JP4124435B2 - 車両用ファンクラッチの制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用エンジンからこのエンジンの冷却用ファンへの動力の伝達を断続するファンクラッチを制御する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の制御装置として、エンジンからこのエンジンの冷却用ファンへの動力の伝達がファンクラッチにより断続され、エンジンが搭載された車両が降坂状態であることが検出されたとき、上記ファンクラッチを接続状態に制御するように構成された内燃機関のファンクラッチ制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
このように構成された内燃機関のファンクラッチ制御装置では、車両が降坂状態のときに冷却用ファンを駆動しているエンジンの負荷が増大するので、この冷却用ファンがエンジンの補助的な制動装置として作用する。この結果、車両の降坂状態における車両の制動が補助されるので、降坂時の排気ブレーキやホイールブレーキ等の制動手段の負荷を低減できるようになっている。
【0003】
【特許文献1】
実開平6−18625号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献1に示された内燃機関のファンクラッチ制御装置では、車両の制動を補助することはできても、燃費を向上することはできない不具合があった。
本発明の目的は、車両の走行負荷が低負荷であるとき、或いは車両の走行負荷が短時間の高負荷であるとき、ファンクラッチを切断状態に切換えることにより、オーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる、車両用ファンクラッチの制御装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、図1及び図2に示すように、車両のエンジン11からこのエンジン11の冷却用ファン12への動力の伝達を断続するファンクラッチ13と、ファンクラッチ13を接続状態又は切断状態に切換える切換手段14と、エンジン11の運転条件に応じて切換手段14を制御するコントローラ38とを備えた車両用ファンクラッチの制御装置の改良である。
その特徴ある構成は、車両の走行予定の道路情報を取得する道路情報取得手段32と、車両の位置を検出する車両位置センサ33と、エンジン11の運転条件を検出するセンサとを更に備え、エンジン11の運転条件を検出するセンサが、エンジン11の冷却水の温度を検出する温度センサ34と、車両のアクセル開度を検出するアクセルセンサ37とを有し、道路情報取得手段32が車両の走行予定の道路の勾配情報を取得し、エンジン11の冷却水の温度がファンクラッチ13を接続状態に切換える所定の範囲内であっても、道路の勾配が所定値未満であってかつアクセル開度の開き速度が所定値以上であるとき、コントローラ38がファンクラッチ13を切断状態に切換えるように構成されたところにある。
【0006】
この請求項1に記載された車両用ファンクラッチの制御装置では、コントローラ38がエンジン11の運転条件及び車両位置センサ33の各検出出力と道路情報取得手段32の取得した道路情報に基づいて、その走行予定の道路を走行するときのエンジン11の負荷を予測し、車両の走行負荷が低負荷であるか、或いは車両の走行負荷が短時間の高負荷であると判断すると、ファンクラッチ13を切断状態に制御する。
またエンジン11の冷却水の温度がファンクラッチ13を接続状態に切換える所定の範囲内であっても、道路の勾配が所定値未満でありかつアクセル開度の開き速度が所定値以上であるとき、即ち車両の負荷が高負荷であってもその高負荷の時間が短時間であるときには、コントローラ38はファンクラッチ13を切断状態に切換えて、冷却用ファン12の回転を停止させる。
【0009】
請求項2に係る発明は、車両のエンジンから前記エンジンの冷却用ファンへの動力の伝達を断続するファンクラッチと、前記ファンクラッチを接続状態又は切断状態に切換える切換手段と、前記エンジンの運転条件に応じて前記切換手段を制御するコントローラとを備えた車両用ファンクラッチの制御装置の改良である。
その特徴ある構成は、車両の走行予定の道路情報を取得する道路情報取得手段と、車両の位置を検出する車両位置センサと、エンジンの運転条件を検出するセンサとを更に備え、車両のエンジンの運転条件を検出するセンサがエンジンの冷却水の温度を検出する温度センサと、車両が空車であるか否かを検出する空車状態検出センサとを有し、道路情報取得手段が車両の走行予定の道路の勾配情報を取得し、エンジンの冷却水の温度がファンクラッチを接続状態に切換える所定の範囲内であっても、道路の勾配が所定値未満であってかつ車両が空車であるとき、コントローラがファンクラッチを切断状態に切換えるように構成されたことを特徴とする。
この請求項2に記載された車両用ファンクラッチの制御装置では、エンジンの冷却水の温度がファンクラッチを接続状態に切換える所定の範囲内であっても、道路の勾配が所定値未満であってかつ車両が空車であるとき、即ち車両の走行負荷が低負荷であるときには、コントローラはファンクラッチを切断状態に切換えて、冷却用ファンの回転を停止させる。
【0010】
なお、車両がトラックである場合には、請求項2に記載の空車状態検出センサは車軸及びシャシフレーム間の距離を検出する車高センサであることが好ましい。
また、車両がトレーラを牽引可能なトラクタである場合には、請求項2に記載の空車状態検出センサはトラクタにトレーラが連結されたか否かを検出する連結検出センサであることが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
次に本発明の第1の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、車両のエンジン11からこのエンジン11の冷却用ファン12への動力の伝達がファンクラッチ13により断続され、このファンクラッチ13が切換手段14により接続状態又は切断状態に切換えられるように構成される。エンジン11の発生した動力はクランクシャフト16の回転力に変換され、エンジン11のシリンダブロック11aには回転軸17がこのブロック11a前面から突出した状態で回転可能に取付けられる。クランクシャフト16には駆動プーリ18が嵌着され、回転軸17には従動プーリ19が嵌着され、これらのプーリ18,19にはファンベルト21が掛け渡される。上記ファンクラッチ13は回転軸17の先端部に設けられ、上記冷却用ファン12はファンクラッチ13のケース22に取付けられる。なお、図1の符号23はラジエータであり、冷却用ファン12の回転によりラジェータ23の複数のフィン(図示せず)間を通過する空気の流れが発生し、この空気流によりラジエータ23内を流通するエンジン11の冷却水が冷却されるように構成される。
【0012】
図2に示すように、ファンクラッチ13は粘性流体継手であり、回転軸17の先端に嵌着された円板24と、この円板24を収容しかつ回転軸17に相対回転可能に取付けられた上記ケース22とを備える。ケース22は一対の椀状部材22a,22bの周縁を互いに突き合わせてボルト締め(図示せず)することにより形成される。またケース22内は隔壁26により貯留室22cと作動室22dとに区画され、上記円板24は作動室22dに収容される。隔壁26は一方の椀状部材22aに固定された環状体26aと、この環状体26a内に固着された隔壁本体26bとからなる。貯留室22cには粘性流体が貯留され、この粘性流体は作動室22d内を流通可能に構成される。粘性流体はこの実施の形態ではシリコーンオイルである。
【0013】
また円板24と他方の椀状部材22bとの相対向する面には、環状リング及び環状凹部により相互に補完される歯型部24a,22eがそれぞれ形成される。これらの歯型部24a,22eの間には、粘性流体が通過可能なラビリンス(迷路)27が形成される。更に作動室22dの外周部にポンプ室22fが設けられ、このポンプ室22f内にはポンプ突起(図示せず)及びポンプ穴(図示せず)が設けられる。ポンプ突起は円板24及びケース22の回転速度の相違に基づく滑りによって粘性流体に静圧を付与し、この静圧により粘性流体がポンプ穴を通って作動室22dから貯留室22cに戻されるようになっている。
【0014】
また切換手段14は、図2及び図3に示すように、貯留室22c内の粘性流体の作動室22d内への導入を開始するか或いは停止するバルブ28と、このバルブ28を駆動する駆動部28bとを備える。バルブ28aは、隔壁本体26bの上下に配設された一対の通孔28a,28aと、フラットバーにより形成され上記一対の通孔28a,28aを開閉可能なバルブ本体28bと、一方の椀状部材22aに回転可能に挿通され一端がバルブ本体28bの中心部に挿着された揺動軸28cとを有する。揺動軸28cには一対の通孔28a,28aを開放する方向にバルブ本体28bを付勢するねじりコイルばね(図示せず)が遊嵌される。
【0015】
また駆動部29は、揺動軸28cに嵌着された電機子29aと、この電機子29aに対向するようにカバー31内に固着された界磁29bとを有する。カバー31は揺動軸28cの突出部を収容するように一方の椀状部材22aの外面に取付けられる。上記界磁29bにスリップリング(図示せず)を介して所定の電流を流すと、電磁力により電機子29aがねじりコイルばねの弾性力に抗して一対の通孔28a,28aを閉止する方向にバルブ本体28bを回転させるように構成される。一対の通孔28a,28aが開放されると、粘性流体がラビリンス27内に流入しその粘性によりケース22が円板24に連れ回ってファンクラッチ13が接続状態となる。また一対の通孔28a,28aが閉止されると、ラビリンス27内の粘性流体が排出されケース22の回転が停止してファンクラッチ13が切断状態となる。なお、図2の符号24b,24bは円板に形成された一対の透孔である。
【0016】
図1に戻って、車両の走行予定の道路情報は道路情報取得手段32により取得され、車両の位置は車両位置センサ33により検出される。道路情報取得手段32及び車両位置センサ33を組合せたシステムは一般にカーナビゲーションシステムと呼ばれる。このカーナビゲーションシステムは、GPS衛星から送信される車両の位置情報と、車載のCD−ROMやDVD−ROM等に記憶された地図情報と、道路交通通信センタ(VICSセンタ)から送信される渋滞情報とを組合せることにより、車両の走行や運転を支援するシステムである。
【0017】
この実施の形態では、道路情報取得手段32が取得する情報は道路の勾配情報と渋滞情報である。またエンジン11の運転条件を検出するセンサは、エンジン11の冷却水の温度を検出する温度センサ34と、車両の速度を検出する車速センサ36と、車両のアクセル開度を検出するアクセルセンサ37とを有する。上記道路情報取得手段32の取得した道路情報と、車両位置センサ33、温度センサ34、車速センサ36及びアクセルセンサ37の各検出出力はコントローラ38の制御入力に電気的に接続され、コントローラ38の制御出力は切換手段14の駆動部29の界磁29aに電気的に接続される。
【0018】
このように構成された車両用ファンクラッチ13の制御装置の動作を図4及び図5のフローチャートに沿って説明する。
エンジン11の冷却水の温度がファンクラッチ13を接続状態に切換える所定の範囲内(80〜95℃、好ましくは80〜90℃)であることを温度センサ34が検出すると、コントローラ38はファンクラッチ13を接続状態に切換えて冷却用ファン12を回転させる。冷却用ファン12が回転している状態で走行して、道路の勾配が所定値未満(3%未満、好ましくは2%未満)であることを道路情報取得手段32が取得し、かつアクセル開度の開き速度が所定値以上(0.5秒間に10%以上、好ましくは0.5秒間に20%以上)であることをアクセルセンサ37が検出すると、コントローラ38は車両の負荷が高負荷であってもその高負荷の時間が短時間であると判断する、即ち車両が比較的平坦な道路で急加速していると判断するので、冷却用ファン12の回転を停止させる。この結果、車両は速やかに加速されるとともに、エンジン11がオーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる。
【0019】
一方、冷却用ファン12が回転している状態で走行して、道路の勾配が所定値未満(3%未満、好ましくは2%未満)であることを道路情報取得手段32が取得し、道路が所定距離以上(1km以上、好ましくは2km以上)渋滞していないことを道路情報取得手段32が取得し、かつ車両の速度が所定値以上(60km/時以上、好ましくは80km/時以上)であることを車速センサ36が検出すると、コントローラ38は車両の走行負荷が低負荷であると判断する、即ち車両が比較的平坦な道路で高速走行していると判断するので、ファンクラッチ13を切断状態に切換える。この結果、エンジン11がオーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる。
【0020】
次に本発明の第2の実施の形態を説明する。
この実施の形態では、車両のエンジンの運転条件を検出するセンサがエンジンの冷却水の温度を検出する温度センサと、車両が空車であるか否かを検出する空車状態検出センサとを有し、道路情報取得手段が車両の走行予定の道路の勾配情報を取得するように構成される。車両はトラックであり、空車状態検出センサは車軸及びシャシフレーム間の距離を検出する車高センサである。上記以外は第1の実施の形態と同一に構成される。
【0021】
このように構成されたファンクラッチの制御装置の動作を説明する。
トラックの走行中に、エンジンの冷却水の温度がファンクラッチを接続状態に切換える所定の範囲内(80〜95℃、好ましくは80〜90℃)に達したことを温度センサが検出しても、道路の勾配が所定値未満(3%未満、好ましくは2%未満)であることを道路情報取得手段が取得し、かつトラックに荷物が積載されていないことを車高センサが検出したとき、即ちエンジンの冷却水温が比較的高くても、トラックの走行負荷が低いときには、コントローラはファンクラッチを切断状態に切換える。この結果、エンジンの動力が冷却用ファンを駆動するために消費されないので、オーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる。
【0022】
次に本発明の第3の実施の形態を説明する。
この実施の形態では、車両のエンジンの運転条件を検出するセンサがエンジンの冷却水の温度を検出する温度センサと、車両が空車であるか否かを検出する空車状態検出センサとを有し、道路情報取得手段が車両の走行予定の道路の勾配情報を取得するように構成される。車両はトレーラを牽引可能なトラクタであり、空車状態検出センサはトラクタにトレーラが連結されたか否か、即ちトラクタのカプラにトレーラのキングピンが結合された否かを検出する連結検出センサである。上記以外は第1の実施の形態と同一に構成される。
【0023】
このように構成されたファンクラッチの制御装置の動作を説明する。
トラクタの走行中に、エンジンの冷却水の温度がファンクラッチを接続状態に切換える所定の範囲内(80〜95℃、好ましくは80〜90℃)であっても、道路の勾配が所定値未満(3%未満、好ましくは2%未満)であることを道路情報取得手段が取得し、かつトラクタがトレーラを牽引していないことを連結検出センサが検出したとき、即ちエンジンの冷却水温が比較的高くても、トラクタの走行負荷が低いときには、コントローラがファンクラッチを切断状態に切換える。この結果、エンジンの動力が冷却用ファンを駆動するために消費されないので、オーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる。
【0024】
なお、上記実施の形態では、ファンクラッチとして粘性流体継手を挙げたが、電磁クラッチでもよい。
また、上記実施の形態では、粘性流体としてシリコーンオイルを挙げたが、自動変速機用オイル(ATMオイル)でもよい。
【0025】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、切換手段がファンクラッチを接続状態又は切断状態に切換え、車両の走行予定の道路情報を道路情報取得手段により取得し、車両の位置を車両位置センサにより検出するように構成したので、コントローラはエンジンの運転条件及び車両位置センサの各検出出力と道路情報取得手段の取得した道路情報に基づいて、その走行予定の道路を走行するときのエンジンの負荷を予測し、車両の走行負荷が低負荷であるか、或いは車両の走行負荷が短時間の高負荷であると判断すると、ファンクラッチを切断状態に制御する。この結果、冷却用ファンは回転しないか或いは冷却用ファンの回転が停止するので、オーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる。
【0026】
またエンジンの運転条件を検出するセンサがエンジンの冷却水の温度を検出する温度センサと、車両の速度を検出する車速センサとを有し、道路情報取得手段が車両の走行予定の道路の勾配情報と渋滞情報とを取得すれば、エンジンの冷却水の温度がファンクラッチを接続状態に切換える所定の範囲内であっても、道路の勾配が所定値未満であり道路が所定距離以上渋滞しておらずかつ車両の速度が所定値以上であるときには、コントローラはファンクラッチを切断状態に切換える。この結果、エンジンの冷却水温が高くても車両の走行負荷が低負荷であるときには、コントローラは冷却用ファンの回転を停止させるので、オーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる。
【0027】
またエンジンの運転条件を検出するセンサがエンジンの冷却水の温度を検出する温度センサと、車両のアクセル開度を検出するアクセルセンサとを有し、道路情報取得手段が車両の走行予定の道路の勾配情報を取得すれば、エンジンの冷却水の温度がファンクラッチを接続状態に切換える所定の範囲内であっても、道路の勾配が所定値未満でありかつアクセル開度の開き速度が所定値以上であるときには、コントローラはファンクラッチを切断状態に切換える。この結果、エンジンの冷却水温が高く、車両の負荷が高負荷であっても、その高負荷の時間が短時間であるときには、コントローラは冷却用ファンの回転を停止させるので、オーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる。
【0028】
更に車両のエンジンの運転条件を検出するセンサがエンジンの冷却水の温度を検出する温度センサと、車両が空車であるか否かを検出する空車状態検出センサとを有し、道路情報取得手段が車両の走行予定の道路の勾配情報を取得すれば、エンジンの冷却水の温度がファンクラッチを接続状態に切換える所定の範囲内であっても、道路の勾配が所定値未満であってかつ車両が空車であるときは、コントローラはファンクラッチを切断状態に切換える。この結果、エンジンの冷却水の温度が高くても、車両の走行負荷が低負荷であるときには、コントローラは冷却用ファンの回転を停止させるので、オーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第1実施形態のファンクラッチの制御装置を含むエンジンの要部構成図。
【図2】そのファンクラッチの縦断面図。
【図3】そのファンクラッチの隔壁本体及びバルブ本体を含む要部斜視図。
【図4】そのファンクラッチの制御装置の動作の前半を示すフローチャート。
【図5】そのファンクラッチの制御装置の動作の後半を示すフローチャート。
【符号の説明】
11 エンジン
12 冷却用ファン
13 ファンクラッチ
14 切換手段
32 道路情報取得手段
33 車両位置センサ
34 温度センサ
36 車速センサ
37 アクセルセンサ
38 コントローラ
Claims (4)
- 車両のエンジン(11)から前記エンジン(11)の冷却用ファン(12)への動力の伝達を断続するファンクラッチ(13)と、前記ファンクラッチ(13)を接続状態又は切断状態に切換える切換手段(14)と、前記エンジン(11)の運転条件に応じて前記切換手段(14)を制御するコントローラ(38)とを備えた車両用ファンクラッチの制御装置において、
前記車両の走行予定の道路情報を取得する道路情報取得手段(32)と、前記車両の位置を検出する車両位置センサ(33)と、前記エンジン (11) の運転条件を検出するセンサとを更に備え、
前記エンジン (11) の運転条件を検出するセンサが、前記エンジン (11) の冷却水の温度を検出する温度センサ (34) と、前記車両のアクセル開度を検出するアクセルセンサ (37) とを有し、
前記道路情報取得手段 (32) が前記車両の走行予定の道路の勾配情報を取得し、
前記エンジン (11) の冷却水の温度が前記ファンクラッチ (13) を接続状態に切換える所定の範囲内であっても、前記道路の勾配が所定値未満であってかつ前記アクセル開度の開き速度が所定値以上であるとき、前記コントローラ (38) が前記ファンクラッチ (13) を切断状態に切換えるように構成された
ことを特徴とする車両用ファンクラッチの制御装置。 - 車両のエンジンから前記エンジンの冷却用ファンへの動力の伝達を断続するファンクラッチと、前記ファンクラッチを接続状態又は切断状態に切換える切換手段と、前記エンジンの運転条件に応じて前記切換手段を制御するコントローラとを備えた車両用ファンクラッチの制御装置において、
前記車両の走行予定の道路情報を取得する道路情報取得手段と、前記車両の位置を検出する車両位置センサと、前記エンジンの運転条件を検出するセンサとを更に備え、
前記車両のエンジンの運転条件を検出するセンサが前記エンジンの冷却水の温度を検出する温度センサと、前記車両が空車であるか否かを検出する空車状態検出センサとを有し、
前記道路情報取得手段が前記車両の走行予定の道路の勾配情報を取得し、
前記エンジンの冷却水の温度が前記ファンクラッチを接続状態に切換える所定の範囲内であっても、前記道路の勾配が所定値未満であってかつ前記車両が空車であるとき、前記コントローラが前記ファンクラッチを切断状態に切換えるように構成された
ことを特徴とする車両用ファンクラッチの制御装置。 - 車両がトラックであって、空車状態検出センサが車軸及びシャシフレーム間の距離を検出する車高センサである請求項2記載の車両用ファンクラッチの制御装置。
- 車両がトレーラを牽引可能なトラクタであって、空車状態検出センサが前記トラクタに前記トレーラが連結されたか否かを検出する連結検出センサである請求項2記載の車両用ファンクラッチの制御装置。
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