JP2014218938A - 冷却制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】目標水温に対する実水温の追従性が高く、かつ安定しており、電動の冷却装置を駆動して目標水温に実水温を一致させる冷却制御を容易に実現する冷却制御装置を提供する。【解決手段】冷却制御装置は、エンジン運転状態に基づいて目標水温を設定し(S400)、目標水温と実水温との偏差に基づいたF/B制御と、エンジン熱量に基づいたF/F制御とにより目標放熱効率を設定する(S402)。冷却制御装置は、目標放熱効率と放熱モデルとからラジエータファンのファン駆動率を取得し(S404)、目標放熱効率とファン駆動率とに基づき、放熱モデルから、冷却水流量率であるポンプ駆動率?サーモスタット開弁率を取得する(S406)。冷却制御装置は、エンジン回転数と水温とによる適合マップに基づいて、冷却水流量率からウォーターポンプの駆動率とサーモスタットの開弁率とを設定する(S408)。【選択図】図5
Description
本発明は、エンジンを冷却する複数の冷却装置のうち電動の冷却装置を制御する冷却制御装置に関する。
従来、車両に搭載されたエンジンの効率を向上させるため、エンジン運転状態に応じてエンジンの冷却水の水温を制御することが行われている。例えば、エンジンが低負荷運転時には、水温を高くすることにより摩擦による損失を低減して燃費を向上させる。エンジンが負荷運転時には、水温を低くすることによりエンジンのノッキングを抑制する。
冷却水の水温は、ラジエータファン、冷却水を循環させるウォーターポンプ、冷却水の流量を制御する流量制御弁としてのサーモスタット等の冷却装置により調整される(例えば、特許文献1参照。)。
機械式のラジエータファンおよびウォーターポンプ、温度に応じて圧縮および膨張する感熱式のサーモスタットの場合には、エンジン回転数および水温により冷却量が決定される。これに対し、ラジエータファンとウォーターポンプとサーモスタットとのいずれかが電動であれば、電動の冷却装置を駆動して冷却量を制御することにより、エンジンの実水温を目標水温に調整することができる。
実水温を目標水温に調整する場合、例えば、目標水温と実水温との偏差に基づいて電動の冷却装置の駆動をフィードバック制御することが考えられる。
しかしながら、電動の冷却装置の駆動を制御しても実水温の応答性は低いので、アイドリング状態から急加速する場合など、エンジンの運転状態が急激に変化する場合、目標水温と実水温との偏差に基づくフィードバック制御では、目標水温に対する実水温の追従性が低い。さらに、実水温が目標水温に近づくときのオーバーシュート、アンダーシュートが大きくなりやすい。
しかしながら、電動の冷却装置の駆動を制御しても実水温の応答性は低いので、アイドリング状態から急加速する場合など、エンジンの運転状態が急激に変化する場合、目標水温と実水温との偏差に基づくフィードバック制御では、目標水温に対する実水温の追従性が低い。さらに、実水温が目標水温に近づくときのオーバーシュート、アンダーシュートが大きくなりやすい。
また、目標水温と実水温との偏差に基づいて個々の電動の冷却装置に対してフィードバック制御を行うと、冷却装置に対する制御が干渉するために実水温が目標水温に収束するときにハンチングするおそれがある。
エンジンの運転状態に応じて細かくフィードバック制御のゲインを設定すれば上記の問題を低減できるかも知れないが、多大な適合工数を要するという問題が生じる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、目標水温に対する実水温の追従性が高く、かつ安定しており、電動の冷却装置を駆動して目標水温に実水温を一致させる冷却制御を容易に実現する冷却制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、目標水温に対する実水温の追従性が高く、かつ安定しており、電動の冷却装置を駆動して目標水温に実水温を一致させる冷却制御を容易に実現する冷却制御装置を提供することを目的とする。
本発明の冷却制御装置は、エンジンを冷却する複数の冷却装置のうち電動の冷却装置を制御する。水温設定手段はエンジン運転状態に基づいてエンジンの目標水温を設定し、発熱量取得手段はエンジン熱量としてエンジンの発熱量を取得する。放熱効率手段は、熱量取得手段が取得するエンジン熱量に基づいて、エンジンの実水温を目標水温に一致させるためのエンジンの目標放熱効率を設定し、制御手段は、放熱効率手段が設定する目標放熱効率を達成するための電動の冷却装置による冷却量を放熱モデルから取得し、取得した冷却量に基づいて電動の冷却装置を制御する。
放熱効率とは、例えば冷却装置によりエンジンが最大の冷却性能を発揮している状態を100%と定義したものである。
エンジンの発熱量はエンジンの運転状態に応じて変化し、エンジンの実水温はエンジンの発熱量に応じて遅れて変化するので、実水温を目標水温に一致させるためのエンジンの目標放熱効率を、エンジンの発熱量に基づいて実水温の変化を考慮して適切に設定することができる。
エンジンの発熱量はエンジンの運転状態に応じて変化し、エンジンの実水温はエンジンの発熱量に応じて遅れて変化するので、実水温を目標水温に一致させるためのエンジンの目標放熱効率を、エンジンの発熱量に基づいて実水温の変化を考慮して適切に設定することができる。
これにより、目標放熱効率を達成するための電動の冷却装置による冷却量を、実水温の変化を考慮して適切に設定することができる。したがって、目標水温に対する実水温の追従性が高く、かつ安定する。
また、実水温を目標水温に一致させるためにエンジンの目標放熱効率という共通の指標を設定し、目標放熱効率を達成するための電動の冷却装置による冷却量を放熱モデルから取得するので、電動の冷却装置を制御して目標水温に実水温を一致させる冷却制御を容易に実現できる。
尚、機械式のラジエータファンおよびウォーターポンプのようにエンジン回転数によって冷却量が決定されるか、感熱式のサーモスタットのように水温により冷却量が決定される冷却装置が一部使用されている場合は、エンジン回転数または水温等によって決定される冷却装置による冷却量と組み合わせて、電動の冷却装置による冷却量を取得すればよい。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(冷却制御システム)
図1に、ガソリンエンジン(以下、単に「エンジン」とも言う。)2を冷却する本実施形態の冷却制御システム10を示す。冷却制御システム10は、エンジンECU(以下、単に「ECU」とも言う。)20、ラジエータファン30、ウォーターポンプ(W/P)32、サーモスタット34、および水温センサ40等を備えている。ラジエータファン30とウォーターポンプ32とサーモスタット34とは電動の冷却装置である。
(冷却制御システム)
図1に、ガソリンエンジン(以下、単に「エンジン」とも言う。)2を冷却する本実施形態の冷却制御システム10を示す。冷却制御システム10は、エンジンECU(以下、単に「ECU」とも言う。)20、ラジエータファン30、ウォーターポンプ(W/P)32、サーモスタット34、および水温センサ40等を備えている。ラジエータファン30とウォーターポンプ32とサーモスタット34とは電動の冷却装置である。
ECU20は、ラジエータファン30とウォーターポンプ32とサーモスタット34とを制御してエンジン2の実水温を目標水温に調整する。
ECU20は、目標水温算出部22とエンジン冷却制御部24とを備えており、CPU、RAM、ROM、フラッシュメモリ等を備えるマイクロコンピュータにより主に構成されている。
ECU20は、目標水温算出部22とエンジン冷却制御部24とを備えており、CPU、RAM、ROM、フラッシュメモリ等を備えるマイクロコンピュータにより主に構成されている。
目標水温算出部22は、エンジン2の現在の実水温とエンジンの出力とエンジンの油温と冷却水による暖房状態等の水温パラメータに基づいて、エンジンの目標水温を適合マップ等に基づいて算出して設定する。目標水温を高めに設定すると、エンジンのフリクションロスを低減できるが、オーバーヒートも発生しやすくなる。そこで、目標水温算出部22は、安全マージンを考慮した上で、前述した水温パラメータに基づいて目標水温を適切に設定する。
目標水温算出部22は、エンジンの出力とエンジンの油温と冷却水による暖房状態との少なくともいずれか一つと実水温とに基づいて目標水温を設定してもよい。この場合、実水温に加えて少なくともエンジンの油温を水温パラメータとして目標水温を設定することにより、実水温に基づいてオーバーヒートにならない目標水温を設定できるとともに、油温に基づいてエンジン2のフリクションを低減する目標水温を設定できる。
また、アイドリングストップを実行する車両やハイブリッド車のように、内燃機関であるエンジン2が停止する頻度が高い車両においては、エンジン2が再始動するまでの停止中においても目標水温を設定して電動の冷却装置を駆動することにより、エンジン停止中に実水温が上昇してオーバーヒートすることを防止することが望ましい。また、車両のスタートスイッチをオフにしてエンジン2を停止させた後も目標水温を設定して冷却装置を駆動することにより、エンジン停止中のオーバーヒートを防止することが望ましい。
エンジン冷却制御部24は、目標水温算出部22が設定する目標水温と、水温センサ40が検出するエンジン2の実水温と、エンジン回転数と、シリンダの吸気率と、点火時期に基づく点火効率と、空燃比等のエンジン運転状態、ならびに車速および外気温等のエンジン運転環境に基づいて、エンジン2の実水温を目標水温に一致させるための目標放熱効率を設定する。
エンジン2がディーゼルエンジンの場合、点火効率に代えて燃焼噴射時期から推定される着火時期に基づく着火効率を使用する。点火効率または着火効率は、最大の出力トルクに対する任意の点火時期または着火時期における出力トルクの比を表わしている。
エンジン冷却制御部24は、設定した目標放熱効率を達成するためのラジエータファン30とウォーターポンプ32とサーモスタット34とによる冷却量を放熱モデルから取得し、取得した冷却量に基づいて各冷却装置を制御する。
詳細には、図2に示すように、エンジン冷却制御部24は、比例制御器100および積分制御器102からならフィードバック(F/B)制御と、エンジン熱量としてエンジン2の発熱量と放熱量とに基づくフィードフォワード(F/F)制御とにより、エンジン2の目標放熱効率を設定する。
尚、エンジン2の放熱量とは、冷却装置であるラジエータファン30とウォーターポンプ32とサーモスタット34とが作動することによる放熱量ではなく、車速および外気温等のエンジン運転環境によって決定されるエンジン2の放熱量を表わしている。
エンジン2の放熱効率とは、ラジエータファン30とウォーターポンプ32とサーモスタット34とで構成される冷却装置全体の冷却性能を0〜100パーセントに正規化したものである。冷却装置を駆動してエンジン2が最大の冷却性能を発揮している状態を100%として定義する。
放熱モデルは、ラジエータファン30およびウォーターポンプ32の駆動率と、サーモスタット34の開弁率とを、それぞれ0〜100%に正規化したものと放熱効率との相関を表わすモデルである。各冷却装置が最大の冷却量で作動している状態を、駆動率または開弁率が100%と定義する。
実水温が目標水温よりも十分に低い場合にはエンジン2を冷却する必要がないので、エンジン冷却制御部24は、目標放熱効率を0%に設定し、ラジエータファン30とウォーターポンプ32とサーモスタット34とに対する駆動を停止してもよい。例えば、エンジン停止中において実水温が十分に低下した場合には、目標水温を実水温よりも十分に高い温度に設定することにより、目標放熱効率を0%に設定して冷却装置に対する駆動を停止することができる。
比例制御器100と積分制御器102とは、目標水温と実水温との偏差に基づいて目標放熱効率をフィードバック制御する。積分制御器102をF/B制御に使用することにより、目標水温に実水温を安定して一致させることができる。
F/F制御器110は、エンジン回転数とエンジン2のシリンダ吸気率とからエンジン2の出力を決定し、点火効率と空燃比とから熱効率を決定する。そして、エンジン出力と熱効率とに基づいてエンジン2の発熱量を決定する。
例えば、F/F制御器110は、エンジン回転数とシリンダ吸気率と点火効率と空燃比とを用いた多項式により、エンジン2の発熱量を算出する。この場合、多項式による算出結果をフィルタによりなまし処理したものを発熱量とすることが、目標放熱効率の急激な変化を抑制できるので望ましい。
そして、F/F制御器110は、エンジン2の発熱量による適合マップと、エンジン2の放熱量による適合マップとから目標放熱効率をフィードフォワード制御する。
冷却制御器120は、比例制御器100と積分制御器102とによるF/B制御と、F/F制御器110によるF/F制御とにより設定されたエンジン2に対する目標放熱効率を取得する。
冷却制御器120は、比例制御器100と積分制御器102とによるF/B制御と、F/F制御器110によるF/F制御とにより設定されたエンジン2に対する目標放熱効率を取得する。
そして、冷却制御器120は、実水温を目標水温に一致させるためのラジエータファン30による風量に応じた冷却量、ならびにウォーターポンプ32とサーモスタット34とによる冷却水流量に応じた冷却量とを目標放熱効率に基づいて放熱モデルから取得し、取得した冷却量に基づいてラジエータファン30とウォーターポンプ32とサーモスタット34とを駆動制御する。
ラジエータファン30による風量は、ラジエータファン30の駆動率により決定され、ウォーターポンプ32およびサーモスタット34による冷却量は、ウォーターポンプ32の駆動率とサーモスタット34の開弁率との積である冷却水流量率により決定される。
冷却制御器120は、ラジエータファン30による冷却量、ならびにウォーターポンプ32およびサーモスタット34による冷却量と目標放熱効率との相関を表わす放熱モデルとして次式(1)に示す熱伝達方程式から、ファン駆動率と、ポンプ駆動率×サーモスタット開弁率とを取得する。式(1)において、ラジエータファンを「ファン」、ウォーターポンプを「ポンプ」と略称している。
目標放熱効率=A2×{ファン駆動率×A1×(ポンプ駆動率×サーモスタット開弁率)/100}/{ファン駆動率+A1×(ポンプ駆動率×サーモスタット開弁率)/100} ・・・(1)
式(1)においてA1、A2は重み付け係数である。式(1)のファン駆動率によりラジエータを冷却する風量が決定され、ポンプ駆動率×サーモスタット開弁率が表わす冷却水流量率により冷却水流量が決定される。冷却水流量率は、ポンプ駆動率とサーモスタット開弁率とが両方100%のときに100%になる。
式(1)においてA1、A2は重み付け係数である。式(1)のファン駆動率によりラジエータを冷却する風量が決定され、ポンプ駆動率×サーモスタット開弁率が表わす冷却水流量率により冷却水流量が決定される。冷却水流量率は、ポンプ駆動率とサーモスタット開弁率とが両方100%のときに100%になる。
本実施形態では、ラジエータファン30は、駆動電流の大きさによって冷却量である風量が制御されるのではなく、例えば複数のファンへの通電をオン、オフすることにより風量が切り換えられて風量が制御される構成とする。したがって、駆動率に応じた風量に制御するためにラジエータファン30を頻繁にオン、オフすると、騒音およびリレースイッチの固着等の問題が発生する。
そこで、冷却制御器120は、各冷却装置を制御する場合、ラジエータファン30の駆動率を最初に決定する。これにより、ラジエータファン30の駆動率が頻繁に変化することを抑制する。
例えば、放熱モデルとして図3の適合マップに示すように、ラジエータファン30の駆動率が駆動無し、低駆動、中駆動、高駆動の4つの駆動段階に設定されているものとすると、目標放熱効率に応じて、適合マップから駆動無し、低駆動、中駆動、高駆動の4段階のいずれかの駆動率が選択される。
低い駆動段階から高い駆動段階に上昇するときの閾値は、高い駆動段階から低い駆動段階に低下するときの閾値よりも大きな値に設定してヒステリシスを設けている。これにより、各段階の境界でラジエータファン30の駆動段階が頻繁に切り換わってラジエータファン30がオン、オフされることを防止している。
冷却制御器120は、目標放熱効率に基づき図3の適合マップからラジエータファン30の駆動率を決定すると、式(1)から冷却水流量率であるポンプ駆動率×サーモスタット開弁率を取得する。
尚、ラジエータファンがエンジンにより回転駆動される機械式の場合には、エンジン回転数によってラジエータファンの駆動率が決定される。この場合、エンジン回転数が規格上の最大回転数のときにラジエータファンの駆動率は100%になる。そして、エンジン回転数によって決定されるラジエータファンの駆動率を式(1)に代入することにより、ポンプ駆動率×サーモスタット開弁率が表わす冷却水流量率を取得できる。
冷却制御器120は、式(1)からではなく、例えば図4に示すように、ラジエータファン30の駆動率の4段階に応じた冷却水流量率と目標放熱効率との相関を表わす適合マップを放熱モデルとして、ラジエータファン30の4段階の駆動率と目標放熱効率とに対応する冷却水流量率を取得してもよい。図4において、相関200が駆動無しに相当し、相関202が低駆動に相当し、相関204が中駆動に相当し、相関206が高駆動に相当する。
ラジエータファン30を駆動しない場合、ファン駆動率が0%になり式(1)から冷却水流量率を算出できない。この場合には、図4の相関200から冷却水流量率を取得すればよい。
そして、騒音と消費電力との観点から最適化を図るために、エンジン回転数と水温とによる適合マップに基づいて、式(1)または図4の適合マップから取得する冷却水流量率になるように、ウォーターポンプ32の駆動率とサーモスタット34の開弁率とを決定する。
ウォーターポンプ32が機械式またはサーモスタット34が感熱式のいずれかの場合、ウォーターポンプ32が機械式であればエンジン回転数によってポンプ駆動率が決定され、サーモスタット34が感熱式であれば水温によってサーモスタット開弁率が決定される。
この場合、エンジン回転数によって決定されるポンプ駆動率または水温によって決定されるサーモスタット開弁率と冷却水流量率とから、ウォーターポンプ32またはサーモスタット34のうち電動の冷却装置の方の駆動率または開弁率を決定すればよい。
(冷却制御処理)
ECU20が実行する冷却制御処理を図5および図6に基づいて説明する。図5において「S」はステップを表わしている。
ECU20が実行する冷却制御処理を図5および図6に基づいて説明する。図5において「S」はステップを表わしている。
ECU20は、エンジン運転状態に基づいて目標水温を設定する(S400)。エンジン停止中に実水温が十分低下している場合には、図6に示すように目標水温を実水温に対して所定温度以上高い一定値に設定することにより、目標放熱効率が0%に設定される。これにより、ラジエータファン30とウォーターポンプ32とサーモスタット34とに対する駆動を停止する。
エンジン2が始動され、エンジン2の発熱により実水温が上昇して目標水温に近づくと、ECU20は、目標水温と実水温との偏差に基づいたF/B制御と、エンジン熱量に基づいたF/F制御とにより目標放熱効率を設定し(S402)、目標放熱効率と放熱モデルとして図3の適合マップとからラジエータファン30の駆動率を取得する(S404)。
ラジエータファン30のファン駆動率を取得すると、ECU20は、目標放熱効率とファン駆動率とに基づき、放熱モデルとして式(1)または図4に示す適合マップから、冷却水流量率であるポンプ駆動率×サーモスタット開弁率を取得する(S406)。
そして、ECU20は、エンジン回転数と水温とによる適合マップに基づいて、冷却水流量率からウォーターポンプ32の駆動率とサーモスタット34の開弁率とを設定する(S408)。
図6に示すように、エンジン停止中の冷却制御処理においてECU20は、目標水温を実水温に対して十分に高い一定値に設定している。これにより、目標放熱効率は0%に設定され、ラジエータファン30およびウォーターポンプ32の駆動率ならびにサーモスタット34の開弁率は0%に設定される。
尚、図6に示すタイムチャートでは、説明を簡潔にするために、ラジエータファン30の駆動率を0%または100%のいずれか、サーモスタット34の開弁率を0%または100%のいずれかに設定している。サーモスタット34の開弁率は、ウォーターポンプ32を駆動するときに100%に設定され、ウォーターポンプ32を駆動しないときに0%に設定される。
エンジン始動後の冷却制御処理においてECU20は、エンジン回転数を上昇させて暖機運転をするとともに、フリクションロスを低減するために目標水温を高い状態に保持している。そして、実水温が目標水温よりも所定温度以上低い間、目標放熱効率は0%に設定されるので、ラジエータファン30およびウォーターポンプ32の駆動率ならびにサーモスタット34の開弁率は0%に設定される。
エンジン回転数の上昇によりエンジン2の発熱量が増加し、実水温が上昇して目標水温に近づくと、ECU20は、目標水温と実水温との偏差に基づくF/B制御と、エンジン熱量としてエンジン2の発熱量および放熱量に基づくF/F制御により目標放熱効率を設定する。
目標放熱効率が上昇して閾値2以上になっても閾値1より小さい間は、閾値1と閾値2とのヒステリシスによりラジエータファン30の駆動率は0%に設定されるのでラジエータファン30は駆動されない。
この場合、例えば図4に示す相関200を使用して目標放熱効率から冷却水流量率を取得し、冷却水流量率からウォーターポンプ32の駆動率とサーモスタット34の開弁率とを設定する。前述したように、図6のタイムチャートでは、ウォーターポンプ32を駆動するときにサーモスタット34の開弁率を100%に設定している。
エンジン2の発熱量が増加し実水温が上昇して目標水温に近づくときに、エンジン2の発熱量に基づくF/F制御により目標放熱効率が上昇してポンプ駆動率が上昇するので、実水温が上昇して目標水温よりも高くなったときのオーバーシュートを極力小さくすることができる。
実水温が上昇して暖機運転が終了すると、ECU20は、エンジン回転数を低下させ、目標水温を徐々に低下させる。目標水温が低下し目標水温と実水温との偏差が大きくなると、ECU20は、主にF/B制御により目標放熱効率を上昇させる。目標放熱効率が閾値1以上に上昇すると、ラジエータファン30の駆動率が100%に設定され、ラジエータファン30が駆動される。ラジエータファン30が駆動されて冷却性能が上昇すると、ウォーターポンプ32の駆動率を低下することにより冷却性能の上昇を相殺する。
実水温が目標水温よりも低下すると、ECU20は目標放熱効率を低下させる。目標放熱効率が閾値1より低下しても閾値2よりも低下するまでの間は、閾値1と閾値2とのヒステリシスによりラジエータファン30の駆動は継続される。目標放熱効率が閾値2よりも低下すると、ラジエータファン30の駆動は停止される。ラジエータファン30の駆動が停止されて冷却性能が低下すると、ウォーターポンプ32の駆動率を上昇させることにより冷却性能の低下を相殺する。
目標水温が低下して一定になり、実水温が目標水温に一致している状態で運転者がアクセルを踏み込みエンジン回転数が上昇しエンジン出力が上昇すると、エンジン2の発熱量が上昇する。エンジン2の発熱量が上昇すると、F/F制御により目標放熱効率が上昇する。
これにより、発熱量の上昇により実水温が上昇してF/B制御が実行される前にウォーターポンプ32の駆動率が上昇する。その結果、エンジン2の発熱量と、車速および外気温に応じた放熱量、ならびにラジエータファン30、ウォーターポンプ32およびサーモスタット34による冷却量の合計とがつり合うので、実水温は目標水温に追従して一致した状態を保持できる。
目標放熱効率が閾値2以上に上昇するとラジエータファン30が駆動されるので、ウォーターポンプ32の駆動率を低下することにより冷却性能の上昇を相殺する。そして、エンジン回転数の低下に伴い目標放熱効率が低下して閾値2よりも低下すると、ラジエータファン30の駆動は停止される。
以上説明した上記実施形態においては、目標水温と実水温との偏差に基づくF/B制御に加えて、エンジン熱量としてエンジン2の発熱量と放熱量とに基づくF/F制御により、エンジン2の実水温を目標水温に一致させるためのエンジン2の目標放熱効率を設定する。
エンジン2の発熱量はエンジン運転状態に応じて変化し、エンジン2の放熱量はエンジン運転環境に応じて変化する。エンジンの実水温はエンジン2の発熱量および放熱量に対して遅れて変化するので、実水温を目標水温に一致させるためのエンジン2の目標放熱効率を、エンジン2の発熱量および放熱量に基づいて実水温の変化を考慮して適切に設定することができる。
これにより、目標放熱効率を達成するためのラジエータファン30とウォーターポンプ32とサーモスタット34とによる冷却量を、実水温の変化を考慮して適切に設定することができる。したがって、目標水温に対する実水温の追従性が高く、かつ安定する。
また、実水温を目標水温に一致させるためにエンジン2の目標放熱効率という共通の指標を設定し、目標放熱効率を達成するためのラジエータファン30とウォーターポンプ32とサーモスタット34とによる冷却量を放熱モデルから取得するので、各冷却装置を駆動して目標水温に実水温を一致させる冷却制御の実現が容易である。
[他の実施形態]
本発明においては、エンジン2を冷却する複数の冷却装置のうち少なくとも一つが電動であればよく、電動の冷却装置に対して、目標放熱効率を達成するための冷却量を放熱モデルから取得する。
本発明においては、エンジン2を冷却する複数の冷却装置のうち少なくとも一つが電動であればよく、電動の冷却装置に対して、目標放熱効率を達成するための冷却量を放熱モデルから取得する。
また、冷却装置としてラジエータファン30とウォーターポンプ32とサーモスタット34とを備える必要はなく、ラジエータファン30と、ウォーターポンプ32またはサーモスタット34のいずれか一方とを備える構成でもよい。
ラジエータファンは、オン、オフにより冷却量が不連続に変化するものではなく、駆動率に応じて連続して冷却量が変化するものであってもよい。
また、冷却水の流量を制御する電動の流量制御弁は電動サーモスタットに限るものではなく、デューティ比により開度が制御される電磁弁を使用してもよい。
また、冷却水の流量を制御する電動の流量制御弁は電動サーモスタットに限るものではなく、デューティ比により開度が制御される電磁弁を使用してもよい。
上記実施形態においては、エンジン熱量としてエンジン2の発熱量と放熱量とを採用した。これに対し、エンジン2の発熱量だけをエンジン熱量としてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
2:エンジン、10:冷却制御システム、20:ECU(冷却制御装置)、22:目標水温算出部(水温設定手段)、30:ラジエータファン(冷却装置)、32:ウォーターポンプ(冷却装置)、34:サーモスタット(冷却装置、流量制御弁)、100:比例制御器(放熱効率手段)、102:積分制御器(放熱効率手段)、110:F/F制御器(熱量取得手段、放熱効率手段)、120:冷却制御器(制御手段)
Claims (14)
- エンジン(2)を冷却する複数の冷却装置のうち電動の冷却装置(30、32、34)を制御する冷却制御装置(20)であって、
エンジン運転状態に基づいてエンジンの目標水温を設定する水温設定手段(22、S400)と、
エンジン熱量としてエンジンの発熱量を取得する熱量取得手段(24、110)と、
前記熱量取得手段が取得する前記エンジン熱量に基づいて、エンジンの実水温を前記目標水温に一致させるためのエンジンの目標放熱効率を設定する放熱効率手段(24、100、102、110、S402)と、
前記放熱効率手段が設定する前記目標放熱効率を達成するための前記電動の冷却装置による冷却量を放熱モデルから取得し、前記冷却量に基づいて前記電動の冷却装置を制御する制御手段(24、120、S404、S406、S408)と、
を備えることを特徴とする冷却制御装置。 - 前記複数の冷却装置は、ラジエータの冷却水を循環させるウォーターポンプ(32)および冷却水の流量を制御する流量制御弁(34)の少なくともいずれか一つと、前記ラジエータに送風するラジエータファン(30)とであることを特徴とする請求項1に記載の冷却制御装置。
- 前記複数の冷却装置は、前記ラジエータファンと前記ウォーターポンプと前記流量制御弁とであり、前記ウォーターポンプおよび前記流量制御弁の少なくともいずれか一方は電動であり、
前記制御手段は、前記ラジエータファンによる冷却量と前記目標放熱効率に基づいて、前記ウォーターポンプおよび前記流量制御弁による冷却量を前記放熱モデルから取得する、
ことを特徴とする請求項2に記載の冷却制御装置。 - 前記制御手段は、エンジン回転数とエンジンの水温とによる適合マップから、前記ウォーターポンプおよび前記流量制御弁のうち前記電動の冷却装置による冷却量を取得することを特徴とする請求項3に記載の冷却制御装置。
- 前記水温設定手段は、エンジンの出力とエンジンの油温と前記冷却水による暖房状態との少なくともいずれか一つと、エンジンの水温とに基づいて前記目標水温を設定することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
- 前記水温設定手段は、エンジンの水温とエンジンの油温とによる適合マップから前記目標水温を設定することを特徴とする請求項5に記載の冷却制御装置。
- 前記水温設定手段は、エンジン停止中も前記目標水温を設定することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
- 前記熱量取得手段は、前記発熱量に加えてエンジンの運転環境に応じたエンジンの放熱量を前記エンジン熱量として取得することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
- 前記放熱効率手段は、前記目標水温と前記実水温との偏差に基づいたフィードバック制御と、前記エンジン熱量に基づいたフィードフォワード制御とにより前記目標放熱効率を設定することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
- 前記フィードバック制御は、比例制御と積分制御とにより実行されることを特徴とする請求項9に記載の冷却制御装置。
- 前記熱量取得手段は、エンジン回転数と吸気率と点火効率と空燃比とを用いた熱効率を算出する多項式と、なまし用のフィルタとからエンジンの発熱量を取得することを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
- 前記制御手段は、ラジエータの風量と冷却水の流量とに基づく熱伝達方程式を前記放熱モデルとして使用することを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
- 前記制御手段は、ラジエータの風量と冷却水の流量とによる適合マップを前記放熱モデルとして使用することを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
- 前記制御手段は、前記目標放熱効率の減少時よりも増加時の方が大きく設定されている前記目標放熱効率の閾値を少なくとも一つ設定し、前記閾値に基づいて前記電動の冷却装置として電動のラジエータファンによる冷却量を設定することを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載の冷却制御装置。
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