JPH0261607B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンのウオータポンプ制御装置
に関し、特にウオータポンプの回転速度をエンジ
ン温度に応じて可変に駆動制御するようにしたも
のに関する。

（従来の技術） 従来、エンジン内部に冷却水を循環させるため
のウオータポンプは、直接エンジンによつてエン
ジン回転に対し一定の速度比でもつて駆動するこ
とが行われていた。しかし、最近、駆動損失の低
減化及び燃費の改善を図るとともにエンジンの温
度制御を緻密に行うために、ウオータポンプを、
独自のモータによつて、あるいはエンジンとは可
変プーリ又はクラツチを介して駆動連結すること
によつて、エンジンの回転数とは独立した回転速
度で駆動できるようにしたもの（例えば実開昭51
−138630号公報、実開昭51−138631号公報参照）
が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このようにエンジン回転数とは独立
した駆動が可能なウオータポンプを、エンジン温
度に応じて駆動制御する場合、エンジン内部に循
環される冷却水の温度によると、この冷却水温度
はエンジンの燃焼室の温度がエンジン壁面を介し
て伝達された温度であるため、冷却作用の遅れが
生じ、温度制御を正確に行い得ないという問題が
ある。

そのため、エンジンの壁温によつて温度制御す
ることが考えられる。しかし、この場合には、燃
焼温度の影響を直接的に受け、エンジンの熱サイ
クル変動を諸に受けて、ウオータポンプにサージ
ング現象が生じ、上記モータ駆動方式による場合
にはうなり音を発生し、また上記クラツチ方式に
よる場合にはクラツチの断続によりウオータポン
プが発停を繰返すという問題が生じる。

本発明は斯かる点に鑑み、上記のようにエンジ
ン回転数とは独立した駆動が可能なウオータポン
プをエンジン温度に応じて駆動制御する場合、エ
ンジンの定常時には冷却水温の信号に基づいてウ
オータポンプの回転数を制御する一方、ノツキン
グ時やエンジン高温時等、オーバーヒートを起し
やすいエンジンの異常時にはエンジンの壁温の信
号に応じて上記ウオータポンプの回転数制御を補
正することにより、ウオータポンプのサージング
現象の発生を抑制しつつ、エンジンのオーバヒー
トの発生を有効的に防止できるようにしたエンジ
ンのウオータポンプ制御装置を提供せんとするも
のである。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段
は、冷却水をエンジン内部に循環させるためのウ
オータポンプと、該ウオータポンプを駆動する駆
動装置とを備える。さらに、上記冷却水の温度を
検出する第１温度センサと、エンジンの燃焼室近
傍に設けられ燃焼室近傍の壁温を検出する第２温
度センサとを備える。そして、上記第１および第
２温度センサの出力を受け、エンジンの定常時に
は第１温度センサの出力に基づいて上記駆動装置
を制御する制御信号を出力する一方、エンジンの
異常時には第２温度センサの出力に応じて上記制
御信号を補正する制御回路と、該制御回路の制御
信号によつて上記駆動装置の回転速度を可変に駆
動制御する駆動制御手段とを備えたものとする。

（作 用） これにより、本発明では、第１温度センサによ
つてエンジンの冷却水の温度が検出され、また第
２温度センサによつてエンジンの燃焼室近傍の壁
温が検出され、これら各検出信号はそれぞれ制御
回路に入力されている。

そして、エンジンの定常時には、駆動装置は上
記第１温度センサの出力に基づく制御信号によつ
て駆動制御されるので、ウオータポンプの回転数
はエンジンの冷却水温に応じて適正に制御される
ことになり、エンジンはウオータポンプのサージ
ング現象を生ずることなく、適正な温度に精度良
く温度制御される。

これに対し、エンジンの高温時等の異常時に
は、駆動装置は上記第２温度センサの出力に応じ
て補正された制御信号によつて駆動制御されるの
で、ウオータポンプの回転数はエンジンの燃焼室
近傍の壁温に応じて制御されることになり、エン
ジンは燃焼室近傍の壁温に基づいて直接的にかつ
応答性良く温度制御され、エンジンのオーバヒー
トを未然に確実に防止することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図において、１はエンジン、２はエンジン
１内部に冷却水を循環させるためのウオータポン
プ、３はラジエータである。上記エンジン１とラ
ジエータ３とは第１循環往路４ａ及び第１循環復
路４ｂによつて接続されて第１循環通路４が形成
されている。該第１循環通路４には上記第１循環
往路４ａの途中から分岐してラジエータ３をバイ
パスするバイパス通路５が並設され、該バイパス
通路５の第１循環往路４ａとの分岐部にはサーモ
スタツト６が配設されている。よつて、冷却水温
が設定値より低いエンジン冷機時にはサーモスタ
ツト６の閉動作により第１循環往路４ａを閉じて
バイパス通路５を開くことにより、冷却水をラジ
エータ３に循環させずにバイパスしてエンジン１
の暖機を促進する一方、冷却水温が設定値より高
いエンジン暖機後はサーモスタツト６の開作動に
よりバイパス通路５を閉じて第１循環往路４ａを
開くことにより、冷却水をラジエータ３に循環さ
せて通常のエンジン１の冷却を行うように構成さ
れている。また、７はエンジン１の冷却水をヒー
タコア８に循環させる第２循環通路であつて、該
第２循環通路７の下流端は上記バイパス通路５の
途中に接続されて該バイパス通路５及び第１循環
復路４ｂの一部を第２循環通路７の一部として兼
用している。上記第２循環通路７の途中には切換
バルブ９が介設されており、該切換バルブ９の開
作動により冷却水をヒータコア８に循環せしめて
該ヒータコア８によりブロア（図示せず）からの
風を温風に生成するように構成されている。

そして、１０は上記ウオータポンプ２をベルト
伝動機構１１を介して駆動し、エンジン１の回転
数とは独立した駆動が可能なモータ１２よりなる
駆動装置であつて、該駆動装置１０のモータ１２
には該モータ１２を制御する制御装置１３が接続
されている。

また、１４はエンジン１内部に循環される冷却
水の温度を検出する水温センサよりなる第１温度
センサ、１５はエンジン１の燃焼室１ａ近傍に配
設されて燃焼室１ａ近傍の壁温を検出する壁温セ
ンサよりなる第２温度センサであつて、両温度セ
ンサ１４，１５の検出信号は上記制御装置１３に
入力されている。

上記第２温度センサ１５の装着構造は、第２図
及び第３図に示すように、エンジン壁１ｂに、奥
部において両側方に翼状に延びる溝部１６ａ，１
６ｂを有する円筒状のセンサ装入穴１６が形成さ
れ、該装入穴１６の底面は燃焼室１ａ側に対面し
ている一方、センサ装入穴１６の一方の溝部１６
ａは該燃焼室１ａとエンジン壁１ｂ内に形成され
た冷却水通路１７との略中間位置において冷却水
通路１７側に対面している。上記センサ装入穴１
６内には上記一方の溝部１６ａに嵌挿される突部
１８ａを有する円筒状の感温部１８が嵌装され、
該感温部１８とセンサ装入穴１６に螺着した栓体
１９との間に介装されたスプリング２０により押
圧固定されているとともに、上記センサ装入穴１
６の他方の溝部１６ｂに嵌装されたスプリング２
１により感温部１８の突部１８ａはセンサ装入穴
１６の一方の溝部１６ａ（センサ装入穴１６の側
面に相当する）に一定圧でもつて押圧接触してい
る。また、上記感温部１８から延出された端子２
２は上記栓体１９に穿設された導出孔２３を介し
て外部へ導出されて上記制御装置１３に接続され
ており、エンジン１の燃焼室１ａ近傍の壁温を感
温部１８の側面（突部１８ａ）で検出し、その検
出信号を制御装置１３に入力するように構成され
ている。

また、上記制御装置１３は、第４図に示すよう
に、第１温度センサ１４の検出信号（抵抗値信
号）に応じて冷却水の温度に対応する電圧信号を
出力する第１温度検出回路２４と、第２温度セン
サ１５の検出信号（抵抗値信号）に応じて燃焼室
１ａ近傍の壁温に対応する電圧信号を出力する第
２温度検出回路２５と、上記第２温度センサ１５
の出力信号と基準レベル設定回路２６からの基準
レベル信号とを比較して第２温度センサ１５の出
力が基準レベル以上のとき（すなわちエンジン高
温時）に切換信号を出力する比較回路２７と、該
比較回路２７からの出力を受けないときには上記
第１温度検出回路２４からの信号を出力し、比較
回路２７から切換信号を受けたときには上記第２
温度検出回路２５からの信号を出力するよう切換
えるゲート回路２８とを備えており、エンジンの
正常時には第１温度センサ１４の検出信号（冷却
水温の信号）に基づいて駆動装置１０を制御する
制御信号を出力する一方、エンジンの高温時等の
異常時には上記第１温度センサ１４による制御信
号から第２温度センサ１５の検出信号（燃焼室１
ａ近傍の壁温の信号）に応じた制御信号に切換え
るよう補正する制御回路を構成している。

更に、上記制御装置１３には、上記第１温度セ
ンサ１４の検出信号を受けてエンジン温度（冷却
水温）の上昇に応じて小さくなるサンプリング周
期信号を発振する発振回路２９と、該発振回路２
９のサンプリング周期信号に同期して上記ゲート
回路２８を通過する第１又は第２温度検出回路２
４，２５の出力を受けるサンプリング回路３０
と、該サンプリング回路３０の出力信号に応じて
モータ１２への出力電流を制御する出力電流信号
を出力する出力電流制御回路３１と、該出力電流
制御回路３１の出力電流信号を増幅する増幅回路
３２とが具備されており、エンジン温度の上昇に
応じて短くなるサンプリング周期でもつて、上記
出力電流信号に応じて、電源Ｂから給電されてい
るモータ１２の励磁コイル１２ａへのフイールド
電流をトランジスタTrを介して制御すると同時
に、上記出力電流信号によりリレーMRをON作
動せしめて電源Ｂからモータ１２の電動子１２ｂ
に通電することにより、モータ１２（駆動装置１
０）の回転速度を可変に駆動制御する駆動制御手
段を構成している。尚、第４図中、Ｓはキースイ
ツチである。

次に、上記実施例の作動について説明すれば、
第１温度センサ１４によつてエンジン１の冷却水
の温度が検出され、また第２温度センサ１５によ
つてエンジン１の燃焼室１ａ近傍の壁温が検出さ
れ、これら各検出信号はそれぞれ制御装置１３に
入力される。該制御装置１３において、上記第１
及び第２温度センサ１４，１５からの検出信号は
それぞれ第１及び第２温度検出回路２４，２５に
よつて冷却水温及び燃焼室１ａ近傍の壁温に対応
した電圧信号に変換されたのち、ゲート回路２８
に入力される。

その場合、エンジン１の定常時には、第２温度
センサ１５の出力が基準レベル以下で比較回路２
７から信号が出力されないので、ゲート回路２８
からは第１温度検出回路２５からの信号が出力さ
れる。この出力信号はサンプリング回路３０によ
り所定のサンプリング周期でのみサンプリングさ
れたのち、該サンプリング回路３０からの出力信
号に応じて、出力電流制御回路３１によりエンジ
ン温度に基づいて予め設定されたモータ１２への
出力電流に相当する出力電流信号が出力され、増
幅回路３２で増幅されてモータ１２に入力され
る。その結果、モータ１２のフイールド電流は上
記第１温度センサ１４の出力に基づく出力電流信
号に応じて制御され、モータ１２の回転数、すな
わちウオータポンプ２の回転数はエンジン１の冷
却水温に応じて適正に制御されることになる。よ
つて、エンジン１はウオータポンプ２のサージタ
ンク現象を生ずることなく、適正な温度に精度良
く温度制御され、良好なエンジン冷却性能を確保
することができる。

これに対し、エンジン１の高温時等の異常時に
は、第２温度センサ１５の出力が基準レベル以上
となつて比較回路２７から切換信号が出力され、
ゲート回路２８が切換つて第２温度検出回路２５
からの信号がゲート回路２８から出力される。こ
の出力信号は、上記と同様に、サンプリング回路
３０、出力電流制御回路３１及び増幅回路３２を
経てモータ１２に入力され、該モータ１２のフイ
ールド電流は上記第２温度センサ１５の出力に基
づく出力電流信号に応じて制御されることにな
る。このことにより、モータ１２の回転数、すな
わちウオータポンプ２の回転数はエンジン１の燃
焼室１ａ近傍の壁温に応じて制御されることにな
る。その結果、エンジン１は燃焼室１ａ近傍の壁
温に基づいて直接的に温度制御されるので、応答
性良く適正な温度に温度制御され、エンジン１の
オーバヒートを未然に確実に防止することができ
る。

特に、本実施例では第２温度センサ１５の感温
部１８がその側面（突部１８ａ）において燃焼室
１ａ側の壁温と冷却水通路１７側の壁温とのほぼ
平均値温度を検出するので、燃焼室１ａの熱サイ
クル変動にさほど影響されずに壁温検出を正確に
行うことができる。その結果、サージング現象を
抑えてエンジン１の温度制御を一層正確に行うこ
とができ、オーバヒートの発生防止をより効果的
に行うことができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、その他種々の変形例をも包含するものであ
る。例えば、上記実施例では、ウオータポンプ２
をエンジン１の回転数とは独立して駆動する駆動
装置１０として、エンジン１とは別個のモータ１
２を設け、該モータ１２によりベルト伝動機構１
１を介してウオータポンプ２を駆動するようにし
たが、その他、エンジン１とウオータポンプ２と
を可変プーリ又はクラツチ等を介して連結してウ
オータポンプ２を駆動するようにしてもよいのは
勿論であるが、制御の容易性の面では上記実施例
の如きモータが好ましい。

また、上記実施例では、エンジン１の異常時と
して、燃焼室１ａ近傍の壁温を検出する第２温度
センサ１５の出力と基準レベルとの比較によりエ
ンジン１の高温時を検出するようにしたが、その
他、エンジン１のノツキング状態を検出するノツ
クセンサによりノツキング時を検出するようにし
てもよい。

さらに、上記実施例では、エンジン１の異常
時、モータ１２（ウオータポンプ２）を、第１温
度センサ１４の出力（冷却水温）に基づく駆動制
御から、第２温度センサ１５の出力（燃焼室１ａ
近傍の壁温）に基づく駆動制御に完全に切換えて
補正制御するようにしたが、単に第２温度センサ
１５の出力に応じて第１温度センサ１４による駆
動制御を部分的に補正するようにしてもよいのは
勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、エンジ
ン回転数とは独立した駆動が可能なウオータポン
プを、エンジンの定常時には冷却水温に基づいて
制御し、エンジンの異常時には燃焼室近傍の壁温
に応じて補正制御するようにしたので、ウオータ
ポンプのサージング現象の発生を抑制しながら、
エンジンのオーバヒートの発生を有効的に防止す
ることができ、エンジンの温度制御の改善を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示するもので、第１
図はエンジン冷却水の循環系統を示す図、第２図
は温度センサの装着状態を示す横断面図、第３図
は第２図の―線断面図、第４図は制御装置の
ブロツク図である。 １…エンジン、１ａ…燃焼室、２…ウオータポ
ンプ、１０…駆動装置、１２…モータ、１３…制
御装置、１４…第１温度センサ、１５…第２温度
センサ、２４…第１温度検出回路、２５…第２温
度検出回路、２７…比較回路、２８…ゲート回
路、３１…出力電流制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 冷却水をエンジン内部に循環させるためのウ
   オータポンプと、該ウオータポンプを駆動する駆
   動装置と、上記冷却水の温度を検出する第１温度
   センサと、エンジンの燃焼室近傍に設けられ燃焼
   室近傍の壁温を検出する第２温度センサと、上記
   第１および第２温度センサの出力を受け、エンジ
   ンの定常時には第１温度センサの出力に基づいて
   上記駆動装置を制御する制御信号を出力する一
   方、エンジンの異常時には第２温度センサの出力
   に応じて上記制御信号を補正する制御回路と、該
   制御回路の制御信号によつて上記駆動装置の回転
   速度を可変に駆動制御する駆動制御手段とを備え
   たことを特徴とするエンジンのウオータポンプ制
   御装置。