RU2618740C1

RU2618740C1 - Охлаждающее устройство для двигателя внутреннего сгорания и способ охлаждения для двигателя внутреннего сгорания

Info

Publication number: RU2618740C1
Application number: RU2016102848A
Authority: RU
Inventors: Такайоси ИТИХАРА; Аико КАВАМОТО; Йосими ОКО
Original assignee: Ниссан Мотор Ко., Лтд.
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2014-05-19
Publication date: 2017-05-11
Also published as: JPWO2015001855A1; EP3018317B1; EP3018317A1; EP3018317A4; JP6090443B2; US20160160739A1; WO2015001855A1; BR112015032725A2; CN105492735B; CN105492735A; MX345935B; US9599010B2; MX2015017574A; BR112015032725B1; MY162018A

Abstract

Изобретение относится к охлаждению двигателя внутреннего сгорания. Охлаждающее устройство содержит трехходовой клапан (12), предусмотренный на выпускной стороне пути (L1) циркуляции потока охлаждающей жидкости и установленный так, чтобы разветвлять путь (L1) циркуляции потока охлаждающей жидкости на путь (L3) циркуляции обменивающегося теплом потока, имеющий теплообменник (14) для охлаждения охлаждающей жидкости, расположенный в нем, и обходной путь (L2) циркуляции потока; первый блок (21) определения температуры, который определяет температуру на впуске охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику (14); второй блок (22) определения температуры, который определяет температуру на выпуске; и блок управления (23), который управляет распределением объема потока охлаждающей жидкости, выводимой из трехходового клапана (12). Блок (23) управления хранит корреляцию между перепадом ΔT температур между температурой на впуске и температурой на выпуске теплообменника (14) и величиной термической деформации, возникающей в теплообменнике (14). Во время, когда охлаждающая жидкость подается в путь (L3) циркуляции обменивающегося теплом потока, блок управления (23) обращается к перепаду ΔT температур и корреляции, чтобы получать объем потока охлаждающей жидкости, подаваемой в путь (L3) циркуляции обменивающегося теплом потока, так что величина термической деформации меньше или равна пороговой величине термической деформации, заданной заранее. Изобретение обеспечивает предохранение теплообменника от термической деформации за счет уменьшение теплового удара. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к охлаждающему устройству для двигателя внутреннего сгорания и к способу охлаждения для двигателя внутреннего сгорания, в частности, относится к технологии предохранения теплообменника от повреждения вследствие термической деформации, когда охлаждающая жидкость, имеющая повышенную температуру, подается к теплообменнику.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Двигатель внутреннего сгорания, установленный на транспортном средстве, снабжен трактом циркуляции потока охлаждающей жидкости, который предоставляет возможность охлаждающей жидкости проходить через него. В случае, когда требуется понижение температуры двигателя внутреннего сгорания, инициируется протекание охлаждающей жидкости в теплообменнике (например, радиаторе), чтобы уменьшать температуру охлаждающей жидкости, и затем охлаждающая жидкость, имеющая пониженную температуру, протекает по пути циркуляции потока охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания. Охлаждающая жидкость, протекающая по пути циркуляции охлаждающей жидкости в теплообменнике, обменивается теплом с двигателем внутреннего сгорания, посредством чего, температуры двигателя внутреннего сгорания управляются так, чтобы достигать желаемой температуры.

[0003] Если охлаждающая жидкость, имеющая повышенную температуру, резко вводится в теплообменник при нормальных температурах при запуске двигателя внутреннего сгорания, имеет место перепад температур до и после введения охлаждающей жидкости, что заставляет теплообменник испытывать тепловой удар (также называемый "температурным шоком"). Этот тепловой удар, возможно, приводит к возникновению термической деформации в теплообменнике. С целью смягчения термической деформации, патентный документ 1 раскрывает технологию определения температуры на впуске и температуры на выпуске охлаждающей жидкости, протекающей через теплообменник, и технологию управления объемом потока охлаждающей жидкости, подаваемым к теплообменнику, так что разница в температурах не увеличивается.

СПИСОК БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ССЫЛОК

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0004] Патентный документ 1. Выложенная патентная публикация Японии номер 2008-37302.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА

[0005] Способ управления, раскрытый в патентной литературе 1, описанной выше, смягчает тепловой удар, возникающий в теплообменнике, посредством инициирования протекания охлаждающей жидкости, имеющей повышенную температуру за счет двигателя внутреннего сгорания, в теплообменнике, чтобы повышать температуру теплообменника, так что перепад температур между двигателем внутреннего сгорания и теплообменником не увеличивается.

[0006] Таким образом, часть охлаждающей жидкости подается к теплообменнику даже в случае, когда температуру двигателя внутреннего сгорания необходимо повысить настолько быстро, насколько возможно. В результате, сформировавшееся тепло используется не только, чтобы повышать температуру двигателя внутреннего сгорания, но также, чтобы повышать температуру теплообменника, что ставит проблему задержки в повышении в температуре двигателя внутреннего сгорания.

[0007] Настоящее изобретение было выполнено, чтобы решить проблему, которая описана выше. Задачей настоящего изобретения является предоставление охлаждающего устройства для двигателя внутреннего сгорания и способа охлаждения для двигателя внутреннего сгорания, которые могут смягчать термическую деформацию, возникающую в теплообменнике, когда охлаждающая жидкость, имеющая повышенную температуру, подается в теплообменник.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ

[0008] Для того, чтобы решить задачу, описанную выше, настоящее изобретение включает в себя:

блок переключения, предусмотренный на выпускной стороне пути циркуляции потока охлаждающей жидкости для охлаждения двигателя внутреннего сгорания, и сконфигурированный, чтобы ответвлять путь циркуляции потока охлаждающей жидкости либо на путь циркуляции обменивающегося теплом потока, имеющий теплообменник для охлаждения охлаждающей жидкости, находящейся в нем, либо на обходной путь циркуляции потока без теплообменника, либо в них обоих;

датчик температуры на впуске, который определяет температуру охлаждающей жидкости, подаваемой в теплообменник;

датчик температуры на выпуске, который определяет температуру охлаждающей жидкости, выпускаемой из теплообменника; и

контроллер, который управляет распределением, в блоке переключения, объема потока охлаждающей жидкости в путь циркуляции обменивающегося теплом потока и обходной путь циркуляции потока. Контроллер получает перепад температур между температурой на впуске и температурой на выпуске теплообменника. Кроме того, предоставляется блок хранения, который хранит корреляцию относительно величины термической деформации, возникающей в теплообменнике. Когда охлаждающая жидкость подается в путь циркуляции обменивающегося теплом потока, происходит обращение к перепаду температур и корреляции, и объем потока охлаждающей жидкости, подаваемой в путь циркуляции обменивающегося теплом потока, получается, так что величина термической деформации меньше или равна пороговой величине термической деформации, заданной заранее.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0009] [Фиг. 1] Фиг. 1 – это блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию охлаждающего устройства для двигателя внутреннего сгорания согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[Фиг. 2] Фиг. 2 – это карта соответствия, показывающая соотношение между тремя элементами: перепадом ΔT температур, объемом потока охлаждающей жидкости и величиной термической деформации, эта карта соответствия применяется в охлаждающем устройстве для двигателя внутреннего сгорания согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[Фиг. 3] Фиг. 3 – это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру обработки, выполняемую посредством охлаждающего устройства для двигателя внутреннего сгорания согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[Фиг. 4] Фиг. 4 – это характеристический график, показывающий соотношение между числом оборотов двигателя и крутящим моментом двигателя относительно температур охлаждающей жидкости, протекающей через путь циркуляции потока охлаждающей жидкости, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0010] Ниже в данном документе вариант осуществления согласно настоящему изобретению будет описан со ссылкой на чертежи. Фиг. 1 – это блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию охлаждающего устройства для двигателя внутреннего сгорания согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как иллюстрировано на фиг. 1, охлаждающее устройство согласно этому варианту осуществления включает в себя: путь L1 циркуляции потока охлаждающей жидкости, сконфигурированный, чтобы снабжать двигатель 11 охлаждающей жидкостью для охлаждения; циркуляционный насос 13, который осуществляет циркуляцию охлаждающей жидкости по пути L1 циркуляции потока охлаждающей жидкости; и трехходовой клапан 12, предусмотренный в выпускном крайнем фрагменте пути L1 циркуляции потока охлаждающей жидкости и сконфигурированный, чтобы делить, на две линии, охлаждающую жидкость, которая прошла через двигатель 11.

[0011] Трехходовой клапан 12 распределяет и выводит охлаждающую жидкость, подаваемую по пути L1 циркуляции потока охлаждающей жидкости в обходной путь L2 циркуляции потока и путь L3 циркуляции обменивающегося теплом потока. Обходной путь L2 циркуляции потока соединяется с впускной стороной циркуляционного насоса 13. Путь L3 циркуляции обменивающегося теплом потока проходит через теплообменник 14 (например, радиатор) для охлаждения охлаждающей жидкости и соединяется с впускной стороной циркуляционного насоса 13. Другими словами, трехходовой клапан 12 (блок переключения) предусмотрен на выпускной стороне пути L1 циркуляции потока охлаждающей жидкости и имеет функцию ответвления пути L1 циркуляции потока охлаждающей жидкости либо на путь L3 циркуляции обменивающегося теплом потока, имеющий теплообменник 14 для охлаждения охлаждающей жидкости, находящейся в нем, либо на обходной путь L2 циркуляции потока, который не имеет теплообменника 14, либо на них обоих. Трехходовой клапан 12 подает охлаждающую жидкость в обходной путь L2 циркуляции потока и путь L3 циркуляции обменивающегося теплом потока в соответствии с сигналами от блока 23 управления, который будет описан позже.

[0012] Кроме того, первый блок 21 определения температуры (датчик температуры на впуске), который определяет температуру охлаждающей жидкости, протекающей по пути L1 циркуляции потока охлаждающей жидкости, предусмотрен на пути L1 циркуляции потока охлаждающей жидкости и поблизости от выпуска двигателя 11. Поскольку выпускной крайний фрагмент пути L1 циркуляции потока охлаждающей жидкости соединяется с впуском теплообменника 14 посредством пути L3 циркуляции обменивающегося теплом потока, температуры, определенные посредством первого блока 21 определения температуры, равны температуре T1 на впуске охлаждающей жидкости, подаваемой в теплообменник 14. С другой стороны, второй блок 22 определения температуры (датчик температуры на выпуске), который определяет температуру T2 на выпуске, которая является температурой охлаждающей жидкости, которая прошла через теплообменник 14, предусмотрен на пути L3 циркуляции обменивающегося теплом потока и поблизости от выпуска теплообменника 14. Отметим, что выражение "определяет температуру" представляет идею, включающую в себя непосредственное выполнение измерений с помощью датчика, и выполнение оценки на основе объема потока охлаждающей жидкости или других факторов.

[0013] Трехходовой клапан 12 включает в себя блок 23 управления, который управляет степенью открытия трехходового клапана 12. Блок 23 управления получает температуру T1 на впуске и температуру T2 на выпуске и управляет степенью открытия трехходового клапана 12 на основе этих частей данных о температурах. Другими словами, блок 23 управления имеет функцию контроллера, который управляет распределением, в трехходовом клапане 12, объема потока охлаждающей жидкости на путь L3 циркуляции обменивающегося теплом потока и обходной путь L2 циркуляции потока.

[0014] Кроме того, блок 23 управления сохраняет, в памяти 23a (блок хранения карты), карту соответствия (которая будет описана позже в деталях), указывающую корреляцию между тремя элементами: перепадом ΔT температур между температурой T1 на впуске и температурой T2 на выпуске, объемом потока охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику 14; и величиной термической деформации, возникающей в теплообменнике 14 вследствие теплового удара.

[0015] Когда перепад ΔT температур обнаружен, блок 23 управления обращается к карте соответствия на основе этого перепада ΔT температур и задает объем потока охлаждающей жидкости так, что величина термической деформации, возникающей в теплообменнике 14, меньше или равна значению пороговой величины термической деформации, заданному заранее. Затем, блок 23 управления управляет степенью открытия трехходового клапана 12 так, чтобы достигать заданного объема потока.

[0016] Блок 23 управления включает в себя память 23a (блок хранения карты), которая хранит карту соответствия, указывающую корреляцию между тремя элементами: перепадом ΔT температур, указывающим разницу между температурой охлаждающей жидкости, измеренной посредством первого блока 21 определения температуры, и температурой охлаждающей жидкости, измеренной посредством второго блока 22 определения температуры; объемом потока охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику; и величиной термической деформации, возникающей в теплообменнике 14 вследствие теплового удара. Блок 23 управления обращается к карте соответствия, используя перепад ΔT температур, когда охлаждающая жидкость протекает по пути L3 циркуляции обменивающегося теплом потока, и получает объем потока охлаждающей жидкости, протекающей по пути L3 циркуляции обменивающегося теплом потока, так, что величина термической деформации меньше или равна значению пороговой величины термической деформации, заданному заранее. Кроме того, блок 23 управления имеет функцию управления распределением, в трехходовом клапане 12, объема потока охлаждающей жидкости так, чтобы добиваться полученного объема потока охлаждающей жидкости.

[0017] Следует отметить, что блок 23 управления может быть сконфигурирован как компьютер цельного типа, включающий в себя, например, центральный процессор (CPU) и блок хранения, такой как RAM, ROM и жесткий диск.

[0018] Фиг. 2 является пояснительным видом, иллюстрирующим пример карты соответствия, описанной выше. На фиг. 2 карта соответствия иллюстрируется как график с контурными линиями, показывающий величину термической деформации. На этом графике с контурными линиями горизонтальная линия указывает перепады ΔT температур, а вертикальная линия указывает объем потока охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику 14. В рамке на фиг. 2 пограничные линии начерчены между областями R1-R7, и эти пограничные линии, другими словами, пунктирные линии и сплошная линия (пограничная линия Q1), каждая, указывают контурную линию, соответствующую величине термической деформации.

[0019] Область R1 указывает область с наибольшей величиной термической деформации, а область R7 указывает область с наименьшей величиной термической деформации. Для областей R1-R7 величина термической деформации уменьшается в порядке областей R1, R2, R3, R4, R5, R6 и затем R7.

[0020] Величина термической деформации, выраженная в карте соответствия, будет дополнительно описана. Величина термической деформации является величиной, представляющей состояние деформации теплообменника 14 и степени расширения теплообменника 14, каждое из которых вызвано охлаждающей жидкостью, подаваемой к теплообменнику 14. В целом, состояние деформации и степень расширения варьируются от части к части, составляющих теплообменник 14. Таким образом, получая соответствующее взвешенное среднее всех частей, составляющих теплообменник 14, величина термической деформации теплообменника 14 в целом определяется. Отметим, что может быть возможным определять величину термической деформации, задавая вес, определенный для каждой из частей во время получения среднего значения. Задавая вес каждой части, составляющей теплообменник 14, таким образом, что вес увеличивается с увеличением в степени важности, которую каждая из частей несет, чтобы поддерживать функции теплообменника 14, представляется возможным определять величину термической деформации как показатель, который более соответствующим образом представляет вероятность повреждения, которую теплообменник 14 испытывает вследствие термической деформации.

[0021] Как описано выше, во время, когда теплообменник 14, например, проектируется и производится, величина термической деформации, возникающей в теплообменнике 14 вследствие теплового удара, может быть определена так, чтобы зависеть от структуры теплообменника 14 и быть ассоциированной с двумя элементами: перепадом ΔT температур и объемом потока охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику 14. Другими словами, представляется возможным определять соотношение между тремя элементами: перепадом ΔT температур, объемом потока охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику 14, и величиной термической деформации. Величина термической деформации может рассматриваться как функция, определенная на основе двух параметров: перепада ΔT температур и объема потока охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику 14. Таким образом, эта функция зависит от структуры теплообменника 14 и может быть получена посредством различных способов, включающих в себя экспериментальный метод и численный метод во время, когда теплообменник 14, например, проектируется и производится.

[0022] Корреляция между тремя элементами: перепадом ΔT температур между температурой T1 на впуске и температурой T2 на выпуске; объемом потока охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику 14; и величиной термической деформации, возникающей в теплообменнике 14 вследствие теплового удара, сохраняется в памяти 23a как карта соответствия. Карта соответствия считывается из памяти 23a и затем используется посредством блока 23 управления, чтобы выполнять управление. Отметим, что вместо корреляции между тремя элементами, описанными выше, может быть возможным использовать, в качестве корреляции, комбинацию двух элементов: перепада ΔT температур и объема потока охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику 14, в случае, когда величина термической деформации равна пороговой величине термической деформации, и блок 23 управления использует эту комбинацию, чтобы выполнять управление. Другими словами, может быть возможным сохранять, в памяти 23a, комбинацию двух элементов: перепада ΔT температур и объема потока охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику 14 в случае, когда величина термической деформации равна пороговой величине термической деформации.

[0023] Следует отметить, что, поскольку карта соответствия определена так, чтобы зависеть от структуры теплообменника 14, может быть возможным применять конфигурацию, в которой, когда теплообменник 14 заменяется, карта соответствия, сохраненная в памяти 23a, обновляется, и карта соответствия, соответствующая замененному теплообменнику 14, сохраняется. Поскольку карта соответствия, соответствующая теплообменнику 14, хранится в памяти 23a, блок 23 управления может выполнять управление, подходящее для теплообменника 14.

[0024] Далее будет описана пороговая величина термической деформации. Пороговая величина термической деформации задается в максимальное значение величины термической деформации, с которой повреждение не возникает в теплообменнике 14. Другими словами, пороговая величина термической деформации определяется как максимальное значение величины термической деформации, которую теплообменник 14 может допускать. В случае, когда величина термической деформации, превышающая пороговую величину термической деформации, случается в теплообменнике 14, существует вероятность того, что теплообменник 14 повреждается. Отметим, что, для того, чтобы гарантировать безопасность, может быть возможным определять пороговую величину термической деформации как значение меньше максимального значения величины термической деформации, которую теплообменник 14 может фактически допускать.

[0025] В этом варианте осуществления величина термической деформации на пограничной линии Q1 между областью R3 и областью R4 задается как пороговая величина термической деформации, в качестве одного примера. Карта соответствия, иллюстрированная на фиг. 2, делится пограничной линией Q1 на две области: область, где величина термической деформации превышает пороговую величину термической деформации, и область, где величина термической деформации не превышает пороговую величину термической деформации.

[0026] Способ задания, посредством блока 23 управления, объема потока охлаждающей жидкости будет описан далее. На основе перепада ΔT температур, обнаруженного с помощью первого блока 21 определения температуры и второго блока 22 определения температуры, блок 23 управления задает объем потока охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику 14. В это время блок 23 управления задает объем потока охлаждающей жидкости так, что величина термической деформации меньше или равна пороговой величине термической деформации, для того, чтобы предохранять теплообменник 14 от повреждения вследствие термической деформации. Другими словами, если точка с координатой, имеющая полученный перепад ΔT температур и объем потока охлаждающей жидкости, заданный посредством блока 23 управления так, чтобы соответствовать перепаду ΔT температур, нанесена на карту соответствия, иллюстрированную на фиг. 2, нанесенная точка располагается на пограничной линии Q1 или с левой стороны (сторона R4) от пограничной линии Q1 на карте соответствия на фиг. 2.

[0027] Задавая объем потока охлаждающей жидкости так, что точка с координатой, имеющей перепад ΔT температуры и объем потока охлаждающей жидкости, располагается на этой пограничной линии Q1, величина термической деформации не превышает пороговую величину термической деформации, и представляется возможным подавать настолько много охлаждающей жидкости, насколько возможно, к теплообменнику 14, что делает возможным улучшение эффективности в охлаждении охлаждающей жидкости. Другими словами, представляется возможным вынуждать максимальный объем охлаждающей жидкости протекать через теплообменник 14 в условиях, когда повреждение вследствие термической деформации не возникает в теплообменнике 14.

[0028] Из карты соответствия, иллюстрированной на фиг. 2, например, в случае, когда перепад ΔT температур является достаточно небольшим, другими словами, в случае, когда температура охлаждающей жидкости, определенная посредством первого блока 21 определения температуры, и температура охлаждающей жидкости, определенная посредством второго блока 22 определения температуры, близки друг к другу, величина термической деформации, которая, как ожидается, должна произойти вследствие подачи охлаждающей жидкости к теплообменнику 14, является небольшой. Таким образом, в этом случае, не существует ограничения на объем потока охлаждающей жидкости.

[0029] Другими словами, представляется возможным произвольно выбирать объем потока охлаждающей жидкости в случае, когда перепад ΔT температур является небольшим, и пограничная линия Q1 не пересекает какую-либо линию, составленную из набора точек, указывающих одинаковый перепад ΔT температур на графике контурными линиями, касающемся величины термической деформации.

[0030] С другой стороны, в случае, когда перепад ΔT температур увеличивается вследствие, например, активации датчика 11, величина термической деформации, которая, как ожидается, должна возникнуть вследствие подачи охлаждающей жидкости к теплообменнику 14, является большой. В случае, когда точка, обозначенная перепадом ΔT температур и объемом потока охлаждающей жидкости, находится в областях R1-R3, величина термической деформации, которая, как ожидается, должна возникнуть вследствие притока охлаждающей жидкости в теплообменник 14, превышает пороговую величину термической деформации. Таким образом, существует ограничение на выбираемый диапазон для объема потока охлаждающей жидкости. Другими словами, объем потока охлаждающей жидкости выбирается согласно перепаду ΔT температур таким образом, что выбирается точка в областях R4-R7 или точка на пограничной линии Q1.

[0031] Как иллюстрировано на фиг. 2, пограничная линия Q1 сформирована в C-образную кривую, так, чтобы окружать области R1-R3, другими словами, область, где величина термической деформации превышает пороговую величину термической деформации. Таким образом, в случае, когда перепад ΔT температур является достаточно большим, линия, составленная из набора точек, указывающих одинаковый перепад ΔT температур, пересекает пограничную линию Q1 в двух точках на графике контурных линий, касающегося величины термической деформации, иллюстрированном на фиг. 2. Что касается координат двух точек пересечения, обозначенных посредством перепада ΔT температур и пограничной линии Q1, значения координат, соответствующие объему потока охлаждающей жидкости, задаются в первое пороговое значение M1 объема потока и второе пороговое значение M2 объема потока. Предположим, что первое пороговое значение M1 объема потока является значением, меньшим или равным второму пороговому значению M2 объема потока, в случае, когда перепад ΔT температур является достаточно большим, объем потока охлаждающей жидкости выбирается, чтобы быть меньше или равным первому пороговому значению M1 объема потока, или больше или равным второму пороговому значению M2 объема потока. В этом варианте осуществления объем потока охлаждающей жидкости задается так, чтобы быть меньше или равным первому пороговому значению M1 объема потока.

[0032] Как описано выше, прежде чем охлаждающая жидкость подается к теплообменнику 14, представляется возможным задавать объем потока охлаждающей жидкости так, что величина термической деформации, которая, как ожидается, должна возникнуть вследствие подачи охлаждающей жидкости к теплообменнику 14, является значением, меньшим или равным пороговой величине термической деформации, даже в случае, когда перепад ΔT температур является большим. Кроме того, в течение времени, когда охлаждающая жидкость подается к теплообменнику 14, представляется возможным задавать объем потока охлаждающей жидкости так, что величина термической деформации теплообменника 14 является значением, меньшим или равным пороговой величине термической деформации. В результате, представляется возможным не допускать повреждения теплообменника 14 вследствие термической деформации.

[0033] Другими словами, даже в ситуации, когда перепад ΔT температур увеличивается вследствие, например, активации двигателя 11, необязательно предварительно нагревать теплообменник 14 посредством постоянной подачи охлаждающей воды, чтобы предотвращать возникновение термической деформации в теплообменнике 14. В случае, когда температуру двигателя 11 необходимо повысить настолько быстро, насколько возможно, нет необходимости подавать охлаждающую жидкость к теплообменнику, чтобы предотвращать термическую деформацию в теплообменнике. Таким образом, сформировавшееся тепло эффективно используется, чтобы повышать температуру двигателя 11. Это доставляет преимущество, при котором увеличение в температуре двигателя 11 не сдерживается вследствие процессов для предотвращения возникновения термической деформации в теплообменнике 14.

[0034] Прежде чем охлаждающая жидкость подается к теплообменнику 14, представляется возможным проверять, избыточно ли подан объем потока охлаждающей жидкости, и существует ли риск повреждения теплообменника 14 вследствие термической деформации. Если такой риск существует, представляется возможным управлять объемом потока охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику 14, так, чтобы иметь уровень, при котором повреждение не возникает в теплообменнике 14 вследствие термической деформации.

[0035] Далее, процедура обработки, выполняемая посредством охлаждающего устройства для двигателя внутреннего сгорания согласно этому варианту осуществления, будет описана со ссылкой на блок-схему последовательности операций на фиг. 3. Эта обработка циклически выполняется в каждом цикле вычислений, заданном заранее.

[0036] Сначала, двигатель 11 начинает работу на этапе S11 на фиг. 3. В это время циркуляционный насос 13 начинает действовать, вынуждая охлаждающую жидкость течь в путь L1 циркуляции потока охлаждающей жидкости, чтобы охлаждать двигатель 11. Кроме того, выпускные отверстия трехходового клапана 12 работают таким образом, что отверстие на стороне обходного пути L2 циркуляции потока открыто, а отверстие на стороне пути L3 циркуляции обменивающегося теплом потока закрыто. Таким образом, охлаждающая жидкость, протекающая через путь L1 циркуляции потока охлаждающей жидкости, проходит по обходному пути L2 циркуляции потока и возвращается к циркуляционному насосу 13.

С помощью этих операций температура охлаждающей жидкости увеличивается, и температура охлаждающей жидкости, которая прошла через двигатель 11, увеличивается, например, до 100°C. После этого, температура смазки (например, масла для двигателя и трансмиссионного масла), используемой в двигателе внутреннего сгорания и приводном механизме, увеличивается. Таким образом, трение смазки уменьшается, что улучшает топливную эффективность.

[0037] Затем, если число оборотов и крутящий момент двигателя 11 увеличиваются, в двигателе 11 происходит детонация, что ведет к ухудшению в топливной эффективности. Таким образом, желательно, чтобы температура двигателя 11 были снижена, чтобы предотвращать возникновение детонации.

[0038] Фиг. 4 является характеристическим графиком, показывающим соотношение между числом оборотов двигателя и крутящим моментом двигателя в отношении температур охлаждающей жидкости, протекающей по пути циркуляции потока охлаждающей жидкости. Этот характеристический график иллюстрирует температуры охлаждающей жидкости (целевые температуры жидкости), которые должны быть заданы согласно числу оборотов двигателя и крутящему моменту двигателя. На этом характеристическом графике горизонтальная ось указывает число оборотов двигателя, а вертикальная ось указывает крутящий момент двигателя. Каждая точка в областях, показанных на характеристическом графике, соответствует состоянию двигателя, обозначенному числом оборотов двигателя и крутящим моментом двигателя.

[0039] Когда область D1 (область, находящаяся снизу слева) на характеристическом графике на фиг. 4 сравнивается с областью D2 (областью, находящейся сверху справа), область D2 охватывает большее число оборотов двигателя и больший крутящий момент двигателя и, следовательно, указывает состояние, когда двигатель 11 более вероятно должен испытывать детонацию. Таким образом, для того, чтобы предотвращать детонацию, температура охлаждающей жидкости, которая должна быть задана в случае, когда состояние пребывает в области D2, ниже температуры охлаждающей жидкости, которая должна быть задана в случае, когда состояние пребывает в области D1.

[0040] Другими словами, на характеристическом графике на фиг. 4, в случае, когда соотношение между числом оборотов двигателя и крутящим моментом двигателя пребывает в области D1, детонация не происходит, и температура охлаждающей жидкости должна быть повышена (например, до 100°C), чтобы улучшать топливную эффективность. Другими словами, в случае, когда соотношение между числом оборотов двигателя и крутящим моментом двигателя пребывает в области D2, детонация возникает в двигателе 11, и, следовательно, температура охлаждающей жидкости должна быть уменьшена, чтобы предотвращать детонацию. Таким образом, по меньшей мере, часть охлаждающей жидкости, протекающей по пути L1 циркуляции потока охлаждающей жидкости, вынуждена течь по пути L3 циркуляции обменивающегося теплом потока, чтобы понижать температуру охлаждающей жидкости.

[0041] На этапе S12 на фиг. 3 состояние двигателя 11, в частности, число оборотов двигателя и крутящий момент двигателя наблюдаются, чтобы определять, понижать ли температуру охлаждающей жидкости, а также определять, начинать ли подачу охлаждающей жидкости к теплообменнику 14. Если определяется на этапе S12, чтобы начинать подачу охлаждающей жидкости к теплообменнику 14, процесс переходит к этапу S13. С другой стороны, если определяется, что охлаждающая жидкость не подается, состояние двигателя 11 наблюдается снова, после того как предварительно определенный период времени истекает, и аналогичные определения повторяются.

[0042] На этапе S13 блок 23 управления управляет выводом трехходового клапана 12, посредством чего, часть охлаждающей жидкости подается к теплообменнику 14. Более конкретно, процент открытия (далее в данном документе называемый как "процент A открытия") трехходового клапана 12 задается, чтобы определять количество охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику 14, и степень открытия трехкомпонентного клапана 12 управляется так, чтобы быть процентом A открытия. Здесь, что касается способа задания процента A открытия, процент A открытия может быть задан, например, на основе температуры T1 на впуске, определенной посредством первого блока 21 определения температуры. Затем, выпуск трехходового клапана 12 на стороне пути L3 циркуляции обменивающегося теплом потока открывается до процента A открытия, посредством чего, часть охлаждающей жидкости протекает через путь L3 циркуляции обменивающегося теплом потока и подается в теплообменник 14. Это ведет к факту того, что температуры (температура T2 на выпуске) охлаждающей жидкости, выводимой из теплообменника 14, определяются посредством второго блока 22 определения температуры.

[0043] На этапе S14 блок 23 управления получает температуру T1 на впуске охлаждающей жидкости, определенную посредством первого блока 21 определения температуры, и температуру T2 на выпуске охлаждающей жидкости, определенную посредством второго блока 22 определения температуры, чтобы получать перепад ΔT температур между ними. Другими словами, вычисляется "ΔT=T1–T2".

[0044] На этапе S15 блок 23 управления обращается к таблице соответствия, описанной выше, относительно перепада ΔT температур, полученного на этапе выше, и задает объем потока охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику 14. Более конкретно, объем потока охлаждающей жидкости получается на основе пограничной линии Q1 на карте соответствия, показанной на фиг. 2, посредством использования ΔT в качестве перепада температур на горизонтальной оси. Затем, процент открытия трехходового клапана 12 на стороне пути L3 циркуляции обменивающегося теплом потока для достижения этого объема потока вычисляется, и процент открытия, полученный таким образом, задается как "процент B открытия". Этот процент B открытия соответствует проценту открытия, при котором наибольшее количество охлаждающей жидкости может быть подано без повреждения теплообменника 14 вследствие деформации, возникающей в результате теплового удара с текущим перепадом ΔT температур.

[0045] На этапе S16 процент A открытия и процент B открытия, описанные выше, сравниваются в единицах процентов. Если результатом сравнения не является A>B (Нет на этапе S16), процент открытия трехходового клапана 12 на стороне пути L3 циркуляции обменивающегося теплом потока задается в "A" на этапе S18. Другими словами, решается, что повреждение вследствие термической деформации не возникает даже в случае, когда процент открытия задается в процент A открытия, который задан первоначально, и процент A открытия сохраняется.

[0046] С другой стороны, если результатом сравнения является A>B (Да на этапе S16), процент открытия трехходового клапана 12 на стороне пути L3 циркуляции обменивающегося теплом потока задается в "B" на этапе S17. Другими словами, в случае, когда процент открытия задается в процент A открытия, который задан первоначально, объем потока охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику 14, является чрезмерно большим, что может вести к повреждению в теплообменнике 14 вследствие термической деформации. Таким образом, процент открытия задается в процент B открытия. С такой конфигурацией объем потока охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику 14, управляется до уровня, при котором теплообменник 14 не повреждается вследствие термической деформации. Таким образом, в отличие от традиционного уровня техники, представляется возможным предотвращать возникновение проблемы повреждения в теплообменнике 14 вследствие резкого введения охлаждающей жидкости высокой температуры в теплообменник 14.

[0047] Как описано выше, с охлаждающим устройством для двигателя внутреннего сгорания согласно этому варианту осуществления, в случае, когда, по меньшей мере, часть охлаждающей жидкости вынуждена протекать по стороне пути L3 циркуляции обменивающегося теплом потока для того, чтобы уменьшать температуры охлаждающей жидкости, протекающей по пути L1 циркуляции потока охлаждающей жидкости, получается перепад ΔT температур между температурой T1 на впуске и температурой T2 на выпуске охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику 14. Затем, обращение к карте соответствия, показанной на фиг. 2, выполняется на основе перепада ΔT температур, полученного таким образом, и объем потока охлаждающей жидкости, протекающей по пути L3 циркуляции обменивающегося теплом потока, фиксируется. Таким образом, представляется возможным вынуждать максимальное количество охлаждающей жидкости протекать по пути L3 циркуляции обменивающегося теплом потока в условиях, когда теплообменник 14 не повреждается посредством термической деформации. Это делает возможным не допускать повреждения теплообменника 14 тепловым ударом и быстро снижает температуры охлаждающей жидкости, протекающей по пути L1 циркуляции потока охлаждающей жидкости.

[0048] Кроме того, карта соответствия содержит пограничную линию Q1, которая отделяет область, где величина термической деформации превышает пороговую величину термической деформации, от области, где величина термической деформации не превышает пороговую величину термической деформации, и объем потока охлаждающей жидкости, протекающей по пути L3 циркуляции обменивающегося теплом потока, задается так, чтобы находиться на этой пограничной линии Q1, посредством чего, представляется возможным снижать температуры охлаждающей жидкости более эффективным образом.

[0049] Кроме того, трехходовой клапан 12 имеет выпуск на стороне пути L3 циркуляции обменивающегося теплом потока и выпуск на стороне обходного пути L2 циркуляции потока, каждый из которых может быть задан в полностью закрытое состояние. Таким образом, при запуске двигателя 11, выпуск на стороне пути L3 циркуляции обменивающегося теплом потока приводится в полностью закрытое состояние, чтобы поток всей охлаждающей жидкости протекал по обходному пути L2 циркуляции потока, так что температуры охлаждающей жидкости, протекающей по пути L1 циркуляции потока охлаждающей жидкости, могут быть быстро повышены. Кроме того, первый блок 21 определения температуры предусмотрен на стороне выше по потоку от трехходового клапана 12, другими словами, поблизости от выпускной стороны пути L1 циркуляции потока охлаждающей жидкости, и температура, определенная посредством этого первого блока 21 определения температуры, используется в качестве температуры T1 на впуске теплообменника 14. Таким образом, даже в случае, когда охлаждающая жидкость не подается к пути L3 циркуляции обменивающегося теплом потока, представляется возможным распознавать температуру T1 на впуске, что делает возможным дополнительное улучшение управления объемом потока охлаждающей жидкости.

[0050] Это описания охлаждающего устройства для двигателя внутреннего сгорания и способа охлаждения для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению, которые выполнены на основе вариантов осуществления, иллюстрированных на чертежах. Однако эти варианты осуществления являются просто примерами, описанными для облегчения понимания настоящего изобретения, и настоящее изобретение не ограничено этими вариантами осуществления. Технические рамки настоящего изобретения не ограничены техническими материалами, в частности раскрытыми в варианте осуществления, описанном выше, и включают в себя, например, различные модификации, изменения и альтернативные технические приемы, которые могут быть получены из раскрытых технических материалов.

[0051] Настоящая заявка заявляет приоритет японской патентной заявки № 2013-138011, зарегистрированной 1 июля 2013 года, содержимое которой включено в данный документ по ссылке.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0052] С помощью охлаждающего устройства для двигателя внутреннего сгорания и способа охлаждения для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящей заявке температура на впуске и температура на выпуске теплообменника определяются, чтобы получать перепад температур между ними. Обращаясь к этому перепаду температур и корреляции, сохраненной в блоке хранения, получается объем потока охлаждающей жидкости, подаваемой к теплообменнику. С этой конфигурацией, в случае, когда охлаждающая жидкость, имеющая повышенную температуру, подается к теплообменнику, чтобы снижать температуру охлаждающей жидкости, представляется возможным смягчать термическую деформацию, возникающую в теплообменнике. Таким образом, это охлаждающее устройство и способ охлаждения могут быть использованы, чтобы предохранять теплообменник от повреждения вследствие термической деформации в случае, когда охлаждающая жидкость, имеющая повышенную температуру, подается к теплообменнику для охлаждения теплообменника.

СПИСОК ПОЗИЦИОННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

[0053] 11 - двигатель (двигатель внутреннего сгорания)

12 - трехходовой клапан (блок переключения)

13 - циркуляционный насос

14 - теплообменник

21 - первый блок определения температуры (датчик температуры на впуске)

22 - второй блок определения температуры (датчик температуры на выпуске).

23 - блок управления (контроллер)

23a - память (блок хранения карты)

L1 - путь циркуляции потока охлаждающей жидкости

L2 - обходной путь циркуляции потока

L3 - путь циркуляции обменивающегося теплом потока.

Claims

1. Охлаждающее устройство для двигателя внутреннего сгорания, содержащее:

путь циркуляции потока охлаждающей жидкости, через который протекает охлаждающая жидкость для охлаждения двигателя внутреннего сгорания;

блок переключения, предусмотренный на выпускной стороне пути циркуляции потока охлаждающей жидкости и сконфигурированный, чтобы ответвлять путь циркуляции потока охлаждающей жидкости либо на путь циркуляции обменивающегося теплом потока, имеющий теплообменник для охлаждения охлаждающей жидкости, находящейся в нем, либо на обходной путь циркуляции потока без теплообменника, либо в них обоих;

циркуляционный насос, который доставляет в путь циркуляции потока охлаждающей жидкости охлаждающую жидкость, протекающую по пути циркуляции обменивающегося теплом потока и по обходному пути циркуляции потока;

контроллер, который управляет распределением в блоке переключения объема потока охлаждающей жидкости в путь циркуляции обменивающегося теплом потока и в обходной путь циркуляции потока, при этом

контроллер включает в себя блок хранения, который хранит корреляцию между величиной термической деформации, возникающей в теплообменнике, и перепадом температур между температурой охлаждающей жидкости, определенной посредством датчика температуры на впуске, и температурой охлаждающей жидкости, определенной посредством датчика температур на выпуске, и

когда охлаждающая жидкость подается в путь циркуляции обменивающегося теплом потока, контроллер обращается к перепаду температур и корреляции, чтобы получать объем потока охлаждающей жидкости, подаваемой к пути циркуляции обменивающегося теплом потока так, что величина термической деформации меньше или равна пороговой величине термической деформации, заданной заранее, и управляет распределением, посредством блока переключения, объема потока охлаждающей жидкости, чтобы добиваться полученного объема потока охлаждающей жидкости.

2. Охлаждающее устройство для двигателя внутреннего сгорания по п. 1, при этом

контроллер задает, для корреляции, пограничную линию, которая отделяет область, где величина термической деформации превышает пороговую величину термической деформации, от области, где величина термической деформации не превышает пороговую величину термической деформации, и задает вдоль этой пограничной линии объем потока охлаждающей жидкости, протекающей по пути циркуляции обменивающегося теплом потока.

3. Охлаждающее устройство для двигателя внутреннего сгорания по п. 1 или 2, при этом

блок переключения может приводить в полностью закрытое состояние отверстие блока переключения на стороне пути циркуляции обменивающегося теплом потока и отверстие блока переключения на стороне обходного пути циркуляции потока, и

датчик температуры на впуске предусматривается поблизости от выпускной стороны пути циркуляции потока охлаждающей жидкости на стороне выше по потоку от блока переключения.

4. Способ охлаждения для двигателя внутреннего сгорания, включающий в себя этапы, на которых:

вынуждают охлаждающую жидкость протекать по пути циркуляции потока охлаждающей жидкости для охлаждения двигателя внутреннего сгорания, когда двигатель внутреннего сгорания запускается;

переключают путь протекания охлаждающей жидкости во время снижения температуры охлаждающей жидкости, повышенной за счет того, что охлаждающая жидкость протекает по пути циркуляции потока охлаждающей жидкости, причем переключение выполняется так, чтобы вынуждать, по меньшей мере, часть охлаждающей жидкости протекать по пути циркуляции обменивающегося теплом потока, имеющего теплообменник, расположенный в нем, и вынуждать оставшуюся часть охлаждающей жидкости протекать по обходному пути циркуляции потока;

получают перепад температур между температурой охлаждающей жидкости, определенной посредством датчика температуры на впуске, предусмотренного на впуске теплообменника на пути циркуляции обменивающегося теплом потока, и температурой охлаждающей жидкости, определенной посредством датчика температуры на выпуске, предусмотренного на выпуске теплообменника на пути циркуляции обменивающегося теплом потока; и

обращаются к корреляции между перепадом температур и величиной термической деформации, возникающей в теплообменнике, чтобы получать объем потока охлаждающей жидкости, протекающей по пути циркуляции обменивающегося теплом потока так, что величина термической деформации, возникающей в теплообменнике, меньше или равна пороговой величине термической деформации, заданной заранее, и управляют распределением объема потока охлаждающей жидкости, протекающей по пути циркуляции обменивающегося теплом потока и обходному пути циркуляции потока так, чтобы добиваться полученного объема потока охлаждающей жидкости.