专利名称：内燃机的冷却控制装置及冷却控制方法
技术领域：
本发明涉及一种用于冷却例如汽车发动机之类的内燃机的冷却控制装置及冷却控制方法，特别是涉及一种可提高对在内燃机内循环的冷却介质进行的温度控制响应性且可同时改善其控制精度的冷却控制装置及控制方法。
以往，一般是用水冷式冷却装置对使用于汽车等中的内燃机(以下称发动机)进行冷却，该水冷式冷却装置使用了散热器。
在这种冷却装置中，为控制冷却水的温度使用了恒温器来，当冷却水的温度低于规定温度时，通过所述恒温器的作用，使冷却水流向旁通通路，不经过散热器进行循环。
图29表示其结构，标号1是由汽缸部件1a和汽缸盖1b构成的发动机。在该发动机1的汽缸部件1a和汽缸盖1b内，形成箭头C所示的流体通路。
2表示热交换器、即散热器，在该散热器2中形成众所周知的流体通路2c。散热器2的冷却水入口部2a和冷却水出口部2b，同冷却水路3连接着，该冷却水路3使冷却水在与发动机1之间进行循环。
冷却水路3包括流出侧冷却水路3a，从设于发动机1上部的冷却水的流出部1d一直连通到设于散热器2上部的冷却水的流入部2a；流入侧冷却水路3b，从设置在散热器2下部的冷却水的流出部2b一直连通到设置在发动机1下部的冷却水的流入部1e；旁通水路3c，连接两个冷却水路3a、3b的中途部位。
此外，在冷却水路3中的流出侧冷却水路3a和旁通水路3c的分支部上配置着恒温器4。该恒温器4的内部装有随冷却水温度的变化进行热胀冷缩的热膨胀体(例如蜡)。当冷却水温度高时(例如超过80℃)，通过所述热膨胀体的膨胀将阀打开，可使从发动机1的流出部1d流出的冷却水经过流出侧冷却水路3a后流入散热器2，在散热器2处散热而变成低温的冷却水从流出部2b流出，并经过流入侧冷却水路3b后，从发动机1的流入部1e流入发动机内。
此外，当冷却水温度低时，通过热膨胀体的收缩而关闭恒温器4的阀，从发动机1的流出部1d流出的冷却水，经过旁通水路3c后，从发动机1的流入部1e流入发动机1内的冷却通路c中。
另外，图29中的标号5是配置在发动机1的流入部1e上的水泵，该水泵的转轴随发动机1的图中未表示的曲轴的转动而转动，强制性地使冷却水循环。标号6是用于强制冷风进入散热器2的风扇装置，由冷却风扇6a和驱动该风扇转动的风扇电动机66构成。
如上所述的通过恒温器进行的开阀及关阀作用是由冷却水温度决定的，而且还根据蜡等热膨胀体的膨胀收缩作用而定，因此，开阀时的温度和关阀时的温度不是固定的。即，从蜡等热膨胀体受冷却水温度变化的影响之后到阀动作，需要一段时间，特别是温度下降时的响应性比温度上升时的差，具有所谓的滞后性。因此，存在着难以将冷却水调节到所期望的规定温度范围内的技术课题。
为此，提出了不利用通过蜡等膨胀体进行的开阀及关阀作用，而是对冷却水流量进行电子学控制的装置。
这种装置，是利用例如步进电动机来控制蝶阀的转角的装置。它不含有图29中的恒温器4，而是用具有蝶阀的阀装置7来取代恒温器4，该阀装置7如图29中的虚线所示地配置在流出侧冷却水路3a中。
图30表示阀装置7的一个例子，圆形平板状蝶阀7a被支轴7b可转动地支承在冷却水路3a内。该支轴7b的一端安装有蜗轮7c，嵌入在电动机7d的旋转驱动轴上的蜗杆7e与所述蜗轮7c啮合。
通过控制发动机整体运转状态的控制装置(ECU)，向所述电动机7d供给使电动机的驱动轴正转或反转的工作电流。因此，如果通过ECU的作用向电动机7d供给使驱动轴正转的电流，则由于周知的蜗杆7e与蜗轮7c的减速作用，蝶阀7a的支轴7b向一个方向转动，于是，蝶阀7a的面方向转动到与冷却水路3a的水路方向相同的方向而成为开阀状态。
此外，如果通过ECU的作用向电动机7d供给使驱动轴反转的电流，则蝶阀7a的支轴7b向另一方向转动，于是，蝶阀7a的面方向转动到与冷却水路3a的水路方向垂直的方向而成为关阀状态。
所述ECU是这样构成的，例如向ECU提供与发动机的冷却水温度有关的信息，所述ECU利用该信息控制所述电动机，由此控制冷却水的温度。
另外，控制装置(ECU)读取从发动机检测出的各种运转参数后发出控制信号，根据该控制信号驱动使蝶阀转动的步进电动机(未图示)，从而控制流向散热器一侧的冷却水的流量。
但是，采用了所述蝶阀的冷却控制装置是这样构成的，例如将热敏电阻等温度检测元件(未图示)配置在发动机1的冷却水的一部分水路上，根据由该温度检测元件检测到的冷却水温度来驱动电动机7d。
因此，利用这种结构，可在一定程度上减小像前者那样采用设有热膨胀体的恒温器时的滞后特性的影响。
但是，当温度检测元件感知到冷却水的温变化后，ECU根据该信息控制阀的角度，因此，即从所谓的事后控制这一点来看，与前者是一样的。
因此，即使是像后者那样的使用了蝶阀的冷却装置，也难以避免冷却水的温度以特定温度Tc为中心经常上下波动的现象，即所谓的波动现象，因此，难以进行稳定而精确的控制。
一般，汽车用发动机是在未过热的高温状态下驱动，这样，可将燃料费的增加和有害气体的发生量控制在一定程度。
但是，这种控制装置存在着下述技术课题，即在发生如上所述的波动现象时，为了避免发动机达到过热的最坏状态，不得不将所述冷却水温度Tc设定得低一些，为此不得不牺牲燃料费。
另一方面，在使所述蝶阀转动的作动器中，如上所述地例如设有步进电动机，根据ECU发出的脉冲状控制信号进行驱动，使蝶阀转动。
众所周知，这种步进电动机的最高转速(rpm／min)要比直流电动机低得多。因此，它存在着下述技术问题，即，如果想在结构上利用蜗轮或其他减速齿轮而获得规定的转矩、且给蝶阀设定最佳转速，则电动机本身就必须具有高转矩，所以作动器的整个体积就增大。
而且，还存在着下述技术课题，例如当电动机出故障、或所述减速齿轮部分产生障碍时，蝶阀就不能开闭。例如，当蝶阀处于关闭状态或处于接近关闭状态的中间角度状态下发生了上述故障或障碍时，就不能对发动机进行充分冷却，在操作人员尚未发现时就使发动机达到过热状态。
本发明是为解决上述技术课题而提出的，其目的在于特别提供一种冷却控制装置及控制方法，在预测了冷却水温度变化的状态下进行温度控制，不会产生如上所述的波动现象，可提高控制精度。
此外，本发明还提供这样一种冷却控制装置，可事先防止因流量控制阀的驱动装置部分等发生障碍而引起的发动机过热的问题，可发挥自动防止故障功能。
另外，在接收ECU的控制信号后由步进电动机对阀装置7进行控制的结构中，图中虽未示出，但和以前相同，对蝶阀进行转动驱动的步进电动机，有时必须设置检测阀的开闭情况的开度传感器。而且，不得不采用将该开度传感器的信息反馈给ECU而驱动步进电动机的复杂控制结构，因此，装置的价格也贵。
本发明是为了解决这些技术课题而提出的，利用封入了蜡等热膨胀体的热电偶对蝶阀的开阀程度进行控制，同时还用加热器强制性地使热电偶热应变。这样就提供了能够以低成本来改善冷却水的温度控制响应性和控制精度的冷却控制装置。
为解决上述课题而开发的本发明涉及的内燃机的冷却控制装置，在形成于内燃机内的流体通路与形成于热交换器上的流体通路之间，形成冷却介质的循环通路，通过使冷却介质在所述循环路中循环，使在内燃机中产生的热量通过所述热交换器放散掉，该冷却控制装置包括流量控制机构，根据阀的开启程度，控制所述内燃机与热交换器之间的循环通路中的冷却介质流量；信息取出机构，至少取出内燃机的负荷信息和所述冷却介质的温度信息；控制装置，求出与所述负荷信息相对应的冷却介质的目标设定温度，同时求出所述冷却介质的温度信息与目标设定温度之间的温差，并根据所述温差与温差变化速度的关系，产生对所述流量控制机构的作动器发出的控制信号。
在这种情况下，所述负荷信息至少由内燃机的转速和节流阀的开度信息生成生的。
而且，所述控制装置执行第一控制信号生成模式和第二控制信号生成模式，其中，所述第一控制信号生成模式是，在所述温差和温差变化速度小于规定值时产生作动器的控制信号，所述第二控制信号生成模式是，在所述温差和温差变化速度大于规定值时产生作动器的控制信号。
此时，所述第一控制信号生成模式最好是包含积分控制要素，所述积分控制要素使同所述温差相对应地由流量控制机构控制的冷却介质的流量、在每个单位时间内连续地细微变化；第二控制信号生成模式，根据从对应于所述温差和温差变化速度而记录的映象表中读取的冷却介质的流量设定数据，产生作动器的控制信号。
此外，在优选实施例中还设有显示由所述流量控制机构控制的冷却介质流量的传感器，由传感器获得的信息用于所述控制装置中的计算处理。
在另一个优选实施例中，所述流量控制机构由蝶阀构成，所述蝶阀配置在筒状的冷却介质通路中，相对于冷却介质的流通方向，其平面方向的角度可以改变；显示所述冷却介质流量的传感器是生成与蝶阀的转角有关的信息的角度传感器。
在又一个优选实施例中，所述作动器包括直流电动机，根据来自所述控制装置的控制信号而被驱动并转动；离合器机构，传递或解除直流电动机的转动驱动力；减速机构，通过所述离合器机构使直流电动机的转速降低；此外，还在流量控制机构上设有向流量控制机构施力而使其向开阀方向动作的复位弹簧。
又，所述离合器机构接收控制装置发出的异常状态信息后成为脱开状态，并通过复位弹簧使所述流量控制机构保持开阀状态。
此外，为解决上述课题而开发的本发明涉及的内燃机的冷却控制方法，在形成于内燃机内的流体通路与形成于热交换器上的流体通路之间形成冷却介质的循环通路，通过流量控制机构使冷却介质在所述循环路内循环，由此，可利用热交换器将在内燃机中产生的热量放散掉，所述冷却控制方法包括以下步骤信息取入步骤，至少取入内燃机的负荷信息和所述冷却介质的温度信息；求出与所述负荷信息相对应的冷却介质的目标设定温度的步骤；求出所述冷却介质的温度信息与目标设定温度之间的温差的步骤；计算所述温差和温差变化速度的步骤；根据温差与温差变化速度之间的关系而生成对流量控制机构的作动器进行驱动的控制信号的步骤；根据所述控制信号来驱动作动器并进行流入热交换器内的冷却介质的流量控制的步骤。
在这种情况下，在生成驱动作动器的控制信号的所述步骤中，再增加一个判断所述温差和温差变化速度是否小于规定值的步骤；在判断为温差和温差变化速度小于规定值的情况下，执行生成包含积分控制要素的控制信号的步骤，所述积分控制要素使同所述温差相对应地由流量控制机构控制的冷却介质的流量、在每个单位时间内连续地细微变化；当判断为温差和温差变化速度不小于规定值的情况下，执行下述步骤，即根据从对应于所述温差和温差变化速度而记录的映象表中读取的冷却介质的流量设定数据，生成控制信号。
采用上述结构和控制方法，例如根据内燃机的转速和节流阀的角度信息所获得的负荷信息，来决定冷却介质即冷却水的目标设定温度。此外，根据目标设定温度和冷却水的温度信息，可求出在规定时间单位内的温差，进而可求出温差的变化速度。
并且，将所述温差和温差变化速度作为参数而产生控制信号，并将该控制信号输送给作动器，该作动器用于驱动作为流量控制机构的例如蝶阀。
在这种情况下，根据温差和温差变化速度的大小来改变控制信号的生成模式，当温差和温差的变化速度小于规定值时，通过包含积分控制要素的PI控制来控制蝶阀的转动角度，所述积分控制要素在每个单位时间内连续地使冷却水的流量发生微小变化。
此外，当温差和温差变化速度比规定值大时，便根据冷却介质的流量设定数据，进行迅速驱动蝶阀的速应控制，上述冷却介质的流量设定数据是从映象表中读出的，该映象表是对应于温差和温差变化速度而记述的。
这样，便可在预测冷却水温变化的状态下进行温度控制，而且还采用上述PI控制，因此，可获得防止冷却水产生大幅度波动的较好的高控制精度。
此外，驱动蝶阀的转动的作动器包括直流电动机、离合器机构、以及减速机构，可根据所述控制信号驱动蝶阀。
在这种情况下，特别是通过采用直流电动机，可以利用直流电动机的高速旋转特性，将小型直流电动机与上述减速机构组合起来，便具有足够的转矩，可驱动蝶阀。因此，可使整个作动器小型化。
此外，又因具有复位弹簧，向蝶阀的开阀状态施力，作动器具有离合器机构，故在异常状态下可通过复位弹簧顺利地打开阀门。
还因为在直流电动机与减速机构之间设有离合器机构，因此，可使施加在离合器机构上的驱动力即转矩减到极小，可以防止离合器机构打滑、摩损，从而可使离合器机构小型化，有利于减小上述作动器的体积。
此外，本发明涉及的内燃机的冷却控制装置，在形成于内燃机内的流体通路与形成于热交换器上的流体通路之间，形成冷却介质的循环通路，通过使冷却介质在所述循环路中循环，使在内燃机中产生的热量通过所述热交换器放散掉，该冷却控制装置包括蝶阀，根据阀的开启程度，控制所述内燃机与热交换器之间的循环通路中的冷却介质流量；热电偶，根据温度变化来控制所述蝶阀的开度，还具有加热用的加热器；控制装置，至少根据冷却介质的温度信息，来产生用于对提供给设在所述热电偶上的加热器的加热用功率进行控制的控制信号。
在这种情况下，所述控制装置最好是还产生对风扇电动机的驱动进行控制的控制信号，所述风扇电动机用于对热交换器进行强制冷却。此外，还向所述控制装置提供内燃机转速和发动机的负荷信息，并控制向设在热电偶上的加热器供给的加热用功率、以及(或)控制风扇电动机的驱动。
在另一个优选实施例中，向设在热电偶上的加热器供给的加热用功率的控制信号、和风扇电动机的驱动控制信号，由PWM信号构成，通过改变PWM信号的占空比值来控制供给功率。
此外，所述热电偶，被配置成可与冷却介质热接触，并感知所述冷却介质的温度和加热用加热器的发热量来控制所述蝶阀的开度，所述加热用加热器的发热量与由所述控制装置供给的功率相对应。另外，所述热电偶被配置成与冷却介质隔热，并感知加热用加热器的发热量来控制蝶阀的开度，所述加热用加热器的发热量与由控制装置供给的功率相对应。
又，所述热电偶最好是包括以下几部分蜡元件，所述蜡元件内封入了感知冷却介质的温度和(或)加热用加热器的发热量的蜡；活塞构件，随着所述蜡元件内蜡的膨胀作用而突出于蜡元件；凸轮构件，随着所述活塞构件的突出而相对于支承轴做转动；而且，随着所述凸轮构件的转动，可改变所述蝶阀的开度。
具有上述结构的冷却控制装置，内燃机和热交换器之间的循环路中的冷却介质的流量根据蝶阀的开度进行调节，将冷却介质的温度调节到最佳值。又，因上述蝶阀可通过具有加热用的加热器的热电偶来调节阀门开度，故可根据内燃机的运转状态来调节供给加热用加热器的电力量，这样便可控制蝶阀的开度。
而且，众所周知蝶阀是以支承轴为中心进行回转，故可调节流量，可在基本不影响冷却介质压力的情况下进行开闭。因此，它具有用极小的转矩便可调节冷却介质流量的特征。
与用蜡作为膨胀体来控制提动阀开闭的现有冷却控制装置相比，该控制装置可用小得多的驱动力控制阀门开闭，受机械性压力的因素也少，可提高寿命及可靠性，而且还可使机械小型化。
此外，与用步进电动机控制蝶阀开度的现有冷却装置相比，本发明的结构可以简单化，可降低整个装置的成本。
附图的简要说明如下图1是表示把本发明涉及的冷却控制装置应用于汽车用发动机上的实施例的结构图；图2是以局部剖面状态来表示用于图1所示装置中的流量控制装置的结构图；图3是图2中A-A’部分的放大剖面图；图4是表示用于图1所示装置中的电动机驱动电路的接线图；图5是表示提供给图4所示电动机驱动电路的控制信号例子的波形图；图6是表示图1所示的发动机控制装置(ECU)结构的方框图；图7是用于说明ECU所起作用的流程图；图8是继图7所示的流程之后的流程图，主要用于说明快速反应控制的作用；图9是继图7所示的流程之后的流程图，主要用于说明PI控制的作用；图10是表示可替换图8所示的流程图而使用的例子的流程图；图11是表示用于图7所示处理过程中的一数据表的构成图；图12是表示用于图7所示处理过程中的另一数据表的构成图；图13是表示用于图8所示处理过程中的一数据表的构成图；图14是表示用于图9所示处理过程中的一数据表的构成图；图15是表示用于图9所示处理过程中的另一数据表的构成图；图16是表示用于图10所示处理过程中的一数据表的构成图；图17是表示用于本发明涉及的冷却控制装置另一实施例中的一数据表的构成图；图18是表示用于本发明涉及的冷却控制装置另一实施例中的另一数据表的构成图；图19是表示把本发明涉及的冷却控制装置应用于汽车用发动机上的实施例构成图；图20是以局部剖面状态来表示用于图1所示装置中的第一种构成的流量控制装置的构成图；图21是以局部剖面状态来表示用于图1所示装置中的第二种构成的流量控制装置的构成图22是表示图1所示发动机控制装置(ECU)的基本构成的方框图；图23是表示用于驱动PTC加热器的PTC加热器驱动电路构成的接线图；图24是表示用于驱动风扇电动机的电动机驱动电路构成的接线图；图25是采用图2所示第一种构成的流量控制装置时的控制过程图；图26是采用图3所示第二种构成的流量控制装置时的控制过程图；图27是用于说明ECU所起作用的流程图；图28是用于说明ECU所起作用的、继图9之后的流程图；图29是表示现有的汽车用发动机的冷却装置的一个例子的构成图；图30是以局部剖面状态来表示现有的使用蝶阀的流量控制装置例子的构成图。
下面参照
本发明的内燃机的冷却控制装置的优选实施例。
图1表示适用于汽车用发动机的冷却控制装置中的整体结构。在图1中，与图29所示现有装置的标号相同的部分，分别表示其相对应的部分，所以适当省略对各部分结构及作用的说明。
如图1所示，通过法兰盘将流量控制装置11连接在流出侧冷却水路3a中，该冷却水路3a被配置在设于作为内燃机的发动机1的上部的冷却水流出部1d。与设于作为热交换器的散热器2的上部的冷却水流入部2a之间。
这样，以包含流量控制装置11的形式，形成冷却介质即冷却水的循环通路12。
此外，在所述发动机1的冷却水流出部1d上，配置着例如热敏电阻之类的温度检测元件13。该温度检测元件13的检测值，通过变换器14转换成控制装置(ECU)15可识别的数据，并输送给对发动机的整个运转状态进行控制的控制装置(ECU)15。
在图1所示的实施例中，由用于检测发动机1的节流阀16的开度(开启角度)的节流阀位置传感器17发出的开度信息也被提供给控制装置15。此外，图中虽未表示，但发动机的转速等其他信息也提供给控制装置15。
由控制装置15向电动机控制电路18及离合器控制电路19发出控制信号。该电动机控制电路18和离合器控制电路19，分别对蓄电池20所供电流进行控制，并向设置在流量控制装置11中的直流电动机控制电路和离合器控制电路提供控制电流。
图2是表示流量装置11构造的模式图，其中一部分用剖面状态表示。该流量控制装置11包括蝶阀和驱动该蝶阀的作动器。
首先，在作动器上设有直流电动机31，在该直流电动机31的转轴31a上、沿着该转轴31a的旋转方向结合有构成离合器机构32的第一离合器盘32a，而且以可沿轴向滑动的方式安装。
图3表示从箭头方向看图2中A-A’部分的状态。即，所述电动机转轴31a的外形如图所示地呈六边形，在一侧的第一离合器盘32a的中央，形成包围所述电动机的转轴31a的六角形的孔。
根据这种结构，第一离合器盘32a结合在转轴31a的旋转方向上，且可沿轴向滑动。
再看图2，在所述第一离合器盘32a的圆周侧面上形成有环状槽部32b，电磁塞柱32c的动作构件32d的前端部可滑动地嵌入在所述槽部32b内。并且，在塞柱32c上还安装了螺旋弹簧32e，当塞柱32c处于不通电的通常状态时，通过该螺旋弹簧32e的弹力作用，如图2所示地将第一离合器盘32a向拉向电动机31一侧。
与第一离合器盘32a相对置地设有第二离合器盘32f，该第二离合器盘32f被固定在构成减速机构33的输入侧转轴33b上。
在所述减速机构33中，通过安装在壳体33a上的各轴承，相互平行地配置输入侧转轴33b及中间转轴33c、输出侧转轴33d。
在输入侧转轴33b上固定有小齿轮33e，它与固定在中间转轴33c上的直齿圆柱齿轮33f啮合。此外，固定在中间转轴33c上的小齿轮33g，与固定在输出侧转轴33d上的直齿圆柱齿轮33h啮合。
这样构成的减速机构33，其减速比为例如1／50左右。
另外，所述减速机构的输出侧转轴33d被固定在流量控制阀34的驱动轴上。流量控制阀34由配置在筒状的冷却介质通路34a中的平板状蝶阀34b构成。通过作为驱动轴的支轴34c的转角，该蝶阀34b的平面方向与冷却水的流通方向成一角度，由此可控制冷却水的流量。即，当蝶阀的平面方向与冷却水的流通方向之间的夹角约为0度时，呈开阀状态，当蝶阀平面方向与冷却水的流通方向之间的夹角约为90度时，处于闭阀状态。而且，通过适当地取其中间角度，可对冷却水的流量进行线性控制。
在所述支轴34c上的减速机构33一侧，轴环34d固定在支轴34c上，在该轴环34d的周侧面上卷装有螺旋状的复位弹簧34e。该复位弹簧34e的一端卡合在其内部构成冷却介质通路34a的筒状体的一部分上，复位弹簧34e的另一端卡合在安装于轴环34d的一部分上的突出体34f上。
在这种状态下，复位弹簧34e对结合在支轴34c上的蝶阀34b施力，使该阀成为开阀状态。
此外，在与支轴34c的减速机构33相对的另一端，连接有角度传感器34g，可识别蝶阀34b的转角。
在具有上述结构的流量控制装置11中，由图1所示的电动机控制电路18向直流电动机31供给驱动电流，并且，由图1所示的离合器控制电路19向离合器机构32的电磁柱塞32c供给驱动电流，此外，由角度传感器34g输出的、与蝶阀转角有关的输出数据，被提供给图1所示的控制装置15。
因此，在图2所示的结构中，当向电磁柱塞32c通电时，其动作构件32d把第一离合器盘32a移动到第二离合器盘32f一侧，而成结合状态。然后，如果向直流电动机31供给驱动电流，电动机31的速度通过减速机构而减小，并通过支轴34c转动蝶阀34b。此外，随着支轴34c的转动，所述角度传感器34g将有关转角的数据反馈给控制装置15。
图4是表示所述电动机控制电路18构造的接线圈。在该电动机控制电路18中，由串接在电源(蓄电池20)的正极端子与负极端子(地线)之间的第一开关元件Q1和第二开关元件Q2、以及同样地串接在正极端子与负极端子之间的第三开关元件Q3和第四开关元件Q4构成电桥电路。
所述各开关元件由NPN型的双极型晶体管构成。因此，第一晶体管Q1和第三晶体管Q3的各集电极与蓄电池20的正极端子连接。此外，第二晶体管Q2和第四晶体管Q4的各发射极接地。
第一晶体管Q1的发射极与第三晶体管Q3的集电极连接而构成第一节点18a。此外，第三晶体管Q3的发射极与第四晶体管Q4的集电极连接而构成第二节点18b。
在所述第一节点18a与第二节点18b之间，分别连接着直流电动机31的一对驱动电流输入端子。
此外，第一及第四晶体管Q1、Q4的控制极端子即基极相互连接而构成输入端子a，第二及第三晶体管Q2、Q3的基极相互连接而构成输入端子b。
图5表示由控制装置15选择其一地向图4中的输入端子a与输入端子b提供的开关控制信号。
该控制信号是PWM引起的脉冲波形，如图所示，脉冲波形可按电动机旋转方向驱动规定时间。此外，在闭阀时，只向输入端子a提供具有大脉冲宽度(W1)的控制信号，在开阀时，只向输入端子b提供具有小脉冲宽度(W2)的控制信号。
即，要打开所述蝶阀34b时，利用复位弹簧34e的复位方向的扭矩，用小脉冲宽度便可有效地进行驱动。
在要关闭蝶阀34b时，向图4所示的端子a提供具有对应于图5中闭阀时(a)的脉冲宽度的开关控制信号。因此，晶体管Q1及Q4便根据与图5(a)所示的脉冲宽度相对应的开关控制信号进行开启(ON)控制，使电动机31向一个方向旋转。
另外，要开启所述蝶阀34b时，向图4所示的端子b提供具有图5中开阀时(b)所示脉冲宽度的开关控制信号。因此，晶体管Q2和Q3根据图5(b)所示脉冲宽度的控制信号进行开启控制，驱动电动机31向反方向旋转。
图6表示图1所示的ECU15的基本结构。该ECU15包括信号处理部15a，用于把从各传感器供给的信号转变成ECU可识别的数据信号等；比较部15b，对由信号处理部15a处理的输入数据和以表的形式存储在存储器15c中的后述的各种数据进行比较；信号处理部15d，对该比较部15b的比较结果进行运算处理，并输出控制信号。
下面，根据图7以后所示的主要由所述ECU15执行的控制流程，对图1～图6所示的汽车发动机的冷却控制装置的作用进行说明。
首先，在图7所示的流程中，当汽车发动机起动时，由ECU15向离合器控制电路19发出控制信号，然后向图2所示的电磁柱塞提供驱动电流，离合器机构32成为传递状态。
与此同时，ECU15向电动机控制电路18发出使处于开阀状态的流量控制阀、即蝶阀34b关闭的控制信号。(步骤S1)这样，在图4所示的电动机控制电路18的端子a上，加上了具有图5中开阀时所示的脉冲宽度(W1)的控制信号。从而，驱动直流电动机31旋转，并通过减速机构33使蝶阀34b暂时关闭。
然后，在步骤S2中，ECU15从接收来自温度检测元件13的信息的变换器14中，读出发动机起动时的冷却水温度(Tws)。接着，在步骤S3中，ECU15取入发动机转速(N)、节流阀开度(θT)、冷却水温度(Tw)。
然后，在步骤S4中，判断所述冷却水温度(Tw)与起动时的冷却水温度(Tws)的关系。即，当判断Tw＞Tws的条件为“否”时，进入到步骤S5，向电动机控制电路18发送控制信号，并将阀的角度设定为使角度传感器34g检测到的角度大致为90度的值。这样，蝶阀34b维持闭阀状态。(步骤S6)接着，在步骤S7中判断发动机是否停止，如果判断为发动机不停止(否)，则再一次返回到步骤S3。在步骤S7中，如果判断为发动机停止(是)，则转入步骤S8，ECU15停止向离合器控制电路19发送控制信号，因此，电磁柱塞32c的动作停止。
其结果，离合器机构32脱开，蝶阀34b由于复位弹簧34e的作用而成为开阀状态。
另外，在所述步骤S4中，如果判断Tw＞Tws的条件为“是”时，则转入步骤S9，从图11所示的表①中检索与发动机的负荷信息、即发动机转速(N)-节流阀开度(θT)相对应的目标设定水温(Ts)。
在图11所示的表①中，在发动机转速(N)和节流阀开度(θT)之间矩阵状地记录着目标设定水温(Ts)。另外，在该图中，为了文字说明的方便，相当粗地表示了发动机转速(N)与节流阀开度(θT)的关系，事实上，能够以更详细的状态具体地进行记录。即使是稍粗的状态，可用所谓的中间插补法求出中间值，因此，也可以求出可实用的目标设定水温(Ts)。这一点在以下所示的各表中也是一样的。
接着，在步骤S10中，根据冷却水温度(Tw)和从图11所示的表①中检索到的目标设定水温(Ts)，来运算温差(△T=Tw-Ts)。在步骤S11中，从图12所示的表②中检索与发动机转速(N)及节流阀开度(θT)相对应的标准控制阀角度(θso)。
在步骤S12中，根据上次的水温(Two)和这次水温(Tw)，来运算温差速度(Tv)。即，如图7中的步骤S12所示，进行Tv=△T／△t=(Two-Tw)／sec的运算处理。
在步骤S13中，由所述步骤S10和步骤S12得到的温差(△T)和温差速度(Tv)这两个数据，分别与规定的温差值(△TA)及规定的温差速度值(TvA)进行比较运算。即，如图7所示，进行△T≤△TA、Tv≤TvA的比较运算。
所述规定的温差值(△TA)和规定的温差速度值(TvA)分别被设定为在后述的表③中用粗线包围起来的偏差较小的值。在步骤S13中，如果判断为不是该规定值以下(否)时，则转入图8所示的步骤S21。
图8所示的步骤S21～步骤S25，是比较快地通过流量控制阀进行冷却水的流量控制的快速响应控制过程。
在步骤S21中，从图13所示的表③中检索与在步骤S10中求出的温差(△T)、步骤S12中求出的温差速度(Tv)相对应的控制阀设定角度(θs)。
图13所示的表③与所述表①、表②一样，在温差(△T)与温差速度(Tv)之间矩阵状地记录了控制阀设定角度(θs)。并且，将上述的规定的温差值(△TA)和规定的温差速度值(TvA)，设定为表③中用粗线包围的温差(△T)值小的范围(△T4)和温差速度(Tv)值小的范围(Tv4)。
在步骤S22中，计算综合控制阀角度(θ)。这是在步骤S11中检索的标准控制阀角度(θso)和在步骤S21中检索的控制阀设定角度(θs)之间进行的θ=θso+θs的运算。
在步骤S23中，进行选择电动机旋转方向的运算、即△=θv-θ的运算。该运算中所使用的θv是由图2所示的检测控制阀角度的角度传感器34g得到的。根据该运算结果的正或负，决定电动机的旋转方向。
接着转入步骤S24，进行图2所示的直流电动机31的驱动。在这种情况下，根据所述△θ的值，即△θ大时，产生与此相适应的大占空比脉冲，△θ小时，产生与此相适应的小占空比脉冲，并根据PWM信号驱动DC电动机。
这样，在步骤S25中，转动作为流量控制阀的蝶阀34b，经过以上过程后，再返回到图7的步骤S7。
另一方面，在图7的步骤S13中进行比较运算的结果，如果判断为温差(△T)和温差速度(Tv)是规定范围以下(是)，则转到图9的步骤S31。
图9所示的步骤S31至步骤S40是进行PI控制的过程，该PI控制包含使由流量控制阀进行的冷却水流量控制随单位时间而连续地产生微小变化的积分控制要素。
在步骤S31中，从图14所示的、与温差(△T)相对应的比例开度值(θsp)表④中检索比例开度值(θsp)。
接着在步骤S32中，从与温差(△T)相对应的、图15所示的积分开度值(θsi)表⑤中检索积分开度值(θsi)。
然后，进入步骤S33，判断在步骤S12中求出的温差速度(Tv)值是否为“0”。在此，如果判断温差速度Tv值为“0”，则转入后述的步骤S37；如果判断温差速度Tv值不是“0”，则进入步骤S34。
在步骤S34，判断在步骤S10中求出的温差△T值。如果在步骤S34中，判断为△T＞0则进入步骤S35，如果判断为△T＜0则进入步骤S36，如果判断为△T=0时则转入步骤S37。
在所述步骤S35中，在控制阀开度运算中计算出应使控制阀开度减小的值θ。在这里，根据在步骤S11检索的标准控制阀开度θso、在步骤S31检索的比例开度值θsp、以及在步骤S32检索的积分开度值θsi，计算θ=θso-(θsp+θsi)。
另外，在步骤S36，在控制阀开度运算中计算应使控制阀开度增大的值θ。在此，计算θ=θso+(θsp+θsi)。
此外，步骤S37的作用是直接保持上次的控制阀角度θ。
然后进入步骤S38，根据在所述步骤S35～S37中分别求出的控制阀角度(θ)和由控制阀角度传感器34g测得的控制阀开度(θv)，计算△θ=θv-θ。这是与所述步骤S23相同的运算，该结果决定电动机的旋转方向。
然后，通过步骤S39和步骤S40控制流量控制阀的开度。步骤S39和步骤S40的作用与所述步骤S24和步骤S25相同，在此省略其说明。
经过以上过程，返回到图7的步骤S7，循环以上过程直到发动机停止。
通过以上作用，根据发动机的负荷信息，可在预测冷却水温度变化的状态下进行冷却水的温度管理。然后，根据情况，流量控制阀利用依据第一控制信号生成模式和第二控制信号生成模式所得到的控制信号，进行开闭控制，其结果，可改善控制阀的响应性，可大大提高冷却水的控制精度。
但是，为了提高流量控制阀的响应性，在所述图7～图9所示的流程中，读出对应于温差△T与温度变化速度Tv而设定的控制阀开度θs，对控制阀的开度进行控制。为了更简单地实施这种方法，也可利用图10所示的流程。
也可以用图10中的步骤来代替图7的步骤S13和图8所示的步骤S21至步骤S25的各步骤。
即，图10中的步骤S51与图7中的步骤S13是相同的。当在该步骤S51中判断为“否”时，在步骤S52中，从图16所示的表⑥中检索与作为发动机负荷信息的发动机转速(N)-节流阀开度(θT)相对应的控制阀角度θs＇。
接着，在步骤S53中进行选择电动机旋转方向的运算，即、与所述步骤S23的情况一样，计算△=θv-θs＇。根据该运算结果的正或负，决定电动机的旋转方向。
下述步骤S54和S55的作用同所述步骤S24和步骤S25相同，在此省略其说明。
然后进入步骤S56，判断由角度传感器34g测得的流量控制阀开度θv与在步骤S52求出的控制阀设定角度θs＇是否相等(θs＇=θv )，当判断为不相等(否)时，返回到图7所示的步骤S7。另外，当判断为相等(是)时，转入图9的步骤S31进行PI控制。
另外，在以上说明的图7至图9所示的流程和图10所示的流程中，都把作为流量控制阀的蝶阀34b的角度作为流量控制阀开度θv，由角度传感器34g接收，但也可以不利用该流量控制阀开度θv地进行同样的控制。
即，在使用角度传感器的情况下，基本上把流量控制阀开度θv作为控制偏差信号而控制成目标设定水温Ts，另外，在不使用角度传感器的情况下，可以根据直接温差信号△T，对直流电动机进行PI占空比脉冲驱动而进行控制。
因此，在不使用控制阀角度传感器的状态下，把图13所示的表③置换成直流电动机驱动PI占空比值表而进行控制，可以得到同样的结果。
图17是表示与所用的温差信号△T相对应的比例占空比表的例子，另外，图18表示与所用的温差信号△T相对应的积分占空比表的例子。
参照这些对应表，通过对施加在图4所示的桥式直流电动机驱动电路上的PWM信号的占空比进行时间控制，可得到同样的作用效果。
另外，在控制装置15中，对由温度检测元件13测得的实际的冷却水温度Tw与目标设定水温Ts进行比较，如果其差值△T经过一定时间后大于规定值，即超出规定的温度范围时，可产生异常状态输出。
由于发生该异常状态输出，离合器控制电路19的控制使离合器机构32脱开，可通过复位弹簧34e的作用使蝶阀34b成为开阀状态。这样，可促进冷却水的循环，避免发动机达到过热状态。
以上，对把本发明的冷却控制装置应用于汽车发动机上的实施例进行了说明，但本发明不限于这种特定的情况，用于其它内燃机，也可以得到同样的作用效果。
下面，说明本发明的内燃机冷却控制装置的第二实施例。
由ECU15向后述的PTC驱动电路18发出PTC加热器加热控制用的PWM信号，另外，也可以由ECU15向后述的风扇电动机驱动电路19发出风扇电动机驱动控制用的PWM信号。该PTC驱动电路18和风扇电动机驱动电路19，分别通过PWM信号控制由蓄电池输出的电流，并向设在流量控制装置11上的PTC加热器和风扇电动机提供控制电流(功率)。
图20以剖面状态表示所述流量控制装置111的第一种结构。在该流量控制装置111上设有连接在发动机一侧上的筒体部131。在该筒体部131的内底部的中央配置着支承轴132，通过该支承轴132可转动地配置着蝶阀133。在后述的热电偶非动作的状态下，该蝶阀133通过配置在支承轴132上的未图示的复位弹簧的作用而成为如图20A所示的闭阀状态。并且，在蝶阀133的闭阀状态下，设在筒体部131的内底部且由可挠性物质构成的阀座134与阀体相接触。
蝶阀133的阀体众所周知地呈圆盘状，其平面方向与冷却水的流通方向所成的夹角，随支承轴132的转角而变化，以控制冷却水的流量。即，相对于冷却水的流通方向，其平面方向的夹角为90度左右时，蝶阀133成为闭阀状态，其平面方向的角度为0度左右时，蝶阀133成为全开状态。并且，通过适当地取其中间角度，几乎可以线性地控制冷却水的流量。
在所述蝶阀133的冷却水流出侧、即散热器侧设有热电偶135。在图20所示的例子中，该热电偶135设在冷却水路3a的冷却水中，可与冷却水热接触。
在所述热电偶135上配置着封入作为热膨胀体的蜡的、圆筒状的蜡元件136，且蜡元件位于冷却水中。并且，在蜡元件136中埋设地配置着可随蜡的膨胀情况而在上下方向移动的活塞部件137。
在该活塞部件137的上部，围绕该活塞部件137设有圆筒状的护圈138，随着活塞部件137的上升，护圈138与同轴配置在所述支承轴132上的凸轮部件139相接触，且能够使其以支承轴132为中心转动。
因此，伴随着因活塞部件137的动作而进行的所述凸轮部件139的转动，蝶阀133如图20B所示地成为开阀状态，冷却水循环。
另外，围绕着蜡元件136设有将正特性热敏电阻作为发热体的环状PTC加热器140，在该PTC加热器140的上下部分别设有一对环形电极141、142，用于向PTC加热器140供应电流。并且，可从设在流量控制装置111侧面的插口143，通过导线将电流提供给电极141、142。
因此，通过插口143向PTC加热器140通电，可以加热蜡元件136。这样，通过封入在蜡元件136中的蜡的热膨胀，如上所述，活塞部件137向上部突出，可打开蝶阀133。
采用图20所示的第一种结构的流量控制装置111，可根据冷却水温度和加在PTC加热器上的功率来控制蝶阀133的开度。
图21以剖面状态表示所述流量控制装置111的第二种结构。另外，在图21中，与图20相同的部分用同一标号表示，因此省略其详细说明。
图21所示的流量控制装置111的热电偶135与冷却水是绝热的。为此，在蝶阀133的出口侧的热电偶135与冷却水之间设置着隔热的壁体144。并且，圆盘状的PTC加热器140设置在热电偶135的下底部，并介于圆盘状的各电极141、142之间。
另外，所述壁体144用合成树脂等材料制成，所以可进一步提高绝热性。
在此，图21表示蝶阀133的闭阀状态，给PTC加热器140通电，由于封入在蜡元件136内的蜡热膨胀，活塞部件137向上部突出，通过与图20B所示的情况同样的作用，可以打开蝶阀133。
采用图21所示的第二种结构的流量控制装置111，可根据加在PTC加热器上的功率，与冷却水温度无关地控制蝶阀133的开度。
图22表示图19所示的ECU15的基本构成。该ECU15由以下部分构成信号处理部115a，将由各传感器供给的信号变换成可识别的数字信号等；比较部115b，对由该信号处理部115a处理后的输入数据和以数据表形式存储在RAM等存储器115c中的后述的各种数据进行比较；信号处理部115d，对比较部115b的比较结果进行运算处理，并输出作为控制信号的PWM信号。另外，从信号处理部115d输出的PWM信号被提供给图23和图24所示的PTC驱动电路118和风扇电动机驱动电路119。
图23所示的PTC驱动电路118由NPN型晶体管118b构成，从所述信号处理部115d输出的PWM信号，通过基极输入电阻118a被提供给晶体管118b的基极。晶体管118b的集电极通过配置在流量控制装置111上的PTC加热器140而与蓄电池连接，其发射极与基准电位点(汽车的车身)连接。另外，在PTC加热器上并列地连接着保护用的二极管118c。
在此，如图23中的PWM1和PWM2所示，由ECU15向晶体管118b的基极供给控制了占空比(DUTY)值的加热器加热控制用的脉冲信号。因此，晶体管118b根据脉冲信号的占空比值向PTC加热器输出140电流，这样，可控制PTC加热器140的发热量。
图24所示的风扇电动机驱动电路119也一样，由NPN型晶体管119b构成，从所述信号处理部115d输出的PWM信号，通过基极输入电阻119a供给晶体管119b的基极。晶体管119b的集电极通过风扇电动机6b与蓄电池连接，其发射极与基准电位点(汽车的车身)相连接。
在此，与图23中的PWM1和PWM2所示的一样，由ECU15向晶体管119b的基极发出控制了占空比(DUTY)值的、控制风扇电动机用的脉冲信号。因此，晶体管119b根据脉冲信号的占空比值，向风扇电动机6b供电流，这样，可设定风扇电动机6b的转速，可控制散热器的散热效率。
&#60采用第一种结构的流量控制装置(图20A和20B)时的作用&#62下面，根据图25所示的控制流程图，说明采用图20A及20B所示的第一种结构的流量控制装置时的作用，第一种结构的流量控制装置根据冷却水温度和加在PTC加热器上的功率来控制蝶阀的开度。
另外，图25所示的例子表示将发动机的冷却水出口温度控制在规定范围内的情况。在此，首先利用发动机的冷却水出口温度的目标设定温度Ts，在过程K1中计算所述目标设定温度Ts与由测定发动机的冷却水出口温度的温度传感器13测得的冷却水温度Two之间的偏差△T(=Two-Ts)。
接着，在过程K2中，计算由所述偏差△T决定的热电偶135的必要的元件上升量。在这种情况下，根据冷却水温度Two、冷却水流量(取决于发动机转速)、以及用于向PTC加热器通电的PWM信号的占空比值，可大体上确定元件上升量。并且，根据这些参数，可确定用于向PTC加热器通电的PWM信号的占空比值。
另外，在确定WPM信号的占空比值时，采用众所周知的PID(随动控制量)运算。在现实中，因各种干扰因素，多数情况下仅通过上述参数不可能正确地进行控制。因此，为了修正控制系统的时间上的滞后，对PWM信号的占空比值进行微小的正负方向的修正。
另外，将PTC加热器加热控制用的PWM信号供给图23所示的PTC驱动电路118，这样，在过程K3中，PTC加热器40发热，在过程K5中，元件上升。在这种情况下，在过程K4中，向元件上升量增加其它条件，这一点将在后面阐述。
由于元件上升，在过程K6中通过凸轮使机械性的直线运动转变为回转运动。即，变成蝶阀133的支承轴3进行转动。如上所述，在该蝶阀的支承轴132上设有复位弹簧，在过程K7中，包括复位弹簧的复位(返回)要素，在过程K8中进行蝶阀的开闭动作。
因此，在过程K9中，流入散热器的冷却液流量发生变化，如过程K11所示，发动机入口的冷却水温度就发生变化。在这种情况下，在过程K10中也要增加引起冷却水温度变化的其他条件，这一点在后面将阐述。
在过程K12中，冷却水从发动机内通过，这时通过热交换引起温度变化，成为发动机出口的冷却水温度。
这时，在第一种结构的流量控制装置中，热电偶135同时受PTC加热器140的加热作用及冷却水温度的作用，元件上升。即，如过程K13所示，发动机的出口温度作用于热电偶，其热量(温度和流量)在过程K4中加在PTC加热器产生的热量中，便可决定元件的上升量。
另外，如过程K14所示，发动机出口的冷却水温度通过温度传感器进行检测，在上述过程K1中该出口温度相对于目标设定温度Ts作为负要素进行加算，产生上述偏差△T。
另一方面，在过程K15中，上述偏差△T的信息用于运算与驱动散热器风扇的风扇电动机的转速相对应的PWM信号的负荷值。在这种情况下也与过程K2一样，采用PID运算。
这样产生的风扇电动机驱动用的PWM信号供给图24所示的风扇电动机驱动电路119，如过程K16所示，对散热器风扇的转速进行调整(变化)。在这种情况下，如过程K17所示，加上因车速变化引起的风速变化、外界空气温度的变化等要素，如过程K18所示，散热器的冷却效率发生变化。该冷却效率的要素，加上上述过程K10中流入散热器的冷却液流量的变化因素，对发动机的入口温度变化产生作用。
&#60采用第二种结构的流量控制装置(图21)时的作用&#62
下面，根据图26所示的控制流程图，对于采用图21所示的第二种结构的流量控制装置时的作用进行说明，该流量控制装置不依赖于冷却水的温度，主要根据加在PTC加热器上的功率对蝶阀的开度进行控制。
另外，图26所示的例子与上例一样，表示将发动机的冷却水出口温度控制在规定范围内的情况。在图26所示的各过程K1～K18中，与上述图25所示的过程相同的，分别用相同的标号表示，因此不重复说明。
图21所示的第二种结构的流量控制装置是这样进行配置的，即如上所述，热电偶135与冷却水之间进行绝热，因此，与图25相比较，实际上删除了K13所示的过程。即，删除了发动机的出口温度对热电偶发生作用的过程。
另外，由于热电偶135受外界空气温度的作用，因此如图26所示，在过程K4中，PTC加热器产生的热量加上外界空气温度的因素，决定元件上升量。
关于本发明的冷却装置，通过以上说明的图25或图26所示的控制过程实现冷却作用。下面，对于图27和图28所示的主要由ECU15实行的控制流程进行说明。另外，图27和图28所示的控制流程与图25和图26所示的主要控制过程K1～K4及K15是相对应的。另外，采用第一种结构的流量控制装置(图20A和20B)时与采用第二种结构的流量控制装置(图21)时，其控制注程有一些不同，分别作以下说明。
&#60采用第一种结构的流量控制装置(图20A和20B)时的控制流程&#62如图27所示，在步骤S101中，首先ECU15读取热电偶的开阀开始温度To(70℃-80℃)。接着，在步骤S102中，ECU15检测发动机转速N、作为发动机负荷信息的吸入空气的负压P和从检测节流阀16开度用的节流阀开度传感器17得到的节流阀开度θT以及通过温度传感器13得到的冷却水温Tw。
然后，在步骤S103中，ECU根据存储在图22所示的存储器15c中的表，用发动机转速N与节流阀开度θT的关系，读出所记录的发动机出口的冷却液的目标设定水温Ts。在步骤S104中，ECU15计算从前面表中读出的目标设定水温Ts与在步骤S102中检测出的从温度传感器13得到的冷却水温度Tw之偏差△T(=Ts-Tw)。
在步骤S105中，用上述步骤101中取得的由热电偶测得的开阀开始温度To和步骤S102中检测出的冷却水温度Tw，判断是否[Tw＜To]。在此，上述条件为“否”时，进入步骤S106。即，这意味着冷却水温的实测值Tw与由热电偶测得的开阀开始温度To相等，或者冷却水温Tw比由热电偶测得的开阀开始温度To要大的状态。
在步骤S106中，用在步骤S104中所计算出的偏差△T，判断是否[△T=Ts-Tw＜0]。在判断为“是”的情况下，进入步骤S107。这意味着目标设定水温Ts与实测的冷却水温Tw相等，或实测的冷却水温Tw比目标设定水温Ts要高的情况，这时必须迅速地对冷却水进行冷却。
在步骤S107中，ECU15进行产生PWM信号的步骤，该PWM信号是在被接受后用于驱动风扇电动机6b的。即，从记录有在步骤S104中所计算出的温差△T和与此相对应的PWM信号的占空比值DF(转速NF)表中检索出占空比值，作成与其相对应的PWM信号。将该PWM信号供给图6所示的风扇电动机驱动电路119，驱动风扇电动机6b旋转。
接着，在步骤S108和S109中，产生用于控制供给PTC加热器电力的PWM信号。即，在步骤S108中，根据在步骤S102中所取得的发动机转速N和节流阀开度θT的关系，从记录了变为设定水温Ts之类的占空比值的占空比值Do表中，检索占空比值Don。
然后，进入图28所示的步骤S109，进行PID运算。即，从记录了与温差△T相对应的PTC加热器驱动用的PWM信号的比例占空比值表中，检索比例占空比值Dpn，另外，从记录了与温差△T相对应的PTC加热器驱动用的PWM信号的积分占空比值表中，检索积分负荷值Din。
接着，在步骤S110中，根据已经在步骤S108中得到的占空比值Don和在步骤S109中检索出的比例占空比值Dpn和积分占空比值Din，进行[D=Don±(Dpn+Din)]的计算，求驱动脉冲的占空比值D。
在步骤S111中，向图23所示的PTC驱动电路118发出占空比值D的PWM信号。这样，把通过上述占空比值D所控制的电流加在PTC加热器140上，热电偶135相应于该电流量(电力量)发热，在步骤S111中，决定热电偶135的上升量△LH。
另外，在采用图20所示的第一种结构的流量控制装置时，热电偶135受冷却水温的影响，同以上步骤的作用一样，根据冷却水温可控制上升量。紧接着图27的标号E，在图28所示的步骤S113中，取决于冷却水温Tw的热电偶上升量△LW起作用，它被加在上述步骤S111中得到的热电偶135的上升量△LH中。即，如步骤S114所示，热电偶合成上升量△L为△L=△LH+LW。
在步骤S115中，根据该合成上升量△L，驱动蝶阀133转动，使蝶阀的开度为θv。然后，通过图27所示的标号D，从步骤S115返回到步骤S102，循环地进行该流程。
这样，如步骤S116所示，可控制冷却水的流量，最终使冷却水的出口温度控制到目标设定水温Ts。
以上说明表示在步骤S106中冷却水温高于规定值状态下，必须对冷却水进行冷却时的控制流程。
下面，对于上述状态以外的情况下的控制流程进行说明。即，在步骤S106中，判断为“否”时，也就是说，在实测冷却水温度Tw低于目标设定水温Ts的情况下，进入步骤S117的过程。在步骤S117中，使驱动散热器风扇用的电动机停止，接着在步骤S118中，使控制加在PTC加热器上的电流用的PWM信号的占空比为“0”。即，在这种情况下，通过图27和图28所示的标号B进入步骤S111，使加在PTC加热器140上的电流成为切断状态。因此，散热器风扇6b停止转动，同时PTC加热器140也停止发热，对蝶阀133向关闭方向施力。这样，使散热效率降低，以使冷却水温度迅速上升，这样的作用直到实测冷却水温度Tw高于目标设定水温Ts为止。
另外，在步骤S105中，冷却水温的实测值Tw低于由热电偶测得的开阀开始温度To时，即判断为“是”时，进入步骤S119所示的过程，使控制加在PTC加热器上的电流用的PWM信号的占空比为“0”。在这种情况下，也通过图27和图28所示的标号C而进入步骤S111，使加在PTC加热器140上的电流为切断状态。因此，使PTC加热器成为停止发热状态，以使冷却水温度迅速上升。
&#60采用第二种结构的流量控制装置(图21)时的控制流程&#62下面，对于采用图21所示的第二种结构的流量控制装置时的控制流程进行说明，该流量控制装置不依赖于冷却水温度，主要根据加在PTC加热器上的电力量可控制蝶阀的开度。
在这种情况下，在图27和图28所示的流程中，实际上删掉了用标号E连接的过程。即，步骤S113中取决于冷却水温Tw的热电偶上升量△LW不起作用，而仅对步骤S112所示的取决于PTC加热器的热电偶上升量△LH进行控制。
如上所述，采用实施例所示的冷却控制装置，根据发动机的转速和负荷信息(节流阀开度θT)等参数，求出目标设定水温，计算冷却水温度与目标设定水温的偏差，控制向加热热电偶的PTC加热器供给的电流量。其结果，可控制蝶阀的开阀状态，改变冷却水的散热效率。并且，还可对电动机进行控制，因此可以经常确保发动机的最佳运转温度。
另外，在图27和图28所示的流程中，建立了存储各种数据的表，从该表读出必要的数据，虽然作了上述这样的说明，但也可以采用以下结构，即不需要把数据存储在特殊的表格形式中，通过运算处理来导出这些数据。
以上对于将本发明的冷却控制装置用于汽车发动机上的实施例进行了说明，但本发明不限于这种特定的情况，应用于其它内燃机时可以获得同样的作用效果。
由以上说明可知，采用本发明的内燃机冷却控制装置和冷却控制方法，至少根据内燃机的负荷信息，求出冷却介质的目标设定温度，根据该目标设定温度和冷却介质的实际温度，求出温差和温差的变化速度，因此，根据这些数值，可以选择最佳的控制状态。
另外，作为第一种控制信号生成模式，可进行PI控制，作为第二种控制信号生成模式，可进行速应控制，在预测冷却水的温度变化的状态下，可以进行高精度的温度管理。
因此，可以防止冷却水温度发生波动，可减少燃料费用及有害废气。
由于由直流电动机、离合器机构、减速机构构成控制流量控制装置的作动器，因此，可使流量控制装置得到足够的驱动转矩，并可使整个装置小型化，例如将它用于汽车发动机时，可使其占有体积减少。
另外，由于同时使用复位弹簧，该复位弹簧对流量控制装置向开阀方向施力。因此，可使因发生故障而使发动机产生过热等问题防患于未然，可发挥装置的安全功能。
本发明的内燃机冷却控制装置的特征在于，它是这样构成的采用通过热电偶驱动蝶阀的形式，根据内燃机的运转参数对热电偶进行加热，来控制蝶阀的开度。
因此，如在解决课题的手段这一部分中所说明的那样，可以利用蝶阀的特点，即它能使调整冷却介质流量所用的回转扭矩极小，所以受机械性压力因素也少，可使装置的寿命和可靠性提高。
另外，可简化装置整体结构，这样，可以降低整个装置的成本。
权利要求
1．一种内燃机的冷却控制装置，在形成于内燃机内的流体通路与形成于热交换器上的流体通路之间，形成冷却介质的循环通路，通过使冷却介质在所述循环通路中循环，使在内燃机中产生的热量通过所述热交换器放散掉，其特征在于，包括流量控制机构，根据阀的开启程度，控制所述内燃机与热交换器之间的循环通路中的冷却介质流量；信息取出机构，至少取出内燃机的负荷信息和所述冷却介质的温度信息；控制装置，求出与所述负荷信息相对应的冷却介质的目标设定温度，同时求出所述冷却介质的温度信息与目标设定温度之间的温差，并根据所述温差与温差变化速度的关系，产生向所述流量控制机构的作动器发出的控制信号。
2．根据权利要求1所述的内燃机的冷却控制装置，其特征在于，所述负荷信息至少是由内燃机的转速和节流阀的开度信息生成的。
3．根据权利要求1或2所述的内燃机的冷却控制装置，其特征在于，所述控制装置执行第一控制信号生成模式和第二控制信号生成模式，其中，所述第一控制信号生成模式是，在所述温差和温差变化速度小于规定值时产生作动器的控制信号，所述第二控制信号生成模式是，在所述温差和温差变化速度大于规定值时产生作动器的控制信号。
4．根据权利要求3所述的内燃机的冷却控制装置，其特征在于，所述第一控制信号生成模式包含积分控制要素，所述积分控制要素使同所述温差相对应地由流量控制机构控制的冷却介质的流量、在每个单位时间内连续地细微变化；第二控制信号生成模式，根据从对应于所述温差和温差变化速度而记录的映象表中读取的冷却介质的流量设定数据，产生作动器的控制信号。
5．根据权利要求1～4所述的内燃机的冷却控制装置，其特征在于，还设有显示由所述流量控制机构控制的冷却介质流量的传感器，由传感器获得的信息用于所述控制装置中的计算处理。
6．根据权利要求1～5所述的内燃机的冷却控制装置，其特征在于，所述流量控制机构由蝶阀构成，所述蝶阀配置在筒状的冷却介质通路中，相对于冷却介质的流通方向，其平面方向的角度可以改变；显示所述冷却介质流量的传感器是生成与蝶阀的转角有关的信息的角度传感器。
7．根据权利要求1～6所述的内燃机的冷却控制装置，其特征在于，所述作动器包括直流电动机，根据来自所述控制装置的控制信号而被驱动并转动；离合器机构，传递或解除直流电动机的转动驱动力；减速机构，通过所述离合器机构使直流电动机的转速降低；此外，还在流量控制机构上设有向流量控制机构施力而使其向开阀方向动作的复位弹簧。
8．权利要求1～7所述的内燃机的冷却控制装置，其特征在于，所述离合器机构接收控制装置发出的异常状态输出信号后成为脱开状态，并通过复位弹簧使所述流量控制机构保持开阀状态。
9．一种内燃机的冷却控制方法，在形成于内燃机内的流体通路与形成于热交换器上的流体通路之间形成冷却介质的循环通路，通过流量控制机构使冷却介质在所述循环通路内循环，由此，可利用热交换器将在内燃机中产生的热量放散掉，其特征在于，所述冷却控制方法包括以下步骤信息取入步骤，至少取入内燃机的负荷信息和所述冷却介质的温度信息；求出与所述负荷信息相对应的冷却介质的目标设定温度的步骤；求出所述冷却介质的温度信息与目标设定温度之间的温差的步骤；计算所述温差和温差变化速度的步骤；根据温差与温差变化速度之间的关系而生成对流量控制机构的作动器进行驱动的控制信号的步骤；根据所述控制信号来驱动作动器并进行流入热交换器内的冷却介质的流量控制的步骤。
10．根据权利要求9所述的内燃机的冷却控制方法，其特征在于，在生成驱动作动器的控制信号的所述步骤中，再增加一个判断所述温差和温差变化速度是否小于规定值的步骤；在判断为温差和温差变化速度小于规定值的情况下，执行生成包含积分控制要素的控制信号的步骤，所述积分控制要素使同所述温差相对应地由流量控制机构控制的冷却介质的流量、在每个单位时间内连续地细微变化；当判断为温差和温差变化速度不小于规定值的情况下，执行下述步骤，即根据从对应于所述温差和温差变化速度而记录的映象表中读取的冷却介质的流量设定数据，生成控制信号。
11．一种内燃机的冷却控制装置，在形成于内燃机内的流体通路与形成于热交换器上的流体通路之间，形成冷却介质的循环通路，通过使冷却介质在所述循环通路中循环，使在内燃机中产生的热量通过所述热交换器放散掉，其特征在于，包括蝶阀，根据阀的开启程度，控制所述内燃机与热交换器之间的循环通路中的冷却介质流量；热电偶，根据温度变化来控制所述蝶阀的开度，还具有加热用的加热器；控制装置，至少根据冷却介质的温度信息，来产生用于对提供给设在所述热电偶上的加热器的加热用功率进行控制的控制信号。
12．根据权利要求11所述的内燃机的冷却控制装置，其特征在于，所述控制装置还产生对风扇电动机的驱动进行控制的控制信号，所述风扇电动机用于对热交换器进行强制冷却。
13．根据权利要求11或12所述的内燃机的冷却控制装置，其特征在于，还向所述控制装置提供内燃机转速和发动机的负荷信息，并控制向设在热电偶上的加热器供给的加热用功率、以及(或)控制风扇电动机的驱动。
14．根据权利要求11～13中任一项所述的内燃机的冷却控制装置，其特征在于，向设在热电偶上的加热器供给的加热用功率的控制信号、和风扇电动机的驱动控制信号，由PWM信号构成，通过改变PWM信号的占空比值来控制供给功率。
15．根据权利要求11～14中任一项所述的内燃机的冷却控制装置，其特征在于，所述热电偶，被配置成可与冷却介质热接触，并感知所述冷却介质的温度和加热用加热器的发热量来控制所述蝶阀的开度，所述加热用加热器的发热量与由所述控制装置供给的功率相对应。
16．根据权利要求11～14中任一项所述的内燃机的冷却控制装置，其特征在于，所述热电偶被配置成与冷却介质隔热，并感知加热用加热器的发热量来控制所述蝶阀的开度，所述加热用加热器的发热量与由控制装置供给的功率相对应。
17．权利要求11～16中任一项所述的内燃机的冷却控制装置，其特征在于，所述热电偶包括蜡元件，所述蜡元件内封入了感知冷却介质的温度和(或)加热用加热器的发热量的蜡；活塞构件，随着所述蜡元件内蜡的膨胀作用而突出于蜡元件；凸轮构件，随着所述活塞构件的突出而相对于支承轴做转动；而且，随着所述凸轮构件的转动，可改变所述蝶阀的开度。
全文摘要
一种内燃机的冷却控制装置,在预测内燃机的冷却水温度变化的状态下进行高精度的温度控制,提高装置的寿命和可靠性并降低总成本。通过直流电动机、离合器机构、减速机构控制调整冷却水流量的蝶阀34b的转动,将发动机冷却到最佳温度。由ECU向直流电动机提供PWM信号而控制蝶阀的转动。由热电偶控制蝶阀的开度。在热电偶上设有PTC加热器,根据发动机的运转参数向PTC加热器提供加热用功率,来控制冷却水的冷却效率。
文档编号F01P7/16GK1204719SQ9811563
公开日1999年1月13日 申请日期1998年7月2日 优先权日1998年7月2日
发明者佐野光洋, 两角博 申请人:日本恒温装置株式会社