ОХЛАЖДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
COOLING DEVICE AND COOLING METHOD OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Область техники
Изобретение относится к охлаждающему устройству и способу охлаждения двигателя внутреннего сгорания, который включает в себя электрический водяной насос и электрический вентилятор.
Уровень техники
Радиатор, который охлаждает хладагент для двигателя внутреннего сгорания, снабжен электрическим вентилятором, который поддерживает или способствует выполнению охлаждения радиатора. Электрический вентилятор приводится в действие, когда температура хладагента превышает заданное значение. Хладагент циркулирует между двигателем внутреннего сгорания и радиатором за счет водяного насоса. Водяной насос, как правило, работает, используя выходную мощность двигателя. Скорость потока водяного насоса изменяется синхронно с изменением скорости вращения двигателя. Следовательно, когда скорость вращения двигателя является низкой, скорость потока также является низкой.
Соответственно, например, охлаждающее устройство, описанное в японском патенте №2767995, включает в себя первый водяной насос, который работает, используя выходную мощность двигателя; и второй водяной насос, который приводится в действие электрическим двигателем. Когда скорость вращения двигателя низкая, и скорость потока первого водяного насоса недостаточная, второй водяной насос приводится в действие, чтобы компенсировать недостаток.
Электрический водяной насос и электрический вентилятор потребляют электроэнергию, когда работают электрический водяной насос и электрический вентилятор. Следовательно, пока электрический водяной насос и электрический вентилятор не управляются, принимая во внимание эффективность охлаждения хладагента, например, может нежелательно возрастать электрическая мощность, потребляемая в транспортном средстве. Такое нежелательное увеличение потребления электрической мощности может привести, например, к увеличению рабочей нагрузки на генератор, что отрицательно влияет на топливную экономичность двигателя внутреннего сгорания.
Краткое описание изобретения
Согласно изобретению созданы охлаждающее устройство и способ охлаждения двигателя внутреннего сгорания, которые более подходящим образом управляют работой электрического водяного насоса и работой электрического вентилятора.
Далее в данном документе будут описаны аспекты изобретения и преимущества, полученные в аспектах изобретения. Первый аспект изобретения относится к охлаждающему устройству для двигателя внутреннего сгорания. Охлаждающее устройство включает в себя электрический водяной насос, который осуществляет циркуляцию хладагента в трубе системы охлаждения, предусмотренной в двигателе внутреннего сгорания; радиатор, который рассеивает тепло от хладагента; электрический вентилятор, который охлаждает радиатор; управляющее устройство, которое управляет электрическим водяным насосом и электрическим вентилятором; и первое средство корректировки скорости потока. Управляющее устройство управляет скоростью нагнетаемого потока электрического водяного насоса на основе целевой скорости потока, установленной согласно количеству тепла, сгенерированного в двигателе внутреннего сгорания, и управляет работой электрического вентилятора на основе температуры хладагента. Первое средство корректировки скорости потока увеличивает скорость нагнетаемого потока в соответствии с увеличением температуры хладагента, когда температура хладагента равна или превышает рабочую температуру, при которой начинается работа электрического вентилятора.
В вышеописанном аспекте целевая скорость потока электрического водяного насоса устанавливается на основе количества тепла, сгенерированного в двигателе внутреннего сгорания, и скорость нагнетаемого потока электрического водяного насоса управляется на основе целевой скорости потока. Таким образом, скорость нагнетаемого потока регулируется согласно требованию по охлаждению, соответствующему количеству тепла, сгенерированному в двигателе.
Когда количество тепла, сгенерированного в двигателе, изменяется, например, происходит задержка реагирования в регулировании температуры хладагента, выполняемом через управление скоростью нагнетаемого потока, то в результате температура хладагента может возрасти. Соответственно, в вышеописанном аспекте, в ситуации, где температура хладагента увеличивается, скорость нагнетаемого потока увеличивается в соответствии с увеличением температуры хладагента. Если электрический вентилятор не работает, когда скорость нагнетаемого потока увеличивается, количество хладагента, подаваемого к радиатору, может быть настолько большим, что тепло хладагента не может быть достаточно рассеяно радиатором. В этом случае хладагент не может быть достаточно охлажден, хотя потребление электрической мощности для работы электрического водяного насоса увеличилось. Таким образом, в вышеописанном аспекте скорость нагнетаемого потока увеличивается, когда температура хладагента равна или превышает рабочую температуру, при которой начинается работа электрического вентилятора. Следовательно, электрический вентилятор работает, когда скорость потока хладагента, подаваемой к радиатору, увеличивается. Таким образом, скорость Vw нагнетаемого потока увеличивается, когда уровень эффективности рассеивания радиатора является высоким. Соответственно, возможно повысить уровень эффективности охлаждения без расходования повышенной электрической мощности для приведения в действие электрического водяного насоса. Таким образом, работа электрического водяного насоса и работа электрического вентилятора управляются соответствующим образом. Также, в вышеописанном аспекте скорость нагнетаемого потока увеличивается в соответствии с увеличением температуры хладагента. Следовательно, по сравнению со случаем, когда скорость нагнетаемого потока резко увеличивается, когда температура хладагента превышает рабочую температуру, при которой начинается работа электрического вентилятора, возможно соответствующим образом предотвратить увеличение электрической мощности, потребляемой электрическим водяным насосом.
Вышеупомянутое охлаждающее устройство может дополнительно включать в себя второе средство корректировки скорости потока для корректировки скорости нагнетаемого потока электрического водяного насоса на основе скорости транспортного средства.
Когда скорость транспортного средства увеличивается, количество воздуха, проходящего через радиатор, увеличивается, и, следовательно, уровень эффективности рассеивания радиатора увеличивается. Соответственно, в вышеописанном охлаждающем устройстве скорость нагнетаемого потока электрического водяного насоса корректируется на основе скорости транспортного средства. Таким образом, скорость нагнетаемого потока электрического водяного насоса изменяется согласно уровню эффективности рассеивания радиатора, который изменяется согласно скорости транспортного средства. Это повышает эффективность охлаждения. Соответственно, можно повысить уровень эффективности охлаждения, в то же время эффективно используя электрическую энергию, подаваемую электрическому водяному насосу.
Также, поскольку увеличение температуры хладагента предотвращается посредством увеличения уровня эффективности охлаждения вышеописанным образом, возможно снизить вероятность того, что электрический вентилятор приводится в действие из-за повышения температуры хладагента, когда электрический вентилятор не работает. Это уменьшает частоту работы электрического вентилятора. Следовательно, возможно предотвратить увеличение электрической мощности, потребляемой при работе электрического вентилятора, который был остановлен. Также, так как уровень эффективности охлаждения повышается вышеописанным образом, обеспечивается снижение температуры хладагента, когда работает электрический вентилятор. Это уменьшает время, требуемое, чтобы понизить температуру хладагента до температуры остановки, при которой работа электрического вентилятора останавливается. В результате, время работы электрического вентилятора уменьшается. Так как работа электрического вентилятора быстрее прекращается, также возможно предотвратить увеличение электрической мощности, потребляемой при работе электрического вентилятора.
Когда скорость нагнетаемого потока корректируется на основе скорости транспортного средства, второе средство корректировки скорости потока может увеличить скорость нагнетаемого потока, когда скорость транспортного средства увеличивается. Таким образом, скорость нагнетаемого потока может быть скорректирована соответствующим образом.
В вышеописанном охлаждающем устройстве, когда работает электрический вентилятор, второе средство корректировки скорости потока может увеличить скорость нагнетаемого потока, скорректированную на основе скорости транспортного средства, по сравнению с тем, когда электрический вентилятор не работает.
Когда электрический вентилятор работает, количество воздуха, проходящего через радиатор, увеличивается, и, следовательно, уровень эффективности рассеивания увеличивается по сравнению с тем, когда электрический вентилятор не работает. Таким образом, в вышеописанном охлаждающем устройстве скорость нагнетаемого потока, которая корректируется на основе скорости транспортного средства, увеличивается, когда работает электрический вентилятор. Таким образом, скорость нагнетаемого потока электрического водяного насоса изменяется согласно уровню эффективности рассеивания радиатора, который изменяется согласно рабочему состоянию электрического вентилятора также как и согласно скорости транспортного средства. Это дополнительно увеличивает эффективность охлаждения, когда работает электрический вентилятор. Соответственно, можно дополнительно повысить уровень эффективности охлаждения, в то же время эффективно используя электрическую энергию, подаваемую электрическому водяному насосу.
Также, так как уровень эффективности охлаждения повышается вышеописанным образом, обеспечивается снижение температуры хладагента, когда работает электрический вентилятор. Это уменьшает время, требуемое, чтобы понизить температуру хладагента до температуры остановки, при которой работа электрического вентилятора останавливается. В результате, время работы электрического вентилятора уменьшается. Так как работа электрического вентилятора быстрее прекращается, также можно предотвратить увеличение электрической мощности, потребляемой при работе электрического вентилятора.
В вышеописанном охлаждающем устройстве управляющее устройство может переменно управлять скоростью вращения электрического вентилятора; а второе средство корректировки скорости потока может дополнительно корректировать скорость нагнетаемого потока, скорректированную на основе скорости транспортного средства, согласно скорости вращения электрического вентилятора.
В случае, когда скорость вращения электрического вентилятора является переменной, когда работает электрический вентилятор, и когда скорость электрического вентилятора увеличивается, количество воздуха, проходящего через радиатор, увеличивается, и уровень эффективности рассеивания радиатора увеличивается. Таким образом, в вышеописанном охлаждающем устройстве скорость нагнетаемого потока, которая корректируется на основе скорости транспортного средства, дополнительно корректируется согласно скорости вращения электрического вентилятора. Таким образом, скорость нагнетаемого потока электрического водяного насоса изменяется согласно уровню эффективности рассеивания радиатора, который изменяется согласно скорости вращения электрического вентилятора, также как и согласно скорости транспортного средства. Это дополнительно повышает эффективность охлаждения. Соответственно, можно дополнительно повысить уровень эффективности охлаждения, в то же время эффективно используя электрическую энергию, подаваемую электрическому водяному насосу.
Также, так как уровень эффективности охлаждения повышается вышеописанным образом, снижение температуры хладагента обеспечивается в большей степени, когда увеличивается скорость вращения электрического вентилятора. Следовательно, скорость вращения электрического вентилятора быстрее уменьшается. Это предотвращает увеличение электрической мощности, потребляемой при работе электрического вентилятора.
Когда скорость нагнетаемого потока корректируется согласно скорости вращения электрического вентилятора, скорость нагнетаемого потока может быть скорректирована на основе электрической мощности, подаваемой к электродвигателю, который приводит в действие электрический вентилятор (например, на основе напряжения или электрического тока или на основе скважности, когда скорость вращения электрического вентилятора изменяется посредством управления скважностью). Также, фактическая скорость вращения электрического вентилятора может быть обнаружена, и скорость нагнетаемого потока может быть скорректирована на основе обнаруженной скорости вращения.
Когда скорость нагнетаемого потока корректируется на основе скорости вращения электрического вентилятора, второе средство корректировки скорости потока может увеличить скорость нагнетаемого потока, когда увеличивается скорость вращения электрического вентилятора. Таким образом, скорость нагнетаемого потока может быть скорректирована соответствующим образом.
Когда скорость нагнетаемого потока корректируется на основе скорости транспортного средства, второе средство корректировки скорости потока может корректировать скорость нагнетаемого потока на основе скорости транспортного средства, когда температура хладагента находится между температурой остановки, при которой работа электрического вентилятора останавливается, и рабочей температурой, которая превышает температуру остановки.
В вышеописанном охлаждающем устройстве, когда температура хладагента увеличивается от температуры в диапазоне температур ниже температуры остановки, второе средство корректировки скорости потока может увеличить скорость нагнетаемого потока в соответствии с увеличением температуры хладагента так, что скорость нагнетаемого потока равна скорости нагнетаемого потока, скорректированной на основе скорости транспортного средства, в момент времени, в котором температура хладагента достигает температуры остановки; и когда температура хладагента увеличивается в диапазоне температур выше рабочей температуры, первое средство корректировки скорости потока может увеличить скорость нагнетаемого потока, скорректированную на основе скорости транспортного средства, в соответствии с увеличением температуры хладагента.
В вышеописанном охлаждающем устройстве первое средство корректировки скорости потока может установить нижнее предельное значение скорости нагнетаемого потока на основе температуры хладагента; и когда целевая скорость потока равна или ниже, чем нижнее предельное значение, первое средство корректировки скорости потока может установить целевую скорость потока в нижнее предельное значение.
Когда скорость нагнетаемого потока корректируется первым средством корректировки скорости потока, целевая скорость потока, которая устанавливается согласно количеству тепла, сгенерированного в двигателе, может быть непосредственно скорректирована с помощью корректирующего значения, установленного на основе температуры хладагента. Однако когда количество тепла, сгенерированного в двигателе, невелико, целевая скорость потока, которая должна быть скорректирована, является низкой. Следовательно, в этом случае, даже если целевая скорость потока корректируется с помощью корректирующего значения, скорость нагнетаемого потока может не увеличиться в соответствии с увеличением температуры хладагента.
Таким образом, в охлаждающем устройстве минимальное значение скорости нагнетаемого потока электрического водяного насоса ограничено, по меньшей мере, нижним предельным значением, установленным на основе температуры хладагента. Это надежно увеличивает скорость нагнетаемого потока.
Похожим образом, когда второе средство корректировки скорости потока корректирует скорость нагнетаемого потока, второе средство корректировки скорости потока может установить нижнее предельное значение скорости нагнетаемого потока на основе скорости транспортного средства; и когда целевая скорость потока равна или ниже, чем нижнее предельное значение, второе средство корректировки скорости потока может установить целевую скорость потока в нижнее предельное значение. Таким образом, минимальное значение скорости нагнетаемого потока электрического водяного насоса ограничено, по меньшей мере, нижним предельным значением, установленным на основе скорости транспортного средства. Это надежно увеличивает скорость нагнетаемого потока.
В вышеописанном охлаждающем устройстве управляющее устройство может управлять работой электрического вентилятора согласно температуре хладагента и согласно параметру, отличному от температуры хладагента; второе средство корректировки скорости потока может начать корректировать скорость нагнетаемого потока, когда температура хладагента достигает заданного значения; и когда электрический вентилятор приводится в действие согласно запросу работы электрического вентилятора на основе параметра, отличного от температуры хладагента, управляющее устройство может выполнять управление изменением заданного значения, которое увеличивает заданное значение по сравнению с тем, когда нет запроса для приведения в действие электрического вентилятора на основе параметра, отличного от температуры хладагента.
Если скорость нагнетаемого потока корректируется, когда температура хладагента понижается до некоторой степени, хладагент может быть чрезмерно охлажден. Таким образом, скорость нагнетаемого потока корректируется, когда температура хладагента равна или превышает заданное значение. Это предотвращает чрезмерное охлаждение хладагента.
В случае, когда работа электрического вентилятора управляется на основе параметра, отличного от температуры хладагента для двигателя внутреннего сгорания, электрический вентилятор может работать, даже когда температура хладагента для двигателя внутреннего сгорания ниже, чем рабочая температура вентилятора. Таким образом, когда электрический вентилятор приводится в действие на основе параметра, отличного от температуры хладагента, электрический вентилятор работает согласно запросу, отличному от запроса охлаждения хладагента для двигателя внутреннего сгорания. Следовательно, в этом случае, даже если скорость нагнетаемого потока электрического водяного насоса корректируется на основе скорости транспортного средства, чтобы увеличить эффективность охлаждения хладагента, частота работы электрического вентилятора не уменьшается, а скорее электрическая мощность, потребляемая электрическим водяным насосом, может увеличиться из-за увеличения скорости нагнетаемого потока.
Таким образом, в вышеописанном охлаждающем устройстве выполняется управление изменением заданного значения. Соответственно, когда электрический вентилятор приводится в действие согласно запросу работы электрического вентилятора на основе параметра, отличного от температуры хладагента, скорость нагнетаемого потока корректируется при высокой температуре хладагента для двигателя внутреннего сгорания по сравнению с тем, когда нет такого запроса. Следовательно, можно минимизировать необязательное увеличение электрической мощности для электрического водяного насоса, которое не способствует уменьшению частоты работы электрического вентилятора. Таким образом, можно предотвратить увеличение электрической мощности, потребляемой электрическим водяным насосом, когда температура хладагента низкая, по сравнению со случаем, когда управление изменением заданного значения не выполняется.
В вышеописанном охлаждающем устройстве управляющее устройство может переменно управлять скоростью вращения электрического вентилятора; второе средство корректировки скорости потока может начать корректировать скорость нагнетаемого потока, когда температура хладагента достигает заданного значения; когда электрический вентилятор приводится в действие согласно запросу работы электрического вентилятора на основе параметра, отличного от температуры хладагента, и скорость вращения превышает предварительно установленное значение, управляющее устройство может выполнить процесс изменения заданного значения, который увеличивает заданное значение; и когда электрический вентилятор приводится в действие согласно запросу работы электрического вентилятора на основе параметра, отличного от температуры хладагента, и скорость вращения равна или ниже, чем предварительно установленное значение, управляющее устройство может не выполнять управление изменением заданного значения.
В вышеописанном охлаждающем устройстве, когда электрический вентилятор приводится в действие на основе параметра, отличного от температуры хладагента для двигателя внутреннего сгорания, и скорость вращения электрического вентилятора равна или ниже, чем предварительно установленное значение, второе средство корректировки скорости потока начинает корректировать скорость нагнетаемого потока при низкой температуре хладагента по сравнению с тем, когда выполняется управление изменением заданного значения. Следовательно, можно увеличить эффективность охлаждения хладагента и предотвратить повышение температуры хладагента, когда электрический вентилятор работает на скорости вращения, равной или меньшей, чем предварительно установленное значение. Это предотвращает увеличение скорости вращения электрического вентилятора из-за повышения температуры хладагента. В результате, можно предотвратить увеличение электрической мощности, потребляемой электрическим вентилятором.
В вышеописанном охлаждающем устройстве охлаждающее устройство может быть предусмотрено в транспортном средстве, которое включает в себя устройство кондиционирования воздуха; при этом устройство кондиционирования воздуха может включать в себя компрессор, который сжимает хладагент, и конденсатор, который охлаждает хладагент; конденсатор может охлаждаться электрическим вентилятором; параметром является давление нагнетания компрессора; и управляющее устройство может управлять работой электрического вентилятора на основе давления нагнетания.
В случае с устройством кондиционирования воздуха, которое регулирует температуру или влажность в кабине транспортного средства, когда давление нагнетания компрессора, который сжимает хладагент для устройства кондиционирования воздуха, является высоким, и уровень требования на охлаждение хладагента высокий, конденсатор охлаждается посредством работы электрического вентилятора, и, таким образом, уровень эффективности рассеивания конденсатора увеличивается, чтобы способствовать охлаждению хладагента. В случае, когда предусмотрено такое устройство кондиционирования воздуха, давление нагнетания компрессора может применяться в качестве параметра, который используется, чтобы управлять работой электрического вентилятора, и который отличается от температуры хладагента для двигателя внутреннего сгорания.
В вышеописанном охлаждающем устройстве охлаждающее устройство может быть предусмотрено в транспортном средстве, которое включает в себя двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель, которые используются в качестве источников энергии; транспортное средство может включать в себя инвертор, который преобразует электрическую энергию, которая должна подаваться от аккумуляторной батареи к электродвигателю, трубу инвертора, через которую течет хладагент инвертора, которая охлаждает инвертер, и радиатор инвертора, с которым соединена труба инвертора; радиатор инвертора может охлаждаться электрическим вентилятором; параметром может быть температура хладагента инвертора; и управляющее устройство может управлять работой электрического вентилятора на основе температуры хладагента инвертора.
В транспортном средстве, которое включает в себя двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель, которые используются как источники энергии, электрическая мощность, которая должна подаваться от аккумуляторной батареи к электродвигателю, преобразуется инвертором. Так как тепло генерируется в инверторе, когда инвертор преобразует электрическую энергию, инвертор охлаждается хладагентом инвертора. Хладагент инвертора подается к радиатору инвертора через трубу инвертора, и тепло от хладагента инвертора рассеивается радиатором инвертора. Когда температура хладагента инвертора высока, радиатор инвертора охлаждается посредством работы электрического вентилятора. Таким образом, уровень эффективности рассеивания радиатора инвертора увеличивается и способствует охлаждению хладагента инвертора. В случае, когда предусмотрен такой механизм для инвертора, температура хладагента инвертора может применяться в качестве параметра, который используется, чтобы управлять работой электрического вентилятора, и который отличается от температуры хладагента для двигателя внутреннего сгорания.
Вышеописанное охлаждающее устройство может дополнительно включать в себя третье средство корректировки скорости потока для корректировки скорости нагнетаемого потока электрического водяного насоса на основе истекшего времени после того, как началась работа электрического вентилятора.
Эффективность охлаждения хладагента увеличивается посредством увеличения скорости нагнетаемого потока электрического водяного насоса. Следовательно, когда время работы электрического вентилятора (т.е., истекшее время после того, как началась работа электрического вентилятора) является продолжительным, может быть обеспечено снижение температуры хладагента, и, таким образом, электрический вентилятор может быть быстрее остановлен за счет увеличения скорости нагнетаемого потока. Соответственно, в вышеописанном охлаждающем устройстве скорость нагнетаемого потока корректируется на основе времени работы электрического вентилятора. Таким образом, электрический вентилятор может быть быстрее остановлен после того, как началась работа электрического вентилятора. Это предотвращает увеличение электрической мощности, потребляемой электрическим вентилятором.
Когда скорость нагнетаемого потока корректируется на основе истекшего времени после того, как началась работа электрического вентилятора, третье средство корректировки скорости потока может увеличить скорость нагнетаемого потока, когда истекшее время увеличивается.
В вышеописанном охлаждающем устройстве третье средство корректировки скорости потока может установить нижнее предельное значение скорости нагнетаемого потока на основе истекшего времени; и когда целевая скорость потока равна или ниже, чем нижнее предельное значение, третье средство корректировки скорости потока может установить целевую скорость потока в нижнее предельное значение. С такой конфигурацией скорость нагнетаемого потока корректируется соответствующим образом.
Когда третье средство корректировки скорости потока корректирует скорость нагнетаемого потока, целевая скорость потока, которая устанавливается на основе количества тепла, сгенерированного в двигателе, может непосредственно корректироваться с помощью корректирующего значения, установленного на основе времени работы электрического вентилятора. Однако когда количество тепла, сгенерированного в двигателе, невелико, целевая скорость потока, которая должна быть скорректирована, является низкой. Следовательно, в этом случае, даже если целевая скорость потока корректируется с помощью корректирующего значения, скорость нагнетаемого потока может не увеличиться в соответствии с увеличением температуры хладагента.
Таким образом, в вышеописанном охлаждающем устройстве минимальное значение скорости нагнетаемого потока электрического водяного насоса ограничено, по меньшей мере, нижним предельным значением, установленным на основе времени работы электрического вентилятора. Это надежно увеличивает скорость нагнетаемого потока.
В вышеописанном охлаждающем устройстве целевая скорость потока может быть установлена на основе скорости вращения двигателя и нагрузки на двигатель.
Количество тепла, сгенерированного в двигателе, имеет тенденцию увеличиваться, когда увеличивается скорость вращения двигателя и когда увеличивается нагрузка на двигатель. Соответственно, в вышеописанном охлаждающем устройстве целевая скорость потока может быть установлена на основе скорости вращения двигателя и нагрузки на двигатель. Таким образом, целевая скорость потока может быть установлена согласно количеству тепла, сгенерированного в двигателе. В вышеописанном охлаждающем устройстве целевая скорость потока может быть установлена так, чтобы увеличиваться, когда увеличивается скорость вращения двигателя и когда увеличивается нагрузка на двигатель.
Второй аспект изобретения относится к способу охлаждения двигателя внутреннего сгорания, при котором двигатель внутреннего сгорания охлаждается посредством циркуляции хладагента в охлаждающей трубе, предусмотренной для двигателя внутреннего сгорания, рассеивания тепла от хладагента с помощью радиатора и охлаждения радиатора с помощью электрического вентилятора. Способ охлаждения включает в себя установку целевой скорости потока хладагента согласно количеству тепла, сгенерированного в двигателе внутреннего сгорания; установку нижнего предельного значения скорости нагнетаемого потока хладагента на основе температуры хладагента, когда температура хладагента равна или превышает рабочую температуру, при которой начинается работа электрического вентилятора; управление скоростью нагнетаемого потока хладагента на основе нижнего предельного значения, когда целевая скорость потока равна или ниже, чем нижнее предельное значение; и управление скоростью нагнетаемого потока хладагента на основе целевой скорости потока, когда целевая скорость потока превышает нижнее предельное значение.
Способ охлаждения согласно второму аспекту может дополнительно включать в себя установку первого нижнего предельного значения скорости нагнетаемого потока хладагента на основе температуры хладагента и скорости транспортного средства, когда температура хладагента равна или превышает первое заданное значение, которое ниже, чем рабочая температура; управление скоростью нагнетаемого потока хладагента на основе первого нижнего предельного значения, когда целевая скорость потока равна или ниже, чем первое нижнее предельное значение; и управление скоростью нагнетаемого потока хладагента на основе целевой скорости потока, когда целевая скорость потока превышает первое нижнее предельное значение.
Способ охлаждения согласно второму аспекту может дополнительно включать в себя установку второго нижнего предельного значения скорости нагнетаемого потока хладагента на основе температуры хладагента и скорости транспортного средства, когда электрический вентилятор приводится в действие согласно запросу работы электрического вентилятора на основе параметра, отличного от температуры хладагента, и температура хладагента равна или превышает второе заданное значение, которое превышает первое заданное значение, и ниже, чем рабочая температура; управление скоростью нагнетаемого потока хладагента на основе второго нижнего предельного значения, когда целевая скорость потока равна или ниже, чем второе нижнее предельное значение; и управление скоростью нагнетаемого потока хладагента на основе целевой скорости потока, когда целевая скорость потока превышает второе нижнее ограничивающее значение.
Способ охлаждения согласно второму аспекту может дополнительно включать в себя установку первого нижнего предельного значения скорости нагнетаемого потока хладагента на основе температуры хладагента и скорости транспортного средства, когда электрический вентилятор работает со скоростью вращения, равной или меньшей, чем предварительно установленное значение, согласно запросу работы электрического вентилятора на основе параметра, отличного от температуры хладагента, и температура хладагента равна или превышает первое заданное значение, которое ниже, чем рабочая температура; управление скоростью нагнетаемого потока хладагента на основе первого нижнего предельного значения, когда целевая скорость потока равна или ниже, чем первое нижнее предельное значение; управление скоростью нагнетаемого потока хладагента на основе целевой скорости потока, когда целевая скорость потока превышает первое нижнее предельное значение; установку второго нижнего предельного значения скорости нагнетаемого потока хладагента на основе температуры хладагента и скорости транспортного средства, когда электрический вентилятор работает со скоростью вращения, более высокой, чем предварительно установленное значение, согласно запросу работы электрического вентилятора на основе параметра, отличного от температуры хладагента, и температура хладагента равна или превышает второе заданное значение, которое превышает первое заданное значение, и ниже, чем рабочая температура; управление скоростью нагнетаемого потока хладагента на основе второго нижнего предельного значения, когда целевая скорость потока равна или ниже, чем второе нижнее предельное значение; и управление скоростью потока хладагента на основе целевой скорости потока, когда целевая скорость потока превышает второе нижнее предельное значение.
Согласно способу охлаждения в вышеописанном аспекте можно повысить эффективность охлаждения двигателя внутреннего сгорания и уменьшить время работы электрического вентилятора. Соответственно, также можно предотвратить увеличение электрической мощности, потребляемой при работе электрического вентилятора.
Краткое описание чертежей
Упомянутые выше и дополнительные цели, признаки и преимущества изобретения станут очевидными из последующего описания вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые элементы.
На чертежах:
Фиг.1 - схематический чертеж конфигурации, показывающий охлаждающее устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения, и конфигурацию вокруг охлаждающего устройства.
Фиг.2 - схематический чертеж, иллюстрирующий способ, при котором электрический вентилятор приводится в действие в первом варианте осуществления.
Фиг.3 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая управление работой электрического водяного насоса в первом варианте осуществления.
Фиг.4 - график, иллюстрирующий способ, при котором соответствие нижнему предельному значению установлено в первом варианте осуществления.
Фиг.5 - временная диаграмма, иллюстрирующая эффект управления работой электрического водяного насоса в первом варианте осуществления.
Фиг.6 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая управление работой электрического водяного насоса во втором варианте осуществления.
Фиг.7 - график, иллюстрирующий способ, при котором соответствие нижнему предельному значению установлено во втором варианте осуществления.
Фиг.8 - график, иллюстрирующий зависимость между скоростью нагнетаемого потока/скоростью транспортного средства и уровнем эффективности рассеивания радиатора.
Фиг.9 - график, иллюстрирующий зависимость между скоростью транспортного средства и эффективной скоростью потока.
Фиг.10 - временная диаграмма, иллюстрирующая эффект управления работой электрического водяного насоса во втором варианте осуществления.
Фиг.11 - схематический чертеж, иллюстрирующий охлаждающее устройство согласно третьему варианту осуществления и конфигурацию вокруг охлаждающего устройства.
Фиг.12 - схематический чертеж, иллюстрирующий способ, при котором электрический вентилятор приводится в действие в третьем варианте осуществления.
Фиг.13 - схематический чертеж, иллюстрирующий способ, при котором электрический вентилятор приводится в действие в третьем варианте осуществления.
Фиг.14 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая управление работой электрического водяного насоса в третьем варианте осуществления.
Фиг.15 - график, иллюстрирующий способ, при котором соответствие второму нижнему предельному значению установлено в третьем варианте осуществления.
Фиг.16 - временная диаграмма, иллюстрирующая эффект управления работой электрического водяного насоса в третьем варианте осуществления.
Фиг.17 - схематический чертеж, иллюстрирующий способ, при котором электрический вентилятор приводится в действие в четвертом варианте осуществления.
Фиг.18 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая управление работой электрического водяного насоса в четвертом варианте осуществления.
Фиг.19 - временная диаграмма, иллюстрирующая эффект управления работой электрического водяного насоса в четвертом варианте осуществления.
Фиг.20 - временная диаграмма, иллюстрирующая изменение в скорости нагнетаемого потока электрического водяного насоса в модифицированном примере первого варианта осуществления.
Фиг.21 - временная диаграмма, иллюстрирующая изменение в скорости нагнетаемого потока электрического водяного насоса в другом модифицированном примере первого варианта осуществления.
Фиг.22 - график, иллюстрирующий способ, при котором соответствие нижнему предельному значению установлено в модифицированном примере второго варианта осуществления.
Фиг.23 - график, иллюстрирующий зависимость между скоростью транспортного средства и эффективной скоростью потока, когда работает электрический вентилятор, и зависимость между скоростью транспортного средства и эффективной скоростью потока, когда электрический вентилятор остановлен, в модифицированном примере второго варианта осуществления.
Фиг.24 - график, иллюстрирующий способ, при котором нижнее предельное значение изменяется, когда температура хладагента увеличивается, в модифицированном примере второго варианта осуществления.
Фиг.25 - график, иллюстрирующий способ, при котором нижнее предельное значение изменяется, когда температура хладагента уменьшается, в модифицированном примере второго варианта осуществления.
Фиг.26 - график, иллюстрирующий зависимость между скоростью вращения электрического вентилятора и эффективной скоростью потока в модифицированном примере второго варианта осуществления.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Далее со ссылкой на фиг.1-6 будет описано охлаждающее устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения.
Фиг.1 является схематическим чертежом конфигурации, иллюстрирующим конфигурацию охлаждающего устройства согласно варианту осуществления и конфигурацию вокруг охлаждающего устройства. В двигателе 2, предусмотренном в транспортном средстве 1, воздух, подаваемый через канал воздухозаборника, и топливо, впрыскиваемое из клапана впрыска топлива, вводятся в камеру сгорания. Воздушно-топливная смесь, которая является смесью воздуха и топлива, сжигается в камере сгорания. Поршень двигается посредством сжигания воздушно-топливной смеси. Возвратно-поступательное движение передается коленчатому валу 3 через шатун, и, таким образом, вращается коленчатый вал 3. Вращение коленчатого вала 3 передается колесам 60 через трансмиссию 40 и редуктор 50 скорости. Коленчатый вал 3 соединен с генератором 4, который является источником энергии. Электрическая мощность, сгенерированная генератором 4, сохраняется в аккумуляторе 8.
Охлаждающее устройство предусмотрено для двигателя 2 для того, чтобы охлаждать двигатель 2, в котором генерируется тепло из-за сгорания воздушно-топливной смеси. Охлаждающее устройство включает в себя радиатор 20, который является теплообменником, электрический водяной насос 21, термостат 22 и канал охлаждения. В двигателе 2 сформирована водяная рубашка 23. Водяная рубашка 23 является каналом, через который течет хладагент.
Один конец первого канала 24 для хладагента соединен с выпускным отверстием водяной рубашки 23. Другой конец первого канала 24 для хладагента соединен с впускным отверстием радиатора 20. Один конец второго канала 25 для хладагента соединен с выпускным отверстием радиатора 20. Другой конец второго канала 25 для хладагента соединен с впускным отверстием водяной рубашки 23.
Водяная рубашка 23, первый канал 24 для хладагента, второй канал 25 для хладагента и радиатор 20 заполнены хладагентом. Когда хладагент проходит через водяную рубашку 23, хладагент принимает тепло от двигателя 2. Затем, хладагент вводится в радиатор 20 через первый канал 24 для хладагента. Тепло передается от хладагента в радиатор 20, и, таким образом, хладагент охлаждается. Охлажденный хладагент возвращается в водяную рубашку 23 через второй канал 25 для хладагента. Таким образом, двигатель 2 охлаждается посредством циркуляции хладагента.
Электрический водяной насос 21, который приводится в действие электродвигателем, предусмотрен во втором канале 25 для хладагента. Посредством управления электрической энергией, подаваемой от аккумулятора 8 электрическому водяному насосу 21, регулируется скорость нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21, и, таким образом, регулируется величина циркуляции хладагента, то есть количество хладагента, текущего в охлаждающее устройство.
Один конец перепускного канала 26 соединен со вторым каналом 25 для хладагента в позиции до электрического водяного насоса 21. Другой конец перепускного канала 26 соединен с первым каналом 24 для хладагента. Термостат 22 предусмотрен в части соединения, в которой второй канал 25 для хладагента и перепускной канал 26 соединяются друг с другом. В термостате 22 клапан помещается в открытое положение и закрытое положение согласно температуре хладагента (далее в данном документе, называемой "температурой хладагента"). Когда температура хладагента равна или ниже, чем заданное значение, клапан термостата 22 устанавливается в закрытое положение. В результате, соединение между радиатором 20 и вторым каналом 25 для хладагента прерывается, а соединение между перепускным каналом 26 и вторым каналом 25 для хладагента разрешается. Таким образом, хладагент, который течет из водяной рубашки 23 в первый канал 24 для хладагента, обходит радиатор 20 и возвращается в водяную рубашку 23. Посредством циркуляции хладагента таким образом хладагент постепенно нагревается и способствует прогреву двигателя 2.
Когда температура хладагента превышает заданное значение, клапан термостата 22 устанавливается в открытое положение. В результате, связь между радиатором 20 и вторым каналом 25 для хладагента разрешается, а связь между перепускным каналом 26 и вторым каналом 25 для хладагента прерывается. Таким образом, хладагент, который течет из водяной рубашки 23 в первый канал 24 для хладагента, подается в радиатор 20. После того как хладагент охлажден в радиаторе 20, хладагент доставляется в водяную рубашку 23. Посредством циркуляции хладагента таким образом охлаждается двигатель 2. Также, радиатор 20 рассеивает тепло от хладагента наружу, таким образом охлаждая хладагент.
Электрический вентилятор 27, который приводится в действие электродвигателем, предусмотрен для радиатора 20. Приводя в действие электрический вентилятор 27 с помощью электрической мощности аккумулятора 8, радиатор 20 принудительно охлаждается.
Датчики, которые обнаруживают рабочее состояние двигателя и т.п., предусмотрены для двигателя 2. Например, датчик 31 хладагента, который определяет температуру THW хладагента, предусмотрен рядом с выпускным отверстием водяной рубашки 23. Датчик 32 скорости вращения двигателя, который определяет скорость NE вращения двигателя, предусмотрен рядом с коленчатым валом 3. Расходомер 33 воздуха, который определяет объем GA всасываемого воздуха, предусмотрен в канале воздухозаборника для двигателя 2. Также предусмотрен датчик 34 скорости транспортного средства, который определяет скорость SP транспортного средства 1.
Управляющее устройство 30 выполняет управления, такие как управление моментом зажигания и управление впрыском топлива в двигатель 2, управление величиной энергии, генерируемой генератором 4, управление работой электрического вентилятора 27 и управление работой электрического водяного насоса 21. Управляющее устройство 30, главным образом, включает в себя микрокомпьютер, который включает в себя центральный процессор (ЦП). Управляющее устройство 30 включает в себя постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), интерфейс ввода и интерфейс вывода. В постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), например, программы и таблицы соответствия сохранены заранее. В оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ), например, временно хранятся результаты вычислений, выполненных ЦП. Управляющее устройство 30 обнаруживает рабочее состояние двигателя 2 на основе сигналов, выводимых из вышеописанных датчиков, и соответствующим образом выполняет вышеописанные управления на основе обнаруженного рабочего состояния.
Например, управляющее устройство 30 отслеживает напряжение и электрический ток аккумулятора 8. Когда величина электрической мощности, потребляемой транспортным средством, увеличивается, управляющее устройство 30 увеличивает количество энергии, генерируемой генератором 4, управляя генератором 4. Когда количество электрической мощности, генерируемой генератором 4, увеличивается таким образом, рабочая нагрузка на генератор 4 увеличивается. Следовательно, выходная мощность двигателя 2 увеличивается в соответствии с увеличением в рабочей нагрузке, увеличивая количество топлива, впрыскиваемого из клапана впрыска топлива.
Как показано на фиг.2, когда температура THW хладагента равна или превышает заданную рабочую температуру THon вентилятора, при которой начинается работа электрического вентилятора 27, электрический вентилятор 27 приводится в действие, чтобы понизить температуру THW хладагента. Когда температура THW хладагента уменьшается до температуры THoff остановки вентилятора, которая ниже, чем рабочая температура THon вентилятора, после того как работа электрического вентилятора 27 началась, работа электрического вентилятора 27 прекращается.
Также, управляющее устройство 30 устанавливает целевую скорость Vwp потока электрического водяного насоса 21 способом, описанным ниже. То есть, количество тепла, сгенерированного в двигателе 2, имеет тенденцию увеличиваться, когда скорость NE вращения двигателя увеличивается и когда нагрузка KL двигателя увеличивается. Таким образом, чтобы установить целевую скорость Vwp потока согласно количеству тепла, сгенерированного в двигателе 2, целевая скорость Vwp потока устанавливается на основе скорости NE вращения двигателя и нагрузки KL двигателя, которые взаимосвязаны с количеством тепла, сгенерированного в двигателе 2. Затем управляющее устройство 30 управляет скоростью Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 на основе целевой скорости Vwp потока, которая установлена. Таким образом, скорость Vw нагнетаемого потока регулируется на основе запроса на охлаждение согласно количеству тепла, сгенерированного в двигателе 2, то есть количеству тепла хладагента, которое требуется рассеять радиатором 20. Таким образом, температура хладагента соответственно регулируется.
Когда количество тепла, сгенерированного в двигателе 2, изменяется, например, задержка реагирования происходит в регулировании температуры THW хладагента, выполняемом через управление скоростью Vw нагнетаемого потока, и, в результате, температура THW хладагента может возрасти. Такое повышение температуры THW хладагента может быть предотвращено посредством увеличения количества работы электрического водяного насоса 21 и электрического вентилятора 27. Электрический водяной насос 21 и электрический вентилятор 27 потребляют электрическую энергию, когда электрический водяной насос 21 и электрический вентилятор 27 работают. Следовательно, пока электрический водяной насос 21 и электрический вентилятор 27 не управляются, принимая во внимание эффективность охлаждения хладагента, электрическая мощность, потребляемая в транспортном средстве 1, может нежелательно возрасти. Если электрическая мощность чрезмерно увеличивается, например, рабочая нагрузка генератора 4 увеличивается, это неблагоприятно влияет на топливную экономичность двигателя 2.
В варианте осуществления, принятом выше в рассмотрение, работа электрического водяного насоса 21 управляется способом, описанным ниже. Фиг.3 показывает этапы управления работой электрического водяного насоса 21. Управляющее устройство 30 неоднократно выполняет операцию управления в заданных временных интервалах.
Когда управление началось, сначала считываются скорость NE вращения двигателя, нагрузка KL двигателя и температура THW хладагента (S100). В варианте осуществления нагрузка KL двигателя является отношением текущего объема GA всасываемого воздуха к объему всасываемого воздуха при полной нагрузке двигателя. Однако, например, нагрузка KL двигателя может быть вычислена на основе объема топлива, впрыснутого из клапана впрыска топлива, степени открытия дроссельного клапана, предусмотренного в канале воздухозаборника, или величины воздействия на педаль акселератора.
Далее, целевая скорость Vwp потока электрического водяного насоса 21 устанавливается на основе скорости NE вращения двигателя и нагрузки KL двигателя (S110). Количество тепла, сгенерированного в двигателе 2, увеличивается, когда скорость NE вращения двигателя увеличивается и когда нагрузка KL двигателя увеличивается. Следовательно, целевая скорость Vwp потока устанавливается так, чтобы увеличиваться, когда увеличивается скорость NE вращения двигателя или нагрузка KL двигателя. Таким образом, целевая скорость Vwp потока устанавливается на основе количества тепла, сгенерированного в двигателе 2.
Далее, определяется, равна ли температура THW хладагента или превышает рабочую температуру THon вентилятора (S120). Когда определяется, что температура THW хладагента ниже, чем рабочая температура THon вентилятора (НЕТ на этапе S120), работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе целевой скорости Vwp потока (S160). На этапе S160 рабочая мощность D, которая является скважностью электрической мощности, подаваемой к электрическому водяному насосу 21, устанавливается на основе целевой скорости Vwp потока с помощью таблицы соответствия, сохраненной в памяти управляющего устройства 30. Таким образом, фактическая скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 устанавливается в целевую скорость Vwp потока. Рабочая мощность D увеличивается, когда целевая скорость Vwp потока увеличивается. Соответственно, фактическая скорость Vw нагнетаемого потока также увеличивается, когда целевая скорость Vwp потока увеличивается. Таким образом, заканчивается управление.
Когда определяется, что температура THW хладагента равна или превышает рабочую температуру THon вентилятора, на этапе S120 (ДА на этапе S120), нижнее предельное значение VwLo скорости Vw нагнетаемого потока устанавливается на основе температуры THW хладагента (S130). На этапе S130 нижнее предельное значение VwLo переменно устанавливается с помощью таблицы соответствия, сохраненной в памяти управляющего устройства 30.
Более конкретно, как показано на фиг.4, когда температура THW хладагента равна рабочей температуре THon вентилятора, нижнее предельное значение VwLo устанавливается в минимальную скорость Vwmin нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21. Затем, когда температура THW хладагента превышает рабочую температуру THon вентилятора, когда температура THW хладагента увеличивается, увеличивается нижнее предельное значение VwLo. Когда температура THW хладагента равна или превышает максимальную требуемую температуру THb рассеивания, нижнее предельное значение VwLo устанавливается в максимальную скорость Vwmax нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21. Максимальная требуемая температура THb рассеивания является температурой, при которой количество тепла, которое требуется рассеять, достигает максимального значения. Максимально требуемая температура THb рассеивания устанавливается так, чтобы быть ниже, чем допустимая наивысшая температура THmax на заданную разницу a. Таким образом, нижнее предельное значение VwLo переменно устанавливается так, что нижнее предельное значение VwLo увеличивается, когда увеличивается температура THW хладагента.
После того, как нижнее предельное значение VwLo установлено вышеописанным образом, определяется, равна ли целевая скорость Vwp потока или ниже, чем нижнее предельное значение VwLo (S140). Когда определяется, что целевая скорость Vwp потока превышает нижнее предельное значение VwLo (НЕТ на этапе S140), работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе целевой скорости Vwp потока, установленной на предыдущем этапе S110(S160). Таким образом, управление заканчивается.
Когда определяется, что целевая скорость Vwp потока равна или ниже, чем нижнее предельное значение VwLo (ДА на этапе S140), целевая скорость Vwp потока, установленная на предыдущем этапе S110, изменяется на нижнее предельное значение VwLo (S150). Затем работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе целевой скорости Vwp потока, которая изменилась в нижнее предельное значение VwLo, то есть работа электрического водяного насоса 21 фактически управляется на основе нижнего предельного значения VwLo (S160). Таким образом, управление заканчивается. Процессы на этапах S120 - S150 составляют первое средство корректировки скорости потока.
Фиг.5 показывает эффект вышеописанного управления работой электрического водяного насоса 21. Сначала, когда температура THW хладагента ниже, чем рабочая температура THon вентилятора, работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе целевой скорости Vwp потока, установленной на основе количества тепла, сгенерированного в двигателе 2.
Когда температура THW хладагента достигает рабочей температуры THon вентилятора, работа электрического вентилятора 27 начинается, и начинается установка нижнего предельного значения VwLo целевой скорости Vwp потока электрического водяного насоса 21. Когда температура THW хладагента увеличивается, нижнее предельное значение VwLo постепенно увеличивается. Целевая скорость Vwp потока равна нижнему предельному значению VwLo в момент I, и целевая скорость Vwp потока ниже, чем нижнее предельное значение VwLo, после момента I. Таким образом, после момента I работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе нижнего предельного значения VwLo. Более конкретно, скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 постепенно увеличивается в соответствии с увеличением нижнего предельного значения VwLo из-за повышения температуры THW хладагента. После того, как температура THW хладагента достигает максимальной требуемой температуры THb рассеивания, скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 устанавливается в максимальную скорость Vwmax нагнетаемого потока.
Согласно вышеописанному варианту осуществления можно получить преимущества, описанные ниже. (1) Скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 управляется на основе скорости NE вращения двигателя и нагрузки KL двигателя, которые взаимосвязаны с количеством тепла, сгенерированного в двигателе 2. Когда количество тепла, сгенерированного в двигателе 2, например, изменяется, происходит задержка реагирования в регулировании температуры THW хладагента, выполненной посредством управления скоростью Vw нагнетаемого потока, и, в результате, температура THW хладагента может увеличиться. Соответственно, в варианте осуществления в такой ситуации, когда температура THW хладагента увеличивается, повышение температуры THW хладагента предотвращается посредством увеличения скорости Vw нагнетаемого потока в соответствии с увеличением температуры THW хладагента.
Если электрический вентилятор 27 не работает, когда скорость Vw нагнетаемого потока увеличивается, как показано штрих-двухпунктирной линией на фиг.5, количество хладагента, подаваемое к радиатору 20, может быть настолько большим, что тепло хладагента не может быть достаточно рассеяно радиатором 20. В этом случае хладагент не может быть достаточно охлажден, хотя рабочая мощность D электрического водяного насоса 21 увеличивается. Таким образом, эффективность охлаждения не может быть увеличена посредством увеличения количества электрической мощности для приведения в действие электрического водяного насоса 21. Соответственно, электрическая мощность может быть потрачена впустую.
Таким образом, в варианте осуществления, когда температура THW хладагента равна или превышает рабочую температуру THon вентилятора, скорость Vw нагнетаемого потока увеличивается, как описано выше. Следовательно, электрический вентилятор 27 работает, когда увеличивается скорость потока хладагента, подаваемой к радиатору 20. Таким образом, скорость Vw нагнетаемого потока увеличивается, когда уровень эффективности рассеивания радиатора 20 является высоким. Соответственно, можно повысить уровень эффективности охлаждения без расходования впустую электрической мощности для приведения в действие электрического водяного насоса 21, увеличенной за счет увеличения рабочей мощности D. Таким образом, работа электрического водяного насоса 21 и работа электрического вентилятора 27 управляются соответствующим образом. Также, скорость Vw нагнетаемого потока постепенно увеличивается в соответствии с увеличением температуры THW хладагента. Следовательно, можно соответствующим образом предотвратить увеличение электрической мощности, потребляемой электрическим водяным насосом 21, по сравнению со случаем, когда скорость Vw нагнетаемого потока резко увеличивается, когда температура THW хладагента превышает рабочую температуру THon вентилятора.
(2) Когда температура THW хладагента увеличивается, скорость Vw нагнетаемого потока увеличивается, целевая скорость Vwp потока, которая устанавливается на основе количества тепла, сгенерированного в двигателе 2, может быть непосредственно скорректирована корректирующим значением, установленным на основе температуры THW хладагента. Однако если целевая скорость Vwp потока непосредственно корректируется, может возникнуть следующая проблема. Когда количество тепла, сгенерированного в двигателе 2, невелико, целевая скорость Vwp потока, которая должна быть скорректирована, является низкой. Следовательно, в этом случае, даже если целевая скорость Vwp потока корректируется с помощью корректирующего значения, скорость Vw нагнетаемого потока может не увеличиться в соответствии с увеличением температуры THW хладагента.
Таким образом, в варианте осуществления нижнее предельное значение VwLo скорости Vw нагнетаемого потока устанавливается на основе температуры THW хладагента. Когда целевая скорость Vwp потока равна или ниже, чем нижнее предельное значение VwLo, целевая скорость Vwp потока устанавливается в нижнее предельное значение VwLo. Следовательно, минимальное значение скорости Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 ограничено, по меньшей мере, нижним предельным значением VwLo, установленным на основе температуры THW хладагента. Это надежно увеличивает скорость Vw нагнетаемого потока.
(3) Когда температура THW хладагента равна или превышает максимальную требуемую температуру THb рассеивания (то есть температуру ниже, чем допустимая наивысшая температура THmax на заданную разницу a), нижнее предельное значение VwLo устанавливается в максимальное значение, то есть максимальную скорость Vwmax нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21. Следовательно, когда температура THW хладагента увеличивается до температуры, близкой к допустимой наивысшей температуре THmax, и количество тепла от хладагента, которое требуется рассеять, достигает максимального значения, скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 увеличивается до максимального значения. Когда скорость Vw нагнетаемого потока максимальна, электрический вентилятор 27 приводится в действие. Таким образом, когда количество тепла, которое требуется рассеять, максимально, приводится в действие электрический вентилятор 27, и электрический водяной насос 21 работает таким образом, что скорость Vw нагнетаемого потока максимальна, и, следовательно, количество тепла от хладагента, рассеянное радиатором 20, максимально. Соответственно, когда количество тепла от хладагента, которое требуется рассеять, максимально, уровень эффективности охлаждения хладагента возрастает до наивысшего уровня.
Далее, со ссылкой на фиг.6-10 будет описано охлаждающее устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно второму варианту осуществления изобретения, фокусируясь на различиях между первым и вторым вариантами осуществления изобретения.
При управлении работой электрического водяного насоса 21 в первом варианте осуществления, когда температура THW хладагента превышает рабочую температуру THon вентилятора, скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 корректируется на основе температуры THW хладагента.
Когда скорость транспортного средства 1 увеличивается, увеличивается количество воздуха, проходящего через радиатор 20, и увеличивается уровень эффективности рассеивания радиатора 20. Соответственно, при управлении работой электрического водяного насоса 21 во втором варианте осуществления, когда управляется скорость Vw нагнетаемого потока, скорость Vw нагнетаемого потока корректируется на основе скорости транспортного средства.
Фиг.6 показывает этапы управления работой электрического водяного насоса 21 во втором варианте осуществления. Управление также многократно выполняется управляющим устройством 30 в заданных временных интервалах. Когда управление началось, сначала считываются скорость NE вращения двигателя, нагрузка KL двигателя, температура THW хладагента и скорость SP транспортного средства (S200). Во втором варианте осуществления нагрузка KL двигателя является также отношением текущего объема GA всасываемого воздуха к объему всасываемого воздуха при полной нагрузке двигателя. Однако, например, нагрузка KL двигателя может быть вычислена на основе количества топлива, впрыснутого из клапана впрыска топлива, степени открытия дроссельного клапана, предусмотренного в канале воздухозаборника, или величины воздействия на педаль акселератора.
Далее, целевая скорость Vwp потока электрического водяного насоса 21 устанавливается на основе скорости NE вращения двигателя и нагрузки KL двигателя (S210). Количество тепла, сгенерированного в двигателе 2, увеличивается, когда увеличивается скорость NE вращения двигателя и когда увеличивается нагрузка KL двигателя. Следовательно, целевая скорость Vwp потока устанавливается так, чтобы увеличиваться, когда увеличивается скорость NE вращения двигателя или нагрузка KL двигателя.
Далее, определяется, равна ли температура THW хладагента или превышает температуру THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства (S220). Этот процесс определения выполняется по следующей причине. Если скорость Vw нагнетаемого потока корректируется, когда температура THW хладагента понижается до некоторой степени, хладагент может быть чрезмерно охлажден. Таким образом, скорость Vw нагнетаемого потока корректируется, когда температура THW хладагента равна или превышает заданное значение, то есть вышеописанная температура THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства. Это уменьшает вероятность того, что хладагент будет чрезмерно охлажден. Во втором варианте осуществления температура THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства устанавливается в температуру, при которой клапан термостата 22 открыт. Температура THsp начала корректировки на основе транспортного средства устанавливается, чтобы быть ниже, чем температура THoff остановки вентилятора. Однако температура THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства может быть установлена в другие температуры.
Когда температура THW хладагента ниже, чем температура THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства (НЕТ на этапе S220), работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе целевой скорости Vwp потока (S260). На этапе S260 также рабочая мощность D, которая является скважностью электрической мощности, подаваемой к электрическому водяному насосу 21, устанавливается на основе целевой скорости Vwp потока с помощью таблицы соответствия, сохраненной в памяти управляющего устройства 30. Таким образом, фактическая скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 устанавливается в целевую скорость Vwp потока. Рабочая мощность D увеличивается, когда целевая скорость Vwp потока увеличивается. Соответственно, фактическая скорость Vw нагнетаемого потока также увеличивается, когда целевая скорость Vwp потока увеличивается. Таким образом, управление заканчивается.
Когда определяется, что температура THW хладагента равна или превышает температуру THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства, на этапе S220 (ДА на этапе S220), нижнее предельное значение VwLo скорости Vw нагнетаемого потока устанавливается на основе температуры THW хладагента и скорости SP транспортного средства (S230). На этапе S230 нижнее предельное значение VwLo переменно устанавливается с помощью таблицы соответствия нижнего предельного значения, сохраненной в памяти управляющего устройства 30. Более конкретно, как показано на фиг.7, когда температура THW хладагента равна температуре THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства, нижнее предельное значение VwLo устанавливается в минимальную скорость Vwmin нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21. Когда температура THW хладагента увеличивается, после того как температура THW хладагента достигает температуры THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства, нижнее предельное значение VwLo увеличивается в соответствии с увеличением температуры THW хладагента так, что нижнее предельное значение VwLo устанавливается в достаточную скорость Vwe потока, установленную на основе скорости SP транспортного средства, в момент времени, когда температура THW хладагента достигает температуры THoff остановки вентилятора. Когда температура THW хладагента находится между температурой THoff остановки вентилятора и рабочей температурой THon вентилятора, нижнее предельное значение VwLo поддерживается на эффективной скорости Vwe потока. Когда температура THW хладагента увеличивается, после того как температура THW хладагента достигает рабочей температуры THon вентилятора, нижнее предельное значение VwLo увеличивается в соответствии с увеличением температуры THW хладагента так, что нижнее предельное значение VwLo устанавливается в максимальную скорость Vwmax нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 в момент времени, когда температура THW хладагента достигает максимальной требуемой температуры THb рассеивания. Затем, после того как температура THW хладагента достигает максимальной требуемой температуры THb рассеивания, нижнее предельное значение VwLo устанавливается в максимальную скорость Vwmax нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21.
Эффективная скорость Vwe потока устанавливается способом, описанным ниже. Как показано на фиг.8, когда скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 увеличивается, увеличивается уровень эффективности рассеивания радиатора 20. Однако, после того как скорость Vw нагнетаемого потока достигает определенной скорости E потока, уровень эффективности рассеивания значительно не увеличивается, даже если скорость Vw нагнетаемого потока растет. Соответственно, когда скорость Vw нагнетаемого потока равна скорости E потока, электрическая мощность, подаваемая к электрическому водяному насосу 21, используется наиболее эффективно, и уровень эффективности рассеивания является наивысшим уровнем. Вышеописанная эффективная скорость Vwe потока устанавливается в скорость E потока. Как показано на фиг.8, так как количество воздуха, проходящего через радиатор 20, увеличивается, когда скорость SP транспортного средства увеличивается, скорость E потока увеличивается, когда увеличивается скорость SP транспортного средства. Таким образом, в вышеописанной таблице соответствия нижнего предельного значения эффективная скорость Vwe потока устанавливается так, чтобы увеличиваться, когда скорость SP транспортного средства увеличивается, как показано на фиг.9. Соответственно, как показано штрихпунктирной линией на фиг.7, когда температура THW хладагента находится в диапазоне выше температуры THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства и ниже максимальной требуемой температуры THb рассеивания, нижнее предельное значение VwLo увеличивается, когда скорость SP транспортного средства увеличивается, даже если температура THW хладагента остается такой же. Таким образом, нижнее предельное значение VwLo переменно устанавливается так, что нижнее предельное значение VwLo увеличивается, когда увеличивается температура THW хладагента, и когда увеличивается скорость SP транспортного средства.
Далее, после того как нижнее предельное значение VwLo установлено, определяется, равна ли целевая скорость Vwp потока или ниже, чем, нижнее предельное значение VwLo (S240). Когда целевая скорость Vwp потока превышает нижнее предельное значение VwLo (НЕТ на этапе S240), работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе целевой скорости Vwp потока, установленной на предыдущем этапе S210(S260). Таким образом, управление заканчивается.
Когда целевая скорость Vwp потока равна или ниже, чем нижнее предельное значение VwLo (ДА на этапе S240), целевая скорость Vwp потока, установленная на предыдущем этапе S210, изменяется на нижнее предельное значение VwLo (S250). Работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе целевой скорости Vwp потока, которая изменилась в нижнее предельное значение VwLo, то есть работа электрического водяного насоса 21 фактически управляется на основе нижнего предельного значения VwLo (S260). Таким образом, управление заканчивается.
Среди процессов на этапах S220-S250 процессы, которые выполняются, чтобы увеличить скорость Vw нагнетаемого потока в соответствии с увеличением температуры THW хладагента, когда температура THW хладагента превышает рабочую температуру THon вентилятора, составляют первое средство корректировки скорости потока. Процессы, которые выполняются, чтобы скорректировать скорость Vw нагнетаемого потока на основе скорости SP транспортного средства, составляют второе средство корректировки скорости потока.
Фиг.10 показывает эффект вышеописанного управления работой электрического водяного насоса 21. Сначала, когда температура THW хладагента ниже, чем температура THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства, работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе целевой скорости Vwp потока, установленной на основе количества тепла, сгенерированного в двигателе 2. Когда температура THW хладагента достигает температуры THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства, начинается установка нижнего предельного значения VwLo. Нижнее предельное значение VwLo постепенно увеличивается, когда температура THW хладагента увеличивается. Целевая скорость Vwp потока равна нижнему предельному значению VwLo в момент II, и целевая скорость Vwp потока ниже, чем нижнее предельное значение VwLo, после момента II. Таким образом, после момента II работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе нижнего предельного значения VwLo. Более конкретно, скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 постепенно увеличивается в соответствии с увеличением нижнего предельного значения VwLo из-за повышения температуры THW хладагента. Когда температура THW хладагента равна или превышает температуру THoff остановки вентилятора, или равна или ниже, чем рабочая температура THon вентилятора, нижнее предельное значение VwLo устанавливается в эффективную скорость Vwe потока, и, соответственно, скорость Vw нагнетаемого потока также устанавливается в эффективную скорость Vwe потока.
Когда температура THW хладагента превышает рабочую температуру THon вентилятора, начинается работа электрического вентилятора 27. Кроме того, когда температура THW хладагента увеличивается, скорость Vw нагнетаемого потока постепенно увеличивается от эффективной скорости Vwe потока. После того как температура THW хладагента достигает максимальной требуемой температуры THb рассеивания, скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 устанавливается в максимальную скорость Vwmax нагнетаемого потока.
Таким образом, когда температура THW хладагента находится между температурой THoff остановки вентилятора и рабочей температурой THon вентилятора, скорость Vw нагнетаемого потока корректируется на основе скорости SP транспортного средства так, что скорость Vw нагнетаемого потока равна эффективной скорости Vwe потока, которая изменяется согласно скорости SP транспортного средства.
Когда температура THW хладагента увеличивается от температуры в диапазоне температур ниже температуры THoff остановки вентилятора, скорость Vw нагнетаемого потока увеличивается в соответствии с увеличением температуры THW хладагента так, что скорость Vw нагнетаемого потока равна скорости нагнетаемого потока, скорректированной на основе скорости SP транспортного средства, то есть эффективной скорости Vwe потока, в момент времени, когда температура THW хладагента достигает температуры THoff остановки вентилятора. Когда температура THW хладагента увеличивается в диапазоне температур выше рабочей температуры THon вентилятора, скорость нагнетаемого потока, скорректированная на основе скорости SP транспортного средства, то есть эффективная скорость Vwe потока, увеличивается в соответствии с увеличением температуры THW хладагента.
Согласно вышеописанному варианту осуществления можно получить следующие преимущества в дополнение к преимуществам, полученным в первом варианте осуществления. (4) Скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 корректируется на основе скорости SP транспортного средства так, что скорость Vw нагнетаемого потока увеличивается, когда увеличивается скорость SP транспортного средства. Следовательно, скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 изменяется согласно уровню эффективности рассеивания радиатора 20, который изменяется согласно скорости SP транспортного средства. Таким образом, увеличивается эффективность охлаждения. Соответственно, можно повысить уровень эффективности охлаждения, в то же время эффективно используя электрическую энергию, подаваемую электрическому водяному насосу 21.
Также, так как скорость Vw нагнетаемого потока увеличивается, уровень эффективности охлаждения повышается, и, таким образом, предотвращается повышение температуры THW хладагента. Следовательно, когда электрический вентилятор 27 не работает, температура THW охлаждения маловероятно достигнет рабочей температуры THon вентилятора. Это уменьшает вероятность того, что электрический вентилятор 27 будет приводиться в действие из-за повышения температуры THW хладагента. Так как в этом случае частота работы электрического вентилятора 27 уменьшается, можно предотвратить увеличение электрической мощности, потребляемой при работе электрического вентилятора 27, который был остановлен.
Также, так как уровень эффективности охлаждения повышается посредством увеличения скорости Vw нагнетаемого потока, снижение температуры THW хладагента обеспечивается, когда работает электрический вентилятор 27. Это уменьшает время, требуемое, чтобы понизить температуру THW хладагента, которая была равна или превышает рабочую температуру THon вентилятора, до температуры THoff остановки вентилятора. Таким образом, уменьшается время работы электрического вентилятора 27 (то есть истекшее время, после того как началась работа электрического вентилятора 27). Так как работа электрического вентилятора 27 прекращается быстрее, уменьшается электрическая мощность, потребленная при работе электрического вентилятора 27. Другими словами, можно уменьшить количество электрической мощности, потребляемой электрическим вентилятором 27 (то есть произведение потребленной электрической мощности и продолжительности времени, в течение которой потреблялась электрическая мощность).
(5) Когда скорость Vw нагнетаемого потока увеличивается на основе скорости SP транспортного средства, целевая скорость Vwp потока, которая устанавливается на основе количества тепла, сгенерированного в двигателе 2, может непосредственно корректироваться с помощью корректирующего значения, установленного на основе скорости SP транспортного средства. Однако если целевая скорость Vwp потока непосредственно корректируется, может возникать следующая проблема. Когда количество тепла, сгенерированного в двигателе 2, невелико, целевая скорость Vwp потока, которая должна быть скорректирована, является низкой. Следовательно, в этом случае, даже если целевая скорость Vwp потока корректируется с помощью корректирующего значения, скорость Vw нагнетаемого потока может не увеличиться до эффективной скорости Vwe потока, которая изменяется согласно скорости SP транспортного средства.
Таким образом, в варианте осуществления нижнее предельное значение VwLo скорости Vw нагнетаемого потока устанавливается на основе скорости SP транспортного средства. Когда целевая скорость Vwp потока равна или ниже, чем нижнее предельное значение VwLo, целевая скорость Vwp потока устанавливается в нижнее предельное значение VwLo. Следовательно, минимальное значение скорости Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 ограничено, по меньшей мере, нижним предельным значением VwLo, установленным на основе скорости SP транспортного средства. Это надежно увеличивает скорость Vw нагнетаемого потока.
Далее, со ссылкой на фиг.11-16 будет описано охлаждающее устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно третьему варианту осуществления изобретения, фокусируясь на различиях между вторым и третьим вариантами осуществления изобретения.
В третьем варианте осуществления охлаждающее устройство согласно изобретению применяется к охлаждающему устройству для двигателя 2, предусмотренного в транспортном средстве, которое включает в себя двигатель 2 внутреннего сгорания и электродвигатель, которые используются в качестве источников энергии, то есть гибридном транспортном средстве.
Фиг.11 является схематическим чертежом конфигурации, показывающим охлаждающее устройство согласно третьему варианту осуществления и конфигурацию вокруг охлаждающего устройства. На фиг.11 те же и соответствующие элементы, что и на фиг.1, обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
Как показано на фиг.11, коленчатый вал 3 двигателя 2, предусмотренного в транспортном средстве 200, соединен с входным валом механизма 70 делителя мощности. Выходной вал механизма 70 делителя мощности соединен с редуктором 71 скорости и генератором 72, который является генератором электрической мощности. Выходная мощность от двигателя 2 распределяется на редуктор 71 скорости и генератор 72. Коэффициент распределения между выходной мощностью, распределенной редуктору 71 скорости, и выходной мощностью двигателя, распределенной генератору 72, изменяется согласно рабочему состоянию двигателя. Редуктор 71 скорости соединен с колесами 60 транспортного средства 200. Электродвигатель 73 соединен с редуктором 71 скорости. Транспортное средство 200 приводится в движение выходной мощностью двигателя 2 и выходной мощностью электродвигателя 73.
Генератор 72, электродвигатель 73, аккумулятор 90 для приведения транспортного средства в движение (далее в данном документе называемый "аккумулятор приведения транспортного средства в движение") и аккумулятор 91 для вспомогательного механизма (далее в данном документе называемый "аккумулятором вспомогательного механизма") соединены с устройством 80 управления мощностью (УУМ). Аккумулятор 90 приведения транспортного средства в движение и аккумулятор 91 вспомогательного механизма являются аккумуляторными батареями. Устройство 80 управления мощностью включает в себя преобразователь 81, инвертор 82, преобразователь 83 постоянного тока и устройство 84 управления электрической энергией, которое управляет преобразователями и инвертором. Напряжение питания постоянного тока аккумулятора 90 приведения транспортного средства в движение увеличивается преобразователем 81, и затем мощность постоянного тока преобразуется в мощность переменного тока инвертором 82, и мощность переменного тока подается электродвигателю 73. Мощность переменного тока, сгенерированная генератором 72, преобразуется в мощность постоянного тока инвертором 82, и затем напряжение питания постоянного тока уменьшается преобразователем 81, и мощность постоянного тока сохраняется в аккумуляторе 90 приведения транспортного средства в движение. Напряжение питания постоянного тока аккумулятора 90 приведения транспортного средства в движение понижается преобразователем 83 постоянного тока, и затем мощность постоянного тока подается аккумулятору 91 вспомогательного механизма.
Тепло генерируется в инверторе 82, когда электрическая мощность, которая должна подаваться от аккумулятора 90 приведения транспортного средства в движение электродвигателю 73, преобразуется из мощности постоянного тока в мощность переменного тока. Следовательно, охлаждающее устройство 100 инвертора, которое охлаждает инвертор 82, предусмотрено в устройстве 80 управления мощностью.
Охлаждающее устройство 100 инвертора включает в себя трубу 101 инвертора, радиатор 102 инвертора и водяной насос 103. Хладагент инвертора, который охлаждает инвертор 82, течет через трубу 101 инвертора. Радиатор 102 инвертора расположен ближе к радиатору 20 для двигателя 2 и соединен с трубой 101 инвертора. Водяной насос 103 расположен в трубе 101 инвертора, чтобы осуществлять циркуляцию хладагента инвертора. Радиатор 102 инвертора охлаждается потоком воздуха или электрическим вентилятором 27. Водяной насос 103 является электрическим водяным насосом. Водяной насос 103 непрерывно работает с помощью электрической мощности аккумулятора 91 вспомогательного механизма. Датчик 104 хладагента, который обнаруживает температуру THI хладагента инвертора (далее в данном документе называемую "температурой хладагента инвертора"), предусмотрен в трубе 101 инвертора. Сигнал обнаружения от датчика 104 хладагента вводится в управляющее устройство 30 для двигателя 2.
Устройство 110 кондиционирования воздуха, которое регулирует температуру и влажность воздуха в кабине транспортного средства, предусмотрено в транспортном средстве 200. Устройство 110 кондиционирования воздуха включает в себя трубу 111 для хладагента, регулирующий вентиль 112, испаритель 113, компрессор 114 и конденсатор 115, предусмотренный рядом с радиатором 20 для двигателя 2. В устройстве 110 кондиционирования воздуха жидкий хладагент с высокой температурой и высоким давлением, который доставляется от конденсатора 115 к регулирующему вентилю 112, изменяется на парообразный хладагент с низкой температурой и низким давлением, когда хладагент проходит через регулирующий вентиль 112. Парообразный хладагент с низкой температурой и низким давлением испаряется испарителем 113. Температура воздуха, поданного в кабину транспортного средства, уменьшается с помощью тепла от испарения. Испарившийся хладагент с низкой температурой и низким давлением изменяется на испарившийся хладагент с высокой температурой и высоким давлением компрессором 114. Затем испарившийся хладагент с высокой температурой и высоким давлением охлаждается конденсатором 115 так, что хладагент возвращается в жидкий хладагент с высокой температурой и высоким давлением. Конденсатор 115 также охлаждается потоком воздуха и электрическим вентилятором 27. Датчик 116 давления, который обнаруживает давление P нагнетания хладагента, предусмотрен ниже по потоку хладагента от компрессора 114. Сигнал обнаружения от датчика 116 давления вводится в управляющее устройство 30 для двигателя 2. Компрессор 114 в третьем варианте осуществления приводится в действие электродвигателем, и электрическая мощность аккумулятора 90 приведения транспортного средства в движение используется, чтобы привести в действие электродвигатель. Однако, компрессор 114 может приводиться в действие за счет выходной мощности от двигателя 2.
Управляющее устройство 30 управляет работой электрического вентилятора 27 согласно температуре THI хладагента инвертора и согласно давлению P нагнетания, также как и согласно температуре THW хладагента двигателя 2. Например, как показано на фиг.12, когда температура THI хладагента инвертора равна или превышает заданную рабочую температуру THIon вентилятора, электрический вентилятор 27 приводится в действие, чтобы понизить температуру THI хладагента инвертора. Когда температура THI хладагента инвертора понижается до температуры THIoff остановки вентилятора, которая ниже, чем рабочая температура THIon вентилятора, после того как работа электрического вентилятора 27 началась, работа электрического вентилятора 27 прекращается.
Когда давление P нагнетания равно или превышает заданное рабочее давление Pon вентилятора, электрический вентилятор 27 приводится в действие, чтобы способствовать охлаждению хладагента. Когда давление P нагнетания уменьшается до давления Poff остановки вентилятора, которое ниже, чем рабочее давление Pon вентилятора, после того как работа электрического вентилятора 27 началась, работа электрического вентилятора 27 прекращается.
Таким образом, в третьем варианте осуществления работа электрического вентилятора 27 управляется согласно параметрам (например, температуре THI хладагента инвертора и давлению P нагнетания), которые отличны от температуры THW хладагента для двигателя 2, также как и согласно температуре THW хладагента. Соответственно, даже если скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 увеличивается, когда электрический вентилятор 27 приводится в действие согласно запросу работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента, частота работы электрического вентилятора 27 не уменьшается, а, скорее, потребленная электрическая мощность может увеличиться из-за увеличения электрической мощности для работы электрического водяного насоса 21.
Соответственно, при управлении работой электрического водяного насоса 21 в третьем варианте осуществления, когда электрический вентилятор 27 приводится в действие согласно запросу работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента, выполняется управление изменением заданного значения, чтобы увеличить вышеописанную температуру THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства по сравнению с тем, когда нет запроса работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента.
Фиг.14 показывает этапы управления работой электрического водяного насоса 21 в третьем варианте осуществления. Управление также неоднократно выполняется управляющим устройством 30 в заданных временных интервалах. Когда управление началось, сначала считываются скорость NE вращения двигателя, нагрузка KL двигателя, температура THW хладагента и скорость SP транспортного средства (S300). В третьем варианте осуществления также нагрузка KL двигателя является отношением текущего объема GA всасываемого воздуха к объему всасываемого воздуха при полной нагрузке двигателя. Однако, например, нагрузка KL двигателя может быть вычислена на основе количества топлива, впрыснутого из клапана впрыска топлива, степени открытия дроссельного клапана, предусмотренного в канале воздухозаборника, или величины воздействия на педаль акселератора.
Далее, целевая скорость Vwp потока электрического водяного насоса 21 устанавливается на основе скорости NE вращения двигателя и нагрузки KL двигателя (S310). Количество тепла, сгенерированного в двигателе 2, увеличивается, когда скорость NE вращения двигателя увеличивается и когда нагрузка KL двигателя увеличивается. Следовательно, целевая скорость Vwp потока устанавливается так, чтобы увеличиваться, когда скорость NE вращения двигателя или нагрузка KL двигателя увеличивается.
Далее, определяется, существует ли запрос работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента для вентилятора 2 (S320). Когда электрический вентилятор 27 приводится в действие на основе температуры THI хладагента инвертора или давления P нагнетания, определяется, что существует запрос работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента.
Когда не существует запроса работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента (НЕТ на этапе S320), управление работой электрического водяного насоса 21 выполняется тем же образом, что и во втором варианте осуществления. То есть, когда температура THW хладагента ниже, чем температура THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства (НЕТ на этапе S330), работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе целевой скорости Vwp потока, установленной на этапе S310 (S390). Когда определяется, что температура THW хладагента равна или превышает температуру THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства, на этапе S330 (ДА на этапе S330), нижнее предельное значение VwLo скорости Vw нагнетаемого потока устанавливается на основе температуры THW хладагента и скорости SP транспортного средства со ссылкой на таблицу соответствия первого нижнего предельного значения, в которой установлены те же значения, что и в таблице соответствия нижнего предельного значения, показанной на фиг.7 (S350). Затем, когда целевая скорость Vwp потока превышает нижнее предельное значение VwLo (НЕТ на этапе S370), работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе целевой скорости Vwp потока, установленной на предыдущем этапе S310(S390). Таким образом, управление заканчивается. Когда целевая скорость Vwp потока равна или ниже, чем нижнее предельное значение VwLo (ДА на этапе S370), целевая скорость Vwp потока, установленная на предыдущем этапе S310, изменяется в нижнее предельное значение VwLo (S380), и работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе нижнего предельного значения VwLo (S390). Таким образом, управление заканчивается.
Когда существует запрос работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента (ДА на этапе S320), выполняются следующие процессы, такие как вышеописанное управление изменением заданного значения. Сначала определяется, равна ли температура THW хладагента или превышает вторую температуру THsp2 начала корректировки на основе скорости транспортного средства (S340). Вторая температура THsp2 начала корректировки на основе скорости транспортного средства устанавливается более высокой, чем температура THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства. В третьем варианте осуществления вторая температура THsp2 начала корректировки на основе скорости транспортного средства устанавливается более высокой, чем температура THoff остановки вентилятора и ниже, чем рабочая температура THon вентилятора на заданное значение p. Однако, вторая температура THsp2 начала корректировки на основе скорости транспортного средства может быть изменена на другие температуры.
Когда температура THW хладагента ниже, чем вторая температура THsp2 начала корректировки на основе скорости транспортного средства (НЕТ на этапе S340), работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе целевой скорости Vwp потока, установленной на этапе S310 (S390).
Когда температура THW хладагента равна или превышает вторую температуру THsp2 начала корректировки на основе скорости транспортного средства (ДА на этапе S340), нижнее предельное значение VwLo скорости Vw нагнетаемого потока устанавливается на основе температуры THW хладагента и скорости SP транспортного средства со ссылкой на таблицу соответствия второго нижнего предельного значения (S360). На этапе S360 нижнее предельное значение VwLo переменно устанавливается на основе таблицы соответствия второго нижнего предельного значения, сохраненной в памяти управляющего устройства 30. Более конкретно, как показано на фиг.15, когда температура THW хладагента равна второй температуре THsp2 корректировки на основе скорости транспортного средства, нижнее предельное значение VwLo устанавливается в минимальную скорость Vwmin нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21. Когда температура THW хладагента превышает вторую температуру THsp2 начала корректировки на основе скорости транспортного средства, нижнее предельное значение VwLo увеличивается в соответствии с увеличением температуры THW хладагента. Когда температура THW хладагента достигает рабочей температуры THon вентилятора, нижнее предельное значение VwLo устанавливается в эффективную скорость Vwe потока, установленную на основе скорости SP транспортного средства. Когда температура THW хладагента превышает рабочую температуру THon вентилятора, нижнее предельное значение VwLo увеличивается в соответствии с увеличением температуры THW хладагента. Когда температура THW хладагента равна или превышает максимальную требуемую температуру THb рассеивания, нижнее предельное значение VwLo устанавливается в максимальную скорость Vwmax нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21. Значения эффективной скорости Vwe потока, установленной в таблице соответствия второго нижнего предельного значения, являются такими же, что и значения эффективной скорости Vwe потока во втором варианте осуществления. Как показано на фиг.9, эффективная скорость Vwe потока установлена, чтобы увеличиваться, когда скорость SP транспортного средства увеличивается. Соответственно, как показано штрихпунктирной линией на фиг.15, когда температура хладагента находится в диапазоне выше второй температуры THsp2 начала корректировки на основе скорости транспортного средства и ниже максимальной требуемой температуры THb рассеивания, нижнее предельное значение VwLo увеличивается, когда увеличивается скорость SP транспортного средства, даже если температура THW хладагента остается такой же. Таким образом, в таблице соответствия второго нижнего предельного значения также нижнее предельное значение VwLo переменно устанавливается так, что нижнее предельное значение VwLo увеличивается, когда увеличивается температура THW хладагента, и когда увеличивается скорость SP транспортного средства.
После того как нижнее предельное значение VwLo установлено на этапе S360, определяется, равна ли целевая скорость Vwp потока или ниже, чем, нижнее предельное значение VwLo (S370). Когда целевая скорость Vwp потока превышает нижнее предельное значение VwLo (НЕТ на этапе S370), работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе целевой скорости Vwp потока, установленной на предыдущем этапе S310(S390). Таким образом, управление заканчивается.
Когда целевая скорость Vwp потока равна или ниже, чем нижнее предельное значение VwLo (ДА на этапе S370), целевая скорость Vwp потока, установленная на предыдущем этапе S310, изменяется на нижнее предельное значение VwLo, установленное на этапе S360 (S380). Затем, работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе целевой скорости Vwp потока, которая изменилась в нижнее предельное значение VwLo, то есть работа электрического водяного насоса 21 фактически управляется на основе нижнего предельного значения VwLo, установленного на этапе S360 (S390). Таким образом, управление заканчивается.
Фиг.16 показывает эффект от вышеописанного управления работой электрического водяного насоса 21, когда электрический вентилятор 27 приводится в действие согласно запросу работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента для двигателя 2. Штрих-двухпунктирная линия на фиг.16 показывает изменение в скорости Vw нагнетаемого потока, когда управление изменением заданного значения не выполняется, другими словами, изменение в скорости Vw нагнетаемого потока, когда выполняется управление работой электрического водяного насоса 21 во втором варианте осуществления.
В случае, когда выполняется управление работой электрического водяного насоса 21 в третьем варианте осуществления, когда температура THW хладагента ниже, чем вторая температура THsp2 корректировки на основе скорости транспортного средства, работа электрического водяного насоса управляется на основе целевой скорости Vwp потока, установленной на основе количества тепла, сгенерированного в двигателе 2. Когда температура THW хладагента достигает второй температуры THsp2 начала корректировки на основе скорости транспортного средства, начинается установка нижнего предельного значения VwLo. Когда температура THW хладагента увеличивается, нижнее предельное значение VwLo постепенно увеличивается. Целевая скорость Vwp потока равна нижнему предельному значению VwLo в момент III, и целевая скорость Vwp потока ниже, чем нижнее предельное значение VwLo, после момента III. Таким образом, после момента III работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе нижнего предельного значения VwLo. Более конкретно, скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 постепенно увеличивается в соответствии с увеличением нижнего предельного значения VwLo из-за повышения температуры THW хладагента. Когда температура THW хладагента достигает рабочей температуры THon вентилятора, нижнее предельное значение VwLo устанавливается в эффективную скорость Vwe потока, и, следовательно, скорость Vw нагнетаемого потока также устанавливается в эффективную скорость Vwe потока.
Когда температура THW хладагента превышает рабочую температуру THon вентилятора, скорость Vw нагнетаемого потока постепенно увеличивается от эффективной скорости Vwe потока, когда температура THW хладагента увеличивается. После того как температура THW хладагента достигает максимальной требуемой температуры THb рассеивания, скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 устанавливается в максимальную скорость Vwmax нагнетаемого потока.
В случае, когда управление изменением заданного значения не выполняется, установка нижнего предельного значения VwLo начинается в момент времени, в который температура THW хладагента достигает температуры THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства, которая ниже, чем вторая температура THsp2 начала корректировки на основе скорости транспортного средства. Когда температура THW хладагента увеличивается, нижнее предельное значение VwLo постепенно увеличивается. Целевая скорость Vwp потока достигает нижнего предельного значения VwLo в момент II, и целевая скорость Vwp потока ниже, чем нижнее предельное значение VwLo, после момента II. Таким образом, после момента II скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 увеличивается в соответствии с увеличением нижнего предельного значения VwLo из-за повышения температуры THW хладагента. Таким образом, в случае, когда управление изменением заданного значения не выполняется, скорость Vw нагнетаемого потока начинает увеличиваться при низкой температуре THW хладагента по сравнению со случаем, когда управление изменением заданного значения выполняется. Как описано выше, даже если скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 увеличивается, когда электрический вентилятор 27 приводится в действие согласно запросу работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента для двигателя 2, частота работы электрического вентилятора 27 не уменьшается, а, скорее, потребленная электрическая мощность может увеличиться из-за повышения электрической мощности для работы электрического водяного насоса 21.
Таким образом, при управлении работой электрического водяного насоса 21 в третьем варианте осуществления скорость Vw нагнетаемого потока начинает увеличиваться, когда температура THW хладагента для двигателя 2 является высокой по сравнению с управлением работой электрического водяного насоса 21 во втором варианте осуществления. Следовательно, возможно минимизировать необязательное увеличение электрической мощности для электрического водяного насоса 21, которое не способствует уменьшению частоты работы электрического вентилятора 27. Таким образом, возможно предотвратить увеличение электрической мощности, потребляемой электрическим водяным насосом 21 (электрической мощности, эквивалентной заштрихованной области в примере, показанном на фиг.16), когда температура THW хладагента является низкой, по сравнению с управлением работой электрического водяного насоса 21 во втором варианте осуществления.
Увеличение электрической мощности, потребляемой электрическим водяным насосом 21, может быть предотвращено посредством запрещения увеличения скорости Vw нагнетаемого потока, когда электрический вентилятор 27 приводится в действие согласно запросу работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента для двигателя 2. Однако в третьем варианте осуществления повышение температуры THW хладагента предотвращается посредством начала увеличения скорости Vw нагнетаемого потока в момент времени, в который температура THW хладагента превышает вторую температуру THsp2 начала корректировки на основе скорости транспортного средства.
Как описано выше, в третьем варианте осуществления возможно получить следующие преимущества по сравнению со случаем, когда управление работой электрического водяного насоса 21 во втором варианте осуществления применяется к охлаждающему устройству для транспортного средства 200.
(6) В транспортном средстве 200 электрический вентилятор 27 работает согласно запросам работы электрического вентилятора 27 на основе параметров (например, температуры THI хладагента инвертора и давления P нагнетания компрессора 114), которые отличны от температуры THW хладагента для двигателя 2, также как и согласно запросу на основе температуры THW хладагента. Когда электрический вентилятор 27 приводится в действие согласно запросу работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента, скорость Vw нагнетаемого потока начинает увеличиваться при высокой температуре THW хладагента по сравнению с тем, когда не существует запроса работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента. Соответственно, можно минимизировать необязательное увеличение электрической мощности для электрического водяного насоса 21, которое не способствует уменьшению частоты работы электрического вентилятора 27. Таким образом, можно предотвратить увеличение электрической мощности, потребляемой электрическим водяным насосом 21, когда температура THW хладагента является низкой по сравнению со случаем, когда управление изменением заданного значения не выполняется.
Далее, со ссылкой на фиг.17-19 будет описано охлаждающее устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно четвертому варианту осуществления изобретения, фокусируясь на различиях между третьим и четвертым вариантами осуществления.
В третьем варианте осуществления электрический вентилятор 27 остановлен или работает. Когда электрический вентилятор 27 работает, количество воздуха является постоянным. В противоположность, в четвертом варианте осуществления, когда электрический вентилятор 27 работает, скорость вращения изменяется между двумя уровнями, то есть рабочее состояние электрического вентилятора 27 изменяется между "низкоскоростным режимом" и "высокоскоростным режимом". Когда электрический вентилятор 27 находится в высокоскоростном режиме, электрический вентилятор 27 работает с наивысшей скоростью вращения. Таким образом, объем воздуха является переменным.
Более конкретно, как показано на фиг.17, например, когда один из параметров (температура THW хладагента, температура THI хладагента инвертора и давление P нагнетания компрессора 114) увеличивается, и один из параметров равен или превышает значение низкоскоростного режима, которое установлено соответствующим образом, выполняется запрос работы электрического вентилятора 27 на низкой скорости. Таким образом, рабочее состояние электрического вентилятора 27 переключается с "остановленного состояния" на "низкоскоростной режим". Когда параметры равны или превышают значение высокоскоростного режима, которое установлено более высоким, чем значение низкоскоростного режима, выполняется запрос работы электрического вентилятора 27 на высокой скорости. Таким образом, рабочее состояние электрического вентилятора 27 переключается с "низкоскоростного режима" на "высокоскоростной режим", и объем воздуха увеличивается. Например, когда один из параметров (температура THW охлаждения, температура THI охлаждения инвертора и давление P нагнетания компрессора 114) уменьшается, и все параметры ниже, чем соответственные значения, которые установлены соответствующим образом, рабочее состояние электрического вентилятора 27 переключается с "высокоскоростного режима" на "низкоскоростной режим". Когда все параметры ниже, чем соответственные другие значения, которые установлены соответствующим образом, рабочее состояние электрического вентилятора 27 переключается с "низкоскоростного режима" в "остановленное состояние". Таким образом, количество воздуха последовательно уменьшается.
В четвертом варианте осуществления процесс на этапе S400, показанный на фиг.18, добавляется к управлению работой электрического водяного насоса 21 в третьем варианте осуществления, чтобы соответствующим образом выполнить управление работой электрического водяного насоса 21 совместно с управлением, которое изменяет количество воздуха электрического вентилятора 27.
Далее в данном документе управление работой электрического водяного насоса 21 в четвертом варианте осуществления будет описано со ссылкой на этапы управления, показанного на фиг.18. Управление также неоднократно выполняется управляющим устройством 30 в заданных интервалах. На фиг.18 те же процессы, что и на фиг.14, обозначены теми же номерами этапов.
Когда управление началось, сначала считываются скорость NE вращения двигателя, нагрузка KL двигателя, температура THW хладагента и скорость SP транспортного средства (S300). Далее, целевая скорость Vwp потока электрического водяного насоса 21 устанавливается на основе скорости NE вращения двигателя и нагрузки KL двигателя (S310).
Далее, определяется, существует ли запрос работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента для двигателя 2 (S320). На этом этапе также, когда электрический вентилятор 27 приводится в действие на основе температуры THI хладагента инвертора или давления P нагнетания, определяется, что существует запрос работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента.
Когда не существует запроса работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента (НЕТ на этапе S320), управление работой электрического водяного насоса 21 выполняется тем же образом, что и во втором варианте осуществления. То есть, когда определяется, что температура THW хладагента ниже, чем температура THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства (НЕТ на этапе S330), работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе целевой скорости Vwp потока, установленной на этапе S310 (S390). Когда определяется, что температура THW хладагента равна или превышает температуру THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства, на этапе S330 (ДА на этапе S330), нижнее предельное значение VwLo скорости Vw нагнетаемого потока устанавливается на основе температуры THW хладагента и скорости SP транспортного средства со ссылкой на таблицу соответствия первого нижнего предельного значения, в которой установлены те же значения, что и в таблице соответствия нижнего предельного значения, показанной на фиг.7 (S350). Когда целевая скорость Vwp потока превышает нижнее предельное значение VwLo (НЕТ на этапе S370), работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе целевой скорости Vwp потока, установленной на предыдущем этапе S310(S390). Таким образом, управление заканчивается. Когда целевая скорость Vwp потока равна или ниже, чем нижнее предельное значение VwLo (ДА на этапе S370), целевая скорость Vwp потока, которая установлена на предыдущем этапе S310, изменяется на нижнее предельное значение VwLo (S380). Затем работа электрического водяного насоса 21 управляется на основе нижнего предельного значения VwLo (S390). Таким образом, управление заканчивается.
Когда определяется, что существует запрос работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента, на этапе S320 (ДА на этапе S320), определяется, является ли запрос запросом работы электрического вентилятора 27 на низкой скорости (S400).
Когда запрос является запросом работы электрического вентилятора 27 на низкой скорости (ДА на этапе S400), управление выполняется тем же образом, что и управление, выполняемое, когда определяется, что не существует запроса работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента (НЕТ на этапе S320). То есть, управление работой электрического водяного насоса 21 выполняется тем же образом, что и во втором варианте осуществления без выполнения вышеописанного управления изменением заданного значения. Таким образом, когда температура THW хладагента равна или превышает температуру THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства, начинается установка нижнего предельного значения VwLo с помощью таблицы соответствия первого нижнего предельного значения. Когда температура THW хладагента увеличивается, и когда скорость SP транспортного средства увеличивается, увеличивается нижнее предельное значение VwLo, и, следовательно, увеличивается скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21.
Когда запрос не является запросом работы электрического вентилятора 27 на низкой скорости (НЕТ на этапе S400), определяется, что существует запрос работы электрического вентилятора 27 на высокой скорости. Эта ситуация является такой же, что и ситуация, где "существует запрос работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента для двигателя 2" в третьем варианте осуществления. Таким образом, в четвертом варианте осуществления также процессы на этапе S340 и последующих этапах выполняются последовательно, чтобы выполнить управление изменением заданного значения, как в третьем варианте осуществления. Таким образом, когда температура THW хладагента равна или превышает вторую температуру THsp2 начала корректировки на основе скорости транспортного средства, которая превышает температуру THsp начал корректировки на основе скорости транспортного средства, начинается установка нижнего предельного значения VwLo с помощью таблицы соответствия второго нижнего предельного значения.
В четвертом варианте осуществления выполняется вышеописанное управление работой электрического вентилятора 27. Таким образом, когда не существует запроса работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента для двигателя 2, возможно получить те же преимущества, что и полученные во втором варианте осуществления. Также, когда существует запрос работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента, и запрос является запросом работы электрического вентилятора 27 на высокой скорости, возможно получить те же преимущества, что и полученные в третьем варианте осуществления.
Когда существует запрос работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента для двигателя 2, и запрос является запросом работы электрического вентилятора 27 на низкой скорости, можно получить следующие преимущества. Когда электрический вентилятор 27 работает в низкоскоростном режиме согласно запросу работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента для двигателя 2, и скорость Vw нагнетаемого потока не увеличивается, температура THW хладагента увеличивается и достигает значения высокоскоростного режима. Затем рабочее состояние электрического вентилятора 27 переключается с низкоскоростного режима на высокоскоростной режим, и увеличивается электрическая мощность, потребляемая электрическим вентилятором 27. С другой стороны, при управлении работой электрического водяного насоса 21 в четвертом варианте осуществления, когда электрический вентилятор 27 работает в низкоскоростном режиме согласно запросу работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента для двигателя 2, скорость Vw нагнетаемого потока увеличивается без выполнения вышеописанного управления изменением заданного значения. Следовательно, как показано на фиг.16, по сравнению со случаем, когда управление изменением заданного значения выполняется (как показано штрих-двухпунктирной линией на фиг.19), скорость Vw нагнетаемого потока начинает увеличиваться при низкой температуре THW хладагента. Таким образом, можно увеличить эффективность охлаждения хладагента, когда электрический вентилятор 27 работает в низкоскоростном режиме. В результате, повышение температуры THW хладагента предотвращается. Это запрещает переключение рабочего режима электрического вентилятора 27 с низкоскоростного режима на высокоскоростной режим из-за повышения температуры THW хладагента. Соответственно, можно предотвратить увеличение электрической мощности, потребляемой электрическим вентилятором 27.
Как описано выше, согласно четвертому варианту осуществления можно дополнительно получить следующие преимущества по сравнению с третьим вариантом осуществления.
(7) Когда электрический вентилятор 27 приводится в действие согласно запросу работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW хладагента для двигателя 2, и скорость вращения электрического вентилятора 27 равна или ниже, чем заданное значение, то есть электрический вентилятор 27 работает в низкоскоростном режиме, скорость Vw нагнетаемого потока корректируется без выполнения вышеописанного управления изменением заданного значения. Таким образом, можно увеличить эффективность охлаждения хладагента, когда электрический вентилятор 27 работает в низкоскоростном режиме. В результате, предотвращается повышение температуры THW хладагента. Это предотвращает увеличение скорости вращения электрического вентилятора 27 из-за повышения температуры THW хладагента. Соответственно, можно предотвратить увеличение электрической мощности, потребляемой электрическим вентилятором 27.
Изобретение может быть реализовано посредством модификации каждого из вышеописанных вариантов осуществления способами, описанными ниже. В каждом из вариантов осуществления скорость Vw нагнетаемого потока регулируется посредством изменения скважности электрической мощности, подаваемой электрическому водяному насосу 21. Однако, скорость Vw нагнетаемого потока может регулироваться посредством изменения напряжения или электрического тока, подаваемого электрическому водяному насосу 21.
В первом варианте осуществления, когда скорость Vw нагнетаемого потока увеличивается в соответствии с увеличением температуры THW хладагента, скорость Vw нагнетаемого потока постепенно увеличивается пропорционально увеличению температуры THW хладагента. Кроме того, скорость Vw нагнетаемого потока может быть увеличена пошаговым образом в соответствии с увеличением температуры THW хладагента, как показано на фиг.20. Скорость Vw нагнетаемого потока может резко увеличиться до определенного значения (например, максимальной скорости Vwmax нагнетаемого потока) в момент времени, в который температура THW хладагента достигает рабочей температуры THon вентилятора), как показано на фиг.21. В этих случаях также увеличивается скорость потока хладагента, подаваемой к радиатору 20, когда работает электрический вентилятор 27. Следовательно, скорость Vw нагнетаемого потока увеличивается, когда уровень эффективности рассеивания радиатора 20 является высоким. Соответственно, можно повысить уровень эффективности охлаждения без расходования впустую электрической мощности для возбуждения электрического водяного насоса 21, увеличенной посредством увеличения рабочей мощности D. Таким образом, работа электрического водяного насоса 21 и работа электрического вентилятора 27 управляются соответствующим образом.
Во втором варианте осуществления скорость Vw нагнетаемого потока корректируется на основе скорости SP транспортного средства. Эффективность охлаждения хладагента увеличивается посредством увеличения скорости Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21. Следовательно, когда время работы электрического вентилятора 27 (то есть истекшее время после того, как началась работа электрического вентилятора 27) является продолжительным, может быть обеспечено снижение температуры THW хладагента, и, таким образом, электрический вентилятор 27 может быть быстрее остановлен за счет увеличения скорости Vw нагнетаемого потока. Соответственно, скорость Vw нагнетаемого потока может быть скорректирована на основе времени работы электрического вентилятора 27. В этом случае электрический вентилятор 27 может быть быстрее остановлен после того, как началась работа электрического вентилятора 27. Таким образом, можно предотвратить увеличение электрической мощности, потребляемой электрическим вентилятором 27. Процесс корректировки скорости Vw нагнетаемого потока на основе времени работы составляет третье средство корректировки скорости потока.
Когда скорость Vw нагнетаемого потока корректируется на основе времени работы, целевая скорость Vwp потока, которая устанавливается на основе количества тепла, сгенерированного в двигателе 2, может непосредственно корректироваться с помощью корректирующего значения, установленного на основе времени работы электрического вентилятора 27. Однако в этом случае, когда количество тепла, сгенерированного в двигателе 2, невелико, целевая скорость Vwp потока, которая должна быть скорректирована, является низкой. Следовательно, в этом случае, даже если целевая скорость Vwp потока корректируется с помощью корректирующего значения, скорость Vw нагнетаемого потока может не увеличиться достаточно, чтобы уменьшить время работы. Следовательно, в этом модифицированном примере также нижнее предельное значение VwLo скорости Vw нагнетаемого потока устанавливается на основе времени работы. Когда целевая скорость Vwp потока равна или ниже, чем нижнее предельное значение VwLo, целевая скорость Vwp потока устанавливается в нижнее предельное значение VwLo. Устанавливая нижнее предельное значение VwLo, минимальное значение скорости Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 ограничивается, по меньшей мере, нижним предельным значением VwLo, установленным на основе времени работы. Это надежно увеличивает скорость Vw нагнетаемого потока. Когда нижнее предельное значение VwLo устанавливается в модифицированном примере, скорость SP транспортного средства, которая является параметром, используемым, чтобы установить нижнее предельное значение в таблице соответствия нижнего предельного значения на фиг.7, изменяется на время работы электрического вентилятора 27, как показано на фиг.22. Нижнее предельное значение VwLo переменно устанавливается так, что скорость Vw нагнетаемого потока увеличивается, когда увеличивается время работы. Таким образом, можно соответствующим образом скорректировать время Vw нагнетаемого потока на основе времени работы.
В третьем варианте осуществления, когда электрический вентилятор 27 приводится в действие согласно запросу работы электрического вентилятора 27 на основе параметра, отличного от температуры THW для двигателя 2, нижнее предельное значение VwLo устанавливается с помощью таблицы соответствия второго нижнего предельного значения. Однако нижнее предельное значение VwLo может быть установлено с помощью таблицы соответствия первого нижнего предельного значения. В этом случае нижнее предельное значение VwLo, когда температура THW хладагента достигает второй температуры THsp2 начала корректировки на основе скорости транспортного средства, устанавливается в эффективную скорость Vwe потока вместо минимальной скорости Vwmin нагнетаемого потока. Нижнее предельное значение VwLo сохраняется в эффективной скорости Vwe потока до тех пор, пока температура THW хладагента не достигнет рабочей температуры THon вентилятора. В этом модифицированном примере также можно получить полезные результаты, похожие на полученные в третьем варианте осуществления.
В каждом из третьего и четвертого вариантов осуществления параметрами, которые используются, чтобы управлять работой электрического вентилятора 27, и которые отличаются от температуры THW хладагента двигателя 2, являются температура THI хладагента инвертора и давление P нагнетания. В случае, когда работа электрического вентилятора 27 управляется на основе параметра, отличного от вышеописанных параметров, посредством выполнения управления работой электрического водяного насоса 21 тем же образом, что и в каждом из третьего варианта осуществления и четвертого варианта осуществления, можно получить полезные результаты, похожие на полученные в каждом из третьего варианта осуществления и четвертого варианта осуществления.
В четвертом варианте осуществления скорость вращения электрического вентилятора 27 изменяется между двумя уровнями. Кроме того, скорость вращения электрического вентилятора 27 может изменяться между тремя или более уровнями или может непрерывно изменяться. В таких случаях, когда скорость вращения электрического вентилятора 27 равна или ниже, чем предварительно установленное значение, управление работой электрического водяного насоса 21 выполняется тем же образом, что и способ, в котором управление работой электрического водяного насоса 21 выполняется, когда электрический вентилятор 27 работает в низкоскоростном режиме. В этих модифицированных примерах также можно получить полезные результаты, похожие на полученные в четвертом варианте осуществления.
Когда электрический вентилятор 27 работает, количество воздуха, проходящего через радиатор 20, увеличивается, и уровень эффективности рассеивания радиатора 20 увеличивается по сравнению с тем, когда электрический вентилятор 27 не работает. Соответственно, несмотря на то, что скорость Vw нагнетаемого потока корректируется на основе скорости SP транспортного средства во втором варианте осуществления, скорость Vw нагнетаемого потока, которая корректируется на основе скорости SP транспортного средства, может увеличиваться, когда работа электрического вентилятора 27 управляется во втором варианте осуществления. В этом случае, скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 изменяется согласно уровню эффективности рассеивания радиатора 20, который изменяется согласно рабочему состоянию электрического вентилятора 27, также как и согласно скорости SP транспортного средства. Таким образом, возможно дополнительно увеличить эффективность охлаждения, когда работает электрический вентилятор 27. Соответственно, можно дополнительно повысить уровень эффективности охлаждения, в то же время эффективно используя электрическую энергию, подаваемую к электрическому водяному насосу 21.
Так как уровень эффективности охлаждения повышается вышеописанным образом, снижение температуры THW хладагента обеспечивается, когда работает электрический вентилятор 27. Следовательно, уменьшается время, требуемое, чтобы понизить температуру THW хладагента до температуры THoff остановки вентилятора, и, следовательно, уменьшается время работы электрического вентилятора 27. Так как работа электрического вентилятора 27 останавливается быстрее, также можно предотвратить увеличение электрической мощности, потребляемой при работе электрического вентилятора 27.
Будет описан другой модифицированный пример. Как показано на фиг.23, эффективная скорость Vwe потока, когда электрический вентилятор 27 работает (то есть эффективную скорость Vweon потока в рабочее время на фиг.23) превышает эффективная скорость Vwe потока, когда электрический вентилятор 27 не работает (то есть эффективная скорость Vweoff потока в нерабочее время на фиг.23), даже если скорость транспортного средства остается такой же. Соответственно, например, в вышеописанной таблице соответствия нижнего предельного значения, когда эффективная скорость Vwe потока соответствует скорости SP транспортного средства, устанавливаются эффективная скорость Vweon потока в рабочее время и эффективная скорость Vweoff потока в нерабочее время. Нижнее предельное значение VwLo увеличивается, когда увеличивается скорость SP транспортного средства. Также, нижнее предельное значение VwLo, когда электрический вентилятор 27 работает, превышает нижнее предельное значение VwLo, когда электрический вентилятор 27 не работает, даже если скорость транспортного средства остается такой же.
Фиг.24 и 25 иллюстрируют конкретный способ, в котором устанавливается соответствие нижнего предельного значения. Сначала, когда температура THW хладагента увеличивается, нижнее предельное значение VwLo переменно устанавливается способом, показанным на фиг.24. То есть, когда температура THW хладагента равна температуре THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства, нижнее предельное значение VwLo устанавливается в минимальную скорость Vwmin нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21. Когда температура THW хладагента увеличивается после того, как температура THW хладагента достигает температуры THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства, нижнее предельное значение VwLo увеличивается в соответствии с увеличением температуры THW хладагента так, что нижнее предельное значение VwLo устанавливается в эффективную скорость Vwe потока в нерабочее время в момент времени, когда температура THW хладагента достигает температуры THoff остановки вентилятора. Когда температура THW хладагента находится между температурой THoff остановки вентилятора и рабочей температурой THon вентилятора, нижнее предельное значение VwLo сохраняется в эффективной скорости Vwe потока в нерабочее время. Когда температура THW хладагента достигает рабочей температуры THon вентилятора, нижнее предельное значением VwLo устанавливается в эффективную скорость Vweon потока в рабочее время, которая превышает эффективную скорость Vweoff потока в нерабочее время. Когда температура THW хладагента увеличивается, после того как температура THW хладагента достигает рабочей температуры THon вентилятора, нижнее предельное значение VwLo увеличивается в соответствии с увеличением температуры THW хладагента так, что нижнее предельное значение VwLo устанавливается в максимальную скорость Vwmax нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 в момент времени, когда температура THW хладагента достигает максимальной требуемой температуры THb рассеивания. После того, как температура THW хладагента достигает максимальной требуемой температуры THb рассеивания, нижнее предельное значение VwLo устанавливается в максимальную скорость Vwmax нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21.
Когда температура THW хладагента уменьшается, нижнее предельное значение VwLo переменно устанавливается способом, показанным на фиг.25. То есть, когда температура THW хладагента равна или превышает максимальную требуемую температуру THb рассеивания, нижнее предельное значение VwLo устанавливается в максимальную скорость Vwmax нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21. Когда температура THW хладагента уменьшается от максимальной требуемой температуры THb рассеивания, нижнее предельное значение VwLo уменьшается в соответствии с уменьшением температуры THW хладагента так, что нижнее предельное значение VwLo устанавливается в эффективную скорость Vweon потока в рабочее время в момент времени, в который температуры THW хладагента достигает рабочей температуры THon вентилятора. Когда температура THW хладагента находится между рабочей температурой THon вентилятора и температурой THoff остановки вентилятора, нижнее предельное значение VwLo сохраняется в эффективной скорости Vweon потока в рабочее время. Когда температура THW хладагента достигает температуры THoff остановки вентилятора, нижнее предельное значением VwLo устанавливается в эффективную скорость Vweoff потока в нерабочее время, которая ниже, чем эффективная скорость Vweon потока в рабочее время. Когда температура THW хладагента уменьшается от температуры THoff остановки вентилятора, нижнее предельное значение VwLo уменьшается в соответствии с уменьшением температуры THW хладагента так, что нижнее предельное значение VwLo устанавливается в минимальную скорость Vwmin нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 в момент времени, когда температура THW хладагента достигает температуры THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства. Когда температура THW хладагента уменьшается от температуры THsp начала корректировки на основе скорости транспортного средства, установка нижнего предельного значения VwLo останавливается.
Устанавливая нижнее предельное значение VwLo таким образом, скорость Vw нагнетаемого потока, которая корректируется на основе скорости транспортного средства, увеличивается, когда электрический вентилятор 27 работает, по сравнению с тем, когда электрический вентилятор 27 не работает.
На каждой из фиг.24 и 25 сплошная линия показывает способ, в котором нижнее предельное значение VwLo изменяется, когда скорость SP транспортного средства является определенным значением. Как показано штрих-двухпунктирной линией на каждой из фиг.24 и 25, нижнее предельное значение VwLo увеличивается, когда скорость SP транспортного средства увеличивается, как во втором варианте осуществления. Этот модифицированный пример может быть реализован в третьем и четвертом вариантах осуществления, также как и во втором варианте осуществления, согласно тому же принципу.
В случае, когда устанавливается скорость вращения электрического вентилятора 27 переменно, когда работает электрический вентилятор 27, и когда увеличивается скорость электрического вентилятора 27, увеличивается количество воздуха, проходящего через радиатор 20, и увеличивается уровень эффективности рассеивания радиатора 20. Соответственно, во втором варианте осуществления скорость Vw нагнетаемого потока корректируется на основе скорости SP транспортного средства. Однако скорость Vw нагнетаемого потока, которая корректируется на основе скорости SP транспортного средства, может дополнительно корректироваться на основе скорости вращения электрического вентилятора 27. Более конкретно, так как эффективная скорость Vwe потока увеличивается, когда скорость вращения электрического вентилятора 27 увеличивается, скорость Vw нагнетаемого потока, которая корректируется на основе скорости SP транспортного средства, может увеличиться, когда скорость вращения электрического вентилятора 27 увеличивается. В этом случае также скорость Vw нагнетаемого потока электрического водяного насоса 21 изменяется согласно уровню эффективности рассеивания радиатора 20, который изменяется согласно скорости вращения электрического вентилятора 27, также как и согласно скорости SP транспортного средства. Это дополнительно повышает эффективность охлаждения. Соответственно, можно дополнительно повысить уровень эффективности охлаждения, в то же время эффективно используя электрическую энергию, подаваемую к электрическому водяному насосу 21.
Так как уровень эффективности охлаждения повышается вышеописанным образом, снижение температуры THW хладагента обеспечивается в большей степени, когда скорость вращения электрического вентилятора 27 увеличивается. Следовательно, скорость вращения электрического вентилятора 27 быстрее уменьшается. Это предотвращает увеличение электрической мощности, потребляемой при работе электрического вентилятора 27.
Посредством изменения электрической мощности, подаваемой к электродвигателю, который приводит в действие электрический вентилятор 27, скорость вращения электрического вентилятора 27 изменяется. Следовательно, когда скорость Vw нагнетаемого потока корректируется согласно скорости вращения электрического вентилятора 27, например, скорость Vw нагнетаемого потока может корректироваться на основе напряжения или электрического тока, подаваемого к электродвигателю, или на основе скважности или т.п., когда скорость вращения электрического вентилятора 27 изменяется через управление режимом работы. Также, скорость вращения электрического вентилятора 27 может быть фактически определена, и скорость Vw нагнетаемого потока может быть скорректирована на основе определенной скорости вращения. Этот модифицированный пример может также быть реализован в третьем и четвертом вариантах осуществления, также как и во втором варианте осуществления, согласно тому же принципу.
В каждом из вышеописанных вариантов осуществления и модифицированных примеров, когда скорость Vw нагнетаемого потока корректируется, устанавливается нижнее предельное значение VwLo. Кроме того, целевая скорость Vwp потока может непосредственно корректироваться с помощью корректирующего значения, которое устанавливается на основе температуры THW хладагента, скорости SP транспортного средства, времени работы электрического вентилятора 27, рабочего состояния электрического вентилятора 27, скорости вращения электрического вентилятора 27 или т.п.