JP4975153B2 - Cooling device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

この発明は、水冷式内燃機関を冷却する内燃機関の冷却装置に関し、特に冷却水の水温を制御することに関するものである。   The present invention relates to a cooling device for an internal combustion engine that cools a water-cooled internal combustion engine, and more particularly to controlling the temperature of cooling water.

一般的に水冷式内燃機関(以下、水冷式エンジンと称す)が搭載される車両の燃費を向上させるためには、低負荷走行時には冷却水の水温(以下、冷却水温と称す)を高温にして水冷式エンジンを駆動することで水冷式エンジンの冷却損失の低減およびフリクションロスの低減を行うことができることが知られている。しかし、高負荷走行時にはノッキングの抑制および水冷式エンジンの空気充填率の向上を目的に冷却水温を低温にして水冷式エンジンを駆動することが望ましい。   In general, in order to improve the fuel efficiency of a vehicle equipped with a water-cooled internal combustion engine (hereinafter referred to as a water-cooled engine), the temperature of the cooling water (hereinafter referred to as the cooling water temperature) is increased during low-load driving. It is known that driving a water-cooled engine can reduce cooling loss and friction loss of the water-cooled engine. However, it is desirable to drive the water-cooled engine at a low cooling water temperature for the purpose of suppressing knocking and improving the air filling rate of the water-cooled engine during high-load traveling.

そのため、水冷式エンジンの負荷変化率を積算し、走行開始からの時間平均として学習値を算出する。この学習値が所定値より大きい場合は低温制御とし、学習値が所定値より小さい場合は高温制御としてドライバーの操作を学習し運転方法に適した冷却水温に電磁弁を用いて制御する冷却装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, the load change rate of the water-cooled engine is integrated, and a learning value is calculated as a time average from the start of traveling. When this learning value is larger than a predetermined value, a cooling device is used for low-temperature control. It is disclosed (for example, see Patent Document 1).

また、電動ウォータポンプおよび電動冷却ファンの駆動消費エネルギーと冷却水温変化によるエンジン効率の向上分のエネルギーとを考慮して全体効率が向上するように目標温度を設定する冷却装置が開示されている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, a cooling device is disclosed that sets a target temperature so as to improve the overall efficiency in consideration of the drive consumption energy of the electric water pump and the electric cooling fan and the energy of the engine efficiency improvement due to the change in cooling water temperature ( For example, see Patent Document 2).

特開2003−193838号公報JP 2003-193838 A 特開2004−204708号公報JP 2004-204708 A

しかし、特許文献1に記載の冷却装置では、ドライバーの操作に対して段階的に目標冷却水温を設定するため、運転スタイルが変化した際の応答性が悪く、またエンジン出力に応じて目標冷却水温を設定していないため最適な冷却水温になっていないという問題がある。   However, in the cooling device described in Patent Document 1, since the target cooling water temperature is set stepwise with respect to the driver's operation, the responsiveness when the driving style changes is poor, and the target cooling water temperature depends on the engine output. There is a problem that the optimum cooling water temperature is not set.

また、特許文献2に記載の冷却装置では、実負荷変動を考慮しておらず、単純にエンジン効率マップによる目標冷却水温制御であるとかえって総合効率が悪化してしまう可能性がある。例えば一時的な高負荷出力があった場合、エンジン効率の良い低温制御に移行するが、その後低負荷出力になった場合、エンジン効率が低下し燃費が悪化してしまう。
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。
Further, the cooling device described in Patent Document 2 does not consider actual load fluctuations, and the overall efficiency may deteriorate instead of simply performing the target cooling water temperature control based on the engine efficiency map. For example, when there is a temporary high-load output, the process shifts to low-temperature control with good engine efficiency. However, when the output becomes low-load output after that, the engine efficiency decreases and the fuel consumption deteriorates.
In addition, since the electric water pump is driven based on the engine efficiency and the power consumption of the cooling device, if the heat dissipation efficiency decreases due to contamination of the radiator, efficient cooling cannot be performed and the cooling water temperature can rise excessively There is sex.

この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、制御応答性が良くエンジン駆動効率が最適な目標冷却水温を設定することでエンジンの燃費向上に貢献し、且つ異常時にオーバーヒートおよびノッキングを抑制する内燃機関の冷却装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and contributes to improving the fuel consumption of the engine by setting a target cooling water temperature with good control responsiveness and optimal engine driving efficiency. An object of the present invention is to provide a cooling device for an internal combustion engine that suppresses overheating and knocking.

この発明に係る内燃機関の冷却装置は、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を制御する冷却水温制御装置を備える冷却装置であって、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し、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内燃機関の冷却装置において、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み、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。 A cooling device for an internal combustion engine according to the present invention includes a water jacket that is provided around a cylinder of a water-cooled engine and in which cooling water flows, a radiator that radiates cooling water flowing from the water jacket, and cooling water that is radiated by the radiator An electric water pump that circulates by returning it to the water jacket, an electric cooling fan that blows air to the radiator, and a cooling water temperature control device that controls the electric water pump and the electric cooling fan , wherein the cooling Cooling water temperature detecting means for detecting the water temperature of the water is provided, and the cooling water temperature control device calculates the engine output from the rotation speed and output torque of the water-cooled engine, and calculates the target cooling water temperature based on the engine output. Smoothing the time variation of the target cooling water temperature And means, means for smoothing the time variation of the target coolant temperature, the target coolant temperature is calculated based on the engine output is corrected by a function with a time constant of the primary delay, the time change is smooth In the internal combustion engine cooling system that controls the electric water pump and the electric cooling fan based on the target cooling water temperature to be converted, the time constant of the first-order lag is set based on the target cooling water temperature calculated based on the engine output And the means for setting the time constant sets a time constant that is smaller as the target cooling water temperature is higher.

この発明に係る内燃機関の冷却装置は、エンジン出力に応じた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ため、一時的な高エンジン出力に対する目標冷却水温のハンチングを抑制でき、不要な電動ウォータポンプおよび電動冷却ファンの稼動の低減と最適な冷却水温での効率的なエンジン駆動を行うことができる。
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。
The cooling device for an internal combustion engine according to the present invention corrects the target cooling water temperature according to the engine output by a function having a time constant of a first-order lag, and therefore can suppress hunting of the target cooling water temperature for a temporary high engine output, which is unnecessary. It is possible to reduce the operation of the electric water pump and the electric cooling fan and to efficiently drive the engine at the optimum cooling water temperature.
Further, when the absolute value of the difference between the cooling water temperature and the target cooling water temperature is equal to or less than a predetermined value, the electric water pump is intermittently driven or stopped, so that the power consumption of the electric water pump can be reduced. When the cooling water temperature value is equal to or higher than the abnormal value, knocking and overheating can be suppressed because the electric water pump and the electric cooling fan are continuously operated.

この発明の実施の形態1に係る水冷式エンジンを搭載した車両の冷却装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the cooling device of the vehicle carrying the water cooling type engine which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1の冷却水温制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the cooling water temperature control apparatus of FIG. この発明の実施の形態1に係る冷却水温制御装置での一次の遅れ時定数を持つ関数によって補正された目標冷却水温に基づく駆動処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the drive process based on the target cooling water temperature correct | amended by the function with a primary delay time constant in the cooling water temperature control apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 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。It is a functional block diagram of the cooling water temperature control apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態1に係る冷却水温制御装置での温度変化率によって制限される目標冷却水温に基づく駆動処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the drive process based on the target cooling water temperature restrict | limited by the temperature change rate in the cooling water temperature control apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention.

以下、本発明の内燃機関の冷却水温制御装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
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。
A preferred embodiment of a cooling water temperature control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram showing an entire vehicle equipped with a cooling device for an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a functional block diagram of the coolant temperature control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
The vehicle 1 according to the present invention is equipped with a water-cooled engine 2, and a cooling device for water-cooling the water-cooled engine 2 is provided around a cylinder (not shown) of the water-cooled engine 2, and cooling water flows in from the inlet. A water jacket 3 discharged from the through outlet, a radiator 6 that dissipates heat by applying air from outside to the cooling water flowing inside, and an electric water pump 8 that is disposed at the inlet of the water jacket 3 and circulates the cooling water. A cooling water temperature sensor 4 as a cooling water temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling water flowing through the outlet of the water jacket 3, a first water passage 11 communicating the outlet of the water jacket 3 and the inlet of the radiator 6, and the radiator 6. And a second water channel 12 communicating with the inlet of the electric water pump 8.

また、水冷式エンジン2を水冷する冷却装置は、第1の水路11の中間に介設される第1のT型分岐管13と、第2の水路12の中間に介設される第2のT型分岐管14と、第1のT型分岐管13の一端と第2のT型分岐管14の一端とを連通するバイパス水路5と、第2のT型分岐管14内に配置されるとともに電動ウォータポンプ8に流れ込む冷却水をラジエータ6またはバイパス水路5からと切り替えるサーモスタット7と、ラジエータ6を空冷する電動冷却ファン9と、冷却水温を最適に保つため電動ウォータポンプ8と電動冷却ファン9の回転制御を行う冷却水温制御装置10と、を備える。   In addition, the cooling device for cooling the water-cooled engine 2 with water is a first T-type branch pipe 13 interposed in the middle of the first water channel 11 and a second one interposed in the middle of the second water channel 12. The T-type branch pipe 14, the bypass water channel 5 that communicates one end of the first T-type branch pipe 13 and one end of the second T-type branch pipe 14, and the second T-type branch pipe 14 are arranged. In addition, a thermostat 7 for switching the cooling water flowing into the electric water pump 8 from the radiator 6 or the bypass water channel 5, an electric cooling fan 9 for cooling the radiator 6 by air, an electric water pump 8 and an electric cooling fan 9 to keep the cooling water temperature optimal. And a cooling water temperature control device 10 that performs the rotation control.

水冷式エンジン2では、エアインテークから吸入された空気をエアクリーナで塵等を除去し、インテークマニホールドより各シリンダーに空気を供給する。供給された空気は、シリンダー内でインジェクタにて噴射された燃料と混ざり混合気となり、スパークプラグが生成する火花によって燃焼される。この燃焼の膨張力によりシリンダー内のピストンが往復運動し、この運動をクランクシャフトによって車両1の駆動力に変換する。   In the water-cooled engine 2, dust or the like is removed from the air drawn from the air intake by an air cleaner, and air is supplied to each cylinder from the intake manifold. The supplied air is mixed with the fuel injected by the injector in the cylinder to become an air-fuel mixture, and is burned by the spark generated by the spark plug. The piston in the cylinder reciprocates due to the expansion force of the combustion, and this movement is converted into the driving force of the vehicle 1 by the crankshaft.

水冷式エンジン2は、燃焼により水冷式エンジン2内にあるシリンダーが高温となるとノッキング等を起こす危険性がある。そのため、水冷式エンジン2内のシリンダー周囲にウォータジャケット3を設け、燃焼によって高温となったシリンダーを冷却する。   The water-cooled engine 2 has a risk of causing knocking or the like when a cylinder in the water-cooled engine 2 becomes hot due to combustion. Therefore, a water jacket 3 is provided around the cylinder in the water-cooled engine 2 to cool the cylinder that has become hot due to combustion.

冷却水温センサ4は、水冷式エンジン2の冷却水路を循環する冷却水の温度を検出し、冷却水温制御装置10に信号を出力する。   The cooling water temperature sensor 4 detects the temperature of the cooling water circulating in the cooling water passage of the water-cooled engine 2 and outputs a signal to the cooling water temperature control device 10.

バイパス水路5は、ウォータジャケット3の出口からラジエータ6を迂回して電動ウォータポンプ8の入口を連通する。冷却水温が暖機温度以下の場合、水冷式エンジン2のフリクションロスが増加し燃費が悪化してしまうため、ウォータジャケット3の出口から流れ出た冷却水をバイパス水路5に流すことでウォータジャケット3内を流れる冷却水の水温低下と電動ウォータポンプ8の駆動損失を軽減している。   The bypass water channel 5 bypasses the radiator 6 from the outlet of the water jacket 3 and communicates with the inlet of the electric water pump 8. When the cooling water temperature is equal to or lower than the warm-up temperature, the friction loss of the water-cooled engine 2 is increased and the fuel consumption is deteriorated. Therefore, the cooling water flowing out from the outlet of the water jacket 3 is caused to flow into the bypass water channel 5 to be in the water jacket 3. The temperature drop of the cooling water flowing through and the drive loss of the electric water pump 8 are reduced.

ラジエータ6は、水冷式エンジン2で温められた冷却水を放熱する。ラジエータ6の放熱熱量は、ラジエータ6を通過する風量とラジエータ6内を流れる冷却水流量によって求まる。   The radiator 6 radiates the cooling water heated by the water-cooled engine 2. The amount of heat radiated from the radiator 6 is determined by the amount of air passing through the radiator 6 and the flow rate of cooling water flowing through the radiator 6.

サーモスタット7は、冷却水温に応じて弁が開閉することで、冷却水をバイパス水路5に流すかラジエータ6に流すか切り替える。
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。
The thermostat 7 switches between flowing the cooling water to the bypass water channel 5 or the radiator 6 by opening and closing the valve according to the cooling water temperature.
When the cooling water temperature is lower than a predetermined value, the valve of the thermostat 7 is closed, and a bypass water channel 5 that bypasses the radiator 6 and a water channel that circulates through the water jacket 3 are formed. The cooling water circulation path promotes warm-up of the water-cooled engine 2 without lowering the temperature of the cooling water.

冷却水温が所定値以上の場合、サーモスタット7の弁が開き、ラジエータ6とウォータジャケット3を循環する水路を形成する。この冷却水の循環路により、冷却水はラジエータ6で放熱される。   When the cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined value, the valve of the thermostat 7 is opened, and a water passage that circulates between the radiator 6 and the water jacket 3 is formed. The cooling water is radiated by the radiator 6 through the cooling water circulation path.

電動ウォータポンプ8は、電動モータとインペラより構成され、冷却装置内を循環する冷却水の流量を制御する。なお、電動ウォータポンプ8は車両1に搭載されたバッテリより電力供給されており、冷却水温制御装置10によってインペラの回転数が制御される。   The electric water pump 8 is composed of an electric motor and an impeller, and controls the flow rate of the cooling water circulating in the cooling device. The electric water pump 8 is supplied with electric power from a battery mounted on the vehicle 1, and the number of revolutions of the impeller is controlled by the cooling water temperature control device 10.

電動冷却ファン9は、電動モータとファンより構成され、ラジエータ6を通過する風量を制御する。なお、電動冷却ファン9は車両1に搭載されたバッテリより電力供給されており、冷却水温制御装置10によってファンの回転数が制御される。   The electric cooling fan 9 is composed of an electric motor and a fan, and controls the amount of air passing through the radiator 6. The electric cooling fan 9 is supplied with electric power from a battery mounted on the vehicle 1, and the number of rotations of the fan is controlled by the cooling water temperature control device 10.

冷却水温制御装置10は、図2に示すように、水冷式エンジン2の回転数NEおよび出力トルクNからエンジン出力を算出する手段31と、該エンジン出力に基づいて目標冷却水温Taを算出する手段32と、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と、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と、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8と電動冷却ファン9を駆動して冷却水温を制御する手段35と、を含む。   As shown in FIG. 2, the cooling water temperature control apparatus 10 includes means 31 for calculating the engine output from the rotational speed NE and the output torque N of the water-cooled engine 2, and means for calculating the target cooling water temperature Ta based on the engine output. 32, a means 33 for smoothing the time change of the target cooling water temperature Ta with a function having a time constant τ of the first order lag, and a time constant τ of the first order lag based on the target cooling water temperature Ta calculated based on the engine output. Means 34 for setting, and means 35 for controlling the cooling water temperature by driving the electric water pump 8 and the electric cooling fan 9 based on the target cooling water temperature whose time change is smoothed.

なお、冷却水温制御装置10は、CPU、メモリ、インターフェースを有するコンピュータから構成されており、メモリにはプログラムが記憶されており、CPUはメモリから読み出したプログラムの命令に従ってインターフェースを介して取込んだデータを用いて演算し、演算した結果をインターフェースを介して出力する。   The cooling water temperature control device 10 is composed of a computer having a CPU, a memory, and an interface, and a program is stored in the memory, and the CPU takes in via the interface in accordance with an instruction of the program read from the memory. Calculation is performed using the data, and the calculation result is output via the interface.

目標冷却水温の時間変化を平滑化する手段33は、エンジン出力に基づいて算出される目標冷却水温Taを一次遅れの時定数τを持つ関数によって補正する。
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。
The means 33 for smoothing the time variation of the target coolant temperature corrects the target coolant temperature Ta calculated based on the engine output by a function having a first-order delay time constant τ.
The means 34 for setting the time constant sets a time constant τ that is smaller as the target cooling water temperature Ta is higher.

冷却水温制御装置10は、車両1に搭載された水冷式エンジン2の燃焼に最適な目標冷却水温を設定し、車両1の燃費の向上およびノッキングを防止するようよう電動ウォータポンプ8および電動冷却ファン9の制御を行う。なお、冷却水温制御装置10は、車両情報を簡便に取得するために車両1のエンジンコントロールユニットを用いてもよい。   The cooling water temperature control device 10 sets an optimum target cooling water temperature for combustion of the water-cooled engine 2 mounted on the vehicle 1, and improves the fuel consumption of the vehicle 1 and prevents knocking so that the electric water pump 8 and the electric cooling fan are used. 9 is controlled. In addition, the coolant temperature control apparatus 10 may use the engine control unit of the vehicle 1 in order to easily acquire vehicle information.

冷却水温制御装置10は、水冷式エンジン2が燃焼するのに最適な目標冷却水温を推定するために水冷式エンジン2の出力を検出する。水冷式エンジン2の出力は、水冷式エンジン2の回転数NEと出力トルクNより算出する。このとき水冷式エンジン2の回転数NEはクランク角センサ21より求め、出力トルクNはインテークマニホールドに配置された吸気圧センサ22で計測する吸気圧力とインジェクタの燃料噴射量より求める。   The cooling water temperature control device 10 detects the output of the water-cooled engine 2 in order to estimate the target cooling water temperature optimal for the water-cooled engine 2 to burn. The output of the water-cooled engine 2 is calculated from the rotational speed NE and the output torque N of the water-cooled engine 2. At this time, the rotational speed NE of the water-cooled engine 2 is obtained from the crank angle sensor 21, and the output torque N is obtained from the intake pressure measured by the intake pressure sensor 22 disposed in the intake manifold and the fuel injection amount of the injector.

冷却水温制御装置10は、一時的なエンジン出力によって冷却水温を低下させないため、目標冷却水温を一次遅れの時定数τを持つ関数によって補正する。   The cooling water temperature control device 10 corrects the target cooling water temperature with a function having a first-order lag time constant τ because the cooling water temperature is not lowered by a temporary engine output.

冷却水温制御装置10は、時定数τを目標冷却水温Taによって設定する。目標冷却水温Taが高い場合には時定数τを小さくすることで、応答性を向上させエンジン駆動に最適な温度に移行し易くする。また、目標冷却水温Taが低い場合には時定数τを大きくすることで、一時的な高エンジン出力による冷却水温の低下を抑制する。   The cooling water temperature control device 10 sets the time constant τ according to the target cooling water temperature Ta. When the target cooling water temperature Ta is high, the time constant τ is reduced to improve the responsiveness and make it easier to shift to the optimum temperature for driving the engine. Further, when the target cooling water temperature Ta is low, the time constant τ is increased to suppress a decrease in the cooling water temperature due to a temporary high engine output.

冷却水温制御装置10は、目標冷却水温Taと冷却水温T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を間欠駆動させることで無駄な電動ウォータポンプ8の消費電力を削減する。なお、目標冷却水温Taと冷却水温T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を停止しても良い。   When the absolute value of the difference between the target cooling water temperature Ta and the cooling water temperature T is equal to or less than a predetermined value, the cooling water temperature control device 10 reduces the wasteful power consumption of the electric water pump 8 by intermittently driving the electric water pump 8. . If the absolute value of the difference between the target cooling water temperature Ta and the cooling water temperature T is equal to or less than a predetermined value, the electric water pump 8 may be stopped.

冷却水温制御装置10は、冷却水温Tが異常値の場合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、オーバーヒートやノッキングを抑制する。   The cooling water temperature control device 10 continuously operates the electric water pump 8 and the electric cooling fan 9 when the cooling water temperature T is an abnormal value, and suppresses overheating and knocking.

次に、この発明の実施の形態1に係る冷却水温制御装置10で実行される冷却水温制御手順について、図3を参照して説明する。
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。
Next, a cooling water temperature control procedure executed by the cooling water temperature control apparatus 10 according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG.
First, in step S101, an engine output is calculated from the rotational speed NE and the output torque N of the water-cooled engine 2 in order to set the target cooling water temperature Ta.
Next, in step S102, the target cooling water temperature Ta is calculated from the obtained engine output.

次に、ステップS103において、目標冷却水温Taに基づき時定数τを設定する。   Next, in step S103, a time constant τ is set based on the target cooling water temperature Ta.

次に、ステップS104において、一次遅れの時定数τを持つ関数によって目標冷却水温Taを補正する。時定数τは目標冷却水温Taが高温な程時定数τを小さな値とすることで、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。   Next, in step S104, the target cooling water temperature Ta is corrected by a function having a first-order lag time constant τ. The time constant τ is such that the higher the target cooling water temperature Ta is, the smaller the time constant τ is, so that it is easy to shift to the target cooling water temperature Ta that is optimal for driving the engine at high temperatures, and a temporary high engine at low temperatures. Hunting of the target cooling water temperature Ta with respect to the output is suppressed.

次に、ステップS105において、水冷式エンジン2を冷却する冷却水温Tと目標冷却水温Taの差の絶対値ΔTが所定値を超えているか否かを判断する。冷却水温Tと目標冷却水温Taの差の絶対値ΔTが所定値以下と判断した場合、ステップS106に進み、冷却水温Tと目標冷却水温Taの差の絶対値ΔTが所定値を超えると判断した場合、ステップS107に進む。
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。
Next, in step S105, it is determined whether or not the absolute value ΔT of the difference between the cooling water temperature T for cooling the water-cooled engine 2 and the target cooling water temperature Ta exceeds a predetermined value. When it is determined that the absolute value ΔT of the difference between the cooling water temperature T and the target cooling water temperature Ta is equal to or smaller than the predetermined value, the process proceeds to step S106, and it is determined that the absolute value ΔT of the difference between the cooling water temperature T and the target cooling water temperature Ta exceeds the predetermined value. If so, the process proceeds to step S107.
In step S106, it is determined that the cooling water temperature T is optimal for the combustion of the water-cooled engine 2, and the electric water pump 8 is intermittently driven to end the cooling water temperature control procedure.

ステップS107において、冷却水温Tが異常判定値を超えているか否かを判断する。冷却水温Tが異常判定値を超えていると判断した場合、ステップS108に進み、冷却水温Tが異常判定値以下と判断した場合、ステップS109に進む。
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。
In step S107, it is determined whether or not the cooling water temperature T exceeds an abnormality determination value. When it is determined that the cooling water temperature T exceeds the abnormality determination value, the process proceeds to step S108, and when it is determined that the cooling water temperature T is equal to or lower than the abnormality determination value, the process proceeds to step S109.
In step S108, the electric water pump 8 and the electric cooling fan 9 are continuously driven to end the cooling water temperature control procedure.

ステップS109において、冷却系が正常に作動していると判断し、目標冷却水温Taに基づき電動ウォータポンプ8および電動冷却ファン9を駆動させて冷却水温制御手順を終了する。   In step S109, it is determined that the cooling system is operating normally, the electric water pump 8 and the electric cooling fan 9 are driven based on the target cooling water temperature Ta, and the cooling water temperature control procedure is terminated.

このように一次遅れの時定数τを持つ関数によって目標冷却水温Taを補正することにより、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でき、最適な冷却水温Tでの効率的なエンジン駆動が行うことができる。
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。
By correcting the target cooling water temperature Ta by a function having a time constant τ of the first-order delay in this way, hunting of the target cooling water temperature Ta with respect to a temporary high engine output can be suppressed, and efficient at the optimum cooling water temperature T can be achieved. Engine drive can be performed.
Further, when the engine output is maintained at a high output, the target cooling water temperature Ta becomes a low temperature, so that it is possible to suppress a decrease in output due to a decrease in the isovolume.
Further, when the absolute value of the difference between the cooling water temperature T and the target cooling water temperature Ta is equal to or less than a predetermined value, the electric water pump 8 is intermittently driven or stopped, so that the power consumption of the electric water pump 8 can be reduced.
Further, when the cooling water temperature T is abnormal, the electric water pump 8 and the electric cooling fan 9 are continuously operated, so that knocking and overheating can be suppressed.

実施の形態2.
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。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a functional block diagram of a coolant temperature control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
The cooling device according to Embodiment 2 of the present invention is different from the cooling device according to Embodiment 1 of the present invention in that it is the same except for the cooling water temperature control device 10B. Description is omitted.
As shown in FIG. 4, the cooling water temperature control apparatus 10B according to the second embodiment of the present invention is a target cooling function that has a first-order lag time constant τ from the cooling water temperature control apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention. The means 33 for smoothing the time change of the water temperature Ta and the means 34 for setting the time constant τ of the first-order lag based on the target cooling water temperature Ta calculated based on the engine output are omitted, and the calculation is based on the engine output. Means 33B for limiting the temperature change rate of the target coolant temperature to smooth the time change of the target coolant temperature and means 36 for setting the temperature change rate based on the target coolant temperature calculated based on the engine output are added. However, the other parts are the same, and the same parts are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

温度変化率を設定する手段36は、目標冷却水温Taが高温な程大きな温度変化率を設定する。   The means 36 for setting the temperature change rate sets a larger temperature change rate as the target cooling water temperature Ta is higher.

次に、この発明の実施の形態2に係る冷却水温制御装置10Bで実行される冷却水温制御手順について、図5を参照して説明する。
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。
Next, a cooling water temperature control procedure executed by the cooling water temperature control apparatus 10B according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG.
First, in step S201, an engine output is calculated from the rotational speed NE and the output torque N of the water-cooled engine 2 in order to set the target cooling water temperature Ta.
Next, in step S202, the target cooling water temperature Ta is calculated from the obtained engine output.

次に、ステップS203において、目標冷却水温Taに基づき温度変化率を算出する。
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。
Next, in step S203, a temperature change rate is calculated based on the target cooling water temperature Ta.
Next, in step S204, the target cooling water temperature Ta is limited by the temperature change rate. The higher the target cooling water temperature Ta, the larger the rate of change in temperature, making it easier to shift to the target cooling water temperature Ta that is optimal for engine driving at high temperatures, and target cooling for temporary high engine output at low temperatures. Suppresses hunting of water temperature Ta.

次に、ステップS205において、水冷式エンジン2を冷却する冷却水温Tと目標冷却水温Taの差の絶対値ΔTが所定値を超えているか否かを判断する。冷却水温Tと目標冷却水温Taの差の絶対値ΔTが所定値以下と判断した場合、ステップS206に進み、冷却水温Tと目標冷却水温Taの差の絶対値ΔTが所定値を超えると判断した場合、ステップS207に進む。
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。
Next, in step S205, it is determined whether or not the absolute value ΔT of the difference between the cooling water temperature T for cooling the water-cooled engine 2 and the target cooling water temperature Ta exceeds a predetermined value. If it is determined that the absolute value ΔT of the difference between the cooling water temperature T and the target cooling water temperature Ta is equal to or less than the predetermined value, the process proceeds to step S206, and it is determined that the absolute value ΔT of the difference between the cooling water temperature T and the target cooling water temperature Ta exceeds the predetermined value. If so, the process proceeds to step S207.
In step S206, it is determined that the cooling water temperature T is optimal for the combustion of the water-cooled engine 2, and the electric water pump 8 is intermittently driven to end the cooling water temperature control procedure.

ステップS207において、冷却水温Tが異常判定値を超えているか否かを判断する。冷却水温Tが異常判定値を超えていると判断した場合、ステップS208に進み、冷却水温Tが異常判定値以下と判断した場合、ステップS209に進む。
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。
In step S207, it is determined whether or not the cooling water temperature T exceeds the abnormality determination value. When it is determined that the cooling water temperature T exceeds the abnormality determination value, the process proceeds to step S208, and when it is determined that the cooling water temperature T is equal to or lower than the abnormality determination value, the process proceeds to step S209.
In step S208, the electric water pump 8 and the electric cooling fan 9 are continuously driven to end the cooling water temperature control procedure.

ステップS209において、冷却系が正常に作動していると判断し、目標冷却水温Taに基づき電動ウォータポンプ8および電動冷却ファン9を駆動させて冷却水温制御手順を終了する。   In step S209, it is determined that the cooling system is operating normally, the electric water pump 8 and the electric cooling fan 9 are driven based on the target cooling water temperature Ta, and the cooling water temperature control procedure is terminated.

このように、目標冷却水温の温度変化率を制限することで一時的なエンジン出力変動による冷却水温の変動を抑制できる。
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。
Thus, the fluctuation | variation of the cooling water temperature by temporary engine output fluctuation | variation can be suppressed by restrict | limiting the temperature change rate of target cooling water temperature.
In addition, by setting the temperature change rate to be higher as the target cooling water temperature is higher, smooth transition to high temperature control of the cooling water and hunting of the target cooling water temperature that occurs in temporary high engine output can be suppressed.
Further, by limiting the temperature change rate, the overshoot of the target cooling water temperature can be reduced. By controlling the target cooling water temperature by setting such a temperature change rate, it is possible to set the target cooling water temperature with good control response.

なお、本発明の内燃機関の冷却装置は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、エンジン出力をエンジン回転数と出力トルクより算出しているが、これ以外にもスロットル開度、インテークマニホールド圧、車両速度より推定することも可能である。
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。
The cooling apparatus for an internal combustion engine of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present invention. For example, the engine output is calculated from the engine speed and the output torque, but it can also be estimated from the throttle opening, intake manifold pressure, and vehicle speed.
Further, in order to prevent a temperature change of the target cooling water temperature due to a temporary high engine output, a time constant of second order or third order delay may be used instead of the first order delay time constant.
Further, although the time constant is set according to the target cooling water temperature, the time constant can also be set using the engine output.

1 車両、2 水冷式エンジン、3 ウォータジャケット、4 冷却水温センサ、5 バイパス水路、6 ラジエータ、7 サーモスタット、8 電動ウォータポンプ、9 電動冷却ファン、10、10B 冷却水温制御装置、11 第1の水路、12 第2の水路、13 第1のT型分岐管、14 第2のT型分岐管、21 クランク角センサ、22 吸気圧センサ、31 エンジン出力算出手段、32 目標冷却水温算出手段、33、33B 平滑化手段、34 時定数設定手段、35 水温制御手段、36 温度変化率設定手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle, 2 Water-cooled engine, 3 Water jacket, 4 Cooling water temperature sensor, 5 Bypass water channel, 6 Radiator, 7 Thermostat, 8 Electric water pump, 9 Electric cooling fan, 10, 10B Cooling water temperature control apparatus, 11 1st water channel , 12 2nd water channel, 13 1st T type branch pipe, 14 2nd T type branch pipe, 21 crank angle sensor, 22 intake pressure sensor, 31 engine output calculation means, 32 target cooling water temperature calculation means, 33, 33B Smoothing means, 34 Time constant setting means, 35 Water temperature control means, 36 Temperature change rate setting means.

Claims (4)

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であって、
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し、
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内燃機関の冷却装置において、
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み、
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内燃機関の冷却装置。
A water jacket provided around the cylinder of a water-cooled engine and in which cooling water flows, a radiator that radiates cooling water flowing from the water jacket, and an electric motor that circulates the cooling water radiated by the radiator by returning it to the water jacket A cooling device for an internal combustion engine comprising a water pump, an electric cooling fan that blows air to the radiator, and a cooling water temperature control device that controls the electric water pump and the electric cooling fan ,
A cooling water temperature detecting means for detecting the cooling water temperature,
The cooling water temperature control device
Means for calculating the engine output from the rotational speed and output torque of the water-cooled engine;
Means for calculating a target cooling water temperature based on the engine output;
Means for smoothing the time variation of the target cooling water temperature,
The means for smoothing the time variation of the target cooling water temperature corrects the target cooling water temperature calculated based on the engine output by a function having a time constant of a first-order lag,
In the cooling apparatus for an internal combustion engine that controls the electric water pump and the electric cooling fan based on a target cooling water temperature at which the time change is smoothed ,
Means for setting a time constant of the first-order lag based on a target coolant temperature calculated based on the engine output,
The cooling apparatus for an internal combustion engine, wherein the means for setting the time constant sets a smaller time constant as the target cooling water temperature is higher.
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であって、
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上記目標冷却水温の温度変化率を制限し、
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内燃機関の冷却装置において、
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み、
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内燃機関の冷却装置。
A water jacket provided around the cylinder of a water-cooled engine and in which cooling water flows, a radiator that radiates cooling water flowing from the water jacket, and an electric motor that circulates the cooling water radiated by the radiator by returning it to the water jacket A cooling device for an internal combustion engine comprising a water pump, an electric cooling fan that blows air to the radiator, and a cooling water temperature control device that controls the electric water pump and the electric cooling fan ,
A cooling water temperature detecting means for detecting the cooling water temperature,
The cooling water temperature control device
Means for calculating the engine output from the rotational speed and output torque of the water-cooled engine;
Means for calculating a target cooling water temperature based on the engine output;
Means for smoothing the time variation of the target cooling water temperature,
The means for smoothing the time variation of the target cooling water temperature limits the temperature change rate of the target cooling water temperature calculated based on the engine output,
In the cooling apparatus for an internal combustion engine that controls the electric water pump and the electric cooling fan based on a target cooling water temperature at which the time change is smoothed ,
Means for setting the temperature change rate based on a target cooling water temperature calculated based on the engine output,
The cooling apparatus for an internal combustion engine, wherein the means for setting the temperature change rate sets a temperature change rate that is larger as the target cooling water temperature is higher .
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または請求項2に記載の内燃機関の冷却装置。 The electric water pump, when the absolute value of the difference between the cooling water temperature and the target coolant temperature the cooling water temperature detecting means for detecting is equal to or less than a predetermined value, according to claim 1 or claims characterized in that it is intermittently driven or stopped Item 3. The cooling device for an internal combustion engine according to Item 2 . 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から請求項3までのいずれか1項に記載の内燃機関の冷却装置。 The electric water pump and the electric cooling fan are continuously driven when it is determined that the cooling water temperature detected by the cooling water temperature detecting means is an abnormal value . the cooling system of an internal combustion engine according to any one.
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