内燃机系统的冷却装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及对内燃机和涡轮增压器的排气涡轮进行冷却的内燃机系统的冷却装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]以往，以内燃机为中心构成的内燃机系统多使用设置具有排气涡轮的涡轮增压器这一情况。而且，在这样的内燃机系统中，提出了设置除了对内燃机进行冷却还对排气涡轮(详细而言，其涡轮壳体)进行冷却的冷却系统的方案(参照专利文献I)。在专利文献I记载的装置中，成为冷却水从内燃机的内部的内燃机冷却水路向涡轮壳体内部的涡轮冷却水路流入的结构，通过基于该冷却水的冷却而将涡轮壳体的温度维持成适温。
[0003]专利文献1:日本特开2008-267257号公报
【发明内容】
[0004]在具备涡轮增压器的内燃机系统中，由于伴随该运转而产生的热应力的影响等，在涡轮壳体可能会产生龟裂。在这种情况下，冷却水从龟裂向涡轮冷却水路的外部泄漏，由此不仅可能会导致冷却性能的下降，而且当存在从龟裂泄漏的冷却水向内燃机的排气通路流入那样的情况时，由于该冷却水，可能会导致排气净化装置的提前老化。
[0005]本发明的目的在于提供能够抑制冷却水从涡轮壳体内部的涡轮冷却水路的泄漏的内燃机系统的冷却装置及其控制方法。
[0006]为了解决上述课题，提供一种具备内燃机和涡轮增压器的内燃机系统的冷却装置。该冷却装置具备冷却系统，该冷却系统具有在上述内燃机的内部形成的内燃机冷却水路和在上述涡轮增压器的排气涡轮的壳体内部形成的涡轮冷却水路而使冷却水进行循环。而且，冷却装置具备切换部，该切换部选择性地切换成第一工作模式和第二工作模式中的任一工作模式，该第一工作模式是容许上述冷却系统的冷却水在上述内燃机冷却水路及上述涡轮冷却水路中流动的工作模式，该第二工作模式是仅容许上述冷却系统的冷却水在上述内燃机冷却水路及上述涡轮冷却水路中的该内燃机冷却水路中流动的工作模式。此外，冷却装置具备:供给量推定部，基于上述内燃机的运转状态来推定向上述涡轮冷却水路供给的冷却水量；流出量传感器，检测从上述涡轮冷却水路流出的冷却水量。并且，冷却装置具备控制部，在切换部的工作模式为第一工作模式、且由供给量推定部推定出的冷却水量比由流出量传感器检测出的冷却水量多出预先规定的判定量以上时，该控制部将切换部切换成第二工作模式。
[0007]在上述装置中，在切换部的工作模式为第一工作模式的状态下假定为冷却水未从冷却系统泄漏，由此能够基于内燃机的运转状态来掌握冷却系统内的冷却水的流通状态，因此向涡轮冷却水路供给的冷却水的量(基本流量)也能够基于内燃机的运转状态来高精度地推定。并且，当发生冷却水从涡轮冷却水路的内部向外部泄漏的异常(涡轮泄漏异常)时，相应地从涡轮冷却水路流出的冷却水的量减少。因此，由流出量传感器检测实际从涡轮冷却水路流出的冷却水的量(实际流量)，并将该实际流量从上述基本流量减去，由此能够掌握从涡轮冷却水路泄漏的冷却水的量(泄漏量)。
[0008]根据上述装置，能够基于这样的泄漏量来判断有无发生涡轮泄漏异常，在掌握到发生了涡轮泄漏异常时，将切换部切换成第二工作模式，由此能够切断冷却水向涡轮冷却水路的流入，并使冷却水在内燃机冷却水路中循环。由此能够抑制冷却水从涡轮壳体内部的涡轮冷却水路的泄漏。
[0009]上述实际流量除了在发生涡轮泄漏异常时减少之外，在发生了冷却水从内燃机冷却水路的内部向外部泄漏的异常(内燃机泄漏异常)时也减少。因此为了高精度地判定有无发生涡轮泄漏异常，在确认出未发生内燃机泄漏异常这一情况的基础上，优选进行基于基本流量和实际流量的涡轮泄漏异常的有无的判断。
[0010]在上述冷却装置中，设置对未发生冷却水从上述内燃机冷却水路泄漏的异常这一情况进行检测的检测部，上述控制部以由上述检测部检测出未发生上述异常这一情况为条件来进行向上述第二工作模式的切换。
[0011]根据这样的冷却装置，在确认出未发生内燃机泄漏异常这一情况的基础上，能够基于基本流量和实际流量来掌握发生了涡轮泄漏异常这一情况，因此能够高精度地掌握内燃机泄漏异常的发生。
[0012]上述冷却装置可以具备检测从上述内燃机冷却水路流出的冷却水的温度的温度传感器。在这种情况下，上述检测部在由上述温度传感器检测出的温度的上升速度被维持在判定速度以下时检测出未发生上述异常这一情况，而在上述上升速度超过上述判定速度时检测出此后发生了上述异常。
[0013]在上述装置中，即使假设发生了涡轮泄漏异常，只要冷却水未从内燃机冷却水路泄漏而充分确保该冷却水的流量，则内燃机的温度就能抑制在适当范围内而不会不必要地升高。另一方面，当发生了内燃机泄漏异常时，在内燃机冷却水路的内部流动的冷却水的量减少，因此内燃机的温度容易上升，相应地，内燃机的温度的上升速度(每单位时间的上升量)升高。在这种情况下，作为内燃机温度的指标值的从内燃机冷却水路流出的冷却水的温度的上升速度也同样地升高。
[0014]根据上述装置，可知在由温度传感器检测出的冷却水温度的上升速度被维持在判定速度以下的情况下，不会导致内燃机的温度的紧急上升，因此能够判断为未发生内燃机泄漏异常。另一方面，可知在由温度传感器检测出的冷却水温度的上升速度超过了判定速度的情况下，不会导致内燃机的温度的紧急上升，因此能够判断为发生了内燃机泄漏异常。
[0015]另外，为了实现上述课题，提供一种具备内燃机和涡轮增压器的内燃机系统的冷却装置的控制方法。上述冷却装置具备冷却系统，该冷却系统具有在上述内燃机的内部形成的内燃机冷却水路和在上述涡轮增压器的排气涡轮的壳体内部形成的涡轮冷却水路而使冷却水进行循环，并且上述冷却装置具备切换部，该切换部选择性地切换成第一工作模式和第二工作模式中的任一工作模式，该第一工作模式是容许上述冷却系统的冷却水在上述内燃机冷却水路及上述涡轮冷却水路中流动的工作模式，该第二工作模式是仅容许上述冷却系统的冷却水在上述内燃机冷却水路及上述涡轮冷却水路中的该内燃机冷却水路中流动的工作模式。上述控制方法具备以下步骤:基于上述内燃机的运转状态来推定向上述涡轮冷却水路供给的冷却水量；检测从上述涡轮冷却水路流出的冷却水量；及在上述切换部的工作模式为上述第一工作模式、且向涡轮冷却水路供给的冷却水量比从上述涡轮冷却水路流出的冷却水量多出预先规定的判定量以上时，将上述切换部切换成上述第二工作模式。
[0016]在上述控制方法中，在对未发生冷却水从上述内燃机冷却水路泄漏的异常这一情况进行检测的基础上，将上述切换部切换成上述第二工作模式的条件包括检测出未发生上述异常这一情况。
【附图说明】
[0017]图1是表示内燃机系统的冷却装置的第一实施方式的简要结构的简图。
[0018]图2是表示该第一实施方式的冷却系统的简要结构的简图。
[0019]图3是概念性地表示冷却系统的各部的冷却水的流量的概念图。
[0020]图4是表示异常判定处理的执行步骤的流程图。
[0021]图5是表示切换处理的执行步骤的流程图。
[0022]图6是表示内燃机系统的冷却装置的第二实施方式的简要结构的简图。
[0023]图7是表示压缩机的截面结构的剖视图。
[0024]图8是表示内燃机系统的冷却装置的第三实施方式的简要结构的简图。
[0025]图9是表示其他实施方式的异常判定处理的执行步骤的流程图。
[0026]图10是表示其他实施方式的异常判定处理的执行步骤的流程图。
[0027]图11是表示其他实施方式的异常判定处理的执行步骤的流程图。
[0028]图12是表示其他实施方式的切换处理的执行步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0029](第一实施方式)
[0030]以下，说明内燃机系统的冷却装置的第一实施方式。
[0031]如图1所示，本实施方式的内燃机系统以内燃机10为中心构成。在内燃机10设有用于对吸气通路11内的吸入空气进行压送并增压的涡轮增压器20。详细而言，在内燃机10的吸气通路11安装有涡轮增压器20的压缩机21，在排气通路12安装有涡轮增压器20的排气涡轮22。该涡轮增压器20是将在压缩机21的内部设置的压缩机叶轮21A与在排气涡轮22的内部设置的涡轮叶轮22A连接而成的排气驱动式的结构。在排气通路12的比上述排气涡轮22靠排气流动方向下游侧的位置安装有用于对排气进行净化的排气净化装置13。
[0032]在排气涡轮22的涡轮壳体23形成有将排气通路12的比上述涡轮叶轮22A靠排气流动方向上游侧的部分与比上述涡轮叶轮22A靠排气流动方向下游侧的部分连通的连通路24。而且，在涡轮壳体23上安装有用于对容许通过上述连通路24的排气的流动的状态与隔断通过上述连通路24的排气的流动的状态进行切换的排气阀门25。当将该排气阀门25被打开时，排气的一部分通过上述连通路24以绕过涡轮叶轮22k的方式向该涡轮叶轮22A的下游侧流动。
[0033]如图2所示，在本实施方式的内燃机系统设有用于对内燃机10和涡轮增压器20的涡轮壳体23进行冷却的冷却系统30。在该冷却系统30设有由内燃机10的曲轴15 (参照图1)驱动的类型的水泵31。当水泵31伴随着内燃机10的运转而工作时，填充到冷却系统30的内部的冷却水被强制循环。
[0034]在内燃机10的内部形成有内燃机冷却水路32，在涡轮壳体23的内部形成有涡轮冷却水路33。在上述冷却系统30中，冷却水通过上述内燃机冷却水路32及涡轮冷却水路33的内部。在冷却系统30中，冷却水进行循环的路径除了内燃机冷却水路32及涡轮冷却水路33之外，还具备散热器34、冷却水通路35、36及旁通水路37。
[0035]散热器34是将通过内部的冷却水借助与外部气体的热交换而进行冷却的热交换器。冷却水通路35是用于将从内燃机冷却水路32流出的冷却水导向散热器34的通路，在该冷却水通路35的中途安装有涡轮冷却水路33。冷却水通路36是用于使通过了散热器34之后的冷却水返回到内燃机冷却水路32的通路。旁通水路37是以绕过散热器34的方式将冷却水通路35的比涡轮冷却水路33靠冷却水流动方向下游侧的部分与冷却水通路36连通的通路。
[0036]在上述旁通水路37与冷却水通路36的合流部分设有节温器阀38。节温器阀38以开度根据与该节温器阀38接触的冷却水