JP2007145274A - 車両冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の内部にある熱源を好適に冷却する。
【解決手段】車両冷却装置は、車両の内部にある熱源に対して該車両の外部から空気を導入するための冷却風入口（２００）及び該導入された空気を外部へ導出するための冷却風出口（２０１）のうち少なくとも一方を開閉可能な開閉手段と、熱源の温度を検出する温度検出手段とを備える。更に、この検出された温度に応じて、少なくとも一方を開閉するように開閉手段を制御する制御手段（１００）を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に備えられ、車両の内部にある熱源を好適に冷却する、車両冷却装置の技術分野に関する。

一般的に、車両の冷却性能は、様々な走行条件の中でも最も厳しい条件に耐え得るよう設計される。そのため、この最も厳しい条件以外の走行条件では、必要以上の空気がエンジンルーム内へと導入されることとなり、車両を浮かせる力（即ち、揚力）が発生するため、接地加重が減少し、ハンドルの手応えがなくなる等の走行安定性に関する問題が生じ得る。又、空気抵抗（即ち、抗力）が増加するため、燃費に関する問題も生じ得る。このような不具合に対処するため、例えば冷却風出口に、ファン付ダクトを設置し、車両の空気流れの乱れを抑える技術が提案されている（特許文献１参照）。又、冷却風導入口をモータで駆動し、車速・冷却水・外気温に基づいて開閉を制御する技術が提案されている（特許文献２参照）。

特開平５−３５５６６号公報 特表２００５−５００９３５号公報

しかしながら、例えば前述の特許文献１及び特許文献２に開示されている技術には、以下のような問題が生じ得る。即ち、特許文献１に開示された技術ではファン付ダクトの形状が車両のレイアウトの制約となる上、車両の旋回時や、車速が異なるケースではファン付ダクトの効果が変化するため、車両特性の変化が懸念される。又、特許文献２に開示された技術は、車速１８０ｋｍ／ｈ以上であり且つ水温と外気温が高い場合に開口部を開いて冷却性を向上させるシステムであり、効果を発揮する領域が限定されている。更に、冷却風出口の面積は一定のため、特に高速で旋回する際には車両の旋回安定性が悪化する可能性がある。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みてなされたものであり、車両の内部にある熱源を好適に冷却することが可能な車両冷却装置を提供することを課題とする。

本発明の車両冷却装置は上記課題を解決するために、車両の内部にある熱源に対して該車両の外部から空気を導入するための冷却風入口及び該導入された空気を前記外部へ導出するための冷却風出口のうち少なくとも一方を開閉可能な開閉手段と、前記熱源の温度を検出する温度検出手段と、該検出された温度に応じて、前記少なくとも一方を開閉するように前記開閉手段を制御する制御手段とを備える。

本発明の車両冷却装置によれば、車両の走行時において、定期又は不定期に若しくは特定の走行状態である際に選択的に、例えば駆動装置等を備える開閉手段によって、車両の内部にある熱源に対して該車両の外部から空気を導入するための冷却風入口及び該導入された空気を前記外部へ導出するための冷却風出口のうち少なくとも一方を開閉可能とされる。ここに、「熱源」とは、エンジン或いは内燃機関、モータジェネレータ或いは電動機、バッテリー、ターボ装置など、車両の内部にある熱源一般のみならず、これらの熱源一般の熱を吸熱することで間接的な熱源たりうる冷却水及びラジエータを意味してもよい。又、「開閉可能」とは、狭義には、完全に閉じた状態と完全に開いた状態との二つの状態にすることが可能であるとの意味であり、広義には、完全に閉じた状態から完全に開いた状態との二つの状態の間の任意の状態にすることが可能である意味である。例えば、冷却風入口は、開閉手段によって閉じられた状態では空気を入れることができず、開かれた状態では空気を入れることができ、更に、完全に閉じた状態から完全に開いた状態との二つの状態の間の任意の状態では、開き具合に応じた量の空気を入れることができることになる。他方、冷却風出口は、開閉手段によって閉じられた状態では空気を出すことができず、開かれた状態では空気を出すことができ、更に、完全に閉じた状態から完全に開いた状態との二つの状態の間の任意の状態では、開き具合に応じた量の空気を出すことができることになる。

ここで、例えば所定車速閾値を超えた車速で車両が走行するとする。通常であれば、車両の走行に伴って熱を発生する熱源を冷却するために、冷却風入口部及び冷却風出口部を例えば全開にしたまま走行するので、車速の上昇に伴って車両が空気から受ける抗力及び揚力が相対的に上昇して、燃費及び走行安定性が低下することになりかねない。しかるに本発明によれば、先ず、例えば温度センサを備える温度検出手段が熱源の温度を検出する。ここに、熱源の温度を「検出する」とは、温度センサにより熱源の温度を直接検出する場合の他、熱源付近にある温度を検出することで推定する場合や、熱源の温度と特定の関係を有する他の物理的なパラメータを検出すると共に該検出されたパラメータに基いて熱源の温度を推定する或いは算出する場合も、含む趣旨である。そして、検出された温度に応じて、例えばコントローラを備える制御手段が冷却風入口及び冷却風出口のうち少なくとも一方を開閉するように開閉手段を制御する。従って、熱源の温度に応じた（つまり、熱源の冷却要求に応じた）量の空気を好適に入れることができるのである。言い換えると、空気が熱源の冷却要求を超えて車両の内部へ導入されることを回避することとなる。従って、抗力及び揚力を極力低減して、燃費（更に、最高速及び加速性能）及び走行安定性（例えば、直進安定性及び操舵の手応え）の低下を極力回避することも可能となる。この際ファンは不要なので、例えば前述した特許文献１におけるファン付ダクトと比べて、レイアウトの制約を低減することができる。又、冷却風出口部も開閉可能であり、例えば前述した特許文献２に開示された技術と比較して好適に、旋回方向に応じた制御が可能となり、旋回安定性を向上することになる。又、熱源の温度に代えて又は加えて、車両の車速に応じて、制御手段が冷却風入口及び冷却風出口のうち少なくとも一方を開閉するように開閉手段を制御してもよい。

以上のように本発明によれば、冷却風入口及び冷却風出口のうち少なくとも一方を選択的に開閉するように開閉手段を制御するという比較的容易な制御によって、車両の内部にある熱源を好適に冷却することが可能となる。具体的には、熱源の冷却要求と抗力及び揚力とのトレードオフの問題を、開閉手段を適宜制御することで解決することとなる。

本発明の車両冷却装置の一態様では、前記開閉手段は、前記少なくとも一方として、前記冷却風入口を開閉可能であり、前記制御手段は、前記検出された温度が所定温度閾値より大きい場合に、前記冷却風入口を開けるように前記開閉手段を制御する。

この態様によれば、例えば駆動装置等を備える開閉手段は、冷却風入口及び冷却風出口のうち少なくとも一方として、冷却風入口を開閉可能である。ここで、例えば温度センサを備える温度検出手段によって検出された温度が所定温度閾値より大きいとする。すると、例えばコントローラを備える制御手段は、冷却風入口を開けるように開閉手段を制御する。言い換えれば、制御手段は、検出された温度が所定温度閾値より小さい場合には、冷却風入口を閉めるように開閉手段を制御し、検出された温度が所定温度閾値より大きい場合（或いは大きくなった場合）には、冷却風入口を開けるように開閉手段を制御する。ここに、本発明に係る開閉手段が「開ける」とは、完全に開ける意味の他、開度或いは開口面積を大きくする意味も含む。即ち、制御手段による制御は、冷却風入口を完全に開けるように開閉手段を制御する場合の他、冷却風入口の開度或いは開口面積を大きくするように制御する場合も含む。又、開閉手段が「閉める」とは、完全に閉める意味の他、開度或いは開口面積を小さくする意味も含む。

以上のように本態様によれば、検出された温度が所定温度閾値より大きい場合に、少なくとも冷却風入口を選択的に開閉するように開閉手段を制御するという比較的容易な制御によって、車両の内部にある熱源を好適に冷却することが可能となる。

本発明の車両冷却装置の他の態様では、前記車両が左又は右のいずれに旋回するのかを検出する旋回検出手段を更に備え、前記開閉手段は、前記少なくとも一方として、前記冷却風出口を開閉可能であり、前記冷却風出口は、前記車両の左右側部に設けられた左右の開口部を含み、前記制御手段は、前記旋回検出手段による結果に従って前記車両が左又は右に旋回する場合には、前記左右の開口部のうち前記検出された左又は右に対応する一方を開くように前記開閉手段を制御する。

この態様によれば、車両冷却装置は、例えば操舵角センサのような、車両が左又は右のいずれに旋回するのか（以下、「車両の旋回方向」とも言う）を検出する旋回検出手段を更に備える。そして、例えば駆動装置等を備える開閉手段は、冷却風入口及び冷却風出口のうち少なくとも一方として、冷却風出口を開閉可能である。この冷却風出口は、車両の左右側部に設けられた左右の開口部を含む。ここで、旋回検出手段による結果に従って車両が左又は右に旋回する場合には、例えばコントローラを備える制御手段は、左右の開口部のうち検出された左又は右に対応する一方を開くように開閉手段を制御する。即ち、制御手段は、検出された温度が所定温度閾値より大きい場合であって、車両が左又は右に旋回する場合には、左右の開口部のうち前記左又は右に対応する一方を開くように開閉手段を制御する。この際、左右の開口部のうち、車両の旋回方向である左又は右に対応する一方ではない他方については、検出された温度が所定温度閾値より大きい場合であっても、閉じるように開閉手段を制御するとよい。例えば、右に旋回する場合には、旋回内輪である右側の開口部が閉じられ、旋回外輪である左側の開口部が開けられることとなる。

以上のように本態様によれば、左右の開口部のうち旋回方向に応じた一方を開くように開閉手段を制御するという比較的容易な制御によって、車両の内部にある熱源を好適に冷却することが可能となる。例えば、旋回方向に応じて空気を外部へ導出することとなり、車両の内部にある熱源を好適に冷却すると共に、旋回安定性を向上することとなる。

本発明の車両冷却装置の他の態様では、前記車両の車速を検出する車速検出手段を更に備え、前記開閉手段は、前記少なくとも一方として、前記冷却風入口を開閉可能であり、前記制御手段は、前記検出された車速が所定車速閾値より大きい場合には、前記冷却風入口を少なくとも部分的に閉じるように前記開閉手段を制御する。

この態様によれば、車両冷却装置は、例えば車速センサのような、車両の車速を検出する車速検出手段を更に備える。そして、例えば駆動装置等を備える開閉手段は、冷却風入口及び冷却風出口のうち少なくとも一方として、冷却風入口を開閉可能である。ここで、検出された車速が所定車速閾値より大きい場合には、例えばコントローラを備える制御手段は、冷却風入口を少なくとも部分的に閉じるように開閉手段を制御する。即ち、制御手段は、検出された温度が前記所定車速閾値より大きい場合であっても、車速が所定車速閾値より大きい場合には、冷却風入口を少なくとも部分的に閉じるように開閉手段を制御する。従って、車速が所定車速閾値より大きい場合に顕著となる抗力及び揚力を極力低減して、燃費及び走行安定性の低下を極力回避することとなる。

以上のように本態様によれば、冷却風入口を車速に応じて選択的に開閉するという比較的容易な制御によって、燃費及び走行安定性の低下を極力回避しながらも、車両の内部にある熱源を好適に冷却することが可能となる。

本発明の車両冷却装置の他の態様では、車両の内部にある熱源に対して該車両の外部から空気を導入するための冷却風入口及び該導入された空気を前記外部へ導出するための前記車両の左右側部に設けられた左右の開口部を含む冷却風出口のうち少なくとも前記左右の開口部を開閉可能な開閉手段と、前記車両が左又は右のいずれに旋回するのかを検出する旋回検出手段と、該旋回検出手段による結果に従って前記車両が左又は右に旋回する場合には、前記左右の開口部のうち前記検出された左又は右に対応する一方を開くように前記開閉手段を制御する制御手段とを備える。

この態様によれば、例えば駆動装置を備える開閉手段は、車両の内部にある熱源に対して該車両の外部から空気を導入するための冷却風入口及び該導入された空気を外部へ導出するための車両の左右側部に設けられた左右の開口部を含む冷却風出口のうち少なくとも左右の開口部を開閉可能である。又、例えば操舵角センサを備える旋回検出手段は、車両が左又は右のいずれに旋回するのかを検出する。ここで、例えば、該旋回検出手段による結果に従って車両が左又は右に旋回する場合には、例えばコントローラを備える制御手段は、左右の開口部のうち検出された左又は右に対応する一方を開くように開閉手段を制御する。この際、左右の開口部のうち、車両の旋回方向である左又は右に対応する一方ではない他方については、閉じるように開閉手段を制御するとよい。例えば、右に旋回する場合には、旋回内輪である右側の開口部が閉じられ、旋回外輪である左側の開口部が開けられることとなる。従って、旋回方向に応じて空気を外部へ導出することとなり、旋回安定性が向上することとなる。

以上のように本態様によれば、左右の開口部のうち旋回方向に応じた一方を開くように開閉手段を制御するという比較的容易な制御によって、旋回安定性を確保しつつも、車両の内部にある熱源を好適に冷却することが可能となる。

本発明の車両冷却装置の他の態様では、車両の内部にある熱源に対して該車両の外部から空気を導入するための冷却風入口及び該導入された空気を前記外部へ導出するための冷却風出口のうち少なくとも前記冷却風入り口を開閉可能な開閉手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、該検出された車速が所定車速閾値より大きい場合には、前記冷却風入口を少なくとも部分的に閉じるように前記開閉手段を制御する制御手段とを備える。

この態様によれば、車両冷却装置は、例えば車速センサのような、車両の車速を検出する車速検出手段を更に備える。そして、例えば駆動装置等を備える開閉手段は、冷却風入口及び冷却風出口のうち少なくとも一方として、冷却風入口を開閉可能である。ここで、検出された車速が所定車速閾値より大きい場合には、例えばコントローラを備える制御手段は、冷却風入口を少なくとも部分的に閉じるように開閉手段を制御する。従って、車速が所定車速閾値より大きい場合に顕著となる抗力及び揚力を極力低減して、燃費及び走行安定性の低下を極力回避することとなる。

以上のように本態様によれば、冷却風入口を車速に応じて選択的に開閉するという比較的容易な制御によって、燃費及び走行安定性の低下を極力回避しながらも、車両の内部にある熱源を好適に冷却することが可能となる。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から更に明らかにされる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

＜構成＞
先ず、本実施形態に係る車両冷却装置が設けられた車両１の前方部の構成を、図１を参照して、その基本動作と共に説明する。ここに、図１は、本発明の実施形態に係る車両冷却装置を搭載した車両の前方部のシステム系統図である。

図１において、実施形態に係る車両１は、本発明に係る「車両の内部にある熱源」の一例としてのエンジンルーム１０（エンジン１１、冷却水流路１３及びラジエータ１２を含む）、本発明に係る「制御手段」の一例としての制御装置１００、本発明に係る「温度検出手段」の一例としての温度センサ１３３、本発明に係る「旋回検出手段」の一例としての操舵角センサ１３２、本発明に係る「車速検出手段」の一例としての車速センサ１３１、本発明に係る「冷却風入口」の一例としての冷却風入口部２００、本発明に係る「冷却風出口」の一例としての冷却風出口部（左冷却風出口部２０１及び右冷却風出口部２０２を含む）、及び本発明に係る「開閉手段」の一例としての各種開閉部（入口開閉部２０００、左出口開閉部２０１０及び右出口開閉部２０２０を含む）を備えて構成される。

エンジンルーム１０は、車両１の前方に設けられ、エンジン１１、冷却水流路１３及びラジエータ１２を備える。ここに、エンジン１１は、例えばシリンダ（不図示）内において混合気を燃焼させ、その燃焼で得られる力に応じて生じるピストン（不図示）の往復運動を回転運動に変換するように構成されており、この燃焼によって比較的高い熱を発生することとなる。冷却水流路１３は、上述のようにして熱を発生するエンジン１１を適宜冷却するために、エンジン１１と熱交換可能なように隣接して設置されており、冷却流水路１３の内部に冷却水を循環させるように構成される。この冷却水は、好適には冬の凍結に耐えるように合成された不凍液であり、更に沸点も高められて冷却効果が向上されている。ラジエータ１２は、上述のようにしてエンジン１１を冷却した後の冷却水流路１３中の冷却水を冷やすための冷却器であり、通常は車両１の前部に備えられ、車両の外部からエンジンルーム１０に導入される空気（以下、適宜「冷却風」とも言う）によって冷却水の熱を奪うように構成される。

制御装置１００は、好適には、周知の電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）、中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）、制御プログラムを格納した読み出し専用メモリ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＯＭ）、各種データを格納する随時書き込み読み出しメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）等を中心とした論理演算回路として構成される。そして、温度センサ１３３等の各種センサからの入力信号を受ける入力ポート及び、入口開閉部２０００等の各種開閉部に制御信号を送る出力ポートに対して、バスを介して接続されている。

温度センサ１３３は、エンジン１１、冷却水流路１３及びラジエータ１２等の熱源の温度を検出すると共に、検出された温度を示す温度信号を、電気的に接続された制御装置１００へと伝達するように構成される。

操舵角センサ１３２は、例えばドライバーによる操舵角の変化を検出すると共に、検出された操舵角の変化を示す操舵角変化信号を、電気的に接続された制御装置１００へと伝達して、車両１が左又は右のいずれに旋回するのかを検出するように構成される。

車速センサ１３１は、車両１の車速を検出すると共に、検出された車速を示す車速信号或いは車速パルスを、電気的に接続された制御装置１００へと伝達するように構成される。

冷却風入口部２００は、車両１の前方の外部とエンジンルーム１０とを連通し、車両１の内部にあるエンジン１１等の熱源に対して車両１の外部から空気を導入するように構成される。

冷却風出口部（左冷却風出口部２０１及び右冷却風出口部２０２を含む）は、車両１の左右側の外部とエンジンルーム１０とを各々連通し、冷却風入口部２００から導入されてエンジンルーム１０で吸熱して相対的に高温となった空気を、車両１の外部へ導出するように構成される。

各種開閉部（入口開閉部２０００、左出口開閉部２０１０及び右出口開閉部２０２０を含む）は、夫々電気的に接続された制御装置１００の指令を受けて、入口開閉部２０００は冷却風入口部２００を、左出口開閉部２０１０は左冷却風出口部２０１を、右出口開閉部２０２０は右冷却風出口部２０２を、夫々開閉することが可能に構成される。

以上のように実施形態に係る車両冷却装置は構成されるので、温度センサ１３３によって検出された熱源の温度に応じて、例えば制御装置１００が、冷却風入口部２００、左冷却風出口部２０１及び右冷却風出口部２０２のうち少なくとも一方を開閉するように入口開閉部２０００、左出口開閉部２０１０及び右出口開閉部２０２０のうち少なくとも一方を制御することが可能となる。又、操舵角センサ１３２による結果に従って車両１が左又は右に旋回する場合には、左冷却風出口部２０１及び右冷却風出口部２０２のうち検出された左又は右に対応する一方を開くように左出口開閉部２０１０或いは右出口開閉部２０２０を制御することが可能となる。又更に、車速センサ１３１によって検出された車速が所定車速閾値より大きい場合には、冷却風入口部２００を少なくとも部分的に閉じるように入口開閉部２０００を制御することが可能となる。尚、上述した温度センサ１３３、操舵角センサ１３２及び車速センサ１３１の検出結果（即ち、温度、操舵角及び車速）は、制御装置１００による制御の際に、いずれかが単独で利用されてもよいし、各々組み合わされて利用されてもよい。

次に、図２を用いて、冷却風入口部２００を開閉可能な入口開閉部２０００の構造の一例について更に詳しく説明する。ここに、図２は実施形態に係る車両冷却装置の冷却風入口を開閉可能な開閉手段の一例を示す模式図である。

図２において、入口開閉部２０００は、例えば固定スリット部２００１、可動スリット部２００２及び入口駆動部２００３を備えて構成される。

ここに、固定スリット部２００１は、冷却風入口部２００の全面を覆うように固定され、所定幅のスリットを少なくとも１本有しており、このスリットを介してエンジンルーム１０の内部へ空気を導入するように構成される他、差し込み口２００１２を有しており、その中に可動スリット部２００２を差し込むことができるように構成される（図２固定スリット部２００１前面視及び入口開閉部２０００上面視を参照）。

可動スリット部２００２は、固定スリット部２００１が有する所定幅のスリットに対応する（好適には、固定スリット部２００１のスリットと同一幅、同一本数、同一間隔の）スリットを有しており、固定スリット部２００１の差し込み口２００１２に差し込まれ、後述する入口駆動部２００３によって差し込まれる深度を調整可能に構成される（図２可動スリット部２００２前面視及び入口開閉部２０００上面視を参照）。

入口駆動部２００３は、例えばモータ又はアクチュエータを備え、固定スリット部２００１の差し込み口２００１２に差し込まれた可動スリット部２００２と機械的に接続されており、電気的に接続された制御装置１００の制御に従って差し込む深度を調整可能に構成される（図２可動スリット部２００２前面視を参照）。即ち、制御装置１００は、入口駆動部２００３を介して、固定スリット部２００１の各スリットと、可動スリット部２００２の各スリットとが各々重なり合う領域の面積の総和（即ち、開口面積）を調整することができる訳である。

以上、図２を参照して説明した構成によると、冷却風入口部２００は、入口開閉部２０００によって完全に閉じられた状態（具体的に例えば、開口面積が略零となる状態）では空気を入れることができず、完全に開かれた状態（具体的に例えば、開口面積が最大となる状態）では空気を入れることができ、更に、完全に閉じられた状態と、完全に開かれた状態との二つの状態の間の任意の状態にすることで、開き具合に応じた量の空気を入れることができることになる。

又更に、図３を用いて、左冷却風出口部２０１を開閉可能な左出口開閉部２０１０の構造の一例について更に詳しく説明する。ここに、図３は実施形態に係る車両冷却装置の冷却風出口を開閉可能な開閉手段の一例を示す模式図である。

図３において、左出口開閉部２０１０は、例えば開閉板２０１１、支柱２０１２及び出口駆動部２０１３を備えて構成される。

ここに、開閉板２０１１及び支柱２０１２は、開閉板２０１１が支柱２０１２を軸として左冷却風出口部２０１を覆い、左冷却風出口部２０１を開閉可能に構成される。又、出口駆動部２０１３は、例えば支柱２０１２を回転させるモータ或いはアクチュエータを備え、電気的に接続された制御装置１００の制御に従って左出口開閉部２０１０の開度を調整可能に構成される。このように左出口開閉部２０１０は、偏心型又は非偏心型のバタフライ弁の如き構造を有する。

以上、図３を参照して説明した構成によると、左冷却風出口部２０１は、左出口開閉部２０１０によって完全に閉じられた状態（具体的に例えば、開度が略零となる状態）では空気を出すことができず、完全に開かれた状態（具体的に例えば、開度が最大となる状態）では空気を出すことができ、更に、完全に閉じられた状態と、完全に開かれた状態との二つの状態の間の任意の状態にすることで、開き具合に応じた量の空気を出すことができることになる。尚、右冷却風出口部２０２は左冷却風出口部２０１と左右対称であり、その基本構成は同様である。つまり、右冷却風出口部２０２も、右出口開閉部２０２０の開き具合に応じた量の空気を出すように構成される。

以上、図２及び図３を用いた例では、開口面積及び開度を調整することで、導入及び導出される空気の量を調整するという態様を採っているが、この態様はあくまで一例であり、本発明に係る「開閉手段」の態様は、空気の量を調整可能な限りこの態様に限られない。即ち、開き具合に応じて空気の量を調整可能な限り、「開閉手段」の態様は特に限定されない趣旨である。

＜動作＞
次に、以上図１から図３のように構成された車両冷却装置の動作処理について、図１から図３に加えて、図４を参照して説明する。ここに、図４は、実施形態に係る車両冷却装置の走行モード別の処理を示すフローチャートである。

図４において、先ず、車速センサ１３１の出力値に基づいて、車両１の車速が所定車速閾値より大きいか否かが判定される（ステップＳ１０１０）。ここに、「所定車速閾値」とは、車速と空力特性との関係に応じて決まる値である。このため、車両１の走行時に車両１が受ける抗力及び揚力が比較的高くなり車両１の燃費及び走行安定性が損なわれない車速の領域を、予め実験的、経験的、シミュレーション等によって特定することで、この所定車速閾値を予め設定しておけばよい。更にこの所定車速閾値を、出荷時に固定値として設定してもよいし、車両の使用途中や点検時に適宜変更可能に構成してもよい。加えて、厳密な意味での車速センサに固有の所定車速閾値に対して、若干のマージンを加えて、所定車速閾値として用いてもよい。

ここで、車両１の車速が所定車速閾値より大きい場合（以下、「高速モード」とも言う）（ステップＳ１０１０：Ｙｅｓ）、温度センサ１３３の出力値に基づいて、制御装置１００は、入力開閉部２０００を水温フィードバック制御する（ステップＳ１０２０）。ここに、「入力開閉部２０００を水温フィードバック制御する」とは、具体的には、冷却水流路１３の温度が所定温度閾値より大きい場合に、冷却風入口部２００が相対的に開くように入力開閉部２０００を制御し、逆に、冷却水流路１３の温度が所定温度閾値以下の場合に、冷却風入口部２００が相対的に閉じるように入力開閉部２０００を制御することを言う。或いは、冷却水流路１３の温度が相対的に上昇すれば、冷却風入口部２００が相対的に開くように入力開閉部２０００を制御し、逆に、冷却水流路１３の温度が相対的に低下すれば、冷却風入口部２００が相対的に閉じるように入力開閉部２０００を制御することを言う。この制御により、高速モードにおいて車両１に導入される空気の量を極力低減することとなり、車両１が受ける抗力及び揚力を、極力低減することとなる。ここに、「所定温度閾値」とは、温度とエンジン１１の負荷との関係に応じて決まる値である。このため、車両１の走行時にエンジン１１の負荷が比較的高くなりエンジン１１の安定性が損なわれない温度の領域を、予め実験的、経験的、シミュレーション等によって特定することで、この所定温度閾値を予め設定しておけばよい。更にこの所定温度閾値を、出荷時に固定値として設定してもよいし、車両の使用途中や点検時に適宜変更可能に構成してもよい。加えて、厳密な意味での温度センサに固有の所定温度閾値に対して、若干のマージンを加えて、所定温度閾値として用いてもよい。

続いて、操舵角センサ１３２の出力値に基づいて、操舵角の絶対値が所定操舵角閾値より小さいか否かが判定される（ステップＳ１０３０）ここに、「所定操舵角閾値」とは、操舵角と旋回安定性との関係に応じて決まる値であり、具体的に例えばスリップ角が２度に相当する操舵角である。このため、車両１の旋回時に左冷却風出口部２０１の圧力或いは右冷却風出口部２０２の圧力が比較的高くなり車両の旋回安定性が損なわれない操舵角の領域を、予め実験的、経験的、シミュレーション等によって特定することで、この所定操舵角閾値を予め設定しておけばよい。更にこの所定操舵角閾値を、出荷時に固定値として設定してもよいし、車両の使用途中や点検時に適宜変更可能に構成してもよい。加えて、厳密な意味での操舵角センサに固有の所定操舵角閾値に対して、若干のマージンを加えて、所定操舵角閾値として用いてもよい。

ここで、操舵角の絶対値が所定操舵角閾値より小さい場合（以下、「高速直進モード」とも言う）（ステップＳ１０３０：Ｙｅｓ）、即ち、車両１は直進しているとみなされる場合には、制御装置１００は、温度センサ１３３の出力値に基づいて、左出口開閉部２０１０及び右出口開閉部２０２０を水温フィードバック制御する（ステップＳ１０４０）。ここに、「左出口開閉部２０１０及び右出口開閉部２０２０を水温フィードバック制御する」とは、具体的に例えば、冷却水流路１３の温度が相対的に上昇すれば、左冷却風出口部２０１及び右冷却風出口部２０２が相対的に開くように左出口開閉部２０１０及び右出口開閉部２０２０を制御し、逆に、冷却水流路１３の温度が相対的に低下すれば、左冷却風出口部２０１及び右冷却風出口部２０２が相対的に閉じるように左出口開閉部２０１０及び右出口開閉部２０２０を制御することを言う。この制御により、高速モードにおいて冷却風入口部２００が水温フィードバック制御されることで変動する空気の導入量に対応して、空気を導出することとなる。尚、高速直進モードでは、主に、空気の導入が問題となるので、空気の導出に関わる左冷却風出口部２０１及び右冷却風出口部２０２は全開のままでもよい。

他方、操舵角の絶対値が所定操舵角閾値以上の場合（以下、「高速旋回モード」とも言う）（ステップＳ１０３０：Ｎｏ）、即ち、車両１は直進ではなく左又は右に旋回するとみなされる場合には、制御装置１００は、操舵角センサ１３２の出力値に基づいて、左出口開閉部２０１０及び右出口開閉部２０２０を制御する（ステップＳ１０４１）。具体的に例えば、操舵角センサ１３２の出力値に基づいて、車両１の旋回方向が右であるとみなされる場合には、旋回外輪側である左出口開閉部２０１０を制御して左冷却風出口部２０１を全開にし、旋回内輪側である右出口開閉部２０２０を制御して右冷却風出口部２０２を全閉にする。

このようにして、高速直進モード及び高速旋回モードを含む高速モードにおける処理が行われ、再びステップＳ１０１０からの処理が行われることとなる（ＲＥＴＵＲＮ）。

他方、車両１の車速が所定車速閾値以下の場合（以下、「低速モード」とも言う）（ステップＳ１０１０：Ｎｏ）、制御装置１００は、入口開閉部２０００を制御して、冷却風入口部２００を全開にする（ステップＳ１０２２）。続いて、制御装置１００は、左出口開閉部２０１０及び右出口開閉部２０２０を制御して、左冷却風出口部２０１及び右冷却風出口部２０２を全開にする（ステップＳ１０４２）
このようにして、低速モードにおける処理が行われ、再びステップＳ１０１０からの処理が行われることとなる（ＲＥＴＵＲＮ）。

以上、図４を参照して説明した実施形態によれば、冷却風入口部２００、左冷却風出口部２０１及び右冷却風出口部２０２のうち少なくとも一方を選択的に開閉するように、入口開閉部２０００、左出口開閉部２０１０及び右出口開閉部２０２０のうち少なくとも一方を制御するという比較的容易な制御によって、車両１の内部にある熱源を好適に冷却することが可能となる。具体的に例えば、冷却水流路１３の温度が比較的高い場合に、冷却風入口部２００を開くようにする。このような温度に応じた制御は、車速が比較的大きい場合に、選択的に行えばよい。そうすれば、車両１が受ける揚力及び抗力を極力低減しながらも、車両１の内部にある熱源を好適に冷却することとなる。又更に、車速が比較的大きい場合には、操舵角に応じて、左冷却風出口部２０１及び右冷却風出口部２０２が開閉されるので、旋回安定性も極力損なわれない。

次に上述した図４及び以下の式（１）から式（３）に加えて、図５及び図６に従って、高速モードと低速モードについて説明する。

ここに、式（１）から式（３）は夫々、
冷却風量Ｑ＝ρＡＶ 式（１）
抗力Ｄｒａｇ＝ＣｄρＡＶ^２／２ 式（２）
揚力Ｌｉｆｔ＝ＣｌρＡＶ^２／２ 式（３）
である。ここで、Ｑは冷却風量（つまりエンジンルーム１０内に導入される空気の量）を、ρは空気密度を、Ａは冷却風入口部２００の開口面積を、Ｖは車速（空気流速に略比例）を、Ｃｄは抗力係数を、Ｃｌは揚力係数を夫々示す。

図５は、実施形態に係る入口開閉部の制御を高速モードと低速モードとに分けることの必要性を示す特性図である。

図５において、先ず、横軸は車両１の車速Ｖを示し、第一縦軸は車両１が受ける抗力Ｄｒａｇ及び揚力Ｌｉｆｔを、又、第二縦軸は冷却風入口部２００の開口面積Ａを示す。図５において、実線で示した２本の曲線は、式（２）及び式（３）からも分かるように、開口面積Ａを一定の場合に、車速Ｖに応じて抗力Ｄｒａｇ及び揚力Ｌｉｆｔが増加する様子を示す。又、図５において、波線で示した１本の直線は、開口面積Ａを一定（例えば全開）にしている様子を示し、波線で示した１本の曲線は、開口面積Ａを可変（例えば水温フィードバック制御）にしている様子を示す。

ここで仮に、車速Ｖに関わらず、開口面積Ａを一定（例えば全開）のままにしておくとする。この際、車速Ｖの２乗に比例して抗力Ｄｒａｇ及び揚力Ｌｉｆｔが増加する。その影響は、車速Ｖが比較的低速であれば実践上比較的問題は少ないが、車速Ｖが所定車速閾値を超えたあたりから徐々に無視し得ない程に問題が顕在化し、例えば燃費及び走行安定性が損なわれる可能性がある。

そこで、車速Ｖの領域を所定車速閾値によって２分する。そして、車速Ｖが所定車速閾値以下の領域では（図４のステップＳ１０２２：低速モードに対応）、制御装置１００は、入口開閉部２０００を制御して、冷却風入口部２００を全開にするが、他方で、車速Ｖが所定車速閾値より大きい領域では（図４のステップＳ１０２０：高速モードに対応）、温度センサ１３３の出力値に基づいて、制御装置１００は、入力開閉部２０００を水温フィードバック制御する。具体的には、冷却風入口部２００の開口面積Ａが相対的に小さくなるように、入口開閉部２０００が制御される。というのも、式（１）を変形した式Ａ＝Ｑ／ρＶによると、一定の冷却風量Ｑを確保するために必要とされる開口面積Ａは、車速Ｖに略反比例するからである。つまり、車速Ｖが増加する分、冷却風入口部２００を少なくとも部分的に閉じてもよい、即ち、開口面積Ａを相対的に小さくしてもよいといえるのである（図５のアを参照）。但し、開口面積Ａは、車速Ｖに対して完全に反比例して小さくされてよい訳ではない。なぜなら、車速Ｖが上昇するということは、エンジン１１の負荷が上昇することを意味し、それに伴い必要とされる冷却風量Ｑも相対的に上昇すると考えられるからである。従って、必要とされる冷却風量Ｑを冷却水流路１３の温度から間接的に把握して、水温フィードバック制御するのである。

以上、図５を参照して説明したように実施形態に係る入口開閉部の制御を高速モードと低速モードとに分けて行うと、図６に示すように、車両１が受ける抗力及び揚力を低減することとなる。ここに、図６は、実施形態に係る入口開閉部の制御を高速モードと低速モードとに分けた場合の効果を示す特性図である。

図６において、先ず、横軸は冷却風入口部２００の開口面積を示し、縦軸は車両１が受ける抗力及び揚力を示す。又、図５及び図６において、黒丸の凡例は、車速Ｖが所定車速閾値の際、開口面積Ａを一定（例えば全開）とする場合を示し、白丸の凡例は車速Ｖが所定車速閾値の際、開口面積Ａを可変（例えば水温フィードバック制御）とする場合を示す。
図６に示すように、式（２）及び式（３）によると、冷却風入口部２００の開口面積Ａが相対的に小さくされると（図５のア及び図６のア）、車両１が開口面積Ａに略比例して受ける抗力Ｄｒａｇ（図６のイ）及び揚力Ｌｉｆｔ（図６のウ）も相対的に小さくなるのである。従って、本実施形態に係る制御を実施しない場合と比べて、燃費及び走行安定性を改善することが可能となる。

以上図５及び図６に示すように、入口開閉部の制御を高速モードと低速モードとに分けることで、車両１の内部にある熱源を好適に冷却することができるのである。尚、図５及び図６に示す、車速Ｖ、抗力Ｄｒａｇ、揚力Ｌｉｆｔ及び開口面積Ａ夫々の関係は、式（１）から式（３）に基いた理論上の関係であり、実践上の全ての関係を網羅している訳ではない。即ち、実践上の車速Ｖ、抗力Ｄｒａｇ、揚力Ｌｉｆｔ及び開口面積Ａ夫々の関係は、式（１）から式（３）を、予め実験的、経験的、シミュレーション等によって、実際の車両１の動作に合致するように補正しておけばよい。更にこれらの関係を、出荷時に固定値として設定してもよいし、車両の使用途中や点検時に適宜変更可能に構成してもよい。

次に上述した図４に加えて、図７及び図８に従って、高速直進モードと高速旋回モードについて説明する。ここに、図７は、実施形態に係る出口開閉部の制御が高速直進モードである場合を示す概念図であり、図８は、実施形態に係る出口開閉部の制御が高速旋回モードである場合を示す概念図である。

図７の高速直進モード及び図８の高速旋回モード（両モードとも高速モードに含まれる）における入力開閉部２０００は、両モードにおいて、水温フィードバック制御される（図４のステップＳ１０２０に対応）。この際、両モードにおいて、冷却風入口部２００は略正面から空気を導入することになるため、車両１の前面は比較的高圧となり得る。そこで、両モードにおいて、入力開閉部２０００が水温フィードバック制御され、車両１が受ける抗力及び揚力の増加は極力回避される（図４のステップＳ１０２０に対応）。

他方、図７の高速直進モード及び図８の高速旋回モードにおける左出口開閉部２０１０及び右出口開閉部２０２０は、両モードにおいて、水温フィードバック制御されるのでは不十分である。というのも、図７の高速直進モードでは、車両１の左右側面の圧力が略同じである（左右ともに、比較的低圧）が、図８の高速旋回モードでは、車両１の左右側面のうち、旋回外輪側の圧力と旋回内輪側の圧力とに差が生じる（旋回外輪側は比較的低圧であるが、旋回内輪側は比較的高圧）ためである。従って、図７の高速直進モードでは、左右側面とも比較的低圧なので、左出口開閉部２０１０及び右出口開閉部２０２０は、水温フィードバック制御され（図４のステップＳ１０２０に対応）、他方、図８の高速旋回モードでは、旋回外輪側は比較的低圧であるが旋回内輪側は比較的高圧であるので、左冷却風出口部２０１及び右冷却風出口部２０２のうち、旋回外輪側が全開に、旋回内輪側が全閉になるように、左出口開閉部２０１０及び右出口開閉部２０２０が夫々制御される（図４のステップＳ１０４１に対応）。具体的に例えば、図８の高速旋回モードにおいて、車両１が右に旋回する場合には、旋回外輪側である左冷却風出口部２０１が全開に、旋回内輪側である右冷却風出口部２０２が全閉になるように、左出口開閉部２０１０及び右出口開閉部２０２０が夫々制御される。

以上、図７及び図８に示すように、高速直進モードと高速旋回モードとの別に応じて、水温フィードバック制御と全開或いは全閉制御とを切替えることで、旋回方向に応じて空気を外部へ導出することとなり、車両１の内部にある熱源を好適に冷却すると共に、旋回安定性が向上することとなる。

以上、図１から図８を用いて説明した実施形態によれば、車両１の内部にある熱源を好適に冷却することが可能である。例えば、温度センサ１３３によって検出された熱源の温度に応じて、冷却風入口部２００、左冷却風出口部２０１及び右冷却風出口部２０２のうち少なくとも一方を選択的に開閉するように、入力開閉部２０００、左出口開閉部２０１０及び右出口開閉部２０２０を制御するという比較的容易な制御によって、車両１の内部にある熱源を好適に冷却することが可能となるのである。又、冷却水流路１３等の熱源の温度が所定温度閾値より大きい場合に、少なくとも冷却風入口部２００を選択的に開閉するように入力開閉部２０００を制御すれば、車両１の内部にある熱源を好適に冷却することになる。更に、熱源の温度に応じた制御に加えて又は代えて、左冷却風出口部２０１及び右冷却風出口部２０２のうち旋回方向に応じた一方を開くように左出口開閉部２０１０及び右出口開閉部２０２０を制御すれば、車両１の内部にある熱源を好適に冷却することになる。又更に、熱源の温度に応じた制御に加えて又は代えて、冷却風入口部２００を車速に応じて選択的に開閉するように、入力開閉部２０００を制御すれば、車両１の内部にある熱源を好適に冷却することが可能となるのである。

尚、上述の実施形態では、冷却装置の冷却対象は車両に備えられた熱源であるが、その他、使用時に熱を大なり小なり発生する動力源を搭載した乗物或いは機械、例えば船舶或いは航空機等の各種移動体の熱源に対しても、本発明に係る冷却装置を用いることができる。又、上述の実施形態では、冷却風出口部は車両１の左右側面に一つずつ備えられていたが、車両１の外部へ空気を好適に導出可能である限りにおいて、左右側面以外（例えば、車両１の上面或いは背面）に備えられてもよく、冷却風出口部の数を特に制限する趣旨でもない。又更に、上述の実施形態では、冷却風入口部２００では開口面積が、左右の冷却風出口部では開度が、夫々可変とされていたが、その他、例えば冷却風入口部２００では開度が、左右の冷却風出口部では開口面積が、夫々可変とされてもよい。即ち、結果的に空気の導入量及び導出量が可変である限り、冷却風入口部２００及び冷却風出口部が開閉される態様は上述の実施形態に限られない趣旨である。又、上述の実施形態は、エンジン１１が車両１の前方に設けられたＦＦ方式（フロントエンジン・フロントドライブ方式）或いはＦＲ方式（フロントエンジン・リヤドライブ方式）であったが、その他の方式、例えばＭＲ方式（ミッドシップエンジン・リヤドライブ方式）或いはＲＲ方式（リヤエンジン・リヤドライブ方式）においても、冷却風入口部２００及び左右の冷却風出口部の配置を適宜変更することで、上述の実施形態を応用することが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両冷却装置も、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の実施形態に係る車両冷却装置を搭載した車両の前方部のシステム系統図である。 実施形態に係る車両冷却装置の冷却風入口を開閉可能な開閉手段の一例を示す模式図である。 実施形態に係る車両冷却装置の冷却風出口を開閉可能な開閉手段の一例を示す模式図である。 実施形態に係る車両冷却装置の走行モード別の処理を示すフローチャートである。 実施形態に係る入口開閉部の制御を高速モードと低速モードとに分けることの必要性を示す特性図である。 実施形態に係る入口開閉部の制御を高速モードと低速モードとに分けた場合の効果を示す特性図である。 実施形態に係る出口開閉部の制御が高速直進モードである場合を示す概念図である。 実施形態に係る出口開閉部の制御が高速旋回モードである場合を示す概念図である。

符号の説明

１…車両、１０…エンジンルーム、１１…エンジン、１２…ラジエータ、１３…冷却水流路、２００…冷却風入口部、２０１…左冷却風出口部、２０２…右冷却風出口部、２０００…入口開閉部、２０１０…左出口開閉部、２０２０…右出口開閉部、１００…制御装置、１３１…車速センサ、１３２…操舵角センサ、１３３…温度センサ、２００１…固定スリット部、２００１２…差し込み口、２００２…可動スリット部、２００３…入口駆動部、２０１１…開閉板、２０１２…支柱、２０１３…出口駆動部

Claims (6)

1. 車両の内部にある熱源に対して該車両の外部から空気を導入するための冷却風入口及び該導入された空気を前記外部へ導出するための冷却風出口のうち少なくとも一方を開閉可能な開閉手段と、
   前記熱源の温度を検出する温度検出手段と、
   該検出された温度に応じて、前記少なくとも一方を開閉するように前記開閉手段を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする車両冷却装置。
2. 前記開閉手段は、前記少なくとも一方として、前記冷却風入口を開閉可能であり、
   前記制御手段は、前記検出された温度が所定温度閾値より大きい場合に、前記冷却風入口を開けるように前記開閉手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両冷却装置。
3. 前記車両が左又は右のいずれに旋回するのかを検出する旋回検出手段を更に備え、
   前記開閉手段は、前記少なくとも一方として、前記冷却風出口を開閉可能であり、
   前記冷却風出口は、前記車両の左右側部に設けられた左右の開口部を含み、
   前記制御手段は、前記旋回検出手段による結果に従って前記車両が左又は右に旋回する場合には、前記左右の開口部のうち前記検出された左又は右に対応する一方を開くように前記開閉手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両冷却装置。
4. 前記車両の車速を検出する車速検出手段を更に備え、
   前記開閉手段は、前記少なくとも一方として、前記冷却風入口を開閉可能であり、
   前記制御手段は、前記検出された車速が所定車速閾値より大きい場合には、前記冷却風入口を少なくとも部分的に閉じるように前記開閉手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車両冷却装置。
5. 車両の内部にある熱源に対して該車両の外部から空気を導入するための冷却風入口及び該導入された空気を前記外部へ導出するための前記車両の左右側部に設けられた左右の開口部を含む冷却風出口のうち少なくとも前記左右の開口部を開閉可能な開閉手段と、
   前記車両が左又は右のいずれに旋回するのかを検出する旋回検出手段と、
   該旋回検出手段による結果に従って前記車両が左又は右に旋回する場合には、前記左右の開口部のうち前記検出された左又は右に対応する一方を開くように前記開閉手段を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする車両冷却装置。
6. 車両の内部にある熱源に対して該車両の外部から空気を導入するための冷却風入口及び該導入された空気を前記外部へ導出するための冷却風出口のうち少なくとも前記冷却風入り口を開閉可能な開閉手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   該検出された車速が所定車速閾値より大きい場合には、前記冷却風入口を少なくとも部分的に閉じるように前記開閉手段を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする車両冷却装置。

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