内燃机的冷却装置和内燃机的冷却方法与流程

1.本发明涉及内燃机的冷却装置和内燃机的冷却方法。


背景技术：

2.为了冷却内燃机而在车辆搭载冷却装置。冷却装置包括使冷却水循环的冷却水通路、泵及热交换器(散热器)等。公开了将2个冷却水通路连接于内燃机且在各冷却水通路设置有泵的装置(例如日本特开2011-169237号公报)。


技术实现要素：

3.存在在2个冷却水通路中流动的冷却水互相干涉而对于泵的压力损失(压损)增加之虞。因压损的增加而冷却水的流动被阻碍，冷却性能会下降。
4.本发明提供能够提高冷却性能的内燃机的冷却装置和内燃机的冷却方法。
5.本发明的第1方案涉及具备第1通路、第2通路、热交换器、第1泵、第2泵及电子控制单元的内燃机的冷却装置。所述第1通路连接于内燃机，构成为供冷却水循环。所述第2通路连接于所述内燃机，构成为供所述冷却水循环。所述热交换器设置于所述第1通路，构成为供所述冷却水进行热交换。所述第1泵设置于所述第1通路。所述第2泵设置于所述第2通路。所述电子控制单元构成为控制所述第1泵及所述第2泵。并且，所述电子控制单元构成为在所述冷却水的温度为预定的温度以上的情况下进行以下的第1控制：以与所述冷却水的温度低于所述预定的温度的情况相比使所述第1通路中的所述冷却水的流量增加的方式使所述第1泵驱动，且使所述第2泵停止。
6.在上述的第1方案的冷却装置中，可以是，所述电子控制单元构成为在所述第1控制中使所述第1泵的转速成为最大。
7.在上述的第1方案的冷却装置中，可以是，所述电子控制单元构成为在所述内燃机进行从低负荷向高负荷的过渡运转的情况下进行以下的第2控制：以与不进行所述过渡运转的情况相比使所述第1通路中的所述冷却水的流量增加的方式使所述第1泵驱动，且以与不进行所述过渡运转的情况相比使所述第2通路中的所述冷却水的流量增加的方式使所述第2泵驱动。
8.在上述的构成的冷却装置中，可以是，所述电子控制单元构成为在所述内燃机的吸入空气量的增加量为预定量以上的情况下进行所述第2控制。
9.在上述的构成的冷却装置中，可以是，所述电子控制单元构成为在所述内燃机的加速器开度的增加量为预定量以上的情况下进行所述第2控制。
10.在上述的构成的冷却装置中，可以是，所述电子控制单元构成为在所述第2控制持续预定时间以上的情况下停止所述第2控制。
11.在上述的第1方案的冷却装置中，可以是，所述第1通路和所述第2通路共有一部分的通路，在所述第1通路中的比所述共有的通路靠上游侧处设置所述第1泵，在所述第2通路中的比所述共有的通路靠上游侧处设置所述第2泵。
12.本发明的第2方案涉及内燃机的冷却方法。在此，构成为供冷却水循环的第1通路连接于所述内燃机。构成为供所述冷却水循环的第2通路连接于所述内燃机。构成为供所述冷却水进行热交换的热交换器设置于所述第1通路。第1泵设置于所述第1通路。并且，第2泵设置于所述第2通路。在所述冷却方法中，(i)在所述冷却水的温度为预定的温度以上的情况下，以与所述冷却水的温度低于所述预定的温度的情况相比使所述第1通路中的所述冷却水的流量增加的方式使所述第1泵驱动，并且，(ii)在所述冷却水的温度为所述预定的温度以上的情况下，使所述第2泵停止。
13.根据如上所述的第1方案的内燃机的冷却装置和第2方案的内燃机的冷却装置的冷却方法，由于向内燃机流入的冷却水的流量增加，冷却水以大的流速向内燃机导入，所以能够使内燃机的冷却性能提高。
附图说明
14.本发明的典型实施例的特征、优点及技术上和工业上的意义将会在以下参照附图来描述，在这些附图中，同样的标记表示同样的要素。
15.图1是作为本发明的一例的内燃机的冷却装置的示意图。
16.图2是例示图1所示的电子控制单元(ecu)执行的处理的流程图。
17.图3a是例示所述冷却装置的高水温时控制的流程图。
18.图3b是例示所述冷却装置的过渡运转时控制的流程图。
具体实施方式
19.以下，参照附图来对本实施方式的内燃机的冷却装置进行说明。图1是例示冷却装置100的示意图。冷却装置100搭载于车辆，冷却内燃机10。内燃机10例如是汽油发动机等，具有气缸体12及气缸盖14。
20.气缸体12及气缸盖14例如由铝合金等金属形成。气缸盖14安装于气缸体12之上。在气缸盖14形成有燃烧室。内燃机10具有水套16。水套16在气缸体12及气缸盖14延伸，包围燃烧室，在内侧积存冷却水。
21.在内燃机10的气缸盖14连接有进气通路20及排气通路22。在进气通路20从上游侧到下游侧依次设置有空气滤清器24、空气流量计25及节气门26。空气滤清器24净化空气。空气流量计25检测空气的流量。节气门26调节空气的流量。若节气门26的开度变大，则空气的流量增加。若开度变小，则流量减少。在排气通路22设置有未图示的催化剂等净化排气的部件。
22.通过进气通路20而向内燃机10导入空气。从未图示的燃料喷射阀供给汽油等燃料。在内燃机10的燃烧室中，空气与燃料的混合气燃烧由此产生动力。在燃烧中产生的排气从排气通路22排出。排气的一部分通过未图示的egr(exhaust gas recirculation，排气再循环)装置而向进气通路20循环。
23.冷却装置100具有多个冷却水通路。冷却水通路30、32、34及35连接于水套16。冷却水通路31、33及36从冷却水通路30分支。冷却水通路31、33及35汇合而形成冷却水通路37。冷却水通路36和冷却水通路37汇合而形成冷却水通路32。冷却水通路34从冷却水通路32的中途分支。
24.冷却水通路30、36及32形成供冷却水循环的第1通路40。冷却水通路30、31、33、37及32形成供冷却水循环的第2通路42。冷却水向内燃机10供给，向水套16积存，冷却内燃机10。冷却水从内燃机10排出，在后述的部件等处热交换，再次向内燃机10供给。
25.内燃机10的与冷却水通路30的连接部分是冷却水的出口。在冷却水通路30与内燃机10的连接部分设置有温度传感器44。温度传感器44检测来自内燃机10的出口部分处的冷却水的温度。内燃机10的与冷却水通路32的连接部分是冷却水的入口。在冷却水通路32中的比与冷却水通路34的连接部分靠上游侧处设置有温度传感器46。温度传感器46检测向内燃机10的入口部分处的冷却水的温度。
26.在冷却水通路31设置有自动变速箱油热交换器(atf/w)48。在冷却水通路33设置有加热器50。在冷却水通路35设置有egr冷却器51。在冷却水通路34设置有油冷却器52。冷却水向上述的部件供给而进行热交换。在冷却水通路37设置有泵57(第2泵)。
27.在冷却水通路36设置有散热器54(热交换器)及泵56(第1泵)。散热器54是例如由铝合金等金属形成的热交换器。冷却水向散热器54的内部导入，在散热器54中被冷却。比散热器54靠下游侧的冷却水比上游侧的冷却水、第2通路42的冷却水低温。在散热器54的附近配置有风扇55。风扇55向散热器54送风，冷却散热器54。泵56位于比散热器54靠下游侧处。
28.电子控制单元(electronic control unit：ecu)60(也称作控制部)具备cpu(central processing unit：中央处理单元)等运算装置、快闪存储器、rom(read only memory：只读存储器)及ram(random access memory：随机存取存储器)等存储装置，通过执行存储于存储装置的程序来进行各种控制。
29.ecu60从空气流量计25取得空气的流量，从温度传感器44取得出口部分的水温，从温度传感器46取得入口部分的水温。ecu60控制节气门26的开度。ecu60控制风扇55。
30.ecu60控制泵56及泵57。若泵56的转速上升，则第1通路40的冷却水的流量增加。若泵56的转速下降，则第1通路40的冷却水的流量减少。若泵56停止，则第1通路40中的冷却水的流动停止。若泵57的转速上升，则第2通路42的冷却水的流量增加。若泵57的转速下降，则第2通路42的冷却水的流量减少。若泵57停止，则第2通路42中的冷却水的流动停止。
31.冷却装置100具有供冷却水循环的第1通路40及第2通路42。通过根据内燃机10的运转状态来控制这2个通路中的冷却水的流动，能够提高对于内燃机10的冷却性能。
32.图2是例示ecu60执行的处理的流程图。ecu60从温度传感器44取得内燃机10的出口处的水温t，判定水温t是否为预定的温度tth以上(步骤s10)。在肯定判定(是)的情况下，ecu60进行高水温时控制(也称作第1控制)(步骤s12)。关于高水温时控制后述。在步骤s12之后，图2的处理结束。
33.在步骤s10中为否定判定(否)的情况下，ecu60判定后述的过渡运转时控制的持续时间l是否小于预定的时间lth(步骤s14)。时间lth例如设为5秒～20秒的范围等。在肯定判定的情况下，ecu60继续进行过渡运转时控制(步骤s16)。关于过渡运转时控制后述。在步骤s16之后，图2的处理结束。
34.在步骤s14中为否定判定的情况下，ecu60从空气流量计25取得吸入空气量，判定预定的时间内(例如数秒以内等)的吸入空气量的增加量δa是否为预定的值ath以上(步骤s17)。在肯定判定的情况下，ecu60将测定持续时间l的计数器复位(步骤s18)，进行过渡运转时控制(也称作第2控制)(步骤s16)。在否定判定的情况下，ecu60进行温度控制(步骤
s19)。例如使2个泵56和泵57驱动，调节第1通路40的水量及第2通路42的水量，进行温度控制。
35.图3a是例示高水温时控制的流程图。ecu60使泵57停止(步骤s20)。第2通路42中的水流停止。ecu60使泵56以最大转速驱动(步骤s22)。在步骤s22之后，图3a的处理结束。
36.通过泵56以最大转速驱动，第1通路40中的冷却水的流量增加，向散热器54的冷却水的供给量增加。由于泵57处于停止，所以在冷却水通路36中流动的冷却水与冷却水通路37内的冷却水的干涉被抑制。由于对于泵56的压损被抑制，所以第1通路40中的冷却水的流量有效地增加。冷却水的一部分从冷却水通路36也向冷却水通路37流动，通过冷却水通路36而向散热器54供给。通过向散热器54的冷却水的供给量增加，由散热器54冷却更多的冷却水。被冷却后的冷却水向内燃机10导入。通过高水温时控制，能够有效地冷却内燃机10。
37.图3b是例示过渡运转时控制的流程图。过渡运转意味着内燃机10从低负荷向高负荷转移时的运转。ecu60使泵56以最大转速驱动(步骤s24)，且使泵57也以最大转速驱动(步骤s26)。ecu60使计数器启动，计测从开始过渡运转时控制起的持续时间l(步骤s28)。以上，图3b的处理结束。
38.通过泵56及57以最大转速驱动，第1通路40及第2通路42中的冷却水的流量增加，向内燃机10流入的冷却水的流速成为最大。通过流速增加而冷却性能提高。对于内燃机10的响应性提高，能够迅速地冷却内燃机10，抑制温度上升。
39.根据本实施方式，在冷却水的温度t为tth以上的情况下，如图3a所示，ecu60使泵57停止，使第2通路42中的冷却水的流动停止。ecu60以与高温以外的状态(t《tth的情况)相比使第1通路40的冷却水的流量增加的方式，使泵56驱动，使冷却水向第1通路40循环。由于第2通路42的水流处于停止，所以第1通路40的水流不容易被阻碍。从第1通路40向第2通路42(冷却水通路37)的水的逆流也容许。泵56的压损被抑制，第1通路40的冷却水的流动容易增加。通过冷却水向散热器54导入而冷却水被冷却从而冷却性能提高。通过由散热器54冷却后的冷却水向内燃机10导入，内燃机10被冷却。能够有效地冷却高温的状态的内燃机10，抑制过热等。
40.在高水温时控制中，ecu60优选将泵56的输出提高为90％以上、95％以上等，尤其优选使泵56以最大转速(输出100％)驱动(图3a的步骤s22)。由于第1通路40的冷却水的流量增加，所以能够促进由散热器54实现的冷却水的温度下降及内燃机10的冷却。
41.第1通路40和第2通路42共有冷却水通路32。第1通路40的水流和第2通路42的水流在冷却水通路32处汇合。若2个水流碰撞，则泵的压损增加。通过将泵57停止，使第2通路42的水流停止。由水流的干涉引起的泵56的压损被抑制，能够使第1通路40的水流增加。由于冷却水更多地向散热器54流动而被冷却，所以冷却性能提高。
42.若水温t低于tth，则过热的危险低。但是，在从低负荷运转向高负荷运转的过渡运转中，内燃机10的温度容易上升。在吸入空气量的增加量δa为预定的值ath以上的情况下，内燃机10处于过渡运转的状态。此时，以使第1通路40及第2通路42的冷却水的流量增加的方式，ecu60使泵56及57驱动(图3b)。从第1通路40及第2通路42向内燃机10流入的冷却水增加。通过向内燃机10以大的流速导入冷却水，冷却性能提高。通过迅速地冷却内燃机10，能够抑制过渡运转时的爆震。由于作为爆震对策也可以不进行点火正时的延迟等，所以燃料经济性的恶化、转矩的下降等被抑制。ecu60也可以使泵56及57以最大转速驱动。通过向内
燃机10的冷却水的流量成为最大，能够有效地冷却。
43.如上所述，通过进行图3b的过渡运转时控制，提高冷却装置100的响应性，迅速地冷却内燃机10。用于内燃机10的冷却后的冷却水的温度上升。利用温度传感器44来检测冷却水的温度上升，在高温时，ecu60进行图3a的高水温时控制。优先进行散热器54对冷却水的冷却。能够利用冷却后的冷却水来冷却内燃机10，抑制温度上升。根据本实施方式，能够兼顾过渡运转时的响应性的提高和高温时的冷却性能的提高。
44.若过渡运转时控制的持续时间l为lth以上，则ecu60停止过渡运转时控制。之后，在高温时(t≥tth)，ecu60进行图3a的高水温时控制即可。另外，若不是高温(t《tth)，则ecu60进行温度控制(图2的步骤s19)。ecu60使泵56及57的双方驱动，控制它们的转速，调节第1通路40的冷却水的流量及第2通路的冷却水的流量。将冷却水的温度维持为合适的范围。例如，若冷却水的温度上升为预定的温度以上，则提高泵56的转速，使第1通路40中的冷却水的流量增加。由散热器54冷却的冷却水增加。若冷却水的温度下降为预定的温度以下，则使泵56的转速下降，使由散热器54冷却的冷却水减少。
45.如图2所示，基于温度传感器44检测的内燃机10的出口部分处的冷却水的温度来判定是否进行高水温时控制。不仅是温度传感器44检测的水温，也可以将温度传感器46检测的入口部分的冷却水温度也用于判断。除了吸入空气量的增加量以外，例如也可以在未图示的加速器踏板的踩踏量(加速器开度)的增加量为预定量以上等的情况下判断为过渡运转。
46.以上，对本发明的优选的实施方式进行了详述，但本发明不限定于该特定的实施方式，能够在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内进行各种变形、变更。

技术特征：
1.一种内燃机的冷却装置，其特征在于，具备：第1通路，连接于内燃机，构成为供冷却水循环；第2通路，连接于所述内燃机，构成为供所述冷却水循环；热交换器，设置于所述第1通路，构成为供所述冷却水进行热交换；第1泵，设置于所述第1通路；第2泵，设置于所述第2通路；及电子控制单元，构成为控制所述第1泵及所述第2泵，所述电子控制单元构成为，在所述冷却水的温度为预定的温度以上的情况下进行第1控制，所述第1控制中，以与所述冷却水的温度低于所述预定的温度的情况相比使所述第1通路中的所述冷却水的流量增加的方式使所述第1泵驱动，并且使所述第2泵停止。2.根据权利要求1所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，所述电子控制单元构成为在所述第1控制中使所述第1泵的转速成为最大。3.根据权利要求1或2所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，所述电子控制单元构成为，在所述内燃机进行从低负荷向高负荷的过渡运转的情况下进行第2控制，所述第2控制中，与不进行所述过渡运转的情况相比，以使所述第1通路中的所述冷却水的流量增加的方式使所述第1泵驱动，并且以使所述第2通路中的所述冷却水的流量增加的方式使所述第2泵驱动。4.根据权利要求3所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，所述电子控制单元构成为在所述内燃机的吸入空气量的增加量为预定量以上的情况下进行所述第2控制。5.根据权利要求3所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，所述电子控制单元构成为在所述内燃机的加速器开度的增加量为预定量以上的情况下进行所述第2控制。6.根据权利要求3～5中任一项所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，所述电子控制单元构成为在所述第2控制持续预定时间以上的情况下停止所述第2控制。7.根据权利要求1～6中任一项所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，所述第1通路和所述第2通路共有一部分的通路，在所述第1通路中的比上述的共有的通路靠上游侧处设置有所述第1泵，并且，在所述第2通路中的比上述的共有的通路靠上游侧处设置有所述第2泵。8.一种内燃机的冷却方法，构成为供冷却水循环的第1通路连接于所述内燃机，构成为供所述冷却水循环的第2通路连接于所述内燃机，构成为供所述冷却水进行热交换的热交换器设置于所述第1通路，第1泵设置于所述第1通路，并且，第2泵设置于所述第2通路，所述冷却方法的特征在于，包括：在所述冷却水的温度为预定的温度以上的情况下，以与所述冷却水的温度低于所述预定的温度的情况相比使所述第1通路中的所述冷却水的流量增加的方式使所述第1泵驱动；
及在所述冷却水的温度为所述预定的温度以上的情况下，使所述第2泵停止。

技术总结
本发明提供内燃机的冷却装置和内燃机的冷却方法。所述冷却装置具备：第1通路，连接于内燃机且供冷却水循环；第2通路，连接于所述内燃机且供所述冷却水循环；热交换器，设置于所述第1通路且构成为供所述冷却水进行热交换；第1泵，设置于所述第1通路；第2泵，设置于所述第2通路；及电子控制单元，控制所述第1泵及所述第2泵。在所述冷却水的温度为预定的温度以上的情况下，所述电子控制单元进行以下的第1控制：以与所述冷却水的温度低于所述预定的温度的情况相比使所述第1通路中的所述冷却水的流量增加的方式使所述第1泵驱动，且使所述第2泵停止。泵停止。泵停止。


技术研发人员：高木登 秋山翔一 田中浩和 吉田雅澄 佐佐木隆介 黑木雅太 福田昂生
受保护的技术使用者：株式会社爱信
技术研发日：2022.12.23
技术公布日：2023/7/5