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JP2007192033A - Cooling system - Google Patents

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JP2007192033A
JP2007192033A JP2006008404A JP2006008404A JP2007192033A JP 2007192033 A JP2007192033 A JP 2007192033A JP 2006008404 A JP2006008404 A JP 2006008404A JP 2006008404 A JP2006008404 A JP 2006008404A JP 2007192033 A JP2007192033 A JP 2007192033A
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JP
Japan
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drift
detection means
cooling
cooling system
cooling water
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Withdrawn
Application number
JP2006008404A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirokazu Hirose
弘和 広瀬
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling system capable of reducing thermal distortion of a heat exchanger at very low temperatures while inhibiting driving of a cooling fan. <P>SOLUTION: The cooling system comprises a radiator 2 for heat exchange between air and cooling water, the cooling fan 3 for supplying air to the radiator 2, a drift detection means 5, 10-12 for detecting a factor related to generation of a drift of the cooling water in the radiator 2 and a cooling system ECU 14 for controlling driving of the cooling fan 3, wherein the cooling system ECU 14 is constructed to drive the cooling fan 3 when it is judged based on the factor related to the generation of a drift detected by the drift detection means 5, 10-12 that a drift generation condition is met. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、冷却システムに関するもので、車両の走行用駆動源をなす内燃機関(エンジン)の冷却システムに適用して有効である。   The present invention relates to a cooling system, and is effective when applied to a cooling system of an internal combustion engine (engine) that forms a driving source for traveling of a vehicle.

車両には、エンジンとラジエータとの間に冷却水を循環させることにより熱交換を行う車両用の冷却システムが備えられている。   The vehicle is provided with a vehicle cooling system that performs heat exchange by circulating cooling water between the engine and the radiator.

冷却水として一般に用いられるLLC(不凍液)は、低温時に粘度が高くなるため、極低温時においては冷却水がラジエータ全体に均一に流れずに一部のチューブのみに集中して流れるという偏流が生じる。この結果、冷却水が流れやすい部位(偏流部)と冷却水が流れにくい部位(非偏流部)とが顕在化し、その境界において温度差が発生してチューブに熱歪みが生じる。   Since LLC (antifreeze) generally used as cooling water has a high viscosity at low temperatures, there is a drift that the cooling water does not flow uniformly throughout the radiator but flows only in some tubes at extremely low temperatures. . As a result, a portion where the cooling water easily flows (drift portion) and a portion where the cooling water does not easily flow (non-drift portion) become obvious, and a temperature difference occurs at the boundary to cause thermal distortion in the tube.

さらに、偏流が生じた時に冷却水流量が増大すると、偏流部に大量の冷却水が集中して流れ込むため、偏流部と非偏流部との温度差がさらに拡大し、大きな熱歪みが発生するという問題がある。   Furthermore, if the flow rate of cooling water increases when drift occurs, a large amount of cooling water flows into the drift part, so that the temperature difference between the drift part and the non-bias part further expands, resulting in large thermal distortion. There's a problem.

これに対し、冷却水流量が急激に増大する場合に、冷却ファンを冷却水温度とは無関係に強制的に駆動することで、ラジエータを急速に冷却して偏流部をなくすことが考えられる。これにより、冷却水流量が増大しても、冷却水が一部のチューブに集中して流れ込むことを抑制することができるため、大きな熱歪み発生を抑制することができる。   On the other hand, when the cooling water flow rate increases rapidly, it is conceivable that the cooling fan is forcibly driven regardless of the cooling water temperature to rapidly cool the radiator and eliminate the drift portion. Thereby, even if the cooling water flow rate increases, the cooling water can be prevented from concentrating and flowing into a part of the tubes, so that the occurrence of large thermal distortion can be suppressed.

しかしながら、偏流が発生する頻度は稀であるにも関わらず、やたらと冷却ファンを駆動させると、冷却ファンモータの寿命低下や、消費電力の増大による燃費の悪化という問題がある。   However, although the frequency of occurrence of drift is rare, when the cooling fan is driven, there is a problem that the life of the cooling fan motor is reduced and the fuel consumption is deteriorated due to an increase in power consumption.

本発明は、上記点に鑑み、冷却ファンの駆動を抑えつつ、極低温時における熱交換器の熱歪みを低減することができる冷却システムを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the cooling system which can reduce the heat distortion of the heat exchanger at the time of extremely low temperature, suppressing the drive of a cooling fan in view of the said point.

上記目的を達成するため、本発明では、空気と熱媒体との熱交換を行う熱交換器(2)と、熱交換器(2)に空気を供給する冷却ファン(3)と、熱交換器(2)内における熱媒体の偏流の発生に関連する因子を検出する偏流検出手段(5、10〜12)と、冷却ファン(3)の駆動制御を行う制御手段(14)とを備え、制御手段(14)は、偏流検出手段(5、10〜12)によって検出された偏流の発生に関連する因子に基づいて偏流発生条件が成立していると判定した場合に冷却ファン(3)を駆動させることを特徴としている。   In order to achieve the above object, in the present invention, a heat exchanger (2) that performs heat exchange between air and a heat medium, a cooling fan (3) that supplies air to the heat exchanger (2), and a heat exchanger (2) A drift detection means (5, 10-12) for detecting a factor related to the occurrence of the drift of the heat medium in (2) and a control means (14) for controlling the driving of the cooling fan (3) are provided. The means (14) drives the cooling fan (3) when it is determined that the condition for generating the drift is established based on the factors related to the occurrence of the drift detected by the drift detection means (5, 10-12). It is characterized by letting.

なお、「熱媒体の偏流」とは、熱媒体が熱交換器(2)全体に均一に流れずに、一部の部位に集中的に流れるという現象のことをいう。   “Diffusion of the heat medium” refers to a phenomenon in which the heat medium does not flow uniformly throughout the heat exchanger (2) but flows intensively in some parts.

これにより、熱交換器(2)内に偏流が発生した場合のみ、冷却ファン(3)を強制的に駆動して熱交換器(2)を急速に冷却し、熱媒体が熱交換器(2)内を均一に流れるようにすることで、偏流を抑制することができる。このため、冷却ファン(3)の駆動を抑えつつ、極低温時における熱交換器(2)の熱歪みを低減することが可能となる。   Thereby, only when a drift occurs in the heat exchanger (2), the cooling fan (3) is forcibly driven to rapidly cool the heat exchanger (2), and the heat medium is transferred to the heat exchanger (2). ) It is possible to suppress the drift by making the inside flow uniformly. For this reason, it becomes possible to reduce the thermal distortion of the heat exchanger (2) at the time of extremely low temperature while suppressing the driving of the cooling fan (3).

また、本発明では、熱媒体は、車両の走行用駆動源として用いられ、運転者によるアクセルの操作量に応じて出力が変化するエンジン(1)に循環するように構成され、アクセルの操作量を検出するアクセル操作量検出手段(13)を備え、制御手段(14)は、偏流検出手段(5、10〜12)によって偏流発生条件が成立していると判定され、かつアクセル操作量検出手段(13)によって検出されたアクセルの操作量の増加率が所定値を超えた場合に、冷却ファン(3)を駆動させることを第2の特徴としている。   In the present invention, the heat medium is used as a driving source for driving the vehicle, and is configured to circulate to the engine (1) whose output changes according to the amount of operation of the accelerator by the driver. The control means (14) is determined by the drift detection means (5, 10-12) that the drift generation condition is satisfied, and the accelerator manipulation amount detection means. The second feature is to drive the cooling fan (3) when the increase rate of the accelerator operation amount detected in (13) exceeds a predetermined value.

このように、熱交換器(2)内に偏流が発生し、さらにアクセルの操作量が急上昇した、すなわち熱交換器(2)を流れる熱媒体流量の増加を予測した場合のみ、冷却ファン(3)を強制的に駆動して熱交換器(2)を急速に冷却し、熱媒体が熱交換器(2)内を均一に流れるようにすることで、偏流を抑制することができる。このため、冷却ファン(3)の駆動をさらに抑えつつ、極低温時における熱交換器(2)の熱歪みを低減することが可能となる。   In this way, only when the drift occurs in the heat exchanger (2) and the operation amount of the accelerator suddenly increases, that is, when an increase in the flow rate of the heat medium flowing through the heat exchanger (2) is predicted, the cooling fan (3 ) Is forcibly driven to rapidly cool the heat exchanger (2) so that the heat medium flows uniformly in the heat exchanger (2). For this reason, it becomes possible to reduce the thermal distortion of the heat exchanger (2) at the time of extremely low temperature while further suppressing the driving of the cooling fan (3).

なお、上記第1および第2の特徴において、偏流検出手段を、外気温を検出する外気温検出手段(10)を有するように構成し、偏流の発生に関する因子を、外気温検出手段(10)により検出された外気温が含まれるように構成し、偏流発生条件を、外気温が所定外気温以下であることが含まれるように構成することができる。   In the first and second features, the drift detection means is configured to have an outside air temperature detection means (10) for detecting the outside air temperature, and the factor related to the occurrence of the drift is defined as the outside air temperature detection means (10). The outside air temperature detected by the above can be included, and the drift generation condition can be configured to include that the outside air temperature is not more than a predetermined outside air temperature.

また、上記第1および第2の特徴において、偏流検出手段を、熱交換器(2)を流れる熱媒体の流量を検出する流量検出手段(11)を有するように構成し、偏流の発生に関する因子を、流量検出手段(11)により検出された熱媒体流量が含まれるように構成し、偏流発生条件を、熱媒体流量が所定流量以下であることが含まれるように構成することができる。   Further, in the first and second features, the drift detection means is configured to have flow rate detection means (11) for detecting the flow rate of the heat medium flowing through the heat exchanger (2), and a factor relating to the occurrence of drift. Can be configured to include the heat medium flow rate detected by the flow rate detection means (11), and the drift generation condition can be configured to include that the heat medium flow rate is equal to or less than a predetermined flow rate.

また、上記第1および第2の特徴において、偏流検出手段を、熱交換器(2)を通過する空気の風速を検出する風速検出手段(12)を有するように構成し、偏流の発生に関する因子を、風速検出手段(12)により検出された空気風速が含まれるように構成し、偏流発生条件を、空気風速が所定風速以下であることが含まれるように構成することができる。   Further, in the first and second features, the drift detection means is configured to have a wind speed detection means (12) for detecting the wind speed of the air passing through the heat exchanger (2), and a factor relating to the occurrence of drift. Can be configured to include the air wind speed detected by the wind speed detecting means (12), and the drift generation condition can be configured to include that the air wind speed is equal to or lower than a predetermined wind speed.

また、上記第1および第2の特徴において、偏流検出手段を、熱媒体が熱交換器(2)に流入するか否かを検出する通水検出手段(5)を有するように構成し、偏流の発生に関する因子を、通水検出手段(5)により検出された熱交換器(2)への熱媒体の流入の有無が含まれるように構成し、偏流発生条件を、熱交換器(2)への熱媒体の流入があることが含まれるように構成することができる。   In the first and second features, the drift detection means is configured to have water flow detection means (5) for detecting whether or not the heat medium flows into the heat exchanger (2). The factors related to the generation of the heat flow are configured to include the presence or absence of the flow of the heat medium into the heat exchanger (2) detected by the water flow detection means (5), and the drift generation condition is set as the heat exchanger (2). It can be configured to include the inflow of the heat medium to the.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の一実施形態について図1〜図3に基づいて説明する。本実施形態は、本発明に係る冷却システムを車両の走行用駆動源として用いられるエンジン(内燃機関)の冷却に適用したものである。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the cooling system according to the present invention is applied to cooling an engine (internal combustion engine) used as a driving source for driving a vehicle.

図1は、本実施形態に係る冷却システムを示す模式図である。図1に示すように、本実施形態の冷却システムは、エンジン1およびラジエータ2を備えている。エンジン1は水冷式であり、その冷却水(熱媒体)をラジエータ2にて冷却するシステムとなっている。本実施形態では、冷却水としてLLC(不凍液)を用いている。LLCは、低温時には粘度が高くなるという性質を有している。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a cooling system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the cooling system of this embodiment includes an engine 1 and a radiator 2. The engine 1 is a water-cooled type, and has a system in which the cooling water (heat medium) is cooled by the radiator 2. In this embodiment, LLC (antifreeze) is used as cooling water. LLC has the property of increasing viscosity at low temperatures.

ラジエータ2は、周知のごとく扁平チューブとコルゲートフィンとの組み合わせからなる熱交換コア部と、熱交換コア部のチューブに対して冷却水の分配、集合の役割を果たすタンク部とを備えている。そして、ラジエータ2の近傍(例えば、車両後方側)に配設された冷却ファン3から送風される空気(冷却風)と冷却水との間で熱交換して、冷却水を冷却する。   As is well known, the radiator 2 includes a heat exchange core portion that is a combination of a flat tube and a corrugated fin, and a tank portion that serves to distribute and collect cooling water to the tubes of the heat exchange core portion. Then, heat is exchanged between the air (cooling air) blown from the cooling fan 3 disposed in the vicinity of the radiator 2 (for example, the vehicle rear side) and the cooling water to cool the cooling water.

冷却ファン3は、ファンモータ3aによって回転駆動されるものであり、ファンコントローラ3bによって冷却ファン3の回転数が制御されている。ファンコントローラ3bには、後述する冷却システムECU14からの制御信号が入力されるため、ラジエータ2への冷却空気の送風量は、冷却システムECU14の制御によって変化する構造となっている。   The cooling fan 3 is rotationally driven by a fan motor 3a, and the rotation speed of the cooling fan 3 is controlled by a fan controller 3b. Since a control signal from a cooling system ECU 14 to be described later is input to the fan controller 3b, the amount of cooling air blown to the radiator 2 has a structure that changes under the control of the cooling system ECU 14.

エンジン1とラジエータ2は、エンジン1とラジエータ2との間で閉回路を形成する第1の冷却水回路Aによって接続されている。第1の冷却水回路Aには、エンジン1の動力によって機械的に駆動されて第1の冷却水回路A等に冷却水を循環させる水ポンプ4が配設されている。そして、第1の冷却水回路A内においては、冷却水は、エンジン1の冷却水出口1aからラジエータ2を経由してエンジン1の冷却水入口1bに循環するようになっている。   The engine 1 and the radiator 2 are connected by a first cooling water circuit A that forms a closed circuit between the engine 1 and the radiator 2. The first cooling water circuit A is provided with a water pump 4 that is mechanically driven by the power of the engine 1 and circulates the cooling water to the first cooling water circuit A and the like. In the first cooling water circuit A, the cooling water is circulated from the cooling water outlet 1 a of the engine 1 to the cooling water inlet 1 b of the engine 1 via the radiator 2.

第1の冷却水回路Aの冷却水出口1a近傍には、冷却水温センサ5が配設されている。冷却水温センサ5は、冷却水出口1aから吐出された直後の冷却水温度を検出し、その検出信号を後述する冷却システムECU14に出力するように構成されている。   In the vicinity of the cooling water outlet 1a of the first cooling water circuit A, a cooling water temperature sensor 5 is disposed. The coolant temperature sensor 5 is configured to detect the coolant temperature immediately after being discharged from the coolant outlet 1a and to output a detection signal to a coolant system ECU 14 described later.

第1の冷却水回路Aの途中には、ラジエータ2を迂回させて冷却水を流通させるバイパス回路Bが、第1の冷却水回路Aに対して並列に接続されている。水ポンプ4の吸入側に設けられたサーモスタット6により、バイパス回路Bに冷却水を流通させる場合とラジエータ2に冷却水を流通させる場合との切替制御がなされる。   In the middle of the first cooling water circuit A, a bypass circuit B that bypasses the radiator 2 and circulates the cooling water is connected in parallel to the first cooling water circuit A. A thermostat 6 provided on the suction side of the water pump 4 performs switching control between the case where the cooling water is circulated through the bypass circuit B and the case where the cooling water is circulated through the radiator 2.

サーモスタット6は冷却水温度応動弁であり、周知のごとくサーモワックス(感温部材)の温度による体積変化を利用して弁体を変位させて冷却水通路を開閉する。具体的には、冷却水温度がサーモワックスにより設定される設定温度(本実施形態では86℃)まで上昇すると、サーモスタット6はラジエータ2の出口側冷却水回路を開口し、冷却水はラジエータ2に流れる。一方、冷却水温度が設置温度以下の場合には、冷却水はバイパス回路Bに流れる。   The thermostat 6 is a cooling water temperature responsive valve and opens and closes the cooling water passage by displacing the valve body by using a volume change due to the temperature of the thermo wax (temperature sensitive member) as is well known. Specifically, when the cooling water temperature rises to a set temperature set by the thermo wax (86 ° C. in the present embodiment), the thermostat 6 opens the outlet side cooling water circuit of the radiator 2, and the cooling water enters the radiator 2. Flowing. On the other hand, when the cooling water temperature is equal to or lower than the installation temperature, the cooling water flows to the bypass circuit B.

第1の冷却水回路Aにおいて、冷却水温センサ5が配設されている部位より下流には分岐部7が形成されており、水ポンプ4とサーモスタット6との間には合流部8が形成されている。そして、分岐部7と合流部8との間には、第2の冷却水回路Cが設けられている。第2の冷却水回路Cには、ヒータコア9が配設されている。ヒータコア9は、車両用空調装置(図示せず)の空調用送風機(図示せず)から送風される空調用空気を、ヒータコア9内に流れる冷却水と熱交換することにより加熱させるものである。   In the first cooling water circuit A, a branching portion 7 is formed downstream from a portion where the cooling water temperature sensor 5 is disposed, and a merging portion 8 is formed between the water pump 4 and the thermostat 6. ing. A second cooling water circuit C is provided between the branch portion 7 and the junction portion 8. A heater core 9 is disposed in the second cooling water circuit C. The heater core 9 heats the air-conditioning air blown from an air-conditioning blower (not shown) of a vehicle air-conditioner (not shown) by exchanging heat with the cooling water flowing in the heater core 9.

また、本実施形態の冷却システムは、外気温を検出する外気温センサ10、エンジン1の回転数を検出するエンジン回転数センサ11、車両の速度を検出する車速センサ12、および運転者のアクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ13を備えている。これらのセンサ10〜13は、それぞれ検出信号を後述する冷却システムECU14に出力するように構成されている。なお、アクセル開度センサ13が、本発明のアクセル操作量検出手段に相当している。   The cooling system of the present embodiment includes an outside air temperature sensor 10 that detects outside air temperature, an engine speed sensor 11 that detects the number of revolutions of the engine 1, a vehicle speed sensor 12 that detects the speed of the vehicle, and a driver's accelerator pedal. Is provided with an accelerator opening sensor 13 for detecting the amount of depression (accelerator opening). Each of these sensors 10 to 13 is configured to output a detection signal to a cooling system ECU 14 described later. The accelerator opening sensor 13 corresponds to the accelerator operation amount detection means of the present invention.

冷却システムECU(制御手段)14は、CPU、ROM、RAM等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路にて構成されている。そして、冷却システムECU14には、冷却水温センサ5、外気温センサ10、エンジン回転数センサ11、車速センサ12およびアクセル開度センサ13からのセンサ信号が入力される。また、冷却システムECU14は、演算結果に基づいて、ファンコントローラ3bに制御信号を出力する。なお、冷却水温センサ5、外気温センサ10、回転数センサ11および車速センサ12が、本発明の偏流検出手段に相当している。   The cooling system ECU (control means) 14 is composed of a well-known microcomputer comprising a CPU, ROM, RAM, etc. and its peripheral circuits. The cooling system ECU 14 receives sensor signals from the cooling water temperature sensor 5, the outside air temperature sensor 10, the engine speed sensor 11, the vehicle speed sensor 12, and the accelerator opening sensor 13. Further, the cooling system ECU 14 outputs a control signal to the fan controller 3b based on the calculation result. The cooling water temperature sensor 5, the outside air temperature sensor 10, the rotation speed sensor 11 and the vehicle speed sensor 12 correspond to the drift detection means of the present invention.

次に、上記構成の冷却システムの冷却ファン制御について図2および図3に基づいて説明する。図2は本実施形態における冷却システムの冷却システムECU14がROMに格納されたプログラムに従って行う冷却ファン制御を示すフローチャートで、図3は本実施形態における通常ファン制御を示す制御図である。   Next, cooling fan control of the cooling system configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a flowchart showing cooling fan control performed by the cooling system ECU 14 of the cooling system in the present embodiment according to a program stored in the ROM, and FIG. 3 is a control diagram showing normal fan control in the present embodiment.

図2において、まず、通常ファン制御を行う(S100)。すなわち、図3に示すように、エンジンECU(エンジン電子制御装置、図示せず)から冷却水温を所定温度に保つための水温制御信号を受けて、ファンモータ3aをPWM制御するためのパルス信号をファンコントローラ3bに出力する。   In FIG. 2, first, normal fan control is performed (S100). That is, as shown in FIG. 3, a pulse signal for PWM control of the fan motor 3a in response to a water temperature control signal for keeping the cooling water temperature at a predetermined temperature from an engine ECU (engine electronic control unit, not shown). Output to the fan controller 3b.

図2に戻り、冷却水温センサ5により測定された冷却水温度が所定冷却水温度を上回っているか否かを判定する(S110)。ここで、所定冷却水温度は、サーモスタット6のサーモワックスにより設定される設定温度(本実施形態では86℃)と同一温度に設定されている。このため、冷却水温度が所定冷却水温度を上回っているか否かを判定することで、冷却水がラジエータ2に流れているか否かを診断することができる。なお、冷却水温センサ5が、本発明の通水検出手段に相当している。   Returning to FIG. 2, it is determined whether or not the coolant temperature measured by the coolant temperature sensor 5 exceeds a predetermined coolant temperature (S110). Here, the predetermined cooling water temperature is set to the same temperature as the set temperature (86 ° C. in the present embodiment) set by the thermo wax of the thermostat 6. For this reason, it can be diagnosed whether the cooling water is flowing into the radiator 2 by determining whether or not the cooling water temperature is higher than the predetermined cooling water temperature. The cooling water temperature sensor 5 corresponds to the water flow detecting means of the present invention.

冷却水温センサ5により測定された冷却水温度が所定冷却水温度を上回っていない場合には(S110:NO)、冷却水はバイパス回路Bを流れてラジエータ2には流れていないと診断し、S100に戻る。   When the cooling water temperature measured by the cooling water temperature sensor 5 does not exceed the predetermined cooling water temperature (S110: NO), it is diagnosed that the cooling water does not flow to the radiator 2 through the bypass circuit B, and S100. Return to.

一方、冷却水温センサ5により測定された冷却水温度が所定冷却水温度を上回っている場合には(S110:YES)、冷却水がラジエータ2に流れている、すなわちラジエータ2に偏流が発生する可能性があると診断し、外気温センサ10により測定された外気温が所定外気温度を下回っているか否かを判定する(S120)。   On the other hand, when the cooling water temperature measured by the cooling water temperature sensor 5 is higher than the predetermined cooling water temperature (S110: YES), the cooling water is flowing to the radiator 2, that is, the radiator 2 may be drifted. It is determined that the outside air temperature measured by the outside air temperature sensor 10 is below a predetermined outside air temperature (S120).

冷却水の偏流は、外気温が極低温(例えば−20℃以下)の場合に発生する。これは、極低温時において、冷却水に用いられるLLCの粘度が急激に高くなるため、冷却水が一部のチューブにのみ流れやすくなり、ラジエータ2全体に均一に流れにくくなるためである。したがって、所定外気温度を偏流の発生開始温度、すなわちこの温度以下では偏流が発生する可能性があるという温度(本実施形態では−20℃)に設定し、外気温センサ10により測定された外気温を所定外気温度と比較することで、冷却水の偏流が発生している可能性があるか否かを診断することができる。なお、外気温センサ10が、本発明の外気温検出手段に相当している。   The drift of the cooling water occurs when the outside air temperature is extremely low (for example, −20 ° C. or lower). This is because the viscosity of the LLC used for the cooling water rapidly increases at a very low temperature, so that the cooling water easily flows only to some of the tubes and is difficult to flow uniformly over the radiator 2. Therefore, the predetermined outside air temperature is set to the temperature at which drift starts, that is, a temperature at which drift is likely to occur below this temperature (−20 ° C. in this embodiment), and the outside temperature measured by the outside temperature sensor 10. Is compared with a predetermined outside air temperature, it is possible to diagnose whether or not there is a possibility of drifting of the cooling water. The outside air temperature sensor 10 corresponds to the outside air temperature detecting means of the present invention.

この結果、外気温センサ10により測定された外気温が所定外気温度を下回っていない場合には(S120:NO)、外気温が偏流の発生条件(極低外気温度時)を満たしていない、すなわちラジエータ2に偏流が発生していないと診断し、S100に戻る。   As a result, when the outside air temperature measured by the outside air temperature sensor 10 is not lower than the predetermined outside air temperature (S120: NO), the outside air temperature does not satisfy the drift generation condition (at the time of extremely low outside air temperature), that is, Diagnose that no drift has occurred in the radiator 2, and return to S100.

一方、外気温センサ10により測定された外気温が所定外気温度を下回っている場合には(S120:YES)、外気温が偏流の発生条件を満たしている、すなわちラジエータ2に偏流が発生している可能性があると診断し、エンジン回転数センサ11により測定されたエンジン回転数が所定回転数を下回っているか否かを判定する(S130)。   On the other hand, when the outside air temperature measured by the outside air temperature sensor 10 is lower than the predetermined outside air temperature (S120: YES), the outside air temperature satisfies the drift generation condition, that is, the radiator 2 has drift. The engine speed measured by the engine speed sensor 11 is less than a predetermined speed (S130).

冷却水の偏流は、ラジエータ2に流れる冷却水流量が低流量の場合に発生する。これは、高流量時には冷却水がラジエータ2全体に流れやすくなるが、低流量時には冷却水が一部のチューブにのみ流れやすくなるためである。また、本実施形態のように、水ポンプ4がエンジン1の動力によって機械的に駆動される場合、ラジエータ2に流れる冷却水流量はエンジン回転数に比例する。このため、所定回転数を偏流の発生開始回転数、すなわちこの回転数以下では偏流が発生する可能性があるというエンジン回転数(本実施形態では1500rpm)に設定し、エンジン回転数センサ11により測定されたエンジン回転数を所定回転数と比較することで、偏流が発生している可能性があるか否かを診断することができる。なお、エンジン回転数センサ11が、本発明の流量検出手段に相当している。   The uneven flow of the cooling water is generated when the flow rate of the cooling water flowing through the radiator 2 is low. This is because the cooling water easily flows through the entire radiator 2 when the flow rate is high, but the cooling water easily flows only through some tubes when the flow rate is low. Further, when the water pump 4 is mechanically driven by the power of the engine 1 as in this embodiment, the flow rate of the cooling water flowing through the radiator 2 is proportional to the engine speed. For this reason, the predetermined rotation speed is set to the engine rotation speed (1500 rpm in the present embodiment) at which the occurrence of drift is likely to occur when the rotation speed is equal to or less than the rotation speed, and measured by the engine speed sensor 11. It is possible to diagnose whether or not there is a possibility that a drift has occurred by comparing the engine speed thus obtained with a predetermined engine speed. The engine speed sensor 11 corresponds to the flow rate detecting means of the present invention.

この結果、エンジン回転数センサ11により測定されたエンジン回転数が所定回転数を下回っていない場合には(S130:NO)、エンジン回転数、すなわち冷却水流量が偏流の発生条件(低流量時)を満たしていない、すなわちラジエータ2に偏流が発生していないと診断し、S100に戻る。   As a result, when the engine speed measured by the engine speed sensor 11 does not fall below the predetermined speed (S130: NO), the engine speed, that is, the coolant flow rate is a condition for generating a drift (at a low flow rate). Is satisfied, that is, no drift has occurred in the radiator 2, and the process returns to S100.

一方、エンジン回転数センサ11により測定されたエンジン回転数が所定回転数を下回っている場合には(S130:YES)、エンジン回転数、すなわち冷却水流量が偏流の発生条件を満たしている、すなわちラジエータ2に偏流が発生している可能性があると診断し、車速センサ12により測定された車速が所定車速を下回っているか否かを判定する(S140)。   On the other hand, when the engine rotational speed measured by the engine rotational speed sensor 11 is below the predetermined rotational speed (S130: YES), the engine rotational speed, that is, the coolant flow rate satisfies the condition for generating the drift, that is, It is diagnosed that there is a possibility of drift in the radiator 2, and it is determined whether or not the vehicle speed measured by the vehicle speed sensor 12 is below a predetermined vehicle speed (S140).

冷却水の偏流は、ラジエータ2を通過する冷却風の風速が低風速の場合に発生する。これは、冷却風が高風速時には、ラジエータ2全体を冷却して均一な温度にすることができるが、低流量時にはラジエータ2全体を確実に冷却することができず、ラジエータ2全体の温度を均一にすることができないためである。また、ラジエータ2を通過する冷却風速は、冷却ファン3が駆動していない時は車速から判断できるため、所定車速を偏流の発生開始速度、すなわちこの車速以下では偏流が発生する可能性があるという速度(本実施形態では15km/h)に設定し、車速センサ12により測定された車速を所定車速と比較することで、偏流が発生している可能性があるか否かを診断することができる。なお、車速センサ12が、本発明の風速検出手段に相当している。   The drift of the cooling water occurs when the speed of the cooling air passing through the radiator 2 is low. This is because when the cooling air is at a high wind speed, the entire radiator 2 can be cooled to a uniform temperature, but when the flow rate is low, the entire radiator 2 cannot be reliably cooled, and the temperature of the entire radiator 2 is uniform. It is because it cannot be made. Further, since the cooling air speed passing through the radiator 2 can be determined from the vehicle speed when the cooling fan 3 is not driven, there is a possibility that the predetermined vehicle speed is generated at the drift start speed, that is, the drift is generated below this vehicle speed. By setting the speed (15 km / h in the present embodiment) and comparing the vehicle speed measured by the vehicle speed sensor 12 with a predetermined vehicle speed, it is possible to diagnose whether or not there is a possibility of drifting. . The vehicle speed sensor 12 corresponds to the wind speed detecting means of the present invention.

この結果、車速センサ12により測定された車速が所定車速を下回っていない場合には(S140:NO)、車速、すなわちラジエータ2を通過する冷却風速が偏流の発生条件(低風速時)を満たしていない、すなわちラジエータ2に偏流が発生していないと診断し、S100に戻る。   As a result, when the vehicle speed measured by the vehicle speed sensor 12 does not fall below the predetermined vehicle speed (S140: NO), the vehicle speed, that is, the cooling wind speed passing through the radiator 2 satisfies the drift generation condition (at the time of low wind speed). No, i.e., no drift has occurred in the radiator 2, and the process returns to S100.

一方、車速センサ12により測定された車速が所定車速を下回っている場合には(S140:YES)、車速、すなわちラジエータ2を通過する冷却風速が偏流の発生条件(低風速時)を満たしており、さらにS110〜S130の診断結果とあわせて、ラジエータ2に偏流が発生していると診断し、アクセル開度センサ13により測定されたアクセル開度の増加率が所定値を越えているか否かを判定する(S150)。   On the other hand, when the vehicle speed measured by the vehicle speed sensor 12 is lower than the predetermined vehicle speed (S140: YES), the vehicle speed, that is, the cooling air speed passing through the radiator 2 satisfies the drift generation condition (at the time of low wind speed). Further, together with the diagnosis results of S110 to S130, it is diagnosed that a drift has occurred in the radiator 2, and whether or not the increase rate of the accelerator opening measured by the accelerator opening sensor 13 exceeds a predetermined value. Determine (S150).

車両が加速してエンジン回転数が上昇することで、ラジエータ2に流入する冷却水流量が増加する。このため、アクセル開度の増加率が所定値を越えた(アクセル開度が急上昇した)、すなわちアクセル開度信号がステップ応答を示したか否かを判定することで、エンジン回転数の急上昇を事前に予測し、冷却水流量が増大するか否かを診断することができる。   As the vehicle accelerates and the engine speed increases, the flow rate of cooling water flowing into the radiator 2 increases. For this reason, it is determined in advance whether the rate of increase of the accelerator opening exceeds a predetermined value (accelerator opening suddenly increases), that is, whether or not the accelerator opening signal indicates a step response. It is possible to predict whether or not the cooling water flow rate will increase.

この結果、アクセル開度センサ13により測定されたアクセル開度の増加率が所定値を越えていない場合には(S150:NO)、ラジエータ2に流入する冷却水流量が増大しないと診断し、S100に戻る。   As a result, when the increase rate of the accelerator opening measured by the accelerator opening sensor 13 does not exceed the predetermined value (S150: NO), it is diagnosed that the flow rate of the cooling water flowing into the radiator 2 does not increase, and S100 Return to.

一方、アクセル開度センサ13により測定されたアクセル開度の増加率が所定値を越えている場合には(S150:YES)、ラジエータ2に流入する冷却水流量が増大すると診断し、冷却ファン3を数秒間強制的に駆動し(S160)、S100に戻る。   On the other hand, when the increase rate of the accelerator opening measured by the accelerator opening sensor 13 exceeds a predetermined value (S150: YES), it is diagnosed that the flow rate of the cooling water flowing into the radiator 2 increases, and the cooling fan 3 Is forcibly driven for several seconds (S160), and the process returns to S100.

なお、外気温、冷却水流量、冷却風(空気)風速およびラジエータ2への通水の有無が、本発明の「偏流の発生に関連する因子」に相当している。また、極低外気温、低冷却水流量、低冷却風風速およびラジエータ2への通水が、本発明の「偏流発生条件」に相当している。   The outside air temperature, the cooling water flow rate, the cooling wind (air) wind speed, and the presence or absence of water flow to the radiator 2 correspond to the “factors related to the occurrence of drift” in the present invention. Further, the extremely low outside air temperature, the low cooling water flow rate, the low cooling wind speed and the water flow to the radiator 2 correspond to the “drift generation condition” of the present invention.

以上のように、極低外気温、低冷却水流量および低冷却風速の条件を全て満たし、サーモスタット6が開いてラジエータ2に通水している場合に、ラジエータ2に偏流が発生していると診断し、さらに偏流発生状態において冷却水流量が増大すると診断した場合にのみ、冷却ファン3を強制的に駆動してラジエータ2を急速に冷却し、冷却水が全てのチューブに均一に流れるようにすることで、熱歪みの発生を抑制することができる。したがって、冷却ファン3の駆動を抑えつつ、極低温時におけるラジエータ2の熱歪みを低減することが可能となる。これにより、ファンモータ3aの寿命を向上させることができるとともに、消費電力を低下させて燃費を向上させることができる。   As described above, when all the conditions of the extremely low outside air temperature, the low cooling water flow rate, and the low cooling air speed are satisfied and the thermostat 6 is opened and water is passed through the radiator 2, the drift is generated in the radiator 2. Only when a diagnosis is made and it is further diagnosed that the flow rate of cooling water increases in the state of occurrence of drift, the cooling fan 3 is forcibly driven to rapidly cool the radiator 2 so that the cooling water flows uniformly to all the tubes. By doing, generation | occurrence | production of a thermal distortion can be suppressed. Therefore, it is possible to reduce the thermal distortion of the radiator 2 at a very low temperature while suppressing the driving of the cooling fan 3. Thereby, while being able to improve the lifetime of the fan motor 3a, power consumption can be reduced and a fuel consumption can be improved.

さらに、車両に搭載される既存のセンサ類を使用して偏流の発生を判定することができるため、簡易な構成で、冷却ファン3の駆動を抑えつつ極低温時におけるラジエータ2の熱歪みを低減することが可能となる。   Furthermore, since it is possible to determine the occurrence of drift using existing sensors mounted on the vehicle, the heat distortion of the radiator 2 at extremely low temperatures can be reduced with a simple configuration while suppressing the driving of the cooling fan 3. It becomes possible to do.

(他の実施形態)
なお、上記実施形態において、冷却システムECU14を、偏流発生条件(極低外気温、低冷却水流量、低冷却風風速、ラジエータ2に通水している)を全て満たしている場合に、ラジエータ2内に冷却水の偏流が発生したと診断するように構成したが、これに限らず、偏流発生条件のうち少なくとも1つを満たしている場合に偏流が発生したと診断するように構成してもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, when the cooling system ECU 14 satisfies all the conditions for generating a drift (extremely low outside air temperature, low cooling water flow rate, low cooling wind speed, and water passing through the radiator 2), the radiator 2 Although it is configured to diagnose that a drift of cooling water has occurred in the inside, not limited to this, it may be configured to diagnose that a drift has occurred when at least one of the conditions for occurrence of drift is satisfied. Good.

また、上記実施形態では、アクセル開度信号がアクセル開度センサ13から冷却システムECU14に直接入力される形態になっているが、アクセル開度センサ13からアクセル開度信号がエンジンECU入力され、エンジンECUから冷却システムECU14にアクセル開度信号が入力されるようになっていてもよい。同様に、車速センサから車速信号がメータECUに入力され、メータECUから冷却システムECUに車速信号が入力されるようになっていてもよい。   Further, in the above embodiment, the accelerator opening signal is directly input from the accelerator opening sensor 13 to the cooling system ECU 14, but the accelerator opening signal is input from the accelerator opening sensor 13 to the engine ECU. An accelerator opening signal may be input from the ECU to the cooling system ECU 14. Similarly, a vehicle speed signal may be input from the vehicle speed sensor to the meter ECU, and a vehicle speed signal may be input from the meter ECU to the cooling system ECU.

また、上記実施形態において、水ポンプ4として機械式のポンプを用いたが、電動式のポンプを用いてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the mechanical pump was used as the water pump 4, an electric pump may be used.

本発明の実施形態に係る冷却システムを示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a cooling system concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における冷却ファン制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the cooling fan control in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における通常ファン制御を示す制御図である。It is a control diagram showing normal fan control in an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

2…ラジエータ(熱交換器)、3…冷却ファン、5…冷却水温センサ(通水検出手段)、10…外気温センサ(外気温検出手段)、11…エンジン回転数センサ(流量検出手段)、12…車速センサ(風速検出手段)、13…アクセル開度センサ(アクセル操作量検出手段)、14…冷却システムECU(制御手段)。   2 ... Radiator (heat exchanger), 3 ... Cooling fan, 5 ... Cooling water temperature sensor (water flow detecting means), 10 ... Outside air temperature sensor (outside air temperature detecting means), 11 ... Engine speed sensor (flow rate detecting means), DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Vehicle speed sensor (wind speed detection means), 13 ... Accelerator opening degree sensor (accelerator operation amount detection means), 14 ... Cooling system ECU (control means).

Claims (6)

空気と熱媒体との熱交換を行う熱交換器(2)と、
前記熱交換器(2)に空気を供給する冷却ファン(3)と、
前記熱交換器(2)内における熱媒体の偏流の発生に関連する因子を検出する偏流検出手段(5、10〜12)と、
前記冷却ファン(3)の駆動制御を行う制御手段(14)とを備え、
前記制御手段(14)は、前記偏流検出手段(5、10〜12)によって検出された前記偏流の発生に関連する因子に基づいて偏流発生条件が成立していると判定した場合に前記冷却ファン(3)を駆動させることを特徴とする冷却システム。
A heat exchanger (2) for exchanging heat between air and a heat medium;
A cooling fan (3) for supplying air to the heat exchanger (2);
Drift detection means (5, 10-12) for detecting factors related to the occurrence of drift of the heat medium in the heat exchanger (2);
Control means (14) for controlling the driving of the cooling fan (3),
When the control means (14) determines that the drift generation condition is satisfied based on a factor related to the occurrence of the drift detected by the drift detection means (5, 10-12), the cooling fan A cooling system characterized by driving (3).
前記熱媒体は、車両の走行用駆動源として用いられ、運転者によるアクセルの操作量に応じて出力が変化するエンジン(1)に循環するように構成され、
前記アクセルの操作量を検出するアクセル操作量検出手段(13)を備え、
前記制御手段(14)は、前記偏流検出手段(5、10〜12)によって前記偏流発生条件が成立していると判定され、かつ前記アクセル操作量検出手段(13)によって検出された前記アクセルの操作量の増加率が所定値を超えた場合に、前記冷却ファン(3)を駆動させることを特徴とする請求項1に記載の冷却システム。
The heat medium is used as a driving source for driving the vehicle, and is configured to circulate to the engine (1) whose output changes according to the amount of accelerator operation by the driver.
An accelerator operation amount detection means (13) for detecting the operation amount of the accelerator;
The control means (14) determines that the drift generation condition is satisfied by the drift detection means (5, 10-12) and detects the acceleration detected by the accelerator operation amount detection means (13). The cooling system according to claim 1, wherein the cooling fan (3) is driven when an increase rate of an operation amount exceeds a predetermined value.
前記偏流検出手段は、外気温を検出する外気温検出手段(10)を有しており、
前記偏流の発生に関する因子には、前記外気温検出手段(10)により検出された外気温が含まれており、前記偏流発生条件には、前記外気温が所定外気温以下であることが含まれていることを特徴とする請求項1または2に記載の冷却システム。
The drift detection means includes outside air temperature detecting means (10) for detecting outside air temperature,
The factors relating to the occurrence of drift include the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means (10), and the drift current generation conditions include that the outside temperature is not more than a predetermined outside temperature. The cooling system according to claim 1, wherein the cooling system is provided.
前記偏流検出手段は、前記熱交換器(2)を流れる熱媒体の流量を検出する流量検出手段(11)を有しており、
前記偏流の発生に関する因子には、前記流量検出手段(11)により検出された熱媒体流量が含まれており、前記偏流発生条件には、前記熱媒体流量が所定流量以下であることが含まれていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の冷却システム。
The drift detection means has flow rate detection means (11) for detecting the flow rate of the heat medium flowing through the heat exchanger (2),
The factors relating to the occurrence of drift include the heat medium flow rate detected by the flow rate detection means (11), and the drift generation conditions include that the heat medium flow rate is not more than a predetermined flow rate. The cooling system according to any one of claims 1 to 3, wherein the cooling system is provided.
前記偏流検出手段は、前記熱交換器(2)を通過する空気の風速を検出する風速検出手段(12)を有しており、
前記偏流の発生に関する因子には、前記風速検出手段(12)により検出された空気風速が含まれており、前記偏流発生条件には、前記空気風速が所定風速以下であることが含まれていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷却システム。
The drift detection means has a wind speed detection means (12) for detecting the wind speed of the air passing through the heat exchanger (2),
The factors relating to the occurrence of the drift include the air wind speed detected by the wind speed detecting means (12), and the drift generation conditions include that the air wind speed is equal to or lower than a predetermined wind speed. The cooling system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
前記偏流検出手段は、熱媒体が前記熱交換器(2)に流入するか否かを検出する通水検出手段(5)を有しており、
前記偏流の発生に関する因子には、前記通水検出手段(5)により検出された前記熱交換器(2)への熱媒体の流入の有無が含まれており、前記偏流発生条件には、前記熱交換器(2)への熱媒体の流入があることが含まれていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の冷却システム。
The drift detection means has water flow detection means (5) for detecting whether or not a heat medium flows into the heat exchanger (2),
The factors relating to the occurrence of the drift include the presence or absence of inflow of a heat medium into the heat exchanger (2) detected by the water flow detection means (5). 6. Cooling system according to any one of the preceding claims, characterized in that there is an inflow of a heat medium into the heat exchanger (2).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108644002A (en) * 2018-07-18 2018-10-12 龙城电装(常州)有限公司 A kind of water-cooled engine Intelligent heat management system

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