JP2007138872A - 冷却ファン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＰＦ装置の再生によるＤＰＦ装置周辺の温度上昇を予測的に防止することができる冷却ファン制御装置を提供する。
【解決手段】冷却ファン制御システム１０は、水温センサ１１と車速センサ１２とエアコンＥＣＵ１３とＤＰＦ再生判定部１５とファン制御部１６及びファン駆動部１８を備えている。ファン制御部１６はＤＰＦ再生信号と車輌情報とに基づき、冷却水の温度が高い場合、空調機の負荷が大きい場合及びＤＰＦ装置７が再生状態である場合に冷却ファン４の回転速度が大きくなるように冷却ファン４の動作を制御する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ＤＰＦ装置を搭載した自動車に適用される冷却ファン制御装置に関し、特に熱害を防止できるものに関する。

一般に自動車にはエンジン冷却用の冷却水を冷却するためのラジエータが備えられている。ラジエータに空気を強制送風するための冷却ファンが備えられている。
この冷却ファンを、推定触媒温度、冷却水の温度及び空調機の作動状態等の車輌情報に基づいて制御する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。この冷却ファン制御装置では、これらの車輌情報から冷却ファンの回転が必要となる場合を推測し、必要になる場合にエンジン停止直後から冷却ファンを回転させている。
特開２００４−３５３４５７

しかしながら、上述したような冷却ファン制御装置にあっては、次のような問題があった。すなわち、車輌によっては、ディーゼルエンジンの燃焼後に排出されるパティキュレート（排気微粒子；以下、「ＰＭ」と称す）を低減するためのＤＰＦ装置がエンジンルームに搭載されている場合がある。

ＤＰＦ装置は定期的に内部のＰＭを燃焼させる再生動作を行うため、再生動作が開始すると排気ガスの温度が急上昇する。このため、排気ガスの温度の上昇に伴ってＤＰＦ装置の周辺やエンジンの周辺の温度も上昇する。しかしながら、上述した技術では、空調機の負荷が低く、かつ、冷却水の温度も低い場合には、ＤＰＦ装置が再生中であっても冷却ファンの回転が止まるように制御される。したがってＤＰＦ装置の再生による温度上昇を確実に防ぐことができなかった。

また、エンジン停止後においてもＤＰＦ装置の再生が行われる場合があり、このときの温度上昇については考慮されていない。このため、エンジン停止後においても、温度上昇によりエンジン周辺部品が損傷する等の懸念があった。

上記の課題を解決する第１の発明に係る冷却ファン制御装置は、車輌に搭載されたＤＰＦ装置の再生状態を検知する検知手段と、少なくとも前記検知手段により検知された前記ＤＰＦ装置の前記再生状態に基づいて冷却ファンの動作を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
上記の課題を解決する第２の発明に係る冷却ファン制御装置は、前記制御手段が、前記ＤＰＦ装置の再生開始から所定の遅延時間を経過した後に前記冷却ファンの動作を制御することを特徴とする。
上記の課題を解決する第３の発明に係る冷却ファン制御装置は、前記制御手段が、前記ＤＰＦ装置の前記再生状態に加え、冷却水の温度と空調機の作動状態とを含む車輌情報に基づいて前記冷却ファンの動作を制御することを特徴とする。
上記の課題を解決する第４の発明に係る冷却ファン制御装置は、前記ＤＰＦ装置の再生状態が、前記ＤＰＦ装置のパティキュレートフィルタに堆積した排気微粒子の量に基づいて決定されることを特徴とする。
上記の課題を解決する第５の発明に係る冷却ファン制御装置は、前記制御手段が、前記車輌のエンジンの停止時における前記ＤＰＦ装置の再生状態に基づき前記冷却ファンの動作が必要である場合は、所定期間前記冷却ファンの動作を継続させた後に前記冷却ファンを停止させることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ＤＰＦ装置の再生状態に基づいて冷却ファンを制御するため、ＤＰＦ装置の再生により引き起こされる温度上昇を予測的に防止することができる。したがって、周辺の部品への熱害を事前に防ぐことができる。
請求項２に記載の発明によれば、ＤＰＦ装置７の再生開始から温度上昇までの時間差を考慮し、より効率的に冷却することができ、冷却によりＤＰＦ装置７の再生の効率を悪化させることがない。
請求項３に記載の発明によれば、より適切に冷却ファンの動作を制御することができる。

請求項４に記載の発明によれば、新たな装置を搭載することなく、ＤＰＦ装置に充填率検出手段として通常装備されている差圧センサ等を利用することができる。
請求項５に記載の発明によれば、エンジンの停止後の温度上昇も確実に防ぐことができる。

［第１実施形態］
以下本発明の第１実施形態にかかる車輌用の冷却ファン制御システム１０について図１〜図３に従って説明する。
図１は本実施形態の車輌１の構成を模式的に示した図である。車輌１の前方にはエンジン２を収容するエンジンルーム３が設けられている。エンジン２の前方には冷却ファン４が設けられている。冷却ファン４のさらに前方にはラジエータ５や空調機のコンデンサ６が配置されている。また、エンジンルーム３内であってエンジン２の直ぐ後ろ側には、ＤＰＦ装置７が配置されている。

ＤＰＦ装置７はディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるＰＭの大気への排出を抑制する機能を有している。ＤＰＦ装置７ではＰＭを捕集するパティキュレートフィルタ（不図示）におけるＰＭ堆積量に応じて定期的にパティキュレートフィルタを加熱してＰＭを焼却する。

冷却ファン４は回転により送風を行いラジエータ５と空調機のコンデンサ６とを冷却し、冷却水や冷媒の温度を低下させる。またこの送風により、エンジン２やＤＰＦ装置７といったエンジンルーム周辺の温度が低下するようになっている。

車輌１には図２に示す冷却ファン制御システム１０が搭載されている。冷却ファン制御システム１０は、水温センサ１１、車速センサ１２、エアコンＥＣＵ１３、エンジンＥＣＵ１４、ＤＰＦセンサ１７及びファン駆動部１８を備えている。エンジン２を電子制御するエンジンＥＣＵ１４は本発明の制御装置の一例であり、ＤＰＦ再生判定部１５（検知手段）とファン制御部１６（制御手段）とを備えている。

水温センサ１１は図１に示すエンジン２を冷却するための冷却水の温度を検出する。また、検出した冷却水の温度に応じた信号をファン制御部１６に送信する。

車速センサ１２は車速を検出する。車速センサ１２は検出した車速に応じた信号をファン制御部１６に送る。

エアコンＥＣＵ１３は、必要な冷力を得られるように空調機を電子制御し、作動負荷等を決定する。この作動負荷等に応じた信号を空調機の作動状態としてファン制御部１６に送る。

ＤＰＦ再生判定部１５は、ＤＰＦ装置７の再生状態を判定するものである。具体的には図１に示すＤＰＦ装置７に設けられた差圧センサ等のＤＰＦセンサ１７により検出される差圧、排気量及び吸気量等に基づいてＰＭ堆積量を検出し、このＰＭ堆積量に基づいてＤＰＦ再生信号を生成する。またＤＰＦ再生判定部１５は、生成したＤＰＦ再生信号をファン制御部１６に送る。

ファン制御部１６は図示しないプロセッサや各種メモリ等を備えている。ファン制御部１６は、ＤＰＦ再生判定部１５からのＤＰＦ再生信号を取得する。また、車速センサ１２からの車速、水温センサ１１からの冷却水の温度、エアコンＥＣＵ１３からの空調機の作動状態等の車輌情報を取得する。ファン制御部１６は取得したＤＰＦ再生信号や車輌情報に基づいて演算を行い、冷却ファン４の駆動出力や駆動時間等のファンＤｕｔｙを算出する。そしてこれらの算出結果に応じた冷却ファン駆動制御信号をファン駆動部１８に送ることで、冷却ファン４の動作を制御する。

このとき、冷却ファン４の回転速度は、冷却水の温度が高い場合、空調機の負荷が大きい場合及びＤＰＦ装置７が再生状態である場合に大きくなるように設定されている。さらに、ＤＰＦ装置７の再生信号を受信してからこれに応じた駆動をするまでに一定の時間差すなわち開始遅延時間ｔ１を経過するように設定されている。

ファン駆動部１８はファン制御部１６からファン駆動制御信号を受け、これ応じた出力で冷却ファン４を回転させる。

次に本実施形態にかかる冷却ファン制御システム１０の制御手順について図３に従って説明する。
まず、ＤＰＦ再生判定部１５において、ＤＰＦセンサ１７から受信した差圧等に基づきＰＭ堆積量が算出され、このＰＭ堆積量からＤＰＦ装置７の再生状態が判定される（ＳＴ１）。この再生状態に応じたＤＰＦ再生信号がファン制御部１６に送られる。

ファン制御部１６はＤＰＦ装置７が再生状態である場合には、予め設定された開始遅延時間ｔ１を経過させる（ＳＴ２）。開始遅延時間ｔ１が経過した後、ファン制御部１６は、冷却ファン４を高速で回転させる駆動制御信号をファン駆動部１８に送る（ＳＴ３）。こうして冷却ファン４がファン駆動部１８により所定の出力で駆動される。

ついでファン制御部１６は、例えばイグニッションフラグ等によりエンジン２の作動状態に関する情報を取得し、エンジンの作動状態を判定する（ＳＴ４）。
エンジン２が作動中である場合は、上記ＳＴ１に戻る。一方、エンジン２が停止状態である場合には（ＳＴ４）、ファン制御部１６はタイマをスタートさせる（ＳＴ５）。そして予め設定された所定の停止遅延時間ｔ２が経過するまで冷却ファン４の駆動が継続される（ＳＴ６）。停止遅延時間ｔ２が経過し（ＳＴ６）必要な冷却が終了した後、制御部１６により冷却ファン４の電源を切る駆動制御信号が駆動部に送られる（ＳＴ７）。こうして冷却ファン４の電源が切れる。

一方、上記ＳＴ１においてＤＰＦ装置７が停止状態である場合には、ファン制御部１６において、前回の判定でＤＰＦ装置７が作動していたかどうかが検出される。そして、前回の判定においてＤＰＦ装置７が再生状態であった場合には（ＳＴ８）、上述のＳＴ５に戻る。この時に設定されるタイマの期間は、ＳＴ４を経由してＳＴ５に到った場合よりも短く設定されても良い。この場合、エンジン２が停止状態での冷却ファン４の駆動時間を短くすることができ、バッテリへの負荷を減少させることができる。

一方で、前回の判定においてＤＰＦ装置７が作動していなかった場合には（ＳＴ８）、ファン制御部１６において冷却ファンＤｕｔｙが算出される（ＳＴ９）。具体的には、水温センサ１１、車速センサ１２及エアコンＥＣＵ１３からの車速、冷水温度、空調機の作動情報等の車輌情報に基づいて演算が行われ、冷却に必要な冷却ファン４の駆動出力や駆動時間が決定される。ついで算出されたファンＤｕｔｙに応じたファン駆動制御信号がファン駆動部１８に送られる（ＳＴ１０）。こうしてファンＤｕｔｙに応じた出力で冷却ファン４が駆動され、再びＳＴ１に戻る。

本実施形態にかかる冷却ファン制御システム１０は以下に掲げる効果を奏する。
ＤＰＦ装置７の再生状態に基づいて冷却ファン４を制御するため、ＤＰＦ装置７の再生による周囲の温度上昇を確実に防止し、熱害を防ぐことができる。また、ヒートプロテクタ等の熱害対策を省略することができるためコストを削減することができる。
また、ＤＰＦ再生信号により制御するため、実際にＤＰＦ装置７周辺の温度が上昇する前に冷却することができ温度環境を一定に保つことができる。したがって、安定的、かつ、効率の良い走行が可能となる。

ＤＰＦ再生信号を受信してからこれに応じた駆動をするまでの時間差として開始遅延期間ｔ１を経過するように制御することにより、ＤＰＦ装置７の再生開始から温度上昇までの時間差を考慮し、より効率的に冷却することができる。また、冷却によりＤＰＦ装置７の再生の効率を悪化させることがない。
ＰＭ堆積量から求められるＤＰＦ再生信号を基準としたため、新たな装置を搭載することなく、ＤＰＦ装置７に充填率検出手段として通常装備されている差圧センサ等のＤＰＦセンサ１７を利用することができる。
エンジン２の停止後も、停止遅延時間ｔ２が経過するまで冷却ファン４の駆動を継続することで、エンジン２の停止後の温度上昇も確実に防ぐことができる。これにより、例えばＤＰＦ装置７の再生直後にエンジン２を停止した場合等に熱害が発生するのを防ぐことができる。

［第２実施形態］
次に第２実施形態にかかる冷却ファン制御システム１０の制御手順について図４を参照して説明する。なお本実施形態のファン制御システム１０の構成は図２に示す第１実施形態にかかるファン制御システム１０と同様である。
ファン制御部１６は、まず水温センサ１１、車速センサ１２、エアコンＥＣＵ１３等から冷却水の温度、車速、空調機の負荷等の車輌情報を受信する（ＳＴ２１）。ついで上記第１実施形態のＳＴ９と同様に車輌情報に基づき冷却ファンＤｕｔｙを算出する（ＳＴ２２）。そして算出された冷却ファンＤｕｔｙに応じて冷却ファン４を駆動させるファン駆動制御信号をファン駆動部１８に送る（ＳＴ２３）。

ついで、制御部１６は、ＤＰＦ再生判定部１５からＤＰＦ再生信号を受ける（ＳＴ２４）。ＤＰＦ装置７が再生状態である場合には、開始遅延時間ｔ１を経過させる（ＳＴ２５）。開始遅延時間ｔ１の経過後、例えば回転を高速に調整するように、ファン駆動部１８にファン駆動制御信号を送る（ＳＴ２６）。こうして例えば冷却ファン４の回転が開始し、あるいは回転速度が大きくなる。
一方ＳＴ２４においてＤＰＦ装置７が停止している場合は上記冷却ファンＤｕｔｙでの駆動状態が継続される。

ついで制御部１６は、例えばイグニッションフラグからエンジン２の作動状態に関する情報を取得する（ＳＴ２７）。
ここでエンジン２が作動している場合は上述したＳＴ２１に戻る。
一方エンジン２が停止している場合は、停止遅延時間ｔ２が経過するまで駆動が継続される（ＳＴ２８）。停止遅延時間ｔ２経過後に制御部１６により冷却ファン４の電源を切るファン駆動制御信号がファン駆動部１８に送られる（ＳＴ２９）。こうしてファン駆動部１８により冷却ファン４の電源が切られる。
本実施形態においても上述した第１実施形態にかかる冷却ファン制御システム１０と同様の効果が得られる。

なお本発明を実施するに当たり、本発明の構成要素を発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更して実施できることは言うまでもない。

例えば、上記各実施形態において、ＤＰＦ装置７の再生状態と、その他の車輌情報とを二段階に分けて演算、制御する構成としたが、ＤＰＦ装置７の再生状態、車速、空調機の作動状態及び冷却水の温度の全てを考慮した冷却ファンＤｕｔｙを算出し、この冷却ファンＤｕｔｙに応じて冷却ファン４を駆動するように制御してもよい。
このとき、冷却ファンＤｕｔｙは、時間に応じて駆動出力が変化するような駆動情報であってもよく、例えば開始遅延時間ｔ１が経過してから駆動を開始し、あるいは開始遅延時間ｔ１が経過する前後で異なる出力で駆動するように制御することもできる。

また、予め判定テーブルを設け、各車輌情報及びＤＰＦ装置７の再生状態に基づいて判定テーブルから最適な出力を選択する構成としても良い。例えば各条件の設定範囲の組み合わせにより高速、中速、低速の三段階のいずれかを選択するようにすることができる。

上記各実施形態においては車輌情報として、冷却水の温度や空調機の作動状態、車速等を例示したが、外気の温度等上記以外の条件を基準としても良い。

本発明の第１実施形態の冷却ファン制御装置を備えた車輌を模式的に示す平面図。 同冷却ファン制御装置の構成を示すブロック図。 同冷却ファン制御装置における制御手順を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態の冷却ファン制御装置における制御手順を示すフローチャート。

符号の説明

１０…冷却ファン制御システム
１５…ＤＰＦ再生判定部
１６…ファン制御部
１７…ファン駆動部
１８…ＤＰＦセンサ

Claims (5)

1. 車輌に搭載されたＤＰＦ装置の再生状態を検知する検知手段と、
   少なくとも前記検知手段により検知された前記ＤＰＦ装置の前記再生状態に基づいて冷却ファンの動作を制御する制御手段とを有することを特徴とする冷却ファン制御装置。
2. 前記制御手段は、前記ＤＰＦ装置の再生開始から所定の遅延時間を経過した後に前記冷却ファンの動作を制御することを特徴とする請求項１記載の冷却ファン制御装置。
3. 前記制御手段は、前記ＤＰＦ装置の前記再生状態に加え、冷却水の温度と空調機の作動状態とを含む車輌情報に基づいて前記冷却ファンの動作を制御することを特徴とする請求項１記載の冷却ファン制御装置。
4. 前記ＤＰＦ装置の再生状態は、前記ＤＰＦ装置のパティキュレートフィルタに堆積した排気微粒子の量に基づいて決定されることを特徴とする請求項１記載の冷却ファン制御装置。
5. 前記制御手段は、前記車輌のエンジンの停止時における前記ＤＰＦ装置の再生状態に基づき前記冷却ファンの動作が必要である場合は、所定期間前記冷却ファンの動作を継続させた後に前記冷却ファンを停止させることを特徴とする請求項１に記載の冷却ファン制御装置。

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