CN111212965B

CN111212965B - 内燃机的冷却控制装置

Info

Publication number: CN111212965B
Application number: CN201880066664.4A
Authority: CN
Inventors: 大长尚; 石政丈
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2021-12-14
Anticipated expiration: 2038-10-16
Also published as: CN111212965A; US11085406B2; BR112020007082B1; WO2019078213A1; BR112020007082A2; US20200217282A1; JP6852180B2; JPWO2019078213A1

Abstract

提供内燃机的冷却控制装置，通过高效地驱动电动式的水泵，能够良好地基于中冷器进行增压进气的冷却，并尽可能提高燃料效率。应用本发明的发动机(3)具有对进气进行增压的涡轮增压器(11)，并且构成为：在停止燃料的供给的减速燃料切断运转中，将发动机(3)作为动力源而进行基于发电机(10)的发电。在本发明的冷却控制装置中具有：水冷式的中冷器(7)，其通过在进气冷却回路(40)循环的冷却水，对利用涡轮增压器(11)增压后的进气进行冷却；以及电动泵(43)，其用于使冷却水在进气冷却回路(40)中循环，在减速燃料切断运转中驱动电动泵(43)(图3的步骤1、7)。

Description

内燃机的冷却控制装置

技术领域

本发明涉及内燃机的冷却控制装置，该内燃机的冷却控制装置通过水冷式的中冷器对由增压器增压后的进气进行冷却，并且使用向中冷器送出冷却水的电动式的水泵来进行控制。

背景技术

作为现有的这种内燃机的冷却控制装置，例如已知有专利文献1中公开的冷却控制装置。该冷却控制装置具有：水冷式的中冷器，其通过在冷却回路进行循环的冷却水对增压进气进行冷却；以及用于使冷却水在冷却回路循环的电动式的水泵(以下称为“电动泵”)。在中冷器的出口设有进气温度传感器，以使得由进气温度传感器检测出的进气温度成为规定的目标温度的方式，对电动泵的驱动信号进行占空比控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-94904号公报

发明内容

发明要解决的问题

上述那样的水冷式的中冷器与空冷式的中冷器相比，由于配管系统紧凑等，因此针对小型车辆的布局性优异，具有低成本的优点。另一方面，水冷式的中冷器与空冷式的的中冷器不同，由于使用使冷却水循环的电动泵，因此，如果不高效地驱动电动泵，则消耗电力增大，可能对燃料效率产生不良影响。

对此，在现有的冷却控制装置中，与内燃机的运转状态无关，只不过是以使得所检测到的中冷器的出口的进气温度成为目标温度的方式对电动泵进行控制。因此，虽然能够得到目标的进气温度，但是根据内燃机的运转状态的不同，在对进气进行冷却的必要性低等状况下，可能额外地对电动泵进行驱动，该情况下，电力被无用地消耗，进而会导致内燃机的燃料效率的恶化。

本发明是为了解决这样的课题而完成的，其目的在于提供内燃机的冷却控制装置，通过高效地驱动电动式的水泵，从而良好地基于中冷器进行增压进气的冷却，并尽可能提高燃料效率。

用于解决问题的手段

为了达成该目的，技术方案1的发明具有对进气进行增压的增压器(实施方式中的(以下，在本项中相同)涡轮增压器11)，并且构成为，在停止对内燃机3的燃料供给的减速燃料切断运转中，将内燃机3作为动力源而进行基于发电机10的发电，其特征在于，所述内燃机的冷却控制装置具有：水冷式的中冷器7，其通过在冷却回路(进气冷却回路40)循环的冷却水，对利用增压器增压后的进气进行冷却；电动式的水泵(电动泵43)，其用于使冷却水在冷却回路循环；以及泵控制单元(ECU 2，图3的步骤1、7)，其在减速燃料切断运转中驱动水泵。

应用本发明的内燃机具有对进气进行增压的增压器，并且在停止燃料的供给的减速燃料切断运转中，将内燃机作为动力源而进行基于发电机的发电。此外，内燃机的冷却控制装置具有：水冷式的中冷器，其通过在冷却回路循环的冷却水，对增压后的进气进行冷却；以及电动式的水泵，其用于使冷却水在冷却回路循环。而且，根据该冷却控制装置，在减速燃料切断运转中驱动水泵，由此，在冷却水在冷却回路循环的状态下，基于中冷器进行增压进气的冷却。

根据以上的结构，减速燃料切断运转状态是如下状态：在减速时，不使用燃料，通过靠惯性旋转的内燃机的动力(运动能量)进行发电。因此，通过在减速燃料切断运转中进行水泵的驱动，利用在没有燃料消耗的状态下发电的电力，尽可能地降低增压进气的温度，由此，能够降低在减速燃料切断运转以外的运转状态下驱动水泵的频度或缩短在减速燃料切断运转以外的运转状态下驱动水泵的期间。由此，能够高效地驱动水泵，良好地基于中冷器进行增压进气的冷却，并尽可能提高燃料效率。

技术方案2的发明是在技术方案1所记载的内燃机的冷却控制装置中，其特征在于，还具有进气温度检测单元(进气温传感器51)，该进气温度检测单元(进气温传感器51)检测中冷器7的出口侧的进气温度(进气温TAE)，在减速燃料切断运转以外的运转状态即非减速燃料切断运转中，在检测到的进气温度为规定的第1阈值(高温侧第1阈值α1H)以上时，泵控制单元驱动水泵，在减速燃料切断运转中，在进气温度为比第1阈值小的规定的第2阈值(高温侧第2阈值α2H)以上时，泵控制单元驱动水泵(图3的步骤1～3、6、7、图4)。

根据该结构，在减速燃料切断运转中，在检测到的中冷器的出口侧的进气温度为更小的第2阈值以上时，驱动水泵。由此，驱动水泵的进气温度区域被扩大，其执行频度提高，由此能够进一步降低进气的温度。此外，在减速燃料切断运转中，在进气温度小于第2阈值时，不驱动水泵，因此，即使在减速燃料切断运转中，也能够有效避免水泵的无用的工作，由于进气的温度低，水泵的无用的工作对进气的冷却基本没有帮助。

另一方面，在非减速燃料切断运转中，在进气温度为比第2阈值大的第1阈值以上时，驱动水泵。由此，驱动水泵的进气温度区域被缩小，其执行被限制，因此，能够进一步降低非减速燃料切断运转中的消耗电力。

技术方案3的发明是在技术方案1或2所记载的内燃机的冷却控制装置中，其特征在于，泵控制单元在减速燃料切断运转以外的运转状态即非减速燃料切断运转中，利用规定的第1电力(第1占空比ILow)驱动水泵，在减速燃料切断运转中，利用比第1电力大的规定的第2电力(第2占空比IHigh)驱动水泵(图3的步骤1、3、7)。

根据该结构，在减速燃料切断运转中，利用更大的第2电力驱动水泵。由此，在有限的减速燃料切断运转期间中，通过预先尽可能地降低进气的温度，能够进一步在非减速燃料切断运转中降低驱动水泵的频度或缩短驱动水泵的期间。此外，在该非减速燃料切断运转中利用更小的第1电力进行水泵的驱动，因此能够进一步降低消耗电力。

附图说明

图1是概略地示出应用本发明的内燃机的结构的图。

图2是概略地示出冷却控制装置的结构的框图。

图3是示出电动泵的控制处理的流程图。

图4是示出减速燃料切断运转和非减速燃料切断运转中的进气温与电动泵的通电占空比之间的关系的图。

图5是示出通过图3的处理得到的动作例的时序图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。图1所示的内燃机(以下参照“发动机”)3例如是具有4个气缸3a的汽油发动机，作为动力源而搭载于车辆(未图示)。

在发动机3连结有发电机10。发电机10通过对发动机3的动力(运转能量)进行再生从而进行发电。发电机10的动作由ECU(电子控制单元)2(参照图2)控制。关于发电机10的发电，除了在停止燃料的供给的减速燃料切断运转中执行以外，在减速燃料切断运转以外的运转状态下，当电池的充电率降低至规定值以下等规定的条件成立时，也适当地执行发电机10的发电。发电得到的电力被充到电池(未图示)中。

此外，发动机3具有涡轮增压器11和冷却装置21。涡轮增压器11具有设于进气通路4的压缩机12、以及设于排气通路5并经由轴13而与压缩机12一体连结的涡轮机14。涡轮机14通过在排气通路5中流动的排气而被驱动旋转，通过与其一体地旋转的压缩机12对进气进行加压(增压)。

此外，在排气通路5连接有绕过涡轮机14的旁通通路6，在旁通通路6设有废气旁通阀(以下称作“WG阀”)15。该WG阀15的开度由来自ECU 2的驱动信号控制(参照图2)，由此调整增压压力。

在进气通路4的比压缩机12靠下游侧的位置依次设有中冷器7和节气门8。

中冷器7是水冷式的中冷器，通过与在内部流动的冷却水之间的热交换，对通过涡轮增压器11的压缩机12而被增压、升温后的进气进行冷却。

节气门8配置在进气通路4内的比进气歧管4a靠上游侧的位置。通过来自ECU2的驱动信号，经由TH致动器8a控制节气门8的开度，(参照图2)，由此控制被吸入气缸3a的进气量。

冷却装置21具有用于冷却发动机3的发动机冷却回路30、以及用于通过中冷器7对增压后的进气进行冷却的进气冷却回路40，两个冷却回路30、40相互独立。

发动机冷却回路30具有发动机主体3b、主散热器31、与发动机主体3b和主散热器31连接且充满冷却水的环状的冷却水通路32、通过发动机3驱动的机械式的水泵(以下称作“机械泵”)33、以及设于主散热器31与机械泵33之间的缓冲用的膨胀水箱34。

在该发动机冷却回路30中，冷却水在发动机3的运转时通过机械泵33而被送出，经由冷却水通路32在图1的顺时针方向(箭头A的方向)上循环。伴随该循环，冷却水在通过发动机主体3b时对发动机3进行冷却，在通过主散热器31时散热。发动机主体3b由于发动机3中的燃烧/发热而处于高温状态，因此，发动机冷却回路30的冷却水成为比较高的温度。

另一方面，进气冷却回路40具有中冷器7、副散热器41、与中冷器7和副散热器41连接且充满冷却水的环状的冷却水通路42、电动式的水泵(以下称作“电动泵”)43、以及设于中冷器7与副散热器41之间的缓冲用的膨胀水箱44。

在该进气冷却回路40中，冷却水通过电动泵43而被送出，经由冷却水通路42在图1的逆时针方向(箭头B的方向)上循环。伴随该循环，冷却水在通过中冷器7时，对在其内部流动的进气进行冷却，并且在通过副散热器41时散热。通常，被增压后的进气的温度低于发动机主体3b的温度，因此，进气冷却回路40的冷却水的温度低于发动机冷却回路30的冷却水的温度。

根据从ECU 2通电的驱动信号的占空比(以下称作“通电占空比”)Iduty来控制上述的电动泵43(参照图2)。具体而言，在通电占空比Iduty为停止指令duty时，电动泵43停止，通电占空比Iduty越高，则基于电动泵43的冷却水的送出量越增加，中冷器7的冷却能力越提高。

此外，在进气通路4的挨着中冷器7的下游侧，设有进气温传感器51。进气温传感器51检测中冷器7的出口侧的进气温度(以下称作“进气温”)TAE，将该检测信号输出到ECU 2。

此外，在发动机3设有曲轴角传感器52(参照图2)。曲轴角传感器52伴随曲轴(未图示)的旋转，每隔规定的曲轴角度(例如30°)，将作为脉冲信号的CRK信号输出到ECU 2。ECU2根据该CRK信号，计算发动机3的转速(以下称作“发动机转速”)NE。进而，从油门开度传感器53向ECU 2输入表示车辆的油门踏板(未图示)的踩入量(以下称作“油门开度”)AP的检测信号。

ECU 2通过由CPU、RAM、ROM和I/O接口(均未图示)等构成的微计算机构成。ECU 2根据上述的传感器51～53的检测信号等，执行各种的控制处理，在本实施方式中，特别地，作为发动机3的冷却控制而执行电动泵43的控制处理。在本实施方式中，ECU 2构成泵控制单元。

图3示出该电动泵43的控制处理。本处理以规定的周期反复执行。在本处理中，首先，在步骤1(图示为“S1”。以下相同)中，发动机3判别是否为减速燃料切断(F/C)运转中。

另外，在规定的减速燃料切断条件，例如发动机转速NE为规定的燃料切断转速以上、且油门开度AP几乎为0这样的条件成立时，执行减速燃料切断运转。此外，如前所述，在减速燃料切断运转中，进行发电机10的发电。

在上述步骤1的回答为“否”，发动机3不是减速燃料切断运转中时，例如正在进行减速以外的行驶运转、或怠速运转等时(以下称作“非减速燃料切断运转”)，判别由进气温传感器51检测到的进气温TAE是否为高温侧的第1阈值α1H以上(步骤2)。在该回答为“是”，TAE≧α1H时，将针对电动泵43的通电占空比Iduty设定为比较小的第1占空比ILow(步骤3)，由此，以低电力驱动电动泵43，结束本处理。

在上述步骤2的回答为“否”时，判别进气温TAE是否为比高温侧第1阈值α1H小的低温侧的第1阈值α1L(参照图4)以下(步骤4)。这些高温侧和低温侧第1阈值α1H、α1L彼此成对，用于设定滞后。在该步骤3的回答为“是”，TAE≦α1L时，将通电占空比Iduty设定为停止指令duty(步骤5)，由此，使电动泵43停止，结束本处理。

在上述步骤4的回答为“否”时，即进气温TAE位于高温侧和低温侧的第1阈值α1H、α1L之间时(α1L＜TAE＜α1H)，直接结束本处理。即，该情况下，维持前次的处理循环中的电动泵43的控制状态(低电力驱动状态或停止状态)，由此，可靠地避免电动泵43的控制的波动。

另一方面，在所述步骤1的回答为“是”，发动机3是减速燃料切断运转中时，判别进气温TAE是否为高温侧的第2阈值α2H以上(步骤6)。如图4所示，该高温侧第2阈值α2H小于上述的非燃料切断运转用的低温侧第1阈值α1L。在该步骤6的回答为“是”，TAE≧α2H时，将针对电动泵43的通电占空比Iduty设定为比所述第1占空比ILow大的第2占空比IHigh(步骤7)，由此，以高电力驱动电动泵43，结束本处理。

在上述步骤6的回答为“否”时，判别进气温TAE是否为比高温侧第2阈值α2H小的低温侧的第2阈值α2L(参照图4)以下(步骤8)。这些高温侧和低温侧第2阈值α2H、α2L彼此成对，用于设定滞后。在该步骤8的回答为“是”，TAE≦α2L时，将通电占空比Iduty设定为停止指令duty(步骤9)，由此，使电动泵43停止，结束本处理。

在上述步骤8的回答为“否”时，即进气温TAE位于高温侧和低温侧的第2阈值α2H、α2L之间时(α2L＜TAE＜α2H)，直接结束本处理。即，该情况下，维持前次的处理循环中的电动泵43的控制状态(高电力驱动状态或停止状态)，由此，可靠地避免电动泵43的控制的波动。

接着，参照图5，说明通过至此说明的图4的电动泵43的控制处理而得到的动作例。在该例中，在时刻t2～t3的期间和时刻t6～t7的期间内，规定的减速燃料切断条件成立，由此，燃料切断标志F_FC被设定为“1”，执行减速燃料切断运转。其他的期间是非减速燃料切断运转期间。

具体而言，在时刻t1～t2的非减速燃料切断运转期间中，在时刻t1起动发动机3，在怠速运转后，伴随起步动作，发动机转速NE和车速VP增大，然后，转移到NE值和VP值基本固定的稳定行驶状态。在此期间内，进气温TAE虽然上升，但是在稳定行驶状态下也不会到达高温侧第1阈值α1H(图3的步骤2：“否”)，因此，通电占空比Iduty被设定为停止指令duty(步骤5)，电动泵43被保持为停止状态。

在时刻t2开始减速燃料切断运转后，在该例中，在时刻t2～t3的整个期间内，进气温TAE高于高温侧第2阈值α2H(步骤6：“是”)，因此，通电占空比Iduty被设定为第2占空比IHigh(步骤7)，以高电力驱动电动泵43。由此，在基于电动泵43的冷却水的送出量和中冷器7的冷却能力为高的状态下，对增压进气进行冷却，进气温TAE降低。

在时刻t3转移到非减速燃料切断运转后，在停车或正在进行怠速运转的状态下，进气温TAE低于高温侧第1阈值α1H(步骤2：“否”)，因此，通电占空比Iduty被设定为停止指令duty(步骤5)，因此，电动泵43被保持为停止状态。然后，伴随车辆向行驶状态转移，进气温TAE上升，在时刻t4到达高温侧第1阈值α1H时(步骤2：“是”)，通电占空比Iduty被设定为第1占空比ILow(步骤3)，以低电力驱动电动泵43。由此，在基于电动泵43的冷却水的送出量和中冷器7的冷却能力为低的状态下，对增压进气进行冷却，进气温TAE低下。

保持该电动泵43的低电力驱动状态，直到进气温TAE降低到低温侧第1阈值α1L以下为止(步骤4：“否”)，在时刻t5进气温TAE成为低温侧第1阈值α1L以下时(步骤4：“是”)，通电占空比Iduty被设定为停止指令duty(步骤5)，电动泵43被控制为停止状态。然后，只要进气温TAE没有达到高温侧第1阈值α1H，则保持停止状态。

在时刻t6再次开始减速燃料切断运转后，在时刻t6～t7的整个期间内，进气温TAE高于高温侧第2阈值α2H，因此，与时刻t2～t3的期间的情况同样，通电占空比Iduty被设定为第2占空比IHigh(步骤7)，以高电力驱动电动泵43。

然后，在时刻t7转移到非减速燃料切断运转后，从停车经过怠速运转，发动机3停止。该情况下的电动泵43的控制与前述的时刻t3～t6期间的情况基本相同。即，在该期间的初期，进气温TAE低于高温侧第1阈值α1H，由此电动泵43被控制为停止状态(步骤5)，然后，在怠速运转中，当进气温TAE上升至高温侧第1阈值α1H时(时刻t8)，通电占空比Iduty被设定为第1占空比ILow，被切换为低电力驱动状态(步骤3)。保持该低电力驱动状态，直到进气温TAE降低至低温侧第1阈值α1L以下(时刻t9)，然后，电动泵43被控制为停止状态。

另外，在上述的例中，示出了在减速燃料切断运转中进气温TAE成为低温侧第2阈值α2L以下的状况，但是，该情况下(步骤8：“是”)，通电占空比Iduty被设定为停止指令duty(步骤9)，电动泵43被控制为停止状态。

如以上那样，根据本实施方式，通过在减速燃料切断运转中进行电动泵43的驱动，在没有燃料消耗的状态下利用由发电机10发出的电力，尽可能降低增压进气的温度，由此，能够在非减速燃料切断运转中降低驱动电动泵43的频度、或缩短驱动电动泵43的期间。由此，能够高效地驱动电动泵43，良好地基于中冷器7进行增压进气的冷却，并尽可能提高燃料效率。

此外，在减速燃料切断运转中，当检测到的中冷器7的出口侧的进气温TAE为更小的高温侧第2阈值α2H以上时，驱动电动泵43。由此，驱动电动泵43的进气温度区域被扩大，该执行频度变高，从而能够进一步降低进气的温度。此外，在减速燃料切断运转中，当进气温TAE小于低温侧第2阈值α2L时，不驱动电动泵43，因此，即使在减速燃料切断运转中，也能够有效避免电动泵43的无用的工作，由于进气的温度低，因此电动泵43的无用的工作对进气的冷却基本没有帮助。

另一方面，在非减速燃料切断运转中，当进气温TAX为大于高温侧第2阈值α2H的高温侧第1阈值α1H以上时，驱动电动泵43。由此，驱动电动泵43的进气温度区域被缩小，其执行被限制，因此，能够进一步降低非减速燃料切断运转中的消耗电力。

进而，在减速燃料切断运转中，以更大的第2占空比IHigh驱动电动泵43。由此，在有限的减速燃料切断运转期间中，预先尽可能降低进气的温度，由此，能够在非减速燃料切断运转中进一步降低驱动电动泵43的频度或缩短驱动电动泵43的期间。此外，通过更小的第1占空比ILow来进行该非减速燃料切断运转中的电动泵43的驱动，因此能够进一步降低消耗电力。

此外，通过利用高温侧和低温侧的第2阈值α2H、α2L构成减速燃料切断运转用的阈值，并利用高温侧和低温侧的第1阈值α1H、α1L构成非减速燃料切断运转用的阈值，从而分别设定了滞后，因此，能够可靠地避免进气温TAE位于阈值附近的情况下的电动泵43的控制波动。

另外，本发明不限于说明的实施方式，能够以各种方式实施。例如，在实施方式中，在减速燃料切断运转与非减速燃料切断运转之间，进行针对进气温TAE的阈值的替换

和针对电动泵43的通电占空比Iduty的替换

这双方，但是，也可以仅进行它们中的任意一方。

此外，在实施方式中，将减速燃料切断运转用和非减速燃料切断运转用的通电占空比Iduty分别设定为作为固定值的第2占空比IHigh和第1占空比ILow，但是也可以将减速燃料切断运转用和非减速燃料切断运转用的通电占空比Iduty设定为可变。该情况下，例如也可以是，如果进气温TAE与高温侧第2阈值α2H之差越大，则将减速燃料切断运转用的通电占空比Iduty设定为越大，同样，如果进气温TAE与高温侧第1阈值α1H之差越大，则将非减速燃料切断运转用的通电占空比Iduty设定为越大。

进而，在实施方式中，为了可靠地避免电动泵43的控制波动，利用高低2个阈值分别构成减速燃料切断运转用和非减速燃料切断运转用的阈值，设定了滞后，但是，也可以省略该滞后设定，而利用单一的阈值构成各阈值。

此外，在实施方式中，利用中冷器7对进气进行冷却的进气冷却回路40相对于对发动机3进行冷却的发动机冷却回路30独立，但不限于此，也可以与发动机冷却回路30或例如用于对混合动力车辆的电气零件进行冷却的冷却回路共用冷却水。进而，在实施方式中，作为增压器，使用利用排气的能量驱动涡轮机14并利用压缩机12对进气进行增压的涡轮增压器11，但是，本发明只要具有水冷式的中冷器，则也可以应用于由发动机直接驱动的机械式增压器(supercharger)等其他类型的增压器。此外，能够在本发明的主旨的范围内适当进行变更。

标号说明

2 ECU(泵控制单元)

3 内燃机

7 中冷器

10 发电机

11 涡轮增压器(增压器)

40 进气冷却回路(冷却回路)

43 电动泵(电动式的水泵)

51 进气温传感器(进气温度检测单元)

TAE 进气温(中冷器的出口侧的进气温度)

α1H 高温侧第1阈值(第1阈值)

α2H 高温侧第2阈值(第2阈值)

ILow 第1占空比(第1电力)

IHigh 第2占空比(第2电力)

Claims

1.一种内燃机的冷却控制装置，其具有对进气进行增压的增压器，并且构成为，在停止对内燃机的燃料供给的减速燃料切断运转中，将该内燃机作为动力源而进行基于发电机的发电，其特征在于，

所述内燃机的冷却控制装置具有：

水冷式的中冷器，其通过在冷却回路循环的冷却水，对利用所述增压器增压后的进气进行冷却；

电动式的水泵，其用于使冷却水在所述冷却回路循环；

进气温度检测单元，其检测所述中冷器的出口侧的进气温度；以及

泵控制单元，在所述减速燃料切断运转以外的运转状态即非减速燃料切断运转中，在检测到的所述进气温度为规定的第1阈值以上时，该泵控制单元驱动所述水泵，在所述减速燃料切断运转中，在所述进气温度为比所述第1阈值小的规定的第2阈值以上时，该泵控制单元驱动所述水泵。

2.根据权利要求1所述的内燃机的冷却控制装置，其特征在于，

所述泵控制单元在所述非减速燃料切断运转中，利用规定的第1电力驱动所述水泵，在所述减速燃料切断运转中，利用比所述第1电力大的规定的第2电力驱动所述水泵。