JP2008185021A - Cooling system for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン冷却液を循環する電動ポンプの駆動制御方法及び、エンジン冷却液の循環する車両用冷却装置に関する。 The present invention relates to a drive control method for an electric pump that circulates engine coolant and a vehicle cooling device that circulates engine coolant.
走行用の駆動源としてエンジンを備えた車両では、エンジンとエンジンラジエータとの間でエンジン冷却液を循環し、エンジンの温度上昇を抑えている。また、車両に設けられる空調装置(以下、エアコンとする)のヒータコアとエンジンとの間でエンジン冷却液を循環し、エンジン冷却液の熱を暖房時などにおける空調風の生成に用いられている。 In a vehicle equipped with an engine as a driving source for traveling, engine coolant is circulated between the engine and the engine radiator to suppress an increase in engine temperature. Further, an engine coolant is circulated between a heater core of an air conditioner (hereinafter referred to as an air conditioner) provided in a vehicle and an engine, and the heat of the engine coolant is used to generate conditioned air during heating.
近年、走行用の駆動源としてエンジンに加えて、電動モータを備えたハイブリッド車が普及している。ハイブリッド車では、エンジンが停止されるとエンジン冷却液の循環も停止されて、エアコンの暖房能力に低下を生じさせてしまうことから、エンジン冷却液の循環に電動ポンプが用いられる。 In recent years, hybrid vehicles equipped with electric motors in addition to engines have become widespread as driving sources for traveling. In a hybrid vehicle, when the engine is stopped, the circulation of the engine coolant is also stopped and the heating capacity of the air conditioner is reduced. Therefore, an electric pump is used for the circulation of the engine coolant.
ところで、電動ポンプは、一般に、エンジンの回転数に応じた回転数で駆動され、エンジン回転数が高くなると、エンジン冷却液の循環量が増加されるようになっているが、特許文献1では、冷却水の水温が設定温度よりも高くなると、電動ポンプのフィードバック制御を行うことにより、冷却水の水温が設定温度に維持されるようにしている。 Incidentally, the electric pump is generally driven at a rotational speed corresponding to the rotational speed of the engine, and when the engine rotational speed is increased, the circulation amount of the engine coolant is increased. When the coolant temperature becomes higher than the set temperature, the coolant temperature is maintained at the set temperature by performing feedback control of the electric pump.
また、特許文献2では、電動サーモスタットを用いて、冷却水の水温に基づいて電動ポンプの回転数と電動サーモスタットの開度を制御することにより、電力消費を抑えながら、冷却水の水温の制御を行うように提案している。 Moreover, in patent document 2, control of the water temperature of a cooling water is controlled, suppressing electric power consumption by controlling the rotation speed of an electric pump and the opening degree of an electric thermostat based on the water temperature of a cooling water using an electric thermostat. Propose to do.
一方、エンジンラジエータへの冷却水の循環とヒータコアへの冷却水の循環は、同一の電動ポンプで行われるようになっており、単に、エンジンの冷却、暖機を考慮して電動ポンプの駆動を制御すると、エアコンの暖房能力の不足や、暖房立ち上げの遅れが生じてしまう。 On the other hand, the cooling water circulation to the engine radiator and the cooling water circulation to the heater core are performed by the same electric pump, and the electric pump is simply driven in consideration of engine cooling and warm-up. If controlled, there will be insufficient heating capacity of the air conditioner and a delay in starting up the heating.
ここから、特許文献3では、エアコンの暖房立ち上げを行うときに、冷却水の水温がヒータコア入側空気温度に達するまでは電動ポンプを停止し、水温がヒータコア入側空気温度を超えると、最大流量が得られるように電動ポンプの駆動を開始し、この後、ヒータコア出口側空気温度が目標温度(例えば、目標吹出し温度)に近づくにしたがって、冷却水の流量を絞るように電動ポンプを駆動するように提案している。
しかしながら、エンジン冷却液の冷却効率は、エンジンラジエータへのエンジン冷却液の循環量のみでなく、外気温などにも影響する。このために、冷却水の水温や、エアコンの暖房能力に基づいた電動ポンプの制御を行うと、不必要にエンジン冷却液の循環量が多くなってしまうことがある。 However, the cooling efficiency of the engine coolant affects not only the circulation amount of the engine coolant to the engine radiator but also the outside air temperature. For this reason, if the electric pump is controlled based on the coolant temperature or the heating capacity of the air conditioner, the circulation amount of the engine coolant may be increased unnecessarily.
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、省動力化を図りながらエンジン冷却液の適正な冷却を可能とする車両用冷却装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described facts, and an object of the present invention is to provide a vehicular cooling device that enables proper cooling of engine coolant while saving power.
上記目的を達成するために本発明は、エンジンとエンジンラジエータとの間でエンジン冷却液を循環可能とする冷却液回路と、前記エンジンと車両用空調装置のヒータコアとの間で前記エンジン冷却液を循環可能とする循環回路と、回転駆動されることにより回転数に応じた前記エンジン冷却液を前記冷却液回路及び前記循環回路に循環する電動ポンプと、外気温を検出する外気温検出手段と、前記電動ポンプの回転駆動を制御するときに、前記外気温検出手段によって検出される外気温が高くなるほど前記冷却液回路を循環される前記エンジン冷却液の流量が増加されるように電動ポンプの回転数を高くする制御手段と、を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a coolant circuit that enables circulation of engine coolant between an engine and an engine radiator, and the engine coolant between the engine and a heater core of a vehicle air conditioner. A circulation circuit that enables circulation, an electric pump that circulates the engine coolant according to the rotational speed by being driven to rotate to the coolant circuit and the circulation circuit, and an outside air temperature detection unit that detects outside air temperature, When controlling the rotational drive of the electric pump, the electric pump rotates so that the flow rate of the engine coolant circulated through the coolant circuit increases as the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means increases. And control means for increasing the number.
この発明によれば、電動ポンプを回転駆動することによりエンジンラジエータ及びヒータコアへエンジン冷却液を流し、エンジン冷却液の冷却ないしエンジン冷却液を用いた空調(暖房)を行う。 According to the present invention, by rotating the electric pump, the engine coolant is caused to flow to the engine radiator and the heater core to cool the engine coolant or to perform air conditioning (heating) using the engine coolant.
このとき、制御手段は、外気温検出手段によって検出される外気温が高くなるほど、エンジンラジエータに循環されるエンジン冷却液の流量が増加するように電動ポンプを駆動する。 At this time, the control means drives the electric pump so that the flow rate of the engine coolant circulated to the engine radiator increases as the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means increases.
エンジンラジエータでの冷却効率は、外気温に影響し、外気温が低いときには、冷却効率が高くなり、外気温が高くなるのにしたがって冷却効率が低くなる。 The cooling efficiency of the engine radiator affects the outside air temperature. When the outside air temperature is low, the cooling efficiency increases, and as the outside air temperature increases, the cooling efficiency decreases.
ここから、外気温が低いときよりも、外気温が高いときに、エンジン冷却液の循環量が増加するように電動ポンプの回転数を制御する。 From here, when the outside air temperature is higher than when the outside air temperature is low, the rotational speed of the electric pump is controlled so that the circulation amount of the engine coolant increases.
これにより、外気温が高いときにエンジン冷却液の冷却不足が生じるのを防止しながら、外気温が低いときに不必要に電動ポンプの回転数が高くなるのを抑えて省動力化を図ることができる。 As a result, while preventing the engine coolant from being insufficiently cooled when the outside air temperature is high, it is possible to save power by suppressing the number of rotations of the electric pump from being unnecessarily high when the outside air temperature is low. Can do.
また、請求項2に係る発明は、前記車両用空調装置に設けられて、前記循環回路の前記エンジン冷却液の流量を暖房負荷に応じて設定する第1の設定手段と、前記外気温を含めて前記冷却液回路の前記エンジン冷却液の流量を設定する第2の設定手段と、を含み、前記制御手段が、前記第1及び第2の設定手段によって設定された流量が得られるように前記電動ポンプを駆動する、ことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the vehicle air conditioner includes a first setting unit that sets the flow rate of the engine coolant in the circulation circuit according to a heating load, and the outside air temperature. Second setting means for setting the flow rate of the engine coolant in the coolant circuit, and the control means obtains the flow rate set by the first and second setting means. An electric pump is driven.
この発明によれば、第1の設定手段によって設定された流量のエンジン冷却液を循環回路に循環させると共に、第2の設定手段によって設定された流量のエンジン冷却液が冷却液回路を循環されるように電動ポンプの作動を制御する。すなわち、第1の設定手段によって設定された流量及び第2の設定手段によって設定された流量が確保されるように電動ポンプを駆動する。 According to this invention, the engine coolant having the flow rate set by the first setting means is circulated in the circulation circuit, and the engine coolant having the flow rate set by the second setting means is circulated in the coolant circuit. Thus, the operation of the electric pump is controlled. That is, the electric pump is driven so that the flow rate set by the first setting unit and the flow rate set by the second setting unit are ensured.
このとき、第2の設定手段は、外気温を含めた車両の走行環境に基づいてエンジン冷却液の流量を設定する。 At this time, the second setting means sets the flow rate of the engine coolant based on the traveling environment of the vehicle including the outside air temperature.
これにより、車両用空調装置での暖房能力の不足、エンジンラジエータでのエンジン冷却液の冷却能力の不足が生じるのを防止することができる。 Thereby, it is possible to prevent the shortage of the heating capacity in the vehicle air conditioner and the shortage of the cooling capacity of the engine coolant in the engine radiator.
さらに、請求項3に係る発明は、前記電動ポンプの駆動によって前記冷却液回路と前記循環回路の間で、予め設定された比率で前記エンジン冷却液が循環されるときに、前記第1及び前記第2の設定手段が前記流量に基づいて前記電動ポンプの回転数を設定し、前記制御手段が前記第1の設定手段によって設定された回転数又は前記第2の設定手段によって設定された回転数の何れか高い回転数に基づいて前記電動ポンプを駆動する、ことを特徴とする。
Furthermore, in the invention according to
この発明によれば、第1の設定手段によって設定された電動ポンプの回転数と、第2の設定手段によって設定された電動ポンプの回転数の何れか高い回転数に基づいて電動ポンプの回転数を制御する。 According to this invention, the rotational speed of the electric pump based on the higher rotational speed of the rotational speed of the electric pump set by the first setting means and the rotational speed of the electric pump set by the second setting means. To control.
これにより、一つの電動ポンプで冷却液回路と循環回路のそれぞれへエンジン冷却液を循環するときに、不必要に電動ポンプの回転数を高くすることなく、エンジン冷却液の冷却ないしエンジン冷却液を用いた空調が可能となる。 As a result, when the engine coolant is circulated to each of the coolant circuit and the circulation circuit with one electric pump, the cooling of the engine coolant or the engine coolant can be performed without unnecessarily increasing the rotational speed of the electric pump. The used air conditioning becomes possible.
以上説明したように本発明によれば、外気温が低いときに不必要に電動ポンプが駆動されてしまうのを抑えながら、外気温が高いときに冷却液の冷却が不足してしまうのを確実に防止することができるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, it is ensured that the coolant is insufficiently cooled when the outside air temperature is high while suppressing the electric pump from being unnecessarily driven when the outside air temperature is low. An excellent effect that it can be prevented is obtained.
また、本発明では、エンジン冷却液の冷却性を確保しながら、車両用空調装置の暖房能力を確保することができる。 Moreover, in this invention, the heating capability of a vehicle air conditioner can be ensured, ensuring the coolability of engine coolant.
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
〔第1の実施の形態〕
図2には、本実施の形態に車両用暖房装置として適用した車両用空調装置(以下、エアコン10とする)の概略構成を示している。このエアコン10は、コンプレッサ12、コンデンサ14、エキスパンションバルブ16及びエバポレータ18によって、冷媒を循環する冷凍サイクルが形成されている。この冷凍サイクルでは、コンプレッサ12が回転駆動されることにより、冷媒が圧縮され、高温、高圧の冷媒がコンデンサ14へ送り込まれる。
[First Embodiment]
FIG. 2 shows a schematic configuration of a vehicle air conditioner (hereinafter referred to as an air conditioner 10) applied as a vehicle heating device to the present embodiment. In the
また、冷媒は、コンデンサ14で冷却されることにより液化されてエバポレータ18へ送られ、エバポレータ18で気化されることにより、エバポレータ18を通過する空気を冷却する。このときに、空気中の水分が結露することにより除湿される。
The refrigerant is liquefied by being cooled by the
なお、エキスパンションバルブ16は、液化された冷媒を急激に減圧することにより霧状としてエバポレータ18へ送り込み、エバポレータ18での冷媒の気化効率の向上が図られるようにしている。
The
エアコン10は、エバポレータ18が配設されたエアコンユニット20を備えている。このエアコンユニット20には、空気導入口22及び空気吹出し口24が形成され、空気導入口22から空気吹出し口24へ向けて空気(空調風)の流路が形成され、この流路内にエバポレータ18が配置されている。
The
エアコンユニット20では、空気導入口22として車室内に開口された内気導入口22Aと、車外へ向けて開口された外気導入口22Bが設けられている。また、エアコンユニット20には、ブロワファン26及び、内気導入口22Aと外気導入口22Bとを選択的に開閉する切換ダンパ28が設けられている。
The
エアコン10では、空気の導入モードとして、車室内の空気を導入する内気循環モードと、車外の空気を導入する外気導入モードが設定されており、導入モードに応じて切換ダンパ28が作動されて内気導入口22A又は外気導入口22Bが開放され、ブロワファン26が回転駆動されることより、内気又は外気がエアコンユニット20内に吸引されてエバポレータ18へ送られる。
In the
また、エアコン10では、空気吹出し口24として、車両のウインドシールドガラスへ向けて開口されたデフロスタ吹出し口24A、車室内の乗員へ向けて開口されたレジスタ吹出し口24B及び、乗員の足元へ向けて開口された足元吹出し口24Cが形成され、デフロスタ吹出し口24A、レジスタ吹出し口24B及び足元吹出し口24Cを選択的に開閉するモード切換ダンパ30が設けられている。
Further, in the
エアコン10では、空調風の吹出しモードとして、デフロスタ吹出し口24Aから空調風を吹き出すDEFモード、レジスタ吹出し口24Bから空調風を吹き出すFACEモード、足元吹出し口24Cから空調風を吹き出すFOOTモードに加え、デフロスタ吹出し口24Aと足元吹出し口24Cから空調風を吹き出すDEF/FOOTモード及び、レジスタ吹出し口24Bと足元吹出し口24Cから空調風を吹き出すBI−LEVELモードが設定されている。エアコン10では、吹出しモードが設定されることにより、設定された吹出しモードに応じてモード切換ダンパ30が作動される。
In the
エアコンユニット20内には、空気を加熱するヒータコア32及び、加熱される空気量を制御するエアミックスダンパ34が設けられ、エアコン10では、ヒータコア32を通過した空気とヒータコア32をバイパスされた空気が混合されて生成された空調風が、空気吹出し口24から吹き出される。このときに、エアコン10では、エアミックスダンパ34によって、ヒータコア32を通過する空気量とヒータコア32をバイパスする空気量が制御されることにより、所定温度(目標吹出し温度)の空調風が生成される。
In the
一方、図1に示されるように、エアコン10が設けられる車両には、走行用の駆動源としてエンジン36を備えている。エンジン36は、図示しないシリンダブロック及びシリンダヘッド内にエンジン冷却液(例えば、水、以下、エンジン冷却水とする)の循環路となるウォータジャケットが形成された一般的構成の水冷式内燃機関となっている。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the vehicle provided with the
また、車両には、エンジン冷却水を冷却する冷却装置38が設けられている。この冷却装置38は、エンジンラジエータ40を備え、エンジン36とエンジンラジエータ40との間で冷却水が循環される冷却水回路42が形成されている。
Further, the vehicle is provided with a
冷却水回路42は、エンジン36とエンジンラジエータ40とが冷却水パイプ44A、44Bによって連結されている。また、冷却水回路42には、サーモスタット46及びウォータポンプ48が設けられている。
In the
なお、本実施の形態では、冷却水パイプ44Aにサーモスタット46を設け、他方の冷却水パイプ44Bにウォータポンプ48を設けているが、サーモスタット46及びウォータポンプ48の配置はこれに限るものではなく、例えば、冷却水パイプ44A、44Bの一方にサーモスタット46及びウォータポンプ48を設けるなどの任意の配置とすることができる。
In the present embodiment, the
ウォータポンプ48は、電動モータ50によって回転駆動される電動ポンプ(以下、ウォータポンプ48と電動モータ50を総称して電動ポンプ52とする)となっている。冷却水回路42では、電動ポンプ52の作動によって、電動ポンプ52の回転数Rに応じた流量のエンジン冷却水が循環される。
The
エンジンラジエータ40では、車両前方の空気が導入されことにより、この空気とエンジン冷却水との間で熱交換が行われる。冷却装置38では、このエンジン冷却水がエンジン36内を循環されることにより、エンジン36の温度上昇が抑えられるようにしている。
In the
エンジンラジエータ40では、車両が走行することにより走行速度(車速)などに応じて車両前方の空気が冷却風として導入される。また、冷却装置38には、エンジンラジエータ40に対向して電動の冷却ファン54が設けられており、この冷却ファン54の作動によってエンジンラジエータ40への冷却風の導風量が向上されて、エンジン冷却水の冷却効率の向上が図られるようにしている。
In the
サーモスタット46は、冷却水の温度(以下、水温Twとする)が予め設定されている温度(例えば、設定温度TS1=88°C)を越えていると全開状態となるが、水温が設定温度TS1より低下すると、エンジンラジエータ40への冷却水の流路を徐々に狭め、水温が設定温度TS1より低い温度(例えば、設定温度TS2=82°C)に達すると全閉状態となる。
The
これにより、冷却装置38では、冷却水の水温が設定温度TS1より高い目標温度Two(例えば、Two=90°C〜92°C)に維持される一般的構成となっている。なお、冷却水回路42には、サーモスタット46と他方の冷却水パイプ44Bとがバイパス路56によって連結されており、サーモスタット46がエンジンラジエータ40へのエンジン冷却水の流量を制限することにより冷却水がバイパス路56を流れて循環される。
Thereby, the
一方、エアコン10では、例えば、暖房運転時に、エンジン冷却水を用いてヒータコア32を通過する空気を加熱することにより、所定温度の空調風が生成されるようになっている。このヒータコア32とエンジン36との間には、エンジン冷却水が循環される循環回路58が形成されている。
On the other hand, in the
この循環回路58では、電動ポンプ52が回転駆動されることによりエンジン36から送り出されたエンジン冷却水がヒータコア32を通過し、電動ポンプ52を介してエンジン36に戻される。ヒータコア32では、エンジン冷却水と空気との間で熱交換が行われ、ヒータコア32を通過する空気が加熱される。
In this
一方、エアコン10は、エアコン10の空調運転を制御するエアコンECU60を備えている。このエアコンECU60は、CPU、ROM、RAM等がバスに接続されたマイクロコンピュータ及び、入出力インターフェイス、各種の駆動回路(何れも図示省略)等を含む一般的構成となっている。
On the other hand, the
エアコン10では、コンプレッサ12を駆動するコンプレッサモータ62、ブロワファン26を駆動するブロワモータ64、切換ダンパ28、モード切換ダンパ30及びエアミックスダンパ34を駆動するアクチュエータ66A、66B、66CがエアコンECU60に接続されている。
In the
また、エアコンECU60には、車室内の温度を検出する室温センサ68、外気温を検出する外気温センサ70、日射量を検出する日射センサ72、エバポレータ18を通過した空気の温度(エバポレータ後温度)を検出するエバポレータ後温度センサ74、ヒータコア32に循環されるエンジン冷却水の水温Twを検出する水温センサ76等が接続されている。
The
エアコンECU60では、図示しない操作パネルのスイッチ操作によって運転条件が設定されて空調運転が指示されると、各種のセンサによって環境条件等を検出する。また、エアコンECU60は、運転条件及び環境条件などに基づいてコンプレッサ12の駆動制御、ブロワファン26の駆動制御と共に、導入モードの切換え、吹出しモードの切換え及び、エアミックスダンパ34の開度制御を行い、車室内を設定された空調状態とするようにしている。
In the
例えば、エアコンECU60は、設定温度TSETに基づいて、車室内を設定温度TSETとするための目標吹出し温度TAOを演算し、この目標吹出し温度TAOに基づいて、車室内へ吹き出す空調風の風量(ブロワ風量Va)及び、エアミックスダンパ34の開度Sを設定する。これにより、目標吹出し温度TAOの空調風が、空気吹出し口24から吹き出されることにより、車室内が空調されるようにしている。
For example, air conditioning ECU60, based on the set temperature T SET, and calculates a target supply air temperature T AO for the set temperature T SET the passenger compartment, on the basis of the target outlet air temperature T AO, conditioned air to be blown into the passenger compartment Air volume (blower air volume Va) and the opening S of the
このときの目標吹出し温度TAOは、設定温度TSET、外気温To、室温Tr及び日射量STから、一般的演算式を用いて得られる。 The target blowout temperature T AO at this time is obtained from the set temperature T SET , the outside air temperature To, the room temperature Tr, and the solar radiation amount ST using a general arithmetic expression.
TAO=K1・TSET−K2・To−K3・Tr−K4・ST+C
(ただし、K1、K2、K3、K4及びCは予め設定している定数)
一方、ブロワ風量Vaは、目標吹出し温度TAOに基づいて設定することができる。図3に示されるように、ブロワ風量Vaは、最少風量Vaminと最大風量Vamaxの範囲で設定される。
T AO = K 1・ T SET −K 2・ To−K 3・ Tr−K 4・ ST + C
(K 1 , K 2 , K 3 , K 4 and C are preset constants)
Meanwhile, blower air volume Va can be set on the basis of the target outlet air temperature T AO. As shown in FIG. 3, the blower air volume Va is set in a range between a minimum air volume Vamin and a maximum air volume Vamax.
このときに、エアコンECU60は、暖房負荷が大きいとき、すなわち、目標吹出し温度TAOの大きいときと、冷房負荷の大きいとき、すなわち、目標吹出し温度TAOが小さいときに、ブロワ風量Vaを大きくし、暖房負荷または冷房負荷の小さい中間領域、目標吹出し温度TAOが中間のときに、ブロワ風量Vaを少なくしている。
At this time, the
また、エアコンECU60では、目標吹出し温度TAOの空調風が得られるようにエアミックスダンパ34の開度Sを制御する。このエアミックスダンパ34の開度Sは、エバポレータ18を通過した全風量に対するヒータコア32を通過した風量の比を混合比rとすると、この混合比rから得られる。
Further, the air-
ここで、混合比rは、エバポレータ18を通過した空気の温度(エバポレータ後温度Te)と、ヒータコア32を通過した空気の温度(ヒータコア後温度Th)から、
r=(TAO−Te)/(Th−Te)
とすることができる。
Here, the mixing ratio r is determined from the temperature of the air that has passed through the evaporator 18 (post-evaporator temperature Te) and the temperature of the air that has passed through the heater core 32 (post-heater core temperature Th).
r = (T AO -Te) / (Th-Te)
It can be.
このときに、エバポレータ後温度Teは、エバポレータ後温度センサ74によって検出することができ、ヒータコア後温度Thは、ヒータコア32の下流側に温度センサを設けて検出してもよく、また、エンジン冷却水の水温Tw、冷却水の流量及びヒータコア32ごとに定まる温度効率ηから得ることができる。
At this time, the post-evaporator temperature Te can be detected by the
エアコンECU60では、混合比rを算出すると、この混合比rに基づいてエアミックスダンパ34の開度Sを演算し、演算された開度Sが得られるようにアクチュエータ66Cを駆動する。なお、このようなエアコン10の基本的空調運転制御は、公知の一般的構成を適用することができる。
When the air-
ところで、エアコン10が設けられる車両には、エンジン36の駆動を制御するエンジンECU78が設けられている。なお、エンジンECU78は、マイクロコンピュータ、入出力インターフェイス、各種の駆動回路(何れも図示省略)を備えた一般的構成となっており、エンジンECU78によるエンジン36の駆動制御は、公知の構成を適用することができる。
Incidentally, an
本実施の形態に係る冷却装置38では、このエンジンECU78を制御手段として用いており、エンジンECU78には、電動ポンプ52(電動モータ50)を駆動する駆動回路及び、冷却ファン54のファンモータ80を駆動する駆動回路が設けられている(何れも図示省略)。また、エンジンECU78には、エンジン冷却水の水温Twを検出する水温センサ82が接続されている。
In the
なお、本実施の形態では、エアコンECU60に水温センサ76を設け、エンジンECU78に水温センサ82を設けているが、何れか一方の水温センサを省略しても良い。例えば、エアコンECU60に設けている水温センサ76を省略し、エアコンECU60が、水温センサ82によって検出される水温Twを、エンジンECU78から取得するものであっても良い。
In the present embodiment, the
エンジンECU78は、ファンモータ80の駆動/停止と共に、ファンモータ80の駆動時の回転数を制御することにより、エンジンラジエータ40でのエンジン冷却水の冷却能力を制御するようにしている。
The
また、エンジンECU78は、電動ポンプ52の運転/停止と共に、電動ポンプ52の回転数を制御することにより、エンジン冷却水の流量制御を行うようになっている。なお、冷却装置38の制御手段としては、エアコンECU60を用いてもよく、エアコンECU60及びエンジンECU78と別に制御手段を設けても良い。また、電動モータ50及びファンモータ80の回転数制御は、例えば、パワートランジスタ(パワーFET)をオンして出力する駆動電圧を、パワートランジスタのオン/オフ制御を行うことにより、駆動電圧のデューティ比を制御するなど、任意の構成を適用することができる。
Further, the
エンジンECU78は、外気温を検出する外気温センサ84、車速を検出する車速センサ86が接続されている。なお、外気温センサ84に変えて、エアコンECU60が外気温センサ70によって検出する外気温Toを取得するものであっても良い。
The
一方、電動ポンプ52は、回転数Rに応じた流量のエンジン冷却水を送り出すようになっており、エンジンECU78では、電動ポンプ52の回転数Rを制御することにより、エンジン冷却水の流量を制御する。このとき、エンジンECU78では、例えば、電動ポンプ52の駆動電圧のデューティ比を変化させて、電動ポンプ52の回転数Rを制御する。
On the other hand, the
すなわち、図4に示されるように、エンジン冷却水の流量Fは、電動ポンプ52の回転数Rが高くなることにより増加し、電動ポンプ52の回転数Rが低下することにより減少される。
That is, as shown in FIG. 4, the flow rate F of the engine cooling water increases as the rotational speed R of the
冷却水回路42と循環回路58との間では、サーモスタット46の開度に応じた比率でエンジン冷却水が循環される。すなわち、エンジンラジエータ40を流れるエンジン冷却水の流量Frのほぼ総量が電動ポンプ52から送り出される流量Fとなっている(F=Fr+Fh)。
Between the
また、車両では、エンジン冷却水の流量Fの最大値(最大流量Fmax)と、最小値(最少流量Fmin)が設定されており、エンジンECU78は、最大流量Fmaxが得られる回転数Rmaxと、最少流量Fminが得られる回転数Rminの範囲で電動ポンプ52を駆動するようにしている。
In the vehicle, a maximum value (maximum flow rate Fmax) and a minimum value (minimum flow rate Fmin) of the flow rate F of the engine cooling water are set, and the
これにより、極端な低回転時に電動ポンプ52の回転数Rが不安定となったり、ヒータコア32及びエンジンラジエータ40の表面に温度ムラなどが生じてしまうのを防止して、効率的な熱交換が可能となるようにしている。
This prevents the rotational speed R of the
一般に、電動ポンプ52の回転数Rは、エンジン36の回転数(エンジン回転数N)に応じて制御され、エンジン回転数Nに応じた流量Frのエンジン冷却水がエンジンラジエータ40に流れるようにしている。
In general, the rotational speed R of the
図5(A)には、エンジンラジエータ40によってエンジン冷却水の冷却を行うときのエンジン冷却水の水温Twに対する電動ポンプ52の回転数Rの概略を示している。なお、エンジンラジエータ40の流量Frは、電動ポンプ52の回転数Rとサーモスタット46の開度によって定まる。
FIG. 5A shows an outline of the rotational speed R of the
このときには、エンジン冷却水の水温Twが高くなることにより、必要となる流量Frが多くなることから、水温Twが高くなると、電動ポンプ52の回転数Rが上昇される。また、水温Twが低くなると、電動ポンプ52の回転数Rも低下されるようにしている。なお、電動ポンプ52をオン/オフするときには、水温Twに対してヒステリシスを持たせるようにしている。
At this time, since the required flow rate Fr increases as the engine coolant temperature Tw increases, the rotational speed R of the
エンジン回転数Nが高くなると、エンジン36の発熱量も増加し、水温Twも高くなりやすい。ここから、図5(B)に示されるように、エンジン回転数Nをパラメータとして、エンジン冷却水の水温Twに対する電動ポンプ52の回転数Rを設定することができる。
As the engine speed N increases, the amount of heat generated by the
すなわち、エンジン回転数Nが低いときには、エンジン回転数Nが高いときに比べて、エンジン冷却水の流量Frを減少させるように電動ポンプ52の回転数Rを抑えることにより、省動力化を図ることができる。なお、図5(B)では、一例として、エンジン回転数Nを回転数N1〜N5(N1>N2>N3>N4>N5)として示している。
That is, when the engine speed N is low, power saving can be achieved by suppressing the speed R of the
一方、夏季などで外気温Toが高くなっていると、エンジン冷却水の水温Twも高くなり易く、エンジンラジエータ40によるエンジン冷却水の冷却効率も低下する。また、冷却水回路42では、エンジン冷却水の水温Twの目標温度Twoに対して、サーモスタット46の設定温度Ts1が低く設定されており、これにより、エンジン冷却水の水温Twが設定温度Ts1を超えると、サーモスタット46が全開状態となり、電動ポンプ52の回転数Rに応じた流量Frのエンジン冷却水がエンジンラジエータ40に流れて、エンジン冷却水の冷却が促進されるようにしている。
On the other hand, when the outside temperature To is high in summer or the like, the engine cooling water temperature Tw is likely to be high, and the cooling efficiency of the engine cooling water by the
また、サーモスタット46は、エンジン冷却水の水温Twが設定温度Ts1より低くなると、エンジンラジエータ40へのエンジン冷却水の流路を狭め、これにより、エンジンラジエータ40へのエンジン冷却水の流量Frが低下される。さらに、サーモスタット46は、水温Twが設定温度Ts2より低くなると、エンジンラジエータ40へのエンジン冷却水の流路を閉じ、エンジン冷却水の冷却が抑えられるようにしている。
Further, the
このために、エンジン冷却水の水温Twが、設定温度Ts1以下(Tw≦Ts1)であるときには、エンジン冷却水の冷却に対して、電動ポンプ52が必要以上の回転数Rで回転駆動されていることになる。
For this reason, when the engine coolant temperature Tw is equal to or lower than the set temperature Ts 1 (Tw ≦ Ts 1 ), the
また、外気温Toが高くなるなどして、水温Twが設定温度Ts1を超えてサーモスタット46が全開状態となっているときには、エンジン冷却水の冷却に必要な回転数と比べて、実際の電動ポンプ52の回転数Rが低くなっていることになる。
In addition, when the water temperature Tw exceeds the set temperature Ts 1 and the
ここから、本実施の形態に適用したエンジンECU78では、エンジン冷却水の水温Twに基づいて電動ポンプ52の回転数Rを設定する。このときに、エンジンECU78では、回転数Rを外気温To又は外気温Toを含めた車両の走行環境に応じて切換えることにより、エンジン冷却水の冷却に必要とするエンジンラジエータ40への流量Frに応じて、電動ポンプ52の回転数Rが設定されるようにしている。なお、以下では、車両の走行環境として外気温Toを例に説明する。
From here, in engine ECU78 applied to this Embodiment, the rotation speed R of the
図6に示されるように、エンジンECU78では、エンジン冷却水の水温Twと、外気温Toとをパラメータとしてエンジン冷却水の冷却に必要な電動ポンプ52の回転数Rrを設定するようにしている。
As shown in FIG. 6, the
このときに、外気温Toが低いと、エンジン冷却水の冷却を抑えることができるので、エンジンラジエータ40への流量Frが減少されるように電動ポンプ52の回転数R(回転数Rr)を下げるが、外気温Toが高くなるにしたがって流量Frが増加するように、電動ポンプ52の回転数R(回転数Rr)が設定される。
At this time, if the outside air temperature To is low, the cooling of the engine coolant can be suppressed, so the rotational speed R (the rotational speed Rr) of the
なお、電動ポンプ52の駆動を開始するときの水温Twと、電動ポンプ52の駆動を停止するときの水温Twの間には、温度差(ヒステリシス)が設けられており、これにより、水温Twが低いときに、電動ポンプ52の駆動/停止が繰り返されるのを防止している。
In addition, a temperature difference (hysteresis) is provided between the water temperature Tw when the driving of the
前記したように、外気温Trが高いとエンジンラジエータ40でのエンジン冷却水の冷却効率が低下する。ここから、エンジンECU78では、エンジン冷却水の水温Twに対する電動ポンプ52の回転数Rrを、外気温Toに応じて変化さえるようにしている。このとき、外気温Toが低いときに比べ、外気温Toが高いときに、エンジン冷却水の水温Twに対する電動ポンプ52の回転数Rrが高く設定されるようにしている。
As described above, when the outside air temperature Tr is high, the cooling efficiency of the engine coolant in the
なお、図6では、一例として、外気温Toを、外気温To1〜To5(To1>To2>To3>To4>To5)として示している。 In FIG. 6, as an example, the outside air temperature To is shown as the outside air temperature To 1 to To 5 (To 1 > To 2 > To 3 > To 4 > To 5 ).
一方、エアコン10では、目標吹出し温度TAOに基づいてエアミックスダンパ34の開度Sを設定している。このエアミックスダンパ34の開度Sは、ヒータコア32を通過した空気の温度(ヒータコア後温度Th)、ヒータコア32をバイパスした空気の温度(エバポレータ後温度Te)及び目標吹出し温度TAOから算出される混合比rに基づいて設定される。
On the other hand, in the air-
r=(TAO−Te)/(Th−Te)
ここで、ヒータコア後温度Thは、ヒータコア32の温度効率η、水温センサ76によって検出されるエンジン冷却水の水温Twから、演算によって求めることができる。
r = (T AO -Te) / (Th-Te)
Here, the heater core post-temperature Th can be obtained by calculation from the temperature efficiency η of the
Th=η・Tw+(1−η)・Te
ヒータコア32の温度効率ηは、ヒータコア32ごとに定まる。また、図7に示されるように、ヒータコア32の温度効率ηは、ヒータコア32を流れるエンジン冷却水の流量Fh及び、ヒータコア32を通過する空気の風量Vhに応じて変化する。このとき、風量Vhが増加することにより、風量Vhが少ないときよりも温度効率ηが低下する。なお、図7では、一例として風量Vhを、風量Vh1〜Vh5(Vh1<Vh2<Vh3<Vh4<Vh5)として示している。
Th = η · Tw + (1−η) · Te
The temperature efficiency η of the
したがって、エアコン10では、ヒータコア32を流れるエンジン冷却水の流量Fhが増加されることにより、ヒータコア後温度Thが高くなる。これにより、流量Fhが増加されると、混合比rが低くなり、エアミックスダンパ34の開度Sが狭められる。
Therefore, in the
エアミックスダンパ34の開度Sが狭められているときには、暖房負荷に対して暖房能力が大きくなっており、このときに、ヒータコア32を流れるエンジン冷却水の流量Fhを減少させることにより、電動ポンプ52の省動力化を図ることができる。
When the opening degree S of the
ここから、エアコンECU60では、図8(A)に示されるように、暖房負荷に対して必要とする電動ポンプ52の回転数R(以下、回転数Rhとする)が設定されており、エアコンECU60では、暖房負荷に基づいてヒータコア32へのエンジン冷却水の要求流量となる流量Fhが得られる電動ポンプ52の回転数Rhを設定する。これにより、車室内を空調(暖房)するときの電動ポンプ52の省動力化が図られるようにしている。
From here, in air conditioner ECU60, as FIG.8 (A) shows, rotation speed R (henceforth rotation speed Rh) of the
図8(A)は、暖房負荷に対する電動ポンプ52の回転数Rを概念的に示すものであり、具体的には、暖房負荷として目標吹出し温度TAOや、外気温Toを用いることができる。
FIG. 8A conceptually shows the rotational speed R of the
図8(B)には、暖房負荷の判定に目標吹出し温度TAOを適用し、目標吹出し温度TAOに対する電動ポンプ52の回転数Rhの設定の一例を示している。暖房負荷は、目標吹出し温度TAOが低いときに比べ、目標吹出し温度TAOが高いときの方が大きい。
In FIG. 8 (B), by applying the target outlet air temperature T AO to determine the heating load, it shows an example of the setting of the rotational speed Rh of the
ここから、目標吹出し温度TAOに基づいて電動ポンプ52の回転数Rhを設定するときには、目標吹出し温度TAOが高くなるにしたがって、回転数Rhが上昇されるように設定する。
From here, when setting the rotation speed Rh of the
また、図8(C)には、暖房負荷の判定に外気温Toを適用し、外気温Toに対する電動ポンプ52の回転数Rhの設定の一例を示している。暖房負荷は、外気温Toが高いときに比べ、外気温Toが低いときの方が大きい。
FIG. 8C shows an example of setting the rotation speed Rh of the
ここから、外気温Toに基づいて電動ポンプ52の回転数Rhを設定するときには、外気温Toが低くなるにしたがって、回転数Rhが上昇されるように設定する。
From here, when setting the rotation speed Rh of the
エアコン10では、外気温Toが高いと、冷房運転を行い、また、冷房運転時には、目標吹出し温度TAOが低く設定される。
The
これにより、エアコン10では、冷房運転が行われていると、電動ポンプ52が停止可能となるように設定する(回転数Rh=0)。すなわち、外気温Toが高いときには、電動ポンプ52が停止可能となるようにしている。
Thus, the
エアコンECU60では、暖房負荷に基づいて電動ポンプ52の回転数Rhを設定すると、設定した回転数Rhで電動ポンプ52が駆動されるようにエンジンECU78に対して、電動ポンプ52の駆動要求を行う。
When the
一方、エンジンECU78では、エアコンECU60から要求される電動ポンプ52の回転数Rhと、エンジンラジエータ40でのエンジン冷却水の冷却に必要な電動ポンプ52の回転数Rrを比較し、いずれか高い回転数を電動ポンプ52の回転数Rとして設定し、設定した回転数Rが得られるように電動ポンプ52を駆動する。
On the other hand, the
これにより、外気温Toが低いときには、エアコン10での効率的な車室内の暖房が可能となるようにしながら、外気温Toが高いときには、エンジン冷却水の的確な冷却が可能となるようにしている。
Thus, when the outside air temperature To is low, the air-
以下に、第1の実施の形態の作用を説明する。 The operation of the first embodiment will be described below.
エアコン10では、図示しない操作パネルのスイッチ操作によって運転条件が設定されて空調運転が指示されると、運転条件と環境条件等に基づいて、車室内が設定温度TSETとなるように空調運転を行う。
In the
このとき、エアコンECU60は、運転条件と環境条件に基づいて、目標吹出し温度TAOを設定し、目標吹出し温度TAO、ブロワ風量Va、ヒータコア32を流れるエンジン冷却水の流量Fh(電動ポンプ52の回転数R)、エンジン冷却水の水温Tw等に基づいて、エアミックスダンパ34の開度Sを設定する。
At this time, the
また、エアコンECU60は、オートモードでの空調運転が指示されているときに、目標吹出し温度TAOに基づいてブロワ風量Va及び吹出しモード等を設定し、これらの設定に基づいて、コンプレッサ12の駆動、ブロワファン26の駆動及びアクチュエータ66B、66Cの駆動を制御する。
Moreover, air conditioner ECU60, when air conditioning operation in automatic mode is instructed, to set the blower air volume Va and blowing mode and the like on the basis of the target outlet air temperature T AO, based on these settings, the driving of the
これにより、エアコン10では、車室内を設定された空調状態とするように空調運転を行う。
As a result, the
ところで、エアコン10が設けられる車両には、冷却装置38が設けられている。この冷却装置38では、エンジンECU78によって電動ポンプ52の駆動を制御する。
Incidentally, a
このとき、エアコンECU60では、暖房負荷に基づいて電動ポンプ52の回転数Rhを設定し、設定した回転数Rh以上で電動ポンプ52が回転駆動されるように要求する。
At this time, the
すなわち、暖房負荷から、車室内を空調するために必要な暖房能力を判断し、この暖房能力が得られるように、エンジン冷却水の循環を要求する。 That is, the heating capacity necessary for air-conditioning the passenger compartment is determined from the heating load, and the engine coolant is circulated so as to obtain this heating capacity.
エンジンECU78では、エンジン冷却水の冷却に必要なエンジン冷却水の流量Fhが得られる回転数Rrを設定する。また、エンジンECU78では、設定した回転数Rrと、エアコンECU60から要求された回転数Rhを比較し、何れか高い方を、電動ポンプ52の回転数Rに設定して、設定した回転数Rが得られるように電動ポンプ52を駆動するようにしている。
The
図9には、このときのエアコンECU60での処理の概略を示している。エアコンECU60では、車室内の空調が指示されると、最初のステップ100で、暖房負荷を設定し、次のステップ102では、暖房負荷に基づいて、電動ポンプ52の回転数Rhを設定する。
FIG. 9 shows an outline of processing in the
エアコンECU60は、暖房負荷に基づいて目標吹出し温度TAOを設定しており、また、目標吹出し温度TAOを設定するときに、外気温Toを考慮する。ここから、暖房負荷は、目標吹出し温度TAOとしても良く、外気温Toから判断することもできる。
The
このときには、目標吹出し温度TAOに対する回転数Rhのマップ(図8(B)参照)又は、外気温Toに対する回転数Rhのマップ(図8(C)参照)を予め作成して、エアコンECU60に記憶させておくことにより、暖房負荷に応じた適正な回転数Rhの設定が容易となる。 In this case, the map of the rotational speed Rh (see FIG. 8 (B)) with respect to the target air temperature T AO or creates maps rpm Rh for the outside air temperature To (Fig. 8 (C) see) in advance, the air conditioner ECU60 By storing the value, it is easy to set an appropriate rotation speed Rh according to the heating load.
また、エアコン10では、暖房負荷に応じて暖房能力が要求され、必要最低限の暖房能力は、エアミックスダンパ32を全開状態として目標吹出し温度TAOの空調風が得られるものであることから、水温センサ76によって検出されるエンジン冷却水の水温Tw、ブロワ風量Va、エバポレータ後温度Teから、ヒータコア32に流れるエンジン冷却水の流量Fhを設定し、この流量Fhが得られる電動ポンプ52の回転数Rを演算し、この回転数Rを回転数Rhとして設定しても良い。
Further, in the air-
回転数Rhを設定すると、次のステップ104では、設定した回転数Rhでの電動ポンプ52の駆動を、エンジンECU78へ要求する。
When the rotation speed Rh is set, in the next step 104, the
一方、図10には、エンジンECU78でのエンジン冷却水の循環制御の概略を示している。このフローチャートでは、最初のステップ110で、外気温To、エンジン冷却水の水温Tw等を検出する。次のステップ112では、エンジン冷却水の水温Twと外気温Toに基づいて、例えば、図6に応じたマップを参照しながら、エンジン冷却水の冷却に必要な電動ポンプ52の回転数Rrを設定する。
On the other hand, FIG. 10 shows an outline of circulation control of engine cooling water in the
なお、ここでは、水温Twと外気温Toをパラメータとして回転数Rrを設定しているが、これに限らず、外気温To、水温Tw、エンジンラジエータ40に導入される冷却風の風量(導風量)、エンジンラジエータ40の温度効率等に基づいて、水温Twを目標温度Twoとするのに必要な冷却水の流量を演算し、演算した流量から回転数Rrを設定するものであっても良い。
Here, the rotational speed Rr is set using the water temperature Tw and the outside air temperature To as parameters, but not limited to this, the outside air temperature To, the water temperature Tw, and the amount of cooling air introduced into the engine radiator 40 (the amount of air conduction). ) Based on the temperature efficiency of the
このようにして回転数Rrを設定すると、図10のフローチャートの次のステップ114では、エアコンECU60から要求される回転数Rhを読込み、次のステップ116では、回転数Rhと回転数Rrを比較する(例えば、回転数Rrが回転数Rhを超えているか否か)。
When the rotation speed Rr is set in this way, in the
ここで、回転数Rrが、回転数Rh以上(Rr≧Rh)であるときには、ステップ116で肯定判定して、ステップ118へ移行し、回転数Rrを、電動ポンプ52を駆動するときの回転数Rに設定する。
Here, when the rotational speed Rr is equal to or higher than the rotational speed Rh (Rr ≧ Rh), an affirmative determination is made at
また、回転数Rrが回転数Rhより低いとき(Rr<Rh)には、ステップ116で否定判定してステップ120へ移行し、回転数Rhを電動ポンプ52の回転数Rに設定する。
When the rotational speed Rr is lower than the rotational speed Rh (Rr <Rh), a negative determination is made at
このようにして電動ポンプ52の回転数Rを設定すると、ステップ122では、電動ポンプ52が回転数Rで駆動されるように電動ポンプ52の駆動制御を行う。
When the rotational speed R of the
エアコンECU60では、外気温Toが低いと暖房負荷が大きくなり、車室内の暖房を行うために必要なエンジン冷却水の流量Fhも多くなり、これに伴って、回転数Rhも高くなる。
In the
また、外気温Toが低いと、エンジンラジエータ40へのエンジン冷却水の流量Frが少なくなり、これに伴って、回転数Rrも低くなる。
Further, when the outside air temperature To is low, the flow rate Fr of engine cooling water to the
このときには、エアコンECU60から要求される回転数Rhで電動ポンプ52が駆動されるので、車室内の的確な暖房を行うことができる。また、ヒータコア32に、必要以上のエンジン冷却水が供給されてしまうのを抑えることができる。
At this time, since the
これに対して、外気温Toが高いと、暖房負荷が小さくなり、エアコン10は冷房運転を行う。このために、ヒータコア32へのエンジン冷却水の循環が不要となる。
On the other hand, when the outside air temperature To is high, the heating load becomes small, and the
また、外気温Toが高くなることにより、エンジン冷却水の水温Twが上昇しやすくなると共に、エンジンラジエータ40でのエンジン冷却水の冷却能力が低下する。
Further, as the outside air temperature To increases, the engine cooling water temperature Tw tends to increase, and the cooling capacity of the engine cooling water in the
このときには、エンジンECU78が、外気温Toが低いときよりも回転数Rrが高くなるように設定され、この回転数Rrに基づいて電動ポンプ52が回転駆動される。
At this time, the
これにより、エンジン冷却水を確実に冷却して、エンジン36の温度上昇を抑えることができる。このときにも、電動ポンプ52を必要以上の回転数Rで回転駆動してしまうことがないので、エンジン冷却水の確実な冷却を行うために、消費電力が大きくなってしまうのを防止することができる。
Thereby, the engine coolant can be reliably cooled, and the temperature rise of the
すなわち、暖房時には、ヒータコア32でエンジン冷却水の放熱が行われ、このエンジン冷却水によって同時にエンジン36の冷却も行われる。このために、暖房に必要なエンジン冷却水の流量が多いと、ヒータコア32で行われるエンジン冷却水の放熱に応じてエンジン36も冷却され、エンジン冷却水の水温Twも低下する。
That is, during heating, the engine core coolant is radiated by the
このエンジン冷却水の水温Twの低下によってサーモスタット46が閉じると、エンジンラジエータ40へは、エンジン冷却水が流れなくなり、エンジン冷却水は、全て、ヒータコア32へ流れて暖房運転に用いられる。また、ヒータコア32に循環されたエンジン冷却水によって、エンジン36の冷却も充分となっている。
When the
このときには、暖房に必要なエンジン冷却水の流量が、電動ポンプ52の駆動によって得られていれば良い。
At this time, the flow rate of the engine cooling water necessary for heating may be obtained by driving the
これに対して、エンジンラジエータ40を用いたエンジン冷却水の冷却に必要なエンジン冷却水を流量が大きいときは、エンジン冷却水の水温Twが高いときであり、このときには、サーモスタット46の開度が大きくなる。これにより、エンジンラジエータ40へ流れるエンジン冷却水の流量が増加し、エンジンラジエータ40でのエンジン冷却水の放熱量が増加する。
On the other hand, when the flow rate of the engine coolant required for cooling the engine coolant using the
また、エンジン冷却水の冷却に必要なエンジン冷却水の流量がさらに大きい場合、エンジン冷却水の水温Twが、さらに高い状態であり、サーモスタット46が全開状態となる。
Further, when the flow rate of the engine cooling water required for cooling the engine cooling water is larger, the water temperature Tw of the engine cooling water is still higher, and the
このときには、エンジンラジエータ40でのエンジン冷却水の冷却に必要な流量が、電動ポンプ52の駆動によって得られる。
At this time, a flow rate required for cooling the engine coolant in the
これにより、エンジン冷却水の冷却に必要なエンジン冷却水の流量と、暖房に必要なエンジン冷却水の流量の何れか大きい方が得られるように電動ポンプ52の回転数Rを選択することにより、エンジン冷却水の冷却性能と暖房性能の両方を満たすことができ、かつ、余分なエンジン冷却水の流量が生じるように電動ポンプ52が駆動されることがないので省動力となる。
Thus, by selecting the rotational speed R of the
したがって、冷却装置38では、電動ポンプ52の省動力化を図りながら、外気温Toが低いときにエアコン10の的確な暖房能力を確保し、外気温Toが高いときにエンジンラジエータ40での適正なエンジン冷却が可能となる。
Therefore, in the
〔第2の実施の形態〕
次に本発明の第2の実施の形態を説明する。なお、第2の実施の形態の基本的構成は、前記した第1の実施の形態と同じであり、第2の実施の形態において、第1の実施の形態と同一の構成については、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment described above. In the second embodiment, the same configuration as the first embodiment is described. Is omitted.
以下で説明する第2の実施の形態は、電動ポンプ52と冷却ファン54を設けたときの省動力化を図るものである。主として、ここでは、サーモスタット46を全開として、電動ポンプ52と冷却ファン54の回転数を適正に制御して、電動ポンプ52と冷却ファン54の消費電力の和を最小とすることにより省動力化を図る。
The second embodiment described below is intended to save power when the
ここで、エンジンECU78では、電動ポンプ52及び冷却ファン54を駆動するときに、エンジン冷却水の冷却能力を確保しながら、省動力化を図るようにしている。
Here, in the
このときに、エンジンECU78では、エンジンラジエータ40へエンジン冷却水の流量Fr(電動ポンプ52の回転数Rr)、水温センサ82によって検出するエンジン冷却水の水温Tw、外気温センサ84によって検出する外気温To及び車速センサ86によって検出する車両の走行速度(車速vs)等に基づいて、エンジン冷却水の冷却を行うために必要な冷却ファン54の回転数(冷却風の風量)を設定する。これにより、ファンモータ80の回転数を必要最小限に抑えながら、エンジン冷却水の冷却能力が確保されるようにしている。
At this time, the
図11(A)及び図11(B)に示されるように、エンジンラジエータ40は、例えば、アッパータンク92Aとロアータンク92B(図11(A)参照)の間に多数のチューブ88(図11(B)参照)が設けられており、アッパータンク92Aからロアータンク92Bへ向けてチューブ88内をエンジン冷却水が流れる。
11A and 11B, the
また、チューブ88の間には、例えば、鉄板などを波状に形成したフィン90が設けられており、チューブ88とフィン90との間で熱伝達が行われることにより、チューブ88内を流れるエンジン冷却水とフィン90の間を通過する空気との間で熱交換が行われ、エンジン冷却水が冷却される。
Further, for example,
ここで、チューブ88の熱伝達率(水側熱伝達率)αw、フィン90の熱伝達率(空気側熱伝達率)αaは、それぞれエンジン冷却水の流速、空気の流速、すなわち、エンジン冷却水の流量、空気の流量の1/2乗に略比例する。ここから、エンジン冷却水の流速(流量)Fw、冷却風の流速(流量)Faとすると、熱伝達率αa、αwは、
αa=ka1・Fa1/2 ・・・(1)
αw=kw1・Fw1/2 ・・・(2)
となる。ただし、ka1、kw1は予め設定している定数。
Here, the heat transfer rate (water side heat transfer rate) αw of the
αa = ka 1・ Fa 1/2 (1)
αw = kw 1・ Fw 1/2 (2)
It becomes. However, ka 1 and kw 1 are preset constants.
一方、通路(チューブ88)に流体(エンジン冷却水)を流したときの圧力損失ΔPは、流体の流量Fから得られる。なお、第2の実施の形態では、エンジンラジエータ40でのエンジン冷却水の流量Frを、流量Fとして説明する。
On the other hand, the pressure loss ΔP when the fluid (engine cooling water) flows through the passage (tube 88) is obtained from the flow rate F of the fluid. In the second embodiment, the flow rate Fr of engine cooling water in the
ΔP=k・F2 ・・・(3)
となる(ただし、kは定数)。また、このときの動力エネルギーWは、
W=ΔP・F ・・・(4)
となり、ここから、
W=k・F3 ・・・(5)
となる。
ΔP = k · F 2 (3)
Where k is a constant. The power energy W at this time is
W = ΔP · F (4)
From here,
W = k · F 3 (5)
It becomes.
一方、エンジン36では、燃料噴射量が増加することにより発熱量も増加する。ここから、燃料の発熱量h、エンジン36の発熱量に係る燃料噴射量情報mから、エンジン36の発熱量は、h・mとすることができる。このうち、エンジン冷却水へ移動する損失熱量Qwは、
Qw=kn・(h・m)
となり、この損失熱量Qwが、エンジンラジエータ40で冷却される熱量となる。なる。なお、knは定数であり、例えば0.3程度となる。
On the other hand, in the
Qw = kn · (h · m)
Thus, this loss heat quantity Qw becomes the heat quantity cooled by the
ここから、エンジン冷却水の水温Twの目標値を目標温度Twoとすると、目標温度Twoとエンジンラジエータ40の前方の空気の温度Traとの間には、エンジンラジエータ40における空気側とエンジン冷却水側の熱バランスから、次式(熱移動方程式)が成り立つ。
From this point, assuming that the target value of the engine cooling water temperature Tw is the target temperature Two, the air side of the
(Two−Tra)/Qw
=1/(αa・(At+φ・Af))+(d/λ)・At+1/(αw・At)
ただし、At:チューブ88の伝熱面積、Af:フィン90の伝熱面積、φ:フィン効率、d:チューブ88の厚さ(肉厚、図11(B)参照)、λ:チューブ88の熱伝達率であり、これらは全てエンジンラジエータ40ごとに定まり既知である。ここから、前式は、
(Two−Tra)・At/Qw
=1/(αa・(1+φ・Af/At))+d/λ+1/αw ・・・(6)となり、熱伝達率αaは、以下となる。
(Two-Tra) / Qw
= 1 / (αa · (At + φ · Af)) + (d / λ) · At + 1 / (αw · At)
Where At: heat transfer area of the
(Two-Tra) ・ At / Qw
= 1 / (αa · (1 + φ · Af / At)) + d / λ + 1 / αw (6), and the heat transfer coefficient αa is as follows.
αa=1/〔{(Two−Tra)At/Qw−d/λ−1/αw}・(1+φ・Af/At)〕 ・・・(7)
また、空気温度Traは、外気温センサ84によって検出される外気温Toである。
αa = 1 / [{(Two−Tra) At / Qw−d / λ−1 / αw} · (1 + φ · Af / At)] (7)
The air temperature Tra is the outside air temperature To detected by the outside
なお、エンジンラジエータ40の車両前方側にエアコン10のコンデンサ14が配設されているときには、空気温度Traは、コンデンサ14からの熱の影響を受ける。
When the
この場合、エアコン10の暖房運転中(コンプレッサ12がオフ)は、空気温度Traが、外気温センサ84によって検出される外気温Toとなるが、エアコン10の冷房運転中(コンプレッサ12がオン)は、コンデンサ14の冷媒圧力から求めた冷媒凝縮温度Tcと外気温Toから、次式で求めることができる。
In this case, during the heating operation of the air conditioner 10 (the
Tra=ηc・Tc+(1−ηc)・Tr ・・・(8)
ただし、ηcは定数でコンデンサ14の熱効率(温度効率)であり、冷媒圧力と冷媒凝縮温度Tcは、1:1の関係で一義的に定まるものとし、コンデンサ14の冷媒圧圧力を圧力センサ(図示省略)で検出するものとしている。
Tra = ηc · Tc + (1−ηc) · Tr (8)
However, ηc is a constant and is the thermal efficiency (temperature efficiency) of the
一方、冷却ファン54によってエンジンラジエータ40に冷却風として導入される空気の流量Ff、車両走行により冷却風として導入される空気(車速風)の流量Fs(Fs=kv・vs、ただし、vs:車速、kvは定数)から、
Fa=ka2・αa2 ・・・(9) Fa=Ff+Fs ・・・(10)
となり、冷却ファン54に要求される空気の流量Ffは、
Ff=Fa−Fs ・・・(11)
となる。なお、(10)式は、車速vsが低い低速走行時に近似的に適用可能であり、また、車速vsの高い高速走行時では、車速風(車両走行による空気の流量Fs)を用いた冷却のみで充分で冷却ファン54がオフされる。したがって、冷却ファン54が作動される範囲では、(10)式を用いることができる。
On the other hand, the flow rate Ff of air introduced as cooling air into the
Fa = ka 2 · αa 2 (9) Fa = Ff + Fs (10)
The air flow rate Ff required for the cooling fan 54 is
Ff = Fa−Fs (11)
It becomes. The expression (10) can be approximately applied during low-speed traveling at a low vehicle speed vs. Only cooling using vehicle speed wind (air flow rate Fs from vehicle traveling) is possible at high-speed traveling at a high vehicle speed vs. Is sufficient and the cooling fan 54 is turned off. Therefore, in the range where the cooling fan 54 is operated, the equation (10) can be used.
一方、流量Ffを得るための冷却ファン54の消費電力Waは、
Wa=ka3・Ff3 ・・・(12)
である(ただし、ka3は定数)。
On the other hand, the power consumption Wa of the cooling fan 54 for obtaining the flow rate Ff is:
Wa = ka 3・ Ff 3 (12)
(Where ka 3 is a constant).
また、電動ポンプ52を作動させて流量Fのエンジン冷却水をエンジンラジエータ40に流したときの電動ポンプ52(電動モータ50)の消費電力Wwは、
Ww=kw3・F3 ・・・(13)
である(ただし、kw3は定数)。これから、電動ポンプ52と冷却ファン54の消費電力の和(消費電力WT)は、
WT=Wf+Ww ・・・(14)
となるので、エンジン冷却水の水温Twが、目標温度Twoとなる最小の消費電力WTを求めることにより、冷却ファン54を駆動するときの消費電力Wf、すなわち、電動ポンプ52と冷却ファン54が駆動されるときの消費電力WTを最も抑えることができる。
In addition, the power consumption Ww of the electric pump 52 (electric motor 50) when the
Ww = kw 3・ F 3 (13)
Where kw 3 is a constant. From this, the sum of the power consumption of the
WT = Wf + Ww (14)
Thus, by obtaining the minimum power consumption WT at which the engine coolant temperature Tw becomes the target temperature Two, the power consumption Wf when the cooling fan 54 is driven, that is, the
一方、流体の流量と電動ポンプ52や冷却ファン54の駆動電圧の間には、略比例関係があることから、ファンモータ80の駆動電圧Vf、電動ポンプ52の駆動電圧Vwは、
Vf=Kva・Ff ・・・(15)
Vw=Kvw・Fw ・・・(16)
となる(ただし、Kva、Kvwは比例定数)。
On the other hand, since there is a substantially proportional relationship between the flow rate of the fluid and the driving voltage of the
Vf = Kva · Ff (15)
Vw = Kvw · Fw (16)
(Where Kva and Kvw are proportional constants).
また、(15)式、(16)式では、エンジン冷却水の水温Twが目標水温Twoから外れても、フィードバックはかからないので、これにフィードバック項を追加すると、
Vf=Kva・Ff+Kba・(Tw−Two) ・・・(17)
Vw=Kvw・Fw+Kbw・(Tw−Two) ・・・(18)
とすることができる(ただし、Kba、Kbwは定数)。
In addition, in the equations (15) and (16), feedback is not applied even if the engine coolant temperature Tw deviates from the target coolant temperature Two, so if a feedback term is added to this,
Vf = Kva · Ff + Kba · (Tw−Two) (17)
Vw = Kvw · Fw + Kbw · (Tw−Two) (18)
(Where Kba and Kbw are constants).
これにより、消費電力WTを最小とするエンジン冷却水の流量Fと、冷却ファン54による空気の流量Ff及び(15)式と(16)式又は、(17)式と(18)式から電動ポンプ52の駆動電圧Vwと、ファンモータ80の駆動電圧Vfが得られ、これに基づいて電動ポンプ52及びファンモータ80を駆動することにより、エンジン冷却水の水温Twを、目標水温Twoに維持しながら、省動力化を図ることができる。
As a result, the flow rate F of the engine cooling water that minimizes the power consumption WT, the flow rate Ff of the air by the cooling fan 54, and the electric pump from the equations (15) and (16) or (17) and (18) The driving voltage Vw of 52 and the driving voltage Vf of the
なお、(9)式から求める空気の流量Faが、車速vsに基づいた流量Fs以下であるときに、すなわち、(11)式でFf≦0となるときには、車速vsが比較的高く、流量Fsでエンジン冷却水の冷却が充分な状態であり、このときは、冷却ファン54の駆動が不要であることを意味する。また、(17)式を用いることにより、水温Twが目標温度Twoからずれないように、電動ポンプ52の駆動のフィードバック制御が行われる。
When the air flow rate Fa obtained from the equation (9) is equal to or lower than the flow rate Fs based on the vehicle speed vs, that is, when Ff ≦ 0 in the equation (11), the vehicle speed vs is relatively high, and the flow rate Fs. This means that the engine cooling water is sufficiently cooled, and at this time, it is not necessary to drive the cooling fan 54. Further, by using the equation (17), feedback control for driving the
すなわち、(11)式でFf≦0であると、(17)式では、Kva・Ff≦0となり、フィードバック分と合わせてVf≦0であれば、冷却ファン54が停止状態となる。 That is, if Ff ≦ 0 in the equation (11), Kva · Ff ≦ 0 in the equation (17). If Vf ≦ 0 together with the feedback, the cooling fan 54 is stopped.
また、駆動電圧Vf、Vwが低いと冷却ファン54(ファンモータ80)、電動ポンプ52(電動モータ50)の回転が不安定となる。これを防止するためには、駆動電圧Vf、Vwのそれぞれに対して下限値を設定し、下限値以下では、電動ポンプ52、冷却ファン54を停止すればよい。
Further, when the drive voltages Vf and Vw are low, the rotation of the cooling fan 54 (fan motor 80) and the electric pump 52 (electric motor 50) becomes unstable. In order to prevent this, a lower limit value is set for each of the drive voltages Vf and Vw, and the
例えば、図12(A)に示されるように、冷却ファン54(ファンモータ80)に対しては、駆動電圧Vfの最低電圧Vfminと最大電圧Vfmaxが設定されており、冷却ファン54の駆動電圧Vfの演算値が、設定値a1を超えると、最低電圧Vfminで冷却ファン54の駆動を開始し、駆動電圧Vfの演算値が増加するにしたがって、駆動電圧Vfを最大電圧Vfmaxまで増加される。 For example, as shown in FIG. 12A, the minimum voltage Vfmin and the maximum voltage Vfmax of the driving voltage Vf are set for the cooling fan 54 (fan motor 80), and the driving voltage Vf of the cooling fan 54 is set. operation value exceeds the set value a 1, starts driving of the cooling fan 54 at a minimum voltage Vfmin, according to the calculation value of the drive voltage Vf is increased, which increases the driving voltage Vf up voltage VFmax.
また、駆動電圧Vfの演算値が設定値a1以下に低下すると、設定値a1から設定値a2(a1>a2)の範囲では、駆動電圧Vfを最低電圧Vfminとし冷却ファン54を駆動し、駆動電圧Vf演算値が設定値a2より下がったときに(Ff<a2)冷却ファン54を停止する。 When the calculated value of the drive voltage Vf falls below the set value a 1 , the drive voltage Vf is set to the minimum voltage Vfmin in the range from the set value a 1 to the set value a 2 (a 1 > a 2 ), and the cooling fan 54 is turned on. When the drive voltage Vf calculated value falls below the set value a 2 (Ff <a 2 ), the cooling fan 54 is stopped.
また、電動ポンプ52には、最少流量Fmin(回転数Rmin)及び最大流量Fmax(回転数Rmax)が設定されており、ここから、図12(B)に示されるように、最少流量Fminに応じた駆動電圧Vwを最低電圧Vwminとし、最大流量Fmaxに応じた駆動電圧Vwを、最大電圧Vwmaxとして設定される。
Further, a minimum flow rate Fmin (rotation speed Rmin) and a maximum flow rate Fmax (rotation speed Rmax) are set in the
ここで、電動ポンプ52の駆動電圧Vwの演算値が、設定値b1を超えると、最低電圧Vwminで電動ポンプ52の駆動を開始し、設定値a1を超えている範囲では、最大電圧Vwmaxを上限として、演算された駆動電圧Vwで電動ポンプ52が駆動される。
Here, the calculated value of the driving voltage Vw of the
また、駆動電圧Vwの演算値が低下したときには、設定値b1から設定値b2(b1>b2)の範囲では、駆動電圧Vwを最低電圧Vwminとし、電動ポンプ52を駆動するが、駆動電圧Vwの演算値が設定値b2より下がる(F<b2)ことにより、電動ポンプ52を停止する。
When the calculated value of the drive voltage Vw decreases, the drive voltage Vw is set to the lowest voltage Vwmin in the range of the set value b 1 to the set value b 2 (b 1 > b 2 ), and the
これにより、電動ポンプ52及び冷却ファン54のそれぞれを安定した状態で駆動することができる。
Thereby, each of the
ここで、図13〜図15を参照しながら、第2の実施の形態に係る冷却装置38でのエンジン冷却水の冷却制御を具体的に説明する。図13には、エンジン冷却水の冷却制御の概略を示している。なお、以下の説明では、エンジンラジエータ40へのエンジン冷却水の流量Fを、10l/min〜200l/minとして、この範囲を、先ず、流量Δm=10l/minで刻んだ各流量Fに対して、電動ポンプ52の消費電力Ww及び冷却ファン54の消費電力Wfを演算し、消費電力WTが最少となる流量Fを選択する。
Here, the cooling control of the engine coolant in the
次に、選択した流量Fを含む所定範囲を、新たに設定した流量Δm=1l/minで刻んだ各流量Fに対して、消費電力WTが最少となる流量Fを選択する。 Next, a flow rate F that minimizes the power consumption WT is selected for each flow rate F carved out in a predetermined range including the selected flow rate F at a newly set flow rate Δm = 1 l / min.
例えば、流量Fが10l/min〜200l/minの範囲をΔm=10l/minで刻んだ各流量Fn(n=1、2、・・、i、・・、20)を設定し、各流量Fnに対する消費電力Ww、Wfを演算して、消費電力WTを算出し、算出した消費電力WTが最小のときの流量Fを選択する。 For example, each flow rate Fn (n = 1, 2,..., I,..., 20) in which the flow rate F is in a range of 10 l / min to 200 l / min with Δm = 10 l / min is set. The power consumption WT is calculated by calculating the power consumption Ww and Wf, and the flow rate F when the calculated power consumption WT is minimum is selected.
このときに選択された流量Fが流量Fiであれば、流量Fi−1から流量Fi+1を新たな領域にΔm=(Fi−Fi+1)/10=1l/minで刻んで、演算対象とする流量Fim(ここでは、m=1、・・、j、・・、21となる)を新たに設定する。 If the flow rate F selected at this time is the flow rate F i , the flow rate F i−1 to the flow rate F i + 1 are engraved in a new region at Δm = (F i −F i + 1 ) / 10 = 1 l / min. A target flow rate F im (here, m = 1,..., J,..., 21) is newly set.
これにより、消費電力WTが最小となる流量Fが流量Fijであれば、流量Fijを基準とし、新たな演算対象の領域(例えば、Fij−1〜Fij+1)及び流量Δm(例えば、Δm=0.1l/min)を設定して、消費電力WTを最小するとする流量Fを求める。 Thus, if the flow rate F of the power consumption WT is minimum flow rate F ij, the flow rate F ij the reference, a new calculation target region (e.g., F ij-1 ~F ij + 1) and flow rate Delta] m (e.g., Δm = 0.1 l / min) is set, and the flow rate F that minimizes the power consumption WT is obtained.
このようにして、消費電力WTを最小とする流量Fの選択を所定回数だけ繰りかえることにより、所定の有効桁数(例えば3桁)の流量Fを演算し、この流量Fと、流量Fに対応する流量Ffから、電動ポンプ52の駆動電圧Vw及び冷却ファン54の駆動電圧Vfを設定し、設定した駆動電圧Vw、Vfで、電動ポンプ52及び冷却ファン54を駆動するように制御する。
In this way, by repeating the selection of the flow rate F that minimizes the power consumption WT a predetermined number of times, a flow rate F of a predetermined effective number of digits (for example, 3 digits) is calculated, and the flow rate F and the flow rate F are calculated. The drive voltage Vw of the
図13のフローチャートでは、最初のステップ200で、初期設定を行う。この初期設定では、消費電力WTが最小となるエンジン冷却水の流量MS、冷却ファン54による流量Mfを初期値に設定し(MS=0、Mf=0)、変数Mを初期値に設定する(M=0)。ここでは、一例として流量Δmを10l/min、1l/min、0.1l/minで流量Fを設定するようにしており、変数Mは、M=1がΔm=10l/minで設定した流量F、M=2がΔm=1l/minで設定した流量F、M=3がΔm=0.1l/minで設定した流量Fに対する演算に対応する。
In the flowchart of FIG. 13, initial setting is performed in the
次のステップ202では、変数Mの値から、所定回数の演算が終了したか否かを確認している。このとき、最初は、変数Mが初期設定されているので、M<3となっており、これにより、ステップ202で肯定判定されてステップ204へ移行する。
In the
このステップ204では、変数Mをインクリメント(M=M+1)し、次に、演算回数Cnを設定する。ここでは、一例として、最初(M=1)では、10l/min〜200l/minまでを10l/min刻みで流量Fを設定するので、演算回数Cn=20となるが、2回目(M=2)、3回目(M=3)では、演算回数Cnが21回となる。
In this
ここからステップ206では、変数M=1か否かを確認し、変数M=1であるときには、ステップ206で肯定判定してステップ208へ移行し、演算回数Cnを20に設定する(Cn=20)。また、変数M=2、3のときには、ステップ206で否定判定してステップ210へ移行し、演算回数Cnを21回に設定する(Cn=21)。
From here, in
次に、ステップ212では、演算回数をカウントするカウンタiをリセットし(i=0)、ステップ214では、カウンタiが演算回数Cnに達したか否かを確認する。このとき、カウンタiが演算回数Cnに達していないと(i<Cn)、ステップ214で肯定判定してステップ216へ移行し、カウンタiのカウントアップ(i=i+1)を行う。
Next, at
また、ステップ218では、変数MがM=1か否かを確認し、M=1であればステップ218で肯定判定されてステップ220へ移行し、流量Fを、F=10・iに設定する。なお、変数MがM≠1であると、ステップ218で否定判定されてステップ222へ移行し、演算対象とする流量Fを、流量MSを用いて、変数M及びカウンタiに基づいて、例えば、下記演算式を用いて演算する。
In
F=MS−10×10(2−M)+10(2−M)×(i−1)
すなわち、ステップ218〜ステップ222では、演算対象とする流量Fの設定を行う。
F = MS-10 × 10 (2-M) +10 (2-M) × (i−1)
That is, in
このようにして、演算対象とする流量Fを設定すると、ステップ224では、流量Fに対する消費電力WTを演算する。
In this way, when the flow rate F to be calculated is set, in
図14(A)には、このときに実行される演算処理の概略を示している。このフローチャートでは、最初のステップ230では、(3)式に基づいて、チューブ88側の熱伝達率αwを演算する。また、ステップ232では、ステップ230で演算した熱伝達率αwを用い、(7)式に基づいてフィン90側の熱伝達率αaを演算する。
FIG. 14A shows an outline of the arithmetic processing executed at this time. In this flowchart, in the
次のステップ234では、(9)式を用いてエンジンラジエータ40でエンジン冷却液の冷却に必要となる空気の流量Faを演算し、ステップ236では、(11)式を用いて、この流量Faを得るために必要な冷却ファン54による空気の流量Ffを演算する。
In the
このとき、空気の温度Traは、外気温Toを適用することができ、また、エアコン10のコンデンサ14の影響を受けるときには、(8)式を用いて演算した温度Traを用いる。
At this time, the outside air temperature To can be applied as the air temperature Tra, and when it is affected by the
このようにして、空気の流量Ffを演算すると、ステップ238では、(12)式を用いて、流量Ffを得るための冷却ファン54の消費電力Wfを演算する。また、ステップ240では、(13)式を用いて、演算対象としている流量Fiを得るために電動ポンプ52の消費電力Wwを演算する。
When the air flow rate Ff is calculated in this way, in
この後、ステップ242では、消費電力Wfと消費電力Wwの和である消費電力WTを演算し((14)式参照)、エンジン冷却水の流量F(Fi)、空気の流量F(Ffi)及び消費電力WT(WTi)を図示しないメモリに格納する。
Thereafter, in
このようにし、一つの流量Fに対する消費電力WT及び流量Ffを演算すると、図13のフローチャートでは、ステップ214に戻り、次の流量F(Fi+1)に対する演算を行う。 When the power consumption WT and the flow rate Ff for one flow rate F are calculated in this way, in the flowchart of FIG. 13, the process returns to step 214 to perform the calculation for the next flow rate F (F i + 1 ).
これにより、予め設定された範囲の流量Fに対する演算が終了し、カウンタiが演算回数Cnに達すると(i=Cn)、ステップ214で否定判定されてステップ226へ移行する。
As a result, the calculation for the flow rate F in the preset range ends, and when the counter i reaches the number of calculations Cn (i = Cn), a negative determination is made in
このステップ226では、演算結果に基づいて消費電力WTを最小とする流量Fの選択を行う。
In
図14(B)には、このときの処理の概略を示しており、このフローチャートでは、最初のステップ250で、メモリに格納されている消費電力WTから、消費電力WTが最小となっているときの流量Fを選択する。
FIG. 14B shows an outline of the processing at this time. In this flowchart, in the
この後、ステップ252では、選択した流量Fを次の演算の基準とする流量MSに設定し(MS=F)、ステップ254では、選択した流量Fに対応する冷却ファン54の空気の流量Ffを、流量Mfに設定する。
Thereafter, in
このようにして流量MSを設定すると、図13のフローチャートでは、ステップ202へ移行して、次の演算を開始する。すなわち、変数M=1に対応する演算が終了すると、この演算結果に基づいて、M=2に対応する演算を行う。 When the flow rate MS is set in this way, in the flowchart of FIG. 13, the process proceeds to step 202 and the next calculation is started. That is, when the calculation corresponding to the variable M = 1 is completed, the calculation corresponding to M = 2 is performed based on the calculation result.
このときには、流量MSを中心として所定範囲内での演算を行い、変数M=2における消費電力WTを最小とする流量Fを設定する。 At this time, the calculation is performed within a predetermined range centering on the flow rate MS, and the flow rate F that minimizes the power consumption WT in the variable M = 2 is set.
これを繰り返すことにより、所定の有効桁数の流量Fが設定されえると、ステップ202で否定判定されてステップ228へ移行し、演算結果に基づいた電動ポンプ52及び冷却ファン54の駆動を行う。
By repeating this, when the flow rate F having a predetermined effective number of digits can be set, a negative determination is made in
図15には、図13のステップ228へ移行することにより実行される駆動制御の概略を示している。 FIG. 15 shows an outline of drive control executed by moving to step 228 in FIG.
このフローチャートでは、最初のステップ260で、(15)式又は(17)式を用いて、消費電力WTを最小とするときの冷却ファン54による空気の流量Ffから、冷却ファン54の駆動電圧Vfを演算する。
In this flowchart, in the
また、ステップ262では、(16)式又は(18)式を用いて、消費電力WTを最小とするときエンジン冷却水の流量Fから、電動ポンプ52の駆動電圧Vwを演算する。
In
この後、ステップ264では、演算した冷却ファン54の駆動電圧Vfが設定値a2に達していないかを確認し、ステップ266では、駆動電圧Vfが設定値a1以上となっているか否かを確認する。
Thereafter, in
ここで、駆動電圧Vfが設定値a2に達していないとき(Vf<a2)には、ステップ264で肯定判定してステップ268へ移行し、冷却ファン54を停止状態とする。また、駆動電圧Vfが設定値a1以上であると(Vf≧a1)、ステップ266で肯定判定してステップ270へ移行し、演算された駆動電圧Vfに基づいて冷却ファン54を駆動する。
Here, when the drive voltage Vf has not reached the set value a 2 (Vf <a 2 ), an affirmative determination is made in
なお、演算した駆動電圧Vfが(a2≦Vf<a1)の範囲では、冷却ファン54が駆動されていれば、最低電圧Vfminで冷却ファン54の駆動が継続され、冷却ファン54が停止状態であると、その停止状態が継続される(図12(A)参照)。 In the range where the calculated drive voltage Vf is (a 2 ≦ Vf <a 1 ), if the cooling fan 54 is driven, the driving of the cooling fan 54 is continued at the minimum voltage Vfmin, and the cooling fan 54 is stopped. If it is, the stop state is continued (see FIG. 12A).
一方、ステップ272では、演算した電動ポンプ52の駆動電圧Vwが設定値b2に達していないかを確認し、ステップ274では、駆動電圧Vwが設定値b1以上となっているか否かを確認する。
On the other hand, in
これにより、演算した駆動電圧Vwが設定値b2に達していないとき(Vw<b2)には、ステップ272で肯定判定してステップ276へ移行し、電動ポンプ52を停止状態とする。また、駆動電圧Vwが設定値b1以上であると(Vw≧b1)、ステップ274で肯定判定してステップ278へ移行し、演算した駆動電圧Vwに基づいて冷却ファン54を駆動する。
As a result, when the calculated drive voltage Vw has not reached the set value b 2 (Vw <b 2 ), an affirmative determination is made in
なお、演算した駆動電圧Vwが(b2≦Vw<b1)の範囲では、電動ポンプ52が駆動されていれば、最低電圧Vwminで電動ポンプ52の駆動が継続され、電動ポンプ52が停止状態であると、その停止状態が継続される。
In the range where the calculated drive voltage Vw is (b 2 ≦ Vw <b 1 ), if the
このようにして、電動ポンプ52及び冷却ファン54の駆動制御を行うことにより、電動ポンプ52と冷却ファン54の電力消費を抑えながら、エンジン冷却水の水温Twを設定温度(目標温度)Twoに維持することができる。
Thus, by controlling the drive of the
一方、ここでは、消費電力WTを最小とするエンジン冷却水の流量Fに基づいて電動ポンプ52を駆動するようにしているが、このときの電動ポンプ52の回転数Rを、エンジン冷却水の冷却に必要とする回転数Rrとして設定し、この回転数Rrと、エアコンECU60が要求する回転数Rhを比較し、何れか高い回転数を電動ポンプ52の回転数Rとして設定する。
On the other hand, here, the
冷却装置38では、外気温Toが高く、回転数Rrが回転数Rhよりも高いと、エンジン冷却水の冷却に必要な回転数Rrを電動ポンプ52の回転数Rとして駆動する。このときには、エンジン冷却水を冷却するための電動ポンプ52及び冷却ファン54の消費電力を抑えることができる。すなわち、省動力化を図りながら、効率的にエンジン冷却水の冷却を行うことができる。
In the
また、(6)式及び(7)式に示される空気温度Traは、外気温Toから外気温Toの上昇に応じて高くなる温度である。 Further, the air temperature Tra shown in the equations (6) and (7) is a temperature that increases from the outside air temperature To as the outside air temperature To rises.
(7)式からわかるように、空気の温度Traが高くなると目標温度Twoとの温度差(Two−Tra)が小さくなり、これにより、熱伝達率αaが大きくなる。 As can be seen from the equation (7), when the air temperature Tra is increased, the temperature difference (Two−Tra) from the target temperature Two is decreased, thereby increasing the heat transfer coefficient αa.
このときには、(9)式に示されるように、エンジン冷却水の冷却に必要な風量である空気の流量Faが増加することになり、車速vsが一定であれば、冷却ファン54による空気の流量Ffを増加させるか、エンジン冷却水の流量F、すなわち、電動ポンプ52の回転数Rを高くすることにより、エンジン冷却水の適正な冷却が可能となる。
At this time, as shown in the equation (9), the air flow rate Fa, which is the air volume necessary for cooling the engine coolant, increases. If the vehicle speed vs is constant, the air flow rate by the cooling fan 54 is increased. By increasing Ff or increasing the flow rate F of the engine coolant, that is, the rotational speed R of the
したがって、外気温Toが高いときには、外気温Toが低いときに比べて、電動ポンプ52の回転数Rが高めに設定され、エンジン冷却液の適正な冷却が行われる。
Therefore, when the outside air temperature To is high, the rotational speed R of the
一方、冷却装置38では、エンジン冷却水の水温Twを目標温度Twoとなるように電動ポンプ52と冷却ファン54の駆動制御を行う。このために、冷却水回路42では、サーモスタット46及びバイパス路56を省略することが可能となる。
On the other hand, the
なお、(10)式では、低速走行時に成立するものとして説明したが、図16に示されるように、車両の車速vsに応じた係数Kfsを設定し、この係数Kfsを用いることにより、高速走行中(速度vsが高い状態)においても、高精度で流量Faの演算を行うことができる。 In the equation (10), it has been described that it is established at the time of low-speed traveling. However, as shown in FIG. 16, a coefficient Kfs according to the vehicle speed vs of the vehicle is set, and this coefficient Kfs is used to drive at high speed. Even in the middle (a state where the speed vs is high), the flow rate Fa can be calculated with high accuracy.
この係数Kfsは、0<Kfs<1の範囲の値に設定され、車速vsが低いときには大きく、車速vsが高くなるにしたがって低下する。 The coefficient Kfs is set to a value in the range of 0 <Kfs <1, and is large when the vehicle speed vs is low and decreases as the vehicle speed vs increases.
このような係数Kfsを用いるときには、(10)式に換えて、以下の式を用いて流量Faを演算するものであれば良い。 When such a coefficient Kfs is used, it is sufficient if the flow rate Fa is calculated using the following equation instead of the equation (10).
Fa=Kfs・Ff+Fa
このときには、冷却ファン54による空気の流量Ffは、
Ff=(1/Kfs)・(Fa−Fs)
として演算することができる。
Fa = Kfs · Ff + Fa
At this time, the air flow rate Ff by the cooling fan 54 is:
Ff = (1 / Kfs) · (Fa−Fs)
Can be computed as
これにより、エンジン冷却水の水温Twが略目標温度Twoに維持され、車速vsが変化したときに、水温Twが一時的でも高くなってしまうのを防止することができる。 Thereby, the water temperature Tw of the engine cooling water is maintained at the substantially target temperature Two, and when the vehicle speed vs changes, the water temperature Tw can be prevented from increasing even temporarily.
このように、第2の実施の形態では、車両走行ないし冷却ファン54の駆動によるエンジンラジエータ40を通過する空気の流量Fa、空気の温度Tro(外気温To)、エンジンラジエータ40の空気側熱伝達率αa、電動ポンプ52によるエンジン冷却水の流量F(流量Fr)、エンジンラジエータ40の水側熱伝達率αw、エンジンラジエータ40に要求される放熱量となる燃料噴射量情報から得られるエンジン冷却水の受熱量(損失熱量Qw)などを用い、エンジンラジエータ40におけるエンジン冷却水と空気との間の熱移動方程式を利用し、エンジン冷却水の水温Twを目標温度Twoとするための電動ポンプ52の消費電力Ww及び冷却ファン54の消費電力Wfの和が最小となるエンジン冷却水の流量F及び空気の流量Faに基づいて、電動ポンプ52及び冷却ファン54を駆動する。
As described above, in the second embodiment, the flow rate Fa of the air passing through the
これにより、省動力化を図りながら、高精度でのエンジン冷却水の水温制御が可能となる。 Thereby, it is possible to control the engine coolant temperature with high accuracy while saving power.
なお、冷却ファン54によってエンジンラジエータ40への冷却風の導入と共に、コンデンサ14の冷却風の導入も行われる場合、コンデンサ14での冷媒の冷却を含めて、冷却ファン54の駆動制御を行うことが好ましい。
When the cooling fan 54 introduces cooling air into the
このときには、コンデンサ14での冷媒圧力Pcに対応する冷却ファン54の駆動電圧Vcを求め、駆動電圧Vcとエンジン冷却水の冷却に対応する駆動電圧Vfの何れか高い方を、冷却ファン54の駆動電圧として、電動ポンプ52との消費電力WTが最小となるように制御すればよい。
At this time, the driving voltage Vc of the cooling fan 54 corresponding to the refrigerant pressure Pc in the
この場合、図17に示されるように、コンデンサ14の冷媒圧力Pcの演算値に対して、設定値C1、C2(C1>C2)を設定し、演算された冷媒圧力Pcに対して駆動電圧Vcにヒステリシスを持たせることが好ましい。
In this case, as shown in FIG. 17, set values C 1 and C 2 (C 1 > C 2 ) are set for the calculated value of the refrigerant pressure Pc of the
これにより、省動力化を図りながらコンデンサ14の冷却に必要な風量を確保でき、コンデンサ14での冷却能力が不足して冷媒圧力が高くなってしまうことにより、コンプレッサ12を駆動するコンプレッサモータ62の負荷が増加してしまうのを防止することができる。すなわち、電動ポンプ52及び冷却ファン54の省動力化を図ると共に、エアコン10の冷房能力を確保しながらコンプレッサモータ62の省動力化を図ることができる。
As a result, it is possible to secure the air volume necessary for cooling the
なお、以上説明した本実施の形態は、本発明の構成を限定するものではない。例えば、第1の実施の形態では、エンジン冷却水の水温Twと外気温Toに基づいて、エンジン冷却水の冷却に必要な電動ポンプ52の回転数Rh、すなわち、エンジンラジエータ40へのエンジン冷却水の流量Frを設定するようにしたが、エンジン回転数Nとエンジン冷却水の水温Twに基づいて設定した電動ポンプ52の回転数Rを、外気温Toに基づいて補正するなどして、外気温Toに応じて電動ポンプ52の回転数Rが切換えられるようにしても良い。
In addition, this Embodiment demonstrated above does not limit the structure of this invention. For example, in the first embodiment, the rotational speed Rh of the
また、本発明の冷却装置は、電動ポンプの駆動によってエンジン冷却水を循環して、エンジン冷却水の冷却ないし、エンジン冷却水を用いた車室内の暖房を行うものであれば、任意の構成の車両に適用することができる。 In addition, the cooling device of the present invention may have any configuration as long as it circulates engine cooling water by driving an electric pump and cools the engine cooling water or heats the interior of the vehicle using the engine cooling water. It can be applied to vehicles.
10 エアコン(車両用空調装置)
14 コンデンサ
32 ヒータコア
36 エンジン
38 冷却装置
40 エンジンラジエータ
42 冷却水回路(冷却液回路)
52 電動ポンプ
54 冷却ファン
58 循環回路
60 エアコンECU(第1の設定手段)
78 エンジンECU(第2の設定手段、制御手段)
80 ファンモータ
82 水温センサ
84 外気温センサ(外気温検出手段)
86 車速センサ
88 チューブ
90 フィン
10 Air conditioner (Vehicle air conditioner)
14
52 Electric pump 54
78 Engine ECU (second setting means, control means)
80
86
Claims (3)
前記エンジンと車両用空調装置のヒータコアとの間で前記エンジン冷却液を循環可能とする循環回路と、
回転駆動されることにより回転数に応じた前記エンジン冷却液を前記冷却液回路及び前記循環回路に循環する電動ポンプと、
外気温を検出する外気温検出手段と、
前記電動ポンプの回転駆動を制御するときに、前記外気温検出手段によって検出される外気温が高くなるほど前記冷却液回路を循環される前記エンジン冷却液の流量が増加されるように電動ポンプの回転数を高くする制御手段と、
を含むことを特徴とする車両用冷却装置。 A coolant circuit that allows the engine coolant to circulate between the engine and the engine radiator;
A circulation circuit capable of circulating the engine coolant between the engine and a heater core of a vehicle air conditioner;
An electric pump that circulates the engine coolant according to the rotational speed by being driven to rotate to the coolant circuit and the circulation circuit;
An outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature;
When controlling the rotational drive of the electric pump, the electric pump rotates so that the flow rate of the engine coolant circulated through the coolant circuit increases as the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means increases. Control means to increase the number;
The vehicle cooling device characterized by including.
前記外気温を含めて前記冷却液回路の前記エンジン冷却液の流量を設定する第2の設定手段と、
を含み、前記制御手段が、前記第1及び第2の設定手段によって設定された流量が得られるように前記電動ポンプを駆動する、
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用冷却装置。 A first setting means provided in the vehicle air conditioner for setting the flow rate of the engine coolant in the circulation circuit according to a heating load;
A second setting means for setting a flow rate of the engine coolant in the coolant circuit including the outside air temperature;
And the control means drives the electric pump so that the flow rate set by the first and second setting means is obtained.
The vehicular cooling device according to claim 1.
前記制御手段が前記第1の設定手段によって設定された回転数又は前記第2の設定手段によって設定された回転数の何れか高い回転数に基づいて前記電動ポンプを駆動する、
ことを特徴とする請求項2に記載の車両用冷却装置。 When the engine coolant is circulated at a preset ratio between the coolant circuit and the circulation circuit by driving the electric pump, the first and second setting means are based on the flow rate. To set the rotation speed of the electric pump,
The control means drives the electric pump based on the higher rotation speed set by the first setting means or the rotation speed set by the second setting means;
The vehicular cooling device according to claim 2, wherein
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