JP4516455B2 - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の発明は、内燃機関の冷却水循環経路に設けられて該冷却水循環経路内の冷却水流量を調整する電動式のウォータポンプを備え、機関負荷を少なくとも含む機関運転状態に基づいて設定される要求流量に前記冷却水流量が調整されるように前記ウォータポンプの駆動を制御する内燃機関の冷却装置において、機関負荷の変化時における前記冷却水流量を、前記要求流量とは異なる流量であって機関負荷の変化傾向に応じた流量に一時的に変更するに際して、機関負荷の増大時には前記冷却水流量を前記要求流量よりも一時的に増大させるとともに、前記冷却水流量の増大時間を機関の負荷変化率に基づいて設定することをその要旨とする。
ここで、上記構成ではそのような機関負荷の変化に伴う冷却水流量の変更に際して、一時的にその流量を、上記要求流量とは異なる流量であって、機関負荷の変化傾向に応じた流量に変更するようにしており、このような態様で冷却水流量が変化するように上記ウォータポンプは駆動される。従って、機関負荷といった機関運転状態の変化時における電動式ウォータポンプの駆動を適切に制御することができるようになる。なお、機関負荷が増大するほど機関の発熱量は増大する。従って、機関負荷が増大するほど上記要求流量が大きくなるように該要求流量を設定して冷却水流量を増量し、当該冷却装置の機関冷却能力を高めるようにすることが望ましい。
そこで、同構成では、機関負荷が増大側に変化する時の冷却水流量を、上記要求流量よりも一時的に増大させるようにしており、そのような流量となるように上記ウォータポンプは駆動される。このように機関負荷の増大時において、ウォータポンプの駆動が適切に制御されることで、機関冷却能力を早期に高めることができるようになり、機関の冷却不足に起因するノッキングの発生等を好適に抑えることができるようになる。
また、機関負荷等に基づいて冷却水の目標水温を設定する場合には、機関負荷の増大に伴って目標水温は低く設定される。ここで、上記構成によれば機関負荷増大時の機関冷却能力を早期に高めることができるため、上述したような冷却水流量の一時的な増大についてこれを行わない場合と比較して、機関負荷増大時の冷却水の温度をより早期に目標水温にまで低下させることができるようになる。
また、機関負荷の増大時における機関の負荷変化率(単位時間当たりの機関負荷の変化量)が大きくなるほど、機関の温度は高くなる傾向にあり、機関冷却能力をより早期に高める必要がある。この点、同構成によれば、上記冷却水流量の一時的な増大に際しての増大時間が上記負荷変化率に基づいて設定されるため、機関冷却能力を適切に高めることができるようになる。なお、冷却水流量の増大時間を長くするほど機関冷却能力をより早期に高めることができるようになるため、同構成においては、上記負荷変化率が大きくなるほど冷却水流量の増大時間は長くなるようにすることが望ましい。
機関負荷の増大時における機関の負荷変化率(単位時間当たりの機関負荷の変化量)が大きくなるほど、機関の温度は高くなる傾向にあり、機関冷却能力をより早期に高める必要がある。この点、同構成によれば、上記冷却水流量の一時的な増大に際しての増大量が上記負荷変化率に基づいて設定されるため、機関冷却能力を適切に高めることができるようになる。なお、冷却水流量の増大量を大きくするほど機関冷却能力をより早期に高めることができるようになるため、同構成においては、上記負荷変化率が大きくなるほど冷却水流量の増大量は大きくなるようにすることが望ましい。
同構成によれば、機関負荷が変化すると、同機関負荷等に基づいて設定される要求流量も変化するため、電動式のウォータポンプによって調整される冷却水流量は変更される。
ここで、上記構成ではそのような機関負荷の変化に伴う冷却水流量の変更に際して、一時的にその流量を、上記要求流量とは異なる流量であって、機関負荷の変化傾向に応じた流量に変更するようにしており、このような態様で冷却水流量が変化するように上記ウォータポンプは駆動される。従って、機関負荷といった機関運転状態の変化時における電動式ウォータポンプの駆動を適切に制御することができるようになる。
ここで、機関負荷が低下すると機関の発熱量は減少するため、このようなときには機関負荷等に基づいて設定される上記要求流量を小さくして冷却水流量を減量することが望ましい。このように冷却水流量が減量される場合には、ポンプ駆動損失(すなわち電動式ウォータポンプの電力消費量)を低減することができる。また、冷却水の温度が高められるようになるため、冷却損失(燃料の熱エネルギーが冷却水に奪われてしまうことによるエネルギー損失)も低減することができる。
また、上述したようなウォータポンプの停止に際して、その停止時間が長くなるほど、冷却水の温度は高くなる。ここで、機関回転速度や機関負荷が低くなるほど機関の発熱量は減少するため、このようなときはウォータポンプの停止時間をより長くして冷却水の昇温を促すようにすることが望ましい。また、機関負荷低下時の冷却水の温度が低いときほど、ウォータポンプの停止時間をより長くして冷却水の昇温を促すようにすることが望ましい。そこで、上記構成では、機関回転速度、機関負荷及び冷却水の温度の少なくとも1つに基づいてウォータポンプの停止時間を設定するようにしており、同構成によれば、機関負荷の低下時におけるウォータポンプの停止時間を適切に設定することができるようになる。
機関回転速度の上昇率(単位時間当たりの機関回転速度の上昇量)が大きくなるほど、燃焼室の温度上昇も早くなるため、このようなときには早期に冷却水流量を増量することが望ましい。そこで同構成では、上記遅延期間を機関回転速度の上昇率に基づいて設定するようにしており、これにより燃焼室の温度上昇にあわせた冷却水流量の増量タイミングを適切に設定することができるようになる。なお、機関回転速度の上昇率が大きくなるほど、すなわち機関回転速度の上昇速度が速くなるほど燃焼室の温度上昇は早くなるため、このようなときには冷却水流量の増量に際しての遅延期間を短くして早期に冷却水流量を増量することが望ましい。そこで同構成においては、上記上昇率が大きくなるほど増量の遅延期間は短くなるように該遅延期間を設定するようにするとよい。
機関回転速度の下降率(単位時間当たりの機関回転速度の下降量)が大きくなるほど、燃焼室の温度低下も早くなるため、このようなときには早期に冷却水流量を減量することが望ましい。そこで同構成では、上記遅延期間を機関回転速度の下降率に基づいて設定するようにしているおり、これにより燃焼室の温度低下にあわせた冷却水流量の減量タイミングを適切に設定することができるようになる。
図1は、車載用のエンジン2、本実施形態にかかる冷却装置、並びにそれらの周辺構成を示す概略構成図である。
本処理が開始されるとまず、機関回転速度NE、機関負荷KL、及び冷却水温THWが読み込まれる(S100)。なお、機関負荷KLは、吸入空気量GAやスロットル開度TA、あるいはアクセル操作量ACCP等に基づいて算出される。
KLc=(KLn−KLp)/t …(1)
KLc:負荷変化率
KLn:今回の実行タイミングで読み込まれた機関負荷KL
KLp:前回の実行タイミングで読み込まれた機関負荷KL
t:本処理の実行周期時間
次に、算出された負荷変化率KLcが規定値β以上であるか否かが判定される(S170)。そして、負荷変化率KLcが規定値β未満である場合には(S170:NO)、現在の機関運転状態が負荷増大時ではない、換言すれば現在の機関負荷が中負荷、あるいは高負荷状態で比較的安定しており、大きな変化は生じていないと判断され、後述するステップS190の処理が行われる。
NEu=(NEn−NEp)/t …(2)
NEr:回転上昇率
NEn:今回の実行タイミングで読み込まれた機関回転速度NE
NEp:前回の実行タイミングで読み込まれた機関回転速度NE
t:本処理の実行周期時間
次に、算出された回転上昇率NEuが規定値A以上であるか否かが判定される(S193)。そして、回転上昇率NEuが規定値A以上である場合には(S193:YES)、回転上昇率NEuがある程度大きいと判断される。
NEd=(NEn−NEp)/t …(3)
NEd:回転下降率
NEn:今回の実行タイミングで読み込まれた機関回転速度NE
NEp:前回の実行タイミングで読み込まれた機関回転速度NE
t:本処理の実行周期時間
次に、算出された回転下降率NEdが規定値B以上であるか否かが判定される(S196)。そして、回転下降率NEdが規定値B以上である場合には(S196:YES)、回転下降率NEdがある程度大きいと判断される。
図9は、機関負荷の増大時における冷却水流量の変化態様を示している。なお、同図9において、上述したような機関負荷増大時における冷却水流量の一時増量を行わない場合の冷却水流量の変化態様及び冷却水温THWの変化態様をそれぞれ一点鎖線にて示す。
(1)冷却水流量を任意に調整可能な電動式のウォータポンプ6を備えるエンジン2の冷却装置において、機関負荷の変化時における冷却水流量を、機関負荷等に基づいて設定される要求流量Qtとは異なる流量であって機関負荷の変化傾向に応じた流量に一時的に変更するようにしている。従って、機関負荷といった機関運転状態の変化時における電動式ウォータポンプの駆動を適切に制御することができるようになる。
・上記要求流量Qtの設定に際して、目標水温THWtを考慮するようにしたが、機関回転速度NE及び機関負荷KLに基づいて設定するようにしてもよい。
・また、ウォータポンプ6の停止時間STを設定する代わりに、冷却水温THWが目標水温THWtに達するまでウォータポンプ6の駆動を停止させるようにしてもよい。この場合には、冷却水の昇温を適切に行うことができるようになる。
Claims (10)
- 内燃機関の冷却水循環経路に設けられて該冷却水循環経路内の冷却水流量を調整する電動式のウォータポンプを備え、機関負荷を少なくとも含む機関運転状態に基づいて設定される要求流量に前記冷却水流量が調整されるように前記ウォータポンプの駆動を制御する内燃機関の冷却装置において、
機関負荷の変化時における前記冷却水流量を、前記要求流量とは異なる流量であって機関負荷の変化傾向に応じた流量に一時的に変更するに際して、機関負荷の増大時には前記冷却水流量を前記要求流量よりも一時的に増大させるとともに、前記冷却水流量の増大時間を機関の負荷変化率に基づいて設定する
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。 - 前記冷却水流量の増大量は、機関の負荷変化率に基づいて設定される
請求項1に記載の内燃機関の冷却装置。 - 内燃機関の冷却水循環経路に設けられて該冷却水循環経路内の冷却水流量を調整する電動式のウォータポンプを備え、機関負荷を少なくとも含む機関運転状態に基づいて設定される要求流量に前記冷却水流量が調整されるように前記ウォータポンプの駆動を制御する内燃機関の冷却装置において、
機関負荷の変化時における前記冷却水流量を、前記要求流量とは異なる流量であって機関負荷の変化傾向に応じた流量に一時的に変更するに際して、機関負荷の低下時には前記ウォータポンプを一時的に停止するとともに、前記ウォータポンプの停止時間を、機関回転速度、機関負荷、及び冷却水の温度の少なくとも1つに基づいて設定する
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。 - 内燃機関の冷却水循環経路に設けられて該冷却水循環経路内の冷却水流量を調整する電動式のウォータポンプを備え、機関回転速度を少なくとも含む機関運転状態に基づいて設定される要求流量に前記冷却水流量が調整されるように前記ウォータポンプの駆動を制御する内燃機関の冷却装置において、
機関回転速度の変化時における前記冷却水流量の変更を所定の期間遅延する
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。 - 機関回転速度の上昇時には、その上昇開始から所定の遅延期間が経過した後に前記冷却水流量の増大を行う
請求項4に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記遅延期間は、機関回転速度の上昇率に基づいて設定される
請求項5に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記遅延期間は、機関回転速度及び機関負荷にて推定される燃焼室温度の上昇率に基づいて設定される
請求項5に記載の内燃機関の冷却装置。 - 機関回転速度の下降時には、その下降開始から所定の遅延期間が経過した後に前記冷却水流量の減量を行う
請求項4に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記遅延期間は、機関回転速度の下降率に基づいて設定される
請求項8に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記遅延期間は、機関回転速度及び機関負荷にて推定される燃焼室温度の低下率に基づいて設定される
請求項8に記載の内燃機関の冷却装置。
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