CN108691632A

CN108691632A - 发动机的控制装置

Info

Publication number: CN108691632A
Application number: CN201810001798.XA
Authority: CN
Inventors: 渡边将章
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2018-01-02
Publication date: 2018-10-23
Anticipated expiration: 2038-01-02
Also published as: US20180283258A1; US10619553B2; JP2018168753A; DE102018104026A1; CN108691632B; JP6461221B2

Abstract

本发明提供发动机的控制装置，其即使在散热器流量的控制阀发生故障的情况下也防止过热的发生。发动机的控制装置具备：冷却液流路，其使从与发动机的输出轴连动的泵排出的冷却液循环；散热器，其冷却冷却液；控制阀，其具有第一阀单元、第二阀单元、故障诊断单元，第一阀单元具有对导入到散热器的流量进行调节并且被电动促动器驱动的阀体，第二阀单元与第一阀单元并联地设置并且具有根据压力·温度开阀的阀体，故障诊断单元检测第一阀单元的粘着故障，将发动机的控制装置构成为在第一阀单元发生粘着故障的情况下，将发动机的输出限制为基于从第二阀单元导入到散热器的冷却液的最大流量而设定的限制值以下。

Description

发动机的控制装置

技术领域

本发明涉及一种发动机的控制装置，特别是涉及一种即使在散热器流量的控制阀产生故障的情况下也能够防止过热的发生的发动机的控制装置。

背景技术

搭载于汽车等的水冷式的发动机具备冷却装置，所述冷却装置使被发动机的输出轴驱动的水泵所排出的冷却水通过形成在气缸盖等的需要冷却的部位的水套(冷却水路)后，经由作为利用行驶风等对冷却水进行冷却的热交换器的散热器而循环到水泵。

这样的冷却装置以在冷却时等防止冷却水的过冷却为目的，具备绕过散热器流路的旁通流路、和/或将冷却水作为热源导入到供暖用的加热器的加热器流路等。

在上述冷却装置中，设置有根据发动机的预热状态调节向散热器的通水量的单元。

以往，广泛普及利用与冷却水的升温对应的石蜡构件的热膨胀而开阀的恒温器式的阀，但是近年来，为了更恰当地进行发动机和/或辅机类的热量管理，提出了设置能够电控制的调量阀来控制向散热器的通水量等的方案。

作为与冷却装置有关的现有技术，在例如专利文献1中记载了，与恒温器型的控制阀并联地设置电磁控制阀，而控制向散热器的通水量。

另外，在专利文献2中记载了，在发生了流量控制阀的粘着故障时，根据粘着时的开度等级的通水量进行发动机的输出限制，防止过热并且抑制退避行驶时的输出降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：专利第3859307号

专利文献2：日本特开2016-65517号公报

发明内容

技术问题

在专利文献2所记载的技术中，需要适当地检测在流量控制阀故障时的阀开度，在阀开度的检测单元也发生故障的情况下，不能防止过热。

另外，在阀开度小的区域发生粘着的情况下，由于不能确保向散热器的通水量，所以进行大幅度的输出限制而很难获得车辆的退避行驶所需的输出。

鉴于上述问题，本发明的课题在于，提供一种即使在散热器流量的控制阀产生故障的情况下也防止过热的发生的发动机的控制装置。

技术方案

本发明通过以下解决手段，解决上述课题。

方式1的发明的发动机的控制装置的特征在于，具备：泵，其与所述发动机的输出轴连动而排出发动机的冷却液；冷却液流路，其使从所述泵排出的所述冷却液循环；散热器，其被导入在所述冷却液流路中流通的所述冷却液，并且对所述冷却液进行冷却；控制阀，其具有第一阀单元、第二阀单元、故障诊断单元，所述第一阀单元对导入到所述散热器的所述冷却液的流量进行调节，并且利用被电动促动器驱动的阀体对通向所述散热器的流量进行调节，所述第二阀单元与所述第一阀单元并联地设置，并且利用根据所述冷却液的压力和温度中的至少一个而开阀的阀体对通向所述散热器的流路进行开闭，所述控制阀检测所述第一阀单元的粘着故障。在所述第一阀单元发生所述粘着故障的情况下，将所述发动机的输出限制为基于从所述第二阀单元导入到所述散热器的所述冷却液的最大流量而设定的限制值以下。

据此，在发生第一阀单元的粘着故障的情况下，通过基于从第二阀单元导入到散热器的冷却液的最大流量限制发动机的输出，能够将发动机的发生热量设为来自散热器的散热量以下，并且能够可靠地防止发动机的过热。

另外，即使在检测第一阀单元正粘着的开度的开度检测单元自身正发生故障的情况下，也能够确保可靠性。

另外，通过确保第二阀单元的流量，假设即使在第一阀单元全闭或以小开度粘着的情况下，也能够确保用于进行退避行驶的输出性能。

方式2的发明根据方式1所记载的发动机的控制装置，其特征在于，所述限制值被设定为根据所述输出轴的转速的增加而增加。

据此，能够根据与输出轴的转速的增加对应地增加的冷却液的流量(泵排出量)，能够适当地设定限制值，并且能够防止过度的输出限制而确保退避行驶时的输出性能。

方式3的发明根据方式1或2所记载的发动机的控制装置，其特征在于，在所述第一阀单元发生所述粘着故障的情况下，将所述发动机的所述输出轴的转速限制为预定的上限转速以下。

据此，能够防止在因第一阀单元的粘着而使冷却回路内的压力损失变高了的状态下泵排出量过度增加，发生软管脱落等故障。

技术效果

如以上说明，根据本发明，能够提供一种即使在散热器流量的控制阀发生故障的情况下也防止过热的发生的发动机的控制装置。

附图说明

图1是表示具有适用本发明的发动机的控制装置的实施方式的发动机的冷却装置的结构的图。

图2是实施方式的冷却装置的多路控制阀(マルチフローコントロールバルブ)的作业流程图。

图3是实施方式的冷却装置的多路控制阀的示意性截面图。

图4是表示实施方式的发动机的控制装置中的多路控制阀故障时的动作的流程图。

符号说明

1 发动机

11 气缸体RH

12 气缸体LH

13 气缸盖RH

14 气缸盖LH

15 节气阀体

16 水泵

21 散热器

22 EGR冷却器

23 CVT加温器

24 加热器

30 多路控制阀(MCV)

31 阀体

31a 进入口

31b 散热器口

31c 加热器口

31d 旁通口

31e 旁通流路

32 球阀

33 球阀

34 马达

35 减速机构

36 开度传感器

37 溢流阀

41～60 流路

100 发动机控制单元(ECU)

101 曲轴角传感器

102 水温传感器

具体实施方式

以下，对应用本发明的发动机的控制装置的实施方式进行说明。

实施方式的发动机的控制装置对例如作为行驶用动力源搭载于乘用车等汽车的发动机、以及其辅机类进行统括控制。

发动机具备通过使冷却水(冷却剂)循环而冷却主体及辅机类中的需要冷却的部位的水冷式的冷却装置。

另外，冷却装置也具有将利用发动机的废热而升温了的冷却水作为热源，对车厢内供暖用的空气和/或无级变速器液进行加热的功能。

冷却水使用以水为主要成分，添加了用于提高防冻性、防锈性的添加物而得到的长效冷却剂(LLC)。

图1是表示具有实施方式的发动机的控制装置的发动机的冷却装置的结构的图。

在图1中，图中的实线箭头表示冷却水的流通，虚线箭头表示电信号的流通。

发动机1作为一个例子，是四冲程水平对置四缸直喷汽油发动机。

发动机1具有气缸体RH11、气缸体LH12、气缸盖RH13、气缸盖LH14、节气阀体15、水泵16等。

气缸体RH11、气缸体LH12隔着作为发动机1的输出轴的未图示的曲轴分别配置在右侧、左侧。

在气缸体RH11、气缸体LH12分别形成有能够旋转地支承形成于曲轴的轴颈部的主轴承的一半。

在气缸体RH11形成有第一气缸、第三气缸的缸体。

在气缸体LH12形成有第二气缸、第四气缸的缸体。

在气缸体RH11、气缸体LH12形成有水套，所述水套设置于各气缸的缸体中的燃烧室侧的区域，并且是供冷却水流通的水路。

气缸盖RH13、气缸盖LH14分别设置在气缸体RH11、气缸体LH12的与曲轴侧相反侧的端部。

气缸盖RH13、气缸盖LH14分别具有燃烧室、进气排气口、进气排气阀、动阀驱动机构、燃料喷射器、火花塞等。

在气缸盖RH13、气缸盖LH14形成有与气缸体RH11、气缸体LH12的水套连通且冷却燃烧室等的水套。

冷却燃烧室后的冷却水返回气缸体RH11、气缸体LH12内。

节气阀体15是容纳调节发动机1的吸入空气量的节气阀的部件。

节气阀是设置于向发动机1导入新气体(燃烧用空气)的进气装置的蝶阀。

节气阀体15以防冻结等为目的，供冷却水流通。

水泵16根据发动机1的曲轴的旋转对冷却水进行加压，并将其排出。

水泵16具有经由带等动力传递单元与曲轴连动的螺旋桨(叶轮)，并且根据曲轴的转速(转数)增加来增加排出量、排出压力。

在发动机1的冷却水路还设置有散热器21、EGR冷却器22、CVT加温器23、加热器24、多路控制阀30等。

散热器21是设置于车体的前部的热交换器。

散热器21构成为，在供冷却水流通的多个管道的间隔设置由例如铝合金系合金等的薄板形成的大量的散热片。

散热器21通过在行驶时与相对于车体流动的气流(行驶风)进行热交换，对冷却水进行冷却。

EGR冷却器22设置在排气再循环(EGR)装置，并且对导入到新气体内的排气(EGR气体)进行冷却，所述排气再循环(EGR)装置从发动机1的排气装置抽出排气(已燃气体)的一部分，且使其导入到在进气装置流动的新气体内。

EGR冷却器22是利用从EGR气体向冷却水的热传导而对EGR气体进行冷却的热交换器。

CVT加温器23为了降低将发动机1的输出进行变速的无级变速器(CVT)的摩擦，将发动机1的冷却水作为热源而对作为工作流体的无级变速器液进行加热，降低无级变速器液的粘度。

CVT加温器23是进行冷却水向无级变速器液的热传导的热交换器。

加热器24是为了车厢内的供暖，将冷却水作为热源，对利用未图示的鼓风机导入到车厢内的空气进行加热的热交换器。

多路控制阀(MCV)30被导入从发动机1的主机流出的冷却水，并且将该冷却水向通往散热器21的散热器流路、通往加热器24的加热器流路、以及没有经由散热器21及加热器24的旁通流路供给。

另外，导入到多路控制阀30的冷却水的一部分始终流向节气阀体15。

之后，对多路控制阀30的功能及构造进行更详细的说明。

以下，对构成发动机1的冷却水路的流路等的结构进行说明。

从水泵16排出的冷却水首先被导入到流路41。

流路41分流为流路42～流路45。

流路42将冷却水导入到气缸体LH12。

流路43将冷却水导入到气缸体RH11。

流路44将冷却水导入到EGR冷却器22。

流路45将冷却水导入到CVT加温器23。

导入到气缸体RH11的冷却水在经由流路46导入到气缸盖RH13后，经由流路47返回气缸体RH11。

导入到气缸体LH12的冷却水在经由流路48导入到气缸盖LH14后，经由流路49返回气缸体LH12。

从气缸体RH11排出冷却水的流路50与从气缸体LH12排出冷却水的流路51合流，向多路控制阀30导入冷却水。

在多路控制阀30分别连接有流路51～流路55。

流路52是将冷却水从多路控制阀30导入到散热器21的散热器流路。

通过散热器21的冷却水经由流路56回流到水泵16的入口侧。

流路53是将冷却水从多路控制阀30导入到加热器24的加热器流路。

通过加热器24的冷却水经由流路57回流到水泵16的入口侧。

流路54是使冷却水没有通过散热器21和加热器24等热交换器而回流到水泵16的入口侧的旁通流路。

从EGR冷却器22、CVT加温器23流出的冷却水分别经由流路58、流路59与流路54合流，经由流路54回流到水泵16。

流路55将冷却水导入到节气阀体15。

通过节气阀体15的冷却水经由流路60与流路57合流，并经由流路57回流到水泵16。

接着，对上述多路控制阀30的功能进行更详细的说明。

多路控制阀30通过对被马达34驱动的单一的输入轴进行旋转驱动，能够改变与流路52连接的散热器口31b、与流路54连接的旁通口31d、以及与流路53连接的加热器口31c的开度。

需要说明的是，与向节气阀体15导入冷却水的流路55连接的口(在图3中未图示)是常开状态(通水状态)。

需要说明的是，以下，将多路控制阀30的输入轴的角度位置称为“MCV开度”进行说明。

多路控制阀30以使其MCV开度与发动机控制单元100所指示的目标MCV开度实质上一致的方式，被作为电动促动器的马达34驱动。

发动机控制单元(ECU)100是总括地控制发动机1及其辅机类的控制装置。

发动机控制单元100具有控制发动机1的节气阀开度、燃料喷射量及喷射时期、点火时期、增压、EGR量、阀正时等而进行发动机1的输出调节的功能。

在通常运转时，发动机控制单元100以使实际的扭矩与基于未图示的油门踏板的操作量等设定的驾驶员请求扭矩实际上一致的方式进行输出控制。

发动机控制单元100构成为具有CPU等信息处理单元、RAM和/或ROM等存储单元、输入输出接口、以及与它们连接的母线等。

在发动机控制单元100连接有曲轴角传感器101、水温传感器102、开度传感器36(后述)，并且能够获取它们的输出值。

曲轴角传感器101设置在曲轴的一个端部。

曲轴角传感器具有：传感器片，其安装于曲轴且呈放射状地形成有多个齿；磁性敏感元件，其与传感器片的齿对置地设置。

曲轴角传感器101每当传感器片的齿通过磁性敏感元件的传感器部附近，就输出一个脉冲信号。

发动机控制单元100基于曲轴角传感器101输出的脉冲信号，计算出曲轴的转速(每分钟的转数)。

水温传感器102是检测发动机1的冷却水的温度的温度传感器。

水温传感器102构成为使用热敏电阻，所述热敏电阻与温度成反比地改变电阻值。

图2是实施方式的冷却装置中的多路控制阀的作业流程图。

在图2中，横轴表示多路控制阀30的输入轴的角度位置(相位)，这与后述的球阀32、33的角度位置实质上相等。

另外，纵轴分别表示散热器口31b、旁通口31d、加热器口31c的开度。

如图2所示，MCV开度可以取例如-90°到85°的值。

散热器口31b在MCV开度为-85°以下的区域处于全开。

在-85°到-50°的区域中，与MCV开度的增加成比例地减小开度，在-50°到30°的区域中处于全闭。

在30°到80°的区域中，与MCV开度的增加成比例地增加开度，在80°以上的区域处于全开。

旁通口31d在MCV开度为-80°以下的区域中处于全闭。

在-80°到-50°的区域中，与MCV开度的增加成比例地增加开度，在-50°处于全开。

在-50°到-40°的区域中，处于全开。

在-40°到-5°的区域中，与MCV开度的增加成比例地减小开度，在-5°到10°的区域中处于全闭。

在10°到30°的区域中，与MCV开度的增加成比例地增加开度，在30°处于大约80％的开度。

在30°到80°的区域中，与MCV开度的增加成比例地减小开度，在80°以上的区域中处于全闭。

加热器口31c在MCV开度为10°以下的区域中处于全闭。

在10°到25°的区域中，与MCV开度的增加成比例地增加开度，在25°以上的区域中处于全开。

图3是实施方式中的冷却装置的多路控制阀的示意的截面图。

多路控制阀30具有阀体31、球阀32、33、马达34、减速机构35、开度传感器36、溢流阀37等。

阀体31是多路控制阀30的主体部，是安装有各部件的基部。

另外，在阀体31形成有进入口31a、散热器口31b、加热器口31c、旁通口31d、旁通流路31e等。

进入口31a是从流路51导入冷却水的接口。

散热器口31b、加热器口31c、旁通口31d分别与流路52、流路53、流路54连接。

旁通流路31e是从进入口31a绕过球阀32、33而向散热器口31b导入冷却水的流路。

另外，阀体31具有与球阀32、33的外周面抵接并密封冷却水且允许球阀32、33的转动的球形阀座。

球阀32、33是具有形成为球面状的外周面，对从进入口31a通往散热器口31b、加热器口31c、旁通口31d的流路进行开闭，并且在开阀状态时调节开度的阀体。

球阀32与马达34、减速机构35协作，作为本发明中的称为第一阀单元而起作用。

多路控制阀30具有两级回转阀构造，球阀32、33能够绕共同的旋转中心轴相对于阀体31转动。

从进入口31a向球阀32、33的内部导入冷却液。

在球阀32、33设置有狭缝部，所述狭缝部在绕旋转中心角中的预定的角度范围内允许冷却液的排出。

在球阀32、33的角度位置位于预定的开阀范围时，各狭缝部使对应的各口、进入口31a经由球阀32、33的内部连通。

球阀32的狭缝部对散热器口31b进行开闭，球阀33的狭缝部对加热器口31c、旁通口31d进行开闭。

马达34是驱动球阀32、33的电动促动器，使用例如DC马达。

减速机构35具备对马达34的输出轴的旋转进行减速而将其向球阀32、33传递的齿轮列。

开度传感器36具备检测球阀32、33相对于阀体31的角度位置的角度编码器。

将开度传感器36的输出传递到发动机控制单元100。

马达34以使开度传感器36检测到的MCV开度与目标开度一致的方式，对发动机控制单元100进行反馈控制。

另外，发动机控制单元100具备诊断功能，所述诊断功能无论是否向马达34发出驱动指令，在开度传感器36未检测到球阀32、33的角度变化的情况下，检测出多路控制阀30的粘着故障。在此，多路控制阀30的故障是指，开度信息的粘着，表示例如开度传感器36的故障(输出值的粘着)、和/或球阀32、33的故障(实际开度的粘着)、马达3的故障(不动)。

溢流阀37是设置在旁通流路31e的中途，并且根据冷却水的水温及压力而开阀的失效保险用的机械式阀。

溢流阀37作为在本发明中称为第二阀单元而起作用。

溢流阀37具备作为感温元件的石蜡构件(热敏颗粒)，根据石蜡构件的热膨胀将阀体驱动为开阀状态。

另外，溢流阀37也具有作为压力溢流阀的功能，所述压力溢流阀在上游侧(进入口31a侧)的压力相对于下游侧(散热器口31b侧)的压力处于预定值以上的高压的情况下开阀。

以下，对本实施方式的发动机的控制装置中的多路控制阀30故障时的控制进行说明。

以下，按照步骤依次进行说明。

＜步骤S01：MCV故障发生判断＞

发动机控制单元100通过上述诊断功能，判别多路控制阀30有无发生故障。

在正发生故障的情况下，进入步骤S02，在正常的情况下，结束(返回)一系列的处理。

＜步骤S02：检测发动机转数Ne＞

发动机控制单元100基于曲轴角传感器101的输出，检测作为发动机1的输出轴即曲轴的转速(每分钟的转数)的发动机转数Ne。

之后，进入步骤S03。

＜步骤S03：判断发动机转数Ne上限＞

发动机控制单元100对在步骤S02中检测到的发动机转数Ne与预先设定的预定的上限转数进行比较。

上限转数是考虑了担心因冷却水路内的压力增加导致软管脱落等的发生的转数而设定的。

在发动机转数Ne为上限转数以上的情况下，进入步骤S05，在小于上限转数的情况下，进入步骤S04。

＜步骤S04：根据发动机转数Ne设定限制扭矩＞

发动机控制单元100基于发动机转数Ne，设定作为发动机1的目标输出扭矩的上限值的限制扭矩。

限制扭矩是基于能够只经过旁通流路31e及溢流阀37而导入到散热器21的冷却水的最大流量，在该流量时不发生过热而设定的。

根据发动机转数Ne的增加，水泵16的排出量增加，因此，通过溢流阀37的流量也增加。

因此，限制扭矩被设定为，根据发动机转数Ne的增加而增加。

例如，限制扭矩被设定为，根据发动机转数Ne而分级地、或者、连续地变化。

在设定限制扭矩后，进入步骤S06。

＜步骤S05：执行燃料切断＞

发动机控制单元100为了立刻抑制发动机转数Ne而防范软管脱落等故障于未然，执行燃料喷射的中止(燃料切断)。

之后，结束(返回)一系列的处理。

＜步骤S06：判断驾驶员请求扭矩＞

发动机控制单元100对基于例如油门踏板开度等设定的驾驶员请求扭矩与在步骤S04中设定的限制扭矩进行比较。

在驾驶员请求扭矩为限制扭矩以上的情况下，进入步骤S08，在小于限制扭矩的情况下，进入步骤S07。

＜步骤S07：执行通常输出控制＞

发动机控制单元100以使发动机1实际发生的扭矩与驾驶员请求扭矩实际上一致的方式，进行控制发动机1的输出的通常的控制。

之后，结束(返回)一系列的处理。

＜步骤S08：执行请求扭矩限制＞

无论驾驶员请求扭矩如何，发动机控制单元100都以使发动机1实际发生的扭矩为限制扭矩以下(例如，与限制扭矩实际一致)的方式控制发动机1的输出。

之后，结束(返回)一系列的处理。

如以上说明，根据本实施方式，能够获得以下的效果。

(1)在多路控制阀30的故障发生的情况下，基于从溢流阀37导入到散热器21的冷却水的最大流量限制发动机1的输出，从而能够使发动机1的发生热量为来自散热器21的散热量以下，能够可靠地防止发动机1的过热。

(2)通过将限制扭矩设定为根据发动机转数Ne的增加而增加，能够根据与发动机转数Ne的增加对应地增加的冷却水的流量(泵排出量)，适当地设定限制扭矩，能够防止过度的输出限制而确保退避行驶时的输出性能。

(3)通过在发动机转数Ne为上限转数以上的情况下进行燃料切断，能够防止因球阀32的粘着而使冷却水路内的压力损失变高了的状态下水泵16的排出量过度增加，且软管脱落等的故障发生。

(变形例)

本发明不限于以上说明的实施方式，能够进行各种变形和/或变更，这些也处于本发明的技术范围内。

发动机及冷却装置的结构不限于上述实施方式，能够进行适当的变更。

例如，缸体布局、气缸数量和/或冷却水的流路结构等能够进行适当的变更。

另外，控制阀的结构和/或口的数量、开闭口的阀体的结构等没有特别限定，能够进行适当的变更。

另外，在实施方式中，溢流阀根据温度及压力而开阀，但是不限于此，也能够利用根据温度、压力中的至少一方而开阀的方式。

另外，本发明不限于汽油发动机，也能够应用在柴油发动机和/或除此以外的水冷式的内燃机。

另外，在实施方式中，在超过上限转数的情况下进行燃料切断，但是也可以利用其他方法来抑制转数。例如，也可以利用点火切断和/或关闭节气阀来抑制转数。

而且，冷却液不限于冷却水，也可以是其他液体。

Claims

1.一种发动机的控制装置，其特征在于，具备：

泵，其与所述发动机的输出轴连动而排出发动机的冷却液；

冷却液流路，其使从所述泵排出的所述冷却液循环；

散热器，其被导入在所述冷却液流路中流通的所述冷却液，并且对所述冷却液进行冷却；以及

控制阀，其具有第一阀单元、第二阀单元、故障诊断单元，所述第一阀单元对导入到所述散热器的所述冷却液的流量进行调节，并且利用由电动促动器驱动的阀体对通向所述散热器的流量进行调节，所述第二阀单元与所述第一阀单元并联地设置，并且利用根据所述冷却液的压力和温度中的至少一个而开阀的阀体对通向所述散热器的流路进行开闭，所述故障诊断单元检测所述第一阀单元的粘着故障，

在所述第一阀单元发生所述粘着故障的情况下，将所述发动机的输出限制为基于从所述第二阀单元导入到所述散热器的所述冷却液的最大流量而设定的限制值以下。

2.如权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，

所述限制值被设定为，根据所述输出轴的转速的增加而增加。

3.如权利要求1或2所述的发动机的控制装置，其特征在于，

在所述第一阀单元发生了所述粘着故障的情况下，将所述发动机的所述输出轴的转速限制为预定的上限转速以下。