JPH0791976B2 - 冷却フアンの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ラジエータの冷却ファンを複数段に切換えて
駆動する冷却ファンの制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来、自動車などの車輌におけるエンジンの冷却制御系
では、冷却水温の高低に応じてラジエータの冷却ファン
の駆動状態が切換えられ、オーバーヒートを防止するよ
うになっている。

この冷却ファンの駆動状態を切換えるには、例えば、実
開昭57−193015号公報に開示されているように、水温セ
ンサが検知するエンジン冷却水の水温に応じて出力信号
が変化するファンモータ駆動回路により、ラジエータ用
電動ファンの速度を無段階または段階的に変化させるも
の、あるいは、特開昭58−192917号公報に開示されてい
るように、ワックスなどからなる冷却水温スイッチにモ
ータの通電路を形成する接点を複数段設け、外気温に応
じて上記冷却水温スイッチの接点を選択して冷却ファン
モータをオンオフ制御する冷却水温度を切換えるように
しているものなどがある。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記冷却ファンの駆動に際しては、エンジン
のオーバーヒートに対する余裕度を考慮して可能な限り
上記冷却ファンを低回転で駆動することが望ましく、通
常、冷却水温が所定の高温設定値よりも上昇した場合、
常に上記冷却ファンを最大回転数で駆動することは、騒
音レベルが上昇するばかりでなく、エネルギーの浪費と
なる。

すなわち、冷却水温が高温設定値を越えても、エアコン
などのエンジンに対する負荷の作動状態によっては必ず
しも上記冷却ファンを最大回転数で駆動する必要はない
が、半面、騒音レベルの低減を重視して上記冷却ファン
の駆動状態を切換えると、極端な運転状態に対してはオ
ーバーヒートへの対策が必ずしも万全とはいえなくなる
という矛盾が生じる。

［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、エンジン
の運転状態に応じて上記冷却ファンの駆動状態を緻密に
制御し、しかも、あらゆる運転状態に対してオーバーヒ
ートを防止することのできる冷却ファンの制御装置を提
供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明による冷却ファンの制御
装置は、第１図に示すように、エンジンの運転状態に係
わるパラメータに基づいてラジエータの冷却ファン駆動
状態を複数段に切換える冷却ファン駆動状態切換え手段
M1と、エンジンの冷却水温が高温設定値を越えたとき、
この高温設定値を越えた状態の継続時間を計時する高温
状態計時手段M2と、上記高温状態計時手段M2での計時が
設定時間を越えたとき、上記冷却ファン駆動状態切換え
手段M1に対し、上記冷却ファンの駆動状態を上記パラメ
ータにかかわらず強制的に最大能力駆動状態とし、この
最大能力駆動状態を上記冷却水温が上記高温設定値以下
となるまで保持させる最大能力駆動強制手段M3とを備え
たものである。

［作 用］ 上記構成による冷却ファンの制御装置では、冷却ファン
駆動状態切換え手段M1により、エンジンの運転状態に係
わるパラメータに基づいてラジエータの冷却ファン駆動
状態が複数段に切換えられて制御される。

そして、エンジンの冷却水温が高温設定値を越えると、
この高温設定値を越えた状態の継続時間な高温状態計時
手段M2により計時され、この計時が設定時間を越える
と、最大能力駆動強制手段M3により、上記冷却ファンの
駆動状態が上記パラメータにかかわらず強制的に最大能
力駆動状態にされて保持される。

その後、上記冷却水温が上記高温設定値以下になると、
上記冷却ファン駆動状態が、再び、切換え手段M1により
上記パラメータに基づいて切換え制御される。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第２図以下は本発明の一実施例を示し、第２図はエンジ
ンの冷却制御系を示す概略図、第３図は冷却ファンの作
動モードを示す説明図、第４図は冷却ファンの初期制御
手順を示すフローチャート、第５図は冷却ファンの制御
手順を示すフローチャート、第６図は冷却ファンの制御
条件を示す説明図、第７図は冷却水温による冷却ファン
駆動状態の切換えヒステリシスを示す説明図、第８図は
車速による冷却ファン駆動状態の切換えヒステリシスを
示す説明図である。

｛冷却制御系の構成｝ 第２図において、符号１はエンジン本体であり、図にお
いては水平対向エンジンを示す。このエンジン本体１の
シリンダブロック２及び左右バンクのシリンダヘッド３
にウォータジャケット４が形成され、このウォータジャ
ケット４の冷却水入口５にウォータポンプ６の吐出側が
接続されている。

さらに、上記ウォータポンプ６の吸入側にサーモスタッ
ト７が配設され、このサーモスタット７の入口側が冷却
水通路８を経てラジエータ９に接続されており、このラ
ジエータ９の冷却水を上記ウォータポンプ６により上記
エンジン本体１下方から上記ウォータジャケット４に送
出し、上記ウォータジャケット４にて熱交換された冷却
水を上記エンジン本体１上方から上記ラジエータ９に戻
すダウンフロー方式の冷却水系となっている。

また、上記ウォータジャケット４からアイドル制御弁1
0、スロットルボディ11を経由する通路12と、上記ウォ
ータジャケット４からヒータ13を経由するヒータ通路14
とが、循環通路15に合流しており、この循環通路15が上
記サーモスタット７出口側（ウォータポンプ６の吸入
側）に接続されている。さらに、上記ウォータジャケッ
ト４の冷却水出口側は、リターン通路16を介して上記ラ
ジエータ９に接続されている。

また、上記ラジエータ９に対向してメイン冷却ファン17
a、サブ冷却ファン18aが配設されており、これらメイン
冷却ファン17a、サブ冷却ファン18aは、それぞれファン
モータ17b,18bによって駆動される。さらに、上記ラジ
エータ９のサブ冷却ファン18a側には、エアコン用コン
デンサ9aが配設されている。

尚、符号9bは、上記ラジエータ９からオーバーフローし
た冷却水を貯溜するリザーブタンクである。

上記ファンモータ17b,18bは、複巻コイルのモータなど
で構成され、複巻コイルのそれぞれが、第1,第２制御リ
レーRY1,RY2からなるリレーユニット19の各リレー接点
を介して電源＋Ｖに接続されている。

第３図に示すように、上記メイン冷却ファン17a及びサ
ブ冷却ファン18aの動作モード（メイン、サブファンモ
ード）は、上記第1,第２制御リレーRY1,RY2のリレー接
点が共にOFFのとき停止（OFF）モードとなり、第１制御
リレーRY1のリレー接点がOFFで第２制御リレーRY2のリ
レー接点がONのとき低速（Lo）モード、第１制御リレー
RY1のリレー接点がONで第２制御リレーRY2のリレー接点
がOFFのとき中速（Mi）モード、第1,第２制御リレーRY
1,RY2のリレー接点が共にONのとき高速（Hi）モードと
なる４段階であり、この４段階の動作モードとなるよう
モータ回転数が切換えられる。

一方、符号20はコントロールユニット（ECU）であり、
このECU20は、CPU21、ROM22、RAM23、I/Oインターフェ
ース24からなるマイクロコンピュータにより構成されて
いる。

上記I/Oインターフェース24の入力ポートには、車速セ
ンサ25、エアコンスイッチ26、冷媒圧力スイッチ27、及
び、上記ウォータジャケット４の冷却水出口側に臨まさ
れた冷却水温センサ28が接続され、さらに、上記I/O24
の出力ポートには、NPN型トランジスタTR1,TR2からなる
リレー駆動回路28が接続されている。これらのトランジ
スタTR1,TR2の各コレクタには、上記第1,第２制御リレ
ーRY1,RY2の各コイルが接続され、各エミッタがアース
されている。

尚、上記冷媒圧力スイッチ27はエアコンの冷媒圧力が所
定値以上のとき、すなわち、エアコンの負荷が高いとき
ONするように設定されている。

｛動 作｝ 次に、上記構成による実施例の動作について、第４図及
び第５図のフローチャートに従って説明する。

（冷却ファン制御初期化） 第４図に示すフローチャートは、冷却ファン制御の初期
化プログラムであり、ECU20の電源投入とともに初回の
み実行される。

最初に、ステップS101で、冷却水温ＴWが高温設定値ＴW
SETよりも高い（ＴW＞ＴWSET）ことをフラグセット状態
で示す水温条件判別フラグFLAG1をクリアし（FLAG1←
０）、ステップS102で、車速Ｓが設定車速ＳSETよりも
高速側（Ｓ＞ＳSET）にあることをフラグセット状態で
示す車速条件判別フラグFLAG2をクリアする（FLAG2←
０）。

次いで、ステップS103へ進み、メイン、サブファンモー
ドを高速（Hi）モードに指定する冷却ファン高速モード
指定フラグFLAG3をクリアし（FLAG3←０）、ステップS1
04でリレー駆動回路28のトランジスタTR1,TR2を共にOFF
して第1,第２制御リレーRY1,RY2を共にOFFすることによ
り、メイン、サブファンモードを停止（OFF）モードと
してプログラムを終了する。

（冷却ファン制御） 以上の初期化が完了すると、第５図のフローチャートに
示す制御プログラムが所定時間毎に割込み起動され、冷
却ファン17a,18aの作動が制御される。

まず、ステップS201で、冷却水温Ｔw、車速Ｓ、エアコ
ンスイッチ状態、冷媒圧力スイッチ状態を読込み、ステ
ップS202で水温条件判別フラグFLAG1を参照し、FLAG1＝
０のとき、すなわち冷却ファン制御ルーチンが初回のと
き、あるいは、前回のルーチンで冷却水温が低温側のと
きにはステップS203へ進んで、予めROM22に格納されて
いる第１の高温設定値ＴWSET0（例えば95℃）と上記ス
テップS201で読込んだ冷却水温ＴWとを比較し、ＴW＜Ｔ
WSET0のときにはステップS205へ進み、ＴW≧ＴWSET0の
ときにはステップS208へ進む。

一方、上記ステップS202でFLAG1＝１のときには、すな
わち、前回のルーチンで冷却水温Ｔwが高温側のときに
はステップS204へ進み、予めROM22に格納されている第
２の高温設定値ＴWSET0−Ａ、すなわち、上記第１の設
定値ＴWSET0から所定値Ａ（例えば、最小分解能の１ビ
ット相当分）を減算した値と、上記ステップS201で読込
んだ冷却水温Ｔwとを比較し、ＴW＜ＴWSET0−Ａのとき
にはステップS205へ進み、ＴW≧ＴWSET0−Ａのときには
ステップS208へ進む。

これにより、第７図に示すように、冷却水温判定に基づ
く冷却ファン17a,18aの作動切換えにヒステリシスを設
け、制御ハンチングを防止する。

上記ステップS203でＴW＜ＴWSET0、あるいは、ステップ
S204でＴW＜ＴWSET0−Ａと判定され、すなわち、冷却水
温ＴWが低温側にあるとステップS205〜S207で、それぞ
れ、水温条件判別フラグFLAG1、冷却水温ＴWが高温側に
ある状態の継続時間を計時するためのカウンタのカウン
ト値COUNT、及び、冷却ファン高速モード指定フラグFLA
G3をクリアし（FLAG1←0,COUNT←0,FLAG3←０）、ステ
ップS213へ進む。

一方、上記ステップS203でＴW≧ＴWSET0、あるいは、ス
テップS204でＴW≧ＴWSET0−Ａと判定され、すなわち、
冷却水温ＴWが高温側にある場合には、ステップS208で
水温条件判別フラグFLAG1をセットし（FLAG1←１）、ス
テップS209へ進み、冷却ファン高速モード指定フラグFL
AG3の状態を判別する。

冷却ファン高速モード指定フラグFLAG3がFLAG3＝１、す
なわち既に高速（Hi）モードが指定されているときには
ステップS212へジャンプし、FLAG3＝０のときにはステ
ップS209からステップS210へ進む。

ステップS210では、カウンタをカウントアップして（CO
UNT←COUNT＋１）ステップS211へ進み、カウンタのカウ
ント値COUNTが設定値COUNTSETを越えたか否か、すなわ
ち、冷却水温ＴWがＴW≧ＴWSET0、あるいは、ＴW≧ＴWS
ET0−Ａの高温状態が設定時間継続したか否かを判別す
る。

上記ステップS211でCOUNT＜COUNTSETのときにはステッ
プS207へ進んで冷却ファン高速モード指定フラグFLAG3
をクリアして（FLAG3←０）ステップS213へ進み、COUNT
≧COUNTSETのときには、ステップS212で冷却ファン高速
モード指定フラグFLAG3をセットし（FLAG3←１）、ステ
ップS213へ進む。

ステップS213では、車速条件判別フラグFLAG2の状態を
判別し、FLAG2＝０のとき、すなわち、冷却ファン制御
ルーチンが初回のとき、あるいは、前回のルーチンで車
速Ｓが車輌停止、あるいは、低車速側のときにはステッ
プS214へ進ん、予め上記ROM22に格納されている第１の
車速設定値ＳSET0と（例えば、10Km/h）、現在の車速Ｓ
とを比較し、Ｓ＜ＳSET0のとき、ステップS216へ進んで
車速条件判別フラグFLAG2をクリアして（FLAG2←０）ス
テップS218へ進み、Ｓ≧ＳSET0のときには上記ステップ
S214からステップS217へ進んで車速条件判別フラグFLAG
2をセットし（FLAG2←１）、ステップS218へ進む。

一方、上記ステップS213でFLAG2＝１のとき、すなわ
ち、前回のルーチンで車輌走行状態のときにはステップ
S215へ進み、予めROM22に格納されている第２の車速設
定値ＳSET0−Ｂ、すなわち、上記第１の車速設定値ＳSE
T0から所定値Ｂ（例えば、最小分解能の１ビット相当
分）を減算した値と、現在の車速Ｓとを比較し、Ｓ＜Ｓ
SET0−ＢのときにはステップS216へ進み、Ｓ≧ＳSET0−
ＢのときにはステップS217へ進む。

これにより、第８図に示すように、制御ハンチングを防
止する車速条件のヒステリシスを設け、ステップS218へ
進む。

ステップS218では、冷却ファン高速モード指定フラグFL
AG3の状態を判別し、FLAG3＝１の場合には、ステップS2
30へ進み、リレー駆動回路28のトランジスタTR1,TR2を
共にONとして第１、第２制御リレーRY1,RY2を共にONす
ることにより、メイン、サブファンモードを高速（Hi）
モードとしてルーチンを抜ける。

したがって、冷却水温ＴWが高温設定値を越えた状態が
設定時間以上継続すると、無条件で直ちに高速（Hi）モ
ードとなる。

一方、上記ステップS218でFLAG3＝０のときには、ステ
ップS219以降へ進み、各条件に応じて冷却ファン17a,18
aが最適制御される。

ステップS219では、エアコンスイッチ状態を判別し、エ
アコンスイッチ26がOFFの場合にはステップS220へ進
み、水温ＴWの状態から冷却ファン17a,18aの作動モード
を中速（Mi）モードと停止（OFF）モードとに切換え
る。

すなわち、ステップS220で水温条件判別フラグFLAG1の
状態で判別し、FLAG1＝１のときには冷却水温Ｔwが高温
側にあるため、ステップS229へ進んでリレー駆動回路28
のトランジスタTR1をONして第１制御リレーRY1をONする
と共に、トランジスタTR2をOFFして第２制御リレーRY2
をOFFにし、メイン、サブファンモードを中速（Mi）モ
ードとしてルーチンを抜け、FLAG1＝０のときには、冷
却水温ＴWが低温側にあり、オーバーヒートまで余裕が
あるため、ステップS221へ進み、リレー駆動回路28のト
ランジスタTR1,TR2を共にOFFとして第1,第２制御リレー
RY1,RY2を共にOFFにすることにより、メイン、サブファ
ンモードを停止（OFF）モードとして冷却ファンによる
騒音防止を図る。

一方、エアコンスイッチ26がONでエアコン作動状態のと
きには、上記ステップS219からステップS222へ進み車速
条件判別フラグFLAG2を参照することにより、車輌走行
状態が判別される。

FLAG2＝０で、車輌停止あるいは車輌低速状態のときに
は、ステップS223,S224により冷却水温ＴWと冷媒圧力ス
イッチ27の状態に基づき、メイン、サブファンモード
を、低速（Lo）モードとするか中速（Mi）モードとする
かを決定する。

上記ステップS222では、FLAG2＝０のときステップS223
へ進んで水温条件判別フラグFLAG1を参照し、FLAG1＝１
で冷却水温ＴWが高温側のときには、上記ステップS223
からステップS229へ進み、メイン、サブファンモードを
中速（Mi）モードとしてルーチンを抜ける。

また、上記ステップS223で、FLAG1＝０で冷却水温ＴWが
低温側のときにはステップS224へ進み、冷媒圧力スイッ
チ27の状態を判別し、冷媒圧力スイッチ27がONでエアコ
ンの負荷が高いときには、コンデンサ9aによる放熱性を
向上すべく上記ステップS224からステップS229へ進み、
メイン、サブファンモードを中速（Mi）モードとしてル
ーチンを抜け、冷媒圧力スイッチ27がOFFでエアコンの
負荷が低いときには上記ステップS224からステップS228
へ進んでリレー駆動回路28のトランジスタTR1をOFFして
第１制御リレーRY1をOFFすると共に、トランジスタTR2
をONして第２制御リレーRY2をONにし、メイン、サブフ
ァンモードを低速（Lo）モードとしてルーチンを抜け
る。

一方、上記ステップS222でFLAG2＝１で車輌走行状態と
判別されたときには、ステップS225以降へ進み、冷却水
温ＴWと冷媒圧力スイッチ27の状態とから冷却ファンの
作動モードを、低速（Lo）モード、中速（Mi）モード、
高速（Hi）モードのいずれかに切換える。

すなわち、上記ステップS225で水温条件判別フラグFLAG
1の状態を判別し、FLAG1＝０で冷却水温ＴWが低温側の
ときにはステップS226へ進み、冷媒圧力スイッチ27の状
態を判別し、冷媒圧力スイッチ27がOFFのときには、ス
テップS228へ進み、メイン、サブファンモードを低速
（Lo）モードとしてルーチンを抜け、冷媒圧力スイッチ
27がONのときには、上記ステップS226からステップS229
へ進んでメイン、サブファンモードを中速（Mi）モード
としてルーチンを抜ける。

また、上記ステップS225で、FLAG1＝１の冷却水温ＴWが
高温側のときには、ステップS227へ進んで冷媒圧力スイ
ッチ27の状態を判別し、冷媒圧力スイッチ27がOFFのと
き、すなわち、エアコンの負荷は比較的低いが冷却水温
ＴWが高いときにはステップS229へ進み、メイン、サブ
ファンモードを中速（Mi）モードとしてルーチンを抜け
る。

上記ステップS227で冷媒圧力スイッチ27がONのとき、す
なわち、車輌走行状態かつエアコン動作状態でエンジン
負荷が比較的大きく、エアコンの負荷も高く、冷却水温
ＴWが高温側にあるため、ステップS230へ進んでメイ
ン、サブファンモードを高速（Hi）モードとしてルーチ
ンを抜ける。

このように、冷却ファンの作動モードが第６図に示す条
件に従って緻密に制御され、エネルギー浪費を防止する
とともに騒音低減を図り、しかも、冷却水温ＴWが高温
設定値を越えて設定時間を経過した場合には、無条件で
冷却ファンの最大能力駆動状態である高速モードとす
る。

これにより、エンジンがいかなる運転状態にあろうとも
確実にオーバーヒートを防止することができるのであ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、エンジンの運転状
態に係わるパラメータに基づいてラジエータの冷却ファ
ン駆動状態が複数段に切換えられ、エンジンの冷却水温
が高温設定値を越えた状態が設定時間を越えて継続する
と、上記冷却ファンの駆動状態が上記パラメータにかか
わらず強制的に最大能力駆動状態にされ、上記冷却水温
が上記高温設定値以下となるまで保持される。

従って、上記冷却ファンをエンジンの運転状態に応じて
緻密に制御することができ、騒音低減を達成することが
できるとともにエネルギー浪費を防止することができ、
しかも、あらゆる運転状態に対してオーバーヒートを防
止することができるなど優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示すクレーム対応図、第２
図以下は本発明の一実施例を示し、第２図はエンジンの
冷却制御系を示す概略図、第３図は冷却ファンの作動モ
ードを示す説明図、第４図は冷却ファンの初期制御手順
を示すフローチャート、第５図は冷却ファンの制御手順
を示すフローチャート、第６図は冷却ファンの制御条件
を示す説明図、第７図は冷却水温による冷却ファン駆動
状態の切換えヒステリシスを示す説明図、第８図は車速
による冷却ファン駆動状態の切換えヒステリシスを示す
説明図である。 M1……冷却ファン駆動状態切換え手段 M2……高温状態計時手段 M3……最大能力駆動強制手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの運転状態に係わるパラメータに
   基づいてラジエータの冷却ファン駆動状態を複数段に切
   換える冷却ファン駆動状態切換え手段と、 エンジンの冷却水温が高温設定値を越えたとき、この高
   温設定値を越えた状態の継続時間を計時する高温状態計
   時手段と、 上記高温状態計時手段での計時が設定時間を越えたと
   き、上記冷却ファン駆動状態切換え手段に対し、上記冷
   却ファンの駆動状態を上記パラメータにかかわらず強制
   的に最大能力駆動状態とし、この最大能力駆動状態を上
   記冷却水温が上記高温設定値以下となるまで保持させる
   最大能力駆動強制手段とを備えたことを特徴とする冷却
   ファンの制御装置。