JP2020023938A - 冷却ファン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却ファンをオフとする時のバッテリの電力消費を抑制する事が出来る冷却ファン制御装置を提供する。【解決手段】流体継手１０２と、作動流体量調整回路１０３と、を備え、流体継手１０２は、第一空間１０６と第二空間１０７とを有する筐体１０９と、弁機構１１１と、を有し、弁機構１１１は、通電量を減少させた時に第一空間１０６から第二空間１０７への作動流体の供給を許容し、通電量を増加させた時に第一空間１０６から第二空間１０７への作動流体の供給を阻害する様に構成され、作動流体量調整回路１０３は、通電量を変化させる事によって第一空間１０６から第二空間１０７に供給される作動流体の量を調整し、冷却ファン１０１をオフとする時の通電量を学習する様に構成される冷却ファン制御装置１００によって課題を解決する事が出来る。【選択図】図１

Description

冷却ファンを制御する冷却ファン制御装置に関する。

従来は、内燃機関から冷却ファンに伝達される駆動力を自身に供給される作動流体の量に応じ変化させる流体継手と、流体継手に供給される作動流体の量を調整する作動流体量調整回路と、を備える冷却ファン制御装置が知られている。

流体継手は、内燃機関によって駆動される回転軸に軸受を介し支承されると共に冷却ファンが取り付けられ、相互に区画されると共に作動流体が相互に往来する第一空間と第二空間とによって構成される内部空間を有する筐体と、第二空間内で回転軸に取り付けられ、回転軸と一体的に駆動される駆動板と、第一空間から第二空間への作動流体の供給を許容又は阻害する弁機構と、を有する。

弁機構は、第一空間と第二空間とを連通させる連通路を開放又は閉鎖する弁体と、自身への通電時に弁体を自身に引き寄せる電磁石と、を有し、電磁石への通電量を減少させた時に、第一空間から第二空間への作動流体の供給を許容し、電磁石への通電量を増加させた時に、第一空間から第二空間への作動流体の供給を阻害する様に構成される。

作動流体量調整回路は、電磁石への通電量を変化させる事によって、第一空間から第二空間に供給される作動流体の量を調整する様に構成される。

特開２０１０−７７９２２号公報 特開２００４−３４０３７３号公報 特開２００３−２３９７４１号公報

然し乍ら、冷却ファンをオフとする時は、作動流体量調整回路が、電磁石への通電のデューティ比を１００％とする事によって、弁機構を閉としている為、バッテリの電力消費が大きいという課題が有る。

以上の事情に鑑み、冷却ファンをオフとする時のバッテリの電力消費を抑制する事が出来る冷却ファン制御装置を提供する事を目的とする。

内燃機関から冷却ファンに伝達される駆動力を自身に供給される作動流体の量に応じ変化させる流体継手と、前記流体継手に供給される前記作動流体の量を調整する作動流体量調整回路と、を備え、前記流体継手は、前記内燃機関によって駆動される回転軸に軸受を介し支承されると共に前記冷却ファンが取り付けられ、相互に区画されると共に前記作動流体が相互に往来する第一空間と第二空間とによって構成される内部空間を有する筐体と、前記第二空間内で前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸と一体的に駆動される駆動板と、前記第一空間から前記第二空間への前記作動流体の供給を許容又は阻害する弁機構と、を有し、前記弁機構は、前記第一空間と前記第二空間とを連通させる連通路を開放又は閉鎖する弁体と、自身への通電時に前記弁体を自身に引き寄せる電磁石と、を有し、前記電磁石への通電量を減少させた時に、前記第一空間から前記第二空間への前記作動流体の供給を許容し、前記電磁石への通電量を増加させた時に、前記第一空間から前記第二空間への前記作動流体の供給を阻害する様に構成され、前記作動流体量調整回路は、前記電磁石への通電量を変化させる事によって、前記第一空間から前記第二空間に供給される前記作動流体の量を調整する様に構成される、冷却ファン制御装置に於いて、前記作動流体量調整回路は、前記冷却ファンをオフとする時の前記電磁石への通電量を学習する様に構成される、冷却ファン制御装置を提供する。

前記作動流体量調整回路は、前記冷却ファンをオフとする時の前記電磁石への通電量を前記内燃機関の回転数毎に学習する様に構成される、事が望ましい。

前記作動流体量調整回路は、前記冷却ファンをオフとする時に、前記電磁石への通電量を徐々に減少させ、前記冷却ファンの回転数が増加した時の前記電磁石への通電量を、前記冷却ファンをオフとする時の前記電磁石への通電量として学習する様に構成される、事が望ましい。

前記電磁石への通電量は、前記電磁石への通電のデューティ比によって決定される、事が望ましい。

冷却ファンをオフとする時のバッテリの電力消費を抑制する事が出来る冷却ファン制御装置を提供する事が出来る。

実施の形態に係る冷却ファン制御装置１００の構成を示す一部断面図である。 実施の形態に係る冷却ファン制御装置１００の動作を示す流れ図である。

以下、実施の形態を添付図面に順って説明する。

図１に示す様に、実施の形態に係る冷却ファン制御装置１００は、内燃機関（不図示）から冷却ファン１０１に伝達される駆動力を自身に供給される作動流体（例えば、作動油）の量に応じ変化させる流体継手１０２と、流体継手１０２に供給される作動流体の量を調整する作動流体量調整回路１０３と、を備える。

流体継手１０２は、内燃機関によって駆動される回転軸１０４（例えば、クランクシャフト）に軸受１０５を介し支承されると共に冷却ファン１０１が取り付けられ、相互に区画されると共に作動流体が相互に往来する第一空間１０６（回転貯留室又は油溜まり室とも呼称される）と第二空間１０７（回転作動室又はトルク伝達室とも呼称される）とによって構成される内部空間１０８を有する筐体１０９と、第二空間１０７内で回転軸１０４に取り付けられ、回転軸１０４と一体的に駆動される駆動板１１０と、第一空間１０６から第二空間１０７への作動流体の供給を許容又は阻害する弁機構１１１と、を有する。

第一空間１０６と第二空間１０７は、弁機構１１１を開とした時に、筐体１０９の回転に伴って生成される遠心力によって、作動流体が第一空間１０６から第二空間１０７に供給される様に構成される。

例えば、第一空間１０６が回転軸１０４の軸芯から近位に配置され、第二空間１０７が回転軸１０４の軸芯から遠位に配置される事によって、筐体１０９の回転に伴って生成される遠心力によって、作動流体が第一空間１０６から第二空間１０７に供給される様に構成する事が出来る。

弁機構１１１は、第一空間１０６と第二空間１０７とを連通させる連通路１１２を開放又は閉鎖する弁体１１３と、自身への通電時にアーマチュア１１４と共に弁体１１３を自身に引き寄せる電磁石１１５と、を有する。

具体的に言えば、弁機構１１１は、電磁石１１５への通電量を減少させた時に、弁体１１３が連通路１１２から離れる事によって、第一空間１０６から第二空間１０７への作動流体の供給を許容し、電磁石１１５への通電量を増加させた時に、弁体１１３が連通路１１２に近付く事によって、第一空間１０６から第二空間１０７への作動流体の供給を阻害する様に構成される。

作動流体量調整回路１０３は、電磁石１１５への通電量を変化させる事によって、弁機構１１１を開閉させて第一空間１０６から第二空間１０７に供給される作動流体の量を調整する様に構成される。

具体的に言えば、作動流体量調整回路１０３は、冷却対象物（例えば、内燃機関の冷却水）の温度が温度閾値以上の場合に、流体継手１０２への作動流体の供給を許容する事によって、冷却ファン１０１をオンとし、冷却対象物の温度が温度閾値未満の場合に、流体継手１０２への作動流体の供給を阻害する事によって、冷却ファン１０１をオフとする様に構成される。

流体継手１０２への作動流体の供給とは、第一空間１０６から第二空間１０７への作動流体の供給を意味する。

電磁石１１５への通電量は、電磁石１１５への通電のデューティ比によって決定される。

作動流体量調整回路１０３は、例えば、電子制御装置によって実現される。

冷却対象物の温度は、冷却対象物の温度を検出する冷却対象物温度検出器（不図示）によって検出され、作動流体量調整回路１０３に入力される。

冷却ファン１０１をオフとした時も、回転軸１０４の駆動力が軸受１０５を通じ冷却ファン１０１に伝達されると共に冷却ファン１０１は走行風等の影響を受けて回転する為、冷却ファン１０１をオフとするとは、冷却ファン１０１の回転数をゼロとする事を意味しない。

流体継手１０２に供給される作動流体の量を調整するとは、作動流体量調整回路１０３が、弁機構１１１の開閉を制御する事によって、第一空間１０６から第二空間１０７に供給される作動流体の量を調整する事を意味する。

温度閾値は、冷却対象物の過熱を防止する為に冷却対象物を積極的に冷却する必要が有る温度に設定される。

第一空間１０６から第二空間１０７への作動流体の供給が許容されると、作動流体が第二空間１０７内に徐々に充填されていき、回転軸１０４と一体的に駆動される駆動板１１０の駆動力が冷却ファン１０１が取り付けられる筐体１０９に徐々に伝達されていく事によって、回転軸１０４の回転数と冷却ファン１０１の回転数とが徐々に一致していく。

作動流体が第二空間１０７内に十分に充填されていない状態に於いては、回転軸１０４の駆動力が冷却ファン１０１に伝達され難い為、冷却ファン１０１の回転数が回転軸１０４の回転数の変化に追従し難い。

対照的に、作動流体が第二空間１０７内に十分に充填されている状態に於いては、回転軸１０４の駆動力が冷却ファン１０１に伝達され易い為、冷却ファン１０１の回転数が回転軸１０４の回転数の変化に追従し易い。

特に、駆動板１１０は、表面に凹凸を有し、作動流体が第二空間１０７内に十分に充填されている状態に於いては、駆動板１１０と作動流体とが十分に広い接触面積によって接触する為、冷却ファン１０１の回転数が回転軸１０４の回転数の変化に迅速に追従する。

従来は、冷却ファン１０１をオフとする時は、作動流体量調整回路１０３が、電磁石１１５への通電のデューティ比を１００％とする事によって、弁機構１１１を閉としている為、バッテリの電力消費が大きかった。

冷却ファン制御装置１００に於いては、作動流体量調整回路１０３は、冷却ファン１０１をオフとする時の電磁石１１５への通電のデューティ比（以下、単に、ファンオフデューティ比と呼称する）を学習する様に構成される。

具体的に言えば、作動流体量調整回路１０３は、冷却ファン１０１をオフとする時に、電磁石１１５への通電のデューティ比を徐々に減少させ、冷却ファン１０１の回転数が増加した時の電磁石１１５への通電のデューティ比を、ファンオフデューティ比として学習する様に構成される。

冷却ファン１０１の回転数は、冷却ファン１０１の回転数を検出する冷却ファン回転数検出器（不図示）によって検出され、作動流体量調整回路１０３に入力される。

従って、冷却ファン制御装置１００に於いては、ファンオフデューティ比を１００％未満とする事が出来る為、冷却ファン１０１をオフとする時のバッテリの電力消費を従来よりも抑制する事が出来る。

更に、作動流体量調整回路１０３は、ファンオフデューティ比を内燃機関の回転数毎に学習する様に構成される事が望ましい。

ファンオフデューティ比を内燃機関の回転数毎に学習する理由は、ファンオフデューティ比が内燃機関の回転数毎に変化する為である。

然し乍ら、冷却ファン１０１の回転数は、内燃機関の回転数に対し敏感に変化しない為、ファンオフデューティ比も、内燃機関の回転数に対し敏感に変化しない。

従って、内燃機関の回転数毎に学習すると言っても、内燃機関の回転数が１ｒｐｍ変化する毎に学習する等の詳細な学習を行う必要は無く、内燃機関の回転数が５００ｒｐｍ変化する毎に学習する等の大雑把な学習を行えば良い。

内燃機関の回転数が安定した運転状態（例えば、アイドル状態や定速走行状態）で学習を行う事によって、正確な学習を行う事が出来る。

学習は、例えば、製品出荷時や走行距離毎に行う事によって、製造公差や経年変化を補償する事が出来る。

冷却ファン制御装置１００は、以下の流れに沿って動作する。

図２に示す様に、内燃機関を始動させると、ステップＳ１０１に於いて、冷却対象物の温度が冷却対象物温度検出器によって検出されると共に作動流体量調整回路１０３に入力され、ステップＳ１０２に於いて、冷却対象物の温度が温度閾値以上か否かを作動流体量調整回路１０３が判定する。

冷却対象物の温度が温度閾値以上の場合は、ステップＳ１０３に於いて、作動流体量調整回路１０３が流体継手１０２への作動流体の供給を許容する事によって、冷却ファン１０１をオンとし、ステップＳ１０１に戻る。

冷却対象物の温度が温度閾値未満の場合は、ステップＳ１０４に於いて、作動流体量調整回路１０３が流体継手１０２への作動流体の供給を阻害する事によって、冷却ファン１０１をオフとし、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０４に於いては、作動流体量調整回路１０３が、ファンオフデューティ比を内燃機関の回転数毎に記憶したマップを参照し、ファンオフデューティ比を、既学習の値に設定する。

但し、既学習の値が存在しない場合（未学習の場合）は、ファンオフデューティ比を１００％に仮設定する。

ステップＳ１０５に於いては、走行距離や運転状態等に基づき、ファンオフデューティ比を学習すべき時期に該当するか否かを作動流体量調整回路１０３が判定し、学習すべき時期に該当しない場合は、ステップＳ１０１に戻る。

学習すべき時期に該当する場合は、ステップＳ１０６に於いて、電磁石１１５への通電のデューティ比を徐々に減少させ、冷却ファン１０１の回転数が増加した時の電磁石１１５への通電のデューティ比を、ファンオフデューティ比として学習すると共に、ファンオフデューティ比を内燃機関の回転数毎に記憶したマップを最新の値で更新し、ステップＳ１０１に戻る。

以上に説明した様に、冷却ファン制御装置１００によれば、冷却ファン１０１をオフとする時のバッテリの電力消費を抑制する事が出来る。

１００ 冷却ファン制御装置
１０１ 冷却ファン
１０２ 流体継手
１０３ 作動流体量調整回路
１０４ 回転軸
１０５ 軸受
１０６ 第一空間
１０７ 第二空間
１０８ 内部空間
１０９ 筐体
１１０ 駆動板
１１１ 弁機構
１１２ 連通路
１１３ 弁体
１１４ アーマチュア
１１５ 電磁石

Claims (4)

1. 内燃機関から冷却ファンに伝達される駆動力を自身に供給される作動流体の量に応じ変化させる流体継手と、
   前記流体継手に供給される前記作動流体の量を調整する作動流体量調整回路と、
   を備え、
   前記流体継手は、前記内燃機関によって駆動される回転軸に軸受を介し支承されると共に前記冷却ファンが取り付けられ、相互に区画されると共に前記作動流体が相互に往来する第一空間と第二空間とによって構成される内部空間を有する筐体と、前記第二空間内で前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸と一体的に駆動される駆動板と、前記第一空間から前記第二空間への前記作動流体の供給を許容又は阻害する弁機構と、を有し、
   前記弁機構は、前記第一空間と前記第二空間とを連通させる連通路を開放又は閉鎖する弁体と、自身への通電時に前記弁体を自身に引き寄せる電磁石と、を有し、前記電磁石への通電量を減少させた時に、前記第一空間から前記第二空間への前記作動流体の供給を許容し、前記電磁石への通電量を増加させた時に、前記第一空間から前記第二空間への前記作動流体の供給を阻害する様に構成され、
   前記作動流体量調整回路は、前記電磁石への通電量を変化させる事によって、前記第一空間から前記第二空間に供給される前記作動流体の量を調整する様に構成される、
   冷却ファン制御装置に於いて、
   前記作動流体量調整回路は、前記冷却ファンをオフとする時の前記電磁石への通電量を学習する様に構成される、
   事を特徴とする冷却ファン制御装置。
2. 前記作動流体量調整回路は、前記冷却ファンをオフとする時の前記電磁石への通電量を前記内燃機関の回転数毎に学習する様に構成される、
   請求項１に記載の冷却ファン制御装置。
3. 前記作動流体量調整回路は、前記冷却ファンをオフとする時に、前記電磁石への通電量を徐々に減少させ、前記冷却ファンの回転数が増加した時の前記電磁石への通電量を、前記冷却ファンをオフとする時の前記電磁石への通電量として学習する様に構成される、
   請求項１又は２に記載の冷却ファン制御装置。
4. 前記電磁石への通電量は、前記電磁石への通電のデューティ比によって決定される、
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の冷却ファン制御装置。

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