ファン制御装置
【課題】エンジンの温度を所定の範囲内に保ちつつ燃費を向上することの可能なファン制御装置を提供する。
【解決手段】ファン制御装置２０は、入力部２１を介して入力されるエンジン冷却液の温度、燃料噴射量、車両の速度、アクセル開度、エンジン回転速度に基づいて車両の運転状態を通常状態、高負荷状態、発進・加速状態の中から推定する。そして、エンジン冷却液の温度に対するファン１４の駆動量が規定された通常マップ２４ａ、高負荷マップ２４ｂ、発進・加速マップ２４ｃから推定した運転状態に対応するマップを選択する。そして、上記エンジン冷却液の温度に基づいて、推定された運転状態に対応するマップからファン１４の駆動量を選択し、ファン１４の回転速度の目標値を演算する。
【解決手段】ファン制御装置２０は、入力部２１を介して入力されるエンジン冷却液の温度、燃料噴射量、車両の速度、アクセル開度、エンジン回転速度に基づいて車両の運転状態を通常状態、高負荷状態、発進・加速状態の中から推定する。そして、エンジン冷却液の温度に対するファン１４の駆動量が規定された通常マップ２４ａ、高負荷マップ２４ｂ、発進・加速マップ２４ｃから推定した運転状態に対応するマップを選択する。そして、上記エンジン冷却液の温度に基づいて、推定された運転状態に対応するマップからファン１４の駆動量を選択し、ファン１４の回転速度の目標値を演算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの出力により回転するファンの回転速度を制御するファン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両用のエンジンには、一般に、エンジン冷却液の冷却効率を高めるため、エンジンの出力軸にファンクラッチを介してファンが連結されている。こうしたファンでは、通常、エンジン冷却液の冷却が不要なときにまでファンが作動すると、エンジンの出力損失が大きくなるばかりか、エンジン冷却液の温度が過度に低下して燃費の向上が妨げられることとなる。そこで、上述したファンの回転数を制御するファン制御装置には、こうした問題を解決するために、例えば特許文献１に記載のようなファンクラッチの制御方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載のファンクラッチの制御方法は、エンジン冷却液の温度やエンジンオイルの温度に閾値が設定され、各温度の測定値が閾値を超えたか否かによって、ファンクラッチの接続と切断とが制御される。こうした制御方法によれば、エンジン冷却液の温度やエンジンオイルの温度が閾値を超えるときにファンが駆動されるため、エンジン出力の損失が抑えられるとともにエンジン冷却液及びエンジンオイルの各々が所定の温度範囲に維持されやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、エンジン冷却液の温度の変化やエンジンオイルの温度の変化とは、車両の運転状態によって大きく異なることが少なくない。この点、上述のようなファンクラッチの制御方法では、ファンクラッチの接続と切断とが上記温度の閾値に基づいて切り替るため、例えば温度が急激に上昇する場合でも該温度が過度に高くならないように、所定の温度範囲において温度の閾値が低温側に設定されることが余儀なくされている。そのため、温度が急激に上昇することのない場合には、エンジン冷却液の温度やエンジンオイルの温度に対して必要とされる以上の回転速度でファンが駆動される場合があり、燃費を向上させるうえで依然として改善の余地が残されるものであった。
【０００６】
本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンの温度を所定の範囲内に保ちつつ燃費を向上することの可能なファン制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様の一つは、車両のエンジンを冷却するためのファンの回転を制御するファン制御装置であって、前記車両の運転状態を推定する運転状態推定部と、エンジン冷却液の温度と前記ファンの駆動量とが対応付けられた制御マップを前記運転状態ごとに記憶する記憶部と、前記運転状態推定部の推定した前記運転状態に対応する前記制御マップと前記エンジン冷却液の温度とから前記ファンの回転速度を演算する回転速度演算部とを備え、前記運転状態推定部は、前記車両が発進して加速している運転状態である発進・加速状態、前記エンジン冷却液における温度の上昇が相対的に大きい運転状態である高負荷状態、前記エンジン冷却液における温度の上昇が相対的に小さい運転状態である通常状態のうちのいずれか１つを推定する。
【０００８】
本発明の態様の一つによれば、車両の運転状態ごとの制御マップとエンジン冷却液の温度とからファンの回転速度が設定される。その結果、エンジン冷却液の温度の上昇に見合った回転速度でファンを回転することが可能である。そのため、エンジンの冷却に必要とされる回転速度以上の回転速度でファンが駆動される場合に比べて、ファンの駆動にともなうエンジン出力の損失を抑えること、ひいてはエンジンの温度を所定の範囲内に保ちつつ燃費の向上を図ることが可能となる。また、エンジンの冷却に必要とされる回転速度以上の回転速度でファンが駆動される場合に比べて、エンジン冷却液が高温に維持されやすくなると共に、エンジンオイルも高温に維持されやすくなることから、エンジンフリクションによるエンジン出力の損失を抑えることが可能にもなる。
【０００９】
また、車両が発進して加速している上記発進・加速状態では、エンジン冷却液の温度が他の運転状態と比べて、十分に低い場合が少なくない。一方、このような発進・加速状態とは、通常、低速高負荷状態にあるため、単に負荷状態に応じて運転状態が推定されるとなれば、このような発進・加速状態に対しても、高負荷状態と同様の制御マップが利用されることになる。この点、上述した態様であれば、発進・加速状態と高負荷状態に対して各別の制御マップが利用されることになる。それゆえに、上述した効果がより顕著なものとなる。
【００１０】
本発明の態様の一つは、前記記憶部には、前記高負荷状態に対応する前記制御マップである高負荷マップと、前記通常状態に対応する前記制御マップである通常マップと、前記発進・加速状態に対応する前記制御マップである発進・加速マップとが記憶され、前記高負荷マップには、前記エンジン冷却液の温度が第１設定温度以上の範囲で前記ファンの駆動量が対応付けられ、前記通常マップには、前記エンジン冷却液の温度が前記第１設定温度よりも高い第２設定温度以上の範囲で前記ファンの駆動量が対応付けられている。
【００１１】
本発明の態様の一つによれば、エンジン冷却液の温度の上昇が相対的に大きい高負荷状態では、エンジン冷却液の温度の上昇が相対的に小さい通常状態に比べて、エンジン冷却液の温度が低い状態から、ファンが駆動されることになる。その結果、高負荷状態におけるエンジンの冷却と通常状態における燃費の向上とを、より高い確率で実現することが可能である。
【００１２】
本発明の態様の一つによれば、前記発進・加速マップには、前記エンジン冷却液の温度の全範囲で、前記ファンの停止、若しくは、前記高負荷マップ及び前記通常マップにおいて同じ温度に対応付けられている駆動量以下の駆動量が設定されている。
車両が発進して加速している運転状態では、エンジン冷却液の温度が他の運転状態と比べて、十分に低い場合が少なくなく、また、エンジンの出力が特に必要とされる運転状態でもある。この点、本発明の態様の一つによれば、こうした発進・加速状態では、ファンが停止している、若しくは、他の運転状態よりもファンの回転が抑えられているため、燃費の向上が図られることに加え、ファンの駆動にともなうエンジン出力の損失が低減されることから、車両の加速性能が低下することを抑えることが可能でもある。
【００１３】
本発明の態様の一つは、前記運転状態推定部が、前記発進・加速状態の推定に際し、前記エンジン冷却液の温度が所定温度未満であることを条件として有する。
本発明の態様の一つによれば、エンジン冷却液の温度が所定温度未満であることを条件の一つとして発進・加速状態の推定が行われるため、エンジン冷却液の温度が所定温度以上であれば、たとえ他の条件が満たされるとしても、該運転状態が発進・加速状態として推定されることはない。その結果、発進・加速マップにおいて、ファンの停止、若しくはファンの回転が他の運転状態よりも抑えられる駆動量が設定されるとしても、エンジン冷却液がファンの停止、若しくはファンの回転が抑えられることにより過度に上昇することを、より確実に抑えることが可能である。
【００１４】
本発明の態様の一つは、前記運転状態推定部が、エンジン冷却液の温度、燃料噴射量、前記車両の速度、アクセル開度、エンジン回転速度に基づいて前記運転状態を推定する。
本発明の態様の一つによれば、エンジン冷却液の温度、燃料噴射量、車両の速度、アクセル開度、及びエンジン回転速度に基づいて運転状態が推定される。そのため、これらのパラメータから選択されたパラメータにより運転状態が推定される態様と比べて、運転状態の推定結果に関する精度が高められることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態におけるファン制御装置を制御対象となるファンを備えたエンジンとともに機能的に示す機能ブロック図。
【図２】同実施形態のファン制御装置が採用する通常マップの設定の態様を示すグラフ。
【図３】同実施形態のファン制御装置が採用する高負荷マップの設定の態様を示すグラフ。
【図４】同実施形態のファン制御装置が実行する運転状態推定処理の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のファン制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
［ファン制御装置の構成］
図１に示されるように、エンジン１１とラジエーター１２との間には、電子制御式のファンクラッチ１３を介してエンジン１１の出力軸１１ａに接続されたファン１４が配設されている。ファンクラッチ１３の接続と切断とは、ファン制御装置２０（以下、単に制御装置２０という）によってＰＷＭ制御（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調制御）される。そして、ファン１４とエンジン１１の出力軸１１ａとが接続されている間、出力軸１１ａの回転力がファン１４に伝達されて出力軸１１ａとともにファン１４が回転する。
【００１７】
制御装置２０は、図示されないＣＰＵ、各種制御プログラムや各種データが格納されたＲＯＭ、各種データが一時的に格納されるＲＡＭ等によって構成され、ＲＯＭに格納された各種制御プログラムに基づいて各種処理を実行する。
【００１８】
制御装置２０の入力部２１には、エンジン冷却液の現在の温度Ｔ（以下、冷却液温度Ｔという）を示す検出信号が温度検出センサー３１から入力され、また、燃料噴射量Ｑを示す検出信号が燃料噴射量センサー３２から所定の制御周期で入力される。また、入力部２１には、アクセル開度Ａｃを示す検出信号がアクセル開度センサー３３から入力され、また、エンジン１１が搭載された車両の車速ｖを示す検出信号が車速センサー３４から入力され、さらにまたエンジン回転速度Ｎｅを示す検出信号がエンジン回転速度センサー３５から所定の制御周期で入力される。
【００１９】
制御装置２０の主制御部２２は、運転状態推定部を構成するとともに、入力部２１に入力された冷却液温度Ｔ、燃料噴射量Ｑ、アクセル開度Ａｃ、車速ｖ、エンジン回転速度Ｎｅ、これら５つの情報に基づいて、車両の運転状態を推定する運転状態推定処理を実行する。なお、主制御部２２は、車両の運転状態が下記３つの運転状態のいずれであるかを推定する。
【００２０】
・エンジン冷却液の温度上昇が相対的に小さい運転状態である通常状態
・エンジン冷却液の温度上昇が相対的に大きい運転状態である高負荷状態
・発進あるいは加速している運転状態である発進・加速状態
制御装置２０の記憶部２３には、ファン１４の回転速度であるファン回転速度ＦＳのエンジン回転速度Ｎｅに対する比率である駆動比率Ｒと、冷却液温度Ｔとを関連付けた制御マップが、上述した３つの運転状態の各々に対して各別に記憶されている。すなわち、記憶部２３には、通常状態に対応する通常マップ２４ａ、高負荷状態に対応する高負荷マップ２４ｂ、及び発進・加速状態に対応する発進・加速マップ２４ｃが記憶されている。制御マップに設定された駆動比率Ｒは、エンジン冷却液が目標温度になる際のファン１４のファン回転速度ＦＳに基づく値であって、各種の実験結果やシミュレーション結果に基づいて上述した運転状態とエンジン回転速度Ｎｅごとに規定された値である。
【００２１】
図２に示されるように、通常マップ２４ａでは、冷却液温度Ｔが増えるに連れて駆動比率Ｒが段階的に増えるように、互い異なる６つの駆動比率Ｒが、下記６つの温度範囲の各々に対して設定されている。
【００２２】
・冷却液温度Ｔが第２設定温度である９０℃未満：駆動比率Ｒ＝０．０％
・冷却液温度Ｔが９０℃以上９２℃未満：駆動比率Ｒ＝３２．５％
・冷却液温度Ｔが９２℃以上９４℃未満：駆動比率Ｒ＝４５．０％
・冷却液温度Ｔが９４℃以上９５℃未満：駆動比率Ｒ＝６０．０％
・冷却液温度Ｔが９５℃以上９６℃未満：駆動比率Ｒ＝９０．０％
・冷却液温度Ｔが９６℃以上：駆動比率Ｒ＝１００％
図３に示されるように、高負荷マップ２４ｂでは、これもまた冷却液温度Ｔが増えるに連れて駆動比率Ｒが段階的に増えるように、互い異なる５つの駆動比率Ｒが、下記５つの温度範囲の各々に対して設定されている。また、高負荷マップ２４ｂでは、駆動比率Ｒが０．０％よりも大きくなる冷却液温度Ｔが、通常マップ２４ａと比べて低く、同じ冷却液温度Ｔにて、通常マップ２４ａと同じ駆動比率Ｒ、あるいは通常マップ２４ａよりも高い駆動比率Ｒが設定されている。
【００２３】
・冷却液温度Ｔが第１設定温度である８９℃未満：駆動比率Ｒ＝０．０％
・冷却液温度Ｔが８９℃以上９１℃未満：駆動比率Ｒ＝３５．０％
・冷却液温度Ｔが９１℃以上９３℃未満：駆動比率Ｒ＝５０．０％
・冷却液温度Ｔが９３℃以上９５℃未満：駆動比率Ｒ＝６０．０％
・冷却液温度Ｔが９５℃以上９６℃未満：駆動比率Ｒ＝９０．０％
・冷却液温度Ｔが９６℃以上：駆動比率Ｒ＝１００％
また、発進・加速マップ２４ｃでは、冷却液温度Ｔに関わらず、駆動比率Ｒが０．０％に設定されている。
【００２４】
制御装置２０の主制御部２２は、駆動量選択部として、運転状態推定処理にて選択した運転状態の制御マップと冷却液温度Ｔとに基づいて駆動比率Ｒを選択する。そして、主制御部２２は、回転速度演算部として、該主制御部２２の選択した駆動比率Ｒとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて、ファン回転速度ＦＳの目標値である目標回転速度ＴＦＳを算出し、該算出した目標回転速度ＴＦＳをＰＷＭ制御部２５に出力する。
【００２５】
ＰＷＭ制御部２５には、上記目標回転速度ＴＦＳの他、ファン１４の現在の回転速度を示す検出信号が所定の制御周期で入力される。ＰＷＭ制御部２５は、ファン１４の現在の回転速度と目標回転速度ＴＦＳとに基づくフィードバック制御によりデューティ比を演算し、該演算したデューティ比に基づく駆動信号をファンクラッチ１３に出力する。
【００２６】
［ファン制御装置の作用］
次に、制御装置２０が実行する運転状態推定処理の処理手順について図４を参照して説明する。なお、運転状態推定処理は、運転状態が上述した３つの運転状態のいずれであるかを推定する処理であって、所定の制御周期ごとに繰り返して実行される。
【００２７】
まず、主制御部２２は、予め設定された第１設定車速ｖ１、例えば２０ｋｍ／ｈと車速ｖとを比較し、車速ｖが第１設定車速ｖ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。車速ｖが第１設定車速ｖ１未満であると判断された場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、主制御部２２は、予め設定された第１設定開度Ａｃ１、例えば１０％とアクセル開度Ａｃとを比較し、アクセル開度Ａｃが第１設定開度Ａｃ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。
【００２８】
アクセル開度Ａｃが第１設定開度Ａｃ１以上であると判断された場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、主制御部２２は、予め設定された第３設定温度Ｔ３、例えば９３℃と冷却液温度Ｔとを比較し、冷却液温度Ｔが第３設定温度Ｔ３以下であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。そして、冷却液温度Ｔが第３設定温度Ｔ３以下であると判断された場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、主制御部２２は、車両の運転状態が発進・加速状態であると推定（ステップＳ１４）して一連の処理を終了する。
【００２９】
このように、主制御部２２は、下記条件１〜条件３が満たされるとき、車両が発進している状態である、すなわち運転状態が上記発進・加速状態であると推定する。
（条件１）車速ｖが第１設定車速ｖ１未満であること。
（条件２）アクセル開度Ａｃが第１設定開度Ａｃ１以上であること。
（条件３）冷却液温度Ｔが第３設定温度Ｔ３以下であること。
一方、車速ｖが第１設定車速ｖ１以上であると判断された場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、また、ステップＳ１２においてアクセル開度Ａｃが第１設定開度Ａｃ１未満であると判断された場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、主制御部２２は、ステップＳ１５の処理を進める。すなわち、主制御部２２は、予め設定された設定回転速度Ｎｅ１、例えば１３００ｒｐｍとエンジン回転速度Ｎｅとを比較し、エンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｎｅ１以下であるか否かを判断する。
【００３０】
エンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｎｅ１よりも大きいと判断された場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、主制御部２２は、上記第１設定車速ｖ１よりも大きく予め設定された第２設定車速ｖ２、例えば５０ｋｍ／ｈと車速ｖとを比較し、車速ｖが第２設定車速ｖ２以下であるか否かを判断する（ステップＳ１６）。車速ｖが第２設定車速ｖ２以下であると判断された場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、主制御部２２は、予め設定された第２設定開度Ａｃ２、例えば７０％とアクセル開度Ａｃとを比較し、アクセル開度Ａｃが第２設定開度Ａｃ２以下であるか否かを判断する（ステップＳ１７）。そして、アクセル開度Ａｃが第２設定開度Ａｃ２以下であると判断された場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、主制御部２２は、ステップＳ１３の処理を進める。
【００３１】
このように、主制御部２２は、下記条件４〜条件７が満たされるとき、車両が加速している状態である、すなわち運転状態が上記発進・加速状態であると推定する。
（条件４）エンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｎｅ１よりも大きいこと。
（条件５）車速ｖが第２設定車速ｖ２以下であること。
（条件６）アクセル開度Ａｃが第２設定開度Ａｃ２以下であること。
（条件７）冷却液温度Ｔが第３設定温度Ｔ３以下であること。
他方、エンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｎｅ１以下であると判断された場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、また、ステップＳ１６において車速ｖが第２設定車速ｖ２よりも大きいと判断された場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、主制御部２２は、ステップＳ１８の処理を進める。また、ステップＳ１７においてアクセル開度Ａｃが第２設定開度Ａｃ２よりも大きいと判断された場合、また、ステップＳ１３において冷却液温度Ｔが第３設定温度Ｔ３よりも大きいと判断された場合にも（ステップＳ１３：ＮＯ）、主制御部２２は、ステップＳ１８の処理を進める。
【００３２】
ステップＳ１８にて、主制御部２２は、予め設定された設定噴射量Ｑ１、例えば１０ｃｃ／ｓｅｃと燃料噴射量Ｑとを比較し、燃料噴射量Ｑが設定噴射量Ｑ１以上である状態が一定期間ＦＰ、例えば１０ｓｅｃ以上継続しているか否かを判断する。設定噴射量Ｑ１以上である状態が一定期間ＦＰ継続していると判断された場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、主制御部２２は、車速ｖと第１設定車速ｖ１とを比較し、車速ｖが第１設定車速ｖ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１９）。
【００３３】
車速ｖが第１設定車速ｖ１以上であると判断された場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、主制御部２２は、第３設定温度Ｔ３よりも小さく予め設定された第２設定温度Ｔ２、例えば８９℃と冷却液温度Ｔとを比較し、冷却液温度Ｔが第２設定温度Ｔ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０）。そして、冷却液温度Ｔが第２設定温度Ｔ２以上であると判断された場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、主制御部２２は、車両の運転状態を高負荷状態と推定（ステップＳ２１）して一連の処理を終了する。
【００３４】
一方、設定噴射量Ｑ１以上である状態が一定期間ＦＰ継続していないと判断された場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、また、ステップＳ１９にて車速ｖが第１設定車速ｖ１未満であると判断された場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、主制御部２２は、ステップＳ２２の処理を進める。ステップＳ２２にて主制御部２２は、一定期間ＦＰにおける冷却液温度Ｔの上昇幅ΔＴが予め設定された設定上昇幅ΔＴ１、例えば２℃以上であるか否かを判断する。
【００３５】
上昇幅ΔＴが設定上昇幅ΔＴ１以上であると判断された場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、主制御部２２は、ステップＳ２０の処理を進める。そして、温度上昇幅ΔＴが設定上昇幅ΔＴ１未満であると判断された場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、また、ステップＳ２０において冷却液温度Ｔが第１設定温度Ｔ１未満であった場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、主制御部２２は、車両の運転状態を通常状態と推定して一連の処理を終了する（ステップＳ２３）。
【００３６】
このように、主制御部２２は、上記条件１〜条件３が満たされず、また上記条件４〜条件７が満たされないとき、下記条件８〜条件１０が満たされる、あるいは下記条件８，９が満たされずとも下記条件１０，１１が満たされることを前提として、運転状態が上記高負荷状態であると推定する。例えば、燃料が継続的に供給された状態で冷却液温度Ｔが第１設定温度Ｔ１以上になる状態、また燃料が継続的に供給された状態での低速走行時に上昇幅ΔＴが大きい状態、また燃料が継続的に供給されていないにも関わらず上昇幅ΔＴが大きい状態、これらが高負荷状態として推定される。そして、主制御部２２は、上記条件１〜条件１１に基づき、上記発進・加速状態と上記高負荷状態とに属さない運転状態を通常状態と推定する。
【００３７】
（条件８）燃料噴射量Ｑが設定噴射量Ｑ１以上である状態が一定期間ＦＰ継続していること。
（条件９）車速ｖが第１設定車速ｖ１以上であること。
（条件１０）冷却液温度Ｔが第１設定温度Ｔ１以上であること。
（条件１１）上昇幅ΔＴが設定上昇幅ΔＴ１以上であること。
上述したように制御装置２０は、冷却液温度Ｔ、燃料噴射量Ｑ、アクセル開度Ａｃ、車速ｖ、エンジン回転速度Ｎｅ、これら５つの情報に基づいて、エンジン１１を搭載した車両の運転状態を推定する。そして、制御装置２０は、推定された運転状態に関連付けられた制御マップと上記冷却液温度Ｔとに基づいて駆動比率Ｒを決定する。制御装置２０は、決定された駆動比率Ｒと上記エンジン回転速度Ｎｅとに基づいて、ファン１４の目標回転速度ＴＦＳを算出する。そして、制御装置２０は、算出された目標回転速度ＴＦＳとファン１４の現在の回転速度とに基づくフィードバック制御によりファン回転速度ＦＳを制御する。これにより、ファン１４は、車両の運転状態及び冷却液温度Ｔに応じた回転速度で駆動される。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態の制御装置２０によれば、以下に列挙する効果が得られるようになる。
（１）車両の運転状態ごとの制御マップと冷却液温度Ｔとからファン１４のファン回転速度ＦＳが設定される。その結果、エンジン冷却液の温度の上昇に見合った回転速度でファン１４を回転することが可能である。そのため、エンジン１１の冷却に必要とされる回転速度以上の回転速度でファンが駆動される場合に比べて、ファン１４の駆動にともなうエンジン出力の損失を抑えること、ひいてはエンジン１１の温度を所定の範囲内に保ちつつ燃費の向上を図ることが可能となる。
【００３９】
（２）しかも、エンジン１１の冷却に必要とされる回転速度以上の回転速度でファン１４が駆動される場合に比べて、冷却液温度Ｔが高温に維持されやすくなると共に、エンジンオイルも高温に維持されやすくなることから、エンジンフリクションによるエンジン出力の損失も抑えることができる。
【００４０】
（３）また、車両が発進して加速している発進・加速状態では、冷却液温度Ｔが他の運転状態と比べて、十分に低い場合が少なくない。一方、このような発進・加速状態とは、通常、低速高負荷状態にあるため、単に負荷状態に応じて運転状態が推定されるとなれば、このような発進・加速状態に対しても、高負荷状態と同様の制御マップが利用されることになる。この点、上述した実施形態であれば、発進・加速状態と高負荷状態に対して各別の制御マップが利用されることになる。それゆえに、上述した効果がより顕著なものとなる。
【００４１】
（４）各運転状態に応じた制御マップが予め記憶されていることから、たとえ冷却液温度Ｔが同じであっても、通常状態、高負荷状態、発進・加速状態に応じたファン回転速度ＦＳでファン１４を回転させることができる。
【００４２】
（５）通常マップ２４ａと高負荷マップ２４ｂとを比較すると、高負荷マップ２４ｂでは、より低い温度でファン１４が駆動されるとともに、同じ温度であっても通常マップ２４ａにおける駆動比率Ｒ以上の駆動比率Ｒが設定されている。こうした構成によれば、高負荷状態におけるエンジン１１の冷却と通常状態における燃費の向上とを、より高い確率で実現することが可能である。
【００４３】
（６）車両が発進して加速している運転状態では、冷却液温度Ｔが他の運転状態と比べて、十分に低い場合が少なくなく、また、エンジンの出力が特に必要とされる運転状態でもある。この点、上述したように、発進・加速状態では、ファン１４が停止されているため、燃費の向上が図られることに加え、車両の加速性能が低下することを抑えることが可能でもある。
【００４４】
（７）しかも、冷却液温度Ｔが第３設定温度Ｔ３より大きな場合（ステップＳ１３：ＮＯ）には、たとえ車両が加速中であっても、発進・加速状態を選択しない。そのため、発進・加速時におけるファン１４の停止によりエンジン冷却液が過度に上昇することを抑えつつ、車両の加速性能が低下することを抑えることができる。
【００４５】
（８）設定噴射量Ｑ１以上である状態が一定期間ＦＰ継続する場合、あるいは一定期間ＦＰにおける冷却液温度Ｔの上昇幅ΔＴが設定上昇幅ΔＴ１以上である場合に、該運転状態が高負荷状態と推定される。こうした条件を設定することにより、制御マップが頻繁に切り替わることを抑えることが可能である。
【００４６】
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・上記運転状態推定処理に用いられるパラメータは、エンジン冷却液の温度、燃料噴射量、前記車両の速度、アクセル開度、及びエンジン回転速の少なくとも１つのパラメータであってもよく、これら以外のパラメータが用いられる構成であってもよい。
【００４７】
・上記運転状態推定処理において、ステップＳ１３を割愛してもよい。こうした構成であっても、上記（１）〜（６）に準じた効果を得ることは可能である。
・上記実施形態において、発進・加速マップには、高負荷マップ及び前記通常マップにおいて同じ冷却液温度Ｔに対応付けられている駆動比率Ｒ以下の駆動比率Ｒが対応付けられていてもよい。すなわち、上記運転状態推定処理にて運転状態が発進・加速状態であると推定された場合に、ファン１４の回転が高負荷状態及び通常状態よりも抑えられる構成であってもよい。こうした構成であっても、運転状態が高負荷状態あるいは通常状態である場合に比べてファンの回転が抑えられることから、上記（１）〜（５）に準じた効果に加え、上記（６）に準じた効果も得ることは可能である。
【００４８】
・通常マップ２４ａ及び高負荷マップ２４ｂには、同じ冷却液温度Ｔからファン１４が駆動されるように駆動比率Ｒが設定されていてもよい。また、通常マップ２４ａにおいてファン１４が駆動される開始温度が、高負荷マップ２４ｂにおいてファン１４が駆動される開始温度よりも高い構成であって、通常マップ２４ａにおける駆動比率Ｒが、高負荷マップ２４ｂにおける駆動比率Ｒよりも低い構成であってもよい。要は、通常状態で通常マップ２４ａが利用されることにより燃費の向上を図ることが可能な構成であればよい。こうした構成であっても、上記（１）〜（４）に準じた効果を得ることは可能である。
【００４９】
・各運転状態に複数の制御マップが対応付けられていてもよい。例えば、高負荷状態における制御マップが第１高負荷マップ、第２高負荷マップで構成されているとき、エンジン回転速度Ｎｅに閾値を設けて、この閾値を境に第１高負荷マップ、第２高負荷マップが切り替わるようにしてもよい。こうした構成によれば、エンジン冷却液をより高精度に制御することができることから、さらなる燃費の向上が見込まれる。
【００５０】
・また、各運転状態に複数の制御マップが対応付けられているとき、制御マップに規定される駆動量は、駆動比率Ｒに限らず、目標回転速度ＴＦＳそのものであってもよい。
・ファン１４は、ファンクラッチ１３によってエンジン１１の出力軸１１ａの回転力が伝達されることによって駆動されるものに限らず、エンジンの出力軸１１ａの回転により発電された電力で駆動されるような電動ファンであってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
Ａｃ…アクセル開度、ＦＰ…一定期間、ＦＳ…ファン回転速度、Ｎｅ…エンジン回転速度、Ｑ…燃料噴射量、Ｒ…駆動比率、ＴＦＳ…目標回転速度、Ｔ…冷却液温度、ΔＴ…上昇幅、ｖ…車速、１１…エンジン、１１ａ…出力軸、１２…ラジエーター、１３…ファンクラッチ、１４…ファン、２０…制御装置、２１…入力部、２２…主制御部、２３…記憶部、２４ａ…マップ、２４ｂ…高負荷マップ、２４ｃ…発進・加速マップ、２５…ＰＷＭ制御部、３１…温度検出センサー、３２…燃料噴射量センサー、３３…アクセル開度センサー、３４…車速センサー、３５…エンジン回転速度センサー、３６…ファン回転速度検出センサー。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの出力により回転するファンの回転速度を制御するファン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両用のエンジンには、一般に、エンジン冷却液の冷却効率を高めるため、エンジンの出力軸にファンクラッチを介してファンが連結されている。こうしたファンでは、通常、エンジン冷却液の冷却が不要なときにまでファンが作動すると、エンジンの出力損失が大きくなるばかりか、エンジン冷却液の温度が過度に低下して燃費の向上が妨げられることとなる。そこで、上述したファンの回転数を制御するファン制御装置には、こうした問題を解決するために、例えば特許文献１に記載のようなファンクラッチの制御方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載のファンクラッチの制御方法は、エンジン冷却液の温度やエンジンオイルの温度に閾値が設定され、各温度の測定値が閾値を超えたか否かによって、ファンクラッチの接続と切断とが制御される。こうした制御方法によれば、エンジン冷却液の温度やエンジンオイルの温度が閾値を超えるときにファンが駆動されるため、エンジン出力の損失が抑えられるとともにエンジン冷却液及びエンジンオイルの各々が所定の温度範囲に維持されやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、エンジン冷却液の温度の変化やエンジンオイルの温度の変化とは、車両の運転状態によって大きく異なることが少なくない。この点、上述のようなファンクラッチの制御方法では、ファンクラッチの接続と切断とが上記温度の閾値に基づいて切り替るため、例えば温度が急激に上昇する場合でも該温度が過度に高くならないように、所定の温度範囲において温度の閾値が低温側に設定されることが余儀なくされている。そのため、温度が急激に上昇することのない場合には、エンジン冷却液の温度やエンジンオイルの温度に対して必要とされる以上の回転速度でファンが駆動される場合があり、燃費を向上させるうえで依然として改善の余地が残されるものであった。
【０００６】
本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンの温度を所定の範囲内に保ちつつ燃費を向上することの可能なファン制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様の一つは、車両のエンジンを冷却するためのファンの回転を制御するファン制御装置であって、前記車両の運転状態を推定する運転状態推定部と、エンジン冷却液の温度と前記ファンの駆動量とが対応付けられた制御マップを前記運転状態ごとに記憶する記憶部と、前記運転状態推定部の推定した前記運転状態に対応する前記制御マップと前記エンジン冷却液の温度とから前記ファンの回転速度を演算する回転速度演算部とを備え、前記運転状態推定部は、前記車両が発進して加速している運転状態である発進・加速状態、前記エンジン冷却液における温度の上昇が相対的に大きい運転状態である高負荷状態、前記エンジン冷却液における温度の上昇が相対的に小さい運転状態である通常状態のうちのいずれか１つを推定する。
【０００８】
本発明の態様の一つによれば、車両の運転状態ごとの制御マップとエンジン冷却液の温度とからファンの回転速度が設定される。その結果、エンジン冷却液の温度の上昇に見合った回転速度でファンを回転することが可能である。そのため、エンジンの冷却に必要とされる回転速度以上の回転速度でファンが駆動される場合に比べて、ファンの駆動にともなうエンジン出力の損失を抑えること、ひいてはエンジンの温度を所定の範囲内に保ちつつ燃費の向上を図ることが可能となる。また、エンジンの冷却に必要とされる回転速度以上の回転速度でファンが駆動される場合に比べて、エンジン冷却液が高温に維持されやすくなると共に、エンジンオイルも高温に維持されやすくなることから、エンジンフリクションによるエンジン出力の損失を抑えることが可能にもなる。
【０００９】
また、車両が発進して加速している上記発進・加速状態では、エンジン冷却液の温度が他の運転状態と比べて、十分に低い場合が少なくない。一方、このような発進・加速状態とは、通常、低速高負荷状態にあるため、単に負荷状態に応じて運転状態が推定されるとなれば、このような発進・加速状態に対しても、高負荷状態と同様の制御マップが利用されることになる。この点、上述した態様であれば、発進・加速状態と高負荷状態に対して各別の制御マップが利用されることになる。それゆえに、上述した効果がより顕著なものとなる。
【００１０】
本発明の態様の一つは、前記記憶部には、前記高負荷状態に対応する前記制御マップである高負荷マップと、前記通常状態に対応する前記制御マップである通常マップと、前記発進・加速状態に対応する前記制御マップである発進・加速マップとが記憶され、前記高負荷マップには、前記エンジン冷却液の温度が第１設定温度以上の範囲で前記ファンの駆動量が対応付けられ、前記通常マップには、前記エンジン冷却液の温度が前記第１設定温度よりも高い第２設定温度以上の範囲で前記ファンの駆動量が対応付けられている。
【００１１】
本発明の態様の一つによれば、エンジン冷却液の温度の上昇が相対的に大きい高負荷状態では、エンジン冷却液の温度の上昇が相対的に小さい通常状態に比べて、エンジン冷却液の温度が低い状態から、ファンが駆動されることになる。その結果、高負荷状態におけるエンジンの冷却と通常状態における燃費の向上とを、より高い確率で実現することが可能である。
【００１２】
本発明の態様の一つによれば、前記発進・加速マップには、前記エンジン冷却液の温度の全範囲で、前記ファンの停止、若しくは、前記高負荷マップ及び前記通常マップにおいて同じ温度に対応付けられている駆動量以下の駆動量が設定されている。
車両が発進して加速している運転状態では、エンジン冷却液の温度が他の運転状態と比べて、十分に低い場合が少なくなく、また、エンジンの出力が特に必要とされる運転状態でもある。この点、本発明の態様の一つによれば、こうした発進・加速状態では、ファンが停止している、若しくは、他の運転状態よりもファンの回転が抑えられているため、燃費の向上が図られることに加え、ファンの駆動にともなうエンジン出力の損失が低減されることから、車両の加速性能が低下することを抑えることが可能でもある。
【００１３】
本発明の態様の一つは、前記運転状態推定部が、前記発進・加速状態の推定に際し、前記エンジン冷却液の温度が所定温度未満であることを条件として有する。
本発明の態様の一つによれば、エンジン冷却液の温度が所定温度未満であることを条件の一つとして発進・加速状態の推定が行われるため、エンジン冷却液の温度が所定温度以上であれば、たとえ他の条件が満たされるとしても、該運転状態が発進・加速状態として推定されることはない。その結果、発進・加速マップにおいて、ファンの停止、若しくはファンの回転が他の運転状態よりも抑えられる駆動量が設定されるとしても、エンジン冷却液がファンの停止、若しくはファンの回転が抑えられることにより過度に上昇することを、より確実に抑えることが可能である。
【００１４】
本発明の態様の一つは、前記運転状態推定部が、エンジン冷却液の温度、燃料噴射量、前記車両の速度、アクセル開度、エンジン回転速度に基づいて前記運転状態を推定する。
本発明の態様の一つによれば、エンジン冷却液の温度、燃料噴射量、車両の速度、アクセル開度、及びエンジン回転速度に基づいて運転状態が推定される。そのため、これらのパラメータから選択されたパラメータにより運転状態が推定される態様と比べて、運転状態の推定結果に関する精度が高められることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態におけるファン制御装置を制御対象となるファンを備えたエンジンとともに機能的に示す機能ブロック図。
【図２】同実施形態のファン制御装置が採用する通常マップの設定の態様を示すグラフ。
【図３】同実施形態のファン制御装置が採用する高負荷マップの設定の態様を示すグラフ。
【図４】同実施形態のファン制御装置が実行する運転状態推定処理の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のファン制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
［ファン制御装置の構成］
図１に示されるように、エンジン１１とラジエーター１２との間には、電子制御式のファンクラッチ１３を介してエンジン１１の出力軸１１ａに接続されたファン１４が配設されている。ファンクラッチ１３の接続と切断とは、ファン制御装置２０（以下、単に制御装置２０という）によってＰＷＭ制御（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調制御）される。そして、ファン１４とエンジン１１の出力軸１１ａとが接続されている間、出力軸１１ａの回転力がファン１４に伝達されて出力軸１１ａとともにファン１４が回転する。
【００１７】
制御装置２０は、図示されないＣＰＵ、各種制御プログラムや各種データが格納されたＲＯＭ、各種データが一時的に格納されるＲＡＭ等によって構成され、ＲＯＭに格納された各種制御プログラムに基づいて各種処理を実行する。
【００１８】
制御装置２０の入力部２１には、エンジン冷却液の現在の温度Ｔ（以下、冷却液温度Ｔという）を示す検出信号が温度検出センサー３１から入力され、また、燃料噴射量Ｑを示す検出信号が燃料噴射量センサー３２から所定の制御周期で入力される。また、入力部２１には、アクセル開度Ａｃを示す検出信号がアクセル開度センサー３３から入力され、また、エンジン１１が搭載された車両の車速ｖを示す検出信号が車速センサー３４から入力され、さらにまたエンジン回転速度Ｎｅを示す検出信号がエンジン回転速度センサー３５から所定の制御周期で入力される。
【００１９】
制御装置２０の主制御部２２は、運転状態推定部を構成するとともに、入力部２１に入力された冷却液温度Ｔ、燃料噴射量Ｑ、アクセル開度Ａｃ、車速ｖ、エンジン回転速度Ｎｅ、これら５つの情報に基づいて、車両の運転状態を推定する運転状態推定処理を実行する。なお、主制御部２２は、車両の運転状態が下記３つの運転状態のいずれであるかを推定する。
【００２０】
・エンジン冷却液の温度上昇が相対的に小さい運転状態である通常状態
・エンジン冷却液の温度上昇が相対的に大きい運転状態である高負荷状態
・発進あるいは加速している運転状態である発進・加速状態
制御装置２０の記憶部２３には、ファン１４の回転速度であるファン回転速度ＦＳのエンジン回転速度Ｎｅに対する比率である駆動比率Ｒと、冷却液温度Ｔとを関連付けた制御マップが、上述した３つの運転状態の各々に対して各別に記憶されている。すなわち、記憶部２３には、通常状態に対応する通常マップ２４ａ、高負荷状態に対応する高負荷マップ２４ｂ、及び発進・加速状態に対応する発進・加速マップ２４ｃが記憶されている。制御マップに設定された駆動比率Ｒは、エンジン冷却液が目標温度になる際のファン１４のファン回転速度ＦＳに基づく値であって、各種の実験結果やシミュレーション結果に基づいて上述した運転状態とエンジン回転速度Ｎｅごとに規定された値である。
【００２１】
図２に示されるように、通常マップ２４ａでは、冷却液温度Ｔが増えるに連れて駆動比率Ｒが段階的に増えるように、互い異なる６つの駆動比率Ｒが、下記６つの温度範囲の各々に対して設定されている。
【００２２】
・冷却液温度Ｔが第２設定温度である９０℃未満：駆動比率Ｒ＝０．０％
・冷却液温度Ｔが９０℃以上９２℃未満：駆動比率Ｒ＝３２．５％
・冷却液温度Ｔが９２℃以上９４℃未満：駆動比率Ｒ＝４５．０％
・冷却液温度Ｔが９４℃以上９５℃未満：駆動比率Ｒ＝６０．０％
・冷却液温度Ｔが９５℃以上９６℃未満：駆動比率Ｒ＝９０．０％
・冷却液温度Ｔが９６℃以上：駆動比率Ｒ＝１００％
図３に示されるように、高負荷マップ２４ｂでは、これもまた冷却液温度Ｔが増えるに連れて駆動比率Ｒが段階的に増えるように、互い異なる５つの駆動比率Ｒが、下記５つの温度範囲の各々に対して設定されている。また、高負荷マップ２４ｂでは、駆動比率Ｒが０．０％よりも大きくなる冷却液温度Ｔが、通常マップ２４ａと比べて低く、同じ冷却液温度Ｔにて、通常マップ２４ａと同じ駆動比率Ｒ、あるいは通常マップ２４ａよりも高い駆動比率Ｒが設定されている。
【００２３】
・冷却液温度Ｔが第１設定温度である８９℃未満：駆動比率Ｒ＝０．０％
・冷却液温度Ｔが８９℃以上９１℃未満：駆動比率Ｒ＝３５．０％
・冷却液温度Ｔが９１℃以上９３℃未満：駆動比率Ｒ＝５０．０％
・冷却液温度Ｔが９３℃以上９５℃未満：駆動比率Ｒ＝６０．０％
・冷却液温度Ｔが９５℃以上９６℃未満：駆動比率Ｒ＝９０．０％
・冷却液温度Ｔが９６℃以上：駆動比率Ｒ＝１００％
また、発進・加速マップ２４ｃでは、冷却液温度Ｔに関わらず、駆動比率Ｒが０．０％に設定されている。
【００２４】
制御装置２０の主制御部２２は、駆動量選択部として、運転状態推定処理にて選択した運転状態の制御マップと冷却液温度Ｔとに基づいて駆動比率Ｒを選択する。そして、主制御部２２は、回転速度演算部として、該主制御部２２の選択した駆動比率Ｒとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて、ファン回転速度ＦＳの目標値である目標回転速度ＴＦＳを算出し、該算出した目標回転速度ＴＦＳをＰＷＭ制御部２５に出力する。
【００２５】
ＰＷＭ制御部２５には、上記目標回転速度ＴＦＳの他、ファン１４の現在の回転速度を示す検出信号が所定の制御周期で入力される。ＰＷＭ制御部２５は、ファン１４の現在の回転速度と目標回転速度ＴＦＳとに基づくフィードバック制御によりデューティ比を演算し、該演算したデューティ比に基づく駆動信号をファンクラッチ１３に出力する。
【００２６】
［ファン制御装置の作用］
次に、制御装置２０が実行する運転状態推定処理の処理手順について図４を参照して説明する。なお、運転状態推定処理は、運転状態が上述した３つの運転状態のいずれであるかを推定する処理であって、所定の制御周期ごとに繰り返して実行される。
【００２７】
まず、主制御部２２は、予め設定された第１設定車速ｖ１、例えば２０ｋｍ／ｈと車速ｖとを比較し、車速ｖが第１設定車速ｖ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。車速ｖが第１設定車速ｖ１未満であると判断された場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、主制御部２２は、予め設定された第１設定開度Ａｃ１、例えば１０％とアクセル開度Ａｃとを比較し、アクセル開度Ａｃが第１設定開度Ａｃ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。
【００２８】
アクセル開度Ａｃが第１設定開度Ａｃ１以上であると判断された場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、主制御部２２は、予め設定された第３設定温度Ｔ３、例えば９３℃と冷却液温度Ｔとを比較し、冷却液温度Ｔが第３設定温度Ｔ３以下であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。そして、冷却液温度Ｔが第３設定温度Ｔ３以下であると判断された場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、主制御部２２は、車両の運転状態が発進・加速状態であると推定（ステップＳ１４）して一連の処理を終了する。
【００２９】
このように、主制御部２２は、下記条件１〜条件３が満たされるとき、車両が発進している状態である、すなわち運転状態が上記発進・加速状態であると推定する。
（条件１）車速ｖが第１設定車速ｖ１未満であること。
（条件２）アクセル開度Ａｃが第１設定開度Ａｃ１以上であること。
（条件３）冷却液温度Ｔが第３設定温度Ｔ３以下であること。
一方、車速ｖが第１設定車速ｖ１以上であると判断された場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、また、ステップＳ１２においてアクセル開度Ａｃが第１設定開度Ａｃ１未満であると判断された場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、主制御部２２は、ステップＳ１５の処理を進める。すなわち、主制御部２２は、予め設定された設定回転速度Ｎｅ１、例えば１３００ｒｐｍとエンジン回転速度Ｎｅとを比較し、エンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｎｅ１以下であるか否かを判断する。
【００３０】
エンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｎｅ１よりも大きいと判断された場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、主制御部２２は、上記第１設定車速ｖ１よりも大きく予め設定された第２設定車速ｖ２、例えば５０ｋｍ／ｈと車速ｖとを比較し、車速ｖが第２設定車速ｖ２以下であるか否かを判断する（ステップＳ１６）。車速ｖが第２設定車速ｖ２以下であると判断された場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、主制御部２２は、予め設定された第２設定開度Ａｃ２、例えば７０％とアクセル開度Ａｃとを比較し、アクセル開度Ａｃが第２設定開度Ａｃ２以下であるか否かを判断する（ステップＳ１７）。そして、アクセル開度Ａｃが第２設定開度Ａｃ２以下であると判断された場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、主制御部２２は、ステップＳ１３の処理を進める。
【００３１】
このように、主制御部２２は、下記条件４〜条件７が満たされるとき、車両が加速している状態である、すなわち運転状態が上記発進・加速状態であると推定する。
（条件４）エンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｎｅ１よりも大きいこと。
（条件５）車速ｖが第２設定車速ｖ２以下であること。
（条件６）アクセル開度Ａｃが第２設定開度Ａｃ２以下であること。
（条件７）冷却液温度Ｔが第３設定温度Ｔ３以下であること。
他方、エンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｎｅ１以下であると判断された場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、また、ステップＳ１６において車速ｖが第２設定車速ｖ２よりも大きいと判断された場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、主制御部２２は、ステップＳ１８の処理を進める。また、ステップＳ１７においてアクセル開度Ａｃが第２設定開度Ａｃ２よりも大きいと判断された場合、また、ステップＳ１３において冷却液温度Ｔが第３設定温度Ｔ３よりも大きいと判断された場合にも（ステップＳ１３：ＮＯ）、主制御部２２は、ステップＳ１８の処理を進める。
【００３２】
ステップＳ１８にて、主制御部２２は、予め設定された設定噴射量Ｑ１、例えば１０ｃｃ／ｓｅｃと燃料噴射量Ｑとを比較し、燃料噴射量Ｑが設定噴射量Ｑ１以上である状態が一定期間ＦＰ、例えば１０ｓｅｃ以上継続しているか否かを判断する。設定噴射量Ｑ１以上である状態が一定期間ＦＰ継続していると判断された場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、主制御部２２は、車速ｖと第１設定車速ｖ１とを比較し、車速ｖが第１設定車速ｖ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１９）。
【００３３】
車速ｖが第１設定車速ｖ１以上であると判断された場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、主制御部２２は、第３設定温度Ｔ３よりも小さく予め設定された第２設定温度Ｔ２、例えば８９℃と冷却液温度Ｔとを比較し、冷却液温度Ｔが第２設定温度Ｔ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０）。そして、冷却液温度Ｔが第２設定温度Ｔ２以上であると判断された場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、主制御部２２は、車両の運転状態を高負荷状態と推定（ステップＳ２１）して一連の処理を終了する。
【００３４】
一方、設定噴射量Ｑ１以上である状態が一定期間ＦＰ継続していないと判断された場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、また、ステップＳ１９にて車速ｖが第１設定車速ｖ１未満であると判断された場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、主制御部２２は、ステップＳ２２の処理を進める。ステップＳ２２にて主制御部２２は、一定期間ＦＰにおける冷却液温度Ｔの上昇幅ΔＴが予め設定された設定上昇幅ΔＴ１、例えば２℃以上であるか否かを判断する。
【００３５】
上昇幅ΔＴが設定上昇幅ΔＴ１以上であると判断された場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、主制御部２２は、ステップＳ２０の処理を進める。そして、温度上昇幅ΔＴが設定上昇幅ΔＴ１未満であると判断された場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、また、ステップＳ２０において冷却液温度Ｔが第１設定温度Ｔ１未満であった場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、主制御部２２は、車両の運転状態を通常状態と推定して一連の処理を終了する（ステップＳ２３）。
【００３６】
このように、主制御部２２は、上記条件１〜条件３が満たされず、また上記条件４〜条件７が満たされないとき、下記条件８〜条件１０が満たされる、あるいは下記条件８，９が満たされずとも下記条件１０，１１が満たされることを前提として、運転状態が上記高負荷状態であると推定する。例えば、燃料が継続的に供給された状態で冷却液温度Ｔが第１設定温度Ｔ１以上になる状態、また燃料が継続的に供給された状態での低速走行時に上昇幅ΔＴが大きい状態、また燃料が継続的に供給されていないにも関わらず上昇幅ΔＴが大きい状態、これらが高負荷状態として推定される。そして、主制御部２２は、上記条件１〜条件１１に基づき、上記発進・加速状態と上記高負荷状態とに属さない運転状態を通常状態と推定する。
【００３７】
（条件８）燃料噴射量Ｑが設定噴射量Ｑ１以上である状態が一定期間ＦＰ継続していること。
（条件９）車速ｖが第１設定車速ｖ１以上であること。
（条件１０）冷却液温度Ｔが第１設定温度Ｔ１以上であること。
（条件１１）上昇幅ΔＴが設定上昇幅ΔＴ１以上であること。
上述したように制御装置２０は、冷却液温度Ｔ、燃料噴射量Ｑ、アクセル開度Ａｃ、車速ｖ、エンジン回転速度Ｎｅ、これら５つの情報に基づいて、エンジン１１を搭載した車両の運転状態を推定する。そして、制御装置２０は、推定された運転状態に関連付けられた制御マップと上記冷却液温度Ｔとに基づいて駆動比率Ｒを決定する。制御装置２０は、決定された駆動比率Ｒと上記エンジン回転速度Ｎｅとに基づいて、ファン１４の目標回転速度ＴＦＳを算出する。そして、制御装置２０は、算出された目標回転速度ＴＦＳとファン１４の現在の回転速度とに基づくフィードバック制御によりファン回転速度ＦＳを制御する。これにより、ファン１４は、車両の運転状態及び冷却液温度Ｔに応じた回転速度で駆動される。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態の制御装置２０によれば、以下に列挙する効果が得られるようになる。
（１）車両の運転状態ごとの制御マップと冷却液温度Ｔとからファン１４のファン回転速度ＦＳが設定される。その結果、エンジン冷却液の温度の上昇に見合った回転速度でファン１４を回転することが可能である。そのため、エンジン１１の冷却に必要とされる回転速度以上の回転速度でファンが駆動される場合に比べて、ファン１４の駆動にともなうエンジン出力の損失を抑えること、ひいてはエンジン１１の温度を所定の範囲内に保ちつつ燃費の向上を図ることが可能となる。
【００３９】
（２）しかも、エンジン１１の冷却に必要とされる回転速度以上の回転速度でファン１４が駆動される場合に比べて、冷却液温度Ｔが高温に維持されやすくなると共に、エンジンオイルも高温に維持されやすくなることから、エンジンフリクションによるエンジン出力の損失も抑えることができる。
【００４０】
（３）また、車両が発進して加速している発進・加速状態では、冷却液温度Ｔが他の運転状態と比べて、十分に低い場合が少なくない。一方、このような発進・加速状態とは、通常、低速高負荷状態にあるため、単に負荷状態に応じて運転状態が推定されるとなれば、このような発進・加速状態に対しても、高負荷状態と同様の制御マップが利用されることになる。この点、上述した実施形態であれば、発進・加速状態と高負荷状態に対して各別の制御マップが利用されることになる。それゆえに、上述した効果がより顕著なものとなる。
【００４１】
（４）各運転状態に応じた制御マップが予め記憶されていることから、たとえ冷却液温度Ｔが同じであっても、通常状態、高負荷状態、発進・加速状態に応じたファン回転速度ＦＳでファン１４を回転させることができる。
【００４２】
（５）通常マップ２４ａと高負荷マップ２４ｂとを比較すると、高負荷マップ２４ｂでは、より低い温度でファン１４が駆動されるとともに、同じ温度であっても通常マップ２４ａにおける駆動比率Ｒ以上の駆動比率Ｒが設定されている。こうした構成によれば、高負荷状態におけるエンジン１１の冷却と通常状態における燃費の向上とを、より高い確率で実現することが可能である。
【００４３】
（６）車両が発進して加速している運転状態では、冷却液温度Ｔが他の運転状態と比べて、十分に低い場合が少なくなく、また、エンジンの出力が特に必要とされる運転状態でもある。この点、上述したように、発進・加速状態では、ファン１４が停止されているため、燃費の向上が図られることに加え、車両の加速性能が低下することを抑えることが可能でもある。
【００４４】
（７）しかも、冷却液温度Ｔが第３設定温度Ｔ３より大きな場合（ステップＳ１３：ＮＯ）には、たとえ車両が加速中であっても、発進・加速状態を選択しない。そのため、発進・加速時におけるファン１４の停止によりエンジン冷却液が過度に上昇することを抑えつつ、車両の加速性能が低下することを抑えることができる。
【００４５】
（８）設定噴射量Ｑ１以上である状態が一定期間ＦＰ継続する場合、あるいは一定期間ＦＰにおける冷却液温度Ｔの上昇幅ΔＴが設定上昇幅ΔＴ１以上である場合に、該運転状態が高負荷状態と推定される。こうした条件を設定することにより、制御マップが頻繁に切り替わることを抑えることが可能である。
【００４６】
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・上記運転状態推定処理に用いられるパラメータは、エンジン冷却液の温度、燃料噴射量、前記車両の速度、アクセル開度、及びエンジン回転速の少なくとも１つのパラメータであってもよく、これら以外のパラメータが用いられる構成であってもよい。
【００４７】
・上記運転状態推定処理において、ステップＳ１３を割愛してもよい。こうした構成であっても、上記（１）〜（６）に準じた効果を得ることは可能である。
・上記実施形態において、発進・加速マップには、高負荷マップ及び前記通常マップにおいて同じ冷却液温度Ｔに対応付けられている駆動比率Ｒ以下の駆動比率Ｒが対応付けられていてもよい。すなわち、上記運転状態推定処理にて運転状態が発進・加速状態であると推定された場合に、ファン１４の回転が高負荷状態及び通常状態よりも抑えられる構成であってもよい。こうした構成であっても、運転状態が高負荷状態あるいは通常状態である場合に比べてファンの回転が抑えられることから、上記（１）〜（５）に準じた効果に加え、上記（６）に準じた効果も得ることは可能である。
【００４８】
・通常マップ２４ａ及び高負荷マップ２４ｂには、同じ冷却液温度Ｔからファン１４が駆動されるように駆動比率Ｒが設定されていてもよい。また、通常マップ２４ａにおいてファン１４が駆動される開始温度が、高負荷マップ２４ｂにおいてファン１４が駆動される開始温度よりも高い構成であって、通常マップ２４ａにおける駆動比率Ｒが、高負荷マップ２４ｂにおける駆動比率Ｒよりも低い構成であってもよい。要は、通常状態で通常マップ２４ａが利用されることにより燃費の向上を図ることが可能な構成であればよい。こうした構成であっても、上記（１）〜（４）に準じた効果を得ることは可能である。
【００４９】
・各運転状態に複数の制御マップが対応付けられていてもよい。例えば、高負荷状態における制御マップが第１高負荷マップ、第２高負荷マップで構成されているとき、エンジン回転速度Ｎｅに閾値を設けて、この閾値を境に第１高負荷マップ、第２高負荷マップが切り替わるようにしてもよい。こうした構成によれば、エンジン冷却液をより高精度に制御することができることから、さらなる燃費の向上が見込まれる。
【００５０】
・また、各運転状態に複数の制御マップが対応付けられているとき、制御マップに規定される駆動量は、駆動比率Ｒに限らず、目標回転速度ＴＦＳそのものであってもよい。
・ファン１４は、ファンクラッチ１３によってエンジン１１の出力軸１１ａの回転力が伝達されることによって駆動されるものに限らず、エンジンの出力軸１１ａの回転により発電された電力で駆動されるような電動ファンであってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
Ａｃ…アクセル開度、ＦＰ…一定期間、ＦＳ…ファン回転速度、Ｎｅ…エンジン回転速度、Ｑ…燃料噴射量、Ｒ…駆動比率、ＴＦＳ…目標回転速度、Ｔ…冷却液温度、ΔＴ…上昇幅、ｖ…車速、１１…エンジン、１１ａ…出力軸、１２…ラジエーター、１３…ファンクラッチ、１４…ファン、２０…制御装置、２１…入力部、２２…主制御部、２３…記憶部、２４ａ…マップ、２４ｂ…高負荷マップ、２４ｃ…発進・加速マップ、２５…ＰＷＭ制御部、３１…温度検出センサー、３２…燃料噴射量センサー、３３…アクセル開度センサー、３４…車速センサー、３５…エンジン回転速度センサー、３６…ファン回転速度検出センサー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジンを冷却するためのファンの回転を制御するファン制御装置であって、
前記車両の運転状態を推定する運転状態推定部と、
エンジン冷却液の温度と前記ファンの駆動量とが対応付けられた制御マップを前記運転状態ごとに記憶する記憶部と、
前記運転状態推定部の推定した前記運転状態に対応する前記制御マップと前記エンジン冷却液の温度とから前記ファンの回転速度を演算する回転速度演算部とを備え、
前記運転状態推定部は、
前記車両が発進して加速している運転状態である発進・加速状態、
前記エンジン冷却液における温度の上昇が相対的に大きい運転状態である高負荷状態、
前記エンジン冷却液における温度の上昇が相対的に小さい運転状態である通常状態のうちのいずれか１つを推定する
ことを特徴とするファン制御装置。
【請求項２】
前記記憶部には、
前記高負荷状態に対応する前記制御マップである高負荷マップと、
前記通常状態に対応する前記制御マップである通常マップと、
前記発進・加速状態に対応する前記制御マップである発進・加速マップとが記憶され、
前記高負荷マップには、
前記エンジン冷却液の温度が第１設定温度以上の範囲で前記ファンの駆動量が対応付けられ、
前記通常マップには、
前記エンジン冷却液の温度が前記第１設定温度よりも高い第２設定温度以上の範囲で前記ファンの駆動量が対応付けられている
請求項１に記載のファン制御装置。
【請求項３】
前記発進・加速マップには、
前記エンジン冷却液の温度の全範囲で、前記ファンの停止、若しくは、前記高負荷マップ及び前記通常マップにおいて同じ温度に対応付けられている駆動量以下の駆動量が設定されている
請求項２に記載のファン制御装置。
【請求項４】
前記運転状態推定部は、
前記発進・加速状態の推定に際し、前記エンジン冷却液の温度が所定温度未満であることを条件として有する
請求項３に記載のファン制御装置。
【請求項５】
前記運転状態推定部は、
エンジン冷却液の温度、燃料噴射量、前記車両の速度、アクセル開度、エンジン回転速度に基づいて前記運転状態を推定する
請求項１〜４のいずれか一項に記載のファン制御装置。
【請求項１】
車両のエンジンを冷却するためのファンの回転を制御するファン制御装置であって、
前記車両の運転状態を推定する運転状態推定部と、
エンジン冷却液の温度と前記ファンの駆動量とが対応付けられた制御マップを前記運転状態ごとに記憶する記憶部と、
前記運転状態推定部の推定した前記運転状態に対応する前記制御マップと前記エンジン冷却液の温度とから前記ファンの回転速度を演算する回転速度演算部とを備え、
前記運転状態推定部は、
前記車両が発進して加速している運転状態である発進・加速状態、
前記エンジン冷却液における温度の上昇が相対的に大きい運転状態である高負荷状態、
前記エンジン冷却液における温度の上昇が相対的に小さい運転状態である通常状態のうちのいずれか１つを推定する
ことを特徴とするファン制御装置。
【請求項２】
前記記憶部には、
前記高負荷状態に対応する前記制御マップである高負荷マップと、
前記通常状態に対応する前記制御マップである通常マップと、
前記発進・加速状態に対応する前記制御マップである発進・加速マップとが記憶され、
前記高負荷マップには、
前記エンジン冷却液の温度が第１設定温度以上の範囲で前記ファンの駆動量が対応付けられ、
前記通常マップには、
前記エンジン冷却液の温度が前記第１設定温度よりも高い第２設定温度以上の範囲で前記ファンの駆動量が対応付けられている
請求項１に記載のファン制御装置。
【請求項３】
前記発進・加速マップには、
前記エンジン冷却液の温度の全範囲で、前記ファンの停止、若しくは、前記高負荷マップ及び前記通常マップにおいて同じ温度に対応付けられている駆動量以下の駆動量が設定されている
請求項２に記載のファン制御装置。
【請求項４】
前記運転状態推定部は、
前記発進・加速状態の推定に際し、前記エンジン冷却液の温度が所定温度未満であることを条件として有する
請求項３に記載のファン制御装置。
【請求項５】
前記運転状態推定部は、
エンジン冷却液の温度、燃料噴射量、前記車両の速度、アクセル開度、エンジン回転速度に基づいて前記運転状態を推定する
請求項１〜４のいずれか一項に記載のファン制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−４７４７０（Ｐ２０１３−４７４７０Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８５６２１（Ｐ２０１１−１８５６２１）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
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