JPS5928016A

JPS5928016A - 車両用水冷式内燃機関の冷却制御方法及びその装置

Info

Publication number: JPS5928016A
Application number: JP13814082A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Masai; 政井　弘人
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1982-08-09
Filing date: 1982-08-09
Publication date: 1984-02-14
Also published as: JPS6347885B2

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】本発明は車両用水冷式内燃機関の冷却制御方法及びその
装置に関する。

一般に、車両用水冷式内燃機関の冷却装置は、ウォータ
ポンプから吐出する冷却水を内燃機関のシリンダブロッ
ク及びシリンダヘッドに設けたウォータジャケットを通
して流通させてラジェータにて冷却し前記ウォータポン
プに還流させる冷却水の循環回路と、前記ウォータジャ
ゲットの下流にて前記循環回路から分岐して前記ウォー
タジャケットを通過した冷却水を前記ウォータポンプに
還流させる冷却水のバイパス回路を基本的に備える。し
かして、当該冷却装置によって内燃機関を最適に冷却す
るためには多様に変化する運転状態に応じて当該冷却装
置の冷却能力を制御する必要がある。

ところで、従来は、前記循環回路又は前記バイパス回路
に流れる冷却水を、前記循環回路と前記バイパス回路の
分岐部に設けられて冷却水の温度に応答して作動するサ
ーモバルブにより制御している。かかる制御においては
、サーモバルブのもつヒステリシスにより前記ウォータ
ジャケット内を流れる冷却水の温度を精度よく制御する
ことができないため、（すなわち、サーモバルブによっ
て制御される冷却水の最高温度と最低温度の差を小さく
することができるないため）通富は、サーモバルブによ
って制御される冷却水の最高温度が内燃機関の冷却最適
温度に近似するように、サーモバルブの作動タイミング
が設定されている。（これは、内燃機関が異密に加熱し
て運転不能となることを防止するためである。）したが
って、冷却水の温度がその最低温度に近似している場合
には、内燃機関が必要以」二に冷却されて所謂、冷却１
Ｎ失が増大し、燃費の低下をまねく。

本発明はかかる実状に鑑みなされたもので、その目的は
前記ウォータジャケット内を流れる冷却水の温度を簡単
な手段にて迅速にかつ精度よく制御して冷却最適温度と
なし燃費の向上を図ることにある。

しかして、本発明の要旨は、車両用水冷式内燃機関の冷
却装置において、前記ウォータジャケット内の冷却水の
温度が第１設定温度未満であるとき前記循環回路を遮断
しかつ前記バイパス回路を連通させ、また同冷却水の温
度が前記第１設定温度以上であるとき前記バイパス回路
を遮断しがっ前記循環回路を連通させて同循環回路を流
れる冷却水の流量を車両の速度変化状態及び前記内燃機
関の吸気負圧の変化状態に応じて予め定めた値に設定し
、前記ウォータジャケット内の冷却水の温度が前記第１
設定温度より高い第２設定温度未満であるとき前記ｆＡ
！ｉ環回路を流れる冷却水の流量を減少させ、前記つＡ
−タジャケソト内の冷却水の温度が前記第２設定温度よ
り高い第３設定温度以上であるとき前記循環回路を流れ
る冷却水の流量を増大さ・口るようにした車両用水冷式
内燃機関の冷却制御方法及びその装置にある。かがる方
法及び装置においては、特に車速及び吸気負圧がら想定
される運転状態に応じて前記循環回路を流れる冷却水の
流量を予め定めた値とすることができるので、前記ウォ
ータジャケット内を流れる冷却水の温度を迅速に冷却最
適温度とすることができ、また前記ウォータシャケ・ノ
ド内を流れる冷却水の温度変化に応じて前記循環回路を
流れる冷却水の流量を制御することができるので、前記
ウォータジャケット内を流れる冷却水の温度を冷却最適
温度に精度よく制御することができる。したがって、冷
却損失を低減することができ、燃費を向上させることが
できる。

以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１図において、内燃機関ＥのシリンダブロックＥ１及び
シリンダヘッドＥ２に設けたウォータジャケットＪの流
入口ＪａとウォータポンプＷＰの吐出口ＷＰｂが接続さ
れ、ウォータジャケットＪの流出口ＪｂとラジェータＲ
の流入口Ｒａが接続され、ラジェータＲの流出口Ｒｂと
ウォータポンプＷＰの吸込口Ｐａが接続されていて、冷
却水の循環回路Ｐ１が形成されている。また、ウォータ
ジャケットＪの下流にて循環回路ＰＬから分岐してラジ
ェータＲをバイパスするバイパス回路Ｐ２が形成されて
いる。更に、ウォータポンプＷＰの下流にて循環回路Ｐ
１から分岐してウォータジャケソｌ　Ｊのシリンダブロ
ック部分Ｊ１をバイパスする第２のバイパス回路Ｐ３が
形成されている。

しかして、循環回路Ｐｌ中には該循環回路ＰＩを流れる
冷却水の流量を制御する可変絞り弁Ｖｌが介装され、循
環回路Ｐｉとバイパス回路Ｐ２の接続部には循環回路Ｐ
１とバイパス回路Ｐ２のいずれか一方を選択的に閉じ他
方を連通させる切換弁■２が介装され、第２のバイパス
回路１）　３中には該バイパス回路Ｐ３を流れる冷却水
の流量を制御する第２の可変絞り弁■３が介装されてい
る。

可変絞り弁■１はその開度が負圧調整弁■４によって得
られる負圧に応じて制御されるように構成されており、
負圧調整弁■４は電気的制御回路１０からの信号に応答
して作動し吸気マニホルド２０にて得られチェックバル
ブ２１を介してタンク２２内に貯えられた負圧を調整し
て可変絞り弁■１に付与するように構成されている。切
換弁Ｖ２は電磁切換弁■５を介して付与されるタンク２
２内負圧により作動するように構成されており、電磁切
換弁■５は電気的制御回路１０からの信号に応答して作
動し切換弁■２に負圧を接続するとともに非作動時切換
弁■２に大気を接続するように構成されている。第２の
可変絞り弁■３はその開度が負圧調整弁■６によって得
られる負圧に応じて制御されるように構成されており、
負圧調整弁Ｖ６は電気的制御回路１０からの信号に応答
して作動しタンク２２内に貯えられた負圧を調整して可
変絞り弁■３に付与するように構成されている。

また、ラジェータＲには冷却ファンＦとシャッタＳＴが
付設されている。冷却ファンＦは電動モータＦＭによっ
て駆動されるもので、電動モータＦＭは電気的制御回路
１０と変速回路３０によって回転数が制御されるように
構成されている。シャッタＳＴはアクチュエータＡによ
って開閉されるように構成されており、アクチュエータ
Ａは電磁切換弁■７を介して付与されるタンク２２内負
圧により作動するように構成されている。電磁切換弁■
７は電気的制御回路１０からの信号に応答して作動しア
クチュエータＡに負圧を接続するとともに非作動時アク
チュエータＡに大気を接続するように構成されていて、
この電磁切換弁ｖ７の作動時にはアクチュエータＡが作
動してシャ・ツタＳＴが開き、また非作動時にはアクチ
ュエータＡが非作動状態にあってシャッタＳ′Ｆは閉じ
てむする。

電気的制御回路１０は、その入力信号として、ウォータ
ジャケットＪの出口近傍に設けた水温センサＳ１により
検出される冷却水の温度を表す信％Ｄ１、シリンダヘッ
ドＥ２内の第２ノ１イノマス回路Ｐ３に設けた水温セン
サＳ２により検出される冷却水の温度を表す信号１）　
２、ドライブシャフト４０に設けた車速センサＳ３によ
り検出される車速を表す信号１）　３、内燃機関Ｅの吸
気マニホルド２０に設けた負圧センサＳ４により検出さ
れる吸気負圧を表す信号１）　４、及び気温センサＳ５
により検出される気温を表す信号Ｄ５等を付与され、こ
れらの入力信号Ｄｉ−Ｄ５に応して上記した負圧１）１
１整弁Ｖ４．Ｖ６、電磁切換弁Ｖ５．Ｖ７及び電動モー
タＦ’Ｍの作動を制御する種々の出力信号を発生するた
めに第２図のフローチャートに示したプログラムを予め
記憶して実行するマイクロコンピュータにより構成され
ている。

第２図に示したフローチャートの第１ステツプ５１にお
いてはイグニッションキーのＯＮによりマイクロコンピ
ュータが作動状態とされ、プログラムの実行を開始する
。しかして、第２ステツプ５２においてはマイクロコン
ピュータの初期化が、なされ、第３ステツプ５３におい
てはウォータジャケットＪの出口近傍における冷却水の
温度Ｔ１が第１設定温度ｔｌ（例えば、８４°Ｃ）以上
であるか判別する。ここで、冷却水の温度ＴＩが第１設
定温度ｔ１未満である場合には、ステップ５３ａにて負
圧調整弁Ｖ４．Ｖ６及び電磁切換弁Ｖ５に第１出力信号
を発生して付与し、この第１出力信号に応答して両絞り
弁■１・Ｖ３がその開度を最小とされかつ切換弁ｖ２が
作動状態とされた後第３ステツプ５３に進む。冷却水の
温度Ｔ１が第１設定温度ｔ１以上である場合には、第４
ステツプ５４に進む。第４ステツプ５４においては入力
信号Ｄ１〜Ｄ４に基づいて現在車両が下記°第１表に示
した如何なる走行モードにあるか判別し、第５ステツプ
５５において走行モード及び気温に応じて予め定めた設
定値を決定する。この設定値に基づいて、上記した両絞
り弁Ｖｌ、Ｖ３、切換弁ｖ２、冷却ファンＦ及びシャッ
タＳＴの初期状態が下記第２表となるように負圧調整弁
Ｖ４．Ｖ６、電磁切換弁Ｖ５．Ｖ７、電動モータＦＭを
制御する第２出力信号を発生する。

以下余白第　　　１　　　表第　　　２　　　表上記第２表において、■１は可変絞り弁Ｖｌの開度（％
）を示し、■３は第２の可変絞り弁■３の開度（％）を
示し、Ｆは冷却ファンＦの回転数（ｒｐｍ）を示し、Ｓ
ＴはシャッタＳＴの開閉状態を示す。また、登板Ｉは車
速３５Ｋｍ／ｈ以上の走行モードを示し、登板■は車速
３５に＋ｎ／ｈ未満の走行モードを示し、降板ｌは車速
３５Ｋｍ／ｈ以上の走行モードを示し、降板■は車速３
５Ｋｍ／ｈ未満の走行モードを示し、高速ホントソーク
Ｉは、経過時間２０秒未満の走行モードを示し、高速ホ
ットソーク■は、経過時間２０秒以上の走行モードを示
し、登板ホットソーク■は経過時間２０秒未満の走行モ
ードを示し、登板ホントソーク■は経過時間２０秒以上
の走行モードを示し、その他Ｉは車速３５Ｋｍ／ｈ以上
の走行モードを示し、その他■は車速３５Ｋｍ／ｈ未満
の走行モードを示す。

以下余白また第２図に示したフローチャートの第６ステツプ５６
においては冷却水の温度Ｔ１が第１設定温度ｔ１より高
い第２設定温度ｔ２（例えば、９５°Ｃ）以上であるか
判別する。ここで、冷却水の温度Ｔｌが第２設定温度ｔ
２未満である場合には、ステップ５６ａにて可変絞り弁
ＶｌＯ開度を所定量減少させるべく負圧＃Ｎ！！弁Ｖ４
に第３出力信号を発生して付与するとともに、冷却ファ
ンＦの回転数を所定量減少させるべく電動モータＦ　Ｍ
に第３出力信号を発生して付与し、その後第５ステツプ
５５に進む。冷却水の温度ＴＩが第２設定温度ｔ２以上
である場合には、第７ステソプ５７に進む。第７ステツ
プ５７においては冷却水の温度Ｔｌが第２設定温度ｔ２
より高い第３設定温度ｔ３（例えば９７°Ｃ）未満であ
るか判別する。

ここで、冷却水の温度Ｔ１が第３設定温度ｔ３以上であ
る場合には、ステップ５７ａにて可変絞り弁■１の開度
を所定量増大させるべく負圧調整弁ｖ４に第４出力信号
を発生して付与するとともに、冷却ファンＦの回転数を
所定量増大させるべく電動モータＦＭに第４出力信号を
発生して付与し、その後第５ステツプ５５に進む。冷却
水の温度Ｔ１が第３設定温度ｔ３未満である場合には、
第８ステンプ５８に進む。

第８ステツプ５８においてはシリンダヘッド上２内の第
２バイパス回路Ｐ２における冷却水の温度Ｔ２が第３設
定温度ｔ３未満であるか判別する。ここで、冷却水の温
度Ｔ２が第３設定温度ｔ３以上である場合には、ステッ
プ５８ａにて第２の可変絞り弁■３の開度を所定量増大
させるべく負圧調整弁ｖ６に第５出力信号を発生して付
与し、その後第６ステツプ５６に進む。冷却水の温度Ｔ
２が第３設定温度ｔ３未満である場合には第９ステツプ
５９に進む。第９ステツプ５９においては冷却水の温度
Ｔ２が第２設定温度ｔ２以上であるか判別する。ここで
、冷却水の温度Ｔ２が第２設定温度ｔ２ｈ未満である場
合には、ステップ５９ａにて第２の可変絞り弁■３の開
度を所定量減少させるべく負圧調整弁ｖ６に第６出力信
号を発生して付与し、その後第６ステソプ５６に進む。

冷却水の温度Ｔ２が第２設定温度ｔ２以上である場合に
は第４ステツプ５４に進む。第８ステツプ５８及び第９
ステツプ５９にて１ＮＯ」と判別したのちステップ５８
ａ及び５９ａを経て第６ステソプ５６に進むのは、第２
の可変絞り弁■３の開度が変ることにより循環回路１）
　ｌを流れる流量が変化し冷却水の温度ＴＩが変るため
、これを迅速に補正するためである。また第９ステツプ
５９にてｒＹＥｓＪと判別したのち第４ステツプ５４に
進むのは、走行モードの変化に追従させて冷却水の温度
ＴＩ及びＴ２を最適に制御するためである。

以上の説明から理解されるように、本実施例においては
、例えば長時間停止していた車両の内燃機関を始動させ
ると、その暖気運転時、すなわち冷却水の温度１゛１が
第１設定温度ｔ１未満であるとき、切換弁■２が循環回
路Ｐ１を閉じバイパス回路Ｐ２を開くように作動し、第
２の可変絞り弁ｖ３が第２のバイパス回路Ｐ３を閉じる
ように作動する。このため、ウォータポンプＷＰから吐
出される冷却水はシリンダブロックＥｌ、　　シリンダ
ヘッドＥ２を通り、かつバイパス通路Ｐ２を通ってウォ
ータポンプＷＰにもどり、ラジェータＲには流れない。

したがって、暖気運転が短時間になされる。なお、この
ときには、第２の可変絞り弁■３が第２のバイパス回路
Ｐ３を閉じていて、第２のバイパス回路Ｐ３には冷却水
が流れない。

かくして、冷却水の温度ＴＩが第１設定温度ｔ１以上と
なって暖気運転が終わり、車両が走行を始めると、その
走行に応じた走行モードが繰り返し判別され、切換弁■
２が循環回路Ｐ１を開きバイパス回路Ｐ２を閉じるよう
に作動するとともに、両絞り弁Ｖｌ、’Ｖ３の開度、及
び冷却ファンＦの回転数、並びにシャッタＳＴの開閉状
態が上記走行モードにより予め定めた第２表の設定値に
初期設定される。この状態にては、冷却水が循環回路Ｐ
１を通って循環しく第２のバイパス回路Ｐ２を通ること
もある。）、可変絞り弁■１の開度。

冷却ファンＦの回転数及びシャッタＳＴの開閉により（
第２のバイパス回路Ｐ２を冷却水が通るときには第２の
可変絞り弁■３の開度によっても）冷却能力が直ちに予
め定めた設定値とされ、この設定された冷却能力にてシ
リンダブロックＥ１及びシリンダヘソＩ”　Ｅ　２が迅
速かつ適確に冷却される。

この冷却条件にて冷却水の温度ＴＩ（又は１゛２）が第
２設定温度ｔ２以上とならない場合には、順次可変絞り
弁Ｖｌ（又はＶ３）の開度が所定量減少されるとともに
冷却ファンＦの回転数が所定量減少されて冷却能力が順
次所定量減少され、また冷却水の温度ＴＩ（又は１゛２
）が第３設定温度ｔ３以上となった場合には、順次可変
絞り弁■１（又はＶ３）の開度が所定量増大されるとと
もに冷却ファンＦの回転数が所定量増大されて冷却能力
が順次所定量増大され、冷却水の温度］゛１及びＴ２が
第２設定温度ｔ２と第３設定温度Ｌ２間に精度よく制御
される。

なお、上記実施例においては、ウォータジャケットＪと
ラジェータ８間の循環回路Ｐ１に可変絞り弁ｖ１を設け
たが、この可変絞り弁■１を第３図＜ａ＞にて示したよ
うにウォータポンプＷＰとウォータジャケット５間の循
環回路Ｐ１に設けて実施することも可能である。この場
合には、可変絞り弁■１の開度をＣａ　（１−Ｃｂ）と
し第２の可変絞り弁■３の開度をＣａ−Ｃｂとすること
により（但し、ＣａＨ上記実施例の可変絞り弁Ｖ１の開
度、Ｃｂｉ上記実施例の第２の可変絞り弁■３の開度）
上記実施例と同じ制御をすることができる。また、第３
図（ｂ）及び（Ｃ）にて示したように、第２の可変絞り
弁■３に代えて開閉弁Ｖ３′にて実施することも可能で
ある。第３図（ｂ）の実施に際しては、上記実施例の第
２の可変絞り弁■３の開度が０％のとき閉としかつその
他のとき開とすることにより、上記実施例に近似した制
御をすることができる。また第３図（ｃ）の実施に際し
ては、可変絞り弁Ｖ１の開度をＣａ　　（１−Ｃｂ）と
し、また上記実施例の第２の可変絞り弁Ｖ３の開度が０
％のとき開閉弁Ｖ３’を閉としかつその他のとき開閉弁
Ｖ３’を開とすることにより、上記実施例に近似した制
御をすることもできる。

また上記実施例においては、冷却ファンＦの回転数及び
シャッタＳＴの開閉動作をも制御してラジェータＲを通
過する空気量を変化させるようにしたが、従来の手段に
よってラジェータＲを通過する空気量を変化させて本発
明を実施することができる。

更に上記実施例においては、第２のバイパス回路Ｐ３及
び第２の可変絞り弁■３を設けて、シリンダヘッドＥ２
を２系統にて冷却し得るようにしたが、第２のバイパス
回路Ｐ３及び第２の可変絞り弁Ｖ３を設けずして本発明
を実施することもできる（なお、上記実施例のごとくシ
リンダヘッドＥ２を２系統にて冷却し得るようにした場
合には、シリンダヘッドＥ２を迅速に冷却することがで
きるため、ノッキング等を未然に防止することができる
）。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第２図は
フローチャート、第３図は本発明の他の実施例を示す部
分概略構成図である。符号の説明１０・・・電気的制御回路、ｗｐ・・・ウォータポンプ
、Ｅ・・・内燃機関、Ｅｌ・・・シリンダブロック、Ｅ
２・・・シリンダヘッド、Ｊ・・・ウォータジャケット
、Ｒ・・・ラジェータ、Ｐｌ・・・循環回路、Ｐ２・・
・バイパス・回路、Ｓｌ・・・水温センサ、Ｓ３・・・
車速センサ、Ｓ４・・・負圧センサ、ｔｌ・・・第１設
定温度、ｔ２・・・第２設定温度、ｔ３・・・第３設定
温度、■１・・・可変絞り弁、■２・・・切換弁、。出願人　　アイシン精機株式会社代理人　　弁理士　長　谷　照　−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ウォータポンプから吐出する冷却水を内燃機関の
シリンダブロック及びシリンダヘッドに設けたウォータ
ジャケットを通して流通させてラジェータにて冷却し前
記ウォータポンプに還流させる冷却水の循環回路と、前
記ウォータジャケットの下流にて前記循環回路から分岐
して前記ウォータジャケットを通過した冷却水を前記ウ
ォータポンプに還流させる冷却水のバイパス回路を備え
てなる車両用水冷式内燃機関の冷却装置において、前記
ウォータジャケット内の冷却水の温度が第１設定温度未
満であるとき前記循環回路を遮断しがつ前記バイパス回
路を連通させ、また同冷却水の温度が前記第１設定温度
以上であるとき前記バイパス回路を遮断しかつ前記循環
回路を連通させて同循環回路を流れる冷却水の流量を車
両の速度変化状態及び前記内燃機関の吸気負圧の変化状
態に応じて予め定めた値に設定し、前記ウォータジャケ
ット内の冷却水の温度が前記第１設定温度より高い第２
設定温度未満であるとき前記循環回路を流れる冷却水の
流量を減少させ、前記ウォータジャケット内の冷却水の
温度が前記第２設定温度より高い第３設定温度以上であ
るとき前記循環回路を流れる冷却水の流量を増大させる
ようにした車両用水冷式内燃機関の冷却制御方法。
（２）ウォータポンプから吐出する冷却水を内燃機関の
シリンダブロック及びシリンダヘッドに設けたウォータ
ジャケットを通して流通さ・ｌてラジェータにて冷却し
前記ウォータポンプに還流させる冷却水の循環回路と、
前記ウォータジャケットの下流にて前記循環回路から分
岐して前記ウォータジャケットを通過した冷却水を前記
ウォータポンプに還流させる冷却水のバイパス回路を備
えてなる車両用水冷式内燃機関の冷却装置において、前
記ウォータジャケット内の冷却水の温度を検出する温度
検出手段、前記内燃機関の吸気負圧を検出する負圧検出
手段、車両の速度を検出する車速検出手段、前記温度検
出手段によって検出された検出温度が第１設定温度未満
であるとき第１出力信号を発生し同検出温度が前記第１
設定温度以上であるとき負圧検出手段及び車速検出手段
によって検出された負圧の変化状態及び車速の変化状態
に応じて予め定めた設定値を表す第２出力信号を発生し
前記検出温度が第１設定温度より高い第２設定温度未満
であるとき第３出力信号を発生し前記検出温度が第２設
定温度より高い第３設定温度以上であるとき第４出力信
号を発生する電気的制御回路、前記第１出力信号に応答
して作動しその作動時前記循環回路を遮断しかつ前記バ
イパス回路を連通させまたその非作動時前記バイパス回
路を遮断しかつ前記循環回路を連通させる切換弁、前記
循環回路中に配設されて前記第２出力信号により規定さ
れる開度に初期開度が設定されまた前記第３出力信号に
応答して開度を減少されかつ前記第４出力信号に応答し
て開度を増大される可変絞り弁を備えてなる車両用水冷
式内燃機関の冷却制御装置。