(57)【要約】【課題】熱害の発生を抑制すること。【解決手段】冷却ファン制御装置２００は、ラジエータ１６を冷却する装置であり、判定部２１０および制御部２２０を有する。判定部２１０は、ラジエータ１６の冷却水の温度が予め定められた第１閾値未満であるか否かを判定するとともに、ディーゼルエンジン３の排気系に設けられる排気系部品が予め定められた第２閾値より大きい温度に晒されるか否かを判定する。制御部２２０は、冷却水の温度が第１閾値未満であり、かつ、排気系部品が第２閾値より大きい温度に晒される場合、冷却ファン１５を駆動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を冷却する熱媒体が流れる冷却対象装置へ冷却風を供給する冷却ファンの駆動を制御する冷却ファン制御装置であって、
前記熱媒体の温度が予め定められた第１閾値未満であるか否かを判定するとともに、前記内燃機関の排気系に設けられる排気系部品が予め定められた第２閾値より大きい温度に晒されるか否かを判定する判定部と、
前記熱媒体の温度が前記第１閾値未満であり、かつ、前記排気系部品が前記第２閾値より大きい温度に晒される場合、前記冷却ファンを駆動させる制御部と、を有する、
冷却ファン制御装置。
【請求項２】
前記判定部は、
前記内燃機関からの排ガスに含まれる粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルタの再生処理が実行中である場合、前記排気系部品が前記第２閾値より大きい温度に晒されると判定する、
請求項１に記載の冷却ファン制御装置。
【請求項３】
前記判定部は、
前記内燃機関の回転数が予め定められた第３閾値以上の値から所定時間内に前記第３閾値より小さい予め定められた第４閾値以下となった場合、前記排気系部品が前記第２閾値より大きい温度に晒されると判定する、
請求項１に記載の冷却ファン制御装置。
【請求項４】
前記判定部は、
前記内燃機関から排出される排ガスが流れる排気管からの輻射熱の影響を受けた空気の温度が前記第２閾値より大きい場合、前記排気系部品が前記第２閾値より大きい温度に晒されると判定する、
請求項１に記載の冷却ファン制御装置。
【請求項５】
前記判定部は、
さらに、前記冷却ファンを搭載した車両の速度が予め定められた第５閾値未満であるか否かを判定し、
前記制御部は、
前記熱媒体の温度が前記第１閾値未満であり、かつ、前記排気系部品が前記第２閾値より大きい温度に晒される場合であって、前記車両の速度が前記第５閾値未満である場合、前記冷却ファンを駆動させ、
前記熱媒体の温度が前記第１閾値未満であり、かつ、前記排気系部品が前記第２閾値より大きい温度に晒される場合であって、前記車両の速度が前記第５閾値以上である場合、前記冷却ファンを駆動させない、
請求項１から４のいずれか１項に記載の冷却ファン制御装置。
【請求項６】
前記排気系部品は、
前記内燃機関から排出される排ガスの温度を検知する排ガス温度センサ、および、前記排ガスが流れる排気管内に尿素水を噴射する尿素水噴射装置のうち少なくとも１つを含む、
請求項１から５のいずれか１項に記載の冷却ファン制御装置。
【請求項７】
内燃機関を冷却する熱媒体が流れる冷却対象装置へ冷却風を供給する冷却ファンの駆動を制御する冷却ファン制御方法であって、
前記熱媒体の温度が予め定められた第１閾値未満であるか否かを判定するとともに、前記内燃機関の排気系に設けられる排気系部品が予め定められた第２閾値より大きい温度に晒されるか否かを判定し、
前記熱媒体の温度が前記第１閾値未満であり、かつ、前記排気系部品が前記第２閾値より大きい温度に晒される場合、前記冷却ファンを駆動させる、
冷却ファン制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、冷却ファン制御装置および冷却ファン制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関を冷却する冷却水が流れるラジエータに冷却風を供給する冷却ファンと、その冷却ファンの駆動を制御する冷却ファン制御装置と、を備えた車両が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、検出された冷却水の温度が閾値以上である場合に冷却ファンを駆動させ、検出された冷却水の温度が閾値未満である場合に冷却ファンを駆動させない冷却ファン制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７５１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の冷却ファン制御装置では、冷却ファンが駆動されない場合に、内燃機関の排気系に設けられた装置や部品等が熱害を受けるおそれがある。
【０００６】
本開示の目的は、熱害の発生を抑制できる冷却ファン制御装置および冷却ファン制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る冷却ファン制御装置は、内燃機関を冷却する熱媒体が流れる冷却対象装置へ冷却風を供給する冷却ファンの駆動を制御する冷却ファン制御装置であって、前記熱媒体の温度が予め定められた第１閾値未満であるか否かを判定するとともに、前記内燃機関の排気系に設けられる排気系部品が予め定められた第２閾値より大きい温度に晒されるか否かを判定する判定部と、前記熱媒体の温度が前記第１閾値未満であり、かつ、前記排気系部品が前記第２閾値より大きい温度に晒される場合、前記冷却ファンを駆動させる制御部と、を有する。
【０００８】
本開示の一態様に係る冷却ファン制御方法は、内燃機関を冷却する熱媒体が流れる冷却対象装置へ冷却風を供給する冷却ファンの駆動を制御する冷却ファン制御方法であって、前記熱媒体の温度が予め定められた第１閾値未満であるか否かを判定するとともに、前記内燃機関の排気系に設けられる排気系部品が予め定められた第２閾値より大きい温度に晒されるか否かを判定し、前記熱媒体の温度が前記第１閾値未満であり、かつ、前記排気系部品が前記第２閾値より大きい温度に晒される場合、前記冷却ファンを駆動させる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、熱害の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の実施の形態に係るエンジンシステムおよび冷却ファン制御装置の構成の一例を模式的に示す図
【図２】本開示の実施の形態に係る冷却ファン制御装置の動作の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
まず、本開示の実施の形態に係るエンジンシステム１００の構成について、図１を用いて説明する。図１において、実線の矢印は空気の流れを示しており、破線の矢印は電気信号の流れを示している。
【００１３】
図１に示すエンジンシステム１００は、例えば、車両に搭載される。
【００１４】
図１に示すように、エンジンシステム１００は、吸気管１、インテークマニホールド２、ディーゼルエンジン３、エキゾーストマニホールド４、排気管５、タービン６、および排ガス温度センサ７を有する。
【００１５】
また、エンジンシステム１００は、図１に示すように、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）８、ＤＰＦ（Diesel particulate filter）９、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）１０、ＡＳＣ（Ammonia Slip Catalyst）１１、および尿素水噴射装置１２を有する。
【００１６】
また、エンジンシステム１００は、図１に示すように、クランクシャフト１３、電磁クラッチ１４、冷却ファン１５、ラジエータ１６、および冷却水温度センサ１７を有する。
【００１７】
ディーゼルエンジン３は、軽油により駆動する。ディーゼルエンジン３は、図示しないピストンの往復運動を回転力に変換するクランクシャフト１３を有する。
【００１８】
ディーゼルエンジン３には、インテークマニホールド２を介して、車両の外部から取り込まれた空気が流れる吸気管１が接続されている。
【００１９】
また、ディーゼルエンジン３には、エキゾーストマニホールド４を介して、ディーゼルエンジン３から排出された排ガスが流れる排気管５が接続されている。
【００２０】
排気管５には、ターボチャージャのタービン６が設けられている。タービン６は、シャフト（図示略）を介して、吸気管１に設けられたコンプレッサ（図示略）と接続されている。
【００２１】
また、排気管５には、タービン６の下流側に、排ガスの温度を検知する排ガス温度センサ７が設けられている。図示は省略するが、排ガス温度センサ７は、ハーネスなどの電気配線を介して、例えばＥＣＵ（Electric Control Unit）と接続されている。排ガス温度センサ７は、電気配線を介して、検知された排ガスの温度を示す信号をＥＣＵへ出力する。
【００２２】
また、排気管５には、排ガスの後処理装置として、ＤＯＣ８、ＤＰＦ９、ＳＣＲ１０、ＡＳＣ１１、および尿素水噴射装置１２が設けられている。
【００２３】
ＤＯＣ８は、排ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）や炭化水素（ＨＣ）を酸化させる触媒である。これにより、二酸化窒素（ＮＯ２）と水が生成される。
【００２４】
ＤＰＦ９は、排ガス中の粒子状物質（Particulate Matter:ＰＭ）を捕集して取り除くフィルタである。ＤＰＦ９は、「微粒子捕集フィルタ」の一例に相当する。
【００２５】
ＳＣＲ１０は、尿素水から発生したアンモニアにより、排ガス中のＮＯｘを窒素に還元する触媒である。
【００２６】
ＡＳＣ１１は、ＳＣＲ１０で消費しきれなかったアンモニアを酸化、分解する触媒である。これにより、アンモニアが大気中に排出されることを防止できる。
【００２７】
尿素水噴射装置１２は、排気管５内に尿素水を噴射するドージングモジュールである。噴射された尿素水からはアンモニアが発生し、このアンモニアは、ＳＣＲ１０へ供給される。なお、図示は省略するが、尿素水噴射装置１２は、ハーネスなどの電気配線を介して、例えばＥＣＵと接続されている。尿素水噴射装置１２は、電気配線を介して受け取ったＥＣＵからの信号に基づいて、尿素水の噴射量や噴射タイミングを制御される。
【００２８】
本実施の形態において、排気管５は、「排気系」の一例に相当する。なお、排気系は、排気管５の他に、エキゾーストマニホールド４を含んでもよい。
【００２９】
また、本実施の形態において、排ガス温度センサ７および尿素水噴射装置１２は、排気系に設けられた装置または部品である「排気系部品」の一例に相当する。また、排ガス温度センサ７に接続されたハーネスおよび尿素水噴射装置１２に接続されたハーネスも、「排気系部品」の一例に相当する。なお、排気系部品は、上述したものに限定されない。また、排気系部品は、排気系に直接設けられるものに限定されず、排気系の周辺に設けられた装置または部品であってもよい。
【００３０】
ラジエータ１６は、外気と、ディーゼルエンジン３から吸熱した冷却水（熱媒体の一例）との間で熱交換を行うことにより、冷却水を冷却する。外気は、走行風、または、後述する冷却ファン１５からの冷却風である。
【００３１】
ラジエータ１６には、冷却水の温度を検知する冷却水温度センサ１７が設けられている。冷却水温度センサ１７は、後述する冷却ファン制御装置２００と電気的に接続されており、検知された冷却水の温度を示す信号を冷却ファン制御装置２００（後述の判定部２１０）へ出力する。
【００３２】
冷却ファン１５は、回転することで冷却風を発生させる。具体的には、冷却ファン１５は、ラジエータ１６よりも前方側の空気を吸引して、後方側のディーゼルエンジン３に向かって排気する。よって、冷却風は、ラジエータ１６だけでなく、ディーゼルエンジン３や排気系にも供給される。
【００３３】
冷却ファン１５と、クランクシャフト１３との間には、冷却ファン１５とクランクシャフト１３とを断接可能な電磁クラッチ１４が設けられている。電磁クラッチ１４は、後述する冷却ファン制御装置２００（後述の制御部２２０）によりオン／オフが制御される。
【００３４】
電磁クラッチ１４がオンに制御された場合、クランクシャフト１３の回転力は、冷却ファン１５に伝達され、冷却ファン１５が回転する。一方、電磁クラッチ１４がオフに制御された場合、クランクシャフト１３の回転力は、冷却ファン１５に伝達されず、冷却ファン１５は回転しない。
【００３５】
本実施の形態において、ラジエータ１６は、冷却ファン１５からの冷却風によって冷却される「冷却対象装置」の一例に相当する。なお、冷却対象装置は、ラジエータ１６に限定されず、その他の装置（例えば、インタークーラ、オイルクーラ等）であってもよい。
【００３６】
以上、エンジンシステム１００の構成について説明した。
【００３７】
次に、本開示の実施の形態に係る冷却ファン制御装置２００の構成について説明する。
【００３８】
図１に示す冷却ファン制御装置２００は、例えば、エンジンシステム１００を備えた車両に搭載される。
【００３９】
図１に示すように、冷却ファン制御装置２００は、判定部２１０および制御部２２０を有する。
【００４０】
図示は省略するが、冷却ファン制御装置２００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、および通信回路を有する。後述する判定部２１０および制御部２２０の機能は、ＣＰＵがコンピュータプログラムを実行することにより実現される。
【００４１】
判定部２１０は、冷却水温度センサ１７で検知された冷却水の温度が、予め定められた第１閾値未満であるか否かを判定する。この判定処理を、以下、第１判定処理という。
【００４２】
第１閾値は、例えば、冷却効果を得ることができる温度の上限値であり、予め実施された実験やシミュレーション等の結果に基づいて設定される。
【００４３】
また、判定部２１０は、排気系部品が予め定められた第２閾値より大きい温度に晒されるか否かを判定する。この判定処理を、以下、第２判定処理という。
【００４４】
第２閾値は、例えば、排気系部品が耐えることができる（換言すれば、排気系部品に不具合が発生しない）温度の上限値であり、予め実施された実験やシミュレーション等の結果に基づいて設定される。
【００４５】
ここで、第２判定処理の第１例〜第３例について説明する。
【００４６】
［第１例］
判定部２１０は、ＤＰＦ９の再生処理が実行中である場合、排気系部品が第２閾値より大きい温度に晒されると判定してもよい。
【００４７】
ＤＰＦ９の再生処理（以下、再生処理という）とは、燃料のポスト噴射、排気管噴射などによってＤＰＦ９に堆積した粒子状物質を強制的に燃焼させることで、ＤＰＦ９を再生させる処理である。再生処理の実行中、排ガスは高温になる。
【００４８】
再生処理の開始および終了は、例えばＥＣＵによって制御される。よって、判定部２１０は、ＥＣＵから、再生処理が開始された旨を示す信号、および、再生処理が終了された旨を示す信号を受け取ることで、再生処理が実行中であるか否かを判定できる。
【００４９】
［第２例］
判定部２１０は、回転数センサ（図示略）により検知されたディーゼルエンジン３の回転数の変化に基づいて、排気系部品が第２閾値より大きい温度に晒されると判定してもよい。
【００５０】
具体的には、判定部２１０は、検知された回転数が、予め定められた第３閾値以上の値から所定時間内に、第３閾値よりも小さい予め定められた第４閾値以下となった場合、排気系部品が第２閾値より大きい温度に晒されると判定してもよい。
【００５１】
上記第３閾値、第４閾値、および所定時間は、例えば、ヒートソークバック（Heat Soak Back）現象が発生しうる値であり、予め実施された実験やシミュレーション等の結果に基づいて設定される。第４閾値は、ゼロより大きい値とする。例えば、第４閾値は、アイドリング時の回転数であってもよい。
【００５２】
ヒートソークバック現象は、内燃機関の駆動が停止した後、所定の装置において熱が放熱されずに比較的長時間蓄積される現象である。ターボチャージャでは、熱がシャフトに蓄積されると、潤滑油が炭化するという不具合が生じる。
【００５３】
［第３例］
判定部２１０は、排気管５からの輻射熱の影響を受けた空気の温度が第２閾値より大きい場合、排気系部品が第２閾値より大きい温度に晒されると判定してもよい。輻射熱の影響を受ける空気は、排気管５の周辺の空気である。この空気の温度は、例えば、図示しない温度センサにより検知されてもよい。
【００５４】
以上、第２判定処理の第１例〜第３例について説明した。
【００５５】
制御部２２０は、上述した第１判定処理および第２判定処理の結果に基づいて、電磁クラッチ１４のオン／オフを制御することで、冷却ファン１５の駆動／非駆動を制御する。この制御の詳細については、後述する。
【００５６】
以上、冷却ファン制御装置２００の構成について説明した。
【００５７】
次に、冷却ファン制御装置２００の動作について、図２を用いて説明する。図２は、冷却ファン制御装置２００の動作の一例を示す図である。
【００５８】
まず、判定部２１０は、冷却水温度センサ１７で検知された冷却水の温度が、予め定められた第１閾値未満であるか否かを判定する第１判定処理を実行する（ステップＳ１）。
【００５９】
次に、判定部２１０は、排気系部品が予め定められた第２閾値より大きい温度に晒されるか否かを判定する第２判定処理を実行する（ステップＳ２）。第２判定処理は、上述した第１例〜第３例のいずれかである。
【００６０】
次に、制御部２２０は、第１判定処理および第２判定処理の結果に基づいて、電磁クラッチ１４のオン／オフを制御することで、冷却ファン１５の駆動／非駆動を制御する（ステップＳ３）。
【００６１】
ここで、ステップＳ３の具体例について、以下に説明する。
【００６２】
制御部２２０は、検知された冷却水の温度が第１閾値以上であり、かつ、排気系部品が第２閾値より大きい温度に晒される場合、電磁クラッチ１４をオンに制御し、冷却ファン１５を駆動させる。
【００６３】
制御部２２０は、検知された冷却水の温度が第１閾値未満であり、かつ、排気系部品が第２閾値より大きい温度に晒される場合、電磁クラッチ１４をオンに制御し、冷却ファン１５を駆動させる。
【００６４】
制御部２２０は、検知された冷却水の温度が第１閾値以上であり、かつ、排気系部品が第２閾値より大きい温度に晒されていない場合、電磁クラッチ１４をオンに制御し、冷却ファン１５を駆動させる。
【００６５】
制御部２２０は、検知された冷却水の温度が第１閾値未満であり、かつ、排気系部品が第２閾値より大きい温度に晒されていない場合、電磁クラッチ１４をオフに制御し、冷却ファン１５を駆動させない。
【００６６】
なお、上記説明では、第１判定処理の後に第２判定処理が行われる場合を例に挙げたが、第２判定処理の後に第１判定処理が行われてもよいし、第１判定処理と第２判定処理とが並行して行われてもよい。
【００６７】
以上、冷却ファン制御装置２００の動作について説明した。
【００６８】
ここまで詳述したように、本実施の形態の冷却ファン制御装置２００は、検知された冷却水の温度が第１閾値未満であり、かつ、排気系部品が第２閾値より大きい温度に晒される場合、冷却ファン１５を駆動させることを特徴とする。すなわち、冷却ファン制御装置２００は、冷却水の温度が低く、冷却ファン１５を駆動させる必要が無い場合であっても、排気系部品が熱害を受ける状態であれば、冷却ファン１５を駆動させる。これにより、排気系にも冷却風が供給されるので、排気系部品における熱害の発生を抑制することができる。
【００６９】
なお、本開示は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、各変形例について説明する。
【００７０】
［変形例１］
判定部２１０は、上述した第１判定処理および第２判定処理に加えて、さらに、車両の速度が予め定められた第５閾値未満であるか否かを判定してもよい。この判定処理を、以下、第３判定処理という。
【００７１】
第５閾値は、例えば、走行風を得ることができる車速の下限値であり、予め実施された実験やシミュレーション等の結果に基づいて設定される。
【００７２】
なお、判定部２１０は、車速を検知する車速センサ（図示略）から、検知された車速を示す信号を受け取ってもよいし、公知の技術を用いて車速を算出してもよい。
【００７３】
そして、制御部２２０は、冷却水の温度が第１閾値未満であり、かつ、排気系部品が第２閾値より大きい温度に晒される場合であって、車速が第５閾値未満である場合、電磁クラッチ１４をオンにし、冷却ファン１５を駆動させてもよい。
【００７４】
一方、制御部２２０は、冷却水の温度が第１閾値未満であり、かつ、排気系部品が第２閾値より大きい温度に晒される場合であって、車速が第５閾値以上である場合、電磁クラッチ１４をオフにし、冷却ファン１５を駆動させないようにしてもよい。
【００７５】
なお、上記説明では、判定部２１０が、車速が第５閾値未満であるか否かを判定する場合を例に挙げて説明したが、判定部２１０は、車速がゼロであるか否かを判定してもよい。
【００７６】
本変形例によれば、走行風を得られるか否かを考慮するため、より効果的な冷却ファン１５の制御を実現できる。例えば、排気系部品が第２閾値より大きい温度に晒される場合であっても、走行風を得られる場合には、冷却ファン１５を駆動させないので、無駄な駆動を回避できる。
【００７７】
［変形例２］
本実施の形態では、内燃機関がディーゼルエンジンである場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、内燃機関はガソリンエンジンであってもよい。また、内燃機関は、車両の内燃機関に限らず、船舶や定置式の内燃機関であってもよい。
【００７８】
以上、各変形例について説明した。なお、各変形例は、組み合わせて実施されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本開示の冷却ファン制御装置および冷却ファン制御方法は、熱害の抑制に有用である。
【符号の説明】
【００８０】
１  吸気管
２  インテークマニホールド
３  ディーゼルエンジン
４  エキゾーストマニホールド
５  排気管
６  タービン
７  排ガス温度センサ
８  ＤＯＣ
９  ＤＰＦ
１０  ＳＣＲ
１１  ＡＳＣ
１２  尿素水噴射装置
１３  クランクシャフト
１４  電磁クラッチ
１５  冷却ファン
１６  ラジエータ
１７  冷却水温度センサ
１００  エンジンシステム
２００  冷却ファン制御装置
２１０  判定部
２２０  制御部
【図１】
2019214970.tif 000003
【図２】
2019214970.tif 000004