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JP2012052488A - Cooling device of internal combustion engine - Google Patents

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JP2012052488A
JP2012052488A JP2010197246A JP2010197246A JP2012052488A JP 2012052488 A JP2012052488 A JP 2012052488A JP 2010197246 A JP2010197246 A JP 2010197246A JP 2010197246 A JP2010197246 A JP 2010197246A JP 2012052488 A JP2012052488 A JP 2012052488A
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water temperature
flow
internal combustion
combustion engine
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州平 米谷
Masaki Nagashima
巨樹 長島
Mitsuru Oba
充 大場
Yasuko Suzuki
康子 鈴木
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

【課題】流量制御弁による流量制限時(ゼロフロー時)には、冷却水が滞留することで、水温センサの検出値が実際のシリンダ付近の冷却水の温度よりも低くなり易い。
【解決手段】ラジエータ12と内燃機関10の内部との間で冷却水を循環させる主冷却水流路R1と、ラジエータ12をバイパスして内燃機関10の内部で冷却水を循環させるバイパス流路R2と、両者R1,R2を切り換えるサーモスタット弁19と、冷却水の温度に応じた検出値を出力する水温センサ33と、を備える。機関冷間時のように、サーモスタット弁19を閉じるとともに流量制御弁32によりバイパス流路R2の流量を制限するゼロフロー時には、水温センサ33の検出値に対し、シリンダ付近の冷却水の温度上昇分を考慮した冷却水温予測値を求め、この冷却水温予測値を冷却水温として設定する。
【選択図】図1
When a flow rate is restricted by a flow rate control valve (at zero flow), cooling water stays and the detected value of a water temperature sensor tends to be lower than the actual cooling water temperature near the cylinder.
A main cooling water flow path R1 that circulates cooling water between a radiator 12 and the inside of the internal combustion engine 10, and a bypass flow path R2 that bypasses the radiator 12 and circulates the cooling water inside the internal combustion engine 10. The thermostat valve 19 which switches both R1 and R2 and the water temperature sensor 33 which outputs the detected value according to the temperature of the cooling water are provided. At the time of zero flow in which the thermostat valve 19 is closed and the flow rate of the bypass flow path R2 is limited by the flow rate control valve 32 as in the cold engine state, the temperature rise of the cooling water in the vicinity of the cylinder is compared with the detected value of the water temperature sensor 33. The estimated cooling water temperature is calculated, and the estimated cooling water temperature is set as the cooling water temperature.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、内燃機関の水冷式の冷却装置に関する。   The present invention relates to a water-cooled cooling device for an internal combustion engine.

特許文献1にも記載されているように、自動車用内燃機関に代表される内燃機関の多くは、冷却水の強制的な循環による水冷式の冷却装置を備えている。この種の冷却装置では、機関冷間時における冷却水の昇温を促進するために、ラジエータと内燃機関内部との間で冷却水を循環させる主冷却水流路とは別に、ラジエータをバイパスして内燃機関内部で冷却水を循環させるバイパス流路を有し、機関冷間時には、サーモスタット等の流路切換弁によりバイパス流路に切り換えて、ラジエータをバイパスすることによって、冷却水の昇温を促進している。   As described in Patent Document 1, many of internal combustion engines represented by automobile internal combustion engines are provided with a water-cooling type cooling device by forced circulation of cooling water. In this type of cooling device, in order to promote the temperature rise of the cooling water when the engine is cold, the radiator is bypassed separately from the main cooling water flow path for circulating the cooling water between the radiator and the internal combustion engine. It has a bypass channel that circulates cooling water inside the internal combustion engine. When the engine is cold, the temperature is switched to the bypass channel by a channel switching valve such as a thermostat, and the radiator is bypassed to increase the temperature of the cooling water. is doing.

特開平11−182241号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-182241

また近年、排気浄化の上で機関冷間時における早期昇温が望まれており、機関冷間時には、上述したように流路切換弁によってバイパス流路に切り換えた上で、更に流量制御弁によりバイパス流路内を循環する冷却水の流量を制限して、冷却水流れの大幅な抑制あるいは停止(以下、ゼロフローとも呼ぶ)を行うことを本出願人は検討している。このようなゼロフローを行うことで、燃焼による熱を受けやすい燃焼室及びシリンダ付近に滞留する冷却水をより速やかに昇温させて暖機を促進することができる。   Further, in recent years, it is desired to quickly raise the temperature when the engine is cold in order to purify the exhaust gas. When the engine is cold, after switching to the bypass flow path by the flow path switching valve as described above, the flow control valve is further used. The present applicant is considering that the flow rate of cooling water circulating in the bypass flow path is limited to significantly suppress or stop the cooling water flow (hereinafter also referred to as zero flow). By performing such zero flow, warming up can be promoted by quickly raising the temperature of the cooling water staying in the vicinity of the combustion chamber and the cylinder, which is susceptible to heat from combustion.

ところで、内燃機関のシリンダブロック及びシリンダヘッドのウォータジャケット内における冷却水の温度は、例えば内燃機関に設けた水温センサにより検出され、この冷却水温が、機関冷間状態の判定の他、EGR量や燃料噴射時期などの設定に用いられる。水温センサは、一般的には、その感温部がウォータジャケットに臨んだ姿勢で、シリンダブロックやシリンダヘッド等の内燃機関の外壁に取り付けられる。   By the way, the temperature of the cooling water in the cylinder block of the internal combustion engine and the water jacket of the cylinder head is detected by, for example, a water temperature sensor provided in the internal combustion engine, and this cooling water temperature is determined in addition to the determination of the engine cold state, Used for setting fuel injection timing. The water temperature sensor is generally attached to the outer wall of an internal combustion engine such as a cylinder block or a cylinder head with the temperature sensing portion facing the water jacket.

但し、上述したゼロフロー時には、ウォータジャケット内の冷却水が滞留(あるいは非常に遅い速度で循環)することとなるために、ウォータジャケットの中でも、その位置に応じて温度の差、すなわち温度のばらつきが大きくなる。例えば、ウォータジャケットの中でも、燃焼室やシリンダの付近では燃焼による熱が伝わり易いために相対的に温度が高くなり易く、一方、温度センサが取り付けられる内燃機関の外壁の近傍では、燃焼室やシリンダから比較的遠く、また外気温度の影響を受け易いために、相対的に温度が低くなる。このため、水温センサにより検出される検出値が、実際の燃焼室及びシリンダ付近の冷却水の温度に比して低下側に乖離し、冷却水温を用いる各種制御が不正確なものとなるとともに、機関冷間状態(暖機運転)の終了判定が遅れてしまい、不必要に暖機運転が長引くことで、燃費の悪化や排気の悪化を招くおそれがある。   However, since the cooling water in the water jacket stays (or circulates at a very slow speed) at the time of the above-described zero flow, there is a temperature difference, that is, a temperature variation depending on the position of the water jacket. growing. For example, in a water jacket, heat from combustion is easily transmitted in the vicinity of a combustion chamber or cylinder, so that the temperature tends to be relatively high. On the other hand, in the vicinity of an outer wall of an internal combustion engine to which a temperature sensor is attached, the combustion chamber or cylinder The temperature is relatively low, and the temperature is relatively low. For this reason, the detection value detected by the water temperature sensor deviates to the lower side compared to the actual temperature of the cooling water near the combustion chamber and the cylinder, and various controls using the cooling water temperature become inaccurate. Since the end determination of the engine cold state (warm-up operation) is delayed and the warm-up operation is unnecessarily prolonged, there is a possibility of causing deterioration of fuel consumption and exhaust.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。すなわち本発明に係る内燃機関の冷却装置は、ラジエータと内燃機関の内部との間で冷却水を循環させる主冷却水流路と、上記ラジエータをバイパスして内燃機関の内部で冷却水を循環させるバイパス流路と、上記主冷却水流路とバイパス流路とを切り換える流路切換弁と、上記流路切換弁によってバイパス流路に切り換えられている状態で、上記バイパス流路内を循環する冷却水の流量を制限する流量制御弁と、上記内燃機関の内部の冷却水の温度に応じた検出値を出力する水温センサと、上記水温センサの検出値に基づいて冷却水温を設定する水温設定手段と、を有している。そして、この水温設定手段は、上記流量制御弁による流量制限時には、上記水温センサの検出値に対し、シリンダ付近の冷却水の温度上昇分を考慮した冷却水温予測値を求め、この冷却水温予測値を上記冷却水温として設定することを特徴としている。   The present invention has been made in view of such circumstances. That is, the cooling device for an internal combustion engine according to the present invention includes a main cooling water passage for circulating cooling water between the radiator and the inside of the internal combustion engine, and a bypass for bypassing the radiator and circulating the cooling water inside the internal combustion engine. A flow path, a flow path switching valve that switches between the main cooling water flow path and the bypass flow path, and cooling water that circulates in the bypass flow path while being switched to the bypass flow path by the flow path switching valve. A flow rate control valve for limiting the flow rate, a water temperature sensor that outputs a detection value corresponding to the temperature of the cooling water inside the internal combustion engine, a water temperature setting means that sets the cooling water temperature based on the detection value of the water temperature sensor, have. Then, the water temperature setting means obtains a predicted coolant temperature taking into account the temperature rise of the coolant near the cylinder with respect to the detected value of the coolant temperature sensor when the flow rate is restricted by the flow control valve, and this coolant temperature predicted value Is set as the cooling water temperature.

例えば、冷間始動(コールドスタート)等の機関冷間時には、暖機を促進するために、流路切換弁によってバイパス流路に切り換えた上で、流量制御弁によりバイパス流路内を循環する冷却水の流量を制限する。そして、このような流量制御弁による流量制限時(ゼロフロー時)には、冷却水の流れが著しく制限又は停止されているために、水温センサの検出値が実際のシリンダ付近の冷却水の温度よりも低くなる傾向にあるが、本発明においては、シリンダ付近の冷却水の温度上昇分を考慮した冷却水温予測値を冷却水温として設定しているために、シリンダ付近の冷却水の温度上昇分を見越した形で冷却水温を適切に設定することが可能となる。   For example, when the engine is cold, such as cold start (cold start), in order to promote warm-up, the flow is switched to the bypass flow path by the flow path switching valve and then circulated in the bypass flow path by the flow control valve Limit water flow. And when the flow rate is restricted by such a flow control valve (at zero flow), the flow of the cooling water is remarkably restricted or stopped, so the detected value of the water temperature sensor is lower than the actual temperature of the cooling water near the cylinder. However, in the present invention, the predicted cooling water temperature considering the temperature rise of the cooling water near the cylinder is set as the cooling water temperature. It is possible to set the cooling water temperature appropriately in anticipation.

以上のように本発明によれば、機関冷間時等における流量制御弁によるバイパス流路の流量制限時(ゼロフロー時)にも、シリンダ付近の冷却水の温度上昇分を見越した形で冷却水温を適切に設定することができ、冷却水温の設定精度が向上する。従って、機関冷間時に冷却水温が実際のシリンダ付近の冷却水の温度よりも低下側に乖離することを抑制・回避し、暖気運転が不必要に長期化することによる燃費の悪化や排気の悪化を抑制・回避することができる。   As described above, according to the present invention, even when the flow rate of the bypass passage is limited by the flow control valve when the engine is cold (at the time of zero flow), the cooling water temperature is anticipated in anticipation of the temperature rise of the cooling water near the cylinder. Can be set appropriately, and the setting accuracy of the cooling water temperature is improved. Therefore, when the engine is cold, the cooling water temperature is suppressed / avoided to deviate from the cooling water temperature near the actual cylinder, and the fuel consumption is deteriorated or the exhaust gas is deteriorated due to unnecessarily prolonged warm-up operation. Can be suppressed and avoided.

本発明の一実施例に係る内燃機関の冷却装置を簡略的に示す構成図。The block diagram which shows simply the cooling device of the internal combustion engine which concerns on one Example of this invention. 内燃機関の内部における冷却水の温度分布を模式的に示しており、図2(A)が暖機後の状態、(B)がゼロフローの状態を示す説明図。The temperature distribution of the cooling water inside an internal combustion engine is shown typically, FIG. 2 (A) is a state after warm-up, and (B) is an explanatory view showing the state of zero flow. 上記実施例に係る冷却水温の設定処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the setting process of the cooling water temperature which concerns on the said Example. 冷却水温予測値の算出処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the calculation process of a cooling water temperature estimated value. ゼロフローの開始判定処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the start determination process of a zero flow. ゼロフローの終了判定処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the completion | finish determination process of a zero flow. 冷却水温推定値の算出処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the calculation process of a cooling water temperature estimated value. 冷却水温推定値によるゼロフローの終了時期を示す説明図。Explanatory drawing which shows the completion | finish time of the zero flow by a cooling water temperature estimated value. 冷却水温を用いたEGR率(A),燃料噴射時期(B),パイロット噴射量(C)及び燃料噴射圧(D)の設定を示す説明図。Explanatory drawing which shows the setting of the EGR rate (A) using a cooling water temperature, fuel injection timing (B), pilot injection quantity (C), and fuel injection pressure (D).

以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施例に係る内燃機関10の冷却装置を簡略的に示す構成図である。同図の矢印に示すように、内燃機関10のクランクシャフトにより駆動されるウォータポンプ11によって、冷却水が冷却水流路R1,R2内を循環する。ここで、太く塗りつぶした矢印が主冷却水流路R1、太い白抜きの矢印がバイパス流路R2を示している。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram schematically showing a cooling device for an internal combustion engine 10 according to an embodiment of the present invention. As shown by the arrows in the figure, the coolant is circulated in the coolant flow paths R1 and R2 by the water pump 11 driven by the crankshaft of the internal combustion engine 10. Here, a thick-filled arrow indicates the main cooling water channel R1, and a thick white arrow indicates the bypass channel R2.

主冷却水流路R1は、暖機後の運転状態のときに、ラジエータ12を介して冷却水を冷却させるために、ラジエータ12と内燃機関10との間で冷却水を循環させるものである。この主冷却水流路R1においては、ウォータポンプ11により送給された冷却水が、内燃機関10のシリンダブロック13及びシリンダヘッド14の内部に形成されたウォータジャケット15,16(図2参照)を経て、ウォータアウトレット17よりラジエータ12へ送られ、このラジエータ12よりウォータインレット18を介して内燃機関10へ戻されて、流路制御弁としてのサーモスタット弁19及びサーモスタットハウジング20を経てウォータポンプ11へ供給される。   The main cooling water flow path R1 circulates the cooling water between the radiator 12 and the internal combustion engine 10 in order to cool the cooling water via the radiator 12 in the operation state after warming up. In the main cooling water flow path R1, the cooling water fed by the water pump 11 passes through water jackets 15 and 16 (see FIG. 2) formed inside the cylinder block 13 and the cylinder head 14 of the internal combustion engine 10. Then, the water is sent from the water outlet 17 to the radiator 12, returned from the radiator 12 to the internal combustion engine 10 through the water inlet 18, and supplied to the water pump 11 through the thermostat valve 19 and the thermostat housing 20 as flow path control valves. The

また、ラジエータ12へ供給された冷却水の一部はリザーバタンク21へ供給され、このリザーバタンク21からサーモスタットハウジング20へ戻される。更に、冷却水の一部がシリンダブロック13よりオイルクーラ22、ターボチャージャ23及びヒータ24等の熱交換部品へ供給されるとともに、ウォータアウトレット17より熱交換部品としてのEGRバルブ25へ供給される。これら熱交換部品22〜25への供給通路には、各部品への冷却水の供給・遮断を切り換える電磁式の切換弁26,27,28が設けられ、これら切換弁26,27,28の動作は、各種制御処理を記憶及び実行可能な制御部30によって制御される。各熱交換部品22〜25へ供給された冷却水は、それぞれリターン通路を介してサーモスタットハウジング20へ戻される。   A part of the cooling water supplied to the radiator 12 is supplied to the reservoir tank 21 and returned from the reservoir tank 21 to the thermostat housing 20. Further, a part of the cooling water is supplied from the cylinder block 13 to heat exchange parts such as the oil cooler 22, the turbocharger 23, and the heater 24, and is supplied from the water outlet 17 to the EGR valve 25 as a heat exchange part. In the supply passages to these heat exchange parts 22 to 25, there are provided electromagnetic switching valves 26, 27, 28 for switching between supply and shutoff of the cooling water to the respective parts, and the operation of these switching valves 26, 27, 28. Is controlled by the control unit 30 capable of storing and executing various control processes. The cooling water supplied to each of the heat exchange components 22 to 25 is returned to the thermostat housing 20 via the return passage.

バイパス流路R2は、暖機完了前の機関冷間時に、内燃機関(冷却水)の昇温を促進して暖機完了時期を早めるように、ラジエータ12をバイパスして内燃機関10のウォータジャケット15,16内で冷却水を循環させるものである。このバイパス流路R2においては、ウォータポンプ11により送給された冷却水が、内燃機関10のシリンダブロック13及びシリンダヘッド14からバイパス通路31及びサーモスタットハウジング20を経てウォータポンプ11へと戻され、ラジエータ12やサーモスタット弁19を通ることがない。   The bypass flow path R2 bypasses the radiator 12 and accelerates the warm-up completion time by accelerating the temperature rise of the internal combustion engine (cooling water) when the engine is cold before the warm-up is completed. The cooling water is circulated in the 15 and 16. In this bypass flow path R2, the cooling water fed by the water pump 11 is returned from the cylinder block 13 and the cylinder head 14 of the internal combustion engine 10 to the water pump 11 through the bypass passage 31 and the thermostat housing 20, and the radiator. 12 and the thermostat valve 19 are not passed.

上記のサーモスタット弁19は、周知のように温度に応じて作動するもので、主冷却水流路R1とバイパス流路R2とを切り換える流路切換弁として機能する。すなわち、冷却水の温度が所定の設定温度(例えば、80度付近)を超える暖機後の状態においてサーモスタット弁19が開弁して主冷却水流路R1を冷却水が循環し、設定温度以下の機関冷間時にはサーモスタット弁19が主冷却水流路R1を閉じることで、冷却水がバイパス流路R2を循環することとなる。   The thermostat valve 19 operates according to the temperature as is well known, and functions as a flow path switching valve that switches between the main cooling water flow path R1 and the bypass flow path R2. That is, in a state after the warm-up in which the temperature of the cooling water exceeds a predetermined set temperature (for example, around 80 degrees), the thermostat valve 19 is opened and the cooling water circulates through the main cooling water flow path R1, so When the engine is cold, the thermostat valve 19 closes the main cooling water passage R1, so that the cooling water circulates in the bypass passage R2.

そして本実施例では、サーモスタット弁19によってバイパス流路R2に切り換えられている状態で、バイパス流路R2内を循環する冷却水の流量を制限する流量制御弁32が設けられている。この流量制御弁32は、主冷却水流路R1の途中から分岐してシリンダヘッド14とサーモスタットハウジング20とを結ぶバイパス通路31に設けられている。例えば所定の設定温度(例えば、80度付近)以下の機関冷間状態のときに、この流量制御弁32を閉弁することで、バイパス流路R2内を循環する冷却水の流れが大幅に制限されあるいは停止されたゼロフロー状態となる。   In the present embodiment, a flow rate control valve 32 is provided that restricts the flow rate of the cooling water circulating in the bypass flow path R2 while being switched to the bypass flow path R2 by the thermostat valve 19. The flow rate control valve 32 is provided in a bypass passage 31 that branches from the middle of the main cooling water flow path R1 and connects the cylinder head 14 and the thermostat housing 20. For example, when the engine is cold under a predetermined set temperature (for example, around 80 degrees), closing the flow control valve 32 greatly restricts the flow of cooling water circulating in the bypass flow path R2. It becomes a zero flow state that is stopped or stopped.

なお、この実施例においては、流量制御弁32として電磁弁を用い、制御部30により流量制御弁32の動作を制御している。但し、上記の流路切換弁と同様、温度に応じて自動的に作動するサーモスタット弁を流量制御弁32として用いることもできる。この場合には、機関冷間時には常にゼロフロー状態となる。   In this embodiment, an electromagnetic valve is used as the flow control valve 32, and the operation of the flow control valve 32 is controlled by the control unit 30. However, similarly to the above-described flow path switching valve, a thermostat valve that automatically operates according to the temperature can also be used as the flow control valve 32. In this case, the engine is always in a zero flow state when the engine is cold.

図2を参照して、シリンダ13Aが形成されたシリンダブロック13の上部にはシリンダヘッド14が固定され、これらのシリンダヘッド14及びシリンダブロック13の内部に、冷却水が通流するウォータジャケット15,16が形成されている。シリンダブロック13にはウォータポンプ11が取り付けられるとともに、シリンダヘッド14にはサーモスタットハウジング20が取り付けられている。また、シリンダヘッド14の外壁には、その先端の感温部34がシリンダヘッド14内のウォータジャケット16に臨んだ姿勢で、冷却水の温度を検出する水温センサ33が取り付けられている。   Referring to FIG. 2, a cylinder head 14 is fixed to an upper portion of a cylinder block 13 in which a cylinder 13 </ b> A is formed, and a water jacket 15 through which cooling water flows through the cylinder head 14 and the cylinder block 13. 16 is formed. A water pump 11 is attached to the cylinder block 13, and a thermostat housing 20 is attached to the cylinder head 14. Further, a water temperature sensor 33 for detecting the temperature of the cooling water is attached to the outer wall of the cylinder head 14 with the temperature sensing portion 34 at the tip thereof facing the water jacket 16 in the cylinder head 14.

図2(A)に示す暖機後の状態では、ウォータジャケット15,16内を冷却水が循環するため、ウォータジャケット15,16における冷却水の温度は位置にかかわらずほぼ均一であり、水温センサ33の検出値をそのまま冷却水温として設定しても問題はない。一方、図2(B)に示すように、サーモスタット弁19及び流量制御弁32を閉じたゼロフロー時には、ウォータジャケット15,16内を冷却水がほとんど循環することなく滞留するために、位置によって温度差が生じ、具体的には、水温センサ33が設置されるシリンダヘッド14の外壁近傍の部位では、燃焼による熱を受け易い燃焼室やシリンダ13Aの近傍の部位に比して、温度が低くなる。このため、水温センサ33により検出される検出値が、実際のシリンダ付近の冷却水の温度よりも低下側に乖離する。そこで本実施例では、このようなゼロフロー時には、水温センサ33の検出値に対し、シリンダ付近の冷却水の温度上昇分を考慮した冷却水温予測値を求め、この冷却水温予測値を冷却水温として設定している。   In the state after warm-up shown in FIG. 2 (A), since the cooling water circulates in the water jackets 15 and 16, the temperature of the cooling water in the water jackets 15 and 16 is almost uniform regardless of the position. There is no problem even if the detected value 33 is set as the cooling water temperature as it is. On the other hand, as shown in FIG. 2B, at the time of zero flow when the thermostat valve 19 and the flow rate control valve 32 are closed, the cooling water stays in the water jackets 15 and 16 with almost no circulation. Specifically, the temperature in the vicinity of the outer wall of the cylinder head 14 where the water temperature sensor 33 is installed is lower than that in the vicinity of the combustion chamber or the cylinder 13A that is susceptible to heat from combustion. For this reason, the detected value detected by the water temperature sensor 33 deviates to the lower side than the actual temperature of the cooling water near the cylinder. Therefore, in this embodiment, at such a zero flow, a predicted coolant temperature is calculated for the detected value of the coolant temperature sensor 33 in consideration of the temperature rise of the coolant near the cylinder, and this predicted coolant temperature is set as the coolant temperature. is doing.

図3〜図7は、このような本実施例の制御の流れを示すフローチャートであり、これらのルーチンは上記の制御部30により記憶及び実行される。図3を参照して、ステップS11では、水温設定フラグFLG_Z−flowが1であるかを判定する。このフラグFLG_Z−flowは、後述する図5及び図6のルーチンによって設定されるものであり、機関冷間時のようにサーモスタット弁19及び流量制御弁32を閉じるゼロフロー時に「1」に設定され、暖機後のように、少なくとも流量制御弁32を開弁する非ゼロフロー時に「0」に設定される。   3 to 7 are flowcharts showing the flow of control of the present embodiment, and these routines are stored and executed by the control unit 30 described above. Referring to FIG. 3, in step S <b> 11, it is determined whether the water temperature setting flag FLG_Z-flow is 1. This flag FLG_Z-flow is set by the routine of FIG. 5 and FIG. 6 to be described later, and is set to “1” at the time of zero flow for closing the thermostat valve 19 and the flow rate control valve 32 as when the engine is cold. It is set to “0” at the time of non-zero flow at least to open the flow control valve 32 as after warming up.

水温設定フラグFLG_Z−flowが1であれば、ゼロフロー状態であると判断し、ステップS12へ進み、水温センサ33の検出値THWに対し、後述する図4の処理によって、シリンダ付近の冷却水の温度上昇分を考慮した冷却水温予測値THWcylを求め、この冷却水温予測値THWcylを冷却水温TWとして設定する。一方、水温設定フラグFLG_Z−flowが0であれば、暖機後の非ゼロフロー状態であるとして、ステップS13へ進み、水温センサ33の検出値THWをそのまま冷却水温TWとして設定する。   If the water temperature setting flag FLG_Z-flow is 1, it is determined that the flow is in the zero flow state, the process proceeds to step S12, and the temperature of the cooling water in the vicinity of the cylinder is detected with respect to the detected value THW of the water temperature sensor 33 by the process of FIG. A predicted coolant temperature THWcyl in consideration of the rise is obtained, and this coolant temperature predicted value THWcyl is set as the coolant temperature TW. On the other hand, if the water temperature setting flag FLG_Z-flow is 0, it is determined that the state is a non-zero flow state after warming up, and the process proceeds to step S13, and the detected value THW of the water temperature sensor 33 is set as it is as the cooling water temperature TW.

図4は、上記の冷却水温予測値THWcylの算出処理を示している。ステップS31では、水温センサ33の検出値THWを読み込む。ステップS32では、機関回転速度Neを読み込む。ステップS33では、燃料噴射量Qを読み込む。そしてステップS34において、水温センサ33の検出値THWに対し、シリンダ付近の冷却水の温度上昇分を加算して、冷却水温予測値THWcylを算出する。この温度上昇分は、この実施例では機関回転速度Neと燃料噴射量Qとにより求められ、より具体的には、図4の数式に示すように、単位時間毎の機関回転速度Neと燃料噴射量Qとの乗算値を積算し、この積算値に係数Cを乗算することにより求められる。なお、この係数Cは予め設定・適合される定数である。   FIG. 4 shows the calculation process of the predicted coolant temperature THWcyl. In step S31, the detection value THW of the water temperature sensor 33 is read. In step S32, the engine speed Ne is read. In step S33, the fuel injection amount Q is read. Then, in step S34, the estimated coolant temperature THWcyl is calculated by adding the temperature rise of the coolant near the cylinder to the detected value THW of the coolant temperature sensor 33. In this embodiment, the temperature rise is obtained from the engine rotational speed Ne and the fuel injection amount Q. More specifically, as shown in the equation of FIG. 4, the engine rotational speed Ne and the fuel injection per unit time are shown. It is obtained by integrating the multiplication value with the quantity Q and multiplying this integration value by a coefficient C. The coefficient C is a constant set and adapted in advance.

図5は、ゼロフローの開始判定処理を示している。ステップS41では、水温センサ33の検出値THWを読み込む。ステップS42では、この検出値THWが所定の開始判定値THW_zstart未満であるかを判定する。検出値THWが所定の開始判定値THW_zstart未満であれば、ゼロフローを開始すべきと判断して、ステップS43へ進み、上記の水温設定フラグFLG_Z−flowを1に設定する。一方、検出値THWが開始判定値THW_zstart以上であれば、ゼロフローを行う必要がないと判断して、ステップS44へ進み、水温設定フラグFLG_Z−flowを0に設定する。   FIG. 5 shows a zero flow start determination process. In step S41, the detection value THW of the water temperature sensor 33 is read. In step S42, it is determined whether the detected value THW is less than a predetermined start determination value THW_zstart. If the detected value THW is less than the predetermined start determination value THW_zstart, it is determined that zero flow should be started, the process proceeds to step S43, and the water temperature setting flag FLG_Z-flow is set to 1. On the other hand, if the detected value THW is greater than or equal to the start determination value THW_zstart, it is determined that zero flow is not necessary, and the process proceeds to step S44, where the water temperature setting flag FLG_Z-flow is set to zero.

図6は、ゼロフローの終了判定処理を示しており、本ルーチンはゼロフロー状態でのみ実行される。ステップS51では、水温センサ33の検出値THWを読み込む。ステップS52では、上記の冷却水温予測値THWcylを読み込む。ステップS53では、後述する図7のTHW2算出処理によって、冷却水温推定値THW2を算出する。そして、ステップS54では、上記の冷却水温予測値THWcylが所定の第1解除判定値THW_upper以上であるか、あるいは冷却水温推定値THW2が所定の第2解除判定値THW_zend以上であるかを判定する。THWcylがTHW_upper以上又はTHW2がTHW_zend以上であれば、ステップS55へ進み、上記の水温設定フラグFLG_Z−flowを0に設定し、ゼロフローを解除・終了させる。一方、THW2がTHW_zend未満で、かつ、THWcylがTHW_upper未満であれば、ステップS55へ進み、水温設定フラグFLG_Z−flowを1に設定し、ゼロフローを継続する。   FIG. 6 shows a zero flow end determination process, and this routine is executed only in the zero flow state. In step S51, the detection value THW of the water temperature sensor 33 is read. In step S52, the cooling water temperature predicted value THWcyl is read. In step S53, the estimated coolant temperature THW2 is calculated by THW2 calculation processing of FIG. In step S54, it is determined whether the predicted coolant temperature THWcyl is greater than or equal to a predetermined first release determination value THW_upper, or whether the estimated coolant temperature THW2 is greater than or equal to a predetermined second release determination value THW_zend. If THWcyl is equal to or higher than THW_upper or THW2 is equal to or higher than THW_zend, the process proceeds to step S55, the water temperature setting flag FLG_Z-flow is set to 0, and the zero flow is canceled / terminated. On the other hand, if THW2 is less than THW_zend and THWcyl is less than THW_upper, the process proceeds to step S55, the water temperature setting flag FLG_Z-flow is set to 1, and zero flow is continued.

図7は、上記の冷却水温推定値THW2の算出処理を示している。ステップS61では、水温センサ33の検出値THWを読み込む。ステップS52では、上記の冷却水温予測値THWcylを読み込む。そして、ステップS63では、検出値THWと冷却水温予測値THWとに基づいて、冷却水温推定値THW2を算出する。なお、ステップS63の式中の係数a及び係数bは、予め適合・設定される定数である。なお、図8に示すように、この実施例では冷却水温推定値THW2を冷却水温予測値THWcylよりも低く設定そており、従って、その冷却水温推定値THW2に対する第2解除判定値THW_zendも、冷却水温予測値THWcylに対する第1解除判定値THW_upperよりも低く設定されている。   FIG. 7 shows a process for calculating the estimated coolant temperature THW2. In step S61, the detection value THW of the water temperature sensor 33 is read. In step S52, the cooling water temperature predicted value THWcyl is read. In step S63, an estimated coolant temperature THW2 is calculated based on the detected value THW and the estimated coolant temperature THW. Note that the coefficient a and the coefficient b in the expression of step S63 are constants that are adapted and set in advance. As shown in FIG. 8, in this embodiment, the estimated coolant temperature THW2 is set lower than the estimated coolant temperature THWcyl. Therefore, the second release determination value THW_zend for the estimated coolant temperature THW2 is also the cooling It is set lower than the first release determination value THW_upper for the predicted water temperature value THWcyl.

このように、ゼロフロー解除時には、冷却水温予測値THWcylと冷却水温推定値THW2の双方を用い、いずれか一方がそれぞれの解除判定値に達した時点でゼロフローを解除するようにしたため、ゼロフローの解除判定を精度良く行うことができる。特に、検出値THWと冷却水温予測値THWcylとに基づいて冷却水温推定値THW2を推定し、この推定値THW2が所定の第2解除判定値THW_zendに達した時点で、ゼロフローを解除することによって、図8に示すよに、例えば検出値THWに基づいて解除判定を行う場合に比して、所定時間ΔT分、ゼロフローの解除時期を早期化することができ、無駄に暖機運転が行われることを抑制し、省エネルギー化を図ることができる。   Thus, at the time of zero flow cancellation, since both the cooling water temperature predicted value THWcyl and the cooling water temperature estimation value THW2 are used and either one reaches the respective cancellation determination value, the zero flow is canceled. Can be performed with high accuracy. In particular, the estimated coolant temperature THW2 is estimated based on the detected value THW and the estimated coolant temperature THWcyl, and when the estimated value THW2 reaches a predetermined second release determination value THW_zend, the zero flow is canceled. As shown in FIG. 8, for example, the release timing of the zero flow can be advanced by a predetermined time ΔT as compared with the case where the release determination is performed based on the detection value THW, and the warm-up operation is performed wastefully. Can be suppressed and energy saving can be achieved.

このようにして設定された冷却水温は、図9に示すように、EGR率,燃料噴射時期,パイロット噴射量,燃料噴射圧の設定の他、EGRクーラのバイパス切換判断などに用いられる。同図に示すように、暖機完了前の機関冷間状態では、冷却水温が低くなるほど、失火の発生等を防ぐために、EGR率を低く抑制し、燃料噴射時期を進角し、排気温度上昇のためのパイロット噴射量(又はポスト噴射量)を増量するとともに、燃料噴射圧を低く抑制してシリンダ壁に到達するまでの時間を長く確保する。   As shown in FIG. 9, the cooling water temperature set in this way is used for setting the EGR rate, fuel injection timing, pilot injection amount, fuel injection pressure, as well as determining EGR cooler bypass switching. As shown in the figure, in the engine cold state before the completion of warming up, the lower the coolant temperature, the lower the EGR rate, the more advanced the fuel injection timing, and the higher the exhaust gas temperature, in order to prevent misfires, etc. The pilot injection amount (or post-injection amount) is increased, and the fuel injection pressure is kept low to ensure a long time until the cylinder wall is reached.

10…内燃機関
11…ラジエータ
12…ウォータポンプ
13…シリンダブロック
14…シリンダヘッド
15,16…ウォータジャケット
19…サーモスタット弁(流路切換弁)
30…制御部
31…バイパス通路
32…流量制御弁
33…水温センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine 11 ... Radiator 12 ... Water pump 13 ... Cylinder block 14 ... Cylinder heads 15, 16 ... Water jacket 19 ... Thermostat valve (flow-path switching valve)
30 ... Control part 31 ... Bypass passage 32 ... Flow control valve 33 ... Water temperature sensor

Claims (5)

ラジエータと内燃機関の内部との間で冷却水を循環させる主冷却水流路と、
上記ラジエータをバイパスして内燃機関の内部で冷却水を循環させるバイパス流路と、
上記主冷却水流路とバイパス流路とを切り換える流路切換弁と、
上記流路切換弁によってバイパス流路に切り換えられている状態で、上記バイパス流路内を循環する冷却水の流量を制限する流量制御弁と、
上記内燃機関の内部の冷却水の温度に応じた検出値を出力する水温センサと、
上記水温センサの検出値に基づいて冷却水温を設定する水温設定手段と、を有し、
この水温設定手段は、上記流量制御弁による流量制限時には、上記水温センサの検出値に対し、シリンダ付近の冷却水の温度上昇分を考慮した冷却水温予測値を求め、この冷却水温予測値を上記冷却水温として設定することを特徴とする内燃機関の冷却装置。
A main cooling water flow path for circulating cooling water between the radiator and the internal combustion engine;
A bypass passage for bypassing the radiator and circulating cooling water inside the internal combustion engine;
A flow path switching valve for switching between the main cooling water flow path and the bypass flow path;
A flow rate control valve for limiting a flow rate of the cooling water circulating in the bypass flow channel in a state where the flow channel switching valve is switched to the bypass flow channel;
A water temperature sensor that outputs a detection value corresponding to the temperature of the cooling water inside the internal combustion engine;
Water temperature setting means for setting the cooling water temperature based on the detection value of the water temperature sensor,
This water temperature setting means obtains a predicted coolant temperature taking into account the temperature rise of the coolant near the cylinder with respect to the detected value of the coolant temperature sensor when the flow rate is limited by the flow control valve, and calculates the predicted coolant temperature as described above. A cooling device for an internal combustion engine, characterized in that the cooling water temperature is set.
上記水温設定手段は、上記流量制御弁により流量が制限されていないときには、上記水温センサの検出値を冷却水温として設定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の冷却装置。   2. The cooling apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the water temperature setting means sets the detected value of the water temperature sensor as a cooling water temperature when the flow rate is not limited by the flow control valve. 上記流路切換弁は、機関冷間時に主冷却水流路を遮断するサーモスタット弁であり、
上記機関冷間時には上記流量制御弁が閉弁されることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の冷却装置。
The flow path switching valve is a thermostat valve that shuts off the main cooling water flow path when the engine is cold.
3. The cooling apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the flow rate control valve is closed when the engine is cold.
上記水温センサが、上記シリンダから離間したシリンダヘッドの外壁に取り付けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関の冷却装置。   The cooling apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the water temperature sensor is attached to an outer wall of a cylinder head spaced from the cylinder. 上記流量制限時に、上記冷却水温予測値が所定の第1解除判定値に達するか、あるいは上記冷却水温予測値と水温センサの検出値とに基づいて求められる冷却水温推定値が所定の第2解除判定値に達すると、上記流量制御弁による流量制限が解除されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関の冷却装置。   When the flow rate is limited, the predicted coolant temperature reaches a predetermined first release determination value, or the estimated coolant temperature obtained based on the predicted coolant temperature and the detected value of the water temperature sensor is a predetermined second release. The cooling apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein when the determination value is reached, the flow restriction by the flow control valve is released.
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