JPH11257076A - 冷却ファンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却ファンの回転数制御の適正化を図る。 【解決手段】 第１水温検出手段１４で検出される冷却
水の水温Ｔ1が所定値Ｔa以下の場合には、第２水温手段
１５により検出した水温Ｔ2に応じて冷却ファン１１の
回転数Ｄを制御するので、冷却ファン１１の無駄な稼働
を防止することができると共に効果的に冷却水を空冷す
ることができる一方、第１水温検出手段１４で検出され
る冷却水の水温Ｔ1が所定値Ｔaを越えた場合には、制御
手段が該第１水温検出手段１４により検出される冷却水
の水温Ｔ1が所定値Ｔa以下になるまでラジエータ５に対
向して設けた冷却ファン１１を作動させて冷却水を空冷
し、エンジン排出側の冷却水の水温を下げるので、エン
ジンルームの熱環境を適正に保ち、周辺部品への熱によ
る影響を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの冷却水
を冷却するための冷却ファンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷却ファンの制御装置としては、
例えば特開昭５８−９６１１９号公報に示されているよ
うに、水温センサによりエンジンの冷却水温が検出さ
れ、その検出結果に基づいて、ラジエータに対向して設
けられた冷却ファンを作動・停止するようにしてある。

【０００３】すなわち、検出水温が冷却ファン作動用の
設定温度よりも高くなった場合には、冷却水を冷却する
必要が生じたものとして、コンピュータが冷却ファンを
作動させる一方、検出水温が停止用の設定温度よりも低
くなった場合には、冷却水を冷却する必要がなくなった
ものとして、前記コンピュータが冷却ファンを停止させ
て、冷却水の水温の異常な上昇又は低下の抑制を制御す
るようにしてある。

【０００４】ところで、このような冷却系においては、
一般的にエンジン本体とラジエータの間にサーモスタッ
トが設けられている。

【０００５】このサーモスタットは、冷却水の水温によ
り自己開閉する弁の一種で、冷却水の水温が所定値未満
の時はエンジンおよびラジエータ間の通路を閉塞して、
ラジエータからエンジン本体への流入を遮断する一方、
冷却水の水温が所定値を越えるとエンジンおよびラジエ
ータ間の通路を開放し、ラジエータからエンジン本体へ
の流入を許容するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構造では、
冷却水の水温を検出する水温センサは、エンジン本体の
冷却水排出口などエンジン本体内から排出される冷却水
の水温を検出するエンジン排出口側、もしくは、ラジエ
ータのロアタンクやラジエータとエンジン本体との配管
途中などラジエータにより冷却され、エンジン本体内に
供給される冷却水の水温を検出するエンジン供給口側の
何れか一方に設けてあるのが一般的であった。

【０００７】このように例えば、エンジン排出側にのみ
水温センサを設け、該水温センサによりエンジン排出側
の冷却水の水温を検出して、水温が設定値を越えた時に
はコンピュータによって冷却ファンを作動させて冷却水
の水温の異常な上昇を抑制しようとした場合、エンジン
本体とラジエータとの間に設けたサーモスタットが水温
が上昇してもすぐには全開にはならず徐々に開いていく
ので、開弁初期にはラジエータからエンジン本体への流
入が少いために効果的に冷却水の水温を下げることがで
きず、従って、冷却ファンの稼働率が増えてしまうとい
う事態が生じる恐れがあった。

【０００８】その結果、冷却ファンの回転に伴う騒音発
生時間の増大、冷却ファンの耐久性低下、燃費の悪化と
いった各種不具合が生じる恐れがあった。

【０００９】一方、エンジン周辺部品の熱対策など、エ
ンジンルームの熱環境上はエンジン排出側の水温を一定
温度範囲にしておくことが好ましいが、エンジン供給側
にのみ水温センサを設けた場合、エンジン出入口での水
温差が常に一定ではないため、このエンジン供給側の水
温センサだけでエンジン排出側の水温を一定温度範囲に
保つことは困難で、エンジン周辺部品の熱対策など各種
対策を施す必要があった。

【００１０】そこで本発明は、冷却ファン稼働率が増え
ることによる不具合の発生を抑制すると共に、エンジン
排出側の水温を一定値範囲に保ち、エンジンルーム内の
熱環境の向上を図ることのできる冷却ファンの制御装置
を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１にあっては、水
冷式エンジンの冷却水を冷却するためのラジエータと、
該ラジエータに対向して設けられた冷却ファンと、エン
ジンからラジエータへ排出される冷却水温度を検出する
第１水温検出手段と、ラジエータからエンジンへ供給さ
れる冷却水温度を検出する第２水温検出手段と、前記第
１水温検出手段により検出された冷却水温度が所定値よ
りも低い場合、前記第２水温検出手段により検出された
冷却水温度に応じて冷却ファンの回転数を制御し、ま
た、前記第１水温検出手段により検出された冷却水温度
が所定値を越えた場合、前記第１水温検出手段により検
出された冷却水温度に応じて冷却ファンの回転数を制御
する制御手段とを備えたことを特徴としている。

【００１２】請求項２にあっては、請求項１に記載の所
定値は、車速，エンジン回転数，トルクの何れかに応じ
て設定されることを特徴としている。

【００１３】請求項３にあっては、請求項１，２に記載
の制御手段は、前記第１水温検出手段により検出された
冷却水温度が前記所定値を越えた場合、現在の冷却水温
度と所定時間後の冷却水温度とから平均水温を算出し、
該平均水温が前記所定値よりも低い場合、前記第２水温
検出手段により検出された冷却水温度に応じて前記冷却
ファンの回転数を制御し、また、前記平均水温が前記所
定値よりも高い場合、前記第１水温検出手段により検出
された冷却水の水温に応じて前記冷却ファンの回転数を
制御するようにしたことを特徴としている。

【００１４】

【発明の効果】請求項１によれば、水冷式エンジンの冷
却水を冷却するためのラジエータと、該ラジエータに対
向して設けられた冷却ファンと、エンジンからラジエー
タへ排出される冷却水温度を検出する第１水温検出手段
と、ラジエータからエンジンへ供給される冷却水温度を
検出する第２水温検出手段と、前記第１水温検出手段に
より検出された冷却水温度が所定値よりも低い場合、前
記第２水温検出手段により検出された冷却水温度に応じ
て冷却ファンの回転数を制御し、また、前記第１水温検
出手段により検出された冷却水温度が所定値を越えた場
合、前記第１水温検出手段により検出された冷却水温度
に応じて冷却ファンの回転数を制御する制御手段とを備
えてあるため、第１水温検出手段で検出されるエンジン
排出側の冷却水の水温が基準値以下の場合には、ラジエ
ータを介した水温を検出する第２水温手段により検出し
た水温に応じてラジエータに対向して設けた冷却ファン
の回転数を制御するようにしてあるので、エンジン本体
とラジエータとの間に設けたサーモスタットがラジエー
タからエンジン本体への経路を閉塞しているときには、
第２水温検出手段で検出される水温に変化は現れずに冷
却ファンの無駄な稼働を防止することができると共に、
前記サーモスタットがラジエータからエンジンへの経路
を開放したときには、前記第２水温検出手段により冷却
水の水温を検出して、制御手段により水温に応じてラジ
エータに対向して設けた冷却ファンの回転数を制御し、
効果的に冷却水を空冷することができる一方、第１水温
検出手段で検出される冷却水の水温が基準値を越えた場
合には、制御手段が該第１水温検出手段により検出され
る冷却水の水温が基準値以下になるまでラジエータに対
向して設けた冷却ファンを作動させて冷却水を空冷し、
エンジン排出側の冷却水の水温を下げるので、エンジン
ルームの熱環境を適正に保ち、周辺部品への熱による影
響を低減することができる。

【００１５】請求項２によれば、請求項１の効果に加え
て、前記所定値は、車速，エンジン回転数，トルクの何
れかに応じて設定されるようにしてあるため、エンジン
のアイドリング時や走行時など運転状況に応じて冷却フ
ァンの回転数制御を行うことができる。

【００１６】請求項３によれば、請求項１，２の効果に
加えて、前記制御手段は車両の急加速、急減速時などエ
ンジン負荷や車速が大きく変化した際に、一時的にエン
ジン排出側の冷却水の水温が大きく上昇変化して、第１
水温検出手段により検出された冷却水温度が前記所定値
を越えた場合、現在の冷却水温度と所定時間後の冷却水
温度とから平均水温を算出し、該平均水温が前記所定値
よりも低い場合、前記第２水温検出手段により検出され
た冷却水温度に応じて前記冷却ファンの回転数を制御
し、また、前記平均水温が前記所定値よりも高い場合、
前記第１水温検出手段により検出された冷却水の水温に
応じて前記冷却ファンの回転数を制御するようにしてあ
るため、冷却水の水温が一時的な変化なのかどうかを判
断し、第１水温検出手段と、第２水温検出手段との切り
替え頻度を抑制し、適正に冷却ファンの回転数制御を行
うことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
と共に詳述する。

【００１８】図１は、本発明を適用した冷却ファンの制
御装置の概略構成を示すもので、１はエンジン本体を示
しており、このエンジン本体１が加熱するのを防止する
ためにその内部に図外のウォータージャケットを設け、
該ウォータージャケット内に冷却水を流すことによって
エンジン本体１を水冷するようにしてある。

【００１９】エンジン本体１の前方には、アッパタンク
２、コア３、ロアタンク４からなるラジエータ５が配置
してある。コア３はアッパタンク２及びロアタンク４を
連結する図外の多数本のチューブとそれらチューブの周
囲に設けられた図外の冷却フィンとを備えている。

【００２０】６はエンジン本体１の冷却水排出口にその
一端を接続した冷却水の第１通路を示し、該第１通路６
の他方端は前記ラジエータ５のアッパタンク２に接続し
てある。

【００２１】また、７はエンジン本体１の冷却水供給口
にその一端を接続した冷却水の第２通路を示しており、
該第２通路７の他方端は前記ラジエータ５のロアタンク
４に連通してある。

【００２２】これら第１通路６，第２通路７，エンジン
本体１内の図外のウォータージャケット，ラジエータ
５，及び後述するバイパス通路８により冷却水通路９を
形成している。

【００２３】この冷却水通路９の一部、具体的には第２
通路７とウォータージャケットとの接続部分には図外の
ウォーターポンプが設けてあり、このウォーターポンプ
を起点として冷却水は前記冷却水通路９内を循環してい
る。

【００２４】この循環中、冷却水は図外のウォータージ
ャケットを通過する際にエンジン本体１の熱を吸収し、
基本的にラジエータ５のコア３を通過する際に前述した
図外の冷却フィンから熱を放射している。

【００２５】第１通路６及び第２通路７はバイパス通路
８によって連通されていて、後述するサーモスタット１
０の働きにより、冷却水がラジエータ５を迂回する際に
はこのバイパス通路８を介して冷却水が循環できるよう
になっている。

【００２６】前記サーモスタット１０は第２通路７に対
するバイパス通路８の合流部分に配設されている。この
サーモスタット１０は冷却水の温度に応じて作動する感
熱弁で、本実施形態ではワックスの熱による膨張・収縮
を利用して通路を開閉するいわゆるワックス型のものが
用いられている。

【００２７】なお、サーモスタット１０をこのようなワ
ックス型のものにかえて電子制御のものにしてもよいこ
とはもちろんである。

【００２８】サーモスタット１０は冷却水の温度Ｔが予
め定めた所定値以下のとき、第２通路７のラジエータ５
側を閉塞してラジエータ５からエンジン本体１への冷却
水の流通を遮断すると共に、バイパス通路８側を開放し
て、該バイパス通路８からエンジン本体１への流通を許
容する。

【００２９】一方、サーモスタット１０は冷却水の温度
Ｔが所定値を越えた場合、第２通路のラジエータ５側を
開放して、ラジエータ５からエンジン本体１への冷却水
の流通を許容すると共に、バイパス通路８側を閉塞し
て、該バイパス通路８からの第２通路７への冷却水の流
通を遮断する。

【００３０】本実施形態では、前記ラジエータ５に対向
するようにして冷却ファン１１が設けてある。

【００３１】この冷却ファン１１は強制的にラジエータ
５に風を送ることによって、該ラジエータ５の放熱作用
を促進するためのファン１２と、該ファン１２を回転さ
せるためのモータ１３とを備えている。

【００３２】また、第１通路６の途中、具体的には第１
通路６のエンジン排出側の端部に、エンジン本体１から
排出される直後の冷却水の水温Ｔ1を検出する第１水温
検出手段としての水温センサ１４を設けると共に、第２
通路７の途中、具体的には第２通路７のラジエータ５の
ロアタンク４側の端部に、ラジエータ５により冷却され
エンジン本体１に供給される直前の冷却水の水温Ｔ2を
検出する第２水温検出手段としての水温センサ１５を設
けてある。

【００３３】さらに、エンジン本体１等には、スロット
ル開度を検出するスロットルポジショニングセンサ，エ
ンジン回転数を検出する回転数センサ，吸入空気量を検
出するエアフローメータ，吸気温センサ，車速センサ等
の各種運転状況を検出するセンサ類が設けられている。

【００３４】前記水温センサ１４，１５をはじめとする
各種センサからの信号はエンジンコントロールユニット
１６に入力されている。

【００３５】本実施形態において、エンジンコントロー
ルユニット１６は基準値設定手段、及び冷却ファン１１
を制御する制御手段としての演算・制御を担っている。

【００３６】次にこのような冷却ファン１１の制御内容
を図２のフローチャートと共に具体的に説明する。

【００３７】この図２に示すフローチャートはエンジン
コントロールユニット１６によって実行される各処理の
うち、モータ１３へ供給する電圧を制御して冷却ファン
１１の回転数制御をするために行われる「冷却ファン制
御ルーチン」であり、エンジン始動時からエンジン停止
時まで所定時間毎の定時割り込みで実施される。

【００３８】ステップ１０１で水温センサ１４，１５を
はじめとする各種センサ等の検出結果から冷却水の水温
Ｔ1，Ｔ2等各種運転状態を示す信号を読み込み、各種運
転状況に応じて水温の基準値Ｔaを算出する。

【００３９】この実施形態では、この水温の基準値Ｔa
を設定する際、図６に示すようなマップに基づいてその
時の車速に応じた基準値Ｔaを算出するようにしてい
る。

【００４０】なお、ここではこのように車速に応じて水
温の基準値Ｔaを算出するようにしているが、その他、
エンジン回転数，トルク等を用いて基準値Ｔaを算出す
るようにしても良い。

【００４１】次に、ステップ１０２において、水温セン
サ１４で検出されたエンジン排出側の冷却水の水温Ｔ1
が、ステップ１において算出された基準値Ｔa以下かど
うかを判断する。

【００４２】ステップ１０２でエンジン排出側の水温Ｔ
1が基準値Ｔa以下であると判断されると、ステップ１０
３に進み、水温センサ１５で検出されたエンジン本体１
に供給される直前の冷却水の水温Ｔ2でファン回転数Ｄ
を制御するマップＤ＝Ｄ2（図５）を選択しステップ１
０４でファン回転数Ｄを制御する。

【００４３】一方、ステップ１０２でエンジン排出直後
の水温Ｔ1が基準値Ｔaを越えたと判断されると、ステッ
プ１０５に進み、水温Ｔ1でファン回転数Ｄを制御する
マップＤ＝Ｄ1（図４）を選択し、ステップ１０４でフ
ァン回転数Ｄを制御する。

【００４４】以上のように、水温センサ１４で検出され
るエンジン排出側の冷却水の水温Ｔ1が基準値Ｔa以下の
場合には、ラジエータ５を介した水温を検出する水温セ
ンサ１５により検出した水温Ｔ2に応じて冷却ファン１
１の回転数Ｄを制御するようにしてあるので、サーモス
タット１０がラジエータ５からエンジン本体１への経路
を閉塞しているときには、水温センサ１５で検出される
水温Ｔ2に変化は現れずに冷却ファン１１の無駄な稼働
を防止することができると共に、前記サーモスタット１
０がラジエータ５からエンジン本体１への経路を開放し
て、バイパス通路８と、第２通路７との経路を閉塞した
ときには、水温センサ１５により冷却水の水温Ｔ2を検
出して、この水温に応じてラジエータ５に対向して設け
た冷却ファン１１の回転数Ｄを制御し、効果的に冷却水
を空冷することができる。

【００４５】一方、水温センサ１４で検出される冷却水
の水温Ｔ1が基準値Ｔaを越えた場合には、制御手段は水
温センサ１４により検出される冷却水の水温Ｔ1が基準
値Ｔa以下になるまでラジエータ５に対向して設けた冷
却ファン１１を作動させて冷却水を空冷し、エンジン排
出側の冷却水の水温を下げるので、エンジンルームの熱
環境を適正に保ち、周辺部品への熱による影響を最小限
に抑えることができる。

【００４６】しかも、運転状況（例えば、エンジン負荷
の大きさや車速）に応じてエンジン本体１から排出され
るエンジン排出側の冷却水の水温Ｔ1の基準値Ｔaを設定
するようにしてあるため、走行状況に応じて冷却ファン
１１の回転数制御を適切に行うことができる。

【００４７】次に本発明の第２実施形態を図３に示すフ
ローチャートと共に説明する。

【００４８】ステップ２０１で第一実施形態と同様に水
温センサ１４，１５をはじめとする各種センサ等の検出
結果から冷却水の水温Ｔ1，Ｔ2等各種運転状態を示す信
号を読み込み、各種運転状況に応じて水温の基準値Ｔa
を算出する。

【００４９】次に、ステップ２０２において、現在の水
温センサ１４で検出されたエンジン排出側の冷却水の水
温Ｔ1が、ステップ２０１において算出された基準値Ｔa
以下かどうかを判断する。

【００５０】ステップ２０２でエンジン排出側の水温Ｔ
1が基準値Ｔa以下であると判断されると、ステップ２０
７に進み、水温Ｔ2でファン回転数Ｄを制御するマップ
Ｄ＝Ｄ2（図５）を選択しステップ２０６でファン回転
数Ｄを制御する。

【００５１】一方、ステップ２でエンジン排出側の水温
Ｔ1が基準値Ｔaを越えたと判断されると、ステップ２０
３に進み水温Ｔ1が基準値Ｔaを越えた時刻を時刻ｔとし
て時刻ｔから単位時間当たりの平均水温Ｔ1’を算出
し、ステップ２０４において、この単位時間当たりの平
均水温Ｔ1’が基準値Ｔa以下かどうかを判断する。

【００５２】ステップ２０４で単位時間当たりの平均水
温Ｔ1’が基準値Ｔa以下であると判断されると、ステッ
プ２０７に進み、水温Ｔ2でファン回転数Ｄを制御する
マップＤ＝Ｄ2（図５）を選択しステップ２０６でファ
ン回転数Ｄを制御する。

【００５３】一方、ステップ２０４で単位時間当たりの
平均水温Ｔ1’が基準値Ｔaを越えたと判断されると、ス
テップ２０５に進み、水温Ｔ1でファン回転数Ｄを制御
するマップＤ＝Ｄ1（図４）を選択し、ステップ２０６
でファン回転数Ｄを制御する。

【００５４】以上のように車両の急加速、急減速時など
エンジン負荷や車速が大きく変化してエンジン排出側の
冷却水の水温が一時的に大きく上昇変化して、水温セン
サ１４で検出される水温Ｔ1が基準値設定手段により設
定された基準値Ｔaを越えたとしても、制御手段は、前
記第１水温検出手段１４により検出された冷却水の水温
Ｔ1が基準値Ｔaを越えた時間Ｓからの単位時間当たりの
平均水温Ｔ1’を算出し、この算出された平均水温Ｔ1’
が基準値Ｔaよりも低い場合には、水温センサ１５によ
り検出された冷却水の水温Ｔ2に応じて前記冷却ファン
１１の回転数Ｄを制御すると共に、この算出された冷却
水の平均水温Ｔ1’が前記基準値設定手段により設定さ
れた基準値Ｔaを越えた場合には、水温センサ１４によ
り検出された冷却水の水温Ｔ1に応じて前記冷却ファン
１１の回転数Ｄを制御するようにしてあるため、冷却水
の水温が一時的な変化なのかどうかを判断し、水温セン
サ１４と、水温センサ１５との切り替え頻度を抑制し、
ファン騒音の増減の頻度を抑制するため、適正に冷却フ
ァンの回転数制御を行うことができる。

【００５５】また、これら第１，第２実施形態におい
て、冷却ファン１１の回転数Ｄの制御量が、水温センサ
１４によるマップＤ＝Ｄ1（図４）と水温センサ１５に
よるマップＤ＝Ｄ2（図５）との切り替わりでは、理論
上は回転数Ｄがステップ的に変化するような場合であっ
ても、図７の波線に示すように回転数Ｄを段階的に制御
して回転数の急激な変化による不具合を抑制するように
していることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における冷却ファン制御装
置の概略構成図。

【図２】同実施形態における制御システムのフローチャ
ート。

【図３】本発明の第２実施形態における制御システムの
フローチャート。

【図４】冷却ファン回転数制御マップ（Ｄ＝Ｄ1）。

【図５】冷却ファン回転数制御マップ（Ｄ＝Ｄ2）。

【図６】車速に応じて基準値Ｔaを制御するマップ。

【図７】切り替え時における冷却ファン回転数制御の説
明図。

【符号の説明】

１ エンジン本体 ５ ラジエータ ６ 第１通路 ７ 第２通路 ８ バイパス通路 １１ 冷却ファン １４ 水温センサ（第１水温検出手段） １５ 水温センサ（第２水温検出手段） １６ エンジンコントロールユニット（制御手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水冷式エンジンの冷却水を冷却するため
   のラジエータと、該ラジエータに対向して設けられた冷
   却ファンと、エンジンからラジエータへ排出される冷却
   水温度を検出する第１水温検出手段と、ラジエータから
   エンジンへ供給される冷却水温度を検出する第２水温検
   出手段と、前記第１水温検出手段により検出された冷却
   水温度が所定値よりも低い場合、前記第２水温検出手段
   により検出された冷却水温度に応じて冷却ファンの回転
   数を制御し、また、前記第１水温検出手段により検出さ
   れた冷却水温度が所定値を越えた場合、前記第１水温検
   出手段により検出された冷却水温度に応じて冷却ファン
   の回転数を制御する制御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。
2. 【請求項２】 前記所定値は、車速，エンジン回転数，
   トルクの何れかに応じて設定されることを特徴とする請
   求項１に記載の冷却ファンの制御装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記第１水温検出手段
   により検出された冷却水温度が前記所定値を越えた場
   合、現在の冷却水温度と所定時間後の冷却水温度とから
   平均水温を算出し、該平均水温が前記所定値よりも低い
   場合、前記第２水温検出手段により検出された冷却水温
   度に応じて前記冷却ファンの回転数を制御し、また、前
   記平均水温が前記所定値よりも高い場合、前記第１水温
   検出手段により検出された冷却水の水温に応じて前記冷
   却ファンの回転数を制御するようにしたことを特徴とす
   る請求項１，２の何れかに記載の冷却ファンの制御装
   置。