DE102015102551A1

DE102015102551A1 - Kühlvorrichtung für einen Motor

Info

Publication number: DE102015102551A1
Application number: DE102015102551.5A
Authority: DE
Inventors: c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KA Amano Takashi; c/l TOYOTA JIDOSHA K.K. Aikawa Hidefumi; c/o TOYOTA JIDOSHA K.K. Hayakawa Kojiro
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2015-02-23
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2035-02-24
Also published as: JP5904227B2; US9708964B2; DE102015102551B4; CN104948291A; DE102015102551A8; JP2015183586A; US20150267602A1; CN104948291B

Abstract

Eine Kühlvorrichtung umfaßt eine erste, von einer stromab gelegenen Verbindungsleitung abzweigende Kühlleitung zur Kühlung des Zylinderkopfs und eine zweite, von der stromab gelegenen Verbindungsleitung abzweigende Kühlleitung, die parallel zur ersten Kühlleitung vorgesehen ist, eine Zwischenkühlleitung, die mit der ersten und der zweiten Kühlleitung verbunden und mit einem AGR-Kühler versehen ist, eine dritte Kühlleitung, die sich von einem Verknüpfungspunkt der Zwischenkühlleitung und der ersten Kühlleitung zur auf der stromauf gelegenen Seite befindlichen Verbindungsleitung erstreckt, und eine vierte Kühlleitung, die von einem Verknüpfungspunkt der Zwischenkühlleitung und der zweiten Kühlleitung zur Verbindungsleitung auf der stromauf gelegenen Seite verläuft, und ein Umschaltventil zur Einstellung des Strömungswiderstands der zweiten Kühlleitung. Und die Richtung der Kühlmittelströmung in der Zwischenkühlleitung wird durch Betätigung des Umschaltventils umgeschaltet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die den Hauptkörper des Motors kühlt, und eine Vorrichtung, die durch Anwendung eines Kühlpfads zu kühlen ist, durch den zirkulierendes Kühlmittel strömt.
STAND DER TECHNIK
Eine Kühlvorrichtung für einen Motor ist an sich bekannt, die den Zylinderblock und den Zylinderkopf des Motors getrennt kühlt, die zwei mit einem AGR-(Abgasrückführung)-Kühler verbundene Kühlleitungen einschließt, und die die zur Kühlung des AGR-Kühlers eingesetzten Kühlpfade durch Betätigung von Ventilen wechseln, von denen je eines in jeder Kühlleitung angeordnet ist (siehe Patentdokument #1). Außerdem betrifft auch das Patentdokument #2 einen Stand der Technik, der eine gewisse Beziehung zur vorliegenden Erfindung aufzuweisen scheint.
LISTE DER ZITATE
PATENTLITERATUR

Patentdokument #1: Japanische offengelegte Patentanmeldung 2013-87761 .
Patentdokument #2: Japanische offengelegte Patentanmeldung 2013-127224 .

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Weil bei der Kühlvorrichtung des Patentdokuments #1 Ventile zur Umschaltung zwischen den zwei Kühlmittelleitungen vorgesehen sind, eines in jeder Leitung, wird entsprechend der erhöhten Anzahl der Komponenten, auch falls ein Fehler bei einem oder dem anderen Ventil auftritt, Arbeit für die Behebung dieser Panne erforderlich.
Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlvorrichtung für einen Motor vorzusehen, die in der Lage ist, eine wirkungsvoll zu kühlende Vorrichtung mit einer einfachen Konstruktion zu kühlen.
LÖSUNG DES TECHNISCHEN PROBLEMS
Eine Kühlvorrichtung als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kühlvorrichtung für einen Motor, der einen Kühlpfad anwendet, über den Kühlmittel im Kreislauf gefördert wird, was einen Motorhauptteil und eine zu kühlende Vorrichtung kühlt, bei welcher: der Kühlpfad eine auf der stromab gelegenen Seite befindliche Verbindungsleitung umfaßt, die mit einer stromab gelegenen Seite der Kühlmittelpumpe verbunden ist, eine auf der stromauf gelegenen Seite befindliche Verbindungsleitung, die mit einer stromauf gelegenen Seite der Kühlmittelpumpe verbunden ist, eine erste Kühlleitung, die von der auf der stromab gelegenen Seite befindlichen Verbindungsleitung abzweigt und wenigstens einen Teil des Motorhauptkörpers kühlt, eine zweite Kühlleitung, die von der auf der stromab gelegenen Seite befindlichen Verbindungsleitung abzweigt und parallel zur ersten Kühlleitung verläuft, eine Zwischenkühlleitung, die mit der ersten Kühlleitung und der zweiten Kühlleitung verbunden und mit der zu kühlenden Vorrichtung versehen ist, eine dritte Kühlleitung, die von einem Verknüpfungspunkt der Zwischenkühlleitung und der ersten Kühlleitung zur auf der stromauf gelegenen Seite befindlichen Verbindungsleitung verläuft, und eine vierte Kühlleitung, die von einem Verknüpfungspunkt der Zwischenkühlleitung und der zweiten Kühlleitung zur Verbindungsleitung auf der stromauf gelegenen Seite verläuft, wobei eine Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands eingeschlossen ist, die zur Regelung des Strömungswiderstands in jeder der ersten Kühlleitung, der zweiten Kühlleitung, der dritten Kühlleitung und der vierten Kühlleitung geeignet ist, und aufgrund einer Aktion bzw. Bewegung der Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands die Strömungsrichtung des Kühlmittels in der Zwischenkühlleitung von einer ersten Strömungsrichtung von der ersten Kühlleitung zur zweiten Kühlleitung und einer zweiten Strömungsrichtung von der zweiten Kühlleitung zur ersten Kühlleitung umgeschaltet wird.
Gemäß dieser Kühlvorrichtung ist es möglich, das Verhältnis zwischen den Strömungswiderständen der Kühlleitungen durch Betätigung der Regelvorrichtung für den Strömungswiderstand in irgendeiner der mit der Zwischenkühlleitung verbundenen ersten bis vierten Kühlleitungen, die den zu kühlenden Vorrichtungen Kühlmittel zuführen, zu ändern. Deshalb ist es möglich, die Richtung, in der Kühlmittel durch die Zwischenleitung strömt, zwischen der ersten Richtung von der ersten Kühlleitung zur zweiten Kühlleitung und der zweiten Richtung von der zweiten Kühlleitung zur ersten Kühlleitung umzuschalten. Dadurch ist es möglich, die zu kühlende Vorrichtung mit einer einfachen Konstruktion und zudem in wirkungsvoller Weise zu kühlen.
Als ein spezieller Aspekt der Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann ein Umschaltventil als Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands vorgesehen sein, und: unter der Voraussetzung, daß das Umschaltventil in der ersten Kühlleitung oder in der vierten Kühlleitung vorgesehen ist, sind die Strömungswiderstände der ersten Kühlleitung, der zweiten Kühlleitung, der dritten Kühlleitung und der vierten Kühlleitung so eingestellt, daß das Kühlmittel in der Zwischenkühlleitung in der ersten Richtung strömt, wenn das Umschaltventil sich in einer Ventilöffnungsposition befindet, während, unter der Voraussetzung, daß das Umschaltventil in der zweiten Kühlleitung oder in der dritten Kühlleitung vorgesehen ist, die Strömungswiderstände der ersten Kühlleitung, der zweiten Kühlleitung, der dritten Kühlleitung und der vierten Kühlleitung so eingestellt sind, daß das Kühlmittel in der Zwischenkühlleitung in der zweiten Richtung strömt, wenn das Umschaltventil sich in einer Ventilöffnungsposition befindet. Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es dann unter der Voraussetzung, daß das Umschaltventil in der ersten Kühlleitung oder in der vierten Kühlleitung vorgesehen ist, möglich, die Strömungsrichtung des Kühlmittels in der Zwischenkühlleitung von der ersten in die zweite Richtung umzuschalten durch Änderung des Verhältnisses der Strömungswiderstände durch Erhöhung des Strömungswiderstands der ersten Kühlleitung oder der vierten Kühlleitung durch Umschalten der Stellung des Umschaltventils von der Ventilöffnungsposition zu einer Ventilschließposition. In ähnlicher Weise ist es unter der Voraussetzung, daß das Umschaltventil in der zweiten Kühlleitung oder in der dritten Kühlleitung vorgesehen ist, möglich, die Strömungsrichtung des Kühlmittels in der Zwischenkühlleitung von der zweiten in die erste Richtung umzuschalten durch Änderung des Verhältnisses der Strömungswiderstände durch Erhöhung des Strömungswiderstands der zweiten Kühlleitung oder der dritten Kühlleitung durch Umschalten der Stellung des Umschaltventils von der Ventilöffnungsposition zur Ventilschließposition
Und als weiterer spezieller Aspekt der Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann sie weiter einen Computer umfassen, der ein Computerprogramm mit folgender Funktion ausführt: als eine Betätigungsvorrichtung geeignet zur Betätigung der Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands; und als eine Diagnosevorrichtung geeignet zur Feststellung einer Anomalie der Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands auf der Basis einer Korrelation zwischen der Betätigung der Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands und einer Änderung der Temperatur oder des Drucks in der Zwischenkühlleitung. Falls eine Anomalie bei der Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands auftritt, wird zwischen dem Moment vor der Betätigung der Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands und dem Moment nach dieser Betätigung keine Änderung des Drucks oder der Temperatur auftreten. Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Feststellung hinsichtlich einer Anomalität der Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands auf der Basis der Korrelation zwischen der Aktion der Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands und der Änderung von Druck oder Temperatur in der Zwischenkühlleitung zu treffen, selbst ohne aktuell eine Aktion bzw. Bewegung der Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands als solcher festzustellen.
Und als noch ein weiterer spezieller Aspekt der Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann der Motorhauptkörper einen Zylinderkopf und einen Zylinderblock einschließen, die zu kühlende Vorrichtung kann ein AGR-Kühler sein und die erste Kühlleitung kann den Zylinderkopf kühlen, während die zweite Kühlleitung den Zylinderblock kühlt. Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es durch Umschaltung der Strömungsrichtung des Kühlmittels, das zum AGR-Kühler strömt, der die zu kühlende Vorrichtung ist, möglich, zwischen dem Zustand umzuschalten, in dem das Kühlmittel, das durch den Zylinderkopf geströmt ist und eine relativ hohe Temperatur aufweist, dem AGR-Kühler zugeführt wird, und dem Zustand, in dem das Kühlmittel dem AGR-Kühler zugeführt wird, das durch den Zylinderblock geströmt ist und eine vergleichsweise niedrige Temperatur aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Figur, die schematisch eine Kühlvorrichtung eines Motors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Figur, die einen Zustand der Kühlvorrichtung nach 1 zeigt, in dem die Strömungsrichtung des in einer Zwischenkühlleitung strömenden Kühlmittels umgeschaltet wird;
3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer Steuerroutine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer Steuerroutine zeigt, zur Ermittlung, ob eine Anomalie eines Umschaltventils auftritt;
5 ist eine Figur die schematisch eine Kühlvorrichtung eines Motors gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
6 ist eine Figur, die einen Zustand der Kühlvorrichtung nach 5 zeigt, in dem die Strömungsrichtung des in einer Zwischenkühlleitung strömenden Kühlmittels umgeschaltet wird;
7 ist eine erläuternde Figur, in der der Kühlpfad vereinfacht wurde;
8 ist eine Tabelle, die eine entsprechende Beziehung zwischen dem Zustand eines Umschaltventils und der Kühlmittelströmungsrichtung in der Zwischenkühlleitung zeigt, und
9 ist eine Figur, die eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Regelung es Strömungswiderstands zeigt.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform #1
Wie in 1 gezeigt, ist eine Kühlvorrichtung 1A an einem Motor 2 angebracht, der als ein Verbrennungsmotor mit hin- und hergehender Bewegung ausgebildet ist. Diese Kühlvorrichtung 1A kühlt den Hauptkörper 3 des Motors und einen AGR-Kühler 4, eine Turbine 5, ein AGR-Ventil 6 und so weiter, die Hilfsvorrichtungen des Motors 2 sind. Überdies wird die Kühlvorrichtung 1A auch zur Zuführung von Wärme zu einem Heizkörper bzw. Heizkörperkern 7 verwendet, der für die (nicht in den Figuren gezeigten) Fahrzeugklimaanlage verwendet wird, die am Motor 2 angebracht ist. Die Kühlvorrichtung 1A umfaßt einen Kühlpfad 10, über den der Kühlkreislauf geführt ist, eine Kühlmittelpumpe 11 zur Bewirkung des Kühlmittelkreislaufs im Kühlpfad 10, einen Kühler 12, der den Wämeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft durchführt, und einen Thermostat 13, der eine Kühlmittelströmung über den Kühler 12 zwischen offen und geschlossen umschaltet.
Der Kühlpfad 10 schließt eine stromab gelegene Verbindungsleitung 15 ein, die mit der stromab gelegenen Seite der Kühlmittelpumpe 11 verbunden ist, und eine stromauf gelegene Verbindungsleitung 16, die mit der stromauf gelegenen Seite der Kühlmittelpumpe 11 verbunden ist. Außerdem umfaßt der Kühlpfad 10: eine erste Kühlleitung 17a, die von der stromab gelegenen Verbindungsleitung 15 abzweigt, und einen Zylinderkopf 3a des Motorhauptkörpers 3 kühlt; eine zweite Kühlleitung 17b, die von der stromab gelegenen Verbindungsleitung 15 abzweigt und parallel zur ersten Kühlleitung 17a vorgesehen ist und einen Zylinderblock 3b des Motorhauptkörpers 3 kühlt, eine Zwischenkühlleitung 18, die mit der ersten Kühlleitung 17a und der zweiten Kühlleitung 17b verbunden und mit einem AGR-Kühler 4 versehen ist, der eine zu kühlende Vorrichtung darstellt; eine dritte Kühlleitung 17c, die vom Verknüpfungspunkt c1 der ersten Kühlleitung 17a und der Zwischenkühlleitung 18 zur stromauf gelegenen Verbindungsleitung 16 führt; und eine vierte Kühlleitung 17d, die vom Verknüpfungspunkt c2 der Zwischenkühlleitung 18 und der zweiten Kühlleitung 17b zur Verbindungsleitung 16 auf der stromauf gelegenen Seite führt. Weil die erste Kühlleitung 17a durch den Zylinderkopf 3a verläuft, während die zweite Kühlleitung 17b durch den Zylinderblock 3b verläuft, kann dementsprechend die erste Kühlleitung 17a als eine Kühlleitung betrachtet werden, die eine wesentlich größere Wärmemenge in ihr Kühlmittel aufnimmt, als die zweite Kühlmittelleitung 17b.
Ein Kühlerströmungspfad 19 zweigt von der ersten Kühlleitung 17a ab, und dieser Kühlerströmungspfad 19 vereinigt sich mit der stromauf gelegene Verbindungsleitung 16. Ein Thermostat 13 ist an der Stelle vorgesehen, wo der Kühlerströmungspfad 19 und die stromauf gelegene Verbindungsleitung 16 sich vereinigen. Falls die Temperatur des Kühlmittels geringer ist als die oder gleich der eingestellten Temperatur des Thermostaten 13 ist, wird das Thermostat 13 in der sperrenden Stellung gehalten und der Kühlerströmungspfad 19 ist geschlossen, während die stromauf gelegene Verbindungsleitung 16 geöffnet ist. Ein Temperaturfühler 20, der ein der Kühlmitteltemperatur entsprechendes Signal ausgibt, ist in der Zwischenkühlleitung 18 vorgesehen.
Ein Umschaltventil 21 ist in der zweiten Kühlleitung 17b vorgesehen, und dieses Umschaltventil 21 dient als eine Vorrichtung zur Regulierung des Strömungswiderstands.
Das Umschaltventil 21 ist als ein elektromagnetisches Ventil mit zwei Schaltstellungen gebaut und kann seinen Zustand umschalten zwischen einer in 1 gezeigten Ventilschließstellung, in der die zweite Kühlleitung 17b geschlossen ist, und einer in 2 gezeigten Ventilöffnungsstellung, in der die zweite Kühlleitung 17b geöffnet ist. Wenn das Umschaltventil 21 betätigt wird, um seinen Zustand in die in 1 gezeigte Ventilschließstellung zu überführen, dann wird die erste Kühlleitung 17a geöffnet, während die zweite Kühlleitung 17b geschlossen wird. Dadurch erhält die Strömung des Kühlmittels in der Zwischenkühlleitung 18, mit der diese Kühlleitungen 17a und 17b verbunden sind, eine erste Richtung, d. h. von der ersten Kühlleitung 17a zur zweiten Kühlleitung 17b. Andererseits, wenn das Umschaltventil 21 betätigt wird, um seinen Zustand in die in 2 gezeigte Ventilöffnungsstellung zu überführen, dann wird gemäß einem vorab eingestellten Verhältnis der Strömungswiderstände der Leitungen die Strömung des Kühlmittels in der Zwischenkühlleitung 18, mit der diese Kühlleitungen 17a und 17b verbunden sind, umgekehrt und erhält eine zweite Richtung, d. h. von der zweiten Kühlleitung 17b zur ersten Kühlleitung 17a. Demgemäß ist es durch Umschaltung des Zustands des Umschaltventils 21 zwischen der Ventilschließstellung und der Ventilöffnungsstellung möglich, die Richtung der Kühlmittelströmung in der Zwischenkühlleitung 18 zwischen der ersten und der zweiten Richtung umzuschalten.
Die Betätigung des Umschaltventils 21 wird veranlaßt durch eine Motorsteuereinheit (d. h. eine ECU) 30, die einen Computer umfaßt, der verschiedene Abschnitte des Motors 2 steuert. Dadurch fungiert die ECU 30 als Einstellvorrichtung nach den Ansprüchen dieser Anmeldung. Abgesehen von dem oben beschriebenen Signal vom Temperatursensor 20 werden auch andere Signale von Sensoren verschiedener Art in die ECU 30 eingegeben. Die ECU 30 leitet eine in 3 gezeigte Steuerungsroutine ein, um eine Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Das Programm für die Steuerungsroutine gemäß 3 ist in der ECU 30 gespeichert und wird wiederholt in einem vorgegebenen Zyklus ausgeführt.
Beim ersten Schritt S1 bezieht sich die ECU 30 auf das Signal vom Temperatursensor 20 und erhält die Temperatur Tw. Und nachfolgend stellt die ECU 30 beim Schritt S2 fest, ob die Kühlmitteltemperatur Tw niedriger als der Schwellenwert Twt ist oder nicht. Dieser Schwellenwert Twt wird auf einen Wert eingestellt, der niedriger ist als die eingestellte Temperatur des Thermostaten 13, und ebenso kann geeignet mit der Temperatur des dem AGR-Kühlers 4 zugeführten Kühlmittels verfahren werden. Mit anderen Worten, abhängig vom Betriebszustand des Motors 2 wird der Schwellenwert Twt von dem Gesichtspunkt aus eingestellt, daß dem AGR-Kühler 4 Kühlmittel bei hoher oder bei niedriger Temperatur zugeführt werden soll. Beispielsweise, falls es in irgend einem Falle nicht möglich sein sollte, die AGR einzusetzen, während sich der Motor 2, bevor er seine volle Betriebstemperatur erreicht hat, noch im kalten Zustand befindet, ist es erwünscht, dem AGR-Kühler 4 Kühlmittel mit so hoher Temperatur wie möglich zuzuführen, um die Erzeugung von Kondenswasser zu unterdrücken. Andererseits ist es nach dem Start der AGR erwünscht, dem AGR-Kühler 4 Kühlmittel mit so niedriger Temperatur wie möglich zuzuführen, um den Wirkungsgrad der AGR-Aktion zu verbessern. Der Schwellenwert Twt wird so eingestellt, daß er diesen Anforderungen in größtmöglichem Maße gerecht wird.
Falls die Kühlmitteltemperatur Tw niedriger als der Schwellenwert Twt ist, schreitet die Steuerung zum Schritt S3 fort. Bei diesem Schritt S3 steuert die ECU 30 das Umschaltventil 21 derart, daß es die geschlossene Stellung einnimmt. Deshalb erfolgt die Kühlmittelströmung in der Zwischenkühlleitung 18 in der ersten Richtung (siehe 1), so daß Kühlmittel mit vergleichsweise hoher Temperatur, das durch den Zylinderkopf 3a geströmt ist, dem AGR-Kühler 4 zugeführt wird. Demgemäß ist es, wenn der Motor 2 gestartet wurde, möglich, die Erzeugung von Kondenswasser im AGR-Kühler 4 zu unterdrücken, weil es möglich ist, dem AGR-Kühler 4 Kühlmittel mit einer Temperatur so hoch wie möglich zuzuführen, bis die Kühlmitteltemperatur Tw so weit angestiegen ist, daß sie dem Schwellenwert Twt gleich ist oder höher ist als dieser.
Andererseits, falls die Kühlmitteltemperatur Tw höher ist als der Schwellenwert Twt oder diesem gleich, schreitet die Steuerung zum Schritt S4 fort. Bei diesem Schritt S4 steuert die ECU 30 das Umschaltventil 21 derart, daß es die geöffnete Stellung einnimmt. Deshalb erfolgt die Kühlmittelströmung in der Zwischenkühlleitung 18 in der zweiten Richtung (siehe 2), so daß Kühlmittel mit vergleichsweise niedriger Temperatur, das durch den Zylinderkopf 3b geströmt ist, dem AGR-Kühler 4 zugeführt wird. Demgemäß ist es möglich, den Wirkungsgrad der AGR zu verbessern, weil es möglich ist, Kühlmittel mit einer so geringen Temperatur wie möglich zuzuführen, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw gleich dem Schwellenwert Twt ist oder höher ist als dieser.
Keine besondere Vorrichtung (wie ein Hubsensor oder dergleichen) ist vorgesehen, um die Bewegung des Umschaltventils 21 zu ermitteln, so daß es nicht möglich ist, das Auftreten einer Anomalie des Umschaltventils 21 durch eine solche Vorrichtung festzustellen. Demgemäß fungiert durch Anwendung der in 4 gezeigten Steuerroutine die ECU 30 auch als eine Diagnosevorrichtung zur Feststellung, ob eine Anomalie des Umschaltventils 21 auftritt oder nicht. Das Programm für die Steuerroutine der 4 ist in der ECU 30 gespeichert und wird wiederholt in einem vorgegebenen Zyklus ausgeführt.
Bei einem Schritt S11 stellt die ECU 30 fest, ob irgendein Bedarf an einer Entscheidung besteht, ob eine Anomalie des Umschaltventils 21 auftritt oder nicht (dieser Bedarf kann als „Anomaliediagnosebedarf” bezeichnet werden). Beispielsweise kann ein Anomaliediagnosebedarf erzeugt werden, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wie eine Bedingung, daß die Gesamtbetriebsstunden des Motors 2 seit der Erzeugung des letzten Anomaliediagnosebedarfs eine vorgegebene Stundenzahl überschreiten, oder dergleichen. Falls ein solcher Anomaliediagnosebedarf auftritt, schreitet die Steuerung zum Schritt S12 fort, während, falls kein solcher Bedarf besteht, die folgenden Verfahrensschritt übersprungen werden und dieser Zyklus der Routine der 4 beendet wird.
Beim Schritt S12 betätigt die ECU 30 das Umschaltventil 21 derart, daß es in die geschlossene Ventilstellung gebracht wird, wenn seine aktuelle Stellung die geöffnete Ventilstellung ist, und in die geöffnete Ventilstellung, wenn seine aktuelle Stellung die geschlossene Ventilstellung ist. Und beim nächsten Schritt S13 stellt die ECU 30 fest, ob sich die Kühlmitteltemperatur Tw zwischen den Zeitpunkten vor und nach der beim Schritt S12 durchgeführten Aktion des Umschaltventils 21 um mehr als einen vorgegebenen Kriteriumsbetrag verändert hat oder nicht. Wenn sich die Stellung des Umschaltventils 21 wie oben beschrieben verändert, ändert sich die Strömungsrichtung des Kühlmittels in der Zwischenkühlleitung 18 und entsprechend ändert sich die Temperatur des in der Zwischenkühlleitung 18 strömenden Kühlmittels. Demgemäß ist es möglich, festzustellen, ob eine Anomalie des Umschaltventils 21 aufgetreten ist oder nicht, basierend auf der Korrelation der Temperaturänderung in der Zwischenkühlleitung 18 und der Aktion des Umschaltventils 21. Als Kriterium für die Feststellung; ob eine Anomalie des Umschaltventils 21 aufgetreten ist oder nicht, kann beispielsweise ein niedrigerer Grenzwert als der Änderungsbetrag der Kühlmitteltemperatur Tw eingestellt werden, der in dem Falle gemessen wird, in dem das Umschaltventil 21 normal umgestellt wurde.
Falls beim Schritt 13 festgestellt wird, daß sich die Kühlmitteltemperatur Tw um einen Betrag geändert hat, der den vorgegebenen Kriteriumsbetrag überschreitet, wird dieser Zyklus der Routine beendet, weil das Umschaltventil 21 gezeigt hat, daß es sich normal bewegt. Andererseits, falls die Kühlmitteltemperatur Tw sich nur um weniger als den vorgegebenen Kriteriumsbetrag verändert hat, schreitet demgemäß, weil es ersichtlich ist, daß das Umschaltventil 21 sich nicht normal bewegt hat, die Steuerung zum Schritt S14 fort, in dem die ECU 30 beispielsweise eine Warnlampe aufleuchten läßt, die den Fahrer des Fahrzeugs darüber informiert, daß eine Anomalie des Umschaltventils 21 auftritt. Auf diese Weise ist es gemäß dem Fortgang der Steuerroutine nach 4 möglich, festzustellen, ob eine Anomalie des Umschaltventils 21 aufgetreten ist oder nicht, ohne aktuell die Bewegung des Umschaltventils 21 als solche festzustellen.
Ausführungsform #2
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 5 und 6 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Die Kühlvorrichtung 1B gemäß dieser zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie die Kühlvorrichtung 1A gemäß der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme der Konstruktion des Kühlpfades. Im Folgenden werden Elemente, die die gleichen oder ähnlich sind wie jene der ersten Ausführungsform, in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen und ihre Erläuterung entfällt.
Die Kühlvorrichtung 1B umfaßt einen Kühlpfad 40, um unter Verwendung einer Kühlmittelpumpe 11 einen Kühlmittelkreislauf zu erzeugen. Der Kühlpfad 40 schließt eine stromab gelegene Verbindungsleitung 41 ein, die mit der stromab gelegenen Seite der Kühlmittelpumpe 11 verbunden ist und eine stromauf gelegene Verbindungsleitung 42, die mit der stromauf gelegenen Seite der Kühlmittelpumpe 11 verbunden ist. Außerdem umfaßt der Kühlpfad 40: eine erste Kühlleitung 43a, die von der stromab gelegenen Verbindungsleitung 41 abzweigt und einen Zylinderkopf 3a und einen Zylinderblock 3b des Motorhauptkörpers 3 kühlt; eine zweite Kühlleitung 43b, die von der stromab gelegenen Verbindungsleitung 41 abzweigt und parallel zur ersten Kühlleitung 43a vorgesehen ist, so daß sie um den Motorhauptkörper 3 zurückgeführt ist; eine Zwischenkühlleitung 44, die mit der ersten Kühlleitung 43a, und der zweiten Kühlleitung 43b verbunden und mit einem AGR-Kühler 4 versehen ist, der eine zu kühlende Vorrichtung darstellt; eine dritte Kühlleitung 43c, die vom Verknüpfungspunkt c1 der ersten Kühlleitung 43a und der Zwischenkühlleitung 44 zur stromauf gelegenen Verbindungsleitung 42 führt; und eine vierte Kühlleitung 43d, die vom Verknüpfungspunkt c2 der Zwischenkühlleitung 44 und der zweiten Kühlleitung 43b zur auf der stromauf gelegenen Seite befindlichen Verbindungsleitung 42 führt. Weil die erste Kühlleitung 43a durch den Zylinderkopf 3a und durch den Zylinderblock 3b verläuft, während die zweite Kühlleitung 43b um den Motorhauptkörper 3 zurückgeführt ist, kann dementsprechend die erste Kühlleitung 43a als eine Kühlleitung betrachtet werden, die eine wesentlich größere Wärmemenge in ihr Kühlmittel aufnimmt, als die zweite Kühlmittelleitung 43b. Ein Kühlerströmungspfad 45 zweigt von der ersten Kühlleitung 43a ab, und dieser Kühlerströmungspfad 45 vereinigt sich mit der stromauf gelegenen Verbindungsleitung 42.
In ähnlicher Weise, wie es bei der ersten Ausführungsform der Fall ist, umfaßt die Kühlvorrichtung 1B ein Umschaltventil 21, das in der zweiten Kühlleitung 43b vorgesehen ist, und die Richtung, in der das Kühlmittel durch die Zwischenkühlleitung 44 strömt, kann zwischen einer ersten Richtung (siehe 5) und einer zweiten Richtung (siehe 6) durch die Betätigung dieses Umschaltventils 21 zur Umschaltung zwischen der das Ventil schließenden Stellung und einer das Ventil öffnenden Stellung umgeschaltet werden. Die Aktion des Umschaltventils 21 wird durch die ECU 30 veranlaßt. Indem die ECU 30 die Steuerroutinen nach den 3 und 4 in ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform durchführt, ist es möglich, eine ähnliche Steuerung wie jene bei der ersten Ausführungsform durchzuführen, und es ist möglich, ähnlich vorteilhafte Wirkungen zu erzielen, wie sie bei der ersten Ausführungsform erhalten wurden.
Die vorliegende Erfindung wird nicht als auf die oben beschriebenen Ausführungsgformen beschränkt angesehen; sie könnte auf verschiedenen Wegen ausgeführt werden, vorausgesetzt, daß nicht vom wesentlichen Kern der Erfindung abgewichen wird. Während bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ein AGR-Kühler als die Vorrichtung vorgesehen ist, die zu kühlen ist, ist dies eines der Beispiele; Vorrichtungen verschiedener Arten könnten in der Zwischenkühlleitung als die zu kühlende Vorrichtung vorgesehen sein. Außerdem ist bei den oben beschriebenen Ausführungsformen das als die Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands in der zweiten Kühlleitung vorgesehene Umschaltventil nur beispielsweise genannt. Die vorliegende Erfindung kann ausgeführt werden, indem die Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands in jeder der ersten Kühlleitung, der zweiten Kühlleitung, der dritten Kühlleitung oder der vierten Kühlleitung vorgesehen wird. Es ist weiterhin möglich, die Strömungsrichtung des Kühlmittels in der Zwischenkühlleitung durch Betätigung der Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands umzuschalten, selbst wenn die Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands in einer anderen Leitung als der zweiten Kühlleitung vorgesehen ist. Der Grund dafür, warum das möglich ist, wird nun unter Bezugnahme auf 7 und andere Figuren erläutert.
Um die Kühlleitungen zu vereinfachen, wird, wie in 7 zu sehen, der Bereich der ersten Kühlleitung als „A” bezeichnet, der Bereich der zweiten Kühlleitung als „B”, der Bereich der dritten Kühlleitung als „C”, der Bereich der vierten Kühlleitung als „D” und die in der Zwischenkühlleitung vorgesehene, zu kühlende Vorrichtung als „X”. Und wenn in der Zwischenkühlleitung Kühlmittel von der ersten Kühlleitung zur zweiten Kühlleitung strömt, wird diese Richtung als „erste Richtung (1)” bezeichnet, während, wenn Kühlmittel in der Zwischenkühlleitung von der zweiten Kühlleitung zur ersten Kühlleitung strömt, diese Richtung als „zweite Richtung (2)” bezeichnet wird. Durch Umschaltung der Verhältnisse der Strömungswiderstände der Bereiche A bis D, kann die Strömungsrichtung in der Zwischenkühlleitung zwischen der ersten Richtung und der zweiten Richtung umgeschaltet werden. Mit anderen Worten, falls das Produkt der Strömungswiderstände des Bereichs A und des Bereichs D als A × D definiert wird, und das Produkt der Strömungswiderstände des Bereichs B und des Bereichs C als B × C definiert wird, dann wird die Strömungsrichtung in der Zwischenkühlleitung die erste Richtung (1) wenn das Verhältnis A × D < B × C zutrifft, während die Strömungsrichtung in der Zwischenkühlleitung die zweite Richtung (2) wird, wenn das Verhältnis A × D > B × C zutrifft. Zudem ist es möglich, die Kühlmittelströmung in der Zwischenkühlleitung im Wesentlichen zu stoppen, wenn das Verhältnis A × D = B × C zutrifft.
Demgemäß ist es möglich, die Strömungsrichtung des Kühlmittels in der Zwischenkühlleitung zwischen der ersten und der zweiten Strömungsrichtung durch Änderung des Strömungswiderstands wenigstens eines der Bereiche A bis D zu wechseln, um dadurch ein beliebiges der oben beschriebenen Größenverhältnisse zu erfüllen. Beispielsweise, falls bei einem der Bereiche A bis D ein ähnliches Umschaltventil wie eines der bei der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform benutzten verwendet wird, wird das Übereinstimmungsverhältnis zwischen dem Zustand des Umschaltventils und der Kühlmittelströmungsrichtung in der Zwischenkühlleitung wie in 8 gezeigt. Jedoch wird jeder der Strömungswiderstände der Bereiche A bis D so eingestellt, daß, falls das Umschaltventil im Bereich A oder im Bereich D in der Ventilöffnungsstellung ist, die Kühlmittelströmungsrichtung in der Zwischenkühlleitung die erste Richtung werden wird, während, falls das Umschaltventil im Bereich B oder im Bereich C in der Ventilöffnungsstellung ist, die Kühlmittströmungsrichtung in der Zwischenkühlleitung die zweite Richtung werden wird. Der Fall, in welchem das Umschaltventil im Bereich B vorgesehen ist, entspricht der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform. Beispielsweise wird, falls das Umschaltventil im Bereich D vorgesehen ist, die Kühlmittelströmungsrichtung die erste Richtung (1), wenn das Umschaltventil sich in der Ventilöffnungsstellung befindet, während sie die zweite Richtung (2) wird, wenn das Umschaltventil sich in der Ventilschließstellung befindet.
Wie oben erläutert, wird es durch geeignete Anordnung geeigneter, an die Temperaturen und die Durchflußzustände des Kühlmittels in den Bereichen A bis D angepaßter Ausstattung möglich, den Anforderungen zur Kühlung der in der Zwischenkühlleitung vorgesehenen zu kühlenden Vorrichtung in den Grenzen des Möglichen gerecht zu werden.
Während es zulässig ist, das Umschaltventil in jedem der Bereiche A bis D vorzusehen, würde es auch möglich sein, eine Mehrzahl von Umschaltventilen, beispielsweise ein Umschaltventil im Bereich A und ein Umschaltventil im Bereich B, oder dergleichen, vorzusehen. Außerdem würde es auch möglich sein, statt eines Umschaltventil mit zwei Positionen der oben beschriebenen Art als eine Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands eine Ventilvorrichtung, wie eine elektromagnetisches Ventil, oder dergleichen, vorzusehen, dessen Öffnungsbetrag kontinuierlich zwischen einer das Ventil vollständig schließenden Stellung und einer das Ventil voll öffnenden Stellung verstellbar ist. Des Weiteren würde es, wie in 9 gezeigt, auch möglich sein, bei einer Kühlleitung CP, in der irgendeine Vorrichtung Dx angeordnet ist, eine Bypassleitung BP vorzusehen, die diese Vorrichtung Dx umgeht, und auch eine Ventilvorrichtung V in der Bypassleitung BP vorzusehen, wie das oben beschriebene Umschaltventil, oder ein elektromagnetisches Ventil, oder dergleichen. Wenn auf diese Weise eine solche Ventilvorrichtung V parallel zu einer Vorrichtung Dx vorgesehen ist, wird die Kombination aus der Bypassleitung BP und der Ventilvorrichtung V der „Regelvorrichtung für den Strömungswiderstand” der Ansprüche dieser Anmeldung entsprechen.
Während bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die Gegenwart einer Anomalie des Umschaltventils, das als Strömungswiderstandsvorrichtung dient, auf der Basis der Temperatur des in der Zwischenkühlleitung strömenden Kühlmittels festgestellt wird, die durch den Temperatursensor ermittelt wird, der in der Zwischenkühlleitung angeordnet ist, würde es auch möglich sein, die Aufmerksamkeit auf die Änderung des Kühlmitteldurchflusses in der Zwischenkühlleitung zu richten, die auf die Aktion der Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands zurückgeht, und die Gegenwart einer Anomalie der Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands auf der Basis einer Korrelation zwischen der Betätigung der Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands und einem Druck in der Zwischenkühlleitung. Zudem sollte von der vorliegenden Erfindung nicht angenommen werden, daß ihre Ausführungsform darauf beschränkt sei, daß die Änderung von Temperatur oder Druck in der Zwischenströmungsleitung direkt durch einen Temperatursensor oder einen Drucksensor gemessen wird; es wäre auch möglich, eine dieser Änderungen durch Ableitung von einem oder mehreren anderen Parametern als der Temperatur oder des Drucks zu erhalten.
Während bei den oben beschriebenen Ausführungsformen das Umschaltventil elektrisch betätigt wird, damit es bei ihnen als die Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands dienen kann, wäre es auch möglich, die Erfindung in einer Form auszuführen, bei der die Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands nicht elektrisch betrieben wird, indem als Vorrichtung zur Regelung des Strömungswiderstands ein Thermoventil benutzt wird, das eine Öffnungsbewegung oder eine Schließbewegung abhängig von der Temperatur des Kühlmittels ausführt, und die Temperatur eingestellt wird.

Claims

Kühlvorrichtung (1A; 1B) für einen Motor (2), die einen Kühlpfad (10; 40) anwendet, durch den mittels einer Kühlmittelpumpe (11) im Kreislauf ein Kühlmittel strömt, und die einen Motorhauptkörper (3) und eine zu kühlende Vorrichtung (4) kühlt, bei welcher: der Kühlpfad (10; 40) eine auf der stromab gelegenen Seite befindliche Verbindungsleitung (15; 41) umfaßt, die mit einer stromab gelegenen Seite der Kühlmittelpumpe (11) verbunden ist, eine auf der stromauf gelegenen Seite befindliche Verbindungsleitung (16; 42), die mit einer stromauf gelegenen Seite der Kühlmittelpumpe (11) verbunden ist, eine erste Kühlleitung (17a; 43a), die von der auf der stromab gelegenen Seite befindlichen Verbindungsleitung (15; 41) abzweigt und wenigstens einen Teil des Motorhauptkörpers (3) kühlt, eine zweite Kühlleitung (17b; 43b), die von der auf der stromab gelegenen Seite befindlichen Verbindungsleitung (15; 41) abzweigt und parallel zur ersten Kühlleitung (17a; 13a) verläuft, eine Zwischenkühlleitung (18; 44), die mit der ersten Kühlleitung (17a; 43a) und der zweiten Kühlleitung (17b; 43b) verbunden und mit der zu kühlenden Vorrichtung (4) versehen ist, eine dritte Kühlleitung (17c; 43c), die von einem Verknüpfungspunkt (c1) der Zwischenkühlleitung (18; 44) und der ersten Kühlleitung (17a; 43a) zur auf der stromauf gelegenen Seite befindlichen Verbindungsleitung (16; 42) verläuft, und eine vierte Kühlleitung (17d; 43d), die von einem Verknüpfungspunkt (c2) der Zwischenkühlleitung (18; 44) und der zweiten Kühlleitung (17b; 43b) zur Verbindungsleitung (16; 42) auf der stromauf gelegenen Seite verläuft; wobei eine Vorrichtung (21) zur Regelung des Strömungswiderstands eingeschlossen ist, die zur Regelung des Strömungswiderstand in jeder der ersten Kühlleitung (17a; 43a), der zweiten Kühlleitung (17b; 43b), der dritten Kühlleitung (17c; 43c) und der vierten Kühlleitung (17d, 43d) geeignet ist; und aufgrund einer Bewegung der Vorrichtung (21) zur Regelung des Strömungswiderstands eine Strömungsrichtung, in der das Kühlmittel in der Zwischenkühlleitung (18; 44) strömt, von einer ersten Strömungsrichtung von der ersten Kühlleitung (17a; 43a) zur zweiten Kühlleitung (17b; 43b) und einer zweiten Strömungsrichtung von der zweiten Kühlleitung (17b; 43b) zur ersten Kühlleitung (17a; 43a) umgeschaltet wird.
Kühlvorrichtung (1A; 1B) gemäß Anspruch 1, bei welcher ein Umschaltventil (21) als Vorrichtung (21) zur Regelung des Strömungswiderstands vorgesehen ist, und: unter einer Voraussetzung, daß das Umschaltventil (21) in der ersten Kühlleitung (17a; 43a) oder in der vierten Kühlleitung (17d; 43d) vorgesehen ist, sind die Strömungswiderstände der ersten Kühlleitung (17a; 43a), der zweiten Kühlleitung (17b; 43b), der dritten Kühlleitung (17c; 43c) und der vierten Kühlleitung (17d, 43d) so eingestellt, daß Kühlmittel in der Zwischenkühlleitung (18; 44) in der ersten Richtung strömt, wenn das Umschaltventil (21) sich in einer Ventilöffnungsposition befindet; während, unter einer Voraussetzung, daß das Umschaltventil (21) in der zweiten Kühlleitung (17b; 43b) oder in der dritten Kühlleitung (17c; 43c) vorgesehen ist, die Strömungswiderstände der ersten Kühlleitung (17a; 43a), der zweiten Kühlleitung (17b; 43b), der dritten Kühlleitung (17c; 43c) und der vierten Kühlleitung (17d, 43d) so eingestellt sind, daß Kühlmittel in der Zwischenkühlleitung (18; 44) in der zweiten Richtung strömt, wenn das Umschaltventil (21) sich in einer Ventilöffnungsposition befindet.
Kühlvorrichtung (1A; 1B) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 weiter umfassend einen Computer (30), der ein Computerprogramm mit folgender Funktion ausführt: als eine Betätigungsvorrichtung (30) geeignet zur Betätigung der Vorrichtung (21) zur Regelung des Strömungswiderstands; und als eine Diagnosevorrichtung (30) geeignet zur Feststellung einer Anomalie der Vorrichtung (21) zur Regelung des Strömungswiderstands auf der Basis einer Korrelation zwischen der Betätigung der Vorrichtung (21) zur Regelung des Strömungswiderstands und einer Änderung der Temperatur oder des Drucks in der Zwischenkühlleitung (18; 44).
Kühlvorrichtung (1A; 1B) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Motorhauptkörper (3) einen Zylinderkopf (3a) und einen Zylinderblock (3b) einschließt, die zu kühlende Vorrichtung (4) ein AGR-Kühler (4) ist, und die erste Kühlleitung (17a) den Zylinderkopf (3a) kühlt, während die zweite Kühlleitung (17b) den Zylinderblock (3b) kühlt.