(57)【要約】【課題】車載内燃機関（エンジン）の出力軸から駆動力が付与される機関駆動式ファンを備えた車両用冷却装置において、好適なるファン冷却性能を維持する。【解決手段】エンジン２の出力軸であるクランク軸４の駆動力は、クランクプーリ６、ベルト２０を介して機関駆動式ファン２２に付与される。機関駆動式ファン２２は、ラジエータ３０内のエンジン冷却水を冷却するために設けられており、駆動部２３と羽根部２４とから構成される。羽根部２４の回転速度は、駆動部２３へ出力されるデューティ指令値により決定される。デューティ指令値は、走行路面設定装置６４やエンジン出力設定装置６６からの設定信号に基づいてＥＣＵ５０により制御される。【選択図】      図１
2007309240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載内燃機関を駆動源として回転し、前記車載内燃機関の出力軸から伝達される駆動力の伝達比率が電気的に操作されることで回転速度が調整される機関駆動式ファンを備える車両用冷却装置に適用され、前記車載内燃機関の冷却水温を所定の範囲内に維持するべく前記機関駆動式ファンの回転速度を制御する車両用冷却装置の制御装置において、
前記車載内燃機関の単位時間当たりの発熱量が相違する複数の走行モードを予め規定しておき、同走行モードの切り替えを実施するモード切替手段と、
前記走行モードに応じて前記ファン回転速度を制御するモード別制御手段とを備えることを特徴とする車両用冷却装置の制御装置。
【請求項２】
前記複数の走行モードとして、前記単位時間当たりの発熱量に対応させてファン回転モードを規定し、前記モード切替手段はモード切り替えに際し、前記機関駆動式ファンを比較的高回転で駆動させるファン高回転モードと、同機関駆動式ファンを比較的低回転で駆動させるファン低回転モードとを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の車両用冷却装置の制御装置。
【請求項３】
ユーザの入力操作又は車外からの車両位置情報の取得に基づいて車両の走行路面又は地形を判定する判定機能を有し、
前記モード切替手段は、前記走行路面又は地形の判定結果に応じて走行モードの切り替えを行うことを特徴とする請求項２に記載の車両用冷却装置の制御装置。
【請求項４】
前記車載内燃機関において出力性能優先又は燃費性能優先とする出力設定を行う設定機能を有し、
前記モード切替手段は、前記出力性能又は燃費性能優先とする設定結果に応じて走行モードの切り替えを行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車両用冷却装置の制御装置。
【請求項５】
車両の走行路面の勾配を検出又は推定により取得する勾配情報取得手段と、
前記勾配情報取得手段により取得された路面勾配が上り勾配である場合に前記ファン回転速度を減少させ、下り勾配である場合に前記ファン回転速度を上昇させるよう前記ファン回転速度を制御する坂道走行時制御手段とを更に備えた請求項１乃至４の何れかに記載の車両用冷却装置の制御装置。
【請求項６】
前記坂道走行時制御手段は、上り勾配である場合における前記ファン回転速度の減少度合いを、下り勾配である場合における前記ファン回転速度の上昇度合いよりも小さくして前記ファン回転速度の制御を実施することを特徴とする請求項５に記載の車両用冷却装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載内燃機関（エンジン）の出力軸から駆動力が付与される機関駆動式ファンを備えた車両用冷却装置の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両において、エンジン又はその周囲の温度変化に対応してエンジン冷却用ファンの風量、換言すればファン回転速度を制御する方法が提案されている。特許文献１では、冷却用ファンの周囲の雰囲気温度を検知してファン回転速度を制御する方法が記載されている。具体的には、雰囲気温度が高い場合にはファン回転速度を上昇させる制御を行い、雰囲気温度が低い場合にはファン回転速度を減少させる制御を行う。
【０００３】
また近年、降雨時や降雪時などにおいても快適な走行を実現するべく、その路面状況に応じて各種制御態様を変更可能とする車両が実用化されている。また、レジャー用多目的車、いわゆるＲＶ車（リクリエーションビークル）においては、オンロード（舗装路）に加えてオフロード（非舗装路）も快適に走行できるよう制御仕様が定められ、特に予め規定した舗装路・雪道・砂地・泥地・岩場等といった路面メニュー又は地形メニューに応じてエンジン出力や変速装置（トランスミッション）等の設定が切り替えられる車両も実用化されている。
【０００４】
車両の走行路面や地形などが異なれば、エンジンにかかる負荷が相違し、それに伴いエンジンの発熱量に差異が生じる。そのため、エンジン冷却水の温度の変化に影響が及ぶ。従って、単に雰囲気温度などの温度情報だけを用いてファン回転速度を制御する方法では、車両の走行状況によってはファン冷却量の過不足が生じるおそれがあり、適正なファン冷却性能を維持できない。
【特許文献１】実開昭５８−１８０３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、車載内燃機関（エンジン）の出力軸から駆動力が付与される機関駆動式ファンを備えた車両用冷却装置において、好適なるファン冷却性能を維持することができる車両用冷却装置の制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両用冷却装置の制御装置は、車載内燃機関（エンジン）を駆動源として回転し、車載内燃機関の出力軸から伝達される駆動力の伝達比率が電気的に操作されることで回転速度が調整される機関駆動式ファンを備える車両用冷却装置に適用され、エンジン冷却水温を所定の範囲内に維持するべく機関駆動式ファンの回転速度を制御する構成となっている。そして、請求項１に記載の発明では、エンジンの単位時間当たりの発熱量が相違する複数の走行モードを予め規定しておき、同走行モードの切り替えを実施する。更に、同走行モードに応じてファン回転速度を制御する。
【０００７】
車両においては、エンジンにかかる負荷に応じてエンジンの単位時間当たりの発熱量が相違し、同発熱量の相違に伴いエンジン冷却水の温度（冷却水温）の変化に影響が及ぶ。この点、本発明では、同発熱量に応じて複数の走行モードを規定し、モードごとにファン回転速度制御を実施するため、エンジンにかかる負荷の変化などに起因して冷却水温が変化しようとした場合においても、ファン冷却量を過不足無く調整することが可能となる。その結果、好適なるファン冷却性能を維持することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、単位時間当たりの発熱量に対応させてファン回転モードを規定する。また、モード切り替えに際し、機関駆動式ファンを比較的高回転で駆動させるファン高回転モードと、同機関駆動式ファンを比較的低回転で駆動させるファン低回転モードとを切り替える。本構成により、ファン高回転モードではファン冷却量の増加が図られ、ファン低回転モードではファン冷却量の減少が図られる。以上により、エンジン発熱量の変化に起因して冷却水温が変化しようとした場合においても、ファン冷却量を過不足無く調整することが可能となる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、ユーザの入力操作又は車外からの車両位置情報の取得に基づいて車両の走行路面又は地形を判定し、走行路面又は地形の判定結果に応じて走行モードの切り替えを行う。車両においては、走行路面又は地形に応じてエンジンの負荷変化などが生じ、これに伴いエンジンの単位時間当たりの発熱量が変化する。この場合、走行路面又は地形の判定結果に応じて走行モードの切り替えを行うことにより、走行路面や地形の違いによるエンジン発熱量の変化に拘らず、冷却水温を所定の範囲内に過不足無く維持することが可能となる。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、エンジンの出力性能優先又は燃費性能優先とする出力設定を行うことが可能であり、優先したエンジン性能に応じて走行モードの切り替えを行う。車両においては、優先すべきエンジン性能に応じてエンジンの負荷変化などが生じ、これに伴いエンジンの単位時間当たりの発熱量が変化する。この場合、優先すべきエンジン性能に応じて走行モードの切り替えを行うことにより、優先すべきエンジン性能の違いによるエンジン発熱量の変化に拘らず、冷却水温を所定の範囲内に過不足無く維持することが可能となる。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、車両の走行路面の勾配情報を取得し、路面勾配が上り勾配である場合にファン回転速度を減少させ、下り勾配である場合にファンの回転速度を上昇させるようファン回転速度を制御する。
【００１２】
要するに、路面勾配が上り勾配である場合、車両の坂道走行によりエンジンの負荷が増大する。この場合、ファン回転速度が減少側に制御されるため、エンジンの負荷の増大を軽減することができる。また、路面勾配が下り勾配である場合、車両の坂道走行によりエンジンの負荷が減少する。この場合、その負荷減少に合わせてファン回転速度を上昇側に制御することで、エンジンの負荷を有効利用してエンジンの冷却を行うことができる。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、路面勾配が上り勾配である場合におけるファン回転速度の減少度合いを、下り勾配である場合におけるファン回転速度の上昇度合いよりも小さくした。換言すれば、上り勾配である場合において、ファン回転速度の減少側への制御に制限を持たせつつ実施するようにした。これにより、上り坂走行時において、エンジンの負荷軽減を図りつつファン回転速度の減少に伴う冷却性能の低下を抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、車両用冷却装置としてエンジンの出力軸から駆動力が付与される機関駆動式ファンと車載バッテリからの給電により駆動される電動式ファンとを備えた車両に具体化した事例を説明する。
【００１５】
図１に、上記車両の構成の一部を示す。図示されるように、エンジン２の出力軸であるクランク軸４の駆動力は、クランクプーリ６、ベルト８を介してオルタネータ１０に付与される。オルタネータ１０は、エンジン２のクランク軸４の駆動力を電力に変換する発電機である。このオルタネータ１０により発電される電力は、レギュレータ１２を介してバッテリ１４に充電される。
【００１６】
また、クランク軸４の駆動力は、クランクプーリ６、ベルト２０を介して機関駆動式ファン２２に付与される。機関駆動式ファン２２は、エンジン冷却水が循環するラジエータ３０や当該車両の空調装置のコンデンサ３２等を冷却する機能を有し、駆動部２３と羽根部２４とから構成されている。駆動部２３は、クランク軸４からベルト２０を介して伝達される駆動力を羽根部２４に付与するものである。更に、当該車両は、ラジエータ３０やコンデンサ３２等を冷却するためのファンとして、モータ３３により駆動される電動式ファン３４を備えている。ちなみに、これら機関駆動式ファン２２及び電動式ファン３４は、協働して一定方向（図中、破線にて示す方向）の気流を生成するようにファン形状が設定されている。
【００１７】
本実施の形態においては、機関駆動式ファン２２と電動式ファン３４との協働により冷却水の冷却量を制御する。冷却量は、機関駆動式ファン２２が発生する風量と電動式ファン３４が発生する風量との和に比例する。従って、機関駆動式ファン２２及び電動式ファン３４の回転速度を調整することで冷却量を制御できる。
【００１８】
図２に、機関駆動式ファン２２を構成する駆動部２３及び羽根部２４の構造を示す。
【００１９】
図示されるように、駆動部２３は、先の図１に示したクランク軸４と一体的に回転する第１の回転体４０と、羽根部２４に連結された第２の回転体４２とを備えている。第１の回転体４０には、ドライブディスク４１が設けられており、第２の回転体４２には、ドライブディスク４３が設けられている。そして、ドライブディスク４１とドライブディスク４３との間に充填される高粘度のオイル４４により、第１の回転体４０の駆動力が第２の回転体４２へ伝達される。
【００２０】
ドライブディスク４１及びドライブディスク４３間のオイル４４の充填量は、電磁ソレノイド４６によって調節される。すなわち、図２（ａ）に示すように、電磁ソレノイド４６によりバルブ４８が吸引されていない状態では、ドライブディスク４１及びドライブディスク４３間にオイル４４が流入しない。一方、図２（ｂ）に示すように、電磁ソレノイド４６によりバルブ４８が吸引された状態では、ドライブディスク４１及びドライブディスク４３間にオイル４４が流入する。このとき、ドライブディスク４１及びドライブディスク４３間へのオイル４４の充填量は、ドライブディスク４１及びドライブディスク４３間とオイル室４９との開口面積により調節される。すなわち、電磁ソレノイド４６によるバルブ４８の吸引量によって、ドライブディスク４１及びドライブディスク４３間に充填されるオイル４４の量を調節することができる。
【００２１】
ドライブディスク４１の回転速度（以下、「ファン入力軸回転速度」とする。）は、エンジンの回転速度に依存し、エンジン回転速度と、クランク軸４及びドライブディスク４１間の回転速度比とにより決定される。
【００２２】
また、羽根部２４に連結されたドライブディスク４３の回転速度（以下、「ファン出力軸回転速度」とする。）は、ドライブディスク４１及びドライブディスク４３との間に流入するオイル４４の充填量で決定される。オイル４４の充填量は、電磁ソレノイド４６によるバルブ４８の吸引量、すなわち電磁ソレノイド４６に対する通電量により決定される。
【００２３】
電磁ソレノイド４６に対する通電量を大きくすると、電磁ソレノイド４６によるバルブ４８の吸引量が大きくなるため、ドライブディスク４１とドライブディスク４３との間に流入するオイル４４の充填量が増える。従って、ドライブディスク４１とドライブディスク４３との結合が密になるため、ファン出力軸回転速度は上昇する。
【００２４】
電磁ソレノイド４６に対する通電量を小さくすると、電磁ソレノイド４６によるバルブ４８の吸引量が小さくなるため、ドライブディスク４１とドライブディスク４３との間に流入するオイル４４の充填量が減る。従って、ドライブディスク４１とドライブディスク４３との結合が疎となるため、ファン出力軸回転速度は減少する。
【００２５】
図１に示した機関駆動式ファン２２及び電動式ファン３４の回転速度は、エンジン制御システムを構成するＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０により制御される。
【００２６】
ＥＣＵ５０は、中央処理装置やメモリ等を備えて構成されている。ＥＣＵ５０は、エンジン２の冷却水温を検出する水温センサ５２の検出信号、車両の走行速度を検出する車速センサ５４の検出信号、クランク軸４の回転角度を検出するクランク角センサ５６の検出信号、外気温を検出する外気温センサ５８の検出信号、機関駆動式ファン２２の出力軸回転速度を検出するファン回転センサ６０の検出信号、車両が走行する路面傾斜角（路面の勾配）を検出する傾斜角センサ６２の検出信号等の各種検出信号を取り込む。また、ＥＣＵ５０は、走行路面を設定する走行路面設定装置６４からの設定信号や、優先すべきエンジン性能を設定するエンジン出力設定装置６６からの設定信号も取り込む。これらの検出信号や設定信号に基づき、ＥＣＵ５０はエンジンや変速装置（トランスミッション）等に関する各種制御を行う。
【００２７】
ここで、走行路面設定装置６４は、ユーザの入力操作により都度の走行路面を設定するものであり、同走行路面設定装置６４では、例えば、５つの走行路面メニュー（舗装路・雪道・砂地・泥地・岩場）のうちから１つが設定される。
【００２８】
また、エンジン出力設定装置６６は、ユーザの入力操作により都度の優先すべきエンジン性能を設定するものであり、同エンジン出力設定装置６６では、例えば、２つのエンジン出力メニュー（高出力モード・低燃費モード）のうちから１つが設定される。車両においては、登坂走行や高負荷走行時において出力性能を重視したい場合には高出力モードが、平地の低速走行や低負荷走行時において燃費性能を重視したい場合には低燃費モードが設定される。
【００２９】
ＥＣＵ５０は電磁ソレノイド４６に対する通電量を操作することで、機関駆動式ファン２２の回転速度を制御する。このとき、電磁ソレノイド４６に対する通電量操作としてはデューティ制御を行う。具体的には、外気温や冷却水温に基づいて決定したデューティ比に基づいて、電磁ソレノイド４６に対する通電量を操作する。また、ＥＣＵ５０はバッテリ１４から電動式ファン３４に供給される電力を操作することで、電動式ファン３４の回転速度を制御する。
【００３０】
図３は、機関駆動式ファン２２の回転速度制御における電磁ソレノイド４６のデューティ指令値の導出手順を示す機能ブロック図である。
【００３１】
ファン入力軸回転速度算出部Ｍ１０では、クランク角センサ５６の検出値を基に算出されたエンジン回転速度ＮＥに、クランク軸４とドライブディスク４１間の回転速度比であるプーリ比を乗じることでファン入力軸回転速度を算出する。
【００３２】
目標デューティ算出部Ｍ２０では、外気温と冷却水温とをパラメータとして電磁ソレノイド４６の目標デューティを算出する。算出した目標デューティは、都度の走行路面やエンジン出力モードに応じて適宜調整される。目標デューティ算出部Ｍ２０の詳細な構成（図４）については後述する。
【００３３】
最終目標回転速度算出部Ｍ３０では、目標デューティを目標回転速度に換算するとともに、上記目標回転速度に対し路面傾斜角に基づいた補正を行うことで、ファン出力軸回転速度の最終目標値である最終目標回転速度を算出する。最終目標回転速度算出部Ｍ３０の詳細な構成（図５）については後述する。
【００３４】
デューティ指令値算出部Ｍ４０では、最終目標回転速度と実測値であるファン出力軸回転速度とから、ファン出力軸回転速度を最終目標回転速度に追従させるためのデューティ指令値を算出する。そして、このデューティ指令値がファンの駆動部２３へ出力されることにより、電磁ソレノイド４６に対する通電量が指示される。デューティ指令値算出部Ｍ４０の詳細な構成（図６）については後述する。なお、デューティ指令値の算出処理は、エンジン２が動作状態（例えば、回転速度が２５０ｒｐｍ以上）にあることを条件に実行されると良い。
【００３５】
図４に、目標デューティ算出部Ｍ２０に関する処理の機能ブロック図を示す。ここでは、エンジン２の単位時間当たりの発熱量に応じて２つのファン回転モードを切り替える構成としており、その回転モードに応じた目標デューティを出力する。ファン回転モードとしては、高回転モードと低回転モードとを設ける。高回転モードは、低回転モードと比べて冷却量をより増加させたい場合に選択される。
【００３６】
モード別目標デューティ算出部Ｍ２１では、外気温と冷却水温とをパラメータとしてファン回転モードごとの目標デューティを算出する。この目標デューティを算出する際には、図７に示すファン回転モードごとのデューティ算出マップが用いられる。デューティ算出マップには、外気温と冷却水温とに対応付けて目標デューティがマップ値として登録されており、都度のパラメータ値に基づいて目標デューティが算出される。
【００３７】
ファン回転モードが高回転モードである場合におけるデューティ算出マップを図７（ａ）に、低回転モードである場合におけるデューティ算出マップを図７（ｂ）に示す。高回転モードでは、低回転モードに比べて目標デューティが高めに設定されている。更に高回転モードでは、低回転モードに比べて外気温がより低い領域から目標デューティがゼロ以上に設定されている。
【００３８】
回転モード選択部Ｍ２２では、走行路面設定装置６４やエンジン出力設定装置６６からの設定信号に基づいてファン回転モードを選択する。このファン回転モードを選択する際には、図８に示すマップを用いる。このマップには、走行路面とエンジン出力との設定に対応付けてファン回転モードがマップ値として登録されており、都度のパラメータに基づいてファン回転モードが算出される。図８に示すマップでは、ファン回転モードが高回転モードの場合には「１」、低回転モードの場合には「０」が予めマップに登録されている。
【００３９】
エンジン出力が高出力モードに設定されている場合は、低燃費モードの場合と比べてエンジン２の発熱量が大きくなるため、外気温の低い領域からでもファンによる冷却が必要となる。従って、すべての走行路面においてファン高回転モードが選択される。
【００４０】
一方、エンジン出力が低燃費モードに設定されている場合は、エンジンにかかる負荷が大きい走行路面（本例では、砂地）を走行中である場合にのみ、ファン高回転モードが選択される。その理由は、砂地ではスタック等を回避するため低ギア且つ高トルクの制御態様が良く、この場合にはエンジン２の発熱量の増大が見込まれることによる。一方、その他の走行路面（本例では、舗装路・雪道・泥地・岩場）ではファン低回転モードが選択される。
【００４１】
目標デューティ出力部Ｍ２３は２入力１出力の選択器であり、回転モード別目標デューティ算出部Ｍ２１で算出したファン回転モードごとの目標デューティから、回転モード選択部Ｍ２２で決定したファン回転モードに該当する目標デューティを出力する。
【００４２】
図５に、最終目標回転速度算出部Ｍ３０に関する処理の機能ブロック図を示す。ここでは、機関駆動式ファン２２の目標回転速度と、路面傾斜角に基づく目標回転速度の補正係数である傾斜角補正係数とを算出し、その後、（１）式により最終目標回転速度を算出することとしている。
【００４３】
最終目標回転速度  ＝  目標回転速度×（１＋傾斜角補正係数）    …（１）
目標回転速度算出部Ｍ３１では、目標デューティとファン入力軸回転速度とをパラメータとして目標回転速度を算出する。この目標回転速度に対しては、ファン入力軸回転速度との差分が予め規定した上限値を超えないよう、上限値ガードが適宜施される。その理由は、駆動部２３の内部に充填されているオイル４４が、ドライブディスク４１，４３両者の回転速度の差により加熱し変質することを防止するためである。
【００４４】
傾斜角補正係数算出部Ｍ３２では、傾斜角センサ６２により取得した路面傾斜角に基づき、傾斜角補正係数を算出する。
【００４５】
ここで、傾斜角補正係数は、上り勾配時には目標回転速度を減少させ、下り勾配時には目標回転速度を上昇させるための係数である。（１）式から明らかなように、傾斜角補正係数が正の値（＞０）の場合には最終目標回転速度は目標回転速度に対し上昇側に補正され、負の値（＜０）の場合には最終目標回転速度は目標回転速度に対し減少側に補正される。傾斜角補正係数は、図９に示す関係に基づいて算出される。図９において、横軸は路面傾斜角を示しており、上り坂における路面傾斜角を正の値とする。縦軸は、傾斜角補正係数を示す。
【００４６】
上り勾配である場合、傾斜角補正係数は、路面傾斜角が勾配しきい値Ａ１未満であればゼロであり、Ａ１以上であれば負の値で算出される。路面傾斜角がＡ１以上である場合、傾斜角補正係数は路面傾斜角に比例して小さくなるよう算出される。また、傾斜角補正係数には下限値ガードのための下限値Ｂ１が設けられている。
【００４７】
下り勾配である場合、傾斜角補正係数は、路面傾斜角（ここでは負側の傾斜角）が勾配しきい値Ａ２未満であればゼロであり、Ａ２以上であれば正の値で算出される。路面傾斜角（ここでは負側の傾斜角）がＡ２以上である場合、傾斜角補正係数は路面傾斜角に比例して大きくなるよう算出される。また、傾斜角補正係数には上限値ガードのための上限値Ｂ２が設けられている。
【００４８】
最終目標回転速度算出部Ｍ３３では、上記（１）式に基づいて最終目標回転速度を算出し出力する。
【００４９】
図６に、デューティ指令値算出部Ｍ４０に関する処理の機能ブロック図を示す。ここでは、フィードバック制御が実行可能な場合（Ｆ／Ｂ制御信号がオンの場合）には、フィードバック制御（ＰＩＤ制御）によりデューティ指令値を算出する。フィードバック制御が実行不可能な場合（Ｆ／Ｂ制御信号がオフの場合）には、最終目標回転速度とファン出力軸回転速度とによりデューティ指令値を算出する。
【００５０】
デューティベース値算出部Ｍ４１では、ファン入力軸回転速度と最終目標回転速度とをパラメータとしてデューティベース値を選択する。図１０に示すように、デューティベース値を算出するにはデューティ算出マップを用いる。デューティ算出マップには、ファン入力軸回転速度と最終目標回転速度とに対応付けてデューティがマップ値として登録されており、都度のパラメータ値に基づいてデューティベース値が算出される。このデューティベース値に対しては、上限値ガードが適宜施される。
【００５１】
偏差算出部Ｍ４２では、最終目標回転速度とファン出力軸回転速度との偏差を算出する。ＰＩＤ制御部Ｍ４３では、ファン入力軸回転速度と上記偏差とをパラメータとして、ＰＩＤ制御における比例項・微分項・積分項を算出するとともに、それら各項を加算してデューティＦ／Ｂ値を算出する。
【００５２】
加算部Ｍ４４では、デューティベース値とデューティＦ／Ｂ値とを加算する。そして、同加算値に予め規定した上限値若しくは下限値を超えないよう上下限値ガードを施した値をＦ／Ｂ後デューティとして出力する。
【００５３】
デューティ指令値出力部Ｍ４５は２入力１出力の選択器である。ここでは、Ｆ／Ｂ制御信号がオンかオフかにより、デューティベース値かＦ／Ｂ後デューティかの何れかをデューティ指令値とする。Ｆ／Ｂ制御信号がオンの場合は、Ｆ／Ｂ後デューティをデューティ指令値として選択する。また、センサの故障等に起因してＦ／Ｂ制御信号がオフとなる場合は、フェールセーフのためデューティベース値をデューティ指令値として選択する。
【００５４】
上記図３に基づくファン回転速度制御によれば、車両の走行路面やエンジン出力の設定に応じてファン回転モードが選択され、同ファン回転モードに応じて機関駆動式ファン２２の回転速度が制御される。
【００５５】
また、車両が坂道を走行する際に、以下のように機関駆動式ファン２２の回転速度が制御される。すなわち上り勾配である場合、傾斜角補正係数は路面傾斜角がＡ１以上であれば負の値で算出されるため、最終目標回転速度は目標回転速度に対し減少する。また、下り勾配である場合、傾斜角補正係数は路面傾斜角がＡ２以下であれば正の値で算出されるため、最終目標回転速度は目標回転速度に対し上昇する。
【００５６】
また、上記図９の関係によれば、上り勾配時の勾配しきい値Ａ１を下り勾配時の勾配しきい値Ａ２よりも大きく設定した（｜Ａ１｜＞｜Ａ２｜）。このため、上り勾配時に最終目標回転速度を目標回転速度に対し減少させる勾配しきい値は、下り勾配時の最終目標回転速度を目標回転速度に対し上昇させる勾配しきい値よりも大きくなる。
【００５７】
路面傾斜角がＡ１以上又はＡ２以下の場合において、傾斜角補正係数は路面傾斜角に比例して算出されるが、その変更度合い（図９においては、路面傾斜角に対する傾斜角補正係数の傾き）は、上り勾配時の方を下り勾配時と比べて小さくした。このため、最終目標回転速度の目標回転速度に対する変更度合いは、上り勾配時の方が下り勾配時と比べて小さくなる。
【００５８】
傾斜角補正係数を下限値ガード値Ｂ１及び上限値ガード値Ｂ２の範囲内で算出した。このため、最終目標回転速度の目標回転速度に対する補正量は上限値及び下限値を有する。より具体的には、上り勾配時には、最終目標回転速度の目標回転速度に対する補正量は下限値を下回らないよう制御される。一方、下り勾配時には、同補正量は上限値を上回らないよう制御される。更に、上り勾配時の下限値ガード値Ｂ１を下り勾配時の上限値ガード値Ｂ２よりも小さく設定した（｜Ｂ１｜＜｜Ｂ２｜）。このため、目標回転速度を基準とした場合、上り勾配時の最終目標回転速度の減少側への限界値は、下り勾配時の最終目標回転速度の上昇側への限界値よりも小さくなる。
【００５９】
次に、上記における機関駆動式ファン２２の出力軸回転速度の制御手順を図１１から図１４のフローチャートを用いて説明する。図１１は、デューティ指令値を算出する全体のフローチャートであり、本ルーチンはＥＣＵ５０によって所定の時間周期（例えば、２５６ｍｓ）で繰り返し実行される。
【００６０】
図１１において、ステップＳ１０では、制御実行条件が成立するか否かを判定する。詳しくは、エンジン回転速度ＮＥが所定の値（例えば、２５０ｒｐｍ）以上であれば制御実行条件が成立すると判定し、次のステップＳ２０へ進む。制御実行条件が不成立の場合は本ルーチンを終了する。ステップＳ２０では、制御のための各種情報として各種センサ等の検出信号により算出した外気温、冷却水温、エンジン回転速度、路面傾斜角、ファン出力軸回転速度等とともに、走行路面やエンジン出力等の設定信号を読み込む。ステップＳ３０では、エンジン２の単位時間当たりの発熱量に応じてファン回転モードを選択し、選択されたモードに応じた目標デューティを出力する。この目標デューティの算出手順の詳細を図１２に示す。
【００６１】
図１２において、ステップＳ３１及びステップＳ３２では、外気温と冷却水温とをパラメータとしたデューティ算出マップに基づいてファン回転モードごとの目標デューティを算出する。ステップＳ３１では高回転モードの場合における目標デューティを、ステップＳ３２では低回転モードの場合における目標デューティを算出する。ステップＳ３３では、走行路面やエンジン出力の設定値をパラメータとしたマップに基づいてファン回転モードを選択する。ステップＳ３４では、ステップＳ３３で選択したファン回転モードを読み込む。そして、ファン回転モードが高回転モードであればステップＳ３５へ進み、低回転モードであればステップＳ３６へと進む。ステップＳ３５では高回転モード用の目標デューティを出力し、本サブルーチンを終了する。ステップＳ３６では低回転モード用の目標デューティを出力し、本サブルーチンを終了する。
【００６２】
図１１の説明に戻り、ステップＳ４０では、ファン出力軸回転速度の最終目標値である最終目標回転速度を算出する。この最終目標回転速度の算出手順の詳細を図１３に示す。
【００６３】
図１３において、ステップＳ４１では、目標デューティとファン入力軸回転速度とをパラメータとして目標回転速度を算出する。ステップＳ４２では、路面傾斜角に基づき傾斜角補正係数を算出する。ステップＳ４３では、ステップＳ４１，４２で算出した目標回転速度と傾斜角補正係数とから最終目標回転速度を算出して本サブルーチンを終了する。
【００６４】
図１１の説明に戻り、ステップＳ５０では、デューティ指令値を算出する。このデューティ指令値の算出手順の詳細を図１４に示す。
【００６５】
図１４において、ステップＳ５１ではファン入力軸回転速度と最終目標回転速度とをパラメータとしたデューティ算出マップを用いてデューティベース値を算出する。同デューティベース値には上限値ガードが施してある。一方、ステップＳ５２以降では最終目標回転速度とファン出力軸回転速度との偏差に基づいたフィードバック制御（ＰＩＤ制御）を実行する。ステップＳ５２で最終目標回転速度とファン出力軸回転速度との偏差を算出し、この偏差を用いてステップＳ５３ではＰＩＤ制御におけるデューティＦ／Ｂ値を算出する。ステップＳ５４では、ベースデューティとデューティＦ／Ｂ値との加算値に上下限値ガードを施した値をＦ／Ｂ後デューティとして算出する。ステップＳ５５では、フィードバック制御実行条件が成立するか否かを判定する。同実行条件が成立する場合には、ステップＳ５６へ進みＦ／Ｂ後デューティをデューティ指令値として出力する。同実行条件が不成立となる場合には、ステップＳ５７へ進みデューティベース値をデューティ指令値として出力する。以上で、本サブルーチンを終了する。
【００６６】
図１１の説明に戻り、ステップＳ５０でデューティ指令値を機関駆動式ファン２２の駆動部２３へ出力した後、本ルーチンを終了する。
【００６７】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００６８】
機関駆動式ファン２２のファン回転モードとして、高回転モードと低回転モードとを設けた。そして、エンジン２の単位時間当たりの発熱量に応じて、高回転モードと低回転モードとを適宜切り替える構成とした。これにより、エンジン２の冷却水温が変化しようとした場合においても、機関駆動式ファン２２の冷却量を過不足無く調整することが可能となる。
【００６９】
走行路面設定装置６４からの設定信号に応じて、ファン回転モードを切り替え可能とした。これにより、走行路面の違いによるエンジン発熱量の変化に拘らず、冷却水温を所定の範囲内に過不足無く維持することが可能となる。
【００７０】
エンジン出力設定装置６６からの設定信号に応じて、ファン回転モードを切り替え可能とした。これにより、優先すべきエンジン性能の違いによるエンジン発熱量の変化に拘らず、冷却水温を所定の範囲内に過不足無く維持することが可能となる。
【００７１】
ファン出力軸回転速度を、路面勾配が上り勾配である場合には減少させ、下り勾配である場合には上昇させるよう制御した。この制御を実現するため、ファン出力軸回転速度の最終目標値である最終目標回転速度を算出する際、路面傾斜角に応じた回転速度補正を行った。これにより、上り勾配である場合にはエンジン２の冷却性能を維持しつつ、下り勾配である場合にはエンジン効率を向上することが可能となる。
【００７２】
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
【００７３】
上記実施の形態では、走行路面及びエンジン出力の両方の設定に応じてファン回転モードを切り替えていたが、何れか片方のみの設定に応じてファン回転モードを切り替えても良い。例えば、走行路面のみの設定に応じてファン回転モードを切り替えても良い。
【００７４】
上記実施の形態では、エンジン２の単位時間当たりの発熱量に応じて２つのファン回転モード（高回転モード、低回転モード）を切り替える構成としたが、これを変更しても良い。例えば、エンジン発熱量に応じて３つ以上のファン回転モードを切り替える構成にすることで、機関駆動式ファン２２の冷却量を３段階以上に調整することが可能である。
【００７５】
上記実施の形態では、走行路面設定装置６４はユーザの入力操作により都度の走行路面を設定するものであったが、この走行路面をナビゲーション装置の出力に基づき設定しても良い。このナビゲーション装置には、地図情報と地図に対応させた走行路面情報が記憶されている。従って、ナビゲーション装置は、ＧＰＳ衛星やＶＩＣＳ等からの電波を受信することにより、走行路面を自動且つリアルタイムに把握することが可能となる。このナビゲーション装置が把握した走行路面情報を、所定の周期で走行路面設定装置６４へ出力させることにより、ユーザの入力操作の場合と比べてより迅速に走行路面を設定することが可能である。
【００７６】
上記実施の形態では、路面傾斜角に基づく補正を最終目標回転速度算出部Ｍ３０にて実施したが、目標デューティ算出部Ｍ２０若しくはデューティ指令値算出部Ｍ４０にて実施しても良い。例えば、目標デューティ算出部Ｍ２０にて路面傾斜角に基づく補正を実施する場合には、ファン回転モードごとのデューティ算出マップに関し、路面傾斜角に応じて上り勾配用、下り勾配用、平坦路用の３種類のマップを用いる。本処理によっても、上り勾配時にはファン出力軸回転速度を減少させ、下り勾配時にはファン出力軸回転速度を上昇させる制御が実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】発明の実施の形態におけるエンジンシステムの全体構成を示す図。
【図２】機関駆動式ファンの断面構成を示す図。
【図３】機関駆動式ファンのデューティ指令値を算出する処理の機能ブロック図。
【図４】目標デューティ算出部の詳細を示すブロック図。
【図５】最終目標回転速度算出部の詳細を示すブロック図。
【図６】デューティ指令値算出部の詳細を示すブロック図。
【図７】目標デューティ算出マップを示す図。
【図８】ファン回転モード選択マップを示す図。
【図９】傾斜角補正係数の算出方法を示す図。
【図１０】デューティベース値算出マップを示す図。
【図１１】機関駆動式ファンのデューティ指令値の算出手順を示すフローチャート。
【図１２】目標デューティの算出手順を示すフローチャート。
【図１３】最終目標回転速度の算出手順を示すフローチャート。
【図１４】デューティ指令値の算出手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７８】
２…エンジン、４…クランク軸、２２…機関駆動式ファン、４６…電磁ソレノイド、５０…ＥＣＵ、５２…水温センサ、５８…外気温センサ、６０…ファン回転センサ、６２…傾斜角センサ、６４…走行路面設定装置、６６…エンジン出力設定装置。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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