CN108138641B - 车辆用内燃机的冷却装置、其所使用的控制装置及流量控制阀、控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的车辆用内燃机的冷却装置在车辆的减速状态以及内燃机的怠速停止状态下,增加向包括加热器芯以及散热器的第一路径循环的冷却水量的比例,减少向不包括加热器芯以及散热器的第二路径循环的冷却水量的比例,此外,在车辆的减速状态下,增加电动式水泵的排出流量,在怠速停止过程中将电动式水泵保持为工作状态。由此,促进怠速停止过程中的汽缸盖的温度降低,改善起步加速时的燃油性能。
Description
技术领域
本发明涉及车辆用内燃机的冷却装置、其所使用的控制装置及流量控制阀、控制方法,更详细而言,涉及一种用于改善在车辆的停车状态下从内燃机自动停止的状态起步时的燃油性能的冷却技术。
背景技术
专利文献1中公开了如下结构:在具备使冷却水循环的电动式水泵的冷却装置中,在发动机停止后的第二期间内将电动式水泵维持为工作状态,并且利用控制阀使冷却水仅向汽缸盖循环,防止发动机起动时的早燃。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-068363号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在停车时实施使内燃机自动停止的怠速停止的车辆中,若能够在怠速停止过程中使汽缸盖的温度降低,则能够在车辆起步时减小用于避免爆震的点火时期的延迟量,从而改善燃油性能。
但是,若从实施怠速停止到起步的时间短,在怠速停止过程中对汽缸盖实现温度降低的冷却控制的执行期间短,则存在无法充分降低汽缸盖的温度,导致燃油性能的改善效果减弱的可能性。
因此,本发明的目的在于提供一种车辆用内燃机的冷却装置、其所使用的控制装置及流量控制阀、控制方法,其能够促进怠速停止过程中的汽缸盖的温度降低,尽可能地改善从自动停止状态起步加速时的燃油性能。
用于解决技术问题的手段
为此,在本发明中,车辆用内燃机的冷却装置具备冷却水循环通路、电动式水泵和切换机构,所述冷却水循环通路包括:第一冷却水管线,其绕过内燃机的汽缸体,经过汽缸盖以及散热器;第二冷却水管线,其经过所述汽缸体,绕过所述汽缸盖以及所述散热器;第三冷却水管线,其经过所述汽缸盖以及加热器芯,绕过所述汽缸体以及所述散热器;第四冷却水管线,其经过所述汽缸盖以及所述内燃机的动力传递装置的热交换器,绕过所述汽缸体以及所述散热器;所述电动式水泵使冷却水在所述冷却水循环通路中循环;所述切换机构在包括全供水模式和自动停止模式的多个模式中切换,所述全供水模式使所述第一冷却水管线至所述第四冷却水管线全部开口,所述自动停止模式与所述全供水模式时相比收缩所述第二冷却水管线以及所述第四冷却水管线的开口面积,所述车辆用内燃机的冷却装置在车辆的减速状态下使所述电动式水泵的排出流量增大,当在所述减速状态后的停车状态下自动停止了内燃机时,将所述电动式水泵维持为工作状态,在所述减速状态以及所述自动停止中利用所述切换机构设定为所述自动停止模式。
发明效果
根据上述发明,通过在停车时的自动停止过程中使电动式水泵维持在工作状态而对内燃机实施冷却,能够实现再起动时的内燃机的温度降低,此外,由于从自动停止前的减速状态起增大电动式水泵的排出流量而增加向冷却水循环通路循环的冷却水量,因此能够加速自动停止过程中的内燃机的温度降低。
因此,能够尽可能地降低内燃机从自动停止状态再起动时的内燃机温度,由此,能够在车辆的起步加速时减小用于避免爆震的点火时期的延迟量,从而改善燃油性能。
附图说明
图1是本发明的实施方式的内燃机的冷却装置的系统简图。
图2是示出本发明的实施方式的流量控制阀的转子角度与各模式的关系的图。
图3是示出本发明的实施方式的对流量控制阀以及电动式水泵进行的控制的流程的流程图。
图4是示出本发明的实施方式的电动式水泵的目标旋转速度的设定控制的流程图。
图5是示出本发明的实施方式的与怠速停止过程中的油温对应的流量控制阀的控制的流程图。
图6是示出本发明的实施方式的怠速停止过程中的水温降低后电动式水泵的目标旋转速度的设定控制的流程图。
图7是示出本发明的实施方式的基于怠速停止过程中的水温降低对第二冷却水管线、第四冷却水管线进行的再次送水控制的流程图。
图8是示出本发明的实施方式的怠速停止解除后对第二冷却水管线、第四冷却水管线进行的再次送水控制的流程图。
图9是示出本发明的实施方式的基于怠速停止解除对第二冷却水管线、第四冷却水管线进行的再次送水控制的流程图。
图10是示出本发明的实施方式的基于怠速停止解除后的油温对第二冷却水管线、第四冷却水管线进行的再次送水控制的流程图。
图11是示出本发明的实施方式的对流量控制阀、电动式水泵以及电动散热风扇进行的控制的流程的流程图。
图12是例示本发明的实施方式的从减速状态增大电动式水泵的排出流量时的水温变化的时序图。
图13是例示本发明的实施方式的怠速停止过程中的水温降低特性的时序图。
图14是例示本发明的实施方式的怠速停止过程中的制热性能的特性的时序图。
图15是本发明的实施方式的内燃机的冷却装置的系统简图。
图16是示出图15的流量控制阀的转子角度与开口比的关系的线图。
图17是示出对图15的系统构成中的流量控制阀进行的控制的流程的流程图。
具体实施方式
以下,说明本发明的实施方式。
图1是示出本发明的车辆用内燃机的冷却装置的一例的构成图。
在本申请中,冷却水包括根据日本工业标准K 2234而标准化的防冻液(Engineantifreeze coolants:发动机防冻冷却剂)等车辆用内燃机的冷却装置中使用的各种冷却液。
内燃机10搭载于车辆26,用作车辆行驶的动力源。
在内燃机10的输出轴上连接作为动力传递装置的一例的CVT(ContinuouslyVariable Transmission:无级变速器)等变速器20,变速器20的输出经由差速齿轮(Differential Gear:差速齿轮)24传递至车辆26的驱动轮25。
内燃机10的冷却装置是使冷却水在循环通路内循环的水冷式冷却装置,构成为包括作为切换机构的流量控制阀30、电动式水泵40、具备电动散热风扇50A、50B的散热器50、设置于内燃机10的冷却水通路60、内燃机10的油冷却器16、加热器芯91、变速器20的油加温器21、将它们连接的配管70等。
油冷却器16是内燃机用油的热交换器,油加温器21是变速器用油的热交换器。
内燃机10具有汽缸盖侧冷却水通路61与汽缸体侧冷却水通路62作为内部的冷却水通路60。
汽缸盖侧冷却水通路61是将设置在汽缸盖11的汽缸排列方向的一端的冷却水入口13与设置在汽缸盖11的汽缸排列方向的另一端的冷却水出口14连接且在汽缸盖11内延伸设置的冷却水通路,具有冷却汽缸盖11的冷却功能。
另外,汽缸体侧冷却水通路62是从汽缸盖侧冷却水通路61分支后到达汽缸体12,在汽缸体12内延伸设置且与设置于汽缸体12的冷却水出口15连接的冷却水通路,具有冷却汽缸体12的冷却功能。
汽缸体侧冷却水通路62的冷却水出口15设置在与设置汽缸盖侧冷却水通路61的冷却水出口14的一侧相同的汽缸排列方向端部。
这样,在图1例示的冷却装置中,经由汽缸盖11向汽缸体12供给冷却水,供给至汽缸盖11的冷却水在绕过汽缸体12从冷却水出口14排出的循环路径和在向汽缸体12流入后从冷却水出口15排出的循环路径的至少一个路径中循环。
在汽缸盖11的冷却水出口14连接第一冷却水配管71的一端,第一冷却水配管71的另一端与散热器50的冷却水入口51连接。
另一方面,在汽缸体侧冷却水通路62的冷却水出口15连接第二冷却水配管72的一端,第二冷却水配管72的另一端与流量控制阀30的四个入口端口31~34中的第一入口端口31连接。
在第二冷却水配管72的中途设置有用于冷却内燃机10的润滑油的油冷却器16。油冷却器16是在流动于第二冷却水配管72内的冷却水与内燃机10的润滑油之间进行热交换,从而降低润滑油的温度的热交换器。
另外,第三冷却水配管73的一端连接于第一冷却水配管71,另一端连接于流量控制阀30的第二入口端口32。在第三冷却水配管73的中途设置有油加温器21,油加温器21是用于调整作为液压机构的变速器20的工作油的温度的热交换器。
油加温器21在流动于第三冷却水配管73内的冷却水与变速器20的工作油之间进行热交换。换句话说,通过汽缸盖11而温度上升的冷却水分流,被引导至油加温器21,油加温器21在冷机起动时促进变速器20的工作油的温度上升,之后抑制变速器20的工作油温过度上升,从而维持在适当温度附近。
此外,第四冷却水配管74的一端连接于冷却水出口14与第三冷却水配管73的连接点之间的第一冷却水配管71,另一端连接于流量控制阀30的第三入口端口33。
在第四冷却水配管74上设置有各种热交换设备。
配设于第四冷却水配管74的热交换设备从上游侧起依次是车辆制热用的加热器芯91、构成内燃机10的EGR(Exhaust Gas Recirculation:废气再循环)装置的水冷式的EGR冷却器92、同样构成EGR装置的EGR控制阀93、调整内燃机10的吸入空气量的节流阀94。
加热器芯91是车辆空调装置的构成部件,是在流动于第四冷却水配管74的冷却水与空调空气之间进行热交换而使空调空气升温的空调空气加热用热交换器。
EGR冷却器92是回流废气冷却用热交换器,其在利用EGR装置向内燃机10的进气系统回流的废气与流动于第四冷却水配管74的冷却水之间进行热交换,使向内燃机10的进气系统回流的废气的温度降低。
另外,调整回流废气量的EGR控制阀93以及调整内燃机10的吸入空气量的节流阀94构成为,通过与流动于第四冷却水配管74的冷却水之间进行热交换而被加温。
通过利用冷却水加热EGR控制阀93以及节流阀94,抑制废气中和进气中含有的水分在EGR控制阀93和节流阀94周围冻结。
这样,将通过汽缸盖11的冷却水分流并引导至加热器芯91、EGR冷却器92、EGR控制阀93、节流阀94,与它们之间进行热交换。
第五冷却水配管75的一端连接于散热器50的冷却水出口52,另一端连接于流量控制阀30的第四入口端口34。
流量控制阀30具有一个出口端口35,在该出口端口35连接第六冷却水配管76的一端。第六冷却水配管76的另一端连接于电动式水泵40的吸入口41。
并且,在电动式水泵40的排出口42连接第七冷却水配管77的一端,第七冷却水配管77的另一端连接于汽缸盖11的冷却水入口13。
另外,还设置有第八冷却水配管78,第八冷却水配管78的一端连接在第一冷却水配管71的比连接第三冷却水配管73、第四冷却水配管74的部分更靠下游侧的部分,另一端连接于第六冷却水配管76。
如前所述,流量控制阀30具有四个入口端口31~34与一个出口端口35,在入口端口31~34分别连接冷却水配管72、73、74、75,在出口端口35连接第六冷却水配管76。
流量控制阀30是旋转式的流路切换阀,是如下结构的阀:在形成有端口的定子上嵌合安装形成有流路的转子,利用电动马达等电动促动器驱动转子旋转,从而改变转子相对于定子的相对角度。
并且,在上述旋转式的流量控制阀30中,四个入口端口31~34的开口面积比例根据转子角度相应地变化,通过选定转子角度而使定子的端口以及转子的流路相适,以获得所希望的开口面积比例,换言之,在各冷却水管线中获得所希望的流量比例。
在上述结构的冷却装置中,利用汽缸盖侧冷却水通路61、第一冷却水配管71、散热器50、第五冷却水配管75,构成使冷却水绕过汽缸体12而经由汽缸盖11以及散热器50循环的第一冷却水管线。
在本申请中,也将上述第一冷却水管线称作散热器管线。
另外,利用汽缸体侧冷却水通路62、第二冷却水配管72、油冷却器16,构成使冷却水经由汽缸体12以及油冷却器16而绕过散热器50循环的第二冷却水管线。
在本申请中,也将上述第二冷却水管线称作汽缸体管线。
另外,利用汽缸盖侧冷却水通路61、第四冷却水配管74、加热器芯91、EGR冷却器92、EGR控制阀93、节流阀94,构成使冷却水经由汽缸盖11以及加热器芯91等而绕过散热器50循环的第三冷却水管线。
在本申请中,也将上述第三冷却水管线称作加热器管线。
另外,利用汽缸盖侧冷却水通路61、第三冷却水配管73、油加温器21,构成使冷却水经由汽缸盖11以及油加温器21而绕过散热器50循环的第四冷却水管线。
在本申请中,也将上述第四冷却水管线称动力传递系统管线或者CVT管线。
此外,利用第八冷却水配管78,从汽缸盖11与散热器50之间的第一冷却水管线分流一部分冷却水,分流的冷却水绕过散热器50而向流量控制阀30的流出侧合流。换句话说,即便关闭流量控制阀30的入口端口31~34,也能够利用第八冷却水配管78使经过汽缸盖侧冷却水通路61的冷却水绕过散热器50进行循环,利用第八冷却水配管78构成旁通管线。
本实施方式的冷却水循环通路包括上述第一冷却水管线、第二冷却水管线、第三冷却水管线、第四冷却水管线以及旁通管线。
上述第一冷却水管线、第二冷却水管线、第三冷却水管线以及第四冷却水管线各自的出口连接于流量控制阀30的入口端口,在流量控制阀30的出口端口连接电动式水泵40的吸引口。
并且,流量控制阀30是切换机构,该切换机构通过调整各冷却水管线的出口的开口面积,控制冷却水向第一冷却水管线、第二冷却水管线、第三冷却水管线以及第四冷却水管线的供给量,换言之,控制冷却水向各冷却水管线的分配比例。
上述电动式水泵40以及流量控制阀30由作为控制机构的控制装置100进行控制。控制装置100具备包括CPU、ROM、RAM等的微型计算机,换言之具备处理器。
向控制装置100输入来自检测内燃机10的运转条件的各种传感器的检测信号。
作为所述各种传感器,设置检测冷却水出口14附近的第一冷却水配管71内的冷却水温度、换句话说汽缸盖11的出口附近的冷却水温TW1的第一温度传感器81、检测冷却水出口15附近的第二冷却水配管72内的冷却水温度、换句话说汽缸体12的出口附近的冷却水温TW2的第二温度传感器82、检测外界气温TA的外界气温传感器83、以及检测车辆26的行驶速度VSP的车速传感器85等。
此外,能够采用省略第二温度传感器82而仅具备第一温度传感器81作为检测冷却水温度的传感器的系统。
另外,向控制装置100输入对内燃机10的运转的启停进行切换的发动机开关84的信号。
并且,控制装置100根据内燃机10的运转条件,控制流量控制阀30的转子角度、电动式水泵40的旋转速度,还控制电动散热风扇50A、50B的驱动电压等。
以下,说明在内燃机10运转过程中由控制装置100进行的冷却控制的一个方式。
流量控制阀30向各冷却水管线的冷却水分配比例的特性能够从多种模式中选择,控制装置100将流量控制阀30控制为根据内燃机10的运转条件选择的模式,并且控制电动式水泵40的旋转速度、换言之即排出流量。
图2例示了各模式下的流量控制阀30的转子角度与伴随电动式水泵40的旋转速度控制的各冷却水管线的假定流量之间的关系。
控制装置100在冷机起动时将流量控制阀30控制为第一模式,在该第一模式下,将转子角度从利用限位器限制的基准角度位置控制到规定角度范围内,从而使入口端口31~34全部关闭。
在该第一模式下,由于入口端口31~34全部关闭,因此利用电动式水泵40循环的冷却水仅在旁通管线中循环。
换句话说,控制装置100在冷机起动时按照第一模式控制流量控制阀30,从而使向汽缸盖11流入的冷却水以不经由包括散热器50在内的其他热交换设备的方式进行循环。
并且,控制装置100在该第一模式下将旋转速度设为足够低的速度而使电动式水泵40工作,从而将冷却水的循环量抑制为最小限度,能够实现汽缸盖11的提早升温,并且能够基于冷却水温度的上升检测汽缸盖11的温度上升。
流量控制阀30在第一模式下关闭入口端口31~34的状态除了将入口端口31~34的开口面积设为零的状态之外,还包括将入口端口31~34的开口面积缩小为产生泄漏流量的程度的最小开口面积的状态。
另外,转子角度用从限位器规定的基准角度位置起的旋转角度表示。
若使流量控制阀30的转子角度相比于第一模式的角度区域增加,则切换为与第三冷却水管线的出口连接的第三入口端口33打开,其他入口端口31、32、34保持关闭的第二模式。
控制装置100在汽缸盖11的温度达到规定温度之后从第一模式切换为第二模式,从而增加向加热器芯91循环的冷却水的流量,提高制热功能的拉高性能。
另外,控制装置100根据汽缸体出口水温的上升而使转子角度从第二模式的角度区域进一步增大,从而进入将与第三冷却水管线的出口连接的第三入口端口33和与第二冷却水管线的出口连接的第一入口端口31一并打开的第三模式,对汽缸体12以及内燃机10的油进行冷却。
另外,控制装置100在汽缸体出口水温达到目标温度时使转子角度从第三模式的角度区域进一步增大,从而进入将与第三冷却水管线的出口连接的第三入口端口33、与第二冷却水管线的出口连接的第一入口端口31、以及与第四冷却水管线的出口连接的第二入口端口32打开的第四模式,通过使变速器20的油升温来降低摩擦。
在系统省略第二温度传感器82的情况下,控制装置100例如能够基于发动机油温度的检测值来控制向第三模式以及第四模式的进入。
并且,控制装置100在经过上述过程而完成内燃机10的暖机时,进入根据温度上升在第二~第四冷却水管线的基础上进一步打开第一冷却水管线的第五模式,从而调整在散热器50中循环的冷却水的流量,以将汽缸盖温度以及汽缸体温度维持为各自的目标温度。
另外,若在第五模式下水温上升至超过目标温度,则控制装置100实施进入第六模式的故障安全处理,在该第六模式下,通过使转子角度从第五模式的角度区域进一步增大,能够使经由第一冷却水管线循环的冷却水的比例达到最大。
另外,控制装置100根据水温上升而控制流量控制阀30的转子角度,并且根据目标水温与实际水温的偏差而控制电动式水泵40的排出流量,在暖机过程中将排出流量抑制为较低而促进暖机,暖机后在水温超过目标温度时增加排出流量而将水温维持在目标温度附近。
上述第一模式~第六模式是内燃机10的运转过程中应用的流量控制阀30的控制模式,除该第一模式~第六模式以外,还设定了用于在内燃机10通过怠速停止功能而自动停止的期间内促进汽缸盖11的温度降低的第七模式。
在本申请中,也将上述第七模式称作自动停止模式。
控制装置100按照上述第七模式控制流量控制阀30,以促进怠速停止状态下的汽缸盖11的温度降低。
所谓内燃机10的怠速停止功能,指的是当在等待信号等停车时规定的怠速停止条件成立时使内燃机10自动停止,并基于起步要求等自动地使内燃机10再起动的功能。
控制装置100可以具备使内燃机10怠速停止的控制功能,另外,控制装置100可以采用如下结构:从具备怠速停止控制功能的其他控制装置接收表示处于怠速停止状态的信号,并按照第七模式实施控制。
如图2所示,第七模式为如下模式:被设定为与第六模式的角度区域相比转子角度更大的角度区域,在该角度区域内,越是增大转子角度,第二冷却水管线以及第四冷却水管线的开口面积越是收缩,最终第二冷却水管线以及第四冷却水管线形成为阻断状态,相对地,经由第一冷却水管线以及第三冷却水管线循环的冷却水量的比例增加。
冷却水管线的阻断状态包括以最小泄漏流量流动的状态。
在此,第一冷却水管线是经由汽缸盖侧冷却水通路61并通过散热器50或者加热器芯91的第一路径,第二冷却水管线以及第四冷却水管线是经由油用热交换器即油冷却器16、油加温器21而绕过散热器50的第二路径,第七模式相当于减少向第二路径供水并增加向第一路径供水的模式。
另一方面,第五模式以及第六模式是向第一冷却水管线~第四冷却水管线全部供水的全供水模式。
因此,控制装置100通过从第五模式或者第六模式切换为第七模式,能够减少向油冷却器16以及油加温器21循环的冷却水量,相对地,能够增加通过汽缸盖侧冷却水通路61后经由散热器50或者加热器芯91循环的冷却水量的比例。
控制装置100在怠速停止状态之前的车辆减速状态下增加电动式水泵40的排出流量,并且将流量控制阀30的转子角度控制为第七模式,若车辆从减速状态停止,内燃机10通过怠速停止功能而自动停止,则将电动式水泵40保持为工作状态,并且将流量控制阀30的转子角度继续控制为第七模式。
通过该控制装置100所进行的冷却控制来促进怠速停止状态下的汽缸盖11的温度降低,由此,能够在从怠速停止状态起步加速时减小用于避免爆震的点火时期的延迟量,能够改善起步加速时的燃油性。
另外,由于在第七模式下经由加热器芯91循环的冷却水量的比例增大,因此通过使控制装置100在怠速停止过程中将流量控制阀30设定为第七模式,能够在怠速停止状态下抑制车辆的制热性能降低。
以下,详细说明由控制装置100实施的用于怠速停止状态的冷却控制。
图3的流程图示出了由控制装置100实施的、对电动式水泵40以及流量控制阀30的控制的主程序。图3的流程图所示的主程序每隔一定时间由控制装置100间歇地执行。
首先,在步骤S310中,控制装置100判断车辆是否处于规定的减速状态或者内燃机10是否处于怠速停止状态。
在车辆不处于规定的减速状态并且内燃机10也不处于怠速停止状态的情况下,控制装置100进入步骤S320,根据水温检测值选择前述第一模式~第六模式的任一者,控制电动式水泵40以及流量控制阀30。
在此,规定的减速状态指的是内燃机10有可能通过怠速停止功能达到自动停止状态的减速状态,控制装置100在步骤S310中根据车辆26和/或内燃机10的运转状态来检测是否处于规定的减速状态。
控制装置100例如将处于以下条件时检测为规定的减速状态。
(1)内燃机10处于减速燃料切断状态。
(2)车速为规定值以下。
(3)车辆的制动器处于工作状态。
(4)内燃机10的旋转速度的减少速度达到规定值以上。
(5)内燃机10的旋转速度为规定值以下。
(6)油门开度的减少速度达到规定值以上。
(7)油门开度为规定值以下。
(8)处于辅助驾驶装置所执行的减速判断状态,详细而言为判断出前方的停止车辆的状态、或判断出停止信号的状态等。
减速状态的判断条件并非限定于上述(1)~(8)的条件,另外,控制装置100能够将上述(1)~(8)的条件中的一个或多个成立时作为规定的减速状态。
另外,在减速判断状态持续规定时间以上时,控制装置100能够取消减速判断,实施步骤S320的通常控制。
在车辆处于规定的减速状态的情况下,控制装置100进入步骤S330,另外,在内燃机10处于怠速停止状态的情况下,控制装置100也进入步骤S330。
换句话说,控制装置100构成为,将自动停止模式下的冷却控制应用于怠速停止状态,并且从变为怠速停止状态之前的减速状态就开始应用,由此,进一步加快了变为怠速停止状态之后的汽缸盖的温度降低。
在步骤S330中,控制装置100将电动式水泵40的目标旋转速度设定为自动停止模式下的目标值。
在汽缸盖出口水温比怠速停止状态下的目标水温高时,自动停止模式下的目标旋转速度(目标旋转速度>0rpm)设定为比不处于自动停止模式的情况下的目标旋转速度更高的旋转速度,通过该目标旋转速度的切换,使电动式水泵40的旋转速度在减速状态下进行增大变化。
另外,自动停止模式下的目标旋转速度无论水温条件如何都设定为比0rpm高的旋转速度,由此,电动式水泵40在怠速停止过程中维持为工作状态。
按照图4的流程图说明步骤S330中的目标旋转速度的设定处理的一例。
在步骤S331中,控制装置100判断汽缸盖出口水温是否比怠速停止状态下的目标温度高。
怠速停止状态下的目标温度是比内燃机10的运转状态下的目标温度低的温度。
控制装置100在汽缸盖出口水温比怠速停止状态下的目标温度高的情况下进入步骤S332,计算此时的汽缸盖出口水温与怠速停止状态下的目标温度之间的偏差TWDC(TWDC=汽缸盖出口水温-目标温度)。
接着,控制装置100进入步骤S333,基于车速与水温偏差TWDC可变地设定电动式水泵40的目标旋转速度。
在步骤S333中,车速越低,控制装置100越是提高电动式水泵40的目标旋转速度,另外,汽缸盖出口水温越比怠速停止状态下的目标温度高,控制装置100将电动式水泵40的目标旋转速度设定得越高。
换句话说,在车速高的情况下,散热器50中的散热效率因行驶风而提高,因此即便相对减少冷却水的循环量,也能够进行充分的散热,故而车速越高,控制装置100越是降低目标旋转速度。
另外,若冷却水的循环量一定,则汽缸盖出口水温越是比怠速停止状态下的目标温度高,降低至目标温度所需的时间越长,故而汽缸盖出口水温越是比怠速停止状态下的目标温度高,控制装置100就越是提高目标旋转速度,使高于目标温度的汽缸盖温度迅速降低至目标温度。
在此,在处于怠速停止状态且车速为0km/h时,水温偏差TWDC越大,设定越高的目标旋转速度。
由此,控制装置100在怠速停止状态下将电动式水泵40维持为工作状态而使冷却水循环,从而促进汽缸盖温度的降低,此外,通过在变为怠速停止状态之前的减速状态下为防备怠速停止而增大电动式水泵40的旋转速度,由此加快变为怠速停止状态后的汽缸盖出口水温的降低。
并且,当怠速停止过程中汽缸盖出口水温降低至怠速停止状态下的目标温度时,控制装置100进入步骤S334,将电动式水泵40的目标旋转速度固定在怠速停止状态下的基准旋转速度(基准旋转速度>0rpm)。
上述基准旋转速度能够设为在步骤S333中设定的目标旋转速度的可变范围内的最小值。
另外,在步骤S330中的目标旋转速度的可变设定中,控制装置100可以代替根据水温偏差TWDC和车速,或者在根据水温偏差TWDC和车速的同时,根据其他状态量可变地设定目标旋转速度。
作为自动停止模式下的泵目标旋转速度的可变设定中使用的状态量,可以采用对降低汽缸盖11温度的冷却性能造成影响的各种参数。
例如,控制装置100可以根据外界气温、外界气温与汽缸盖出口水温的偏差、流量控制阀30的转子角度、应用怠速停止模式前的内燃机10的运转条件等,将泵目标旋转速度设为可变。内燃机10的运转条件包括设备发动机负荷、发动机旋转速度等。
在外界气温高的情况下,汽缸盖11的温度难以降低,因此可以向控制装置100编入外界气温越高,越是提高自动停止模式下的泵目标旋转速度的设定。
同样,外界气温与汽缸盖出口水温的偏差越小,汽缸盖的温度越难以降低,因此可以向控制装置100编入外界气温与汽缸盖出口水温的偏差越小,越是提高自动停止模式下的泵目标旋转速度的设定。
另外,虽然流量控制阀30的转子角度处于第七模式的角度区域,但是在没有达到第二冷却水管线以及第四冷却水管线关闭的转子角度的过渡状态下,由于也向绕过散热器50的第二冷却水管线以及第四冷却水管线供给冷却水,因此汽缸盖11的温度难以降低。
因此,可以向控制装置100编入流量控制阀30的实际转子角度与第二冷却水管线以及第四冷却水管线关闭时的转子角度之间的偏差越大,越进一步提高自动停止模式下的泵目标旋转速度的设定。
另外,在应用自动停止模式前的内燃机10的运转条件是发热量多的运转条件的情况下,在怠速停止状态下汽缸盖的温度难以降低,因此在应用自动停止模式前内燃机10以高负荷高转速长期运转的情况下,可以向控制装置100编入进一步提高自动停止模式下的泵目标旋转速度的设定。
在图3的流程图的步骤S330中,控制装置100如上述那样设定自动停止模式下的电动式水泵40的目标旋转速度,之后进入步骤S340。
在步骤S340中,控制装置100将流量控制阀30的目标转子角度设定为与怠速停止状态相适的第七模式的角度。
换句话说,控制装置100从变为怠速停止状态之前的减速状态起将流量控制阀30控制为自动停止模式即第七模式的转子角度,在怠速停止过程中维持为自动停止模式的转子角度。
在自动停止模式的转子角度下,冷却水向经由油用热交换器即油冷却器16、油加温器21而绕过散热器50的第二路径的供给量降低,冷却水向通过汽缸盖侧冷却水通路61之后经过散热器50或者加热器芯91的第一路径的供给量增加。
因此,与向全部路径供水的情况相比,能够更高效地冷却汽缸盖11,能够在怠速停止状态下促进汽缸盖11的温度降低。
另外,由于能够从变为怠速停止状态之前的减速状态开始应用该自动停止模式下的供水控制,因此能够加快怠速停止状态下的汽缸盖11的温度降低。
控制装置100可以在自动停止模式下的控制中将流量控制阀30的目标转子角度固定在第七模式的角度,但也可以不固定在第七模式,而是基于油冷却要求等进行模式切换。
在图5的流程图中,作为步骤S340中的流量控制阀30的转子角度的设定处理的一例,示出了基于油冷却要求进行模式切换的处理。
控制装置100在步骤S341中根据内燃机10的油和/或变速器20的油的温度设定自动停止模式下的流量控制阀30的目标转子角度。
控制装置100可以将内燃机10的油温与变速器20的油温中的任一方作为代表油温,实施基于油温的模式切换。例如,控制装置100可以将内燃机10的油温与变速器20的油温中更高的一方选择为代表油温,或者运算内燃机10的油温与该油温的标准值的偏差、变速器20的油温与该油温的标准值的偏差,将相对于标准温度更高的一方选择为代表油温。
另外,控制装置100可以分别运算根据内燃机10的油温确定的油冷却要求幅度和根据变速器20的油温确定的油冷却要求程度,并基于更高的油冷却要求幅度来实施模式切换。
此外,控制装置100可以根据内燃机10的油温与变速器20的油温的平均值等实施模式切换。
第七模式关闭第二冷却水管线以及第四冷却水管线而停止使冷却水向油冷却器16以及油加温器21循环,但在内燃机10的油或变速器20的工作油的温度高于上限温度而需要降低油温时,与从怠速停止状态起步时的燃油性能相比优先进行部件保护,需要使冷却水向油冷却器16以及油加温器21循环。
因此,控制装置100在油温超过上限温度的情况下,设定全供水模式即第五模式或第六模式的目标转子角度,将第一冷却水管线~第四冷却水管线全部打开。
由此,冷却水向第二冷却水管线的油冷却器16以及第四冷却水管线的油加温器21循环,能够使内燃机10的油温以及变速器20的油温降低至低于上限温度的温度,实现部件保护。
另一方面,控制装置100在油温为上限温度以下时,设定基于第七模式的目标转子角度,油温越低,越是减少冷却水向第二冷却水管线以及第四冷却水管线的供给量,相对地,增加冷却水向第一冷却水管线以及第三冷却水管线的供给量。
这样,控制装置100在变为怠速停止状态之前的减速状态以及怠速停止状态下,实施降低冷却水向第二冷却水管线以及第四冷却水管线的供给量而相对增加冷却水向第一冷却水管线以及第三冷却水管线的供给量的自动停止模式,由此促进怠速停止过程中的汽缸盖11的温度降低。
由此,在从怠速停止状态再起动时内燃机10中难以发生爆震,因此控制装置100能够尽可能地提前内燃机10的点火时期,因此能够改善从停车状态起步加速时的内燃机10的燃油性能。
控制装置100通过在变为怠速停止状态前的减速状态以及怠速停止状态下向第一~第四冷却水管线供给冷却水,并且增加电动式水泵40的排出流量,能够增加经过汽缸盖11向散热器50循环的冷却水的供给量。
但是,在该情况下,在怠速停止状态下电动式水泵40消耗的电量增加,即便能够促进汽缸盖11的温度降低,怠速停止对燃油性能的改善效果也会降低。
相比之下,若停止向第二冷却水管线以及第四冷却水管线供水,则即便电动式水泵40的排出流量一定,向第一冷却水管线以及第三冷却水管线循环的冷却水量也会增加,能够抑制汽缸盖11的温度降低对燃油性能的改善效果因电动式水泵40的电力消耗而降低。
另外,由于控制装置100在怠速停止状态下一并增加冷却水向第一冷却水管线和第三冷却水管线的供给量,换句话说,增加冷却水向加热器芯91的循环量,因此能够抑制在制热过程中的怠速停止状态下空调空气的温度降低,由此,能够抑制在怠速停止状态下车厢内温度降低,改善怠速停止过程中的制热性能。
此外,在怠速停止状态下汽缸盖11的温度降低至目标温度之后,内燃机10中停止发热,因此可以使冷却水停止向汽缸盖11循环,但若停止冷却水的循环,则会在冷却水循环通路内发生温度的偏差,而且,无法利用第一温度传感器81高精度地检测汽缸盖11的温度。
因此,如图6的流程图所示,在怠速停止状态下汽缸盖11的温度降低至目标温度的情况下,控制装置100可以将电动式水泵40的目标旋转速度设定为实现能抑制温度偏差的最小循环量的低旋转速度(低旋转速度>0rpm)。
图6的流程图示出了图3的流程图的步骤S330中的处理内容的一例,在步骤S335中,控制装置100比较汽缸盖出口水温与目标温度。
并且,在汽缸盖出口水温低于目标温度的情况下,控制装置100进入步骤S336,将电动式水泵40的目标旋转速度设定为实现能抑制温度偏差的最小循环量的低旋转速度,电动式水泵40以最低限度的旋转速度工作。
另一方面,在汽缸盖出口水温为目标温度以上的情况下,控制装置100进入步骤S337,将电动式水泵40的目标旋转速度固定在第七模式下的冷却促进用目标值,或者根据汽缸盖出口水温与目标温度的偏差等可变地设定目标旋转速度,促进汽缸盖11的温度降低并确保制热性能。
换句话说,控制装置100在步骤S337中可以与步骤S332~步骤S333同样地设定目标旋转速度。
步骤S337中设定的目标旋转速度是比步骤S336中设定的目标旋转速度高且可得到能促进汽缸盖11温度降低的循环量的旋转速度。
如上所述,控制装置100在汽缸盖出口水温低于目标温度时,将电动式水泵40的旋转速度控制为能够抑制温度偏差的最小循环量,从而能够抑制怠速停止状态下的电动式水泵40的电力消耗,并且能够抑制冷却水的循环系统内的温度偏差,维持汽缸盖11的温度检测精度。
此外,与在怠速停止过程中停止向加热器芯91供水的情况相比,能够抑制制热性能的降低。
另外,在怠速停止状态下汽缸盖11的温度降低至目标温度之后,不需要向用于促进汽缸盖11温度降低的第一冷却水管线增加分配,因此能够增加冷却水向第二冷却水管线、第四冷却水管线的循环量。
图7的流程图示出了图3的流程图的步骤S340中的处理内容的一例,控制装置100在步骤S345中比较汽缸盖出口水温与目标温度。
并且,在汽缸盖出口水温低于目标温度的情况下,控制装置100进入步骤S346,取消针对第二冷却水管线以及第四冷却水管线的停止供水,将流量控制阀30的转子角度控制为第五模式或第六模式的转子角度,以逐渐增大第二冷却水管线以及第四冷却水管线的开口面积。
由此,滞留于第二冷却水管线以及第四冷却水管线的高温冷却水逐渐流出,能够逐渐降低第二冷却水管线以及第四冷却水管线内的冷却水温度,故而能够抑制第二冷却水管线以及第四冷却水管线内滞留的高温冷却水伴随再起动而一齐流出,抬高整个冷却系统的温度。
另一方面,在汽缸盖出口水温为目标温度以上的情况下,控制装置100可以进入步骤S347,实施如下处理:将与停止向第二冷却水管线以及第四冷却水管线供水的第七模式对应的转子角度设定为目标,或者如前述步骤S341那样根据油温确定是向第二冷却水管线以及第四冷却水管线供水还是停止供水。
另外,在怠速停止过程中向第二冷却水管线以及第四冷却水管线再次送水的条件不成立、或者在设定为在怠速停止过程中不再次开始供水的情况下,控制装置100可以如图8的流程图所示那样,在解除怠速停止后再次开始向第二冷却水管线以及第四冷却水管线供水。
在图8的流程图中,控制装置100在步骤S351中判断解除怠速停止而使内燃机10再次开始运转之后的经过时间是否达到了规定时间。
并且,在内燃机10再次开始运转后经过了规定时间时,控制装置100进入步骤S352,取消针对第二冷却水管线以及第四冷却水管线的供水停止处理,切换为使冷却水向全部的第一~第四冷却水管线循环的第五模式或第六模式等。
在此,由于从内燃机10再次开始运转后经过了足够的时间,因此即便阶段性地增大第二冷却水管线以及第四冷却水管线的开口面积,而使在供水停止状态下滞留而变为高温的冷却水流出,也能够将对内燃机10的运转造成的影响抑制为足够小。
另外,作为在内燃机10再次开始运转后再次开始向第二冷却水管线以及第四冷却水管线供水的处理,控制装置100可以实施图9的流程图所示的处理。
控制装置100在步骤S355中判断是否已经解除怠速停止而再次开始了内燃机10的运转。
并且,当解除怠速停止而再次开始了内燃机10的运转时,控制装置100进入步骤S356,取消针对第二冷却水管线以及第四冷却水管线的停止供水,控制流量控制阀30的目标转子角度以逐渐增大第二冷却水管线以及第四冷却水管线的开口面积。
由此,在怠速停止状态下滞留于第二冷却水管线以及第四冷却水管线的高温冷却水逐渐流出,因此能够抑制第二冷却水管线以及第四冷却水管线内滞留的高温冷却水随着怠速停止的解除而一齐流出,抬高整个冷却系统的温度。
另外,作为内燃机10再次开始运转后再次开始向第二冷却水管线以及第四冷却水管线供水的处理,控制装置100可以实施图10的流程图所示的处理。
控制装置100在步骤S361中判断是否已经解除怠速停止而再次开始了内燃机10的运转。
并且,当解除怠速停止而再次开始了内燃机10的运转时,控制装置100进入步骤S362,判断油温是否超过了上限温度。
在此,在油温低于上限温度,对使冷却水向油冷却器16以及油加温器21循环的要求低的情况下,控制装置100直接终止本例程,从怠速停止状态继续保持停止向第二冷却水管线以及第四冷却水管线供水。
另一方面,在油温超过上限温度的情况下,控制装置100进入步骤S363,阶段性地增大第二冷却水管线以及第四冷却水管线的开口面积,再次开始供水。
由此,能够使第二冷却水管线以及第四冷却水管线的冷却水温度、换句话说即内燃机10和/或变速器20的油温迅速降低,能够保护内燃机10和变速器20的各部件。
另外,控制装置100在上述流量控制阀30以及电动式水泵40的控制的基础上,通过在车辆26的减速状态以及内燃机10的怠速停止状态下驱动电动散热风扇50A、50B,能够在怠速停止过程中更迅速地降低汽缸盖11的温度。
图11的流程图示出了自动停止模式下控制装置100对电动散热风扇50A、50B的控制的一例。
当在步骤S411中检测到车辆26处于规定的减速状态,或者检测到内燃机10的怠速停止状态时,控制装置100进入步骤S412,与所述步骤S330同样,将电动式水泵40的目标旋转速度设定为自动停止模式下的目标值。
接着,控制装置100进入步骤S413,在自动停止模式下控制电动散热风扇50A、50B。
在电动散热风扇50A、50B的自动停止模式下的控制中,控制装置100例如与步骤S333的泵目标旋转速度的设定同样地,基于水温偏差以及车速设定电动散热风扇50A、50B的驱动电压。
换句话说,车速越低,控制装置100越是升高电动散热风扇50A、50B的驱动电压,另外,汽缸盖出口水温越是高于怠速停止状态下的目标温度,控制装置100将电动散热风扇50A、50B的驱动电压设定得越高。
控制装置100接着进入步骤S414,与步骤S340同样,将流量控制阀30的目标转子角度设定为与怠速停止状态相适的第七模式的角度。
另一方面,控制装置100在既不处于规定的减速状态也不处于怠速停止状态的情况下进入步骤S415,与步骤S320同样,根据水温检测值选择前述第一模式~第六模式的任一者,控制电动式水泵40以及流量控制阀30,并根据水温等控制电动散热风扇50A、50B的驱动电压。
既不处于规定的减速状态也不处于怠速停止状态的情况下的汽缸盖出口水温的目标比自动停止模式下的目标高,结果是,在自动停止模式下以更高的驱动电压驱动电动散热风扇50A、50B。
图12的时序图例示了电动式水泵40的排出流量、汽缸盖出口水温、电动散热风扇50A、50B的驱动电流在车辆26的规定的减速状态以及内燃机10的怠速停止状态下的变化。
在图12中,当在时刻t1车辆26变为规定的减速状态时,通过应用怠速停止模式而升高电动散热风扇50A、50B的驱动电压,并且升高电动式水泵40的目标旋转速度,因此电动散热风扇50A、50B的驱动电流增大,电动式水泵40的排出流量以增大的方式变化。
当在时刻t2内燃机10通过怠速停止而自动停止时,汽缸盖出口水温开始降低,当在时刻t4检测到已经降低至规定温度时,使电动式水泵40的排出流量以减少的方式变化。
在此,在从减速状态开始进行增大电动式水泵40的排出流量的处理的情况下,与在变为怠速停止状态之后开始增大处理的情况相比,温度降低加快,例如时刻t3的汽缸盖出口水温比从减速状态开始进行增大电动式水泵40的排出流量的处理的情况下的汽缸盖出口水温低。
此外,若从减速状态起驱动电动散热风扇50A、50B并在怠速停止状态下将电动散热风扇50A、50B维持为工作状态,则能够进一步加快汽缸盖出口水温的降低。
另外,图13的时序图是用于说明在怠速停止状态下停止向第二冷却水管线以及第四冷却水管线供水的处理的效果的图,例示了怠速停止过程中的汽缸盖出口水温、缸壁温、基于温度条件的点火时期修正量的变化。
如图13所示,在从时刻t1到时刻t2期间的怠速停止过程中也使电动式水泵40工作,向第一冷却水管线~第四冷却水管线全部供水,从而能够在怠速停止过程中降低汽缸盖温度。
但是,若停止向第二冷却水管线以及第四冷却水管线供水,而向第一冷却水管线与第三冷却水管线供水,则即便电动式水泵40的旋转速度降低,也能够实现与向第一冷却水管线~第四冷却水管线全部供水的情况同等以上的温度降低。
此外,控制装置100通过从变为怠速停止状态之前的减速状态开始实施自动停止模式对流量控制阀30的转子角度的控制,能够进一步实现缸温度的提早降低。
并且,若在怠速停止过程中降低汽缸盖11的温度、换句话即燃烧室壁温度,则难以发生爆震,能够使点火时期进一步提前,由于使点火时期提前能够提高输出转矩,因此能够改善起步加速时的燃油性能。
在此,若停止向第二冷却水管线以及第四冷却水管线供水,并停止向第三冷却水管线供水,则能够更高效地降低汽缸盖11的温度,但停止向加热器芯91供水会导致怠速停止过程中的制热性能降低,在制热过程中导致车厢内的温度降低。
图14的时序图示出了怠速停止过程中有无向加热器芯91供水与吹出口温度、车厢内温度之间的关系的一例。
如该图14所示,在时刻t3之后的怠速停止状态下停止向第三冷却水管线供水的情况下,空调空气的吹出口温度逐渐降低,车厢内温度也随之降低。
相比之下,若在怠速停止状态下使电动式水泵40工作,继续向第三冷却水管线供水,则能够保持吹出口温度,由此能够抑制怠速停止过程中的车厢内温度的降低。
另外,在图1的系统结构中,冷却装置具备第一冷却水管线~第四冷却水管线,利用流量控制阀30控制这些冷却水管线的冷却水流量,但显然不限于该结构。
例如,图15所示的冷却装置的一个方式采用了如下系统结构:流量控制阀30控制第一冷却水管线、第三冷却水管线以及第四冷却水管线的流量,利用恒温器95控制向汽缸体侧冷却水通路62流动的冷却水流量。在图15所示的系统结构中,对与图1相同的结构标注相同的附图标记,并省略详细说明。
在图15的系统结构中,在汽缸体侧冷却水通路62的下游端配置感应冷却水温度而开闭的恒温器95,恒温器95的出口利用第九冷却水配管96与连接于汽缸盖侧冷却水通路61的出口的第一冷却水配管71连通。
第一冷却水配管71与第九冷却水配管96的连接点设定在比第四冷却水配管74与第一冷却水配管71的连接点靠上游侧的位置。
换句话说,若汽缸体侧冷却水通路62内的冷却水的温度比恒温器95的开阀温度高,则恒温器95开阀。
并且,在恒温器95的开阀状态下,冷却水从汽缸盖侧冷却水通路61分流并向汽缸体侧冷却水通路62流动,流过汽缸体侧冷却水通路62的冷却水与通过恒温器95经由第九冷却水配管96与在第一冷却水配管71中流动的冷却水合流。
使恒温器95开阀的冷却水温度设定为在内燃机10的低中负荷运转状态下保持闭阀状态,在高负荷运转状态下开阀的温度。使恒温器95开阀的冷却水温度例如设定为90~95℃左右的温度。
图15的系统并不是在恒温器95的闭阀状态下,冷却水被封闭在汽缸体侧冷却水通路62内的结构,而是利用多个通路将汽缸盖侧冷却水通路61与汽缸体侧冷却水通路62并列连通,以借助汽缸盖侧冷却水通路61的冷却水温度与汽缸体侧冷却水通路62的冷却水温度之差等更换汽缸体侧冷却水通路62内的冷却水。
另一方面,在图15的系统结构中,第一冷却水管线、第三冷却水管线以及第四冷却水管线与图1的系统结构同样地设置。
并且,流量控制阀30具有与第一冷却水管线、第三冷却水管线以及第四冷却水管线连接的三个入口端口32~34,根据转子角度调整向各冷却水管线中流动的冷却水流量。
图16示出了图15的系统结构中的流量控制阀30的转子角度与各入口端口32~34的开口比(%)之间的关系的一例。
开口比是入口端口32~34的实际开口面积相对于入口端口32~34全开时的开口面积所占的比例。
在流量控制阀30的转子角度为第一转子角度A1以下时,与第一冷却水管线、第三冷却水管线以及第四冷却水管线连接的三个入口端口32~34全闭,换句话说,保持为开口比=0%。
并且,若流量控制阀30的转子角度比第一转子角度A1大,则与第一冷却水管线、第四冷却水管线连接的入口端口32、34保持全闭状态不变,与第三冷却水管线连接的入口端口33的开口比逐渐增加,在第二转子角度A2时全开,换句话说,达到开口比=100%。
若从该入口端口33的开口比达到最大的角度位置A2开始转子角度进一步增加,则与第四冷却水管线连接的入口端口32的开口比逐渐增加,在第三转子角度A3时达到全开,在第三转子角度A3,入口端口34保持全闭,另一方面,入口端口32、33均变为全开。
若转子角度从第三转子角度A3进一步增加,则与第一冷却水管线连接的入口端口34的开口比逐渐增加,在第四转子角度A4时达到全开,在第四转子角度A4,入口端口32~34全部变为全开。
若转子角度从第四转子角度A4进一步增加,则与第四冷却水管线连接的入口端口32的开口比从全开开始逐渐减小,在第五转子角度A5时回到全闭,在第五转子角度A5,入口端口33、34保持全开,另一方面,入口端口32变为全闭。
流量控制阀30的转子角度被以0deg的位置为基准进行控制,0deg<第一转子角度A1<第二转子角度A2<第三转子角度A3<第四转子角度A4<第五转子角度A5。
换句话说,入口端口33在第一转子角度A1到第二转子角度A2期间根据转子角度的增大而增大开口面积,在第二转子角度A2到第五转子角度A5期间保持全开。
入口端口32在第一转子角度A1到第二转子角度A2期间保持全闭,在第二转子角度A2到第三转子角度A3期间根据转子角度的增大而增加开口面积,在第三转子角度A3到第四转子角度A4期间保持全开,在第四转子角度A4到第五转子角度A5期间根据转子角度的增大而减小开口面积,在第五转子角度A5回到全闭。
入口端口34在第一转子角度A1到第三转子角度A3期间保持全闭,在第三转子角度A3到第四转子角度A4期间根据转子角度的增大而增加开口面积,在第四转子角度A4到第五转子角度A5期间保持全开。
在图16中,开口比最小为0%,最大为100%,而流量控制阀30的各入口端口的开口比可以控制在0%<开口比<100%、或者0%≤开口比<100%、或者0%<开口比≤100%的范围内。
在汽缸盖侧冷却水通路61的出口,设置有检测汽缸盖出口水温的温度传感器81。
在上述结构的冷却装置中,控制装置100按照图17的流程图而控制流量控制阀30的转子角度,换句话说控制第一冷却水管线、第三冷却水管线以及第四冷却水管线各自的冷却水流量,并且控制电动式水泵40的旋转速度。
首先,在步骤S510中,控制装置100与步骤S310同样地判断车辆是否处于规定的减速状态或者内燃机10是否处于怠速停止状态。
在车辆不处于规定的减速状态并且内燃机10不处于怠速停止状态的情况下,控制装置100进入步骤S520,在第一转子角度A1到第四转子角度A4的角度区域内根据利用温度传感器81检测的汽缸盖出口水温等控制流量控制阀30的转子角度。
该步骤S520中对流量控制阀30的转子角度的控制与图3的流程图的步骤S320同样地进行。
换句话说,控制装置100伴随内燃机10暖机的进行而增大流量控制阀30的转子角度,在汽缸盖出口水温超过目标温度的高负荷运转状态下,将转子角度设定为第四转子角度A4,使第一冷却水管线、第三冷却水管线以及第四冷却水管线全开。
另外,控制装置100与上述流量控制阀30的转子角度的控制并行地控制电动式水泵40的旋转速度。
换句话说,控制装置100在暖机过程中将电动式水泵40的旋转速度抑制为较低来促进暖机,当完成暖机时,使电动式水泵40的旋转速度与暖机过程中相比增加,此外,在转子角度设定为第四转子角度A4的内燃机10的高负荷运转时,进一步提高电动式水泵40的旋转速度,维持足够的冷却能力。
另一方面,在车辆处于规定的减速状态的情况下,控制装置100进入步骤S530,另外,在内燃机10处于怠速停止状态的情况下,控制装置100也进入步骤S530。
换句话说,控制装置100在怠速停止状态下应用自动停止模式下的冷却控制,并且从变为怠速停止状态之前的减速状态开始应用,由此,进一步加快了变为怠速停止状态之后的汽缸盖的温度降低。
在步骤S530中,控制装置100与步骤S330同样地将电动式水泵40的目标旋转速度设定为自动停止模式下的目标值。
进一步地,控制装置100进入步骤S540,将流量控制阀30的目标转子角度设定为第五转子角度A5,使第一冷却水管线以及第三冷却水管线全开,使第四冷却水管线全闭。
在步骤S540中,控制装置100可以设定使流量控制阀30的目标转子角度满足第四转子角度A4<目标转子角度<第五转子角度A5的、作为自动停止用角度而预先设定的目标转子角度。
换句话说,控制装置100从变为怠速停止状态之前的减速状态开始将流量控制阀30控制为自动停止模式的第五转子角度A5,在怠速停止过程中维持为自动停止模式的转子角度。
在自动停止模式的转子角度下,冷却水向经由油加温器21而绕过散热器50的第二路径的供给量减少,冷却水向通过汽缸盖侧冷却水通路61之后经过散热器50或者加热器芯91的第一路径的供给量增加。
因此,与向第一冷却水管线、第三冷却水管线、第四冷却水管线全部供水的情况相比,能够更高效地冷却汽缸盖11,能够在怠速停止状态下促进汽缸盖11的温度降低。
另外,通过从变为怠速停止状态之前的减速状态应用该自动停止模式下的供水控制,能够加快怠速停止状态下的汽缸盖11的温度降低。
控制装置100可以在自动停止模式下的控制中将流量控制阀30的目标转子角度固定在自动停止模式的转子角度,但也可以不固定在自动停止模式,而是基于油冷却要求等进行模式切换。
以上参照优选实施方式具体说明了本发明的内容,但显然本领域技术人员能够根据本发明的基本技术思想以及启示采用各种变形方式。
在上述实施方式中,在自动停止模式下向加热器芯91实施供水,但也可以采用以空调装置处于制热状态作为条件,在自动停止模式下向加热器芯91实施供水的结构。
另外,可以采用在流量控制阀30的第七模式下仅向第一冷却水管线供水,停止向第二冷却水管线~第四冷却水管线供水的结构。
另外,在不具备第一冷却水管线~第四冷却水管线而具备根据冷却水温度对使散热器50旁通的管线的开口面积进行控制的恒温器的冷却装置中,可以采用使令冷却水循环的电动式水泵的排出流量在减速状态下以增大的方式变化,在怠速停止过程中将电动式水泵维持为工作状态,从而在怠速停止过程中促进内燃机10的温度降低的结构。
另外,在从减速过程中驱动电动散热风扇50A、50B时,可以根据外界气温或减速前的内燃机10的运转状态等变更驱动电压。
另外,可增加经过汽缸盖侧冷却水通路61向加热器芯91、散热器50循环的冷却水量的比例且减少向油冷却器16、油加温器21循环的冷却水量的比例的冷却水循环路径以及流量控制阀的结构不限于图1的结构,例如可以采用使用多个流量控制阀切换冷却水的循环路径的结构。
另外,可以采用不具备图1所示的第一冷却水管线~第四冷却水管线中的第四冷却水管线的结构的冷却装置。
另外,在图1所示的冷却水的循环路径中,流入到汽缸盖11内的冷却水分流而流向汽缸体12侧,但也可以采用在流入汽缸盖11内之前使冷却水分流,分别独立地流入汽缸盖11与汽缸体12双方的结构。
另外,图1所示的第三冷却管线在路径中除了包括加热器芯91之外,还包括EGR冷却器92、EGR控制阀93、节流阀94,但可以采用至少包括加热器芯91的结构,不限于包括加热器芯91、EGR冷却器92、EGR控制阀93、节流阀94全部的结构。
另外,在图1所示的结构中,作为动力传递装置的热交换器,采用了第四冷却水管线中包含变速器20的油加温器21的结构,但可以采用第四冷却水管线中包含变速器的油冷却器的结构。
另外,可以采用如下结构:作为用于使冷却水循环的水泵,设置与电动式水泵40一并由内燃机10驱动的机械式水泵,在内燃机10的运转状态下利用机械式水泵单独使冷却水循环或利用机械式水泵与电动式水泵40双方使冷却水循环,在怠速停止状态下利用电动式水泵40使冷却水循环。
另外,流量控制阀30不限于转子式,例如,可以使用通过电气式促动器使阀芯进行直线运动的构造的流量控制阀。
在此,将可由上述实施方式把握的技术思想记载如下。
车辆用内燃机的冷却装置在其一方式中具备:冷却水循环通路;电动式水泵,其使冷却水在所述冷却水循环通路中循环;控制机构,其在车辆的减速状态下使所述电动式水泵的排出流量增大,当在所述减速状态后的停车状态下自动停止了内燃机时,将所述电动式水泵维持为工作状态。
在所述车辆用内燃机的冷却装置的优选方式中,在所述减速状态以及所述自动停止中,冷却水温度越高,所述控制机构使所述电动式水泵的排出流量越多。
在另一优选方式中,所述冷却水循环通路由包括第一路径和第二路径的多个路径构成,所述第一路径经过内燃机内的冷却水通路以及散热器,所述第二路径经过内燃机内的冷却水通路以及所述内燃机的动力传递装置的热交换器并绕过所述散热器,所述车辆用内燃机的冷却装置具备切换机构,所述切换机构在包括全供水模式和自动停止模式的多个模式中切换,所述全供水模式向所述多个路径全部供水,所述自动停止模式减少向所述第二路径供水并增加向所述第一路径供水,所述控制机构在所述减速状态以及所述自动停止中利用所述切换机构设定为所述自动停止模式。
在另一优选方式中,所述冷却水循环通路包括:散热器管线,其绕过所述内燃机内的汽缸体侧冷却水通路,经过所述内燃机内的汽缸盖侧冷却水通路以及所述散热器;加热器管线,其经过所述汽缸盖侧冷却水通路以及所述加热器芯,绕过所述散热器;动力传递系统管线,其经过所述汽缸盖侧冷却水通路以及所述动力传递装置的热交换器,绕过所述散热器;在所述全供水模式下,所述切换机构使所述散热器管线、所述加热器管线以及所述动力传递系统管线开口,在所述自动停止模式下,所述切换机构与所述全供水模式时相比收缩所述动力传递系统管线的开口面积。
在另一优选方式中,所述冷却水循环通路在包括所述散热器管线、所述加热器管线以及所述动力传递系统管线的同时,还包括汽缸体管线,该汽缸体管线使冷却水经过从汽缸盖侧冷却水通路分支的汽缸体侧冷却水通路以及对所述内燃机的油进行冷却的热交换器而向所述汽缸盖侧冷却水通路的出口合流,所述汽缸体管线利用恒温器进行开闭。
在另一优选方式中,所述冷却水循环通路包括具备电动散热风扇的散热器,所述控制机构在所述减速状态以及所述自动停止中使所述电动散热风扇工作。
在另一优选方式中,在所述减速状态下,冷却水温度越高、车速越低,所述控制机构越提高所述电动散热风扇的驱动电压。
车辆用内燃机的冷却装置的控制方法在其一方式中应用于包括冷却水循环通路和使冷却水在所述冷却水循环通路中循环的电动式水泵的车辆用内燃机的冷却装置,所述冷却装置的控制方法包括:检测车辆的减速状态的步骤;在检测到所述车辆的减速状态时使所述电动式水泵的排出流量增大的步骤;检测内燃机已经在所述减速后的停车状态下自动停止的步骤;在所述自动停止状态下将所述电动式水泵维持为工作状态的步骤。
在所述车辆用内燃机的冷却装置的控制方法的优选方式中,所述冷却水循环通路由包括第一路径和第二路径的多个路径构成,所述第一路径经过内燃机内的冷却水通路以及散热器,所述第二路径经过内燃机内的冷却水通路以及所述内燃机的动力传递装置的热交换器并绕过所述散热器,所述冷却装置还具备切换机构,所述切换机构在包括全供水模式和自动停止模式的多个模式中切换,所述全供水模式向所述多个路径全部供水,所述自动停止模式减少向所述第二路径供水并增加向所述第一路径供水,所述车辆用内燃机的冷却装置的控制方法还包括:在检测到所述车辆的减速状态时利用所述切换机构设定为所述自动停止模式的步骤;在所述自动停止状态下利用所述切换机构设定为所述自动停止模式的步骤。
附图标记说明:
10…内燃机;11…汽缸盖;12…汽缸体;16…油冷却器(热交换器);20…变速器(动力传递装置);21…油加温器(热交换器);30…流量控制阀(切换机构);31~34…入口端口;35…出口端口;40…电动式水泵;50…散热器;61…汽缸盖侧冷却水通路;62…汽缸体侧冷却水通路;71…第一冷却水配管;72…第二冷却水配管;73…第三冷却水配管;74…第四冷却水配管;75…第五冷却水配管;76…第六冷却水配管;77…第七冷却水配管;78…第八冷却水配管;81…第一温度传感器;82…第二温度传感器;91…加热器芯;92…EGR冷却器;93…EGR控制阀;94…节流阀;95…恒温器;100…控制装置(控制机构)
Claims (6)
1.一种车辆用内燃机的冷却装置,其特征在于,
所述车辆用内燃机的冷却装置具备冷却水循环通路、电动式水泵、切换机构、泵控制机构和模式控制机构,
所述冷却水循环通路包括:
第一冷却水管线,其绕过内燃机的汽缸体,经过汽缸盖以及散热器;
第二冷却水管线,其经过所述汽缸体,绕过所述汽缸盖以及所述散热器;
第三冷却水管线,其经过所述汽缸盖以及加热器芯,绕过所述汽缸体以及所述散热器;
第四冷却水管线,其经过所述汽缸盖以及所述内燃机的动力传递装置的热交换器,绕过所述汽缸体以及所述散热器;
所述电动式水泵使冷却水在所述冷却水循环通路中循环,
所述切换机构在包括全供水模式和自动停止模式的多个模式中切换,所述全供水模式使所述第一冷却水管线至所述第四冷却水管线全部开口,所述自动停止模式与所述全供水模式时相比收缩所述第二冷却水管线以及所述第四冷却水管线的开口面积,
所述泵控制机构在车辆的减速状态下使所述电动式水泵的排出流量增大,当在所述减速状态后的停车状态下自动停止了内燃机时,将所述电动式水泵维持为工作状态,
所述模式控制机构在所述减速状态以及所述自动停止中利用所述切换机构设定为所述自动停止模式。
2.如权利要求1所述的车辆用内燃机的冷却装置,其特征在于,
所述冷却水循环通路包括具备电动散热风扇的散热器,
所述车辆用内燃机的冷却装置还包括在所述减速状态以及所述自动停止中使所述电动散热风扇工作的风扇控制机构。
3.如权利要求2所述的车辆用内燃机的冷却装置,其特征在于,
在所述减速状态下,冷却水温度越高、车速越低,所述风扇控制机构越提高所述电动散热风扇的驱动电压。
4.一种冷却装置的控制装置,所述冷却装置是车辆用内燃机的冷却装置,具备冷却水循环通路、电动式水泵和流量控制阀,
所述冷却水循环通路包括:
第一冷却水管线,其绕过内燃机的汽缸体,经过汽缸盖以及散热器;
第二冷却水管线,其经过所述汽缸体,绕过所述汽缸盖以及所述散热器;
第三冷却水管线,其经过所述汽缸盖以及加热器芯,绕过所述汽缸体以及所述散热器;
第四冷却水管线,其经过所述汽缸盖以及所述内燃机的动力传递装置的热交换器,绕过所述汽缸体以及所述散热器;
所述电动式水泵使冷却水在所述冷却水循环通路中循环,
所述流量控制阀在包括全供水模式和自动停止模式的多个模式中切换,所述全供水模式使所述第一冷却水管线至所述第四冷却水管线全部开口,所述自动停止模式与所述全供水模式时相比收缩所述第二冷却水管线以及所述第四冷却水管线的开口面积,
所述冷却装置的控制装置应用于所述冷却装置,其特征在于,具备:
泵控制机构,其在车辆的减速状态下使所述电动式水泵的排出流量增大,当在所述减速状态后的停车状态下自动停止了内燃机时,将所述电动式水泵维持为工作状态;
模式控制机构,其在所述减速状态以及所述自动停止中控制所述流量控制阀而设定为所述自动停止模式。
5.一种冷却装置用流量控制阀,该冷却装置用流量控制阀是应用于车辆用内燃机的冷却装置的流量控制阀,其特征在于,
所述冷却装置具备冷却水循环通路、电动式水泵和微型计算机,
所述冷却水循环通路包括:
第一冷却水管线,其绕过内燃机的汽缸体,经过汽缸盖以及散热器;
第二冷却水管线,其经过所述汽缸体,绕过所述汽缸盖以及所述散热器;
第三冷却水管线,其经过所述汽缸盖以及加热器芯,绕过所述汽缸体以及所述散热器;
第四冷却水管线,其经过所述汽缸盖以及所述内燃机的动力传递装置的热交换器,绕过所述汽缸体以及所述散热器;
所述电动式水泵使冷却水在所述冷却水循环通路中循环,
所述微型计算机在车辆的减速状态下使所述电动式水泵的排出流量增大,当在所述减速状态后的停车状态下自动停止了所述内燃机时,将所述电动式水泵维持为工作状态,
所述流量控制阀构成为能够在包括全供水模式和自动停止模式的多个模式中切换,所述全供水模式使所述第一冷却水管线至所述第四冷却水管线全部开口,所述自动停止模式与所述全供水模式时相比收缩所述第二冷却水管线以及所述第四冷却水管线的开口面积,在所述减速状态以及所述自动停止中利用所述微型计算机设定为所述自动停止模式。
6.一种车辆用内燃机的冷却装置的控制方法,该控制方法应用于包括冷却水循环通路、电动式水泵和切换机构的车辆用内燃机的冷却装置,
所述冷却水循环通路包括:
第一冷却水管线,其绕过内燃机的汽缸体,经过汽缸盖以及散热器;
第二冷却水管线,其经过所述汽缸体,绕过所述汽缸盖以及所述散热器;
第三冷却水管线,其经过所述汽缸盖以及加热器芯,绕过所述汽缸体以及所述散热器;
第四冷却水管线,其经过所述汽缸盖以及所述内燃机的动力传递装置的热交换器,绕过所述汽缸体以及所述散热器;
所述电动式水泵使冷却水在所述冷却水循环通路中循环,
所述切换机构在包括全供水模式和自动停止模式的多个模式中切换,所述全供水模式使所述第一冷却水管线至所述第四冷却水管线全部开口,所述自动停止模式与所述全供水模式时相比收缩所述第二冷却水管线以及所述第四冷却水管线的开口面积,
所述车辆用内燃机的冷却装置的控制方法的特征在于,包括:
检测车辆的减速状态的步骤;
在检测到所述车辆的减速状态时使所述电动式水泵的排出流量增大的步骤;
检测内燃机已经在所述减速后的停车状态下自动停止的步骤;
在所述自动停止状态下将所述电动式水泵维持为工作状态的步骤;
在检测到所述车辆的减速状态时利用所述切换机构设定为所述自动停止模式的步骤;
在所述自动停止状态下利用所述切换机构设定为所述自动停止模式的步骤。
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