JP2007297926A - 車両用冷却装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粘性流体継手構造を有する機関駆動式ファンを用いた車両用冷却装置において、車両の坂道走行時にエンジンの冷却性能を維持しつつエンジン効率を向上できる車両用冷却装置の制御装置を提供する。
【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。ＥＣＵ５０により、デューティ指令値を路面傾斜角に応じて補正することで回転速度が制御される。回転速度の補正は、上り勾配時には減少側に、下り勾配時には上昇側になるように実施される。
【選択図】 図１

Description

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る車両用冷却装置の制御装置に関するものである。

路面の勾配に応じたエンジン発熱量の変動に対して、ファンの冷却風量を制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法におけるエンジン冷却装置は、平坦路走行時に使用される機関駆動式ファンに加えて補助電動ファンを設ける構成となっている。補助電動ファンによる冷却風量は、路面勾配が上り勾配か下り勾配かを検知するセンサの検知結果に基づき制御される。上り勾配ではエンジン発熱量が大きくなるため、冷却風量（機関駆動式ファンと走行風とを含む風量の和）が増加するよう補助電動ファンの駆動が制御される。これによりエンジンの冷却水温の上昇を軽減することが可能となる。一方、下り勾配ではエンジン発熱量が小さくなるため、冷却風量が減少するよう補助電動ファンの駆動が制御される。これにより冷却水温の低下を軽減することが可能となる。

ところで、機関駆動式ファンとして粘性流体継手式ファンが知られている。この粘性流体継手式ファンは、エンジンから付与される駆動力を粘性流体を介して伝達する構造を有し、粘性流体の量を電気的に操作することにより冷却風量を任意に調整することが可能となっている。この機関駆動式ファンを備えたエンジン冷却装置において、路面の勾配に応じてファンの冷却風量を調整するのが望ましい。しかしながら、上記補助電動ファンをそのまま採用するとエンジン効率に関して課題があった。すなわち、上り勾配である場合には、冷却風量の増加によりエンジンの負荷が増大するためエンジン効率が低下してしまう。一方、下り勾配である場合には、車両の坂道走行により減少するエンジンの負荷を有効に活用できない。
実開昭６２−６１９２８号公報

本発明は、粘性流体継手構造を有する機関駆動式ファンを用いた車両用冷却装置において、車両の坂道走行時にエンジンの冷却性能を維持しつつエンジン効率を向上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。

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）の出力軸と一体的に回転する回転体の駆動力が粘性流体を介して伝達されて且つ、回転体の駆動力の伝達に寄与する粘性流体の量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、エンジンの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、車両が走行する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。さらに、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てファン回転速度を制御する。

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。また特に、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。以上により、車両の坂道走行時において、エンジンの冷却性能を維持しつつ、エンジン効率を向上させることができる。

請求項２に記載の発明では、路面勾配をパラメータとしてファン回転速度を減少側又は上昇側に制御することとし、上り勾配である場合における路面勾配に対するファン回転速度の減少側への変更比率を、下り勾配である場合における路面勾配に対するファン回転速度の上昇側への変更比率よりも小さくする。

本構成によれば、車両の坂道走行時において、路面勾配に応じてファン回転速度を細かく制御することができる。より具体的には、上り勾配である場合に、路面勾配が大きいほどファン回転速度の減少量を大きくし、下り勾配である場合に、路面勾配が大きいほどファン回転速度の上昇量を大きくする。以上により、エンジンの負荷をより有効に利用可能となる。

また、ファン回転速度の変更比率を上り勾配と下り勾配とで相違させるようにした。上り勾配である場合、路面勾配に対するファン回転速度の減少側制御の感度が低くなり、下り勾配である場合、路面勾配に対するファン回転速度の上昇側制御の感度が高くなる。これにより、エンジン発熱量の大きい上り勾配及び発熱量の小さい下り勾配の両方の場合において、各々適切な冷却性能を維持させつつエンジン効率を向上させることができる。従って、車両の坂道走行時に、路面勾配に応じたエンジンの冷却性能の維持とエンジン効率の向上とを程良く実施できる。

請求項３に記載の発明では、路面勾配が所定値以上である場合にファン回転速度制御を実施することとし、上り勾配である場合にファン回転速度を減少させるための勾配しきい値を、下り勾配である場合にファン回転速度を上昇させるための勾配しきい値よりも大きくする。

本構成によれば、車両の坂道走行時において、路面勾配が所定値以上であることを条件にファン回転速度制御が実行されるため、路面が平坦路もしくは緩い勾配である場合は、ファン回転速度制御によるエンジン効率向上が無いことから該制御が実行されない。

また、上り勾配時にファン回転速度を減少させる勾配しきい値を、下り勾配時にファン回転速度を上昇させる勾配しきい値よりも大きくしたため、エンジン発熱量の大きい上り勾配及び発熱量の小さい下り勾配の両方の場合において、各々適切な冷却性能を維持させつつエンジン効率を向上させることができる。従って、車両の坂道走行時に、路面勾配に応じたエンジンの冷却性能の維持とエンジン効率の向上とを程良く実施できる。

請求項４に記載の発明では、車両が走行する路面が水平である場合を基準として、路面勾配が上り勾配である場合のファン回転速度の減少側への限界値を、下り勾配である場合のファン回転速度の上昇側への限界値よりも小さくする。

本構成によれば、ファン回転速度の減少側への限界値、及びファン回転速度の上昇側への限界値を設けたため、上り勾配である場合、ファン回転速度の減少に伴う冷却性能の低下に起因したエンジン効率の低下やオーバーヒート等の問題を回避できる。一方、下り勾配である場合、ファン回転速度の上昇に伴う冷却性能の増大に起因したエンジン効率の低下や過冷却等の問題を回避できる。

また、上り勾配におけるファン回転速度の減少側への限界値を、下り勾配におけるファン回転速度の上昇側への限界値よりも小さくしたため、エンジン発熱量の大きい上り勾配及び発熱量の小さい下り勾配の両方の場合において、各々適切な冷却性能を維持させつつエンジン効率を向上させることができる。従って、車両の坂道走行時に、路面勾配に応じたエンジンの冷却性能の維持とエンジン効率の向上とを程良く実施できる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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増加する。

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。

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。

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み、これに基づいて各種制御を行う。

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。

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。

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。

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。図６に示すように、目標デューティを算出するには目標デューティ算出マップを用いる。目標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。

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４）については後述する。

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５）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。

図４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。

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。

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。

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７に示す関係に基づいて算出される。図７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。

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。

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。

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。

図５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。

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算出する。図８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。

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。

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、該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。

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。

上記図３に基づく制御によれば、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。

また、上記図７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増加させる勾配しきい値よりも大きくなる。

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７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に対して小さくした。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に対して小さくなる。

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増加側への限界値よりも小さくなる。

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９から図１１のフローチャートを用いて説明する。図９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。

図９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を読み込む。ステップＳ３０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を用いて、目標デューティを算出する。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１０に示す。

図１０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。

図９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１１に示す。

図１１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。該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。

図９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。

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。

ファン出力軸回転速度を、上り勾配時には減少させ、下り勾配時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、上り勾配時にはエンジン２の冷却性能を維持しつつ、下り勾配時にはエンジン効率を向上することができる。

また、上り勾配時におけるファン出力軸回転速度の減少度合いを、下り勾配時におけるファン出力軸回転速度の上昇度合いよりも小さくした。具体的には、回転速度の路面傾斜角に対する変更度合いを、上り勾配時の方を下り勾配時に対して小さくした。また、勾配しきい値を、上り勾配時の方を下り勾配時に対して大きく設定した。更に、上り勾配時の回転速度の減少側への限界値を、下り勾配時の回転速度の増加側への限界値よりも小さく設定した。これにより、上り勾配時には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できる。以上により、車両の坂道走行時において、エンジン２の冷却性能を維持しつつエンジン効率を向上させることが可能となる。

ファン出力軸回転速度を路面傾斜角に応じて補正する場合、回転速度の減少側及び上昇側への限界値を設けた。これにより、上り勾配時には冷却性能の低下に起因したエンジン効率の低下やオーバーヒート等を回避でき、下り勾配時には冷却性能の増大に起因したエンジン効率の低下や過冷却等の問題を回避できる。

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。

上記実施の形態では、外気温と冷却水温とをパラメータとした目標デューティ算出マップにより目標デューティを算出し（目標デューティ算出部Ｍ２０）、その目標デューティに対して路面傾斜角に基づく補正を行って最終目標回転速度を算出したが（最終目標回転速度算出部Ｍ３０）、これを以下の様に変更しても良い。目標デューティ算出マップとして路面傾斜角に応じて複数のマップを用意する。例えば、上り勾配用、下り勾配用、平坦路用の３種類のマップを準備する。これら複数のマップから都度の路面傾斜角に応じて適切なマップを選択し、選択されたマップに基づき目標デューティを算出する。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。

上記実施の形態では、冷却水温情報等に基づいて目標回転速度（目標デューティ）を算出するとともに、その目標回転速度に対して路面傾斜角に基づく補正を実施し、その後デューティ指令値を算出したが、これを変更する。目標回転速度に基づいてデューティ指令値を算出し、そのデューティ指令値に対して路面傾斜角に基づく補正を実施することにしても良い。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。

上記実施の形態では、傾斜角センサ６２により路面傾斜角を検出したが（傾斜角補正係数算出部Ｍ３２）、これに代えて、車両やエンジン２の状態に基づく推定演算により路面傾斜角を算出しても良い。例えば、アクセルペダルの踏み込み量と車速とを検出し、ペダルの踏み込み量に対する車速の変化状況から路面傾斜角を推定しても良い。より具体的には、平坦路を走行中の場合と比べて、ペダルを踏み込んでも車速が上がらない状態を上り勾配とし、ペダルを踏み込まなくても車速が上がる状態を下り勾配とする。そして、例えば、上り勾配時には、平坦路走行時と比べて車速が上がらない度合いが大きければ路面傾斜角が大きいと判定し、平坦路走行時と比べて車速が上がらない度合いが小さければ路面傾斜角が小さいと推定すれば良い。

上記実施の形態では、車両の坂道走行時において、路面傾斜角に応じて傾斜角補正係数を算出することで勾配に対するファン回転速度の増減感度を調整したが、これを変更し、路面傾斜角に応じてフィードバックゲインを可変設定することにしても良い。すなわち、目標回転速度とファン出力軸回転速度との偏差に対する感度（比例項・微分項・積分項の偏差に対するゲイン）を適宜調整する。具体的には、上り勾配時のゲインを下り勾配時に対して低くする。また、路面傾斜角が大きいほどフィードバックゲインを高くする。

上記実施の形態では、路面傾斜角に対する傾斜角補正係数の変更比率を一定にした。従って、ファン出力軸回転速度の変更量を路面傾斜角に対し線形に変化させた。これに代えて、回転速度の変更量を段階的もしくは非線形に変化させても良い。

図７に示した傾斜角補正係数の算出に関するパラメータに関しては適宜変更可能である。例えば、ファン回転速度制御を実施する勾配しきい値Ａ１，Ａ２、傾斜角補正係数の上下限値ガード値Ｂ１，Ｂ２、及び路面傾斜角に対する傾斜角補正係数の変更比率は、エンジンやファンの仕様等に応じて本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更しても良い。

上記実施の形態における、上り勾配時におけるファン出力軸回転速度の減少側への制御については、オーバーヒート等の問題をより確実に回避できるよう保護手段を別途設けても良い。例えば、外気温や路面傾斜角の急激な変化等により、エンジン冷却温度が急激に上昇して冷却装置がその変化に追従できないと予測される場合には、回転速度を減少させる制御を一時的に停止させても良い。

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。 機関駆動式ファンの断面構成を示す図。 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。 最終目標回転速度算出部の詳細を示すブロック図。 デューティ指令値算出部の詳細を示すブロック図。 目標デューティ算出マップを示す図。 傾斜角補正係数の算出方法を示す図。 デューティベース値算出マップを示す図。 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。 最終目標回転速度の算出手順を示すフローチャート。 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

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。

Claims (4)

1. 車載内燃機関の出力軸と一体的に回転する回転体の駆動力が粘性流体を介して伝達されて且つ、前記回転体の駆動力の伝達に寄与する前記粘性流体の量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、
   車両が走行する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回転速度を上昇させるようファン回転速度を制御する坂道走行時制御手段とを備え、
   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てファン回転速度制御を実施することを特徴とする車両用冷却装置の制御装置。
2. 前記坂道走行時制御手段は、前記路面勾配をパラメータとしてファン回転速度を減少側又は上昇側に制御するものであって、上り勾配である場合における路面勾配に対するファン回転速度の減少側への変更比率を、下り勾配である場合における路面勾配に対するファン回転速度の上昇側への変更比率よりも小さくした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。
3. 前記坂道走行時制御手段は、前記路面勾配が所定値以上である場合に前記ファン回転速度制御を実施するものであり、上り勾配である場合にファン回転速度を減少させる勾配しきい値を、下り勾配である場合にファン回転速度制御を上昇させる勾配しきい値よりも大きくしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用冷却装置の制御装置。
4. 前記坂道走行時制御手段は、車両が走行する路面が水平である場合を基準として、前記路面勾配が上り勾配である場合のファン回転速度の減少側への限界値を、同下り勾配である場合のファン回転速度の上昇側への限界値よりも小さくした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。

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