(57)【要約】内燃機関における可変速度ファンを制御するための種々の制御方式及び技術を提供する。この種々の制御技術は、エンジンを冷却するのに十分な速度でファンを作動し、同時に燃費の悪さをもたらす不必要に大きな速度を防ぐことにより燃費を改善する。更に、ファンは、特に給気冷却システムを使用するエンジンにおいては、過剰冷却を防ぐために常温始動時に完全に無効化することができる。
2004515683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の最大ファン要求値と所定の最小ファン要求値との間の値を有する印加ファン要求信号に応答して駆動される可変速度ファンを含み、空転速度と最大速度との間のエンジン速度範囲に亘って作動可能である内燃機関を制御する方法であって、
エンジン速度範囲の全てのエンジン速度でのエンジン作動中の最大許容ファン速度としてファン速度限界を確立する段階と、
最小ファン要求値と、エンジン速度が空転速度と最大速度との間の中間速度に接近する時にファン速度を前記ファン速度限界に接近させるのに十分な大きさを有する最大ファン要求値との間の値を有すると共にエンジン作動状態に基づく初期ファン要求信号を判断する段階と、
エンジン速度が前記中間速度に接近する時にファン速度が前記ファン速度限界に接近し、エンジン速度が前記最大速度に接近する時にファン速度が前記ファン速度限界よりも下に留まるようにエンジン速度に基づいて前記初期ファン要求信号を制限することにより、一方、前記初期ファン要求信号の値が前記最大ファン要求値であり、それによってより低いエンジン速度でのより高いファン速度を可能にすると同時に、より高いエンジン速度でのファンの速度超過を防ぐことにより、印加ファン要求信号を判断する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ファン速度をモニタする段階と、
前記印加ファン要求信号により前記ファン速度が前記ファン速度限界を超えるのを防ぐために、必要に応じてエンジン速度を制限する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記初期ファン要求信号を判断する段階は、
少なくとも１つのエンジン状態に基づく値をそれぞれ有する複数の予備的初期ファン要求信号を判断する段階と、
前記初期ファン要求信号を最も大きな値を有する前記予備的ファン要求信号として判断する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記可変速度ファンは、油圧ファンモータを駆動するために油圧オイルがポンプによって汲み上げられる油圧駆動式ファンであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
油圧オイルが油圧ファンモータを駆動するためにポンプによって汲み上げられ、最大ファン要求値と最小ファン要求値との間の値を有する印加ファン要求信号に応答して駆動される油圧駆動式可変速度ファンを含み、空転速度と最大速度との間のエンジン速度範囲に亘って作動可能である内燃機関を制御する方法であって、
ファンモータを駆動する油圧オイルに対する油圧オイル閾値温度を確立する段階と、
油圧オイルの温度をモニタする段階と、
前記最小ファン要求値と前記最大ファン要求値との間の値を有する初期ファン要求信号を判断する段階と、
オイル温度が前記オイル閾値温度よりも下がる時は、前記初期ファン要求信号として印加ファン要求信号を判断し、オイル温度が前記オイル閾値温度を超える時は、油圧オイル温度の上昇による損失を補償するために前記初期ファン要求信号値よりも大きい値を有する修正されたファン要求信号として印加ファン要求信号を判断する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記印加ファン要求信号を判断する段階は、
乗数を判断する段階と、
オイル温度が前記オイル閾値温度を超える時は、前記乗数と前記初期ファン要求信号値との積である値を有する修正ファン要求信号として印加ファン要求信号を判断する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記印加ファン要求信号を判断する段階は、
加数を判断する段階と、
オイル温度が前記オイル閾値温度を超える時は、前記加数と前記初期ファン要求信号値との和である値を有する修正ファン要求信号として印加ファン要求信号を判断する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
油圧ファンモータを駆動するために油圧オイルがポンプによって汲み上げられ、最大ファン要求値と最小ファン要求値との間の値を有すると共にエンジン作動状態に基づく印加ファン要求信号に応答して選択的に駆動される油圧駆動式可変速度ファンを含み、空転速度と最大速度との間のエンジン速度範囲に亘って作動可能である、エンジン室に収容された内燃機関を制御する方法であって、
エンジン室温度の閾値を確立する段階と、
エンジン室の温度をモニタする段階と、
前記印加ファン要求信号がある場合は、その印加ファン要求信号に従ってファンを駆動するためにポンプで油圧ファンモータを駆動する段階と、
前記印加ファン要求信号がない場合は、前記温度が前記閾値よりも下がる時にファンを事実上無効化し、それ以外の温度の時には、所定の速度でファンを駆動するためにポンプで油圧ファンモータを駆動する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記ポンプは、可変容量型ポンプであり、
前記ファンを事実上無効化する段階は、
有効ポンプ揚水量が全くないように前記ポンプを制御する段階、
を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ファンを事実上無効化する段階は、
前記ポンプによって汲み上げられた油圧オイルがファンモータに対する有効駆動を全くなくすために油圧ファンモータを迂回するように、バイパスを形成する段階、
を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記エンジン室温度は、エンジン室の空気温度であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記エンジン室温度は、吸気マニホルドの空気温度であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
変速機オイルを含む変速機を有する車両において、最大ファン要求値と最小ファン要求値との間の値を有すると共にエンジン状態に基づく印加ファン要求信号に応答して駆動される可変速度ファンを含み、空転速度と最大速度との間のエンジン速度範囲に亘って作動可能である内燃機関を制御する方法であって、
変速機オイルに対する変速機オイル閾値温度を確立する段階と、
変速機オイルの温度をモニタする段階と、
少なくとも１つのエンジン状態に基づく値をそれぞれ有する複数の予備的初期ファン要求信号を判断する段階と、
を含み、
変速機オイルの初期ファン要求信号は、前記変速機オイル温度及び前記閾値温度に基づき、
印加ファン要求信号を最も大きな値を有する前記初期ファン要求信号として判断する段階、
を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記変速機は、オイルサンプを有し、
前記変速機オイルの温度をモニタする段階は、
前記変速機オイルサンプにおいて変速機オイルの温度をモニタする段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
作動中に冷媒から熱を伝達するためのコンデンサを含む空調システムを有する車両において、最大ファン要求値と最小ファン要求値との間の値を有すると共にエンジン状態に基づく印加ファン要求信号に応答して駆動される可変速度ファンを含み、空転速度と最大速度との間のエンジン速度範囲に亘って作動可能である内燃機関を制御する方法であって、
コンデンサの閾値圧力を確立する段階と、
前記コンデンサ内の圧力をモニタする段階と、
少なくとも１つのエンジン状態に基づく値をそれぞれ有する複数の予備的初期ファン要求信号を判断する段階と、
を含み、
コンデンサの初期ファン要求信号は、前記コンデンサ圧力及び前記閾値圧力に基づき、
印加ファン要求信号を最も大きな値を有する前記初期ファン要求信号として判断する段階、
を更に含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、可変速度ファンを備える内燃機関を制御する方法に関する。
【０００２】
（背景技術）
高耐久性内燃機関の制御において、従来の慣例では、揮発性及び不揮発性メモリ、入力及び出力駆動回路、及び、エンジンとその種々のシステム及びサブシステムとを制御する命令を実行するプロセッサを有する電子制御ユニットが利用される。特定の電子制御ユニットは、多数のセンサと、アクチュエータと、フィールド・デリベリ、変速機制御、及び、他の多くの種々の態様を含む種々の機能を制御する他の電子制御ユニットと通信する。エンジンが可変速度ファンを含む場合、電子制御ユニットは、受信したファン要求信号に従ってファンを作動する。一般に、可変速度ファンは内燃機関と共に使用されてきたが、可変速度ファンを制御するために利用される制御方式は、不慮の加熱及びエンジン構成要素の故障の可能性を減らすために簡単でかなり保守的なものであった。
【０００３】
しかし、高耐久性エンジンの業界は非常に競争が激しい。より良いエンジン性能、向上した信頼性、及び、より高い耐久性をもたらし、同時により厳しい排気及び騒音要件を満たすエンジンを設計及び製造することへの高まる要求がエンジン製造会社に対して寄せられている。これらの全てに加えて、恐らく最も大きな顧客の要求は、更に燃料効率の良いエンジンを供給することである。燃料効率に対する要求が非常に大きくなっているので、エンジンで駆動された車両システムの全ては、可能な場合には電力消費を減らす目的で詳細に調べられている。
上述の理由のために、可変速度ファンが車両の燃料効率を向上させるために積極的に制御される、可変速度ファンを含む内燃機関を制御するための改良された方法が必要である。
【０００４】
（発明の開示）
従って、本発明の目的は、可変速度ファンを含む内燃機関を制御する方法を提供することであり、この方法では、１つ又はそれ以上のエンジン状態が感知され、印加されるファン要求信号は、冷却するが過冷却にならないような必要速度でファンを作動させるために測定されたエンジン状態に部分的に基づいており、それによって全体的な燃料効率が向上される。
本発明の上述及び他の目的、及び、機能を実行するために、内燃機関を制御する方法が提供される。エンジンは可変速度ファンを含み、可変速度ファンは、所定の最大ファン要求値と所定の最小ファン要求値との間の値を有する印加されたファン要求信号に応答して駆動される。エンジンは、空転速度と最大速度との間のエンジン速度範囲に亘って作動可能である。本方法は、ファン速度限界を確立する段階、初期ファン要求信号を判断する段階、及び、初期ファン要求信号を制限することにより印加されるファン要求信号を判断する段階を含む。ファン速度限界は、エンジン速度範囲の全てのエンジン速度でのエンジンの作動中の最大許容ファン速度である。初期ファン要求信号は、エンジン作動状態に基づき、最小ファン要求値と最大ファン要求値との間の値を有する。
【０００５】
最大ファン要求値は、エンジン速度が空転速度と最大速度との間の中間速度に接近する時にファン速度をファン速度限界に接近させるのに十分な大きな値である。印加ファン要求信号は、初期ファン要求信号値が最大ファン要求値である時に、エンジン速度が中間速度に接近するとファン速度がファン速度限界に接近するように、エンジン速度に基づいて初期ファン要求信号を制限することにより判断される。初期ファン要求信号値が最大ファン要求値である間、ファン速度は、エンジン速度が最大速度に接近する時にファン速度限界より下の値を維持し、より低いエンジン速度でのより高いファン速度を可能にし、同時により高いエンジン速度でのファンの速度超過を防ぐ。
【０００６】
好ましい実施形態においては、本方法は、印加ファン要求信号によりファン速度がファン速度限界を超えるのを防ぐために、必要に応じて、ファン速度をモニタする段階、及び、エンジン速度を制限する段階を更に含む。好ましくは、初期ファン要求信号を判断する段階は、複数の予備初期ファン要求信号を判断する段階を更に含む。各要求信号は、少なくとも１つのエンジン状態に基づく値を有する。初期ファン要求信号は、最も大きな値を有する予備ファン要求信号として判断される。上述の方法は、油圧ファンモータを駆動するためにポンプによって油圧オイルが汲み上げられる油圧駆動式可変速度ファンに適している。
【０００７】
更に、本発明を実施するために、内燃機関を制御する方法が提供される。エンジンは、油圧ファンモータを駆動するために油圧オイルがポンプによって汲み上げられる油圧駆動式可変速度ファンを含む。可変速度ファンは、最大ファン要求値と最小ファン要求値との間の値を有する印加ファン要求信号に応答して駆動される。エンジンは、空転速度と最大速度との間のエンジン速度範囲に亘って作動可能である。本方法は、油圧オイル閾値温度を確立する段階、油圧オイルの温度をモニタする段階、初期ファン要求信号を判断する段階、及び、印加ファン要求信号を判断する段階を含む。初期ファン要求信号は、最小ファン要求値と最大ファン要求値との間の値を有する。印加ファン要求信号は、オイルの温度がオイル閾値温度よりも下がる場合は、初期ファン要求信号として決められる。印加ファン要求信号は、オイルの温度がオイル閾値温度を超える場合は、上昇した油圧オイルの温度による損失を補償するために、初期ファン要求信号値よりも大きな値を有する修正されたファン要求信号として決められる。
【０００８】
好ましい実施形態においては、印加ファン要求信号を判断する段階は、乗数を判断する段階、及び、オイルの温度がオイル閾値温度を超える場合に乗数と初期ファン要求信号値との積である値を有する修正ファン要求信号として印加ファン要求信号を判断する段階を更に含む。別の実施形態においては、印加ファン要求信号を判断する段階は、加数を判断する段階、及び、オイルの温度がオイル閾値温度を超える場合に加数と初期ファン要求信号値との和である値を有する修正ファン要求信号として印加ファン要求信号を判断する段階を更に含む。
【０００９】
更にまた、本発明を実施するために、内燃機関を制御する方法が提供される。エンジンは、エンジン室に納められ、油圧ファンモータを駆動する油圧オイルがポンプによって汲み上げられる油圧駆動式可変速度ファンを含む。可変速度ファンは、エンジン作動状態に基づく印加ファン要求信号に応答して選択的に駆動される。印加ファン要求信号は、最大ファン要求値と最小ファン要求値との間の値を有する。エンジンは、空転速度と最大速度との間のエンジン速度範囲に亘って作動可能である。本方法は、エンジン室の温度閾値を確立する段階、エンジン室の温度をモニタする段階、及び、印加ファン要求信号がある場合、印加ファン要求信号に従ってファンを駆動するためにポンプで油圧ファンモータを駆動する段階を含む。印加ファン要求信号がない場合、本方法は、温度が閾値よりも下がる時にファンを事実上無効化する段階、及び、それ以外の時には、所定の速度でファンを駆動するためにポンプで油圧ファンモータを駆動する段階を含む。所定の速度は、最大ファン速度か、又は、プログラム可能なファン速度としてもよい。
【００１０】
一実施形態においては、ポンプは可変容量型ポンプであり、ファンを事実上無効化する段階は、有効ポンプ揚水量が全くないようにポンプを制御する段階を更に含む。別の実施形態においては、ファンを無効化する段階は、ファンモータに対する有効駆動が全くないように、ポンプによって汲み上げられた油圧オイルがファン油圧モータを迂回するようなバイパスを形成する段階を更に含む。いくつかの実施形態においては、エンジン室の温度は、エンジン室の空気の温度であるが、他の実施形態においては、エンジン室の温度は、吸気マニホルドの空気の温度である。
【００１１】
更に、本発明を実施するために、変速機を有する車両の内燃機関を制御する方法が提供される。エンジンは可変速度ファンを含み、変速機は変速機オイルを含む。可変速度ファンは、最大ファン要求値と最小ファン要求値との間の値を有する、エンジン状態に基づく印加ファン要求信号に応答して駆動される。エンジンは、空転速度と最大速度との間のエンジン速度範囲に亘って作動可能である。本方法は、変速機オイルに対する変速機オイル閾値温度を確立する段階、変速機オイルの温度をモニタする段階、及び、複数の予備初期ファン要求信号を判断する段階を含む。各要求信号は、少なくとも１つのエンジン状態に基づく値を有する。変速機オイルの初期ファン要求信号は、変速機オイル温度及び閾値温度に基づく。本方法は、更に、印加ファン要求信号を最も大きな値を有する初期ファン要求信号として判断する段階を含む。適切な応用において、変速機オイル温度は、変速機オイルサンプでモニタされる。
【００１２】
更にまた、本発明を実施するために、空調システムを有する車両の内燃機関を制御する方法が提供される。エンジンは可変速度ファンを含み、空調システムは、作動中に冷媒から熱を伝達するためのコンデンサを含む。本方法は、コンデンサ閾値圧力を確立する段階、コンデンサの圧力をモニタする段階、及び、複数の予備初期ファン要求信号を判断する段階を含む。各要求信号は、少なくとも１つのエンジン状態に基づく値を有する。コンデンサ初期ファン要求信号は、コンデンサ圧力及び閾値圧力に基づく。本方法は、更に、印加ファン要求信号を最も大きな値を有する初期ファン要求信号として判断する段階を含む。勿論、コンデンサ圧力と関連するファン要求との間の関係は、使用される冷媒によって変わり得ることが認められる。更に、コンデンサ圧力ファン要求は、好ましくはプログラム可能であり、コンデンサ圧力が過大な時には、プログラムされたファン速度でファンを作動させることができる。
【００１３】
本発明の実施形態に付随する利点は非常に多い。例えば、本発明の実施形態において、可変速度冷却ファンは、ファンが適切なエンジン冷却をもたらすのに十分なファン速度で作動されるが、より保守的な従来技術のファン制御方式に付随する燃料効率の悪さを防ぐべく制御されるように、１つ又はそれ以上の上述の方法を使って積極的に制御される。本発明に従って、可変速度冷却ファン及び内燃機関を効果的に制御するために種々の制御技術を単独又は共に使用することができ、燃料効率の良い作動がもたらされる。更に、本発明に従って、コンピュータ読取可能な記憶媒体が提供される。本発明の媒体は、本明細書に説明される制御方式に従って内燃機関を制御する方法を実行するためにコントローラによって実行可能な命令を記憶する。
本発明の上述及び他の目的、特徴、及び、利点は、本発明を実施するための最良の実施形態に関する以下の詳細説明及び添付図面から容易に明らかになる。
【００１４】
（発明を実施するための最良の形態）
図１を参照すると、内燃機関とそれに付随する制御システム及びサブシステムとが一般に１０で示されている。システム１０は、燃料噴射装置１４によって燃料をそれぞれ送り込まれる複数のシリンダを有するエンジン１２を含む。好ましい実施形態において、エンジン１２は、高耐久性ディーゼル燃料エンジンのような圧縮／点火内燃機関である。燃料噴射装置１４は、公知の方法で燃料供給装置から加圧燃料を受け取る。
【００１５】
システム１０はまた、車両変速機１６及びファンシステム１８を含む。ファンシステム１８、及び、本発明の種々の実施形態は、電気駆動式ファンシステム、油圧駆動式ファンシステム、又は、可変ファンクラッチを有する直接駆動システムとして適切に実装することができる。本発明のいくつかの実施形態は、油圧駆動式ファンシステムに最も適しているが、ある実施形態は、代替的に他の種類のファンシステムと共に使用できることが認められる。センサ２０は、入力ポート２４を通じてコントローラ２２と電気的に通信する。コントローラ２２は、好ましくは、データ及び制御バス３０を通じて種々のコンピュータ読取可能記憶媒体２８と通信するマイクロプロセッサ２６を含む。コンピュータ読取可能記憶媒体２８は、読み出し専用メモリ３２、ランダムアクセスメモリ３４、及び、不揮発性ランダムアクセスメモリ３６として機能するいくつかの公知の装置のうちの任意のものを含むことができる。
【００１６】
コンピュータ読取可能記憶媒体２８は、可変速度ファンシステム１８を含む内燃機関を制御する方法を実行するために、コントローラ２２によって実行可能な命令を記憶する。プログラム命令は、コントローラ２２に車両の種々のシステム及びサブシステムを制御するように命令し、その命令は、マイクロプロセッサ２６によって実行され、また、オプションとして、任意数の論理ユニット５０によって実行することもできる。入力ポート２４は、センサ２０から信号を受信し、コントローラ２２は、種々の車両構成要素へ向けられた出力ポート３８において信号を生成する。これらの信号は、車両オペレータにシステム作動に関する情報を通信で送るためのライト４２のような種々の指示器を含む表示装置４０に供給することができる。
データ、診断、及び、プログラムインタフェース４４はまた、それらの間で種々の情報を交換するために、プラグ４６を通じてコントローラ２２と選択的に接続することができる。インタフェース４４は、構成設定、較正変数、可変速度ファン制御のための温度閾値、及び、その他の値をコンピュータ読取可能記憶媒体２８内で変えるために使用することができる。
【００１７】
作動中、コントローラ２２は、センサ２０から信号を受信し、可変速度ファンシステム１８の制御を含む、エンジンを制御するためのハードウェア及び／又はソフトウェアに組み込まれた制御論理を実行する。好ましい実施形態において、コントローラ２２は、米国ミシガン州デトロイト所在のデトロイト・ディーゼル・コーポレーションから入手できる「ＤＤＥＣ」コントローラである。このコントローラの種々の他の機能については、デトロイト・ディーゼル・コーポレーションに譲渡されたいくつかの異なる米国特許に詳細に説明されている。特に、ファンシステム１８は、ファンシステムに指令する印加ファン要求信号２１によって制御される。印加ファン要求信号は、エンジンの異なる部分での種々の温度のような任意数の異なる因子に基づいてコントローラ２２によって生成される。更に本発明に従って、コントローラ２２は、ファンシステム１８に送られる最終的な印加ファン要求信号に達するために、本発明の種々の技術を使って複数の初期ファン要求信号を処理する。更に、いくつかの実施例において、追加の情報もまた破線１９によって示されるようにファンシステム１８に供給することができる。例えばエンジン室の所定のホットスポットでのエンジン室温度のような追加情報は、ファンシステム１８が印加ファン要求２１に従ってファンを厳密に制御することなくファン作動を修正し得るように、ファンシステム１８に供給されてもよい。例えば、ファンシステム１８は、例えば入力１９での温度によって判断されるようなエンジンの常温始動の間、ファンシステムの特別な制御を達成することができる。
【００１８】
当業者によって認められるように、制御論理は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組合せで実施することができる。更に、制御論理は、コントローラ２２によって実行することができ、コントローラ２２と協働する車両の種々のシステム及びサブシステムのいずれかによって実行されてもよい。更に、好ましい実施形態においては、コントローラ２２はマイクロプロセッサ２６を含むが、本発明に従ってエンジンを制御するためにいくつかの公知のプログラミング及び処理技術又は方式のいずれをも使用することができる。
【００１９】
更に、エンジンコントローラが種々の方法で情報を受信できることが認められる。例えば、変速機情報は、エンジンコントローラのデジタル入力又はセンサ入力におけるデータリンク上で受信することができるであろう。変速機情報の例を続けると、変速機オイルサンプの温度や変速機リターダ状態などの変速機パラメータは、デジタル通信データリンク上で受信されてもよい。データリンクは、「ＳＡＥ  Ｊ１５８７」又は「ＳＡＥ  Ｊ１９３９」といった米国自動車技術者協会（ＳＡＥ）プロトコルに準拠することができる。
【００２０】
エンジンコントローラへのデジタル入力が情報を受信するために使用される場合、ツイストペア線を変速機からエンジンコントローラのデジタル入力まで配線で接続することができる。デジタル入力は、次に、変速機リターダ状態が活性か又は非活性かといった情報を表すために、それぞれ、開（高い）状態のままにされるか又は接地することができるであろう。別のデジタル入力例においては、温度スイッチは、開が閾値よりも高い温度を表し、一方、閉（接地）が通常の温度（閾値よりも低い）を表すようにデジタル入力に配線で接続される。
更に、本実施例においては、アナログ出力を有するセンサのようなセンサをエンジンコントローラのセンサ入力に配線することができるであろう。更に、変速機情報は一例であり、上述の技術や他の技術を使用してエンジンコントローラへ他の種類の情報を供給してもよいことが認められる。
【００２１】
図２を参照すると、グラフがエンジンの毎分回転速度に対するファンの毎分回転速度を表している。既存のエンジンでは、エンジンコントローラが印加ファン要求を判断し、その要求をファンシステムに渡す。次に、ファンシステムが印加ファン要求に従ってファンを駆動する。既存のシステムでは、印加ファン要求は固定の要求限界によって制限される。この要求限界は、エンジンが最大許容エンジン速度にある間にファン速度が最大許容ファン速度になる要求として判断される。従って、より高いファン速度がより低いエンジン速度では得られないように、利用可能な最大ファン速度は、エンジン速度につれて直線的に変化する。この現象は、実線でプロット６０に示されている。
【００２２】
本発明に従って、エンジン速度を使用して印加ファン要求限界を修正し、より低いエンジン速度においてより高いファン速度での作動能力をもたらすファン制御システムを提供することが望まれる。本発明のこの実施形態に従って、ファン速度限界が確立される。ファン速度限界は、エンジン速度範囲における全てのエンジン速度でのエンジン作動中の最大許容ファン速度である。プロットでは、ファン速度限界は細い実線６６で示されている。ファン要求限界は、既存のシステムから増加させられる。すなわち、最大ファン要求値は、エンジン速度が空転速度と最大速度との間の中間速度に接近する時にファン速度をファン速度限界に接近させるのに十分な大きな値である。これは、破線６２でよく示されている。従って、毎分１０００回転までのエンジン速度では、既存のシステム性能ライン６０に比べてより高いファン速度が許される。ファンの速度超過を防ぐために、本発明に従って、印加ファン要求信号は、エンジン速度が中間速度に接近するとファン速度がファン速度限界に近づき、エンジン速度が最大速度に接近するとファン速度がファン速度限界よりも下に留まるように、エンジン速度に基づいて初期ファン要求信号を制限することにより決められる。すなわち、短い破線６４は、エンジン速度が毎分０から２０００回転まで上がる時に最大ファン速度が要求される場合のファン速度を示す。図のように、最大ファン速度が要求されている間、ファン速度は、エンジンの毎分回転数が毎分１０００回転に接近する時にファン速度限界まで急速に上昇し、その後、ファン速度は（最大ファン速度が要求されている間）、エンジンの毎分回転数が毎分２０００回転まで上昇し続ける時、ファン速度限界の近傍に留まる。有利なことに、本発明に従って短い破線６４よりも下のどこでもファンを作動させることができることが認められる。これは、実線６０よりも下の点でのみファンの作動が可能になる既存のシステムよりも有利である。特に、本発明のこの実施形態は、Ａによって示される網かけされた領域で可変速度ファンの作動を可能にし、また、上述のようにエンジン速度に基づいて初期ファン要求信号を制限することにより印加ファン要求信号を制限する既存のシステムは存在しないと考えられる。
【００２３】
本発明の上述の方法は、図３に示されるブロック図７０を参照するとより良く理解することができる。ブロック７２で、ファン速度限界が確立される（線６６）。ブロック７４で、初期ファン要求が判断される。ブロック７６で、印加ファン要求が、エンジン速度に基づいて初期ファン要求を制限することによって判断され、より低いエンジン速度でのより高いファン速度を可能にし、同時に高いエンジン速度でのファンの速度超過を防ぐ。
【００２４】
好ましい実施形態においては、印加ファン要求信号によってファン速度がファン速度限界を超えるのを防ぐために、必要に応じて、ファン速度がモニタされ、エンジン速度が制限される。印加ファン要求は、ファンの速度超過を防ぐために制限されるが、ファン速度がファン速度限界を越えて上昇する場合はエンジン速度を制限することによって更なる安全レベルをもたらすことが必要である。更に、適切な実施例において、初期ファン要求信号は、制限される前に、複数の予備初期ファン要求信号のうちの最大の信号として決められる。例えば、初期ファン要求（制限前）を現在の最大ファン要求として、種々の異なるファン要求をエンジンの種々の異なるシステム及びサブシステムにより作ることができる。
【００２５】
図４を参照すると、本発明の方法が全体的に８０で示されている。本発明のこの実施形態は、油圧ファンモータを駆動するために油圧オイルがポンプによって汲み上げられる油圧駆動式可変速度ファンに適している。可変速度ファンは、印加ファン要求信号に応答して駆動される。この実施形態において、印加ファン要求信号は、油圧オイルの温度が所定の油圧オイルの閾値温度を超える場合、システムの損失を補償するように油圧オイルの温度に基づいて修正される。ブロック８２で、油圧オイル閾値温度が判断される。ブロック８４で、ファンシステムの油圧オイルの温度がモニタされる。ブロック８６で、初期ファン要求が判断される。判定ブロック８８で、モニタされた温度が閾値温度と比較される。
【００２６】
モニタされた温度が閾値温度を越えない場合、ブロック９２で、印加ファン要求が初期ファン要求として決められる（オイル温度が大きな損失を防ぐのに十分なほど低いので、修正なし）。測定された温度が閾値を超える場合、ブロック９０で、印加ファン要求が高温による損失を補償するように修正されたファン要求として決められる。一実施形態においては、印加ファン要求信号は、乗数と初期ファン要求信号との積である値を有する修正ファン要求信号として決められる。別の実施形態において、印加ファン要求信号は、加数と初期ファン要求信号値との和である値を有する修正ファン要求信号として決められる。
【００２７】
図５のブロック図１００に示される本発明の別の実施形態において、油圧ファンシステムは、エンジン室温度とファン要求とに基づいて完全に無効化される。油圧駆動式ファン制御システムの第一の短所は、ファンの電源が決して完全に切れないということである（通常のシステムにおいて）。一般に、油圧ファンは、ファン速度に対して要求がない時にエンジンの空回転作動中２５０から８００までのファン毎分回転数で作動する。ファンの連続作動は、燃費の損失、寒い天候下での作動中のエンジンの過剰冷却、及び、付加的なファン騒音をもたらすことがある。現在、いくつかの機器製造業者は、主に２つの理由のためにファンの連続作動を積極的に受け入れている。第一に、今までは代替選択肢がなかった。第二に、ファン作動がないことが高いエンジン室温度による構成要素の故障をもたらし得るという心配から、ある機器製造業者は、最小のファン速度を望んでいる。
【００２８】
本発明に従って、図５〜図７に示される方法は、油圧ファンポンプと油圧駆動式ファンモータとの間で、エンジンコントローラ（図１の２２）及びエンジン室温度入力（センサ２０から）の両方からの入力に基づいて制御される電磁弁を利用する。電磁弁は通常は開にされるべきである（ファンモータへの油圧オイルの流れを妨げない）。コントローラからの要求がなく、エンジン室温度が機器製造業者の仕様の範囲内である場合、ファンモータへの電磁弁の差し込み口は閉じられるべきであり、モータへのオイルの流れが阻止されて燃費を向上させる。すなわち、本発明のこの実施形態に従うと、印加ファン要求信号がない場合、温度が閾値（製造業者の勧める上限温度）よりも下がる時にファンシステムは事実上無効化され、それ以外の時には、所定速度でファンを駆動するために油圧ファンモータがポンプで駆動され、温度を仕様範囲内に維持する。
【００２９】
図５に最もよく示されるように、ブロック１０２で、エンジン室の閾値温度が確立される。この閾値温度は、エンジン室の空気温度か、又は、代替的に吸気マニホルドの空気温度とすることができる。ブロック１０４で、エンジン室温度がモニタされる。判定ブロック１０６で、エンジン室温度がエンジン室閾値温度と比較される。エンジン室温度が閾値温度を超える場合は、ブロック１０８で、ファンは所定の、好ましくはプログラム可能な速度で駆動される。しかし、本発明により、温度が閾値を越えない場合は、流れ図はブロック１１０へ進む。現在印加ファン要求がある場合、流れ図は、ファンが通常に駆動されるブロック１１２へ進む。印加ファン要求がない場合、流れ図はブロック１１４へ進み、油圧ファンは、燃費を向上させるため、及び、特にエンジンがまだ冷たい場合に寒い天候下での作動中のエンジンの過剰冷却を防ぐために完全に無効化される。
【００３０】
図６及び図７に示される実施例により、油圧ファンは、電磁弁を閉じることにより無効化されてもよい。図６において、エンジン１２２は、電磁弁１２６を通じて油圧モータ１２８まで油圧オイルを伝達するために固定容量型ポンプ１２４を駆動する。油圧モータ１２８は、ファン１３０を回転させる。電磁弁１２６は、油圧リザーバ１３２へのバイパスを有する三方弁である。ファンシステムは、ファン要求１３４とエンジン室温度１３６とを受信する。
エンジンが冷たくファン要求がないために、油圧ファンを完全かつ事実上無効化する必要がある場合、三方電磁弁は、油圧流体を制限の少ない通路を通って循環させて油圧リザーバに戻すバイパス弁として機能することができる。
【００３１】
可変容量型システムが図７に示されている。図７において、エンジン１５２は、油圧モータ１５８を駆動するために、電磁弁１５６を通じて油圧オイルを汲み上げるように可変容量型ポンプ１５４を駆動する。その結果、油圧モータ１５８はファン１６０を駆動し、油圧オイルは油圧リザーバ１６２へ戻る。二方電磁弁は、ポンプを空運転することによって油圧オイルの流れを事実上無効化にするように機能することができ、その結果、スクァシ・プレートを押し戻して可変容量型ポンプによって消費される電力を減らす。
【００３２】
本発明により、この可変速度ファン制御の方法は、油圧ポンプがファンの連続作動を保つために電力を消費する時に油圧ポンプにより引き起こされる燃費損失の一部を排除する。本方法はまた、エンジンの常温始動時のファン作動により従来のシステムでは長く続いた低いエンジンオイル温度による燃費の損失を減少させる。この制御方式はまた、エンジン室温度が許容範囲限界内にあり、ファン速度に対する印加ファン要求がない時はいつでもファンの電源を完全に切ることにより、寒い天候下で作動中のエンジンの過剰冷却の可能性を減らす。この方法はまた、ファンが必要でない場合にファンを完全に無効化することにより騒音の低減をもたらす。
【００３３】
本発明に従って、上述の方法のいずれも、いくつかの実施形態において油圧駆動式ファンである可変速度ファンを効果的に制御するために単独に又は組み合せて使用することができる。図８において、本発明の別の方法が全体的に１８０で示されている。オイル冷却器に供給する液体に変速機オイルを利用する車両は、通常、エンジンのウォーターポンプ出口からの冷却液が変速機オイル冷却器に直接流れるように配管される。冷却液は、次に、変速機オイル冷却器からエンジンオイル冷却器まで配管される。本発明者による試験は、既存のファン制御入力（エンジンオイルでの温度）に基づく最大ファン速度を要求することなく変速機オイルが変速機製造業者の推奨値を超える可能性があるいくつかの作動状態が存在することを示している。既存のファン制御入力の例は、空気温度、冷却液温度、内部冷却器温度、オイル温度、手動ファン制御、及び、変速機リターダに基づくファンに対する入力である。図８に示す本方法のこの制御方式は、変速機のサンプオイル温度を測定する段階を用いる。
【００３４】
ブロック１８２で、変速機オイルの閾値温度が確立される。ブロック１８４で、変速機オイルの温度がモニタされる。ブロック１８６で、変速機オイルの温度に基づく要求を含む初期ファン要求が決められる。ブロック１８８で、印加ファン要求が選択される。先にファンが作動しなくても変速機オイルが加熱しないように、今回初めて、初期ファン要求が変速機オイルの温度に基づいているということが認められる。
【００３５】
本発明の更に別の実施形態において、図９のブロック図の２００で示されるように、追加のファン入力は、空調システム（図１の１７）を有する車両におけるコンデンサの圧力を表すことができる。ブロック２０２で、コンデンサ圧力の閾値が確立される。ブロック２０４で、コンデンサ内の圧力がモニタされる。ブロック２０６で、コンデンサ圧力に基づく要求を含む初期ファン要求が決められる。ブロック２０８で、ファン要求が初期ファン要求から選択される。今回初めて、初期ファン要求がコンデンサ圧力に基づいていることが認められる。
【００３６】
本発明の実施形態が可変速度ファンの制御を向上させるために種々の制御方式を使用することが認められる。可変速度ファンは、車両の騒音を減らしてエンジンの耐久性を向上させる一方で燃費の向上ももたらすことができる。最悪の場合の作動条件下の冷却システム試験に基づくエンジン速度に対する固定速度比でファンを作動するのとは逆に、十分な冷却をもたらすのに必要な速度でファンを作動することのみによりファンの作動が最小にされる場合、燃費を改善させることができる。燃費の利益の可能性を評価する場合に必ず考慮に入れるべき構成要素の効率性によるいくつかの損失が存在する。
【００３７】
更に、十分な冷却をもたらすのに必要な速度でファンを作動することのみによってファン速度が最小にされるので、車両の騒音が同様に減少する。ファンの騒音がファン先端速度の関数として発生するという点に注意すべきである。また、オンオフ式ファンが有効化された場合に発生する耳障りな騒音は、ファン要求を目標とする速度まで徐々に上げていくファン制御の「ＤＤＥＣ」可変速度方法で取り除かれる。
【００３８】
最後に、油圧システムに対して提案された制御方式の実施により、エンジンの耐久性を高めることができる。これは、主として、必要でない場合はファンの電源を完全に切ることにより寒い天候下の作動中にエンジンの空気吸入マニホルドの温度を上昇させることによる。今日の燃費の良いエンジンの多くが給気冷却（ＣＡＣ）を必要とする。給気冷却とは、ターボ過給器コンプレッサ出口空気のエンジン空気吸入マニホルドへの供給に先立って、外部ファンで冷却された熱交換器を通じてターボ過給器コンプレッサ出口空気を冷却することを意味する。寒い天候下でのファン作動は、過度に冷たいエンジン空気入口温度を生じ、エンジンの損傷をもたらす場合がある。更に、寒い天候下の作動中のエンジンの過剰冷却の原因にもなり得るエンジン冷却液熱交換器を通る一部の冷却液の流れが存在する。この熱交換器を通る冷却液の流れは、エンジンと、ラジエータと、変速機冷却器のような補助熱交換器とに取り付けられた、冷却システムが適正に脱気されることを保証する冷却システムの通気管路の結果として存在する。より低温の冷却液は、より低いエンジンオイル温度をもたらすことができる。エンジンは、低いオイル温度で作動する間は燃費が悪い。一般的な経験則として、通常の作動温度までオイル温度が１０゜Ｆ上昇する毎に燃費が１％改善される。
【００３９】
可変速度ファン制御のこの方法は、寒い天候下の作動中のエンジンの過剰冷却の可能性を減らすことにより、燃費を上げ、騒音を減らし、エンジンの信頼性及び耐久性を上げるための改良されたファン制御方式を提供するためのものである。
更に、本発明のいくつかの実施形態においては、エンジンコントローラにおいてコンピュータ読取可能記憶媒体の走行データの下にファン作動時間（及び、要求ソース）を記録することによって操作を改善させることでオペレータを支援することが必要な場合がある。これは、ファンがいかによく作動しているかオペレータが疑問に思う場合、車両走行後にファン作動を後で解析することを可能にする。
【００４０】
本発明の実施形態について図解及び説明が為されたが、これらの実施形態が本発明の可能な全てを図解及び説明しているというわけではない。むしろ、本明細書に使用された表現は制限的というよりは説明的であり、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく種々の変更を為し得ることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に従って作られたエンジン及びエンジン制御システムの概略図である。
【図２】
本発明の一実施形態におけるファン毎分回転数対エンジン毎分回転数を示すグラフである。
【図３】
本発明の方法を示すブロック図である。
【図４】
本発明の方法を示すブロック図である。
【図５】
本発明の方法を示すブロック図である。
【図６】
本発明の一実施形態に対するシステムを示すブロック図である。
【図７】
本発明の一実施形態に対する代替システムを示すブロック図である。
【図８】
本発明の更に別の実施形態を示すブロック図である。
【図９】
本発明の更に別の実施形態を示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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