CN106103931B - 内燃机的冷却装置以及冷却装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冷却装置及其控制方法。冷却装置具有：经由缸盖(11)以及散热器(50)的第一冷却液线路(71)；经由缸体(12)并绕过散热器(50)的第二冷却液线路(72)；第一冷却液线路(71)以及第二冷却液线路(72)与流入侧连接，流出侧与电动式水泵(40)的吸引侧连接的流量控制阀(30)；以及从缸盖(11)和散热器(50)之间的第一冷却液线路(71)分支并绕过散热器(50)与流量控制阀(30)的流出侧汇合的旁通线路(78)。而且，控制单元(100)根据缸盖(11)的温度以及缸体(12)的温度来控制流量控制阀。

Description

内燃机的冷却装置以及冷却装置的控制方法

技术领域

本发明涉及利用水泵使冷却液在内燃机中循环的冷却装置及其控制方法。

背景技术

在专利文献1中公开有如下的冷却回路，该冷却回路具有：冷却水通过散热器而流动的散热器冷却水回路；绕过散热器的散热器旁通回路；设置于散热器旁通回路，在冷却水以及发动机的自动变速器的工作油之间进行热交换的热交换器；将热交换器的上游侧以及散热器冷却水回路的散热器的下游侧部位连接，使通过了散热器的冷却水流入到热交换器的散热器下游侧通路；以及设置于散热器旁通回路以及散热器下游侧通路的连接部，对流入到热交换器的、来自散热器旁通回路的冷却水以及来自散热器下游侧通路的冷却水的流入比例进行调节的流量调节机构。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4196802号公报

发明内容

发明要解决的课题

在内燃机起动后的预热运转中，通过使缸盖的温度换言之燃烧温度提前上升，燃烧性得以改善，从而可以提高油耗性能、排气特性等。

另外，在内燃机预热后，通过抑制缸盖的温度上升，可以抑制产生爆震，而通过提高缸体的温度，摩擦降低，可以提高油耗性能。

于是，本发明的目的在于提供一种内燃机的冷却装置及其控制方法，可以提高缸盖的温度以及缸体的温度的控制性，有助于提高内燃机的油耗性能等。

用于解决课题的方案

因此，本发明的冷却装置包括：使冷却液在内燃机中循环的水泵；经由所述内燃机的缸盖以及散热器的第一冷却液线路；经由所述内燃机的缸体并绕过所述散热器的第二冷却液线路；流入侧分别与所述第一冷却液线路以及所述第二冷却液线路连接，流出侧与所述水泵的吸引侧连接的电动式的流量控制阀；以及从所述缸盖和所述散热器之间的所述第一冷却液线路分支并绕过所述散热器与所述流量控制阀的流出侧汇合的旁通线路。

另外，在本发明的冷却装置的控制方法中，所述冷却装置包括：使冷却液在内燃机中循环的水泵；经由所述内燃机的缸盖以及散热器的第一冷却液线路；经由所述内燃机的缸体并绕过所述散热器的第二冷却液线路；流入侧分别与所述第一冷却液线路以及所述第二冷却液线路连接，流出侧与所述水泵的吸引侧连接的电动式的流量控制阀；以及从所述缸盖和所述散热器之间的所述第一冷却液线路分支并绕过所述散热器与所述流量控制阀的流出侧汇合的旁通线路，所述冷却装置的控制方法包括：检测所述缸盖的出口处的冷却液的温度的步骤；检测所述缸体的出口处的冷却液的温度的步骤；以及基于所述缸盖的出口处的冷却液的温度及所述缸体的出口处的冷却液的温度来控制所述流量控制阀的步骤。

发明的效果

根据上述发明，缸盖的温度以及缸体的温度的控制性增高，可以提高内燃机的油耗性能。

附图说明

图1是本发明一实施方式中的内燃机的冷却装置的概略图。

图2是表示本发明一实施方式中的流量控制阀的控制的流程图。

图3是表示本发明一实施方式中的冷却水的循环路径的第一模式的状态图。

图4是例示本发明一实施方式中的循环路径的第一模式下的温度变化的时序图。

图5是例示本发明一实施方式中的流量控制阀的切换控制的时序图。

图6是表示本发明一实施方式中的冷却水的循环路径的第二模式的状态图。

图7是例示本发明一实施方式中的循环路径的第二模式下的温度变化的时序图。

图8是表示本发明一实施方式中的冷却水的循环路径的第三模式的状态图。

图9是例示本发明一实施方式中的循环路径的第三模式下的温度变化的时序图。

图10是表示本发明一实施方式中的冷却水的循环路径的第四模式的状态图。

图11是例示本发明一实施方式中的循环路径的第四模式下的温度变化的时序图。

图12是表示本发明的实施方式中的冷却水的循环路径的第五模式的状态图。

图13是表示本发明的实施方式中的怠速停止状态下的流量控制阀的控制的流程图。

图14是表示本发明的实施方式中的怠速停止状态下的冷却水的温度变化以及泵的排出流量的变化的时序图。

具体实施方式

以下说明本发明的实施方式。

图1是表示本发明的冷却装置的一例的结构图。

车辆用的内燃机10具有缸盖11以及缸体12。在内燃机10的输出轴上连接有作为传动装置的一例的变速器20，变速器20的输出被传递到省略图示的驱动轮。

内燃机10的冷却装置是使冷却水(冷却液)循环的水冷式冷却装置。冷却装置由如下部件构成：借助电气式促动器进行动作的流量控制阀30、由电机驱动的电动式的水泵40、散热器50、设置于内燃机10的冷却水通路60、以及将它们连接的配管70。

在内燃机10的缸盖11上，设置有在缸盖11内延伸设置的冷却水通路61，该冷却水通路61将在缸盖11的气缸排列方向的一端设置的冷却水入口13和在缸盖11的气缸排列方向的另一端设置的冷却水出口14连接。

另外，在内燃机60的缸体12上设置有冷却水通路62，该冷却水通路62从冷却水通路61分支并到达缸体12，在缸体12内延伸设置并与设置于缸体12的冷却水出口15连接。缸体12的冷却水出口15在与设置有冷却水出口14的一侧相同的气缸排列方向的端部设置。

这样，在图1例示的冷却装置中，经由缸盖11向缸体12供给冷却水，仅通过了缸盖11的冷却水从冷却水出口14排出，流入到缸盖11后通过了缸体12内的冷却水从冷却水出口15排出。

在缸盖11的冷却水出口14连接有第一冷却水配管71的一端，第一冷却水配管71的另一端与散热器50的冷却水入口51连接。

在缸体12的冷却水出口15连接有第二冷却水配管72的一端，第二冷却水配管72的另一端与流量控制阀30的四个入口端口(流入孔)31-34中的第一入口端口31连接。

在第二冷却水配管72的中途设置有用于冷却内燃机10的润滑油的油冷却器16。油冷却器16在流过第二冷却水配管72内的冷却水和内燃机10的润滑油之间进行热交换。

另外，第三冷却水配管73的一端与第一冷却水配管71连接，另一端与流量控制阀30的第二入口端口32连接。第三冷却水配管73在中途设置有用于加热变速器20的工作油的油加热器21。

油加热器21在流过第三冷却水配管73内的冷却水和变速器20的工作油之间进行热交换。即，使通过了缸盖11的冷却水分流并将其引导到油加热器21，在油加热器21中加热工作油。

并且，第四冷却水配管74的一端与第一冷却水配管71连接，另一端与流量控制阀30的第三入口端口33连接。

在第四冷却水配管74上设置有各种热交换设备。

作为上述热交换设备，从上游侧依次设置有：车辆制热用的加热器芯91、构成内燃机10的排气回流装置的水冷式的EGR冷却器92、同样地在排气回流装置中用于调节排气回流量的排气回流控制阀93、以及调节内燃机10的吸入空气量的节气门94。

加热器芯91是通过在第四冷却水配管74内的冷却水和调节空气之间进行热交换来对调节空气进行加热的设备。

EGR冷却器92是如下的设备：在借助排气回流装置回流到内燃机10的进气***中的排气和第四冷却水配管74内的冷却水之间进行热交换，使回流的排气的温度降低。

另外，排气回流控制阀93以及节气门94构成为与第四冷却水配管74内的冷却水之间进行热交换而被加热，由此，抑制排气中和进气中含有的水分在排气回流控制阀93、节气门94的周边冻结。

这样，使通过了缸盖11的冷却水分流并将其引导到加热器芯91、EGR冷却器92、排气回流控制阀93、节气门94，在它们之间进行热交换。

另外，第五冷却水配管75的一端与散热器50的冷却水出口52连接，另一端与流量控制阀30的第四入口端口34连接。

流量控制阀30具有一个出口端口(流出孔)35，在该出口端口35连接有第六冷却水配管76的一端。第六冷却水配管76的另一端与水泵40的吸入口41连接。

而且，在水泵40的排出口42连接有第七冷却水配管77的一端，第七冷却水配管77的另一端与缸盖11的冷却水入口13连接。

另外，第八冷却水配管78的一端与第一冷却水配管71的相比与第三冷却水配管73、第四冷却水配管74连接的部分靠下游侧的部分连接，另一端与第六冷却水配管76连接。

如上所述，流量控制阀30具有四个入口端口(流入孔)31-34和一个出口端口(流出孔)35，在入口端口31-34分别连接有冷却水配管72、73、74、75，在出口端口35连接有第六冷却水配管76。

流量控制阀30例如是旋转式的流路切换阀，是如下结构：在形成有多个入口端口31-35的定子上嵌装设置有流路的转子，由电动马达等电动促动器驱动转子旋转来变更转子的角度位置，从而连接定子的各开口。

而且，在该旋转式的流量控制阀30中，转子的流路等被设定成四个入口端口31-34的开口面积比例与转子角度相应地变化，能够通过转子角度的选定而控制在所希望的开口面积比例。

在上述结构中，由冷却水通路61和第一冷却水配管71构成经由缸盖11以及散热器50的第一冷却液线路。

另外，由冷却水通路62と第二冷却水配管72构成经由缸体12并绕过散热器50的第二冷却液线路。

另外，由冷却水通路61和第四冷却水配管74构成经由缸盖11以及加热器芯91并绕过散热器50的第三冷却液线路。

另外，由冷却水通路61和第三冷却水配管73构成经由缸盖11以及变速器20的油加热器21并绕过散热器50的第四冷却液线路。

而且，由第八冷却水配管78构成从缸盖11和散热器50之间的第一冷却液线路分支并绕过散热器50与流量控制阀30的流出侧汇合的旁通线路。

即，流量控制阀30是如下的流路的切换机构：流入侧分别与上述第一冷却液线路、第二冷却液线路、第三冷却液线路以及第四冷却液线路连接，流出侧与水泵40的吸引侧连接，通过调节各冷却液线路的出口的开口面积来控制冷却水向第一冷却液线路、第二冷却液线路、第三冷却液线路以及第四冷却液线路的供给量。

流量控制阀30例如是如下结构：具有图5所例示那样的多个切换模式(切换位置)，通过利用电动促动器来变更转子角度，从而切换到这些切换模式中的任一个。

即，流量控制阀30从转子角度被限制器限制的基准角度位置起在规定角度范围内，将入口端口31-34全部关闭。将流量控制阀30的入口端口31-34全部关闭的位置称为第一模式或第一位置。

另外，将入口端口31-34全部关闭的状态除使各入口端口31-34的开口面积为零的状态之外，还包括使其为比零大的最小开口面积的状态、换言之产生泄漏流量的状态。

在相比将上述入口端口31-34全部关闭的角度使转子角度增加时，与加热器芯冷却液线路的出口连接的第三入口端口33打开至恒定开度，此后，相对于转子角度的增大而保持所述恒定的流量。

将上述第三入口端口33打开的位置称为第二模式或第二位置。

在从第三入口端口33打开至恒定开度的角度起使转子角度进一步增大时，与缸体冷却液线路的出口连接的第一入口端口31打开，第一入口端口31的开口面积随着转子角度的增大而逐渐增加。

将上述第一入口端口31打开的位置称为第三模式或第三位置。

在比第一入口端口31打开的角度更大的角度位置，与动力传递***冷却液线路的出口连接的第二入口端口32打开至规定开度。此后，相对于转子角度的增大而保持所述恒定开度。

将上述第二入口端口32打开的位置称为第四模式或第四位置。

而且，在比第二入口端口32打开至恒定开度的角度大的角度位置，与散热器冷却液线路的出口连接的第四入口端口34打开，第四入口端口34的开口面积随着转子角度的增大而逐渐增加。

将上述第四入口端口34打开的位置称为第五模式或第五位置。

设置有第一温度传感器81和第二温度传感器82，该第一温度传感器81检测冷却水出口14附近的第一冷却水配管71内的冷却水温度、即缸盖11的出口附近的冷却水的温度，该第二温度传感器82检测冷却水出口15附近的第二冷却水配管71内的冷却水温度、即缸体12的出口附近的冷却水的温度。

第一温度传感器81的水温检测信号TW1以及第二温度传感器82的水温检测信号TW2被输入到具有微型计算机的电子控制装置(控制器、控制单元)100。而且，电子控制装置100向水泵40以及流量控制阀30输出操作信号来控制水泵40的排出量、流量控制阀30的位置(切换模式)。

另外，电子控制装置100具有控制内燃机10的燃料喷射装置17、点火装置18的功能，而且具有在车辆等待信号的情况等下使内燃机10临时停止的功能(怠速减速功能)。

另外，可以构成为，不同于电子控制装置100而另行设置具有内燃机10的控制功能的电子控制装置，在发动机控制用的电子控制装置与控制水泵40以及流量控制阀30的冷却***的电子控制装置100之间相互进行通信。

接着，说明由电子控制装置100进行的水泵40以及流量控制阀30的控制。

如以下详细说明的那样，电子控制装置100具有随着内燃机10的预热的进行而依次切换流量控制阀30的转子角度(切换模式)并且使水泵40的排出量变化的功能，而且，具有使缸盖11的温度接近目标值的功能、使缸体12的温度接近目标值的功能。

图2的流程图表示由电子控制装置100进行的水泵40以及流量控制阀30的控制的一例。电子控制装置100通过每隔规定时间的中断处理来实施图2的流程图所示的程序。

首先，在步骤S501中，电子控制装置100对第一温度传感器81检测到的水温TW1、即缸盖11的出口处的水温TW1与第一阈值TH1进行比较来判别是内燃机10以冷机状态被起动了、还是处于运转刚停止之后的再起动状态且内燃机10的温度高的起动状态。

而且，在内燃机10以水温TW1低于第一阈值TH1的冷机状态被起动了的情况下，电子控制装置100进入步骤S502。

另一方面，在水温TW1为第一阈值TH1以上并以预热完成状态起动了内燃机10的情况下，电子控制装置100绕过步骤S502-步骤S507而进入步骤S508。

在处于冷起动状态而进入步骤S502时，电子控制装置100按照第一模式来设定流量控制阀30的转子目标角度。

即，电子控制装置100将流量控制阀30的转子的目标角度设定在将第一入口端口31、第二入口端口32、第三入口端口33以及第四入口端口34全部关闭的角度位置。

通过该目标角度的设定，如图3所示，经过了第一入口端口31、第二入口端口32、第三入口端口33以及第四入口端口34的冷却水的循环停止。在该情况下，从水泵40排出的冷却水在经由第七冷却水配管77、冷却水通路61、第一冷却水配管71、第八冷却水配管78再次被水泵40吸引的路径中循环。

换言之，在第一模式下，冷却水向第一冷却液线路、第二冷却液线路、第三冷却液线路以及第四冷却液线路的供给停止，仅向旁通线路供给冷却水。

由此，通过了缸盖11的冷却水绕过散热器50再次循环到缸盖11，成为冷却水不循环到缸体12、油冷却器16、油加热器21、加热器芯91、EGR冷却器92、排气回流控制阀93、节气门94的状态。

另外，在第一模式下，电子控制装置100将水泵40的排出流量的目标值设为用于在冷起动状态下使缸盖11的温度上升的目标值。用于使缸盖11的温度上升的该目标值，在能够由第一温度传感器81检测缸盖11的温度变化并且可以抑制缸盖11产生温度偏差的范围内设定为尽量少的流量，例如设定为3升/秒～10升/秒左右。

即，电子控制装置100通过在冷起动状态下选择第一模式并将水泵40的排出流量抑制得低，来促进缸盖11的温度上升，提前提高燃烧性，从而谋求改善燃料消耗率，依此为目的。

若使冷却水向冷却水通路61的供给停止，则缸盖11的冷却能力降低，可以促进缸盖11的温度上升，但若冷却水在冷却水通路61内停滞，则由第一温度传感器81检测的缸盖11的温度的检测精度降低，而且，有可能产生温度偏差而产生热变形。于是，使可以由第一温度传感器81检测缸盖11的温度变化并且可以抑制产生热变形这种程度的最低流量的冷却水循环。

并且，通过抑制从在缸盖11的冷却水通路61中循环的冷却水散热，可以促进缸盖11的温度上升。

于是，电子控制装置100将设置有加热器芯91等的路径即第三冷却液线路、设置有油冷却器16的路径即第二冷却液线路、设置有散热器50的路径即第一冷却液线路、以及设置有油加热器21的路径即第四冷却液线路切断，以便在使冷却水在冷却水通路61中循环的路径上不包括从冷却水吸收热的设备。

由此，从缸盖11的冷却水通路61排出的冷却水以不经由散热器50、加热器芯91等的方式照原样地回到水泵40，使其在冷却水通路61中循环。

如上所述，电子控制装置100使可以由第一温度传感器81检测缸盖11的温度变化并且可以抑制产生热变形的最小流量的冷却水，以不经由散热器50、加热器芯91等的方式在冷却水通路61中循环，从而促进缸盖11的温度上升。

图4表示在上述第一模式下控制流量控制阀30的状态下的加热器芯91的冷却水温度、缸盖11的冷却水温度以及缸体12的冷却水温度的变化。

在第一模式下，使冷却水以不经由散热器50、加热器芯91等的方式在缸盖11中循环，因此，可以使缸盖11的温度以抑制产生热变形且尽可能快的速度上升。

另外，在第一模式下，因来自缸盖11的对流的影响、摩擦热等，缸体12的冷却水温度也逐渐上升。

图5例示冷起动状态下的流量控制阀30的切换，在冷起动状态下，首先，使流量控制阀30保持在第一模式，并且，将水泵40的排出量抑制在可以抑制产生热变形的范围内的较少的量，等待缸盖11的温度上升。

在按照上述第一模式控制流量控制阀30的状态下，电子控制装置100进入步骤S503，对水温TW1、即缸盖11的出口处的水温TW1与第二阈值TH2进行比较。

在此，第二阈值TH2是第一阈值TH1高的温度，被设定成能够对缸盖11的温度上升到了可获得充分的燃烧性这种程度的情况、换言之缸盖11的预热完成进行判定。另外，第二阈值TH2例如是80℃～100℃的范围内的温度。

而且，在水温TW1未达到第二阈值TH2的情况下，电子控制装置100回到步骤S502，继续进行按照第一模式的流量控制阀30的控制。

即，TW1<TH2成立的状态是缸盖11的温度未高达可获得充分的燃烧性的温度的状态。因此，电子控制装置100继续进行用于促进缸盖11的升温的第一模式下的控制。

而且，在水温TW1达到第二阈值TH2时，电子控制装置100进入步骤S504。

在步骤S504中，电子控制装置100按照第二模式来设定流量控制阀30的转子的目标角度。

即，电子控制装置100将第一入口端口31、第二入口端口32以及第四入口端口34保持在关闭状态，将第三入口端口33打开的角度位置设定在转子的目标角度。

流量控制阀30在转子角度的可变范围的一端侧成为将第一入口端口31、第二入口端口32、第三入口端口33以及第四入口端口34全部关闭的状态，通过使转子角度从该角度位置起变化，从而成为如下的设定：在将第一入口端口31、第二入口端口32以及第四入口端口34保持在关闭状态的状态下，使第三入口端口33的开口面积逐渐增大。

因此，电子控制装置100通过使流量控制阀30的角度变化，从第一模式直接切换到第二模式。

通过按照第二模式的目标角度的设定，如图6所示，经过了第一入口端口31、第二入口端口32以及第四入口端口34的冷却水的循环保持在停止状态，另外，经过了第三入口端口33的冷却水的循环开始。

由此，从水泵40排出的冷却水在经由第七冷却水配管77、冷却水通路61、第四冷却水配管74、流量控制阀30、第六冷却水配管76并再次被水泵40吸引的路径中循环，而且，从冷却水通路61排出的冷却水的一部分经由第一冷却水配管71、第八冷却水配管78而循环。

换言之，在第二模式下，冷却水向第一冷却液线路、第二冷却液线路以及第四冷却液线路的供给保持在停止状态，向第三冷却液线路以及旁通线路供给冷却水。

在第二模式下，通过了缸盖11的冷却水分流到第四冷却水配管74，从而在配置于第四冷却水配管74的加热器芯91、EGR冷却器92、排气回流控制阀93、节气门94与冷却水之间进行热交换。

另外，在第二模式下，冷却水绕过散热器50而循环，而且，冷却水不会经由第二冷却水配管72在温度未充分上升的缸体12中循环，并且，冷却水不在配置于第三冷却水配管73的油加热器21中循环，可以较高地维持冷却水温度。

因此，可以向配置有加热器芯91等的第四冷却水配管74供给温度足够高的冷却水，可以提高由加热器芯91中的热交换带来的制热的启动响应。

在该第二模式的设定状态下，为了将缸盖11的出口处的水温TW1维持在第二阈值TH2附近，电子控制装置100随着预热的进行，使流量控制阀30的转子角度的目标逐渐增大以增大第三入口端口33的开口面积，并且，使水泵40的排出流量从第一模式时逐渐增大。

例如，在第一模式时，电子控制装置100使水泵40的排出流量从3升/秒增大到10升/秒左右，在第二模式时，电子控制装置100使水泵40的排出流量从10升/秒增大到60升/秒左右。

另外，电子控制装置100在第二模式下，使流量控制阀30的转子角度以切换到第三模式的角度位置、即第一入口端口31开始打开的转子角度的跟前为限度而增大，并使第三入口端口33的开口面积增大。

图7表示在上述第二模式下控制流量控制阀30的状态下的加热器芯91的冷却水温度、缸盖11的冷却水温度、以及缸体12的冷却水温度的变化。

如该图7所示，在缸盖11的冷却水温度达到第二阈值TH2附近时，进行从第一模式向第二模式的切换。而且，在第二模式下，通过了缸盖11的冷却水被供给到第四冷却水配管74，由此，加热器芯91的冷却水温度增高，可以通过加热器芯91中的热交换将调节空气加热到较高的温度。

另外，即便在流量控制阀30以第二模式被控制的状态下，因来自缸盖11的对流的影响、摩擦热等，缸体12的冷却水温度也逐渐上升。

图5表示从第一模式向第二模式的切换时机和第二模式下的冷却水的流量变化。

从在时刻t0内燃机10被起动起，到在时刻t1缸盖11的温度达到第二阈值TH2附近为止，在此期间，被保持在第一模式，在时刻t1进行从第一模式向第二模式的切换。

而且，电子控制装置100在以第二模式控制流量控制阀30时，为了抑制缸盖11的温度变得比第二阈值TH2高而实施如下处理：增大第三入口端口33的开口面积，而且增大水泵40的排出量。

电子控制装置100在使冷却水在加热器芯91中循环的状态下进入步骤S505，对第二温度传感器82的水温检测信号TW2、即缸体12的出口处的水温TW2与第三阈值TH3进行比较。

第三阈值TH3被设定为与第二阈值TH2相同或者向高的一侧或低的一侧偏移了规定温度的温度。

而且，电子控制装置100通过对第三阈值TH3和缸体12的出口处的水温TW2进行比较，从而对缸体12的温度是否达到了开始向缸体12供给冷却水的温度、换言之缸体12的预热是否完成进行检测。

电子控制装置100在缸体12的出口处的水温TW2低于第三阈值TH3期间、即处于缸体12的预热中的情况下，回到步骤S504，继续进行按照第二模式的流量控制阀30的控制、以及水泵40的控制。

另一方面，在缸体12的出口处的水温TW2为第三阈值TH3以上时，电子控制装置100进入步骤S506。

在步骤S506中，电子控制装置100按照第三模式来设定流量控制阀30的转子的目标角度。

即，电子控制装置100将流量控制阀30的第二入口端口32以及第四入口端口34保持在关闭状态，将流量控制阀30的第三入口端口34的开口面积保持在上限值，将流量控制阀30的第一入口端口31打开的角度位置设定在转子的目标角度。

在流量控制阀30的转子角度相比第二模式下的上限角度而增大时，将第二入口端口32以及第四入口端口34保持在关闭状态，而且，将第三入口端口34的开口面积保持在上限值，在这种状态下，第一入口端口31的开口面积逐渐增大。因此，电子控制装置100通过使流量控制阀30的角度变化，从第二模式直接切换到第三模式。

通过按照第三模式的目标角度的设定，如图8所示，经过了第二入口端口32以及第四入口端口34的冷却水的循环保持在停止状态，而且，经过了第三入口端口33的冷却水的循环继续，另外，经过了第一入口端口31的冷却水的循环开始。

由此，从水泵40排出的冷却水的一部分在经由冷却水通路62、第二冷却水配管72、流量控制阀30、第六冷却水配管76并再次被水泵40吸引的路径中循环。

换言之，在第三模式下，冷却水向第一冷却液线路以及第四冷却液线路的供给保持在停止状态，向第二冷却液线路、第三冷却液线路以及旁通线路供给冷却水。

由此，在第三模式下，水泵40排出的冷却水的一部分被供给到缸体12，缸体12的温度被控制。

在该第三模式的设定状态下，电子控制装置100随着缸体12的出口处的水温TW2的上升，使流量控制阀30的转子角度的目标逐渐增大而增大第一入口端口31的开口面积，并且使水泵40的排出流量从第二模式时起逐渐增大。

另外，在第三模式下，电子控制装置100使流量控制阀30的转子角度以切换到第四模式的角度位置、换言之第二入口端口32开始打开的转子角度的跟前为限度而增大，并使第一入口端口31的开口面积以第三模式下的转子角度的极限值时的开口面积为上限值而增大。

电子控制装置100通过基于第三模式的流量控制阀30以及水泵40的控制来控制冷却水向缸体12的供给，从而使缸体12的温度朝向目标值逐渐增加，抑制缸体12的温度超过目标值而过冲。

图9表示在上述第三模式下控制流量控制阀30的状态下的缸盖11的冷却水温度、以及缸体12的冷却水温度的变化。

如该图9所示，在缸体12的冷却水温度达到第三阈值TH3附近时，进行从第二模式向第三模式的切换。而且，在第三模式下，被供给到了冷却水通路61的冷却水的一部分分流到冷却水通路62，经由冷却水通路62、油冷却器16、流量控制阀30而循环，缸体12的冷却水温度上升。

在图5中表示从第二模式向第三模式的切换时机和第三模式下的冷却水的流量变化。

在时刻t2缸体12的温度达到第三阈值TH3附近时，进行从第二模式向第三模式的切换。

而且，在第三模式下，为了抑制缸盖11的温度变得比第二阈值TH2高，电子控制装置100实施增大第一入口端口31的开口面积而且增大水泵40的排出量的处理，以使缸体12的温度逐渐增加。

电子控制装置100在按照第三模式控制流量控制阀30以使冷却水在缸体12中循环的状态下进入步骤S507，对缸体12的出口处的水温TW2与第四阈值TH4进行比较。

第四阈值TH4是比缸盖11的目标温度即第二阈值TH2高且比开始向缸体12供给冷却水的第三阈值TH3高的、缸体12的温度的目标值，例如，被设定为100℃～110℃左右的值。

即，相对于缸盖11的目标温度出于抑制提前点火、爆震的目的而设定这种情形，缸体12的目标温度出于抑制摩擦的目的而设定，通过使缸体12的目标温度比缸盖11的目标温度高来促进摩擦的降低。

在缸体12的出口处的水温TW2低于第四阈值TH4的情况下，电子控制装置100回到步骤S506，继续进行按照第三模式的流量控制阀30以及水泵40的控制。

另一方面，在缸体12的出口处的水温TW2达到第四阈值TH4、即缸体12的目标温度时，电子控制装置100进入步骤S508。

在步骤S508中，电子控制装置100按照第四模式来设定流量控制阀30的转子目标角度。

即，电子控制装置100将如下的角度位置、即将第四入口端口34保持在关闭状态、将第三入口端口34的开口面积保持在上限值、第一入口端口31的开口面积向第三模式继续增大、而且第二入口端口32的开口面积打开至上限值的角度位置，设定在转子的目标角度。

在使流量控制阀30的转子角度相比第三模式下的上限转子角度而增大时，成为如下的设定：将第四入口端口34保持在关闭状态，而且将第三入口端口34的开口面积保持在上限值，在这种状态下，第二入口端口32的开口面积打开至上限值，第一入口端口31的开口面积向第三模式继续增大。因此，电子控制装置100通过使流量控制阀30的角度变化，从第三模式直接切换到第四模式。

在该第四模式下，如图10所示，虽然经由散热器50的冷却水的循环不继续在第一模式、第二模式以及第三模式下进行，但是开始向变速器20、油加热器21供给冷却水，其结果是，冷却水被供给到缸体12、加热器芯91、油加热器21以及旁通线路。

而且，通过打开第二入口端口32，冷却水在通过了缸盖11的冷却水分流而流入到第四冷却水配管74、经由油加热器21到达流量控制阀30并再次被水泵40吸引的路径中循环。由此，在油加热器21中，在变速器20的工作油与冷却水之间进行热交换，变速器20的预热被促进。

另外，电子控制装置100进行打开第二入口端口32的处理，并且，进行使水泵40的排出量相比第三模式的情况而增大的处理，向第一冷却水配管71、第二冷却水配管72、第三冷却水配管73、第四冷却水配管74分别供给足够量的冷却水。

图11表示在上述第四模式下控制流量控制阀30的状态下的油加热器21中的冷却水温度、缸盖11的冷却水温度以及缸体12的冷却水温度的变化。

如该图11所示，在缸体12的冷却水温度达到第四阈值TH4附近时，进行从第三模式向第四模式的切换。而且，在第四模式下，被供给到了冷却水通路61的冷却水的一部分分流到第三冷却水配管73而流动，在油加热器21中循环，因此，油加热器21中的冷却水温度增加。

在图5中表示从第三模式向第四模式的切换时机和第四模式下的冷却水的流量变化。

在时刻t3缸体12的温度达到第四阈值TH4附近时，电子控制装置100从第三模式切换到第四模式，将第二入口端口32打开至规定开度而开始冷却水向油加热器21的循环，并且，为了将缸盖11的温度保持在第二阈值TH2附近而且将缸体12的温度保持在第四阈值TH4附近，电子控制装置100使第一入口端口31的开口面积变化，而且，控制水泵40的排出量。

电子控制装置100在步骤S508中开始按照第四模式的流量控制阀30的控制后，进入步骤S509，对缸体12的出口处的水温TW2和第四阈值TH4的偏差ΔTC、以及缸盖11的出口处的水温TW1和第二阈值TH2的偏差ΔTB进行运算。

接着，电子控制装置100进入步骤S510，基于在步骤S509中求出的温度偏差ΔTC、ΔTB，实施流量控制阀30的控制模式的切换控制。

即，在因内燃机10的负荷增大而使得缸体12的出口处的水温TW2以及/或者缸盖11的出口处的水温TW1比目标值高规定以上时，电子控制装置100按照第五模式来设定流量控制阀30的转子目标角度，在负荷变小时，进行回到第四模式的控制。

电子控制装置100在第五模式下将如下的角度位置、即将第二入口端口32以及第三入口端口33的开口面积保持在上限值、第一入口端口31的开口面积从第四模式继续增大且第四入口端口34从全闭打开的角度位置，设定在转子的目标角度。

即，在使流量控制阀30的转子角度相比第四模式下的上限转子角度而增大时，在将第二入口端口32以及第三入口端口33的开口面积保持在上限值的状态下，第一入口端口31的开口面积从第四模式下的上限转子角度时的面积进一步增大，而且，第四入口端口31并行地打开而逐渐增大开口面积。因此，电子控制装置100通过使流量控制阀30的角度变化，从第四模式直接切换到第五模式。

通过按照第五模式的目标角度的设定，如图12所示，从使冷却水绕过散热器50而循环了的状态起，冷却水的一部分经由散热器50而循环，在通过散热器50时冷却水散热，由此，冷却内燃机10的能力提高，内燃机10过热的情形得以抑制。

另外，电子控制装置100使水泵40的排出量与第四入口端口31的开口面积的增大相匹配地增大。

另外，电子控制装置10在第五模式下进行控制，以便将缸体12的出口处的水温TW2以及缸盖11的出口处的水温TW1都保持在目标温度附近，但在高负荷状态下，优先抑制缸盖11的温度上升，即便在缸体12的温度低于目标值的情况下，在缸盖11的温度超过目标值规定以上时，也实施第四入口端口34的开口面积的增大以及水泵40的排出量的增大。

由此，在内燃机10的高负荷区域可以充分抑制缸盖11的温度上升，可以抑制提前点火、爆震，因此，可以降低用于抑制提前点火、爆震的点火正时的滞后修改量，可以抑制内燃机10的输出性能降低。

在图5中表示从第四模式向第五模式的切换时机和第五模式下的冷却水的流量变化。

例如，在时刻t4，在温度偏差ΔTC、ΔTB超过规定值的情况下，即在绕过了散热器50的冷却水的循环中，不再能够抑制缸盖11、缸体12的温度上升时，电子控制装置10从第四模式切换到第五模式，使经过了散热器50的冷却水的循环开始，使第四入口端口34的开口面积增大至可以抑制缸盖11和缸体12的温度上升这种程度，使水泵40的排出量并行地增加。

另外，时刻t5是向相比缸体12的温度保持而优先抑制缸盖11的温度上升的模式切换的切换时机，在内燃机10进行高负荷运转时，电子控制装置10进一步增大第四入口端口34的开口面积，并且使水泵40的排出量增加，从而抑制缸盖11的温度上升。

此时，流到缸盖11的冷却水增大，并且，流到缸体12的冷却水也增大，由此，缸体12的温度有时相比目标值而降低，但电子控制装置100优先抑制缸盖11的温度上升，即便缸体12的温度低于目标温度，也不进行减小第四入口端口34的开口面积、水泵40的排出量的处理。

另外，图13的流程图所示的程序，例示怠速减速中的控制，作为电子控制装置100实施的流量控制阀30的控制的一例。

图13的流程图所示的程序基于怠速减速的指令信号，由电子控制装置100进行中断处理。

首先，电子控制装置100在步骤S601中进行怠速减速控制，具体而言，进行使向内燃机10的燃料供给而且使由火花塞进行的点火动作停止的控制。

接着，在步骤S602中，电子控制装置100通过按照上述第五模式控制流量控制阀30的转子角度，从而控制在打开流量控制阀30的各输入端口31-34并使冷却水的一部分经由散热器50而循环的状态。而且，电子控制装置100使水泵40的排出量增加至比上述第五模式下的排出量多的、怠速减速状态下的目标值。

接着，电子控制装置100进入步骤S603，对缸盖11的出口处的水温TW1是否降低到了第五阈值TH5以下进行检测。

在此，第五阈值TH5例如可以设为与第二阈值TH2相同或低于第二阈值TH2的温度。

在缸盖11的出口处的水温TW1超过第五阈值TH5的状态下，电子控制装置100回到步骤S602，按照第五模式对流量控制阀30进行控制而使冷却水循环，以谋求缸盖11的温度降低。

而且，在缸盖11的出口处的水温TW1为第五阈值TH5以下时，电子控制装置100从步骤S603进入步骤S604，使水泵40停止或使其降低至与第一模式相同程度的排出流量。

若随着怠速减速而使冷却水的循环停止，则缸盖11的温度上升，在使内燃机10再起动时，容易产生提前点火、爆震。

与此相对，在内燃机10通过怠速减速而刚停止后的规定期间，电子控制装置100只要控制流量控制阀30并驱动水泵40来进行经过了散热器50的冷却水的循环，即可抑制在怠速减速中缸盖11的温度上升。因此，在从怠速减速起的内燃机10的再起动状态下，可以抑制产生提前点火、爆震并维持良好的起动性。

图14表示进行怠速减速时的水泵40的排出量、以及缸盖11的温度的变化。

如图14所示，在时刻t6开始怠速减速并停止内燃机10的运转时，电子控制装置100按照第五模式将流量控制阀30控制在使冷却水在散热器50中循环的状态，并且使水泵40的排出量增大。

接着，若在时刻t7缸盖11的出口水温TW1为第五阈值TH5以下、此后成为缸盖11的温度不会上升变化的状态，则电子控制装置100减小水泵40的排出量。

如上所述，在本发明的冷却装置中，可以通过流量控制阀30的控制使冷却水仅在缸盖11中循环，并且，可以通过电动水泵40的控制将向缸盖11供给的冷却水的流量控制在任意的流量，因此，可以获得由缸盖11的提前预热带来的燃料消耗率的改善效果。

另外，通过流量控制阀30的控制，可以控制向缸盖11和缸体12供给的冷却水的流量比例，而且，即便在内燃机10的低旋转状态下，通过电动水泵40，也可以使高流量的冷却水循环。

因此，可以将缸盖11以及缸体12的温度分别控制在不同的目标温度，可以将缸盖11的温度抑制在能够抑制提前点火、爆震的温度，并且，可以积极地提高缸体12的温度来谋求降低摩擦。

另外，即便在内燃机10的停止中，通过电动水泵40也可以使冷却水在缸盖11中循环，因此，可以抑制怠速减速中的缸盖11的温度上升，从而可以抑制再起动状态下产生提前点火、爆震。

另外，由于可以将通过了提前预热的缸盖11的冷却水供给到加热器芯91等，因此，可以使加热器提前工作。

另外，即便在内燃机10的停止中，也可以使电动水泵40驱动，将通过了缸盖11的冷却水供给到加热器芯91等并使加热器工作。

以上，参照优选的实施方式具体说明了本发明的内容，但只要是本领域技术人员，即可基于本发明的基本技术思想以及教导采用各种变形形态，这是显而易见的。

例如，流量控制阀30并不限于转子式，例如，可以使用通过电气式促动器而使阀体直线运动这种结构的切换阀。

另外，可以采用在第四冷却水配管74上仅配置加热器芯91的结构，而且，可以采用在第四冷却水配管74上除加热器芯91之外还配置EGR冷却器92、排气回流控制阀93以及节气门94中的一个或两个这种结构。

另外，可以采用如下的配管结构：不设置将缸体12的冷却水通路62和缸盖11的冷却水通路61在内燃机10内连接的通路，而在缸体12上形成冷却水通路62的入口，将第七冷却水配管77在中途分支为两条支路，使一条支路与冷却水通路61连接，使另一条支路与冷却水通路62连接。

另外，可以采用由内燃机10驱动水泵40这种形式。

在使用发动机驱动式的水泵40的情况下，水泵40的排出量依赖于内燃机10的转速，但是可以利用流量控制阀30进行流量分配，由此，除可以实现缸盖11的提前预热、加热器的提前工作之外，还可以将缸盖11以及缸体12分别控制在不同的温度。

另外，可以采用将第一冷却液线路-第四冷却液线路中的第三冷却液线路和第四冷却液线路双方或任一方省略的冷却装置。

另外，可以采用在第二冷却液线路上未配置油冷却器16的结构。

另外，可以采用在旁通线路上配置有辅助的电动式水泵的结构。另外，可以采用将被内燃机10驱动的发动机驱动式的水泵与电动式的水泵40并列地配备的结构。

附图标记说明

10…内燃机、11…缸盖、12…缸体、16…油冷却器、20…变速器(传动装置)、21…油加热器、30…流量控制阀、31-34…入口端口、35…出口端口、40…水泵、50…散热器、61…缸盖侧冷却水通路、62…缸体侧冷却水通路、71…第一冷却水配管、72…第二冷却水配管、73…第三冷却水配管、74…第四冷却水配管、75…第五冷却水配管、76…第六冷却水配管、77…第七冷却水配管、78…第八冷却水配管、81…第一温度传感器、82…第二温度传感器、91…加热器芯、92…EGR冷却器、93…排气回流控制阀、94…节气门、100…电子控制装置。

Claims (14)

1.一种内燃机的冷却装置，其特征在于，包括：

使冷却液在内燃机中循环的水泵；

经由所述内燃机的缸盖以及散热器的第一冷却液线路；

经由所述内燃机的缸体并绕过所述散热器的第二冷却液线路；

经由所述缸盖以及加热器芯并绕过所述散热器的第三冷却液线路；

经由所述缸盖以及所述内燃机的传动装置并绕过所述散热器的第四冷却液线路；

流入侧分别与所述第一冷却液线路、所述第二冷却液线路、所述第三冷却液线路及所述第四冷却液线路连接，流出侧与所述水泵的吸引侧连接的电动式的流量控制阀；以及

从所述缸盖和所述散热器之间的所述第一冷却液线路分支并绕过所述散热器与所述流量控制阀的流出侧汇合的旁通线路。

2.如权利要求1所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，

所述流量控制阀具有：将与流入侧连接的所述第一冷却液线路、所述第二冷却液线路、所述第三冷却液线路全部关闭的位置、将所述第二冷却液线路打开并将所述第一冷却液线路、所述第三冷却液线路关闭的位置、以及将与流入侧连接的所述第一冷却液线路、所述第二冷却液线路、所述第三冷却液线路全部打开的位置。

3.如权利要求1所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，

所述流量控制阀具有：将与流入侧连接的所述第一冷却液线路、所述第二冷却液线路、所述第三冷却液线路全部关闭的位置、将所述第三冷却液线路打开并将所述第一冷却液线路、所述第二冷却液线路关闭的位置、将所述第三冷却液线路及所述第二冷却液线路打开并将所述第一冷却液线路冷却液线路关闭的位置、以及将与流入侧连接的所述第一冷却液线路、所述第二冷却液线路、所述第三冷却液线路全部打开的位置。

4.如权利要求1所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，

所述流量控制阀具有：将所述第一冷却液线路、所述第二冷却液线路、所述第三冷却液线路及所述第四冷却液线路全部关闭的第一位置；将所述第三冷却液线路打开并将所述第一冷却液线路、所述第二冷却液线路及所述第四冷却液线路关闭的第二位置；将所述第二冷却液线路及所述第三冷却液线路打开并将所述第一冷却液线路及所述第四冷却液线路关闭的第三位置；将所述第二冷却液线路、所述第三冷却液线路及所述第四冷却液线路打开并将所述第一冷却液线路关闭的第四位置；以及将所述第一冷却液线路、所述第二冷却液线路、所述第三冷却液线路及所述第四冷却液线路全部打开的第五位置。

5.如权利要求4所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，

还包括控制所述流量控制阀的控制单元，

随着所述内燃机的预热的进行，所述控制单元按照所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置、所述第四位置的顺序变更所述流量控制阀的位置。

6.如权利要求1所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，

还包括：检测所述缸盖的出口处的冷却液的温度的第一温度传感器；以及检测所述缸体的出口处的冷却液的温度的第二温度传感器。

7.如权利要求1所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，

还包括设置于所述缸盖的第一冷却水通路和从所述第一冷却水通路分支并在所述缸体内延伸设置的第二冷却水通路。

8.如权利要求1所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，

所述水泵是电动水泵。

9.如权利要求1所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，

还包括控制所述流量控制阀的控制单元，

在所述缸盖的出口处的冷却液的温度低于规定温度时，所述控制单元将所述流量控制阀控制在将与所述流量控制阀的流入侧连接的所有冷却液线路关闭的位置。

10.如权利要求1所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，

还包括控制所述流量控制阀的控制单元，

在所述缸盖的出口处的冷却液的温度达到规定温度后，所述控制单元控制所述流量控制阀以便向所述第三冷却液线路供给冷却液。

11.如权利要求1所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，

还包括控制所述流量控制阀的控制单元，

在所述缸体的出口处的冷却液的温度达到规定温度后，所述控制单元控制所述流量控制阀以便向所述第二冷却液线路供给冷却液。

12.如权利要求1所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，

还包括控制所述流量控制阀的控制单元，

所述控制单元控制所述流量控制阀，以使所述缸盖的出口处的冷却液的温度成为第一温度，所述缸体的出口处的冷却液的温度成为比所述第一温度高的第二温度。

13.如权利要求1所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，

所述水泵是电动水泵，

所述内燃机的冷却装置还包括控制所述电动水泵的控制单元，

所述控制单元根据所述缸盖的出口处的冷却液的温度的上升，使所述电动水泵的排出流量增大。

14.如权利要求1所述的内燃机的冷却装置，其特征在于，

所述水泵是电动水泵，

所述内燃机的冷却装置还包括控制所述电动水泵以及所述流量控制阀的控制单元，

在所述内燃机临时停止了时，所述控制单元控制所述流量控制阀以便向所述第一冷却液线路供给冷却液，并使所述电动水泵的排出流量增大。