内燃机系统的冷却装置及其控制方法_2

文档序号:8227340阅读:来源:国知局
的温度而发生变化的方式构成。由于该节温器阀38的开度变化而冷却水通路36及旁通水路37的通路截面积被变更,由此来调节向散热器34流入的冷却水的量。
[0037]在冷却水通路35安装有绕过涡轮冷却水路33而延伸的迂回通路40。而且,在该迂回通路40从冷却水通路35分支的部分设有第一切换阀41,在该迂回通路40与冷却水通路35合流的部分设有第二切换阀42。第一切换阀41及第二切换阀42作为切换部发挥功能,其工作状态被选择性地切换成以下的“第一工作模式”及“第二工作模式”中的任一工作模式。
[0038]第一工作模式:禁止冷却水向迂回通路40的流入并容许冷却水向涡轮冷却水路33的流入。即,在内燃机冷却水路32成为冷却水流动方向上游侧且涡轮冷却水路33成为冷却水流动方向下游侧的形态下,将上述内燃机冷却水路32及涡轮冷却水路33以直列式连接,由此,容许冷却系统30的冷却水从内燃机冷却水路32向涡轮冷却水路33以直列式进行流动。
[0039]第二工作模式:禁止冷却水向涡轮冷却水路33的流入并容许冷却水向迂回通路40的流入。即,容许冷却系统30的冷却水仅在内燃机冷却水路32及涡轮冷却水路33中的该内燃机冷却水路32中流动。
[0040]本实施方式的装置具备电子控制装置14,该电子控制装置14例如具有微型计算机而构成。向该电子控制装置14读入用于检测内燃机10的运转状态的各种传感器的检测信号。
[0041]作为各种传感器,设有例如用于检测曲轴15的旋转速度(内燃机旋转速度NE)的曲轴传感器、用于检测通过吸气通路11的吸入空气的量(吸入空气量GA)的吸气量传感器。此外,还设有用于检测从内燃机冷却水路32流出的冷却水的温度(THW)的温度传感器16、用于检测从涡轮冷却水路33流出的冷却水的量(实际流量VW)的流量传感器17等。另夕卜,温度传感器16安装在内燃机10的内燃机冷却水路32的与上述冷却水通路35连接的连接部分的附近。而且,上述流量传感器17安装在冷却水通路35的排气涡轮22与第二切换阀42之间的部分。在本实施方式中,上述流量传感器17相当于流出量传感器。
[0042]电子控制装置14基于各种传感器的检测信号而进行各种运算,基于其运算结果而执行燃料喷射控制、排气阀门25的工作控制、第一切换阀41及第二切换阀42的工作控制等这样的各种控制。在本实施方式中,电子控制装置14作为检测部、供给量推定部以及控制部发挥功能。
[0043]在上述内燃机系统中,由于伴随着内燃机10的运转而产生的热应力的影响等,在涡轮壳体23可能会产生龟裂。在这种情况下,不仅由于冷却水从龟裂向涡轮冷却水路33的外部泄漏而存在导致冷却性能的下降的可能性,当存在从龟裂泄漏的冷却水向内燃机10的排气通路12流入这一情况时,也存在导致如下那样的不良情况的可能性。由于排气通路12中的冷却水的蒸发而使排气压力紧急上升,由此吸入空气量减少,存在导致内燃机10的输出转矩的下降的可能性。而且,在排气通路12内蒸发的水分通过排气净化装置13,因此由于该水分而使排气净化装置13发生腐蚀或破裂等可能会导致排气净化装置13的提前老化。
[0044]图3概念性地表示冷却系统30的各部的冷却水的流量。
[0045]在假定在各切换阀41、42为第一工作模式的状态下冷却水未从冷却系统30泄漏的情况下,向涡轮冷却水路33供给的冷却水的量(基本流量[图3中的QO])与通过内燃机冷却水路32的冷却水的量大致相等,与水泵31对冷却水的压送量大致相等。水泵31的冷却水压力输送量能够基于内燃机10的运转状态(例如内燃机负载KL、内燃机旋转速度NE、冷却水温度THW)来高精度地推定。因此,上述基本流量QO也能够基于内燃机10的运转状态来高精度地推定。
[0046]另外,当发生冷却水从涡轮冷却水路33的内部向外部泄漏的异常(涡轮泄漏异常)时,通过涡轮冷却水路33之后向冷却水通路35流出的冷却水的量减少。因此,由流量传感器17检测实际从涡轮冷却水路33向冷却水通路35流出的冷却水的量(实际流量[图3中的Q2]),并将该实际流量Q2从上述基本流量QO减去,由此能够掌握从涡轮冷却水路33的内部向外部泄漏的冷却水的量(泄漏量[图3中的Ql( = Q0-Q2)])。并且,能够基于该泄漏量Ql来判断有无发生涡轮泄漏异常。
[0047]但是,实际流量Q2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32的内部向外部泄漏的异常(内燃机泄漏异常)时也减少。因此,为了适当地判定有无发生涡轮泄漏异常,优选在确认出未发生内燃机泄漏异常的基础上,基于上述基本流量Q0和实际流量Q2来判断有无发生涡轮泄漏异常。
[0048]立足于这一点,在本实施方式中,在基于基本流量QO和实际流量Q2来判断有无发生涡轮泄漏异常时,对未发生内燃机泄漏异常这一情况进行检测。由此,在确认出未发生内燃机泄漏异常的基础上,能够基于基本流量QO和实际流量Q2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该涡轮泄漏异常的发生。
[0049]在此,内燃机冷却水路32设置得比涡轮冷却水路33靠冷却水流动方向上游侧,因此,即使假设发生了涡轮泄漏异常,只要不发生内燃机泄漏异常而能充分地确保通过内燃机冷却水路32的冷却水的流量,则内燃机10的温度就能够被抑制在适当范围内而不会不必要地升高。根据此情况,通过将内燃机10的温度抑制得较低,能够判断为不会发生内燃机泄漏异常而将该内燃机10适当地冷却。
[0050]另一方面,当发生内燃机泄漏异常时,在内燃机冷却水路32的内部流动的冷却水的量减少,因此内燃机10的温度容易上升,相应地,内燃机10的温度的上升速度(每单位时间的上升量)升高。并且,在这种情况下,作为内燃机10的温度的指标值的从内燃机冷却水路32向冷却水通路35流出的冷却水的温度的上升速度也同样地升高。
[0051]立足于这一点,在本实施方式中,在由温度传感器16检测出的冷却水温度THW的上升速度被维持在判定速度以下时,检测为未发生内燃机泄漏异常,而在冷却水温度THW的上升速度超过上述判定速度时,检测为此后发生了内燃机泄漏异常。根据本实施方式,在冷却水温度THW的上升速度被维持在判定速度以下的情况下,可知未导致内燃机10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。而且,在冷却水温度THW的上升速度超过判定速度的情况下,可知会导致内燃机10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。另外,在本实施方式的装置中,在发生内燃机泄漏异常时的冷却水温度THW的上升速度基于各种实验、模拟的结果而预先求出,基于该速度,规定能够可靠地捕捉与上述内燃机泄漏异常的发生相伴的内燃机10的温度的紧急上升的上述判定速度,并存储于电子控制装置14。
[0052]在本实施方式中,在检测出未发生内燃机泄漏异常时,根据上述泄漏量Ql(=基本流量QO-实际流量Q2)来操作第一切换阀41及第二切换阀42。具体而言,在上述泄漏量Ql小于判定量时,未检测出涡轮泄漏异常的发生,各切换阀41、42仍保持第一工作模式。此时,冷却水在内燃机冷却水路32及涡轮冷却水路33中进行循环,将内燃机10及涡轮壳体23—起冷却。另外,在本实施方式中,发生涡轮泄漏异常时的基本流量QO与实际流量Q2之差根据各种实验、模拟的结果而预先求出,基于该差,规定能够提前且高精度地判定发生了涡轮泄漏异常这一情况的判定量,并存储于电子控制装置14。
[0053]另一方面,在上述泄漏量Ql为判定量以上时,存在发生涡轮泄漏异常的可能性,将各切换阀41、42切换成第二工作模式。此时,冷却水向涡轮冷却水路33的流入被隔断,冷却水仅向内燃机冷却水路32流入及循环。由此,能够维持对内燃机10进行冷却的功能,并抑制冷却水从涡轮冷却水路33的内部向外部的泄漏。而且,能够对导致内燃机冷却水路32中的冷却水的不足这一情况、由于排气通路12中的冷却水的蒸发而吸入空气量GA变得极少这一情况进行抑制,因此能够维持内燃机10的运转功能。因此,在作为驱动源而是搭载于车辆的内燃机系统的情况下,能够使该车辆进行退避行驶而搬运至修理工厂。
[0054]以下,详细说明对冷却系统30的异常发生的有无进行判定的处理(异常判定处理)的执行步骤、根据其判定结果来切换各切换阀41、42的工作模式的处理(切换处理)的执行步骤。
[0055]在此,首先,参照图4,说明异常判定处理的执行步骤。图4是表示异常判定处理的执行步骤的流程图,该流程图所示的一连串的处理作为每个预定周期的中断处理,由电子控制装置14执行。
[0056]如图4所示,在该处理中,首先,以内燃机异常标志及涡轮异常标志都被进行断开操作这一情况为条件(步骤SlOl:否),判断冷却水温度THW的上升速度是否为判定速度以下(步骤S102)。
[0057]并且,在冷却水温度THW的上升速度比判定速度高时(步骤S102:否),发生来自内燃机冷却水路32的冷却水的泄漏的可能性高,在内燃机异常标志被进行接通操作之后(步骤S103),暂时结束本处理。当如此将内燃机异常标志进行接通操作时,之后(步骤SlOl:是),不执行步骤S102?步骤S112的处理。并且,执行与发生内燃机泄漏异常时对应的内燃机10的运转控制。
[0058]另一方面,在冷却水温度THW的上升速度为判定速度以下时(步骤S102:是),未发生内燃机泄漏异常的可能性高,基于内燃机10的运转状态(内燃机负载KL、内燃机旋转速度NE及冷却水温度THW)来算出基本流量QO (步骤S104)。而且,由流量传感器17检测实际流量Q2 (步骤S105)。在本实施方式中,根据内燃机负载KL、内燃机旋转速度NE及冷却水温度THW而规定的内燃机运转状态与基本流量QO的关系基于各种实验、模拟的结果而预先求出,并存储于电子控制装置14。在步骤S104的处理中,基于该关系来算出基本流量QOo另外,在本实施方式中,作为内燃机负载KL,使用吸入空气量GA除以内燃机旋转速度NE所得到的值(=GA/NE)。作为内燃机负载KL,也可以使用吸入空气量GA或燃料喷射量等。
[0059]并且,判断从基本流量QO减去实际流量Q2所得到的量(上述泄漏量Ql)是否为上述判定量以上(步骤S106)。在泄漏量Ql为判定量以上的情况下(步骤S106:是),发生涡轮泄漏异常的可能性高,异常标志被进行接通操作(步骤S107),并且计数值C加I (步骤S108)。然后,每
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