KR19990013475A

KR19990013475A - 내연기관의 냉각제어장치 및 냉각제어방법

Info

Publication number: KR19990013475A
Application number: KR1019980025145A
Authority: KR
Inventors: 사노미츠히로; 모로즈미히로시
Original assignee: 오니시요시유키; 니폰서모스탯가부시키가이샤
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 1999-02-25
Also published as: EP0889211A2; EP0889211B1; CA2242081A1; EP0889211A3; DE69835855D1; TW369586B; DE69835855T2; US6223700B1

Abstract

본 발명은 내연기관의 냉각수의 온도추이를 예측한 상태에서 정밀도가 높은 온도관리를 이루는 것으로서, 장치의 수명 및 신뢰성을 향상시킴과 동시에, 전체비용을 저감한 냉각제어장치를 실현하는 것이다.

냉각수의 유량을 조정하는 버터플라이 밸브(34b)는 직류모터(31), 클러치기구(32), 감속기구(33)를 통하여 회전제어되고, 엔진을 최적의 온도로 냉각한다. 상기 직류모터(31)에는 적어도 내연기관의 부하정보에 의거하여 속응제어(速應制御) 및 PI제어에 의해 생성된 PWM신호가 ECU로부터 공급되고, 이로써 버터플라이 밸브(34b)가 회전제어된다. 냉각수의 유량을 조정하는 버터플라이 밸브(32)는 왁스 등의 열팽창체를 봉입한 서모 엘리멘트(35)에 의해 그 개도가 제어된다. 서모 엘리멘트(35)에는 PTC히터(40)가 배치되어 있고, 이 PTC히터(40)에는 엔진의 운전 파라미터에 의거하여 가열용 전력이 공급되고, 냉각수의 냉각효율이 제어된다.

따라서, 회동 토크를 극히 작게 할 수 있는 버터플라이 밸브의 특징을 이용할 수 있고, 기계적인 스트레스를 받는 요소도 적으며, 장치의 수명 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

내연기관의 냉각제어장치 및 냉각제어방법

본 발명은, 예를 들면 자동차용 엔진 등의 내연기관을 냉각하기 위한 냉각제어장치 및 냉각제어방법에 관한 것으로, 특히 내연기관 내에 순환시키는 냉각매체에 대한 온도제어의 응답성을 향상시킴과 동시에, 그 제어정밀도를 개선할 수 있는 냉각제어장치 및 방법에 관한 것이다.

자동차 등에 사용되는 내연기관(이하 “엔진”이라고 칭한다)에 있어서는, 이것을 냉각하기 위해 일반적으로 라디에이터를 이용하는 수냉식 냉각장치가 사용되고 있다.

이런 종류의 냉각장치에 있어서는 냉각수의 온도를 제어하기 위해 서모스텟이 이용되고 있고, 냉각수가 소정온도보다도 저온인 경우에는 상기 서모스탯의 작용에 의해 냉각수를 바이패스통로로 흘려서 라디에이터를 통하지 않고 냉각수를 순환시키는 구조로 되어 있다.

도29는 그 구성을 도시한 것이고, 부호 1은 실린더블록(1a) 및 실린더헤드(1b)로 구성된 엔진이며, 이 엔진(1)의 실린더블록(1a) 및 실린더헤드(1b)내에는 화살표(c)로 나타낸 유체통로가 형성되어 있다.

또 2는 열교환기, 즉 라디에이터를 나타내고, 이 라디에이터(2)에는 주지하는 바대로 유체통로(2c)가 형성되어 있으며, 라디에이터(2)의 냉각수 입구부(2a) 및 냉각수 출구부(2b)는 상기 엔진(1)과의 사이에서 냉각수를 순환시키는 냉각수로(3)에 접속되어 있다.

냉각수로(3)는 엔진(1)의 상부에 배설된 냉각수의 돌출부(1d)로부터 라디에이터(2)의 상부에 배설된 냉각수의 유입부(2a)까지 연통하는 유출측 냉각수로(3a)와, 라디에이터(2)의 하부에 배설된 냉각수의 유출부(2b)로부터 엔진(1)의 하부에 배설된 냉각수의 유입부(1e)까지 연통하는 유입측 냉각수로(3b)와, 양 냉각수로(3a, 3b)의 도중 부위를 접속하는 바이패스 수로(3c)로 구성되어 있다.

또, 냉각수로(3)에 있어서의 유출측 냉각수로(3a)와 바이패스 수로(3c)의 분기부에는 서모스탯(4)이 배치되어 있다. 이 서모스탯(4)은 냉각수온의 변화에 의해 팽창, 수축하는 열팽창체(예를 들면 왁스)를 내장하고 있고, 냉각수온이 높을 때(예를 들면 80℃이상인 경우)에는 상기 열팽창체의 팽창에 의해 밸브를 열고, 엔진(1)의 돌출부(1d)로부터 유출하는 냉각수를 유출측 냉각수로(3a)를 통하여 라디에이터(2)에 유입할 수 있도록 하고, 라디에이터(2)에서 방열되어 낮은 온도가 된 냉각수가 유출부(2b)로부터 유출하여 유입측 냉각수로(3b)를 통하고, 엔진(1)의 유입부(1e)로부터 엔진(1)내에 흘러 들어가도록 작용시키는 것이다.

또, 냉각수온이 낮을 때에는 열팽창체의 수축에 의해 서모스탯(4)의 밸브는 닫히고, 엔진(1)의 유출부(1d)로부터 유출한 냉각수는 바이패스 수로(3c)를 통하여, 엔진(1)의 유입부(1e)로부터 엔진(1)내의 냉각통로(c)에 흘러들어가도록 되어 있다.

또한, 도29에 있어서 부호 5는 엔진(1)의 유입부(1e) 부분에 배치된 워터펌프이고, 엔진(1)의 도시하지 않는 크랭크샤프트의 회전에 의해 회전축이 회전되어 냉각수를 강제적으로 순환시키는 것이다. 또, 부호 6은 라디에이터(2)에 강제적으로 냉각풍을 취입하기 위한 팬유닛이고, 냉각팬(6a)과, 이것을 회전구동하는 팬모터(6b)로 구성되어 있다.

상기한 바와 같은 서모스탯에 의한 오픈밸브 및 오프밸브 작용은 냉각수의 온도에 의해 결정되는 것이고, 또한 왁스 등의 열팽창체에 의한 팽창, 수축작용에 의한 것이기 때문에, 오픈밸브시의 온도 및 오프밸브시의 온도가 일정하지 않다. 즉 왁스 등의 열팽창체는 냉각수의 온도변화를 받고나서 밸브가 동작하기 까지 한동안의 시간을 요하는 것이고, 특히 온도상승시에 비교하여 온도하강시의 응답성이 나쁘고, 소위 히스테리시스 특성을 가지고 있다. 이 때문에, 냉각수를 소망 일정온도의 범위로 조절하는 것은 곤란하다고 하는 기술적 과제를 가지고 있다.

그런데, 왁스 등의 열팽창체에 의한 오픈밸브 및 오프밸브작용을 이용하지 않고, 전기적으로 냉각수의 유량을 제어하도록 한 것이 제안되고 있다. 이것은 예를 들면 스테핑모터에 의해 버터플라이 밸브의 회전각을 제어하는 것이다. 이것은 도29에 있어서의 서모스탯(4)이 제거되고, 서모스탯(4) 대신에 버터플라이 밸브를 구비한 밸브유닛(7)이 도29에 파선으로 나타내는 바와 같이 유출측 냉각수로(3a)에 배치된다.

도30은 그 밸브유닛(7)의 일례를 도시한 것이고, 냉각수로(3a)내에 원형 평판상의 버터플라이 밸브(7a)가 지지축(7b)에 의해 회전가능해 지도록 지지되어 있다. 이 지지지축(7b)의 일단에는 웜휠(7c)이 장착되어 있고, 모터(7d)의 회전구동축에 끼워진 웜(7e)이 상기 웜휠(7c)에 맞물리도록 구성되어 있다.

그리고, 상기 모터(7d)에는 엔진전체의 운전상태를 제어하는 제어유닛(ECU)에 의해, 그 구동축을 정회전 및 역회전시키는 동작전류가 공급된다. 따라서, ECU의 작용에 의해 모터(7d)에 대해 구동축을 정회전시키는 전류가 공급되면, 웜(7e)과 웜휠(7c)에 의한 주지의 감속작용에 의해 버터플라이 밸브(7a)의 지지축(7b)이 일방향으로 회전되고, 이로써 버터플라이 밸브(7a)의 면방향이 냉각수로(3a)의 수로방향과 동일방향으로 회전되어 오픈밸브상태가 된다.

또, ECU의 작용에 의해 모터(7d)에 대해 구동축을 역회전시키는 전류가 공급되면, 버터플라이 밸브(7a)의 지지축(7b)이 다른 방향으로 회전되고, 이로써 버터플라이 밸브(7a)의 면방향이 냉각수로(3a)의 수로방향과 직각방향으로 회전되어 오프밸브상태로 된다.

상기 ECU에는 예를 들면 엔진의 냉각수온에 관한 정보가 공급되도록 되어 있고, 이 정보를 이용하여 상기 모터를 제어함으로써 냉각수의 온도제어를 이루도록 구성되어 있다.

또, 엔진으로부터 검출되는 각종 운전 파라미터를 취입하는 제어유닛(ECU)으로부터의 제어신호에 따라 버터플라이 밸브를 회동시키는 스테핑모터(도시 안함)를 구동하고, 라디에이터측으로의 냉각수의 유량을 제어하도록 구성되어 있다.

그런데, 상기한 바와 같은 버터플라이 밸브를 이용한 냉각제어장치에 있어서는, 예를 들면 서미스터 등의 온도검지소자(도시 안함)가 엔진(1)의 냉각수의 수로의 일부에 배치되고, 이 온도검지소자에 의해 검지된 냉각수온에 의거하여 상기 모터(7d)를 구동하도록 구성되어 있다.

따라서, 이와 같은 구성에 의하면, 전자와 같은 열팽창체를 이용한 서모스탯을 이용한 경우와 같은 히스테리시스 특성의 영향을 어느 정도 적게 할 수 있다.

그러나, 냉각수의 온도가 변화한 것을 온도검지소자가 관지한 후, 이에 의거하여 ECU에 의해 밸브의 각도를 제어하는 것이고, 소위 추후제어하는 것에 있어서는 전자와 동일하다.

따라서, 후자와 같은 버터플라이 밸브를 이용한 냉각제어장치로서도, 냉각수의 온도가 특정 온도(Tc)를 중심으로서 항상 상하이동하는 소위 헌팅현상의 발생은 면할 수 없고, 이 때문에 안정되고 또한 정밀도가 좋은 제어는 곤란해진다.

일반적으로 자동차용 엔진에 있어서는, 오버히트에 이르지 않을 정도의 고온도 상태에 있어서 구동함으로써, 연비가 향상하고, 또 유해가스의 발생을 어느 정도까지 억제할 수 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 헌팅이 발생하는 경우에 있어서는, 엔진이 오버히트에 이르는 최악의 상태를 피하기 위해, 상기 냉각수온도(Tc)를 낮게 설정하지 않을 수 없고, 이 때문에 연비를 희생하지 않을 수 없다고 하는 기술적 과제를 가지고 있었다.

한편, 상기한 버터플라이 밸브를 회동시키기 위한 액츄에이터에 대해서는, 상기한 바와 같은 예를들면 스테핑 모터가 구비되고, ECU로부터 초래되는 펄스상의 제어신호에 의해 구동되며, 버터플라이 밸브를 회동시키도록 이루어진다.

이런 종류의 스테핑 모터에 있어서는, 주지대로 그 작용상에 있어서 최대회전수(rmp／min)는 직류모터에 비교하여 상당히 낮다. 따라서 상기한 바와 같은 웜기어나 기타의 감속기어를 이용하여 소정 회동 토크를 얻도록 구성하고, 또한 버터플라이 밸브에 적정한 회동속도를 부여하도록 설정하도록 하면, 필연적으로 모터자신에 고토크를 요구하지 않을 수 없고, 이 때문에 액츄에이터 전체가 대형화한다고 하는 기술적 과제를 가지고 있다.

또한, 예를 들면 모터의 고장, 혹은 상기 감속기어 부분에 장애가 발생한 경우 등에 있어서는 버터플라이 밸브의 개폐동작이 불가능해진다. 예를 들면, 버터플라이 밸브가 오프밸브상태 또는 이에 가까운 중간각도의 상태에 있어서 상기한 고장 혹은 장애가 발생한 경우에는 엔진의 충분한 냉각작용이 이루어지지 않고, 운전자가 인식하지 않는 동안에 엔진을 오버히트에 이르게 하는 등의 기술적 과제를 가지고 있다.

본 발명은 이상과 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이고, 특히 냉각수의 온도추이를 예측한 상태에서 온도관리를 하고, 상기한 바와 같은 헌팅이 발생하지 않는 제어정밀도를 개선한 냉각제어장치 및 제어방법을 제공할 것을 목적으로 하는 것이다.

또, 본 발명은 유량제어밸브의 구동장치부분 등의 장애발생에 의해, 기관을 오버히트에 이르게 하는 등의 문제를 미연에 방지하고, 훼일세이프(fail safe)기능을 발휘할 수 있는 냉각제어장치를 제공하려고 하는 것이다.

또, ECU로부터의 제어신호를 받고, 스테핑 모터에 의해 밸브유닛(7)을 제어하는 구성에 있어서는 도면에는 도시되어 있지 않지만, 버터플라이 밸브를 회전구동하는 스테핑 모터는 원래부터 밸브의 개폐 정도를 검출하는 개도센서 등도 필수로 된 경우가 있다. 그리고, 이 개도센서의 정보를 ECU에 귀환시켜서 스테핑 모터를 구동하는 등의 복잡한 제어구성을 채용하지 않을 수 없고, 이 때문에 가격적으로도 고가의 것이 된다.

본 발명은 이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이고, 왁스 등의 열팽창체를 봉입한 서모 엘리멘트에 의해 버터플라이 밸브의 오픈밸브 정도를 제어함과 동시에, 또한 서모 엘리멘트를 히터에 의해 강제적으로 열응동(熱應動)시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 것이다. 이로써, 저비용으로 냉각수의 온도제어의 응답성 및 제어정밀도를 개선할 수 있는 냉각제어장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

도1은 본 발명에 관한 냉각제어장치를 자동차용 엔진에 적용한 실시형태를 도시한 구성도,

도2는 도1에 도시하는 장치에 이용되는 유량제어유닛을 일부 단면상태로 도시한 구성도,

도3은 도2에 있어서의 A-A'부분의 확대단면도,

도4는 도1에 도시하는 장치에 이용되는 모터구동회로를 도시하는 결선도,

도5는 도4에 도시하는 모터구동회로에 부여되는 제어신호의 예를 도시한 파형도,

도6은 도1에 도시하는 엔진제어유닛(ECU)의 구성을 도시한 블록도,

도7은 ECU에 있어서 이루어지는 작용을 설명하기 위한 순서도,

도8은 도7에 도시하는 순서도에 계속되는, 주로 속응제어(速應制御) 작용을 설명하기 위한 순서도,

도9는 도7에 도시하는 순서도에 계속되는, 주로 PI제어 작용을 설명하기 위한 순서도,

도10은 도8에 도시하는 순서도에 교체하여 사용할 수 있는 예를 도시한 순서도,

도11은 도7에 도시하는 처리루틴에 있어서 사용되는 데이터 테이블의 예를 도시한 구성도,

도12는 도7에 도시하는 처리루틴에 있어서 사용되는 다른 데이터 테이블의 예를 도시한 구성도,

도13은 도8에 도시하는 처리루틴에 있어서 사용되는 데이터 테이블의 예를 도시한 구성도,

도14는 도9에 도시하는 처리루틴에 있어서 사용되는 데이터 테이블의 예를 도시한 구성도,

도15는 도9에 도시하는 처리루틴에 있어서 사용되는 다른 데이터 테이블의 예를 도시한 구성도,

도16은 도10에 도시하는 처리루틴에 있어서 사용되는 데이터 테이블의 예를 도시한 구성도,

도17은 본 발명에 관한 냉각제어장치의 다른 실시형태에 사용되는 데이터 테이블의 예를 도시하는 구성도,

도18은 마찬가지로 다른 데이터 테이블의 예를 도시한 구성도,

도19는 본 발명에 관한 냉각제어장치를 자동차용 엔진에 적용한 실시형태를 도시한 구성도,

도20은 도19에 도시하는 장치에 이용되는 제1의 구성의 유량제어유닛을 일부 단면상태로 도시한 구성도,

도21은 도19에 도시하는 장치에 이용되는 제2의 구성의 유량제어유닛을 일부 단면상태로 도시한 구성도,

도22는 도19에 도시하는 엔진제어유닛(ECU)의 기본구성을 도시한 블록도,

도23은 PTC히터를 구동하기 위한 PTC히터구동회로의 구성을 도시한 결선도,

도24는 팬모터를 구동하기 위한 모터구동회로의 구성을 도시한 결선도,

도25는 도20에 도시하는 제1의 구성의 유량제어유닛을 이용한 경우의 제어공정도,

도26은 도21에 도시하는 제2의 구성의 유량제어유닛을 이용한 경우의 제어공정도,

도27은 ECU에 있어서 이루어지는 작용을 설명하기 위한 순서도,

도28은 ECU에 있어서 이루어지는 작용을 설명하기 위한 도27에 계속되는 순서도,

도29는 종래의 자동차용 엔진의 냉각장치의 일례를 도시한 구성도,

도30은 종래의 버터플라이 밸브에 의한 유량제어장치의 예를 일부단면상태를 도시한 구성도이다.

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

1 : 내연기관(엔진), 2 : 열교환기(라디에이터),

2c : 유체통로, 3 : 냉각수로,

5 : 워터펌프, 6 : 팬유닛,

11 : 유량제어유닛, 12 : 냉각매체 순환로,

13 : 온고검지소자, 15 : 제어유닛(ECU),

16 : 스로틀 밸브, 17 : 스로틀 포지션 센서,

18 : 모터 제어회로, 19 : 클러치 제어회로,

20 : 배터리, 31 : 모터(직류모터),

32 : 클러치기구, 32a : 제1클러치 보드,

32c : 전자플런저, 32f : 제2클러치 보드,

33 : 감속기구, 34 : 유량제어밸브,

34a : 냉각매체통로, 34b : 버터플라이 밸브,

34c : 지축, 34e : 리턴 스프링,

34g : 각도센서, 132 : 지지축,

133 : 버터플라이 밸브, 135 : 서모 엘리멘트,

136 : 왁스엘리멘트, 137 : 피스톤부재,

139 : 캠부재, 140 : PTC히터,

144 : 벽체,

상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 본 발명에 관한 내연기관의 냉각제어장치는 내연기관내에 형성된 유체통로와 열교환기에 형성된 유체통로 사이에서 냉각매체의 순환로를 형성하고, 상기 순환로중에 냉각매체를 순환시킴으로써 내연기관에 있어서 발생하는 열을 상기 열교환기에 의해 방열시키도록 구성한 내연기관의 냉각제어장치로서, 상기 내연기관과 열교환기 사이의 순환로에 있어서의 냉매매체의 유량을 그 오픈밸브 정도에 따라 제어하는 유량제어수단과, 적어도 상기 내연기관에 대한 부하정보와, 상기 냉각매체의 온도정보를 추출하는 정보추출수단과, 상기 부하정보에 대응하는 냉각매체의 목표설정온도를 구함과 동시에, 상기 냉각매체의 온도정보와 목표설정온도와의 온도편차를 구하고, 이 온도편차와 온도편차의 변화속도의 관계에 의거하여 상기 유량제어수단의 액츄에이터에 대한 제어신호를 생성하는 제어유닛으로 구성된다.

이 경우, 상기 부하정보는 적어도 내연기관의 회전수와, 스로틀 밸브의 개도정보에 의해 생성된다.

그리고, 상기 제어유닛은 상기 온도편차와 온도편차의 변화속도가 소정보다도 작은 경우에 있어서 액츄에이터의 제어신호를 생성하는 제1의 제어신호 생성모드와, 상기 온도편차와 온도편차의 변화속도가 소정보다도 큰 경우에 있어서 액츄에이터의 제어신호를 생성하는 제2의 제어신호 생성모드를 실행하도록 구성된다.

이 경우, 바람직하게는 제1의 제어신호 생성모드는, 상기 온도편차에 대응하여 유량제어수단에 의한 냉각매체의 유량을 단위시간 마다 연속적으로 미소 변화시키는 적분제어요소를 포함하고, 또 제2의 제어신호 생성모드는 상기 온도편차와 온도편차 변화속도에 대응하여 기술된 맵으로부터 판독된 냉각매체의 유량설정데이터에 의거하여, 액츄에이터의 제어신호를 생성하도록 구성된다.

더욱 바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 유량제어수단에 의한 냉각매체의 유량을 나타내는 센서가 또한 구비되고, 상기 센서에 의해 얻어지는 정보가 상기 제어유닛에 있어서의 연산처리에 이용하도록 구성된다.

또 바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 유량제어수단은 통상의 냉각매체 통로중에 배치되고, 냉각매체의 유통방향에 대하여 그 평면방향의 각도가 가변되는 버터플라이 밸브에 의해 구성되고, 또 상기 냉각매체의 유량을 나타내는 센서는 버터플라이 밸브의 회전각도에 관한 정보를 생성하는 각도센서가 이용된다.

또 바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 액츄에이터는 상기 제어유닛으로부터의 제어신호에 의거하여 회전구동되는 직류모터와, 상기 직류모터의 회전구동력의 전달 또는 해방을 행하는 클러치기구와, 상기 클러치기구를 통한 직류모터의 회전수를 감속하는 감속기구로 구성되고, 또한 유량제어수단에는 유량제어수단을 오픈밸브방향으로 부세하는 리턴 스프링이 배치된 구성으로 된다.

그리고, 상기 클러치기구는 제어유닛으로부터의 이상상태 출력을 받아서 해방상태로 이루어지게 하고, 리턴 스프링에 의해 상기 유량제어수단을 오픈밸브상태로 유지시키도록 구성된다.

또, 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 본 발명에 관한 내연기관의 냉각제어방법은 내연기관내에 형성된 유체통로와 열교환기에 형성된 유체통로 사이에서 냉각매체의 순환로를 형성하고, 상기 순환로중에 유량제어수단을 통하여 냉각매체를 순환시킴으로써 내연기관에 있어서 발생하는 열을 상기 열교환기에 의해 방열시키도록 구성한 내연기관의 냉각제어방법으로서, 적어도 내연기관에 대한 부하정보와, 상기 냉각매체의 온도정보를 취입하는 스텝과, 상기 부하정보에 대응하는 냉각매체의 목표설정온도를 구하는 스텝과, 상기 냉각매체의 온도정보와 목표설정온도와의 온도편차를 구하는 스텝과, 상기 온도편차와 온도편차의 변화속도를 연산하는 스텝과, 온도편차와 온도편차의 변화속도의 관계에 의거하여 유량제어수단의 액츄에이터를 구동하는 제어신호를 생성하는 스텝과, 상기 제어신호에 의거하여 액츄에이터를 구동하고, 열교환기에 유입하는 냉각매체의 유량제어를 실행하는 스텝으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 액츄에이터를 구동하는 제어신호를 생성하는 상기 스텝에 있어서, 바람직하게는 상기 온도편차와 온도편차의 변화속도가 소정보다도 작은지의 여부를 판정하는 스텝이 또한 더해지고, 온도편차와 온도편차의 변화속도가 소정보다도 작다고 판단한 경우에 있어서는, 온도편차에 대응하여 유량제어수단에 의한 냉각매체의 유량을 단위시간마다 연속적으로 미소 변화시키는 적분제어요소를 포함하는 제어신호를 생성하는 스텝을 실행하고, 또 온도편차와 온도편차의 변화속도가 소정보다도 작지 않다고 판단한 경우에 있어서는, 상기 온도편차와 온도편차 변화속도에 대응하여 기술된 맵으로부터 판독된 냉각매체의 유량설정 데이터에 의거하여 제어신호를 생성하는 스텝을 실행하도록 이루어진다.

이상과 같은 구성 및 제어방법에 의하면, 예를 들면 내연기관의 회전수와 스로틀 밸브의 각도정보로부터 얻어지는 부하정보에 의거하여 냉각매체로서의 냉각수의 목표설정온도가 정해진다. 또 목표설정온도와 냉각수의 온도정보에 의해 소정 시간 단위로 온도편차가 구해지고, 또한 온도편차의 변화속도도 구해진다.

그리고, 상기 온도편차와 온도편차의 변화속도를 파라미터로서, 제어신호가 생성되고, 이 제어신호를 유량제어수단으로서의 예를 들면 버터플라이 밸브를 구동하는 액츄에이터에 대하여 공급된다.

이 경우, 온도편차와 온도편차의 변화속도의 크기에 따라 제어신호의 생성모드가 변경되고, 온도편차와 온도편차의 변화속도의 크기가 소정보다도 작은 경우에는 냉각수의 유량을 단위시간마다 연속적으로 미소변화시키는 적분제어요소를 포함하는 PI제어에 의해 버터플라이 밸브의 회전각도가 제어된다.

또, 온도편차와 온도편차의 변화속도의 크기가 소정보다도 큰 경우에는, 온도편차와 온도편차 변화속도에 대응하여 기술된 맵으로부터 판독된 냉각매체의 유량설정 데이터에 의거하여, 버터플라이 밸브를 신속히 구동하는 즉응(卽應)제어가 이루어진다.

이로써, 냉각수의 온도추이를 예측한 상태로 온도관리가 이루어지고, 또 상기한 PI제어를 병용함으로써, 냉각수의 대폭적인 헌팅의 발생을 방지한 바람직한 제어정밀도를 얻을 수 있다.

덧붙여서, 버터플라이 밸브를 회전구동하기 위한 액츄에이터에 있어서는 직류모터, 클러치기구, 감속기구를 구비하고, 상기한 제어신호에 의거하여 버터플라이 밸브를 구동한다.

이 경우, 특히 직류모터를 이용함으로써 직류모터의 특질인 고속회전특성을 이용할 수 있고, 소형 직류모터와 상기 감속기구와의 조합에 의해 충분한 회전토크를 가지고 버터플라이 밸브를 구동할수 있다. 따라서 액츄에이터 전체를 소형화시키는 것이 가능해진다.

또, 버터플라이 밸브를 오픈밸브상태로 부세하는 리턴 스프링을 구비하고, 액츄에이터에 클러치기구를 구비시킴으로써, 통상시에 있어서의 리턴 스프링에 의한 오픈밸브작용이 원활히 이루어질 수 있다.

또한, 직류모터와 감속기구 사이에 클러치기구를 개재시킨 구성에 의해 클러치기구에 인가되는 구동력, 즉 토크를 극단적으로 저하시키는 것이 가능하고, 클러치기구의 미끄러짐, 손모(損耗)를 방지할 수 있고, 따라서 클러치기구의 소형화를 도모할 수 있으며, 상기 액츄에이터의 소형화에 기여할 수 있다.

또, 본 발명에 관한 내연기관의 냉각제어장치는 내연기관내에 형성된 유체통로와 열교환기에 형성된 유체통로와의 사이에서 냉각매체의 순화로를 형성하고, 상기 순환로중에 냉각매체를 순환시킴으로써 내연기관에 있어서 발생하는 열을 상기 열교환기에 의해 방열시키도록 구성한 내연기관의 냉각제어장치로서, 상기 내연기관과 열교환기간의 순환로에 있어서의 냉각매체의 유량을 그 오픈밸브 정도에 따라 제어하는 버터플라이 밸브와, 상기 버터플라이 밸브의 오픈밸브 정도를 온도변화에 감응하여 제어함과 동시에, 가열용 히터가 구비된 서모 엘리멘트와, 적어도 상기 냉각매체의 온도정보에 의거하여 상기 서모 엘리멘트에 구비된 히터에 공급하는 가열용 전력을 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 제어유닛으로 구성된다.

이 경우, 바람직하게는 상기 제어유닛은 또한 열교환기를 강제냉각하기 위한 팬모터의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 발생하도록 구성된다. 그리고 상기 제어유닛에는 내연기관의 회전수, 엔진부하정보가 또한 가해지도록 구성되고, 서모 엘리멘트에 구비된 상기 히터에 공급하는 가열용 전력량의 제어 및／또는 팬모터의 구동제어를 실행하도록 구성된다.

또, 바람직한 실시형태에 있어서는, 서모 엘리멘트에 구비된 상기 히터에 공급하는 가열용 전력량의 제어신호 및 팬모터의 구동제어신호는 PWM신호에 의해 이루어지고, PWM신호의 듀티치를 변경함으로써 공급전력량을 제어하도록 구성된다.

한편, 상기 서모 엘리멘트가 냉각매체와 열접촉할 수 있도록 배치되고, 상기 냉각매체의 온도와 상기 제어유닛에 의해 공급되는 전력에 따른 가열용 히터의 발열에 감응하여 상기 버터플라이 밸브의 오픈밸브 정도를 제어하도록 구성된다. 또는 상기 서모 엘리멘트가 냉각매체에 대해 열적으로 절연되도록 배치되고, 상기 제어유닛에 의해 공급되는 전력에 따른 가열용 히터의 발열에 감응하여 상기 버터플라이 밸브의 오픈밸브 정도를 제어하도록 구성하는 경우도 있다.

그리고 바람직하게는, 상기 서모 엘리멘트에는 냉각매체의 온도 및／또는 가열용 히터의 발열에 감응(感應)하는 왁스를 봉입한 왁스엘리멘트와, 이 왁스엘리멘트 내의 왁스의 팽창작용에 따라 왁스엘리멘트로부터 돌출하는 피스톤부재와, 이 피스톤부재의 돌출에 따라 지지지축에 대해 회전구동을 행하는 캠부재가 구비되고, 상기 캠부재의 회전운동에 따라 상기 버터플라이 밸브의 개도를 변경할 수 있도록 구성된다.

이상과 같이 구성된 냉각제어장치에 의하면, 내연기관과 열교환기 사이의 순환로에 있어서의 냉각매체의 유량이 버터플라이 밸브의 오픈밸브 정도에 의해 조절되고, 냉각매체는 최적의 온도로 조정제어된다. 그리고 상기 버터플라이 밸브는 가열용 히터가 구비된 서모 엘리멘트에 의해 오픈밸브상태가 조절되도록 이루어지기 때문에, 내연기관의 운전상태에 따라 상기 가열용 히터로 공급하는 전력량을 조정함으로써 버터플라이 밸브의 개도를 제어하는 것이 가능하다.

또한, 상기 버터플라이 밸브는 주지대로 지지지축을 중심으로 하여 회동시킴으로써 유량을 조정하는 것이 가능하고, 또 냉각매체의 압력에 거의 영향을 받지 않고 개폐할 수 있다. 따라서, 냉각매체의 유량의 조정에 요하는 회동 토크는 극히 작은 것이면 된다고 하는 특징을 가지고 있다.

따라서, 열팽창체로서 왁스를 이용하고, 포핏(poppet)밸브의 개폐를 제어하는 종래의 냉각제어장치에 비교하여 훨씬 작은 구동력으로, 밸브를 개폐제어하는 것이 가능해지고, 기계적인 스트레스를 받는 요소도 적으며, 수명 및 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 또 소형화를 도모할 수도 있다.

또, 스테핑 모터에 의해 버터플라이 밸브의 개도를 제어하는 종래의 냉각장치에 비교해도 그 구성을 간소화하는 것이 가능해지고, 장치 전체의 비용을 저감할 수 있다.

이하, 본 발명에 관한 내연기관의 냉각제어장치에 대해 도면에 도시한 실시형태에 의거하여 설명한다.

도1은 자동차용 엔진의 냉각제어장치에 적용한 전체 구성을 도시한 것이다. 또한, 도1에 있어서, 도29에 도시한 종래의 장치와 동일부호 부분은 각각 대응하는 부분을 나타내고 있고, 따라서 개개의 구성 및 작용의 설명은 적절히 생략한다.

도1에 도시하는 바와 같이, 내연기관으로서의 엔진(1)의 상부에 배설된 냉각수의 유출부(1d)와, 열교환기로서의 라디에이터(2)의 상부에 배설된 냉각수의 유입부(2a)와의 사이에 배치된 유출측 냉각수로(3a)에는 유량제어유닛(11)이 플런지에 의해 접속되어 있다.

이로써, 유량제어유닛(11)을 포함한 형태로 냉각매체, 즉 냉각수의 순환로(12)가 형성되어 있다.

또, 상기 엔진(1)에 있어서의 냉각수의 유출부(1d)에는 예를 들면 서미스터 등의 온도검지소자(13)가 배치되어 있다. 이 온도검지소자(13)에 의한 검출치는 변환기(14)에 의해 제어유닛(ECU)(15)이 인식가능한 데이터로 변환되고, 엔진 전체의 운전상태를 제어하는 제어유닛(ECU)(15)에 공급되도록 구성되어 있다.

또, 도1에 도시하는 실시형태에 있어서는 엔진(1)의 스로틀 밸브(16)의 개도를 검출하는 스로틀 포지션 센서(17)로부터의 개도정보도 제어유닛(15)에 공급되도록 구성되어 있다. 또, 도시하고 있지 않지만 상기 제어유닛(15)에는 그밖에 엔진의 회전수 등의 정보도 공급되도록 구성되어 있다.

한편, 제어유닛(15)으로부터는 모터 제어회로(18) 및 클러치 제어회로(19)에 대하여 제어신호가 공급되도록 이루어져 있다. 이 모터 제어회로(18) 및 클러치 제어회로(19)는 배터리(20)로부터 공급되는 전류를 각각 제어하고, 유량제어유닛(11)에 구비된 후술하는 직류모터 제어회로, 및 클러치 제어회로에 대하여 제어전류가 공급되도록 구성되어 있다.

도2는 상기 유량제어유닛(11)의 구성을 모식적으로 도시한 것이고, 그 일부는 단면상태로 도시되어 있다. 이 유량제어유닛(11)은 버터플라이 밸브 및 이것을 구동하는 액츄에이터로 구성되어 있다.

우선, 액츄에이터에는 직류모터(31)가 구비되어 있고, 이 직류모터(31)의 회전축(31a)에는 클러치기구(32)를 구성하는 제1클러치 보드(32a)가, 회전축(31a)의 회전방향으로 결합되고, 또한 축방향으로 접동가능해지도록 장착되어 있다.

도3은 도2에 있어서의 A-A'부분을 화살표방향으로 본 상태를 도시하는 것이다. 즉, 상기 모터의 회전축(31a)은 그 외형이 도면에 도시하는 바와 같이 육각형으로 이루어져 있고, 한편 제1클러치 보드(32a)의 중앙부에는 상기 모터의 회전축(31a)을 포위하도록 육각형의 구멍이 형성되어 있다.

이 구성에 의해 제1클러치 보드(32a)는 회전축(31a)의 회전방향으로 결합되고, 또한 축방향으로 접동가능해지도록 작용한다.

도2로 돌아가서, 상기 제1클러치 보드(32a)의 가장자리 측면에는 환상의 홈부(32b)가 형성되어 있고, 이 홈부(32b)에는 전자플런저(32c)의 작동자(32d)의 선단부가 유감(遊嵌)되도록 구성되어 있다. 그리고, 플런저(32c)에는 코일스프링(32e)이 장착되어 있고, 이 코일스프링(32e)의 확개작용에 의해 플런저(32c)에 통전하지 않는 통상상태에 있어서는, 도2에 도시하는 바와 같이 제1클러치 보드(32a)를 모터(31)측으로 끌어당기도록 구성되어 있다.

상기 제1클러치 보드(32a)에 대향하도록 제2클러치 보드(32f)가 배치되어 있고, 이 제2클러치 보드(32f)는 감속기구(33)를 구성하는 입력측 회전축(33b)에 고착되어 있다.

상기 감속기구(33)는 케이스(33a)에 장착된 각 축베어링에 의해, 상기 입력측 회전축(33b) 및 중간 회전축(33c), 출력측 회전축(33d)이 서로 평행상태로 배치되어 있다.

그리고, 입력측 회전축(33b)에는 피니온(33e)이 고착되고, 중간 회전축(33c)에 고착된 평기어(33f)에 맞물리도록 이루어지고, 또 중간 회전축(33c)에 고착된 피니온(33g)은 출력측 회전축(33d)에 고착된 평기어(33h)에 맞물리도록 이루어져 있다.

이 구성에 의해 감속기구(33)는 그 감속비가 예를 들면 1／50 정도가 되도록 구성되어 있다.

또, 상기 감속기구(33)의 출력측 회전축(33d)은 유량제어밸브(34)의 구동축에 결합되어 있다. 유량제어밸브(34)는 통모양의 냉각매체통로(34a) 중에 배치된 평판상의 버터플라이 밸브(34b)에 의해 구성되어 있다. 이 버터플라이 밸브(34b)는 냉각수의 유통방향에 대하여 그 평면방향의 각도가 구동축으로서의 지지축(34c)의 회전각에 의해 냉각수의 유량이 제어되도록 이루어져 있다. 즉, 냉각수의 유통방향에 대하여 그 평면방향의 각도가 0도 부근에서 오픈밸브상태가 되고, 냉각수의 유통방향에 대하여 그 평면방향의 각도가 90도 부근에서 오프밸브상태가 된다. 그리고, 그 중간각도를 적절히 취함으로써, 냉각수의 유량은 일차적으로 제어된다.

상기 지지축(34c)에 있어서의 감속기구(33)측에는 칼라(34d)가 지지축(34c)에 대하여 고착되어 있고, 이 칼라(34d)의 둘레 측면에는 코일상의 리턴 스프링(34e)이 감겨 있다. 이 리턴 스프링(34e)의 일단은 내부에 냉각매체통로(34a)를 구성하는 통형상체의 일부에 계합되어 있고, 리턴 스프링(34e)의 타단은 칼라(34d)의 일부에 장착된 돌출체(34f)에 계합되어 있다.

이 상태에서 상기 리턴 스프링(34e)은 지지축(34c)에 결합된 버터플라이 밸브(34b)를 오픈밸브 상태가 되도록 부세되어 있다.

또 상기 지지지축(34c)의 감속기구(33)에 대향하는 타단부에는 각도센서(34g)가 결합되어 있고, 버터플라이 밸브(34b)의 회전각도를 인식할 수 있다.

이상과 같이 구성된 유량제어유닛(11)에 있어서, 상기 직류모터(31)는 도1에 도시하는 모터 제어회로(18)로부터 구동전류를 받도록 이루어지고, 또 클러치 기구(32)에 있어서의 전자플런저(32c)는 도1에 도시하는 클러치 제어회로(19)로부터 구동전류를 받도록 이루어지고, 또 각도센서(34g)에 의한 버터플라이 밸브의 회전각도에 관한 데이터 출력은 도1에 도시하는 제어유닛(15)에 공급되도록 이루어져 있다.

따라서 도2에 도시하는 구성에 있어서, 전자플런저(32c)에 통전되면, 그 작동자(32d)는 제1클러치 보드(32a)를 제2클러치 보드(32f) 측에 이동시켜서 결합상태로 한다. 그리고, 직류데이터(31)에 대해 구동전류가 공급되면, 모터(31)의 회전구동력은 감속기구에 의해 감속되고, 지지축(34c)을 통하여 버터플라이 밸브(34b)를 회전시킨다. 또 지지축(34c)의 회전에 의해 상기 각도센서(34g)는 회전각도에 관한 데이터를 제어유닛(15)에 피드백시킨다.

도4는 상기 모터 제어회로(18)의 구성을 도시한 결선도이다. 이 모터 제어회로(18)는 전원(배터리 20)의 플러스극 단자와 마이너스극 단자(어스) 간에 직렬접속된 제1의 스위칭소자(Q1)와 제2의 스위칭소자(Q2), 및 마찬가지로 플러스극 단자와 마이너스극 단자간에 직렬접속된 제3의 스위칭소자(Q3)와 제4의 스위칭소자(Q4)에 의해 브리지회로가 구성되어 있다.

이들 각 스위칭소자는 NPN형 바이폴라(bipolar)형 트랜지스터에 의해 구성되어 있다. 따라서 제1트랜지스터(Q1) 및 제3트랜지스터(Q3)의 각 콜렉터는 배터리(20)의 플러스극 단자에 접속되고, 또 제2트랜지스터(Q2) 및 제4트랜지스터(Q4)의 각 에미터는 어스에 접속되어 있다.

그리고, 제1트랜지스터(Q1)의 에미터와 제2트랜지스터(Q3)의 콜렉터가 접속되어, 제1접속중간점(18a)을 구성하고 있다. 또 제3트랜지스터(Q3)의 에미터와 제4트랜지스터(Q4)의 콜렉터가 접속되고, 제2접속중간점(18b)을 구성하고 있다.

상기 제1접속중간점(18a) 및 제2접속중간점(18b) 사이에는 직류모터(31)의 한쌍의 구동전류 입력단자가 각각 접속되어 있다.

또 제1 및 제4트랜지스터(Q1, Q4)의 제어극단자, 즉 베이스는 서로 결합되어 입력단자(a)를 구성하고 있고, 제2 및 제3트랜지스터(Q2, Q3)의 베이스는 서로 결합되어 입력단자(b)를 구성하고 있다.

도5는 도4에 있어서의 입력단자(a) 및 입력단자(b)에 대하여 상기 제어유닛(15)으로부터 택일적으로 주어지는 스위치 제어신호를 도시한 것이다.

이 제어신호는 PWM에 의한 펄스파형으로 이루어져 있고, 도면에 도시하는 바와 같이, 모터회전방향에 따라 일정시간 구동하도록 구성하고 있다. 또한, 오프밸브시에 있어서는 입력단자(a)만에 대해 큰 펄스폭(W1)의 제어신호가, 또 오픈밸브시에 있어서는 입력단자(b)만에 대해 작은 펄스폭(W2)의 제어신호가 부여된다.

즉 상기 버터플라이 밸브(34b)를 오픈밸브시키도록 할 때는 리턴 스프링(34e)의 리턴방향의 토크를 이용하여 작은 펄스폭으로 유효구동시키도록 되어 있다.

여기서, 상기 버터플라이 밸브(34b)를 오프밸브시키도록 할 경우에는, 도4에 도시하는 단자(a)에 대해 도5에 오프밸브시(a)로 하여 도시한 펄스폭의 스위치제어신호가 공급된다. 따라서 트랜지스터 Q1 및 Q4는 도5(a)에 도시하는 펄스폭에 따른 스위치제어신호에 의해 온(ON) 제어가 이루어지고, 모터(31)의 일방향으로 회전구동시킨다.

또, 상기 버터플라이 밸브(34b)를 오픈밸브시키도록 할 경우에는, 도4에 도시하는 단자(b)에 대하여 도5에 오픈밸브시(b)로 하여 도시한 펄스폭의 스위치제어신호가 공급된다. 따라서 트랜지스터 Q2 및 Q3은 도5(b)에 도시하는 펄스폭의 제어신호에 의해 온 제어가 이루어지고, 모터(31)를 역방향으로 회전구동시킨다.

또, 도6은 도1에 도시한 ECU(15)의 기본구성을 도시한 것이다. 이 ECU(15)에는 각 센서로부터 공급되는 신호를 ECU가 인식가능한 디지털신호 등으로 변환하는 신호처리부(15a)와, 이 신호처리부(15a)에 의해 처리된 입력데이터와, 메모리(15c)에 테이블형식으로 격납된 후술하는 각종 데이터와 비교하는 비교부(15b)와, 이 비교부(15b)에 의한 비교결과를 연산처리하여 제어신호를 출력하는 신호처리부(15d)로 구성되어 있다.

이하에, 도1 내지 도6에 도시한 자동차 엔진의 냉각제어장치의 작용에 대해 도7 이하에 도시하는 주로 상기 ECU(15)가 실행하는 제어순서도에 따라 설명한다.

우선 도7에 도시하는 순서도에 있어서, 자동차엔진이 시동되면, ECU(15)로부터 클러치 제어회로(19)에 대해 제어신호가 공급되고, 따라서 도2에 도시하는 전자플런저(32c)에 대하여 구동전류가 공급되고, 클러치기구(32)는 전달상태가 된다.

이와 동시에, ECU(15)는 모터 제어회로(18)에 대해 오픈밸브상태에 있는 유량제어밸브 즉 버터플라이 밸브(34b)를 오프밸브시키는 제어신호를 송출한다.(스텝 S1)

이로써 도4에 도시하는 모터 제어회로(18)에 있어서의 단자(a)에는 도5에 오프밸브시로 도시한 펄스폭(W1)의 제어신호가 가해진다. 따라서 직류모터(31)가 회전구동되고, 감속기구(33)를 통하여 버터플라이 밸브(34b)는 일단 오프밸브된다.

그리고, 스텝S2에 있어서 ECU(15)는 온도검지소자(13)로부터의 정보를 받는 변환기(14)로부터, 엔진시동시의 냉각수온(Tws)을 판독한다. 이어서 스텝S3에 있어서, ECU(15)는 엔진회전수(N), 스로틀개도(θT), 냉각수온(Tw)을 거둬들인다.

다음에 스텝S4에 있어서, 상기 냉각수온(Tw)과 시동시의 냉각수온(Tws)과의 관계를 판단한다. 즉, Tw＞ Tws 의 조건을 No라고 판정하면, 스텝S5로 옮겨가고, 모터 제어회로(18)에 대해 제어신호를 보내고, 각도센서(34g)에 의한 검출각도가 거의 90도가 되는 값으로 밸브의 각도를 설정한다. 이로써 버터플라이 밸브(34b)는 오프밸브상태를 유지한다.(스텝S6)

그리고, 스텝S7에 있어서 엔진이 정지되었는지의 여부가 판정되고, 엔진정지가 아니다(No)라고 판정되면, 다시 스텝(S3)으로 돌아가는 루틴을 반복한다. 스텝S7에 있어서 엔진정지(Yes)라고 판정하면, 스텝S8로 옮겨가고, ECU(15)는 클러치 제어회로(19)에 대한 제어신호의 공급을 정지하고, 따라서 전자플런저(32c)의 동작이 정지된다.

이 결과, 클러치기구(32)는 해방되고, 버터플라이 밸브(34b)는 리턴 스프링(34e)의 작용에 의해 오픈밸브상태로 된다.

또 상기 스텝S4에 있어서, Tw＞Tws의 조건이 Yes라고 판정되면, 스텝S9로 옮겨가고, 엔진의 부하정보로서의 엔진회전수(N)-스로틀개도(θT)에 대응하는 목표설정수온(Ts)을 도11에 도시하는 테이블 ①로부터 검색한다.

도11에 도시하는 테이블 ①은 엔진회전수(N)와 스로틀개도(θT)와의 사이에서 목표설정수온(Ts)이 매트릭스상으로 기술되어 있다. 또한 도면에 있어서는 지면에 있어서의 설명의 편의상, 엔진회전수(N)와 스로틀개도(θT)와의 관계가 상당히 엉성하게 나타나 있지만, 구체적으로는 보다 세밀한 상태로 기술된다. 또, 다소 엉성한 상태라도 중간치에 있어서는 소위 중간보간을 이룸으로써, 실용상 이용가능한 목표설정수온(Ts)을 구할 수도 있다. 이것은 이하에 나타내는 각 테이블에 있어서도 마찬가지이다.

이어서 스텝S10에 있어서, 냉각수온(Tw)과, 도11에 도시하는 테이블 ①로부터 검색된 목표설정수온(Ts)으로부터, 온도편차(ΔT=Tw-Ts)를 연산한다. 그리고, 스텝S11에 있어서, 엔진회전수(N)와 스로틀개도(θT)에 대응하는 기준제어밸브 각도(θso)를 도12에 도시하는 테이블 ②로부터 검색한다.

이어서, 스텝S12에 있어서 전회의 수온(Two)과 금회의 수온(Tw)으로부터, 온도편차속도(Tv)를 연산한다. 즉, 도7의 스텝S12에 도시하는 바와 같이 Tv=ΔT／Δt=(Two-Tw)／sec의 연산처리를 실행한다.

상기 스텝S10 및 스텝S12에 의해 얻어진 상기 온도편차(ΔT) 및 온도편차속도(Tv)의 2개의 데이터는 스텝S13에 있어서, 각각 소정 온도편차치(ΔTA) 및 소정 온도편차속도치(Tv)와 비교연산된다. 즉 도7에 도시하는 바와 같이 ΔT≤ΔTA, Tv≤TvA의 비교연산이 이루어진다.

상기 소정 온도편차치(ΔTA) 및 소정 온도편차속도치(Tv)는 후술하는 테이블 ③에 있어서, 각각 굵은 선으로 둘러싸인 비교적 편차성분이 낮은 값으로 설정되어 있고, 스텝S13에 있어서 그 소정치 이하가 아니다(No)라고 판정하면, 도8에 도시하는 스텝S12으로 이행한다.

도8에 도시하는 스텝S21 내지 스텝S25는 유량제어밸브에 의한 냉각수의 유량제어를 비교적 신속히 실행하는 속응제어의 루틴이다.

스텝S21에 있어서는 스텝S10에 있어서 구한 온도편차(ΔT), 스텝S12에 있어서 구한 온도편차속도(Tv)에 대응한 제어밸브 설정각도(θs)를 도13에 도시하는 테이블 ③으로부터 검색한다.

도13에 도시하는 테이블 ③은 상기 테이블 ①②와 마찬가지로 온도편차(ΔT)와 온도편차속도(Tv)와의 사이에서 제어밸브 설정각도(s)가 매트릭스상으로 기술되어 있다. 그리고, 테이블 ③에 있어서 굵은 선으로 둘러싸인 온도편차(ΔT)의 값이 작은 범위(ΔT4) 및 온도편차속도(Tv)의 값이 작은 범위(Tv4)가 상기한 소정 온도편차치(ΔTA) 및 소정 온도편차속도치(Tv)로서 설정되어 있다.

스텝S22에 있어서는, 종합제어밸브각도(θ)의 연산이 이루어진다. 이것은 스텝S11에 있어서 검색된 기준제어밸브각도(θso)와, 스텝S21에 있어서 검색된 제어밸브설정각도(θs)와의 사이에서, θ=θso±θs의 연산이 이루어진다.

그리고, 스텝S23에 있어서 모터의 회전방향을 선정하는 연산, 즉 Δθ=θv-θ의 연산이 이루어진다. 또한 이 연산에 사용되는 θv는 도2에 도시한 제어밸브각도를 검출하는 각도센서(34g)로부터 얻어지는 것이다. 그리고 이 연산의 결과에 있어서의 플러스 또는 마이너스의 값에 따라 모터의 회전방향이 결정된다.

이어서 스텝S24로 옮겨가고, DC모터, 즉 도2에 도시한 직류모터(31)의 구동이 실행된다. 이 경우, 상기 Δθ의 값에 따라 Δθ가 큰 경우에는 그것에 따른 큰 듀티펄스가 발생되고, Δθ가 작은 경우에는 그것에 따른 작은 듀티펄스가 발생되며, PWM신호에 의해 DC모터가 구동된다.

이로써 스텝S25에 있어서, 유량제어밸브인 버터플라이 밸브(34b)가 회동되고, 이상의 루틴을 거친 후, 다시 도7에 있어서의 스텝S7로 돌아간다.

한편, 도7의 스텝S13에 있어서의 비교연산의 결과, 온도편차(ΔT) 및 온도편차속도(Tv)가 소정 범위 이하(Yes)라고 판단하면, 도9에 있어서의 스텝S31로 이행한다.

도9에 도시하는 스텝S31 내지 스텝S40은 유량제어밸브에 의한 냉각수의 유량제어를 단위시간 마다 연속적으로 미소변화시키는 적분제어요소를 포함하는 PI제어를 실행하는 루틴이다.

스텝S31에 있어서는 도14에 도시하는 온도편차(ΔT)에 대응한 비례분 개도치(θsp)의 테이블 ④로부터 비례분 개도치(θsp)를 검색한다.

이어서 스텝S32에 있어서 온도편차(ΔT)에 대응한 도15에 도시하는 적분개도치(θsi)의 테이블 ⑤로부터 적분개도치(θsi)를 검색한다.

그리고 스텝S33으로 옮겨가고, 스텝S12에서 구한 온도편차속도(Tv)의 값이 “0”인지의 여부가 판단된다. 여기서 온도편차속도(Tv)의 값이 0이라고 판단되면, 후술하는 스텝S37로 이행한다. 또 온도편차속도(Tv)의 값이 “0”이 아니라고 판단되면, 스텝S34로 옮겨간다.

스텝S34에 있어서는, 스텝S10에서 구한 온도편차(ΔT)의 값이 판단된다. 이 스텝S34에 있어서 ΔT＞0이라고 판단되면 스텝S35로, 또 ΔT＜0이라고 판단되면 스텝S36으로, 또한 ΔT=0이라고 판단되면 스텝S37로 이행한다.

상기 스텝S35에 있어서는, 제어밸브개도 연산으로서 제어밸브개도를 감소시켜야 하는 값(θ)이 연산된다. 여기서는 스텝S11에 있어서 검색된 기준제어밸브개도(θso)와, 스텝S31에 있어서 검색된 비례분 개도치(θsp)와, 스텝S32에 있어서 검색된 적분개도치(si)로부터, θ=θso-(θsp＋θsi)의 연산이 이루어진다.

또, 스텝S36에 있어서는, 제어밸브개도연산으로서 제어밸브개도를 증대시켜야할 값(θ)이 연산된다. 여기서는 θ=θso＋(θsp＋θsi)의 연산이 이루어진다.

또한 스텝S37의 경우에 있어서는, 전회의 제어밸브각도(θ)를 그대로 가지고 들어가는 작용이 이루어진다.

그리고 스텝S38로 이행하고, 상기 스텝S35 내지 스텝S37에 있어서 각각 구해진 제어밸브각도(θ)와, 제어밸브각도센서(34g)로부터 얻어지는 제어밸브각도(θv)에 의해 Δθ=θv-θ의 연산이 이루어진다. 이것은 상기한 스텝S23과 같은 연산이고, 이 결과에 있어서 모터의 회전방향이 결정된다.

그리고, 스텝S39 및 스텝S40을 실행함으로써 유량제어밸브의 각도가 제어된다. 이 스텝S39 및 스텝S40의 작용은 상기한 스텝S24 및 스텝S25와 동일하고, 그 설명은 생략한다.

이상의 루틴을 거쳐 도7에 있어서의 스텝S7로 돌아가, 엔진이 정지될때까지 이상의 루틴이 순회된다.

이상의 작용에 의해 엔진에 대한 부하정보로부터 냉각수의 온도추이를 예측한 상태로 냉각수의 온도관리가 이루어진다. 그리고 상황에 따라 유량제어밸브는 제1의 제어신호 생성모드와 제2의 제어신호 생성모드에 의해 얻어진 제어신호에 의해 개폐제어가 이루어지고, 이 결과 제어밸브의 응답성이 개선되어 냉각수의 제어정밀도를 훨씬 높이는 것이 가능해진다.

그런데, 상기한 도7 내지 도9에 도시한 순서도는 유량제어밸브의 응답성의 향상을 도모하기 위해, 온도편차(ΔT), 온도변화속도(Tv)에 대응하여 설정한 제어밸브개도(θs)를 판독하고, 제어밸브의 개도를 제어하도록 하고 있다. 이 수법을 보다 간이하게 실시하기 위해 도10에 도시하는 순서도를 이용할 수도 있다.

도10은 도7에 있어서의 스텝S13과 도8에 도시하는 스텝S21 내지 스텝S25의 각 스텝을 교체하여 이용할 수 있는 것이다.

즉, 도10에 있어서의 스텝S51은 도7에 있어서의 스텝S13과 동일하다. 이 스텝S51에 있어서, No라고 판단된 경우에는 스텝S52에 있어서는 엔진의 부하정보로서의 엔진회전수(N)-스로틀개도(θT)에 대응하는 제어밸브각도(θs')를 도16에 도시하는 테이블 ⑥으로부터 검색한다.

그리고, 스텝S53에 있어서, 모터의 회전방향을 선정하는 연산, 즉 상기 스텝S23의 경우와 마찬가지로 Δθ=θv-θs'의 연산이 이루어진다. 이 연산의 결과에 있어서의 플러스 또는 마이너스의 값에 따라 모터의 회전방향이 결정된다.

이어지는 스텝S54 및 S55의 작용은 상기한 스텝S24 및 스텝S25와 동일하고, 그 설명은 생략한다.

그리고, 스텝S56으로 옮겨가고 각도센서(34g)로부터 얻어지는 유량제어밸브개도(θv)와 스텝S52에서 구한 제어밸브 설정각도(θs')가 같은지의 여부(θs'=θv？)가 판정되고, 같지 않다(No)고 판단된 경우에는 도7에 도시하는 스텝S7로 돌아간다. 또, 같다(Yes)라고 판단된 경우에는 도9에 있어서의 스텝S31로 이행하고, PI제어가 실행된다.

또한, 이상 설명한 도7 내지 도9에 도시하는 순서도, 및 도10에 도시하는 순서도에 있어서는 어느 것이든 유량제어밸브로서의 버터플라이 밸브(34b)의 각도를 각도센서(34g)로부터 유량제어밸브개도(θv)로서 공급을 받도록 하고 있지만, 이 유량제어밸브개도(θv)를 이용하지 않고, 같은 제어를 실행할 수 있다.

즉 각도센서를 사용할 경우에는 기본적으로는 유량제어 밸브개도(θv)를 제어편차신호로서 목표설정수온(Ts)으로 제어하고, 또 각도센서를 사용하지 않는 경우에는 직접 온도편차신호(ΔT)에 의거하여 직류모터를 PI듀티펄스 구동하여 제어할 수 있다.

따라서, 제어밸브 각도센서를 사용하지 않는 상태에 있어서는, 도13에 도시하는 테이블 ③을 직류모터 구동 PI듀티치 테이블로 치환하여 제어함으로써 같은 결과를 얻을 수 있다.

도17은 이것에 이용되는 온도편차신호(ΔT)에 대응한 비례분 듀티테이블의 예를 도시한 것이고, 또 도18은 이것에 이용되는 온도편차신호(ΔT)에 대응한 적분듀티테이블의 예를 도시하고 있다.

이들 대응테이블을 참조하여 도4에 도시하는 브릿지형 직류모터 구동회로에 가하는 PWM신호의 듀티비를 시간제어함으로써, 같은 작용효과를 얻을 수 있다.

또, 제어유닛(15)에 있어서는 온도검지소자(13)에 의해 얻어지는 실제의 냉각수온도(Tw)와, 목표설정수온(Ts)을 비교하고, 그 차인 ΔT가 어느 일정시간 경과후에 소정보다도 커진 경우, 즉 소정 온도범위로부터 벗어난 경우에는 이상상태 출력을 발생시킬 수 있다.

이 이상상태 출력의 발생에 의해 클러치 제어회로(19)가 클러치 기구(32)를 해방시키도록 제어함으로써, 리턴 스프링(34e)의 작용에 의해 버터플라이 밸브(34b)를 오픈밸브 상태로 할 수 있다. 따라서 냉각수의 순환이 촉진되고, 엔진이 오버히트에 이르는 사태가 되는 것을 피할 수 있다.

또 이상은, 본 발명의 냉각제어장치를 자동차용 엔진에 적용한 실시형태에 의거하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 특정의 것으로 한정되지 않고, 기타의 내연기관에 적용함으로써 같은 작용효과를 얻을 수 있다.

다음에 본 발명의 내연기관의 냉각제어장치의 제2의 실시형태를 설명한다.

ECU(15)로부터는 후술하는 PTC구동회로(18)에 대해 PTC히터 가열제어용 PWM신호가 공급되도록 구성되어 있고, 또 ECU(15)로부터는 후술하는 팬모터 구동회로(19)에 대해 팬모터 구동제어용 PWM신호가 공급되도록 구성되어 있다. 이 PTC구동회로(18) 및 팬모터 구동회로(19)는 배터리(20)로부터 공급되는 전류를 각각 PWM신호에 의해 제어하고, 유량제어유닛(11)에 구비된 후술하는 PTC히터, 및 팬모터에 대해 제어전류(전력)이 공급되도록 구성되어 있다.

도19는 상기 유량제어유닛(11)의 제1의 구성을 단면상태로 도시한 것이다. 이 유량제어유닛(111)에는 엔진측에 접속되는 통체부(131)가 구비되어 있다. 이 통체부(131)의 내저부에는 그 중앙부에 지지지축(132)이 배치되고, 이 지지지축(132)에 의해 회전가능하게 지지된 버터플라이 밸브(133)가 배치되어 있다. 이 버터플라이 밸브(133)는 후술하는 서모 엘리멘트가 비작동인 상태에 있어서는, 상기 지지지축(132)에 배치된 도시하지 않는 리턴 스프링에 의해 도20(a)에 도시하는 바와 같이 오프밸브상태가 되도록 구성되어 있다. 그리고, 상기 버터플라이 밸브(133)의 오프밸브상태에 있어서는, 통체부(131)의 내저부에 배치된 가요성물질에 의해 구성된 밸브시트(134)가 밸브체에 접속하도록 구성되어 있다.

이 버터플라이 밸브(133)의 밸브체는 주지대로 원반상으로 형성되어 있고, 냉각수의 유통방향에 대해 그 평면방향의 각도가 지지지축(132)의 회전각에 의해 냉각수의 유량이 제어되도록 이루어진다. 즉, 냉각수의 유통방향에 대해 그 평면방향의 각도가 90도 부근에서 오프밸브상태가 되고, 그 평면방향의 각도가 0도 부근에서 전체 오픈상태가 된다. 그리고, 그 중간각도를 적절히 취함으로써 냉각수의 유량은 거의 일차적으로 제어된다.

상기 버터플라이 밸브(133)의 냉각수의 유출측, 즉 라디에이터측에는 서모 엘리멘트(135)가 배치되어 있다. 도20에 도시하는 예에 있어서는, 이 서모 엘리멘트(135)는 냉각수로(3a)의 냉각수중에 배치되고, 냉각수와 열접촉할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 서모 엘리멘트(135)에는 열팽창체로서의 왁스를 봉입한 원통상의 왁스엘리멘트(136)가 냉각수중에 위치하도록 배치되어 있다. 그리고, 왁스엘리멘트(136)에는 왁스의 팽창 정도에 따라 상하방향으로 가동되도록 매설된 피스톤 부재(137)가 배치되어 있다.

이 피스톤부재(137)의 상부에는 이 피스톤부재(137)를 위요하도록 원통상의 리테이너(138)가 배치되어 있고, 피스톤부재(137)의 상승에 의해 리테이너(138)는 상기 지지지축(132)에 동축상으로 배치된 캠부재(139)에 당접하고, 이것을 지지지축(132)을 중심으로 하여 회동시킬 수 있도록 구성되어 있다.

따라서, 피스톤부재(137)의 작동에 의한 상기 캠부재(139)의 회동에 따라 버터플라이 밸브(133)는 도20(b)에 도시하는 바와 같이 오픈밸브되고, 냉각수가 순환하도록 이루어진다.

한편, 왁스엘리멘트(136)를 둘러싸도록 플러스특성 서미스터를 발열체로 한 환상의 PTC히터(140)의 상하에는 PTC히터(140)에 전류를 공급하기 위한 각각 환상으로 형성된 한쌍의 전극(141, 142)이 배치되어 있다. 그리고, 이 전극(141, 142)에는 유량제어유닛(111)의 측면에 형성된 소켓(143)으로부터 리드선을 통하여 전류가 공급되도록 구성되어 있다.

따라서, 소켓(143)을 통하여 PTC히터(140)에 통전함으로써, 상기 왁스엘리멘트(136)를 가열할 수 있다. 따라서, 왁스엘리멘트(136)에 봉입된 왁스의 열팽창에 의해, 상술한 대로 피스톤부재(137)가 상부로 돌출하여, 버터플라이 밸브(133)를 오픈밸브시킬 수 있다.

이 도20에 도시하는 제1의 구성의 유량제어유닛(111)에 의하면, 냉각수의 온도 및 PTC히터에 가하는 전력량에 따라 버터플라이 밸브(133)의 오픈밸브 정도를 제어할 수 있다.

다음에 도21은 상기 유량제어유닛(111)의 제2의 구성을 단면상태로 도시한 것이다. 또한 도21에 있어서, 도20과 동일부분은 동일부호로 나타내고 있고, 따라서 그 상세한 설명은 생략한다.

이 도21에 도시하는 유량제어유닛(111)에 있어서의 서모 엘리멘트(135)는 냉각수에 대해 열적으로 절연되도록 구성되어 있다. 이 때문에 버터플라이 밸브(133)의 출구측에 있어서 서모 엘리멘트(135)와의 사이에서 냉각수의 열을 차단하는 벽체(144)가 배치되어 있다. 그리고, 원반상의 PTC히터(140)가, 원반상의 각 전극(141, 142)에 의해 협지되어 서모 엘리멘트(135)의 하저부에 배치되어 있다.

또한, 상기 벽체(144)는 합성수지 등의 재료에 의해 성형함으로써, 열적인 절연성을 보다 향상시킬 수 있다.

여기서, 도21은 버터플라이 밸브(133)의 오프밸브상태를 도시하고 있고, PTC히터(140)에 통전함으로써, 왁스엘리멘트(136)에 봉입된 왁스의 열팽창에 의해 피스톤부재(137)가 상부로 돌출하고, 도20(b)에 도시한 경우와 같은 작용에 의해 버터플라이 밸브(133)를 오픈밸브시킬 수 있다.

이 도21에 도시하는 제2의 구성의 유량제어유닛(111)에 의하면, 냉각수의 온도에 관계없이, PTC히터에 가하는 전력량에 따라 버터플라이 밸브(133)의 오픈밸브 정도를 제어시킬 수 있다.

다음에 도22는, 도19에 도시한 ECU(15)의 기본구성을 도시한 것이다. 이 ECU(15)에는 각 센서로부터 공급되는 신호를 ECU가 인식가능한 디지털신호 등으로 변환하는 신호처리부(115a)와, 이 신호처리부(115a)에 의해 처리된 입력데이터와, RAM등의 메모리(115c)에 테이블형식으로 격납된 후술하는 각종 데이터와 비교하는 비교부(115b)와, 이 비교부(115b)에 의한 비교결과를 연산처리하여 제어신호로서의 PWM신호를 출력하는 신호처리부(115b)에 의한 비교결과를 연산처리하여 제어신호로서의 PWM신호를 출력하는 신호처리부(115d)로 구성되어 있다. 그리고, 신호처리부(115d)로부터 출력되는 PWM신호는 도23 및 도24에 도시한 PTC구동회로(118) 및 팬모터구동회로(119)에 공급되도록 구성되어 있다.

도23에 도시하는 PTC구동회로(118)는 NPN형 트랜지스터(118b)에 의해 구성되어 있고, 상기 신호처리부(115d)로부터 출력되는 PWM신호는 베이스 입력저항(118a)을 통하여 트랜지스터(118b)의 베이스에 공급되도록 구성되어 있다. 트랜지스터(118b)의 콜렉터는 상기 유량제어유닛(111)에 배치된 PTC히터(140)를 통하여 배터리에 접속되어 있고, 그 에미터는 기준단위점(자동차의 차체)에 접속되어 있다. 또 PTC히터(140)에 대해 병렬로 보호용 다이오드(118c)가 접속되어 있다.

여기서, 트랜지스터(118b)의 베이스에는 도5에 PWM1 및 PWM2로서 도시하는 바와 같이, 듀티(DUTY)치가 제어된 히터가열제어용 펄스신호가 ECU(115)로부터 공급된다. 따라서 트랜지스터(118b)는 펄스신호의 듀티치에 따라 PTC히터(140)에 대해 전류를 흘리고, 이로써 PTC히터(140)의 발열량이 제어된다.

도24에 도시하는 팬모터구동회로(119)도 마찬가지로, NPN형 트랜지스터(119b)에 의해 구성되어 있고, 상기 신호처리부(115d)로부터 출력되는 PWM신호는 베이스입력저항(119a)을 통하여 트랜지스터(119b)의 베이스에 공급되도록 구성되어 있다. 트랜지스터(119b)의 콜렉터는 팬모터(6b)를 통하여 배터리에 접속되어 있고, 그 에미터는 기준전위점(자동차의 차체)에 접속되어 있다.

여기서, 트랜지스터(119b)의 베이스에는 도23에 PWM1 및 PWM2로서 도시한 것과 마찬가지로, 듀티(DUTY)치가 제어된 팬모터제어용 펀스신호가 ECU(15)로부터 공급된다. 따라서 트랜지스터(119b)는 펄스신호의 듀티치에 따라 팬모터(6b)에 대해 전류를 흘리고, 이로써 팬모터(6b)의 회전수가 설정되고, 라디에이터에 의한 방열효율을 제어할 수 있다.

〈제1의 구성의 유량제어유닛(도20)을 이용한 경우의 작용〉

이하, 냉각수의 온도 및 PTC히터에 가하는 전력량에 따라 버터플라이 밸브의 오픈밸브 정도가 제어되는 도20에 도시하는 제1의 구성의 유량제어유닛을 이용한 경우의 작용에 대하여, 도25에 도시하는 제어공정도에 의거하여 설명한다.

또한, 도25에 도시하는 예는 엔진의 냉각수 출구온도를 소정 범위내로 제어하는 경우를 도시하고 있다. 이것에는 우선 엔진의 냉각수 출구온도의 목표설정온도(Ts)가 이용되고, 공정 K1에 있어서 상기 목표설정온도(Ts)와, 엔진의 냉각수 출구 온도를 측정하는 온도센서(13)에 의해 얻어지는 냉각수 온도(Two)와의 편차(ΔT)(=Two-Ts)를 연산한다.

그리고 공정 K2에 있어서, 상기 편차(ΔT)에 따른 서모 엘리멘트(135)에 의한 필요한 엘리멘트 리프트량을 연산한다. 이 경우에 있어서는, 냉각수 온도(Two)와, 냉각수의 유량(엔진의 회전수에 의존)과, PTC히터에 통전하기 위한 PWM신호의 듀티치에 의해 엘리멘트 리프트량이 거의 결정된다. 그리고, 이들 파라미터에 의해 PTC히터에 통전하기 위한 PWM신호의 듀티치가 결정된다.

또한, PWM신호의 듀티치를 결정하는 경우에 있어서는, 주지의 PID(추종제어량)의 연산이 채용된다. 이것은 현실로는 여러 가지의 외란 요소에 의해 상기한 파라미터만에 의해 정확한 제어가 불가능한 경우가 많다. 그래서 제어계의 시간적인 지연 등을 보정하기 위해 PWM신호의 듀티치에 미소한 플러스 마이너스방향의 보정을 가하도록 하고 있다.

그리고, 도23에 도시한 PTC구동회로(18)에 대해 PTC히터가열제어용 PWM신호가 공급되고, 이로써 공정 K3에 있어서 PTC히터(140)이 발열하고, 공정 K5에 있어서 서모 엘리멘트가 리프트한다. 이 경우, 공정 K4에 있어서 엘리멘트 리프트량에 대해 다른 요건이 가해지지만 이것은 후술한다.

이 엘리멘트 리프트에 의해, 공정 K6에 있어서 캠을 통하여 기계적인 직선운동이 회전운동으로 변환된다. 즉 버터플라이 밸브(133)의 지지지축(3)이 회동되게 된다. 이 버터플라이 밸브의 지지지축(132)에는 상기한 대로 리턴 스프링이 배치되어 있고, 공정 K7에 있어서 리턴 스프링에 의해 리턴(돌아감)요소를 함유하고, 공정 K8에 있어서 버터플라이 밸브의 개폐동작이 행해지게 된다.

이로써, 공정 K9에 있어서 라디에이터에 유입하는 냉각액의 유량이 변화하고, 공정 K11에 도시하는 바와 같이, 엔진입구에 있어서의 냉각수의 온도가 변화하게 된다. 이 경우, 공정 K10에 있어서 냉각수의 온도변화를 초래하는 다른 요건도 가해지지만 이것은 후술한다.

그리고 공정 K12에 있어서, 냉각수는 엔진내를 통과하고, 이 때의 열교환에 의해 온도변화가 초래되어 엔진의 출구온도가 된다.

이 때, 제1의 구성의 유량제어유닛에 있어서는, 서모 엘리멘트(135)는 PTC히터(140)에 의한 가열작용과 냉각수의 온도에 의한 작용을 동시에 받아 엘리멘트 리프트가 이루어진다. 즉 공정 K13에 도시하는 바와 같이 엔진의 출구온도가 서모 엘리멘트에 작용하고, 그 열량(온도와 유량)이 공정 K4에 있어서, PTC히터에 의한 열량에 더해지고, 엘리멘트의 리프트량이 결정된다.

또, 냉각수의 엔진출구온도는 공정 K14에 도시하는 바와 같이 온도센서에 의해 검출되고, 그 출구온도는 상기 공정 K1에 있어서, 목표설정온도(Ts)에 대해 마이너스요인으로서 가산되고, 상기 편차(ΔT)를 생성한다.

한편, 상기 편차(ΔT)의 정보는 공정 K15에 있어서, 라디에이터팬을 구동하는 팬모터의 회전수에 대응하는 PWM신호의 듀티치를 연산시킨다. 이 경우에 있어서도, 공정 K2와 마찬가지로 PID의 연산이 채용된다.

이리하여 생성된 팬모터구동용 PWM신호는 도24에 도시한 팬모터 구동회로(119)에 공급되고, 공정 K16에 도시하는 바와 같이 라디에이터팬의 회전수의 조정(변화)이 이루어진다. 이 경우, 공정 K17에 도시하는 바와 같이 차속에 의한 풍속의 변화, 외기온도의 변화의 요소가 가해지고, 공정 K18에 도시하는 바와 같이 라디에이터에 있어서의 냉각효율이 변화한다. 이 냉각효율의 요소는 상기한 공정 K10에 있어서 라디에이터에 유입하는 냉각액의 유량의 변화요소에 가해지고, 엔진의 입구온도 변화에 작용한다.

〈제2의 구성의 유량제어유닛(도21)을 이용한 경우의 작용〉

다음에, 냉각수의 온도에 의존하지 않고, 주로 PTC히터에 가해지는 전력량에 따라 버터플라이 밸브의 오픈밸브 정도가 제어되는 도21에 도시하는 제2의 구성의 유량제어유닛을 이용한 경우의 작용에 대해 도26에 도시하는 제어공정도에 의거하여 설명한다.

또한, 도26에 도시하는 예는 전예와 마찬가지로 엔진의 냉각수 출구온도를 소정 범위내에 제어하는 경우를 도시하고 있다. 그리고, 도26에 도시하는 각 공정 K1∼K18에 있어서, 상기한 도25에 도시하는 공정과 동일한 공정은 각각 동일한 부호로 나타내고 있고, 따라서 중복되는 설명은 생략한다.

도21에 도시하는 제2의 구성의 유량제어유닛에 있어서는, 상술한 바와 같이 서모 엘리멘트(135)가 냉각수에 대해 열적으로 절연되도록 배치되어 있고, 따라서 도25에 비교하면, K13에 도시하는 공정이 실질적으로 삭제된다. 즉, 엔진의 출구온도가 서모 엘리멘트에 작용하는 공정이 삭제된다.

그리고, 서모 엘리멘트(135)에는 외기온도가 작용하기 위해 도26에 도시하는 바와 같이 공정 K4에 있어서, PTC히터에 의한 열량에 대해 외기온도의 요소가 가해지고, 엘리멘트 리프트량이 결정되게 된다.

본 발명에 관한 냉각장치는 이상 설명한 도25 또는 도26에 도시하는 제어공정에 의해 냉각작용이 실행되지만, 다음에 도27 및 도28에 도시하는 주로 상기 ECU(15)가 실행하는 제어순서도에 대해 설명한다. 또한, 도27 및 도28에 도시하는 제어순서도는 도25 및 도26에 도시하는 주로 제어공정 K1∼K4 및 K15에 대응하는 것이다. 그리고, 제1의 구성의 유량제어유닛(도20)을 이용한 경우와, 제1의 구성의 유량제어유닛(도21)을 이용한 경우에 있어서는 그 제어순서도에 약간의 상이가 있고, 각각으로 나누어 이하에 설명한다.

〈제1의 구성의 유량제어유닛(도20)을 이용한 경우의 제어순서도〉

도27에 도시하는 바와 같이 스텝S101에 있어서, 우선 ECU(15)는 서모 엘리멘트의 오픈밸브 개시온도(To)(70℃∼80℃)를 판독하여 취득한다. 이어서 ECU(15)는 스텝S102에 있어서 엔진회전수(N), 엔진부하정보로서의 흡입공기의 마이너스압(P) 및 스로틀 밸브(16)의 개도를 검출하는 스로틀개도센서(17)로부터의 스로틀개도(θT), 및 온도센서(13)에 의한 냉각수온(Tw)을 검출한다.

그리고 스텝(S103)에 있어서 ECU는 도22에 도시하는 메모리(15c)에 격납된 테이블로부터, 엔진회전수(N)와 스로틀개도(θT)와의 관계로 기술된 엔진출구에 있어서의 냉각액의 목표설정수온(Ts)을 판독한다. 이어서 ECU는 스텝S104에 있어서, 먼저 테이블로부터 판독한 목표설정수온(Ts)과, 스텝S102에 있어서 검출한 온도센서(13)에 의한 냉각수온(Tw)과의 편차 ΔT(=Ts-Tw)를 연산한다.

그리고, ECU는 스텝S105에 있어서, 상기 스텝S101에 있어서 취득한 서모 엘리멘트에 의한 오픈밸브개시온도(To)와, 스텝S102에 있어서 검출한 냉각수온(Tw)을 이용하여 〔Tw＜To〕인지의 여부의 판단을 행한다. 여기서 상기 조건이 No인 경우에는 스텝S106으로 이행한다. 즉 이것은 냉각수온의 실측치(Tw)가 서모 엘리멘트에 의한 오픈밸브 개시온도(To)와 같은지, 또는 냉각수온(w)이 서모 엘리멘트에 의한 오픈밸브개시온도(To)보다도 큰 상태를 의미한다.

스텝S106에 있어서는 스텝S104에 있어서 연산한 편차(ΔT)를 이용하여, 〔ΔT=Ts-Tw＜0〕인지의 여부의 판단을 행한다. 이것이 Yes인 경우에 있어서는 스텝S107로 진행한다. 이것은 목표설정수온(Ts)과 실측냉각수온(Tw)이 같은지, 또는 목표설정수온(Ts)보다도 실측냉각수온(Tw)이 높은 경우를 의미하고, 냉각수를 조급하게 식힐 필요가 있는 경우이다.

ECU는 스텝S107에 있어서, 이것을 받아 팬모터(6b)를 구동하기 위한 PWM신호의 생성스텝을 실행한다. 즉, 스텝S104에 있어서 연산한 온도편차(ΔT)와, 이것에 대응하는 PWM신호의 듀티치인 DF(회전수 NF)를 기술한 테이블로부터 듀티치를 검색하고, 이것에 대응한 PWM신호를 작성한다. 이 PWM신호는 도6에 도시한 팬모터구동회로(119)에 공급되고, 팬모터(6b)가 회전구동된다.

이어서 스텝S108 및 S109에 있어서, PTC히터에 공급하는 전력을 제어하기 위한 PWM신호의 생성스텝을 실행한다. 즉, 스텝S108에 있어서는, 스텝S102에 있어서 취득한 엔진회전수(N)와, 스로틀개도(θT)와의 관계로부터 설정수온(Ts)이 되는 듀티치를 기술한 듀티치(Do) 테이블로부터 듀티치(Don)를 검색한다.

그리고, 도28에 도시하는 스텝S109로 옮겨가고, PID의 연산이 실행된다. 즉 온도편차(T)에 대응하는 PTC히터구동용 PWM신호의 비례듀티치를 기술한 테이블로부터 비례분 듀티치(Dpn)를 검색하고, 또 온도편차(ΔT)에 대응하는 PTC히터구동용 PWM신호의 적분듀티치를 기술한 테이블로부터 적분듀티치(Din)를 검색한다.

이어서 스텝S110에 있어서, 이미 스텝S108에 있어서 얻은 듀티치(Don)와, 스텝S109에 있어서 검색한 비례분 듀티치(Dpn), 및 적분듀티치(Din)에 의해 PTC구동펄스의 듀티치(D)를 〔D=Don±(Dpn＋Din)〕의 연산을 실행하는 것으로 구한다.

그리고, 스텝S111에 있어서 도23에 도시한 PTC구동회로(118)에 대해 듀티치(D)의 PWM신호를 공급한다. 따라서 상기 듀티치(D)에 의해 제어된 전류가 PTC히터(140)에 가해지고, 서모 엘리멘트(135)는 그 전류량(전력량)에 따라 발열하고, 스텝S111에 있어서 서모 엘리멘트(135)의 리프트량(ΔLH)이 결정된다.

한편, 도20에 도시하는 제1의 구성의 유량제어유닛을 이용한 경우에 있어서는, 서모 엘리멘트(135)는 냉각수온에 감응하고, 이상의 스텝에 의한 작용과 병행하여 냉각수온에 의해 리프트량이 제어된다. 도27의 부호 E에 계속되는 도28에 도시하는 스텝S113에 있어서, 냉각수온(Tw)에 의한 서모 엘리멘트 리프트량(ΔLw)이 작용하고, 이것이 상기 스텝S111에 있어서 이루어진 서모 엘리멘트(135)의 리프트량에 ΔLH에 가산된다. 즉 스텝S114에 도시하는 바와 같이, 서모 엘리멘트 합성리프트량(ΔL)은 ΔL=ΔLH＋ΔLw로 된다.

이 합성리프트량(ΔL)에 의거하여, 스텝S115에 있어서 버터플라이 밸브(133)는 회전구동되고, 버터플라이 밸브의 개도가 θv로 된다. 그리고 스텝S115로부터 도9에 도시하는 부호 D를 통하여 스텝S102에 리턴되고, 이 순서도가 순환하여 실행된다.

이리하여 스텝S116에 도시하는 바와 같은 냉각수의 유량이 제어되고, 종국적으로 냉각수의 출구온도가 목표설정수온(Ts)에 수속하도록 제어된다.

이상의 설명은 스텝S106에 있어서 냉각수온이 소정보다도 높은 상태에 있어서 이것을 냉각할 필요가 있는 경우에 대한 제어순서도를 나타내고 있다.

다음에 상기한 상태 이외의 경우에 있어서의 제어순서도에 대해 설명한다. 즉, 스텝S106에 있어서의 판정이 No인 경우, 즉 목표설정수온(Ts)에 대해 실측냉각수 온도(Tw)가 낮은 경우에 있어서는, 스텝S117의 루틴에 들어간다. 이 스텝S117에 있어서는 라디에이터팬을 구동하는 모터가 OFF로 되고, 이어서 스텝S118에 있어서 PTC히터에 가하는 전류를 제어하는 PWM신호의 듀티치는 “0”으로 된다. 즉 이 경우에는 도27 및 도28에 도시하는 부호 B를 경유하여 스텝S111로 옮겨가고, PTC히터(140)에 가해지는 전류는 차단상태로 된다. 따라서 라디에이터팬(6b)의 정지와 동시에, PTC히터(140)의 발열도 정지하여 버터플라이 밸브(133)는 오프밸브방향으로 부세된다. 이로써 실측냉각수온도(Tw)가 목표설정수온(Ts)을 넘기까지는 방열효율을 저하시켜서 냉각수온의 조급한 상승을 도모하도록 작용한다.

또, 스텝S105에 있어서 냉각수온의 실측치(Tw)가 서모 엘리멘트에 의한 오픈밸브 개시온도(To)보다 낮은 경우, 즉 판정이 Yes인 경우에는, 스텝S119에 도시하는 루틴에 들어가고, PTC히터에 가하는 전류를 제어하는 PWM신호의 듀티치는 “0”으로 된다. 이 경우에 있어서도 도27 및 도28에 도시하는 부호 C를 경유하여 스텝S111으로 옮겨가고, PTC히터(140)에 가해지는 전류는 차단상태로 된다. 따라서 PTC히터의 발열은 정지상태로 되고, 냉각수온의 조급한 상승을 도모하도록 작용한다.

〈제2의 구성의 유량제어유닛(도21)을 이용한 경우의 제어순서도〉

다음에 냉각수의 온도에 의존하지 않고, 주로 PTC히터에 가하는 전력량에 따라 버터플라이 밸브의 개도 정도를 제어할 수 있는 도21에 도시하는 제2의 구성의 유량제어유닛을 이용한 경우의 제어순서도에 대해 설명한다.

이 경우에 있어서는 도27 및 도28에 도시하는 순서도에 있어서, 부호 E로 연결되는 루틴이 실질적으로 삭제된다. 즉, 스텝S113에 있어서의 냉각수온(Tw)에 이한 서모 엘리멘트의 리프트량(ΔLw)은 작용하지 않고, 오로지 스텝S112에 도시한 PTC히터에 의존한 서모 엘리멘트의 리프트량(ΔLH)만의 제어가 된다.

이상과 같이 실시형태에 나타낸 냉각제어장치에 의하면, 엔진의 회전수 및 부하정보(스로틀개도 θT) 등의 파라미터로부터 목표설정수온을 유도하고, 목표설정수온에 대한 냉각수온의 편차를 연산하여 서모 엘리멘트를 가열하는 PTC히터에의 전류의 공급량을 제어하도록 이루어진다. 이 결과, 버터플라이 밸브의 오픈밸브상태가 제어되고, 냉각수의 가열효율이 변경된다. 덧붙여 팬모터의 회전제어도 행하도록 이루어지기 때문에, 항상 최적의 엔진의 운전온도를 확보할 수 있다.

또한, 도27 및 도28에 도시한 순서도에 있어서는, 각각의 데이터가 격납된 테이블을 구축하고, 이 테이블로부터 필요한 데이터를 판독하도록 설명하고 있지만, 특히 테이블형식으로 데이터를 격납할 필요는 없고, 이들은 연산처리에 의해 도출하도록 구성해도 좋은 것은 물론이다.

또 이상은, 본 발명의 냉각제어장치를 자동차용 엔진에 적용한 실시형태에 의거하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 특정의 것이 한정되지 않고, 기타의 내연기관에 적용함으로써, 같은 작용효과를 얻을 수 있다.

이상의 설명에서 분명한 바와 같이, 본 발명에 관한 내연기관이 냉각제어장치 및 냉각제어방법에 의하면, 적어도 내연기관에 대한 부하정보에 의거하여 냉각매체의 목표설정온도를 구하고, 이 목표설정온도와 실제의 냉각매체의 온도에 의해 온도편차와 온도편차의 변화속도를 구하도록 하였으므로, 그들 수치에 의거하여 최적의 제어양태를 선택할 수 있다.

그리고, 제1의 제어신호 생성모드로서 PI제어를 실행하고, 제2의 제어신호 생성모드로서 속응제어를 실행하는 것이 가능하고, 냉각수의 온도추이를 예측한 상태로 정밀도가 높은 온도관리를 이루는 것이 가능해진다.

따라서 냉각수온도의 헌팅의 발생을 방지하는 것이 가능해지고, 연비 및 유해한 배기가스의 저감을 도모하는 것이 가능해진다.

또, 유량제어수단을 제어하는 액츄에이터를 직류모터, 클러치기구, 감속기구에 의해 구성함으로써, 충분한 유량제어수단의 구동토크를 얻으면서 전체를 소형화시키는 것이 가능해지고, 예를 들면 자동차용 엔진에 채용한 경우에 있어서, 그 점유체적을 감소시키는 것이 가능해진다.

또한, 유량제어수단을 오픈밸브방향으로 부세하는 리턴 스프링을 병용함으로써, 장애발생에 의해 기관을 오버히트에 이르게 하는 등의 문제를 미연에 방지하고, 훼일세이프기능을 발휘시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 내연기관의 냉각제어장치는 버터플라이 밸브를 서모 엘리멘트에 의해 구동하는 형태를 채용하고, 서모 엘리멘트를 내연기관의 운전 파라미터에 의거하여 가열함으로써, 버터플라이 밸브의 개도를 제어하도록 구성한 점에 특징을 가진다.

따라서, 과제를 해결하기 위한 수단의 항에서 설명한 대로, 냉각매체의 유량의 조정을 행하기 위한 회동 토크를 극히 작은 것으로 할 수 있는 버터플라이 밸브의 특징을 이용할 수 있고, 따라서 기계적인 스트레스를 받는 요소도 적으며, 장치의 수명 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한 장치 전체의 구성을 간소화하는 것이 가능해지고, 이로써 장치 전체의 비용을 저감한 냉각제어장치를 실현하는 것이 가능해진다.

Claims

내연기관내에 형성된 유체통로와 열교환기에 형성된 유체통로 사이에서 냉각매체의 순환로를 형성하고, 상기 순환로 중에 냉각매체를 순환시킴으로써 내연기관에 있어서 발생하는 열을 상기 열교환기에 의해 방열시키도록 구성한 내연기관의 냉각제어장치로서,

상기 내연기관과 열교환기 사이의 순환로에 있어서의 냉각매체의 유량을 그 오픈밸브 정도에 따라 제어하는 유량제어수단과,

적어도 상기 내연기관에 대한 부하정보와, 상기 냉각매체의 온도정보를 추출하는 정보추출수단과,

상기 부하정보에 대응하는 냉각매체의 목표설정온도를 구함과 동시에, 상기 냉각매체의 온도정보와 목표설정온도의 온도편차를 구하고, 이 온도편차와 온도편차의 변화속도의 관계에 의거하여 상기 유량제어수단의 액츄에이터에 대한 제어신호를 생성하는 제어유닛,

을 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각제어장치.
제1항에 있어서, 상기 부하정보는 적어도 내연기관의 회전수와, 스로틀 밸브의 개도정보에 의해 생성되는 것을 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어유닛은 상기 온도편차와 온도편차의 변화속도가 소정보다도 작은 경우에 있어서 액츄에이터의 제어신호를 생성하는 제1의 제어신호 생성모드와, 상기 온도편차와 온도편차의 변화속도가 소정보다도 큰 경우에 있어서 액츄에이터의 제어신호를 생성하는 제2의 제어신호 생성모드를 실행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각제어장치.
제3항에 있어서, 상기 제1의 제어신호 생성모드는 상기 온도편차에 대응하여 유량제어수단에 의한 냉각매체의 유량을 단위시간마다 연속적으로 미소 변화시키는 적분제어요소를 포함하고, 또 상기 제2의 제어신호 생성모드는 상기 온도편차 및 온도편차변화 속도에 대응하여 기술된 맵(map)으로부터 판독된 냉각매체의 유량설정데이터에 의거하여, 액츄에이터의 제어신호를 생성하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각제어장치.
제1항 내지 제4항에 있어서, 상기 유량제어수단에 의한 냉각매체의 유량을 나타내는 센서가 또한 구비되고, 상기 센서에 의해 얻어지는 정보가 상기 제어유닛에 있어서의 연산처리에 이용하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각제어장치.
제1항 내지 제5항에 있어서, 상기 유량제어수단은 통형상의 냉각매체 통로중에 배치되고, 냉각매체의 유통방향에 대하여 그 평면방향의 각도가 가변되는 버터플라이 밸브에 의해 구성되고, 또 상기 냉각매체의 유량을 나타내는 센서는 버터플라이 밸브의 회전각도에 관한 정보를 생성하는 각도센서인 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각제어장치.
제1항 내지 제6항에 있어서, 상기 액츄에이터는 상기 제어유닛으로부터의 제어신호에 의거하여 회전구동되는 직류모터와, 상기 직류모터의 회전구동력의 전달 또는 해방을 행하는 클러치기구와, 상기 클러치기구를 통한 직류모터의 회전수를 감속하는 감속기구로 구성되고, 또한 유량제어수단에는 유량제어수단을 오픈밸브방향으로 부세하는 리턴 스프링이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각제어장치.
제1항 내지 제7항에 있어서, 상기 클러치기구는 제어유닛으로부터의 이상상태출력을 받아 해방상태로 이루어지고, 리턴 스프링에 의해 상기 유량제어수단을 오픈밸브상태로 유지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각제어장치.
내연기관내에 형성된 유체통로와 열교환기에 형성된 유체통로 사이에서 냉각매체의 순환로를 형성하고, 상기 순환로중에 유량제어수단을 통하여 냉각매체를 순환시킴으로써 내연기관에 있어서 발생하는 열을 상기 열교환기에 이해 방열시키도록 구성한 내연기관의 냉각제어방법으로서,

적어도 내연기관에 대한 부하정보와, 상기 냉각매체의 온도정보를 받아들이는 스텝과,

상기 부하정보에 대한 냉각매체의 목표설정온도를 구하는 스텝과,

상기 냉각매체의 온도정보와 목표설정온도와의 온도편차를 구하는 스텝과,

상기 온도편차와 온도편차의 변화속도를 연산하는 스텝과,

온도편차와 온도편차의 변화속도의 관계에 의거하여 유량제어수단의 액츄에이터를 구동하는 제어신호를 생성하는 스텝과,

상기 제어신호에 의거하여 액츄에이터를 구동하고, 열교환기에 유입하는 냉각매체의 유량제어를 실행하는 스텝,

으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각제어방법.
제9항에 있어서, 액츄에이터를 구동하는 제어신호를 생성하는 상기 스텝에 있어서, 상기 온도편차와 온도편차의 변화속도가 소정보다도 작은 지의 여부를 판정하는 스텝이 또한 더해지고,

온도편차와 온도편차의 변화속도가 소정보다도 작다고 판단한 경우에 있어서는, 온도편차에 대응하여 유량제어수단에 의한 냉각매체의 유량을 단위시간마다 연속적으로 미소 변화시키는 적분제어요소를 포함하는 제어신호를 생성하는 스텝을 실행하고, 또 온도편차와 온도편차의 변화속도가 소정보다도 작지 않다고 판단한 경우에 있어서는, 상기 온도편차와 온도편차 변화속도에 대응하여 기술된 맵으로부터 판독된 냉각매체의 유량설정 데이터에 의거하여 제어신호를 생성하는 스텝을 실행하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각제어방법.
내연기관내에 형성된 유체통로와 열교환기에 형성된 유체통로 사이에서 냉각매체의 순환로를 형성하고, 상기 순환로 중에 냉각매체를 순환시킴으로써 내연기관에 있어서 발생하는 열을 상기 열교환기에 의해 방열시키도록 구성한 내연기관의 냉각제어장치로서,

상기 내연기관과 열교환기 사이의 순환로에 있어서의 냉각매체의 유량을 그 오픈밸브 정도에 따라 제어하는 버터플라이 밸브와,

상기 버터플라이 밸브의 오픈밸브 정도를 온도변화에 감응하여 제어함과 동시에, 가열용 히터가 구비된 서모 엘리멘트와,

적어도 상기 냉각매체의 온도정보에 의거하여 상기 서모 엘리멘트에 구비된 히터에 공급하는 가열용 전력량을 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 제어유닛,

을 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각제어장치.
제11항에 있어서, 상기 제어유닛은 또한 열교환기를 강제냉각하기 위한 팬모터의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 발생하도록 구성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각제어장치.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 제어유닛에는 내연기관의 회전수, 엔진부하정보가 또한 더해지도록 구성되고, 서모 엘리멘트에 구비된 상기 히터에 공급하는 가열용 전력량의 제어 및／또는 팬모터의 구동제어를 실행하도록 구성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각제어장치.
제11항 내지 제13항중 어느 한항에 있어서, 서모 엘리멘트에 구비된 상기 히터에 공급하는 가열용 전력량의 제어신호 및 팬모터의 구동제어신호는 PWM신호에 의해 이루어지고, PWM신호의 듀티치를 변경함으로써 공급전력량을 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각제어장치.
제11항 내지 제14항중 어느 한항에 있어서, 상기 서모 엘리멘트가 냉각매체와 열접촉할 수 있도록 배치되고, 상기 냉각매체의 온도와 상기 제어유닛에 의해 공급되는 전력에 따른 가열용 히터의 발열에 대응하여 상기 버터플라이 밸브의 오픈밸브 정도를 제어하도록 구성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각제어장치.
제11항 내지 재14항 중 어느 한항에 있어서, 상기 서모 엘리멘트가 냉각매체에 대해 열적으로 절연되도록 배치되고, 상기 제어유닛에 의해 공급되는 전력에 따른 가열용 히터의 발열에 감응하여 상기 버터플라이 밸브의 오픈밸브 정도를 제어하도록 구성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각제어장치.
제11항 내지 제16항중 어느 한항에 있어서, 상기 서모 엘리멘트에는 냉각매체의 온도 및／또는 가열용 히터의 발열에 감응하는 왁스를 봉입한 왁스엘리멘트와, 이 왁스엘리멘트 내의 왁스의 팽창작용에 따라 왁스엘리멘트로부터 돌출하는 피스톤부재와, 이 피스톤부재의 돌출에 따라 지지지축에 대해 회전구동을 행하는 캠부재가 구비되고, 상기 캠부재의 회전운동에 따라 상기 버터플라이 밸브의 개도를 변경할 수 있독록 구성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각제어장치.