JP7230664B2 - engine cooling system - Google Patents
engine cooling system Download PDFInfo
- Publication number
- JP7230664B2 JP7230664B2 JP2019080778A JP2019080778A JP7230664B2 JP 7230664 B2 JP7230664 B2 JP 7230664B2 JP 2019080778 A JP2019080778 A JP 2019080778A JP 2019080778 A JP2019080778 A JP 2019080778A JP 7230664 B2 JP7230664 B2 JP 7230664B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling water
- temperature
- valve
- control valve
- flow control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は、エンジンに適用される冷却装置に関する。 The present invention relates to a cooling device applied to an engine.
車両等に設けられるエンジンは、エンジンによって回転駆動されるウォータポンプによってエンジン本体や補機類に冷却水が圧送されるように構成されている。また、冷却水が流通する経路にこれを開閉可能な流量制御弁を設けて、流量制御弁の開閉操作によって冷却水の流量を変更することも行われている。 2. Description of the Related Art An engine provided in a vehicle or the like is configured such that cooling water is pressure-fed to an engine body and accessories by a water pump rotationally driven by the engine. Also, a flow control valve capable of opening and closing the flow control valve is provided in the path through which the cooling water flows, and the flow rate of the cooling water is changed by opening and closing the flow control valve.
例えば、特許文献1には、エンジン本体とラジエータとをつなぎ内側を冷却水が流通する通路の途中に、この通路を開閉する流量制御弁が設けられて、この流量制御弁の開度を変更することで前記通路を流通する冷却水の流量ひいてはエンジン本体の温度を調整するようにしたエンジンが開示されている。このエンジンでは、流量制御弁が故障しているか否かを判定し、流量制御弁が故障しているとエンジン出力を制限するようになっている。 For example, in Patent Document 1, a flow control valve that opens and closes the passage is provided in the middle of the passage that connects the engine body and the radiator and the cooling water flows inside, and the opening degree of this flow control valve is changed. Thus, an engine is disclosed in which the flow rate of cooling water flowing through the passage and, in turn, the temperature of the engine body are adjusted. In this engine, it is determined whether or not the flow control valve is out of order, and if the flow control valve is out of order, the engine output is limited.
前記のような流量制御弁が設けられたエンジンでは、流量制御弁が故障するとエンジン本体に適切な量の冷却水が供給されなくなり、これによってエンジン本体の温度が過度に高くなるおそれがある。これに対して、特許文献1のエンジンによれば流量制御弁の故障に伴ってエンジン出力が低減されるので、エンジン本体の温度が過度に高くなるのを防止できると考えられる。しかし、このエンジンでは、エンジン出力の制限のみによってエンジン本体の過昇温を回避しているため、エンジン出力を大幅に低下させる必要がありエンジン性能が著しく悪化する。 In an engine provided with a flow control valve as described above, when the flow control valve fails, an appropriate amount of cooling water is not supplied to the engine body, which may cause the temperature of the engine body to become excessively high. On the other hand, according to the engine of Patent Document 1, the engine output is reduced due to the failure of the flow control valve, so it is considered possible to prevent the temperature of the engine body from becoming excessively high. However, in this engine, excessive temperature rise of the engine body is avoided only by limiting the engine output, so the engine output must be greatly reduced, resulting in a significant deterioration in engine performance.
本発明は、前記のような事情に鑑みて成されたものであり、エンジン出力の低下を抑制しつつエンジン本体の温度が過度に高くなるのを防止する、ことを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to prevent the temperature of an engine body from becoming excessively high while suppressing a decrease in engine output.
前記課題を解決するために、本発明は、エンジンの冷却装置であって、エンジン本体を経由して冷却水を循環させる冷却水経路と、前記冷却水経路を開閉可能な流量制御弁と、前記流量制御弁を制御する制御手段とを備え、前記流量制御弁は、電力の供給を受けて開閉し、当該電力の供給が停止すると全開になるように構成されており、前記制御手段は、前記流量制御弁が故障しているか否かを判定し、前記流量制御弁が故障していると判定したとき、前記流量制御弁が少なくとも所定の期間継続して全開になるように当該流量制御弁への電力供給を停止させるものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides an engine cooling device, comprising: a cooling water path for circulating cooling water through an engine body; a flow control valve capable of opening and closing the cooling water path; a control means for controlling a flow control valve, wherein the flow control valve is configured to open and close when supplied with electric power and to be fully opened when the supply of electric power is stopped; It is determined whether or not the flow control valve is out of order, and when it is determined that the flow control valve is out of order, the flow control valve is fully opened continuously for at least a predetermined period of time. power supply is stopped .
本発明によれば、流量制御弁が故障していると判定されたときに、流量制御弁が全開になるように制御される。そのため、流量制御弁が故障したときであっても、流量制御弁を通過してエンジン本体を経由する冷却水の流量を多くできる場合があり、エンジン本体が過昇温するのを抑制できる。そして、流量制御弁の制御によってエンジン本体の過昇温が抑制されることで、この過昇温を防止するためにエンジン出力を制限する機会を少なくすることができ、エンジン出力を確保することが可能になる。 According to the present invention, when it is determined that the flow control valve is out of order, the flow control valve is controlled to be fully opened. Therefore, even when the flow control valve fails, the flow rate of cooling water passing through the flow control valve and through the engine body can be increased in some cases, and excessive temperature rise of the engine body can be suppressed. By controlling the flow rate control valve to suppress the excessive temperature rise of the engine body, it is possible to reduce the chances of restricting the engine output in order to prevent this excessive temperature increase, thereby ensuring the engine output. be possible.
また、流量制御弁の周辺に異物が付着することに伴って流量制御弁が故障したと判定された時には、流量制御弁を通過する流量を多くして異物を除去することが可能になる。そのため、エンジン出力を低下させることなく流量制御弁を正常復帰させることができ、エンジン性能を良好にすることができる。 Further, when it is determined that the flow control valve has failed due to foreign matter adhering to the periphery of the flow control valve, the foreign matter can be removed by increasing the flow rate passing through the flow control valve. Therefore, the flow control valve can be returned to normal without lowering the engine output, and the engine performance can be improved.
また、流量制御弁が、電力の供給を受けて開閉して当該電力の供給が停止すると全開になるように構成されており、且つ、流量制御弁が故障していると判定されたときは、流量制御弁への電力供給が停止されるように構成されている。そのため、容易に流量制御弁の開弁を維持することができる。 Further, when it is determined that the flow rate control valve is configured to open and close upon receipt of power and is fully opened when the power supply is stopped, and the flow rate control valve is determined to be out of order, It is configured such that the power supply to the flow control valve is stopped. Therefore, it is possible to easily keep the flow control valve open.
前記構成において、好ましくは、前記制御手段は、前記流量制御弁が故障していると判定したとき、エンジンの出力を制限する(請求項2)。 In the above configuration, preferably, the control means limits the output of the engine when it is determined that the flow control valve is out of order (claim 2 ).
この構成によれば、より確実にエンジン本体の温度が過度に高くなるのを防止できる。ここで、前記のように、本発明ではエンジン本体を経由する冷却水の流量を増大させることによってエンジン本体の温度上昇が抑制されるようになっていることで、この構成においても、エンジン出力の制限量を小さくしてエンジン性能の悪化を抑制できる。 According to this configuration, it is possible to more reliably prevent the temperature of the engine body from becoming excessively high. Here, as described above, in the present invention, the temperature rise of the engine body is suppressed by increasing the flow rate of the cooling water passing through the engine body. The deterioration of engine performance can be suppressed by reducing the limit amount.
前記構成において、好ましくは、冷却水を冷却するラジエータと、エンジン本体を経由して冷却水を循環させる経路であって、前記冷却水経路から冷却水を分流させて前記ラジエータを経由させるラジエータ側冷却水経路と、前記ラジエータ側冷却水経路の途中に配置された弁本体であって、当該弁本体を通過する冷却水の温度が所定の開弁温度以上のときに開弁して当該冷却水の温度が前記開弁温度未満のときに閉弁する弁本体と、前記開弁温度を変更可能な開弁温度変更部とを含むサーモスタットとをさらに備え、前記制御手段は、前記流量制御弁が故障していると判定したとき、前記サーモスタットの開弁温度が低下するように前記開弁温度変更部を制御する(請求項3)。 In the above configuration, preferably, a radiator for cooling cooling water and a path for circulating the cooling water through the engine body, wherein the cooling water is diverted from the cooling water path and routed through the radiator for radiator side cooling A valve body disposed in the middle of the water path and the radiator-side cooling water path, the valve opening when the temperature of the cooling water passing through the valve body is equal to or higher than a predetermined valve opening temperature. A thermostat including a valve body that closes when the temperature is lower than the valve opening temperature and a valve opening temperature changing unit capable of changing the valve opening temperature, wherein the control means controls the flow rate control valve to malfunction. When it is determined that the valve opening temperature of the thermostat is lowered, the valve opening temperature changing unit is controlled (claim 3 ).
この構成では、流量制御弁が故障していると判定されると、サーモスタットの開弁温度が低減されて冷却水の温度が低いときからサーモスタットの弁本体が開弁される。つまり、サーモスタットが配置された第2冷却水経路を冷却水が通って冷却水がラジエータで冷却される機会すなわち時間が増大される。そのため、冷却水の温度をより低くしてエンジン本体を確実に冷却することができ、エンジン本体の温度が過度に高くなるのをより一層確実に防止できる。 In this configuration, when it is determined that the flow control valve is out of order, the valve opening temperature of the thermostat is reduced and the valve main body of the thermostat is opened when the temperature of the cooling water is low. In other words, the cooling water passes through the second cooling water path in which the thermostat is arranged, increasing the opportunity, ie, the time, for the cooling water to be cooled by the radiator. Therefore, the temperature of the cooling water can be lowered to reliably cool the engine body, and the temperature of the engine body can be more reliably prevented from becoming excessively high.
前記構成において、好ましくは、前記冷却水経路の途中に配置されて当該冷却水経路を通過する冷却水の圧力を検出する圧力センサを備え、前記制御手段は、前記流量制御弁の開閉時の前記圧力センサの検出値に基づいて前記流量制御弁が故障しているか否かを判定する(請求項4)。 In the above configuration, preferably, a pressure sensor is provided in the middle of the cooling water path and detects the pressure of the cooling water passing through the cooling water path, and the control means detects the pressure of the cooling water when the flow control valve is opened and closed. It is determined whether or not the flow control valve is out of order based on the detected value of the pressure sensor (claim 4 ).
この構成によれば、冷却水の流量変化に対して敏感に変化する圧力変化に基づいて流量制御弁が故障しているか否かを判定しているので、流量制御弁が故障しているか否かを早期に判定できる。 According to this configuration, whether or not the flow control valve is out of order is determined based on pressure changes that sensitively change with respect to changes in the flow rate of the cooling water. can be determined early.
前記構成において、好ましくは、前記制御手段は、エンジン本体に形成された燃焼室の壁温が予め設定された目標温度となるように前記流量制御弁を開閉させる(請求項5)。 In the above configuration, preferably, the control means opens and closes the flow control valve so that the wall temperature of the combustion chamber formed in the engine body reaches a preset target temperature (claim 5 ).
この構成によれば、流量制御弁の開閉によって燃焼室の壁温を適切な温度に制御することができる。 According to this configuration, the wall temperature of the combustion chamber can be controlled to an appropriate temperature by opening and closing the flow control valve.
以上のように、本発明のエンジンの冷却装置によれば、エンジン出力の低下を抑制しつつエンジン本体の温度が過度に高くなるのを防止できる。 As described above, according to the engine cooling device of the present invention, it is possible to prevent the temperature of the engine body from becoming excessively high while suppressing the decrease in the engine output.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1)エンジンの全体構成
図1は、本発明の制御装置が適用される車両用エンジン(以下、単にエンジンという)の好ましい実施形態を示す図である。図1に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される4サイクルのガソリン直噴エンジンであり、エンジン本体1と、エンジン本体1に導入される吸気が流通する吸気通路30と、エンジン本体1から排出される排気ガスが流通する排気通路40と、排気通路40を流通する排気ガスの一部を吸気通路30に還流する外部EGR装置50とを備えている。
(1) Entire Configuration of Engine FIG. 1 is a diagram showing a preferred embodiment of a vehicle engine (hereinafter simply referred to as engine) to which the control device of the present invention is applied. The engine shown in FIG. 1 is a four-cycle gasoline direct-injection engine mounted on a vehicle as a power source for running. It has an
エンジン本体1は、気筒2が内部に形成されたシリンダブロック3と、気筒2を上から閉塞するようにシリンダブロック3の上面に取り付けられたシリンダヘッド4と、気筒2に往復摺動可能に挿入されたピストン5とを有している。エンジン本体1は、典型的には複数の(例えば4つの)気筒2を有する多気筒型のものであるが、ここでは簡略化のため、1つの気筒2のみに着目して説明を進める。
The engine body 1 includes a
ピストン5の上方には燃焼室6が画成されており、この燃焼室6には、ガソリンを主成分とする燃料が、後述するインジェクタ15からの噴射によって供給される。そして、供給された燃料が燃焼室6で空気と混合されつつ燃焼し、その燃焼による膨張力を受けてピストン5が上下方向に往復運動する。
A
ピストン5の下方には、エンジン本体1の出力軸であるクランク軸7が設けられている。クランク軸7は、コネクティングロッド8を介してピストン5と連結され、ピストン5の往復運動(上下運動)に応じて中心軸回りに回転駆動される。
A
シリンダブロック3には、クランク角センサSN1が組付けられている。クランク角センサSN1は、クランク軸7の回転角度(クランク角)およびクランク軸7の回転数(エンジン回転数)を検出する。
A crank angle sensor SN1 is assembled to the
シリンダヘッド4には、吸気通路30から供給される空気を燃焼室6に導入するための吸気ポート9と、燃焼室6で生成された排気ガスを排気通路40に導出するための排気ポート10と、吸気ポート9の燃焼室6側の開口を開閉する吸気弁11と、排気ポート10の燃焼室6側の開口を開閉する排気弁12とが設けられている。吸気弁11および排気弁12は、シリンダヘッド4に配設された一対のカム軸等を含む動弁機構により、クランク軸7の回転に連動して開閉駆動される。
The
シリンダヘッド4には、燃焼室6に燃料(ガソリン)を噴射するインジェクタ15と、インジェクタ15から燃焼室6に噴射された燃料と吸入空気とが混合された混合気に点火する点火プラグ16とが設けられている。
The
吸気通路30は、吸気ポート9と連通するようにシリンダヘッド4の一側面に接続されている。吸気通路30には、その上流側から順に、吸気中の異物を除去するエアクリーナ31と、吸気の流量を調整する開閉可能なスロットル弁32と、吸気を圧縮しつつ送り出す過給機33と、過給機33により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ35と、サージタンク36とが設けられている。吸気通路30におけるエアクリーナ31とスロットル弁32との間の部位には、吸気の流量を検出するエアフローセンサSN2が設けられている。
The
過給機33は、電磁クラッチ34を介してエンジン本体1と機械的に連係された機械式の過給機(スーパーチャージャ)である。過給機33としては、例えばリショルム式、ルーツ式、または遠心式といった公知の過給機のいずれかを用いることができる。
The
吸気通路30には、過給機33をバイパスするためのバイパス通路38が設けられている。バイパス通路38は、サージタンク36と後述するEGR通路51とを互いに接続している。バイパス通路38には開閉可能なバイパス弁39が設けられている。
A
排気通路40は、排気ポート10と連通するようにシリンダヘッド4の他側面に接続されている。排気通路40には触媒コンバータ41が設けられている。触媒コンバータ41には、排気通路40を流通する排気ガス中に含まれる有害成分(HC、CO、NOx)を浄化するための三元触媒41aと、排気ガス中に含まれる粒子状物質(PM)を捕集するためのGPF(ガソリン・パティキュレート・フィルタ)41bとが内蔵されている。
The
外部EGR装置50は、排気通路40と吸気通路30とを接続するEGR通路51と、EGR通路51を開閉するEGR弁53と、EGR通路51に設けられたEGRクーラ52とを有している。EGR通路51は、排気通路40における触媒コンバータ41よりも下流側の部位と、吸気通路30におけるスロットル弁32と過給機33との間の部位とを互いに接続している。EGRクーラ52は、EGR通路51を通じて排気通路40から吸気通路30に還流される排気ガスを熱交換により冷却する。
The
気筒2の幾何学的圧縮比、つまりピストン5が上死点にあるときの燃焼室6の容積とピストン5が下死点にあるときの燃焼室6の容積との比は、13以上30以下、好ましくは14以上18以下の高圧縮比に設定される。
The geometric compression ratio of the
本実施形態では、エンジン回転数が所定の回転数以下の低速領域において、混合気の一部を圧縮着火させるSPCCI燃焼が実施されるようになっており、混合気の圧縮着火が適切に実現されるように、気筒2の幾何学的圧縮比が前記のような比較的高い値とされている。
In the present embodiment, SPCCI combustion, in which part of the air-fuel mixture is subjected to compression ignition, is performed in a low-speed region where the engine speed is equal to or lower than a predetermined speed. Thus, the geometric compression ratio of
SPCCI燃焼とは、SI燃焼とCI燃焼とを組み合わせた部分圧縮着火燃焼である。SI燃焼とは、点火プラグ16から発生する火花により混合気に点火し、その点火点から周囲へと燃焼領域を拡げていく火炎伝播により混合気を強制的に燃焼させる燃焼形態のことである。CI燃焼とは、ピストン5の圧縮等により十分に高温・高圧化された環境下で混合気を自着火により燃焼させる燃焼形態のことである。これらSI燃焼とCI燃焼とを組み合わせたSPCCI燃焼とは、混合気が自着火する寸前の環境下で行われる火花点火により燃焼室6内の混合気の一部をSI燃焼させ、このSI燃焼の後に(SI燃焼に伴うさらなる高温・高圧化により)燃焼室6内の他の混合気を自着火によりCI燃焼させる燃焼形態である。つまり、低速領域では、燃料と空気とを予め混合しておき、この混合気の一部を点火プラグ16からの点火によって強制的に燃焼させて、この燃焼による熱エネルギーによって残りの混合気を圧縮着火させる。なお、「SPCCI」は「Spark Controlled Compression Ignition」の略である。一方、本実施形態では、前記低速領域よりもエンジン回転数が高い高速領域では、一般的なSI燃焼が実施される。
SPCCI combustion is partial compression ignition combustion in which SI combustion and CI combustion are combined. SI combustion is a combustion mode in which a spark generated by the
(2)冷却装置の全体構成
図2は、エンジンの冷却装置60の全体構成を示す回路図である。同図に示すように、冷却装置60は、ウォータポンプ(W/P)61と、ラジエータ(RAD)71と、冷却水を循環させるための複数の冷却水経路62~66(メイン冷却水経路62、EGR用冷却水経路63、ATF用冷却水経路64、連絡経路65、バルブ用経路66)とを備えている。
(2) Overall Configuration of Cooling Device FIG. 2 is a circuit diagram showing the overall configuration of the
ウォータポンプ61は、冷却水を吐出するためのポンプであり、シリンダブロック3の一側面に組付けられている。ウォータポンプ61は、エンジン本体1によって回転駆動される。具体的には、ウォータポンプ61は、ベルトを介してクランク軸7と連結されており、クランク軸7によって回転駆動されて冷却水を吐出する。
The
ラジエータ71は、冷却水を冷却するための熱交換器であり、冷却水はラジエータ71を通過した際に車両の走行風等によって冷却される。
The
(メイン冷却水経路)
図2の実線矢印で示すように、メイン冷却水経路62は、ウォータポンプ61から吐出される冷却水を、シリンダブロック3に形成されたブロック側ウォータジャケット62a、シリンダヘッド4に形成された燃焼室側ウォータジャケット62b、およびラジエータ71を経由してウォータポンプ61に戻すように循環させる経路である。このメイン冷却水経路62は、請求項の「ラジエータ側冷却水経路」に相当する。
(main cooling water path)
As indicated by solid arrows in FIG. 2 , the main
燃焼室側ウォータジャケット62bは、図3に示すように、シリンダヘッド4のうちの燃焼室6の近傍であって吸気ポート9および排気ポート10の各バルブシート部の周辺に形成されたウォータジャケットである。
As shown in FIG. 3, the combustion chamber
メイン冷却水経路62におけるラジエータ71とウォータポンプ61との間の位置、詳細には、図2の実線矢印で示す冷却水の流れ方向について、ラジエータ71よりも下流側で且つウォータポンプ61よりも上流側となる位置には、第1サーモスタットバルブ72が設けられている。
A position between the
第1サーモスタットバルブ72は、メイン冷却水経路62を開閉する弁本体72a(以下、TSバルブ本体72aという)であって、TSバルブ本体72aを通過する冷却水の温度が所定の開弁温度以上のときに開弁して(全開となって)冷却水の温度が開弁温度未満のときに閉弁する(全閉となる)TSバルブ本体72aを備える。第1サーモスタットバルブ72は、前記の開弁温度を変更可能な可変式のサーモスタットバルブであり、開弁温度を変更するためのサーモスタットヒータ72bを備える。サーモスタットヒータ72bは通電されることで発熱する。サーモスタットヒータ72bへの通電量が大きいほど開弁温度は低くなる。つまり、サーモスタットヒータ72bへの通電量が大きくサーモスタットヒータ72bの温度が高いときの方が、サーモスタットヒータ72bへの通電量が小さくサーモスタットヒータ72bの温度が低いときよりも、冷却水の温度がより低いタイミングでTSバルブ本体72aは開弁する。サーモスタットヒータ72bへの通電量は、後述するPCM100によって制御される。第1サーモスタットバルブ72は、請求項の「サーモスタットバルブ」に相当する。また、TSバルブ本体72aは、請求項の「サーモスタットバルブの弁本体」に相当し、サーモスタットヒータ72bは、請求項の「開弁温度変更部」に相当する。
The
冷却水の温度が開弁温度以上であって第1サーモスタットバルブ72(TSバルブ本体72a)が開弁しているときは、冷却水はメイン冷却水経路62内を流通してラジエータ71によって冷却される。一方、第1サーモスタットバルブ72が閉弁しているときは、冷却水のメイン冷却水経路62内の流通は停止され、ラジエータ71による冷却水の冷却は停止される。
When the temperature of the cooling water is equal to or higher than the valve opening temperature and the first thermostat valve 72 (
メイン冷却水経路62には、これを流通する冷却水の温度を検出する第1水温センサSN3と第2水温センサSN4とが設けられている。第1水温センサSN3は、ウォータポンプ61とシリンダブロック3との間の位置、詳細には、図2の実線矢印で示す冷却水の流れ方向についてウォータポンプ61よりも下流側で且つシリンダブロック3よりも上流側となる位置に、設けられており、この位置を通過する冷却水の温度を検出する。第2水温センサSN4は、シリンダヘッド4とラジエータ71との間の位置、詳細には、図2の実線矢印で示す冷却水の流れ方向についてシリンダヘッド4よりも下流側で且つラジエータ71よりも上流側となる位置に、設けられており、この位置を通過する冷却水の温度を検出する。以下では、適宜、第1水温センサSN3により検出された冷却水の温度をエンジン水温という。ここで、第1サーモスタットバルブ72のTSバルブ本体72aを通過する冷却水の温度は第1水温センサSN3により検出されるエンジン水温とほぼ同じであり、このエンジン水温に応じて第1サーモスタットバルブ72は開閉する。
The main
(EGR用冷却水経路)
EGR用冷却水経路63は、メイン冷却水経路62の一部をバイパスする経路である。
(EGR cooling water path)
The EGR
図2の一点鎖線矢印で示すように、EGR用冷却水経路63には、メイン冷却水経路62に含まれるブロック側ウォータジャケット62aを流通する冷却水の一部が導入される。ブロック側ウォータジャケット62aからEGR用冷却水経路63に導入された冷却水は、EGRクーラ(EGR/C)52、空調用のヒータコア74、シリンダヘッド4に形成された排気ポート側ウォータジャケット63bを経由してウォータポンプ61に戻される。
As indicated by the dashed-dotted line arrow in FIG. 2 , part of the cooling water flowing through the block-
排気ポート側ウォータジャケット63bは、図3に示すように、燃焼室側ウォータジャケット62bよりも下流側(排気ガスの流動方向における下流側)の位置で排気ポート10の周囲に形成されたウォータジャケットである。
As shown in FIG. 3, the exhaust port-
このように、本実施形態では、ブロック側ウォータジャケット62aを含むメイン冷却水経路62の一部とEGR用冷却水経路63とによって、メイン冷却水経路62とは別の経路で、ウォータポンプ61とエンジン本体1とを経由して冷却水を循環させる経路160が形成されている。本実施形態では、このブロック側ウォータジャケット62aを含むメイン冷却水経路62の一部とEGR用冷却水経路63とによって形成される冷却水の流通経路160が、請求項の「冷却水経路」に相当する。
Thus, in the present embodiment, a part of the main
EGR用冷却水経路63におけるシリンダヘッド4とウォータポンプ61との間の位置、詳細には、図2の一点鎖線矢印で示す冷却水の流れ方向について、シリンダヘッド4よりも下流側且つウォータポンプ61よりも上流側の位置に、流量制御弁(S/V)75が介設されている。
The position between the
図4は、流量制御弁75の概略断面図である。図5は、流量制御弁75の開度(図4の上側のグラフ)と、EGR用冷却水経路63内の冷却水の圧力であって後述する圧力センサSN5で検出された圧力(図4の下側のグラフ)とを示した図である。なお、図4の下側のグラフでは、冷却水の圧力の変化が模式的に示されている。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the
流量制御弁75は、ソレノイド式の開閉弁であって、EGR用冷却水経路63を開閉する弁本体75aと、電力の供給を受けて弁本体75aを駆動する駆動部75bとを備える。流量制御弁75は、ノーマルオープンタイプであり、駆動部75bに対する電力供給が停止されると弁本体75aは全開になる。
The
駆動部75bは、弁本体75aが所定の周波数で開閉するようにこれをデューティ駆動する。つまり、流量制御弁75は、DUTYコントロールバルブであり、図5に示すように、弁本体75aは全開と全閉とを繰り返すように駆動される。そして、1回の通電停止期間つまり弁本体75aの開弁期間T1と、1回の通電期間つまり弁本体75aの閉弁期間T2と、を合わせた期間(1周期)T、に対する1回の通電期間つまり1回の閉弁期間T2の割合であるDUTY比が変更されることで、弁本体75aを通過する冷却水の流量が変更される。流量制御弁75の駆動部75bに供給される電力は、流量制御弁75に併設されたCSV制御装置110と後述するPCM100とにより制御される。CSV制御装置110は、後述するPCM100からの指令を受けて、指令された周期および指令されたDUTY比で駆動部75bに電力を供給する。以下では、適宜、流量制御弁75の1周期Tに対する通電期間つまり閉弁期間T2の割合を単に流量制御弁75のDUTY比という。
The driving
前記のように、流量制御弁75がノーマルオープンタイプであることから、流量制御弁75のDUTY比が0%とされて駆動部75bに対する電力供給が停止されると流量制御弁75の弁本体75aは全開になる。一方、流量制御弁75のDUTY比が100%とされて駆動部75bに対して連続して電力が供給されると、弁本体75aは全閉に維持される。
As described above, since the
詳細には、駆動部75bは、電力の供給を受けて電磁力を発生させるコイル171と、コイル171で発生した電磁力により磁化される固定コア172と、固定コア172に対して接離する方向に移動可能な可動コア173と、可動コア173に連結されてこれと一体に移動するドライブピン174と、ドライブピン174の先端に取り付けられるリテーナー175と、固定コア172とリテーナー175との間に配置されるスプリング176とを有する。弁本体75aはドライブピン174と連結されており、ドライブピン174および可動コア173と一体に移動する。スプリング176は、図4の上方であって弁本体75aが開弁する方向にリテーナー175を付勢するように配設されている。コイル171に電力が供給されると、図4に示すように可動コア173が固定コア172に吸引されて弁本体75aは全閉になる。一方、コイル171への電力供給が停止されると、スプリング176の付勢力によってリテーナー175および弁本体75aは図4における上側に移動し、弁本体75aは全開となる。
Specifically, the
EGR用冷却水経路63には、これを流通する冷却水の圧力を検出する圧力センサSN5が設けられている。圧力センサSN5は、シリンダヘッド4と流量制御弁75との間の位置、詳細には、図2の一点鎖線矢印で示す冷却水の流れ方向についてシリンダヘッド4よりも下流側で且つ流量制御弁75よりも上流側となる位置に、設けられており、この位置を通過する冷却水の圧力を検出する。
The EGR
EGR用冷却水経路63は、ヒータコア74と流量制御弁75との間の位置で、連絡経路65を介してメイン冷却水経路62に接続されている。具体的には、シリンダヘッド4には、燃焼室側ウォータジャケット62bと排気ポート側ウォータジャケット63bとをつなぐ連絡経路65が形成されている。シリンダヘッド4内において、この連絡経路65によってEGR用冷却水経路63とメイン冷却水経路62とは接続されている。
The EGR
バルブ用経路66は、燃焼室側ウォータジャケット62bと、EGR用冷却水経路63のうちのヒータコア74と排気ポート側ウォータジャケット63bとの間の部分とをつなぐ経路である。燃焼室側ウォータジャケット62b内の冷却水の一部は、バルブ用経路66を通って、スロットル弁(ETB)32およびバイパス弁(ABV)39を経由してEGR用冷却水経路63に合流する。
The
(ATF用冷却水経路)
ATF用冷却水経路64は、EGR用冷却水経路63とは別に、メイン冷却水経路62の一部をバイパスする経路であり、ブロック側ウォータジャケット62aとウォータポンプ61とをつないでいる。図2中の破線矢印で示すように、ブロック側ウォータジャケット62a内の冷却水の一部は、メイン冷却水経路62から分流して、ATFウォーマ(ATF/W)76およびオイルクーラ(O/C)77を経由した後ウォータポンプ61に戻る。ATFウォーマ76は、ATF(オートマチックトランスミッションフルード)つまりトランスミッションで利用される液体を温めるための装置であり、オイルクーラ77は、エンジン本体1等に供給される潤滑油を冷却するための装置である。
(Cooling water path for ATF)
The ATF
ATF用冷却水経路64のうち、ATFウォーマ76とメイン冷却水経路62(ブロック側ウォータジャケット62a)との接続部分との間の部分には、この部分を開閉する第2サーモスタットバルブ(T/S)78が介設されている。第2サーモスタットバルブ78は、開弁温度が固定されたサーモスタットバルブである。
In the ATF
(3)制御系統
図6は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるPCM100は、エンジン等を統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のCPU、ROM、RAM等から構成されている。
(3) Control System FIG. 6 is a block diagram showing the engine control system. A
PCM100には各種センサによる検出信号が入力される。例えば、PCM100は、前述のクランク角センサSN1、エアフローセンサSN2、第1水温センサSN3、第2水温センサSN4、圧力センサSN5と電気的に接続されている。PCM100には、これらのセンサによって検出された情報(つまりクランク角、エンジン回転数、吸気流量、エンジン水温、シリンダヘッド4の出口における冷却水の温度、冷却水の圧力)が逐次入力される。また、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度を検出するアクセルペダルセンサSN6が設けられており、アクセルペダルセンサSN6による検出信号もPCM100に逐次入力される。
Detection signals from various sensors are input to the
PCM100は、各センサからの入力情報に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。PCM100は、インジェクタ15、点火プラグ16、スロットル弁32、電磁クラッチ34、バイパス弁39、EGR弁53、ウォータポンプ61、サーモスタットヒータ72b(第1サーモスタットバルブ72)およびCSV制御装置110(流量制御弁75)等と電気的に接続されており、前記演算等の結果に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。
The
PCM100は、所定のプログラムが実行されることによって、燃焼制御部101、冷却水制御部102、および故障判定部103を機能的に具備する。このPCM100は、請求項の「制御手段」に相当する。
The
燃焼制御部101は、燃焼室6での混合気の燃焼を制御する制御モジュールである。冷却水制御部102は、冷却装置60を制御する制御モジュールである。故障判定部103は、流量制御弁75が故障しているか否かを判定する制御モジュールである。
The
(3-1)通常制御
(燃焼制御部)
燃焼制御部101は、流量制御弁75が故障していると判定されていない通常時は、次のような制御を行う。
(3-1) Normal control (combustion control section)
The
燃焼制御部101は、エンジン出力がドライバーの要求に応じた適切な値となるようにエンジンの各部(インジェクタ15、点火プラグ16‥‥等)を制御する。具体的には、燃焼制御部101は、アクセルペダルセンサSN6で検出されたアクセルペダルの開度等に基づいてエンジン出力の要求値である要求出力を算出する。また、燃焼制御部101は、エンジン出力の上限値であるエンジン出力ガード値を、予め設定された第1ガード値に設定する。
The
燃焼制御部101は、算出した要求出力とエンジン出力ガード値とを比較して、これらのうち小さい値を目標出力に設定する。次に、燃焼制御部101は、この目標出力を実現するために燃焼室6に導入すべき空気の量および燃料の量を算出する。そして、燃焼制御部101は、算出した空気量と燃料量とが燃焼室6に導入されるようにスロットル弁32およびインジェクタ15を駆動する。
ここで、第1ガード値は、要求出力の最大値、つまり、アクセルペダルが全開とされたときの要求出力よりも十分に大きい値に設定される。これより、流量制御弁75が故障していると判定されていない通常時は、目標出力は要求出力に設定され、要求出力が実現されるように、スロットル弁32およびインジェクタ15が駆動される。
Here, the first guard value is set to a value sufficiently larger than the maximum value of the required output, that is, the required output when the accelerator pedal is fully opened. As a result, when the
また、本実施形態では、燃焼制御部101は、低速領域においてSPCCI燃焼が実現され、高速領域においてSI燃焼が実現されるように、点火プラグ16の点火時期や、EGR弁53の開度等を変更する。
Further, in the present embodiment, the
(冷却水制御部)
冷却水制御部102は、流量制御弁75が故障していない通常時は、第1サーモスタットバルブ72および流量制御弁75を次のように制御する。
(cooling water controller)
The cooling
冷却水制御部102は、第1サーモスタットバルブ72の開弁温度を決定して第1サーモスタットバルブ72のサーモスタットヒータ72bへの通電量を変更する。
The cooling
冷却水制御部102は、燃焼室6の壁温に応じて、第1サーモスタットバルブ72の開弁温度を、第1温度とこれよりも低い第2温度とに切り替える。具体的には、燃焼室6の壁温が所定の基準壁温未満のときは、冷却水制御部102は、第1サーモスタットバルブ72の開弁温度を第1温度に設定し、サーモスタットヒータ72bの温度がこれに対応した温度となるようにサーモスタットヒータ72bへの通電量を調整する。一方、燃焼室6の壁温が基準壁温以上のときは、冷却水制御部102は、第1サーモスタットバルブ72の開弁温度を第2温度に設定し、サーモスタットヒータ72bの温度がこれに対応した温度となるようにサーモスタットヒータ72bへの通電量を調整する。これにより、エンジン水温が第1温度未満であってエンジン本体1の暖機が完了していないときは、ラジエータ71によって冷却された冷却水がエンジン本体1に供給されるのが禁止され、エンジン本体1の暖機が促進される。これに対して、エンジン水温が第1温度以上に上昇してエンジン本体1の暖機が完了すると、ラジエータ71によって冷却された冷却水のエンジン本体1への供給が開始されて、冷却水によるエンジン本体1の冷却が開始される。ただし、燃焼室6の壁温が基準壁温以上のときは、エンジン水温が第1温度未満であっても第2温度以上であれば第1サーモスタットバルブ72は開弁され、ラジエータ71によって冷却された冷却水のエンジン本体1への供給が実施される。
The cooling
第1温度と第2温度とは予め設定されてPCM100に記憶されている。例えば、第1温度は90℃程度に設定され、第2温度は80℃程度に設定される。また、基準壁温は、SPCCI燃焼が適切に実現される温度であって、エンジン水温が120℃程度、例えば116℃となるときの燃焼室6の壁温に設定される。
The first temperature and the second temperature are preset and stored in the
第1温度と第2温度との切り替えの基準となる燃焼室6の壁温には、推定値が用いられる。冷却水制御部102は、第2水温センサSN4で検出された冷却水の温度に基づいて燃焼室6の壁温を推定する。
An estimated value is used for the wall temperature of the
冷却水制御部102は、流量制御弁75のDUTY比を決定して、流量制御弁75(弁本体75a)がこのDUTY比で開閉されるように、CSV制御装置110に指令を出す。
The cooling
エンジン水温が第1温度未満であってエンジン本体1の暖機が完了していないときは、冷却水制御部102は、流量制御弁75の開弁を禁止し、そのDUTY比を100%にして流量制御弁75を全閉に維持する。
When the engine water temperature is less than the first temperature and the warm-up of the engine body 1 is not completed, the cooling
一方、エンジン水温が第1温度以上のときは、流量制御弁75の開閉が許容される。このとき、冷却水制御部102は、燃焼室6の壁温がその目標値である目標壁温となるように流量制御弁75のDUTY比を決定する。この燃焼室6の壁温にも、推定値が用いられる。目標壁温は予め設定されて冷却水制御部102に記憶されている。本実施形態では、目標壁温は前記の基準壁温以下の温度に設定されている。
On the other hand, when the engine water temperature is equal to or higher than the first temperature, opening and closing of the
具体的には、燃焼室6の壁温が目標壁温よりも高いときは、冷却水制御部102は、流量制御弁75のDUTY比を小さくして流量制御弁75の開弁期間T1を長くする。流量制御弁75の開弁期間T1が長くなると、流量制御弁75が配設されたEGR用冷却水経路63に含まれるブロック側ウォータジャケット62aおよび排気ポート側ウォータジャケット63bを流通する冷却水の流量が多くなる。これにより、エンジン本体1の冷却が促進されて燃焼室6の壁温は低下する。一方、燃焼室6の壁温が目標壁温よりも低いときは、冷却水制御部102は、流量制御弁75のDUTY比を大きくして流量制御弁75の開弁期間T1を短くしてブロック側ウォータジャケット62aおよび排気ポート側ウォータジャケット63bを流通する冷却水を低下させる。これにより、エンジン本体1の冷却が抑制されて燃焼室6の壁温は上昇する。
Specifically, when the wall temperature of the
ここで、前記のように、第2サーモスタットバルブ78の開弁温度は固定されており、エンジンの運転状態によらず、エンジン水温が所定の温度以上になると第2サーモスタットバルブ78は開弁する。第2サーモスタットバルブ78の開弁温度は、第1温度よりも低い温度、例えば、50℃に設定されている。
Here, as described above, the valve opening temperature of the
前記の構成により、エンジン水温が第2サーモスタットバルブ78の開弁温度よりも低い状態でエンジンが始動された場合、つまり、エンジンが冷間始動された場合は、始動直後において、第1、第2サーモスタットバルブ78および流量制御弁75は全て閉弁状態に維持される。これにより、冷却水によるエンジン本体1の冷却は行われずエンジン本体1の暖機が促進される。エンジン本体1の暖機が進んでエンジン水温が第2サーモスタットバルブ78の開弁温度以上になると、第2サーモスタットバルブ78が開弁する。これにより、ATF用冷却水経路64を冷却水が流通するようになり、ブロック側ウォータジャケット62a内で昇温された冷却水がATFウォーマ76に導入されてATFが温められる。冷却水がさらに昇温して第1温度以上になると、つまり、エンジン本体1の暖機が完了すると、第2サーモスタットバルブ78が開弁する。これにより、前記のようにラジエータ71による冷却水の冷却が開始し、この冷却された冷却水によるエンジン本体1の冷却が開始される。また、冷却水が第1温度以上になると、流量制御弁75の開弁が許可されるようになり、燃焼室6の壁温が目標壁温となるように流量制御弁75が開閉される。
With the above configuration, when the engine is started with the engine water temperature lower than the valve opening temperature of the
(故障判定部)
故障判定部103により実施される、流量制御弁75の故障判定の手順について、図7のフローチャートを用いて説明する。
(failure determination unit)
A procedure for failure determination of the
まず、ステップS1にて、故障判定部103は、各センサにより検出値された値を読み込む。故障判定部103は、第1水温センサSN3により検出された冷却水の温度つまりエンジン水温、圧力センサSN5で検出された冷却水の圧力等を読み込む。
First, in step S1, the
次に、ステップS2にて、故障判定部103は、流量制御弁75に対して開弁状態から閉弁状態にする閉弁指令が出されたか否か、具体的には、流量制御弁75に対して通電を停止する指令が出されている状態から通電する指令が出されている状態に切り替わったか否かを判定する。故障判定部103は、冷却水制御部102からCSV制御装置110に対して出された指令に基づいてこの判定を行う。
Next, in step S2, the
ステップS2の判定がNOであって流量制御弁75に対して閉弁指令が出されなかった場合は、そのまま処理を終了する(ステップS1に戻る)。一方、この判定がYESであって流量制御弁75に対して閉弁指令が出された場合は、ステップS3に進む。
If the determination in step S2 is NO and the valve closing command is not issued to the
ステップS3にて、故障判定部103は、流量制御弁75の閉弁に伴うEGR用冷却水経路63内の冷却水の圧力の上昇量を算出して、後述するステップS4で用いる判定量に設定する。流量制御弁75が閉弁すると、冷却水は流量制御弁75により堰き止められる。このとき、EGR用冷却水経路63内の冷却水はその慣性によって流量制御弁75や配管等に衝突して、いわゆるウォータハンマー現象が生じることになる。これより、図5に示すように、流量制御弁75が閉弁すると(時刻t1等において)、EGR用冷却水経路63内の圧力はP1からP2に急上昇する。ステップS3では、この圧力の上昇量を算出する。具体的には、流量制御弁75に対して閉弁指令が出されているタイミング(流量制御弁75に対して通電するように指令が出されているタイミング)で圧力センサSN5が検出した圧力から、流量制御弁75に対して閉弁指令が出される直前のタイミング(流量制御弁75に対して通電を開始するように指令が出される直前のタイミング)で圧力センサSN5が検出した圧力を差し引いた値を、前記の圧力の上昇量として算出する。そして、この算出値を判定量に決定する。ステップS3の後はステップS4に進む。
In step S3, the
ステップS4にて、故障判定部103は、判定量(圧力上昇量)が予め設定された判定閾値以下であるか否かを判定する。判定閾値は0より大きい値に予め設定されて故障判定部103に記憶されている。
In step S4, the
ステップS4の判定がNOであって判定量が判定閾値よりも大きい場合は、そのまま処理を終了する(ステップS1に戻る)。一方、ステップS5の判定がYESであって判定量が判定閾値以下の場合は、ステップS5に進む。ステップS5では、異常カウンタをカウントアップする。異常カウンタは、ステップS4の判定がNOになると1ずつ加算されるカウンタであり、エンジンが停止すると0にリセットされる。ステップS5の後はステップS6に進む。 If the determination in step S4 is NO and the determination amount is larger than the determination threshold value, the process ends (returns to step S1). On the other hand, if the determination in step S5 is YES and the determination amount is equal to or less than the determination threshold, the process proceeds to step S5. In step S5, the abnormality counter is counted up. The abnormality counter is a counter that is incremented by 1 when the determination in step S4 becomes NO, and is reset to 0 when the engine stops. After step S5, the process proceeds to step S6.
ステップS6にて、故障判定部103は、異常カウンタが予め設定された異常判定回数より大きいか否かを判定する。ステップS6の判定がYESであって異常カウンタが異常判定回数よりも大きい場合は、故障判定部103は、ステップS7に進み、流量制御弁75が異常である、つまり、故障していると判定する。一方、ステップS6の判定がNOであって異常カウンタが異常判定回数以下の場合は、故障判定部103は、そのまま処理を終了する(ステップS1に戻る)。なお、異常判定回数は、0より大きい値に予め設定されて故障判定部103に記憶されている。
In step S6, the
このように、本実施形態では、流量制御弁75の開閉時に生じるEGR用冷却水経路63内の圧力変化に基づいて流量制御弁75が異常であるか否か(故障しているか否か)が判定されて、前記の異常カウンタが異常判定回数よりも大きくなると流量制御弁75の故障が検出される。すなわち、前記のように、流量制御弁75が正常に開閉すれば、前記のウォータハンマー現象が生じて冷却水の圧力が上昇するが、流量制御弁75が正常に開閉しないときには、冷却水の圧力はほぼ変化しない。これより、本実施形態では、前記判定量が判定閾値以下の場合は、流量制御弁75が正常に開閉していない可能性が高いと推定し、判定量が判定閾値以下となった回数が所定回数を超えると異常であると判定する。
As described above, in the present embodiment, whether or not the
(3-2)流量制御弁故障時の制御
次に、故障判定部103により流量制御弁75が故障していると判定されたときの燃焼制御部101および冷却水制御部102の制御について、図8および図9のフローチャートを用いて説明する。
(3-2) Control when the flow control valve fails Next, the control of the
ステップS11にて、冷却水制御部102は、故障判定部103によって流量制御弁75が異常であると判定されたか否かを判定する。本実施形態では、前記のように、ステップS6の判定がYESであって異常カウンタが異常判定回数よりも大きい場合は、流量制御弁75が異常であると判定され、これに伴い、このステップS11の判定もYESとなる。一方、ステップS6の判定がNOであって異常カウンタが異常判定回数以下の場合は、流量制御弁75が異常であるとは判定されず、これに伴って、このステップS11の判定もNOとなる。
In step S11, the cooling
ステップS11の判定がNOであって流量制御弁75が異常であると判定されていない場合は、ステップS12に進む。ステップS12では、冷却水制御部102は、流量制御弁75に対して前記の通常時の制御を実施する。つまり、エンジン水温が第1温度未満のときは流量制御弁75を全閉に維持し、エンジン水温が第1温度以上のときは燃焼室6の壁温が目標壁温になるように流量制御弁75を制御する。
If the determination in step S11 is NO and it is not determined that the
一方、ステップS11の判定がYESであって流量制御弁75が異常であると判定された場合は、ステップS13に進む。ステップS13にて、冷却水制御部102は、流量制御弁75への通電を所定の期間、継続して停止する。流量制御弁75への通電停止は、少なくとも前記の1周期Tよりも長い期間にわたって行われる。流量制御弁75への通電が停止されると、スプリング176によって弁本体75aは開弁側に付勢される。つまり、ステップS13では、冷却水制御部102は、流量制御弁75が全開になるようにこれに指令を出す。
On the other hand, if the determination in step S11 is YES and it is determined that the
ステップS13の後はステップS14に進む。ステップS14では、流量制御弁75への通電を停止してからのエンジン水温の低下量が判定低下量よりも大きいか否かを判定する。判定低下量は0よりも大きい値に予め設定されて冷却水制御部102に記憶されている。
After step S13, the process proceeds to step S14. In step S14, it is determined whether or not the amount of decrease in the engine water temperature after stopping the energization of the
ステップS14の判定がYESであって流量制御弁75への通電を停止してからのエンジン水温の低下量が判定低下量よりも大きい場合は、ステップS15に進む。
If the determination in step S14 is YES and the amount of decrease in the engine water temperature after stopping the energization of the
ステップS15にて、冷却水制御部102は、流量制御弁75への通電停止を解除して、これの制御を通常時の制御に戻す。
In step S15, the cooling
流量制御弁75の弁本体75aが閉じ側の状態(全閉状態、あるいは、全閉と全開の中間の状態)で固着しており、これにより、流量制御弁75が異常であると判定された場合には、流量制御弁75への通電が停止されることで弁本体75aの固着が解除される場合がある。具体的には、流量制御弁75への通電が停止されると、流量制御弁75の弁本体75aにスプリング176の付勢力が付与される。その結果、弁本体75aが開弁側に勢いよく移動しようとするため、弁本体75aの固着が解除される場合がある。弁本体75aの閉じ側の状態での固着が解除されてこれが全開になると、流量制御弁75を通過する冷却水の流量ひいては冷却装置60の各冷却水経路62~66を流通する冷却水の流量およびラジエータ71を通過する冷却水の流量が増加して、冷却水の温度は低下する。
The valve
また、図10に示すように、流量制御弁75の弁本体75aの周囲に異物X1や異物X2が付着してこれら異物X1、X2が弁本体75aと通路の内壁との間に異物が噛み込むことで弁本体75aが適切に開閉しない場合、そして、これにより、流量制御弁75が異常であると判定された場合には、流量制御弁75への通電が停止されて流量制御弁75近傍を比較的長期間にわたって多量の冷却水が通過することで異物が除去される場合がある。そして、この場合にも、異物の除去に伴って冷却水の流量が増大して、冷却水の温度が低下する。
Also, as shown in FIG. 10, foreign matter X1 and foreign matter X2 adhere to the periphery of the
これより、流量制御弁75への通電を停止してからのエンジン水温の低下量が判定低下量よりも大きくなったときは、流量制御弁75の固着が解除された、あるいは、異物が除去されたと考えられる。従って、本実施形態では、ステップS14の判定がYESの場合は、流量制御弁75の適切な開閉が可能になったと推定して、ステップS15にて流量制御弁75の制御を通常時の制御に戻す。
Therefore, when the amount of decrease in the engine water temperature after the power supply to the
一方、流量制御弁75への通電を停止してからのエンジン水温の低下量が判定低下量以下の場合は、前記の固着の解除や異物の除去がなされなかったと推定される。これより、ステップS15の判定がNOの場合は、ステップS16に進み、故障時制御を実施する。
On the other hand, if the amount of decrease in the engine water temperature after stopping the supply of electricity to the
図9は、故障時制御の手順を示したフローチャートである。 FIG. 9 is a flow chart showing the procedure of failure control.
故障時制御が開始されると、まず、ステップS21にて、冷却水制御部102は、第1サーモスタットバルブ72の開弁温度を低減する。本実施形態では、この開弁温度を、第2温度よりも低い第3温度に変更する。具体的には、冷却水制御部102は、冷却水の温度が第3温度以上のときに第1サーモスタットバルブ72が開弁するように、サーモスタットヒータ72bへの通電量を増大させる。ステップS21の後はステップS22に進む。
When the failure control is started, first, in step S21, the cooling
第3温度は予め設定されて冷却水制御部102に記憶されている。本実施形態では、第3温度は、エンジンが稼働している状態で取り得る冷却水の温度の下限値よりも低い温度に設定されており、開弁温度が第3温度に変更されるのに伴って第1サーモスタットバルブ72は開弁する。なお、第3温度は、この下限値よりも高い温度(ただし第1温度よりも低い温度)や第2温度に設定されてもよい。第1サーモスタットバルブ72が開弁すると、冷却水はメイン冷却水経路62を通りラジエータ71で冷却されるようになり、冷却水の温度は低下する。
The third temperature is preset and stored in the cooling
ステップS22にて、冷却水制御部102は、エンジン水温が故障時目標温度以下であるか否かを判定する。故障目標温度は予め設定されて冷却水制御部102に記憶されている。例えば、故障時目標温度は、流量制御弁75が閉弁状態で固着した状態でもエンジン本体1の温度を所定の温度以下(例えば、いわゆるオーバーヒートが生じない温度)に抑えることが可能な冷却水の温度の上限値よりもわずかに低い温度に設定されている。
In step S22, the cooling
ステップS22の判定がNOであってエンジン水温が故障時目標温度よりも高いときは、ステップS23に進む。ステップS23にて、燃焼制御部101は、エンジン出力を制限して、処理を終了する(ステップS1に戻る)。本実施形態では、燃焼制御部101は、エンジン出力ガード値を前記の第1ガード値よりも小さい第2ガード値に設定し、これによりエンジン出力を制限する。
If the determination in step S22 is NO and the engine coolant temperature is higher than the failure target temperature, the process proceeds to step S23. In step S23, the
具体的には、第2ガード値は、アクセルペダルが全開とされたときの要求出力よりも小さい値に設定されている。通常時と同様に、流量制御弁75の故障時も、燃焼制御部101は、要求出力とエンジン出力ガード値とを比較して、これらのうち小さい値を目標出力に設定する。これより、エンジン出力ガード値が第2ガード値に設定されると、アクセルペダルが全開まで踏み込まれても、目標出力は、要求出力つまり通常時の目標出力よりも小さい第2ガード値とされる。そして、燃焼制御部101は、この目標出力が実現されるようにスロットル弁32およびインジェクタ15を駆動し、これにより、エンジン出力が通常時のエンジン出力よりも低減されることになる。
Specifically, the second guard value is set to a value smaller than the required output when the accelerator pedal is fully opened. As in the normal case, even when the
一方、ステップS22の判定がYESであってエンジン水温が故障時目標温度以下のときは、ステップS24に進む。ステップS24にて、燃焼制御部101は、エンジン出力の制限を解除して、処理を終了する(ステップS1に戻る)。具体的には、燃焼制御部101は、エンジン出力ガード値を第1ガード値に戻す。なお、故障時制御の実施中は、流量制御弁75への電力供給は継続して停止される。
On the other hand, if the determination in step S22 is YES and the engine coolant temperature is equal to or lower than the failure target temperature, the process proceeds to step S24. In step S24, the
(4)作用等
以上のように、本実施形態では、流量制御弁75が故障していると判定されると、流量制御弁75への通電が停止されて流量制御弁75が全開になるように駆動される。これより、前記のように、流量制御弁75を通過する冷却水の流量を増大させて、流量制御弁75の周辺に付着していた異物を多量の冷却水によって除去することが可能になる。また、流量制御弁75が全開側に勢いよく移動することによって、流量制御弁75の固着を解除することが可能になる。従って、流量制御弁75を正常復帰させることが可能になる。また、流量制御弁75が適切に開閉しない場合であっても、流量制御弁75を通過してエンジン本体1を循環する冷却水の流量のさらなる減少を回避することができる。そのため、エンジン本体1の過昇温を防止できる。そして、このように、流量制御弁75の制御によってエンジン本体1の過昇温を防止できることから、この過昇温を防止するためにエンジン出力を制限する機会を少なくすることができ、エンジン出力を確保することが可能になる。
(4) Operation, etc. As described above, in the present embodiment, when it is determined that the
特に、本実施形態では、流量制御弁75がノーマルオープンタイプであって、その通電を停止することで弁本体75aが開弁側に駆動されるように構成されている。そのため、流量制御弁75への通電を停止することで、より確実に流量制御弁75を開弁状態にすることができる。
In particular, in this embodiment, the flow
また、本実施形態では、流量制御弁75が故障していると判定されたときに、エンジン出力が制限されるようになっていることで、より確実にエンジン本体1の過昇温を防止できる。ここで、前記のように、本実施形態では、エンジン出力が制限される機会を少なくできる。そのため、エンジン本体1の過昇温をより確実に防止しつつ、エンジン出力が大幅に低下するのを回避できる。
In addition, in this embodiment, when it is determined that the
また、本実施形態では、流量制御弁75が故障していると判定されたときに、第1サーモスタットバルブ72の開弁温度を低減して第1サーモスタットバルブ72を開弁させている。そのため、冷却水を確実にラジエータ71に導入して冷却して、この冷却水によってエンジン本体1を十分に冷却することができ、エンジン本体1が過昇温するのをより一層確実に防止できる。
Further, in this embodiment, when it is determined that the
ここで、第1サーモスタットバルブ72の開弁温度を低減させることでエンジン水温を低下させることができるため、エンジン水温が故障目標温度以下になるとエンジンの出力制限を解除してもエンジン本体1の過昇温を防止することができる。これに対して、前記のように、本実施形態では、エンジン水温が故障目標温度以下になるとエンジンの出力制限を解除している。そのため、エンジン本体1の過昇温を防止しつつ高いエンジン出力を実現することができる。
Here, since the engine water temperature can be lowered by reducing the valve opening temperature of the
また、本実施形態では、流量制御弁75が配設されたEGR用冷却水経路63内に生じる流量制御弁75の開閉時の圧力変化に基づいて流量制御弁75が故障しているか否かを判定している。図5に示すように、冷却水の圧力は流量制御弁75の開閉に伴って敏感に変換する。そのため、冷却水の圧力変化に基づいて流量制御弁75が故障しているか否かを判定するように構成したことで、早期に且つ精度よくこの判定を行うことができる。
Further, in the present embodiment, whether or not the
また、本実施形態では、流量制御弁75のDUTY比を燃焼室6の壁温が目標壁温となるように設定して、燃焼室6の壁温が目標壁温となるように流量制御弁75を開閉させている。そのため、より確実に燃焼室6の壁温を燃焼に適した温度にすることができる。特に、SPCCI燃焼では、一部の混合気を圧縮着火させる必要があり、燃焼室6の壁温を精度よく制御することが求められる。これに対して、本実施形態によれば、燃焼室6の壁温を適切な温度に精度よく制御することができ、適切なSPCCI燃焼を実現できる。
Further, in this embodiment, the duty ratio of the
(5)変形例
前記実施形態では、エンジン出力ガード値を低減させることで、エンジン出力を制限する場合、つまり、アクセルペダルの開度が大きく要求出力が高いときにのみエンジン出力が低減される場合を説明したが、これに代えて、要求出力の大きさに関わらずエンジン出力を要求出力よりも小さい値に変更することで、エンジン出力を制限してもよい。
(5) Modification In the above embodiment, the engine output is limited by reducing the engine output guard value, that is, the engine output is reduced only when the accelerator pedal opening is large and the required output is high. However, instead of this, the engine output may be limited by changing the engine output to a value smaller than the required output regardless of the magnitude of the required output.
また、前記実施形態において、流量制御弁75の故障時にエンジン出力を制限する制御と、流量制御弁75の故障時に第1サーモスタットバルブ72の開弁温度を低下させる制御とは、省略してもよい。また、これらの一方の制御のみを実施するように構成してもよい。
In the above embodiment, the control for limiting the engine output when the
前記の実施形態では、第2水温センサSN4からの情報に基づき、燃焼室6の壁温が推定される場合について説明したが、燃焼室6の壁温を取得する構成はこれに限定されない。例えば、燃焼室6の壁温を直接検出するセンサをエンジン本体1に設けてもよい。
In the above embodiment, the wall temperature of the
前記実施形態中で示している第1温度、第2温度などの具体的な数値はあくまでも例示である。これらの温度は、エンジン本体1や冷却装置60の具体的な構成に応じて適宜変更可能である。
Specific numerical values such as the first temperature and the second temperature shown in the above embodiment are merely examples. These temperatures can be changed as appropriate according to the specific configurations of the engine body 1 and the
前記実施形態では、部分圧縮着火燃焼(SPCCI燃焼)が可能なエンジンに冷却装置60が適用された例について説明したが、この冷却装置60が適用されるエンジンの燃焼形態はこれに限らない。例えば、全運転領域の燃焼形態がSI燃焼となるように制御されるエンジンについても、前記の冷却装置60は適用可能である。
In the above embodiment, an example in which the
1 エンジン本体
6 燃焼室
60 冷却装置
61 ウォータポンプ
62 メイン冷却水経路(ラジエータ側冷却水経路)
71 ラジエータ
72a TSバルブ本体(サーモスタットバルブの弁本体)
72b サーモスタットヒータ72b(開弁温度変更部)
72 第1サーモスタットバルブ(サーモスタットバルブ)
75 流量制御弁
100 PCM(制御手段)
160 冷却水経路(第1冷却水経路)
SN5 圧力センサ
1
71
72 first thermostat valve (thermostat valve)
75
160 cooling water path (first cooling water path)
SN5 pressure sensor
Claims (5)
エンジン本体を経由して冷却水を循環させる冷却水経路と、
前記冷却水経路を開閉可能な流量制御弁と、
前記流量制御弁を制御する制御手段とを備え、
前記流量制御弁は、電力の供給を受けて開閉し、当該電力の供給が停止すると全開になるように構成されており、
前記制御手段は、前記流量制御弁が故障しているか否かを判定し、前記流量制御弁が故障していると判定したとき、前記流量制御弁が少なくとも所定の期間継続して全開になるように当該流量制御弁への電力供給を停止させる、ことを特徴とするエンジンの冷却装置。 An engine cooling device,
a cooling water path for circulating cooling water through the engine body;
a flow control valve capable of opening and closing the cooling water path;
and a control means for controlling the flow control valve,
The flow rate control valve is configured to open and close when supplied with electric power, and fully open when the supply of electric power is stopped,
The control means determines whether or not the flow control valve is out of order, and when it is determined that the flow control valve is out of order, the flow control valve is kept fully open for at least a predetermined period. An engine cooling device, characterized in that the power supply to the flow control valve is stopped immediately.
前記制御手段は、前記流量制御弁が故障していると判定したとき、エンジンの出力を制限する、ことを特徴とするエンジンの冷却装置。 The engine cooling device according to claim 1 ,
The engine cooling device, wherein the control means limits the output of the engine when it is determined that the flow rate control valve is out of order.
冷却水を冷却するラジエータと、
エンジン本体を経由して冷却水を循環させる経路であって、前記冷却水経路から冷却水を分流させて前記ラジエータを経由させるラジエータ側冷却水経路と、
前記ラジエータ側冷却水経路の途中に配置された弁本体であって、当該弁本体を通過する冷却水の温度が所定の開弁温度以上のときに開弁して当該冷却水の温度が前記開弁温度未満のときに閉弁する弁本体と、前記開弁温度を変更可能な開弁温度変更部とを含むサーモスタットとをさらに備え、
前記制御手段は、前記流量制御弁が故障していると判定したとき、前記サーモスタットの開弁温度が低下するように前記開弁温度変更部を制御する、ことを特徴とするエンジンの冷却装置。 The engine cooling device according to claim 1 or 2 ,
a radiator for cooling cooling water;
a radiator-side cooling water path, which is a path for circulating cooling water through the engine body, and diverts the cooling water from the cooling water path to pass through the radiator;
A valve body disposed in the middle of the radiator-side cooling water path is opened when the temperature of the cooling water passing through the valve body is equal to or higher than a predetermined valve opening temperature, and the temperature of the cooling water increases to the opening temperature. further comprising a thermostat including a valve body that closes when the temperature is less than the valve temperature, and a valve opening temperature changing unit that can change the valve opening temperature,
The engine cooling device, wherein the control means controls the valve opening temperature changer so that the valve opening temperature of the thermostat is lowered when it is determined that the flow control valve is out of order.
前記冷却水経路の途中に配置されて当該冷却水経路を通過する冷却水の圧力を検出する圧力センサを備え、
前記制御手段は、前記流量制御弁の開閉時の前記圧力センサの検出値に基づいて前記流量制御弁が故障しているか否かを判定する、ことを特徴とするエンジンの冷却装置。 The engine cooling device according to any one of claims 1 to 3 ,
a pressure sensor arranged in the middle of the cooling water path and detecting the pressure of the cooling water passing through the cooling water path;
The engine cooling device according to claim 1, wherein the control means determines whether or not the flow control valve is out of order based on the detected value of the pressure sensor when the flow control valve is opened or closed.
前記制御手段は、エンジン本体に形成された燃焼室の壁温が予め設定された目標温度となるように前記流量制御弁を開閉させる、ことを特徴とするエンジンの冷却装置。 In the engine cooling device according to any one of claims 1 to 4 ,
The engine cooling device, wherein the control means opens and closes the flow control valve so that the wall temperature of a combustion chamber formed in the engine body reaches a preset target temperature.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019080778A JP7230664B2 (en) | 2019-04-22 | 2019-04-22 | engine cooling system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019080778A JP7230664B2 (en) | 2019-04-22 | 2019-04-22 | engine cooling system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020176582A JP2020176582A (en) | 2020-10-29 |
JP7230664B2 true JP7230664B2 (en) | 2023-03-01 |
Family
ID=72936948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019080778A Active JP7230664B2 (en) | 2019-04-22 | 2019-04-22 | engine cooling system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7230664B2 (en) |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001152851A (en) | 1999-11-26 | 2001-06-05 | Honda Motor Co Ltd | Temperature control device for cylinder wall of engine |
JP2003035144A (en) | 2001-07-25 | 2003-02-07 | Toyota Motor Corp | Cooling device for internal combustion engine |
JP2006105105A (en) | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Aisan Ind Co Ltd | Engine cooling device |
JP2006233809A (en) | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Toyota Industries Corp | Abnormality detecting device for thermostat |
JP2006328962A (en) | 2005-05-23 | 2006-12-07 | Toyota Motor Corp | Cooling system of internal combustion engine |
JP2011102545A (en) | 2009-11-10 | 2011-05-26 | Aisin Seiki Co Ltd | Internal combustion engine cooling system and method of determining failure in internal combustion engine cooling system |
JP2014009668A (en) | 2012-07-03 | 2014-01-20 | Toyota Motor Corp | Cooling controller of internal combustion engine |
JP2015110919A (en) | 2013-12-06 | 2015-06-18 | マツダ株式会社 | Engine cooling device and cooling method |
JP2015183586A (en) | 2014-03-24 | 2015-10-22 | トヨタ自動車株式会社 | Engine cooling system |
JP2016065517A (en) | 2014-09-25 | 2016-04-28 | マツダ株式会社 | Cooling system of engine |
JP2017078341A (en) | 2015-10-19 | 2017-04-27 | 株式会社デンソー | Valve control device |
JP2018168753A (en) | 2017-03-30 | 2018-11-01 | 株式会社Subaru | Control device for engine |
-
2019
- 2019-04-22 JP JP2019080778A patent/JP7230664B2/en active Active
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001152851A (en) | 1999-11-26 | 2001-06-05 | Honda Motor Co Ltd | Temperature control device for cylinder wall of engine |
JP2003035144A (en) | 2001-07-25 | 2003-02-07 | Toyota Motor Corp | Cooling device for internal combustion engine |
JP2006105105A (en) | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Aisan Ind Co Ltd | Engine cooling device |
JP2006233809A (en) | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Toyota Industries Corp | Abnormality detecting device for thermostat |
JP2006328962A (en) | 2005-05-23 | 2006-12-07 | Toyota Motor Corp | Cooling system of internal combustion engine |
JP2011102545A (en) | 2009-11-10 | 2011-05-26 | Aisin Seiki Co Ltd | Internal combustion engine cooling system and method of determining failure in internal combustion engine cooling system |
JP2014009668A (en) | 2012-07-03 | 2014-01-20 | Toyota Motor Corp | Cooling controller of internal combustion engine |
JP2015110919A (en) | 2013-12-06 | 2015-06-18 | マツダ株式会社 | Engine cooling device and cooling method |
JP2015183586A (en) | 2014-03-24 | 2015-10-22 | トヨタ自動車株式会社 | Engine cooling system |
JP2016065517A (en) | 2014-09-25 | 2016-04-28 | マツダ株式会社 | Cooling system of engine |
JP2017078341A (en) | 2015-10-19 | 2017-04-27 | 株式会社デンソー | Valve control device |
JP2018168753A (en) | 2017-03-30 | 2018-11-01 | 株式会社Subaru | Control device for engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020176582A (en) | 2020-10-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6789512B2 (en) | Method for operating an internal combustion engine, and motor vehicle | |
US8347846B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
RU2704376C2 (en) | Gasoline particle filter temperature control | |
JP7192172B2 (en) | engine cooling system | |
JP2004116310A (en) | Control system for internal combustion engine | |
JP4561546B2 (en) | Cooling device for internal combustion engine | |
RU2577675C2 (en) | Control over exhaust gas recirculation system (egr) | |
WO2013132589A1 (en) | Internal combustion engine control device | |
GB2472228A (en) | Reducing the fuel consumption of an i.c. engine by using heat from an EGR cooler to heat engine oil after cold-starting | |
KR20150132305A (en) | Internal combustion engine and cogeneration device | |
JP5083277B2 (en) | Cooling device for internal combustion engine | |
JP7230664B2 (en) | engine cooling system | |
JP7192173B2 (en) | engine cooling system | |
WO2009113366A1 (en) | Cooling system for internal combustion engine | |
JP2020176581A (en) | Engine control device | |
JP7196639B2 (en) | engine cooling system | |
JP7272077B2 (en) | engine exhaust gas recirculation device | |
JP2013087758A (en) | Internal combustion engine cooling control device | |
JP2006105105A (en) | Engine cooling device | |
JP7291054B2 (en) | engine cooling system | |
JP7218050B2 (en) | Control device for cooling water system of internal combustion engine | |
JP2012072669A (en) | Internal combustion engine control system | |
JP5949176B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP7184457B2 (en) | Structure of cooling water system for internal combustion engine | |
JP2008157102A (en) | Cooling device for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211116 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220920 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221004 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221013 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221122 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230117 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230130 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7230664 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |