JPS6146416A - 電動式冷却フアンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子制御燃料噴射式エンジンに備えられてい
る電動式冷却ファンについて、その回転数を制御する場
合に利用されるものである。

〔従来、の技術〕

自動雇用エンジンのなかには、ラジェータを冷却するた
めの冷却ファンとして、電動式のものを備えたものがあ
る（例えば、特開昭５８−９６１１９）。

電動式の冷却ファンというのは、電動機（即ち。

電動モータ）によって駆動されるものである。

従来の電動式冷却ファンにあっては、エンジンの冷却水
の温度を最適値（約８５℃〜９３℃）に保つために、エ
ンジンの冷却水温度に応じて自動的に電動機がオン・オ
フするようにされている。

即ち、エンジンの冷却水の温度が所定値よりも低いとき
には、電動機はオフとされており、冷却ファンは作動し
ていない。エンジンの冷却水の温度が所定値以上になる
と、電動機はオンとされ、冷却ファンが回転し始める。

なお、当然ながら前記所定値にはヒステリシスが付けら
れている。

ここで２重要なことは、電動機がオンとされるとき電動
機に印加される電圧は、バフテリの電圧と同じ大きさく
約１２ボルト）であるということである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の電動式冷却ファンを備えた自動車においては、電
動機がオンとされたとき、急激に冷却ファンの騒音が高
くなるため、斯かる騒音が乗員にとって非常に耳ざわり
となるという問題があった。

これは９次の理由による。

即ち、前に述べた通り、電動機がオンとされたときに電
動機に印加される電圧は、バッテリの電圧と同じ大きさ
く約１２ボルト）であるため、冷却ファンの回転数が急
激に高くなる（−挙に約３６０Ｏｒｐｍ程度になる）か
らである。

本発明は、このような従来の技術の問題点を解決するた
めになされたものである。

本発明の技術的課題は、電動式冷却ファンを備えた自動
車において、急激に冷却ファンの騒音が高くならないよ
うにして、冷却ファンの騒音が耳ざわりにならないよう
にすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この技術的課題を達成する（即ち、前述の従来の技術の
問題点を解決する）ために１本発明にあっては次のよう
な手段が講じられている。

即ち１本発明に係る電動式冷却ファンの制御装置という
のは、吸入空気量に応じた量の燃料を針量するための燃
料量制御装置を有する電子制御燃料噴射式エンジンに備
えられている電動式冷却ファンの回転数を制御するため
の制御装置であって。

外気温センサと、車速センサと、水温センサと。

演算装置と、前記電動式冷却ファンを駆動する電動機と
、該電動機の作動を制御する電動機制御装置とを有して
おり、前記外気温センサは外気の温度を検出して出力す
る機能を有しており、前記車速センサは自動車の車速を
検出して出力する機能を有しており、前記水温センサは
エンジンの冷却水の温度を検出して出力する機能を有し
ており。

前記演算装置は５ ・前記外気温センサと前記車速センサと前記水温センサ
とからこれらの出力信号を受け取り。

また、前記燃料量制御装置から燃料量の信号を受け取っ
て。

・これらの信号に基づいて、少なくともエンジン作動中
常に前記電動機に印加すべき電圧を計算し、斯かる電圧
に基づいて、前記電動機に印加すべき電圧を決定する 機能を有しており。

前記電動機制御装置は。

・前記演算装置において決定された電圧を少な（ともエ
ンジン作動中常に前記電動機に印加する 機能を有している ことを特徴とする。

〔作用〕

本発明にあっては、演算装置と電動機制御装置について
の上記機能に注目すべきである。斯かる機能によって、
後記の本発明の効果が達成される。

従って、前記の技術的課題が達成される。

なお１本発明の効果が達成される理由は、以下の実施例
から明らかにされるので１次に実施例を説明する。

〔実施例〕

第１図は９本発明の一実施例に係る電動式冷却ファンめ
制御装置の全体構成図である。本実施例は、電子制御燃
料噴射式エンジンに適用されている場合である。

第１図のエンジン１１は、電子制御燃料噴射式エンジン
であるため、エンジンの吸入空気量に応じた量の燃料を
計量するための燃料量制御装置１２を備えている。１３
はラジェータ、１４は冷却水をラジェータ１３に循環さ
せるためのウォータポンプである。

第１図において２本実施例に係る電動式冷却ファンの制
御装置というのは、少なくとも次の七つのものを有して
いる。

・外気温センサト 車速センサ２ ・水温センサ３ ・演算装置４ ・電動機制御装置５ ・電動機６ ・電動式冷却ファン（以下、単に冷却ファンと呼ぶ）７ 外気温センサ１は、外気の温度を検出して出力するセン
サである。車速センサ２は、自動車の車速を検出して出
力するセンサである。水温センサ３は、エンジンの冷却
水の温度を検出して出力するセンサである。

第１図において、演算装置４はマイクロコンピュータか
ら構成されている。演算装置４は、外気温センサ１の出
力信号と車速センサ２の出力信号と水温センサ３の出力
信号と、更に燃料量制御装置１２から燃料噴射量の信号
とを受け取る。演算装置４は、これらの信号に基づいて
電動機６に印加すべき電圧を計算する。そして、演算装
置４は。

斯かる電圧に基づいて電動機６に印加すべき電圧を決定
する。ここで、電動ｔＩＡ６がオン・オフするときにヒ
ステリシスを持たせるために、“計算された電圧”と“
決定された電圧”とは異なる場合がある。

本実施例では、燃料噴射量の信号は、燃料量制御装置１
２から受け取るようにされている点に注意を払うべきで
ある。

電動機制御装置５は、演算装置４において“決定された
電圧″を実際に電動機６に印加するためのものである。

電動機に印加すべき電圧は、演算装置４において９次の
式（１）によって計算される。

Ｖ−ｋ　、（ｋ　、ｘｈｘｍ／　（Ｔｓ−Ｔｏ）−ｋ　
、　ｘｖｃＬ）ｂ＋ｋ　、　Ｘ　（’ｌ’ｗ−７’ｓ）
　＋ｃ・−−−−−（１） ここで。

Ｖ−−−・・−冷却水温度をＴｓ　　（目標値）にする
ために電動機に印加すべき電圧 ｍ−ｍ−−・一単位時間当りの燃料噴射量Ｖ〜・−−−
一車速センサ２で検出した車速Ｔ　Ｗ　−−−−−一水
温センサ３で検出した冷却水温度Ｔ　ｏ−−−−・−外
気温センサ１で検出した外気温度Ｔｓ−・・−−−一定
に保とうとする冷却水温度の目標値（約８５℃〜９３℃
） ｈ　−−−−−一単位重量当りの燃料の発熱量（約１０
．２００Ｋｃａｌ／Ｋｇ） ｋｔ、ｋ　ｔ、ｋ　３．ｋａ、Ｃ，ａ、ｂは定数但し、
ａ＝約０．５．　ｂ＝約２ 冷却水温度は、理論的には、冷却水に供給される熱量と
、冷却水から放熱される熱量とのバランスで定まる。冷
却水に供給される熱量を代表する物理量は、燃料噴射量
である。冷却水から放熱される熱量を代表するものは、
主に、外気温度と。

車速（走行風による風速）と、冷却ファンの回転数（冷
却ファンによる風速）である、従って、冷却水温度は、
主に、燃料噴射量と、外気温度と。

車速と、冷却ファンの回転数とによって定まる。

燃料噴射量と車速とは、自動車の運転状態によって定ま
る。外気温度は自然条件によって定まる。

従って、自動車の運転状態と自然条件とにかかわらず、
冷却水温度をある特定の一定値（Ｔｓ）に保つためには
、冷却ファンの回転数を制御すればよいことになる。

冷却ファンの回転数、即ち、電動機の回転数は印加され
る電圧に略正比例する。

従って、結局、冷却水温度をある特定の一定値（Ｔｓ）
’に保つためには、その冷却水温度における燃料噴射量
と外気温度と車速とについて、第１図の電動機６に印加
される電圧を制御すればよいことになる。

この電圧を表す式が前記（１）に示されているものであ
る。前記式（１）は、前述の考察に基づく理論式（周知
）をもとに若干の補正を加えて作られている。

電動機制御装置５は、演算装置４において前記式（１）
によって得られた電圧Ｖそのものを電動機６に印加する
のではなく、斯かる電圧■を基にして演算装置４が決定
した電圧Ｖを電動機６に印加する。これは前にも述べた
が、更に以下の説明から詳細が明らかにされる。

第２図には、演算装置４及び電動機制御装置５の作動が
フローチャートで表されている。第２図のプログラムは
、第１図のエンジン１１が作動開始すると実行開始され
、エンジン作動中は繰り返し実行されている。第２図を
説明する。

第２図において、ステップ２１．ステップ２２゜ステッ
プ２３．ステップ２４において、外気温度Ｔｏ、車速Ｖ
、冷却水温度ＴＷ、単位時間当りの燃料噴射量ｍが読み
込まれる。ステップ２５において、前記式（１）により
電動機に印加すべき電圧■が計算される。

斯かる計算されたＶの値に応じて１次の■、■。

■の三種類の作動が行われ、実際に電動ｔａ６に印加す
べき電圧Ｖが決定される。なお、以下において通常、Ｖ
１＝約１ボルト、ｖ２＝約−〇、１ルト程度である。

■Ｖ≧■１のときは、ステップ２６→ステツプ２７と進
み、ステップ２５で求められたＶ、即ち、計算された電
圧が第１図の電動機６に印加される。電動機６に■が印
加されたあとは、ステップ２７→ＲＥＳＥＴと進み、再
び第２図プログラムが実行される。

■Ｖ　、　＜Ｖ＜Ｖ　、のときには、ステップ２６→ス
テツプ２８→ＲＥＳＥＴと進む。このとき。

電動機６は、以前の状態（即ち、現在の状態）がそのま
ま維持される。即ち、以前に（即ち、現在）電圧■が電
動ｔａ６に印加されたのであるならば。

電動機６にはこの値■が印加されたままとなる。

前回電動機６に電圧■が印加されていなければ。

今回も電圧は印加されない。ＲＥＳＥＴのあとは再び第
２図のプログラムが実行される。

■■≦ｖ２のときには、ステップ２６→ステツプ２８→
ステツプ２９と進む、そして、この場合は、ステップ２
５で電圧Ｖが求められていても。

電動機６にはいかなる電圧も印加されない、ステップ２
９のあとはＲＥＳＥＴされ、再び第２図のプログラムが
実行される。

第２Ｆ１！Ｊのフローチャートを第３図に基づいて説明
すると次のようになる。第３図は、第１図の電動機６に
実際に印加される電圧と電動機６０回転数（即ち、冷却
ファン７の回転数）との関係を表すグラフである。

第２図のステップ２５で求められる電圧■が■≧Ｖ！で
あるとすると、前記■の機能により、斯かる電圧Ｖが電
動機６に印加される。このときの電動ｆｉ６の回転数は
Ｎである。

第２図のステップ２５で演算される値■が小さくなって
くると、印加される電圧も小さくなり。

電動機６の回転数Ｎも低下してくる。そして、Ｖ−ｖｌ
となったときには、電動ｔａ６の回転数はＮ１となって
いる。

第２図のステップ２５で演算される値■がさらにさがっ
ても、Ｖ、＜Ｖ＜Ｖ、の間は、前記■の機能によって、
電動機６には電圧■１が印加される。従って、電動機６
の回転数もＮ１のままである。

第２図のステップ２５で演算される値■がさらに下がっ
てＶ−Ｖ　、となると、上記■の作用によって、電動＃
Ｂ６に印加される電圧は零となる。このときは、電動ｔ
８６を回転させなくても冷却水温度をＴｓに保てる場合
である。それ以後は第２図のステップ２５で演算される
値Ｖが更にさがっても、上記■の機能によって、電動機
６に印加される電圧は零である。

冷却ファン７がずっと停止されたままになったために、
第２図のステップ２５で演算される値Ｖが上昇してきた
とする。ステップ２５で演算される値ＶがＶ、を超えて
もｖ＜ｙ、のときは、上記■の機能により、依然として
電動機６に印加される電圧は零である。従って、冷却フ
ァン７は作動しない。

第２図のステップ２５で演算される値ＶがＶ＝ｖ１とな
ると、上記■の作用により、始めて電動機６に電圧■１
が印加される。このとき、電動機６はＮ１で回転する。

第２図のステップ２５で演算される値ＶがＶ〉■１とな
ると、電動機６には斯かる■、が印加される。従って、
電動機６はＮで回転する。

上記説明から分るように、第２図のステップ２６、ステ
ップ２７．ステップ２８．ステップ２９は、電圧Ｖにヒ
ステリシスＶ　、　−Ｖ　、を与えるためであるに過ぎ
ない、このようなヒステリシスは。

計算されたＶの値の小さな変化で電動機６がオン・オフ
のハンチングを起こさないようにするためである。

また、前記したように、■、＝約１ボルトであるため、
Ｎ、＝約３０Ｏｒｐｍ程度である。また。

Ｖ≧ｖＩの領域では、ＶとＮとは略正比例している。

本実施例において１重要な点は次の（あ）、（い）の二
つである。

（あ）電動機６の回転数が連続的に変化しながらエンジ
ンの冷却水温度がＴｓ　　（一定値）に制御される。従
って、冷却ファン７の回転騒音が乗員に対し耳ざわりに
ならないということ。なお１本実施例にあっても、第３
図から分るように、Ｖ＝Ｖ、、Ｖ、のときには、電動機
６の回転数がステップ状に変化するが、このときの電動
機６の回転数Ｎ、は、前記した通り、約３０Ｏｒｐｍ程
度であるため、これは特に問題となる程のことはない。

（い）第２図のステップ２４においては、従来から電子
制御燃料噴射式エンジンに備えられている装置であると
ころの燃料量制御装置１２（第１図）から燃料量の信号
を取り込んでいるため、燃料量、即ち、′エンジンの発
熱量を代表する物理量”の信号の取込みが容易であるこ
と。従って。

この“た、めに１本実施例のものはコストが安いこと。

この点について付は加える。

本出願人は１本件出願以前にも昭和５９年７月１３日付
けで本件出願と同様な技術思想の考案を出願したが、斯
かる出願においては、ｍ斜センサ。

車速センサ、加速センサ等を用いて、エンジンの発熱量
を代表する物理量を測定し、これをもとにして前記式（
ｌ゛）において電圧Ｖを求めていた。

従って、昭和５９年７月１３日付けの出願に係るものは
、これらのセンサの分だけコストアップになるというこ
とがあった。これに対して１本実施例は、上記の通り、
コストが安くて済む。　　“−〔発明の効果〕 上記実施例の説明から分る通り１本発明によれば、電動
式冷却ファンを備えた自動車において。

急激に冷却ファンの回転数が高くならないために。

冷却ファンの回転騒音が乗員に対して耳ざゎりにならな
いという効果を奏する。

また１本発明にあっては、従来から電子制御式燃料噴射
エンジンに備えられているところの装置である燃料量制
御装置から燃料量の信号を取り込んでいるために、燃料
量、即ち、“エンジンの発熱量を代表する物理量”の信
号の取込みが容易である。従って、このため本発明のも
のはコストが安いという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は９本発明の一実施例に係る電動式冷却ファンの
制御装置の全体構成図。 第２図は、第１図の演算装置及び電動機制御装置の作動
を表すフローチャート 第３図は、第１図の電動機に印加される電圧と電動機の
回転数（即ち、冷却ファンの回転数）との関係を表すグ
ラフである。 １−・・・−外気温センサ ２・−・−車速センサ ３−・−・水温センサ ４・−・−演算装置 ５−・−・電動機制御装置 ６・−・−・電動機 ７・；・、・−冷却ファン（電動式冷却ファン）１１−
−−・−エンジン（電子制御燃料噴射式エンジン１２−
・−燃料量制御装置 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 吸入空気量に応じた量の燃料を計量するための燃料量制
   御装置を有する電子制御燃料噴射式エンジンに備えられ
   ている電動式冷却ファンの回転数を制御するための制御
   装置であって，外気温センサと，車速センサと，水温セ
   ンサと，演算装置と，前記電動式冷却ファンを駆動する
   電動機と，該電動機の作動を制御する電動機制御装置と
   を有しており，前記外気温センサは外気の温度を検出し
   て出力する機能を有しており，前記車速センサは自動車
   の車速を検出して出力する機能を有しており，前記水温
   センサはエンジンの冷却水の温度を検出して出力する機
   能を有しており， 前記演算装置は， ・前記外気温センサと前記車速センサと前 記水温センサとからこれらの出力信号を受け取り，また
   ，前記燃料量制御装置から燃料量の信号を受け取って， ・これらの信号に基づいて，少なくともエ ンジン作動中常に前記電動機に印加すべき電圧を計算し
   ，斯かる電圧に基づいて，前記電動機に印加すべき電圧
   を決定する 機能を有しており， 前記電動機制御装置は， ・前記演算装置において決定された電圧を 少なくともエンジン作動中常に前記電動機に印加する 機能を有している ことを特徴とする電動式冷却ファンの制御装置。