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技術 内燃機関の冷却制御システム

出願人 トヨタ自動車株式会社株式会社デンソー
発明者 小谷武史小池敦
出願日 2006年2月9日 (14年9ヶ月経過) 出願番号 2006-031891
公開日 2007年8月23日 (13年2ヶ月経過) 公開番号 2007-211671
状態 未査定
技術分野 機械または機関の冷却一般
主要キーワード 冷却制御システム 循環態様 タンク重量 基準デューティ比 目標デューティ比 温度増加 サーモスタットバルブ 冷却不足
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年8月23日)のものです。
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図面 (7)

課題

本発明は、内燃機関循環する冷却水の流量を変更可能な内燃機関の冷却制御システムにおいて、内燃機関の冷却不足過冷却などを抑制して内燃機関を適温に保つことを課題とする。

解決手段

本発明は、内燃機関を循環する冷却水の流量を変更可能な内燃機関の冷却制御システムにおいて、冷却水に含まれる冷却液LLC)の濃度を検出し、検出された濃度が高くなるほど冷却水の流量を増加させるとともに、検出された濃度が低くなるほど冷却水の流量を減少させることにより、冷却液(LLC)の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ようにした。

概要

背景

水冷式内燃機関では、内燃機関を循環する冷却水の流量を機関運転状態に応じて制御する技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
特開2005−36731号公報
特開2000−297643号公報
特開平10−259730号公報
特開平7−19045号公報

概要

本発明は、内燃機関を循環する冷却水の流量を変更可能な内燃機関の冷却制御システムにおいて、内燃機関の冷却不足過冷却などを抑制して内燃機関を適温に保つことを課題とする。本発明は、内燃機関を循環する冷却水の流量を変更可能な内燃機関の冷却制御システムにおいて、冷却水に含まれる冷却液LLC)の濃度を検出し、検出された濃度が高くなるほど冷却水の流量を増加させるとともに、検出された濃度が低くなるほど冷却水の流量を減少させることにより、冷却液(LLC)の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ようにした。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

内燃機関循環する冷却水循環態様を変更可能な可変手段と、前記冷却水に含まれる冷却液の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段により検出された濃度に応じて前記可変手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の冷却制御システム

請求項2

請求項1において、前記濃度検出手段は、前記内燃機関が所定運転状態にある時の冷却水の温度増加率から冷却水に含まれる冷却液の濃度を推定することを特徴とする内燃機関の冷却制御システム。

請求項3

請求項1又は2において、前記制御手段は、冷却水に含まれる冷却液の濃度が未検出である時は、前記冷却水に含まれる冷却液の濃度が最大であると仮定して前記可変手段を制御することを特徴とする内燃機関の冷却制御システム。

請求項4

請求項1〜3の何れか一において、前記可変手段は、前記内燃機関を循環する冷却水の流量を変更可能であり、前記制御手段は、前記濃度検出手段により検出された濃度が高くなるほど冷却水の流量が多くなるとともに、前記濃度検出手段により検出された濃度が低くなるほど冷却水の流量が少なくなるように前記可変手段を制御することを特徴とする内燃機関の冷却制御システム。

請求項5

請求項1〜3の何れか一において、前記可変手段は、熱交換器流通する冷却水と熱交換器を迂回する冷却水との流量比を変更可能であり、前記制御手段は、前記濃度検出手段により検出された濃度が高くなるほど前記熱交換器を流通する冷却水の量が増加し且つ前記熱交換器を迂回する冷却水の量が減少するように前記可変手段を制御するとともに、前記濃度検出手段により検出された濃度が低くなるほど前記熱交換器を流通する冷却水の量が減少し且つ前記熱交換器を迂回する冷却水の量が増加するように前記可変手段を制御することを特徴とする内燃機関の冷却制御システム。

技術分野

0001

本発明は、内燃機関冷却制御技術に関する。

背景技術

0002

水冷式の内燃機関では、内燃機関を循環する冷却水の流量を機関運転状態に応じて制御する技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
特開2005−36731号公報
特開2000−297643号公報
特開平10−259730号公報
特開平7−19045号公報

発明が解決しようとする課題

0003

ところで、内燃機関の冷却水としては、水(H2O)と冷却液LLC:Long Life Coolant)の混合液が用いられるのが一般的であるが、冷却水の熱容量、および/または冷却水と内燃機関との間の熱交換率は、冷却水に含まれる冷却液の濃度に応じて変化する。

0004

このため、機関運転状態のみに基づいて冷却水の流量が制御されると、内燃機関の過冷却冷却不足が発生し、或いはウォータポンプの駆動に用いられるエネルギの過剰消費等が発生して内燃機関を好適に冷却することができない場合がある。

0005

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関を循環する冷却水の循環態様を変更可能な内燃機関の冷却制御システムにおいて、冷却水の冷却能力に応じて循環態様を変更することにより、内燃機関を適温に保つことにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、上記した課題を解決するために、冷却水に含まれる冷却液の濃度を検出し、検出された濃度に応じて冷却水の循環態様を変更するようにした。

0007

詳細には、本発明に係る内燃機関の冷却制御システムは、内燃機関を循環する冷却水の循環態様を変更可能な可変手段と、前記冷却水に含まれる冷却液の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段により検出された濃度に応じて前記可変手段を制御する制御手段と、を備えるようにした。

0008

冷却水に含まれる冷却液の濃度が変化すると、冷却水の熱容量、および/または冷却水と内燃機関との間の熱交換率が変化する。例えば、冷却液の濃度が低くなるほど熱容量及び熱交換率が増加し、冷却液の濃度が高くなるほど熱容量及び熱交換率が減少する。

0009

このため、冷却液の濃度が高い時に低濃度の時と同様の態様で冷却水が循環されると、冷却不足が生じて内燃機関が過熱オーバーヒート)する可能性がある。一方、冷却液の濃度が低い時に高濃度の時と同様の態様で冷却水が循環されると、内燃機関が過冷却されて燃料燃焼不良やフリクション増加などが生じる可能性もある。

0010

これに対して、冷却水に含まれる冷却液の濃度を検出し、検出された濃度に応じて冷却水の循環態様が変更されると、内燃機関の冷却不足や過冷却が抑制されるようになる。その結果、内燃機関が適温に保たれるようになる。

0011

本発明において、濃度検出手段は、内燃機関が所定運転状態にある時の冷却水の温度増加率から冷却水に含まれる冷却液の濃度を推定するようにしてもよい。

0012

すなわち、内燃機関の運転状態が一定であれば、冷却水の温度増加率は、冷却水に含まれる冷却液の濃度が高くなるほど高くなるとともに、冷却水に含まれる冷却液の濃度が低くなるほど低くなる。

0013

依って、濃度検出手段は、内燃機関が所定運転状態にある時の冷却水の温度増加率が高くなるほど冷却水に含まれる冷却液の濃度が高いと推定することができるとともに、冷却水の温度増加率が低くなるほど冷却水に含まれる冷却液の濃度が低いと推定することができる。

0014

本発明において、制御手段は、冷却水に含まれる冷却液の濃度が未検出の時は、前記冷却水に含まれる冷却液濃度が最大濃度であると仮定して前記可変手段を制御するようにしてもよい。

0015

冷却液の濃度は、冷却水の補給又は交換された時に変化する。その際、濃度検出手段は、冷却液の濃度を直ちに検出できない場合も想定される。このように冷却液の濃度が未検出である場合には、制御手段は、冷却液の濃度が最大濃度(例えば、100%)であると仮定して可変手段を制御することにより、内燃機関の過熱を防止するようにしてもよい。

0016

本発明において、可変手段が内燃機関を循環する冷却水の流量を変更可能である場合には、制御手段は、濃度検出手段により検出された濃度に応じた流量となるように可変手段を制御してもよい。

0017

例えば、制御手段は、濃度検出手段により検出された濃度が高くなるほど冷却水の流量が増加するように可変手段を制御するとともに、濃度検出手段により検出された濃度が低くなるほど冷却水の流量が減少するように可変手段を制御してもよい。

0018

このように冷却水の流量が変更されると、冷却水に含まれる冷却液の濃度が高い時の冷却不足が抑制されるとともに、冷却水に含まれる冷却液の濃度が低い時の過冷却が抑制されるようになる。

0019

本発明において、可変手段が熱交換器流通する冷却水と熱交換器を迂回する冷却水との流量比を変更可能である場合には、制御手段は、濃度検出手段により検出された濃度に応じた流量比となるように可変手段を制御してもよい。

0020

例えば、制御手段は、濃度検出手段により検出された濃度が高くなるほど熱交換器を流通する冷却水の量が増加し且つ熱交換器を迂回する冷却水の量が減少するように可変手段を制御するとともに、濃度検出手段により検出された濃度が低くなるほど熱交換器を流通する冷却水の量が減少し且つ熱交換器を迂回する冷却水の量が増加するように可変手段を制御してもよい。

0021

このように冷却水の流量が変更されると、冷却水に含まれる冷却液の濃度が高い時の冷却不足が抑制されるとともに、冷却水に含まれる冷却液の濃度が低い時の過冷却が抑制されるようになる。

0022

尚、前記した熱交換器としては、冷却水と外気との間で熱交換を行うラジエータ、或いは冷却水と車室内の空気との間で熱交換を行うヒータコアなどを例示することができる。

発明の効果

0023

本発明によれば、内燃機関を循環する冷却水の循環態様を変更可能な内燃機関の冷却制御システムにおいて、冷却水の冷却能力に応じて循環態様を変更することができるため、内燃機関を適温に保つことが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0024

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。

0025

<実施例1>
先ず、本発明の第1の実施例について図1図5に基づいて説明する。図1は、本発明に係る内燃機関の冷却制御システムの概略構成を示す図である。

0026

図1において、内燃機関1は、複数のシリンダが形成されたシリンダブロック1aと、シリンダヘッド1bを備えている。シリンダブロック1aには、ブロック用ウォータジャケット2aが形成されている。シリンダヘッド1bには、ヘッド用ウォータジャケット2bが形成されている。ブロック用ウォータジャケット2aとヘッド用ウォータジャケット2bは相互に連通している。

0027

ブロック用ウォータジャケット2aは、シリンダブロック1aに設けられたインレット3と連通している。一方、ヘッド用ウォータジャケット2bは、シリンダヘッド1bに設けられたアウトレット4と連通している。

0028

前記アウトレット4には第1冷却通路5が接続されている。第1冷却通路5は、ラジエータ6の流入口に接続されている。ラジエータ6は、冷却水と外気との間で熱交換を行う熱交換器である。ラジエータ6の流出口には、第2冷却通路7が接続されている。

0029

第2冷却通路7は、サーモスタットバルブ8に接続されている。サーモスタットバルブ8は、2つの流入口と一つの流出口を有する三方切換弁である。サーモスタットバルブ8は、図示しない感温部を通過する冷却水の温度が所定の開弁温度より低い時は2つの流入口の一方を遮断して他方の流入口を流出口と導通させ、前記感温部を通過する冷却水の温度が前記開弁温度以上である時は2つの流入口の他方を遮断して一方の流入口を流出口と導通させる。

0030

前記した第2冷却通路7は、サーモスタットバルブ8の前記した2つの流入口の一方に接続されている。前記した2つの流入口の他方には、バイパス通路9が接続されている。バイパス通路9は、ラジエータ6を迂回する通路であり、前記した第1冷却通路5の途中に接続されている。

0031

サーモスタットバルブ8の流出口には、第3冷却通路10が接続されている。第3冷却通路10は、電動ウォータポンプ11の吸入口に接続されている。電動ウォータポンプ11の吐出口には、第4冷却通路12が接続されている。第4冷却通路12は、シリンダブロック1aのインレット3に接続されている。

0032

前記電動ウォータポンプ11は、電線13を介して電源14と接続されている。電線13の途中には、電線13の導通(オン)と遮断(オフ)を切り換えドライブ回路15が配置されている。

0033

ドライブ回路15は、ECU16によりPWM制御される。すなわち、ECU16は、ドライブ回路15のオン時間とオフ時間の比(オン時間/(オン時間+オフ時間)=デュ
ティ比)を変更することにより、電動ウォータポンプ11の単位時間当たりの吐出量を変更する。

0034

尚、前記した電動ウォータポンプ11とドライブ回路15は、本発明に係る可変手段に相当する。

0035

このように構成された内燃機関の冷却制御システムでは、ECU16が電動ウォータポンプ11を作動させると、電動ウォータポンプ11から吐出された冷却水が第4冷却通路12及びインレット3を介してブロック用ウォータジャケット2aに流入する。

0036

ブロック用ウォータジャケット2aに流入した冷却水は、シリンダブロック1aとの間で熱交換を行った後にヘッド用ウォータジャケット2bへ流入する。ヘッド用ウォータジャケット2bに流入した冷却水は、シリンダヘッド1bとの間で熱交換を行った後に、アウトレット4を介して第1冷却通路5へ導かれる。

0037

その際、冷却水の温度が前記開弁温度より低ければ、サーモスタットバルブ8が第2冷却通路7を遮断し且つバイパス通路9と第3冷却通路10を導通させるので、第1冷却通路5へ導かれた冷却水はラジエータ6を流れずにバイパス通路9を流れることになる。

0038

第1冷却通路5からバイパス通路9へ流入した冷却水は、サーモスタットバルブ8、第3冷却通路10、電動ウォータポンプ11、第4冷却通路12、及びインレット3を順次経て、ブロック用ウォータジャケット2aに再び流入する。

0039

このように冷却水が電動ウォータポンプ11、第4冷却通路12、インレット3、ブロック用ウォータジャケット2a、ヘッド用ウォータジャケット2b、アウトレット4、第1冷却通路5、バイパス通路9、サーモスタットバルブ8、及び第3冷却通路10を順次経由する経路(以下、「第1循環経路」と称する)を循環すると、冷却水がラジエータ6において冷却されないことになる。

0040

この場合、内燃機関1の熱が冷却水を媒介して不要に放熱されないため、内燃機関1が速やかに暖機されるようになる。

0041

その後、冷却水の温度が前記開弁温度以上まで上昇すると、サーモスタットバルブ8がバイパス通路9を遮断し且つ第2冷却通路7と第3冷却通路10を導通させるので、シリンダヘッド1bから第1冷却通路5へ流出した高温な冷却水は、ラジエータ6、第2冷却通路7、サーモスタットバルブ8、第3冷却通路10、電動ウォータポンプ11、第4冷却通路12、及びインレット3を順次経て、ブロック用ウォータジャケット2aへ再流入する経路(以下、「第2循環経路」と称する)を循環するようになる。

0042

このように冷却水がラジエータ6を経由して循環すると、冷却水がラジエータ6において冷却される。ラジエータ6において冷却された冷却水がブロック用ウォータジャケット2a及びヘッド用ウォータジャケット2bへ再流入すると、内燃機関1の不要な熱が冷却水を媒介して放熱されるため、内燃機関1の過熱が抑制される。

0043

次に、電動ウォータポンプ11の吐出量を制御する方法について説明する。ECU16は、シリンダヘッド1bのアウトレット4近傍に設けられた水温センサ17の測定値冷却水温度)thwを入力する。続いて、ECU16は、前記冷却水温度thwと内燃機関1の発熱量とをパラメータとして目標デューティ比を算出し、算出された目標デューティ比に従ってドライブ回路15のオン/オフを切り換える。

0044

尚、目標デューティ比は、前記冷却水温度thwが高くなるほどおよび/または内燃機関1の発熱量が多くなるほど大きくなるように定められる。内燃機関1の発熱量は、機関回転数吸入空気量の温度、機関負荷アクセル開度、吸入空気量、或いは燃料噴射量)等から演算することができる。

0045

ところで、内燃機関1の冷却水としては、冷却液(LLC)を水(H2O)により希釈した液体が用いられる。このような冷却水の熱容量、および/または冷却水と内燃機関1(シリンダヘッド1b及びシリンダブロック1a)との間の熱交換率は、冷却水に含まれる冷却液の濃度(以下、「LLC濃度」と記す)により変化する。

0046

冷却水の熱容量、および/または、冷却水と内燃機関1との間の熱交換率は、冷却水のLLC濃度が高くなるほど低くなるとともに、冷却水のLLC濃度が低くなるほど高くなる傾向がある。

0047

これに対し、従来では冷却水のLLC濃度が予め想定された濃度(以下、「基準濃度」と称する)であることを前提として電動ウォータポンプ11の吐出量が制御されていた。このため、冷却水の交換、或いは水(H2O)やLLCの補充等によって冷却水のLLC濃度が基準濃度から逸脱した場合には、内燃機関1を適温に保つことが困難となる可能性があった。

0048

例えば、冷却水のLLC濃度が基準濃度より高くなった場合に、LLC濃度が基準濃度である場合と同様に電動ウォータポンプ11の吐出量が制御されると、内燃機関1を循環する冷却水の流量が過少となるため、内燃機関1の冷却が不十分となる可能性がある。内燃機関1の冷却が不十分になると、内燃機関1が過熱(オーバーヒート)する可能性がある。

0049

一方、冷却水のLLC濃度が基準濃度より低くなった場合に、LLC濃度が基準濃度である場合と同様に電動ウォータポンプ11の吐出量が制御されると、内燃機関1を循環する冷却水の流量が過多となるため、内燃機関1の冷却が過剰となる可能性がある。内燃機関1の冷却が過剰になると、内燃機関1において混合気完全燃焼し難くなるため、未燃燃料成分の排出量増加、機関出力の低下、フリクションの増加、或いは燃費の悪化等を招く可能性があるとともに、電動ウォータポンプ11の消費電力の増加など招く可能性もある。

0050

そこで、本実施例では、ECU16が冷却水のLLC濃度を検出し、検出されたLLC濃度に応じて電動ウォータポンプ11の吐出量を補正するようにした。

0051

冷却水のLLC濃度を検出する方法としては、内燃機関1が定常運転状態(好ましくは、アイドル運転状態)にある時に電動ウォータポンプ11の吐出量を変更するとともにその際の冷却水温度の変化率を算出し、算出された変化率の高低からLLC濃度を推定する方法などを例示することができる。

0052

上記したLLC濃度の検出は、一定の周期で定期的に行われるようにしてもよいが、冷却水の交換又は補充が行われた直後にのみ行われるようにしてもよい。冷却水の交換又は補充が行われたか否かを判別する方法としては、ラジエータ6に併設されるリザーバタンク60のキャップ61に該キャップ61の開栓を検知する開栓センサ62を取り付け、前記開栓センサ62が前記キャップ61の開栓を検知した時に冷却水の交換又は補充が行われたと判定する方法を例示することができる。

0053

以下、電動ウォータポンプ11の吐出量制御について図2図3に沿って説明する。図
2は、本実施例における電動ウォータポンプ11の吐出量制御ルーチンを示すフローチャートである。この吐出量制御ルーチンは、予めECU16のROMなどに記憶されているルーチンであり、ECU16によって所定期間毎に繰り返し実行される。

0054

吐出量制御ルーチンでは、ECU16は、先ずS101において開栓フラグの値が“1”であるか否かを判別する。開栓フラグは、ECU16のバックアップRAM等に設定された記憶領域である。この開栓フラグには、開栓センサ62がリザーバタンク60のキャップ61の開栓を検知した時に“1”がセットされるとともに、LLC濃度の検出が完了した時に“0”がリセットされる。

0055

前記S101において肯定判定された場合(開栓フラグ=1)は、ECU16は、冷却水の交換、或いは水(H2O)やLLCの補充等が行われた可能性があるとみなす。但し、現時点では実際のLLC濃度が未検出であるため、ECU16は、S102において、現在のLLC濃度Clが所定の仮LLC濃度Cltであると仮定する。仮LLC濃度Cltは、冷却水のLLC濃度が取り得る最大値(例えば、100%)である。つまり、ECU16は、冷却水の熱容量および/または熱交換率が最小であると仮定する。

0056

S103では、ECU16は、前記S102で設定されたLLC濃度Clに基づいて補正値△LLCtを算出する。補正値△LLCtは、ドライブ回路15のデューティ比を補正するための値である。この補正値△LLCtは、図4に示すようなマップに基づいて演算される。

0057

図4に示すマップにおいて、補正値△LLCtは、LLC濃度Clが基準濃度と略等しい場合(LLC濃度Cl=基準濃度±α)には“0”となるように定められる。LLC濃度Clが基準濃度より所定値α以上高い場合には、補正値△LLCtは正の値となり且つLLC濃度Clが高くなるほど大きな値となるように定められる。LLC濃度Clが基準濃度より所定値α以上低い場合には、補正値△LLCtは負の値となり且つLLC濃度Clが低くなるほど小さな値となるように定められる。

0058

尚、ECU16がS103を実行する際には、LLC濃度Clが最大値に定められているため、補正値△LLCtも最大値となる。

0059

ここで図2の吐出量制御ルーチンに戻り、ECU16は、S104においてドライブ回路15の目標デューティ比Dtを演算する。目標デューティ比Dtは、冷却水温度thw及び内燃機関1の発熱量をパラメータとして定まる基準デューティ比Dtbに前記補正値△LLCtを加算して求められる(Dt=Dtb+△LLCt)。

0060

S105では、ECU16は、ドライブ回路15のデューティ比Dを前記S104で定められた目標デューティ比Dtに制御する。

0061

上記したS102〜S105の処理によれば、冷却水のLLC濃度が未検出である場合に、冷却水の熱容量および/または熱交換率が最小であると仮定してドライブ回路15のデューティ比Dが制御されるようになる。その結果、電動ウォータポンプ11の吐出量が過剰に多くなる可能性はあるものの、内燃機関1の過熱を確実に防止することができる。

0062

次に、ECU16はS106へ進み、内燃機関1がアイドル運転状態にあるか否かを判別する。S106において否定判定された場合は、ECU16は前述したS102へ戻る。一方、S106において肯定判定された場合は、ECU16は、S107へ進む。

0063

S107では、ECU16は、冷却水の実際のLLC濃度(以下、「実LLC濃度」と
称する)Clrを検出する。具体的には、ECU16は、図3に示すLLC濃度検出ルーチンを実行する。

0064

図3のLLC濃度検出ルーチンでは、ECU16は、先ずS201において、実LLC濃度Clrを正確に検出可能な条件が成立しているか否かを判別する。実LLC濃度Clrを正確に検出可能な条件としては、内燃機関1の暖機が完了している(言い換えれば、冷却水温度thwがサーモスタットバルブ8の開弁温度以上である)ことが挙げられる。

0065

LLCや水(H2O)の補充が行われた時点から冷却水温度thwがサーモスタットバルブ8の開弁温度以上となるまでの期間では、補充されたLLCや水(H2O)が前述した第1循環経路内の冷却水とのみ混合し、ラジエータ6や第2冷却通路7内の冷却水とは殆ど混合しない。

0066

冷却水温度thwがサーモスタットバルブ8の開弁温度以上まで上昇した後は、補充されたLLCや水(H2O)が前述した第2循環経路を循環可能になるため、補充されたLLCや水(H2O)が既存の全ての冷却水と均質に混合可能となる。

0067

依って、LLCや水(H2O)の補充が行われた後に冷却水温度thwがサーモスタットバルブ8の開弁温度以上まで上昇すれば、補充されたLLCや水(H2O)が既存の全ての冷却水と均質に混合したとみなすことができる。

0068

前記S201において内燃機関1の暖機が完了していないと判定された場合は、ECU16は、実LLC濃度Clrを正確に検出することができないとみなし、内燃機関1の暖機が完了するまで前記S201の処理を繰り返し実行する。

0069

前記S201において内燃機関1の暖機が完了していると判定された場合は、ECU16は、実LLC濃度Clrを正確に検出することができるとみなして、S202〜S209において実LLC濃度Clrを検出する。

0070

先ず、S202では、ECU16は、ドライブ回路15のデューティ比Dを強制的に第1デューティ比Dt1に変更することにより、電動ウォータポンプ11の吐出量を変更する。

0071

S203では、ECU16は、ドライブ回路15のデューティ比Dが前記第1デューティ比Dt1に変更された時点から第1所定時間が経過したか否かを判別する。第1所定時間は、ドライブ回路15のデューティ比Dが第1デューティ比Dt1に変更された時点から当該変更が水温センサ17を通過する冷却水の流量に反映されるまでの応答遅れ時間に相当する。

0072

前記S203において否定判定された場合は、ECU16は前記S202へ戻る。一方、S203において肯定判定された場合には、ECU16はS204へ進む。

0073

S204では、ECU16は、水温センサ17の測定値を読み込み、その測定値を第1冷却水温度thw1としてRAM又はバックアップRAMに記憶する。

0074

S205では、ECU16は、ドライブ回路15のデューティ比Dを強制的に第2デューティ比Dt2へ変更することにより、電動ウォータポンプ11の吐出量を変更する。

0075

尚、第2デューティ比Dt2は、前記第1デューティ比Dt1より小さな値である。このため、ドライブ回路15のデューティ比が第1デューティ比Dt1から第2デューティ
比Dt2へ減少すると、電動ウォータポンプ11の吐出量も減少するようになる。

0076

S206では、ECU16は、ドライブ回路15のデューティ比Dが第2デューティ比Dt2に変更された時点から第2所定時間が経過したか否かを判別する。第2所定時間は、ドライブ回路15のデューティ比Dが第2デューティ比Dt2に変更された時点から当該変更が水温センサ17を通過する冷却水の流量に反映されるまでの応答遅れ時間に相当する。尚、第2デューティ比Dt2は第1デューティ比Dt1より小さいため、第2所定時間は第1所定時間より長い時間となる。

0077

S206において否定判定された場合には、ECU16は前記S205へ戻る。一方、S206において肯定判定された場合には、ECU16はS207へ進む。

0078

S207では、ECU16は、水温センサ17の測定値を読み込み、その測定値を第2冷却水温度thw2としてRAM又はバックアップRAMに記憶する。

0079

S208では、ECU16は、ドライブ回路15のデューティ比Dの変化量に対する冷却水温度thwの変化量を演算する。具体的には、ECU16は、前記第2冷却水温度thw2から前記第1冷却水温度thw1を減算した値(=thw2-thw1)を、前記
第2デューティ比Dt2から前記第1デューティ比Dt1を減算した値の絶対値(=|Dt2-Dt1|)で除算して、冷却水の温度上昇率(=(thw2-thw1)/(|Dt2-Dt1|))を求める。

0080

S209では、ECU16は、前記S208で算出された温度上昇率をパラメータとして実LLC濃度Clrを推定する。

0081

冷却水の熱容量および/または熱交換率は、前述したように、実LLC濃度Clrが高くなるほど減少する。このため、ドライブ回路15のデューティ比が第1デューティ比Dt1から第2デューティ比Dt2へ減少した際の冷却水の温度上昇率は、実LLC濃度Clrが高くなるほど大きくなる。

0082

そこで、本実施例では、温度上昇率と実LLC濃度Clrとの関係を予め実験的に求めておき、それらの関係を図5に示すようなマップとしてECU16のROMに記憶させておくようにした。

0083

尚、前記した温度上昇率は、実LLC濃度Clrに加えて、外気温度等の影響も少なからず受けるため、図5に示すマップから求められた実LLC濃度Clrは外気温度等により補正されるようにしてもよい。例えば、温度上昇率は外気温度の低下によって小さくなるため、外気温度が低くなるほど実LLC濃度Clrを高めに補正するようにしてもよい。

0084

前記S209において冷却水の実LLC濃度Clrが特定されると、ECU16は、S210において前述した開栓フラグの値を“0”にリセットして、本ルーチンの実行を終了する。

0085

このようにECU16がLLC濃度検出ルーチンを実行することにより、本発明に係る濃度検出手段が実現される。

0086

上記した図3のLLC濃度検出ルーチンにより冷却水の実LLC濃度Clrが検出されると、ECU16は、図2の吐出量制御ルーチンに戻り、S108において、現在のLLC濃度Clを前記仮LLC濃度Cltから前記S107で特定された実LLC濃度Clr
へ変更する。

0087

S109では、ECU16は、前記S108で設定されたLLC濃度Clと前述した図4のマップとから補正値△LLCtを求める。

0088

S110では、ECU16は、前記S109で求められた補正値△LLCtを用いてドライブ回路15の目標デューティ比Dtを演算する。その際の演算方法は、前述したS104と同様である。

0089

S111では、ECU16は、ドライブ回路15のデューティ比Dを前記S110で定められた目標デューティ比Dtに制御する。

0090

このようにECU16が吐出量制御ルーチンを実行すると、本発明に係る制御手段が実現される。すなわち、ドライブ回路15のデューティ比が冷却水のLLC濃度に応じて変更され、それにより電動ウォータポンプ11の吐出量が冷却水のLLC濃度に応じて変更されるようになる。

0091

電動ウォータポンプ11の吐出量が冷却水のLLC濃度に応じて変更されると、冷却水の交換、或いは水(H2O)やLLCの補充等によって冷却水のLLC濃度が基準濃度から逸脱した場合に、内燃機関1の冷却不足による過熱を抑制することが可能になるとともに、内燃機関1の過冷却による排気エミッションの悪化、機関出力の低下、フリクションの増加、燃費の悪化、或いは電動ウォータポンプ11の消費電力の増加等を抑制することも可能となる。

0092

従って、本実施例の内燃機関の冷却制御システムによれば、内燃機関1が好適に冷却されるようになり、以て内燃機関1が適温に保たれるようになる。

0093

本実施例では、冷却水の実LLC濃度Clrを検出する方法として、内燃機関1が定常運転状態にある時の冷却水の温度上昇率から推定する方法を例に挙げたが、これに限られないことは勿論である。

0094

例えば、実LLC濃度Clrを検出する他の方法としては、冷却水の循環経路にLLC濃度センサを取り付けて実測する方法、冷却水の循環経路に常時一定量の冷却水が充填されるタンク(例えば、リザーバタンク)と該タンクの重量を計測するセンサとを設け、前記センサの測定値から冷却水の比重換算する方法等を例示することができる。

0095

但し、上記したような方法が採用された場合には、LLC濃度を測定するセンサやタンク重量を測定するセンサが故障する事態も想定される。そのような事態が発生した場合には、ECU16は、LLC濃度が未検出である場合と同様に、冷却水の熱容量および/または熱交換率が最小(LLC濃度が最大)であると仮定してドライブ回路15のデューティ比Dを制御するようにしてもよい。

0096

センサ故障時に冷却水のLLC濃度が最大であると仮定してドライブ回路15のデューティ比Dが制御されると、電動ウォータポンプ11の吐出量が過多になる可能性はあるが、内燃機関1の過熱は確実に防止されるようになる。

0097

<実施例2>
次に、本発明の第2の実施例について図6に基づいて説明する。ここでは、前述した第1の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

0098

前述した第1の実施例では、冷却水のLLC濃度に応じて冷却水の流量(電動ウォータポンプ11の吐出量)を変更する例について述べたが、本実施例では冷却水のLLC濃度に応じて冷却水の循環経路を変更する例について述べる。

0099

図6は、本実施例における内燃機関の冷却制御システムの概略構成を示す図である。図6に示す内燃機関の冷却制御システムは、前述した第1の実施例における電動ウォータポンプ11の代わりに機械式のウォータポンプ110を備えている。

0100

機械式のウォータポンプ110は、内燃機関1の図示しない出力軸クランクシャフト)の回転力駆動源とするポンプであり、該ウォータポンプ110の吐出量は出力軸の回転数(機関回転数)に比例する。このため、ウォータポンプ110の吐出量を冷却水のLLC濃度に応じて変更することは不可能である。

0101

これに対し、本実施例の内燃機関の冷却制御システムは、前述した第1の実施例におけるサーモスタットバルブ8の代わりに、電子制御式のサーモスタットバルブ80を備えている。このサーモスタットバルブ80は、ソレノイド或いはステップモータ等のアクチュエータを備え、該アクチュエータをECU16が制御することにより開度を連続的に変更可能な三方切換弁である。

0102

上記したサーモスタットバルブ80の開度が連続的に変更されると、ラジエータ6及び第2冷却通路7を経て第3冷却通路10へ流入する冷却水の流量とバイパス通路9を経て第3冷却通路10へ流入する冷却水の流量との比、言い換えればラジエータ6を経由する冷却水の流量とバイパス通路9を経由する冷却水の流量との比も連続的に変更されるようになる。

0103

ラジエータ6を経由する冷却水の流量とバイパス通路9を経由する冷却水の流量との比が変更されると、内燃機関1から冷却水を媒介して放熱される熱量が変化する。その結果、前記した比が適当に制御されれば内燃機関1の温度を適温に保つことが可能となる。

0104

例えば、内燃機関1の発熱量が多い場合や冷却水のLLC濃度Clが高い場合には、バイパス通路9を経由する冷却水の流量Fbに対するラジエータ6を経由する冷却水の流量Frの割合flr(=Fr/Fb)を高くすることにより、内燃機関1の過熱を抑制することができる。

0105

一方、内燃機関1の発熱量が少ない場合や冷却水のLLC濃度Clが低い場合には、前記した割合(以下、この割合を「流量比」と称する)flrを低くすることにより、内燃機関1の過冷却、排気エミッションの悪化、機関出力の低下、燃費の悪化などを抑制することができる。

0106

そこで、本実施例では、冷却水の実LLC濃度Clrに基づいて、前記流量比flrを変更するようにした。

0107

例えば、ECU16は、冷却水の実LLC濃度Clrが前述した基準濃度より高い場合には、両者の差(=Clr-基準濃度)が大きくなるほど前記流量比flrが大きくなる
ようにサーモスタットバルブ80を制御する。

0108

一方、実LLC濃度Clrが前述した基準濃度より低い場合には、ECU16は、両者の差(=基準濃度−Clr)が大きくなるほど前記流量比flrが小さくなるようにサーモスタットバルブ80を制御する。

0109

このように冷却水の実LLC濃度Clrに応じて流量比flrが変更されると、前述した第1の実施例と同様の効果を得ることが可能となる。

図面の簡単な説明

0110

第1の実施例における内燃機関の冷却制御システムの概略構成を示す図である。
電動ウォータポンプの吐出量制御ルーチンを示すフローチャートである。
LLC濃度検出ルーチンを示すフローチャートである。
LLC濃度と補正値との関係を示す図である。
冷却水の温度上昇率と実LLC濃度との相関を示す図である。
第2の実施例における内燃機関の冷却制御システムの概略構成を示す図である。

符号の説明

0111

1・・・・・内燃機関
1a・・・・シリンダブロック
1b・・・・シリンダヘッド
2a・・・・ブロック用ウォータジャケット
2b・・・・ヘッド用ウォータジャケット
6・・・・・ラジエータ
8・・・・・サーモスタットバルブ
9・・・・・バイパス通路
11・・・・電動ウォータポンプ
16・・・・ECU
80・・・・サーモスタットバルブ

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