JP6065785B2 - 冷却水温度制御システム - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの冷却水の温度を制御する冷却水温度制御システムに関する。

例えば、特許文献１には、エンジンの冷却水を利用して車室内の暖房を行うハイブリッド車用の暖房制御装置が開示されている。この暖房制御装置では、外気温度、室温、日射量などの環境条件から暖房に必要な冷却水の温度を設定する。そして、水温センサによって実際の冷却水の温度を検出し、検出した温度が、設定した温度を超えているか否か判定する。この際、検出した温度が、設定温度より低いと判定された場合、エンジンＥＣＵに対して、エンジンの動作ポイントを変更するように要求する。すると、エンジンＥＣＵは、出力パワーが同じとなり、かつ効率が低下するように、エンジンの動作ポイントを変更する。この結果、エンジンの廃熱量が多くなって、冷却水の温度が上昇する。

特開平１０−２０３１４５号公報

例えば、走行開始持においては、通常、エンジン及び冷却水の温度は、外気温程度まで低下した状態となっている。エンジン及び冷却水の温度が低い場合、暖房能力が不足するだけでなく、エンジンにおける燃焼によるエネルギーが、エンジンを加熱するために使われる比率が高くなるので、熱効率が悪くなり、燃費が悪化する。また、エンジンが十分に暖められていないと、混合気の気化が不十分になるため、エミッションの悪化も招きやすい。

上述した特許文献１の装置では、冷却水の検出温度が設定温度よりも低い場合、冷却水の温度が設定温度に達するまで、低効率の動作ポイントにてエンジンを動作させる。そのため、短時間の内に、エンジン及び冷却水の温度を適正な温度まで高めることができる。

ただし、例えば車両が高負荷にて走行するような場合、動作ポイントを変更せずとも、車両が走行するときのエンジンの発熱によって、エンジン及び冷却水の温度が十分に上昇することもありえる。この場合、特許文献１のように、エンジンの動作ポイントを変更してエンジンの廃熱量を大きくすると、無駄に燃料を消費してしまうことになる。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、燃料を無駄に消費することなく、エンジンの冷却水の温度を、適正な温度に上昇させることが可能な冷却水温度制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１発明による冷却水温度制御システムは、
エンジンの冷却水の温度を検出する温度検出手段（２２）と、
冷却水温度の目標値を設定する目標値設定手段（Ｓ１００）と、
温度検出手段によって検出された冷却水温度が、冷却水温度の目標値よりも低い場合に、単位時間当りの冷却水温度の目標上昇量を決定する目標上昇量決定手段（Ｓ１４０、Ｓ１５０）と、
温度検出手段によって検出された冷却水温度の単位時間当りの上昇量が、目標上昇量よりも小さい場合に、エンジンによる発熱量が増加するように、エンジンを制御する制御手段（Ｓ１６４、Ｓ１７２、Ｓ１９０）と、を備え、
制御手段は、目標上昇量が決定されてからの経過時間に基づき、当該目標上昇量に応じた目標温度を算出し、温度検出手段によって検出される冷却水温度が、目標温度に達していない場合に、冷却水温度の単位時間当りの上昇量が、目標上昇量よりも小さいと判断することを特徴とする。

このように、本発明では、単位時間当りの冷却水温度の目標上昇量を定め、冷却水温度の実際の上昇量が目標上昇量よりも小さいか否かにより、エンジンの発熱量を増加する制御が必要であるか否かを判定する。従って、本発明によれば、エンジンの冷却水の温度が目標値よりも低い場合であっても、実際の冷却水温度の上昇量が目標上昇量を上回るときには、エンジンの発熱量を増加する制御は実行されない。この場合、車両を走行させるためのエンジンの稼働により、必要な発熱量は得られるとみなせるためである。その結果、エンジンの冷却水を加熱するために、余分な燃料を消費してしまうことを抑制することができる。

さらに、上述した第１発明では、制御手段は、目標上昇量が決定されてからの経過時間に基づき、当該目標上昇量に応じた目標温度を算出する。これにより、制御手段においては、従来と同様に、温度検出手段によって検出される冷却水温度と、目標上昇量に応じた目標温度とを比較することで、冷却水温度の単位時間当りの上昇量が、目標上昇量よりも小さいか否かを判断することができる。従って、従来の制御ロジックの大半をそのまま使用することができるので、本発明の制御処理を行うためのソフトウエア及びハードウエアなどの実装を容易に行うことが可能となる。なお、制御手段が算出する、目標上昇量に応じた目標温度は、経過時間が長くなるほど、大きくなるものであることが好ましい。これにより、燃料を無駄に消費してしまうことを抑制しつつ、冷却水温度を、目標値まで上昇させることができる。

また、第２発明による冷却水温度制御システムは、
エンジンの冷却水の温度を検出する温度検出手段（２２）と、
冷却水温度の目標値を設定する目標値設定手段（Ｓ１００）と、
温度検出手段によって検出された冷却水温度が、目標値設定手段によって設定された冷却水温度目標値よりも低い場合に、単位時間当りの冷却水温度の目標上昇量を決定する目標上昇量決定手段（Ｓ１４０、Ｓ１５０）と、
温度検出手段によって検出された冷却水温度の単位時間当りの上昇量が、目標上昇量よりも小さい場合に、エンジンによる発熱量が増加するように、エンジンを制御する制御手段（Ｓ１７０、Ｓ１９０）と、
エンジンの負荷を算出もしくは推定する負荷検出手段（Ｓ２１０）と、を備え、
目標上昇量決定手段は、負荷検出手段によって算出もしくは推定されたエンジン負荷が高い場合には、それよりも低い場合に比較して、冷却水温度の目標上昇量を相対的に小さくする。一般的に、エンジン負荷が高い場合には、それよりも低い場合に比較して、エンジンの発熱量は大きくなる。そのため、エンジン負荷が高い場合、強制的にエンジンの発熱量を増加する制御を実行せずとも、冷却水の温度は、いずれ目標値まで上昇する可能性が高い。そこで、エンジン負荷が高い場合には、冷却水温度の目標上昇量を相対的に小さくする。これにより、エンジンの発熱量を増加するための制御が実行されにくくなるので、無駄に燃料が消費されることをより確実に抑制することができる。

さらに、第３発明による冷却水温度制御システムは、
エンジンの冷却水の温度を検出する温度検出手段（２２）と、
冷却水温度の目標値を設定する目標値設定手段（Ｓ１００）と、
温度検出手段によって検出された冷却水温度が、目標値設定手段によって設定された冷却水温度目標値よりも低い場合に、単位時間当りの冷却水温度の目標上昇量を決定する目標上昇量決定手段（Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ２４０〜Ｓ２７０）と、
温度検出手段によって検出された冷却水温度の単位時間当りの上昇量が、目標上昇量よりも小さい場合に、エンジンによる発熱量が増加するように、エンジンを制御する制御手段（Ｓ１７０、Ｓ１９０）と、
エンジンの負荷を算出もしくは推定する負荷検出手段（Ｓ２１０）と、
負荷検出手段によって算出もしくは推定されたエンジン負荷に見合うエンジン出力を発生するようにエンジンを稼働させた場合に、当該エンジンにおいて発生される発熱量を算出する発熱量算出手段（Ｓ２２０）と、
冷却水を加熱するための要求熱量を推定する要求熱量推定手段（Ｓ２３０）と、を備え、
目標上昇量決定手段は、発生熱量算出手段が算出した発熱量が、要求熱量推定手段が推定した要求熱量よりも大きい場合には、当該要求熱量よりも小さい場合に比較して、冷却水温度の目標上昇量を相対的に小さくする。エンジン負荷に応じたエンジンの発熱量と、冷却水加熱のための要求熱量とのバランスを考慮することで、より高い精度で、エンジンの発熱量増加制御が必要であるか否かを判断することができるためである。

また、第４発明による冷却水温度制御システムは、
エンジンの冷却水の温度を検出する温度検出手段（２２）と、
冷却水温度の目標値を設定する目標値設定手段（Ｓ１００）と、
温度検出手段によって検出された冷却水温度が、目標値設定手段によって設定された冷却水温度目標値よりも低い場合に、単位時間当りの冷却水温度の目標上昇量を決定する目標上昇量決定手段（Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ４１０〜Ｓ４３０）と、
温度検出手段によって検出された冷却水温度の単位時間当りの上昇量が、目標上昇量よりも小さい場合に、エンジンによる発熱量が増加するように、エンジンを制御する制御手段（Ｓ１７０、Ｓ１９０）と、を備え、
目標上昇量決定手段は、温度検出手段によって検出された冷却水温度から、単位時間当りの冷却水温度の実際の上昇量を算出し、この実際の上昇量が大きい場合には、それよりも小さい場合と比較して、冷却水温度の目標上昇量を相対的に小さくする。温度検出手段によって検出された冷却水温度から算出された、実際の上昇量が大きい場合、その後も、冷却水の温度は上昇していく可能性が高い。そのため、エンジンの発熱量を増加する制御が実行されにくくなるように、冷却水温度の目標上昇量を相対的に小さくする。これにより、無駄に燃料が消費されることをより確実に抑制することができる。

なお、上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本発明の範囲を制限することを意図したものではない。

また、上述した特徴以外の、請求項に記載した本発明の特徴に関しては、後述する実施形態の説明及び添付図面から明らかになる。

第１実施形態による冷却水温度制御システムの全体の構成を示した構成図である。 冷却水温度制御システムにおいて実行される、冷却水温度が適温よりも低い場合に、冷却水温度を上昇させるための制御処理を示したフローチャートである。 検出された冷却水温度が、目標冷却水温度よりも低い場合に、エンジンの発熱量増加制御を実行した場合の冷却水温度の変化の様子の一例を示すタイムチャートである。 エンジンの負荷が高く、そのためエンジンの発熱量が大きい場合に、図２の制御処理を実行したときの冷却水温度の変化の様子の一例を示すタイムチャートである。 エンジンの負荷が低く、そのためエンジンの発熱量が小さい場合に、図２の制御処理を実行したときの冷却水温度の変化の様子の一例を示すタイムチャートである。 第１実施形態の変形例における、制御処理の内容を示すフローチャートである。 第２実施形態における、目標上昇量補正処理を示すフローチャートである。 図７のフローチャートのステップＳ２１０のエンジン負荷算出処理の一例の詳細を示すフローチャートである。 第３実施形態における、目標上昇量補正処理を示すフローチャートである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態による冷却水温度制御システムについて、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態による冷却水温度制御システムの全体の構成を示した図である。なお、図１に示す例では、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）が、冷却水温度制御システムの１つの構成要素である冷却水温度制御ＥＣＵとしての機能も兼ね備えた構成となっている。しかしながら、冷却水温度制御ＥＣＵは、他のＥＣＵとは別個に設けられても良いし、エンジンＥＣＵ以外のＥＣＵ（例えば、エアコンＥＣＵ）が、冷却水温度制御ＥＣＵとしての機能を兼ね備える構成であっても良い。

図１において、エンジン１０は、ガソリン等の燃料の燃焼による熱エネルギーを用いて、ピストンを往復運動させ、クランク機構によって、その往復運動を回転運動に変換することで、図示しない車輪を駆動するための駆動力を発生する。

エンジン１０は、水冷エンジンであり、燃焼室周囲のシリンダーヘッドとシリンダーブロックに、いわゆるウォータージャケットが形成されている。このウォータージャケット内にポンプ１４により冷却水を通して冷却することにより、燃焼による過熱が抑制される。エンジン１０を通過した冷却水は、冷却水管１２を循環する。この冷却水管１２中に、空気と熱交換することで、冷却水の温度を低下させるラジエーター１６が設けられている。１８はラジエーターファンであり、車両の低速走行時や停車持など、冷却風がラジエーター１６に十分に当たらない場合に駆動され、強制的にラジエーター１６に冷却風を送風するものである。

なお、図示していないが、ウォータージャケットとラジエーター１６との間には、いわゆるサーモスタット弁が設けられている。サーモスタット弁は、エンジン１０を通過した後の冷却水温度が低い（例えば、８０℃以下）ときには、冷却水がラジエーター１６を介さずに循環するように流路を切り替える。

ここで、エンジン１０が過熱状態となってしまうと、シリンダーヘッドが変形したり、潤滑油の油膜が切れたりして、エンジン１０に損傷を与える可能性が生じる。逆に、エンジン１０を冷却し過ぎたりして、エンジン１０の温度が低いままであると、燃焼による熱エネルギーが、エンジン１０を加熱するために使われる比率が高くなって、熱効率が悪くなり、燃費が悪化する。また、エンジンが十分に暖められていないと、混合気の気化が不十分になり、エミッションの悪化も招く。さらに、冷却水を用いて暖房を行う場合、エンジン１０の温度が低いと、十分な暖房能力が得られないという問題も生じる。

そのため、冷却水温度制御ＥＣＵ２０は、各種のセンサの検出信号などに基づいて、ポンプ１４や、ラジエーターファン１８の運転状態などを制御することにより、エンジン１０の冷却水を適切な温度に制御する。すなわち、冷却水温度制御ＥＣＵ２０は、冷却水の温度を検出する水温センサ２２、車両の周囲の外気温度を検出する外気温センサ２４、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ２６、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ２８、車両の走行速度を検出する車速センサ３０などから検出信号を取り込む。さらに、冷却水温度制御ＥＣＵ２０は、図示しないエアコンＥＣＵから、エアコン設定温度に関する情報３２を取得する。冷却水温度制御ＥＣＵ２０は、これらの検出信号や情報に基づき、望ましいエンジン温度（冷却水温度）を決定する。そして、冷却水の温度が、決定した冷却水温度となるように、冷却水温度制御ＥＣＵ２０は、ポンプ１４及びラジエーターファン１８の運転状態を制御するとともに、始動時など、エンジン１０の温度が低下している場合には、必要に応じて、エンジンＥＣＵとして、エンジン１０の運転状態の制御も行う。

このエンジン１０の運転状態の制御に関して、従来は、冷却水の検出温度が設定温度よりも低い場合に、冷却水の温度が設定温度に達するまで、低効率の動作ポイントにてエンジンを運転するようにしていた。このような動作ポイントの変更は、エンジンの運転状態をなんら考慮せずに行なっていた。そのため、動作ポイントを変更せずとも、車両が走行するときのエンジンの発熱によって、冷却水の温度が十分に上昇するような場合、無駄に燃料を消費してしまうものであった。

そこで、本実施形態における冷却水温度制御システムでは、エンジン１０の運転状態の制御を行わなければ、冷却水温度を適切な温度まで上昇できない場合に限って、エンジンの運転状態の制御を行うようにした。以下、図２のフローチャートを参照しつつ、本実施形態において実行される、冷却水温度が適温よりも低い場合に、冷却水温度を上昇させるための制御処理について説明する。

まず、ステップＳ１００において、目標冷却水温度を設定する。例えば、車両が、エアコンを備え、当該エアコンが、ヒータコアとポンプなどからなり、冷却水を用いて暖房を行う暖房装置と、コンプレッサ、エバポレータなどからなる冷凍サイクルを備えた冷房装置とを有する場合、その暖房装置の運転の有無、すなわち暖房装置のオン、オフに応じて目標冷却水温度を設定しても良い。具体例としては、暖房装置がオンされている場合には、目標冷却水温度を９０℃に設定して、十分な暖房能力を確保できるようにする。一方、暖房装置がオフされている場合には、目標冷却水温度を７０℃未満に設定して、無駄なエンジン１０の加熱を抑える。あるいは、目標冷却水温度として、予め定めた一定温度を設定しても良い。

続くステップＳ１１０では、水温センサ２２からの検出信号に基づいて、現在の冷却水温度を検出する。そして、ステップＳ１２０において、現在の冷却水温度が、ステップＳ１００において設定した目標冷却水温度よりも低いかを判定する。この判定処理において、現在の冷却水温度が、目標冷却水温度よりも低いと判定されるとステップＳ１３０の処理に進み、目標冷却水温度以上と判定されると、冷却水温度を上昇させる必要はないので、図２のフローチャートに示す処理を終了する。

ステップＳ１３０では、現在の冷却水温度を、目標冷却水温度に到達させるまでの時間を設定する。この到達時間は、例えば、エアコン（暖房装置）が、運転モードとして、省燃費を優先するエコモードと、快適性を優先する快適モードとを有している場合、いずれの運転モードが選択されているかに応じて設定しても良い。具体的には、快適モードが選択されているときには、エコモードが選択されているときよりも、到達時間を短く設定する。これにより、快適モードが選択されている場合、より早期に冷却水から必要な暖房能力を得ることが可能になる。あるいは、到達時間として、予め定めた一定時間を設定しても良いし、現在の冷却水の温度と、目標冷却水温度との温度差に応じた時間を設定しても良い。

続くステップＳ１４０では、単位時間当りの冷却水温度の目標上昇量を算出する。例えば、現在の冷却水温度と目標冷却水温度との温度差を、ステップＳ１３０にて設定した到達時間で除算することにより、単位時間当りの目標上昇量を算出する。あるいは、現在の冷却水温度と目標冷却水温度との温度差が大きいときには、目標上昇量が大きくなり、その温度差が小さくなるほど、目標上昇量が小さくなるように、目標上昇量を算出しても良い。このようにして目標上昇量を算出することにより、例えば、暖房装置が運転しているときには、運転していないときに比較して、目標上昇量が大きくなる。また、運転モードとして、快適モードが選択されているときには、エコモードが選択されているときに比較して、目標上昇量が大きくなる。これにより、暖房能力の不足が発生することを抑制することができる。

続くステップＳ１５０では、さらに、必要な暖房能力が確実に確保できるように、目標上昇量を補正する。例えば、エアコン設定温度から外気温度を減算した結果に所定の第１係数を乗じて第１補正量を算出する。そして、この第１補正量を目標上昇量に加算することにより、目標上昇量を補正する。あるいは、エアコン設定温度から室内温度を減算した結果に所定の第２係数を乗じて第２補正量を算出し、この第２補正量を目標上昇量に加算して目標上昇量を補正しても良い。さらに、第１補正量と第２補正量とを同時に用いて、目標上昇量を補正しても良い。このような目標上昇量の補正により、設定温度との温度差が大きくなるほど、目標上昇量が大きくなるように補正される。その結果、必要な暖房能力が早期に確保できるようになる。ただし、このステップＳ１５０における目標上昇量の補正処理は省略されても良い。

ステップＳ１６０では、水温センサの検出信号から、単位時間当りの実際の冷却水温の上昇量を計測する。そして、ステップＳ１７０において、実際の上昇量が、目標上昇量以上であるか否かを判定する。実際の上昇量が目標上昇量以上であると判定された場合、エンジンの発熱量を増加するための特別な制御を行わなくとも、エンジン１０を通常通り制御した結果としてのエンジン１０の発熱により、冷却水温度は、目標冷却水温度へ向かって上昇していく可能性が高いといえる。そのため、この場合には、ステップＳ１８０において、エンジン１０の制御を、通常制御のままとする。一方、実際の上昇量が目標上昇量未満であると判定された場合、エンジン１０の発熱量を増加させる必要がある。そのため、ステップＳ１９０に進み、エンジン１０の制御を発熱量増加制御に切り替える。

この発熱量増加制御としては、例えば、燃料噴射量を増やしたり、点火時期を進角させたり、あるいは、従来と同様に、低効率の動作ポイントにてエンジンを運転したりする制御を行えば良い。あるいは、車両が、エンジン１０の他に、走行駆動源としてのモータを備えるハイブリッド車両である場合や、車両の停止時にエンジンを停止させる、いわゆるアイドルストップ機能を備えている場合には、発熱量増加制御は、エンジン１０の運転を停止すべき状態となったときに、エンジン１０の停止を禁止するものであっても良い。

ステップＳ２００では、実際の冷却水温度が、目標冷却水温度に到達したか否かが判定される。まだ目標冷却水温度に到達していないと判定された場合、上述したステップＳ１００からの処理を繰り返す。一方、目標冷却水温度に到達したと判定された場合には、図２のフローチャートに示す処理を終了する。

上述した処理により得られる効果について、図３〜図５のタイムチャートを用いて説明する。なお、図３〜図５に示す例では、発熱量増加制御として、エンジンに対する要求動力がゼロとなり、エンジンを停止可能な状態となっても、エンジンの停止を禁止する処理を採用している。

まず、図３は、従来と同様に、検出された冷却水温度が、目標冷却水温度よりも低い場合に、エンジン１０の発熱量増加制御を実行した場合の冷却水温度の変化の様子の一例を示したものである。この場合、エンジンの廃熱量が大きくなりすぎて、冷却水温度が上がりすぎることも起こりえる。その結果、図３に示すように、冷却水がラジエーター１６に流されて、温度が上がりすぎた冷却水から熱が放出される。このような冷却水の過剰な加熱及び放熱により、燃料が無駄に消費されることになる。

一方、図４及び図５は、上述した処理を実行した場合の冷却水温度の変化の様子を示したものである。なお、図４のタイムチャートは、エンジンの負荷が高く、そのためエンジンの発熱量が大きい場合の例を示している。また、図５のタイムチャートは、エンジンの負荷が低く、そのためエンジンの発熱量が小さい場合の例を示している。また、図４及び図５には、冷却水温度の目標上昇量が一定である場合の例を示している。

上述した処理の実行により単位時間当りの目標上昇量が定められる。そのため、図４及び図５のタイムチャートに示すように、その目標上昇量に応じた目標温度のラインが、時間の経過とともに、徐々に目標冷却水温度に向けて上昇していく。そして、実際の冷却水温度が、目標上昇量に応じた目標温度のラインよりも低い場合には、エンジン停止を禁止する発熱量増加制御を実行する。一方、冷却水温度が、目標上昇量に応じた目標温度のラインに達した時点で、発熱量増加制御が終了するので、その後は、エンジン停止が可能となる。

なお、冷却水温度が、目標上昇量に応じた目標温度のラインに達して、発熱量増加制御が終了した場合、冷却水温度が、目標上昇量に応じた目標温度のライン（上限ライン）よりもヒステリシス分だけ低く設定されたライン（下限ライン）まで低下しない限り、発熱量増加制御は再開されない。これにより、頻繁に発熱量増加制御が実行されたり停止されたりすることを繰り返すことを防止することができる。

このように、本実施形態による冷却水温度制御システムでは、単位時間当りの冷却水温度の目標上昇量を定め、冷却水温度の実際の上昇量が目標上昇量よりも小さいか否かにより、エンジンの発熱量を増加する制御が必要であるか否かを判定する。従って、本実施形態の冷却水温度制御システムによれば、エンジンの冷却水の温度が目標冷却水温度よりも低い場合であっても、実際の冷却水温度の上昇量が目標上昇量を上回るときには、エンジン１０の発熱量を増加する制御は実行されない。この場合、車両を走行させるためのエンジン１０の稼働により、必要な発熱量は得られるとみなせるためである。その結果、エンジン１０の冷却水を加熱するために、余分な燃料を消費してしまうことを抑制することができる。

（第１実施形態の変形例）
上述した第１実施形態では、図２のフローチャートのステップＳ１６０において、単位時間当りの実際の冷却水温の上昇量を計測し、ステップＳ１７０において、実際の上昇量が、目標上昇量以上であるか否かを判定した。しかしながら、実際の上昇量と目標上昇量とを直接比較するのではなく、目標上昇量に応じた目標温度を算出し、その目標温度と、実際の冷却水温度とを比較しても良い。

具体的には、図６のフローチャートに示すように、ステップＳ１５０の目標上昇量の補正処理を実行した後、まず、ステップＳ１６２に示すように、水温センサ２２の検出信号から、現在の冷却水温度を検出する。そして、ステップＳ１６４において、目標上昇量が決定されてからの経過時間に基づき、当該目標上昇量に応じた目標温度を算出する。

ステップＳ１７２では、検出した現在の温度と、算出した目標温度とを比較し、現在の温度が目標温度以上であるか否かを判定する。そして、現在の温度が目標温度以上であると判定した場合には、図２のフローチャートのステップＳ１８０の処理に進み、目標温度未満であると判定した場合には、図２のフローチャートのステップＳ１９０の処理に進む。

このような変形例によれば、従来と同様に、水温センサ２２によって検出される冷却水温度と、目標上昇量に応じた目標温度とを比較することで、単位時間当りの実際の冷却水温度の上昇量が、目標上昇量よりも小さいか否かを判定することができる。従って、従来の制御ロジックの大半をそのまま使用することができるので、ソフトウエア及びハードウエアなどの実装を容易に行うことが可能となる。

また、ステップＳ１６４において算出される、目標上昇量に応じた目標温度は、経過時間が長くなるほど、大きくなる。従って、燃料を無駄に消費してしまうことを抑制しつつ、冷却水温度を、確実に目標冷却水温度まで上昇させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る冷却水温度制御システムについて説明する。ただし、本実施形態に係る冷却水温度制御システムは、第１実施形態に係る冷却水温度制御システムと同様に構成されるため、構成に関する説明は省略する。

本実施形態に係る冷却水温度制御システムでは、エンジン１０の発熱量と、冷却水を加熱するための要求熱量との大小関係から、目標上昇量を決定する。このように、エンジン１０の発熱量と、冷却水加熱のための要求熱量とのバランスを考慮することで、より高い精度で、エンジン１０の発熱量増加制御が必要であるか否かを判断することができるためである。

以下、図７のフローチャートを参照しつつ、本実施形態に係る冷却水温度制御システムにおいて実行される、冷却水温度を上昇させるための制御処理について説明する。なお、目標上昇量を決定するための基本的な処理は、第１実施形態による冷却水温度制御システムも、第２実施形態による冷却水温度制御システムも変わりはない。つまり、第２実施形態による冷却水温度制御システムでも、冷却水温度を上昇させる必要がある場合、図２のフローチャートに示した処理を実行する。ただし、その場合に、ステップＳ１５０における目標上昇量補正処理が、第１実施形態と異なる。図７のフローチャートは、第２実施形態の冷却水温度制御システムが実行する目標上昇量補正処理の詳細を示している。以下、本実施形態による目標上昇量補正処理について説明する。

まず、ステップＳ２１０では、エンジンの負荷を算出もしくは推定することにより、エンジン負荷を評価する。例えば、過去のエンジン負荷（トルク、回転数）の情報を用いて、同様のエンジン負荷が将来も継続するものと仮定して、将来の一定時間内のエンジン負荷を推定しても良い。また、車両にナビゲーション装置が装備されており、そのナビゲーション装置により、ルート案内が行われる場合には、そのルートに基づき、将来のエンジン負荷を推定しても良い。後者の例について、図８のフローチャートを参照して、さらに詳しく説明する。

ステップＳ３００では、目的地の設定処理を実行する。そして、ステップＳ３１０において、設定された目的地までのルート計算を行う。続くステップＳ３２０では、例えばＶＩＣＳ（登録商標）などの交通情報提供システムから渋滞情報を取得する。そして、ステップＳ３３０において、渋滞情報を考慮して、設定されたルートを車両が走行する際の車速に関する情報（停車時間、加減速、平均車速など）を予測演算する。ここまでの処理は、ナビゲーション装置において実行される。そして、冷却水温度制御ＥＣＵ２０において、ステップＳ３４０の処理が実行され、予測演算された車速に関する情報に基づいて、エンジン１０の状態（トルク、回転数）を推定する。なお、対象車両がハイブリッド車両である場合には、そのエンジンの運転状態は、効率の良い動作点に保たれるので、その動作点の推定を行えば良い。

このようにして、エンジン負荷を評価した後、ステップＳ２２０において、エンジン負荷に見合うエンジン出力を発生するようにエンジン１０を稼働させた場合に、当該エンジン１０において発生される発熱量を算出する。例えば、エンジン１０の状態（トルク、回転数）に対する発熱量のマップを用いてエンジンの発熱量を求め、それを積算することでエンジンの発熱量を算出することができる。また、対象車両がハイブリッド車両である場合には、動作点に対する発熱量をマップにより求め、それを積算することで、発熱量を算出することができる。

続くステップＳ２３０では、冷却水を加熱する要求熱量を算出する。この要求熱量は、暖房のために消費される熱量、冷却水温度の最小限の上昇量を得るための熱量、及び自然放熱される熱量を加えた熱量として算出される。暖房のために消費される熱量は、外気温度、車室温度、及び設定温度に基づいて算出することができる。より精度を高めるため、車速、日射量、乗車人数などを考慮しても良い。また、暖房のために消費される熱量は、過去の消費熱量から推定しても良い。例えば、過去の消費熱量が維持されるものと仮定して、暖房の消費熱量を算出しても良い。過去の消費熱量は、冷却水温度及び流速に基づいて算出することができる。

そして、ステップＳ２４０において、エンジン１０の発熱量と、冷却水加熱のための要求熱量とを比較する。この比較処理において、発熱量が要求熱量以上と判定された場合には、冷却水は、十分に加熱されることが予測される。そのため、あえて発熱量増加制御を実行する必要性は乏しい。そこで、より発熱量増加制御が実行されにくくなるように、ステップＳ２５０において、目標上昇量を補正するための補正値として、負の補正値を算出する。例えば、要求熱量から発熱量を減算し、その減算結果に所定の第１の係数を乗じることによって、負の補正値を算出することができる。一方、発熱量は要求熱量未満と判定された場合には、冷却水の加熱が不十分になることが予測される。そのため、より発熱量増加制御が実行されやすくなり、その結果、冷却水温度の加熱が促進されるように、ステップＳ２６０において、目標上昇量を補正するための補正値として、正の補正値を算出する。例えば、要求熱量から発熱量を減算し、その減算結果に所定の第２の係数を乗じることによって、正の補正値を算出することができる。

ステップＳ２７０では、ステップＳ２５０もしくはＳ２６０にて算出した補正値により、目標上昇量を補正して、最終的な目標上昇量を決定する。

なお、本実施形態では、冷却水温度制御システムが、エンジン１０の発熱量と、冷却水を加熱するための要求熱量との大小関係から、目標上昇量を決定する例について説明した。しかしながら、一般的に、予測されるエンジン負荷が高い場合には、それよりもエンジン負荷が低い場合に比較して、エンジンの発熱量は増加し、その結果、冷却水温度の温度もより上昇しやすくなるといえる。そのため、冷却水加熱の要求熱量との比較などの処理を行わず、エンジン１０の負荷の大きさから、直接的に、目標上昇量を補正するようにしても良い。具体的には、算出されたエンジン負荷が高い場合には、それよりも低い場合に比較して、冷却水温度の目標上昇量を相対的に小さくすれば良い。エンジン負荷が高い場合、発熱量増加制御を実行せずとも、冷却水の温度は、いずれ目標値まで上昇する可能性が高い。そこで、エンジン負荷が高い場合には、冷却水温度の目標上昇量を相対的に小さくすることにより、発熱量増加制御が実行されにくくなるので、無駄に燃料が消費されることを抑制することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る冷却水温度制御システムについて説明する。ただし、本実施形態に係る冷却水温度制御システムは、第１実施形態に係る冷却水温度制御システムと同様に構成されるため、構成に関する説明は省略する。また、第２実施形態の場合と同様に、本実施形態においても、目標上昇量を決定するための基本的な処理は、第１実施形態と同様であるため、その点についての説明も省略する。

本実施形態に係る冷却水温度制御システムは、実際に検出された冷却水温度の上昇量に基づいて、目標上昇量を補正して、最終的な目標上昇量を決定するようにした点に特徴がある。以下、本実施形態における、目標上昇量補正処理について、図９のフローチャートを参照しつつ、説明する。

まず、ステップＳ４００において、水温センサ２２の検出信号に基づき、現在の冷却水温度を検出する。続くステップＳ４１０では、現在の冷却水温度、過去に検出した冷却水温度、及び両検出時点間の経過時間に基づき、単位時間当りの冷却水温度の実際の上昇量を算出する。

そして、ステップＳ４２０において、算出された実際の上昇量に応じて補正値を算出する。すなわち、実際の上昇量が大きい場合には、それよりも小さい場合と比較して、最終的に決定される冷却水温度の目標上昇量が小さくなるように、補正量を算出する。そのために、例えば、冷却水温度の実際の上昇量と所定の上昇量閾値とを比較し、実際の上昇量が、所定の上昇量閾値よりも大きい場合には、その差分に応じて、決定された目標上昇量が小さくなるように補正し、逆に、冷却水温度の実際の上昇量が、上昇量閾値よりも小さい場合には、その差分に応じて、決定された目標上昇量が大きくなるように補正すれば良い。ステップＳ４３０では、算出した補正値によって目標上昇量を補正し、最終的な目標上昇量を決定する。

上述したように補正値を算出する理由は、以下のような点にある。つまり、算出された実際の上昇量が相対的に大きい場合、その後も、冷却水の温度は上昇していく可能性が高い。そのため、エンジン１０の発熱量増加制御が実行されにくくなるように、冷却水温度の目標上昇量を相対的に小さくする。これにより、無駄に燃料が消費されることを確実に抑制することができる。

さらに、単位時間が異なる少なくとも２種類の冷却水温度の実際の上昇量を算出し、それら２種類の冷却水温度の実際の上昇量に対してそれぞれ設定された２種類の上昇量閾値との差分に応じて、２種類の補正値を算出しても良い。このように、単位時間を異ならせて、実際の上昇量を算出すると、短期的に上昇量が小さくなっても、長期的には上昇量が大きい場合などに、不必要に目標上昇量が増加補正されることを抑制することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々、変形して実施することができる。

例えば、第２実施形態及び第３実施形態において、目標上昇量の補正値を算出する場合、補正後の目標上昇量（最終的に決定される目標上昇量）がゼロ、もしくはマイナスとなる補正値を算出しても良い。これにより、より、エンジンの発熱量増加制御が実行されにくくすることができるためである。

１０ エンジン
１４ ポンプ
１６ ラジエーター
１８ ラジエーターファン
２０ 冷却水温度制御ＥＣＵ
２２ 水温センサ
２４ 外気温センサ
２６ クランク角センサ
２８ スロットル開度センサ
３０ 車速センサ

Claims (12)

1. エンジンの冷却水の温度を検出する温度検出手段（２２）と、
   冷却水温度の目標値を設定する目標値設定手段（Ｓ１００）と、
   前記温度検出手段によって検出された冷却水温度が、前記目標値設定手段によって設定された冷却水温度目標値よりも低い場合に、単位時間当りの冷却水温度の目標上昇量を決定する目標上昇量決定手段（Ｓ１４０、Ｓ１５０）と、
   前記温度検出手段によって検出された冷却水温度の単位時間当りの上昇量が、前記目標上昇量よりも小さい場合に、前記エンジンによる発熱量が増加するように、前記エンジンを制御する制御手段（Ｓ１６４、Ｓ１７２、Ｓ１９０）と、を備え、
   前記制御手段は、前記目標上昇量が決定されてからの経過時間に基づき、当該目標上昇量に応じた目標温度を算出し、前記温度検出手段によって検出される冷却水温度が、前記目標温度に達していない場合に、前記冷却水温度の単位時間当りの上昇量が、前記目標上昇量よりも小さいと判断することを特徴とする冷却水温度制御システム。
2. 前記制御手段が算出する、前記目標上昇量に応じた目標温度は、前記経過時間が長くなるほど、大きくなるものであることを特徴とする請求項１に記載の冷却水温度制御システム。
3. 前記冷却水は、車室内を暖房するための熱源として用いられ、
   前記目標上昇量決定手段は、車室内の暖房を行う装置の運転の有無、及び運転時における運転モードの種類の少なくとも一方に応じて、目標上昇量を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却水温度制御システム。
4. 前記目標上昇量決定手段は、車室内の暖房を行う装置が運転しているときには、運転していないときに比較して、前記目標上昇量を大きくすることを特徴とする請求項３に記載の冷却水温度制御システム。
5. 前記車室内の暖房を行う装置は、運転モードとして、エコモードと快適モードとを有し、
   前記目標上昇量決定手段は、快適モードが選択されているときには、エコモードが選択されているときに比較して、前記目標上昇量を大きくすることを特徴とする請求項３に記載の冷却水温度制御システム。
6. 前記目標上昇量決定手段は、暖房設定温度と車室内温度との温度差、及び暖房設定温度と外気温度との温度差の少なくとも一方に基づき、当該温度差が大きくなるほど、目標上昇量が大きくなるように、決定された目標上昇量を補正する目標上昇量補正手段（Ｓ１５０）を備えることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の冷却水温度制御システム。
7. エンジンの冷却水の温度を検出する温度検出手段（２２）と、
   冷却水温度の目標値を設定する目標値設定手段（Ｓ１００）と、
   前記温度検出手段によって検出された冷却水温度が、前記目標値設定手段によって設定された冷却水温度目標値よりも低い場合に、単位時間当りの冷却水温度の目標上昇量を決定する目標上昇量決定手段（Ｓ１４０、Ｓ１５０）と、
   前記温度検出手段によって検出された冷却水温度の単位時間当りの上昇量が、前記目標上昇量よりも小さい場合に、前記エンジンによる発熱量が増加するように、前記エンジンを制御する制御手段（Ｓ１７０、Ｓ１９０）と、
   前記エンジンの負荷を算出もしくは推定する負荷検出手段（Ｓ２１０）と、を備え、
   前記目標上昇量決定手段は、前記負荷検出手段によって算出もしくは推定されたエンジン負荷が高い場合には、それよりも低い場合に比較して、前記冷却水温度の目標上昇量を相対的に小さくすることを特徴とする冷却水温度制御システム。
8. エンジンの冷却水の温度を検出する温度検出手段（２２）と、
   冷却水温度の目標値を設定する目標値設定手段（Ｓ１００）と、
   前記温度検出手段によって検出された冷却水温度が、前記目標値設定手段によって設定された冷却水温度目標値よりも低い場合に、単位時間当りの冷却水温度の目標上昇量を決定する目標上昇量決定手段（Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ２４０〜Ｓ２７０）と、
   前記温度検出手段によって検出された冷却水温度の単位時間当りの上昇量が、前記目標上昇量よりも小さい場合に、前記エンジンによる発熱量が増加するように、前記エンジンを制御する制御手段（Ｓ１７０、Ｓ１９０）と、
   前記エンジンの負荷を算出もしくは推定する負荷検出手段（Ｓ２１０）と、
   前記負荷検出手段によって算出もしくは推定されたエンジン負荷に見合うエンジン出力を発生するように前記エンジンを稼働させた場合に、当該エンジンにおいて発生される発熱量を算出する発熱量算出手段（Ｓ２２０）と、
   前記冷却水を加熱するための要求熱量を推定する要求熱量推定手段（Ｓ２３０）と、を備え
   前記目標上昇量決定手段は、前記発熱量算出手段が算出した発熱量が、前記要求熱量推定手段が推定した要求熱量よりも大きい場合には、当該要求熱量よりも小さい場合に比較して、前記冷却水温度の目標上昇量を相対的に小さくすることを特徴とする冷却水温度制御システム。
9. 前記目標上昇量決定手段は、前記発熱量が、前記要求熱量よりも大きい場合には、その差分に応じて、決定された目標上昇量が小さくなるように補正し、前記発熱量が、前記要求熱量よりも小さい場合には、その差分に応じて、決定された目標上昇量が大きくなるように補正する目標上昇量補正手段（Ｓ２５０〜Ｓ２７０）を有することを特徴とする請求項８に記載の冷却水温度制御システム。
10. エンジンの冷却水の温度を検出する温度検出手段（２２）と、
    冷却水温度の目標値を設定する目標値設定手段（Ｓ１００）と、
    前記温度検出手段によって検出された冷却水温度が、前記目標値設定手段によって設定された冷却水温度目標値よりも低い場合に、単位時間当りの冷却水温度の目標上昇量を決定する目標上昇量決定手段（Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ４１０〜Ｓ４３０）と、
    前記温度検出手段によって検出された冷却水温度の単位時間当りの上昇量が、前記目標上昇量よりも小さい場合に、前記エンジンによる発熱量が増加するように、前記エンジンを制御する制御手段（Ｓ１７０、Ｓ１９０）と、を備え、
    前記目標上昇量決定手段は、前記温度検出手段によって検出された冷却水温度から、単位時間当りの冷却水温度の実際の上昇量を算出し、この実際の上昇量が大きい場合には、それよりも小さい場合と比較して、前記冷却水温度の目標上昇量を相対的に小さくすることを特徴とする冷却水温度制御システム。
11. 前記目標上昇量決定手段は、前記冷却水温度の実際の上昇量が、所定の上昇量閾値よりも大きい場合には、その差分に応じて、決定された目標上昇量が小さくなるように補正し、前記冷却水温度の実際の上昇量が、前記上昇量閾値よりも小さい場合には、その差分に応じて、決定された目標上昇量が大きくなるように補正する目標上昇量補正手段（Ｓ４２０、Ｓ４３０）を有することを特徴とする請求項１０に記載の冷却水温度制御システム。
12. 前記目標上昇量決定手段は、単位時間が異なる少なくとも２種類の冷却水温度の実際の上昇量を算出し、
    前記目標上昇量補正手段は、前記２種類の冷却水温度の実際の上昇量に対してそれぞれ設定された２種類の上昇量閾値との差分に応じて、決定された目標上昇量を補正することを特徴とする請求項１１に記載の冷却水温度制御システム。

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