JP7459804B2 - 過給エンジンの冷却装置 - Google Patents
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Description
冷却装置は、高温冷却水を循環させる高温側ポンプと高温冷却水を冷却する高温側冷却部とを含みシリンダヘッドに高温冷却水を供給する高温側冷却回路と、低温冷却水を循環させる低温側ポンプと低温冷却水を冷却する低温側冷却部とを含みインタークーラに低温冷却水を供給する低温側冷却回路と、電子制御ユニットとを備えている。
高温側冷却部及び低温側冷却部は、少なくとも一部において共用されている。
高温側冷却回路は、高温冷却水が排気ポートの周囲を通過する第1冷却水通路と、高温冷却水が排気ポートの周囲を通過せずにシリンダヘッド内を通過する第2冷却水通路と、第1冷却水通路を通過する高温冷却水の流量を調整する流量調整弁とを備えている。
電子制御ユニットは、過給エンジンを搭載する車両の加速の開始から加速の終了までの加速期間の少なくとも一部において、第1冷却水通路を通過する高温冷却水の流量が減少するように流量調整弁を制御し、かつ、低温側冷却回路を循環する低温冷却水の流量が増加するように低温側ポンプを制御する応答性向上処理を実行する。電子制御ユニットは、応答性向上処理において、第1冷却水通路を通過する高温冷却水の流量の減少量が多いほど、低温冷却水の流量が多くなるように低温側ポンプを制御する。
1-1.システム構成例
図1は、実施の形態1に係る過給エンジン10のシステム構成を示す模式図である。図1に示す過給エンジン10は、ターボ過給機12を備える内燃機関である。より詳細には、過給エンジン10は、一例として火花点火式である。過給エンジン10は、エンジン本体14を備えている。エンジン本体14は、シリンダブロック16とシリンダヘッド18とを含む。
HT冷却回路32は、高温側ポンプ(HTポンプ)36と、高温側ラジエータ(HTラジエータ)38とを備えている。HTポンプ36は、HT冷却回路32内においてHT冷却水を循環させる。HTポンプ36は、例えば、シリンダブロック16に設置され、エンジン10のクランク軸によって回転駆動される。HTラジエータ38は、空気(外気)との熱交換によってHT冷却水を冷却する。
図1に示すように、LT冷却回路34は、低温側ポンプ(LTポンプ)62と、低温側ラジエータ(LTラジエータ)64とを備えている。LTポンプ62は、LT冷却回路34内においてLT冷却水を循環させる。LTポンプ62は例えば電動式である。LTポンプ62は、一例としてインタークーラ26の入口とLTラジエータ64の出口との間に配置されているが、その配置場所は特に限定されない。LTラジエータ64は、空気(外気)との熱交換によってLT冷却水を冷却する。なお、図1では図示省略されているが、LT冷却回路34は、後述の図5に示す例のように、ターボ過給機(T/C)12をも冷却するように構成されてもよい。
過給エンジン10を搭載する車両は、図1に示すようにコンデンサ66を備えている。コンデンサ66は、車室内空調用の冷凍回路の構成要素であり、冷凍回路を流れる冷媒(空調冷媒)を冷却して凝縮させるための熱交換器である。具体的には、コンデンサ66は、空気(外気)との熱交換によって空調冷媒を冷却する。
図1に示すシステムは、さらに、電子制御ユニット(ECU)70を備えている。ECU70は、プロセッサ70aとメモリ70bとを有する。メモリ70bには、冷却装置30の制御を含む過給エンジン10の各制御に用いられるマップを含む各種のデータ及び各種の制御プログラムが記憶されている。プロセッサ70aがメモリ70bから制御プログラムを読み出して実行することにより、ECU70による各種の処理及び制御が実現される。なお、ECU70は複数であってもよい。また、ECU70は、本発明に係る「電子制御ユニット」の一例に相当する。
本実施形態は、過給エンジン10を搭載する車両の加速応答性の向上のために、ECU70は、次のような「応答性向上処理」を実行する。この応答性向上処理では、ECU70は、車両の加速の開始から終了までの加速期間TACC中に、HT流量VHTexが減少するように流量調整弁58を制御し、かつ、LT流量VLTが増加するようにLTポンプ62を制御する。ここでいうHT流量VHTexとは、排気ポート18cの周囲を通過する第1冷却水通路54を流れるHT冷却水の流量である。LT流量VLTとは、LT冷却回路34を循環するLT冷却水の流量である。一例として、本実施形態では、第1冷却水通路54を通過するHT冷却水の流れが停止するように流量調整弁58が制御される。
以上説明したように、実施の形態1に係る応答性向上処理によれば、加速期間TACC中に流量調整弁58を制御して第1冷却水通路54が絞られる。一例として、流量調整弁58を閉じて第1冷却水通路54内の冷却水流れが停止される。その結果、排気ポート18cを介した排気からのHT冷却水の受熱量が減少するので、排気温度(排気エネルギ)の低下を抑制できる。これにより、過給圧が増大するので吸入空気量を増加できる。そして、HT冷却回路32の冷却部(高温側冷却部)の一部は、LT冷却回路34の冷却部(低温側冷却部)と共用されている。このため、HT冷却水の受熱量の減少により生じたHT冷却回路32の冷却能力QwHTの余力ΔQwHTをLT冷却回路34の冷却能力QwLTに配分できるようになる。したがって、LT流量VLTを増加させることによって吸気冷却能力を高めることができ、吸気密度を向上できる。以上のように、応答性向上処理によれば、車両の加速応答性を向上できる。
上述した実施の形態1では、LT流量VLTの増加量ΔVLTは、HT冷却回路32の冷却能力QwHTの減少分(余力ΔQwHT)だけLT冷却回路34の冷却能力QwLTが増大するように算出される。しかしながら、このような算出例に代え、HT流量VHTexの減少に応じたLT流量VLTの増加量ΔVLTは、例えば、事前に決定された固定値であってもよい。このように簡易的に決定された増加量ΔVLTが用いられる場合であっても、HT冷却水の受熱量の減少によって生じた余力ΔQwHTの少なくとも一部をLT冷却回路34の方で利用できるようになる。
実施の形態1に係る応答性向上処理では、流量調整弁58を閉じることによって第1冷却水通路54のHT冷却水の流れが停止される(すなわち、HT流量VHTexがゼロとされる)。これに対し、実施の形態2に係る応答性向上処理では、過給エンジン10の運転状態に応じて、加速時のHT流量VHTexが可変される。そして、LT流量VLTは、HT流量VHTexの減少量が多いほど多くなるようにLTポンプ62によって制御される。
12 ターボ過給機
14 エンジン本体
16 シリンダブロック
18 シリンダヘッド
18c 排気ポート
22 吸気通路
24 排気通路
26 インタークーラ
30 冷却装置
32 高温側冷却回路(HT冷却回路)
34 低温側冷却回路(LT冷却回路)
36 高温側ポンプ(HTポンプ)
38 高温側ラジエータ(HTラジエータ)
46 排気ポート上部ウォータジャケット
48 排気ポート下部ウォータジャケット
54 第1冷却水通路
56 第2冷却水通路
58 流量調整弁
62 低温側ポンプ(LTポンプ)
64 低温側ラジエータ(LTラジエータ)
66 コンデンサ
70 電子制御ユニット(ECU)
72 センサ類
74 燃料噴射装置
76 点火装置
Claims (5)
- 排気ポートを有するシリンダヘッドと、
吸気通路に配置されたコンプレッサと、前記排気ポート内の通路を含む排気通路における前記排気ポートの下流に配置されたタービンとを備えるターボ過給機と、
前記コンプレッサの下流側において吸気通路に配置されたインタークーラと、
を備える過給エンジンに搭載された冷却装置であって、
前記冷却装置は、
高温冷却水を循環させる高温側ポンプと、前記高温冷却水を冷却する高温側冷却部とを含み、前記シリンダヘッドに前記高温冷却水を供給する高温側冷却回路と、
低温冷却水を循環させる低温側ポンプと、前記低温冷却水を冷却する低温側冷却部とを含み、前記インタークーラに前記低温冷却水を供給する低温側冷却回路と、
電子制御ユニットと、
を備え、
前記高温側冷却部及び前記低温側冷却部は、少なくとも一部において共用されており、
前記高温側冷却回路は、
前記高温冷却水が前記排気ポートの周囲を通過する第1冷却水通路と、
前記高温冷却水が前記排気ポートの前記周囲を通過せずに前記シリンダヘッド内を通過する第2冷却水通路と、
前記第1冷却水通路を通過する前記高温冷却水の流量を調整する流量調整弁と、
を備え、
前記電子制御ユニットは、前記過給エンジンを搭載する車両の加速の開始から前記加速の終了までの加速期間の少なくとも一部において、前記第1冷却水通路を通過する前記高温冷却水の流量が減少するように前記流量調整弁を制御し、かつ、前記低温側冷却回路を循環する前記低温冷却水の流量が増加するように前記低温側ポンプを制御する応答性向上処理を実行し、
前記電子制御ユニットは、前記応答性向上処理において、前記第1冷却水通路を通過する前記高温冷却水の流量の減少量が多いほど、前記低温冷却水の流量が多くなるように前記低温側ポンプを制御する
ことを特徴とする過給エンジンの冷却装置。 - 前記電子制御ユニットは、前記応答性向上処理において、前記第1冷却水通路を通過する前記高温冷却水の流れが停止するように前記流量調整弁を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の過給エンジンの冷却装置。 - 前記応答性向上処理において、前記電子制御ユニットは、
前記加速期間の到来時点のエンジン負荷と第1高温冷却水流量とに応じた前記高温側冷却回路の第1高温側冷却能力を算出し、
前記到来時点の前記エンジン負荷と第2高温冷却水流量とに応じた前記高温側冷却回路の第2高温側冷却能力を算出し、
前記第1高温冷却水流量は、前記応答性向上処理による前記流量調整弁の制御の前に前記第1冷却水通路を通過する前記高温冷却水の流量の値であり、前記第2高温冷却水流量は、前記応答性向上処理による前記流量調整弁の前記制御の後に前記第1冷却水通路を通過する前記高温冷却水の流量の値であり、
前記応答性向上処理において、前記電子制御ユニットは、さらに、
前記第2高温側冷却能力から前記第1高温側冷却能力を除して得られる差分を、前記流量調整弁を制御することに伴う前記高温側冷却回路の冷却能力の余力として算出し、
前記到来時点の前記エンジン負荷と車速風の風量とに応じた、前記高温側冷却回路及び前記低温側冷却回路の総冷却能力を算出し、
前記総冷却能力から前記余力を除して得られる差分を、前記低温側冷却回路の冷却能力の増加可能分として算出し、
前記到来時点の前記エンジン負荷と前記低温冷却水の第1流量とに応じた第1低温側冷却能力を算出し、
前記第1低温側冷却能力に前記増加可能分を加えて得られる第2低温側冷却能力を算出し、
前記第2低温側冷却能力と前記到来時点の前記エンジン負荷とに応じた前記低温冷却水の第2流量を算出し、
前記第2流量から前記第1流量を引いて得られる増加量だけ増やされた前記低温冷却水の流量を実現するように前記低温側ポンプを制御する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の過給エンジンの冷却装置。 - 前記電子制御ユニットは、前記応答性向上処理において、前記排気ポートを介した排気からの前記高温冷却水の受熱量の減少に応じた前記高温側冷却回路の冷却能力の減少分だけ前記低温側冷却回路の冷却能力が増大するように、前記低温側ポンプを制御して前記低温冷却水の流量を増加させる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の過給エンジンの冷却装置。 - 前記過給エンジンは、点火装置をさらに備え、
前記電子制御ユニットは、前記応答性向上処理において、前記低温冷却水の流量の増加に応じて点火時期が進角されるように前記点火装置を制御する
ことを特徴とする請求項1~4の何れか1つに記載の過給エンジンの冷却装置。
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