JP5304665B2 - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの冷却装置に関する。

エンジン（内燃機関）の冷却装置は、ラジエータ、ウォーターポンプ、サーモスタット等を備えている。そして、冷間時（例えばエンジンの始動初期時）には、エンジンの早期暖機を図るため、サーモスタットを閉鎖状態に切り替え、エンジンのシリンダブロックおよびシリンダヘッドの内部に形成されたウォータージャケットとウォーターポンプとの間で冷却水の循環（ラジエータをバイパスする循環）を行うようにしている。一方、エンジンの暖機完了後には、サーモスタットを開放状態に切り替え、エンジンのウォータージャケットから流出した冷却水の一部をラジエータに流すことで、冷却水が回収した熱をラジエータより大気に放出するようにしている。

また、エンジンには、潤滑装置が設けられており、オイルポンプにより潤滑油（オイル）をエンジンの各部（例えば、回転支持部分や摺動部分など）へ送り、エンジンの各部を潤滑するようにしている。ここで、エンジン各部に供給されるオイルの温度が高くなりその粘度が低下すると、潤滑装置の機能を低下させる可能性がある。

従来では、オイルの粘度低下による潤滑装置の機能低下を抑制するために、エンジンの冷却装置において、エンジン各部に供給されるオイルが基準の温度を超えたとき、冷却水の目標冷却水温度を低く制御することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１記載のエンジンの冷却装置では、冷却水の目標冷却水温度を低く制御することによって、エンジン各部に供給されるオイルの温度上昇を抑え、オイルの粘度低下を抑制して、潤滑装置の機能を好適に発揮させるようにしている。

特開２００６−１０５０９３号公報

しかし、上記特許文献１記載のエンジンの冷却装置においては、エンジン各部に供給されるオイルの粘度特性が変化した場合、その粘度特性に応じた冷却水量の制御ができないという問題があった。具体的には、エンジン各部に供給されたオイルの粘度特性が基準となる粘度特性（例えば、工場充填時のオイルの粘度特性）と異なっている場合、潤滑装置の機能を発揮させるのに適した冷却水量に制御することが困難であった。

例えば、エンジン各部に供給されたオイルの粘度が基準粘度よりも高い場合には、エンジンのフリクションが増大して燃費が悪化することが懸念される。逆に、エンジン各部に供給されたオイルの粘度が基準粘度よりも低い場合には、エンジンでオイル切れや、焼き付きなどが生じやすくなることが懸念される。ここで、オイルの粘度特性が変化する場合としては、例えば、工場充填時のオイルとは異なるオイル（例えば市販の低粘度オイルなど）が使用された場合、オイルに添加剤が混入された場合、オイルが劣化した場合などがある。

本発明は、そのような問題点に鑑みてなされたものであり、オイルの粘度特性に応じた冷却水量の制御が可能なエンジンの冷却装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、エンジンの冷却装置であって、ラジエータと、吐出量を変更可能な可変容量型のウォーターポンプと、エンジンの運転状態に応じて冷却水の流通経路を切り替えるサーモスタットとを備えている。そして、エンジンには、エンジン各部にオイルを供給する潤滑装置が備えられ、エンジン各部に供給されたオイルの粘度特性を判定する粘度特性判定手段と、上記粘度特性判定手段の判定結果に基づいて上記ウォーターポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段と、エンジンの暖機中に上記ウォーターポンプの吐出量を制限する吐出量制限手段とを備え、エンジンの暖機中、エンジン各部に供給されたオイルの粘度が基準粘度よりも低いと判定された場合には、上記吐出量制限手段による上記ウォーターポンプの吐出量の制限を基準粘度の場合に比べ早く解除することを特徴としている。

上記構成によれば、エンジン各部に供給されたオイルの粘度特性に応じた冷却水量の制御を適切に行うことが可能になる。そして、オイルの粘度特性が変化した場合にも、潤滑装置の機能を好適に発揮させることが可能になる。
また、エンジンの暖機中、エンジン各部に供給されたオイルの粘度が基準粘度よりも低いと判定された場合には、基準粘度の場合に比べ、ウォーターポンプの吐出量が早く増大されるので、エンジンの温度上昇にともなうオイルの温度上昇が緩やかになり、その粘度の低下が緩やかになる。これにより、エンジンの暖機時、エンジンでオイル切れや、焼き付きなどの発生を抑制することができる。

本発明のエンジンの冷却装置において、エンジン各部に供給されたオイルの粘度が基準粘度よりも低いと判定された場合には、上記ウォーターポンプの吐出量を基準粘度の場合よりも多くすることが好ましい。

上記構成によれば、エンジン各部に供給されたオイルの粘度が基準粘度よりも低いと判定された場合には、基準粘度の場合に比べ、エンジンに供給される冷却水量が多くなるので、エンジンの温度上昇にともなうオイルの温度上昇が緩やかになり、その粘度の低下が緩やかになる。これにより、エンジンでオイル切れや、焼き付きなどの発生を抑制することができる。

本発明のエンジンの冷却装置において、エンジン各部に供給されたオイルの粘度が基準粘度よりも高いと判定された場合には、上記ウォーターポンプの吐出量を基準粘度の場合よりも少なくすることが好ましい。

上記構成によれば、エンジン各部に供給されたオイルの粘度が基準粘度よりも高いと判定された場合には、基準粘度の場合に比べ、エンジンに供給される冷却水量が少なくなるので、エンジンの温度上昇にともなうオイルの温度上昇が速やかになり、その粘度の低下が速やかになる。これにより、エンジンのフリクションの増大を抑制することができ、燃費の悪化を抑制することができる。

また、エンジンの暖機中に上記ウォーターポンプの吐出量を制限する吐出量制限手段を備えたエンジンの冷却装置において、エンジンの暖機中、エンジン各部に供給されたオイルの粘度が基準粘度よりも高いと判定された場合には、上記吐出量制限手段による上記ウォーターポンプの吐出量の制限を基準粘度の場合に比べ遅く解除することが好ましい。

上記構成によれば、エンジンの暖機中、エンジン各部に供給されたオイルの粘度が基準粘度よりも高いと判定された場合には、基準粘度の場合に比べ、ウォーターポンプの吐出量が遅く増大されるので、エンジンの温度上昇にともなうオイルの温度上昇が速やかになり、その粘度の低下が速やかになる。これにより、エンジンの暖機時、エンジンのフリクションの増大を抑制することができ、燃費の悪化を抑制することができる。

本発明のエンジンの冷却装置において、上記ウォーターポンプが電動式のウォーターポンプであることが好ましい。これにより、ウォーターポンプの回転数を制御することでウォーターポンプの吐出量を容易に変更するが可能になる。また、エンジンの暖機中にウォーターポンプの吐出量を制限する吐出量制限手段を備えたエンジンの冷却装置においては、ウォーターポンプの回転数を制御することでウォーターポンプの吐出量制限制御を容易に行うことが可能になる。

本発明によれば、エンジン各部に供給されたオイルの粘度特性に応じた冷却水量の制御を適切に行うことが可能になる。そして、オイルの粘度特性が変化した場合にも、潤滑装置の機能を好適に発揮させることが可能になる。

本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の概略構成を模式的に示す図である。 図１のエンジンの冷却装置において行われるウォーターポンプの吐出量制御の第１の例を示すフローチャートである。 ウォーターポンプの吐出量制御の第２の例を示すフローチャートである。 ウォーターポンプの吐出量制御の第２の例による効果を説明するための図である。 ウォーターポンプの吐出量制御の第３の例を示すフローチャートである。 ウォーターポンプの吐出量制御の第４の例を示すフローチャートである。 ウォーターポンプの吐出量制御の第５の例を示すフローチャートである。

本発明を具体化した実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

−エンジンの冷却装置の概略構成−
まず、本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の概略構成について、図１を参照して説明する。

図１に示すように、エンジン１０の冷却装置は、ラジエータ２０と、ウォーターポンプ３０と、エンジン１０の運転状態に応じて冷却水の流通経路を切り替えるサーモスタット４０とを備えている。また、エンジン１０には、潤滑装置が設けられており、図示しないオイルポンプによって潤滑油（オイル）をエンジン１０の各部（例えば、回転支持部分や摺動部分など）へ圧送して、エンジン１０の各部を潤滑するようにしている。

具体的には、図１に示すように、エンジン１０の内外には、閉ループとされる冷却水の循環通路が設けられており、ウォーターポンプ３０によって冷却水が循環通路を循環されるようになっている。冷却水として、例えば、ＬＬＣ（Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）と呼ばれる不凍液等を用いることが可能である。

冷却液の循環通路は、エンジン１０の内部に設けられる内部通路と、エンジン１０の外部に設けられる外部通路とを含んでいる。

内部通路は、主として、エンジン１０のシリンダブロック１１に設けられるウォータージャケット１１ａと、エンジン１０のシリンダヘッド１２に設けられるウォータージャケット１２ａとを含んだ構成となっている。

シリンダブロック１１のウォータージャケット１１ａと、シリンダヘッド１２のウォータージャケット１２ａとには、ウォーターポンプ３０から吐出される冷却水が供給されるようになっている。つまり、ウォーターポンプ３０の下流側通路は、二股に分岐されており、一方がシリンダブロック１１のウォータージャケット１１ａの上流部に、他方がシリンダヘッド１２のウォータージャケット１２ａの上流部に連結されている。なお、シリンダブロック１１のウォータージャケット１１ａの下流部は、ウォーターポンプ３０からシリンダヘッド１２のウォータージャケット１２ａへ至る通路に連通されている。

また、外部通路は、主として、シリンダヘッド１２のウォータージャケット１２ａの出口からシリンダブロック１１のウォータージャケット１１ａの入口（ウォーターポンプ３０の入口）に至るラジエータ通路１３およびヒータ通路１４を含んだ構成となっている。

ラジエータ通路１３の途中には、ラジエータ２０が設けられている。ラジエータ２０は、シリンダヘッド１２のウォータージャケット１２ａからラジエータ通路１３側へ排出される冷却水の熱を放熱して冷却するものである。

ラジエータ通路１３には、バイパス通路１５が設けられている。バイパス通路１５は、ラジエータ２０の上流側と下流側とを短絡接続して、ラジエータ２０に冷却水を流さないようにするためのものである。

さらに、ラジエータ通路１３の下流側とバイパス通路１５との接続部位には、サーモスタット４０が設けられている。サーモスタット４０として、例えば、冷却水の温度の高低に応じて膨張・収縮するサーモワックスを駆動源として弁体を駆動するものを用いることが可能である。なお、冷却水の流通経路をエンジン１０の状態に応じて切り替える機能を有するものであれば、他の手段を用いてもよい。

サーモスタット４０の動作について簡単に説明する。冷却水の温度が所定の開弁温度（例えば８０℃）よりも低い場合、サーモスタット４０が閉弁状態（閉鎖状態）に切り替えられる。すると、エンジン１０のシリンダブロック１１およびシリンダヘッド１２のウォータージャケット１１ａ，１２ａとウォーターポンプ３０との間で冷却水の循環が行われる。図１の実線矢印Ｘ１で示すように、シリンダヘッド１２のウォータージャケット１２ａから排出された冷却水が、ラジエータ２０をバイパスさせるバイパス通路１５を通過することで、エンジン１０の暖機が早期に完了するようにしている。

一方、冷却水の温度が開弁温度以上の場合、サーモスタット４０が開弁状態（開放状態）に切り替えられる。すると、エンジン１０のシリンダブロック１１およびシリンダヘッド１２のウォータージャケット１１ａ，１２ａから流出した冷却水の一部がラジエータ２０へ送られる。図１の２点鎖線矢印Ｘ２で示すように、シリンダヘッド１２のウォータージャケット１２ａから排出された冷却水がラジエータ２０を通過することで、冷却水が回収した熱をラジエータ２０より大気に放出するようにしている。

また、ヒータ通路１４には、車室内を暖房するための熱源としてのヒータコア１６が配設されている。ヒータコア１６は、ヒータ通路１４においてシリンダヘッド１２のウォータージャケット１２ａの出口寄りに設けられており、シリンダヘッド１２のウォータージャケット１２ａから排出された高温の冷却水の熱を回収して車室内で発散するようになっている。ヒータ通路１４には、図１の実線矢印Ｙで示すように、冷却水が常時流通するようになっている。

なお、ラジエータ２０の近傍には、ラジエータ２０による冷却水の放熱作用を高めるための電動式の送風ファン２１が設けられている。また、ヒータコア１６の近傍には、ヒータコア１６による放熱で発生した暖気を車室内に送り込むための電動式の送風ファン１７が設けられている。

ウォーターポンプ３０は、上述した冷却水の循環通路内で冷却水を循環させるものである。この実施形態では、ウォーターポンプ３０は、冷却水の吐出量を変更可能な可変容量型のウォーターポンプとして構成されている。具体的には、ウォーターポンプ３０は、電動式のウォーターポンプとして構成されている。ウォーターポンプ３０の動作は、エンジンＥＣＵ１００によって制御される。このウォーターポンプ３０を駆動するためのモータドライバ３１には、図示しないバッテリから駆動電流が供給されるようになっている。そして、エンジンＥＣＵ１００によりモータドライバ３１に供給する駆動電流を制御することによって、ウォーターポンプ３０の回転数が変更され、ウォーターポンプ３０の吐出量が変更され、エンジン１０に供給される冷却水量が変更される。

上述のように構成されたエンジン１０の冷却装置は、エンジン１０の各種制御を司るエンジンＥＣＵ１００によって制御される。エンジンＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、入力インターフェース、出力インターフェース等を含んだ構成となっている。エンジンＥＣＵ１００には、エンジン１０の回転数Ｎｅを検出するクランクポジションセンサ（回転速度センサ）１０１、冷却水の温度Ｔｗを検出する水温センサ１０２などの各種センサに接続されている。クランクポジションセンサ１０１は、エンジン１０のクランクシャフトの近傍に設けられている。水温センサ１０２は、ウォーターポンプ３０の出口近傍に設けられている。エンジンＥＣＵ１００は、これら各種センサ１０１，１０２からの検出信号に基づいて、後述するウォーターポンプ３０の吐出量制御や、吐出量制限制御を含むエンジン１０の冷却装置の各種制御を実行する。

−実施形態の特徴部分−
この実施形態では、エンジン１０の冷却装置において、エンジン１０の各部に供給されたオイルの粘度特性を判定する粘度特性判定手段と、このオイル粘度特性判定手段の判定結果に基づいてウォーターポンプ３０の吐出量を制御する吐出量制御手段とを備えていることを特徴としている。以下、この実施形態の特徴部分を適用した複数の例について説明する。

（第１の例）
第１の例について、図１、図２を参照して説明する。図２は、図１のエンジン１０の冷却装置において行われるウォーターポンプ３０の吐出量制御の第１の例を示すフローチャートである。

図２のフローチャートに示すルーチンは、エンジンＥＣＵ１００が実行するエンジン１０の冷却装置におけるウォーターポンプ３０の吐出量制御に関するものであり、一定周期ごとに繰り返される。

まず、エンジンＥＣＵ１００は、ステップＳＴ１において、エンジン１０の各部に供給されたオイルの粘度特性を判定する。具体的には、エンジン１０の各部に供給されたオイルの粘度特性が基準となるオイルの粘度特性と同じかどうかを判定する。粘度特性は、エンジン１０の各部に供給されたオイルの粘度（単に、オイル粘度とも言う。）の冷却水の温度Ｔｗに対する特性である。オイル粘度は、例えば、エンジン１０の燃料噴射量、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水の温度Ｔｗに基づいて推定することが可能である。例えば、エンジン１０の燃料噴射量、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水の温度Ｔｗをパラメータとするマップを予めエンジンＥＣＵ１００に記憶させておき、このマップを参照することで、ある冷却水の温度Ｔｗにおけるオイル粘度を求めることが可能である。

また、基準となる粘度特性として、例えば、工場充填時のオイルの粘度特性を用いることが可能である。基準となる粘度特性はエンジンＥＣＵ１００のＲＯＭに予め記憶されている。エンジン１０の各部に供給されたオイルの粘度特性が基準となるオイルの粘度特性と異なる場合として、例えば、工場充填時のオイルとは異なるオイル（例えば市販の低粘度オイル、高粘度オイルなど）が使用された場合、オイルに添加剤が混入された場合、オイルが劣化した場合などがある。

そして、エンジンＥＣＵ１００は、ステップＳＴ２において、ステップＳＴ１の判定結果に基づいてウォーターポンプ３０の吐出量を制御する。具体的には、エンジン１０の各部に供給されたオイルの粘度特性が基準となるオイルの粘度特性と同じと判定された場合には、現在のウォーターポンプ３０の吐出量を維持する制御を行う。一方、エンジン１０の各部に供給されたオイルの粘度特性が基準となるオイルの粘度特性と異なると判定された場合には、ウォーターポンプ３０の吐出量を増減する制御を行う。この場合、ウォーターポンプ３０は電動式のウォーターポンプであるため、エンジンＥＣＵ１００によりモータドライバ３１に供給する駆動電流を変更することで、ウォーターポンプ３０の回転数が増減され、ウォーターポンプ３０の吐出量が増減される。

この例によれば、エンジン各部に供給されたオイルの粘度特性に応じた冷却水量の制御を適切に行うことが可能になる。そして、エンジン１０の各部に供給されたオイルの粘度特性が基準となるオイルの粘度特性と異なっている場合にも、潤滑装置の機能を好適に発揮させることが可能になる。例えば、工場充填時のオイルとは異なる低粘度オイルが使用された場合などには、ウォーターポンプ３０の吐出量を多くする制御を行うことで、エンジン１０でオイル切れや、焼き付きなどの発生を抑制することが可能になる。逆に、工場充填時のオイルとは異なる高粘度オイルが使用された場合などには、ウォーターポンプ３０の吐出量を少なくする制御を行うことで、フリクションの増大、燃費の悪化を抑制することが可能になる。

（第２の例）
以下では、エンジン１０の冷却装置において、エンジン１０の各部に供給されたオイルの粘度を常時監視し、そのオイル粘度に基づいてウォーターポンプ３０の吐出量制御を行う例（第２〜第５の例）を挙げている。

第２の例について、図１、図３を参照して説明する。図３は、図１のエンジン１０の冷却装置において行われるウォーターポンプ３０の吐出量制御の第２の例を示すフローチャートである。この第２の例は、実施形態の特徴部分を、エンジン１０の暖機中にウォーターポンプ３０の吐出量を制限する吐出量制限制御を行うエンジン１０の冷却装置に適用した例となっている。

まず、ウォーターポンプ３０の吐出量制限制御について説明する。ウォーターポンプ３０の吐出量制限制御は、エンジン１０の暖機中、水温センサ１０２によって検出される冷却水の温度Ｔｗが所定の切替温度未満の場合に、ウォーターポンプ３０の吐出量を冷却水の温度Ｔｗが切替温度以上である場合に比べて少量に制限する制御である。この例では、冷却水の温度Ｔｗが切替温度未満の場合、ウォーターポンプ３０を停止してその吐出量を「０」に制限している。この場合、ウォーターポンプ３０は電動式のウォーターポンプであるため、エンジンＥＣＵ１００によりモータドライバ３１への駆動電流の供給を停止することで、ウォーターポンプ３０が停止される。

一方、冷却水の温度Ｔｗが切替温度以上となった場合、ウォーターポンプ３０の吐出量制限制御が解除される。つまり、冷却水の温度Ｔｗが切替温度に達するまでの間、ウォーターポンプ３０の吐出量制限制御が行われ、冷却水の温度Ｔｗが切替温度に達すると、ウォーターポンプ３０を駆動し、冷却水を吐出してエンジン１０に供給するようにしている。この場合、ウォーターポンプ３０は電動式のウォーターポンプであるため、エンジンＥＣＵ１００によりモータドライバ３１に駆動電流を供給することで、ウォーターポンプ３０が駆動される。

この例では、ウォーターポンプ３０の吐出量制限制御の実行と解除とを切り替える切替温度として、２つの温度Ｔ１、Ｔ２が用いられる。第２の切替温度Ｔ２は、第１の切替温度Ｔ１よりも低く設定されている（Ｔ２＜Ｔ１）。後述するように、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも低い場合に第２の切替温度Ｔ２が用いられ、それ以外の場合に第１の切替温度Ｔ１が用いられる。これら切替温度Ｔ１、Ｔ２は、サーモスタット４０の開弁温度（例えば８０℃）以下の温度であれば特に限定されない。例えば、第１の切替温度Ｔ１を７０℃、第２の切替温度Ｔ２を５０℃に設定することが可能である。なお、第１の切替温度Ｔ１は、サーモスタット４０の開弁温度と同じ温度に設定することも可能であり、この場合、エンジン１０の暖機完了とともにウォーターポンプ３０の吐出量制限制御が解除される。

このようなウォーターポンプ３０の吐出量制限制御によれば、冷却水の温度Ｔｗが上述の切替温度に達するまでの間、ウォーターポンプ３０が停止され、エンジン１０への冷却水の供給が停止されるので、エンジン１０の暖機を促進することが可能になる。

続いて、図３を参照して、ウォーターポンプ３０の吐出量制御の詳細について説明する。図３のフローチャートに示すルーチンは、エンジンＥＣＵ１００が実行するエンジン１０の冷却装置におけるウォーターポンプ３０の吐出量制御に関するものであり、一定周期ごとに繰り返される。

まず、エンジンＥＣＵ１００は、ステップＳＴ１１において、エンジン１０の各部に供給されたオイルの粘度Ｆ１を求める。オイル粘度Ｆ１は、上述したように、例えば、エンジン１０の燃料噴射量、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水の温度Ｔｗに基づいて推定することが可能である。

次に、エンジンＥＣＵ１００は、ステップＳＴ１２において、ステップＳＴ１１で求めたオイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも低いか否かを判定する。基準粘度Ｆ０は、冷却水の温度がＴｗであるときの基準となるオイルの粘度である。基準粘度Ｆ０として、例えば、工場充填時のオイルの粘度を用いることが可能である。なお、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも低くなる場合としては、例えば、工場充填時のオイルとは異なる種類のオイル（例えば市販の低粘度オイル）、オイルに添加剤が混入された場合などがある。

そして、ステップＳＴ１２の判定の結果、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０以上であると判定された場合には（Ｆ１≧Ｆ０）、エンジンＥＣＵ１００は、ステップＳＴ１３において、上述したウォーターポンプ３０の吐出量制限制御の切替温度を第１の切替温度Ｔ１（例えば７０℃）に設定する。一方、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも低いと判定された場合には（Ｆ１＜Ｆ０）、エンジンＥＣＵ１００は、ステップＳＴ１４において、ウォーターポンプ３０の吐出量制限制御の切替温度を第２の切替温度Ｔ２（例えば５０℃）に設定する。

この例では、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも低いと判定された場合には、ウォーターポンプ３０の吐出量制限制御の切替温度が第１の切替温度Ｔ１よりも低い第２の切替温度Ｔ２に設定されるので、次のような効果が得られる。

ウォーターポンプ３０の吐出量制限制御によって、エンジン１０の暖機が促進され、冷却水の温度Ｔｗが上昇していく。この際、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも低いと判定された場合、冷却水の温度Ｔｗが第２の切替温度Ｔ２に達すると、ウォーターポンプ３０が駆動され、冷却水が循環されるようになる。一方、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０以上であると判定された場合、冷却水の温度Ｔｗが第１の切替温度Ｔ１に達するまでの間、ウォーターポンプ３０が駆動されず、冷却水が循環されない。

したがって、エンジン１０の暖機中、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも低いと判定された場合、ウォーターポンプ３０の吐出量制限制御が、オイル粘度が基準粘度Ｆ０である場合に比べ早く解除される。そして、オイル粘度が基準粘度Ｆ０である場合に比べ、ウォーターポンプ３０の駆動が早く開始され、エンジン１０への冷却水の供給が早く開始されるので、例えば図４に示すように、エンジン１０の温度上昇にともなうオイルの温度上昇が緩やかになり、オイル粘度Ｆ１の低下が緩やかになる。これにより、エンジン１０の暖機時、エンジン１０でオイル切れや、焼き付きなどの発生を抑制することができる。

図４の横軸はエンジン始動後からの経過時間であり、縦軸はオイル粘度である。図４の実線は、この例のウォーターポンプ３０の吐出量制御を行った場合の粘度変化を示し、破線は、この例のウォーターポンプ３０の吐出量制御を行わない場合の粘度変化を示し、一点鎖線は、基準となるオイルの場合の粘度変化を示している。図４では、時刻ｔ１において、ウォーターポンプ３０の吐出量制限制御が解除されている。このため、エンジン１０の温度上昇によるオイル粘度Ｆ１の低下が、ウォーターポンプ３０の吐出量制限制御が解除されない場合（破線で示す場合）に比べて緩やかになる。したがって、例えば、低粘度オイルを使用した場合等であっても、エンジン１０でオイル切れや、焼き付きなどの発生頻度を低減することができ、エンジン１０の耐久性の向上およびエンジン１０の冷却装置の信頼性の向上を図ることができる。

また、エンジン１０の暖機中、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水の温度Ｔｗ等に基づいてオイル粘度Ｆ１を常時監視しているので、オイル粘度Ｆ１に応じた冷却水量の制御を適切かつ迅速に行うことが可能になる。例えば、工場充填時のオイルとは異なる種類のオイルを用いた場合、エンジン１０の始動時にオイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０以上であったとしても、エンジン１０の暖機中にオイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも低くなることがある。このため、エンジン１０の始動時のみオイル粘度判定を行ったのでは、誤判定を招く可能性がある。これに対し、この例では、オイル粘度Ｆ１を常時監視しているので、誤判定を防止でき、信頼性の高いエンジン１０の冷却装置を提供することができる。

なお、上述の例では、吐出量制限制御の実行時、ウォーターポンプ３０の吐出量を「０」に設定したが、吐出量制限制御の解除時よりも少ない吐出量であれば、ウォーターポンプ３０の吐出量を「０」以外に設定してもよい。この場合、吐出量制限制御の実行時、エンジンＥＣＵ１００によりモータドライバ３１に供給する駆動電流を制御することによって、ウォーターポンプ３０の回転数を吐出量制限制御の解除時の回転数に比べ低くすればよい。

（第３の例）
第３の例について、図１、図５を参照して説明する。図５は、図１のエンジン１０の冷却装置において行われるウォーターポンプ３０の吐出量制御の第３の例を示すフローチャートである。この第３の例は、上記第２の例と同様に、実施形態の特徴部分を、エンジン１０の暖機中にウォーターポンプ３０の吐出量を制限する吐出量制限制御を行うエンジン１０の冷却装置に適用した例となっている。なお、上記第２の例と同様の部分については詳しい説明を省略する。

この例では、ウォーターポンプ３０の吐出量制限制御の実行と解除とを切り替える切替温度として、２つの温度Ｔ１、Ｔ３が用いられている。第３の切替温度Ｔ３は、第１の切替温度Ｔ１よりも高く設定されている（Ｔ３＞Ｔ１）。後述するように、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも高い場合に第３の切替温度Ｔ３が用いられ、それ以外の場合に第１の切替温度Ｔ１が用いられる。これら切替温度Ｔ１、Ｔ３は、サーモスタット４０の開弁温度（例えば８０℃）以下の温度であれば特に限定されない。例えば、第１の切替温度Ｔ１を７０℃、第３の切替温度Ｔ３を７５℃に設定することが可能である。なお、第３の切替温度Ｔ３は、サーモスタット４０の開弁温度と同じ温度に設定することも可能である。

図５のフローチャートに示すルーチンは、エンジンＥＣＵ１００が実行するエンジン１０の冷却装置におけるウォーターポンプ３０の吐出量制御に関するものであり、一定周期ごとに繰り返される。

図５において、ステップＳＴ２１は、図３に示す上記第２の例のステップＳＴ１１と同様の処理となっている。

エンジンＥＣＵ１００は、ステップＳＴ２２において、ステップＳＴ２１で求めたオイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも高いか否かを判定する。この場合、上記第２の例と同様に、基準粘度Ｆ０として、工場充填時のオイルの粘度を用いることが可能である。なお、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも高くなる場合としては、例えば、工場充填時のオイルとは異なる種類のオイル（例えば市販の高粘度オイル）が使用された場合、オイルに添加剤が混入された場合、オイルが劣化した場合などがある。

そして、ステップＳＴ２２の判定の結果、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０以下であると判定された場合には（Ｆ１≦Ｆ０）、エンジンＥＣＵ１００は、ステップＳＴ２３において、上述したウォーターポンプ３０の吐出量制限制御の切替温度を第１の切替温度Ｔ１（例えば７０℃）に設定する。一方、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも高いと判定された場合には（Ｆ１＞Ｆ０）、エンジンＥＣＵ１００は、ステップＳＴ２４において、ウォーターポンプ３０の吐出量制限制御の切替温度を第３の切替温度Ｔ３（例えば７５℃）に設定する。

この例では、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも高いと判定された場合には、ウォーターポンプ３０の吐出量制限制御の切替温度が第１の切替温度Ｔ１よりも高い第３の切替温度Ｔ３に設定されるので、次のような効果が得られる。

ウォーターポンプ３０の吐出量制限制御によって、エンジン１０の暖機が促進され、冷却水の温度Ｔｗが上昇していく。この際、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０以下であると判定された場合、冷却水の温度Ｔｗが第１の切替温度Ｔ１に達すると、ウォーターポンプ３０が駆動され、冷却水が循環されるようになる。一方、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも高いと判定された場合、冷却水の温度Ｔｗが第３の切替温度Ｔ３に達するまでの間、ウォーターポンプ３０が駆動されず、冷却水が循環されない。

したがって、エンジン１０の暖機中、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも高いと判定された場合、ウォーターポンプ３０の吐出量制限制御が、オイル粘度が基準粘度Ｆ０である場合に比べ遅く解除される。そして、オイル粘度が基準粘度Ｆ０である場合に比べ、ウォーターポンプ３０の駆動が遅く開始され、エンジン１０への冷却水の供給が遅く開始されるので、エンジン１０の温度上昇にともなうオイルの温度上昇が速やかになり、オイル粘度Ｆ１の低下が速やかになる。これにより、エンジン１０の暖機時、エンジン１０のフリクションの増大を抑制することができ、燃費の悪化を抑制することができる。また、エンジン１０の暖機中、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水の温度Ｔｗ等に基づいてオイル粘度Ｆ１を常時監視しているので、オイル粘度Ｆ１に応じた冷却水量の制御を適切かつ迅速に行うことが可能になる。

（第４の例）
第４の例について、図１、図６を参照して説明する。図６は、図１のエンジン１０の冷却装置において行われるウォーターポンプ３０の吐出量制御の第４の例を示すフローチャートである。この第４の例は、上記第２、第３の例とは異なり、実施形態の特徴部分を、エンジン１０の暖機中にウォーターポンプ３０の吐出量を制限する吐出量制限制御を行わないエンジン１０の冷却装置に適用した例となっている。つまり、この例では、ウォーターポンプ３０は、エンジン１０の暖機中にも暖機完了後にも駆動される。

図６のフローチャートに示すルーチンは、エンジンＥＣＵ１００が実行するエンジン１０の冷却装置におけるウォーターポンプ３０の吐出量制御に関するものであり、一定周期ごとに繰り返される。

図６において、ステップＳＴ３１、ＳＴ３２の処理は、図３に示す上記第２の例のステップＳＴ１１、ＳＴ１２と同様の処理となっている。

そして、ステップＳＴ３２の判定の結果、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０以上であると判定された場合には（Ｆ１≧Ｆ０）、エンジンＥＣＵ１００は、ステップＳＴ３３において、ウォーターポンプ３０の吐出量を第１の吐出量Ｑ１に設定する。一方、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも低いと判定された場合には（Ｆ１＜Ｆ０）、エンジンＥＣＵ１００は、ステップＳＴ３４において、ウォーターポンプ３０の吐出量を第２の吐出量Ｑ２に設定する。この場合、エンジンＥＣＵ１００によりモータドライバ３１に供給する駆動電流を制御することによって、ウォーターポンプ３０の回転数を変更することで、ウォーターポンプ３０の吐出量を変更することが可能である。

ここで、第２の吐出量Ｑ２は、第１の吐出量Ｑ１よりも多い量に設定されている（Ｑ２＞Ｑ１）。したがって、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも低いと判定された場合には、オイル粘度が基準粘度Ｆ０である場合に比べ、ウォーターポンプ３０の吐出量が多くなり、エンジン１０に供給される冷却水量が多くなるので、エンジン１０の温度上昇にともなうオイルの温度上昇が緩やかになり、オイル粘度Ｆ１の低下が緩やかになる。これにより、エンジン１０でオイル切れや、焼き付きなどの発生を抑制することができる。また、エンジン１０の運転中、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水の温度Ｔｗ等に基づいてオイル粘度Ｆ１を常時モニタしているので、オイル粘度Ｆ１に応じた冷却水量の制御を適切かつ迅速に行うことができる。

（第５の例）
第５の例について、図１、図７を参照して説明する。図７は、図１のエンジン１０の冷却装置において行われるウォーターポンプ３０の吐出量制御の第５の例を示すフローチャートである。この第５の例は、上記第４の例と同様に、実施形態の特徴部分を、エンジン１０の暖機中にウォーターポンプ３０の吐出量を制限する吐出量制限制御を行わないエンジン１０の冷却装置に適用した例となっている。つまり、この例では、ウォーターポンプ３０は、エンジン１０の暖機中にも暖機完了後にも駆動される。

図７のフローチャートに示すルーチンは、エンジンＥＣＵ１００が実行するエンジン１０の冷却装置におけるウォーターポンプ３０の吐出量制御に関するものであり、一定周期ごとに繰り返される。

図７において、ステップＳＴ４１、ＳＴ４２の処理は、図５に示す上記第３の例のステップＳＴ２１、ＳＴ２２と同様の処理となっている。

そして、ステップＳＴ４２の判定の結果、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０以下であると判定された場合には（Ｆ１≦Ｆ０）、エンジンＥＣＵ１００は、ステップＳＴ４３において、ウォーターポンプ３０の吐出量を第１の吐出量Ｑ１に設定する。一方、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも高いと判定された場合には（Ｆ１＞Ｆ０）、エンジンＥＣＵ１００は、ステップＳＴ４４において、ウォーターポンプ３０の第３の吐出量をＱ３に設定する。

ここで、第３の吐出量Ｑ３は、第１の吐出量Ｑ１よりも少ない量に設定されている（Ｑ３＜Ｑ１）。したがって、オイル粘度Ｆ１が基準粘度Ｆ０よりも高いと判定された場合には、オイル粘度が基準粘度Ｆ０である場合に比べ、ウォーターポンプ３０の吐出量が少なくなり、エンジン１０に供給される冷却水量が少なくなるので、エンジン１０の温度上昇にともなうオイルの温度上昇が速やかになり、オイル粘度Ｆ１の低下が速やかなる。これにより、エンジン１０のフリクションの増大を抑制することができ、燃費の悪化を抑制することができる。また、エンジン１０の運転中、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水の温度Ｔｗ等に基づいてオイル粘度Ｆ１を常時モニタしているので、オイル粘度Ｆ１に応じた冷却水量の制御を適切かつ迅速に行うことができる。

本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。

上記実施形態では、電動式のウォーターポンプを備えたエンジンの冷却装置について説明したが、エンジンによって駆動される機械式のウォーターポンプをエンジンの冷却装置に備えた構成としてもよい。機械式のウォーターポンプを備える場合、吐出量を変更可能な可変機構（例えば電磁クラッチ機構）を設けることで、上述したような吐出量制御および吐出量制限制御を行うことが可能である。

本発明は、ラジエータと、吐出量を変更可能な可変容量型のウォーターポンプと、エンジンの運転状態に応じて冷却水の流通経路を切り替えるサーモスタットとを備えたエンジンの冷却装置に利用できる。

１０ エンジン
２０ ラジエータ
３０ ウォーターポンプ
４０ サーモスタット
１００ エンジンＥＣＵ

Claims (5)

1. ラジエータと、吐出量を変更可能な可変容量型のウォーターポンプと、エンジンの運転状態に応じて冷却水の流通経路を切り替えるサーモスタットとを備えたエンジンの冷却装置において、
   エンジンには、エンジン各部にオイルを供給する潤滑装置が備えられ、
   エンジン各部に供給されたオイルの粘度特性を判定する粘度特性判定手段と、
   上記粘度特性判定手段の判定結果に基づいて上記ウォーターポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段と、
   エンジンの暖機中に上記ウォーターポンプの吐出量を制限する吐出量制限手段とを備え、
   エンジンの暖機中、エンジン各部に供給されたオイルの粘度が基準粘度よりも低いと判定された場合には、上記吐出量制限手段による上記ウォーターポンプの吐出量の制限を基準粘度の場合に比べ早く解除することを特徴とするエンジンの冷却装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの冷却装置において、
   エンジンの暖機中、エンジン各部に供給されたオイルの粘度が基準粘度よりも高いと判定された場合には、上記吐出量制限手段による上記ウォーターポンプの吐出量の制限を基準粘度の場合に比べ遅く解除することを特徴とするエンジンの冷却装置。
3. 請求項１または２に記載のエンジンの冷却装置において、
   エンジン各部に供給されたオイルの粘度が基準粘度よりも低いと判定された場合には、上記ウォーターポンプの吐出量を基準粘度の場合よりも多くすることを特徴とするエンジンの冷却装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの冷却装置において、
   エンジン各部に供給されたオイルの粘度が基準粘度よりも高いと判定された場合には、上記ウォーターポンプの吐出量を基準粘度の場合よりも少なくすることを特徴とするエンジンの冷却装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のエンジンの冷却装置において、
   上記ウォーターポンプは、電動式のウォーターポンプであることを特徴とするエンジンの冷却装置。

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