JP7059947B2 - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents
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Description
図1に示すように、冷却装置20は、内燃機関10のシリンダブロック11内のウォータジャケット111及びシリンダヘッド12内のウォータジャケット121を流れる冷却水が循環する循環回路21を備えている。循環回路21には、シリンダブロック11内のウォータジャケット111に向けて冷却水を吐出するポンプ22と、冷却水を冷却するラジエータ23と、スロットルバルブやEGRバルブなどのような冷却対象となる各種のデバイス24と、車両の空調装置のヒータコア25とが設けられている。
制御弁26では、全ての出力ポートP1~P3が閉じた状態になるときの相対角度ANGを「0°」として、ハウジング31のストッパ312と弁体35の係合部354とが当接するまで、プラスの方向にもマイナスの方向にも、弁体35をハウジング31に対して相対回転させることができる。弁体35の孔351,352の大きさや位置は、相対角度ANGの変化に伴い、図6に示すように各出力ポートP1~P3の開度が変化するように設定されている。本実施形態では、弁体35をハウジング31に対してプラスの方向に相対回転させると、相対角度ANGが大きくなる一方で、弁体35をハウジング31に対してマイナスの方向に相対回転させると、相対角度ANGが小さくなる。
図1に示すように、冷却装置20の制御装置50には、制御弁26の回転角センサ101、及び、水温センサ102などの各種のセンサの検出信号が入力される。回転角センサ101は、モータ37の出力軸の回転角θに応じた信号を検出信号として出力する。水温センサ102は、シリンダヘッド12内から流出した冷却水の温度である出口水温Twtを検出し、出口水温Twtに応じた信号を検出信号として出力する。
目標回転角θTrが変更され、モータ37の回転角θと目標回転角θTrとの間に乖離が発生すると、モータ37の駆動が開始される。すなわち、目標回転角θTrと回転角θとの偏差を入力とするフィードバック制御によって算出デューティ比DTCが算出され、この算出デューティ比DTCを基に電圧信号のデューティ比DTが決定される。そして、決まったデューティ比DTとモータ37の電源電圧とに基づいた実効電圧がモータ37に印加されるようになる。すると、モータ37の駆動によって弁体35が回転し、目標回転角θTrと回転角θとの乖離が縮小される。
弁体トルクTQVは、モータ37の角加速度なまし値DωSと、伝達機構38の変速比RGとを基に導出される。弁体35の回転速度とモータ37の角速度ωとの間には相関がある。つまり、モータ37の角加速度Dωが大きいほど弁体35の回転速度の増大量が大きくなる。そして、弁体35の回転速度の増大量が多いということは、モータ37から伝達機構38を介して弁体35に入力されたトルクが大きいということである。そのため、本実施形態では、角加速度Dωが大きいほど弁体トルクTQVが大きい値となる。また、伝達機構38の変速比RGが大きいほど、伝達機構38を介して弁体35に入力されるトルクが大きくなる。そのため、本実施形態では、変速比RGが大きいほど弁体トルクTQVが大きい値となる。
なお、本実施形態では、以下に示す効果をさらに得ることができる。
・上記実施形態では、駆動時ストレスの最大値の積算値ΣSTRdrが大きいほど大きい値となるように指標Xを算出しているが、駆動時ストレスSTRdrを基に指標Xを更新できるのであれば、積算値ΣSTRdr以外の他のパラメータを用いて指標Xを算出するようにしてもよい。最大値STRdrMaxが判定値STRTh以上になった回数が多いほど、制御弁26の耐久性が低下すると推測できるため、例えば、最大値STRdrMaxが判定値STRTh以上になった回数が多いほど大きい値となるように指標Xを算出するようにしてもよい。
駆動時ストレスSTRdrが判定値STRTh以上である場合において駆動時ストレスSTRdrと判定値STRThとの差分を積算し、その積算値が大きいほど値が大きくなるように、指標Xを更新するようにしてもよい。
・実効電圧のモータ37への印加の開始時点から実際に弁体35の回転が開始されるまでにはタイムラグがある。そこで、実効電圧のモータ37への印加の開始時点から当該タイムラグに相当する時間が経過してから、駆動時ストレスSTRdrの算出を開始するようにしてもよい。すなわち、駆動時ストレスSTRdrの算出を繰り返す期間である算出期間は、実効電圧のモータ37への印加によって弁体35が回転し始めるタイミングを含むのであれば、モータ37への実効電圧の印加開始のタイミングを含んでいなくてもよい。この場合、算出期間内で算出された複数の駆動時ストレスSTRdrの中から最も大きい値が、最大値STRdrMaxとして選択される。そして、算出期間における駆動時ストレスの最大値STRdrMaxを積算し、その積算値ΣSTRdrから推測される制御弁26の耐久性をモータ37の制御に反映するようにしてもよい。
Claims (7)
- 内燃機関内を流れる冷却水の循環回路に制御弁が設けられているとともに、前記制御弁が、ハウジングと、前記ハウジング内で変位する弁体と、モータと、互いに噛み合う複数のギアを有し、且つ前記モータの出力を前記弁体に伝達する伝達機構と、を備えており、前記モータの駆動によって前記弁体を変位させることにより、前記循環回路での冷却水の流れを制御する内燃機関の冷却装置において、
前記モータの駆動を制御するモータ制御部と、
前記モータに印加される実効電圧を基に、前記モータで発生するトルクであるモータトルクを算出するモータトルク算出部と、
前記モータトルクのうち、前記弁体の変位に変換されたトルクである弁体トルクを、前記モータの角加速度が大きいほど大きくなるように算出する弁体トルク算出部と、
前記モータの駆動によって前記弁体を変位させる際に前記ギアが受けるストレスである駆動時ストレスを、前記モータトルクと前記弁体トルクとの差が大きいほど大きくなるように算出する駆動時ストレス算出部と、を備える
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。 - 前記実効電圧が高いほど大きくなるように基礎トルクを導出する基礎トルク導出部と、
前記実効電圧が高いほど大きくなり、且つ、前記モータの角速度を平滑化した値である角速度なまし値が小さいほど大きくなるように、補正係数を導出する補正係数導出部と、を備え、
前記モータトルク算出部は、前記基礎トルクと前記補正係数との積が大きいほど前記モータトルクが大きくなるように、当該モータトルクを算出する
請求項1に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記基礎トルク導出部は、前記実効電圧と、前記制御弁の構成部材の温度又は当該構成部材の温度の相関値とを基に、前記基礎トルクを算出する
請求項2に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記弁体トルク算出部は、前記伝達機構の変速比が大きいほど前記弁体トルクが大きくなるように、当該弁体トルクを算出する
請求項1~請求項3のうち何れか一項に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記制御弁の耐久性の指標を算出する耐久性推定部を備え、
前記モータ制御部は、前記指標から推定される前記制御弁の耐久性が低いほど前記実効電圧を低くするようになっており、
前記耐久性推定部は、前記モータへの実効電圧の印加中に算出された前記駆動時ストレスを基に前記指標を更新する
請求項1~請求項4のうち何れか一項に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記モータへの実行電圧の印加が開始されてから前記弁体の変位が終了するまでの期間を弁体変位期間とした場合、前記駆動時ストレス算出部は、前記弁体変位期間中では、前記駆動時ストレスの算出を繰り返し、1回の前記弁体変位期間が終了すると、当該弁体変位期間中に算出した複数の前記駆動時ストレスの中で最も大きい値を前記駆動時ストレスの最大値として選択し、
前記耐久性推定部は、前記駆動時ストレスの最大値を積算し、その積算値が大きいほど前記制御弁の耐久性が低いことを示す値となるように、前記指標を算出する
請求項5に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記駆動時ストレス算出部は、前記弁体変位期間中における前記駆動時ストレスの最大値が判定値未満であるときには、当該弁体変位期間中における前記最大値を「0」とする
請求項6に記載の内燃機関の冷却装置。
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