JPH10280955A

JPH10280955A - 車両用エンジンの冷却ファン制御装置

Info

Publication number: JPH10280955A
Application number: JP9830597A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Hara; 潤一郎原
Original assignee: Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1997-04-01
Filing date: 1997-04-01
Publication date: 1998-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却水の温度に対応して適切に冷却ファン回
転を制御し、高速走行時の車速風による冷却ファンの連
れ回りによる油圧モータの破損を防止する。【解決手段】制御アンプ１７により車速センサ１５に
よる車両の速度、水温センサ１６による冷却水の温度に
応じて流量制御弁３のデューティ比を制御し冷却ファン
８を駆動する油圧モータの回転数を制御する。低速領域
では中速領域よりも水温が高くなるまで冷却ファンの回
転数増大を開始せず、広範囲にわたって静粛性が確保さ
れる。高速領域では冷却ファンの連れ回り回転数を考慮
した最低回転数で積極的に回転させることにより作動油
の発泡を抑えるので油圧モータの破損が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両に
搭載され、ポンプからの油圧駆動により回転する冷却フ
ァンを制御する車両用エンジンの冷却ファン制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用エンジンの冷却ファン制御
装置として、例えば実公平５−３１２０９号公報や、実
開平２−２４０３４号公報に開示された技術が知られて
いる。前者は、エンジンの回転数が高いほど冷却ファン
回転を低下させるものであり、後者は、エンジンの回転
数に応じて冷却ファン回転数を順次低、高、低と制御す
るものである。両者ともにポンプの耐久性向上、ポンプ
騒音の低減、ならびに伝動ベルトの耐久性向上を目的と
している。

【０００３】そのほか、負荷低減のために、車両の走行
速度が高いほど冷却ファンの回転数を低下させるものも
提案されている。これは、走行速度が高い場合にはラム
圧、すなわちいわゆる車速風による冷却が期待できるた
め、高速走行時には冷却ファン回転数を低下させて油圧
発生用ポンプのエンジンに対する動力負荷を低減しよう
とするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
エンジンの回転数に応じて冷却ファン回転数を制御する
もの場合には、エンジンの負荷により冷却冷媒の温度が
高くなるときでも、冷却ファンの回転数を上昇させるこ
とができず、また、冷却冷媒の温度を車両の走行速度に
応じて適切に制御する点については考慮されていない。
一方、走行速度が高いほど冷却ファンの回転数を単純に
低下させるものでは、走行速度が高いときに逆に車速風
で冷却ファンが連れ回りしてしまって、油圧モータが破
損する可能性がある。

【０００５】すなわち、車両の速度が高い状態では車両
外部の空気がエンジンルームに高速に入ってくるため、
冷却ファンを低回転にすべく油圧モータへの作動油の供
給が少ないと、冷却ファンは油圧モータで駆動される以
上に回転してしまう。この結果、油圧モータの作動油の
入口側では作動油の流入不足が発生し、作動油の圧力が
減少して作動油内に発泡現象が発生する。この発生した
泡は次の瞬間には周囲の作動油の圧力により急激に潰さ
れ、その際生じる衝撃波により、油圧モータを構成する
部品の作動油に触れる部分が浸食されることになる。ま
たこの際に生じる磨耗粉が油圧モータ内部の間隙に入り
込み、焼き付き等の破損現象を引き起こすことにもな
る。

【０００６】したがって本発明は、上記従来の問題点に
鑑み、冷却冷媒の温度に対応させてより適切に冷却ファ
ン回転が制御され、また高速走行時に車速風で冷却ファ
ンが連れ回りして油圧モータが破損することのない車両
用エンジンの冷却ファン制御装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、車
両用エンジンにより駆動されて油圧を発生するポンプ
と、ポンプからの油圧により冷却ファンを回転駆動する
油圧モータと、ポンプから油圧モータへの作動油の流量
を制御する流量制御弁と、車両の走行速度を検出する車
速検出手段と、エンジンの冷却冷媒の温度を検出する温
度検出手段と、車両の走行速度と冷却冷媒の温度に応じ
て、流量制御弁を制御する制御手段とを有するものとし
た。

【０００８】上記制御手段は、冷却冷媒の温度の変化に
応じて作動油の流量を増減するように流量制御弁を制御
するとともに、車両の走行速度に応じて流量制御弁によ
る作動油の流量の増減制御領域を異ならせ、増減制御領
域より低い温度範囲では作動油の流量を所定の最低値と
するものとすることができる。その際とくに、車両の走
行速度を低速、中速および高速の３領域に分け、制御手
段は中速領域において冷却冷媒の温度が他の領域におけ
るよりも低い範囲で作動油の流量を増減させるのが好ま
しい。

【０００９】また、上記作動油の流量の最低値は、冷却
ファンの回転音が車両の風切音にマスキングされる回転
数に対応する値とするのがよい。さらに、制御手段は、
高速領域においては上記最低値を車速風による冷却ファ
ンの連れ回り回転速度に対応する値とするべく流量制御
弁を制御するのが望ましい。

【００１０】

【作用】制御手段が流量制御弁を制御することによりポ
ンプから油圧モータへの作動油の流量を調節し、これに
より冷却ファンの回転数が制御される。この際、制御手
段は車両の走行速度と冷却冷媒の温度に応じて冷却ファ
ンの回転数が調節されるように流量制御弁を制御するか
ら、冷却冷媒の温度に対応した適切な冷却ファン回転数
が得られるとともに、車速風による冷却も有効に利用し
て動力負荷も低減される。

【００１１】とくに冷却冷媒の温度の変化に応じて作動
油の流量を増減するように流量制御弁を制御するととも
に、車両の走行速度に応じて流量制御弁による作動油の
流量の増減制御領域を異ならせることにより、運転状態
による冷却の要求度合いに応じた制御ができるから、冷
却の必要が大きくない領域のファン騒音が低減される。
例えば、車両の走行速度を低速、中速および高速の３領
域に分け、冷却要求の大きい中速領域において冷却冷媒
の温度が他の領域におけるよりも低い範囲で作動油の流
量を増減させることにより、低速領域では冷却冷媒の温
度が比較的高くなるまで冷却ファンの回転数増大が開始
されず、とくにその間冷却ファンの回転音が車両の風切
音にマスキングされる回転数に維持することにより、広
範囲にわたって静粛性が確保される。

【００１２】さらに、高速領域の比較的低温の範囲で
は、車速風による冷却ファンの連れ回り回転速度に対応
する値とするべく流量制御弁を制御することにより、車
速風による冷却ファンの連れ回りがあっても作動油内の
発泡現象の発生が防止される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を実施例
により説明する。図１は実施例の構成を示す図である。
エンジン１の冷却冷媒としての冷却水を冷却するため
熱交換器９が設置され、この熱交換器９に油圧モータ７
で駆動される冷却ファン８が付設されている。エンジン
１と熱交換器９は図示しない冷却水ホースで接続されて
いる。エンジン１には当該エンジンの駆動により高油圧
を出力するポンプ２が備えられている。ポンプ２の流出
側は配管４を介して流量制御弁３の流入側に接続されて
おり、流量制御弁３の流出側は配管５を介して油圧モー
タ７の流入側に接続されている。また流量制御弁３の他
の流出側は配管６を介してポンプ２の流入側に接続され
ている。

【００１４】流量制御弁３は、後述する制御手段として
の制御アンプ１７により制御され、ポンプ２からの作動
油を油圧モータ７とポンプ２の流入側へ分配する比率を
調整し、これにより油圧モータ７の回転数、したがって
冷却ファン８の回転数を制御する。一方、油圧モータ７
の流出側は、配管１０を介して作動油冷却用熱交換器１
１の流入側に接続されている。作動油冷却用熱交換器１
１は、ポンプ２により加圧されて高温となった作動油を
冷却して、作動油の粘性低下を防止し、ポンプ２や油圧
モータ７における作動油の漏れを減少させる。作動油冷
却用熱交換器１１の流出側は、配管１２を介して貯油タ
ンク１３に接続されている。貯油タンク１３は、油圧系
内部の作動油の増減があっても正常に油圧系を作動させ
るために作動油を貯油する。貯油タンク１３は、配管１
４を介してポンプ２の流入側に接続されている。

【００１５】冷却水の温度を検出する温度検出手段とし
てエンジン１に備えられた水温センサ１６が制御アンプ
１７に接続され、また、車両の走行速度を検出する車速
検出手段としての車速センサ１５も制御アンプ１７に接
続されている。制御アンプ１７は、車速センサ１５の出
力と水温センサ１６の出力に応じて流量制御弁３を制御
する。

【００１６】具体的には、図２に示すように、走行速度
が低速領域である場合には、エンジン１の発熱量が低
く、比較的高い冷却水の温度でも冷却性が良いため、冷
却水の温度が１００℃になるまでは流量制御弁３のデュ
ーティ比を最低値Ｄ０に固定し、１００℃を越えた時点
から冷却水温度の上昇に対応させて流量制御弁３のデュ
ーティ比の増大を開始する。そして、冷却水温度が上昇
して略１１２℃に達するとデューティ比は１００％とな
り、その後は冷却ファンは最大回転数に保持される。一
方、エンジン１の負荷の減少等で冷却水温度が上記１１
２℃以上の状態から下降していく場合には、ヒステリシ
スを持たせて冷却水温度が略１０７℃まで下がってから
流量制御弁３のデューティ比の減少を開始する。

【００１７】走行速度が中速領域である場合には、エン
ジン１の発熱量が比較的高いため、冷却水の温度が８５
℃を越えると流量制御弁３のデューティ比の増大を開始
し、１００℃で１００％とする。冷却水温度の１００℃
以上の状態から下降時には、冷却水温度が略９５℃まで
下がってから流量制御弁３のデューティ比の減少を開始
する。

【００１８】そして走行速度が高速領域である場合に
は、冷却水の温度が９６℃を越えると流量制御弁３のデ
ューティ比の増大を開始し、略１０８℃で１００％とす
る。冷却水温度の１０８℃以上の状態から下降時には、
冷却水温度が略１０３℃まで下がってから流量制御弁３
のデューティ比の減少を開始する。

【００１９】ここで、流量制御弁３のデューティ比の増
大開始前の最低値Ｄ０としては、冷却ファン８の回転音
が当該時点の走行速度における車両の風切音を越えずマ
スキングされる範囲で冷却ファン８を積極的に回転させ
るデューティ比が望ましい。なお、高速領域では、車速
風による連れ回り回転数を越える回転数が得られるデュ
ーティ比Ｄ１とする。これら風切音を超えない冷却ファ
ン８の回転数あるいは連れ回り回転数は、走行速度に対
応させて実験的に求めておくことができ、車両用の冷却
ファンの場合には概略デューティ比５％程度で風切音を
超えない回転数および連れ回り回転数の両者を実現する
ことができる。

【００２０】次に、図３から図５を参照して、上記制御
アンプ１７による流量制御弁３の制御の流れについて説
明する。先ずステップ３０１で、現在の冷却水の温度
（水温）と走行速度を入力する。ステップ３０２では、
現在の走行速度が低速領域であるか否かをチェックす
る。低速領域でないときには図４に示すステップ４０２
へ進むが、低速領域である場合にはステップ３０３へ進
み、水温の上昇中であるか否かを判断する。

【００２１】ステップ３０３において水温上昇中ではな
いと判断された場合には、ステップ３０７へ進むが、水
温上昇中の場合にはステップ３０４へ進み、水温が１０
０℃以上であるか否かをチェックする。ここで水温が１
００℃以上であるときはステップ３０５へ進み、水温の
上昇に応じて増大するデューティ比を設定して、次のス
テップ３１２で当該デューティ比に基づいて流量制御弁
３を制御する。このあとはステップ３０１へ戻って上記
フローを繰り返す。

【００２２】一方、ステップ３０４のチェックで水温が
１００℃よりも低い場合には、ステップ３０５のかわり
にステップ３０６で、流量制御弁３のデューティ比を最
低値Ｄ０、例えば５％に設定する。また水温上昇中でな
いとき、ステップ３０７では水温の低下中であるか否か
を判断する。ここで水温低下中ではないと判断された場
合には、水温に変化がない状態であるから、ステップ３
１１へ進み、流量制御弁３のデューティ比を現在の値に
維持する。

【００２３】一方、水温低下中のときにはステップ３０
８へ進み、水温が１０７℃以下であるか否かをチェック
する。ここで水温が１０７℃以下のときには、ステップ
３０９へ進み、水温の下降に応じて減少するデューティ
比を設定して、次のステップ３１２で当該デューティ比
に基づいて流量制御弁３を制御する。また、水温が１０
７℃よりも高いと判断された場合には、水温低下中であ
っても依然として水温が高い場合であるから、ステップ
３１０で流量制御弁３のデューティ比を１００％に維持
する。

【００２４】ステップ３０２におけるチェックで走行速
度が低速領域ではない場合には、図４に示すステップ４
０２へ進み、走行速度が中速領域であるか否かをチェッ
クする。ここで走行速度が中速領域であるときには、
図４に示すフローを進む。このフローは図３に示したフ
ローと基本的に同様であるから、詳しい説明は省略す
る。相違する点は、ステップ４０４で水温が８５℃以上
であるか否かをチェックし、ステップ４０８で水温が９
５℃以下であるか否かをチェックする点のみである。す
なわち、低速領域と中速領域では、図２に示すように水
温における制御範囲が相違している。

【００２５】つぎにステップ４０２におけるチェックで
走行速度が中速領域ではない場合には、走行速度が高速
領域であることになる。この場合は図５に示すステップ
５０３へ進み、水温の上昇中であるか否かを判断する。
水温上昇中の場合にはステップ５０４へ進み、水温が９
６℃以上であるか否かをチェックする。ここで水温が９
６℃以上であるときはステップ５０５へ進み、水温の上
昇に応じて増大するデューティ比を設定して、次のステ
ップ５１５で当該デューティ比に基づいて流量制御弁３
を制御する。このあとはステップ３０１へ戻る。

【００２６】また、ステップ５０４のチェックで水温が
９６℃よりも低い場合には、ステップ５０５のかわりに
ステップ５０６で、流量制御弁３のデューティ比を車速
風による連れ回り回転数を越える回転数が得られる値Ｄ
１に設定する。一方、ステップ５０３でのチェックにお
いて水温上昇中でないときは、ステップ５０７に進ん
で、水温の低下中であるか否かを判断する。ここで、水
温低下中のときにはステップ５０８へ進み、水温が１０
３℃以下であるか否かをチェックする。ここで水温が水
温が１０３℃よりも高いと判断された場合には、水温低
下中であっても依然として水温が高い場合であるから、
ステップ５１０で流量制御弁３のデューティ比を１００
％に維持する。

【００２７】また、水温が１０３℃以下のときには、ス
テップ５０９へ進み、水温の下降に応じて減少するデュ
ーティ比を設定する。ここに設定されたデューティ比
は、次のステップ５１２において、最低値Ｄ１以下であ
るかどうかチェックする。そして最低値Ｄ１より高けれ
ばステップ５１５に進んで当該デューティ比に基づいて
流量制御弁３を制御する。一方、ステップ５０９で設定
されたデューティ比が最低値Ｄ１以下であるときは、ス
テップ５１４でデューティ比をＤ１に設定し直してから
ステップ５１５に進む。

【００２８】つぎに、ステップ５０７において水温低下
中ではないと判断された場合には、水温に変化がない状
態であるから、ステップ５１１へ進み、流量制御弁３の
デューティ比を現在値維持の値に設定する。ここに設定
されたデューティ比は、次のステップ５１３において、
最低値Ｄ１以下であるかどうかチェックする。そして最
低値Ｄ１より高ければそのままステップ５１５に進む。
しかし、ステップ５１１で設定されたデューティ比が最
低値Ｄ１以下であるときは、ステップ５１４でデューテ
ィ比をＤ１に設定し直してからステップ５１５に進む。

【００２９】なお、図３〜図５のフローには水温がデュ
ーティ比１００％を要求する温度以上まで上昇した後下
降する場合について示したが、例えば中速領域で、水温
が９０℃まで上昇してラインＡ上のデューティ比αのａ
点に至った後、水温が下降する場合にも、同様にヒステ
リシスをもたせて、ラインＢ上のｂ点に対応する８５℃
までデューティ比αを維持し、そのあとラインＢにそっ
てデューティ比を減少するよう制御が行われる。

【００３０】以上のように、低速領域での制御では、冷
却水の温度が１００℃以上にならなければ冷却ファン８
の回転数を所定の最低回転数以上に上昇させないから、
風切音よりも冷却ファン８の回転音を低く抑えることが
でき、静かな走行を得ることができる。同じく中速領域
においても、回転数増大開始までは風切音よりも冷却フ
ァン８の回転音を低く抑えることができる。

【００３１】また、走行速度が高い場合には、車両外部
からエンジンルーム内への侵入空気量（車速風）が非常
に多くエンジン冷却性能に不足はないが、この車速風に
よる連れ回り回転数を越える回転数が得られる程度に流
量制御弁のデューティ比を制御するので、冷却ファン８
の連れ回りによって油圧モータ７が破損するのが防止さ
れる。

【００３２】以上のとおり本実施例では、低速、中速、
高速に応じて水温の制御範囲を設定し、現在の走行速度
と水温に基づいて走行速度に適した水温に制御するべく
流量制御弁３のデューティ比を制御し、これにより冷却
ファン８の回転数を制御するようにしたから、常に走行
に適した最適な冷却を行うことができると共に、特に低
速、中速では静かな走行を得ることができる。また、高
速領域では、流量制御弁３のデューティ比に冷却ファン
８の連れ回りを考慮した最低値Ｄ１を設定しているの
で、冷却ファン８の連れ回りにより油圧モータ７が破損
する事態を防止することができる。

【００３３】なお、実施例では走行速度を低速、中速、
高速の３領域に分け、それぞれに水温の制御範囲を設定
しているが走行速度の領域数ならびに制御範囲の具体的
な数値は例示したものに限定されるものでなく、車両形
式やエンジン等に応じて種々変更することが可能であ
る。

【００３４】また、実施例では高速領域における流量制
御弁のデューティ比の最低値を冷却ファン８の車速風に
よる連れ回り回転数を越える回転数に対応する値として
いるが、連れ回り回転数より低い回転数に対応するデュ
ーティ比であっても相当程度に積極的に回転させること
により、油圧モータ７の破損のおそれが軽減される効果
がある。要は、車速風による連れ回り回転数を考慮して
積極的に油圧モータへ作動油を供給すればよい。さらに
また、実施例では制御アンプがデューティ制御により流
量制御弁を制御するものとしたが、これに限定されず、
流量制御弁は任意の制御方式により制御することができ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上のとおり、本発明は、冷却ファンを
回転駆動する油圧モータとポンプの間に設けられた流量
制御弁を、車両の走行速度と冷却冷媒の温度に応じて制
御するものとしたので、冷却冷媒の温度に対応した適切
な冷却ファン回転数が得られるとともに、車速風による
冷却も有効に利用して動力負荷も低減されるという効果
を有する。

【００３６】とくに冷却冷媒の温度の変化に応じて作動
油の流量を増減するとともに、車両の走行速度に応じて
流量制御弁による作動油の流量の増減制御領域を異なら
せることにより、運転状態による冷却の要求度合いに応
じた制御ができるから、冷却の必要が大きくない領域の
ファン騒音が低減される。すなわち、冷却要求の大きい
中速領域において冷却冷媒の温度が他の領域におけるよ
りも低い範囲で作動油の流量を増減させることにより、
これを除く低速領域では冷却冷媒の温度が比較的高くな
るまで広範囲にわたって静粛性が確保される。

【００３７】さらに、高速領域の比較的低温の範囲で、
流量制御弁の制御量の最低値を車速風による冷却ファン
の連れ回り回転速度に対応する値とすることにより、冷
却ファンの連れ回りがあっても油圧モータの破損が防止
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示す図である。

【図２】実施例における制御例を示すグラフである。

【図３】実施例における制御の流れを示すフローチャー
トである。

【図４】実施例における制御の流れを示すフローチャー
トである。

【図５】実施例における制御の流れを示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

１エンジン２ポンプ３流量制御弁４、５、６、１０、１２、１４配管７油圧モータ８冷却ファン９熱交換器１１作動油冷却用熱交換器１３貯油タンク１５車速センサ（車速検出手段）１６水温センサ（温度検出手段）１７制御アンプ（制御手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両用エンジン（１）により駆動されて
油圧を発生するポンプ（２）と、該ポンプからの油圧に
より冷却ファンを回転駆動する油圧モータ（７）と、前
記ポンプから油圧モータへの作動油の流量を制御する流
量制御弁（３）と、車両の走行速度を検出する車速検出
手段（１５）と、エンジンの冷却冷媒の温度を検出する
温度検出手段（１６）と、前記車両の走行速度と冷却冷
媒の温度に応じて、前記流量制御弁を制御する制御手段
（１７）とを有することを特徴とする車両用エンジンの
冷却ファン制御装置。
【請求項２】前記制御手段（１７）は、前記冷却冷媒
の温度の変化に応じて作動油の流量を増減するように前
記流量制御弁（３）を制御するとともに、車両の走行速
度に応じて流量制御弁による作動油の流量の増減制御領
域を異ならせ、該増減制御領域より低い温度範囲では作
動油の流量を所定の最低値とするものであることを特徴
とする請求項１記載の車両用エンジンの冷却ファン制御
装置。
【請求項３】前記車両の走行速度が低速、中速および
高速の３領域に分けられ、前記制御手段（１７）は中速
領域において冷却冷媒の温度が他の領域におけるよりも
低い範囲で前記作動油の流量を増減させることを特徴と
する請求項２記載の車両用エンジンの冷却ファン制御装
置。
【請求項４】作動油の流量の前記最低値が、冷却ファ
ンの回転音が車両の風切音にマスキングされる回転数に
対応する値であることを特徴とする請求項２または３記
載の車両用エンジンの冷却ファン制御装置。
【請求項５】前記制御手段（１７）は、高速領域にお
いて作動油の流量の前記最低値を車速風による冷却ファ
ンの連れ回り回転速度に対応する値とするべく流量制御
弁（３）を制御することを特徴とする請求項２または３
記載の車両用エンジンの冷却ファン制御装置。