JP2000161063A

JP2000161063A - 内燃機関の冷却制御装置

Info

Publication number: JP2000161063A
Application number: JP10335349A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Suda; 浩須田
Original assignee: Nippon Thermostat Co Ltd
Current assignee: Nippon Thermostat Co Ltd
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2000-06-13
Also published as: WO2000031389A1

Abstract

(57)【要約】【課題】特にエンジンの高負荷状態においての放熱効
果を向上し、ノッキングの発生またはオーバヒートに至
る最悪な状態を効果的に回避することが可能な冷却制御
装置を提供すること。【解決手段】冷却媒体の流量を制御する流量制御ユニ
ット１１と、ラジエータ２への通風量を調節可能とした
可変グリルユニット２２と、少なくとも冷却媒体の温度
情報に基づいて、流量制御ユニット１１における冷却媒
体の流量、および可変グリルユニット２２における熱交
換器２への通風量を制御するための指令信号を生成する
指令信号生成ユニット１５とが具備される。指令信号生
成ユニット１５は、エンジンの運転状態における冷却媒
体の温度や、その他の情報に基づいて前記流量制御ユニ
ットと可変グリルユニットの状態を制御し、両者の作用
によって、エンジンの暖気運転状態から高負荷運転状態
に至るまで、適切な放熱効果を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用エ
ンジン等の内燃機関と熱交換器間に冷却媒体の循環路を
形成し、内燃機関を冷却するための冷却制御装置に関
し、特に熱交換器の前方に配置され、熱交換器への通風
量を調節可能とした可変グリルユニットを採用すること
で、内燃機関内に循環させる冷却媒体の温度を最適な状
態に制御するようにした冷却制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等に使用される内燃機関（以下エ
ンジンと称する）においては、これを冷却するためのい
くつかの冷却制御手段が提案されている。その代表的な
ものとして、ラジエータを用いる水冷式の冷却制御装置
があり、現状の自動車用エンジンの殆どには、このラジ
エータによる水冷式の冷却制御手段が採用されている。
そして、例えば特開平６−１０６７１号公報には、ラジ
エータへの通風量を調節するグリルユニットを備え、冷
却水温度に基づいて前記グリルユニットによる通風量を
制御するようにした冷却制御手段が開示されている。ま
た、前記したような冷却制御手段を制御するための情報
として、冷却水温度と共に車速などの情報も取り入れる
といった提案もなされており、さらにまた、ラジエータ
を冷却するファンを備え、前記した情報に基づいて冷却
ファンを駆動制御する方法なども提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばガソ
リンエンジン等においては、冬季のように外気温が低い
状態でエンジンを始動した直後においては、ＨＣ等の有
害ガスの排出量が多く、また燃費も低下するという問題
を抱えている。したがってこのような状態においては、
早急にエンジンの冷却水温度を高める必要がある。一
方、特に夏季のように外気温が高く、しかも長い坂道を
登坂する場合のようにエンジンに対して長時間にわたり
高負荷が加わるような状態においては、冷却水温度が上
昇することにより燃焼温度が異常に上昇し、ノッキング
が発生したり、最悪の場合にはエンジンがオーバヒート
に至るという問題も抱えている。

【０００４】一般に、この種のエンジンはオーバヒート
に至らない程度の高温度の状態において駆動すること
で、燃費が向上し、また有害ガスの発生を抑えることが
できるという性質を有しており、理想的にはいかなる運
転条件においてもオーバヒートに至らない程度の一定の
高温度の状態に維持できることが望ましい。しかしなが
ら、前記公報に開示されたグリルユニットによる冷却制
御手段においては、専らラジエータの前方開口の通風量
のみの制御であるため、様々なエンジンの運転環境およ
び負荷状態に対する冷却制御が不十分であり、エンジン
の暖気運転状態から高負荷運転状態に至るまで、適切な
放熱効果を与えることは不可能であった。

【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、ラジエータに対する冷却水の流量を制御
する流量制御ユニットと、ラジエータの前方に配置さ
れ、ラジエータへの通風量を調節可能とした可変グリル
ユニットを併用することで、前記した運転条件の過酷な
変化に十分対応することができる冷却制御装置を提供す
ることを課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ためになされた本発明にかかる内燃機関の冷却制御装置
は、内燃機関内に形成された流体通路と熱交換器に形成
された流体通路との間で冷却媒体の循環路を形成し、前
記循環路中に冷却媒体を循環させることによって内燃機
関において発生する熱を前記熱交換器によって放熱させ
るように構成した内燃機関の冷却制御装置であって、前
記内燃機関と熱交換器間の循環路における冷却媒体の流
量を制御する流量制御ユニットと、前記熱交換器の前方
に配置され、熱交換器への通風量を調節可能とした可変
グリルユニットと、少なくとも前記冷却媒体の温度情報
に基づいて、前記流量制御ユニットにおける冷却媒体の
流量を制御するための指令信号、および前記可変グリル
ユニットにおける熱交換器への通風量を制御するための
指令信号を生成する指令信号生成ユニットより構成され
る。

【０００７】この場合、前記指令信号生成ユニットは、
流量制御ユニットによる冷却媒体の流量を最小状態に制
御し、且つ可変グリルユニットによる熱交換器への通風
量を最小状態に制御する制御モードから、流量制御ユニ
ットによる冷却媒体の流量を最大状態に制御し、且つ可
変グリルユニットによる熱交換器への通風量を最大状態
に制御する制御モードに至る指令信号を生成するように
構成される。また好ましい実施の形態においては、前記
指令信号生成ユニットには、さらに熱交換器を強制冷却
する送風ファンの動作または不動作状態を示す情報と、
外気温度を示す情報と、車輛の進行速度を示す情報がさ
らに加えられるように構成される。

【０００８】そして、前記流量制御ユニットは、好まし
くは指令信号生成ユニットから供給される指令信号に基
づいて発熱するヒータと、前記ヒータの発熱に感応して
駆動されるサーモエレメントと、前記サーモエレメント
の駆動力によって開弁度合いが制御される流量制御バル
ブとにより構成される。また、前記流量制御ユニット
は、指令信号生成ユニットから供給される指令信号に基
づいて駆動される電動モータと、前記電動モータの駆動
力によって開弁度合いが制御される流量制御バルブとに
より構成される場合もある。

【０００９】一方、前記可変グリルユニットは、好まし
くは指令信号生成ユニットから供給される指令信号に基
づいて発熱するヒータと、前記ヒータの発熱に感応して
駆動されるサーモエレメントと、前記サーモエレメント
の駆動力によって開閉され、熱交換器への通風量を制御
するグリルとにより構成される。また、前記可変グリル
ユニットは、指令信号生成ユニットから供給される指令
信号に基づいて駆動される電動モータと、前記電動モー
タの駆動力によって開閉され、熱交換器への通風量を制
御するグリルとにより構成される場合もある。

【００１０】以上のように構成された冷却制御装置によ
ると、内燃機関と熱交換器間の循環路における冷却媒体
の流量が、例えばバタフライバルブを具備した流量制御
バルブの開弁度合いによって調節される。またこれに加
えて熱交換器の前方に配置された、可変グリルユニット
により熱交換器への通風量が調節可能とされる。そして
指令信号生成ユニットは、例えば冷却水温の情報、熱交
換器を強制冷却する送風ファンの動作または不動作状態
を示す情報、外気温度を示す情報、車輛の進行速度を示
す情報等のパラメータに基づいて指令信号を生成し、こ
の指令信号によって、前記流量制御バルブの開弁度合
い、および可変グリルユニットによる熱交換器への通風
量が制御される。

【００１１】この構成によって、流量制御ユニットによ
る冷却媒体の流量を最小状態に制御し、且つ可変グリル
ユニットによる熱交換器への通風量を最小状態に制御す
る暖気制御モードから、流量制御ユニットによる冷却媒
体の流量を最大状態に制御し、且つ可変グリルユニット
による熱交換器への通風量を最大状態に制御する最大冷
却制御モードが実行される。これにより、内燃機関の暖
気運転における暖気の促進が図られると共に、内燃機関
の過酷な運転条件の変化にも十分に対応することができ
る冷却制御装置を提供することが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる内燃機関の
冷却制御装置について、図に示した実施の形態に基づい
て説明する。図１は本発明を自動車用エンジンの冷却制
御装置に適用した全体構成を示したものである。図１に
おいて、符号１はシリンダブロック１ａおよびシリンダ
ヘッド１ｂより構成されたエンジンであり、このエンジ
ン１のシリンダブロック１ａおよびシリンダヘッド１ｂ
内には矢印ｃで示した流体通路が形成されている。また
符号２は熱交換器、すなわちラジエータを示し、このラ
ジエータ２には周知のとおり流体通路２ｃが形成されて
おり、ラジエータ２の冷却水流入口２ａおよび冷却水流
出口２ｂは、前記エンジン１との間で冷却水を循環させ
る冷却水路３に接続されている。

【００１３】冷却水路３は、エンジン１の上部に設けら
れた冷却水の流出口１ｄからラジエータ２の上部に設け
られた冷却水の流入口２ａまで連通する流出側冷却水路
３ａと、ラジエータ２の下部に設けられた冷却水の流出
口２ｂからエンジン１の下部に設けられた冷却水の流入
口１ｅまで連通する流入側冷却水路３ｂと、両冷却水路
３ａ，３ｂの途中部位を接続するバイパス水路３ｃより
構成されている。また、符号５はエンジン１の流入口１
ｅ部分に配置されたウォーターポンプであり、エンジン
１の図示しないクランクシャフトの回転により回転軸が
回転されて冷却水を強制的に循環させるものである。ま
た、符号６はラジエータ２に強制的に冷却風を取り入れ
るためのファンユニットであり、冷却ファン６ａと、こ
れを回転駆動するファンモータ６ｂより構成されてい
る。

【００１４】前記エンジン１の冷却水の流出口１ｄと、
ラジエータ２の上部に設けられた冷却水の流入口２ａと
の間に配置された流出側冷却水路３ａには、後で詳細に
説明する流量制御ユニット１１が介在されている。これ
により、流量制御ユニット１１を含んだ形で冷却媒体、
すなわち冷却水の循環路が形成されている。また、前記
エンジン１における冷却水の流出口１ｄには、例えばサ
ーミスタ等の温度センサ１３が配置されている。この温
度センサ１３による検出値は、変換器１４によって、指
令信号生成ユニット（以下ＥＣＵと称する）１５が認識
可能なデータに変換され、エンジン全体の運転状態を制
御する前記ＥＣＵ１５に供給されるように構成されてい
る。

【００１５】そして、図１に示す実施の形態において
は、エンジン１のスロットルバルブ１６の開度を検出す
るスロットル開度センサ１７からの開度情報もＥＣＵ１
５に供給されるように構成されている。さらに、図示し
ていないが前記ＥＣＵ１５には、他にラジエータ２を強
制冷却する送風ファン（ファンモータ）の動作または不
動作状態を示す情報と、外気温度を示す情報と、車輛の
進行速度を示す情報等がさらに加えられるように構成さ
れている。

【００１６】一方、ＥＣＵ１５からはＰＴＣ駆動回路１
８に対して後述するＰＴＣヒータ加熱用のＰＷＭ信号が
供給されるように構成されており、またＥＣＵ１５から
はファンモータ駆動回路１９に対して、後述するファン
モータ駆動制御用のＰＷＭ信号が供給されるようにも構
成されている。さらにＥＣＵ１５からは同じく後述する
グリルユニット駆動回路２０に対してヒータエレメント
加熱用のＰＷＭ信号が供給されるように構成されてい
る。これらＰＴＣ駆動回路１８、ファンモータ駆動回路
１９、並びにグリルユニット駆動回路２０は、バッテリ
ー２１から供給される電流を、ＥＣＵ１５によって生成
されるＰＷＭ信号（指令信号）によってそれぞれ制御
し、流量制御ユニット１１に具備された後述するＰＴＣ
ヒータ、ファンモータ６ｂ、並びに後述するグリルユニ
ットの開閉を制御するヒータエレメントに対する制御電
力が供給されるように構成されている。

【００１７】前記ラジエータ２の前方には、ラジエータ
２への通風量を調節可能とした可変グリルユニット２２
が配置されている。この可変グリルユニット２２は、例
えば複数本の短冊状のグリル素体が連動して傾斜角度が
可変できるように構成したグリル２３を具備し、連動す
る各グリル素体をアクチェータ２４によってその傾斜角
度を変化させることで、ラジエータ２側への通風量を調
節できるように構成されている。そして、前記グリル２
３を開閉制御するアクチェータ２４は、前記駆動回路２
０からの指令信号（ＰＷＭ信号）によって制御されるこ
とによって、グリル２３の角度を可変し、前記したよう
にラジエータ２への通風量が調節できるように構成され
ている。

【００１８】次に図２は、前記流量制御ユニット１１の
第１の構成を断面状態で示したものである。この流量制
御ユニット１１には、エンジン側に接続される筒体部３
１が具備されている。この筒体部３１の内底部には、そ
の中央部に支持軸３２が配置され、この支持軸３２によ
って回転可能に支持されたバタフライバルブ３３が配置
されている。このバタフライバルブ３３は、後述するサ
ーモエレメントが非作動の状態においては、支持軸３２
に配置された図示せぬリターンスプリングによって図２
（ａ）に示すように閉弁状態となるように構成されてい
る。そして、前記バタフライバルブ３３の閉弁状態にお
いては、筒体部３１の内底部に配置された可撓性物質に
より構成されたバルブシート３４が弁体に接触するよう
に構成されている。

【００１９】このバタフライバルブ３３の弁体は、周知
のとおり円盤状に形成されており、冷却水の流通方向に
対するその平面方向の角度が支持軸３２によって回転駆
動されることにより、冷却水の流量が制御されるように
成される。すなわち、冷却水の流通方向に対して、その
平面方向の角度が９０度付近で閉弁状態となり、その平
面方向の角度が０度付近で全開状態となる。そして、そ
の中間角度を適宜とることにより、冷却水の流量はほぼ
リニアに制御される。前記バタフライバルブ３３の冷却
水の流出側、すなわちラジエータ側にはサーモエレメン
ト３５が配置されている。図２に示す例においては、こ
のサーモエレメント３５は冷却水路３ａの冷却水中に配
置され、冷却水と熱接触できるように構成されている。

【００２０】前記サーモエレメント３５には、熱膨張体
としてのワックスを封入した円筒状のワックスエレメン
ト３６が、冷却水中に位置するように配置されている。
そして、ワックスエレメント３６にはワックスの膨張度
合いに応じて上下方向に可動されるように埋設されたピ
ストン部材３７が配置されている。このピストン部材３
７の上部には、このピストン部材３７を囲撓するように
円筒状のリテーナ３８が配置されており、ピストン部材
３７の上昇によりリテーナ３８は、前記支持軸３２に同
軸状に配置されたカム部材３９に当接し、これを支持軸
３２を中心として回動させることができるように構成さ
れている。

【００２１】したがって、ピストン部材３７の作動によ
る前記カム部材３９の回動に伴って、バタフライバルブ
３３は図２（ｂ）に示すように開弁され、冷却水が循環
するようになされる。一方、ワックスエレメント３６を
囲むように正特性サーミスタを発熱体とした環状のＰＴ
Ｃヒータ４０が配置されており、このＰＴＣヒータ４０
の上下には、ＰＴＣヒータ４０に電流を供給するための
それぞれ環状に形成された一対の電極４１，４２が配置
されている。そして、この電極４１，４２には流量制御
ユニット１１の側面に形成されたソケット４３よりリー
ド線を介して電流が供給されるように構成されている。

【００２２】したがって、ソケット４３を介してＰＴＣ
ヒータ４０に通電することにより、前記ワックスエレメ
ント３６を加熱することができる。よって、ワックスエ
レメント３６に封入されたワックスの熱膨張により、前
述したとおりピストン部材３７が上部に突出して、バタ
フライバルブ３３を開弁させることができる。この図２
に示す第１の構成の流量制御ユニット１１によれば、冷
却水の温度並びにＰＴＣヒータに加える電力量に応じて
バタフライバルブ３３の開弁度合いを制御することがで
きる。

【００２３】次に図３は、前記流量制御ユニット１１の
第２の構成を断面状態で示したものである。なお図３に
おいて、図２と同一部分は同一符号で示しており、した
がってその詳細な説明は省略する。この図３に示す流量
制御ユニット１１におけるサーモエレメント３５は、冷
却水に対して熱的に絶縁されるように構成されている。
このためにバタフライバルブ３３の出口側においてサー
モエレメント３５との間で冷却水の熱を遮断する壁体４
４が配置されている。そして、円盤状のＰＴＣヒータ４
０が、円盤状の各電極４１，４２によって挟持されてサ
ーモエレメント３５の下底部に配置されている。なお、
前記壁体４４は合成樹脂等の材料により成形すること
で、熱的な絶縁性をより向上させることができる。

【００２４】ここで、図３はバタフライバルブ３３の閉
弁状態を示しており、ＰＴＣヒータ４０に通電すること
により、ワックスエレメント３６に封入されたワックス
の熱膨張によりピストン部材３７が上部に突出し、図２
（ｂ）に示した場合と同様の作用によりバタフライバル
ブ３３を開弁させることができる。この図３に示す第２
の構成の流量制御ユニット１１によれば、冷却水の温度
に関係なく、ＰＴＣヒータに加える電力量に応じてバタ
フライバルブ３３の開弁度合いを制御させることができ
る。

【００２５】次に図４は可変グリルユニット２２におけ
るグリルアクチェータ２４の構成を断面状態で示したも
のである。このアクチェータ２４は、サーモエレメント
５１とヒータエレメント５２により構成されている。サ
ーモエレメント５１はハウジング５３内に熱膨張体とし
てのワックス５４が封入されており、このワックス５４
はダイヤフラム５５によって封止されている。そして、
ダイヤフラム５５を隔壁として半流動体５６が封入さ
れ、半流動体５６に対してラバーピストン５７、バック
アップ板５８、およびピストンロッド５９が直列に配置
されている。前記ハウジング５３のワックス封入位置に
当接するように、前記ヒータエレメント５２を構成する
ヒータ６０が配置されており、このヒータ６０は、前記
ハウジング５３と共にアクチェータケース６１内に収納
されている。

【００２６】したがって、前記ヒータ６０に対して図１
に示したグリルユニット駆動回路２０を介して通電する
ことによって、ワックス５４は膨張し、ダイヤフラム５
５、半流動体５６、ラバーピストン５７およびバックア
ップ板５８を押し上げ、この結果、ピストンロッド５９
を矢印Ａ方向へ直進駆動させることができる。またヒー
タエレメント５２への通電を停止させることによってピ
ストンロッド５９を矢印Ａとは逆方向へ駆動させること
ができる。そして、前記したように駆動回路２０による
ＰＷＭ信号によって、ヒータ６０への通電量（電力）を
制御することで、ピストンロッド５９の矢印Ａ方向へ駆
動量（突出量）を調整することができる。

【００２７】前記ピストンロッド５９には、中央部に支
点６４を持つリターンバー６３の一端が遊嵌されてお
り、このリターンバー６３の他端には可変グリルユニッ
ト２２におけるグリル２３の開閉を制御するロッド２５
の一端が連結されている。したがってピストンロッド５
９の矢印Ａ方向への突出量に応じてグリル２３の開閉度
合いが制御され、グリル２２によるラジエータ２側への
通風量が調節される。この構成により、ヒータ６０への
通電量を大とすることで、ピストンロッド５９は矢印Ａ
方向へ駆動され、これに伴いグリル２３は共に水平状態
となって解放状態とされ、ラジエータ２側への通風量が
大となるように制御される。

【００２８】次に図５は、図１に示したＥＣＵ１５の基
本構成を示したものである。このＥＣＵ１５には、各セ
ンサから供給される信号をＥＣＵが認識可能なデジタル
信号等に変換する信号処理部１５ａと、この信号処理部
１５ａにより処理された入力データと、ＲＯＭ等のメモ
リ１５ｃにテーブル形式で格納された各種のデータと比
較する比較部１５ｂと、この比較部１５ｂによる比較結
果を演算処理して制御信号としてのＰＷＭ信号を出力す
る信号処理部１５ｄより構成されている。そして、信号
処理部１５ｄより出力されるＰＷＭ信号は、図６に示し
た構成のＰＴＣ駆動回路１８またはグリルユニット駆動
回路２０に、さらに信号処理部１５ｄより出力されるＰ
ＷＭ信号は、図７に示した構成のファンモータ駆動回路
１９に供給されるように構成されている。

【００２９】図６に示すように、前記ＰＴＣ駆動回路１
８はＮＰＮ型トランジスタ１８ｂにより構成されてお
り、前記信号処理部１５ｄより出力されるＰＷＭ信号
は、ベース入力抵抗１８ａを介してトランジスタ１８ｂ
のベースに供給されるように構成されている。トランジ
スタ１８ｂのコレクタは、前記流量制御ユニット１１に
配置されたＰＴＣヒータ４０を介してバッテリーに接続
されており、そのエミッタは基準電位点（自動車のボデ
ィー）に接続されている。またＰＴＣヒータ４０に対し
て並列に保護用のダイオード１８ｃが接続されている。

【００３０】ここで、トランジスタ１８ｂのベースには
図５にＰＷＭ１およびＰＷＭ２として示すように、デュ
ーティ（ＤＵＴＹ）値が制御されたヒータ加熱制御用の
パルス信号がＥＣＵ１５より供給される。したがってト
ランジスタ１８ｂは、パルス信号のデューティ値に応じ
てＰＴＣヒータ４０に対して電流を流し、これによりＰ
ＴＣヒータ４０の発熱量が制御され、結果として冷却水
の流量が制御される。なお、前記グリルユニット駆動回
路２０も、図６に示した構成と同様になされており、ト
ランジスタ１８ｂのコレクタに、前記グリルアクチェー
タ２４におけるヒータエレメント５２を接続した構成と
することにより、ヒータエレメント５２の発熱量が制御
され、結果として可変グリルユニット２２におけるラジ
エータ２側への通風量が制御される。

【００３１】図７に示すファンモータ駆動回路１９も同
様に、ＮＰＮ型トランジスタ１９ｂにより構成されてお
り、前記信号処理部１５ｄより出力されるＰＷＭ信号
は、ベース入力抵抗１９ａを介してトランジスタ１９ｂ
のベースに供給されるように構成されている。トランジ
スタ１９ｂのコレクタは、ファンモータ６ｂを介してバ
ッテリーに接続されており、そのエミッタは基準電位点
（自動車のボディー）に接続されている。ここで、トラ
ンジスタ１９ｂのベースには、図６にＰＷＭ１およびＰ
ＷＭ２として示したものと同様に、デューティ（ＤＵＴ
Ｙ）値が制御されたファンモータ制御用のパルス信号が
ＥＣＵ１５より供給される。したがってトランジスタ１
９ｂは、パルス信号のデューティ値に応じてファンモー
タ６ｂに対して電流を流し、これによりファンモータ６
ｂの回転数が設定され、ラジエータによる放熱効率を制
御することができる。

【００３２】以上の構成において、前記ＥＣＵ１５には
前記したとおり、温度センサ１３による冷却水温の情
報、スロットル開度センサ１７からの開度情報、ファン
モータ６ｂの動作または不動作状態を示す情報、外気温
度を示す情報、および車輛の進行速度を示す情報が取り
込まれる。ＥＣＵ１５はこれらのパラメータに基づい
て、図５におけるＲＯＭ１５ｃに例えばテーブル形式で
格納された各種のデータと対照し、ＰＴＣ駆動回路１
８、ファンモータ駆動回路１９、グリルユニット駆動回
路２０に対する指令信号、すなわちＰＷＭ信号を演算出
力する。

【００３３】ここで流量制御ユニット１１として、図２
に示したようにサーモエレメント３５が冷却水路３ａの
冷却水中に配置され、冷却水と熱接触できるように構成
されたものを用いた場合の作用について説明する。先
ず、エンジン始動直後の暖気運転時においては、冷却水
の目標設定温度に対する温度センサ１３によって得られ
る冷却水温との偏差は負である。したがってＥＣＵ１５
からＰＴＣ駆動回路１８、ファンモータ駆動回路１９、
グリルユニット駆動回路２０に出力されるＰＷＭ信号の
デューティファクタは最小（＝０）とされる。

【００３４】これによりＰＴＣ駆動回路１８よりＰＴＣ
ヒータ４０に印加される電流の導通角は最小（＝０）と
なり、したがって流量制御ユニット１１におけるバタフ
ライバルブ３３は閉弁状態とされる。また、ファンモー
タ駆動回路１９よりファンモータ６ｂに印加される電流
の導通角も最小（＝０）となり、ファンモータ６ｂは停
止状態とされる。さらにグリルユニット駆動回路２０よ
りグリルアクチェータ２４におけるヒータ６０に印加さ
れる電流の導通角も最小（＝０）となり、したがって前
記グリル２３は閉じられ、ラジエータ２側への通風量は
最小状態とされる。したがって、エンジンは早急に暖気
され、排気有害ガスの低減および燃費の向上が図れると
共に、キャビン内の暖房用ヒータの能力を早急に高める
ことができる。

【００３５】そして、車輛の通常走行状態においては、
流量制御ユニット１１における前記ワックスエレメント
３６が冷却水温に感応してバタフライバルブ３３の開弁
度合いを制御し、これにより冷却効率を可変する。一
方、ＥＣＵ１５は外気温度の情報、冷却水温の情報、ラ
ジエータファンの動作状態、およびスロットルバルブの
開度情報等に基づいてファンモータ駆動回路１９、グリ
ルユニット駆動回路２０に出力されるＰＷＭ信号のデュ
ーティファクタを制御する。これにより、ファンモータ
６ｂの回転数が制御されると共に、可変グリルユニット
２２によるラジエータ２側への通風量も制御される。し
たがって、これらによるラジエータ２の放熱効果も制御
され、エンジンの理想的な燃焼制御がなされる。

【００３６】また、例えば車輛の登坂時または高速走行
時等のようにエンジン負荷が大の場合においては、ＥＣ
Ｕ１５からＰＴＣ駆動回路１８、ファンモータ駆動回路
１９およびグリルユニット駆動回路２０に出力するＰＷ
Ｍ信号のデューティファクタは最大となる。したがっ
て、流量制御ユニット１１におけるＰＴＣヒータ４０に
印加される電流の導通角は最大となり、流量制御ユニッ
ト１１におけるバタフライバルブ３３はほぼ全開状態と
される。またファンモータ６ｂの回転数も最大状態とさ
れる。さらに、グリルアクチェータ２４のヒータ６０に
印加される電流の導通角も最大となり、これにより前記
グリル２３は全開状態となり、ラジエータ２側への通風
量は最大状態とされる。よって、ラジエータ２の放熱効
果が促進され、エンジンの過剰な温度上昇を防止させる
ことができる。

【００３７】一方、流量制御ユニット１１として図３に
示したように、サーモエレメント３５が冷却水に対して
熱的に絶縁されるように構成されたものを用いた場合に
ついては以下のような作用となる。すなわち、車輛の通
常走行状態においてはＰＴＣヒータ４０は、エンジンの
負荷状態に応じたＥＣＵ１５による制御を受けてバタフ
ライバルブの開弁状態が制御される。そして、車輛の登
坂時または高速走行時等のようにエンジン負荷が大の場
合においては、ＰＴＣヒータ４０に加わる電流量は最大
となされ、これにより流量制御ユニット１１におけるバ
タフライバルブ３３はほぼ全開状態とされる。

【００３８】なお、以上説明した実施の形態において
は、流量制御ユニット１１としてＰＴＣヒータ４０とサ
ーモエレメント３５とにより、バタフライバルブ３３の
開弁度合いを制御するものを用いているが、これは電動
モータによる駆動により制御することもできる。すなわ
ち、電動モータとバタフライバルブの駆動軸との間に例
えばウォームギアを介在させた構成とし、ＥＣＵから供
給されるＰＷＭ信号によって前記電動モータを正逆方向
に回転駆動させることにより、バタフライバルブの開弁
度合いを制御させることが可能である。

【００３９】また、以上説明した実施の形態において
は、可変グリルユニット２２におけるアクチェータ２４
として、ヒータエレメント５２とサーモワックスエレメ
ント５１とにより構成したものを使用しているが、これ
も電動モータによる駆動により制御することができる。
すなわち電動モータによる回転駆動力をウォームギア等
により減速させて、ギヤホイルの回転力をグリルの開閉
を制御するロッドに伝達するように構成することで、グ
リルを開閉制御させることができる。さらに以上は、本
発明の冷却制御装置を自動車用エンジンに適用した実施
の形態に基づいて説明したが、本発明はこのような特定
なものに限られることなく、その他の内燃機関に適用す
ることで、同様の作用効果を得ることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
かかる内燃機関の冷却制御装置は、冷却媒体の流量を制
御する流量制御ユニットと、熱交換器への通風量を調節
可能とした可変グリルユニットと、少なくとも冷却媒体
の温度情報に基づいて、流量制御ユニットにおける冷却
媒体の流量、および可変グリルユニットにおける熱交換
器への通風量を制御するための指令信号を生成する指令
信号生成ユニットとを具備したので、流量制御ユニット
と可変グリルユニットとの作用によって、内燃機関の暖
気運転状態から高負荷運転状態に至るまで、適切な放熱
効果を与えることができる。このように、流量制御ユニ
ットの作用に対して可変グリルユニットによる作用が相
乗的に作用するので、暖気運転においての冷却水温度を
早急に高めることが可能であり、また例えば車輛の登坂
時または高速走行時等のように内燃機関に対する負荷が
大きい場合においての内燃機関の過剰な温度上昇を効果
的に抑制することが可能となる。そして、特に内燃機関
に対する負荷が大きい場合において、ノッキングの発生
またはオーバヒートに至る最悪な状態を効果的に回避す
ることが可能となり、運転条件の過酷な変化に十分に追
従し得る冷却制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる冷却制御装置を自動車用エンジ
ンに適用した実施の形態を示した構成図である。

【図２】図１に示す装置に用いられる第１の構成の流量
制御ユニットを一部断面状態で示した構成図である。

【図３】図１に示す装置に用いられる第２の構成の流量
制御ユニットを一部断面状態で示した構成図である。

【図４】図１に示す装置に用いられる可変グリルユニッ
トにおけるグリルアクチェータを一部断面状態で示した
構成図である。

【図５】図１に示す指令信号生成ユニット（ＥＣＵ）の
基本構成を示したブロック図である。

【図６】流量制御ユニットにおけるＰＴＣヒータ駆動回
路および可変グリルユニットにおけるヒータエレメント
駆動回路の構成を示した結線図ある。

【図７】ファンモータを駆動するためのモータ駆動回路
の構成を示した結線図ある。

【符号の説明】

１エンジン（内燃機関）２ラジエータ（熱交換器）３冷却水路５ウォータポンプ６ファンユニット６ａ冷却ファン６ｂファンモータ１１流量制御ユニット１２冷却媒体循環路１３温度検知素子１５ＥＣＵ（指令信号生成ユニット）１６スロットルバルブ１８ＰＴＣ駆動回路１９ファンモータ駆動回路２０グリルユニット駆動回路２２可変グリルユニット２３グリル２４グリルアクチェータ３２支持軸３３バタフライバルブ３５サーモエレメント３６ワックスエレメント３７ピストン部材３９カム部材４０ＰＴＣヒータ５１サーモワックスエレメント５２ヒータエレメント５９ピストンロッド６０ヒータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関内に形成された流体通路と熱交
換器に形成された流体通路との間で冷却媒体の循環路を
形成し、前記循環路中に冷却媒体を循環させることによ
って内燃機関において発生する熱を前記熱交換器によっ
て放熱させるように構成した内燃機関の冷却制御装置で
あって、前記内燃機関と熱交換器間の循環路における冷却媒体の
流量を制御する流量制御ユニットと、前記熱交換器の前方に配置され、熱交換器への通風量を
調節可能とした可変グリルユニットと、少なくとも前記冷却媒体の温度情報に基づいて、前記流
量制御ユニットにおける冷却媒体の流量を制御するため
の指令信号、および前記可変グリルユニットにおける熱
交換器への通風量を制御するための指令信号を生成する
指令信号生成ユニットとを具備したことを特徴とする内
燃機関の冷却制御装置。
【請求項２】前記指令信号生成ユニットは、流量制御
ユニットによる冷却媒体の流量を最小状態に制御し、且
つ可変グリルユニットによる熱交換器への通風量を最小
状態に制御する制御モードから、流量制御ユニットによ
る冷却媒体の流量を最大状態に制御し、且つ可変グリル
ユニットによる熱交換器への通風量を最大状態に制御す
る制御モードに至る指令信号を生成するように構成され
ている請求項１に記載の内燃機関の冷却制御装置。
【請求項３】前記指令信号生成ユニットには、さらに
熱交換器を強制冷却する送風ファンの動作または不動作
状態を示す情報と、外気温度を示す情報と、車輛の進行
速度を示す情報がさらに加えられるように構成されてい
る請求項１または請求項２に記載の内燃機関の冷却制御
装置。
【請求項４】前記流量制御ユニットは、指令信号生成
ユニットから供給される指令信号に基づいて発熱するヒ
ータと、前記ヒータの発熱に感応して駆動されるサーモ
エレメントと、前記サーモエレメントの駆動力によって
開弁度合いが制御される流量制御バルブとにより構成さ
れている請求項１乃至請求項３に記載の内燃機関の冷却
制御装置。
【請求項５】前記流量制御ユニットは、指令信号生成
ユニットから供給される指令信号に基づいて駆動される
電動モータと、前記電動モータの駆動力によって開弁度
合いが制御される流量制御バルブとにより構成されてい
る請求項１乃至請求項３に記載の内燃機関の冷却制御装
置。
【請求項６】前記可変グリルユニットは、指令信号生
成ユニットから供給される指令信号に基づいて発熱する
ヒータと、前記ヒータの発熱に感応して駆動されるサー
モエレメントと、前記サーモエレメントの駆動力によっ
て開閉され、熱交換器への通風量を制御するグリルとに
より構成されている請求項１乃至請求項５のいずれかに
記載の内燃機関の冷却制御装置。
【請求項７】前記可変グリルユニットは、指令信号生
成ユニットから供給される指令信号に基づいて駆動され
る電動モータと、前記電動モータの駆動力によって開閉
され、熱交換器への通風量を制御するグリルとにより構
成されている請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の
内燃機関の冷却制御装置。