JP2012052504A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内燃機関の冷却装置は、冷却水の水温を検出する冷却水温検出手段を備え、冷却水温制御装置は、水冷式エンジンの回転数および出力トルクからエンジン出力を算出する手段と、該エンジン出力に基づいて目標冷却水温を算出する手段と、該目標冷却水温の時間変化を平滑化する手段とを含み、上記時間変化が平滑化される目標冷却水温に基づき電動ウォータポンプと電動冷却ファンを制御する。
【選択図】図1
Description
また、エンジン効率および冷却装置の消費電力に基づいた電動ウォータポンプの駆動を行っているため、ラジエータの汚れによって放熱効率が低下した場合、効率的な冷却が行えず冷却水温が過剰に上昇する可能性がある。
また、冷却水温と目標冷却水温との差の絶対値が所定値以下の場合、電動ウォータポンプを間欠駆動あるいは停止させるため、電動ウォータポンプの消費電力の低減ができる。 また、冷却水温値が異常値以上だった場合、電動ウォータポンプおよび電動冷却ファンを連続運転させるためノッキングおよびオーバーヒートの抑制ができる。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る内燃機関の冷却装置を搭載した車両の全体を示す構成図である。図2は、この発明の実施の形態1に係る冷却水温制御装置の機能ブロック図である。
この発明に係る車両1は、水冷式エンジン2が搭載されており、水冷式エンジン2を水冷する冷却装置は、水冷式エンジン2の図示しないシリンダー周囲に設けられるとともに冷却水が入口から流れ込み内を貫流し出口から排出されるウォータジャケット3と、内を流れる冷却水を外から空気を当てることにより放熱するラジエータ6と、ウォータジャケット3の入口に配置されるとともに冷却水を循環する電動ウォータポンプ8と、ウォータジャケット3の出口を流れる冷却水の水温を検出する冷却水温検出手段としての冷却水温センサ4と、ウォータジャケット3の出口とラジエータ6の入口を連通する第1の水路11と、ラジエータ6の出口と電動ウォータポンプ8の入口を連通する第2の水路12と、を備える。
冷却水温が所定値未満の場合、サーモスタット7の弁が閉じ、ラジエータ6を迂回するバイパス水路5とウォータジャケット3を循環する水路が形成される。この冷却水の循環路により、冷却水の温度は低下することなく水冷式エンジン2の暖機が促進される。
時定数を設定する手段34は、目標冷却水温Taが高温な程小さい時定数τを設定する。
まず、ステップS101において、目標冷却水温Taを設定するため、水冷式エンジン2の回転数NEと出力トルクNよりエンジン出力を算出する。
次に、ステップS102において、求めたエンジン出力より目標冷却水温Taを算出する。
ステップS106において、水冷式エンジン2の燃焼に対して冷却水温Tが最適であると判断し、電動ウォータポンプ8を間欠駆動させて冷却水温制御手順を終了する。
ステップS108において、電動ウォータポンプ8および電動冷却ファン9を連続駆動させて冷却水温制御手順を終了する。
また、エンジン出力が高出力に持続されたときは、目標冷却水温Taが低温となるため等容度の減少による出力低下を抑制することができる。
また、冷却水温Tと目標冷却水温Taとの差の絶対値が所定値以下の場合、電動ウォータポンプ8を間欠駆動または停止させるため、電動ウォータポンプ8の消費電力を低減することができる。
また、冷却水温Tが異常時には、電動ウォータポンプ8および電動冷却ファン9を連続運転させるためノッキングおよびオーバーヒートが抑制できる。
図4は、この発明の実施の形態2に係る冷却水温制御装置の機能ブロック図である。
この発明の実施の形態2に係る冷却装置は、この発明の実施の形態1に係る冷却装置と冷却水温制御装置10Bが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明を省略する。
この発明の実施の形態2に係る冷却水温制御装置10Bは、図4に示すように、この発明の実施の形態1に係る冷却水温制御装置10から一次遅れの時定数τを持つ関数で目標冷却水温Taの時間変化を平滑化する手段33およびエンジン出力に基づいて算出される目標冷却水温Taに基づいて一次遅れの時定数τを設定する手段34を省略し、エンジン出力に基づいて算出される目標冷却水温の温度変化率を制限して目標冷却水温の時間変化を平滑化する手段33Bおよびエンジン出力に基づいて算出される目標冷却水温に基づいて温度変化率を設定する手段36を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明を省略する。
まず、ステップS201において、目標冷却水温Taを設定するため、水冷式エンジン2の回転数NEと出力トルクNよりエンジン出力を算出する。
次に、ステップS202において、求めたエンジン出力より目標冷却水温Taを算出する。
次に、ステップS204において、温度変化率によって目標冷却水温Taを制限する。目標冷却水温Taが高温な程温度変化率を大きな値とすることで、高温時にはエンジンの駆動に最適な目標冷却水温Taへの移行をし易くし、低温時には一時的な高エンジン出力に対する目標冷却水温Taのハンチングを抑制する。
ステップS206において、水冷式エンジン2の燃焼に対して冷却水温Tが最適であると判断し、電動ウォータポンプ8を間欠駆動させて冷却水温制御手順を終了する。
ステップS208において、電動ウォータポンプ8および電動冷却ファン9を連続駆動させて冷却水温制御手順を終了する。
また、温度変化率を目標冷却水温が高温な程大きく設定することによって、円滑な冷却水の高温制御への移行および一時的な高エンジン出力に発生する目標冷却水温のハンチングを抑制できる。
また、温度変化率を制限することによって、目標冷却水温のオーバーシュートが軽減できる。このような温度変化率の設定によって目標冷却水温を制御することで、制御応答性の良い目標冷却水温の設定を行うことができる。
また、一時的な高エンジン出力による目標冷却水温の温度変化を防ぐため、1次遅れ時定数の代わりに2次または3次遅れの時定数であっても構わない。
また、目標冷却水温によって時定数を設定していたが、エンジン出力を用いて時定数を設定することもできる。
Claims (9)
- 水冷式エンジンのシリンダーの周囲に設けられるとともに冷却水が流れるウォータジャケット、上記ウォータジャケットから流れ込む冷却水の放熱を行うラジエータ、上記ラジエータで放熱される冷却水を上記ウォータジャケットに戻すことにより循環させる電動ウォータポンプ、上記ラジエータに送風する電動冷却ファン、および上記電動ウォータポンプと上記電動冷却ファンとを制御する冷却水温制御装置を備える内燃機関の冷却装置において、
上記冷却水の水温を検出する冷却水温検出手段を備え、
上記冷却水温制御装置は、
上記水冷式エンジンの回転数および出力トルクからエンジン出力を算出する手段と、
該エンジン出力に基づいて目標冷却水温を算出する手段と、
該目標冷却水温の時間変化を平滑化する手段と
を含み、
上記時間変化が平滑化される目標冷却水温に基づき上記電動ウォータポンプと上記電動冷却ファンを制御することを特徴とする内燃機関の冷却装置。 - 上記目標冷却水温の時間変化を平滑化する手段は、エンジン出力に基づいて算出される上記目標冷却水温を一次遅れの時定数を持つ関数によって補正することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の冷却装置。
- 上記エンジン出力に基づいて算出される目標冷却水温に基づいて上記一次遅れの時定数を設定する手段を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の冷却装置。
- 上記時定数を設定する手段は、上記目標冷却水温が高温な程小さい時定数を設定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置。
- 上記目標冷却水温の時間変化を平滑化する手段は、上記エンジン出力に基づいて算出される目標冷却水温の温度変化率を制限することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の冷却装置。
- 上記エンジン出力に基づいて算出される目標冷却水温に基づいて上記温度変化率を設定する手段を含むことを特徴とする請求項1または5に記載の内燃機関の冷却装置。
- 上記温度変化率を設定する手段は、上記目標冷却水温が高温な程大きい温度変化率を設定することを特徴とする請求項1または5、6に記載の内燃機関の冷却装置。
- 上記電動ウォータポンプは、上記冷却水温検出手段が検出する冷却水温と上記目標冷却水温との差の絶対値が所定値以下の場合、間欠駆動または停止されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置。
- 上記電動ウォータポンプおよび上記電動冷却ファンは、上記冷却水温検出手段により検出される冷却水温が異常値であると判断した場合、連続駆動されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置。
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