JP7346948B2 - Flow control valve control device - Google Patents
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Description
本開示は、流量制御弁の制御装置に関する。 The present disclosure relates to a control device for a flow control valve.
従来、下記の特許文献１に記載の流量制御弁の制御装置がある。特許文献１に記載の流量制御弁は、車両に搭載されており、内燃機関と放熱器との間で冷却水を循環させる冷却水循環回路に設けられている。放熱器は、冷却水と外気との間で熱交換を行うことにより、冷却水を冷却させる。流量制御弁は、内燃機関に供給される冷却水の流量を調整する。特許文献１に記載の制御装置は、内燃機関の負荷に応じて流量制御弁の開度を制御する。
Conventionally, there is a control device for a flow control valve described in
具体的には、この制御装置は、内燃機関が高負荷状態である場合には、流量制御弁を開状態にすることにより、放熱器を流れる冷却水の流量を増加させて、冷却水の温度を低下させる。これにより、内燃機関のシリンダ壁温を低くすることができるため、高負荷状態となることにより内燃機関の燃焼ガス温度が上昇した場合であっても、内燃機関を適切に冷却することが可能となる。 Specifically, when the internal combustion engine is under high load, this control device opens the flow control valve to increase the flow rate of cooling water flowing through the radiator, thereby controlling the temperature of the cooling water. decrease. As a result, the cylinder wall temperature of the internal combustion engine can be lowered, so even if the internal combustion engine's combustion gas temperature increases due to high load conditions, the internal combustion engine can be appropriately cooled. Become.
また、この制御装置は、内燃機関が低負荷状態である場合には、流量制御弁を閉状態にすることにより、放熱器を流れる冷却水の流量を減少させて、冷却水の温度を上昇させる。これにより、内燃機関のシリンダ壁温を高くすることができるため、冷却水の熱により内燃機関の潤滑油の温度が上昇する。その結果、潤滑油の粘度が低下するため、内燃機関のピストンとシリンダとの間等に発生するフリクションを低減することができる。また、シリンダの壁温を上昇させることができるため、内燃機関の冷却損失を低減することもできる。なお、内燃機関の冷却損失とは、内燃機関の燃焼により生じる熱エネルギがシリンダに吸収されることにより、結果として内燃機関から動力として取り出すことができなくなるエネルギの損失である。このような内燃機関におけるフリクションの低減及び熱損失の低減により、内燃機関の燃費を向上させることができる。 In addition, when the internal combustion engine is in a low load state, this control device closes the flow control valve to reduce the flow rate of cooling water flowing through the radiator and increase the temperature of the cooling water. . As a result, the temperature of the cylinder wall of the internal combustion engine can be increased, so that the temperature of the lubricating oil of the internal combustion engine increases due to the heat of the cooling water. As a result, the viscosity of the lubricating oil is reduced, so it is possible to reduce the friction that occurs between the piston and cylinder of the internal combustion engine. Furthermore, since the cylinder wall temperature can be increased, cooling loss of the internal combustion engine can also be reduced. Note that the cooling loss of an internal combustion engine is a loss of energy that cannot be extracted as motive power from the internal combustion engine due to thermal energy generated by combustion in the internal combustion engine being absorbed by the cylinder. By reducing friction and reducing heat loss in the internal combustion engine, the fuel efficiency of the internal combustion engine can be improved.
ところで、特許文献１に記載の制御装置では、内燃機関の負荷に応じて流量制御弁の開度を変化させる際に、種々の要因により、シリンダ壁温の目標値である目標壁温に対して、シリンダ壁温の実際の温度である実壁温に応答遅れが生じる。こうした内燃機関の実壁温に応答遅れを生じさせる要因には、例えば制御の応答遅れ、流量制御弁の弁体を駆動させるアクチュエータの応答遅れ、放熱器の応答遅れ、及び冷却水の熱容量の影響等がある。目標壁温に対して内燃機関の実壁温の応答が遅れることにより、それらが乖離した場合、内燃機関の負荷の各領域において内燃機関の実壁温が最適な温度からずれることとなるため、内燃機関の燃費の悪化を招くおそれがある。
By the way, in the control device described in
具体的には、車両の減速時に内燃機関が低負荷状態になった際に、内燃機関の実壁温が目標壁温よりも低温側に乖離した場合、内燃機関の冷却損失が増大するとともに、内燃機関のフリクションが増大するため、内燃機関の燃費の悪化を招く。また、車両の加速度時に内燃機関が高負荷状態になった際に、内燃機関の実壁温が目標壁温よりも高温側に乖離した場合、内燃機関におけるノッキングの発生を回避するためには、内燃機関の点火時期を遅角側にずらす必要がある。このような点火時期を遅角側にずらす制御が行われると、排気の熱量が増加する。これは、内燃機関の燃焼により生じるエネルギのうち、排気の熱エネルギとして捨てられるエネルギが増加することに相当するため、結果として内燃機関の燃費の悪化を招くおそれがある。 Specifically, when the internal combustion engine is in a low load state during vehicle deceleration, if the actual wall temperature of the internal combustion engine deviates to a lower temperature side than the target wall temperature, the cooling loss of the internal combustion engine increases, and Since the friction of the internal combustion engine increases, the fuel efficiency of the internal combustion engine deteriorates. In addition, in order to avoid knocking in the internal combustion engine when the actual wall temperature of the internal combustion engine deviates to a higher temperature side than the target wall temperature when the internal combustion engine is in a high load state during acceleration of the vehicle, It is necessary to shift the ignition timing of the internal combustion engine to the retarded side. When such control is performed to retard the ignition timing, the amount of heat in the exhaust gas increases. This corresponds to an increase in the amount of energy that is wasted as heat energy in the exhaust gas out of the energy generated by combustion in the internal combustion engine, which may result in deterioration in the fuel efficiency of the internal combustion engine.
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の燃費を更に向上させることが可能な流量制御弁の制御装置を提供することにある。 The present disclosure has been made in view of these circumstances, and its purpose is to provide a flow control valve control device that can further improve the fuel efficiency of an internal combustion engine.
上記課題を解決する流量制御弁（１２）の制御装置（４０）は、車両の内燃機関（２０）とラジエータ（２１）との間を循環する冷却水の流量を調整する。制御装置は、目標開度設定部（５０）と、開度制御部（６０）と、制御パラメータ変更部（７０）と、を備える。目標開度設定部は、内燃機関のシリンダ壁温の実際の温度である実壁温を目標壁温に追従させるための流量制御弁の目標開度を設定する。開度制御部は、流量制御弁の実際の開度である実開度を目標開度に制御する。制御パラメータ変更部は、流量制御弁の動作を制御する制御パラメータを変更する。開度制御部は、流量制御弁の実開度を目標開度に追従させるために、流量制御弁の通電時間の割合を示すデューティ比を設定する。流量制御弁は、弁体を動作させるアクチュエータ装置を有し、開度制御部により設定されるデューティ比に基づいてアクチュエータ装置が動作することにより、弁体の開度が変更されるものである。目標開度設定部は、内燃機関が高負荷状態であるときに、目標壁温を第１目標壁温設定値に設定するとともに、内燃機関が低負荷状態であるときに、目標壁温を、第１目標壁温設定値よりも高温の第２目標壁温設定値に設定する。制御パラメータ変更部は、制御パラメータとして、デューティ比の制限値を用いるものであって、現在から所定時間前までの期間における弁体の作動頻度を演算し、実壁温と目標壁温との偏差の絶対値が所定値よりも大きくなったときに、作動頻度が所定頻度よりも小さいことに基づいて、実壁温と目標壁温との偏差の絶対値が所定値以下である場合よりもデューティ比の制限値を緩和する方向に変化させることで、実壁温の応答速度を速くする。 A control device (40) for a flow control valve (12) that solves the above problem adjusts the flow rate of cooling water circulating between an internal combustion engine (20) and a radiator (21) of a vehicle. The control device includes a target opening degree setting section (50), an opening degree control section (60), and a control parameter changing section (70). The target opening degree setting section sets a target opening degree of the flow control valve for causing an actual wall temperature, which is an actual cylinder wall temperature of the internal combustion engine, to follow a target wall temperature. The opening control section controls the actual opening, which is the actual opening of the flow control valve, to the target opening. The control parameter changing section changes a control parameter that controls the operation of the flow rate control valve. The opening degree control section sets a duty ratio indicating a ratio of the energization time of the flow rate control valve in order to cause the actual opening degree of the flow rate control valve to follow the target opening degree. The flow control valve has an actuator device that operates a valve body, and the opening degree of the valve body is changed by operating the actuator device based on a duty ratio set by an opening degree control section. The target opening setting section sets the target wall temperature to a first target wall temperature setting value when the internal combustion engine is in a high load state, and sets the target wall temperature to a first target wall temperature setting value when the internal combustion engine is in a low load state. The second target wall temperature set value is set to be higher than the first target wall temperature set value. The control parameter changing unit uses a limit value of the duty ratio as a control parameter, calculates the operating frequency of the valve body in the period from now to a predetermined time ago, and calculates the deviation between the actual wall temperature and the target wall temperature. When the absolute value of the deviation between the actual wall temperature and the target wall temperature is less than or equal to the predetermined value , based on the fact that the operating frequency is less than the predetermined frequency, By changing the duty ratio limit value in a direction that eases it, the response speed of the actual wall temperature is increased .
この構成によれば、内燃機関の負荷状態に応じて内燃機関の目標壁温が切り替えられるため、内燃機関の燃費を向上させることができる。また、内燃機関の実壁温と目標壁温との偏差の絶対値が所定値よりも大きくなった場合には、流量制御弁の制御パラメータの変更により内燃機関の実壁温の応答速度が速くなるため、内燃機関の実壁温が目標壁温に向かって速やかに変化するようになる。これにより、内燃機関の実壁温が目標壁温から大きく乖離している期間を短くすることができるため、それらの乖離により生じる内燃機関の燃費の悪化を抑制することができる。換言すれば、内燃機関の燃費を更に向上させることができる。 According to this configuration, the target wall temperature of the internal combustion engine is switched depending on the load state of the internal combustion engine, so that the fuel efficiency of the internal combustion engine can be improved. In addition, if the absolute value of the deviation between the actual wall temperature of the internal combustion engine and the target wall temperature becomes larger than a predetermined value, the response speed of the actual wall temperature of the internal combustion engine will be increased by changing the control parameters of the flow control valve. Therefore, the actual wall temperature of the internal combustion engine quickly changes toward the target wall temperature. This makes it possible to shorten the period during which the actual wall temperature of the internal combustion engine deviates significantly from the target wall temperature, thereby suppressing deterioration in fuel efficiency of the internal combustion engine caused by such deviation. In other words, the fuel efficiency of the internal combustion engine can be further improved.
なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 Note that the above-mentioned means and the reference numerals in parentheses described in the claims are examples showing correspondences with specific means described in the embodiments to be described later.
本開示によれば、内燃機関の燃費を更に向上させることが可能な流量制御弁の制御装置を提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a flow control valve control device that can further improve the fuel efficiency of an internal combustion engine.
以下、流量制御弁の制御装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
＜第１実施形態＞
はじめに、図１に示される第１実施形態の流量制御弁１２が設けられる車両の冷却水循環システム１０の概要について説明する。冷却水循環システム１０は、車両に搭載される内燃機関２０、ラジエータ２１、ヒータコア２２、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラ２３、及びオイルクーラ２４に冷却水を循環させるシステムである。内燃機関２０及びラジエータ２１は流路Ｗ１０により環状に接続されている。冷却水循環システム１０は、環状流路Ｗ１０にポンプ１１及び流量制御弁１２を備えている。ポンプ１１は、環状流路Ｗ１０において内燃機関２０の上流側に設けられている。流量制御弁１２は、環状流路Ｗ１０において内燃機関２０の下流側に設けられている。
Hereinafter, embodiments of a control device for a flow control valve will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same components in each drawing are denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description will be omitted.
<First embodiment>
First, an overview of a vehicle cooling
ポンプ１１は、環状流路Ｗ１０を流れる冷却水を吸入するとともに、吸入した冷却水を内燃機関２０に圧送する。このポンプ１１の動作により、環状流路Ｗ１０を冷却水が循環している。ポンプ１１は、内燃機関２０の動力に基づいて駆動する機械式のポンプである。
内燃機関２０では、ポンプ１１から圧送される冷却水がシリンダブロック２０１、シリンダヘッド２０２の順で通過する。シリンダブロック２０１及びシリンダヘッド２０２を冷却水が通過する際に、それらと冷却水との間で熱交換が行われることにより、シリンダブロック２０１及びシリンダヘッド２０２が冷却される。シリンダヘッド２０２から吐出される冷却水は環状流路Ｗ１０を通じて流量制御弁１２に流入する。
The
In the
流量制御弁１２は、流入ポートＰ１０と、第１～第３流出ポートＰ１１～Ｐ１３とを備えている。流入ポートＰ１０には、環状流路Ｗ１０を介して内燃機関２０が接続されている。第１流出ポートＰ１１には、環状流路Ｗ１０を介してラジエータ２１が接続されている。第２流出ポートＰ１２には、第１バイパス流路Ｗ１１が接続されている。第１バイパス流路Ｗ１１は、流量制御弁１２の第２流出ポートＰ１２を、環状流路Ｗ１０におけるラジエータ２１及びポンプ１１の中間部分に接続する流路である。第３流出ポートＰ１３には、第２バイパス流路Ｗ１２が接続されている。第２バイパス流路Ｗ１２は、流量制御弁の第３流出ポートＰ１３を、環状流路Ｗ１０におけるラジエータ２１及びポンプ１１の中間部分に接続する流路である。流量制御弁１２は、各流出ポートＰ１１～Ｐ１３の開閉状態を制御することにより、ラジエータ２１を流れる冷却水の流量、第１バイパス流路Ｗ１１を流れる冷却水の流量、及び第２バイパス流路Ｗ１２を流れる冷却水の流量を制御する。
The flow
ラジエータ２１には、流量制御弁１２から環状流路Ｗ１０を介して冷却水が流入する。ラジエータ２１は、その内部を流れる冷却水と、ラジエータファン２１ａにより送風される外気との間で熱交換を行うことにより冷却水を冷却する。外気は、車両の外部の空気である。ラジエータ２１において冷却された冷却水は、環状流路Ｗ１０を通じてポンプ１１に戻される。
Cooling water flows into the
第１バイパス流路Ｗ１１には、ヒータコア２２及びＥＧＲクーラ２３が配置されている。ヒータコア２２は、車両に搭載される空調装置の空調ダクトに配置されている。ヒータコア２２は、その内部を流れる冷却水と、暖房ブロア２２ａにより送風される空調ダクト内の空気との間で熱交換を行うことにより、空気を加熱する。この加熱された空気が空調ダクトを通じて車室内に送風されることにより、車室内の暖房が行われる。ＥＧＲクーラ２３は、内燃機関２０の排気管を流れる排気の一部を内燃機関２０の吸気管に戻すＥＧＲ通路に配置されている。ＥＧＲクーラ２３は、その内部を流れる冷却水と、ＥＧＲ通路を流れる排気との間で熱交換を行うことにより、吸気管に戻される排気を冷却する。ヒータコア２２及びＥＧＲクーラ２３を通過した冷却水は、第１バイパス流路Ｗ１１及び環状流路Ｗ１０を通じてポンプ１１に戻される。
A
第２バイパス流路Ｗ１２には、オイルクーラ２４が配置されている。オイルクーラ２４は、その内部を流れる冷却水と、内燃機関２０の各部を潤滑する潤滑油との間で熱交換を行うことにより、潤滑油を冷却する。オイルクーラ２４を通過した冷却水は、第２バイパス流路Ｗ１２及び環状流路Ｗ１０を通じてポンプ１１に戻される。
An
本実施形態では、ヒータコア２２、ＥＧＲクーラ２３、及びオイルクーラ２４が車載機器に相当する。また、流量制御弁１２の第１流出ポートＰ１１がラジエータ用ポートに相当し、流量制御弁１２の第２流出ポートＰ１２及び第３流出ポートＰ１３が車載機器用ポートに相当する。さらに、第２流出ポートＰ１２がヒータコア用ポートに相当し、第３流出ポートＰ１３がオイルクーラ用ポートに相当する。
In this embodiment, the
次に、流量制御弁１２の構造について詳しく説明する。
図２に示されるように、流量制御弁１２は、本体部１２０と、アクチュエータ装置１２１とを備えている。
本体部１２０の側面には、第１～第３流出ポートＰ１１～Ｐ１３が設けられている。本体部１２０の底面には、図示されていない流入ポートＰ１０が設けられている。また、本体部１２０の内部には、第１～第３流出ポートＰ１１～Ｐ１３の開閉状態を切り替えるための円筒状の弁体が設けられている。図３は、本体部１２０の内部に設けられる円筒状の弁体１２２の展開図である。なお、図３に示されるＸ方向は、弁体１２２の周方向を示し、Ｙ方向は弁体１２２の軸方向に平行な方向を示す。以下では、Ｘ方向のうちの一方向であるＸ１方向を正転方向と称し、その逆方向であるＸ２方向を逆転方向と称する。
Next, the structure of the
As shown in FIG. 2, the
First to third outflow ports P11 to P13 are provided on the side surface of the
図３に示されるように、弁体１２２には、その軸方向Ｙに平行な方向に並ぶように３つの開口部１２３ａ～１２３ｃが形成されている。各開口部１２３ａ～１２３ｃは、弁体１２２の周方向Ｘに延びるようにスリット状に形成されている。
図３では、弁体１２２の周方向Ｘにおいて開口部１２３ａ～１２３ｃが形成されていない回転位置が「Ｐ０」で示され、回転位置Ｐ０から正転方向Ｘ１にずれた位置に順に配置される回転位置が「Ｐ１」、「Ｐ２」、「Ｐ３」、「Ｐ４」で示されている。
As shown in FIG. 3, three
In FIG. 3, the rotational position where the
開口部１２３ａは、回転位置Ｐ３から回転位置Ｐ４まで延びるように形成されている。開口部１２３ｂは、回転位置Ｐ２から回転位置Ｐ４まで延びるように形成されている。開口部１２３ｃは、回転位置Ｐ１から回転位置Ｐ４まで延びるように形成されている。
また、本体部１２０において弁体１２２に対向する内周面１２０ａには、３つの連通孔１２４ａ～１２４ｃが軸方向Ｙに並べて形成されている。連通孔１２４ａ～１２４ｃは、図２に示される第１～第３流出ポートＰ１１～Ｐ１３にそれぞれ連通されている。
The
Furthermore, three
図２に示されるアクチュエータ装置１２１は、モータを有しており、モータへの通電に基づき弁体１２２にトルクを付与することにより、弁体１２２を周方向Ｘに回転させる。弁体１２２が周方向Ｘに回転することにより、本体部１２０の内周面１２０ａに形成される連通孔１２４ａ～１２４ｃと、弁体１２２に形成される開口部１２３ａ～１２３ｃとの相対的な位置が変化して、各流出ポートＰ１１～Ｐ１３の開度が変化する。
The
具体的には、連通孔１２４ａ～１２４ｃのそれぞれの中心を通る線を基準線ＤＬ１とするとき、弁体１２２の回転に伴って弁体１２２おける基準線ＤＬ１の位置が変化する。以下では、便宜上、弁体１２２における基準線ＤＬ１の位置を「連通位置ＤＬ１」を称する。弁体１２２は、連通位置ＤＬ１が回転位置Ｐ０から回転位置Ｐ５まで変位する範囲で本体部１２０に対して相対回転する。回転位置Ｐ５は、回転位置Ｐ３と回転位置Ｐ４との間に設定されている。
Specifically, when the reference line DL1 is a line passing through the center of each of the
例えば弁体１２２の連通位置ＤＬ１が回転位置Ｐ０から回転位置Ｐ３の間に位置している場合には、本体部１２０の連通孔１２４ａが弁体１２２の開口部１２３ａに連通されていないため、第１流出ポートＰ１１は閉弁状態になっている。弁体１２２の連通位置ＤＬ１が回転位置Ｐ３に達した場合には、弁体１２２の連通位置ＤＬ１が正転方向Ｘ１に変化するほど、本体部１２０の連通孔１２４ａと弁体１２２の開口部１２３ａとが重なっている面積が徐々に増加する。したがって、第１流出ポートＰ１１の開度が徐々に大きくなる。そして、本体部１２０の連通孔１２４ａの全体が弁体１２２の開口部１２３ａと重なると、第１流出ポートＰ１１の開度が全開状態になる。以降、弁体１２２の連通位置ＤＬ１が回転位置Ｐ５に達するまでの間は、第１流出ポートＰ１１の開度が全開状態に維持される。同様に、本体部１２０の連通孔１２４ｂと弁体１２２の開口部１２３ｂとの相対的な位置関係に応じて第２流出ポートＰ１２の開度が変化するとともに、本体部１２０の連通孔１２４ｃと弁体１２２の開口部１２３ｃとの相対的な位置関係に応じて第３流出ポートＰ１３の開度が変化する。図４（Ａ）～（Ｃ）は、弁体１２２の連通位置ＤＬ１に対する各流出ポートＰ１１～Ｐ１３の開口率を示したものである。開口率とは、流出ポートが全閉状態であるときを「０［％］」とし、流出ポートが全開状態であるときを「１００［％］」として、流出ポートの開度を「０［％］」から「１００［％］」の範囲で表したものである。
For example, when the communication position DL1 of the
なお、以下では、便宜上、弁体１２２の連通位置ＤＬ１を「流量制御弁１２の弁位置」と称する。
次に、冷却水循環システム１０の電気的な構成について説明する。
In addition, below, for convenience, the communication position DL1 of the
Next, the electrical configuration of the cooling
図５に示されるように、冷却水循環システム１０は、第１水温センサ３０と、第２水温センサ３１と、クランク角センサ３２と、エアフロメータ３３と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０とを備えている。
図１に示されるように、第１水温センサ３０は、環状流路Ｗ１０における内燃機関２０よりも上流側の部分に設けられている。第１水温センサ３０は、内燃機関２０に流入する冷却水の温度である入口水温ＴＷｉｎを検出するとともに、検出された入口水温ＴＷｉｎに応じた信号を出力する。
As shown in FIG. 5, the cooling
As shown in FIG. 1, the first
第２水温センサ３１は、環状流路Ｗ１０における内燃機関２０よりも下流側の部分に設けられている。第２水温センサ３１は、内燃機関２０から排出される冷却水の温度である出口水温ＴＷｏｕｔを検出するとともに、検出された出口水温ＴＷｏｕｔに応じた信号を出力する。
The second
図５に示されるクランク角センサ３２は、内燃機関２０の出力軸であるクランク角θｃを検出するとともに、検出されるクランク角θｃに応じた信号を出力する。
エアフロメータ３３は、内燃機関２０の吸気管に設けられており、内燃機関２０に吸入される空気の流量ＧＡを検出するとともに、検出された吸入空気量ＧＡに応じた信号を出力する。
The
The
ＥＣＵ４０は、ＣＰＵやメモリ等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。ＥＣＵ４０は、メモリに予め記憶されたプログラムを実行することにより流量制御弁１２の駆動を制御する。
具体的には、ＥＣＵ４０には、各センサ３０～３３の出力信号が取り込まれている。ＥＣＵ４０は、各センサ３０～３３の出力信号に基づいて入口水温ＴＷｉｎ、出口水温ＴＷｏｕｔ、クランク角θｃ、及び吸入空気量ＧＡの情報を取得する。また、流量制御弁１２には、その弁位置を検出する位置センサ１２５が設けられている。ＥＣＵ４０は、この位置センサ１２５により検出される流量制御弁１２の弁位置の情報も取得する。ＥＣＵ４０は、入口水温ＴＷｉｎ、出口水温ＴＷｏｕｔ、クランク角θｃ、及び吸入空気量ＧＡに基づいて流量制御弁１２の弁体１２２の目標回転位置を設定するとともに、流量制御弁１２の弁位置が目標回転位置となるように流量制御弁１２を制御する。本実施形態では、ＥＣＵ４０が制御装置に相当する。また、流量制御弁１２の弁位置を目標回転位置に追従させる制御が、流量制御弁１２の実開度を目標開度に追従させる制御に相当する。
The
Specifically, the
次に、ＥＣＵ４０により実行される流量制御弁１２の制御について具体的に説明する。
ＥＣＵ４０は、出口水温ＴＷｏｕｔに基づいて、図６に示される処理を実行する。なお、ＥＣＵ４０は、内燃機関２０が始動した際に図６に示される処理を開始する。
Next, the control of the flow
The
図６に示されるように、ＥＣＵ４０は、まず、ステップＳ１０の処理として、水止め制御を実行する。水止め制御では、流量制御弁１２の弁位置が、図４に示される回転位置Ｐ０から回転位置Ｐ１の範囲に設定される。すなわち、水止め制御では、流量制御弁１２の全ての流出ポートＰ１１～Ｐ１３が閉弁状態に設定される。この場合、図１に示される冷却水循環システム１０では、冷却水が循環しないため、内燃機関２０以外での流路Ｗ１０～Ｗ１２での冷却水から外部への放熱、すなわち熱損失が抑制される。これにより、内燃機関２０から発せられる熱を有効に内燃機関２０の暖機に活用でき、例えば内燃機関２０の冷間始動時であっても、内燃機関２０を早期に暖機することができる。
As shown in FIG. 6, the
図６に示されるように、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０に続くステップＳ１１の処理として、出口水温ＴＷｏｕｔが第１温度閾値ＴＷｔｈ１よりも大きくなったか否かを判断する。ＥＣＵ４０は、出口水温ＴＷｏｕｔが第１温度閾値ＴＷｔｈ１以下である場合には、ステップＳ１１の処理で否定判断して、ステップＳ１０の水止め制御を継続する。
As shown in FIG. 6, in step S11 following step S10, the
ＥＣＵ４０は、出口水温ＴＷｏｕｔが第１温度閾値ＴＷｔｈ１よりも大きくなった場合には、ステップＳ１１の処理で肯定判断して、ステップＳ１２の処理として、熱分配制御を実行する。熱分配制御では、流量制御弁１２の弁位置が、図４に示される回転位置Ｐ１から回転位置Ｐ３の範囲に設定される。すなわち、熱分配制御では、流量制御弁１２の第２流出ポートＰ１２が開状態又は閉状態に設定されるとともに、第３流出ポートＰ１３も開状態又は閉状態に設定される。また、第１流出ポートＰ１１は閉弁状態に維持される。この場合、図１に示される冷却水循環システム１０では、内燃機関２０において加熱された冷却水を流量制御弁１２の第２流出ポートＰ１２を通じてヒータコア２２及びＥＧＲクーラ２３に供給する状態と、それらへの冷却水の供給を停止する状態とを切り替えることができる。また、同様に、内燃機関２０において加熱された冷却水を流量制御弁１２の第３流出ポートＰ１３を通じてオイルクーラ２４に供給する状態と、オイルクーラ２４への冷却水の供給を停止する状態とを切り替えることができる。このように、熱分配制御では、冷却水の熱を利用してヒータコア２２、ＥＧＲクーラ２３、及びオイルクーラ２４を暖機することができる。
When the outlet water temperature TWout becomes larger than the first temperature threshold value TWth1, the
図６に示されるように、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１２に続くステップＳ１３の処理として、出口水温ＴＷｏｕｔが第２温度閾値ＴＷｔｈ２よりも大きくなったか否かを判断する。第２温度閾値ＴＷｔｈ２は、第１温度閾値ＴＷｔｈ１よりも大きい値に設定されている。ＥＣＵ４０は、出口水温ＴＷｏｕｔが第２温度閾値ＴＷｔｈ２以下である場合には、ステップＳ１３の処理で否定判断して、ステップＳ１２の熱分配制御を継続する。
As shown in FIG. 6, in step S13 following step S12, the
ＥＣＵ４０は、出口水温ＴＷｏｕｔが第２温度閾値ＴＷｔｈ２よりも大きくなった場合には、ステップＳ１３の処理で肯定判断して、ステップＳ１４の処理として、壁温切替制御を実行する。壁温切替制御では、流量制御弁１２の弁位置が、図４に示される回転位置Ｐ６から回転位置Ｐ５の範囲に設定される。回転位置Ｐ６は、回転位置Ｐ３よりも逆転方向Ｘ２に若干ずれた位置に設定されている。流量制御弁１２の弁位置が図４に示される回転位置Ｐ６から回転位置Ｐ５に設定されることにより、流量制御弁１２の第１流出ポートＰ１１が開弁状態又は閉弁状態に設定されるとともに、第２流出ポートＰ１２及び第３流出ポートＰ１３が全開状態に維持される。この場合、図１に示される冷却水循環システム１０では、内燃機関２０の熱を吸収した冷却水が流量制御弁１２の第１流出ポートＰ１１を通じてラジエータ２１に供給されるため、ラジエータ２１において冷却水を冷却することができる。ＥＣＵ４０は、壁温切替制御において、内燃機関２０の負荷状態に応じて第１流出ポートＰ１１の開閉状態を変化させることにより、内燃機関２０を流れる冷却水の温度を調整する。
When the outlet water temperature TWout becomes larger than the second temperature threshold TWth2, the
具体的には、ＥＣＵ４０は、内燃機関２０の負荷状態が高負荷状態である場合には、第１流出ポートＰ１１を開弁方向に変化させることにより、ラジエータ２１に供給される冷却水の流量を増加させる。これにより、ラジエータ２１において冷却水が冷却され易くなるため、内燃機関２０に供給される冷却水の温度が低下する。したがって、内燃機関２０のシリンダ２０１，２０２の壁温が低下するため、内燃機関２０にノッキングが生じ難くなる。よって、ノッキングを抑制するために内燃機関２０の点火時期を遅角側にずらす制御を実行する必要がなくなる。結果として、内燃機関２０の点火時期を最適な時期に維持し易くなるため、内燃機関２０の燃費を改善することができる。なお、以下では、内燃機関２０のシリンダ２０１，２０２の実壁温を単に「内燃機関２０の壁温」と称する。
Specifically, when the load state of the
一方、ＥＣＵ４０は、内燃機関２０の負荷状態が低負荷状態である場合には、第１流出ポートＰ１１を閉弁方向に変化させることにより、ラジエータ２１に供給される冷却水の流量を減少させる。これにより、冷却水が冷却され難くなるため、内燃機関２０を流れる冷却水の温度が上昇する。よって、内燃機関２０の実壁温が上昇するため、内燃機関２０の冷却損失が低減するとともに、内燃機関２０のフリクションが低下する。そのため、内燃機関２０の燃費を改善することができる。
On the other hand, when the load state of the
次に、ＥＣＵ４０により実行される壁温切替制御の詳細について説明する。なお、本実施形態のＥＣＵ４０は、内燃機関２０の壁温と内燃機関２０の出口水温ＴＷｏｕｔとの間に相関関係があることを利用して、内燃機関２０の壁温を示すパラメータとして、内燃機関２０の出口水温ＴＷｏｕｔが用いられている。
Next, details of the wall temperature switching control executed by the
図５に示されるように、ＥＣＵ４０は、壁温切替制御の実行のために、目標開度設定部５０と、開度制御部６０とを備えている。
目標開度設定部５０は、内燃機関２０の負荷状態に応じた目標出口水温を設定するとともに、設定された目標出口水温に実際の出口水温ＴＷｏｕｔを追従させるための流量制御弁１２の弁体の目標回転位置Ｐｖｂ＊を設定する。本実施形態では、出口水温ＴＷｏｕｔを目標出口水温に追従させる制御が、内燃機関２０の実壁温を目標壁温に追従させる制御に相当する。また、出口水温ＴＷｏｕｔが、内燃機関２０を流れる冷却水の温度に相当し、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が、内燃機関２０を流れる冷却水の目標水温に相当する。図７に示されるように、目標開度設定部５０は、フィードフォワード制御部５１と、フィードバック制御部５２と、乗算部５３とを備えている。
As shown in FIG. 5, the
The target opening
フィードフォワード制御部５１は、内燃機関２０の負荷に応じた目標出口水温を設定した上で、内燃機関２０の出口水温ＴＷｏｕｔを目標出口水温にフィードフォワード制御するための目標回転位置Ｐｖ＊を演算する部分である。フィードフォワード制御部５１は、回転速度演算部５１０と、吸入空気量演算部５１１と、入口水温演算部５１２と、発熱量演算部５１３と、目標出口水温演算部５１４と、流量演算部５１５と、減算部５１６と、除算部５１７ａ，５１７ｂと、基準目標開度演算部５１８と、フィルタリング部５１９とを有している。
The
回転速度演算部５１０には、クランク角センサ３２の出力信号が入力されている。回転速度演算部５１０は、クランク角センサ３２の出力信号に基づいてクランク角θｃを演算するとともに、演算されたクランク角θｃの時間変化量を演算することにより、内燃機関２０の回転速度Ｎｐを演算する。
The output signal of the
吸入空気量演算部５１１には、エアフロメータ３３の出力信号が入力されている。吸入空気量演算部５１１は、エアフロメータ３３の出力信号に基づいて吸入空気量ＧＡを演算する。吸入空気量ＧＡと内燃機関２０の負荷との間には相関関係があるため、本実施形態では、内燃機関２０の負荷状態を表すパラメータとして、吸入空気量ＧＡが用いられている。
The output signal of the
入口水温演算部５１２には、第１水温センサ３０の出力信号が入力されている。入口水温演算部５１２は、第１水温センサ３０の出力信号に基づいて内燃機関２０の入口水温ＴＷｉｎを演算する。
発熱量演算部５１３には、回転速度演算部５１０により演算される内燃機関２０の回転速度Ｎｐと、吸入空気量演算部５１１により演算される吸入空気量ＧＡとが入力される。発熱量演算部５１３は、図８に示されるマップを用いることにより、内燃機関２０の回転速度Ｎｐ及び吸入空気量ＧＡに基づいて発熱量Ｑを演算する。発熱量Ｑは、内燃機関２０から冷却水に伝わる熱量である。図８に示されるマップでは、内燃機関２０の回転速度Ｎｐが速くなるほど、また吸入空気量ＧＡが増加するほど、発熱量Ｑが増加するようになっている。
The output signal of the first
The rotational speed Np of the
図７に示されるように、目標出口水温演算部５１４には、回転速度演算部５１０により演算される内燃機関２０の回転速度Ｎｐと、吸入空気量演算部５１１により演算される吸入空気量ＧＡとが入力される。目標出口水温演算部５１４は、図９に示されるマップを用いることにより、内燃機関２０の回転速度Ｎｐ及び吸入空気量ＧＡに基づいて目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊を演算する。図９に示されるマップでは、内燃機関２０の回転速度Ｎｐが遅く、且つ吸入空気量ＧＡが大きい領域、すなわち内燃機関２０が高負荷状態である領域では、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が低温の第１目標水温設定値ＴＷａ１に設定される。また、内燃機関２０の回転速度Ｎｐが速く、且つ吸入空気量ＧＡが小さい領域、すなわち内燃機関２０が低負荷状態である領域では、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が、第１目標水温設定値ＴＷａ１よりも高温の第２目標水温設定値ＴＷａ２に設定される。本実施形態では、第１目標水温設定値ＴＷａ１が第１目標壁温設定値に相当し、第２目標水温設定値ＴＷａ２が第２目標壁温設定値に相当する。
As shown in FIG. 7, the target outlet water
図７に示されるように、流量演算部５１５には、回転速度演算部５１０により演算される内燃機関２０の回転速度Ｎｐが入力される。流量演算部５１５は、図１０に示されるマップを用いることにより、内燃機関２０の回転速度Ｎｐに基づいて弁全開時流量ｍを演算する。弁全開時流量ｍは、全ての流出ポートＰ１１～Ｐ１３が全開状態であるときに内燃機関２０を通過する冷却水の流量である。本実施形態では、図１に示されるポンプ１１が、内燃機関２０の動力に基づき駆動する機械式のポンプであるため、図１０に示されるように、弁全開時流量ｍは、基本的には、内燃機関２０の回転速度Ｎｐに比例する。
As shown in FIG. 7, the rotation speed Np of the
図７に示されるように、減算部５１６には、目標出口水温演算部５１４により演算される目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊と、入口水温演算部５１２により演算される入口水温ＴＷｉｎとが入力される。減算部５１６は、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊から入口水温ＴＷｉｎを減算することにより、それらの偏差である目標出入水温差ΔＴ（＝ＴＷｏｕｔ＊－ＴＷｉｎ）を演算する。
As shown in FIG. 7, the target outlet water temperature TWout* calculated by the target outlet water
除算部５１７ａには、発熱量演算部５１３により演算される内燃機関２０の発熱量Ｑと、減算部５１６により演算される目標出入水温差ΔＴとが入力される。除算部５１７ａは、以下の式ｆ１に基づいて、冷却水の目標流量ｍ＊を演算する。なお、式ｆ１における「ｃ」は冷却水の比熱を示す。また、式ｆ１では、冷却水の質量を冷却水の流量で近似している。
The calorific value Q of the
ｍ＊＝Ｑ／（ｃ×ΔＴ） （ｆ１）
除算部５１７ｂには、除算部５１７ａにより演算される目標流量ｍ＊と、流量演算部５１５により演算される弁全開時流量ｍとが入力される。除算部５１７ｂは、目標流量ｍ＊を弁全開時流量ｍにより除算することにより、目標流量比Ｒｆ（＝（ｍ＊／ｍ）×１００［％］）を演算する。
m*=Q/(c×ΔT) (f1)
The target flow rate m* calculated by the
基準目標開度演算部５１８には、除算部５１７ｂにより演算される目標流量比Ｒｆが入力される。基準目標開度演算部５１８は、図１１に示されるマップを用いることにより、目標流量比Ｒｆから流量制御弁１２の弁体１２２の目標回転位置Ｐｖｂ＊を演算する。図１１に示されるマップは、流量比を流量制御弁１２の弁体の回転位置に変換するためのマップである。このマップは、流量制御弁１２の弁位置に応じた第１流出ポートＰ１１の開口率特性に基づいて予め作成されている。
The reference target
図７に示されるように、フィルタリング部５１９には、基準目標開度演算部５１８により演算される目標回転位置Ｐｖｂ＊が入力される。フィルタリング部５１９は、基準目標開度演算部５１８により演算される目標回転位置Ｐｖｂ＊に対してローパスフィルタに基づくフィルタリング処理を施すことにより、目標回転位置Ｐｖｂ＊を平滑化する。フィルタリング部５１９によりフィルタリング処理が施された目標回転位置Ｐｖｂ＊は、フィードフォワード制御部５１の演算値として乗算部５３に入力される。
As shown in FIG. 7, the target rotational position Pvb* calculated by the reference target
フィードバック制御部５２は、内燃機関２０の出口水温ＴＷｏｕｔを目標出口水温にフィードバック制御するための目標回転位置Ｐｖｂ＊を演算する部分である。フィードバック制御部５２は、出口水温演算部５２０と、減算部５２１と、ＰＩ制御部５２２とを備えている。
The
出口水温演算部５２０には、第２水温センサ３１の出力信号が入力されている。出口水温演算部５２０は、第２水温センサ３１の出力信号に基づいて内燃機関２０の出口水温ＴＷｏｕｔを演算する。
減算部５２１には、出口水温演算部５２０により演算される内燃機関２０の出口水温ＴＷｏｕｔと、フィードフォワード制御部５１の目標出口水温演算部５１４により演算される目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊とが入力される。減算部５２１は、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊から出口水温ＴＷｏｕｔを減算することにより、それらの偏差である出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔを演算する。
The output signal of the second
The
ＰＩ制御部５２２には、減算部５２１により演算される出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが入力される。ＰＩ制御部５２２は、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔに基づくＰＩ制御を実行することにより、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊に出口水温ＴＷｏｕｔを追従させるためのフィードバック補正量αを演算する。ＰＩ制御部５２２により演算されるフィードバック補正量αは、フィードバック制御部５２の演算値として乗算部５３に入力される。
The outlet water temperature deviation ΔTWout calculated by the
乗算部５３は、フィードフォワード制御部５１の演算値である目標回転位置Ｐｖｂ＊に、フィードバック制御部５２の演算値であるフィードバック補正量αを乗算することにより、最終目標回転位置Ｐｖ＊を演算する。この乗算部５３により演算される最終目標回転位置Ｐｖ＊が目標開度設定部５０の演算値として、図５に示される開度制御部６０に出力される。
The
図１２に示されるように、開度制御部６０は、減算部６１と、比例制御部６２と、積分部６３と、積分制御部６４と、加算部６５と、制限部６６とを備えている。
減算部６１には、目標開度設定部５０により演算される最終目標回転位置Ｐｖ＊と、流量制御弁１２の位置センサ１２５により検出される流量制御弁１２の弁位置Ｐｖとが入力されている。減算部６１は、最終目標回転位置Ｐｖ＊から実回転位置Ｐｖを減算することにより、回転位置偏差ΔＰ（＝Ｐｖ＊－Ｐｖ）を演算する。
As shown in FIG. 12, the
The final target rotational position Pv* calculated by the target opening
比例制御部６２には、減算部６１により演算される回転位置偏差ΔＰが入力されている。比例制御部６２は、回転位置偏差ΔＰに基づく比例制御の実行により、デューティ比Ｄの比例項Ｄｐを演算する。
なお、デューティ比Ｄは、流量制御弁１２のアクチュエータ装置１２１の通電時間の割合を示すものである。本実施形態のデューティ比Ｄは「－１００［％］≦Ｄ≦１００［％］」の範囲で設定されている。デューティ比Ｄが正の値に設定されている場合、弁体１２２が正転方向Ｘ１に回転するようにアクチュエータ装置１２１の通電が行われる。また、デューティ比Ｄが負の値に設定されている場合、弁体１２２が逆転方向Ｘ２に回転するようにアクチュエータ装置１２１の通電が行われる。また、デューティ比Ｄの絶対値が大きくなるほど、アクチュエータ装置１２１の通電時間が長くなる。そのため、デューティ比Ｄと流量制御弁１２の弁体１２２の変位速度との間には、図１３に示されるような略比例関係が成立する。
The rotational position deviation ΔP calculated by the
Note that the duty ratio D indicates the ratio of the energization time of the
図１２に示されるように、積分部６３には、減算部６１により演算される回転位置偏差ΔＰが入力されている。積分部６３は、回転位置偏差ΔＰの時間的な積分値を演算する。
積分制御部６４には、積分部６３により演算される回転位置偏差ΔＰの積分値が入力される。積分制御部６４は、回転位置偏差ΔＰの積分値に基づく積分制御の実行により、デューティ比Ｄの積分項Ｄｉを演算する。
As shown in FIG. 12, the rotational position deviation ΔP calculated by the
The integral value of the rotational position deviation ΔP calculated by the integrating
加算部６５には、比例制御部６２により演算されるデューティ比Ｄの比例項Ｄｐと、積分制御部６４により演算されるデューティ比Ｄの積分項Ｄｉとが入力される。加算部６５は、デューティ比Ｄの比例項Ｄｐとデューティ比Ｄの積分項Ｄｉとを加算することにより、最終的なデューティ比Ｄを演算する。
A proportional term Dp of the duty ratio D calculated by the
制限部６６には、加算部６５により演算されるデューティ比Ｄが入力される。制限部６６は、デューティ比Ｄの値を「－４０［％］≦Ｄ≦４０［％］」に制限する。例えば加算部６５により演算されたデューティ比Ｄが「６０［％］」である場合には、デューティ比Ｄを「４０［％］」に制限する。また、例えば加算部６５により演算されたデューティ比Ｄが「－６０［％］」である場合には、デューティ比Ｄを「－４０［％］」に制限する。このように流量制御弁１２のデューティ比Ｄを制限すれば、アクチュエータ装置１２１のモータの発熱を抑制したり、アクチュエータ装置１２１のギア等の駆動部に加わる負荷を減少させたりすることができる。よって、アクチュエータ装置１２１の耐久性の要求を満たし易くなる。この制限部６６により演算されるデューティ比Ｄは、ＥＣＵ４０の出力信号として流量制御弁１２に入力される。このデューティ比Ｄに基づいて流量制御弁１２のアクチュエータ装置１２１の通電が制御されることにより、流量制御弁１２の弁体１２２の弁位置Ｐｖが最終目標回転位置Ｐｖ＊に追従するように制御される。
The duty ratio D calculated by the adding
ところで、内燃機関２０の吸入空気量ＧＡが変化することにより、すなわち内燃機関２０の負荷が変化することにより、図７に示される減算部５１６により演算される目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が変化した際に、実際の出口水温ＴＷｏｕｔが目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊まで変化するまでには時間的な遅れが生じる。
By the way, when the target outlet water temperature TWout* calculated by the
例えば図１４に示されるように、時刻ｔ１０で車両の加速等により内燃機関２０が高負荷状態になったとすると、図中に一点鎖線で示されるように、時刻ｔ１０で目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が第２目標水温設定値ＴＷａ２から第１目標水温設定値ＴＷａ１に変更される。この場合、時刻ｔ１０から所定時間Ｔ１１だけ経過した時刻ｔ１１で実際の出口水温ＴＷｏｕｔが第１目標水温設定値ＴＷａ１に到達する。このときの遅れ時間Ｔ１１は５秒から２０秒程度である。
For example, as shown in FIG. 14, if the
また、時刻ｔ１２で車両の減速等により内燃機関２０が低負荷状態になった場合には、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が第１目標水温設定値ＴＷａ１から第２目標水温設定値ＴＷａ２に増加する。この場合、時刻ｔ１２から所定時間Ｔ１２だけ経過した時刻ｔ１３で実際の出口水温ＴＷｏｕｔが第２目標水温設定値ＴＷａ２に到達する。このときの遅れ時間Ｔ１２は１０秒から２０秒程度である。
Further, when the
このような数十秒程度の応答遅れが生じる要因としては、例えばＥＣＵ４０における制御指示の遅れ、流量制御弁１２の弁体１２２の応答遅れ、冷却水循環システム１０における冷却水の流量の応答遅れ、冷却水の水温の応答遅れ等がある。
具体的には、例えば内燃機関２０が低負荷状態から高負荷状態に移行する際には、図１５に示されるような流れで、内燃機関２０を流れる冷却水の温度が変化する。図１５に示されるように、まず、運転者がアクセルペダルを踏み込むと、内燃機関２０の吸入空気量ＧＡが増加する。吸入空気量ＧＡの増加に伴って目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が変更されることにより、変更後の目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊に対応するように目標回転位置Ｐｖｂ＊が変更される。その結果、流量制御弁１２の弁位置Ｐｖが変更される。これにより、流量制御弁１２の各流出ポートＰ１１～Ｐ１３の開度が変更されるため、冷却水循環システム１０を流れる冷却水の流量が変化する。この冷却水の流量の変化に基づいてラジエータ２１の放熱量や内燃機関２０の受熱量が変化し、結果として冷却水の温度の変化に至る。
Factors that cause such a response delay of several tens of seconds include, for example, a delay in control instructions in the
Specifically, for example, when the
このとき、各パラメータの変化には種々の応答遅れが発生する。具体的には、アクセルペダルの踏み込み量が変化した際には、その変化に対する吸入空気量ＧＡの応答には遅れが生じる。この第１応答遅れは、内燃機関２０の動作の遅れ等に起因するものである。
また、吸入空気量ＧＡが変化した後、その変化に対する流量制御弁１２の弁位置Ｐｖの応答及び冷却水循環システム１０の冷却水の流量の応答には遅れが生じる。この第２応答遅れは、流量制御弁１２の制御ロジックの応答遅れや流量制御弁１２の機械的な応答遅れ等に起因するものである。
At this time, various response delays occur with changes in each parameter. Specifically, when the amount of depression of the accelerator pedal changes, there is a delay in the response of the intake air amount GA to the change. This first response delay is caused by, for example, a delay in the operation of the
Furthermore, after the intake air amount GA changes, there is a delay in the response of the valve position Pv of the flow
さらに、冷却水の流量が変化した後、その変化に対するラジエータ２１の放熱量や内燃機関２０の受熱量の応答には遅れが生じる。この第３応答遅れは、ラジエータ２１の性能や内燃機関２０の発熱量等に起因するものである。
また、ラジエータ２１の放熱量や内燃機関２０の受熱量が変化した後に、その変化に対する冷却水の温度の応答には遅れが生じる。この第４応答遅れは、冷却水の熱容量等に起因するものである。
Furthermore, after the flow rate of the cooling water changes, there is a delay in the response of the amount of heat released by the
Furthermore, after the amount of heat radiated by the
このように、内燃機関２０の負荷状態の変化に対して冷却水の温度の応答が遅れると、内燃機関２０の壁温が適切な温度からずれている期間が長くなるおそれがある。
例えば、壁温切替制御では、内燃機関２０が低負荷状態から高負荷状態に移行した際に、出口水温ＴＷｏｕｔを第１目標水温設定値ＴＷａ１まで低下させることとしている。このような状況において、冷却水の温度の応答に遅れが生じると、第１目標水温設定値ＴＷａ１に対して出口水温ＴＷｏｕｔが高温側に乖離している状態が継続する可能性がある。すなわち、内燃機関２０の壁温が高い状態が継続する可能性がある。この場合、内燃機関２０においてノッキングが発生し易くなるため、ノッキングを回避するための点火時期制御等が内燃機関２０にて実行されることにより、内燃機関２０の燃費が悪化する可能性がある。
As described above, if the response of the cooling water temperature to a change in the load condition of the
For example, in the wall temperature switching control, when the
また、壁温切替制御では、内燃機関２０が高負荷状態から低負荷状態に移行した際に、出口水温ＴＷｏｕｔを第２目標水温設定値ＴＷａ２まで上昇させることとしている。このような状況において、冷却水の温度の応答に遅れが生じると、第２目標水温設定値ＴＷａ２に対して出口水温ＴＷｏｕｔが低温側に乖離している状態が継続する可能性がある。すなわち、内燃機関２０の壁温が低い状態が継続する可能性がある。この場合、内燃機関２０において冷却損失が増大したり、フリクションが増大したりするため、内燃機関２０の燃費が悪化する可能性がある。
Furthermore, in the wall temperature switching control, when the
このような冷却水の温度の応答遅れに起因する内燃機関の燃費の悪化は、近年の車両において顕著な課題となっている。近年の燃費規制に対応するために、内燃機関に関しては、高圧縮比、高過給、及びダウンサイジングが要求されている。このような内燃機関では、従来の内燃機関と比較すると、ノッキングが発生し易くなる。より詳細には、従来よりも内燃機関の壁温が低い領域においてノッキングが発生する可能性がある。このような内燃機関においては、図１６に示される目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊を設定するマップにおいて、第１目標水温設定値ＴＷａ１と第２目標水温設定値ＴＷａ２との境界線を第１境界線Ｌ１１から第２境界線Ｌ１２に変更することで、すなわち目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が低温の第１目標水温設定値ＴＷａ１に設定される領域を拡大することで、ノッキングを抑制することが可能である。 Deterioration in the fuel efficiency of internal combustion engines due to such a delay in the response of the coolant temperature has become a significant issue in recent vehicles. In order to comply with recent fuel efficiency regulations, internal combustion engines are required to have high compression ratios, high supercharging, and downsizing. In such an internal combustion engine, knocking is more likely to occur than in a conventional internal combustion engine. More specifically, knocking may occur in a region where the wall temperature of the internal combustion engine is lower than before. In such an internal combustion engine, in the map for setting the target outlet water temperature TWout* shown in FIG. By changing to the second boundary line L12, that is, by expanding the region where the target outlet water temperature TWout* is set to the low temperature first target water temperature set value TWa1, it is possible to suppress knocking.
一方、車両が市街地モードで走行している際に、内燃機関２０の回転速度Ｎｐ及び吸入空気量ＧＡが取り得る領域は、例えば図１６に二点鎖線Ｌ２０で囲まれる領域となる。図１６に示されるマップにおいて、第１目標水温設定値ＴＷａ１と第２目標水温設定値ＴＷａ２との境界線が第１境界線Ｌ１１に設定されている場合には、二点鎖線Ｌ２０で囲まれる領域の殆どが第２目標水温設定値ＴＷａ２の設定領域である。そのため、第１目標水温設定値ＴＷａ１と第２目標水温設定値ＴＷａ２との間で目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が切り替えられる頻度は少ない。
On the other hand, when the vehicle is running in the city mode, the possible range of the rotational speed Np and the intake air amount GA of the
これに対して、第１目標水温設定値ＴＷａ１と第２目標水温設定値ＴＷａ２との境界線が第２境界線Ｌ１２に設定されている場合には、二点鎖線Ｌ２０で囲まれる領域が第１目標水温設定値ＴＷａ１の設定領域と第２目標水温設定値ＴＷａ２の設定領域とを跨ぐように位置する。そのため、第１目標水温設定値ＴＷａ１と第２目標水温設定値ＴＷａ２との間で目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が切り替えられる頻度が高くなる。そのため、上述した冷却水の温度の応答遅れに起因する内燃機関の燃費の悪化が顕著となる。 On the other hand, when the boundary line between the first target water temperature setting value TWa1 and the second target water temperature setting value TWa2 is set to the second boundary line L12, the area surrounded by the two-dot chain line L20 is the first It is located so as to straddle the setting area of the target water temperature setting value TWa1 and the setting area of the second target water temperature setting value TWa2. Therefore, the frequency at which the target outlet water temperature TWout* is switched between the first target water temperature setting value TWa1 and the second target water temperature setting value TWa2 increases. Therefore, the fuel efficiency of the internal combustion engine is significantly deteriorated due to the above-described delayed response of the cooling water temperature.
このような内燃機関の燃費の悪化を解消するためには、冷却水の温度の応答速度を速くすればよい。上述の通り、冷却水の温度の応答性を悪化させる要因には、図１５に示されるような第１～第４応答遅れに対応する要因がある。本実施形態では、第１～第４応答遅れのそれぞれに対応する要因のうち、第２応答遅れに対応する要因、すなわち流量制御弁１２の応答遅れを改善することにより、冷却水の温度の応答速度を速くする。
In order to eliminate such deterioration in fuel efficiency of the internal combustion engine, it is sufficient to increase the response speed of the cooling water temperature. As described above, factors that deteriorate the responsiveness of the cooling water temperature include factors corresponding to the first to fourth response delays as shown in FIG. 15. In this embodiment, the response of the cooling water temperature is improved by improving the factor corresponding to the second response delay, that is, the response delay of the
次に、本実施形態のＥＣＵ４０により実行される冷却水の温度の応答速度を速くする制御の手順について説明する。
図５に示されるように、ＥＣＵ４０は制御パラメータ変更部７０を更に備えている。制御パラメータ変更部７０は、流量制御弁１２の制御パラメータを変更することにより、冷却水の温度の応答速度を速くする。本実施形態の制御パラメータ変更部７０は、図１２に示されるように、流量制御弁１２の制御パラメータの変更として、制限部６６において設定されているデューティ比Ｄの制限値を変更する。
Next, a description will be given of a control procedure executed by the
As shown in FIG. 5, the
図１７は、制御パラメータ変更部７０がデューティ比Ｄの制限値を変更する処理の手順を示したフローチャートである。なお、制御パラメータ変更部７０は、図１７に示される処理を、ＥＣＵ４０において壁温切替制御が実行されている期間に所定の周期で繰り返し実行する。
FIG. 17 is a flowchart illustrating a process in which the control
図１７に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、まず、ステップＳ２０の処理として、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊と出口水温ＴＷｏｕｔとの偏差である出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜が所定値Ｔｔｈ１０よりも大きいか否かを判断する。出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔとしては、図７に示される減算部５２１の演算値が用いられる。なお、本実施形態では、内燃機関２０から排出される冷却水の出口水温ＴＷｏｕｔと内燃機関２０の実壁温とが相関関係があることを利用して、出口水温ＴＷｏｕｔを内燃機関２０の実壁温として用いている。また、出口水温ＴＷｏｕｔは、内燃機関２０を流れる冷却水の温度にも相当する。さらに、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が、内燃機関の実壁温の目標値である目標壁温に相当する。
As shown in FIG. 17, the control
制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜が所定値Ｔｔｈ１０以下である場合には、すなわち出口水温ＴＷｏｕｔが目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊から乖離していない場合には、ステップＳ２０の処理で否定判断する。この場合、制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ２２の処理として、通常制御を実行する。通常制御は、デューティ比Ｄの値を通常の範囲に、すなわち「｜Ｄ｜≦４０［％］」の範囲に制限する処理である。
If the absolute value |ΔTWout| of the outlet water temperature deviation is less than or equal to the predetermined value Tth10, that is, if the outlet water temperature TWout does not deviate from the target outlet water temperature TWout*, the control
一方、制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜が所定値Ｔｔｈ１０よりも大きい場合には、すなわち出口水温ＴＷｏｕｔが目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊から乖離している場合には、ステップＳ２０の処理で肯定判断する。この場合、制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ２１の処理として、応答速度向上制御を実行する。応答速度向上制御は、デューティ比Ｄの値を「｜Ｄ｜≦１００［％］」の範囲で設定する処理である。すなわち、応答速度向上制御は、デューティ比Ｄの制限を緩和する制御である。
On the other hand, if the absolute value |ΔTWout| of the outlet water temperature deviation is larger than the predetermined value Tth10, that is, if the outlet water temperature TWout deviates from the target outlet water temperature TWout*, the control
デューティ比Ｄの制限が「｜Ｄ｜≦４０［％］」から「｜Ｄ｜≦１００［％］」に緩和されると、図１３に示されるように、流量制御弁１２の弁体１２２の変位速度が、より速い速度に設定され易くなる。そのため、より早期に冷却水の流量が変化するようになる。これにより、内燃機関２０の実壁温が目標壁温まで早期に変化し易くなる。
When the restriction on the duty ratio D is relaxed from "|D|≦40[%]" to "|D|≦100[%]", as shown in FIG. The displacement speed is more likely to be set to a faster speed. Therefore, the flow rate of the cooling water changes more quickly. This makes it easier for the actual wall temperature of the
例えば図１８に示されるように、内燃機関２０の実壁温が温度Ｔｓである状況において、その実壁温を目標温度Ｔｓａまで変化させる状況を考える。冷却水の流量を徐々に増加させると、図中に破線の矢印で示されるように、冷却水の温度も徐々に低下する。このように冷却水の温度が低下する場合、冷却水の温度の応答速度が遅いことが要因となり、内燃機関２０の実壁温が目標温度Ｔｓａまで変化するまでに長い時間を要する。
For example, as shown in FIG. 18, consider a situation where the actual wall temperature of the
この点、デューティ比Ｄの制限が「｜Ｄ｜≦１００［％］」に緩和されていると、流量制御弁１２の弁体１２２が高速で変位するため、冷却水の流量が大きく変化する。そのため、図１８に実線の矢印で示されるように、冷却水の温度が変化するよりも前に、冷却水の流量が急激に増加する。その後、冷却水の温度が低下することにより、内燃機関２０の実壁温が目標温度Ｔｓａまで変化する。冷却水の温度の応答速度と比較すると、冷却水の流量の応答速度の方が速い。そのため、図１８に実線で示されるように冷却水の流量を変化させることにより、冷却水の温度の応答速度を向上させることが可能である。
In this regard, if the restriction on the duty ratio D is relaxed to "|D|≦100[%]", the
次に、図１９を参照して、本実施形態の動作例について説明する。なお、図１９（Ｂ）～（Ｇ）では、デューティ比Ｄが「｜Ｄ｜≦４０［％］」に制限されている場合の各パラメータの変化が二点鎖線で示されるとともに、デューティ比Ｄの制限が「｜Ｄ｜≦１００［％］」に緩和されている場合の各パラメータの変化が実線で示されている。 Next, an example of the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. In addition, in FIGS. 19(B) to (G), the change in each parameter when the duty ratio D is limited to "|D|≦40[%]" is shown by a two-dot chain line, and the duty ratio D The change in each parameter when the restriction is relaxed to "|D|≦100[%]" is shown by a solid line.
図１９（Ａ）に示されるように時刻ｔ２０で吸入空気量ＧＡが増加すると、すなわち内燃機関２０が高負荷状態になると、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が第２目標水温設定値ＴＷａ２から第１目標水温設定値ＴＷａ１に変更される。そのため、図１９（Ｃ）に示されるように、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊と出口水温ＴＷｏｕｔとの偏差である出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが負の値に変化する。この際、図１９（Ｃ）に示されるように、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「－Ｔｔｈ１０」よりも小さくなることにより、応答速度向上制御が実行されて、デューティ比Ｄの制限が「｜Ｄ｜≦１００［％］」に緩和される。
As shown in FIG. 19(A), when the intake air amount GA increases at time t20, that is, when the
一方、図１９（Ｃ）に示されるように出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが変化することにより、図１９（Ｅ）に一点鎖線で示されるように、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔに基づいて設定される最終目標回転位置Ｐｖ＊が増加する。これにより、最終目標回転位置Ｐｖ＊と流量制御弁１２の弁位置Ｐｖとの偏差である回転位置偏差ΔＰが増加するため、ＥＣＵ４０により演算されるデューティ比Ｄも増加する。結果として、図１９（Ｄ）に示されるように、デューティ比Ｄが「１００［％］」に設定される。
On the other hand, as the outlet water temperature deviation ΔTWout changes as shown in FIG. 19(C), the final target rotational position is set based on the outlet water temperature deviation ΔTWout, as shown by the dashed line in FIG. 19(E). Pv* increases. As a result, the rotational position deviation ΔP, which is the deviation between the final target rotational position Pv* and the valve position Pv of the
ところで、仮にデューティ比Ｄが「｜Ｄ｜≦４０［％］」に制限されているとすると、流量制御弁１２の弁位置Ｐｖは、図１９（Ｅ）に二点鎖線で示されるように変化する。すなわち、デューティ比Ｄが制限されている場合よりも、デューティ比Ｄの制限が緩和されている場合の方が、流量制御弁１２の弁位置Ｐｖが最終目標回転位置Ｐｖ＊まで急峻に変化する。そのため、図１９（Ｆ）に示されるように、デューティ比Ｄが制限されている場合よりも、デューティ比Ｄの制限が緩和されている場合の方が、冷却水の流量が大きく変化する。結果として、図１９（Ｇ）に示されるように、デューティ比Ｄが制限されている場合よりも、デューティ比Ｄの制限が緩和されている場合の方が、内燃機関２０の実壁温の初期変化が急峻となる。
By the way, if the duty ratio D is limited to "|D|≦40[%]", the valve position Pv of the
図１９（Ｅ）に示されるように、時刻ｔ２０以降、流量制御弁１２の弁位置Ｐｖが最終目標回転位置Ｐｖ＊に達すると、図１９（Ｆ）に示されるように、冷却水の流量が所定の流量に収束する。こうした冷却水の流量の増加に伴って、図１９（Ｂ）に示されるように、時刻ｔ２０以降に内燃機関２０の出口水温ＴＷｏｕｔが目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊に向かって低下し始める。これにより、図１９（Ｃ）に示されるように、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが零に向かって変化する。出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが時刻ｔ２１で「－Ｔｔｈ１０」に達すると、通常制御が実行される。
As shown in FIG. 19(E), after time t20, when the valve position Pv of the flow
なお、図１９（Ａ）に示されるように、時刻ｔ２２で吸入空気量ＧＡが減少した場合、すなわち内燃機関２０が低負荷状態になった場合には、図１９（Ｂ）～（Ｇ）に示されるように内燃機関２０の出口水温ＴＷｏｕｔ、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔ、デューティ比Ｄ、流量制御弁１２の弁位置Ｐｖ、冷却水の流量、及び内燃機関２０の実壁温が変化する。この際にも、図１９（Ｇ）に示されるように、デューティ比Ｄが制限されている場合よりも、デューティ比Ｄの制限が緩和されている場合の方が、内燃機関２０の実壁温を急峻に変化させることができる。
Note that, as shown in FIG. 19(A), when the intake air amount GA decreases at time t22, that is, when the
以上のように、本実施形態の目標開度設定部５０は、内燃機関２０が高負荷状態であるときに、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊を第１目標水温設定値ＴＷａ１に設定するとともに、内燃機関２０が低負荷状態であるときに、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊を第２目標水温設定値ＴＷａ２に設定する。また、制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜が所定値Ｔｔｈ１０よりも大きい場合に、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜が所定値Ｔｔｈ１０以下である場合よりも、内燃機関２０を流れる冷却水の温度の応答速度が速くなるように、デューティ比Ｄの制限を緩和する。このように、本実施形態では、デューティ比Ｄが、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜に応じて変更される制御パラメータに相当する。
As described above, the target opening
次に、本実施形態のＥＣＵ４０の作用及び効果について説明する。
本実施形態のＥＣＵ４０によれば、内燃機関２０の負荷状態に応じて、内燃機関２０を流れる冷却水の温度が切り替えられるため、内燃機関２０の燃費を向上させることができる。
Next, the operation and effect of the
According to the
また、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜が大きくなった場合には、デューティ比Ｄの制限が緩和されることにより、内燃機関２０を流れる冷却水の温度の応答速度が速くなる。これにより、出口水温ＴＷｏｕｔが目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊に向かって速やかに変化するようになる。すなわち、内燃機関２０の実壁温が目標壁温に向かって速やかに変化するようになる。よって、内燃機関２０の実壁温が目標壁温から大きく乖離している時間を短くすることができるため、それらの乖離により生じる内燃機関２０の燃費の悪化を抑制することができる。換言すれば、内燃機関２０の燃費を向上させることができる。
Furthermore, when the absolute value |ΔTWout| of the outlet water temperature deviation becomes large, the restriction on the duty ratio D is relaxed, and the response speed of the temperature of the cooling water flowing through the
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の流量制御弁１２のＥＣＵ４０について説明する。以下、第１実施形態のＥＣＵ４０との相違点を中心に説明する。
図２０に示されるように、本実施形態の制御パラメータ変更部７０には、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔ、流量制御弁１２のアクチュエータ装置１２１の作動頻度Ｆｖ、及び内燃機関２０の出口水温ＴＷｏｕｔが入力されている。制御パラメータ変更部７０は、これらのパラメータを用いて、図１７に示される処理に代えて、図２１に示される処理を実行する。
<Second embodiment>
Next, the
As shown in FIG. 20, the outlet water temperature deviation ΔTWout, the operating frequency Fv of the
図２１に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ２０の処理で肯定判断した場合には、すなわち出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜が所定値Ｔｔｈ１０よりも大きい場合には、ステップＳ２３の処理として、アクチュエータ装置１２１の作動頻度Ｆｖ、及び内燃機関２０の出口水温ＴＷｏｕｔを取得する。内燃機関２０の出口水温ＴＷｏｕｔは、流量制御弁１２を流れる冷却水の温度を表すパラメータとして用いる。
As shown in FIG. 21, when the control
一方、制御パラメータ変更部７０は、図２２に示される処理を所定の演算周期で繰り返し実行することにより、アクチュエータ装置１２１の作動頻度を取得している。図２２に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、まず、ステップＳ３０の処理として、流量制御弁１２から弁位置Ｐｖを取得する。制御パラメータ変更部７０は、図２２に示される処理が所定の演算周期で繰り返し実行される都度、ステップＳ３０の処理を実行することにより、流量制御弁１２の弁位置Ｐｖを所定の演算周期で取得している。
On the other hand, the control
制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ３０に続くステップＳ３１の処理として、所定の演算周期で繰り返し取得した流量制御弁１２の弁位置Ｐｖの時系列的なデータに基づいて弁位置Ｐｖの微分値を演算することにより、流量制御弁１２の弁体１２２の変位速度Ｖｖを演算する。また、制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ３１に続くステップＳ３２の処理として、現在から所定時間前までの所定期間における流量制御弁１２の弁体１２２の変位速度の絶対値｜Ｖｖ｜の積算値を演算することにより、流量制御弁１２の弁体１２２の実積算変位量ＩＤｖを演算する。
As a process in step S31 following step S30, the control
また、制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ３１及びＳ３２の処理に並行して、ステップＳ３３及びＳ３４の処理を実行する。制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ３３の処理として、デューティ比Ｄが「１００［％］」であるときの流量制御弁１２の弁体１２２の最大変位速度Ｖｖｍａｘをメモリから読み込む。なお、流量制御弁１２の弁体１２２の最大変位速度Ｖｖｍａｘは、予め定められた既定値としてメモリに記憶されている。制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ３４の処理として、現在から所定時間前までの所定期間における流量制御弁１２の弁体１２２の最大変位速度Ｖｖｍａｘの積算値を演算することにより、流量制御弁１２の弁体１２２の最大積算変位量ＩＤｖｍａｘを演算する。
Further, the control
制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ３２及びＳ３４の処理に続いて、ステップＳ３５の処理として、以下の式ｆ２に基づいて流量制御弁１２の弁体１２２の作動頻度Ｆｖを演算する。
Ｆｖ＝ＩＤｖ／ＩＤｖｍａｘ （ｆ２）
図２３は、図２２に示される処理を通じて制御パラメータ変更部７０により演算される流量制御弁１２の弁位置Ｐｖ、流量制御弁１２の弁体１２２の変位速度Ｖｖ、実積算変位量ＩＤｖ、及び作動頻度Ｆｖの推移を示したものである。図２３（Ａ）に示されるように流量制御弁１２の弁位置Ｐｖが推移した場合、流量制御弁１２の弁体１２２の変位速度Ｖｖは、図２３（Ｂ）に示されるように推移する。この場合、流量制御弁１２の弁体１２２の実積算変位量ＩＤｖは、図２３（Ｃ）に示されるように推移する。
Following the processing in steps S32 and S34, the control
Fv=IDv/IDvmax (f2)
FIG. 23 shows the valve position Pv of the
例えば、図２３（Ａ）に示されるように時刻ｔ３０で流量制御弁１２の弁位置Ｐｖが変化しなくなった場合には、図２３（Ｂ）に示されるように変位速度Ｖｖも変化しなくなる。そのため、図２３（Ｃ）に示されるように、時刻ｔ３０以降、実積算変位量ＩＤｖが増加しなくなる。これに対し、最大積算変位量ＩＤｖｍａｘは、図２３（Ｃ）に二点鎖線で示されるように時間の経過に伴って単調増加する。
For example, when the valve position Pv of the flow
そして、このような実積算変位量ＩＤｖと最大積算変位量ＩＤｖｍａｘとから上記の式ｆ２に基づいて演算される作動頻度Ｆｖは、図２３（Ｄ）に示されるように変化する。すなわち、時刻ｔ３０以降、作動頻度Ｆｖは減少する。
一方、図２１に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ２３の処理に続くステップＳ２４の処理として、作動頻度Ｆｖが所定頻度Ｆｔｈ２０よりも小さく、且つ流量制御弁１２の冷却水温Ｔｖが所定温度Ｔｔｈ２０よりも小さいか否かを判断する。制御パラメータ変更部７０は、作動頻度Ｆｖが所定頻度Ｆｔｈ２０よりも小さく、且つ流量制御弁１２の冷却水温Ｔｖが所定温度Ｔｔｈ２０よりも小さい場合には、ステップＳ２４の処理で肯定判断して、続くステップＳ２１の処理として、応答速度向上制御を実行する。制御パラメータ変更部７０は、応答速度向上制御において、図２４に示されるようなマップを用いることにより、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜に応じてデューティ比Ｄの上側制限値ＤＬｍａｘ及び下側制限値ＤＬｍｉｎを変更する。図２４に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜が所定値Ｔｔｈ１０よりも大きくなるほど、上側制限値ＤＬｍａｘを「４０［％］」から「１００［％］」まで徐々に増加させる。また、制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜が所定値Ｔｔｈ１０よりも大きくなるほど、下側制限値ＤＬｍｉｎを「－４０［％］」から「－１００［％］」まで徐々に減少させる。
Then, the operating frequency Fv calculated based on the above equation f2 from the actual cumulative displacement amount IDv and the maximum cumulative displacement amount IDvmax changes as shown in FIG. 23(D). That is, after time t30, the operating frequency Fv decreases.
On the other hand, as shown in FIG. 21, the control
一方、図２１に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、作動頻度Ｆｖが所定頻度Ｆｔｈ２０以上である場合、又は流量制御弁１２の冷却水温Ｔｖが所定温度Ｔｔｈ２０以上である場合には、ステップＳ２４の処理で否定判断して、続くステップＳ２２の処理として、通常制御を実行する。
On the other hand, as shown in FIG. 21, when the operating frequency Fv is equal to or higher than the predetermined frequency Fth20, or when the cooling water temperature Tv of the flow
次に、本実施形態のＥＣＵ４０の作用及び効果について説明する。
作動頻度Ｆｖが所定頻度Ｆｔｈ２０以上である場合には、流量制御弁１２のアクチュエータ装置１２１が発熱することにより、アクチュエータ装置１２１の温度が上昇する可能性がある。また、流量制御弁１２の冷却水温Ｔｖが所定温度Ｔｔｈ２０以上である場合にも、同様にアクチュエータ装置１２１の温度が上昇する可能性がある。アクチュエータ装置１２１の温度が上昇している状況で、更に応答速度向上制御の実行により流量制御弁１２のデューティ比Ｄの制限が緩和されると、アクチュエータ装置１２１が更に発熱し易くなるため、アクチュエータ装置１２１の温度が過上昇するおそれがある。アクチュエータ装置１２１の温度の過上昇は、アクチュエータ装置１２１の耐久性に悪影響を及ぼす可能性があるため、好ましくない。
Next, the operation and effect of the
When the operating frequency Fv is equal to or higher than the predetermined frequency Fth20, the
この点、本実施形態のＥＣＵ４０によれば、作動頻度Ｆｖが所定頻度Ｆｔｈ２０以上である場合、又は流量制御弁１２の冷却水温Ｔｖが所定温度Ｔｔｈ２０以上である場合には、すなわちアクチュエータ装置１２１の耐久性に悪影響を及ぼす可能性がある場合には、応答速度向上制御が実行されずに、通常制御が実行される。そのため、アクチュエータ装置１２１の耐久性の悪化を回避することができる。
In this regard, according to the
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態の流量制御弁１２のＥＣＵ４０について説明する。以下、第１実施形態のＥＣＵ４０との相違点を中心に説明する。
本実施形態のＥＣＵ４０では、図７に示されるフィルタリング部５１９において、図２５に示されるような目標回転位置Ｐｖｂ＊に対するフィルタリング処理が施される。図２５に示されるように、フィルタリング部５１９は、減算部５１９０と、除算部５１９１と、加算部５１９２とを備えている。
<Third embodiment>
Next, the
In the
なお、以下では、フィルタリング部５１９に入力される目標回転位置Ｐｖｂ＊を、すなわちフィルタリング処理が施される前の目標回転位置Ｐｖｂ＊を「フィルタ前の目標回転位置Ｐｖｂ＊＿ｉｎ」と称する。また、フィルタリング部５１９から出力される目標回転位置Ｐｖｂ＊を、すなわちフィルタリング処理が施された後の目標回転位置Ｐｖｂ＊を「フィルタ後の目標回転位置Ｐｖｂ＊＿ｏｕｔ」と称する。
Note that, hereinafter, the target rotational position Pvb* input to the
減算部５１９０は、フィルタ前の目標回転位置Ｐｖｂ＊＿ｉｎからフィルタ後の目標回転位置Ｐｖｂ＊＿ｏｕｔを減算することにより、それらの偏差ΔＰｖｂ＊を演算する。
除算部５１９１は、減算部５１９０により演算される偏差ΔＰｖｂ＊と演算周期ｄＴとの乗算値を所定のなまし時定数τで除算することにより、変化量ＤＰｖｂ＊を演算する。
The
The
加算部５１９２は、一演算周期前の目標回転位置Ｐｖｂ＊＿ｏｕｔに変化量ＤＰｖｂ＊を加算することにより、次の目標回転位置Ｐｖｂ＊＿ｏｕｔを演算する。
図２５に示されるフィルタリング部５１９により実行される処理は、以下の式ｆ３で表すことができる。なお、式ｆ３において、「目標回転位置Ｐｖｂ＊＿ｏｕｔ（ｎ－１）」は、一演算周期前に演算された目標回転位置Ｐｖｂ＊＿ｏｕｔを示す。
The adding
The process executed by the
Ｐｖｂ＊＿ｏｕｔ＝Ｐｖｂ＊＿ｏｕｔ（ｎ－１）＋｛Ｐｖｂ＊－Ｐｖｂ＊＿ｏｕｔ（ｎ－１）｝×ｄＴ／τ （ｆ３）
一方、図２６に示されるように、本実施形態の制御パラメータ変更部７０は、応答速度向上制御において、デューティ比Ｄの制限値を緩和するという方法に代えて、フィルタリング部５１９のなまし時定数τを変化させるという方法を採用することにより、流量制御弁１２の応答遅れを改善して、冷却水の温度の応答速度を速くする。
Pvb*_out=Pvb*_out(n-1)+{Pvb*-Pvb*_out(n-1)}×dT/τ (f3)
On the other hand, as shown in FIG. 26, in the response speed improvement control, the control
次に、本実施形態の制御パラメータ変更部７０により実行される処理の手順について説明する。
図５に破線で示されるように、本実施形態のＥＣＵ４０には、車両に搭載される外気温センサ３４及び車速センサ３５のそれぞれの出力信号が取り込まれている。外気温センサ３４は、車両の外部の気温である外気温Ｔｏｕｔを検出するとともに、検出された外気温Ｔｏｕｔに応じて信号を出力する。車速センサ３５は、車両の走行速度である車速Ｖｃを検出するとともに、検出された車速Ｖｃに応じた信号を出力する。
Next, the procedure of the process executed by the control
As shown by broken lines in FIG. 5, the
制御パラメータ変更部７０は、外気温Ｔｏｕｔ及び車速Ｖｃを更に用いて図２７に示される処理を実行する。なお、制御パラメータ変更部７０は、図２７に示される処理を、ＥＣＵ４０において壁温切替制御が実行されている期間に所定の周期で繰り返し実行する。
図２７に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、まず、ステップＳ４０の処理として、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜が所定値Ｔｔｈ１０よりも大きいか否かを判断する。制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜が所定値Ｔｔｈ１０以下である場合には、ステップＳ４０の処理で否定判断し、ステップＳ４４の処理として、通常制御を実行する。通常制御は、なまし時定数τとして、予め定められた第１時定数τ１を用いる制御である。
The control
As shown in FIG. 27, the control
一方、制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜が所定値Ｔｔｈ１０よりも大きい場合には、ステップＳ４１の処理として、外気温Ｔｏｕｔ及び車速Ｖｃを取得した後、ステップＳ４２の処理として、外気温Ｔｏｕｔが所定温度Ｔｔｈ３０よりも大きく、且つ車速Ｖｃが所定速度Ｖｔｈ３０よりも小さいか否かを判断する。制御パラメータ変更部７０は、外気温Ｔｏｕｔが所定温度Ｔｔｈ３０よりも大きく、且つ車速Ｖｃが所定速度Ｖｔｈ３０よりも小さい場合には、ステップＳ４２の処理で肯定判断し、続くステップＳ４３の処理として、応答速度向上制御を実行する。制御パラメータ変更部７０は、応答速度向上制御において、図２８に示されるようなマップを用いることにより、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜に応じてなまし時定数τを変更する。図２８に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜が所定値Ｔｔｈ１０よりも大きなるほど、なまし時定数τを第１時定数τ１から第２時定数τ２まで減少させる。
On the other hand, when the absolute value |ΔTWout| of the outlet water temperature deviation is larger than the predetermined value Tth10, the control
一方、図２７に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、外気温Ｔｏｕｔが所定温度Ｔｔｈ３０以下であって、且つ車速Ｖｃが所定速度Ｖｔｈ３０以上である場合には、ステップＳ４２の処理で否定判断する。この場合、制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ４４の処理として、通常制御を実行する。すなわち、制御パラメータ変更部７０は、なまし時定数τを第１時定数τ１に設定する。
On the other hand, as shown in FIG. 27, if the outside temperature Tout is below the predetermined temperature Tth30 and the vehicle speed Vc is above the predetermined speed Vth30, the control
このように、本実施形態では、なまし時定数τが、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜に応じて変更される制御パラメータに相当する。
次に、本実施形態の流量制御弁１２及びＥＣＵ４０の作用及び効果について説明する。
Thus, in this embodiment, the annealing time constant τ corresponds to a control parameter that is changed according to the absolute value |ΔTWout| of the outlet water temperature deviation.
Next, the functions and effects of the
図２５に示されるフィルタリング部５１９では、なまし時定数τの値が大きくなるほど、目標回転位置Ｐｖｂ＊＿ｏｕｔの演算値が安定し易くなる。そのため、流量制御弁１２の制御の安定性を確保するためには、なまし時定数τの値をある程度大きくする必要がある。しかしながら、なまし時定数τが通常制御の第１時定数τ１に設定されたままである場合には、内燃機関２０の吸入空気量ＧＡが変化した際に、目標回転位置Ｐｖｂ＊＿ｏｕｔの応答速度が低下し、結果として内燃機関２０の実壁温の応答速度が低下する可能性がある。
In the
具体的には、図２９（Ａ）に示されるように、時刻ｔ４０で吸入空気量ＧＡが増加すると、すなわち内燃機関２０が高負荷状態になると、図２９（Ｂ）に一点鎖線で示されるように目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が第２目標水温設定値ＴＷａ２から第１目標水温設定値ＴＷａ１に変更される。そのため、図２９（Ｃ）に示されるように、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが負の値に変化する。これに起因して、図２９（Ｃ）に示されるように、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔは、時刻ｔ４０で負の方向に変化する。このような出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔの変化に対して、仮に図２９（Ｅ）に二点鎖線で示されるようになまし時定数τが第１時定数τ１に固定されたままである場合には、図２９（Ｄ）に二点鎖線で示されるように目標回転位置Ｐｖｂ＊＿ｏｕｔが変化する。その結果、内燃機関２０の出口水温ＴＷｏｕｔ、冷却水の流量、及び内燃機関２０の壁温が図２９（Ｂ），（Ｃ），（Ｇ）に二点鎖線で示されるように変化する。
Specifically, as shown in FIG. 29(A), when the intake air amount GA increases at time t40, that is, when the
一方、本実施形態の冷却水循環システム１０では、図２９（Ｃ）に示されるように出口水温ＴＷｏｕｔが時刻ｔ４０で負の方向に変化することにより、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「－Ｔｔｈ１０」よりも小さくなると、図２９（Ｅ）に実線で示されるように、なまし時定数τが第１時定数τ１から第２時定数τ２に減少する。これにより、図２９（Ｄ）に実線で示されるように、目標回転位置Ｐｖｂ＊＿ｏｕｔの応答速度が、なまし時定数τが第１時定数τ１に固定されたままである場合と比較すると、より速く応答するようになる。その結果、図２９（Ｂ），（Ｃ），（Ｇ）に実線で示されるように内燃機関２０の出口水温ＴＷｏｕｔ、冷却水の流量、及び内燃機関２０の壁温が、なまし時定数τが第１時定数τ１に固定されたままである場合と比較すると、より速く応答するようになる。
On the other hand, in the cooling
また、図２９（Ａ）に示されるように、時刻ｔ４１で吸入空気量ＧＡが減少した場合にも、すなわち内燃機関２０が低負荷状態になった場合にも、同様に、なまし時定数τが第１時定数τ１に固定されたままである場合と比較すると各パラメータの応答速度が向上する。
Furthermore, as shown in FIG. 29(A), even when the intake air amount GA decreases at time t41, that is, when the
さらに、本実施形態の冷却水循環システム１０では、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜が所定値Ｔｔｈ１０以下である場合には、なまし時定数τが、第２時定数τ２よりも大きい第１時定数τ１に設定されるため、目標回転位置Ｐｖｂ＊＿ｏｕｔの演算値の安定性を確保することができる。
Furthermore, in the cooling
一方、外気温Ｔｏｕｔが低い状況や車速Ｖｃが速い状況では、ラジエータ２１の放熱性能が向上するため、冷却水の温度の制御性が悪化する可能性がある。このような状況において、なまし時定数τを小さくすることにより目標回転位置Ｐｖｂ＊＿ｏｕｔの演算値の安定性が低下すると、内燃機関２０の壁温を適切に制御することが極めて困難になる可能性が高い。
On the other hand, in a situation where the outside air temperature Tout is low or the vehicle speed Vc is high, the heat dissipation performance of the
この点、本実施形態の冷却水循環システム１０では、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜が所定値Ｔｔｈ１０よりも大きい場合であっても、外気温Ｔｏｕｔが所定温度Ｔｔｈ３０以下であって、且つ車速Ｖｃが所定速度Ｖｔｈ３０以上である場合には、応答速度向上制御が実行されずに、通常制御が実行される。すなわち、なまし時定数τは、第２時定数τ２よりも大きい第１時定数τ１に設定されたままであるため、目標回転位置Ｐｖｂ＊＿ｏｕｔの演算値の安定性を確保できる。結果として、内燃機関２０の壁温を適切に制御することが可能である。
In this regard, in the cooling
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態の流量制御弁１２のＥＣＵ４０について説明する。以下、第１実施形態のＥＣＵ４０との相違点を中心に説明する。
本実施形態のＥＣＵ４０は、図１５に示される第１～第４応答遅れのそれぞれに対応する要因のうち、第３応答遅れ及び第４応答遅れに対応する要因、すなわちラジエータ２１の性能や内燃機関２０の発熱量、冷却水の熱容量等を改善することにより、冷却水の温度の応答速度を速くするものである。以下、本実施形態の流量制御弁１２及びＥＣＵ４０の構成について説明する。
<Fourth embodiment>
Next, the
Of the factors corresponding to the first to fourth response delays shown in FIG. By improving the calorific value of 20, the heat capacity of the cooling water, etc., the response speed of the temperature of the cooling water is increased. The configurations of the
図３０に示されるように、ＥＣＵ４０の制御パラメータ変更部７０には、乗算部５３により演算される目標回転位置演算値Ｐｖ＊と、減算部５２１により演算される出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔとが入力されている。制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔに基づいて、図３１に示されるように最終目標回転位置Ｐｖ＊＊を設定する。
As shown in FIG. 30, the target rotational position calculation value Pv* calculated by the
すなわち、制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「－Ｔｔｈ１０」よりも小さい場合には、第１応答速度向上制御を実行する。第１応答速度向上制御は、第１流出ポートＰ１１の開口率を「１００［％］」に設定する制御である。具体的には、制御パラメータ変更部７０は、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊を、図４に示される回転位置Ｐ５に設定する。
That is, the control
また、図３１に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「－Ｔｔｈ１０」から「Ｔｔｈ１０」の範囲である場合には、通常制御を実行する。通常制御は、第１流出ポートＰ１１の開口率を「０［％］」から「１００［％］」の範囲で可変設定する制御である。具体的には、制御パラメータ変更部７０は、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊として、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔに応じて可変設定される目標回転位置演算値Ｐｖ＊を用いる。
Further, as shown in FIG. 31, the control
さらに、図３１に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「Ｔｔｈ１０」よりも大きい場合には、第２応答速度向上制御を実行する。第２応答速度向上制御は、第１流出ポートＰ１１の開口率を「０［％］」に設定する制御である。具体的には、制御パラメータ変更部７０は、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊を、図４に示される回転位置Ｐ０に設定する。
Further, as shown in FIG. 31, the control
図３２は、制御パラメータ変更部７０により実行される処理の手順を示すフローチャートである。なお、制御パラメータ変更部７０は、図３２に示される処理を所定の演算周期で繰り返し実行する。
図３２に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、まず、ステップＳ４０の処理として、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「－Ｔｔｈ１０」よりも大きいか否かを判断する。制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「Ｔｔｈ１０」よりも大きい場合には、ステップＳ４０の処理で肯定判断し、続くステップＳ４１の処理として、第２応答速度向上制御を実行する。すなわち、制御パラメータ変更部７０は、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊を、図４に示される回転位置Ｐ０に設定する。これにより、第１流出ポートＰ１１の開口率が「０［％］」に設定される。
FIG. 32 is a flowchart showing the procedure of processing executed by the control
As shown in FIG. 32, the control
図３２に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「Ｔｔｈ１０」以下である場合には、ステップＳ４０の処理で否定判断し、続くステップＳ４２の処理として、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「－Ｔｔｈ１０」よりも小さいか否かを判断する。制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「－Ｔｔｈ１０」よりも小さい場合には、ステップＳ４２の処理で肯定判断し、続くステップＳ４３の処理として、第１応答速度向上制御を実行する。すなわち、制御パラメータ変更部７０は、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊を、図４に示される回転位置Ｐ５に設定する。これにより、第１流出ポートＰ１１の開口率が「１００［％］」に設定される。
As shown in FIG. 32, when the outlet water temperature deviation ΔTWout is less than or equal to "Tth10", the control
図３２に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ４２の処理で否定判断した場合、すなわち出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「－Ｔｔｈ１０」以上であって、且つ「Ｔｔｈ１０」以下である場合には、ステップＳ４４の処理として、通常制御を実行する。すなわち、制御パラメータ変更部７０は、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊として、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔに応じて可変設定される目標回転位置演算値Ｐｖ＊を用いる。
As shown in FIG. 32, if the control
このように、本実施形態では、流量制御弁１２の目標回転位置が、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜に応じて変更される制御パラメータに相当する。
次に、本実施形態の流量制御弁１２及びＥＣＵ４０の作用及び効果について説明する。
Thus, in this embodiment, the target rotational position of the
Next, the functions and effects of the
図３３（Ａ）に示されるように、時刻ｔ５０で吸入空気量ＧＡが増加すると、すなわち内燃機関２０が高負荷状態になると、図３３（Ｂ）に一点鎖線で示されるように、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が第２目標水温設定値ＴＷａ２から第１目標水温設定値ＴＷａ１に変更される。そのため、図３３（Ｃ）に示されるように、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが負の値に変化する。この際、仮に図３３（Ｅ）に二点鎖線で示されるように、制御パラメータ変更部７０が通常制御を実行している場合には、図３３（Ｄ）に二点鎖線で示されるように、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊が時間の経過に伴って徐々に回転位置Ｐ６まで変化する。そのため、図３３（Ｂ），（Ｆ），（Ｇ）に二点鎖線で示されるように、時刻ｔ５０以降、出口水温ＴＷｏｕｔ、冷却水の流量、内燃機関２０の壁温も時間の経過に伴って徐々に変化する。
As shown in FIG. 33(A), when the intake air amount GA increases at time t50, that is, when the
一方、本実施形態の流量制御弁１２では、図３３（Ｃ）に実線で示されるように、時刻ｔ５０で出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「－Ｔｔｈ１０」よりも小さくなると、図３３（Ｅ）に示されるように、第１応答速度向上制御が実行される。よって、図３３（Ｄ）に実線で示されるように、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊が即座に回転位置Ｐ６に設定されて、第１流出ポートＰ１１の開口率が「１００［％］」に設定される。これにより、図３３（Ｆ）に実線で示されるように、時刻ｔ５０で冷却水の流量が急峻に変化する。結果として、ラジエータ２１を流れる冷却水の流量が即座に増加するため、ラジエータ２１における放熱量の応答性を向上させることができる。これにより、図３３（Ｂ）に実線で示されるように、通常制御を実行している場合と比較すると、出口水温ＴＷｏｕｔの応答速度が向上するため、結果として図３３（Ｇ）に実線で示されるように、内燃機関２０の壁温の応答速度を向上させることができる。そのため、内燃機関２０の燃費を向上させることができる。
On the other hand, in the flow
また、図３３（Ａ）に示されるように、時刻ｔ５１で吸入空気量ＧＡが減少すると、すなわち内燃機関２０が低負荷状態になると、図３３（Ｂ）に一点鎖線で示されるように、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が第１目標水温設定値ＴＷａ１から第２目標水温設定値ＴＷａ２に変更される。そのため、図３３（Ｃ）に実線で示されるように、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが正の値に変化する。この際、仮に図３３（Ｅ）に二点鎖線で示されるように、制御パラメータ変更部７０が通常制御を実行している場合には、図３３（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ），（Ｇ）に二点鎖線で示されるように、出口水温ＴＷｏｕｔ、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊、冷却水の流量、及び内燃機関２０の壁温が徐々に変化する。
Further, as shown in FIG. 33(A), when the intake air amount GA decreases at time t51, that is, when the
これに対して、本実施形態の流量制御弁１２では、図３３（Ｃ）に示されるように時刻ｔ５１で出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「Ｔｔｈ１０」よりも大きくなると、図３３（Ｅ）に実線で示されるように第２応答速度向上制御が実行されて、第１流出ポートＰ１１の開口率が「０［％］」に設定される。これにより、図３３（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ），（Ｇ）に実線で示されるように、出口水温ＴＷｏｕｔ、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊、冷却水の流量、及び内燃機関２０の壁温が、通常制御を実行している場合と比較すると、より速く応答するようになる。
On the other hand, in the flow
このように、本実施形態の流量制御弁１２及びＥＣＵ４０によれば、内燃機関２０の負荷状態が変化した際に、内燃機関２０の壁温が目標壁温に向かって速やかに変化するようになる。これにより、内燃機関２０の壁温が目標壁温から大きく乖離している時間を短くすることができるため、それらの乖離により生じる内燃機関２０の燃費の悪化を抑制することができる。すなわち、内燃機関２０の燃費を向上させることができる。
In this way, according to the
（変形例）
次に、第４実施形態の流量制御弁１２のＥＣＵ４０の変形例について説明する。
本変形例の制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが、「－Ｔｔｈ１０」よりも小さい値から「－Ｔｔｈ１０」よりも大きい値に変化する際には、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「－Ｔｔｈ１０＋β」を超えることをもって、第１応答速度向上制御から通常制御に移行する。また、制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが、「Ｔｔｈ１０」よりも大きい値から「Ｔｔｈ１０」よりも小さい値に変化する際には、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「Ｔｔｈ１０－β」を超えることをもって、第２応答速度向上制御から通常制御に移行する。なお、所定値βは零よりも大きい値に設定されている。
(Modified example)
Next, a modification of the
The control
このように、本変形例の制御パラメータ変更部７０では、通常制御と第１応答速度向上制御との切り替えの際に用いられる閾値、並びに通常制御と第２応答速度向上制御との切り替えの際に用いられる閾値にヒステリシスが設けられている。このような構成によれば、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが閾値付近で変化した際に、制御が頻繁に切り替わるような状況を回避することが可能である。
In this way, the control
＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態の流量制御弁１２のＥＣＵ４０について説明する。以下、第４実施形態のＥＣＵ４０との相違点を中心に説明する。
図５に破線で示されるように、本実施形態のＥＣＵ４０には、車両に搭載される油温センサ３６の出力信号が取り込まれている。油温センサ３６は、内燃機関２０を潤滑する潤滑油の温度である油温Ｔｏｉｌを検出するとともに、検出された油温Ｔｏｉｌに応じた信号を出力する。
<Fifth embodiment>
Next, the
As shown by the broken line in FIG. 5, the
また、ＥＣＵ４０は、車両に搭載される空調ＥＣＵ３７と相互に通信可能となっている。空調ＥＣＵ３７は、車両に搭載される空調装置３８を統括的に制御することにより、車室内の暖房や冷房を行う。例えば空調ＥＣＵ３７は、車室内の暖房を行う際には、空調ダクトを流れる空気を、図１に示されるヒータコア２２に流すように空調装置３８を制御する。これにより、ヒータコア２２において加熱された空気が空調ダクトを通じて車室内に送風されて、車室内の暖房が行われる。ＥＣＵ４０は、空調ＥＣＵ３７との通信により、例えば車室内の暖房や冷房が行われているか否かの情報を取得することが可能である。
Further, the
本実施形態の流量制御弁１２では、弁体１２２の位置に対する各流出ポートＰ１１～Ｐ１３の開口率が図３４（Ａ）～（Ｃ）に示されるように設定されている。図３４（Ａ）～（Ｃ）に示されるように、本実施形態の流量制御弁１２では、その弁位置として、回転位置Ｐ７が更に設定されている。回転位置Ｐ７は、回転位置Ｐ５よりも正転方向Ｘ１に設定された位置である。流量制御弁１２の弁位置が回転位置Ｐ７に達した場合には、第１流出ポートＰ１１の開口率が「１００［％］」に設定され、且つ第２流出ポートＰ１２及び第３流出ポートＰ１３の開口率が「０［％」」に設定される。
In the flow
本実施形態の制御パラメータ変更部７０も、図３０に示される第４実施形態の制御パラメータ変更部７０と同様に、乗算部５３により演算される目標回転位置演算値Ｐｖ＊と、減算部５２１により演算される出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔとが入力されている。制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔに基づいて、図３５に示されるように最終目標回転位置Ｐｖ＊＊を設定する。
Similarly to the control
すなわち、制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「－Ｔｔｈ１０」よりも小さい場合には、第１応答速度向上制御を実行する。第１応答速度向上制御は、第１流出ポートＰ１１の開口率を「１００［％］に設定するとともに、それ以外の流出ポートＰ１２，Ｐ１３の開口率を「０［％］」に設定する制御である。具体的には、制御パラメータ変更部７０は、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊を、図３４に示される回転位置Ｐ７に設定する。
That is, the control
また、図３５に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「－Ｔｔｈ１０」から「Ｔｔｈ１０」の範囲である場合には、通常制御を実行する。通常制御は、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊として、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔに応じて可変設定される目標回転位置演算値Ｐｖ＊を用いる制御である。
Further, as shown in FIG. 35, the control
さらに、図３５に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「Ｔｔｈ１０」よりも大きい場合には、第２応答速度向上制御を実行する。第２応答速度向上制御は、全ての流出ポートＰ１１～Ｐ１３の開口率を「０［％］」に設定する制御である。具体的には、制御パラメータ変更部７０は、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊を、図３４に示される回転位置Ｐ０に設定する。
Furthermore, as shown in FIG. 35, the control
図３６は、制御パラメータ変更部７０により実行される処理の手順を示すフローチャートである。なお、制御パラメータ変更部７０は、図３６に示される処理を所定の演算周期で繰り返し実行する。
図３６に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、まず、ステップＳ５０の処理として、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「Ｔｔｈ１０」よりも大きいか否かを判断する。制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「Ｔｔｈ１０」よりも大きい場合には、ステップＳ５０の処理で肯定判断し、続くステップＳ５１の処理として、空調ＥＣＵ３７から空調装置３８の動作状態を取得するとともに、油温センサ３６を通じて油温Ｔｏｉｌの情報を取得する。なお、空調装置３８の動作状態には、空調装置３８が作動しているか否かの情報に加え、空調装置３８が作動している場合には冷房及び暖房のいずれが行われているかの情報が含まれている。
FIG. 36 is a flowchart showing the procedure of processing executed by the control
As shown in FIG. 36, the control
制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ５１に続くステップＳ５２の処理として、空調装置３８において暖房が行われておらず、且つ油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０よりも小さいか否かを判断する。制御パラメータ変更部７０は、空調装置３８において暖房が行われておらず、且つ油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０よりも小さい場合には、ステップＳ５２の処理で肯定判断し、続くステップＳ５３の処理として、第２応答速度向上制御を実行する。すなわち、制御パラメータ変更部７０は、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊を、図３４に示される回転位置Ｐ０に設定する。これにより、全ての流出ポートＰ１１～Ｐ１３の開口率が「０［％］」に設定される。
As processing in step S52 following step S51, the control
制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ５０の処理で否定判断した場合には、ステップＳ５４の処理として、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「－Ｔｔｈ１０」よりも小さいか否かを判断する。制御パラメータ変更部７０は、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「－Ｔｔｈ１０」よりも小さい場合には、ステップＳ５４の処理で肯定判断し、続くステップＳ５５の処理として、空調ＥＣＵ３７から空調装置３８の動作状態を取得するとともに、油温センサ３６を通じて油温Ｔｏｉｌの情報を取得する。
If the control
制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ５５に続くステップＳ５６の処理として、空調装置３８において暖房が行われておらず、且つ油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０よりも小さいか否かを判断する。制御パラメータ変更部７０は、空調装置３８において暖房が行われておらず、且つ油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０よりも小さい場合には、ステップＳ５６の処理で肯定判断し、続くステップＳ５７の処理として、第１応答速度向上制御を実行する。すなわち、制御パラメータ変更部７０は、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊を、図３４に示される回転位置Ｐ７に設定する。これにより、第１流出ポートＰ１１の開口率が「１００［％］」に設定されるとともに、それ以外の流出ポートＰ１２，Ｐ１３の開口率が「０［％］」に設定される。
As a process in step S56 following step S55, the control
制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ５４の処理で否定判断した場合、すなわち出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「－Ｔｔｈ１０」以上であって、且つ「Ｔｔｈ１０」以下である場合には、ステップＳ５８の処理として、通常制御を実行する。すなわち、制御パラメータ変更部７０は、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊として、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔに応じて可変設定される目標回転位置演算値Ｐｖ＊を用いる。また、制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ５２の処理で否定判断した場合、又はステップＳ５６の処理で否定判断した場合には、すなわち空調装置３８において暖房が行われている場合、又は油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０以上である場合には、ステップＳ５８の処理として、通常制御を実行する。
If the control
次に、本実施形態の流量制御弁１２及びＥＣＵ４０の作用及び効果について説明する。
図３７（Ａ）に示されるように、時刻ｔ６０で吸入空気量ＧＡが増加すると、すなわち内燃機関２０が高負荷状態になると、図３７（Ｂ）に一点鎖線で示されるように、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が第２目標水温設定値ＴＷａ２から第１目標水温設定値ＴＷａ１に変更される。そのため、図３７（Ｃ）に示されるように、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが負の値に変化する。この際、仮に図３７（Ｅ）に二点鎖線で示されるように、通常制御が実行されている場合には、図３７（Ｄ）に二点鎖線で示されるように、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊が時間の経過に伴って徐々に回転位置Ｐ６まで変化する。そのため、図３７（Ｂ），（Ｆ），（Ｇ）に二点鎖線で示されるように、時刻ｔ６０以降、出口水温ＴＷｏｕｔ、冷却水の流量、及び内燃機関２０の壁温も時間の経過に伴って徐々に変化する。
Next, the functions and effects of the
As shown in FIG. 37(A), when the intake air amount GA increases at time t60, that is, when the
一方、本実施形態の流量制御弁１２では、図３７（Ｃ）に実線で示されるように、時刻ｔ６０で出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「－Ｔｔｈ１０」よりも小さくなると、図３７（Ｅ）に実線で示されるように、第１応答速度向上制御が実行される。これにより、図３７（Ｄ）に実線で示されるように、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊が即座に回転位置Ｐ７に設定されるため、第１流出ポートＰ１１の開口率が「１００［％］」に設定されるとともに、それ以外の流出ポートＰ１２，Ｐ３の開口率が「０［％］」に設定される。そのため、図３７（Ｆ）に実線で示されるように、冷却水の流量が、通常制御により実現可能な流量を超えて増加する。結果として、ラジエータ２１を流れる冷却水の流量が急激に増加するため、ラジエータ２１における放熱量の応答性を向上させることができる。よって、図３７（Ｂ）に実線で示されるように、通常制御を実行している場合と比較すると、出口水温ＴＷｏｕｔの応答速度が向上するため、結果として図３７（Ｇ）に示されるように、内燃機関２０の壁温の応答速度を向上させることができる。そのため、内燃機関２０の燃費を向上させることができる。
On the other hand, in the
また、図３７（Ａ）に示されるように、時刻ｔ６１で吸入空気量ＧＡが減少すると、すなわち内燃機関２０が低負荷状態になると、図３７（Ｂ）に一点鎖線で示されるように、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊が第１目標水温設定値ＴＷａ１から第２目標水温設定値ＴＷａ２に変更される。そのため、図３７（Ｃ）に実線で示されるように、出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが正の値に変化する。この際、仮に図３３（Ｅ）に二点鎖線で示されるように、通常制御が実行されている場合には、図３３（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ），（Ｇ）に二点鎖線で示されるように、出口水温ＴＷｏｕｔ、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊、冷却水の流量、及び内燃機関２０の壁温が徐々に変化する。
Further, as shown in FIG. 37(A), when the intake air amount GA decreases at time t61, that is, when the
これに対して、本実施形態の流量制御弁１２では、時刻ｔ６１で出口水温偏差ΔＴＷｏｕｔが「Ｔｔｈ１０」よりも大きくなると、図３７（Ｅ）に示されるように、第２応答速度向上制御が実行される。そのため、全ての流出ポートＰ１１～Ｐ１３の開口率が「０［％］」に設定される。これにより、図３３（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ），（Ｇ）に実線で示されるように、出口水温ＴＷｏｕｔ、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊、冷却水の流量、及び内燃機関２０の壁温が、通常制御を実行している場合と比較すると、より速く応答するようになる。
On the other hand, in the
このように、本実施形態の流量制御弁１２及びＥＣＵ４０によれば、内燃機関２０の負荷状態が変化した際に、内燃機関２０の壁温が目標壁温に向かって速やかに変化するようになる。これにより、内燃機関２０の壁温が目標壁温から大きく乖離している時間を短くすることができるため、それらの乖離により生じる内燃機関２０の燃費の悪化を抑制することができる。すなわち、内燃機関２０の燃費を向上させることができる。
In this way, according to the
一方、第１応答速度向上制御や第２応答速度向上制御を実行する際には第２流出ポートＰ１２及び第３流出ポートＰ１３のそれぞれの開口率が「０［％］」に設定されるため、ヒータコア２２やオイルクーラ２４に冷却水が流れなくなる。そのため、第１応答速度向上制御や第２応答速度向上制御が実行されている期間は、空調装置３８において暖房を適切に行うことができなくなったり、油温Ｔｏｉｌを適切に管理したりすることが難しくなる。この点、本実施形態のＥＣＵ４０は、出口水温偏差の絶対値｜ΔＴＷｏｕｔ｜が所定値Ｔｔｈ１０よりも大きい場合であっても、空調装置３８において暖房が行われている状況、あるいは油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０以上である状況では、第１応答速度向上制御や第２応答速度向上制御の実行が回避されて通常制御が実行される。そのため、空調装置３８において暖房を適切に行うことができるとともに、油温Ｔｏｉｌを適切に管理することが可能となる。
On the other hand, when executing the first response speed improvement control and the second response speed improvement control, the opening ratio of each of the second outflow port P12 and the third outflow port P13 is set to "0 [%]". Cooling water no longer flows into the
なお、本実施形態のＥＣＵ４０でも、第５実施形態の変形例のＥＣＵ４０と同様に、通常制御と第１応答速度向上制御との切り替えの際に用いられる閾値、並びに通常制御と第２応答速度向上制御との切り替えの際に用いられる閾値にヒステリシスが設けられていてもよい。
Note that, similarly to the
＜第６実施形態＞
次に、第６実施形態の流量制御弁１２のＥＣＵ４０について説明する。以下、第５実施形態の流量制御弁１２のＥＣＵ４０との相違点を中心に説明する。
本実施形態の流量制御弁１２では、弁体１２２の位置に対する各流出ポートＰ１１～Ｐ１３の開口率が図３８（Ａ）～（Ｃ）に示されるように設定されている。図３８（Ａ）～（Ｃ）に示されるように、流量制御弁１２の弁位置として、回転位置Ｐ８が更に設定されている。回転位置Ｐ８は、回転位置Ｐ５と回転位置Ｐ７との間に設定された位置である。流量制御弁１２の弁位置が回転位置Ｐ８に設定されている場合、第１流出ポートＰ１１及び第３流出ポートＰ１３のそれぞれの開度が「１００［％］」に設定され、且つ第２流出ポートＰ１２の開度が「０［％］」に設定される。
<Sixth embodiment>
Next, the
In the
また、本実施形態の制御パラメータ変更部７０は、図３９及び図４０に示される処理を実行する。なお、図３９及び図４０に示されるフローチャートにおいて、図３６に示される処理と同一の処理には同一の符号を付すことにより重複する説明を割愛する。また、図３９及び図４０に示されるステップＳ５８ａ，５８ｂの処理は、図３６に示されるステップＳ５８の処理と同一の処理である。
Further, the control
図３９に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ５２の処理で否定判断した場合には、ステップＳ６０の処理として、油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０よりも低いか否かを判断する。制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ６０の処理で肯定判断した場合には、すなわち油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０よりも低い場合には、空調装置３８において暖房動作が行われている状況であると判断する。この場合、制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ６１の処理として、第３応答速度向上制御を実行する。具体的には、制御パラメータ変更部７０は、第３応答速度向上制御として、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊を、図３８に示される回転位置Ｐ２に設定する。これにより、第１流出ポートＰ１１及び第２流出ポートＰ１２のそれぞれの開口率が「０［％］」に設定されるとともに、第３流出ポートＰ１３の開口率が「１００［％］」に設定される。
As shown in FIG. 39, when the control
制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ６０の処理で否定判断した場合には、すなわち油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０以上であり、且つ空調装置３８において暖房が行われている場合には、ステップＳ５８ａの処理として、通常制御を実行する。
図４０に示されるように、制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ５６の処理で否定判断した場合には、ステップＳ６２の処理として、油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０よりも低いか否かを判断する。制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ６２の処理で肯定判断した場合には、すなわち油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０よりも低い場合には、ステップＳ６３の処理として、第４応答速度向上制御を実行する。制御パラメータ変更部７０は、第４応答速度向上制御として、最終目標回転位置Ｐｖ＊＊を、図３８に示される回転位置Ｐ８に設定する。これにより、第１流出ポートＰ１１及び第３流出ポートＰ１３のそれぞれの開口率が「１００［％］」に設定されるとともに、第２流出ポートＰ１２の開口率が「０［％］」に設定される。
If the control
As shown in FIG. 40, when the control
制御パラメータ変更部７０は、ステップＳ６２の処理で否定判断した場合には、すなわち油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０以上であり、且つ空調装置３８において暖房が行われている場合には、ステップＳ５８ｂの処理として、通常制御を実行する。
次に、本実施形態の流量制御弁１２及びＥＣＵ４０の作用及び効果について説明する。
If the control
Next, the functions and effects of the
図３６に示されるように、第５実施形態の流量制御弁１２では、制御パラメータ変更部７０がステップＳ５０の処理で肯定判断し、且つステップＳ５２の処理で否定判断した場合には、通常制御が実行される。したがって、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が出口水温ＴＷｏｕｔに対して所定値Ｔｔｈ１０よりも大きい状況において、空調装置３８において暖房が行われており、且つ油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０よりも低い状況でも、通常制御が実行されることになる。しかしながら、油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０よりも低い場合には、オイルクーラ２４に冷却水を流す必要がないため、オイルクーラ２４への冷却水の循環を停止することが可能である。また、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が出口水温ＴＷｏｕｔに対して所定値Ｔｔｈ１０よりも大きい状況であるため、ラジエータ２１に冷却水を循環させる必要もない。また、ラジエータ２１及びオイルクーラ２４への冷却水の循環を停止することができれば、その分だけ冷却水の流量を増加させることができるため、内燃機関２０の壁温の応答性を向上させることが可能である。
As shown in FIG. 36, in the flow
この点、本実施形態の流量制御弁１２では、制御パラメータ変更部７０がステップＳ６０の処理で肯定判断する状況、すなわち油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０より低く、且つ空調装置３８において暖房が行われている状況では、第３応答速度向上制御が実行される。これにより、第３流出ポートＰ１３の開口率のみが「１００［％］」に設定されるため、ヒータコア２２に冷却水を循環させることができる。よって、空調装置３８の暖房を実行することが可能である。また、第１流出ポートＰ１１及び第２流出ポートＰ１２の開口率が「０［％］」に設定されることにより、ラジエータ２１及びオイルクーラ２４への冷却水の循環が停止される。これにより、冷却水の流量を増加させることができるため、内燃機関２０の壁温の応答性を向上させることが可能である。
In this regard, in the
一方、図３６に示されるように、第５実施形態の流量制御弁１２では、制御パラメータ変更部７０がステップＳ５４の処理で肯定判断し、且つステップＳ５６の処理で否定判断した場合にも、通常制御が実行される。よって、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が出口水温ＴＷｏｕｔに対して所定値Ｔｔｈ１０よりも小さい状況において、空調装置３８において暖房が行われており、且つ油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０よりも低い状況でも、通常制御が実行されることになる。しかしながら、油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０よりも低い場合には、上述の通り、オイルクーラ２４に冷却水を流す必要がないため、オイルクーラ２４への冷却水の循環を停止することが可能である。また、オイルクーラ２４への冷却水の循環を停止することができれば、その分だけ冷却水の流量を増加させることができるため、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊に対する出口水温ＴＷｏｕｔの応答性を向上させることが可能である。ただし、目標出口水温ＴＷｏｕｔ＊が出口水温ＴＷｏｕｔに対して所定値Ｔｔｈ１０よりも小さい状況であるため、ラジエータ２１に冷却水を循環させる必要がある。
On the other hand, as shown in FIG. 36, in the
この点、本実施形態の流量制御弁１２では、制御パラメータ変更部７０がステップＳ６２の処理で肯定判断する状況、すなわち油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０より低く、且つ空調装置３８において暖房が行われている状況では、第４応答速度向上制御が実行される。これにより、第３流出ポートＰ１３の開口率が「１００［％］」に設定されるため、ヒータコア２２に冷却水を循環することができる。よって、空調装置３８の暖房を実行することが可能である。また、第１流出ポートＰ１１の開口率が「１００［％］」に設定されるため、ラジエータ２１に冷却水を循環させることも可能である。さらに、第２流出ポートＰ１２の開口率が「０［％］」に設定されることにより、オイルクーラ２４への冷却水の循環が停止される。これにより、冷却水の流量を増加させることができるため、内燃機関２０の壁温の応答性を向上させることが可能である。
In this regard, in the
＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第２実施形態の制御パラメータ変更部７０は、図２１に示されるステップＳ２４の処理において、作動頻度Ｆｖが所定頻度Ｆｔｈ２０よりも小さいか否かの判断、及び流量制御弁１２の冷却水温Ｔｖが所定温度Ｔｔｈ２０よりも小さいか否かの判断のいずれか一方を行ってもよい。
<Other embodiments>
Note that each embodiment can also be implemented in the following forms.
- In the process of step S24 shown in FIG. 21, the control
・第３実施形態の制御パラメータ変更部７０は、図２７に示されるステップＳ４２の処理において、外気温Ｔｏｕｔが所定温度Ｔｔｈ３０よりも大きいか否かの判断、及び車速Ｖｃが所定速度Ｖｔｈ３０よりも小さいか否かの判断のいずれか一方を行ってもよい。
- In the process of step S42 shown in FIG. 27, the control
・第５実施形態の制御パラメータ変更部７０は、図３６に示されるステップＳ５２，Ｓ５６の処理において、空調装置３８において暖房が行われているか否かの判断、及び油温Ｔｏｉｌが所定温度Ｔｔｈ５０よりも小さいか否かの判断のいずれか一方を行ってもよい。第６実施形態の制御パラメータ変更部７０についても同様である。
- In the processing of steps S52 and S56 shown in FIG. 36, the control
・第５実施形態のＥＣＵ４０は、図３６に示されるステップＳ５２及びステップＳ５６の処理において、更にＥＧＲクーラ２３を作動させる必要があるか否かを判断してもよい。第６実施形態のＥＣＵ４０により実行される、図３９に示されるステップＳ５２及び図４０に示されるステップＳ５６の処理についても同様である。
- The
・第１バイパス流路Ｗ１１及び第２バイパス流路Ｗ１２に配置される機器は適宜変更可能である。
・本開示に記載のＥＣＵ４０及びその制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載のＥＣＵ４０及びその制御方法は、１つ又は複数の専用ハードウェア論理回路を含むプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載のＥＣＵ４０及びその制御方法は、１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと１つ又は複数のハードウェア論理回路を含むプロセッサとの組み合わせにより構成された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。専用ハードウェア論理回路及びハードウェア論理回路は、複数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により実現されてもよい。
- The devices arranged in the first bypass flow path W11 and the second bypass flow path W12 can be changed as appropriate.
- The
・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 - The present disclosure is not limited to the above specific examples. Design changes made by those skilled in the art to the specific examples described above are also included within the scope of the present disclosure as long as they have the characteristics of the present disclosure. The elements included in each of the specific examples described above, as well as their arrangement, conditions, shapes, etc., are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate. The elements included in each of the specific examples described above can be appropriately combined as long as no technical contradiction occurs.
Ｐ１１：第１流出ポート（ラジエータ用ポート）
Ｐ１２：第２流出ポート（車載機器用ポート、ヒータコア用ポート）
Ｐ１３：第３流出ポート（車載機器用ポート、オイルクーラ用ポート）
１２：流量制御弁
２０：内燃機関
２１：ラジエータ
２２：ヒータコア（車載機器）
２４：オイルクーラ（車載機器）
４０：ＥＣＵ（制御装置）
５０：目標開度設定部
６０：開度制御部
７０：制御パラメータ変更部
P11: 1st outflow port (radiator port)
P12: Second outflow port (vehicle equipment port, heater core port)
P13: Third outflow port (port for onboard equipment, port for oil cooler)
12: Flow control valve 20: Internal combustion engine 21: Radiator 22: Heater core (vehicle equipment)
24: Oil cooler (vehicle equipment)
40: ECU (control unit)
50: Target opening degree setting section 60: Opening degree control section 70: Control parameter changing section
Claims (6)
前記内燃機関のシリンダ壁温の実際の温度である実壁温を目標壁温に追従させるための前記流量制御弁の目標開度を設定する目標開度設定部（５０）と、
前記流量制御弁の実際の開度である実開度を前記目標開度に制御する開度制御部（６０）と、
前記流量制御弁の動作を制御する制御パラメータを変更する制御パラメータ変更部（７０）と、を備え、
前記開度制御部は、前記流量制御弁の実開度を前記目標開度に追従させるために、前記流量制御弁の通電時間の割合を示すデューティ比を設定し、
前記流量制御弁は、弁体を動作させるアクチュエータ装置を有し、前記開度制御部により設定される前記デューティ比に基づいて前記アクチュエータ装置が動作することにより、前記弁体の開度が変更されるものであり、
前記目標開度設定部は、
前記内燃機関が高負荷状態であるときに、前記目標壁温を第１目標壁温設定値に設定するとともに、
前記内燃機関が低負荷状態であるときに、前記目標壁温を、前記第１目標壁温設定値よりも高温の第２目標壁温設定値に設定し、
前記制御パラメータ変更部は、
前記制御パラメータとして、前記デューティ比の制限値を用いるものであって、
現在から所定時間前までの期間における前記弁体の作動頻度を演算し、
前記実壁温と前記目標壁温との偏差の絶対値が所定値よりも大きくなったときに、前記作動頻度が所定頻度よりも小さいことに基づいて、前記実壁温と前記目標壁温との偏差の絶対値が前記所定値以下である場合よりも前記デューティ比の前記制限値を緩和する方向に変化させることで、前記実壁温の応答速度を速くする
流量制御弁の制御装置。 A control device (40) for a flow control valve (12) that adjusts the flow rate of cooling water circulating between an internal combustion engine (20) and a radiator (21) of a vehicle,
a target opening degree setting unit (50) for setting a target opening degree of the flow control valve for causing an actual wall temperature, which is an actual cylinder wall temperature, of the internal combustion engine to follow a target wall temperature;
an opening control unit (60) that controls an actual opening, which is an actual opening of the flow control valve, to the target opening;
a control parameter changing unit (70) that changes a control parameter that controls the operation of the flow rate control valve;
The opening degree control unit sets a duty ratio indicating a ratio of energization time of the flow rate control valve in order to cause the actual opening degree of the flow rate control valve to follow the target opening degree,
The flow control valve includes an actuator device that operates a valve body, and the actuator device operates based on the duty ratio set by the opening degree control section, thereby changing the degree of opening of the valve body. It is
The target opening setting section includes:
setting the target wall temperature to a first target wall temperature set value when the internal combustion engine is in a high load state;
setting the target wall temperature to a second target wall temperature set value higher than the first target wall temperature set value when the internal combustion engine is in a low load state;
The control parameter changing section includes:
The duty ratio limit value is used as the control parameter,
Calculating the operating frequency of the valve body in the period from now to a predetermined time ago,
When the absolute value of the deviation between the actual wall temperature and the target wall temperature becomes larger than a predetermined value, the actual wall temperature and the target wall temperature are adjusted based on the fact that the operating frequency is smaller than the predetermined frequency. A control device for a flow rate control valve, wherein the response speed of the actual wall temperature is made faster by changing the duty ratio in a direction that makes the limit value more relaxed than when the absolute value of the deviation of the duty ratio is less than or equal to the predetermined value.
前記内燃機関のシリンダ壁温の実際の温度である実壁温を目標壁温に追従させるための前記流量制御弁の目標開度を設定する目標開度設定部（５０）と、
前記流量制御弁の実際の開度である実開度を前記目標開度に制御する開度制御部（６０）と、
前記流量制御弁の動作を制御する制御パラメータを変更する制御パラメータ変更部（７０）と、を備え、
前記開度制御部は、前記流量制御弁の実開度を前記目標開度に追従させるために、前記流量制御弁の通電時間の割合を示すデューティ比を設定し、
前記流量制御弁は、弁体を動作させるアクチュエータ装置を有し、前記開度制御部により設定される前記デューティ比に基づいて前記アクチュエータ装置が動作することにより、前記弁体の開度が変更されるものであり、
前記目標開度設定部は、
前記内燃機関が高負荷状態であるときに、前記目標壁温を第１目標壁温設定値に設定するとともに、
前記内燃機関が低負荷状態であるときに、前記目標壁温を、前記第１目標壁温設定値よりも高温の第２目標壁温設定値に設定し、
前記制御パラメータ変更部は、
前記制御パラメータとして、前記デューティ比の制限値を用いるものであって、
現在から所定時間前までの期間における前記弁体の作動頻度を演算し、
前記実壁温と前記目標壁温との偏差の絶対値が所定値よりも大きくなったときに、前記作動頻度が所定頻度よりも小さく、且つ前記流量制御弁を流れる冷却水の温度が所定温度よりも小さいことに基づいて、前記実壁温と前記目標壁温との偏差の絶対値が前記所定値以下である場合よりも前記デューティ比の前記制限値を緩和する方向に変化させることで、前記実壁温の応答速度を速くする
流量制御弁の制御装置。 A control device (40) for a flow control valve (12) that adjusts the flow rate of cooling water circulating between an internal combustion engine (20) and a radiator (21) of a vehicle,
a target opening degree setting unit (50) for setting a target opening degree of the flow control valve for causing an actual wall temperature, which is an actual cylinder wall temperature, of the internal combustion engine to follow a target wall temperature;
an opening control unit (60) that controls an actual opening, which is an actual opening of the flow control valve, to the target opening;
a control parameter changing unit (70) that changes a control parameter that controls the operation of the flow rate control valve;
The opening degree control unit sets a duty ratio indicating a ratio of energization time of the flow rate control valve in order to cause the actual opening degree of the flow rate control valve to follow the target opening degree,
The flow control valve includes an actuator device that operates a valve body, and the actuator device operates based on the duty ratio set by the opening degree control section, thereby changing the degree of opening of the valve body. It is
The target opening setting section includes:
setting the target wall temperature to a first target wall temperature set value when the internal combustion engine is in a high load state;
setting the target wall temperature to a second target wall temperature set value higher than the first target wall temperature set value when the internal combustion engine is in a low load state;
The control parameter changing section includes:
The duty ratio limit value is used as the control parameter,
Calculating the operating frequency of the valve body in the period from now to a predetermined time ago,
When the absolute value of the deviation between the actual wall temperature and the target wall temperature becomes larger than a predetermined value, the operating frequency is lower than the predetermined frequency, and the temperature of the cooling water flowing through the flow control valve reaches the predetermined temperature. Based on the fact that the absolute value of the deviation between the actual wall temperature and the target wall temperature is less than or equal to the predetermined value, the limit value of the duty ratio is changed to be more relaxed than the case where the absolute value of the deviation between the actual wall temperature and the target wall temperature is less than or equal to the predetermined value. A control device for a flow rate control valve that increases the response speed of the actual wall temperature.
前記内燃機関のシリンダ壁温の実際の温度である実壁温を目標壁温に追従させるための前記流量制御弁の目標開度を設定する目標開度設定部（５０）と、
前記流量制御弁の実際の開度である実開度を前記目標開度に制御する開度制御部（６０）と、
前記流量制御弁の動作を制御する制御パラメータを変更する制御パラメータ変更部（７０）と、を備え、
前記目標開度設定部は、
前記内燃機関が高負荷状態であるときに、前記目標壁温を第１目標壁温設定値に設定するとともに、
前記内燃機関が低負荷状態であるときに、前記目標壁温を、前記第１目標壁温設定値よりも高温の第２目標壁温設定値に設定し、
所定のなまし時定数を用いて前記流量制御弁の目標開度をなまし処理するものであって、
前記制御パラメータ変更部は、
前記制御パラメータとして、前記なまし時定数を用いるものであって、
前記実壁温と前記目標壁温との偏差の絶対値が所定値よりも大きくなったときに、前記実壁温と前記目標壁温との偏差の絶対値が前記所定値以下である場合よりも前記なまし時定数を小さくすることにより、前記実壁温の応答速度を速くする
流量制御弁の制御装置。 A control device (40) for a flow control valve (12) that adjusts the flow rate of cooling water circulating between an internal combustion engine (20) and a radiator (21) of a vehicle,
a target opening degree setting unit (50) for setting a target opening degree of the flow control valve for causing an actual wall temperature, which is an actual cylinder wall temperature, of the internal combustion engine to follow a target wall temperature;
an opening control unit (60) that controls an actual opening, which is an actual opening of the flow control valve, to the target opening;
a control parameter changing unit (70) that changes a control parameter that controls the operation of the flow rate control valve;
The target opening setting section includes:
setting the target wall temperature to a first target wall temperature set value when the internal combustion engine is in a high load state;
setting the target wall temperature to a second target wall temperature set value higher than the first target wall temperature set value when the internal combustion engine is in a low load state;
The target opening degree of the flow rate control valve is rounded using a predetermined rounding time constant,
The control parameter changing section includes:
The annealing time constant is used as the control parameter,
When the absolute value of the deviation between the actual wall temperature and the target wall temperature is larger than a predetermined value, than when the absolute value of the deviation between the actual wall temperature and the target wall temperature is less than or equal to the predetermined value. A control device for a flow rate control valve, wherein the response speed of the actual wall temperature is increased by decreasing the annealing time constant.
請求項３に記載の流量制御弁の制御装置。 The control parameter changing unit is configured to determine that an outside air temperature, which is an air temperature outside the vehicle, is equal to or higher than a predetermined temperature when an absolute value of a deviation between the actual wall temperature and the target wall temperature becomes larger than the predetermined value. The flow control valve control device according to claim 3, wherein the annealing time constant is made smaller based on.
請求項３に記載の流量制御弁の制御装置。 The control parameter changing unit changes the control parameter based on the fact that the traveling speed of the vehicle is below the predetermined speed when the absolute value of the deviation between the actual wall temperature and the target wall temperature becomes larger than the predetermined value. The control device for a flow control valve according to claim 3, wherein the annealing time constant is reduced.
請求項３に記載の流量制御弁の制御装置。 The control parameter changing unit is configured to control the control parameter changing unit to control whether the outside air temperature, which is the air temperature outside the vehicle, is equal to or higher than a predetermined temperature when the absolute value of the deviation between the actual wall temperature and the target wall temperature becomes larger than the predetermined value. 4. The control device for a flow rate control valve according to claim 3, wherein the smoothing time constant is made smaller based on the fact that the traveling speed of the vehicle is less than or equal to a predetermined speed.
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