JP6590297B2 - エンジンの冷却装置 - Google Patents
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Description
このように構成された本発明においては、冷却水量積算手段によりウオータポンプから吐出された流量と切換弁の開度とから冷却水量が積算され、フィードバック制御手段により、冷却水量積算手段により積算された冷却水量がラジエータ冷却水経路の総水量に達したときフィードバック制御を実行するように構成されているので、フィードバック制御の周期と、ラジエータ冷却水経路に総水量が流れる周期とが一致し、これにより、エンジンの冷却水の目標温度をフィードバック制御により正確に演算することができる。
このように構成された本発明においては、冷却水流量積算手段が、エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数に応じて冷却水流量を求めるので、容易且つ正確に冷却水流量を求めることができる。
このように構成された本発明においては、フィードバック制御手段が、冷却水の温度と目標温度との差に基づいて、切換弁により、エンジン内冷却水経路、ヒータコア冷却水経路、ラジエータ冷却水経路を切り換え且つ開度調整してフィードバック制御するので、エンジンの冷却水を容易に目標温度とすることができる。
図1に示すように、エンジン(内燃機関)1は、シリンダブロック2及びシリンダヘッド4を備えている。図1では、便宜上シリンダブロック2とシリンダヘッド4は分離して描かれているが、両者は一体構造である。
ヒータコア6は、冷却水と熱交換する熱交換器であり、冷却水がエンジン1内のウオータジャケット10aを通る間に吸収した熱の一部を熱媒体として用いて車室内に温風を出すようになっている。
ラジエータ8も、冷却水と熱交換する熱交換器であり、エンジン1から放出された熱を吸収した冷却水から熱を大気中に放出するようになっている。
エンジン内冷却水経路10は、エンジン1のシリンダブロック2とシリンダヘッド4のそれぞれの内部に設けられたウオータジャケット10aと、このウオータジャケット10aのエンジン1の出口側から出て入口側に戻るようにエンジン1の外部に配置された外部経路10bとからなる。
ラジエータ冷却水経路14は、エンジン1の出口側からラジエータ8の入口に冷却水を流す入口側経路14aと、ラジエータ8の出口からエンジン1の入口側に冷却水を戻す出口側経路14bとからなる。
制御ユニット26は、さらに、排気バルブ周辺温度を推定する排気バルブ周辺温度推定部34、及び、切換弁20の開度を制御する切換制御部36を有する。
自動停止制御ユニット28の再始動制御部32は、エンジンが自動停止した後、予め定められた再始動条件が成立したか否かを判定し、成立した場合に、エンジンを自動的に再始動させる制御を実行する。
図5に示すように、排気バルブ周辺温度推定部34は、エンジン回転数(rpm)、充填効率(シリンダ内空気量)、燃料噴射量、点火タイミングから、各シリンダにおける発生熱量を算出する。次に、この各シリンダの発生熱量をシリンダブロックとシリンダヘッドに分配する。このシリンダヘッドにおける発生熱量から、排気バルブ38周辺である複数の排気バルブ38間の温度を推定する。ここで、複数の排気バルブ38間の温度は、シリンダヘッドにおいて最も高温となる領域(図5に示すAの領域)であり、正確に、シリンダヘッドにおける熱変形量を推察することができる。
先ず、S1において、イグニッションキーであるキーがONか否かを判定する。キーON でなければ、エンジンが始動していないので、S2に進み、切換弁を全開の状態に設定する。切換弁が全開の状態とは、図4Cに示す開度119度の状態であり、冷却水が、エンジン内循環経路10、ヒータコア冷却水経路12、ラジエータ冷却水経路14の全てに流れるようになっている。
この切換え開始水温αは、図7に示すように、始動時水温が−10度以上の場合には、50度である。また、始動時水温が−10未満の場合には、図7に示すように、切換え開始水温αは、50度より低い温度となる。このように、本実施形態では、切換え開始水温αは、一定値ではなく、エンジン始動時の冷却水温度により、切換え開始水温αの値を変化させている。
自動停止中の場合には、S8に進み、切換弁の開度を現在の開度に保持(固定)する。この場合には、切換弁の開度が図4Aに示す全閉状態で保持される。
このように、本実施形態においては、エンジンが冷間状態、即ち、冷却水温度が切換開始温度α(例えば50℃)より低い場合であっても、排気バルブ間の温度が所定温度(例えば150℃)より大きい場合には、切換弁を開度59度に切り換え、それにより、冷却水をヒータコア冷却水経路12に流し、冷却水の温度を低下させることができるようになっている。
図8に示すように、フィードバック制御部40は、冷却水を目標温度とするために必要な切換弁20の目標開度を求めるためのものである。
フィードフォワード項(F/F項)においては、エンジンの出口水温、外気温度、ラジエータ通過風速(m/s)を入力する。これらのエンジンの出口水温、外気温度、ラジエータ通過風速(m/s)から、ラジエータにおける放熱量が求められる。
次に、冷却水入熱量(w)を入力する。この「冷却水入熱量」と「ラジエータにおける放熱量」との差から、冷却水を目標温度とするために必要なラジエータ冷却水経路に流すべき流量(即ち、切換弁の開度)が決定される。
図9に示すように、T1において、ウオータポンプから吐出される冷却水の吐出量から冷却水流量を算出する。
ウオータポンプはエンジンに接続されているので、エンジン回転数に対応する速度で回転し、冷却水を吐出する。そのため、図10(A)に示すように、エンジン回転数が高い場合には、ウオータポンプ吐出流量(冷却水流量)は大きな値となり、車両が停止しているような場合には、冷却水流量は少ない値となる。
次に、ウオータポンプ吐出流量(冷却水流量)を積算し、その積算された冷却水流量がラジエータ冷却水経路14の総水量と等しいか又は大きくなったとき、フィードバック制御を実行するようにしもよい。この場合、ウオータポンプ吐出流量(冷却水流量)は、ウオータポンプからの吐出された流量に、冷却水をラジエータ冷却水経路14に流すために設定した切換弁20の開度を乗じた値である。
先ず、本実施形態によるエンジンの冷却装置においては、ウオータポンプから吐出される冷却水流量が積算され、この積算された冷却水量が設定量に達したときフィードバック制御を実行するように構成されているので、フィードバック制御の周期と、冷却水経路に設定量が流れる周期とが一致し、これにより、エンジンの冷却水の目標温度をフィードバック制御により正確に演算することができる。
2 シリンダブロック
4 シリンダヘッド
6 ヒータコア
8 ラジエータ
10 エンジン内冷却水経路
12 ヒータコア冷却水経路
14 ラジエータ冷却水経路
16 出口側水温センサ
18 ウオータポンプ
20 切換弁
22 弁体
24 DCモータ
26 制御ユニット
28 自動停止制御ユニット
30 自動停止制御部
32 再始動制御部
34 排気バルブ周辺温度推定部
36 切換制御部
38 排気バルブ
40 フィードバック制御部
Claims (3)
- ウオータポンプにより吐出される冷却水をエンジンの冷却水経路に循環させるエンジンの冷却装置であって、
冷却水の温度を目標温度にフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
上記ウオータポンプから吐出される冷却水流量から冷却水量を算出する冷却水量積算手段と、を有し、
上記冷却水経路は、冷却水をエンジン内で循環するエンジン内冷却水経路と、冷却水がエンジンとラジエータとの間を循環するラジエータ冷却水経路を備え、
更に、冷却水の流れを上記エンジン内冷却水経路とラジエータ冷却水経路に切り換える切換弁を有し、
この切換弁により上記ラジエータ冷却水経路に切り換えられたとき、上記冷却水量積算手段は、ウオータポンプから吐出された流量と切換弁の開度とから冷却水量を積算し、
上記フィードバック制御手段は、上記冷却水量積算手段により積算された冷却水量が上記ラジエータ冷却水経路の総水量に達したときフィードバック制御を実行するように構成されたことを特徴とするエンジンの冷却装置。 - 上記ウオータポンプはエンジンにより駆動され、
更に、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段を有し、
上記冷却水量積算手段は、上記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数に応じて冷却水流量を求める、請求項1に記載のエンジンの冷却装置。 - 上記冷却水経路は、更に、冷却水をエンジンとラジエータとの間で循環するラジエータ冷却水経路を備え、
上記切換弁は、冷却水の流れを上記エンジン内冷却水経路、ヒータコア冷却水経路、ラジエータ冷却水経路に切り換え、
上記フィードバック制御手段は、冷却水の温度と目標温度との差に基づいて、上記切換弁により、上記エンジン内冷却水経路、ヒータコア冷却水経路、ラジエータ冷却水経路を切り換え且つ開度調整してフィードバック制御する、請求項1又は2に記載のエンジンの冷却装置。
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