JPS5874824A

JPS5874824A - 機関の冷却装置

Info

Publication number: JPS5874824A
Application number: JP17213281A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Sawamoto; 沢本　国章; Hiroshi Miwakeichi; 三分一　寛; Hiroshi Yamaguchi; 博司山口; Tatsuro Morita; 森田　達郎
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1981-10-29
Filing date: 1981-10-29
Publication date: 1983-05-06
Also published as: JPH0211726B2

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】この発明は、機関の運転条件に応じて、冷却水温度の制
御目標値を設定し、冷却ファンのオン・オフや回転数、
ウォータポンプ回転数および／またはサーモスタット開
度を制御するようにした機関の冷却装置に関する。

従来の機関の冷却装置としては、例えば第１図に示すよ
うなものがある。図において、１は機関のシリンダプロ
、りであシ、ここを冷却水が通ると図示していないシリ
ンダ壁等から熱を奪い、力ロ熱水となる。図中、白矢印
は冷却水を、黒矢印は加熱水をそれぞれ示す。冷却水は
ウォータポンプ２により強制的に循環される。加熱水は
シリンダヘッド３からインティクマニホールド４に循環
し、インティクマニホールド４を温水加熱する径路と、
直接サーモスタット５に向う径路とに分かれる。

さらに、サーモスタット５の手前からパイノクス通路６
を通じてウォータポンプ２に戻る径路もある。

サーモスタット５゛は冷却水温度に応じて流量を調整す
るバルブであり、ベレット式サーモスタットが用いられ
る。サーモスタット５を通過した加熱水は、ラジエープ
アッパホース７よりラジェータ８に導入される。ラジェ
ータ８内を通・遇することにより加熱水は熱を放散して
冷却水となり−ラジエータロアホース９を通ってウォー
タポンプ２に戻される。

ラジェータ８内での熱の放散能力をさらに高めるために
、冷却フ゛アン駆動モー゛夕１０を駆動して冷却ファン
１１を回転し、ラジェータ８の冷却フ４／に風を吸い込
む。ラジェータロアホース９にはサーモスイッチ１２が
取り付けられ、冷却水温度が９２℃以上となるとサーモ
スイッチ１２がオンとなるためリレー１３が作動し、冷
却ファン駆動モータ１０が駆動される。１４はキースイ
ッチ、１５はバッテリであシ、キースイッチ１４がオン
の時のみ作動する。冷却水温度が８７℃以下となると、
冷却ファン駆動モータ１０が止り、従って冷却ファン１
１が止まる。また、冷却系には直接関係はないが、ヒー
タ１６を作動させることによシ、加熱水が冷却水となシ
、ウォータポンプ２へ戻される。

しかしながら、このような従来の機関の冷却装置にあっ
ては、冷却ファン１１を駆動する水温はサーモスイッチ
１２の特性のみで決＝！シ、機関の運転条件に拘らず駆
動水温は一定であり、また、冷却フ、アン１１の回転数
も一″定、ウォータポンプ２の回転数もほぼ機関回転数
に比例し、さらに、サーモスタット５の開度も冷却水温
度のみで決まる構成となっていたため、冷却水温度が高
くても機関が破損しない部分負荷条件で、冷却水温度の
目標値が低すぎるための燃費損失および運転性悪化を招
くという問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、機関の運転条件に応じて冷却水温度の制御目
標値を変化させたり、冷却ファンノオン・オフや駆動回
転数、ウォータポンプ回転数および／またはサーモスタ
ット開度を制御することによシ、上記問題点を解決する
ことを目的としている。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第２図は、この発明の第一実施例を示す。本図と第１図
との相違は、第１図のサーモスイッチ１２を除去し、サ
ーモスタット５のシリンダへラド３側に取り付けられた
、加熱水の水温を検出する水温センサ１７と、機関の絞
弁の開度を検出する絞弁開度センサ１８と、機関の点火
に供され、点火信号が取り出される点火コイル１９とを
付加する。そして上記３種の信号を入力して、制御信号
を演算し出力する制御回路２０と、制御回路２０からの
出力信号により制御され、リレー１３の−次側の電流を
オン／オフさせるノソワートランジスタ２１がさらに付
加される。

次に、第３図のフローチャートを参照して、作用を説明
する。

加熱水と冷却水の流路は、第１図の従来装置と同一であ
る。先ず、点火コイル１９からの点火信号から、制御回
路２０により機関の回転数（ｒｐｍ）を計測しくステッ
プ３０）、次いで絞弁開度センサ１８からの信号から絞
弁開度（ｄｅｇ　）を計測しくステップ３１）、両針測
値を機関の運転条件を示す・母うメー゛夕とする。通常
、機関回転数と絞弁開度の組合せ条件に応じて、冷却水
の温度制御目標値（ト）には最適値がちシ、これは、例
えば第４図のように決められ、これは制御回路２０に記
憶させである。そこで計測された機関回転数と絞弁開度
から、冷却水温制御目標値をテーブルル、クア、プする
（ステップ３２）。続いてこの目標値を、水温センサ１
７で検出した実際の冷却水温度と比較する（ステ、グ３
３）。実際の水温が目標値より高ければ、トランジスタ
２１のペースに制御回路２０から電圧が印加され、リレ
ー１３を作動させて、バッテリ１５から冷却ファン駆動
モータ１０に電流が流れ、冷却ファン１１を回転する（
ステップ３４）。この冷却ファン１１の回転により、ラ
ジェータ８からの熱放散能力が大きくなり、加熱水より
熱が多く奪われる。この結果、実際の水温が目標値にま
で下げられる。

一方Ｎ実際の水温が制御目標値より低い場合は、％ｔｌ
ｊ　両回路２０はトランジスタ２１のペースに電圧を印
加せず、従って冷却ファン１１は回転しない（ステップ
３５〕。

このように、制御回路２０の働きにより、冷却水温度は
、機関回転数と絞弁開度の組合せという運転条件に対応
した制御目標値に、常に制御される。この制御回路２０
は、マイクロコンピュータで構成すれば、上記の作用は
容易である。

上記第一実施例では、運転条件を示すパラメータとして
機関回転数と絞弁開度の組合せとしたが、機関回転数の
みまたは絞弁開度のみでもよく、さらに、車速、吸入空
気流量、吸気圧力、シリンダ壁温度、潤滑油温度、燃焼
ガス温度、排気温度。

吸入空気温度のうちのどれか一つまたは任意の組合せを
用いてもよい。

また、機関の運転条件として、機関回転数、絞弁開度お
よび車速から車輛が加速条件かまたは減速条件かを判定
し、加速条件であれば水温制御目標値を低温度とし、゛
減速条件であれば水温制御目標値を高温度とすることが
できる。これにより、車輛が加速条１件か減速条件かに
応じて、冷却水温度を適正かつ迅速に制御することがで
きる。

さらに、機関の運転条件として、機関回転数。

絞弁開度および車速から車輛が登板条件かまたは降板条
件かを判足し、登板条件であれば水温制御目標値を低温
度とし、降板条件であれば水温制御目標値を高温度とす
ることができる。これによ籾車輛が登板条件か降板条件
か一応じて、冷却水温度を適正かつ迅速に制御すること
ができる。

次に、第５６図を参照して、第二実施例を説明するＯ第１図の従来装置および第２図の第一実施例では、冷却
ファン１１を駆動する冷却ファン駆動モータ１０は、ノ
々ツテリ電圧のみで足まる定回転モータであるが、本第
二実施例では、回転可変モータ２２を用いる。そして、
点火コイル１９からの点火信号と絞弁開度センサ１８か
らの絞弁開度信号より〜機関回転数と絞弁開度を・ぐラ
メータとする運転条件に応じて、制御回路２３から出力
される制御電圧を変化させて、回転可変モータ２２およ
び冷却ファン１１を可変に回転させる。

作用を第６図のフローチャートにより説明すると、ステ
ップ４０．４１で計測した機関回転数と絞弁開度から、
制御回路２３に記憶させである前述した第４図に示すよ
うな表から、冷却水温度制御目標値をルックアップして
設定しくステップ４２）、次いで、同じく機関回転数と
絞弁開度から、同様に制御回路２３に記憶させてあ゛る
第７図に示すような表から冷却ファン１１（すなわち回
転可変モータ２２〕の回転数をルックアップする（ステ
ップ４３）。次に、水温センサ１７で検出した実際の冷
却水温度と上述の制御目標値とを比較しくステップ４４
）、実際の水温の方が高ければ・上述のようにルックア
ップして設足した所定回転数で冷却ファン１１を回転駆
動しくステプ１４５）、実際の水温の方が低ければ、冷
却ファン１１を駆動しない（ステジグ４６）。冷却ファ
ン１１を回転させれば、また高速で回転させる程、ラジ
ェータ８からの加熱水の放熱量が多くなり、ラジェータ
の放熱能力が大きくなって、加熱水の温度が素早く低下
する。

従って本第二実施例では、特に高回転高負荷時に冷却フ
ァン１１をよシ高速で回転させるので、実際の水温が迅
速に低下し、そのため実際の冷却水温度の目標値への収
束性が速く、冷却性能および運転性能が向上する。

上記説明では、運転条件として機関回転数と絞弁開度の
組合せとしたが、前述の第一実施例について述べた種々
の７４’ラメータおよびそのパラメータの変化の度合（
運転条件の゛変化）のいずれか一つまたは任意の組合せ
を用いてもよいことは明らかであろう。

次に第三実施例を１第８図を参照して説明する。

第１図の従来装置、第２図の第一実施例および第５図の
第二実施例では、ウォータ２７１２０回転数、従ってシ
リンダブロック１と２ジ工−タ８間の冷却水の循環速度
は、機関の回転数のみで決まっておシ、またサーモスタ
ット５の開度、従って冷却水の循環水量は・加熱水の温
度のみで決まっていた。本第三実施例ではウォータポン
プ回転数およびサーモスタット開度を運転条件に応じて
変化させ、冷却水温度の最適化を図るものである。

すなわち、第８図において、２４はウォータポングペー
ンであり、そのシャフトがウォータポンプ駆動用回転可
変モータ２５に接続されている。

また、２６は絞弁式サーモスタットであシ、そのシャフ
トはサーモスタット駆動用ステップセータ２７に接続さ
れている。２８は制御回路である。

作用を第９図のフローチャートにより説明すると、前記
両実施例と同様に機関回転数と絞弁開度を計測しくステ
ップ５０）、制御回路２８に記憶させである第１０図の
表からウォータポンプ２４の回転数をルックアップしく
ステップ５１）、ウォータポンプ２４がその所定回転数
で回転するように、制御回路２８からウォータポンプ駆
動用回転可変モータ２５に制御電圧を出力しくステップ
５２）、従って、ウォータポンプ２４は機関回転数と絞
弁開度に対応して最適の回転数となり・シリンダプロ、
り１とラジェータ８間の冷却水の循環速度が最適に制御
される。

次に１機関回転数と絞弁開度から、第４図により冷却水
温度制御目標値がルックアップされ（ステ、グ５３　）
　、−この目標値と実際の水温を比較する（ステップ５
４）。実際の水温の方が高い場合には、機関回転数と絞
弁開度に対応したサーモスタット開度を第１１図からル
ックアップし１これに対応する制御電圧を制御回路２８
からサーモスタット駆動用ステ、グモータ２７に与えて
、サーモスタット開度を所定値に制御し、シリンダブロ
ック１とラジェータ８−間の冷却水の循環水量を制御す
る（ステップ５５）。次いで機関回゛°転数と絞弁開度
から第７図により冷却ファン１１の駆動回転数ヲルック
アップしくステップ５６）、実際の水温と目標値とを再
び比較する（ステップ５７）。

実際の水温の方が高ければ、冷却ファン１１を上述の所
定回転数で駆動して、ラジェータ８からの放熱量を増大
させ、水温を下げる（ステップ５８）。

一方、ステップ５４で実際の水温が目標値より低ければ
、サーモスタット開度を全閉として、冷却水の循環量を
Ｏとし、水温を上げる、（ステップ５９）。またステ、
グ５７で実際の水温の方が低ければ、冷却ファン１１の
駆動を、停止する（ステップ６０）。

こうして、ウォータポンプの回転数とサーモスタットの
開度を機関の運転条件に対応して制御することにより、
冷間始動時の冷却水温度の迅速な上昇と、暖機後も制御
目標値への水温の迅速な収束が得られ、運転性向上と燃
費向上が得られる。

上記第三実施例では、ウォータポンプ回転数。

サーモスタット開度および冷却ファン回転数を同時に制
御する場合を説明したが、これらはそれぞれ単独で制御
することもできる。

また上記第三実施例でも、第一実施例について述べた種
々の運転条件およびその変化の度合のいずれか一つまた
は任意の組合せを用いることができるＯまた第二および第三実施例において、運転条件として実
際の冷却水温度、運転条件の変化の度合として冷却水温
度およびシリンダ壁温度の単位時間当たりの変化量を用
い、限界値（オーバヒートする温度）となるまでの時間
を推定し、この推定時間を用いて、制御の開始時期や制
御の程度を調整することもできる・以上説明してきたように、この発明によれば、機関回転
数、絞弁開度等の種々の運転条件のうちのどれか一つま
たは任意の組合せに対応して、冷却ファンのオン・オフ
や回転数、ウォータポンプ回転数および／またはサーモ
スタット開度などを制御する構成としたため、冷却水温
度を運転条件に応じて最適値に維持することができ、従
って燃費や運転性の向上、冷間時の始動性向上、暖機時
間短縮化とそれによる燃費向上、オーバヒート防止等、
種々の著しい効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の機関の冷却装置の構成図、第２図はこの
発明の機関の冷却装置の第一実施例の構成図、第３図は
第２図の装置の作用を説明するフローチャート、第４図
は機関回転数と絞弁開度に対応した冷却水温度制御目標
値を示す図、第５図は第二実施例の構成図、第６図は第
５図の装置の作用を説明するフローチャート、第７図は
機関回転数と絞弁開度に対応した冷却ファン回転数を示
す図、第８図は第三実施例の構成図、第９図は第８図の
装置の作用を説明するフローチャート、第１０図は機関
回転数と絞弁開度に対応したウォータポンプ回転数を示
す図、第１１図は機関回転数と絞弁開度に対応したサー
モスタット開度を示す図である。１・・・シリンダブロック、８・・・ラジェータ、１０
・・・冷却ファン駆動モータ、１１・・・冷却ファン、
１３・・・リレー、１７・・・水温センサ、１８・・・
絞弁開度センサ、１９・・・点火コイル、２０，２３．
２８・・・制御回路、２２・・・冷却ファン駆動用回転
可変モータ、２４・・・ウォータポンプベーン、２５・
・・ウォータＩング駆動用回転可変モータ、２６・・・
絞弁式サーモスタット、２７・・・サーモスタット駆動
用ステ、グモータ。特許出願人日産自動車株式会社特許出願代理人弁理士　山　本　恵　−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　冷却水により機関を冷却する水冷式内燃機関
において、機関の運転条件を検出する少なくとも一つの
センサと、該センサの検出信号から冷却水温度制御目標
値を設定しかつ所定の機器へ制御信号を出力する制御回
路を有し、該制御信号で該所定の機器を制御することに
より、冷却水の実際の温度が前記冷却水温度制御目標値
に一致するように制御することを特徴とする機関の冷却
装置。
（２）制御回路の出力信号で、冷却ファンの回転のオン
・オフを制御することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の装置。
（３）　　制御回路の出力信号で、冷却ファンの回転数
を制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の装装置。
（４）制御回路の出力信号で、ウオータポングの回転数
２を制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の装置。
（５）制御回路の出力信号で、サーモスタットの開度を
制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
装置・
（６）機関の運転条件の検出信号から制御回路により該
運転条件の変化の度合を算出し、該運転条件および／ま
たは該運転条件の変化の度合により、所定の機器を制御
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置
。
（７）機関の運転条件として、機関回転数、絞弁開度、
車速、吸入空気流量、吸気圧力、シリンダ壁温度、潤滑
油温度、燃焼ガス温度、排気温度。吸入空気温度の検出信号のうちのどれか一つまたは任意
の組合せを用いることを特徴とする特許請求の範囲第１
項ないし第６項のいずれかに記載の装置。
（８）機関の運転条件として、機関回転数および絞弁開
度の検出信号を用いることを特徴とする特許請求の範囲
第７項記載の装置。
（９）機関の運転条件として、機関回転数、絞弁開度お
よび車速から車−輛が加速条件かまたは減速条件かを判
定し、加速条件であれば冷却水温度制御目標値を低温度
に設定し、減速条件であれば冷却水温度制御目標値を高
温度に設定することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の装置。 αＱ　機関の運転条件として、機関回転数、絞弁開度お
よび車速から車輛が登板条件かまたは降板条件かを判定
し、登板条件であれば冷却水温度制御目標値を低温度に
設足し、降板条件であれば冷却水温度制御目標値を高温
度に設定することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の装置。