JP2003239745A - 電子式サーモスタットの制御方法 - Google Patents
電子式サーモスタットの制御方法Info
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- F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
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- Temperature-Responsive Valves (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 変化する車両の走行環境に応じてエンジンの
冷却水温度を可変的に精密に制御し、これにより常に最
適の冷却効率を維持し車両の燃費向上と排気ガス低減の
効果を図るため、車両の走行環境その他の与件に基き算
出したアクチュエータ手段のストローク変化と、ワック
スの温度で決まるワックスの膨張力によってバルブの動
力が得られるようにした、電子式サーモスタットの制御
方法を提供すること。 【解決手段】 エンジン冷却水の温度値を用いることを
含む制御ロジックによって、ストローク変化を起こすア
クチュエータ手段を用いて、ワックスチャンバの容積を
変化させることにより、バルブの開閉作動温度が所定の
範囲内で可変的に所望の値に決定されるようにする。
冷却水温度を可変的に精密に制御し、これにより常に最
適の冷却効率を維持し車両の燃費向上と排気ガス低減の
効果を図るため、車両の走行環境その他の与件に基き算
出したアクチュエータ手段のストローク変化と、ワック
スの温度で決まるワックスの膨張力によってバルブの動
力が得られるようにした、電子式サーモスタットの制御
方法を提供すること。 【解決手段】 エンジン冷却水の温度値を用いることを
含む制御ロジックによって、ストローク変化を起こすア
クチュエータ手段を用いて、ワックスチャンバの容積を
変化させることにより、バルブの開閉作動温度が所定の
範囲内で可変的に所望の値に決定されるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子式サーモスタ
ットの制御方法に係り、さらに詳しくは、ワックスの熱
膨張によってバルブの動力を得る作動メカニズムを含む
電子式サーモスタットの制御方法に関するものである。
ットの制御方法に係り、さらに詳しくは、ワックスの熱
膨張によってバルブの動力を得る作動メカニズムを含む
電子式サーモスタットの制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、自動車用サーモスタットは、エ
ンジンとラジエータとの間に設けられており、冷却水の
温度変化によって自動的に開閉してラジエータに流れる
流量を調節することにより、冷却水の適正温度を保つ役
割をする。このようなサーモスタットは、バルブの開閉
変位による冷却水の流量を調節することによりエンジン
の温度を制御することができる。
ンジンとラジエータとの間に設けられており、冷却水の
温度変化によって自動的に開閉してラジエータに流れる
流量を調節することにより、冷却水の適正温度を保つ役
割をする。このようなサーモスタットは、バルブの開閉
変位による冷却水の流量を調節することによりエンジン
の温度を制御することができる。
【０００３】現在の自動車用サーモスタットは大部分機
械式であり、ワックスの膨張による力がピストンに伝達
されてバルブの開閉変位を起こす構造からなっている。
このような機械式サーモスタットは、規定温度に設定さ
れた開閉温度に応じて動作する方式、すなわち、予め定
められた温度のみで単にバルブを開閉する方式であるた
め、次第に車両が高性能化及び高効率化されていく最近
の趨勢に鑑みるとき、車両の走行環境やその他与件等の
変化に積極的に対処するのに限界がある。
械式であり、ワックスの膨張による力がピストンに伝達
されてバルブの開閉変位を起こす構造からなっている。
このような機械式サーモスタットは、規定温度に設定さ
れた開閉温度に応じて動作する方式、すなわち、予め定
められた温度のみで単にバルブを開閉する方式であるた
め、次第に車両が高性能化及び高効率化されていく最近
の趨勢に鑑みるとき、車両の走行環境やその他与件等の
変化に積極的に対処するのに限界がある。
【０００４】一方、車両の冷却性能の設定は、実際車両
のフルロード（Ｆｕｌｌ ｌｏａｄ）状態、大気温度等
のすべての条件を満足するように設計されるが、車両の
走行条件はほとんど大部分がフルロード状態の７０％以
内の範囲で行われるので、実際にエンジンが保有してい
る最大冷却能力はその一部分しか使用できず、エンジン
が必要以上に過冷される現象が発生し、それにより燃費
の損失や排気ガスの過多発生が起こる。
のフルロード（Ｆｕｌｌ ｌｏａｄ）状態、大気温度等
のすべての条件を満足するように設計されるが、車両の
走行条件はほとんど大部分がフルロード状態の７０％以
内の範囲で行われるので、実際にエンジンが保有してい
る最大冷却能力はその一部分しか使用できず、エンジン
が必要以上に過冷される現象が発生し、それにより燃費
の損失や排気ガスの過多発生が起こる。
【０００５】これにより、既存の部分ロード（Ｐａｒｔ
ｉａｌ ｌｏａｄ）の範囲内では全体エンジンの冷却水
の温度水準を上げ、フルロード又は車両の最大速度範囲
ではエンジンの冷却水の温度水準を低めることにより、
エンジン冷却水の温度を常に最適の状態に保つ冷却水制
御方式が要求されている。
ｉａｌ ｌｏａｄ）の範囲内では全体エンジンの冷却水
の温度水準を上げ、フルロード又は車両の最大速度範囲
ではエンジンの冷却水の温度水準を低めることにより、
エンジン冷却水の温度を常に最適の状態に保つ冷却水制
御方式が要求されている。
【０００６】このため、最近は一般的な機械式サーモス
タットが有する短所を補完し、かつエンジン冷却水の温
度を最適の状態に保つための可変制御方式の電子式サー
モスタットに対する様々なモデルが提示されている趨勢
である。
タットが有する短所を補完し、かつエンジン冷却水の温
度を最適の状態に保つための可変制御方式の電子式サー
モスタットに対する様々なモデルが提示されている趨勢
である。
【０００７】このような可変制御方式の電子式サーモス
タットは、車両の負荷状態等のような走行環境に応じて
エンジン冷却水の温度を制御することにより、常に最上
のエンジン冷却状態を維持でき、燃費の改善効果と排気
ガスの低減効果が期待できる。
タットは、車両の負荷状態等のような走行環境に応じて
エンジン冷却水の温度を制御することにより、常に最上
のエンジン冷却状態を維持でき、燃費の改善効果と排気
ガスの低減効果が期待できる。
【０００８】例えば、ワックスの膨張と連携的に反応で
きるヒータを含む電子式サーモスタットがある。
きるヒータを含む電子式サーモスタットがある。
【０００９】このような電子式サーモスタットは車両の
速度や吸入空気の温度等のような車両の走行環境に応じ
てヒータの熱量を調節してバルブの開閉時期を可変的に
制御する方式となっている。
速度や吸入空気の温度等のような車両の走行環境に応じ
てヒータの熱量を調節してバルブの開閉時期を可変的に
制御する方式となっている。
【００１０】しかし、前記のような既存の電子式サーモ
スタットは反応速度が遅く、特に高温による部品寿命の
短縮という短所があった。
スタットは反応速度が遅く、特に高温による部品寿命の
短縮という短所があった。
【００１１】すなわち、既存の電子式サーモスタット
は、付加的な加熱システムを採用することにより、構成
要素、例えば、ワックス材料の熱的劣化（亀裂等）が生
じる短所があり、また、ヒータの加熱からワックスの膨
張まで時間がかかり、応答性が劣るという短所があっ
た。
は、付加的な加熱システムを採用することにより、構成
要素、例えば、ワックス材料の熱的劣化（亀裂等）が生
じる短所があり、また、ヒータの加熱からワックスの膨
張まで時間がかかり、応答性が劣るという短所があっ
た。
【００１２】また、既存の電子式サーモスタットの制御
方法では、車両の負荷、速度、吸入空気の温度、冷却水
の温度等と因子の検出値を所定の出力制御のための入力
値として使用している。しかし、大部分がエンジンの冷
却性能に大きく影響を及ぼさない因子の検出値を重点的
に取扱っているのみであり、エンジンの冷却性能に直接
的な影響を及ぼす因子値、例えば、冷却水の温度値等に
ついては疎かに取扱っているため、エンジンの温度をも
っと精巧に制御するには不足し、エンジンの冷却能力を
効果的に変更して常に最適の冷却能力を発揮させたくて
も限界があった。
方法では、車両の負荷、速度、吸入空気の温度、冷却水
の温度等と因子の検出値を所定の出力制御のための入力
値として使用している。しかし、大部分がエンジンの冷
却性能に大きく影響を及ぼさない因子の検出値を重点的
に取扱っているのみであり、エンジンの冷却性能に直接
的な影響を及ぼす因子値、例えば、冷却水の温度値等に
ついては疎かに取扱っているため、エンジンの温度をも
っと精巧に制御するには不足し、エンジンの冷却能力を
効果的に変更して常に最適の冷却能力を発揮させたくて
も限界があった。
【００１３】
【特許文献１】 特開平１１−２８７１２３
【特許文献２】 特開平０７−２７９６６６
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、前記のような問題点を解決するために創出されたも
のであり、変化する車両の走行環境に応じてエンジンの
冷却水温度を可変的に精密に制御でき、これにより、常
に最適の冷却効率を維持し、車両の燃費向上と排気ガス
低減の効果が図れるようにするため、車両の走行環境、
その他の与件に基き算出したアクチュエータ手段のスト
ローク変化と、ワックスの温度で決まるワックスの膨張
力によってバルブの動力が得られるようにした、電子式
サーモスタットの制御方法を提供することに、その目的
がある。
は、前記のような問題点を解決するために創出されたも
のであり、変化する車両の走行環境に応じてエンジンの
冷却水温度を可変的に精密に制御でき、これにより、常
に最適の冷却効率を維持し、車両の燃費向上と排気ガス
低減の効果が図れるようにするため、車両の走行環境、
その他の与件に基き算出したアクチュエータ手段のスト
ローク変化と、ワックスの温度で決まるワックスの膨張
力によってバルブの動力が得られるようにした、電子式
サーモスタットの制御方法を提供することに、その目的
がある。
【００１５】また、本発明は、ストロークの変化が可能
なアクチュエータ手段を適用してワックスチャンバの容
積を直接的に変更する制御方法を提供することにより、
エンジンの運転状態に係わるバルブの開閉作動に対する
迅速な応答性を確保できるとともに、エンジンの温度も
また精巧に制御できるようにすることに他の目的があ
る。
なアクチュエータ手段を適用してワックスチャンバの容
積を直接的に変更する制御方法を提供することにより、
エンジンの運転状態に係わるバルブの開閉作動に対する
迅速な応答性を確保できるとともに、エンジンの温度も
また精巧に制御できるようにすることに他の目的があ
る。
【００１６】なお、アクチュエータ手段のストローク変
化を制御するための方法に用いられる因子値としてエン
ジンの排出側冷却水温度とラジエータの排出側冷却水温
度の差異値を活用することにより、エンジンの温度に対
する制御を即時に正確に行えるようにした制御方法を提
供することにまた他の目的がある。
化を制御するための方法に用いられる因子値としてエン
ジンの排出側冷却水温度とラジエータの排出側冷却水温
度の差異値を活用することにより、エンジンの温度に対
する制御を即時に正確に行えるようにした制御方法を提
供することにまた他の目的がある。
【００１７】なお、サーモスタットの制御範囲を高い温
度水準と低い温度水準との間の温度範囲に幅広く確保し
て選択的に使用できるようにすることで、車両の様々な
走行環境に積極的に対処できるようにすることにまた他
の目的がある。
度水準と低い温度水準との間の温度範囲に幅広く確保し
て選択的に使用できるようにすることで、車両の様々な
走行環境に積極的に対処できるようにすることにまた他
の目的がある。
【００１８】なお、本発明は、車両の急加速状態等のよ
うな過負荷状態で現れる因子値の変化を考慮した制御方
法を提供し、エンジンの過負荷状態では常にエンジンの
温度が低温に自動設定されるようにすることにより、エ
ンジンの温度を全般的にバランスよく保たせることにま
た他の目的がある。
うな過負荷状態で現れる因子値の変化を考慮した制御方
法を提供し、エンジンの過負荷状態では常にエンジンの
温度が低温に自動設定されるようにすることにより、エ
ンジンの温度を全般的にバランスよく保たせることにま
た他の目的がある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る電子式サーモスタットの制御方法は、エ
ンジン冷却水の温度値を用いることを含む制御ロジック
によって、ストローク変化を起こすアクチュエータ手段
を用いて、ワックスチャンバの容積を変化させることに
より、バルブの開閉作動温度が所定の範囲内で可変的に
所望の値に決定されるようにしたことを特徴とする。
の本発明に係る電子式サーモスタットの制御方法は、エ
ンジン冷却水の温度値を用いることを含む制御ロジック
によって、ストローク変化を起こすアクチュエータ手段
を用いて、ワックスチャンバの容積を変化させることに
より、バルブの開閉作動温度が所定の範囲内で可変的に
所望の値に決定されるようにしたことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面に基づいて本発
明の電子式サーモスタットの制御方法に関する好適な具
現例を詳しく説明する。
明の電子式サーモスタットの制御方法に関する好適な具
現例を詳しく説明する。
【００２１】本発明で提供される電子式サーモスタット
の制御方法では、基本的にエンジン冷却水の温度値に基
づいて車両の走行環境やその他与件等を判断し、この際
の判断結果をもってワックスチャンバの容積を適宜変更
し、通常ワックスの膨張力に依存してバルブに動力を与
えているサーモスタットの作動を可変的に制御する。
の制御方法では、基本的にエンジン冷却水の温度値に基
づいて車両の走行環境やその他与件等を判断し、この際
の判断結果をもってワックスチャンバの容積を適宜変更
し、通常ワックスの膨張力に依存してバルブに動力を与
えているサーモスタットの作動を可変的に制御する。
【００２２】冷却水温度としては、エンジンの出口側温
度とラジエータの出口側温度の両者を検出する。この際
のエンジン出口側の冷却水温度は既存のセンサ手段を用
いて検出でき、ラジエータ出口側の冷却水温度は別途の
センサ手段をさらに取り付けた後、これから温度を検出
できる。
度とラジエータの出口側温度の両者を検出する。この際
のエンジン出口側の冷却水温度は既存のセンサ手段を用
いて検出でき、ラジエータ出口側の冷却水温度は別途の
センサ手段をさらに取り付けた後、これから温度を検出
できる。
【００２３】このような冷却水温度は負荷、吸入空気の
温度、そしてエンジンスピード等による影響を受ける。
温度、そしてエンジンスピード等による影響を受ける。
【００２４】例えば、エンジンの負荷が増加する場合、
冷却水の熱流れも増加するが、サーモスタットがさらに
大きく開くようになり、ラジエータ出口側の温度も増加
する。
冷却水の熱流れも増加するが、サーモスタットがさらに
大きく開くようになり、ラジエータ出口側の温度も増加
する。
【００２５】また、吸入空気の温度はエンジン内の空気
比重を決定し、空気の比重が減少するとエンジンの性能
も低下する。吸入空気の温度は大気温度が変化するに伴
って同時に変化し、これとともにラジエータ出口側の冷
却水温度もまた変化する。ラジエータ出口側の冷却水温
度は結果的に吸入空気の温度と直接的な関連がある。
比重を決定し、空気の比重が減少するとエンジンの性能
も低下する。吸入空気の温度は大気温度が変化するに伴
って同時に変化し、これとともにラジエータ出口側の冷
却水温度もまた変化する。ラジエータ出口側の冷却水温
度は結果的に吸入空気の温度と直接的な関連がある。
【００２６】仮に、空気の比重が減少する場合、サーモ
スタットは所定の制御信号（電気的信号）を通じてさら
に多く開くようになり、これにより、冷却性能をさらに
多く得ることが可能になる。
スタットは所定の制御信号（電気的信号）を通じてさら
に多く開くようになり、これにより、冷却性能をさらに
多く得ることが可能になる。
【００２７】本発明は、如何に吸入空気温度の因子をラ
ジエータ出口側の冷却水温度として使用するか、また、
電子式サーモスタットの作動を開示するか、電子式サー
モスタットの作動が開始されると、電子式サーモスタッ
トはどの時点でさらに多く開くべきであるか等の制御方
法を提示する。
ジエータ出口側の冷却水温度として使用するか、また、
電子式サーモスタットの作動を開示するか、電子式サー
モスタットの作動が開始されると、電子式サーモスタッ
トはどの時点でさらに多く開くべきであるか等の制御方
法を提示する。
【００２８】前記のような制御方法は、エンジン出口側
の冷却水温度ＴＥＯとラジエータ出口側の冷却水温度Ｔ
ＲＯの差、すなわち、ΔＴ＝ＴＥＯ−ＴＲＯに依存す
る。このような演算方式とその結果値はエンジンコント
ロールユニットによって自動的に得られる。
の冷却水温度ＴＥＯとラジエータ出口側の冷却水温度Ｔ
ＲＯの差、すなわち、ΔＴ＝ＴＥＯ−ＴＲＯに依存す
る。このような演算方式とその結果値はエンジンコント
ロールユニットによって自動的に得られる。
【００２９】エンジンの負荷もまた、前記と同様にΔＴ
に依存して電子式サーモスタットの制御のための因子と
して使用できる。
に依存して電子式サーモスタットの制御のための因子と
して使用できる。
【００３０】しかし、電子式サーモスタットの制御のた
めにエンジンの負荷を用いる場合には例外事項がある。
めにエンジンの負荷を用いる場合には例外事項がある。
【００３１】すなわち、車両の急発進、坂走行等のよう
な急加速状態である。このような過負荷状態の場合、す
なわち、ラジエータ出口側の冷却水温度の時間微分検出
値（ｄＴＲＯ／ｄｔ）検出値 ≧ ラジエータ出口側の
冷却水温度の時間微分基本値（ｄＴＲＯ／ｄｔ）基本値
の場合、サーモスタットの作動温度は前記ΔＴの値に
関係なく、所定の温度範囲の最低値に自動的に設定され
る。
な急加速状態である。このような過負荷状態の場合、す
なわち、ラジエータ出口側の冷却水温度の時間微分検出
値（ｄＴＲＯ／ｄｔ）検出値 ≧ ラジエータ出口側の
冷却水温度の時間微分基本値（ｄＴＲＯ／ｄｔ）基本値
の場合、サーモスタットの作動温度は前記ΔＴの値に
関係なく、所定の温度範囲の最低値に自動的に設定され
る。
【００３２】また、本発明の制御方法では、エンジンの
損傷とエンジンのノイズを避けるために車両の速度因子
を使用できる。車両の速度が増加するにつれてラジエー
タ出口側の冷却水温度は冷却水のさらに多くの熱流れを
通じて増加する。この時も制御方法は、冷却水温度の
差、すなわち、ΔＴ＝ＴＥＯ−ＴＲＯに依存する。
損傷とエンジンのノイズを避けるために車両の速度因子
を使用できる。車両の速度が増加するにつれてラジエー
タ出口側の冷却水温度は冷却水のさらに多くの熱流れを
通じて増加する。この時も制御方法は、冷却水温度の
差、すなわち、ΔＴ＝ＴＥＯ−ＴＲＯに依存する。
【００３３】したがって、前記のように車両の走行環境
に影響を与える種々の因子を考慮した本発明の制御方法
において好適な制御ロジックに対する具現例を説明する
と次の通りである。
に影響を与える種々の因子を考慮した本発明の制御方法
において好適な制御ロジックに対する具現例を説明する
と次の通りである。
【００３４】図１に示すように、第１の比較機１００で
は、エンジン出口側の冷却水温度Ｔ ＥＯとラジエータ出
口側の冷却水温度ＴＲＯを入力値としてこれを比較した
後、この際の差異値、すなわち、＋ΔＴ差異値を出力す
る。
は、エンジン出口側の冷却水温度Ｔ ＥＯとラジエータ出
口側の冷却水温度ＴＲＯを入力値としてこれを比較した
後、この際の差異値、すなわち、＋ΔＴ差異値を出力す
る。
【００３５】一方、基本的な温度差異値を設定する。
すなわち、ΔＴ基本値＝（ＴＥＯ−ＴＲＯ）限界値
次いで、第２の比較機２００では前記の＋ΔＴ差異値と
ΔＴ基本値を入力値としてこれを比較した後、この際の
差異値、すなわち、＋Δ（ΔＴ差異値−ΔＴ基 本値）を
出力する。
ΔＴ基本値を入力値としてこれを比較した後、この際の
差異値、すなわち、＋Δ（ΔＴ差異値−ΔＴ基 本値）を
出力する。
【００３６】一方、車両の過負荷状態を考慮するため
に、ラジエータ出口側の冷却水温度の時間微分基本値
（ｄＴＲＯ／ｄｔ）基本値 とラジエータ出口側の冷却
水温度の時間微分検出値（ｄＴＲＯ／ｄｔ）検出値 を
第３の比較機３００で比較した後、この際の出力される
差異値Δ（ｄＴＲＯ／ｄｔ） を出力する。
に、ラジエータ出口側の冷却水温度の時間微分基本値
（ｄＴＲＯ／ｄｔ）基本値 とラジエータ出口側の冷却
水温度の時間微分検出値（ｄＴＲＯ／ｄｔ）検出値 を
第３の比較機３００で比較した後、この際の出力される
差異値Δ（ｄＴＲＯ／ｄｔ） を出力する。
【００３７】次いで、ＯＲゲートでは前記の＋Δ（ΔＴ
差異値−ΔＴ基本値）と差異値Δ（ｄＴＲＯ／ｄｔ）を
演算した後、車両の過負荷状態の場合以外は現在の冷却
水温度の差異値を出力し、ＡＮＤゲートでは現在の冷却
水温度の差異値とサーモスタットの作動開始のための基
本的な条件を演算した後、サーモスタットの実質的な作
動のためのアクチュエータ手段に所定の制御値を出力す
る。
差異値−ΔＴ基本値）と差異値Δ（ｄＴＲＯ／ｄｔ）を
演算した後、車両の過負荷状態の場合以外は現在の冷却
水温度の差異値を出力し、ＡＮＤゲートでは現在の冷却
水温度の差異値とサーモスタットの作動開始のための基
本的な条件を演算した後、サーモスタットの実質的な作
動のためのアクチュエータ手段に所定の制御値を出力す
る。
【００３８】ここで、サーモスタットの作動開始のため
の基本的な条件は、エンジン出口側の冷却水温度値Ｔ
ＥＯと、設定されているエンジン出口側の冷却水温度値
ＴＥＯ 基本値（たとえば、９０℃）とを第４の比較機４
００で比較した後、この際の差異値、すなわち＋ΔＴ
ＥＯを出力すると、ＡＮＤゲートでこれを演算すること
で決定できる。
の基本的な条件は、エンジン出口側の冷却水温度値Ｔ
ＥＯと、設定されているエンジン出口側の冷却水温度値
ＴＥＯ 基本値（たとえば、９０℃）とを第４の比較機４
００で比較した後、この際の差異値、すなわち＋ΔＴ
ＥＯを出力すると、ＡＮＤゲートでこれを演算すること
で決定できる。
【００３９】一方、サーモスタットの作動開始のための
基本的な条件の他の具現例として、図２に示すように、
ラジエータ出口側の冷却水温度値ＴＲＯと、設定されて
いるラジエータ出口側の冷却水温度値ＴＲＯ基本値とを
第４の比較機４００で比較した後、この際の差異値、す
なわち＋ΔＴＲＯを出力すると、ＡＮＤゲートでこれを
演算することで決定できる。
基本的な条件の他の具現例として、図２に示すように、
ラジエータ出口側の冷却水温度値ＴＲＯと、設定されて
いるラジエータ出口側の冷却水温度値ＴＲＯ基本値とを
第４の比較機４００で比較した後、この際の差異値、す
なわち＋ΔＴＲＯを出力すると、ＡＮＤゲートでこれを
演算することで決定できる。
【００４０】したがって、本発明では、前記のような制
御ロジックから得られる最終的な制御値を用いてサーモ
スタットの作動温度を車両の走行環境に応じて変更でき
る方法を提供する。
御ロジックから得られる最終的な制御値を用いてサーモ
スタットの作動温度を車両の走行環境に応じて変更でき
る方法を提供する。
【００４１】本発明のサーモスタットにおいて、バルブ
の動力はワックスの膨張力とアクチュエータ手段のスト
ローク変化から得られる。
の動力はワックスの膨張力とアクチュエータ手段のスト
ローク変化から得られる。
【００４２】ワックスの膨張力によるバルブの開閉作動
に関しては既存のシステムと同じであるが、アクチュエ
ータ手段のストローク変化に係わるワックスの膨張力を
用いてバルブの開閉作動を制御する点で、本発明による
方式は既存のシステムと異なる。
に関しては既存のシステムと同じであるが、アクチュエ
ータ手段のストローク変化に係わるワックスの膨張力を
用いてバルブの開閉作動を制御する点で、本発明による
方式は既存のシステムと異なる。
【００４３】この際のアクチュエータ手段はリニアタイ
プのステップモータ、ＤＣモータ、ソレノイド等を使用
できる。
プのステップモータ、ＤＣモータ、ソレノイド等を使用
できる。
【００４４】これにより、アクチュエータ手段、例え
ば、ステップモータのストロークを用いてワックスチャ
ンバの容積を変えてバルブの開閉作動を調節することに
より、エンジンの温度をより精巧に可変的に制御でき
る。
ば、ステップモータのストロークを用いてワックスチャ
ンバの容積を変えてバルブの開閉作動を調節することに
より、エンジンの温度をより精巧に可変的に制御でき
る。
【００４５】例えば、ワックスの体積はある温度では一
定であるが、ステップモータのストロークによってワッ
クスの体積を等価的に増加又は減少できる。すなわち、
チャンバに収容されたワックスの内部に挿入されるステ
ップモータロッドの挿入深さによってチャンバ容積が減
少又は増加するからである。
定であるが、ステップモータのストロークによってワッ
クスの体積を等価的に増加又は減少できる。すなわち、
チャンバに収容されたワックスの内部に挿入されるステ
ップモータロッドの挿入深さによってチャンバ容積が減
少又は増加するからである。
【００４６】このようにステップモータのストローク設
定によって、ワックスの膨張に係るバルブの開閉作動温
度を所定の範囲、例えば、Ｔ１（８５℃）〜Ｔ２（１０
５℃）の所望の値に決定できる。
定によって、ワックスの膨張に係るバルブの開閉作動温
度を所定の範囲、例えば、Ｔ１（８５℃）〜Ｔ２（１０
５℃）の所望の値に決定できる。
【００４７】これについてより詳しく説明すると、エン
ジンの負荷状態、速度、冷却水温度、吸入空気温度等を
入力信号とするエンジンコントロールユニットの出力制
御によってステップモータのロッドストロークを増加又
は減少させることにより、ワックスの体積を等価的に増
減でき、したがって、車両の走行環境に合わせてバルブ
の開閉作動温度を約８５〜１０５℃の範囲で幅広く調節
できるので、エンジンの運転条件に合う冷却水の流量を
十分に確保できる。
ジンの負荷状態、速度、冷却水温度、吸入空気温度等を
入力信号とするエンジンコントロールユニットの出力制
御によってステップモータのロッドストロークを増加又
は減少させることにより、ワックスの体積を等価的に増
減でき、したがって、車両の走行環境に合わせてバルブ
の開閉作動温度を約８５〜１０５℃の範囲で幅広く調節
できるので、エンジンの運転条件に合う冷却水の流量を
十分に確保できる。
【００４８】例えば、サーモスタットを比較的低い温度
で作動させたい場合は、図３に示すように、アクチュエ
ータロッド１０のストロークを増加させてチャンバ３０
内のロッド占有率を高めることによりチャンバ３０の容
積を減らし、すなわち等価的にワックス２０の体積を大
きくでき、これによりワックスの膨張に係るバルブの開
閉作動温度を８５℃程度まで繰上げることができる。
で作動させたい場合は、図３に示すように、アクチュエ
ータロッド１０のストロークを増加させてチャンバ３０
内のロッド占有率を高めることによりチャンバ３０の容
積を減らし、すなわち等価的にワックス２０の体積を大
きくでき、これによりワックスの膨張に係るバルブの開
閉作動温度を８５℃程度まで繰上げることができる。
【００４９】逆に、サーモスタットを比較的高い温度で
作動させたい場合は、図４に示すように、アクチュエー
タロッド１０のストロークを減少させてチャンバ３０の
容積を増やし、すなわち等価的にワックス２０の体積を
小さくできるので、ワックスの膨張に係わるバルブの開
閉作動温度を１０５℃程度まで遅らせることができる。
作動させたい場合は、図４に示すように、アクチュエー
タロッド１０のストロークを減少させてチャンバ３０の
容積を増やし、すなわち等価的にワックス２０の体積を
小さくできるので、ワックスの膨張に係わるバルブの開
閉作動温度を１０５℃程度まで遅らせることができる。
【００５０】なお、ここで説明しない符号４０はダイヤ
フラムであり、５０は流体であり、６０はバルブを実質
的に動かすピストンを示す。言い換えれば、アクチュエ
ータロッドの増加したストローク（ワックスチャンバ内
に最大進入した状態）とアクチュエータロッドの減少し
たストローク（ワックスチャンバ内に最少進入した状
態）の範囲内で、バルブの開閉作動温度を選択的に変更
できる。
フラムであり、５０は流体であり、６０はバルブを実質
的に動かすピストンを示す。言い換えれば、アクチュエ
ータロッドの増加したストローク（ワックスチャンバ内
に最大進入した状態）とアクチュエータロッドの減少し
たストローク（ワックスチャンバ内に最少進入した状
態）の範囲内で、バルブの開閉作動温度を選択的に変更
できる。
【００５１】ここで上記を要約する。まず、ＥＣＵはエ
ンジンの環境・負荷条件から本発明の手順に従って、冷
却水のその時点ごとの望ましい最適温度とこれに相当す
るワックスの望ましい温度を計算し、次にこれに見合う
ワックスチャンバの容積に当たる位置にアクチュエータ
ロッドを動かす。ワックスの実際の温度が望ましい温度
より低いと、ピストンは動かずバルブは閉じたままであ
る。ワックスの実際の温度が望ましい温度より高いと、
ワックスの体積がワックスチャンバの容積を超え、ピス
トンが動き、バルブが開閉作動する。ピストンのストロ
ーク、すなわちバルブの開度はワックスの実際の温度と
望ましい温度の差に対応し、両者が同一値になるように
負のフィードバックがかかり、この制御は安定である。
これは、エンジンの最適冷却を可能する、従来にない強
力な武器となる。図５に、このようにして得られる制御
特性を示す。図５で、横軸は冷却水の温度（すなわち、
相当するワックスの温度、したがって相当するロッドの
ストロークから逆算できる）であり、縦軸はピストンの
ストロークである。バルブの開閉作動温度、つまり望ま
しい冷却水温度は、ある範囲、たとえばＴ １（８５℃）
〜Ｔ２（１０５℃）内で自由に動かすことができる。そ
の上限と下限はロッドのストロークの物理的限界に対応
し、設計により調節可能である。
ンジンの環境・負荷条件から本発明の手順に従って、冷
却水のその時点ごとの望ましい最適温度とこれに相当す
るワックスの望ましい温度を計算し、次にこれに見合う
ワックスチャンバの容積に当たる位置にアクチュエータ
ロッドを動かす。ワックスの実際の温度が望ましい温度
より低いと、ピストンは動かずバルブは閉じたままであ
る。ワックスの実際の温度が望ましい温度より高いと、
ワックスの体積がワックスチャンバの容積を超え、ピス
トンが動き、バルブが開閉作動する。ピストンのストロ
ーク、すなわちバルブの開度はワックスの実際の温度と
望ましい温度の差に対応し、両者が同一値になるように
負のフィードバックがかかり、この制御は安定である。
これは、エンジンの最適冷却を可能する、従来にない強
力な武器となる。図５に、このようにして得られる制御
特性を示す。図５で、横軸は冷却水の温度（すなわち、
相当するワックスの温度、したがって相当するロッドの
ストロークから逆算できる）であり、縦軸はピストンの
ストロークである。バルブの開閉作動温度、つまり望ま
しい冷却水温度は、ある範囲、たとえばＴ １（８５℃）
〜Ｔ２（１０５℃）内で自由に動かすことができる。そ
の上限と下限はロッドのストロークの物理的限界に対応
し、設計により調節可能である。
【００５２】その結果、図６に示すように、エンジンの
負荷条件に合わせてバルブの開閉作動温度を変更し、冷
却水の温度をその時のエンジンの負荷条件に応じた最適
値をとるように制御でき、エンジンの冷却効率を常に最
適化できる。
負荷条件に合わせてバルブの開閉作動温度を変更し、冷
却水の温度をその時のエンジンの負荷条件に応じた最適
値をとるように制御でき、エンジンの冷却効率を常に最
適化できる。
【００５３】この制御方法は、アクチュエータロッドの
小さいストロークのみで十分な性能を発揮できる。すな
わち、アクチュエータロッドの小さいストロークのみで
もエンジンの温度を最適に保たせるのに必要かつ十分な
冷却流量を確保できる。これは、ロッドとピストン間の
直径比率を調節することによって可能である。
小さいストロークのみで十分な性能を発揮できる。すな
わち、アクチュエータロッドの小さいストロークのみで
もエンジンの温度を最適に保たせるのに必要かつ十分な
冷却流量を確保できる。これは、ロッドとピストン間の
直径比率を調節することによって可能である。
【００５４】また本発明の制御方法では、電気信号の断
絶時には、バルブの開閉作動温度を所定の最も低い値に
設定できる。
絶時には、バルブの開閉作動温度を所定の最も低い値に
設定できる。
【００５５】それには電気信号の断絶時、ロッドの位置
を初期状態として、アクチュエータ手段のロッドをチャ
ンバの容積を最小にするストロークに、たとえばバネ手
段により復帰させるとよい。
を初期状態として、アクチュエータ手段のロッドをチャ
ンバの容積を最小にするストロークに、たとえばバネ手
段により復帰させるとよい。
【００５６】すなわち、ロッドの復元位置を減少したス
トローク状態の位置になるようにしてチャンバの容積を
初期の設定状態に維持することにより、電気信号の断絶
時、ワックスの膨張力に依存してバルブの開閉作動を行
う場合も、低い温度（８５℃）の水準でエンジンの冷却
能力を最適に制御できる。
トローク状態の位置になるようにしてチャンバの容積を
初期の設定状態に維持することにより、電気信号の断絶
時、ワックスの膨張力に依存してバルブの開閉作動を行
う場合も、低い温度（８５℃）の水準でエンジンの冷却
能力を最適に制御できる。
【００５７】一方、本発明で提供される制御方法の制御
ロジックにおいてソフトウェア部分は次の３つのフェー
ズを含み、３番目の暖気フェーズはさらに３つの状態を
含む。 （１）検査フェーズ（Ｃｈｅｃｋｉｎｇ ｐｈａｓ
ｅ）、 （２）ウォームアップ・フェーズ（Ｗａｒｍ ｕｐ ｐ
ｈａｓｅ）、 （３）暖気フェーズ（Ｗａｒｍ ｐｈａｓｅ）： （３．１）部分負荷状態、 （３．２）フル負荷状態、 （３．３）アイドリング状態。 これについて説明すると次の通りである。
ロジックにおいてソフトウェア部分は次の３つのフェー
ズを含み、３番目の暖気フェーズはさらに３つの状態を
含む。 （１）検査フェーズ（Ｃｈｅｃｋｉｎｇ ｐｈａｓ
ｅ）、 （２）ウォームアップ・フェーズ（Ｗａｒｍ ｕｐ ｐ
ｈａｓｅ）、 （３）暖気フェーズ（Ｗａｒｍ ｐｈａｓｅ）： （３．１）部分負荷状態、 （３．２）フル負荷状態、 （３．３）アイドリング状態。 これについて説明すると次の通りである。
【００５８】（１）検査フェーズ
キーを回した後、サーモスタットの状態を検査する。
・ 抵抗（ステップモータ、ＤＣモータ、ソレノイド）
・ モータの位置
・ 電気結線
・ 電子式サーモスタットは最も高い冷却水温度範囲に
変える。 ・ サーモスタットは閉じている。 ・ エンジン出口側の冷却水温度ＴＥＯ＜１００℃、 ＳＴＯ（開弁温度）＝１０５℃ ・ ラジエータ出口側の冷却水温度ＴＲＯ ＜＜ ４０
℃
変える。 ・ サーモスタットは閉じている。 ・ エンジン出口側の冷却水温度ＴＥＯ＜１００℃、 ＳＴＯ（開弁温度）＝１０５℃ ・ ラジエータ出口側の冷却水温度ＴＲＯ ＜＜ ４０
℃
【００５９】（２）ウォームアップフェーズ
・ サーモスタットは閉じている。
・ ラジエータに通る流量は０１／ｍｉｎ
・ エンジン出口側の冷却水温度ＴＥＯ＜１００℃
・ ラジエータ出口側の冷却水温度ＴＲＯ＜＜４０℃
・ ステップモータの動作は不可能であるが、これは、
混合空間内の温度が適正水準に到達しなかったからであ
る。
混合空間内の温度が適正水準に到達しなかったからであ
る。
【００６０】（３）暖気フェーズ
・ エンジン出口側の冷却水温度ＴＥＯ≧１００℃
・ ラジエータ出口側の冷却水温度ＴＲＯ≧４０℃
もし、ラジエータ出口側の冷却水温度ＴＲＯが限界値に
到達しなかった場合、電子式サーモスタットは動作しな
い。部分負荷状態において、電子式サーモスタットは最
も高い温度水準を保つように調節する。
到達しなかった場合、電子式サーモスタットは動作しな
い。部分負荷状態において、電子式サーモスタットは最
も高い温度水準を保つように調節する。
【００６１】（３．１） 部分負荷状態
冷却水温度が適正水準に到達すると、サーモスタットは
開き始める。サーモスタットは最も高い温度水準を制御
する。
開き始める。サーモスタットは最も高い温度水準を制御
する。
【００６２】（３．２） フル負荷状態
サーモスタットは最も低い温度範囲を制御する。サーモ
スタットは開いている。回路を通じてステップモータは
動作する。 ラジエータ出口側の冷却水温度はＴＲＯ ＞＞ ４０
℃。 ファンが付く。これは、サーモスタットが最も低い温度
範囲を制御するからである。もし、最も低い温度水準よ
り１℃下にあるとファンは消える。ファンに対する温度
差はプラスマイナス１℃である。
スタットは開いている。回路を通じてステップモータは
動作する。 ラジエータ出口側の冷却水温度はＴＲＯ ＞＞ ４０
℃。 ファンが付く。これは、サーモスタットが最も低い温度
範囲を制御するからである。もし、最も低い温度水準よ
り１℃下にあるとファンは消える。ファンに対する温度
差はプラスマイナス１℃である。
【００６３】（３．３） アイドリング状態
正常にサーモスタットは最も低い温度範囲を制御する。
しかし、ラジエータ出口側の冷却水温度は限界温度以上
である。サーモスタットの電源が付き、また、ファンの
電源も付く。もし、ラジエータ出口側の冷却水温度が限
界値以上であるとファンは作動する。また、急発進の場
合も同様であり、エンジンが消えた後ファンは直ちに消
えない。
しかし、ラジエータ出口側の冷却水温度は限界温度以上
である。サーモスタットの電源が付き、また、ファンの
電源も付く。もし、ラジエータ出口側の冷却水温度が限
界値以上であるとファンは作動する。また、急発進の場
合も同様であり、エンジンが消えた後ファンは直ちに消
えない。
【００６４】
【発明の効果】以上、述べたように、本発明は、車両の
走行環境、その他与件等のような周辺の影響を予め電子
制御装置に貯蔵し、これを用いて状況に応じるサーモス
タットの制御を可能にする制御方法を提供することによ
り、車両の走行環境、その他与件等によって常に最適の
冷却効率が維持でき、窮極的に車両の燃費向上と排気ガ
ス低減の効果をすべて満足させることができる長所があ
る。
走行環境、その他与件等のような周辺の影響を予め電子
制御装置に貯蔵し、これを用いて状況に応じるサーモス
タットの制御を可能にする制御方法を提供することによ
り、車両の走行環境、その他与件等によって常に最適の
冷却効率が維持でき、窮極的に車両の燃費向上と排気ガ
ス低減の効果をすべて満足させることができる長所があ
る。
【図１】本発明に係る電子式サーモスタットの制御方法
において、制御ロジックに対する好適な一具現例を示す
フローチャートである。
において、制御ロジックに対する好適な一具現例を示す
フローチャートである。
【図２】本発明に係る電子式サーモスタットの制御方法
において、制御ロジックに対する好適な他の具現例を示
すフローチャートである。
において、制御ロジックに対する好適な他の具現例を示
すフローチャートである。
【図３】本発明に係る電子式サーモスタットの制御方法
を適用したサーモスタットの動作状態に対する一具現例
を示す概略図である。
を適用したサーモスタットの動作状態に対する一具現例
を示す概略図である。
【図４】本発明に係る電子式サーモスタットの制御方法
を適用したサーモスタットの動作状態に対する他の具現
例を示す概略図である。
を適用したサーモスタットの動作状態に対する他の具現
例を示す概略図である。
【図５】図３と図４の具現例に対する温度制御範囲を示
すグラフである。
すグラフである。
【図６】本発明に係る電子式サーモスタットの制御方法
において、エンジンの負荷条件による冷却水温度の可変
制御方法を示すグラフである。
において、エンジンの負荷条件による冷却水温度の可変
制御方法を示すグラフである。
１０：アクチュエータロッド
２０：ワックス
３０：チャンバ
４０：ダイヤフラム
５０：流体
６０：ピストン
Claims (9)
- 【請求項１】 エンジン冷却水の温度値を用いることを
含む制御ロジックによって、ストローク変化を起こすア
クチュエータ手段を用いて、ワックスチャンバの容積を
変化させることにより、バルブの開閉作動温度が所定の
範囲内で可変的に決定されるようにしたことを特徴とす
る電子式サーモスタットの制御方法。 - 【請求項２】 前記エンジン冷却水の温度値を用いるこ
とを含む制御ロジックは、第１の比較機１００でエンジ
ン出口側の冷却水温度ＴＥＯとラジエータ出口側の冷却
水温度ＴＲＯを入力値としてこれを比較した後、この際
の差異値＋ΔＴ差異値を出力する段階と、 基本的な温度差異値ΔＴ基本値＝（ＴＥＯ−ＴＲＯ）
限界値を設定する段階と、 第２の比較機２００で前記の＋ΔＴ差異値とΔＴ基本値
を入力値としてこれを比較した後、この際の差異値＋Δ
（ΔＴ差異値−ΔＴ基本値）を出力する段階と、 ＯＲゲートで前記の＋Δ（ΔＴ差異値−ΔＴ基本値）を
演算して現在の冷却水の温度差異値を出力する段階と、 ＡＮＤゲートで現在の冷却水の温度差異値とサーモスタ
ットの作動開始のための基本的な条件を演算した後、サ
ーモスタットの作動のための制御信号を出力し、アクチ
ュエータ手段を通じてサーモスタットの作動を可変的に
制御する段階とを含むことを特徴とする請求項１記載の
電子式サーモスタットの制御方法。 - 【請求項３】 前記ＯＲゲートの演算過程は、ラジエー
タ出口側の冷却水温度の時間微分基本値（ｄＴＲＯ／ｄ
ｔ）基本値 とラジエータ出口側の冷却水温度の時間微
分検出値（ｄＴＲＯ／ｄｔ）検出値 を第３の比較機３
００で比較した後、この際に出力される差異値Δ（ｄＴ
ＲＯ／ｄｔ） を含むことを特徴とする請求項２記載の
電子式サーモスタットの制御方法。 - 【請求項４】 前記ＡＮＤゲートの演算過程において、
サーモスタットの作動開始のための基本的な条件で、エ
ンジン出口側の冷却水温度ＴＥＯと、設定されているエ
ンジン出口側の冷却水温度値ＴＥＯ基本値とを第４の比
較機４００で比較した後、この際の出力される差異値＋
ΔＴＥＯを含むことを特徴とする請求項２記載の電子式
サーモスタットの制御方法。 - 【請求項５】 前記ＡＮＤゲートの演算過程においてサ
ーモスタットの作動開始のための基本的な条件で、ラジ
エータ出口側の冷却水温度ＴＲＯと、設定されているラ
ジエータ出口側の冷却水温度値ＴＲＯ基本値とを第４の
比較機４００で比較した後、この際の出力される差異値
＋ΔＴＲＯを含むことを特徴とする請求項２記載の電子
式サーモスタットの制御方法。 - 【請求項６】 前記バルブの開閉作動温度は、アクチュ
エータ手段が発揮する増加したストロークと減少したス
トロークとで決まる所定の範囲内で、可変的に決定され
ることを特徴とする請求項１記載の電子式サーモスタッ
トの制御方法。 - 【請求項７】 エンジンの負荷条件に応じて決定され
る、前記バルブの開閉作動温度の、前記所定の範囲は８
５〜１０５℃であることを特徴とする請求項１又は６記
載の電子式サーモスタットの制御方法。 - 【請求項８】 前記アクチュエータ手段が有するストロ
ークの範囲はピストンとの直径比によって調節できるこ
とを特徴とする請求項１又は６記載の電子式サーモスタ
ットの制御方法。 - 【請求項９】 前記制御ロジックが故障した時のバルブ
の開閉作動温度は、アクチュエータ手段のロッド位置を
初期状態に復元させる方法によって最も低い値に設定さ
れることを特徴とする請求項１記載の電子式サーモスタ
ットの制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2002-007691 | 2002-02-09 | ||
| KR20020007691 | 2002-02-09 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=27607084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002378750A Expired - Fee Related JP3689722B2 (ja) | 2002-02-09 | 2002-12-26 | 電子式サーモスタットの制御方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1335120B1 (ja) |
| JP (1) | JP3689722B2 (ja) |
| KR (1) | KR100521913B1 (ja) |
| CN (1) | CN1240935C (ja) |
| DE (1) | DE60318759T2 (ja) |
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