内燃机的冷却装置以及冷却装置的控制方法与流程

本发明涉及使冷却液在缸盖、缸体中循环来进行冷却的内燃机的冷却装置及其控制方法。

背景技术：
在专利文献1中公开有如下内容：针对在空调用冷却水回路中具有电动水泵的系统，在通过怠速减速控制使发动机停止了时，通过起动电动水泵而使冷却水在空调用的冷却水回路中流动来确保空调能力。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-248715号公报

技术实现要素：
发明要解决的课题在内燃机的预热运转中，通过使缸盖的温度提前上升而改善燃烧性，从而可以改善油耗性能和排气特性等。另外，通过在内燃机的预热完成后抑制缸盖的温度上升，可以抑制产生爆震。另一方面，通过在内燃机的预热完成后提高缸体的温度，摩擦降低，可以提高油耗性能。因此，希望提供一种可以分别单独控制缸盖的温度和缸体的温度的冷却装置。并且，若在由怠速减速控制引起的内燃机的临时停止中缸盖的温度上升，则在使内燃机再起动时有时产生提前点火、爆震等燃烧异常而导致起动性降低。因此，希望在内燃机的临时停止中冷却缸盖，但缸体的温度降低存在导致摩擦增大的问题。于是，本发明的目的在于提供一种内燃机的冷却装置以及控制方法，可以分别控制缸盖的温度和缸体的温度，因此，能够有助于提高内燃机的油耗性能，提高从临时停止状态起的再起动性等。用于解决课题的方案因此，本发明的内燃机的冷却装置具有多个冷却液线路，所述多个冷却液线路包括：经由内燃机的缸盖及散热器并绕过缸体的第一冷却液线路、以及经由所述缸体并绕过所述散热器的第二冷却液线路，并且，所述内燃机的冷却装置包括：具有与所述多个冷却液线路各自的出口连接的多个入口端口，控制冷却液向所述多个冷却液线路的每一个的供给量的电动式的流量控制阀；从所述缸盖和所述散热器之间的所述第一冷却液线路分支，并绕过所述散热器与所述流量控制阀的出口端口侧汇合的旁通线路；将所述内燃机作为驱动源而使冷却液循环的机械式水泵；以及将电机作为驱动源而使冷却液循环的电动式水泵。另外，在本发明的内燃机的冷却装置的控制方法中，所述内燃机的冷却装置具有多个冷却液线路，所述多个冷却液线路包括：经由内燃机的缸盖及散热器并绕过缸体的第一冷却液线路、以及经由所述缸体并绕过所述散热器的第二冷却液线路，并且，所述内燃机的冷却装置包括：具有与所述多个冷却液线路各自的出口连接的多个入口端口，控制冷却液向所述多个冷却液线路的每一个的供给量的电动式的流量控制阀；从所述缸盖和所述散热器之间的所述第一冷却液线路分支，并绕过所述散热器与所述流量控制阀的出口端口侧汇合的旁通线路；将所述内燃机作为驱动源而使冷却液循环的机械式水泵；以及将电机作为驱动源而使冷却液循环的电动式水泵，所述内燃机的冷却装置的控制方法包括：检测所述内燃机的临时停止状态的步骤；在所述内燃机成为临时停止状态时使所述电动式水泵工作的步骤；以及在所述内燃机成为临时停止状态时切换所述流量控制阀的位置的步骤。发明的效果根据上述发明，可以一同提高缸盖的温度的控制性能、以及缸体的温度的控制性能，可以提高内燃机的油耗性能和起动性。附图说明图1是本发明实施方式中的内燃机的冷却装置的系统概略图。图2是例示本发明实施方式中的流量控制阀的切换特性以及内燃机的运转状态下的流量控制阀的控制的时序图。图3是例示本发明实施方式中的内燃机的运转状态下的流量控制阀的控制的流程图。图4是例示本发明实施方式中的怠速减速状态下的流量控制阀以及电动式水泵的控制的流程图。图5是例示本发明实施方式中的怠速减速状态下的流量控制阀以及电动式水泵的控制的流程图。图6是表示本发明实施方式中的怠速减速状态下的电动式水泵的起动控制的流程图。图7是表示本发明实施方式中的怠速减速状态下的电动式水泵的起动控制的时序图。图8是表示本发明实施方式中的怠速减速状态下的电动式水泵的起动控制的流程图。图9是表示本发明实施方式中的怠速减速状态下的电动式水泵的起动控制的时序图。具体实施方式以下说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的内燃机的冷却装置的一例的结构图。内燃机10具有缸盖11以及缸体12。在内燃机10的输出轴上连接有作为传动装置的一例的CVT等变速器20，变速器20的输出被传递到省略图示的驱动轮。即，内燃机10用作驱动车辆的动力源。内燃机10的冷却装置是使冷却水循环的水冷式冷却装置，由如下部件构成：借助电气式促动器进行动作的电动式的流量控制阀(MotorizedControlValve：电动式控制阀)30、将电机作为驱动源使冷却水循环的电动式水泵40、将内燃机10作为驱动源使冷却液循环的机械式水泵45、散热器50、设置于内燃机10的冷却水通路60、以及将它们连接的多个配管70。由冷却水通路60和多个配管70形成冷却液循环路径。另外，电动式水泵40的最大排出能力设定为比机械式水泵45的最大排出能力低。这是为了：在内燃机10的运转中，由机械式水泵45使冷却水循环，在与内燃机10的运转中相比冷却水的循环量的要求变低的内燃机10的停止状态下，使电动式水泵40以使工作以使冷却水循环。换言之，电动式水泵40的最大排出能力以在内燃机10的停止状态下所需要的最大循环量为基准而设定。在内燃机10中设置有在缸盖11内延伸设置的冷却水通路61，该冷却水通路61将在缸盖11的气缸排列方向的一端设置的冷却水入口13和在缸盖11的气缸排列方向的另一端设置的冷却水出口14连接。另外，在内燃机60中设置有冷却水通路62，该冷却水通路62从冷却水通路61分支并到达缸体12，在缸体12内延伸设置并与设置于缸体12的冷却水出口15连接。缸体12的冷却水出口15在与设置有冷却水出口14的一侧相同的气缸排列方向的端部设置。这样，在图1例示的冷却装置中，经由缸盖11向缸体12供给冷却水，以未流到缸体12的方式通过了缸盖11的冷却水从冷却水出口14排出，流入到缸盖11后通过了缸体12内的冷却水从冷却水出口15排出。在缸盖11的冷却水出口14连接有第一冷却水配管71的一端，第一冷却水配管71的另一端与散热器50的冷却水入口51连接。在缸体12的冷却水出口15连接有第二冷却水配管72的一端，第二冷却水配管72的另一端与流量控制阀30的四个入口端口31-34中的第一入口端口31连接。在第二冷却水配管72的中途设置有用于冷却内燃机10的润滑油的油冷却器16，油冷却器16在流过第二冷却水配管72内的冷却水和内燃机10的润滑油之间进行热交换。另外，第三冷却水配管73的一端与第一冷却水配管71连接，另一端与流量控制阀30的第二入口端口32连接，该第三冷却水配管73在中途设置有用于加热变速器20的工作油的油加热器21。油加热器21在流过第三冷却水配管73内的冷却水和变速器20的工作油之间进行热交换。即，使通过了缸盖11的冷却水分流并将其引导到水冷式的油加热器21，在油加热器21中加热工作油。并且，第四冷却水配管74的一端与第一冷却水配管71连接，另一端与流量控制阀30的第三入口端口33连接。在第四冷却水配管74上设置有各种热交换设备。作为上述热交换设备，从上游侧依次设置有：在车辆用空调装置中对调节空气进行加热的加热器芯91、构成内燃机10的排气回流装置的水冷式的EGR冷却器92、同样地构成排气回流装置的用于调节排气回流量的排气回流控制阀93、以及调节内燃机10的吸入空气量的节气门94。加热器芯91是通过在第四冷却水配管74内的冷却水和调节空气之间进行热交换来对调节空气进行加热的设备。EGR冷却器92是如下的设备：在借助排气回流装置回流到内燃机10的进气系统中的排气和第四冷却水配管74内的冷却水之间进行热交换，使回流到进气系统中的排气的温度降低。另外，排气回流控制阀93以及节气门94构成为与第四冷却水配管74内的冷却水之间进行热交换而被加热，由此，抑制排气中和进气中含有的水分在排气回流控制阀93、节气门94的周边冻结。这样，使通过了缸盖11的冷却水分流并将其引导到加热器芯91、EGR冷却器92、排气回流控制阀93、节气门94，在冷却水与它们之间进行热交换。另外，第五冷却水配管75的一端与散热器50的冷却水出口52连接，另一端与流量控制阀30的第四入口端口34连接。流量控制阀30具有一个出口端口35，在该出口端口35连接有第六冷却水配管76的一端。第六冷却水配管76的另一端与机械式水泵45的吸入口46连接。而且，在机械式水泵45的排出口47连接有第七冷却水配管77的一端，第七冷却水配管77的另一端与缸盖11的冷却水入口13连接。另外，第八冷却水配管78的一端与第一冷却水配管71的相比与第三冷却水配管73、第四冷却水配管74连接的部分靠下游侧的部分连接，另一端与第六冷却水配管76连接。如上所述，流量控制阀30具有四个入口端口31-34和一个出口端口35，在入口端口31-34分别连接有冷却水配管72、73、74、75，在出口端口35连接有第六冷却水配管76。流量控制阀30例如是旋转式的流路切换阀，是如下结构：在形成有多个入口端口31-35的定子上嵌装设置有流路的转子，由电动马达等电动促动器驱动转子旋转来变更转子的角度位置，从而连接定子的各开口。而且，在该旋转式的流量控制阀30中，转子的流路等被设定成四个入口端口31-34的开口面积比例与转子角度相应地变化，能够通过转子角度的选定而控制在所希望的开口面积比例。在上述结构中，由冷却水通路61和第一冷却水配管71构成经由缸盖11以及散热器50并绕过缸体12的散热器冷却液线路(第一冷却液线路)。另外，由冷却水通路62和第二冷却水配管72构成经由缸体12并绕过散热器50的缸体冷却液线路(第二冷却液线路)。另外，由冷却水通路61和第四冷却水配管74构成经由缸盖11以及加热器芯91并绕过散热器50的加热器芯冷却液线路(第三冷却液线路)。另外，由冷却水通路61和第三冷却水配管73构成经由缸盖11以及变速器20的油加热器21并绕过散热器50的动力传递系统冷却液线路(第四冷却液线路)。进而，由第八冷却水配管78构成从缸盖11和散热器50之间的散热器冷却液线路分支并绕过散热器50与流量控制阀30的流出侧汇合的旁通线路。即，散热器冷却液线路、缸体冷却液线路、加热器芯冷却液线路以及动力传递系统冷却液线路的出口与流量控制阀30的流入侧连接，流量控制阀30的流出侧与机械式水泵45的吸引侧连接。而且，流量控制阀30是如下的切换阀：通过调节各冷却液线路的出口的开口面积，从而控制冷却水向散热器冷却液线路、缸体冷却液线路、加热器芯冷却液线路以及动力传递系统冷却液线路的供给量。另外，冷却装置具有检测冷却水的温度的温度检测部。温度检测部包括第一温度传感器81以及第二温度传感器82。第一温度传感器81检测冷却水出口14附近的第一冷却水配管71内的冷却水温度TW1、即缸盖11的出口附近的冷却水的温度TW1。另外，第二温度传感器82检测冷却水出口15附近的第二冷却水配管71内的冷却水温度TW2、即缸体12的出口附近的冷却水的温度TW2。第一温度传感器81的检测信号TW1以及第二温度传感器82的检测信号TW2被输入到具有微型计算机的电子控制装置(控制器、控制单元)100。另外，在构成旁通线路的第八冷却水配管78的中途配置有电动式水泵40。即，一端与第一冷却水配管71连接的第八冷却水配管78a的另一端与电动式水泵40的吸入口41连接，一端与电动式水泵40的排出口42连接的第八冷却水配管78b的另一端与第六冷却水配管76连接。电子控制装置100具有控制电动式水泵40的排出量、流量控制阀30的转子角度的功能，而且，具有控制向内燃机10喷射燃料的燃料喷射装置17的动作的功能，并且具有控制点火装置18的动作的功能。图2是概略地表示内燃机10的运转状态下由电子控制装置100进行的流量控制阀30的控制的一例的时序图。另外，电子控制装置100在内燃机10的运转状态下，使电动式水泵40的驱动停止，机械式水泵45由内燃机10旋转驱动而使冷却水循环。首先，说明基于流量控制阀30的转子角度进行的流路的切换。流量控制阀30从转子角度被限制器限制的基准角度位置起在规定角度范围内，将入口端口31-34全部关闭。将流量控制阀30的入口端口31-34全部关闭的位置称为第一模式或第一位置。另外，将入口端口31-34全部关闭的状态除使各入口端口31-34的开口面积为零的状态之外，还包括使其为比零大的最小开口面积的状态、换言之产生泄漏流量的状态。在相比将上述入口端口31-34全部关闭的角度使转子角度增加时，与加热器芯冷却液线路的出口连接的第三入口端口33打开至规定开度。将上述第三入口端口33打开的位置称为第二模式或第二位置。第二模式下的第三入口端口33的规定开度是适合第二模式而预先设定的开度，是比第三入口端口33的最大开口面积小的中间开口面积，是第二模式下的上限开度。在从第三入口端口33打开至恒定开度的角度起使转子角度进一步增大时，与缸体冷却液线路的出口连接的第一入口端口31打开，第一入口端口31的开口面积随着转子角度的增大而逐渐增加。将上述第一入口端口31打开的位置称为第三模式或第三位置。在比第一入口端口31打开的角度更大的角度位置，与动力传递系统冷却液线路的出口连接的第二入口端口32打开至规定开度。将上述第二入口端口32打开的位置称为第四模式或第四位置。第四模式下的第二入口端口32的规定开度是适合第四模式而预先设定的开度，是比第二入口端口32的最大开口面积小的中间开口面积，是第四模式下的上限开度。而且，在比第二入口端口32打开至恒定开度的角度大的角度位置，与散热器冷却液线路的出口连接的第四入口端口34打开，第四入口端口34的开口面积随着转子角度的增大而逐渐增加。将上述第四入口端口34打开的位置称为第五模式或第五位置。另外，第四入口端口34的开口面积被设定为，在开始打开的初期比第一入口端口31的开口面积小，但随着转子角度的增大而变得比第一入口端口31的开口面积大。接着，概述图2例示的、由电子控制装置100进行的内燃机10的运转状态下的流量控制阀30的控制。电子控制装置100在内燃机10的运转状态下，基于第一温度传感器81、第二温度传感器82的检测输出、即缸盖11的温度以及缸体12的温度，控制流量控制阀30的转子角度。电子控制装置100在内燃机10冷机起动时，将流量控制阀30的转子角度控制在入口端口31-34全部关闭的位置(第一模式、第一位置)，并经由旁通线路使冷却水循环，从而预热缸盖11。在时刻t1，在由第一温度传感器81检测到的缸盖11的出口处的冷却水的温度TW1达到表示缸盖11的预热完成的温度时，电子控制装置100使转子角度增加至加热器芯冷却液线路打开的角度位置(第二模式、第二位置)，开始向加热器芯91供给冷却水。接着，在时刻t2，在由第二温度传感器82检测到的缸体12的出口处的冷却水的温度TW2达到设定温度时，电子控制装置100使转子角度增加至缸体冷却液线路打开的角度位置(第三模式、第三位置)，开始向缸体12供给冷却水。而且，在开始向缸体12供给冷却水后缸体12的出口处的冷却水的温度TW2上升规定温度，在时刻t4，在温度TW2达到目标温度附近时，电子控制装置100使转子角度增加至动力传递系统冷却液线路打开的角度位置(第四模式、第四位置)，开始向油加热器21供给冷却水。在内燃机10的各部分的预热完成时，电子控制装置100随着冷却水的温度上升使转子角度增大至打开散热器冷却液线路的角度(第五模式、第五位置)并调节散热器冷却液线路的开口面积，以便将将缸盖11的出口处的冷却水的温度维持在目标值附近，并将缸体12的出口处的冷却水的温度维持在比缸盖11的目标值高的目标值。即，电子控制装置100随着内燃机10预热的进行而使流量控制阀30的转子角度增大，在预热完成后，通过调节散热器冷却液线路的开口面积来调节缸盖11以及缸体12的温度。换言之，冷却水向各冷却液线路的供给量的要求随着内燃机10预热的进行而变化，因此，使流量控制阀30的转子角度和各入口端口31-34的开口面积的相关性设定成流量控制阀30的控制特性与该要求供给量的变化对应地变化。在此，相比将缸体12的出口处的冷却水的温度TW2维持在目标值，优先将缸盖11的出口处的冷却水的温度TW1维持在目标值附近。即，例如，在内燃机10的高负荷运转时等，在缸盖11的出口处的冷却水的温度TW1比目标值高而缸体12的出口处的冷却水的温度TW2被维持在目标值附近的情况下，电子控制装置100进行增大散热器冷却液线路的开口面积的控制。图2的时刻t5以后表示该控制。因此，在内燃机10的高负荷运转时，可能存在缸盖11的出口处的冷却水的温度TW1被维持在目标值附近而缸体12的出口处的冷却水的温度TW2相比目标值降低的情况。图3的流程图表示内燃机10的运转状态下由电子控制装置100进行的流量控制阀30的控制的一例。电子控制装置100通过每隔规定时间的中断处理来实施图3的流程图所示的程序。首先，在步骤S401中，电子控制装置100对第一温度传感器81的检测信号TW1、即缸盖11的出口处的水温TW1与第一阈值TH1进行比较来判别是内燃机10以冷机状态被起动了、还...