JP2013136290A - 水陸両用車両の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】陸上走行モードから水上航行モードに移行する際におけるエンジンの冷却ファン駆動力の応答遅れを低減することができる水陸両用車両の冷却装置を提供する。
【解決手段】ラジエータ１２に走行風を取り込んでエンジン冷却液の熱交換を促進する冷却ファン１３と、冷却ファン１３を駆動する電動モータ１４と、車両と地面又は水底との距離を検出する超音波センサ１５と、超音波センサ１５からの検出信号に基づいて車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことを判断した際に、前記冷却ファン１３の駆動力が増大するように前記電動モータ１４を駆動制御する電子制御ユニット１６と、を備えた。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、水陸両用車両の冷却装置に係り、一層詳細には、陸上走行モードから水上航行モードに移行する際におけるエンジンの冷却ファン駆動力の応答遅れを低減する水陸両用車両の冷却装置に関する。

一般に、水陸両用車両はレジャー目的を主としたものであったが、震災時などに孤立した地域へ水上航行を経由して上陸する必要性も高まり、それを可能とする水陸両用車両が強く希求されている。つまり、走行（航行）条件を問わず、常に安全に走行（航行）することができる水陸両用車両が必要とされるのである。

ところで、水陸両用車両においては、陸上走行モードから水上航行モードに移行する際に、水上航行時では陸上走行時に比べ車体（船体）の抵抗や水上推進装置（スクリュー等）への動力損失等で低速となり、走行風が十分に得られにくいため空気冷却によるエンジンの冷却効果が弱いという問題が生じる。

そこで、特許文献１では、図６に示すように、エンジン１００が設けられた機関室（エンジンルーム）１０１内に、ガスの発生を検知するガスセンサ１０２と機関室１０１内の温度を検知する温度センサ１０３を設置して、機関室１０１内のガス濃度が設定ガス濃度になり、又は機関室１０１内の温度が設定温度になると、その各々のセンサ１０２，１０３が検知信号をコントローラ１０４に出力して電動の冷却ファン１０５を作動させるようにした水陸両用車両の機関室排気装置が開示されている。

特公平６−８４１２３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された水陸両用車両の機関室排気装置にあっては、図７に示すように、例えば機関室１０１の温度が上がったことを検知してはじめて冷却ファン１０５の駆動力を増加し（図中(ｃ)点参照）、実際に冷却ファン１０５の駆動力が増加してから機関室１０１の温度が低減し始める（図中(ｄ)点参照）ので、応答遅れが生じるという問題点があった。これは、温度センサ１０３が水陸両用車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことを直接的に判定する手段ではないことに起因する。

そこで、本発明は、陸上走行モードから水上航行モードに移行する際におけるエンジンの冷却ファン駆動力の応答遅れを低減することができる水陸両用車両の冷却装置を提供することを目的とする。

斯かる目的を達成するための本発明に係る水陸両用車両の冷却装置は、
ラジエータに走行風を取り込んでエンジン冷却液の熱交換を促進する冷却ファンと、
前記冷却ファンを駆動する電動モータと、
車両と地面又は水底との距離を検出する距離センサと、
前記距離センサからの検出信号に基づいて車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことを判断した際に、前記冷却ファンの駆動力が増大するように前記電動モータを駆動制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

前記制御手段は、距離センサの受信時間の最低値を検出し、その後変化する受信時間の時間微分がしきい値以上になったら車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことを判断することを特徴とする。

前記制御手段は、距離センサの受信時間の最低値を検出し、その後変化する受信時間の時間積分がしきい値以上になったら車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことを判断することを特徴とする。

斯かる目的を達成するための本発明に係る水陸両用車両の冷却装置は、
ラジエータに走行風を取り込みエンジン冷却液の熱交換を促進する冷却ファンと、
前記冷却ファンを駆動する電動モータと、
エンジンの出力を検出するエンジン出力検出手段と、
前記エンジン出力検出手段からの検出信号に基づいて車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことを判断した際に、前記冷却ファンの駆動力が増大するように前記電動モータを駆動制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

前記制御手段は、エンジン出力検出手段としての燃料噴射量とエンジン回転数によるエンジン出力マップからエンジン出力の増大を検出し、車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことを判断することを特徴とする。

本発明に係る水陸両用車両の冷却装置によれば、地形の変化やエンジン出力の増大を検知して冷却ファンの駆動力を増大させるため、陸上走行モードから水上航行モードへの移行状態を直接的に判定して冷却ファンの駆動力増大を図れるので、当該時におけるエンジンの冷却ファン駆動力の応答遅れを低減することができ、水中航行時に十分な冷却効果が得られる。

本発明の実施例１を示す水陸両用車両の陸上走行時の模式的な側面図である。 同じく水陸両用車両の水上航行時の模式的な側面図である。 同じく冷却ファン駆動力と地面又は水底との距離の相関図である。 同じく車両運行状態に応じた冷却ファン駆動力と受信時間の相関図である。 本発明の実施例２を示す水陸両用車両の陸上走行時の模式的な側面図である。 同じく水陸両用車両の水上航行時の模式的な側面図である。 同じく冷却ファン駆動力とエンジン出力との相関図である。 従来の水陸両用車両の機関室排気装置の概略構成図である。 同じく冷却ファン駆動力と機関室温度との相関図である。

以下、本発明に係る水陸両用車両の冷却装置を実施例により図面を用いて詳細に説明する。

図１Ａは本発明の実施例１を示す水陸両用車両の陸上走行時の模式的な側面図、図１Ｂは同じく水陸両用車両の水上航行時の模式的な側面図、図２は同じく冷却ファン駆動力と地面又は水底との距離の相関図、図３は同じく車両運行状態に応じた冷却ファン駆動力と受信時間の相関図である。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本実施例の水陸両用車両は、エンジン１０からの駆動力が図示しない動力伝達手段を介して伝達される陸上走行手段としての３軸からなる車輪１１と、エンジン１０からの駆動力が図示しない動力伝達手段を介して車輪１１側から切り換えて伝達される水上航行手段としての図示しない水上推進装置（スクリュー等）とを備える。尚、水上航行手段として、前記水上推進装置（スクリュー等）に代えて、車輪１１（厳密にはホイール）の側面に水掻きを付設しても良い。更に、軸数は、図１Ａ及び図１Ｂでは３軸を例に記載するが、特に規定しないものとする。

また、エンジン１０の前方にはエンジン１０の冷却液を外気（走行風）で冷却するラジエータ１２が設けられると共に、このラジエータ１２の直後方にはラジエータ１２に走行風を取り込んでエンジン冷却液の熱交換を促進する冷却ファン１３が設置される。この冷却ファン１３は電動モータ１４で駆動される。

また、車体底部（車両）には、地面又は水底との距離を検出する超音波センサ（距離センサ）１５が設置され、この超音波センサ１５の検出信号は電子制御ユニット（ＥＣＵ：制御手段）１６に入力される。

前記電子制御ユニット１６は、超音波センサ１５からの検出信号に基づいて車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことを判断した際に、図２に示すように、前記冷却ファン１３の駆動力が増大するように電動モータ１４を駆動制御するようになっている。

具体的には、図３に示すように、電子制御ユニット１６は、（１）の陸上走行モードから移行した（２）の水上航行モード初期（２）で、超音波センサ１５の受信時間Tの最低値（minT）を検出し（図３の（ａ）点参照）、その後、（３）の水上航行モード中期に移行する過渡期（図３の（b）領域参照）において、変化する受信時間Tの時間微分（傾き：dT/dt）がしきい値以上になったら、車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことを判断するものである。尚、しきい値は、車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行する際の検証値である。

尚、この際、車体底から地面又は水底までの距離の設定によっては、陸上走行モードで不整地走行する場合においても同じ条件が成立する場合がある。従って前記判断方法は平坦路のみを走行する水陸両用車両に限って適用すると好適である。

そして、水陸両用車両が不整地を走行する場合は、電子制御ユニット１６は、（１）の陸上走行モードから移行した（２）の水上航行モード初期で、超音波センサ１５の受信時間Tの最低値（minT）を検出し（図３の（ａ）点参照）、その後、（３）の水上航行モード中期に移行する過渡期（図３の（b）領域参照）において、変化する受信時間Tの時間積分（傾きの和：ΣdT/dt）がしきい値以上になったら、車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことを判断するのである。尚、水上航行モード初期（２）で受信時間Tが最低値（minT）になる理由は、車体底からの距離は変わらずに、即ち、音波が往復する距離は変わらずに、陸上走行モード（１）での音速に対して、水上航行モード初期（２）での音速が速くなるためである。また、しきい値は、車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行する際の検証値である。

このようにして本実施例によれば、地形の変化を検知して冷却ファン１３の駆動力を増大させるため、陸上走行モードから水上航行モードへの移行状態を直接的に判定して冷却ファン１３の駆動力増大を図れるので、当該時におけるエンジン１０の冷却ファン駆動力の応答遅れを低減することができ、水中航行時に十分な冷却効果が得られる。

また、車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことを判断するにあたって、前述した判断方法に、例えば水面着水時の水圧変化で喫水を検知する方法を組み合わせても良い。また、水上航行モードと判断した後も車両と水底との間の距離を継続的に検出し、陸上走行モードであると判断した際に冷却ファン駆動力を陸上走行モードに戻してよい。これにより、冷却ファン駆動力を必要に応じて増減させることにより、冷却ファン駆動に要するエネルギーを不必要に消費することを防ぐことができる。

図４Ａは本発明の実施例２を示す水陸両用車両の陸上走行時の模式的な側面図、図４Ｂは同じく水陸両用車両の水上航行時の模式的な側面図、図５は同じく冷却ファン駆動力とエンジン出力との相関図である。

これは、水上航行で高速航行を要求される車両の場合には、陸上走行時に比べて、水上航行時での要求出力が高くなるため、陸上走行モードから水上航行モードへの移行状態をエンジン出力の変化により直接的に判定しようとするものである。

即ち、図４Ａ，図４Ｂ及び図５に示すように、電子制御ユニット１６は、エンジン出力検出手段としての燃料噴射量とエンジン回転数によるエンジン出力マップからエンジン１０の出力増大を検出することにより、車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことを判断し、冷却ファン１３の駆動力が増大するように電動モータ１４を駆動制御するのである。その他の構成は実施例１と同様なので、図面において同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。

尚、本実施例においても、エンジン１０の出力増大を検出することに加え、例えば運転者のモード切替スイッチの切替操作に連動させるとか、稼働気筒数の変化やスロットル開度検出等の各種パラメータとの組み合わせで、車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことをさらに確実に判断するようにしても良い。

これによれば、実施例１と同様の作用・効果に加えて、既設の各種センサを有効に用いることができるという利点が得られる。

尚、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、水上航行手段や距離センサの変更等各種変更が可能であることは言うまでもない。

本発明に係る水陸両用車両は、レジャー用に限らず、不整地走行を余儀なくされる災害救助用に適用して有効である。

１０ エンジン
１１ 車輪
１２ ラジエータ
１３ 冷却ファン
１４ 電動モータ
１５ 超音波センサ
１６ 電子制御ユニット

Claims (5)

1. ラジエータに走行風を取り込んでエンジン冷却液の熱交換を促進する冷却ファンと、
   前記冷却ファンを駆動する電動モータと、
   車両と地面又は水底との距離を検出する距離センサと、
   前記距離センサからの検出信号に基づいて車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことを判断した際に、前記冷却ファンの駆動力が増大するように前記電動モータを駆動制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする水陸両用車両の冷却装置。
2. 前記制御手段は、距離センサの受信時間の最低値を検出し、その後変化する受信時間の時間微分がしきい値以上になったら車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことを判断することを特徴とする請求項１に記載の水陸両用車両の冷却装置。
3. 前記制御手段は、距離センサの受信時間の最低値を検出し、その後変化する受信時間の時間積分がしきい値以上になったら車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことを判断することを特徴とする請求項１に記載の水陸両用車両の冷却装置。
4. ラジエータに走行風を取り込みエンジン冷却液の熱交換を促進する冷却ファンと、
   前記冷却ファンを駆動する電動モータと、
   エンジンの出力を検出するエンジン出力検出手段と、
   前記エンジン出力検出手段からの検出信号に基づいて車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことを判断した際に、前記冷却ファンの駆動力が増大するように前記電動モータを駆動制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする水陸両用車両の冷却装置。
5. 前記制御手段は、エンジン出力検出手段としての燃料噴射量とエンジン回転数によるエンジン出力マップからエンジン出力の増大を検出し、車両が陸上走行モードから水上航行モードに移行したことを判断することを特徴とする請求項４に記載の水陸両用車両の冷却装置。

Images