JP7234954B2

JP7234954B2 - 冷却水交換案内装置及び冷却水交換案内方法

Info

Publication number: JP7234954B2
Application number: JP2020010964A
Authority: JP
Inventors: 英樹長田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2020-01-27
Publication date: 2023-03-08
Anticipated expiration: 2040-01-27
Also published as: JP2021116756A

Description

機械装置を冷却する冷却水の交換を案内する冷却水交換案内装置及び冷却水交換案内方法に関する。

機械装置、例えばエンジンを冷却する冷却水は使用環境（例えば、季節や温度）によっては凍結する虞が有るので、例えば、冷却水が凍結する虞の有る寒冷地では、不凍成分を含有する不凍液を冷却水に使用する事で氷点下での凍結を抑制している。

特開２０１８－１５５１７８号公報国際公開第２０１２／１４０７４８号明細書

冷却水の不凍成分濃度を高くすると、冷却水の凝固点を低下させる事が出来るが、冷却水の冷却性能は逆に低下するので、冷却水の不凍成分濃度は使用環境に応じた最適な不凍成分濃度に調整される事が望ましい。

冷却水の不凍成分濃度を使用環境に応じた最適な不凍成分濃度に調整する為には、冷却水の全部を不凍液に交換したり、冷却水の一部を不凍液に交換したりして冷却水の不凍成分濃度を所望の不凍成分濃度に調整する事が考えられるが、冷却水の交換量を適切に把握する事は困難であった。

以上の事情に鑑み、冷却水の不凍成分濃度を調整する必要が有る時に冷却水の交換量を適切に把握する事が出来る冷却水交換案内装置及び冷却水交換案内方法を提供する事を目的とする。

機械装置を冷却する冷却水の交換を案内する冷却水交換案内装置であって、冷却水の不凍成分濃度を検出する不凍成分濃度検出装置と、冷却水の量を検出する冷却水量検出装置と、使用環境に応じた最適な不凍成分濃度を演算する最適不凍成分濃度演算装置と、前記不凍成分濃度検出装置で検出された冷却水の不凍成分濃度と前記冷却水量検出装置で検出された冷却水の量と前記最適不凍成分濃度演算装置で演算された最適な不凍成分濃度とを基に、冷却水の不凍成分濃度が最適な不凍成分濃度と成る様な冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを演算する冷却水交換量演算装置と、前記冷却水交換量演算装置で演算された冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを出力する冷却水交換量出力装置と、を備える冷却水交換案内装置を提供する。

前記冷却水交換量演算装置は、前記不凍成分濃度検出装置で検出された冷却水の不凍成分濃度と前記最適不凍成分濃度演算装置で演算された最適な不凍成分濃度との乖離が閾値以上の場合に、冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを演算する事が望ましい。

前記最適不凍成分濃度演算装置は、冷却水の温度、大気の温度、現在地、及び／又は現在日時を基に、最適な不凍成分濃度を演算する事が望ましい。

前記冷却水交換量出力装置は、冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを出力する際は、機械装置使用者、機械装置管理者、及び／又は冷却水交換作業者への通知を以て出力とする事が望ましい。

機械装置を冷却する冷却水の交換を案内する冷却水交換案内方法であって、電子制御装置において、冷却水の不凍成分濃度を検出する不凍成分濃度検出ステップと、冷却水の量を検出する冷却水量検出ステップと、使用環境に応じた最適な不凍成分濃度を演算する最適不凍成分濃度演算ステップと、前記不凍成分濃度検出ステップで検出された冷却水の不凍成分濃度と前記冷却水量検出ステップで検出された冷却水の量と前記最適不凍成分濃度演算ステップで演算された最適な不凍成分濃度とを基に、冷却水の不凍成分濃度が最適な不凍成分濃度と成る様な冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを演算する冷却水交換量演算ステップと、前記冷却水交換量演算ステップで演算された冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを出力する冷却水交換量出力ステップと、を実行する事を特徴とする冷却水交換案内方法を提供する。

冷却水の不凍成分濃度を調整する必要が有る時に冷却水の交換量を適切に把握する事が出来る冷却水交換案内装置及び冷却水交換案内方法を提供する事が出来る。

冷却水交換案内装置の構成を説明する図である。冷却水交換案内装置の動作を説明する図である。

［構成］
図１に示す様に、冷却水交換案内装置１００は、機械装置の一種であるエンジンを冷却する冷却水の交換を案内するものであって、不凍成分濃度検出装置１０１と、冷却水量検出装置１０２と、最適不凍成分濃度演算装置１０３と、冷却水交換量演算装置１０４と、冷却水交換量出力装置１０５と、を備える。

不凍成分濃度検出装置１０１は、冷却水の不凍成分濃度を検出する。冷却水の不凍成分濃度は、比重を基に推定する事も出来る。冷却水の不凍成分は、例えば、エチレングリコールである。

冷却水量検出装置１０２は、冷却水の量を検出するものであって、例えば、リザーブタンクに設置されたクーラントレベルセンサで実現される。冷却水の量を正確に把握する為には、エンジンの運転状態が安定した時（例えば、アイドリング時）に冷却水の量を検出する事が望ましい。エンジンには、冷却水の適正量が定められているが、通常はエンジンの稼働に伴って冷却水の量は徐々に減少していく。

最適不凍成分濃度演算装置１０３は、使用環境に応じた最適な不凍成分濃度を演算するものであって、例えば、冷却水の温度、大気の温度、現在地、及び／又は現在日時を基に、最適な不凍成分濃度を演算する。

具体的には、冷却水の温度や大気の温度が低い時は最適な不凍成分濃度は高く成り、冷却水の温度や大気の温度が高い時は最適な不凍成分濃度は低く成る。また、現在地や現在日時から季節や温度を推定し、例えば、冬季であれば温度が低く成り易いので、最適な不凍成分濃度を高く設定し、夏季であれば温度が高く成り易いので、最適な不凍成分濃度を低く設定する。

即ち、最適な不凍成分濃度は、冷却水が凍結せず、冷却水の冷却性能を最大化する事が出来る不凍成分濃度を意味する。最適な不凍成分濃度は、例えば、冷却水の温度、大気の温度、現在地、及び／又は現在日時を変数として予め実験的に定められる。

冷却水交換量演算装置１０４は、不凍成分濃度検出装置１０１で検出された冷却水の不凍成分濃度と冷却水量検出装置１０２で検出された冷却水の量と最適不凍成分濃度演算装置１０３で演算された最適な不凍成分濃度とを基に、冷却水の不凍成分濃度が最適な不凍成分濃度と成る様な冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを演算するものであって、例えば、電子制御装置１０６の一部機能として実現される。例えば、不凍液は高濃度のエチレングリコール水溶液であり、非不凍液は低濃度のエチレングリコール水溶液や水である。

具体的には、不凍成分濃度検出装置１０１で検出された冷却水の不凍成分濃度が最適不凍成分濃度演算装置１０３で演算された最適な不凍成分濃度を下回る場合は、［１］冷却水の量－冷却水の排出量＋不凍液の補充量＝冷却水の適正量、［２］冷却水の量－冷却水の排出量＝排出後の冷却水の量、［３］（冷却水の不凍成分濃度×排出後の冷却水の量＋不凍液の不凍成分濃度×不凍液の補充量）／冷却水の適正量＝最適な不凍成分濃度の３式を満たす様な冷却水の排出量と不凍液の補充量とを演算する。

例えば、冷却水の不凍成分濃度を１０％、冷却水の量を９Ｌ、最適な不凍成分濃度を５０％、冷却水の適正量を１０Ｌ、不凍液の不凍成分濃度を１００％とすると、［１］９－冷却水の排出量＋不凍液の補充量＝１０、［２］９－冷却水の排出量＝排出後の冷却水の量、［３］（０．１×排出後の冷却水の量＋１×不凍液の補充量）／１０＝０．５と成るので、冷却水の排出量を約３．４Ｌ、不凍液の補充量を約４．４Ｌとすれば、冷却水の不凍成分濃度を５０％とする事が出来る。

また、不凍成分濃度検出装置１０１で検出された冷却水の不凍成分濃度が最適不凍成分濃度演算装置１０３で演算された最適な不凍成分濃度を上回る場合は、［１］冷却水の量－冷却水の排出量＋非不凍液（例えば、水）の補充量＝冷却水の適正量、［２］冷却水の量－冷却水の排出量＝排出後の冷却水の量、［３］（冷却水の不凍成分濃度×排出後の冷却水の量＋非不凍液の不凍成分濃度×非不凍液の補充量）／冷却水の適正量＝最適な不凍成分濃度の３式を満たす様な冷却水の排出量と非不凍液の補充量とを演算する。

例えば、冷却水の不凍成分濃度を５０％、冷却水の量を９Ｌ、最適な不凍成分濃度を１０％、冷却水の適正量を１０Ｌ、非不凍液の不凍成分濃度を０％とすると、［１］９－冷却水の排出量＋非不凍液の補充量＝１０、［２］９－冷却水の排出量＝排出後の冷却水の量、［３］（０．５×排出後の冷却水の量＋０×非不凍液の補充量）／１０＝０．１と成るので、冷却水の排出量を７Ｌ、非不凍液の補充量を８Ｌとすれば、冷却水の不凍成分濃度を１０％とする事が出来る。

冷却水の不凍成分濃度は不凍成分濃度検出装置１０１で検出され、冷却水の量は冷却水量検出装置１０２で検出され、最適な不凍成分濃度は最適不凍成分濃度演算装置１０３で演算され、冷却水の適正量はエンジン毎に定められ、不凍液又は非不凍液の不凍成分濃度は既知であるので、これらの既知の値から、未知の値である冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを演算する事が出来る。尚、冷却水の排出を行わず、不凍液又は非不凍液の補充のみを行う事も有り得る。即ち、３式を満たす様な冷却水の排出量がゼロと成る場合も有り得る。

更に、冷却水交換量演算装置１０４は、不凍成分濃度検出装置１０１で検出された冷却水の不凍成分濃度と最適不凍成分濃度演算装置１０３で演算された最適な不凍成分濃度との乖離が閾値以上の場合に、冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを演算する事が望ましい。

不凍成分濃度検出装置１０１で検出された冷却水の不凍成分濃度と最適不凍成分濃度演算装置１０３で演算された最適な不凍成分濃度との乖離が小さい場合は、冷却水の凍結が生じ難く、冷却水の冷却性能に与える影響も少ないので、負担の大きい冷却水の交換作業を実施する必要は無い。

また、不凍成分濃度検出装置１０１で検出された冷却水の不凍成分濃度と最適不凍成分濃度演算装置１０３で演算された最適な不凍成分濃度との乖離が小さい場合に更なる演算を行わないので、演算頻度を減少させ、演算負荷を最小限に抑える事が出来る。

冷却水交換量出力装置１０５は、冷却水交換量演算装置１０４で演算された冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを出力するものであって、冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを出力する際は、エンジン使用者（例えばエンジンが搭載される車両を運転する者）、エンジン管理者（例えばエンジンが搭載される車両を管理する者）、及び／又は冷却水交換作業者（例えば冷却水の交換作業）への通知を以て出力とする。冷却水交換量出力装置１０５は、例えば、電子制御装置１０６の一部機能として実現される。

エンジン使用者、エンジン管理者、及び／又は冷却水交換作業者への通知は、冷却水の交換が必要な事やその際の冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを、例えば、エンジンが搭載される車両のインジケータや画面を介して表示したり、通信回線を介して車両から離れたサービスセンタに居る管理者の情報端末や車両の近くに居る作業者の情報端末に表示したりする事で行われる。また、定置エンジン等、車両に搭載されないエンジンの場合には、エンジンの稼働状態を表示するインジケータや画面を介して表示すればよい。

［動作］
図２に示す様に、冷却水交換案内装置１００は、ステップＳ１０１で、不凍成分濃度検出装置１０１が冷却水の不凍成分濃度を検出するか、冷却水交換量演算装置１０４が不凍成分濃度検出装置１０１で検出された冷却水の不凍成分濃度を読み込むかして冷却水の不凍成分濃度を把握し、最適不凍成分濃度演算装置１０３が使用環境に応じた最適な不凍成分濃度を演算する。

次に、ステップＳ１０２では、冷却水交換量演算装置１０４が不凍成分濃度検出装置１０１で検出された冷却水の不凍成分濃度と最適不凍成分濃度演算装置１０３で演算された最適な不凍成分濃度との乖離が閾値以上か否かを判定し、乖離が閾値以上の場合はステップＳ１０３に進み、乖離が閾値未満の場合はステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０３では、冷却水量検出装置１０２が冷却水の量を検出するか、冷却水交換量演算装置１０４が冷却水量検出装置１０２で検出された冷却水の量を読み込むかして冷却水の量を把握する。

次に、ステップＳ１０４では、冷却水交換量演算装置１０４が、不凍成分濃度検出装置１０１で検出された冷却水の不凍成分濃度と冷却水量検出装置１０２で検出された冷却水の量と最適不凍成分濃度演算装置１０３で演算された最適な不凍成分濃度とを基に、冷却水の不凍成分濃度が最適な不凍成分濃度と成る様な冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを演算する。

最後に、ステップＳ１０５では、冷却水交換量出力装置１０５が冷却水交換量演算装置１０４で演算された冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを、運転者、管理者、及び／又は作業者へ通知する。

以上に説明した様に、冷却水交換案内装置１００によれば、冷却水の不凍成分濃度を調整する必要が有る時に冷却水の交換量（冷却水の排出量や不凍液又は非不凍液の補充量）を適切に把握する事が出来る。

以上、エンジンにおける実施形態を述べたが、本開示はこれに限定されず、電動モータやインバータやバッテリパック、建設機械、産業用機械、工作機械等、冷却水で冷却される機械装置に適用可能である。

１００冷却水交換案内装置
１０１不凍成分濃度検出装置
１０２冷却水量検出装置
１０３最適不凍成分濃度演算装置
１０４冷却水交換量演算装置
１０５冷却水交換量出力装置
１０６電子制御装置

Claims

機械装置を冷却する冷却水の交換を案内する冷却水交換案内装置であって、
冷却水の不凍成分濃度を検出する不凍成分濃度検出装置と、
冷却水の量を検出する冷却水量検出装置と、
使用環境に応じた最適な不凍成分濃度を演算する最適不凍成分濃度演算装置と、
前記不凍成分濃度検出装置で検出された冷却水の不凍成分濃度と前記冷却水量検出装置で検出された冷却水の量と前記最適不凍成分濃度演算装置で演算された最適な不凍成分濃度とを基に、冷却水の不凍成分濃度が最適な不凍成分濃度と成る様な冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを演算する冷却水交換量演算装置と、
前記冷却水交換量演算装置で演算された冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを出力する冷却水交換量出力装置と、
を備える
事を特徴とする冷却水交換案内装置。
前記冷却水交換量演算装置は、前記不凍成分濃度検出装置で検出された冷却水の不凍成分濃度と前記最適不凍成分濃度演算装置で演算された最適な不凍成分濃度との乖離が閾値以上の場合に、冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを演算する
請求項１に記載の冷却水交換案内装置。
前記最適不凍成分濃度演算装置は、冷却水の温度、大気の温度、現在地、及び／又は現在日時を基に、最適な不凍成分濃度を演算する
請求項１又は２に記載の冷却水交換案内装置。
前記冷却水交換量出力装置は、冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを出力する際は、機械装置操作者、機械装置管理者、及び／又は冷却水交換作業者への通知を以て出力とする
請求項１乃至３の何れか一項に記載の冷却水交換案内装置。
機械装置を冷却する冷却水の交換を案内する冷却水交換案内方法であって、
電子制御装置において、
冷却水の不凍成分濃度を検出する不凍成分濃度検出ステップと、
冷却水の量を検出する冷却水量検出ステップと、
使用環境に応じた最適な不凍成分濃度を演算する最適不凍成分濃度演算ステップと、
前記不凍成分濃度検出ステップで検出された冷却水の不凍成分濃度と前記冷却水量検出ステップで検出された冷却水の量と前記最適不凍成分濃度演算ステップで演算された最適な不凍成分濃度とを基に、冷却水の不凍成分濃度が最適な不凍成分濃度と成る様な冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを演算する冷却水交換量演算ステップと、
前記冷却水交換量演算ステップで演算された冷却水の排出量と不凍液又は非不凍液の補充量とを出力する冷却水交換量出力ステップと、
を実行する
事を特徴とする冷却水交換案内方法。