JP2017166406A - Cooling pump control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の冷却水を循環させる冷却ポンプの動作を制御する冷却ポンプ制御装置に関する。 The present invention relates to a cooling pump control device that controls the operation of a cooling pump that circulates cooling water of an internal combustion engine.
従来、内燃機関の冷却水を電動ウォータポンプ(以下、冷却ポンプという)により循環させ、冷却水の温度上昇に伴って冷却ポンプの回転数を増加させて、循環する冷却水の水流を増加させることで冷却水温を所定の範囲内に制御する装置が知られている。 Conventionally, cooling water of an internal combustion engine is circulated by an electric water pump (hereinafter referred to as a cooling pump), and the number of rotations of the cooling pump is increased as the temperature of the cooling water increases, thereby increasing the flow of circulating cooling water. A device for controlling the cooling water temperature within a predetermined range is known.
また、従来、エンジンのトルクと回転数とに応じて設定すべき冷却ポンプの回転数(目標回転数)を示すマップを予め定めて記憶しておき、エンジンの現在の運転状態に応じて当該マップから冷却ポンプの目標回転数を定め、当該定めた目標回転数を冷却ポンプに設定する冷却水制御装置が知られている(特許文献1)。この冷却水制御装置では、例えばエンジンのトルク及び回転数から定まる当該エンジンの発熱量に応じて冷却水の循環速度を制御することができる。 Conventionally, a map indicating the number of revolutions of the cooling pump (target number of revolutions) to be set according to the torque and the number of revolutions of the engine is previously determined and stored, and the map according to the current operating state of the engine A cooling water control device is known in which the target rotational speed of the cooling pump is determined and the determined target rotational speed is set in the cooling pump (Patent Document 1). In this cooling water control apparatus, for example, the circulating speed of the cooling water can be controlled in accordance with the heat generation amount of the engine determined from the engine torque and the rotational speed.
しかしながら、上記従来の冷却水制御装置では、エンジンの運転状態に従って冷却ポンプの目標回転数がステップ状に定められるため、エンジンのトルクや回転数が急増又は急減した場合には、エンジン本体を構成する構造物(シリンダケース等)の熱容量に応じた遅れ時間を経てエンジン燃焼の発熱量の増減変化が冷却水に現れる前に、冷却ポンプの回転数が一気に増加又は減少することとなり、エンジンの過冷却や冷却不足、あるいは冷却水の局部沸騰による冷却能力の低下が発生して、燃費悪化等の望ましくない事象を生じさせ得る。 However, in the above conventional cooling water control device, the target rotational speed of the cooling pump is determined in a step shape according to the operating state of the engine. Therefore, when the torque or rotational speed of the engine suddenly increases or decreases, the engine body is configured. Before the engine combustion heat generation increase / decrease changes appear in the cooling water after a delay time corresponding to the heat capacity of the structure (cylinder case, etc.), the number of revolutions of the cooling pump increases or decreases all at once, and the engine is overcooled. In addition, the cooling capacity may be lowered due to insufficient cooling or local boiling of the cooling water, which may cause undesirable events such as fuel consumption deterioration.
上記背景より、内燃機関の発熱量の変化に対し冷却ポンプの流量変化を適切に制御して、内燃機関の温度を適切な範囲に制御することが望まれている。 From the above background, it is desired to appropriately control the change in the flow rate of the cooling pump with respect to the change in the heat generation amount of the internal combustion engine to control the temperature of the internal combustion engine within an appropriate range.
本発明の一の態様は、内燃機関に冷却水を循環させる冷却ポンプの流量を制御する冷却ポンプ制御装置である。当該冷却ポンプ制御装置は、前記内燃機関の現在の発熱量に応じた目標流量を決定し、当該目標流量となるように前記冷却ポンプの流量を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記内燃機関の発熱量の減少変化に伴って前記冷却ポンプの流量を減少させるときは、当該発熱量の変化前の発熱量が大きいほど、前記流量を小さな平均減少速度で減少させる、よう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記コントローラは、前記内燃機関の発熱量の減少変化に伴って前記冷却ポンプの流量を減少させるときは、更に、当該発熱量の変化前の冷却水の温度が高いほど、前記流量を小さな平均減少速度で減少させる、よう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記コントローラは、前記内燃機関の発熱量の減少に伴って前記冷却ポンプの流量を減少させる際に、当該発熱量の変化量が予め定めた所定の量を超えるときは、前記流量を予め定めた所定の平均減少速度で減少させる。
本発明の他の態様によると、前記コントローラは、指数関数で表現される減少曲線に沿って前記流量を減少させるよう構成され、且つ、前記内燃機関の発熱量の減少変化前の発熱量が大きいほど、前記減少曲線の時定数を大きくして前記流量を小さな平均減少速度で減少させる、よう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記コントローラは、指数関数で表現される減少曲線に沿って前記流量を減少させるよう構成され、且つ、前記内燃機関の発熱量の減少変化前の冷却水の温度が高いほど、前記減少曲線の時定数を大きくして前記流量を小さな平均減少速度で減少させる、よう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記コントローラは、前記内燃機関の発熱量の減少に伴って前記冷却ポンプの流量を減少させる際に、当該発熱量の変化量が予め定めた所定の量を超えるときは、前記時定数を予め定めた値とすることにより、前記流量を予め定めた所定の平均減少速度で減少させる。
本発明の他の態様によると、前記内燃機関の発熱量は、当該内燃機関の吸気量から定められる。
One aspect of the present invention is a cooling pump control device that controls the flow rate of a cooling pump that circulates cooling water in an internal combustion engine. The cooling pump control device includes a controller that determines a target flow rate according to a current heat generation amount of the internal combustion engine and controls the flow rate of the cooling pump so as to be the target flow rate, and the controller includes the internal combustion engine When the flow rate of the cooling pump is decreased along with the decrease in the heat generation amount, the flow rate is decreased at a smaller average decrease rate as the heat generation amount before the heat generation amount change is larger.
According to another aspect of the present invention, when the controller decreases the flow rate of the cooling pump in accordance with a decrease in the heat generation amount of the internal combustion engine, the temperature of the cooling water before the change in the heat generation amount is further increased. The higher the flow rate, the lower the flow rate is.
According to another aspect of the present invention, when the controller decreases the flow rate of the cooling pump as the heat generation amount of the internal combustion engine decreases, the amount of change in the heat generation amount exceeds a predetermined amount. When the flow rate is decreased, the flow rate is decreased at a predetermined average decrease rate.
According to another aspect of the present invention, the controller is configured to decrease the flow rate along a decreasing curve expressed by an exponential function, and the calorific value before the decrease in the calorific value of the internal combustion engine is large. The time constant of the decreasing curve is increased, and the flow rate is decreased at a small average decreasing rate.
According to another aspect of the present invention, the controller is configured to decrease the flow rate along a decreasing curve expressed by an exponential function, and a temperature of the cooling water before a decrease change in the heat generation amount of the internal combustion engine. The higher the is, the larger the time constant of the decreasing curve is, and the flow rate is decreased at a smaller average decreasing rate.
According to another aspect of the present invention, when the controller decreases the flow rate of the cooling pump as the heat generation amount of the internal combustion engine decreases, the amount of change in the heat generation amount exceeds a predetermined amount. When the time constant is set to a predetermined value, the flow rate is decreased at a predetermined average decrease rate.
According to another aspect of the present invention, the heat generation amount of the internal combustion engine is determined from the intake air amount of the internal combustion engine.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る冷却ポンプ制御装置が適用された内燃機関システムの構成の一例を示す図である。本冷却ポンプ制御装置100は、例えば内燃機関102内に冷却水を循環させる冷却ポンプ104の流量(すなわち、冷却水の吐出量(単位時間当たりに吐き出す冷却水の量))を制御する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of an internal combustion engine system to which a cooling pump control device according to an embodiment of the present invention is applied. The cooling
冷却ポンプ104から吐き出された冷却水は、パイプ106内を通って冷却水インレット108から内燃機関102内部に流入し、内燃機関内部の気筒(不図示)等を冷却した後、冷却水アウトレット110から流れ出る。冷却水アウトレット110から流れ出た冷却水は、パイプ112を流れてラジエータ114及びパイプ116を分流した後、再び合流してパイプ118を通り、冷却ポンプ104に流れ込む。これにより、冷却ポンプ104からパイプ106へ吐き出された冷却水は、内燃機関102を流れた後、パイプ118から冷却ポンプ104へ流入して、当該冷却水が循環する。
The cooling water discharged from the
また、冷却パイプ112には冷却水の水温を検知する水温センサ120が設けられており、当該水温センサ120が出力するセンサ信号は、冷却ポンプ制御装置100に入力される。さらに、ラジエータ114に繋がった冷却水循環パイプの一部であるパイプ122には、所定の水温になったときに水路を開いて冷却水をラジエータ114内へ導くサーモスタット124が設けられている。これにより、冷却水が当該所定水温未満のときには、パイプ116を通る循環路により冷却水が冷却され、冷却水温が当該所定水温以上になったときは、サーモスタット124が開いて冷却水がラジエータ114によっても冷却されることとなる。
The
また、内燃機関102の気筒(不図示)内に燃料燃焼のための空気を導入する吸気管130には、吸気量を調節する吸気弁132と、当該吸気弁132を通る空気量を検知する吸気量センサ134と、が設けられている。吸気弁132の開度は、例えば、内燃機関102における燃料燃焼を制御するエンジン制御ECU(Electronic Control Unit、電子制御ユニット)(不図示)により、運転者が操作するアクセル(不図示)の開度等に基づいて制御される。また、吸気センサ134から出力されるセンサ信号は、冷却ポンプ制御装置100に入力される。
An
図2は、本発明の一実施形態に係る冷却ポンプ制御装置100の構成を示す図である。本冷却ポンプ制御装置(以下、ポンプ制御装置ともいう)100は、例えば、上記エンジン制御ECUとは異なるECUとして、又は上記エンジン制御ECU等のECUの一部として、実現され得る。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the cooling
本ポンプ制御装置100は、吸気センサ134及び水温センサ120からのセンサ信号を受信するための入力インタフェース(入力INF)200と、吸気センサ134のセンサ信号から取得される現在の吸気量と、水温センサ120のセンサ信号から取得される現在の冷却水温とに基づいて冷却ポンプ104の流量を制御するコントローラ202と、コントローラ202における処理に必要なデータが記憶された記憶装置204と、コントローラ202が出力するポンプ流量制御のための信号を冷却ポンプ104へ出力する出力インタフェース(出力INF)206と、を有する。上記ポンプ流量制御のための信号は、例えば冷却ポンプ104の流量を所望の流量とするために当該冷却ポンプ104に通電する駆動電流とすることができる。
The
コントローラ202は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ、プログラムが書き込まれたROM(Read Only Memory)、データの一時記憶のためのRAM(Random Access Memory)等を有するコンピュータであり、発熱量算出ユニット210と、目標流量決定ユニット212と、目標減少速度決定ユニット214と、ポンプ流量制御ユニット216と、を備える。
The
コントローラ202が備える上記各ユニットは、コンピュータであるコントローラ202がプログラムを実行することにより実現され、当該コンピュータ・プログラムは、コンピュータ読み取り可能な任意の記憶媒体に記憶させておくことができる。これに代えて又はこれに加えて、上記各ユニットの全部又は一部を、それぞれ一つ以上の電子回路部品を含むハードウェアにより構成することもできる。
Each unit included in the
発熱量算出ユニット210は、所定の時間間隔で、入力INF200を介して吸気センサ134から取得される吸気量に基づいて内燃機関102の現在の発熱量を繰り返し算出して、当該算出した発熱量を、後述する記憶装置204に記憶する。なお、本実施形態では、吸気量に基づいて現在の発熱量を算出するものとしたが、これに限らず、他のパラメータ(例えば、内燃機関102の回転数、スロットル開度、及び又は燃料噴射量、など)に基づいて発熱量を算出することもできる。
The heat generation
目標流量決定ユニット212は、所定の時間間隔で、入力INF200を介して水温センサ120から取得される現在の冷却水温を、後述する記憶装置204に記憶する。また、目標流量決定ユニット212は、発熱量算出ユニット210が所定の時間間隔で算出する発熱量に基づき、前回算出された発熱量(前回の発熱量)と今回の発熱量との変化量の絶対値(発熱変化量)ΔQcが、予め定められた第1の閾値Qth1以上であれば、発熱量の有意な変動があったものと判断し、現在の発熱量と現在の冷却水温とに基づき、後述する記憶装置204に記憶された目標流量マップ220を参照して、冷却ポンプ104の目標流量を決定する。当該決定した目標流量は、後述するポンプ流量制御ユニット216へ出力される。
The target flow rate determination unit 212 stores the current cooling water temperature acquired from the
目標減少速度決定ユニット214は、発熱量算出ユニット210が所定の時間間隔で算出する発熱量に基づき、前回算出された発熱量(前回の発熱量)に対して今回の発熱量が減少しているか否かを判断し、減少しているときは、後述する記憶装置204に記憶された目標減少PMマップ222を参照して、冷却ポンプ104の流量を上記目標流量まで低下させる際の当該流量の平均減少速度を規定する動作パラメータの目標値(目標減少パラメータ値)を、ポンプ流量制御ユニット216へ出力する。
The target decrease
ポンプ流量制御ユニット216は、目標流量決定ユニット212が出力する目標流量と、目標減少速度決定ユニット214が出力する目標減少パラメータ値と、に基づき、当該目標減少パラメータ値が規定する平均減少速度で当該目標流量まで低下するように、冷却ポンプ104の流量を制御する。
The pump flow rate control unit 216 uses the target flow rate output from the target flow rate determination unit 212 and the target decrease parameter value output from the target decrease
なお、本実施形態では、一例として、ポンプ流量制御ユニット216は、指数関数に従う減少曲線に沿って減少するように冷却ポンプ104の流量を減少させるものとし、平均減少速度を規定する上記目標減少パラメータ値は、上記指数関数に従う減少曲線の時定数であるものとする。ただし、これに限らず、ポンプ流量制御ユニット216が任意の減少曲線に沿って時間的に線形に又は非線形に冷却ポンプ104の流量を減少させるものとすることができる。この場合、平均減少速度を規定する上記目標減少パラメータ値は、例えば、上記任意の減少曲線によって実現されるべき平均減少速度の値そのもの(例えば、単位時間あたりの流量減少率)、あるいは、流量減少の開始から終了までの時間、とすることができる。なお、本明細書において、「目標減少速度」及び「平均減少速度」という場合の「減少速度」は、上記のように「単位時間あたりの流量減少率」であり得る。
In the present embodiment, as an example, the pump flow rate control unit 216 reduces the flow rate of the
記憶装置204は、揮発性及び又は不揮発性のメモリ(例えば、半導体メモリ)や、ハードディスク等で構成される記憶装置であるものとすることができる。記憶装置204は、発熱量算出ユニット210が繰り返し算出する前回の発熱量及び今回の発熱量と、目標流量決定ユニット212が繰り返し取得する前回の冷却水温及び今回の冷却水温と、を記憶する。
The
また、記憶装置204には、内燃機関102の現在の発熱量に応じた冷却ポンプの目標流量を示す目標流量マップ220が、予め定めて記憶されている。さらに、記憶装置204には、前回の発熱量及び前回の冷却水温に応じた目標減少パラメータ値を示す目標減少パラメータマップ(目標減少PMマップ)222も記憶されている。ここで、目標減少パラメータ値とは、上述したように、内燃機関102の発熱量が減少して冷却ポンプ104の流量を目標流量まで減少させる際の、当該流量の平均減少速度を規定する動作パラメータの値をいい、本実施形態では、ポンプ流量制御ユニット216が冷却ポンプ104の流量を減少する際に用いる指数関数に従う流量減少曲線の、時定数の値である。
The
図3は、記憶装置204に予め記憶される目標流量マップ220の一例を示す図である。図示の例では、縦軸に示す内燃機関102の今回の発熱量(すなわち、現在の発熱量)と、横軸に示す今回の冷却水温(すなわち、現在の冷却水温)と、に応じた冷却ポンプ104の目標流量が、当該縦軸及び横軸で規定される二次元平面内の各ゾーンに示されている。すなわち、ライン300と縦軸及び横軸とに囲まれたゾーンの発熱量及び冷却水温の範囲に対しては目標流量がV10、ライン300及びライン302と縦軸とで挟まれたゾーンの発熱量及び冷却水温の範囲に対しては目標流量がV20、...、ライン312と314とで挟まれたゾーンの発熱量及び冷却水温の範囲に対しては目標流量がV80、ライン314より図示右側のゾーンの発熱量及び冷却水温の範囲に対しては目標流量がV90、であることが示されている。そして、上述した目標流量決定ユニット212は、発熱量算出ユニット210が算出した現在の発熱量と、水温センサ120から取得した現在の冷却水温とに基づき、目標流量マップ220を参照して、対応する目標流量を決定する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the target flow rate map 220 stored in advance in the
図4は、記憶装置204に予め記憶される目標減少PMマップ222の一例を示す図である。図示の例では、目標減少PMマップ222は、図4(a)に示す目標減少PMマップAと、図4(b)に示す目標減少PMマップBと、で構成される。目標減少PMマップAは、前回の発熱量に対する今回の発熱量の減少量(発熱減少量)ΔQd(前回に対し今回の発熱量が減少した場合に正の値をとるものとする)が、予め定められた第2の所定の閾値Qth2未満であるときに用られ、目標減少PMマップBは、発熱減少量ΔQdが閾値Qth2以上であるときに用られる。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the target
図4(a)に示す目標減少PMマップAでは、縦軸の発熱量と横軸の冷却水温とで規定される二次元平面の領域(例えば、発熱量の最大定格Q3と、冷却水(冷却物質)の最大使用温度T3と、で画定される動作領域)が、発熱量及び冷却水温の変化範囲をそれぞれ3分する9つのゾーンに分割されており、それぞれのゾーンに、対応する上記時定数がtmax、tmid、又はtminで示されている。また、図4(b)に示す目標減少PMマップBでは、上記二次元平面の領域が、冷却水温の変化範囲を3分する3つのゾーンに分割されており、それぞれのゾーンに、対応する上記時定数が規定されている。 In the target reduction PM map A shown in FIG. 4A, a two-dimensional plane region defined by the heat generation amount on the vertical axis and the cooling water temperature on the horizontal axis (for example, the maximum rating Q3 of the heat generation amount and the cooling water (cooling) The operation range defined by the maximum use temperature T3 of the substance) is divided into nine zones each dividing the change range of the calorific value and the cooling water temperature into three zones, and the time constant corresponding to each zone is divided. Is indicated by t max , t mid , or t min . Further, in the target reduction PM map B shown in FIG. 4B, the region of the two-dimensional plane is divided into three zones that divide the cooling water temperature change range into three, and each zone corresponds to the above-described zone. A time constant is specified.
ここで、tmax>tmid>tminであり、tminは所定の下限値tlimitより大きいものとする。すなわち、時定数tminは、下限時定数tlimitで定まる所定の流量傾斜(流量減少速度)よりも緩やかに流量を減少させることを規定するものであり、時定数tmidは、tminよりも緩やかな流量傾斜で流量を減少させることを規定するものであり、時定数tmaxは、これらの中では最も緩やかな流量傾斜で流量を減少させることを規定するものである。 Here, it is assumed that t max > t mid > t min and t min is greater than a predetermined lower limit value t limit . In other words, the time constant t min defines that the flow rate is decreased more slowly than a predetermined flow rate gradient (flow rate reduction rate) determined by the lower limit time constant t limit , and the time constant t mid is less than t min. The time constant t max specifies that the flow rate is decreased at the slowest flow rate gradient, and the time constant t max is used to specify that the flow rate is decreased at the slowest flow rate gradient.
図5は、図4に示す目標減少PMマップ222から目標減少パラメータ値である時定数の値を決定する方法を説明するための図である。より具体的には、図5は、図4(a)に示す目標減少PMマップAを、図3と同様の流量マップに重ねた図であり、図5に示されている各矢印は、前回の発熱量及び前回の冷却水温が示す動作点(図示白丸)から今回の発熱量及び今回の冷却水温が示す動作点(図示黒丸)まで内燃機関102の動作が変化したことを示している。すなわち、図5の縦軸は前回又は今回の発熱量を表し、横軸は前回又は今回の冷却水温を表している。
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of determining the value of the time constant that is the target decrease parameter value from the target
符号500で示す動作点変化では、変化前の動作点はゾーン1内にあって当該ゾーン1には時定数tmaxが規定されており、変化後の動作点はゾーン4内にあって当該ゾーン4には時定数tminが規定されている。図4(a)の縦軸に示すように、目標減少パラメータ値(本実施形態では、時定数)は、前回の発熱量に応じて定められるので、上記符号500で示す動作点変化では、変化前の動作点が存在するゾーン1に規定された時定数tmaxが目標減少パラメータ値として決定される。同様に、符号502、504、506、508に示す動作点変化では、それぞれ、変化前動作点がゾーン1、ゾーン4、ゾーン7、ゾーン5内にあるので、時定数tmax、tmin、tmin、tmidが目標減少パラメータ値として決定される。
In the operating point change indicated by
このように、目標減少パラメータ値を前回の発熱量に応じて定めるのは、冷却水温が今回の発熱量に応じた水温に達して安定するまでの間に冷却水循環によって放熱されるべき熱量Qeq(すなわち、内燃機関102の本体構造物に蓄積された熱量の一部)が、前回取得した発熱量(すなわち、動作点変化前の発熱量)に依存するためである。 In this way, the target decrease parameter value is determined according to the previous heat generation amount because the amount of heat Q eq that should be radiated by the cooling water circulation until the cooling water temperature reaches the water temperature corresponding to the current heat generation amount and stabilizes. This is because (that is, a part of the amount of heat accumulated in the main body structure of the internal combustion engine 102) depends on the amount of heat generated last time (that is, the amount of heat generated before the operating point is changed).
そして、上記熱量Qeqは、動作点変化前の発熱量(すなわち、前回の発熱量)が大きいほど大きいので、図4(a)に示す目標減少PMマップAは、前回の発熱量が大きいほど、大きな時定数が決定されるように構成されている。また、冷却水循環による放熱効率は冷却水温が高いほど低いことから、図4(a)に示す目標減少PMマップAでは、冷却水温が高いほど、より長い時間に亘って多くの冷却水が循環されるように、大きな時定数が指定されている。 Since the heat quantity Q eq is larger as the heat generation amount before the operating point change (that is, the previous heat generation amount) is larger, the target decrease PM map A shown in FIG. The large time constant is determined. In addition, since the heat dissipation efficiency due to the cooling water circulation is lower as the cooling water temperature is higher, in the target reduction PM map A shown in FIG. 4A, the higher the cooling water temperature is, the more cooling water is circulated for a longer time. A large time constant is specified.
一方、発熱減少量ΔQd(前回の発熱量に対する今回の発熱量の減少量)が所定の閾値Qth2より大きい場合に用いられる図4(b)に示す目標減少PMマップBにおいて冷却水温のみに依存して時定数が規定されているのは、ΔQdがQth2より大きいということは、変化前動作点は一定値Qth2より大きな発熱量の状態にあったということになるので、発熱量に関わらず冷却水温度のみに依存して時定数を決定すれば十分であるためである。 On the other hand, in the target decrease PM map B shown in FIG. 4 (b) used when the heat generation decrease amount ΔQd (the current heat generation amount decrease amount with respect to the previous heat generation amount) is larger than the predetermined threshold value Qth2, it depends only on the cooling water temperature. The time constant is defined by the fact that ΔQd is greater than Qth2, which means that the operating point before the change was in a state of heat generation greater than a certain value Qth2, so that the cooling water regardless of the heat generation amount. This is because it is sufficient to determine the time constant depending only on the temperature.
なお、図4(b)に示す目標減少PMマップBでは、3つのゾーンのそれぞれについて同じ時定数が規定されているが、これに限らず、これら3つのゾーンの一つにおいて他の時定数が規定されていても良いし、それぞれのゾーンがそれぞれ異なる時定数を規定していてもよい。本実施形態では、図4(b)のように規定することで、発熱減少量ΔQdが所定の閾値Qth2より大きいときには、冷却水温にかかわらず、常に一の時定数(tmax)を用いて、冷却ポンプ104の流量を所定の平均減少速度で減少させるものとしている。
In the target reduction PM map B shown in FIG. 4B, the same time constant is defined for each of the three zones. However, the present invention is not limited to this, and other time constants are set in one of these three zones. It may be defined, or each zone may define a different time constant. In this embodiment, by defining as shown in FIG. 4B, when the heat generation reduction amount ΔQd is larger than the predetermined threshold value Qth2, always using one time constant (t max ) regardless of the cooling water temperature, It is assumed that the flow rate of the
また、図4(a)、(b)においては、縦軸の発熱量と横軸の冷却水温とで規定される二次元平面を、それぞれ9つ及び3つに区画して目標減少パラメータ値を規定したが、これに限らず、当該二次元平面を区画するゾーンの数は、任意の数とすることができる。また、目標減少パラメータ値である時定数の値の数も、tmax、tmid、又はtminの3つに限らず、任意の数とすることができる。 4 (a) and 4 (b), the two-dimensional plane defined by the calorific value on the vertical axis and the cooling water temperature on the horizontal axis is divided into nine and three, respectively, and the target reduction parameter value is obtained. Although prescribed | regulated, it is not restricted to this, The number of the zones which divide the said two-dimensional plane can be made into arbitrary numbers. In addition, the number of time constant values that are target decrease parameter values is not limited to three of t max , t mid , or t min , and can be an arbitrary number.
さらに、図4(a)、(b)においては、縦軸の発熱量と横軸の冷却水温とで規定される二次元平面を区画する各ゾーン毎に目標減少パラメータ値が規定されるものとしたが、これに限らず、例えば冷却水循環による冷却効率が冷却水温にあまり依存しない場合には、目標減少パラメータ値は、前回の発熱量のみに応じて定められるものとすることができる。このように前回の発熱量のみに応じて目標減少パラメータ値を定めた場合でも、冷却水の流量は前回の発熱量に応じた平均減少速度でゆっくりと減少されることとなるので、冷却水温が今回の発熱量に応じた水温に達して安定するまでの間に冷却水循環によって放熱されるべき内燃機関102の熱量Qeqは、本実施形態の場合と同様に効果的に放熱され得る。
Further, in FIGS. 4A and 4B, the target reduction parameter value is defined for each zone that divides the two-dimensional plane defined by the calorific value on the vertical axis and the cooling water temperature on the horizontal axis. However, the present invention is not limited to this. For example, when the cooling efficiency by the cooling water circulation does not depend much on the cooling water temperature, the target decrease parameter value can be determined only according to the previous heat generation amount. Thus, even when the target decrease parameter value is determined only in accordance with the previous heat generation amount, the flow rate of the cooling water is slowly decreased at an average decrease rate in accordance with the previous heat generation amount. The amount of heat Q eq of the
図6は、ポンプ制御装置100の動作を時間経過に沿って説明するための説明図である。図6(a)は発熱量の時間変化、図6(b)は冷却水温の時間変化、図6(c)はポンプ流量の時間変化を示している、図6(a)〜(c)の横軸は時間である。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the operation of the
時刻t10において、例えば運転者がアクセルを踏み込んで吸気弁132が開かれ、時刻t10から所定の時間間隔Δtだけ後の時刻t20までの間に内燃機関102の発熱量が増加すると(図6(a))、ポンプ制御装置100は、時刻t10及びt20において吸気センサ134から取得される吸気量の変化から、当該発熱量の増加を検知する。
At time t10, for example, when the driver depresses the accelerator and the
そして、目標流量決定ユニット212は、水温センサ120から取得される現在の冷却水温と発熱量算出ユニット210が算出した現在の発熱量とに基づいて、目標流量マップ220を参照して目標流量を決定する。これにより、ポンプ流量制御ユニット216は、時刻t20の直後から冷却ポンプ104への通電電流を増加させ、上記決定された目標流量となるように冷却ポンプ104の流量を増加させる。
Then, the target flow rate determination unit 212 determines the target flow rate with reference to the target flow rate map 220 based on the current cooling water temperature acquired from the
このとき、時刻t10〜t20における内燃機関102の発熱量変化は、減少ではなく増加であるので、ポンプ流量制御ユニット216は、冷却ポンプ104の流量を目標流量まで単に階段状に変化させる。その結果、ポンプ流量は時刻t20から時刻t30の間に一気に増加する(図6(c))。一方、冷却水温は、内燃機関102の本体金属の熱容量に起因して、ゆっくりと増加を続ける(図6(b))。
At this time, the change in the heat generation amount of the
その後、時刻t40において、例えば運転者がアクセルを踏み戻して吸気弁132の開度が閉じられ、時刻t40から所定の時間間隔Δtだけ後の時刻t50までの間に内燃機関102の発熱量が減少すると(図6(a))、目標減少速度決定ユニット214及びポンプ流量制御ユニット216は、時刻t40及びt50において発熱量算出ユニット210が算出した発熱量から、当該発熱量の減少を検知する。
Thereafter, at time t40, for example, the driver depresses the accelerator and the opening of the
そして、目標流量決定ユニット212は、水温センサ120から取得される時刻t50における現在の冷却水温と発熱量算出ユニット210が算出した時刻t50における現在の発熱量とに基づいて、目標流量マップ220を参照して目標流量を決定する。一方、目標減少速度決定ユニット214は、発熱量算出ユニット210が時刻t40において算出した前回の発熱量と、時刻t40において水温センサ120から取得した前回の冷却水温と、に基づいて、目標減少PMマップ222(すなわち、図4に示す目標減少PMマップA又は目標減少PMマップB)を参照して、目標減少パラメータ値である時定数を決定する。
Then, the target flow rate determination unit 212 refers to the target flow rate map 220 based on the current cooling water temperature obtained at the time t50 acquired from the
続いて、ポンプ流量制御ユニット216は、目標減少速度決定ユニット214が決定した時定数を用いて、目標流量決定ユニット212が決定した目標流量となるように、冷却ポンプ104の流量を、指数関数に従う減少曲線に沿って減少させる(図6(c))。これにより、冷却ポンプ104の流量は、従来技術のように(図6(c)に点線で示すような)ステップ状には変化せず、時刻t50の直後からゆっくりと減少し、時刻t60において目標流量に到達することとなる。
Subsequently, the pump flow rate control unit 216 uses the time constant determined by the target decrease
上記の構成を有する冷却ポンプ制御装置100は、所定の時間間隔で、内燃機関102の発熱量と冷却水温とを繰り返し特定して、目標流量決定ユニット212により冷却ポンプ104の目標流量を決定する。そして、上記繰り返し特定される発熱量が減少変化したときには、当該減少変化前の発熱量に応じた平均減少速度で冷却ポンプ104の流量をゆっくりと目標流量まで低下させる。
The cooling
これにより、ポンプ制御装置100は、発熱量減少前に内燃機関102の本体構造物等が蓄積した熱を、冷却ポンプ104の流量が目標流量に到達するまでの間に効果的に放熱することができ、内燃機関102の温度を適切な範囲に制御することができる。
As a result, the
次に、ポンプ制御装置100の動作の手順について、図7に示すフロー図に従って説明する。図7に示す処理は、ポンプ制御装置100の電源がオンされたときに開始し、所定の時間間隔で繰り返し実行される。
Next, the operation procedure of the
処理を開始すると、まず、発熱量算出ユニット210及び目標流量決定ユニット212は、それぞれ、入力INF200を介して吸気センサ134及び水温センサ120からのセンサ信号を受信し、吸気センサ134から取得した吸気量に基づいて算出される内燃機関102の現在の発熱量(以下、今回の発熱量という)と、水温センサ120から取得される現在の冷却水温(以下、今回の冷却水温という)と、を例えば記憶装置204に記憶する(S100)。
When the process is started, first, the calorific
次に、発熱量算出ユニット210は、所定の時間間隔で繰り返し実行される本処理の前回の実行時におけるステップS100において記憶装置204に記憶された発熱量(以下、前回の発熱量という)に対する、上記今回の発熱量の変化量の絶対値(発熱変化量)ΔQcが、予め定められた所定の第1の閾値Qth1以上であるか否かを判断し(S102)、Qth1未満であるときは(S102、No)、発熱量は有意に変化していないものとして、本処理を終了する。
Next, the calorific
一方、発熱変化量ΔQcが第1の閾値Qth1以上であるときは(S102、Yes)、目標流量決定ユニット212は、発熱量算出ユニット210が算出した今回の発熱量と、水温センサ120から取得した今回の冷却水温と、に基づき、記憶装置204が記憶する目標流量マップ220を参照して、目標流量を決定し、当該決定した目標流量をポンプ流量制御ユニット216へ出力する(S104)。
On the other hand, when the heat generation change amount ΔQc is equal to or greater than the first threshold value Qth1 (S102, Yes), the target flow rate determination unit 212 acquires the current heat generation amount calculated by the heat generation
次に、目標減少速度決定ユニット214及びポンプ流量制御ユニット216は、それぞれ、前回の発熱量に対し今回の発熱量が減少しているか否かを判断する(S106)。そして、減少していないときは(S106、No)、ポンプ流量制御ユニット216は、冷却ポンプ104の流量が上記決定された目標流量となるように、冷却ポンプ104の流量制御を開始して(S108)、本処理を終了する。なお、ステップS108における流量制御の開始後は、ポンプ流量制御ユニット216は、所定の時間間隔で繰り返し実行される本処理のステップS104において新たな目標流量が決定されない限り、既に決定された目標流量が維持されるように、上記開始した流量制御を継続する。
Next, the target decrease
一方、前回の発熱量に対し今回の発熱量が減少しているときは(S106、Yes)、目標減少速度決定ユニット214は、前回の発熱量に対する今回の発熱量の減少量(発熱減少量)ΔQdが、予め定められた所定の第2の閾値Qth2未満であるか否かを判断し(S110)、Qth2未満であるときは(S110、Yes)、目標減少速度決定ユニット214は、記憶装置204に記憶されている目標減少PMマップAを参照して、前回の発熱量と、所定の時間間隔で繰り返し実行される本処理の前回の実行時におけるステップS100において記憶装置204に記憶された冷却水温(以下、前回の冷却水温という)と、に基づき、流量の平均減少速度を規定する動作パラメータの目標値(目標減少パラメータ値)の値として、指数関数に従う流量減少曲線の時定数の値を決定する(S112)。
On the other hand, when the current heat generation amount is decreasing with respect to the previous heat generation amount (S106, Yes), the target reduction
一方、発熱減少量ΔQdがQth2以上であるときは(S110、No)、目標減少速度決定ユニット214は、記憶装置204に記憶されている目標減少PMマップBを参照して、前回の冷却水温に基づき、目標減少パラメータ値である時定数の値を決定する(S114)。
On the other hand, when the heat generation reduction amount ΔQd is equal to or greater than Qth2 (S110, No), the target reduction
続いて、ポンプ流量制御ユニット216は、ステップS104で決定された目標流量と、ステップS112又はS114において決定された目標減少パラメータ値である時定数に基づき、当該時定数により規定される指数関数に従う減少曲線に沿って流量が目標流量まで減少するように、冷却ポンプ104の流量制御を開始した後(S116)、処理を終了する。
Subsequently, the pump flow rate control unit 216 decreases based on the exponential function defined by the time constant based on the target flow rate determined in step S104 and the time constant which is the target decrease parameter value determined in step S112 or S114. After starting the flow control of the
なお、ステップS116における流量制御の開始後は、ポンプ流量制御ユニット216は、所定の時間間隔で繰り返し実行される本処理のステップS104において新たな目標流量が決定されない限り、冷却ポンプ104の流量が既に決定された目標流量となるまで、上記開始した流量制御を続行し、目標流量となった後は、当該目標流量が維持されるように流量制御を行う。
Note that after the flow rate control is started in step S116, the pump flow rate control unit 216 has already set the flow rate of the
以上、説明したように、本実施形態のポンプ制御装置100は、内燃機関102の発熱量が減少したときに、冷却ポンプ104のポンプ流量を、目標流量まで一気に減少させるのではなく、発熱量減少前の発熱量に応じた平均減少速度で減少させるので、当該目標流量に到達するまでの間に、内燃機関102の本体構造物等が蓄積していた熱を効果的に放熱させて、内燃機関102の温度を適切な範囲に制御することができる。
As described above, the
100・・・冷却ポンプ制御装置、102・・・内燃機関、104・・・冷却ポンプ、114・・・ラジエータ、120・・・水温センサ、124・・・サーモスタット、130・・・吸気管、132・・・吸気弁、134・・・吸気センサ、200・・・入力インタフェース、202・・・コントローラ、204・・・記憶装置、206・・・出力インタフェース、210・・・発熱量算出ユニット、212・・・目標流量決定ユニット、214・・・目標減少速度決定ユニット、216・・・ポンプ流量制御ユニット、220・・・目標流量マップ、222・・・目標減少パラメータ(PM)マップ。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記内燃機関の現在の発熱量に応じた目標流量を決定し、当該目標流量となるように前記冷却ポンプの流量を制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、前記内燃機関の発熱量の減少変化に伴って前記冷却ポンプの流量を減少させるときは、当該発熱量の変化前の発熱量が大きいほど、前記流量を小さな平均減少速度で減少させる、よう構成されている、
冷却ポンプ制御装置。 A cooling pump control device for controlling a flow rate of a cooling pump for circulating cooling water to an internal combustion engine,
A controller for determining a target flow rate according to the current calorific value of the internal combustion engine and controlling the flow rate of the cooling pump so as to be the target flow rate;
When the controller decreases the flow rate of the cooling pump in accordance with a decrease in the heat generation amount of the internal combustion engine, the controller decreases the flow rate at a smaller average decrease rate as the heat generation amount before the change in the heat generation amount increases. Configured,
Cooling pump control device.
請求項1に記載の冷却ポンプ制御装置。 When the controller decreases the flow rate of the cooling pump in accordance with a decrease in the heat generation amount of the internal combustion engine, the controller further decreases the flow rate by a smaller average as the temperature of the cooling water before the change in the heat generation amount increases. Configured to decrease at speed,
The cooling pump control device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の冷却ポンプ制御装置。 The controller determines the flow rate in advance when the amount of change in the heat generation amount exceeds a predetermined amount when the flow rate of the cooling pump is decreased in accordance with a decrease in the heat generation amount of the internal combustion engine. Decrease at a predetermined average decrease rate,
The cooling pump control device according to claim 1 or 2.
指数関数で表現される減少曲線に沿って前記流量を減少させるよう構成され、且つ、
前記内燃機関の発熱量の減少変化前の発熱量が大きいほど、前記減少曲線の時定数を大きくして前記流量を小さな平均減少速度で減少させる、よう構成されている、
請求項1に記載の冷却ポンプ制御装置。 The controller is
Configured to decrease the flow rate along a decreasing curve expressed in an exponential function, and
The larger the heat generation amount before the change in the heat generation amount of the internal combustion engine is, the larger the time constant of the decrease curve is, and the flow rate is decreased at a small average decrease rate.
The cooling pump control device according to claim 1.
指数関数で表現される減少曲線に沿って前記流量を減少させるよう構成され、且つ、
前記内燃機関の発熱量の減少変化前の冷却水の温度が高いほど、前記減少曲線の時定数を大きくして前記流量を小さな平均減少速度で減少させる、よう構成されている、
請求項4に記載の冷却ポンプ制御装置。 The controller is
Configured to decrease the flow rate along a decreasing curve expressed in an exponential function, and
The higher the temperature of the cooling water before the change in the calorific value of the internal combustion engine is, the larger the time constant of the decrease curve is, and the flow rate is decreased at a small average decrease rate.
The cooling pump control device according to claim 4.
前記内燃機関の発熱量の減少に伴って前記冷却ポンプの流量を減少させる際に、当該発熱量の変化量が予め定めた所定の量を超えるときは、前記時定数を予め定めた値とすることにより、前記流量を予め定めた所定の平均減少速度で減少させる、
請求項5に記載の冷却ポンプ制御装置。 The controller is
When the flow rate of the cooling pump is decreased with a decrease in the heat generation amount of the internal combustion engine, if the amount of change in the heat generation amount exceeds a predetermined amount, the time constant is set to a predetermined value. To reduce the flow rate at a predetermined average reduction rate,
The cooling pump control device according to claim 5.
請求項1ないし5のいずれか一項に記載の冷却ポンプ制御装置。 The amount of heat generated by the internal combustion engine is determined from the amount of intake air of the internal combustion engine.
The cooling pump control device according to any one of claims 1 to 5.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016051969A JP2017166406A (en) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | Cooling pump control device |
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JP2019116889A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-18 | トヨタ自動車株式会社 | Cooling device of internal combustion engine |
-
2016
- 2016-03-16 JP JP2016051969A patent/JP2017166406A/en active Pending
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