JP2009144539A - 冷却ファン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な始動性の確保と内燃機関の保護との両立を図る。
【解決手段】エンジン始動期間ｔ１１〜ｔ１４においては、冷却ファンのオンオフを切り替える判定値を、通常時（基準値Ｔｗ１，Ｔｗ２）よりも高温側のシフト値Ｔｗｓ１，Ｔｗｓ２に設定する。これにより、冷却水温がオン判定値Ｔｗｓ１を上回るまでは冷却ファンの駆動が停止されるため、冷却ファンの駆動に基づくバッテリ負荷を軽減することができる。これにより、エンジン始動期間におけるスタータモータの回転力の低下が抑制され、良好な始動性を確保することができる。また、冷却水温Ｔｗがオンシフト値Ｔｗｓ１以上の過高温域に至った場合には冷却ファンを駆動させるため、エンジンの加熱による異常燃焼やエンジンの劣化を抑制することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、冷却ファン制御装置に関するものである。

従来、内燃機関の冷却システムとしては、内燃機関内に冷却水を循環させて行うものが知られている。この冷却システムにおいては、冷却水温度が所定の高温領域にある場合に駆動される電動式の冷却ファンが設けられたものがある。電動式の冷却ファンの場合、一般にスタータモータ等と同一電源から電力が供給されることで駆動される。このため、内燃機関が停止後直ちに始動される場合（すなわち再始動される場合）には、冷却水温度が高温領域にあり、スタータモータと冷却ファンとが同時に駆動されることが考えられる。この場合、冷却ファンでの電力消費によりスタータモータの回転力が低下し、始動性が悪化するおそれがある。

そこで、このような事態を回避するために、内燃機関の始動を行う際には、冷却水温度が高温領域にある場合であっても、始動開始から所定時間は電動式の冷却ファンの駆動を停止させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６１−２５２８２４号公報

しかしながら、上記特許文献１のように、内燃機関の始動開始から所定時間が経過するまで冷却ファンを駆動しないとすると、この所定時間内に冷却水温度が上昇していき、冷却水温度が、内燃機関の損傷等の不都合が生じるおそれがあるほど過度に高い温度(過高温)になった場合であっても、冷却ファンは停止されたままとなる。このため、上記特許文献１では、内燃機関の過熱により異常燃焼（ノッキング等）の発生や内燃機関の劣化等の問題が生じることも考えられる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、良好な始動性の確保と内燃機関の保護との両立を図ることができる冷却ファン制御装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

本発明は、電力の供給を受けて内燃機関を始動させる始動装置と同一電源に接続され、前記内燃機関を冷却する冷却水の放熱を行う電動式の冷却ファンに適用され、前記冷却水の温度がファン駆動温度域にある場合に前記電源から前記冷却ファンへ電力供給して前記冷却ファンを回転駆動させる冷却ファン制御装置である。そして、請求項１に記載の発明では、前記内燃機関の始動期間において、前記冷却水の温度が前記ファン駆動温度域内であって所定温度よりも低温側にある場合には、前記冷却ファンに対し、前記始動期間以外における駆動状態を基準とした駆動制限を行い、前記所定温度よりも高温側にある場合には、前記冷却ファンの駆動制限を行わないか又は駆動制限を緩和する。ここで、「始動期間以外における駆動状態を基準とした駆動制限」とは、始動期間以外を通常時とし、その通常時における冷却ファンの駆動状態に対してその駆動が制限された状態を示す。具体的には、通常時における冷却ファンのオン状態に対するオフ状態や、デューティ制御により冷却ファンを駆動する場合において、通常時のデューティ比よりも小さいデューティ比を用いることをいう。

要するに、内燃機関を始動させようとする始動期間において、冷却水温度がファン駆動温度域にある場合には、始動装置と同時に冷却ファンが駆動されることがある。かかる場合、始動装置と冷却ファンとの電源が同一であると、両者を駆動するのに十分な電力を電源から供給できず、それによってクランキングのための電力が不足する事態が想定される。この点本発明では、内燃機関の始動期間において、冷却水温度が、ファン作動温度域内の低温側にある場合には冷却ファンの駆動制限を行うため、冷却ファンの駆動に基づく電力消費を軽減することができる。これにより、電源から始動装置への電力供給を十分に行うことができ、ひいては良好な始動性を確保することができる。

また、冷却水温度がファン駆動温度域内の高温側にある場合には冷却ファンを駆動状態にするため、内燃機関での異常燃焼や内燃機関の劣化等を抑制することができる。ここで、所定温度を、内燃機関に損傷等の不都合が生じない値として許容される上限値とすることで、内燃機関の保護を好適に図ることができる。また、ファン駆動温度域内の高温側で冷却ファンを駆動させる場合、始動期間以外における同温度域での駆動状態と同等の駆動状態で冷却ファンを駆動するのが好ましい。

冷却ファンの駆動制限を行うための具体的な手段としては、請求項２に記載したように、前記冷却水の温度が前記ファン駆動温度域内であって前記所定温度よりも低温側にある場合には、前記冷却ファンの駆動を停止することにより行う。こうすることで、冷却ファンの駆動制限時には冷却ファンでの電力消費が生じないため、クランキングのための電力が不足する事態を確実に回避する点において好適である。

冷却ファンの駆動制限を行うための具体的な他の手段としては、請求項３に記載したように、前記冷却水の温度に応じて前記冷却ファンの回転速度を可変とする冷却ファン制御装置において、前記冷却水の温度が前記ファン駆動温度域内であって前記所定温度よりも低温側にある場合には、前記冷却ファンの回転速度を、前記始動期間以外の状況で設定される回転速度よりも小さく設定する。これにより、冷却ファンの駆動制限時においても冷却ファンの回転駆動が可能になるため、始動性の確保と内燃機関の保護とを行うにあたり、内燃機関の保護をより重視する場合に好適である。

請求項４に記載の発明では、制御系に電源を供給する電源スイッチを備え、前記電源スイッチのオン後の所定時間、又は前記電源スイッチのオン状態下で前記内燃機関を停止した後の所定時間を、前記始動期間とする。電源スイッチのオン後や、電源スイッチのオン状態下で内燃機関が停止された後には、始動装置が駆動される可能性が高い。したがって、こうした状況下において始動期間を設定することで、始動装置と冷却ファンとが同時に駆動されることによる始動装置への電力供給不足を好適に回避することができる。

請求項５に記載の発明では、前記始動装置による前記内燃機関の始動完了後に前記冷却ファンの駆動制限を解除する。こうすることで、始動装置への電力供給が不要となった場合に、冷却ファンの駆動条件を元の条件に速やかに戻すことができる。

請求項６に記載の発明では、前記始動期間において前記冷却ファンがオンされたことを条件に前記冷却ファンの駆動制限を解除する。特に、電源スイッチがオンされたにもかかわらず始動装置がオフのままの場合に、冷却ファンの駆動条件を元の条件に戻すための条件として好ましく適用することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態では、車載ガソリンエンジンの冷却システムを構築するものである。

図１は、冷却システム１０の全体概略構成図である。冷却システム１０は、エンジン２０のシリンダブロックやシリンダヘッドに形成された図示しないウォータジャケットを流れる冷却水が、エンジン２０で発生した熱を吸収することでエンジン２０の冷却を行っている。冷却システム１０にはラジエータ１２が設けられ、往流路と復流路とで構成される冷却水通路１３を介してウォータジャケットに接続されている。冷却水は、ウォータジャケットを通過する間にエンジン２０の熱を奪った後、一方の冷却水通路１３を介してラジエータ１２に導入される。そして、この冷却水がラジエータ１２にて冷却された後、冷却水通路１３を介してエンジン２０に再び戻される。このように、冷却システム１０では、冷却水がエンジン２０とラジエータ１２とを、冷却水通路１３を介して循環することにより、エンジン２０を適温に保持している。

ラジエータ１２の車両後方側には冷却ファン１４が設けられている。冷却ファン１４は電動式であり、バッテリ４０から電動モータに電力が供給されることで回転駆動する。冷却ファン１４がオン状態とされると、ラジエータ１２近傍に空気の流れが形成される。これにより、ラジエータ１２の放熱効率が高まる。

エンジン２０は、イグニッションスイッチ２４やスタータスイッチ２１、スタータモータ２２等により構成される始動回路２５に接続されている。始動回路２５では、イグニッションスイッチ２４がオンされることによりバッテリ４０とＥＣＵ３０とが電気的に接続される。これにより、制御系に電力が供給され、エンジン２０を駆動するための各種制御が開始される。また、始動回路２５では、スタータスイッチ２１がオンされることによりバッテリ４０とスタータモータ２２とが電気的に接続される。これにより、スタータモータ２２によるクランキングが開始され、エンジン２０の始動が行われる。

また、エンジン２０には、冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ２６や、エンジン２０の所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ２８等が取り付けられている。水温センサ２６からの冷却水温Ｔｗ、クランク角度センサ２８からのエンジン回転速度Ｎｅ等といったエンジン２０の運転状態を検出する各種センサからの信号は、電子制御ユニット３０（以下、ＥＣＵ３０という）に入力される。

ＥＣＵ３０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されており、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、その都度のエンジン運転状態等に応じた各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ３０は、水温センサ２６やクランク角度センサ２８などの各種センサから随時入力する各種の検出信号や、スタータスイッチ２１がオン状態の場合に入力するスタータ信号などの各種の動作信号等に基づいてエンジン２０の各種制御（例えば燃料噴射制御や点火制御など）を実施する。また、ＥＣＵ３０は、冷却水温Ｔｗに基づいて冷却ファン１４に駆動信号を出力する。

次に、冷却ファン１４の駆動制御について図２及び図３を用いて説明する。図２は、基本制御における冷却ファン１４の駆動状態の推移を示すタイムチャートであり、図３は、冷却ファン１４の基本制御（ファン基本処理）を示すフローチャートである。

冷却ファン１４の基本制御では、冷却ファン１４のオン状態が許容される冷却水温領域（ファン駆動温度域）において、冷却水温にヒステリシスを持たせて冷却ファン１４のオン状態とオフ状態とを切り替える。具体的には、図２に示すように、冷却水温Ｔｗがオン判定値Ｔｔｈｏｎ（例えば１０５℃）を上回った場合に冷却ファン１４をオフからオンに切り替える。これに対し、冷却水温Ｔｗがオン判定値Ｔｔｈｏｎよりも低いオフ判定値Ｔｔｈｏｆｆ（例えば１００℃）を下回った場合に冷却ファン１４をオンからオフに切り替える。

次に、基本制御について図３のフローチャートを用いて説明する。本処理は、ＥＣＵ３０により所定の時間周期（例えば１０ｍｓｅｃ周期）で繰り返し実行される。

ファン基本処理では、まず、冷却ファン１４がオフ状態か否かを判定する（ステップＳ１０１）。冷却ファン１４がオフ状態であれば、ステップＳ１０２に進み、冷却水温Ｔｗがオン判定値Ｔｔｈｏｎ以上であるか否かを判定する。オン判定値Ｔｔｈｏｎ以上の場合には、ステップＳ１０３へ進み、冷却ファン１４をオン状態に切り替える。一方、オン判定値Ｔｔｈｏｎ未満の場合には、冷却ファン１４のオフ状態を維持する。

これに対し、ステップＳ１０１で冷却ファン１４がオン状態の場合には、ステップＳ１０４へ移行する。ステップＳ１０４では、冷却水温Ｔｗがオフ判定値Ｔｔｈｏｆｆ以下であるか否かを判定する。オフ判定値Ｔｔｈｏｆｆ以下の場合には、ステップＳ１０５へ進み、冷却ファン１４をオフ状態に切り替える。一方、オフ判定値Ｔｔｈｏｆｆより大きい場合には、冷却ファン１４のオン状態を維持する。

ところで、エンジン２０の停止中にデッドソーク等により冷却水温が上昇し、エンジン２０の始動を開始する際に冷却水温Ｔｗがオン判定値Ｔｔｈｏｎ以上になっている場合が考えられる。かかる場合、冷却ファン１４の駆動条件を満たしていることから、スタータモータ２２と冷却ファン１４とを同時に駆動させるのに必要な電力がバッテリ４０で必要となる。この状態では、冷却ファン１４の電気負荷により、スタータモータ２２を回転させるのに十分な電力を、バッテリ４０からスタータモータ２２へ供給できないおそれがある。これにより、スタータモータ２２の回転力が低下してしまい、エンジン２０の始動性が悪化するおそれがある。

そこで、本実施形態では、エンジン２０の始動期間における判定値Ｔｔｈｏｎ，Ｔｔｈｏｆｆを、始動期間以外（例えば車両走行中や車両停止時など、以下通常時ともいう）よりも高温側に設定する（すなわち冷却ファン１４の駆動温度域を高温側にシフトする）ことで、冷却ファン１４がオン判定値Ｔｔｈｏｎ未満の場合における冷却ファン１４の駆動を制限しつつ、冷却水温がオン判定値Ｔｔｈｏｎ以上となった場合には、冷却ファン１４を駆動させる。これにより、エンジン始動性の維持とエンジン保護との両立を図る。

ここで、エンジン始動期間とは、スタータスイッチ２１のオン操作がなされる可能性がある期間であって、具体的には、イグニッションスイッチ２４のオン切替時からスタータスイッチ２１のオフ切替時までの期間、又はイグニッションスイッチ２４がオン状態下でのエンジン停止時からの所定時間（例えば１０ｍｉｎ）、を示す。

続いて、本実施形態の冷却ファン１４の駆動制御（判定値可変駆動処理）を、図４のフローチャートを用いて説明する。この処理は、ＥＣＵ３０により所定の時間周期（例えば１０ｍｓｅｃ周期）で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ２０１及びＳ２０２において、エンジン始動期間か否かを判定する。ここでは、ステップＳ２０１でイグニッションスイッチ２４のオン切替時か否かを判定し、ステップＳ２０２でイグニッションスイッチ２４がオンのままエンジンストール（エンスト）が発生したか否かを判定する。ステップＳ２０２では、イグニッションスイッチ２４がオンのままエンジン回転速度Ｎｅが略ゼロになった場合に肯定判定がなされる。そして、ステップＳ２０１又はステップＳ２０２で肯定判定された場合には、その後の短時間のうちにスタータモータ２２が回転駆動される可能性が高いものと判断し、ステップＳ２０３へ移行する。

ステップＳ２０３では、オン判定値Ｔｔｈｏｎ及びオフ判定値Ｔｔｈｏｆｆを、それぞれオンシフト値Ｔｗｓ１及びオフシフト値Ｔｗｓ２に設定する。ここで、オンシフト値Ｔｗｓ１は、エンジン始動期間以外の通常制御においてオン判定値Ｔｔｈｏｎとして設定されるオン基準値Ｔｗ１（例えば１０５℃）よりも高温側に設定された値（例えば１１５℃）である。このオンシフト値Ｔｗｓ１は、冷却ファン１４を駆動停止させるのにあたり、エンジン２０に損傷等の不都合が生じない値として許容される上限値とすることができる。また、オフシフト値Ｔｗｓ２は、通常制御でのオフ判定値Ｔｔｈｏｆｆとして設定されるオフ基準値Ｔｗ２（例えば１００℃）よりも高温側に設定された値（例えば１１０℃）であり、オンシフト値Ｔｗｓ１よりも低温側の値である。

ステップＳ２０２又はＳ２０３の後のステップＳ２０４では、判定値Ｔｔｈｏｎ，Ｔｔｈｏｆｆがシフト値Ｔｗｓ１，Ｔｗｓ２に設定されているか否かを判定する。判定値Ｔｔｈｏｎ，Ｔｔｈｏｆｆが基準値Ｔｗ１，Ｔｗ２の場合には、ステップＳ２０４で否定判定がなされ、ステップＳ２１１へ進み、上述した図３のファン基本処理を実行する。ここでのファン基本処理では、判定値Ｔｔｈｏｎ，Ｔｔｈｏｆｆとして基準値Ｔｗ１，Ｔｗ２を用いる。

これに対し、ステップS２０４で、判断値Ｔｔｈｏｎ，Ｔｔｈｏｆｆがシフト値Ｔｗｓ１，Ｔｗｓ２に設定されている場合には、ステップＳ２０５へ進み、イグニッションスイッチ２４のオン後又はエンスト後においてスタータスイッチ２１がオンされる前か否かを判定する。そして、イグニッションスイッチ２４のオン後又はエンスト後においてスタータスイッチ２１がオンされた後の場合には、ステップＳ２０９へ移行する。

ステップＳ２０９では、エンジン始動が完了したか否かを判定する。ここでは、スタータスイッチ２１のオフ後から規定時間ＴＡ（例えば数ｍｓｅｃ）が経過したか否かに基づいて判定する。そして、スタータスイッチ２１のオフ後から時間ＴＡが経過したことを条件に、ステップＳ２１０へ移行する。ステップＳ２１０で判定値Ｔｔｈｏｎ，Ｔｔｈｏｆｆを基準値Ｔｗ１，Ｔｗ２に戻した後、ステップＳ２１１のファン基本処理を実行する。このように、クランキングが完了してスタータモータ２２がオフ状態になった場合には、もはやスタータモータ２２への電力供給を行う必要がないことから、判定値Ｔｔｈｏｎ，Ｔｔｈｏｆｆを基準値Ｔｗ１，Ｔｗ２に戻し、冷却ファン１４の駆動制限を解除する。

なお、ステップＳ２０９では、時間ＴＡの経過を待つことなくスタータスイッチ２１のオフ後直ちにステップＳ２１０へ移行してもよい。また、スタータスイッチ２１のオンオフ状態の代わりに、別の条件（例えばエンジン２０の回転速度など）にてエンジン始動が完了したか否かを判定してもよい。

一方、ステップＳ２０５でイグニッションスイッチ２４のオン後又はエンスト後においてスタータモータ２２がオン前の場合には、ステップＳ２０６へ移行する。ステップＳ２０６では、イグニッションスイッチ２４のオン切替時又はエンスト発生時から待機時間ＴＢ（例えば１０ｍｉｎ）が経過したか否かを判定する。待機時間ＴＢが未だ経過していない場合には、ステップＳ２１１でファン基本処理を実行せずに、そのまま本処理を終了する。

そして、ステップＳ２０６で、イグニッションスイッチ２４のオン切替時又はエンスト発生時から待機時間ＴＢが経過すると、ステップＳ２０７へ進み、イグニッションスイッチ２４のオン後又はエンスト発生後に一度でも冷却ファン１４がオンされたか否かを判定する。冷却ファン１４が一度もオンされていない場合には、冷却ファン１４の駆動制限を解除して、ステップＳ２０８の処理を実行する。ステップＳ２０８では、冷却水温Ｔｗがオン判定値Ｔｔｈｏｎ（ここではオンシフト値Ｔｗｓ１）以上か否かを判定する。そして、冷却水温Ｔｗがオン判定値Ｔｔｈｏｎ以上の場合には、ステップＳ２１１へ進み、ファン基本処理を実行する。一方、冷却水温Ｔｗがオン判定値Ｔｔｈｏｎ未満の場合には、冷却ファン１４の駆動条件を満たさないため、そのままこの処理を終了する。また、ステップＳ２０７で冷却ファン１４が一度でもオンされている場合には、ステップＳ２１０へ移行し、判定値Ｔｔｈｏｎ，Ｔｔｈｏｆｆを基準値Ｔｗ１，Ｔｗ２に設定変更した後、ステップＳ２１１のファン基本処理を実行する。

次に、判定値可変駆動処理における冷却ファン１４の駆動状態の推移を、図５のタイムチャートを用いて説明する。図５では、エンジン２０の高温再始動を想定している。図５のうち（ａ）及び（ｂ）は、イグニッションスイッチ２４のオン後にスタータスイッチ２１がオンされた場合であって、（ａ）は冷却水温Ｔｗがオンシフト値Ｔｗｓ１を超えない場合、（ｂ）は冷却水温Ｔｗがオンシフト値Ｔｗｓ１以上となる場合、を示す。また、（ｃ）は、イグニッションスイッチ２４のオン切替後にスタータスイッチ２１がオンされない場合を示す。

まず、図５（ａ）では、イグニッションオンされた時刻ｔ１１で、判定値Ｔｔｈｏｎ，Ｔｔｈｏｆｆが、通常時における基準値Ｔｗ１，Ｔｗ２から始動時におけるシフト値Ｔｗｓ１，Ｔｗｓ２へ設定変更される。このため、エンジン始動時には、冷却水温が上昇してオン基準値Ｔｗ１を上回った場合であっても、オンシフト値Ｔｗｓ１を超えるまでは冷却ファン１４の駆動停止が維持される。このとき、オンシフト値は、冷却ファン１４のオフ状態下でエンジン２０に損傷等の不都合を与えない値に設定されていることから、エンジン保護を考慮しつつ節電を行うことができる。

時刻ｔ１１後の時刻ｔ１２でスタータオンされた後、時刻ｔ１３でスタータスイッチ２１がオフされると、判定値Ｔｔｈｏｎ，Ｔｔｈｏｆｆが、シフト値Ｔｗｓ１，Ｔｗｓ２から基準値Ｔｗ１，Ｔｗ２へ戻される。ただし、本実施形態では、時刻ｔ１３から規定時間ＴＡが経過した時刻ｔ１４で判定値Ｔｔｈｏｎ，Ｔｔｈｏｆｆを変更する。このように、時刻ｔ１１〜ｔ１４までのエンジン始動期間では、通常時でのファン駆動に対してその駆動が制限されることとなる。

次に、イグニッションスイッチ２４のオン時又はオン後に冷却水温Ｔｗがオンシフト値Ｔｗｓ１以上になった場合を考える。この場合、図５（ｂ）に示すように、スタータスイッチ２１がオン状態であることを条件としてファン基本処理が実行される。図５（ｂ）においては、冷却水温Ｔｗがオンシフト値Ｔｗｓ１以上であってスタータスイッチ２１がオン状態である時刻ｔ２２で冷却ファン１４がオン状態に切り替えられる。このように、冷却水温がオンシフト値Ｔｗｓ１以上となり、エンジン２０の損傷等の不都合が生じるおそれがあるほど過度に高い温度(過高温)領域に至った場合には、冷却ファン１４を駆動してエンジン保護を図る。

一方、図５（ｃ）に示すように、時刻ｔ３１でイグニッションオンした後、スタータスイッチ２１がオンされない場合には、時刻ｔ３１から待機時間ＴＢが経過するまでは冷却ファン１４の駆動を停止しておく。そして、時刻ｔ３１から待機時間ＴＢが経過した後の時刻ｔ３２で、冷却水温Ｔｗがオンシフト値Ｔｗｓ１以上であることを条件として冷却ファン１４を駆動する。冷却ファン１４を一旦オンした場合には、判定値Ｔｔｈｏｎ，Ｔｔｈｏｆｆを基準値Ｔｗ１、Ｔｗ２に戻す。このように、スタータスイッチ２１がオンされない（すなわちエンジン停止が継続されている）場合には、冷却水温が過高温に至った場合であってもエンジン２０への負担は少ないと考えられるため、冷却ファン１４をできる限り駆動しないことにより節電を優先して行う。

以上説明した第１の実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。

従来においてはエンジン始動時から所定時間は冷却ファン１４を駆動しないとしたが、この場合、冷却水温がいかなる温度（過高温など）であっても冷却ファン１４は駆動されない。これに対し、本実施形態では、エンジン始動期間において、オン判定値Ｔｔｈｏｎを通常時よりも高温側にシフトすることで冷却ファン１４の駆動制限を行う。かかる場合、冷却水温がオン判定値Ｔｗｓ１を上回るまでは冷却ファン１４の駆動が停止されるため、冷却ファン１４の駆動に基づくバッテリ負荷を軽減することができる。これにより、エンジン始動期間におけるスタータモータ２２の回転力の低下が抑制される。その結果、良好な始動性を確保することができる。また、冷却水温Ｔｗがオン判定値Ｔｔｈｏｎ（オンシフト値Ｔｗｓ１）以上の過高温域に至った場合には冷却ファン１４を駆動するため、エンジン２０の加熱による異常燃焼やエンジン２０の劣化を抑制することができる。

冷却水温が上昇中の場合、オン基準値Ｔｗ１を超えてからオンシフト値Ｔｗｓ１に至るまでの温度域では冷却ファン１４を停止したままにするため、冷却ファン１４による電力消費が発生せず、バッテリ負荷の軽減を図る上で好適である。

判定値Ｔｔｈｏｎ，Ｔｔｈｏｆｆの高温側へのシフトは、イグニッションスイッチ２４のオン切替時、又はイグニッションスイッチ２４がオン状態のままエンジンストールが発生した場合（エンスト発生時）に行われるため、スタータモータ２２が駆動される際に、判定値Ｔｔｈｏｎ，Ｔｔｈｏｆｆを確実に高温側に変更しておくことができる。また、これらの事象によれば、その後にスタータモータ２２の駆動要求がなされる可能性が高いため、好適である。

イグニッションスイッチ２４のオン後又はエンスト発生後にスタータスイッチ２１がオンされない場合には、待機時間ＴＢが経過するまで冷却ファン１４を駆動しないため、スタータモータ２２への電力供給を十分に行うことができ好適である。なお、待機時間ＴＢが経過した後は、冷却水温が上昇から下降に転じているものと推測される。このため、スタータモータ２２と冷却ファン１４とが同時にオンされることによるスタータモータ２２での電力低下は生じないものと考えられる。

また、オン判定値Ｔｔｈｏｎだけでなくオフ判定値Ｔｔｈｏｆｆも高温側にシフトさせるため、スタータモータ２２の回転駆動中における冷却ファン１４の駆動をより制限することができ、好適である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について第１の実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、作動デューティによるファン回転速度の可変制御により冷却ファン１４の駆動制御を実行する。

具体的には、ＥＣＵ３０は、冷却水温Ｔｗと冷却ファン１４の作動デューティ比Ｄとの関係を示すデューティ比設定用マップを予めＲＯＭに記憶しており、このマップを用いて冷却水温Ｔｗに対する作動デューティ比Ｄを設定する。そして、設定された作動デューティ比Ｄで冷却ファン１４の電動モータを駆動することにより、冷却ファン１４の回転速度の可変制御を実行する。

図６は、デューティ比設定用マップの一例である。図６のうち一点鎖線は冷却ファン１４の通常制御で用いるマップ（通常マップ）を表し、実線はエンジン始動期間における駆動制御で用いるマップ（始動時マップ）を表す。本実施形態における通常マップでは、図６（ａ）に示すように、ファン駆動温度域（冷却水温Ｔｗ≧Ｔ１の温度域）において、エンジン２０の冷却水温Ｔｗが高いほど冷却ファン１４の電動モータのデューティ比Ｄが大きくなるよう（すなわちファン回転速度が大きくなるよう）に冷却水温Ｔｗと作動ディーティ比Ｄとが関連付けられている。また、冷却水温ＴｗがＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）以上の温度域では、作動デューティ比Ｄが最大デューディ比Ｄ２に設定されている。

これに対し、始動時マップでは、図６（ａ）に示すように、通常時におけるファン駆動温度域のうちＴ１からＴ４までの温度域において、作動デューティ比Ｄが通常時よりも小さい値に設定されている。この始動時マップでは、ファン駆動温度域が高温側へシフトされており、Ｔ３（＞Ｔ１）以上の温度域となっている。また、始動時マップでは、通常制御において最大デューティ比Ｄ２とされるファン駆動温度域（Ｔｗ≧Ｔ２の温度域）が高温側（Ｔｗ≧Ｔ４の温度域）にシフトされており、冷却水温ＴｗがＴ４（＞Ｔ２）以上の温度域で、作動デューティ比Ｄが最大デューディ比Ｄ２に設定されている。ここで、Ｔ４は、冷却ファン１４の回転速度を制限した状態下でエンジン２０に損傷等の不都合が生じない値として許容される上限値（例えば１１５℃）とすることができる。

なお、冷却水温Ｔｗと作動デューティ比Ｄとの関係はこれに限定しない。例えば、図６（ｂ）に示すように、始動期間においては、ファン駆動温度域を通常時と同じ温度域（Ｔｗ≧Ｔ１の温度域）としつつ、最大デューティ比Ｄ１２の設定温度域（Ｔｗ≧Ｔ２の温度域）を高温側へシフトしてもよい。また、図６（ｃ）に示すように、始動時における最大デューティ比Ｄ２２を、通常時における最大デューティ比Ｄ２３よりも小さい値としてもよい。あるいは、運転状態を示す他のパラメータ(例えば車速など)を含めて関連付けてもよい。

図７は、本実施形態における冷却ファン１４の駆動処理手順を示すフローチャート（デューティ比可変駆動処理）である。本処理は、上述した図４の処理に置き換えてＥＣＵ３０により所定の時間周期（例えば１０ｍｓｅｃ周期）で繰り返し実行される。

図７の処理では、まずステップＳ３０１及びＳ３０２において、図４のステップＳ２０１及びＳ２０２と同様の処理を実行する。そして、ステップＳ３０１又はステップＳ３０２で肯定判定された場合には、短時間のうちにスタータモータ２２が回転駆動される可能性が高いものと判断し、予めＲＯＭに記憶されたデューティ比設定用マップとして、冷却ファン１４の回転速度が抑制される始動時マップ（図６参照）を選択する（ステップＳ３０３）。

ステップＳ３０２又はＳ３０３の後、ステップＳ３０４へ移行する。ステップＳ３０４では、始動時マップが選択されているか否かを判定する。始動時マップが選択されている場合には、図４のステップＳ２０５〜Ｓ２０８と同様のステップＳ３０５〜Ｓ３０９処理を実行し、ステップＳ３１０として、図４のステップＳ２１０の代わりに、デューティ比設定用マップとして通常マップ（図６参照）を選択する。そして、現在選択されているマップを用いて冷却水温Ｔｗから冷却ファン１４の電動モータのデューティ比Ｄを設定し、該設定した作動デューティ比Ｄで冷却ファン１４の電動モータを駆動する（ステップＳ３１１）。これにより、デューティ比Ｄに応じた回転速度で冷却ファン１４が駆動されることとなる。

以上説明した第２の実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。

冷却ファン１４の駆動制限を作動デューディ比Ｄにより行うため、冷却ファン１４の回転速度の低下による冷却ファン１４の駆動制限を行うことができる。このため、ファン作動温度域内において、ファン回転速度を低下した状態で冷却ファン１４の回転を継続して行うことが可能となる。したがって、バッテリ負荷の低減とエンジン保護とを並行して行うに際し、エンジン保護をより優先して行う場合に好適である。

（別の実施形態）
本発明は、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

上記第１の実施形態では、エンジン始動期間においては、冷却水温Ｔｗがオンシフト値Ｔｗｓ１以上になった場合には、スタータスイッチ２１がオンであることを条件として冷却ファン１４を駆動したが、スタータスイッチ２１のオンオフにかかわらず、冷却水温Ｔｗがオンシフト値Ｔｗｓ１以上であれば冷却ファン１４を駆動するとしてもよい。この場合における冷却ファン１４の駆動状態の推移を図８に示す。なお、図８のうち（ａ）はイグニッションスイッチ２４のオン後にスタータスイッチ２１がオンされた場合を示し、（ｂ）はイグニッションスイッチ２４のオン後スタータスイッチ２１がオフされたままの場合を示す。この形態においては、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、イグニッションオン後に冷却水温Ｔｗがオンシフト値Ｔｗｓ１以上になった時点（時刻ｔ４１及び時刻ｔ５１）で、冷却ファン１４が速やかにオン状態とされる。これにより、スタータスイッチ２１のオン前にも冷却ファン１４を駆動させることができ、エンジン２０の保護を好適に行うことができる。

また、上記第１の実施形態において、冷却水温Ｔｗがオンシフト値Ｔｗｓ１以上であっても、イグニッションオンから所定時間（例えば数分〜数十分）が経過するまでは冷却ファン１４の駆動を禁止し、所定時間が経過したのちに冷却ファン１４の駆動を許可してもよい。この場合、イグニッションオンから所定時間は冷却ファン１４の駆動を停止し、その後、シフト値Ｔｗｓ１，Ｔｗｓ２を用いてファン制御を実行する。こうすれば、冷却ファン１４が駆動制限される頻度を高くすることができるため、エンジン２０の始動性を向上させる点で好適である。

上記第１の実施形態では、ステップＳ２０７で冷却ファン１４が一度もオン状態にされていない場合にはステップＳ２０８で冷却水温Ｔｗがオン判定値Ｔｔｈｏｎ以上か否かを判定し、ステップＳ２０８で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２１１でファン基本処理を実行したが、ステップＳ２０８及びＳ２１１を実行することなく、そのまま本処理を終了してもよい。

上記第１の実施形態では、エンジン始動期間においては、オン判定値Ｔｔｈｏｎ及びオフ判定値Ｔｔｈｏｆｆを高温側にシフトしたが、オン判定値Ｔｔｈｏｎのみを高温側にシフトしてもよい。この場合であっても、上記効果を達成することができる。また、冷却ファン１４のオン状態とオフ状態とを切り替えるにあたり、ヒステリシスを持って行ったが、１つの判定値を用いて行ってもよい。さらに、上記第２の実施形態において、ヒステリシスを持って冷却ファン１４の回転速度におけるデューティ制御を行ってもよい。

冷却システムの全体概略構成図。 基本制御における冷却ファンの駆動状態の推移を示すタイムチャート。 ファン基本処理のフローチャート。 高温再始動における冷却ファンの駆動状態の推移を示すタイムチャート。 判定値可変駆動処理のフローチャート。 デューティ比設定用マップの一例を示す説明図。 デューディ比可変駆動処理のフローチャート。 別の実施形態の高温再始動における冷却ファンの駆動状態の推移を示すタイムチャート。

符号の説明

１０…冷却システム、１４…冷却ファン、２０…エンジン、２１…スタータスイッチ、２２…始動装置としてのスタータモータ、２４…電源スイッチとしてのイグニッションスイッチ、２６…水温センサ、３０…冷却ファン制御装置としてのＥＣＵ、４０…バッテリ。

Claims (6)

1. 電力の供給を受けて内燃機関を始動させる始動装置と同一電源に接続され、前記内燃機関を冷却する冷却水の放熱を行う電動式の冷却ファンに適用され、
   前記冷却水の温度がファン駆動温度域にある場合に前記電源から前記冷却ファンへ電力供給して前記冷却ファンを回転駆動させる冷却ファン制御装置であって、
   前記内燃機関の始動期間において、前記冷却水の温度が前記ファン駆動温度域内であって所定温度よりも低温側にある場合には、前記冷却ファンに対し、前記始動期間以外における駆動状態を基準とした駆動制限を行い、前記所定温度よりも高温側にある場合には、前記冷却ファンの駆動制限を行わないか又は駆動制限を緩和するファン制御手段を備えることを特徴とする冷却ファン制御装置。
2. 前記ファン制御手段は、前記冷却水の温度が前記ファン駆動温度域内であって前記所定温度よりも低温側にある場合には、前記冷却ファンを駆動停止させることにより前記冷却ファンの駆動制限を行う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。
3. 前記ファン制御手段は、前記冷却水の温度に応じて前記冷却ファンの回転速度を可変とするものであり、前記冷却水の温度が前記ファン駆動温度域内であって前記所定温度よりも低温側にある場合には、前記冷却ファンの回転速度を、前記始動期間以外の状況で設定される回転速度よりも小さく設定することにより前記冷却ファンの駆動制限を行う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。
4. 制御系に電源を供給する電源スイッチを備え、
   前記ファン制御手段は、前記電源スイッチのオン後の所定時間、又は前記電源スイッチのオン状態下で前記内燃機関を停止した後の所定時間を、前記始動期間とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷却ファン制御装置。
5. 前記ファン制御手段は、前記始動装置による前記内燃機関の始動完了後に前記冷却ファンの駆動制限を解除することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の冷却ファン制御装置。
6. 前記ファン制御手段は、前記始動期間において前記冷却ファンがオンされたことを条件に前記冷却ファンの駆動制限を解除することを特徴とする請求項1乃至５のいずれかに記載の冷却ファン制御装置。

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