冷却设备.pdf

一种冷却设备，其以冷却剂对作为热源的冷却对象进行冷却。所述冷却设备包括冷却回路、电动泵、切换部、以及控制部。通过冷却剂的循环，使得冷却回路中的空气流至放气部分并通过放气部分从冷却回路排出。切换部能够在正常模式与用于将冷却回路中的空气汇集至放气部分的放气模式之间切换电动泵的运转模式。在放气模式期间，控制部能够控制电动泵以便根据允许冷却回路各段中的滞留空气流至放气部分的变化方式来改变电动泵的冷却剂排量。

1.  一种冷却设备，用于以冷却剂对作为热源的冷却对象进行冷却，所述设备包括：
冷却回路，其容纳所述冷却剂并经过所述冷却对象，所述冷却回路具有放气部分；
电动泵，所述电动泵运转以便在所述冷却回路中循环所述冷却剂，其中，使得所述冷却回路中的空气通过所述冷却剂的循环流至所述放气部分并通过所述放气部分从所述冷却回路排出；
切换部，其能够在正常模式与用于将所述冷却回路中的空气汇集至所述放气部分的放气模式之间切换所述电动泵的运转模式；以及
控制部，其中，在所述放气模式期间，所述控制部能够控制所述电动泵以便根据允许所述冷却回路各段中的滞留空气流至所述放气部分的变化方式来改变所述电动泵的冷却剂排量。

2.  如权利要求1所述的设备，其中，所述控制部控制所述电动泵使得所述电动泵的排量随着对所述冷却对象进行冷却之后的所述冷却剂的温度增高而增大。

3.  如权利要求2所述的设备，
其中，由所述控制部执行的电动泵控制包括低温控制和高温控制，其中，在所述低温控制和高温控制中，运转所述电动泵使得所述电动泵的排量相对于对所述冷却对象进行冷却之后的所述冷却剂的温度变化是恒定的，
其中，当所述冷却剂处于低温范围内时，所述控制部执行所述低温控制使得所述电动泵的排量维持于第一预设值，并且
其中，当所述冷却剂处于温度范围高于所述低温范围的高温范围内时，所述控制部执行所述高温控制使得所述电动泵的排量维持于大于所述第一预设值的第二预设值。

4.  如权利要求3所述的设备，进一步包括设置于所述冷却回路中的热交换器，其中，所述第二预设值是允许所述热交换器中的滞留空气流动的值。

5.  如权利要求3所述的设备，进一步包括：
热交换器，其通过所述冷却回路中的所述冷却剂与外部空气之间的热交换来冷却所述冷却剂；以及
风扇，其将空气吹到所述热交换器上，
其中，当对所述冷却对象进行冷却之后的所述冷却剂的温度等于或高于运转开始温度时运转所述风扇，并且当所述冷却剂的温度等于或低于比所述运转开始温度低的运转停止温度时停止所述风扇，并且
其中，所述运转开始温度处于所述高温范围内，所述运转停止温度处于所述低温范围内。

6.  如权利要求1所述的设备，其中，所述控制部控制所述电动泵使得所述电动泵的排量根据所经历的时间变化。

7.  如权利要求6所述的设备，其中，每当经历过预定时长时，所述控制部增大或减小所述电动泵的排量，并且，在每个所述预定时长内，所述控制部控制所述电动泵使得所述电动泵的排量相对于所经历的时间是恒定的。

8.  如权利要求7所述的设备，进一步包括设置于所述冷却回路中的热交换器，其中，相对于所经历的时间恒定的所述电动泵的排量的最大值设定为允许所述热交换器中的滞留空气流动的值。

9.  如权利要求1所述的设备，
其中，所述冷却对象是安装在车辆上的发动机，所述发动机的转速响应于所述车辆的加速器的操作而改变，
其中，所述控制部能够基于所述发动机的转速来控制所述电动泵，使得所述电动泵的排量随着所述发动机的转速增大而增大，
其中，由所述控制部执行的电动泵控制包括低发动机转速控制和高发动机转速控制，其中，在所述低发动机转速控制和高发动机转速控制中，运转所述电动泵使得所述电动泵的排量相对于所述发动机的转速变化是恒定的，
其中，当所述发动机的转速处于包括怠速转速在内的低发动机转速范围内时，所述控制部执行所述低发动机转速控制使得所述电动泵的排量维持于第三预设值，并且
其中，当所述发动机的转速处于高发动机转速范围内时，所述控制部执行所述高发动机转速控制使得所述电动泵的排量维持于大于所述第三预设值的第四预设值，其中所述高发动机转速范围是高于所述低发动机转速范围的发动机转速范围且包括通过所述加速器的操作执行发动机急转操作状态下的发动机转速。

10.  如权利要求9所述的设备，进一步包括设置于所述冷却回路中的热交换器，其中，所述第四预设值是允许所述热交换器中的滞留空气流动的值。

冷却设备
技术领域
本发明涉及一种冷却设备，所述冷却设备以在冷却回路中循环的冷却剂对作为热源的冷却对象进行冷却。
背景技术
这种类型的常规冷却设备包括日本专利公开公报No.2005-16433中公开的冷却设备。该公开的设备通过泵的运转循环冷却回路中的冷却剂来冷却车辆发动机。对冷却回路中的冷却剂进行循环的泵可以是由发动机驱动的机械泵或者由作为与发动机分离的驱动源的马达驱动的电动泵。
当更换冷却设备中的冷却剂时，首先从回路中排出旧的冷却剂。然后以新的冷却剂充填回路。在充填新的冷却剂之后，冷却回路中会残留一定量的空气。如果带着残留的空气起动冷却回路，则发动机的冷却效率以及泵的排放效率会降低。由此，需要为冷却回路设置放气部分，并且需要使回路中的空气流至该放气部分以便将空气排出至外部。换言之，需要执行放气。
具体地，当冷却回路中存在空气时，例如，在更换冷却剂之后，这种放气是通过依靠泵使冷却剂在冷却回路中流动而使空气到达放气部分而得以执行的。通过使冷却回路中的空气到达放气部分，空气汇集并储存在放气部分中。这允许冷却回路中的空气从回路中排出。
如上所述，通过使冷却回路中的空气通过泵的运转流至放气部分，并且将空气储存于放气部分中，能够将空气从冷却回路排出。但是，冷却回路中的空气不能总是有效地汇集于放气部分中，并且需要一些时间来将空气汇集于放气部分中。这种缺点涉及这样的事实：空气存在于冷却回路中的许多段中，且各段对气流的阻力彼此不同。
即，如果用于放气的泵的冷却剂排量是根据位于冷却回路中存在滞留空气的数段中的低气流阻力段中的空气来确定的，则不能通过在冷却回路中由泵的运转所产生的冷却剂的流动来使高气流阻力段中的滞留空气顺畅地流至放气部分。因此，需要一些时间将冷却回路中的空气通过泵的运转汇集至放气部分。
如果用于放气的泵的冷却剂排量是根据位于冷却回路中高气流阻力段中的空气来确定的，则泵的运转所产生的冷却剂的流动对于使低气流阻力段中的滞留空气流动而言过于强劲。因而，这种空气会作为气泡散布在冷却剂中。由此，通过泵的运转将冷却回路中的空气汇集至放气部分需要相对较长的时间。
这样的问题并非仅出现在对作为冷却对象和热源的车辆发动机进行冷却的冷却设备中，而且也基本类似地出现在对除车辆发动机之外的冷却对象进行冷却的一些冷却设备中。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种冷却设备，当执行冷却回路的放气时，所述冷却设备高效地将冷却回路中的空气汇集至放气部分中。
为了实现前述目的并且根据本发明的一个方面，提供了一种用于以冷却剂对作为热源的冷却对象进行冷却的冷却设备。所述冷却设备包括冷却回路、电动泵、切换部以及控制部。所述冷却回路容纳冷却剂并经过冷却对象。所述冷却回路具有放气部分。所述电动泵运转以便在所述冷却回路中循环所述冷却剂。使所述冷却回路中的空气通过冷却剂的循环流至所述放气部分并通过所述放气部分从所述冷却回路排出。所述切换部能够在正常模式与用于将所述冷却回路中的空气汇集至所述放气部分的放气模式之间切换所述电动泵的运转模式。在所述放气模式期间，所述控制部能够控制所述电动泵以便根据允许所述冷却回路各段中的滞留空气流至所述放气部分的变化方式来改变所述电动泵的冷却剂排量。
附图说明
图1的图示示出了根据本发明第一实施方式的冷却设备；
图2的图示示出了图1中所示冷却设备的电风扇根据发动机出口的冷却剂温度来运转的方式；
图3的图示示出了在放气模式期间泵的占空根据发动机出口的冷却剂温度来改变的方式；
图4的时间图示出了在放气模式期间发动机出口的冷却剂温度、泵的占空、以及电风扇的运转状态的改变；
图5的流程图示出了以冷却剂充填冷却回路的程序以及从冷却回路放气的程序；
图6的图示示出了泵的占空随从根据第二实施方式的放气模式开始时起的时间流逝而改变的方式；
图7的图示示出了在根据第三实施方式的放气模式开始期间泵的占空基于发动机转速的变化而改变的方式；以及
图8的流程图示出了以冷却剂充填冷却回路的程序以及从冷却回路放气的程序。
具体实施方式
现在将参考图1至图5对根据本发明第一实施方式的冷却设备进行说明。所述冷却设备应用于车辆发动机。
根据第一实施方式的冷却设备包括：冷却回路2，其经过安装在车辆上的发动机1；以及电动泵3，其运转以便在冷却回路2中循环冷却剂。当致动电动泵3使得冷却剂在冷却回路2中循环并经过发动机1时，在冷却剂与发动机1之间发生热交换。这会冷却发动机1并增高从发动机1排出的冷却剂的温度，或者发动机出口的冷却剂温度。冷却回路2经过空调的加热器芯5和节流阀4。在冷却回路2中循环的一些冷却剂被引至节流阀4和加热器芯5。
冷却回路2设置有热交换器6，其使得冷却剂与外部空气之间进行热交换从而冷却冷却剂。冷却回路2在热交换器6的上游段分叉成经过热交换器6的通道2a以及绕开热交换器6的通道2b。通道2a、2b在热交换器6下游的一段冷却回路2处汇合成一条通道。节温器7位于通道2a、2b汇合的段处。节温器7选择性地阻断或允许冷却剂通过通道2a流入热交换器6。节温器7包括温控阀，所述温控阀仅在经过通道2a、2b的汇合段的冷却剂温度高(例如，80℃或更高)时才打开，并允许冷却剂通过通道2a流至热交换器6。
因此，当经过通道2a、2b的汇合段的冷却剂的温度不高时，节温器7运转，或者更具体地，温控阀关闭。这会阻断冷却剂通过通道2a流至热交换器6。而且，当经过通道2a、2b的汇合段的冷却剂的温度高时，节温器7运转，或者更具体地，温控阀打开。这允许冷却剂通过通道2a流至热交换器6。随着冷却剂经过热交换器6，在热交换器6处在冷却剂与外部空气之间发生热交换，这会冷却冷却剂。
电风扇(风扇)8位于热交换器6附近。电风扇8将空气吹至热交换器6。基于对发动机1进行冷却之后的冷却剂的温度(发动机出口的冷却剂温度)来开始或停止电风扇8的运转。即，当发动机出口的冷却剂温度高时，致动电风扇8以便将空气吹至热交换器6，并在热交换器6中促进冷却剂与外部空气之间的热交换。因而，冷却剂在热交换器6中得以有效冷却。当发动机出口的冷却剂温度低时，停止电风扇8以便不向热交换器6吹动空气。
根据第一实施方式的冷却设备为具有密封封闭的冷却回路2的密封型冷却设备并具有储罐9。当密封封闭的冷却回路2中的冷却剂不足时，储罐9向冷却回路2供给相应量的冷却剂。此外，储罐9暂时储存冷却回路2中的过量冷却剂。储罐9具有气-液分离功能用于从密封封闭的冷却回路2中的冷却剂中去除空气，并且储罐9包括充填口9a用于以冷却剂重新充填储罐9。通过气-液分离功能，储罐9容纳在储罐9中呈气相的冷却剂，并暂时储存呈液相的冷却剂，从而从冷却剂中分离空气。
储罐9连接至：与冷却回路2中的发动机1的出口相连接的通道10、与冷却回路2中的空气易于滞留的热交换器6的最上部相连接的通道11、以及连接热交换器6下游的冷却回路2中的一段通道2a的通道12。当冷却回路2中的冷却剂的温度升高且节温器7运转以允许冷却剂通过通道2a流至热交换器6时，储罐9中的冷却剂通过通道12流至冷却回路2(通道2a)。因而，基于冷却回路2中的冷却剂压力将冷却回路2中的发动机1的出口处的冷却剂以及热交换器6的最上部中的冷却剂通过通道10、11输送至储罐9。在储罐9处进行气-液分离之后，通过通道12将冷却剂引至冷却回路2(通道2a)。
另外，冷却设备具有电子控制单元(控制部)13，所述电子控制单元13控制诸如车辆上的发动机1之类的各种装置的运转。电子控制单元13包括：CPU(中央处理器)，其执行与各种装置的控制相关的各种计算过程；ROM(只读存储器)，其存储所述控制所必需的程序和数据；RAM(随机存取存储器)，其用于暂时存储CPU的计算结果；以及输入端口和输出端口，其用于在外部与电子控制单元13之间输入和输出信号。
电子控制单元13的输入端口和输出端口连接至各种传感器，例如：踏板位置传感器15，其检测加速器踏板(加速器)14的压下程度(踏板压下量)；空气流量计16，其检测发动机1的进气量；发动机转速传感器17，其检测发动机1的转速；以及冷却剂温度传感器18，其检测冷却回路2中的发动机出口的冷却剂温度。另一方面，电子控制单元13的输出端口连接至驱动电路，例如发动机1的燃料喷射阀、电动泵3、以及电风扇8。
基于来自上述传感器的检测信号，电子控制单元13掌握了发动机1的运转状况。根据所掌握的运转状况，电子控制单元13向连接至上述输出端口的装置的驱动电路输出指令信号。以此方式，电子控制单元13执行包括发动机1的运转控制在内的各种控制。具体地，电子控制单元13控制燃料喷射以及冷却设备中的电动泵3和电风扇8。
通过电子控制单元13对发动机1的燃料喷射进行控制所执行的发动机1的动力调节例如以如下所述方式执行。即，当压下加速器踏板14时，控制发动机1的燃料喷射使得产生对应于踏板压下程度的发动机动力。因此，当发动机动力向车轮的传输被阻断时，例如，当车辆不运动时，如果加速器踏板14被压下预定程度，则根据踏板下压量通过发动机动力的调节来改变发动机转速。如果执行踏板下压程度从零突然增大的发动机急转操作，则发动机动力相应地突然增大，且发动机转速增加。
电子控制单元13通过基于诸如发动机转速和发动机负荷之类的发动机运转状态设定作为电动泵3的驱动指令值的泵的占空来控制电动泵3的运转，并驱动电动泵3使得冷却剂排量对应于所述泵的占空。泵的占空能够在最小值(例如，40％)与最大值(100％)之间改变。发动机1的运转产生的热越多(例如，发动机转速或发动机负荷越大)，则泵的占空值设定得越大。控制电动泵3使得泵的占空值越大，则冷却剂的排量变得越大。因此，当发动机1产生的热不多时，例如，在怠速期间，电动泵3的排量控制为恒定于一小值，使得少量冷却剂经过发动机1。由此，发动机1不会以超过必要的方式被冷却。当发动机1产生的热多时，例如，在高速及高负荷运转期间，控制电动泵3以增大排量，即，经过发动机1的冷却剂的量。加大量的冷却剂高效地冷却了发动机1。
电子控制单元13通过基于发动机出口的冷却剂温度开始或停止电风扇8的运转的方式来控制电风扇8的运转。具体地，当发动机出口的冷却剂温度等于或高于运转开始温度时，如图2中的实线所示，开始电风扇8的运转。在电风扇8的运转开始之后，当发动机出口的冷却剂温度等于或低于比所述运转开始温度低的运转停止温度时，如图2中的虚线所示，停止电风扇8的运转。运转开始温度和运转停止温度设定为比节温器7的温控阀打开时的温度(在第一实施方式中为80℃)高的温度，并分别设定为例如96℃和94℃。由此，当冷却回路2中的冷却剂温度(发动机出口的冷却剂温度)高时，致动电风扇8使得空气吹至热交换器6，并且冷却剂由热交换器6处的外部空气有效冷却。当冷却剂温度低时，电风扇8停止使得空气不被吹至热交换器6。
接下来，将参考图1对在冷却设备中更换冷却剂时所执行的冷却回路2的放气进行说明。
当更换冷却设备中的冷却剂时，首先从回路2排出旧的冷却剂。然后，通过充填口9a将新的冷却剂添加至储罐9。通过充填口9a添加至储罐9的冷却剂通过通道10、11从储罐9进入冷却回路2。当冷却剂进入冷却回路2时，冷却回路2中的空气通过通道10、11被依序推动至储罐9，然后通过充填口9a排出到外部。当冷却回路2和通道10、11因此充满冷却剂且储罐9中的冷却剂达到预定水平时，关闭储罐9的充填口9a。
在这种状态下，一些空气残留在冷却回路2中。由此，在更换冷却剂之后，执行放气以去除残留在冷却回路2中的空气。即，通过使发动机1执行自主运转来运转电动泵3，使得冷却剂在冷却回路2中循环。正在循环的冷却剂的温度增高以打开节温器7的温控阀。当冷却剂通过电动泵3的运转在冷却回路2中循环时，冷却剂的流动冲走冷却回路2中数段中的滞留空气。在节温器7的温控阀打开之后，冷却回路2中的冷却剂与被冲走的空气一起通过通道10、11被送至储罐9。在储罐9中，空气和冷却剂经历气-液分离，并且分离后的空气储存于储罐9中。另一方面，在储罐9处进行气-液分离之后，冷却剂通过通道12被引至冷却回路2(通道2a)。
如上所述，在节温器7的温控阀打开的情况下，如果冷却回路2中的滞留空气通过电动泵3的运转被冲走，则空气流至储罐9并汇集在储罐9中。冷却回路2中的滞留空气汇集至储罐9中，使得空气从冷却回路2排出。回路2的放气由此完成。因此，通过通道10至12连接至冷却回路2的储罐9用作放气部分，冷却回路中的滞留空气流至并汇集在所述放气部分中。
即使以上述方式执行了冷却回路2的放气，但是冷却回路2中的空气并不总是有效地汇集至储罐9中。由此，需要时间将空气汇集至储罐9中。此缺点由以下事实造成：空气存在于冷却回路2的许多段中，且各段对气流的阻力彼此不同。例如，在冷却回路2中，热交换器6是相比其它段具有较大气流阻力的段。换言之，在冷却回路2中的热交换器6处气流阻力最大。
当使发动机1执行自主运转以执行从冷却回路2的放气时，如果发动机1处于怠速，则泵的占空降至最小值(40％)，且电动泵3的排量降至最小值。在这种情况下，低气流阻力段中的滞留空气由冷却剂冲向储罐9。但是，由于正在冷却回路2中循环的冷却剂的流动弱，因而在高气流阻力段中的滞留空气难以以有效方式流至储罐9。因此，需要一些时间以通过电动泵3的运转将冷却回路2中的空气汇集至储罐9的部分中。
为了缩短上述放气所需时间，操作人员可以通过压下加速器踏板14来使发动机急转，使得发动机转速增高且电动泵3的排量增大。在这种情况下，发动机急转操作期间的加速器踏板14的压下程度增大，且发动机转速过度增高。这有可能过度增大电动泵3的排量。这是因为，尽管事实是将电动泵3的排量控制为适当的值需要准确的踏板操纵以达到适当值的踏板下压程度，但是操作人员可能不能执行这种准确的踏板操纵并将加速器踏板14压下很大程度。如果电动泵3的排量过量，则冷却回路2中的冷却剂的流动变得过于强劲并使低气流阻力段中的空气作为气泡散布在冷却剂中。在这种情况下，也需要时间将冷却回路2中的空气汇集至储罐9。
在第一实施方式中，为了克服上述缺点，在放气期间以不同于正常控制方式的方式控制电动泵3。更具体地，电动泵3的运转模式能够在电动泵3正常运转的正常模式与电动泵3运转以放气的放气模式之间切换。在放气模式中，电动泵3的排量控制为根据能够使冷却回路2各段中的滞留空气流至储罐9的变化方式来改变。电子控制单元13用作在正常模式与放气模式之间切换电动泵3的运转模式的切换部。
放气模式的执行允许根据上面提到的变化方式来改变电动泵3的排量。当根据所述变化方式减小电动泵3的排量时，使冷却回路2中的低气流阻力段中的滞留空气流至储罐9并汇集至储罐9中。当根据所述变化方式增大电动泵3的排量时，冷却回路2中的冷却剂的流动变得强劲，有效地使冷却回路2中的高气流阻力段中的滞留空气流至储罐9并汇集至储罐9中。以此方式，通过根据所述变化方式改变电动泵3的排量，将冷却回路2中的空气有效汇集至储罐9中。
现在将对根据所述变化方式在放气模式期间改变电动泵3的排量的具体程序进行说明。
根据所述变化方式改变电动泵3的排量是通过基于发动机出口的冷却剂温度如图3所示设定泵的占空来实现的。如图3所示，在放气模式期间，泵的占空随着发动机出口的冷却剂温度增高而增加。当发动机出口的冷却剂温度处于低温范围(T1-T2)时，泵的占空维持于恒定值D1。当发动机出口的冷却剂温度处于高于所述低温范围(T1-T2)的高温范围(T3-T4)时，泵的占空维持于大于所述值D1的恒定值D2。
在放气模式期间，当基于发动机出口的冷却剂温度如图3所示设定泵的占空时，基于泵的占空来运转的电动泵3的排量根据对应于发动机出口的冷却剂温度变化的泵的占空变化而改变。即，在放气模式期间，电动泵3的排量随着发动机出口的冷却剂温度增高而增大。当发动机出口的冷却剂温度处于低温范围(T1-T2)时，电动泵3的排量维持于与泵的占空D1相对应的第一预设值。当发动机出口的冷却剂温度处于高温范围(T3-T4)时，电动泵3的排量维持于与泵的占空D2相对应的第二预设值。所述第二预设值大于所述第一预设值。
因此，放气模式中的电动泵3的控制包括低温控制和高温控制。在低温控制中，当发动机出口的冷却剂温度处于低温范围时，电动泵3的排量维持于第一预设值。在高温控制中，当发动机出口的冷却剂温度处于高温范围时，电动泵3的排量维持于第二预设值。第二预设值是允许热交换器6中的滞留空气流动的值，热交换器6是冷却回路2中气流阻力最高的段。用于获得第二预设值的泵的占空D2的值为例如80％。第一预设值小于第二预设值，且对于允许冷却回路2中除气流阻力最高的段之外的各段中的滞留空气流动是最佳的。用于获得第一预设值的泵的占空D1的值为例如60％。
当执行放气模式且使发动机1执行自主运转时，冷却剂通过电动泵3的运转通过冷却回路2进行循环，并且冷却剂与发动机1之间的热交换增高了发动机出口的冷却剂温度。因此，在放气模式开始之后，所经历的时间越长，则发动机出口的冷却剂温度变得越高。随着所述出口的冷却剂温度增高，基于如图3所示的可变的泵的占空来控制电动泵3的运转。在放气模式期间，电动泵3的运转的这种控制允许根据以上所示变化方式来改变电动泵3的排量。
在执行放气模式期间，当发动机出口的冷却剂温度正在增高且处于低温范围(T1-T2)内时，泵的占空维持于恒定值D1(60％)。电动泵3的排量维持于第一预设值。相应地，使冷却回路2中的低气流阻力段中的滞留空气可靠地流至储罐9并汇集至储罐9中。此后，在发动机出口的冷却剂温度处于高温范围(T3-T4)内的时长期间，泵的占空维持于恒定值D2(80％)。相应地，电动泵3的排量维持于大于所述第一预设值的第二预设值。相应地，使冷却回路2中的例如热交换器6的高气流阻力段中的滞留空气可靠地流至储罐9并汇集至储罐9中。以此方式，冷却回路2中的低气流阻力段中的滞留空气以及冷却回路2中的高气流阻力段中的滞留空气分别可靠地汇集至储罐9中。
在第一实施方式中，电风扇8的运转停止温度(图2)与低温范围(图3中的T1-T2)有关。电风扇8的运转开始温度(图2)与高温范围(图3中的T3-T4)有关。具体地，所述运转停止温度和所述低温范围确定为使得电风扇8的运转停止温度是处于低温范围内的值，例如，低温范围内的最大值(T2)。由此，如果如上所述将电风扇8的运转停止温度设定为94℃，则低温范围的最大值(T2)也设定为94℃。另一方面，所述运转开始温度和所述高温范围确定为使得电风扇8的运转开始温度是处于高温范围内的值，例如，高温范围内的最小值(T3)。由此，如果如上所述将电风扇8的运转开始温度设定为96℃，则高温范围的最小值(T3)也设定为96℃。
图4的时间图示出了当设定了低温范围和高温范围以及运转停止温度和运转开始温度时，在放气模式期间，发动机出口的冷却剂温度、泵的占空、以及电风扇8的运转状态的改变。
在放气模式期间，如果发动机出口的冷却剂温度从低温范围(T1-T2)内的值增高至高温范围(T3-T4)内的值，则泵的占空从值D1(60％)变化至值D2(80％)。然后，当发动机出口的冷却剂温度变为等于或高于高温范围内的最小值T3(96℃)且泵的占空达到值D2(t1时刻)时，电风扇8运转使得空气被吹至热交换器6，并在热交换器6中的冷却剂与外部空气之间有效执行热交换。因而，经过热交换器6的冷却剂被外部空气有效冷却，且发动机出口的冷却剂温度相应降低。当发动机出口的冷却剂温度降低至低温范围且变为等于或低于所述范围的最大值T2(94℃)(t2时刻)时，泵的占空变为值D1，且电风扇8的运转停止。向热交换器6的空气吹动停止。因而，经过热交换器6的冷却剂未被外部空气有效冷却，且发动机出口的冷却剂温度相应增高。
此后重复电风扇8的运转的开始和停止以及发动机出口的冷却剂温度的增高和降低。在图4所示示例中，这种重复发生于从t3时刻至t6时刻的时长内。因而，发动机出口的冷却剂温度在低温范围与高温范围之间来回变化，电动泵3的排量重复地维持于第一预设值(对应于D1)和第二预设值(对应于D2)。相应地，冷却回路2中的低气流阻力段中的滞留空气以及冷却回路2中的高气流阻力段中的滞留空气进一步可靠地汇集至储罐9中。
最后，将参考图5的流程图描述与冷却设备中的冷却剂更换相伴的向冷却回路2添加冷却剂以及从冷却回路2放气。
在从冷却回路2排出旧的冷却剂之后，在步骤S101处执行以新的冷却剂充填冷却回路2的冷却剂添加。具体地，在发动机1停机的情况下，储罐9的内部通过充填口9a暴露于大气，且通过充填口9a添加新的冷却剂。相应地，以新的冷却剂充填冷却回路2和通道10、11，并且由于被新的冷却剂所替代，冷却回路2和通道10、11中的空气被推开并通过充填口9a排出。当新的冷却剂充填至储罐9中的预定位置时，关闭储罐9的充填口9a。
随后，在步骤S102中，执行放气模式。在此状态下，在步骤S103中执行发动机1的自主运转，例如怠速运转。另外，在步骤S104中，基于发动机出口的冷却剂温度执行放气模式中的电动泵3的控制。在步骤S105中，基于发动机出口的冷却剂温度执行电风扇8的控制。通过电动泵3和电风扇8的这些控制过程，冷却回路2中的低气流阻力段以及高气流阻力段中的滞留空气得以可靠地汇集至储罐9中，且空气得以从冷却回路2排出至储罐9(放气)。
当结束从冷却回路2放气之后经历了一定时间时，在步骤S106中停止发动机1。相应地，电动泵3的控制和电风扇8的控制停止。在步骤S107中，判定储罐9中的冷却剂水平是否低于基准范围。当储罐9中的冷却剂水平低于基准范围时，冷却剂水平已由于从冷却回路2的放气而降低。由此，电子控制单元13判定从冷却回路2的放气尚未完成，并转入步骤S108。在这种情况下，在步骤S108中执行通过储罐9的充填口9a额外充填冷却剂。此后，重复步骤S102及随后的步骤。当储罐9中的冷却剂水平处于基准范围内时，该冷却剂水平已经不会由于从冷却回路2的放气而降低。由此，电子控制单元13判定从冷却回路2的放气已完成。在这种情况下，结束放气，并将运转模式从放气模式切换至正常模式。
上述第一实施方式具有以下优点。
(1)能够在电动泵3正常运转的正常模式与电动泵3运转以放气的放气模式之间切换电动泵3的运转模式。在放气模式中，电动泵3的排量控制为根据使冷却回路2各段中的滞留空气能够流至储罐9的变化方式来改变。当执行从冷却回路2放气时，根据上述变化方式通过放气模式中的电动泵3的控制来改变电动泵3的排量。在这种情况下，当根据所述变化方式减小电动泵3的排量时，使冷却回路2中的低气流阻力段中的滞留空气流至储罐9并汇集至储罐9中。另外，当根据所述变化方式增大电动泵3的排量时，冷却回路2中的冷却剂的流动变得强劲，有效地使冷却回路2中的高气流阻力段中的滞留空气流至储罐9并汇集至储罐9中。相应地，当在更换冷却设备中的冷却剂之后执行从冷却回路2放气时，冷却回路2中的一些段中的滞留空气有效汇集至储罐9中。
(2)当在使得发动机1执行自主运转的同时执行放气模式时，电动泵3运转且通过冷却回路2循环的冷却剂从发动机1接收热，而且发动机出口的冷却剂温度随着时间流逝而升高。泵的占空设定为使得，随着发动机出口的冷却剂温度增高，泵的占空如图3所示增大。基于泵的占空来控制电动泵3。以可变方式控制的泵的占空以及电动泵的控制允许在放气模式期间根据以上所示的变化方式来改变电动泵3的排量。
(3)根据电动泵3的排量的变化方式，电动泵3的排量从小值改变至大值。由此，当电动泵3的排量增大时，已使冷却回路2中的低气流阻力段中的滞留空气流至储罐9。因此，当电动泵3的排量大时，冷却回路2中的低气流阻力段中的滞留空气不会因冷却回路2中冷却剂的强劲流动而作为气泡散布在冷却剂中。即，空气易于汇集至储罐9中。
(4)当在放气模式期间发动机出口的冷却剂温度在图3所示低温范围(T1-T2)内上升时，泵的占空维持于值D1(60％)，且电动泵3的排量维持于第一预设值。第一预设值是用于允许冷却回路2中除气流阻力最高的段之外的各段中的滞留空气流至储罐9的最佳值。因此，通过将电动泵3的排量维持于第一预设值，冷却回路2中的低气流阻力段中的滞留空气可靠地流至储罐9并汇集至储罐9中。此后，在发动机出口的冷却剂温度处于高温范围(T3-T4)内时，泵的占空维持于值D2(80％)。相应地，电动泵3的排量维持于大于所述第一预设值的第二预设值。第二预设值是允许作为气流阻力最高段的热交换器6中的滞留空气流动的值。因此，通过将电动泵3的排量维持于第二预设值，冷却回路2中的例如热交换器6的高气流阻力段中的滞留空气可靠地流至储罐9并汇集至储罐9中。以此方式，冷却回路2中的低气流阻力段中的滞留空气以及冷却回路2中的高气流阻力段中的滞留空气都可靠地汇集至储罐9。
(5)电风扇8的运转停止温度设定于低温范围(T1-T2)内，并且电风扇8的运转开始温度设定于高温范围(T3-T4)内。由此，当发动机出口的冷却剂温度在放气模式期间增高至处于高温范围内的运转开始温度(T3)时，致动电风扇8并将空气吹至热交换器6。因而，经过热交换器6的冷却剂被外部空气有效冷却。相应地，发动机出口的冷却剂温度下降。然后，当发动机出口的冷却剂温度降低至处于低温范围内的运转停止温度(T2)时，停用电风扇8且停止向热交换器6吹动空气。因而，经过热交换器6的冷却剂停止被外部空气有效冷却。相应地，发动机出口的冷却剂温度增高。以此方式，通过电风扇8的致动和停用使发动机出口的冷却剂温度在低温范围与高温范围之间来回变化，使得电动泵3的排量重复地维持于第一预设值(对应于D1)和第二预设值(对应于D2)。相应地，冷却回路2中的低气流阻力段中的滞留空气以及冷却回路2中的高气流阻力段中的滞留空气有效汇集至储罐9中。
(6)用作冷却回路2中汇集滞留空气的放气部分的储罐9连接至作为冷却回路2中的高气流阻力段的热交换器6的最上部，并且，通过通道11将冷却剂抽吸至储罐9。由此，在冷却回路2的放气期间，从冷却回路2中的空气可能滞留的热交换器6的最上部将空气有效汇集至储罐9。
(7)在放气模式期间，当冷却回路2中的冷却剂温度低于打开节温器7的温控阀的温度且没有冷却剂被抽吸至储罐9时，基于设定用于有效冲走冷却回路2中的滞留空气的发动机出口的冷却剂温度致动电动泵3。如果当冷却剂温度低于打开节温器7的温控阀的温度时未致动电动泵3，则温控阀处的滞留空气不能被冲走。因而，这种滞留空气会降低温控阀对冷却剂温度的敏感度，这会延迟温控阀的打开。另外，不能冲走加热器芯5处的滞留空气，使得加热器芯5处的滞留空气可能在早期阶段未被消除。但是，通过如上所示致动电动泵3，消除了这些缺点。
现在将参考图6对第二实施方式进行说明。
在第二实施方式中，在放气模式期间，电动泵3的运转控制为使得电动泵3的排量根据所经历的时间而改变。通过所述控制，根据允许冷却回路2各段中的滞留空气流至储罐9的变化方式来改变电动泵3的排量。
根据所述变化方式的电动泵3的排量变化通过基于从开始放气模式时起所经历的时间来设定泵的占空实现。如图6所示，在放气模式期间，每当经历预定时长时，泵的占空重复改变至D2(80％)、D1(60％)、最小值(40％)、D1(60％)、以及D2(80％)。除了在这些变化处，泵的占空是恒定的。
因此，随着在放气模式期间控制电动泵3的运转，电动泵3排出排量对应于随时间流逝而变的泵的占空的冷却剂。即，每当经历预定时长时，电动泵3的排量根据泵的占空的变化而增大或减小，且所述排量在每个预定时长内的时间范围内是恒定的。所述排量的最大值是对应于泵的占空D2(80％)的值，即，第一实施方式中的第一预设值。由此，允许热交换器6中的滞留空气可靠地流至储罐9。
根据第二实施方式，除第一实施方式的第(1)、(3)、(6)、以及(7)项优点之外，还获得了以下优点。
(8)当执行放气模式时，电动泵3的运转控制为使得电动泵3的排量根据所经历的时间而改变。以此方式，通过控制电动泵3的运转，根据放气模式中的泵排量的变化方式改变了电动泵3的排量。
(9)当电动泵3的排量在放气模式期间维持于对应于泵的占空D1(60％)的值时，冷却回路2中的低气流阻力段中的滞留空气流至储罐9并汇集至储罐9中。当电动泵3的排量在放气模式期间维持于对应于泵的占空D2(80％)的值时，可靠地允许作为冷却回路2中的高气流阻力段的热交换器6中的滞留空气流至储罐9并汇集至储罐9中。由此，冷却回路2中的低气流阻力段中的滞留空气以及冷却回路2中的高气流阻力段中的滞留空气可靠地汇集至储罐9中。
(10)在放气模式期间的时间范围内恒定的电动泵3的排量的最小值是对应于泵的占空的最小值(40％)的值。因此，即使冷却回路2中的滞留空气由于放气期间冷却剂的流动而作为气泡散布，由于当电动泵3的排量恒定于对应于泵的占空的最小值(40％)的值时冷却剂的流动变弱，所以散布在冷却剂中的空气(气泡)将汇集于冷却回路2中的特定段中以停留在该位置处。
现在将参考图7和图8对根据本发明的第三实施方式进行说明。
在第三实施方式中，将基于发动机转速的电动泵3的运转控制与加速器踏板14的发动机急转操作相结合使得，在放气模式期间，根据能够使冷却回路2各段中的滞留空气流至储罐9的变化方式来改变电动泵3的排量。
当随着踏板操作来执行发动机急转操作时，发动机转速相应地突然增高。在放气模式期间，当发动机转速因发动机急转操作而突然增高时，如图7所示基于发动机转速设定泵的占空。这允许根据上述变化方式来改变电动泵3的排量。
如图7所示，在放气模式期间，泵的占空随着发动机转速增高而增大。当发动机转速处于低发动机转速范围(怠速转速至NE1)内时，泵的占空恒定于D1(60％)。当发动机转速处于高于所述低发动机转速范围(怠速转速至NE1)且对应于执行发动机急转操作时的发动机转速的高发动机转速范围(NE2至NE3)内时，泵的占空恒定于大于D1的D2(80％)。在此实施方式中，低发动机转速范围是例如从怠速转速至1100rpm(转/分)的范围，高发动机转速范围是例如从1200rpm至1800rpm的范围。
当基于根据发动机转速而改变的泵的占空来运转电动泵3时，依照根据发动机转速的泵的占空的变化来改变电动泵3的排量。即，电动泵3的排量随着发动机转速增高而增大。当发动机转速处于低发动机转速范围(怠速转速至NE1)内时，电动泵3的排量维持于对应于泵的占空D1(60％)的值。当发动机转速处于高发动机转速范围(NE2至NE3)内时，电动泵3的排量维持于对应于泵的占空D2(80％)的值。在第三实施方式中，对应于泵的占空D1的电动泵3的排量值为第三预设值，且对应于泵的占空D2的电动泵3的排量值为第四预设值。第四预设值大于第三预设值。
因此，在放气模式期间电动泵3的运转控制包括低发动机转速控制和高发动机转速控制，在所述低发动机转速控制中，当发动机转速处于低发动机转速范围内时，电动泵3的排量维持于第三预设值；在所述高发动机转速控制中，当发动机转速处于高发动机转速范围内时，电动泵3的排量维持于第四预设值。与第一实施方式中的第二预设值相似，第四预设值是允许作为冷却回路2中气流阻力最高段的热交换器6中的滞留空气流动的值。第三预设值小于第四预设值。与第一实施方式中的第一预设值相似，第三预设值是用于允许冷却回路2中除气流阻力最高段之外的各段中的滞留空气流动的最佳值。
当执行放气模式且发动机1正在执行自主运转时，在未压下加速器踏板14(踏板下压程度为零)的状态下，发动机转速处于低发动机转速范围(怠速转速至NE1)内。由此，泵的占空恒定于D1(60％)，且电动泵3的排量维持于第三预设值。在这种状态下，冷却回路2中的低气流阻力段中的滞留空气流至储罐9并汇集至储罐9中。
当压下加速器踏板14以使发动机1急转时，发动机转速从低发动机转速范围增高至高发动机转速范围(NE2至NE3)并在高发动机转速范围内停留一段时间。当发动机转速处于高发动机转速范围内时，泵的占空恒定于D2(80％)，且电动泵3的排量恒定于第四预设值。在这种状态下，允许冷却回路2中的诸如热交换器6之类的高气流阻力段中的滞留空气流至储罐9并汇集至储罐9中。
因此，通过重复未压下加速器踏板14的状态以及使发动机1急转的状态，根据允许冷却回路2各段中的滞留空气流至储罐9的变化方式来改变电动泵3的冷却剂排量。因而，冷却回路2中的低气流阻力段中的滞留空气以及冷却回路2中的高气流阻力段中的滞留空气都可靠地汇集至储罐9。
图8的流程图示出了根据第三实施方式与冷却设备中的冷却剂更换相伴的以冷却剂充填冷却剂回路2的程序。该流程图还示出了从冷却回路2放气的程序。
在图8的流程图中，S201至S203的一系列步骤以及S206至S209的一系列步骤分别对应于根据第一实施方式的在图5中所示的S101至S103的一系列步骤以及S105至S108的一系列步骤。图8的流程图与图5的流程图的差异在于步骤S204、S205。
在步骤S204中，控制处于放气模式中的电动泵3的运转。具体地，基于发动机转速如图7所示改变泵的占空，并基于改变后的泵的占空致动电动泵3。此后，电子控制单元13转入步骤S205，并重复数次执行作为踏板操作的发动机急转操作的状态以及不执行任何踏板操作的状态。
如上所述基于发动机转速的电动泵3的运转与通过操作加速器踏板14的发动机急转操作的结合允许根据允许冷却回路2各段处的滞留空气流至储罐9的变化方式来改变电动泵3的冷却剂排量。因而，冷却回路2中的低气流阻力段中的滞留空气以及冷却回路2中的高气流阻力段中的滞留空气可靠地汇集至储罐9。
根据如上所述的当前实施方式，除第一实施方式的第(1)、(3)、(6)、以及(7)项优点之外，还获得了以下优点。
(11)在电动泵3的运转在放气模式中基于发动机转速控制的状态下，通过重复数次未压下加速器踏板14的状态和执行发动机急转操作的状态，根据允许冷却回路2各段中的滞留空气流至储罐9的变化方式来改变电动泵3的冷却剂排量。因而，冷却回路2中的低气流阻力段中的滞留空气以及冷却回路2中的高气流阻力段中的滞留空气可靠地汇集至储罐9。
(12)当在放气模式期间执行发动机急转操作且发动机转速增高至高发动机转速范围(NE2至NE3)时，泵的占空恒定于D2(80％)。电动泵3的排量相应地恒定于第四预设值。第四预设值是允许作为气流阻力最高段的热交换器6中的滞留空气流动的值。由此，通过将电动泵3的排量维持于第四预设值，热交换器6处的滞留空气可靠地流至储罐9并汇集至储罐9中。
(13)由于发动机1的温度通过发动机急转操作得以有效增高，正在冷却回路2中循环的冷却剂的温度快速增高至或高于节温器7中的温控阀的阀门开启温度。由此，在开始放气模式之后的早期阶段，允许冷却剂流经热交换器6，使得热交换器6中的滞留空气流至储罐9。
上述各实施方式可以修改如下。
在第一实施方式中，可以根据需要改变电风扇8的运转停止温度和运转开始温度。在这种状态下，运转停止温度优选设定为处于低温范围(图3中的T1-T2)内的值，运转开始温度优选设定为处于高温范围(图3中的T3-T4)内的值。
在第二实施方式中，可以根据需要改变泵的占空在放气模式期间随时间流逝而改变的方式。例如，每当经历了预定时长时，可以按以下顺序来重复改变泵的占空：最小值(40％)、D1(60％)、D2(80％)、D1(60％)、以及最小值(40％)。在这种情况下，实现了与第一实施方式的第(3)项优点等同的优点。
在第三实施方式中，可以根据需要改变低发动机转速范围和高发动机转速范围。
在第一实施方式至第三实施方式中，可以增大储罐9的容积。在这种情况下，可以省略在放气过程中向储罐9添加冷却剂(重新充填)的过程。
在第一实施方式至第三实施方式中，可以根据需要改变将通道10至通道12连接至冷却回路2的位置。例如，通道10可以连接至除热交换器6之外的冷却回路2的具有高气流阻力的段。另外，通道12可以连接至不管节温器7的温控阀是打开还是关闭冷却剂都会流经的任意段。
在第一实施方式至第三实施方式中，可以省略节温器7使得冷却剂总是流经热交换器6。
在第一实施方式至第三实施方式中，可以省略电风扇8。
在第一实施方式至第三实施方式中，设定用于使冷却回路2中具有高气流阻力的段中的滞留空气流动的泵的占空D2的值可以根据需要依据气流阻力的水平从80％起改变。另外，设定用于使冷却回路2中除高气流阻力段之外的各段中的滞留空气流动的泵的占空D1的值可以根据需要依据气流阻力的水平从60％起改变。此外，泵的占空的最小值可以根据需要从40％起改变。在这种情况下，泵的占空的最小值优选改变为适于将已作为气泡散布在冷却剂中的空气储存并重新汇集至冷却回路2中的预定段的值。
在第一实施方式至第三实施方式中，可以使用具有简化的密封型式的冷却设备，其中，用于添加冷却剂的充填口设置于热交换器6的最上部，且以散热器盖封闭该充填口。散热器盖具有密封充填口的功能，以及由于冷却剂温度增高所引起的冷却回路2中的冷却剂膨胀而使热交换器6的最上部中的空气的压力增大时将所述空气释放至外部的功能。在这种构造中，储罐通过形成于散热器盖中的通道连接至冷却回路2(热交换器6)，且储罐响应于因冷却回路2中的冷却剂的温度变化所引起的膨胀和收缩来吸入或送出冷却剂。因此，在这种简化的密封型式的冷却设备中，热交换器6的最上部用作放气部分，冷却回路2中的滞留空气汇集至所述放气部分。在这种构造中，在放气期间能够通过充填口以冷却剂重新充填冷却回路2。
在第一实施方式至第三实施方式中，发动机1可以自动停止并再次起动。在这种构造中，在放气模式期间禁止发动机1的自动停止。这是因为如果发动机1在放气模式期间自动停止，则冷却剂的温度不会因发动机1的热量而增高，且节温器7的温控阀可能不打开。此外，如果在放气模式期间不禁止发动机1自动停止，则不能增高发动机出口的冷却剂温度，发动机出口的冷却剂温度与放气模式期间的电动泵3的运转控制有关。而且，在第三实施方式中，不能通过发动机急转操作来增高发动机转速。
在第一实施方式至第三实施方式中，本发明应用于冷却发动机(内燃发动机)的冷却设备。但是，本发明可以应用于对除发动机1之外的任意装置进行冷却的冷却设备。