(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水冷式エンジンの冷却水を冷却するためのラジエータと、該ラジエータに対向して設けられた冷却ファンと、エンジンからラジエータへ排出される冷却水温度を検出する第１水温検出手段と、ラジエータからエンジンへ供給される冷却水温度を検出する第２水温検出手段と、前記第１水温検出手段により検出された冷却水温度が所定値よりも低い場合、前記第２水温検出手段により検出された冷却水温度に応じて冷却ファンの回転数を制御し、また、前記第１水温検出手段により検出された冷却水温度が所定値を越えた場合、前記第１水温検出手段により検出された冷却水温度に応じて冷却ファンの回転数を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする冷却ファンの制御装置。
【請求項２】
前記所定値は、車速，エンジン回転数，トルクの何れかに応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載の冷却ファンの制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１水温検出手段により検出された冷却水温度が前記所定値を越えた場合、現在の冷却水温度と所定時間後の冷却水温度とから平均水温を算出し、該平均水温が前記所定値よりも低い場合、前記第２水温検出手段により検出された冷却水温度に応じて前記冷却ファンの回転数を制御し、また、前記平均水温が前記所定値よりも高い場合、前記第１水温検出手段により検出された冷却水の水温に応じて前記冷却ファンの回転数を制御するようにしたことを特徴とする請求項１，２の何れかに記載の冷却ファンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの冷却水を冷却するための冷却ファンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷却ファンの制御装置としては、例えば特開昭５８−９６１１９号公報に示されているように、水温センサによりエンジンの冷却水温が検出され、その検出結果に基づいて、ラジエータに対向して設けられた冷却ファンを作動・停止するようにしてある。
【０００３】
すなわち、検出水温が冷却ファン作動用の設定温度よりも高くなった場合には、冷却水を冷却する必要が生じたものとして、コンピュータが冷却ファンを作動させる一方、検出水温が停止用の設定温度よりも低くなった場合には、冷却水を冷却する必要がなくなったものとして、前記コンピュータが冷却ファンを停止させて、冷却水の水温の異常な上昇又は低下の抑制を制御するようにしてある。
【０００４】
ところで、このような冷却系においては、一般的にエンジン本体とラジエータの間にサーモスタットが設けられている。
【０００５】
このサーモスタットは、冷却水の水温により自己開閉する弁の一種で、冷却水の水温が所定値未満の時はエンジンおよびラジエータ間の通路を閉塞して、ラジエータからエンジン本体への流入を遮断する一方、冷却水の水温が所定値を越えるとエンジンおよびラジエータ間の通路を開放し、ラジエータからエンジン本体への流入を許容するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の構造では、冷却水の水温を検出する水温センサは、エンジン本体の冷却水排出口などエンジン本体内から排出される冷却水の水温を検出するエンジン排出口側、もしくは、ラジエータのロアタンクやラジエータとエンジン本体との配管途中などラジエータにより冷却され、エンジン本体内に供給される冷却水の水温を検出するエンジン供給口側の何れか一方に設けてあるのが一般的であった。
【０００７】
このように例えば、エンジン排出側にのみ水温センサを設け、該水温センサによりエンジン排出側の冷却水の水温を検出して、水温が設定値を越えた時にはコンピュータによって冷却ファンを作動させて冷却水の水温の異常な上昇を抑制しようとした場合、エンジン本体とラジエータとの間に設けたサーモスタットが水温が上昇してもすぐには全開にはならず徐々に開いていくので、開弁初期にはラジエータからエンジン本体への流入が少いために効果的に冷却水の水温を下げることができず、従って、冷却ファンの稼働率が増えてしまうという事態が生じる恐れがあった。
【０００８】
その結果、冷却ファンの回転に伴う騒音発生時間の増大、冷却ファンの耐久性低下、燃費の悪化といった各種不具合が生じる恐れがあった。
【０００９】
一方、エンジン周辺部品の熱対策など、エンジンルームの熱環境上はエンジン排出側の水温を一定温度範囲にしておくことが好ましいが、エンジン供給側にのみ水温センサを設けた場合、エンジン出入口での水温差が常に一定ではないため、このエンジン供給側の水温センサだけでエンジン排出側の水温を一定温度範囲に保つことは困難で、エンジン周辺部品の熱対策など各種対策を施す必要があった。
【００１０】
そこで本発明は、冷却ファン稼働率が増えることによる不具合の発生を抑制すると共に、エンジン排出側の水温を一定値範囲に保ち、エンジンルーム内の熱環境の向上を図ることのできる冷却ファンの制御装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１にあっては、水冷式エンジンの冷却水を冷却するためのラジエータと、該ラジエータに対向して設けられた冷却ファンと、エンジンからラジエータへ排出される冷却水温度を検出する第１水温検出手段と、ラジエータからエンジンへ供給される冷却水温度を検出する第２水温検出手段と、前記第１水温検出手段により検出された冷却水温度が所定値よりも低い場合、前記第２水温検出手段により検出された冷却水温度に応じて冷却ファンの回転数を制御し、また、前記第１水温検出手段により検出された冷却水温度が所定値を越えた場合、前記第１水温検出手段により検出された冷却水温度に応じて冷却ファンの回転数を制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
請求項２にあっては、請求項１に記載の所定値は、車速，エンジン回転数，トルクの何れかに応じて設定されることを特徴としている。
【００１３】
請求項３にあっては、請求項１，２に記載の制御手段は、前記第１水温検出手段により検出された冷却水温度が前記所定値を越えた場合、現在の冷却水温度と所定時間後の冷却水温度とから平均水温を算出し、該平均水温が前記所定値よりも低い場合、前記第２水温検出手段により検出された冷却水温度に応じて前記冷却ファンの回転数を制御し、また、前記平均水温が前記所定値よりも高い場合、前記第１水温検出手段により検出された冷却水の水温に応じて前記冷却ファンの回転数を制御するようにしたことを特徴としている。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１によれば、水冷式エンジンの冷却水を冷却するためのラジエータと、該ラジエータに対向して設けられた冷却ファンと、エンジンからラジエータへ排出される冷却水温度を検出する第１水温検出手段と、ラジエータからエンジンへ供給される冷却水温度を検出する第２水温検出手段と、前記第１水温検出手段により検出された冷却水温度が所定値よりも低い場合、前記第２水温検出手段により検出された冷却水温度に応じて冷却ファンの回転数を制御し、また、前記第１水温検出手段により検出された冷却水温度が所定値を越えた場合、前記第１水温検出手段により検出された冷却水温度に応じて冷却ファンの回転数を制御する制御手段とを備えてあるため、第１水温検出手段で検出されるエンジン排出側の冷却水の水温が基準値以下の場合には、ラジエータを介した水温を検出する第２水温手段により検出した水温に応じてラジエータに対向して設けた冷却ファンの回転数を制御するようにしてあるので、エンジン本体とラジエータとの間に設けたサーモスタットがラジエータからエンジン本体への経路を閉塞しているときには、第２水温検出手段で検出される水温に変化は現れずに冷却ファンの無駄な稼働を防止することができると共に、前記サーモスタットがラジエータからエンジンへの経路を開放したときには、前記第２水温検出手段により冷却水の水温を検出して、制御手段により水温に応じてラジエータに対向して設けた冷却ファンの回転数を制御し、効果的に冷却水を空冷することができる一方、第１水温検出手段で検出される冷却水の水温が基準値を越えた場合には、制御手段が該第１水温検出手段により検出される冷却水の水温が基準値以下になるまでラジエータに対向して設けた冷却ファンを作動させて冷却水を空冷し、エンジン排出側の冷却水の水温を下げるので、エンジンルームの熱環境を適正に保ち、周辺部品への熱による影響を低減することができる。
【００１５】
請求項２によれば、請求項１の効果に加えて、前記所定値は、車速，エンジン回転数，トルクの何れかに応じて設定されるようにしてあるため、エンジンのアイドリング時や走行時など運転状況に応じて冷却ファンの回転数制御を行うことができる。
【００１６】
請求項３によれば、請求項１，２の効果に加えて、前記制御手段は車両の急加速、急減速時などエンジン負荷や車速が大きく変化した際に、一時的にエンジン排出側の冷却水の水温が大きく上昇変化して、第１水温検出手段により検出された冷却水温度が前記所定値を越えた場合、現在の冷却水温度と所定時間後の冷却水温度とから平均水温を算出し、該平均水温が前記所定値よりも低い場合、前記第２水温検出手段により検出された冷却水温度に応じて前記冷却ファンの回転数を制御し、また、前記平均水温が前記所定値よりも高い場合、前記第１水温検出手段により検出された冷却水の水温に応じて前記冷却ファンの回転数を制御するようにしてあるため、冷却水の水温が一時的な変化なのかどうかを判断し、第１水温検出手段と、第２水温検出手段との切り替え頻度を抑制し、適正に冷却ファンの回転数制御を行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面と共に詳述する。
【００１８】
図１は、本発明を適用した冷却ファンの制御装置の概略構成を示すもので、１はエンジン本体を示しており、このエンジン本体１が加熱するのを防止するためにその内部に図外のウォータージャケットを設け、該ウォータージャケット内に冷却水を流すことによってエンジン本体１を水冷するようにしてある。
【００１９】
エンジン本体１の前方には、アッパタンク２、コア３、ロアタンク４からなるラジエータ５が配置してある。コア３はアッパタンク２及びロアタンク４を連結する図外の多数本のチューブとそれらチューブの周囲に設けられた図外の冷却フィンとを備えている。
【００２０】
６はエンジン本体１の冷却水排出口にその一端を接続した冷却水の第１通路を示し、該第１通路６の他方端は前記ラジエータ５のアッパタンク２に接続してある。
【００２１】
また、７はエンジン本体１の冷却水供給口にその一端を接続した冷却水の第２通路を示しており、該第２通路７の他方端は前記ラジエータ５のロアタンク４に連通してある。
【００２２】
これら第１通路６，第２通路７，エンジン本体１内の図外のウォータージャケット，ラジエータ５，及び後述するバイパス通路８により冷却水通路９を形成している。
【００２３】
この冷却水通路９の一部、具体的には第２通路７とウォータージャケットとの接続部分には図外のウォーターポンプが設けてあり、このウォーターポンプを起点として冷却水は前記冷却水通路９内を循環している。
【００２４】
この循環中、冷却水は図外のウォータージャケットを通過する際にエンジン本体１の熱を吸収し、基本的にラジエータ５のコア３を通過する際に前述した図外の冷却フィンから熱を放射している。
【００２５】
第１通路６及び第２通路７はバイパス通路８によって連通されていて、後述するサーモスタット１０の働きにより、冷却水がラジエータ５を迂回する際にはこのバイパス通路８を介して冷却水が循環できるようになっている。
【００２６】
前記サーモスタット１０は第２通路７に対するバイパス通路８の合流部分に配設されている。このサーモスタット１０は冷却水の温度に応じて作動する感熱弁で、本実施形態ではワックスの熱による膨張・収縮を利用して通路を開閉するいわゆるワックス型のものが用いられている。
【００２７】
なお、サーモスタット１０をこのようなワックス型のものにかえて電子制御のものにしてもよいことはもちろんである。
【００２８】
サーモスタット１０は冷却水の温度Ｔが予め定めた所定値以下のとき、第２通路７のラジエータ５側を閉塞してラジエータ５からエンジン本体１への冷却水の流通を遮断すると共に、バイパス通路８側を開放して、該バイパス通路８からエンジン本体１への流通を許容する。
【００２９】
一方、サーモスタット１０は冷却水の温度Ｔが所定値を越えた場合、第２通路のラジエータ５側を開放して、ラジエータ５からエンジン本体１への冷却水の流通を許容すると共に、バイパス通路８側を閉塞して、該バイパス通路８からの第２通路７への冷却水の流通を遮断する。
【００３０】
本実施形態では、前記ラジエータ５に対向するようにして冷却ファン１１が設けてある。
【００３１】
この冷却ファン１１は強制的にラジエータ５に風を送ることによって、該ラジエータ５の放熱作用を促進するためのファン１２と、該ファン１２を回転させるためのモータ１３とを備えている。
【００３２】
また、第１通路６の途中、具体的には第１通路６のエンジン排出側の端部に、エンジン本体１から排出される直後の冷却水の水温Ｔ1を検出する第１水温検出手段としての水温センサ１４を設けると共に、第２通路７の途中、具体的には第２通路７のラジエータ５のロアタンク４側の端部に、ラジエータ５により冷却されエンジン本体１に供給される直前の冷却水の水温Ｔ2を検出する第２水温検出手段としての水温センサ１５を設けてある。
【００３３】
さらに、エンジン本体１等には、スロットル開度を検出するスロットルポジショニングセンサ，エンジン回転数を検出する回転数センサ，吸入空気量を検出するエアフローメータ，吸気温センサ，車速センサ等の各種運転状況を検出するセンサ類が設けられている。
【００３４】
前記水温センサ１４，１５をはじめとする各種センサからの信号はエンジンコントロールユニット１６に入力されている。
【００３５】
本実施形態において、エンジンコントロールユニット１６は基準値設定手段、及び冷却ファン１１を制御する制御手段としての演算・制御を担っている。
【００３６】
次にこのような冷却ファン１１の制御内容を図２のフローチャートと共に具体的に説明する。
【００３７】
この図２に示すフローチャートはエンジンコントロールユニット１６によって実行される各処理のうち、モータ１３へ供給する電圧を制御して冷却ファン１１の回転数制御をするために行われる「冷却ファン制御ルーチン」であり、エンジン始動時からエンジン停止時まで所定時間毎の定時割り込みで実施される。
【００３８】
ステップ１０１で水温センサ１４，１５をはじめとする各種センサ等の検出結果から冷却水の水温Ｔ1，Ｔ2等各種運転状態を示す信号を読み込み、各種運転状況に応じて水温の基準値Ｔaを算出する。
【００３９】
この実施形態では、この水温の基準値Ｔaを設定する際、図６に示すようなマップに基づいてその時の車速に応じた基準値Ｔaを算出するようにしている。
【００４０】
なお、ここではこのように車速に応じて水温の基準値Ｔaを算出するようにしているが、その他、エンジン回転数，トルク等を用いて基準値Ｔaを算出するようにしても良い。
【００４１】
次に、ステップ１０２において、水温センサ１４で検出されたエンジン排出側の冷却水の水温Ｔ1が、ステップ１において算出された基準値Ｔa以下かどうかを判断する。
【００４２】
ステップ１０２でエンジン排出側の水温Ｔ1が基準値Ｔa以下であると判断されると、ステップ１０３に進み、水温センサ１５で検出されたエンジン本体１に供給される直前の冷却水の水温Ｔ2でファン回転数Ｄを制御するマップＤ＝Ｄ2（図５）を選択しステップ１０４でファン回転数Ｄを制御する。
【００４３】
一方、ステップ１０２でエンジン排出直後の水温Ｔ1が基準値Ｔaを越えたと判断されると、ステップ１０５に進み、水温Ｔ1でファン回転数Ｄを制御するマップＤ＝Ｄ1（図４）を選択し、ステップ１０４でファン回転数Ｄを制御する。
【００４４】
以上のように、水温センサ１４で検出されるエンジン排出側の冷却水の水温Ｔ1が基準値Ｔa以下の場合には、ラジエータ５を介した水温を検出する水温センサ１５により検出した水温Ｔ2に応じて冷却ファン１１の回転数Ｄを制御するようにしてあるので、サーモスタット１０がラジエータ５からエンジン本体１への経路を閉塞しているときには、水温センサ１５で検出される水温Ｔ2に変化は現れずに冷却ファン１１の無駄な稼働を防止することができると共に、前記サーモスタット１０がラジエータ５からエンジン本体１への経路を開放して、バイパス通路８と、第２通路７との経路を閉塞したときには、水温センサ１５により冷却水の水温Ｔ2を検出して、この水温に応じてラジエータ５に対向して設けた冷却ファン１１の回転数Ｄを制御し、効果的に冷却水を空冷することができる。
【００４５】
一方、水温センサ１４で検出される冷却水の水温Ｔ1が基準値Ｔaを越えた場合には、制御手段は水温センサ１４により検出される冷却水の水温Ｔ1が基準値Ｔa以下になるまでラジエータ５に対向して設けた冷却ファン１１を作動させて冷却水を空冷し、エンジン排出側の冷却水の水温を下げるので、エンジンルームの熱環境を適正に保ち、周辺部品への熱による影響を最小限に抑えることができる。
【００４６】
しかも、運転状況（例えば、エンジン負荷の大きさや車速）に応じてエンジン本体１から排出されるエンジン排出側の冷却水の水温Ｔ1の基準値Ｔaを設定するようにしてあるため、走行状況に応じて冷却ファン１１の回転数制御を適切に行うことができる。
【００４７】
次に本発明の第２実施形態を図３に示すフローチャートと共に説明する。
【００４８】
ステップ２０１で第一実施形態と同様に水温センサ１４，１５をはじめとする各種センサ等の検出結果から冷却水の水温Ｔ1，Ｔ2等各種運転状態を示す信号を読み込み、各種運転状況に応じて水温の基準値Ｔaを算出する。
【００４９】
次に、ステップ２０２において、現在の水温センサ１４で検出されたエンジン排出側の冷却水の水温Ｔ1が、ステップ２０１において算出された基準値Ｔa以下かどうかを判断する。
【００５０】
ステップ２０２でエンジン排出側の水温Ｔ1が基準値Ｔa以下であると判断されると、ステップ２０７に進み、水温Ｔ2でファン回転数Ｄを制御するマップＤ＝Ｄ2（図５）を選択しステップ２０６でファン回転数Ｄを制御する。
【００５１】
一方、ステップ２でエンジン排出側の水温Ｔ1が基準値Ｔaを越えたと判断されると、ステップ２０３に進み水温Ｔ1が基準値Ｔaを越えた時刻を時刻ｔとして時刻ｔから単位時間当たりの平均水温Ｔ1’を算出し、ステップ２０４において、この単位時間当たりの平均水温Ｔ1’が基準値Ｔa以下かどうかを判断する。
【００５２】
ステップ２０４で単位時間当たりの平均水温Ｔ1’が基準値Ｔa以下であると判断されると、ステップ２０７に進み、水温Ｔ2でファン回転数Ｄを制御するマップＤ＝Ｄ2（図５）を選択しステップ２０６でファン回転数Ｄを制御する。
【００５３】
一方、ステップ２０４で単位時間当たりの平均水温Ｔ1’が基準値Ｔaを越えたと判断されると、ステップ２０５に進み、水温Ｔ1でファン回転数Ｄを制御するマップＤ＝Ｄ1（図４）を選択し、ステップ２０６でファン回転数Ｄを制御する。
【００５４】
以上のように車両の急加速、急減速時などエンジン負荷や車速が大きく変化してエンジン排出側の冷却水の水温が一時的に大きく上昇変化して、水温センサ１４で検出される水温Ｔ1が基準値設定手段により設定された基準値Ｔaを越えたとしても、制御手段は、前記第１水温検出手段１４により検出された冷却水の水温Ｔ1が基準値Ｔaを越えた時間Ｓからの単位時間当たりの平均水温Ｔ1’を算出し、この算出された平均水温Ｔ1’が基準値Ｔaよりも低い場合には、水温センサ１５により検出された冷却水の水温Ｔ2に応じて前記冷却ファン１１の回転数Ｄを制御すると共に、この算出された冷却水の平均水温Ｔ1’が前記基準値設定手段により設定された基準値Ｔaを越えた場合には、水温センサ１４により検出された冷却水の水温Ｔ1に応じて前記冷却ファン１１の回転数Ｄを制御するようにしてあるため、冷却水の水温が一時的な変化なのかどうかを判断し、水温センサ１４と、水温センサ１５との切り替え頻度を抑制し、ファン騒音の増減の頻度を抑制するため、適正に冷却ファンの回転数制御を行うことができる。
【００５５】
また、これら第１，第２実施形態において、冷却ファン１１の回転数Ｄの制御量が、水温センサ１４によるマップＤ＝Ｄ1（図４）と水温センサ１５によるマップＤ＝Ｄ2（図５）との切り替わりでは、理論上は回転数Ｄがステップ的に変化するような場合であっても、図７の波線に示すように回転数Ｄを段階的に制御して回転数の急激な変化による不具合を抑制するようにしていることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における冷却ファン制御装置の概略構成図。
【図２】同実施形態における制御システムのフローチャート。
【図３】本発明の第２実施形態における制御システムのフローチャート。
【図４】冷却ファン回転数制御マップ（Ｄ＝Ｄ1）。
【図５】冷却ファン回転数制御マップ（Ｄ＝Ｄ2）。
【図６】車速に応じて基準値Ｔaを制御するマップ。
【図７】切り替え時における冷却ファン回転数制御の説明図。
【符号の説明】
１  エンジン本体
５  ラジエータ
６  第１通路
７  第２通路
８  バイパス通路
１１  冷却ファン
１４  水温センサ（第１水温検出手段）
１５  水温センサ（第２水温検出手段）
１６  エンジンコントロールユニット（制御手段）
【図１】
0003799803.tif 000002
【図２】
0003799803.tif 000003
【図３】
0003799803.tif 000004
【図４】
0003799803.tif 000005
【図５】
0003799803.tif 000006
【図６】
0003799803.tif 000007
【図７】
0003799803.tif 000008