JP2017089473A

JP2017089473A - Control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2017089473A
Application number: JP2015219433A
Authority: JP
Inventors: 彰紀森島; Akinori Morishima
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2017-05-25

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To determine whether or not a concentration of a refrigerant is deviated from a specified concentration in a wide operating condition without being limited to a steady operation in an internal combustion engine having a water-cooling type intercooler.SOLUTION: In a control device for an internal combustion engine having a water-cooling type intercooler (I/C), an ECU calculates a required F/F refrigerant flow rate on the premise that a refrigerant of a specified concentration flows in the I/C. Then, as a required F/B refrigerant flow rate, a value is calculated by multiplying a differential value between a discharge gas temperature and a target gas temperature by a predetermined gain. By adding the required F/B refrigerant flow rate to the required F/F refrigerant flow rate, a required refrigerant flow rate is calculated. A time average value dQw for a predetermined period of an index value that is obtained by subtracting the required F/F refrigerant flow rate from the required refrigerant flow rate is calculated. When dQw<a determination threshold value is satisfied, a determination that the refrigerant concentration is leaner than the specified concentration is made.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、水冷式インタークーラを備える内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine including a water-cooled intercooler.

従来、例えば特許文献１には、冷却水に含まれる冷却液（ＬＬＣ）の濃度を検出し、濃度変化に起因した内燃機関の冷却不足や過冷却等を抑制するための冷却制御システムが開示されている。このシステムでは、より詳しくは、内燃機関の定常運転時にウォーターポンプの吐出量を変更し、その際の冷却水温の変化率の高低から冷却水のＬＬＣ濃度を推定する。 Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses a cooling control system for detecting the concentration of a coolant (LLC) contained in cooling water and suppressing an undercooling or overcooling of the internal combustion engine due to the concentration change. ing. More specifically, in this system, the discharge amount of the water pump is changed during steady operation of the internal combustion engine, and the LLC concentration of the cooling water is estimated from the change rate of the cooling water temperature at that time.

特開２００７−２１１６７１号公報JP 2007-211671 A 特開平１０−２５９７３０号公報JP-A-10-259730

ところで、過給機を備える内燃機関には、圧縮された空気を冷却するためのインタークーラが備えられている。インタークーラには水冷式のものと空冷式のものとがある。水冷式のインタークーラは、流入する冷媒の流量を可変させて冷却効率を調整することができるので、吸気ガスの過冷却による凝縮水の発生や冷却不足による充填効率低下を抑制する点において優れている。 By the way, the internal combustion engine provided with a supercharger is provided with an intercooler for cooling the compressed air. There are water-cooled and air-cooled intercoolers. Since the water-cooled intercooler can adjust the cooling efficiency by varying the flow rate of the refrigerant flowing in, it is excellent in that it suppresses the generation of condensed water due to overcooling of the intake gas and the decrease in charging efficiency due to insufficient cooling. Yes.

水冷式インタークーラは、規定濃度の冷媒（例えばＬＬＣ濃度５０％）が循環していることを前提として、インタークーラを通過した吸気ガスの温度が目標温度となるための冷媒の流量を算出している。これは、冷媒の濃度が異なると単位流量当たりの冷却効率に違いが出る上、冷媒の濃度差に応じた粘度の違いによって流量に差が生じるからである。このため、冷媒の補充や交換等によって冷媒の濃度が規定の濃度から外れてしまうと、吸気ガスの過冷却や冷却不足を招くおそれがある。 The water-cooled intercooler calculates the flow rate of the refrigerant so that the temperature of the intake gas that has passed through the intercooler becomes the target temperature, assuming that a specified concentration of refrigerant (for example, LLC concentration of 50%) circulates. Yes. This is because if the refrigerant concentration is different, the cooling efficiency per unit flow rate is different, and the flow rate is different due to the difference in viscosity according to the refrigerant concentration difference. For this reason, if the refrigerant concentration deviates from the prescribed concentration due to replenishment or replacement of the refrigerant, the intake gas may be overcooled or insufficiently cooled.

そこで、上記課題に対する対策として、上記従来の技術を水冷式インタークーラの冷媒に対して適用して、冷媒の濃度が規定濃度から外れているか否かを推定することが考えられる。しかしながら、上記従来の推定技術では、内燃機関の定常運転時に冷却水のＬＬＣ濃度を推定する構成のため、推定の機会が限定的であるという課題がある。 Therefore, as a countermeasure against the above problem, it is conceivable to apply the above conventional technique to the refrigerant of the water-cooled intercooler to estimate whether or not the concentration of the refrigerant deviates from the specified concentration. However, the above-described conventional estimation technique has a problem that the estimation opportunity is limited because the LLC concentration of the cooling water is estimated during steady operation of the internal combustion engine.

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、水冷式のインタークーラを備える内燃機関において、定常運転時に限定されず、幅広い運転状態において冷媒の濃度が規定濃度から外れているか否かを判定することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. In an internal combustion engine equipped with a water-cooled intercooler, the present invention is not limited to steady operation, and whether or not the refrigerant concentration deviates from a specified concentration in a wide range of operating conditions. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can determine whether or not.

本発明は、上記の目的を達成するため、
内燃機関の吸気通路に配置された水冷式インタークーラと、
前記水冷式インタークーラに冷媒を流通させるための電動式のウォーターポンプと、
前記水冷式インタークーラから排気されるガス温度を取得するガス温度取得手段と、
前記ガス温度が目標温度となるための要求冷媒流量を、フィードフォワード制御及びフィードバック制御により算出する要求冷媒流量算出手段と、を備え、
前記水冷式インタークーラに流通する冷媒流量が前記要求冷媒流量となるように前記ウォーターポンプを動作させる内燃機関の制御装置において、
前記要求冷媒流量算出手段は、
前記水冷式インタークーラに規定濃度の冷媒を流通させた場合の前記要求冷媒流量である要求Ｆ／Ｆ冷媒流量を、前記フィードフォワード制御によって計算するフィードフォワード手段と、
前記ガス温度を前記目標温度に追従させるための前記要求冷媒流量の補正流量を、前記フィードバック制御によって計算するフィードバック手段と、
前記要求Ｆ／Ｆ冷媒流量に前記補正流量を加算して得られる値を前記要求冷媒流量として算出する補正手段と、を含み、
前記要求Ｆ／Ｆ冷媒流量に対する前記要求冷媒流量の増減に対応して変化する指標値を所定の制御周期毎に計算し、所定期間に計算された前記指標値の平均値と判定閾値との比較に基づいて、冷媒の濃度が前記規定濃度から外れているかを判定する判定手段を備えることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention
A water-cooled intercooler disposed in the intake passage of the internal combustion engine;
An electric water pump for circulating a coolant through the water-cooled intercooler;
Gas temperature acquisition means for acquiring gas temperature exhausted from the water-cooled intercooler;
A required refrigerant flow rate calculation means for calculating a required refrigerant flow rate for the gas temperature to become a target temperature by feedforward control and feedback control, and
In the control device for an internal combustion engine that operates the water pump so that the flow rate of refrigerant flowing through the water-cooled intercooler becomes the required flow rate of refrigerant,
The required refrigerant flow rate calculation means includes:
Feedforward means for calculating a required F / F refrigerant flow rate, which is the required refrigerant flow rate when a specified concentration of refrigerant flows through the water-cooled intercooler, by the feedforward control;
Feedback means for calculating a correction flow rate of the required refrigerant flow rate for causing the gas temperature to follow the target temperature by the feedback control;
Correction means for calculating a value obtained by adding the corrected flow rate to the required F / F refrigerant flow rate as the required refrigerant flow rate,
An index value that changes corresponding to an increase / decrease in the required refrigerant flow rate relative to the required F / F refrigerant flow rate is calculated for each predetermined control cycle, and a comparison between an average value of the index values calculated during a predetermined period and a determination threshold value And determining means for determining whether the concentration of the refrigerant deviates from the specified concentration.

冷媒流量は冷媒の粘度に依存し、また冷媒の粘度は濃度に依存する。このことから、要求Ｆ／Ｆ冷媒流量に対する要求冷媒流量の増減は、冷媒の規定濃度に対するズレの有無を判断する上での指標になり得る。本発明によれば、要求Ｆ／Ｆ冷媒流量に対する要求冷媒流量の増減に対応する指標値に基づいて冷媒の濃度が規定濃度から外れているか否かを判定することが行なわれる。このため、本発明によれば、定常運転時に限定されず、幅広い運転状態において冷媒濃度が規定濃度から外れているか否かを判定することが可能となる。 The refrigerant flow rate depends on the viscosity of the refrigerant, and the viscosity of the refrigerant depends on the concentration. From this, the increase / decrease in the required refrigerant flow rate with respect to the required F / F refrigerant flow rate can be an index for determining whether or not there is a deviation from the specified concentration of the refrigerant. According to the present invention, it is determined whether or not the concentration of the refrigerant deviates from the specified concentration based on the index value corresponding to the increase / decrease in the required refrigerant flow rate with respect to the required F / F refrigerant flow rate. For this reason, according to the present invention, it is possible to determine whether or not the refrigerant concentration deviates from the specified concentration in a wide range of operating conditions without being limited to steady operation.

本発明の実施の形態の制御装置のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of the control apparatus of embodiment of this invention. 水冷式のインタークーラの冷却特性を示す図である。It is a figure which shows the cooling characteristic of a water cooling type intercooler. 内燃機関の運転状態に応じた要求冷媒流量の推移の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of transition of the request | requirement refrigerant | coolant flow volume according to the driving | running state of an internal combustion engine. 出ガス温度制御を実行した場合の各種状態量の変化を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the change of various state quantities at the time of performing outgas temperature control. 冷媒濃度の差によるＩ／Ｃ冷却効率の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of I / C cooling efficiency by the difference in refrigerant | coolant density | concentration. 冷媒濃度の差によるＷ／Ｐの送水量の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the water supply amount of W / P by the difference in refrigerant | coolant concentration. 出ガス温度制御が行われている場合の要求Ｆ／Ｆ冷媒流量及び要求冷媒流量の時間変化特性を示す図である。It is a figure which shows the time change characteristic of the request | requirement F / F refrigerant | coolant flow volume in case output gas temperature control is performed, and a request | requirement refrigerant | coolant flow volume. 本発明の実施の形態１のシステムが冷媒の濃度判定を行う際に実行するルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed when the system of Embodiment 1 of this invention performs density | concentration determination of a refrigerant | coolant.

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図を参照して説明する。 Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.

［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態の制御装置のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施の形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、車両等の移動体に搭載される直列４気筒ディーゼルエンジンとして構成されている。但し、内燃機関１０の種別、気筒数および気筒配列はこれに限定されない。内燃機関１０の各気筒には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。 [System Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration of a control device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of the present embodiment includes an internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 is configured as an in-line four-cylinder diesel engine mounted on a moving body such as a vehicle. However, the type, the number of cylinders, and the cylinder arrangement of the internal combustion engine 10 are not limited to this. An intake passage 12 and an exhaust passage 14 communicate with each cylinder of the internal combustion engine 10.

吸気通路１２には、過給機１６のコンプレッサ１６ａが設置されている。コンプレッサ１６ａは、排気通路１４に配置されたタービン１６ｂの回転により駆動される。コンプレッサ１６ａよりも下流側の吸気通路１２は、内燃機関１０の吸気マニホールド（図示しない）に接続され、この吸気マニホールドには水冷式インタークーラ（「Ｉ／Ｃ」とも称する）１８が内蔵されている。インタークーラ１８の熱交換部位であるコアには内部通路（図示しない）が形成され、この内部通路が冷媒循環通路２０に接続されている。 In the intake passage 12, a compressor 16a of the supercharger 16 is installed. The compressor 16a is driven by the rotation of the turbine 16b disposed in the exhaust passage 14. The intake passage 12 downstream of the compressor 16a is connected to an intake manifold (not shown) of the internal combustion engine 10, and a water-cooled intercooler (also referred to as “I / C”) 18 is built in the intake manifold. . An internal passage (not shown) is formed in the core, which is a heat exchange part of the intercooler 18, and this internal passage is connected to the refrigerant circulation passage 20.

冷媒循環通路２０には、冷媒循環通路２０内に冷媒を循環させるための電動式のウォーターポンプ（以下、「Ｗ／Ｐ」とも称する）２２と、ラジエータ２４とが設けられている。インタークーラ１８同様、ラジエータ２４のコアには内部通路（図示しない）が形成され、この内部通路が冷媒循環通路２０に接続されている。インタークーラ１８の内部通路を流れる冷媒と吸気との間で熱交換が行われ、ラジエータ２４の内部通路を流れる冷媒と外気との間で熱交換が行われる。 The refrigerant circulation passage 20 is provided with an electric water pump (hereinafter also referred to as “W / P”) 22 for circulating the refrigerant in the refrigerant circulation passage 20 and a radiator 24. Like the intercooler 18, an internal passage (not shown) is formed in the core of the radiator 24, and this internal passage is connected to the refrigerant circulation passage 20. Heat exchange is performed between the refrigerant flowing through the internal passage of the intercooler 18 and the intake air, and heat exchange is performed between the refrigerant flowing through the internal passage of the radiator 24 and the outside air.

また、本実施の形態のシステムは、排気通路１４が接続されている排気マニホールド（図示しない）と、コンプレッサ１６ａよりも下流側の吸気通路１２とを接続する高圧ＥＧＲ通路２６を備えている。高圧ＥＧＲ通路２６にはＥＧＲバルブとＥＧＲクーラ（何れも図示しない）が設けられており、ＥＧＲバルブを操作して高圧ＥＧＲ通路２６を開くことで排気通路１４へ流れる排気（ＥＧＲガス）の一部が吸気通路１２に還流される。 Further, the system of the present embodiment includes a high-pressure EGR passage 26 that connects an exhaust manifold (not shown) to which the exhaust passage 14 is connected and the intake passage 12 on the downstream side of the compressor 16a. The high-pressure EGR passage 26 is provided with an EGR valve and an EGR cooler (both not shown), and a part of the exhaust gas (EGR gas) flowing into the exhaust passage 14 by operating the EGR valve to open the high-pressure EGR passage 26 Is recirculated to the intake passage 12.

また、本実施の形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)３０を備えている。ＥＣＵ３０は、少なくとも入出力インタフェースとメモリとＣＰＵとを備えている。入出力インタフェースは、内燃機関１０および移動体に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関１０が備えるアクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられる。ＥＣＵ３０が信号を取り込むセンサには、インタークーラ１８の上流側の吸気通路１２に設けられ、インタークーラ１８へ流入するガス（以下、「入りガス」と称する）の温度を検出する温度センサ３２、インタークーラ１８の下流側の吸気通路１２に設けられ、インタークーラ１８を通過した吸気ガス（以下、「出ガス」と称する）の温度を検出する温度センサ３４（ガス温度取得手段）、及びインタークーラ１８の上流側の冷媒循環通路２０に設けられ、インタークーラ１８へ流入する冷媒の温度（以下、「冷媒温度」と称する）を検出する温度センサ３６が含まれる。ＥＣＵ３０が操作信号を出すアクチュエータには、上述したＷ／Ｐ２２やＥＧＲバルブが含まれる。メモリには、内燃機関１０を制御するための各種の制御プログラム、マップ等が記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。 The system according to the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 30. The ECU 30 includes at least an input / output interface, a memory, and a CPU. The input / output interface is provided to take in sensor signals from the internal combustion engine 10 and various sensors attached to the moving body and to output an operation signal to an actuator provided in the internal combustion engine 10. A sensor that the ECU 30 takes in a signal is provided in the intake passage 12 on the upstream side of the intercooler 18, and includes a temperature sensor 32 that detects the temperature of gas flowing into the intercooler 18 (hereinafter referred to as “entry gas”), A temperature sensor 34 (gas temperature acquisition means) that is provided in the intake passage 12 on the downstream side of the cooler 18 and detects the temperature of intake gas (hereinafter referred to as “outgas”) that has passed through the intercooler 18, and the intercooler 18. And a temperature sensor 36 for detecting the temperature of the refrigerant flowing into the intercooler 18 (hereinafter referred to as “refrigerant temperature”). The actuator from which the ECU 30 outputs an operation signal includes the W / P 22 and the EGR valve described above. The memory stores various control programs, maps, and the like for controlling the internal combustion engine 10. The CPU reads out and executes a control program or the like from the memory, and generates an operation signal based on the acquired sensor signal.

［実施の形態１の動作］
（出ガス温度制御の概要）
ＥＣＵ３０は、出ガス温度が目標温度になるようにＷ／Ｐ２２から送水される冷媒流量をフィードフォワード制御及びフィードバック制御によって調整する出ガス温度制御を実行する。より詳しくは、ＥＣＵ３０は、先ず出ガス温度の目標温度を決定し、次式（１）に従い要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηを算出する。目標温度は、ＥＧＲガスが還流されても凝縮水が発生しないガス温度（例えば４０℃）に決定される。また、冷媒温度は、温度センサ３６によって検出された値（例えば２５℃）を用いることができる。なお、内燃機関１０の運転中においては、冷媒温度はラジエータ２４によって外気温度に調整されているため、コンプレッサ１６ａよりも上流側の吸気通路１２に設けられた吸気温度センサや外気温度センサによって検出された温度を冷媒温度として用いてもよい。 [Operation of Embodiment 1]
(Outline of outgas temperature control)
The ECU 30 executes an outgas temperature control that adjusts the flow rate of the refrigerant fed from the W / P 22 by feedforward control and feedback control so that the outgas temperature becomes the target temperature. More specifically, the ECU 30 first determines the target temperature of the outgas temperature, and calculates the required I / C cooling efficiency η according to the following equation (1). The target temperature is determined to be a gas temperature (for example, 40 ° C.) at which condensed water is not generated even when the EGR gas is refluxed. In addition, a value (for example, 25 ° C.) detected by the temperature sensor 36 can be used as the refrigerant temperature. During operation of the internal combustion engine 10, since the refrigerant temperature is adjusted to the outside air temperature by the radiator 24, it is detected by an intake air temperature sensor or an outside air temperature sensor provided in the intake passage 12 upstream of the compressor 16a. The temperature may be used as the refrigerant temperature.

次に、ＥＣＵ３０は、フィードフォワード制御及びフィードバック制御によって要求冷媒流量を算出する。より詳しくは、フィードフォワード制御では、ＥＣＵ３０は、要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηとインタークーラ１８を通過するガス流量を用いて、冷媒流量要求値のフィードフォワード項である要求Ｆ／Ｆ冷媒流量を算出する。図２は、水冷式のインタークーラの冷却特性を示す図である。この図に示すように、冷媒がインタークーラ１８を通過する場合のＩ／Ｃ冷却効率は、インタークーラ１８を通過する冷媒流量とガス流量を用いて特定することができる。ＥＣＵ３０は、図２に示す規定濃度の冷媒を前提としたインタークーラ１８の冷却特性を、冷媒流量にＩ／Ｃ冷却効率とガス流量を関連付けたマップとして記憶している。ここでは、ＥＣＵ３０は、当該マップを用いて、上式（１）を用いて算出した要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηと、エンジン回転速度Ｎｅと噴射量Ｑから算出したガス流量とに対応する冷媒流量を要求Ｆ／Ｆ冷媒流量として算出する。 Next, the ECU 30 calculates the required refrigerant flow rate by feedforward control and feedback control. More specifically, in the feedforward control, the ECU 30 calculates a required F / F refrigerant flow rate that is a feedforward term of the required refrigerant flow rate value using the required I / C cooling efficiency η and the gas flow rate passing through the intercooler 18. To do. FIG. 2 is a diagram illustrating the cooling characteristics of the water-cooled intercooler. As shown in this figure, the I / C cooling efficiency when the refrigerant passes through the intercooler 18 can be specified using the refrigerant flow rate and the gas flow rate that pass through the intercooler 18. The ECU 30 stores the cooling characteristics of the intercooler 18 on the premise of the refrigerant having the specified concentration shown in FIG. 2 as a map in which the I / C cooling efficiency and the gas flow rate are associated with the refrigerant flow rate. Here, using the map, the ECU 30 uses the map to calculate the required I / C cooling efficiency η and the refrigerant flow rate corresponding to the gas flow rate calculated from the engine rotational speed Ne and the injection amount Q. Is calculated as the required F / F refrigerant flow rate.

次に、ＥＣＵ３０は、温度センサ３４によって検出された出ガス温度が目標温度に追従するように、これらの温度差を要求冷媒流量にフィードバックするフィードバック制御を行う。より詳しくは、ＥＣＵ３０は、温度センサ３４によって検出された出ガス温度と目標温度の差分値に所定のゲインを乗じた値を要求Ｆ／Ｂ冷媒流量として算出する。そして、ＥＣＵ３０は、要求Ｆ／Ｆ冷媒流量に要求Ｆ／Ｂ冷媒流量を加算した値を冷媒流量の最終的な要求値である要求冷媒流量として算出する。なお、上記のフィードバック制御では比例項（Ｐ項）を要求Ｆ／Ｂ冷媒流量としているが、フィードバック制御の内容は上記のものに限られず、比例項（Ｐ項）、積分項（Ｉ項）及び微分項（Ｄ項）の何れか又はこれらの組み合わせによって構成されていてもよい。 Next, the ECU 30 performs feedback control that feeds back these temperature differences to the required refrigerant flow rate so that the output gas temperature detected by the temperature sensor 34 follows the target temperature. More specifically, the ECU 30 calculates, as the required F / B refrigerant flow rate, a value obtained by multiplying a difference value between the output gas temperature detected by the temperature sensor 34 and the target temperature by a predetermined gain. Then, the ECU 30 calculates a value obtained by adding the required F / B refrigerant flow rate to the required F / F refrigerant flow rate as a required refrigerant flow rate that is a final required value of the refrigerant flow rate. In the above feedback control, the proportional term (P term) is the required F / B refrigerant flow rate, but the content of the feedback control is not limited to the above, and the proportional term (P term), integral term (I term) and It may be configured by any of the differential terms (D terms) or a combination thereof.

次に、ＥＣＵ３０は、算出した要求冷媒流量を用いて、Ｗ／Ｐ２２の駆動電圧ＤｕｔｙであるＷ／Ｐ駆動電圧Ｄｕｔｙを決定する。ここで、Ｗ／Ｐ２２は駆動電圧Ｄｕｔｙを可変させて冷媒流量を変化させるが、その構造上、Ｗ／Ｐ２２を駆動可能な最小の駆動電圧Ｄｕｔｙ（例えば４０％）が決められている。このため、Ｗ／Ｐ２２を連続的に駆動する連続運転によって実現可能な冷媒流量には下限が存在することとなり、その下限よりも小さい流量を実現する際にはＷ／Ｐ２２を間欠的に駆動する間欠運転が必要となる。図３は、内燃機関の運転状態に応じた要求冷媒流量の推移の一例を模式的に示す図である。この図に示す例では、図中に鎖線で表されている要求冷媒流量曲線がＷ／Ｐ２２の連続運転によって実現可能な最小流量に対応している。そして、鎖線の最小流量よりも大きい領域はＷ／Ｐ２２の連続運転が行われる領域となり、要求冷媒流量が大きいほど駆動電圧Ｄｕｔｙを大きくすることが行なわれる。これに対して、鎖線の最小流量よりも小さい領域は最小のＷ／Ｐ駆動電圧ＤｕｔｙによるＷ／Ｐ２２の間欠運転が行われる領域となり、要求冷媒流量が小さいほど駆動期間が短くなるように間欠運転中における駆動及び停止の間隔が決定される。 Next, the ECU 30 determines the W / P drive voltage Duty that is the drive voltage Duty of the W / P 22 by using the calculated required refrigerant flow rate. Here, the W / P 22 varies the flow rate of the refrigerant by changing the drive voltage Duty, but the minimum drive voltage Duty (for example, 40%) that can drive the W / P 22 is determined because of the structure. For this reason, there is a lower limit to the refrigerant flow rate that can be realized by continuous operation in which W / P 22 is continuously driven, and W / P 22 is driven intermittently when a flow rate smaller than the lower limit is realized. Intermittent operation is required. FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of the transition of the required refrigerant flow rate according to the operating state of the internal combustion engine. In the example shown in this figure, the required refrigerant flow curve represented by the chain line in the figure corresponds to the minimum flow rate that can be realized by continuous operation of W / P22. A region larger than the minimum flow rate of the chain line is a region where the continuous operation of W / P 22 is performed, and the drive voltage Duty is increased as the required refrigerant flow rate is increased. On the other hand, the region smaller than the minimum flow rate of the chain line is a region where the intermittent operation of W / P 22 with the minimum W / P drive voltage Duty is performed, and the intermittent operation is performed so that the drive period becomes shorter as the required refrigerant flow rate is smaller. The interval between driving and stopping is determined.

図４は、上述した出ガス温度制御を実行した場合の各種状態量の変化を示すタイムチャートであり、（Ａ）は車速の時間変化を、（Ｂ）は各種温度の時間変化を、（Ｃ）はガス流量及び要求冷却効率の時間変化を、（Ｄ）は要求冷媒流量の時間変化を、そして（Ｅ）は出ガス温度およびＷ／Ｐ駆動電圧Ｄｕｔｙの時間変化を、それぞれ示している。この図に示す例では、要求冷媒流量に応じてＷ／Ｐ駆動電圧Ｄｕｔｙが決定され、これにより出ガス温度が目標温度の近傍の温度に制御されていることが分かる。 4A and 4B are time charts showing changes in various state quantities when the above-described output gas temperature control is executed. FIG. 4A is a time change in vehicle speed, FIG. 4B is a time change in various temperatures, and FIG. ) Shows the time change of the gas flow rate and the required cooling efficiency, (D) shows the time change of the required refrigerant flow rate, and (E) shows the time change of the outgas temperature and the W / P drive voltage Duty. In the example shown in this figure, it can be seen that the W / P drive voltage Duty is determined according to the required refrigerant flow rate, whereby the outgas temperature is controlled to a temperature in the vicinity of the target temperature.

（実施の形態１の特徴的動作）
次に、本発明の実施の形態１の特徴的動作について説明する。冷媒循環通路２０内を循環する冷媒は定期的に補充又は交換される。ここで、冷媒の物理的性質は濃度によって変化する。図５は、冷媒濃度の差によるＩ／Ｃ冷却効率の特性を示す図である。また、図６は、冷媒濃度の差によるＷ／Ｐの送水量の特性を示す図である。図５に示すように、冷媒流量に対するＩ／Ｃ冷却効率の変化特性は、冷媒濃度の違いによって若干違いが生じているが、冷媒濃度の違いがＩ／Ｃ冷却効率に与える影響は比較的小さいと考えられる。一方、図６に示すように、Ｗ／Ｐ２２の回転速度に対する送水量の変化特性は、冷媒濃度の違いによる影響を大きく受けることが分かる。より詳しくは、Ｗ／Ｐ２２の回転速度が同回転速度である場合の送水量を比較すると、冷媒濃度が小さいほど吐出流量が大方向にズレることが分かる。このことは、冷媒濃度が小さい（つまりリーン）ほど粘度が小さいことに起因している。 (Characteristic operation of the first embodiment)
Next, the characteristic operation of the first embodiment of the present invention will be described. The refrigerant circulating in the refrigerant circulation passage 20 is periodically replenished or replaced. Here, the physical properties of the refrigerant vary depending on the concentration. FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of the I / C cooling efficiency depending on the refrigerant concentration difference. Moreover, FIG. 6 is a figure which shows the characteristic of the water supply amount of W / P by the difference in refrigerant | coolant concentration. As shown in FIG. 5, the change characteristics of the I / C cooling efficiency with respect to the refrigerant flow rate are slightly different depending on the refrigerant concentration, but the influence of the refrigerant concentration difference on the I / C cooling efficiency is relatively small. it is conceivable that. On the other hand, as shown in FIG. 6, it can be seen that the change characteristic of the water supply amount with respect to the rotational speed of the W / P 22 is greatly affected by the difference in the refrigerant concentration. More specifically, when comparing the water supply amount when the rotational speed of the W / P 22 is the same rotational speed, it can be seen that the smaller the refrigerant concentration, the larger the discharge flow rate shifts. This is because the viscosity is smaller as the refrigerant concentration is smaller (ie, leaner).

上述した出ガス温度制御は、冷媒の濃度が規定の濃度（例えばＬＬＣ濃度５０％）であることを前提として、要求Ｆ／Ｆ冷媒流量を算出するためのマップが規定されている。このため、冷媒の交換又は補充等によって冷媒循環通路２０内の冷媒が規定濃度よりも小さくなると、粘度が低下することにより実際の冷媒流量が要求Ｆ／Ｆ冷媒流量よりも多量となり、その結果ガス温度が低温側に推移する。この場合、本実施の形態のシステムの出ガス温度制御では、フィードバック制御によって要求冷媒流量が減量側に補正されるので、最終的な要求冷媒流量は要求Ｆ／Ｆ冷媒流量よりも減量側の値となる。 In the above-described outlet gas temperature control, a map for calculating the required F / F refrigerant flow rate is defined on the premise that the refrigerant concentration is a prescribed concentration (for example, an LLC concentration of 50%). For this reason, when the refrigerant in the refrigerant circulation passage 20 becomes smaller than the specified concentration due to refrigerant replacement or replenishment, the actual refrigerant flow rate becomes larger than the required F / F refrigerant flow rate due to a decrease in viscosity, resulting in gas The temperature changes to the low temperature side. In this case, in the outgas temperature control of the system of the present embodiment, the required refrigerant flow rate is corrected to the decreasing side by feedback control, so the final required refrigerant flow rate is a value on the decreasing side with respect to the required F / F refrigerant flow rate. It becomes.

図７は、出ガス温度制御が行われている場合の要求Ｆ／Ｆ冷媒流量及び要求冷媒流量の時間変化特性を示す図であり、図中の（Ａ）は内燃機関の回転速度を、（Ｂ）は冷媒濃度がＬＬＣ濃度５０％（規定濃度）である場合を、（Ｃ）は冷媒濃度がＬＬＣ濃度０％（水）である場合を、それぞれ示している。なお、（Ｂ）、（Ｃ）は何れも冷媒温度および目標冷媒温度が同じである場合の要求Ｆ／Ｆ冷媒流量及び要求冷媒流量の時間変化特性を示している。 FIG. 7 is a diagram showing the time variation characteristics of the required F / F refrigerant flow rate and the required refrigerant flow rate when the outgas temperature control is performed, and (A) in the figure indicates the rotational speed of the internal combustion engine ( B) shows a case where the refrigerant concentration is an LLC concentration of 50% (specified concentration), and (C) shows a case where the refrigerant concentration is an LLC concentration of 0% (water). Both (B) and (C) show the time change characteristics of the required F / F refrigerant flow rate and the required refrigerant flow rate when the refrigerant temperature and the target refrigerant temperature are the same.

この図に示す例では、冷媒濃度がＬＬＣ濃度５０％である場合には、要求Ｆ／Ｆ冷媒流量に対する要求冷媒流量の乖離が小さいことが分かる。これは、要求Ｆ／Ｆ冷媒流量は規定濃度の冷媒が循環することを前提にその値が要求Ｉ／Ｃ冷却効率η及びガス流量に対応付けられているためである。これに対して、冷媒濃度がＬＬＣ濃度０％である場合には、要求Ｆ／Ｆ冷媒流量に対する要求冷媒流量の減少度合が大きいいことが分かる。これは、冷媒の濃度が規定濃度に対してリーンになると、フィードバック制御によって算出される補正流量（つまり、要求Ｆ／Ｂ冷媒流量）が減量側の値になるからである。 In the example shown in this figure, when the refrigerant concentration is LLC concentration of 50%, it can be seen that the deviation of the required refrigerant flow rate from the required F / F refrigerant flow rate is small. This is because the required F / F refrigerant flow rate is associated with the required I / C cooling efficiency η and the gas flow rate on the assumption that the refrigerant having the specified concentration circulates. On the other hand, when the refrigerant concentration is the LLC concentration of 0%, it can be seen that the degree of decrease in the required refrigerant flow rate with respect to the required F / F refrigerant flow rate is large. This is because when the refrigerant concentration becomes leaner than the specified concentration, the correction flow rate calculated by feedback control (that is, the required F / B refrigerant flow rate) becomes a value on the decrease side.

このように、冷媒の濃度が規定濃度に対してリーンになると、要求Ｆ／Ｆ冷媒流量に対する要求冷媒流量の増減度合が、定常的に減量側へと推移する。このため、要求Ｆ／Ｆ冷媒流量に対する要求冷媒流量の増減度合は、循環されている冷媒の濃度が規定濃度から外れているか否かを判定するための指標となり得る。 As described above, when the refrigerant concentration becomes leaner than the specified concentration, the degree of increase / decrease in the required refrigerant flow rate with respect to the required F / F refrigerant flow rate steadily shifts to the decreasing side. For this reason, the degree of increase / decrease in the required refrigerant flow rate with respect to the required F / F refrigerant flow rate can be an index for determining whether or not the concentration of the circulating refrigerant deviates from the specified concentration.

そこで、本実施の形態のシステムでは、要求Ｆ／Ｆ冷媒流量に対する要求冷媒流量の増減度合に対応して変化する指標値を用いて、冷媒濃度が規定濃度よりもリーンであるか否かを判定する構成とした。図８は、本実施の形態のシステムが冷媒濃度の判定を行う際に実行するルーチンのフローチャートである。なお、図８に示すルーチンは、出ガス温度制御の実行中に、ＥＣＵ３０によって所定の制御周期で繰り返し実行される。 Therefore, in the system of the present embodiment, it is determined whether or not the refrigerant concentration is leaner than the specified concentration by using an index value that changes in accordance with the degree of increase / decrease in the required refrigerant flow rate with respect to the required F / F refrigerant flow rate. It was set as the structure to do. FIG. 8 is a flowchart of a routine that is executed when the system of the present embodiment determines the refrigerant concentration. Note that the routine shown in FIG. 8 is repeatedly executed by the ECU 30 at a predetermined control period during execution of the outgas temperature control.

図８に示すルーチンでは、先ず、上述した出ガス温度制御におけるＦ／Ｆ冷媒流量の算出と同様の処理により、規定濃度の冷媒が流通していることを前提とした要求Ｆ／Ｆ冷媒流量が算出される（ステップＳ１０）。次に、Ｆ／Ｆ冷媒流量にフィードバック補正が施される（ステップＳ１２）。ここでは、具体的には、温度センサ３４によって検出された出ガス温度と目標温度の差分値に所定のゲインを乗じた値が要求Ｆ／Ｂ冷媒流量として算出される。そして、要求Ｆ／Ｆ冷媒流量に要求Ｆ／Ｂ冷媒流量を加算することにより最終的な要求冷媒流量が算出される。 In the routine shown in FIG. 8, first, the required F / F refrigerant flow rate based on the premise that a specified concentration of refrigerant is circulating is obtained by the same process as the calculation of the F / F refrigerant flow rate in the above-described outlet gas temperature control. Calculated (step S10). Next, feedback correction is applied to the F / F refrigerant flow rate (step S12). Here, specifically, a value obtained by multiplying a difference value between the output gas temperature detected by the temperature sensor 34 and the target temperature by a predetermined gain is calculated as the required F / B refrigerant flow rate. Then, the final required refrigerant flow rate is calculated by adding the required F / B refrigerant flow rate to the required F / F refrigerant flow rate.

次に、要求冷媒流量から要求Ｆ／Ｆ冷媒流量を差し引いて得られる指標値が算出される。そして、所定期間（例えば、過去３０sec.）に算出された指標値の時間平均値ｄＱｗが算出される（ステップＳ１４）。次に、ステップＳ１４において算出された指標値の時間平均値ｄＱｗが判定閾値（例えば０）よりも小さいか否かが判定される（ステップＳ１６）。その結果、ｄＱｗ＜判定閾値の成立が認められない場合には、冷媒濃度が規定濃度或いは規定濃度よりもリッチであると判断されて、本ルーチンは終了される。一方、上記ステップＳ１６において、ｄＱｗ＜判定閾値の成立が認められた場合には、次のステップに移行して、冷媒濃度が規定濃度よりもリーンであると判定される（ステップＳ１８）。 Next, an index value obtained by subtracting the required F / F refrigerant flow rate from the required refrigerant flow rate is calculated. Then, a time average value dQw of the index values calculated in a predetermined period (for example, the past 30 sec.) Is calculated (step S14). Next, it is determined whether or not the time average value dQw of the index value calculated in step S14 is smaller than a determination threshold (for example, 0) (step S16). As a result, when the establishment of dQw <determination threshold is not recognized, it is determined that the refrigerant concentration is the specified concentration or richer than the specified concentration, and this routine is terminated. On the other hand, if the establishment of dQw <determination threshold is recognized in step S16, the process proceeds to the next step, and it is determined that the refrigerant concentration is leaner than the specified concentration (step S18).

以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、内燃機関１０の定常運転時か否かにかかわらず、幅広い運転状態において冷媒濃度が規定濃度よりもリーンか否かを精度よく判定することができる。 As described above, according to the system of the present embodiment, it is accurately determined whether the refrigerant concentration is leaner than the specified concentration in a wide range of operating conditions, regardless of whether the internal combustion engine 10 is in steady operation. Can do.

ところで、上述した実施の形態１のシステムでは、要求Ｆ／Ｆ冷媒流量に対する要求冷媒流量の増減度合が反映された指標値として、要求冷媒流量から要求Ｆ／Ｆ冷媒流量を差し引いて得られる値を用いた。しかしながら、実施の形態１のシステムにおいて適用可能な指標値はこれに限らず、例えば、要求冷媒流量を要求Ｆ／Ｆ冷媒流量で除算した値を用いてもよい。この場合、上記ステップＳ１４において、要求冷媒流量を要求Ｆ／Ｆ冷媒流量で除算して得られる指標値の時間平均値ｒＱｗを算出し、次のステップＳ１６において算出されたｒＱｗが判定閾値（例えば１）よりも小さいか否かを判定すればよい。 By the way, in the system of Embodiment 1 described above, a value obtained by subtracting the required F / F refrigerant flow rate from the required refrigerant flow rate as an index value reflecting the degree of increase / decrease in the required refrigerant flow rate with respect to the required F / F refrigerant flow rate. Using. However, the index value applicable in the system of Embodiment 1 is not limited to this, and for example, a value obtained by dividing the required refrigerant flow rate by the required F / F refrigerant flow rate may be used. In this case, in step S14, the time average value rQw of the index value obtained by dividing the required refrigerant flow rate by the required F / F refrigerant flow rate is calculated, and the rQw calculated in the next step S16 is a determination threshold (for example, 1 It may be determined whether it is smaller than.

また、上述した実施の形態１のシステムでは、指標値の時間平均値ｄＱｗが判定閾値（例えば０）よりも小さいか否かによって冷媒濃度が規定濃度よりもリーンか否かを判定することとしたが、上記指標値を用いた冷媒濃度の判定は、冷媒濃度が規定濃度よりもリッチか否かの判定に応用することができる。つまり、冷媒濃度が規定濃度よりもリッチである場合には、要求Ｆ／Ｆ冷媒流量に対する要求冷媒流量は増大方向に推移する。このため、上記指標値の時間平均値ｄＱｗが判定閾値（例えば０）よりも大きいか否かによって冷媒濃度が規定濃度よりもリッチか否かを判定することも可能となる。 In the system of the first embodiment described above, whether or not the refrigerant concentration is leaner than the specified concentration is determined based on whether or not the time average value dQw of the index value is smaller than a determination threshold value (for example, 0). However, the determination of the refrigerant concentration using the index value can be applied to the determination of whether or not the refrigerant concentration is richer than the specified concentration. That is, when the refrigerant concentration is richer than the specified concentration, the required refrigerant flow rate with respect to the required F / F refrigerant flow rate changes in an increasing direction. For this reason, it is possible to determine whether or not the refrigerant concentration is richer than the specified concentration depending on whether or not the time average value dQw of the index value is larger than a determination threshold value (for example, 0).

このように、上述した実施の形態１のシステムによれば、冷媒濃度が規定濃度よりもリーンであるか或いはリッチであるかを判定することができる。このため、当該判定によって冷媒濃度が規定濃度から外れていると判定された場合に警報等により報知する構成を備えることとすれば、ユーザに冷却水の交換を積極的に促すことも可能となる。 Thus, according to the system of the first embodiment described above, it can be determined whether the refrigerant concentration is leaner or richer than the specified concentration. For this reason, if it is assumed that a configuration is provided in which a warning is given when it is determined that the refrigerant concentration is out of the specified concentration, it is possible to actively encourage the user to replace the cooling water. .

なお、上述した実施の形態１のシステムでは、インタークーラ１８が本発明の「水冷式インタークーラ」に、ウォーターポンプ２２が本発明の「ウォーターポンプ」に、温度センサ３４が本発明の「ガス温度取得手段」に、要求Ｆ／Ｆ冷媒流量が本発明の「要求Ｆ／Ｆ冷媒流量」に、要求Ｆ／Ｂ冷媒流量が本発明の「補正流量」に、要求冷媒流量が本発明の「要求冷媒流量」に、それぞれ相当している。また、上述した実施の形態１のシステムでは、ＥＣＵ３０がステップＳ１０の処理を実行することにより本発明の「要求冷媒流量算出手段」に含まれる「フィードフォワード手段」が実現され、ＥＣＵ３０がステップＳ１２の処理を実行することにより本発明の「要求冷媒流量算出手段」に含まれる「フィードバック手段」及び「補正手段」が実現され、ＥＣＵ３０がステップＳ１４〜Ｓ１８の処理を実行することにより本発明の「判定手段」が実現されている。 In the system of the first embodiment described above, the intercooler 18 is the “water-cooled intercooler” of the present invention, the water pump 22 is the “water pump” of the present invention, and the temperature sensor 34 is the “gas temperature” of the present invention. In the acquisition means, the required F / F refrigerant flow rate is the “required F / F refrigerant flow rate” of the present invention, the required F / B refrigerant flow rate is the “corrected flow rate” of the present invention, and the required refrigerant flow rate is the “required flow rate” of the present invention. It corresponds to “refrigerant flow rate”. In the system of the first embodiment described above, the ECU 30 executes the process of step S10, thereby realizing the “feed forward means” included in the “required refrigerant flow rate calculating means” of the present invention. By executing the processing, the “feedback means” and the “correction means” included in the “required refrigerant flow rate calculation means” of the present invention are realized, and the ECU 30 executes the processes of steps S14 to S18 to perform the “determination” Means "are realized.

１０内燃機関
１２吸気通路
１４排気通路
１６過給機
１６ａコンプレッサ
１６ｂタービン
１８インタークーラ（Ｉ／Ｃ）
２０冷媒循環通路
２２ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）
２４ラジエータ
３０ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
３２，３４，３６温度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Intake passage 14 Exhaust passage 16 Supercharger 16a Compressor 16b Turbine 18 Intercooler (I / C)
20 Refrigerant circulation passage 22 Water pump (W / P)
24 Radiator 30 ECU (Electronic Control Unit)
32, 34, 36 Temperature sensor

Claims

内燃機関の吸気通路に配置された水冷式インタークーラと、
前記水冷式インタークーラに冷媒を流通させるための電動式のウォーターポンプと、
前記水冷式インタークーラから排気されるガス温度を取得するガス温度取得手段と、
前記ガス温度が目標温度となるための要求冷媒流量を、フィードフォワード制御及びフィードバック制御により算出する要求冷媒流量算出手段と、を備え、
前記水冷式インタークーラに流通する冷媒流量が前記要求冷媒流量となるように前記ウォーターポンプを動作させる内燃機関の制御装置において、
前記要求冷媒流量算出手段は、
前記水冷式インタークーラに規定濃度の冷媒を流通させた場合の前記要求冷媒流量である要求Ｆ／Ｆ冷媒流量を、前記フィードフォワード制御によって計算するフィードフォワード手段と、
前記ガス温度を前記目標温度に追従させるための前記要求冷媒流量の補正流量を、前記フィードバック制御によって計算するフィードバック手段と、
前記要求Ｆ／Ｆ冷媒流量に前記補正流量を加算して得られる値を前記要求冷媒流量として算出する補正手段と、を含み、
前記要求Ｆ／Ｆ冷媒流量に対する前記要求冷媒流量の増減に対応して変化する指標値を所定の制御周期毎に計算し、所定期間に計算された前記指標値の平均値と判定閾値との比較に基づいて、冷媒の濃度が前記規定濃度から外れているかを判定する判定手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A water-cooled intercooler disposed in the intake passage of the internal combustion engine;
An electric water pump for circulating a coolant through the water-cooled intercooler;
Gas temperature acquisition means for acquiring gas temperature exhausted from the water-cooled intercooler;
A required refrigerant flow rate calculation means for calculating a required refrigerant flow rate for the gas temperature to become a target temperature by feedforward control and feedback control, and
In the control device for an internal combustion engine that operates the water pump so that the flow rate of refrigerant flowing through the water-cooled intercooler becomes the required flow rate of refrigerant,
The required refrigerant flow rate calculation means includes:
Feedforward means for calculating a required F / F refrigerant flow rate, which is the required refrigerant flow rate when a specified concentration of refrigerant flows through the water-cooled intercooler, by the feedforward control;
Feedback means for calculating a correction flow rate of the required refrigerant flow rate for causing the gas temperature to follow the target temperature by the feedback control;
Correction means for calculating a value obtained by adding the corrected flow rate to the required F / F refrigerant flow rate as the required refrigerant flow rate,
An index value that changes corresponding to an increase / decrease in the required refrigerant flow rate relative to the required F / F refrigerant flow rate is calculated for each predetermined control cycle, and a comparison between an average value of the index values calculated during a predetermined period and a determination threshold value The control device for an internal combustion engine, further comprising: a determination unit that determines whether the concentration of the refrigerant deviates from the specified concentration based on the above.