JPH08232661A - サーモスタット弁を有する自動車エンジン用冷却装置 - Google Patents

サーモスタット弁を有する自動車エンジン用冷却装置

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JPH08232661A
JPH08232661A JP8004024A JP402496A JPH08232661A JP H08232661 A JPH08232661 A JP H08232661A JP 8004024 A JP8004024 A JP 8004024A JP 402496 A JP402496 A JP 402496A JP H08232661 A JPH08232661 A JP H08232661A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 目標とする冷却温度および要求された冷却出
力を達成することを支援することの可能な冷却装置を提
供する。 【解決手段】 比較的高い制御水準から比較的低い制御
水準に切り替え可能なサーモスタット弁１１５を有する
自動車エンジン用冷却装置において、ラジエータ１１１
に付属したファン１６１が設けられており、このファン
は温度比較要素２１９を有する制御部１１８を包含して
いる。この温度比較要素は冷媒の実際温度を目標値と比
較して、目標値を越えていれば温度信号を形成する。こ
の温度信号がＡＮＤ要素２２０の一方の入力に印加され
て、他方の入力にはサーモスタット弁の切り替え信号が
印加されており、ＡＮＤ要素の出力がファンに対する投
入信号を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バイパス管および
／または冷媒冷却器を通ってエンジン出口からエンジン
入口に流れる冷媒の流れを量的に制御して、エンジンの
運転パラメータおよび／または周囲温度に依存する信号
によって冷媒温度に対するより高い制御水準から冷媒温
度に対するより低い制御水準に切り替え可能なサーモス
タット弁と、送風器回路によって切り替え可能な冷媒冷
却器に付属する送風器とを有する自動車エンジン用冷却
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】冒頭に記載した種類の冷却装置は、出願
公開されていないドイツ特許出願第４４０９５４７．３
号の目的物である。この冷却装置では需要に即した冷却
が行われ、冷却装置は通常冷媒温度のより高い制御水準
で駆動される。冷却出力の高い需要が予想され、かつ必
要な場合は、サーモスタット弁は冷媒温度のより低い制
御水準に切り替わる。この構造において、サーモスタッ
ト弁のより高い制御水準からより低い制御水準への切り
替えが行われると、ラジエータに付属しているファンは
制御部によって投入される。その際、ファンの投入時間
は、時間素子によって制限される。
【０００３】切り替え可能なサーモスタット弁を有する
エンジン用冷却装置も知られており（ＥＰ−Ｂ ０ １
２８３６５）、ラジエータに付属したファンに対する独
立のファン操作回路を包含している。ファンは、温度セ
ンサによって検知された冷媒温度に応じて種々の出力段
階で駆動される。つまり、冷媒温度がより低いときはよ
り低い出力で駆動され、冷媒温度がより高いときはより
高い出力で駆動される。サーモスタット弁がより高い開
放温度に切り替わると、比較的高い開放温度に達するの
を妨害しないためにより低い冷媒温度でのファンの投入
が阻止される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載した種類の冷却装置において、より高い制御水準
およびより低い制御水準に合わせた調整に対応してファ
ンが駆動され、目標とする冷却温度およびその都度要求
された冷却出力を達成するのを支援するように、ファン
を制御することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の冷却装置は、制御部が温度比較要素を包含し
ており、この温度比較要素は冷媒の実際温度を目標値と
比較して、目標値を越えていれば温度信号を形成し、こ
の温度信号がＡＮＤ要素の一方の入力に印加されて、そ
のＡＮＤ要素の他の入力にはサーモスタット弁の切り替
え信号が印加されており、ＡＮＤ要素がファンに対する
投入信号を形成する。
【０００６】この構成において、サーモスタット弁をよ
り低い制御水準に戻す切り替え信号が存在しかつ所定の
目標値を越えた場合のみ、ファンは投入される。こうす
ると、ファン投入によりサーモスタット弁のより高い制
御水準に達することが妨げられない。また、低い制御水
準に切り替えた後にこの制御水準に比較的速やかに達す
ることも実現する。なぜならば、このとき、ファンは要
求された高い冷却出力に関与するからである。
【０００７】温度比較要素に対する目標値が、サーモス
タット弁の低い制御水準の範囲にあるようになってい
る。そうすることによって、高い冷却出力が要求される
制御範囲でもファンが冷却出力に関与することが確保さ
れている。その際、目標値はより低い制御水準に調整さ
れたサーモスタット弁の開放温度にほぼ対応することが
好都合である。そうすることによって、サーモスタット
弁のこの調整において、ファンは冷却出力の達成と制御
に関与している。
【０００８】本発明の別の構成において、制御部が冷媒
の実際温度に応じてファン出力を規定する制御要素を包
含している。そうすることによって、ファンも冷媒温度
の制御に関与する制御特性を持つことになる。好適な構
成において、制御要素は、冷媒温度と付属するファン出
力とを記憶した特性領域を包含している。そうすること
により、適当な特性領域によって、制御要素をエンジン
および／または冷却装置の構造に適合させることが可能
である。
【０００９】本発明の別の構成において、制御部が第２
の温度比較要素を包含し、第２の温度比較段階が冷媒の
実際温度を目標値と比較して、目標値を越えていればこ
れを表す温度信号を形成し、この温度信号が（Ｎ）ＡＮ
Ｄ要素の一方の入力に印加されて、その別の否定された
入力にはサーモスタット弁に対する切り替え信号が印加
されており、（Ｎ）ＡＮＤ要素がファンに対する第２の
投入信号を形成するようになっている。この構成によっ
て、達成された温度水準の結果として高い冷却出力が要
求されるときにも、ファンは必要に応じて投入され、し
かもサーモスタット弁が比較的低い制御範囲に切り替わ
ることはない。こうすると比較的低い制御水準で作動す
るときファンは冷却に関与しているので、ラジエータの
大きさを設計する際に長所が生じる。
【００１０】本発明の別の構成において、別の目標値
が、サーモスタット弁のより高い制御水準の範囲にある
ようになっている。この目標値は、サーモスタット弁が
開放行程の約７５％に達した冷媒温度に対応しているこ
とが好都合である。本発明の別の構成において、制御部
が第２の制御要素を包含しており、第２の制御要素は第
２の温度比較段階の投入信号によって作動させることが
でき、冷媒の実際温度に応じてファン出力を規定するよ
うになっている。この構成においても、第２の制御要素
が、冷媒温度と付属するファン出力とを記憶した特性領
域を包含していることが有利である。この場合も、対応
する特性領域を決定することによって制御段階をエンジ
ンおよび／または全冷却装置の構造に適合させることが
可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１はエンジンの冷却装置の系統
図であって、基本構造においてドイツ特許出願第４４０
９５４７．３号に示され説明された冷却装置に概ね対応
している。即ちエンジン１１０を冷却する冷媒は排出口
１１４から供給管１１３を経てラジエータ１１１に導か
れる。ラジエータ１１１で冷却された冷媒は戻り管１３
０、冷媒ポンプ１１２によってエンジン１１０に供給さ
れ、エンジン１１０を冷却する。
【００１２】なお戻り管１３０にはサーモスタット弁１
１５が設置され、サーモスタット弁１５と供給管１１３
とはバイパス管１１６によって接続されている。ラジエ
ータ１１１は電気モータ１６２によって駆動されるファ
ン１６１によって冷却される。この冷却装置は制御部１
１８によって制御されるが、制御部は第１の温度センサ
１１９で検出される冷媒温度（ＴKW）および第２の温度
センサ１２０で検出されるエンジン負荷を表す負荷信号
（ＴL ）を入力信号として、サーモスタット弁１１５の
開度およびファン１６１の回転数を制御する。
【００１３】この冷却装置は以下の３動作フェーズを有
している。即ちエンジンのウォームアップにおいては、
エンジン１１０から吐出される冷媒は全量ラジエータ１
１１をバイパスしバイパス管１６１、冷媒ポンプ１１２
を介してエンジンに戻る。エンジンのウォームアップが
進むと、冷媒に一部はラジエータ１１１を流れ、残りは
バイパス管１６１を流れる。
【００１４】そしてエンジンの定常運転時には、冷媒は
全量ラジエータ１１１を流れる冷却運転となる。この冷
却装置にはサーモスタット作動部材を装備したサーモス
タット弁１１５が包含される。このサーモスタット作動
部材は、所定の温度範囲で著しい容積変化を起こして、
動作ピストンを繰り出しサーモスタット弁を開く膨張物
質、特にワックス混合物を含んでいる。サーモスタット
弁は、エンジンの出口から冷媒冷却器および／またはバ
イパス管を通ってエンジンの入口に流れる冷媒の量を制
御する。膨張物質（ワックス混合物）の設計によって、
サーモスタット弁の開放温度が決まる。この開放温度
で、冷媒冷却器の循環、即ち冷却の制御が始まる。開放
温度を越えると、サーモスタット弁は開放行程を実行
し、その行程の最後では冷媒冷却器を循環する冷媒量に
対して流動断面が完全に開き、バイパス管の流動断面が
完全に閉じる。
【００１５】膨張物質は、開放温度が、例えば１０５℃
となる一方で、完全な開放行程にはより高い温度、例え
ば約１２０℃で到達するように設計されている。そうす
ることによって高い制御水準が生じ、冷媒温度は例えば
１１５℃に調節される。エンジンの運転温度および／ま
たは周囲温度に応じより高い冷却出力が要求されるとい
う事情を考慮するために、サーモスタット弁はより低い
制御水準に切り替えることができるようになっている。
この目的のために、サーモスタット作動部材は電気発熱
体を備えており、これによって膨張物質を、冷媒温度を
越える温度にまで加熱できる。そうすることによって、
サーモスタット弁はさらに開くので、より多量の冷媒が
冷却器を循環する。さらに冷却が強化されて冷媒温度は
下がる。このようにすることによって、サーモスタット
弁はより低い制御水準または制御範囲で作動する。例え
ばサーモスタット弁は冷媒温度が８０℃でも開くので、
たとえば冷媒温度は８５℃に調節される。
【００１６】図２には、本発明の冷却装置に対する送風
器回路が論理図の形で示されている。図２には信号を形
成する幾つかのパラメータが示されているが、この信号
に基づいて、サーモスタット弁は比較的高い制御水準か
ら比較的低い制御水準に切り替わり、したがって高い冷
却出力を要求する。この信号は、たとえばＯＲ要素２１
４に接続された比較要素２１０、２１１、２１２、２１
３によって形成される。比較要素２１０は吸気管内の温
度（ＴANS ）を目標値（ＴANSSOLL ）と比較し、比較要
素２１１は負荷信号（ＴL ）を目標値（ＴLSOLL ）と比
較し、比較要素２１２は自動車速度（Ｖ）を目標値（Ｖ
SOLL）と比較し、比較要素２１３はエンジン回転数
（Ｎ）を目標値（ＮSOLL）と比較する。上記の実際値が
それらの目標値を越えたら、ＯＲ要素２１４は到着した
各々の信号をさらにＡＮＤ要素２１５の入力端子に送
る。ＡＮＤ要素２１５は、サーモスタット弁１１５作動
部材の発熱体に対して電力を供給する信号を形成する。
サーモスタット弁１１５の発熱体により切り替えを最低
温度以上で行うことが有効なので、ＡＮＤ要素２１５に
は最低温度比較要素２１６が接続されている。最低温度
の比較要素２１６は冷媒温度（ＴKW）を最低目標値（Ｔ
KWSOLLmin ）と比較し、最低温度を越えたときに初めて
信号を出す。次に、最低温度を越えて初めて、比較要素
２１０、２１１、２１２、２１３の信号がサーモスタッ
ト作動部材の発熱体の投入のために評価される。
【００１７】ラジエータ１１１にはファン１６１および
駆動モータ１６２が付属している。ファン１６１は、一
方では必要な冷却出力に寄与し、他方では比較的高い冷
媒温度に従って比較的高い制御水準に達するのを妨げ
ず、さらに比較的低い冷媒温度に従って比較的低い制御
水準に切り替わるのを支援するように、制御部１１８で
切り替えることができる。制御部１１８は、冷媒の実際
温度（ＴKW）を第１の目標値（ＴKWSOLL）と比較して、
この第１の目標値を越えるとＡＮＤ要素２２０の入力に
温度信号を出す第１の温度比較要素２１９を包含してい
る。このＡＮＤ要素２２０の第２の入力は、ＯＲ要素２
１４の出力に接続されている。従ってＡＮＤ要素２２０
は、比較要素２１０、２１１、２１２、２１３のいずれ
か１つが、サーモスタット弁１１５を比較的低い制御水
準に切り替えることを要求する信号を出すときのみ出力
信号を形成する。ＡＮＤ要素２２０の信号はファン１６
１に対する投入信号として評価されるので、サーモスタ
ット弁１１５を比較的低い制御水準に切り替える信号が
あり、かつ冷媒の実際温度（ＴKW）が目標値（ＴKWSO
LL1 ）を越えた場合のみ、ファン１６１は制御部１１８
を通して投入される。
【００１８】ファン１６１には、冷媒温度に対応するフ
ァン出力、例えば対応するファン回転数の形で記憶した
特性領域を包含する制御要素２２１が付属している。こ
の制御要素２２１には冷媒の実際温度（ＴKW）の信号が
印加されているので、制御要素２２１はこの温度をファ
ン回転数、即ちファン出力に対応する信号に対応させ
る。この出力は、スイッチ２２２によってファン駆動モ
ータ１６２に送られる。この出力がスイッチ２２２によ
ってファン駆動モータ１６２に送られるのは、ＡＮＤ要
素２２０の出力に基づきスイッチ２２２が閉じている場
合のみ、即ちサーモスタット弁１１５をより低い制御水
準に切り替える信号があり、同時に冷媒の実際温度（Ｔ
KW）が目標値（ＴKWSOLL1 ）を越えた場合のみである。
従って、ファン１６１は全冷却出力、即ちより低い制御
段階に急速に到達すること、およびより低い制御水準を
投入している間に必要な冷却出力に関与する。それゆ
え、冷媒温度の目標値（ＴKWSOLL1 ）は、加熱したサー
モスタット作動部材のサーモスタット弁１１５の開放温
度、すなわちおよそ８０℃ないし８５℃の値に決められ
ている。
【００１９】制御部１１８は第２の温度比較要素２２３
を包含している。第２の温度比較要素２２３は、冷媒の
実際温度（ＴKW）を第２の目標値（ＴKWSOLL2 ）と比較
して、これを越えていれば（Ｎ）ＡＮＤ要素２２４に信
号を印加する。（Ｎ）ＡＮＤ要素の第２の入力である否
定入力には、ＯＲ要素２１４の出力が接続されている。
それゆえ、（Ｎ）ＡＮＤ要素２２４が信号を出すのは、
サーモスタット弁１１５を比較的低い制御水準に切り替
えることを要求する信号がなくて、同時に第２の温度比
較要素２２３が信号を出す場合のみである。（Ｎ）ＡＮ
Ｄ要素２２４の信号も、ファン１６１の投入のために評
価される。ファン１６１の前段には第２の制御要素２２
５が接続されており、ここに冷媒温度に対応したファン
出力が記憶されている。第２の制御要素２２５には冷媒
の実際温度（ＴKW）が送られるので、第２の制御要素２
２５はこの温度信号に応じて、特に回転数を通してファ
ン１６１の出力を規定する出力信号を出す。第２の制御
要素２２５とファン１６１との間には第２のスイッチ２
２６が配置されていて、（Ｎ）ＡＮＤ要素２２４の出力
が信号を出すと閉じる。冷媒温度が第２の目標値（Ｔ
KWSOLL2 ）を越えかつサーモスタット弁１１５を比較的
低い制御水準に切り替える信号がない場合のみ、ファン
１６１の投入が第２の制御要素２２５に対応した出力で
行われる。それゆえ、ファン１６１は、サーモスタット
弁１１５がより高い制御水準に調整され、従って高い冷
媒温度が調節される場合のみ、第２の制御要素２２５に
よって駆動される。このようにして、たとえば１１５℃
という高い冷媒温度に調節される場合は、第２の温度比
較要素２２３の目標値（ＴKWSOLL2 ）は、たとえば１１
０℃に設定できる。この場合において、ファン１６１は
その冷却出力により、比較的高い冷媒温度の調節のみに
関与する。
【００２０】実施形態の変形例では、ファン１６１は駆
動モータ１６２によってではなく、エンジンそれ自体に
よって駆動されるようになっている。その際、ファン１
６１とエンジンとの間には、充填によって制御可能な流
体クラッチが配置されている。単純化された実施形態で
は、第１の制御要素２２１および／または第２の制御要
素２２５は省かれる。この場合に、ファン１６１は直接
ＡＮＤ要素２２０または（Ｎ）ＡＮＤ要素２２４の信号
によって投入され、それから回転数推移に関する所定の
プログラムまたは一定の回転数で駆動される。
【００２１】別の実施形態では、ファン出力を規定する
信号をＡＮＤ要素２２０または（Ｎ）ＡＮＤ要素２２４
からファン１６１に直接送る共通の制御段階が設けられ
る。場合により、これは後段に接続した増幅器によって
行うことができる。実施形態の別の変形例では、（Ｎ）
ＡＮＤ要素２２４の出口とＡＮＤ要素２２０の出口はＯ
Ｒ要素を通して互いに結合されている。このＯＲ要素は
制御要素の前段に接続されており、ＯＲ要素に出力信号
があると、実際の冷媒温度（ＴKW）に依存した出力信号
をファン１６１に出す制御要素を作動させる。この構成
形態も、１つの制御段階のみで十分である。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却装置の系統図である。
【図２】冷却装置の回路図である。
【符号の説明】
２１０、２１１、２１２、２１３、２１６、２１９、２
２３…比較要素 ２１４…ＯＲ要素 ２１５、２２０…ＡＮＤ要素 ２２４…（Ｎ）ＡＮＤ要素 ２１７…ファン ２１８…制御部 ２２１…第１の制御要素 ２２５…第２の御段要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター ロイ ドイツ連邦共和国，73770 デンケンドル フ，ローゼンシュトラーセ ７／１

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バイパス管および／または冷媒冷却器を
    通ってエンジン出口からエンジン入口に流れる冷媒の流
    れを量的に制御して、エンジンの運転パラメータおよび
    ／または周囲温度に依存する信号によって冷媒温度に対
    するより高い制御水準から冷媒温度に対するより低い制
    御水準に切り替え可能なサーモスタット弁と、冷媒冷却
    器に付属し制御部（１１８）によって切り替え可能な送
    風器と、を有する自動車エンジン用冷却装置において、 制御部が温度比較要素（２１９）を包含しており、この
    温度比較要素（２１９）が冷媒の実際温度（ＴKW）を目
    標値（ＴKWSOLL1 ）と比較して、目標値を越えていれば
    温度信号を形成し、この温度信号がＡＮＤ要素（２２
    ０）の一方の入力に印加されて、他方の入力には前記サ
    ーモスタット弁の切り替え信号が印加されており、前記
    ＡＮＤ要素（２２０）がファン（１６１）に対する投入
    信号を形成することを特徴とする冷却装置。
  2. 【請求項２】 前記温度比較要素（２１９）に対する目
    標値（ＴKWSOLL1 ）が、サーモスタット弁の低い制御水
    準の範囲にある、請求項１に記載の冷却装置。
  3. 【請求項３】 前記目標値（ＴKWSOLL1 ）が、より低い
    制御水準に調整されたサーモスタット弁の開放温度にほ
    ぼ対応している、請求項２に記載の冷却装置。
  4. 【請求項４】 前記制御部（１１８）が、冷媒の実際温
    度（ＴKW）に応じてファン出力を規定する制御要素（２
    ２１）を包含している、請求項１から３のいずれか１項
    に記載の冷却装置。
  5. 【請求項５】 前記制御要素（２２１）が、冷媒の実際
    温度（ＴKW）とそれに対応する送風器出力とを記憶した
    特性領域を包含している、請求項４に記載の冷却装置。
  6. 【請求項６】 前記制御部（１１８）が第２の温度比較
    要素（２２３）を包含し、第２の温度比較要素（２２
    ３）が冷媒の実際温度（ＴKW）を第２の目標値（Ｔ
    KWSOLL2 ）と比較して、目標値を越えていればこれを表
    す第２の温度信号を形成し、第２の温度信号が（Ｎ）Ａ
    ＮＤ要素（２２４）の一方の入力に印加され、他方の入
    力端子にはサーモスタット弁に対する切り替え信号の否
    定信号が印加されており、前記（Ｎ）ＡＮＤ要素（２２
    ４）が前記ファン（１６１）に対する第２の投入信号を
    形成することを特徴とする、請求項１から５のいずれか
    １項に記載の冷却装置。
  7. 【請求項７】 前記第２の目標値（ＴKWSOLL2 ）が、サ
    ーモスタット弁の比較的高い制御水準の範囲にある、請
    求項６に記載の冷却装置。
  8. 【請求項８】 前記第２の目標値（ＴKWSOLL2 ）は、サ
    ーモスタット弁が開放行程の約７５％に達した時の冷媒
    温度に対応している、請求項７に記載の冷却装置。
  9. 【請求項９】 前記制御部（１１８）が第２の制御要素
    （２２５）を包含しており、第２の制御要素（２２５）
    は第２の温度比較要素（２２３）の投入信号によって作
    動可能であり、冷媒の実際温度（ＴKW）に応じてファン
    出力を規定する、請求項６から８のいずれか１項に記載
    の冷却装置。
  10. 【請求項１０】 前記第２の制御段階（２２５）が、冷
    媒温度とそれに対応するファン出力とを記憶した特性領
    域を包含している、請求項９に記載の冷却装置。
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