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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Kühlsystem,
das dafür
ausgelegt ist, einen Verbrennungsmotor durch Umwälzen eines Kühlmittels
und durch Bewirken eines Wärmetausches
zwischen dem Kühlmittel
und dem Verbrennungsmotor zu kühlen.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Ein
bekanntes Kühlsystem
für einen
wassergekühlten
Verbrennungsmotor, der in einem Kraftfahrzeug installiert ist, weist
einen Kühlkörper bzw. Kühlergrill
auf, der in einem Kühlmittel-Umwälzweg des
Verbrennungsmotors vorgesehen ist, um ein Kühlmittel oder Kühlwasser
zu kühlen,
und ein Strömungsventil,
das die Strömungsrate
des Kühlmittels, das
den Kühlkörper durchströmt, steuert.
In dieser Art Kühlsystem ändert sich
die Temperatur des Verbrennungsmotorkühlmittels gemäß der Strömungsrate
des Kühlmittels,
die durch Steuerung der Öffnung des
Strömungsventils
gesteuert wird.
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Ein
Beispiel für
die Steuerung der Strömungsventilöffnung ist
beispielsweise in der
japanischen
Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-179948 offenbart. Unter
der offenbarten Ventilöffnungssteuerung wird
eine Kühlmittel-Solltemperatur
auf der Basis der Verbrennungsmotorlast und der Verbrennungsmotordrehzahl
eingestellt. Dann wird die Öffnung
des Strömungsventils
rückführungsweise
so gesteuert, dass die tatsächliche
Temperatur des Verbrennungsmotorkühlmittels der eingestellten
Kühlmittel-Solltemperatur
gleich wird. Mit dieser Steuerung wird die Strömungsrate des Kühlmittels,
das den Kühlkörper durchströmt, gesteuert,
und die Temperatur des Verbrennungsmotorkühlmittels nähert und gleicht sich der Kühlmittel-Solltemperatur
im Wesentlichen an.
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Mit
der oben beschriebenen bekannten Technik wird die Temperatur des
Kühlmittels
abhängig
vom Lastzustand oder der Lastbedingung des Verbrennungsmotors ge regelt.
Wenn der Verbrennungsmotor ein hohes Maß an Antriebsleistung erzeugen
muss, wird daher die Kühlmitteltemperatur gesenkt,
um die Kühlleistung
des Verbrennungsmotorzylinders zu erhöhen. Wenn der Verbrennungsmotor
mit niedrigem Kraftstoffverbrauch (d. h. mit hoher Kraftstoffausnutzung)
arbeiten soll, wird dagegen die Kühlmitteltemperatur erhöht, um die
Verbrennungsleistung der Zylinder zu steigern. Auf diese Weise wird
die Kühlmitteltemperatur
so geregelt, dass ausreichend hohe Niveaus von einander entgegengesetzten
Leistungen oder Kennwerten, d. h. hoher Leistung (Ausgangsleistung)
und geringen Kraftstoffverbrauchs, erreicht werden.
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In
dem in der oben genannten Veröffentlichung
offenbarten Kühlsystem
wird die Steuerung der Strömungsventilöffnung nur
auf der Basis eines Unterschieds zwischen der tatsächlichen
Kühlmitteltemperatur
und der Kühlmittel-Solltemperatur
durchgeführt.
Daher leidet das Kühlsystem
an einer geringen Ansprechempfindlichkeit, wenn die Kühlmitteltemperatur
auf die Kühlmittel-Solltemperatur
geregelt wird. Insbesondere dann, wenn eine Wärmemenge, die einem Kühlverlust
des Verbrennungsmotors entspricht, sich mit einer Änderung
des Betriebszustands des Verbrennungsmotors ändert, kann die Kühlmitteltemperatur
nicht mit einer guten Ansprechempfindlichkeit auf die Kühlmittel-Solltemperatur
geregelt werden. Hierbei ist der Kühlmittelverlust eine Wärmemenge,
die aus dem Verbrennungsmotor abgezogen wird und in das Kühlmittel
abgestrahlt oder von diesem absorbiert wird, während das Kühlmittel den Verbrennungsmotor
durchströmt.
Wenn der Kühlmittelverlust
sich wie oben beschrieben ändert, kommt
es zu einem Leistungsverlust, der den Verbesserungen der Kraftstoffausnutzung
und der Ausgangsleistung entgegensteht. Ein ähnliches Problem kann in einem
Kühlsystem
entstehen, in dem die Strömungsrate
eines Kühlmittels,
das durch einen Kühlkörper strömt, von
einer elektrischen Wasserpumpe anstelle des Strömungsventils gesteuert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Daher
ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor zu
schaffen, in dem die Kühlmitteltemperatur
des Verbrennungsmotors mit verbesserter Ansprechempfindlichkeit
auf die Kühlmittel-Solltemperatur
geregelt werden kann, auch wenn sich der Kühlmittelverlust mit einer Änderung
des Betriebszustands des Verbrennungsmotors ändert.
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Um
die genannte Aufgabe zu lösen,
wird gemäß einem
Aspekt der Erfindung ein Kühlsystem
für einen
Verbrennungsmotor geschaffen, das einen Kühlkörper bzw. Kühlergrill, der in einem Kühlmittel-Umwälzweg des
Verbrennungsmotors vorgesehen ist, und ein Stellglied aufweist,
das eine Strömungsrate
des Kühlmittels,
welches den Kühlkörper durchströmt, steuert,
wobei das Stellglied so gesteuert wird, dass eine Kühlmitteltemperatur
des Verbrennungsmotors im Wesentlichen einer Kühlmittel-Solltemperatur gleich wird, umfassend:
(a) eine Recheneinheit, die einen Kühlverlust als Wärmemenge,
die aus dem Verbrennungsmotor abgezogen wird und vom Kühlmittel
aufgenommen wird, auf der Basis eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors
berechnet und eine erforderliche Kühlkörper-Strömungsrate auf der Basis des
Kühlverlusts,
der Kühlmittel-Solltemperatur
und einer Temperatur des Kühlmittels,
das den Kühlkörper durchströmt, berechnet, wobei
die erforderliche Kühlkörper-Strömungsrate eine
Kühlmittelmenge
darstellt, die durch den Kühlkörper strömen muss,
damit die Kühlmitteltemperatur im
Wesentlichen der Kühlmittel-Solltemperatur
gleich wird; und (b) eine Steuereinheit, die das Stellglied auf der
Basis der erforderlichen Kühlkörper-Strömungsrate,
die von der Recheneinheit ermittelt wurde, steuert.
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In
dem Kühlsystem,
das wie oben beschrieben aufgebaut ist, berechnet die Recheneinheit
die Wärmemenge,
die dem Kühlverlust
des Verbrennungsmotors entspricht, d. h. die Wärmemenge, die durch das Kühlmittel
abgezogen wird, während
das Kühlmittel
den Verbrennungsmotor durchströmt,
auf der Basis des Betriebszustands des Verbrennungsmotors. Ebenso
wird die erforderliche Kühlkörper-Strömungsrate,
d. h. die Kühlmittelmenge,
die durch den Kühlkörper strömen muss,
damit die Kühlmittel- Solltemperatur erreicht
wird, auf der Basis des Kühlverlusts,
der Kühlmittel-Solltemperatur
und der Temperatur des Kühlmittels,
das den Kühlkörper durchströmt hat,
berechnet. Die Steuereinheit des Systems steuert das Stellglied
auf der Basis der erforderlichen Kühlkörper-Strömungsrate, die von der Recheneinheit
ermittelt wurde. Mit dieser Steuerung wird die Strömungsrate
des Kühlmittels,
das den Kühlkörper durchströmt, auf
geeignete Weise gesteuert, so dass die Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors
sich der Kühlmittel-Solltemperatur nähert und
im Wesentlichen angleicht.
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Auch
wenn der Kühlverlust
(d. h. die Wärmemenge,
die dem Kühlverlust
entspricht) sich mit einer Änderung
des Betriebszustands des Verbrennungsmotors ändert, wird somit das Stellglied
gemäß der Änderung
des Kühlverlusts
gesteuert. Daher kann die Kühlmitteltemperatur
des Verbrennungsmotors mit guter Ansprechempfindlichkeit auf die
Kühlmittel-Solltemperatur
geregelt werden.
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In
dem Kühlsystem
gemäß dem obigen
Aspekt der Erfindung beinhaltet der Betriebszustand des Verbrennungsmotors,
der zur Berechnung des Kühlverlusts
verwendet wird, eine Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder eine
Verbrennungsmotorlast. In diesem Fall kann der Kühlverlust mit hoher Genauigkeit
bestimmt werden.
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Ferner
kann in dem oben beschriebenen Kühlsystem
die Steuereinheit einen Öffnungsbefehlswert
auf der Basis der erforderlichen Kühlkörper-Strömungsrate, die von der Recheneinheit
ermittelt wurde, und des Betriebszustands des Verbrennungsmotors
berechnen, und eine Öffnung
des Stellglieds kann gemäß dem Öffnungsbefehlswert
gesteuert werden.
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Im
obigen Fall wird der Öffnungsbefehlswert auf
der Basis der erforderlichen Kühlkörper-Strömungsrate,
die von der Recheneinheit erhalten wird, und dem Betriebszustand
des Verbrennungsmotors bestimmt. Wenn die Öffnung des Stellglieds gemäß dem solchermaßen bestimmten Öffnungsbefehlswert gesteuert
wird, wird die Strömungsrate
des Kühlmittels,
das den Kühlkörper durchströmt, auf
geeignete Weise ge steuert, so dass die Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors
problemlos auf die Kühlmittel-Solltemperatur
geregelt wird.
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In
einer Ausführungsform
des obigen Aspekts der Erfindung berechnet die Recheneinheit ferner
eine aufgenommene/abgestrahlte Wärmemenge eines
Wärmeaufnahme/-abstrahlungs-Kreislaufs, der
in dem Kühlmittel-Umwälzweg vorgesehen
ist und der den Kühlkörper umgeht,
und berechnet die erforderliche Kühlkörper-Strömungsrate auf der Basis der
empfangenen/abgestrahlten Wärmemenge zusätzlich zum
Kühlverlust,
der Kühlmittel-Solltemperatur
und der Temperatur des Kühlmittels,
das durch den Kühlkörper geströmt ist.
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Bei
der obigen Anordnung, bei welcher der Wärme aufnehmende/abstrahlende
Kreislauf bzw. die Kreisläufe,
die den Kühlkörper umgehen,
vorgesehen sind, nimmt das Kühlmittel
Wärme auf
bzw. strahlt diese ab, während
es durch den Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreislauf bzw. die Kreisläufe strömt. Das
Kühlmittel,
das Wärme
aufgenommen oder abgestrahlt hat, strömt in den Kühlmittel-Umwälzweg und
strömt
erneut durch den Verbrennungsmotor.
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Gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsform
wird die erforderliche Kühlkörper-Strömungsrate
auf der Basis der Wärmemenge,
die im Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreislauf bzw. den Kreisläufen aufgenommen
oder abgestrahlt wird, zusätzlich
zum Kühlverlust,
der Kühlmittel-Solltemperatur
und der Temperatur des Kühlmittels,
das den Kühlkörper durchströmt hat,
berechnet. Dann steuert die Steuereinheit das Stellglied auf der
Basis der erforderlichen Kühlkörper-Strömungsrate,
die von der Recheneinheit ermittelt wurde.
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Somit
wird die Kühlmitteltemperatur
problemlos schneller und genauer auf die Kühlmittel-Solltemperatur geregelt,
auch wenn die Wärmemenge,
die im Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreislauf bzw. den Kreisläufen aufgenommen
oder abgestrahlt wird, sich ändert.
Das heißt,
das Maß der Über- oder
Untersteuerung der Kühlmitteltemperatur kann
verringert werden, und daher muss die Kühlmittel-Solltemperatur im
Hinblick auf den Wärmewiderstand
von Komponenten, aus denen der Verbrennungsmotor besteht, nicht
gesenkt werden. In dieser Schrift bezeichnet Übersteuerung ein Phänomen, bei dem
die Kühlmitteltemperatur
die Kühlmittel-Solltemperatur überschreitet,
nachdem der Soll-Pegel erreicht wurde, und Untersteuerung bezeichnet
ein Phänomen,
bei dem die Kühlmitteltemperatur
unter die Kühlmittel-Solltemperatur
sinkt, nachdem sie auf den Soll-Pegel gesenkt wurde. Da die Kühlmittel-Solltemperatur
nicht gesenkt werden muss, wie oben beschrieben, können Reibungszunahmen
im Verbrennungsmotor und im Automatikgetriebe aufgrund der andernfalls
möglichen
Senkung der Kühlmittel-Solltemperatur – und somit
auch die Verschlechterung der Kraftstoffausnutzung (d. h. ein Anstieg
des Kraftstoffverbrauchs) – vermieden
oder unterdrückt
werden,.
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In
dem unmittelbar vorstehend beschriebenen Kühlsystem kann der oben angegebene
Wärme aufnehmende/abstrahlende
Kreislauf aus einer Vielzahl von Wärme aufnehmenden/abstrahlenden Kreisläufen bestehen,
und die Recheneinheit kann die aufgenommene/abgestrahlte Wärmemenge
der Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreisläufe, eine Vereinigungs-Kühlmitteltemperatur,
die am Vereinigungsabschnitt gemessen wird, und die Kühlmitteltemperatur
des Verbrennungsmotors berechnen. Somit kann die aufgenommene/abgestrahlte
Wärmemenge
unter Verwendung der Strömungsrate
und der Temperatur des Kühlmittels
im Vereinigungsabschnitt als Parameter, welche die aufgenommene/abgestrahlte
Wärmemenge
in den Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreisläufen beeinflussen, mit verbesserter
Genauigkeit bestimmt werden.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung berechnet die Recheneinheit ferner eine Wärmemenge,
die von einem Hauptkörper
des Verbrennungsmotors abgestrahlt wird, und berechnet die erforderliche
Kühlkörper-Strömungsrate
auf der Basis der Wärmemenge,
die vom Verbrennungsmotorkörper
abgestrahlt wird, zusätzlich
zum Kühlverlust,
der Kühlmittel-Solltemperatur
und der Temperatur des Kühlmittels,
das den Kühlkörper durchströmt hat.
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Es
wird angenommen, dass der Kühlverlust sich
mit einer Änderung
der Wärme,
die vom Hauptkörper
des Verbrennungsmotors abgestrahlt wird (eine Menge, die nachstehend
als „Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlungswärmemenge" bezeichnet wird),
ebenso wie mit einer Änderung
des Betriebszustands des Verbrennungsmotors ändert. Gemäß dieser Ausführungsform
wird daher die Wärmemenge, die
vom Verbrennungsmotorkörper
abgestrahlt wird, berechnet, und die berechnete Wärmemenge
schlägt sich
in der Berechnung der Kühlkörper-Strömungsrate
nieder. Demgemäß wird auch
dann, wenn sich die Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlungswärmemenge ändert, die
Kühlmitteltemperatur
problemloser und genauer auf die Kühlmittel-Solltemperatur geregelt.
Das heißt,
das Maß an Über- oder
Untersteuerung der Kühlmitteltemperatur
kann verringert werden, und daher muss die Kühlmittel-Solltemperatur im
Hinblick auf den Wärmewiderstand
von Komponenten, aus denen der Verbrennungsmotor besteht, nicht
gesenkt werden. Diese Anordnung ermöglicht die Vermeidung und Unterdrückung der
Reibungszunahme im Verbrennungsmotor und im Automatikgetriebe aufgrund
einer andernfalls möglichen
Senkung der Kühlmittel-Solltemperatur,
und damit auch der Verschlechterung der Kraftstoffausnutzung (d.
h. einer Erhöhung
des Kraftstoffverbrauchs).
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In
dem unmittelbar vorstehend beschriebenen Kühlsystem kann der Verbrennungsmotor
in einem Fahrzeug installiert sein, und die Recheneinheit kann die
Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlungswärmemenge
auf der Basis einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und einer
Temperatur in der Umgebung des Fahrzeugs berechnen. Somit kann die Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlungswärmemenge
mit verbesserter Genauigkeit bestimmt werden, indem die Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs und/oder die Umgebungstemperatur als Parameter, welche
die Wärmemenge,
die vom Verbrennungsmotorkörper
abgestrahlt wird, beeinflussen, verwendet wird bzw. werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die
genannten und/oder weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
mit Bezug auf die begleitende Zeichnung deutlicher, in der ähnliche
Bezugszahlen verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen,
und wobei:
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1 eine
schematische Ansicht ist, welche den Aufbau eines Kühlsystems
eines Verbrennungsmotors gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 ein
Ablaufschema ist, das eine Steuerroutine zur Regelung der Temperatur
des Kühlmittels zeigt;
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3 eine
schematische Darstellung eines Kennfelds ist, das verwendet wird,
um die Wärmemenge
zu bestimmen, die dem Kühlverlust
entspricht;
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4 eine
schematische Darstellung eines Kennfelds ist, das zur Bestimmung
des Öffnungsbefehlswerts
verwendet wird;
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5 eine
schematische Darstellung ist, welche den Aufbau eines Kühlsystems
eines Verbrennungsmotors gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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6 ein
Ablaufschema ist, das eine Steuerroutine zur Regelung der Temperatur
des Kühlmittels zeigt;
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7 eine
schematische Darstellung eines Kennfelds ist, das zur Bestimmung
der Strömungsrate
des Kühlmittels
in einem Vereinigungsabschnitt verwendet wird, wo die Wärme aufnehmenden/abstrahlenden
Kreisläufe, welche
den Kühlkörper umgehen,
sich zu einem einzigen Weg vereinigen;
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8 eine
schematische Darstellung eines Kennfelds ist, das zur Bestimmung
der grundsätzlichen
Wärmemenge,
die von einem Verbrennungsmotorkörper
abgestrahlt wird, verwendet wird;
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9 eine
schematische Darstellung eines Kennfelds ist, das verwendet wird,
um den Umgebungstemperatur-Korrekturfaktor zu bestimmen; und
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10 ein
Ablaufschema ist, das eine Steuerroutine zur Regelung der Temperatur
des Kühlmittels
in einem Kühlsystem
gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Erste Ausführungsform
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Eine
erste Ausführungsform
der Erfindung wird mit Bezug auf 1 bis 4 ausführlich beschrieben.
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Wie
in 1 dargestellt, besteht ein wesentlicher Teil eines
Mehrzylindermotors, der in einem Fahrzeug installiert ist, aus einem
Verbrennungsmotorkörper 12,
der einen Zylinderblock, einen Zylinderkopf und andere Komponenten
einschließt.
Am Verbrennungsmotorkörper 12 ist
ein Einlasskanal 13, durch den Luft in eine Brennkammer
des jeweiligen Zylinders eingeführt
wird, angeschlossen. Der Einlasskanal 13 ist mit einem
Luftwäscher 14 und
einem Drosselkörper 15 ausgestattet.
Der Luftwäscher 14 ist
ein Filter, das Staub in der Luft, die in den Verbrennungsmotorkörper 12 eingeführt wird,
einfängt
und entfernt. Eine Drosselklappe 16 ist drehbar im Drosselkörper 15 gelagert,
und ein Drosselmotor 17 zum Ansteuern der Drosselklappe 16 ist
wirkmäßig mit
der Drosselklappe 16 verkoppelt.
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Eine
elektronische Steuereinheit (ECU) 35 steuert den Drosselmotor 17 wie
später
beschrieben auf der Basis einer Betätigung durch den Fahrer, mit der
ein Gaspedal 18 niedergetreten wird, und anderer Parameter,
um die Drosselklappe 16 zu drehen. Die Ansaugluftmenge,
bei der es sich um die Luftmenge handelt, die durch den Einlasskanal 13 strömt, ändert sich
entsprechend der Drosselöffnung (d.
h. dem Drehwinkel der Drosselklappe 16). In der Brennkammer
jedes Zylinders wird eine Mischung aus einem Kraftstoff und der
Luft, die durch den Einlasskanal 13 zugeführt wird,
verbrannt. Ein Teil der Wärmeenergie,
die bei der Verbrennung der Luft/Kraftstoff-Mischung erzeugt wird,
wird in Leistung zur Drehung einer Kurbelwelle 19 als Ausgangswelle
des Verbrennungsmotors umgewandelt. Am Verbrennungsmotorkörper 12 sind
auch ein Auslasskanal 21, durch den Verbrennungsgas, das
in der Brennkammer erzeugt wird, aus dem Verbrennungsmotor 11 ausgetragen
wird, angeschlossen. Ein anderer Teil der Wärmeenergie, der nicht in Leistung umgewandelt
wird, kann in Form eines Reibverlustes verloren gehen, und der übrige Teil
der Wärmeenergie
wird von verschiedenen Abschnitten des Verbrennungsmotorkörpers 12 absorbiert.
Ein Was serkühlungs-Kühlsystem 20 wie
nachstehend beschrieben ist vorgesehen, um zu verhindern, dass die
solchermaßen
absorbierte Wärme,
die vom Verbrennungsmotorkörper 12 absorbiert
wird, den Verbrennungsmotorkörper 12 überhitzt.
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Ein
(nicht dargestellter) Wassermantel, der als Kanal für ein Kühlmittel
oder für
Kühlwasser
dient, ist innerhalb des Verbrennungsmotorkörpers 12 angeordnet.
Ein Kühlkörper bzw.
Kühlergrill 22 ist über einen
Kühlkörperkanal
bzw. Kühlergrillkanal 23 mit einem
Einlass 10a und einem Auslass 10b des Wassermantels
verbunden.
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Eine
Wasserpumpe (W/P) 24 ist am Einlass 10a des Wassermantels
befestigt. Die Wasserpumpe 24 ist mittels einer Riemenscheibe,
eines Gurts und dergleichen wirkmäßig mit der Kurbelwelle 19 verbunden
und ist dafür
ausgelegt, unter Ausnutzung der Drehung der Kurbelwelle 19,
die aus einem Betrieb des Verbrennungsmotors 11 resul tiert,
zu arbeiten. Die Wasserpumpe 24 saugt oder pumpt das Kühlmittel
hoch und fördert
es zum Wassermantel. Aufgrund der Saug- und Förderarbeit der Wasserpumpe 24 wird
das Kühlmittel
von der Wasserpumpe 24 am Ausgangspunkt umgewälzt, um
im Uhrzeigersinn von 1 durch den Kühlkörperkanal 23 zu strömen (wie
von Pfeilen in 1 dargestellt). Während der
Umwälzung
steigt die Temperatur des Kühlmittels,
da das Kühlmittel
die Wärme
des Verbrennungsmotorkörpers 12 absorbiert,
während
es durch den Wassermantel strömt.
Die Wärme
des solchermaßen
erwärmten
Kühlmittels
wird abgestrahlt, während
dieses durch den Kühlkörper 22 strömt.
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Ein
Umgehungskanal 25, der den Kühlkörper 22 umgeht, ist
mit dem Kühlkörperkanal 23 verbunden.
Genauer ist ein Ende (das rechte Ende in 1) des Umgehungskanals 25 mit
einem bestimmten Punkt des Kühlkörperkanals 23 zwischen
dem Kühlkörper 22 und
dem Auslass 10b des Wassermantels verbunden. Das andere
Ende (das linke Ende in 1) des Umgehungskanals 25 ist
mit einem bestimmten Punkt des Kühlkörperkanals 23 zwischen dem
Kühlkörper 22 und
der Wasserpumpe 24 verbunden. Somit wirken der oben beschriebene
Wassermantel, der Kühlkörperkanal 23,
der Umgehungskanal 25 und andere zusammen, um einen Kühlmittel-Umwälzweg zu
bilden.
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Ein
Strömungsventil 26,
das als Stellglied zum Steuern der Strömungsrate des Kühlmittels dient,
ist an einem Vereinigungspunkt vorgesehen, an dem das oben genannte
andere Ende des Umgehungskanals 25 mit dem Kühlkörperkanal 23 verbunden
ist. Die Ventilöffnung
des Strömungsventils 26 kann
gesteuert werden, um die Strömungsrate
des Kühlmittels,
das durch den Kühlkörperkanal 23 und den
Umgehungskanal 25 strömt,
zu steuern. In dieser Ausführungsform
ist das Strömungsventil 26 so aufgebaut,
dass die Strömungsrate
des Kühlmittels, das
durch den Kühlkörperkanal 23 strömt, zunimmt, wenn
die Ventilöffnung
größer wird.
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Im
Betrieb steuert das Strömungsventil 26 die
Strömungsrate
des Kühlmittels
im Kühlkörperkanal 23,
wodurch die Temperatur des Kühlmittels,
das den Verbrennungsmotorkörper 12 kühlt, geregelt wird.
Genauer wird, wenn die Strömungsrate
des Kühl mittels
im Kühlkörperkanal 23 zunimmt,
das Verhältnis
des Kühlmittels,
das vom Kühlkörper 22 gekühlt wird,
zum Kühlmittel,
das im Kühlkörperkanal 23 zum
Verbrennungsmotorkörper 12 strömt, erhöht, wodurch
die Temperatur des Kühlmittels
zum Kühlen des
Verbrennungsmotorkörpers 12 gesenkt
wird. Wenn die Strömungsrate
des Kühlmittels
im Kühlkörperkanal 23 sinkt,
wird dagegen das Verhältnis
des Kühlmittels,
das vom Kühlkörper 22 gekühlt wird, zum
Kühlmittel,
das im Kühlmittel-Umwälzweg zum Verbrennungsmotorkörper 12 strömt, gesenkt,
wodurch die Temperatur des Kühlmittels
zum Kühlen des
Verbrennungsmotorkörpers 12 steigt.
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Es
sind verschiedene Arten von Sensoren zum Erfassen der Betriebsbedingungen
des Fahrzeugs im Fahrzeug eingebaut. Beispielsweise ist der Kühlkörper 22 mit
einem Kühlkörperauslass-Wassertemperatursensor 27 zum
Messen der Temperatur (d. h. der Kühlkörperauslass-Wassertemperatur
T2) des Kühlmittels,
das gerade den Kühlkörper 22 passiert
hat, ausgestattet. Der Verbrennungsmotorkörper 12 ist mit einem
Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatursensor 28 zum
Messen der Temperatur (d. h. der Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
To) des Kühlmittels,
das gerade den Auslass 10b des Wassermantels passiert hat,
als Kühlmitteltemperatur
des Verbrennungsmotorkörpers 12 ausgestattet.
Außerdem
ist ein Gaspedalsensor 29 zum Messen eines Verstellwegs
des Gaspedals 18 durch den Fahrer nach unten (oder der Gaspedalposition)
am Gaspedal 18 oder in dessen Nähe installiert. Der Drosselkörper 15 ist
mit einem Drosselsensor 30 zum Messen der Drosselöffnung versehen.
Ein Einlassdrucksensor 31 zum Messen des Drucks der Ansaugluft
(d. h. des Einlassdrucks) ist in einem Abschnitt des Einlasskanals 13,
der der Drosselklappe 16 nachgeordnet ist, installiert.
Ein Kurbelwinkelsensor 32 ist in der Nähe der Kurbelwelle 19 vorgesehen.
Der Kurbelwinkelsensor 32 ist dafür ausgelegt, jedes Mal, wenn
sich die Kurbelwelle 19 um einen vorgegebenen Bereich dreht,
ein Impulssignal auszugeben. Das Signal, das vom Kurbelwinkelsensor 32 ausgegeben
wird, wird zum Berechnen des Winkels und der Drehzahl der Kurbelwelle 19,
d. h. des Kurbelwinkels und der Verbrennungsmotordrehzahl NE, verwendet.
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Die
oben genannte ECU 35 wird in dem Fahrzeug verwendet, um
entsprechende Teile des Verbrennungsmotors 11 auf der Basis
von Messwerten der oben genannten Sensoren 27–32 zu
steuern. Die ECU 32 weist einen Mikrorechner als Hauptkomponente
auf, und ihre zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) führt arithmetische
Operationen gemäß Steuerprogrammen,
Anfangsdaten, Kennfeldern und dergleichen, die in einem Nur-Lese-Speicher
(ROM) hinterlegt sind, aus, um verschiedene Steuerungen auf der
Basis der Ergebnisse der arithmetischen Operationen durchzuführen. Die
Rechenergebnisse, die von der CPU erhalten werden, werden im Voraus
in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) gespeichert.
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Nun
wird die Funktionsweise der ersten Ausführungsform, die wie oben beschrieben
aufgebaut ist, erklärt. 2 ist
ein Ablaufschema und zeigt eine Steuerroutine als eine von den Steuerroutinen,
die von der ECU 35 ausgeführt werden, um die Kühlmitteltemperatur
(die Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur To) des Verbrennungsmotorkörpers 12 durch
eine Steuerung der Öffnung
des Strömungsventils 16 zu
regeln. Die Routine von 2 wird zu geeigneten Zeiten
durchgeführt,
beispielsweise in vorgegebenen Zeitintervallen.
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Zu
Anfang wird Schritt S100 ausgeführt,
um eine Wärmemenge
Qw, die auf das Kühlmittel übertragen
wird (im folgenden einfach als „Kühlverlust Qw" bezeichnet), zu
berechnen. Diese Berechnung wird unter Bezugnahme auf ein Kennfeld
durchgeführt,
wie in 3 als Beispiel dargestellt, das eine Beziehung
zwischen der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Verbrennungsmotorlast
(oder dem Verbrennungsmotorlastfaktor) und dem Kühlverlust Qw im Voraus definiert.
Der Lastfaktor ist ein Wert, der für das Verhältnis der aktuellen Last zur
Maximallast des Verbrennungsmotors 11 steht. Das Kennfeld von 3 wird
mit Bezug auf jede Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur To
erstellt. Wie aus dem Kennfeld hervorgeht, ist der Kühlverlust
Qw relativ klein, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl NE relativ
niedrig ist, und nimmt zu, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl NE
steigt. Das liegt daran, dass die Wärmemenge, die im Verbrennungsmotorkörper 12 erzeugt
wird, zunimmt, wenn die Kraftstoffmenge, die der Brennkammer pro
Zeiteinheit zugeführt
wird, mit zunehmender Verbrennungs motordrehzahl NE steigt, und daher
nimmt dementsprechend auch die Wärmemenge,
die vom Kühlmittel
im Verbrennungsmotorkörper 12 verloren
wird, zu. Ein Kennfeld mit einer ähnlichen Tendenz wie das Kennfeld
von 3 wird verwendet, wenn der Verbrennungsmotorlastfaktor
anstelle der Verbrennungsmotorlast verwendet wird.
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Der
Kühlverlust
Qw ist relativ klein, wenn die Verbrennungsmotorlast relativ klein
ist, und nimmt zu, wenn die Verbrennungsmotorlast zunimmt. Es sei jedoch
darauf hingewiesen, dass in einer Region, in der die Verbrennungsmotordrehzahl
NE relativ hoch ist, die Steigerungsrate des Kühlverlusts Qw bei steigender
Verbrennungsmotordrehzahl NE relativ klein ist. Das liegt daran,
dass der Kraftstoff, der der Brennkammer pro Zeiteinheit zugeführt wird,
mehr wird, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl NE wie oben beschrieben
zunimmt, und die Temperatur der Brennkammer aufgrund der Kühlwirkung,
die sich aus der Zunahme der Kraftstoffmenge ergibt, sinkt, wodurch
die Wärmemenge,
die vom Kühlmittel
im Verbrennungsmotorkörper 12 abgezogen
wird, verringert wird.
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Der
Kühlverlust
Qw hängt
in erster Linie von der Wärmemenge
ab, die im Verbrennungsmotorkörper 12 erzeugt
wird. In diesem Zusammenhang kann ein Element, das einen Bezug mit
der erzeugten Wärmemenge
hat, beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzmenge pro Verbrennungszyklus,
eine Ansaugluftmenge oder dergleichen, als Verbrennungsmotorlast
genommen werden. Die Ansaugluftmenge wird als Element betrachtet,
das indirekt einen Bezug mit der erzeugten Wärmemenge hat, da der Kraftstoff unter
der Kraftstoffeinspritzsteuerung in einer Menge eingespritzt wird,
die der Ansaugluftmenge entspricht. Abgesehen von der Kraftstoffeinspritzmenge und
der Ansaugluftmenge kann auch ein Einlassdruck, der vom Einlassdrucksensor 31 gemessen wird,
ein Drosseldruck, der vom Drosselsensor 30 gemessen wird,
oder dergleichen als Verbrennungsmotorlast genommen werden. In diesem
Fall ist es jedoch erwünscht,
nach Bedarf Korrekturen vorzunehmen.
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In
Schritt S100 bestimmt die ECU 35 den Kühlverlust Qw entsprechend der
Verbrennungsmotordrehzahl NE, die vom Kurbelwinkelsensor 32 gemessen
wird, und der Verbrennungsmotorlast anhand des Kennfelds von 3.
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In
Schritt S200 wird die erforderliche Kühlköper-Strömungsrate V2 gemäß dem folgenden
Ausdruck (1) auf der Basis des Kühlverlusts
Qw, der Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur Tt und der
Kühlkörperauslass-Wassertemperatur
T2, die vom Kühlkörperauslass-Wassertemperatursensor 27 gemessen
wird, berechnet. Die erforderliche Kühlköper-Strömungsrate V2 ist die Strömungsrate des
Kühlmittels
im Kühlkörper 22,
die erforderlich ist, um die Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
To der Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur Tt anzugleichen. V2 = Qw/{C·(Tt – T2)} (1)
-
Im
obigen Ausdruck (1) ist C ein Koeffizient zur Umwandlung der Temperatur
in die Strömungsrate,
der beispielsweise durch ein Produkt der spezifischen Wärme und
Dichte des Kühlmittels
bestimmt wird. Die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
Tt wird abhängig
vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors 11 bestimmt.
Wenn beispielsweise der Betriebszustand des Verbrennungsmotors in
einer Leerlaufregion liegt, wird die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
Tt auf eine nur etwas niedrigere Temperatur (z. B. 90°C) gesetzt,
um beispielsweise ein Klopfen beim Start des Fahrzeugs zu vermeiden
oder zu unterdrücken. Wenn
der Betriebszustand des Verbrennungsmotors in einer Teillastregion
liegt, wird die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
Tt auf eine relativ hohe Temperatur (z. B. 100°C) gesetzt, um beispielsweise
einen Reibverlust zu verringern. Wenn der Verbrennungsmotorbetriebszustand
in einer Volllastregion liegt, wird die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
Tt auf eine relativ niedrige Temperatur (z. B. 80°C) gesetzt,
um die Ladewirkung zu verbessern. Es sei darauf hingewiesen, dass
die obigen Werte der Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
Tt nur Beispiele sind und dass sie geändert werden können, falls
nötig.
-
Anschließend wird
in Schritt S300 ein Öffnungsbefehlswert,
der an das Strömungsventil 26 geschickt
werden soll, auf der Basis der erforderlichen Kühlköper-Strömungsrate V2, die in Schritt S200
erhalten wird, und der Verbrennungsmotordrehzahl NE berechnet. Diese
Berechnung wird mit Bezug auf ein Kennfeld durchgeführt, wie
es in 4 als Beispiel dargestellt ist, das eine Beziehung
zwischen der erforderlichen Kühlköper-Strömungsrate V2
und der Verbrennungsmotordrehzahl NE und dem Öffnungsbefehlswert definiert.
Im Kennfeld von 4 nimmt der Öffnungsbefehlswert ab, wenn
die erforderliche Kühlköper-Strömungsrate
V2 abnimmt, und nimmt zu, wenn die erforderliche Kühlköper-Strömungsrate
V2 zunimmt. Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl NE relativ gering
ist, ändert
sich der Öffnungsbefehlswert
außerdem
in großem
Umfang, auch wenn sich die erforderliche Kühlköper-Strömungsrate V2 nur wenig ändert. Andererseits
nimmt bei sinkender Verbrennungsmotordrehzahl NE die Änderungsrate
des Öffnungsbefehlswerts
mit einer Zunahme der erforderlichen Kühlköper-Strömungsrate V2 ab, d. h. der Öffnungsbefehlswert ändert sich
kaum, solange sich die erforderliche Kühlköper-Strömungsrate V2 nicht stark ändert.
-
In
Schritt S300 bestimmt die ECU 35 den Öffnungsbefehlswert entsprechend
der erforderlichen Kühlköper-Strömungsrate
V und der Verbrennungsmotordrehzahl NE aus dem Kennfeld von 4.
-
Im
nächsten
Schritt S400 wird die Ventilöffnung
durch Ansteuern des Strömungsventils 26 unter einer
Steuerung auf der Basis des in Schritt 300 bestimmten Öffnungsbefehlswerts
geändert.
Nachdem die Operation von Schritt S400 beendet wurde, wird die Kühlmitteltemperatur-Steuerroutine
von 2 beendet. Durch Steuern der Öffnung des Strömungsventils 26 wird
die Strömungsrate
des Kühlmittels, das
den Kühlkörper 22 passiert,
gesteuert, und die Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur To wird
der Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur Tt im Wesentlichen
angeglichen.
-
Die
oben ausführlich
beschriebene vorliegende Ausführungsform
liefert die folgenden vorteilhaften Wirkungen.
- (a)
In der Steuerung der Öffnung
des Strömungsventils 26 schlägt sich
die Verbrennungsmotorlast nieder. Daher kann die Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
To auf die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur Tt, die sich
für die
aktuelle Verbrennungsmotorlast (d. h. die Verbrennungsmotorlast
zur Steuerungszeit) eignet, geregelt werden, anders als in den Fällen, wo
die Ventilöffnung
nur auf der Basis der Kühlmitteltemperatur
gesteuert wird. Wenn das Fahrzeug beispielsweise mit hoher Leistung
fährt,
wird die Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur To gesenkt, um
die Kühlwirkung
jedes Zylinders zu erhöhen.
Wenn das Fahrzeug mit einem relativ niedrigen Kraftstoffverbrauch
fährt,
wird die Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur To erhöht, um den
Wirkungsgrad der Verbrennung in den Zylindern zu erhöhen. Somit
kann eine Verbrennungsmotorleistung durch Erfüllen der einander entgegengesetzten
Forderungen nach hoher Ausgangsleistung (d. h. Leistung) und niedrigem Kraftstoffverbrauch
verbessert werden.
- (b) Der Kühlverlust
Qw wird (in Schritt S100) anhand der Verbrennungsmotordrehzahl NE
und der Verbrennungsmotorlast als Parameter, welche den Verbrennungsmotorbetriebszustand
darstellen, berechnet. Somit kann der Kühlverlust Qw mit hoher Genauigkeit
auf der Basis des Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Verbrennungsmotorlast,
welche den Kühlverlust
Qw beeinflussen, berechnet werden. Da der Kühlverlust Qw auf der Basis
von sowohl Verbrennungsmotordrehzahl NE als auch Verbrennungsmotorlast
berechnet wird, kann die Genauigkeit der Berechnung des Kühlverlusts
Qw im Vergleich zu dem Fall, wo die gleiche Größe Qw nur auf der Basis der
Verbrennungsmotordrehzahl NE oder der Verbrennungsmotorlast berechnet
wird, verbessert werden.
- (c) Der Kühlverlust
Qw wird auf der Basis des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 11 berechnet
(in Schritt S100), und der resultierende Kühlverlust Qw schlägt sich
bei der Berechnung der erforderlichen Kühlköper-Strömungsrate V2 (in Schritt S200)
nieder. Daher kann auch in dem Fall, dass der Kühlverlust Qw sich mit einer Änderung
des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 11 ändert, die Öffnung des
Strömungsventils 26 gemäß der Änderung
des Kühlverlusts
Qw gesteuert werden, so dass die Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
To mit guter Ansprechempfindlichkeit auf die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
Tt gesteuert werden kann. In der oben erörterten bekannten Technik wird
die Öffnung
des Strömungsventils rückkopplungsweise
nur auf der Basis einer Abweichung der Kühlmitteltemperatur von der
Kühlmittel-Solltemperatur
gesteuert, wodurch es schwierig ist, eine so gute Ansprechempfindlichkeit
zu erhalten. Somit kann in der ersten Ausführungsform die Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
To in relativ kurzer Zeit gesenkt werden, wenn das Fahrzeug in einen
Hochleistungs-Fahrzustand gebracht wird, und kann auch in relativ
kurzer Zeit erhöht
werden, wenn das Fahrzeug in einen Fahrzustand mit niedrigem Kraftstoffverbrauch
gebracht wird, wodurch es möglich
ist, Verluste, die andernfalls im Hochleistungs-Fahrmodus und im
kraftstoffsparenden Fahrmodus auftreten würden, zu verringern.
- (d) Wenn der Öffnungsbefehlswert
für das
Strömungsventil 26 direkt
aus dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 11 oder
dergleichen bestimmt wird, und die Öffnung des Strömungsventils 26 entsprechend
dem so bestimmten Öffnungsbefehlswert
gesteuert wird, muss der Öffnungsbefehlswert
erneut bestimmt werden, wenn ein Strömungsventil mit einer anderen
Strömungseigenschaft
verwendet wird, was die Anwendungsmöglichkeiten des Systems beschränkt. In
der ersten Ausführungsform
wird dagegen erst einmal die erforderliche Kühlköper-Strömungsrate
V2, die der Kühlkörperauslass-Wassertemperatur
T2 entspricht, bestimmt, und der Öffnungsbefehlswert für das Strömungsventil 26 wird
aus der erforderlichen Kühlköper-Strömungsrate
V2 bestimmt. Daher besteht auch in dem Fall, dass ein Strömungsventil
mit einer anderen Strömungseigenschaft
verwendet wird, keine Notwendigkeit, einen Öffnungsbefehlswert, der der
Strömungseigenschaft
entspricht, mit Bezug auf jede Art von Strömungsventil zu bestimmen.
-
Zweite Ausführungsform
-
Nun
wird eine zweite Ausführungsform
der Erfindung ausführlich
mit Bezug auf 5 bis 7 beschrieben.
In der zweiten Ausführungsform
sind eine Vielzahl von Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreisläufen, welche den Kühlkörper 22 umgehen,
zusätzlich
zum Umgehungskanal 25 vorgesehen. Mit dieser Anordnung
wird die Wärmemenge, die
in jedem bzw. von jedem der Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreisläufe aufgenommen oder abgestrahlt
wird, berechnet, und die erhaltene Wärmemenge schlägt sich
in der Berechnung der erforderlichen Kühlköper-Strömungsrate V2 nieder. Die zweite
Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich in
dieser Hinsicht. Diese Unterschiede werden nun ausführlich erläutert.
-
In
der zweiten Ausführungsform
sind ein Heizkreislauf 36, ein Drosselkörper-Warmwasserkreislauf 37, ein
AGR-Kühlerkreislauf 38,
ein Hydraulikölheizungs-(Getriebeölkühlungs-)Kreislauf 39 für ein Automatikgetriebe
und ein Warmluftansaug-Kreislauf 40 mit
Warmwasserheizung als Wärme
aufnehmende/abstrahlende Kreisläufe
vorgesehen, wie in 5 dargestellt. Der Heizkreislauf 36 ist mit
einem Heizkern (z. B. einer Wärmetauschereinrichtung) 41 vom
Typ Warmwasserheizung (Heizeinrichtung) verbunden, und das Kühlmittel,
das durch den Heizkreislauf 36 strömt, wird als Wärmequelle
in den Heizkern 41 gespeist. Der Drosselkörper-Warmwasserkreislauf 37 ist
mit dem Drosselkörper 15 verbunden,
und der Drosselkörper 15 wird
erwärmt, während das
Kühlmittel
(warmes Wasser) durch den Warmwasser-Kreislauf 37 strömt. Dadurch
dass der Drosselkörper 15 auf
diese Weise erwärmt
wird, wird der Betrieb der Drosselklappe 16 oder dergleichen beispielsweise
in einer extrem kalten Umgebung stabilisiert.
-
Ein
Teil des AGR-Kühlerkreislaufs 38 ist
entlang eines AGR-Systems 42 angeordnet. Das AGR-System 42 dient
als Mittel zur Verringerung des Stickoxidgehalts im Abgas und funktioniert
so, dass es einen Teil des Abgases in den Einlasskanal 13 zurückführt, und
zwar zu dem Zweck, die maximale Temperatur, bei der die Luft/Kraftstoff-Mischung
verbrannt wird, zu senken und dadurch die Menge an Stickoxiden,
die vom Verbrennungsmotor erzeugt werden, zu verringern. Das AGR-System 42 weist
einen AGR-Kanal 43 auf, der den Abgaskanal 21 mit dem
Einlasskanal 13 verbindet. Der AGR-Kanal 43 ist
an seiner strömabwärtigen Seite
mit einer AGR-Kammer 44 versehen, um das AGR-Gas gleichmäßig zu den
jeweiligen Zylindern zurückzuführen. Außerdem ist
ein AGR-Ventil 45 im AGR-Kanal 43 vorgesehen,
um die Strömungsrate
des AGR-Gases, das durch den AGR-Kanal 43 strömt, zu steuern.
Bei diesem Aufbau werden die AGR-Kammer 44, das AGR-Ventil 45 und
der Einlasskanal 13 (genauer ein Einlass-Sammelrohr 46)
von dem Kühlmittel,
das durch den AGR-Kühlerkreislauf 38 strömt, gekühlt.
-
In
der vorliegenden Ausführungsform
ist der AGR-Kühlerkreislauf 38 mit
dem stromabwärtsseitigen
Ende des Drosselkörper-Warmwasserkreislaufs 37 verbunden.
Anders ausgedrückt,
die Kreisläufe 38, 37 sind
in Reihe verbunden. Diese Anordnung kann durch eine andere Anordnung
ersetzt werden, in der der AGR-Kühlerkreislauf 38 parallel
zum Drosselkörper-Warmwasserkreislauf 37 vorgesehen
ist.
-
Der
Hydrauliköl-Heizkreislauf 39 ist
mit einer Hydraulikölheizung 47 für das Automatikgetriebe
verbunden. Wenn bewirkt wird, dass ein Kühlmittel (warmes Wasser) durch
die Hydraulikölheizung 47 strömt, wird
das Hydrauliköl
des Automatikgetriebes beim Kaltstart des Verbrennungsmotors in
kurzer Zeit aufgewärmt,
was zu einer Verringerung der Reibung im Automatikgetriebe führt. Die
Hydraulikölheizung 47 dient
auch als Ölkühlung, wenn
die Temperatur des Hydrauliköls
hoch ist. Der Warmluftansaug-Kreislauf 40 ist mit dem Luftwäscher 14 verbunden.
Bei diesem Aufbau wird die angesaugte Luft angewärmt, während das Kühlmittel einen Heizkern passiert,
der in der Nähe
des Luftwäschers 14 vorgesehen
ist.
-
Der
stromaufwärtsseitige
Abschnitt jedes der Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreisläufe, die oben beschrieben sind,
ist mit einem bestimmten Punkt im Kühlkörperkanal 23 zwischen
dem Auslass 10b des Wassermantels und dem Kühlkörper 22 verbunden.
Ebenso vereinigen bzw. mischen sich die stromabwärtsseitigen Abschnitte dieser
Wärme aufnehmenden/abstrahlenden
Kreisläufe
in einem Vereinigungsabschnitt 48, der seinerseits mit
der Wasserpumpe 24 verbunden ist. Ein Vereinigungs-Wassertemperatursensor 49 zum
Messen der Temperatur des Kühlmittels
im Vereinigungsabschnitt 48 als Vereinigungswassertemperatur
T3 ist am Vereinigungsabschnitt 48 der Wärme aufnehmenden/abstrahlenden
Kreisläufe
vorgesehen. Der Vereinigungs-Wassertemperatursensor 49 ist
mit der ECU 35 verbunden, wie im Fall der anderen Sensoren 27–32.
-
Der
Aufbau des Kühlsystems 20 der
zweiten Ausführungsform
unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform. Im Folgenden wird
eine Kühlmitteltemperatur-Steuerroutine, die
von der ECU 35 ausgeführt
wird, mit Bezug auf das Ablaufschema von 6 beschrieben.
Diese Kühlmitteltemperatur-Steuerroutine
unterscheidet sich von derjenigen der ersten Ausführungsform
im Hinblick auf eine Operation, mit der die erforderliche Kühlköper-Strömungsrate
V2 berechnet wird. Da die anderen Operationen der Routine von 6 im
Wesentlichen die gleichen sind wie die der ersten Ausführungsform, werden
diesen Operationen die gleichen Schrittnummern zugeordnet, und sie
werden nicht ausführlich beschrieben.
-
Nachdem
die ECU 35 in Schritt S100 den Kühlverlust Qw berechnet hat,
berechnet die ECU 35 die aufgenommene/abgestrahlte Wärmemenge Qetc,
d. h. die Wärmemenge,
die in allen Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreisläufen aufgenommen oder abgestrahlt
wird, wird in den Schritten S210–S220 berechnet. Zu Anfang
wird in Schritt S210 die Strömungsrate
des Kühlmittels
im Vereinigungsabschnitt 48 als Vereinigungsströmungsrate V3
berechnet. Diese Berechnung wird mit Bezug auf beispielsweise ein
in 7 dargestelltes Kennfeld durchgeführt, das
eine Beziehung zwischen der Ventilöffnung des Strömungsventils 26,
der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Vereinigungsströmungsrate
V3 definiert. Wie aus dem Kennfeld von 7 hervorgeht,
wird da, wo die Ventilöffnung
in einem relativ kleinen Bereich liegt, die Vereinigungsströmungsrate
V3 mit einer niedrigen Rate nur wenig gesenkt, wenn die Ventilöffnung größer wird.
Wenn die Ventilöffnung
in einem mittleren oder großen
Bereich liegt, ist die Vereinigungsströmungsrate V3 im Wesentlichen
konstant unabhängig
von der Ventilöffnung.
Ebenso ist die Vereinigungsströmungsrate
V3 rela tiv klein, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl NE relativ
niedrig ist, und steigt, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl NE zunimmt.
Die hierin verwendete Ventilöffnung
kann der Öffnungsbefehlswert sein,
der im letzten Steuerzyklus verwendet worden ist.
-
Im
oben beschriebenen Schritt S210 bestimmt die ECU 35 die
Vereinigungsströmungsrate V3,
die der Ventilöffnung
und der Verbrennungsmotordrehzahl NE entspricht, beispielsweise
aus dem Kennfeld von 7.
-
Im
nächsten
Schritt S220 wird die aufgenommene/abgestrahlte Wärmemenge
Qetc in allen Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreisläufen entsprechend dem folgenden
Ausdruck (2) auf der Basis der Vereinigungsströmungsrate V3, die in Schritt S210
erhalten wurde, der Vereinigungswassertemperatur T3, die vom Vereinigungswassertemperatursensor 49 gemessen
wird, und der Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur To, die
vom Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatursensor 28 gemessen
wird, berechnet. Qetc = C·V3·(To – T3) (2)
-
Im
Ausdruck (2) ist C ein Koeffizient, der dem C im oben angegebenen
Ausdruck (1) gleich ist.
-
Im
nächsten
Schritt S230 wird die erforderliche Kühlköper-Strömungsrate V2 gemäß dem folgenden
Ausdruck (1a) auf der Basis des Koeffizienten C, der Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
Tt, der Kühlkörperauslass-Wassertemperatur
T2, die vom Kühlkörperauslass-Wassertemperatursensor 27 gemessen
wird, des Kühlverlusts
Qw und der aufgenommenen/abgestrahlten Wärmemenge Qetc berechnet. V2 = (Qw – Qetc)/{C·(Tt – T2)} (1a)
-
Im
obigen Ausdruck (1a) sind die Definitionen für C, Tt, T2 und Qw die gleichen
wie diejenigen der gleichen Parameter, die im oben angegebenen Ausdruck
(1) verwendet wurden.
-
Nachdem
Schritt (S230) ausgeführt
wurde, werden die Schritte S300 und S400, die denen von 2 ähnlich sind,
ausgeführt,
und die Kühlmitteltemperatur-Steuerroutine
wird beendet.
-
Die
zweite Ausführungsform,
die oben ausführlich
beschrieben wurde, liefert die folgenden Wirkungen zusätzlich zu
den oben beschriebenen Wirkungen (a) bis (d).
- (e)
Mit den verschiedenen Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreisläufen, die solchermaßen geschaffen
werden, wird Wärme
aufgenommen oder abgestrahlt (anders ausgedrückt, es findet eine Wärmeein-
und -ausstrahlung statt), während
das Kühlmittel
diese Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreisläufe passiert. Das Kühlmittel,
das der Wärmeein-
und -ausstrahlung unterworfen war, strömt durch die Wasserpumpe 24 in
den Kühlkörperkanal 23 und
passiert wiederum den Wassermantel im Verbrennungsmotorkörper 12.
Wenn eine große
Wärmemenge
in den Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreisläufen aufgenommen wird, wird
die Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur To mit einer verringerten
Geschwindigkeit mit einer verringerten Genauigkeit auf einen Sollwert
(d. h. die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur Tt) geregelt,
solange die aufgenommene/abgestrahlte Wärmemenge nicht berücksichtigt
wird, was zu einem erhöhten
Maß an Über- oder
Untersteuerung bei der Steuerung der Kühlwassertemperatur führen kann.
Die
oben genannte Übersteuerung
ist ein Phänomen,
bei dem die Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur To nicht bei
der Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur Tt gehalten werden
kann, nachdem die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
Tt erreicht wurde, sondern weiter über den Sollwert Tt hinaus
ansteigt. Andererseits ist die oben genannte Untersteuerung ein Phänomen, bei
dem die Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur To nicht bei der
Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur Tt gehalten werden
kann, nachdem sie auf die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
Tt gesenkt wurde, sondern weiter unter den Sollwert Tt sinkt.
In
dem Fall, wo das Maß der
oben beschriebenen Über-
oder Untersteuerung wahrscheinlich groß sein wird, muss die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
Tt gesenkt werden, um das normale Funktionieren der entsprechenden Komponenten
des Verbrennungsmotorkörpers 12 und
anderer angesichts von deren Wärmewiderstand
zu gewährleisten.
Wenn die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur Tt gesenkt
wird, wird jedoch die Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
To gesenkt, was zu einer erhöhten
Reibung im Verbrennungsmotor 11 und im Automatikgetriebe
und zu einer verringerten Kraftstoffausnutzung (oder einem erhöhten Kraftstoffverbrauch)
führt.
In
der zweiten Ausführungsform
der Erfindung wird die aufgenommene/abgestrahlten Wärmemenge
Qetc der Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreisläufe berechnet, und die so erhaltene Wärmemenge
Qetc schlägt
sich in der Berechnung der erforderlichen Kühlköper-Strömungsrate V2 nieder. Genauer
wird die erforderliche Kühlköper-Strömungsrate
V2 gemäß dem oben
erhaltenen Ausdruck (1a), der durch Modifizieren des Numerators
des oben angegebenen Ausdrucks (1) erhalten wird, berechnet.
Demgemäß wird die
Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur To problemlos und schneller
mit erhöhter
Genauigkeit auf die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
Tt geregelt, auch wenn die aufgenommene/abgestrahlte Wärmemenge
der Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreisläufe sich ändert. Das heißt, das
Maß der Über- und
der Untersteuerung bei der Steuerung der Kühlmitteltemperatur kann verringert
werden, und daher muss die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
Tt im Hinblick auf den Wärmewiderstand
der entsprechenden Komponenten des Verbrennungsmotorkörpers 12 und
anderer nicht gesenkt werden. Infolgedessen nimmt die Reibung im
Verbrennungsmotor 11 und im Automatikgetriebe nicht aufgrund
der andernfalls möglichen
Senkung der Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur Tt zu,
und der Kraftstoffverbrauch wird nicht aufgrund der andernfalls
möglichen Reibungszunahmen
erhöht.
- (f) Im Zusammenhang mit der oben beschriebenen Wirkung (e) sei
darauf hingewiesen, dass die aufgenommene/abgestrahlte Wärmemenge
Qetc im Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreislauf relativ klein ist, wenn ein
Unterschied zwischen der Wasserzusammenflusstemperatur T3 und der
Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur To klein ist, und dass
die aufgenommene/abgestrahlte Wärmemenge
Qetc groß ist, wenn
der Temperaturunterschied groß ist.
Ebenso ist die aufgenommene/abgestrahlte Wärmemenge Qetc klein, wenn die
Vereinigungsströmungsrate
V3 klein ist, und die aufgenommene/abgestrahlten Wärmemenge
Qetc nimmt zu, wenn die Vereinigungsströmungsrate V3 zunimmt.
- In der zweiten Ausführungsform
der Erfindung wird die aufgenommene/abgestrahlte Wärmemenge
Qetc in allen Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreisläufen gemäß dem oben angegebenen Ausdruck
(2) anhand der Vereinigungsströmungsrate
V3, der Vereinigungswassertemperatur T3 und der Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
To berechnet. Somit wird die aufgenommene/abgestrahlte Wärmemenge mit
verbesserter Genauigkeit anhand der Vereinigungsströmungsrate
V3, der Vereinigungswassertemperatur T3 und der Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
To, d. h. anhand von Parametern, welche die aufgenommene/abgestrahlte
Wärmemenge
Qetc in den oben beschriebenen Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreisläufen beeinflussen, berechnet.
-
Dritte Ausführungsform
-
Nun
wird eine dritte Ausführungsform
der Erfindung mit Bezug auf 1 und 8–10 beschrieben.
In der dritten Ausführungsform
werden ein Fahrzeuggeschwin digkeitssensor 51 zum Messen der
Fahrzeuggeschwindigkeit SPD als Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs
und ein Umgebungstemperatursensor 52 zum Messen der Umgebungstemperatur
THA dem System hinzugefügt,
um den Betriebszustand des Fahrzeugs zu erfassen, wie von Zweipunkt-Strich-Linien
in 1 dargestellt. Mit den solchermaßen hinzugefügten Sensoren 51, 52 unterscheidet
sich die von der ECU 35 durchgeführte Verarbeitung in der dritten
Ausführungsform
von derjenigen der ersten Ausführungsform.
-
Im
Folgenden wird eine Kühlmitteltemperatur-Steuerroutine,
die von der ECU 35 ausgeführt werden soll, mit Bezug
auf das Ablaufschema von 10 beschrieben.
Die Kühlmitteltemperatur-Steuerroutine
dieser Ausführungsform
unterscheidet sich von derjenigen der ersten Ausführungsform
im Hinblick auf eine Operation, mit der die erforderliche Kühlköper-Strömungsrate
V2 berechnet wird. Da die anderen Operationen der Routine von 10 im
Wesentlichen denen der ersten Ausführungsform gleich sind, sind
diesen Operationen die gleichen Schrittnummern zugeordnet und auf
ihre ausführliche
Beschreibung wird verzichtet.
-
Nach
der Berechnung des Kühlverlusts
Qw in Schritt S100 berechnet die ECU 35 in den Schritten S240–S260 eine
Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qoeng, bei der es sich um die Wärmemenge
handelt, die vom Verbrennungsmotorkörper 12 abgestrahlt
wird. Zu Anfang wird in Schritt S240 die grundsätzliche Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qo mit Bezug auf beispielsweise ein in 8 dargestelltes
Kennfeld berechnet, welches eine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit
SPD und der grundsätzlichen Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qo im Voraus definiert.
-
Hierbei
sei darauf hingewiesen, dass die Wärmemenge, die vom Verbrennungsmotorkörper 12 abgestrahlt
wird, zunimmt, wenn ein Temperaturunterschied zwischen der Temperatur
des Verbrennungsmotorkörpers 12 und
der Umgebungstemperatur zunimmt. Ebenso nimmt die abgestrahlte Wärmemenge
zu, wenn eine Gesamtoberfläche
von Hochtemperaturabschnitten des Verbrennungsmotorkörpers 12 zunimmt.
-
Nun
ist es umso wahrscheinlicher, dass Luft mit einem großen Temperaturunterschied
zum Verbrennungsmotorkörper 12 konstant
um den Verbrennungsmotorkörper 12 herum
vorhanden ist, je höher die
Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD)
ist. Somit ist die Wärmemenge,
die vom Verbrennungsmotorkörper 12 abgestrahlt
wird, relativ klein, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit relativ niedrig
ist, und nimmt zu, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt.
-
Angesichts
der obigen Tatsachen, wird die grundsätzliche Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qo auf einen umso kleineren Wert gesetzt, je niedriger die Fahrzeuggeschwindigkeit
SPD ist, und wird auf einen umso größeren Wert gesetzt, je höher die
Fahrzeuggeschwindigkeit SPD ist, wie aus dem Kennfeld von 8 hervorgeht.
Somit bestimmt die ECU 35 die grundsätzliche Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qo, die der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD entspricht, welche vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 51 gemessen
wird, anhand des Kennfelds von 8.
-
Anschließend wird
in Schritt S250 der Umgebungstemperatur-Korrekturfaktor Ktha mit
Bezug auf beispielsweise ein Kennfeld, das in 9 dargestellt ist
und das eine Beziehung zwischen der Umgebungstemperatur THA und
dem Umgebungstemperatur-Korrekturfaktor Ktha definiert, berechnet.
-
Wie
oben beschrieben, wird die Wärmemenge,
die vom Verbrennungsmotorkörper 12 abgestrahlt
wird, umso höher,
je größer ein
Unterschied zwischen der Temperatur des Verbrennungsmotorkörpers 12 und
der Umgebungstemperatur ist. Wenn die Umgebungstemperatur THA niedrig
ist, nimmt daher der Unterschied zwischen der Temperatur des Verbrennungsmotorkörpers 12 und
der Umgebungstemperatur zu, was zu einer Zunahme der abgestrahlten
Wärmemenge
führt.
Wenn die Umgebungstemperatur THA hoch ist, wird andererseits der
Temperaturunterschied wie oben beschrieben verringert, was zu einer
Verringerung der abgestrahlten Wärmemenge
führt.
-
Angesichts
der obigen Tatsachen wird der Umgebungstemperatur-Korrekturfaktor
Ktha auf einen umso größeren Wert
gesetzt, je niedriger die Umgebungstemperatur THA ist, und wird
auf einen umso kleineren Wert gesetzt, je höher die Umgebungstemperatur
THA ist, wie in 9 dargestellt. Somit bestimmt
die ECU 35 den Umgebungstemperatur-Korrekturfaktor Ktha
entsprechend der Umgebungstemperatur THA, die vom Umgebungstemperatursensor 52 erfasst
wird, beispielsweise anhand des Kennfelds von 9.
-
Im
nächsten
Schritt S270 wird die erforderliche Kühlköper-Strömungsrate V2 gemäß dem folgenden
Ausdruck (1b) auf der Basis des Koeffizienten C, der Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
Tt, der Kühlkörperauslass-Wassertemperatur
T2, dem Kühlverlust
Qw und der Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qoeng berechnet. V2 = (Qw – Qoeng)/{C·(Tt – T2)} (1b)
-
Im
oben beschriebenen Ausdruck (1b) sind die Definitionen für C, Tt,
T2 und Qw die gleichen wie diejenigen des oben beschriebenen Ausdrucks
(1).
-
Nach
Ausführung
des Schritts S270 werden die Schritte S300 und S400 auf die gleiche
Weise durchgeführt
wie im Ablaufschema von 2, und die Kühlmitteltemperatur-Steuerroutine
von 10 wird beendet.
-
Die
oben ausführlich
beschriebene dritte Ausführungsform
liefert die folgenden Wirkungen zusätzlich zu den oben beschriebenen
Wirkungen (a) bis (d).
- (g) Es wird angenommen,
dass der Kühlverlust Qw
des Verbrennungsmotorkörpers 12 sich
außer mit
der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Verbrennungsmotorlast auch
mit der Wärmemenge,
die vom Verbrennungsmotorkörper 12 abgestrahlt
wird (d. h. der Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qoeng), ändert.
Hierbei wird die Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qoeng deutlich von der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD beeinflusst.
Die Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qoeng wird auch von der Umgebungstemperatur THA beeinflusst, wenn
der Grad des Einflusses auch nicht so hoch ist wie der Einfluss
der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD. Wenn die Einflüsse der Fahrzeuggeschwindigkeit
SPD und der Umgebungstemperatur THA groß sind, wird die Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
To langsam mit verringerter Genauigkeit auf einen Sollwert (d. h.
eine Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur Tt) geregelt,
solange nicht die Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qoeng berücksichtigt
wird, die eine Folge eines erhöhten
Grades an Übersteuerung oder
Untersteuerung bei der Kühlmitteltemperatursteuerung
ist. Um die Zunahme des Grades an Über- oder Untersteuerung zu
vermeiden oder zu unterdrücken,
kann es notwendig sein, die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
Tt zu senken, um ein normales Funktionieren der entsprechenden Komponenten
des Verbrennungsmotorkörpers 12 und
anderer im Hinblick auf deren Wärmewiderstand
zu gewährleisten.
Wenn die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur Tt gesenkt
wird, wird jedoch die Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
To gesenkt, was zu einer erhöhten
Reibung im Verbrennungsmotor 11 und im Automatikgetriebe
und zu einer verringerten Kraftstoffausnutzung (oder einem erhöhten Kraftstoffverbrauch)
führen
kann.
In der dritten Ausführungsform
der Erfindung wird daher die grundsätzliche Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qo auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD bestimmt (in Schritt
S240), und der Umgebungstemperatur-Korrekturfaktor Ktha wird auf der Basis
der Umgebungstemperatur THA bestimmt (in Schritt S250). Dann wird
die Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qoeng gemäß dem obigen
Ausdruck (3) auf der Basis der grundsätzlichen Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qo und des Umgebungstemperatur-Korrekturfaktors Ktha bestimmt, und
die erforderliche Kühlköper-Strömungsrate
V2 wird so berechnet (in Schritt S270), dass sich die Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qoeng darin niederschlägt. Somit
wird die Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur To problemlos schneller
und mit besserer Genauigkeit auf die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
Tt geregelt, auch wenn sich die Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qoeng ändert.
Das heißt,
das Maß an Über- und
Untersteuerung der Kühlmitteltemperatursteuerung kann
verringert werden, und daher muss die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
Tt im Hinblick auf den Wärmewiderstand
der Komponenten des Verbrennungsmotorkörpers 12 und anderer
nicht gesenkt werden. Infolgedessen wird die Reibung des Verbrennungsmotors 11 und des
Automatikgetriebes nicht aufgrund der andernfalls möglichen
Senkung der Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur Tt erhöht, und
der Kraftstoffverbrauch wird nicht aufgrund von andernfalls möglichen
Reibungszunahmen erhöht.
- (h) Die Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qoeng wird in den Schritten 240–260 auf
der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD und der Umgebungstemperatur
THA berechnet. Somit kann die Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qoeng mit verbesserter Genauigkeit anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD
und der Umgebungstemperatur THA, von denen angenommen wird, dass
sie die Wärmemenge,
die vom Verbrennungsmotorkörper 12 abgestrahlt
wird, beeinflussen, bestimmt werden. Da die Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qoeng auf der Basis sowohl der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD als auch
der Umgebungstemperatur THA berechnet wird, wird auch die Genauigkeit
bei der Berechnung im Vergleich zu dem Fall, wo die Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qoeng nur auf der Basis entweder der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD oder
der Umgebungstemperatur THA (beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit)
berechnet wird, verbessert.
-
Obwohl
vorstehend die ersten, zweiten und dritten Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben wurden, kann die Erfindung auch anders ausgeführt werden,
wie in den folgenden Beispielen.
- (1) Die Kühlmittel-Solltemperatur
kann auf eine Weise berechnet werden, die sich von derjenigen der
dargestellten Ausführungsformen
unterscheidet. Beispielsweise kann die Kühlmittel-Solltemperatur auf
der Basis von (a) einer Kombination der grundlegenden Kraftstoffeinspritzmenge
und der Verbrennungsmotordrehzahl, (b) einer Kombination der Drosselöffnung und
der Kühlmitteltemperatur
oder (c) einer Kombination aus dem Einlassdruck und der Kühlmitteltemperatur
berechnet werden, wie in der japanischen
Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-179948 offenbart.
- (2) Die Erfindung kann auf ein Kühlsystem angewendet werden,
bei dem die Strömungsrate
eines Kühlmittels,
das den Kühlkörper passiert,
von einer elektrischen Wasserpumpe anstelle einer Wasserpumpe 24,
die vom Verbrennungsmotor 11 angesteuert wird, und des
Strömungsventils 26,
das in den Kühlsystemen
der dargestellten Ausführungsformen
verwendet wird, gesteuert wird.
Als Verfahren zur Steuerung
der Öffnung
der elektrischen Wasserpumpe kann ein Öffnungsbefehlswert direkt beispielsweise
auf der Basis des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 11 bestimmt
werden, und die Öffnung
der Wasserpumpe kann entsprechend dem Öffnungsbefehlswert gesteuert
werden. In diesem Fall kann jedoch der Öffnungsbefehlswert nicht bestimmt werden,
solange nicht eine Strömungseigenschaft
der elektrischen Wasserpumpe spezifiziert wurde.
In der modifizierten
Ausführungsform
(2) wird die erforderliche Kühlköper-Strömungsrate
V2, die der Kühlkörperauslass-Wassertemperatur
T2 entspricht, bestimmt, und der Öffnungsbefehlswert der elektrischen
Wasserpumpe wird anhand der erforderlichen Kühlköper-Strömungsrate V2 auf die gleiche
Weise bestimmt wie in den dargestellten Ausführungsformen. Auf diese Weise
kann der Öffnungsbefehlswert
anhand der erforderlichen Kühlköper-Strömungsrate
V2 auch dann erhalten werden, wenn die Strömungseigenschaft nicht spezifiziert
wurde.
- (3) In der ersten Ausführungsform
kann der Kühlverlust
Qw auf der Basis nur entweder der Verbrennungsmotordrehzahl NE oder
der Verbrennungsmotorlast (oder des Verbrennungsmotorlastfaktors)
bestimmt werden.
- (4) In der dritten Ausführungsform
kann die Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge Qoeng
auf der Basis nur entweder der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD oder
der Umgebungstemperatur THA bestimmt werden. Beispielsweise kann
die grundsätzliche
Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qo unverändert
als Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qoeng verwendet werden, ohne dass sie mit dem Umgebungstemperatur-Korrekturfaktor
Ktha multipliziert werden müsste.
- (5) Die zweite Ausführungsform
und die dritte Ausführungsform
der Erfindung können
miteinander kombiniert werden. Das heißt, die aufgenommene/abgestrahlte
Wärmemenge
Qetc und die Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qoeng können
sich in der Berechnung der erforderlichen Kühlköper-Strömungsrate
V2 niederschlagen. Genauer kann die erforderliche Kühlköper-Strömungsrate
V2 gemäß dem folgenden Ausdruck
(1c) berechnet werden. V2 = (Qw – Qetc – Qoeng)/{C·(Tt – T2)} (1a) Auf diese
Weise wird die Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur To noch
problemloser mit verbesserter Genauigkeit auf die Soll-Verbrennungsmotorauslass-Wassertemperatur
Tt gesteuert, auch wenn die aufgenommene/abgestrahlte Wärmemenge
Qetc der Wärme
aufnehmenden/abstrahlenden Kreisläufe und die Verbrennungsmotorkörper-Abstrahlwärmemenge
Qoeng sich ändern.
Infolgedessen kann der Grad der Über-
oder Untersteuerung der Kühlmitteltemperatur
verringert werden, und die andernfalls mögliche Verschlechterung der
Kraftstoffausnutzung kann noch weiter unterdrückt werden.
- (6) Betreffend einen oder mehrere der Wärme aufnehmenden/abstrahlenden
Kreisläufe
der zweiten Ausführungsform,
die eine besonders große
Wärmemenge
aufnehmen oder abstrahlen, beispielsweise den Heizkreislauf 36,
den Hydrauliköl-Heizkreislauf 39 und
den Warmluftansaug-Kreislauf 40 betreffend, kann die aufgenommene/abgestrahlte Wärmemenge
auf die nachstehend beschriebene Weise gemessen oder korrigiert
werden, ohne den Vereinigungswassertemperatursensor 49 zu verwenden.
Betreffend
beispielsweise den Heizkreislauf 36 wird die Windgeschwindigkeit
in der Nähe
des Heizkerns 41 gemessen, während das Fahrzeug fährt, und
die Temperaturen werden an den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten
des Heizkerns 41 gemessen. Dann wird die Wärmemenge,
die vom Heizkern 41 abgestrahlt wird, anhand eines Unterschieds
zwischen der stromaufwärtsseitigen
Temperatur und der stromabwärtsseitigen
Temperatur des Heizkerns 41 und der Windgeschwindigkeit
gemessen.
Betreffend den Hydrauliköl-Heizkreislauf 39 wird die
grundlegende abgestrahlte Wärmemenge
anhand eines Unterschieds zwischen der Temperatur eines Kühlmittels,
das durch den Kreislauf 39 strömt, und der Temperatur des
Hydrauliköls
bestimmt. Dann wird die Wärmemenge,
die vom Hydrauliköl-Heizkreislauf 39 aufgenommen
oder abgestrahlt wird, durch Multiplizieren der grundlegenden abgestrahlten
Wärmemenge
mit einem Korrekturfaktor berechnet, der von der Strömungsrate
des Kühlmittels
abhängt,
das die Hydraulikölheizung 47 passiert.
Betreffend
den Warmluftansaug-Kreislauf 40 wird die abgestrahlte Wärmemenge
auf der Basis der Temperaturen auf der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite
des Heizkerns, der sich in der Nähe
des Luftwäschers 14 befindet,
und der Menge der angesaugten Luft, die durch den Einlasskanal 13 strömt, berechnet.
Anschließend wird
die Wärmemenge
Qetc durch Addieren der wie oben ermittelten aufgenommenen/abgestrahlten
Wärmemengen
ermittelt und wird im oben angegebenen Ausdruck (1a) verwendet,
um die erforderliche Kühlköper-Strömungsrate
V2 zu berechnen.
- (7) In der dritten Ausführungsform
kann die Temperatur der angesaugten Luft als Ersatzwert für die Umgebungstemperatur
THA, die vom Umgebungstemperatursensor 52 gemessen wird,
verwendet werden.