內燃機系統的冷卻裝置及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及對內燃機和渦輪增壓器的排氣渦輪進行冷卻的內燃機系統的冷卻裝置及其控制方法。
【背景技術】
[0002]以往，以內燃機為中心構成的內燃機系統多使用設置具有排氣渦輪的渦輪增壓器這一情況。而且，在這樣的內燃機系統中，提出了設置除了對內燃機進行冷卻還對排氣渦輪(詳細而言，其渦輪殼體)進行冷卻的冷卻系統的方案(參照專利文獻I)。在專利文獻I記載的裝置中，成為冷卻水從內燃機的內部的內燃機冷卻水路向渦輪殼體內部的渦輪冷卻水路流入的結構，通過基于該冷卻水的冷卻而將渦輪殼體的溫度維持成適溫。
[0003]專利文獻1:日本特開2008-267257號公報

【發(fā)明內容】

[0004]在具備渦輪增壓器的內燃機系統中，由于伴隨該運轉而產生的熱應力的影響等，在渦輪殼體可能會產生龜裂。在這種情況下，冷卻水從龜裂向渦輪冷卻水路的外部泄漏，由此不僅可能會導致冷卻性能的下降，而且當存在從龜裂泄漏的冷卻水向內燃機的排氣通路流入那樣的情況時，由于該冷卻水，可能會導致排氣凈化裝置的提前老化。
[0005]本發(fā)明的目的在于提供能夠抑制冷卻水從渦輪殼體內部的渦輪冷卻水路的泄漏的內燃機系統的冷卻裝置及其控制方法。
[0006]為了解決上述課題，提供一種具備內燃機和渦輪增壓器的內燃機系統的冷卻裝置。該冷卻裝置具備冷卻系統，該冷卻系統具有在上述內燃機的內部形成的內燃機冷卻水路和在上述渦輪增壓器的排氣渦輪的殼體內部形成的渦輪冷卻水路而使冷卻水進行循環(huán)。而且，冷卻裝置具備切換部，該切換部選擇性地切換成第一工作模式和第二工作模式中的任一工作模式，該第一工作模式是容許上述冷卻系統的冷卻水在上述內燃機冷卻水路及上述渦輪冷卻水路中流動的工作模式，該第二工作模式是僅容許上述冷卻系統的冷卻水在上述內燃機冷卻水路及上述渦輪冷卻水路中的該內燃機冷卻水路中流動的工作模式。此外，冷卻裝置具備:供給量推定部，基于上述內燃機的運轉狀態(tài)來推定向上述渦輪冷卻水路供給的冷卻水量；流出量傳感器，檢測從上述渦輪冷卻水路流出的冷卻水量。并且，冷卻裝置具備控制部，在切換部的工作模式為第一工作模式、且由供給量推定部推定出的冷卻水量比由流出量傳感器檢測出的冷卻水量多出預先規(guī)定的判定量以上時，該控制部將切換部切換成第二工作模式。
[0007]在上述裝置中，在切換部的工作模式為第一工作模式的狀態(tài)下假定為冷卻水未從冷卻系統泄漏，由此能夠基于內燃機的運轉狀態(tài)來掌握冷卻系統內的冷卻水的流通狀態(tài)，因此向渦輪冷卻水路供給的冷卻水的量(基本流量)也能夠基于內燃機的運轉狀態(tài)來高精度地推定。并且，當發(fā)生冷卻水從渦輪冷卻水路的內部向外部泄漏的異常(渦輪泄漏異常)時，相應地從渦輪冷卻水路流出的冷卻水的量減少。因此，由流出量傳感器檢測實際從渦輪冷卻水路流出的冷卻水的量(實際流量)，并將該實際流量從上述基本流量減去，由此能夠掌握從渦輪冷卻水路泄漏的冷卻水的量(泄漏量)。
[0008]根據上述裝置，能夠基于這樣的泄漏量來判斷有無發(fā)生渦輪泄漏異常，在掌握到發(fā)生了渦輪泄漏異常時，將切換部切換成第二工作模式，由此能夠切斷冷卻水向渦輪冷卻水路的流入，并使冷卻水在內燃機冷卻水路中循環(huán)。由此能夠抑制冷卻水從渦輪殼體內部的渦輪冷卻水路的泄漏。
[0009]上述實際流量除了在發(fā)生渦輪泄漏異常時減少之外，在發(fā)生了冷卻水從內燃機冷卻水路的內部向外部泄漏的異常(內燃機泄漏異常)時也減少。因此為了高精度地判定有無發(fā)生渦輪泄漏異常，在確認出未發(fā)生內燃機泄漏異常這一情況的基礎上，優(yōu)選進行基于基本流量和實際流量的渦輪泄漏異常的有無的判斷。
[0010]在上述冷卻裝置中，設置對未發(fā)生冷卻水從上述內燃機冷卻水路泄漏的異常這一情況進行檢測的檢測部，上述控制部以由上述檢測部檢測出未發(fā)生上述異常這一情況為條件來進行向上述第二工作模式的切換。
[0011]根據這樣的冷卻裝置，在確認出未發(fā)生內燃機泄漏異常這一情況的基礎上，能夠基于基本流量和實際流量來掌握發(fā)生了渦輪泄漏異常這一情況，因此能夠高精度地掌握內燃機泄漏異常的發(fā)生。
[0012]上述冷卻裝置可以具備檢測從上述內燃機冷卻水路流出的冷卻水的溫度的溫度傳感器。在這種情況下，上述檢測部在由上述溫度傳感器檢測出的溫度的上升速度被維持在判定速度以下時檢測出未發(fā)生上述異常這一情況，而在上述上升速度超過上述判定速度時檢測出此后發(fā)生了上述異常。
[0013]在上述裝置中，即使假設發(fā)生了渦輪泄漏異常，只要冷卻水未從內燃機冷卻水路泄漏而充分確保該冷卻水的流量，則內燃機的溫度就能抑制在適當范圍內而不會不必要地升高。另一方面，當發(fā)生了內燃機泄漏異常時，在內燃機冷卻水路的內部流動的冷卻水的量減少，因此內燃機的溫度容易上升，相應地，內燃機的溫度的上升速度(每單位時間的上升量)升高。在這種情況下，作為內燃機溫度的指標值的從內燃機冷卻水路流出的冷卻水的溫度的上升速度也同樣地升高。
[0014]根據上述裝置，可知在由溫度傳感器檢測出的冷卻水溫度的上升速度被維持在判定速度以下的情況下，不會導致內燃機的溫度的緊急上升，因此能夠判斷為未發(fā)生內燃機泄漏異常。另一方面，可知在由溫度傳感器檢測出的冷卻水溫度的上升速度超過了判定速度的情況下，不會導致內燃機的溫度的緊急上升，因此能夠判斷為發(fā)生了內燃機泄漏異常。
[0015]另外，為了實現上述課題，提供一種具備內燃機和渦輪增壓器的內燃機系統的冷卻裝置的控制方法。上述冷卻裝置具備冷卻系統，該冷卻系統具有在上述內燃機的內部形成的內燃機冷卻水路和在上述渦輪增壓器的排氣渦輪的殼體內部形成的渦輪冷卻水路而使冷卻水進行循環(huán)，并且上述冷卻裝置具備切換部，該切換部選擇性地切換成第一工作模式和第二工作模式中的任一工作模式，該第一工作模式是容許上述冷卻系統的冷卻水在上述內燃機冷卻水路及上述渦輪冷卻水路中流動的工作模式，該第二工作模式是僅容許上述冷卻系統的冷卻水在上述內燃機冷卻水路及上述渦輪冷卻水路中的該內燃機冷卻水路中流動的工作模式。上述控制方法具備以下步驟:基于上述內燃機的運轉狀態(tài)來推定向上述渦輪冷卻水路供給的冷卻水量；檢測從上述渦輪冷卻水路流出的冷卻水量；及在上述切換部的工作模式為上述第一工作模式、且向渦輪冷卻水路供給的冷卻水量比從上述渦輪冷卻水路流出的冷卻水量多出預先規(guī)定的判定量以上時，將上述切換部切換成上述第二工作模式。
[0016]在上述控制方法中，在對未發(fā)生冷卻水從上述內燃機冷卻水路泄漏的異常這一情況進行檢測的基礎上，將上述切換部切換成上述第二工作模式的條件包括檢測出未發(fā)生上述異常這一情況。
【附圖說明】
[0017]圖1是表示內燃機系統的冷卻裝置的第一實施方式的簡要結構的簡圖。
[0018]圖2是表示該第一實施方式的冷卻系統的簡要結構的簡圖。
[0019]圖3是概念性地表示冷卻系統的各部的冷卻水的流量的概念圖。
[0020]圖4是表示異常判定處理的執(zhí)行步驟的流程圖。
[0021]圖5是表示切換處理的執(zhí)行步驟的流程圖。
[0022]圖6是表示內燃機系統的冷卻裝置的第二實施方式的簡要結構的簡圖。
[0023]圖7是表示壓縮機的截面結構的剖視圖。
[0024]圖8是表示內燃機系統的冷卻裝置的第三實施方式的簡要結構的簡圖。
[0025]圖9是表示其他實施方式的異常判定處理的執(zhí)行步驟的流程圖。
[0026]圖10是表示其他實施方式的異常判定處理的執(zhí)行步驟的流程圖。
[0027]圖11是表示其他實施方式的異常判定處理的執(zhí)行步驟的流程圖。
[0028]圖12是表示其他實施方式的切換處理的執(zhí)行步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0029](第一實施方式)
[0030]以下，說明內燃機系統的冷卻裝置的第一實施方式。
[0031]如圖1所示，本實施方式的內燃機系統以內燃機10為中心構成。在內燃機10設有用于對吸氣通路11內的吸入空氣進行壓送并增壓的渦輪增壓器20。詳細而言，在內燃機10的吸氣通路11安裝有渦輪增壓器20的壓縮機21，在排氣通路12安裝有渦輪增壓器20的排氣渦輪22。該渦輪增壓器20是將在壓縮機21的內部設置的壓縮機葉輪21A與在排氣渦輪22的內部設置的渦輪葉輪22A連接而成的排氣驅動式的結構。在排氣通路12的比上述排氣渦輪22靠排氣流動方向下游側的位置安裝有用于對排氣進行凈化的排氣凈化裝置13。
[0032]在排氣渦輪22的渦輪殼體23形成有將排氣通路12的比上述渦輪葉輪22A靠排氣流動方向上游側的部分與比上述渦輪葉輪22A靠排氣流動方向下游側的部分連通的連通路24。而且，在渦輪殼體23上安裝有用于對容許通過上述連通路24的排氣的流動的狀態(tài)與隔斷通過上述連通路24的排氣的流動的狀態(tài)進行切換的排氣閥門25。當將該排氣閥門25被打開時，排氣的一部分通過上述連通路24以繞過渦輪葉輪22k的方式向該渦輪葉輪22A的下游側流動。
[0033]如圖2所示，在本實施方式的內燃機系統設有用于對內燃機10和渦輪增壓器20的渦輪殼體23進行冷卻的冷卻系統30。在該冷卻系統30設有由內燃機10的曲軸15 (參照圖1)驅動的類型的水泵31。當水泵31伴隨著內燃機10的運轉而工作時，填充到冷卻系統30的內部的冷卻水被強制循環(huán)。
[0034]在內燃機10的內部形成有內燃機冷卻水路32，在渦輪殼體23的內部形成有渦輪冷卻水路33。在上述冷卻系統30中，冷卻水通過上述內燃機冷卻水路32及渦輪冷卻水路33的內部。在冷卻系統30中，冷卻水進行循環(huán)的路徑除了內燃機冷卻水路32及渦輪冷卻水路33之外，還具備散熱器34、冷卻水通路35、36及旁通水路37。
[0035]散熱器34是將通過內部的冷卻水借助與外部氣體的熱交換而進行冷卻的熱交換器。冷卻水通路35是用于將從內燃機冷卻水路32流出的冷卻水導向散熱器34的通路，在該冷卻水通路35的中途安裝有渦輪冷卻水路33。冷卻水通路36是用于使通過了散熱器34之后的冷卻水返回到內燃機冷卻水路32的通路。旁通水路37是以繞過散熱器34的方式將冷卻水通路35的比渦輪冷卻水路33靠冷卻水流動方向下游側的部分與冷卻水通路36連通的通路。
[0036]在上述旁通水路37與冷卻水通路36的合流部分設有節(jié)溫器閥38。節(jié)溫器閥38以開度根據與該節(jié)溫器閥38接觸的冷卻水