Охлаждающее устройство для двигателя внутреннего сгорания
Изобретение относится к охлаждающему устройству для двигателя внутреннего сгорания. Охлаждающее устройство для двигателя внутреннего сгорания включает в себя контур циркуляции, датчик температуры охлаждающей жидкости, насос для охлаждающей жидкости и электронный блок управления. Электронный блок управления конфигурируется, чтобы выполнять обработку для выполнения управления с обратной связью по мощности насоса для охлаждающей жидкости, так что выходное значение датчика температуры охлаждающей жидкости становится целевой температурой, обработку по определению мицеллы для определения того, добавлены или нет мицеллы в охлаждающую жидкость, на основе работы насоса для насоса для охлаждающей жидкости и расхода охлаждающей жидкости, протекающей через контур циркуляции, обработку по определению эффекта Томса для определения того, удовлетворяет или нет расход охлаждающей жидкости условию проявления эффекта Томса, и корректирующую обработку для увеличения относительного значения для выходного значения датчика температуры охлаждающей жидкости относительно целевой температуры, когда мицеллы добавлены, и условие проявления эффекта Томса устанавливается. Изобретение обеспечивает повышение качества охлаждения двигателя внутреннего сгорания транспортного средства. 6 з.п. ф-лы, 16 ил.
Уровень техники
1. Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Изобретение относится к охлаждающему устройству для двигателя внутреннего сгорания и, более конкретно, к охлаждающему устройству для охлаждения двигателя внутреннего сгорания, установленного в транспортном средстве.
2. Описание предшествующего уровня техники
[0002] Публикация японской нерассмотренной патентной заявки № 11-173146 (JP 11-173145 A) раскрывает охлаждающее устройство для двигателя внутреннего сгорания. Устройство имеет контур циркуляции, предоставляющий возможность охлаждающей жидкости циркулировать через двигатель внутреннего сгорания. Насос для охлаждающей жидкости для осуществления циркуляции охлаждающей жидкости предусматривается в контуре циркуляции.
[0003] Охлаждающая жидкость, содержащая поверхностно-активное вещество, используется в охлаждающем устройстве, раскрытом в JP 11-173146 A. Поверхностно-активное вещество регулируется так, что множество стержневых мицелл формирует макроструктуру при предварительно определенном условии. После того как стержневые мицеллы формируют макроструктуру, вихревое сопротивление трению текучей среды уменьшается, и потеря давления охлаждающей жидкости уменьшается.
[0004] Мощность, которая необходима для приведения в действие насоса для охлаждающей жидкости, уменьшается, когда потеря давления охлаждающей жидкости уменьшается. Соответственно, в охлаждающем устройстве, раскрытом в JP 11-173146 A, количество энергии, которая потребляется насосом для охлаждающей жидкости, может быть меньше, чем в охлаждающем устройстве, использующем охлаждающую жидкость, несодержащую мицеллу.
[0005] Обычно, в охлаждающем устройстве для двигателя внутреннего сгорания управление с обратной связью выполняется по расходу охлаждающей жидкости, так что температура охлаждающей жидкости достигает целевой температуры. В охлаждающем устройстве, использующем электрический насос для охлаждающей жидкости, например, датчик температуры охлаждающей жидкости устанавливается внутри контура циркуляции охлаждающей жидкости. Когда температура, которая обнаруживается посредством датчика температуры охлаждающей жидкости, превышает целевую температуру, производительность насоса для охлаждающей жидкости увеличивается. Когда температура, которая обнаруживается посредством датчика температуры охлаждающей жидкости, ниже целевой температуры, производительность насоса для охлаждающей жидкости уменьшается.
[0006] Объем циркуляции охлаждающей жидкости увеличивается сначала, после того как потеря давления охлаждающей жидкости уменьшается в охлаждающем устройстве, описанном в JP 11-173146 A. После того как температура охлаждающей жидкости падает ниже целевой температуры в результате, расход охлаждающей жидкости уменьшается посредством управления с обратной связью, описанного выше. В результате температура охлаждающей жидкости продолжает управляться поблизости от целевой температуры.
Сущность изобретения
[0007] При условии, в котором потеря давления содержащей мицеллу охлаждающей жидкости уменьшается, коэффициент теплопередачи охлаждающей жидкости уменьшается в то же самое время. Когда коэффициент теплопередачи уменьшается, количество тепла, которое охлаждающая жидкость принимает от двигателя внутреннего сгорания, уменьшается. Соответственно, после того как коэффициент теплопередачи охлаждающей жидкости уменьшается в окружении, в котором управление с обратной связью выполняется по температуре охлаждающей жидкости, количество тепла, которое доставляется от двигателя внутреннего сгорания к охлаждающей жидкости, становится недостаточным, и температура двигателя внутреннего сгорания сдвигается в сторону высокой температуры.
[0008] Изобретение предоставляет охлаждающее устройство для двигателя внутреннего сгорания, которое приспособлено для поддержания температуры двигателя внутреннего сгорания при умеренной температуре все время, пока охлаждающее устройство использует охлаждающую жидкость, содержащую мицеллы, уменьшающие потерю давления при заданном условии.
[0009] Первая конфигурация аспекта изобретения относится к охлаждающему устройству для двигателя внутреннего сгорания. Охлаждающее устройство включает в себя контур циркуляции для охлаждающей жидкости, контур циркуляции включает в себя водяную рубашку двигателя внутреннего сгорания, датчик температуры охлаждающей жидкости, расположенный в контуре циркуляции, датчик температуры охлаждающей жидкости конфигурируется, чтобы обнаруживать температуру охлаждающей жидкости, насос для охлаждающей жидкости, расположенный в контуре циркуляции, и электронный блок управления, чтобы управлять насосом для охлаждающей жидкости на основе выходного значения датчика температуры охлаждающей жидкости. Электронный блок управления конфигурируется, чтобы выполнять обработку для выполнения управления с обратной связью по мощности насоса для охлаждающей жидкости, так что выходное значение датчика температуры охлаждающей жидкости становится целевой температурой, обработку по определению мицеллы для определения того, добавлены или нет мицеллы в охлаждающую жидкость, на основе работы насоса для насоса для охлаждающей жидкости и расхода охлаждающей жидкости, протекающей через контур циркуляции, обработку по определению эффекта Томса для определения того, удовлетворяет или нет расход условию проявления эффекта Томса, и обработку по корректировке для увеличения относительного значения для выходного значения датчика температуры охлаждающей жидкости относительно целевой температуры, когда мицелла добавляется, и условие проявления эффекта Томса устанавливается.
[0010] В охлаждающем устройстве согласно второй конфигурации аспекта изобретения корректирующая обработка может включать в себя обработку для корректировки выходного значения датчика температуры охлаждающей жидкости в сторону высокой температуры на основе расхода охлаждающей жидкости.
[0011] В охлаждающем устройстве согласно третьей конфигурации аспекта изобретения корректирующая обработка может включать в себя обработку для корректировки целевой температуры в сторону низкой температуры на основе расхода охлаждающей жидкости.
[0012] Охлаждающее устройство согласно четвертой конфигурации аспекта изобретения может дополнительно включать в себя источник питания, сконфигурированный, чтобы подавать напряжение к насосу для охлаждающей жидкости, датчик тока, сконфигурированный, чтобы обнаруживать ток, протекающий через насос для охлаждающей жидкости, и датчик расхода, расположенный в контуре циркуляции. Электронный блок управления может быть сконфигурирован, чтобы вычислять работу насоса на основе выходного значения датчика тока и вычислять расход охлаждающей жидкости на основе выходного значения датчика расхода.
[0013] Охлаждающее устройство согласно пятой конфигурации аспекта изобретения может дополнительно включать в себя источник питания, сконфигурированный, чтобы подавать напряжение к насосу для охлаждающей жидкости, датчик тока, сконфигурированный, чтобы обнаруживать ток, протекающий через насос для охлаждающей жидкости, и датчик дифференциального давления, сконфигурированный, чтобы обнаруживать дифференциальное давление перед и после насоса для охлаждающей жидкости. Электронный блок управления может быть сконфигурирован, чтобы вычислять работу насоса на основе выходного значения датчика тока и вычислять расход охлаждающей жидкости на основе работы насоса и выходного значения датчика дифференциального давления.
[0014] В охлаждающем устройстве согласно шестой конфигурации аспекта изобретения обработка по определению мицеллы может включать в себя обработку для обнаружения скорости вращения насоса для охлаждающей жидкости, обработку для вычисления опорного значения работы насоса на основе скорости вращения насоса для охлаждающей жидкости и выходного значения датчика температуры охлаждающей жидкости и обработку для вычисления опорного значения расхода на основе скорости вращения насоса для охлаждающей жидкости и выходного значения датчика температуры охлаждающей жидкости. Электронный блок управления может быть сконфигурирован, чтобы определять, что мицеллы добавлены в охлаждающую жидкость, когда работа насоса равна или выше опорного значения работы насоса, а расход охлаждающей жидкости равен или выше опорного значения для расхода охлаждающей жидкости.
[0015] Охлаждающее устройство согласно седьмой конфигурации аспекта изобретения может дополнительно включать в себя первое теплообменное устройство для обогревателя, первое теплообменное устройство предусматривается в контуре циркуляции, второе теплообменное устройство, предусмотренное в контуре циркуляции параллельно первому теплообменному устройству, и клапан, сконфигурированный, чтобы распределять охлаждающую жидкость, протекающую через контур циркуляции, каждому из первого теплообменного устройства и второго теплообменного устройства, и изменять коэффициент распределения каждому из первого и второго теплообменных устройств. Электронный блок управления может быть сконфигурирован, чтобы дополнительно выполнять обработку для определения наличия или отсутствия запроса обогревателя, обработку для управления переходом клапана в первый режим, в котором величина распределения первому теплообменному устройству имеет первый приоритет, когда запрос обогревателя присутствует, и обработку для управления переходом клапана во второй режим, в котором распределение второму теплообменному устройству получает приоритет над распределением первому теплообменному устройству, когда запрос обогревателя отсутствует.
[0016] Согласно первой конфигурации аспекта изобретения состояние охлаждающей жидкости может быть определено на основе работы насоса и расхода охлаждающей жидкости. В частности, когда работа насоса превышает опорное значение, а расход охлаждающей жидкости превышает опорное значение, расход относительно вязкости охлаждающей жидкости является более высоким, и, таким образом, может быть выполнено определение, что мицеллы добавлены в охлаждающую жидкость. Охлаждающая жидкость с добавленными мицеллами проявляет эффект Томса, когда расход удовлетворяет заданному условию. В первой конфигурации аспекта изобретения, то, удовлетворяется ли условие проявления эффекта Томса, может быть определено на основе расхода охлаждающей жидкости. После того как эффект Томса проявился, потеря давления охлаждающей жидкости уменьшается, и коэффициент теплопередачи охлаждающей жидкости уменьшается в то же самое время. В первой конфигурации аспекта изобретения выходное значение датчика температуры охлаждающей жидкости относительно повышается, когда мицеллы добавляются в охлаждающую жидкость, и условие проявления эффекта Томса устанавливается. Когда относительно повышенный выходной сигнал превышает целевую температуру, расход охлаждающей жидкости увеличивается посредством управления с обратной связью. После того как расход охлаждающей жидкости увеличивается, когда коэффициент теплопередачи охлаждающей жидкости уменьшается посредством эффекта Томса, уменьшение принимающего тепло объема охлаждающей жидкости компенсируется. Следовательно, согласно первой конфигурации аспекта изобретения, температура двигателя внутреннего сгорания может поддерживаться при умеренной температуре даже в условиях, в которых охлаждающая жидкость с добавленными мицеллами проявляет эффект Томса.
[0017] Согласно второй конфигурации аспекта изобретения выходное значение датчика температуры охлаждающей жидкости корректируется в сторону высокой температуры. В корректирующей обработке, описанной выше, выходное значение датчика температуры охлаждающей жидкости корректируется на основе расхода охлаждающей жидкости. Уменьшение в коэффициенте теплопередачи, получающееся в результате эффекта Томса, коррелирует с временной шкалой микрозавихрения в текучей среде. Временная шкала микрозавихрения в неподвижном трубопроводе коррелирует с расходом текучей среды. Увеличение охлаждающей жидкости, необходимой, чтобы дополнять уменьшение в величине приема тепла, свойственное эффекту Томса, коррелирует с величиной уменьшения коэффициента теплопередачи. Необходимое увеличение коррелирует с величиной корректировки, применяемой к выходному сигналу датчика температуры охлаждающей жидкости. Соответственно, величина корректировки, которая должна быть применена к выходному сигналу датчика, чтобы компенсировать уменьшение величины получения тепла, коррелирует с расходом охлаждающей жидкости. Следовательно, согласно второй конфигурации аспекта изобретения, выходное значение датчика температуры охлаждающей жидкости может быть скорректировано так, что влияние эффекта Томса на величину получения тепла для охлаждающей жидкости может быть соответствующим образом компенсировано.
[0018] Согласно третьей конфигурации аспекта изобретения, целевая температура корректируется в сторону низкой температуры. Согласно третьей конфигурации аспекта изобретения, корректировка для соответствующей компенсации уменьшения величины получения тепла может быть применена к целевой температуре посредством расхода, являющегося основой корректировки как в случае второй конфигурации аспекта изобретения.
[0019] Согласно четвертой конфигурации аспекта изобретения, работа насоса может быть точно вычислена на основе тока, протекающего через насос для охлаждающей жидкости. В четвертой конфигурации аспекта изобретения охлаждающее устройство снабжается датчиком расхода, и, таким образом, расход охлаждающей жидкости может быть точно вычислен на основе выходного значения датчика расхода.
[0020] Согласно пятой конфигурации аспекта изобретения, работа насоса может быть точно вычислена как в случае четвертой конфигурации аспекта изобретения. Кроме того, в пятой конфигурации аспекта изобретения, охлаждающее устройство снабжается датчиком дифференциального давления, и, таким образом, дифференциальное давление перед и после насоса для охлаждающей жидкости может быть точно обнаружено. Расход охлаждающей жидкости может быть вычислен по работе насоса, разделенной на дифференциальное давление перед и после насоса для охлаждающей жидкости. Следовательно, согласно пятой конфигурации аспекта изобретения, расход охлаждающей жидкости может быть также точно вычислен.
[0021] Согласно шестой конфигурации аспекта изобретения, опорное значение расхода охлаждающей жидкости и опорное значение работы насоса могут быть вычислены на основе скорости вращения насоса для охлаждающей жидкости и выходного значения датчика температуры охлаждающей жидкости. Выполняется определение, что расход охлаждающей жидкости является высоким относительно вязкости охлаждающей жидкости, когда скорость вращения насоса для охлаждающей жидкости равна или выше опорного значения, а расход охлаждающей жидкости равен или выше опорного значения расхода охлаждающей жидкости. Возникновение этой ситуации в отношении охлаждающей жидкости ограничивается случаем, когда добавляются мицеллы. Следовательно, согласно шестой конфигурации аспекта изобретения, наличие или отсутствие добавления мицелл может быть точно определено.
[0022] Согласно седьмой конфигурации аспекта изобретения, охлаждающая жидкость, протекающая через контур циркуляции, может предпочтительно распределяться к первому теплообменному устройству для обогревателя, когда присутствует запрос обогревателя. Запрос обогревателя вероятно должен быть выполнен при низкой температуре. Содержащая мицеллы охлаждающая жидкость вероятно должна проявлять эффект Томса при низкой температуре. Другими словами, коэффициент теплопередачи содержащей мицеллы охлаждающей жидкости вероятно должен быть уменьшен при низкой температуре, при которой запрос обогревателя вероятно должен выполняться. Согласно седьмой конфигурации аспекта изобретения, достаточный эффект нагрева может быть достигнут даже в этой ситуации посредством охлаждающей жидкости, предпочтительно распределяемой к первому теплообменному устройству для обогревателя. Согласно седьмой конфигурации аспекта изобретения, охлаждающая жидкость предпочтительно распределяется ко второму теплообменному устройству, когда запрос обогревателя отсутствует. В этом случае, расточение теплоемкости охлаждающей жидкости первым теплообменным устройством для обогревателя может быть эффективно предотвращено.
Краткое описание чертежей
[0023] Признаки, преимущества и техническое и промышленное значение примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:
Фиг. 1 - это схема, иллюстрирующая конфигурацию охлаждающего устройства согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 2 - это схема, иллюстрирующая конфигурацию охлаждающей системы охлаждающего устройства согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 3 - это график, чтобы показывать уменьшение в потере давления охлаждающей жидкости, получающееся в результате проявления эффекта Томса;
Фиг. 4 - это график, чтобы показывать соотношение между скоростью вращения насоса и расходом охлаждающей жидкости относительно двух типов потерь давления;
Фиг. 5 - это график, чтобы показывать изменение в коэффициенте теплопередачи охлаждающей жидкости, получающееся в результате проявления эффекта Томса;
Фиг. 6 - это схема, чтобы показывать способ определения характеристик охлаждающей жидкости на основе тока, протекающего через насос для охлаждающей жидкости, и расхода охлаждающей жидкости;
Фиг. 7 - это блок-схема последовательности операций программы, выполняемой ECU в первом варианте осуществления изобретения;
Фиг. 8 - это график, иллюстрирующий обзор карты, на которую делается ссылка для вычисления опорного значения тока, протекающего через насос для охлаждающей жидкости, во время программы, иллюстрированной на фиг. 7;
Фиг. 9 - это схема, чтобы показывать корреляцию между расходом охлаждающей жидкости и выходным корректирующим значением датчика температуры охлаждающей жидкости;
Фиг. 10 - это схема, иллюстрирующая конфигурацию охлаждающего устройства согласно второму варианту осуществления изобретения;
Фиг. 11 - это схема, иллюстрирующая конфигурацию системы управления охлаждающего устройства согласно второму варианту осуществления изобретения;
Фиг. 12 - это график, чтобы показывать принцип вычисления скорости вращения насоса для охлаждающей жидкости из тока, протекающего через насос для охлаждающей жидкости;
Фиг. 13 - это блок-схема последовательности операций программы, выполняемой ECU во втором варианте осуществления изобретения;
Фиг. 14 - это схема, иллюстрирующая конфигурацию охлаждающего устройства согласно третьему варианту осуществления изобретения;
Фиг. 15 - это схема, иллюстрирующая конфигурацию системы управления охлаждающего устройства согласно третьему варианту осуществления изобретения; и
Фиг. 16 - это блок-схема последовательности операций программы, выполняемой ECU в третьем варианте осуществления изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления
Первый вариант осуществления
Конфигурация первого варианта осуществления
[0024] Фиг. 1 показывает конфигурацию охлаждающего устройства согласно первому варианту осуществления изобретения. Водяная рубашка для циркуляции охлаждающей жидкости располагается внутри двигателя 10 внутреннего сгорания, иллюстрированного на фиг. 1. Двигатель 10 внутреннего сгорания снабжается датчиком 12 температуры охлаждающей жидкости. Датчик 12 температуры охлаждающей жидкости приспособлен для обнаружения температуры охлаждающей жидкости, протекающей через водяную рубашку двигателя 10 внутреннего сгорания.
[0025] Выходное отверстие 14 водяной рубашки сообщается с контуром 18 циркуляции через датчик 16 расхода. Датчик 16 расхода приспособлен для обнаружения расхода охлаждающей жидкости, циркулирующей внутри водяной рубашки. Контур 18 циркуляции имеет контур 20 радиатора. Радиатор 22 и термостат 24 располагаются последовательно в контуре 20 радиатора. Термостат 24 связывается с впускным отверстием насоса 26 для охлаждающей жидкости. Выпускное отверстие насоса 26 для охлаждающей жидкости сообщается с входным отверстием 28 водяной рубашки двигателя 10 внутреннего сгорания.
[0026] Контур 18 циркуляции имеет контур 30 устройства в дополнение к контуру 20 радиатора. Множество устройств для выполнения теплообмена с охлаждающей жидкостью предусматривается, и устройства располагаются параллельно в контуре 30 устройства. В первом варианте осуществления существуют три устройства, иллюстрированных на фиг. 1, как указано ниже, соответственно.
Устройство A=теплообменное устройство 32 для обогревателя
Устройство B=подогреватель 34 трансмиссионного масла
Устройство C=охладитель 36 масла
[0027] Теплообменное устройство 32 для обогревателя является источником тепла для предоставления горячего воздуха в салон транспортного средства. Подогреватель 34 трансмиссионного масла является источником тепла для нагрева трансмиссионного масла. Охладитель 36 масла - это охладитель для охлаждения смазки для двигателя 10 внутреннего сгорания.
[0028] Контур 30 устройства снабжается обходным каналом 38, расположенным параллельно устройствам, описанным выше. Каждое из трех устройств 32, 34, 36 и обходной канал 38, расположенные параллельно друг другу, сообщаются с впускным отверстием насоса 26 для охлаждающей жидкости.
[0029] Насос 26 для охлаждающей жидкости является электрическим насосом. Напряжение прикладывается к насосу 26 для охлаждающей жидкости посредством управления рабочим циклом от источника электроэнергии, такого как аккумулятор. Насос 26 для охлаждающей жидкости приспособлен для изменения работы насоса в соответствии с командой, подаваемой извне. Насос 26 для охлаждающей жидкости имеет встроенный датчик 40 тока для обнаружения тока, протекающего через насос 26 для охлаждающей жидкости.
[0030] Фиг. 2 показывает конфигурацию системы управления охлаждающего устройства, иллюстрированного на фиг. 1. Охлаждающее устройство согласно первому варианту осуществления снабжается электронным блоком управления (ECU) 42. ECU 42 приспособлен для обнаружения расхода охлаждающей жидкости, протекающей через контур 18 циркуляции, на основе выходного значения датчика 16 расхода, описанного выше. Кроме того, ECU 42 приспособлен для обнаружения температуры охлаждающей жидкости в водяной рубашке на основе выходного значения датчика 12 температуры охлаждающей жидкости, описанного выше. Кроме того, ECU 42 приспособлен для обнаружения тока, протекающего через насос 26 для охлаждающей жидкости, на основе выходного значения датчика 40 тока, описанного выше. Кроме того, ECU 42 приспособлен для подачи сигнала возбуждения относительно насоса 26 для охлаждающей жидкости и приема сигнала, представляющего скорость вращения насоса, от насоса 26 для охлаждающей жидкости.
[0031] В первом варианте осуществления ECU 42 выполняет управление с обратной связью по отношению к насосу 26 для охлаждающей жидкости на основе выходного значения датчика 12 температуры охлаждающей жидкости, так что температура двигателя 10 внутреннего сгорания сохраняется при значении умеренной температуры. В частности, управление с обратной связью выполняется по расходу охлаждающей жидкости, так что выходное значение датчика 12 температуры охлаждающей жидкости становится целевой температурой (такой как 90°C). Согласно управлению расход охлаждающей жидкости увеличивается, когда выходное значение датчика 12 температуры охлаждающей жидкости превышает целевую температуру. Когда расход охлаждающей жидкости увеличивается, количество тепла, доставляемого от двигателя 10 внутреннего сгорания к охлаждающей жидкости, увеличивается. В результате, температура двигателя 10 внутреннего сгорания падает. Кроме того, температура охлаждающей жидкости падает. Расход охлаждающей жидкости уменьшается, когда выходное значение датчика 12 температуры охлаждающей жидкости ниже целевой температуры. Когда расход охлаждающей жидкости уменьшается, количество тепла, доставляемого от двигателя 10 внутреннего сгорания к охлаждающей жидкости, уменьшается. В результате, температура двигателя 10 внутреннего сгорания растет. Вскоре температура охлаждающей жидкости возрастает. Повторяя вышеописанное, температура охлаждающей жидкости поддерживается поблизости от целевой температуры, и температура двигателя 10 внутреннего сгорания соответствующим образом управляется.
Характеристики охлаждающей жидкости
[0032] Охлаждающая жидкость, используемая в первом варианте осуществления, содержит поверхностно-активное вещество. Более конкретно, охлаждающая жидкость, используемая в первом варианте осуществления, содержит мицеллы, сформированные посредством скопления множества молекул, содержащих поверхностно-активное вещество. Поверхностно-активное вещество является аналогичным, например, поверхностно-активному веществу, которое раскрывается в JP 11-173146 A. Поверхностно-активное вещество проявляет эффект Томса в особых условиях. "Эффект Томса" - это явление, в котором потеря давления (сопротивление трению жидкости) турбулентного потока значительно падает при заданном условии, когда небольшое количество полимера добавляется в жидкость.
[0033] Фиг. 3 - это график, чтобы показывать уменьшение в потере давления охлаждающей жидкости, получающееся в результате проявления эффекта Томса. Потеря давления создается, когда охлаждающая жидкость протекает по трубопроводу. Потеря давления охлаждающей жидкости, используемой в первом варианте осуществления, показывает изменение, которое иллюстрируется на фиг. 3, вследствие эффекта Томса, проявляемого при заданном условии.
[0034] Вертикальная ось на фиг. 3 представляет степень уменьшения потери давления. Основание 44, отмеченное в "0,0" вертикальной оси, соответствует потере давления охлаждающей жидкости, несодержащей поверхностно-активное вещество. Горизонтальная ось на фиг. 3 представляет показатель проявления эффекта Томса "1/τс". τc представляет временную шкалу микрозавихрения, созданного в текучей среде, и выражается следующим уравнением (ссылка, например, на "Frictional Resistance Reduction Effect Prediction Method Based on Turbulent Flow Coherent Micro Vortex", том 68, № 671 (2002-7) подборка статей японского сообщества инженеров-проектировщиков (часть B)).
τc=1.95*10-2*<u>-7/4*d1/4... (1)
[0035] В уравнение (1) выше, <u> является групповой средней скоростью текучей среды в трубопроводе, а d является диаметром трубы трубопровода. После того как физическая форма контура 18 циркуляции определена, групповая средняя скорость является функцией расхода. Соответственно, значение <u> может быть вычислено на основе выходного значения датчика 16 расхода. Кроме того, диаметр d трубы может быть идентифицирован, после того как форма контура 18 циркуляции определена. Следовательно, τc может быть вычислено на основе выходного значения датчика 16 расхода.
[0036] На фиг. 3 точки, указанные кругами, представляют степень уменьшения потери давления в случае, когда диаметр d трубы равен d1. Точки, указанные квадратами, представляют степень уменьшения потери давления в случае, когда диаметр d трубы равен d2 (> d1). Как иллюстрировано на фиг. 3, охлаждающая жидкость согласно первому варианту осуществления сохраняет потерю давления в значении основания 44 при заданном условии и уменьшает потерю давления при другом условии. В случае, когда диаметр d трубы равен d2, например, потеря давления сохраняется в значении основания 44 в области, где 1/τc превышает α. В области, где α превышает 1/τc, потеря давления имеет значение меньше значения основания 44.
[0037] Фиг. 4 является графиком, в котором соотношение между скоростью вращения насоса и расходом охлаждающей жидкости показано относительно двух типов потерь давления. Более конкретно, характеристика 46 представляет соотношение, установленное при потере давления основания 44. Характеристика 48 представляет соотношение, установленное в окружении, в котором потеря давления уменьшается посредством эффекта Томса.
[0038] Согласно характеристике 46 основания 44, расход охлаждающей жидкости равен L1, когда скорость вращения насоса равна N1. После того как охлаждающая жидкость проявляет эффект Томса в состоянии, описанном выше, потеря давления охлаждающей жидкости падает, а расход охлаждающей жидкости увеличивается до L2. Скорость вращения насоса может быть понижена до N2, когда расход охлаждающей жидкости, необходимый для охлаждения двигателя 10 внутреннего сгорания, равен L1 в это время. Мощность насоса 26 для охлаждающей жидкости, необходимая для создания скорости вращения насоса, равной N2, меньше величины мощности, необходимой для создания N1. Соответственно, энергия, которая необходима для приведения в действие насоса 26 для охлаждающей жидкости, может быть уменьшена, когда эффект Томса проявляется посредством добавления мицеллы в охлаждающую жидкость.
[0039] При условии, в котором эффект Томса проявляется, коэффициент теплопередачи охлаждающей жидкости и потеря давления охлаждающей жидкости падают в это же самое время. Фиг. 5 показывает соотношение между показателем проявления эффекта Томса (1/τc) и коэффициентом теплопередачи охлаждающей жидкости. Точки, указанные черными кругами на чертеже, представляют коэффициент теплопередачи охлаждающей жидкости, в которую мицелла не добавлена. Точки, указанные черными квадратами на чертеже, представляют коэффициент теплопередачи охлаждающей жидкости, в которую мицеллы добавлены в заданной концентрации. α на фиг. 5 является пограничным значением, при котором содержащая мицеллы охлаждающая жидкость проявляет эффект Томса, как описано со ссылкой на фиг. 3.
[0040] Как иллюстрировано на фиг. 5, охлаждающая жидкость с добавленными мицеллами показывает коэффициент теплопередачи меньше коэффициента теплопередачи охлаждающей жидкости без добавленных мицелл в области (1/τc)<α, где проявляется эффект Томса. При той же температуре охлаждающей жидкости количество тепла, доставляемого от двигателя 10 внутреннего сгорания к охлаждающей жидкости, уменьшается, когда коэффициент теплопередачи охлаждающей жидкости уменьшается. Соответственно, когда управление с обратной связью относительно той же целевой температуры продолжает выполняться по температуре охлаждающей жидкости, двигатель 10 внутреннего сгорания, который был при умеренной температуре перед проявлением эффекта Томса, переходит в состояние вероятного увеличения температуры с проявлением эффекта Томса. В этом отношении, в первом варианте осуществления, настройка управления с обратной связью изменяется после проявления эффекта Томса, так что влияние снижения коэффициента теплопередачи на количество принимаемого тепла уравновешивается.
Определение по добавлению мицеллы
[0041] Эффект Томса проявляется в случае, когда мицеллы добавляются в охлаждающую жидкость, и τc удовлетворяет заданному условию. Фиг. 6 является схемой, чтобы показывать способ для определения характеристик охлаждающей жидкости на основе тока, протекающего через насос 26 для охлаждающей жидкости, и расхода охлаждающей жидкости. В первом варианте осуществления, то, добавлены или нет мицеллы в охлаждающую жидкость, определяется на основе соотношения, которое иллюстрируется на фиг. 6.
[0042] Горизонтальная ось на фиг. 6 представляет ток, протекающий через насос 26 для охлаждающей жидкости. В первом варианте осуществления насос 26 для охлаждающей жидкости приводится в действие посредством мотора постоянного тока, и, таким образом, ток, представленный горизонтальной осью, может быть обработан как заменяющее значение работы насоса.
[0043] Вертикальная ось на фиг. 6 является расходом охлаждающей жидкости, протекающей через контур 18 циркуляции. Начальная точка на фиг. 6, т.е., точка пересечения вертикальной оси и горизонтальной оси, соответствует опорным значениям расхода и тока. Опорные значения расхода и тока означают расход и ток, получающиеся в результате управления с обратной связью в случае, когда мицелла не добавлена, и используется охлаждающая жидкость, которая имеет стандартную вязкость.
[0044] Второй квадрант на фиг. 6 соответствует ситуации, в которой работа насоса (ток) меньше опорного значения, и формируется расход, превышающий опорное значение. Эта ситуация возникает в случае, когда охлаждающая жидкость показывает стандартную потерю давления, и вязкость охлаждающей жидкости ниже стандартной. В этом случае может быть оценено, что охлаждающая жидкость, которая используется, является несодержащей мицеллы долговечной охлаждающей жидкостью (LLC) с низкой вязкостью.
[0045] Третий квадрант на фиг. 6 соответствует ситуации, в которой и работа насоса, и расход охлаждающей жидкости попадают в пределы опорных значений. Эта ситуация возникает в случае, когда охлаждающая жидкость показывает стандартную потерю давления и имеет стандартную вязкость. Соответственно, в случае, когда расход и ток принадлежат третьему квадранту, может быть выполнено определение, что используется несодержащая мицеллы стандартная охлаждающая жидкость. Альтернативно, утечка охлаждающей жидкости из насоса 26 для охлаждающей жидкости или системы охлаждения является возможной.
[0046] Четвертый квадрант на фиг. 6 соответствует ситуации, в которой работа насоса превышает опорное значение, и формируется расход менее опорного значения. Эта ситуация возникает в случае, когда охлаждающая жидкость показывает стандартную потерю давления, и вязкость охлаждающей жидкости выше стандартной. Соответственно, в этом случае может быть выполнено определение, что охлаждающая жидкость, которая используется, является несодержащей мицеллы LLC высокой вязкости.
[0047] Первый квадрант на фиг. 6 соответствует ситуации, в которой насос 26 для охлаждающей жидкости действует с работой насоса, превышающей опорное значение, и формируется расход, превышающий опорное значение. Эта ситуация возникает исключительно в случае, когда охлаждающая жидкость, которая используется, содержит мицеллы. Соответственно, в случае, когда устанавливается условие первого квадранта, может быть выполнено определение, что охлаждающая жидкость, которая используется, содержит мицеллы. В первом варианте осуществления ECU 42 выполняет определение мицеллы посредством этого способа.
Управление согласно первому варианту осуществления
[0048] Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций программы, выполняемой посредством ECU 42 согласно первому варианту осуществления. Программа, иллюстрированная на фиг. 7, циклически выполнятся с предварительно определенным циклом обработки, после того как двигатель 10 внутреннего сгорания запускается. После того как программа, иллюстрированная на фиг. 7, начинается, выходное значение датчика 12 температуры охлаждающей жидкости получается первым посредством ECU 42 (этап 100).
[0049] ECU 42 получает расход охлаждающей жидкости на основе выходного значения датчика 16 расхода (этап 102).
[0050] ECU 42 определяет, принадлежит или нет (1/τc) диапазону проявления эффекта Томса (этап 104). Арифметическое выражение, установленное между расходом и τc в конфигурации первого варианта осуществления, сохраняется в ECU 42. На этом этапе τc вычисляется сначала в соответствии с арифметическим выражением. ECU 42 также хранит диапазон для (1/τc), в котором эффект Томса проявляется в конфигурации первого варианта осуществления. Затем, ECU 42 определяет, удовлетворяет ли вычисленное значение τc диапазону.
[0051] В случае, когда ECU 42 определяет в результате определения, что (1/τc) не принадлежит диапазону, ECU 42 приспособлено для определения, что не существует возможности для проявления эффекта Томса охлаждающей жидкостью. В этом случае обработка для определения требуемого расхода выполняется без изменения в настройке управления с обратной связью (этап 106). Согласно процессу обработки этапа 106, расход охлаждающей жидкости, чтобы предоставлять возможность выходному значению датчика 12 температуры охлаждающей жидкости соответствовать целевой температуре, определяется на этом этапе.
[0052] После того как обработка этапа 106 заканчивается, ECU 42 определяет производительность наоса для формирования требуемого расхода (этап 108). Затем насос 26 для охлаждающей жидкости приводится в действие с производительностью насоса. В ситуации, в которой эффект Томса не проявляется, двигатель 10 внутреннего сгорания охлаждается до умеренной температуры посредством расхода охлаждающей жидкости, управляемого посредством обработки этапа 108.
[0053] В случае, когда ECU 42 определяет на этапе 104, что (1/τc) принадлежит диапазону проявления эффекта Томса, ECU 42 определяет, выполнено ли уже определение мицеллы (этап 110).
[0054] В случае, когда ECU 42 определяет в результате, что определение мицеллы еще не выполнено, ECU 42 выполняет обработку для определения, содержатся или нет мицеллы в охлаждающей жидкости. На этом этапе скорость вращения насоса 26 для охлаждающей жидкости получается сначала (этап 112). Затем, получается ток, протекающий через насос 26 для охлаждающей жидкости (этап 114).
[0055] Как описано со ссылкой на фиг. 6, ток и расход удовлетворяют соответствующим опорным значениям, когда охлаждающая жидкость, которая используется, является стандартной охлаждающей жидкостью, несодержащей мицеллу. Каждое из опорных значений тока и расхода изменяется со скоростью вращения насоса и температурой охлаждающей жидкости. После того как обработка этапа 114 завершается, ECU 42 определяет сначала, действительно или нет ток равен или выше опорного значения тока (этап 116).
[0056] Фиг. 8 показывает общее представление карты, к которой ECU 42 обращается на этапе 116. Карта, иллюстрированная на фиг. 8, является двухмерной картой, которая имеет выходное значение датчика 12 температуры охлаждающей жидкости и скорость вращения насоса в качестве своих осей. Опорное значение тока, которое получается экспериментальным путем, определено в карте. На этапе 116 ECU 42 считывает опорное значение тока из карты на основе температуры охлаждающей жидкости, полученной на этапе 100, и скорости вращения насоса, полученной на этапе 112. Затем, ECU 42 определяет, действительно ли ток, полученный на этапе 114, равен или выше опорного значения тока.
[0057] Когда мицеллы добавляются в охлаждающую жидкость, ток, равный или выше опорного значения, протекает через насос 26 для охлаждающей жидкости. Соответственно, в случае отрицательного определения на этапе 116, ECU 42 приспособлен для определения того, что мицелла не содержится в охлаждающей жидкости. В этом случае выполняется определение нулевого добавления мицеллы, и выполняется обработка флага завершения выполнения определения мицеллы (этап 118). Затем, управление с обратной связью по расходу охлаждающей жидкости выполняется посредством обычной настройки путем обработки этапов 106 и 108.
[0058] В случае, когда ECU 42 определяет на этапе 116, что ток насоса 26 охлаждающей жидкости равен или выше опорного значения, ECU 42 дополнительно определяет. действительно или нет расход охлаждающей жидкости равен или выше опорного значения расхода (этап 120).
[0059] ECU 42 хранит двухмерную кару, аналогичную карте, иллюстрированной на фиг. 8, также относительно опорного значения расхода. На этапе 120 ECU 42 считывает опорное значение расхода из карты на основе температуры охлаждающей жидкости и скорости вращения насоса, полученной во время текущего цикла обработки. Затем, ECU 42 определяет, действительно ли расход, полученный на этапе 102, равен или выше опорного значения расхода.
[0060] ECU 42 приспособлен для определения, что мицелла не содержится в охлаждающей жидкости в случае, когда ECU 42 определяет в результате определения, что текущий расход охлаждающей жидкости не меньше опорного значения расхода. В этом случае ECU 42 выполняет обработку, следующую за этапом 118, описанным выше, в дальнейшем.
[0061] ECU 42 приспособлен для определения того, что мицеллы добавлены в охлаждающую жидкость, в случае, когда ECU 42 определяет на этапе 120, что расход охлаждающей жидкости равен или выше опорного значения. В этом случае выполняется определение добавления мицеллы, и выполняется обработка флага завершения выполнения определения мицеллы (этап 122).
[0062] Обработка этапа 122 выполняется в случае, когда мицеллы добавляются в охлаждающую жидкость, и (1/τc) удовлетворяет условию проявления эффекта Томса. Соответственно, ECU 42 приспособлен для определения того, что охлаждающая жидкость проявляет эффект Томса, в случае, когда выполняется обработка этапа 122. Более конкретно, ECU 42 приспособлен для определения того, что охлаждающая жидкость имеет пониженную потерю давления, и коэффициент теплопередачи охлаждающей жидкости уменьшается. В этом случае корректировка для компенсации уменьшения величины принимаемого тепла, получающегося в результате снижения коэффициента теплопередачи, применяется к выходному значению датчика 12 температуры охлаждающей жидкости (этап 124).
[0063] Фиг. 9 - это схема, чтобы показывать корреляцию между расходом охлаждающей жидкости и значением корректировки выходного значения датчика температуры охлаждающей жидкости. Как описано выше, показатель τc может быть вычислен, когда расход охлаждающей жидкости определен (ссылка на стрелку 50). Когда τc определен, коэффициент теплопередачи в случае нулевого добавления мицеллы и коэффициент теплопередачи при проявлении эффекта Томса могут быть идентифицированы из соотношения, иллюстрированного на фиг. 5 (ссылка на стрелку 52). Когда коэффициенты теплопередачи определены, расход, необходимый для получения величины принятия тепла, аналогичный случаю нулевого добавления мицеллы при проявлении эффекта Томса, может быть идентифицирован (ссылка на стрелку 54). Когда необходимый расход охлаждающей жидкости определен, корректирующее значение, которое должно быть применено к выходному значению датчика 12 температуры охлаждающей жидкости для получения необходимого расхода, может быть идентифицировано (ссылка на стрелку 56). Другими словами, в системе согласно первому варианту осуществления корректирующее значение, которое должно быть применено к выходному значению датчика 12 температуры охлаждающей жидкости при проявлении эффекта Томса, может быть идентифицировано на основе расхода охлаждающей жидкости.
[0064] ECU 42 хранит правила, необходимые для идентификации в качестве карты. На этапе 124 ECU 42 вычисляет корректирующее значение для выходного значения датчика 12 температуры охлаждающей жидкости, применяя расход, полученный на этапе 102, к карте. Выходное корректирующее значение является значением, большим, чем выходное значение перед корректировкой.
[0065] После того как обработка этапа 124 завершена, ECU 42 выполняет обработку этапов 106 и 108 с помощью выходного корректирующего значения. На этом этапе выполняется управление с обратной связью, чтобы предоставлять возможность выходному корректирующему значению, скорректированному в сторону высокой температуры, приближаться к целевой температуре. Когда выходное корректирующее значение превышает целевую температуру, например, расход охлаждающей жидкости увеличивается для снижения в выходном корректирующем значении. В результате, действие коэффициента теплопередачи, пониженного вследствие действия эффекта Томса, компенсируется, и двигатель 10 внутреннего сгорания поддерживается при подходящей температуре.
[0066] В случае, когда эта программа начинается снова после выполнения этапа 118 или этапа 122, ECU 42 определяет, что определение мицеллы уже выполнено на этапе 110. В этом случае ECU 42 определяет, является ли определение определением "наличия добавления мицеллы" (этап 126).
[0067] В случае, когда определение не является "наличием добавления мицеллы" в результате, ECU 42 приспособлен для определения, что не существует возможности для проявления охлаждающей жидкостью эффекта Томса. В этом случае обработка этапа 124 перескакивается, и тогда этапы 106 и 108 выполняются при обычной настройке обратной связи. В случае, когда определением является "наличие добавления мицеллы", ECU 42 выполняет обработку, следующую этапу 124.
[0068] Согласно обработке, описанной выше, в окружении, в котором охлаждающая жидкость не проявляет эффект Томса, управление с обратной связью по расходу охлаждающей жидкости выполняется при обычной установке независимо от того, добавлены или нет мицеллы. В результате, температура двигателя 10 внутреннего сгорания управляется до умеренной температуры. В случае, когда мицеллы добавляются к охлаждающей жидкости, и условие проявления эффекта Томса удовлетворяется, управление с обратной связью по температуре охлаждающей жидкости выполняется на основе выходного значения датчика, скорректированного в сторону высокой температуры. В результате, уменьшение величины получения тепла восполняется, и температура двигателя 10 внутреннего сгорания управляется также до умеренной температуры.
Пример модификации первого варианта осуществления
[0069] В первом варианте осуществления, описанном выше, эффект, получающийся в результате снижения коэффициента теплопередачи охлаждающей жидкости, компенсируется корректировкой выходного значения датчика 12 температуры охлаждающей жидкости. Однако, способы для компенсации не ограничиваются этим. Целевая температура управления с обратной связью может также быть скорректирована в сторону низкой температуры для того, чтобы необходимая компенсация была получена, вместо способа или вместе со способом.
[0070] Работа насоса может также быть точно вычислена на основе напряжения, предоставляемого для насоса 26 для охлаждающей жидкости, и тока, протекающего через насос 26 для охлаждающей жидкости.
Второй вариант осуществления
Конфигурация второго варианта осуществления
[0071] Второй вариант осуществления изобретения будет описан со ссылкой на фиг. 10-13. Фиг. 10 - это схема, чтобы показывать конфигурацию охлаждающего устройства согласно второму варианту осуществления. Конфигурация охлаждающего устройства согласно второму варианту осуществления является идентичной случаю первого варианта осуществления за исключением того, что датчик 58 дифференциального давления предусматривается вместо датчика 16 расхода. Охлаждающее устройство согласно второму варианту осуществления может быть реализовано посредством ECU 42, выполняющего программу, иллюстрированную на фиг. 13 (описывается позже) в системе, которая иллюстрируется на фиг. 10. В последующем описании второго варианта осуществления те же ссылочные номера, что и в случае первого варианта осуществления, будут использованы, чтобы ссылаться на те же или соответствующие элементы, и их описание будет опущено или упрощено.
[0072] Охлаждающее устройство, иллюстрированное на фиг. 10, снабжается датчиком 58 дифференциального давления ниже по потоку от насоса 26 для охлаждающей жидкости. Канал 60, ведущий к стороне выше по потоку от насоса 26 для охлаждающей жидкости, сообщается с датчиком 58 дифференциального давления. Датчик 58 дифференциального давления приспособлен для обнаружения дифференциального давления, которое создается перед и после насоса 26 для охлаждающей жидкости.
[0073] Фиг. 11 показывает конфигурацию системы управления охлаждающего устройства согласно второму варианту осуществления. Во втором варианте осуществления датчик 58 дифференциального давления, также как и насос 26 для охлаждающей жидкости, датчик 12 температуры охлаждающей жидкости и датчик 40 тока, соединяется с ECU 42. Охлаждающее устройство согласно второму варианту осуществления характеризуется тем, что ECU 42 вычисляет расход охлаждающей жидкости на основе выходного значения датчика 58 дифференциального давления.
Способ вычисления расхода охлаждающей жидкости
[0074] Фиг. 12 является графиком, чтобы показывать принцип вычисления скорости вращения насоса 26 для охлаждающей жидкости из тока, протекающего через насос 26 для охлаждающей жидкости. Более конкретно, прямая линия с меткой 62 на фиг. 12 представляет линию T-I-характеристики, установленную между током и крутящим моментом мотора насоса 26 для охлаждающей жидкости. Прямая линия с меткой 64 представляет линию T-NE-характеристики, установленную между скоростью вращения и крутящим моментом мотора насоса 26 охлаждающей жидкости.
[0075] В системе согласно второму варианту осуществления ток, протекающий через насос 26 для охлаждающей жидкости, может быть обнаружен посредством датчика 40 тока. Линия 62 T-I-характеристики является известной, и, таким образом, крутящий момент мотора может быть идентифицирован, когда ток определен. Линия 64 T-NE-характеристики также является известной, и, таким образом, скорость вращения насоса может также быть идентифицирована, когда крутящий момент мотора определен. Соответственно, во втором варианте осуществления ECU 42 приспособлен для вычисления скорости вращения насоса из тока, протекающего через насос 26 для охлаждающей жидкости.
[0076] В насосе 26 для охлаждающей жидкости выходная мощность мотора расходуется посредством трения скольжения вала ротора и работы насоса. Соотношение между выходной мощностью мотора, работой насоса и трением скольжения вала ротора может быть выражено следующим уравнением (2).
Выходная мощность мотора=работа насоса+трение скольжения вала вращения … (2)
[0077] "Выходная мощность мотора" в уравнении (2) выше определяется по скорости вращения и крутящему моменту мотора. Соответственно, ECU 42 приспособлен для вычисления "выходной мощности мотора" на основе выходного значения датчика 40 тока из характеристик, иллюстрированных на фиг. 12.
[0078] "Трение скольжения вала ротора" в уравнении (2) выше является функцией скорости вращения вала ротора, т.е., скорости вращения насоса. Скорость вращения насоса может быть вычислена на основе тока, как описано выше. Соответственно, ECU 42 также приспособлен для вычисления "трения скольжения вала ротора" на основе выходного значения датчика 40 тока. "Работа насоса" может быть вычислена, когда "выходная мощность мотора" и "трение скольжения вала ротора" подставляются в уравнение (2) выше.
[0079] Что касается "работы насоса", следующее соотношение устанавливается между расходом охлаждающей жидкости и дифференциальным давлением перед и после насоса.
Работа насоса=расход * дифференциальное давление … (3)
[0080] Во втором варианте осуществления "дифференциальное давление" в уравнении (3) выше может быть обнаружено посредством датчика 58 дифференциального давления. Соответственно, ECU 42 приспособлен для вычисления "расхода" посредством подстановки "дифференциального давления" и "работы насоса", полученных посредством вычислений, в уравнение (3). Как описано выше, согласно конфигурации второго варианта осуществления, расход охлаждающей жидкости может быть получен вычислением посредством использования выходного значения датчика 58 дифференциального давления и без использования датчика 16 расхода.
Управление согласно второму варианту осуществления
[0081] Фиг. 13 - это блок-схема последовательности операций программы, которая выполняется посредством ECU 42 во втором варианте осуществления. Программа, которая иллюстрируется на фиг. 13, является идентичной программе, иллюстрированной на фиг. 7, за исключением того, что этап 114 выполняется непосредственно после этапа 100, а этапы 128-132 выполняются после этапа 114. В последующем описании этапов, иллюстрированных на фиг. 13, те же метки, что и на этапах, иллюстрированных на фиг. 7, будут использованы, чтобы ссылаться на те же или соответствующие этапы, и их описание будет опущено или упрощено.
[0082] В программе, иллюстрированной на фиг. 13, выходное значение датчика 40 тока получается (этап 114) после обработки этапа 100. ECU 42 обнаруживает ток, протекающий через насос 26 для охлаждающей жидкости, посредством обработки этапа 114.
[0083] ECU 42 вычисляет крутящий момент мотора насоса 26 для охлаждающей жидкости (этап 128). ECU 42 хранит соотношение линии 62 T-I-характеристики, описанной со ссылкой на фиг. 12. На этом этапе ECU 42 вычисляет крутящий момент мотора, применяя ток, полученный на этапе 114, к соотношению.
[0084] ECU 42 получает выходное значение датчика 58 дифференциального давления (этап 130). ECU 42 обнаруживает дифференциальное давление перед и после насоса 26 для охлаждающей жидкости на основе выходного значения.
[0085] ECU 42 вычисляет расход охлаждающей жидкости посредством способа, описанного со ссылкой на фиг. 12 (этап 132). В частности, ECU 42 хранит соотношение линии 64 T-NE-характеристики, иллюстрированной на фиг. 12. На этапе 132 ECU 42 вычисляет скорость вращения насоса сначала посредством применения крутящего момента мотора, вычисленного на этапе 128, к соотношению. Кроме того, ECU 42 хранит карту для получения трения скольжения вала мотора из скорости вращения насоса. На этапе 132 ECU 42 затем вычисляет трение скольжения вала мотора в соответствии с картой. Кроме того, ECU 42 хранит соотношение из уравнений (2) и (3) выше. Затем, ECU 42 вычисляет работу насоса, подставляя трение скольжения вала мотора и выходную мощность мотора (2 * π * крутящий момент мотора * скорость вращения мотора) в уравнение (2) выше. Наконец, ECU 42 получает расход охлаждающей жидкости посредством деления работы насоса на дифференциальное давление, полученное на этапе 130.
[0086] Обработка следом за этапом 104 в программе, иллюстрированной на фиг. 13, может быть выполнена как в случае первого варианта осуществления, когда определены расход и ток. Соответственно, даже посредством охлаждающего устройства согласно второму варианту осуществления температура двигателя 10 внутреннего сгорания может поддерживаться при умеренной температуре, даже когда содержащая мицеллу охлаждающая жидкость проявляет эффект Томса как в случае первого варианта осуществления.
Пример модификации второго варианта осуществления
[0087] Во втором варианте осуществления, описанном выше, скорость вращения насоса получается из тока в соответствии с соотношением, иллюстрированным на фиг. 12. Однако, способы для получения скорости вращения насоса не ограничиваются этим. Другими словами, скорость вращения насоса может также быть получена посредством датчика, встроенного в насос 26 для охлаждающей жидкости, как в случае первого варианта осуществления. В отличие от этого, скорость вращения насоса в первом варианте осуществления может также быть получена из тока в соответствии с соотношением, иллюстрированным на фиг. 12, как в случае второго варианта осуществления.
Третий вариант осуществления
[0088] Третий вариант осуществления изобретения будет описан со ссылкой на фиг. 14-16. Фиг. 14 - это схема, чтобы показывать конфигурацию охлаждающего устройства согласно третьему варианту осуществления. Конфигурация третьего варианта осуществления является идентичной случаю второго варианта осуществления за исключением того, что контур 18 циркуляции снабжается клапаном 66. Охлаждающее устройство согласно третьему варианту осуществления может быть реализовано посредством ECU 42, выполняющего программу, иллюстрированную на фиг. 16 (описывается позже) в системе, которая иллюстрируется на фиг. 14. В последующем описании варианта осуществления те же ссылочные номера, что и в случае второго варианта осуществления, будут использованы, чтобы ссылаться на те же или соответствующие элементы, и их описание будет опущено или упрощено.
[0089] Охлаждающее устройство, иллюстрированное на фиг. 14, снабжается клапаном 66 между водяной рубашкой двигателя 10 внутреннего сгорания и контуром 18 циркуляции. Клапан 66 имеет впускное отверстие, ведущее к водяной рубашке, и множество выпускных отверстий 68, 70, 72, 74, 76. Обходной канал 38, контур 20 радиатора, теплообменное устройство 32 для обогревателя, подогреватель 34 трансмиссионного масла и охладитель 36 масла сообщаются с выпускными отверстиями 68, 70, 72, 74, 76, соответственно. Клапан 66 приспособлен для изменения пропорции охлаждающей жидкости, вытекающей из каждого из выпускных отверстий, в соответствии с командой, подаваемой извне.
[0090] Фиг. 15 показывает конфигурацию системы управления охлаждающего устройства согласно третьему варианту осуществления. В третьем варианте осуществления клапан 66, также как насос 26 для охлаждающей жидкости соединяется с ECU 42. ECU 42 приспособлен для подачи команды относительно клапана 66 в отношении пропорций открытия выпускных отверстий 68, 70, 72, 74, 76.
Цель управления клапаном
[0091] Теплообменное устройство 32 для обогревателя системы, иллюстрированной на фиг. 14, является теплообменником для предоставления горячего воздуха в салон транспортного средства для транспортного средства, в котором установлен двигатель 10 внутреннего сгорания. Охлаждающая жидкость с добавленными мицеллами вероятно должна проявлять эффект Томса при низкой температуре. При проявлении эффекта Томса коэффициент теплопередачи охлаждающей жидкости падает, и, таким образом, величина теплообмена теплообменного устройства 32 для обогревателя также является небольшой. В отличие от этого, при низкой температуре, при которой эффект Томса вероятно должен проявляться, пассажир в транспортном средстве очень вероятно должен потребовать обогреватель. Соответственно, в третьем варианте осуществления, охлаждающая жидкость, протекающая через контур 18 циркуляции, предпочтительно распределяется теплообменному устройству 32 для обогревателя в случае, когда запрос обогревателя присутствует, так что достаточная теплопроизводительность гарантируется даже при проявлении эффекта Томса.
Управление согласно третьему варианту осуществления
[0092] Фиг. 16 - это блок-схема последовательности операций программы, исполняемой посредством ECU 42 в третьем варианте осуществления. Программа, иллюстрированная на фиг. 16, является идентичной программе, иллюстрированной на фиг. 13, за исключением того, что этап 106 заменяется этапами 134-142. В последующем описании этапов, иллюстрированных на фиг. 16, те же метки, что и на этапах, иллюстрированных на фиг. 13, будут использованы, чтобы ссылаться на те же или соответствующие этапы, и их описание будет опущено или упрощено.
[0093] В программе, иллюстрированной на фиг. 16, ECU 42 определяет, присутствует или нет запрос обогревателя (этап 134), после того как, например, ECU 42 выполняет определение нулевого добавления мицеллы на этапе 118, или после того как выходное значение датчика 12 температуры охлаждающей жидкости корректируется на этапе 124. В третьем варианте осуществления переключатель обогревателя или т.п., издающий сигнал в соответствии с наличием или отсутствием запроса обогревателя, соединяется с ECU 42. На этом этапе ECU 42 определяет наличие или отсутствие запроса обогревателя на основе сигнала.
[0094] В случае, когда ECU 42 определяет, что запрос обогревателя присутствует, посредством обработки этапа 134, ECU 42 определяет приоритет относительно распределения охлаждающей жидкости следующим образом (этап 136).
1. Теплообменное устройство 32 для обогревателя
2. Подогреватель 34 трансмиссионного масла и охладитель 36 масла
3. Радиатор 22
[0095] В случае, когда ECU 42 определяет на этапе 134, что запрос обогревателя отсутствует, напротив, ECU 42 определяет приоритет следующим образом (этап 138).
1. Подогреватель 34 трансмиссионного масла и охладитель 36 масла
2. Теплообменное устройство 32 для обогревателя
3. Радиатор 22
[0096] ECU 42 определяет необходимый расход охлаждающей жидкости и степень открытия клапана для клапана 66 (этап 140). Необходимый расход охлаждающей жидкости вычисляется на основе выходного значения датчика 12 температуры охлаждающей жидкости или корректирующего значения для выходного значения как в случае первого и второго вариантов осуществления. Степень открытия клапана определяется в соответствии с приоритетом, определенным на этапе 136 или этапе 138.
[0097] ECU 42 выдает команду для реализации желаемой степени открытия клапана относительно клапана 66 (этап 142). В результате, следующее состояние реализуется в случае, когда, например, выбирается приоритет этапа 136.
1. Степень открытия клапана, ведущего к теплообменному устройству 32 для обогревателя, становится 100%.
2. Каждая из степеней открытия клапанов, ведущих к подогревателю 34 трансмиссионного масла и охладителя 36 масла, становится αa%, меньше, чем 100%.
3. Степень открытия клапана, ведущего к радиатору 22, становится βa%, меньше, чем αa%.
[0098] Согласно настройке, описанной выше, охлаждающая жидкость может циркулировать с производительностью 100% через теплообменное устройство 32 для обогревателя. Следовательно, согласно третьему варианту осуществления, отличная теплопроизводительность может быть гарантирована, когда запрос обогревателя возникает даже в ситуации, в которой коэффициент теплопередачи охлаждающей жидкости падает вследствие проявления эффекта Томса.
[0099] В отличие от этого, следующее состояние реализуется в случае, когда приоритет этапа 138 выбирается в отношении распределения охлаждающей жидкости.
1. Степени открытия клапанов, ведущих к подогревателю 34 трансмиссионного масла и охладителю 36 масла, становятся 100% аналогичными.
2. Степень открытия клапана, ведущего к теплообменному устройству 32 для обогревателя, становится αb%, меньше, чем 100%.
3. Степень открытия клапана, ведущего к радиатору 22, становится βb%, меньше, чем αb%.
[0100] В случае, когда запрос обогревателя отсутствует, количество тепла не нужно предоставлять теплообменному устройству 32 для обогревателя. В отличие от этого, подогреватель 34 трансмиссионного масла приспособлен предоставлять количество тепла трансмиссионному маслу, когда величина распределения охлаждающей жидкости увеличивается. Хладопроизводительность охладителя 36 масла увеличивается, когда величина распределения охлаждающей жидкости увеличивается. Согласно приоритету, описанному выше, теплопроизводительность и хладопроизводительностьь для охлаждения могут быть эффективно использованы без расточения, когда запрос обогревателя отсутствует.
[0101] Как описано выше, с помощью охлаждающего устройства третьего варианта осуществления концентрированная циркуляция охлаждающей жидкости может выполняться в месте, где охлаждающая жидкость необходима. Соответственно, с помощью устройства, описанного выше, теплообмен, необходимый в каждом месте в транспортном средстве, может непрерывно выполняться надлежащим образом даже в ситуации, в которой эффект теплопередачи охлаждающей жидкости падает вследствие эффекта Томса.
Пример модификации третьего варианта осуществления
[0102] В третьем варианте осуществления, описанном выше, механизм, изменяющий приоритет, относящийся к распределению охлаждающей жидкости, в соответствии с наличием или отсутствием запроса обогревателя, включается в конфигурацию второго варианта осуществления. Однако, объекты, включающие в себя механизм, не ограничиваются конфигурацией второго варианта осуществления. Механизм может также быть включен в конфигурацию первого варианта осуществления.
[0103] В третьем варианте осуществления, описанном выше, подогреватель 34 трансмиссионного масла и охладитель 36 масла приводятся в пример в качестве устройств, включенных в контур 18 циркуляции вместе с теплообменным устройством 32 для обогревателя. Однако, изобретение не ограничивается этим. Другое теплообменное устройство также может быть включено в контур 18 циркуляции вместо устройств или в сочетании с устройствами.
1. Охлаждающее устройство для двигателя внутреннего сгорания, содержащее:
контур циркуляции для охлаждающей жидкости, контур циркуляции включает в себя водяную рубашку двигателя внутреннего сгорания;
датчик температуры охлаждающей жидкости, расположенный на контуре циркуляции, датчик температуры охлаждающей жидкости конфигурируется, чтобы обнаруживать температуру охлаждающей жидкости;
насос для охлаждающей жидкости, расположенный на контуре циркуляции; и
электронный блок управления, сконфигурированный, чтобы управлять насосом для охлаждающей жидкости на основе выходного значения датчика температуры охлаждающей жидкости,
при этом электронный блок управления конфигурируется, чтобы выполнять
обработку для выполнения управления с обратной связью по мощности насоса для охлаждающей жидкости, так что выходное значение датчика температуры охлаждающей жидкости становится целевой температурой,
обработку для определения мицеллы для определения того, добавлены или нет мицеллы в охлаждающую жидкость, на основе работы насоса для насоса для охлаждающей жидкости и расхода охлаждающей жидкости, протекающей через контур циркуляции,
обработку по определению эффекта Томса для определения того, удовлетворяет или нет расход условию проявления эффекта Томса, и
корректирующую обработку для увеличения относительного значения выходной мощности датчика температуры охлаждающей жидкости относительно целевой температуры, когда мицеллы добавляются, и условие проявления эффекта Томса устанавливается.
2. Охлаждающее устройство по п. 1, в котором корректирующая обработка включает в себя обработку для корректировки выходного значения датчика температуры охлаждающей жидкости в сторону высокой температуры на основе расхода охлаждающей жидкости.
3. Охлаждающее устройство по п. 1, в котором корректирующая обработка включает в себя обработку для корректировки целевой температуры в сторону низкой температуры на основе расхода охлаждающей жидкости.
4. Охлаждающее устройство по любому из пп. 1-3, дополнительно содержащее:
источник питания, сконфигурированный, чтобы подавать напряжение насосу для охлаждающей жидкости;
датчик тока, сконфигурированный, чтобы обнаруживать ток, протекающий через насос для охлаждающей жидкости; и
датчик расхода, расположенный на контуре циркуляции,
при этом электронный блок управления конфигурируется, чтобы вычислять работу насоса на основе выходного значения датчика тока и вычислять расход охлаждающей жидкости на основе выходного значения датчика расхода.
5. Охлаждающее устройство по любому из пп. 1-3, дополнительно содержащее:
источник питания, сконфигурированный, чтобы подавать напряжение насосу для охлаждающей жидкости;
датчик тока, сконфигурированный, чтобы обнаруживать ток, протекающий через насос для охлаждающей жидкости; и
датчик дифференциального давления, сконфигурированный, чтобы обнаруживать дифференциальное давление перед и после насоса для охлаждающей жидкости,
при этом электронный блок управления конфигурируется, чтобы вычислять работу насоса на основе выходного значения датчика тока и вычислять расход охлаждающей жидкости на основе работы насоса и выходного значения датчика дифференциального давления.
6. Охлаждающее устройство по любому из пп. 1-3, в котором:
обработка по определению мицеллы включает в себя
обработку для обнаружения скорости вращения насоса для охлаждающей жидкости,
обработку для вычисления опорного значения работы насоса на основе скорости вращения насоса для охлаждающей жидкости и выходного значения датчика температуры охлаждающей жидкости, и
обработку для вычисления опорного значения расхода на основе скорости вращения насоса для охлаждающей жидкости и выходного значения датчика температуры охлаждающей жидкости; и
электронный блок управления конфигурируется, чтобы определять, что мицеллы добавлены в охлаждающую жидкость, когда работа насоса равна или выше опорного значения работы насоса, а расход охлаждающей жидкости равен или выше опорного значения для расхода охлаждающей жидкости.
7. Охлаждающее устройство по любому из пп. 1-3, дополнительно содержащее:
первое теплообменное устройство для обогревателя, предусмотренное в контуре циркуляции;
второе теплообменное устройство, предусмотренное в контуре циркуляции параллельно с первым теплообменным устройством; и
клапан, сконфигурированный, чтобы распределять охлаждающую жидкость, протекающую через контур циркуляции к каждому из первого теплообменного устройства и второго теплообменного устройства, и изменять пропорцию распределения к каждому из первого и второго теплообменных устройств,
при этом электронный блок управления конфигурируется, чтобы дополнительно выполнять
обработку для определения присутствия или отсутствия запроса обогревателя,
обработку для управления клапаном в первый режим, в котором величина распределения первому теплообменному устройству имеет первый приоритет, когда запрос обогревателя присутствует, и
обработку для управления клапаном во второй режим, в котором распределение второму теплообменному устройству получает приоритет над распределением первому теплообменному устройству, когда запрос обогревателя отсутствует.
