JP6399395B2

JP6399395B2 - エンジン冷却装置

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Publication number: JP6399395B2
Application number: JP2014218353A
Authority: JP
Inventors: 浅野　雅樹; 雅樹浅野
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2014-10-27
Filing date: 2014-10-27
Publication date: 2018-10-03
Anticipated expiration: 2034-10-27
Also published as: JP2016084756A

Description

本発明は、車両に搭載されるエンジン冷却装置に関する。

特許文献１には、エンジンの冷却水の循環流路内に、電力によって駆動される電動ポンプとカムシャフトの回転に同期して駆動される動力ポンプとを直列に配置し、動力ポンプによる冷却不足を電動ポンプによって補うエンジン冷却装置が記載されている。

特開平１１−３０３６３５号公報

電動ポンプと動力ポンプとを併用するエンジン冷却装置において、電動ポンプを使用頻度が高い主ポンプとして機能させ、動力ポンプを電動ポンプの能力不足を補完する補助ポンプとして機能させたい場合がある。

しかし、特許文献１の装置では、動力ポンプが常時駆動するので、動力ポンプを補助ポンプとして機能させることができない。

そこで、本発明は、電動ポンプを使用頻度が高い主ポンプとして機能させ、動力ポンプを電動ポンプの能力不足を補完する補助ポンプとして機能させることが可能なエンジン冷却装置の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明のエンジン冷却装置は、メイン流路と第１ポンプと第２ポンプと断接手段と第１バイパス流路と第１流量制御手段と第２バイパス流路と第２流量制御手段と状態検出手段と冷却制御手段とを備える。

メイン流路は、エンジンを冷却するための冷却水が流通する。第１ポンプは、メイン流路に配置され、エンジンの動力によって駆動される動力ポンプである。第２ポンプは、第１ポンプと直列にメイン流路に配置され、電力によって駆動される電動ポンプである。断接手段は、エンジンから第１ポンプに入力される動力を断接可能なものである。

第１バイパス流路は、第１ポンプの上流側のメイン流路から分岐して第１ポンプの下流側のメイン流路に合流する。第１流量制御手段は、メイン流路から第１バイパス流路へ流入する冷却水の流量を増減可能なものである。第２バイパス流路は、第２ポンプの上流側のメイン流路から分岐して第２ポンプの下流側のメイン流路に合流する。第２流量制御手段は、メイン流路から第２バイパス流路へ流入する冷却水の流量を増減可能なものである。

状態検出手段は、エンジンの運転状態を検出する。冷却制御手段は、状態検出手段が検出するエンジンの運転状態に基づいて、第２ポンプと断接手段と第１流量制御手段と第２流量制御手段とを制御する。状態検出手段が検出する運転状態は、エンジン回転数とエンジントルクとを含む。
冷却制御手段は、検出されたエンジン回転数が第１の回転数閾値以下である、又は検出されたエンジントルクが第１のトルク閾値以下である場合、断接手段を切断して第１ポンプを停止し、冷却水が第１ポンプを迂回して第１バイパス流路を流通するように第１流量制御手段を制御し、第２ポンプを駆動し、且つ冷却水が第２ポンプを迂回しないように第２流量制御手段を制御し、検出されたエンジン回転数が第１の回転数閾値を超えるとともに検出されたエンジントルクが第１のトルク閾値を超え、且つ検出されたエンジン回転数が第２の回転数閾値以下又は検出されたエンジントルクが第２のトルク閾値以下である場合、断接手段を接続して第１ポンプを駆動し、冷却水が第１ポンプを迂回しないように第１流量制御手段を制御し、第２ポンプを停止し、且つ冷却水が第２ポンプを迂回して第２バイパス流路を流通するように第２流量制御手段を制御し、検出されたエンジン回転数が第２の回転数閾値を超え、且つ検出されたエンジントルクが第２のトルク閾値を超えている場合、断接手段を接続して第１ポンプを駆動し、冷却水が第１ポンプを迂回しないように第１流量制御手段を制御し、第２ポンプを駆動し、且つ冷却水が第２ポンプを迂回しないように第２流量制御手段を制御する。

上記構成では、断接手段の断接と第１流量制御手段の流量制御とによって、電動ポンプのみを使用する動力ポンプの停止状態と、電動ポンプと動力ポンプとを併用する併用状態との切り替えが可能となり、電動ポンプを使用頻度が高い主ポンプとして機能させ、動力ポンプを電動ポンプの能力不足を補完する補助ポンプとして機能させることができる。

電動ポンプを主ポンプとして機能させることで、動力ポンプの使用頻度が低下する。これにより、エンジンの負荷が減り、燃費性能が向上する。

そして、動力ポンプのみでは十分に冷却できない可能性があるエンジンの低回転高負荷運転時において、電動ポンプと動力ポンプとを併用することによって、十分な冷却が可能となる。また、動力ポンプのみでは冷却できない車両停止時でも冷却できるので、冷却に対する要求が高い登坂終了後の停止時等においても冷却が可能となる。これにより、冷却性能が向上する。

さらに、電動ポンプを主ポンプとして機能させることで、降坂時に消費電力が増大し、エンジンブレーキの力が増大するので、安全性能が向上し、ブレーキメンテナンスのインターバルが拡大する。

そして、電動ポンプと動力ポンプの併用時には冷却水量が増大するので、冷却性能を維持したままラジエータを小型化できる。

また、電動ポンプの能力不足を動力ポンプによって補完するので、乗用車よりも高い冷却能力が要求される大型車両であっても、電動ポンプやバッテリを大型化することなく、乗用車と同程度の能力の電動ポンプによってエンジンの冷却が可能となる。

本発明のエンジン冷却装置によれば、電動ポンプを使用頻度が高い主ポンプとして機能させ、動力ポンプを電動ポンプの能力不足を補完する補助ポンプとして機能させることが可能となる。

本発明の実施形態に係るエンジン冷却装置の模式図である。図１に示す電磁クラッチの構造を示す断面図であり、（ａ）は切り離した状態を、（ｂ）は接続した状態をそれぞれ示す。各ウォータポンプの配線図である。ウォータポンプＥＣＵによる処理の流れを示すフローチャートである。エンジン回転数とトルク特性との関係を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１に示すエンジン冷却装置１は、車両に搭載されるエンジン２を冷却する装置であり、ラジエータ４で冷却された冷却水をエンジン２のウォータジャケット２ａに循環させる。エンジン冷却装置１は、ウォータポンプＥＣＵ３２（図３参照）によって動作が制御されるものであり、メイン流路３と、ラジエータ４と、動力ポンプ５と、電磁クラッチ６と、電動ポンプ７と、ラジエータバイパス流路８と、感温弁９と、動力ポンプバイパス流路１０と、第１電子制御サーモスタット１１と、電動ポンプバイパス流路１２と、第２電子制御サーモスタット１３とを備える。

メイン流路３は、ウォータジャケット２ａから引き出され、ラジエータ４、電動ポンプ７、動力ポンプ５を経由してから再びウォータジャケット２ａに引き込まれる流路であり、エンジン２を冷却するための冷却水が循環して流通する。

ラジエータ４は、メイン流路３に配置され、エンジン２を冷却したことで加熱された冷却水を冷却する。

動力ポンプ５は、ラジエータ４の下流側で、ラジエータ４と直列にメイン流路３に配置される。この動力ポンプ５は、エンジン２の動力によって駆動される第１ポンプであり、メイン流路３内の冷却水を循環させる。

電磁クラッチ６は、エンジン２から動力ポンプ５に入力される動力を断接可能な断接手段である。電磁クラッチ６が、エンジン２から動力ポンプ５に入力される動力を切り離した場合、動力ポンプ５は停止する。一方、電磁クラッチ６が、エンジン２から動力ポンプ５に入力される動力を接続した場合、動力ポンプ５は入力された動力によって駆動される。なお、電磁クラッチ６の具体的な構成は、後述する。

電動ポンプ７は、ラジエータ４の下流側であって動力ポンプ５の上流側で、ラジエータ４及び動力ポンプ５と直列にメイン流路３に配置される。この電動ポンプ７は、モータ７ａを備えることで電力によって駆動される第２ポンプであり、メイン流路３内の冷却水を循環させる。

ラジエータバイパス流路８は、ラジエータ４の上流側のメイン流路３から分岐してラジエータ４の下流側のメイン流路３に合流する。このラジエータバイパス流路８は、メイン流路３を流通する冷却水を、ラジエータ４から迂回させるための流路である。

感温弁９は、ラジエータ４の上流側のメイン流路３からラジエータバイパス流路８が分岐する地点に配置される。この感温弁９は、冷却水の温度が所定の設定温度未満ではラジエータ４側のメイン流路３を遮断してラジエータバイパス流路８を開放し、冷却水の温度が所定の設定温度以上ではラジエータ４側のメイン流路３を開放してラジエータバイパス流路８を遮断する。これにより、冷却水は、暖機運転時にはラジエータ４を迂回してラジエータバイパス流路８を流通し、通常運転時にはラジエータ４を流通して冷却される。

動力ポンプバイパス流路１０は、動力ポンプ５の上流側のメイン流路３から分岐して動力ポンプ５の下流側のメイン流路３に合流する第１バイパス流路である。この動力ポンプバイパス流路１０は、メイン流路３を流通する冷却水を、動力ポンプ５から迂回させるための流路である。

第１電子制御サーモスタット１１は、動力ポンプバイパス流路１０に配置されており、開閉することで、メイン流路３から動力ポンプバイパス流路１０へ流入する冷却水の流量を増減可能な第１流量制御手段である。

電動ポンプバイパス流路１２は、電動ポンプ７の上流側のメイン流路３から分岐して電動ポンプ７の下流側のメイン流路３に合流する第２バイパス流路である。この電動ポンプバイパス流路１２は、メイン流路３を流通する冷却水を、電動ポンプ７から迂回させるための流路である。

第２電子制御サーモスタット１３は、電動ポンプバイパス流路１２に配置されており、開閉することで、メイン流路３から電動ポンプバイパス流路１２へ流入する冷却水の流量を増減可能な第２流量制御手段である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、電磁クラッチ６は、冷却ファン（図示省略）の駆動機構２０とともに、動力ポンプ５のウォータポンプハウジング５ａに設けられている。

駆動機構２０は、ベアリング２１と、ウォータポンププーリ２２と、冷却ファンアダプタ２３と、冷却ファンフランジ２４とを備える。

ベアリング２１は、静止系であるウォータポンプハウジング５ａに嵌め込まれ、ウォータポンププーリ２２の回転中心となる。ウォータポンププーリ２２は、ベアリング２１を介してウォータポンプハウジング５ａに回転可能に取り付けられる。このウォータポンププーリ２２には、エンジン２（図１参照）のクランクシャフト（図示省略）と同期して走行する駆動ベルトが巻き掛けられる。これにより、ウォータポンププーリ２２は、エンジン２のクランクシャフトと同期して回転する。

冷却ファンアダプタ２３は、ウォータポンププーリ２２に固定され、ウォータポンププーリ２２と一体となって回転する。冷却ファンフランジ２４は、冷却ファン（図示省略）を冷却ファンアダプタ２３に固定する。この冷却ファンフランジ２４は、冷却ファンアダプタ２３とともに、ウォータポンププーリ２２と一体となって回転する。

電磁クラッチ６は、電磁クラッチステータ６ａと電磁クラッチロータ６ｂとを備える。電磁クラッチステータ６ａは、ウォータポンププーリ２２に形成された環状の空間に収容されるように、静止系であるウォータポンプハウジング５ａに固定されている。この電磁クラッチステータ６ａは、通電することで磁力を発生させ、電磁クラッチロータ６ｂをウォータポンププーリ２２に引き付ける。

電磁クラッチロータ６ｂは、鉄などの磁性体からなる回転体である。この電磁クラッチロータ６ｂは、動力ポンプ５のウォータポンプシャフト５ｂの一端に固定され、ウォータポンプシャフト５ｂと一体となって回転する。また、電磁クラッチロータ６ｂは、図示を省略するバネによって、ウォータポンププーリ２２から離れる方向に常時付勢されており（図２（ａ）参照）、電磁クラッチステータ６ａが磁力を発生させた場合に、ウォータポンププーリ２２に引き付けられる（図２（ｂ）参照）。ウォータポンププーリ２２に引き付けられた電磁クラッチロータ６ｂは、ウォータポンププーリ２２の回転によって、ウォータポンププーリ２２と一体となって回転し、ウォータポンプシャフト５ｂを回転させる。これにより、動力ポンプ５が駆動する。

図３に示すように、エンジン冷却装置１は、エンジン回転数センサ３０と、トルクセンサ３１と、ウォータポンプＥＣＵ（ウォータポンプElectric Control Unit）３２とを備える。

エンジン回転数センサ３０は、エンジン２の運転状態を検出する状態検出手段の一つである。このエンジン回転数センサ３０は、エンジン２のクランクシャフト（図示省略）の回転数eng_spdを検出し、その検出信号をＡ／Ｄ変換してから演算ＥＣＵ（演算Electric Control Unit）３３に送信する。なお、回転数eng_spdの検出信号は、エンジン２の運転状態を表した信号の一つと言える。

トルクセンサ３１は、エンジン２の運転状態を検出する状態検出手段の一つである。このトルクセンサ３１は、エンジン２のトルクの値trq_actを検出し、その検出信号をＡ／Ｄ変換してから演算ＥＣＵ３３に送信する。なお、トルクの値trq_actの検出信号は、エンジン２の運転状態を表した信号の一つと言える。

演算ＥＣＵ３３は、エンジン２の指示噴射量Qst_trgを演算する手段であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と記憶部とを備えている。記憶部は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む。ＣＰＵは、記憶部に格納されたプログラムを読み出して各処理を実行する。このような演算ＥＣＵ３３は、エンジン回転数センサ３０による回転数eng_spdの検出信号やトルクセンサ３１によるトルクの値trq_actの検出信号等の各種信号に基づいて、エンジン２の指示噴射量Qst_trgを演算する。そして、演算ＥＣＵ３３は、各種信号を、ＣＡＮ（Controller Area Network：車載ネットワーク）の伝送路を介してエンジンＥＣＵ（エンジンElectric Control Unit）３４に送信する。

エンジンＥＣＵ３４は、エンジン２を制御する手段であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と記憶部とを備えている。記憶部は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む。ＣＰＵは、記憶部に格納されたプログラムを読み出して各処理を実行する。このようなエンジンＥＣＵ３４は、演算ＥＣＵ３３から送信された各種信号を、ＣＡＮの伝送路を介してウォータポンプＥＣＵ３２に送信する。

ウォータポンプＥＣＵ３２は、エンジン２を冷却するために、電磁クラッチ６と、電動ポンプ７と、第１電子制御サーモスタット１１と、第２電子制御サーモスタット１３とを制御する冷却制御手段であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と記憶部とを備えている。記憶部は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む。ＣＰＵは、記憶部に格納されたプログラムを読み出して各処理を実行する。具体的に、ＣＰＵは、判定部３２ａとして機能して各種信号の判定を行う。また、ＣＰＵは、制御部３２ａとして機能して、電磁クラッチ６と、電動ポンプ７と、第１電子制御サーモスタット１１と、第２電子制御サーモスタット１３とを制御する。

判定部３２ａは、車両のイグニッションキーがＯＮ状態のとき、指示噴射量Qst_trgがゼロを超える（Qst_trg＞０）か否かを判定するエンジン始動判定を行う。そして、判定部３２ａは、指示噴射量Qst_trgがゼロを超える場合、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdがゼロを超える（eng_spd＞０）か否かを判定する。また、判定部３２ａは、回転数eng_spdがゼロを超える場合、エンジン２のトルクの値trq_actがゼロを超える（trq_act＞０）か否かを判定する。さらに、判定部３２ａは、エンジン２のトルクの値trq_actがゼロを超える場合、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係を判定する。

そして、判定部３２ａは、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係を判定した場合、当該関係が第１の条件Ｃ１（図５参照）を満たすか否かを判定する。また、判定部３２ａは、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係が第１の条件Ｃ１を満たしていない場合、当該関係が第２の条件Ｃ２（図５参照）を満たすか否かを判定する。なお、判定部３２ａは、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係が第２の条件Ｃ２を満たしていない場合、当該関係が第３の条件Ｃ３（図５参照）を満たすと判定する。

制御部３２ｂは、指示噴射量Qst_trgがゼロを超えないと判定部３２ａが判定した場合には、電磁クラッチ６のリレー３６に対し、ＯＦＦを指示する信号を送信するとともに、電動ポンプ７に対し、バッテリ３５からの電力のデューティを最小と指示する信号を送信する。そして、制御部３２ｂは、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdがゼロを超えないと判定部３２ａが判定した場合、あるいはエンジン２のトルクの値trq_actがゼロを超えないと判定部３２ａが判定した場合には、指示噴射量Qst_trgがゼロを超えないと判定部３２ａが判定した場合と同様の信号を送信する。

一方、制御部３２ｂは、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係について、第１の条件Ｃ１（図５参照）を満たすと判定部３２ａが判定した場合には、電磁クラッチ６のリレー３６に対し、ＯＦＦを指示する信号を送信するとともに、電動ポンプ７に対し、バッテリ３５からの電力のデューティを、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdとエンジン２のトルクの値trq_actとを乗じた値（eng_spd×trq_act）に比例したものと指示する信号を送信する。さらにこの場合、制御部３２ｂは、第１電子制御サーモスタット１１のリレー３７に対し、ＯＮを指示する信号を送信するとともに、第２電子制御サーモスタット１３のリレー３８に対し、ＯＦＦを指示する信号を送信する。

そして、制御部３２ｂは、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係について、第２の条件Ｃ２（図５参照）を満たすと判定部３２ａが判定した場合には、電磁クラッチ６のリレー３６に対し、ＯＮを指示する信号を送信するとともに、電動ポンプ７に対し、バッテリ３５からの電力のデューティをゼロと指示する信号を送信する。さらにこの場合、制御部３２ｂは、第１電子制御サーモスタット１１のリレー３７に対し、ＯＦＦを指示する信号を送信するとともに、第２電子制御サーモスタット１３のリレー３８に対し、ＯＮを指示する信号を送信する。

また、制御部３２ｂは、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係について、第３の条件Ｃ３（図５参照）を満たすと判定部３２ａが判定した場合には、電磁クラッチ６のリレー３６に対し、ＯＮを指示する信号を送信するとともに、電動ポンプ７に対し、バッテリ３５からの電力のデューティを最大と指示する信号を送信する。さらにこの場合、制御部３２ｂは、第１電子制御サーモスタット１１のリレー３７に対し、ＯＦＦを指示する信号を送信するとともに、第２電子制御サーモスタット１３のリレー３８に対し、ＯＦＦを指示する信号を送信する。

すなわち、ウォータポンプＥＣＵ３２は、エンジン回転数センサ３０が検出するエンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、トルクセンサ３１が検出するエンジン２のトルクの値trq_actと、演算ＥＣＵ３３が演算した指示噴射量Qst_trgとに基づいて、電動ポンプ７と、電磁クラッチ６と、第１電子制御サーモスタット１１と、第２電子制御サーモスタット１３とを制御する。

具体的に、ウォータポンプＥＣＵ３２は、電動ポンプ７に対し、バッテリ３５からの電力のデューティを指示する信号を送信する。また、ウォータポンプＥＣＵ３２は、バッテリ３５からの電力のスイッチとなるリレー３６，３７，３８に対し、ＯＮ−ＯＦＦを指示する信号を送信する。

電動ポンプ７は、ウォータポンプＥＣＵ３２からの信号に基づいて、バッテリ３５からの電力で駆動する。

電磁クラッチ６は、ウォータポンプＥＣＵ３２からのＯＮの信号に基づいてリレー３６が繋がれることで、バッテリ３５からの電力が供給される。電磁クラッチ６は、バッテリ３５からの電力が供給されることで、エンジン２から動力ポンプ５に入力される動力を接続する（図１及び図２（ｂ）参照）。一方、電磁クラッチ６は、ウォータポンプＥＣＵ３２からのＯＦＦの信号に基づいてリレー３６が切り離されることで、バッテリ３５からの電力が遮断される。電磁クラッチ６は、バッテリ３５からの電力が遮断されることで、エンジン２から動力ポンプ５に入力される動力を切り離す（図１及び図２（ａ）参照）。

第１電子制御サーモスタット１１は、ウォータポンプＥＣＵ３２からのＯＮの信号に基づいてリレー３７が繋がれることで、バッテリ３５からの電力が供給される。第１電子サーモスタット１１は、バッテリ３５からの電力が供給されることで駆動して、動力ポンプバイパス流路１０（図１参照）へ冷却水が流入することを許容する。一方、第１電子制御サーモスタット１１は、ウォータポンプＥＣＵ３２からのＯＦＦの信号に基づいてリレー３７が切り離されることで、バッテリ３５からの電力が遮断される。第１電子制御サーモスタット１１は、バッテリ３５からの電力が遮断されることで停止して、動力ポンプバイパス流路１０へ冷却水が流入することを遮断する。

第２電子制御サーモスタット１３は、ウォータポンプＥＣＵ３２からのＯＮの信号に基づいてリレー３８が繋がれることで、バッテリ３５からの電力が供給される。第２電子サーモスタット１３は、バッテリ３５からの電力が供給されることで駆動して、電動ポンプバイパス流路１２（図１参照）へ冷却水が流入することを許容する。一方、第２電子制御サーモスタット１３は、ウォータポンプＥＣＵ３２からのＯＦＦの信号に基づいてリレー３８が切り離されることで、バッテリ３５からの電力が遮断される。第２電子制御サーモスタット１３は、バッテリ３５からの電力が遮断されることで停止して、電動ポンプバイパス流路１２へ冷却水が流入することを遮断する。

次に、ウォータポンプＥＣＵ３２による処理の流れを、図４及び図５を参照して説明する。本処理は、車両のイグニッションキーがＯＮ状態のとき、所定時間毎に繰り返して実行される（ステップＳ１）。

本処理が開始されると、判定部３２ａは、指示噴射量Qst_trgがゼロを超える（Qst_trg＞０）か否かを判定するエンジン始動判定を行う（ステップＳ２）。

指示噴射量Qst_trgがゼロを超える場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）には、判定部３２ａは、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdがゼロを超える（eng_spd＞０）か否かを判定する（ステップＳ３）。

回転数eng_spdがゼロを超える場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、判定部３２ａは、エンジン２のトルクの値trq_actがゼロを超える（trq_act＞０）か否かを判定する（ステップＳ４）。

エンジン２のトルクの値trq_actがゼロを超える場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）には、判定部３２ａは、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係を判定する（ステップＳ５）。

そして、判定部３２ａは、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係が第１の条件Ｃ１を満たすか否かを判定する（ステップＳ６）。

エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係が第１の条件Ｃ１を満たさない場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、判定部３２ａは、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係が第２の条件Ｃ２を満たすか否かを判定する（ステップＳ７）。

指示噴射量Qst_trgがゼロを超えない場合（ステップＳ２：ＮＯ）には、制御部３２ｂは、電磁クラッチ６のリレー３６に対し、ＯＦＦを指示する信号を送信するとともに、電動ポンプ７に対し、バッテリ３５からの電力のデューティを最小と指示する信号を送信する（ステップＳ８）。これにより、エンジン冷却装置１は、動力ポンプ５が停止し、電動ポンプ７が最小の力を発生させるように駆動するフェールセーフモードで動作する。

回転数eng_spdがゼロを超えない場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、制御部３２ｂは、電磁クラッチ６のリレー３６に対し、ＯＦＦを指示する信号を送信するとともに、電動ポンプ７に対し、バッテリ３５からの電力のデューティを最小と指示する信号を送信する（ステップＳ８）。これにより、エンジン冷却装置１は、上記と同様のフェールセーフモードで動作する。

エンジン２のトルクの値trq_actがゼロを超えない場合（ステップＳ４：ＮＯ）には、制御部３２ｂは、電磁クラッチ６のリレー３６に対し、ＯＦＦを指示する信号を送信するとともに、電動ポンプ７に対し、バッテリ３５からの電力のデューティを最小と指示する信号を送信する（ステップＳ８）。これにより、エンジン冷却装置１は、上記と同様のフェールセーフモードで動作する。

エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係が第１の条件Ｃ１を満たす場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）には、制御部３２ｂは、電磁クラッチ６のリレー３６に対し、ＯＦＦを指示する信号を送信するとともに、電動ポンプ７に対し、バッテリ３５からの電力のデューティを、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdとエンジン２のトルクの値trq_actとを乗じた値（eng_spd×trq_act）に比例したものと指示する信号を送信する。さらにこの場合、制御部３２ｂは、第１電子制御サーモスタット１１のリレー３７に対し、ＯＮを指示する信号を送信するとともに、第２電子制御サーモスタット１３のリレー３８に対し、ＯＦＦを指示する信号を送信する（ステップＳ９）。これにより、エンジン冷却装置１は、動力ポンプ５が停止し、第１電子制御サーモスタット１１が開き、電動ポンプ７がエンジン２の運転状態に応じて駆動し、第２電子制御サーモスタット１３が閉じる。

エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係が第２の条件Ｃ２を満たす場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）には、制御部３２ｂは、電磁クラッチ６のリレー３６に対し、ＯＮを指示する信号を送信するとともに、電動ポンプ７に対し、バッテリ３５からの電力のデューティをゼロと指示する信号を送信する。さらにこの場合、制御部３２ｂは、第１電子制御サーモスタット１１のリレー３７に対し、ＯＦＦを指示する信号を送信するとともに、第２電子制御サーモスタット１３のリレー３８に対し、ＯＮを指示する信号を送信する（ステップＳ１０）。これにより、エンジン冷却装置１は、動力ポンプ５が駆動し、第１電子制御サーモスタット１１が閉じ、電動ポンプ７が停止し、第２電子制御サーモスタット１３が開く。

エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係が第２の条件Ｃ２を満たさない場合（ステップＳ７：ＮＯ）、すなわち、当該関係が第３の条件Ｃ３を満たす場合には、制御部３２ｂは、電磁クラッチ６のリレー３６に対し、ＯＮを指示する信号を送信するとともに、電動ポンプ７に対し、バッテリ３５からの電力のデューティを最大と指示する信号を送信する。さらにこの場合、制御部３２ｂは、第１電子制御サーモスタット１１のリレー３７に対し、ＯＦＦを指示する信号を送信するとともに、第２電子制御サーモスタット１３のリレー３８に対し、ＯＦＦを指示する信号を送信する（ステップＳ１１）。これにより、エンジン冷却装置１は、動力ポンプ５が駆動し、第１電子制御サーモスタット１１が閉じ、電動ポンプ７が最大の力を発生させるように駆動し、第２電子制御サーモスタット１３が閉じる。

次に、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係を、図５を参照して説明する。

エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係が第１の条件Ｃ１を満たす場合として、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdが第１の閾値Ｎ１以下、又はエンジン２のトルクの値trq_actが第１の閾値Ｔ１以下の場合が設定されている。この第１の条件Ｃ１は、電動ポンプ７のみでエンジン２を十分に冷却可能であり、電動ポンプ７のみを駆動するための条件である。

エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係が第２の条件Ｃ２を満たす場合として、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdが第１の閾値Ｎ１を超えるとともに、エンジン２のトルクの値trq_actが第１の閾値Ｔ１を超える場合であって、更に、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdが第２の閾値Ｎ２以下、又はエンジン２のトルクの値trq_actが第２の閾値Ｔ２以下のときが設定されている。この第２の条件Ｃ２は、電動ポンプ７のみでもエンジン２を冷却可能であるが、燃費を考慮して、電動ポンプ７を停止して動力ポンプ５のみを駆動するための条件である。

エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係が第３の条件Ｃ３を満たす場合として、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdが第２の閾値Ｎ２を超えるとともに、エンジン２のトルクの値trq_actが第２の閾値Ｔ２を超える場合が設定されている。この第３の条件Ｃ３は、電動ポンプ７のみではエンジン２の冷却能力が不足するために、電動ポンプ７を動力ポンプ５で補完するための条件である。

本実施形態によれば、電磁クラッチ６の断接と第１電子制御サーモスタット１１の流量制御とによって、電動ポンプ７のみを使用する動力ポンプ５の停止状態と、電動ポンプ７と動力ポンプ５とを併用する併用状態との切り替えが可能となり、電動ポンプ７を使用頻度が高い主ポンプとして機能させ、動力ポンプ５を電動ポンプ７の能力不足を補完する補助ポンプとして機能させることができる。

電動ポンプ７を主ポンプとして機能させることで、動力ポンプ５の使用頻度が低下する。これにより、エンジン２の負荷が減り、燃費性能が向上する。

そして、動力ポンプ５のみでは十分に冷却できない可能性があるエンジン２の低回転高負荷運転時において、電動ポンプ７と動力ポンプ５とを併用することによって、十分な冷却が可能となる。また、動力ポンプ５のみでは冷却できない車両停止時でも冷却できるので、冷却に対する要求が高い登坂終了後の停止時等においても冷却が可能となる。これにより、冷却性能が向上する。

さらに、電動ポンプ７を主ポンプとして機能させることで、降坂時に消費電力が増大し、エンジンブレーキの力が増大するので、安全性能が向上し、ブレーキメンテナンスのインターバルが拡大する。

そして、電動ポンプ７と動力ポンプ５の併用時には冷却水量が増大するので、冷却性能を維持したままラジエータ４を小型化できる。

また、電動ポンプ７の能力不足を動力ポンプ５によって補完するので、乗用車よりも高い冷却能力が要求される大型車両であっても、電動ポンプ７やバッテリ３５を大型化することなく、乗用車と同程度の能力の電動ポンプ７によってエンジン２の冷却が可能となる。

なお、本実施形態において、動力ポンプ５による電動ポンプ７の能力の補完と捉えた場合には、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdと、エンジン２のトルクの値trq_actとの関係が第２の条件Ｃ２を満たすときにおいても、第１の条件Ｃ１を満たすときと同様に、動力ポンプ５を停止して電動ポンプ７のみを駆動させるようにしてもよい。すなわち、エンジン２のクランクシャフトの回転数eng_spdが第２の閾値Ｎ２以下、又はエンジン２のトルクの値trq_actが第２の閾値Ｔ２以下の場合を、第１の条件Ｃ１と設定するようにしてもよい。

また、本実施形態において、メイン流路３に配置される動力ポンプ５と電動ポンプ７との順番は、車両に搭載するスペースの都合で決定したにすぎない。よって、本実施形態において、メイン流路３に配置される動力ポンプ５と電動ポンプ７との順番を入れ替えるようにしてよい。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明のエンジン冷却装置は、エンジンを備える様々な車両に適用することができる。

１エンジン冷却装置
２エンジン
３メイン流路
５動力ポンプ（第１ポンプ）
６電磁クラッチ（断接手段）
７電動ポンプ（第２ポンプ）
１０動力ポンプバイパス流路（第１バイパス流路）
１１第１電子制御サーモスタット（第１流量制御手段）
１２電動ポンプバイパス流路（第２バイパス流路）
１３第２電子制御サーモスタット（第２流量制御手段）
３０エンジン回転数センサ（状態検出手段）
３１トルクセンサ（状態検出手段）
３２ウォータポンプＥＣＵ（冷却制御手段）

Claims

エンジンを冷却するための冷却水が流通するメイン流路と、
前記メイン流路に配置され、前記エンジンの動力によって駆動される第１ポンプと、
前記第１ポンプと直列に前記メイン流路に配置され、電力によって駆動される第２ポンプと、
前記エンジンから前記第１ポンプに入力される動力を断接可能な断接手段と、
前記第１ポンプの上流側の前記メイン流路から分岐して前記第１ポンプの下流側の前記メイン流路に合流する第１バイパス流路と、
前記メイン流路から前記第１バイパス流路へ流入する前記冷却水の流量を増減可能な第１流量制御手段と、
前記第２ポンプの上流側の前記メイン流路から分岐して前記第２ポンプの下流側の前記メイン流路に合流する第２バイパス流路と、
前記メイン流路から前記第２バイパス流路へ流入する前記冷却水の流量を増減可能な第２流量制御手段と、
前記エンジンの運転状態を検出する状態検出手段と、
前記状態検出手段が検出する前記エンジンの運転状態に基づいて、前記第２ポンプと前記断接手段と前記第１流量制御手段と前記第２流量制御手段とを制御する冷却制御手段とを備え、
前記状態検出手段が検出する前記運転状態は、エンジン回転数とエンジントルクとを含み、
前記冷却制御手段は、
前記検出されたエンジン回転数が第１の回転数閾値以下である、又は前記検出されたエンジントルクが第１のトルク閾値以下である場合、前記断接手段を切断して前記第１ポンプを停止し、冷却水が前記第１ポンプを迂回して前記第１バイパス流路を流通するように前記第１流量制御手段を制御し、前記第２ポンプを駆動し、且つ冷却水が前記第２ポンプを迂回しないように前記第２流量制御手段を制御し、
前記検出されたエンジン回転数が前記第１の回転数閾値を超えるとともに前記検出されたエンジントルクが前記第１のトルク閾値を超え、且つ前記検出されたエンジン回転数が第２の回転数閾値以下又は前記検出されたエンジントルクが第２のトルク閾値以下である場合、前記断接手段を接続して前記第１ポンプを駆動し、冷却水が前記第１ポンプを迂回しないように前記第１流量制御手段を制御し、前記第２ポンプを停止し、且つ冷却水が前記第２ポンプを迂回して前記第２バイパス流路を流通するように前記第２流量制御手段を制御し、
前記検出されたエンジン回転数が前記第２の回転数閾値を超え、且つ前記検出されたエンジントルクが前記第２のトルク閾値を超えている場合、前記断接手段を接続して前記第１ポンプを駆動し、冷却水が前記第１ポンプを迂回しないように前記第１流量制御手段を制御し、前記第２ポンプを駆動し、且つ冷却水が前記第２ポンプを迂回しないように前記第２流量制御手段を制御する
ことを特徴とするエンジン冷却装置。