CN102933813B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供离合器的控制装置。离合器部（20）的控制装置（1）对将发动机（100）的曲轴（18）的旋转朝使发动机（100）内的冷却水循环的水泵（2）传递的离合器部（20）进行控制，其中，当出现发动机（100）的启动要求时，决定离合器部（20）的卡合或者分离，在发动机（100）的启动开始前，使离合器部（20）成为基于决定结果的卡合状态。

Description

内燃机的控制装置

技术领域

本发明涉及将内燃机的曲轴的旋转朝使内燃机内的冷却水循环的水泵传递的内燃机的控制装置。

背景技术

已知有具备能够任意地进行水泵的驱动、停止的变流量水泵的发动机。在这样的发动机中，通过在发动机暖机时使冷却水停止循环而实现发动机的早期暖机、实现燃油经济性、排放性的提高。作为变流量水泵，目前采用电动水泵，但电动水泵的成本高，要求大量的电力，因此需要搭载高容量的蓄电池。

除了电动水泵之外，存在利用电磁离合器进行发动机驱动轴与水泵驱动轴的卡合、分离，从而变更所压送的水量的电磁离合器式的变流量水泵。该电磁离合器式的变流量水泵与电动水泵相比成本低，作为电动水泵的替代技术而备受瞩目。

在专利文献1中公开了对这样的电磁离合器式的变流量水泵进行改进后的水泵。专利文献1的水泵以低负荷对电磁离合器的线圈通电，减少由水泵输送的冷却液的输送量。

专利文献1：日本特开2007－285268号公报

但是，对于电磁离合器式的变流量水泵，通过离合器的卡合、分离，离合器片的磨损不断加剧，因此，如果持续频繁地进行卡合、分离的运转，则离合器片打滑，难以进行离合器的卡合。特别是在进行节油运转的车辆中，由于频繁地进行发动机的启动、停止，因此，如果在发动机启动、停止的同时进行水泵的离合器的卡合、分离，认为离合器的磨损加剧而变得难以进行离合器的卡合。如果像这样变得无法进行离合器的卡合，则水泵无法运转，成为导致发动机过热的原因。

发明内容

因此，本发明的课题在于，在具备通过离合器的卡合被传递动力而工作的水泵的发动机中，抑制因离合器的卡合和分离导致的离合器片的磨损，将离合器维持在可靠性高的状态。

用于解决上述课题的本发明的内燃机的控制装置的特征在于，将进行自动停止以及自动启动的内燃机的曲轴的旋转朝使上述内燃机内的冷却水循环的水泵传递，其中，上述内燃机的控制装置具备：决定单元，当出现上述内燃机的启动请求时，上述决定单元决定上述离合器的卡合或者分离；以及控制单元，在上述内燃机的启动开始前，上述控制单元使上述离合器成为基于上述决定单元的决定结果的卡合状态。根据这种结构，在曲轴开始旋转之前，进行离合器的卡合或者分离，能够抑制离合器的磨损，能够将离合器维持在可靠性高的状态。

在这种内燃机的控制装置中，上述决定单元能够基于出现上述内燃机的启动请求时的上述内燃机的暖机状态来决定上述离合器的卡合或者分离。由此，在内燃机已经暖机完毕的情况下，使上述离合器卡合而进行启动，由此能够抑制离合器的磨损。

在这种内燃机的控制装置中，能够形成为如下的结构：上述内燃机的控制装置具备推定单元，该推定单元推定上述离合器的离合器片的磨损状态，当利用上述推定单元判断为上述离合器片的磨损量在规定值以上时，禁止上述离合器的分离。通过形成为这种结构，离合器被维持在卡合状态，因此能够抑制因离合器反复分离、卡合而导致的无谓的磨损。

在具备上述推定单元的内燃机的控制装置中，能够形成为如下结构：在上述内燃机暖机时，禁止离合器的分离。通过形成为这种结构，能够避免在启动后的旋转中使离合器卡合，因此能抑制离合器的磨损。

在具备上述推定单元的内燃机的控制装置中，上述推定单元基于上述离合器的卡合次数来推定上述离合器的磨损量。由此，能够推定：卡合次数越增加，则离合器的磨损量越增加。

在这样的内燃机的控制装置中，能够形成为如下的结构：上述内燃机的控制装置具备：推定单元，该推定单元推定上述离合器的离合器片的磨损状态；以及进行上述内燃机的自动停止以及自动启动的系统，当利用上述推定单元判断为上述离合器片的磨损量在规定值以上时，禁止由上述系统进行的上述内燃机的自动停止以及自动启动。通过形成为这种结构，无需频繁地使内燃机停止，因此，能够减少离合器的卡合与分离的反复次数，从而能够抑制离合器的磨损。

在这样的内燃机的控制装置中，能够形成为如下的结构：上述内燃机的控制装置具备：进行上述内燃机的自动停止以及自动启动的系统；以及判断单元，该判断单元基于蓄电池的电压状态来判断能否执行上述内燃机的自动停止以及自动启动。通过形成为这种结构，在电力不足的情况下，使离合器分离，从而能够抑制离合器的磨损。

在这样的内燃机的控制装置中，能够形成为如下的结构：上述内燃机的控制装置具有进行上述内燃机的自动停止以及自动启动的系统，当在由上述系统进行上述内燃机的自动启动时蓄电池的电压在规定值以下的情况下，禁止上述内燃机的启动以前的上述离合器的卡合。通过形成为这种结构，能够抑制因电力不足而卡合中的离合器松弛，离合器片打滑从而导致磨损加剧。

对于本发明的内燃机的控制装置，在曲轴开始旋转前进行离合器的卡合或者分离，由此能够抑制离合器的磨损，能够将离合器维持在可靠性高的状态。

附图说明

图1是示出组装有离合器的控制装置的发动机的概要结构的说明图。

图2是对水泵进行剖切而示出其概要结构的说明图。

图3是与水泵的运转判断、以及离合器部的切换相关的控制流程图。

图4是示出发动机的阻止水流动的时刻和使水流动的时刻的一例的说明图。

图5是示出发动机启动后的阻止水流动的实施区域的说明图。

图6是基于蓄电池的状态的离合器部的卡合、分离的控制流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的实施方式进行说明。

图1是示出组装有本实施方式的控制装置1的发动机100的概要结构的说明图。发动机100例如搭载于车辆而进行运转。发动机100具备发动机主体3、散热器4、储存罐5、暖气风箱6以及温度自动调节器7。在发动机主体3内形成有供冷却水通过的水套8，水泵2、散热器4、储存罐5、暖气风箱6、温度自动调节器7、水套8由形成冷却水的通路的配管9连接，以使冷却水循环。

控制装置1具备ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）10。ECU 10由利用双向总线将CPU（中央运算装置）、RAM（随机存取存储器）、ROM（只读存储器）、输入输出端口连接在一起的公知方式的数字计算机构成，与为了进行发动机100的控制而设置的各种传感器、动作装置之间交接信号来对发动机100进行控制。在本实施方式中，ECU 10与计测水套8内的水温的水温传感器11、计测进气温度的进气温度传感器12、计测发动机100的转速的发动机旋转传感器13、计测油门开度的油门开度传感器14、计测蓄电池15的电流的电流传感器16电连接。并且，在蓄电池15电连接有交流发电机17。ECU 10接收来自上述传感器的信号，取得发动机100的各种信息，从而掌握发动机100的状态。ECU 10能够执行基于发动机100的状态进行发动机100的自动停止、自动启动的所谓的节油运转。并且，ECU 10与后述的水泵2的线圈27电连接。ECU 10基于发动机100的状态切换朝水泵2的通电。

其次，对水泵2进行详细说明。水泵2使由水套8、配管9构成的通路内的冷却水循环。水泵2利用带26与发动机主体3的曲轴18连接，朝水泵2传递曲轴18的旋转而使水泵2运转。

图2是示出水泵2的概要结构的剖视图。水泵2具备轴21、连结于轴21的一端的叶轮22、以及离合器部20。轴21由轴承23支承。叶轮22位于水套8内。通过轴21旋转，叶片22旋转从而冷却水流动，使冷却通路内的冷却水循环。离合器部20具备带轮24、线圈27、电枢28以及板簧29。

带轮24配置于轴21的半径方向外周侧。带轮24由轴承25支承，且配置成以与轴21相同的轴为中心旋转自如。在该带轮24的半径方向外周侧架设有带26。曲轴18的旋转经由该带26朝带轮24传递。进而，在带轮24的内部配置有线圈27。

此外，在轴21，在与叶轮22所连结的一侧相反侧的端部配置有电枢28。电枢28经由轴21的一部分亦即固定部210和板簧29组装于轴21，且配置成距轴21的距离与带轮24内部的线圈27距轴21的距离大致相等。此外，在该电枢28的靠带轮24侧的位置固定有离合器片211。并且，电枢28由铁、镍、钴、其他具有强磁性的合金等材料形成，若从ECU 10朝线圈27供给电流而在线圈27产生磁场，则电枢28被朝带轮24侧吸引，从而离合器片211与带轮24连接并卡合。当在离合器片211与带轮24卡合的状态下曲轴18旋转时，动力传递至轴21从而轴21旋转。这样，轴21从曲轴18得到动力而旋转，由此，水泵2使冷却水循环。另一方面，在使离合器片211分离的情况下，停止朝线圈27通电。由此，电枢28借助板簧29的作用力返回原来的位置，离合器片211从带轮24分离。

这种结构的控制装置1通过对离合器部20的卡合和分离进行切换，对水泵2的运转（使水流动）和停止（阻止水流动）进行切换。ECU 10判断水泵2是否运转，并决定离合器部20的卡合或者分离，根据该决定来对离合器部20的卡合、分离进行切换。

其次，对与由ECU 10进行的水泵2的运转判断、以及离合器部20的切换相关的控制进行说明。图3是水泵2的运转判断、以及离合器部20的切换的控制流程图。以下，根据图3的流程图进行说明。

在步骤S11中，ECU 10取得发动机100的启动请求。即，根据发动机100的启动请求而开始本控制。在结束步骤S11的处理后，ECU 10前进到步骤S12。

在步骤S12中，ECU 10判断是否位于阻止水流动的实施区域。是否位于阻止水流动的实施区域是根据发动机冷却水的温度决定的。即，ECU 10基于出现发动机100的启动请求时的发动机100的暖机状态，来决定离合器部20的卡合或者分离。具体而言，ECU 10基于水温传感器11所取得的冷却水的温度信息进行判断，如果判断为发动机100未达到暖机结束温度，则判断为位于阻止水流动的实施区域。

当在步骤S12中判断为是的情况下，即判断为位于阻止水流动的实施区域内的情况下，ECU 10前进至步骤S13。

在步骤S13中，ECU 10停止朝线圈27通电，使离合器部20分离。由此，即便在之后发动机100开始启动的时刻曲轴18开始旋转，水泵2也处于停止的状态。在像这样在启动后阻止水流动的情况下，在发动机100开始启动前使离合器部20分离。由此，能够减少启动后的离合器的卡合次数，因此能够抑制离合器片211的磨损。在结束步骤S13的处理后，ECU 10前进至步骤S15。

另一方面，当在步骤S12中判断为否的情况下、即判断为并非位于阻止水流动的实施区域内的情况下，ECU 10前进至步骤S14。

在步骤S14中，ECU 10朝线圈27通电，使离合器部20卡合。由此，通过之后进行启动而曲轴18开始旋转，经由带26朝水泵2的轴21传递旋转动力，从而水泵2开始运转。在像这样在启动的同时使水流动的情况下，在发动机100启动开始前使离合器部20卡合。如果在启动后使离合器部20卡合，则在曲轴18和水泵2的轴21之间存在转速差，因此，离合器片211的磨损加剧。通过像这样在发动机100启动开始前使离合器部20卡合，能够抑制离合器片211的磨损。在步骤S14的处理结束后，ECU 10前进至步骤S15。

在步骤S15中，ECU 10开始发动机100的启动。即，发动机100启动。在步骤S15的处理结束后，ECU 10返回。

在上述控制中，ECU 10在判断为需要使冷却水循环的情况下，即便在步骤S12中判断为位于阻止水流动的实施区域内的情况下，也在发动机100启动开始前使离合器部20卡合，使水泵2运转。这样的判断为需要使冷却水循环的情况，例如是指防止水套8内的冷却水沸腾的情况、执行由水温传感器11进行的感温控制的情况、要求加热器工作的情况、其他的产生成为发动机100过热的原因的状态的情况。

并且，也可以是，ECU 10推定离合器部20的离合器片211的磨损状态，在判断为离合器片211的磨损量在规定值以上的情况下，禁止发动机暖机时的离合器部20的分离、以及节油运转。例如，ECU 10对离合器部20的卡合次数进行计数，在离合器部20的卡合次数超过了规定值的情况下，判断为离合器部211的磨损量在规定值以上。ECU 10在离合器部20的卡合次数超过了规定值的情况下，在发动机100启动开始前使离合器部20卡合，并中止发动机100暖机中的阻止水流动的作业的实施。在已进行了阻止水流动的作业的情况下，将在阻止水流动之后使离合器部20卡合，因此无法防止离合器片211的磨损的加剧，但通过在发动机100启动开始前使离合器部20卡合，并中止阻止水流动的作业，能够抑制离合器片211的磨损。

不经意地反复进行离合器部20的卡合和分离的行为会使离合器片211的磨损加剧。如果离合器片211的磨损加剧，则无法从曲轴18朝水泵2的轴21传递动力，水泵2无法被驱动，存在发动机100发生过热的忧虑。通过在离合器片211的磨损加剧而变得无法卡合之前，禁止成为离合器片211磨损的原因的阻止水流动的控制、以及节油运转，能够将过热防患于未然。此外，通过也禁止暖机过程中的阻止水流动的作业，离合器片211的磨损的防止效果得以提高。

通常，离合器片211的磨损量基于发动机100的寿命设计，但在如节油运转那样反复进行启动、停止的情况下，预想会超过所推定的卡合次数。对于离合器，能够根据卡合次数来预测磨损状态，通过将卡合次数存储于ECU 10来预测磨损界限，禁止因实施阻止水流动的作业而导致的离合器卡合、节油运转。

此处，示出发动机100的阻止水流动的时期和使水流动的时期。图4是示出发动机100的阻止水流动的时期和使水流动的时期的一例的说明图。图4的纵轴表示发动机100的冷却水温度，图4的横轴表示从发动机100启动起经过的时间。在图4中，在从发动机100启动到暖机完毕的期间阻止水流动。即，控制装置1进行如下的处理：在发动机100启动（cranking）以前使离合器部20分离，在暖机完毕时使离合器部20卡合。另外，发动机启动后的阻止水流动、使水流动的执行判断是基于发动机100的冷却水温度、转速以及燃料喷射量作出的。图5是示出发动机100启动后的阻止水流动的实施区域的说明图。图5的纵轴表示发动机转速，图5的横轴表示发动机冷却水温度。在发动机转速的值与发动机冷却水温度的值被包含于图5中所示的斜线部的阻止水流动的实施区域的情况下，执行阻止水流动的作业。即，使离合器部20分离。并且，在燃料喷射量超过规定的值的情况下，推定发动机主体3的温度变得高温，因此，即便在发动机转速的值与发动机冷却水温度的值被包含于阻止水流动的实施区域的情况下，控制装置1也执行使水流动的作业。此处所使用的燃料喷射量由ECU 10根据发动机转速、油门开度等表示发动机的状态的各种信息算出。

如上所述，控制装置1在出现发动机100的启动请求时决定离合器部20的卡合或者分离，并在曲轴18开始旋转之前切换离合器部20的状态。由此，能够抑制离合器片211的磨损、且可靠性高，在此基础上执行水泵2的运转、停止。

其次，对本实施方式的控制装置1的其他控制处理进行说明。在本控制处理中，控制装置1的ECU 10基于蓄电池15的状态来判断离合器部20的卡合或者分离。图6是由ECU 10执行的基于蓄电池15的状态使离合器部20卡合、分离的控制流程图。以下根据图6的流程图进行说明。

在步骤S21中，ECU 10取得发动机的启动请求。即，根据发动机的启动请求而开始本控制。在步骤S21的处理结束后，ECU 10前进至步骤S22。

在步骤S22中，ECU 10判断蓄电池15的电压是否在规定值以上。或者，也可以判断蓄电池15的电流是否在规定值以上。使用电流传感器16判断蓄电池15的电压。在蓄电池15的电压降低的情况下，电流传感器16所计测到的电流的值也降低。因此，能够基于电流传感器16的值判断蓄电池15的电压的降低。并且，在蓄电池15劣化的情况下，蓄电池15的电压也降低，因此，同样能够利用电流传感器16判断蓄电池15的劣化。另外，也可以代替电流传感器16而使用电压传感器。

当在步骤S22中判断为是的情况下，即判断为蓄电池15的电压在规定值以上的情况下，ECU 10前进至步骤S23。另外，在利用蓄电池15的电流值进行判断的情况下，如果判断为蓄电池15的电流在规定值以上，则ECU 10前进至步骤S23。

在步骤S23中，ECU 10执行通常控制的处理。此处的通常控制是指上述水泵2的运转判断、以及离合器部20的切换控制中的步骤S12~S15的处理。在步骤S23的处理结束后，ECU 10前进至步骤S24。

在步骤24中，ECU 10将离合器部20的卡合次数存储于存储器。能够根据卡合次数判断离合器片211的磨损状态。在步骤S24的处理结束后，ECU 10返回。

然而，当在步骤S22中判断为否的情况下、即判断为蓄电池15的电压不在规定值以上的情况下，ECU 10前进至步骤S25。另外，在利用电流值进行判断的情况下，当判断为蓄电池15的电流不在规定值以上的情况下，ECU 10前进至步骤S25。

在步骤S25中，ECU 10使离合器部20分离，阻止水的流动，并且禁止节油运转。此外，点亮面板上的警告灯而向驾驶员通知异常。在蓄电池15的电压降低的状态下，存在因离合器部20的卡合松弛而离合器片211打滑、磨损加剧的忧虑，因此，使离合器部20分离，并中止节油运转。在步骤S25的处理结束后，ECU 10前进至步骤S26。

在步骤S26中，ECU 10开始发动机100的启动。即，发动机100启动。在步骤S26的处理结束后，ECU 10前进至步骤S27。

在步骤S27中，ECU 10判断蓄电池15的电压是否恢复。在步骤S26中开始启动，因此，存在通过交流发电机17的发电而蓄电池15的电压恢复的情况。当在步骤S27中判断为是的情况下，即蓄电池15的电压恢复的情况下，ECU 10前进至步骤S23。

另一方面，当在步骤S27中判断为否的情况下，即蓄电池15的电压未恢复的情况下，ECU 10前进至步骤S28。

在步骤S28中，ECU 10判断在发动机的启动后是否经过了规定时间。在发动机100启动后经过了规定时间的情况下，认为发动机100的暖机完毕，因此，为了使冷却水循环而前进至用于进行水泵2的运转的控制。当在步骤S28中判断为是的情况下、即在发动机100启动后经过了规定时间的情况下，ECU 10前进至步骤S23。

当在步骤S28中判断为否的情况下、即在发动机100启动后尚未经过规定时间的情况下，ECU 10再次前进至步骤S27。因而，在蓄电池15的电压未恢复，且在发动机100启动后尚未经过规定时间的情况下，反复进行步骤S27、S28的处理。

对以上的控制详细地进行说明。因蓄电池15的电压降低，由于在启动时向发动机100的启动器施加电压，消耗大的电力，因此，朝线圈27通电的电流减少。因此，存在无法维持离合器部20的卡合状态，离合器片211相对于滑轮24打滑，使磨损加剧的情况。对于这样的因朝线圈27的通电减少而导致无法维持离合器部20的卡合的状态，难以判断离合器片211是否打滑，成为阻碍对离合器片211的磨损界限进行判断的主要原因。因此，发生超过磨损界限而导致无法使水泵2运转的情况、或相反尽管距离磨损界限为止还存在余裕却停止离合器部20的卡合、分离，从而有损于燃油经济性提高的效果的情况。在本控制中，通过像这样减少朝线圈27的通电，防止离合器片211打滑。由此，能够提高离合器片211的磨损界限的预测精度，防止水泵2无法运转的情况，并且能够得到通过使水泵2停止运转带来的暖机性能提高、以及燃油经济性提高的效果。

并且，在蓄电池15的电压降低的状态下，取消发动机100启动时的离合器部20的卡合，在发动机100启动后利用交流发电机17发电，在蓄电池15的电压恢复并稳定后，进行离合器部20的卡合。作为该情况下的优点，能够防止因卡合次数增加导致的无法预测的离合器磨损。

同样，在考虑到蓄电池15的劣化的情况下，蓄电池15的电压降低，因此，在启动时，使离合器片211分离而进行启动，在蓄电池15的电压稳定之后进行离合器部20的卡合。由此，能够防止离合器片211的无法预测的磨损。

上述实施例只不过是用于实施本发明的例子，本发明并不限定于此，对这些实施例进行的各种变形也在本发明的范围内，此外，从上述记载可知，在本发明的范围内能够得到其他各种实施例。

例如，在本实施方式中，对电磁式的离合器进行了说明，但在电磁式以外的离合器中也能够以同样的方针实施同样的控制。

标号说明：

1…控制装置；2…水泵；20…离合器部；211…离合器片；3…发动机主体；10…ECU；15…蓄电池；18…曲轴；100…发动机。

Claims (8)

1.一种内燃机的控制装置，将进行自动停止以及自动启动的内燃机的曲轴的旋转朝使所述内燃机内的冷却水循环的水泵传递，

所述内燃机的控制装置的特征在于，

所述内燃机的控制装置具备：

决定单元，当出现所述内燃机的启动请求时，所述决定单元决定离合器的卡合或者分离；以及

控制单元，在所述内燃机的启动开始前，所述控制单元使所述离合器成为基于所述决定单元的决定结果的卡合状态。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述决定单元基于出现所述内燃机的启动请求时的所述内燃机的暖机状态来决定所述离合器的卡合或者分离。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述内燃机的控制装置具备推定单元，该推定单元推定所述离合器的离合器片的磨损状态，

当利用所述推定单元判断为所述离合器片的磨损量在规定值以上时，禁止所述离合器的分离。

4.根据权利要求3所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

在所述内燃机暖机时，禁止所述离合器的分离。

5.根据权利要求3所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述推定单元基于所述离合器的卡合次数来推定所述离合器的磨损量。

6.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述内燃机的控制装置具备：

推定单元，该推定单元推定所述离合器的离合器片的磨损状态；以及

进行所述内燃机的自动停止以及自动启动的系统，

当利用所述推定单元判断为所述离合器片的磨损量在规定值以上时，禁止由所述系统进行的所述内燃机的自动停止以及自动启动。

7.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述内燃机的控制装置具备：

进行所述内燃机的自动停止以及自动启动的系统；以及

判断单元，该判断单元基于蓄电池的电压状态来判断能否执行所述内燃机的自动停止以及自动启动。

8.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述内燃机的控制装置具有进行所述内燃机的自动停止以及自动启动的系统，

当在由所述系统进行所述内燃机的自动启动时蓄电池的电压在规定值以下的情况下，禁止所述内燃机的启动开始以前的所述离合器的卡合。