JP7206757B2 - Cooling system for vehicle and control method thereof - Google Patents
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本発明は、車両用の冷却システム、及びその制御方法に関し、より詳細には、燃費性能の向上と耐久性能の維持とを両立する車両用の冷却システム、及びその制御方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vehicle cooling system and its control method, and more particularly to a vehicle cooling system that achieves both improved fuel efficiency and maintenance of durability performance, and its control method.
車両用の冷却システムとして、エンジン回転数及び燃料噴射量に応じたエンジンの出力が閾値以下の第1の制御モードでは水温と油温とに基づいて電動ウォータポンプの運転を制御し、第2の制御モードではエンジンの出力に基づいて電動ウォータポンプの運転を制御する装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の装置は、エンジンの出力に基づいて電動ウォータポンプの運転の制御モードを切り替えることで、エンジンの機械損失を低減しつつ、冷却システムの過度な温度上昇に起因する劣化(耐久性の低下)を防止している。
As a vehicle cooling system, the operation of the electric water pump is controlled based on the water temperature and the oil temperature in a first control mode in which the engine output according to the engine speed and the fuel injection amount is equal to or less than a threshold value, and in the second control mode. A device has been proposed that controls the operation of an electric water pump based on the output of the engine in the control mode (see, for example, Patent Document 1). The device described in
ところで、車両用の冷却システムでは、冷却水の温度に基づいて、サーモスタットなどの流量調節装置によりラジエータを通過する流路とそのラジエータをバイパスする流路を流れる冷却水の流量とが調節されている。同様に、車両用の冷却システムでは、冷却水の温度やラジエータを通過後の空気温度に基づいて、エンジンに冷却風を送風する冷却ファンの回転数が調節されている。 In a cooling system for a vehicle, a flow control device such as a thermostat adjusts the flow rate of cooling water flowing through a flow path passing through a radiator and a flow path bypassing the radiator based on the temperature of the cooling water. . Similarly, in a vehicle cooling system, the number of rotations of a cooling fan that blows cooling air to the engine is adjusted based on the temperature of the cooling water and the temperature of the air after passing through the radiator.
エンジンの出力が低い状況における燃費性能を向上するために流量調節装置や冷却ファンの目標温度を高くすると、特許文献1に記載の冷却システムでは、エンジンの出力が高い状況における油水温が高くなり、耐久性が低下する。一方で、エンジンの出力が高い状況における耐久性を維持するために流量調節装置や冷却ファンの目標温度を低くすると、特許文献1に記載の冷却システムでは、エンジンの出力が低い状況における油水温が低くなり、フリクションが増加することに伴って燃費が悪化する。
If the target temperature of the flow control device or the cooling fan is increased in order to improve the fuel efficiency when the engine output is low, in the cooling system described in
本開示の目的は、燃費性能の向上と耐久性能の維持とを両立する車両用の冷却システム、及びその制御方法を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a vehicle cooling system that achieves both improved fuel efficiency and maintenance of durability, and a control method thereof.
上記の目的を達成するための本発明の一態様の車両用の冷却システムは、駆動源を冷却する冷却水が通過するラジエータを有するラジエータ流路と、そのラジエータをバイパスするバイパス流路と、前記ラジエータ流路及び前記バイパス流路のそれぞれを流れる冷却水の流量を調節する流量調節装置と、前記駆動源に冷却風を送風する冷却ファンと、を備える車両用の冷却システムにおいて、前記駆動源の冷却損失量に関するパラメータを取得するパラメータ取得装置と、前記パラメータ取得装置、前記流量調節装置、及び、前記冷却ファンに接続される制御装置と、を備え、前記制御装置に、冷却水の温度の目標値として第一目標水温を有する燃費優先モードと、その第一目標水温よりも低い第二目標水温を有する耐久性優先モードとの複数の制御モードが設定されるとともに、前記複数の制御モードの選択に用いる閾値損失量が予め設定され、前記制御装置により、前記パラメータ取得装置が取得したパラメータに応じて算出された冷却損失量が前記閾値損失量を下回る場合に前記燃費優先モードを選択し、前記冷却損質量が前記閾値損失量以上になる場合に前記耐久性用モードを選択し、選択した複数の制御モードのうちの一つに従って、前記流量調節装置による前記ラジエータ流路を流れる冷却水の流量及び前記冷却ファンの回転数を調節する制御を行うことを特徴とする。 According to one aspect of the present invention, there is provided a vehicle cooling system for achieving the above object, comprising: a radiator passage having a radiator through which cooling water for cooling a driving source passes; a bypass passage bypassing the radiator; A cooling system for a vehicle comprising: a flow rate adjusting device that adjusts the flow rate of cooling water flowing through each of the radiator flow path and the bypass flow path; and a cooling fan that blows cooling air to the driving source, wherein the driving source is A parameter acquisition device that acquires a parameter related to the amount of cooling loss; A plurality of control modes, a fuel efficiency priority mode having a first target water temperature as a value and a durability priority mode having a second target water temperature lower than the first target water temperature, are set, and the plurality of control modes are selected. A threshold loss amount used for is set in advance, and the control device selects the fuel consumption priority mode when the cooling loss amount calculated according to the parameter acquired by the parameter acquisition device is less than the threshold loss amount, The durability mode is selected when the cooling loss mass is greater than or equal to the threshold loss amount, and the flow rate of the cooling water flowing through the radiator flow path by the flow control device according to one of the selected plurality of control modes. and controlling the number of revolutions of the cooling fan.
上記の目的を達成する本発明の一態様の車両用の冷却システムの制御方法は、流量調節装置により、駆動源を冷却する冷却水が通過するラジエータを有するラジエータ流路、及び、そのラジエータをバイパスするバイパス流路のそれぞれを流れる冷却水の流量を調節するとともに、前記駆動源に冷却風を送風する冷却ファンの回転数を調節する車両用の冷却システムの制御方法において、前記駆動源の冷却損失量に関するパラメータを取得し、取得したそのパラメータに基づいて、前記冷却損失量を推定し、推定したその冷却損失量が閾値損失量を下回る場合に冷却水の温度の目標値として第一目標水温を有する燃費優先モードを選択し、その冷却損失量が前記閾値損失量以上になる場合に前記第一目標水温よりも低い第二目標水温を有する耐久性優先モードを選択し、選択した複数の制御モードのうちの一つに従って、前記流量調節装置による前記ラジエータ流路を流れる冷却水の流量及び前記冷却ファンの回転数を調節することを特徴とする。 According to one aspect of the present invention, there is provided a vehicle cooling system control method that achieves the above object. A control method for a cooling system for a vehicle, which adjusts the flow rate of cooling water flowing through each of the bypass flow paths and adjusts the rotation speed of a cooling fan that blows cooling air to the drive source, wherein the cooling loss of the drive source obtaining a parameter related to the amount of cooling water, estimating the cooling loss amount based on the obtained parameter, and setting the first target water temperature as a target value of the cooling water temperature when the estimated cooling loss amount is less than the threshold loss amount selects a fuel efficiency priority mode having a fuel consumption priority mode, selects a durability priority mode having a second target water temperature lower than the first target water temperature when the cooling loss amount is equal to or greater than the threshold loss amount , and selects a plurality of control modes According to one of the above, the flow rate adjusting device adjusts the flow rate of cooling water flowing through the radiator channel and the rotation speed of the cooling fan.
本発明の一態様によれば、燃費性能の向上と耐久性能の維持とを両立することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to achieve both improvement in fuel efficiency and maintenance of durability.
以下に、車両用の冷却システム10の実施形態について、図面を参照して説明する。図中では、W1が冷却水を示し、流路における冷却水W1の流れている状況を太線とし、冷却水W1の流れが止まっている状況と区別することとする。
An embodiment of a
図1~図3に例示するように、第一実施形態の車両用の冷却システム10は、駆動源であるエンジン1を冷却するシステムである。冷却システム10の冷却対象となる駆動源としては、エンジン1の他にモータジェネレータが例示される。
As illustrated in FIGS. 1 to 3, a
冷却システム10は、ウォータポンプ11、ウォータジャケット12、ラジエータ13、流量調節装置14、及び、冷却ファン15を備えるとともに、ラジエータ流路16及びバイパス流路17を備える。また、冷却システム10は、パラメータ取得装置として機能するアクセル開度センサ20及び回転数センサ21と、温度取得装置として機能する水温センサ22と、それらのセンサに接続される制御装置23とを備える。
The
ウォータポンプ11は、エンジン1のインジェクタ2から噴射された燃料の燃焼により回転動力を得るクランクシャフト3に無端状のベルトやチェーンなどの動力伝達機構4を介して連結されて、エンジン1から出力される回転動力により駆動する。ウォータポンプ11としては、エンジン1からの回転動力により駆動するポンプ以外に、電動モータからの駆動力により駆動する電動ポンプも例示される。
The
ウォータジャケット12は、エンジン1の内部に、気筒5を囲うように形成される。このウォータジャケット12の内部を冷却水W1が流れることにより、気筒5が冷却されて、インジェクタ2から噴射された燃料の燃焼で生じた熱量の一部が失われる。
The
ラジエータ13は、駆動源であるエンジン1よりも前方側に配置される。ラジエータ13は、車速風と後続の冷却ファン15による冷却風とを利用して内部を通過する冷却水W1を冷却する。
The
流量調節装置14は、電気制御式のサーモスタットであり、シリンダ及びピストンからなるリフタ14aと、そのシリンダの内部に充填される熱膨張体14bと、ピストンの内部に設置される電気ヒータ14cとを有する。熱膨張体14bは、冷却水W1の水温Txの上昇に伴って融解して体積膨張し、温度低下に伴って固化して体積収縮する性質を有するものである。この熱膨張体14bとしては、サーモワックスが例示される。流量調節装置14は、電気ヒータ14cの電熱による熱膨張体14bの温度の上昇に伴って熱膨張体14bが膨張して、強制的にウォータジャケット12からラジエータ13へ向かう通路を開放させるように構成される。
The
流量調節装置14は、水温Txが熱膨張体14bの融解温度よりも低い場合に、ウォータジャケット12からラジエータ13へ向かう通路を遮断するとともにウォータジャケット12からラジエータ13をバイパスしてウォータポンプ11へ向かう通路を開放する。一方、流量調節装置14は、水温Txが熱膨張体14bの融解温度よりも高い場合に、熱膨張体14bの膨張によりピストンがシリンダから軸方向に押し出され、シリンダがピストンに対して離間する方向へ移動することでリフタ14aが伸びる。このリフタ14aの伸びにより、ウォータジャケット12からラジエータ13へ向かう通路を開放するとともにウォータジャケット12からラジエータ13をバイパスしてウォータポンプ11へ向かう通路を遮断する。なお、流量調節装置14は、リフタ14aが完全に伸び切らない場合に、両方の通路を開放した状態にする。
When the water temperature Tx is lower than the melting temperature of the
冷却ファン15は、ラジエータ13とエンジン1との間に介在して、クランクシャフト3に連結されて駆動し、後方のエンジン1に冷却風を送風するファンである。冷却ファン15は、クランクシャフト3にファンクラッチ18を介して連結される。ファンクラッチ18は、電気制御式粘性クラッチで構成され、すべり率により冷却ファン15の回転数を調節可能に構成される。冷却ファン15としては、駆動源であるエンジン1に冷却風を送風可能で回転数が自在なファンであればよく、電動モータからの駆動力により回転数を自在に調節可能に駆動する電動式ファンも例示される。
The
ラジエータ流路16は、ウォータポンプ11、ウォータジャケット12、及びラジエータ13が配管により冷却水W1の流れに関して環状に接続される流路であり、流路を流れる冷却水W1がラジエータ13を通過することで熱交換により冷却される流路である。
The
バイパス流路17は、ラジエータ13をバイパスするようにラジエータ流路16の中途位置を横断して、ウォータポンプ11及びウォータジャケット12が配管により冷却水W1の流れに関して環状に接続される流路である。バイパス流路17は、流路を流れる冷却水W1がラジエータ13を通過することが回避されることで、冷却水W1が冷却されずに水温Txが維持される流路である。
The
アクセル開度センサ20は、パラメータ取得装置の一部として機能するセンサであり、エンジン1の冷却損失量Qwxに関するパラメータとして燃料噴射量Qxを取得するための装置である。パラメータ取得装置としては、燃料噴射量Qxを取得するためのパラメータを取得可能であればよく、アクセル開度センサ20の他に図示しないスロットルバルブの開度を取得するセンサを代用してもよい。
The
回転数センサ21は、パラメータ取得装置として機能するセンサであり、エンジン1の冷却損失量Qwxに関するパラメータとしてエンジン回転数Nexを取得する装置である。回転数センサ21は、エンジン回転数Nexを取得可能であればよく、クランクシャフト3の回転数を検出してエンジン回転数Nexを取得する構成に限定されない。
The
水温センサ22は、温度取得装置として機能するセンサであり、ウォータジャケット12を通過後の水温Txを取得するセンサである。温度センサ22は、ウォータジャケット12を通過後の水温Txを取得可能であればよく、冷却水W1の流れに関してラジエータ13とウォータジャケット12の出口との間に介在させればよい。
The
図3に例示するように、制御装置23は、各種情報処理を行うCPU、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウェアである。制御装置23は、アクセル開度センサ20、回転数センサ21、水温センサ22、電気ヒータ14c、及び、ファンクラッチ18と電気的に接続される。また、制御装置23は、インジェクタ2と電気的に接続されて、インジェクタ2から噴射される燃料噴射量を調節する制御を行う。このように制御装置23は、エンジン1の制御を行うECU(エンジンコントロールユニット)として機能する装置を例示したが、そのECUとは別体として、ECUから燃料噴射量Qxの情報を得る装置としてもよい。
As exemplified in FIG. 3, the
制御装置23は、機能要素として、噴射量取得部24、損失量推定部25、モード選択部26、及び、制御部27を有する。各機能要素は、プログラムとして内部記憶装置に記憶されていて、適時、CPUにより実行されている。なお、各機能要素としては、プログラムの他にそれぞれが独立して機能するプログラマブルコントローラ(PLC)や電気回路で構成されてもよい。
The
噴射量取得部24は、パラメータ取得装置の一部として機能し、アクセル開度センサ20が取得したアクセル開度Axが入力されて、そのアクセル開度Axに基づいて、エンジン1の冷却損失量Qwxに関するパラメータとして燃料噴射量Qxを算出する機能要素である。噴射量取得部24は、アクセル開度Axに基づいて燃料噴射量Qxを算出する構成に限定されず、スロットルバルブの開度に基づいて燃料噴射量Qxを算出する構成にしてもよい。
The injection
損失量推定部25は、エンジン回転数Nexと燃料噴射量Qxとが入力されて、それらの冷却損失量Qwxに関するパラメータに基づいて、エンジン1の冷却損失量Qwxを推定し、推定した冷却損失量Qwxをモード選択部26に出力する機能要素である。
The
図4に例示するように、損失量推定部25は、燃料噴射量Qx及びエンジン回転数Nexに基づいた判定用マップデータD1を参照して、現時点のエンジン1の冷却損失量Qwxを算出する機能要素である。
As illustrated in FIG. 4, the
本開示において、冷却損失量Qwxは、エンジン1で生じたエネルギーのうちで冷却システム10を通じて失われる(冷却損失により失われる)エネルギーの量を示す。エンジン1における燃料噴射量Qxが燃焼することで得られるエネルギーは、冷却損失以外に、排気損失、機械損失、及び、ポンピングロスにより失われる。冷却損失量Qwxは、噴射された燃料が燃焼することで得られるエネルギーを100%とした場合に、燃料噴射量Qx及びエンジン回転数Nexに基づいて算出されるエンジン出力ごとに変化する割合に応じて推定される。
In the present disclosure, the cooling loss amount Qwx indicates the amount of energy lost through the cooling system 10 (lost due to cooling loss) out of the energy generated by the
冷却損失量Qwxは、エンジン出力に対して正の相関関係が成り立ち、エンジン出力が高くなるに連れて多くなり、エンジン出力が低くなるに連れて少なくなる。冷却損失量Qwxは、実験や試験により噴射された燃料が燃焼することで得られるエネルギーに対する冷却損失により失われるエネルギーの割合をエンジン出力ごとに求めておくことで推定される。 The cooling loss amount Qwx has a positive correlation with the engine output, increases as the engine output increases, and decreases as the engine output decreases. The cooling loss amount Qwx is estimated by obtaining the ratio of the energy lost due to the cooling loss to the energy obtained by burning the injected fuel through experiments and tests for each engine output.
判定用マップデータD1は、エンジン出力ごとに求めた冷却損失量Qwxと、冷却損失量Qwxに関するパラメータとの相関関係とが設定されたマップデータである。具体的に、判定用マップデータD1は、冷却損失量Qwxと燃料噴射量Qx及びエンジン回転数Nexに応じたエンジン出力との相関関係とが設定されたマップデータであり、予め実験や試験により作成される。 The determination map data D1 is map data in which the correlation between the cooling loss amount Qwx determined for each engine output and the parameters related to the cooling loss amount Qwx is set. Specifically, the determination map data D1 is map data in which the correlation between the cooling loss amount Qwx, the fuel injection amount Qx, and the engine output corresponding to the engine speed Nex is set, and is created in advance through experiments and tests. be done.
モード選択部26は、損失量推定部25で推定された冷却損失量Qwxが入力されて、その冷却損失量Qwxと予め設定された閾値損失量Qw1とを比較して、冷却損失量Qwxが閾値損失量Qw1よりも少ない場合に燃費優先モードM1を選択し、冷却損失量Qwxが閾値損失量Qw1以上の場合に耐久性優先モードM2を選択する機能要素である。また、モード選択部26は、燃費優先モードM1が選択された場合の水温センサ22が取得した水温Txと予め設定された閾値温度Taとを比較して、水温Txが閾値温度Ta以下の場合に燃費優先モードM1を維持し、水温Txが閾値温度Taよりも高い場合に耐久性優先モードM2を選択する機能要素でもある。
The
閾値損失量Qw1は、冷却システム10の制御モードを切り替えるための閾値である。閾値損失量Qw1は、冷却損失量Qwxが少なく油水温を上昇可能な状況で燃費優先モードM1を選択させ、冷却損失量Qwxが多く油水温を上昇不可能な状況で耐久性優先モードM2を選択させる閾値である。閾値損失量Qw1は、試験や実験により適宜設定可能である。
The threshold loss amount Qw1 is a threshold for switching the control mode of the
図5に例示するように、閾値温度Taは、冷却システム10の制御モードを切り替えるための閾値である。閾値温度Taは、燃費優先モードM1に従った冷却において水温Txが過剰な高温になることを回避可能な数値であり、燃費優先モードM1においてウォータジャケット12を通過後の冷却水W1の全てがラジエータ流路16に流れるときの水温よりも高い温度に設定される。換言すると、閾値温度Taは、燃費優先モードM1では水温Txを維持、あるいは低下させることができない状態を判定可能な数値である。閾値温度Taは、試験や実験により適宜設定可能である。
As illustrated in FIG. 5 , the threshold temperature Ta is a threshold for switching the control mode of the
燃費優先モードM1は、水温Txの目標値として閾値温度Taよりも低い第一目標水温T1が設定された制御モードである。燃費優先モードM1は、水温Txをその第一目標水温T1にするように、流量調節装置14による流量調節及び冷却ファン15による送風調節を行う制御モードである。具体的に、この実施形態の燃費優先モードM1は、流量調節装置14の電気ヒータ14cへの通電を停止して流量調節装置14を熱膨張体14bの特性に基づいて動作させ、且つ、ファンクラッチ18により冷却ファン15とクランクシャフト3との間の動力伝達を切断して冷却ファン15を車速風により連れ回す状態にする制御モードである。
The fuel consumption priority mode M1 is a control mode in which a first target water temperature T1 lower than the threshold temperature Ta is set as the target value of the water temperature Tx. The fuel consumption priority mode M1 is a control mode in which the flow rate adjustment by the flow
第一目標水温T1は、閾値温度Taよりも低い温度で、エンジン1における機械損失を低減可能な油水温を維持可能な水温である。具体的に、第一目標水温T1は、電気ヒータ14cへの通電が停止した状態でリフタ14aが伸び切って、ウォータジャケット12を通過後の冷却水W1の全てがラジエータ流路16に流れる場合の水温に設定される。なお、T01は、熱膨張体14bの融解温度であり、リフタ14aがリフトを開始する温度である。
The first target water temperature T1 is a water temperature that is lower than the threshold temperature Ta and that can maintain an oil water temperature that can reduce mechanical loss in the
耐久性優先モードM2は、水温Txの目標値として第一目標水温T1よりも低い第二目標水温T2に設定された制御モードである。耐久性優先モードM2は、水温Txをその第二目標水温T2にするように流量調節装置14による流量調節及び冷却ファン15による送風調節を行う制御モードである。具体的に、この実施形態の耐久性優先モードM2は、流量調節装置14の電気ヒータ14cへの通電によりリフタ14aがリフトを開始する水温Txを低くし、且つ、ファンクラッチ18により冷却ファン15とクランクシャフト3との間の動力伝達を接続して冷却ファン15をクランクシャフト3からの回転動力により回転する制御モードである。
The durability priority mode M2 is a control mode in which the target value of the water temperature Tx is set to a second target water temperature T2 that is lower than the first target water temperature T1. The durability priority mode M2 is a control mode in which the flow rate is adjusted by the flow
第二目標水温T2は、第一目標水温T1よりも低い温度で、エンジン1の運転状況が高負荷、高出力になった場合に過剰な高温になることを回避可能な水温である。具体的に、第二目標水温T2は、エンジン出力が最高値に到達した状態でリフタ14aが伸び切って、ウォータジャケット12を通過後の冷却水W1の全てがラジエータ流路16に流れる場合の水温に設定される。なお、T02は、電気ヒータ14cの加熱により熱膨張体14bが融解温度に達し、リフタ14aがリフトを開始する温度である。
The second target water temperature T2 is a temperature lower than the first target water temperature T1, and is a water temperature that can avoid an excessively high temperature when the operating condition of the
水温Txと流量調節装置14のリフタ14aのリフト量とは、正の相関関係である。また、燃費優先モードM1におけるリフト開始の温度でもある第一目標水温T1は、閾値温度Taよりも低く、且つ、耐久性優先モードM2におけるリフト開始の温度でも第二目標水温T2よりも高い。加えて、燃費優先モードM1におけるリフト量の増加率は、耐久性優先モードM2におけるリフト量の増加率よりも高い。
The water temperature Tx and the lift amount of the
図6に例示するように、燃費優先モードM1において、水温Txと冷却ファン15の回転数Nfxとは相関せず、冷却ファン15の回転数Nfxは車速風、つまり、車両の速度に相関する。耐久性優先モードM2において、水温Txと冷却ファン15の回転数Nfxとは正の相関関係である。なお、冷却ファン15の回転数Nfxの最高回転数は、第二目標水温T2に基づいて設定されることが望ましい。
As illustrated in FIG. 6, in the fuel consumption priority mode M1, the water temperature Tx and the rotation speed Nfx of the cooling
制御部27は、水温センサ22が取得した水温Txが入力されて、モード選択部26で選択された制御モードに従って流量調節装置14の電気ヒータ14cへの通電とファンクラッチ18のすべり率とを調節する機能要素である。
The
本開示の冷却システム10の制御方法は、所定の周期ごとに制御モードを選択して切り替える方法と、制御モードに従って冷却ファン15の回転数Nfx及び流量調節装置14によるラジエータ流路16を流れる冷却水W1の流量を調節する方法である。
The control method of the
図7に例示するように、制御モードを選択して切り替える方法は、所定の周期ごとに繰り返し行われる方法である。アクセル開度センサ20が取得したアクセル開度Axに基づいて噴射量取得部24が燃料噴射量Qxを取得するとともに、回転数センサ21がエンジン回転数Nexを取得する(S110)。次いで、損失量推定部25が取得した燃料噴射量Qx及びエンジン回転数Nexに基づいて冷却損失量Qwxを推定する(S120)。次いで、モード選択部26が推定した冷却損失量Qwxが閾値損失量Qw1よりも少ないか否かを判定する(S130)。
As exemplified in FIG. 7, the method of selecting and switching control modes is a method that is repeatedly performed at predetermined intervals. The injection
冷却損失量Qwxが閾値損失量Qw1よりも少ないと判定すると(S130:YES)、モード選択部26が燃費優先モードM1を選択する(S140)。次いで、水温センサ22が水温Txを取得する(S150)。次いで、モード選択部26が取得した水温Txが閾値温度Ta以下か否かを判定する(S160)。水温Txが閾値温度Ta以下と判定すると(S160:YES)、燃費優先モードM1を維持してスタートへ戻る。
If it is determined that the cooling loss amount Qwx is smaller than the threshold loss amount Qw1 (S130: YES), the
一方、冷却損失量Qwxが閾値損失量Qw1以上と判定すると(S130:NO)、あるいは、燃費優先モードM1が選択された状態で水温Txが閾値温度Taよりも高いと判定すると(S160:NO)、モード選択部26が耐久性優先モードM2を選択して(S170)、スタートへ戻る。以上を繰り返して制御モードを選択する。
On the other hand, if it is determined that the cooling loss amount Qwx is equal to or greater than the threshold loss amount Qw1 (S130: NO), or if it is determined that the water temperature Tx is higher than the threshold temperature Ta while the fuel consumption priority mode M1 is selected (S160: NO). , the
そして、上記の方法に並列して、制御部27が、選択された制御モードに従った調節を行う。具体的に、制御部27が、取得した水温Txと、選択された制御モードにおける目標水温(T1、T2)とを比較して、冷却ファン15の回転数Nfx及び流量調節装置14によるラジエータ流路16を流れる冷却水W1の流量を調節する。
Then, in parallel with the above method, the
以上のように、冷却システム10は、エンジン1の冷却損失量Qwxに基づいて選択された制御モードに従って冷却ファン15の回転数Nfx及び流量調節装置14によるラジエータ流路16を流れる冷却水W1の流量を調節する。つまり、冷却システム10は、エンジン1の運転状況によって変化する冷却損失量Qwxに応じた冷却が可能になる。
As described above, the
具体的に、冷却システム10は、エンジン1の運転状況における冷却損失量Qwxが少ない状況では、制御モードを燃費優先モードM1にすることで、流量調節装置14により水温Txが第一目標水温T1になり油水温が上昇することで機械損失を低減することができる。また、冷却ファン15を駆動するための駆動損失も低減することができる。
Specifically, in a situation where the cooling loss amount Qwx in the operating state of the
一方、冷却システム10は、エンジン1の運転状況における冷却損失量Qwxが多い状況では、制御モードを耐久性優先モードM2にすることで、流量調節装置14及び冷却ファン15により水温Txが第二目標水温T2になり油水温が過剰に高い温度になることを回避することができる。油水温が上昇することで機械損失を低減することができる。
On the other hand, the
以上のように、冷却システム10によれば、エンジン1の冷却損失量Qwxに基づいて異なった制御モードに従った冷却を行うことで、燃費性能の向上と耐久性能の維持とを両立することができる。
As described above, according to the
冷却システム10は、エンジン1の冷却損失量Qwxに基づいて、制御モードを選択することで、エンジン1の運転状況のうちの冷却に関する状況に応じた制御モードを選択することが可能になる。これにより、高精度な冷却、つまり、燃費の向上を考慮した過不足の無い冷却を行うことで、燃費性能の向上と耐久性能の維持とを両立することができる。
By selecting the control mode based on the cooling loss amount Qwx of the
冷却システム10は、燃費優先モードM1に従って、目標値として温度の高い第一目標水温T1に基づいて流量調節装置14によるラジエータ流路16を流れる冷却水W1の流量及び冷却ファン15の回転数Nfxを調節する制御を行う。このとき、エンジン1の運転状況や周囲環境の変化により、水温Txが過剰な高温になる状況では、燃費優先モードM1から耐久性優先モードM2に切り替えることで、水温Txが過剰な高温になることを回避することができる。このように、冷却システム10は、冷却損失量Qwxに加えて水温Txを監視することで、耐久性を維持するには有利になる。
The
図8~図10に例示するように、第二実施形態の冷却システム10は、第一実施形態に対して三つの制御モードにより冷却する点が異なる。この実施形態の冷却システム10のモード選択部26は、損失量推定部25で推定された冷却損失量Qwxが入力されて、その冷却損失量Qwxと閾値損失量Qw1及び閾値損失量Qw2とを比較して、冷却損失量Qwxが閾値損失量Qw1以上で、閾値損失量Qw2よりも少ない場合に高速用燃費優先モードM3を選択する機能要素である。
As illustrated in FIGS. 8 to 10, the
閾値損失量Qw2は、閾値損失量Qw1よりも多い損失量に設定される。高速用燃費優先モードM3は、水温Txの目標値として第三目標水温T3を有する。第三目標水温T3は、第一目標水温T1よりも低く、且つ、第二目標水温T2よりも高い温度に設定される。 The threshold loss amount Qw2 is set to a loss amount larger than the threshold loss amount Qw1. The high-speed fuel consumption priority mode M3 has a third target water temperature T3 as the target value of the water temperature Tx. The third target water temperature T3 is set to a temperature lower than the first target water temperature T1 and higher than the second target water temperature T2.
このように、冷却システム10は、エンジン1の運転状況に応じて制御モードを三つ以上にしてもよい。制御モードの数が多くなるほど、より細やかにエンジン1の運転状況に対して対応させることが可能になり、高精度の冷却を実現可能になる。
Thus, the
第二実施形態の燃費優先モードM1における冷却ファン15の回転数Nfxが水温Txに対して正の相関関係となり、冷却ファン15は流量調節装置14におけるリフタ14aのリフト開始に合わせて回転し始めるように構成される。また、冷却ファン15の回転数Nfxの最高回転数は第一目標水温T1に基づいて設定される。このように、燃費優先モードM1において冷却ファン15を水温Txに基づいて回転させるように構成してもよい。
The rotational speed Nfx of the cooling
図11に例示するように、第三実施形態の冷却システム10は、第一実施形態に対して冷却損失量Qwxに代えて等燃料流量Qwyに基づいて、制御モードを選択する点が異なる。
As illustrated in FIG. 11, the
等燃料流量Qwyは、単位時間あたりの燃料噴射量Qxの総計であり、エンジン回転数Nex及び燃料噴射量Qxに基づいて算出されるエンジン出力に応じて推定可能なパラメータである。等燃料流量Qwyも、冷却損失量Qwxと同様にエンジン出力に対して正の相関関係となることから、冷却損失量Qwxの代わりに制御モードの選択に用いることが可能となる。等燃料流量Qwyに基づいて制御モードを選択する閾値としては閾値流量Qw3が例示される。閾値流量Qw3は、等燃料流量Qwyが少なく油水温を上昇可能な状況で燃費優先モードM1を選択させ、等燃料流量Qwyが多く油水温を上昇不可能な状況で耐久性優先モードM2を選択させる閾値である。閾値流量Qw3は、試験や実験により適宜設定可能である。 The constant fuel flow rate Qwy is the sum total of the fuel injection amount Qx per unit time, and is a parameter that can be estimated according to the engine output calculated based on the engine speed Nex and the fuel injection amount Qx. As with the cooling loss amount Qwx, the constant fuel flow rate Qwy also has a positive correlation with the engine output, so it can be used for selecting the control mode instead of the cooling loss amount Qwx. A threshold flow rate Qw3 is exemplified as a threshold for selecting the control mode based on the constant fuel flow rate Qwy. The threshold flow rate Qw3 selects the fuel efficiency priority mode M1 when the constant fuel flow rate Qwy is small and the oil temperature can be increased, and selects the durability priority mode M2 when the constant fuel flow rate Qwy is high and the oil temperature cannot be increased. is the threshold. The threshold flow rate Qw3 can be appropriately set through tests and experiments.
このように、制御モードの選択に用いることが可能なパラメータとしては、エンジン1の冷却に要する放熱量(水温Txを目標値にするために要する放熱量)が例示される。但し、パラメータとしては冷却損失量Qwxを用いることが、冷却システム10による冷却を最も高精度に制御することが可能になるため望ましい。
As described above, the amount of heat dissipation required for cooling the engine 1 (the amount of heat dissipation required to bring the water temperature Tx to the target value) is exemplified as a parameter that can be used for selecting the control mode. However, it is desirable to use the cooling loss amount Qwx as the parameter because it enables the cooling by the
既述した実施形態では、冷却システム10の流量調節装置14が電気制御式のサーモスタットで構成された例を説明したが、流量調節装置14としては、それぞれの流路を流れる冷却水W1の流量を調節可能な装置であればよく、電気制御式の三方弁も例示される。
In the above-described embodiment, an example in which the flow
また、流量調節装置14が冷却水W1の流れに関してウォータジャケット12とラジエータ13との間に介在する構成を例に説明したが、流量調節装置14が冷却水W1の流れに関してラジエータ13とウォータジャケット12との間に介在する構成にしてもよい。
In addition, the configuration in which the flow
1 エンジン(駆動源)
10 冷却システム
13 ラジエータ
14 流量調節装置
15 冷却ファン
16 ラジエータ流路
17 バイパス流路
20 アクセル開度センサ
21 回転数センサ
23 制御装置
Qwx 冷却損失量
M1 燃費優先モード
M2 耐久性優先モード
1 engine (driving source)
10
Claims (4)
前記駆動源の冷却損失量に関するパラメータを取得するパラメータ取得装置と、前記パラメータ取得装置、前記流量調節装置、及び、前記冷却ファンに接続される制御装置と、を備え、
前記制御装置に、冷却水の温度の目標値として第一目標水温を有する燃費優先モードと、その第一目標水温よりも低い第二目標水温を有する耐久性優先モードとの複数の制御モードが設定されるとともに、前記複数の制御モードの選択に用いる閾値損失量が予め設定され、
前記制御装置により、前記パラメータ取得装置が取得したパラメータに応じて算出された冷却損失量が前記閾値損失量を下回る場合に前記燃費優先モードを選択し、前記冷却損質量が前記閾値損失量以上になる場合に前記耐久性優先モードを選択し、選択した前記複数の制御モードのうちの一つに従って、前記流量調節装置による前記ラジエータ流路を流れる冷却水の流量及び前記冷却ファンの回転数を調節する制御を行うことを特徴とする車両用の冷却システム。 A radiator channel having a radiator through which cooling water for cooling the driving source passes, a bypass channel bypassing the radiator, and a flow rate adjustment for adjusting the flow rate of the cooling water flowing through each of the radiator channel and the bypass channel. A cooling system for a vehicle comprising a device and a cooling fan that blows cooling air to the drive source,
a parameter acquisition device for acquiring a parameter related to a cooling loss amount of the drive source; and a control device connected to the parameter acquisition device, the flow rate adjustment device, and the cooling fan,
A plurality of control modes, a fuel efficiency priority mode having a first target water temperature as a target value for the coolant temperature and a durability priority mode having a second target water temperature lower than the first target water temperature, are set in the control device. and a threshold loss amount used for selecting the plurality of control modes is set in advance,
The control device selects the fuel efficiency priority mode when the cooling loss amount calculated according to the parameter acquired by the parameter acquisition device is less than the threshold loss amount, and the cooling loss mass exceeds the threshold loss amount. the durability priority mode is selected, and the flow rate adjusting device adjusts the flow rate of the cooling water flowing through the radiator flow path and the rotation speed of the cooling fan according to one of the plurality of selected control modes. A cooling system for a vehicle, characterized in that it performs control for cooling.
前記燃費優先モードに従った制御が行われている場合に、前記温度取得装置が取得した前記冷却水の温度が、前記第一目標水温よりも高い温度に設定された閾値温度を超えるときに、前記制御装置により、前記耐久性用モードを選択する制御を行う請求項1に記載の車両用の冷却システム。 A temperature acquisition device that is connected to the control device and acquires the temperature of the cooling water,
When the temperature of the cooling water obtained by the temperature obtaining device exceeds a threshold temperature set to a temperature higher than the first target water temperature when the control according to the fuel efficiency priority mode is being performed, 2. The cooling system for a vehicle according to claim 1 , wherein the control device controls selection of the durability mode.
前記駆動源の冷却損失量に関するパラメータを取得し、
取得したそのパラメータに基づいて、前記冷却損失量を推定し、
推定したその冷却損失量が閾値損失量を下回る場合に冷却水の温度の目標値として第一目標水温を有する燃費優先モードを選択し、その冷却損失量が前記閾値損失量以上になる場合に前記第一目標水温よりも低い第二目標水温を有する耐久性優先モードを選択し、
選択した複数の制御モードのうちの一つに従って、前記流量調節装置による前記ラジエータ流路を流れる冷却水の流量及び前記冷却ファンの回転数を調節することを特徴とする車両用の冷却システムの制御方法。 The flow rate adjusting device adjusts the flow rate of cooling water flowing through each of a radiator channel having a radiator through which cooling water for cooling the drive source passes and a bypass channel bypassing the radiator, and cools the drive source. A control method for a vehicle cooling system that adjusts the rotation speed of a cooling fan that blows air,
Acquiring a parameter related to the amount of cooling loss of the drive source,
estimating the cooling loss amount based on the obtained parameters;
If the estimated cooling loss amount is less than the threshold loss amount, select the fuel efficiency priority mode having the first target water temperature as the target value of the cooling water temperature, and if the cooling loss amount is equal to or higher than the threshold loss amount, the above Selecting a durability priority mode with a second target water temperature that is lower than the first target water temperature ,
Control of a cooling system for a vehicle, characterized by adjusting the flow rate of cooling water flowing through the radiator flow path and the rotation speed of the cooling fan by the flow control device according to one of a plurality of selected control modes. Method.
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