CN107636542A - 流量控制装置、流量控制方法 - Google Patents

Abstract

流量控制装置基于所测定出的内燃机温度即测定温度、与由上位装置所要求的目标温度的控制偏差，来控制对内燃机进行冷却的冷却水的流量，其包括：第1判定部，判定内燃机的负载量是否为规定的第1阈值以上的高负载状态；第2判定部，判定目标温度是否已达到在内燃机为高负载状态时所要求的目标温度即高负载温度；以及第1修正部，当由第1判定部判定内燃机为高负载状态时，使目标温度以规定的第1下降率下降，当由第2判定部判定为目标温度己达到高负载温度时，将目标温度设定为高负载温度。

Description

流量控制装置、流量控制方法

技术领域

本发明涉及一种对与温度控制相关的流体的流量进行控制的流量控制装置、流量控制方法。

背景技术

以往，已知有为了控制发动机等内燃机的温度，而对冷却发动机的冷却水的流量进行控制的技术。冷却水是经由经过对冷却水进行冷却的散热器的主路径、或不经过散热器的旁通路径，通过设在发动机附近的水套来循环，在经由主路径时得到冷却，结果，使发动机的温度下降。而且，通过阀来调节冷却水朝向主路径或旁通路径的流量，从而控制发动机温度。而且，在此种发动机的冷却***中，应流入至主路径或旁通路径的冷却水的流量，是基于设为目标的发动机温度与所测定出的发动机温度之差而作为目标流量来决定。而且，基于所述目标流量来控制对冷却水的流量进行调节的阀。

在此种发动机的冷却***中，已知有下述技术：为了提高发动机的状态发生变动的状况下的发动机温度的控制性，通过基于发动机的测定温度与发动机的目标温度的控制偏差的、反馈控制，来算出反馈流量，并基于发动机转速、歧管压力及散热器温度，来算出前馈流量，并基于所述前馈流量来修正所述反馈流量，由此来算出目标流量(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2014-169661号公报

发明内容

发明所要解决的问题

近年来，为了提高发动机的燃油效率，一般是以下述方式来控制冷却水的流量，即，通过将发动机处于稳定状态时的水套内的冷却水温提高至100℃左右，从而降低暖热后的燃料消耗量或排气量。但是，例如存在下述情况：当在陡坡坡道高速行驶等对发动机要求高负载输出时，优选降低冷却水温。作为其理由，可列举：防止因体积效率的提高造成发动机输出上升、或防止从高负载状态恢复时的发动机温度的急速上升等。在此种发动机成为高负载的状态下，水套内的冷却水温必须降低至80℃左右，在发动机的稳定状态与高负载状态的切换时，必须使冷却水温急剧变化20℃左右。

但是，根据所述技术，存在下述问题：在发动机从稳定状态变为高负载状态时，响应时间延迟，进而产生下冲，而且，在发动机从高负载状态变为稳定状态时，会产生过冲。即，针对使冷却水温急剧变化的要求，存在控制性不够充分的问题。

本发明是为了解决所述问题而完成，其目的在于提供一种流量控制装置、流量控制方法，能够提高针对使冷却水温急剧变化的要求的控制性。

解决问题的技术手段

为了解决所述问题，本发明的一实施方式是一种流量控制装置，基于所测定出的内燃机温度即测定温度、与由上位装置所要求的目标温度的控制偏差，来控制对内燃机进行冷却的冷却水的流量，所述流量控制装置包括：第1判定部，判定所述内燃机的负载量是否为规定的第1阈值以上的高负载状态；第2判定部，判定所述目标温度是否已达到在所述内燃机为高负载状态时所要求的目标温度即高负载温度；以及第1修正部，当由所述第1判定部判定所述内燃机为高负载状态时，使所述目标温度以规定的第1下降率下降，当由所述第2判定部判定为所述目标温度已达到所述高负载温度时，将所述目标温度设定为所述高负载温度。

发明的效果

根据本发明，能够提高针对使冷却水温急剧变化的要求的控制性。

附图说明

图1是表示本实施方式的发动机冷却***的图。

图2是表示ECU的硬件结构的图。

图3是表示流量控制装置的功能结构的图。

图4是表示目标温度修正处理的动作的流程图。

图5是表示通过目标温度修正处理而修正的目标温度的概略图。

图6是表示选择处理的动作的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。

首先，对本实施方式的发动机冷却***进行说明。图1是表示本实施方式的发动机冷却***的图。

如图1所示，本实施方式的发动机冷却***1具备发动机11、水套12、水泵13、冷却水阀21、马达22、位置传感器23、第1水温传感器24、第2水温传感器25、ECU(Engine ControlUnit)31、散热器41、加热器42、节流阀43、主流路管91、副流路管92、旁通流路管93。

发动机冷却***1经由主流路管91、副流路管92或旁通流路管93来使冷却水循环，通过水套12来控制发动机11的温度。

发动机11是汽车等车辆的内燃机。水套12是设在发动机11附近，通过其内部的冷却水来对发动机11进行冷却。主流路管91是使冷却水流入散热器41。副流路管92是使冷却水流入加热器42及节流阀43。旁通流路管93是使从水套12流出的冷却水流入水泵13。另外，流入散热器41、加热器42及节流阀43的冷却水流入水泵13。水泵13是使冷却水流入水套12。散热器41对冷却水进行冷却。加热器42对车厢内进行加热。节流阀43控制进气朝向发动机11的流入量。

冷却水阀21是回转式的阀，在外周面的一部设有开口部，通过其开度来使冷却水流入主流路管91及副流路管92。马达22是驱动冷却水阀21的作为致动器的直流马达。位置传感器23检测冷却水阀21的周方向的位置，由此来检测冷却水阀21相对于主流路管91及副流路管92的开度。第1水温传感器24是设置在水套12的出口附近，检测从水套12流出的冷却水的温度来作为发动机温度。第2温度传感器25是设置在散热器41的出口附近，检测从散热器41流出的冷却水的温度来作为散热器温度。ECU 31是具备处理器与存储器，对发动机11的各种动作进行控制的微控制器，本实施方式中，基于由第1水温传感器24、第2水温传感器25及位置传感器23所检测出的发动机温度、散热器温度及冷却水阀21的位置，来操作马达22的动作。

通过如上所述的结构，冷却水在经由主流路管91而循环时，通过散热器41得到冷却，而在经由旁通流路管93时，未经冷却而循环。而且，发动机冷却***1通过冷却水阀21的开度来切换冷却水的循环路径，而且，通过控制冷却水朝向主流路管91的流入量，来控制发动机11的温度。

接下来，对ECU的硬件结构进行说明。图2是表示ECU的硬件结构的图。

如图2所示，ECU 31具备CPU(Central Processing Unit)311、RAM312、ROM 313、输入/输出接口314。CPU 311及RAM 312协同地进行与冷却水阀21的控制相关的处理。而且，ROM 313是保存后述的散热器温度表及查阅表的非易失性存储器。而且，输入/输出接口314是与CPU 311的输入/输出相关的接口，CPU 311经由所述输入/输出接口314来获取位置传感器23、第1水温传感器24、第2水温传感器25的检测结果，并且经由输入/输出接口314来将与马达22的操作量相应的信号输出至驱动电路26。所述驱动电路26是对马达22进行PWM(Pulse Width Modulation)控制的PWM电路，根据所输入的信号大小而变更脉宽的占空比来驱动马达22。

接下来，对流量控制装置的功能结构进行说明。图3是表示流量控制装置的功能结构的图。

如图3所示，流量控制装置5在功能上具备判定部51、目标温度修正部52、选择部53、稳定负载控制部54、高负载控制部55，稳定负载控制部54及高负载控制部55将设为目标的流量即目标流量输出至阀控制装置6。阀控制装置6基于所述目标流量与发动机温度来控制冷却水阀21的开度。而且，高负载控制部55具备降温控制部551及升温控制部552。另外，这些功能是通过所述CPU 311及RAM 312协同来实现。即，本实施方式中，ECU 31作为流量控制装置5及阀控制装置6发挥功能。而且，对于流量控制装置5，输入由未图示的上位装置所要求的目标温度、ECU 31可获取的作为发动机的参数的发动机转速、歧管压力、由第1温度传感器24所检测的发动机温度、由第2温度传感器25所检测的散热器温度。

判定部51进行对发动机温度的判定、对基于发动机转速与歧管压力而获得的发动机负载的判定。此处，发动机负载是基于任何参数而获得皆可。目标温度修正部52基于判定部51的判定，来修正对流量控制装置5输入的目标温度。选择部53基于判定部51的判定结果，选择稳定负载控制部54、降温控制部551、升温控制部552中的任一个来作为控制目标流量的控制部。

稳定负载控制部54、降温控制部551、升温控制部552均是通过目标温度与发动机温度的偏差和散热器温度的增益调度，来算出反馈流量，并基于歧管压力、发动机转速、散热器温度来算出前馈流量，并将通过前馈流量对反馈流量进行修正所得的流量作为目标流量而输出至阀控制装置6。此处，在反馈流量的计算时，稳定负载控制部54是使用对流量控制装置5输入的目标温度，与此相对，降温控制部551及升温控制部552是使用经目标温度修正部52修正的目标温度。而且，稳定负载控制部54、降温控制部551、升温控制部552的控制规则互不相同，本实施方式中，用于降温控制部551、升温控制部552的增益被设定为大于用于稳定负载控制部54的增益。另外，此处，所谓控制规则不同，是指目标流量的计算方法、基于计算的参数、与计算相关的系数中的至少任一者不同。

接下来，对由判定部及目标温度修正部所执行的目标温度修正处理的动作进行说明。图4是表示目标温度修正处理的动作的流程图。图5是表示通过目标温度修正处理而修正的目标温度的概略图。

如图4所示，首先，判定部51判定发动机是否为高负载状态(S101)。此处，判定部51在基于发动机转速与歧管压力而算出的发动机负载量为规定的第1阈值以上时，判定发动机为高负载。

当发动机为高负载状态时(S101、是(YES))，目标温度修正部52使发动机为稳定状态时的目标温度即稳定温度以规定的第1下降率下降(S102)。此处，第1下降率表示每规定时间下降的温度相对于时间的比例。

接下来，判定部51判定以第1下降率而下降的目标温度是否为第1温度以下(S103)。此处，第1温度如图5所示，是设为处于发动机为高负载状态时所要求的目标温度即高负载温度的带宽上限的温度。

当以第1下降率下降的目标温度为第1温度以下时(S103、是)，目标温度修正部52使目标温度以规定的第2下降率下降(S104)。此处，第2下降率是设定为小于第1下降率。接下来，判定部51判定以第2下降率下降的目标温度是否已达到高负载温度(S105)。

当以第2下降率下降的目标温度已达到高负载温度时(S105、是)，目标温度修正部52将目标温度设定为高负载温度(S106)。

接下来，判定部51判定发动机是否为稳定负载状态(S107)。此处，判定部51在发动机负载量小于规定的第2阈值时，判定发动机为高负载，第2阈值设为比第1阈值小的值。

当发动机为稳定负载状态时(S107、是)，目标温度修正部52使目标温度以规定的第1上升率上升(S108)。此处，第1上升率表示每规定时间上升的温度的比例。

接下来，判定部51判定以第1上升率上升的目标温度是否为第2温度以上(S109)。此处，第2温度如图5所示，是设为处于稳定温度的带宽下限的温度。

当以第1上升率上升的目标温度为第2温度以上时(S109、是)，目标温度修正部52使目标温度以规定的第2上升率上升(S110)。此处，第2上升率是设定为小于第1上升率。接下来，判定部51判定以第2上升率上升的目标温度是否已达到稳定温度(S111)。

当以第2上升率上升的目标温度已达到稳定温度时(S111、是)，判定部51再次判定发动机是否为高负载状态(S101)。

另一方面，当以第2上升率上升的目标温度未达到稳定温度时(S111、否(NO))，目标温度修正部52再次使目标温度以规定的第2上升率上升(S110)。

而且，在步骤S109的判定中，当以第1上升率上升的目标温度并非第2温度以上时(S109、否)，目标温度修正部52再次使目标温度以规定的第1上升率上升(S108)。

而且，在步骤S107的判定中，当发动机并非稳定负载状态时(S107、否)，判定部51再次判定发动机是否为稳定负载状态(S107)。

而且，在步骤S105的判定中，当以第2下降率下降的目标温度未达到高负载温度时(S105、否)，目标温度修正部52再次使目标温度以规定的第2下降率下降(S104)。

而且，在步骤S103的判定中，当以第1下降率下降的目标温度并非第1温度以下时(S103、否)，目标温度修正部52再次使目标温度以规定的第1下降率下降(S102)。

而且，在步骤S101的判定中，当发动机并非高负载状态时(S101、否)，判定部51再次判定发动机是否为高负载状态(S101)。

根据此种目标温度修正处理，如图5所示，将目标温度修正为，发动机从稳定负载状态变为高负载状态开始耗费T1时间而从稳定温度变为高负载温度，发动机从高负载状态变为稳定负载状态开始耗费T2时间而从高负载温度变为稳定温度，因此可减轻下冲或过冲。而且，在T1时间中，目标温度耗费T3时间而以相对较大的第1下降率下降后，耗费T4时间而以相对较小的第2下降率下降，因此既能缩短针对设为高负载温度的要求的响应时间，又能减轻下冲。而且，在T2时间中，目标温度耗费T5时间而以相对较大的第1上升率上升后，耗费T6时间而以相对较小的第2上升率上升，因此既能缩短针对设为稳定温度的要求的响应时间，又能减轻过冲。

接下来，对由判定部及选择部所执行的选择处理的动作进行说明。图6是表示选择处理的动作的流程图。

如图6所示，首先，判定部51判定发动机是否为高负载状态(S201)。

当发动机为高负载状态时(S201、是)，选择部53选择降温控制部551(S202)，判定部51判定发动机是否为稳定负载状态(S203)。

当发动机为稳定负载状态时(S203、是)，选择部53选择升温控制部552(S204)，判定部51判定目标温度是否为稳定负载温度(S205)。

当目标温度为稳定负载温度时(S205、是)，选择部53选择稳定负载控制部54(S206)，判定部51再次判定发动机是否为高负载状态(S201)。

另一方面，当目标温度并非稳定负载温度时(S205、否)，判定部51再次判定目标温度是否为稳定负载温度(S205)。

而且，在步骤S203的判定中，当发动机并非稳定负载状态时(S203、否)，判定部51再次判定发动机是否为稳定负载状态(S203)。

而且，在步骤S201的判定中，当发动机并非高负载状态时(S201、否)，选择部53选择稳定负载控制部54(S206)。

根据此种选择处理，如图5所示，在发动机处于高负载状态的期间，通过降温控制部的降温控制来控制流量，在发动机从高负载状态变为稳定负载状态而直至目标温度达到稳定负载温度为止的期间，通过升温控制部的升温控制来控制流量。根据降温控制，能够使发动机温度以相对较短的时间下降至高负载温度为止，而且，在使发动机温度下降至高负载温度后，也能够应对增大的热量。而且，在发动机从高负载状态变为稳定负载状态后，为了使蓄积在发动机缸体中的热延缓放出而将发动机温度从高负载温度设为稳定负载温度的情况下，状况与从稳定负载温度设为高负载温度的情况不同，但根据升温控制，通过使其控制规则不同于降温控制，便能够适当应对。另外，所谓选择控制流量的控制部，是指作为对阀控制装置输出的流量，选择由任一控制部所输出的流量。

本发明能够不偏离其主旨或主要特征地以其他的各种形式来实施。因此，前述实施方式在所有方面不过是简单的例示，不应作限定性解释。本发明的范围是由权利要求所示，而不受说明书正文任何拘束。进而，属于权利要求的均等范围的所有变形、各种改良、代替及改性全部处于本发明的范围内。

[符号的说明]

5：流量控制装置

11：发动机

51：判定部

52：目标温度修正部

53：选择部

54：稳定负载控制部

55：高负载控制部

551：降温控制部

552：升温控制部

Claims (7)

1.一种流量控制装置，基于所测定出的内燃机温度即测定温度、与由上位装置所要求的目标温度的控制偏差，来控制对内燃机进行冷却的冷却水的流量，所述流量控制装置包括：

第1判定部，判定所述内燃机的负载量是否为规定的第1阈值以上的高负载状态；

第2判定部，判定所述目标温度是否已达到在所述内燃机为高负载状态时所要求的目标温度即高负载温度；以及

第1修正部，当由所述第1判定部判定所述内燃机为高负载状态时，使所述目标温度以规定的第1下降率下降，当由所述第2判定部判定为所述目标温度已达到所述高负载温度时，将所述目标温度设定为所述高负载温度。

2.根据权利要求1所述的流量控制装置，还包括：

第3判定部，在由所述第1修正部将所述目标温度设定为所述高负载温度后，判定所述内燃机的负载量是否为小于规定的第2阈值的稳定负载状态；

第4判定部，判定所述目标温度是否已达到在所述内燃机为稳定状态时所要求的目标温度即稳定负载温度；以及

第2修正部，当由所述第3判定部判定所述内燃机为稳定负载状态时，使所述目标温度以规定的第1上升率上升，当由所述第4判定部判定为所述目标温度已达到所述稳定负载温度时，将所述目标温度设为由所述上位装置所要求的目标温度。

3.根据权利要求1或2所述的流量控制装置，其特征在于，还包括：

第5判定部，判定通过所述第1修正部以所述第1下降率而下降的目标温度，是否为被设定为比所述高负载温度高规定量的第1温度以下，

所述第1修正部在由所述第5判定部判定所述目标温度为所述第1温度以下时，以比所述第1下降率小的第2下降率来使所述目标温度下降，

所述第1判定部判定以所述第2下降率下降的目标温度是否已达到高负载温度。

4.根据权利要求3所述的流量控制装置，其特征在于，还包括：

第6判定部，判定通过所述2修正部以所述第1上升率而上升的目标温度，是否为被设定为比所述稳定负载温度低规定量的第2温度以上，

所述第2修正部在由所述第6判定部判定所述目标温度为所述第2温度以上时，以比所述第1上升率小的第2上升率来使所述目标温度上升，

所述第4判定部判定以所述第2上升率上升的目标温度是否已达到所述稳定负载温度。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的流量控制装置，其特征在于，还包括：

稳定负载控制部，根据规定的第1控制规则来控制流量；

升温控制部，根据与所述第1控制规则不同的第2控制规则来控制流量；

降温控制部，根据与所述第1控制规则及所述第2控制规则不同的第3控制规则来控制流量；以及

选择部，当由所述第1判定部判定所述内燃机为高负载状态时，作为对下位装置输出的流量，选择由所述升温控制部所控制的流量，当由所述第3判定部判定所述内燃机为稳定负载状态时，作为对所述下位装置输出的流量，选择由所述降温控制部所控制的流量，当由所述第4判定部判定为所述目标温度已达到所述稳定负载温度时，作为对所述下位装置输出的流量，选择由所述稳定负载控制部所控制的流量。

6.一种流量控制方法，基于所测定出的内燃机温度即测定温度、与由上位装置所要求的目标温度的控制偏差，来控制对内燃机进行冷却的冷却水的流量，所述流量控制方法是由计算机执行：

判定所述内燃机的负载量是否为规定的第1阈值以上的高负载状态，

判定所述目标温度是否已达到在所述内燃机为高负载状态时所要求的目标温度即高负载温度，

当判定所述内燃机为高负载状态时，使所述目标温度以规定的第1下降率下降，当判定为所述目标温度已达到所述高负载温度时，将所述目标温度设定为所述高负载温度。

7.根据权利要求6所述的流量控制方法，其特征在于，

在所述目标温度被设定为所述高负载温度后，判定所述内燃机的负载量是否为小于规定的第2阈值的稳定负载状态，

判定所述目标温度是否已达到在所述内燃机为稳定状态时所要求的目标温度即稳定负载温度，

当判定所述内燃机为稳定负载状态时，使所述目标温度以规定的第1上升率上升，当判定为所述目标温度已达到所述稳定负载温度时，将所述目标温度设为由所述上位装置所要求的目标温度。