JP2013199893A

JP2013199893A - 内燃機関の冷却ファン操作システム

Info

Publication number: JP2013199893A
Application number: JP2012069086A
Authority: JP
Inventors: Norihito Iwata; 憲仁岩田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2013-10-03
Also published as: WO2013146169A1

Abstract

【課題】冷却ファンの回転が直に妨げられることになる場合でも、冷却ファンの破損を防止することができる内燃機関の冷却ファン操作システムを提供する。
【解決手段】エンジン１のクランクシャフト３の回転動力を冷却ファン９の回転軸１０に伝達する流体継手１１へ、冷却水６の温度を検知する水温センサ２０の信号に基づいてオイルを供給するオイルポンプ１９を制御する第１制御装置２１に電気的に第１手動スイッチ２２を接続し、その第１制御装置２１は、第１手動スイッチ２２がＯＮになると、流体継手１１のスリップ率を冷却ファン９の回転数が最小となる最大スリップ率に切り替えるようにオイルポンプ１９を作動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の冷却ファン操作システムに関し、更に詳しくは、冷却ファンの回転が直に妨げられることになる場合でも、冷却ファンの破損を防止することができる内燃機関の冷却ファン操作システムに関する。

通常の内燃機関には、構成部品の温度を適性に保つために冷却装置が設けられている。車両に搭載されたエンジンの冷却装置は、シリンダブロックに形成されたウォータジャケット内を通過して高熱になった冷却水を、車両の前部に配置されたラジエータにおいて車速風を利用して冷却するものであるが、車速風が期待できない停車中などにも冷却できるように、ラジエータの後方に冷却ファンが設置されている。

冷却ファンは、エンジン又は電動モータを回転動力源としており、通常は冷却水の温度に基づいて回転数が制御されるようになっている。例えば、エンジンを回転動力源とする場合には、冷却ファンに回転動力を伝達する流体継手のトルク伝達率を増減させることで、冷却ファンの回転数を制御している（例えば、特許文献１を参照）。また、電動モータを回転動力源とする場合には、電動モータに印加する電圧を上下させることで、冷却ファンの回転数を制御している。

このようなエンジンの冷却装置においては、車両が特殊な運行状況になる場合、例えば河川を渡渉するときなどに、水面などの異物が冷却ファンに直に接触して回転が妨げられると、冷却ファンが破損するおそれがある。

特開平１０−３０６５５号公報

本発明の目的は、冷却ファンの回転が直に妨げられることになる場合でも、冷却ファンの破損を防止することができる内燃機関の冷却ファン操作システムを提供することにある。

上記の目的を達成する本発明の内燃機関の冷却ファン操作システムは、内燃機関の冷却水が循環するラジエータの後方に設置された冷却ファンと、前記冷却ファンを駆動する回転動力源と、前記冷却水の温度に基づいて前記冷却ファンの回転数を制御する制御手段とを備えた内燃機関の冷却ファン操作システムにおいて、前記制御手段に、前記冷却ファンと前記回転動力源との接続を該冷却ファンがスリップ可能な状態へ切り替える手動スイッチを設けたことを特徴とするものである。

上記の内燃機関の冷却ファン操作システムにおいては、回転動力源を流体継手を通じて回転動力が伝達される内燃機関とし、かつ制御手段を冷却水の温度に基づいて流体継手のスリップ率を制御するスリップ率制御手段として、手動スイッチはＯＮになると、流体継手のスリップ率を冷却ファンの回転数が最小となる最大スリップ率へ切り替える。

そして、スリップ率制御手段を、流体継手にオイルを供給するオイルポンプと、冷却水の温度を検知する水温センサと、水温センサの信号に基づいてオイルポンプを制御する制御装置とから構成するとともに、手動スイッチを制御装置に電気的に接続する電気スイッチから構成し、その制御装置は、手動スイッチがＯＮになると、オイルポンプから流体継手に該流体継手のスリップ率が最大スリップ率になるようにオイルを供給又は排出する。

あるいは、上記の内燃機関の冷却ファン操作システムにおいては、回転動力源を冷却ファンに直結する電動モータとし、かつ制御手段を冷却水の温度に基づいて電動モータを制御する回転数制御手段として、手動スイッチはＯＮになると、冷却ファンの回転数を０へ切り替える。

そして、回転数制御手段を、電動モータに印加される電圧を調整する電圧調整器と、冷却水の温度を検知する水温センサと、水温センサの信号に基づいて電圧調整器を制御する制御装置とから構成するとともに、手動スイッチを制御装置に電気的に接続する電気スイッチから構成し、制御装置は、手動スイッチがＯＮになると、電動モータに印加される電圧を０にまで低下する。

本発明の内燃機関の冷却ファン操作システムによれば、冷却ファンの回転が直に妨げられることになる場合でも、冷却ファンと回転動力源との接続を、冷却ファンが回転自在となるスリップ可能な状態に事前に切り替えることができるので、冷却ファンの破損を防止することができる。

本発明の第１実施形態からなる内燃機関の冷却ファン操作システムを示す構成図である。流体継手の構造を示す構造図である。本発明の第２実施形態からなる内燃機関の冷却ファン操作システムを示す構成図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態からなる内燃機関の冷却ファン操作システムを示す。

車両に搭載されたエンジン１のシリンダブロック２には、クランクシャフト３に接続するピストン４が摺動可能に設置された４個の気筒５が形成されている。それらの気筒内での燃料の燃焼圧力によるピストン４の直線往復運動は、クランクシャフト３の回転運動に変換されてエンジン１の動力源になる。この燃料の燃焼によるシリンダブロック２の温度上昇を防止するために、気筒５の周囲のシリンダブロック２内には、内部を冷却水６が流れるウォータージャケット７が形成されている。冷却水６は、ウォータジャケット７とエンジン１外部のラジエータ８とからなる密閉管路内を、図示しないウォータポンプにより強制的に循環される。

ラジエータ８における冷却水６の放熱量を高めるために、ラジエータ８の直後には冷却ファン９が設置されている。この冷却ファン９は、その回転軸１０に直結する流体継手１１に接続する継手プーリ１２と、クランクシャフト３に取り付けられたクランクシャフトプーリ１３との間に巻回されたファンベルト１４を介して伝達されるエンジン１の回転動力により駆動される。

流体継手１１は、図２に示すように、継手プーリ１２に接続する入力側プレート１５と、冷却ファン９の回転軸１０に直結する出力側プレート１６とのトルク伝達面１５ａ、１６ａの間に供給されたオイルのせん断抵抗を利用して、エンジン１の回転動力を冷却ファン９に伝達するものである。このオイルは、オイルタンク１７から延びるオイル供給管１８に介設されたオイルポンプ１９と、冷却水６の温度を検知する水温センサ２０と、その水温センサ２０から信号線（一点鎖線で示す）を通じて電送される信号に基づいてオイルポンプ１９を制御する第１制御装置２１とからなるスリップ率制御手段により供給される。

第１制御装置２１は、水温センサ２０が冷却水６の温度が高いことを検知したときには、オイルポンプ１９を作動して流体継手１１に供給するオイル量を増加させ、トルク伝達面１５ａ、１６ａ間のスリップ率を低めて冷却ファン９の回転数を増加させる。また、冷却水６の温度が低いことを検知したときには、流体継手１１に供給するオイル量を減少させて、スリップ率を高めて冷却ファン９の回転数を減少させる。

この第１制御装置２１には、手動操作可能な電気スイッチからなる第１手動スイッチ２２が電気的に接続している。第１制御装置２１は、第１手動スイッチ２２がＯＮになると、流体継手１１のスリップ率が冷却ファン９の回転数が最小となる最大スリップ率になるように流体継手１１にオイルを供給する、又は流体継手１１からオイルを排出するようにオイルポンプ１９を作動させる。

このように構成することで、冷却ファン９の回転が直に妨げられることになる場合でも、冷却ファン９の回転数を、流体継手１１がスリップ可能な最小回転数まで前もって強制的に低下させて、冷却ファン９が回転自在になるので、冷却ファン９の破損を防止することができる。

図３は、本発明の第２実施形態からなる内燃機関の冷却ファン操作システムを示す。なお、図１と同じ構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

この実施形態においては、冷却ファン９の回転軸１０は、車載バッテリー２３を電力源とする電動モータ２４に直結しており、その回転動力により直接的に駆動される。冷却ファン９の回転数は、車載バッテリ２３と電動モータ２４とを接続する導線２５に設けられた電圧調整器２６と、冷却水６の温度を検知する水温センサ２０と、その水温センサ２０からの信号に基づいて電圧調整器２６を制御する第２制御装置２７とからなる回転数制御手段により制御される。

第２制御装置２７は、水温センサ２０が冷却水６の温度が高いことを検知したときには、電動モータ２４に印加される電圧を上げて冷却ファン９の回転数を増加させる。また、冷却水６の温度が低いことを検知したときには、電動モータ２４に印加される電圧を下げて冷却ファン９の回転数を減少させる。

この第２制御装置２７には、手動操作可能な電気スイッチからなる第２手動スイッチ２８が電気的に接続している。第２制御装置２７は、第２手動スイッチ２８がＯＮになると、電動モータ２４に印加される電圧が０にまで低下するように電圧調整器２６を作動させる。印加される電圧が０になると、電動モータ２４に回転動力が発生しなくなるので、冷却ファン９の回転軸１０はフリーな状態になる。

このように構成することで、冷却ファン９の回転が直に妨げられることになる場合でも、冷却ファン９の回転数を前もって強制的に０にまで低下させて、冷却ファン９が回転自在になるので、冷却ファン９の破損を防止することができる。

本発明の内燃機関の冷却ファン操作システムは、自動車のガソリンエンジンやディーゼルエンジンは勿論のこと、建設機械や船舶のエンジンなどにも適用できることは言うまでもない。

１エンジン
２シリンダブロック
３クランクシャフト
４ピストン
５気筒
６冷却水
７ウォータジャケット
８ラジエータ
９冷却ファン
１０回転軸
１１流体継手
１２継手プーリ
１３クランクシャフトプーリ
１４ファンベルト
１５入力側プレート
１６出力側プレート
１７オイルタンク
１８オイル供給管
１９オイルポンプ
２０水温センサ
２１第１制御装置
２２第１手動スイッチ
２３車載バッテリ
２４電動モータ
２５導線
２６電圧調整器
２７第２制御装置
２８第２手動スイッチ

Claims

内燃機関の冷却水が循環するラジエータの後方に設置された冷却ファンと、前記冷却ファンを駆動する回転動力源と、前記冷却水の温度に基づいて前記冷却ファンの回転数を制御する制御手段とを備えた内燃機関の冷却ファン操作システムにおいて、
前記制御手段に、前記冷却ファンと前記回転動力源との接続を該冷却ファンがスリップ可能な状態へ切り替える手動スイッチを設けたことを特徴とする内燃機関の冷却ファン操作システム。
前記回転動力源が流体継手を通じて回転動力が伝達される前記内燃機関であり、かつ前記制御手段が前記冷却水の温度に基づいて前記流体継手のスリップ率を制御するスリップ率制御手段であって、
前記手動スイッチはＯＮになると、前記流体継手のスリップ率を前記冷却ファンの回転数が最小となる最大スリップ率へ切り替える請求項１に記載の内燃機関の冷却ファン操作システム。
前記スリップ率制御手段を、前記流体継手にオイルを供給するオイルポンプと、前記冷却水の温度を検知する水温センサと、前記水温センサの信号に基づいて前記オイルポンプを制御する制御装置とから構成するとともに、前記手動スイッチを前記制御装置に電気的に接続する電気スイッチから構成し、
前記制御装置は、前記手動スイッチがＯＮになると、前記オイルポンプから前記流体継手に該流体継手のスリップ率が最大スリップ率になるようにオイルを供給又は排出する請求項２に記載の内燃機関の冷却ファン操作システム。
前記回転動力源が前記冷却ファンに直結する電動モータであり、かつ前記制御手段が前記冷却水の温度に基づいて前記電動モータを制御する回転数制御手段であって、
前記手動スイッチはＯＮになると、前記冷却ファンの回転数を０へ切り替える請求項１に記載の内燃機関の冷却ファン操作システム。
前記回転数制御手段を、前記電動モータに印加される電圧を調整する電圧調整器と、前記冷却水の温度を検知する水温センサと、前記水温センサの信号に基づいて前記電圧調整器を制御する制御装置とから構成するとともに、前記手動スイッチを前記制御装置に電気的に接続する電気スイッチから構成し、
前記制御装置は、前記手動スイッチがＯＮになると、前記電動モータに印加される電圧を０にまで低下する請求項４に記載の内燃機関の冷却ファン操作システム。