(57)【要約】　　　（修正有）【課題】エンジン冷却ファンにファンクラッチを設け、冷却水温度が低いときには冷却ファンの回転を停止することにより、エンジンの燃料消費量を経済化するとともに高価な部品を利用することなくこの経済効果を大きくするファンクラッチ制御装置を提供する。【解決手段】ファンクラッチのファン側に回転センサを設け、ファンクラッチが滑りやすくなったときに、これを段階的に警報して整備保守を促し、ファンクラッチの故障により、エンジン温度が異常に上昇する重大な故障を回避する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン冷却用ファンとエンジン回転軸との間の回転伝達手段に設けられたファンクラッチと、このファンクラッチの開閉を制御する制御回路とを備えたファンクラッチの制御装置において、
前記ファンクラッチのファン側の回転を検出するセンサと、このセンサに検出される回転信号と前記エンジン回転軸の回転信号とを比較監視する手段と、前記二つの回転信号の相違が所定範囲を越えたとき警報を発生する手段とを備えたことを特徴とするファンクラッチの制御装置。
【請求項２】
前記制御回路はプログラム制御回路であり、前記比較監視する手段はこの制御回路に設けられた請求項１記載のファンクラッチの制御装置。
【請求項３】
前記所定範囲が二段階に設定され、前記制御回路には、その第一段階の警報についてはその警報の発生を自動的に記録する手段を備え、その第二段階の警報についてはその警報を運転席に表示する手段を備えた請求項２記載のファンクラッチの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のエンジン冷却装置の制御に利用する。本発明は、エンジン冷却ファンの回転をファンクラッチにより制御し、冷却ファンにより消費されるエネルギを経済化するための装置に関する。本発明は、ファンクラッチの不具合により冷却装置に重大な故障が発生する前に、警報を発生して相応の保守を促すための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの冷却水をラジェータに循環させ、このラジェータをエンジンの回転軸により回転駆動される冷却ファンにより冷却する装置が広く利用されている。従来から、この冷却ファンはエンジン回転軸に直結され、あるいは冷却ファンの回転軸にプーリを設け、エンジン回転軸に設けられたプーリとの間にファンベルトを架け渡すことにより、冷却ファンはエンジン回転にしたがって回転駆動されるように構成されている。ふるくからこのような装置は、冷却ファンが定常的にエンジン回転とともに回転する構造であったが、近年、冷却ファンを駆動する回転軸と冷却ファンの回転軸との間に、ファンクラッチを設けた装置が知られるようになった。このファンクラッチを開閉制御することにより、冷却ファンの回転および停止を制御することができる。この構造は例えば特開平９−１１９４５５号公報に開示されている。
【０００３】
この構造の装置では、エンジン冷却水の温度が低いときには、ラジェータを冷却するための冷却ファンの回転を停止させて、無駄なエネルギ消費を防ぐことができる。すなわちエンジン冷却水の温度を監視して、エンジン冷却水の温度が十分に低いときには、ファンクラッチを開放することにより冷却ファンの回転を停止させる。このように冷却ファンの回転を自動的にクラッチ制御する装置を利用することにより、エンジン冷却水の温度が低いときに無駄なエネルギの消費を少なくすることができる。試験の結果から、大型トラックあるいは大型バスなどの商用車では、このような装置を利用することにより、平均的な車両の利用状態で、エンジンの燃料消費量が２〜３％改善されることが報告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような装置を設計するには、ファンクラッチとして相応に信頼性の高い部品を利用しなければならない。かりにファンクラッチが結合した状態で不具合になった場合には、冷却水が低温の状態における燃料消費量改善の効果がなくなるが、車両を走行させることができなくなる故障にはならない。しかしファンクラッチが開放された状態で、結合することが不可能になる故障は、エンジン冷却水の温度が上昇し、車両の路上故障の原因となり得る。もっとも多発すると考えられるファンクラッチの故障は、クラッチの接触面が摩耗して、あるいは流体の劣化や漏れ（オイル・クラッチの場合）などにより、クラッチを介して回転動力が有効に伝達されなくなる故障である。
【０００５】
ファンクラッチは可動機構を有する機構部品であり、すべての車両について、その車両の全寿命期間にわたり故障を皆無にするような設計を行うと、これらはきわめて高価な部品になってしまう。あらゆる使い方に対して、ファンクラッチの寿命を車両寿命を越えるように設計することは不可能である。ファンクラッチを利用することによる燃料消費量の経済効果は、上述のようにたかだか数パーセントであるから、この経済効果を埋めつくしてしまうような高価な部品を利用する設計は不合理であり意味がなくなる。
【０００６】
一般にクラッチの故障は突然に動力伝達が不可能になる故障はきわめて少なく、クラッチに滑りやすい状態が発生し、これがしだいに拡大して動力伝達が不可能になるに至る。すなわち機械接触形のクラッチについては、接触面の機械的な摩耗が発生しこれがしだいに拡大する。流体クラッチについては、クラッチ・オイルの劣化やわずかな漏れが発生するなどによりクラッチが滑りやすくなり、この現象がしだいに拡大して動力伝達が不可能な状態になる。
【０００７】
本発明はこのような背景に行われたものであって、ファンクラッチの不具合が原因となって、重大な車両故障を引き起こすことのない冷却用ファンクラッチ制御装置を提供することを目的とする。本発明は、安価にかつ合理的にファンクラッチの実質的な信頼性を向上することができる装置を提供することを目的とする。本発明は、ファンクラッチが滑りやすくなる故障について、それが致命的な故障に至る前に適正にこれを検出し、保守整備を促し、ファンクラッチに起因する重大な故障を防ぐことができる制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、冷却ファンに回転動力を伝達する通路に設けられたファンクラッチの冷却ファン側に回転を検出するセンサを設け、このセンサに検出される回転が、エンジン回転軸の回転に対して相応の滑りを生じる状態になったときに、ファンクラッチの整備を促すように警報することを最大の特徴とする。
【０００９】
すなわち本発明は、エンジン冷却用ファン（１）とエンジン回転軸との間の回転伝達手段に設けられたファンクラッチ（２）と、このファンクラッチの開閉を制御する制御回路（３）とを備えたファンクラッチの制御装置において、前記ファンクラッチのファン側の回転を検出するセンサ（４）と、このセンサ（４）に検出される回転信号と前記エンジン回転軸の回転信号とを比較監視する手段と、前記二つの回転信号の相違が所定範囲を越えたとき警報を発生する手段とを備えたことを特徴とする。上記括弧内の数字は後から説明する実施例図面の参照数字である。
【００１０】
この構成により、ファンクラッチが摩耗する、あるいはオイル劣化や漏れが発生するなどの原因により、ファンクラッチが滑りやすい状態になったときに、適当な警報を発生し、このファンクラッチの補修を行うことができる。したがって、ファンクラッチの故障が気づかれないままその故障が進行して、とつぜんに冷却水温度が上昇して走行不能な状態を引き起こすことはなくなる。このような構成により、比較的安価なファンクラッチを利用することができるようになり、ファンクラッチを利用することによる燃料消費量について合理的な経済効果が得られる。
【００１１】
前記二つの回転信号を比較監視する手段は、所定時間内の二つの回転信号の差について評価し、ファンクラッチが滑りやすい状態になったことを検出することができる。しかし、二つの回転信号の差について評価するものに限らず、所定時間内の二つの回転信号の比について評価するもの、もしくは二つの回転信号を比較するための関数演算を実行し評価するもの、などをさまざまに構成して本発明を実施することができる。
【００１２】
前記制御回路はプログラム制御回路であり、前記比較監視する手段はこの制御回路に設ける構成とすることが望ましい。この制御回路は、エンジンＥＣＵの内部にソフトウエアを追加することにより構成することができる。この構成により、ハードウエアの増設は１個の回転センサおよびそのまわりの小さい部品に限られ、その他は、エンジンＥＣＵのソフトウエアを部分的に変更することにより本発明を実施することができる。
【００１３】
前記制御回路は、前記警報の発生を記録する手段を含む構成とすることが望ましい。ファンクラッチが摩耗する初期段階では、一般にファンクラッチがときどき滑る状態となる。そしてその摩耗が進行すると連続して滑りが発生する状態となる。したがって、一時的にファンクラッチに滑りが発生したことを示す警報を制御回路のメモリに自動的に記録しておき、整備保守に際してこの記録を読み出すことにより、整備担当者は、ファンクラッチがときどき滑る状態になっていることを知ることができる。この記録にしたがって、ファンクラッチの交換または修理など、適当な措置をとるように対応することができる。
【００１４】
ファンクラッチの滑りが発生しているとき、その警報の発生検出を二段階に設定しておくことができる。そして前記制御回路には、その第一段階の警報についてはその警報の発生を自動的に記録する手段を備え、その第二段階の警報についてはその警報を運転席に表示する手段を備えた構成とすることができる。この構成により、第一段階、すなわちファンクラッチに軽度の滑りが生じている状態では、その警報を記録するにとどめ、第二段階、すなわちファンクラッチに相応に大きい滑りが生じている状態では、その修理保守を促すように構成することができる。これにより、ファンクラッチの不具合による重大故障を適正に回避することができるとともに、ファンクラッチの修理保守に伴う部品交換や作業工数をむだに大きくすることがなくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施例図面により本発明装置をさらに詳しく説明する。図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。図２は本発明実施例装置の制御回路の動作を説明する要部フローチャートである。
【００１６】
エンジン１０の冷却ファン１は、ラジェータ（図外）に循環する冷却水を冷却する。この冷却ファン１はエンジン１０の回転軸に機械的に連結され回転駆動される。この装置では、冷却ファン１の回転駆動軸にファンクラッチ２が設けられ、冷却水の温度が低く冷却ファン１を回転させる必要がないときには、このファンクラッチ２を開放状態として、冷却ファン１の回転を停止させるように構成されている。このファンクラッチ２は、流体クラッチ（または機械クラッチ）であり、そのファンクラッチ２の開閉制御は電気信号により行われる。
【００１７】
エンジン１０は、エンジンＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）５によりその燃料供給および回転速度が制御される。エンジンＥＣＵ５はプログラム制御回路であり、多数の半導体スイッチ素子により構成された装置に、ソフトウエアがインストールされて構成される。エンジンＥＣＵ５の制御入力は、運転席のアクセル・ペダルの操作情報、エンジンの回転情報、冷却水の温度情報、クラッチおよび変速機の状態情報、その他である。このエンジンＥＣＵ５の制御出力は、入出力インターフエイス（Ｉ／Ｏ）を介してエンジン１０に供給され、その燃料流量および空気流入量が調節制御される。これらについては、よく知られている技術を利用することができるので、この実施例図面への詳しい記載を省略する。
【００１８】
上記ファンクラッチ２を制御する電気信号は、このエンジンＥＣＵ５の内部に設定される制御回路３にから発生する。この制御回路３は具体的にはエンジンＥＣＵ５の内部にソフトウエアを増設するとともに、エンジンＥＣＵ５の入出力インターフエイス（Ｉ／Ｏ）に、対応する接続用ハードウエアを設けることにより構成される。すなわち、冷却ファン１の回転を検出するセンサ４の出力は、入出力インターフエイスを介してこの制御回路３に取り込まれ、この制御回路３の制御出力は、入出力インターフエイスを介してファンクラッチ２を開閉制御する。
【００１９】
このエンジンＥＣＵ５には、入出力インターフエイスを介して表示器６が接続される。この表示器６は運転席に設けられた光学的表示器であり、運転者にファンクラッチの点検保守を促すための表示を行う。
【００２０】
またこのエンジンＥＣＵ５には、入出力インターフエイスを介して接続端子７が設けられている。この接続端子７は、整備工場に配置された点検保守用の外部装置を接続するための端子である。外部装置を接続することにより、エンジンＥＣＵ５に記録されたデータを読み取るとともに、その外部装置を操作することにより、エンジンＥＣＵ５の設定パラメタを一部変更することができる。本発明はこの外部装置を利用して、制御回路３に記録されたファンクラッチの滑り量を読み取り、これを保守整備の参考にする。
【００２１】
このように構成された装置の動作を説明すると、エンジン１０が始動されると、エンジンＥＣＵ５が立ち上がり、入力情報を取り込み制御を開始する。入力する冷却水の水温情報にしたがって、本発明の制御回路３はファンクラッチ２を開閉制御する。すなわち冷却水の水温が設定値より低いときには、冷却ファン１を回転させる必要がなく、ファンクラッチ２を開放状態に制御する。冷却水の水温が設定値より高くなると、ファンクラッチ２を接続状態に制御して冷却ファン１を回転させ、ラジェータ（図外）に冷却風を送る。冷却風により冷却水の水温が低くなれば、ファンクラッチ２を再び開放状態に制御して冷却ファン１の回転を停止させる。このように冷却ファン１の回転を必要な期間のみに制御することにより、冷却ファン１を回転させるための回転動力、すなわちエンジン１０の燃料消費量を経済化することができる。
【００２２】
ここで本発明の特徴ある制御動作を図２に示すフローチャートにしたがって説明する。エンジン１０の回転が安定している状態で、車両が停車状態ではなく、しかもファンクラッチ２の制御からｔ秒（例えばｔ＝３秒）を経過してファンクラッチ２の状態が安定しているときに、ファン回転とエンジン回転とを比較する。上記エンジン１０の回転が安定している状態とは、一例を示すと、３秒間にわたりエンジン回転速度の変動が±１０％以内であるとする。
【００２３】
ファン回転とエンジン回転との比較は、ファンクラッチ２に滑りが生じていることを２段階に検出することができるように実行する。一例として、エンジンと冷却ファンとの回転速度の比が正常値の９０％以上であるか、９０％を下回りさらに５０％以下であるか否かの２段階の判定を実行する。すなわち、ファンクラッチ２が完全な結合状態であり、両者の間にまったく滑りがないときのファン回転速度に対するエンジン回転速度の比を定数として設定しておき、検出された両回転速度の比がこの定数の９０％以上であれば正常であるとする。この検出された比がこの定数の９０％を下回るときに第一段階の警報出力を発生する。そしてこの第一段階の警報出力をエンジンＥＣＵ５内部のダイアグ・メモリに記録する。さらに検出された両回転速度の比が上記定数の５０％を下回るときには、これを第二段階の警報として、これを運転席に表示してすみやかな整備保守を促す。
【００２４】
上記第一段階の警報は、エンジンＥＣＵ５のメモリに記録されているから、この車両の整備保守を行うタイミングでこれが読み出される。そして、この記録にしたがって、ファンクラッチ２の状態を点検し、必要な修理または部品交換が行われる。上記第二段階の警報は、ファンクラッチ２について整備保守を行う必要があることを運転者に警報するものである。この表示が点灯したときには、運転者はエンジン温度が上昇して車両の走行が不可能になる前に適当な保守を行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明により、ファンクラッチの不具合が発生しても、それが原因となって重大な車両故障を引き起こす前に、その不具合を修理保守することができる。この構成により、ファンクラッチの品質を過剰に高度にすることなく、安価にかつ合理的にファンクラッチの実質的な信頼性を向上することができる。ファンクラッチが滑りやすい状態になっていることを二段階に警報することにより、ファンクラッチを無意味に保守整備することがなくなり、さらに経済的にその実質的な信頼性を向上させることができる。
【００２６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例装置のブロック構成図。
【図２】本発明実施例装置の制御回路についての要部フローチャート。
【符号の説明】
１　冷却ファン
２　ファンクラッチ
３　制御回路
４　センサ
５　エンジンＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）
６　表示器
７　接続端子
１０　エンジン
【図１】
2004084573.tif 000003
【図２】
2004084573.tif 000004