CN102395767B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本实施例的内燃机的控制装置包括：冷却装置(40L、40R)，其设置在冷却水所循环的路径上，并且冷却水通过流过冷却装置(40L、40R)内部而对内燃机的排气进行冷却；使所述冷却水循环的泵(76)；以及ECU(7L、7R)，其估计排气的热量，并根据估计出的排气的热量来决定在检测到点火开关(30)断开之后泵(76)是否工作。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置。
背景技术
存在对内燃机的排气进行冷却的冷却装置。作为冷却装置，有设置在内燃机的排气口与排气歧管之间的冷却装置、或设置在排气岐管周围的冷却装置(参考专利文献1)。通过冷却水向冷却装置内部流通，排气被冷却。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开昭63-208607号公报
发明内容
发明要解决的问题
这样的冷却装置被配置在冷却水所流通的路径上。在泵的作用下，冷却水在该路径中循环。而且，排气的热量的一部分被储存到这样的冷却装置中。如果内燃机停止，则泵也停止，冷却水不再循环。因此，储存在冷却装置中的热量被传导给冷却水，冷却水有可能沸腾。
本发明的目的在于提供一种抑制冷却水沸腾的内燃机的控制装置。
上述目的可通过以下内燃机的控制装置来实现，该控制装置包括：冷却装置，所述冷却装置设置在冷却水所循环的路径上，并且所述冷却水通过流过所述冷却装置内部而对内燃机的排气进行冷却；泵，所述泵使所述冷却水循环；估计部，所述估计部估计所述排气的热量；以及控制部，所述控制部根据估计出的所述排气的热量来决定在检测到点火开关断开之后所述泵是否进行工作。由此，例如在排气的热量高时，即使在检测到点火开关断开时也使泵工作，由此使冷却水循环，从而能够防止由于储存在冷却装置中的热量而冷却水沸腾。
发明效果
根据本发明，能够提供抑制冷却水沸腾的内燃机的控制装置。
附图说明
图1是内燃机的控制装置的说明图；
图2是示出冷却水的路径的图；
图3是示出由ECU执行的控制的一例的流程图；
图4A是用于计算排放气体温度的映射，图4B是用于计算空转运行时长的映射；
图5是用于说明由ECU执行的控制的时序图；
图6是用于说明由ECU执行的控制的时序图；
图7是示出实施例2的内燃机的控制装置的冷却水的路径的图；
图8是示出由ECU执行的控制的一例的流程图；
图9是实施例3的内燃机的控制装置的冷却水的路径的说明图；
图10是示出由ECU执行的控制的一例的流程图。
具体实施方式
以下，参考附图对多个实施例进行说明。
实施例1
图1是内燃机的控制装置的说明图。发动机10具有一对列(bank)12L、12R。列12L、12R相互倾斜配置。发动机10是所谓V型发动机。列12L具有包括三个气缸14L的气缸组。列12R也同样地具有气缸14R。
另外，列12L中设置有直接向气缸14L内喷射燃料的燃料喷射阀15L。同样地，列12R中也设置有直接向气缸14R内喷射燃料的燃料喷射阀15R。在列12L上连接有吸气通路4L以及排气岐管5L，在列12R上连接有吸气通路4R以及排气岐管5R。吸气通路4L、4R在上游侧汇流，在汇流了的部位设置有用于调节吸入空气量的节气门阀6和检测吸入空气量的空气流量计18。
在排气岐管5L、5R的下端部分别设置有催化剂20L、20R。催化剂20L、20R分别对从列12L、12R侧的气缸排出的排气进行净化。在排气岐管5L、5R中分别安装有空燃比传感器9L、9R。
在列12L的排气口(没有图示)与排气岐管5L之间设置有冷却装置40L。同样地，在列12R的排气口(没有图示)与排气岐管5R之间设置有冷却装置40R。
冷却装置40L、40R被构成为分别使冷却水在排气岐管5L、5R的管的周围流动。对于冷却装置40L、40R，将在后面叙述详细情况。
节气门阀6的开度由ECU(Electr开启ic C开启trol Unit，电子控制单元)7L、7R按照每个列12L、12R分别控制。而且，从燃料喷射阀15L、15R喷射的燃料量也由ECU7L、7R分别控制。ECU7L、7R能够切断从燃料喷射阀15L、15R喷射的燃料。ECU7L、7R相当于估计部、控制部(将在后面详述)。ECU7L、7R可经由通信线路8双向通信。通过经由通信线路8交换信息，ECU7L、7R能够参考与其他列的运行状态相关的信息，以用于其所承担的列的运行控制。
另外，空燃比传感器9L、9R将与排气的空燃比对应的检测信号分别输出给ECU7L、7R。ECU7L、7R基于分别来自空燃比传感器9L、9R的输出来分别控制向气缸14L、14R的燃料喷射量，由此对空燃比进行反馈控制。反馈控制是指控制燃料喷射量等以使检测到的排气的空燃比成为目标空燃比。
水温传感器52将后述的与冷却水的温度对应的检测信号输出给ECR7L。水温传感器52被置于冷却水所循环的路径上的任意位置。点火开关30向ECU7L输出接通信号、断开信号。
图2是示出冷却水的路径的图。如图2所示，在冷却水的路径上配置有散热器72、入口74、泵76等。主路径82使冷却水按照入口74、泵76、发动机10、散热器72的顺序循环。主路径82使冷却水从发动机10的后接合部19向散热器72循环。辅助路径88使冷却水按照入口74、泵76、发动机10、冷却装置40L、40R、V列管60的顺序循环。辅助路径88从后接合部19分岔，并包含使冷却水分别向冷却装置40L、40R内流通的分支路径86L、86R。
泵76是与发动机10的旋转联动地进行工作的机械泵。冷却水从入口74向发动机10流动。冷却水首先流入发动机10的机体侧水套11w，然后流入盖侧水套12Lw、12Rw。从盖侧水套12Lw、12Rw排出的冷却水在后接合部19汇流。在后接合部19连结有主路径82和辅助路径88。在主路径82中流动的冷却水从后接合部19向散热器72流动，冷却水在散热器72中散热。
在分支路径86L上配置有冷却装置40L。冷却水向冷却装置40L内流通。通过冷却水向冷却装置40L内流通，能够降低从列12L的气缸14L排出的排气的温度。分支路径86R、冷却装置40R也一样。
图3是示出由ECU7L、7R执行的控制的一例的流程图。
ECU7L、7R基于来自水温传感器52的输出来检测冷却水温(步骤S1)。但也可以不利用来自水温传感器52的输出而通过公知的方法来估计冷却水温。
接下来，ECU7L、7R计算排放气体温度和排放气体量(步骤S2)。例如基于图4A所示的映射来计算排放气体温度。图4A是用于计算排放气体温度的映射，被预先存储在ECU7L、7R中。如图4A所示，纵轴表示发动机10的转速，横轴表示发动机10的负载。发动机10的转速、负载越大，算出的排放气体温度就越高。
另外，排放气体量(g/秒)基于吸入空气量和空燃比而算出，吸入空气量基于来自空气流量计18的输出而检测，空燃比基于空燃比传感器9L、9R空的输出而检测。
接下来，ECU7L、7R估计排放气体的热量P(步骤S3)。具体而言，通过下式来估计。
P＝M×Cp×(Tex-Tair)…(1)
M表示排放气体量，Cp表示排放气体的比热，Tex表示排放气体温度，Tair表示外部空气温度。将在步骤S2中算出的排放气体量、排放气体温度分别代入M、Tex而算出热量P。此外，外部空气温度既可以使用公知的温度传感器进行检测，也可以通过其他公知的方法来估计或算出。
接下来，ECU7L、7R判定冷却水温是否超过了判定值D1(步骤S4)。当超过了判定值D1时，ECU7L、7R判定排放气体的热量是否超过了判定值D2(步骤S5)。此处的排放气体的热量是在步骤S3中算出的热量。当超过了判定值D2时，ECU7L、7R将在上一次的第一计数值T1加上1后的值作为本次的第一计数值T1(步骤S6)。第一计数值T1是为了测量排放气体的热量超过了判定值D2的时长而使用的值。
接下来，ECU7L、7R判定第一计数值T1是否超过了判定值D3(步骤S7)。当超过了判定值D3时，ECU7L、7R将在检测到点火开关30断开后执行空转运行的标志设定为开启(ON)(步骤S8)。在检测到点火开关30断开后执行空转运行的理由如下：通过进行空转运行，即使在点火开关30断开后也使泵76工作预定时长，由此防止由储存在冷却装置40L、40R中的热量引起冷却水沸腾。
接下来，ECU7L、7R计算空转运行时长(步骤S9)。具体而言，如图4B所示，ECU7L、7R计算与第一计数值T1对应的空转运行时长。图4B是用于计算空转运行时长的映射。在图4B的映射中，纵轴表示空转运行时长，横轴表示第一计数值T1。如图4B所示，第一计数值T1越大，空转运行时长设定得就越长。其理由是考虑到第一计数值T1越大、储存在冷却装置40L、40R中的热量就越多。例如，在第一计数值T1为1000、2000、3000、4000的情况下，空转运行时长分别被设定为30、60、90、120(秒)。第一计数值T1对应于排放气体的热量超过了判定值D2的时长。从而，与估计出的排气的热量超过了判定值D2的时长相适应地设定空转运行时长。即，与排放气体的热量超过了判定值D2的时长相适应地设定泵76的工作时长。
接下来，ECU7L、7R判定是否从点火开关30检测到断开信号(步骤S10)。当作出了否定判定时，ECU7L、7R再次执行步骤S1。当ECU7L、7R检测到来自点火开关30的断开信号时，ECU7L、7R执行空转运行(步骤S11)。通过执行空转运行，泵76与发动机10联动地进行工作。因此，即使在点火开关30断开的情况下，在预定时长内，泵76也工作，冷却水也在路径上循环。由此能够防止冷却水受到储存在冷却装置40L、40R中的热量的影响而发生沸腾的情况。
在步骤S4中，当冷却水温小于判定值D1时，ECU7L、7R将空转运行执行标志设定为关闭(OFF)(步骤S15)。这是因为：当冷却水温低至某种程度时，即使在点火开关30断开后冷却水发生沸腾的可能性也小。
在步骤S5中，当排放气体的热量小于判定值D2时，ECU7L、7R判定空转运行执行标志是否为开启(步骤S12)。当作出了否定判定时，ECU7L、7R执行步骤S15。当作出了肯定判定时，ECU7L、7R将在上一次的第二计数值T2加上1后的值作为本次的第二计数值T2(步骤S13)。第二计数值T2为了测量排放气体的热量小于判定值D1的时长而使用。
接下来，ECU7L、7R判定第二计数值T2是否超过了判定值D4(步骤S14)。当第二计数值T2超过了判定值D4时，ECU7L、7R执行步骤S15。在此情况下，可估计储存在冷却装置40R、40L中的热量少。当第二计数值T2小于判定值D2时，ECU7L、7R将空转运行标志设定为开启(步骤S8)。在此情况下，可估计储存在冷却装置40R、40L中的热量还很足。第二计数值T2对应于排放气体的热量小于判定值D2的时长。因此，根据估计出的排气的热量小于判定值D2的时长和估计出的排气的热量超过了判定值D2的时长，来决定是否执行空转运行。即，根据估计出的排气的热量小于判定值D2的时长和估计出的排气的热量超过了判定值D2的时长，来决定在点火开关30断开后泵76是否工作。由此，能够考虑点火开关30断开前的发动机10的运行状态来决定泵76是否工作。
如上所述，ECU7L、7R估计排放气体的热量，并根据估计出的热量来决定在检测到点火开关30断开之后是否执行空转运行。由此，当排气的热量高时，在检测到点火开关30断开之后使泵76工作，从而使冷却水循环。由此，能够防止由储存在冷却装置40L、40R中的热量引起冷却水沸腾的情况。
接下来，根据时序图，说明由ECU7L、7R执行的控制。图5、图6是用于说明由ECU7L、7R执行的控制的时序图。在图5、图6中示出了排放气体的热量P、冷却装置40L、40R的温度Tc、冷却水的温度Tw。冷却水的温度Tw表示冷却装置40L、40R周边的冷却水的温度。
图5是在检测到点火开关30断开之后执行空转运行时长时的时序图。例如，当车辆诸如爬坡等持续执行高转速高负载运行时，排放气体的热量P上升并超过判定值D2。当在热量P超过判定值D2的状态下断开点火开关30时，发动机10执行空转运行。若点火开关30断开时的冷却装置40L、40R的温度Tc为200℃，则通过执行空转运行而排放气体的热量P急剧下降，冷却装置40L、40R的温度Tc也从200℃逐渐降低。而且，通过执行空转运行，泵76工作，并且冷却水在路径上循环，因此冷却水的温度在点火开关30断开前后变化不大，维持90℃左右。如此，能够防止由储存在冷却装置40L、40R中的热量引起冷却水沸腾的情况。
假设断开点火开关30并泵76停止工作的情况。在此情况下，由于泵76停止，因此冷却水不循环，从而滞留在冷却装置40L、40R内或冷却装置40L、40R周边的冷却水有可能因储存在冷却装置40L、40R中的热量而沸腾。然而，在本实施例中，由于在点火开关30断开后也执行预定时长的空转运行，因此冷却水循环，直到储存在冷却装置40L、40R中的热量下降为止。由此能够防止冷却水沸腾的可能性。
接下来，说明不执行空转运行的情况。图6是在检测到点火开关30断开之后不执行空转运行时长时的时序图。如图6所示，例如当在车辆进行高转速高负载运行后变为低转速低负载运行、并且点火开关30被断开时，通过低转速低负载运行，排放气体的热量P已低于判定值D2。因此，在这样的状态下不执行空转运行。这是因为：由于排放气体的热量P已下降，因而可估计储存在冷却装置40L、40R中的热量也小。因此，在此情况下，不执行空转运行。
实施例2
接下来，说明实施例2的内燃机的控制装置。
图7是示出实施例2的内燃机的控制装置的冷却水的路径的图。
在实施例2的内燃机的控制装置中，采用泵76a。泵76a是基于来自ECU7L、7R的指令而工作的电动泵。因此，即使在发动机10停止后，泵76a也基于来自ECU7L、7R的指令而工作。
接下来，对由ECU7L、7R执行的控制进行说明。图8是示出由ECU7L、7R执行的控制的一例的流程图。
ECU7L、7R在执行步骤S1至S7时，将在检测到点火开关30断开之后使泵76a工作的执行标志设定为开启(步骤S8a)。接下来，计算泵76a的工作时长(步骤S9a)。与实施例1同样地，泵76a的工作时长基于第一计数值T1来计算。当检测到点火开关30断开时，ECU7L、7R使发动机10停止并使泵76a工作(步骤S11a)。
如此，通过在点火开关30断开后使泵76a工作预定时长，能够防止由储存在冷却装置40L、40R中的热量引起冷却水沸腾。当在步骤S7中作出否定判定或在步骤S14中作出肯定判定时，将在点火开关30断开后使泵76a工作的执行标志设定为关闭(步骤S15a)。
实施例3
接下来，说明实施例3的内燃机的控制装置。
图9是实施例3的内燃机的控制装置的冷却水的路径的说明图。
如图9所示，冷却水的路径包括通过发动机10内部的主路径82、以及与主路径82并联连接并通过冷却装置40L、40R内部的副路径86。此外，在泵76a与发动机10之间的主路径82上设置有控制阀78。控制阀78能够根据来自ECU7L、7R的指令而控制通过主路径82的冷却水的流量。详细而言，控制阀78能够根据来自ECU7L、7R的指令而维持预定开度。
图10是示出由ECU7L、7R执行的控制的一例的流程图。
当ECU7L、7R执行步骤S1至S10并检测到点火开关30断开时，ECU7L、7R驱动泵76a(步骤S11a)，并关闭控制阀78(步骤S11b)。由此，冷却水不再向发动机10内流动，而冷却水向副路径86流动。由此，在冷却装置40L、40R内流动的冷却水的流量增大。由此，冷却装置40L、40R通过大量流入的冷却水在短期间内被冷却。因此能够防止由储存在冷却装置40L、40R中的热量引起冷却水沸腾。也可以不完全关闭控制阀78而通过将控制阀78控制在规定开度来抑制通过发动机10内部的冷却水的流量。
以上，对本发明的优选实施方式进行了详细说明，但本发明不限定于上述特定的实施方式，可在权利要求书所记载的本发明宗旨的范围内进行各种变形和变更。

Claims (5)

1.一种内燃机的控制装置，包括：
冷却装置，所述冷却装置设置在冷却水所循环的路径上，并且所述冷却水通过流过所述冷却装置内部而对内燃机的排气进行冷却；
泵，所述泵使所述冷却水循环；
估计部，所述估计部估计所述排气的热量；以及
控制部，所述控制部在估计出的所述排气的热量超过了判定值时，根据所述估计出的排气的热量超过了判定值的时长来决定在检测到所述点火开关断开之后所述泵是否工作，在所述估计出的所述排气的热量小于判定值时，根据所述估计出的排气的热量小于所述判定值的时长来决定在检测到所述点火开关断开之后所述泵是否工作。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，
所述泵是与所述内燃机联动的机械泵，
所述控制部在检测到所述点火开关断开之后通过执行空转运行而使所述泵工作。
3.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，
所述泵是根据来自所述控制部的指令而工作的电动泵。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制装置，其中，
所述路径包括通过所述内燃机内部的主路径、以及与所述主路径并联连接并通过所述冷却装置内部的副路径，
所述控制装置包括控制阀，所述控制阀能够控制流经所述主路径的冷却水的流量，
所述控制部在检测到所述点火开关断开之后通过控制所述控制阀来抑制流经所述主路径的冷却水的流量。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制装置，其中，
所述控制部根据所述估计出的排气的热量超过了判定值的时长来设定所述泵的工作时长。
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