JP2004144042A - Cooling device of liquid cooled type heat engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液冷式熱機関の冷却装置に関するもので、車両の走行用エンジンの冷却装置に適用して有効である。
【0002】
【従来の技術】
従来、冷間始動時における暖機運転時間の短縮を図るため、1〜5L/minという微少流量の冷却水をバイパス通路とエンジン10との間で循環させている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−161747号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献1に記載の発明では、暖機運転時に1〜5L/minという微少流量の冷却水を循環させるべく、流量制御の絞り開度を大きく絞っているので、冷却水を循環させるポンプの吸入側圧力が飽和蒸気圧以下まで低下してしまう可能性がある。
【0005】
そして、ポンプの吸入側圧力が飽和蒸気圧以下まで低下すると、キャビテーションが発生してポンプが破損するおそれがあり、ポンプが破損すると、冷却水の循環が停止するので、エンジンのオーバヒートを招いてしまう。
【0006】
本発明は、上記点に鑑み、第1には、従来と異なる新規な液冷式熱機関の冷却装置を提供し、第2には、ポンプの吸入側圧力が圧力が過度に低下してキャビテーションが発生することを防止することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、液冷式熱機関(10)内を循環する冷却液を冷却し、その冷却した冷却液を液冷式熱機関(10)に戻すラジエータ(20)と、液冷式熱機関(10)から流出する冷却液をラジエータ(20)を迂回させて液冷式熱機関(10)に戻すバイパス回路(30)と、冷却液を循環させるポンプ(50)と、ポンプ(50)の吸入側圧力を制御する制御手段とを備え、制御手段は、流量制御モードとして、冷却液の温度が所定温度以下のときに液冷式熱機関(10)の冷却液の循環流量が所定流量となるように液冷式熱機関(10)とバイパス回路(30)との間で冷却液を循環させる暖機促進モード、冷却液の温度が所定温度より高いときに液冷式熱機関(10)の冷却液の循環流量が所定流量より大きい流量となるように冷却液を循環させる通常モード、及びポンプ(50)にてキャビテーションが発生したか否かを判定し、キャビテーションが発生したものと判定したときに、キャビテーションが発生したものと判定する以前に比べてポンプ(50)の吸入側圧力を上昇させるキャビテーション発生抑制モードを有していることを特徴とする。
【0008】
これにより、ポンプ(50)にてキャビテーションが実際に発生することを抑制できるので、ポンプ(50)が破損してしまうこと、及び熱機関(10)のオーバヒートを未然に防止できる。
【0009】
請求項2に記載の発明では、制御手段は、ポンプ(50)に流れ込む冷却液の温度とポンプ(50)の回転数とによって決定されるパラメータが所定範囲にあるか否かに基づいてキャビテーションが発生したか否かを判定することを特徴とするものである。
【0010】
請求項3に記載の発明では、制御手段は、ポンプ(50)に流れ込む冷却液の温度とポンプ(50)の回転数とによって決定されるパラメータが所定範囲になった時から所定時間が経過するまでの間におけるポンプ(50)に流れ込む冷却液の平均温度及びポンプ(50)の平均回転数によって決定されるパラメータが所定範囲にあるときに、キャビテーションが発生したものと判定してキャビテーション発生抑制モードを実行することを特徴とする。
【0011】
これにより、キャビテーションが発生していないのにキャビテーションが発生しているものと判定してしまうキャビテーション誤判定を未然に防止でき得る。
【0012】
請求項4に記載の発明では、制御手段は、ポンプ(50)に流れ込む冷却液の温度とポンプ(50)の回転数とによって決定されるパラメータが所定範囲になった時から所定時間が経過するまでの間、パラメータが所定範囲にあり続けたときに、キャビテーションが発生したものと判定してキャビテーション発生抑制モードを実行することを特徴とする。
【0013】
これにより、キャビテーション誤判定を未然に防止でき得る。
【0014】
請求項5に記載の発明では、制御手段は、ポンプ(50)に流れ込む冷却液の温度とポンプ(50)の回転数とによって決定されるパラメータが所定範囲になった時から所定時間が経過するまでの間、パラメータが所定範囲にある時間の積算時間が所定時間の所定割合以上となったときに、キャビテーションが発生したものと判定してキャビテーション発生抑制モードを実行することを特徴とする。
【0015】
これにより、キャビテーション誤判定を未然に防止でき得る。
【0016】
請求項6に記載の発明では、制御手段は、ポンプ(50)に流れ込む冷却液の温度とポンプ(50)の回転数とによって決定されるパラメータが所定範囲になったときに、キャビテーションが発生したものと判定してキャビテーション発生抑制モードを実行することを特徴とするものである。
【0017】
請求項7に記載の発明では、ポンプ(50)に流れ込む冷却液量を制御する第1流量制御弁(40)を有しており、制御手段は、キャビテーション発生抑制モード時には、第1流量制御弁(40)の絞り開度を、キャビテーションが発生したものと判定する以前に比べて大きくすることを特徴とするものである。
【0018】
請求項8に記載の発明では、液冷式熱機関(10)から流出した冷却液をラジエータ(20)及びバイパス回路(30)以外に流す冷却液回路(62)を有しており、制御手段は、キャビテーション発生抑制モード時には、冷却液回路(62)に流れる流量を、キャビテーションが発生したものと判定する以前に比べて大きくすることを特徴とするものである。
【0019】
請求項9に記載の発明では、制御手段は、キャビテーション発生抑制モードを実行し始めた時から所定時間が経過したときに、キャビテーション発生抑制モードを停止することを特徴とするものである。
【0020】
請求項10に記載の発明では、制御手段は、パラメータが所定範囲から外れたときに、キャビテーション発生抑制モードを停止することを特徴とするものである。
【0021】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0022】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
本実施形態は、本発明に係る熱機関の冷却装置を車両の走行用エンジンの冷却装置に適用したものであって、図1は本実施形態に係るエンジンの冷却装置の模式図である。
【0023】
図1中、エンジン(内燃機関)10は水冷式の熱機関であり、ラジエータ20はエンジン10内を循環する冷却水を冷却し、その冷却した冷却水をエンジン10に戻す放熱器であり、送風機21はラジエータ20に冷却風を送風するものである。
【0024】
バイパス回路30はエンジン10から流出する冷却水をラジエータ20を迂回させてエンジン10に戻す通路であり、第1第1バルブ40はラジエータ20に循環させる冷却水量とバイパス通路30に循環させる冷却水量とを調節する電子制御式の第1流量制御弁であり、第2バルブ70はエンジン10から流出した冷却水をラジエータ20及びバイパス回路30以外に流す冷却液回路(本実施形態では、ヒータ回路62)、及びヒータ1回路62に流す冷却水量を制御する電子制御式の第2流量制御弁である。
【0025】
なお、ヒータ1回路62とは、冷却水(エンジン廃熱)を熱源として室内に吹き出す空気を加熱する暖房用熱交換器(ヒータ)60に冷却水を循環させるための冷却水通路であり、空調用送風機61は室内に吹き出す空気を送風する送風機である。
【0026】
また、ポンプ50はエンジン10から駆動力を得て冷却水を循環させる渦巻式のウォータポンプでありる。
【0027】
また、トルクコンバータ80はオートマチックトランスミッション用の流体継ぎ手であり、オイルクーラ90はトルクコンバータ80内の作動油(オートマチックトランスミッションフルード)と冷却水とを熱交換するオイル熱交換器である。
【0028】
なお、本実施形態では、オイルクーラ90はヒータ60から流出した冷却水と作動油(ATF)とを熱交換している。
【0029】
ところで、第1水温センサ101は第1第1バルブ40の冷却水流入口側のうちバイパス通路30側に配設されて冷却水の温度を検出する第1温度検出手段であり、第2水温センサ102はポンプ50の流入側に配設されてエンジン10に流入する冷却水の温度を検出する第2温度検出手段である。
【0030】
圧力センサ103はエンジン10の吸入負圧を検出する圧力検出手段であり、回転センサ104はエンジン100の回転数を検出する回転数検出手段であり、外気温センサ105は室外空気温度を検出する外気温度検出手段である。
【0031】
そして、各センサ101〜105の検出信号及び車両用空調装置の始動スイッチ(A/Cスイッチ)106のON−OFF信号は電子制御装置(ECU)100に入力されており、このECU100は、各センサ101〜105の検出信号及び始動スイッチ106のON−OFF信号に基づいて予め設定されたプログラムに従って第1バルブ40及び送風機21等を制御する。
【0032】
次に、第1バルブ40の構造について述べる。
【0033】
図2は第1バルブ40の断面図であり、図3は図2の上面図である。そして、冷却水通路40aを構成するアルミニウム製のハウジング41は、図2に示すように、ラジエータ20の流出側に接続される第1流入口42aが形成された第1ハウジング41a、並びにバイパス通路30の流出側に接続される第2流入口42b及びポンプ50の吸入側に接続される流出口42c(図3参照)が形成された第2ハウジング41bを有して構成されている。
【0034】
なお、第1、2ハウジング41a、41bは、Oリング等のパッキン41cを介してボルト41d(図3参照)により締結されている。
【0035】
また、ハウジング41内のうち第1ハウジング41aのフランジ部41eには、第1流入口42a側と流出口42c側とを仕切るアルミニウム製のシートプレート43が配設されている。
【0036】
そして、このシートプレート43は、図4に示すように、段付き部43cが形成された円筒部43d、及びこの円筒部43dの軸方向一端側を閉塞する円盤状のシート面43bが形成されており、シート面43bには、第1流入口42a側と流出口42c側と連通させる連通口43aが形成されている。
【0037】
このとき、連通口43aは、その外縁が描く図形の図心がシート面43bの図心と一致するように形成されているとともに、連通口43aの外縁部には、連通口43aを縁取るようにゴム製のパッキン44が焼き付け固着されている。
【0038】
因みに、図形の図心とは、周知のごとく、平面図形において面積モーメントが釣り合う点であり、本実施形態では、シート面43bは円盤状であるので、その図心は中心と一致する。
【0039】
なお、シートプレート43を挟んで上流側と下流側とは、フランジ部41eとシートプレート43との間に配設されたOリング等のパッキン43fにより密閉されている。このため、シートプレート43の上流側から下流側に流れる冷却水の全ては、連通口43aを通過することとなる。
【0040】
また、シートプレート43より冷却水流れ下流側には、連通口43aの開口面積、すなわち開度を調節するバルブ45が配設されており、このバルブ45は、図5に示すように、シート面43bと平行に配置されてパッキン44と接触しながら平行移動するように回転する円盤状の第1バルブ面45a、第2流入口42b側に繋がる開口部41f(図2参照)の開口面積を調節する第2バルブ面45b、並びに第1バルブ面及び第2バルブ面45bを回転させるシャフト部45c等からなるもので、これら45a〜45cは金属にて一体形成されている。
【0041】
このとき、第1バルブ面45aには、連通口43aに対応するように扇状の開口部45dがシャフト45cに対して対称に形成されており、第2バルブ面45bは、第1バルブ面45aの外縁部に位置してシャフト45cの長手方向と平行な方向に延出する円筒状の壁部であり、シャフト45cの先端側には、後述する減速機47の出力軸を固定するためのネジ穴が形成されている。
【0042】
ところで、シートプレート43のシート面43bに形成された連通口43aのうち、第1バルブ面45aに形成された扇状の開口部45dと対応する部位からずれた位置、すなわちシート面43bの中心部の開口部(図4の二点鎖線で示された部位)43eは、シートプレート43を挟んで上流側と下流側とを連通させる連通口43aとしての機能に加えて、シート面43bの流入口42a側の面に作用する水圧よる力(以下、この力をシート押圧力と呼ぶ。)を調節する受圧面積調節穴として機能する。そこで、以下、開口部43eを受圧面積調節穴43eと表記する。
【0043】
つまり、現状の受圧面積は、図4(a)において斜線で示された面積であるが、受圧面積調節穴43eを大きくすれば、受圧面積が減少してシート押圧力が減少し、逆に受圧面積調節穴43eを小さくすれば、受圧面積が増大してシート押圧力が増大する。
【0044】
また、図2において、モータ46はバルブ45を回転駆動する動力を発生するステッピングモータであり、減速機47はモータ46の出力を減速してバルブ45のシャフト45cに伝達する複数枚の歯車からなる変速機であり、この減速機47及びモータ46によりバルブ45を回転駆動させるアクチュエータが構成されている。
【0045】
軸受48はシャフト45cを回転可能に支持する転がり軸受であり、リップシール49は流体通路40a内の冷却水がアクチュエータ内に流入することを防止するシール手段である。
【0046】
以上に述べた構成により、シートプレート43は、バルブ45より上流側に位置してバルブ45に対してシート面43bと直交する方向に微少、つまりパッキン43fの弾性変形量程度に変位することができる。このとき、図2に示すように、シートプレート43の変位方向一端側、つまり下流側への変位はバルブ45により規制され、シートプレート43の変位方向他端側、つまり上流側への変位はフランジ部41eにより規制される。
【0047】
なお、バルブ45が回転すると、パッキン44と第1バルブ面43bとの摩擦量によりシートプレート43が回転するおそれがあるので、本実施形態では、シートプレート43の外周側に外方側に突出する突起部43hを第2ハウジング41bに設けた溝部41gに摺動可能に嵌合させることによりシートプレート43が回転することを防止している。
【0048】
また、捩りコイルバネ47aは、減速機47の歯車列の外側に配置されて、モータ46に電圧が印加されていないとき、つまりエンジン停止時及び流量制御第1バルブ40の組み立てが完了したときに、キャビテーションが発生しない程度の流量となるキャビテーション発生抑制モードとなるように自動的にバルブ45を回転させる弾性力をバルブ45に作用させる弾性手段である。
【0049】
次に、第1バルブ40の概略作動について述べる。
【0050】
バルブ45が第1バルブ面45aの中心を中心として回転すると、シートプレート43の連通口43aとバルブ45の開口部45dとの重なり合う面積、すなわち連通口43aの開口面積、及び開口部41fの開口面積がバルブ45の回転角に比例して変化し、流量調整第1バルブ40内を流れる冷却水量が調節される。
【0051】
このとき、第1バルブ面45aはパッキン44と接触しているので、第1バルブ面45aとシート面43bとの隙間から冷却水が下流側に流れてしまうことを防止できる。したがって、バルブ45の回転角、つまり連通口43aの開口面積に応じてラジエータ20を流れる冷却水量を調節することができる。
【0052】
そして、モータ46に電圧が印加されていないときには、捩りコイルバネ47aの弾性力により、バルブ45が図6に示すような位置で停止するため、エンジン10とバイパス回路30との間で微少流量(例えば、1〜5L/min)の冷却水が循環する暖機促進モードとなる。
【0053】
次に、第1、2バルブ40、70の作動について図7、8に示すフローチャートに基づいて述べる。
【0054】
車両のイグニッションスイッチ(図示せず)が投入された後、エンジン10が始動すると、回転センサ104、圧力センサ103、第1、2水温センサ101、102、外気温センサ105及び始動スイッチ106の検出値を読み込む(S1)。
【0055】
そして、エンジン10の回転数及び吸入負圧よりエンジン負荷を演算するとともに、その演算したエンジン負荷に基づいて、図示しないマップから目標とするエンジン100に流入する冷却水の温度(以下、この水温を目標水温Tmapと呼ぶ。)及び暖機が終了したものと見なすことができる冷却水温度(以下、この水温を暖機終了温度Tw1と呼ぶ。)を決定する(S10)。
【0056】
次に、第1水温センサ101の検出温度からバイパス通路30を流通する冷却水の温度(以下、バイパス水温Tbと呼ぶ。)と暖機終了水温Tw1(本実施形態では、100℃)とを比較する(S20)。
【0057】
そして、バイパス水温Tbが暖機終了温度Tw1以下のときには、エンジンの負荷状態(圧力センサ103の検出圧力)を検出し、エンジン負荷が所定値Ro以下か否かを判定する(S30)。
【0058】
次に、エンジン負荷が所定値Ro以下のときには、第2バルブ70を閉じて冷却水がオイルクーラ90内を循環してしまうことを阻止するとともに、少なくともエンジン10とバイパス通路30との間で冷却水を循環させる暖機促進モードを実行する(S40)。
【0059】
なお、この暖機促進モードにおいては、流量が従来(10〜15L/min)より少ない、1L/min以上、5L/min以下となるように第1バルブ40の開度が制御される。
【0060】
一方、バイパス水温Tbが暖機終了温度Tw1より高くなり暖機運転が終了したものと見なすことができるとき、又はエンジン負荷が所定値Roより大きくなり暖機促進モードを実行する必要がないものと判断されたときには、第2バルブ70を開いて冷却水をオイルクーラ90内に循環させるとともに、第1バルブの開度を制御して第2水温センサ103の検出水温(エンジン水温)が95℃以上、110℃以下となるような高水温制御モード、つまり通常モードを実行する(S50)。
【0061】
また、暖機促進モードが実行されたときには、タイマーフラグが立っているか否かを判定し(S60)、タイマーフラグが立っているない場合には、ポンプ50がキャビテーションが発生し易い状況にあるか否か判定する(S70)。
【0062】
ここで、ポンプ50がキャビテーションが発生し易い状況にあるか否か判定は、ポンプ50に流れ込む冷却水温度とポンプ50の回転数とによって決定されるキャビテーション発生判定パラメータが所定範囲にあるか否かに基づいて決定されるもので、具体的には、図9の斜線で示す領域にキャビテーション発生判定パラメータがあるときに、キャビテーションが発生し易い状況にあるとみなす。
【0063】
なお、本実施形態では、ポンプ50の回転数とエンジン10の回転数とは相関関係があるので、ポンプ回転数に代えてエンジン回転数を用いている。
【0064】
そして、キャビテーションが発生し易い状況にある判定されたときには、タイマーフラグを立てるとともに、タイマー時間の計測を開始し(S80)、キャビテーションが発生し易い状況にある判定されてタイマーフラグを立てた時から所定時間T1(例えば、20秒)が経過するまでは、S1〜S80までを繰り返す(S90)。
【0065】
なお、S70にてキャビテーションが発生し易い状況ではないと判定されたときには、S1に戻る。
【0066】
そして、タイマー時間を計測し始めた時から所定時間T1が経過したときに、タイマー時間を計測し始めた時から所定時間T1が経過するまでの間におけるポンプ50に流れ込む冷却水の平均温度及びエンジン10、つまりポンプ50の平均回転数によって決定されるパラメータがキャビテーションが発生し易い状況範囲にあるか否かを判定する(S100)。
【0067】
このとき、パラメータがキャビテーションが発生し易い状況範囲にあるときには、ポンプ50でキャビテーションが発生しているものとみなしてキャビテーション発生抑制モードを実行するとともに、タイマーフラグを降ろし、かつ、キャビテーション発生抑制モードを終了させるためのタイマー時間の計測を開始する(S110)。
【0068】
ここで、キャビテーション発生抑制モードとは、キャビテーションが発生したものと判定する以前に比べてポンプ50の吸入側圧力を上昇させるもので、具体的には、第1バルブ40の絞り開度を暖機促進モード時より大きくして第1バルブ40で発生する圧力損失を小さくするものである。
【0069】
なお、S100にてパラメータがキャビテーションが発生し易い状況範囲にないと判定されたときには、タイマーフラグを降ろしてS1に戻る(S105)。
【0070】
そして、キャビテーション発生抑制モードを実行し始めた時から所定時間T2が経過したときに、キャビテーション発生抑制モードを停止してS1に戻る(S110)。
【0071】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【0072】
ポンプ50にてキャビテーションが発生したか否かを判定し、キャビテーションが発生したものと判定したときに、キャビテーションが発生したものと判定する以前に比べてポンプ50の吸入側圧力を上昇させるので、ポンプ50にてキャビテーションが実際に発生することを抑制できる。延いては、ポンプ50が破損してしまうこと、及びエンジン10のオーバヒートを未然に防止できる。
【0073】
また、ポンプ50に流れ込む冷却水の温度とポンプ50の回転数とによって決定されるパラメータが所定範囲になった時から所定時間が経過するまでの間におけるポンプ50に流れ込む冷却水の平均温度及びポンプ50の平均回転数によって決定されるパラメータが所定範囲にあるときに、キャビテーションが発生したものと判定するので、エンジン10の稼動状態の変動に伴ってポンプ50の回転数が大きく変動し、キャビテーションが発生していないのにキャビテーションが発生しているものと判定してしまうキャビテーション誤判定を未然に防止でき得る。
【0074】
(第2実施形態)
本実施形態は、ポンプ50に流れ込む冷却水の平均温度及びポンプ50の平均回転数によって決定されるパラメータが所定範囲になった時から所定時間T3が経過するまでの間、パラメータが所定範囲にあり続けたときに、キャビテーションが発生したものと判定してキャビテーション発生抑制モードを実行し、キャビテーション発生抑制モードを実行し始めた時から所定時間T2が経過したときに、キャビテーション発生抑制モードを停止するものである。
【0075】
なお、図10は本実施形態の特徴的制御部分を示すフローチャートであり、第1実施形態におけるS60、S70、S80、S90及びS100をS61、S71、S81及びS91に変更したものである。
【0076】
(第3実施形態)
本実施形態は、ポンプ50に流れ込む冷却水の温度とポンプ50の回転数とによって決定されるパラメータが所定範囲になったときに、キャビテーションが発生したものと判定してキャビテーション発生抑制モードを実行し、パラメータが所定範囲から外れたときに、キャビテーションの発生が停止したものと判定してキャビテーション発生抑制モードを停止するものである。
【0077】
なお、図11は本実施形態の特徴的制御部分を示すフローチャートであり、第1実施形態におけるS60、S70、S80、S90及びS100をS62、S72、S82及びS92に変更したものである。
【0078】
(第4実施形態)
本実施形態は、ポンプ50に流れ込む冷却水の平均温度及びポンプ50の平均回転数によって決定されるパラメータが所定範囲にある時間の積算時間が所定時間T4の所定割合(例えば、80%)以上となったときに、キャビテーションが発生したものと判定してキャビテーション発生抑制モードを実行し、キャビテーション発生抑制モードを実行し始めた時から所定時間T2が経過したときに、キャビテーション発生抑制モードを停止するものである。
【0079】
なお、図12は本実施形態の特徴的制御部分を示すフローチャートであり、第1実施形態におけるS100をS101に変更したものである。
【0080】
(第5実施形態)
第1〜4実施形態では、キャビテーション発生抑制モード時に第1バルブ40の絞り開度を暖機促進モード時より大きくすることにより第1バルブ40で発生する圧力損失を小さくして、キャビテーションが発生したものと判定する以前に比べてポンプ50の吸入側圧力を上昇させたが、本実施形態は、キャビテーション発生抑制モード時に、第2バルブ70を開いてヒータ1回路62に流れる流量をキャビテーションが発生したものと判定する以前に比べて大きくすることにより、第1バルブ40を流れる流量を低下させて第1バルブ40で発生する圧力損失を小さくするものである。
【0081】
因みに、図13は本実施形態を第1実施形態に適用した場合のフローチャートであり、第1実施形態におけるS110をS111に変更したものである。なお、本実施形態を第2〜4実施形態に対して適用してもよいことは言いまでもない。
【0082】
(第6実施形態)
本実施形態は、図14に示すように、第1バルブ40と第2バルブ70とを一体化したバルブ40にて本発明(第1〜5実施形態)を実施した例である。
【0083】
具体的には、図15に示すように、ヒータ60から流出した冷却水が流入する第3流入口42dを第1ハウジング41aに設けるとともに、バルブ45に第3流入口42dを開閉する第3バルブ面45eを設けたものである。
【0084】
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、モータ46の停止時に捩りコイルバネ47aの弾性力により自動的にキャビテーション発生抑制モードとなるような流量制御バルブであったが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0085】
また、上述の実施形態では、アクチュエータとしてモータ46を採用したが本発明はこれに限定されるものではなく、リニアソレノイド等のその他のアクチュエータであってもよい。
【0086】
また、本発明は上述の実施形態のみ限定されるものではなく、上述の実施形態のうち少なくとも2つの実施形態を組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る冷却装置の模式図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係る流体バルブの断面図である。
【図3】図2の上面図である。
【図4】本発明の第1実施形態に係るシートプレートの二面図である。
【図5】本発明の第1実施形態に係るバルブの二面図である。
【図6】図2のA−A断面図である。
【図7】本発明の第1から5実施形態に係る冷却装置の制御フローを示すフローチャートである。
【図8】本発明の第1実施形態に係る冷却装置の制御フローを示すフローチャートである。
【図9】キャビテーション発生領域を示す図である。
【図10】本発明の第2実施形態に係る冷却装置の制御フローを示すフローチャートである。
【図11】本発明の第3実施形態に係る冷却装置の制御フローを示すフローチャートである。
【図12】本発明の第4実施形態に係る冷却装置の制御フローを示すフローチャートである。
【図13】本発明の第5実施形態に係る冷却装置の制御フローを示すフローチャートである。
【図14】本発明の第6実施形態に係る冷却装置の模式図である。
【図15】本発明の第6実施形態に係る流体バルブの断面図である。
【符号の説明】
10…エンジン、20…ラジエータ、
30…バイパス通路、40…第1バルブ、50…ポンプ、60…ヒータ、
70…第2バルブ、80…トルクコンバータ、
90…オイルクーラ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling device for a liquid-cooled heat engine, and is effective when applied to a cooling device for a traveling engine of a vehicle.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to shorten the warm-up operation time at the time of a cold start, cooling water having a very small flow rate of 1 to 5 L / min is circulated between the bypass passage and the engine 10 (for example, see Patent Document 1). .
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2002-161747 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the invention described in
[0005]
If the pressure on the suction side of the pump drops below the saturated vapor pressure, cavitation may occur and the pump may be damaged. If the pump is damaged, circulation of the cooling water is stopped, which causes overheating of the engine. .
[0006]
In view of the above points, the present invention firstly provides a new cooling device for a liquid-cooled heat engine, which is different from the conventional one, and secondly, the pressure on the suction side of the pump becomes excessively low, resulting in cavitation. It is intended to prevent the occurrence of the problem.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a cooling liquid circulating in a liquid-cooled heat engine (10) is cooled, and the cooled liquid is cooled by a liquid-cooled heat engine. A radiator (20) for returning to (10), a bypass circuit (30) for returning the coolant flowing out of the liquid-cooled heat engine (10) to the liquid-cooled heat engine (10) by bypassing the radiator (20), A pump (50) for circulating the cooling liquid; and control means for controlling a suction side pressure of the pump (50). A warm-up promotion mode in which the coolant is circulated between the liquid-cooled heat engine (10) and the bypass circuit (30) so that the circulation flow rate of the coolant in the heat engine (10) becomes a predetermined flow rate. When the temperature is higher than a predetermined temperature, the cooling liquid of the liquid-cooled heat engine (10) The normal mode in which the coolant is circulated so that the annular flow rate becomes larger than the predetermined flow rate, and whether or not cavitation has occurred in the pump (50) is determined. When it is determined that cavitation has occurred, cavitation is performed. Characterized by having a cavitation occurrence suppression mode in which the suction side pressure of the pump (50) is increased as compared with before the determination that the occurrence of the cavitation has occurred.
[0008]
This can suppress actual occurrence of cavitation in the pump (50), thereby preventing damage to the pump (50) and overheating of the heat engine (10).
[0009]
According to the second aspect of the present invention, the control means performs cavitation based on whether a parameter determined by the temperature of the coolant flowing into the pump (50) and the rotation speed of the pump (50) is within a predetermined range. It is characterized in that it is determined whether or not it has occurred.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, the control means passes a predetermined time from when a parameter determined by the temperature of the coolant flowing into the pump (50) and the rotation speed of the pump (50) falls within a predetermined range. When the parameters determined by the average temperature of the coolant flowing into the pump (50) and the average rotation speed of the pump (50) are within a predetermined range, it is determined that cavitation has occurred, and the cavitation generation suppression mode is set. Is performed.
[0011]
This can prevent cavitation erroneous determination of determining that cavitation has occurred even though cavitation has not occurred.
[0012]
According to the fourth aspect of the present invention, the control means passes a predetermined time from when a parameter determined by the temperature of the coolant flowing into the pump (50) and the rotation speed of the pump (50) falls within a predetermined range. Until the parameter continues to be within a predetermined range, it is determined that cavitation has occurred and the cavitation occurrence suppression mode is executed.
[0013]
Thereby, cavitation erroneous determination can be prevented beforehand.
[0014]
According to the fifth aspect of the present invention, the control means passes the predetermined time from when the parameter determined by the temperature of the coolant flowing into the pump (50) and the rotation speed of the pump (50) falls within a predetermined range. Until the above, when the integrated time of the time when the parameter is within the predetermined range becomes equal to or more than the predetermined ratio of the predetermined time, it is determined that cavitation has occurred and the cavitation occurrence suppression mode is executed.
[0015]
Thereby, cavitation erroneous determination can be prevented beforehand.
[0016]
In the invention according to claim 6, the control means generates cavitation when the parameter determined by the temperature of the coolant flowing into the pump (50) and the rotation speed of the pump (50) falls within a predetermined range. And executing the cavitation occurrence suppression mode.
[0017]
According to the seventh aspect of the present invention, there is provided the first flow control valve (40) for controlling the amount of coolant flowing into the pump (50), and the control means is configured to control the first flow control valve in the cavitation generation suppression mode. (40) The throttle opening is characterized in that it is made larger than before the cavitation is determined to have occurred.
[0018]
According to the invention described in claim 8, a cooling liquid circuit (62) for flowing the cooling liquid flowing out of the liquid-cooled heat engine (10) to a portion other than the radiator (20) and the bypass circuit (30) is provided. Is characterized in that, in the cavitation generation suppression mode, the flow rate flowing through the coolant circuit (62) is made larger than before the cavitation is determined to have occurred.
[0019]
According to a ninth aspect of the present invention, the control means stops the cavitation occurrence suppression mode when a predetermined time has elapsed since the start of the execution of the cavitation occurrence suppression mode.
[0020]
According to a tenth aspect of the present invention, the control means stops the cavitation suppression mode when the parameter is out of the predetermined range.
[0021]
Incidentally, the reference numerals in parentheses of the respective means are examples showing the correspondence with specific means described in the embodiments described later.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
In the present embodiment, the cooling device for a heat engine according to the present invention is applied to a cooling device for a traveling engine of a vehicle, and FIG. 1 is a schematic diagram of the cooling device for an engine according to the present embodiment.
[0023]
In FIG. 1, an engine (internal combustion engine) 10 is a water-cooled heat engine, and a
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
In the present embodiment, the
[0029]
Incidentally, the first
[0030]
The
[0031]
A detection signal of each of the
[0032]
Next, the structure of the
[0033]
FIG. 2 is a sectional view of the
[0034]
The first and
[0035]
In addition, an
[0036]
As shown in FIG. 4, the
[0037]
At this time, the
[0038]
Incidentally, the centroid of the figure is, as is well known, a point where the area moments are balanced in the plane figure. In the present embodiment, the centroid coincides with the center because the
[0039]
The upstream and downstream sides of the
[0040]
Further, a
[0041]
At this time, a fan-shaped
[0042]
By the way, among the
[0043]
In other words, the current pressure receiving area is the area indicated by oblique lines in FIG. 4A. However, if the pressure receiving
[0044]
In FIG. 2, a
[0045]
The
[0046]
With the configuration described above, the
[0047]
When the
[0048]
The
[0049]
Next, the general operation of the
[0050]
When the
[0051]
At this time, since the
[0052]
When no voltage is applied to the
[0053]
Next, the operation of the first and
[0054]
When the
[0055]
Then, an engine load is calculated from the rotation speed of the
[0056]
Next, the temperature of the cooling water flowing through the bypass passage 30 (hereinafter, referred to as bypass water temperature Tb) is compared with the warm-up ending water temperature Tw1 (100 ° C. in the present embodiment) from the temperature detected by the first
[0057]
When the bypass water temperature Tb is equal to or lower than the warm-up end temperature Tw1, the engine load state (the pressure detected by the pressure sensor 103) is detected, and it is determined whether the engine load is equal to or lower than a predetermined value Ro (S30).
[0058]
Next, when the engine load is equal to or less than the predetermined value Ro, the
[0059]
In this warm-up promotion mode, the opening of the
[0060]
On the other hand, when the bypass water temperature Tb is higher than the warm-up end temperature Tw1 and it can be considered that the warm-up operation has been completed, or when the engine load becomes larger than the predetermined value Ro and there is no need to execute the warm-up promotion mode. When it is determined, the
[0061]
When the warm-up promotion mode is executed, it is determined whether or not the timer flag is set (S60). If the timer flag is not set, the
[0062]
Here, it is determined whether or not the
[0063]
In the present embodiment, since the rotation speed of the
[0064]
When it is determined that the cavitation is likely to occur, the timer flag is set, and the measurement of the timer time is started (S80). From the time when it is determined that the cavitation is likely to occur, the timer flag is set. Until a predetermined time T1 (for example, 20 seconds) elapses, S1 to S80 are repeated (S90).
[0065]
If it is determined in S70 that cavitation is not likely to occur, the process returns to S1.
[0066]
Then, when a predetermined time T1 has elapsed since the time when the timer time was started to be measured, the average temperature of the cooling water flowing into the
[0067]
At this time, when the parameter is in a situation range in which cavitation is likely to occur, it is considered that cavitation is occurring in the
[0068]
Here, the cavitation occurrence suppression mode is to increase the suction side pressure of the
[0069]
If it is determined in S100 that the parameter is not in the range in which cavitation is likely to occur, the timer flag is lowered and the process returns to S1 (S105).
[0070]
Then, when the predetermined time T2 has elapsed since the start of the cavitation occurrence suppression mode, the cavitation occurrence suppression mode is stopped, and the process returns to S1 (S110).
[0071]
Next, the operation and effect of the present embodiment will be described.
[0072]
It is determined whether or not cavitation has occurred in the
[0073]
The average temperature of the cooling water flowing into the
[0074]
(2nd Embodiment)
In the present embodiment, the parameter is determined to be within the predetermined range from when the parameter determined by the average temperature of the cooling water flowing into the
[0075]
FIG. 10 is a flowchart showing a characteristic control portion of the present embodiment, in which S60, S70, S80, S90 and S100 in the first embodiment are changed to S61, S71, S81 and S91.
[0076]
(Third embodiment)
In the present embodiment, when the parameter determined by the temperature of the cooling water flowing into the
[0077]
FIG. 11 is a flowchart showing a characteristic control portion of the present embodiment, in which S60, S70, S80, S90 and S100 in the first embodiment are changed to S62, S72, S82 and S92.
[0078]
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, the integrated time of the time when the parameter determined by the average temperature of the cooling water flowing into the
[0079]
FIG. 12 is a flowchart showing a characteristic control portion of the present embodiment, in which S100 in the first embodiment is changed to S101.
[0080]
(Fifth embodiment)
In the first to fourth embodiments, the cavitation is generated by reducing the pressure loss generated in the
[0081]
FIG. 13 is a flowchart when the present embodiment is applied to the first embodiment, in which S110 in the first embodiment is changed to S111. It is needless to say that this embodiment may be applied to the second to fourth embodiments.
[0082]
(Sixth embodiment)
This embodiment is an example in which the present invention (first to fifth embodiments) is implemented by a
[0083]
Specifically, as shown in FIG. 15, a
[0084]
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the flow control valve is such that the cavitation generation suppression mode is automatically set by the elastic force of the
[0085]
Further, in the above embodiment, the
[0086]
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be a combination of at least two of the above-described embodiments.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a cooling device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of the fluid valve according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a top view of FIG. 2;
FIG. 4 is a two-sided view of the seat plate according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a two-view drawing of the valve according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;
FIG. 7 is a flowchart showing a control flow of the cooling device according to the first to fifth embodiments of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a control flow of the cooling device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a cavitation generation area.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a control flow of a cooling device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart illustrating a control flow of a cooling device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a flowchart illustrating a control flow of a cooling device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a flowchart illustrating a control flow of a cooling device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a schematic diagram of a cooling device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a sectional view of a fluid valve according to a sixth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 ... engine, 20 ... radiator,
30: bypass passage, 40: first valve, 50: pump, 60: heater,
70: second valve, 80: torque converter,
90 ... oil cooler.
Claims (10)
前記液冷式熱機関(10)から流出する冷却液を前記ラジエータ(20)を迂回させて前記液冷式熱機関(10)に戻すバイパス回路(30)と、
冷却液を循環させるポンプ(50)と、
前記ポンプ(50)の吸入側圧力を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、流量制御モードとして、
冷却液の温度が所定温度以下のときに前記液冷式熱機関(10)の冷却液の循環流量が所定流量となるように前記液冷式熱機関(10)と前記バイパス回路(30)との間で冷却液を循環させる暖機促進モード、
冷却液の温度が所定温度より高いときに前記液冷式熱機関(10)の冷却液の循環流量が前記所定流量より大きい流量となるように冷却液を循環させる通常モード、及び
前記ポンプ(50)にてキャビテーションが発生したか否かを判定し、キャビテーションが発生したものと判定したときに、キャビテーションが発生したものと判定する以前に比べて前記ポンプ(50)の吸入側圧力を上昇させるキャビテーション発生抑制モードを有していることを特徴とする液冷式熱機関の冷却装置。A radiator (20) for cooling a coolant circulating in the liquid-cooled heat engine (10) and returning the cooled coolant to the liquid-cooled heat engine (10);
A bypass circuit (30) for returning the coolant flowing out of the liquid-cooled heat engine (10) to the liquid-cooled heat engine (10) by bypassing the radiator (20);
A pump (50) for circulating a coolant,
Control means for controlling the suction side pressure of the pump (50),
The control means, as a flow control mode,
The liquid-cooled heat engine (10) and the bypass circuit (30) are arranged so that the circulation rate of the coolant in the liquid-cooled heat engine (10) becomes a predetermined flow rate when the temperature of the coolant is equal to or lower than a predetermined temperature. Warm-up promotion mode that circulates coolant between
A normal mode in which the coolant is circulated such that the coolant circulates in the liquid-cooled heat engine (10) at a flow rate greater than the predetermined flow rate when the coolant temperature is higher than a predetermined temperature; ), It is determined whether or not cavitation has occurred. When it is determined that cavitation has occurred, cavitation for increasing the suction side pressure of the pump (50) as compared with before determining that cavitation has occurred. A cooling device for a liquid-cooled heat engine having an occurrence suppression mode.
前記制御手段は、前記キャビテーション発生抑制モード時には、前記第1流量制御弁(40)の絞り開度を、キャビテーションが発生したものと判定する以前に比べて大きくすることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の液冷式熱機関の冷却装置。A first flow control valve (40) for controlling an amount of coolant flowing into the pump (50);
The said control means makes the throttle opening degree of the said 1st flow control valve (40) larger in the said cavitation generation suppression mode compared with before it is determined that cavitation occurred. 6. The cooling device for a liquid-cooled heat engine according to any one of 6.
前記制御手段は、前記キャビテーション発生抑制モード時には、前記冷却液回路(62)に流れる流量を、キャビテーションが発生したものと判定する以前に比べて大きくすることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の液冷式熱機関の冷却装置。A coolant circuit (62) for flowing coolant flowing out of the liquid-cooled heat engine (10) to a portion other than the radiator (20) and the bypass circuit (30);
8. The control device according to claim 1, wherein, in the cavitation occurrence suppression mode, the flow rate flowing through the coolant circuit (62) is made larger than before the cavitation is determined to have occurred. 9. A cooling device for a liquid-cooled heat engine according to any one of the preceding claims.
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