JP6557271B2 - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents
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Description
前記制御装置は、
前記水温センサの出力が目標温度となるように前記冷却水ポンプの動力をフィードバック制御する処理と、
前記冷却水ポンプのポンプ仕事と前記循環経路を流れる冷却水の流量とに基づいて、冷却水にミセルが添加されているか否かを判定するミセル判定処理と、
前記流量が、トムズ効果の発現条件を満たしているか否かを判定するトムズ判定処理と、
前記ミセルの添加が肯定され、かつ、前記トムズ効果の発現条件が成立している場合に、前記目標温度に対する前記水温センサの出力の相対的な値を高める補正処理と、
を実行することを特徴とする。
前記冷却水ポンプに電圧を供給する電源と、
前記冷却水ポンプを流れる電流を検出する電流センサと、
前記循環経路に配置された流量センサと、を更に備え、
前記制御装置は、
前記電流センサの出力に基づいて前記ポンプ仕事を演算し、
前記流量センサの出力に基づいて前記流量を演算することを特徴とする。
前記冷却水ポンプに電圧を供給する電源と、
前記冷却水ポンプを流れる電流を検出する電流センサと、
前記冷却水ポンプの前後差圧を検出する差圧センサと、を更に備え、
前記制御装置は、
前記電流センサの出力に基づいて前記ポンプ仕事を演算し、
前記ポンプ仕事と前記差圧センサの出力とに基づいて前記流量を演算することを特徴とする。
前記ミセル判定処理は、
前記冷却水ポンプの回転速度を検出する処理と、
前記回転速度と前記水温センサの出力とに基づいて前記ポンプ仕事の基準値を演算する処理と、
前記回転速度と前記水温センサの出力とに基づいて前記流量の基準値を演算する処理と、を含み、
前記ポンプ仕事が当該ポンプ仕事の基準値以上であり、かつ、前記流量が当該流量の基準値以上である場合に冷却水にミセルが添加されていると判定することを特徴とする。
前記循環経路に組み込まれたヒータ用熱交換装置と、
前記循環経路に、前記ヒータ用熱交換装置と並列に組み込まれた他の熱交換装置と、
前記循環経路を流れる冷却水を、前記ヒータ用熱交換装置及び前記他の熱交換装置の夫々に分配する弁と、を備え、
前記弁は、夫々の熱交換装置への分配比率を変化させることができ、
前記制御装置は、
ヒータ要求の有無を判定する処理と、
ヒータ要求がある場合には前記ヒータ用熱交換装置への分配量を第1優先とするモードに前記弁を制御する処理と、
ヒータ要求がない場合には前記ヒータ用熱交換装置への分配に対して前記他の熱交換装置への分配を優先するモードに前記弁を制御する処理と、
を更に実行することを特徴とする。
[実施の形態1の構成]
図1は本発明の実施の形態1の構成を示す。図1に示す内燃機関10の内部には、冷却水を流通させるためのウォータジャケットが設けられている。また、内燃機関10は水温センサ12を備えている。水温センサ12は、内燃機関10のウォータジャケット内を流れる冷却水の温度を検出することができる。
デバイスA=ヒータ用熱交換装置32
デバイスB=ミッションオイルウォーマ34
デバイスC=オイルクーラ36
本実施形態において用いられる冷却水は界面活性剤を含有している。より詳細には、本実施形態の冷却水は、界面活性剤を構成する分子が多数集合することで形成されるミセルを含有している。この界面活性剤は、例えば特開平11−173146号公報に開示されているのと同様であり、特定の条件下でトムズ効果(Toms Effect)を発現する。「トムズ効果」とは、液体に少量の高分子を添加したとき、特定の条件下で乱流の圧力損失(液体摩擦抵抗)が著しく低下する現象である。
τc=1.95*10−2*<u>−7/4*d1/4 ・・・(1)
トムズ効果は、冷却水にミセルが添加されており、かつ、τcが特定の条件を満たす場合に発現する。図6は、冷却水ポンプ26を流れる電流と冷却水の流量とに基づいて、冷却水の特性を判定する手法を説明するための図である。本実施形態では、図6に示す関係に基づいて冷却水にミセルが添加されているか否かを判定する。
図7は、本実施形態においてECU42が実行するルーチンのフローチャートである。図7に示すルーチンは、内燃機関10の始動後、所定の処理サイクルで繰り返し実行される。図7に示すルーチンが起動されると、先ず、水温センサ12の出力が取得される(ステップ100)。
ところで、上述した実施の形態1では、冷却水の熱伝達係数の低下に伴う影響を、水温センサ12の出力に補正を施すことで補償することとしている。しかしながら、その補償の手法はこれに限定されるものではない。この手法に代えて、或いはこの手法と合わせて、必要な補償が得られるようにフィードバック制御の目標温度を低温側に補正することとしてもよい。
[実施の形態2の構成]
次に図10乃至図13を参照して本発明の実施の形態2について説明する。図10は、本実施形態の冷却装置の構成を説明するための図である。本実施形態の構成は、流量センサ16に代えて差圧センサ58を備えている点を除いて実施の形態1の場合と同様である。本実施形態の冷却装置は、図10に示すシステムにおいて、ECU42に後述する図13に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。以下、本実施形態において、実施の形態1の場合と同様又は対応する要素については、共通する符号を付して説明を省略又は簡略する。
図12は、冷却水ポンプ26を流れる電流から冷却水ポンプ26の回転速度を演算する原理を説明するための図である。より具体的には、図12において、符号62を付して示す直線は、冷却水ポンプ26のモータトルクと電流との間に成立するT-I特性線を示している。また、符号64を付して示す直線は、冷却水ポンプ26のモータトルクと回転速度との間に成立するT-NE特性線を示す。
モータ出力=ポンプ仕事+ロータ軸の摺動摩擦 ・・・(2)
ポンプ仕事=流量*差圧 ・・・(3)
図13は、本実施形態においてECU42が実行するルーチンのフローチャートである。図13に示すルーチンは、ステップ114がステップ100の直後に実行される点、及びステップ114の後にステップ128乃至132が実行される点を除いて図7に示すルーチンと同様である。以下、図13に示すステップのうち、図7に示すステップと同様又は対応するものについては、共通する符号を付してその説明を省略又は簡略する。
ところで、上述した実施の形態1では、ポンプ回転速度を、図12に示す関係に従って電流から求めることとしている。しかしながら、ポンプ回転速度を求める手法はこれに限定されるものではない。即ち、ポンプ回転速度は、実施の形態1の場合と同様に冷却水ポンプ26に組み込まれたセンサにより検知することとしてもよい。反対に、実施の形態1において、ポンプ回転速度は、本実施形態の場合と同様に、図12に示す関係に従って電流から求めることとしてもよい。
次に図14乃至図16を参照して本発明の実施の形態3について説明する。図14は、本実施形態の冷却装置の構成を説明するための図である。本実施形態の構成は、循環経路18が弁66を備えている点を除いて実施の形態2の場合と同様である。本実施形態の冷却装置は、図14に示すシステムにおいて、ECU42に後述する図16に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。以下、本実施形態において、実施の形態2の場合と同様又は対応する要素については、共通する符号を付して説明を省略又は簡略する。
図14に示すシステムが有するヒータ用熱交換装置32は、内燃機関10を搭載する車両の車室内に温風を提供するための熱交換機である。ミセルが添加された冷却水は、低温時にトムズ効果を発現し易い。そして、トムズ効果の発現下では、冷却水の熱伝達係数が低下することにより、ヒータ用熱交換装置32における熱交換量も少量となる。他方、トムズ効果が発現し易い低温時は、車両の搭乗者がヒータを要求する可能性が高い。このため、本実施形態では、トムズ効果の発現下でも十分な暖房能力を確保するべく、ヒータ要求が生じている場合には、循環経路18を流れる冷却水を優先的にヒータ用熱交換装置32に分配することとした。
図16は、本実施形態においてECU42が実行するルーチンのフローチャートである。図16に示すルーチンは、ステップ106がステップ134〜142に置き換えられている点を除いて図13に示すルーチンと同様である。以下、図16に示すステップのうち、図13に示すステップと同様又は対応するものについては、共通する符号を付してその説明を省略又は簡略する。
1.ヒータ用熱交換装置32
2.ミッションオイルウォーマ34及びオイルクーラ36
3.ラジエタ22
1.ミッションオイルウォーマ34及びオイルクーラ36
2.ヒータ用熱交換装置32
3.ラジエタ22
1.ヒータ用熱交換装置32に通じる弁の開度が100%となる。
2.ミッションオイルウォーマ34及びオイルクーラ36に通じる弁の開度は、夫々100%より小さなαa%となる。
3.ラジエタ22に通じる弁の開度は、αa%より小さなβa%となる。
1.ミッションオイルウォーマ34及びオイルクーラ36に通じる弁の開度が共に100%となる。
2.ヒータ用熱交換装置32に通じる弁の開度は、100%より小さなαb%となる。
3.ラジエタ22に通じる弁の開度は、αb%より小さなβb%となる。
ところで、上述した実施の形態3では、ヒータ要求の有無に応じて冷却水の分配に関する優先順位を変える機構を、実施の形態2の構成に組み込むこととしている。しかしながら、この機構を組み込む対象は実施の形態2の構成に限定されるものではない。この構成は、実施の形態1の構成に組み込むこととしても良い。
12 水温センサ
16 流量センサ
18 循環経路
26 冷却水ポンプ
42 ECU (Electronic Control Unit)
40 電流センサ
58 差圧センサ
32 ヒータ用熱交換機
34 ミッションオイルウォーマ
36 オイルクーラ
66 弁
Claims (7)
- 内燃機関のウォータジャケットを含む冷却水の循環経路と、当該循環経路に配置された水温センサ及び冷却水ポンプと、前記水温センサの出力に基づいて前記冷却水ポンプを制御する制御装置とを備える内燃機関の冷却装置であって、
前記制御装置は、
前記水温センサの出力が目標温度となるように前記冷却水ポンプの動力をフィードバック制御する処理と、
前記冷却水ポンプのポンプ仕事と前記循環経路を流れる冷却水の流量とに基づいて、冷却水にミセルが添加されているか否かを判定するミセル判定処理と、
前記流量が、トムズ効果の発現条件を満たしているか否かを判定するトムズ判定処理と、
前記ミセルの添加が肯定され、かつ、前記トムズ効果の発現条件が成立している場合に、前記目標温度に対する前記水温センサの出力の相対的な値を高める補正処理と、
を実行することを特徴とする内燃機関の冷却装置。 - 前記補正処理は、前記流量に基づいて、前記水温センサの出力を高温側に補正する処理を含むことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の冷却装置。
- 前記補正処理は、前記流量に基づいて、前記目標温度を低温側に補正する処理を含むことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の冷却装置。
- 前記冷却水ポンプに電圧を供給する電源と、
前記冷却水ポンプを流れる電流を検出する電流センサと、
前記循環経路に配置された流量センサと、を更に備え、
前記制御装置は、
前記電流センサの出力に基づいて前記ポンプ仕事を演算し、
前記流量センサの出力に基づいて前記流量を演算することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記冷却水ポンプに電圧を供給する電源と、
前記冷却水ポンプを流れる電流を検出する電流センサと、
前記冷却水ポンプの前後差圧を検出する差圧センサと、を更に備え、
前記制御装置は、
前記電流センサの出力に基づいて前記ポンプ仕事を演算し、
前記ポンプ仕事と前記差圧センサの出力とに基づいて前記流量を演算することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記ミセル判定処理は、
前記冷却水ポンプの回転速度を検出する処理と、
前記回転速度と前記水温センサの出力とに基づいて前記ポンプ仕事の基準値を演算する処理と、
前記回転速度と前記水温センサの出力とに基づいて前記流量の基準値を演算する処理と、を含み、
前記ポンプ仕事が当該ポンプ仕事の基準値以上であり、かつ、前記流量が当該流量の基準値以上である場合に冷却水にミセルが添加されていると判定することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記循環経路に組み込まれたヒータ用熱交換装置と、
前記循環経路に、前記ヒータ用熱交換装置と並列に組み込まれた他の熱交換装置と、
前記循環経路を流れる冷却水を、前記ヒータ用熱交換装置及び前記他の熱交換装置の夫々に分配する弁と、を備え、
前記弁は、夫々の熱交換装置への分配比率を変化させることができ、
前記制御装置は、
ヒータ要求の有無を判定する処理と、
ヒータ要求がある場合には前記ヒータ用熱交換装置への分配量を第1優先とするモードに前記弁を制御する処理と、
ヒータ要求がない場合には前記ヒータ用熱交換装置への分配に対して前記他の熱交換装置への分配を優先するモードに前記弁を制御する処理と、
を更に実行することを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の内燃機関の冷却装置。
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