DE102019132359B4

DE102019132359B4 - Verbrennungskraftmaschinenkühlvorrichtung

Info

Publication number: DE102019132359B4
Application number: DE102019132359.2A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Furuya
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2023-10-19
Anticipated expiration: 2039-11-29
Also published as: US20200240316A1; JP2020118116A; CN111485987B; DE102019132359A1; JP7127558B2; US10808596B2; CN111485987A

Abstract

Kühlvorrichtung (20) einer Verbrennungskraftmaschine (10), wobei die Kühlvorrichtung (20) aufweist:ein Steuerungsventil (26), welches in einem Zirkulationskreislauf (21) einer innerhalb der Verbrennungskraftmaschine (10) strömenden Kühlflüssigkeit vorgesehen ist, wobei das Steuerungsventil (26) ein Gehäuse (31), einen Ventilkörper (35), der sich innerhalb des Gehäuses (31) verschiebt, einen Motor (37) und einen Getriebemechanismus (38), der eine Mehrzahl von miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern umfasst und derart konfiguriert ist, dass dieser eine Ausgabe des Motors (37) auf den Ventilkörper (35) überträgt, umfasst, wobei das Steuerungsventil (26) derart konfiguriert ist, dass dieses eine Strömung der Kühlflüssigkeit in dem Zirkulationskreislauf (21) durch Antreiben des Motors (37), um den Ventilkörper (35) zu verschieben, steuert; undeine elektronische Steuerungseinheit (50), welche derart konfiguriert ist, dass diese:den Antrieb des Motors (37) steuert;eine Winkelgeschwindigkeit (ω) des Motors (37) herleitet;eine Winkelbeschleunigungsrate herleitet, die einem Änderungsbetrag der Winkelgeschwindigkeit (ω) des Motors (37) entspricht;bestimmt, dass eine Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers (35) schnell abgenommen hat, wenn die Winkelbeschleunigungsrate, während der Motor (37) angetrieben wird, um eine Position des Ventilkörpers (35) anzupassen, gleich oder niedriger ist als eine Kriteriumswinkelbeschleunigungsrate (DωTh);ein Motordrehmoment (TQMT), das einem vom Motor (37) erzeugten Drehmoment entspricht, basierend auf einer an den Motor (37) angelegten Effektivspannung berechnet;einen Kollisionsfaktor (F2) herleitet, um größer zu werden, wenn ein geglätteter Winkelgeschwindigkeitswert (ωS), der einem Wert entspricht, welcher durch Glätten der Winkelgeschwindigkeit (ω) erhalten wird, größer wird; undeine durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung (STRstp) berechnet, die einer Spannung entspricht, welche die Zahnräder infolge einer schnellen Abnahme der Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers (35) erfahren, um größer zu werden, wenn ein Produkt aus dem Motordrehmoment (TQMT) und dem Kollisionsfaktor (F2) größer wird, wenn die elektronische Steuerungseinheit (50) bestimmt, dass die Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers (35) schnell abgenommen hat.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschinenkühlvorrichtung bzw. eine Kühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine.
2. Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
Die japanische Patentveröffentlichung mit der Nr. 2018-40289 ( JP 2018-40289 A ) beschreibt ein Beispiel für eine Kühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Steuerungsventil, welches die Strömung einer innerhalb der Verbrennungskraftmaschine strömenden Kühlflüssigkeit in einem Zirkulationskreislauf steuert, und einer Steuerungseinheit, die das Steuerungsventil steuert. Das Steuerungsventil besitzt ein Gehäuse, einen im Gehäuse aufgenommenen Ventilkörper, einen von der Steuerungseinheit gesteuerten Motor und eine Mehrzahl von Zahnrädern, die ein Abtriebsdrehmoment des Motors auf den Ventilkörper übertragen. Durch den Antrieb des Motors zum Verschieben des Ventilkörpers kann das Steuerungsventil die Strömung der Kühlflüssigkeit in dem Zirkulationskreislauf steuern.
Kurzfassung der Erfindung
Zusammen mit der Kühlflüssigkeit kann ein Fremdkörper in das Gehäuse des Steuerungsventils gelangen. Falls ein Fremdkörper in das Gehäuse eindringt, während der Motor angetrieben wird und sich der Ventilkörper entsprechend verschiebt, kann die Verschiebung des Ventilkörpers durch ein Verfangen bzw. Verklemmen des Fremdkörpers in dem Steuerungsventil beschränkt werden, was zu einer schnellen Abnahme der Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers führt. Da die Verschiebung des Ventilkörpers beschränkt ist, obwohl der Motor zum Verschieben des Ventilkörpers angetrieben wird, wird eine aus der schnellen Abnahme der Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers resultierende Einwirkung in die ineinandergreifenden Zahnräder eingeleitet. Um die Haltbarkeit des Steuerungsventils herzuleiten, ist es notwendig, die Spannung zu berechnen, welche die Zahnräder bei der Einleitung einer solchen Einwirkung erfahren. Die JP 2018-40289 A offenbart jedoch kein Verfahren zum Abschätzen und Berechnen der Größe der Spannung, welche die Zahnräder erfahren, wenn die Verschiebung des Ventilkörpers aufgrund eines Fremdkörpers, der sich im Steuerungsventil verfängt, beschränkt ist.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbrennungskraftmaschinenkühlvorrichtung bereit, die eine Spannung berechnen kann, welche Zahnräder eines Steuerungsventils innerhalb der Kühlvorrichtung erfahren, wenn ein Verschieben eines Ventilkörpers aufgrund eines Fremdkörpers, der sich im Steuerungsventil verfängt, beschränkt ist.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Steuerungsventil und einer elektronischen Steuerungseinheit. Das Steuerungsventil ist in einem Zirkulationskreislauf einer innerhalb der Verbrennungskraftmaschine strömenden Kühlflüssigkeit vorgesehen und umfasst ein Gehäuse, einen Ventilkörper, der sich innerhalb des Gehäuses verschiebt, einen Motor und einen Getriebemechanismus, der eine Mehrzahl von miteinander in Eingriff stehender Zahnrädern aufweist und derart konfiguriert ist, dass dieser eine Ausgabe des Motors auf den Ventilkörper überträgt. Das Steuerungsventil ist derart konfiguriert, dass dieses die Strömung der Kühlflüssigkeit im Zirkulationskreislauf steuert, indem der Motor zum Verschieben des Ventilkörpers angetrieben wird. Die elektronische Steuerungseinheit ist derart konfiguriert, dass diese: (i) den Antrieb des Motors steuert; (ii) eine Winkelgeschwindigkeit des Motors herleitet; (iii) eine Winkelbeschleunigungsrate herleitet, die einem Änderungsbetrag der Winkelgeschwindigkeit des Motors entspricht; (iv) bestimmt, dass die Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers schnell abgenommen hat, wenn die Winkelbeschleunigungsrate, während der Motor angetrieben wird, um die Position des Ventilkörpers anzupassen, gleich oder niedriger ist als eine Kriteriumsbeschleunigungsrate; (v) ein Motordrehmoment, das einem vom Motor erzeugten Drehmoment entspricht, basierend auf einer an den Motor angelegten Effektivspannung berechnet; (vi) einen Kollisionsfaktor herleitet, um größer zu werden, wenn ein geglätteter Winkelgeschwindigkeitswert, der einem Wert entspricht, welcher durch Glätten der Winkelgeschwindigkeit erhalten wird, größer wird; und (vii) eine durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung berechnet, die einer Spannung entspricht, welche die Zahnräder infolge einer schnellen Abnahme der Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers erfahren, um größer zu werden, wenn ein Produkt aus dem Motordrehmoment und dem Kollisionsfaktor größer wird, wenn die elektronische Steuerungseinheit bestimmt, dass die Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers schnell abgenommen hat.
Falls ein Fremdkörper zusammen mit der Kühlflüssigkeit in das Gehäuse des Steuerungsventils eindringt und die Verschiebung des Ventilkörpers durch Verfangen des Fremdkörpers im Steuerungsventil beschränkt wird, nimmt die Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers trotz eines vom Motor ausgegebenen Drehmoments schnell ab. Anschließend wird eine Einwirkung, die sich aus der schnellen Abnahme der Verschiebegeschwindigkeit ergibt, in die Zahnräder innerhalb des Getriebemechanismus eingeleitet, der sich zwischen dem Motor und dem Ventilkörper in dem Drehmomentübertragungspfad befindet.
Die Spannung bzw. Belastung, welche die Zahnräder bei der Eingabe einer solchen Einwirkung erfahren, wird tendenziell größer, wenn das vom Motor erzeugte Motordrehmoment größer wird. Darüber hinaus wird diese Spannung tendenziell größer, wenn die Winkelgeschwindigkeit unmittelbar vor der schnellen Abnahme der Verschiebegeschwindigkeit des Ventilgehäuses höher wird.
In der vorstehenden Konfiguration wird daher das Motordrehmoment basierend auf der an den Motor angelegten Effektivspannung berechnet und der Kollisionsfaktor wird basierend auf dem geglätteten Winkelgeschwindigkeitswert des Motors berechnet.
Anschließend wird die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung so berechnet, dass diese größer wird, wenn das Produkt aus dem Kollisionsfaktor und dem Motordrehmoment größer wird. Diese Konfiguration kann den Kollisionsfaktor größer machen, wenn die Winkelgeschwindigkeit unmittelbar vor der schnellen Abnahme der Verschiebegeschwindigkeit des Ventilgehäuses höher wird. Daher kann diese Konfiguration die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung größer machen, wenn das Motordrehmoment größer wird und wenn die Winkelgeschwindigkeit unmittelbar vor der schnellen Abnahme der Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers höher wird. Somit ist es möglich, die Spannung zu berechnen, welche die Zahnräder erfahren, wenn die Verschiebung des Ventilkörpers durch Verfangen eines Fremdkörpers im Steuerungsventil beschränkt wird.
Bei der Kühlvorrichtung des vorstehenden Aspekts kann die elektronische Steuerungseinheit ferner derart konfiguriert sein, dass diese: (viii) ein Basisdrehmoment herleitet, um mit zunehmender Effektivspannung größer zu werden; (ix) einen Korrekturfaktor herleitet, um größer zu werden, wenn die Effektivspannung höher wird und wenn der geglättete Winkelgeschwindigkeitswert kleiner wird; und (x) das Motordrehmoment berechnet, um größer zu werden, wenn das Produkt aus dem Basisdrehmoment und dem Korrekturfaktor größer wird.
Das Basisdrehmoment wird als ein Drehmoment hergeleitet, welches vom Motor erzeugt wird, wenn die Effektivspannung unter der Bedingung an den Motor angelegt wird, dass die Winkelgeschwindigkeit des Motors gleich einem spezifizierten Wert ist. Das Basisdrehmoment wird größer, wenn die an den Motor angelegte Effektivspannung höher wird.
Die Winkelgeschwindigkeit des Motors wird tendenziell höher, wenn die an den Motor angelegte Effektivspannung höher wird. Die Lücke zwischen dem Basisdrehmoment und einem vom Motor tatsächlich erzeugten Drehmoment wird tendenziell breiter bzw. größer, wenn die Abweichung der aktuellen Winkelgeschwindigkeit von dem vorgenannten spezifizierten Wert, welcher der Winkelgeschwindigkeit entspricht, die zur Herleitung des Basisdrehmoments verwendet wird, größer wird. Wenn beispielsweise die aktuelle Winkelgeschwindigkeit höher als der spezifizierte Wert ist, wird das Motordrehmoment kleiner, wenn die Differenz zwischen dem spezifizierten Wert und der aktuellen Winkelgeschwindigkeit größer wird. Daher ist es möglich, das Motordrehmoment zu berechnen, indem das Basisdrehmoment unter Berücksichtigung der Lücke zwischen dem Basisdrehmoment und dem vom Motor tatsächlich erzeugten Drehmoment korrigiert wird.
In der vorstehenden Konfiguration leitet die elektronische Steuerungseinheit daher den Korrekturfaktor her, um mit steigender Effektivspannung und kleiner werdendem geglätteten Winkelgeschwindigkeitswert größer zu werden. Da der geglättete Winkelgeschwindigkeitswert ein Wert ist, der die aktuelle Winkelgeschwindigkeit widerspiegelt, kann diese Konfiguration den Korrekturfaktor auf einen Wert entsprechend der Lücke zwischen dem Basisdrehmoment und dem vom Motor tatsächlich erzeugten Drehmoment einstellen. Das Motordrehmoment wird basierend auf dem Produkt dieses Korrekturfaktors und dem Basisdrehmoment berechnet. Somit ist es möglich, das Motordrehmoment mit guter Genauigkeit zu berechnen, auch wenn die Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers aufgrund eines Fremdkörpers, der sich im Steuerungsventil verfängt, schnell abnimmt.
Die Härte eines Bauelements des Steuerungsventils variiert mit der Temperatur des Bauelements. Die Härte des Bauelements beeinflusst die Größe der Spannung, welche die Zahnräder erfahren, wenn ein Verschieben des Ventilkörpers beschränkt ist, da sich ein Fremdkörper im Steuerungsventil verfängt. Daher kann die elektronische Steuerungseinheit in der Konfiguration des vorstehenden Aspekts derart konfiguriert sein, dass diese (xi) das Basisdrehmoment basierend auf der Effektivspannung und der Temperatur eines Bauelements des Steuerungsventils oder einem Wert, der mit der Temperatur des Bauelements korreliert, herleitet. Durch Herleiten des Motordrehmoments basierend auf dem so berechneten Basisdrehmoment kann die elektronische Steuerungseinheit mit dieser Konfiguration die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung auf einen Wert einstellen, der die Härte des Bauelements berücksichtigt.
In der Kühlvorrichtung des vorstehenden Aspekts kann die elektronische Steuerungseinheit derart konfiguriert sein, dass diese: (xii) die Winkelgeschwindigkeit einmal pro Steuerzyklus herleitet; und (xiii) bestimmt, dass die Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers schnell abgenommen hat, wenn die Winkelbeschleunigungsrate, während der Motor angetrieben wird, um die Position des Ventilkörpers anzupassen, gleich oder niedriger als eine Kriteriumsbeschleunigungsrate ist und außerdem ein vorheriger Wert der Winkelgeschwindigkeit gleich oder höher als eine Referenz-Winkelgeschwindigkeit ist.
Auch wenn die Verschiebung des Ventilkörpers durch einen Fremdkörper, der sich im Steuerungsventil verklemmt bzw. verfängt, beschränkt wird, ist die bei den Zahnrädern eingegebene Einwirkung klein bzw. gering, falls die Winkelgeschwindigkeit des Motors vor dem Auftreten der Beschränkung nicht so hoch ist. Daher muss die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung nicht berechnet werden, falls die Winkelgeschwindigkeit des Motors vor dem Auftreten der Beschränkung nicht so hoch ist.
Darüber hinaus ist auch dann, wenn die Verschiebung des Ventilkörpers durch einen Fremdkörper, der sich im Steuerungsventil verfängt, beschränkt wird, die bei den Zahnrädern eingegebene Einwirkung gering, falls der Abnahmebetrag der Winkelgeschwindigkeit des Motors zwischen vor und nach der Beschränkung gering ist. Daher muss die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung nicht berechnet werden, falls der Abnahmebetrag der Winkelgeschwindigkeit des Motors zwischen vor und nach dem Auftreten der Beschränkung gering ist, das heißt, falls der Absolutwert der Winkelbeschleunigungsrate, auch wenn diese einen negativen Wert aufweist, klein ist.
In der vorstehenden Konfiguration wird daher bestimmt, dass die Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers schnell abgenommen hat, wenn die Winkelbeschleunigungsrate des Motors gleich oder niedriger als die Kriteriumsbeschleunigungsrate ist, das heißt, der Absolutwert der Winkelbeschleunigungsrate, die einen negativen Wert aufweist, groß ist und außerdem der vorherige Wert der Winkelgeschwindigkeit des Motors gleich oder höher als die Referenzgeschwindigkeit ist. Daher kann die Berechnung der durch eine schnelle Abnahme verursachten Spannung in dem Fall vermieden werden, wenn die Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers abgenommen hat, jedoch davon ausgegangen wird, dass die bei den Zahnrädern eingeleitete Einwirkung gering ist und sich in den Zahnrädern keine Spannung aufbaut.
Bei der Kühlvorrichtung des vorstehenden Aspekts kann die elektronische Steuerungseinheit derart konfiguriert sein, dass diese: (xiv) einen Index der Haltbarkeit des Steuerungsventils berechnet; (xv) die Effektivspannung niedriger einstellt, wenn die auf der Grundlage des Index abgeschätzte Haltbarkeit des Steuerungsventils niedriger wird; und (xvi) die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung integriert und den Index berechnet, um einen Wert aufzuweisen, der eine geringere Haltbarkeit des Steuerungsventils anzeigt, wenn der integrierte Wert größer wird.
Wenn der integrierte Wert der durch eine schnelle Abnahme verursachten Spannung, die wie vorstehend beschrieben berechnet wird, größer ist, kann man davon ausgehen, dass sich ein größerer Schadensbetrag in den Zahnrädern aufgebaut hat. Wenn der Betrag eines aufgebauten Schadens zunimmt, nimmt die Haltbarkeit des Steuerungsventils ab. In diesem Zusammenhang berechnet die elektronische Steuerungseinheit mit der vorstehenden Konfiguration den Index basierend auf dem integrierten Wert der durch eine schnelle Abnahme verursachten Spannung, der wie vorstehend beschrieben berechnet wird. Die Effektivspannung ist niedriger eingestellt, wenn die auf der Grundlage dieses Index abgeschätzte Haltbarkeit des Steuerungsventils niedriger ist, im Vergleich dazu, wenn die Haltbarkeit höher ist. Daher kann die Belastung des Getriebemechanismus während des Antreibens des Motors daran gehindert werden, zu steigen, wenn die Haltbarkeit geringer geworden ist, im Vergleich dazu, wenn die Haltbarkeit nicht geringer geworden ist. Folglich kann die Produktlebensdauer des Steuerungsventils verlängert werden.
Wenn die wie vorstehend beschrieben berechnete, durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung klein ist, kann man daraus schließen, dass die in die Zahnräder eingegebene Einwirkung gering ist und sich tatsächlich eine geringe Spannung in den Zahnrädern aufbaut. Daher kann die elektronische Steuerungseinheit in der Kühlvorrichtung des vorstehenden Aspekts (xvii) die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung auf null setzen, wenn die berechnete, durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung kleiner als ein Kriteriumswert ist.
Bei der Kühlvorrichtung des vorstehenden Aspekts kann die elektronische Steuerungseinheit derart konfiguriert sein, dass diese: (xviii) den Index so berechnet, dass dieser einen Wert aufweist, der eine geringere Haltbarkeit des Steuerungsventils anzeigt, wenn die Anzahl der Male, in denen die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung gleich oder größer als der Kriteriumswert geworden ist, größer ist.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
Merkmale, Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die beigefügten Abbildungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:

1 eine Ansicht ist, welche eine schematische Konfiguration einer Verbrennungskraftmaschinenkühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und eine funktionale Konfiguration einer elektronischen Steuerungseinheit der Kühlvorrichtung zeigt;
2 eine perspektivische Ansicht ist, welche ein Steuerungsventil der Kühlvorrichtung zeigt;
3 eine perspektivische Explosionsansicht des Steuerungsventils ist;
4 eine perspektivische Ansicht ist, welche einen Ventilkörper des Steuerungsventils zeigt;
5 eine perspektivische Ansicht ist, welche ein Gehäuse des Steuerungsventils zeigt;
6 ein Diagramm ist, welches eine Beziehung zwischen dem Winkel des Ventilkörpers relativ zum Gehäuse und dem Öffnungsgrad jedes Anschlusses beim Steuerungsventil zeigt;
7 ein Blockdiagramm ist, welches eine funktionale Konfiguration der elektronischen Steuerungseinheit zeigt;
8 ein Flussdiagramm ist, welches eine Verarbeitungsroutine zeigt, die ausgeführt wird, um eine durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung zu berechnen, die einer Spannung entspricht, welche Zahnräder auf die Eingabe einer Einwirkung bzw. eines Stoßes in das Steuerungsventil hin erfahren; und
9 ein Zeitdiagramm ist, welches Änderungen der Winkelgeschwindigkeit eines Motors des Steuerungsventils und der Spannung, welche die Zahnräder erfahren, zeigt, die sich aus einem Verfangen bzw. Verklemmen eines Fremdkörpers im Steuerventil ergeben.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Ausführungsform einer Verbrennungskraftmaschinenkühlvorrichtung wird im Folgenden gemäß 1 bis 9 beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine Kühlvorrichtung 20 einen Zirkulationskreislauf 21, durch den eine Kühlflüssigkeit zirkuliert, die durch einen Wassermantel 111 im Inneren eines Zylinderblocks 11 und einen Wassermantel 121 im Inneren eines Zylinderkopfs 12 in einer Verbrennungskraftmaschine 10 strömt. In dem Zirkulationskreislauf 21 sind vorgesehen: eine Pumpe 22, welche die Kühlflüssigkeit hin zu dem Wassermantel 111 innerhalb des Zylinderblocks 11 abgibt; ein Kühler 23, welcher die Kühlflüssigkeit kühlt; verschiedene zu kühlende Vorrichtungen 24 einschließlich eines Drosselventils bzw. einer Drosselklappe und eines AGR-Ventils; und ein Heizerkern 25 einer Klimaanlage des Fahrzeugs.
In dem Zirkulationskreislauf 21 ist ein Steuerungsventil 26 vorgesehen, in das die aus dem Wassermantel 121 im Zylinderkopf 12 ausgetretene Kühlflüssigkeit strömt. Das Steuerungsventil 26 verfügt über drei Ausgangsanschlüsse P1, P2, P3, durch welche die in das Steuerungsventil 26 eingeströmte Kühlflüssigkeit ausströmt. Der Kühleranschluss P1 der drei Ausgangsanschlüsse P1 bis P3 ist mit einem ersten Kühlflüssigkeitsdurchlass 271 verbunden, durch den die Kühlflüssigkeit über den Kühler 23 strömt. Der Vorrichtungsanschluss P2 der drei Ausgangsanschlüsse P1 bis P3 ist mit einem zweiten Kühlflüssigkeitsdurchlass 272 verbunden, durch den die Kühlflüssigkeit über die verschiedenen Vorrichtungen 24 strömt. Der Heizeranschluss P3 der drei Ausgangsanschlüsse P1 bis P3 ist mit einem dritten Kühlflüssigkeitsdurchlass 273 verbunden, durch den die Kühlflüssigkeit über den Heizerkern 25 strömt.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst das Steuerungsventil 26 ein Gehäuse 31, welches den Rahmen für das Steuerungsventil 26 bildet. Das Gehäuse 31 weist ein erstes Konnektorelement 32, ein zweites Konnektorelement 33 und ein drittes Konnektorelement 34 auf, die daran montiert sind. Das erste Konnektorelement 32 weist den Kühleranschluss P1 auf. Das zweite Konnektorelement 33 weist den Vorrichtungsanschluss P2 auf. Das dritte Konnektorelement 34 weist den Heizeranschluss P3 auf. Wenn die Konnektorelemente 32 bis 34 am Gehäuse 31 montiert wurden bzw. sind, sind die Ausgangsanschlüsse P1 bis P3 an zueinander unterschiedlichen Positionen angeordnet.
Wie in 3 gezeigt ist, umfasst das Steuerungsventil 26 einen Ventilkörper 35, der im Inneren des Gehäuses 31 aufgenommen ist. Im Ventilkörper 35 ist ein Kühlflüssigkeitsdurchlass ausgebildet. Eine Welle 36, die sich in einer axialen Richtung Z des Gehäuses 31 erstreckt, ist mit dem Ventilkörper 35 gekoppelt. Der Ventilkörper 35 dreht (verschiebt) sich um die Welle 36, wie durch den Pfeil in 3 angegeben ist. Wenn sich der Ventilkörper 35 dreht und sich ein Winkel ANG des Ventilkörpers 35 relativ zu dem Gehäuse 31 ändert, ändert sich der Überlappungsgrad zwischen dem im Ventilkörper 35 ausgebildeten Kühlflüssigkeitsdurchlass und jedem der Ausgangsanschlüsse P1 bis P3, was wiederum eine Änderung der Strömungsrate der Kühlflüssigkeit durch jeden der Ausgangsanschlüsse P1 bis P3 bewirkt. Somit kann die Strömung der Kühlflüssigkeit im Zirkulationskreislauf 21 gesteuert werden, wenn der Ventilkörper 35 rotiert.
Das Steuerungsventil 26 umfasst ferner einen Motor 37 und einen Getriebemechanismus 38, die beide innerhalb des Gehäuses 31 aufgenommen sind. Der Getriebemechanismus 38 überträgt eine Ausgabe des Motors 37 auf die Welle 36 des Ventilkörpers 35. Insbesondere weist der Getriebemechanismus 38 eine Mehrzahl von Zahnrädern 39 auf, die ineinander greifen. In dieser Ausführungsform sind die Zahnräder 39 aus Kunstharz gefertigt. Der Ventilkörper 35 dreht sich, wenn ein vom Motor 37 abgegebenes Drehmoment über die Zahnräder 39 in die Welle 36 eingegeben wird.
Eine Abdeckung bzw. ein Deckel 40 ist am Gehäuse 31 montiert, um den Teil abzudecken, in dem der Motor 37 und der Getriebemechanismus 38 aufgenommen sind. Im Inneren der Abdeckung 40 ist ein Drehwinkelsensor 101 vorgesehen, der den Drehwinkel des Motors 37 erfasst.
Wie in 4 gezeigt ist, weist der Ventilkörper 35 eine Gestalt von zwei tonnenförmigen Körpern auf, die in der axialen Richtung Z des Gehäuses 31 übereinander angeordnet sind. In einer Seitenwand des Ventilkörpers 35 sind zwei Löcher 351, 352 nebeneinander in axialer Richtung Z ausgebildet. Diese Löcher 351, 352 bilden einen Teil des im Ventilkörper 35 vorgesehenen Kühlflüssigkeitsdurchlasses. Von den beiden Löchern 351, 352 stellt das erste Loch 351, welches sich auf der oberen Seite in 4 befindet, eine Verbindung mit dem Kühleranschluss P1 her, wenn der Winkel des Ventilkörpers 35 relativ zu dem Gehäuse 31 innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. Während das erste Loch 351 mit dem Kühleranschluss P1 verbunden ist, strömt die in das Steuerungsventil 26 eingeflossene Kühlflüssigkeit aus dem Kühleranschluss P1 aus. Von den beiden Löchern 351, 352 stellt das zweite Loch 352, getrennt von dem ersten Loch 351, mit dem Vorrichtungsanschluss P2 und/oder dem Heizeranschluss P3 eine Verbindung her, wenn der Winkel des Ventilkörpers 35 relativ zu dem Gehäuse 31 innerhalb eines anderen bestimmten Bereichs liegt. Während das zweite Loch 352 mit dem Vorrichtungsanschluss P2 verbunden ist, strömt die in das Steuerungsventil 26 eingeflossene Kühlflüssigkeit aus dem Vorrichtungsanschluss P2 aus. Während das zweite Loch 352 mit dem Heizeranschluss P3 verbunden ist, strömt die in das Steuerungsventil 26 eingeflossene Kühlflüssigkeit aus dem Heizeranschluss P3 aus.
Wenn die Wand des Ventilkörpers 35 auf der oberen Seite in 4 als eine obere Wand 353 des Ventilkörpers 35 bezeichnet wird, ist die Welle 36 mit der oberen Wand 353 verbunden. Die obere Wand 353 ist mit einer bogenförmigen Nut 355 versehen, die sich um einen Fuß der Welle 36 erstreckt, so dass ein Abschnitt der oberen Wand 353 als ein Eingriffsabschnitt 354 verbleibt.
5 ist eine perspektivische Ansicht des Gehäuses 31 aus einer Einführrichtung des Ventilkörpers 35 betrachtet. Zur Montage des Steuerungsventils 26 wird der Ventilkörper 35 über eine Gehäuseöffnung 311 in das Gehäuse 31 eingesetzt. An einem Abschnitt des Gehäuses 31, welcher der oberen Wand 353 des Ventilkörpers 35 zugewandt ist, ist ein Anschlag 312 vorgesehen, der in der Nut 355 aufzunehmen ist. Wenn der Ventilkörper 35 im Inneren des Gehäuses 31 aufgenommen ist, ist die Drehung des Ventilkörpers 35 gegenüber dem Gehäuse 31 somit beschränkt, da der Eingriffsabschnitt 354 des Ventilkörpers 35 mit dem Anschlag 312 in Kontakt kommt. Mit anderen Worten, ein Bereich, in dem der Eingriffsabschnitt 354 nicht mit dem Anschlag 312 in Kontakt kommt, entspricht einem Bereich, in dem der Ventilkörper 35 relativ zum Gehäuse 31 rotieren kann.
Die Kühlflüssigkeit strömt durch die Gehäuseöffnung 311 in das Gehäuse 31 des so konfigurierten Steuerungsventils 26. Somit dient die Gehäuseöffnung 311 als Eingangsanschluss des Steuerungsventils 26. Die in das Gehäuse 31 eingeflossene Kühlflüssigkeit strömt durch den im Ventilkörper 35 vorgesehenen Kühlflüssigkeitsdurchlass und wird zu den Ausgangsanschlüssen P1 bis P3 geführt.
6 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen dem Winkel ANG des Ventilkörpers 35 relativ zum Gehäuse 31 und dem Öffnungsgrad jedes der Ausgangsanschlüsse P1 bis P3 zeigt. Wenn der relative Winkel ANG, bei dem alle Ausgangsanschlüsse P1 bis P3 geschlossen sind, „0°“ ist, kann der Ventilkörper 35 des Steuerungsventils 26 relativ zum Gehäuse 31 sowohl in einer positiven als auch in einer negativen Richtung gedreht werden, bis der Anschlag 312 des Gehäuses 31 und der Eingriffsabschnitt 354 des Ventilkörpers 35 miteinander in Kontakt kommen. Die Größe und Position der Löcher 351, 352 des Ventilkörpers 35 sind so eingestellt, dass sich die Öffnungsgrade der Ausgangsanschlüsse P1 bis P3 wie in 6 gezeigt ändern, wenn sich der relative Winkel ANG ändert. In dieser Ausführungsform nimmt der relative Winkel ANG zu, wenn der Ventilkörper 35 relativ zum Gehäuse 31 in der positiven Richtung gedreht wird, und nimmt ab, wenn der Ventilkörper 35 relativ zum Gehäuse 31 in der negativen Richtung gedreht wird.
Wenn im Steuerungsventil 26 der Ventilkörper 35 ausgehend von der Position, bei welcher der relative Winkel gleich 0° ist, in der positiven Richtung relativ gedreht wird, beginnt sich zuerst der Heizeranschluss P3 zu öffnen, und der Öffnungsgrad des Heizeranschlusses P3 nimmt mit zunehmendem relativen Winkel ANG allmählich zu. Wenn der relative Winkel ANG nach dem vollständigen Öffnen des Heizeranschlusses P3 weiter zunimmt, öffnet sich der Vorrichtungsanschluss P2 als nächstes. Der Öffnungsgrad des Vorrichtungsanschlusses P2 nimmt mit zunehmendem relativen Winkel ANG zu, und der Kühleranschluss P1 beginnt sich zu öffnen, nachdem der Vorrichtungsanschluss P2 vollständig geöffnet ist. Der Öffnungsgrad des Kühleranschlusses P1 nimmt ebenfalls zu, wenn der relative Winkel ANG zunimmt. Wenn der relative Winkel, bei dem der Eingriffsabschnitt 354 und der Anschlag 312 miteinander in Kontakt kommen, gleich „+β°“ ist, wird der Kühleranschluss P1 vollständig geöffnet, kurz bevor der Ventilkörper 35 eine Position erreicht, bei welcher der relative Winkel ANG +β° beträgt. Bis der Ventilkörper 35 die Position erreicht, bei welcher der relative Winkel ANG gleich +β° ist, werden die Ausgangsanschlüsse P1 bis P3 auch bei zunehmendem relativen Winkel ANG vollständig geöffnet gehalten.
Im Steuerungsventil 26 öffnet sich der Heizeranschluss P3 hingegen nicht, wenn der Ventilkörper 35 ausgehend von der Position, an welcher der relative Winkel ANG gleich 0° ist, in der negativen Richtung relativ gedreht wird. In diesem Fall beginnt sich zuerst der Vorrichtungsanschluss P2 zu öffnen, und der Öffnungsgrad des Vorrichtungsanschlusses P2 nimmt mit abnehmendem relativen Winkel ANG allmählich zu. Wenn der relative Winkel ANG nach dem vollständigen Öffnen des Vorrichtungsanschlusses P2 weiter abnimmt, öffnet sich der Kühleranschluss P1. Der Öffnungsgrad des Kühleranschlusses P1 nimmt mit abnehmendem relativen Winkel ANG zu. Wenn der relative Winkel, bei dem der Eingriffsabschnitt 354 und der Anschlag 312 miteinander in Kontakt kommen, gleich „-α°“ ist, wird der Kühleranschluss P1 vollständig geöffnet, kurz bevor der Ventilkörper 35 eine Position erreicht, bei welcher der relative Winkel ANG gleich -α° ist. Bis der Ventilkörper 35 die Position erreicht, bei welcher der relative Winkel ANG gleich -α° ist, werden der Kühleranschluss P1 und der Vorrichtungsanschluss P2 vollständig offen gehalten, auch wenn der relative Winkel ANG abnimmt.
Als nächstes wird die Konfiguration der durch die Kühlvorrichtung 20 durchgeführten Steuerung mit Bezug auf 1, 7 und 8 beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, werden Detektionssignale von verschiedenen Sensoren, einschließlich des Drehwinkelsensors 101 des Steuerungsventils 26 und eines Kühlflüssigkeitstemperatursensors 102, in eine elektronische Steuerungseinheit 50 der Kühlvorrichtung 20 eingegeben. Der Drehwinkelsensor 101 gibt ein Signal entsprechend einem Drehwinkel θ einer Abtriebswelle des Motors 37 als Detektionssignal aus. Der Kühlflüssigkeitstemperatursensor 102 erfasst eine Auslasskühlflüssigkeitstemperatur Twt, welche der Temperatur der aus dem Zylinderkopf 12 ausgetretenen Kühlflüssigkeit entspricht, und gibt als ein Detektionssignal ein Signal entsprechend der Auslasskühlflüssigkeitstemperatur Twt aus.
Strömt ein Fremdkörper zusammen mit der Kühlflüssigkeit in das Gehäuse 31 des Steuerungsventils 26, kann die Rotation des Ventilkörpers 35 durch Verfangen des Fremdkörpers im Steuerungsventil 26 beschränkt werden. In diesem Fall nimmt die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl (Verschiebegeschwindigkeit) des Ventilkörpers 35 schnell ab, und eine aus der schnellen Abnahme der Drehzahl des Ventilkörpers 35 resultierende Einwirkung kann in die Zahnräder 39 eingeleitet werden, die in dem Drehmomentübertragungspfad vom Motor 37, der als eine Leistungsquelle dient, zum Ventilkörper 35 angeordnet sind. Wenn bestimmt wird, dass die Drehzahl des Ventilkörpers 35 schnell abgenommen hat, da sich ein Fremdkörper im Steuerungsventil 26 verfängt, berechnet die elektronische Steuerungseinheit 50 in dieser Ausführungsform eine durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp, die einer Spannung entspricht, welche die Zahnräder 39 auf die Einleitung der Einwirkung hin erfahren. Anschließend schätzt die elektronische Steuerungseinheit 50 die Haltbarkeit des Steuerungsventils 26 basierend auf der berechneten, durch eine schnelle Abnahme verursachten Spannung STRstp ab und reflektiert das Schätzergebnis der Haltbarkeit bei der Steuerung des Motors 37.
Die elektronische Steuerungseinheit 50 weist als Funktionseinheiten, welche die Steuerung des Motors 37 unter Berücksichtigung der Haltbarkeit des Steuerungsventils 26 realisieren, eine Motorsteuerungseinheit 51, eine Winkelgeschwindigkeitsherleitungseinheit 52, eine Winkelbeschleunigungsratenherleitungseinheit 53, eine Schnellabnahme-Bestimmungseinheit 54, eine Basisdrehmomentherleitungseinheit 55, eine Korrekturfaktorherleitungseinheit 56, eine Motordrehmomentberechnungseinheit 57, eine Kollisionsfaktorherleitungseinheit 58, eine Berechnungseinheit 59 für eine durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung und eine Haltbarkeitsschätzeinheit 60 auf.
Die Motorsteuerungseinheit 51 steuert den Antrieb des Motors 37. Insbesondere bestimmt die Motorsteuerungseinheit 51 ein Tastverhältnis DT eines Spannungssignals, das in den Motor 37 eingegeben werden soll. Anschließend erzeugt die Motorsteuerungseinheit 51 ein Spannungssignal mit dem bestimmten Tastverhältnis DT und gibt das Spannungssignal in den Motor 37 ein. Wie man das Tastverhältnis DT bestimmt, wird später ausführlich beschrieben.
Die Winkelgeschwindigkeitsherleitungseinheit 52 leitet eine Winkelgeschwindigkeit ω der Abtriebswelle des Motors 37 einmal pro vorbestimmten Steuerzyklus her. Die Winkelgeschwindigkeitsherleitungseinheit 52 leitet die Winkelgeschwindigkeit ω des Motors 37 insbesondere durch Differenzieren des Drehwinkels θ des Motors 37, der basierend auf dem Detektionssignal des Drehwinkelsensors 101 hergeleitet wird, nach der Zeit her.
Die Winkelbeschleunigungsratenherleitungseinheit 53 leitet eine Winkelbeschleunigungsrate Dω des Motors 37 als einen Betrag der Änderung der Winkelgeschwindigkeit ω des Motors 37 her. Die Winkelbeschleunigungsratenherleitungseinheit 53 leitet die Winkelbeschleunigungsrate Dω insbesondere durch Differenzieren der von der Winkelgeschwindigkeitsherleitungseinheit 52 hergeleiteten Winkelgeschwindigkeit ω nach der Zeit her. Die Winkelbeschleunigungsrate Dω besitzt einen positiven Wert, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω steigt, und einen negativen Wert, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω sinkt.
Wenn der Motor 37 zum Drehen des Ventilkörpers 35 angetrieben wird, bestimmt die Schnellabnahme-Bestimmungseinheit 54, ob die Drehzahl (Verschiebegeschwindigkeit) des Ventilkörpers 35 aufgrund eines Fremdkörpers, der sich im Steuerungsventil 26 verfängt bzw. verklemmt, schnell abgenommen hat oder nicht. Die Schnellabnahme-Bestimmungseinheit 54 bestimmt, dass die Drehzahl des Ventilkörpers 35 schnell abgenommen hat, wenn alle der drei nachstehend aufgeführten Bedingungen erfüllt sind. Die Schnellabnahme-Bestimmungseinheit 54 bestimmt jedoch nicht, dass die Drehzahl des Ventilkörpers 35 schnell abgenommen hat, wenn zumindest eine der drei Bedingungen nicht erfüllt ist. Die Drehung des Motors 37 wird über den Getriebemechanismus 38 auf den Ventilkörper 35 übertragen. Somit besteht ein Zusammenhang zwischen der Winkelgeschwindigkeit ω des Motors 37 und der Drehzahl des Ventilkörpers 35.

- Die durch die Winkelbeschleunigungsratenherleitungseinheit 53 hergeleitete Winkelbeschleunigungsrate Dω ist gleich oder niedriger als eine Kriteriumswinkelbeschleunigungsrate DωTh.
- Ein vorheriger Wert ω (N - 1) der von der Winkelgeschwindigkeitsherleitungseinheit 52 hergeleiteten Winkelgeschwindigkeit ω ist gleich oder höher als eine erste Referenz-Winkelgeschwindigkeit ωTh1 als eine Referenz-Beschleunigungsrate.
- Ein letzter bzw. neuester Wert ω (N) der von der Winkelgeschwindigkeitsherleitungseinheit 52 hergeleiteten Winkelgeschwindigkeit ω ist gleich oder niedriger als eine zweite Referenz-Winkelgeschwindigkeit ωTh2, die niedriger als die erste Referenz-Winkelgeschwindigkeit ωTh1 ist.

Die Kriteriumswinkelbeschleunigungsrate DωTh entspricht einem Schwellenwert zum Bestimmen, ob der Betrag der Abnahme der Winkelgeschwindigkeit ω des Motors 37 groß ist oder nicht. Daher ist die Kriteriumswinkelbeschleunigungsrate DωTh auf einen negativen Wert eingestellt. Die erste Referenz-Winkelgeschwindigkeit ωTh1 ist ein Schwellenwert zum Bestimmen, ob die Winkelgeschwindigkeit ω hoch wurde oder nicht. Die zweite Referenz-Winkelgeschwindigkeit ωTh2 ist ein Schwellenwert zum Bestimmen, ob die Winkelgeschwindigkeit ω niedriger geworden ist oder nicht.
Somit wird bestimmt, dass die Drehzahl des Ventilkörpers 35 aufgrund eines Fremdkörpers, der sich im Steuerungsventil 26 verfängt, rasch abgenommen hat, wenn alle der folgenden Bedingungen erfüllt sind: dass die Winkelbeschleunigungsrate Dω gleich oder niedriger als die Kriteriumswinkelbeschleunigungsrate DωTh ist; dass der vorherige Wert ω (N - 1) der Winkelgeschwindigkeit gleich oder höher als die erste Referenz-Winkelgeschwindigkeit ωTh1 ist; und dass der letzte Wert ω (N) der Winkelgeschwindigkeit gleich oder niedriger als die zweite Referenz-Winkelgeschwindigkeit ωTh2 ist. Es wird jedoch nicht bestimmt, dass die Drehzahl des Ventilkörpers 35 rasch abgenommen hat, wenn zumindest eine der folgenden Bedingungen nicht erfüllt ist: dass die Winkelbeschleunigungsrate Dω gleich oder niedriger als die Kriteriumswinkelbeschleunigungsrate DωTh ist; dass der vorherige Wert ω (N - 1) der Winkelgeschwindigkeit gleich oder höher als die erste Referenz-Winkelgeschwindigkeit ωTh1 ist; und dass der letzte Wert ω (N) der Winkelgeschwindigkeit gleich oder niedriger als die zweite Referenz-Winkelgeschwindigkeit ωTh2 ist.
Wenn die Drehzahl des Ventilkörpers 35 aufgrund eines Fremdkörpers, der sich im Steuerungsventil 26 verfängt, schnell abnimmt, erfahren die Zahnräder 39 eine Spannung, die dadurch entsteht, dass sich der Fremdkörper im Steuerungsventil 26 verfängt. Die Spannung, welche die Zahnräder 39 in diesem Fall erfahren, wird tendenziell größer, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω des Motors 37 unmittelbar vor der Abnahme der Drehzahl durch das Verfangen des Fremdkörpers im Steuerungsventil 26 höher wird. Wenn der vorherige Wert ω (N - 1) der Winkelgeschwindigkeit gleich oder höher als die erste Referenz-Winkelgeschwindigkeit ωTh1 ist und darüber hinaus die beiden anderen Bedingungen erfüllt sind, kann man daher davon ausgehen, dass sich in den Zahnrädern 39 eine relativ große Spannung aufbauen wird, da sich der Fremdkörper im Steuerungsventil 26 verfängt.
Die Basisdrehmomentherleitungseinheit 55 leitet ein Basisdrehmoment TQB basierend auf dem Tastverhältnis DT des in den Motor 37 eingegebenen Spannungssignals und der Auslasskühlflüssigkeitstemperatur Twt her. Das Basisdrehmoment TQB bezieht sich auf ein Drehmoment, welches vom Motor 37 erzeugt wird, wenn das Spannungssignal unter der Bedingung in den Motor 37 eingegeben wird, dass die Winkelgeschwindigkeit ω des Motors 37 gleich einem spezifizierten Wert (z.B. 0) ist. Wie vorstehend beschrieben ist, strömt die aus dem Zylinderkopf 12 ausgetretene Kühlflüssigkeit in das Steuerungsventil 26 ein. Daher ist die Temperatur eines Bauelements des Steuerungsventils 26 mit der Auslasskühlflüssigkeitstemperatur Twt korreliert. Somit entspricht das Basisdrehmoment TQB einem Wert, der basierend auf dem Tastverhältnis DT des Spannungssignals und einem mit der Temperatur des Bauelements des Steuerungsventils 26 korrelierten Wert hergeleitet wird. Beispiele für das Bauelement des Steuerungsventils 26 umfassen die Zahnräder 39 des Getriebemechanismus 38, den Ventilkörper 35 und einen Dichtring (nicht gezeigt).
Wie in 7 gezeigt ist, speichert die Basisdrehmomentherleitungseinheit 55 ein Basisdrehmoment-Herleitungskennfeld 55MP, welches dazu verwendet wird, um das Basisdrehmoment TQB basierend auf einer Beziehung zwischen dem Tastverhältnis DT des Spannungssignals und der Auslasskühlflüssigkeitstemperatur Twt herzuleiten. Die Basisdrehmomentherleitungseinheit 55 leitet das Basisdrehmoment TQB unter Verwendung des Basisdrehmoment-Herleitungskennfelds 55MP her.
Das Basisdrehmoment TQB neigt dazu, größer zu werden, wenn die an den Motor 37 angelegte Effektivspannung höher wird. Daher ist das Basisdrehmoment-Herleitungskennfeld 55MP so erstellt, dass der Wert des Basisdrehmoments TQB größer wird, wenn das Tastverhältnis DT des Spannungssignals höher wird und somit die Effektivspannung höher wird.
Die Härte des Bauelements des Steuerungsventils 26 variiert mit der Temperatur des Bauelements. Die Härte des Bauelements beeinflusst die Größe der Spannung, welche die Zahnräder 39 erfahren, wenn die Drehung des Ventilkörpers 35 aufgrund eines Fremdkörpers, der sich im Steuerungsventil 26 verfängt, beschränkt wird. Daher ist das Basisdrehmoment-Herleitungskennfeld 55MP so erstellt, dass das Basisdrehmoment TQB mit der Auslasskühlflüssigkeitstemperatur Twt variiert, die mit der Temperatur des Bauelements korreliert.
Die Korrekturfaktorherleitungseinheit 56 berechnet einen Korrekturfaktor F1 basierend auf dem Tastverhältnis DT des Spannungssignals und einem geglätteten Winkelgeschwindigkeitswert ωS, der einem Wert entspricht, welcher durch Glätten der Winkelgeschwindigkeit ω durch einen Prozess eines gleitenden Mittelwerts erhalten wird. Der Korrekturfaktor F1 ist ein Faktor, mit dem das Basisdrehmoment TQB korrigiert wird, um das Motordrehmoment TQMT zu erhalten. Der geglättete Winkelgeschwindigkeitswert ωS wird basierend auf einer Mehrzahl von Winkelgeschwindigkeiten ω berechnet, die nacheinander hergeleitet wurden. Die zur Berechnung des geglätteten Winkelgeschwindigkeitswerts ωS verwendeten Winkelgeschwindigkeiten ω umfassen den letzten Wert ω (N) der Winkelgeschwindigkeit.
Wie in 7 gezeigt ist, speichert die Korrekturfaktorherleitungseinheit 56 ein Korrekturfaktor-Herleitungskennfeld 56MP, welches dazu verwendet wird, um den Korrekturfaktor F1 basierend auf dem Tastverhältnis DT des Spannungssignals und dem geglätteten Winkelgeschwindigkeitswert ωS herzuleiten. Die Korrekturfaktorherleitungseinheit 56 leitet den Korrekturfaktor F1 unter Verwendung des Korrekturfaktor-Herleitungskennfelds 56MP her.
Wie später näher beschrieben wird, ist der Korrekturfaktor F1 ein Faktor, der zur Berechnung des Motordrehmoments TQMT verwendet wird, das einem vom Motor 37 erzeugten Drehmoment entspricht. Der Wert des Motordrehmoments TQMT wird größer, wenn der Korrekturfaktor F1 größer wird. Das Motordrehmoment TQMT wird größer, wenn die an den Motor 37 angelegte Effektivspannung höher wird. Daher ist das Korrekturfaktor-Herleitungskennfeld 56MP so erstellt, dass der Korrekturfaktor F1 größer wird, wenn das Tastverhältnis DT des Spannungssignals höher und damit die Effektivspannung höher wird.
Die Lücke zwischen dem Basisdrehmoment TQB und dem tatsächlich vom Motor 37 erzeugten Drehmoment wird tendenziell breiter bzw. größer, wenn die Abweichung der aktuellen Winkelgeschwindigkeit ω von dem spezifizierten Wert, das heißt, der Winkelgeschwindigkeit, die zur Herleitung des Basisdrehmoments TQB verwendet wird, größer wird. Wenn beispielsweise die aktuelle Winkelgeschwindigkeit ω höher als der spezifizierte Wert ist, wird das Motordrehmoment TQMT kleiner, wenn die Differenz zwischen dem spezifizierten Wert und der aktuellen Winkelgeschwindigkeit ω größer wird. Der geglättete Winkelgeschwindigkeitswert ωS ist mit der aktuellen Winkelgeschwindigkeit ω korreliert. Daher ist das Korrekturfaktor-Herleitungskennfeld 56MP so erstellt, dass der Korrekturfaktor F1 größer wird, wenn der geglättete Winkelgeschwindigkeitswert ωS kleiner wird.
Die Motordrehmomentberechnungseinheit 57 berechnet als das Motordrehmoment TQMT das Produkt aus dem von der Basisdrehmomentherleitungseinheit 55 berechneten Basisdrehmoment TQB und dem von der Korrekturfaktorherleitungseinheit 56 berechneten Korrekturfaktor F1. Daher wird das Motordrehmoment TQMT größer, wenn das Produkt aus dem Basisdrehmoment TQB und dem Korrekturfaktor F1 größer wird. Das Tastverhältnis DT des in den Motor 37 eingegebenen Spannungssignals entspricht einem Wert, der mit der an den Motor 37 angelegten Effektivspannung korreliert ist.
Daher kann gesagt werden, dass das Motordrehmoment TQMT ein Wert entsprechend der Effektivspannung ist.
Die Kollisionsfaktorherleitungseinheit 58 leitet einen Kollisionsfaktor F2 basierend auf dem geglätteten Winkelgeschwindigkeitswert ωS her. Der Kollisionsfaktor F2 ist ein Faktor, der verwendet wird, um das Motordrehmoment TQMT in eine Spannung umzuwandeln, welche die Zahnräder 39 infolge einer schnellen Abnahme der Drehzahl des Ventilkörpers 35 infolge eines Fremdkörpers, der sich im Steuerungsventil 26 verfängt, erfahren. Wie in 7 gezeigt ist, speichert die Kollisionsfaktorherleitungseinheit 58 ein Kollisionsfaktor-Herleitungskennfeld 58MP, welches dazu verwendet wird, um den Kollisionsfaktor F2 basierend auf dem geglätteten Winkelgeschwindigkeitswert ωS herzuleiten. Die Kollisionsfaktorherleitungseinheit 58 leitet den Kollisionsfaktor F2 unter Verwendung des Kollisionsfaktor-Herleitungskennfelds 58MP her.
Wenn die Drehzahl des Ventilkörpers 35 aufgrund eines Fremdkörpers, der sich im Steuerungsventil 26 verfängt, schnell abnimmt, während der Motor 37 zur Drehung des Ventilkörpers 35 angetrieben wird, wird eine aus der schnellen Abnahme der Drehzahl resultierende Einwirkung in die Zahnräder 39 eingeleitet, die sich im Drehmomentübertragungspfad zwischen dem Motor 37 und dem Ventilkörper 35 befinden. Die Spannung, welche die Zahnräder 39 auf die Einleitung einer solchen Einwirkung hin erfahren, neigt dazu, größer zu werden, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω unmittelbar vor der schnellen Abnahme der Drehzahl des Ventilkörpers 35 höher wird. Wie später näher beschrieben wird, entspricht der Kollisionsfaktor F2 einem Faktor, der zur Berechnung der durch eine schnelle Abnahme verursachten Spannung STRstp verwendet. Der Wert der durch eine schnelle Abnahme verursachten Spannung STRstp wird größer, wenn der Kollisionsfaktor F2 größer wird. Daher ist das Kollisionsfaktor-Herleitungskennfeld 58MP so erstellt, dass der Kollisionsfaktor F2 größer wird, wenn der geglättete Winkelgeschwindigkeitswert ωS größer wird.
Der geglättete Winkelgeschwindigkeitswert ωS wird basierend auf dem letzten bzw. neuesten Wert ω (N) der von der Winkelgeschwindigkeitsherleitungseinheit 52 hergeleiteten Winkelgeschwindigkeit und der Winkelgeschwindigkeit ω, die vor der Herleitung des letzten Wertes ω (N) hergeleitet wird, berechnet. Somit ist der geglättete Winkelgeschwindigkeitswert ωS ein Wert, der auch die Winkelgeschwindigkeit ω kurz vor dem Zeitpunkt der Herleitung des letzten Werts ω (N) widerspiegelt. Selbst wenn der Kollisionsfaktor F2 zu einem Zeitpunkt hergeleitet wird, zu dem durch die Schnellabnahme-Bestimmungseinheit 54 bestimmt wird, dass die Drehzahl des Ventilkörpers 35 schnell abgenommen hat, wird daher der geglättete Winkelgeschwindigkeitswert ωS, der auch die Winkelgeschwindigkeit ω vor der Durchführung der Bestimmung widerspiegelt, zur Herleitung des Kollisionsfaktors F2 verwendet. Daher ist es unter Verwendung des Kollisionsfaktor-Herleitungskennfelds 58MP möglich, den Kollisionsfaktor F2 größer zu machen, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω unmittelbar vor einer schnellen Abnahme der Drehzahl des Ventilkörpers 35 aufgrund eines im Steuerungsventil 26 verfangenen Fremdkörpers höher wird.
Wenn durch die Schnellabnahme-Bestimmungseinheit 54 bestimmt wird, dass die Drehzahl des Ventilkörpers 35 schnell abgenommen hat, berechnet die Berechnungseinheit 59 für eine durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp. Eine Verarbeitungsroutine, die von der Berechnungseinheit 59 für eine durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung zur Berechnung der durch eine schnelle Abnahme verursachten Spannung STRstp ausgeführt wird, wird mit Bezug auf 8 beschrieben. Diese Verarbeitungsroutine wird ausgeführt, wenn durch die Schnellabnahme-Bestimmungseinheit 54 bestimmt wird, dass die Drehzahl des Ventilkörpers 35 schnell abgenommen hat.
In Schritt S11 dieser Verarbeitungsroutine wird das Produkt aus dem von der Motordrehmomentberechnungseinheit 57 berechneten Motordrehmoment TQMT und dem von der Kollisionsfaktorherleitungseinheit 58 hergeleiteten Kollisionsfaktor F2 als die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp berechnet. Somit wird die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp größer, wenn das Produkt aus dem Motordrehmoment TQMT und dem Kollisionsfaktor F2 größer wird.
Anschließend wird in Schritt S12 bestimmt, ob die berechnete, durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp gleich oder größer als ein Kriteriumswert STRTh ist oder nicht.
Wenn die in Schritt S11 berechnete, durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp nicht so groß ist, wird daraus geschlossen, dass die in die Zahnräder 39 eingeleitete Einwirkung durch die schnelle Abnahme der Drehzahl des Ventilkörpers 35 nicht so groß ist. Falls die in die Zahnräder 39 eingeleitete Einwirkung gering ist, bleibt tatsächlich nur ein geringer Schaden in den Zahnrädern 39 zurück. Der Kriteriumswert STRTh ist als ein Kriterium für die Bestimmung festgelegt, ob eine solche Einwirkung, die einen Schaden in den Zahnrädern 39 hinterlässt, in die Zahnräder 39 eingegeben wurde oder nicht. Wenn die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp gleich oder größer als der Kriteriumswert STRTh ist, wird daher bestimmt, dass eine solche Einwirkung, welche einen Schaden in den Zahnrädern 39 hinterlässt, in die Zahnräder 39 eingegeben wurde. Ist dagegen die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp kleiner als der Kriteriumswert STRTh, wird bestimmt, dass auch bei Einleitung einer Einwirkung in die Zahnräder 39 kein Schaden in den Zahnrädern 39 verbleibt.
Wenn in Schritt S12 die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp gleich oder größer als der Kriteriumswert STRTh ist (JA), wird die aktuelle Verarbeitungsroutine beendet. Ist dagegen die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp kleiner als der Kriteriumswert STRTh (S12: NEIN), bewegt sich der Prozessablauf zum nächsten Schritt S13. In Schritt S13 wird die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp auf null geändert. Anschließend wird die aktuelle Verarbeitungsroutine beendet.
Wie in 7 gezeigt ist, berechnet die Haltbarkeitsschätzeinheit 60 unter Verwendung der von der Berechnungseinheit 59 für eine durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung berechneten, durch eine schnelle Abnahme verursachten Spannung STRstp einen Index X, welcher die Haltbarkeit des Steuerungsventils 26 anzeigt. Insbesondere wenn die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp durch die Berechnungseinheit 59 für eine durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung berechnet ist, das heißt, wenn die in 8 dargestellte Verarbeitungsroutine beendet ist, führt die Haltbarkeitsschätzeinheit 60 einen Prozess zum Integrieren der durch eine schnelle Abnahme verursachten Spannung STRstp durch. Wenn ein integrierter Wert ΣSTRstp der durch eine schnelle Abnahme verursachten Spannung STRstp, der durch den Integrationsprozess berechnet wird, größer ist, kann man daraus schließen, dass ein größerer Schadensbetrag in den Zahnrädern 39 verbleibt und dass die Haltbarkeit des Steuerungsventils 26 geringer geworden ist. Daher berechnet die Haltbarkeitsschätzeinheit 60 den Index X so, dass dieser einen größeren Wert aufweist, wenn der integrierte Wert ΣSTRstp größer wird. Mit anderen Worten, der Index X wird größer, wenn die Haltbarkeit des Steuerungsventils 26 geringer wird.
Basierend auf dem durch die Haltbarkeitsschätzeinheit 60 berechneten Index X bestimmt die Motorsteuerungseinheit 51 eine Obergrenze DTul und eine Untergrenze DTll des Tastverhältnisses des Spannungssignals. In diesem Fall bestimmt die Motorsteuerungseinheit 51 die Obergrenze DTul und die Untergrenze DTll so, dass die Absolutwerte der Obergrenze DTul und der Untergrenze DTll mit zunehmendem Index X kleiner werden.
Darüber hinaus berechnet die Motorsteuerungseinheit 51 ein berechnetes Tastverhältnis DTC, das einem berechneten Wert des Tastverhältnisses des in den Motor 37 eingegebenen Spannungssignals entspricht, durch Durchführen einer Feedback- bzw. Rückkopplungssteuerung, die als eine Eingabe die Abweichung des Drehwinkels θ des Motors 37 von einem Soll-Drehwinkel 0Tr, der einem Ziel für den Drehwinkel des Motors 37 entspricht, verwendet. Anschließend bestimmt die Motorsteuerungseinheit 51 das Tastverhältnis DT des Spannungssignals basierend auf dem berechneten Tastverhältnis DTC und den Ober- und Untergrenzen DTul, DTll. Insbesondere wenn das berechnete Tastverhältnis DTC weder höher als die Obergrenze DTul noch niedriger als die Untergrenze DTll ist, setzt die Motordrehmomentberechnungseinheit 57 das Tastverhältnis DT des Spannungssignals auf den gleichen Wert wie das berechnete Tastverhältnis DTC. Wenn das berechnete Tastverhältnis DTC höher ist als die Obergrenze DTul, setzt die Motordrehmomentberechnungseinheit 57 das Tastverhältnis DT des Spannungssignals auf den gleichen Wert wie die Obergrenze DTul. Wenn das berechnete Tastverhältnis DTC niedriger als die Untergrenze DTll ist, setzt die Motordrehmomentberechnungseinheit 57 das Tastverhältnis DT des Spannungssignals auf den gleichen Wert wie die Obergrenze DT11.
Die an den Motor 37 angelegte Effektivspannung kann basierend auf dem Tastverhältnis DT des in den Motor 37 eingegebenen Spannungssignals und der Leistungsquellenspannung des Motors 37 berechnet werden. Daher kann man auch sagen, dass die Motorsteuerungseinheit 51 an den Motor 37 eine Effektivspannung entsprechend der Abweichung des Drehwinkels θ vom Soll-Drehwinkel θTr anlegt.
Anschließend werden die Funktionsweise und Effekte dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. Wenn der Soll-Drehwinkel θTr geändert wird und eine Abweichung des Drehwinkels θ des Motors 37 vom Soll-Drehwinkel θTr auftritt, beginnt der Motor 37 angetrieben zu werden. Insbesondere wird das berechnete Tastverhältnis DTC durch eine Rückkopplungssteuerung berechnet, die als eine Eingabe die Abweichung des Drehwinkels θ vom Soll-Drehwinkel θTr verwendet, und das Tastverhältnis DT des Spannungssignals wird basierend auf dem berechneten Tastverhältnis DTC bestimmt. Anschließend beginnt eine Effektivspannung basierend auf dem bestimmten Tastverhältnis DT und der Leistungsquellenspannung des Motors 37 an den Motor 37 angelegt zu werden. Folglich wird der Motor 37 zum Drehen des Ventilkörpers 35 angetrieben, so dass die Abweichung des Drehwinkels θ vom Soll-Drehwinkel θTr abnimmt.
Ein Fremdkörper kann zusammen mit der Kühlflüssigkeit in das Gehäuse 31 des Steuerungsventils 26 strömen, während der Motor 37 auf diese Weise zum Drehen des Ventilkörpers 35 angetrieben wird. In diesem Fall kann die Drehung des Ventilkörpers 35 beschränkt werden, falls sich der Fremdkörper im Steuerungsventil 26 verfängt.
9 zeigt ein Beispiel, in dem die Drehung des Ventilkörpers 35 durch ein Verfangen bzw. Verklemmen eines Fremdkörpers in dem Steuerungsventil 26 zu einem Zeitpunkt t1 beschränkt wird, das heißt, wenn der Motor 37 zum Drehen des Ventilkörpers 35 angetrieben wird. Wenn die Drehung des Ventilkörpers 35 auf diese Weise beschränkt wird, nimmt die Winkelgeschwindigkeit ω des Motors 37 schnell ab, wie in 9 gezeigt ist. In diesem Fall wird bestimmt, dass die Drehzahl des Ventilkörpers 35 schnell abgenommen hat, wenn die von der Winkelbeschleunigungsratenherleitungseinheit 53 hergeleitete Winkelbeschleunigungsrate Dω zum Zeitpunkt t2 gleich oder niedriger als die Kriteriumswinkelbeschleunigungsrate DωTh ist; die von der Winkelgeschwindigkeitsherleitungseinheit 52 zum Zeitpunkt t2 hergeleitete Winkelgeschwindigkeit ω gleich oder niedriger als die zweite Referenz-Winkelgeschwindigkeit ωTh2 ist; und die von der Winkelgeschwindigkeitsherleitungseinheit 52 zum Zeitpunkt t1, das heißt, dem vorherigen Steuerzyklus, hergeleitete Winkelgeschwindigkeit ω gleich oder höher als die erste Referenz-Winkelgeschwindigkeit ωTh1 ist. Anschließend wird die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp berechnet.
Selbst wenn die Drehung des Ventilkörpers 35 durch ein Verklemmen bzw. Verfangen eines Fremdkörpers im Steuerungsventil 26 beschränkt wird, ist hier die in die Zahnräder 39 eingeleitete Einwirkung durch das Verfangen des Fremdkörpers im Steuerungsventil 26 gering, falls die Winkelgeschwindigkeit ω vor dem Auftreten der Beschränkung nicht so hoch ist. Darüber hinaus ist auch dann, wenn die Drehung des Ventilkörpers 35 durch Verfangen eines Fremdkörpers im Steuerungsventil 26 beschränkt wird, die in die Zahnräder 39 eingeleitete Einwirkung durch das Verfangen des Fremdkörpers im Steuerungsventil 26 gering, falls der Änderungsbetrag der Winkelgeschwindigkeit ω zwischen vor und nach dem Auftreten der Beschränkung klein ist. Ist die Einwirkung also gering, verbleibt ein geringer Schaden in den Zahnrädern 39.
In dieser Ausführungsform wird nicht bestimmt, dass die Drehzahl des Ventilkörpers 35 schnell abgenommen hat, wenn zumindest eine der folgenden Bedingungen nicht erfüllt ist: dass die Winkelbeschleunigungsrate Dω gleich oder niedriger als die Kriteriumswinkelbeschleunigungsrate DωTh ist; dass der vorherige Wert ω (N - 1) der Winkelgeschwindigkeit ω gleich oder höher als die erste Referenz-Winkelgeschwindigkeit ωTh1 ist; und dass der letzte Wert ω (N) der Winkelgeschwindigkeit ω gleich oder niedriger als die zweite Referenz-Winkelgeschwindigkeit ωTh2 ist. Mit anderen Worten, die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp wird nicht berechnet, wenn zumindest eine dieser Bedingungen nicht erfüllt ist. Somit ist es möglich, die Berechnung der durch eine schnelle Abnahme verursachten Spannung STRstp in dem Fall zu vermeiden, in dem die Drehzahl des Ventilkörpers 35 abgenommen hat, jedoch davon ausgegangen wird, dass die in die Zahnräder 39 eingeleitete Einwirkung gering ist und dass sich keine Spannung in den Zahnrädern 39 aufbauen wird.
In dem in 9 gezeigten Beispiel wird zum Zeitpunkt t2 bestimmt, dass die Drehzahl des Ventilkörpers 35 schnell abgenommen hat, so dass die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp berechnet wird. Zur Berechnung der durch eine schnelle Abnahme verursachten Spannung STRstp werden das von der Motordrehmomentberechnungseinheit 57 berechnete Motordrehmoment TQMT und der von der Kollisionsfaktorherleitungseinheit 58 hergeleitete Kollisionsfaktor F2 verwendet.
Das Motordrehmoment TQMT ist gleich dem Produkt aus dem Basisdrehmoment TQB, welches von der Basisdrehmomentherleitungseinheit 55 hergeleitet wird, und dem Korrekturfaktor F1, der von der Korrekturfaktorherleitungseinheit 56 hergeleitet wird. Das Basisdrehmoment TQB entspricht einem Wert, der basierend auf dem Tastverhältnis DT des in den Motor 37 eingegebenen Spannungssignals und der Auslasskühlflüssigkeitstemperatur Twt hergeleitet wird. Das Tastverhältnis DT entspricht einem Wert, der mit der an den Motor 37 angelegten Effektivspannung korreliert ist, und die Auslasskühlflüssigkeitstemperatur Twt entspricht einem Wert, der mit der Härte der im Drehmomentübertragungspfad vom Motor 37 zum Ventilkörper 35 angeordneten Zahnräder 39 korreliert ist. Durch Herleiten des Basisdrehmoments TQB basierend auf dem Tastverhältnis DT und der Auslasskühlflüssigkeitstemperatur Twt ist es daher möglich, das Basisdrehmoment TQB auf einen Wert entsprechend der Effektivspannung und der Härte des Zahnrads 39 zu dieser Zeit einzustellen.
Der Korrekturfaktor F1 wird basierend auf dem Tastverhältnis DT des Spannungssignals und dem geglätteten Winkelgeschwindigkeitswert ωS hergeleitet. Das Tastverhältnis DT entspricht einem Wert, der mit der an den Motor 37 angelegten Effektivspannung korreliert ist. Wie vorstehend beschrieben ist, ist der geglättete Winkelgeschwindigkeitswert ωS ein Wert, der die Winkelgeschwindigkeit ω vor dem Zeitpunkt t2 widerspiegelt, das heißt, die Winkelgeschwindigkeit ω bevor die Drehung des Ventilkörpers 35 durch einen Fremdkörper beschränkt wird, der sich im Steuerungsventil 26 verfängt. Durch Herleiten des Korrekturfaktors F1 basierend auf dem Tastverhältnis DT und dem geglätteten Winkelgeschwindigkeitswert ωS ist es daher möglich, den Korrekturfaktor F1 auf einen Wert entsprechend der Effektivspannung zu dieser Zeit und der Winkelgeschwindigkeit ω, bevor die Drehung des Ventilkörpers 35 durch einen sich im Steuerungsventil 26 verfangenden Fremdkörper beschränkt wird, einzustellen.
Da das Motordrehmoment TQMT basierend auf diesen Größen, Basisdrehmoment TQB und Korrekturfaktor F1, berechnet wird, kann das Motordrehmoment TQMT auch dann mit guter Genauigkeit berechnet werden, wenn die Drehung des Ventilkörpers 35 aufgrund eines Fremdkörpers, der sich im Steuerungsventil 26 verfängt, beschränkt ist.
Der Kollisionsfaktor F2 wird basierend auf dem geglätteten Winkelgeschwindigkeitswert coS hergeleitet. Wie vorstehend beschrieben ist, ist der geglättete Winkelgeschwindigkeitswert ωS ein Wert, der die Winkelgeschwindigkeit ω vor dem Zeitpunkt t2 widerspiegelt, das heißt, die Winkelgeschwindigkeit ω bevor die Drehung des Ventilkörpers 35 durch einen Fremdkörper, der sich im Steuerungsventil 26 verfängt, beschränkt wird. Es ist daher möglich, den Kollisionsfaktor F2 auf einen Wert entsprechend der Winkelgeschwindigkeit ω, bevor die Drehung des Ventilkörpers 35 durch einen Fremdkörper beschränkt wird, der sich im Steuerungsventil 26 verfängt, einzustellen.
Die Spannung, welche die Zahnräder 39 auf die Eingabe einer Einwirkung hin erfahren, die von einem Fremdkörper ausgeht, der sich im Steuerungsventil 26 verfängt, neigt dazu, mit zunehmendem Motordrehmoment TQMT größer zu werden. Diese Spannung neigt dazu, größer zu werden, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω unmittelbar vor der schnellen Abnahme der Drehzahl des Ventilkörpers 35 höher wird. In dieser Ausführungsform wird die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp durch die Berechnungseinheit 59 für eine durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung als das Produkt des Motordrehmoments TQMT und des Kollisionsfaktors F2, welche wie vorstehend beschrieben hergeleitet werden, berechnet. Daher kann die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp vergrößert werden, wenn das Motordrehmoment TQMT größer wird und die Winkelgeschwindigkeit ω unmittelbar vor der schnellen Abnahme der Drehzahl des Ventilkörpers 35 höher wird. Somit ist es möglich, die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp, die einer Spannung entspricht, welche die Zahnräder 39 erfahren, auch dann zu berechnen, wenn die Drehung des Ventilkörpers 35 durch einen Fremdkörper, der sich im Steuerungsventil 26 verfängt, beschränkt ist.
Falls sich ein Fremdkörper im Steuerungsventil 26 verfängt, nimmt die Spannung, welche die Zahnräder 39 erfahren, nach einiger Zeit ab dem Zeitpunkt t1 schnell zu, wie in 9 gezeigt ist. Diese Spannung erreicht deren Höchstwert zum Zeitpunkt t2 und nimmt ab dem Zeitpunkt t2 ab. Die durch die Berechnungseinheit 59 für eine durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung berechnete, durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp weist einen Spitzenwert der Spannung, welche die Zahnräder 39 erfahren, oder einen Wert, der mit diesem Spitzenwert korreliert ist, auf.
Wenn die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp berechnet ist, wird die Haltbarkeit des Steuerungsventils 26 durch die Haltbarkeitsschätzeinheit 60 abgeschätzt. Insbesondere wenn der integrierte Wert ΣSTRstp der von der Berechnungseinheit 59 für eine durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung berechneten, durch eine schnelle Abnahme verursachten Spannung größer ist, kann man davon ausgehen, dass sich in den Zahnrädern 39 ein größerer Schaden aufgebaut hat. Wenn der Betrag des aufgebauten Schadens zunimmt, nimmt die Haltbarkeit des Steuerungsventils 26 ab. In dieser Ausführungsform wird der Index X basierend auf dem integrierten Wert ΣSTRstp der durch eine schnelle Abnahme verursachten Spannung berechnet. Der Wert des Index X wird größer, wenn die geschätzte Haltbarkeit des Steuerungsventils 26 geringer wird.
Wenn der Index X so berechnet wird, werden die Obergrenze DTul und die Untergrenze DTll des Tastverhältnisses basierend auf dem Index X berechnet. Die Absolutwerte der Obergrenze DTul und der Untergrenze DTll werden kleiner, wenn der Index X größer und die Haltbarkeit des Steuerungsventils 26 geringer wird. Das Tastverhältnis DT des in den Motor 37 eingegebenen Spannungssignals wird so bestimmt, dass dieses einen Wert zwischen der Obergrenze DTul und der Untergrenze DTll aufweist. Wenn die Haltbarkeit des Steuerungsventils 26 geringer ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Drehzahl des Ventilkörpers 35 bei einer Drehung hoch wird. Es ist weniger wahrscheinlich, dass die Last, die auf den Getriebemechanismus 38 wirkt, groß wird, wenn die an den Motor 37 angelegte Effektivspannung niedriger und die Drehzahl des Ventilkörpers 35 niedriger ist.
Sobald ein Fremdkörper zusammen mit der Kühlflüssigkeit in den Zirkulationskreislauf 21 zu strömen beginnt, kann ein Vorfall, dass sich ein Fremdkörper im Steuerungsventil 26 verfängt, mehrfach wiederholt auftreten. Tritt dieser Vorfall wiederholt auf, nimmt die Haltbarkeit des Steuerungsventils 26 allmählich ab. Bei dieser Ausführungsform ist es weniger wahrscheinlich, dass die Drehzahl des Ventilkörpers 35 hoch wird, wenn die Haltbarkeit des Steuerungsventils 26 gering geworden ist, im Vergleich dazu, wenn die Haltbarkeit noch nicht gering geworden ist. Somit kann die Spannung, welche die Zahnräder 39 erfahren, reduziert werden, wenn sich ein Vorfall eines Verfangens eines Fremdkörpers im Steuerungsventil 26 wiederholt.
Variieren der Obergrenze der Drehzahl des Ventilkörpers 35 gemäß der Haltbarkeit des Steuerungsventils 26 kann daher die Produktlebensdauer des Steuerungsventils 26 verlängern. Diese Ausführungsform kann ferner die folgenden Effekte erreichen.
Wenn die Einwirkung in die Zahnräder 39 aufgrund eines Verfangens eines Fremdkörpers im Steuerungsventil 26 klein ist, kann man davon ausgehen, dass in den Zahnrädern 39 ein geringer Schaden zurückbleibt. Wenn die als das Produkt aus dem Motordrehmoment TQMT und dem Korrekturfaktor F1 berechnete, durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp kleiner als der Kriteriumswert STRTh ist, wird die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp daher auf null gesetzt. Dies kann verhindern, dass der Index X aktualisiert wird, wenn eine solche Einwirkung, die einen geringen Schaden in den Zahnrädern 39 hinterlässt, in die Zahnräder 39 eingegeben wird. Dadurch kann vermieden werden, dass die Haltbarkeit des Steuerungsventils 26 als zu gering bewertet wird.
Die vorstehende Ausführungsform kann mit den folgenden Modifikationen implementiert werden. Die vorstehende Ausführungsform und die folgenden modifizierten Beispiele können in Kombination in einem Bereich implementiert werden, dass keine technische Inkonsistenz auftritt.

- In der vorstehenden Ausführungsform wird der Index X so berechnet, dass dieser einen größeren Wert aufweist, wenn der integrierte Wert ΣSTRstp der durch eine schnelle Abnahme verursachten Spannung größer wird. Ein anderer Parameter als der integrierte Wert ∑STRstp kann auch zur Berechnung des Index X verwendet werden. Wenn die Anzahl der Male, in denen die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp gleich oder größer als der Kriteriumswert STRTh geworden ist, größer ist, kann man daraus schließen, dass die Haltbarkeit des Steuerungsventils 26 geringer geworden ist. Daher kann beispielsweise der Index X so berechnet werden, dass dieser einen größeren Wert aufweist, wenn die Anzahl der Male, in denen die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp gleich oder größer als der Kriteriumswert STRTh geworden ist, zunimmt.
- Es ist nicht zwingend erforderlich, die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp auf null zu setzen, wenn die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung STRstp, berechnet als das Produkt aus dem Motordrehmoment TQMT und dem Kollisionsfaktor F2, kleiner als der Kriteriumswert STRTh ist.
- Zur Bestimmung des Tastverhältnisses DT des Spannungssignals kann als das Tastverhältnis DT das Produkt aus dem berechneten Tastverhältnis DTC und einem Tastverhältnis-Korrekturfaktor gemäß dem Index X verwendet werden. In diesem Fall ist es vorzuziehen, den Tastverhältnis-Korrekturfaktor kleiner zu machen, wenn der Index X größer und die Haltbarkeit des Stellventils 26 geringer wird. Wenn die Haltbarkeit des Steuerungsventils 26 geringer ist, ist es daher weniger wahrscheinlich, dass das Tastverhältnis DT des in den Motor 37 eingegebenen Spannungssignals hoch wird, das heißt, es ist weniger wahrscheinlich, dass die an den Motor 37 angelegte Effektivspannung hoch wird. Folglich kann die Haltbarkeit des Steuerungsventils 26 verlängert werden.
- Wenn die Winkelbeschleunigungsrate Dω gleich oder niedriger als die Kriteriumswinkelbeschleunigungsrate DωTh ist, kann bestimmt werden, dass die Drehzahl des Ventilkörpers 35 schnell abgenommen hat, unabhängig davon, ob der vorherige Wert ω (N - 1) der Winkelgeschwindigkeit gleich oder höher als die erste Referenz-Winkelgeschwindigkeit ωTh1 ist oder nicht.
- Wenn die Winkelbeschleunigungsrate Dω gleich oder niedriger als die Kriteriumswinkelbeschleunigungsrate DωTh ist, kann bestimmt werden, dass die Drehzahl des Ventilkörpers 35 schnell abgenommen hat, unabhängig davon, ob der letzte Wert ω (N) der Winkelgeschwindigkeit gleich oder niedriger als die zweite Referenz-Winkelgeschwindigkeit ωTh2 ist oder nicht.
- Um das Basisdrehmoment TQB herzuleiten, wird in der vorstehenden Ausführungsform die Auslasskühlflüssigkeitstemperatur Twt als der Wert verwendet, welcher mit der Temperatur des Bauelements des Steuerungsventils 26 korreliert ist. Wenn jedoch ein Sensor vorgesehen ist, welcher die Temperatur des Bauelements des Steuerungsventils 26 erfasst, kann das Basisdrehmoment TQB hergeleitet werden, indem die Temperatur des Bauelements, die von diesem Sensor erfasst wird, anstelle der Auslasskühlflüssigkeitstemperatur Twt verwendet wird.
- Falls eine Variation des Basisdrehmoments TQB, die sich aus einer Variation der Temperatur des Bauelements des Steuerungsventils 26 ergibt, die Berechnung der durch eine schnelle Abnahme verursachten Spannung STRstp nicht wesentlich beeinflusst, muss die Temperatur des Bauelements oder der mit der Temperatur des Bauelements korrelierte Wert nicht zur Herleitung des Basisdrehmoments TQB verwendet werden.
- Um den Korrekturfaktor F1 herzuleiten, wird in der vorstehenden Ausführungsform der geglättete Winkelgeschwindigkeitswert ωS verwendet. Wenn jedoch die Winkelgeschwindigkeit ω, bevor bestimmt wird, dass die Drehzahl des Ventilkörpers 35 schnell abgenommen hat, in der elektronischen Steuerungseinheit 50 gespeichert ist, kann der Korrekturfaktor F1 anstelle des geglätteten Winkelgeschwindigkeitswertes ωS unter Verwendung der Winkelgeschwindigkeit ω, bevor die Bestimmung erfolgt, hergeleitet werden.
- Ein Wert, der durch Multiplizieren des Produkts aus dem Basisdrehmoment TQB und dem Korrekturfaktor F1 mit einer vorbestimmten Verstärkung erhalten wird, kann als das Motordrehmoment TQMT verwendet werden. Auch in diesem Fall kann der Wert des Motordrehmoments TQMT größer gemacht werden, wenn das Produkt aus dem Basisdrehmoment TQB und dem Korrekturfaktor F1 größer wird.
- Ein vom Steuerungsventil 26 hinsichtlich der Konfiguration abweichendes Steuerungsventil kann verwendet werden, solange das Steuerungsventil derart konfiguriert ist, dass dieses den Kühlflüssigkeitsstrom in dem Zirkulationskreislauf 21 ändern kann, wenn sich der Ventilkörper im Inneren des Gehäuses verschiebt. So kann beispielsweise ein Steuerungsventil verwendet werden, welches derart konfiguriert ist, dass dieses die Strömung der Kühlflüssigkeit im Zirkulationskreislauf 21 ändern kann, indem der Ventilkörper innerhalb des Gehäuses gleitet.

Claims

Kühlvorrichtung (20) einer Verbrennungskraftmaschine (10), wobei die Kühlvorrichtung (20) aufweist: ein Steuerungsventil (26), welches in einem Zirkulationskreislauf (21) einer innerhalb der Verbrennungskraftmaschine (10) strömenden Kühlflüssigkeit vorgesehen ist, wobei das Steuerungsventil (26) ein Gehäuse (31), einen Ventilkörper (35), der sich innerhalb des Gehäuses (31) verschiebt, einen Motor (37) und einen Getriebemechanismus (38), der eine Mehrzahl von miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern umfasst und derart konfiguriert ist, dass dieser eine Ausgabe des Motors (37) auf den Ventilkörper (35) überträgt, umfasst, wobei das Steuerungsventil (26) derart konfiguriert ist, dass dieses eine Strömung der Kühlflüssigkeit in dem Zirkulationskreislauf (21) durch Antreiben des Motors (37), um den Ventilkörper (35) zu verschieben, steuert; und eine elektronische Steuerungseinheit (50), welche derart konfiguriert ist, dass diese: den Antrieb des Motors (37) steuert; eine Winkelgeschwindigkeit (ω) des Motors (37) herleitet; eine Winkelbeschleunigungsrate herleitet, die einem Änderungsbetrag der Winkelgeschwindigkeit (ω) des Motors (37) entspricht; bestimmt, dass eine Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers (35) schnell abgenommen hat, wenn die Winkelbeschleunigungsrate, während der Motor (37) angetrieben wird, um eine Position des Ventilkörpers (35) anzupassen, gleich oder niedriger ist als eine Kriteriumswinkelbeschleunigungsrate (DωTh); ein Motordrehmoment (TQMT), das einem vom Motor (37) erzeugten Drehmoment entspricht, basierend auf einer an den Motor (37) angelegten Effektivspannung berechnet; einen Kollisionsfaktor (F2) herleitet, um größer zu werden, wenn ein geglätteter Winkelgeschwindigkeitswert (ωS), der einem Wert entspricht, welcher durch Glätten der Winkelgeschwindigkeit (ω) erhalten wird, größer wird; und eine durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung (STRstp) berechnet, die einer Spannung entspricht, welche die Zahnräder infolge einer schnellen Abnahme der Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers (35) erfahren, um größer zu werden, wenn ein Produkt aus dem Motordrehmoment (TQMT) und dem Kollisionsfaktor (F2) größer wird, wenn die elektronische Steuerungseinheit (50) bestimmt, dass die Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers (35) schnell abgenommen hat.
Kühlvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei die elektronische Steuerungseinheit (50) derart konfiguriert ist, dass diese: ein Basisdrehmoment herleitet, um mit zunehmender Effektivspannung größer zu werden; einen Korrekturfaktor (F1) herleitet, um größer zu werden, wenn die Effektivspannung höher wird und wenn der geglättete Winkelgeschwindigkeitswert (ωS) kleiner wird; und das Motordrehmoment (TQMT) berechnet, um größer zu werden, wenn ein Produkt aus dem Basisdrehmoment und dem Korrekturfaktor (F1) größer wird.
Kühlvorrichtung (20) nach Anspruch 2, wobei die elektronische Steuerungseinheit (50) derart konfiguriert ist, dass diese das Basisdrehmoment basierend auf der Effektivspannung und einer Temperatur eines Bauelements des Steuerungsventils (26) oder einem Wert, der mit der Temperatur des Bauelements korreliert ist, herleitet.
Kühlvorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektronische Steuerungseinheit (50) derart konfiguriert ist, dass diese: die Winkelgeschwindigkeit (ω) einmal pro Steuerzyklus herleitet; und bestimmt, dass die Verschiebegeschwindigkeit des Ventilkörpers (35) schnell abgenommen hat, wenn die Winkelbeschleunigungsrate, während der Motor (37) angetrieben wird, um die Position des Ventilkörpers (35) anzupassen, gleich oder niedriger als die Kriteriumswinkelbeschleunigungsrate (DωTh) ist und außerdem ein vorheriger Wert (ω (N - 1)) der Winkelgeschwindigkeit (ω) gleich oder höher als eine Referenz-Winkelgeschwindigkeit (ωTh1) ist.
Kühlvorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die elektronische Steuerungseinheit (50) derart konfiguriert ist, dass diese: einen Index (X) der Haltbarkeit des Steuerungsventils (26) berechnet; die Effektivspannung niedriger einstellt, wenn die auf der Grundlage des Index (X) abgeschätzte Haltbarkeit des Steuerungsventils (26) niedriger wird; und die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung (STRstp) integriert und den Index (X) berechnet, um einen Wert aufzuweisen, der eine geringere Haltbarkeit des Steuerungsventils (26) anzeigt, wenn ein integrierter Wert (∑STRstp) größer wird.
Kühlvorrichtung (20) nach Anspruch 5, wobei die elektronische Steuerungseinheit (50) derart konfiguriert ist, dass diese die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung (STRstp) auf null setzt, wenn die berechnete, durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung (STRstp) kleiner als ein Kriteriumswert (STRTh) ist.
Kühlvorrichtung (20) nach Anspruch 5, wobei die elektronische Steuerungseinheit (50) derart konfiguriert ist, dass diese den Index (X) so berechnet, dass dieser einen Wert aufweist, der eine geringere Haltbarkeit des Steuerungsventils (26) anzeigt, wenn die Anzahl der Male, in denen die durch eine schnelle Abnahme verursachte Spannung (STRstp) gleich oder größer als ein Kriteriumswert (STRTh) geworden ist, größer ist.