JP6263895B2

JP6263895B2 - Engine cooling system

Info

Publication number: JP6263895B2
Application number: JP2013165140A
Authority: JP
Inventors: 祐介藤原
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2033-08-08
Also published as: JP2015034488A

Description

本発明は、外気を取り込みエンジン冷却水を冷却する冷却ファンを有するエンジン冷却システムに関するものである。 The present invention relates to an engine cooling system having a cooling fan that takes in outside air and cools engine cooling water.

トラックなどの商用車で用いられているエンジン冷却システムとして、従来より、バイメタル方式のファンクラッチを用いたものが知られている。この冷却システムでは、チャージエアクーラ（ＣＡＣ）やラジエータ（Ｒａｄ）に外気を導入する冷却ファンが、バイメタル方式のファンクラッチを介してエンジンの回転軸に接続されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an engine cooling system used in commercial vehicles such as trucks has been known that uses a bimetal fan clutch. In this cooling system, a cooling fan that introduces outside air into a charge air cooler (CAC) or a radiator (Rad) is connected to the rotating shaft of the engine via a bimetal fan clutch.

バイメタル方式のファンクラッチを用いたエンジン冷却システムでは、チャージエアクーラとラジエータを通過し昇温された冷却風により、ファンクラッチ表面に搭載されているバイメタルを加熱し変形させることにより、ファンクラッチ内部のバルブを開閉してシリコンオイルをクラッチ内部のラビリンスに流入させることで、オイル粘度やせん断応力によりエンジンの回転軸の回転に伴って冷却ファンを回転させるように構成されている。 In an engine cooling system using a bimetal fan clutch, the cooling air heated by passing through the charge air cooler and the radiator is heated and deformed to heat and deform the bimetal mounted on the surface of the fan clutch. By opening and closing the valve and allowing silicon oil to flow into the labyrinth inside the clutch, the cooling fan is rotated in accordance with the rotation of the rotating shaft of the engine due to oil viscosity and shear stress.

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１がある。 In addition, there exists patent document 1 as prior art document information relevant to invention of this application.

特開２０１０−２５００９号公報JP 2010-25209 A

しかしながら、上述のバイメタル方式のファンクラッチを用いた従来のエンジン冷却システムでは、冷却風により冷却ファンの駆動を制御しているため、例えば、エンジン冷却水が高温となってから冷却風が高温となるまでに時間がかかってしまい、冷却ファンの動作に遅れが生じてしまう、という問題がある。 However, in the conventional engine cooling system using the above-described bimetal fan clutch, the cooling fan is controlled by the cooling air. For example, the cooling air becomes hot after the engine cooling water becomes hot. There is a problem that it takes time until the operation of the cooling fan is delayed.

また、バイメタル方式のファンクラッチを用いた従来のエンジン冷却システムでは、バイメタルの中間的な制御が難しく、冷却ファンをオンかオフで稼働させているため、ファンクラッチの接続と切断が間欠的に発生して、冷熱衝撃（ヒートショック）が発生して部品の寿命が劣化したり、ファン騒音の原因となっていた。 In addition, in the conventional engine cooling system using a bimetal fan clutch, it is difficult to control bimetal in the middle, and the cooling fan is operated on or off, so the fan clutch is intermittently connected and disconnected. As a result, a cold shock (heat shock) occurs and the life of the parts deteriorates, or it causes fan noise.

さらに、風量により冷却風の温度が変わるため、ファンクラッチが接続される温度が一定とならず、エンジン冷却水を目標温度で維持することが困難であるという問題があった。 Further, since the temperature of the cooling air changes depending on the air volume, there is a problem that the temperature at which the fan clutch is connected is not constant and it is difficult to maintain the engine cooling water at the target temperature.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、冷却ファンの動作の遅れを抑制でき、エンジン冷却水を目標温度で維持しヒートショックによる部品の劣化等の不具合を抑制することが可能なエンジン冷却システムを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is an engine that can solve the above-described problems, can suppress a delay in the operation of the cooling fan, maintain engine cooling water at a target temperature, and suppress problems such as deterioration of parts due to heat shock. It is to provide a cooling system.

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、外気を取り込みエンジン冷却水を冷却する冷却ファンを有するエンジン冷却システムにおいて、前記冷却ファンは、その回転数が任意に設定可能に構成されており、前記エンジン冷却水の温度と、エンジン回転数とに基づき、前記冷却ファンの指示回転数を求める指示回転数演算部と、前記指示回転数演算部が求めた指示回転数で前記冷却ファンを回転させる冷却ファン制御部と、を備えたエンジン冷却システムである。 The present invention was devised to achieve the above object, and in an engine cooling system having a cooling fan that takes in outside air and cools engine cooling water, the cooling fan is configured such that its rotational speed can be arbitrarily set. An instruction rotation speed calculation unit for determining an instruction rotation speed of the cooling fan based on the temperature of the engine cooling water and the engine rotation speed, and the cooling at the instruction rotation speed determined by the instruction rotation speed calculation unit. An engine cooling system including a cooling fan control unit that rotates a fan.

前記指示回転数演算部は、エンジン回転数に基づき、前記冷却ファンの要求回転数を求める要求回転数演算部を備え、前記エンジン冷却水の温度が予め設定した設定温度範囲内であるとき、前記要求回転数を前記指示回転数とするように構成されてもよい。 The indicated rotational speed calculation unit includes a required rotational speed calculation unit that obtains the required rotational speed of the cooling fan based on the engine rotational speed, and when the temperature of the engine coolant is within a preset temperature range, The requested rotational speed may be configured to be the indicated rotational speed.

エンジン回転数と要求回転数との関係、あるいはエンジン回転数およびエンジン負荷率と要求回転数との関係を示す要求回転数マップを備え、前記要求回転数演算部は、エンジン回転数、あるいはエンジン回転数とエンジン負荷率で前記要求回転数マップを参照することで、前記要求回転数を求めるように構成されてもよい。 A required rotational speed map showing a relationship between the engine rotational speed and the required rotational speed or a relationship between the engine rotational speed and the engine load factor and the required rotational speed is provided. The required rotational speed may be obtained by referring to the required rotational speed map with the number and the engine load factor.

前記指示回転数演算部は、前記エンジン冷却水の温度が、前記設定温度範囲の下限値以下で、かつ、該下限値よりも低い温度に設定された予備運転開始温度よりも大きいとき、その時のエンジン回転数での前記冷却ファンの最小回転数より大きく、かつ前記要求回転数以下の回転数を指示回転数とするように構成されてもよい。 When the temperature of the engine coolant is lower than the lower limit value of the set temperature range and higher than the preliminary operation start temperature set to a temperature lower than the lower limit value, the indicated rotational speed calculation unit The engine speed may be greater than the minimum rotational speed of the cooling fan and less than or equal to the required rotational speed as the designated rotational speed.

前記冷却ファンは、電子制御式ファンクラッチを介してエンジンの回転軸に接続されており、前記電子制御式ファンクラッチを制御することにより、その回転数が任意に設定可能に構成されていてもよい。 The cooling fan may be connected to the rotation shaft of the engine via an electronically controlled fan clutch, and the rotational speed of the cooling fan may be arbitrarily set by controlling the electronically controlled fan clutch. .

前記冷却ファンは、電動モータで駆動される電動ファンであり、前記電動モータを制御することにより、その回転数が任意に設定可能に構成されていてもよい。 The cooling fan is an electric fan driven by an electric motor, and may be configured such that the number of rotations can be arbitrarily set by controlling the electric motor.

本発明によれば、冷却ファンの動作の遅れを抑制でき、エンジン冷却水を目標温度で維持しヒートショックによる部品の劣化等の不具合を抑制することが可能なエンジン冷却システムを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the engine cooling system which can suppress the delay of operation | movement of a cooling fan, can maintain engine cooling water at target temperature, and can suppress malfunctions, such as deterioration of components by a heat shock, can be provided.

本発明の一実施の形態に係るエンジン冷却システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an engine cooling system according to an embodiment of the present invention. 本発明において、要求回転数とエンジン冷却水の温度との関係の一例を示すグラフ図である。In this invention, it is a graph which shows an example of the relationship between a request | requirement rotation speed and the temperature of engine cooling water. 図１のエンジン冷却システムの制御フローを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the control flow of the engine cooling system of FIG. 本発明において、要求回転数マップを求める方法について説明する図であり、（ａ）はエンジン回転数およびエンジン負荷率に対する必要放熱量の関係の一例、（ｂ）は（ａ）の関係を基に得られるエンジン回転数およびエンジン負荷率に対する必要放熱量の関係の一例、（ｃ）は（ｂ）の関係を基に得られる要求回転数マップの一例、（ｄ）は（ｃ）の要求回転数マップの要求回転数を電子制御式ファンクラッチの軸入出力比に換算したマップの一例を示す図である。In this invention, it is a figure explaining the method of calculating | requiring a request | requirement rotation speed map, (a) is an example of the relationship of the required heat dissipation with respect to an engine speed and an engine load factor, (b) is based on the relationship of (a). An example of the relationship between the required engine speed and the required heat dissipation to the engine load factor, (c) is an example of a required engine speed map obtained based on the relationship of (b), and (d) is the required engine speed of (c). It is a figure which shows an example of the map which converted the required rotation speed of the map into the shaft input / output ratio of the electronically controlled fan clutch. （ａ）は、図４（ｃ）のエンジン負荷率１００％のデータを抜き出したマップ、（ｂ）は、（ａ）の要求回転数を電子制御式ファンクラッチの軸入出力比に換算したマップを示す図である。4A is a map obtained by extracting the data of the engine load factor 100% in FIG. 4C, and FIG. 4B is a map obtained by converting the required rotational speed of FIG. 4A into the shaft input / output ratio of the electronically controlled fan clutch. FIG.

以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１は、本実施の形態に係るエンジン冷却システムの概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine cooling system according to the present embodiment.

図１に示すように、エンジン冷却システム１は、外気を取り込みエンジン冷却水を冷却する冷却ファン２を有している。 As shown in FIG. 1, the engine cooling system 1 has a cooling fan 2 that takes in outside air and cools engine cooling water.

エンジン冷却システム１では、車両の前方の開口部とエンジンＥの間において、開口部側から順に、エアコン用コンデンサ３、チャージエアクーラ（ＣＡＣ）４、ラジエータ５、冷却ファン２が設けられている。 In the engine cooling system 1, an air conditioner condenser 3, a charge air cooler (CAC) 4, a radiator 5, and a cooling fan 2 are provided in this order from the opening side between the opening in front of the vehicle and the engine E.

エアコン用コンデンサ３は、車両で使用されるエアーコンディショナー（空調機）のためのコンデンサであり、外気により冷媒を冷却して凝縮させるものである。 The condenser 3 for an air conditioner is a condenser for an air conditioner (air conditioner) used in a vehicle, and cools and condenses the refrigerant with outside air.

チャージエアクーラ４は、過給機により圧縮された空気を冷却し、吸気密度を高めてエンジンＥの燃焼効率を向上させるものである。 The charge air cooler 4 cools the air compressed by the supercharger, increases the intake air density, and improves the combustion efficiency of the engine E.

ラジエータ５は、外気とエンジン冷却水との間で熱交換しエンジン冷却水を冷却するものである。エンジンＥから出た高温のエンジン冷却水は、ラジエータ５で冷却された後、エンジンＥに戻されるように構成されている。ラジエータ５は、エンジンＥにおけるエンジン冷却水の出口からエンジン冷却水の入口に至る冷却水ライン８に設けられている。 The radiator 5 cools the engine cooling water by exchanging heat between the outside air and the engine cooling water. The high-temperature engine coolant discharged from the engine E is cooled by the radiator 5 and then returned to the engine E. The radiator 5 is provided in the cooling water line 8 from the engine cooling water outlet in the engine E to the engine cooling water inlet.

エンジンＥからラジエータ５に至る冷却水ライン８には、ラジエータ５への通路を開閉する温度調節手段として、サーモスタット６が設けられている。サーモスタット６は、ベローズ型やワックスペレット型等のサーモスタットで構成され、エンジンＥのエンジン冷却水の出口に設けられている。 A cooling water line 8 extending from the engine E to the radiator 5 is provided with a thermostat 6 as temperature adjusting means for opening and closing the passage to the radiator 5. The thermostat 6 is formed of a thermostat such as a bellows type or a wax pellet type, and is provided at an engine cooling water outlet of the engine E.

サーモスタット６には、ラジエータ５をバイパスしてラジエータ５の下流にエンジン冷却水を通すバイパスライン９が接続されており、エンジン冷却水の温度が予め設定された開弁温度より低いときには、ラジエータ５への通路を閉じてバイパスライン９にエンジン冷却水を導き、ラジエータ５を介さずにエンジン冷却水をエンジンＥに戻し、エンジン冷却水の温度の上昇を促進して暖気性能を向上させ、エンジンＥのオーバークールを防止する。また、エンジン冷却水の温度が開弁温度以上となると、ラジエータ５への通路を開いてエンジン冷却水をラジエータ５に供給し、エンジン冷却水を外気で冷却してエンジンＥのオーバーヒートを防止する。 The thermostat 6 is connected to a bypass line 9 that bypasses the radiator 5 and passes engine cooling water downstream of the radiator 5. When the engine cooling water temperature is lower than a preset valve opening temperature, the thermostat 6 is connected to the radiator 5. The engine cooling water is led to the bypass line 9 and the engine cooling water is returned to the engine E without passing through the radiator 5 to increase the temperature of the engine cooling water to improve the warming performance. Prevent overcooling. When the temperature of the engine cooling water becomes equal to or higher than the valve opening temperature, the passage to the radiator 5 is opened to supply the engine cooling water to the radiator 5, and the engine cooling water is cooled with outside air to prevent overheating of the engine E.

エンジン冷却液は、冷却水ライン８に設けられたウォーターポンプ７により循環させられている。サーモスタット６より延びるバイパスライン９は、ウォーターポンプ７よりも上流側の冷却水ライン８に接続される。 The engine coolant is circulated by a water pump 7 provided in the cooling water line 8. A bypass line 9 extending from the thermostat 6 is connected to a cooling water line 8 upstream of the water pump 7.

冷却ファン２は、外気を車両の開口部から取り込んで、エアコン用コンデンサ３、チャージエアクーラ４、およびラジエータ５に供給するためのものであり、ラジエータ５とエンジンＥとの間に配置される。 The cooling fan 2 is for taking outside air from the opening of the vehicle and supplying it to the air conditioner capacitor 3, the charge air cooler 4, and the radiator 5, and is disposed between the radiator 5 and the engine E.

冷却ファン２としては、その回転数が任意に設定可能に構成されたものを用いる。本実施の形態では、冷却ファン２は、電子制御式ファンクラッチ１０を介してエンジンＥの回転軸に接続されており、電子制御式ファンクラッチ１０を制御することにより、その回転数が任意に設定可能に構成されている。なお、これに限らず、冷却ファン２として、ＤＣモータ等の電動モータで駆動される電動ファンを用い、電動モータを制御することにより、冷却ファン２の回転数を任意に設定可能に構成してもよい。 As the cooling fan 2, a cooling fan whose rotational speed can be arbitrarily set is used. In the present embodiment, the cooling fan 2 is connected to the rotating shaft of the engine E via the electronically controlled fan clutch 10, and the rotational speed is arbitrarily set by controlling the electronically controlled fan clutch 10. It is configured to be possible. Not limited to this, an electric fan driven by an electric motor such as a DC motor is used as the cooling fan 2, and the electric motor is controlled so that the number of rotations of the cooling fan 2 can be arbitrarily set. Also good.

さて、本実施の形態に係るエンジン冷却システム１では、さらに、エンジン冷却水の温度と、エンジン回転数とに基づき、冷却ファン２の指示回転数を求める指示回転数演算部１２と、指示回転数演算部１２が求めた指示回転数で冷却ファン２を回転させる冷却ファン制御部１３と、を備えている。指示回転数演算部１２、冷却ファン制御部１３は、車両のＥＣＵ（電子制御ユニット）１７に搭載されている。 Now, in the engine cooling system 1 according to the present embodiment, an instruction rotation speed calculation unit 12 that obtains an instruction rotation speed of the cooling fan 2 based on the temperature of the engine cooling water and the engine rotation speed, and an instruction rotation speed. And a cooling fan control unit 13 that rotates the cooling fan 2 at the indicated rotational speed obtained by the calculation unit 12. The command rotational speed calculation unit 12 and the cooling fan control unit 13 are mounted on an ECU (electronic control unit) 17 of the vehicle.

指示回転数演算部１２は、冷却対象となるエンジン冷却水の温度のみならず、エンジン状態も考慮して、要求される冷却効果が得られるように冷却ファン２の回転数（指示回転数）を決定するように構成されている。 The command rotational speed calculation unit 12 considers not only the temperature of the engine coolant to be cooled but also the engine state, and sets the rotational speed of the cooling fan 2 (command rotational speed) so as to obtain the required cooling effect. Is configured to determine.

指示回転数演算部１２は、エンジン回転数に基づき、冷却ファン２の要求回転数を求める要求回転数演算部１１を備えている。要求回転数演算部１１は、エンジン状態から予測されるエンジンＥの各部の必要放熱量を考慮し、必要な冷却風量を供給可能な冷却ファン２の回転数を要求回転数とするように構成される。 The indicated rotational speed calculation unit 12 includes a requested rotational speed calculation unit 11 that obtains the required rotational speed of the cooling fan 2 based on the engine rotational speed. The required rotational speed calculation unit 11 is configured so that the required rotational speed is the rotational speed of the cooling fan 2 that can supply the necessary cooling air volume in consideration of the required heat radiation amount of each part of the engine E predicted from the engine state. The

本実施の形態では、エンジン回転数と要求回転数との関係、あるいはエンジン回転数およびエンジン負荷率と要求回転数との関係を示す要求回転数マップ１５を備え、要求回転数演算部１１は、エンジン回転数、あるいはエンジン回転数とエンジン負荷率で要求回転数マップ１５を参照することで、要求回転数を求めるように構成される。要求回転数マップ１５の詳細については後述する。 In the present embodiment, a required rotational speed map 15 showing the relationship between the engine rotational speed and the required rotational speed or the relationship between the engine rotational speed and the engine load factor and the required rotational speed is provided. The required rotational speed is obtained by referring to the required rotational speed map 15 based on the engine rotational speed or the engine rotational speed and the engine load factor. Details of the requested rotation speed map 15 will be described later.

また、本実施の形態では、指示回転数演算部１２は、エンジン冷却水の温度が、設定温度範囲の下限値以下で、かつ、該下限値よりも低い温度に設定された予備運転開始温度よりも大きい（以下、予備運転温度範囲という）とき、その時のエンジン回転数での冷却ファンの最小回転数（以下、単に最小回転数という）より大きく、かつ要求回転数以下の回転数を指示回転数とするように構成される。 Further, in the present embodiment, the command rotation speed calculation unit 12 is based on the preliminary operation start temperature set at a temperature lower than the lower limit value of the set temperature range and lower than the lower limit value of the engine cooling water. Is larger (hereinafter referred to as “preliminary operation temperature range”), the rotational speed greater than the minimum rotational speed of the cooling fan (hereinafter simply referred to as “minimum rotational speed”) at the engine rotational speed at that time and less than the required rotational speed is indicated. It is comprised so that.

つまり、本実施の形態では、設定温度範囲となり要求回転数で冷却ファン２を回転させる前段階として、要求回転数よりも小さい回転数で予備的に冷却ファン２を回転させる制御を行う。 In other words, in the present embodiment, as a stage before the cooling fan 2 is rotated at the required rotational speed within the set temperature range, the cooling fan 2 is preliminarily rotated at a rotational speed smaller than the required rotational speed.

具体的には、本実施の形態では、エンジン冷却水の温度Ｔ₁が予備運転温度範囲内にあるときには、下式（１）
指示回転数＝｛最小回転数×（設定温度範囲の下限値−Ｔ₁）＋
要求回転数×（Ｔ₁−予備運転温度範囲）｝／
（設定温度範囲の下限値−予備運転温度範囲）・・・（１）
により、最小回転数と要求回転数との間で線形補完を行うことで、指示回転数を求めるように指示回転数演算部１２を構成した。 Specifically, in the present embodiment, when the temperature T ₁ of the engine coolant is within the preliminary operation temperature range, the following formula (1)
Instruction rotation speed = {Minimum rotation speed × (Lower limit value of set temperature range−T ₁ ) +
Required rotational speed × (T ₁ −preliminary operation temperature range)} /
(Lower limit of set temperature range-Preliminary operation temperature range) (1)
Thus, the instruction rotation number calculation unit 12 is configured to obtain the instruction rotation number by performing linear interpolation between the minimum rotation number and the requested rotation number.

なお、エンジン冷却水の温度が予備運転温度範囲内にあるときの指示回転数は、式（１）に限定されず、例えば、単に要求回転数の半分の回転数、あるいは最小回転数と要求回転数の平均値等を用いてもよい。 Note that the indicated rotational speed when the temperature of the engine coolant is within the preliminary operation temperature range is not limited to the formula (1). For example, the rotational speed is simply half the required rotational speed, or the minimum rotational speed and the required rotational speed. An average number or the like may be used.

また、指示回転数演算部１２は、エンジン冷却水の温度が予備運転温度範囲以下であるときは、冷却の必要がないので、最小回転数を指示回転数とするように構成される。さらに指示回転数演算部１２は、エンジン冷却水の温度が設定温度範囲の上限値よりも大きいときは、速やかな冷却が要求されるため、その時のエンジン回転数における最大回転数（以下、単に最大回転数という）を指示回転数とするように構成される。 Further, when the temperature of the engine coolant is equal to or lower than the preliminary operation temperature range, the command speed calculation unit 12 is configured to set the minimum speed as the command speed because there is no need for cooling. Furthermore, when the temperature of the engine coolant is larger than the upper limit value of the set temperature range, the command rotation speed calculation unit 12 requires rapid cooling, and therefore the maximum engine speed at that time (hereinafter simply referred to as the maximum speed). (Referred to as “rotation speed”).

一例として、予備運転温度範囲を９０℃〜９５℃、設定温度範囲を９５℃〜１００℃とした場合に得られる指示回転数とエンジン冷却水の温度との関係を図２に示す。図２に示すように、本実施の形態では、指示回転数が要求回転数となる前に、予備運転温度範囲において指示回転数が徐々に増加されるようになっている。これにより、冷却ファン２のオンオフを繰り返すハンチングが抑制され、騒音を抑制することが可能になる。なお、要求回転数はエンジン状態によって変化するため、図２では要求回転数が指示回転数に関わる領域を破線で仮に示している。 As an example, FIG. 2 shows the relationship between the indicated rotational speed and the engine coolant temperature obtained when the preliminary operation temperature range is 90 ° C. to 95 ° C. and the set temperature range is 95 ° C. to 100 ° C. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the command rotation speed is gradually increased in the preliminary operation temperature range before the command rotation speed reaches the required rotation speed. Thereby, the hunting which repeats ON / OFF of the cooling fan 2 is suppressed, and it becomes possible to suppress a noise. Since the required rotational speed varies depending on the engine state, in FIG. 2, a region in which the required rotational speed is related to the designated rotational speed is temporarily illustrated by a broken line.

冷却ファン制御部１３は、指示回転数演算部１２が求めた指示回転数で冷却ファン２を回転させるように、電子制御式ファンクラッチ１０を制御するように構成される。つまり、冷却ファン制御部１３は、指示回転数とエンジン回転数とを基に電子制御式ファンクラッチ１０での軸入出力比を求め、求めた軸入出力比となるように電子制御式ファンクラッチ１０を制御する。 The cooling fan control unit 13 is configured to control the electronically controlled fan clutch 10 so as to rotate the cooling fan 2 at the indicated rotation number obtained by the indicated rotation number calculation unit 12. That is, the cooling fan control unit 13 obtains the shaft input / output ratio in the electronically controlled fan clutch 10 based on the commanded rotational speed and the engine rotational speed, and the electronically controlled fan clutch so as to obtain the obtained shaft input / output ratio. 10 is controlled.

次に、エンジン冷却システム１の制御フローを説明する。ここでは、図２と同様に、エンジン冷却水の温度Ｔ₁における予備運転温度範囲を９０℃〜９５℃、設定温度範囲を９５℃〜１００℃とする場合について説明する。 Next, the control flow of the engine cooling system 1 will be described. Here, as in FIG. 2, the case where the preliminary operation temperature range at the engine cooling water temperature T ₁ is 90 ° C. to 95 ° C. and the set temperature range is 95 ° C. to 100 ° C. will be described.

エンジン冷却システム１は、図３の制御フローを繰り返し実行するように構成されている。 The engine cooling system 1 is configured to repeatedly execute the control flow of FIG.

図３に示すように、エンジン冷却システム１では、まず、ステップＳ１にて、指示回転数演算部１２が、エンジン冷却水の温度Ｔ₁が予備運転開始温度である９０℃より大きいかを判断する。ステップＳ１でＮＯと判断された場合、ステップＳ２にて、指示回転数演算部１２が、指示回転数を最小回転数とし、ステップＳ９に進む。 As shown in FIG. 3, in the engine cooling system 1, first, in step S <b> 1, the command rotation speed calculation unit 12 determines whether or not the engine cooling water temperature T ₁ is larger than 90 ° C., which is the preliminary operation start temperature. . If NO is determined in step S1, in step S2, the command rotation speed calculation unit 12 sets the command rotation speed to the minimum rotation speed, and the process proceeds to step S9.

ステップＳ１でＹＥＳと判断された場合、ステップＳ３にて、要求回転数演算部１１が、エンジン回転数、またはエンジン回転数とエンジン負荷率で要求回転数マップ１５を参照し、要求回転数を求める。 When YES is determined in step S1, in step S3, the requested rotational speed calculation unit 11 refers to the requested rotational speed map 15 with the engine rotational speed or the engine rotational speed and the engine load factor to obtain the requested rotational speed. .

要求回転数を求めた後、ステップＳ４にて、指示回転数演算部１２が、エンジン冷却水の温度Ｔ₁が設定温度範囲の下限値である９５℃より大きいかを判断する。ステップＳ４でＮＯと判断された場合、エンジン冷却水の温度Ｔ₁が予備運転温度範囲内にあることになるので、ステップＳ５にて、指示回転数演算部１２が、上述の式（１）により指示回転数を求め、ステップＳ９に進む。 After determining the required rotational speed, at step S4, the instruction rotational speed calculating section 12 determines 95 whether ℃ greater than a lower limit temperature T ₁ is the set temperature range of the engine coolant. If it is determined NO in step S4, the temperature T ₁ of the engine cooling water will be in the pre-operating temperature range, in step S5, the instruction rotational speed calculating section 12, by the above equation (1) The command rotational speed is obtained and the process proceeds to step S9.

ステップＳ４でＹＥＳと判断された場合、ステップＳ６にて、指示回転数演算部１２が、エンジン冷却水の温度Ｔ₁が設定温度範囲の上限値である１００℃より大きいかを判断する。ステップＳ６でＮＯと判断された場合、エンジン冷却水の温度Ｔ₁が設定温度範囲内にあることになるので、ステップＳ７にて、指示回転数演算部１２が、指示回転数を要求回転数とし、ステップＳ９に進む。 If YES is determined in step S4, in step S6, the instruction rotational speed calculating section 12 determines 100 ° C. greater than the upper limit temperature T ₁ is the set temperature range of the engine coolant. If it is determined NO in step S6, it means that the temperature T ₁ of the engine cooling water is within the set temperature range, in step S7, the instruction rotational speed computing unit 12, the command rotational speed and the required rotation speed The process proceeds to step S9.

ステップＳ６でＹＥＳと判断された場合、ステップＳ８にて、指示回転数演算部１２が、指示回転数を最大回転数とし、ステップＳ９に進む。 If YES is determined in step S6, in step S8, the instruction rotation speed calculation unit 12 sets the instruction rotation speed to the maximum rotation speed and proceeds to step S9.

ステップＳ９では、冷却ファン制御部１３が、指示回転数演算部１２が求めた指示回転数で冷却ファン２を回転させるように電子制御式ファンクラッチ１０を制御する。その後、処理を終了する。 In step S <b> 9, the cooling fan control unit 13 controls the electronically controlled fan clutch 10 to rotate the cooling fan 2 at the designated rotational speed obtained by the designated rotational speed calculation unit 12. Thereafter, the process ends.

次に、要求回転数マップ１５について説明する。 Next, the required rotation speed map 15 will be described.

要求回転数マップ１５は、エンジン回転数と要求回転数との関係、あるいはエンジン回転数およびエンジン負荷率と要求回転数との関係を示すものであり、予め実験結果やシミュレーション結果を基に設定され、ＥＣＵ１７に搭載される。 The required rotational speed map 15 shows the relationship between the engine rotational speed and the required rotational speed, or the relationship between the engine rotational speed and the engine load factor and the required rotational speed, and is set in advance based on experimental results and simulation results. The ECU 17 is mounted.

要求回転数マップ１５を求める際には、まず、図４（ａ）に示すように、エンジン冷却水により冷却が為されている部位で必要とされる放熱量、例えばエンジンＥでの必要放熱量、オイルクーラでの必要放熱量等を全て足し合わせ、全体での必要放熱量を演算し、エンジン回転数およびエンジン負荷率に対する必要放熱量の関係を求める。 When obtaining the required rotation speed map 15, first, as shown in FIG. 4A, the amount of heat required for the part cooled by the engine cooling water, for example, the required amount of heat released by the engine E. Then, add up all the required heat dissipation in the oil cooler, calculate the total required heat dissipation, and find the relationship between the required heat dissipation for the engine speed and engine load factor.

その後、必要放熱量を得るために必要な冷却風量を演算し、図４（ｂ）に示すように、エンジン回転数およびエンジン負荷率に対する必要冷却風量の関係を求める。 Thereafter, the amount of cooling air necessary to obtain the required heat dissipation amount is calculated, and the relationship of the required amount of cooling air to the engine speed and the engine load factor is obtained as shown in FIG.

その後、必要冷却風量を冷却ファン２の回転数に換算すると、図４（ｃ）に示すように、エンジン回転数およびエンジン負荷率に対する要求回転数の関係、すなわち要求回転数マップ１５が得られる。 Thereafter, when the required amount of cooling air is converted into the number of rotations of the cooling fan 2, as shown in FIG. 4C, the relationship between the engine speed and the required engine speed with respect to the required engine speed, that is, the required engine speed map 15 is obtained.

なお、本実施の形態では、電子制御式ファンクラッチ１０を用いているため、要求回転数となるように電子制御式ファンクラッチ１０の軸入出力比を求めて電子制御式ファンクラッチ１０の制御を行う必要があるが、図４（ｄ）に示すように、予め要求回転数を電子制御式ファンクラッチ１０の軸入出力比（ファンクラッチ軸入出力比という）に換算したマップを用いるようにしてもよい。あるプーリー比で冷却ファン２を回転させるよう構成されている場合、ファンクラッチ軸入出力比は、下式（２）
ファンクラッチ軸入出力比＝要求回転数／（エンジン回転数×プーリー比）
・・・（２）
により求めることができる。なお、冷却ファン２として電動ファンを用いる場合は、要求回転数となるように電動モータを直接制御することになるので、図４（ｄ）のようなマップは必要ない。 In the present embodiment, since the electronically controlled fan clutch 10 is used, the electronically controlled fan clutch 10 is controlled by obtaining the shaft input / output ratio of the electronically controlled fan clutch 10 so as to obtain the required rotational speed. As shown in FIG. 4D, a map in which the required rotational speed is converted into the shaft input / output ratio of the electronically controlled fan clutch 10 (referred to as fan clutch shaft input / output ratio) in advance is used. Also good. When the cooling fan 2 is configured to rotate at a certain pulley ratio, the fan clutch shaft input / output ratio is expressed by the following equation (2).
Fan clutch shaft input / output ratio = required speed / (engine speed x pulley ratio)
... (2)
It can ask for. In the case where an electric fan is used as the cooling fan 2, the electric motor is directly controlled so as to obtain the required rotational speed, and therefore a map as shown in FIG.

図４（ｃ）の要求回転数マップ１５におけるエンジン負荷率が１００％のデータのみを抜き出すと、図５（ａ）のようになる。図５（ａ）のマップは、エンジン負荷率を１００％としているため、エンジン回転数に対する最大必要となる冷却ファン２の要求回転数を表していることとなり、最も安全側の判断となる。よって、この図５（ａ）のマップを要求回転数マップ１５として用い、エンジン回転数のみから要求回転数を求めるように要求回転数演算部１１を構成してもよい。なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）の要求回転数を電子制御式ファンクラッチ１０の軸入出力比に換算したマップである。 If only data with an engine load factor of 100% in the required engine speed map 15 of FIG. 4C is extracted, the result is as shown in FIG. The map of FIG. 5A represents the required rotational speed of the cooling fan 2 that is required at the maximum with respect to the engine rotational speed because the engine load factor is 100%, and is the safest determination. Therefore, the required rotational speed calculation unit 11 may be configured to use the map of FIG. 5A as the required rotational speed map 15 and obtain the required rotational speed only from the engine rotational speed. FIG. 5B is a map obtained by converting the required rotational speed shown in FIG. 5A into the shaft input / output ratio of the electronically controlled fan clutch 10.

以上説明したように、本実施の形態に係るエンジン冷却システム１では、冷却ファン２が、その回転数が任意に設定可能に構成されており、エンジン冷却水の温度と、エンジン回転数とに基づき、冷却ファン２の指示回転数を求める指示回転数演算部１２と、指示回転数演算部１２が求めた指示回転数で冷却ファン２を回転させる冷却ファン制御部１３と、を備えている。 As described above, in the engine cooling system 1 according to the present embodiment, the cooling fan 2 is configured such that its rotational speed can be arbitrarily set, and based on the temperature of the engine cooling water and the engine rotational speed. An instruction rotation speed calculation unit 12 that obtains the instruction rotation speed of the cooling fan 2 and a cooling fan control unit 13 that rotates the cooling fan 2 at the instruction rotation speed obtained by the instruction rotation speed calculation unit 12 are provided.

エンジン冷却システム１では、従来技術のように冷却風を介しておらず、冷却対象となるエンジン冷却水をトリガとした制御を行っているため、エンジン冷却水の温度が上昇したときに素早く冷却ファン２を回転させることが可能になり、冷却ファン２の動作の遅れを抑制できる。 The engine cooling system 1 does not use cooling air as in the prior art and performs control using the engine cooling water to be cooled as a trigger, so that the cooling fan can be quickly used when the temperature of the engine cooling water rises. 2 can be rotated, and a delay in the operation of the cooling fan 2 can be suppressed.

また、エンジン冷却システム１では、エンジン状態に応じて必要な放熱量が得られるように冷却ファン２を回転させることが可能になるため、エンジン冷却水を精度よく目標温度で維持することが可能になる。なお、エンジン冷却水のみをトリガとした場合、要求される放熱量を考慮せず一律に指示回転数を決定することになるため、エンジン冷却水を一定の温度に維持することは困難である。 Further, in the engine cooling system 1, the cooling fan 2 can be rotated so as to obtain a necessary heat dissipation amount according to the engine state, so that the engine cooling water can be accurately maintained at the target temperature. Become. When only engine cooling water is used as a trigger, it is difficult to maintain the engine cooling water at a constant temperature because the designated rotational speed is uniformly determined without considering the required heat radiation amount.

よって、例えば、エンジン冷却水を高温に維持することで、平均的なエンジンオイルの温度を上昇させ、フリクションの低減によりエンジンＥでの駆動損失を減少させて、燃費を向上させることが可能になる。また、エンジン冷却水を低温に維持することで、エンジン冷却水やエンジンオイルに冷却される部品の平均的な温度を低下させ、部品の寿命を長くすることが可能になる。 Therefore, for example, by maintaining the engine coolant at a high temperature, it is possible to increase the average engine oil temperature, reduce the drive loss in the engine E by reducing the friction, and improve the fuel efficiency. . Further, by maintaining the engine cooling water at a low temperature, the average temperature of the parts cooled by the engine cooling water or the engine oil can be lowered, and the life of the parts can be extended.

さらに、エンジン冷却水を一定の温度で維持することにより、エンジン冷却水の温度の変化によるエンジンＥの部品へのヒートショックを低減し、部品の劣化を抑制することが可能になる。 Furthermore, by maintaining the engine cooling water at a constant temperature, it is possible to reduce heat shock to the parts of the engine E due to changes in the temperature of the engine cooling water, and to suppress deterioration of the parts.

エンジン冷却システム１では、エンジン冷却水を所望の温度で維持できるため、排熱回収機など熱よりエネルギーを回収する装置を搭載する場合に、その装置にとって効率の良い条件で水温を維持し、効率よくエネルギー回収を行わせることも可能になる。 Since the engine cooling system 1 can maintain the engine coolant at a desired temperature, when a device that recovers energy from heat, such as an exhaust heat recovery machine, is installed, the water temperature is maintained under conditions that are efficient for the device. It is possible to recover energy well.

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施の形態では、エンジン回転数、あるいはエンジン回転数とエンジン負荷率を基に要求回転数を求める場合を説明したが、これに限らず、エンジン負荷に替えて、アクセル開度や吸気量等、エンジンＥの出力や負荷状態を表す他のパラメータを用いることも可能である。 For example, in the above embodiment, the case where the engine speed or the required engine speed is obtained based on the engine speed and the engine load factor has been described. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to use other parameters representing the output and load state of the engine E, such as quantity.

１エンジン冷却システム
２冷却ファン
３エアコン用コンデンサ
４チャージエアクーラ
５ラジエータ
６サーモスタット
７ウォーターポンプ
８冷却水ライン
９バイパスライン
１０電子制御式ファンクラッチ
１１要求回転数演算部
１２指示回転数演算部
１３冷却ファン制御部
１５要求回転数マップ 1 Engine Cooling System 2 Cooling Fan 3 Air Conditioning Capacitor 4 Charge Air Cooler 5 Radiator 6 Thermostat 7 Water Pump 8 Cooling Water Line 9 Bypass Line 10 Electronically Controlled Fan Clutch 11 Required Speed Calculation Unit 12 Indicated Speed Calculation Unit 13 Cooling Fan Control unit 15 Required rotation speed map

Claims

In an engine cooling system having a cooling fan that takes in outside air and cools engine cooling water,
The cooling fan is configured such that its rotational speed can be arbitrarily set,
Based on the temperature of the engine cooling water and the engine rotational speed, an instruction rotational speed calculation unit for obtaining an instruction rotational speed of the cooling fan;
A cooling fan controller that rotates the cooling fan at the indicated rotational speed obtained by the indicated rotational speed calculator;
Equipped with a,
The indicated rotational speed calculation unit is
A required rotational speed calculation unit for determining the required rotational speed of the cooling fan based on the engine rotational speed;
When the temperature of the engine coolant is within a preset temperature range, the required rotational speed is configured to be the indicated rotational speed,
When the temperature of the engine coolant is within a preliminary operation temperature range that is lower than the lower limit value of the set temperature range and higher than the preliminary operation start temperature set at a temperature lower than the lower limit value, the engine at that time A rotational speed greater than the minimum rotational speed of the cooling fan at the rotational speed and not more than the required rotational speed is configured as the indicated rotational speed.
An engine cooling system characterized by that .

The command rotation speed calculation unit obtains the command rotation speed by performing linear interpolation between the minimum rotation speed and the required rotation speed when the temperature of the engine coolant is within the preliminary operation temperature range.
The engine cooling system according to claim 1.

When the temperature of the engine cooling water is within the preliminary operation temperature range, the command rotation speed calculation unit gradually increases the command rotation speed according to an increase in the temperature of the engine cooling water.
The engine cooling system according to claim 1 or 2.

A required speed map showing the relationship between the engine speed and the required speed or the relationship between the engine speed and the engine load factor and the required speed is provided.
The required rotational speed calculation unit is configured to obtain the required rotational speed by referring to the required rotational speed map with the engine rotational speed or the engine rotational speed and the engine load factor . engine cooling system according to.

The cooling fan is connected to a rotation shaft of an engine via an electronically controlled fan clutch, and the number of rotations thereof can be arbitrarily set by controlling the electronically controlled fan clutch. The engine cooling system in any one of 1-4.

The engine cooling according to any one of claims 1 to 4, wherein the cooling fan is an electric fan driven by an electric motor, and the number of rotations thereof can be arbitrarily set by controlling the electric motor. system.