发动机冷却装置

文档序号:873635 发布日期:2021-03-19 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 发动机冷却装置 (Engine cooling device ) 是由 高木登 加藤和树 山口正晃 高冈俊夫 于 2020-08-27 设计创作,主要内容包括:本发明涉及发动机冷却装置。发动机冷却装置具有:机械水泵;流量控制阀,所述流量控制阀具有阀体,所述阀体的相对旋转位置由电动机改变;以及控制单元,所述控制单元执行电动机的驱动控制,以将阀体的相对旋转位置变为目标相对旋转位置。当发动机转速上升时,控制单元执行保护控制,所述保护控制用于将耐压极限转速等于或高于当前发动机转速的相对旋转位置设定成流量控制阀的阀体的目标运行位置,并且当车载电源的供应电压已经下降时,控制单元执行退避控制,所述退避控制用于将目标相对旋转位置的设定范围减小到指定退避运行范围。(The present invention relates to an engine cooling device. The engine cooling device comprises: a mechanical water pump; a flow control valve having a valve body whose relative rotational position is changed by a motor; and a control unit that performs drive control of the motor to change the relative rotational position of the valve body to the target relative rotational position. When the engine speed increases, the control unit executes protection control for setting a relative rotation position at which the withstand voltage limit rotational speed is equal to or higher than the current engine speed as a target operation position of a valve body of the flow control valve, and when the supply voltage of the vehicle-mounted power supply has decreased, the control unit executes retraction control for decreasing the set range of the target relative rotation position to a specified retraction operation range.)

发动机冷却装置

技术领域

本发明涉及一种发动机冷却装置,该发动机冷却装置配备有机械水泵和流量控制阀。

背景技术

日本专利申请公报第2013-234605号(JP 2013-234605 A)中所述的装置通常被称为水冷发动机冷却装置,该水冷发动机冷却装置通过使冷却剂循环通过形成在发动机内部的水套来冷却发动机。日本专利申请公报第2013-234605号(JP 2013-234605 A)中所述的发动机冷却装置配备有:机械水泵,该机械水泵响应于发动机的旋转而将冷却剂输送到水套;和电子控制阀,该电子控制阀关闭以限制冷却剂从水套流出。此外,当发动机还未被暖机时,通过关闭电子控制阀使冷却剂留在水套中来加速发动机的暖机。

顺便提及,机械水泵的排出压力随着发动机转速上升而上升。因此,当发动机转速在电子控制阀关闭的情况下变高时,水套的液压压力可能变得太高。作为这种问题的对策,上述常规的发动机冷却装置通过如下方式抑制水套的液压压力的上升:在发动机转速变为等于或高于当关闭电子控制阀以使暖机加速时的特定转速的情况下,强制打开电子控制阀而不等待暖机的完成。

发明内容

然而,当车载电源的供应电压下降时,打开电子控制阀所需的时间变长,并且在这段时间期间液压保持较高。因此,可能无法充分地抑制液压上升。

一种解决上述问题的发动机冷却装置配备有:用于流过形成在发动机的内部的水套的冷却剂的循环回路;机械水泵,该机械水泵响应于发动机的旋转而运行,并且该机械水泵使冷却剂循环通过循环回路;流量控制阀,该流量控制阀用于调节流过循环回路的冷却剂的流量,并且该流量控制阀具有由电动致动器驱动的阀体,该电动致动器通过被供应来自车载电源的电力而运行,并且该流量控制阀允许冷却剂的流动通道面积根据阀体的运行位置而改变;和控制单元,该控制单元根据发动机的运行状况将在指定控制范围内的运行位置设定成目标运行位置,并且该控制单元执行致动器的驱动控制,以将阀体的运行位置变为所设定的目标运行位置。上述发动机冷却装置中的控制单元执行保护控制,该保护控制用于将耐压极限转速等于或高于当前发动机转速的运行位置设定成目标运行位置。此外,当车载电源的供应电压已经下降时,控制单元执行退避控制,该退避控制用于将控制范围减小到退避运行范围,该退避运行范围被提前设定成包括最大耐压运行位置的运行位置范围。顺便提及,本文中所提及的耐压极限转速意指循环回路的任何区域中的液压压力均低于该区域中能够允许的液压压力的上限的发动机转速最大值。此外,最大耐压运行位置意指控制范围内的运行位置中耐压极限转速最高的运行位置。

在如上所述地构造的发动机冷却装置中,响应于发动机的旋转而运行的机械水泵使冷却剂循环通过循环回路。因此,当发动机转速上升时,循环回路的液压压力上升。然后,当循环回路的任何区域中的液压压力已经保持高于该区域中的耐压极限、即高于该区域中能够允许的液压压力上限时,结果是,循环回路的部件构件不能承受该液压压力,从而引起冷却剂泄漏等。

另一方面,当改变流量控制阀的阀体的运行位置以改变流过循环回路的冷却剂的流动时,循环回路的每一个区域中的液压压力均改变。因此,当即使在发动机转速上升的情况下也改变流量控制阀的运行位置以防止液压压力高于循环回路的任何区域中的耐压极限时,能够保护循环回路的部件构件不受液压压力的影响。顺便提及,循环回路的任何区域中的液压压力均低于该区域中能够允许的液压压力的上限的发动机转速最大值(即,耐压极限转速)根据阀体的运行位置而不同。因此,能够通过将阀体驱动到耐压极限转速等于或高于当前发动机转速的运行位置来实现保护循环回路的部件构件不受液压压力的影响。因此,当发动机转速上升时,上述发动机冷却装置的控制单元通过执行保护控制来保护循环回路的部件构件不受液压压力的影响,该保护控制用于将耐压极限转速等于或高于当前发动机转速的运行位置设定成目标运行位置。

顺便提及,在上述发动机冷却装置中,阀体的运行位置由电动致动器改变,该电动致动器通过被供应来自车载电源的电力而运行。因此,当车载电源的供应电压下降时,阀体的运行位置被致动器改变的速度下降。因而,当供应电压已经下降时,保护控制中的改变阀体的运行位置所需的时间变长,并且可能变为不能充分地抑制循环回路的液压压力的上升。

作为对于这种问题的一种对策,在上述发动机冷却装置的情况下,当车载电源的供应电压已经下降时,执行退避控制,该退避控制用于将控制范围减小到退避运行范围,该退避运行范围被提前设定成包括最大耐压运行位置的运行位置范围。然后,阀体的运行位置因而被变为在退避运行范围内的运行位置,即,在离最大耐压运行位置不太远的范围内。因此,即使当在之后响应于发动机转速的上升而执行保护控制的情况下阀体的运行位置的变化量已经在达到特定量之后停止增大并且阀体的运行位置的变化速度已经响应于车载电源的供应电压下降而下降时,保护控制中的改变阀体的运行位置所需的时间也不太可能变长。因而,在上述发动机冷却装置的情况下,当发动机转速上升时,抑制循环回路的液压压力上升所需的时间不太可能变长,即使当车载电源的供应电压已经下降时也是如此。

顺便提及,也在上述保护控制中,除非是将耐压极限转速等于或高于当前发动机转速的适当运行位置设定成目标旋转位置,否则不能充分地抑制液压压力的上升。作为对于这种问题的一种对策,上述发动机冷却装置可以设有存储单元,在该存储单元中存储有关于阀体的每一个运行位置处的耐压极限转速的信息,并且基于存储在存储单元中的该信息,控制单元可以通过获得耐压极限转速高于当前发动机转速的阀体的运行位置并且通过将所获得的运行位置设定成目标运行位置来执行保护控制。在这种情况下,关于阀体的每一个运行位置处的耐压极限转速的信息被提前存储在存储单元中。因此,基于该信息,可以将耐压极限转速等于或高于当前发动机转速的运行位置适当地设定成目标旋转位置。

在即使在执行了上述保护控制时也不能充分地抑制循环回路的液压压力的上升的情况下,可以设想通过降低发动机扭矩以降低发动机转速来实现对循环回路的部件构件的保护。可以通过如下方式来做出关于发动机扭矩的这种附加降低的确定:当当前发动机转速已经保持高于阀体的当前运行位置处的耐压极限转速指定时间以上时,使上述发动机冷却装置的控制单元通过确定发动机扭矩需要降低来做出关于降低发动机扭矩的必要性的确定。

紧接在发动机启动之后,车载电源的供应电压可能由于发动机启动的电力消耗而临时下降。紧接在发动机启动之后的车载电源的供应电压的这种下降在短时间内停止。因此,此时通常不必执行退避控制以作为应对供应电压下降的措施。在这些情况下,当供应电压等于或低于电压下降确定值时,上述发动机冷却装置的控制单元可以确定车载电源的供应电压已经下降,并且当发动机启动后经过的时间比指定时间短时,与当该经过的时间等于或长于指定时间时相比,该控制单元将更高的电压设定成电压下降确定值。

当冷却剂的温度低时,冷却剂的粘度高,并且在改变运行位置时被施加到阀体的冷却剂的流动阻力高。因此,即使当冷却剂的温度低时,阀体的运行位置被致动器改变的速度也低。因此,当冷却剂的温度等于或低于指定低冷却剂温度确定值时,也期望上述发动机冷却装置的控制单元执行退避控制。

顺便提及,在即使当车载电源的供应电压还未下降时也可以短时间地执行保护控制的情况下,期望通过执行退避控制使得能够在短时间内完成保护控制中的对阀体的运行位置的改变。在这些情况中的一个情况下,发动机转速已经上升到由于发动机转速的后续轻微上升而需要执行保护控制的程度。因此,当发动机转速等于或高于指定退避开始转速时,上述发动机冷却装置的控制单元也可以执行退避控制。此外,在这种发动机冷却装置被应用于安装在车辆上的发动机的情况下,当发动机和车轮之间的动力传输被切断时,与当发动机和车轮之间的动力传输未被切断时相比,控制单元可以将更低的转速设定成退避开始转速。当发动机和车轮之间的动力传输被切断时,发动机的旋转负荷低,所以与当上述动力传输未被切断时相比,发动机转速的上升速度趋向于更高。因此,当上述动力传输被切断时,期望的是,与当上述动力传输未被切断时相比,通过更低的发动机转速来执行退避控制。

此外,在安装在车辆上的发动机中,当发动机随着车轮的旋转而被拖动时,在车辆的惯性滑行期间,发动机转速可能会由于降档等而迅速上升。因此,在上述发动机冷却装置被应用于安装在车辆上的发动机的情况下,在车辆正在惯性滑行的同时,也期望控制单元执行退避控制。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义,在附图中相同的附图标记表示相同的元件,并且其中:

图1是示意性地示出根据一个实施例的发动机冷却装置的构造的视图;

图2是设置在冷却装置中的流量控制阀的透视图;

图3是流量控制阀的分解透视图;

图4是作为流量控制阀的部件构件的阀体的透视图;

图5是作为流量控制阀的另一个部件构件的外壳的透视图;

图6A是示出流量控制阀的阀体的相对角度与相应输出端口的开口率之间的关系的曲线图;

图6B是示出阀体的相对角度与耐压极限转速之间的关系的曲线图;

图7是示出由设置在根据实施例的发动机冷却装置中的控制单元执行的流量控制阀控制例程的处理程序的一部分的流程图;并且

图8是示出流量控制阀控制例程的处理程序的其余部分的流程图。

具体实施方式

下文中将参考图1至图8描述根据一个实施例的发动机冷却装置。根据本实施例的发动机冷却装置被应用于安装在具有自动变速器的车辆上的发动机。如图1中所示,根据本实施例的发动机冷却装置配备有循环回路21,流过发动机10的气缸体11中的水套111和发动机10的气缸盖12中的水套121的冷却剂循环通过该循环回路21。循环回路21设有机械水泵22,该机械水泵22将冷却剂朝着气缸体11中的水套111排出。此外,循环回路21设有三个热交换器,即散热器23、ATF加温器24和车辆的空调的加热器芯体25。散热器23通过与外部空气的热交换而使冷却剂冷却。ATF加温器24通过与冷却剂的热交换来加热或冷却作为联接至发动机10的自动变速器241的液压油的自动变速器流体(ATF)。加热器芯体25通过与冷却剂的热交换而对通过空调吹入车舱中的空气加温。

顺便提及,水泵22经由环绕传动机构102联接至发动机10的曲轴101。因而,水泵22响应于发动机10的曲轴101的旋转而运行,并且将冷却剂朝着水套111输送。

循环回路21设有流量控制阀26,已经从气缸盖12中的水套121流出的冷却剂流入该流量控制阀26。流量控制阀26具有三个端口,即散热器端口P1、装置端口P2和加热器端口P3,以作为使已经流入流量控制阀26的冷却剂流出的输出端口。散热器端口P1连接至第一冷却剂通道271,使冷却剂经由散热器23流过该第一冷却剂通道271。装置端口P2连接至第二冷却剂通道272,使冷却剂经由ATF加温器24流过该第二冷却剂通道272。加热器端口P3连接至第三冷却剂通道273,使冷却剂经由加热器芯体25流过该第三冷却剂通道273。顺便提及,循环回路21设有冷却剂温度传感器122,该冷却剂温度传感器122检测从气缸盖12中的水套121流出之后流入流量控制阀26的冷却剂的温度。

此外,根据本实施例的发动机冷却装置配备有控制单元50,该控制单元50作为发动机冷却装置的控制单元。控制单元50配备有:算术处理电路51,该算术处理电路51执行用于控制发动机冷却装置的算术处理;和存储器52,在该存储器52中存储有用于控制的程序和数据。此外,控制单元50配备有电压调整电路54,该电压调整电路54通过脉宽调制来调整从车载电源53供应的电压,并将调整后的电压供应给内置在流量控制阀26中的电动机37。顺便提及,关于发动机10的运行状况和车辆的行驶状况的各种信息块被输入给控制单元50。输入给控制单元50的信息块包括由冷却剂温度传感器122检测到的冷却剂温度、发动机转速NE、自动变速器241的档位范围的设定、加速踏板的操作量、车载电源53的供应电压以及关于车舱如何被空调制暖的信息。顺便提及,控制单元50通过车载通信线路连接至作为用于发动机控制的电子控制单元的发动机控制单元55。

随后,将参考图2至图6B描述流量控制阀26的构造。如图2中所示,流量控制阀26配备有外壳31,该外壳31形成流量控制阀26的骨架。第一连接器构件32、第二连接器构件33和第三连接器构件34被附接至外壳31。第一连接器构件32设有散热器端口P1。第二连接器构件33设有装置端口P2。第三连接器构件34设有加热器端口P3。此外,在连接器构件32至34被附接至外壳31的情况下,输出端口P1至P3被布置在不同位置处。

如图3中所示,流量控制阀26配备有阀体35,该阀体35被容纳在外壳31中。在阀体35中形成有冷却剂通道。此外,在外壳31的轴向方向Z上延伸的轴36联接至阀体35。此外,阀体35绕着轴36旋转,如图3中的箭头所指示。当阀体35相对于外壳31的相对角度ANG通过阀体35的旋转而改变时,形成在阀体35中的冷却剂通道与输出端口P1至P3重叠的程度改变,并且输出端口P1至P3处的冷却剂的流动通道面积改变。也就是说,可以通过改变阀体35相对于外壳31的旋转相位来控制循环回路21中的冷却剂的流动。

电动机37被容纳在流量控制阀26的外壳31中。此外,传动机构38被设置在外壳31中。传动机构38具有彼此啮合的多个齿轮39,并且传动机构38经由齿轮39将电动机37的输出传递给阀体35的轴36。

盖40以如下方式附接至外壳31,该方式使得盖40覆盖外壳31的容纳电动机37和传动机构38的那一部分。检测电动机37的旋转角度的旋转角度传感器123被安装在盖40中。顺便提及,关于由旋转角度传感器123检测到的电动机37的旋转角度的信息也被输入给控制单元50。

如图4中所示,阀体35采用通过例如将两个桶状物在外壳31的轴向方向Z上彼此叠加而获得的形状。在轴向方向Z上对准的两个孔351和352(即,第一孔351和第二孔352)穿过阀体35的侧壁而形成。孔351和352构成冷却剂通道的被设置在阀体35中的部分。第一孔351位于附图中的上方,并且当阀体35在相对于外壳31的特定角度范围内时,第一孔351与散热器端口P1连通。当第一孔351与散热器端口P1连通时,已经流入流量控制阀26的冷却剂从散热器端口P1流出。此外,当阀体35在相对于外壳31的另一个角度范围内时,第二孔352与装置端口P2和加热器端口P3中的至少一个连通。当第二孔352与装置端口P2连通时,已经流入流量控制阀26的冷却剂从装置端口P2流出。此外,当第二孔352与加热器端口P3连通时,已经流入流量控制阀26的冷却剂从加热器端口P3流出。

在阀体35的上壁353被限定为附图中的阀体35的上壁的情况下,轴36连接至上壁353。此外,上壁353设有环形凹槽355,该环形凹槽355以包围轴36的根部的方式延伸,以便使轴36的一部分作为接合部354。

图5示出了在插入阀体35的方向上观察的外壳31的透视结构。在组装流量控制阀26时,阀体35经由容纳开口311被插入外壳31中。外壳31的面对阀体35的上壁353的那一部分设有被容纳在凹槽355中的止挡件312。因此,当阀体35被容纳在外壳31中时,阀体35的接合部354抵靠在止挡件312上,由此将阀体35保持成不相对于外壳31旋转。也就是说,接合部354不抵靠在止挡件312上的范围是允许阀体35相对于外壳31旋转的范围。

冷却剂经由容纳开口311流入流量控制阀26的外壳31中。也就是说,容纳开口311用作流量控制阀26的输入端口。然后,已经流入外壳31的冷却剂流过被设置在阀体35中的冷却剂通道,并且被引到输出端口P1至P3。

图6A是示出阀体35相对于外壳31的相对角度ANG与输出端口P1至P3的开口率之间的关系的曲线图。顺便提及,在本实施例中,相对角度ANG被用作指示阀体35在流量控制阀26中的运行位置的状态量。在假定当输出端口完全打开时开口率为100%的情况下,每一个开口率表示与一个输出端口对应的流动通道面积的比率。

在流量控制阀26中,假定当所有输出端口P1至P3都关闭时相对角度ANG为“0°”,并且阀体35能够相对于外壳31在正向方向和负向方向上旋转,直到外壳31的止挡件312与阀体35的接合部354彼此抵靠为止。阀体35的孔351和352的尺寸与位置被设定成使得输出端口P1至P3的开度如图6A中所示的那样随着相对角度ANG的改变而改变。在本实施例中,当阀体35相对于外壳31在正向方向上旋转时,相对角度ANG增大。另一方面,当阀体35相对于外壳31在负向方向上旋转时,相对角度ANG减小。

在流量控制阀26中,当阀体35从相对角度ANG为“0°”的位置在正向方向上相对旋转时,加热器端口P3首先开始打开,并且加热器端口P3的开度随着相对角度ANG的增大而逐渐增大。然后,当在加热器端口P3完全打开之后相对角度ANG进一步增大时,则装置端口P2打开。装置端口P2的开度随着相对角度ANG的增大而增大。然后,在装置端口P2完全打开之后,散热器端口P1开始打开。散热器端口P1的开度也随着相对角度ANG的增大而增大。在当接合部354和止挡件312彼此抵靠时相对角度为“+β°”的情况下,散热器端口P1在阀体35到达相对角度ANG为“+β°”的位置之前就完全打开。然后,即使当相对角度ANG增大时,输出端口P1至P3也保持完全打开,直到阀体35到达相对角度ANG为“+β°”的位置为止。

另一方面,在流量控制阀26中,当阀体35从相对角度ANG为“0°”的位置在负向方向上相对旋转时,加热器端口P3不打开。在这种情况下,装置端口P2首先开始打开,并且装置端口P2的开度随着相对角度ANG的减小而逐渐增大。然后,在装置端口P2完全打开之后相对角度ANG进一步减小,散热器端口P1打开。散热器端口P1的开度随着相对角度ANG的减小而增大。在当接合部354和止挡件312彼此抵靠时相对角度为“-α°”的情况下,散热器端口P1在阀体35到达相对角度为“-α°”的位置之前就完全打开。然后,即使当相对角度ANG减小时,散热器端口P1和装置端口P2也保持完全打开,直到阀体35到达相对角度为“-α°”的位置为止。

顺便提及,在如上所述地构造的发动机冷却装置中,通过机械水泵22使冷却剂循环通过循环回路21,该机械水泵22响应于发动机10的旋转而运行。在这种发动机冷却装置中,水泵22中的冷却剂的排出压力随着发动机转速NE的上升而上升。另一方面,在上述发动机冷却装置中,通过流量控制阀26来改变流过循环回路21的冷却剂的流动。在这种发动机冷却装置中,通过发动机转速NE和流量控制阀26的阀体35的相对角度ANG来确定在循环回路21的相应位置处的液压压力。

顺便提及,对于循环回路21的每一个部件构件,存在可允许液压压力的上限。当液压压力保持高于上限时,可能引起冷却剂的泄漏。在以下描述中,循环回路21的每一个部件构件的可允许液压压力的上限将被称为其耐压极限。此外,循环回路21的任何区域中的液压压力均低于该区域中能够允许的液压压力的上限的发动机转速NE的最大值将被称为耐压极限转速。

在本实施例中,在设计发动机冷却装置时,通过实验、模拟等来获得流量控制阀26的阀体35的每一个相对角度ANG的耐压极限转速的值。此外,指示阀体35的每一个相对角度ANG的耐压极限转速值的映射图M被存储在控制单元50的存储器52中。在根据本实施例的发动机冷却装置中,存储器52对应于其中存储有关于阀体35的每一个运行位置的耐压极限转速的信息的存储单元。

图6B示出根据本实施例的发动机冷却装置中的阀体35的相对角度ANG与耐压极限转速之间的关系。当阀体35位于相对角度ANG为“0°”的位置处时,输出端口P1至P3的开口率都为“0%”,并且冷却剂的流动被流量控制阀26阻挡。在以下描述中,循环回路21的位于水泵22下游且位于流量控制阀26上游的那一部分将被称为泵/阀间隙部。当在冷却剂的流动被流量控制阀26阻挡的情况下发动机转速NE上升并且因此水泵22的排出压力也上升时,泵/阀间隙部处的液压压力达到耐压极限。此时,耐压极限转速是泵/阀间隙部处的液压压力达到耐压极限的发动机转速NE。

当阀体35从相对角度ANG为“0°”的位置在正向方向上相对旋转时,输出端口P1至P3依次打开,并且从输出端口P1至P3输送冷却剂。然后,结果是,泵/阀间隙部处的液压压力降低。因此,当阀体35从相对角度ANG为“0°”的位置在正向方向上相对旋转时,耐压极限转速逐渐上升。

另一方面,当从散热器端口P1输送到第一冷却剂通道271的冷却剂的流量增加时,流过散热器23的冷却剂的压力损失增大,并且循环回路21的在第一冷却剂通道271中位于散热器23上游的那一部分中的液压压力上升。在以下描述中,循环回路21的在第一冷却剂通道271中位于散热器23上游的那一部分将被称为阀/散热器间隙部。

当阀体35相对旋转到相对角度ANG为“γ°”的位置时,泵/阀间隙部处的液压压力达到耐压极限的发动机转速NE变为等于阀/散热器间隙部处的液压压力达到耐压极限的发动机转速NE。当阀体35从相对角度ANG为“γ°”的位置进一步在正向方向上相对旋转时,泵/散热器间隙部处的液压压力达到耐压极限的发动机转速NE变为低于泵/阀间隙部处的液压压力达到耐压极限的发动机转速NE。因此,在相对角度ANG大于“γ°”的范围内,耐压极限转速是阀/散热器间隙部处的液压压力达到耐压极限的发动机转速NE。顺便提及,当阀体35从相对角度ANG为“γ°”的位置在正向方向上相对旋转时,第一冷却剂通道271中的冷却剂的流量也随着散热器端口P1的开口率的增加而增加。因此,阀/散热器间隙部处的液压压力达到耐压极限的发动机转速NE下降。结果是,当阀体35从相对角度ANG为“0°”的位置在正向方向上相对旋转时,耐压极限转速在相对角度ANG为“γ°”的位置处停止上升并开始下降。

出于同样的原因,当阀体35也从相对角度ANG为“0°”的位置在负向方向上相对旋转时,耐压极限转速上升,直到阀体35到达相对角度ANG为“-δ°”的位置为止,并且之后耐压极限转速开始下降。以这种方式,耐压极限转速在相对角度ANG为“γ°”的阀体35的相对旋转位置以及相对角度ANG为“-δ°”的阀体35的相对旋转位置中的每一个位置处局部最大。顺便提及,三个输出端口P1至P3在相对角度ANG为“γ°”的阀体35的相对旋转位置处都打开。相比之下,在相对角度ANG为“-δ°”的阀体35的相对旋转位置处,在三个输出端口P1至P3中,仅散热器端口P1和装置端口P2打开。因此,在从相对角度ANG为“-α°”的位置至相对角度ANG为“β°”的位置的阀体35的相对旋转的范围内,当阀体35已经相对旋转到相对角度ANG为“γ°”的位置时,耐压极限转速最大。在以下描述中,相对角度ANG为“γ°”的阀体35的相对旋转位置将被称为最大耐压相对旋转位置。

随后,将描述根据本实施例的发动机冷却装置的流量控制阀26的控制。图7和图8是在控制流量控制阀26时由控制单元50执行的流量控制阀控制例程的流程图。在发动机10运行期间,控制单元50对指定控制循环重复地执行例程的处理。

当开始本例程的处理时,首先在步骤S100中计算所需相对旋转位置。具体来说,计算输出端口P1至P3的开口率满足发动机10和ATF的加温和冷却的要求以及空调对车舱加温的要求的阀体35的相对角度ANG作为所需相对旋转位置的值。顺便提及,被设定成所需相对旋转位置的阀体35的相对旋转位置的范围是从相对角度ANG为“-α°”的位置到相对角度ANG为“β°”的位置。

随后,在步骤S110至S170中,确定下文所示的条件(i)至(v)是否得到满足。条件(i)是用于停车的档位范围(P)或中立档位范围(N)被设定成自动变速器241的档位范围,并且发动机转速NE等于或高于指定退避开始转速N1(S110中为是)。顺便提及,如图6B中所示,低于耐压极限转速的最小值的发动机转速NE被设定成退避开始转速N1的值。

条件(ii)是用于行驶的档位范围(即,用于向前行驶的档位范围(D)或用于向后行驶的档位范围(R))被设定成自动变速器241的档位范围,并且发动机转速NE等于或高于指定退避开始转速N2(S120中为是)。顺便提及,在条件(i)中高于退避开始转速N1的发动机转速NE在条件(ii)中被设定成退避开始转速N2的值。

条件(iii)是车辆正在惯性滑行(S130中为是)。在本实施例中,当加速器踏板的操作量已经保持等于“0”并且发动机转速NE已经保持等于或高于特定转速指定时间以上时,确定车辆正在惯性滑行。

条件(iv)是作为发动机10开始启动后经过的时间的启动后经过的时间比指定时间T0短(S140中为否),并且车载电源53的供应电压比电压下降确定值V1低(S150中为是)。

条件(v)是启动后经过的时间等于或长于指定时间T0(S140中为是),并且车载电源53的供应电压等于或低于电压下降确定值V2(S160中为是)。顺便提及,比电压下降确定值V1高的电压被设定成电压下降确定值V2。

条件(vi)是冷却剂的温度低于指定低温确定值(S170中为是)。当条件(i)至(vi)均未被满足时,则在步骤S180中将所需相对旋转位置的值直接设定成目标相对旋转位置的值,然后该处理前进至步骤S210。如上所述,被设定成所需相对旋转位置的阀体35的相对旋转位置的范围是从相对角度ANG为“-α°”的位置到相对角度ANG为“β°”的位置。因此,此时被设定成目标相对旋转位置的阀体35的相对旋转位置的范围也是从相对角度ANG为“-α°”的位置到相对角度ANG为“β°”的位置。

相比之下,在也满足了条件(i)至(vi)中的至少一个的情况下,当所需相对旋转位置的值等于或大于“ε°”时(S190中为否),在步骤S180中将所需相对旋转位置的值直接设定成目标相对旋转位置的值,然后该处理前进至步骤S210。另一方面,当满足了条件(i)至(vi)中的至少一个并且所需相对旋转位置的值小于“ε°”时(S190中为是),在步骤S200中将“ε°”设定成目标相对旋转位置的值,然后该处理前进至步骤S210。当以这种方式满足了条件(i)至(vi)中的至少一个时,被设定成目标相对旋转位置的阀体35的相对旋转位置的范围是从相对角度ANG为“ε°”的位置到相对角度ANG为“β°”的位置。

在以这种方式满足了条件(i)至(vi)中的至少一个的情况下,将相对于相对角度ANG为“ε°”的位置位于正向侧的相对旋转位置的值设定成目标相对旋转位置的值。如图6B中所示,“ε°”是被提前设定成阀体35的相对旋转范围的在退避操作范围的负向侧的端部处的相对角度ANG,其包括作为最大耐压相对旋转位置的相对角度ANG为“γ°”的阀体35的相对旋转位置。因而,当满足了条件(i)至(vi)中的至少一个时,将在退避操作范围内的相对角度ANG设定成目标相对旋转位置的值。

在本文中应注意,阀体35的控制范围被定义为被设定成目标相对旋转位置的阀体35的相对旋转位置的范围。在条件(i)至(vi)均未被满足的情况下,阀体35的控制范围是从相对角度ANG为“-α°”的位置到相对角度ANG为“β°”的位置。相比之下,当满足了条件(i)至(vi)中的至少一个时,控制范围被缩小为被提前设定成阀体35的相对旋转位置范围的退避操作范围,其包括最大耐压相对旋转位置。

当如上所述地在步骤S180或步骤S200中设定目标相对旋转位置之后该处理前进到步骤S210时,在步骤S210中,基于存储在存储器52中的映射图M,计算在被设定成目标相对旋转位置的值的相对角度ANG处的耐压极限转速NL的值。此外,随后在步骤S220中,确定所计算出的耐压极限转速NL是否低于当前发动机转速NE。然后,如果目标相对旋转位置处的耐压极限转速NL等于或高于当前发动机转速NE(否),则该处理直接前进至步骤S240。相比之下,如果目标相对旋转位置处的耐压极限转速NL低于当前发动机转速NE(是),则在步骤S230中,耐压极限转速等于或高于当前发动机转速NE,并且基于映射图M来获得退避操作范围内的相对角度ANG。然后,在步骤S230中将所获得的相对角度ANG进一步重新设定成目标相对旋转位置的值之后,该处理前进至步骤S240。

当该处理前进至步骤S240时,在步骤S240中获取阀体35当前所在的相对旋转位置处的相对角度ANG的值。顺便提及,在以下描述中,阀体35当前所在的相对旋转位置处的相对角度ANG将被称为当前相对角度。顺便提及,从旋转角度传感器123对电动机37的旋转角度的检测结果来获得当前相对角度。

随后在步骤S250中,基于存储在存储器52中的映射图M,计算当前相对角度处的耐压极限转速NN。然后,随后在步骤S260中,确定当前发动机转速NE是否高于所计算出的当前相对角度处的耐压极限转速NN。如果耐压极限转速NN高于当前发动机转速NE(是),则在步骤S270中执行使计数器COUNT的值递增的操作,然后该处理前进至步骤S290。另一方面,如果耐压极限转速NN等于或低于当前发动机转速NE(S260中为否),则在步骤S280中执行将计数器COUNT的值清空为“0”的操作,然后终止本例程的处理。由此操作的计数器COUNT的值表示耐压极限转速NN已经保持高于当前发动机转速NE的持续时间。

当该处理前进至步骤S290时,在步骤S290中确定计数器COUNT的值是否等于或大于指定可允许时间确定值。如果此时的计数器COUNT的值小于可允许时间确定值(否),则立即终止本例程的关于当前循环的处理。另一方面,如果此时的计数器COUNT的值等于或大于可允许时间确定值(是),则将用于降低发动机扭矩的请求输出至发动机控制单元55,然后终止本例程的关于当前循环的处理。顺便提及,发动机控制单元55根据用于降低发动机扭矩的请求的输入而降低发动机10的扭矩。

顺便提及,控制单元50执行电动机13的供电控制,以使阀体35朝着本例程中所设定的目标相对旋转位置相对地旋转。也就是说,当阀体35的当前相对旋转位置位于目标旋转位置的负向方向上时,控制单元50向电动机37供电,使得电动机37的旋转方向与阀体35在正向方向上相对旋转的方向一致。此外,当阀体35的当前相对旋转位置位于目标旋转位置的正向方向上时,控制单元50向电动机37供电,使得电动机37的旋转方向与阀体35在负向方向上相对旋转的方向一致。然后,当阀体35的当前相对旋转位置与目标相对旋转位置一致时,控制单元50停止对电动机37供电。

将描述本实施例的操作和效果。在配备有如上所述的机械水泵22的根据本实施例的发动机冷却装置中,根据发动机10和ATF的加温和冷却要求以及空调加温的要求来设定所需相对旋转位置的值,并且通常将所需相对旋转位置的值直接设定成目标相对旋转位置的值。然后,执行电动机37的供电控制,以将阀体35的相对旋转位置变为所设定的目标相对旋转位置。

另一方面,在采用响应于发动机10的旋转而运行的机械水泵22的根据本实施例的发动机冷却装置中,水泵22中的冷却剂的排出压力随着发动机转速NE的上升而上升。此外,当流量控制阀26的阀体35此时位于特定的相对旋转位置处时,循环回路21的液压压力可能变为高于耐压极限。

相比之下,当发动机转速NE上升时,根据本实施例的发动机冷却装置执行保护控制,该保护控制用于通过将耐压极限转速等于或高于当前发动机转速NE的相对旋转位置重新设定成目标相对旋转位置的值来抑制循环回路21的液压压力上升到高于耐压极限。

此外,在本实施例中,当满足条件(i)至(vi)中的至少一个时,执行退避控制,该退避控制用于将在被提前设定成包括最大耐压相对角度的阀体35的相对旋转位置范围的退避操作范围内的相对旋转位置重新设定为目标相对旋转位置。因而,阀体35的相对旋转位置变为在退避操作范围内的相对旋转位置,即,变为离最大耐压相对旋转位置不太远的范围。

顺便提及,即使在执行了上述退避控制和保护控制的情况下,当发动机转速NE保持高于耐压极限转速时,也将用于降低发动机扭矩的请求输出到发动机控制单元55,并且抑制发动机转速NE由于对应于该请求的发动机扭矩降低而上升。

上述根据本实施例的发动机冷却装置可以发挥以下效果。(1)在本实施例中,当车载电源53的供应电压已经下降时,执行上述退避控制。当车载电源53的供应电压下降时,阀体35的相对旋转位置被电动机37改变的速度下降,并且保护控制中的改变阀体35的相对旋转位置所需的时间变长。在这一方面,当在执行保护控制之前执行上述退避控制时,在之后响应于发动机转速NE的上升而执行保护控制的情况下,阀体35的相对旋转位置的变化量不会增大超过特定值。因此,即使当车载电源53的供应电压下降从而引起改变阀体35的相对旋转位置的速度下降时,保护控制中的改变阀体35的相对旋转位置所需的时间也不太可能变长。因而,即使在车载电源53的供应电压已经下降的情况下,当发动机转速NE上升时,抑制循环回路21的液压压力上升所需的时间也不太可能变长。

(2)在存储器52中提前存储有关于阀体35的每一个相对旋转位置处的耐压极限转速的信息。在保护控制中,将基于该信息获得的耐压极限转速高于当前发动机转速NE的阀体35的相对旋转位置设定成目标相对旋转位置。因此,在保护控制中,能够设定耐压极限转速等于或高于发动机转速NE的适当目标相对旋转位置。

(3)通过如下方式确定发动机扭矩是否需要降低:当当前发动机转速NE已经保持高于阀体35的当前相对旋转位置处的耐压极限转速指定时间以上时,确定发动机扭矩需要被降低。因此,当不能通过保护控制充分地抑制液压压力的上升时,能够通过做出用于降低发动机扭矩的请求并抑制发动机转速NE的上升来抑制液压压力的上升。

(4)紧接在发动机的启动之后,车载电源53的供应电压可能由于发动机启动的电力消耗而临时下降。紧接在发动机启动之后的车载电源53的这种供应电压下降在短时间内停止,所以在这种情况下通常不必执行退避控制以作为应对供应电压下降的对策。相比之下,根据本实施例,当发动机启动后经过的时间比指定时间T0短时,与经过的时间等于或长于指定时间T0的情况相比,将更高的电压设定成电压下降确定值,以便不太可能不必要地执行退避控制。

(5)当冷却剂温度低时,冷却剂的粘度高,并且在改变阀体35的相对旋转位置时施加至阀体35的冷却剂的流动阻力也高。因此,即使当冷却剂的温度低时,阀体35的相对旋转位置被电动机37改变的速度也低。相比之下,根据本实施例,即使当冷却剂温度等于或低于指定低冷却剂温度确定值时,也执行退避控制。因此,即使在阀体35的相对旋转位置被电动机37改变的速度由于低冷却剂温度而已经下降的情况下,当发动机转速NE上升时,也不太可能不能充分地抑制循环回路21的液压压力的上升。

(6)即使当发动机转速NE高到特定程度并且可能需要在短时间内执行保护控制时,也执行退避控制。因此,当发动机转速NE上升时,能够迅捷地抑制循环回路21的液压压力的上升。

(7)在设定用于停车的档位范围或用于中立的档位范围时,发动机10和车轮之间的动力传输被自动变速器241切断,并且车辆的动力传输系统的相对于自动变速器241位于车轮侧的那一部分与发动机10断开,所以发动机10的旋转负载减轻。因此,当设定用于停车的档位范围或用于中立的档位范围时,与在动力传输未被切断的情况下设定用于行驶的档位范围时相比,发动机转速NE上升的速度趋向于更高。相比之下,根据本实施例,当将自动变速器241的档位范围设定成用于停车的档位范围或用于中立的档位范围时,与当将自动变速器241的档位范围设定成用于行驶的档位范围时相比,以更低的发动机转速NE执行退避控制。因此,即使在发动机10和车轮之间的动力传输被自动变速器241切断并且发动机转速NE上升的速度趋向于高的情况下,当发动机转速NE上升时,也容易抑制循环回路的液压压力的上升。

(8)在安装在车辆上的发动机10中,在发动机10随着车轮的旋转而被拖动的情况下车辆正在惯性滑行的同时,发动机转速可能通过降档等而快速地上升。相比之下,根据本实施例,即使在车辆正在惯性滑行的同时也执行退避控制。因此,即使当在车辆正在惯性滑行的同时发动机转速NE快速地上升时,也容易抑制循环回路21的液压压力的上升。

顺便提及,根据本实施例,流量控制阀26中的阀体35的运行位置由阀体35相对于外壳31的旋转位置表示。在本实施例中,目标相对旋转位置对应于目标运行位置,并且最大耐压相对旋转位置对应于最大耐压运行位置。

本实施例可以在被如下变型之后执行。在不发生技术矛盾的范围内,本实施例和以下变型例可以彼此组合地执行。在上述实施例中,关于阀体35的每一个相对旋转位置处的耐压极限转速的信息被存储在记录装置42中作为映射图M,并且基于该所存储的信息来计算保护控制中的目标相对旋转位置。然而,可以在不存储上述信息的情况下根据另一种方法来计算保护控制中的目标相对旋转位置。例如,可以将保护控制中的目标相对旋转位置固定到最大耐压操作位置等等。

在上述实施例中,当当前发动机转速NE已经保持高于阀体35的当前相对旋转位置处的耐压极限转速指定时间以上时,确定发动机扭矩需要被降低,并且将用于降低发动机扭矩的请求输出给发动机控制单元55。可以省略关于降低发动机扭矩的必要性和输出用于降低的请求的确定。

在上述实施例中,当将自动变速器241的档位范围设定成用于停车的档位范围或用于中立的档位范围以切断发动机10与车轮之间的动力传输时,与在动力传输未被切断的情况下设定用于行驶的档位范围时相比,通过更低的发动机转速NE来执行退避控制。在采用手动变速器的车辆中,当设置在发动机和手动变速器之间的离合器被断开时或者当手动变速器处于中立状态时,发动机和车轮之间的动力传输被切断。因此,在采用手动变速器的车辆中,当满足了离合器断开的条件(vii)和手动变速器处于中立状态的条件(viii)中的至少一个时,与当条件(vii)和(viii)均未被满足时相比,可以通过更低的发动机转速NE来执行退避控制。

在上述实施例中,当发动机和车轮之间的动力传输被切断时,与当发动机和车轮之间的动力传输未被切断时相比,通过更低的发动机转速NE来执行退避控制。然而,无论动力传输是否被切断,均可以在发动机转速NE变为等于或高于特定转速时执行退避控制。

在上述实施例中,低电压确定值根据发动机启动后经过的时间而改变。然而,无论发动机启动后经过的时间如何,可以将固定值设定成低电压确定值。

当满足条件(i)至(vi)中的至少一个时,执行退避控制。然而,可以省略条件(i)、(ii)、(iii)和(vi)中的一个或多个。

可以适当地改变流量控制阀26的输出端口的数量以及循环回路中的通往输出端口的冷却剂通道的数量。在上述实施例中所采用的流量控制阀26具有相对于外壳31旋转的阀体35,并且输出端口处的冷却剂的流动通道面积根据阀体35的相对旋转位置而改变。然而,可以采用具有执行除相对旋转之外的操作(诸如往复直线运动)的阀体的流量控制阀。

可以采用如下流量控制阀,该流量控制阀采用除电动机37之外的电动致动器,例如采用电磁螺线管作为用于驱动阀体35的致动器。

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