JP2013044295A - Engine cooling apparatus - Google Patents

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Yasunari Daigo
康徳 醍醐
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine cooling apparatus capable of maintaining the temperature of each part of an engine within a specified range by flexibly changing engine cooling capacity according to the temperature of each part of the engine in a situation where the speed and load of the engine change every moment.SOLUTION: The engine cooling apparatus includes sensors 61, 63, 64, 66 for directly detecting the cylinder head temperature, EGR cooler outlet gas temperature, intake port wall surface temperature and cylinder liner wall surface temperature of the engine or an ECU 18 for indirectly estimating them; a cooling water pump 13 and a cooling fan 17 capable of changing engine cooling capacity; and the ECU 18 controlling to enhance the engine cooling capacity of the cooling water pump 13 and cooling fan 17 according to the case where the temperatures confirmed by the respective sensors 61, 63, 64, 66 or the ECU 18 are threshold values or more relative to the case where the temperatures are less than the threshold values.

Description

本発明は、エンジンに備える燃焼室の対面部位の温度若しくは燃焼室を通過した後の流体の温度に基づいてエンジン冷却能力を制御するエンジン冷却装置に関する。   The present invention relates to an engine cooling device that controls engine cooling capacity based on the temperature of a facing portion of a combustion chamber provided in an engine or the temperature of a fluid after passing through the combustion chamber.

エンジン運転中には、エンジンの各部を冷却水で冷却することが一般に行われている。
エンジン各部の温度上昇に伴って冷却水の温度が上昇すれば、サーモスタットが開き、冷却水ポンプでエンジン内の冷却水がラジエータにも循環し、冷却ファンで生起された送風によりラジエータで放熱が行われ、エンジン各部は循環する冷却水を介して冷却される。
During engine operation, each part of the engine is generally cooled with cooling water.
If the temperature of the cooling water rises as the temperature of each part of the engine rises, the thermostat opens, the cooling water in the engine circulates to the radiator with the cooling water pump, and the radiator releases heat by the air generated by the cooling fan. Each part of the engine is cooled through circulating cooling water.

エンジン回転数・エンジン負荷が増せば、これに伴ってエンジンで発生する熱量も増加する。この時、エンジン回転数の増加に応じて冷却水ポンプの回転数も増え、冷却水温度が上昇するにつれてサーモスタットが大きく開くようになり、冷却水の循環量が増加するとともに、冷却ファンが停止状態から作動状態に切り換わり、冷却能力が高められる。   As the engine speed and engine load increase, the amount of heat generated by the engine increases accordingly. At this time, the number of rotations of the cooling water pump increases with the increase in the number of engine rotations, and as the cooling water temperature rises, the thermostat opens greatly, the circulation amount of the cooling water increases, and the cooling fan is stopped. The operating state is switched to the cooling capacity.

このような冷却水温度に基づいて内燃機関各部の温度を調整するエンジン冷却装置としては、例えば、内燃機関温度を間接的に表すものとして冷却水温度が検出され、冷却水温度の変化に応じて冷却ファンの風量を制御するものが知られている(特許文献1)。   As an engine cooling device that adjusts the temperature of each part of the internal combustion engine based on such a cooling water temperature, for example, the cooling water temperature is detected as an indirect representation of the internal combustion engine temperature, and according to a change in the cooling water temperature. What controls the air volume of a cooling fan is known (patent document 1).

また、エンジン周辺部品の温度上昇を推定し、冷却ファンの駆動を制御したり(特許文献2)、シリンダヘッド温度に基づいてウォータポンプ及びファンを制御する(特許文献3)ようなエンジン冷却装置が知られている。   Further, there is an engine cooling device that estimates the temperature rise of engine peripheral parts and controls the driving of the cooling fan (Patent Document 2) or controls the water pump and fan based on the cylinder head temperature (Patent Document 3). Are known.

特開平5−141240号公報JP-A-5-141240 特開2008−175171号公報JP 2008-175171 A 特開2009−127433号公報JP 2009-127433 A

特許文献1では、内燃機関温度を間接的に表す冷却水温度に基づいて、ファンの風量を2段階に制御したり、2台のファンの作動と停止を切り換えることでエンジン冷却能力を変更しているが、管理対象となる冷却水温度は、エンジン各部の温度そのものではなく、エンジン各部の温度に対して大きな隔たりがあるため、エンジン各部の温度を調整する場合に、調整された温度に誤差を生じやすく、また、冷却水の温度変化はエンジン各部の温度変化に対して緩慢であり、刻々変化するエンジン回転数・エンジン負荷に対して追従しにくく、エンジン各部の迅速な温度調整が難しい。この結果として、エンジン各部を一定の温度に保つことは困難である。   In Patent Document 1, based on the coolant temperature that indirectly represents the internal combustion engine temperature, the air flow of the fan is controlled in two stages, or the engine cooling capacity is changed by switching between the operation and stop of the two fans. However, the temperature of the cooling water to be managed is not the temperature of each part of the engine itself but a large gap with respect to the temperature of each part of the engine.Therefore, when adjusting the temperature of each part of the engine, there is an error in the adjusted temperature. It is easy to occur, and the temperature change of the cooling water is slow with respect to the temperature change of each part of the engine, and it is difficult to follow the engine speed and the engine load that change every moment, and it is difficult to quickly adjust the temperature of each part of the engine. As a result, it is difficult to keep each part of the engine at a constant temperature.

更に、冷却水温度がエンジン負荷に対して追従しにくいので、エンジンが高負荷運転から軽負荷運転に移った際に、エンジン冷却能力の高い状態が長く続き、冷却水ポンプや冷却ファンの駆動馬力の大きい状態が長く維持され、燃費の悪化を招く。   In addition, since the coolant temperature is difficult to follow the engine load, when the engine shifts from high load operation to light load operation, the engine cooling capacity continues to be high for a long time, and the driving horsepower of the cooling water pump and cooling fan The large state is maintained for a long time, resulting in deterioration of fuel consumption.

特許文献2では、エンジン周辺部品としてのインシュレータの温度に基づいて冷却ファンの作動を制御するが、エンジン自体の温度を管理していないので、インシュレータの温度に基づいてエンジン各部の温度を調整することは難しい。   In Patent Document 2, the operation of the cooling fan is controlled based on the temperature of the insulator as the engine peripheral part, but the temperature of the engine itself is not managed, so the temperature of each part of the engine is adjusted based on the temperature of the insulator. Is difficult.

また、特許文献3では、エンジン停止後にシリンダヘッド温度に基づいて電動ウォータポンプの作動を制御するが、エンジン運転中に、どのエンジン部位の温度又は情報に基づいて電動ウォータポンプを制御するのか記載されていないため、エンジン各部の温度がどのように調整されるのか明確でない。   Further, in Patent Document 3, the operation of the electric water pump is controlled based on the cylinder head temperature after the engine is stopped, but it is described which engine part temperature or information is controlled based on the temperature or information during engine operation. It is not clear how the temperature of each part of the engine is adjusted.

本発明の目的は、エンジン回転数・エンジン負荷が刻々と変化する状況において、エンジン各部の温度に基づいてエンジン冷却能力を柔軟に変更して、エンジン各部の温度を一定の範囲内に保つことが可能なエンジン冷却装置を提供することにある。   The object of the present invention is to keep the temperature of each part of the engine within a certain range by flexibly changing the engine cooling capacity based on the temperature of each part of the engine in a situation where the engine speed and the engine load change every moment. It is to provide a possible engine cooling device.

本発明は、かかる目的を達成するため、エンジン運転中にエンジン各部位を冷却するエンジン冷却装置において、前記エンジンに備える燃焼室の対面部位の温度若しくは前記燃焼室を通過した後の流体の温度を直接に検出する、又は間接に推定する温度確認手段と、エンジン冷却能力を変更可能な冷却可変手段と、前記温度確認手段によって確認された前記燃焼室の対面部位の温度若しくは前記燃焼室を通過した後の前記流体の温度が閾値以上になった場合に、前記燃焼室の対面部位の温度又は前記流体の温度が閾値未満の場合に対して前記冷却可変手段のエンジン冷却能力を高めるように制御する制御手段とを備えることを特徴とする。   In order to achieve such an object, the present invention provides an engine cooling device that cools each part of an engine during operation of the engine. The temperature of a facing part of a combustion chamber provided in the engine or the temperature of a fluid after passing through the combustion chamber The temperature confirmation means that directly detects or indirectly estimates, the cooling variable means that can change the engine cooling capacity, the temperature of the facing portion of the combustion chamber confirmed by the temperature confirmation means or the combustion chamber that has passed When the temperature of the later fluid becomes equal to or higher than a threshold value, control is performed so as to increase the engine cooling capacity of the cooling variable means with respect to the case where the temperature of the facing portion of the combustion chamber or the temperature of the fluid is lower than the threshold value. And a control means.

本発明によれば、エンジンの温度管理対象を、従来のような冷却水温度から、エンジンに備える燃焼室の対面部位の温度若しくは燃焼室を通過した後の流体の温度とするやり方に変更することで、エンジン回転数・エンジン負荷が刻々と変化する状況においても、燃焼室の対面部位の温度若しくは燃焼室を通過した後の流体の温度に応じてエンジン冷却能力を変更するため、燃焼室の対面部位の温度若しくは燃焼室を流体が通過した後の部位の温度変化がより小さくなり、エンジン各部の温度が一定の範囲内に保たれて、エンジンからの熱損失を低減できるので、燃費が向上する。更に、エンジン各部の温度変化による熱疲労が軽減される。   According to the present invention, the temperature management target of the engine is changed from the conventional cooling water temperature to the temperature of the facing portion of the combustion chamber provided in the engine or the temperature of the fluid after passing through the combustion chamber. In the situation where the engine speed and engine load change every moment, the engine cooling capacity is changed according to the temperature of the facing part of the combustion chamber or the temperature of the fluid after passing through the combustion chamber. The temperature change of the part or the temperature of the part after the fluid passes through the combustion chamber becomes smaller, the temperature of each part of the engine is kept within a certain range, and the heat loss from the engine can be reduced, thereby improving the fuel efficiency. . Furthermore, thermal fatigue due to temperature changes in each part of the engine is reduced.

また、エンジンの軽負荷運転時において、エンジン冷却能力を抑えることで燃焼室の対面部位の温度若しくは燃焼室を流体が通過した後の部位の温度、ひいてはエンジン各部の温度が従来よりも高く保たれ、エンジン冷却損失の低減と、冷却可変手段の作動制限による冷却可変手段の駆動馬力の低減とが図られ、燃費が向上する。   In addition, during light load operation of the engine, by suppressing the engine cooling capacity, the temperature of the facing part of the combustion chamber or the temperature of the part after the fluid has passed through the combustion chamber, and hence the temperature of each part of the engine, is kept higher than before. The engine cooling loss can be reduced, and the driving horsepower of the cooling variable means can be reduced by restricting the operation of the cooling variable means, thereby improving the fuel efficiency.

前記燃焼室の対面部位の温度若しくは前記流体の温度は、シリンダヘッドの燃焼室壁面温度、EGRクーラ出口の排ガス温度、吸気ポート壁面温度、シリンダライナ壁面温度のうち、少なくとも1つであることが好ましい。
本発明によれば、エンジン各部の温度のうち、最も高い部位の少なくとも1つの温度を優先的に確認することで、エンジンの回転数やエンジン負荷に応じた急激な温度変化に迅速に対応して冷却能力の制御が行え、この結果、エンジン各部の温度をより素早くほぼ一定にすることが可能になる。
The temperature of the facing portion of the combustion chamber or the temperature of the fluid is preferably at least one of a combustion chamber wall temperature of the cylinder head, an exhaust gas temperature at the outlet of the EGR cooler, an intake port wall temperature, and a cylinder liner wall temperature. .
According to the present invention, by preferentially checking at least one temperature of the highest part among the temperatures of each part of the engine, it is possible to quickly cope with a rapid temperature change according to the engine speed and the engine load. The cooling capacity can be controlled. As a result, the temperature of each part of the engine can be made almost constant more quickly.

前記冷却可変手段は、前記エンジン内及びラジエータ内の冷却水を強制循環させる冷却水ポンプであることが好ましい。
本発明によれば、冷却水ポンプの回転数を高くしてエンジン冷却能力を高めることで、エンジン内及びラジエータ内の冷却水循環量を増やし、エンジン及びラジエータからの放熱を促す。
It is preferable that the cooling variable means is a cooling water pump that forcibly circulates cooling water in the engine and in the radiator.
According to the present invention, by increasing the number of revolutions of the cooling water pump to increase the engine cooling capacity, the cooling water circulation amount in the engine and in the radiator is increased, and heat radiation from the engine and the radiator is promoted.

前記冷却可変手段は、好ましくは、前記ラジエータへの送風を促す冷却ファンであり、また、前記流体の温度は、少なくとも1つの閾値が設定されたエンジン入口冷却水温であり、このエンジン入口冷却水温の前記閾値に対応させて、該閾値の高さに応じて回転数が増加するように前記冷却ファンの回転数が設定され、前記エンジン入口冷却水温に基づいて前記冷却ファンの回転数を制御する際に、前記エンジン入口冷却水温が、前記エンジン入口冷却水温の前記閾値以上になる毎に、前記冷却ファンの回転数を前記エンジン入口冷却水温の前記閾値に対応させた前記冷却ファンの前記回転数に変更する。
本発明によれば、エンジン入口冷却水温に応じて冷却ファンの回転数をきめ細かく制御することが可能になり、エンジン各部の温度を調整する調整能力が高められる。
Preferably, the cooling variable means is a cooling fan that urges air to the radiator, and the temperature of the fluid is an engine inlet cooling water temperature at which at least one threshold is set. When the number of rotations of the cooling fan is set so as to increase according to the threshold value, and the number of rotations of the cooling fan is controlled based on the engine inlet cooling water temperature. In addition, every time the engine inlet cooling water temperature becomes equal to or higher than the threshold value of the engine inlet cooling water temperature, the rotation speed of the cooling fan is set to the rotation speed of the cooling fan corresponding to the threshold value of the engine inlet cooling water temperature. change.
According to the present invention, it is possible to finely control the number of rotations of the cooling fan in accordance with the engine inlet cooling water temperature, and the adjustment ability to adjust the temperature of each part of the engine is enhanced.

以上記載のごとく本発明によれば、エンジンに備える燃焼室の対面部位の温度若しくは燃焼室を通過した後の流体の温度を直接に検出する、又は間接に推定する温度確認手段と、エンジン冷却能力を変更可能な冷却可変手段と、温度確認手段によって確認された燃焼室の対面部位の温度若しくは燃焼室を通過した後の流体の温度が閾値以上になった場合に、燃焼室の対面部位の温度又は流体の温度が閾値未満の場合に対して冷却可変手段のエンジン冷却能力を高めるように制御する制御手段とを備えるので、エンジンの温度管理対象を、従来のような冷却水温度から、エンジンに備える燃焼室の対面部位の温度若しくは燃焼室を通過した後の流体の温度とするやり方に変更することで、エンジン回転数・エンジン負荷が刻々と変化する状況においても、燃焼室の対面部位の温度若しくは燃焼室を通過した後の流体の温度に応じてエンジン冷却能力を変更するため、燃焼室の対面部位の温度若しくは燃焼室を流体が通過した後の部位の温度変化をより小さくしてエンジン各部の温度を一定の範囲内に保つことができる。
この結果、エンジンからの熱損失を低減できるので、燃費を向上させることができる。
更に、エンジン各部の温度変化による熱疲労を軽減することができ、エンジンの信頼性を向上させることができる。
As described above, according to the present invention, the temperature confirmation means for directly detecting or indirectly estimating the temperature of the facing portion of the combustion chamber provided in the engine or the temperature of the fluid after passing through the combustion chamber, and the engine cooling capacity The temperature of the facing part of the combustion chamber when the temperature of the facing part of the combustion chamber confirmed by the temperature checking means or the temperature of the fluid after passing through the combustion chamber exceeds the threshold value Or a control means for controlling the engine cooling capacity of the cooling variable means to be increased when the temperature of the fluid is less than the threshold value, so that the engine temperature management target is changed from the conventional coolant temperature to the engine. By changing to the method of setting the temperature of the facing part of the combustion chamber or the temperature of the fluid after passing the combustion chamber, the engine speed and engine load will change every moment However, in order to change the engine cooling capacity in accordance with the temperature of the facing part of the combustion chamber or the temperature of the fluid after passing through the combustion chamber, the temperature of the facing part of the combustion chamber or the part after the fluid has passed through the combustion chamber Therefore, the temperature of each part of the engine can be kept within a certain range.
As a result, heat loss from the engine can be reduced, and fuel efficiency can be improved.
Furthermore, thermal fatigue due to temperature changes in each part of the engine can be reduced, and the reliability of the engine can be improved.

また、エンジンの軽負荷運転時において、エンジン冷却能力を抑えることで燃焼室の対面部位の温度若しくは燃焼室を流体が通過した後の部位の温度、ひいてはエンジン各部の温度を従来よりも高く保つことができる。この結果、エンジン冷却損失を低減することができ、燃費を向上させることができる。
この場合、冷却可変手段の作動が制限されるため、冷却可変手段を駆動させる駆動馬力を低減することができるため、この点からも燃費を向上させることができる。
Also, during light load operation of the engine, by suppressing the engine cooling capacity, the temperature of the facing part of the combustion chamber or the temperature of the part after the fluid has passed through the combustion chamber, and hence the temperature of each part of the engine, can be kept higher than before. Can do. As a result, engine cooling loss can be reduced and fuel consumption can be improved.
In this case, since the operation of the cooling variable means is limited, the driving horsepower for driving the cooling variable means can be reduced, and the fuel efficiency can be improved also in this respect.

燃焼室の対面部位の温度若しくは流体の温度は、シリンダヘッドの燃焼室壁面温度、EGRクーラ出口の排ガス温度、吸気ポート壁面温度、シリンダライナ壁面温度のうち、少なくとも1つであるので、エンジン各部の温度のうち、最も高い部位の少なくとも1つの温度を優先的に確認することで、エンジンの回転数や負荷に応じた急激な温度変化に迅速に対応して冷却能力の制御を行うことができ、エンジン各部の温度をより素早くほぼ一定にすることができる。   The temperature of the facing part of the combustion chamber or the temperature of the fluid is at least one of the combustion chamber wall temperature of the cylinder head, the exhaust gas temperature at the EGR cooler outlet, the intake port wall temperature, and the cylinder liner wall temperature. By preferentially checking the temperature of at least one of the highest parts of the temperature, it is possible to quickly control the cooling capacity in response to a rapid temperature change according to the engine speed and load, The temperature of each part of the engine can be made almost constant more quickly.

冷却可変手段は、エンジン内及びラジエータ内の冷却水を強制循環させる冷却水ポンプであるので、冷却水ポンプの回転数を高くすることで、エンジン内及びラジエータ内の冷却水循環量を増やすことができ、エンジン及びラジエータからの放熱を促すことでエンジン冷却能力を高めることができる。   Since the cooling variable means is a cooling water pump that forcibly circulates the cooling water in the engine and the radiator, the amount of cooling water circulation in the engine and in the radiator can be increased by increasing the number of rotations of the cooling water pump. The engine cooling capacity can be increased by encouraging heat radiation from the engine and the radiator.

冷却可変手段は、ラジエータへの送風を促す冷却ファンであり、また、流体の温度は、少なくとも1つの閾値が設定されたエンジン入口冷却水温であり、このエンジン入口冷却水温の閾値に対応させて、該閾値の高さに応じて回転数が増加するように冷却ファンの回転数が設定され、エンジン入口冷却水温に基づいて冷却ファンの回転数を制御する際に、エンジン入口冷却水温が、エンジン入口冷却水温の閾値以上になる毎に、冷却ファンの回転数をエンジン入口冷却水温の閾値に対応させた冷却ファンの回転数に変更するので、エンジン入口冷却水温に応じて冷却ファンの回転数をきめ細かく制御することができ、エンジン各部の温度を調整する調整能力を高めることができるため、エンジン各部の温度を従来よりも高い温度にほぼ一定に且つより一層容易に保つことができる。   The cooling variable means is a cooling fan that urges air to the radiator, and the temperature of the fluid is an engine inlet cooling water temperature at which at least one threshold is set, and corresponds to the engine inlet cooling water temperature threshold, The number of revolutions of the cooling fan is set so that the number of revolutions increases according to the height of the threshold, and when the number of revolutions of the cooling fan is controlled based on the temperature of the engine inlet cooling water, the engine inlet cooling water temperature is Every time the cooling water temperature exceeds the threshold value, the cooling fan speed is changed to the cooling fan speed corresponding to the engine inlet cooling water temperature threshold value, so the cooling fan speed is finely adjusted according to the engine inlet cooling water temperature. It can be controlled and the adjustment ability to adjust the temperature of each part of the engine can be enhanced, so that the temperature of each part of the engine is kept almost constant at a higher temperature than before. Than one can be maintained even more easily.

本発明に係るエンジン冷却装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the engine cooling device which concerns on this invention. 本発明に係るエンジンとエンジン各部の温度を検出する温度センサとを示すエンジン正面図である。It is an engine front view which shows the engine which concerns on this invention, and the temperature sensor which detects the temperature of each part of an engine. 本発明に係るエンジン冷却装置のブロック図である。It is a block diagram of the engine cooling device concerning the present invention. 本発明に係るエンジン冷却装置の冷却水ポンプによる冷却方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the cooling method by the cooling water pump of the engine cooling device which concerns on this invention. 本発明に係るエンジン冷却装置の冷却ファンによる冷却方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the cooling method by the cooling fan of the engine cooling device which concerns on this invention. 本発明に係るエンジン冷却装置を評価する自動車走行モードを示すグラフである。It is a graph which shows the motor vehicle travel mode which evaluates the engine cooling device which concerns on this invention. 図6に示した自動車走行モードを実施する際のエンジン負荷とエンジン回転数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the engine load at the time of implementing the motor vehicle travel mode shown in FIG. 6, and an engine speed. エンジン運転中におけるシリンダライナ壁面温度の時間的変化を示すグラフであり、図8(A)は本実施形態、図8(B)は比較例である。It is a graph which shows the time change of the cylinder liner wall surface temperature in engine operation, FIG. 8 (A) is this embodiment and FIG. 8 (B) is a comparative example. エンジンにおける燃焼室の対面部位の熱に対する疲労強度を評価する疲労限度線図であり、図9(A)は本実施形態と比較例の疲労強度を比較する図、図9(B)は本実施形態と比較例の疲労安全率を比較する図である。FIG. 9A is a fatigue limit diagram for evaluating the fatigue strength against heat of the facing portion of the combustion chamber in the engine, FIG. 9A is a diagram comparing the fatigue strength of this embodiment and a comparative example, and FIG. It is a figure which compares the fatigue safety factor of a form and a comparative example.

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がな、い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to the extent that they are not specifically described.

図1に示すように、エンジン冷却装置10は、エンジン11の内部及び外部に設けられた冷却水通路12と、この冷却水通路12に強制的に冷却水を循環させる電動式の冷却可変手段としての冷却水ポンプ13と、冷却水通路12に設けられることで循環する冷却水から放熱させるラジエータ14と、このラジエータ14への冷却水循環を制御するために冷却水通路12の一部を開閉するように設けられたサーモスタットバルブ16と、ラジエータ14への通風を促すためにラジエータ14に近接するように設けられた電動式の冷却可変手段としての冷却ファン17と、エンジン11の燃焼室62(図2参照)の対面部位の温度又は燃焼室62を通過した後の流体(排ガス、冷却水、潤滑油)の温度を検出する複数の温度センサ(詳細は後述する。)と、これらの温度センサでの検出信号に基づいて冷却水ポンプ13及び冷却ファン17の駆動を制御する制御手段としてのECU18とから構成されている。なお、符号19は冷却水温度を検出するために後に詳述するロア冷却水通路23に設けられたエンジン冷却水温度センサである。   As shown in FIG. 1, the engine cooling device 10 includes a cooling water passage 12 provided inside and outside the engine 11, and electric cooling variable means for forcibly circulating the cooling water through the cooling water passage 12. The cooling water pump 13, the radiator 14 that dissipates heat from the circulating cooling water by being provided in the cooling water passage 12, and a part of the cooling water passage 12 is opened and closed to control the cooling water circulation to the radiator 14. 2, a cooling fan 17 as an electric cooling variable means provided so as to be close to the radiator 14 in order to promote ventilation to the radiator 14, and a combustion chamber 62 of the engine 11 (FIG. 2). A plurality of temperature sensors (details will be described later) for detecting the temperature of the facing portion of the reference (see) or the temperature of the fluid (exhaust gas, cooling water, lubricating oil) after passing through the combustion chamber 62 That.) And, and a ECU18 serving as a control means for controlling the driving of the cooling water pump 13 and the cooling fan 17 based on the detection signal of these temperature sensors. Reference numeral 19 denotes an engine coolant temperature sensor provided in the lower coolant passage 23 which will be described in detail later in order to detect the coolant temperature.

冷却水通路12は、エンジン11のシリンダブロック及びシリンダヘッドに設けられたエンジン内冷却水通路(不図示)と、このエンジン内冷却水通路に接続されるようにエンジン11の外部に設けられたエンジン外冷却水通路20とからなる。   The cooling water passage 12 is an engine cooling water passage (not shown) provided in the cylinder block and cylinder head of the engine 11 and an engine provided outside the engine 11 so as to be connected to the engine cooling water passage. It consists of an outer cooling water passage 20.

エンジン外冷却水通路20は、エンジン内冷却水通路からラジエータ14の上部に至るアッパ冷却水通路22と、ラジエータ14の下部から冷却水ポンプ13に至るロア冷却水通路23と、冷却水ポンプ13からエンジン内冷却水通路に至るポンプ出口側冷却水通路(不図示)と、アッパ冷却水通路22から、ロア冷却水通路23に設けられたサーモスタットバルブ16に至るバイパス冷却水通路26とから構成されている。   The engine external coolant passage 20 includes an upper coolant passage 22 extending from the engine coolant passage to the upper portion of the radiator 14, a lower coolant passage 23 extending from the lower portion of the radiator 14 to the coolant pump 13, and the coolant pump 13. A pump outlet side cooling water passage (not shown) leading to the engine cooling water passage, and a bypass cooling water passage 26 extending from the upper cooling water passage 22 to the thermostat valve 16 provided in the lower cooling water passage 23. Yes.

冷却水温度が低い場合には、サーモスタットバルブ16が閉じているので、冷却水は、冷却水ポンプ13→ポンプ出口側冷却水通路→エンジン内冷却水通路→アッパ冷却水通路22→バイパス冷却水通路26→ロア冷却水通路23→冷却水ポンプ13の順に循環する。   Since the thermostat valve 16 is closed when the cooling water temperature is low, the cooling water is supplied from the cooling water pump 13 → the pump outlet side cooling water passage → the engine cooling water passage → the upper cooling water passage 22 → the bypass cooling water passage. 26 → Lower cooling water passage 23 → Cooling water pump 13 is circulated in this order.

冷却水温度が上昇してサーモスタットバルブ16が開くと、上記の冷却水循環路に加えてアッパ冷却水通路22→ラジエータ14→ロア冷却水通路23にも冷却水が循環するようになり、ラジエータ14からの放熱、更には冷却ファン17の作動によるラジエータ14からの放熱の促進によって冷却水の温度上昇が抑えられる。   When the temperature of the cooling water rises and the thermostat valve 16 opens, the cooling water circulates in the upper cooling water passage 22 → the radiator 14 → the lower cooling water passage 23 in addition to the above cooling water circulation passage. The increase in the temperature of the cooling water is suppressed by the promotion of the heat radiation and the heat radiation from the radiator 14 by the operation of the cooling fan 17.

図2に示すように、エンジン11は、シリンダブロック31と、このシリンダブロック31の下部に回転自在に支持されたクランクシャフト32と、このクランクシャフト32のクランクピン32aに一端が連結されたコネクティングロッド33と、このコネクティングロッド33の他端にピストンピン34を介して連結されるとともにシリンダブロック31内に設けられたシリンダライナ36に移動自在に挿入されたピストン37と、シリンダブロック31の上部に取付けられたシリンダヘッド41と、このシリンダヘッド41に形成された吸気ポート41aに連通するようにシリンダヘッド41の一側面に取付けられた吸気マニホールド42と、シリンダヘッド41に形成された排気ポート41bに連通するようにシリンダヘッド41の他側面に取付けられた排気マニホールド43と、この排気マニホールド43に接続される排気通路から吸気マニホールド42に接続される吸気通路へ排ガスを戻すEGR通路46と、このEGR通路46を流れる排ガスを冷却するためにEGR通路46の途中に設けられたEGRクーラ47とを備える。   As shown in FIG. 2, the engine 11 includes a cylinder block 31, a crankshaft 32 rotatably supported on the lower portion of the cylinder block 31, and a connecting rod having one end connected to a crankpin 32 a of the crankshaft 32. 33, a piston 37 connected to the other end of the connecting rod 33 via a piston pin 34 and movably inserted into a cylinder liner 36 provided in the cylinder block 31, and an upper portion of the cylinder block 31. The cylinder head 41 communicated with an intake manifold 42 attached to one side of the cylinder head 41 so as to communicate with the intake port 41a formed on the cylinder head 41, and an exhaust port 41b formed on the cylinder head 41. Of the cylinder head 41 An exhaust manifold 43 attached to the side surface, an EGR passage 46 for returning exhaust gas from an exhaust passage connected to the exhaust manifold 43 to an intake passage connected to the intake manifold 42, and exhaust gas flowing through the EGR passage 46 are cooled. And an EGR cooler 47 provided in the middle of the EGR passage 46.

エンジン冷却装置10では、エンジン11の各部位のうちで温度が高い部位や、温度が高い流体(排ガス、冷却水)について温度管理を行い、それらの温度管理部位又は流体の温度が一定になるように冷却制御を行っている。   In the engine cooling device 10, temperature management is performed for a part having a high temperature among the parts of the engine 11 and a fluid (exhaust gas, cooling water) having a high temperature so that the temperature of the temperature management part or the fluid becomes constant. Cooling control is performed.

ここで、温度管理が行われる燃焼室62の対面部位としては、シリンダヘッド41(詳しくは、シリンダヘッド41の燃焼室壁面)、吸気ポート41a(詳しくは、吸気ポート41aの壁面)、シリンダライナ36(詳しくは、シリンダライナ36の内壁面)である。また、燃焼室を通過した後の流体としては、EGRクーラ47の出口の排ガスである。   Here, as facing portions of the combustion chamber 62 where temperature management is performed, the cylinder head 41 (specifically, the combustion chamber wall surface of the cylinder head 41), the intake port 41a (specifically, the wall surface of the intake port 41a), the cylinder liner 36 (Specifically, the inner wall surface of the cylinder liner 36). Further, the fluid after passing through the combustion chamber is exhaust gas at the outlet of the EGR cooler 47.

図中に示す黒丸は温度センサであり、61はピストン37の頂面とシリンダヘッド41の下面とで形成される燃焼室62に臨むようにシリンダヘッド41の燃焼室壁面に設けられた温度確認手段としてのシリンダヘッド温度センサ、63は排ガス温度を測定するためにEGRクーラ47における排ガス出口に設けられた温度確認手段としてのEGRクーラ出口ガス温度センサ、64は吸気ポート41aの壁面に設けられた温度確認手段としての吸気ポート壁面温度センサ、66はシリンダライナ36におけるピストン37に臨む内壁面に設けられた温度確認手段としてのシリンダライナ壁面温度センサ、67は排気マニホールド43内を流れる排ガス温度を検出するために排気マニホールド43に設けられた排気温度センサ、68は吸気マニホールド42内を流れる吸気ガスの温度を検出するために吸気マニホールド42に設けられた吸気温度センサ、69はエンジン11内の各部を潤滑する潤滑油の温度を検出するためにシリンダブロック31内の潤滑油通路に設けられたエンジン油温センサである。   A black circle shown in the figure is a temperature sensor, and 61 is a temperature confirmation means provided on the combustion chamber wall surface of the cylinder head 41 so as to face the combustion chamber 62 formed by the top surface of the piston 37 and the lower surface of the cylinder head 41. A cylinder head temperature sensor 63, an EGR cooler outlet gas temperature sensor as a temperature confirmation means provided at the exhaust gas outlet of the EGR cooler 47 for measuring the exhaust gas temperature, and 64 a temperature provided on the wall surface of the intake port 41a An intake port wall surface temperature sensor as confirmation means, 66 is a cylinder liner wall surface temperature sensor as temperature confirmation means provided on the inner wall surface of the cylinder liner 36 facing the piston 37, and 67 detects the temperature of exhaust gas flowing in the exhaust manifold 43. An exhaust temperature sensor 68 provided in the exhaust manifold 43 for An intake air temperature sensor 69 provided in the intake manifold 42 for detecting the temperature of the intake gas flowing in the cylinder 42 is lubricated in the cylinder block 31 in order to detect the temperature of the lubricating oil that lubricates each part in the engine 11. It is an engine oil temperature sensor provided in the oil passage.

上記温度センサのうち、シリンダヘッド温度センサ61、吸気ポート壁面温度センサ64、シリンダライナ壁面温度センサ66、排気温度センサ67及び吸気温度センサ68については全気筒又は特定の気筒に設けられる。   Among the temperature sensors, the cylinder head temperature sensor 61, the intake port wall surface temperature sensor 64, the cylinder liner wall surface temperature sensor 66, the exhaust gas temperature sensor 67, and the intake air temperature sensor 68 are provided in all cylinders or specific cylinders.

図3に示すように、エンジンの燃焼室の対面部位の温度又は燃焼室を通過した後の流体の温度を調整するために、エンジン冷却装置10の一部を構成するエンジン温度調整装置75は、図2に示した各温度センサと、これらの温度センサからの検出信号及びエンジン各部の温度を調整するのに必要な各種情報が入力されるECU18と、各温度センサからの検出信号及び各種情報に基づきECU18によってそれぞれ駆動される、詳しくは回転数が制御される冷却水ポンプ13及び冷却ファン17とからなる。   As shown in FIG. 3, in order to adjust the temperature of the facing portion of the combustion chamber of the engine or the temperature of the fluid after passing through the combustion chamber, the engine temperature adjustment device 75 constituting a part of the engine cooling device 10 includes: Each temperature sensor shown in FIG. 2, ECU 18 to which detection signals from these temperature sensors and various information necessary for adjusting the temperature of each part of the engine are input, and detection signals and various information from each temperature sensor The ECU 18 is composed of a cooling water pump 13 and a cooling fan 17 that are respectively driven by the ECU 18 and, in particular, the rotational speed is controlled.

温度センサとしては、温度管理の優先度が高い順に挙げると、(1)シリンダヘッド温度センサ61、(2)EGRクーラ出口ガス温度センサ63、(3)吸気ポート壁面温度センサ64、(4)シリンダライナ壁面温度センサ66であり、その他の温度センサとして、エンジン冷却水温度センサ19、エンジン油温度センサ69、排気温度センサ67、吸気温度センサ68がある。   As the temperature sensors, (1) cylinder head temperature sensor 61, (2) EGR cooler outlet gas temperature sensor 63, (3) intake port wall surface temperature sensor 64, and (4) cylinder are listed in descending order of priority of temperature management. A liner wall surface temperature sensor 66, and other temperature sensors include an engine coolant temperature sensor 19, an engine oil temperature sensor 69, an exhaust temperature sensor 67, and an intake air temperature sensor 68.

上記した温度管理の優先度が高い温度センサは、エンジン各部の中で非常に温度が高い部位に設けられ、刻々変化するエンジン回転数・エンジントルクに対応して急激に変化する温度を検出している。なお、上記の優先度は、エンジン運転状況や外気温などによって変更が可能である。
また、各種情報としては、図示せぬセンサなどによりECU18に入力されるエンジン回転数、エンジントルク又は燃料噴射量、冷却水ポンプ回転数、冷却ファン回転数がある。
The above-mentioned temperature sensor with a high priority for temperature management is provided in a part where the temperature is extremely high in each part of the engine, and detects a temperature that changes rapidly in response to the engine speed and engine torque that change every moment. Yes. Note that the priority can be changed according to the engine operating condition, the outside air temperature, and the like.
The various information includes engine speed, engine torque or fuel injection amount, cooling water pump speed, and cooling fan speed input to the ECU 18 by a sensor (not shown).

以上に述べたシリンダヘッド温度センサ61、EGRクーラ出口ガス温度センサ63、吸気ポート壁面温度センサ64、シリンダライナ壁面温度センサ66によりその部位の温度を検出するのに代えて、これらのセンサが取付けられた部位の温度を、他の温度センサから検出された温度や各種情報から温度確認手段としてのECU18によって推定してもよい。   Instead of detecting the temperature of the part by the cylinder head temperature sensor 61, the EGR cooler outlet gas temperature sensor 63, the intake port wall surface temperature sensor 64, and the cylinder liner wall surface temperature sensor 66 described above, these sensors are attached. The temperature of the detected part may be estimated by the ECU 18 serving as a temperature confirmation means from the temperature detected from other temperature sensors and various information.

図4は冷却水ポンプによる冷却方法を示すフローチャートであり、図中のS1、S2、・・・はステップ番号を示している。
ステップS1では、シリンダヘッド温度Thがシリンダヘッド温度閾値Ththより小さいかどうか判断する。
Th<Ththでない(NO)場合(即ち、Th≧Ththの場合)は、ステップS2に進む。
Th<Ththである(YES)場合は、ステップS3に進む。
ステップS2では、エンジン冷却能力を高めるために、冷却水ポンプの回転数を高回転数R2に設定する。
FIG. 4 is a flowchart showing a cooling method by the cooling water pump, and S1, S2,... In the figure indicate step numbers.
In step S1, it is determined whether the cylinder head temperature Th is lower than the cylinder head temperature threshold Thth.
When Th <Thth is not satisfied (NO) (that is, when Th ≧ Thth), the process proceeds to step S2.
If Th <Thth (YES), the process proceeds to step S3.
In step S2, in order to increase the engine cooling capacity, the rotational speed of the cooling water pump is set to a high rotational speed R2.

ステップS3では、EGRクーラ出口ガス温度TeがEGRクーラ出口ガス温度閾値Tethより小さいかどうか判断する。
Te<Tethでない(NO)場合(即ち、Te≧Tethの場合)は、ステップS2に進む。
Te<Tethである(YES)場合は、ステップS4に進む。
In step S3, it is determined whether the EGR cooler outlet gas temperature Te is lower than the EGR cooler outlet gas temperature threshold value Teth.
When Te <Teth is not satisfied (NO) (that is, when Te ≧ Teth), the process proceeds to step S2.
If Te <Teth (YES), the process proceeds to step S4.

ステップS4では、吸気ポート壁面温度Tiが吸気ポート壁面温度閾値Tithより小さいかどうか判断する。
Ti<Tithでない(NO)場合(即ち、Ti≧Tithの場合)は、ステップS2に進む。
Ti<Tithである(YES)場合は、ステップS5に進む。
In step S4, it is determined whether the intake port wall surface temperature Ti is lower than the intake port wall surface temperature threshold Tith.
If Ti <Tith is not satisfied (NO) (that is, if Ti ≧ Tith), the process proceeds to step S2.
If Ti <Tith (YES), the process proceeds to step S5.

ステップS5では、シリンダライナ壁面温度TLがシリンダライナ壁面温度閾値TLthより小さいかどうか判断する。
TL<TLthでない(NO)場合(即ち、TL≧TLthの場合)は、ステップS2に進む。
TL<TLthである(YES)場合は、ステップS6に進む。
ステップS6では、冷却水ポンプの回転数を低回転数R1に設定する。ここで、R1<R2である。
In step S5, it is determined whether or not the cylinder liner wall surface temperature TL is smaller than the cylinder liner wall surface temperature threshold TLth.
When TL <TLth is not satisfied (NO) (that is, when TL ≧ TLth), the process proceeds to step S2.
If TL <TLth (YES), the process proceeds to step S6.
In step S6, the rotation speed of the cooling water pump is set to a low rotation speed R1. Here, R1 <R2.

図5は冷却ファンによる冷却方法を示すフローチャートであり、図中のS11、S12、・・・はステップ番号を示している。
ステップS11では、エンジン冷却水温度Tcが第2エンジン冷却水温度閾値Tcth2より小さいかどうか判断する。
Tc<Tcth2でない(NO)場合(即ち、Tc≧Tcth2の場合)は、ステップS12に進む。
Tc<Tcth2である(YES)場合は、ステップS13に進む。
ステップS12では、エンジン冷却能力を高めるために、冷却水ポンプの回転数を高回転数N2に設定する。
FIG. 5 is a flowchart showing a cooling method using a cooling fan, and S11, S12,... In the figure indicate step numbers.
In step S11, it is determined whether the engine coolant temperature Tc is lower than the second engine coolant temperature threshold value Tcth2.
When Tc <Tcth2 is not satisfied (NO) (that is, when Tc ≧ Tcth2), the process proceeds to step S12.
If Tc <Tcth2 (YES), the process proceeds to step S13.
In step S12, the rotational speed of the cooling water pump is set to a high rotational speed N2 in order to increase the engine cooling capacity.

ステップS13では、エンジン冷却水温度Tcが第1エンジン冷却水温度閾値Tcth1(<Tcth2)より小さいかどうか判断する。
Tc<Tcth1でない(NO)場合(即ち、Tc≧Tcth1の場合)は、ステップS14に進む。
Tc<Tcth1である(YES)場合は、ステップS15に進む。
ステップS14では、冷却水ポンプの回転数を低回転数N1(<N2)に設定する。
ステップS15では、冷却ファンを停止させる。
In step S13, it is determined whether the engine coolant temperature Tc is smaller than the first engine coolant temperature threshold value Tcth1 (<Tcth2).
When Tc <Tcth1 is not satisfied (NO) (that is, when Tc ≧ Tcth1), the process proceeds to step S14.
If Tc <Tcth1 (YES), the process proceeds to step S15.
In step S14, the rotation speed of the cooling water pump is set to a low rotation speed N1 (<N2).
In step S15, the cooling fan is stopped.

図6はエンジン冷却装置を評価する自動車走行モード、即ち排ガス量測定モード(JE05モード)を示すグラフであり、車両運転状態の一例を示すものである。グラフの縦軸は車速、横軸は時間を表している。
また、図7は図6に示した自動車走行モードを実施する際の車両の重量、車両に搭載される変速機の減速比等に基づいて車両に搭載されるエンジンのエンジン負荷とエンジン回転数との関係を示す各点がプロットされている。グラフの縦軸はエンジン負荷、横軸はエンジン回転数を表している。即ち、図6におけるエンジン使用域の例を示している。なお、エンジン負荷が全開(WOT)のデータをグラフ上部に参考として示しているが、エンジンは全開では運転されていない。
FIG. 6 is a graph showing an automobile driving mode for evaluating the engine cooling device, that is, an exhaust gas amount measurement mode (JE05 mode), and shows an example of a vehicle operating state. The vertical axis of the graph represents the vehicle speed, and the horizontal axis represents time.
FIG. 7 shows the engine load and engine speed of the engine mounted on the vehicle based on the weight of the vehicle when the vehicle travel mode shown in FIG. 6 is implemented, the reduction ratio of the transmission mounted on the vehicle, and the like. Each point indicating the relationship is plotted. The vertical axis of the graph represents the engine load, and the horizontal axis represents the engine speed. That is, an example of the engine use range in FIG. 6 is shown. In addition, although the engine load is fully open (WOT) data is shown in the upper part of the graph as a reference, the engine is not operated fully open.

図7に示したように、エンジン負荷は、エンジン回転数の全体に亘って低負荷及び中負荷となっており、本実施形態のエンジン冷却装置は、図6に示したような刻々変化する走行状態において、図7のように刻々変化するエンジン回転数、エンジン負荷においても、次図以降で説明するように、エンジン各部の温度が従来よりも高い状態で且つ一定の範囲内に保たれるようにすることで、エンジン各部の温度変化による熱疲労を軽減するとともに、エンジン冷却損失の低減や冷却水ポンプ及び冷却ファンの駆動馬力の低減を図って燃費を向上させることができる。   As shown in FIG. 7, the engine load is a low load and a medium load over the entire engine speed, and the engine cooling device of the present embodiment travels as shown in FIG. In the state, the engine speed and the engine load that change every moment as shown in FIG. 7 are also maintained in a certain range in a state where the temperature of each part of the engine is higher than the conventional one, as will be described in the following figures. Thus, it is possible to reduce thermal fatigue due to a temperature change of each part of the engine and to improve fuel efficiency by reducing engine cooling loss and driving horsepower of the cooling water pump and the cooling fan.

図8(A)は本実施形態のエンジン冷却装置により、エンジン運転中にエンジンを冷却しているときのシリンダライナ壁面温度の時間的変化を示すグラフであり、縦軸はシリンダライナ壁面温度、横軸は時間を表している。
グラフ中のT1はシリンダライナ壁面の平均温度、T2はシリンダライナ壁面の最大温度、dAは温度変化を示しており、図6に示したように車速が刻々と変化し、図7に示したようにエンジン回転数・エンジン負荷が変化しても、図8(A)に示すように、シリンダライナ壁面温度を高い状態で且つほぼ一定に保つことができる。
FIG. 8A is a graph showing temporal changes in the cylinder liner wall surface temperature when the engine is being cooled while the engine is operating by the engine cooling device of the present embodiment. The axis represents time.
In the graph, T1 is the average temperature of the cylinder liner wall surface, T2 is the maximum temperature of the cylinder liner wall surface, dA is a temperature change, and the vehicle speed changes every moment as shown in FIG. 6, as shown in FIG. Even if the engine speed and the engine load change, the cylinder liner wall surface temperature can be kept high and almost constant as shown in FIG.

図8(B)は比較例のエンジン冷却装置により、エンジン運転中にエンジンを冷却しているときのシリンダライナ壁面温度の時間的変化を示すグラフであり、縦軸はシリンダライナ壁面温度、横軸は時間を表している。
比較例のエンジン冷却装置は、例えば、エンジンのクランクシャフトからの駆動力によってエンジン回転数に応じて回転数が変化する冷却水ポンプや、冷却水温度の所定の閾値を境にOFFとONとが切り換わる冷却ファンを採用したものである。
FIG. 8B is a graph showing temporal changes in the cylinder liner wall surface temperature when the engine is being cooled during engine operation by the engine cooling device of the comparative example. The vertical axis represents the cylinder liner wall surface temperature and the horizontal axis. Represents time.
The engine cooling device of the comparative example is, for example, a cooling water pump in which the rotation speed changes according to the engine rotation speed by the driving force from the crankshaft of the engine, or OFF and ON with a predetermined threshold value of the cooling water temperature. It employs a cooling fan that switches.

グラフ中のT3はシリンダライナ壁面の平均温度、dBは温度変化を示しており、図8(A)に示した本実施形態のシリンダライナ壁面の平均温度T1に対して低くなっている(T1>T3)。また、温度変化dBは本実施形態の温度変化dAに対して大きくなっている(dA<dB)。
即ち、図8(A),(B)において、本実施形態と比較例では、最大温度はどちらもT2というように同等であり、平均温度は本実施形態の方が比較例よりも高く、温度変化は本実施例の方が比較例よりも小さい。
In the graph, T3 represents an average temperature of the cylinder liner wall surface, and dB represents a temperature change, which is lower than the average temperature T1 of the cylinder liner wall surface of the present embodiment shown in FIG. 8A (T1>). T3). Further, the temperature change dB is larger than the temperature change dA of the present embodiment (dA <dB).
That is, in FIGS. 8A and 8B, in the present embodiment and the comparative example, the maximum temperature is the same as T2, and the average temperature is higher in the present embodiment than in the comparative example. The change is smaller in this example than in the comparative example.

このように、本実施形態において、比較例よりも温度変化dAが小さいのは、エンジン冷却装置10(図1参照)では、エンジンの温度管理対象を、従来(例えば、上記の比較例)のような冷却水温度から、エンジンの燃焼室の対面部位の温度又は燃焼室を通過した後の流体の温度とするやり方に変更することで、エンジン回転数・エンジン負荷が刻々と変化する状況においても、エンジンの燃焼室の対面部位の温度又は燃焼室を通過した後の流体の温度に応じてエンジン冷却能力を変更することができるためである。   As described above, in this embodiment, the temperature change dA is smaller than that of the comparative example. In the engine cooling device 10 (see FIG. 1), the engine temperature management target is the same as in the conventional example (for example, the above comparative example). Even when the engine speed and the engine load change moment by moment, by changing the cooling water temperature to the temperature of the facing part of the combustion chamber of the engine or the temperature of the fluid after passing through the combustion chamber, This is because the engine cooling capacity can be changed according to the temperature of the facing portion of the combustion chamber of the engine or the temperature of the fluid after passing through the combustion chamber.

即ち、エンジン各部の温度のうち、最も高い部位の少なくとも1つの温度を優先的に確認することで、エンジンの回転数・エンジン負荷に応じた急激な温度変化に迅速に対応して冷却能力の制御を行うことができ、この結果、エンジン各部の温度をより素早くほぼ一定にすることができる。   In other words, by preferentially checking the temperature of at least one of the highest parts among the temperatures of each part of the engine, the cooling capacity can be controlled quickly in response to a rapid temperature change according to the engine speed and engine load. As a result, the temperature of each part of the engine can be made almost constant more quickly.

また、エンジンが軽負荷運転時において、エンジン冷却能力を抑えることでエンジンの燃焼室の対面部位の温度、ひいてはエンジン各部の温度を従来よりも高く保つことができる。
この結果、エンジン冷却損失を低減することができ、燃費を向上させることができる。
この場合、冷却水ポンプ、冷却ファンの作動が制限されるため、冷却水ポンプ、冷却ファンを駆動させる電力、ひいては、その電力を作り出す駆動馬力も低減することができるため、この点からも燃費を向上させることができる。
Further, when the engine is in a light load operation, the temperature of the facing portion of the combustion chamber of the engine, and hence the temperature of each part of the engine can be kept higher than before by suppressing the engine cooling capacity.
As a result, engine cooling loss can be reduced and fuel consumption can be improved.
In this case, since the operations of the cooling water pump and the cooling fan are limited, the electric power for driving the cooling water pump and the cooling fan and thus the driving horsepower for generating the electric power can be reduced. Can be improved.

図9(A)に示す疲労限度線図では、横軸が平均応力、縦軸が応力振幅を表している。
縦軸と横軸とが交わる点では、平均応力、応力振幅が共にゼロである。
三角形の斜辺は降伏限界であり、斜線はグラフ縦軸と交わる点に両振り疲労限度σW、グラフ横軸と交わる点に引張り強さσBをとった疲労限度線である。
この疲労限度線図には、本実施形態の図8(A)に示したシリンダライナ壁面温度から求められるシリンダライナ壁面の平均応力と応力振幅からなるデータ(黒塗り四角印)、比較例の図8(B)に示したシリンダライナ壁面温度から求められるシリンダライナ壁面の平均応力と応力振幅からなるデータ(白抜き四角印)がプロットされている。
In the fatigue limit diagram shown in FIG. 9A, the horizontal axis represents average stress and the vertical axis represents stress amplitude.
At the point where the vertical axis and the horizontal axis intersect, both the average stress and the stress amplitude are zero.
The oblique side of the triangle is the yield limit, and the oblique line is a fatigue limit line in which the double fatigue limit σW is taken at the point where it intersects the vertical axis of the graph and the tensile strength σB is taken at the point where it intersects the horizontal axis of the graph.
This fatigue limit diagram includes data (black squares) including the average stress and stress amplitude of the cylinder liner wall surface obtained from the cylinder liner wall temperature shown in FIG. 8A of this embodiment, and a diagram of a comparative example. Plotted is data (outlined square marks) consisting of the average stress and stress amplitude of the cylinder liner wall surface obtained from the cylinder liner wall surface temperature shown in FIG.

本実施形態及び比較例は共に、降伏限界内(三角形の斜辺より下側)にあるために塑性変形することはなく、また、疲労限度線より下側にあるために疲労破壊を起こすこともない。
本実施形態は、平均応力が比較例に比べて高いが、応力振幅が比較例に比べて低くなっている。
Since both the present embodiment and the comparative example are within the yield limit (below the hypotenuse of the triangle), they are not plastically deformed, and because they are below the fatigue limit line, fatigue failure does not occur. .
In this embodiment, the average stress is higher than that of the comparative example, but the stress amplitude is lower than that of the comparative example.

図9(B)は図9(A)に示した疲労限度線図の要部を拡大したものである。
本実施形態の平均応力σm1に対応する疲労限度線上の応力振幅はA1であり、また、本実施形態の応力振幅はσa1であるから、疲労安全率Sf1は、Sf1=A1/σa1となる。
同様に、比較例の平均応力σm2に対応する疲労限度線上の応力振幅はA2であり、比較例の応力振幅はσa2であるから、疲労安全率Sf2は、Sf2=A2/σa2となる。
グラフから、本実施形態の疲労安全率Sf1の方が、比較例の疲労安全率Sf2に比べて大きくなっている(Sf1>Sf2)。
FIG. 9B is an enlarged view of the main part of the fatigue limit diagram shown in FIG.
Since the stress amplitude on the fatigue limit line corresponding to the average stress σm1 of the present embodiment is A1, and the stress amplitude of the present embodiment is σa1, the fatigue safety factor Sf1 is Sf1 = A1 / σa1.
Similarly, since the stress amplitude on the fatigue limit line corresponding to the average stress σm2 of the comparative example is A2, and the stress amplitude of the comparative example is σa2, the fatigue safety factor Sf2 is Sf2 = A2 / σa2.
From the graph, the fatigue safety factor Sf1 of the present embodiment is larger than the fatigue safety factor Sf2 of the comparative example (Sf1> Sf2).

このように、エンジンにおける燃焼室の対面部位の温度変化をより小さくしてエンジン各部の温度を一定の範囲内に保つことで、エンジン各部の温度変化による熱疲労を軽減することができ、エンジンの信頼性を向上させることができる。   In this way, by reducing the temperature change of the facing part of the combustion chamber in the engine and keeping the temperature of each part of the engine within a certain range, it is possible to reduce thermal fatigue due to the temperature change of each part of the engine. Reliability can be improved.

尚、本実施形態では、図2に示したように、シリンダライナ壁面温度センサ66をシリンダライナ36の内壁面に設けたが、これに限らず、シリンダライナ壁面温度センサ66をシリンダライナ36の壁の内側に埋め込んでもよい。   In this embodiment, as shown in FIG. 2, the cylinder liner wall surface temperature sensor 66 is provided on the inner wall surface of the cylinder liner 36. However, the present invention is not limited to this, and the cylinder liner wall surface temperature sensor 66 is mounted on the wall of the cylinder liner 36. It may be embedded inside.

エンジン各部の温度を管理するための温度センサとして、図3に示した温度センサの他に、例えば、ピストン頂面温度、ピストンの燃焼室壁面温度、排気ポート壁面温度をそれぞれ検出する温度センサを設けてもよい。   As a temperature sensor for managing the temperature of each part of the engine, in addition to the temperature sensor shown in FIG. 3, for example, a temperature sensor for detecting the piston top surface temperature, the piston combustion chamber wall surface temperature, and the exhaust port wall surface temperature is provided. May be.

本発明は、電動式の冷却水ポンプ、電動式の冷却ファンを備えるエンジン冷却装置に好適である。   The present invention is suitable for an engine cooling device including an electric cooling water pump and an electric cooling fan.

10 エンジン冷却装置
11 エンジン
13,17 冷却可変手段(冷却水ポンプ、冷却ファン)
18 制御手段、温度確認手段(ECU)
36,41,41a 燃焼室の対面部位(シリンダライナ、シリンダヘッド、吸気ポート)
47 EGRクーラ
61,63,64,66 温度確認手段(シリンダヘッド温度センサ、EGRクーラ出口ガス温度センサ、吸気ポート壁面温度センサ、シリンダライナ壁面温度センサ)
N1,N2 冷却ファンの回転数(低回転数、高回転数)
Tcth1,Tcth2 エンジン入口冷却水温の閾値(第1エンジン冷却水温度閾値、第2エンジン冷却水温度閾値)
10 Engine cooling device 11 Engine 13, 17 Cooling variable means (cooling water pump, cooling fan)
18 Control means, temperature confirmation means (ECU)
36, 41, 41a Combustion chamber facing parts (cylinder liner, cylinder head, intake port)
47 EGR cooler 61, 63, 64, 66 Temperature confirmation means (cylinder head temperature sensor, EGR cooler outlet gas temperature sensor, intake port wall surface temperature sensor, cylinder liner wall surface temperature sensor)
N1, N2 Cooling fan speed (low speed, high speed)
Tcth1, Tcth2 Engine inlet coolant temperature threshold (first engine coolant temperature threshold, second engine coolant temperature threshold)

Claims (4)

エンジン運転中にエンジン各部位を冷却するエンジン冷却装置において、
前記エンジンに備える燃焼室の対面部位の温度若しくは前記燃焼室を通過した後の流体の温度を直接に検出する、又は間接に推定する温度確認手段と、エンジン冷却能力を変更可能な冷却可変手段と、前記温度確認手段によって確認された前記燃焼室の対面部位の温度若しくは前記燃焼室を通過した後の前記流体の温度が閾値以上になった場合に、前記燃焼室の対面部位の温度又は前記流体の温度が閾値未満の場合に対して前記冷却可変手段のエンジン冷却能力を高めるように制御する制御手段とを備えることを特徴とするエンジン冷却装置。
In the engine cooling device that cools each part of the engine during engine operation,
A temperature confirmation means for directly detecting or indirectly estimating the temperature of the facing portion of the combustion chamber provided in the engine or the temperature of the fluid after passing through the combustion chamber; and a cooling variable means capable of changing the engine cooling capacity The temperature of the facing portion of the combustion chamber or the fluid when the temperature of the facing portion of the combustion chamber confirmed by the temperature confirmation means or the temperature of the fluid after passing through the combustion chamber is equal to or higher than a threshold value. An engine cooling apparatus comprising: control means for controlling the engine cooling capacity of the cooling variable means to be increased when the temperature of the engine is less than a threshold value.
前記燃焼室の対面部位の温度若しくは前記流体の温度は、シリンダヘッドの燃焼室壁面温度、EGRクーラ出口の排ガス温度、吸気ポート壁面温度、シリンダライナ壁面温度のうち、少なくとも1つであることを特徴とする請求項1記載のエンジン冷却装置。   The temperature of the facing part of the combustion chamber or the temperature of the fluid is at least one of a cylinder chamber combustion chamber wall temperature, an EGR cooler outlet exhaust gas temperature, an intake port wall temperature, and a cylinder liner wall temperature. The engine cooling device according to claim 1. 前記冷却可変手段は、前記エンジン内及びラジエータ内の冷却水を強制循環させる冷却水ポンプであることを特徴とする請求項1又は2記載のエンジン冷却装置。   The engine cooling device according to claim 1 or 2, wherein the cooling variable means is a cooling water pump for forcibly circulating cooling water in the engine and in the radiator. 前記冷却可変手段は、前記ラジエータへの送風を促す冷却ファンであり、また、前記流体の温度は、少なくとも1つの閾値が設定されたエンジン入口冷却水温であり、このエンジン入口冷却水温の前記閾値に対応させて、該閾値の高さに応じて回転数が増加するように前記冷却ファンの回転数が設定され、
前記エンジン入口冷却水温に基づいて前記冷却ファンの回転数を制御する際に、前記エンジン入口冷却水温が、前記エンジン入口冷却水温の前記閾値以上になる毎に、前記冷却ファンの回転数を前記エンジン入口冷却水温の前記閾値に対応させた前記冷却ファンの前記回転数に変更することを特徴とする請求項1記載のエンジン冷却装置。
The cooling variable means is a cooling fan that urges ventilation to the radiator, and the temperature of the fluid is an engine inlet cooling water temperature at which at least one threshold is set, and the engine inlet cooling water temperature is set to the threshold value. Correspondingly, the rotational speed of the cooling fan is set so that the rotational speed increases according to the height of the threshold,
When controlling the rotation speed of the cooling fan based on the engine inlet cooling water temperature, the rotation speed of the cooling fan is set to the engine every time the engine inlet cooling water temperature becomes equal to or higher than the threshold value of the engine inlet cooling water temperature. 2. The engine cooling device according to claim 1, wherein the number of revolutions of the cooling fan is changed to correspond to the threshold value of the inlet cooling water temperature.
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