CN105649751B - 发动机冷却系统的孔堵塞判定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供发动机冷却系统的孔堵塞判定装置及方法，孔堵塞判定装置基于发动机的出口的冷媒温度的上升程度来进行孔(微小孔)的孔堵塞的临时判定，若在临时判定中判定为孔堵塞，则使冷媒泵的转速增加，并判断冷媒泵有无空转，在判断为冷媒泵没有空转的情况下，确定孔(微小孔)的孔堵塞判定。由此，抑制发动机冷却系统中的冷媒流通用孔的堵塞的误判定。

Description

发动机冷却系统的孔堵塞判定装置及方法

技术领域

本发明涉及发动机冷却系统的孔堵塞判定装置的结构及其方法。

背景技术

在发动机中，安装有用于将其温度保持在适当的运转温度的冷却装置。冷却装置多使用如下冷却装置：在发动机中，通过散热器冷却温度上升的冷媒并使其在发动机中循环，从而冷却发动机。在这样的冷却装置中使用如下方法：在发动机的温度较低的冷起动时，不进行冷媒的循环，直到发动机的温度上升至预定的温度后才使冷媒循环。然而，在发动机刚刚冷起动而冷媒完全未在发动机中流动的情况下，存在在发动机内部产生温度分布而形成变形的原因等的情况。因此，即使在发动机温度较低而不进行使冷媒循环的发动机的冷却的情况下，为了避免因微小流量的冷媒在发动机内部流动而使发动机内的温度产生较大的不均匀，多在冷却系统中的阀芯处设置微小的贯通孔、或设置能够供冷媒流通的缺口。

在这样的结构的冷却系统中，存在如下情况：当孔、缺口被异物堵塞而导致冷媒无法流动时，在发动机内产生温度的不均匀，从而导致变形增大、寿命降低。因此，提出如下方法：通过设于发动机出口的冷媒温度传感器、设于绕过发动机的旁通流路的冷媒温度传感器来检测各部分的冷媒温度，基于该温度差来推测、判定孔、缺口是否堵塞(例如，参照国际公开2013-190619号小册子)。

另一方面，在冷却流路中未注入有冷媒的情况下、刚刚注入了冷媒而在冷却流路内残留有空气的情况下，由于冷媒无法充满冷却流路，因此无法通过冷媒泵对冷媒进行循环，从而导致发动机出口的冷媒温度的上升程度与孔、缺口堵塞的情况相同，存在误判定为孔或缺口堵塞的情况。

在此，本发明的目的在于抑制发动机冷却系统中的冷媒流通用孔的堵塞的误判定。

发明内容

本发明的孔堵塞判定装置用于发动机冷却系统，该发动机冷却系统具备：第一冷却流路，通过发动机内部；第二冷却流路，从所述第一冷却流路形成分支并绕过所述发动机；冷媒泵，由ECU的指令控制，使冷媒在所述第一冷却流路、第二冷却流路内循环；连接流路，连接所述第一冷却流路的发动机出口和所述第二冷却流路；切换阀，配置于所述连接流路，对所述连接流路进行开闭，并且具备使冷媒在所述连接流路内流通的孔；及第一温度传感器，检测所述发动机出口的冷媒温度，所述孔堵塞判定装置的特征在于，所述孔堵塞判定装置包含CPU并与所述ECU连接，所述CPU进行如下处理：在所述发动机冷起动时，基于由所述第一温度传感器检测出的发动机出口的冷媒温度上升程度来进行所述孔的孔堵塞的临时判定，在临时判定为孔堵塞时，向所述ECU输出使所述冷媒泵的转速增加的指令而使所述冷媒泵的转速增加，在该状态下判断所述冷媒泵有无空转，在判断为所述冷媒泵没有空转的情况下，确定所述孔的孔堵塞判定。

本发明的孔堵塞判定装置优选的是，在由转速传感器取得的所述冷媒泵的实际转速大于从所述ECU取得的目标转速并且差值超过预定值的情况下，所述CPU判断为所述冷媒泵空转。

本发明的孔堵塞判定方法用于发动机冷却系统，该发动机冷却系统具备：第一冷却流路，通过发动机内部；第二冷却流路，从所述第一冷却流路形成分支并绕过所述发动机；冷媒泵，使冷媒在所述第一冷却流路、第二冷却流路内循环；连接流路，连接所述第一冷却流路的发动机出口和所述第二冷却流路；切换阀，配置于所述连接流路，对所述连接流路进行开闭，并且具备使微小量的冷媒在所述连接流路内流通的孔；及第一温度传感器，检测所述发动机出口的冷媒温度，所述孔堵塞判定方法的特征在于具有：临时判定步骤，在所述发动机冷起动时，基于由所述第一温度传感器检测出的发动机出口的冷媒温度上升程度，进行所述孔的孔堵塞的临时判定；空转判断步骤，在所述临时判定步骤中临时判定为孔堵塞时，发出指令以使冷媒泵的转速增加，并判断冷媒泵有无空转；及孔堵塞确定步骤，在由所述空转判断步骤判断为冷媒泵没有空转的情况下，确定所述孔的孔堵塞判定。

发明效果

本发明起到能够抑制发动机冷却系统中的冷媒流通用孔的堵塞的误判定的效果。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的孔堵塞判定装置和发动机冷却系统的结构的系统图。

图2A是表示发动机缸盖内的冷媒温度的分布的说明图。

图2B是表示发动机缸体、发动机缸盖内的冷媒的流动与温度传感器的位置的说明图。

图3是表示本发明的实施方式的孔堵塞判定装置的动作的流程图。

图4A是表示发动机转速的时间变化的坐标图。

图4B是表示如图4A那样驱动发动机时的发动机出口冷媒温度T4的时间变化的坐标图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本实施方式的孔堵塞判定装置70。首先，参照图1说明应用本实施方式的孔堵塞判定装置70的发动机冷却系统100。如图1所示，发动机冷却系统100具备：第一冷却流路20，通过发动机10的内部；第二冷却流路30，绕过发动机10；及冷媒泵14，使冷媒在第一冷却流路20、第二冷却流路30内循环。

在第一冷却流路20中从上游侧起以直列式连接有：冷媒泵14、在内部设有冷却流路并通过冷媒进行冷却的发动机10、冷却发动机10内部温度上升的冷媒的散热器11、根据冷媒温度对第一冷却流路20的冷媒的流动进行开闭的恒温器13。第一冷却流路20的冷媒泵14与发动机10之间的第一分支点22和恒温器13与冷媒泵14之间的第二分支点28之间由绕过发动机10的第二冷却流路30连接。第一冷却流路20的发动机出口管24的第三分支点25和第二冷却流路30的第一分支点22与第二分支点28之间的第四分支点31之间由连接管40连接，在连接管40中安装有对连接管40的冷媒的流动进行开闭的切换阀50。切换阀50通过电磁式促动器进行开闭动作。在图1中，示意性地示出电磁式促动器51。在切换阀50的阀芯的中央设有孔(微小孔)52，使得即使阀处于关闭状态冷媒也能够在内部流通。在图1中，作为绕过切换阀50的管，示意性地示出孔(微小孔)52。此外，图1的恒温器13、切换阀50表示发动机10冷起动时的状态，两者均关闭。冷媒泵14是由马达15驱动的电动式，安装有检测马达15的转速的转速传感器16。另外，在第一冷却流路20的发动机出口管24安装有检测发动机出口的冷媒温度的温度传感器17。

孔堵塞判定装置70是在内部包含CPU和存储部的计算机，连接温度传感器17、转速传感器16，各传感器的检测数据被输入到孔堵塞判定装置70。另外，驱动冷媒泵14的马达15和切换阀50的电磁式促动器51独立于孔堵塞判定装置70而连接于控制发动机10的动作整体的ECU60。马达15的转速指令或马达驱动占空比的信号从ECU60被输入到孔堵塞判定装置70。

在图1所示的状态下，当ECU60起动发动机10时，ECU60同时起动驱动冷媒泵14的马达15，从而起动冷媒泵14。此时，由于恒温器13、切换阀50分别关闭，因此冷媒如图1的箭头所示，以冷媒泵14→排出管21→第一分支点22→发动机入口管23→发动机10→发动机出口管24→第三分支点25→孔(微小孔)52→第四分支点31→第二分支点28→冷媒泵14的方式进行循环，并且通过绕过发动机10而以冷媒泵14→第一分支点22→第二分支点28→冷媒泵14的方式进行循环。

在此，参照图2A、图2B说明冷媒在图1所示的孔(微小孔)52内流动的情况与微小孔52堵塞而导致冷媒不流动的情况下的发动机内部的冷媒温度的变化。在冷媒在微小孔52内流动的情况下，冷媒从图2B所示的发动机入口管23流入到发动机缸体的内部，通过图2B所示的发动机缸盖，从连接于发动机缸盖的发动机出口管24向发动机的外部流出。如图2A的虚线b所示，当冷媒流入到发动机10的内部时，温度因发动机10的热量而上升，在该状态下，温度朝向下游缓慢地上升。并且，在设于发动机出口管24的温度传感器17的位置达到温度T1。另一方面，在孔(微小孔)52堵塞而导致冷媒无法在发动机10的内部流通的情况下，如图2A所示的实线a所示，滞留在发动机10的内部的冷媒因发动机10的热量而温度上升，但是几乎未传递发动机10的热量的、滞留在发动机出口管24的附近的冷媒的温度几乎未上升，其温度如图2A所示，保持在比温度T1低的温度T0。即，对于发动机冷起动后的发动机出口管24中的冷媒的温度，冷媒未在发动机10的内部流通的情况(孔(微小孔)52堵塞的情况)比冷媒在发动机10的内部流通的情况(孔(微小孔)52未堵塞的情况)低。本实施方式的孔堵塞判定装置70根据上述原理来进行孔(微小孔)52的堵塞的临时判定。

以下，参照图3说明本实施方式的孔堵塞判定装置70的动作。如图3的步骤S101所示，当ECU60使发动机10冷起动时，冷媒泵14的马达15也起动，冷媒泵14起动。首先，如参照图1所说明的那样，在发动机冷起动的情况下，恒温器13、切换阀50关闭，因此冷媒如图1的箭头所示，以冷媒泵14→排出管21→第一分支点22→发动机入口管23→发动机10→发动机出口管24→第三分支点25→孔(微小孔)52→第四分支点31→第二分支点28→冷媒泵14的方式进行循环，并且绕过发动机10而以冷媒泵14→第一分支点22→第二分支点28→冷媒泵14方式进行循环。

如图3的步骤S102所示，孔堵塞判定装置70在发动机10起动后，通过温度传感器17检测发动机出口管24中的初始冷媒温度T40。接着，如图3的步骤S103所示，孔堵塞判定装置70在经过预定的时间之前待机。预定的时间是孔(微小孔)52未堵塞的情况下发动机出口冷媒温度T4上升至预定的温度所需的时间，例如，可以是3分钟或5分钟左右。

如图4A、图4B所示，在时刻t1发动机10冷起动后，在孔(微小孔)52未堵塞而冷媒在发动机10的内部及发动机出口管24内流动的情况下，如图4B的虚线c所示，发动机出口冷媒温度T4在时刻t2从初始温度T40开始上升，在经过了预定的时间的时刻t4上升至温度T41。另一方面，在孔(微小孔)52堵塞而冷媒未在发动机10的内部、发动机出口管24的内部流动的情况下，如图4B的实线d所示，发动机出口冷媒温度T4至时刻t3为止为初始温度T40，当变为时刻t3时，温度传感器的检测温度开始上升。并且，在预定的时刻t4上升至温度T42。然而，该温度T42是比孔(微小孔)52未堵塞的情况下的发动机出口冷媒温度T41低的温度。另外，如图4B的实线e所示，在第一冷却流路20中未注入有冷媒的情况下、刚刚注入了冷媒的情况下，即使驱动马达15，冷媒泵14也进行空转，冷媒未在第一冷却流路、第二冷却流路内流动。因此，发动机出口冷媒温度T4与孔(微小孔)52堵塞而冷媒未流通的情况相同，温度上升延迟。即，在孔(微小孔)52堵塞的情况与冷媒泵14空转的情况下，如图4B的实线d、e所示，发动机出口冷媒温度T4相对于时间的温度上升程度大致相同。

如图3的步骤S104所示，孔堵塞判定装置70在经过了预定时间后的时刻t4再次检测发动机出口冷媒温度T4，如图3的步骤S105所示，计算初始温度T40与预定时刻t4的发动机出口冷媒温度T4之间的温度差ΔT4＝(T4-T40)。并且，在该温度差ΔT4为预定的阈值ΔTS以上的情况(ΔT4不小于ΔTS的情况)下，孔堵塞判定装置70在图3的步骤S106中判断为“否”，如图3步骤S113所示，判断为孔(微小孔)52未堵塞(正常判断)，结束程序的执行。

另一方面，在图3的步骤S106中，在温度差ΔT4为小于预定的阈值ΔTS的情况下，孔堵塞判定装置70在图3的步骤S106中判断为“是”，进入图3的步骤S107。如上述所说明的那样，在孔(微小孔)52堵塞的情况与冷媒泵14空转的情况下，发动机出口冷媒温度T4相对于时间的温度上升程度大致相同，因此在该阶段中，虽然发动机出口冷媒温度T4的上升延迟，但是无法判定是如图4B所示的实线d那样实际上孔(微小孔)52堵塞的情况，还是如图4B的实线e所示那样冷媒泵14空转而导致冷媒无法在孔(微小孔)52内流通。因此，孔堵塞判定装置70进行孔(微小孔)52堵塞的临时判定，进入图3的步骤S108。

如图3的步骤S108所示，孔堵塞判定装置70确认是否存在对冷媒泵14是否空转进行了确认这一情况。并且，在孔堵塞判定装置70进行了一次冷媒泵14有无空转的确认的情况下，进入图3的步骤S110，此时，在冷媒泵14没有空转的情况下，第一冷却流路、第二冷却流路20，30被冷媒充满，发动机出口冷媒温度T4的上升延迟的原因判断为切换阀50的孔(微小孔)52堵塞，如图3的步骤S111所示，判定为孔堵塞，即，确定异常判定，在诊断等中进行故障显示。另外，此时，在冷媒泵14空转的情况下，进入图3的步骤S112，解除在图3的步骤S107中判定的孔堵塞临时判定，不在诊断中进行故障显示。

另一方面，在图3的步骤S108中判断为没有冷媒泵14有无空转的确认履历的情况下，孔堵塞判定装置70执行图3的步骤S109所示的冷媒泵有无空转的确认处理。孔堵塞判定装置70向图1所示的ECU输出增加冷媒泵14的马达15的驱动占空比或转速指令值(目标转速)的信号，并且从ECU16取得增加的马达15的驱动占空比或转速指令值(目标转速)。另外，孔堵塞判定装置70通过转速传感器16取得马达15的实际转速。并且，比较两者，在马达15的实际转速比转速指令值(目标转速)大、其差值超出预定的阈值ΔRS的情况下，判断为冷媒泵14空转。另外，在马达15的实际转速与转速指令值(目标转速)之间的差值未超出预定的阈值ΔRS的情况下，判断为冷媒泵14未空转。并且，在冷媒泵14空转的情况下，孔堵塞判定装置70在图3的步骤S110中判断为“是”，进入图3的步骤S112，解除在图3的步骤S107中判定的孔堵塞临时判定，不在诊断中进行故障显示。另一方面，在冷媒泵未空转的情况下，在图3的步骤S110中判断为“否”，进入图3的步骤S111，确定孔堵塞判定(确定异常判定)，在诊断等中进行故障显示。

如以上所说明的那样，本实施方式的孔堵塞判定装置70在根据发动机出口冷媒温度T4的上升程度进行孔52的堵塞判定时，在确认了发动机出口冷媒温度T4的上升延迟的原因是否为冷媒泵14的空转后确定孔堵塞的异常判定，因此能够抑制孔堵塞的误判定，能够提高孔堵塞判定的可靠性。

在以上说明的实施方式中，根据与预定时刻t4的发动机出口冷媒温度T4与初期温度T40之间的温度差ΔT4是否为预定的阈值ΔTS以上来进行孔(微小孔)52的堵塞判定，但是例如也可以通过比较单位预定时间的温度上升率＝(ΔT4/(t4-0))与预定的温度上升率来进行微小孔52的堵塞判定。

本申请要求2014年12月1日提交的日本申请第2014-243387号的优先权，通过参照将其全部内容并入本文中。

Claims (3)

1.一种孔堵塞判定装置，用于发动机冷却系统，所述发动机冷却系统具备：

第一冷却流路，通过发动机内部；

第二冷却流路，从所述第一冷却流路形成分支并绕过所述发动机；

冷媒泵，由ECU的指令控制，使冷媒在所述第一冷却流路、第二冷却流路内循环；

连接流路，连接所述第一冷却流路的发动机出口和所述第二冷却流路；

切换阀，配置于所述连接流路，对所述连接流路进行开闭，所述切换阀具备在切换阀处于关闭状态下冷媒能够在所述连接流路内流通的孔；及

第一温度传感器，检测所述发动机出口的冷媒温度，

所述孔堵塞判定装置包含CPU并与所述ECU连接，

所述CPU进行如下处理：在所述发动机冷起动时，基于由所述第一温度传感器检测出的发动机出口的冷媒温度上升程度来进行所述孔的孔堵塞的临时判定，在临时判定为孔堵塞时，向所述ECU输出使所述冷媒泵的转速增加的指令而使所述冷媒泵的转速增加，在该状态下判断所述冷媒泵有无空转，在判断为所述冷媒泵没有空转的情况下，确定所述孔的孔堵塞判定。

2.根据权利要求1所述的孔堵塞判定装置，其中，

在由转速传感器取得的所述冷媒泵的实际转速大于从所述ECU取得的目标转速并且差值超过预定值的情况下，所述CPU判断为所述冷媒泵空转。

3.一种孔堵塞判定方法，用于发动机冷却系统，所述发动机冷却系统具备：

第一冷却流路，通过发动机内部；

第二冷却流路，从所述第一冷却流路形成分支并绕过所述发动机；

冷媒泵，使冷媒在所述第一冷却流路、第二冷却流路内循环；

连接流路，连接所述第一冷却流路的发动机出口和所述第二冷却流路；

切换阀，配置于所述连接流路，对所述连接流路进行开闭，所述切换阀具备在切换阀处于关闭状态下微小量的冷媒能够在所述连接流路内流通的孔；及

第一温度传感器，检测所述发动机出口的冷媒温度，

所述孔堵塞判定方法具有：

临时判定步骤，在所述发动机冷起动时，基于由所述第一温度传感器检测出的发动机出口的冷媒温度上升程度，进行所述孔的孔堵塞的临时判定；

空转判断步骤，在所述临时判定步骤中临时判定为孔堵塞时，发出指令以使冷媒泵的转速增加，并判断冷媒泵有无空转；及

孔堵塞确定步骤，在由所述空转判断步骤判断为冷媒泵没有空转的情况下，确定所述孔的孔堵塞判定。