ハイブリッド電気自動車における冷却システムの補助ポンプ構成
【課題】車両のエンジンに連結される冷却システムのために種々のシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】１つの実施例の方法は、エンジンの停止中に、補助ポンプを作動させて、冷却液をヒータコアに流し、エンジンの作動中に、エンジンポンプを作動させて、冷却液をヒータコア、およびラジエータに流し、作動条件に基づいて、選択的に補助ポンプを作動させ、ヒータコアへの流れを補助することを含む。
【解決手段】１つの実施例の方法は、エンジンの停止中に、補助ポンプを作動させて、冷却液をヒータコアに流し、エンジンの作動中に、エンジンポンプを作動させて、冷却液をヒータコア、およびラジエータに流し、作動条件に基づいて、選択的に補助ポンプを作動させ、ヒータコアへの流れを補助することを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括すれば、自動車のエンジンと組み合わされる冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンと組み合わされる冷却システムは、熱を車両の車室（乗員室）に供給するとともに、エンジンの構成要素を冷却すべく冷却液を循環させるために、エンジンドリブンポンプを用いる。ハイブリッド電気自動車においては、電動補助ポンプは、エンジンの停止中にも車室の暖房を続けるためにシステムに含められ得るが、上記補助ポンプは、エンジンの作動中には作動しない。
【０００３】
エンジンの作動中に、エンジンドリブンポンプと伴に補助ポンプが用いられる例は、米国特許出願公開第2008/0251303号明細書に開示されている。この引例では、高温冷却回路は、エンジンドリブンポンプを含み、低温冷却回路は、電動ポンプを含んでいる。選択された作動状態の下で、高温および低温回路は流体的連通状態になり得るが、２台のウォーターポンプのうちの一方だけが、作動し得る。冷却回路が流体的連通状態のときにウォーターポンプが両方とも作動状態になる一例は、エンジンのコールド・スタートの間である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一旦エンジンの温度が上昇すると、両方のポンプは作動状態に維持されるが、冷却回路は、低温冷却回路の低温状態を維持するために、両者間で流体的連通状態となることなく作動する。上記のように、エンジンドリブンポンプは、高い出力を維持し、電動ポンプからの助けを受けることなく、そして、エンジンの連続的な高負荷状態でエンジン温度を管理するために十分な流れを送り出すのに十分な大きさに設定されなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明者は、上記課題を認識し、少なくとも部分的にそれらに取り組むアプローチを工夫した。一つの実施例においては、車両のエンジンと組み合わされる冷却システムのための方法が開示される。この方法は、エンジンが停止している間に、補助ポンプを作動させて、冷却液をヒータコアに流し、およびエンジンが作動している間に、エンジン・ポンプを作動させて、冷却液をヒータコア、およびラジエータに流し、並びに作動条件に基づいて、選択的に補助ポンプを作動させ、ヒータコアへの流れを補助することを含む。
【０００６】
例えば、補助ポンプは、エンジンが作動していて、エンジン温度が閾値温度より高い状態において、エンジンドリブンポンプがエンジン温度を管理する動作を補助するために、起動され得る。このようにして、より少ない冷却しか必要でないときに、エンジンドリブンポンプを作動させるために必要な力は小さく維持され得る。さらにまた、エンジンが作動していてエンジン温度が高い間に補助ポンプが用いられる場合には、エンジンドリブンポンプは、その低減された出力のために、小型化され得る。
【０００７】
上記の概要は、さらに詳細な説明で述べられる概念の抜粋を簡略化された形で示すために提供されていることは理解されるべきである。それは、請求された主題の重要な点または本質的特徴を特定することを意味するものではなく、その範囲は、独自に、詳細な説明に続く請求項により定義される。さらにまた、請求された主題は、上記のいかなる欠点を解決する実施態様にも、本開示のいかなる部分にも限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ハイブリッド電気自動車における冷却システムを有するエンジンの模式図を示す。
【図２】冷却システムを流れる冷却液の実施例を例示する回路図を示す。
【図３】冷却システムを流れる冷却液の他の実施例を例示する回路図を示す。
【図４】エンジンの停止中に冷却システムを制御するためのルーチンを例示するフローチャートを示す。
【図５】エンジンの作動中に冷却システムを制御するためのルーチンを例示するフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の説明は、ハイブリッド電気推進システムを有する車両において、エンジンが作動しているときに、選択された作動状態である間、エンジンドリブンウォーターポンプを補助するために電動補助ポンプを作動させる方法に関する。補助ポンプは、エンジンが停止中で、かつ、車両はまだ作動状態（例えばハイブリッド電気自動車の電気専用モード）であるときに、冷却液をヒーターコアに循環させて、熱を車両の乗員に供給するために、作動させることができる。加えて、補助ポンプは、エンジンが作動しているときに作動させることもできる。例えば、補助ポンプは、エンジン温度が閾値温度より高いエンジン作動状態である間、作動させることができる。上記のような構成において、補助ポンプは、エンジンドリブンポンプ（例えば、暖かい環境状態での拡張された高いエンジン負荷の間）の動作を補助でき、その結果、エンジンドリブンポンプを作動させるために、より少ない力しか必要とされない。このようにして、エンジンドリブンポンプを小型化でき、燃費およびエンジン効率は向上され得る。
【００１０】
次に、図１においては、自動車１０２の冷却システム１００についての例示の実施例が図式的に例示される。冷却システム１００は、廃熱を吸収するために、冷却液を内燃機関１０および排気ガス再循環（ＥＧＲ）冷却器５４に循環させ、加熱された冷却液を、それぞれ冷却液流路８２，８４を介してラジエータ８０、および／またはヒータコア９０に供給する。
【００１１】
特に、図１は、エンジン１０と組み合わされ、エンジン冷却液をエンジンドリブンウォーターポンプ８６を経由させて、エンジン１０から、ＥＧＲ冷却器５４を介してラジエータ８０に循環させ、冷却液流路８２を介してエンジン１０へと戻す冷却システム１００を示す。エンジンドリブンウォーターポンプ８６は、フロントエンドアクセサリドライブ３６（ＦＥＡＤ）を介してエンジンに連結され、ベルト、チェーン，などを介してエンジンスピードと比例して回転するようにしてもよい。具体的には、エンジンドリブンポンプ８６は、エンジンブロック、ヘッド、その他の流路を介して冷却液を循環させてエンジンの熱を吸収し、その熱はラジエータ８０を介して周囲の空気中に移送される。ポンプ８６が遠心ポンプである例では、発生する圧力（およびその結果、生じる流れ）は、クランクシャフトの速度と比例してもよく、図１の例ではエンジン速度に正比例する。冷却液の温度は、冷却液流路８２に設けられて冷却液が閾値温度に達するまで閉じるように保たれ得るサーモスタットバルブ３８によって、制御され得る。
【００１２】
さらに、エンジンが作動中であるとともに、車両１０２がゆっくり走行するか、または停止しているときに、ラジエータ８０に流れる気流を維持するために、ファン９２がラジエータ８０に連結され得る。いくつかの例では、ファン速度は、コントローラ１２によって制御されてもよい。または、ファン９２は、エンジンドリブンウォーターポンプ８６に連結されてもよい。
【００１３】
図１に示すように、エンジン１０は、排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム５０を含むことができる。ＥＧＲシステム５０は、ＥＧＲ流路５６を介して、排気流路４８から吸気流路４４まで、排気ガスの所望の部分を送ることができる。吸気流路４４に供給されるＥＧＲの量は、コントローラ１２により、ＥＧＲバルブ５２を介して変えられ得る。さらに、ＥＧＲセンサ（不図示）は、ＥＧＲ流路５６中に配置されることができ、圧力、温度、および排気ガスの濃度のうちの１つ以上の表示（indication）を提供してもよい。または、ＥＧＲは、排気酸素センサ、および／または吸気酸素センサに基づいて制御されてもよい。ある条件の下では、ＥＧＲシステム５０は、燃焼室内部の空気と燃料との混合気の温度を調整するために用いられ得る。ＥＧＲシステム５０は、さらに、エンジン１０に再導入される排気ガス４９を冷却するためのＥＧＲ冷却器５４を含んでもよい。このような実施例では、エンジン１０から流出する冷却液は、ラジエータ８０への冷却液流路８２に移動する前に、ＥＧＲ冷却器５４を循環するようにされてもよい。
【００１４】
ＥＧＲ冷却器５４を通過した後に、冷却液は、上記のように冷却液流路８２を介して流れ、および／または冷却液流路８４を介して、熱を車室１０４へ移送し得るヒータコア９０に流れることができ、そして、冷却液はエンジン１０へ戻る。いくつかの例では、エンジンドリブンポンプ８６は、両方の冷却液流路８２，８４に冷却液を循環させるように作動できる。図１の例のように車両１０２がハイブリッド電気推進システムを備えている他の例では、エンジンドリブンポンプに加えて電動補助ポンプ８８を冷却システムに含めることができる。このように、補助ポンプ８８は、エンジン１０の停止中（例えば電気だけでの運転中）に、ヒータコア９０に冷却液を循環させるため、および／またはエンジンの作動中に、エンジンドリブンポンプ８６を補助するために用いることができる。この点については、以下に詳述する。エンジンドリブンポンプ８６と同様に、補助ポンプ８８は遠心ポンプであってもよい。しかしながら、ポンプ８８によって生じる圧力（およびその結果、生じる流れ）は、エネルギ蓄積装置２５によってポンプに供給される電力の量と比例し得る。
【００１５】
この例示的実施例において、ハイブリッド推進システムは、モーター、発電機、その他、およびこれらの組み合わせを含み得るエネルギ変換装置２４を含む。エネルギ変換装置２４は、さらに、電池、コンデンサ、フライホイール、圧力容器などを含み得るエネルギ蓄積装置２５に連結されて示される。エネルギ変換装置は、車両の動作および／またはエンジンからのエネルギを吸収して、吸収されたエネルギをエネルギ蓄積装置による蓄積に適した形態のエネルギに変換するために作動し得る（例えば、発電機を作動させる。）。エネルギ変換装置は、また、出力（力、仕事、トルク、速度、その他）を駆動輪１０６、エンジン１０（例えば、モーターを作動させる）、補助ポンプ８８などに供給するために作動され得る。エネルギ変換装置は、ある例では、モーターだけ、発電機だけ、またはモーターと発電機との両方、エネルギ蓄積装置と車両の駆動輪および／またはエンジンとの間でエネルギの適切な変換を行うために使用される種々の他のコンポーネントを含み得ることは理解されるべきである。
【００１６】
ハイブリッド電気推進の実施例は、車両が、エンジンだけ、エネルギ変換装置（例えばモーター）だけ、または両方の組合せで走行できるフルハイブリッドシステムを含むことができる。エンジンが主要なトルク源であって、ハイブリッド推進システムが付加的トルクを選択的に、例えばティップ・イン（tip-in）、または他の状況の間に発生するために、働く補助的または緩やかなハイブリッド構成も、また、用いることができる。さらに、スタータ/発電機、および／またはスマートオールタネータシステムも、また、用いられ得る。加えて、上記の各種コンポーネントは、車両コントローラ１２により制御されてもよい（後述）。
【００１７】
以上の説明から、典型的なハイブリッド電気推進システムは、さまざまな作動モードが可能であることは理解されるべきである。フルハイブリッドな実施において、例えば、推進システムは、エネルギ変換装置２４（例えば電動モータ）を車両を推進させる唯一のトルク・ソースとして用いて作動してもよい。この「電気専用」作動モードは、制動、低速中、交通信号で停止中などに使用され得る。他のモードにおいては、エンジン１０は、オンにされて、駆動輪１０６を駆動する唯一のトルク・ソースとして作動する。「アシスト」モードと呼ばれ得るさらに別のモードでは、ハイブリッド推進システムは、エンジン１０により供給されるトルクを補足し、協働して働くことができる。上記のように、エネルギ変換装置２４は、また、トルクがエンジン１０および／またはトランスミッションから吸収される発電モードで作動することもできる。さらにまた、エネルギ変換装置２４は、エンジン１０が異なる燃焼モードの間で遷移する間（例えば、スパーク点火モードと、圧縮点火モードとの間で遷移する間）に、トルクを増大させるか、または吸収するために働き得る。
【００１８】
図１は、さらに、制御システム１４を示す。制御システム１４は、制御ルーチンおよび本明細書で説明される動作を実行するために、エンジン１０の種々のコンポーネントに通信的に接続され得る。例えば、図１に示すように、制御システム１４は、電子式ディジタルコントローラ１２を含んでいてもよい。コントローラ１２は、マイクロプロセッサ・ユニット、入出力ポート、実行可能なプログラムおよび調整値のための電子的記憶媒体、ランダムアクセスメモリ、不揮発性メモリ（keep alive memory）、およびデータバスを含むマイクロコンピュータであってもよい。図示のように、コントローラ１２は、複数のセンサ１６から入力を受け取ることができる。上記センサは、ユーザー入力および／またはセンサ（例えばトランスミッションギアポジション、アクセルペダル入力、制動装置入力、トランスミッションセレクタポジション、車速、エンジン速度、エンジンに流れる空気流量、周囲温度、吸気温度など）冷却システム・センサ（例えば冷却液温度、ファン速度、車室温度、周囲湿度など）、その他を含むことができる。さらに、コントローラ１２は、種々のアクチュエータ１８と通信し得る。上記アクチュエータは、エンジンのアクチュエータ（例えば燃料噴射器、電子制御吸気スロットルプレート、点火プラグなど）、冷却システムのアクチュエータ（例えばエアハンドリングベント、および／または車室気候制御システムのダイバータバルブなど）、その他を含むことができる。いくつかの例においては、記憶媒体は、後述する方法や予想されるが特に示されない他の変形例を実行するためにプロセッサによって演算可能な命令を示す、コンピュータが読み取り可能なデータによって、プログラムされることができる。
【００１９】
ここで示されるように、エンジンから冷却液へ伝達される廃熱の量は、作動状態に応じて変化し、そして、空気の流れに伝達される熱量に影響を及ぼし得る。例えば、エンジンの出力トルク、または燃料流量が減少するにつれて、発生する廃熱の量は比例して減少し得る。このような減少する出力は、アイドリング状態に代表され、対応して、走行作動（driving operation）に比べ比較的低速なエンジン速度で、そして冷却液の流量が減少する結果となり得る。いくつかの状況（例えば低い周囲温度および延長されたアイドル運転）の間、２つの並列なループ構成における、冷却液の流量の減少とともに冷却液に伝達される熱の減少は、後部の暖房システムにおける空気の流れの不十分に低い温度という結果になり得る。
【００２０】
次に、図２および図３においては、冷却液流回路（例えば冷却回路）についての例示的実施例が示される。図２の実施例において、ヒータコアを流れる冷却液の流れは、補助ポンプを介して補助され得る。図３の実施例においては、補助ポンプは、ヒータコアに加えてエンジンおよびＥＧＲ冷却器を介した冷却液の流れを補助するために用いられる。
【００２１】
図２は、図１で示された実施例と類似の冷却システムの例示的実施例を示す。図示のように、冷却回路２００は、エンジンドリブンウォーターポンプ８６を共用し、連通する２つの並列なループ２０１，２０２を有する。
【００２２】
ループ２０１では、ポンプ８６は、エンジン１０、およびＥＧＲ冷却器５４に冷却液をポンプ輸送するために作動する。冷却液は、ＥＧＲ冷却器５４からラジエータ８０に循環され、ポンプ８６に戻る。上記のように、冷却液はエンジンから熱を吸収してラジエータに伝達し、そこで冷却され得る。図２に示されるとともに、図１に関して説明されたように、冷却回路２００はサーモスタット３８を含むことができる。サーモスタット３８は、クーラントの温度が閾値に達するまで閉じたままにされて、冷却液がラジエータに流れるのを阻止することにより、冷却液の流れを制御し得る。このようにして、エンジンは、より急速に温められ得る。さらに、ファン９２はポンプ８６に連結され(図１参照）、このファン９２は、ポンプ速度と比例した速度、例えば１：１などの速度比で回転してもよい。他の例では、ポンプ８６の速度が増加するにつれてファン９２の速度も増加し、また、その逆であってもよい。
【００２３】
図２のループ２０２では、ポンプ８６は、エンジン１０、およびＥＧＲ冷却器５４に冷却液をポンプ輸送するために作動する。冷却液は、ＥＧＲ冷却器５４を通過した後に、ヒータコア９０に循環され、ポンプ８６に戻る。図２に示すように、ループ２０２は、また、補助ウォーターポンプ８８を含む。補助ポンプ８８は、ハイブリッド自動車動作の電気単独モードの間に作動される電動ポンプであってもよい。加えて、補助ポンプ８８は、エンジンが作動している間、例えば、追加の冷却液の流れが、システムにエンジン温度を許容される範囲内に維持するかまたは低下させることを可能にさせる場合などに、選択的に作動され得る。さらに、図２に示すように、ヒータコアファン９４は、補助ポンプ８８に連結されてもよい。ヒータコアファン９４は、ポンプ８８と比例した速度、例えば１：１などの速度比で回作動し得る。このように、以下に図４および図５に関して、より詳細に説明するように、補助ポンプは、エンジンドリブンポンプ８６の動作を補助し得る。
【００２４】
図３に移って、冷却システムの冷却回路の別の実施例が示される。冷却回路３００は、図２と同様にしてファン９２に連結され得るエンジンドリブンウォーターポンプ８６を共用し、連通する３つの並列なループ３０１，３０２，３０３を有する。冷却液は、ポンプ８６を介してループ３０１，３０２，３０３に循環され得る。さらに、補助ウォーターポンプ８８は、ポンプ８６からループ３０２，３０３に流れる冷却液が、補助ポンプ８８によって補助されるように、ループ３０２に含められ得る。図３の例に示すように、ヒータコアファン９４は、やはり図２のそれと同じようにして、補助ポンプ８８に連結されてもよい。このようにして、以下に、より詳細に説明するように、エンジン１０、ＥＧＲ冷却器５４、およびヒータコア９０を流れる冷却液は、選択された作動状態の間、補助ポンプ８８によって補助され得る。
【００２５】
他の実施態様において、冷却システムは、第２の補助ウォーターポンプを含むことができる。例えば、１つの構成中で、１台の補助ポンプがエンジンおよびＥＧＲ冷却器内で冷却液を循環させるために用いられ、第２の補助ポンプがヒータコアに冷却液を循環させるために用いられる間に、エンジンドリブンポンプが、冷却液をラジエータに循環させるために利用され得る。
【００２６】
次に、冷却システムの補助ポンプを作動させるための制御ルーチンについて、図４および図５を参照して説明する。図４のフローチャートは、エンジンがオフである場合の、例えば図１に示したような冷却システム１００（または図２に示したような冷却システム２００など）の冷却システムのための制御ルーチン４００を例示する。具体的には、ルーチン４００は、エンジンの温度を決定し、そのエンジン温度に基づいて、少なくともヒータコアに冷却液を循環させる。さらに、冷却液の流量は、例えばエンジン温度、および車室の暖房要求などの動作パラメータに基づいて調整されてもよい。
【００２７】
ルーチン４００における４１０では、エンジンが作動しているかどうかが決定される。エンジンが作動していると決定される場合、ルーチン４００は４２２に移行し、ルーチン５００が実行されて、ルーチン４００は終了する。一方、エンジンがオフであると決定される場合、ルーチン４００は４１２へ進み、補助ポンプが作動しているかどうかが決定される。補助ポンプが作動中でない場合、補助ポンプはルーチン４００における４２４で起動される。ハイブリッド電気自動車において、エンジンが停止され、かつ、車両は依然作動していることが望ましい場合（例えば、電気単独モード作動）、蓄積されているエネルギが、例えば補助ポンプなどの電気的コンポーネントに電力を供給するために用いられる。このようにして、車室は、エンジンがオフである間であっても暖められ得る。
【００２８】
一実施例において、ヒータコアファンの空気の流量は、ヒータコアを流れる冷却液の流量に正比例してもよい。このように、車室に供給される熱は、補助ポンプ／ヒータコアファンの速度に基づいて調整され得る。
【００２９】
一旦、補助ポンプが作動中であるかと決定されるか、または補助ポンプが起動されると、図４のルーチン４００は、４１４へと続き、補助ポンプが冷却液をヒータコアに循環させる。冷却液がヒータコアを通ってエンジンへ戻るように流れ始めると、ルーチン４００における４１６で、エンジン温度が第２の閾値温度を越えるかどうかが決定される。エンジン温度が第２の閾値より高くないと決定されると、ルーチン４００は４２０に移行し、冷却液の流れが、例えば車室の暖房要求などの動作パラメータに基づいて調整される。例えば、車両の乗員（例えばドライバ）が車室内をより暖めることを求める場合、補助ポンプへの電力、したがって冷却液の流量が増大し得る。
【００３０】
一方、エンジン温度が第２の閾値温度より高いと決定される場合、図４のルーチン４００は４１８へ進み、エンジンの温度を低下させ、および／または維持するために、冷却液がラジエータに循環させられる。いくつかの実施形態では、上記のように、ラジエータへの流れはサーモスタットバルブを介して制御され得る。そして、この場合、サーモスタットバルブは、エンジン温度が第２の閾値温度よりも高く上昇した場合に、冷却液がラジエータに流れるのを許容するために開かれ得る（例えば、電子制御サーモスタットを介して、または、機械式サーモスタットを介して）。一旦、補助ポンプがラジエータに冷却液を循環させ始めると、ルーチン４００は４２０へ進み、流れが動作パラメータに基づいて調整される。例えば、エンジンの温度が上昇している場合、ラジエータへの冷却液の流れは、補助ポンプの動作（例えば速度、ポンプ容量、その他）を増加させることによって、増加できる。
【００３１】
このように、ハイブリッド電気自動車が電気単独モードで作動するときに、補助電動ポンプは、エンジン、およびヒータコア、および／またはラジエータに冷却液を循環させるために利用できる。さらに、エンジンの温度、および車室の暖房要求などのパラメータに基づいて、補助ポンプからの冷却液の流れが調整され得る。例えば、車室の暖房の増加が要請されるときに、ポンプの流れが増加させられ得る。図５に関して後述するように、エンジンの作動中には、補助ポンプの動作は、続行され得る。
【００３２】
図５のフローチャートは、エンジンが作動している場合の、例えば図１の冷却システム１００（または図２に示したような冷却システム２００など）などの冷却システムのための制御ルーチン５００を例示する。具体的には、ルーチン５００は、エンジンからラジエータ、および／またはヒータコアまで熱を移送するために、エンジンドリブンポンプを通って、また、選択された作動状態の間、補助ポンプを通って流れる冷却液の流れを制御する。
【００３３】
ルーチン５００における５１０では、エンジンが作動しているかどうかが決定される。エンジンが作動していないと決定される場合、ルーチン５００はルーチン５２６に移行し、ルーチン４００が実行されて、ルーチン５００は終了する。５１０でエンジンが作動していると決定されると、ルーチン５００は５１２へと続き、エンジンドリブンウォーターポンプがオンにされる。一旦エンジンドリブンポンプがオンにされると、ルーチン５００は５１４へ進み、冷却液が冷却システム内でヒータコアに循環させられる。
【００３４】
図５のルーチン５００における５１６では、エンジンの温度が第１の閾値温度より高いかどうかが決定される。エンジンの温度が第１の閾値温度より低いと決定される場合、ルーチン５００は５１４に戻り、エンジンドリブンポンプは、冷却液をヒータコアに循環させるように作動する。一方、エンジンの温度が第１の閾値温度より高いと決定される場合、ルーチン５００は５１８へ進み、エンジンドリブンポンプは、冷却液をヒータコアに加えてラジエータにポンプ輸送するために作動する。
【００３５】
一旦、冷却液がラジエータに流れると、ルーチン５００は、５２０で、エンジンの温度が第２の閾値より高いかどうか決定する。温度が第２の閾値より高くない場合、ルーチン５００は５１８に戻り、エンジンドリブンポンプは、冷却液をラジエータとヒータコアとに循環させ続ける。エンジンの温度が第２の閾値より高いと決定される場合、ルーチン５００は５２２へと続き、ヒータコアへの冷却液の流れを補助するために、補助ウォーターポンプが起動される。いくつかの実施形態では、上記のように、補助ポンプは、エンジンドリブンポンプがヒータコアに加えて、冷却液をエンジンおよびＥＧＲ冷却器内で循環させるのを補助し得る。
【００３６】
補助ポンプが起動された後、ルーチン５００は５２４へ進み、補助ポンプからの冷却液の流れ（例えば補助ポンプの補助程度）が、種々の動作パラメータに基づいて調整され、補助ポンプは「高性能な（smart）」ポンプとして作動する。例えば、補助ポンプの補助程度は、車速、エンジン冷却液の温度、周囲温度、および／またはこれらの組み合わせに基づいて調整され得る。例えば、車輛速度が減少すると、ラジエータを通る気流が少なくなり得、そして、補助ポンプの補助程度は、例えばファン速度がすでに最大速度であるときのエンジン温度を維持するために、増加し得る。別の例として、補助ポンプの補助程度は、周囲温度（例えば車両の外側の温度）の変化に応答して調整され得る。この場合、周囲温度が増加するにつれて、補助ポンプの補助程度は増加し得る。周囲温度が上がるにつれて、補助ポンプの補助程度は、エンジンの温度を維持するとともに、エンジンドリブンポンプを作動させる力を小さく維持するために、増加する。
【００３７】
さらに、補助ポンプの動作およびファン速度は、互いに調整されることができ、さらに、エンジン速度によって調整されてもよい。エンジン速度が増加するにつれて、例えば、より少ない補助ポンプの動作が用いられるようにしてもよい。なぜならば、速度の増加は、機械式ポンプからのポンプ流の増加を引き起こすからである。同様に、ファン速度が減少するにつれて、補助ポンプの動作は補償のために増加し得る。さらに他の、ファンと補助ポンプとの動作の間の調整が用いられてもよい。さらに、例えばエンジン・トルク、および／または出力レベルなどの他の状況も、考慮されることができ、そこにおいて、高いエンジン負荷のときに、冷却液の温度が上昇する前であっても、温度上昇の割合を低下させるために、補助ポンプが先行的に結合されて、増加したレベルで作動させられることができる、そして、このように、エンジン・トルク、および／またはパワーを制限する措置がとられるまでに、高い、またはピークのエンジン負荷を維持する能力が延長される。例えば、エンジン・トルク、および／またはパワーが、選択された冷却液温度閾値を上回ると制限され得る場合、システムは、そのような状況を予想でき、そこで、エンジンが高負荷である場合に、エンジン冷却液温度が高い方の閾値より低くても、補助ポンプを結合する（または補助ポンプの作動を増大させる。）。
【００３８】
このように、補助電動ポンプは、エンジンドリブンポンプと並行して、選択的に利用され得る。加えて、補助ポンプは、さまざまな作動中のエンジン、車両、および車室の暖房、ならびに例えば車輛速度や周囲温度などの冷却システム作動パラメータに応答して、補助ポンプの補助程度を変化させるように、調整（例えば、速度、ポンプ容量、その他）されることができる。補助ポンプに供給される力、そして補助ポンプの補助程度を調整することによって、１つの実施例において、高温でのエンジン作動の間、補助ポンプがエンジン・ポンプを補助しない構成と比較して、エンジンドリブンポンプを作動させるための力の量を低減（そして、エンジンドリブンポンプを小型化）できる。
【００３９】
ここで、本明細書に含まれる実施例の制御および評価ルーチンは、さまざまなエンジン、および／または車輛システムの構成に適用することができる。本明細書に記載されている特定のルーチンは、例えば、イベントドリブン、インタラプトドリブン、マルチタスキング、マルチスレッディングなどの１つ以上の任意の数の処理手法を代表し得る。上記のように例示されたさまざまな振舞い、動作、または機能は、例示された順序で実行され、並列に実行され、または場合によっては省略されてもよい。同様に、処理の順序は、本明細書に記載されている例示の実施例の特徴および効果を達成するために必ずしも必要とされるものではなく、図示および説明の容易さのために提供されるものである。例示された１つ以上の振舞い、または機能は、用いられる特定の手法に応じて、繰り返し実行されてもよい。さらに、記載されている振舞いは、エンジン制御システムのコンピュータが可読な記憶媒体にプログラムされるコードをグラフィカリに表し得る。
【００４０】
本明細書において開示される構成およびルーチンは、本質的に例示であり、これらの特定の実施例は、様々なバリエーションが可能であり、限定的に解釈されるものでないことはいうまでもない。例えば、上記の技術は、Ｖ６（Ｖ型６気筒）、Ｉ４、Ｉ６、Ｖ１２、対向４、その他のタイプのエンジンに適用可能である。本開示の主題は、本明細書において開示される、種々のシステムおよび構成、他の特徴、機能、および／または特性の、あらゆる、新規で非自明的な組合せおよびサブコンビネーションを含む。
【００４１】
以下の請求項は、特に新規で非自明であると考えられる特定の組合せおよびサブコンビネーションを強調するものである。これらの請求項は、「１つの」要素、または「第１の」要素、またはこれらと等価なものに言及し得る。この種の請求項は、１つ以上のそのような要素を有することを（incorporation）含み、２つ以上のそのような要素を必須とすることも除外することもないと理解されなければならない。開示された特徴、機能、要素、および／または特性の、他の組合せおよびサブコンビネーションは、本願の請求項の補正によって、または、本願または関連出願での新規な請求項の提示によって、請求され得る。そのような請求項は、最初の請求項に対して、より広いか、より狭いか、等しいか、または異なる範囲であっても、また、現在の開示の主題の範囲内に含まれるとみなされる。
【符号の説明】
【００４２】
１０ エンジン（内燃機関）
１２ 電子式ディジタルコントローラ
１４ 制御システム
１６ センサ
１８ アクチュエータ
２４ エネルギ変換装置
２５ エネルギ蓄積装置
３６ フロントエンドアクセサリドライブ
３８ サーモスタットバルブ
４４ 吸気流路
４８ 排気流路
４９ 排気ガス
５０ 排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム
５２ ＥＧＲバルブ
５４ 排気ガス再循環冷却器
５６ ＥＧＲ流路
８０ ラジエータ
８２ 冷却液流路
８４ 冷却液流路
８６ エンジンドリブンウォーターポンプ
８８ 電動補助ポンプ
９０ ヒータコア
９２ ファン
９４ ヒータコアファン
１００ 冷却システム
１０２ 自動車（車両）
１０４ 車室
１０６ 駆動輪
２００ 冷却システム（冷却回路）
２０１ ループ
２０２ ループ
３００ 冷却回路
３０１ ループ
３０２ ループ
３０３ ループ
４００ 制御ルーチン
５００ 制御ルーチン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括すれば、自動車のエンジンと組み合わされる冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンと組み合わされる冷却システムは、熱を車両の車室（乗員室）に供給するとともに、エンジンの構成要素を冷却すべく冷却液を循環させるために、エンジンドリブンポンプを用いる。ハイブリッド電気自動車においては、電動補助ポンプは、エンジンの停止中にも車室の暖房を続けるためにシステムに含められ得るが、上記補助ポンプは、エンジンの作動中には作動しない。
【０００３】
エンジンの作動中に、エンジンドリブンポンプと伴に補助ポンプが用いられる例は、米国特許出願公開第2008/0251303号明細書に開示されている。この引例では、高温冷却回路は、エンジンドリブンポンプを含み、低温冷却回路は、電動ポンプを含んでいる。選択された作動状態の下で、高温および低温回路は流体的連通状態になり得るが、２台のウォーターポンプのうちの一方だけが、作動し得る。冷却回路が流体的連通状態のときにウォーターポンプが両方とも作動状態になる一例は、エンジンのコールド・スタートの間である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一旦エンジンの温度が上昇すると、両方のポンプは作動状態に維持されるが、冷却回路は、低温冷却回路の低温状態を維持するために、両者間で流体的連通状態となることなく作動する。上記のように、エンジンドリブンポンプは、高い出力を維持し、電動ポンプからの助けを受けることなく、そして、エンジンの連続的な高負荷状態でエンジン温度を管理するために十分な流れを送り出すのに十分な大きさに設定されなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明者は、上記課題を認識し、少なくとも部分的にそれらに取り組むアプローチを工夫した。一つの実施例においては、車両のエンジンと組み合わされる冷却システムのための方法が開示される。この方法は、エンジンが停止している間に、補助ポンプを作動させて、冷却液をヒータコアに流し、およびエンジンが作動している間に、エンジン・ポンプを作動させて、冷却液をヒータコア、およびラジエータに流し、並びに作動条件に基づいて、選択的に補助ポンプを作動させ、ヒータコアへの流れを補助することを含む。
【０００６】
例えば、補助ポンプは、エンジンが作動していて、エンジン温度が閾値温度より高い状態において、エンジンドリブンポンプがエンジン温度を管理する動作を補助するために、起動され得る。このようにして、より少ない冷却しか必要でないときに、エンジンドリブンポンプを作動させるために必要な力は小さく維持され得る。さらにまた、エンジンが作動していてエンジン温度が高い間に補助ポンプが用いられる場合には、エンジンドリブンポンプは、その低減された出力のために、小型化され得る。
【０００７】
上記の概要は、さらに詳細な説明で述べられる概念の抜粋を簡略化された形で示すために提供されていることは理解されるべきである。それは、請求された主題の重要な点または本質的特徴を特定することを意味するものではなく、その範囲は、独自に、詳細な説明に続く請求項により定義される。さらにまた、請求された主題は、上記のいかなる欠点を解決する実施態様にも、本開示のいかなる部分にも限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ハイブリッド電気自動車における冷却システムを有するエンジンの模式図を示す。
【図２】冷却システムを流れる冷却液の実施例を例示する回路図を示す。
【図３】冷却システムを流れる冷却液の他の実施例を例示する回路図を示す。
【図４】エンジンの停止中に冷却システムを制御するためのルーチンを例示するフローチャートを示す。
【図５】エンジンの作動中に冷却システムを制御するためのルーチンを例示するフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の説明は、ハイブリッド電気推進システムを有する車両において、エンジンが作動しているときに、選択された作動状態である間、エンジンドリブンウォーターポンプを補助するために電動補助ポンプを作動させる方法に関する。補助ポンプは、エンジンが停止中で、かつ、車両はまだ作動状態（例えばハイブリッド電気自動車の電気専用モード）であるときに、冷却液をヒーターコアに循環させて、熱を車両の乗員に供給するために、作動させることができる。加えて、補助ポンプは、エンジンが作動しているときに作動させることもできる。例えば、補助ポンプは、エンジン温度が閾値温度より高いエンジン作動状態である間、作動させることができる。上記のような構成において、補助ポンプは、エンジンドリブンポンプ（例えば、暖かい環境状態での拡張された高いエンジン負荷の間）の動作を補助でき、その結果、エンジンドリブンポンプを作動させるために、より少ない力しか必要とされない。このようにして、エンジンドリブンポンプを小型化でき、燃費およびエンジン効率は向上され得る。
【００１０】
次に、図１においては、自動車１０２の冷却システム１００についての例示の実施例が図式的に例示される。冷却システム１００は、廃熱を吸収するために、冷却液を内燃機関１０および排気ガス再循環（ＥＧＲ）冷却器５４に循環させ、加熱された冷却液を、それぞれ冷却液流路８２，８４を介してラジエータ８０、および／またはヒータコア９０に供給する。
【００１１】
特に、図１は、エンジン１０と組み合わされ、エンジン冷却液をエンジンドリブンウォーターポンプ８６を経由させて、エンジン１０から、ＥＧＲ冷却器５４を介してラジエータ８０に循環させ、冷却液流路８２を介してエンジン１０へと戻す冷却システム１００を示す。エンジンドリブンウォーターポンプ８６は、フロントエンドアクセサリドライブ３６（ＦＥＡＤ）を介してエンジンに連結され、ベルト、チェーン，などを介してエンジンスピードと比例して回転するようにしてもよい。具体的には、エンジンドリブンポンプ８６は、エンジンブロック、ヘッド、その他の流路を介して冷却液を循環させてエンジンの熱を吸収し、その熱はラジエータ８０を介して周囲の空気中に移送される。ポンプ８６が遠心ポンプである例では、発生する圧力（およびその結果、生じる流れ）は、クランクシャフトの速度と比例してもよく、図１の例ではエンジン速度に正比例する。冷却液の温度は、冷却液流路８２に設けられて冷却液が閾値温度に達するまで閉じるように保たれ得るサーモスタットバルブ３８によって、制御され得る。
【００１２】
さらに、エンジンが作動中であるとともに、車両１０２がゆっくり走行するか、または停止しているときに、ラジエータ８０に流れる気流を維持するために、ファン９２がラジエータ８０に連結され得る。いくつかの例では、ファン速度は、コントローラ１２によって制御されてもよい。または、ファン９２は、エンジンドリブンウォーターポンプ８６に連結されてもよい。
【００１３】
図１に示すように、エンジン１０は、排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム５０を含むことができる。ＥＧＲシステム５０は、ＥＧＲ流路５６を介して、排気流路４８から吸気流路４４まで、排気ガスの所望の部分を送ることができる。吸気流路４４に供給されるＥＧＲの量は、コントローラ１２により、ＥＧＲバルブ５２を介して変えられ得る。さらに、ＥＧＲセンサ（不図示）は、ＥＧＲ流路５６中に配置されることができ、圧力、温度、および排気ガスの濃度のうちの１つ以上の表示（indication）を提供してもよい。または、ＥＧＲは、排気酸素センサ、および／または吸気酸素センサに基づいて制御されてもよい。ある条件の下では、ＥＧＲシステム５０は、燃焼室内部の空気と燃料との混合気の温度を調整するために用いられ得る。ＥＧＲシステム５０は、さらに、エンジン１０に再導入される排気ガス４９を冷却するためのＥＧＲ冷却器５４を含んでもよい。このような実施例では、エンジン１０から流出する冷却液は、ラジエータ８０への冷却液流路８２に移動する前に、ＥＧＲ冷却器５４を循環するようにされてもよい。
【００１４】
ＥＧＲ冷却器５４を通過した後に、冷却液は、上記のように冷却液流路８２を介して流れ、および／または冷却液流路８４を介して、熱を車室１０４へ移送し得るヒータコア９０に流れることができ、そして、冷却液はエンジン１０へ戻る。いくつかの例では、エンジンドリブンポンプ８６は、両方の冷却液流路８２，８４に冷却液を循環させるように作動できる。図１の例のように車両１０２がハイブリッド電気推進システムを備えている他の例では、エンジンドリブンポンプに加えて電動補助ポンプ８８を冷却システムに含めることができる。このように、補助ポンプ８８は、エンジン１０の停止中（例えば電気だけでの運転中）に、ヒータコア９０に冷却液を循環させるため、および／またはエンジンの作動中に、エンジンドリブンポンプ８６を補助するために用いることができる。この点については、以下に詳述する。エンジンドリブンポンプ８６と同様に、補助ポンプ８８は遠心ポンプであってもよい。しかしながら、ポンプ８８によって生じる圧力（およびその結果、生じる流れ）は、エネルギ蓄積装置２５によってポンプに供給される電力の量と比例し得る。
【００１５】
この例示的実施例において、ハイブリッド推進システムは、モーター、発電機、その他、およびこれらの組み合わせを含み得るエネルギ変換装置２４を含む。エネルギ変換装置２４は、さらに、電池、コンデンサ、フライホイール、圧力容器などを含み得るエネルギ蓄積装置２５に連結されて示される。エネルギ変換装置は、車両の動作および／またはエンジンからのエネルギを吸収して、吸収されたエネルギをエネルギ蓄積装置による蓄積に適した形態のエネルギに変換するために作動し得る（例えば、発電機を作動させる。）。エネルギ変換装置は、また、出力（力、仕事、トルク、速度、その他）を駆動輪１０６、エンジン１０（例えば、モーターを作動させる）、補助ポンプ８８などに供給するために作動され得る。エネルギ変換装置は、ある例では、モーターだけ、発電機だけ、またはモーターと発電機との両方、エネルギ蓄積装置と車両の駆動輪および／またはエンジンとの間でエネルギの適切な変換を行うために使用される種々の他のコンポーネントを含み得ることは理解されるべきである。
【００１６】
ハイブリッド電気推進の実施例は、車両が、エンジンだけ、エネルギ変換装置（例えばモーター）だけ、または両方の組合せで走行できるフルハイブリッドシステムを含むことができる。エンジンが主要なトルク源であって、ハイブリッド推進システムが付加的トルクを選択的に、例えばティップ・イン（tip-in）、または他の状況の間に発生するために、働く補助的または緩やかなハイブリッド構成も、また、用いることができる。さらに、スタータ/発電機、および／またはスマートオールタネータシステムも、また、用いられ得る。加えて、上記の各種コンポーネントは、車両コントローラ１２により制御されてもよい（後述）。
【００１７】
以上の説明から、典型的なハイブリッド電気推進システムは、さまざまな作動モードが可能であることは理解されるべきである。フルハイブリッドな実施において、例えば、推進システムは、エネルギ変換装置２４（例えば電動モータ）を車両を推進させる唯一のトルク・ソースとして用いて作動してもよい。この「電気専用」作動モードは、制動、低速中、交通信号で停止中などに使用され得る。他のモードにおいては、エンジン１０は、オンにされて、駆動輪１０６を駆動する唯一のトルク・ソースとして作動する。「アシスト」モードと呼ばれ得るさらに別のモードでは、ハイブリッド推進システムは、エンジン１０により供給されるトルクを補足し、協働して働くことができる。上記のように、エネルギ変換装置２４は、また、トルクがエンジン１０および／またはトランスミッションから吸収される発電モードで作動することもできる。さらにまた、エネルギ変換装置２４は、エンジン１０が異なる燃焼モードの間で遷移する間（例えば、スパーク点火モードと、圧縮点火モードとの間で遷移する間）に、トルクを増大させるか、または吸収するために働き得る。
【００１８】
図１は、さらに、制御システム１４を示す。制御システム１４は、制御ルーチンおよび本明細書で説明される動作を実行するために、エンジン１０の種々のコンポーネントに通信的に接続され得る。例えば、図１に示すように、制御システム１４は、電子式ディジタルコントローラ１２を含んでいてもよい。コントローラ１２は、マイクロプロセッサ・ユニット、入出力ポート、実行可能なプログラムおよび調整値のための電子的記憶媒体、ランダムアクセスメモリ、不揮発性メモリ（keep alive memory）、およびデータバスを含むマイクロコンピュータであってもよい。図示のように、コントローラ１２は、複数のセンサ１６から入力を受け取ることができる。上記センサは、ユーザー入力および／またはセンサ（例えばトランスミッションギアポジション、アクセルペダル入力、制動装置入力、トランスミッションセレクタポジション、車速、エンジン速度、エンジンに流れる空気流量、周囲温度、吸気温度など）冷却システム・センサ（例えば冷却液温度、ファン速度、車室温度、周囲湿度など）、その他を含むことができる。さらに、コントローラ１２は、種々のアクチュエータ１８と通信し得る。上記アクチュエータは、エンジンのアクチュエータ（例えば燃料噴射器、電子制御吸気スロットルプレート、点火プラグなど）、冷却システムのアクチュエータ（例えばエアハンドリングベント、および／または車室気候制御システムのダイバータバルブなど）、その他を含むことができる。いくつかの例においては、記憶媒体は、後述する方法や予想されるが特に示されない他の変形例を実行するためにプロセッサによって演算可能な命令を示す、コンピュータが読み取り可能なデータによって、プログラムされることができる。
【００１９】
ここで示されるように、エンジンから冷却液へ伝達される廃熱の量は、作動状態に応じて変化し、そして、空気の流れに伝達される熱量に影響を及ぼし得る。例えば、エンジンの出力トルク、または燃料流量が減少するにつれて、発生する廃熱の量は比例して減少し得る。このような減少する出力は、アイドリング状態に代表され、対応して、走行作動（driving operation）に比べ比較的低速なエンジン速度で、そして冷却液の流量が減少する結果となり得る。いくつかの状況（例えば低い周囲温度および延長されたアイドル運転）の間、２つの並列なループ構成における、冷却液の流量の減少とともに冷却液に伝達される熱の減少は、後部の暖房システムにおける空気の流れの不十分に低い温度という結果になり得る。
【００２０】
次に、図２および図３においては、冷却液流回路（例えば冷却回路）についての例示的実施例が示される。図２の実施例において、ヒータコアを流れる冷却液の流れは、補助ポンプを介して補助され得る。図３の実施例においては、補助ポンプは、ヒータコアに加えてエンジンおよびＥＧＲ冷却器を介した冷却液の流れを補助するために用いられる。
【００２１】
図２は、図１で示された実施例と類似の冷却システムの例示的実施例を示す。図示のように、冷却回路２００は、エンジンドリブンウォーターポンプ８６を共用し、連通する２つの並列なループ２０１，２０２を有する。
【００２２】
ループ２０１では、ポンプ８６は、エンジン１０、およびＥＧＲ冷却器５４に冷却液をポンプ輸送するために作動する。冷却液は、ＥＧＲ冷却器５４からラジエータ８０に循環され、ポンプ８６に戻る。上記のように、冷却液はエンジンから熱を吸収してラジエータに伝達し、そこで冷却され得る。図２に示されるとともに、図１に関して説明されたように、冷却回路２００はサーモスタット３８を含むことができる。サーモスタット３８は、クーラントの温度が閾値に達するまで閉じたままにされて、冷却液がラジエータに流れるのを阻止することにより、冷却液の流れを制御し得る。このようにして、エンジンは、より急速に温められ得る。さらに、ファン９２はポンプ８６に連結され(図１参照）、このファン９２は、ポンプ速度と比例した速度、例えば１：１などの速度比で回転してもよい。他の例では、ポンプ８６の速度が増加するにつれてファン９２の速度も増加し、また、その逆であってもよい。
【００２３】
図２のループ２０２では、ポンプ８６は、エンジン１０、およびＥＧＲ冷却器５４に冷却液をポンプ輸送するために作動する。冷却液は、ＥＧＲ冷却器５４を通過した後に、ヒータコア９０に循環され、ポンプ８６に戻る。図２に示すように、ループ２０２は、また、補助ウォーターポンプ８８を含む。補助ポンプ８８は、ハイブリッド自動車動作の電気単独モードの間に作動される電動ポンプであってもよい。加えて、補助ポンプ８８は、エンジンが作動している間、例えば、追加の冷却液の流れが、システムにエンジン温度を許容される範囲内に維持するかまたは低下させることを可能にさせる場合などに、選択的に作動され得る。さらに、図２に示すように、ヒータコアファン９４は、補助ポンプ８８に連結されてもよい。ヒータコアファン９４は、ポンプ８８と比例した速度、例えば１：１などの速度比で回作動し得る。このように、以下に図４および図５に関して、より詳細に説明するように、補助ポンプは、エンジンドリブンポンプ８６の動作を補助し得る。
【００２４】
図３に移って、冷却システムの冷却回路の別の実施例が示される。冷却回路３００は、図２と同様にしてファン９２に連結され得るエンジンドリブンウォーターポンプ８６を共用し、連通する３つの並列なループ３０１，３０２，３０３を有する。冷却液は、ポンプ８６を介してループ３０１，３０２，３０３に循環され得る。さらに、補助ウォーターポンプ８８は、ポンプ８６からループ３０２，３０３に流れる冷却液が、補助ポンプ８８によって補助されるように、ループ３０２に含められ得る。図３の例に示すように、ヒータコアファン９４は、やはり図２のそれと同じようにして、補助ポンプ８８に連結されてもよい。このようにして、以下に、より詳細に説明するように、エンジン１０、ＥＧＲ冷却器５４、およびヒータコア９０を流れる冷却液は、選択された作動状態の間、補助ポンプ８８によって補助され得る。
【００２５】
他の実施態様において、冷却システムは、第２の補助ウォーターポンプを含むことができる。例えば、１つの構成中で、１台の補助ポンプがエンジンおよびＥＧＲ冷却器内で冷却液を循環させるために用いられ、第２の補助ポンプがヒータコアに冷却液を循環させるために用いられる間に、エンジンドリブンポンプが、冷却液をラジエータに循環させるために利用され得る。
【００２６】
次に、冷却システムの補助ポンプを作動させるための制御ルーチンについて、図４および図５を参照して説明する。図４のフローチャートは、エンジンがオフである場合の、例えば図１に示したような冷却システム１００（または図２に示したような冷却システム２００など）の冷却システムのための制御ルーチン４００を例示する。具体的には、ルーチン４００は、エンジンの温度を決定し、そのエンジン温度に基づいて、少なくともヒータコアに冷却液を循環させる。さらに、冷却液の流量は、例えばエンジン温度、および車室の暖房要求などの動作パラメータに基づいて調整されてもよい。
【００２７】
ルーチン４００における４１０では、エンジンが作動しているかどうかが決定される。エンジンが作動していると決定される場合、ルーチン４００は４２２に移行し、ルーチン５００が実行されて、ルーチン４００は終了する。一方、エンジンがオフであると決定される場合、ルーチン４００は４１２へ進み、補助ポンプが作動しているかどうかが決定される。補助ポンプが作動中でない場合、補助ポンプはルーチン４００における４２４で起動される。ハイブリッド電気自動車において、エンジンが停止され、かつ、車両は依然作動していることが望ましい場合（例えば、電気単独モード作動）、蓄積されているエネルギが、例えば補助ポンプなどの電気的コンポーネントに電力を供給するために用いられる。このようにして、車室は、エンジンがオフである間であっても暖められ得る。
【００２８】
一実施例において、ヒータコアファンの空気の流量は、ヒータコアを流れる冷却液の流量に正比例してもよい。このように、車室に供給される熱は、補助ポンプ／ヒータコアファンの速度に基づいて調整され得る。
【００２９】
一旦、補助ポンプが作動中であるかと決定されるか、または補助ポンプが起動されると、図４のルーチン４００は、４１４へと続き、補助ポンプが冷却液をヒータコアに循環させる。冷却液がヒータコアを通ってエンジンへ戻るように流れ始めると、ルーチン４００における４１６で、エンジン温度が第２の閾値温度を越えるかどうかが決定される。エンジン温度が第２の閾値より高くないと決定されると、ルーチン４００は４２０に移行し、冷却液の流れが、例えば車室の暖房要求などの動作パラメータに基づいて調整される。例えば、車両の乗員（例えばドライバ）が車室内をより暖めることを求める場合、補助ポンプへの電力、したがって冷却液の流量が増大し得る。
【００３０】
一方、エンジン温度が第２の閾値温度より高いと決定される場合、図４のルーチン４００は４１８へ進み、エンジンの温度を低下させ、および／または維持するために、冷却液がラジエータに循環させられる。いくつかの実施形態では、上記のように、ラジエータへの流れはサーモスタットバルブを介して制御され得る。そして、この場合、サーモスタットバルブは、エンジン温度が第２の閾値温度よりも高く上昇した場合に、冷却液がラジエータに流れるのを許容するために開かれ得る（例えば、電子制御サーモスタットを介して、または、機械式サーモスタットを介して）。一旦、補助ポンプがラジエータに冷却液を循環させ始めると、ルーチン４００は４２０へ進み、流れが動作パラメータに基づいて調整される。例えば、エンジンの温度が上昇している場合、ラジエータへの冷却液の流れは、補助ポンプの動作（例えば速度、ポンプ容量、その他）を増加させることによって、増加できる。
【００３１】
このように、ハイブリッド電気自動車が電気単独モードで作動するときに、補助電動ポンプは、エンジン、およびヒータコア、および／またはラジエータに冷却液を循環させるために利用できる。さらに、エンジンの温度、および車室の暖房要求などのパラメータに基づいて、補助ポンプからの冷却液の流れが調整され得る。例えば、車室の暖房の増加が要請されるときに、ポンプの流れが増加させられ得る。図５に関して後述するように、エンジンの作動中には、補助ポンプの動作は、続行され得る。
【００３２】
図５のフローチャートは、エンジンが作動している場合の、例えば図１の冷却システム１００（または図２に示したような冷却システム２００など）などの冷却システムのための制御ルーチン５００を例示する。具体的には、ルーチン５００は、エンジンからラジエータ、および／またはヒータコアまで熱を移送するために、エンジンドリブンポンプを通って、また、選択された作動状態の間、補助ポンプを通って流れる冷却液の流れを制御する。
【００３３】
ルーチン５００における５１０では、エンジンが作動しているかどうかが決定される。エンジンが作動していないと決定される場合、ルーチン５００はルーチン５２６に移行し、ルーチン４００が実行されて、ルーチン５００は終了する。５１０でエンジンが作動していると決定されると、ルーチン５００は５１２へと続き、エンジンドリブンウォーターポンプがオンにされる。一旦エンジンドリブンポンプがオンにされると、ルーチン５００は５１４へ進み、冷却液が冷却システム内でヒータコアに循環させられる。
【００３４】
図５のルーチン５００における５１６では、エンジンの温度が第１の閾値温度より高いかどうかが決定される。エンジンの温度が第１の閾値温度より低いと決定される場合、ルーチン５００は５１４に戻り、エンジンドリブンポンプは、冷却液をヒータコアに循環させるように作動する。一方、エンジンの温度が第１の閾値温度より高いと決定される場合、ルーチン５００は５１８へ進み、エンジンドリブンポンプは、冷却液をヒータコアに加えてラジエータにポンプ輸送するために作動する。
【００３５】
一旦、冷却液がラジエータに流れると、ルーチン５００は、５２０で、エンジンの温度が第２の閾値より高いかどうか決定する。温度が第２の閾値より高くない場合、ルーチン５００は５１８に戻り、エンジンドリブンポンプは、冷却液をラジエータとヒータコアとに循環させ続ける。エンジンの温度が第２の閾値より高いと決定される場合、ルーチン５００は５２２へと続き、ヒータコアへの冷却液の流れを補助するために、補助ウォーターポンプが起動される。いくつかの実施形態では、上記のように、補助ポンプは、エンジンドリブンポンプがヒータコアに加えて、冷却液をエンジンおよびＥＧＲ冷却器内で循環させるのを補助し得る。
【００３６】
補助ポンプが起動された後、ルーチン５００は５２４へ進み、補助ポンプからの冷却液の流れ（例えば補助ポンプの補助程度）が、種々の動作パラメータに基づいて調整され、補助ポンプは「高性能な（smart）」ポンプとして作動する。例えば、補助ポンプの補助程度は、車速、エンジン冷却液の温度、周囲温度、および／またはこれらの組み合わせに基づいて調整され得る。例えば、車輛速度が減少すると、ラジエータを通る気流が少なくなり得、そして、補助ポンプの補助程度は、例えばファン速度がすでに最大速度であるときのエンジン温度を維持するために、増加し得る。別の例として、補助ポンプの補助程度は、周囲温度（例えば車両の外側の温度）の変化に応答して調整され得る。この場合、周囲温度が増加するにつれて、補助ポンプの補助程度は増加し得る。周囲温度が上がるにつれて、補助ポンプの補助程度は、エンジンの温度を維持するとともに、エンジンドリブンポンプを作動させる力を小さく維持するために、増加する。
【００３７】
さらに、補助ポンプの動作およびファン速度は、互いに調整されることができ、さらに、エンジン速度によって調整されてもよい。エンジン速度が増加するにつれて、例えば、より少ない補助ポンプの動作が用いられるようにしてもよい。なぜならば、速度の増加は、機械式ポンプからのポンプ流の増加を引き起こすからである。同様に、ファン速度が減少するにつれて、補助ポンプの動作は補償のために増加し得る。さらに他の、ファンと補助ポンプとの動作の間の調整が用いられてもよい。さらに、例えばエンジン・トルク、および／または出力レベルなどの他の状況も、考慮されることができ、そこにおいて、高いエンジン負荷のときに、冷却液の温度が上昇する前であっても、温度上昇の割合を低下させるために、補助ポンプが先行的に結合されて、増加したレベルで作動させられることができる、そして、このように、エンジン・トルク、および／またはパワーを制限する措置がとられるまでに、高い、またはピークのエンジン負荷を維持する能力が延長される。例えば、エンジン・トルク、および／またはパワーが、選択された冷却液温度閾値を上回ると制限され得る場合、システムは、そのような状況を予想でき、そこで、エンジンが高負荷である場合に、エンジン冷却液温度が高い方の閾値より低くても、補助ポンプを結合する（または補助ポンプの作動を増大させる。）。
【００３８】
このように、補助電動ポンプは、エンジンドリブンポンプと並行して、選択的に利用され得る。加えて、補助ポンプは、さまざまな作動中のエンジン、車両、および車室の暖房、ならびに例えば車輛速度や周囲温度などの冷却システム作動パラメータに応答して、補助ポンプの補助程度を変化させるように、調整（例えば、速度、ポンプ容量、その他）されることができる。補助ポンプに供給される力、そして補助ポンプの補助程度を調整することによって、１つの実施例において、高温でのエンジン作動の間、補助ポンプがエンジン・ポンプを補助しない構成と比較して、エンジンドリブンポンプを作動させるための力の量を低減（そして、エンジンドリブンポンプを小型化）できる。
【００３９】
ここで、本明細書に含まれる実施例の制御および評価ルーチンは、さまざまなエンジン、および／または車輛システムの構成に適用することができる。本明細書に記載されている特定のルーチンは、例えば、イベントドリブン、インタラプトドリブン、マルチタスキング、マルチスレッディングなどの１つ以上の任意の数の処理手法を代表し得る。上記のように例示されたさまざまな振舞い、動作、または機能は、例示された順序で実行され、並列に実行され、または場合によっては省略されてもよい。同様に、処理の順序は、本明細書に記載されている例示の実施例の特徴および効果を達成するために必ずしも必要とされるものではなく、図示および説明の容易さのために提供されるものである。例示された１つ以上の振舞い、または機能は、用いられる特定の手法に応じて、繰り返し実行されてもよい。さらに、記載されている振舞いは、エンジン制御システムのコンピュータが可読な記憶媒体にプログラムされるコードをグラフィカリに表し得る。
【００４０】
本明細書において開示される構成およびルーチンは、本質的に例示であり、これらの特定の実施例は、様々なバリエーションが可能であり、限定的に解釈されるものでないことはいうまでもない。例えば、上記の技術は、Ｖ６（Ｖ型６気筒）、Ｉ４、Ｉ６、Ｖ１２、対向４、その他のタイプのエンジンに適用可能である。本開示の主題は、本明細書において開示される、種々のシステムおよび構成、他の特徴、機能、および／または特性の、あらゆる、新規で非自明的な組合せおよびサブコンビネーションを含む。
【００４１】
以下の請求項は、特に新規で非自明であると考えられる特定の組合せおよびサブコンビネーションを強調するものである。これらの請求項は、「１つの」要素、または「第１の」要素、またはこれらと等価なものに言及し得る。この種の請求項は、１つ以上のそのような要素を有することを（incorporation）含み、２つ以上のそのような要素を必須とすることも除外することもないと理解されなければならない。開示された特徴、機能、要素、および／または特性の、他の組合せおよびサブコンビネーションは、本願の請求項の補正によって、または、本願または関連出願での新規な請求項の提示によって、請求され得る。そのような請求項は、最初の請求項に対して、より広いか、より狭いか、等しいか、または異なる範囲であっても、また、現在の開示の主題の範囲内に含まれるとみなされる。
【符号の説明】
【００４２】
１０ エンジン（内燃機関）
１２ 電子式ディジタルコントローラ
１４ 制御システム
１６ センサ
１８ アクチュエータ
２４ エネルギ変換装置
２５ エネルギ蓄積装置
３６ フロントエンドアクセサリドライブ
３８ サーモスタットバルブ
４４ 吸気流路
４８ 排気流路
４９ 排気ガス
５０ 排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム
５２ ＥＧＲバルブ
５４ 排気ガス再循環冷却器
５６ ＥＧＲ流路
８０ ラジエータ
８２ 冷却液流路
８４ 冷却液流路
８６ エンジンドリブンウォーターポンプ
８８ 電動補助ポンプ
９０ ヒータコア
９２ ファン
９４ ヒータコアファン
１００ 冷却システム
１０２ 自動車（車両）
１０４ 車室
１０６ 駆動輪
２００ 冷却システム（冷却回路）
２０１ ループ
２０２ ループ
３００ 冷却回路
３０１ ループ
３０２ ループ
３０３ ループ
４００ 制御ルーチン
５００ 制御ルーチン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジエータおよびヒータコアを有するエンジン冷却システムのための方法であって、
エンジンの停止中に、補助ポンプを作動させて、冷却液をヒータコアに流し、
エンジンの作動中に、エンジンドリブンポンプを作動させて、冷却液をヒータコア、およびラジエータに流し、作動条件に基づいて選択的に補助ポンプを作動させ、ヒータコア、およびラジエータへの流れを補助することを含む方法。
【請求項２】
請求項１の方法であって、
エンジンは、ハイブリッド電気推進システムに結合され、上記補助ポンプは電動ポンプである方法。
【請求項３】
請求項１の方法であって、
上記選択的に補助ポンプを作動させることが、エンジンの冷却液の温度が閾値温度より高いことに応答して補助ポンプを作動させることを含む方法。
【請求項４】
請求項１の方法であって、さらに、
エンジンの作動中に、作動条件に基づいて補助ポンプの補助程度を調整することを含む方法。
【請求項５】
請求項４の方法であって、
上記作動条件が、エンジン速度を含み、
少なくとも１つの状態において、エンジン速度が減少するときに、補助ポンプの補助程度が増加する方法。
【請求項６】
請求項５の方法であって、
上記作動条件が周囲温度を含み、
少なくとも１つの状態において、周囲温度が上昇するときに、補助ポンプの補助程度が増加する方法。
【請求項７】
請求項１の方法であって、さらに、
エンジンの停止中に、補助ポンプを作動させて、冷却液をヒータコア、およびラジエータに流すことを含む方法。
【請求項８】
車両のエンジンに連結されたエンジン冷却システムのための方法であって、
エンジンの停止中に、補助ポンプを作動させて、冷却液をヒータコアに流し、
エンジンの作動中に、エンジンドリブンポンプを作動させて、冷却液をヒータコア、およびラジエータに流し、作動条件に基づいて選択的に補助ポンプを作動させ、ヒータコア、およびラジエータへの流れを補助し、作動条件に基づいて補助ポンプの補助程度を調整することを含む方法。
【請求項９】
請求項８の方法であって、
上記車両が、ハイブリッド電気推進システムを備え、
補助ポンプの補助程度が、エンジンの出力に基づく方法。
【請求項１０】
請求項８の方法であって、
上記補助ポンプは電動ポンプである方法。
【請求項１１】
請求項８の方法であって、
上記選択的に補助ポンプを作動させることが、エンジンの冷却液の温度が閾値温度を越えたときに補助ポンプを起動することを含む方法。
【請求項１２】
請求項８の方法であって、
上記作動条件が、エンジン速度を含み、
補助ポンプの補助程度が、エンジン速度の増大に応答して減少する方法。
【請求項１３】
請求項８の方法であって、
上記作動条件が周囲温度を含み、
補助ポンプの補助程度が、周囲温度の低下に応答して減少する方法。
【請求項１４】
自動車のエンジン用の冷却システムであって、
エンジンドリブンポンプと、
上記エンジンドリブンポンプと連通する補助ポンプと、
ラジエータを含み、上記エンジンドリブンポンプが、当該第１のループ内の上記ラジエータに冷却液を循環させる第１のループと、
ヒータコアを含み、上記補助ポンプが、当該第２のループ内の上記ヒータコアに冷却液を循環させる、上記第１のループと並列な第２のループと、
コンピュータが可読な記憶媒体を有し、上記補助ポンプおよびエンジンドリブンポンプを作動させるためのコントローラとを備え、
上記記憶媒体は、
エンジンの停止中に、補助ポンプを作動させて、冷却液をヒータコアに流し、
エンジンの作動中に、エンジンドリブンポンプを作動させて、冷却液をヒータコア、およびラジエータに流し、作動条件に基づいて選択的に補助ポンプを作動させて、ヒータコアへの流れを補助し、
エンジンの作動中に、作動条件に基づいて補助ポンプの補助程度を調整する
ための命令を含むシステム。
【請求項１５】
請求項１４のシステムであって、
上記車両が、ハイブリッド電気推進システムを備え、上記補助ポンプは電動ポンプであるシステム。
【請求項１６】
請求項１４のシステムであって、
上記第１のループが、サーモスタットバルブを有し、
上記サーモスタットバルブは、エンジン温度が第１の閾値温度よりも高く上昇した後に、冷却液がラジエータに流れるのを許容するために開くシステム。
【請求項１７】
請求項１４のシステムであって、
上記選択的に補助ポンプを作動させることが、エンジンの冷却液の温度が第２の閾値温度より高く上昇したときに補助ポンプをオンにすることを含むシステム。
【請求項１８】
請求項１４のシステムであって、
作動条件が、エンジン速度、および周囲温度を含むシステム。
【請求項１９】
請求項１８のシステムであって、
補助ポンプの補助程度が、周囲温度の上昇に応答して増加するシステム。
【請求項２０】
請求項１８のシステムであって、
補助ポンプの補助程度が、エンジン速度の増大に応答して減少するシステム。
【請求項２１】
請求項１４のシステムであって、
さらに、ヒータコアファンを備え、
ヒータコアファン気流量が、ヒータコアに流れる冷却液の流量に正比例するシステム。
【請求項１】
ラジエータおよびヒータコアを有するエンジン冷却システムのための方法であって、
エンジンの停止中に、補助ポンプを作動させて、冷却液をヒータコアに流し、
エンジンの作動中に、エンジンドリブンポンプを作動させて、冷却液をヒータコア、およびラジエータに流し、作動条件に基づいて選択的に補助ポンプを作動させ、ヒータコア、およびラジエータへの流れを補助することを含む方法。
【請求項２】
請求項１の方法であって、
エンジンは、ハイブリッド電気推進システムに結合され、上記補助ポンプは電動ポンプである方法。
【請求項３】
請求項１の方法であって、
上記選択的に補助ポンプを作動させることが、エンジンの冷却液の温度が閾値温度より高いことに応答して補助ポンプを作動させることを含む方法。
【請求項４】
請求項１の方法であって、さらに、
エンジンの作動中に、作動条件に基づいて補助ポンプの補助程度を調整することを含む方法。
【請求項５】
請求項４の方法であって、
上記作動条件が、エンジン速度を含み、
少なくとも１つの状態において、エンジン速度が減少するときに、補助ポンプの補助程度が増加する方法。
【請求項６】
請求項５の方法であって、
上記作動条件が周囲温度を含み、
少なくとも１つの状態において、周囲温度が上昇するときに、補助ポンプの補助程度が増加する方法。
【請求項７】
請求項１の方法であって、さらに、
エンジンの停止中に、補助ポンプを作動させて、冷却液をヒータコア、およびラジエータに流すことを含む方法。
【請求項８】
車両のエンジンに連結されたエンジン冷却システムのための方法であって、
エンジンの停止中に、補助ポンプを作動させて、冷却液をヒータコアに流し、
エンジンの作動中に、エンジンドリブンポンプを作動させて、冷却液をヒータコア、およびラジエータに流し、作動条件に基づいて選択的に補助ポンプを作動させ、ヒータコア、およびラジエータへの流れを補助し、作動条件に基づいて補助ポンプの補助程度を調整することを含む方法。
【請求項９】
請求項８の方法であって、
上記車両が、ハイブリッド電気推進システムを備え、
補助ポンプの補助程度が、エンジンの出力に基づく方法。
【請求項１０】
請求項８の方法であって、
上記補助ポンプは電動ポンプである方法。
【請求項１１】
請求項８の方法であって、
上記選択的に補助ポンプを作動させることが、エンジンの冷却液の温度が閾値温度を越えたときに補助ポンプを起動することを含む方法。
【請求項１２】
請求項８の方法であって、
上記作動条件が、エンジン速度を含み、
補助ポンプの補助程度が、エンジン速度の増大に応答して減少する方法。
【請求項１３】
請求項８の方法であって、
上記作動条件が周囲温度を含み、
補助ポンプの補助程度が、周囲温度の低下に応答して減少する方法。
【請求項１４】
自動車のエンジン用の冷却システムであって、
エンジンドリブンポンプと、
上記エンジンドリブンポンプと連通する補助ポンプと、
ラジエータを含み、上記エンジンドリブンポンプが、当該第１のループ内の上記ラジエータに冷却液を循環させる第１のループと、
ヒータコアを含み、上記補助ポンプが、当該第２のループ内の上記ヒータコアに冷却液を循環させる、上記第１のループと並列な第２のループと、
コンピュータが可読な記憶媒体を有し、上記補助ポンプおよびエンジンドリブンポンプを作動させるためのコントローラとを備え、
上記記憶媒体は、
エンジンの停止中に、補助ポンプを作動させて、冷却液をヒータコアに流し、
エンジンの作動中に、エンジンドリブンポンプを作動させて、冷却液をヒータコア、およびラジエータに流し、作動条件に基づいて選択的に補助ポンプを作動させて、ヒータコアへの流れを補助し、
エンジンの作動中に、作動条件に基づいて補助ポンプの補助程度を調整する
ための命令を含むシステム。
【請求項１５】
請求項１４のシステムであって、
上記車両が、ハイブリッド電気推進システムを備え、上記補助ポンプは電動ポンプであるシステム。
【請求項１６】
請求項１４のシステムであって、
上記第１のループが、サーモスタットバルブを有し、
上記サーモスタットバルブは、エンジン温度が第１の閾値温度よりも高く上昇した後に、冷却液がラジエータに流れるのを許容するために開くシステム。
【請求項１７】
請求項１４のシステムであって、
上記選択的に補助ポンプを作動させることが、エンジンの冷却液の温度が第２の閾値温度より高く上昇したときに補助ポンプをオンにすることを含むシステム。
【請求項１８】
請求項１４のシステムであって、
作動条件が、エンジン速度、および周囲温度を含むシステム。
【請求項１９】
請求項１８のシステムであって、
補助ポンプの補助程度が、周囲温度の上昇に応答して増加するシステム。
【請求項２０】
請求項１８のシステムであって、
補助ポンプの補助程度が、エンジン速度の増大に応答して減少するシステム。
【請求項２１】
請求項１４のシステムであって、
さらに、ヒータコアファンを備え、
ヒータコアファン気流量が、ヒータコアに流れる冷却液の流量に正比例するシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１１６３６６（Ｐ２０１１−１１６３６６Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７１３０１（Ｐ２０１０−２７１３０１）
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（５０３１３６２２２）フォード グローバル テクノロジーズ、リミテッド ライアビリティ カンパニー (236)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（５０３１３６２２２）フォード グローバル テクノロジーズ、リミテッド ライアビリティ カンパニー (236)
【Ｆターム（参考）】
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