JPS58124017A - エンジンの冷却系制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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１ンジンにふ・いて
に、ラジェータへの冷却水量を制御するサー七ヌタット
、ラジェータ冷却用電動ファン等を用いて、エンジンの
冷却水温を制御しているが、冬期におりる暖機時間の短
縮等の要銅に対して充分Ａ１応できないのが現状である
。

本発明は上記点に−み、ラジェータへの冷却水Ｍを制御
する弁として、電気的に制御できる弁装ｄｆ：設け、こ
の弁装置とラジェータ冷却用電動ファンとをエンジン冷
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′ｔ−図ること？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１ンジンに適用した例を示すもので、■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の間を仕切っているダツシュボード、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
するラジェータ、６はラジェ−タ冷却用電動ファンで、
モータ６ａによシ駆動される。７はラジェータ５の空気
入口部に設置されたラジェータシャッタで、ラジェータ
５の空気入口部を開閉するものである。８はシャッタ駆
動装置で、本例ではダイヤフラムアクチュエータを用い
てメジ、ダイヤフラム８ｍの変位をシャフトＢｂｙ介し
てシャツタフに伝達してシャッタ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はシャッタ駆動装置８０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。１ＯＦｉエンジン冷却水を強制循環する電動
ウォータボンデで、七−タ１０＆により駆動される。

１１はラジェータ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シ、ラ
ジェータ側通路１１＆と、ラジェータバイパス通路１１
ｂと、この両通路１１ａ、ｌｌｂを開閉する磁性体製の
弁体１１０と、この弁体１１Ｃを図示位置に押圧す・る
スプリングｌｌｄと、このスプリングｌｉｄに抗して弁
体１１（ｌを通路１１ａ側へ吸引する励磁コイルｌｌｆ
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１
２ｍと、ヒータコア１２＆への温水の流れを１ｌＩＩＪ
＠する温水弁１２ｂと、ヒータコア１ｆ３＆で加熱式れ
た湿ｊｌｔ′を車室２内へ送風する送風ファン１２０と
、このファン１ｇｅｔ−駆動する七−タ１２ｄと、仁の
モータ１ｇｄへの通電を断続するファンスイッチ１ｇｅ
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、シャツタフの空気流入側の位置に設置しである。

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９、エンジン４の冷却水
出口部に設置しである。

１５は外Ｓ＜温セン′？″１８、水温センサ１４からの
信号を馳次ディジタル侶引に変換するム／Ｄ変候器、１
６は自動車の走行速度に比例した周波数の車速パ〜スを
発生する車速センサ、１？は）１ンスイソチｌ　２　ｅ
の投入状１！ヲ検出するスイッチ検出回路であり０ １８は予め定めた制御プログラムに従ってソフトウェア
によるディジタル演算処理を実行するマイクロコンビュ
ータテ、ＣＰＵ　、ＲＯＭ　、　ｋＬＡＭ。

Ｉ１０回路部、クロッ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、車載バッテリ
から安定化電源回路（いずれも図示せず）を介した５■
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５　ａ　、　１
０　ａ　＃電磁弁９１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はマイクロコンビエータ１８よりのオン。

オフ指令を受けてモーター０８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１ り１８よりのオン指令を受けて励磁コイｐｆｒｃ通ハ 電を行ない、またオフ指令を受けてその通％Ｃを解除す
る電磁弁駆動回路、２２はマイクロコンピュータ１８よ
シのディジタルの回転指令を受けてそれをＤ／ム変換す
るとともに、そのＤ／ム変換したアナ韓グ信号によシモ
ータ６畠を回転駆動するモー夕駆動回路、２８Ｆｉマイ
クロコンピユータ１８よＦ）（ＤＡン、オフ指令を受け
て電磁弁９ｆｔオン、オフ駆動する電磁弁駆動回路であ
る。

上記嫡成においてその作４１）Ｊを第２図、第８図の浦
−流れ図とともに説明する。

（Ａ　Ｕ　Ｃ）ノー子、あるいはイグニッシタン（ＩＧ
）端子に投入すると、各都電９ｉＣ系が作動状すになる
。

そして、マイクロコンピュータ１８においテハ、安定化
−゛源回路よりの５ｖの安定化電圧の供給をンけて作動
状態になり、ｔ４ＩＪ２図のステップ１００よりその油
３１−処理を開始し、ステップ１０１に進んでマイクロ
コンピュータ１８内のレジスタ、カウンタ、ラソｆ−１
ｘどを初期状態に設定（後述する社過時間訂算用のタイ
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２ｏに発生
し、励磁コイルｌｌｆに通電を行なうためのオン指令駆
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ａｆ弁９をオン状態
にするオン指令（以下シャッタオフ指令と祢すｈ１磁弁
組動回路２８に発生する。

この初期設定によシ、モータ１０ａ＃ｉ停止したままで
ウォータポンプ１０Ｆｉ作動せず、また励磁コイｌｖ１
１　ｆへの通電によって弁体１１０が吸引されてラジェ
ータ側通路１１畠が閉成（ラジェータバイパス通路１１
ｂとエンジン側通路１１ｇとが連通ずる）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
れてシャッタ駆動装置８に負圧が供給されシャッタ７が
閉成状級になる。

そして、この初期設定後にステップ１０２に進み・Ａ／
Ｄ変換器１５を制御して、外気温センサ１８、水温セン
サ１４よりの信号をディジタμ変換したデータ’ｌ’ｗ
、ＴａｍＱ入カする。そして、その外気温データＴ　ａ
　ｍの飴にょシ以下のステップ１０８〜１０？にて外気
温定数Ａを決定する。

ｆなわち、外気温データ’ｌ’　ａ　ｍが２５℃以上の
値であると、ステプ１１０３０判定がＹＥＳになシステ
ップ１０６に進んで外気編定数人を−ａ（ａ？ｉｌｋ’
Ｊ　ｌ　、５　’ｃに相当するｍ）に設定し、また外気
温７−タＴ　ａ　ｍが１０ｔ′以下の値であると、ステ
ップ１０８の判定がＮＯ、ステップ１０４の判定がＹＥ
Ｓになりステップ１０７に進んで外気温定数Ａをａに設
定し、また外気温データ’Ｉ’ａｍが１０℃から２５１
：の聞の値であると、ステップ１０８゜１０４の判定が
ＮＯになりステップ１０５に進んで外気温室＆Ａを０に
設定する。この設定された外做鵬定数Ａは後述する判定
ステップ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’７
Ｔ’Ｗ≦８５で十ムの関係にあり、ファンスイッチ１２
Ｃがオフしていると、スイッチ検出回路１７より刃ソ信
号が発生しているためステップ。

１０８の判定がＮＯになり、次のヌテッ７’１０９に進
んで１゛Ｗ≦８５で十ムの関係にあるためその判定がＹ
ＥＳになり、ヌテッ７”１１０に進んでセータ１０１ｍ
を停止させるオフ指令（ウォータボン１オフ指令）をモ
ータ駆動回路２０に発生しくこの時は初期設矩にてすで
にオフ指令を発生しているためモータ１（ｌの作動変化
には関係しない）、ステップ１０２にもどる。以後、上
記演算処理を繰返し実行する。このことによシ、ウォー
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ァン６が停止している
とともにラジェータシャッタ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すく、従ってエンジ
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、ファンスイッチ１２ｅが
閉成してステップ１０Ｂの判定がＹＥＳになるか、また
れ壬ンジン冷却水温が上昇してＴＶ＞８５℃十ムの関係
ＶＣなりステップ１０９の判定がＮＯになると、ステッ
プ１１１に進んてセータ１０＆を回転させるだめのオン
指令（ウォータボン１オフ指令）をモータ駆動回路２０
に発生する。このことによシ、ウォータポンプ１０が作
動−ｆる。

そして、ステップ１１２に進み、車速センサ１６〃−ら
車速パルスに基づいて車速データｓｔ−計算して求め、
次のステップ１１８にて車速データ８がトラ「定＊８ｏ
（例えは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ップ１１４Ｇ’こ進んで車速
定数Ｂをβ（約１．５℃に相当する値）に６定し、小さ
けれｄ車速定数ＢをＯに５・９、定する。この設定され
た車速定数Ｂは後述する＋１１定ステップ１１７．１２
１の判定レベルの補正Ｖ素となる。そして、兜８図のス
テップ１１６に瓜み、第１偏差ΔＴ！　ＩｔΔ”ｔ　”
ＴＷ　（９０ｔ→−Ａ　＋Ｂ　）の１算式により求め、
次のステップ１１？に進んでその第１偏差ΔＴ１が正の
値であ乙か台かを判Ｗする。ウォータポン７”ＩＯの始
動ｌｌ′Ｉｆ＆では、水温データｌ［Ｗは高くても８５
℃十八相へでおるため、その判定が必都的にＮＯになり
メチノブ１１８に進んでシャッタオフ指令を電磁弁駆動
回路２８に発生し、次いでステップ１１９に進んでラジ
ェ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
るため七ｎそれの駆動回路の出力は変化せず）し、第２
図のステップ１０２にもどる。以後、上記演算処理を繰
返し来社し、ウォータポンプ１０の作動によって、エン
ジン冷却水がエンジン側通路１１ｇからラジェータバイ
パス通路１１ｂの方を通ってａ！堀することになる。こ
こで、暖房装置の温水弁１２ｂが開放しておればヒータ
コアｌｚａ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、９０１
ｃに相当する値に外気温度定数ムと車速定数Ｂとを加え
た値より水温データＴｖの方が大きくなると、第１偏差
ΔＴ！が正の値になるため、次のステップ１１７０判定
がＹＥＳになり、ステップ１２０に進んで第２偏差ΔＴ
、をΔＴ、＝Ｔｗ−Ｃｙｓｔ＋Ａ十Ｂ、）の計算式によ
り求め、次のステップ１ｗｘｉｔｃ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で十ム十Ｂの値を越えた程度である
ため、その判定がＮＯになり、ステップ１２２に進んで
電磁弁をオフ場せる指令（Ｖヤッタオン指令）を電磁弁
駆動回路２８に発生する。仁のことＶ（より、シャッタ
７は開放され、外部空気がラジェータ５を介してエンジ
ン〃−ムｌ内を通過することになる。

そして、次のステップ１１８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Ｗにて第１タイ
マデータＴムが０に設定されているためその判定がＹＥ
Ｓになり、ヌテフ１１２４に進んで第２タイマデータＴ
Ｂを第１偏差ΔＴ１により図に示す特性関係に従って設
定（図の横軸に示す秒数をこの繰返演算の周期で割りだ
値を設定）し、ステップ１２５に進んで第１タイマデー
タ１１１ムを６秒の時間に相当する値（６秒の時間をと
の緑返油着の周期で害１．つたｉりに設定し、ヌテ１ １．ブ１２６に進んで励磁コイＩＶｆへの通電を解除ハ するオフ指令（以下ラジェータ通路オン指令）をｗ＆ｉ
＊駆動回路２１に発生する。このことによりエンジン佃
１通路１１ｇとラジェータ側ｉＡ路ｔ　ｉ　ａとが連通
し、エンジン冷却水がラジェータ５を通過するようにな
る。

そして、ステップ１２７に進んで第１タイマデータＴＡ
から定数のｒｌＪを減算し、ステップ１２８に進んで一
定時間経過するまで待機する。すなわち、このステップ
１２８では、経過時間計算用のタイマが所定値（例えけ
帆１秒に相当する価）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ζ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
部クロックによるカウント作動ｔ−開始させる。そして
このステップ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、タイマをリセットしてそのカウント作動
を開始させ、その後、第２図のステップ１０ｇにもどる
。

そして、次回、ステップ１２２を介してステップ１２８
に到来すると、第１タイマデータＴムが０でないために
その判定がＮＯになシ、ステップ１２９に進んで先のス
テップ１２４で値が設定された第２タイマデータ％Ｉ　
ｎから定数の「１」を減算し、ステップ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
シ、ステツマが所定値に達するまで待機状態を保つ。す
なわち、このステップ１２Ｂを通ることによって、繰返
演算に対する周期を一定に保つことができ、第１．４４
２タイマデータＴＡ、ＴＢの減算による経過時（ハｊ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、先のステップ１２４にて
設定した時間たけ経過し、ステップ１２９にて減算更新
された第２タイマデータＴｓの餡が０になると、ヌテフ
プ１８００判定がＹＢ２になり、ステップ１８１に進ん
でフジエータ通路オフ指令を電磁弁駆動回路２１に発生
し、ステップ１２７に進む。このことにょシ、ラジェー
タ側佃路１１＆が閉成し、エンジン側通路１１ｇとラジ
ェータバイパス通路１１ｂが再び連通ずることになる。

その後、さらに時間が経過し、ステップ１２７に到来す
る毎に減算更新される第１タイマデータＴムが０になる
と、次回、ステップ１２８に到来した時その判定がＹＥ
Ｓになり、ステップ１２４にてその時の第１偏差ΔＴ１
によシ第２タイマデーｐＴｎを設定し、ステップ１２５
にて第１タイマデータＴムを６秒に相当する値に設定し
、ステップ１２６に進んでラジェータ通路オン指令を電
磁弁駆動回路２１に発生する。このことによシ、ラジェ
ータ側通路１１ｍとエンジン側通路１１ｇとが連通ずる
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
って、第１偏差ΔＴ、が正の値、第２偏差ΔＴ２が０以
下の値であるような時には、ステップ１２２〜１２８へ
進む演算処理を実行し、６秒経過する毎にラジェータ側
通路１１８とエンリン側通路１１ｇとを連通させるよう
にし、その時定から、第１偏差ΔＴ！の値に応じて設定
される時間だけ経過すると、フジエータバイパス通路１
１ｂとエンジン側通路１１ｇとを連通させるようＶこし
て、その通路切替を順次繰返し、第１偏差Δｔ２１　の
蚊が大さくなる程、ラジェータ側通路１１＆＆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、１２偏
差Δ′１′２が正の値になると、ステップ１２１ｆＣヤ
］米した時その判定がＹＥＳになシ、ステレプ１３２に
進んでラジェータ通路オン指令を電磁弁駆動回路２１に
発生し、ステップ１８８に進んで七−タ６為の回転数デ
ータＮを第２偏差Δ１゛２の桓によ、！ｌ１図に示す特
性間係に従って設定し、７テノプ】３４に進んで回転数
データＮをモータ駆動回路２２に発生し、第２図のステ
ップ１０２にもどる。このことにより、ラジェータ５に
エンジン冷却水が波曲するとともに、電動ファン６がモ
ータ６ａにより回転駆動されてラジェータ５を冷却する
。

そして、第２偏差ΔＴ２が正の値の時は上記演鐸処理を
繰返し、ラジェータ側通路１１ａと工ンシ・７Ｉ＃ｊｌ
［ｔ回路１１ｇとの連通を継続させるとともに、第２偏
差ΔＴ、が大きくなる程、電動ファン６０回転を増大さ
せ、これによっ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
々な態様で幅広く突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。

α）弁装置１１は、電磁弁の開閉周期を制御するもの（
デユーティ制御のもの）の他に、モータ。

ダイヤプラムアクチュエータ等の手段によシ弁開度を連
続的に制御する形式のものも使用できる。

（２）ラジェータシャツタフの駆動装置８も図示のごと
きダイヤフラムアクチュエータの他に、モータ、電磁ソ
レノイド等の手段を使用できる。

Ｃ３＋ラジエータ５に送風する電動ファン６０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
る段階制御であってもよいことはもちろんである。

（至））フジエータシャッタ７およびウォータポンプ】
０を単純なオンオフ制御でなく、シャッタ開度及びポン
プ回転数を必要に応じ段階的に切替えたり、Ｉ！ｌＩ！
続制釦するようにしてもよい。

６）マイクロコンピュータ１８’に用いてソフトウェア
ｔこよるディジタ／Ｌ／演算処理を実行するものを小し
たが、電子回路によるハードロジッ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の第１発明によれば、ラジェータ
に送風する電動ファン６と、ラジェータをこ流れる冷却
水を調整する電気制御式の弁装置１１トヲ、マイクロコ
ンピュータ１８のごとき電子制御装置によりエンジン水
温に応じて制御することにより、エンジン始動直後にお
けるエンジン冷却水の放熱（換言すれは過冷却）を極力
避けて、エンジン水温の立上りを急速に行わしめること
ができ、冬期のエンジン暖機時間を短縮できるという効
果か大でめる。これにより一エンジン始動後、短詩ｆｉ
１１で光分な暖房効果が得られる。

また、第２発明では、上記点に加え、ラジェータシャッ
タ７をも電子制御装置によりエンジン水温の立上りをよ
り一層急速に行わしめることができ、エンジン暖機時間
を更に短絡できる。

【図面の簡単な説明】

図面社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２１８Ｉおよび第８
図は作動説明に供する演算流れ図である。 ４・・・水冷式１ンジン、５・・・ラジェータ、６・・
・電動ファ？、？・・・ラジェータシャッタ、８・・・
シャフタ駆動装置、１０・・・ウォータポンプ、１１・
・・弁装置、１２・・・暖房装置、１８・・・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。 代理人弁理士　　岡　部　　　隙

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｕ）水冷式エンジンにおける冷却水′ＩＭを制御するだ
   めの冷却系制御装置でろって、エンジン冷却水冷却用の
   ラジェータと、このラジェータに送風する電動ファンと
   、エンジン冷却水を前記フジエータを包含するエンジン
   冷却系回路に循環させるウォーメポン１と、前記ラジェ
   ータに流れるエンジン昂却水をｉ司整する一気制御式の
   弁装置と、エンノ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＆完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ァンおよ
   び前記弁装置の作！ｖＪを制−する電子制御装置の とを具備するエンジン冷却系ｆｉｌＪｉ装置。 ＾ 賄前記ウォータポンプがモータにより駆動される一°動
   式のものでろって、前記電子制御装置によりエンジンへ
   膨水温度に応じて作動が制御されるようにした特許請求
   の範＠３第１項記載の装置。 ３）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って、ニンジン冷却水冷却用のラジ
   ェータと、このラジェータに送風する電動ファンと、エ
   ンジン冷却水を前記ラジェータを包含するエンジン冷却
   系回路に循環さぜるワオータボンプと、前記ラジェータ
   に流れるエンジン冷却水を調整する電気制御式弁装置と
   、前記う＾ 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
   ェータシャッタと、このラジェータシャッタを開閉駆動
   する電気制御式のシャッ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
   応じて前記電動ファン、前記弁装置および前記シャッタ
   駆動装置龜の作動を制御する電子制御装置とを具備する
   エンジン冷却系制御装置。 ＾