JP5780299B2 - Cooling water temperature control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の冷却水温制御装置に関する。 The present invention relates to a cooling water temperature control device for an internal combustion engine.
電子的に弁開度を調整可能な弁開度調整手段を用いて内燃機関の冷却水の温度を制御するものであって、内燃機関の現在までの運転条件に基づいて冷却水の温度の最適値を推定し、将来の内燃機関の入口での冷却水の温度の推定値と、推定された最適値とに基づいて、弁開度調整手段の弁開度を調整する技術が知られている(例えば特許文献1参照)。この特許文献1の技術によると、より最適な温度に内燃機関の冷却水の温度を制御することができる。
The temperature of the cooling water of the internal combustion engine is controlled using a valve opening adjusting means that can adjust the valve opening electronically, and the optimum temperature of the cooling water is determined based on the operating conditions of the internal combustion engine up to the present time. A technique for estimating the valve opening of the valve opening adjusting means based on the estimated value of the coolant temperature at the inlet of the internal combustion engine in the future and the estimated optimum value is known. (For example, refer to Patent Document 1). According to the technique of
一方、内燃機関を冷却する冷却水として、固相状態と液相状態との一方から他方に相変化することにより媒体の比熱を変更する粒子を含むことで比熱が可変する冷却水を用いる技術が開示されている(例えば特許文献2参照)。 On the other hand, as cooling water for cooling an internal combustion engine, there is a technology that uses cooling water whose specific heat is variable by including particles that change the specific heat of the medium by changing the phase from one of a solid phase state and a liquid phase state to the other. It is disclosed (see, for example, Patent Document 2).
特許文献2に開示された比熱が可変する冷却水を使用する場合に、特許文献1に開示された技術を適用して冷却水の温度を基準に制御しようとすると、冷却水の比熱が可変する温度帯(相変化温度帯)が狭いので制御が適切に行えない。すなわち、冷却水の目標温度を相変化温度帯に設定して冷却水の温度が相変化温度帯に存在しても、冷却水の有する熱
量が相変化温度帯の許容範囲内であっても高ければ、更に熱量が加わると直ぐに冷却水の比熱が低くなり一気に冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまうおそれがある。またこれを回避するために、冷却水の目標温度を相変化温度帯よりも低めに設定すると、内燃機関のオイルが冷えてしまい、内燃機関のフリクションが増加してしまうおそれがある。
When the cooling water disclosed in
If the amount is high even if it is within the allowable range of the phase change temperature zone, when the amount of heat is further applied, the specific heat of the cooling water immediately decreases, and the temperature of the cooling water rises at a stretch and may overheat. In order to avoid this, if the target temperature of the cooling water is set lower than the phase change temperature range, the oil of the internal combustion engine may be cooled, and the friction of the internal combustion engine may increase.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、比熱が可変する冷却水を使用する場合に、冷却水の温度を変更するための制御弁を適切に制御して冷却水の相変化温度帯を可及的に有効利用する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and when using cooling water with variable specific heat, appropriately controlling a control valve for changing the temperature of the cooling water to change the phase of the cooling water The object is to provide a technology that makes effective use of temperature zones as much as possible.
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
比熱が可変する冷却水を循環させる内燃機関の冷却水温制御装置であって、
前記冷却水が受ける熱量を算出する熱量算出手段と、
前記冷却水の流通経路又は流通量を変更して前記冷却水の温度を変更するために、指令に応じて開閉制御される制御弁と、
前記熱量算出手段によって算出される熱量に基づいて、前記制御弁を制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の冷却水温制御装置である。
In the present invention, the following configuration is adopted. That is, the present invention
A cooling water temperature control device for an internal combustion engine that circulates cooling water with variable specific heat,
A calorie calculating means for calculating the amount of heat received by the cooling water;
A control valve that is controlled to open and close according to a command in order to change the temperature of the cooling water by changing the flow path or flow rate of the cooling water;
Control means for controlling the control valve based on the heat quantity calculated by the heat quantity calculation means;
Is a cooling water temperature control device for an internal combustion engine.
比熱が可変する冷却水は、冷却水の相変化温度帯では冷却水が受ける熱量がある程度変化しても冷却水の温度が変化しない。冷却水の相変化温度帯とは、冷却水中の粒子が相変化する等して冷却水の比熱が変化している状態の温度帯であり、この相変化温度帯では、冷却水に付与される熱量(受熱量)に変化が生じても、粒子の相変化が生じて比熱が変化し冷却水の温度が変化し難くなるものである。つまり、冷却水の相変化温度帯では、冷却水が温度変化しないままでいる熱量の許容範囲が広い。このため、冷却水の温度を基準に制御弁を制御しようとすると、冷却水の相変化温度帯が狭いので制御弁の制御が過剰となり適切に行えない場合がある。これは、冷却水の相変化温度帯における目標温度では、冷却水の熱量が判断できず、目標温度の冷却水であっても、相変化温度帯内の熱量として高い場合や低い場合が生じ得るからである。よって、目標温度の冷却水であっても、熱量が変化すると、直ぐに相変化温度帯から外れるおそれがある。しかし、冷却水の熱量を基準に制御弁を制御すれば、冷却水の相変化温度帯内の熱量の範囲が広いので、目標熱量を定めれば相変化温度帯を含む範囲で制御弁の制御が細かく適切に行える。
In the cooling water with variable specific heat, the temperature of the cooling water does not change even if the amount of heat received by the cooling water changes to some extent in the phase change temperature zone of the cooling water. The phase change temperature zone of the cooling water is a temperature zone in which the specific heat of the cooling water is changed due to a phase change of particles in the cooling water, and is given to the cooling water in this phase change temperature zone. Even if the amount of heat (amount of heat received) changes, a phase change of the particles occurs, the specific heat changes, and the temperature of the cooling water hardly changes. That is, in the phase change temperature zone of the cooling water, the allowable range of the amount of heat with which the cooling water remains unchanged is wide. For this reason, if it is going to control a control valve on the basis of the temperature of a cooling water, since the phase change temperature zone of a cooling water is narrow, control of a control valve may become excessive and may not be performed appropriately. This is because the heat quantity of the cooling water cannot be determined at the target temperature in the phase change temperature zone of the cooling water, and even if the cooling water has the target temperature, the heat quantity in the phase change temperature zone may be high or low. Because. Therefore, even if it is the cooling water of target temperature, if heat amount changes, there exists a possibility that it may remove | deviate from a phase change temperature range immediately. However, if the control valve is controlled based on the heat quantity of the cooling water, the range of heat quantity within the phase change temperature zone of the cooling water is wide, so if the target heat quantity is determined, the control valve can be controlled within the range including the phase change temperature zone. Can be done finely and appropriately.
これによると、例えば、冷却水の目標熱量を相変化温度帯内の低側熱量に設定すれば、更に熱量が加わっても冷却水の温度は相変化温度帯内に維持され、直ぐに冷却水の比熱が低くなり一気に冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまうことを回避するこ
とができる。また、冷却水の目標熱量を過度に低めに設定する必要もなく、冷却水の温度が低すぎることに起因して内燃機関のオイルが冷えてしまい、内燃機関のフリクションが増加してしまうことを回避することができる。
According to this, for example, if the target heat quantity of the cooling water is set to a low-side heat quantity within the phase change temperature zone, the temperature of the cooling water is maintained within the phase change temperature zone even if the heat quantity is further applied, and immediately the cooling water It can be avoided that the specific heat is lowered and the temperature of the cooling water rises at once and falls into overheating. Moreover, it is not necessary to set the target heat quantity of the cooling water too low, and the oil of the internal combustion engine is cooled due to the cooling water temperature being too low, and the friction of the internal combustion engine is increased. It can be avoided.
本発明によると、比熱が可変する冷却水を使用する場合に、冷却水の温度を変更するための制御弁を適切に制御して冷却水の相変化温度帯を可及的に有効利用することができる。 According to the present invention, when cooling water with variable specific heat is used, the control valve for changing the temperature of the cooling water is appropriately controlled to effectively use the phase change temperature zone of the cooling water as much as possible. Can do.
前記熱量算出手段は、前記冷却水が内燃機関に流入する入口において有する入口熱量を算出し、
前記制御手段は、前記熱量算出手段によって算出される前記入口熱量が、前記冷却水に含まれ前記冷却水内で相変化可能な粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯の低側開始熱量に近付くように、前記制御弁を制御するとよい。
The calorific value calculating means calculates an inlet calorie that the cooling water has at an inlet that flows into the internal combustion engine,
State the control means, wherein said inlet heat calculated by the heat amount calculating means, the specific heat of the cooling water contained phase change particles capable in said cooling water is changed phase the cooling water is changed The control valve may be controlled so as to approach the low-side starting heat quantity of the phase change temperature zone.
これによると、冷却水の目標入口熱量を相変化温度帯内の低側開始熱量に近付けるように設定することができるので、更に内燃機関において冷却水に熱量が加わっても冷却水の温度は相変化温度帯内に維持され、直ぐに冷却水の比熱が低くなり一気に冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまうことを回避することができる。
According to this, since the target heat quantity of the cooling water can be set so as to be close to the low side starting heat quantity in the phase change temperature zone, even if the heat quantity is further applied to the cooling water in the internal combustion engine, the temperature of the cooling water is the phase. It is maintained in the change temperature zone, and it can be avoided that the specific heat of the cooling water immediately decreases and the temperature of the cooling water rises at once and falls into overheating.
前記熱量算出手段は、前記冷却水が内燃機関から流出する出口において有する出口熱量を算出し、
前記制御手段は、前記熱量算出手段によって算出される前記出口熱量が、前記相変化温度帯内の熱量を超えた高い熱量となる場合には、前記出口熱量が、前記相変化温度帯内の熱量に含まれるように、前記制御弁を制御するとよい。
The calorific value calculating means calculates an outlet heat amount that the cooling water has at an outlet from the internal combustion engine,
Wherein, said outlet heat calculated by the heat calculating means, if a higher quantity of heat exceeds the heat of the phase change in the temperature zone, the outlet amount of heat, heat of the phase change in the temperature zone The control valve may be controlled so as to be included in
これによると、冷却水の目標出口熱量を相変化温度帯内の熱量に含ませるように設定することができるので、内燃機関から流出する冷却水の温度は相変化温度帯内に維持され、直ぐに冷却水の比熱が低くなり一気に冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまうことを回避することができる。
According to this, since it is possible to set the target outlet heat quantity of the cooling water to be included in the heat quantity in the phase change temperature zone, the temperature of the cooling water flowing out from the internal combustion engine is maintained in the phase change temperature zone and immediately It can be avoided that the specific heat of the cooling water decreases and the temperature of the cooling water rises at once and falls into overheating.
前記熱量算出手段が熱量を算出できない場合には、前記冷却水の温度が低下するように、前記制御弁を制御するとよい。
When the heat quantity calculation means cannot calculate the heat quantity , the control valve may be controlled so that the temperature of the cooling water decreases.
これによると、熱量を算出できない場合には、冷却水の温度を低下させ、冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまうことを回避することができる。
According to this, when the amount of heat cannot be calculated, the temperature of the cooling water can be lowered, and the temperature of the cooling water can be prevented from rising and falling into overheating.
本発明によれば、比熱が可変する冷却水を使用する場合に、冷却水の温度を変更するための制御弁を適切に制御して冷却水の相変化温度帯を可及的に有効利用することができる。 According to the present invention, when using cooling water with variable specific heat, the control valve for changing the temperature of the cooling water is appropriately controlled to effectively use the phase change temperature zone of the cooling water as much as possible. be able to.
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
<実施例1>
図1は、本発明の実施例1に係る内燃機関の冷却水温制御装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1では、シリンダブロック及びシリンダヘッドを冷却するために冷却水が冷却水通路2を循環する。冷却水通路2としては、冷却水がラジエータ3を流通する通路2a、冷却水がオイルクーラ4を流通する通路2b、冷却水がスロットル弁5a及びEGR弁5bを流通する通路2c、冷却水がリザーバタンク6を流通する通路2d、冷却水がヒータコア7を流通する通路2e、冷却水がEGRクーラ8を流通する通路2f、冷却水がそのまま流通するバイパス通路2gが設けられている。Specific examples of the present invention will be described below.
<Example 1>
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine to which a cooling water temperature control device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention is applied. In the
ラジエータ3は、冷却水と外気とで熱交換して冷却水を冷却する。オイルクーラ4は、水冷式オイルクーラであり、内燃機関1に供給されるオイルと冷却水とで熱交換してオイルを冷却する。スロットル弁5aは、内燃機関1で吸気量を制御する弁であり、冷却水で冷却される。EGR弁5bは、内燃機関1に還流される排気の一部であるEGRガス量を制御する弁であり、冷却水で冷却される。リザーバタンク6は、冷却水を一時的に貯留する。ヒータコア7は、冷却水を暖める。EGRクーラ8は、水冷式EGRクーラであり、内燃機関1に還流されるEGRガスと冷却水とで熱交換してEGRガスを冷却する。
The radiator 3 cools the cooling water by exchanging heat between the cooling water and outside air. The
冷却水がラジエータ3を流通する通路2aには、シリンダブロックから通じる冷却水がオイルクーラ4を流通する通路2bが合流する。また、冷却水がラジエータ3を流通する通路2aからは、冷却水がスロットル弁5a及びEGR弁5bを流通する通路2c、並びに、冷却水がリザーバタンク6を流通する通路2dが分岐する。シリンダブロックから通じた冷却水がEGRクーラ8を流通する通路2fは、冷却水がヒータコア7を流通する通路2eに合流する。
The
冷却水がラジエータ3を流通する通路2a及びバイパス通路2gが合流する部位には、電子サーモスタット9が配置されている。電子サーモスタット9は、指令に応じて開閉制御される制御弁であり、開弁することで冷却水がラジエータ3を流通するように冷却水の流通経路及び流通量を変更して冷却水の温度を低下させることができる。このとき、バイパス通路2gは冷却水の流通量が絞られる。反対に、電子サーモスタット9を閉弁することで冷却水がラジエータ3を流通し難くするように冷却水の流通経路及び流通量を変更して冷却水の温度を低下し難くすることができる。このとき、バイパス通路2gは冷却水の流通量が増加する。電子サーモスタット9の下流では冷却水をウォータポンプ10に送り込む。ウォータポンプ10は、冷却水を汲み上げて内燃機関1のシリンダブロックへ供給する。また、内燃機関1の出口に冷却水通路2が接続された部位には、水温センサ11が配置され、水温センサ11で内燃機関1から流出した冷却水の温度を検出する。
An
ここで、冷却水通路2を流通する冷却水は、比熱が可変する冷却水である。すなわち、冷却水は、固相状態と液相状態との一方から他方に相変化することにより媒体の比熱を変更する粒子を含み比熱が可変する冷却水である。なお、粒子としては、固相状態と液相状態との一方から他方に相変化するものだけでなく、液相状態と気相状態との一方から他方に相変化するもの等を用いることができる。冷却水は、図2に示すように温度が一定以上になると内部の物質が固体から液体に相変化するような物質をカプセルで包んだ粒子を、冷却水の溶媒の中に混入させたものである。図2は、本実施例に係る冷却水のモデルを示す図である。図3は、本実施例に係る冷却水の温度と比熱との関係を示す図である。図2に示すように冷却水中の複数の粒子が固相状態と液相状態との一方から他方に相変化することにより、図3に示す複数の粒子が相変化して冷却水の比熱が変化している可変比熱領域が生じる。この可変比熱領域は、冷却水に熱量が付与されても、粒子が相変化して冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯となる(図4参照)。図4は、本実施例に係る比熱が変化する冷却水における、冷却水の単位量あたりの25℃基準での受熱量と、冷却水の温度と、の関係の特性曲線を示す図である。図4に示す相変化温度帯とは、冷却水中の粒子が固相状態と液相状態との一方から他方に相変化して冷却水の比熱が変化している状態の温度帯であり、この相変化温度帯では、冷却水に付与される熱量に変化が生じても、粒子の相変化が生じて比熱が変化し冷却水の温度が変化し難くなるものである。このような冷却水を用いることにより、内燃機関1の暖機過程では従来よりも冷却水の比熱を下げておくことで内燃機関1の暖機性を向上して燃費向上でき、暖機後はある一定の温度域(相変化温度帯)で比熱が高くなることから、熱量の許容範囲が増大してオーバーヒート等を回避することができる。
Here, the cooling water flowing through the cooling
この内燃機関1には、ECU(電子制御ユニット)12が併設されている。ECU12には、水温センサ11等の各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU12に入力されるようになっている。一方、ECU12には、スロットル弁5a、EGR弁5b、ヒータコア7、及び電子サーモスタット9、ウォータポンプ10等が電気配線を介して接続されており、ECU12によりこれらの機器が制御される。
The
(冷却水温制御)
従来から、電子サーモスタットを、冷却水の温度に基づいて制御することが行われていた。例えば、冷却水の将来の最適温度を推定し、その最適温度となるように電子サーモスタットを制御して冷却水の温度を調節するものである。しかしながら、冷却水として、本実施例のような比熱が可変する冷却水を用いる場合には、その冷却水の利点が生かせないという問題があった。(Cooling water temperature control)
Conventionally, an electronic thermostat has been controlled based on the temperature of cooling water. For example, the future optimum temperature of the cooling water is estimated, and the temperature of the cooling water is adjusted by controlling the electronic thermostat so as to be the optimum temperature. However, when the cooling water having a variable specific heat as in this embodiment is used as the cooling water, there is a problem that the advantage of the cooling water cannot be utilized.
すなわち、比熱が可変する冷却水は、冷却水の相変化温度帯では冷却水が受ける熱量がある程度変化しても冷却水の温度が変化しない。つまり、冷却水の相変化温度帯では、冷却水が温度変化しないままでいる熱量の許容範囲が広い。このため、従来のように冷却水の温度に基づいて電子サーモスタットを制御しようとすると、冷却水の相変化温度帯が狭いので電子サーモスタットの制御が過剰となり適切に行えない場合がある。これは、冷却水の相変化温度帯における目標温度では、冷却水の熱量が判断できず、目標温度の冷却水であっても、相変化温度帯内の熱量として高い場合(図4点A)や低い場合が生じ得るからである。図4に示す点Aは、内燃機関出口の冷却水が相変化温度帯内の目標温度であり、冷却水の熱量が相変化温度帯内において高い場合の冷却水の状態である。よって、相変化温度帯内の目標温度の冷却水であっても、熱量が変化すると、直ぐに相変化温度帯から外れるおそれがある。例えば図4の点Aの場合には、急激な高負荷時等に熱量が増加すると、冷却水の温度が相変化温度帯を超えてしまい直ぐに冷却水の比熱が低くなり一気に冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまう。
That is, in the cooling water with variable specific heat, the temperature of the cooling water does not change even if the amount of heat received by the cooling water changes to some extent in the phase change temperature zone of the cooling water. That is, in the phase change temperature zone of the cooling water, the allowable range of the amount of heat with which the cooling water remains unchanged is wide. For this reason, if an attempt is made to control the electronic thermostat based on the temperature of the cooling water as in the prior art, the phase change temperature zone of the cooling water is narrow, and thus the electronic thermostat may be overcontrolled and cannot be appropriately performed. This is the target temperature at the phase change temperature range of the cooling water can not determine the amount of heat of the cooling water, even in the cooling water target temperature, it is higher as the amount of heat in the phase change temperature zone (4 points A) This is because a low case may occur. Point A shown in FIG. 4 is the state of the cooling water when the cooling water at the outlet of the internal combustion engine is the target temperature in the phase change temperature zone and the amount of heat of the cooling water is high in the phase change temperature zone. Therefore, even if it is the cooling water of the target temperature in a phase change temperature range, if heat amount changes, there exists a possibility that it may remove | deviate from a phase change temperature range immediately. For example, in the case of point A in FIG. 4, when the amount of heat increases during a sudden high load or the like, the temperature of the cooling water exceeds the phase change temperature zone, and the specific heat of the cooling water immediately decreases, and the temperature of the cooling water quickly increases. It rises and falls into overheating.
このようなオーバーヒートを回避するように、冷却水の目標温度を相変化温度帯よりも低く設定することも考えられる。図4に示す点Bは、内燃機関出口の冷却水が相変化温度帯より低い目標温度の場合の冷却水の状態である。しかし、図4の点Bの場合には、冷却水通路を循環して温度低下した内燃機関入口の冷却水の温度が相変化温度帯よりも過度に低温になり、内燃機関のオイルが冷えてしまい、内燃機関のフリクションが増加してしまう。 In order to avoid such overheating, the target temperature of the cooling water may be set lower than the phase change temperature range. Point B shown in FIG. 4 is the state of the cooling water when the cooling water at the outlet of the internal combustion engine is at a target temperature lower than the phase change temperature zone. However, in the case of point B in FIG. 4, the temperature of the cooling water at the inlet of the internal combustion engine that has fallen in temperature due to circulation through the cooling water passage becomes excessively lower than the phase change temperature zone, and the oil in the internal combustion engine cools. As a result, the friction of the internal combustion engine increases.
以上のように、比熱が可変する冷却水を使用する場合に、電子サーモスタットを冷却水の温度に基づいて制御すると、比熱が可変する冷却水の利点が生かせず電子サーモスタットを適切に制御することができなかった。このため、冷却水の相変化温度帯を有効利用することができないものとなってしまっていた。 As described above, when the cooling water with variable specific heat is used, if the electronic thermostat is controlled based on the temperature of the cooling water, the advantage of the cooling water with variable specific heat cannot be utilized and the electronic thermostat can be appropriately controlled. could not. For this reason, the phase change temperature zone of the cooling water cannot be effectively used.
そこで、本実施例では、冷却水が受ける熱量を算出し、算出される熱量に基づいて、電子サーモスタット9を制御するようにした。このようにすれば、冷却水の相変化温度帯内の熱量の範囲が広いので、目標熱量を定めれば相変化温度帯を含む範囲で制御弁の制御が細かく適切に行える。
Therefore, in this embodiment, the amount of heat received by the cooling water is calculated, and the
本実施例の具体的な制御としては、冷却水が内燃機関に流入する入口において有する入口熱量を算出する。そして、算出される入口熱量が、粒子が相変化して冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯の低側開始熱量に近付くように、電子サーモスタット9を制御する。
Specific control of this embodiment, cooling water is calculated inlet heat with the inlet flow into the internal combustion engine. Then, the
図5は、本実施例に係る内燃機関及び各種機器での熱量のモデルを示す図である。図5に示すように、内燃機関1の入口熱量は、内燃機関1から流出する出口における出口熱量と各種機器の授受熱量及び各種機器での流量とから算出することができる。入口熱量を算出するECU12が、本発明の熱量算出手段に対応する。各種機器の授受熱量は、ラジエータ3、バイパス通路2g、ヒータコア7、リザーバタンク6、オイルクーラ4、スロットル弁5a及びEGR弁5b、EGRクーラ8を夫々流通する冷却水の授受熱量である。各種機器での流量は、ラジエータ3、バイパス通路2g、ヒータコア7、リザーバタンク6、オイルクーラ4、スロットル弁5a及びEGR弁5b、EGRクーラ8を夫々流通する冷却水の流量である。
FIG. 5 is a diagram showing a model of heat quantity in the internal combustion engine and various devices according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, the inlet heat of the
以下に内燃機関1の入口熱量の算出方法を説明する。まず、内燃機関1から流出する出口における出口熱量を算出する。出口熱量Qengoutは、図4に示すように、水温センサ11で検出した内燃機関1の出口での冷却水の温度Tengoutを冷却水の特性曲線に取り込むことで導出することができる。出口熱量を算出するECU12が、本発明の熱量算出手段に対応する。
Hereinafter, a method for calculating the amount of heat input to the
次に、各種機器での流量を算出する。図6は、本実施例に係るラジエータ3を流通する冷却水の流量Gradやバイパス通路2gを流通する冷却水の流量Gbyを算出するマップを示す図である。GradやGbyは、電子サーモスタット9の弁開度とウォータポンプ10の回転数とに依存するので、これらの値を図6に示すマップに取り込むことにより算出することができる。ここで、電子サーモスタット9の弁開度としては、制御上の開度を流用することができる。ウォータポンプ10の回転数としては、機械式ウォータポンプの場合には、エンジン回転数に比例した値を用いることができ、電動式ウォータポンプの場合には、駆動モータの回転数を用いることができる。図7は、本実施例に係るヒータコア7を流通する冷却水の流量Gheat、リザーバタンク6を流通する冷却水の流量Gres、オイルクーラ4を流通する冷却水の流量Goil、スロットル弁5a及びEGR弁5bを流通する冷却水の流量Gthr、又はEGRクーラ8を流通する冷却水の流量Gegrを算出するマップを示す図である。Gheat、Gres、Goil、Gthr、又はGegrは、ウォータポンプ10の回転数に依存するので、これらの値を図7に示すマップに取り込むことにより算出することができる。
Next, the flow rate in various devices is calculated. FIG. 6 is a diagram illustrating a map for calculating the flow rate Grad of the cooling water flowing through the radiator 3 and the flow rate Gby of the cooling water flowing through the
次に、各種機器の授受熱量を算出する。図8は、本実施例に係るラジエータ3での放熱量△Qradやリザーバタンク6での放熱量△Qresを算出するマップを示す図である。△Qradや△Qresは、各機器が受ける風速と各種機器を流通する冷却水の流量とに依存するので、これらの値を図8に示すマップに取り込むことにより算出することができる。ここで、風速としては、車速と車輌のファンの風速とを足した値等を用いることができる。図9は、本実施例に係るヒータコア7での放熱量△Qheatを算出するマップを示す図である。△Qheatは、ヒータ風量とヒータコア7を流通する冷却水の流量とに依存するので、これらの値を図9に示すマップに取り込むことにより算出することができる。図10は、本実施例に係るオイルクーラ4での放熱量△Qoil、スロットル弁5a及びEGR弁5bでの放熱量△Qthr、又はEGRクーラ8での放熱量△Qegrを算出するマップを示す図である。△Qoil、△Qthr、又は△Qegrは、水温センサ11で検出した内燃機関1の出口での冷却水の温度と各種機器を流通する冷却水の流量とに依存するので、これらの値を図10に示すマップに取り込むことにより算出することができる。そして、出口熱量から各種機器の放熱量を差し引いて各種機器を流通後の冷却水の熱量を算出する。すなわち、ラジエータ3流通後の熱量Qrad=Qengout−△Qradである。リザーバタンク6流通後の熱量Qres=Qengout−△Qresである。なお、バイパス通路2gでは熱の授受がほとんど無いので、バイパス通路2g流通後の熱量Qby=Qengoutである。ヒータコア7流通後の熱量Qheat=Qengout−△Qheatである。オイルクーラ4流通後の熱量Qoil=Qengout−△Qoilである。スロットル弁5a及びEGR弁5b流通後の熱量Qthr=Qengout−△Qthrである。EGRクーラ8流通後の熱量Qegr=Qengout−△Qegrである。
Next, heat transfer amounts of various devices are calculated. FIG. 8 is a diagram illustrating a map for calculating the heat release amount ΔQrad in the radiator 3 and the heat release amount ΔQres in the
次に、内燃機関1に流入する入口における入口熱量を算出する。入口熱量Qenginは、各種機器流通後の熱量と各種機器での流量とを掛けたものの総和を各種機器での流量の和で割ったものである。すなわち、入口熱量Qengin=(Qrad×Grad+Qres×Gres+Qby×Gby+Qheat×Gheat+Qoil×Goil+Qthr×Gthr+Qegr×Gegr)÷(Grad+Gres+Gby+Gheat+Goil+Gthr+Gegr)である。
Next, the amount of inlet heat at the inlet flowing into the
図11は、本実施例に係る入口熱量に基づく電子サーモスタット9の制御を示す図である。図11に示すように、上記のようにして算出される入口熱量が、相変化温度帯の低側開始熱量に近付くように、電子サーモスタット9を制御する。言い換えると、算出される
入口熱量が、目標熱量である相変化温度帯の低側開始熱量となるように、電子サーモスタット9を制御する。相変化温度帯の低側開始熱量は、予め実験や検証等で定めておくことができる。電子サーモスタット9を制御するECU12が、本発明の制御手段に対応する。これにより、電子サーモスタット9は、入口熱量が相変化温度帯の低側開始熱量よりも低ければ、ラジエータ3に流入する冷却水の量を低減するように閉じ側に制御される。一方、電子サーモスタット9は、入口熱量が相変化温度帯の低側開始熱量よりも高ければ、ラジエータ3に流入する冷却水の量を増加するように開き側に制御される。
FIG. 11 is a diagram illustrating control of the
これによると、冷却水の目標熱量を相変化温度帯の低側開始熱量に設定することができるので、更に熱量が加わっても冷却水の温度は相変化温度帯内に維持され、直ぐに冷却水の比熱が低くなり一気に冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまうことを回避することができる。また、冷却水の目標熱量を過度に低めに設定する必要もなく、冷却水の温度が低すぎることに起因して内燃機関のオイルが冷えてしまい、内燃機関のフリクションが増加してしまうことを回避することができる。
According to this, since the target heat quantity of the cooling water can be set to the low side starting heat quantity of the phase change temperature zone, the temperature of the cooling water is maintained within the phase change temperature zone even if the heat quantity is further added, and the cooling water is immediately It can be avoided that the specific heat of the water becomes low and the temperature of the cooling water rises at once and falls into overheating. Moreover, it is not necessary to set the target heat quantity of the cooling water too low, and the oil of the internal combustion engine is cooled due to the cooling water temperature being too low, and the friction of the internal combustion engine is increased. It can be avoided.
本実施例によると、比熱が可変する冷却水を使用する場合に、冷却水の温度を変更するための制御弁を適切に制御して冷却水の相変化温度帯を可及的に有効利用することができる。 According to this embodiment, when using cooling water with variable specific heat, the control valve for changing the temperature of the cooling water is appropriately controlled to effectively use the phase change temperature zone of the cooling water as much as possible. be able to.
図12は、本実施例に係る入口熱量に基づく電子サーモスタット9の制御での問題点を示す図である。入口熱量に基づき電子サーモスタット9を制御していると、図12に示すように、出口熱量が相変化温度帯を超えた高い熱量となる場合がある。この場合は、高負荷時等に生じる可能性があり、オーバーヒートし易い。
FIG. 12 is a diagram illustrating a problem in the control of the
そこで、本実施例では、出口熱量が、相変化温度帯内の熱量を超えた高い熱量となる場合には、出口熱量が、相変化温度帯内のより高い熱量に近付くように、電子サーモスタット9を制御する。なお、出口熱量が、相変化温度帯内の熱量に含まれるように、電子サーモスタット9を制御するものでもよい。
Therefore, in this embodiment, when the outlet heat quantity becomes a high heat quantity exceeding the heat quantity in the phase change temperature zone, the
本実施例の具体的な制御としては、入口熱量が、相変化温度帯の低側開始熱量に近付く
ように、電子サーモスタット9を制御していると、図12に示すように、出口熱量が、相変化温度帯内の熱量を超えた高い熱量となる場合がある。その場合には、入口熱量に基づく制御を停止して、図13に示すように、出口熱量が、相変化温度帯内のより高い熱量に近付くように、電子サーモスタット9を制御する。図13は、本実施例に係る出口熱量に基づく電子サーモスタット9の制御を示す図である。ここで、出口熱量を相変化温度帯内のより高い熱量に近付けるのは、入口熱量もより高い熱量に維持することができるので、冷却水の相変化温度帯を有効利用することができるためである。
Specific control of this embodiment, the inlet amount of heat, so as to approach the low-side start heat of the phase change temperature range and controls the
これによると、冷却水の目標出口熱量を相変化温度帯内のより高い熱量に含ませるように設定することができるので、内燃機関から流出する冷却水の温度は相変化温度帯内に維持され、直ぐに冷却水の比熱が低くなり一気に冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまうことを回避することができる。
According to this, the target outlet heat quantity of the cooling water can be set to be included in the higher heat quantity in the phase change temperature zone, so that the temperature of the cooling water flowing out from the internal combustion engine is maintained in the phase change temperature zone. It can be avoided that the specific heat of the cooling water immediately decreases and the temperature of the cooling water rises at once and falls into overheating.
上記のように、入口熱量や出口熱量に基づき電子サーモスタット9を制御していると、センサ異常、エンジン異常、各種機器の異常等の何らかの原因で入口熱量や出口熱量を算出することができなくなる場合がある。この場合には、入口熱量や出口熱量に基づき電子サーモスタット9を制御することができなくなる。
As described above, when controlling the
そこで、入口熱量や出口熱量を算出できない場合には、冷却水の温度が低下するように、電子サーモスタット9を制御する。
Therefore, when the heat quantity at the inlet and the heat quantity at the outlet cannot be calculated, the
図14は、本実施例に係る入口熱量や出口熱量を算出できない場合の電子サーモスタット9の制御を示す図である。本実施例の具体的な制御としては、ラジエータ3に冷却水が一定量以上流通させて出口熱量が相変化温度帯より低い熱量となるように、電子サーモスタット9を一定開度以上開き側に制御する。なお、異常事態であり、図14に示す場合よりも出口熱量を低くしてもよいので、ラジエータ3に冷却水が流通可能な全量を流通させ
るように、電子サーモスタット9を全開に制御してもよい。
FIG. 14 is a diagram illustrating control of the
これによると、熱量を算出できない場合には、冷却水の温度を低下させ、冷却水の温度が上昇してオーバーヒートに陥ってしまうことを回避することができる。
According to this, when the amount of heat cannot be calculated, the temperature of the cooling water can be lowered, and the temperature of the cooling water can be prevented from rising and falling into overheating.
(冷却水温制御ルーチン)
ECU12における冷却水温制御ルーチンについて、図15に示すフローチャートに基づいて説明する。図15は、本実施例に係る冷却水温制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、ECU12によって実行される。本ルーチンを実行するECU12が、本発明の制御手段に対応する。(Cooling water temperature control routine)
A cooling water temperature control routine in the
図15に示すルーチンが開始されると、S101では、入口熱量を算出する。この際、出口熱量も算出される。S102では、S101で入口熱量及び出口熱量の算出に誤り(NG)が生じたか否かを判別する。S102において肯定判定されると、S106へ移行する。S102において否定判定されると、S103へ移行する。S103では、出口熱量が相変化温度帯を超えた高い熱量となるか否かを判別する。S103において肯定判定された場合には、S105へ移行する。S103において否定判定された場合には、S104へ移行する。S104では、入口熱量が相変化温度帯の低側開始熱量に近付くように、電子サーモスタット9を制御する。S105では、出口熱量が相変化温度帯内のより高い熱量に近付くように、電子サーモスタット9を制御する。S106では、冷却水の温度が低下するように、電子サーモスタット9を制御する。S104〜S106の処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
When the routine shown in FIG. 15 is started, an inlet heat quantity is calculated in S101. At this time, the outlet heat quantity is also calculated. In S102, it is determined whether or not an error (NG) has occurred in the calculation of the inlet heat amount and the outlet heat amount in S101. If a positive determination is made in S102, the process proceeds to S106. If a negative determination is made in S102, the process proceeds to S103. In S103, it is determined whether or not the outlet heat quantity is a high heat quantity exceeding the phase change temperature zone. If a positive determination is made in S103, the process proceeds to S105. If a negative determination is made in S103, the process proceeds to S104. In S104, the
以上の本ルーチンであると、冷却水の温度を変更するための制御弁を適切に制御して冷却水の相変化温度帯を可及的に有効利用することができる。 In this routine, the control valve for changing the temperature of the cooling water can be appropriately controlled so that the phase change temperature zone of the cooling water can be used as effectively as possible.
<その他>
本発明に係る内燃機関の冷却水温制御装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。<Others>
The cooling water temperature control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the present invention.
1 内燃機関
2 冷却水通路
3 ラジエータ
4 オイルクーラ
5a スロットル弁
5b EGR弁
6 リザーバタンク
7 ヒータコア
8 EGRクーラ
9 電子サーモスタット
10 ウォータポンプ
11 水温センサ
12 ECU1
Claims (3)
前記冷却水が内燃機関に流入する入口において有する入口熱量を算出する熱量算出手段と、
前記冷却水の流通経路又は流通量を変更して前記冷却水の温度を変更するために、指令に応じて開閉制御される制御弁と、
前記熱量算出手段によって算出される前記入口熱量が、前記冷却水に含まれ前記冷却水内で相変化可能な粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯の低側開始熱量に近付くように、前記制御弁を制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の冷却水温制御装置。 A cooling water temperature control device for an internal combustion engine that circulates cooling water with variable specific heat,
A calorific value calculating means for calculating an inlet calorific value of the cooling water at an inlet flowing into the internal combustion engine;
A control valve that is controlled to open and close according to a command in order to change the temperature of the cooling water by changing the flow path or flow rate of the cooling water;
Wherein the inlet heat is calculated by heat calculating means, the included in the cooling water the phase change temperature range in a state where the cooling varies the water in a phase changeable particles phase specific heat of the cooling water is changed Control means for controlling the control valve so as to approach the low-side starting heat quantity of
A cooling water temperature control device for an internal combustion engine comprising:
前記制御手段は、前記熱量算出手段によって算出される前記出口熱量が、前記相変化温度帯内の熱量を超えた高い熱量となる場合には、前記出口熱量が、前記相変化温度帯内の熱量に含まれるように、前記制御弁を制御する請求項1に記載の内燃機関の冷却水温制御装置。 The calorific value calculating means calculates an outlet heat amount that the cooling water has at an outlet from the internal combustion engine,
Wherein, said outlet heat calculated by the heat calculating means, if a higher quantity of heat exceeds the heat of the phase change in the temperature zone, the outlet amount of heat, heat of the phase change in the temperature zone The cooling water temperature control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control valve is controlled to be included in the internal combustion engine.
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