JP5755983B2 - 車両用ファン装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されたエンジンの出力軸にファンクラッチを介して連結されたファンを備える車両用ファン装置であって、特に、車両に搭載された補助ブレーキが作動している期間に、エンジンの出力軸とファンとが連結され続ける車両用ファン装置に関する。

従来から、車両用のエンジンには、一般に、エンジンを冷却する冷却液の冷却効率を高めるため、エンジンの出力軸にファンクラッチを介してファンが連結されている。こうしたファンでは、通常、冷却液の冷却が不要なときにまでファンが作動すると、エンジンへの負荷が増大するばかりか、冷却液の温度が過度に低下して燃費の向上が妨げられることとなる。そのため、ファンの駆動される態様としては、冷却液の温度等に基づいて該冷却液の冷却が必要なときにだけ駆動されることが望ましい。

そこで、特許文献１には、ファンクラッチの制御方法として、冷却液の温度等に基づいて該冷却液の冷却が必要なときにだけファンが駆動される方法が提案されている。また、特許文献２には、ファンクラッチの制御方法として、冷却液の冷却が必要なときにだけファンが駆動されることに加えて、ファンが駆動されることによってエンジンへの負荷が増大することを利用して、排気ブレーキやリターダ等の補助ブレーキが作動している期間に出力軸とファンとが連結され続ける方法が提案されている。

特開２００５−３１３１号公報 特開２００６−３２２３８４号公報

ところで、上記排気ブレーキでは、通常、排気配管に配設された排気絞り弁の開度が小さくなることで制動力が得られているため、排気量の大きいエンジンほど大きな制動力が得られることになる。しかし、近年では、排気が環境に与える影響を低減すべく、車両に搭載されるエンジンの排気量が小さくなる傾向にあるため、上記排気ブレーキによって得られる制動力も小さくなりつつある。

一方、上記リターダには、プロペラシャフトに接続された回転体に流体による回転抵抗が与えられることによって制動力が得られる流体式と、該回転体に生じた渦電流の電磁力による回転抵抗が与えられることによって制動力が得られる電磁式とが知られている。こうしたリターダでは、制動力を得るうえで発熱がともなうため、該リターダによって得られる制動力が大きくなるほどその発熱量も大きくなる。そのため、リターダの温度が所定の温度を超えると、発熱量を抑えるために制動力が抑えられるという保護機能がリターダには備わっている。

このように、排気ブレーキやリターダ等の補助ブレーキによる制動力に限りがあるため、上記ファンの駆動によって得られる制動力が大きくなる方策が強く望まれている。

本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンを冷却するためのファンを駆動することによって得られる制動力を増大させた車両用ファン装置を提供することにある。

本発明の態様の一つは、車両に搭載されたエンジンの出力軸に電子制御式のファンクラッチを介して連結されて前記エンジンに向けて空気流を送るファンと、前記エンジンに対する前記ファンの反対側にて、前記空気流の通過を許容する開状態と、前記空気流の通過を遮断する閉状態とを有する開閉機構と、前記車両に搭載された補助ブレーキが作動状態にあるときに、前記ファンを駆動するとともに前記開閉機構を前記閉状態にする制御部とを有する車両用ファン装置である。

本発明の態様の一つによれば、エンジンに対するファンの反対側には、空気流の通過を許容あるいは遮断する開閉機構が配設されており、補助ブレーキが作動状態にあるときには該開閉機構が閉状態に制御される。そのため、ファンの回転によって形成された空気流がエンジン周辺から流出しにくくなり、該ファンの背圧が高められて該ファンが回転しにくくなる。それゆえに、ファンを回転させるために必要となるトルクが増大することから、上記開閉機構を有していない車両用ファン装置に比べて、ファンを回転させることによって得られる制動力を増大させることができる。

本発明の態様の一つにおいて、前記制御部は、前記車両のアクセル開度を検出するアクセル開度検出部から入力される検出信号と、前記補助ブレーキを作動状態と非作動状態とに切り替える切替部から入力される切替信号とに基づいて、前記アクセル開度が０であり、且つ前記補助ブレーキが作動状態であることを条件として、前記開閉機構を閉状態にする。

本発明の態様の一つのように、制御部は、アクセル開度検出部及び切替部からの検出信号に基づいて、アクセル開度が０であり、且つ補助ブレーキが作動可能状態にあることを条件として、開閉機構を閉状態に制御することができる。

本発明の態様の一つにおいて、前記制御部は、前記エンジンを冷却する冷却液の温度を検出する温度検出部から入力される検出信号に基づいて、前記冷却液の温度が前記エンジンの冷却を優先すべき閾値を超える場合には、前記開閉機構を前記開状態にする。

本発明の態様の一つによれば、たとえアクセル開度が０であり、且つ補助ブレーキが作動可能状態にあったとしても、冷却液の温度がエンジンの冷却を優先すべき閾値を超える場合には、開閉機構が開状態に制御される。それゆえに、アクセル開度が０であり、且つ補助ブレーキが作動可能状態にあるときに開閉機構が閉状態にのみ制御される場合に比べて、冷却液の温度が過度に上昇することを抑えることができる。

本発明の態様の一つにおいて、前記制御部は、前記車両の運転状態を推定する運転状態推定部と、前記エンジンを冷却する冷却液の温度と前記ファンの駆動量とが対応付けられた制御マップを前記運転状態ごとに記憶する記憶部と、前記運転状態推定部の推定した前記運転状態に対応する前記制御マップと前記冷却液の温度とから前記ファンの回転速度を演算する回転速度演算部とを備え、前記運転状態推定部は、前記補助ブレーキが作動状態にあるときに、前記車両の運転状態を制動状態と推定し、前記制動状態に対応する前記制御マップには、前記出力軸と前記ファンとを連結し続けることを示す駆動量が対応付けられている。

本発明の一態様によれば、記憶部には、車両の運転状態に対応付けられた制御マップが記憶されており、運転状態推定部によって推定された運転状態に対応する制御マップに基づいてファンの回転速度が設定される。そのため、車両の運転状態が、補助ブレーキが作動状態にある制動状態とは異なる運転状態であっても、その時々における車両の運転状態に応じた回転速度でファンを回転させることができる。

本発明の態様の一つにおいて、前記運転状態推定部は、前記制動状態の他、前記冷却液における温度の上昇が相対的に大きい運転状態である高負荷状態、前記冷却液における温度の上昇が相対的に小さい運転状態である通常状態、前記車両が発進して加速している運転状態である発進・加速状態のうちのいずれか１つに推定するものであり、前記記憶部には、前記高負荷状態に対応する前記制御マップである高負荷マップと、前記通常状態に対応する前記制御マップである通常マップと、前記発進・加速状態に対応する前記制御マップである発進・加速マップとがさらに記憶されており、前記高負荷マップには、前記冷却液の温度が前記閾値よりも低い第１設定温度以上の範囲で前記ファンの駆動量が対応付けられており、前記通常マップには、前記冷却液の温度が前記第１設定温度よりも高く、且つ前記閾値よりも低い第２設定温度以上の範囲で前記ファンの駆動量が対応付けられており、前記発進・加速マップには、前記冷却液の温度の全範囲で、前記ファンの停止、若しくは、前記高負荷マップ及び前記通常マップにおいて同じ温度に対応付けられている駆動量以下の駆動量が対応付けられている。

本発明の態様の一つによれば、制動状態とは異なる車両の運転状態ごとの制御マップと冷却液の温度とからファンの回転速度が設定される。その結果、制動状態とは異なる運転状態において、冷却液の温度の上昇に見合った回転速度でファンを回転することが可能である。しかも、開閉機構が開状態にあるため、エンジン周辺の空気の流れも円滑なものとなる。そのため、制動状態とは異なる運転状態において、エンジンの冷却に必要とされる回転速度以上の回転速度でファンが駆動される場合に比べて、ファンの駆動にともなうエンジン出力の損失を抑えること、ひいてはエンジンの温度を所定の範囲内に保ちつつ燃費の向上を図ることが可能となる。また、冷却液が高温に維持されると共に、エンジンオイルも高温に維持されやすくなることから、エンジンフリクションによるエンジン出力の損失を抑えることが可能にもなる。

また、発進・加速状態は、通常、低速高負荷状態にあるため、単に負荷状態に応じて運転状態が推定されるとなれば、このような発進・加速状態に対しても、高負荷状態と同様の制御マップが利用されることになる。この点、上述した態様であれば、発進・加速状態と高負荷状態に対して各別の制御マップが利用されることになる。それゆえに、上述した効果がより顕著なものとなる。また、発進・加速状態は、エンジンの出力が特に必要とされる運転状態でもある。この点、上述した態様によれば、こうした発進・加速状態では、ファンの回転が停止若しくは抑えられているため、燃費の向上が図られることに加え、ファンの駆動にともなうエンジン出力の損失が低減されることから、車両の加速性能が低下することを抑えることが可能でもある。

本発明の一実施形態における車両用ファン装置の概略構成をエンジンとともに示す概略構成図であって、開閉機構が開状態にある状態を示す図。 同実施形態の車両用ファン装置が実行する駆動処理の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態において、開閉機構が閉状態にあるときにおけるエンジン周辺の空気の流れを模式的に示す図。

以下、本発明の車両用ファン装置を具体化した一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

［車両用ファン装置の構成］
図１に示されるように、エンジン１１は、車両に設けられたエンジンコンパートメント５に配置されている。エンジンコンパートメント５は、通常、運転席を有するキャビンやボンネットの下方に配置されており、エンジン１１の振動にともなう騒音を低減すべく、車両の進行方向に対する側方が閉じられた空間となっている。また、車両には、排気ブレーキやリターダ等の図示されない補助ブレーキが搭載されている。この補助ブレーキは、運転者がアクセルを踏んでおらず、且つ後述する補助ブレーキを作動可能状態にするスイッチ３７がＯＮ状態にあるときに作動するようになっている。

エンジン１１と該エンジン１１の前方に配置されたラジエーター１２との間には、電子制御式のファンクラッチ１３を介してエンジン１１の出力軸１１ａに接続されたファン１４が配設されている。ファンクラッチ１３の接続と切断とは、ファン制御装置２０（以下、単に制御装置２０という）によってＰＷＭ制御（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調制御）される。そして、ファン１４とエンジン１１の出力軸１１ａとが接続されている間、出力軸１１ａの回転力がファン１４に伝達されて出力軸１１ａとともにファン１４が回転する。そして、ファン１４の回転によって形成される空気流１５は、エンジン１１の周辺を通って該ファン１４の反対側であるエンジン１１の後方へと流れ込む。

エンジン１１の後方には、該エンジン１１におけるファン１４の反対側を覆うように開閉機構１６が配設されている。開閉機構１６は、例えば、矩形状の筐体に対し、複数の板状の遮蔽部材１７が図１の紙面に対する鉛直方向を軸として回転可能に支持されている。そして、開閉機構１６は、図１に示す開状態においては、ファン１４によって形成された空気流１５の通過を許容する回転位置に上記遮蔽部材１７が配置されて、該空気流１５がエンジン１１の後方から流出しやすくする。一方、開閉機構１６は、閉状態においては、ファン１４によって形成された空気流１５の通過が遮断される回転位置に上記遮蔽部材１７が配置されて、該空気流１５がエンジン１１の後方から流出しにくくする。開閉機構１６の開閉動作は、制御装置２０によって制御される。なお、車両用ファン装置は、ファンクラッチ１３、ファン１４、開閉機構１６、制御装置２０によって構成されている。

制御装置２０は、図示されないＣＰＵ、各種制御プログラムや各種データが格納されたＲＯＭ、各種データが一時的に格納されるＲＡＭ等によって構成され、ＲＯＭに格納された各種制御プログラムに基づいて各種処理を実行する。

制御装置２０の入力部２１には、エンジン冷却液の現在の温度Ｔ（以下、冷却液温度Ｔという）を示す検出信号が温度検出部としての温度検出センサー３１から入力され、また、燃料噴射量Ｑを示す検出信号が燃料噴射量センサー３２から所定の制御周期で入力される。また、入力部２１には、アクセル開度Ａｃを示す検出信号がアクセル開度検出部としてのアクセル開度センサー３３から入力され、また、エンジン１１が搭載された車両の車速ｖを示す検出信号が車速センサー３４から入力され、さらにまたエンジン回転速度Ｎｅを示す検出信号がエンジン回転速度センサー３５から所定の制御周期で入力される。

また、入力部２１には、車両の運転者によって操作される切替部としての補助ブレーキスイッチ３７（以下、単にスイッチ３７とよぶ）からの検出信号が所定の制御周期で入力される。スイッチ３７は、車両に搭載された補助ブレーキを作動可能状態あるいは非作動状態に切り替えるスイッチである。スイッチ３７は、ＯＮ状態に操作されることによって補助ブレーキを作動可能状態にするとともに補助ブレーキが作動可能状態であることを示す検出信号を出力する。また、スイッチ３７は、ＯＦＦ状態に操作されることによって補助ブレーキを非作動状態にするとともに、補助ブレーキが非作動状態であることを示す検出信号を出力する。

制御装置２０の主制御部２２は、運転状態推定部を構成するとともに、入力部２１に入力された冷却液温度Ｔ、燃料噴射量Ｑ、アクセル開度Ａｃ、車速ｖ、エンジン回転速度Ｎｅ、スイッチ３７からの検出信号、これら６つの情報に基づいて、車両の運転状態を推定したうえでファン１４の回転速度を制御するとともに、開閉機構１６の開閉動作を制御するファン駆動処理を実行する。なお、主制御部２２は、車両の運転状態が下記４つの運転状態のいずれであるかを推定する。
・冷却液の温度上昇が相対的に小さい運転状態である通常状態
・冷却液の温度上昇が相対的に大きい運転状態である高負荷状態
・発進あるいは加速している運転状態である発進・加速状態
・補助ブレーキが作動状態にある運転状態である制動状態

制御装置２０の記憶部２３には、ファン１４の回転速度であるファン回転速度ＦＳのエンジン回転速度Ｎｅに対する比率である駆動比率Ｒと、冷却液温度Ｔとを関連付けた制御マップが、上述した３つの運転状態の各々に対して各別に記憶されている。すなわち、記憶部２３には、通常状態に対応する通常マップ２４ａ、高負荷状態に対応する高負荷マップ２４ｂ、及び発進・加速状態に対応する発進・加速マップ２４ｃ、制動状態に対応する制動マップ２４ｄが記憶されている。制御マップに設定された駆動比率Ｒは、エンジン冷却液が目標温度になる際のファン１４のファン回転速度ＦＳに基づく値であって、各種の実験結果やシミュレーション結果に基づいて上述した運転状態と冷却液温度Ｔごとに規定された値である。

通常マップ２４ａでは、冷却液温度Ｔが増えるに連れて駆動比率Ｒが段階的に増えるように、互いに異なる６つの駆動比率Ｒが、下記６つの温度範囲の各々に対して設定されている。
・冷却液温度Ｔが第２設定温度である９０℃未満：駆動比率Ｒ＝０．０％
・冷却液温度Ｔが９０℃以上９２℃未満：駆動比率Ｒ＝３２．５％
・冷却液温度Ｔが９２℃以上９４℃未満：駆動比率Ｒ＝４５．０％
・冷却液温度Ｔが９４℃以上９５℃未満：駆動比率Ｒ＝６０．０％
・冷却液温度Ｔが９５℃以上９６℃未満：駆動比率Ｒ＝９０．０％
・冷却液温度Ｔが９６℃以上：駆動比率Ｒ＝１００％

高負荷マップ２４ｂでは、これもまた冷却液温度Ｔが増えるに連れて駆動比率Ｒが段階的に増えるように、互いに異なる５つの駆動比率Ｒが、下記５つの温度範囲の各々に対して設定されている。また、高負荷マップ２４ｂでは、駆動比率Ｒが０．０％よりも大きくなる冷却液温度Ｔが、通常マップ２４ａと比べて低く、同じ冷却液温度Ｔにて、通常マップ２４ａと同じ駆動比率Ｒ、あるいは通常マップ２４ａよりも高い駆動比率Ｒが設定されている。
・冷却液温度Ｔが第１設定温度Ｔ１である８９℃未満：駆動比率Ｒ＝０．０％
・冷却液温度Ｔが８９℃以上９１℃未満：駆動比率Ｒ＝３５．０％
・冷却液温度Ｔが９１℃以上９３℃未満：駆動比率Ｒ＝５０．０％
・冷却液温度Ｔが９３℃以上９５℃未満：駆動比率Ｒ＝６０．０％
・冷却液温度Ｔが９５℃以上９６℃未満：駆動比率Ｒ＝９０．０％
・冷却液温度Ｔが９６℃以上：駆動比率Ｒ＝１００％

また、発進・加速マップ２４ｃでは、冷却液温度Ｔに関わらず、駆動比率Ｒが０．０％に設定されており、また、制動マップ２４ｄでは、冷却液温度Ｔに関わらず、駆動比率が１００％に設定されている。

制御装置２０の主制御部２２は、駆動量選択部として、運転状態推定処理にて選択した運転状態の制御マップと冷却液温度Ｔとに基づいて駆動比率Ｒを選択する。そして、主制御部２２は、回転速度演算部として、該主制御部２２の選択した駆動比率Ｒとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて、ファン回転速度ＦＳの目標値である目標回転速度ＴＦＳを算出し、該算出した目標回転速度ＴＦＳをＰＷＭ制御部２５に出力する。

ＰＷＭ制御部２５には、上記目標回転速度ＴＦＳの他、ファン１４の現在の回転速度を示す検出信号がファン回転速度検出センサー３６から所定の制御周期で入力される。ＰＷＭ制御部２５は、ファン１４の現在の回転速度と目標回転速度ＴＦＳとに基づくフィードバック制御によりデューティ比を演算し、該演算したデューティ比に基づく駆動信号をファンクラッチ１３に出力する。

また、制御装置２０の主制御部２２は、開閉機構制御部として、開閉機構１６に対して駆動信号を出力して該開閉機構１６の開閉動作を制御する。主制御部２２は、下記に示す条件が満たされたときに開閉機構１６に対して閉状態を示す駆動信号を出力する一方、下記に示す条件が満たされないときには開閉機構１６に対して開状態を示す駆動信号を出力する。
・車両の運転状態が制動状態に推定され、且つ冷却液温度Ｔが該冷却液の冷却を優先すべき閾値Ｔ４以下、例えば９３℃以下であること。

［ファン制御装置の作用］
次に、制御装置２０が実行するファン駆動処理の処理手順について図２を参照して説明する。なお、ファン駆動処理は、運転状態が上述した４つの運転状態のいずれであるかを推定したうえでファン１４の回転速度を制御するとともに、開閉機構１６の開閉動作を制御する処理であって、所定の制御周期ごとに繰り返して実行される。

まず、主制御部２２は、アクセル開度Ａｃが０であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。アクセル開度Ａｃが０であると判断された場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、主制御部２２は、スイッチ３７がＯＮ状態であるか否か、すなわち補助ブレーキが作動可能状態であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。

スイッチ３７がＯＮ状態であると判断された場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、主制御部２２は、車両の運転状態が制動状態にあるものと推定して、ファン１４の回転速度を制御する制御マップとして制動マップ２４ｄを選択し、該制動マップ２４ｄに基づいてファン１４を回転させる（ステップＳ１３）。

すなわち、主制御部２２は、アクセル開度が０であり、且つスイッチ３７がＯＮ状態にあるいときに、ファン１４とエンジン１１の出力軸１１ａとを連結し続ける。

続いて主制御部２２は、冷却液温度Ｔと冷却液の冷却を優先すべき冷却液の温度である閾値Ｔ４とを比較し、冷却液温度Ｔが閾値Ｔ４以下であるか否かを判断する（ステップＳ１４）。

冷却液温度Ｔが閾値Ｔ４以下であった場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、主制御部２２は、開閉機構１６に対して閉状態を示す駆動信号を出力し、該開閉機構１６を閉状態に制御して（ステップＳ１５）一連の処理を終了する。

一方、冷却液温度Ｔが閾値Ｔ４を超えていた場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、主制御部２２は、冷却液の冷却を優先すべきと判断し、開閉機構１６に対して開状態を示す駆動信号を出力し、該開閉機構１６を開状態に制御して（ステップＳ１６）一連の処理を終了する。

すなわち、主制御部２２は、車両の運転状態が制動状態にあるものと推定され、且つ冷却液温度Ｔが閾値Ｔ４以下であるときに、ファン１４と出力軸１１ａとを連結し続けるとともに開閉機構１６を閉状態にする。

他方、ステップＳ１１においてアクセル開度が０より大きいと判断された場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ１２においてスイッチ３７がＯＦＦ状態であると判断された場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、主制御部２２は、開閉機構１６を開状態に制御したのち（ステップＳ１７）、ステップＳ１８の処理を実行する。

ステップＳ１８において、主制御部２２は、予め設定された第１設定車速ｖ１、例えば２０ｋｍ／ｈと車速ｖとを比較し、車速ｖが第１設定車速ｖ１以上であるか否かを判断する。車速ｖが第１設定車速ｖ１未満であると判断された場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、主制御部２２は、予め設定された第１設定開度Ａｃ１、例えば１０％とアクセル開度Ａｃとを比較し、アクセル開度Ａｃが第１設定開度Ａｃ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１９）。

アクセル開度Ａｃが第１設定開度Ａｃ１以上であると判断された場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、主制御部２２は、予め設定された第３設定温度Ｔ３、例えば９３℃と冷却液温度Ｔとを比較し、冷却液温度Ｔが第３設定温度Ｔ３以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０）。そして、冷却液温度Ｔが第３設定温度Ｔ３以下であると判断された場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、主制御部２２は、車両の運転状態が発進・加速状態であると推定（ステップＳ２１）して一連の処理を終了する。

一方、車速ｖが第１設定車速ｖ１以上であると判断された場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、また、ステップＳ１９においてアクセル開度Ａｃが第１設定開度Ａｃ１未満であると判断された場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、主制御部２２は、ステップＳ２２の処理を進める。すなわち、主制御部２２は、予め設定された設定回転速度Ｎｅ１、例えば１３００ｒｐｍとエンジン回転速度Ｎｅとを比較し、エンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｎｅ１以下であるか否かを判断する。

エンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｎｅ１よりも大きいと判断された場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、主制御部２２は、上記第１設定車速ｖ１よりも大きく予め設定された第２設定車速ｖ２、例えば５０ｋｍ／ｈと車速ｖとを比較し、車速ｖが第２設定車速ｖ２以下であるか否かを判断する（ステップＳ２３）。車速ｖが第２設定車速ｖ２以下であると判断された場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、主制御部２２は、予め設定された第２設定開度Ａｃ２、例えば７０％とアクセル開度Ａｃとを比較し、アクセル開度Ａｃが第２設定開度Ａｃ２以下であるか否かを判断する（ステップＳ２４）。そして、アクセル開度Ａｃが第２設定開度Ａｃ２以下であると判断された場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、主制御部２２は、ステップＳ２０の処理を進める。

他方、エンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｎｅ１以下であると判断された場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、また、ステップＳ２３において車速ｖが第２設定車速ｖ２よりも大きいと判断された場合（ステップＳ２３：ＮＯ）、主制御部２２は、ステップＳ２５の処理を進める。また、ステップＳ２４においてアクセル開度Ａｃが第２設定開度Ａｃ２よりも大きいと判断された場合、また、ステップＳ２０において冷却液温度Ｔが第３設定温度Ｔ３よりも大きいと判断された場合にも（ステップＳ２０：ＮＯ）、主制御部２２は、ステップＳ２５の処理を進める。

ステップＳ２５にて、主制御部２２は、予め設定された設定噴射量Ｑ１、例えば１０ｃｃ／ｓｅｃと燃料噴射量Ｑとを比較し、燃料噴射量Ｑが設定噴射量Ｑ１以上である状態が一定期間ＦＰ、例えば１０ｓｅｃ以上継続しているか否かを判断する。設定噴射量Ｑ１以上である状態が一定期間ＦＰ継続していると判断された場合（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、主制御部２２は、車速ｖと第１設定車速ｖ１とを比較し、車速ｖが第１設定車速ｖ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ２６）。

車速ｖが第１設定車速ｖ１以上であると判断された場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、主制御部２２は、第３設定温度Ｔ３よりも小さく予め設定された第２設定温度Ｔ２、例えば８９℃と冷却液温度Ｔとを比較し、冷却液温度Ｔが第２設定温度Ｔ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ２７）。そして、冷却液温度Ｔが第２設定温度Ｔ２以上であると判断された場合（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、主制御部２２は、車両の運転状態を高負荷状態と推定（ステップＳ２８）して一連の処理を終了する。

一方、設定噴射量Ｑ１以上である状態が一定期間ＦＰ継続していないと判断された場合（ステップＳ２５：ＮＯ）、また、ステップＳ２６にて車速ｖが第１設定車速ｖ１未満であると判断された場合（ステップＳ２６：ＮＯ）、主制御部２２は、ステップＳ２９の処理を進める。ステップＳ２９にて主制御部２２は、一定期間ＦＰにおける冷却液温度Ｔの上昇幅ΔＴが予め設定された設定上昇幅ΔＴ１、例えば２℃以上であるか否かを判断する。

上昇幅ΔＴが設定上昇幅ΔＴ１以上であると判断された場合（ステップＳ２９：ＹＥＳ）、主制御部２２は、ステップＳ２７の処理を進める。そして、温度上昇幅ΔＴが設定上昇幅ΔＴ１未満であると判断された場合（ステップＳ２９：ＮＯ）、また、ステップＳ２７において冷却液温度Ｔが第１設定温度Ｔ１未満であった場合（ステップＳ２７：ＮＯ）、主制御部２２は、車両の運転状態を通常状態と推定して一連の処理を終了する（ステップＳ３０）。

上述したように制御装置２０は、冷却液温度Ｔ、燃料噴射量Ｑ、アクセル開度Ａｃ、車速ｖ、エンジン回転速度Ｎｅ、補助ブレーキが作動可能状態であるか否か、これら６５つの情報に基づいて、エンジン１１を搭載した車両の運転状態を推定する。そして、制御装置２０は、アクセル開度が０であり、且つスイッチ３７がＯＮ状態にあるとき、車両の運転状態が制動状態にあるものと推定し、制動マップ２４ｄに基づいてファン１４と出力軸１１ａとを連結し続ける。そして、冷却液温度Ｔが閾値Ｔ４以下であるとき、開閉機構１６を閉状態に制御する。

図３に示されるように、開閉機構１６を閉状態にすると、ファン１４の回転によって形成された空気流１５は、エンジン１１の後方から流出しにくくなるため、その一部がエンジン１１周辺に滞留してファン１４の背圧が高められることとなる。その結果、ファン１４を回転させるために必要なトルクが増大することから、開閉機構１６を有していない場合に比べて、ファン１４を回転させることによって得られる制動力を増大させることができる。

また、制御装置２０は、推定された運転状態に関連付けられた制御マップと上記冷却液温度Ｔとに基づいて駆動比率Ｒを決定する。制御装置２０は、決定された駆動比率Ｒと上記エンジン回転速度Ｎｅとに基づいて、ファン１４の目標回転速度ＴＦＳを算出する。そして、制御装置２０は、算出された目標回転速度ＴＦＳとファン１４の現在の回転速度とに基づくフィードバック制御によりファン回転速度ＦＳを制御する。これにより、ファン１４は、車両の運転状態及び冷却液温度Ｔに応じた回転速度で駆動される。
以上説明したように、本実施形態の車両用ファン装置によれば、以下に列挙する効果が得られるようになる。

（１）エンジン１１に対するファン１４の反対側には空気流１５の通過を許容あるいは遮断する開閉機構１６が配設されており、補助ブレーキが作動状態にあるときには該開閉機構１６が閉状態に制御される。そのため、ファン１４の回転によって形成された空気流１５がエンジン１１の周辺から流出しにくくなり、該ファン１４の背圧が高められて該ファン１４が回転しにくくなる。それゆえに、ファン１４を回転させるために必要となるトルクが増大しエンジン１１への負荷が増大することから、上記開閉機構１６を有していない車両用ファン装置に場合に比べて、ファン１４を回転させることによって得られる制動力を増大させることができる。

（２）車両の運転状態が制動状態と推定されるとき、開閉機構１６は、冷却液温度Ｔが閾値Ｔ４以下である場合には閉状態に制御され、冷却液温度Ｔが閾値Ｔ４を超えている場合には開状態に制御される。開閉機構１６が閉状態にあるとき、ファン１４の背圧が高められることで該ファン１４の風量、すなわちラジエーター１２を通過する空気量が減少されるため冷却液の冷却効率が低下する。そのため、冷却液温度Ｔが閾値Ｔ４を超えている場合に開閉機構１６を閉状態にするとなれば、冷却液温度Ｔが過度に上昇してしまう虞がある。

この点、上述した態様であれば、冷却液温度Ｔが閾値Ｔ４を超えている状態、すなわちエンジンの冷却を優先すべき状態にあるときには、開閉機構１６が開状態に制御される。その結果、車両の運転状態が制動状態と推定されたときに開閉機構１６が常時閉状態に制御される場合に比べて、冷却液温度Ｔが過度に上昇することを抑えることができる。

（３）車両の運転状態ごとの制御マップと冷却液温度Ｔとからファン１４のファン回転速度ＦＳが設定される。その結果、エンジン冷却液の温度の上昇に見合った回転速度でファン１４を回転することが可能である。そのため、エンジン１１の冷却に必要とされる回転速度以上の回転速度でファンが駆動される場合に比べて、ファン１４の駆動にともなうエンジン出力の損失を抑えること、ひいてはエンジン１１の温度を所定の範囲内に保ちつつ燃費の向上を図ることが可能となる。

（４）しかも、エンジン１１の冷却に必要とされる回転速度以上の回転速度でファン１４が駆動される場合に比べて、冷却液温度Ｔが高温に維持されやすくなると共に、エンジンオイルも高温に維持されやすくなることから、エンジンフリクションによるエンジン出力の損失も抑えることができる。

（５）また、車両が発進して加速している発進・加速状態では、冷却液温度Ｔが他の運転状態と比べて、十分に低い場合が少なくない。一方、このような発進・加速状態とは、通常、低速高負荷状態にあるため、単に負荷状態に応じて運転状態が推定されるとなれば、このような発進・加速状態に対しても、高負荷状態と同様の制御マップが利用されることになる。この点、上述した実施形態であれば、発進・加速状態と高負荷状態に対して各別の制御マップが利用されることになる。それゆえに、上述した（３）（４）に記載した効果がより顕著なものとなる。

（６）各運転状態に応じた制御マップが予め記憶されていることから、たとえ冷却液温度Ｔが同じであっても、通常状態、高負荷状態、発進・加速状態、制動状態に応じたファン回転速度ＦＳでファン１４を回転させることができる。

（７）通常マップ２４ａと高負荷マップ２４ｂとを比較すると、高負荷マップ２４ｂでは、より低い温度でファン１４が駆動されるとともに、同じ温度であっても通常マップ２４ａにおける駆動比率Ｒ以上の駆動比率Ｒが設定されている。こうした構成によれば、高負荷状態におけるエンジン１１の冷却と通常状態における燃費の向上とを、より高い確率で実現することが可能である。

（８）車両が発進して加速している運転状態では、冷却液温度Ｔが他の運転状態と比べて、十分に低い場合が少なくなく、また、エンジンの出力が特に必要とされる運転状態でもある。この点、上述したように、発進・加速状態では、ファン１４が停止されているため、燃費の向上が図られることに加え、車両の加速性能が低下することを抑えることが可能でもある。

（９）しかも、冷却液温度Ｔが第３設定温度Ｔ３より大きな場合（ステップＳ２０：ＮＯ）には、たとえ車両が加速中であっても、発進・加速状態を選択しない。そのため、発進・加速時におけるファン１４の停止によりエンジン冷却液が過度に上昇することを抑えつつ、車両の加速性能が低下することを抑えることができる。

（１０）設定噴射量Ｑ１以上である状態が一定期間ＦＰ継続する場合、あるいは一定期間ＦＰにおける冷却液温度Ｔの上昇幅ΔＴが設定上昇幅ΔＴ１以上である場合に、該運転状態が高負荷状態と推定される。こうした条件を設定することにより、制御マップが頻繁に切り替わることを抑えることが可能である。
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。

・発進・加速マップには、高負荷マップ及び前記通常マップにおいて同じ冷却液温度Ｔに対応付けられている駆動比率Ｒ以下の駆動比率Ｒが対応付けられていてもよい。すなわち、上記運転状態推定処理にて運転状態が発進・加速状態であると推定された場合に、ファン１４の回転が高負荷状態及び通常状態よりも抑えられる構成であってもよい。こうした構成であっても、運転状態が高負荷状態あるいは通常状態である場合に比べてファンの回転が抑えられることから、上記（１）〜（７）に準じた効果に加え、上記（８）に準じた効果を得ることは可能である。

・通常マップ２４ａ及び高負荷マップ２４ｂには、同じ冷却液温度Ｔからファン１４が駆動されるように駆動比率Ｒが設定されていてもよい。また、通常マップ２４ａにおいてファン１４が駆動される開始温度が、高負荷マップ２４ｂにおいてファン１４が駆動される開始温度よりも高い構成であって、通常マップ２４ａにおける駆動比率Ｒが、高負荷マップ２４ｂにおける駆動比率Ｒよりも低い構成であってもよい。要は、通常状態で通常マップ２４ａが利用されることにより燃費の向上を図ることが可能な構成であればよい。こうした構成であっても、上記（１）〜（６）に準じた効果を得ることは可能である。

・上記実施形態では、運転状態推定処理によって、複数の運転状態の中から制動状態が推定された場合に、記憶部２３に記憶された制動状態に対応する制御マップである制動マップ２４ｄを用いてファン１４と出力軸１１ａとが連結され続ける。しかし、制動状態と推定される条件が満たされているときにファン１４と出力軸１１ａとが連結され続ければよく、これを具現化する構成は、車両の運転状態を推定したうえで制御マップを選択するものに限られるものではない。こうした構成であっても、上記（１）（２）に準じた効果を得ることができる。

・各運転状態に複数の制御マップが対応付けられていてもよい。例えば、高負荷状態における制御マップが第１高負荷マップ、第２高負荷マップで構成されているとき、エンジン回転速度Ｎｅに閾値を設けて、この閾値を境に第１高負荷マップ、第２高負荷マップが切り替わるようにしてもよい。こうした構成によれば、エンジン冷却液をより高精度に制御することができることから、さらなる燃費の向上が見込まれる。

・また、各運転状態に複数の制御マップが対応付けられているとき、制御マップに規定される駆動量は、駆動比率Ｒに限らず、目標回転速度ＴＦＳそのものであってもよい。

・上記ファン駆動処理において、ステップ１４〜ステップ１６が割愛されてもよい。すなわち、車両の運転状態が制動状態と推定されるときには、開閉機構１６を常時閉状態とするようにしてもよい。こうした構成であっても、上記（１）に準ずる効果を得ることができる。

・補助ブレーキが作動状態であるか否かを判断する方法は、アクセル開度センサー３３からの検出信号及びスイッチ３７からの検出信号に基づいて判断する態様だけではなく、例えば補助ブレーキが作動している否かを直接検知して、その検知結果を示す信号が入力される態様であってもよい。

・車両には、通常、エンジン１１の排気通路に該エンジン１１からの排気を浄化する排気浄化装置に配設されている。これに関連し、制御装置２０は、該排気浄化装置に配設された触媒の温度を検出するセンサーからの検出信号に基づいて、上記ファン駆動処理を次のように実行してもよい。すなわち、ファン駆動処理において、ステップＳ１１に先行して、上記触媒の温度が活性化温度以下であるか否かを判断し、触媒の温度が活性化温度以下であると判断される場合には、ステップＳ１４の処理を進めるようにしてもよい。

・開閉機構１６は、エンジン１１の後方へと流出する空気流を遮蔽可能に構成されていればよく、例えば、一対の格子板を重畳させるように配設し、一方の格子板に対して他方の格子板がスライド移動することによって、開状態と閉状態とに切り替えられる構成であってもよい。

・上記車両用ファン装置は、エンジンとモーターとモーターとを組み合わせたハイブリッド車に適用されてもよい。ハイブリッド車においては、モーターを駆動する電力がバッテリーに充電されており、該バッテリーは、制動状態にある車両から回生エネルギーを得ることにより充電される。この際、運動エネルギーの一部が電気エネルギーに変換されることから、車両への制動力が得られる。そのため、上記車両用ファン装置がハイブリッド車に搭載された場合には、例えば、バッテリーの充電が完了した後の制動状態において、ファン１４と出力軸１１ａを連結し続けるとともに開閉機構１６を閉状態にするとよい。
・ファン１４は、補助ブレーキが作動している間に回転していればよく、該ファン１４と出力軸１１ａとが連結され続ける態様にかぎられるものではない。

・補助ブレーキが作動していると判断された場合、ファン１４の回転の制御と開閉機構１６の開閉動作の制御は、同時に行なわれる態様であってもよいし、いずれか一方が先行して行なわれる態様であってもよい。

Ａｃ…アクセル開度、Ａｃ１…第１設定開度、Ａｃ２…第２設定開度、ＦＰ…一定期間、ＦＳ…ファン回転速度、ＴＦＳ…目標回転速度、Ｎｅ…エンジン回転速度、Ｎｅ１…設定回転速度、Ｑ…燃料噴射量、Ｑ１…設定噴射量、Ｒ…駆動比率、Ｔ…冷却液温度、Ｔ１…第１設定温度、Ｔ２…第２設定温度、Ｔ３…第３設定温度、Ｔ４…閾値、ΔＴ…温度上昇幅、ΔＴ１…設定上昇幅、ｖ…車速、ｖ１…第１設定車速、ｖ２…第２設定車速、５…エンジンコンパートメント、１１…エンジン、１１ａ…出力軸、１２…ラジエーター、１３…ファンクラッチ、１４…ファン、１５…空気流、１６…開閉機構、１７…遮蔽部材、２０…ファン制御装置、２１…入力部、２２…主制御部、２３…記憶部、２４ａ…通常マップ、２４ｂ…高負荷マップ、２４ｃ…発進・加速マップ、２４ｄ…制動マップ、２５…ＰＷＭ制御部、３１…温度検出センサー、３２…燃料噴射量センサー、３３…アクセル開度センサー、３４…車速センサー、３５…エンジン回転速度センサー、３６…ファン回転速度検出センサー、３７…補助ブレーキスイッチ。

Claims (5)

1. 車両に搭載されたエンジンの出力軸に電子制御式のファンクラッチを介して連結されて前記エンジンに向けて空気流を送るファンと、
   前記エンジンに対する前記ファンの反対側にて、前記空気流の通過を許容する開状態と、前記空気流の通過を遮断する閉状態とを有する開閉機構と、
   前記車両に搭載された補助ブレーキが作動状態にあるときに、前記ファンを駆動するとともに前記開閉機構を前記閉状態にする制御部と
   を有する車両用ファン装置。
2. 前記制御部は、
   前記車両のアクセル開度を検出するアクセル開度検出部から入力される検出信号と、前記補助ブレーキを作動状態と非作動状態とに切り替える切替部から入力される切替信号とに基づいて、
   前記アクセル開度が０であり、且つ前記補助ブレーキが作動状態であることを条件として、前記開閉機構を閉状態にする
   請求項１に記載の車両用ファン装置。
3. 前記制御部は、
   前記エンジンを冷却する冷却液の温度を検出する温度検出部から入力される検出信号に基づいて、
   前記冷却液の温度が前記エンジンの冷却を優先すべき閾値を超える場合には、前記開閉機構を前記開状態にする
   請求項２に記載の車両用ファン装置。
4. 前記制御部は、
   前記車両の運転状態を推定する運転状態推定部と、
   前記エンジンを冷却する冷却液の温度と前記ファンの駆動量とが対応付けられた制御マップを前記運転状態ごとに記憶する記憶部と、
   前記運転状態推定部の推定した前記運転状態に対応する前記制御マップと前記冷却液の温度とから前記ファンの回転速度を演算する回転速度演算部とを備え、
   前記運転状態推定部は、
   前記補助ブレーキが作動状態にあるときに、前記車両の運転状態を制動状態と推定し、
   前記制動状態に対応する前記制御マップには、
   前記出力軸と前記ファンとを連結し続けることを示す駆動量が対応付けられている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用ファン装置。
5. 前記運転状態推定部は、
   前記制動状態の他、
   前記冷却液における温度の上昇が相対的に大きい運転状態である高負荷状態、
   前記冷却液における温度の上昇が相対的に小さい運転状態である通常状態、
   前記車両が発進して加速している運転状態である発進・加速状態のうちのいずれか１つに推定するものであり、
   前記記憶部には、
   前記高負荷状態に対応する前記制御マップである高負荷マップと、
   前記通常状態に対応する前記制御マップである通常マップと、
   前記発進・加速状態に対応する前記制御マップである発進・加速マップとがさらに記憶されており、
   前記高負荷マップには、前記冷却液の温度が前記閾値よりも低い第１設定温度以上の範囲で前記ファンの駆動量が対応付けられており、
   前記通常マップには、前記冷却液の温度が前記第１設定温度よりも高く、且つ前記閾値よりも低い第２設定温度以上の範囲で前記ファンの駆動量が対応付けられており、
   前記発進・加速マップには、前記冷却液の温度の全範囲で、前記ファンの停止、若しくは、前記高負荷マップ及び前記通常マップにおいて同じ温度に対応付けられている駆動量以下の駆動量が対応付けられている
   請求項４に記載の車両用ファン装置。

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