JPS63255509A - 内燃機関の冷却装置とこの種の冷却装置を制御するための方法 - Google Patents

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】 産−上の１ 本発明は冷却装置、それも特に自動車の内燃機関用冷却
装置に関する。この冷却装置には、熱交換器と冷却水ポ
ンプと熱交換器を通して冷却空気を搬送するためのベン
チレータとこのベンチレータ又は冷却水ポンプを駆動す
る電気モータとが設けられており、この場合、電気モー
タの回転数がモータ電流回路内に接続されたパワー半導
体により制御可能ならしめられており、このパワー半導
体の制御が冷却水温度を感知するかあるいは適宜な値を
検出する少くとも１つのセンサに依存して行われる。

【粗列１組 ドイツ連邦共和国特許第２８０６７０８号明細書にＪ：
れば、特に自動車用内燃機関の冷却系温度を調整するた
めの装置が既に公知となっている。この調整装置は冷却
媒体用の循環回路を有しており、モータを熱交換器に接
続しているこの回路の循環は、モータの冷却水ポンプに
よって達成される。更にこの調整装置は、少くとも２つ
の熱交換器用ファンユニットを備えた送風ファンシステ
ムを有しており、この送風ファンシステムは、モータ回
転数とは無関係な少くとも２つの出力範囲で作動可能な
らしめられている。更にこの公知の装置には複数の温度
切換スイッチが設けられており、それぞれ異なった測定
箇所に配置されているこれらの温度切換スイッチには、
所定の温度閾値が設定されている。各ファンモータは、
第１の温度閾値を超過した際には平均回転数で、また第
２の温度閾値を超過した際には最大回転数で運転される
。

然し乍らこの種の調整装置においては、２つの完全に独
立したファン（ベンチレータ及びモータ）が必要とされ
るのみならず、これらのファンはそれぞれ異なった２つ
の回転数でしか運転することが出来ない。このような方
式がとられている場合には、１つの冷却系で生ずる種々
異なった温度範囲に充分に対処することが出来ない。更
にこの種の調整装置ではファンの最大回転数が必要とさ
れるので、最大回転数に際して問題となる不都合なファ
ンノイズがかなり頻繁に生ずることになる。

ヨーロッパ特許出願公開第００５４４７６号明細書によ
れば、自動車用内燃機関の冷却装置におけるファンを駆
動する電気的な駆動モータの切換回路が公知となってお
り、この場合、電気［−夕の制御はその都度の冷却水温
度に応じて行われる。この電気モータの回転数はパワー
半導体によって制御可能であり、制御は温度センサから
出される信号に関連して電気的な回路により行われる。

この切換回路には更にリレーが設けられており、リレー
の切換接点はパワー半導体に並列接続されていて、所定
の運転状況においてパワー半導体を架橋する。このリレ
ーを１つの構成要素としている安全回路は、パワー半導
体の制御が１００パーセントの衝撃係数に相当する場合
に該リレーを作動づるように設計されている。

更にこのリレーは、温度センサが故障した場合に接続さ
れるようになっている。この公知の切換回路は、電気モ
ータ乃至ファンの回転数を無断調整しうる点で有利では
あるが、そのために煩瑣な制御を行わねばならないか、
あるいは高出力のひいては高価な半導体を用いることが
必要とされる。

パワートランジスタを９５パ一セント以上の相対衝撃係
数で稼働させることは望ましくない。何故ならば、パワ
ートランジスタ、特に金属酸化物から成るパワートラン
ジスタのパルス電流容量は一定の導電運転中の容量より
３倍から４倍も大きいからである。更に、パワートラン
ジスタにおけるドレイン接続部とソース接続部との間の
抵抗に基いて、常に一定の電圧が低下するので、パワー
トランジスタの相対衝撃係数が１００パーセントである
場合には、明らかに定格回転数を下回る１つの回転数が
得られるに過ぎない。

明が　決しようとする４題１、 そこで本発明の課題とするところは、冒頭に述べた形式
による内燃機関用冷却装置に改良を加えて、比較的低廉
な要素から構成された簡単な制御回路により、冷却回路
における種々異なった温度レベルに適合した電気モータ
の回転数調整が可能ならしめられるようにし、所定の不
都合な回転数範囲におけるパワー半導体を介した駆動モ
ータの運転が回避されるＪ、うにすることにあり、更に
は、この種の冷却装置を申分なく制御する方法を提供す
ることにある。

出題１、を解決するための手 上記の課題を解決すべく提案された本発明による冷却装
置においては、所定の温度閾値に達した際にそれぞれ作
動する少くとも３つの切換接点が設けられており、この
場合、最高の温度閾値用の切換接点がパワー半導体を架
橋するのに対し、その他の切換接点はそれぞれ電子的な
構成要素を介して演算増幅器のインプットに接続されて
おり、更にこの場合、電子的な各構成要素が演算増幅器
の入力パラメータに作用して、これらの切換接点の作業
点に対し演算増幅器の所定の出力信号が与えられるよう
に構成されている。

更にこの種の冷却装置を制御するための本発明による方
法では、所定の切換閾値に達した際に温度感知性のセン
サを介して順次各駒挟接点が閉じられ、これによって演
算増幅器の非可逆的なインプットにおける入力パラメー
タとその出力レベルとが変化せしめられ、演算増幅器に
おける変動した出力レベルに基いてパワー半導体が次の
ように、即ち、電気モータがその都度の切換閾値のレベ
ルに配属された所定の回転数で作動せしめられうるよう
に、かつ最後の切換接点が閉じられる際にパワー半導体
が架橋されるＪ：うに制御される。

、明の　　と　く 本発明の主たる利点は、モータの回転数制御を行うに当
って僅かな回路技術上の手間及び費用しか必要とぜず、
それにも拘らず電気モータを一連のそれぞれ異なった回
転数で作動させうるところにある。

本発明の右利な１実施態様によれば、入力パラメータを
制御する電子的な構成要素がオーム抵抗として構成され
ており、この方式によれば、刻時周波数を規定しひいて
は回転数レベルをも規定するため、単に切換接点に配属
されたオーム抵抗を必要に応じて適宜に設計しておきさ
えずればよいので、回路の配置形式乃至回路装置を任意
の冷却装置に簡単に適合されることが出来る。

本発明においては、各構成要素を組合せる目的で、複数
の切換接点を共に１つの負荷時タップ切換装置内に配置
しておくことが提案されている。温度センサとしては、
この負荷時タップ切換装置と相互作用する伸長材素子を
用いると特に効果的であり、この種の材料を用いる場合
には、負荷時タップ切換装置を熱交換器のラジェーター
タンクに配置し、伸長材素子をこれが冷却水流に洗われ
るようにラジェータータンク内に挿入しておくと有利で
ある。

パワー半導体をＮチャネルの金属酸化動電界効果トラン
ジスタとして構成し、演算増幅器を電圧制御式の高周波
発生器として構成しておくと有利である。この場合、金
属酸化物電界効果トランジスタのゲートに適正な制御電
圧を印加するため、電源のプラス極と金属酸化物電界効
果トランジスタのゲートとの間には、２つの可逆的な切
換ステージを介して高周波発生器のアウトプットに接続
されたベースを有する切換トランジスタが接続されてい
る。

高出力の電気モータにおける接続電流は大ぎいので、極
めて低い回転数で開始される回転数制御は、高性能の半
導体を並列接続することによってのみ実現可能である。

回転数が所定の値に達した場合には、対応起電力の作用
によって電流消費量が比較的性能の劣った半導体を使用
できる範囲にまで低下する。この事実に基いて、本発明
の有利な１実施例では、電気モータの回転数に応じて開
かれる１つの切換接点が設けられており、当初は閉じら
れている切換接点に後接続されたこの切換接点が、第１
の回転数レベルに達するまでパワー半導体を架橋するよ
うに構成されている。

このような構成様式がとられているならば、パワー半導
体を介することなく電気モータを始動することが達成さ
れ、始動時に生ずる高い接続電流をパワー半導体から遠
ざけることが出来るので、その負荷が極端な値をとらな
いような作業範囲でのみパワー半導体を作動することが
保証される。更にこの電気モータは始動時に全圧力を利
用することが出来るので、充分に高いトルクが得られる
。

更に本発明の別の実施例においては、抵抗を有する切換
接点に対して並列接続された導線分岐部内に、抵抗を有
するリレーが設けられており、このリレーのコイルが、
内燃機関にａ３【ノる所定の回転数らしくは発電機にお
ける電圧に応じた信号によって制御されるようになって
いる。この実施態様を応用すると特に効果的Ｃ・あるの
は、電気モータによって用水ポンプを駆動する場合であ
る。この実施態様が採用されるならば、内燃機関が停止
している場合に用水ポンプは駆動されず、従って全エネ
ルギーを始動プロセスのために利用することが保証され
、内燃１戊関の運転中にも用水ポンプの回転数を最低な
値に押えることが出来る。

所定の冷却水温度では定比例的な回転数増大が、またこ
の１旧５囲外では段階的な回転数増大が行われるように
、電気モータもしくはこの電気上−夕により駆動される
ファンの制御特性を設定しようとする限りにおい−Ｃ１
本発明によれば、温度センサをサーミスタとして構成し
、分丹器を介してこのサーミスタを第２の演算増幅器の
非可逆的なインプットに接続し、第２の演算増幅器のア
ウトプットを第１の演算増幅器の非可逆的なインプット
に接続することが提案されている。

必要とされる接続導線の長さを出来るだけ短いものにす
るためには、少なくともパワー半導体と演算増幅器とを
含む制御用エレクトロニクス装置を、１つの組立ユニッ
トにまとめ、このユニットを直接電気モータに、しかち
ファンホイールとは反対側のモータザイドに配置すると
効果的である。このにうな配置形式がとられているなら
ば、組立ユニット・は汚染されにくい箇所に位置せしめ
られることになり、ベンチレークの空気流を妨げる付加
的な流動抵抗が生ずることもない。

実施例 次に添付図面に示した実施例につき本発明の詳細な説明
づ−る１、 第１図に概略的に示された本発明による冷却装置は、そ
の主たる構成要素として、側方に位置する２つのラジェ
ータータンク（２）。

（３）を備えた熱交換器（１）と、電気モータ（１４）
により駆動される冷却器ファン（１０）とを有している
。ラジェータータンク（３）には、冷却水供給パイプ（
４）と冷却水環流パイプ（５）とが取付けられ、更に第
３図、第４図及び第６図に関連して後で詳しく述べる切
換ユニット（７）が配置されＣいる。温度制御式の作業
要素、例えば伸長材素子によって操作されるこの切換ユ
ニット（７）は、接続ケーブル（８〉を介してエレクト
ロニクス・ユニット（９）に接続されている。このエレ
クトロニクス・ユニット（９）からは、接続ケーブル（
１７）がファン〈１０〉を駆動する電気モータ（１４）
に通じている。

＝　　２２　− 第２図に示されたグラフでは、ファンモータの回転数（
ｎ）が冷却水の温度＜Ｔ）に関してプロットされている
。この制御特性ラインから明らかなように、ファンモー
タは冷却水湿磨が瀧度伯（Ｔ１）に達するまで静止状態
を保っている。第１の温度閾値としてのこの（Ｔ１　）
に達すると、ファンモータの接続が行われ、その回転数
が（ｎ１）の値を示す。

温度が更に上昇しても、第２の温度閾値としての（Ｔ２
）に達するまではこのモータ回転数（ｒ＋１）が維持さ
れる。温度が第２の温度閾値（Ｔ２）に達すると、ファ
ン七−夕は第２の回転数レベル（ｎ２）に切換られ、こ
の回転数（ｎ２）は渇疫が次の温度閾値（Ｔ３）に達す
るまで維持されている。この温度閾値（Ｔ３）に達する
と、ファンモータは（＋１３）の回転数で駆動される。

更に次の切換閾値に達するのは温度が（Ｔ４）の値をと
−２３一 つだ場合であり、その際にはファン回転数が（ｎ３）か
ら（ｎｍａｘ）にまで増大する。冷ｆＪＪ水温度が低下
する場合、つまり最終的な温度閾値（Ｔ４）に達する前
に温ｌ衰が低下した場合にも、レベル（ｎ３），（ｎ２
）及び（Ｏｌ）における回転数は制御特性ラインに応じ
て低下せしめられ、その場合、一般に切換素子に付帯す
るヒステリシスに基いて、それぞれ（Ｔ４’　　），（
Ｔ３’　　），（Ｔ２’　　＞。

（Ｔ＋　’　）なる調度閾値の低下が生ずる。

第３図には電源（１１）として自動車のバッテリーが示
されており、そのプラス極（１２）とマイナス極（１３
〉とがそれぞれ電気モータ（１４）に接続されている。

電気モータ（１４）のマイナス娼１了（１５）と電源（
１１）のマイナス極（１３）とを結ぶ導線には、金属酸
化物電界効果トランジスタ（１６）が接続されている。

更にこの図示の制御回路１よ、４つの切換接点（１８）
，（１９）。

（２０），（２１）を備えた負荷時タップ切換装置から
構成された切換ユニット（７）を有している。この負荷
時タップ切換装置は、各切換接点（１８），（１９），
（２０）。

（２１）が順次、それも所定の各温度閾値（Ｔ＋　），
　（Ｔ２　），　（Ｔ３　），　（Ｔ４　）に達するご
とに閉じられるように構成されている。

切換ユニット（７）には３つの抵抗（２２），（２３）
，（２４）が含まれており、この場合それぞれ１つの抵
抗が並列的な導線分岐部内で各切換接点（１８），（１
９），（２０）に配属されている。切換接点（１８）。

（１９），（２０）とは反対側に位置する抵抗（２２）
，（２３），（２４）が含まれており、この場合それぞ
れ１つの抵抗が並列的な導線分岐部内で各切換接点（１
８），（１９），（２０）に配属されでいる。切換接点
（１８），，（１９），＜２０．）とは反対側に位置す
る抵抗（２２），（２３），（２４＞の端部は、それぞ
れ１つのブリッジにより短絡されて、抵抗（２５）と共
に１つの分圧器を形成しており、この分圧器は安定化さ
れた電圧における正の接続部と負の接続部との間に位置
している。

切換接点（２１）からは電気モータ（１４）のマイナス
端子（１５）に向って１本の接続導線が案内されている
。更にこの制御回路には回転数制御式の開放接点（２６
）が設けられており、開放接点（２６〉の一方は切換接
点（１８）に接続され、他方は電気モータ（１４）のマ
イナス端子（１５）に接続されている。この下方接点（
２６）は、電気七−タ（１４）の回転数が所定のレベル
（ｎｌ　）に達した際に開かれる。

演痒増幅器（２７）の非可逆的なインプットは、抵抗（
２８）を介して、抵抗（２５）と抵抗（２２）と抵抗（
２３）と抵抗（２４）とから構成された分圧器に接続さ
れており、可逆的なインプットは、コンデンサ（２９）
とオーム抵抗（３０）とから構成された抵抗コンデンサ
・ユニットに接続されている。

金属酸化物電界効果コンデンサ（１６）のゲートは、抵
抗（３１）を介して、抵抗（３２）と抵抗（３３）とか
ら構成された分圧器に接続されている。抵抗（３２）と
電源（１１）のプラス極（１２）との間には切換トラン
ジスタ（３４）が設けられており、このトランジスタ（
３４）のベースは、抵抗（３５），（３６）から成る分
圧器に接続されている。

この分圧力器における一方の抵抗（３６）は、ｎｐｎ−
ｔ−ランジスタとして構成された２つの反転ステージ（
３７），（３８）を介しｃｌ−２７＝ 油筒増幅器（２７）のアウトプッ１−に接続されている
。

次に第１図に示された冷却器ファン（１ｏ）の作用形式
を第２図の制御特性グラフ並びに第３図の回路に関連し
て説明する。

冷却水の温度が第１の温度閾値を下回っている間は、全
ての切換接点（１８），（１９），（２０），（２１）
が開かれているので、電気モータ（１４）のマイナス端
子（１５）は電源（１１）のマイナス電位に接続されて
いない。従って電気モータ（１４）は停止状態にある。

温度が第１の温度閾値（Ｔ１）に達すると切換接点（１
８）が閉じられるので、電気モータ（１４）のマイナス
端子（１５）は、開放接点（２６）と切換接点（１８）
とを介して、電源（１１）のマイナス電位に接続されて
いる。この接続によって電気モータ（１４）が始動され
、イの回転数は第１の回転数レベル〈ｎｌ）に達する。

切換接点（１８）が閉じられると、演算増幅器（２７）
の非可逆的なインプットにおける入力パラメータも抵抗
（２２）を介して変動せしめられ、油筒増幅器（２７）
のアウトプットからは、両反転ステージ（３７），（３
８）を介して切換トランジスタ〈３４）のベースに与え
られるパルス列が生ぜしめられる。このパルス列に応動
して金属酸化物電界効果トランジスタ（１６）のゲート
も制御されるので、第１の回転数レベル（ｎｌ　）に相
当する電気モータ（１４）の相対衝撃係数が生ずる。第
１の回転数レベル（＋’ｚ）に達すると開放接点（２６
）が開かれるので、その後の電気的なパワーは金属酸化
物電界効果トランジスタ（１６）を介してもっばら電気
モータ（１４）にのみ供給される。

−２９一 温度が引続き一ト昇して：ｂ、冷却水の第２の調度閾値
（Ｔ２）を超えるまでは、電気モータ（１／ｌ）の回転
数がそのまま維持される。

次いで、即ち切換ユニット（７）の内の切換接点（１９
）が閉じられると、２つの抵抗（２２），（２３）から
形成される並列回路の総抵抗値が低減せしめられる結果
になり、これによって演算増幅器（２７）の非可逆的な
インプットにおける入力パラメータが変動せしめられる
ので、演算増幅器（２７）のアウトプットにお（）るパ
ルス列は、金属酸化物電界効果トランジスタ（１６）の
相対的衝撃係数を高めるように制御される。斯くして、
この高い相対的衝撃係数により、電気モータ（１４）乃
至このモータで駆動される冷却器（１０）が第２の回転
数レベル（ｎ２）によって稼働されることになる。

電気モータ（１４）の回転数が更に高めら−３〇　　− れるのは、第３の温度閾値（Ｔ３）を超えてからであり
、その場合は切換ユニット（７）内における切換接点（
２０）が閉じられる。

温度が最高の温度閾値（Ｔ４）を超えると、切換接点（
２１）が閉じられるので、金属酸化物電界効果トランジ
スタ（１６）はこの切換接点（２１）により架橋される
。金属酸化物電界効果トランジスタ（１６）は、その架
橋によって申し分なく負荷軽減されるので、これがピー
ク負荷にさらされることはなくなり、電気モータ（１４
）は、この電界効果トランジスタ（１６）が１００パー
セントの衝撃係数で制御された場合ですら達成されない
ような最大回転数により回転せしめられうる。

冷却水の温度が低下する場合には、切換ユニット（７）
内の各切換接点（１８）〜（２１）が上述したのとは逆
の順序で開かれるので、冷却器ファンの回転数が段階的
に低減ぜしめられる。

第４図に示されている温度依存性の各切換接点と演算増
幅器とを有する回路は、第３図に示された切換ユニット
（７）及びこれに後接続された増幅器ユニットを備えた
回路の代りに用いることの出来る本発明による変化実施
例である。この場合の切換ユニット（７）は、並列接続
された３つの切換接点（１８）。

（１９），（２１）を有しており、第１の切換接点（１
８）の予め定められた第１の温度（Ｔ１　）で閉じられ
、第２の切換接点（１９）は矢張り所定の第２の温度（
Ｔ２）で閉じられ、これら両切換接点（１８），＜１９
）にはそれぞれ抵抗（２２），（２３＞が後接続されて
いる。第３の切換接点（２１）は、第３図で述べた切換
接点（２１）に相当し、これと同一の機能、つまり最高
の温度閾値（Ｔ３）に達した際に金属酸化物電界効果１
−ランジスタ（１６）かを架橋づるという機能を有して
いる。２つの抵抗（２２），（２３）は、矢張り第３図
の実施例と同じように、抵抗（２５）と共に１つの分圧
器を形成しており、この分圧器には演算増幅器（２７）
の非可逆的なインプットが接続されている。この回路に
おける可逆的なインプラ１〜と抵抗コンデンサ・ユニッ
トとの配線状態も、矢張り第３図に示された回路の場合
と等しい。

第４図による切換ユニット（７）はサーミスタ（３９）
を右しており、このサーミスタ（３９）は、２つのオー
ム抵抗（４４）。

（４５）から形成された分圧器に直列接続されている。

第２の演算増幅器（４８）における非可逆的なインプッ
トは上記の分圧器（抵抗４４／４５　）に接続されてお
り、その可逆的なインプットは抵抗（４６）と抵抗（４
７）とから形成された第２の分圧器に接続されている。

この第２の演算増幅器（４８）のアウトプットは、抵抗
（４９）と抵抗（５０）とから成る別の分圧器を介して
、マイナスの電位に接続されて゛いる。更にこの第２の
演算増幅器（４８）のアウトプットは、上記の分圧器（
抵抗４９１５０　）に接続された前置抵抗（５１）を介
して、第１の演算増幅器（２７）の非可逆的なインプッ
トにおける結合点（５２）に接続されている。

第５図のグラフに示された制御特性ラインは、第４図の
実施例による回路とその他の点では第３図の実施例に相
当する電気的な制御回路とによって得られたものである
。この図から明らかなように、当該実施例では既にかな
り低い温度レベル（Ｔｏ　）から、可変抵抗としてのサ
ーミスタ（３９）に対する影響が検出され、第２の演算
増幅器（４８）の非可逆的なインプットにおける入力パ
ラメータはこの影響によって左右される。つまりこの第
２の演算増幅器（４８〉のアウトプット・に生ぜしめら
れた信号が、抵抗（４９），（５１）を介して結合点（
５２）に伝達され、ひいては第１の演算増幅器（２７〉
の非可逆的なインプットにおける電圧に加尊される。従
ってインプット抵抗とフィードバック抵抗とを適宜に設
定しておくことにより、増幅ファクター並びに特性ライ
ン上昇値を通常の形式で調整することが出来る。演算増
幅器（２７）の出力信号に応じ−Ｃ１金属酸化物電界効
果１〜ランジスタ（１Ｇ）のゲートが制御され、電気モ
ータ（１４）が回転しはじめる。この場合、金属酸化物
電界効果トランジスタ（１６〉の衝撃係数が次第に上１
ｊｌるので、冷却水の温度上界につれてファン回転数も
漸増せしめられる。

冷却水温度が既述の温度閾値（Ｔ１　）に達すると、切
換接点（１８）が閉じられるので、演算増幅器（２７）
における入力電圧が著しく変動せしめられる。従って抵
抗（２２）と抵抗（２５）とから成る分圧器によって結
合点（５２）に印加された電圧は、演算増幅器（２７）
を優勢的に支配し、第２の演算増幅器（４８）のアラ１
〜プツ１へから抵抗（４９）。

（５１）を介して送られる電圧成分は極めて僅かなもの
になる。その結果、電気モータ（１４）の回転数は切換
接点（１８）が閉じられる前に達していた第１の回転数
レベル（ｎｌ　）から第２の回転数レベル（ｎ２）にま
で高められる。更に冷却水温度がより高い温度閾値（Ｔ
２　），　　（Ｔ３　）に達した場合にも、第５図のグ
ラフに示したように同様の経過を辿る。

第６図に示された切換ユニットは、矢張り第３図による
切換ユニット（７）の変化実施例であって、例えばこの
第３図の制御回路に用いることが出来る。この切換ユニ
ットの主たる構成要素は第３図の実施例におけるのとほ
ぼ同じであり、同一の符号が付されている。

この第６図に示された切換ユニット（７）には、リレー
接点（４１）と接続するリレー（４２）が設けられてお
り、リレー接点（４１）は温度に関連して制御される切
換接点（１９），（２０）に並列接続されている。

更にこのリレー接点（４１）には抵抗〈２２）が後接続
され、抵抗（２２）は抵抗（２３＞。

（２４）と並列接続されている。この実施例の場合にも
、第３図におけるのと同じように回転数に応じて制御さ
れる開放接点（２６）が設けられており、この開放接点
（２６）はリレー接点（４１）に接続されている。リレ
ー（４２）のコイルは例えば自動車のダイナモによって
充分な電圧が印加される瞬間に、例えばその内燃機関が
無負荷回転数に達すると励起するように制御される。こ
の場合、内燃機関が停止されるとリレー（４２）が再び
遮断される。この切換ユニット（７）が第３図の切換ユ
ニットと相違している点は、単に、３つの切換接点（１
９），（２０），＜２１）が設けられ、第１の回転数レ
ベル（ｎｌ）が外部のリレー接点（４１）を介して達成
されることにある。

第７図には、第６図による制御回路を用いた場合に得ら
れる制御特性ラインが示されている。内燃機関の始動時
に電気的な全エネルギーを利用しつるようにするため、
リレー！２＞のコイルが当初は励起されておらず、従っ
てリレー接点（４１）は開かれている。

例えば負荷時タップ切換装置として構成される切換ユニ
ット（７）の各切換時点（１９）。

（２９），（２１＞−ｂ矢張り聞かれているので、電気
モータ（１４）には電圧が印加されず、モータは停止状
態に保たれている。内燃機関の指尋プロセス後、つまり
無負荷回転数に達した後にダイナモが電圧を放出し、こ
れによってリレー（４２）のコイルが励起され、リレー
接点（４１）が閉じられる。次いで演粋増幅器（２７）
の入力電圧が抵抗（２２）を介して既述の形式により変
化するので、電気モータ（１４）には最低回転数（ｎｍ
ｉｎ）が与えられる。モータの始動を容易ならしめるた
めには、既に第３図の実施例に関してその機能を）ホべ
た切換接点（２６）が設けられている。

冷却水温度が第１の温度閾値（Ｔ１　）に達すると、切
換接点（１８）　＄第３図で）ホべたように閉じられる
ので、演算増幅器（２７）から出されるパルス列により
金属酸化物電界効果］ヘランジスタ（１６）のグーｉ−
が制御される。従って回転数の制御は第３図で説明した
のとほぼ同じ形式で行われるが、電気モータ（１４）の
回転数が即庄に最低回転数レベル（ｎ　ｍｉｎ　）に調
整される点のみが異なっている。この種の特性ラインを
示づ制御形式は、特に用水ポンプの駆動に適している。

何故ならば、このｊ：うなポンプ駆動に際しては、内燃
機関を通る冷却水の最低通流量が保証されていな〔プれ
ばならないからである。

第８図の実施例が第４図の実施例と異なっている点は、
サーミスタ（３９）が切換接点（１８）と並列的に接続
されているのではなく、切換接点（１８）に後接続され
ているところにある。その他の点では、これら両回路は
２つの演蜂増幅器（２７），（４８）に関して互いに等
しく構成されている。なおこの実施例における抵抗（２
３）は、切換接点（１９）が閉じられている場合に、金
属酸化物電界効果トランジスタ（１６）を制御するため
のパルス列信号に対するサーミスタ（３９）における抵
抗変化が殆どないように設計される。

第９図には、第８図による回路を用いた場合に得られる
制御特性ラインのグラフが示されている。このグラフか
ら明らかなように、回転数が漸次的に調整される区分は
、第５図に示された場合と巽なって、第１の回転数レベ
ル（ｎｌ）以下にではなく第１の回転数レベル（１１１
）と第２の回転数レベル（ｎｌ）との間に位置している
。

本発明は単に上述した若干の実施例にのみ限定されるも
のではなく、その他の適宜な一連の実施態様で、あるい
はこれらを組合せたものとして、この種の制御装置に適
した回転技術上の手段を用いて有効な整合を行うことに
より簡単な形式て・実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による冷却装置を概略的に示した図、 第２図は、冷却水温度に関連させてプロットしたファン
モータ回転数の制御特性ラインを示すグラフ、 第３図は、自動車の冷却器ファンにおける電気的な制御
回路の方式構成図、 第４図は、温度依存性の切換接点を並列接続された温度
センサと組合ぜた本発明の変化実施例を示す図、 第５図は、第４図による実施例で得られる制御特性ライ
ンを示すグラフ、 第６図は、特に用水ポンプを作動づるのに適した温度依
存性の切換接点を備えた回路としての実施例を示す図、 第７図は、第６図の実施例において得られる制御特性ラ
インを示すグラフ、 第８図は、温度依存性の切換接点とサーミスタとを有す
る第４図による回路の変化実施例を示す図、 第９図は、第８図の実施例で得られる制御特性ラインを
示すグラフである。 １・・・熱交換器、２，３・・・ラジェータータンク、
４・・・冷却水供給パイプ、５・・・冷却水環流パイプ
、７・・・切換ユニツ１〜．８・・・接続ケーブル、９
・・・エレクトロニクス・ユニット、１０・・・冷ｕ１
器ファン、１１・・・電源、１２・・・プラス極、１３
・・・マイナス極、１４・・・電気モータ、１５・・・
マイナス端子、１６・・・金属酸化物電界効果トランジ
スタ、１７・・・接続ケーブル、１８゜１９．２０．２
１・・・切換接点、２２．２３゜２４．２５・・・抵抗
、２６・・・開放接点、２７・・・演粋増幅器、２８・
・・抵抗、２９・・・コンデンサ、３０・・・オーム抵
抗、３１，３２．３３・・・抵抗、３４・・・切換トラ
ンジスタ、３５．３６・・・抵抗、３７．３８・・・反
転ステージ、３９・・・サーミスタ、４４．４５・・・
オーム抵抗、４６．４７・・・抵抗、４８・・・第２の
演算増幅器、４９．５０・・・抵抗、５１・・・前置抵
抗、５２・・・接合点、ｎ・・・ファンモータの回転数
、Ｔ・・・冷却水の温度。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内燃機関とくに自動車の内燃機関に用 いる冷却装置であって、熱交換器と、冷却水ポンプと、
   熱交換器を通して冷却空気を搬送するためのベンチレー
   タと、このベンチレータ又は冷却水ポンプを駆動する電
   気モータとを備えており、この場合、電気モータの回転
   数が電気モータのモータ電流回路内に接続されたパワー
   半導体によって制御可能ならしめられており、このパワ
   ー半導体の制御が、冷却水温度を感知するか或いは適宜
   な値を検出する少なくとも１つのセンサに依存して行わ
   れている形式のものにおいて、所定の温度閾値（Ｔ＿１
   ），（Ｔ＿２），（Ｔ＿３），（Ｔ＿４）に達した際に
   それぞれ作動する少くとも３つの切換接点（１８），（
   １９），（２０），（２１）が設けられており、この場
   合、最高の温度閾値用の切換接点（２１）がパワー半導
   体（１６）を架橋するのに対し、その他の切換接点（１
   ８），（１９），（２０）はそれぞれ電子的な構成要素
   を介して演算増幅器（２７）のインプットに接続されて
   おり、更にこの場合、電子的な各構成要素が演算増幅器
   （２７）の入力パラメータに作用して、これらの切換接
   点（１８），（１９），（２０）の作業点に対し演算増
   幅器（２７）の所定の出力信号が与えられるように構成
   されていることを特徴とする冷却装置。 ２．入力パラメータを制御する電子的な構 成要素がオーム抵抗（２２），（２３）， （２４）として構成されていることを特徴とする請求項
   １記載の冷却装置。 ３．複数の切換接点（１８），（１９）， （２０），（２１）が共に１つの負荷時タップ切換装置
   （７）内に配置されていることを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の冷却装置。 ４．温度センサとして伸長材素子が用いら れており、この伸長材素子が負荷時タップ切換装置（７
   ）と相互作用状態におかれていることを特徴とする請求
   項３記載の冷却装置。 ５．負荷時タップ切換装置（７）が熱交換 器（１）のラジエータータンク（３）に配置されており
   、伸長材素子が冷却水に洗われている状態を呈するよう
   にラジエータータンク（３）内に突入せしめられている
   ことを特徴とする請求項４記載の冷却装置。 ６．パワー半導体（１６）がＮ−チャネル −金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と
   して、また演算増幅器（２７）が電圧制御式の高周波発
   生器として、それぞれ構成されていることを特徴とする
   請求項１記載の冷却装置。 ７．電源（１１）のプラス極（１２）と金 属酸化物電界効果トランジスタ（１６）のゲートとの間
   に切換トランジスタ（３４）が接続されており、この切
   換トランジスタ（３４）のベースが、２つの可逆的な切
   換ステージ （３７），（３８）を介して高周波発生器 （２７）のアウトプットに接続されていることを特徴と
   する請求項６記載の冷却装置。 ８．電気モータ（１４）の回転数に応じて 開かれる切換接点（２６）が設けられており、この切換
   接点（２６）が、当初は閉じられている切換接点（１８
   ），（４１）に後接続され、第１の回転数レベル（ｎ＿
   １）に達するまでパワー半導体（１６）を架橋している
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の冷
   却装置。 ９．抵抗（２３），（２４）を有する切換 接点（１９），（２０）に対し並列的に接続された導線
   分岐部内に抵抗（２２）を有するリレー（４２）が設け
   られており、このリレーのコイルが、内燃機関における
   所定の回転数もしくは発電機における電圧に応じた信号
   によって制御されることを特徴とする請求項１〜８のい
   ずれか１項記載の冷却装置。 １０．サーミスタ（３９）として構成された温度センサ
   が設けられており、このサーミスタ（３９）が分圧器（
   ４４），（４５）を介して第２の演算増幅器（４８）の
   非可逆的なインプットに接続され、第２の演算増幅器 （４８）のアウトプットが第１の演算増幅器（２７）の
   非可逆的なインプットに接続されていることを特徴とす
   る請求項１〜８のいずれか１項記載の冷却装置。 １１．サーミスタ（３９）が各切換接点（１８），（１
   ９），（２０），（２１）に対して並列的に接続されて
   いることを特徴とする請求項１０記載の冷却装置。 １２．サーミスタ（３９）が切換接点（１８），（１９
   ），（２０）の１つと直列接続されていることを特徴と
   する請求項１０記載の冷却装置。 １３．連続した２つの切換閾値（Ｔ＿１），（Ｔ＿２）
   ，（Ｔ＿３），（Ｔ＿４）間の温度差がそれぞれ異って
   おり、この場合、より高い温度の切換閾値（Ｔ＿３），
   （Ｔ＿４）間の差がより低い温度の切換閾値（Ｔ＿１）
   ，（Ｔ＿２）間の差より小さく設定されていることを特
   徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の冷却装置
   。 １４．互いに隣接する２つの切換閾値（Ｔ＿１），（Ｔ
   ＿２），（Ｔ＿３），（Ｔ＿４）間の温度差がそれぞれ
   等しい値に設定されていることを特徴とする請求項１〜
   １１のいずれか１項記載の冷却装置。 １５．少くともパワー半導体（１６）と単数または複数
   の演算増幅器（２７），（４８）とが１つの組立ユニッ
   トを構成するようにまとめられており、この組立ユニッ
   トが直接電気モータ（１４）に、それもファンホイール
   （１０）が位置しているのとは反対のモータ側に配置さ
   れていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１
   項記載の冷却装置。 １６．熱交換器と冷却水ポンプと熱交換器を通して冷却
   空気を搬送するためのベンチレータとこのベンチレータ
   又は冷却水ポンプを駆動する電気モータとをそなえ、電
   気モータの回転数がモータ電流回路内に接続されたパワ
   ー半導体によって制御可能であり、パワー半導体の制御
   が冷却水温度を感知するかあるいは適宜な値を検出する
   少なくとも１つのセンサに依存して行われる形式の内燃
   機関用冷却装置を制御するための方法において、所定の
   切換閾値（Ｔ＿１），（Ｔ＿２），（Ｔ＿３），（Ｔ＿
   ４）に達した際に温度感知性のセンサを介して順次各切
   換接点（１８），（１９），（２０），（２１）を閉じ
   、これによって演算増幅器（２７）の非可逆的なインプ
   ットにおける入力パラメータとその出力レベルとを変化
   させ、演算増幅器（２７）における変動した出力レベル
   に基いてパワー半導体（１６）を次のように制御する、
   すなわち、電気モータ（１４）がその都度の切換閾値の
   レベルに配属された所定の回転数で作動せしめられるよ
   うに、かつ最後の切換接点（２１）が閉じられる際にパ
   ワー半導体（１６）が架橋されるように制御することを
   特徴とする方法。 １７．内燃機関の無負荷回転数に達した際にリレー（４
   ２）を励起する信号を生ぜしめ、このリレー（４２）に
   よってリレー接点（４１）を閉じ、ひいては演算増幅器
   （２７）の入力パラメータを次のように制御する、すな
   わち、パワー半導体（１６）がその相対的な衝撃係数に
   相当するパルス列で制御され、その場合電気モータ（１
   ４）が最低の回転数 （ｎ　ｍｉｎ）で作動せしめられるように制御すること
   を特徴とする請求項１６記載の方法。 １８．第１の温度閾値（Ｔ＿１）に達するまでに、電気
   モータ（１４）の回転数を冷却水温度に関連して比例す
   るように制御することを特徴とする請求項１６記載の方
   法。 １９．第１の温度閾値（Ｔ＿１）を超えて第２の温度閾
   値（Ｔ＿２）に達するまでに、電気モータ（１４）の回
   転数を冷却水温度に関連して比例するように制御するこ
   とを特徴とする請求項１６記載の方法。