DE112015002665T5 - Cooling device of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Eine Kühlvorrichtung einer Brennkraftmaschine zum Kühlen der Brennkraftmaschine mittels Verdampfung eines Kühlmittels enthält: einen Gas-Flüssigkeit-Trenner, der das Kühlmittel in gasförmiges Kühlmittel und flüssiges Kühlmittel trennt; ein Ventil, das in einer Passage zum Bereitstellen von Kühlmittel von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner für einen Dampfkondensor angeordnet ist; eine Abgaswärmewiederherstellungsvorrichtung, die zwischen dem Gas-Flüssigkeit-Trenner und dem Ventil verbunden ist und Energie einer Abgaswärme der Brennkraftmaschine aus dem gasförmigen Kühlmittel wiederherstellt; und eine Steuerung, die ein Öffnen und Schließen des Ventils entsprechend einem Ausgang der Brennkraftmaschine, der von einem Fahrer angefordert wird, steuert.A cooling device of an internal combustion engine for cooling the internal combustion engine by means of evaporation of a coolant comprises: a gas-liquid separator which separates the coolant into gaseous coolant and liquid coolant; a valve disposed in a passage for providing coolant from the gas-liquid separator for a steam condenser; an exhaust heat recovery device connected between the gas-liquid separator and the valve and restoring energy of exhaust heat of the engine from the gaseous refrigerant; and a controller that controls opening and closing of the valve in accordance with an output of the internal combustion engine requested by a driver.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung einer Brennkraftmaschine.  The present invention relates to a cooling device of an internal combustion engine.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Es ist eine Abgaswärmewiederherstellungsvorrichtung bekannt, die Abgaswärme, die durch Betrieb einer Brennkraftmaschine erzeugt wird, unter Verwendung eines Rankine-Kreisprozesses wiederherstellt. Es gibt eine Abgaswärmewiederherstellungsvorrichtung, die ein Verbrennungsmotorkühlsystem aufweist, wobei dieses eine wasserdichte Struktur aufweist, eine Expansionsvorrichtung (Turbine) mit Kühlwasser, das mittels Abgaswärme des Verbrennungsmotors verdampft wird, antreibt, Wärmeenergie des verdampften Kühlmittels in kinetische Energie oder elektrische Energie umwandelt und die kinetische oder elektrische Energie wiederherstellt (siehe Patentdokumente 1 und 2). Das Patentdokument 1 zeigt ein Ebullientkühlsystem zum Kühlen einer Brennkraftmaschine mit Verdampfungswärme eines Kühlmittels. An exhaust heat recovery apparatus is known that restores exhaust heat generated by operation of an internal combustion engine using a Rankine cycle. There is an exhaust heat recovery device having an engine cooling system having a waterproof structure, an expansion device (turbine) with cooling water vaporized by exhaust heat of the internal combustion engine, converting thermal energy of the vaporized coolant into kinetic energy or electric energy, and kinetic or kinetic energy recovers electrical energy (see Patent Documents 1 and 2). Patent Document 1 shows an ebullient cooling system for cooling an internal combustion engine with heat of vaporization of a coolant.

DOKUMENTE DES STANDS DER TECHNIKDOCUMENTS OF THE STATE OF THE ART

PATENTDOKUMENTE PATENT DOCUMENTS

  • Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-223116 Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2010-223116
  • Patentdokument 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-96020 Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2010-96020

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEMEPROBLEMS TO BE SOLVED BY THE INVENTION

In der oben beschriebenen Technologie wird eine Kühlmittelmenge entsprechend einer Temperatur der Brennkraftmaschine oder einem Druck des Kühlmittels in einem Gas-Flüssigkeit-Trenner gesteuert. Eine adäquate Steuerung entsprechend einem Ausgang der Brennkraftmaschine ist jedoch schwierig. Außerdem gibt es Raum zur Verbesserung. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, eine adäquate Steuerung entsprechend einem Ausgang einer Brennkraftmaschine zu erzielen. In the above-described technology, a refrigerant amount is controlled according to a temperature of the engine or a pressure of the coolant in a gas-liquid separator. However, adequate control according to an output of the internal combustion engine is difficult. There is also room for improvement. It is an object of the present invention to provide a cooling device capable of achieving adequate control according to an output of an internal combustion engine.

MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEMEMEANS TO SOLVE THE PROBLEMS

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung einer Brennkraftmaschine zum Kühlen einer Brennkraftmaschine durch Verdampfen eines Kühlmittels, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie enthält: einen Gas-Flüssigkeit-Trenner, der das Kühlmittel in gasförmiges Kühlmittel und flüssiges Kühlmittel trennt; ein Ventil, das in einer Passage zum Bereitstellen eines Kühlmittels von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner für einen Dampfkondensor angeordnet ist; eine Abgaswärmewiederherstellungsvorrichtung, die zwischen dem Gas-Flüssigkeit-Trenner und dem Ventil verbunden ist und Energie von Abgas der Brennkraftmaschine aus dem gasförmigen Kühlmittel wiederherstellt; und eine Steuerung, die ein Öffnen und Schließen des Ventils entsprechend einem Ausgang der Brennkraftmaschine, der von einem Fahrer angefordert wird, steuert. The present invention relates to a cooling device of an internal combustion engine for cooling an internal combustion engine by evaporating a coolant, which is characterized in that it comprises: a gas-liquid separator, which separates the coolant into gaseous coolant and liquid coolant; a valve disposed in a passage for providing a refrigerant from the gas-liquid separator for a steam condenser; an exhaust heat recovery device connected between the gas-liquid separator and the valve and restoring energy of exhaust gas of the internal combustion engine from the gaseous refrigerant; and a controller that controls opening and closing of the valve in accordance with an output of the internal combustion engine requested by a driver.

In der obigen Struktur kann die Steuerung einen Öffnungsgrad des Ventils erhöhen, wenn der Ausgang der Brennkraftmaschine, der von dem Fahrer angefordert wird, größer als ein erster Schwellenwert ist, und die Steuerung kann den Öffnungsgrad des Ventils verringern, wenn der Ausgang der Brennkraftmaschine, der von dem Fahrer angefordert wird, kleiner als der erste Schwellenwert und größer als ein zweiter Schwellenwert ist.In the above structure, the controller may increase an opening degree of the valve when the output of the internal combustion engine requested by the driver is greater than a first threshold, and the controller may reduce the opening degree of the valve when the output of the internal combustion engine requested by the driver is less than the first threshold and greater than a second threshold.

In der obigen Struktur kann eine Temperaturerlangungseinrichtung, die eine Temperatur des Kühlmittels erlangt, angeordnet sein, und die Steuerung kann ein Öffnen und Schließen des Ventils entsprechend der Temperatur des Kühlmittels steuern. In the above structure, a temperature obtaining device that acquires a temperature of the refrigerant may be disposed, and the controller may control opening and closing of the valve according to the temperature of the refrigerant.

In der obigen Struktur kann eine Druckerlangungseinrichtung, die einen Druck des gasförmiges Kühlmittels erlangt, angeordnet sein, und die Steuerung kann ein Öffnen und Schließen des Ventils entsprechend dem Druck des gasförmiges Kühlmittels steuern. In the above structure, a pressure obtaining means that obtains pressure of the gaseous refrigerant may be arranged, and the controller may control opening and closing of the valve in accordance with the pressure of the gaseous refrigerant.

WIRKUNGEN DER ERFINDUNGEFFECTS OF THE INVENTION

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Kühlvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, eine adäquate Steuerung entsprechend einem Ausgang einer Brennkraftmaschine durchzuführen. According to the present invention, it is possible to provide a cooling device capable of performing adequate control according to an output of an internal combustion engine.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1A stellt ein Blockdiagramm einer Kühlvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform dar; 1A FIG. 12 is a block diagram of a cooling apparatus according to a first embodiment; FIG.

1B stellt ein Funktionsblockdiagramm einer Struktur einer ECU dar; 1B Fig. 12 is a functional block diagram of a structure of an ECU;

2 stellt ein Beispiel eines Flussdiagramms von Prozessen einer Kühlvorrichtung dar; 2 FIG. 4 illustrates an example of a flowchart of processes of a cooling device; FIG.

3A und 3B stellen jeweils ein Zeitdiagramm eines Öffnens und Schließens eines Ventils dar; 3A and 3B each represent a time chart of opening and closing a valve;

3C stellt ein Diagramm eines Druckes einer Kühlmittelzirkulationspassage (Passagendruck) dar; 3C FIG. 12 is a diagram of a pressure of a refrigerant circulation passage (passenger pressure); FIG.

3D stellt ein Diagramm eines Verbrennungsmotorausgangs dar; 3D Fig. 12 is a diagram of an engine output;

3E stellt ein Diagramm eines Rankine-Ausgangs dar; 3E represents a diagram of a Rankine output;

3F stellt ein Diagramm eines Gesamtausgangs dar; 3F represents a diagram of an overall output;

4 stellt ein Beispiel eines Flussdiagramms von Prozessen einer ersten modifizierten Ausführungsform dar; und 4 FIG. 10 illustrates an example flowchart of processes of a first modified embodiment; FIG. and

5 stellt ein Beispiel eines Flussdiagrammes von Prozessen einer zweiten modifizierten Ausführungsform dar. 5 FIG. 12 illustrates an example of a flowchart of processes of a second modified embodiment. FIG.

MODI ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNGMODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Im Folgenden werden Ausführungsformen zum Ausführen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

[Erste Ausführungsform]First Embodiment

1A stellt ein Blockdiagramm einer Kühlvorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform dar. Wie es in 1A dargestellt ist, weist die Kühlvorrichtung 100 eine ECU (Verbrennungsmotorsteuerungseinheit) 10, einen Wassermantel 20, einen Gas-Flüssigkeit-Trenner 22, ein Ventil 24, einen Kondensor 26, einen Tank 28, einen Drucksensor 50, einen Temperatursensor 52 und einen Beschleunigeröffnungsgradsensor 54 auf. Die Kühlvorrichtung 100 ist in einen Verbrennungsmotor eingebaut und kühlt den Verbrennungsmotor. Wie es später beschrieben wird, weist die Kühlvorrichtung 100 ein Rankine-Kreisprozess-System zum Wiederherstellen von Abgaswärme auf. Flüssiges Kühlmittel fließt in einem Abschnitt, der mit gitterförmigen schrägen Linien in 1A dargestellt ist. 1A FIG. 12 is a block diagram of a cooling device. FIG 100 according to a first embodiment. As it is in 1A is shown, the cooling device 100 an ECU (Engine Control Unit) 10 , a water jacket 20 , a gas-liquid separator 22 , a valve 24 , a condenser 26 , a tank 28 , a pressure sensor 50 , a temperature sensor 52 and an accelerator opening degree sensor 54 on. The cooling device 100 is installed in an internal combustion engine and cools the internal combustion engine. As will be described later, the cooling device 100 a Rankine cycle system for recovering exhaust heat. Liquid coolant flows in a section that lattice-shaped oblique lines in 1A is shown.

Die ECU 10 steuert einen Öffnungsgrad des Ventils 24 entsprechend einem Ausgang des Verbrennungsmotors, der von einem Fahrer angefordert wird (ein angeforderter Ausgang), und einer Temperatur und einem Druck des Kühlmittels.The ECU 10 controls an opening degree of the valve 24 according to an output of the engine requested by a driver (a requested output), and a temperature and a pressure of the coolant.

Der Wassermantel 20 ist beispielsweise in einem Zylinderblock des Verbrennungsmotors angeordnet. Das Kühlmittel (beispielsweise Wasser) fließt in dem Wassermantel 20. Das Kühlmittel kann den Verbrennungsmotor mit Verdampfungswärme einer Verdampfung kühlen. Auf diese Weise verwendet die Kühlvorrichtung 100 ein Ebullientkühlsystem. Das Kühlmittel ist beispielsweise Wasser (H2O).The water jacket 20 is arranged for example in a cylinder block of the internal combustion engine. The coolant (for example, water) flows in the water jacket 20 , The coolant may cool the engine with vaporization heat of vaporization. In this way, the cooler uses 100 an ebullient cooling system. The coolant is, for example, water (H 2 O).

Das Kühlmittel fließt von dem Wassermantel 20 über eine Leitung 36 in den Gas-Flüssigkeit-Trenner 22. Der Gas-Flüssigkeit-Trenner 22 trennt das Kühlmittel in flüssiges Kühlmittel und gasförmiges Kühlmittel.The coolant flows from the water jacket 20 over a line 36 in the gas-liquid separator 22 , The gas-liquid separator 22 separates the coolant into liquid coolant and gaseous coolant.

Ein Teil des gasförmigen Kühlmittels in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 22 fließt von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 22 über eine Leitung 38 in den Kondensor 26. Der Kondensor 26 dient als ein Dampfkondensor zum Kondensieren des gasförmigen Kühlmittels in das flüssige Kühlmittel. Das flüssige Kühlmittel wird in dem Tank 28 gespeichert.Part of the gaseous coolant in the gas-liquid separator 22 flows from the gas-liquid separator 22 over a line 38 in the condenser 26 , The condenser 26 serves as a steam condenser for condensing the gaseous refrigerant into the liquid refrigerant. The liquid coolant is in the tank 28 saved.

Das flüssige Kühlmittel, das in dem Tank 28 gespeichert ist, fließt in den Wassermantel 20 und den Gas-Flüssigkeit-Trenner 22 über eine Leitung 40. Pumpen 49 und 49, die in der Leitung 40 angeordnet sind, pumpen das flüssige Kühlmittel aus dem Tank 28.The liquid coolant that is in the tank 28 is stored, flows into the water jacket 20 and the gas-liquid separator 22 over a line 40 , pump 49 and 49 who are in the lead 40 are arranged, pump the liquid coolant from the tank 28 ,

Ein Teil des gasförmigen Kühlmittels in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 22 fließt in einen Überhitzer 30 über eine Leitung 42, die mit der Leitung 38 verbunden ist. Außerdem fließt ein Teil des flüssigen Kühlmittels in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 22 in einen Verdampfer 34 über eine Leitung 46. Das Abgas, das von dem Verbrennungsmotor ausgelassen wird, fließt in den Überhitzer 30 und den Verdampfer 34. Das flüssige Kühlmittel verdampft mittels Wärme des Abgases in dem Verdampfer 34 und fließt in den Überhitzer 30. Das gasförmige Kühlmittel und das Abgas führen einen Wärmeaustausch in dem Überhitzer 30 durch. Dadurch wird das gasförmige Kühlmittel zu Dampf mit einer hohen Temperatur und einem hohen Druck.Part of the gaseous coolant in the gas-liquid separator 22 flows into a superheater 30 over a line 42 that with the line 38 connected is. In addition, a part of the liquid refrigerant flows in the gas-liquid separator 22 in an evaporator 34 over a line 46 , The exhaust gas discharged from the engine flows into the super heater 30 and the evaporator 34 , The liquid coolant evaporates by means of heat of the exhaust gas in the evaporator 34 and flows into the superheater 30 , The gaseous refrigerant and the exhaust gas cause heat exchange in the superheater 30 by. Thereby, the gaseous refrigerant becomes high-temperature, high-pressure steam.

Das gasförmige Kühlmittel, das von dem Überhitzer 30 aufgeheizt wurde, wird in eine Turbine 32 geblasen. Somit dreht sich die Turbine 32. Ein Generator wandelt beispielsweise eine Drehkraft der Turbine 32 in elektrische Leistung oder Hilfsleistung des Verbrennungsmotors um. Das gasförmige Kühlmittel, das zu der Turbine 32 geblasen wurde, wird durch den Kondensor 26 über eine Leitung 44 und die Leitung 38 wiederhergestellt. Auf diese Weise dienen der Überhitzer 30, die Turbine 32 und der Verdampfer 34 als eine Abgaswiederherstellungsvorrichtung (Rankine-Kreisprozess-System) zum Widerherstellen von Energie von dem Abgas des Verbrennungsmotors.The gaseous coolant coming from the superheater 30 is heated, is in a turbine 32 blown. Thus, the turbine rotates 32 , For example, a generator converts a torque of the turbine 32 in electrical power or auxiliary power of the internal combustion engine. The gaseous coolant coming to the turbine 32 is blown through the condenser 26 over a line 44 and the line 38 restored. This is how the superheater works 30 , the turbine 32 and the evaporator 34 as an exhaust recovery device (Rankine cycle system) for recovering energy from the exhaust gas of the internal combustion engine.

Der Druck des gasförmigen Kühlmittels in der Kühlvorrichtung 100 ändert sich entsprechend dem Öffnungsgrad des Ventils 24, das in der Leitung 38 angeordnet ist. Wenn der Öffnungsgrad des Ventils 24 groß ist, wird die Fließmenge des in den Kondensor 26 fließenden gasförmigen Kühlmittels größer, und die Fließmenge des in den Überhitzer 30 fließenden gasförmigen Kühlmittels wird kleiner. Außerdem wird der Druck des gasförmigen Kühlmittels kleiner. Das flüssige Kühlmittel wird verdampft. Die Kühlung wird gefördert. Wenn der Öffnungsgrad des Ventils 24 klein ist, wird die Fließmenge des in dem Kondensor 26 fließenden gasförmigen Kühlmittels kleiner, und die Fließmenge des in den Überhitzer 30 fließenden gasförmigen Kühlmittels wird größer. Außerdem wird der Druck des gasförmigen Kühlmittels größer. Die Verdampfung des flüssigen Kühlmittels wird verhindert. Das Kühlen wird verhindert. Wie es später beschrieben wird, steuert die ECU 10 den Öffnungsgrad des Ventils 24.The pressure of the gaseous coolant in the cooling device 100 changes according to the opening degree of the valve 24 that in the lead 38 is arranged. When the degree of opening of the valve 24 is large, the flow rate of the condenser 26 flowing gaseous coolant larger, and the flow rate of the superheater 30 flowing gaseous coolant becomes smaller. Furthermore the pressure of the gaseous coolant becomes smaller. The liquid coolant is evaporated. The cooling is promoted. When the degree of opening of the valve 24 is small, the amount of flow in the condenser 26 flowing gaseous refrigerant smaller, and the flow rate of the superheater 30 flowing gaseous coolant is larger. In addition, the pressure of the gaseous refrigerant increases. The evaporation of the liquid coolant is prevented. Cooling is prevented. As will be described later, the ECU controls 10 the degree of opening of the valve 24 ,

Der Drucksensor 50 ist in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 22 angeordnet und erfasst den Druck (Passagendruck) des gasförmigen Kühlmittels in einer Zirkulationspassage des Kühlmittels. Der Temperatursensor 52 ist in dem Gas-Flüssigkeit-Trenner 22 angeordnet und erfasst die Temperatur des flüssigen Kühlmittels. Der Beschleunigeröffnungsgradsensor 54 erfasst einen Öffnungsgrad eines Beschleunigers. Der Beschleunigeröffnungsgrad ändert sich entsprechend einem Fahrerbetrieb eines Fahrzeugs und entspricht einem angeforderten Ausgang. Das heißt, wenn der Beschleunigeröffnungsgrad größer ist, wird der angeforderte Ausgang größer. Wenn der Beschleunigeröffnungsgrad kleiner ist, wird der angeforderte Ausgang kleiner.The pressure sensor 50 is in the gas-liquid separator 22 is arranged and detects the pressure (passenger pressure) of the gaseous refrigerant in a circulation passage of the refrigerant. The temperature sensor 52 is in the gas-liquid separator 22 arranged and detects the temperature of the liquid coolant. The accelerator opening degree sensor 54 detects an opening degree of an accelerator. The accelerator opening degree changes according to a driver's operation of a vehicle and corresponds to a requested output. That is, as the accelerator opening degree is greater, the requested output becomes larger. If the accelerator opening degree is smaller, the requested output becomes smaller.

1B stellt ein Funktionsblockdiagramm der ECU 10 dar. Wie es in 1B dargestellt ist, dient die ECU 10 als eine Ventilsteuerung 12, eine Beschleunigeröffnungsgraderlangungseinrichtung 14, eine Druckerlangungseinrichtung 16 und eine Temperaturerlangungseinrichtung 18. 1B represents a functional block diagram of the ECU 10 As it is in 1B is shown, the ECU is used 10 as a valve control 12 , an accelerator opening degree obtaining means 14 , a printer obtaining device 16 and a temperature obtaining device 18 ,

Die Ventilsteuerung 12 steuert den Öffnungsgrad des Ventils 24. Die Beschleunigeröffnungsgraderlangungseinrichtung 14 erlangt den Beschleunigeröffnungsgrad, der von dem Beschleunigeröffnungsgradsensor 54 erfasst wird. Die Druckerlangungseinrichtung 16 erlangt den Passagendruck, der von dem Drucksensor 50 erfasst wird. Die Temperaturerlangungseinrichtung 18 erlangt die Temperatur des flüssigen Kühlmittels, die von dem Temperatursensor 52 erfasst wird.The valve control 12 controls the degree of opening of the valve 24 , The accelerator opening degree obtaining means 14 obtains the accelerator opening degree received from the accelerator opening degree sensor 54 is detected. The printer obtaining device 16 attains the passenger pressure generated by the pressure sensor 50 is detected. The temperature obtaining device 18 obtains the temperature of the liquid coolant coming from the temperature sensor 52 is detected.

2 stellt ein Flussdiagramm der Prozesse dar, die von der Kühlvorrichtung 100 ausgeführt werden. Wie es in 2 dargestellt ist, schließt die Ventilsteuerung 12 das Ventil 24 (Schritt S1). 2 FIG. 12 illustrates a flowchart of the processes performed by the cooling device 100 be executed. As it is in 2 is shown, closes the valve control 12 the valve 24 (Step S1).

Die ECU 10 bestimmt, ob der Verbrennungsmotor betrieben wird (Schritt S2). Wenn hier die ECU 10 „Nein“ bestimmt, werden die Prozesse beendet. Wenn die ECU 10 hier „Ja“ bestimmt, führt die ECU 10 Schritt S3 aus.The ECU 10 determines whether the internal combustion engine is operated (step S2). If here the ECU 10 "No" determines, the processes are terminated. If the ECU 10 here determines "Yes", the ECU leads 10 Step S3 off.

Die Druckerlangungseinrichtung 16 erlangt einen Passagendruck P von dem Drucksensor 50 und bestimmt, ob der Passagendruck P größer als P1 ist (Schritt S3). Wenn hier die Druckerlangungseinrichtung 16 „Nein“ bestimmt, führt die ECU 10 Schritt S1 aus. Wenn hier die Druckerlangungseinrichtung 16 „Ja“ bestimmt, führt die ECU 10 Schritt S4 aus.The printer obtaining device 16 attains a passenger pressure P from the pressure sensor 50 and determines whether the passenger pressure P is greater than P1 (step S3). If here the printer obtaining device 16 "No" determines the ECU 10 Step S1 off. If here the printer obtaining device 16 "Yes" certainly, the ECU leads 10 Step S4 off.

Die Beschleunigeröffnungsgraderlangungseinrichtung 14 erlangt einen Beschleunigeröffnungsgrad A von dem Beschleunigeröffnungsgradsensor 54 und bestimmt, ob der Beschleunigeröffnungsgrad A größer als A1 ist (Schritt S4). Wenn hier die Beschleunigeröffnungsgraderlangungseinrichtung 14 „Nein“ bestimmt, führt die ECU 10 Schritt S1 aus. Wenn hier die Beschleunigeröffnungsgraderlangungseinrichtung 14 „Ja“ bestimmt, führt die ECU 10 Schritt S5 aus.The accelerator opening degree obtaining means 14 attains an accelerator opening degree A from the accelerator opening degree sensor 54 and determines whether the accelerator opening degree A is greater than A1 (step S4). Here, the accelerator opening degree obtaining means 14 "No" determines the ECU 10 Step S1 off. Here, the accelerator opening degree obtaining means 14 "Yes" certainly, the ECU leads 10 Step S5 off.

Die Druckerlangungseinrichtung 16 erlangt den Passagendruck P und bestimmt, ob der Passagendruck P größer als P2 ist (Schritt S5). Wenn hier die Druckerlangungseinrichtung 16 „Nein“ bestimmt, führt die ECU 10 Schritt S6 aus. Wenn hier die Druckerlangungseinrichtung 16 „Ja“ bestimmt, führt die ECU 10 Schritt S7 aus.The printer obtaining device 16 acquires the passenger pressure P and determines whether the passenger pressure P is greater than P2 (step S5). If here the printer obtaining device 16 "No" determines the ECU 10 Step S6 off. If here the printer obtaining device 16 "Yes" certainly, the ECU leads 10 Step S7 off.

In Schritt S6 steuert die Ventilsteuerung 12 den Öffnungsgrad des Ventils 24 auf einen Öffnungsgrad 1. Nach Schritt S6 führt die ECU 10 Schritt S2 aus.In step S6, the valve controller controls 12 the degree of opening of the valve 24 to an opening degree 1. After step S6, the ECU performs 10 Step S2 off.

Andererseits erlangt die Beschleunigeröffnungsgraderlangungseinrichtung 14 in Schritt S7 den Beschleunigeröffnungsgrad A und bestimmt, ob der Beschleunigeröffnungsgrad A größer als A2 ist. Wenn hier die Beschleunigeröffnungsgraderlangungseinrichtung 14 „Nein“ bestimmt, führt die ECU 10 Schritt S6 aus. Wenn die Beschleunigeröffnungsgraderlangungseinrichtung 14 „Ja“ bestimmt, führt die ECU 10 Schritt S8 aus. On the other hand, the accelerator opening degree obtaining means acquires 14 in step S7, the accelerator opening degree A and determines whether the accelerator opening degree A is greater than A2. Here, the accelerator opening degree obtaining means 14 "No" determines the ECU 10 Step S6 off. When the accelerator opening degree obtaining means 14 "Yes" certainly, the ECU leads 10 Step S8 off.

Die Ventilsteuerung 12 steuert den Öffnungsgrad des Ventils 24 auf einen Öffnungsgrad 2 (Schritt S8). Nach Schritt S8 führt die ECU 10 Schritt S2 aus. Mit der Ausführung werden die Prozesse der 2 beendet.The valve control 12 controls the degree of opening of the valve 24 to an opening degree 2 (step S8). After step S8, the ECU performs 10 Step S2 off. With the execution the processes of the 2 completed.

3A und 3B stellen jeweils ein Zeitdiagramm eines Öffnens und Schließens des Ventils 24 dar. Die horizontale Achse gibt die Zeit an. Die vertikale Achse gibt das Öffnen und Schließen des Ventils 24 an. Wie es in 3A und 3B dargestellt ist, wird periodisch zwischen dem Öffnen und Schließen des Ventils 24 geschaltet. 3A stellt den Öffnungsgrad 1 dar (Schritt S6 der 2). Das Ventil 24 wird während einer Zeit Δt1 geöffnet und während der übrigen Zeit geschlossen. 3B stellt den Öffnungsgrad 2 dar (Schritt S8). Das Ventil 24 wird während einer Zeit Δt2 geöffnet, die länger als die Zeit Δt1 ist. Auf diese Weise wird das Ventil 24 bei dem Öffnungsgrad 2 eine längere Zeit als bei dem Öffnungsgrad 1 geöffnet. Daher wird der Druck in der Kühlvorrichtung 100 verringert, und das flüssige Kühlmittel verdampft. 3A and 3B each provide a timing diagram of opening and closing the valve 24 The horizontal axis indicates the time. The vertical axis indicates the opening and closing of the valve 24 at. As it is in 3A and 3B is shown is periodically between the opening and closing of the valve 24 connected. 3A represents the opening degree 1 (step S6 of FIG 2 ). The valve 24 is opened during a time Δt1 and closed during the rest of the time. 3B represents the opening degree 2 (step S8). The valve 24 is opened during a time Δt2 that is longer than the time Δt1. That way, the valve becomes 24 at the opening degree 2, a longer time than at the Opening degree 1 opened. Therefore, the pressure in the cooling device 100 decreases, and the liquid refrigerant evaporates.

3C bis 3F stellen jeweils Diagramme des Passagendruckes, des Verbrennungsmotorausgangs, des Rankine-Ausgangs (Ausgang der Turbine 32) und eines Gesamtausgangs (Summe aus dem Verbrennungsmotorausgang und dem Rankine-Ausgang) dar. Die horizontalen Achsen der 3C bis 3F geben die Verbrennungsmotorlast an. In den 3D bis 3F geben die durchgezogenen Linien die erste Ausführungsform an, und die gestrichelten Linien geben das Vergleichsbeispiel an. 3C to 3F each provide maps of the passenger pressure, the engine output, the Rankine output (output of the turbine 32 ) and a total output (sum of the engine output and the Rankine output). The horizontal axes of 3C to 3F indicate the engine load. In the 3D to 3F the solid lines indicate the first embodiment, and the broken lines indicate the comparative example.

Wie es in 3C dargestellt ist, ist der Druck P2 größer als P1 und die Verbrennungsmotorlast L2 ist größer als L1. Wenn der Druck kleiner als P1 ist, ist die Verbrennungsmotorlast kleiner als L1. In diesem Fall ist der Beschleunigeröffnungsgrad kleiner als A1 („Nein“ in den Schritten S3 und S4 der 2). Dieses ist der Fall des Aufwärmens. Das heißt, die Ventilsteuerung 12 schließt das Ventil 24 (Schritt S1). Somit wird der Passagendruck größer und die Verdampfung des flüssigen Kühlmittels wird verhindert. Daher wird das Kühlen des Verbrennungsmotors verhindert, und es wird das Aufwärmen gefördert. Wie es in 3D bis 3F dargestellt ist, erhöhen sich der Verbrennungsmotorausgang, der Rankine-Ausgang und der Gesamtausgang graduell entsprechend der Verbrennungsmotorlast.As it is in 3C is shown, the pressure P2 is greater than P1 and the engine load L2 is greater than L1. If the pressure is less than P1, the engine load is less than L1. In this case, the accelerator opening degree is smaller than A1 ("No" in steps S3 and S4 of FIG 2 ). This is the case of warming up. That is, the valve control 12 closes the valve 24 (Step S1). Thus, the passage pressure becomes larger and the evaporation of the liquid coolant is prevented. Therefore, the cooling of the engine is prevented, and the warm-up is promoted. As it is in 3D to 3F is shown, the engine output, the Rankine output, and the total output gradually increase in accordance with the engine load.

Wenn der Passagendruck größer als P1 und kleiner als P2 ist, ist die Verbrennungsmotorlast größer als L1 und kleiner als L2. In diesem Fall ist der Beschleunigeröffnungsgrad größer als A1 und kleiner als A2 („Nein“ in den Schritten S5 und S7 der 2). In diesem Fall steuert die Ventilsteuerung 12 den Öffnungsgrad des Ventils 24 auf den Öffnungsgrad 1 (Schritt S6). Somit wird, wie es in 3A dargestellt ist, das Ventil 24 während der Zeit Δt1 geöffnet. Daher wird das Kühlen durchgeführt. Wenn das Ventil 24 geschlossen ist, fließt das gasförmige Kühlmittel in die Turbine 32. Die Kraftstoffeffizienz wird verbessert, da die Turbine 32 die Antriebskraft des Verbrennungsmotors unterstützt.If the passenger pressure is greater than P1 and less than P2, the engine load is greater than L1 and less than L2. In this case, the accelerator opening degree is greater than A1 and less than A2 ("No" in steps S5 and S7 of FIG 2 ). In this case, the valve control controls 12 the degree of opening of the valve 24 to the opening degree 1 (step S6). Thus, as it is in 3A is shown, the valve 24 opened during the time .DELTA.t1. Therefore, the cooling is performed. When the valve 24 is closed, the gaseous coolant flows into the turbine 32 , Fuel efficiency is improved as the turbine 32 supports the driving force of the internal combustion engine.

Wenn der Passagendruck größer als P2 ist, ist die Verbrennungsmotorlast größer als L2 und der Beschleunigeröffnungsgrad ist größer als A2 („Ja“ in den Schritten S5 und S7 der 2). In diesem Fall steuert die Ventilsteuerung 12 den Öffnungsgrad des Ventils 24 auf den Öffnungsgrad 2 (Schritt S8). Somit wird, wie es in 3B dargestellt ist, das Ventil 24 während der Zeit Δt2 geöffnet. Es fließt viel gasförmiges Kühlmittel in den Kondensor 26, und die gasförmige Kühlmittelmenge, die in die Turbine 32 fließt, wird verringert. Daher wird der Rankine-Ausgang verringert. Andererseits wird der Passagendruck verringert. Daher verdampft das flüssige Kühlmittel und das Kühlen des Verbrennungsmotors wird gefördert. Somit wird eine Beschädigung des Verbrennungsmotors aufgrund von Wärme sogar dann verhindert, wenn das Verbrennen von Kraftstoff erhöht wird, um einen größeren Ausgang als L2 zu erzielen.If the passenger pressure is greater than P2, the engine load is greater than L2 and the accelerator opening degree is greater than A2 ("Yes" in steps S5 and S7 of FIG 2 ). In this case, the valve control controls 12 the degree of opening of the valve 24 to the opening degree 2 (step S8). Thus, as it is in 3B is shown, the valve 24 during the time .DELTA.t2 opened. A lot of gaseous coolant flows into the condenser 26 , and the gaseous coolant that flows into the turbine 32 flows, is reduced. Therefore, the Rankine output is reduced. On the other hand, the passenger pressure is reduced. Therefore, the liquid refrigerant evaporates and the cooling of the engine is promoted. Thus, damage to the engine due to heat is prevented even if the burning of fuel is increased to achieve a larger output than L2.

In einem Vergleichsbeispiel, das durch die gestrichelten Linien in den 3C bis 3F angegeben ist, wird das Ventil 24 geschlossen, wenn die Verbrennungsmotorlast kleiner als L1 ist. Außerdem wird das Ventil 24 mit einem konstanten Öffnungsgrad (beispielsweise dem Öffnungsgrad 1) geöffnet, wenn die Verbrennungsmotorlast größer als L1 ist. Es fließt viel gasförmiges Kühlmittel in die Turbine 32. Daher ist der Rankine-Ausgang größer als in der ersten Ausführungsform. Das Kühlvermögen ist jedoch niedriger als in der ersten Ausführungsform. Daher wird der Verbrennungsmotorausgang verringert. Das Kühlen des Verbrennungsmotors ist unzureichend. Außerdem kann ein Klopfen aufgrund einer Selbstzündung auftreten.In a comparative example indicated by the dashed lines in FIGS 3C to 3F is specified, the valve 24 closed when the engine load is less than L1. In addition, the valve 24 with a constant opening degree (for example, the opening degree 1) opened when the engine load is greater than L1. A lot of gaseous coolant flows into the turbine 32 , Therefore, the Rankine output is larger than in the first embodiment. However, the cooling ability is lower than in the first embodiment. Therefore, the engine output is reduced. The cooling of the internal combustion engine is insufficient. In addition, knocking due to auto-ignition may occur.

In der ersten Ausführungsform steuert die Ventilsteuerung 12 das Öffnen und Schließen des Ventils 24 entsprechend dem angeforderten Ausgang (Verbrennungsmotorlast). Somit unterscheidet sich der Öffnungsgrad des Ventils 24 in einem Fall, in dem die Kraftstoffeffizienz Priorität aufweist, von dem Öffnungsgrad des Ventils 24 in einem Fall, in dem das Kühlen und der Ausgang Priorität aufweisen.In the first embodiment, the valve controller controls 12 the opening and closing of the valve 24 according to the requested output (engine load). Thus, the opening degree of the valve differs 24 in a case where the fuel efficiency has priority, from the opening degree of the valve 24 in a case where the cooling and the output have priority.

Das heißt, wenn die Verbrennungsmotorlast größer als L1 und kleiner als L2 ist (A1 < Beschleunigeröffnungsgrad A < A2), ist es möglich, eine größere Dampfmenge in die Turbine 32 zu pumpen, wenn der Öffnungsgrad des Ventils 24 kleiner wird, wie es in 3A dargestellt ist. Außerdem ist es möglich, die Kraftstoffeffizienz zu verbessern. Wenn die Verbrennungsmotorlast größer als L2 ist (A2 < Beschleunigeröffnungsgrad A), wird eine effiziente Kühlung durchgeführt, wenn der Öffnungsgrad des Ventils 24 erhöht wird, wie es in 3B dargestellt ist. Somit kann ein größerer Ausgang erhalten werden, und es kann eine Beschädigung des Verbrennungsmotors verhindert werden. Es wird ein Klopfen, das durch eine Selbstzündung verursacht wird, verhindert, und es wird der Ausgang verbessert, da der Verbrennungsmotor gekühlt wird. Wie es oben beschrieben wurde, ist es gemäß der ersten Ausführungsform möglich, die Kühlvorrichtung 100 entsprechend dem Verbrennungsmotorausgang adäquat zu steuern.That is, when the engine load is greater than L1 and less than L2 (A1 <accelerator opening degree A <A2), it is possible to introduce a larger amount of steam into the turbine 32 to pump when the opening degree of the valve 24 gets smaller, as it is in 3A is shown. In addition, it is possible to improve the fuel efficiency. When the engine load is greater than L2 (A2 <accelerator opening degree A), efficient cooling is performed when the opening degree of the valve 24 is increased, as is in 3B is shown. Thus, a larger output can be obtained, and damage to the engine can be prevented. It prevents a knock caused by auto-ignition, and improves the output because the engine is cooled. As described above, according to the first embodiment, it is possible to use the cooling device 100 adequately control according to the engine output.

Wie es in 2 und 3C dargestellt ist, kann die Ventilsteuerung 12 den Öffnungsgrad des Ventils 24 entsprechend dem Passagendruck steuern. Die Reihenfolge der Schritte S3 und S4 kann vertauscht sein. Die Reihenfolge der Schritte S5 und S7 kann ebenfalls vertauscht sein. In 2 wird der Öffnungsgrad des Ventils 24 entsprechend dem Beschleunigeröffnungsgrad (angeforderter Ausgang) und dem Passagendruck gesteuert. Die Steuerung des Öffnungsgrads ist jedoch nicht beschränkt. Es folgt eine Beschreibung weiterer Steuerungen.As it is in 2 and 3C is shown, the valve control 12 the degree of opening of the valve 24 control according to the passenger pressure. The order of steps S3 and S4 may be reversed. The order of steps S5 and S7 may also be reversed. In 2 becomes the opening degree of the valve 24 controlled according to the accelerator opening degree (requested output) and the passenger pressure. However, the degree of opening control is not limited. Below is a description of other controls.

(Erste modifizierte Ausführungsform) Eine erste modifizierte Ausführungsform der ersten Ausführungsform ist ein Beispiel, bei dem die Ventilsteuerung 12 den Öffnungsgrad des Ventils entsprechend nur dem angeforderten Ausgang steuert. Die Struktur der Kühlvorrichtung ist dieselbe wie in den 1A und 1B. 4 stellt ein Flussdiagramm von Prozessen gemäß der ersten modifizierten Ausführungsform dar. Die Prozesse der 4 sind die Prozesse der 2 ohne Schritt S3 und Schritt S5. Die anderen Prozesse sind dieselben wie in 2. Wie es in 4 dargestellt ist, kann, wenn der Öffnungsgrad des Ventils 24 entsprechend dem Beschleunigeröffnungsgrad gesteuert wird, das heißt dem angeforderten Ausgang, eine adäquate Steuerung erzielt werden.First Modified Embodiment A first modified embodiment of the first embodiment is an example in which the valve controller 12 controls the degree of opening of the valve according to only the requested output. The structure of the cooling device is the same as in FIGS 1A and 1B , 4 FIG. 12 illustrates a flowchart of processes according to the first modified embodiment. The processes of FIG 4 are the processes of 2 without step S3 and step S5. The other processes are the same as in 2 , As it is in 4 can be shown, if the degree of opening of the valve 24 is controlled according to the accelerator opening degree, that is, the requested output, adequate control is achieved.

(Zweite modifizierte Ausführungsform) Eine Steuerung entsprechend einer Temperatur kann ohne Berücksichtigung des Druckes durgeführt werden. Eine zweite modifizierte Ausführungsform ist ein Beispiel, bei dem der Öffnungsgrad entsprechend dem angeforderten Ausgang und der Temperatur gesteuert wird. (Second Modified Embodiment) A control according to a temperature can be performed without considering the pressure. A second modified embodiment is an example in which the opening degree is controlled according to the requested output and the temperature.

5 stellt ein Flussdiagramm von Prozessen der zweiten modifizierten Ausführungsform dar. In den Prozessen der 5 wird Schritt S3a anstelle Schritt S3 der 2 ausgeführt. Außerdem wird Schritt S5a anstelle des Schrittes S5 der 2 ausgeführt. Die anderen Schritte sind dieselben wie in 2. 5 FIG. 12 illustrates a flowchart of processes of the second modified embodiment. In the processes of FIG 5 Step S3a instead of Step S3 of FIG 2 executed. In addition, step S5a instead of step S5 of 2 executed. The other steps are the same as in 2 ,

In Schritt S3a erlangt die Temperaturerlangungseinrichtung 18 eine Temperatur T von dem Temperatursensor 52 und bestimmt, ob die Temperatur T größer als T1 ist. Wenn die Temperaturerlangungseinrichtung 18 hier „Nein“ bestimmt, führt die ECU 10 Schritt S1 aus. Wenn hier die Temperaturerlangungseinrichtung 18 „Ja“ bestimmt, führt die ECU 10 Schritt S4 aus.In step S3a, the temperature obtaining means obtains 18 a temperature T from the temperature sensor 52 and determines if the temperature T is greater than T1. If the temperature acquisition device 18 here determines "No", the ECU leads 10 Step S1 off. If here the temperature obtaining device 18 "Yes" certainly, the ECU leads 10 Step S4 off.

In Schritt S5a erlangt die Temperaturerlangungseinrichtung 18 die Temperatur T von dem Temperatursensor 52 und bestimmt, ob die Temperatur T größer als T2 ist. T2 ist größer als T1. Wenn die Temperaturerlangungseinrichtung 18 hier „Nein“ bestimmt, führt die ECU 10 Schritt S6 aus. Wenn hier die Temperaturerlangungseinrichtung 18 „Ja“ bestimmt, führt die ECU 10 Schritt S7 aus. Eine Steuerung entsprechend dem angeforderten Ausgang, dem Passagendruck und der Temperatur kann durchgeführt werden.In step S5a, the temperature obtaining means acquires 18 the temperature T from the temperature sensor 52 and determines if the temperature T is greater than T2. T2 is greater than T1. If the temperature acquisition device 18 here determines "No", the ECU leads 10 Step S6 off. If here the temperature obtaining device 18 "Yes" certainly, the ECU leads 10 Step S7 off. A control according to the requested output, the passage pressure and the temperature can be performed.

Auch wenn oben einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die speziellen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung gemäß den Ansprüchen variiert oder geändert werden.Although some embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, but may be varied or changed within the scope of the present invention as claimed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
ECU ECU
1212
Ventilsteuerung valve control
1414
Beschleunigeröffnungsgraderlangungseinrichtung Accelerator opening degree obtaining means
1616
Druckerlangungseinrichtung Pressure obtaining means
1818
Temperaturerlangungseinrichtung Temperature obtaining means
2222
Gas-Flüssigkeit-Trenner Gas-liquid separator
2424
Ventil Valve
3232
Turbine turbine
100100
Kühlvorrichtung cooler

Claims (4)

Kühlvorrichtung einer Brennkraftmaschine zum Kühlen der Brennkraftmaschine mittels Verdampfung eines Kühlmittels, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: einen Gas-Flüssigkeit-Trenner, der das Kühlmittel in gasförmiges Kühlmittel und flüssiges Kühlmittel trennt; ein Ventil, das in einer Passage zum Bereitstellen von Kühlmittel von dem Gas-Flüssigkeit-Trenner für einen Dampfkondensor angeordnet ist; eine Abgaswärmewiederherstellungsvorrichtung, die zwischen dem Gas-Flüssigkeit-Trenner und dem Ventil verbunden ist und Energie einer Abgaswärme der Brennkraftmaschine aus dem gasförmigen Kühlmittel wiederherstellt; und eine Steuerung, die ein Öffnen und Schließen des Ventils entsprechend einem Ausgang der Brennkraftmaschine, der von einem Fahrer angefordert wird, steuert.Cooling device of an internal combustion engine for cooling the internal combustion engine by means of evaporation of a coolant, characterized in that it comprises: a gas-liquid separator, which separates the coolant into gaseous coolant and liquid coolant; a valve disposed in a passage for providing coolant from the gas-liquid separator for a steam condenser; an exhaust heat recovery device connected between the gas-liquid separator and the valve and restoring energy of exhaust heat of the engine from the gaseous refrigerant; and a controller that controls opening and closing of the valve in accordance with an output of the internal combustion engine requested by a driver. Kühlvorrichtung der Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung einen Öffnungsgrad des Ventils erhöht, wenn der Ausgang der Brennkraftmaschine, der von dem Fahrer angefordert wird, größer als ein erster Schwellenwert ist; und die Steuerung den Öffnungsgrad des Ventils verringert, wenn der Ausgang der Brennkraftmaschine, der von dem Fahrer angefordert wird, kleiner als der erste Schwellenwert und größer als ein zweiter Schwellenwert ist.The internal combustion engine cooling device according to claim 1, characterized in that the controller increases an opening degree of the valve when the output of the internal combustion engine requested by the driver is greater than a first threshold value; and the controller reduces the degree of opening of the valve when the output of the internal combustion engine requested by the driver is less than the first threshold and greater than a second threshold. Kühlvorrichtung der Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem aufweist: eine Temperaturerlangungseinrichtung, die eine Temperatur des Kühlmittels erlangt, wobei die Steuerung ein Öffnen und Schließen des Ventils entsprechend der Temperatur des Kühlmittels steuert.A cooling device of the internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized by further comprising: temperature obtaining means that obtains a temperature of the coolant, wherein the controller controls opening and closing of the valve in accordance with the temperature of the coolant. Kühlvorrichtung der Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem aufweist: eine Druckerlangungseinrichtung, die einen Druck des gasförmigen Kühlmittels erlangt, wobei die Steuerung ein Öffnen und Schließen des Ventils entsprechend dem Druck des gasförmigen Kühlmittels steuert.The internal combustion engine cooling device according to any one of claims 1 to 3, characterized by further comprising: a pressure obtaining means that obtains a pressure of the gaseous refrigerant, the controller controlling opening and closing of the valve in accordance with the pressure of the gaseous refrigerant.
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