内燃机的冷却装置以及内燃机的冷却方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及内燃机的冷却装置以及内燃机的冷却方法，特别是涉及防止在将温度上升后的冷却水向热交换器供给时，由在该热交换器中产生的热应变而引起的损伤的技术。
【背景技术】
[0002]在搭载于车辆的内燃机中设置有供冷却水在其中流动的冷却流路，使冷却水在该冷却流路中流动。在想要使内燃机的温度降低的情况下，使冷却水在热交换器(散热器等)内流动并使该冷却水的温度降低，使冷却后的该冷却水在内燃机的冷却流路中流动。在热交换器的冷却流路中流动的冷却水和内燃机进行热交换，由此将内燃机的温度控制为期望的温度。
[0003]在内燃机的起动时，如果温度上升后的冷却水被急剧地导入到常温的热交换器中，则在冷却水导入前后产生温差，从而使得热交换器受到热冲击(也称为“热击(thermalshock)”)。因该热冲击而有可能在热交换器中发生热应变。专利文献1中公开有如下内容，即，以使热应变缓和为目的，对从热交换器通过的冷却水的入口温度和出口温度进行检测，对供给至热交换器的冷却水的流量进行控制以使得该温差不会变大。
[0004]专利文献1:日本特开2008-37302号公报
【发明内容】
[0005]在上述专利文献1所公开的控制方法中，为了使在热交换器中产生的热冲击缓和，使在内燃机中被加热后的冷却水在热交换器中流动而将热交换器加热，以使得内燃机和热交换器的温差不会变大。
[0006]因此，即使在想要使内燃机的温度迅速上升的情况下，冷却水的一部分也会被供给至热交换器。其结果，产生的热不仅用于使内燃机的温度上升，还用于使热交换器的温度上升，因此具有内燃机的温度上升变慢的问题。
[0007]本发明就是为了解决这种课题而提出的。本发明的目的在于提供内燃机的冷却装置、以及内燃机的冷却方法，在将温度上升后的冷却水向热交换器供给时，能够使在该热交换器中产生的热应变缓和。
[0008]为了实现上述目的，本发明具有:切换单元，其设置于用于对内燃机进行冷却的冷却流路的出口侧，使该冷却流路向配置有冷却水冷却用的热交换器的热交换流路、以及未配置热交换器的旁通流路中的至少一者分支;入口温度检测单元，其对供给至热交换器的冷却水的温度进行检测；出口温度检测单元，其对从热交换器排出的冷却水的温度进行检测；以及控制单元，其对切换单元的向热交换流路及旁通流路的冷却水流量的分配进行控制。控制单元求出热交换器的入口温度和出口温度之间的温差。另外，具有存储部，该存储部对与在热交换器中产生的热应变量的对应关系进行存储，在向热交换流路供给冷却水时，参照温差及对应关系，以使得热应变量小于或等于预先设定的热应变量阈值的方式，求出供给至热交换流路的冷却水流量。
【附图说明】
[0009]图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的内燃机的冷却装置的结构的框图。
[0010]图2是在本发明的一个实施方式所涉及的内燃机的冷却装置中所采用的、表示温差Δ T和冷却水流量、以及热应变量这3者之间的关系的对应图。
[0011]图3是表示本发明的一个实施方式所涉及的内燃机的冷却装置的处理流程的流程图。
[0012]图4涉及本发明的一个实施方式，是表示发动机转速以及发动机扭矩、和在冷却流路中流动的冷却水的温度的关系的特性图。
【具体实施方式】
[0013]下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的内燃机的冷却装置的结构的框图。如图1所示，本实施方式所涉及的冷却装置具有:冷却流路L1，其将冷却用的冷却水向发动机11供给;循环栗13，其使冷却水在该冷却流路L1中循环；以及三通阀12，其设置于冷却流路L1的出口端部，使从发动机11通过的冷却水向2个系统分支。
[0014]三通阀12将由冷却流路L1供给的冷却水向旁通流路L2以及热交换流路L3分配并输出。旁通流路L2与循环栗13的入口侧连接，热交换流路L3经由用于对冷却水进行冷却的热交换器14(例如散热器)而与循环栗13的入口侧连接。即，三通阀12(切换单元)设置于冷却流路L1的出口侧，具有如下功能，S卩，使该冷却流路L1向配置有冷却水冷却用的热交换器14的热交换流路L3、以及未配置热交换器14的旁通流路L2中的至少一者分支。三通阀12基于来自后述的控制部23的信号而将冷却水向旁通流路L2及热交换流路L3分配并供给。
[0015]另外，在发动机11的出口附近的冷却流路L1中设置有对在该冷却流路L1中流动的冷却水的温度进行检测的第1温度检测部21(入口温度检测单元)。并且，冷却流路L1的出口端部经由热交换流路L3而与热交换器14的入口连接，因此利用第1温度检测部21检测出的温度成为与向热交换器14供给的冷却水的入口温度T1等同的温度。另一方面，在热交换器14的出口附近的热交换流路L3中设置有对从热交换器14通过的冷却水的温度即出口温度T2进行检测的第2温度检测部22(出口温度检测单元)。此外，“对温度进行检测”是指包含利用传感器直接进行测定、基于冷却水流量等的主要因素而进行推定在内的概念。
[0016]三通阀12中具有对三通阀12的开度进行控制的控制部23。控制部23获取入口温度T1及出口温度T2，基于这些温度数据而对三通阀12的开度进行控制。即，控制部23具有作为对三通阀12中的向热交换流路L3以及旁通流路L2的冷却水流量的分配进行控制的控制单元的功能。
[0017]另外，控制部23将如下对应图(详情后述)存储于存储器23a(对应图存储部)中，SP，表示入口温度T1和出口温度T2的温差Δ T、向热交换器14供给的冷却水的流量、以及因热交换器14的热冲击而产生的热应变量这3者之间的对应关系的对应图。
[0018]在检测出温差ΔΤ时，控制部23基于该温差ΔΤ并参照对应图而对冷却水的流量进行设定，使得在热交换器14中产生的热应变量小于或等于预先设定的热应变量阈值的值。并且，对三通阀12的开度进行控制以达到该设定的流量。
[0019]控制部23具有对如下对应图进行存储的存储器23a(对应图存储部)，即，表示利用第1温度检测部21检测出的冷却水温度和利用第2温度检测部22检测出的冷却水温度之差即温差A T、向热交换器14供给的冷却水的流量、以及因热交换器14的热冲击而产生的热应变量这3者之间的对应关系的对应图。控制部23在使冷却水向热交换流路L3流动时，利用温差A T并参照对应图，以使得热应变量小于或等于预先设定的热应变量阈值的值的方式而求出向热交换流路L3流动的冷却水流量。并且，控制部23具有如下功能，即，利用三通阀12对冷却水流量的分配进行控制，以达到所求出的冷却水流量。
[0020]此外，控制部23能够作为例如由中央运算单元(CPU)、RAM、R0M、硬盘等存储单元构成的一体型的计算机而构成。
[0021]图2是表示上述的对应图的例子的说明图。在图2中，作为热应变量的等高线图而示出了对应图，示出了将温差ΔΤ设为横轴、将向热交换器14供给的冷却水的流量设为纵轴的等高线图。在图2中，框内示出的区域R1?R7之间的边界线、即点划线及实线(边界线Q1)表不热应变量的等尚线。
[°022 ]区域R1表示热应变量最大的区域，区域R7表示热应变量最小的区域。按照区域R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7的顺序，各区域R1?R7中的热应变量减小。
[0023]对利用对应图表现出的热应变量进行补充。热应变量是指表现出由供给至热交换器14的冷却水而引起的热交换器14的变形状态以及膨胀的程度的量。通常，变形状态及膨胀的程度根据构成热交换器14的每个部件而不同。因此，针对构成热交换器14的所有部件而选取适当的加权平均值，由此对热交换器14的整体的热应变量进行定义。此外，在选取平均值时，可以设定针对每个部件定义的权重量而对热应变量进行定义。在构成热交换器14的部件中，越是为了维持热交换器14的功能的重要度高的部件，将该部件的权重量设定为越大，由此能够将热应变量定义为更适当地表示由热应变而引起的热交换器14的损伤的可能性的指标。
[0024]这样，依赖于热交换器14的构造，在对热交换器14进行设计及制造等的时刻，能够通过使温差A T和供给至热交换器14的冷却水的流量这2个参数对应，而决定因热交换器14的热冲击而产生的热应变量。即，能够决定温差A T、供给至热交换器14的冷却水的流量、热应变量这3者之间的关系。热应变量能够视为基于温差△ T、供给至热交换器14的冷却水的流量这2个参数而确定的函数，该函数依赖于热交换器14的构造，能够在对热交换器14进行设计及制造等的时刻，通过实验方法、数值方法、其它各种各样的方法而求出。
[0025]入口温度T1和出口温度T2的温差ΔΤ、供给至热交换器14的冷却水的流