CN108026824B - 车辆用内燃机的冷却装置以及冷却装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请发明的冷却装置是通过电动水泵使冷却水在车辆用内燃机中循环的装置，对所述电动水泵的排出流量进行控制，使其在冷却水温度TW达到暖机完成判定温度之前随着冷却水温度TW的上升而增加，在冷却水温度TW到达暖机完成判定温度后使燃烧室壁温度TCYL接近目标温度。由此，能够兼顾内燃机暖机性能的改善和暖机后的内燃机的燃烧性能的改善。

Description

车辆用内燃机的冷却装置以及冷却装置的控制方法

技术领域

本发明涉及车辆用内燃机的冷却装置以及冷却装置的控制方法，详细地 说涉及使冷却水在车辆用内燃机中循环的电动式水泵的流量控制。

背景技术

在专利文献1中公开了一种内燃机的冷却装置，具备检测或推测燃烧室 壁温度的单元、检测内燃机的运行状态的单元、通过运行状态来决定冷却水 流量的单元、通过运行状态来决定目标燃烧室壁温度的单元、对冷却水流量 进行修正以使燃烧室壁温度与目标燃烧室壁温度的差为第一规定值以内的单 元。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2006-324680号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，内燃机的燃烧室壁温度在冷机起动后迅速上升而到达一定温度(暖 机完成温度)，与此相对，内燃机的冷却水的温度上升慢，迟于燃烧室壁温 度到达暖机完成温度。

因此，如果从冷机起动时基于燃烧室壁温度实施使冷却水在车辆用内燃 机中循环的电动式水泵的流量控制，则在冷却水温度达到暖机完成温度前就 将其控制为符合暖机完成后的要求的流量，由此，冷却水温度的上升(内燃 机整体的暖机完成)变慢。

于是，本发明的目的在于提供一种车辆用内燃机的冷却装置以及冷却装 置的控制方法，能够兼顾暖机性能的改善和暖机后的燃烧性能的改善。

用于解决技术问题的技术方案

水泵使冷却水在车辆用内燃机中循环的冷却装置，具备泵控制单元，该泵控 制单元在所述冷却水的温度比暖机完成判定温度低时，根据所述冷却水的温 度对所述电动式水泵的排出流量进行控制，在所述冷却水的温度比所述暖机 完成判定温度高时，根据所述内燃机的燃烧室壁温度对所述电动式水泵的排 出流量进行控制。

另外，作为一个形态，本发明的冷却装置的控制方法是通过电动式水泵 使冷却水在车辆用内燃机中循环的冷却装置的控制方法，包含：对所述冷却 水的温度与暖机完成判定温度进行比较的步骤；在所述冷却水的温度比所述 暖机完成判定温度低时，根据所述冷却水的温度对所述电动式水泵的排出流 量进行控制的步骤；在所述冷却水的温度比所述暖机完成判定温度高时，根 据所述内燃机的燃烧室壁温度对所述电动式水泵的排出流量进行控制的步 骤。

发明的效果

根据上述发明，能够抑制内燃机整体的暖机变慢，并且改善暖机完成后 的燃烧性能。

附图说明

图1是本发明实施方式中的内燃机的冷却装置的***概略图。

图2是表示本发明实施方式中的流量控制阀的转子角度与各模式之间的 相关关系的图。

图3是表示本发明实施方式中的冷却控制的顺序的流程图。

图4是例示本发明实施方式中的流量控制的切换时的过渡响应控制的时 序图。

图5A是例示在本发明的实施方式中在冷却水温度TW比低水温判定值 TWINTC低且燃烧室壁温度TCYL与冷却水温度TW同样地低的状态下内燃 机被起动时的温度变化和排出流量的变化的时序图。

图5B是例示在本发明的实施方式中在冷却水温度TW比低水温判定值 TWINTC低且燃烧室壁温度TCYL保持在燃烧室暖机判定温度TCYLHOT附 近的状态下内燃机被起动时的温度变化和排出流量的变化的时序图。

图6A是例示在本发明的实施方式中在冷却水温度TW超过低水温判定值 TWINTC的状态下内燃机被起动时的温度变化和排出流量的变化的时序图。

图6B是例示在本发明的实施方式中在冷却水温度TW超过低水温判定值 TWINTC且燃烧室壁温度TCYL保持在燃烧室暖机判定温度TCYLHOT附近 的状态下内燃机被起动时的温度变化和排出流量的变化的时序图。

图7A是例示在本发明的实施方式中在冷却水温度TW为高水温判定值 TWHOT2以上的状态下内燃机被起动时的温度变化和排出流量的变化的时序 图。

图7B是例示在本发明的实施方式中在冷却水温度TW为高水温判定值 TWHOT2以上且燃烧室壁温度TCYL保持在燃烧室暖机判定温度TCYLHOT 的状态下内燃机被起动时的温度变化和排出流量的变化的时序图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示车辆用内燃机的冷却装置的一个形态的结构图。

需要说明的是，在本申请中，冷却水包含通过日本工业标准K2234标准 化的防冻液(Engine antifreeze coolants)等在车辆用内燃机的水冷式冷却装置 中使用的各种冷却液。

内燃机10搭载于车辆26而作为车辆行驶的动力源使用。

在内燃机10的输出轴连接有作为动力传递装置的一个例子的CVT (ContinuouslyVariable Transmission)等变速器20，变速器20的输出经由差 速齿轮(DifferentialGear)24传递到车辆26的驱动轮25。

内燃机10的冷却装置是使冷却水在循环通路内循环的水冷式冷却装置， 构成为包含流量控制阀30、电动式水泵40、具备电动散热风扇50A、50B的 散热器50、设置于内燃机10的冷却水通路60、加热器芯体91、变速器20 的油升温器&冷却器21、将它们连接的配管70等。

内燃机10作为内部的冷却水通路60具有缸盖侧冷却水通路61和缸体侧 冷却水通路62。

缸盖侧冷却水通路61是将在缸盖11的气缸配列方向的一方端设置的冷 却水入口13与在缸盖11的气缸配列方向的另一端设置的冷却水出口14连接 而在缸盖11内延伸设置的冷却水通路，具有对缸盖11进行冷却的功能。

并且，缸体侧冷却水通路62是从缸盖侧冷却水通路61分支而到达缸体 12、在缸体12内延伸设置而与设置于缸体12的冷却水出口15连接的冷却水 通路，具有对缸体12进行冷却的功能。

需要说明的是，缸体侧冷却水通路62的冷却水出口15设置在气缸配列 方向上的与设有缸盖侧冷却水通路61的冷却水出口14的一侧相同的端部。

这样，在图1所示的冷却装置中，在缸体12中经由缸盖11供给有冷却 水，供给到缸盖11的冷却水被分流为绕过缸体12(缸体侧冷却水通路62) 而从冷却水出口14排出的循环路径和流入缸体12(缸体侧冷却水通路62) 后从冷却水出口15排出的循环路径。

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。

另一方面，在缸体侧冷却水通路62的冷却水出口15配置有感应冷却水 温度而开闭的恒温器95，在恒温器95的出口连接有冷却水配管72的一端， 第二冷却水配管72的另一端与第一冷却水配管71的中途连接，在该连接点， 通过缸盖11的冷却水与通过缸体12的冷却水合流。

并且，第三冷却水配管73的一端与比第二冷却水配管72的连接点位于 下游侧的第一冷却水配管71连接，另一端与流量控制阀30的第一入口端口 32连接。在第三冷却水配管73的中途设有用于对油压机构即变速器20的工 作油(ATF：Automatic TransmissionFluid)的温度进行调节的热交换器即油 升温器&冷却器21。

油升温器&冷却器21对在第三冷却水配管73内流通的冷却水与变速器 20的工作油之间进行热交换。也就是说，通过内燃机10而温度上升的冷却水 分流而被导入油升温器&冷却器21，油升温器&冷却器21在冷机起动时促进 变速器20的工作油的温度上升，之后抑制变速器20的工作油温度过度上升。

另外，第四冷却水配管74的一端与第二冷却水配管72的合流点和第三 冷却水配管73的分支点之间的第一冷却水配管71连接，另一端与流量控制 阀30的第二入口端口33连接。

在第四冷却水配管74设有各种热交换设备。

配设于第四冷却水配管74的热交换设备从上游侧依次为车辆制热用加热 器芯体91、构成内燃机10的EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置的水冷式 EGR冷却器92、同样构成EGR装置的EGR控制阀93、对内燃机10的吸入 空气量进行调节的节气门94。

加热器芯体91是车辆空调装置(车辆制热装置)的构成部件，对在第四 冷却水配管74中流通的冷却水与空调空气之间进行热交换而使空调空气升 温，是空调空气加热用(制热用)热交换器。

EGR冷却器92对被EGR装置而再循环到内燃机10的进气***的排气与 在第四冷却水配管74中流通的冷却水之间进行热交换，是使再循环到内燃机 10的进气***中的排气的温度降低的排气的冷却用热交换器。

并且，对再循环排气量进行调节的EGR控制阀93和对内燃机10的吸入 空气量进行调节的节气门94构成为通过与在第四冷却水配管74中流通的冷 却水之间进行热交换而升温。

通过利用冷却水对EGR控制阀93和节气门94进行加热，来抑制排气中、 进气中所含有的水分在EGR控制阀93和节气门94的周边冻结。

这样，图1的冷却装置使通过内燃机10的冷却水分流而导向加热器芯体 91、EGR冷却器92、EGR控制阀93、节气门94，进行它们之间的热交换。

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的第三入口端口34连接。

流量控制阀30具有一个出口端口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的另一端与电动式水泵40的吸入口41 连接。

而且，在电动式水泵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。

并且，设有第八冷却水配管78(散热器旁通配管)，该第八冷却水配管 78的一端与比第三冷却水配管73所连接的部分位于下游侧的第一冷却水配 管71连接，另一端与第六冷却水配管76(电动式水泵40的吸入口侧、流量 控制阀30的流出侧)连接。

如前所述，流量控制阀30具有三个入口端口32～34和一个出口端口35， 在入口端口32～34分别连接有冷却水配管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例如为旋转式流路切换阀，是在形成有端口的定子嵌装形 成有流路的转子，通过电动机等电动执行机构驱动转子使其旋转，从而改变 转子相对于定子的相对角度的机构的阀。

而且，在该旋转式的流量控制阀30中，三个入口端口32～34的开口面积 比例随着转子角度发生变化，通过转子角度的选定来匹配定子的端口和转子 的流路，从而能够在各冷却水线路得到所期望的开口面积比例，换句话说， 所望的流量比例。

在上述结构的冷却装置中，由缸盖侧冷却水通路61(和缸体侧冷却水通 路62)、第一冷却水配管71、散热器50、第五冷却水配管75来构成使冷却 水经由散热器50而向内燃机10循环的第一冷却水线路(散热器线路)。

并且，由缸盖侧冷却水通路61(和缸体侧冷却水通路62)、第四冷却水 配管74、加热器芯体91、EGR冷却器92、EGR控制阀93、节气门94构成 使冷却水经由加热器芯体91等且绕过散热器50而向内燃机10循环的第二冷 却水线路(加热器线路)。

并且，由缸盖侧冷却水通路61(和缸体侧冷却水通路62)、第三冷却水 配管73、油升温器&冷却器21构成使冷却水经由油升温器&冷却器21且绕 过散热器50而向内燃机10循环的第三冷却水线路(动力传递***线路、CVT 线路)。

另外，通过第八冷却水配管78使冷却水的一部分从第一冷却水线路分流， 分流的冷却水绕过散热器50而在流量控制阀30的流出侧合流。

也就是说，即使流量控制阀30的入口端口32～34全部关闭，也能够通过 第八冷却水配管78使经由内燃机10(缸盖侧冷却水通路61)的冷却水在散 热器50旁通而循环，由第八冷却水配管78构成旁通线路。

这样，本实施方式的冷却装置作为冷却水的循环路径具备第一冷却水线 路、第二冷却水线路、第三冷却水线路以及旁通线路。

上述第一冷却水线路、第二冷却水线路以及第三冷却水线路各自的出口 与流量控制阀30的入口端口32～34连接，在流量控制阀30的出口端口35连 接有电动式水泵40的吸入口。

而且，流量控制阀30是通过对各冷却水线路的出口的开口面积进行调节， 而对冷却水向第一冷却水线路、第二冷却水线路和第三冷却水线路的供给量， 换句话说，冷却水向各冷却水线路的分配比例进行控制的流路切换机构(分 配比例的调节单元)。

电动式水泵40是通过被马达驱动而旋转的泵部来提高冷却水的压力而将 其送出的机械。

电动式水泵40和流量控制阀30受具备微型计算机(处理器)100a的控 制装置100控制，微型计算机(处理器)100a构成为包含CPU、ROM、RAM 等。也就是说，控制装置100作为软件具备对电动式水泵40进行控制的单元 (泵控制单元)、对流量控制阀30进行控制的单元(分配控制单元)。

在控制装置100输入有在内燃机10的运行条件、冷却装置的条件等用于 冷却控制的各种信息。

作为检测上述各种信息的传感器，设有检测冷却水出口14附近的第一冷 却水配管71内的冷却水温度，也就是说，缸盖11的出口附近的冷却水温度 TW(缸盖出口水温)的水温传感器81、检测内燃机10的燃烧室壁温度TCYL 的燃烧室壁温传感器82等。

并且，在控制装置100中从对内燃机10的燃料喷射阀和点火装置进行控 制的发动机控制装置(省略图示)输入有表示内燃机10是否处于怠速停止状 态的怠速停止指令信号、以及内燃机转速信号、内燃机负荷信号等内燃机运 行条件信号。

怠速停止是指在车辆的驻车停止状态、等信号灯的状态时使内燃机10停 止，也被称为怠速停车或怠速减排(idle reduction)。

发动机控制装置在怠速停止的开始条件成立时，通过使燃料喷射阀进行 的燃料喷射和火花塞进行的点火动作停止来使内燃机10自动停止，在内燃机 10由于怠速停止而自动停止的状态下再起动条件(怠速停止的解除条件)成 立时，再次进行燃料喷射、点火动作而使内燃机10再起动。

燃烧室壁温传感器82能够与内燃机10的火花塞一体设置，另外，如果 内燃机10是缸内直喷式内燃机则能够将燃烧室壁温传感器82一体地设置于 燃料喷射阀。并且，能够在内燃机10的燃烧室壁设置单体的燃烧室壁温传感 器82。

另外，在内燃机10不具备燃烧室壁温传感器82的情况下，控制装置100 基于内燃机负荷、内燃机转速等内燃机10的运行条件、内燃机10的润滑油 温度的检测值、水温传感器81检测到的冷却水温度TW等能够推定(计算) 出燃烧室壁温度TCYL。

而且，控制装置100基于冷却水温度TW、燃烧室壁温度TCYL、是否处 于怠速停止状态等条件对流量控制阀30的转子角度(流量分配)、电动式水 泵40的转速(排出流量)进而对电动散热器风扇50A、50B的驱动电压等进 行控制。

图2表示的是图1的***结构中的流量控制阀30的转子角度与各入口端 口32～34的开口比(％)的相关关系的一个形态。

需要说明的是，开口比是相对于各个入口端口32～34全开时的开口面积 的实际开口面积的比例。并且，以与流量控制阀30的转子与限位器接触的初 始位置(默认位置)的转子角度为0deg，将从该初始位置的角度变化量称为 转子角度(deg)。

在流量控制阀30的转子角度在第一转子角度A1(A1＞0)以下时，也就 是说，在从初始位置(0deg)到第一转子角度A1(deg)的角度区域内，连 接有第一冷却水线路、第二冷却水线路以及第三冷却水线路的三个入口端口 32～34保持为全闭(开口比＝0％)。

换句话说，从0deg到第一转子角度A1(deg)的角度区域是全入口端口 32～34保持为全闭的不工作区域。

需要说明的是，在流量控制阀30的转子角度在第一转子角度A1(A1＞0) 以下时，能够采用在各入口端口32～34中的至少一个不产生规定流量以下的 泄漏流量的结构。

而且，如果流量控制阀30的转子角度比第一转子角度A1大，则连接有 第一冷却水线路、第三冷却水线路的入口端口32、34保持为全闭状态，连接 有第二冷却水线路的入口端口33的开口比(开口面积)逐渐增大而在第二转 子角度A2(A2＞A1＞0)时入口端口33达到全开(开口比＝100％)。

在转子角度从该入口端口33的开口比达到最大的角度A2进一步增加时， 则连接有第三冷却水线路的入口端口32的开口比逐渐增大而在第三转子角度 A3(A3＞A2＞A1＞0)时入口端口32达到全开(开口比＝100％)，在转子 角度为第三转子角度A3时，入口端口34全闭、入口端口32、33一起全开。

也就是说，入口端口34在转子角度从0deg到第三转子角度A3的角度 区域保持为全闭。

在转子角度从第三转子角度A3进一步增加时，连接有第一冷却水线路的 入口端口34的开口比逐渐增加而在第四转子角度A4(A4＞A3＞A2＞A1＞0) 时入口端口34达到全开(开口比＝100％)，在转子角度达到第四转子角度 A4时，入口端口32～34全部全开。

在转子角度从第四转子角度A4进一步增加时，连接有第三冷却水线路的 入口端口32的开口比从全开(开口比＝100％)逐渐减少而在第五转子角度 A5(A5＞A4＞A3＞A2＞A1＞0)时回到全闭(开口比＝0％)，在转子角度 为第五转子角度A5时，入口端口33、34为全开，入口端口32为全闭。

而且，在转子角度比第五转子角度A5大的区域(从第五转子角度A5到 被限位器限制的最大转子角度的区域)，入口端口33、34保持全开的状态， 入口端口32保持全闭的状态。

也就是说，根据图2所例示的流量控制阀30的开口特性，入口端口33 (第二冷却水线路、加热器线路)在从初始位置到第一转子角度A1之间保持 全闭，在从第一转子角度A1到第二转子角度A2之间与转子角度的增大相对 应地增大开口面积，第二转子角度A2至第五转子角度A5之间保持全开。

并且，入口端口32(第三冷却水线路、动力传递系线路)在第一转子角 度A1到第二转子角度A2之间保持全闭，在第二转子角度A2至第三转子角 度A3之间与转子角度的增大相对应地使开口面积增大，第三转子角度A3至 第四转子角度A4之间保持全开，在第四转子角度A4至第五转子角度A5之 间与转子角度的增大相对应地使开口面积减小，在第五转子角度A5回到全 闭。

并且，入口端口34(第一冷却水线路、散热器线路)在第一转子角度A1 至第三转子角度A3之间保持全闭，在第三转子角度A3至第四转子角度A4 之间与转子角度的增大相对应地使开口面积增大，在第四转子角度A4至第五 转子角度A5之间保持全开。

需要说明的是，在图2中，以各入口端口32～34的开口比的最小值为0％ 以最大值为100％，控制装置100能够将流量控制阀30的各入口端口的开口 比控制在0％＜开口比＜100％的范围内、0％≤开口比＜100％的范围内，或 0％＜开口比≤100％的范围内。

接着，按照图3的流程图对控制装置100所进行的电动式水泵40的排出 流量的控制和流量控制阀30的转子角度的控制的一个形态进行说明。

需要说明的是，图3的流程图所示的例程是由控制装置100每隔一定时 间周期中断执行的处理。

首先，在步骤S501中，控制装置100在内燃机10的起动时(在发动机 开关为开时)从存储器读取水温传感器81所检测到的冷却水温度TW即起动 时水温TWINT。

控制装置100在内燃机10的起动时根据水温传感器81的输出检测冷却 水温度TW，以该检测值为起动时水温TWINT进行在存储器中存储的处理， 在步骤S501中，控制装置100从存储器读取该存储值。

接着，进入步骤S502，控制装置100读取根据水温传感器81的输出检测 到的冷却水温度TW的最新值(当前值)，在下一个步骤S503中，读取根据 燃烧室壁温传感器82的输出检测到的燃烧室壁温度TCYL的最新值(当前 值)。

然后，控制装置100进入步骤S504，对起动时水温TWINT与低水温判 定值TWINTC(例如，TWINTC＝30℃)进行比较。

低水温判定值TWINTC是用于判定在冷机状态下内燃机10是否被起动 的阈值，预先通过试验或模拟等匹配，在构成控制装置100的微型计算机100a 的存储器中作为控制常数存储。

然后，在起动时水温TWINT为低水温判定值TWINTC以下的情况下， 换句话说，在检测到以冷机状态(内燃机10整体大致处于外气温度的状态) 起动时，控制装置100进入步骤S505，实施从冷机到暖机完成的冷却控制(第 一控制、基于冷却水温度TW的暖机控制)。

控制装置100所实施的步骤S505的冷却控制是在暖机完成前的状态下以 促进冷却水温度TW升温为目的的冷却水温控制，包括基于冷却水温度TW 的电动式水泵40的转速(排出流量)的控制和基于冷却水温度TW的流量控 制阀30的转子角度的控制，大致分为从冷机起动到冷却水温度TW达到中水 温判定值TWHOT1期间的低水温时控制和冷却水温度TW从中水温判定值 TWHOT1到达到高水温判定值TWHOT2(暖机完成判定温度)期间的中水温时控制。

首先，控制装置100在上升至加热器工作开始温度即中水温判定值 TWHOT1期间，作为低水温时控制，对电动式水泵40的排出流量进行控制 使其成为规定的最小流量。

需要说明的是，中水温判定值TWHOT1是比暖机完成判定温度即高水温 判定值TWHOT2低的温度，设定为例如TWHOT1＝60℃、TWHOT2＝80℃， 满足TWINTC＜TWHOT1＜TWHOT2这样的条件。

并且，所述最小流量是能够抑制冷却水的循环路径内的温度偏差的范围 内的最小流量，换句话说，是根据水温传感器81的输出求出的冷却水温度 TW能够精确地表示内燃机10整体的暖机进度的最小流量，是例如3L/min 左右的值。

也就是说，控制装置100对电动式水泵40的转速进行控制以使电动式水 泵40的排出流量最小，在冷机状态下尽量使冷却水的循环流量减少来促进冷 却水温度TW的上升。

并且，控制装置100在作为低水温时控制将电动式水泵40的排出流量控 制在最小流量时，将流量控制阀30的转子角度控制在第一转子角度A1以下， 将连接有第一冷却水线路、第二冷却水线路和第三冷却水线路的三个入口端 口32～34控制为全闭。

并且，在从冷机起动时开始冷却水温度TW上升到中水温判定值 TWHOT1期间，恒温器95保持关闭状态。

因此，在低水温时控制状态下，从电动式水泵40排出的最小流量的冷却 水通过缸盖侧冷却水通路61，并且绕过加热器芯体91、油升温器&冷却器21、 散热器50等热交换器并且通过旁通线路而在返回电动式水泵40的路径中循 环。

也就是说，控制装置100通过使冷却水绕过加热器芯体91、油升温器& 冷却器21、散热器50等热交换器而循环，由此能够抑制在缸盖侧冷却水通路 61受热而温度上升的冷却水在返回电动式水泵40之前温度降低(散热)，促 进冷却水温度TW的上升。

只要冷却水温度TW的上升得以促进，就能够使加热器芯体91所进行的 空调空气的加热开始提前，加速空调温度的上升响应，并且通过使燃料的气 化性能提前提高而使燃油经济性提高，并且改善排气性状。

控制装置100在步骤S505中开始低水温度控制后，接着进入步骤S506， 对冷却水温度TW是否上升到中水温判定值TWHOT1以上进行判别。

然后，如果冷却水温度TW没有达到中水温判定值TWHOT1，则控制装 置100返回步骤S505，将流量控制阀30的转子角度控制在第一转子角度A1 以下，使将电动式水泵40的排出流量控制为最小流量的状态(低水温时控制 状态)持续。

另一方面，在冷却水温度TW为中水温判定值TWHOT1以上时，从步骤 S506进入步骤S507，控制装置100判别冷却水温度TW是否为暖机完成判定 温度即高水温判定值TWHOT2以上。

在冷却水温度TW没有达到高水温判定值TWHOT2的情况下，也就是说， 在冷却水温度TW处于中水温判定值TWHOT1与高水温判定值TWHOT2之 间的温度区域内的情况下，控制装置100返回步骤S505，使基于冷却水温度 TW的控制从低水温时控制过渡到中水温时控制。

控制装置100作为中水温时控制，随着冷却水温度TW变得比中水温判 定值TWHOT1高而使流量控制阀30的转子角度增加，从将第一冷却水线路、 第二冷却水线路以及第三冷却水线路全部关闭的状态开始，首先，打开第二 冷却水线路而使冷却水向加热器芯体91等循环，在打开第二冷却水线路后温 度进一步上升时，打开第三冷却水线路使冷却水也向油升温器&冷却器21循 环。

并且，控制装置100作为中水温时控制，在上述的流量控制阀30的控制 的同时，实施使电动式水泵40的排出流量随着冷却水温度TW的上升而增加 的控制。

也就是说，如果将第二冷却水线路打开而使冷却水向加热器芯体91循环， 则控制装置100使电动式水泵40的排出流量增加，从而满足在第二冷却水线 路中循环的冷却水的要求量，如果进一步打开第三冷却水线路，则使电动式 水泵40的排出流量增加从而满足在第二冷却水线路和第三冷却水线路中循环 的冷却水的要求量。

换句话说，控制装置100在低水温时控制状态下将电动式水泵40的排出 流量保持为最小流量，在中水温时控制状态下使电动式水泵40的排出流量随 着冷却水温度TW的上升而增加。

控制装置100在中水温时控制时，例如在10～20L/min的范围内根据冷 却水温度TW(第二冷却水线路和第三冷却水线路的开口比)对电动式水泵 40的排出流量进行控制。

也就是说，在步骤S505中，控制装置100实施随着冷却水温度TW的上 升而使电动式水泵40的排出流量增加的控制。

然后，如果控制装置100在步骤S507中判断冷却水温度TW在高水温判 定值TWHOT2以上，换言之内燃机10的暖机完成，则过渡到实施暖机完成 后的冷却控制(第二控制、基于燃烧室壁温度的控制)的步骤S508。

另一方面，如果控制装置100在步骤S504中检测到起动时水温TWINT 比低水温判定值(冷机起动判定温度)TWINTC高，换言之内燃机10在冷却 水温度TW下降到外气温度附近之前再起动，则进入步骤S509。

在非冷机起动状态的情况下，控制装置100在步骤S509中判别起动时水 温TWINT是否比低水温判定值TWINTC高并且在高水温判定值(暖机完成 判定温度)TWHOT2以下。

然后，在起动时水温TWINT满足TWINTC＜TWINT≤TWHOT2的情况 下，控制装置进入步骤S505，实施以促进冷却水温度TW升温为目的的冷却 水温控制(第一控制)，该冷却水温控制包括冷却水温度TW到达中水温判 定值TWHOT1之前的低水温时控制和冷却水温度TW从中水温判定值 TWHOT1到高水温判定值TWHOT2(暖机完成判定温度)之间的中水温时控 制。

也就是说，在满足TWINTC＜TWINT≤TWHOT2的情况下，虽然不是所 谓的冷机起动时，但希望促进冷却水温度TW的升温而使暖机运行提前完成， 因此控制装置100与冷机起动时同样地实施基于冷却水温度TW的电动式水 泵40的转速(排出流量)的控制和基于冷却水温度TW的流量控制阀30的 转子角度的控制。

另一方面，如果不满足TWINTC＜TWINT≤TWHOT2，在TWINT＞ TWHOT2成立的情况下，表示内燃机10以暖机完成状态再起动，不需要用 于促进冷却水温度TW升温的控制，因此控制装置100进入步骤S508，实施 暖机完成后的冷却控制。

控制装置100在步骤S508中，作为暖机完成后的冷却控制，实施基于燃 烧室壁温度TCYL的电动式水泵40的转速(排出流量)的控制和基于冷却水 温度TW的流量控制阀30的转子角度的控制。

在步骤S508的流量控制阀30的控制中，控制装置100根据冷却水温度 TW对流量控制阀30的转子角度进行控制，在冷却水温度TW比暖机后的目 标温度高时，在第二和第三冷却水线路的全开状态下增加第一冷却水线路的 开度，由此，增加在散热器50中循环的冷却水的流量而使冷却水温度TW向 目标温度降低。

另一方面，在冷却水温度TW变得比暖机后的目标温度低时，控制装置 100减小第一冷却水线路的开度，使在散热器50中循环的冷却水的流量减少， 由此使冷却水温度TW向目标温度上升。

并且，步骤S508中的电动式水泵40的转速(排出流量)的控制是用于 将燃烧室壁温度TCYL控制为适当的温度的控制，对电动式水泵40的转速(排 出流量)进行控制，以使燃烧室壁温度TCYL接近目标温度。

在这里，控制装置100以冷却水温度TW为基准，将目标的燃烧室壁温 度TCYL设定为目标燃烧室壁温度TCYL＝冷却水温度TW或目标燃烧室壁 温度TCYL＝冷却水温度TW+设定值(设定值＞0或设定值＜0)，对电动式 水泵40的排出流量进行控制，以使燃烧室壁温度TCYL接近该目标温度。

如果以这种方式对电动式水泵40的排出流量进行控制，则在根据冷却水 温度TW对内燃机10的点火正时进行修正控制的情况下，点火正时最终被修 正为与燃烧室壁温度TCYL对应的修正值，有望实现内燃机10的燃料消耗和 尾气排放的降低、运行性的提高。

也就是说，由于异常燃烧的发生对燃烧室壁温度TCYL造成影响，因此 在根据与燃烧室壁温度TCYL相关的温度即冷却水温度TW来设定对点火正 时进行修正的控制规格时，直接使用该控制规格，就能够根据燃烧室壁温度 TCYL对点火正时进行修正。

与此相对，如果不进行使燃烧室壁温度TCYL与冷却水温度TW相关的 冷却控制，则不能保证燃烧室壁温度TCYL与冷却水温度TW的相关关系， 在基于冷却水温度TW的点火正时的修正和基于实际的燃烧室壁温度TCYL 的修正要求上产生乖离，存在产生异常燃烧而使燃油经济性和排气性能下降 的情况。

另一方面，在控制装置100在步骤S508中实施冷却控制的暖机后的状态 下，如果内燃机10由于怠速停止而停止，则控制装置100将流量控制阀30 的转子角度控制在使第一、第二冷却水线路保持全开而使第三冷却水线路全 闭的角度(A5)。

也就是说，控制装置100在内燃机10的怠速停止状态下，如后所述地使 电动式水泵40工作而使冷却水循环由此使燃烧室壁温度TCYL(缸盖温度) 降低，由此，使内燃机10再起动而实现车辆起步时的爆震的降低和动力性能 的提高。

在这里，为了通过冷却水的循环而使燃烧室壁温度TCYL降低，如果增 大冷却水向放热效率高(放热量多)的散热器50的循环量，则能够响应性良 好地使燃烧室壁温度TCYL降低，但另一方面，希望抑制内燃机10怠速停止 中的制热性能的降低。

因此，控制装置100在暖机后的内燃机10的怠速停止状态下，将包括散 热器50的循环路径即第一冷却水线路和包括加热器芯体91的循环路径即第 二冷却水线路控制为全开，并且将不包含散热器50和加热器芯体91的第三 冷却水线路关闭，能够使燃烧室壁温度TCYL提前降低并且维持制热性能。

并且，控制装置100在暖机后的内燃机10的怠速停止状态下，使电动式 水泵40工作，进一步对电动式水泵40的转速(排出流量)进行控制，以使 燃烧室壁温度TCYL接近怠速停止中的目标温度。

内燃机10由于怠速停止控制而停止运行，由此燃烧室壁温度TCYL响应 性较好地下降，但冷却水温度TW与燃烧室壁温度TCYL相比温度下降得要 慢。

因此，在基于冷却水温度TW的排出流量的控制中，难以使燃烧室壁温 度TCYL响应性良好地降低并且抑制过剩的温度降低，但只要能够根据燃烧 室壁温度TCYL对排出流量进行控制，就能够以尽可能短的时间使燃烧室壁 温度TCYL下降到合适的温度，并且抑制过剩的温度降低，在最佳的燃烧室 壁温度TCYL的状态下进行内燃机10的再起动。

而且，在最佳的燃烧室壁温度TCYL的状态下使内燃机10再起动时，由 于在从怠速停止状态到使车辆起步时能够减轻爆震的发生，因此能够使点火 正时延迟而使动力性能提高。

如上所述，在暖机后，通过实施基于燃烧室壁温度TCYL的冷却控制(流 量控制)，有望实现燃料消耗和尾气排放的降低、运行性的提高，但在暖机 中，相对于燃烧室壁温度TCYL响应性良好地上升，冷却水温度TW延迟上 升，因此在基于燃烧室壁温度TCYL的冷却控制中，难以使冷却水温度TW 响应性良好地上升。

于是，控制装置100在内燃机10的暖机中实施基于冷却水温度TW的冷 却控制(第一流量控制)，在暖机完成后过渡到基于燃烧室壁温度TCYL的 冷却控制(第二流量控制)，由此在暖机状态下使冷却水温度TW响应性良 好地上升，在暖机完成后通过燃烧室壁温度TCYL的控制来抑制异常燃烧改 善点火正时的控制精度。

然而，在控制装置100伴随着内燃机10的暖机的进行而从步骤S505中 的基于冷却水温度TW的流量控制状态(流量控制状态、第一控制状态)过 渡到步骤S508中的基于燃烧室壁温度TCYL的流量控制状态(流量控制状态、 第二控制状态)时(过渡响应时)，如图4所示，实施使电动式水泵40的目 标排出流量从基于冷却水温度TW的目标值逐渐接近基于燃烧室壁温度TCYL的目标值的处理。

在使电动式水泵40的目标排出流量从基于冷却水温度TW的目标值逐渐 接近与燃烧室壁温度TCYL对应的目标值的处理中，控制装置100能够使目 标流量的变化速度为预先决定的一定速度，并且能够根据条件可变地设定目 标值的变化速度。

在这里，控制装置100在起动时水温TWINT越低时使从与冷却水温度 TW对应的目标流量到与燃烧室壁温度TCYL对应的目标流量的响应速度越 慢。

也就是说，起动时水温TWINT越低，内燃机10整体的温度上升越慢， 因此控制装置100使从与冷却水温度TW对应的目标流量到与燃烧室壁温度 TCYL对应的目标流量的过渡变慢(换言之使流量增加变慢)，在内燃机10 整体温度上升的暖机完成状态下过渡到与燃烧室壁温度TCYL对应的目标流 量。

在目标流量的变化速度的控制中，控制装置100如图4所示地设定单位 时间的流量的变化量(Δ流量/sec)，能够每隔单位时间使流量增加一定量， 并且设定从与冷却水温度TW对应的目标流量变化到与燃烧室壁温度TCYL 对应的目标流量的过渡时间，能够使目标流量以通过基于冷却水温度TW的 目标流量与基于燃烧室壁温度TCYL的目标流量的偏差和所述过渡时间确定 的速度变化。

而且，控制装置100在起动时水温TWINT越低时使单位时间的流量的变 化量越小，在起动时水温TWINT越低时使过渡时间越长，由此在起动时水温 TWINT越低时使从与冷却水温度TW对应的目标流量变化到与燃烧室壁温度 TCYL对应的目标流量的响应速度越慢。

需要说明的是，控制装置100在起动时水温TWINT越低时，使从与冷却 水温度TW对应的目标流量到与燃烧室壁温度TCYL对应的目标流量的过渡 条件成立后(冷却水温度TW达到暖机完成判定温度后)到实际上开始向与 燃烧室壁温度TCYL对应的目标流量变化的延迟时间变长。

并且，控制装置100在起动时水温TWINT越低时使暖机完成判定温度(高 水温判定值TWHOT2)越高。

图5～图7的时序图例示的是控制装置100按照图3的流程图对电动式水 泵40的排出流量进行控制时从起动到暖机完成期间的冷却水温度TW(℃)、 燃烧室壁温度TCYL(℃)、排出流量(L/min)的变化形态。

图5A的时序图是在冷却水温度TW比低水温判定值TWINTC低且燃烧 室壁温度TCYL与冷却水温度TW为相同程度的状态下内燃机10被起动时的 温度变化的一个例子。

在图5A中，在内燃机10的起动时即时刻t0，冷却水温度TW比低水温 判定值TWINTC低，因此控制装置100从内燃机10的起动时开始进行图3 的流程图的步骤S505中的基于冷却水温度TW的冷却控制(排出流量控制、 第一控制)。

而且，控制装置100在冷却水温度TW达到中水温判定值TWHOT1之前， 将电动式水泵40的排出流量维持为最小流量，在时刻t2冷却水温度TW达 到中水温判定值TWHOT1时，与冷却水向第二冷却水线路的循环开始相对应 地使电动式水泵40的排出流量从最小流量增加。

之后，控制装置100在冷却水温度TW达到高水温判定值(暖机完成判 定温度)TWHOT2之前，根据冷却水温度TW的变化(第二冷却水线路和第 三冷却水线路的开度变化)而对电动式水泵40的排出流量进行控制，在时刻 t3冷却水温度TW达到高水温判定值TWHOT2时，从基于冷却水温度TW的 流量控制过渡到基于燃烧室壁温度TCYL的流量控制。

在图5A的时序图中，燃烧室壁温度TCYL在先于冷却水温度TW达到 高水温判定值TWHOT2的时刻t1达到暖机后的状态下的温度(燃烧室暖机 判定温度TCYLHOT)，但在冷却水温度TW达到高水温判定值TWHOT2之 前，控制装置100在电动式水泵40的排出流量的控制中不使用燃烧室壁温度 TCYL，因此即使燃烧室壁温度TCYL达到燃烧室暖机判定温度TCYLHOT， 也能够继续进行用于促进冷却水温度TW上升的控制。

上述燃烧室暖机判定温度TCYLHOT设定为例如100℃左右的温度。

需要说明的是，在内燃机10具备排气再循环装置(Exhaust Gas Recirculationsystem)和可变地对内燃机的气门正时进行控制的可变气门机构 (Valve Timing Controlsystem)的情况下，在燃烧室壁温度TCYL上升到燃烧 室暖机判定温度TCYLHOT的时刻t1之后，使排气再循环装置工作，并且实 施可变气门机构对气门正时的变更。

由此，在燃烧温度变得充分高时立即实施排气再循环而抑制燃烧温度上 升引发的排气性状恶化，并且，在燃烧稳定性变得充分高时迅速改变气门正 时而能够改善内燃机的输出性能等。

另外，图5B的时序图例示的是起动时的冷却水温度TW与图5A的时序 图相同时起动时的燃烧室壁温度TCYL保持在燃烧室暖机判定温度 TCYLHOT附近的情况下的冷却水温度TW、燃烧室壁温度TCYL、排出流量 的变化形态。

在图5B的时序图所示的例子中，燃烧室壁温度TCYL从起动时保持在燃 烧室暖机判定温度TCYLHOT附近，但由于起动时的冷却水温度TW与图5A 的时序图的情况相同，比低水温判定值TWINTC低，因此在从冷却水温度TW 达到高水温判定值(暖机完成判定温度)TWHOT2的时刻t10至时刻t13期 间，控制装置100与图5A的时序图的情况同样地实施流量控制。也就是说， 燃烧室壁温度TCYL从起动时保持在燃烧室暖机判定温度TCYLHOT附近， 不会对使冷却水温度TW上升到高水温判定值TWHOT2的控制(暖机控制、 冷却水温控制)造成影响。

需要说明的是，在图5B的时序图所示的例子中，从起动时燃烧室壁温度 TCYL保持在暖机后的温度附近，因此控制装置100在起动时之后立即(时 刻t11)实施排气再循环装置的启动和可变气门机构所进行的气门正时变更。

并且，图6A是时序图例示的是内燃机10起动时的冷却水温度TW(起 动时水温TWINT)超过低水温判定值TWINTC的情况下的冷却水温度TW、 燃烧室壁温度TCYL、排出流量的变化形态。

在起动时水温TWINT为低水温判定值TWINTC以上的情况下，在冷却 水温度TW达到中水温判定值TWHOT1之前，将电动式水泵40的排出流量 维持在最小流量，在时刻t22，在冷却水温度TW达到中水温判定值TWHOT1 时，与冷却水向第二冷却水线路的循环开始相对应地使电动式水泵40的排出 流量从最小流量增加。

之后，控制装置100在冷却水温度TW达到高水温判定值(暖机完成判 定温度)TWHOT2之前，根据冷却水温度TW的变化(第二冷却水线路及第 三冷却水线路的开度变化)对电动式水泵40的排出流量进行控制，在时刻t23， 冷却水温度TW达到高水温判定值TWHOT2时，从基于冷却水温度TW的流 量控制过渡到基于燃烧室壁温度TCYL的流量控制。

并且，图6B的时序图例示的是起动时的冷却水温度TW与图6A的时序 图为同等水平，起动时的燃烧室壁温度TCYL保持在燃烧室暖机判定温度TCYLHOT附近的情况下的冷却水温度TW、燃烧室壁温度TCYL、排出流量 的变化形态。

在图6B的时序图所示的例子中，燃烧室壁温度TCYL从起动时保持在燃 烧室暖机判定温度TCYLHOT附近，但起动时的冷却水温度TW与图6A的 时序图的情况相同，因此在冷却水温度TW达到高水温判定值(暖机完成判 定温度)TWHOT2的时刻t23为止期间，控制装置100与图6A的时序图的 情况同样地实施流量控制。

也就是说，燃烧室壁温度TCYL从起动时保持在燃烧室暖机判定温度 TCYLHOT附近，不会对使冷却水温度TW上升到高水温判定值TWHOT2的 控制(暖机控制、冷却水温控制)造成影响。

需要说明的是，起动时的燃烧室壁温度TCYL在图6A的例子中没有达 到燃烧室暖机判定温度TCYLHOT，但在图6B的例子中达到燃烧室暖机判定 温度TCYLHOT，因此排气再循环装置的启动和可变气门机构所进行的气门 正时变更在图6B的例子中从起动之后开始，在图6A的例子中，等到燃烧室 壁温度TCYL上升到燃烧室暖机判定温度TCYLHOT而开始。

另一方面，图7A的时序图例示的是内燃机10起动时的冷却水温度TW (起动时水温TWINT)为高水温判定值TWHOT2以上的情况下的冷却水温度 TW、燃烧室壁温度TCYL、排出流量的变化形态。

在这种情况下，起动时水温TWINT为高水温判定值TWHOT2以上，不 需要用于使冷却水温度TW上升的暖机运行，因此控制装置100从内燃机10 的起动时开始实施基于燃烧室壁温度TCYL的排出流量的控制(步骤S508)。

其中，在图7A所示的例子中，在起动时(时刻t40)燃烧室壁温度TCYL 没有达到燃烧室暖机判定温度TCYLHOT，之后，在时刻t41，从燃烧室壁温 度TCYL达到燃烧室暖机判定温度TCYLHOT开始实施排气再循环装置(EGR 装置)的起动和可变气门机构所进行的气门正时变更。

并且，图7B的时序图例示的是内燃机10起动时的冷却水温度TW(起 动时水温TWINT)为高水温判定值TWHOT2以上的情况下冷却水温度TW、 燃烧室壁温度TCYL、排出流量的变化形态，但在该图7B的例子中，从起动 时开始燃烧室壁温度TCYL保持燃烧室暖机判定温度TCYLHOT，因此能够 从起动时开始实施基于燃烧室壁温度TCYL的排出流量的控制、排气再循环 装置的运行和可变气门机构所进行的气门正时的改变。

以上，参照优选的实施方式对本发明的内容具体地进行了说明，但本领 域技术人员显然能够基于本发明的基本的技术思想和教导得到各种变形形 态。

本申请发明的电动式水泵40的排出流量的控制不限于图1所例示的冷却 装置。

例如，在图1的***结构中，能够追加将缸体侧冷却水通路62与流量控 制阀30连接的冷却水线路，从而能够通过流量控制阀30对在缸体12中循环 的冷却水的流量进行控制。

并且，在通过恒温器对通过散热器的循环路径和绕过散热器的循环路径 进行切换的结构的冷却装置中能够适用上述电动式水泵40的排出流量的控 制。

并且，控制装置100在电动式水泵40的排出流量的控制中，根据内燃机 转速和内燃机负荷设定基本流量，设定与冷却水温度TW或燃烧室壁温度 TCYL相对应的修正流量，以通过修正流量对基本流量进行了修正的结果为 目标流量，能够对电动式水泵40的排出流量进行控制。

附图标记说明

10…内燃机，11…缸盖，12…缸体，20…变速器，21…油升温器&冷却 器，30…流量控制阀，32～34…入口端口，35…出口端口，40…电动式水泵， 50…散热器，61…缸盖侧冷却水通路，62…缸体侧冷却水通路，81…水温传 感器，82…燃烧室壁温传感器，91…加热器芯体，92…EGR冷却器，93…EGR 控制阀，94…节气门，95…恒温器，100…控制装置(泵控制单元)。

Claims (5)

1.一种车辆用内燃机的冷却装置，通过电动式水泵使冷却水在包含车辆用内燃机和散热器的循环路径中循环，该车辆用内燃机的冷却装置的特征在于，

具备泵控制单元，该泵控制单元在所述冷却水的温度比暖机完成判定温度低时，根据所述冷却水的温度对所述电动式水泵的排出流量进行控制，在所述冷却水的温度比所述暖机完成判定温度高时，增加在所述循环路径中循环的所述冷却水的量而使所述冷却水的温度向所述暖机完成判定温度降低，并且根据所述内燃机的燃烧室壁温度对所述电动式水泵的排出流量进行控制，以使所述燃烧室壁温度接近所述冷却水的温度。

2.根据权利要求1所述的车辆用内燃机的冷却装置，

所述泵控制单元在所述冷却水的温度比所述暖机完成判定温度低时，根据所述冷却水的温度上升而使所述电动式水泵的排出流量增加。

3.根据权利要求1所述的车辆用内燃机的冷却装置，

所述泵控制单元在从根据所述冷却水的温度对所述电动式水泵的排出流量进行控制的第一控制状态过渡到根据所述燃烧室壁温度而对所述电动式水泵的排出流量进行控制的第二控制状态时，所述内燃机的起动时的所述冷却水的温度越低，使从所述第一控制状态下的排出流量到所述第二控制状态下的排出流量的响应速度越慢。

4.根据权利要求1所述的车辆用内燃机的冷却装置，

所述泵控制单元在所述冷却水的温度变得比所述暖机完成判定温度高之后的所述内燃机的怠速停止状态下，对所述电动式水泵的排出流量进行控制，从而使所述燃烧室壁温度接近设定温度。

5.一种冷却装置的控制方法，通过电动式水泵使冷却水在包含车辆用内燃机和散热器的循环路径中循环，该冷却装置的控制方法的特征在于，包含：

对所述冷却水的温度与暖机完成判定温度进行比较的步骤；

在所述冷却水的温度比所述暖机完成判定温度低时，根据所述冷却水的温度对所述电动式水泵的排出流量进行控制的步骤；

在所述冷却水的温度比所述暖机完成判定温度高时，增加在所述循环路径中循环的所述冷却水的量而使所述冷却水的温度向所述暖机完成判定温度降低，并且根据所述内燃机的燃烧室壁温度对所述电动式水泵的排出流量进行控制，以使所述燃烧室壁温度接近所述冷却水的温度的步骤。

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