JP7255548B2 - ファンカップリング装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ファンカップリング装置の制御装置に関する。

ファンカップリング装置では、ファンの実際の回転速度と目標回転速度との偏差に対するフィードバック制御を実行することにより、ファンカップリング装置の作動室内での作動流体の量を調整する（例えば特許文献１参照）。

特開２０１７－１１５７０１号

しかしながら、実際のファンの回転に寄与するのは、作動室内の一部に設けられたラビリンス室内での作動流体の量である。このため、ラビリンス室内での作動流体の量とその目標量の偏差に応じてフィードバック制御を実行することが考えられるが、この場合、作動流体の量を目標量に精度よく一致させることが望まれる。

そこで本発明は、ラビリンス室内の作動流体の量を精度よく制御することができるファンカップリング装置の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、回転駆動される駆動軸と、前記駆動軸に連結されたロータと、前記ロータを収容するとともに前記ロータに対して相対回転可能に支持されたハウジングと、前記ハウジングに固定されたファンと、前記ハウジング内で作動流体を貯留した貯留室と前記ロータを収納した作動室とを仕切る仕切板と、前記ハウジング内で前記ロータとの間に形成されて前記作動流体を介して前記ロータの回転動力を前記ハウジングへ伝達するラビリンス室と、前記仕切板に形成された連通口を開閉することにより前記ラビリンス室内での前記作動流体の量を調整する電磁弁と、を含むファンカップリング装置の制御装置において、前記電磁弁の開度への制御指令値を演算して前記電磁弁の開度を制御する制御部と、前記ラビリンス室内での前記作動流体の推定量と目標量、及び前記駆動軸の回転速度を取得する取得部と、を備え、前記制御部は、前記推定量と前記目標量の偏差に基づいて算出するフィードバック制御指令値と、前記推定量と前記駆動軸の回転速度に基づいて前記ファンの回転速度を一定に維持するために必要なフィードフォワード制御指令値とに基づいて、最終的な前記制御指令値を算出して前記電磁弁を制御する、ファンカップリング装置の制御装置によって達成できる。

前記制御部は、前記フィードフォワード制御指令値を、前記推定量が所定値以下の範囲では前記推定量が増大するにつれて徐々に増大し、前記推定量が前記所定値よりも大きい範囲では前記推定量が増大するにつれて徐々に低下するように設定してもよい。

前記制御部は、前記推定量が一定の場合、前記駆動軸の回転速度が大きいほど、前記フィードフォワード制御指令値は増大するように設定してもよい。

前記取得部は、前記ファン及びハウジングの慣性モーメントを考慮して、前記駆動軸の回転速度と前記ファンの回転速度とに基づいて前記推定量を算出することにより取得してもよい。

前記取得部は、前記ファンの回転速度を前記駆動軸の回転速度で除算して得られる係合率に基づいて前記推定量を算出することにより取得してもよい。

本発明によれば、ラビリンス室内の作動流体の量を精度よく制御することができるファンカップリング装置の制御装置を提供できる。

図１は、本実施例の車両の概略構成を示す図である。 図２は、ファンカップリング装置の断面図である。 図３は、制御ｄｕｔｙとラビリンス室内での油量とファンの加速度との関係を示したグラフである。 図４は、ＥＣＵが実行するファンカップリング装置の制御方法の一例を示したフローチャートである。 図５は、駆動軸の回転速度と推定油量に応じてＰＩ制御又はＰ制御が実行される領域を示したマップの一例である。 図６Ａ～図６Ｃは、推定油量を目標油量に収束させる場合を説明するグラフである。 図７は、係合率と推定油量との関係を規定したマップの一例である。

［車両の概略構成］
図１は、本実施例の車両１の概略構成を示す図である。実施例の車両１は、エンジン２２と、エンジン２２からクランクシャフト２４に出力された動力を変速してデファレンシャルギヤ３２を介して車輪３４ａ及び３４ｂに伝達するオートマチックトランスミッション２６と、冷却水を用いてエンジン２２からの動力によりエンジン２２を冷却する冷却装置４０と、車両全体をコントロールするＥＣＵ（Electronic Control Unit）７０とを備える。エンジン２２は、ガソリンエンジンであってもディーゼルエンジンであってもよい。また、車両１は、ハイブリッド車両であってもよい。

冷却装置４０は、エンジン２２の冷却水と外気との熱交換を行なうラジエータ４２と、エンジン２２の動力により駆動されラジエータ４２とエンジン２２とを接続する循環路４３内で冷却水を循環させるウォーターポンプ４４と、ファンカップリング装置５０を介してエンジン２２から入力された動力により回転駆動するファン４６とを備える。

ファンカップリング装置５０は、後述するその駆動軸５１に取り付けられたプーリ５０ａとエンジン２２のプーリ２２ａとにベルト２３が架けられており、後述する作動流体を用いてエンジン２２から入力された動力をファン４６に伝達する。

ＥＣＵ７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、及びＲＯＭ（Read Only Memory）を備える。ＥＣＵ７０は、ＲＡＭやＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することによりエンジン２２を制御する。また、ＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ８１や、エンジン２２のクランクシャフト２４の回転速度を検出するクランク角センサ２５や、ファン４６の回転速度を検出する回転速度センサ４５、アクセル開度を検出するアクセルペダルポジションセンサ８２、車速を検出する車速センサ８３、冷却水の出口温度を検出する水温センサ４１が電気的に接続されている。また、詳しくは後述するが、ＥＣＵ７０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭにより機能的に実現される取得部及び制御部により、後述する電磁弁６０を制御する。

［ファンカップリング装置の構成］
図２は、ファンカップリング装置５０の断面図である。ファンカップリング装置５０は、駆動軸５１、ロータ５２、ハウジング５４、仕切板５７、電磁弁６０を含む。ハウジング５４内には、作動流体として例えば粘性の高いシリコンオイルが封入されている。以降、この作動流体を作動油と称する。

駆動軸５１とハウジング５４との間には、２つの軸受５３が設けられている。駆動軸５１の先端部には、略円板状のロータ５２が固定されている。駆動軸５１の基端部は、図１に示したプーリ５０ａが固定されている。駆動軸５１及びロータ５２は、図１に示したクランクシャフト２４の回転動力がベルト２３及びプーリ５０ａを介して伝達されて回転する。尚、図２には駆動軸５１の中心軸線ＡＸを示している。

ハウジング５４は、互いに固定されたカバー部５５と本体部５６を含む。カバー部５５は、駆動軸５１の先端側に位置し、本体部５６はカバー部５５よりも駆動軸５１の基端側に位置する。駆動軸５１は、軸受５３を介して、本体部５６に対して相対回転可能に保持されている。ハウジング５４の外周部には、図２には示していないファン４６が設けられている。尚、本体部５６の背面側には、ファン４６と一体に回転する本体部５６の回転速度を検出する回転速度センサ４５が設けられている。

ハウジング５４の内部は、仕切板５７により貯留室Ｃ１及び作動室Ｃ２に仕切られている。貯留室Ｃ１は、本体部５６側に設けられている。作動室Ｃ２は、カバー部５５側に設けられている。仕切板５７には、貯留室Ｃ１と作動室Ｃ２とを連通する連通口５７ａが設けられている。

ロータ５２は、作動室Ｃ２内に収納されている。ロータ５２には、複数の同心円状のリブ５２ａが設けられている。同様に、カバー部５５の内側には、複数の同心円状のリブ５５ａが設けられている。これらのリブ５２ａ及び５５ａが互いに噛み合うことにより、ラビリンス状の空間であるラビリンス室Ｃ３が形成される。

ロータ５２の背面側と本体部５６の内側との間には、ロータ５２の中心側と外周縁側とを繋ぐ供給路Ｐ１が画定される。また、図２においてロータ５２の中心部を隔てて供給路Ｐ１の反対側には、カバー部５５の内側からカバー部５５内を通過して、本体部５６を通過して貯留室Ｃ１に連通した回収路Ｐ２が形成されている。ラビリンス室Ｃ３から排出された作動油は、回収路Ｐ２を介して貯留室Ｃ１に流れる。

電磁弁６０は、ラビリンス室Ｃ３内での油量を調整する。電磁弁６０は、電磁石６３、弁体６５、及びアーマチュア６７を含む。弁体６５は、弾性変形可能な金属製の板状の部材である。弁体６５の基端部は、ねじによって本体部５６に固定されている。アーマチュア６７は、弁体６５の電磁石６３側の面に固定されている。図示しないスプリングによりアーマチュア６７は仕切板５７側に付勢され、これにより弁体６５の先端部は連通口５７ａを閉じている。

電磁石６３は、ＥＣＵ７０によりその通電、非通電が制御される。電磁石６３が非通電の状態では、上述したように弁体６５の先端部は連通口５７ａを塞ぐ。電磁石６３が通電されると、アーマチュア６７は電磁石６３側に磁気的に吸引され、上述したスプリングの付勢力に抗して、弁体６５の先端部は連通口５７ａから離れるように弾性変形する。ここで電磁石６３の通電、非通電は、ＥＣＵ７０によるＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御によって制御される。即ち、ＥＣＵ７０は、電磁石６３に印加される駆動電圧のｄｕｔｙを調整することにより、弁体６５の開度を調整できる。

電磁石６３は、環状に形成され、駆動軸５１に挿通された状態で設けられている。電磁石６３は、内燃機関が搭載される車両や内燃機関自体、その他の補器類へ固定される。駆動軸５１と電磁石６３との間には、軸受６４が配置されており、両者は相対的に回転することができるため、駆動軸５１は、電磁石６３が車両等へ固定された状態で回転することができる。

電磁石６３が通電されて弁体６５が連通口５７ａを開くと、作動油は貯留室Ｃ１から作動室Ｃ２に供給され、供給路Ｐ１を介してラビリンス室Ｃ３へと供給される。ラビリンス室Ｃ３内での作動油の粘性抵抗により、ロータ５２の回転トルクがハウジング５４に伝達されてハウジング５４及びファン４６が回転する。これによって、車速が同じでもラジエータ４２に引き込まれる冷却風の速度が増し、ラジエータ４２からの放熱量が多くなる。ラジエータ４２からの放熱量が多くなると、冷却水温が低下する側に向かう。尚、ラビリンス室Ｃ３から排出された作動油は、回収路Ｐ２を介して貯留室Ｃ１に回収される。連通口５７ａが開いている状態では、貯留室Ｃ１に回収された作動油は、再び作動室Ｃ２に供給される。

電磁石６３が非通電となって弁体６５が連通口５７ａを閉じると、ラビリンス室Ｃ３から排出された作動油は貯留室Ｃ１に回収され、作動室Ｃ２への作動油の供給は停止される。ラビリンス室Ｃ３から作動油が完全に排出されると、ロータ５２の回転トルクはハウジング５４に伝達されず、ロータ５２のみが回転する。即ち、ファン４６の回転が停止する。

また、ＥＣＵ７０による電磁石６３へのＰＷＭ制御によって電磁弁６０の開度を制御することができる。具体的には、ＥＣＵ７０が電磁石６３に印加する駆動電圧の制御ｄｕｔｙが大きいほど、弁体６５の開度が増大する。このように電磁弁６０の開度を制御することにより、ラビリンス室Ｃ３内での油量を制御でき、これによりハウジング５４及びファン４６の回転速度を制御できる。例えばＥＣＵ７０は、水温センサ４１により検出された冷却水の温度を考慮して、ファン４６が所望の回転速度で回転するように電磁弁６０の開度を制御する。

［Ｃ３内の油量の制御方法］
ＥＣＵ７０は、詳しくは後述するがラビリンス室Ｃ３内の作動油の量を常時推定し（以下、推定油量と称する）、この推定油量から目標油量を減算して得られる油量偏差に対するフィードバック演算により得られるフィードバック制御ｄｕｔｙ（以下、ＦＢｄｕｔｙと称する）に、詳しくは後述するフィードフォワード演算により得られるフィードフォワード制御ｄｕｔｙ（以下、ＦＦｄｕｔｙと称する）を加算して、最終的な制御ｄｕｔｙを算出し、この制御ｄｕｔｙに基づいて電磁石６３を駆動して電磁弁６０の開度を制御する。これにより、推定油量を目標油量に収束させる。

ここで、ＦＢｄｕｔｙにＦＦｄｕｔｙを加算せずに、ＦＢｄｕｔｙのみを最終的な制御ｄｕｔｙとして電磁弁６０の開度を制御することが考えられる。しかしながら、この場合には以下のような問題が生じる。

図３は、制御ｄｕｔｙとラビリンス室Ｃ３内での油量とファン４６の加速度との関係を示したグラフである。縦軸は制御ｄｕｔｙを示し、横軸はラビリンス室Ｃ３内での油量を示している。図３には、駆動軸５１が一定の回転速度で回転している場合での、ファン４６の回転加速度がゼロであり一定の回転速度で回転することを示す定速線Ｚと、定速線Ｚにより隔てられる加速領域ＡＡと減速領域ＤＡを示している。加速領域ＡＡは、定速線Ｚよりも制御ｄｕｔｙが大きい領域であって、ファン４６の加速度αがゼロより大きい領域、即ちファン４６が加速する領域である。減速領域ＤＡは、定速線Ｚよりも制御ｄｕｔｙが小さい領域であって、ファン４６の加速度αがゼロ未満となる領域、即ちファン４６が減速する領域である。

図３の定速線Ｚに示すように、ファン４６の加速度αをゼロに維持できる制御ｄｕｔｙは、ラビリンス室Ｃ３内での油量に応じて異なる。具体的には、油量が所定値よりも少ない範囲では、加速度αをゼロに維持できる制御ｄｕｔｙが増大するほど油量も増大する。しかしながら、油量が所定値よりも多い範囲では、加速度αをゼロに維持できる制御ｄｕｔｙが減少するほど油量は増大する。換言すれば、油量が比較的少ない範囲では、加速度αをゼロに維持できる電磁弁６０の開度が増大するほど油量も増大するが、油量が比較的多い範囲では、電磁弁６０の開度が低下するほど油量が増大する。この理由は、ラビリンス室Ｃ３内での油量が増大するほど貯留室Ｃ１内での油量が減少することや、ラビリンス室Ｃ３内での油量が所定値以上に増大するほど、駆動軸５１とファン４６との回転速度差が小さくなって貯留室Ｃ１への回収油量が低下すること等が主な原因と考えられる。

ここで、図３に示した推定油量を現在値とし、この推定油量を目標油量に収束させる場合を想定する。推定油量を目標油量に収束させるには、推定油量が目標油量に一致させ且つファン４６を一定の速度に維持する、即ちファン４６の加速度αをゼロに維持する必要がある。従って、推定油量を示す定速線Ｚ上の動作点である点Ｐａから、目標油量を示す定速線Ｚ上の動作点である点Ｐｃに移行する場合を説明する。

図３には、ＦＢｄｕｔｙのみを制御ｄｕｔｙとする場合での動作点の移動軌跡を「ＦＢ」として示している。「ＦＢ」が示すように、制御ｄｕｔｙは点Ｐｃに対応する値に制御され、これにより動作点は点Ｐａから上昇して加速領域ＡＡに属してファン４６は加速する。その後、推定油量（現在油量）が徐々に増大するとともにファン４６の加速度αは徐々に低下して、定速線Ｚ上にある、制御ｄｕｔｙが点Ｐｃと同じではあるが油量が目標油量よりも小さい点Ｐｂに移行する。ここで点Ｐｂは定速線Ｚ上にあり、加速度αはゼロであるため、動作点は点Ｐｂから点Ｐｃに移行することが困難となる場合がある。即ち、上記のように油量偏差に対してフィードバック制御をしても、ラビリンス室Ｃ３内の油量を目標油量に収束させることができない場合がある。

これに対して本実施例では、ＥＣＵ７０は上述したようにＦＢｄｕｔｙに、定速線Ｚに相当する、油量に応じて設定されるｄｕｔｙをＦＦｄｕｔｙとして加算して、最終的な制御ｄｕｔｙを算出して電磁弁６０の開度を制御する。図３には、ＦＢｄｕｔｙにＦＦｄｕｔｙを加算して最終的な制御ｄｕｔｙとする場合での動作点の移動軌跡を「ＦＢ＋ＦＦ」として示している。「ＦＢ＋ＦＦ」が示すように、点Ｐａから点Ｐｃに移行する際には、ＦＦｄｕｔｙを基準としてＦＢｄｕｔｙの分だけ、定速線Ｚよりも加速度αが大きい領域を通過して点Ｐｃに移行することができる。このようにして、推定油量を目標油量に収束させることができる。

［ファンカップリング装置の制御方法］
図４は、ＥＣＵ７０が実行するファンカップリング装置５０の制御方法の一例を示したフローチャートである。この制御は、エンジン２２が駆動中は繰り返し実行される。ＥＣＵ７０は、ラビリンス室Ｃ３内での油量である油量を推定する（ステップＳ１）。具体的な推定方法については後述する。次にＥＣＵ７０は、ラビリンス室Ｃ３内での油量の目標値である目標油量を取得する（ステップＳ２）。尚、目標油量は目標係合率から算出される。目標係合率は、クランクシャフト２４の回転速度や、車速、冷却水の温度その他車両１の空調装置の設定温度等を考慮して定められる。次にＥＣＵ７０は、推定油量［ｍ^３］から目標油量［ｍ^３］を減算した油量偏差を算出する（ステップＳ３）。

次にＥＣＵ７０は、駆動軸５１の回転速度を取得する（ステップＳ４）。具体的には、クランク角センサ２５が取得したクランクシャフト２４の回転速度と、プーリ２２ａ及び５０ａの径の比とに基づいて、駆動軸５１の回転速度［ｒｐｍ］を取得する。ステップＳ１～Ｓ４は、取得部が実行する処理の一例である。

次にＥＣＵ７０は、油量偏差に対してフィードバック制御をするためのＦＢｄｕｔｙを算出する（ステップＳ５）。フィードバック制御としては、例えばＰＩ制御であるが、これに限定されず、ＰＩＤ制御であってもよいしＰ制御であってもよい。

更にＥＣＵ７０は、図５のマップを参照して、駆動軸５１の回転速度と推定油量に基づいて、フィードフォワード制御をするためのＦＦｄｕｔｙを算出する（ステップＳ６）。図５は、横軸が推定油量を示し、縦軸はＦＦｄｕｔｙを示している。また、駆動軸５１の回転速度γ１～γ４を例示している。駆動軸５１の回転速度は、回転速度γ１～γ４の順に速くなる。ＦＦｄｕｔｙは、図３に示した定速線Ｚに対応している。例えば、図３及び図５の例では、図５の回転速度γ３は、図３の定速線Ｚと同じである。即ち、駆動軸５１の回転速度がγ３の場合には、図５を参照して得られる推定油量に応じたＦＦｄｕｔｙが算出される。また、図５のマップでは、推定油量が同じ値であれば駆動軸５１の回転速度が速いほどＦＦｄｕｔｙも増大するように規定している。尚、図５のマップは、実験などにより取得され予めＥＣＵ７０のＲＯＭに記憶されている。ＦＦｄｕｔｙの極大値での推定油量は、駆動軸５１の回転速度に応じて異なっていてもよい。

次にＥＣＵ７０は、ＦＢｄｕｔｙにＦＦｄｕｔｙを加算して得られたｄｕｔｙを、最終的な制御ｄｕｔｙとして算出し（ステップＳ７）、これに基づいて電磁弁６０を制御する（ステップＳ８）。これにより、ラビリンス室Ｃ３内の油量を精度よく制御することができる。ステップＳ５～Ｓ８は、制御部が実行する処理の一例である。

［推定油量を目標油量に収束させる場合のその他の例］
次に、図３に例示した以外での、推定油量を目標油量に収束させる場合での、「ＦＢ」と「ＦＢ+ＦＦ」の相違について説明する。図６Ａ～図６Ｃは、推定油量を目標油量に収束させる場合を説明するグラフである。図６Ａは、目標油量が推定油量よりも少ない場合を示している。図６Ａに示す点Ｐｃから点Ｐａに移行する場合について説明する。「ＦＢ」が示すように、最初に制御ｄｕｔｙは点Ｐａに対応する値に制御され、これにより動作点は点Ｐｃから低下して減速領域ＤＡに属してファン４６は減速する。その後、推定油量が徐々に低下して、動作点は、定速線Ｚ上にある点Ｐａに到達する。

また、「ＦＢ+ＦＦ」が示すように、制御ｄｕｔｙは点Ｐａに対応する値に制御されて動作点は点Ｐｃから低下するが、ＦＦｄｕｔｙを基準としてＦＢｄｕｔｙの分だけ加算されるため、減速領域ＤＡ内で「ＦＢ」の場合よりも加速度αが小さい領域を通過して点Ｐａに移行することができる。この場合であれば、ＦＢｄｕｔｙのみを制御ｄｕｔｙとした場合でも、点Ｐｃから点Ｐａに移行できる。

図６Ｂは、目標油量が推定油量よりも少ないが、目標油量での加速度αがゼロとなる制御ｄｕｔｙが、現在の制御ｄｕｔｙよりも大きい場合を示している。図６Ｂに示す点Ｐｃから点Ｐｄに移行する場合を説明する。この場合、「ＦＢ」に示すように、制御ｄｕｔｙは点Ｐｃから一旦所定値まで低下し、そこから制御ｄｕｔｙが増大するにつれて油量が徐々に低下し、減速領域ＤＡ内で油量が目標油量を下回って動作点が加速領域ＡＡに進行し、加速領域ＡＡ内で再び制御ｄｕｔｙが低下することにより油量も低下して、動作点が点Ｐｄに到達する。

これに対して「ＦＢ+ＦＦ」に示すように、制御ｄｕｔｙは点Ｐｃから一旦所定値まで低下し、そこから制御ｄｕｔｙが、ＦＢｄｕｔｙのみの場合よりも大きく増大し、動作点が減速領域ＤＡ内で点Ｐｄに到達する。このように本実施例では、短時間で推定油量を目標油量に到達させることができ、応答性に優れている。

図６Ｃは、目標油量が推定油量よりも多いが、目標油量での加速度αがゼロとなる制御ｄｕｔｙが、現在の制御ｄｕｔｙよりも小さい場合を示している。図６Ｃに示す点Ｐｃから点Ｐｅに移行する場合について説明する。「ＦＢ」に示すように、制御ｄｕｔｙは点Ｐｃから一旦所定値まで上昇し、そこから制御ｄｕｔｙが低下するにつれて油量が徐々に増大し、油量が目標油量を上回る。その後、フィードバック制御の積分制御により、その油量が低下するように制御ｄｕｔｙが調整され、動作点は点Ｐｅに到達する。

これに対して「ＦＢ+ＦＦ」に示すように、制御ｄｕｔｙは点Ｐｃから一旦所定値まで増大し、そこから制御ｄｕｔｙはＦＢｄｕｔｙのみの場合よりも大きく低下して、油量が徐々に増大して動作点が点Ｐｅに到達する。この場合でも、本実施例では短時間で推定油量を目標油量に到達させることができ、応答性に優れている。以上のように本実施例の制御によれば、ラビリンス室Ｃ３内での油量を精度よく制御でき、更に応答性も優れている。

［推定油量の算出方法］
次に、上述した推定油量の算出方法について、数式を用いて説明する。

伝達トルクＴ_ｆｒｉｃ［Ｎ・ｍ］は、ファンカップリング装置５０により駆動軸５１からハウジング５４及びファン４６に伝達される伝達トルクを示す。浸漬面回転半径Ｌ［ｍ］は、作動油がラビリンス室Ｃ３に浸漬した部位の中心軸線ＡＸからの距離である浸漬面の回転半径を示す。粘性率μ［Ｐａ・ｓ］は、作動油の粘性率を示し、作動油の種類に応じて予め定められた値である。間隙代表値ｈ［ｍ］は、ラビリンス室Ｃ３の隙間、即ちリブ５２ａとリブ５５ａの隙間の代表値を示し、予め定められた値である。周速度差Ｕ［ｍ／ｓ］は、ロータ５２の外周の周速度と、ハウジング５４の内周の周速度の差を示す。浸漬面積Ａ［ｍ^２］は、作動油がラビリンス室Ｃ３に浸漬した部位の面積を示す。角速度ω_ｉｎ［ｒａｄ／ｓ］は、駆動軸５１の角速度を示す。角速度ω_ｆａｎ［ｒａｄ／ｓ］は、ファン４６の角速度を示す。ｆ（Ｑ_ｏｉｌ）は、浸漬面積Ａと、浸漬面回転半径Ｌの二乗との積［ｍ^４］を示す。油量Ｑ_ｏｉｌ［ｍ^３］は、ラビリンス室Ｃ３内での作動油の量を示す。

式（１）は以下の式（２）、式（３）のように変形できる。

ここで式（３）のｇは関数を示し、ｇ｛Ｔ_ｆｒｉｃ／（ω_ｉｎ－ω_ｆａｎ）｝は、（ω_ｉｎ－ω_ｆａｎ）で伝達トルクＴ_ｆｒｉｃを得られる油量［ｍ^３］を示す。

また、以下の式が成立する。

抗力負荷トルクＴ_ｄｒａｇ［Ｎ・ｍ］は、ハウジング５４及びファン４６に作用する抗力負荷トルクを示す。慣性負荷トルクＴ_{ｉｎｅｒｔ}［Ｎ・ｍ］は、ハウジング５４及びファン４６に作用する慣性負荷トルクを示す。抗力算出係数ｋ_ｄｒａｇ［（Ｎ・ｍ）／（ｒａｄ／ｓ）^２］は、予め定められた値である。慣性モーメントＩ_ｆａｎ［ｋｇ・ｍ^２］は、一体に回転するハウジング５４及びファン４６の慣性モーメントを示す。角加速度ω_ｆａｎ´［ｒａｄ／ｓ^２］は、ファン４６の角加速度を示す。以上により、式（３）は以下のように表すことができる。

角速度ω_ｉｎは駆動軸５１の角速度であるため、クランク角センサ２５が検出したクランクシャフト２４の回転速度と、プーリ２２ａ及び５０ａの径の比とに基づいて、算出できる。角速度ω_ｆａｎはファン４６の角速度であり、角加速度ω_ｆａｎ´はファン４６の角速度を時間微分して得ることができるため、回転速度センサ４５が検出したファン４６の回転速度から算出できる。また、抗力算出係数ｋ_ｄｒａｇは、予めＥＣＵ７０のＲＯＭに記憶されている。同様に、関数ｇは予めマップとしてＥＣＵ７０のＲＯＭに記憶されているが、演算式として記憶されていてもよい。

式（３）に示したように関数ｇには、間隙代表値ｈや浸漬面回転半径Ｌが反映されており、また式（７）に示すように油量Ｑ_ｏｉｌは、慣性負荷トルクＴ_{ｉｎｅｒｔ}や抗力負荷トルクＴ_ｄｒａｇを考慮して算出されている。このため、ラビリンス室Ｃ３内の油量を精度よく推定できる。従って、この推定値を用いて種々の制御を行う場合も、精度よく実行できる。

尚、式（７）において、角加速度ω_ｆａｎ´をなまし処理を行ったうえで油量Ｑ_ｏｉｌを算出してもよい。また、ハウジング５４及びファン４６の慣性モーメントＩ_ｆａｎが非常に小さく、慣性負荷トルクＴ_{ｉｎｅｒｔ}が無視できる場合には、式（７）において慣性モーメントＩ_ｆａｎをゼロとして油量Ｑ_ｏｉｌを算出してもよい。

また、推定油量は、以下のようにして算出してもよい。図７は、係合率と推定油量との関係を規定したマップの一例である。このマップは、実験結果等に基づいて規定されＥＣＵ７０のＲＯＭに記憶されている。係合率は、上述したようにロータ５２の回転速度をハウジング５４及びファン４６の回転速度で除算することにより算出できる。ロータ５２の回転速度は駆動軸５１の回転速度であり、駆動軸５１の回転速度は、クランク角センサ２５が検出したクランクシャフト２４の回転速度と、プーリ２２ａ及び５０ａの径の比とに基づいて算出できる。駆動軸５１の回転速度γ１～γ４は、この順に回転速度が増大している。このように、図７のマップを参照して係合率と駆動軸５１の回転速度に基づいて推定油量を算出してもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

４５ 回転速度センサ
５０ ファンカップリング装置
５１ 駆動軸
５２ ロータ
５２ａ、５５ａ リブ
５７ 仕切板
６０ 電磁弁
６３ 電磁石
７０ ＥＣＵ（ファンカップリング装置の制御装置、取得部、制御部）
Ｃ１ 貯留室
Ｃ２ 作動室
Ｃ３ ラビリンス室

Claims (5)

1. 回転駆動される駆動軸と、
   前記駆動軸に連結されたロータと、
   前記ロータを収容するとともに前記ロータに対して相対回転可能に支持されたハウジングと、
   前記ハウジングに固定されたファンと、
   前記ハウジング内で作動流体を貯留した貯留室と前記ロータを収納した作動室とを仕切る仕切板と、
   前記ハウジング内で前記ロータとの間に形成されて前記作動流体を介して前記ロータの回転動力を前記ハウジングへ伝達するラビリンス室と、
   前記仕切板に形成された連通口を開閉することにより前記ラビリンス室内での前記作動流体の量を調整する電磁弁と、
   を含むファンカップリング装置の制御装置において、
   前記電磁弁の開度への制御指令値を演算して前記電磁弁の開度を制御する制御部と、
   前記ラビリンス室内での前記作動流体の推定量と目標量、及び前記駆動軸の回転速度を取得する取得部と、を備え、
   前記制御部は、前記推定量と前記目標量の偏差に基づいて算出するフィードバック制御指令値と、前記推定量と前記駆動軸の回転速度に基づいて前記ファンの回転速度を一定に維持するために必要なフィードフォワード制御指令値とに基づいて、最終的な前記制御指令値を算出して前記電磁弁を制御する、ファンカップリング装置の制御装置。
2. 前記制御部は、前記フィードフォワード制御指令値を、前記推定量が所定値以下の範囲では前記推定量が増大するにつれて徐々に増大し、前記推定量が前記所定値よりも大きい範囲では前記推定量が増大するにつれて徐々に低下するように設定する、請求項１のファンカップリング装置の制御装置。
3. 前記制御部は、前記推定量が一定の場合、前記駆動軸の回転速度が大きいほど、前記フィードフォワード制御指令値は増大するように設定する、請求項１又は２のファンカップリング装置の制御装置。
4. 前記取得部は、前記ファン及びハウジングの慣性モーメントを考慮して、前記駆動軸の回転速度と前記ファンの回転速度とに基づいて前記推定量を算出することにより取得する、請求項１乃至３の何れかのファンカップリング装置の制御装置。
5. 前記取得部は、前記ファンの回転速度を前記駆動軸の回転速度で除算して得られる係合率に基づいて前記推定量を算出することにより取得する、請求項１乃至３の何れかのファンカップリング装置の制御装置。
   

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