JP2662187B2 - 電気的に加熱可能な膨張物質要素を有するサーモスタット弁を備えた、車両の内燃機関用冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ラジエターとサーモス
タット弁を備え、該サーモスタット弁により暖機作動、
混合作動、及びラジエター作動における冷媒の温度を調
節可能であり、サーモスタット弁が、冷媒の温度を低下
させるために電気的に加熱可能な膨張物質要素を有して
いる、自動車、オートバイ等の車両の内燃機関用冷却装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の冷却装置においては、内燃機関
とラジエターの間で冷媒の流動は次のように制御され
る。即ち暖機作動の間は、内燃機関から来る冷媒がほと
んどラジエターを迂回して短絡弁を貫流した後内燃機関
に戻り、混合作動の間は、内燃機関から来る冷媒の一部
がラジエターを貫流し、他の一部が短絡弁を貫流して内
燃機関に戻り、そしてラジエター作動の間は、内燃機関
から来る冷媒がほとんどラジエターを通って内燃機関に
戻るように制御される。膨張物質要素の電気的な加熱
は、冷媒の温度によって決まる開口横断面積に比べてラ
ジエターのほうへの開口横断面積を拡大させるために用
いる。

【０００３】この種の冷却装置は、例えばドイツ特許公
開第３０１８６８２号公報から知られている。この公知
の冷却装置では、サーモスタット弁の膨張物質要素内に
電気的な加熱抵抗器が配置されている。この加熱抵抗器
には、定常的に保持される作業ピストンにより電気的エ
ネルギーを供給可能である。この電気的エネルギーの供
給は、サーモスタット弁によって調節される冷媒の温度
を通常のサーモスタット弁の場合よりもより好適に一定
に保持することができるように、調節装置を介して行わ
れる。このため冷媒の実際温度が測定され、予め設定さ
れた温度上限値及び下限値と比較される。温度上限値に
達すると、加熱抵抗器に電気的エネルギーが供給され
て、サーモスタット弁が一層開弁し、冷却効率を増大さ
せ、よって冷媒の実際温度を低下させる。その後、冷媒
の実際温度が温度下限値よりも低下すると、加熱抵抗器
への電気的エネルギーの供給が中断され、その結果膨張
物質要素は冷えている冷媒により冷却される。これによ
り弁の開口横断面積が再び減少し、その結果冷媒の実際
温度は再び上昇する。この制御サイクルが絶えず反復さ
れることにより、冷媒の温度が例えば９５℃にできるだ
け一定に維持される。

【０００４】ドイツ特許公開第３７０５２３２号公報か
ら知られている温度制御装置では、膨張物質要素を備え
た通常のサーモスタット弁の代わりに、サーボモータに
より調節可能な弁が設けられている。この公知の制御装
置では、サーボモータは、内燃機関に接続されている管
内での冷媒の温度を測定するセンサに依存して弁を調整
するために制御される。センサは加熱装置を備えてい
る。この加熱装置は、内燃機関の特性量に依存してオン
オフ可能である。この公知の温度制御装置では、冷媒を
強力に冷却させるために、センサを加熱することにより
実際の冷媒温度よりも見かけ上高い温度が設定される。
この種の温度制御装置は構成が特に複雑であり、よって
コスト高である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、この
種の冷却装置をできるだけ簡潔に構成し、よって燃料消
費及び排ガス値に関して内燃機関の作動を最適にするこ
とができ、しかも内燃機関のパワーの需要が高くなった
ときにこのパワーが低減することがないように構成する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、混合作動において膨張物質要素を加熱する
ことなく冷媒の温度が所定の温度上限値に調節されるよ
うに膨張物質要素が構成されていること、内燃機関の、
検知された運転状態量及び（または）周囲状態量に依存
して、膨張物質要素の加熱を必要時に投入して、冷却装
置の作動態様をラジエター作動のほうへシフトさせる制
御ユニットが設けられていることを特徴とするものであ
る。

【０００７】冷媒の温度上限値は、燃料消費に最も好ま
しい内燃機関作動温度に等しく、且つ内燃機関の最大許
容作動温度よりもわずかに低いのが有利である。当該温
度上限値は１００℃以上、特に１０５℃であるのが有利
である。最大許容作動温度は、標準運転で内燃機関が長
期間支障なく作動できるような、可能な限り高い温度で
ある。従って、故障等により膨張物質要素の電気的な加
熱が停止しても、内燃機関の損傷が防止される。通常、
最大許容作動温度は１０５℃ないし１２０℃である。

【０００８】膨張物質要素が電気的に加熱されなけれ
ば、もっぱら冷媒の温度に依存して開口横断面積はラジ
エターのほうへ調整される。この開口横断面積は、冷媒
温度を所定の温度上限値へ設定させる。この場合、本発
明によれば、膨張要素は、適当な温度依存材料と適当な
構造を選定することにより、次のように構成されてお
り、即ち所定の温度上限値においてラジエターの開口横
断面積がまだ最大になっておらず、即ち純粋なラジエタ
ー作動に達しないように構成されている。従って、膨張
物質要素を付加的に加熱することにより、開口横断面積
をさらに大きくさせることが、よってラジエター作動の
ほうへシフトさせることが可能である。

【０００９】補足的に指摘しておくと、ラジエターのほ
うへの開口横断面積と、ラジエターを迂回する短絡部の
ほうへの開口横断面積は、互いに逆の意味で変化する。

【００１０】本発明によれば、標準運転時には、即ち完
全負荷運転または山道走行の場合とは違ってパワーにた
いする要求が高くない場合には、内燃機関の作動温度は
できるだけ高くされる。これにより燃料の消費が低下
し、排ガスの成分を良好にさせることができる。しかし
ながら、高いパワー要求により内燃機関の作動状態が低
い冷媒温度レベルを必要とする場合に、この低い冷媒温
度レベルへ迅速に切換えることができるように、運転状
態量及び（または）周囲状態量に依存して電気エネルギ
ーが加熱可能な膨張物質要素に供給されて、サーモスタ
ット弁が一層開弁することにより高い冷却効率が得ら
れ、よって低い冷媒温度が迅速に達成される。パワーに
たいする要求が高くて、冷媒の温度またはエンジンの温
度が高くなりすぎると、充填率が低減し、よってパワー
が低下する。

【００１１】請求項２に記載の有利な構成によれば、検
知された冷媒の実際温度が予め設定されている目標温度
以下にある場合には、制御ユニットは膨張物質の加熱を
遮断し、即ち膨張物質への電気エネルギーの供給を遮断
する。この場合、予め設定されている目標温度は常に所
定の温度上限値以下にある。これにより、温度レベルを
低下させる方向での冷媒温度の調節は、既に最小温度に
達した場合にだけ行われる。

【００１２】請求項３に記載の有利な構成によれば、制
御ユニットは、膨張物質要素の加熱の投入または遮断
を、車両の走行速度に依存して行う。例えば、車両が停
止しているときにはアイドリングが設定され、走行風が
ないために冷却が必要であり、よって膨張物質要素の加
熱が投入される。

【００１３】非常に高い走行速度が検知され、しかも例
えば付加的に大きな絞り弁開口角度が検知された場合に
は、内燃機関にたいするパワーの要求が高いことが推察
されるので、同様に集中的な冷却が必要であり、よって
膨張物質要素の加熱が投入される。

【００１４】請求項４に記載の有利な構成によれば、制
御ユニットは、膨張物質要素の加熱の投入または遮断
を、内燃機関の回転数、絞り弁開口角度、及び（また
は）内燃機関の負荷状態に依存して行う。

【００１５】例えば制御ユニットは、実際の負荷状態及
び（または）実際の絞り弁開口角度、及び（または）実
際の回転数を予め設定されている閾値と比較し、この閾
値を越えている場合には膨張物質要素の加熱を投入させ
る。

【００１６】内燃機関の負荷状態は、絞り弁の開口角度
に関連して高度補正なしで、或いは吸い込み路内の空気
量に関連して高度補正付きで、内燃機関の回転数により
決定することができる。しかしながら、特性グラフの形
態で、冷媒の目標温度を、絞り弁開口角度及び回転数に
依存して決定してもよい。このようにして、負荷が高い
場合、または回転数が高い場合、または絞り弁開口角度
が大きい場合には、作動温度が高すぎて内燃機関に要求
されるパワーが低下しないよう保証されている。作動温
度が高すぎると、充填率が悪化して、パワーを低下させ
ることになる。

【００１７】請求項５に記載の有利な構成によれば、吸
い込み空気の実際温度または周囲温度の実際温度が予め
設定された値よりも大きい場合に、制御ユニットは膨張
物質要素の加熱を投入する。これにより、外部温度が高
い場合に、例えば低速で走行したり、または停車時のア
イドリングのとき、またはストップ・ゴー運転のとき
に、内燃機関がオーバーヒートしないよう保証される。

【００１８】請求項６に記載の有利な構成によれば、冷
媒の目標温度は、複数の運転状態量及び（または）周囲
状態量に依存して、表、特性曲線、または特性グラフの
形態で決定される。例えば多数の作動点（内燃機関の回
転数の値、絞り弁開口角度の値、及び（または）走行速
度等により決定される）の冷媒温度特性グラフを作成す
るためには、それぞれに冷媒目標温度が関係づけられ
る。この特性グラフから得られる冷媒の目標温度が実際
温度以下である場合に、膨張物質要素への電気エネルギ
ーの供給が投入される。この構成により、各作動点にた
いして、または内燃機関の作動状態にたいして冷媒の温
度を最適にすることができる。

【００１９】請求項７に記載の有利な構成によれば、膨
張物質要素の加熱を投入させる条件が満たされたときに
初めて、制御ユニットは膨張物質要素の加熱を、予め設
定されている運転状態量または周囲状態量ヒストリシス
に従って、及び（または）予め設定されている遅延時間
に従って投入する。

【００２０】例えば目標温度が実際温度以下である場合
には、予め設定されている温度ヒステリシス及び（また
は）予め設定されている遅延時間に従って膨張物質要素
の加熱が投入される。

【００２１】同様に請求項８に記載の有利な構成によれ
ば、膨張物質要素の加熱を遮断する条件が満たされたと
きに初めて、制御ユニットは膨張物質要素の加熱を、予
め設定されている運転状態量または周囲状態量ヒストリ
シスに従って、及び（または）予め設定されている遅延
時間に従って遮断する。例えば目標温度が実際温度以上
である場合には、予め設定されている温度ヒステリシス
及び（または）予め設定されている遅延時間に従って膨
張物質要素の加熱が遮断される。

【００２２】上記二つの有利な構成により、運転状態量
及び（または）周囲状態量が短時間しか変化しない場合
には、調節過程の回数が減少する。即ち加熱の投入から
遮断へ、及びその逆へ移行させる場合、この移行は、長
時間の変化が確定されるまで遅延される。

【００２３】同様に請求項９に記載の有利な構成によれ
ば、その都度与えられる目標温度は、運転状態量及び
（または）周囲状態量に依存して許容可能な冷媒の最大
温度によって決定される。本発明によるこの構成の意図
は、燃料の消費及び排ガスの放出を最適にするために、
内燃機関の作動温度をできるだけ高く調整すること、し
かし内燃機関のその都度の負荷状態に依存しているこの
できるだけ高い作動温度は、オーバーヒートによる内燃
機関の損傷またはパワーロスが防止される程度にしか高
くないことにある。

【００２４】なお、ここで補足的に述べておくと、電気
エネルギーまたは加熱を投入するということは、必ずし
も電気エネルギーの供給を実際的に投入することではな
い。投入とは、特定の条件に基づいている投入オプショ
ンにすぎないものであってもよい。実際の投入は、種々
の運転状態量及び周囲状態量によって発生する複数の投
入オプションを論理学的に関係付けることに依存するこ
とができる。同様に遮断という概念も、個々の条件に関
する遮断オプションと理解してもよく、或いは実際の遮
断と理解してもよい。

【００２５】

【実施例】次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて
説明する。

【００２６】図１に図示した、内燃機関１０用の冷却装
置は、ラジエター１１を有している。内燃機関１０とラ
ジエター１１との間には、冷媒ポンプ１２が取り付けら
れている。冷媒ポンプ１２は、冷媒を矢印で示した方向
へ流動させる。内燃機関１０の冷媒出口からは、往路管
１３がラジエター１１の冷媒入口へ通じている。ラジエ
ター１１の冷媒出口からは、内燃機関１０の冷媒入口が
復路管１４が通じている。復路管１４内には、図示して
いない膨張物質要素を備えたサーモスタット弁１５が配
置されている。往路管１３からは、短絡管１６がサーモ
スタット弁１５へ分岐している。

【００２７】本発明による冷却装置は、主に３通りの作
動態様で作動する。第１の作動態様（いわゆる、特に内
燃機関１０の冷間作動後の暖機作動）では、サーモスタ
ット弁１５は次のように設定されており、即ち内燃機関
１０から来る冷媒流が短絡管１６を介してほぼ完全に内
燃機関１０へ戻されるように設定されている。第２の作
動態様では、冷却装置は混合作動で作動し、即ち内燃機
関１０から来る冷媒は一部がラジエター１１を貫流し、
一部が短絡管１６を介して内燃機関１０へ戻される。第
３の作動態様では、冷却装置はラジエター作動で作動す
る。即ち内燃機関１０から来る冷媒は、ほぼ完全にラジ
エター１１を貫流して内燃機関１０へ戻される。

【００２８】冷却装置の作動態様は、導電線１７を介し
てサーモスタット弁１５の膨張物質要素を加熱すること
により、ラジエター作動の方向で調整され、或いは完全
にラジエター作動へ切り替えられる。従って、冷媒の温
度レベルは、膨張物質要素の加熱を行わない作動態様に
よって達成される温度レベルに比べて減少する。導電線
１７を介した加熱が再び中断されると、この時点でより
冷えている冷媒はサーモスタット弁１５の膨張物質要素
を、該膨張物質要素が混合作動において設定された終端
位置を占めるまで、冷却する。その結果冷媒の温度は再
び最終温度まで上昇する。本発明によれば、設定された
最終温度は所定の温度上限値に設定される。

【００２９】導電線１７を介して行われるサーモスタッ
ト弁１５への電気エネルギーの供給は、制御ユニット１
８により引き起こされる。制御ユニット１８は、運転状
態量及び（または）周囲状態量に関する複数の信号を得
て、これらを評価する。内燃機関１０の冷媒出口には温
度センサ１９が配置されている。温度センサ１９は、冷
媒の実際温度を検知して制御ユニット１８に送る。内燃
機関１０の吸込管の集合部には、別の温度センサ２０が
配置されている。この温度センサ２０は、吸い込み空気
（新気）の温度を検知して制御ユニット１８に送る。制
御ユニット１８は公知のエンジン制御装置２１に組み込
まれているのが有利である。公知のエンジン制御装置２
１としては、例えばロベルト ボッシュ社の商品名“Mo
tronic”として知られている電子制御装置が挙げられ
る。

【００３０】エンジン制御装置２１は、運転状態量及び
周囲状態量の検知信号を提供し、例えば車両走行速度、
周囲温度、内燃機関の回転数、及び（または）絞り弁の
開口角度に関する検知信号を提供する。さらにエンジン
制御装置２１は、これらの検知信号から内燃機関１０の
負荷状態を検出する。負荷状態は、例えば絞り弁の位
置、回転数、及び（または）吸込管内の空気量から直接
に、或いは間接的に決定される。制御ユニット１８によ
って得られた信号に依存して、例えば冷媒の目標温度が
検出される。この目標温度が冷媒の実際の温度よりも高
い場合には、サーモスタット弁１５の膨張物質要素が導
電線１７を介して加熱される。

【００３１】図２は、冷媒温度の調節例を示すものであ
る。この調節例では、膨張物質要素の加熱の実施（“膨
張物質要素加熱”）は、特に有利には、車両の種々の運
転状態量及び周囲状態量に関するいくつかの個々の条件
を論理学的に関連させることにより制御される。このよ
うな制御論理は例えば制御ユニット１８に記憶されてい
る。この場合制御ユニット１８は、例えば既存の制御装
置に組み込むこともできるが、サーモスタット弁に固有
に組み込まれた部品であってもよい。

【００３２】図２では運転状態量及び周囲状態量とし
て、絞り弁開口角度ＤＫと、エンジン回転数ｎと、冷媒
の実際温度Ｔ _{K ist} と、車両の走行速度ｖと、吸い込み
空気の温度Ｔｓとが採用され、これらの量は例えばセン
サの信号として存在し、冷媒の温度を調節するために処
理される。車両の運転状態量及び周囲状態量の純粋なセ
ンサ信号のほかに、個々のセンサ信号を、即ち運転状態
量及び周囲状態量を結び付けて形成される状態信号をも
冷媒温度の調節のために使用してもよい。この種の状態
信号は、本実施例の場合、車両停止時のアイドリング信
号ＬＬである。このアイドリング信号ＬＬは、例えば車
両の走行速度ｖとエンジン回転数ｎから形成される。し
かし他の状態信号を冷媒温度の調節に使用してもよく、
例えばすでに述べた内燃機関の負荷状態、山道走行また
は牽引走行に関する状態信号を使用してもよい。これら
の状態信号は、運転状態量である絞り弁開口角度ＤＫと
車両の走行速度ｖから形成されるのが有利である。

【００３３】図２の調節例では、絞り弁開口角度ＤＫと
エンジン回転数ｎによって決定される個々の作動点に対
する冷媒の目標温度Ｔ _{K soll} を特性曲線Ｋから検出する
ために、センサ信号として、絞り弁開口角度ＤＫと、エ
ンジン回転数ｎとが用いられる。このようにして決定さ
れた冷媒の目標温度Ｔ _{K soll} は、冷媒の実際温度Ｔ _Kist
と比較される。実際温度Ｔ _{K ist} が目標温度Ｔ _{K soll} よ
りも高い場合には、膨張物質要素の加熱が投入される。
この場合、投入は投入オプションＦ（丸で囲んだ）に相
当しており、必ずしも実際の加熱に相当していない。

【００３４】ヒステリシス要素ＶＴにおいては、冷媒の
実際温度と目標温度との差δＴが所定の差δＴ_Hより以
上に変化しているかどうかが検討される。この場合にだ
け、膨張物質要素を加熱するための投入オプションＦが
維持される。このためヒステリシス要素ＶＴの出力か
ら、ロジックハイシグナルが出力される。このヒステリ
シス要素ＶＴの出力信号は、アンドゲート１とアンドゲ
ート３とに送られる。

【００３５】一般的にいえば、この実施例においては、
ロジックハイシグナルは投入オプションＦに対応してい
る。

【００３６】膨張物質要素を加熱させるための他の投入
オプションＦは、吸い込み空気温度Ｔ_Sに依存して生じ
る。この吸い込み空気温度Ｔ_Sに依存した膨張物質要素
の加熱は、三つの閾値ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３の少なく
とも一つを越えた場合にだけ投入されるべきである。第
１の閾値ＴＳ１を越えると、ロジックハイシグナルがア
ンドゲート１に送られ、第２の閾値ＴＳ２を越えると、
ロジックハイシグナルがアンドゲート２に送られ、第３
の閾値ＴＳ３を越えると、ロジックハイシグナルがアン
ドゲート３に送られる。

【００３７】さらに、車両の停止状態におけるアイドリ
ングでは、状態信号ＬＬ（ｖ＝０）がロジックシグナル
の形態でアンドゲート３に送られる。

【００３８】さらにこの実施例によれば、膨張物質要素
の加熱の投入オプションＦは車両の速度ｖの車両速度閾
値ＶＳにも依存している。これによりロジックハイシグ
ナルは他のヒステリシス要素ＶＶの出力からアンドゲー
ト２の第２の入力に送られる。加熱を遮断（遮断オプシ
ョン）するため、車両の速度ｖが閾値ＶＳを差値δｖＨ
だけ越えているかどうかが検討される。越えている場合
にだけ、ロジックローシグナル（遮断オプション）がヒ
ステリシス要素ＶＶの出力からアンドゲート２の第２の
入力に送られる。

【００３９】ヒステリシス要素ＶＴとＶＶは、時間遅延
要素であってもよく、または時間遅延要素に接続されて
いてもよい。

【００４０】アンドゲート１と３の出力は、オアゲート
の三つの入力に接続されている。少なくとも一つのアン
ドゲートの出力導線にロジックハイシグナルが印加され
ると、オアゲートの出力にも投入オプションＦがロジッ
クハイシグナルの形態で発生する。

【００４１】さらに、時間遅延要素δｔをオアゲートの
出力に設けてもよい。この時間遅延要素δｔにより、投
入オプションＦが所定の時間δｔだけ印加される場合に
だけ、オアゲートの出力におけるこの投入オプションＦ
が膨張物質要素を実際に加熱させ、短期間の変動におけ
る加熱の絶え間ないオンオフを阻止させる。

【００４２】車両の速度閾値ＶＳは、内燃機関が熱的に
強く負荷されるときの車両の速度ｖである。吸い込み空
気の温度Ｔ_Sの閾値ＴＳ１ないしＴＳ３は、例えば車両
の土地対応タイプ、内燃機関またはラジエターの型式に
依存して決定される。閾値ＴＳ３は、例えば閾値ＴＳ１
とＴＳ２よりも低い。なぜなら、走行風による付加的な
冷却が生じないエンジンのアイドリングに関連して、例
えば高速走行時よりも強い冷却が必要だからである。従
って、例えば、車両走行速度閾値ＶＳに関連して決定さ
れる閾値ＴＳ２は、閾値ＴＳ１及びＴＳ３よりも高い。
なぜなら、走行速度が高いと、走行風による付加的な冷
却が生じるからである。しかしながら、一般的にいう
と、車両及び吸い込み空気温度の閾値はテストで実験的
に求められる。重要なことは、例えば周囲温度及び吸い
込み空気の温度が非常に低い場合には（例えば北国にお
いて）、ラジエターの作動を吸い込み空気の温度または
周囲温度に依存して制御して、内燃機関のサーモショッ
クを阻止することである。周囲温度または吸い込み空気
の温度が非常に高い場合には（例えば熱帯地方におい
て）、吸い込み空気の温度または周囲温度に依存して冷
媒の温度を調節することにより、熱間アイドリング作動
またはストップ・ゴー作動時の始動不全を回避すること
ができる。

【００４３】補足的に述べておくと、本発明の他の実施
例では、図２に図示した条件の一つだけが満たされて投
入オプションＦになっても、加熱を実際に導入させるこ
とができる。即ち、例えば図２において丸で囲んだＦで
示した点のそれぞれを膨張物質要素の加熱導入装置と接
続させてもよい。

【００４４】図３は、部分負荷及び全負荷時における冷
媒の温度Ｔ_Kと時間ｔとの関係を示すグラフであり、本
発明による冷却装置により冷媒の温度変化がいかに達成
されるかを示したものである。サーモスタット弁１５の
膨張物質要素は、例えば膨張物質の組成によって温度上
限値Ｔ_AGに設定される。この温度上限値Ｔ_AGは、設定さ
れた混合作動における約１０５℃の冷媒温度である。こ
の温度をグラフでは上の線によって示した。部分負荷時
における１０５℃という温度レベルは、摩擦等の減少に
よって燃料消費を低減させ、同時に排ガス組成を改善さ
せる上で合目的である。基本的には冷媒の温度は燃料消
費を最適にする上で常にできるだけ高いほうがよいが、
しかし全負荷範囲でのパワー条件においては、充填を改
善するために冷えているほうがよい。

【００４５】内燃機関の冷間始動においては、範囲Ａな
いしＢで、まず暖機作動において、次に部分負荷作動時
の混合作動時において、冷媒の温度Ｔ_Kは、通常の冷却
装置で可能な温度勾配よりも大きな温度勾配ｄＴ／ｄｔ
で１０５℃の温度レベルにもたらされる。この場合、サ
ーモスタット弁１５の膨張物質要素はもっぱら冷媒の温
度Ｔ_Kによって加熱される。膨張物質要素は次のように
構成されており、即ちこの１０５℃の温度で、サーモス
タット弁の可能な調整距離または最大に可能な開口横断
面積がまだ設定されないように構成されている。従っ
て、完全負荷時のＣとＥの範囲における膨張物質要素
は、例えばできるだけ迅速な冷却のために最大開口横断
面積がラジエターのほうへ調整され、これにより完全に
ラジエター作動に移行する程度に加熱することができ
る。この例では、短い冷却時間が経過した後、約７０℃
の温度レベルが達成される。内燃機関の１０の作動が点
Ｅにおいて完全負荷から再び部分負荷に戻ると、膨張物
質要素への電気エネルギーの供給が中断される。この時
点で冷えた状態で膨張物質要素を取り囲んでいる冷媒
は、膨張物質を冷却して、膨張物質要素によるサーモス
タット弁の調整が再び冷媒の温度Ｔ_Kだけに依存して調
整されるようにする。この時サーモスタット弁は冷媒の
温度Ｔ_Kを調節し、内燃機関１０の温度を１０５℃の温
度レベルへ調節する。

【００４６】完全負荷運転時に冷媒の温度Ｔ_Kが約７０
℃の温度レベルへ下降することの利点は、このとき内燃
機関１０により完全なパワーがもたらされる点にある。
従って、温度が高すぎて燃焼時の充填度が低下し、パワ
ーの低下になることが阻止される。一方、膨張物質要素
の加熱により下降する冷媒の温度Ｔ_Kは、車両の他の種
々の運転状態量及び（または）周囲状態量に依存して調
節することもできる。

【００４７】完全負荷は、例えば車両の走行速度、エン
ジン回転数、または絞り弁の開口角度によって認知する
ことができる。例えば走行速度が非常に低い場合、また
はアイドリングの場合、及び車両が停止している場合、
外部温度が高い場合、山道走行の場合、または牽引走行
の場合に、冷媒の温度Ｔ_Kを膨張物質要素の加熱により
降下させることも有利である。

【００４８】図４は、個々の作動点における冷媒の個々
の目標温度Ｔ _{K soll} を車両の走行速度ｖ及び負荷状態LA
STに応じて決定するための特性グラフを示している。こ
の場合負荷状態LASTは、例えば絞り弁開口角度及び回転
数または吸込管内の空気量に依存して決定することがで
きる。

【００４９】それぞれ二つの作動量によって決定される
個々の作動点に関係づけられた冷媒の目標温度は、演算
によって、或いはテストにより実験的に検出することが
できる。しかし冷媒の目標温度を、車両の種々の運転状
態量及び（または）周囲状態量を処理する複数の特性グ
ラフに依存して決定することも可能である。

【００５０】特に本発明によって可能になることは、特
性グラフの設定及び閾値の設定により、ハードウェアま
たはソフトウェアを変更せずに、種々の土地対応型タイ
プの冷却装置が得られることである。

【００５１】

【発明の効果】本発明による冷却装置は構成が簡潔であ
り、よって燃料消費及び排ガス値に関して内燃機関の作
動を最適にすることができ、しかも内燃機関のパワーの
需要が高くなったときにこのパワーが低減することがな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による冷却装置の構成を示すブロック図
である。

【図２】本発明による冷却装置の制御例の論理図であ
る。

【図３】本発明による冷却装置によって得られる冷媒の
温度変化を示すグラフである。

【図４】冷媒の目標温度特性グラフである。

【符号の説明】

１０ 内燃機関 １８ 制御ユニットＴ _{K ist} 冷媒の実際温度Ｔ _{K soll} 冷媒の目標温度 ＤＫ 絞り弁開口角度 ｎ 内燃機関の回転数 ｖ 車両の走行速度 Ｔ_S 吸い込み空気温度 LAST 車両の負荷状態 ＬＬ アイドリング信号

フロントページの続き (72)発明者 ヨッヘム フーバー ドイツ デー・80687 ミュンヘン ペ ルハーマーシュトラーセ ２ (72)発明者 ゲルハルト ヒューマー ドイツ デー・85630 ノイケーファー ロー ブレトーニッシャー リング 17 ベー (72)発明者 ヨーゼフ クローヴィオルツ ドイツ デー・85293 ライヒェルツハ ウゼン ライファイゼンシュトラーセ ２アー

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラジエターとサーモスタット弁を備え、
   該サーモスタット弁により暖機作動、混合作動、及びラ
   ジエター作動における冷媒の温度を調節可能であり、サ
   ーモスタット弁が、冷媒の温度を低下させるために電気
   的に加熱可能な膨張物質要素を有している、車両の内燃
   機関用冷却装置において、 混合作動において膨張物質要素を加熱することなく冷媒
   の温度（Ｔ_K，Ｔ _{K ist} ）が所定の温度上限値（Ｔ_AG）に
   調節されるように膨張物質要素が構成されていること、 内燃機関（１０）の、検知された運転状態量及び（また
   は）周囲状態量（ＤＫ，ｎ，ｖ，Ｔ_S，LAST，Ｔ _{K ist} ，
   ＬＬ）に依存して、膨張物質要素の加熱を必要時に投入
   して、冷却装置の作動態様をラジエター作動のほうへシ
   フトさせる制御ユニット（１８）が設けられていること
   を特徴とする車両の内燃機関用冷却装置。
2. 【請求項２】 制御ユニット（１８）が、内燃機関（１
   ０）の運転状態量として、冷媒の実際温度（Ｔ_K，Ｔ
   _{K ist} ）を検知し、この冷媒の実際温度（Ｔ_K，
   Ｔ _{K ist} ）を、予め設定された目標温度（Ｔ _{K soll} ）と
   比較し、冷媒の実際温度（Ｔ_K，Ｔ _{K ist} ）が目標温度
   （Ｔ _{K soll} ）を越えているときに膨張要素の加熱を投入
   することを特徴とする、請求項１に記載の車両の内燃機
   関用冷却装置。
3. 【請求項３】 制御ユニット（１８）が、内燃機関（１
   ０）の運転状態量として、車両の走行速度（ｖ）を検知
   し、この車両の走行速度（ｖ）に依存して膨張物質要素
   の加熱を必要時に投入することを特徴とする、請求項１
   または２に記載の車両の内燃機関用冷却装置。
4. 【請求項４】 制御ユニット（１８）が、内燃機関（１
   ０）の運転状態量として、内燃機関（１０）の回転数
   （ｎ）、絞り弁開口角度（ＤＫ）及び（または）負荷状
   態（LAST）を検知し、内燃機関（１０）の回転数
   （ｎ）、絞り弁開口角度（ＤＫ）及び（または）負荷状
   態（LAST）に依存して膨張物質要素の加熱を必要時に投
   入することを特徴とする、請求項１から３までのいずれ
   か１つに記載の車両の内燃機関用冷却装置。
5. 【請求項５】 制御ユニット（１８）が、周囲状態量と
   して、吸い込み空気または周囲空気の実際温度（Ｔ_S）
   を検知し、この実際温度（Ｔ_S）を予め設定された閾値
   （ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３）と比較し、この閾値を越え
   ているときに膨張物質要素の加熱を投入することを特徴
   とする、請求項１から４までのいずれか１つに記載の車
   両の内燃機関用冷却装置。
6. 【請求項６】 冷媒の目標温度（Ｔ _{K soll} ）を、任意の
   運転状態量及び（または）周囲状態量（ＤＫ，ｎ，ｖ，
   Ｔ_S，LAST，Ｔ _{K ist} ，ＬＬ）に依存して、表、特性曲
   線、または特性グラフ（Ｋ）の形態で決定することを特
   徴とする、請求項１から５までのいずれか１つに記載の
   車両の内燃機関用冷却装置。
7. 【請求項７】 膨張物質要素の加熱を投入する条件が満
   たされたときに、制御ユニット（１８）が、運転状態量
   ヒステリシス（δｖ_H）または周囲状態量ヒステリシス
   （δＴ_H）に応じて、及び（または）予め設定されたタ
   イムウィンドウ（δｔ）に応じて、膨張物質要素の加熱
   を遅延的に投入することを特徴とする、請求項２から６
   までのいずれか１つに記載の車両の内燃機関用冷却装
   置。
8. 【請求項８】 膨張物質要素の加熱を遮断する条件が満
   たされたときに、制御ユニット（１８）が、運転状態量
   ヒステリシス（δｖ_H）または周囲状態量ヒステリシス
   （δＴ_H）に応じて、及び（または）予め設定されたタ
   イムウィンドウ（δｔ）に応じて、膨張物質要素の加熱
   を遅延的に遮断することを特徴とする、請求項２から７
   までのいずれか１つに記載の車両の内燃機関用冷却装
   置。
9. 【請求項９】 制御ユニット（１８）が、運転状態量及
   び（または）周囲状態量（ＤＫ，ｎ，ｖ，Ｔ_S，LAST，
   Ｔ_{K ist}，ＬＬ）に依存して許容可能な冷媒の実際の最
   大温度を連続的に検出し、この最大温度によって冷媒の
   目標温度（Ｔ_Ksoll）をほぼその都度決定することを特
   徴とする、請求項１から８までのいずれか１つに記載の
   車両の内燃機関用冷却装置。