內(nèi)燃機的冷卻裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機的冷卻裝置，能夠通過進氣的冷卻來抑制爆震的發(fā)生、且抑制由于過冷卻引起的孔潮濕的增加和燃燒的不穩(wěn)定化。在形成于發(fā)動機(2)的主體的HT冷卻水流路(34、35)，通過HT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)(30)使HT冷卻水循環(huán)，在LT冷卻水流路(12、14)，通過LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)(10)使與HT冷卻水相比溫度較低的LT冷卻水循環(huán)?？刂蒲b置(80)控制LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)(10)的運轉(zhuǎn)，以使得在由負(fù)載和旋轉(zhuǎn)速度定義的發(fā)動機(2)的工作點處于發(fā)動機(2)的運轉(zhuǎn)區(qū)域之中的包括高負(fù)載且低旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域的特定區(qū)域的情況下，與工作點處于特定區(qū)域以外的運轉(zhuǎn)區(qū)域的情況相比，LT冷卻水的溫度低。另外，控制裝置在HT冷卻水的溫度比預(yù)定溫度低的情況下，與HT冷卻水的溫度比預(yù)定溫度高的情況相比使特定區(qū)域向高負(fù)載側(cè)縮小。
【專利說明】
內(nèi)燃機的冷卻裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的冷卻裝置，詳細(xì)而言涉及具備兩個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的冷卻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在內(nèi)燃機設(shè)置有用于將汽缸蓋和/或汽缸體保持在合適溫度的水冷的冷卻裝置。冷卻裝置具備使冷卻水在形成于汽缸蓋和/或汽缸體的內(nèi)部的冷卻水流路與散熱器之間循環(huán)的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。關(guān)于這樣的冷卻裝置，在下述的專利文獻I記載了根據(jù)內(nèi)燃機的負(fù)載狀態(tài)來控制冷卻水的溫度。根據(jù)在此記載的技術(shù)，在內(nèi)燃機為高負(fù)載狀態(tài)時，為了抑制爆震的發(fā)生，通過增加冷卻水的流量來使冷卻水的溫度降低。
[0003]另外，在下述的專利文獻2和專利文獻3公開了具備兩個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的冷卻裝置。一方的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成為使冷卻水在設(shè)置于汽缸體內(nèi)的冷卻水流路和設(shè)置于汽缸蓋的排氣孔周邊的冷卻水流路循環(huán)。另一方的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成為使冷卻水在設(shè)置于汽缸蓋的進氣孔周邊的冷卻水流路循環(huán)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0005]專利文獻:
[0006]專利文獻I:日本特開2004-084526號公報
[0007]專利文獻2:日本特開2013-133747號公報
[0008]專利文獻3:日本特開2013-133746號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]進氣孔周邊的溫度給進氣的溫度帶來的影響大，進氣的溫度對于爆震的靈敏度高。根據(jù)專利文獻2等記載的冷卻裝置，能夠在兩個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)之間分別調(diào)整冷卻水的溫度，所以能夠使在進氣孔周邊流動的冷卻水的溫度比在汽缸體內(nèi)和/或排氣孔周邊流動的冷卻水的溫度低。由此，能夠有效地冷卻進氣孔周邊而抑制爆震的發(fā)生。
[0011 ]進而，在本申請的發(fā)明的創(chuàng)造過程中，對在具備兩個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的冷卻裝置中根據(jù)內(nèi)燃機的負(fù)載狀態(tài)控制在進氣孔周邊等流動的冷卻水的溫度這樣的發(fā)明(以下，將該發(fā)明稱作現(xiàn)有發(fā)明)進行了研究。在此，將在進氣孔周邊等流動的溫度相對較低的冷卻水稱作低溫冷卻水，將使低溫冷卻水循環(huán)的系統(tǒng)稱作低溫冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。另外，將在汽缸體內(nèi)和/或排氣孔周邊流動的溫度相對較高的冷卻水稱作高溫冷卻水，將使高溫冷卻水循環(huán)的系統(tǒng)稱作高溫冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。
[0012]高溫冷卻水循環(huán)系統(tǒng)擔(dān)任內(nèi)燃機整體的冷卻，低溫冷卻水循環(huán)系統(tǒng)擔(dān)任特別是對進氣的溫度的影響大的部位的冷卻。因此，與使高溫冷卻水的溫度變化的情況相比，使低溫冷卻水的溫度變化對進氣的溫度的影響大，另一方面對內(nèi)燃機整體的影響小。因而，根據(jù)現(xiàn)有發(fā)明，可期待:能夠?qū)⑦M入燃燒室的進氣的溫度控制在與負(fù)載狀態(tài)相應(yīng)的適當(dāng)?shù)臏囟?，與以一個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)作為前提的專利文獻I記載的技術(shù)相比，也能夠更有效地抑制爆震。
[0013]然而，通過本申請的
【發(fā)明人】們的專心研究，判明了上述現(xiàn)有發(fā)明存在改善的余地。在現(xiàn)有發(fā)明中，根據(jù)負(fù)載狀態(tài)控制低溫冷卻水的溫度，以使得進氣成為與內(nèi)燃機的負(fù)載狀態(tài)相應(yīng)的溫度，但改變進氣的溫度的要素不僅僅是低溫冷卻水的溫度。在具備兩個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的冷卻裝置中，擔(dān)任內(nèi)燃機整體的冷卻的高溫冷卻水的溫度也會影響到進氣的溫度。因此，根據(jù)低溫冷卻水的溫度與高溫冷卻水的溫度的關(guān)系，既有可能由于冷卻不足而產(chǎn)生爆震，另外也有可能由于過冷卻而產(chǎn)生孔潮濕的增加和/或燃燒的不穩(wěn)定化這樣的問題。
[0014]本發(fā)明是鑒于上述那樣的課題而做出的，其目的在于提供能夠通過進氣的冷卻來抑制爆震的發(fā)生并且能夠抑制由于過冷卻引起的孔潮濕的增加和燃燒的不穩(wěn)定化的內(nèi)燃機的冷卻裝置。
[0015]用于解決課題的手段
[0016]本發(fā)明的內(nèi)燃機的冷卻裝置具備形成于內(nèi)燃機的主體的第I冷卻水流路、冷卻進氣的水冷式的進氣冷卻單元、兩個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、以及控制裝置。兩個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中的第I冷卻水循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成為使第I冷卻水在第I冷卻水流路循環(huán)，第2冷卻水循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成為使溫度比第I冷卻水的溫度低的第2冷卻水在進氣冷卻單元循環(huán)。
[0017]控制裝置構(gòu)成為根據(jù)內(nèi)燃機的負(fù)載以及旋轉(zhuǎn)速度、和第I冷卻水的溫度控制第2冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)。
[0018]詳細(xì)而言，控制裝置構(gòu)成為，控制第2冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，以使得在由負(fù)載和旋轉(zhuǎn)速度定義的內(nèi)燃機的工作點處于內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)區(qū)域之中的包括高負(fù)載且低旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域的特定區(qū)域的情況下，與該工作點處于特定區(qū)域以外的運轉(zhuǎn)區(qū)域的情況相比，第2冷卻水的溫度低。只要與特定區(qū)域的外側(cè)相比第2冷卻水的溫度的設(shè)定低，則特定區(qū)域的內(nèi)側(cè)的第2冷卻水的溫度的設(shè)定可以一樣，也可以根據(jù)負(fù)載或旋轉(zhuǎn)速度而使設(shè)定溫度具有分布。另夕卜，只要與特定區(qū)域的內(nèi)側(cè)相比第2冷卻水的溫度的設(shè)定高，則特定區(qū)域的外側(cè)的第2冷卻水的溫度的設(shè)定可以一樣，也可以根據(jù)負(fù)載或旋轉(zhuǎn)速度而使設(shè)定溫度具有分布。
[0019]而且，控制裝置構(gòu)成為，在第I冷卻水的溫度低的情況下，與第I冷卻水的溫度高的情況相比，使特定區(qū)域向高負(fù)載側(cè)縮小。只要第I冷卻水的溫度低的情況下的特定區(qū)域與第I冷卻水的溫度高的情況下的特定區(qū)域相比向高負(fù)載側(cè)縮小，則與第I冷卻水的溫度相應(yīng)的特定區(qū)域的范圍的設(shè)定的方法不限定。例如，可以是，在第I冷卻水的溫度比預(yù)定溫度低的情況下，與第I冷卻水的溫度比預(yù)定溫度高的情況相比，使特定區(qū)域向高負(fù)載側(cè)縮小。也可以是，隨著第I冷卻水的溫度變低而使特定區(qū)域向更高負(fù)載側(cè)階段性地縮小，隨著第I冷卻水的溫度變高而使特定區(qū)域向更低負(fù)載側(cè)階段性地擴大?；蛘咭部梢允?，第I冷卻水的溫度越低，則使特定區(qū)域越向更高負(fù)載側(cè)縮小，第I冷卻水的溫度越高，則使特定區(qū)域越向更低負(fù)載側(cè)擴大。
[0020]根據(jù)以以上方式構(gòu)成的冷卻裝置，在內(nèi)燃機在容易發(fā)生爆震的高負(fù)載且低旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域運轉(zhuǎn)著時，能夠使進氣的溫度相對低而抑制爆震的發(fā)生，在內(nèi)燃機在除此之外的運轉(zhuǎn)區(qū)域運轉(zhuǎn)著時，能夠使進氣的溫度相對高而抑制由于過冷卻引起的孔潮濕的增加和/或燃燒的不穩(wěn)定化。另外，在內(nèi)燃機的主體為相對的低溫時，將使進氣的溫度相對低的運轉(zhuǎn)區(qū)域限定為更高負(fù)載側(cè)的運轉(zhuǎn)區(qū)域，由此能夠抑制由于過冷卻引起的孔潮濕的增加和燃燒的不穩(wěn)定化。
[0021]也可以是，控制裝置構(gòu)成為，在第I冷卻水的溫度低的情況下，與第I冷卻水的溫度高的情況相比使特定區(qū)域也向低旋轉(zhuǎn)速度側(cè)縮小。由此，能夠更切實地抑制由于過冷卻引起的孔潮濕的增加和燃燒的不穩(wěn)定化。在該情況下，只要第I冷卻水的溫度低的情況下的特定區(qū)域比第I冷卻水的溫度高的情況下的特定區(qū)域向低旋轉(zhuǎn)速度側(cè)縮小，則與第I冷卻水的溫度相應(yīng)的特定區(qū)域的范圍的設(shè)定方法不限定。例如，可以是，在第I冷卻水的溫度比預(yù)定溫度低的情況下，與第I冷卻水的溫度比預(yù)定溫度高的情況相比使特定區(qū)域向低旋轉(zhuǎn)速度側(cè)縮小。也可以是，隨著第I冷卻水的溫度變低而使特定區(qū)域向更低旋轉(zhuǎn)速度側(cè)階段性地縮小，隨著第I冷卻水的溫度變高而使特定區(qū)域向高旋轉(zhuǎn)速度側(cè)階段性地擴大?；蛘咭部梢允?，第I冷卻水的溫度越低，則使特定區(qū)域越向更低旋轉(zhuǎn)速度側(cè)縮小，第I冷卻水的溫度越高，則使特定區(qū)域越向更高旋轉(zhuǎn)速度側(cè)擴大。
[0022]在本發(fā)明的內(nèi)燃機的冷卻裝置的優(yōu)選的實施方式中，進氣冷卻單元構(gòu)成為包括第2冷卻水流路，所述第2冷卻水流路形成于在內(nèi)燃機的主體中與第I冷卻水流路相比對進氣的溫度的影響大的部位。在第2冷卻水流路流動溫度比第I冷卻水的溫度低的第2冷卻水。第2冷卻水流路可以包括形成于汽缸蓋的、與進氣孔接近的流路，也可以包括形成于汽缸體的與汽缸的排氣側(cè)上部接近的流路。
[0023]也可以是，在與內(nèi)燃機的主體連接的進氣通路設(shè)置有壓縮機的情況下，進氣冷卻單元構(gòu)成為包括熱交換器，所述熱交換器設(shè)置于進氣通路中的壓縮機的下游。在熱交換器流動溫度比第I冷卻水的溫度低的第2冷卻水。熱交換器也可以與進氣歧管一體化。
[0024]發(fā)明的效果
[0025]如以上所述，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機的冷卻裝置，能夠通過進氣的冷卻抑制爆震的發(fā)生、且抑制由于過冷卻引起的孔潮濕的增加和燃燒的不穩(wěn)定化。
【附圖說明】
[0026]圖1是表示實施方式I的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0027]圖2是表示形成于汽缸蓋的冷卻水流路的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0028]圖3是表示形成于汽缸體的冷卻水流路的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0029]圖4是表示LT流量控制的控制流程的流程圖。
[0030]圖5是表示HT水溫為高溫的情況下的、填充效率和發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度與LT目標(biāo)水溫的對應(yīng)例的圖。
[0031]圖6是表示HT水溫為低溫的情況下的、填充效率和發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度與LT目標(biāo)水溫的對應(yīng)例的圖。
[0032]圖7是表示LT目標(biāo)水溫的設(shè)定流程的流程圖。
[0033]圖8是表示將LT目標(biāo)水溫固定在40°C的情況下的冷卻裝置的動作的時間圖。
[0034]圖9是表示將LT目標(biāo)水溫固定在60°C的情況下的冷卻裝置的動作的時間圖。
[0035]圖10是表示根據(jù)填充效率和發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度變更LT目標(biāo)水溫的現(xiàn)有發(fā)明的冷卻裝置的動作的時間圖。
[0036]圖11是表示實施方式I的冷卻裝置的動作的時間圖。
[0037]圖12是表示實施方式2的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0038]圖13是表示實施方式3的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0039]圖14是表示劃分LT目標(biāo)水溫的低溫區(qū)域與高溫區(qū)域的填充效率閾值的相對于HT水溫的設(shè)定例的圖。
[0040]圖15是表示劃分LT目標(biāo)水溫的低溫區(qū)域與高溫區(qū)域的填充效率閾值的相對于HT水溫的設(shè)定例的圖。
[0041 ]附圖標(biāo)記說明
[0042]2發(fā)動機;4汽缸蓋;6汽缸體;8進氣孔；10、50、60LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；12蓋內(nèi)LT冷卻水流路；14缸體內(nèi)LT冷卻水流路；20LT散熱器；24三通閥；26電動水栗；28溫度傳感器；30HT冷卻水循環(huán)系統(tǒng);34缸體內(nèi)HT冷卻水流路;35蓋內(nèi)HT冷卻水流路;40HT散熱器;44恒溫器;46水栗;48溫度傳感器;52進氣通路;54進氣歧管；56水冷式中間冷卻器;58渦輪壓縮機;62進氣歧管一體型水冷式中間冷卻器;80控制裝置。
【具體實施方式】
[0043]以下，參照【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。其中，在以下所示的實施方式中言及各要素的個數(shù)、數(shù)量、量、范圍等數(shù)值的情況下，除了特別明示的情況、原理上明顯特定于該數(shù)值的情況以外，本發(fā)明不限定于所言及的數(shù)值。另外，在以下所示的實施方式中所說明的構(gòu)造、步驟等，除了特別明示的情況、原理上明顯特定于此的情況以外，對于本發(fā)明并不一定是必需的。
[0044]實施方式1.
[0045]1.冷卻裝置的結(jié)構(gòu)
[0046]本實施方式的內(nèi)燃機是通過冷卻水冷卻的水冷式發(fā)動機(以下，簡稱作發(fā)動機)。用于冷卻發(fā)動機的冷卻水通過冷卻水循環(huán)系統(tǒng)(冷卻水循環(huán)回路)在發(fā)動機與散熱器之間循環(huán)。冷卻水的供給對構(gòu)成發(fā)動機的主體的汽缸體和汽缸蓋雙方進行。
[0047]圖1是表示本實施方式的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)的圖。本實施方式的冷卻裝置具備向發(fā)動機2供給冷卻水的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)10、30這兩個系統(tǒng)。冷卻水的供給對發(fā)動機2的汽缸體6和汽缸蓋4雙方進行。兩個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)10、30均是獨立的閉環(huán)，能夠使所循環(huán)的冷卻水的溫度不同。以下，將溫度相對較低的冷卻水所循環(huán)的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)10稱作LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，將溫度相對較高的冷卻水所循環(huán)的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)30稱作HT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。另夕卜，將在LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)10循環(huán)的冷卻水稱作LT冷卻水，將在HT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)30循環(huán)的冷卻水稱作HT冷卻水。此外，LT是Low Temperatur e (低溫)的簡寫，HT是Hi ghT emperature (高溫)的簡寫。
[0048]LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)10包括形成于汽缸蓋4的內(nèi)部的蓋內(nèi)LT冷卻水流路12和形成于汽缸體6的內(nèi)部的缸體內(nèi)LT冷卻水流路14。蓋內(nèi)LT冷卻水流路12設(shè)置于進氣孔8的附近。圖1繪出了4汽缸的4個進氣孔8。蓋內(nèi)LT冷卻水流路12沿著各汽缸的進氣孔8的上面在發(fā)動機2的曲軸方向上延伸。缸體內(nèi)LT冷卻水流路14設(shè)置成包圍汽缸上部的特別是進氣流容易觸碰的部分。進氣孔8和/或進氣門的溫度以及汽缸上部的壁面溫度對于爆震的靈敏度高。因而，通過由蓋內(nèi)LT冷卻水流路12和/或缸體內(nèi)LT冷卻水流路14重點冷卻這些部分，能夠有效抑制在高負(fù)載區(qū)域的爆震的發(fā)生。此外，蓋內(nèi)LT冷卻水流路12和缸體內(nèi)LT冷卻水流路14經(jīng)由形成于汽缸蓋4與汽缸體6的對合面的開口連接。
[0049]在汽缸蓋4形成有與蓋內(nèi)LT冷卻水流路12連通的冷卻水入口和冷卻水出口。汽缸蓋4的冷卻水入口通過冷卻水導(dǎo)入管16而與LT散熱器20的冷卻水出口連接，汽缸蓋4的冷卻水出口通過冷卻水排出管18而與LT散熱器20的冷卻水入口連接。冷卻水導(dǎo)入管16和冷卻水排出管18通過繞過LT散熱器20的旁通管22連接。在旁通管22從冷卻水排出管18分支的分支部設(shè)置有三通閥24。在冷卻水導(dǎo)入管16中的與旁通管22合流的合流部的下游設(shè)置有用于使LT冷卻水循環(huán)的電動水栗26。電動水栗26的吐出量能夠通過調(diào)整馬達的輸出而任意變更。在冷卻水排出管18中的三通閥24的上游安裝有用于計測通過了發(fā)動機2內(nèi)的LT冷卻水的溫度(冷卻水出口溫度)的溫度傳感器28 ο在本實施方式中，LT冷卻水的溫度是指由溫度傳感器28計測的冷卻水出口溫度。
[0050] HT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)30包括形成于汽缸體6的內(nèi)部的缸體內(nèi)HT冷卻水流路34和形成于汽缸蓋4的內(nèi)部的蓋內(nèi)HT冷卻水流路35。相對于前述的缸體內(nèi)LT冷卻水流路14局部地設(shè)置，缸體內(nèi)HT冷卻水流路34構(gòu)成包圍汽缸的周圍的水套的主要部分。蓋內(nèi)HT冷卻水流路35從排氣孔附近設(shè)置到進氣孔附近。在進氣孔8流動的進氣由在蓋內(nèi)HT冷卻水流路35流動的HT冷卻水大致地除去熱量后，由供溫度更低的LT冷卻水流動的蓋內(nèi)LT冷卻水流路12冷卻。此外，蓋內(nèi)HT冷卻水流路35和缸體內(nèi)HT冷卻水流路34經(jīng)由形成于汽缸蓋4與汽缸體6的對合面的開口連接。
[0051 ] 在汽缸體6形成有連通于缸體內(nèi)HT冷卻水流路34的冷卻水入口和冷卻水出口。汽缸體6的冷卻水入口通過冷卻水導(dǎo)入管36連接于HT散熱器40的冷卻水出口，汽缸體6的冷卻水出口通過冷卻水排出管38連接于HT散熱器40的冷卻水入口。冷卻水導(dǎo)入管36和冷卻水排出管38通過繞過HT散熱器40的旁通管42連接。在旁通管42與冷卻水導(dǎo)入管36合流的合流部設(shè)置有恒溫器44。在冷卻水導(dǎo)入管36中的恒溫器44的下游設(shè)置有用于使HT冷卻水循環(huán)的機械式的水栗46 ο水栗46經(jīng)由帶(be 11)與發(fā)動機2的曲軸連結(jié)。在冷卻水排出管38中的旁通管42的分支部的上游安裝有用于計測通過了發(fā)動機2內(nèi)的HT冷卻水的溫度(冷卻水出口溫度)的溫度傳感器48。在本實施方式中，HT冷卻水的溫度是指由溫度傳感器48計測的冷卻水出口溫度。
[0052]如上所述，在HT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)30中，水栗46由發(fā)動機2驅(qū)動，因此HT冷卻水在發(fā)動機2的運轉(zhuǎn)期間一直循環(huán)。在HT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)30循環(huán)的冷卻水的水溫由恒溫器44自動調(diào)整。另一方面，在LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)10中，由于使用電動水栗26，因此能夠與發(fā)動機2的運轉(zhuǎn)無關(guān)地使LT冷卻水循環(huán)或停止。另外，能夠通過施加于電動水栗26的驅(qū)動占空來控制循環(huán)的LT冷卻水的流量。另外，在LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)1循環(huán)的LT冷卻水的水溫能夠通過三通閥24或電動水栗26的操作能動地調(diào)整。
[0053 ] LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)1的三通閥24和電動水栗26的操作通過控制裝置80進行?？刂蒲b置80是冷卻裝置的控制裝置，同時也是控制發(fā)動機2的運轉(zhuǎn)的控制裝置?？刂蒲b置80以包括I或多個CPU和存儲器的ECU(Electronic Control Unit:電子控制單元)為主體構(gòu)成?？刂蒲b置80通過操作電動水栗26來控制LT冷卻水的流量(以下，稱作LT流量)、另外通過操作三通閥24來控制繞過LT散熱器20的LT冷卻水的比例，從而將在蓋內(nèi)LT冷卻水流路12和/或缸體內(nèi)LT冷卻水流路14流動的LT冷卻水的水溫調(diào)整為合適溫度。
[0054]此外，在構(gòu)成為上述那樣的冷卻裝置與權(quán)利要求書的發(fā)明的關(guān)系中，HT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)30相當(dāng)于第I冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，缸體內(nèi)HT冷卻水流路34和蓋內(nèi)HT冷卻水流路35相當(dāng)于第I冷卻水流路，HT冷卻水相當(dāng)于第I冷卻水。另外，LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)10相當(dāng)于第2冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，蓋內(nèi)LT冷卻水流路12和缸體內(nèi)LT冷卻水流路14相當(dāng)于第2冷卻水流路并且相當(dāng)于進氣冷卻單元，LT冷卻水相當(dāng)于第2冷卻水。
[0055]2.形成于汽缸蓋的冷卻水流路的結(jié)構(gòu)
[0056]如圖1所示，在汽缸蓋4形成有供低溫的LT冷卻水流動的蓋內(nèi)LT冷卻水流路12和供高溫的HT冷卻水流動的蓋內(nèi)HT冷卻水流路35。以下，關(guān)于這些冷卻水流路的結(jié)構(gòu)，參照汽缸蓋4的剖視圖進行具體說明。
[0057]圖2是表示包括汽缸蓋4的進氣門插入孔107的中心軸且與長度方向(曲軸的方向)垂直的剖面的剖視圖。不過，圖2中省略了排氣門而繪出了在汽缸蓋4僅安裝有進氣門111的狀態(tài)。在與汽缸蓋4的下面接觸的汽缸體對合面4a，形成有具有單坡屋頂(pent-roof)形狀的燃燒室104。
[0058]從汽缸蓋4的前端側(cè)觀察，進氣孔8在燃燒室104的右側(cè)的傾斜面開口。此外，汽缸蓋4的前端側(cè)是指汽缸蓋4的長度方向的兩端中與曲軸的輸出端側(cè)相反的一側(cè)。進氣孔8與燃燒室104的連接部分即進氣孔8的燃燒室側(cè)的開口端成為由進氣門111開閉的進氣口。進氣門111在每個汽缸設(shè)置有2個，因此在燃燒室104形成進氣孔8的2個進氣口。進氣孔8從在汽缸蓋4的側(cè)面開口的入口朝向燃燒室104大致筆直地延伸，在中途分支為2個孔，各分支孔與形成于燃燒室104的進氣口相連。圖2中繪出了在長度方向上發(fā)動機前端側(cè)的分支孔8L。此外，進氣孔8是能夠在缸內(nèi)生成滾流的滾流生成孔。
[0059]從汽缸蓋4的前端側(cè)觀察，排氣孔103在燃燒室104的左側(cè)的傾斜面開口。排氣孔103與燃燒室104的連接部分即排氣孔1 3的燃燒室側(cè)的開口端成為由未圖示的排氣門開閉的排氣口。
[0060]在圖2所示的剖面中，標(biāo)注有附圖標(biāo)記35a、35b、35c、35d、35e的區(qū)域是圖1所示的蓋內(nèi)HT冷卻水流路35的一部分的剖面。以后，例如在言及標(biāo)注有附圖標(biāo)記35a的區(qū)域時，記載為蓋內(nèi)HT冷卻水流路的部分35a或者蓋內(nèi)HT冷卻水流路35a。雖然蓋內(nèi)HT冷卻水流路的各部分35a、35b、35c、35d、35e在圖2所示的剖面中分離，但在汽缸蓋4的內(nèi)部連成I個流路。[0061 ]在圖2所示的剖面中，在燃燒室104的單坡屋頂?shù)捻敳扛浇?，在由排氣? 3的排氣口附近的上面103a和進氣孔8的進氣口附近的上面8a夾著的區(qū)域，配置有蓋內(nèi)HT冷卻水流路的部分35a。在排氣孔103的下面103b與汽缸體對合面4a之間配置有蓋內(nèi)HT冷卻水流路的部分35b。蓋內(nèi)HT冷卻水流路的部分35b在汽缸體對合面4a開口，連通于缸體內(nèi)HT冷卻水流路。在排氣門插入孔108的中心軸的兩側(cè)配置有蓋內(nèi)HT冷卻水流路的部分35d和部分35e。蓋內(nèi)HT冷卻水流路的該各部分35a、35b、35d、35e構(gòu)成覆蓋排氣孔103的周圍的水套，冷卻排氣孔103和排氣門。另外，蓋內(nèi)HT冷卻水流路的部分35a對成為高溫的燃燒室104的周邊進行冷卻。
[0062]在圖2所示的剖面中，在進氣孔8的下面Sb與汽缸體對合面4a之間配置有蓋內(nèi)HT冷卻水流路的部分35c。蓋內(nèi)HT冷卻水流路的部分35c位于進氣孔8的分支點附近，在汽缸體對合面4a開口。該開口部連通于缸體內(nèi)HT冷卻水流路。對蓋內(nèi)HT冷卻水流路的部分35c，經(jīng)由汽缸體對合面4a的開口部導(dǎo)入在汽缸體中流動的HT冷卻水。
[0063]在圖2所示的剖面中，標(biāo)注有附圖標(biāo)記12a、12b的區(qū)域是圖1所示的蓋內(nèi)LT冷卻水流路12的一部分的剖面。蓋內(nèi)LT冷卻水流路在汽缸蓋4的長度方向上沿著各汽缸的進氣孔8的上面8a延伸。標(biāo)注有附圖標(biāo)記12a的區(qū)域是通過比進氣門插入孔107接近汽缸蓋4的外周的區(qū)域的流路，以后記載為蓋內(nèi)LT冷卻水流路的外側(cè)流路12a。標(biāo)注了附圖標(biāo)記12b的區(qū)域是通過比進氣門插入孔107接近汽缸蓋4的中央的區(qū)域的流路，以后記載為蓋內(nèi)LT冷卻水流路的內(nèi)側(cè)流路12b。此外，雖然蓋內(nèi)LT冷卻水流路的內(nèi)側(cè)流路12b和外側(cè)流路12a在圖2所示的剖面中分離，但在汽缸蓋4的內(nèi)部在長度方向的多個部位連成I個流路。
[0064]在圖2所示的剖面中，蓋內(nèi)LT冷卻水流路的內(nèi)側(cè)流路12b隔著蓋內(nèi)HT冷卻水流路的部分35a位于與燃燒室104的單坡屋頂?shù)捻敳康南喾吹囊粋?cè)，與進氣門插入孔107的壁面接近地配置。外側(cè)流路12a位于比進氣門插入孔107靠上游的進氣孔8的分支點附近。外側(cè)流路12a與進氣門插入孔107的壁面和進氣孔8的上面8a雙方接近地配置。
[0065 ]根據(jù)圖2所示的上述結(jié)構(gòu)，能夠通過LT冷卻水在蓋內(nèi)LT冷卻水流路的外側(cè)流路12a和內(nèi)側(cè)流路12b流動來有效冷卻進氣孔8的上面8a、尤其是比進氣門插入孔107靠上游的上面8a，所述LT冷卻水的溫度比冷卻排氣孔103的、在蓋內(nèi)HT冷卻水流路流動的HT冷卻水低。在作為滾流生成孔的進氣孔8中，進氣以貼附進氣孔8的上面8a側(cè)的方式流動，所以通過由低溫的LT冷卻水冷卻進氣孔8的上面8a，能夠高效地冷卻在進氣孔8流動的進氣。
[0066]蓋內(nèi)HT冷卻水流路的部分35a位于燃燒室104的單坡屋頂?shù)捻敳颗c蓋內(nèi)LT冷卻水流路的內(nèi)側(cè)流路12b之間。從燃燒室104產(chǎn)生的熱量被蓋內(nèi)HT冷卻水流路的部分35a吸收，因此可抑制熱量從燃燒室104直接傳遞到內(nèi)側(cè)流路12b。因而，可避免內(nèi)側(cè)流路12b的LT冷卻水因從燃燒室104產(chǎn)生的熱量而被加溫，進而可避免在進氣孔8流動的空氣的冷卻效率降低。
[0067]從汽缸體對合面4a向進氣孔的下面8b的受熱能夠被蓋內(nèi)HT冷卻水流路的部分35c抑制。另外，由于對進氣孔8的下面8b側(cè)進行冷卻的HT冷卻水的溫度比對上面8a側(cè)進行冷卻的LT冷卻水的溫度高，所以不會使自未圖示的進氣口噴油器噴射的燃料的附著多的進氣孔8的下面Sb的溫度過度降低。即，通過蓋內(nèi)HT冷卻水流路的部分35c，能夠?qū)⑦M氣孔8的下面Sb以不妨礙燃料的蒸發(fā)的程度適度冷卻。
[0068]3.形成于汽缸體的冷卻水流路的結(jié)構(gòu)
[0069]如圖1所示，在汽缸體6形成有供低溫的LT冷卻水流動的缸體內(nèi)LT冷卻水流路14和供高溫的HT冷卻水流動的缸體內(nèi)HT冷卻水流路34。以下，參照汽缸體6的剖視圖對這些冷卻水流路的結(jié)構(gòu)進行具體說明。
[0070]圖3是表示從汽缸體6的前端側(cè)觀察的與長度方向垂直的剖面中在將汽缸蓋4組裝到了汽缸體6時包括進氣孔8的剖面的剖視圖。圖3中用雙點劃線繪出了汽缸蓋4和活塞122。由于形成于汽缸蓋4的進氣孔8是朝向燃燒室104大致筆直地延伸的滾流生成孔，所以在燃燒室104生成滾流。圖3中滾流124的意象用箭頭線繪出。
[0071]此外，在本實施方式中，假定使汽缸蓋4相對于汽缸體6位于鉛垂方向上側(cè)而對各要素間的位置關(guān)系進行說明。該假定只是為了使說明容易理解，不由該假定對本發(fā)明的汽缸體的結(jié)構(gòu)施加任何限定的意味。
[0072]在圖3所示的剖面中，在相對于汽缸120的進氣側(cè)形成有進氣側(cè)水套34a。進氣側(cè)水套34a設(shè)置為覆蓋汽缸120的進氣側(cè)的壁面120a。進氣側(cè)水套34a的上端成為在汽缸蓋對合面6a開口的開口部，但在將汽缸蓋4組裝于汽缸體6時，該開口部除了成為與蓋內(nèi)HT冷卻水流路連通的連通口的一部分以外由密封墊片封堵。
[0073]在相對于汽缸120的排氣側(cè)形成有排氣側(cè)水套14a。排氣側(cè)水套14a設(shè)置為覆蓋汽缸120的排氣側(cè)的上部的壁面120b。排氣側(cè)水套14a的上端成為在汽缸蓋對合面6a開口的開口部，但在將汽缸蓋4組裝于汽缸體6時，該開口部除了成為與蓋內(nèi)LT冷卻水流路連通的連通口的一部分以外由密封墊片封堵。
[0074]排氣側(cè)水套14a的自汽缸蓋對合面6a起的汽缸120的軸向上的深度比進氣側(cè)水套34a的深度淺。具體而言，排氣側(cè)水套14a在汽缸120的軸向上位于從進氣門的最大升程時的活塞122的上面的位置到汽缸體6的汽缸蓋對合面6a的區(qū)域。在進氣門打開到最大升程時，從進氣孔8吸入到燃燒室104的進氣的流量最大。進氣一邊以貼附進氣孔8的上面的方式流動，一邊進入燃燒室104，觸碰汽缸120的排氣側(cè)的壁面120b而向縱向轉(zhuǎn)向，形成滾流124。排氣側(cè)水套14a設(shè)置為冷卻該滾流124觸碰的壁面120b。
[0075]在相對于汽缸120的排氣側(cè)還形成有第2排氣側(cè)水套34b。第2排氣側(cè)水套34b設(shè)置為在排氣側(cè)水套14a的下方覆蓋汽缸120的排氣側(cè)的下部的壁面120c。雖然未在圖中示出，從汽缸蓋對合面6a側(cè)沿汽缸120的軸向觀察第2排氣側(cè)水套34b時的形狀為與排氣側(cè)水套14a的形狀大致相同的形狀。第2排氣側(cè)水套34b的下端(底部)相對于汽缸蓋對合面6a的位置與進氣側(cè)水套34a的下端相對于汽缸蓋對合面6a的位置大致相等。
[0076]進氣側(cè)水套34a與第2排氣側(cè)水套34b在汽缸體6的內(nèi)部相連，它們構(gòu)成圖1所示的缸體內(nèi)HT冷卻水流路34的一部分。另一方面，排氣側(cè)水套14a構(gòu)成圖1所示的缸體內(nèi)LT冷卻水流路14的一部分。因此，在排氣側(cè)水套14a中流動溫度比在進氣側(cè)水套34a等流動的HT冷卻水相對低的LT冷卻水。因此，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠有效抑制從進氣孔8吸入的進氣自汽缸120的壁面120b接受熱量。另外，供低溫的冷卻水流動的部位限于包括排氣側(cè)水套14a在內(nèi)的缸體內(nèi)LT冷卻水流路，所以不會因過剩的冷卻而產(chǎn)生發(fā)動機的滑動部分的摩擦力的增大和/或冷卻損失的增大。
[0077]4.LT流量控制
[0078]控制裝置80控制LT流量，以將汽缸蓋4和汽缸體6各自的主要部分冷卻到合適溫度。圖4是表示通過控制裝置80進行的LT流量控制的控制流程的流程圖?？刂蒲b置80以與ECU的時鐘脈沖數(shù)對應(yīng)的預(yù)定的控制周期反復(fù)執(zhí)行由這樣的流程所表示的例程。
[0079]控制裝置80首先設(shè)定在蓋內(nèi)LT冷卻水流路12和/或缸體內(nèi)LT冷卻水流路14流動的LT冷卻水的目標(biāo)溫度即LT目標(biāo)水溫(步驟S2)。在接下來的章節(jié)中對LT目標(biāo)水溫的設(shè)定方法進行詳細(xì)說明。
[0080]接著，控制裝置80根據(jù)由步驟S2決定的LT目標(biāo)水溫算出LT流量的要求值即LT要求流量(步驟S4)。詳細(xì)而言，控制裝置80參照預(yù)先準(zhǔn)備的將LT目標(biāo)水溫與LT要求流量相關(guān)聯(lián)的映射算出LT要求流量的前饋項，并且基于LT目標(biāo)水溫與由溫度傳感器28計測到的LT冷卻水的當(dāng)前溫度(出口溫度)的差量算出LT要求流量的反饋項。
[0081 ]接著，控制裝置80根據(jù)在步驟S4中決定的LT要求流量決定電動水栗26的驅(qū)動占空(步驟S6)。不過，若是在LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)10內(nèi)設(shè)置有調(diào)節(jié)LT流量的閥，則也可以通過操作該閥的開度來調(diào)節(jié)LT流量。
[0082]最后，控制裝置80通過在步驟S6中決定的驅(qū)動占空操作電動水栗26，實施向蓋內(nèi)LT冷卻水流路12和缸體內(nèi)LT冷卻水流路14的通水(步驟S8)。由此，LT流量發(fā)生變化，汽缸蓋4和汽缸體6各自的主要部分被冷卻到合適溫度。
[0083]5.LT目標(biāo)水溫的設(shè)定
[0084]控制裝置80將對于抑制爆震的發(fā)生而言有效的LT冷卻水的溫度決定為LT目標(biāo)水溫。在存儲于控制裝置80的ROM的映射中，LT目標(biāo)水溫與由發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度、填充效率(在本實施方式中，作為表示發(fā)動機負(fù)載的高低的具體參數(shù)，使用填充效率)以及HT冷卻水的溫度(以下，稱作HT水溫)確定的發(fā)動機2的運轉(zhuǎn)狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。LT目標(biāo)水溫的設(shè)定所使用的映射實質(zhì)上是將LT目標(biāo)水溫與發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度和填充效率相關(guān)聯(lián)的兩種類的映射的集合。
[0085]兩種類的映射根據(jù)HT水溫而分開使用。在HT水溫為超過預(yù)定溫度(例如90°C)的高溫的情況下，控制裝置80按照圖5所示的映射決定LT目標(biāo)水溫。在HT水溫為比預(yù)定溫度低的低溫的情況下，控制裝置80按照圖6所示的映射決定LT目標(biāo)水溫。以下，將圖5所示的映射稱作HT高溫映射，將圖6所示的映射稱作HT低溫映射。
[0086]HT高溫映射和HT低溫映射均設(shè)定有低水溫區(qū)域和高水溫區(qū)域。低水溫區(qū)域設(shè)定為高填充效率且低旋轉(zhuǎn)速度的運轉(zhuǎn)區(qū)域。在圖5和圖6所示的例子中，填充效率比一定值高且發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度比一定值低的運轉(zhuǎn)區(qū)域被設(shè)為低水溫區(qū)域。在由填充效率和發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度定義的發(fā)動機2的工作點處于該低水溫區(qū)域內(nèi)的情況下，LT目標(biāo)水溫被設(shè)定為預(yù)定的低溫(在此為40°C)。低水溫區(qū)域的LT目標(biāo)水溫不限于所例示的40°C，40°C附近的溫度是適于抑制爆震的發(fā)生的溫度。此外，在與權(quán)利要求書的發(fā)明的關(guān)系中，低水溫區(qū)域相當(dāng)于特定區(qū)域。
[0087]高水溫區(qū)域設(shè)定于除了設(shè)定有低水溫區(qū)域的運轉(zhuǎn)區(qū)域以外的運轉(zhuǎn)區(qū)域。在圖5和圖6所示的例子中，填充效率比一定值低或發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度比一定值高的運轉(zhuǎn)區(qū)域被設(shè)定為高水溫區(qū)域。在發(fā)動機2的工作點處于該高水溫區(qū)域內(nèi)的情況下，LT目標(biāo)水溫設(shè)定為預(yù)定的高溫(在此為60°C)。高水溫區(qū)域的LT目標(biāo)水溫不限于例示的60°C，若是60°C附近的溫度，則能夠防止在進氣孔周圍的溫度容易變低的低填充效率區(qū)域和/或高旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域由于過冷卻引起的孔潮濕的增加和/或燃燒的不穩(wěn)定化。
[0088]圖5所示的HT高溫映射與圖6所示的HT低溫映射的差別在于設(shè)定低水溫區(qū)域的運轉(zhuǎn)區(qū)域的范圍。在HT低溫映射中，與HT高溫映射相比，低水溫區(qū)域向高填充效率側(cè)縮小，并且也向低旋轉(zhuǎn)速度側(cè)縮小。因映射的切換而從低水溫區(qū)域切換為高水溫區(qū)域的運轉(zhuǎn)區(qū)域(在圖6中由虛線包圍的運轉(zhuǎn)區(qū)域)是根據(jù)HT水溫與LT水溫的關(guān)系而爆震的發(fā)生的容易程度和/或孔潮濕的產(chǎn)生容易程度等變化的運轉(zhuǎn)區(qū)域。與此相對，不論在哪個映射中均設(shè)定為低水溫區(qū)域的運轉(zhuǎn)區(qū)域(在HT低溫映射中設(shè)定有低水溫區(qū)域的運轉(zhuǎn)區(qū)域)是在進氣的溫度上升時與HT水溫的高低無關(guān)地容易產(chǎn)生爆震的運轉(zhuǎn)區(qū)域，所以在該運轉(zhuǎn)區(qū)域中LT目標(biāo)水溫總是設(shè)定為低溫的40°C。另一方面，不論在哪個映射中均設(shè)定為高水溫區(qū)域的運轉(zhuǎn)區(qū)域(HT高溫映射中設(shè)定有高水溫區(qū)域的運轉(zhuǎn)區(qū)域)是在進氣的溫度降低時與HT水溫的高低無關(guān)地容易產(chǎn)生孔潮濕的增大和/或燃燒的不穩(wěn)定化的運轉(zhuǎn)區(qū)域，所以在該運轉(zhuǎn)區(qū)域中LT目標(biāo)水溫總是設(shè)定為高溫的60°C。
[0089]在因映射的切換而從低水溫區(qū)域切換為高水溫區(qū)域的運轉(zhuǎn)區(qū)域中，在HT水溫比前述的預(yù)定溫度低時，LT目標(biāo)水溫設(shè)定為40°C，在HT水溫變得比預(yù)定溫度高時，LT目標(biāo)水溫設(shè)定為60°C。通過如這樣以預(yù)定溫度為分界根據(jù)HT水溫將LT目標(biāo)水溫從低溫切換為高溫，能夠兼顧由過冷卻引起的孔潮濕的增加和/燃燒的不穩(wěn)定化的抑制、以及由冷卻不足引起的爆震的發(fā)生的抑制。
[0090]控制裝置80通過在LT流量控制的例程中調(diào)出的子例程實施以上所述的LT目標(biāo)水溫的設(shè)定方法。圖7是表示LT目標(biāo)水溫的設(shè)定流程的流程圖?？刂蒲b置80以與LT流量控制的例程相同的控制周期反復(fù)執(zhí)行由這樣的流程表示的子例程。
[0091 ]控制裝置80首先判定在LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)1中是否允許水溫反饋控制(水溫FB)(步驟S102)。在發(fā)動機2處于暖機期間的情況下和/或作為水溫反饋控制的前提的傳感器發(fā)生了故障等情況下，不允許水溫反饋控制。作為允許水溫反饋控制的具體的條件例，可舉出HT水溫為70 °C以上、LT水溫為30 °C以上、在傳感器的故障時開啟的標(biāo)志為關(guān)閉的情況。這些條件中的哪一個都不滿足的情況下，處理進入步驟S108。
[0092]若步驟S102的判定結(jié)果為是，則控制裝置80接著判定車輛是否處于行駛期間(步驟S104)。進行這樣的判定的原因在于，在怠速運轉(zhuǎn)期間需要與填充效率無關(guān)地另外設(shè)定LT目標(biāo)水溫。此外，例如若發(fā)動機2與自動變速器組合，則該判定可以基于自動變速器的檔位進行。若檔位未進入停車檔位段或空檔檔位段，則能夠推定為車輛處于行駛期間。另外，若在車輛搭載有對車輛處于行駛期間進行機械檢測或電檢測的外部裝置，則可以根據(jù)來自該裝置的信號判定車輛是否處于行駛期間。若車輛處于行駛期間，則處理進入步驟S106，在車輛不處于行駛期間的情況下，處理進入步驟S108。
[0093]在處于允許LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)10的水溫反饋控制、且車輛為行駛狀態(tài)、能夠通過散熱器20充分冷卻LT冷卻水的狀況時，控制裝置80通過步驟S106的處理設(shè)定LT目標(biāo)水溫。但是，在不允許水溫反饋控制的狀況和/或車輛未行駛的狀況下，控制裝置80根據(jù)發(fā)動機2所處的狀況設(shè)定LT目標(biāo)水溫(步驟S108)。
[0094]在步驟S108中，控制裝置80根據(jù)步驟S102或S104的判定結(jié)果設(shè)定LT目標(biāo)水溫。例如，若因發(fā)動機2處于暖機期間而步驟S102的判定結(jié)果為否，則控制裝置80將LT目標(biāo)水溫設(shè)定為中溫的50°C。另外，若因計測HT水溫的溫度傳感器48發(fā)生故障而步驟S102的判定結(jié)果為否，則控制裝置80將LT目標(biāo)水溫設(shè)定為低溫的40°C。若因發(fā)動機2處于怠速期間而步驟S104的判定結(jié)果為否，則控制裝置80將LT目標(biāo)水溫設(shè)定為高溫的60°C。
[0095]在步驟S106中，如使用圖5和圖6所說明的那樣，控制裝置80，若HT水溫比預(yù)定溫度高則選擇HT高溫映射，若HT水溫比預(yù)定溫度低則選擇HT低溫映射。并且，使用所選擇的映射來設(shè)定與當(dāng)前的填充效率(KL)和發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度(Ne)相應(yīng)的LT目標(biāo)水溫。通過步驟S106或步驟S108設(shè)定的LT目標(biāo)水溫被作為主例程的LT流量控制的例程讀出，基于此進行LT流量的控制。
[0096]6.冷卻裝置的動作
[0097]接著，關(guān)于通過控制裝置80實現(xiàn)的冷卻裝置的動作，與其比較例一起使用圖8?圖11所示的時間圖進行說明。各圖示出了與冷卻裝置的動作有關(guān)的多個狀態(tài)量的隨時間的變化。各圖的第I層的圖表表示發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度(Ne)，第2層的圖表表示填充效率(KL)，第3層的圖表表示加速器踏板開度。各圖的第4層的圖表表示HT水溫，第5層的圖表表示LT水溫，第6層的圖表表示LT目標(biāo)水溫。而且，各圖的第7層的圖表表示由爆震傳感器檢測到的爆震的發(fā)生狀況，第8層的圖表表示孔潮濕和/或燃燒的不穩(wěn)定化的發(fā)生狀況。
[0098]6-1.比較例I的動作
[0099]圖8是表示比較例I的動作的時間圖。在比較例I中，將LT目標(biāo)水溫固定為40°C而執(zhí)行LT流量控制的例程。
[0100]在圖8所示的時間圖中，通過將LT目標(biāo)水溫總是固定為低溫的40°C，從而與發(fā)動機2的填充效率和/或發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度無關(guān)、另外也與HT水溫?zé)o關(guān)地，在發(fā)動機2的啟動后，LT水溫上升到40°C，之后保持為40°C。其結(jié)果，抑制了在HT水溫為高溫且填充效率高的狀況下的爆震的發(fā)生。但是，另一方面，會允許HT水溫未充分上升的狀況下的孔潮濕的增加和/或燃燒的不穩(wěn)定化。
[0101]此外，孔潮濕的增加和/或燃燒的不穩(wěn)定化，如第8層的圖表中虛線所示那樣，也在發(fā)動機2的剛啟動后的暖機時也可能發(fā)生。但是，對于該問題，通過基于點火正時和/或燃料噴射量或者燃料噴射正時等除LT水溫以外的控制參數(shù)的暖機期間控制來應(yīng)對。同樣的應(yīng)對在如后所述的比較例2、比較例3以及本實施方式中也進行。
[0102]6-2.比較例2的動作
[0103]圖9是表示比較例2的動作的時間圖。在比較例2中，將LT目標(biāo)水溫固定為60°C而執(zhí)行LT流量控制的例程。
[0104]在圖9所示的時間圖中，通過將LT目標(biāo)水溫總是固定為高溫的60°C，從而與發(fā)動機2的填充效率和/或發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度無關(guān)、另外也與HT水溫?zé)o關(guān)地，在發(fā)動機2的啟動后，LT水溫上升到60°C，之后被保持為60°C。其結(jié)果，抑制了在HT水溫未充分上升的狀況下的孔潮濕的增加和/或燃燒的不穩(wěn)定化。但是，另一方面，會允許在HT水溫為高溫且填充效率高的狀況下的爆震的發(fā)生。
[0105]6-3.比較例3的動作
[0106]圖10是表示比較例3的動作的時間圖。在比較例3中，LT目標(biāo)水溫根據(jù)填充效率和發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度而設(shè)定，但不考慮HT水溫。即，圖10示出了前述的現(xiàn)有發(fā)明的動作。
[0107]在圖10所示的時間圖中，與HT水溫的高低無關(guān)地，若填充效率比閾值KLT高，則LT目標(biāo)水溫設(shè)定為高溫的60°C，若填充效率比閾值KLT低，則LT目標(biāo)水溫設(shè)定為低溫的40°C。通過這樣的設(shè)定，若填充效率上升而變?yōu)槿菀桩a(chǎn)生爆震的狀況則使LT水溫降低、若填充效率降低而變?yōu)椴蝗菀桩a(chǎn)生爆震則使LT水溫上升。但是，由于未考慮HT水溫，所以在HT水溫未充分上升的狀況下，與填充效率超過了閾值KLT相應(yīng)地使LT水溫降低的結(jié)果是，會容許孔潮濕的增加和/或燃燒的不穩(wěn)定化。
[0108]6-4.實施方式I的冷卻裝置的動作
[0109]圖11是表示本實施方式的冷卻裝置的動作的時間圖。在第2層的圖表中示出了兩個閾值KLTL、KLTH。閾值KLTL是在HT低溫映射中成為低溫區(qū)域與高溫區(qū)域的分界的填充效率的值，閾值KLTH是在HT高溫映射中成為低溫區(qū)域與高溫區(qū)域的分界的填充效率的值。因而，閾值KLTL比閾值KLTH大。
[0110]在圖11所示的時間圖中，在HT水溫低的期間，對填充效率設(shè)置閾值KLTL，在HT水溫變高后，對填充效率設(shè)定的閾值從閾值KLTL下降到閾值KLTH。通過如這樣根據(jù)HT水溫變更對填充效率設(shè)定的閾值，從而如圖中由橢圓圈出的部分所示，在HT水溫未充分上升的狀況下LT目標(biāo)水溫維持為60 °C。由此，防止在HT水溫低的狀況下的LT水溫的降低，所以能夠防止在比較例3(現(xiàn)有發(fā)明)中會容許的孔潮濕的增加和/或燃燒的不穩(wěn)定化。
[0111]根據(jù)該時間圖所示的動作也可知，根據(jù)實施方式I的冷卻裝置，能夠通過進氣的冷卻抑制爆震的發(fā)生，并且能夠抑制由過冷卻引起的孔潮濕的增加和燃燒的不穩(wěn)定化。
[0112]實施方式2.
[0113]圖12是表示實施方式2的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)的圖。在圖12中，對與圖1所示的實施方式I的冷卻裝置相同的要素標(biāo)注相同附圖標(biāo)記。
[0114]應(yīng)用本實施方式的冷卻裝置的發(fā)動機2是增壓發(fā)動機。在進氣通路52安裝渦輪壓縮機58，在渦輪壓縮機58的下游安裝水冷式中間冷卻器(熱交換器)56 ο在水冷式中間冷卻器56的下游，進氣通路52成為向各進氣孔8分配進氣的進氣歧管54。
[0115]本實施方式的冷卻裝置具備兩個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)50、30。一方是使HT冷卻水循環(huán)的HT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)30，其與實施方式I的HT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)30相同，因此省略其說明。另一方是使溫度比HT冷卻水低的LT冷卻水循環(huán)的LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)50。實施方式2的冷卻裝置在LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)50的結(jié)構(gòu)上與實施方式I的冷卻裝置不同。
[0116]在本實施方式的冷卻裝置中，在LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)50中安裝水冷式中間冷卻器56，在LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)50循環(huán)的低溫的LT冷卻水在水冷式中間冷卻器56中用于與進氣進行熱交換。水冷式中間冷卻器56配置于冷卻水導(dǎo)入管16中的電動水栗26的下游。在水冷式中間冷卻器56中與進氣進行了熱交換的LT冷卻水被導(dǎo)入缸體內(nèi)LT冷卻水流路14和設(shè)置于汽缸蓋4的蓋內(nèi)LT冷卻水流路12，通過冷卻進氣孔8的周邊和汽缸上部來對由水冷式中間冷卻器56冷卻了的進氣進行再次冷卻。
[0117]在構(gòu)成為上述那樣的冷卻裝置與權(quán)利要求書的發(fā)明的關(guān)系中，LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)50相當(dāng)于第2冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，水冷式中間冷卻器56相當(dāng)于進氣冷卻單元。另外，蓋內(nèi)LT冷卻水流路12和缸體內(nèi)LT冷卻水流路14也相當(dāng)于進氣冷卻單元。
[0118]在本實施方式中，對在LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)50循環(huán)的LT冷卻水設(shè)定LT目標(biāo)水溫，進行LT流量的控制，以使得LT冷卻水的溫度(由溫度傳感器28計測的出口溫度)成為LT目標(biāo)水溫。LT目標(biāo)水溫根據(jù)發(fā)動機負(fù)載、發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度以及HT水溫設(shè)定。本實施方式中的LT目標(biāo)水溫的設(shè)定方法與實施方式I相同，因此省略其說明。
[0119]實施方式3.
[0120]圖13是表示實施方式3的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)的圖。在圖13中，對與圖1所示的實施方式I的冷卻裝置相同的要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。
[0121]應(yīng)用本實施方式的冷卻裝置的發(fā)動機2是增壓發(fā)動機。在進氣通路52安裝渦輪壓縮機5 8，在渦輪壓縮機5 8的下游安裝與進氣歧管一體化的水冷式中間冷卻器(熱交換器)62。由水冷式中間冷卻器62冷卻了的進氣通過一體化的進氣歧管而分配到各汽缸的進氣孔8。
[0122]本實施方式的冷卻裝置具備兩個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)60、30。一方是使HT冷卻水循環(huán)的H T冷卻水循環(huán)系統(tǒng)3 O，其與實施方式I的H T冷卻水循環(huán)系統(tǒng)3 O相同，所以省略其說明。另一方是使溫度比HT冷卻水低的LT冷卻水循環(huán)的LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)60。實施方式3的冷卻裝置在LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)60的結(jié)構(gòu)上與實施方式I和2的各冷卻裝置不同。
[0123]在本實施方式的冷卻裝置中，LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)60使LT冷卻水在水冷式中間冷卻器6 2循環(huán)。水冷式中間冷卻器62的冷卻水入口通過冷卻水導(dǎo)入管16連接于LT散熱器20的冷卻水出口，水冷式中間冷卻器62的冷卻水出口通過冷卻水排出管18連接于LT散熱器20的冷卻水入口。在冷卻水導(dǎo)入管16設(shè)置有用于使LT冷卻水循環(huán)的電動水栗26 ο在冷卻水排出管18安裝有用于計測通過了水冷式中間冷卻器62內(nèi)的LT冷卻水的溫度(冷卻水出口溫度)的溫度傳感器28。在本實施方式中，LT冷卻水的溫度是指由溫度傳感器28計測的冷卻水出口溫度。
[0124]在構(gòu)成為上述那樣的冷卻裝置與權(quán)利要求書的發(fā)明的關(guān)系中，LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)60相當(dāng)于第2冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，水冷式中間冷卻器62相當(dāng)于進氣冷卻單元。在LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)60循環(huán)的低溫的LT冷卻水在水冷式中間冷卻器62中用于與進氣進行熱交換而對進氣進行冷卻。
[0125]在本實施方式中，對在LT冷卻水循環(huán)系統(tǒng)60循環(huán)的LT冷卻水設(shè)定LT目標(biāo)水溫，進行LT流量的控制，以使得LT冷卻水的溫度(由溫度傳感器28計測的出口溫度)成為LT目標(biāo)水溫。LT目標(biāo)水溫根據(jù)發(fā)動機負(fù)載、發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度以及HT水溫設(shè)定。本實施方式中的LT目標(biāo)水溫的設(shè)定方法與實施方式I相同，所以省略其說明。
[0126]其他實施方式.
[0127]在實施方式I中，將劃分LT目標(biāo)水溫的低溫區(qū)域與高溫區(qū)域的填充效率的閾值在HT水溫比預(yù)定溫度高的情況下和在HT水溫比預(yù)定溫度低的情況下分兩個階段切換。但是，實施本發(fā)明時，只要是HT冷卻水的溫度低的情況下的低溫區(qū)域比HT冷卻水的溫度高的情況下的低溫區(qū)域向高負(fù)載側(cè)縮小即可，對于與HT冷卻水的溫度相應(yīng)的低溫區(qū)域的范圍的設(shè)定方法沒有限定。
[0128]例如如圖14中實線所示，也可以是，隨著HT水溫變低而使填充效率的閾值向高填充效率側(cè)階段性地移動，隨著HT水溫變高而使填充效率的閾值向低填充效率側(cè)階段性地移動。由此，低溫區(qū)域隨著HT水溫變低而向高填充效率側(cè)階段性地縮小，低溫區(qū)域隨著HT水溫變高而向低填充效率側(cè)階段性地擴大?；蛘呷鐖D15中實線所示，也可以是，HT水溫越低則使填充效率的閾值越向高填充效率側(cè)移動，HT水溫越高則使填充效率的閾值越向低填充效率偵U移動。由此，HT水溫越低則低溫區(qū)域越向高填充效率側(cè)縮小，HT水溫越高則低溫區(qū)域越向低填充效率側(cè)擴大。此外，為了進行比較，由虛線示出實施方式I的填充效率的閾值的設(shè)定。
[0129]也可以是，使劃分低溫區(qū)域和高溫區(qū)域的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度的閾值，隨著HT水溫變低而向低旋轉(zhuǎn)速度側(cè)階段性地移動，隨著HT水溫變高而向高旋轉(zhuǎn)速度側(cè)階段性地移動。由此，低溫區(qū)域隨著HT水溫變低而向低旋轉(zhuǎn)速度側(cè)階段性地縮小，低溫區(qū)域隨著HT水溫變高而向高旋轉(zhuǎn)速度側(cè)階段性擴大。另外，也可以是，HT水溫越低則使發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度的閾值越向低旋轉(zhuǎn)速度側(cè)移動，HT水溫越高則使發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度的閾值越向高旋轉(zhuǎn)速度側(cè)移動。由此，HT水溫越低則低溫區(qū)域越向低旋轉(zhuǎn)速度側(cè)縮小，HT水溫越高則低溫區(qū)域越向高旋轉(zhuǎn)速度側(cè)擴大。
[0130]此外，LT目標(biāo)水溫的低溫區(qū)域和高溫區(qū)域也可以僅通過負(fù)載(填充效率)劃分。即，也可以是，不通過發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度將高負(fù)載區(qū)域劃分為低溫區(qū)域和高溫區(qū)域，而在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度的整個區(qū)域設(shè)為低溫區(qū)域。
[0131 ]另外，在實施方式I中在低水溫區(qū)域與高水溫區(qū)域的分界使LT目標(biāo)水溫離散地變化，但也可以在低水溫區(qū)域與高水溫區(qū)域之間設(shè)置LT目標(biāo)水溫連續(xù)變化的區(qū)域。另外，只要是與高溫區(qū)域相比LT目標(biāo)水溫的設(shè)定低即可，也可以使低溫區(qū)域內(nèi)的LT目標(biāo)水溫的設(shè)定具有基于負(fù)載或旋轉(zhuǎn)速度的分布。只要是與低溫區(qū)域相比LT目標(biāo)水溫的設(shè)定高即可，也可以使高溫區(qū)域內(nèi)的LT目標(biāo)水溫的設(shè)定具有基于負(fù)載或旋轉(zhuǎn)速度的分布。
【主權(quán)項】
1.一種內(nèi)燃機的冷卻裝置，其特征在于，具備: 第I冷卻水流路，其形成于內(nèi)燃機的主體； 水冷式的進氣冷卻單元，其冷卻進氣； 第I冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，其使第I冷卻水在所述第I冷卻水流路循環(huán)； 另外于所述第I冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的第2冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，其使溫度比所述第I冷卻水低的第2冷卻水在所述進氣冷卻單元循環(huán)；以及 控制裝置，其根據(jù)所述內(nèi)燃機的負(fù)載以及旋轉(zhuǎn)速度、和所述第I冷卻水的溫度控制所述第2冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)， 所述控制裝置構(gòu)成為， 控制所述第2冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，以使得在由負(fù)載和旋轉(zhuǎn)速度定義的所述內(nèi)燃機的工作點處于所述內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)區(qū)域之中的包括高負(fù)載且低旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域的特定區(qū)域的情況下，與所述工作點處于所述特定區(qū)域以外的運轉(zhuǎn)區(qū)域的情況相比，所述第2冷卻水的溫度低， 在所述第I冷卻水的溫度低的情況下，與所述第I冷卻水的溫度高的情況相比，使所述特定區(qū)域向高負(fù)載側(cè)縮小。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機的冷卻裝置，其特征在于， 所述控制裝置構(gòu)成為，在所述第I冷卻水的溫度比預(yù)定溫度低的情況下，與所述第I冷卻水的溫度比預(yù)定溫度高的情況相比，使所述特定區(qū)域向高負(fù)載側(cè)縮小。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機的冷卻裝置，其特征在于， 所述控制裝置構(gòu)成為，所述第I冷卻水的溫度越低，則使所述特定區(qū)域越向高負(fù)載側(cè)縮小，所述第I冷卻水的溫度越高，則使所述特定區(qū)域越向低負(fù)載側(cè)擴大。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的內(nèi)燃機的冷卻裝置，其特征在于， 所述控制裝置構(gòu)成為，隨著所述第I冷卻水的溫度變低而使所述特定區(qū)域向高負(fù)載側(cè)階段性地縮小，隨著所述第I冷卻水的溫度變高而使所述特定區(qū)域向低負(fù)載側(cè)階段性地擴大。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項所述的內(nèi)燃機的冷卻裝置，其特征在于， 所述控制裝置構(gòu)成為， 在所述第I冷卻水的溫度低的情況下，與所述第I冷卻水的溫度高的情況相比，使所述特定區(qū)域也向低旋轉(zhuǎn)速度側(cè)縮小。6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項所述的內(nèi)燃機的冷卻裝置，其特征在于， 所述控制裝置構(gòu)成為，在所述第I冷卻水的溫度比所述預(yù)定溫度低的情況下，與所述第I冷卻水的溫度比所述預(yù)定溫度高的情況相比，使所述特定區(qū)域向低旋轉(zhuǎn)速度側(cè)縮小。7.根據(jù)權(quán)利要求1?6中任一項所述的內(nèi)燃機的冷卻裝置，其特征在于， 所述控制裝置構(gòu)成為，所述第I冷卻水的溫度越低，則使所述特定區(qū)域越向低旋轉(zhuǎn)速度側(cè)縮小，所述第I冷卻水的溫度越高，則使所述特定區(qū)域越向高旋轉(zhuǎn)速度側(cè)擴大。8.根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項所述的內(nèi)燃機的冷卻裝置，其特征在于， 所述控制裝置構(gòu)成為，隨著所述第I冷卻水的溫度變低而使所述特定區(qū)域向低旋轉(zhuǎn)速度側(cè)階段性地縮小，隨著所述第I冷卻水的溫度變高而使所述特定區(qū)域向高旋轉(zhuǎn)速度側(cè)階段性地擴大。9.根據(jù)權(quán)利要求1?8中任一項所述的內(nèi)燃機的冷卻裝置，其特征在于， 所述進氣冷卻單元包括供所述第2冷卻水流動的第2冷卻水流路，所述第2冷卻水流路形成于所述內(nèi)燃機的主體中與所述第I冷卻水流路相比對進氣的溫度的影響大的部位。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機的冷卻裝置，其特征在于， 所述第2冷卻水流路包括形成于汽缸蓋的與進氣孔接近的流路。11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的內(nèi)燃機的冷卻裝置，其特征在于， 所述第2冷卻水流路包括形成于汽缸體的與汽缸的排氣側(cè)上部接近的流路。12.根據(jù)權(quán)利要求1?11中任一項所述的內(nèi)燃機的冷卻裝置，其特征在于， 在與所述內(nèi)燃機的主體連接的進氣通路設(shè)有壓縮機， 所述進氣冷卻單元包括熱交換器，所述熱交換器設(shè)置在所述進氣通路中的所述壓縮機的下游，在所述熱交換器中流動所述第2冷卻水。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的內(nèi)燃機的冷卻裝置，其特征在于， 所述熱交換器與進氣歧管一體化。
【文檔編號】F01P7/16GK106050385SQ201610204562
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月1日 公開號201610204562.7, CN 106050385 A, CN 106050385A, CN 201610204562, CN-A-106050385, CN106050385 A, CN106050385A, CN201610204562, CN201610204562.7
【發(fā)明人】古谷啟裕, 三好悠司, 東福寺智子, 川本信樹, 高橋大志
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