JPH0135166B2 - - Google Patents

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JPH0135166B2
JPH0135166B2 JP57006937A JP693782A JPH0135166B2 JP H0135166 B2 JPH0135166 B2 JP H0135166B2 JP 57006937 A JP57006937 A JP 57006937A JP 693782 A JP693782 A JP 693782A JP H0135166 B2 JPH0135166 B2 JP H0135166B2
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JP
Japan
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radiator
engine
cooling water
water
engine cooling
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JP57006937A
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Yoshasu Sakakibara
Keiichi Fukumura
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Denso Corp
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NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水冷式エンジンの冷却系制御装置に関
する。
従来、自動車等に用いられる水冷式エンジンに
おいては、ラジエータへの冷却水量を制御するサ
ーモスタツト、ラジエータ冷却用電動フアン等を
用いて、エンジンの冷却水温を制御しているが、
冬期における暖機時間の短縮等の要請に対して充
分対応できないのが現状である。
本発明は上記点に鑑み、ラジエータへの冷却水
量を制御する弁として、電気的に制御できる弁装
置を設け、この弁装置と電気制御式ウオータポン
プとラジエータの空気入口部を開閉する電気制御
式のラジエータシヤツタとラジエータ冷却用電動
フアンとをエンジン冷却水温等に応じて微細に自
動制御することにより、暖機時間の短縮を図るこ
とを目的とする。
以下本発明を図について説明する。図面は本発
明を自動車の水冷式エンジンに適用した例を示す
もので、１は自動車のエンジンルーム、２は自動
車の車室、３はこの両者１，２の間を仕切つてい
るダツシユボード、４は自動車走行用の水冷式エ
ンジン、５はエンジン冷却水を冷却するラジエー
タ、６はラジエータ冷却用電動フアンで、モータ
６ａにより駆動される。７はラジエータ５の空気
入口部に設置されたラジエータシヤツタで、ラジ
エータ５の空気入口部を開閉するものである。８
はシヤツタ駆動装置で、本例ではダイヤフラムア
クチユエータを用いてあり、ダイヤフラム８ａの
変位をシヤフト８ｂを介してシヤツタ７に伝達し
てシヤツタ７を開閉するように構成されている。
８ｄはダイヤフラム復帰用スプリング、８ｅは大
気室である。９はシヤツタ駆動装置８の制御圧力
室８ｃに負圧（エンジン４の吸気負圧）と大気圧
を切替導入する電磁弁である。１０はエンジン冷
却水を強制循環する電動ウオータポンプで、モー
タ１０ａにより駆動される。
１１はラジエータ５へのエンジン冷却水量を制
御する弁装置で、本例では電磁弁タイプのものを
用いており、ラジエータ側通路１１ａと、ラジエ
ータバイパス通路１１ｂと、この両通路１１ａ，
１１ｂを開閉する磁性体製の弁体１１ｃと、この
弁体１１ｃを図示位置に押圧するスプリング１１
ｄと、このスプリング１１ｄに抗して弁体１１ｃ
を通路１１ａ側へ吸引する励磁コイル１１ｆと、
エンジン４の冷却水出口部に常に連通しているエ
ンジン側通路１１ｇとを有している。
１２は自動車の暖房装置で、空気加熱用のヒー
タコア１２ａと、ヒータコア１２ａへの温水の流
れを制御する温水弁１２ｂと、ヒータコア１２ａ
で加熱された温風を車室２内へ送風する送風フア
ン１２ｃと、このフアン１２ｃを駆動するモータ
１２ｄと、このモータ１２ｄへの通電を断続する
フアンスイツチ１２ｅとを有している。
１３は外気温センサで、本例ではサーミスタを
用いており、シヤツタ７の空気流入側の位置に設
置してある。
１４はエンジン冷却水の温度を検出する水温セ
ンサで、本例ではサーミスタを用いており、エン
ジン４の冷却水出口部に設置してある。
１５は外気温センサ１３、水温センサ１４から
の信号を順次デイジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器、１６は自動車の走行速度に比例した周波数
の車速パルスを発生する車速センサ、１７はフア
ンスイツチ１２ｅの投入状態を検出するスイツチ
検出回路である。
１８は予め定めた制御プログラムに従つてソフ
トウエアによるデイジタル演算処理を実行するマ
イクロコンピユータで、CPU、ROM、RAM、
Ｉ／Ｏ回路部、クロツク発生部等を主要部として
構成され、水晶振動子１９を接続するとともに、
車載バツテリから安定化電源回路（いずれも図示
せず）を介した5Vの安定化電圧の供給を受けて
作動状態になり、後述する演算処理を繰返し実行
して、前記モータ６ａ，１０ａ、電磁弁９、弁装
置１１を制御するための各種指令信号を発生する
ものである。
２０はマイクロコンピユータ１８よりのオン、
オフ指令を受けてモータ１０ａの回転、停止を行
なうモータ駆動回路、２１はマイクロコンピユー
タ１８よりのオン指令を受けて励磁コイル１１Ｆ
に通電を行ない、またオフ指令を受けてその通電
を解除する電磁弁駆動回路、２２はマイクロコン
ピユータ１８よりのデイジタルの回転指令を受け
てそれをＤ／Ａ変換するとともに、そのＤ／Ａ変
換したアナログ信号によりモータ６ａを回転駆動
するモータ駆動回路、２３はマイクロコンピユー
タ１８よりのオン、オフ指令を受けて電磁弁９を
オン、オフ駆動する電磁弁駆動回路である。
上記構成においてその作動を第２図、第３図の
演算流れ図とともに説明する。
今、第１図中の各種構成要素を備えた自動車に
おいて、その運転開始時に車両キーをアクセサリ
ー（ACC）端子、あるいはイグニツシヨン（IG）
端子に投入すると、各部電気系が作動状態にな
る。そして、マイクロコンピユータ１８において
は、安定化電源回路よりの5Vの安定化電圧の供
給を受けて作動状態になり、第２図のステツプ
100よりその演算処理を開始し、ステツプ101に進
んでマイクロコンピユータ１８内のレジスタ、カ
ウンタ、ラツチなどを初期状態に設定（後述する
経過時間計算用のタイマを所定値に設定するとと
もに第１タイマデータTAを０に設定する作動を
含む）するとともに、モータ１０ａを停止状態に
するオフ指令をモータ駆動回路２０に発生し、励
磁コイル１１ｆに通電を行なうためのオン指令
（以下ラジエータ通路オフ指令と称す）を電磁弁
駆動回路２１に発生し、モータ６ａを停止状態に
する信号をモータ駆動回路２２に発生し、電磁弁
９をオン状態にするオン指令（以下シヤツタオフ
指令と称す）を電磁弁駆動回路２３に発生する。
この初期設定により、モータ１０ａは停止したま
までのウオータポンプ１０は作動せず、また励磁
コイル１１ｆへの通電によつて弁体１１ｃが吸引
されてラジエータ側通路１１ａが閉成（ラジエー
タバイパス通路１１ｂとエンジン側通路１１ｇと
が連通する）され、またモータ６ａは回転駆動さ
れず、また電磁弁９はオン駆動されてシヤツタ駆
動装置８に負圧が供給されシヤツタ７が閉成状態
になる。
そして、この初期設定後にステツプ102に進み、
Ａ／Ｄ変換器１５を制御して、外気温センサ１
３、水温センサ１４よりの信号をデイジタル変換
したデータTw，Tamを入力する。そして、その
外気温データTamの値により以下のステツプ103
〜107にて外気温定数Ａを決定する。すなわち、
外気温データTamが25℃以上の値であると、ス
テツプ103の判定がYESになりステツプ106に進
んで外気温定数Ａを−α（αは約1.5℃に相当する
値）に設定し、また外気温データTamが10℃以
下の値であると、ステツプ103の判定がNO、ス
テツプ104の判定がYESになりステツプ107に進
んで外気温定数Ａをαに設定し、また外気温デー
タTamが10℃から25℃の間の値であると、ステ
ツプ103、104の判定がNOになりステツプ105に
進んで外気温定数Ａを０に設定する。この設定さ
れた外気温定数Ａは後述する判定ステツプ109、
117、121の判定レベルの補正要素となる。
このとき、エンジン冷却水の温度が十分低下し
ていてTw≦85℃＋Ａの関係にあり、フアンスイ
ツチ１２ｅがオフしていると、スイツチ検出回路
１７よりオフ信号が発生しているためステツプ
108の判定がNOになり、次のステツプ109に進ん
でTw≦85℃＋Ａの関係にあるためその判定が
YESになり、ステツプ110に進んでモータ１０ａ
を停止させるオフ指令（ウオータポンプオフ指
令）をモータ駆動回路２０に発生し（この時は初
期設定にてすでにオフ指令を発生しているためモ
ータ１０ａの作動変化には関係しない）、ステツ
プ102にもどる。以後、上記演算処理を繰返し実
行する。このことにより、ウオータポンプ１０が
作動しないため、エンジン冷却水がほとんど流れ
ず、またこのとき電動フアン６が停止していると
ともにラジエータシヤツタ７が閉じているので、
エンジンルーム１内への通風もほとんどなく、従
つてエンジン始動後、短時間でエンジン冷却水の
温度が急激に上昇するようになる。
その後、上記繰返演算に対し、フアンスイツチ
１２ｅが閉成してステツプ108の判定がYESにな
るか、またはエンジン冷却水温が上昇してTw＞
85℃＋Ａの関係になりステツプ109の判定がNO
になると、ステツプ111に進んでモータ１０ａを
回転させるためのオン指令（ウオータポンプオン
指令）をモータ駆動回路２０に発生する。このこ
とにより、ウオータポンプ１０が作動する。
そして、ステツプ112に進み、車速センサ１６
から車速パルスに基づいて車速データＳを計算し
て求め、次のステツプ113にて車速データＳが所
定値S0（例えば25Kmに相当する値）以上であるか
否かを判定し、以上である時にステツプ114に進
んで車速定数Ｂをβ（約1.5℃に相当する値）に設
定し、小さければ車速定数Ｂを０に設定する。こ
の設定された車速定数Ｂは後述する判定ステツプ
117、121の判定レベルの補正要素となる。そし
て、第３図のステツプ116に進み、第１偏差ΔT1
をΔT1＝Tw−（90℃＋Ａ＋Ｂ）の計算式により
求め、次のステツプ117に進んでその第１偏差
ΔT1が正の値であるか否かを判定する。ウオータ
ポンプ１０の始動直後では、水温データTwは高
くても85℃＋Ａ程度であるため、その判定が必然
的にNOになりステツプ118に進んでシヤツタオ
フ指令を電磁弁駆動回路２３に発生し、次いでス
テツプ119に進んでラジエータ通路オフ指令を電
磁弁駆動回路２１に発生（いずれの指令発生に対
しても初期設定にてすでに発生しているためそれ
ぞれの駆動回路の出力は変化せず）し、第２図の
ステツプ102にもどる。以後、上記演算処理を繰
返し実行し、ウオータポンプ１０の作動によつ
て、エンジン冷却水がエンジン側通路１１ｇから
ラジエータバイパス通路１１ｂの方を通つて循環
することになる。ここで、暖房装置の温水弁１２
ｂが開放しておればヒータコア１２ａ側へも冷却
水が通ることになる。
その後、エンジン冷却水の温度がさらに上昇
し、90℃に相当する値に外気温定数Ａと車速定数
Ｂとを加えた値より水温データTwの方が大きく
なると、第１偏差ΔT1が正の値になるため、次の
ステツプ117の判定がYESになり、ステツプ120
に進んで第２偏差ΔT2をΔT2＝Tw−（95℃＋Ａ
＋Ｂ）の計算式により求め、次のステツプ121に
進んでその第２偏差ΔT2が正の値であるか否かを
判定する。このとき、水温データTwが90℃＋Ａ
＋Ｂの値を越えた程度であるため、その判定が
NOになり、ステツプ122に進んで電磁弁をオフ
させる指令（シヤツタオン指令）を電磁弁駆動回
路２３に発生する。このことにより、シヤツタ７
は開放され、外部空気がラジエータ５を介してエ
ンジンルーム１内を通過することになる。
そして、次のステツプ123に進んで第１タイマ
データTAが０であるか否かを判定し、初期設定
にて第１タイマデータTAが０に設定されている
ためその判定がYESになり、ステツプ124に進ん
で第２タイマデータTBを第１偏差ΔT1により図
に示す特性関係に従つて設定（図の横軸に示す秒
数をこの繰返演算の周期で割つた値を設定）し、
ステツプ125に進んで第１タイマデータTAを６秒
の時間に相当する値（６秒の時間をこの繰返演算
の周期で割つた値）に設定し、ステツプ126に進
んで励磁コイル１１ｆへの通電を解除するオフ指
令（以下ラジエータ通路オン指令）を電磁弁駆動
回路２１に発生する。このことによりエンジン側
通路１１ｇとラジエータ側通路１１ａとが連通
し、エンジン冷却水がラジエータ５を通過するよ
うになる。
そして、ステツプ127に進んで第１タイマデー
タTAから定数の「１」を減算し、ステツプ128に
進んで一定時間経過するまで待機する。すなわ
ち、このステツプ128では、経過時間計算用のタ
イマが所定値（例えば0.1秒に相当する値）に達
しているか否かを判定するとともに所定値に達す
るまでこのところで待機状態を継続し、所定値に
達するとタイマをリセツトするとともに内部クロ
ツクによるカウント作動を開始させる。そしてこ
のステツプ128への最初の到来時には、初期設定
にてタイマが所定値に設定されているために、待
機状態を保つことなく、タイマをリセツトしてそ
のカウント作動を開始させ、その後、第２図のス
テツプ102にもどる。
そして、次回、ステツプ122を介してステツプ
123に到来すると、第１タイマデータTAが０でな
いためにその判定がNOになり、ステツプ129に
進んで先のステツプ124で値が設定された第２タ
イマデータTBから定数の「１」を減算し、ステ
ツプ130に進んでまだ減算を開始した直後である
のでその判定がNOになり、ステツプ127に進ん
で第１タイマデータTAを減算更新し、ステツプ
128に進んで経過時間計算用のタイマが所定値に
達するまで待機状態を保つ。すなわち、このステ
ツプ128を通ることによつて、繰返演算に対する
周期を一定に保つことができ、第１、第２タイマ
データTA，TBの減算による経過時間を正確なも
のにすることができる。
そして、上記繰返演算に対し、先のステツプ
124にて設定した時間だけ経過し、ステツプ129に
て減算更新された第２タイマデータTBの値が０
になると、ステツプ130の判定がYESになり、ス
テツプ131に進んでラジエータ通路オフ指令を電
磁弁駆動回路２１に発生し、ステツプ127に進む。
このことにより、ラジエータ側通路１１ａが閉成
し、エンジン側通路１１ｇとラジエータバイパス
通路１１ｂが再び連通することになる。
その後、さらに時間が経過し、ステツプ127に
到来する毎に減算更新される第１タイマデータ
TAが０になると、次回、ステツプ123に到来した
時その判定がYESになり、ステツプ124にてその
時の第１偏差ΔT1により第２タイマデータTBを
設定し、ステツプ125にて第１タイマデータTAを
６秒に相当する値に設定し、ステツプ126に進ん
でラジエータ通路オン指令を電磁弁駆動回路２１
に発生する。このことにより、ラジエータ側通路
１１ａとエンジン側通路１１ｇとが連通すること
になる。
すなわち、エンジン冷却水の温度が所定温度範
囲内にあつて、第１偏差ΔT1が正の値、第２偏差
ΔT2が０以下の値であるような時には、ステツプ
122〜128へ進む演算処理を実行し、６秒経過する
毎にラジエータ側通路１１ａとエンジン側通路１
１ｇとを連通させるようにし、その時定から、第
１偏差ΔT1の値に応じて設定される時間だけ経過
すると、ラジエータバイパス通路１１ｂとエンジ
ン側通路１１ｇとを連通させるようにして、その
通路切替を順次繰返し、第１偏差ΔT1の値が大き
くなる程、ラジエータ側通路１１ａとエンジン側
通路１１ｇとを連通させる時間を長くする。
その後、さらにエンジン冷却水の温度が上昇
し、第２偏差ΔT2が正の値になると、ステツプ
121に到来した時その判定がYESになり、ステツ
プ132に進んでラジエータ通路オン指令を電磁弁
駆動回路２１に発生し、ステツプ133に進んでモ
ータ６ａの回転数データＮを第２偏差ΔT2の値に
より図に示す特性関係に従つて設定し、ステツプ
134に進んで回転数データＮをモータ駆動回路２
２に発生し、第２図のステツプ102にもどる。こ
のことにより、ラジエータ５にエンジン冷却水が
流通するとももに、電動フアン６がモータ６ａに
より回転駆動されてラジエータ５を冷却する。
そして、第２偏差ΔT2が正の値の時は上記演算
処理を繰返し、ラジエータ側通路１１ａとエンジ
ン側通路１１ｇとの連通を継続させるとともに、
第２偏差ΔT2が大きくなる程、電動フアン６の回
転を増大させ、これによつて冷却作用を一層高め
るようにする。
なお、上述の実施例は本発明の好ましい実施態
様を示すものであるが、本発明はこれに限定され
ることなく、種々な態様で幅広く実施できるもの
であり、以下その実施態様の変形例について述べ
る。
(1) 弁装置１１は、電磁弁の開閉周期を制御する
もの（デユーテイ制御のもの）の他に、モー
タ、ダイヤフラムアクチユエータ等の手段によ
り弁開度を連続的に制御する形式のものも使用
できる。
(2) ラジエータシヤツタ７の駆動装置８も図示の
ごときダイヤフラムアクチユエータの他に、モ
ータ、電磁ソレノイド等の手段を使用できる。
(3) ラジエータ５に送風する電動フアン６の回転
数は前述のごとき連続制御でなく、段階的に回
転数を切替える段階制御であつてもよいことは
もちろんである。
(4) ラジエータシヤツタ７およびウオータポンプ
１０を単純なオンオフ制御でなく、シヤツタ開
度及びポンプ回転数を必要に応じ段階的に切替
えたり、連続制御するようにしてもよい。
(5) マイクロコンピユータ１８を用いてソフトウ
エアによるデイジタル演算処理を実行するもの
を示したが、電子回路によるハードロジツク構
成にて各種制御を行なうようにしてもよい。
上述したように本発明によれば、電子制御装置
により、エンジン冷却水温が第１の設定温度T1
より高いときウオータポンプを作動させ、かつエ
ンジン冷却水温が第１の設定温度T1より高い第
２の設定温度T2より高いとき、シヤツタ駆動装
置を作動させてラジエータシヤツタを開放作動さ
せると共に、ラジエータへのエンジン冷却水の循
環を開始させるようにし、かつエンジン冷却水が
第２の設定温度T2より高い第３の設定温度を越
えると、電動フアンを作動させるようにして、エ
ンジン冷却系を電気的に総合制御しているから、
エンジン冷却水温が低くなつているエンジン始動
直後には、エンジンの負荷状態に係わらず、ウオ
ータポンプを停止させて、エンジン冷却水の循環
を抑え、しかも車両の走行、等によつて生じる空
気流がエンジン周辺に流入することもラジエータ
シヤツタによつて極力抑制されるので、エンジン
始動後、短時間でエンジン冷却水の温度を急速に
上昇させることができ、特に冬期のエンジン暖機
時間を大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図
は装置全体の制御システムを示す構成図、第２図
および第３図は作動説明に供する演算流れ図であ
る。 ４……水冷式エンジン、５……ラジエータ、６
……電動フアン、７……ラジエータシヤツタ、８
……シヤツタ駆動装置、１０……ウオータポン
プ、１１……弁装置、１２……暖房装置、１３…
…外気温センサ、１４……水温センサ、１６……
車速センサ、１８……電子制御装置であるアイク
ロコンピユータ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 水冷式エンジンにおける冷却水温を制御する
    ための冷却系制御装置であつて、エンジン冷却水
    冷却用のラジエータと、このラジエータに送風す
    る電動フアンと、エンジン冷却水を前記ラジエー
    タを包含するエンジン冷却系回路に循環させる電
    気制御式のウオータポンプと、前記ラジエータに
    流れるエンジン冷却水を調整する電気制御式の弁
    装置と、前記ラジエータの空気入口部を開閉する
    ように設けられたラジエータシヤツタと、このラ
    ジエータシヤツタを開閉駆動する電気制御式のシ
    ヤツタ駆動装置と、エンジン冷却水温を電気的に
    検出する水温センサと、この水温センサからの電
    気信号が少なくとも入力され、エンジン冷却水温
    に応じて前記電動フアン、前記電気制御式ウオー
    タポンプ、前記弁装置および前記シヤツタ駆動装
    置の作動を制御する電子制御装置とを具備し、か
    つ前記電子制御装置は、エンジン冷却水温が第１
    の設定温度T1より高いとき、前記ウオータポン
    プを作動させ、かつエンジン冷却水温が第１の設
    定温度T1より高い第２の設定温度T2より高いと
    き、前記シヤツタ駆動装置を作動させて前記ラジ
    エータシヤツタを開放作動させると共に、前記ラ
    ジエータへのエンジン冷却水の循環を開始させる
    ようにし、かつエンジン冷却水が第２の設定温度
    T2より高い第３の設定温度を越えると前記電動
    フアンを作動させるように構成されていることを
    特徴とするエンジンの冷却系制御装置。
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