DE112010005367B4

DE112010005367B4 - Maschinenkühlvorrichtung

Info

Publication number: DE112010005367B4
Application number: DE112010005367.7T
Authority: DE
Inventors: Nobutaka Takeuchi; Yukari ARAKI
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2017-12-14
Anticipated expiration: 2030-03-10
Also published as: JPWO2011111159A1; US20120266828A1; WO2011111159A1; US8794193B2; CN102791987A; JP5282845B2; DE112010005367T5; CN102791987B

Abstract

Maschinenkühlvorrichtung mit: einer Pumpe (23), die dazu aufgebaut ist, einen Durchsatz von Kühlwasser, das einem Maschinenkühlsystem (13) zugeführt wird, unabhängig von einem Maschinenbetriebszustand zu ändern; einem Wärmetauscher (21), der dazu aufgebaut ist, das Kühlwasser zwischen dem Wärmetauscher (21) und dem Maschinenkühlsystem umlaufen zu lassen; einer Erfassungseinheit (92), die dazu aufgebaut ist, die Temperatur (THW) des Kühlwassers zu erfassen; und einer Steuereinheit (91), die dazu aufgebaut ist, die Pumpe (23) so zu steuern, dass sie den Umlauf des Kühlwassers stoppt, wenn die erfasste Kühlwassertemperatur (THW) niedriger als eine vorab festgelegte Temperatur (TX1) ist, wobei die Maschinenkühlvorrichtung weiterhin ein Flusskanalsteuerventil (22) umfasst, das dazu aufgebaut ist, sich zu öffnen, wenn die Kühlwassertemperatur (THW) gleich hoch wie oder höher als eine vorab festgelegte Ventilöffnungstemperatur (TZ) ist, die vorab gleich hoch wie oder höher als die vorab festgelegte Temperatur (TX1) eingestellt ist, um zu ermöglichen, dass das Kühlwasser in den Wärmetauscher (21) eingeführt wird, wobei die Steuereinheit (91) ein Programm zur Erhöhung des Durchsatzes durchführt, um den Abgabedruck (PV) der Pumpe zu erhöhen, wenn die Kühlwassertemperatur (THW) niedriger als die Ventilöffnungstemperatur (TZ) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (91) als Antriebsmodus der Pumpe (23) einen intermittierenden Betriebsmodus wählt, um intermittierend das Kühlwasser abzugeben, und die Pumpe (23) in einem Modus niedriger Flussrate (FV1) betreibt, in dem ein Durchsatz des Kühlwassers begrenzt wird, nachdem die erfasste Kühlwassertemperatur (THW) steigt und die vorab festgelegte Temperatur (TX1) erreicht und bis die Kühlwassertemperatur eine zweite vorab festgelegte Temperatur (TX2) erreicht, die höher als die vorab festgelegte Temperatur ist, und ...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Maschinenkühlvorrichtung, die den Umlauf von Kühlwasser anhält, bis die Kühlwassertemperatur eine vorab festgelegte Temperatur erreicht, wodurch das Aufwärmen gefördert wird.
STAND DER TECHNIK
Als eine Kühlvorrichtung für eine Maschine mit interner Verbrennung bzw. Brennkraftmaschine ist allgemein eine wassergekühlte Kühlvorrichtung bekannt, in der Kühlwasser in einem Wassermantel umläuft, der in einem Zylinderblock und einem Zylinderkopf gebildet wird, um den Zylinderblock und den Zylinderkopf zu kühlen. Eine solche wassergekühlte Kühlvorrichtung besteht im Allgemeinen aus einer Pumpe, einem Wassermantel, einem Radiator, einem Kühlwasserdurchlass, der den Wassermantel mit dem Radiator verbindet, und einem Thermostat, um die Flussrate des Kühlwassers anzupassen, das in den Radiator eingeführt wird.
In den letzten Jahren wurde eine Pumpe, wie eine elektrische Pumpe, die dazu fähig ist, die Abgabeleistung unabhängig vom Maschinenbetriebszustand zu ändern, praktisch als eine Pumpe für den Umlauf von Kühlwasser eingesetzt. Beispielsweise verwendet eine Kühlvorrichtung, die in der JP 2006 214280 A beschrieben ist, eine solche elektrische Pumpe und stoppt den Betrieb der Pumpe, bis die Kühlwassertemperatur eine vorab festgelegte Temperatur bei der Aktivierung der Maschine usw. erreicht, wodurch sie den Umlauf des Kühlwassers stoppt, wodurch sie das Aufwärmen fördert.
In einer solchen Kühlvorrichtung wird die elektrische Pumpe aktiviert, um den Umlauf des Kühlwassers zu starten, wenn die Kühlwassertemperatur die vorab festgelegte Temperatur überschreitet und das Aufwärmen bis zu einem bestimmten Grad fortschreitet. Nach dem Start des Umlaufs des Kühlwassers wird der Thermostat geöffnet und damit begonnen, das Kühlwasser in den Radiator einzuführen, wenn die Kühlwassertemperatur weiter ansteigt. Als ein Ergebnis wird die Wärme des Kühlwassers durch den Radiator nach außen abgestrahlt, und die Menge der abgestrahlten Wärme und die Menge der absorbierten Wärme, die vom Kühlwasser durch die Verbrennung in der Maschine absorbiert wird, erreichen einen Gleichgewichtszustand. Somit wird die Kühlwassertemperatur im Wesentlichen konstant gehalten und die Temperatur der Maschine mit interner Verbrennung wird im Betrieb auch auf einer geeigneten Temperatur gehalten.
Die DE 102 28 355 A1 offenbart eine Maschinenkühlvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
Von der Erfindung zu lösende Aufgaben
Weil der Öffnungsgrad des Thermostaten im ursprünglichen Zustand, in dem der Thermostat mit dem Öffnen beginnt, noch klein ist, ist die Flussrate des Kühlwassers, das von dem Wassermantel in den Radiator eingeführt wird, niedrig. Insbesondere nachdem das Stoppen des Umlaufs des Kühlwassers aufgehoben ist, wird die Flussrate des Kühlwassers, das in den Radiator eingeführt wird, in dem Fall weiter beschränkt, in dem die Menge des umlaufenden Kühlwassers auf eine vorab festgelegte Menge oder weniger begrenzt ist, bis ein vorab festgelegter Zeitabschnitt verstrichen ist, um das Auftreten eines thermischen Schocks (eines Wärmeschocks) an jedem Ort in einem Maschinenkühlsystem zu unterdrücken.
Weil der Radiator aus einem Aggregat aufgebaut ist, das eine Vielzahl von unabhängigen Flusskanälen umfasst, treten die folgenden Nachteile auf, wenn die Flussrate des in den Radiator eingeführten Kühlwassers niedrig ist.
Das heißt, dass Kühlwasser, das in einen Radiator 41 eingeführt wird, sich wie in 6 gezeigt in den bequemsten bzw. günstigsten Wegen in jedem der Flusskanäle 42, 43 in dem Radiator 41 konzentriert. Das heißt, dass in dem Radiator 41 der Fluss des Kühlwassers in den Flusskanälen nicht gleichförmig ist und der Fluss sich auf den bestimmten Flusskanal 42 konzentriert, also ein ungleichmäßiger Fluss auftritt. In dem Fall, in dem die Temperatur des Radiators, in anderen Worten die in jedem der Flusskanäle 42, 43 vorherrschende Kühlwassertemperatur äußerst niedrig ist, beispielsweise während eines sehr kalten Zeitabschnitts, wird eine große Temperaturdifferenz zwischen dem Ort erzeugt, an dem das durch die Verbrennung der Brennkraftmaschine aufgeheizte Kühlwasser mit hoher Temperatur fließt, und dem Ort, an dem das Kühlwasser zurückgehalten wird, wenn der vorstehend erläuterte ungleichförmige Fluss auftritt, was zu thermischen Spannungen im Radiator 41 beiträgt. Daher wird die Haltbarkeit des Radiators 41 stark verringert, wenn eine solche thermische Spannung vorübergehend sehr groß wird und somit eine große thermische Spannung wirkt, oder eine solche thermische Spannung häufig jedes Mal auftritt, wenn die Brennkraftmaschine aktiviert wird und die thermische Ermüdung fortschreitet.
Ein solches Problem ist nicht auf die Kühlvorrichtung für die Maschine mit interner Verbrennung beschränkt, die den vorstehend erwähnten Radiator aufweist, und ist im Wesentlichen bei allgemeinen Kühlvorrichtungen üblich, die einen Wärmetauscher aufweisen, der als ein Aggregat aufgebaut ist, das eine Vielzahl von unabhängigen Kanälen umfasst und den Umlauf des Kühlwassers stoppt, weil keine Maschinenkühlung benötigt wird, bis die Kühlwassertemperatur die vorab festgelegte Temperatur oder höher erreicht.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht derartiger herkömmlicher Umstände durchgeführt und es ist ihre Aufgabe, ausgehend vom nächstkommenden Stand der Technik nach der vorstehend erwähnten DE 102 28 355 A1 thermische Spannungen im Kühler zu verringern.
Einrichtung zum Lösen der Probleme
Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen und in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Maschinenkühlvorrichtung mit den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen geschaffen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Mit diesem Aufbau öffnet sich das Flusskanalsteuerventil durch das Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks, nachdem der Pumpenabgabedruck steigt, und dann wird Kühlwasser in den Wärmetauscher eingeführt. Somit kann die Flussrate erhöht werden, mit der das Kühlwasser in den Wärmetauscher eingeführt wird, und das Auftreten eines ungleichmäßigen Flusses des Kühlwassers im Wärmetauscher kann abgeschwächt werden. Aus diesem Grund wird verhindert, dass die Haltbarkeit des Wärmetauschers aufgrund des Auftretens eines ungleichmäßigen Flusses verringert wird, selbst wenn der Wärmetauscher in der Umgebung mit extrem niedriger Temperatur betrieben wird.
Mit diesem Aufbau kann die Flussrate, mit der das Kühlwasser in den Wärmetauscher eingeführt wird, durch Erhöhen des Abgabedrucks des Kühlwassers passend zu dem Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks erhöht werden, und das Auftreten eines ungleichmäßigen Flusses des Kühlwassers innerhalb des Wärmetauschers kann abgeschwächt werden. Als ein Ergebnis ist es selbst dann, wenn der Wärmetauscher in der Umgebung mit extrem niedriger Temperatur betrieben wird, möglich, das Auftreten thermischer Spannungen in dem Wärmetauscher aufgrund des Auftretens eines ungleichmäßigen Flusses ebenso wie die Verringerung der Haltbarkeit des Wärmetauschers aufgrund solcher thermischer Spannungen zu verhindern.
Die Steuereinheit führt das Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks durch, wenn die erfasste Kühlwassertemperatur niedriger als die Ventilöffnungstemperatur ist.
Das Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks wird durchgeführt, bevor das Kühlwasser in den Wärmetauscher eingeführt wird. Dieses Programm kann unter der Bedingung begonnen werden, dass die Kühlwassertemperatur, die von der Erfassungseinheit erfasst wird, die Ventilöffnungstemperatur des Flusskanalsteuerventils erreicht und das Flusskanalsteuerventil damit beginnt, sich zu öffnen, oder kann gestartet werden, wenn die Kühlwassertemperatur ansteigt und die Ventilöffnungstemperatur des Flusskanalsteuerventils nicht erreicht hat.
Die vorliegende Erfindung wird so umgesetzt, dass die Steuereinheit den Antriebsmodus der Pumpe in einen intermittierenden Betriebsmodus versetzt, um intermittierend das Kühlwasser abzugeben, und die Pumpe in einem Modus niedriger Flussrate betreibt, in dem ein Durchsatz des Kühlwassers begrenzt wird, nachdem die erfasste Kühlwassertemperatur steigt und die vorab festgelegte Temperatur erreicht und bis die Kühlwassertemperatur eine zweite vorab festgelegte Temperatur erreicht, die höher als die vorab festgelegte Temperatur ist. Wenn die erfasste Kühlwassertemperatur gleich oder größer als die zweite vorab festgelegte Temperatur wird, ändert die Steuereinheit den Antriebsmodus der Pumpe in einen kontinuierlichen Betrieb zum kontinuierlichen Abgeben des Kühlwassers und treibt die Pumpe in einem Modus hoher Flussrate an, der einen höheren Pumpenabgabedruck als der Modus niedriger Flussrate aufweist.
Mit diesem Aufbau startet die Pumpe ihren Betrieb, wenn die Kühlwassertemperatur von dem Zustand ansteigt, in dem der Umlauf gestoppt ist, und die vorab festgelegte Temperatur erreicht. In diesem Fall wird zuerst der Antriebsmodus der Pumpe in dem intermittierenden Betrieb festgelegt, und die Pumpe wird in dem Modus niedriger Flussrate angetrieben, in dem der Durchsatz auf eine niedrige Flussrate begrenzt ist. Weil das Kühlwasser in dem Zustand umläuft, in dem der Pumpendurchsatz auf eine niedrige Flussrate begrenzt ist, kann ein thermischer Schock abgeschwächt werden, der verursacht wird, wenn die große Menge von Hochtemperaturkühlwasser aus der Umgebung eines Hochtemperaturabschnitts einer Brennkraftmaschine in andere Abschnitte des Brennkraftmaschinenkühlsystems eingeführt wird, und ein lokales Kochen des Kühlwassers in der Nähe des Hochtemperaturabschnitts der Brennkraftmaschine kann unterdrückt werden. Zudem kann ein durchschnittlicher Pumpendurchsatz in einem vorab festgelegten Zeitabschnitt auf eine extrem niedrige Flussrate festgelegt sein, und eine geeignete Menge von Kühlwasser zum Abschwächen des thermischen Schocks, der verursacht wird, wenn das Kühlwasser mit hoher Temperatur in einen Abschnitt niedriger Temperatur eingeführt wird, kann umgewälzt werden, während ein lokales Kochen des Kühlwassers unterdrückt wird. Dann wird der Pumpenantriebsmodus in den kontinuierlichen Betrieb geändert, wenn die Kühlwassertemperatur weiter steigt, und die Pumpe wird in einem Modus hoher Flussrate angetrieben, der einen höheren Pumpenabgabedruck als der Modus niedriger Flussrate aufweist. Als ein Ergebnis kann sichergestellt werden, dass eine ausreichende Menge umlaufenden Kühlwassers vorliegt, und das Maschinenkühlsystem kann zu jeder Zeit, was die Zeit nach dem vollständigen Aufwärmen einschließt, passend zum Maschinentemperaturzustand gekühlt werden.
Die vorliegende Erfindung kann so ausgeführt sein, dass die Ventilöffnungstemperatur zwischen der vorab festgelegten Temperatur und der zweiten vorab festgelegten Temperatur eingestellt ist. Die Steuereinheit führt das Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks durch, wenn die Pumpe in dem Modus niedriger Flussrate angetrieben wird. Nach dem Start des Programms zur Erhöhung des Abgabedrucks legt die Steuereinheit einen Zeitabschnitt zum Stoppen der Abgabe des Kühlwassers in dem intermittierenden Betriebsmodus als lang fest, so dass der mittlere Durchsatz des Kühlwassers der Pumpe in einem vorab festgelegten Zeitabschnitt vor und nach dem Starten des Programms zur Erhöhung des Abgabedrucks konstant ist.
Mit diesem Aufbau kann die Kühlleistung des Kühlwassers vor und nach dem Ablauf des Programms konstant gehalten werden, weil sich der durchschnittliche Durchsatz der Pumpe in dem vorab festgelegten Zeitabschnitt selbst dann nicht ändert, wenn das Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks beginnt. Aus diesem Grund kann das Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks selbst dann durchgeführt werden, wenn gefordert wird, die Menge des umlaufenden Kühlwassers zu steuern, um die Kühlleistung konstant zu halten, um das Auftreten eines lokalen Kochens des Kühlwassers und eines thermischen Schocks zu unterdrücken, während die Forderung erfüllt ist, und das Auftreten eines ungleichmäßigen Flusses des Kühlwassers in dem Wärmetauscher kann abgeschwächt werden.
Die vorliegende Erfindung kann weiter eine Abschätzungseinheit enthalten, die dazu aufgebaut ist, eine Umgebungstemperatur des Wärmetauschers abzuschätzen. Die Steuereinheit legt eine Erhöhung des Abgabedrucks in dem Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks so fest, dass die Erhöhung des Abgabedrucks umso größer wird, je niedriger die abgeschätzte Umgebungstemperatur ist.
Je niedriger die Umgebungstemperatur des Wärmetauschers ist, umso größer wird die thermische Spannung des Wärmetauschers aufgrund eines ungleichen Flusses, und umso größer wird die Viskosität des Kühlwassers, was dazu führt, dass der ungleiche Fluss selbst leichter auftritt. Mit dem vorstehend erläuterten Aufbau wird der Abgabedruck des Kühlwassers erhöht, d. h. der Abgabedruck zu der Zeit, wenn das Kühlwasser in dem intermittierenden Betrieb abgegeben wird, wenn die Umgebungstemperatur des Wärmetauschers niedriger ist und das Auftreten der thermischen Spannung stärker wird. Somit kann ein ungleichmäßiger Fluss verlässlich passend zum Temperaturzustand des Wärmetauschers abgeschwächt werden. Wenn die Erhöhung des Abgabedrucks vergrößert wird, wird jedoch ein Zeitabschnitt des Kühlwasserabgabestopps als länger festgelegt. Als ein Ergebnis wird die Wahrscheinlichkeit groß, dass ein lokales Kochen des Kühlwassers auftritt, weil die Zeit länger wird, während der das Kühlwasser in der Nähe des Hochtemperaturabschnitts der Maschine zurückgehalten wird. In dem Fall, in dem die Erhöhung des Abgabedrucks auf der Grundlage der Umgebungstemperatur des Wärmetauschers wie in dem vorstehend erläuterten Aufbau geändert wird, ist jedoch die Erhöhung des Abgabedrucks klein und somit wird der Zeitabschnitt zum Stoppen der Abgabe des Kühlwassers nicht unnötig lang festgelegt, wenn die Umgebungstemperatur des Wärmetauschers hoch ist, d. h. dass die Begünstigung der thermischen Spannung aufgrund des ungleichen Flusses vergleichsweise gering ist. Das heißt, dass mit dem vorab erwähnten Aufbau verhindert wird, dass sich die Haltbarkeit des Wärmetauschers durch thermische Spannung aufgrund eines ungleichmäßigen Flusses verringert, während das Auftreten eines lokalen Kochens des Kühlwassers verhindert wird.
Die vorliegende Erfindung kann so ausgeführt werden, dass die Ventilöffnungstemperatur als höher als die zweite vorab festgelegte Temperatur eingestellt wird. Die Steuereinheit führt das Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks durch, indem der Pumpenantriebszustand vom Modus niedriger Flussrate zum Modus hoher Flussrate geändert wird, und das Flusskanalsteuerventil ist ein Temperatur fühlendes Ventil, das autonom passend zur Kühlwassertemperatur geöffnet/geschlossen wird.
Weil mit diesem Aufbau die Pumpe in den Modus hoher Flussrate versetzt wird, um den Abgabedruck zu erhöhen und dann das Flusskanalsteuerventil öffnet und das Kühlwasser in den Wärmetauscher eingeführt wird, kann die Flussrate des in den Wärmetauscher eingeführten Kühlwassers erhöht werden, und das Auftreten eines ungleichmäßigen Flusses des Kühlwassers in dem Wärmetauscher kann abgeschwächt werden. Zudem verbessert sich die Temperaturfühlleistung, und das Flusskanalsteuerventil kann mit gutem Antwortverhalten geöffnet werden, weil die Menge des Kühlwassers steigt, die pro Zeiteinheit in das Flusskanalsteuerventil eingeführt wird und den Temperaturfühlabschnitt berührt. Als ein Ergebnis kann der Zeitabschnitt, während dessen das Flusskanalsteuerventil die Ventilöffnungstemperatur erreicht und in den vollständig geöffneten Zustand versetzt ist, d. h. der Zeitabschnitt, während dessen der Grad der Öffnung verengt ist, soweit wie möglich verkürzt werden. In Verbindung damit kann das Auftreten eines ungleichmäßigen Flusses noch besser abgeschwächt werden.
Die vorliegende Erfindung kann zudem eine Abschätzungseinheit aufweisen, die dazu aufgebaut ist, eine Umgebungstemperatur des Wärmetauschers abzuschätzen. Die Steuereinheit umfasst unter den Bedingungen zur Durchführung des Programms zur Erhöhung des Abgabedrucks eine Bedingung, dass die abgeschätzte Umgebungstemperatur niedriger als eine vorab festgelegte Schwellentemperatur ist.
Mit diesem Aufbau wird das Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks selbst dann nicht durchgeführt, wenn die Umgebungstemperatur des Wärmetauschers gleich oder höher als die vorab festgelegte Temperatur ist, das bedeutet, ein ungleichmäßiger Fluss in dem Wärmetauscher auftritt, wenn der Effekt der resultierenden thermischen Spannung vernachlässigbar klein ist. Daher wird verhindert, dass der Pumpenzuführmodus des Kühlwassers wie der Pumpenabgabedruck mit der Durchführung des Programms zur Erhöhung des Abgabedrucks eingeschränkt wird, wodurch der Grad der Freiheit des Kühlwasserzuführmodus verbessert wird.
Die vorliegende Erfindung kann so ausgeführt sein, dass sie in einer in einem Fahrzeug montierten Maschine mit interner Verbrennung verwendbar ist, und der Wärmetauscher ein in einem vorderen Abschnitt eines Fahrzeugs montierter Radiator ist.
In der in einem Fahrzeug montierten Maschine mit interner Verbrennung ist es durch das Stoppen des Umlaufs des Kühlwassers, bis die Kühlwassertemperatur die vorab festgelegte Temperatur erreicht, möglich, das Aufwärmen zu fördern, um die Verbrennung in der Maschine früh zu stabilisieren sowie die thermische Effizienz zu verbessern, um einen Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Weil jedoch der Radiator in der im Fahrzeug montierten Maschine mit interner Verbrennung vorne im Fahrzeug montiert ist, wird der Radiator durch einen Fahrtwind gekühlt, während der Umlauf des Kühlwassers gestoppt ist. Weil der Temperaturabfall des Radiators insbesondere während eines kalten Zeitabschnitts mit einer niedrigen Außentemperatur sehr groß ist, wird eine thermische Spannung groß, die verursacht wird, wenn ein ungleichmäßiger Fluss des Kühlwassers in dem Radiator auftritt, was dazu führt, dass der Effekt auf die Verschlechterung der Haltbarkeit des Radiators sehr stark wird. In Verbindung damit kann das Auftreten eines ungleichmäßigen Flusses mit dem vorstehend erläuterten Aufbau selbst dann abgeschwächt werden, wenn der Radiator in der Umgebung mit extrem niedriger Temperatur liegt, wodurch das Auftreten einer thermischen Spannung in dem Radiator verhindert wird, und die Verschlechterung der Haltbarkeit des Radiators aufgrund einer solchen thermischen Spannung kann verhindert werden.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
1 ist ein schematisches Schaubild, das den Aufbau einer Brennkraftmaschine und einer Kühlvorrichtung in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Ablaufplan, der einen Vorgang zum Antrieb einer elektrischen Pumpe in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ist ein Zeitschaubild, das ein Beispiel eines Antriebsmodus einer elektrischen Pumpe in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist ein Schaubild, das (a) eine Beziehung zwischen einer Ansauglufttemperatur und einem Abgabedruck einer elektrischen Pumpe, und (b) eine Beziehung zwischen der Ansauglufttemperatur und einem Antriebsmodus der elektrischen Pumpe in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform zeigt;
5 ist ein Zeitschaubild, das ein Beispiel eines Antriebsmodus einer elektrischen Pumpe in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform zeigt; und
6 ist eine schematische Ansicht, die einen Umlaufmodus von Kühlwasser in einem herkömmlichen Radiator zeigt.
MODI ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt umfasst eine Kühlvorrichtung für eine in einem Fahrzeug angebrachte Maschine 10 mit interner Verbrennung hauptsächlich einen Wassermantel 13, der um eine Maschinenbrennkammer 10a innerhalb eines Zylinderblocks 11 und eines Zylinderkopfs 12 gebildet ist, eine elektrische Pumpe 23, die Kühlwasser an den Wassermantel 13 abgibt, und einen Hauptdurchlass 24 und einen Nebendurchlass 27, die veranlassen, dass das Kühlwasser in dem Wassermantel 13 zur elektrischen Pumpe 23 zurückkehrt und umläuft. Der Hauptdurchlass 24 verbindet den Wassermantel 13 über einen Radiator 21 und einen Thermostaten 22 mit der elektrischen Pumpe 23. Der Radiator 21 wird als ein Aggregat aus einer Vielzahl von unabhängigen Kanälen aufgebaut und führt einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser, das in diesen Kanälen fließt, und externer Luft durch, um Wärme des Kühlwassers nach außen abzugeben. Der Radiator 21 wird auf einer Vorderseite eines Fahrzeugs montiert. Der Thermostat 22 arbeitet als ein Kanalumschaltventil, d. h. ein Temperaturerfassungsventil, das autonom öffnet, wenn eine Temperatur des Kühlwassers in Kontakt mit einem Temperaturerfassungsabschnitt gleich oder höher als eine vorab festgelegte Temperatur (nachstehend als eine Ventilöffnungstemperatur TZ bezeichnet) wird. Wenn der Thermostat 22 öffnet, ist der Hauptdurchlass 24 mit dem Radiator 21 verbunden und das Kühlwasser wird über den Hauptdurchlass 24 in den Radiator 21 eingeführt.
Der Nebendurchlass 27 verbindet den Wassermantel 13 über ein thermisches Komponentensystem 14 und den Thermostaten 22 mit der elektrischen Pumpe 23. Dieses thermische Komponentensystem 14 umfasst verschiedene Komponenten, die Wärme des Kühlwassers verwenden, wie einen Heizkern, einen Heizdurchlass eines Drosselkörpers und einen EGR-Kühler, und bildet zusammen mit dem Wassermantel 13 das Maschinenkühlsystem. Der Nebendurchlass 27 ist zu jeder Zeit unabhängig von dem geöffneten/geschlossenen Zustand des Thermostaten 22 mit der elektrischen Pumpe 23 verbunden.
Wenn der Thermostat 22 in dem geschlossenen Zustand ist, fließt demgemäß das Kühlwasser, das von der elektrischen Pumpe 23 an den Wassermantel 13 abgegeben wird, in dem Nebendurchlass 27, der das thermische Komponentensystem 14 umfasst, wird an die elektrische Pumpe 23 zurückgegeben und dann wieder an den Wassermantel 13 abgegeben. Kein Kühlwasser wird durch den Hauptdurchlass 24 in den Radiator 21 eingeführt.
Wenn der Thermostat 22 dagegen im offenen Zustand ist, wird in ähnlicher Weise das Kühlwasser, das von der elektrischen Pumpe 23 an den Wassermantel 13 abgegeben wird, von dem Nebendurchlass 27 an die elektrische Pumpe 23 zurückgeführt und wird dann an den Wassermantel 13 abgegeben. Zusätzlich fließt das Kühlwasser vom Wassermantel 13 in dem Hauptdurchlass 24, der den Radiator 21 umfasst, wird in die elektrische Pumpe 23 zurückgegeben und erneut an den Wassermantel 13 abgegeben.
In der elektrischen Pumpe 23 dreht ein Impeller, der mit einer (nicht gezeigten) Abtriebswelle eines Motors gekoppelt ist, wodurch er das Kühlwasser ansaugt und abgibt. Je höher die Drehzahl des Motors, umso höher ist der Abgabedruck (der nachstehend als der Abgabedruck FV bezeichnet wird) der elektrischen Pumpe 23. Die elektrische Pumpe 23 (genauer der Motor derselben) ist mit einer Steuerung 91 verbunden, und die Steuerung 91 steuert den Antriebsmodus der Pumpe. Beispielsweise ändert die Steuerung 91 ein Drehpulssignal, das von einer Antriebsschaltung an die elektrische Pumpe 23 ausgegeben wird, wodurch sie die Drehzahl des Motors, d. h. den Abgabedruck FV, ändert. Die Steuerung 91 wählt auch einen kontinuierlichen Betrieb zum kontinuierlichen Abgeben des Kühlwassers oder einen intermittierenden Betrieb zum intermittierenden Abgeben des Kühlwassers als den Antriebsmodus der elektrischen Pumpe 23 aus. Wenn der kontinuierliche Betrieb ausgewählt ist, wird der Abgabedruck FV der elektrischen Pumpe 23 geändert, um die Menge des umlaufenden Kühlwassers anzupassen. Wenn der intermittierende Betrieb ausgewählt ist, wird durch Ändern eines Verhältnisses eines Antriebszeitabschnitts TPA, in dem das Kühlwasser abgegeben wird, zu einem gestoppten Zeitabschnitt TPB, in dem die Abgabe des Kühlwassers angehalten wird, zusätzlich zur Änderung des Abgabedrucks FV die Menge des umlaufenden Kühlwassers angepasst.
Verschiedene Sensoren, zu denen ein Wassertemperatursensor 92 gehört, der in der Nähe eines Auslasses des Wassermantels 13 angebracht ist und die Kühlwassertemperatur (die nachstehend als eine Kühlwassertemperatur THW bezeichnet wird) erfasst, und ein Ansauglufttemperatursensor 93, der an einem (nicht gezeigten) Ansaugluftdurchlass der Brennkraftmaschine 10 angebracht ist und die Temperatur der Ansaugluft erfasst (die nachstehend als eine Ansauglufttemperatur GTA bezeichnet wird), sind ebenfalls mit der Steuerung 91 verbunden. Die Steuerung 91 steuert den Antriebsmodus der elektrischen Pumpe 23 auf der Grundlage von Erfassungswerten dieser Sensoren. Weil sich die Ansauglufttemperatur GTA abhängig von der Umgebungstemperatur des Radiators 21 ändert, wird als Ersatz für die Umgebungstemperatur die Ansauglufttemperatur GTA verwendet, um die Umgebungstemperatur abzuschätzen.
Als Nächstes wird der Antriebsmodus der von der Steuerung 91 gesteuerten elektrischen Pumpe 23 beschrieben. Die Steuerung 91 treibt die elektrische Pumpe nicht an und stoppt den Umlauf des Kühlwassers, wenn die Temperatur der Maschine 10 mit interner Verbrennung niedrig ist, beispielsweise beim Kaltstart, wodurch das Aufwärmen der Brennkraftmaschine 10 gefördert wird sowie die Temperatur einer Wandoberfläche der Brennkraftmaschine 10a hoch gehalten wird, um den thermischen Verlust zu verringern, um somit die Kraftstoffökonomie zu verbessern. Dann treibt die Steuerung 91 die elektrische Pumpe 23 an und startet den Umlauf des Kühlwassers, nachdem das Aufwärmen der Maschine 10 mit interner Verbrennung in gewissem Ausmaß fortgeschritten ist, so dass ein lokales Kochen des Kühlwassers um die Brennkammer 10a der Brennkraftmaschine nicht auftritt.
Solange jedoch der Abgabedruck FV der elektrischen Pumpe 23 nicht verringert wird, um die Menge des umlaufenden Kühlwassers auf eine bestimmte Menge zu beschränken, wird Hochtemperaturkühlwasser, das in der Umgebung der Brennkammer 10a der Brennkraftmaschine in dem Wassermantel 13 zurückgehalten wurde, in das auf niedriger Temperatur befindliche thermische Komponentensystem 14 über den Nebendurchlass 27 eingeführt und kann daher verschiedenen in dem thermischen Komponentensystem 14 enthaltenen Komponenten auf niedriger Temperatur einen thermischen Schock versetzen.
Zudem steigt der thermische Verlust, was zu einer Verschlechterung der Kraftstoffökonomie führt, weil die Wandoberflächentemperatur der Maschinenbrennkammer 10a schnell sinkt. Aus diesem Grund wählt die Steuerung 91 beim Stoppen des Anhaltens des Umlaufs des Kühlwassers zuerst den intermittierenden Betrieb aus und treibt die elektrische Pumpe 23 mit einem niedrigen Abgabedruck FV an (der nachstehend als ein niedriger Abgabedruck FV1 bezeichnet wird), um die Menge des umlaufenden Kühlwassers auf eine niedrige Flussrate zu beschränken (Modus niedriger Flussrate).
Während die elektrische Pumpe 23 in dem Modus niedriger Flussrate ist, ist der Fluss des Kühlwassers unter den Flusskanälen des Radiators 21 nicht gleichmäßig und konzentriert sich auf einen bestimmten Flusskanal, was einen ungleichmäßigen Fluss erzeugt, wenn der Thermostat 22 öffnet und das Kühlwasser mit dem niedrigen Abgabedruck FV1 in dem Radiator 21 eingeführt wird. Wenn ein solcher ungleichmäßiger Fluss wie vorstehend beschrieben in dem Radiator 21 beispielsweise in einem extrem kalten Zeitabschnitt auftritt, tritt übergroße thermische Spannung auf oder eine thermische Ermüdung schreitet fort, was die Haltbarkeit des Radiators 21 stark verschlechtert.
Daher führt die Steuerung 91 in dieser Ausführungsform in dem Fall, in dem eine beträchtlich große thermische Spannung in dem Radiator 21 auftreten kann, wenn die Umgebungstemperatur des Radiators 21 niedrig ist und ein ungleichmäßiger Fluss in dem Radiator 21 auftritt, ein Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks durch, um den Abgabedruck FV der elektrischen Pumpe 23 zu erhöhen.
Ein allgemeines Antriebsprogramm der elektrischen Pumpe 23, die das Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks umfasst, wird nachstehend mit Bezug auf einen Ablaufplan in 2 beschrieben. Ein Ablauf des in 2 gezeigten Programms wird wiederholt vom Brennkraftmaschinenstart in jedem vorab festgelegten Berechnungszyklus durch die Steuerung 91 durchgeführt.
Zuerst bestimmt die Steuerung 91, ob die Maschine 10 mit interner Verbrennung in dem Zustand niedriger Temperatur ist oder nicht (Schritt S110). Genauer gesagt bestimmt die Steuerung 91, ob die Kühlwassertemperatur THW kleiner als eine erste vorab festgelegte Temperatur TX1 ist oder nicht. Auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der ersten vorab festgelegten Temperatur TX1 und der Kühlwassertemperatur THW wird durch Experimente oder auf ähnliche Art vorab die erste vorab festgelegte Temperatur TX1 als ein Wert festgelegt, der bestimmt, ob voraussichtlich ein lokales Kochen des Kühlwassers nahe der Maschinenbrennkammer 10a auftritt oder nicht.
Wenn bestimmt wird, dass die Kühlwassertemperatur THW niedriger als die erste vorab festgelegte Temperatur TX1 ist, d. h. wenn die Maschine 10 mit interner Verbrennung in dem Zustand niedriger Temperatur ist (Schritt S110: JA), stoppt die Steuerung 91 den Antrieb der elektrischen Pumpe 23 (Schritt S120). Als ein Ergebnis wird der Umlauf des Kühlwassers gestoppt und das Aufwärmen der Maschine 10 mit interner Verbrennung wird gefördert.
Wenn dagegen bestimmt wird, dass die Kühlwassertemperatur THW gleich oder höher als die erste vorab festgelegte Temperatur TX1 ist, d. h. die Maschine mit interner Verbrennung nicht in dem Zustand niedriger Temperatur ist (Schritt S110: NEIN), startet die Steuerung 91 den Umlauf des Kühlwassers.
Zuerst bestimmt die Steuerung 91, ob die Kühlwassertemperatur THW gleich oder höher als die Ventilöffnungstemperatur TZ des Thermostats 22 ist oder nicht (Schritt S130). Wenn die Kühlwassertemperatur THW niedriger als die Ventilöffnungstemperatur TZ ist (Schritt S130: NEIN), ist der Thermostat 22 in geschlossenem Zustand, und über den Hauptdurchlass 24 wird kein Kühlwasser in den Radiator 21 eingeführt. Somit gibt es keine Möglichkeit, dass ein ungleichmäßiger Fluss des Kühlwassers in dem Radiator 21 auftritt. Aus diesem Grund wählt die Steuerung 91 den Modus niedriger Flussrate und legt den Abgabedruck FV der elektrischen Pumpe 23 auf den vorstehend erwähnten niedrigen Abgabedruck FV1 fest und legt zudem jeden aus dem Antriebszeitabschnitt TPA und Stoppzeitabschnitt TPB der elektrischen Pumpe 23 so fest, dass eine zum Verhindern des Auftretens eines thermischen Schocks und der Erhöhung des thermischen Verlusts geeignete Menge an Kühlwasser umläuft, während ein lokales Kochen des Kühlwassers unterdrückt wird (Schritt S170).
Wenn bestimmt wird, dass die Kühlwassertemperatur THW gleich oder höher als die Ventilöffnungstemperatur TZ ist (Schritt S130: JA), wird bestimmt, ob das Aufwärmen der Maschine 10 mit interner Verbrennung abgeschlossen ist oder nicht (Schritt S140). Genauer gesagt wird bestimmt, ob die Kühlwassertemperatur THW niedriger als eine zweite vorab festgelegte Temperatur TX2 ist. Durch Experimente oder auf ähnliche Weise wird die zweite vorab festgelegte Temperatur TX2 vorab auf der Grundlage des Vergleichs zwischen der zweiten vorab festgelegten Temperatur TX2 und der Kühlwassertemperatur THW als ein Wert festgelegt, der bestimmt, ob das Aufwärmen der Maschine 10 mit interner Verbrennung abgeschlossen ist.
Wenn bestimmt wird, dass die Kühlwassertemperatur THW gleich oder höher als die zweite vorab festgelegte Temperatur TX2 ist, das bedeutet, wenn das Aufwärmen der Maschine 10 mit interner Verbrennung abgeschlossen ist (Schritt S140: JA), betreibt die Steuerung 91 die elektrische Pumpe 23 normal (Schritt S150). Das bedeutet, dass die Steuerung 91 die elektrische Pumpe 23 auf der Grundlage von Parametern steuert, welche die Maschinenbetriebszustände anzeigen, wie die Kühlwassertemperatur THW, die Maschinenlast und die Maschinendrehzahl.
Wenn dagegen bestimmt wird, dass die Kühlwassertemperatur THW niedriger als die zweite vorab festgelegte Temperatur TX2 ist, das bedeutet, wenn das Aufwärmen der Maschine 10 mit interner Verbrennung nicht abgeschlossen ist (Schritt S140: NEIN), bestimmt die Steuerung 91, ob die Umgebungstemperatur des Radiators 21 niedrig ist oder nicht (Schritt S160). Genauer gesagt bestimmt die Steuerung 91, ob die Ansauglufttemperatur GTA niedriger als eine vorab festgelegte Schwellentemperatur α ist oder nicht. Durch Experimente oder auf ähnliche Weise wird die Schwellentemperatur α vorab als ein Wert festgelegt, um auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der vorab festgelegten Schwellentemperatur α und der Ansauglufttemperatur GTA zu bestimmen, ob die Temperatur des Radiators 21 niedrig und der durch das Auftreten eines ungleichmäßigen Flusses in dem Radiator 21 verursachte nachteilige Effekt der thermischen Spannung vergleichsweise groß ist oder nicht.
Wenn bestimmt wird, dass die Ansauglufttemperatur GTA niedriger als die Schwellentemperatur α ist, d. h. wenn die Umgebungstemperatur des Radiators 21 niedrig ist (Schritt S10: JA), legt die Steuerung 91 den Abgabedruck FV auf einen hohen Abgabedruck FV2 fest, der als höher als der vorstehend erwähnte niedrige Abgabedruck FV1 festgelegt ist (Schritt S180). Durch Experimente oder auf ähnliche Weise wird der hohe Abgabedruck FV2 vorab als ein Druck festgelegt, der das Auftreten eines ungleichmäßigen Flusses in dem Radiator 21 ausreichend abschwächen kann. Zudem verkürzt die Steuerung 91 den Antriebszeitabschnitt TPA der elektrischen Pumpe 23 und verlängert den Stoppzeitabschnitt TPB der elektrischen Pumpe 23, so dass die durchschnittliche Abgabeflussrate in einem vorab festgelegten Zeitabschnitt vor und nach dem Durchführen der Steuerung zur Erhöhung des Abgabedrucks konstant ist.
Wenn bestimmt wird, dass die Ansauglufttemperatur GTA gleich oder höher als die Schwellentemperatur α ist (Schritt S160: NEIN), wählt die Steuerung 91 den Modus niedriger Flussrate (Schritt S170). Nachdem der Antriebsmodus der elektrischen Pumpe 23 in den Schritten S150, S170 und S180 auf diese Weise festgelegt ist, beendet die Steuerung 91 vorübergehend das Programm.
Im Hinblick auf den Fall, in dem das vorstehend erläuterte Pumpenantriebsprogramm durchgeführt wird, zeigt 3 Änderungen in (a) dem Zustand des Thermostats 22, (b) der Kühlwassertemperatur THW und (c) dem Abgabedruck FV der elektrischen Pumpe 23. 3(c) zeigt den Antriebsmodus der elektrischen Pumpe 23 mit einer gestrichelten Linie in dem Fall, in dem die Ansauglufttemperatur GTA gleich oder höher als die Schwellentemperatur α ist.
Während eines Zeitabschnitts, in dem die Kühlwassertemperatur THW gleich oder niedriger als die erste vorab festgelegte Temperatur TX1 ist (Zeit t0 bis Zeit t1), wird die elektrische Pumpe 23 beispielsweise dann nicht angetrieben und der Umlauf des Kühlwassers bleibt gestoppt, wenn nur eine kurze Zeit seit dem Brennkraftmaschinenstart verstrichen ist. Als Nächstes wird der Antrieb der elektrischen Pumpe 23 gestartet (Zeit t1), wenn die Kühlwassertemperatur THW ansteigt und die erste vorab festgelegte Temperatur TX1 erreicht. Zu dieser Zeit legt die Steuerung 21 den Abgabedruck FV der elektrischen Pumpe 23 auf den niederen Abgabedruck FV1 fest. Dann werden der Antriebszeitabschnitt TPA und der Stoppzeitabschnitt TPB jeweils auf vorab festgelegte Werte TP1, TP2 eingestellt. Der Thermostat 22 ist in dem geschlossenen Zustand, bis die Kühlwassertemperatur THW die Ventilöffnungstemperatur TZ erreicht. Dann steigt die Kühlwassertemperatur THW weiter an und erreicht die Ventilöffnungstemperatur TZ des Thermostaten 22, und wenn die Ansauglufttemperatur GTA niedriger als die Schwellentemperatur α ist, legt die Steuerung 91 den Abgabedruck FV der elektrischen Pumpe 23 auf den hohen Abgabedruck FV2 fest. Zudem werden der Antriebszeitabschnitt TPA und der Stoppzeitabschnitt TPB jeweils so auf vorab festgelegte Werte TP3, TP4 festgelegt (zur Zeit t2), dass die vorab erwähnte Beziehung des durchschnittlichen Durchsatzes vor und nach der Erhöhung des Abgabedrucks FV erfüllt ist. Nachdem die Kühlwassertemperatur THW die Ventilöffnungstemperatur TZ erreicht, steigt der Grad der Öffnung des Thermostats 22 allmählich mit der Erhöhung der Kühlwassertemperatur THW an. Wenn die Kühlwassertemperatur THW auf diese Weise ansteigt und die zweite vorab festgelegte Temperatur TX2 erreicht, wird die elektrische Pumpe 23 in den kontinuierlichen Betrieb versetzt und in den normalen Zustand versetzt, der auf der Grundlage des Brennkraftmaschinenzustands wie vorstehend beschrieben gesteuert wird (zur Zeit t3 und später).
Wenn die Kühlwassertemperatur THW die Ventilöffnungstemperatur TZ des Thermostaten 22 erreicht, aber die Ansauglufttemperatur GTA gleich oder höher als die Schwellentemperatur α ist, wie durch eine gestrichelte Linie in 3(c) wiedergegeben, hält die Steuerung 91 den Antriebszustand der elektrischen Pumpe 23 in einem Zeitabschnitt zwischen der Zeit t2 und der Zeit t3 wie in einem Zeitabschnitt der Zeit t1 bis zur Zeit t2 in dem Modus niedriger Flussrate.
Die vorstehend erläuterte Ausführungsform kann die folgenden Vorteile erzielen.

(1) Wenn die Kühlwassertemperatur THW die Ventilöffnungstemperatur TZ erreicht, steigt der Abgabedruck FV der elektrischen Pumpe 23 vom niedrigen Abgabedruck FV1 zum hohen Abgabedruck FV2, um die Flussrate zu erhöhen, mit der das Kühlwasser in den Radiator 21 eingeführt wird, und daher kann das Auftreten eines ungleichmäßigen Flusses des Kühlwassers in dem Radiator 21 abgeschwächt werden. Entsprechend wird das Auftreten der thermischen Spannung in dem Radiator 21 aufgrund des Auftretens eines ungleichmäßigen Flusses selbst dann verhindert, wenn sich der Radiator 21 in der Umgebung mit extrem niedriger Temperatur befindet, und es wird verhindert, dass sich die Haltbarkeit des Radiators 21 aufgrund einer solchen thermischen Spannung verschlechtert.
(2) Wenn die Kühlwassertemperatur THW die erste vorab festgelegte Temperatur TX1 erreicht, wird die elektrische Pumpe 23 intermittierend betrieben und geht in den Modus niedriger Flussrate. Aus diesem Grund ist es möglich, das Auftreten eines thermischen Schocks, der verursacht wird, wenn eine große Menge von Kühlwasser mit hoher Temperatur in das thermische Komponentensystem 14 eingeführt wird, und die Erhöhung des thermischen Verlusts zu unterdrücken, die verursacht wird, wenn die Wandoberflächentemperatur der Maschinenbrennkammer 10a schnell sinkt, während ein lokales Kochen des Kühlwassers in der Nähe der Maschinenbrennkammer 10a verhindert wird.
(3) Weil sich der durchschnittliche Durchsatz der elektrischen Pumpe 23 in dem vorab festgelegten Zeitabschnitt nicht ändert, selbst wenn das Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks startet, kann die Kühlleistung des Kühlwassers vor und nach Ablauf des Programms konstant gehalten werden. Aus diesem Grund kann das Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks selbst dann durchgeführt werden, wenn gefordert wird, die Menge des umlaufenden Kühlwassers zu steuern, um die Kühlleistung konstant zu halten, um ein lokales Kochen des Kühlwassers, das Auftreten eines thermischen Schocks und die Erhöhung eines thermischen Verlusts zu unterdrücken, die durch eine Verringerung der Wandoberflächentemperatur der Brennkraftmaschinenbrennkammer 10a verursacht wird, während die Forderung erfüllt wird.
(4) Wenn die Ansauglufttemperatur GTA gleich oder höher als die Schwellentemperatur α ist, d. h. auch wenn ein ungleichmäßiger Fluss in dem Radiator 21 auftritt, wird das Programm zur Erhöhung des Durchsatzes nicht durchgeführt, wenn der nachteilige Effekt der resultierenden thermischen Spannung vernachlässigbar klein ist. Als Ergebnis wird verhindert, dass das Programm zur Erhöhung des Durchsatzes den Modus der Zuführung des Kühlwassers wie den Abgabedruck FV der elektrischen Pumpe 23 beschränkt, was den Freiheitsgrad des Kühlwasserzuführmodus verbessert.
(5) Durch Stoppen des Umlaufs, bis die Kühlwassertemperatur THW die erste vorab festgelegte Temperatur TX1 erreicht, kann das Aufwärmen gefördert werden, um eine Verbrennung der Brennkraftmaschine früh zu stabilisieren, und die thermische Effizienz kann verbessert werden, um den Kraftstoffverbrauch zu verringern. Weil der Radiator 21 im Fahrzeug vorne angebracht ist, kann der Radiator 21 jedoch durch den Fahrtwind des Fahrzeugs gekühlt werden, während der Umlauf des Kühlwassers gestoppt wird. Weil ein Temperaturabfall des Radiators 21 insbesondere in dem Zeitabschnitt extrem groß wird, in dem die Außenlufttemperatur niedrig ist, wird die thermische Spannung groß, die verursacht wird, wenn ein ungleichmäßiger Fluss des Kühlwassers auftritt, was einen sehr starken Einfluss auf die Verringerung der Haltbarkeit des Radiators 21 ausübt. In Hinblick darauf kann das Auftreten eines ungleichmäßigen Flusses selbst dann abgeschwächt werden, und das Auftreten einer thermischen Spannung im Radiator 21 kann auch unterdrückt werden, wenn sich der Radiator 21 in der Umgebung mit extrem niedriger Temperatur befindet. Zudem wird verhindert, dass auf Grund einer solchen thermischen Spannung die Haltbarkeit des Radiators 21 schlechter wird.

Die vorstehend erwähnte Ausführungsform kann in Modi implementiert sein, die geeignet wie nachstehend beschrieben modifiziert sind. Die vorstehend erläuterte Ausführungsform und die Modifikationen können geeignet in Kombination implementiert werden, wenn dies möglich ist.
Der Abgabedruck FV der elektrischen Pumpe 23 zu der Zeit, zu der das Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks durchgeführt wird, wird auf den vorab festgelegten hohen Abgabedruck FV2 festgelegt. Wie in 4(a) gezeigt kann er jedoch so eingestellt sein, dass der Abgabedruck FV der elektrischen Pumpe 23 umso höher wird, in anderen Worten, eine Steigung ΔFV des Abgabedrucks FV umso höher wird, je niedriger die Ansauglufttemperatur GTA ist. Je niedriger die Ansauglufttemperatur GTA ist, das bedeutet, je niedriger die Umgebungstemperatur des Radiators 21 ist, umso größer ist die thermische Spannung des Radiators 21 aufgrund des ungleichmäßigen Flusses, und umso höher wird die Viskosität des Kühlwassers. Daher tritt ein ungleichmäßiger Fluss an sich wahrscheinlicher auf. In dieser Modifizierung kann ein ungleichmäßiger Fluss vorzugsweise passend zu dem Umgebungstemperaturzustand des Radiators 21 abgeschwächt werden, weil der Abgabedruck FV der elektrischen Pumpe 23 in dem intermittierenden Betrieb erhöht wird, wenn die Umgebungstemperatur des Radiators 21 niedriger ist und das Auftreten einer thermischen Spannung verstärkt wird.
In dieser Modifizierung wird wie in 4(b) gezeigt gewünscht, dass durch das Festlegen des Antriebszeitabschnitts TPA als kürzer und des Stoppzeitabschnitts TPB als länger, wenn die Ansauglufttemperatur GTA niedriger, also der Abgabedruck FV der elektrischen Pumpe 23 größer ist, dass die durchschnittliche Abgabeflussrate der elektrischen Pumpe 23 in dem vorab festgelegten Zeitabschnitt vor und nach der Durchführung der Steuerung zur Erhöhung des Abgabedrucks konstant ist. Diese Modifizierung kann einen Vorteil ähnlich dem Vorteil wie vorstehend unter (3) erläutert erzielen. Zudem wird in dieser Modifizierung der Stoppzeitabschnitt TPB noch länger eingestellt, wenn die Erhöhung ΔFV des Abgabedrucks FV erhöht wird, und die Zeit, zu welcher das Kühlwasser in der Umgebung des Hochtemperaturabschnitts oder an ähnlichen Stellen zurückgehalten wird, wird länger, und daher wird die Wahrscheinlichkeit groß, dass ein lokales Kochen des Kühlwassers auftritt. Durch Ändern der Erhöhung ΔFV des Abgabedrucks FV auf der Grundlage der Ansauglufttemperatur GTA, das bedeutet, der Umgebungstemperatur des Radiators 21 so, dass das vorstehend erläuterte Problem nicht verursacht wird, wenn die Umgebungstemperatur des Radiators 21 hoch ist, das bedeutet, der Vorteil der Vermeidung einer thermischen Spannung aufgrund eines ungleichmäßigen Flusses vergleichsweise gering ist, wird die Erhöhung ΔFV des Abgabedrucks FV jedoch klein und somit wird der Stoppzeitabschnitt TPB nicht auf einen unnötig langen Zeitabschnitt eingestellt. Das bedeutet, dass verhindert werden kann, dass sich die Haltbarkeit des Wärmetauschers durch thermische Spannung aufgrund eines ungleichmäßigen Flusses verschlechtert, während das Auftreten eines lokalen Kochens des Kühlwassers vermieden wird.
Der Antriebszeitabschnitt TPA und der Stoppzeitabschnitt TPB werden so festgelegt, dass sich der durchschnittliche Durchsatz des Kühlwassers der elektrischen Pumpe 23 in dem vorab festgelegten Zeitabschnitt vor und nach dem Start des Programms zur Erhöhung des Abgabedrucks nicht ändert. Der Antriebszeitabschnitt TPA und der Stoppzeitabschnitt TPB können jedoch unabhängig festgelegt werden. Diese Modifizierung kann Vorteile ähnlich den Vorteilen gemäß vorstehenden Nummern (1), (2) und (4) bis (6) erzielen.
Wie in 5 gezeigt legt die Steuerung 91 den Abgabedruck FV auf den hohen Abgabedruck FV2 fest, der so eingestellt ist, dass er zu jeder Zeit höher als der niedrige Abgabedruck FV1 ist (Schritt S180), ohne eine Bestimmung der Ansauglufttemperatur GTA durchzuführen (2: Schritt S160), wenn bestimmt wird, dass das Aufwärmen der Maschine 10 mit interner Verbrennung abgeschlossen ist (Schritt S140: JA). Das heißt, dass das Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks unabhängig von der Ansauglufttemperatur GTA durchgeführt werden kann, obwohl in jeder der vorstehend erwähnten Ausführungsformen das Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks unter der Bedingung durchgeführt wird, dass die Umgebungstemperatur des Radiators 21 niedrig ist. Diese Modifizierung kann auch Vorteile erzielen, die ähnlich den Vorteilen in den vorstehend erläuterten Nummern (1) bis (3) und (5) sind.
Die Kühlwassertemperatur THW, bei der das Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks beginnt, kann niedriger als die Ventilöffnungstemperatur TZ des Thermostaten 22 sein. In dieser Modifizierung kann die Flussrate erhöht werden, mit der das Kühlwasser in den Radiator 21 eingeführt wird, und ein ungleichmäßiger Fluss des Kühlwassers in dem Radiator 21 kann abgeschwächt werden, weil der Abgabedruck der elektrischen Pumpe 23 erhöht wird und dann der Thermostat 22 öffnet und das Kühlwasser in den Radiator 21 eingeführt wird. Zudem kann der Thermostat 22 mit einem guten Antwortverhalten geöffnet werden, weil die Menge des Kühlwassers steigt, das mit dem Temperaturerfassungsabschnitt des Thermostaten 22 in Kontakt ist. Als ein Ergebnis kann das Auftreten eines ungleichmäßigen Flusses im Radiator 21 weiter bevorzugt unterdrückt werden, weil der Zeitabschnitt, währenddessen die Kühlwassertemperatur THW die Ventilöffnungstemperatur TZ erreicht und dann der Thermostat 22 in den vollständig geöffneten Zustand versetzt wird, d. h. der Zeitabschnitt, währenddessen der Grad der Öffnung des Thermostats 22 geringer ist, verkürzt werden kann.
Obwohl die elektrische Pumpe 23 in dem Modus niedriger Flussrate angetrieben wird, wenn die Kühlwassertemperatur THW die erste vorab festgelegte Temperatur TX1 oder mehr erreicht, kann der Antrieb der elektrischen Pumpe 23 gestoppt werden, bis die Kühlwassertemperatur THW die Ventilöffnungstemperatur TZ erreicht. In dieser Ausführungsform kann das Aufwärmen der Maschine 10 mit interner Verbrennung gefördert werden, um die Kraftstoffökonomie zu verbessern, weil der Zeitabschnitt, während dessen der Antrieb der elektrischen Pumpe 23 gestoppt wird, soweit wie möglich verlängert werden kann.
Obwohl die Kühlvorrichtung für die in einem Fahrzeug montierte Maschine mit interner Verbrennung, in der der Radiator vorne am Fahrzeug angebracht ist, in den vorstehend erläuterten Ausführungsformen als ein Beispiel der Maschinenkühlvorrichtung verwendet wird, ist die Maschinenkühlvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Das heißt, dass die Maschine mit interner Verbrennung wie vorstehend beschrieben ein typisches Beispiel einer Maschine ist, an der die Kühlvorrichtung verwendbar ist. Die Kühlvorrichtung kann jedoch allgemein auf Maschinen angewendet werden, bei denen der Umlauf des Kühlwassers gestoppt wird, bis die Kühlwassertemperatur gleich oder höher als die vorab festgelegte Temperatur wird, weil die Kühlung unnötig wird, beispielsweise Elektromotoren, elektrische Generatoren und Steuerungen wie Inverter zum Steuern dieser Elektromotoren und elektrischen Generatoren. Der Wärmetauscher kann als Wärmeradiator außer dem Radiator ausgeführt sein, der vorne an dem Fahrzeug montiert ist, beispielsweise als ein Heizkern, der in dem thermischen Komponentensystem 14 enthalten ist, oder als ein Wärmeabsorber wie ein EGR-Kühler, der in dem thermischen Komponentensystem 14 enthalten ist.
ERLÄUTERUNG DER BEZUGSZEICHEN

10...Maschine mit interner Verbrennung, 10a...Brennkammer der Maschine, 11...Zylinderblock, 12...Zylinderkopf, 13...Wassermantel, 14...Thermisches Komponentensystem, 21...Radiator, 22...Thermostat, 23...Elektrische Pumpe, 24...Hauptdurchlass, 27...Nebendurchlass, 91...Steuerung (Steuereinheit), 92...Wassertemperatursensor (Erfassungseinheit), 93...Ansauglufttemperatursensor.

Claims

Maschinenkühlvorrichtung mit: einer Pumpe (23), die dazu aufgebaut ist, einen Durchsatz von Kühlwasser, das einem Maschinenkühlsystem (13) zugeführt wird, unabhängig von einem Maschinenbetriebszustand zu ändern; einem Wärmetauscher (21), der dazu aufgebaut ist, das Kühlwasser zwischen dem Wärmetauscher (21) und dem Maschinenkühlsystem umlaufen zu lassen; einer Erfassungseinheit (92), die dazu aufgebaut ist, die Temperatur (THW) des Kühlwassers zu erfassen; und einer Steuereinheit (91), die dazu aufgebaut ist, die Pumpe (23) so zu steuern, dass sie den Umlauf des Kühlwassers stoppt, wenn die erfasste Kühlwassertemperatur (THW) niedriger als eine vorab festgelegte Temperatur (TX1) ist, wobei die Maschinenkühlvorrichtung weiterhin ein Flusskanalsteuerventil (22) umfasst, das dazu aufgebaut ist, sich zu öffnen, wenn die Kühlwassertemperatur (THW) gleich hoch wie oder höher als eine vorab festgelegte Ventilöffnungstemperatur (TZ) ist, die vorab gleich hoch wie oder höher als die vorab festgelegte Temperatur (TX1) eingestellt ist, um zu ermöglichen, dass das Kühlwasser in den Wärmetauscher (21) eingeführt wird, wobei die Steuereinheit (91) ein Programm zur Erhöhung des Durchsatzes durchführt, um den Abgabedruck (PV) der Pumpe zu erhöhen, wenn die Kühlwassertemperatur (THW) niedriger als die Ventilöffnungstemperatur (TZ) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (91) als Antriebsmodus der Pumpe (23) einen intermittierenden Betriebsmodus wählt, um intermittierend das Kühlwasser abzugeben, und die Pumpe (23) in einem Modus niedriger Flussrate (FV1) betreibt, in dem ein Durchsatz des Kühlwassers begrenzt wird, nachdem die erfasste Kühlwassertemperatur (THW) steigt und die vorab festgelegte Temperatur (TX1) erreicht und bis die Kühlwassertemperatur eine zweite vorab festgelegte Temperatur (TX2) erreicht, die höher als die vorab festgelegte Temperatur ist, und die Steuereinheit (91) den Antriebsmodus der Pumpe (23) in einen kontinuierlichen Betrieb zum kontinuierlichen Abgeben des Kühlwassers ändert und die Pumpe (23) in einem Modus hoher Flussrate (FV2) antreibt, der einen höheren Pumpenabgabedruck als der Modus niedriger Flussrate (FV1) aufweist, wenn die erfasste Kühlwassertemperatur (THW) gleich oder größer als die zweite vorab festgelegte Temperatur (TX2) wird.
Maschinenkühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ventilöffnungstemperatur (TZ) zwischen der vorab festgelegten Temperatur (TX1) und der zweiten vorab festgelegten Temperatur (TX2) eingestellt ist, die Steuereinheit (91) das Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks (PV) durchführt, wenn die Pumpe (23) in dem Modus niedriger Flussrate (FV1) betrieben wird, und die Steuereinheit (91) nach dem Start des Programms zur Erhöhung des Abgabedrucks (PV) einen Zeitabschnitt zum Stoppen der Abgabe des Kühlwassers in dem intermittierenden Betriebsmodus als so lang festlegt, dass der mittlere Durchsatz des Kühlwassers der Pumpe (23) in einem vorab festgelegten Zeitabschnitt (t1 bis t3) vor und nach dem Starten des Programms zur Erhöhung des Abgabedrucks (PV) konstant ist.
Maschinenkühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter mit einer Abschätzungseinheit, die dazu aufgebaut ist, eine Umgebungstemperatur (GTA) des Wärmetauschers (21) abzuschätzen, wobei die Steuereinheit (91) eine Erhöhung des Abgabedrucks (PV) in dem Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks (PV) so festlegt, dass die Erhöhung des Abgabedrucks umso größer wird, je niedriger die abgeschätzte Umgebungstemperatur (GTA) ist.
Maschinenkühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ventilöffnungstemperatur (TZ) als höher als die zweite vorab festgelegte Temperatur (TX2) eingestellt wird, die Steuereinheit (91) das Programm zur Erhöhung des Abgabedrucks durchführt, indem sie den Pumpenantriebszustand vom Modus niedriger Flussrate (FV1) zum Modus hoher Flussrate (FV2) ändert, und das Flusskanalsteuerventil (22) ein Temperatur fühlendes Ventil ist, das autonom passend zur Kühlwassertemperatur (THW) öffnet/schließt.
Maschinenkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter mit einer zweiten Abschätzungseinheit, die dazu aufgebaut ist, eine Umgebungstemperatur (GTA) des Wärmetauschers (21) abzuschätzen, die Bedingungen zur Durchführung des Programms zur Erhöhung des Abgabedrucks (PV) in der Steuereinheit (91) eine Bedingung umfassen, dass die abgeschätzte Umgebungstemperatur (GTA) niedriger als eine vorab festgelegte Schwellentemperatur (α) ist.
Maschinenkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine in einem Fahrzeug montierte Maschine (10) mit interner Verbrennung ein zu verwendendes Ziel ist, und der Wärmetauscher ein Radiator (21) ist, der in einem vorderen Abschnitt eines Fahrzeugs montiert ist.