JP7272229B2 - 冷却ファン装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されたエンジンを冷却するための気流を発生する冷却ファン装置に関し、特にエンジン始動時の冷却ファンの連れ回りにより生じる騒音を低減するための制御構造の改良に関する。

上記のような冷却ファン装置として、特許文献１に記載の装置が知られている。同文献に記載の冷却ファン装置は、エンジンのクランク軸に連結された入力軸と、回転に応じて気流を発生する冷却ファンと、それらの間に介設されたファンカップリングと、を備えている。ファンカップリングには、トルクの伝達媒体となるオイルが導入されるトルク伝達室と、トルク伝達室へのオイル流入量を調整するための電磁弁と、が設けられている。ファンカップリングにおけるトルク伝達室へのオイルの流入、及びトルク伝達室からのオイルの排出は、ファンカップリングの回転により生じる遠心力によって行われる。そして、同冷却ファン装置では、電磁弁によるトルク伝達室へのオイル流入量の調整を通じて、トルク伝達室のオイル量を増減することで、冷却ファンの回転数を制御している。

なお、エンジン始動の開始時に多量のオイルがトルク伝達室に残留していると、始動後のエンジン回転数の上昇とともに冷却ファンが連れ回りすることがある。通常、始動直後のエンジンの温度は余り高くなく、冷却ファンが高速回転することはない。そのため、エンジン始動時に冷却ファンが連れ回りすると、同冷却ファンの回転に伴う騒音により乗員が違和を感じる虞がある。

これに対して特許文献１に記載の冷却ファン装置では、エンジン停止が予測されると、すなわちエンジンがその後に停止される可能性が高い状況にあると判定されると、冷却ファンの目標回転数を低下させている。そしてこれにより、エンジンが停止するまでにトルク伝達室のオイル量を減らしておくことで、エンジン再始動後の冷却ファンの連れ回りによる騒音の発生を抑えるようにしている。

特開２０１０－０７７９２２号公報

上記のように特許文献１に記載の冷却ファン装置では、エンジン停止が予測される場合に冷却ファンの目標回転数を低下させているとはいえ、冷却ファンの回転を維持する限りはトルク伝達室にある程度の量のオイルを残しておく必要がある。そのため、目標回転数を低下させるだけでは、エンジンが停止するまでにトルク伝達室のオイルを十分に減らすことができずに再始動時の冷却ファンの連れ回りによる騒音を抑えきれない場合がある。

上記課題を解決する冷却ファン装置は、エンジンのクランク軸に連結された入力軸と、エンジンを冷却するための気流を回転に応じて発生する冷却ファンと、入力軸と冷却ファンとの間に介設されたファンカップリングであって、同ファンカップリングの回転により生じる遠心力によりオイルの流入及び排出がなされるトルク伝達室を有しており、かつトルク伝達室のオイル量の増加に応じて入力軸から冷却ファンへのトルク伝達量が増加するファンカップリングと、トルク伝達室へのオイル流入量を調整することで冷却ファンの回転数を制御する制御部と、を備えている。また、同冷却ファン装置における制御部は、エンジンが停止される可能性が高い状況にあるか否かを判定する停止予測判定と、トルク伝達室へのオイル流入を停止するオイル抜き処理と、を実施する。さらに、同制御部は、エンジンが停止される可能性が高い状況にないとの判定から同可能性が高い状況にあるとの判定へと停止予測判定の結果が切り替わったときにオイル抜き処理を開始するとともに、同オイル抜き処理の開始から既定の時間が経過したときに同オイル抜き処理を終了している。

エンジンの高負荷運転時や高回転運転時には、エンジンの発熱が多くなるため、トルク伝達室に多量のオイルを充填して冷却ファンを高速回転する必要がある。こうしてトルク伝達室に多量のオイルが充填された状態からエンジンが急停止された場合には、エンジン停止までにトルク伝達室からオイルを抜き切れずに、エンジンの再始動時に冷却ファンが連れ回りする虞がある。

これに対して上記冷却ファン装置では、エンジンが停止される可能性が高い状況にないとの判定から同可能性が高い状況にあるとの判定に停止予測判定の結果が切り替わると、すなわちエンジンが停止すると予測されると、オイル抜き処理が開始されてトルク伝達室へのオイル流入が停止される。これにより、トルク伝達室はオイルが排出される一方の状態となって同トルク伝達室内のオイル量が速やかに減らされる。

なお、オイル抜き処理を続けると、やがてトルク伝達室からオイルが抜け切って冷却ファンの回転が停止する。そのため、オイル抜き処理を開始してからしばらくの間、エンジンが停止しなかった場合には、冷却ファンの回転が止まった状態でのエンジンの稼働が続くため、エンジンの冷却が不十分となる虞がある。その点、上記冷却ファン装置における制御部は、オイル抜き処理を開始してから既定の時間が経過するとオイル抜き処理を終了しており、トルク伝達室へのオイルの流入が再開されるため、停止予測後にエンジンが長時間停止しなかった場合にも、エンジンの冷却が不十分となり難い。よって、上記冷却ファン装置では、エンジンの停止に際して、エンジンの温度が過度に上昇しない範囲において速やかにトルク伝達室内のオイル量を低減できる。

さらに上記冷却ファン装置における制御部を、入力軸の回転数に対する前記冷却ファンの回転数の比率である継合率の目標値を、予め設定した上限値以下の値となるように設定する目標継合率設定処理と、その継合率の目標値に対する同継合率の検出値の偏差に応じたオイル流入量のフィードバック調整と、車両が減速中であるか否かを判定する減速判定と、減速判定において車両が減速中であると判定されているときには、車両が減速中ではないと判定されているときよりも小さい値を上記上限値として設定する減量処理と、を実施するよう構成してもよい。こうした場合には、車両の減速中の減量処理によりトルク伝達室内のオイル量が制限されるため、その後にオイル抜き処理が実施されたときのトルク伝達室内のオイルの減量が容易となる。

なお、上記のような継合率の目標値の上限値として「０」を設定すれば、トルク伝達室へのオイル流入が停止されるため、これによりオイル抜き処理を実施することが可能である。このような上限値の設定によりオイル抜き処理を実施した場合には、減量処理とオイル抜き処理とが双方ともに上限値の切り替えにより行われるため、制御構造が簡単となる。

冷却ファン装置の一実施形態の構成を模式的に示す図。 同冷却ファン装置が備えるファンカップリングの断面構造と制御部の制御構造とを併せ示す図。 同冷却ファン装置において制御部が実行する目標継合率設定ルーチンのフローチャート。 アイドル運転中の継合率とトルク伝達室内のオイル量との関係を示す図。 （ａ）～（ｄ）エンジン停止に際しての上記冷却ファン装置の各状態量の推移を示すタイムチャート。

以下、冷却ファン装置の一実施形態を、図１～図５を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の冷却ファン装置の適用対象となるエンジンは、自動変速機を備えており、かつ走行状況に応じてエンジンの自動停止、自動再始動を行う車両に搭載されている。

図１に示されるエンジン１０は車両のエンジンルーム１１内に設置されている。なお、図中の矢印Ｆは、車両前方を示している。エンジンルーム１１におけるエンジン１０よりも車両前方の部分には、コンデンサ１２とラジエータ１３とが配置されている。

本実施形態の冷却ファン装置２０は、エンジン１０における車両前方の面に取り付けられている。冷却ファン装置２０は、入力軸２１、冷却ファン２２、及びファンカップリング２３を備えている。入力軸２１は、巻き掛け伝動機構１５を介してエンジン１０のクランク軸１４に連結されている。冷却ファン２２には、ファンカップリング２３を介して入力軸２１の回転が伝達可能とされている。冷却ファン２２が回転すると、コンデンサ１２及びラジエータ１３を通って外気がエンジンルーム１１内に引き込まれる。コンデンサ１２では、通過する外気との熱交換により空調装置の冷媒が冷却される。また、ラジエータ１３では、通過する外気との熱交換によりエンジン１０の冷却水が冷却され、その冷却された冷却水によりエンジン１０の冷却が行われる。このように冷却ファン２２は、その回転に応じてエンジン１０を冷却するための気流を形成する。

図２に、ファンカップリング２３の断面構造を示す。ファンカップリング２３は、冷却ファン２２に固定されて同冷却ファン２２と一体となって回転する中空円筒状のハウジング３０を備えている。ハウジング３０は、ベアリング３１を介して入力軸２１に相対回転自在に支承されている。なお、以下の説明では、図中の矢印Ｔが指し示す側をファンカップリング２３の先端側と記載し、その反対側をファンカップリング２３の基端側と記載する。ハウジング３０の内周におけるファンカップリング２３の先端側の面には、同心円状の複数のラビリンス溝３０ａが形成されている。

ハウジング３０の内部空間は、リング状の仕切板３７により、円環状の貯蔵室３３と、貯蔵室３３よりもファンカップリング２３の先端側に位置する円環状のトルク伝達室３４と、の２つの空間に区画されている。仕切板３７には、貯蔵室３３とトルク伝達室３４とを連通する流入口３５が設けられている。また、ハウジング３０には、トルク伝達室３４におけるファンカップリング２３の径方向外側の面に開口してトルク伝達室３４から貯蔵室３３に繋がるオイル回収通路３６が形成されている。トルク伝達室３４におけるオイル回収通路３６の開口面積は、仕切板３７における流入口３５の開口面積よりも小さい面積とされている。

一方、ファンカップリング２３は、入力軸２１に固定されて同入力軸２１と一体となって回転する略円盤状のディスク３２を備えている。ディスク３２におけるファンカップリング２３の先端側の面には、同心円状の複数のラビリンス溝３２ａが形成されている。ディスク３２は、そのラビリンス溝３２ａがハウジング３０側のラビリンス溝３０ａと噛み合わされた状態でトルク伝達室３４内に収容されている。

さらにファンカップリング２３には、流入口３５を開閉する電磁弁が設けられている。電磁弁は、ハウジング３０に固定された磁性体である鉄芯４０と、通電に応じて鉄芯４０を励磁する電磁コイル４２と、流入口３５を開閉する板状のバルブ本体４１と、バルブ本体４１に固定された磁性体であるアーマチュア４３と、を備えている。電磁コイル４２は、入力軸２１におけるハウジング３０よりもファンカップリング２３の基端側の位置に、ベアリング４４により同入力軸２１に相対回転自在に支承され、かつ車体に固定された状態で設置されている。鉄芯４０は、電磁コイル４２におけるファンカップリング２３の先端側の部分を覆っている。なお、このファンカップリング２３では、ハウジング３０における貯蔵室３３の外壁の一部が鉄芯４０により構成されている。バルブ本体４１は、一端がハウジング３０に固定され、他端が仕切板３７における流入口３５が設けられた部分に押し付けられた状態で貯蔵室３３内に設置されている。そして、アーマチュア４３は、バルブ本体４１における鉄芯４０に対向する部分に固定されている。

なお、ハウジング３０の内部には、貯蔵室３３を満たす量よりも少ない量のオイルが入れられている。ハウジング３０内のオイルは、下記の態様で貯蔵室３３とトルク伝達室３４とを行き来する。すなわち、入力軸２１及び同入力軸２１に固定されたディスク３２が回転しているときにトルク伝達室３４内に存在するオイルは、回転に伴う遠心力により、遠心力によりオイル回収通路３６を通って貯蔵室３３に排出される。電磁コイル４２に通電して流入口３５を開放すると、流入口３５を通って貯蔵室３３からトルク伝達室３４にオイルが流入する。電磁コイル４２への通電量が増加すると、流入口３５とバルブ本体４１との間隔が大きくなって、流入口３５からのトルク伝達室３４へのオイルの流入量が増加する。トルク伝達室３４内のオイル量は、オイル回収通路３６へのオイルの排出量よりも流入口３５からのオイルの流入量が多いときには増加し、オイル回収通路３６へのオイルの排出量よりも流入口３５からのオイルの流入量が少ないときには減少する。

一方、トルク伝達室３４におけるハウジング３０及びディスク３２のラビリンス溝３０ａ，３２ａの噛み合わせ部分にオイルが流入すると、オイルの粘度によりディスク３２からハウジング３０にトルクが伝達されて、ハウジング３０及び同ハウジング３０に固定された冷却ファン２２が連れ回りするようになる。トルク伝達室３４内のオイル量が多くなるほど、ラビリンス溝３０ａ，３２ａの噛み合わせ部分に介在してトルクを伝搬するオイルの量も多くなる。そのため、トルク伝達室３４内のオイル量が増加すると、ディスク３２からハウジング３０へのトルク伝達量が、ひいては入力軸２１から冷却ファン２２へのトルク伝達量が増加して、冷却ファン２２の回転数が上昇する。一方、トルク伝達室３４内のオイル量が減少すると、入力軸２１から冷却ファン２２へのトルク伝達量も減少して、冷却ファン２２の回転数が低下する。そして、トルク伝達室３４内のオイル量が「０」となると、入力軸２１から冷却ファン２２にトルクが伝達されなくなって、冷却ファン２２の回転が停止する。このように、冷却ファン装置２０では、ファンカップリング２３におけるトルク伝達室３４内のオイル量の増減により、冷却ファン２２の回転数を昇降可能となっている。

以下の説明では、入力軸２１の回転数を「入力回転数ＮＩＮ」と記載するとともに、冷却ファン２２の回転数を「ファン回転数ＮＦＮ」と記載する。そして、入力回転数ＮＩＮに対するファン回転数ＮＦＮの比率を「継合率ＦＮ」と記載する。ファン回転数ＮＦＮが入力回転数ＮＩＮを超えることはないため、継合率ＦＮが取り得る値の範囲は「０」以上、かつ「１」以下の範囲となる。

こうしたファンカップリング２３における電磁コイル４２の通電制御は、制御部５０により行われる。制御部５０は、車両のＩＧ（イグニッション）スイッチ５０ａのオン操作に応じて起動し、同ＩＧスイッチ５０ａのオフ操作に応じて稼働停止する。

制御部５０には、エンジン１０の運転状況や車両の走行状況についての各種情報が入力されている。例えば、エンジン１０に設置されたクランク角センサ５１からはクランク軸１４の回転数であるエンジン回転数ＮＥの情報が、同じくエンジン１０に設置されたエアフローメータ５２からは同エンジン１０の吸気量ＧＡの情報が、それぞれ制御部５０に入力されている。また、車速センサ５３からは車速Ｖの情報が、アクセルペダルセンサ５４からは運転者のアクセルペダルの踏み込み量であるアクセルペダル開度ＡＣＣＰの情報が、シフトポジションセンサ５５からは自動変速機のシフトレンジＳＦＴの情報が、ファン回転数センサ５６からファン回転数ＮＦＮの情報が、それぞれ制御部５０に入力されている。さらに制御部５０には、水温センサ５７からエンジン１０の冷却水の温度である冷却水温ＴＨＷの情報が、冷媒圧センサ５８から空調装置の冷媒の圧力である冷媒圧ＰＡＣの情報が、それぞれ入力されている。ちなみに、水温センサ５７は、エンジン１０を通過し、かつラジエータ１３に流入する前の冷却水の温度を検出している。また、冷媒圧センサ５８は、コンデンサ１２を通過した後の冷媒の圧力を検出している。

なお、制御部５０は、クランク角センサ５１から得たエンジン回転数ＮＥの情報に基づき入力回転数ＮＩＮを求めている。さらに制御部５０は、その求めた入力回転数ＮＩＮをファン回転数センサ５６から得たファン回転数ＮＦＮで割った商を継合率ＦＮの値として算出している。以下の説明では、こうしてクランク角センサ５１及びファン回転数センサ５６の検出結果に基づき算出した継合率ＦＮの値を、同継合率ＦＮの検出値と記載する。

制御部５０は、電磁コイル４２の通電量をパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）により操作している。具体的には、制御部５０は、一定電流値の通電のオン・オフを切り替える一定の周期のパルス信号を電磁コイル４２に出力するとともに、そのパルス信号の周期における通電オン期間の割合であるデューティ比を変えることで電磁コイル４２の通電量を操作している。なお、以下の説明におけるデューティ比の値は百分率［％］で表されている。

そして、制御部５０は、下記の態様で電磁コイル４２の通電量を操作することで、ファン回転数ＮＦＮを制御している。ファン回転数ＮＦＮの制御に際して制御部５０はまず、後述する目標継合率設定ルーチンにより継合率ＦＮの目標値である目標継合率ＦＮＴを設定する。続いて、制御部５０は、入力回転数ＮＩＮと目標継合率ＦＮＴとに基づいて、継合率ＦＮを目標継合率ＦＮＴとするために必要な上記デューティ比を、基本デューティ比の値として算出する。さらに、制御部５０は、目標継合率ＦＮＴに対する継合率ＦＮの検出値の偏差に応じて基本デューティ比をフィードバック補正した値を、デューティ比の指令値である指令デューティ比の値として決定する。そして制御部５０は、指令デューティ比に従ってパルス信号を生成して電磁コイル４２に出力する。

図３に、目標継合率設定ルーチンのフローチャートを示す。制御部５０は、その稼働中、既定の制御周期毎に本ルーチンの処理を繰り返し実行している。
本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、第１上限値ＬＭ１が上限値ＦＮＬＭの値として設定される。第１上限値ＬＭ１には、「１」よりも小さい正の値が設定されている。本実施形態での第１上限値ＬＭ１の設定態様については後述する。

続いて、ステップＳ１１０において、冷却水温ＴＨＷに基づき、エンジン１０の冷却要求を満たすために必要な継合率ＦＮが、水温要求継合率ＦＮＲ１の値として算出される。水温要求継合率ＦＮＲ１の算出は、制御部５０に予め記憶された算出マップＭＡＰ１を用いて行われる。算出マップＭＡＰ１には、冷却水温ＴＨＷと、エンジン１０の冷却要求を満たすために必要な継合率ＦＮと、の関係が格納されている。

さらに、続くステップＳ１２０では、冷媒圧ＰＡＣに基づき、空調装置の冷媒の冷却要求を満たすために必要な継合率ＦＮが、冷媒要求継合率ＦＮＲ２の値として算出される。冷媒要求継合率ＦＮＲ２の算出は、制御部５０に予め記憶された算出マップＭＡＰ２を用いて行われる。算出マップＭＡＰ２には、冷媒圧ＰＡＣと、空調装置の冷媒の冷却要求を満たすために必要な継合率ＦＮと、の関係が格納されている。

そして、続くステップＳ１３０では、水温要求継合率ＦＮＲ１と冷媒要求継合率ＦＮＲ２の２つの値のうち、より大きい方の値が要求継合率ＦＮＲの値として設定される。すなわち、エンジン１０の冷却要求、及び冷媒の冷却要求を双方ともに満たせる値が要求継合率ＦＮＲの値として設定される。ちなみに、継合率ＦＮの最小値は「０」、最大値は「１」であることから、水温要求継合率ＦＮＲ１、冷媒要求継合率ＦＮＲ２、及び要求継合率ＦＮＲにも「０」以上、かつ「１」以下の値が設定されることになる。

続くステップＳ１４０及びステップＳ１５０では、エンジン１０が停止される可能性が高い状況にあるか否かを判定する停止予測判定が実施される。本実施形態では、下記の条件（イ）及び条件（ロ）の少なくとも一方が満たされる場合に、エンジン１０が停止される可能性が高い状況にあると判定している。条件（イ）は、車速Ｖが停車判定値Ｖ１未満であり、かつ自動変速機のシフトレンジＳＦＴが中立用のシフトレンジ「Ｎ」又は駐車用のシフトレンジ「Ｐ」であること、となっている（Ｓ１４０）。また、条件（ロ）は、車速Ｖが低速判定値Ｖ２未満、エンジン回転数ＮＥが低回転判定値Ｎ１未満、かつエンジン１０の吸気量ＧＡが低吸気量判定値Ｇ１未満であること、となっている（Ｓ１５０）。なお、低速判定値Ｖ２には、停車判定値Ｖ１よりも大きい値が設定されている。そして、エンジン１０が停止される可能性が高い状況にあると判定された場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ、又はＳ１５０：ＹＥＳ）にはステップＳ１６０に処理が進められ、同可能性が高い状態にないと判定された場合（Ｓ１４０：ＮＯ、かつＳ１５０：ＮＯ）にはステップＳ２２０に処理が進められる。

上記停止予測判定より、エンジン１０が停止される可能性が高いと判定されてステップＳ１６０に処理が進められた場合には、そのステップＳ１６０において、完了フラグＦＬＧの値として「０」が設定されているか否かが判定される。そして、完了フラグＦＬＧの値として「０」が設定されている場合（ＹＥＳ）にはステップＳ１７０に、設定されていない場合（ＮＯ）にはステップＳ２１０に、それぞれ処理が進められる。なお、完了フラグＦＬＧは、値として「１」が設定されていることをもって後述のオイル抜き処理が完了していることを示し、値として「０」が設定されていることをもって同オイル抜き処理が完了していないことを示すフラグである。

ステップＳ１６０で否定判定（ＮＯ）されてステップＳ２１０に処理が進められると、そのステップＳ２１０において、要求継合率ＦＮＲ及び上限値ＦＮＬＭのうち、より小さい方の値が目標継合率ＦＮＴの値として設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。このときには、第１上限値ＬＭ１が上限値ＦＮＬＭの値として設定された状態でステップＳ２１０での目標継合率ＦＮＴの設定が行われることになる。

これに対して、ステップＳ１６０で肯定判定（ＹＥＳ）されてステップＳ１７０に処理が進められた場合には、そのステップＳ１７０において上限値ＦＮＬＭの値が第１上限値ＬＭ１から「０」に書き換えられる。続いて、ステップＳ１８０において計時カウンタＣＮＴのカウントアップが行われた後、ステップＳ１９０において計時カウンタＣＮＴの値が既定の完了判定値Ｃ１以上であるか否かが判定される。計時カウンタＣＮＴの値が完了判定値Ｃ１以上の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２００において完了フラグＦＬＧの値として「１」が設定された後、上述のステップＳ２１０に処理が進められる。一方、計時カウンタＣＮＴの値が完了判定値Ｃ１未満の場合（ＮＯ）にはステップＳ２００をスキップしてステップＳ２１０に処理が進められる。いずれの場合にも、ステップＳ２１０では、上限値ＦＮＬＭの値が「０」とされた状態で目標継合率ＦＮＴの設定が行われる。そのため、要求継合率ＦＮＲの値に関わらず、このときの目標継合率ＦＮＴの値は「０」となる。継合率ＦＮを「０」とするには、トルク伝達室３４内のオイル量を「０」として、ファン回転数ＮＦＮを「０」とする必要がある。よって、制御部５０は、上限値ＦＮＬＭの値として「０」が設定されている間は、デューティ比を「０」に設定して電磁コイル４２の通電を停止することで、トルク伝達室３４へのオイルの流入を停止する。このように本実施形態では、目標継合率ＦＮＴの上限値ＦＮＬＭの値として「０」を設定することで、トルク伝達室３４へのオイルの流入を停止するオイル抜き処理を実施している。

一方、エンジン１０が停止される可能性が高い状況にないと判定されて（Ｓ１４０：ＮＯ、かつＳ１５０：ＮＯ）、ステップＳ２２０に処理が進められた場合には、そのステップＳ２２０において、完了フラグＦＬＧ及び計時カウンタＣＮＴのリセット処理が行われる。すなわち、ステップＳ２２０では、「０」が完了フラグＦＬＧの値として設定されるとともに、同じく「０」が計時カウンタＣＮＴの値として設定される。

続いて、ステップＳ２３０において、車両が減速中であるか否かを判定する減速判定が実施される。本実施形態では、アクセルペダル開度ＡＣＣＰが「０」、かつエンジン回転数ＮＥが既定の減速判定値Ｎ２未満の場合に、車両が減速中であると判定している。なお、こうした車両が減速中であるとの判定の条件は、車両の停車中にも成立するものとなっている。すなわち、本実施形態では、減速判定において、車両が減速中又は停車中であるか否かが判定されており、以下の説明での減速判定についての車両の減速中には、車両の停車中も含まれている。

さて、上記ステップＳ２３０において車両が減速中であると判定された場合（ＹＥＳ）にはステップＳ２４０において上限値ＦＮＬＭの値が第１上限値ＬＭ１から既定の第２上限値ＬＭ２に書替えられた後、上述のステップＳ２１０に処理が進められる。なお、第２上限値ＬＭ２には、第１上限値ＬＭ１よりも小さい正の値が設定されている。これに対して、車両が減速中でないと判定された場合（Ｓ２３０：ＮＯ）にはステップＳ２４０をスキップしてそのままステップＳ２１０に処理が進められる。なお、この場合には、第１上限値ＬＭ１が上限値ＦＮＬＭとして設定された状態でステップＳ２１０での目標継合率ＦＮＴでの設定が行われることになる。このように本実施形態では、減速判定において車両が減速中であると判定されているときには、車両が減速中ではないと判定されているときよりも小さい値を上限値ＦＮＬＭとして設定する減量処理を実施している。

こうした目標継合率設定ルーチンでは、上限値ＦＮＬＭを超えない範囲において、エンジン１０の冷却要求、及び空調装置の冷媒の冷却要求を満たす継合率ＦＮに近い値が目標継合率ＦＮＴの値として設定される。そして、停止予測判定及び減速判定の判定結果等に応じて上限値ＦＮＬＭを、第１上限値ＬＭ１、第２上限値ＬＭ２、及び「０」のいずれかに切り替えている。

図４には、入力回転数ＮＩＮを一定とした状態でトルク伝達室３４内のオイル量を変化させていったときの同オイル量と継合率ＦＮとの関係が示されている。同図に示すように、トルク伝達室３４内のオイル量が所定の量Ｍ未満の領域（Ａ）では、オイル量にほぼ比例して継合率ＦＮが変化する。これに対してトルク伝達室３４内のオイル量が所定の量Ｍを超える領域（Ｂ）では領域（Ａ）に比べてオイル量の変化に対する継合率ＦＮの感度が低くなる。そのため、領域（Ａ）内では、領域（Ｂ）内に比べて、継合率ＦＮを高応答に変更可能となる。本実施形態では、高応答で継合率ＦＮを変更可能な領域（Ａ）における継合率ＦＮの最大値を第１上限値ＬＭ１として設定している。

以上のように構成された本実施形態の作用について説明する。
図５は、エンジン１０の停止に際しての本実施形態の冷却ファン装置２０における各状態量の推移が示されている。なお、図５（ａ）は入力回転数ＮＩＮ及びファン回転数ＮＦＮの推移を、図５（ｂ）は要求継合率ＦＮＲ及び目標継合率ＦＮＴの推移を、図５（ｃ）は計時カウンタＣＮＴの値の推移を、それぞれ示している。また、図５（ｄ）には、本実施形態の冷却ファン装置２０におけるトルク伝達室３４内のオイル量の推移が実線により示されている。さらに同図５（ｄ）には、上限値ＦＮＬＭを第１上限値ＬＭ１に固定してファン回転数ＮＦＮの制御を行う冷却ファン装置の比較例におけるトルク伝達室３４内のオイル量の推移が点線により併せ示されている。

なお、図５には、次のような状況における各状態量の推移が示されている。すなわち、図５の時刻ｔ１において車両は停車のための減速を開始し、その後の時刻ｔ２にエンジン１０はアイドル運転に移行する。そしてアイドル運転が続いた後の時刻ｔ４に運転者がＩＧスイッチ５０ａをオフ操作してエンジン１０が停止される。なお、図５の例では、時刻ｔ２におけるアイドル運転の移行とともに停止予測判定の判定結果が、エンジン１０が停止される可能性が高い状況にないとの判定から同可能性が高い状況にあるとの判定に切り替わっている。

車両の減速が開始される時刻ｔ１の直前には、冷却水温ＴＨＷが高く、エンジン１０の冷却要求が高いため、第１上限値ＬＭ１よりも大きい値が要求継合率ＦＮＲの値として設定された状態となっている。また、このときには、減速判定、停止予測判定のいずれもが否定判定されており、第１上限値ＬＭ１が上限値ＦＮＬＭの値として設定されている。そのため、このときには、第１上限値ＬＭ１が目標継合率ＦＮＴの値として設定されており、そうした目標継合率ＦＮＴの値が示す高い継合率ＦＮを実現するため、多量のオイルがトルク伝達室３４内に導入された状態となっている。

時刻ｔ１に車両の減速が開始されると、減速判定より車両が減速中であると判定される。そして、減量処理により、第１上限値ＬＭ１からそれよりも小さい第２上限値ＬＭ２に上限値ＦＮＬＭの値が切り替えられる。これにより、目標継合率ＦＮＴも第１上限値ＬＭ１から第２上限値ＬＭ２に引き下げられて、トルク伝達室３４内のオイルの減量が開始される。

その後の時刻ｔ２には、上記のように停止予測判定の判定結果が切り替わり、オイル抜き処理が開始されて、上限値ＦＮＬＭが第２上限値ＬＭ２から「０」に切り替えられる。これにより、目標継合率ＦＮＴが「０」となり、トルク伝達室３４へのオイル流入が完全に停止された状態となるため、トルク伝達室３４内のオイルの減量が更に進むことになる。

なお、時刻ｔ２には計時カウンタＣＮＴのカウントアップが開始される。そして、その後の時刻ｔ３に計時カウンタＣＮＴの値が完了判定値Ｃ１に達すると、オイル抜き処理が終了されて上限値ＦＮＬＭが「０」から第１上限値ＬＭ１に切り替えられる。車両の減速中や停車中はエンジン１０の発熱が少なく、この時刻ｔ４までには冷却水温ＴＨＷが低下してエンジン１０の冷却要求も低くなっていることから、要求継合率ＦＮＲもそれに応じた小さい値となっている。そのため、オイル抜き処理の終了後にトルク伝達室３４内に導入されるオイルの量は限られている。したがって、時刻ｔ４のエンジン１０の停止開始から同エンジン１０の回転が停止するまでに、再始動後の冷却ファン２２の連れ回りが生じない程度まで、トルク伝達室３４内のオイルを排出可能となる。

ちなみに、計時カウンタＣＮＴのカウントアップは、目標継合率設定ルーチンの実行毎に行われ、同ルーチンの実行周期は一定である。そのため、カウントアップの開始から計時カウンタＣＮＴの値が完了判定値Ｃ１に到達するまでに要する時間は一定の時間Ｔ０となる。そして、本実施形態では、計時カウンタＣＮＴの値が完了判定値Ｃ１に到達したときに完了フラグＦＬＧの値を「０」から「１」に変更するとともに、その次の制御周期には上限値ＦＮＬＭの値を「０」から第１上限値ＬＭ１に切り替えている。このように本実施形態では、オイル抜き処理を、その開始から一定の時間Ｔ０が経過したときに終了している。

オイル抜き処理を続けると、やがてトルク伝達室３４からオイルが抜け切って冷却ファン２２の回転が停止する。冷却ファン２２の回転が停止した状態が続くと、ラジエータ１３での冷却水の冷却が滞り、冷却水温ＴＨＷが許容可能な上限値を超えて上昇する虞がある。これに対して本実施形態では、オイル抜き処理の実施期間を上記時間Ｔ０に限定している。なお、本実施形態では、オイル抜き処理を実施期間である上記時間Ｔ０が下記の時間となるように完了判定値Ｃ１の値を設定している。ここで、停止予測判定によりエンジン１０が停止される可能性が高い状況にあると判定される運転条件において冷却ファン２２の回転が停止した状態でエンジン１０を運転し続けた場合に、冷却水温ＴＨＷが許容可能な上限値を超えるまでに要する時間を、過熱所要時間とする。このとき、完了判定値Ｃ１の値は、過熱所要時間として想定される最小の時間よりも上記時間Ｔ０が短い時間となるように設定されている。

以上のように本実施形態では、エンジン停止に際して、エンジン１０の温度が過剰に上昇しない範囲内で速やかにトルク伝達室３４内のオイルを減量できる。これに対して、上限値ＦＮＬＭが第１上限値ＬＭ１に固定された冷却ファン装置の比較例の場合、時刻ｔ２以降も目標継合率ＦＮＴとして大きい値が設定された状態が続くため、トルク伝達室３４内のオイルの減量は本実施形態の場合よりも大幅に遅くなる。そのため、時刻ｔ４までにトルク伝達室３４内のオイルを十分減量できず、エンジン１０の停止後もある程度の量のオイルがトルク伝達室３４内に残留してしまうため、エンジン１０の再始動後に冷却ファン２２の連れ回りによる騒音が発生する虞がある。

以上の本実施形態の冷却ファン装置２０によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、エンジン１０が停止される可能性が高い状況にないとの判定から同可能性が高い状況にあるとの判定へと停止予測判定の結果が切り替わったときに、トルク伝達室３４へのオイル流入を停止するオイル抜き処理を開始するとともに、同処理の開始から既定の時間Ｔ０が経過したときに同処理を終了している。そのため、エンジン１０の停止に際して、エンジン１０の温度が過剰に上昇しない範囲内で速やかにトルク伝達室３４内のオイル量を低減し、エンジン１０の再始動後に冷却ファン２２が連れ回りして騒音が発生することを抑制できる。

（２）本実施形態では、減速判定により車両が減速中であると判定されたときには、第１上限値ＬＭ１よりも小さい第２上限値ＬＭ２を上限値ＦＮＬＭの値として設定する減量処理を行っている。これにより、車両の減速中にトルク伝達室３４内のオイル量を制限しておくことで、その後にオイル抜き処理が実施されたときのトルク伝達室３４のオイルの減量が容易となる。

（３）本実施形態では、目標継合率ＦＮＴの上限値ＦＮＬＭとして「０」を設定することで、オイル抜き処理を実施しており、減量処理とオイル抜き処理とが双方ともに上限値ＦＮＬＭの値の切り替えにより行われるため、制御構造が簡単となる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態における停止予測判定の条件、及び減速判定の条件は適宜変更してもよい。なお、上記実施形態での減速判定では、車両の減速中に加えて停車中にも、車両が減速中であると判定されるようになっていたが、減速中と停車中とを区別して判定を行うようにしてもよい。すなわち、減速判定において車両の停車中には、車両の減速中ではないと判定するようにしてもよい。

・上記実施形態では、オイル抜き処理に際して、目標継合率ＦＮＴの上限値ＦＮＬＭの値として「０」を設定することでトルク伝達室３４へのオイル流入を停止していたが、それ以外の態様で行うようにしてもよい。例えば指令デューティ比を強制的に「０％」とすることでオイル抜き処理を行うようにすることもできる。

・上記実施形態では、減速判定及び停止予測判定の２つの判定と、減量処理及びオイル抜き処理の２つの処理と、を実施していたが、これらのうちの減速判定及び減量処理を行わず、停止予測判定及びオイル抜き処理だけを行うようにしてもよい。そうした場合にも、オイル抜き処理の実施を通じて、エンジン１０の停止時のトルク伝達室３４内のオイル量を減らすことは可能である。

・上記実施形態の冷却ファン装置２０は、車両の走行状況に応じて自動停止、再始動が行われるエンジン１０に適用されていたが、それ以外の車載エンジンにも同様に適用できる。なお、上記のような自動停止、再始動が行われるエンジンや、ハイブリッド車両に搭載のエンジンでは、エンジンの停止、再始動の頻度が高いため、上記実施形態の冷却ファン装置２０がその効果を発揮する機会が多くなる。

１０…エンジン、１１…エンジンルーム、１２…コンデンサ、１３…ラジエータ、１４…クランク軸、１５…巻き掛け伝動機構、２０…冷却ファン装置、２１…入力軸、２２…冷却ファン、２３…ファンカップリング、３０…ハウジング、３０ａ…ラビリンス溝、３１…ベアリング、３２…ディスク、３２ａ…ラビリンス溝、３３…貯蔵室、３４…トルク伝達室、３５…流入口、３６…オイル回収通路、３７…仕切板、４０…鉄芯、４１…バルブ本体、４２…電磁コイル、４３…アーマチュア、４４…ベアリング、５０…制御部、５０ａ…ＩＧスイッチ、５１…クランク角センサ、５２…エアフローメータ、５３…車速センサ、５４…アクセルペダルセンサ、５５…シフトポジションセンサ、５６…ファン回転数センサ、５７…水温センサ、５８…冷媒圧センサ。

Claims (3)

1. エンジンのクランク軸に連結された入力軸と、
   前記エンジンを冷却するための気流を回転に応じて発生する冷却ファンと、
   前記入力軸と前記冷却ファンとの間に介設されたファンカップリングであって、同ファンカップリングの回転により生じる遠心力によりオイルが排出されるトルク伝達室を有しており、かつ前記トルク伝達室内のオイル量の増加に応じて前記入力軸から前記冷却ファンへのトルク伝達量が増加するファンカップリングと、
   前記トルク伝達室へのオイル流入量を調整することで前記冷却ファンの回転数を制御する制御部と、
   を備えており、
   かつ前記制御部は、前記エンジンが停止される可能性が高い状況にあるか否かを判定する停止予測判定と、前記トルク伝達室へのオイル流入を停止するオイル抜き処理と、を実施するとともに、
   前記停止予測判定により前記エンジンが停止される可能性が高い状況にあると判定される運転条件において前記冷却ファンの回転が停止した状態で前記エンジンを運転し続けた場合に、前記エンジンの冷却水の温度である冷却水温が許容可能な上限値を超えるまでに要する時間を、過熱所要時間とし、
   前記過熱所要時間として想定される最小の時間よりも短い時間を既定の時間としたとき、
   前記制御部は、前記エンジンが停止される可能性が高い状況にないとの判定から同可能性が高い状況にあるとの判定へと前記停止予測判定の判定結果が切り替わったときに前記オイル抜き処理を開始するとともに、同オイル抜き処理の開始から前記既定の時間が経過したときに同オイル抜き処理を終了する
   冷却ファン装置。
2. 前記制御部は、
   前記入力軸の回転数に対する前記冷却ファンの回転数の比率である継合率の目標値を、予め設定した上限値以下の値となるように設定する目標継合率設定処理と、
   前記継合率の目標値に対する同継合率の検出値の偏差に応じた前記オイル流入量のフィードバック調整と、
   車両が減速中であるか否かを判定する減速判定と、
   前記減速判定において前記車両が減速中であると判定されているときには、前記車両が減速中ではないと判定されているときよりも小さい値を前記上限値として設定する減量処理と、
   を実施する
   請求項１に記載の冷却ファン装置。
3. 前記オイル抜き処理は、前記目標継合率設定処理において「０」を前記上限値として設定することで実施されている請求項２に記載の冷却ファン装置。

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