。このとき、供給位置と戻し位置との間で開度調整可能であり、開度制御によりウォータージャケットＷＪ側への冷却水供給量と循環流路Ｌ３への冷却水供給量との比率を制御できるようになっている。このため例えば、第１流路切換バルブＶ１をデューティ制御ソレノイドバルブから構成してデューティ比制御したり、比例制御バルブから構成して流量を比例制御したりするようになっている。第１供給流路Ｌ１における第１流路切換バルブＶ１の下流側で且つ合流点Ａ２より上流側には、第１チェックバルブＶ２が配設されている。この第１チェックバルブＶ２により、第１流路切換バルブＶ１側からウォータージャケットＷＪ側への冷却水の流れは許容されるが、その反対の流れは規制される。

なお、第１供給ポンプ１１を他の形式のポンプから構成しても良い。また、上述のように第１供給ポンプ１１を遠心ポンプから構成する場合には、循環流路Ｌ３を無くして第１流路開閉バルブＶ１を第１供給流路Ｌ１の開閉制御を行うバルブから構成しても良い。遠心ポンプの場合には、第１流路切換バルブＶ１によりポンプの吐出側を閉止しても、ポンプインペラが空転するだけで、エンジンＥＧのポンプ駆動力は小さいからである。

第２供給ポンプ１２も、遠心ポンプから構成され、電動モータＭにより回転駆動される。第２供給ポンプ１２からは電動モータＭの回転に比例した量の冷却水が第２供給流路Ｌ２および第１供給流路Ｌ１を介してウォータージャケットＷＪに供給される。第１供給ポンプ１１を他の形式のポンプから構成しても良い。第２供給流路Ｌ２における第２供給ポンプ１２の下流側には、第２チェックバルブＶ３が配設されている。この第２チェックバルブＶ３により、第２供給ポンプ１２側からウォータージャケットＷＪ側への冷却水の流れは許容されるが、その反対の流れは規制される。

コントローラＣＮは、回転速度検出器１４および温度検出器１５で検出された検出信号を受け、これらの検出信号に基づいて電動モータＭおよび第１流路切換バルブＶ１の作動制御を行う（詳細は後述）。コントローラＣＮは、エンジンＥＧの冷却プログラム等を記憶するメモリを備える。メモリには、アイドリング時のエンジン回転速度Ｒ１よりも高く第１流路切換バルブＶ１の切換制御の基準となる第１基準回転速度Ｒａおよび第２基準回転速度Ｒｂ（＞Ｒａ）や暖機完了温度Ｔａ等、必要な制御情報が記憶されている（後で説明する図３参照）。

なお、戻り流路Ｌ４には、サーモスタットにより作動する第２流路切換バルブＶ４が設けられている。この第２流路切換バルブＶ４は、ウォータージャケットＷＪから戻される冷却水をラジエータＲＤ側に流すラジエータ側供給位置と、バイパス流路Ｌ５を介して第１供給流路Ｌ１（合流点Ａ４）に流すバイパス側供給位置とに切換作動可能に構成される。第２流路切換バルブＶ４は、エンジンＥＧの温度（冷却水温度）が維持されるべき所定温度未満の場合にはバイパス側供給位置に位置し、この所定温度を超えるとラジエータ側供給位置に切り換わり始める。

以上ここまで、第１実施形態に係るエンジン冷却装置１の全体構成について説明した。次に、このエンジン冷却装置１によりウォータージャケットＷＪに冷却水を強制循環させて、エンジンＥＧを冷却するときの冷却制御について、図２に示すフローチャートに沿って説明する。なお、図２に示す制御フローは、所定制御サイクル（例えば、１０ｍｓ毎）に繰り返し行われる。

この制御では、まずステップＳ１０において、コントローラＣＮは、回転速度検出器１４から送られてくるエンジンＥＧの回転速度検出信号（エンジンＥＧの回転速度Ｒを示す信号）に基づいて、エンジンＥＧか駆動しているか停止しているかを判断する。エンジンＥＧが駆動していると判断した場合にはステップＳ２０に進み、エンジンＥＧが停止していると判断した場合には今回のフローを終了する。

ステップＳ１０からステップＳ２０に進むと、温度検出器１５から送られてくる冷却水温度検出信号に基づいてエンジンＥＧを駆動に適した温度にまで昇温させる暖機運転が必要か否かを判断する。この判断は、メモリに記憶された暖機完了温度Ｔａと、温度検出器１５により検出された冷却水温度Ｔとを比較することにより行われる。この比較の結果、冷却水温度Ｔ＜暖機完了温度Ｔａの場合には、暖機運転が必要であるのでステップＳ２１に進む。一方、冷却水温度Ｔ＞暖機完了温度Ｔａの場合には、暖機運転が不要であるのでステップＳ３０に進む。

ステップＳ２１においては、エンジンＥＧを比較的低速で負荷をかけることなく運転して昇温させる暖機運転を行う。この暖機運転は、低温状態にあるエンジンＥＧの温度を運転に適した温度に上昇させるものであるが、ウォータージャケットＷＪに供給される冷却水量を少なくしてエンジンＥＧを効率良く短時間で昇温させる方が好ましい。このため、ステップＳ２１においては、ウォータージャケットＷＪに供給される冷却水量を抑える制御が行われる。この場合において、第１供給ポンプ１１はエンジンＥＧにより駆動されるためエンジンの回転速度に比例する冷却水が吐出される。このため、第１供給ポンプ１１から吐出される冷却水をウォータージャケットＷＪに供給させるのでは、冷却水量を抑える制御ができない。

そこで、ステップＳ２１において、コントローラＣＮは、第１流路切換バルブＶ１に作動信号を出力して、第１流路切換バルブＶ１を戻し位置に切り換える制御を行う。この切換制御により、第１供給ポンプ１１から吐出される冷却水は、ウォータージャケットＷＪに供給されることなく、循環流路Ｌ３を介して第１供給ポンプ１１の上流部に戻される。この結果、エンジンＥＧのウォータージャケットＷＪに供給される冷却水量が抑えられ、暖気運転によりエンジン温度を迅速に上昇させることができる。同時に、第１供給ポンプ１１の駆動負荷が抑えられてエンジンＥＧ駆動負荷を抑えることができる。但し、ウォータージャケットＷＪへの冷却水量を零にすると、エンジンＥＧが部分的に加熱しすぎて焼き付き等の問題が生じるおそれがある。また、暖気運転によりエンジン温度（エンジン冷却水温度）が低温状態から上昇して冷却水温度Ｔが暖機完了温度Ｔａに近づくに応じて、冷却水量を徐々に増加させる制御が必要とされる。

このため、ステップＳ２１において、コントローラＣＮは、温度検出器１５からの検出信号（冷却水温度Ｔ）に基づいて電動モータＭの駆動を制御し、第２供給ポンプ１２からウォータージャケットＷＪに冷却水を供給させる制御を行う。この制御では、まずエンジンＥＧが低温状態のときには、エンジンＥＧが部分的に加熱しすぎて焼き付き等の問題の発生を防止するに必要な最小限の量の冷却水の供給を行わせるように、電動モータＭの駆動を制御する。そして、エンジンＥＧの暖気運転により冷却水温度Ｔ（エンジンＥＧの温度）が高くなるに従って、ウォータージャケットＷＪに供給される冷却水量を増加させるように、電動モータＭの駆動を制御する。

以上のように第１流路切換バルブＶ１および電動モータＭの作動制御を行うことで、エンジンＥＧの温度に見合った量の冷却水をウォータージャケットＷＪに供給しつつ暖気運転を行わせることができる。この結果、エンジンＥＧによる第１供給ポンプの駆動負荷を抑え、エンジンＥＧを効率良く短時間で暖気させることができる。以下同様にして、エンジンＥＧを起動させた後、暖機運転が完了するまでは、エンジンＥＧの回転速度ＲによらずステップＳ１０、ステップＳ２０およびステップＳ２１が所定サイクル毎に繰り返し判断されて継続して実行される。なお、このときには、第２流路切換バルブＶ４はバイパス側供給位置に位置し、冷却水がラジエータＲＤに供給されることなくエンジンＥＧ内で循環されるので、一層効率良く暖機運転を行うことができる。

このようにして暖気運転が完了してエンジンＥＧの冷却水温度Ｔが暖機完了温度Ｔａ以上となると暖気運転が不要となるので、上述のようにステップＳ２０からステップＳ３０に進む。ステップＳ３０においてはまず、コントローラＣＮはメモリに記憶された第１基準回転速度Ｒａを読み出し、この第１基準回転速度Ｒａと、ステップＳ１０で入力された回転速度検出器１４からの検出信号（すなわち、現在のエンジンＥＧの回転速度Ｒ）とを比較する。この比較の結果、回転速度Ｒ＜第１基準回転速度Ｒａと判断されたとき、すなわち、エンジンＥＧが比較的低速で駆動されている場合にはステップＳ３１に進む。一方、回転速度Ｒ＞第１基準回転速度Ｒａと判断された場合にはステップＳ４０に進み、さらに回転速度Ｒの判断が行われる。

ステップＳ３０からステップＳ３１に進むのは、エンジンＥＧが低速回転で運転されている場合であり、エンジンＥＧにおける発熱量は比較的少ない。このときには、エンジンＥＧにより駆動される第１供給ポンプ１１から吐出される冷却水をそのままウォータージャケットＷＪに供給させると、特にエンジンＥＧの温度がまだ低温のとき（但し、暖機完了温度Ｔａよりは高いが）に、冷却水量が多すぎることになる場合がある。このため、コントローラＣＮは、第１流路切換バルブＶ１を戻し位置に設定し、第１供給ポンプ１１から吐出される冷却水を、循環流路Ｌ３を介して第１供給ポンプ１１の上流部に戻す制御を行う。これと同時に、コントローラＣＮは、温度検出器１５からの検出信号（冷却水温度Ｔ）に基づいて電動モータＭの駆動を制御する。この駆動制御により、第２供給ポンプ１２から冷却水温度Ｔに応じた量の冷却水を吐出させてウォータージャケットＷＪに供給させる。このように、第１流路切換バルブＶ１および電動モータＭの作動を制御することで、エンジンＥＧの温度に見合った量の冷却水を供給して、エンジンＥＧのエネルギー消費（第１供給ポンプ１１の駆動のためエネルギー消費）を抑えつつエンジンの適切な冷却制御を行うことができる。

なお、エンジンＥＧが低速回転で運転されている場合であっても、エンジン温度（冷却水温度Ｔ）が高くなって必要冷却水量が大きくなったときには、第１流路切換バルブＶ１を供給位置に切り換え、第１供給ポンプ１１から吐出される冷却水をウォータージャケットＷＪに供給させる制御を行っても良い。この場合において、第１供給ポンプ１１からの供給では不足する場合には、電動モータＭも駆動する制御を行って、不足分を第２供給ポンプ１２から供給させて補う制御を行えば良い。

一方、ステップＳ３０からステップＳ４０に進んだ場合には、コントローラＣＮはメモリに記憶された第２基準回転速度Ｒｂも読み出し、これら第１および第２基準回転速度Ｒａ，ＲｂとエンジンＥＧの現在の回転速度Ｒとを比較する。そして、現在のエンジンＥＧの回転速度Ｒが、第１基準回転速度Ｒａと第２基準回転速度Ｒｂとの間の速度であると判断された場合にはステップＳ４１に進む。一方、回転速度Ｒが、第２基準回転速度Ｒｂを超える速度であると判断された場合にはステップＳ４２に進む。

ステップ４１およびステップ４２での制御は、上述したステップ３１での制御を行っているときにエンジン回転速度が増加した場合に行われる制御であり、ステップ４１ではステップ４２での制御に移行する過渡的な制御を行う。そこでこの過渡的な制御であるステップ４１での制御を説明する前に、まず、ステップＳ４２における制御について説明する。上述の説明から分かるようにステップ３１，ステップＳ４１およびステップＳ４２での制御は、エンジンＥＧの暖機運転が完了した状態、すなわち、エンジンＥＧの冷却水温度Ｔが暖機完了温度Ｔａ以上となっている状態で行われる制御である。

ステップＳ４２での制御は、エンジンＥＧの回転速度Ｒが第２基準回転速度Ｒｂを超える速度、すなわち、高速でエンジンＥＧが駆動されている状態で行われる。この場合、エンジンＥＧの回転速度Ｒに応じてエンジンＥＧにおける発熱量も多いので、ステップＳ３１の場合よりも多量の冷却水が要求される。そこで、まずコントローラＣＮは、第１流路切換バルブＶ１に作動信号を出力して、第１流路切換バルブＶ１を供給位置に切り換える制御を行う。この切換制御により、第１供給ポンプ１１から吐出される冷却水が、循環流路Ｌ３に供給されることなくウォータージャケットＷＪに供給される。これにより、エンジンＥＧにより駆動された第1供給ポンプ１１からエンジン回転速度に比例した量の冷却水がウォータージャケットＷＪに供給されてエンジンＥＧの冷却が行われる。

ステップＳ４２における制御は上述のようにエンジンＥＧが高回転で運転されている状態であり、エンジン負荷、外気温が高くてラジエータＲＤでの冷却効率が低くなるような状態等において、第１供給ポンプ１１から吐出される冷却水だけでは冷却水量が不足する場合がある。そこで、コントローラＣＮは、回転速度検出器１４からの検出信号（回転速度Ｒ）および温度検出器１５からの検出信号（冷却水温度Ｔ）に基づいて、電動モータＭの駆動を制御する。この駆動制御により、第１供給ポンプ１１から吐出される冷却水の不足分を補うように第２供給ポンプ１２から冷却水を吐出させて、ウォータージャケットＷＪに供給する。以上のように第１流路切換バルブＶ１および電動モータＭの作動を制御することで、エンジンＥＧの温度および回転速度に見合った量の冷却水を供給して、無駄なエネルギー消費を抑えつつエンジンＥＧの過熱を抑えた効果的な冷却を行うことができる。

このように第１供給ポンプ１１からの冷却水の不足分を、適宜第２供給ポンプ１２を駆動させて補う構成なので、第１供給ポンプ１１のみまたは第２供給ポンプ１２のみによりエンジン冷却装置を構成する場合と比較して、第１および第２供給ポンプ１１，１２を小型化することができる。その上で、上述のように、エンジン運転状態に応じて第１流路切換バルブＶ１および電動モータＭの駆動を制御して、第１および第２供給ポンプ１１，１２を選択的にもしくは適宜組み合わせて用いて、最適で最も効率の良い冷却水の供給制御を行っている。その結果、エンジンＥＧによる第１供給ポンプ１１の駆動エネルギーを必要最小限に抑えることができる。

次にステップＳ４１での制御について説明する。ステップＳ４１での制御は、上述のように、エンジンＥＧの回転速度Ｒが、第１基準回転速度Ｒａと第２基準回転速度Ｒｂとの間の速度であると判断された場合である。上述のように、エンジンＥＧの回転速度Ｒが第１基準回転速度Ｒａ以下のときには、ステップＳ３１の制御が行われ、第１流路切換バルブＶ１は戻り位置に切り換えられ、電動モータＭにより駆動された第２供給ポンプ１２により冷却水の供給が行われる。一方、エンジンＥＧの回転速度Ｒが第２基準回転速度Ｒｂ以上のときには、ステップＳ４２の制御が行われ、第１流路切換バルブＶ１は供給位置に切り換えられ、エンジンＥＧにより駆動された第１供給ポンプ１１により冷却水の供給が行われ、必要に応じて電動モータＭの駆動による第２供給ポンプ１２による冷却水の供給が加えられる。ステップＳ４１では、これら二つの制御の間の制御、すなわち、エンジン回転に応じた過渡制御が行われる。

具体的には、エンジンＥＧの回転速度Ｒが第１基準回転速度Ｒａから第２基準回転速度Ｒｂに増加するのに応じて、第１流路切換バルブＶ１を戻り位置から供給位置までその開度を緩やかに変化させる制御を行う。上述のように第１流路切換バルブＶ１はデューティ比制御もしくは比例制御バルブから構成されている。第１流路切換バルブＶ１は、戻り位置において循環流路Ｌ３側に全開でウォータージャケットＷＪ側に全閉の状態である。この状態から、循環流路Ｌ３側の開度を緩やかに閉止し、ウォータージャケットＷＪ側の開度を緩やかに開放する制御を行う。この結果、エンジンＥＧの回転速度Ｒが第１基準回転速度Ｒａから第２基準回転速度Ｒｂに増加するのに応じて、第１供給ポンプ１１からウォータージャケットＷＪ側に供給される冷却水量が増加する制御となる。なお、このときも、第１供給ポンプ１１からウォータージャケットＷＪ側に供給される冷却水量だけでは冷却不足となるときには、電動モータＭにより第２供給ポンプ１２が駆動されて、冷却水量を補う制御が行われる。

以上、エンジン冷却装置１によるエンジンＥＧの冷却制御について説明したが、この制御によりエンジンＥＧに供給される冷却水量とエンジン回転および電動モータ回転の関係について、図３〜図５を参照して簡単に説明する。まず、図４には、電動モータＭにより駆動される第２供給ポンプ１２からエンジンＥＧのウォータージャケットＷＪへの供給冷却水量特性を示している。電動モータＭはエンジン回転に関係なく自由な回転制御が可能であり、第２供給ポンプ１２の吐出量を、零吐出量から電動モータの最大駆動回転に対応する最大吐出量Ｑｍまでの任意の吐出量とする設定制御が可能である。このため、例えば、ステップＳ２１における制御のように、暖気運転時に冷却水温Ｔの変化に応じて最適な流量の冷却水を第２供給ポンプ１２からウォータージャケットＷＪへ供給されるように電動モータＭの駆動制御が行われる。ステップＳ３１においても同様な電動モータＭの駆動制御が行われる。さらに、ステップＳ４１およびＳ４２においても、エンジン駆動の第１供給ポンプ１１からの供給不足を補う必要があるときにエンジン回転の如何に拘わらず必要に応じた電動モータＭの駆動制御が行われる。

図５には、エンジンＥＧにより駆動される第１供給ポンプ１１からエンジンＥＧのウォータージャケットＷＪへの供給冷却水量特性を示している。上述のように、エンジンＥＧの回転速度Ｒが第１基準回転速度Ｒａより小さいときに行われるステップＳ３１での制御では、第１流路切換バルブＶ１は戻し位置に設定され、第１供給ポンプ１１から吐出される冷却水は循環流路Ｌ３を介して第１供給ポンプ１１の上流部に戻される。このため、エンジン回転速度が第１基準回転速度Ｒａより小さい領域では、ウォータージャケットＷＪへの供給油量は零である。

次に、エンジンＥＧの回転速度Ｒから第１基準回転速度Ｒａまでの間であるときには、エンジンＥＧの回転速度Ｒが第１基準回転速度Ｒａから第２基準回転速度Ｒｂに増加するのに応じて、第１流路切換バルブＶ１を戻り位置から供給位置までその開度を緩やかに変化させる制御が行われる。これにより、第１供給ポンプ１１からウォータージャケットＷＪ側に供給される冷却水量は、図５において線Ｅ３で示されるように、エンジン回転の増加に応じて比較的急速に増加する。エンジンＥＧの回転速度Ｒが第２基準回転速度Ｒｂ以上であるときには、第１流路切換バルブＶ１が供給位置に切り換えられ、第１供給ポンプ１１から吐出された冷却水は全てウォータージャケットＷＪ側に供給される。このため、第１供給ポンプ１１からウォータージャケットＷＪ側に供給される冷却水量は、図５において線Ｅ２で示されるように、エンジン回転に比例する量となる。

ステップＳ４１およびＳ４２における制御により、ウォータージャケットＷＪ側に供給される冷却水量は、第１および第２供給ポンプ１１，１２からの供給流量を合わせた量となる。これを図３に示しており、図４に示す供給冷却水量と図５に示す供給冷却水量とを合算したものとなる。

次に、第２実施形態に係るエンジン冷却装置２について図６を参照して説明する。なお、以下においては、上述した第１実施形態に係るエンジン冷却装置１とは異なる構成を中心に説明を行い、エンジン冷却装置１と同一部材については同一番号を付してその説明を省略する。

エンジン冷却装置２は、エンジン冷却装置１における第１流路切換バルブＶ１の代わりに、エンジンＥＧの回転駆動力を第１供給ポンプに伝達する駆動力伝達機構２００に、クラッチ機構２０１を設けて構成される。このクラッチ機構２０１は、エンジンＥＧの回転駆動力を第１供給ポンプ１１に伝達させる接続状態と、第１供給ポンプ１１への回転駆動力の伝達を切断する切断状態とに切換作動可能に構成される。なお、クラッチ機構２０１として、例えばフルードカップリング（流体クラッチ）や遠心クラッチ等を用いることができる。

クラッチ機構２０１が接続状態に切換えられると、エンジンＥＧの回転駆動力が駆動力伝達機構２００およびクラッチ機構２０１を介して第１供給ポンプ１１に伝達される。これにより、第１供給ポンプ１１がエンジンＥＧの回転速度に応じた速度で駆動され、エンジンＥＧの回転速度に応じた量の冷却水を吐出してウォータージャケットＷＪに供給する。一方、クラッチ機構２０１が切断状態に切換えられると、第１供給ポンプ１１への回転駆動力の伝達が遮断され、第１供給ポンプ１１は停止状態に維持される。これにより、第１供給ポンプ１１から冷却水は吐出されず、第１供給ポンプ１１からウォータージャケットＷＪへの冷却水の供給は行われない。

このクラッチ機構２０１の断接作動は、コントローラＣＮから出力される作動信号に基づいて制御される。具体的には、図２に示すステップＳ２１およびＳ３１においては切断状態とする制御が行われ、ステップＳ４１においては緩やかに断接する制御が行われ、ステップＳ４２においては接続状態とする制御が行われる。このように第１流路切換バルブＶ１に代えて、クラッチ機構２０１を用いた構成によれば、第１供給ポンプ１１からウォータージャケットＷＪに冷却水を供給させないときに第１供給ポンプ１１が回転駆動されないので、無駄なエネルギー消費を一層抑えることができる。

上述の実施形態において、第１および第２供給ポンプ１１，１２として非容積型ポンプ（遠心ポンプ）を用いた例について説明したが、これに代えて容積型ポンプ（例えば、ギヤポンプ）を用いることも可能である。

上述の実施形態においては、エンジンＥＧが駆動しているときの冷却制御について説明したが、この冷却制御に加えて、エンジンＥＧを停止させた後においても電動モータＭを駆動させる制御を行って、エンジンＥＧを冷却させることも可能である。

上述の実施形態では、本発明を自動車用のエンジンＥＧに設けられるエンジン冷却装置１に適用した例について説明したが、これ以外に、冷却流体を強制循環させて動力モータや駆動機構を冷却する流体供給装置にも本発明を適用することが可能である。また、上述の実施形態においては、冷媒としての冷却水を強制循環させる構成を例示して説明したが、冷却水に代えて例えば冷却油や冷却空気を用いる構成も可能である。

上述の実施形態においては、戻り流路Ｌ４に第２流路切換バルブＶ４を設けた構成を例示して説明したが、例えばステップＳ２１による制御によって効率良く暖機運転を行うことができる場合には、第２流路切換バルブＶ４およびバイパス流路Ｌ５を省略したエンジン冷却装置を構成することも可能である。

１，２エンジン冷却装置（流体供給装置）
１１第１供給ポンプ１２第２供給ポンプ
ＥＧエンジンＲＤラジエータ
ＣＮコントローラＷＪウォータージャケット

Claims

回転駆動する駆動源に冷却流体を供給して前記駆動源を冷却する流体供給装置であって、
前記駆動源により駆動されて前記駆動源に冷却流体を供給する第１の供給ポンプと、
電動モータにより駆動されて前記駆動源に冷却流体を供給する第２の供給ポンプと、
前記第１の供給ポンプにより前記駆動源へ冷却流体を供給させる供給状態と前記第１の供給ポンプによる前記駆動源への冷却流体の供給を規制する規制状態との切換を行う供給切換手段と、
前記駆動源の温度を検出する温度検出手段と、
前記駆動源の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記温度検出手段および前記回転速度検出手段により検出される検出結果に基づいて、前記電動モータおよび前記供給切換手段の作動を制御する作動制御手段とを備え、
前記作動制御手段は、
前記温度検出手段により検出される前記駆動源の温度が第１の所定温度未満の場合には、前記供給切換手段を前記規制状態に切り換えて前記第１の供給ポンプから前記駆動源への冷却流体の供給を規制するとともに、前記電動モータを駆動させる制御を行って前記第２の供給ポンプから前記駆動源へ冷却流体の供給を行わせる制御を行うことを特徴とする流体供給装置。
前記作動制御手段は、
前記温度検出手段により検出される前記駆動源の温度が第１の所定温度以上の場合においては、
前記回転速度検出手段により検出される前記駆動源の回転速度が第１の所定回転速度未満のときに、前記供給切換手段を前記規制状態に切り換えて前記第１の供給ポンプから前記駆動源への冷却流体の供給を規制するとともに、前記電動モータを駆動させる制御を行って前記第２の供給ポンプから前記駆動源へ冷却流体の供給を行わせ、
前記回転速度検出手段により検出される前記駆動源の回転速度が前記第１の所定回転速度以上で第２の所定回転速度未満のときに、前記駆動源の回転速度が前記第１の所定回転速度から前記第２の所定回転速度まで増加するのに応じて前記供給切換手段を前記規制状態から前記供給状態に緩やかに切り換える制御を行い、前記第１の供給ポンプから前記駆動源への冷却流体の供給を緩やかに増加させる制御を行い、
前記回転速度検出手段により検出される前記駆動源の回転速度が前記第２の所定回転速度以上のときに、前記供給切換手段を前記供給状態に切り換えて前記第１の供給ポンプから前記駆動源へ冷却流体の供給を行わせるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の流体供給装置。
前記回転速度検出手段により検出される前記駆動源の回転速度が、前記第１の所定回転速度以上で第２の所定回転速度未満のときおよび前記第２の所定回転速度以上のときに、前記電動モータを駆動させる制御も併用して行って前記第２の供給ポンプから前記駆動源へ冷却流体の供給も行わせることを特徴とする請求項２に記載の流体供給装置。
前記作動制御手段は、前記電動モータを駆動させるときに、前記回転速度検出手段により検出される回転速度および前記温度検出手段により検出される温度の少なくともいずれかに応じて前記電動モータの回転速度を制御するように構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の流体供給装置。
前記供給切換手段が、前記第１の供給ポンプから吐出された冷却流体を前記駆動源に供給する流路内に設けられた切換バルブから構成され、
前記切換バルブの切換作動により、前記第１の供給ポンプから前記駆動源への冷却流体の供給を行わせる供給状態と前記第１の供給ポンプから前記駆動源への冷却流体の供給を規制する規制状態との切換を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の流体供給装置。
前記供給切換手段が、前記駆動源から前記第１の供給ポンプに回転駆動力を伝達する動力伝達系に設けられた動力伝達制御装置から構成され、
前記動力伝達制御装置の作動制御により、前記駆動源により前記第１の供給ポンプを駆動させて前記第１の供給ポンプから前記駆動源への冷却流体の供給を行わせる供給状態と、前記駆動源による前記第１の供給ポンプの駆動を遮断して前記第１の供給ポンプから前記駆動源への冷却流体の供給を規制する規制状態との切換を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の流体供給装置。