JP5969185B2 - ファン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの出力により回転するファンの回転速度を制御するファン制御装置に関する。

従来から、車両用のエンジンには、エンジンを冷却する冷却液が循環するラジエーターに外気を吹き付けることでエンジンを冷却するファンが設けられている。上記ファンは、例えば特許文献１のように、エンジンの出力軸にファンクラッチを介して連結されており、冷却液の温度等に基づいて該出力軸との連結状態が制御される。

また、エンジンの排気通路には、エンジンから排出される排気を浄化する排気浄化装置が配設されている。上記排気浄化装置には、例えば排気中のＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）等を捕集するＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ）や、活性化温度まで昇温されることで活性化する触媒等で構成されている。

ところで、エンジンを長時間停止させると、触媒は、活性化温度よりも低い温度まで低下する。そのため、触媒は、エンジンの再始動後、排気の浄化が効率よく行なわれるように上記活性化温度まで早期に昇温されることが望ましい。そのため、触媒の活性化温度の範囲を拡大させることによって、触媒がより低い温度で活性化される技術が実用化されている。

特開２００５−２１４１５５号公報

しかしながら、触媒の活性化温度の範囲を拡大させるとなれば、触媒に対して白金などの貴金属を大量に使用しなければならず、触媒に関わるコストが大幅に増大してしまう。そのため、触媒の昇温を促進させるために、上述したファンのような既存の構成を利用した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の回転を制御することにより、触媒の昇温を促進させることが可能なファン制御装置を提供することにある。

本発明の態様の一つは、車両の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たファンの回転を制御するファン制御装置であって、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出力軸の回転速度に対する前記ファンの回転速度の比率である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駆動量を選択する駆動量選択部と、前記駆動量選択部が選択した駆動量と前記出力軸の回転速度とに基づいて、前記ファンの回転速度の目標値を演算する回転速度演算部と、前記ファンの回転速度が前記目標値となるように前記ファンクラッチを制御する制御部とを備え、前記運転状態推定部は、前記エンジンからの排気を浄化する触媒の温度を検出する触媒温度検出部から入力される検出信号に基づく前記触媒の温度が当該触媒の活性化温度の下限値以下である暖機状態と、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と、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とを当該運転状態推定部が推定する運転状態に含み、前記記憶部には、前記暖機状態に対応する前記制御マップである暖機マップと、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が記憶されており、前記暖機マップには、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、前記高負荷マップには、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上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、触媒の温度が活性化温度の下限値以下であるときに、出力軸とファンとが連結され続ける。これにより、触媒の温度が下限値以下であるときにファンが駆動されない場合に比べて、エンジンの出力のうちでファンの回転で消費される分だけエンジンに対する負荷が増大されるため、エンジンにより多くの燃料が供給される。その結果、より高い温度の排気が生成されることから、触媒の昇温を促進させることができる。

また、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、触媒の温度が活性化温度の下限値以下である暖機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。
また、暖機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、暖機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。そのため、暖機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。

本発明の態様の一つにおいて、前記運転状態推定部は、前記暖機状態、前記高負荷状態、前記通常状態、および、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、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。

本発明の態様の一つにおいて、前記運転状態推定部は、前記発進・加速状態の推定に際し、前記冷却液の温度が前記第２設定温度よりも高い第３設定温度以下であることを条件として有する。

本発明の態様の一つによれば、冷却液の温度が第２設定温度よりも高い第３設定温度以下であることを条件の一つとして発進・加速状態の推定が行われるため、冷却液の温度が第３設定温度以上であれば、たとえ他の条件が満たされるとしても、該運転状態が発進・加速状態として推定されることはない。その結果、発進・加速マップにおいてファンの回転の停止、若しくはファンの回転が他の運転状態よりも抑えられる駆動量が設定されるとしても、エンジン冷却液がファンの停止、若しくはファンの回転が抑えられることにより過度に上昇することを、より確実に抑えることが可能である。
本発明の態様の一つにおいて、前記運転状態推定部は、前記高負荷状態の推定に際し、燃料噴射量が設定噴射量以上である状態が一定期間継続すること、および、一定期間における冷却液の温度の上昇幅が設定上昇幅以上であることの少なくとも一方を条件として有する。

本発明の一実施形態におけるファン制御装置を制御対象となるファンを備えたエンジンとともに機能的に示す機能ブロック図。 同実施形態のファン制御装置が実行する運転状態推定処理の処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明のファン制御装置を具体化した一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。

［ファン制御装置の構成］
図１に示されるように、エンジン１１のインテークマニホールド１２には、吸気配管１３が接続されている。インテークマニホールド１２に導入された吸気は、各気筒１４へと分配され、気筒１４毎に配設された図示されない燃料インジェクタから燃料が噴射される。

エンジン１１のエキゾーストマニホールド１５には、排気配管１６が接続されている。この排気配管１６には、排気浄化装置１７が配設されている。本実施形態では、これら排気配管１６と排気浄化装置１７によって排気通路が構成されている。排気浄化装置１７には、上流側に活性化温度まで昇温されることで活性化する酸化触媒１７ａが配設され、下流側に酸化触媒が一体的に担持され、排気中のＰＭ等を捕集するフィルター１７ｂが配設されている。エンジン１１からの排気は、上記排気浄化装置１７を通過して外部へと排出される。

また、エンジン１１とラジエーター２０は、流路２１によって互いに接続されている。この流路２１において、エンジン１１の出口側には、冷却液温度が作動温度を超えている場合に作動するサーモスタット２２が配設されている。また、ラジエーター２０の出口側には、エンジン１１に冷却液を供給するとともに、バイパス流路２４によってサーモスタット２２に接続されたポンプ２３が配設されている。

冷却液は、ポンプ２３によってエンジン１１へと供給されて該エンジン１１の冷却を行なう。そして、エンジン１１の冷却にともなって温度上昇したのち、サーモスタット２２へと流入する。サーモスタット２２に流入した冷却液は、冷却液温度Ｔが作動温度以下である場合には、サーモスタット２２が作動することなく、バイパス流路２４を通じてポンプ２３へと送られる。一方、エンジン冷却水温度が作動温度を超えている場合には、サーモスタット２２が作動し、ラジエーター２０を通じてポンプ２３へと送られる。なお、サーモスタット２２の作動温度は、エンジン１１の暖機が完了したと推定される温度であって、本実施形態では、８０℃に設定されている。

また、エンジン１１とラジエーター２０との間には、電子制御式のファンクラッチ２５を介してエンジン１１の出力軸１１ａに連結されたファン２６が配設されている。ファンクラッチ２５の連結と切断とは、ファン制御装置３０（以下、単に制御装置３０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２６とエンジン１１の出力軸１１ａとが連結されている間、出力軸１１ａの回転力がファン２６に伝達されて出力軸１１ａとともにファン２６が回転する。

制御装置３０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３０の入力部３１には、冷却液の現在の温度Ｔ（以下、冷却液温度Ｔという）を示す検出信号が冷却液温度センサー４１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４２から所定の制御周期で入力される。また、入力部３１には、アクセル開度Ａｃを示す検出信号がアクセル開度センサー４３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４４から入力される。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４５から所定の制御周期で入力され、また、酸化触媒１７ａの現在の温度Ｔｃ（以下、触媒温度Ｔｃという）を示す検出信号が触媒温度検出部としての触媒温度センサー４６から入力される。

制御装置３０の主制御部３２は、運転状態推定部を構成するとともに、入力部３１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、触媒温度Ｔｃ、これら６つの情報に基づいて、車両の運転状態を推定する運転状態推定処理を実行する。なお、主制御部３２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
・触媒の昇温が必要とされる運転状態である暖機状態

制御装置３０の記憶部３３には、ファン２６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４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３３には、通常状態に対応する通常マップ３４ａ、高負荷状態に対応する高負荷マップ３４ｂ、及び発進・加速状態に対応する発進・加速マップ３４ｃ、暖機状態に対応する暖機マップ３４ｄ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、冷却液が目標温度になる際のファン２６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３４ａ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Ｔ２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３４ｂ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３４ｂ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３４ａと比べて低く、同じ冷却液温度Ｔにて、通常マップ３４ａと同じ駆動比率Ｒ、あるいは通常マップ３４ａ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３４ｃでは、冷却液温度Ｔに関わらず、駆動比率Ｒが０．０％に設定されている。また、暖機マップ３４ｄには、冷却液温度Ｔに関わらず、ファン２６と出力軸１１ａとが連結され続けるように駆動比率Ｒが１００％に設定されている。

制御装置３０の主制御部３２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３２は、回転速度演算部として、該主制御部３２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３５に出力する。

ＰＷＭ制御部３５には、上記目標回転速度ＴＦＳの他、ファン２６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４７から所定の制御周期で入力される。ＰＷＭ制御部３５は、ファン２６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２５に出力する。

［ファン制御装置の作用］
次に、制御装置３０が実行する運転状態推定処理の処理手順について図２を参照して説明する。なお、運転状態推定処理は、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３２は、予め設定された温度であって酸化触媒１７ａの活性化温度の下限値Ｔｃａと触媒温度Ｔｃとを比較し、触媒温度Ｔｃが下限値Ｔｃａ以下であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。触媒温度Ｔｃが下限値Ｔｃａ以下であると判断された場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、主制御部３２は、車両の運転状態が暖機状態であると推定（ステップＳ１２）して一連の処理を終了する。
このように、主制御部３２は、下記条件が満たされるとき、酸化触媒１７ａに昇温が必要とされる状態、すなわち運転状態が上記暖機状態であると推定する。
（条件）触媒温度Ｔｃが下限値Ｔｃａ以下であること。

一方、ステップＳ１１において触媒温度Ｔｃが下限値Ｔｃａよりも大きいと判断された場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、主制御部３２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（ステップＳ１３）。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Ｓ１３：ＮＯ）、主制御部３２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Ｓ１４）。

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Ｓ１４：ＹＥＳ）、主制御部３２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Ｓ１５）。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Ｓ１５：ＹＥＳ）、主制御部３２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Ｓ１６）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Ｓ１３：ＹＥＳ）、また、ステップＳ１４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Ｓ１４：ＮＯ）、主制御部３２は、ステップＳ１７の処理を進める。すなわち、主制御部３２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Ｓ１７：ＮＯ）、主制御部３２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Ｓ１８）。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Ｓ１８：ＹＥＳ）、主制御部３２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Ｓ１９）。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Ｓ１９：ＹＥＳ）、主制御部３２は、ステップＳ１５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Ｓ１７：ＹＥＳ）、また、ステップＳ１８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Ｓ１８：ＮＯ）、主制御部３２は、ステップＳ２０の処理を進める。また、ステップＳ１９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Ｓ１５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Ｓ１５：ＮＯ）、主制御部３２は、ステップＳ２０の処理を進める。

ステップＳ２０にて、主制御部３２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Ｓ２０：ＹＥＳ）、主制御部３２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Ｓ２１）。

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Ｓ２１：ＹＥＳ）、主制御部３２は、第３設定温度Ｔ３よりも小さく予め設定された第１設定温度Ｔ１、例えば８９℃と冷却液温度Ｔとを比較し、冷却液温度Ｔが第１設定温度Ｔ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ２２）。そして、冷却液温度Ｔが第１設定温度Ｔ１以上であると判断された場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、主制御部３２は、車両の運転状態を高負荷状態と推定（ステップＳ２３）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Ｓ２０：ＮＯ）、また、ステップＳ２１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Ｓ２１：ＮＯ）、主制御部３２は、ステップＳ２４の処理を進める。ステップＳ２４にて主制御部３２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Ｓ２４：ＹＥＳ）、主制御部３２は、ステップＳ２２の処理を進める。そして、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Ｓ２４：ＮＯ）、また、ステップＳ２２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Ｓ２２：ＮＯ）、主制御部３２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Ｓ２６）。

上述したように制御装置３０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、触媒温度Ｔｃ、これら６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３０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３０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２６の目標回転速度ＴＦＳを算出する。そして、制御装置３０は、算出された目標回転速度ＴＦＳとファン２６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２６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。

特に、上記条件が満たされる暖機状態においては、冷却液温度Ｔに関わらず、ファン２６の駆動比率Ｒが１００％に設定される。すなわち、酸化触媒１７ａの昇温が必要とされる状態においては、ファン２６と出力軸１１ａとが連結され続ける。これにより、エンジン１１の出力のうちでファン２６の回転に消費される分だけ、エンジン１１に対する負荷が増大されるため、エンジン１１により多くの燃料が供給されることとなる。その結果、より高い温度の排気が生成されることから、酸化触媒１７ａの昇温を促進させることができる。
以上説明したように、本実施形態の制御装置３０によれば、以下に列挙する効果が得られるようになる。

（１）酸化触媒１７ａの温度が下限値Ｔｃａ以下であるとき、出力軸１１ａとファン２６とが連結され続ける。これにより、酸化触媒１７ａの温度が下限値Ｔｃａ以下であるときにファン２６が駆動されない場合に比べて、エンジン１１に対する負荷が増大されるため、エンジン１１により多くの燃料が供給されることとなる。その結果、より高い温度の排気が生成されることから、既存の構成であるファン２６を利用して、酸化触媒１７ａの昇温を促進させることができる。

（２）また、冷却液は、サーモスタット２２によって、エンジン１１の暖機が完了したと推定されるまでラジエーター２０を迂回するバイパス流路２４を通る経路をとる。すなわち、酸化触媒１７ａの温度が下限値Ｔｃａ以下であり、且つ冷却液の温度がサーモスタット２２の作動温度よりも低い状態においては、ファン２６を回転させたとしても冷却液によってエンジン１１が積極的に冷却されることが抑えられる。その結果、酸化触媒１７ａの温度が下限値Ｔｃａ以下であり、且つ冷却液の温度がサーモスタット２２の作動温度よりも低い状態においては、ファン２６を駆動することによって、エンジン１１の昇温、すなわち冷却液やエンジンオイル等の昇温も促進させることができる。

（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２６のファン回転速度ＦＳが設定される。その結果、車両の運転状態が暖機状態とは異なる運転状態であっても、その運転状態に応じた回転速度でファン２６を回転させることができる。そのため、例えばエンジン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２６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２６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ともに、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、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も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、暖機状態に応じたファン回転速度ＦＳでファン２６を回転させることができる。

（７）通常マップ３４ａと高負荷マップ３４ｂとを比較すると、高負荷マップ３４ｂでは、より低い温度でファン２６が駆動されるとともに、同じ温度であっても通常マップ３４ａ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、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２６が停止しているため、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Ｓ１５：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２６の停止により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、酸化触媒１７ａの暖機が完了したあとに、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。
・上記運転状態推定処理において、ステップＳ１５を割愛してもよい。こうした構成であっても、上記（１）〜（８）に準じた効果を得ることは可能である。

・上記実施形態において、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２６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３４ａ及び高負荷マップ３４ｂには、同じ冷却液温度Ｔからファン２６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３４ａにおいてファン２６が駆動される開始温度が、高負荷マップ３４ｂにおいてファン２６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３４ａにおける駆動比率Ｒが、高負荷マップ３４ｂ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３４ａ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暖機状態が推定された場合に、記憶部３３に記憶された制御マップである暖機マップ３４ｄを用いてファン２６と出力軸１１ａとが連結され続ける。しかし、上記条件が満たされるときに、ファン２６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。

・エンジン１１は、排気の一部を吸気側へと還流するＥＧＲ装置を備えるものであってもよい。なお、エンジン１１がＥＧＲ装置を備える場合、排気が還流されることによって燃焼温度が低下するため、酸化触媒１７ａの昇温を促進させるうえでは、上記暖機状態において排気の還流が遮断されることが望ましい。

・排気通路に配設される触媒は、酸化触媒１７ａに限られるものではなく、活性化温度まで昇温されることにより活性化する触媒であればよく、例えばＮＯｘ吸蔵還元触媒であってもよい。

・車両の運転状態が暖機状態であると判断される条件には、触媒の温度に関する条件に加えて、例えば、サーモスタット２２の作動温度に基づいて冷却液の温度に関する条件等があってもよい。

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、Ｔｃ…触媒温度、Ｔｃａ…下限値、ΔＴ…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、１１…エンジン、１１ａ…出力軸、１２…インテークマニホールド、１３…吸気配管、１４…気筒、１５…エキゾーストマニホールド、１６…排気配管、１７…排気浄化装置、１７ａ…酸化触媒、１７ｂ…フィルター、２０…ラジエーター、２１…流路、２２…サーモスタット、２３…ポンプ、２４…バイパス流路、２５…ファンクラッチ、２６…ファン、３０…ファン制御装置、３１…入力部、３２…主制御部、３３…記憶部、３４ａ…通常マップ、３４ｂ…高負荷マップ、３４ｃ…発進・加速マップ、３４ｄ…暖機マップ、３５…ＰＷＭ制御部、４１…冷却液温度センサー、４２…燃料噴射量センサー、４３…アクセル開度センサー、４４…車速センサー、４５…エンジン回転速度センサー、４６…触媒温度センサー、４７…ファン回転速度検出センサー。

Claims (4)

1. 車両の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たファンの回転を制御するファン制御装置であって、
   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出力軸の回転速度に対する前記ファンの回転速度の比率である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駆動量を選択する駆動量選択部と、
   前記駆動量選択部が選択した駆動量と前記出力軸の回転速度とに基づいて、前記ファンの回転速度の目標値を演算する回転速度演算部と、
   前記ファンの回転速度が前記目標値となるように前記ファンクラッチを制御する制御部とを備え、
   前記運転状態推定部は、
   前記エンジンからの排気を浄化する触媒の温度を検出する触媒温度検出部から入力される検出信号に基づく前記触媒の温度が当該触媒の活性化温度の下限値以下である暖機状態と、
   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と、
   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とを当該運転状態推定部が推定する運転状態に含み、
   前記記憶部には、
   前記暖機状態に対応する前記制御マップである暖機マップと、
   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が記憶されており、
   前記暖機マップには、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、
   前記高負荷マップには、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上の駆動量が対応付けられている
   ことを特徴とするファン制御装置。
2. 前記運転状態推定部は、
   前記暖機状態、前記高負荷状態、前記通常状態、および、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１に記載のファン制御装置。
3. 前記運転状態推定部は、
   前記発進・加速状態の推定に際し、前記冷却液の温度が前記第２設定温度よりも高い第３設定温度以下であることを条件として有する
   請求項２に記載のファン制御装置。
4. 前記運転状態推定部は、
   前記高負荷状態の推定に際し、燃料噴射量が設定噴射量以上である状態が一定期間継続すること、および、一定期間における冷却液の温度の上昇幅が設定上昇幅以上であることの少なくとも一方を条件として有する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のファン制御装置。

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