JP2000161063A - 内燃機関の冷却制御装置 - Google Patents

内燃機関の冷却制御装置

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JP2000161063A
JP2000161063A JP10335349A JP33534998A JP2000161063A JP 2000161063 A JP2000161063 A JP 2000161063A JP 10335349 A JP10335349 A JP 10335349A JP 33534998 A JP33534998 A JP 33534998A JP 2000161063 A JP2000161063 A JP 2000161063A
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JP
Japan
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unit
cooling
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internal combustion
heat exchanger
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JP10335349A
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Inventor
Hiroshi Suda
浩 須田
Original Assignee
Nippon Thermostat Kk
日本サーモスタット株式会社
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Publication date
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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 15 ECU(指令信号生成ユニット) 16 スロットルバルブ 18 PTC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 40 PTC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 (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
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