JP2004044507A - 車載電動ファンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動ファンの駆動に起因する振動を抑制しつつ、該電動ファンに要求される風量等についてもこれを好適に確保することのできる車載電動ファンの制御装置を提供する。
【解決手段】ガソリン機関２が搭載された車両１のラジエータ５に用いられる電動ファン１８の駆動を制御装置３２は制御する。この制御装置３２は、電動ファン１８を、その回転駆動によってガソリン機関２の振動との共振が生じる回転速度よりも低い第１の回転速度と、熱交換のための十分な風量を確保し得る第２の回転速度との間で交互に切り替え駆動する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関が搭載された車両の冷却用熱交換に用いられる電動ファンについてその駆動を制御する車載電動ファンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車載内燃機関の冷却水を冷却するラジエータやエアーコンディショナーの冷媒を冷却するコンデンサなどといった冷却用熱交換器には、その冷却効率を維持もしくは補助するための電動ファンが設けられている。この電動ファンは、冷却水の温度や冷媒の圧力などをパラメータとする冷却要求に応じてその駆動が制御されるようになっている。
【０００３】
ところで、図９に例示するように、電動ファンが回転駆動されるときには通常、振動が発生する。この振動のうちで最も大きな振動となるのは、ファンの重量バランスに起因して発生する振動である。また、同図９に併記するように、上記内燃機関が運転されるときにも振動が発生する。この振動のうちで最も大きな振動となるのは、気筒内での混合気の燃焼・膨張に起因して発生する振動である。そして、これらの振動の周波数が互いに近づくと、上記電動ファンの振動との間で共振が発生する場合がある。すなわち電動ファンのファン回転振動数（１回転毎に発生する振動の単位時間当たりの振動数）と内燃機関の機関燃焼振動数（一燃焼行程毎に発生する振動の単位時間当たりの振動数）との差が所定値Ａまたは所定値Ｂ以内（共振発生領域）に近づくと電動ファンに共振が発生し、その振動が増大してしまうことがある。この増大された電動ファンの振動は車両の操舵機構等にも伝わり、車両の搭乗者に不快感を与える場合もある。また、この増大された振動が操舵機構等に共振を発生させ、更に大きな振動を車両の操舵機構等に発生させる場合もある。
【０００４】
そこで従来は、このような電動ファンの共振に起因する操舵機構等の振動増大を抑制するために、例えば電動ファンを次のようにオン・オフ制御する装置なども提案されている。ちなみに、この制御装置では、図１０に例示するように、オン制御するときでも機関燃焼振動数との共振が発生する回転速度ＮＦ０よりも低い回転速度ＮＦ１で電動ファンを駆動するようにしている。
【０００５】
また、例えば特開平１１−１０７７５３号公報に記載のもののように、電動ファンの回転速度をリニアに可変設定できる制御装置では、ファン回転振動数が機関燃焼振動数よりも常に一定の値だけ小さくなるように電動ファンの回転速度を設定し、ファン回転振動数と機関燃焼振動数とを近づけないようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、電動ファンを所定の低い回転速度でオン・オフ制御するようにすれば、あるいは上記公報に記載の装置のように、電動ファンの回転速度を低く抑えてファン回転振動数が機関燃焼振動数よりも小さくなるようにすれば、電動ファンの振動増大を抑制することはできる。そしてこれにより、車両の操舵機構等の振動も抑制することはできる。しかし、これらの装置はいずれも、電動ファンの回転速度を低下させることによって上記共振を抑えるものであるために、前述したラジエータやコンデンサ等に対する風量低下が避けられず、冷却水や冷媒を十分に冷却することができなくなる。
【０００７】
なお、この電動ファンの風量低下による冷却性能の不足分は、前記ラジエータやコンデンサ、あるいは電動ファンに取り付けられるファン等を大型化すれば補うことはできるが、この場合には車両の重量増加やコストアップを招いてしまう。
【０００８】
また、機関燃焼振動数に前記の所定値Ｂを加えた値よりもファン回転振動数が高くなるようにすれば、共振の発生が抑制されるとともに風量も確保することはできる（図９の破線参照）。しかしこの場合には、電動ファンの高回転化に起因して同電動ファンから発生する騒音も大きくなってしまうという新たな問題が生じる。
【０００９】
この発明はこうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、電動ファンの駆動に起因する振動を抑制しつつ、該電動ファンに要求される風量等についてもこれを好適に確保することのできる車載電動ファンの制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段及びその作用効果について以下に記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関が搭載された車両の冷却用熱交換器に用いられる電動ファンについてその駆動を制御する車載電動ファンの制御装置において、前記電動ファンを、その回転駆動によって前記内燃機関の振動との共振が生じる回転速度よりも低い第１の回転速度と、熱交換のための十分な風量を確保し得る第２の回転速度との間で交互に切り替え駆動するようにしたことをその要旨とする。
【００１１】
同構成によれば、第２の回転速度で電動ファンが駆動されるときには風量が増大される。また、第１の回転速度で電動ファンが駆動されるときには電動ファンの駆動に起因する振動が抑制される。このように、電動ファンが駆動される際の回転速度を交互に切り替えることにより、電動ファンの駆動に起因する振動を抑制しつつ、該電動ファンに要求される風量等についてもこれを好適に確保することができるようになる。ちなみに、上記共振が生じる回転速度は予めの実験等により知ることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車載電動ファンの制御装置において、前記電動ファンの前記第２の回転速度での駆動が、該駆動に基づき発生する振動の振幅が所定のレベルに達するまでの期間に限って行われることをその要旨とする。
【００１３】
前述したように、機関燃焼振動数とファン回転振動数とが近づくと電動ファンに共振が発生する。ここで、機関燃焼振動数とファン回転振動数とが近づいて電動ファンに共振が発生しはじめても、その振動の振幅が増大するにはある程度の時間がかかる。この点、上記請求項２に記載の構成では、この振動の増幅時間を考慮し、該振動の振幅が所定のレベルに達するまでの期間に限って上記第２の回転速度で電動ファンを駆動するようにしている。そのため、上記第２の回転速度で電動ファンが駆動される場合であれ、振動の振幅を上記所定のレベル以下に抑制することができるようになる。なお、上記振幅に対する所定のレベルの設定に際しては、例えば電動ファンの共振に起因して発生するステアリングホイールの振動レベル、あるいは当該車両の搭乗者が感知できる最小の振動レベル等を予めの実験等により求めておくことで、その適合化を図ることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の車載電動ファンの制御装置において、前記電動ファンの前記第１の回転速度での駆動期間は、前記第２の回転速度での駆動に基づき前記所定のレベルに達した振動の振幅が所要に収束され得る期間として設定されることをその要旨とする。
【００１５】
同構成によれば、電動ファンが上記第２の回転速度で駆動されることにより増大した振動の振幅は、上記第１の回転速度で電動ファンが駆動される期間中に収束される。そのため、再び電動ファンが上記第２の回転速度で駆動されても、すぐに振動の振幅が上記所定のレベルに達することはなく、もって電動ファンが上記第２の回転速度で駆動される期間を十分に確保することができるようになる。ちなみに、上記振動の振幅が所要に収束され得る期間は予めの実験等により知ることもできる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の車載電動ファンの制御装置において、前記電動ファンの前記第１の回転速度での駆動期間がランダムな期間として設定されることをその要旨とする。
【００１７】
同構成によれば、上記第１の回転速度で電動ファンが駆動される時間は、いわば不規則に変更される。このように、電動ファンの回転速度を上下させる上記制御装置にあって、所定の回転速度で電動ファンを駆動する期間の周期性を積極的に崩すことにより、当該車両の搭乗者に上述した回転速度の変化や振動の変化を感知されにくくすることができるようになる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の車載電動ファンの制御装置において、前記第１及び第２の回転速度が、それぞれ前記内燃機関のアイドル回転速度に基づいて設定されることをその要旨とする。
【００１９】
前述した機関燃焼振動数は、気筒内での混合気の燃焼・膨張に起因して発生する振動の周波数であるため、機関回転速度が増大するほど高くなる傾向にある。そのため、電動ファンに共振が発生する回転速度領域は機関回転速度の変化に対応して変化する。ここで一般に、電動ファンは、内燃機関の回転速度と比較して低い回転速度で駆動される場合が多く、ファン回転振動数は、内燃機関のアイドル回転速度における機関燃焼振動数に近い値となっている。すなわち、内燃機関のアイドル時に最も電動ファンが共振しやすくなっている。この点、上記請求項５に記載の構成では、内燃機関のアイドル回転速度に基づいて上記第１の回転速度及び第２の回転速度を設定するようにしている。そのため、電動ファンの共振を抑制するという点で最も効果的な電動ファンの回転速度を設定することができるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる車載電動ファンの制御装置を具体化した一実施の形態について図１〜図４に基づき、詳細に説明する。
【００２１】
図１は、車両１に搭載された例えばガソリン機関２とともに、本実施の形態にかかる電動ファンの制御装置、並びにそれらの周辺構成を示す概略構成図である。
【００２２】
車両１に搭載されたガソリン機関２はシリンダブロック３を備えている。このシリンダブロック３の内部に形成された複数の燃焼室では、その中に供給される燃料と空気の混合気が燃焼される。この混合気の燃焼に基づいてピストンが往復動されることにより、出力軸であるクランクシャフト４が回転する。この混合気の燃焼に伴い、シリンダブロック３には高熱とともに振動が発生する。
【００２３】
一方、シリンダブロック３等を冷却するために設けられた水冷式の冷却装置は、熱交換器であるラジエータ５、ウォータポンプ６、サーモスタット７及び冷却配管等を備えている。また、シリンダブロック３の内部には、冷却水の通路であるウォータジャケット９が形成されている。
【００２４】
ここで、ウォータジャケット出口１０に接続された第１の冷却水通路１１は、ラジエータ入口１２に接続されている。ラジエータ出口１３に接続された第２の冷却水通路１４は、サーモスタット７及びウォータポンプ６を介してウォータジャケット入口１５に接続されている。第１の冷却水通路１１の途中に接続されたバイパス通路１６は、ラジエータ５を迂回してサーモスタット７に接続されている。
【００２５】
このサーモスタット７は三方弁であり、前記ウォータポンプ６の吸入側と連通する出力ポート、前記ラジエータ出口１３と連通する第１入力ポート、及び前記バイパス通路１６が接続された第２入力ポートを備えている。このサーモスタット７は、冷却水温ＴＨＷが所定の値よりも低いときには、第２入力ポートと出力ポートとを連通させる。これにより、ウォータジャケット９から第１の冷却水通路１１へ流れ出た冷却水がラジエータ５を迂回してウォータポンプ６に戻り、再びウォータジャケット９へと送液される。この冷却水の循環を通じて同冷却水が徐々に暖められ、シリンダブロック３は暖まった冷却水により暖機が促される。一方、冷却水温ＴＨＷが所定の値よりも高いときには、サーモスタット７の第１入力ポートと出力ポートとが連通する。これにより、第１の冷却水通路１１を流れる冷却水がラジエータ５へ流れ、同冷却水は第２の冷却水通路１４、サーモスタット７及びウォータポンプ６を通ってウォータジャケット９へと送液される。この冷却水の循環を通じて、シリンダブロック３の熱が冷却水に奪われ、同シリンダブロック３は冷却される。一方、ラジエータ５では冷却水の熱が外部へ放熱され、同冷却水は冷却される。
【００２６】
また前記ラジエータ５は、車両１のフロントグリル１７の後方に設置されている。従って、車両１の走行時には、フロントグリル１７を通過した走行風がラジエータ５に当たり、同ラジエータ５を通る冷却水が冷却される。
【００２７】
このラジエータ５に設けられた冷却用の電動ファン１８は、ラジエータ５における熱交換に必要な冷却風をラジエータ５に供給する。従って、アイドル運転時等、ラジエータ５に走行風が当たらない場合やその風量が少ない場合には、電動ファン１８を作動させることにより、ラジエータ５を強制冷却することができる。
【００２８】
また一方、前記シリンダブロック３には、ウォータジャケット９を流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出するための水温センサ３１が設けられている。また、電源装置２２は、バッテリ２０やオルタネータ２１等を備え、駆動回路２３を介して電動ファン１８の電動モータ１９に電力を供給する。なお、電動モータ１９及びバッテリ２０は、オルタネータ２１に対し電気的に並列に接続されている。また、オルタネータ２１はクランクシャフト４に駆動連結されており、このオルタネータ２１で発生する電力はバッテリ２０及び電動モータ１９に供給される。そして、後述する制御装置（ＥＣＵ）３２から前記冷却水温ＴＨＷが所定値（例えば９３℃）以上となったときに出力される制御信号に基づき、前記駆動回路２３は前記電動モータ１９に印加される電圧を制御する。すなわち、ＥＣＵ３２から出力される制御信号によって駆動回路２３がオンされることにより、バッテリ２０から電動モータ１９に電力が供給され、電動ファン１８が駆動されるようになっている。なお、電動ファン１８の駆動時には、駆動回路２３によって電動モータ１９に印加される電圧が２段階に切り替えられることにより、後述する第１の回転速度ＮＦ１及び第２の回転速度ＮＦ２で同電動ファン１８が駆動される。
【００２９】
他方、前記ガソリン機関２には、上記水温センサ３１の他にも、機関運転状態を検出するための各種センサが備えられている。例えば、クランクシャフト４に近接して設けられる回転速度センサ３３は、クランクシャフト４の回転に基づいてガソリン機関２の回転速度に応じた頻度のパルス信号を出力する。そして、この出力信号（パルス信号）に基づいて同ガソリン機関２（クランクシャフト４）の回転速度（機関回転速度）ＮＥが検出される。また、ガソリン機関２の気筒内に吸入される空気量を調量するスロットル弁の近傍には、スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサが設けられている。また、スロットル弁の上流側に設けられるエアフロメータにより、吸入空気量が検出される。
【００３０】
上記ガソリン機関２の点火時期制御、燃料噴射制御、あるいは前述した電動ファン１８の駆動制御などの各種制御は、制御装置（ＥＣＵ）３２によって行われる。このＥＣＵ３２は中央処理制御装置（ＣＰＵ）を備えるマイクロコンピュータを中心として構成されている。例えばＥＣＵ３２には、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）が設けられている。またＥＣＵ３２には、演算結果や予め記憶されたデータ等を機関停止後も保存するためのバックアップＲＡＭ、入力インターフェース、出力インターフェース等も設けられている。そして、水温センサ３１、回転速度センサ３３、スロットル開度センサ、エアフロメータ等からの出力信号は前記入力インターフェースに入力される。これら各センサ等により、ガソリン機関２の運転状態が検出される。
【００３１】
一方、出力インターフェースは、前記電動ファン１８の駆動回路２３、ガソリン機関２の燃料噴射弁を駆動する駆動回路、及び気筒内に設けられる点火プラグに高電圧を印可するイグニッションコイルの駆動回路等に接続されている。そして、ＥＣＵ３２は上記各センサ等からの信号に基づき、ＲＯＭ内に格納された制御プログラム及び初期データに従って、電動ファン１８、燃料噴射弁、及びイグニッションコイル等を制御する。
【００３２】
また、ステアリングホイール４０は車両１の操舵機構の一部をなしており、搭乗者によって回転操作されることにより車両の進行方向が変更される。
さて、前述したように、ガソリン機関２の機関燃焼振動数に電動ファン１８のファン回転振動数が近づくと同電動ファン１８に共振が発生し、この共振に起因して車両１の操舵機構の一部であるステアリングホイール４０に大きな振動が発生する場合がある。
【００３３】
ここで、機関燃焼振動数は、ガソリン機関２の気筒内での混合気の燃焼・膨張に起因して発生する振動の周波数であるため、機関回転速度が上昇するほど高くなる傾向にある。そのため、電動ファン１８に共振が発生する回転速度領域は機関回転速度の変化に対応して変化する。ここで一般に、電動ファン１８は、機関回転速度と比較して低い回転速度で駆動される場合が多く、ファン回転振動数は、ガソリン機関２がアイドル状態にあるときの機関燃焼振動数に近い値となっている。すなわち、上記共振は、アイドル時などのように機関回転速度が低下して、機関燃焼振動数がファン回転振動数に近づくときに特に発生しやすくなっている。
【００３４】
また前述のように、このような電動ファン１８の共振に起因するステアリングホイール４０の振動を抑制するには、電動ファン１８の回転速度を、共振が発生する回転速度よりも低くして震動源である電動ファン１８の共振を抑制するといった対策が有効ではある。ただし、この場合には冷却要求に対して風量が不足してしまうことがあり、この不足分を補うためには、ラジエータ５や電動ファン１８の大型化が避けられず、車両１の重量増加やコスト上昇を招いてしまうことも前述した。
【００３５】
一方、ガソリン機関２と電動ファン１８との共振が発達して電動ファン１８の振動の振幅が増大するまでにはある程度の時間がかかることが発明者によって確認されている。しかも、共振により増大した電動ファン１８の振動がステアリングホイール４０に伝わり、このステアリングホイール４０の振動の振幅が増大するまでにもある程度の時間がかかる。また、ステアリングホイール４０で共振が発生し、その振動の振幅が増大するまでにもある程度の時間がかかる。すなわち、機関燃焼振動数とファン回転振動数とを近づけてからステアリングホイール４０に大きな振動が発生するまでにはある程度の時間がある。
【００３６】
そこで、本実施の形態にかかる電動ファンの制御装置では、共振が発生する回転速度を超えて電動ファン１８を駆動させることで、従来の制御装置と比較して風量を増大させるようにしている。そしてこのとき、振動の発達時間（増幅時間）を考慮してその駆動時間を設定することにより、ステアリングホイール４０の振動の振幅が過度に増大することを抑制するようにしている。より具体的には、電動ファン１８が回転駆動されるときの回転速度を図２に例示する態様で変化させるようにしている。
【００３７】
この図２に実線で示す回転速度の変化態様は、本実施の形態にかかる電動ファン１８の回転速度変化を示している。一方、同図２に破線で示す回転速度は、先の図１０に示した従来の制御装置による電動ファンの回転速度を示している。この図２に示す共振発生領域は、先の図９に例示した共振発生領域に対応した回転速度領域を示している。また、同図２における回転速度ＮＦ０は、先の図１０における前記回転速度ＮＦ０と同じ回転速度であり、機関燃焼振動数とファン回転振動数とが近づいて電動ファン１８に共振が発生するときの電動ファン１８の回転速度である。この回転速度ＮＦ０は以下のようにして求めることができる。
【００３８】
まず、機関回転速度ＮＥとガソリン機関２の気筒数Ｓｎとに基づいて次式（１）から機関燃焼振動数ＥＦを算出する。なお、前述したように、電動ファン１８の共振に起因して発生するステアリングホイール４０の振動は、ガソリン機関２がアイドル状態にあるときに発生しやすい。そのため、本実施の形態では、次式（１）における機関回転速度ＮＥの値として、ガソリン機関２のアイドル回転速度を用いている。
【００３９】
機関燃焼振動数ＥＦ＝（機関回転速度ＮＥ×気筒数Ｓｎ）／（６０×２）…（１）
次に、機関燃焼振動数ＥＦから所定値Ａを減算し、電動ファン１８に共振が発生し始めるファン回転振動数ＦＦを次式（２）に基づいて算出する。なお、所定値Ａは先の図９に示した前記所定値Ａと同一の値である。
【００４０】
ファン回転振動数ＦＦ＝機関燃焼振動数ＥＦ―所定値Ａ　…（２）
次に、次式（３）に基づいてファン回転振動数ＦＦを１分間当たりの電動ファン１８の回転速度に変換する。この変換された値が上記回転速度ＮＦ０となる。
【００４１】
ファン回転速度ＮＦ０＝ファン回転振動数ＦＦ×６０　…（３）
また、第１の回転速度ＮＦ１は、前記回転速度ＮＦ０よりも低い回転速度であって、電動ファン１８の共振を確実に防止することができる回転速度領域における最高回転速度に設定されている。
【００４２】
そして、第２の回転速度ＮＦ２は前記回転速度ＮＦ０よりも高い回転速度に設定されており、上記ラジエータ５における熱交換のための十分な風量を確保し得る回転速度に設定されている。ただし、電動ファン１８の回転速度がこの第２の回転速度ＮＦ２に保持されると前述した共振が発生し、この共振に起因してステアリングホイール４０に大きな振動が発生する。そこで本実施の形態では、電動ファン１８を時間Ｔ２の間だけ第２の回転速度ＮＦ２で駆動し、その後、時間Ｔ１の間、前述した第１の回転速度ＮＦ１で電動ファン１８を駆動させるといった回転速度変化を交互に繰り返すようにしている。このときの時間Ｔ２は、前述した振動の伝達時間を考慮して設定されている。すなわち、第２の回転速度ＮＦ２で電動ファン１８が駆動されはじめてから、操舵機構の一部であるステアリングホイール４０の振動の振幅が所定レベル（後述する所定レベルＣ）に達するまでの時間が設定されている。なお、この所定レベルはガソリン機関２が搭載された車両１の搭乗者が感知できる最小の振動レベルよりも所定値だけ低く設定された値であって、実験等により予め求められている値である。また時間Ｔ１としては、増大したステアリングホイール４０の振動の振幅を収束させるために必要な時間が設定されている。ちなみに、第２の回転速度ＮＦ２と時間Ｔ２とは互いに相関性があり、回転速度が高くなるほど振動が前記所定レベルに達するまでの時間は短くなるため、第２の回転速度ＮＦ２が高くなるほど時間Ｔ２は短くなる。従って、第２の回転速度ＮＦ２と時間Ｔ２とは、風量の確保と振動の抑制との兼ね合いを考慮した最適な値が実験等により求められている。また、時間Ｔ１も実験等によりその値が予め求められている。
【００４３】
以下、本実施の形態にかかる電動ファンの制御装置による回転速度の制御態様を、図３を併せ参照して詳細に説明する。
図３は、本実施の形態にかかる電動ファンの制御装置による回転速度制御について、その制御手順を示したものである。なお、この回転速度制御は、例えば所定時間毎の割り込み処理としてＥＣＵ３２により繰り返し実行される。
【００４４】
この処理が開始されると、まず、冷却水温ＴＨＷが読み込まれ、現在の冷却水温ＴＨＷが高いか否かが判定される（ステップＳ１１０）。なお、この判定は、予め定められた所定値（例えば９３℃）と読み込まれた冷却水温ＴＨＷとを比較することで行われる。そして、冷却水温が低いときには（ステップＳ１１０でＮＯ）、電動ファン１８の回転速度ＮＦが「０」に設定され（ステップＳ２１０）、同電動ファン１８は駆動されることなく本処理を一旦終了する。
【００４５】
一方、冷却水温が高いときには（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、回転上昇フラグＵＰＦＬが「１」であるか否かが判定される（ステップＳ１２０）。この回転上昇フラグＵＰＦＬは、電動ファン１８が第２の回転速度ＮＦ２で駆動されているときには「１」に設定されている。また、電動ファン１８が第１の回転速度ＮＦ１で駆動されているときには「０」に設定されている。
【００４６】
そして、回転上昇フラグＵＰＦＬが「１」でない場合には（ステップＳ１２０でＮＯ）、後述するステップＳ１７０以降の処理が行われる。
一方、回転上昇フラグＵＰＦＬが「１」である場合には（ステップＳ１２０でＹＥＳ）、ＥＣＵ３２から駆動回路２３へ制御信号が出力され、電動ファン１８が上述した第２の回転速度ＮＦ２で駆動される（ステップＳ１３０）。
【００４７】
次に、回転上昇カウンタＣＴ２がインクリメントされる（ステップＳ１４０）。なお、回転上昇カウンタＣＴ２の初期値は「０」に設定されている。そして、回転上昇カウンタＣＴ２が上述した時間Ｔ２に相当する所定値Ｃ２以上であるか否か判定され（ステップＳ１５０）、回転上昇カウンタＣＴ２が所定値Ｃ２に達していない場合には（ステップＳ１５０でＮＯ）、本処理を一旦終了する。
【００４８】
一方、回転上昇カウンタＣＴ２が所定値Ｃ２に達している場合には（ステップＳ１５０でＹＥＳ）、回転上昇フラグＵＰＦＬが「０」に設定されるとともに、回転上昇カウンタＣＴ２が「０」にリセットされる（ステップＳ１６０）。そして、ＥＣＵ３２から駆動回路２３へ制御信号が出力され、電動ファン１８が上述した第１の回転速度ＮＦ１で駆動される（ステップＳ１７０）。
【００４９】
次に、回転低下カウンタＣＴ１がインクリメントされる（ステップＳ１８０）。なお、回転低下カウンタＣＴ１の初期値は「０」に設定されている。そして、回転低下カウンタＣＴ１が上述した時間Ｔ１に相当する所定値Ｃ１以上であるか否かが判定され（ステップＳ１９０）、回転低下カウンタＣＴ１が所定値Ｃ１に達していない場合には（ステップＳ１９０でＮＯ）、本処理を一旦終了する。
【００５０】
一方、回転低下カウンタＣＴ１が所定値Ｃ１に達している場合には（ステップＳ１９０でＹＥＳ）、回転上昇フラグＵＰＦＬが「１」に設定されるとともに、回転低下カウンタＣＴ１が「０」にリセットされる（ステップＳ２００）。
【００５１】
以後、本制御にかかる処理が所定時間毎に繰り返し実行されることによって、電動ファン１８が駆動されるときには、図２に例示したような態様でその回転速度が変化するようになる。
【００５２】
図４は、本実施の形態にかかる制御装置により電動ファン１８の回転速度が制御されるときのステアリングホイール４０の振動レベルの変化態様を例示している。
【００５３】
まず、電動ファン１８が駆動されていない間は、ガソリン機関２の振動がステアリングホイール４０に伝わるのみであって、振動レベルは低い。
そしていま、時刻Ｘにおいて電動ファン１８が第２の回転速度ＮＦ２で駆動されると、電動ファン１８に共振が発生し、ステアリングホイール４０の振動レベルが徐々に増大し始める。
【００５４】
その後、時刻Ｘから時間Ｔ２が経過した時点で（時刻Ｙ）、電動ファン１８は第１の回転速度ＮＦ１で駆動される。そのため、振動レベルが所定レベルＣ以下に収まった状態で電動ファン１８の共振がおさまるとともにステアリングホイール４０の振動の振幅が収束していき、ステアリングホイール４０の振動レベルが徐々に減少し始める。
【００５５】
また、時刻Ｙから時間Ｔ１が経過した時点では（時刻Ｚ）、ステアリングホイール４０の振動の振幅が収束しており、その振動レベルも小さくなる。そこで、再び電動ファン１８が時間Ｔ２の間、第２の回転速度ＮＦ２で駆動される。そして時間Ｔ２が経過した後、再び電動ファン１８は時間Ｔ１の間、第１の回転速度ＮＦ１で駆動される。
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態における電動ファンの制御装置によれば、次のような効果が得られるようになる。
（１）電動ファン１８に共振が発生する回転速度領域に属する回転速度である第２の回転速度ＮＦ２で電動ファン１８を駆動するようにした。すなわち、従来は電動ファン１８の共振を避けるために利用できなかった回転速度領域に属する回転速度で電動ファン１８を駆動するようにしているため、その風量を増大させることができ、電動ファンに要求される風量を確保することができるようになる。また、電動ファン１８の回転速度として、電動ファン１８の共振を確実に防止することができる回転速度領域に属する回転速度である第１の回転速度ＮＦ１を設定し、第２の回転速度ＮＦ２と第１の回転速度ＮＦ１を交互に切り替えながら電動ファン１８を駆動するようにした。このため、上記第２の回転速度ＮＦ２で電動ファン１８が駆動されることで増大する振動は、上記第１の回転速度ＮＦ１で電動ファン１８が駆動されることにより収束されるようになり、電動ファン１８の駆動に起因する振動を抑制することができるようになる。
【００５７】
（２）電動ファン１８を第２の回転速度ＮＦ２で駆動する時間Ｔ２は、第２の回転速度ＮＦ２で電動ファン１８が駆動されはじめてから、操舵機構の一部であるステアリングホイール４０の振動の振幅が所定レベルＣに達するまでの時間が設定されるようにした。そのため、上記第２の回転速度ＮＦ２で電動ファン１８が駆動されるときにおいて、ステアリングホイール４０の振動の振幅を所定レベルＣ以下に抑制することができるようになる。
【００５８】
（３）電動ファン１８を第１の回転速度ＮＦ１で駆動する時間Ｔ１は、第２の回転速度ＮＦ２で電動ファン１８が駆動されることにより増大したステアリングホイール４０の振動の振幅を収束させるために必要な時間が設定されるようにした。そのため、再び電動ファン１８が第２の回転速度ＮＦ２で駆動されても、すぐにステアリングホイール４０の振動の振幅が所定レベルＣに達することはなく、電動ファン１８が第２の回転速度ＮＦ２で駆動される時間Ｔ２を十分に確保することができるようになる。
【００５９】
（４）上記所定レベルＣとして、実験等により予め求めることができる値であって、ステアリングホイール４０の振動が搭乗者に感知される最小の振動レベルよりも所定値だけ低い値を設定した。そのため、電動ファン１８の風量が増大されるときでも、ステアリングホイール４０の振動が搭乗者に感知されることを抑制することができるようになる。
【００６０】
（５）機関燃焼振動数ＥＦは、ガソリン機関２の気筒内での混合気の燃焼・膨張に起因して発生する振動の周波数であるため、機関回転速度ＮＥが増大するほど高くなる傾向にある。そのため、電動ファン１８に共振が発生する回転速度領域は機関回転速度ＮＥの変化に対応して変化する。ここで一般に、電動ファン１８は、機関回転速度ＮＥと比較して低い回転速度で駆動される場合が多く、ファン回転振動数ＦＦは、ガソリン機関２がアイドル状態にあるときの機関燃焼振動数ＥＦに近い値となっている。すなわち、ガソリン機関２がアイドル状態にあるときに最も電動ファン１８に共振が発生しやすくなる。そこで、上記実施の形態では、ガソリン機関２のアイドル回転速度に基づいて上記第１の回転速度ＮＦ１及び第２の回転速度ＮＦ２を設定するようにした。そのため、電動ファン１８の共振を抑制するという点で最も効果的な電動ファン１８の回転速度が設定できるようになる。
【００６１】
なお、上記実施の形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態で設定された時間Ｔ１は、第２の回転速度ＮＦ２で電動ファン１８が駆動されることにより増大したステアリングホイール４０の振動の振幅を収束させるために必要な時間であった。その他、図５に例示するように、例えば上記振動を収束させるために必要な時間を最短時間として、ランダムにその時間を可変設定させてもよい。例えば、電動ファン１８が第１の回転速度ＮＦ１で駆動される毎に、上記時間Ｔ１を最短時間として適宜にランダムな値を加算し、この加算された時間Ｔ１‘の間、電動ファン１８を第１の回転速度ＮＦ１で駆動するようにしてもよい。この場合には、電動ファン１８が第１の回転速度ＮＦ１で駆動される時間が、いわば不規則に変更される。このように、電動ファン１８の回転速度を上下させる上記制御装置にあって、所定の回転速度で電動ファン１８を駆動する期間の周期性を積極的に崩すことにより、当該車両１の搭乗者に上述した回転速度の変化や振動の変化を感知されにくくすることができるようになる。
【００６２】
・上記実施の形態における電動ファンの制御装置は、冷却水温ＴＨＷに応じて電動ファン１８の駆動をオン・オフ制御する装置であり、電動ファン１８が駆動されるときには、上記第２の回転速度ＮＦ２と第１の回転速度ＮＦ１とを交互に切り替えながら電動ファン１８を駆動する制御装置でもあった。その他、上記駆動回路２３をパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）に基づく平均電流制御が可能な駆動回路として構成することもできる。そしてこの場合には、次のように電動ファン１８の回転速度を制御することとなる。すなわち、冷却媒体の状態、例えば冷却水温ＴＨＷに応じて電動ファン１８の回転速度を可変設定する。これにより、より一層冷却要求に見合った回転速度で電動ファン１８を駆動させることができるようになる。なお、車両１がエアーコンディショナーを備える場合には、冷却媒体の状態として冷媒の圧力を測定し、この測定値に応じて電動ファン１８の回転速度を可変設定させてもよい。また、このような冷却媒体の状態に応じて設定される回転速度が、電動ファン１８に共振の発生する回転速度領域に属する回転速度である場合には、この設定された回転速度を上記第２の回転速度ＮＦ２として上記実施の形態と同様な回転速度制御を行うことにより、上記実施の形態に準ずる作用効果を得ることができる。
【００６３】
・上記実施の形態における時間Ｔ１及び時間Ｔ２は、予め実験等により求めておく必要のある値であった。一方、上記ステアリングホイール４０に振動センサを配設し、この振動センサによって検出される振動レベルに基づいて電動ファン１８の回転速度を切り替えるようにしてもよい。この場合には、上記時間Ｔ１及び時間Ｔ２を求めるための実験等が不要になる。
【００６４】
・上記実施の形態では、電動ファン１８の共振に起因して発生するステアリングホイール４０の振動を抑制するようにしたが、その他にも、車両１の所定部位、例えばシフトレバーなどのように搭乗者に触れられる機会の多い部位や電動ファン１８の振動そのものを抑制するようにしてもよい。この場合には、振動の抑制対象に合わせた最適な上記第１の回転速度ＮＦ１、第２の回転速度ＮＦ２、時間Ｔ１、及び時間Ｔ２を設定すればよく、この場合にも上記実施の形態に準ずる作用効果を得ることができる。
【００６５】
・上記実施の形態における制御装置では、先の図２に示したように、電動ファン１８の回転速度を矩形波状に変化させるようにした。この他にも、電動ファン１８の回転速度をリニアに変更させることができる場合には、以下のようにして電動ファン１８の回転速度を変化させるようにしてもよい。まず、図６に示すように、電動ファン１８の回転速度を徐々に増大させながら第２の回転速度ＮＦ２に到達させ、その後急激に第１の回転速度ＮＦ１に低下させる、略ノコギリ波状の変化態様としてもよい。また、図７に示すように、電動ファン１８の回転速度を徐々に増大させながら第２の回転速度ＮＦ２に到達させてその速度を所定時間保持した後、急激に第１の回転速度ＮＦ１に低下させる、略ノコギリ波状の変化態様としてもよい。また、図８に示すように、電動ファン１８の回転速度を徐々に増大させながら第２の回転速度ＮＦ２に到達させ、その後徐々に第１の回転速度ＮＦ１に低下させる、略三角波状の変化態様としてもよい。
【００６６】
・上記実施の形態においては特に言及しなかったが、電動ファン１８が設けられる個数については任意であり、複数の電動ファンを制御する制御装置であっても、本発明は同様に適用することができる。
【００６７】
・上記実施の形態における冷却用熱交換器は、ガソリン機関２の冷却水を冷却するラジエータ５であり、電動ファン１８はこのラジエータ５に対応して設けられた。この他にも、更にエアーコンディショナーの冷媒を冷却するコンデンサを冷却用熱交換器として備え、このコンデンサに対応した電動ファンが設けられる場合であっても上記実施の形態にかかる電動ファンの制御装置は適用することができる。なお、この場合には、冷却水温ＴＨＷだけではなく冷媒の圧力にも基づいて電動ファンの駆動を制御すると、電動ファンをより好適なタイミングで駆動することができる。
【００６８】
・上記実施の形態では、ガソリン機関２が搭載された車両に本発明にかかる電動ファンの制御装置を適用する場合について例示した。しかしながら、搭載対象となる内燃機関はこのガソリン機関２に何ら限定されるものではない。ディーゼル機関やその他の内燃機関が搭載される車両にも本発明は同様に適用することができる。
【００６９】
その他、上記実施の形態あるいはその変形例から把握することができる技術思想について、以下にその効果とともに記載する。
（イ）請求項１または５に記載の内燃機関の電動ファン制御装置において、前記制御装置は、振動センサによって検出される振動レベルが所定レベルに達するまで前記第２の回転速度で前記電動ファンを駆動し、その後、前記振動センサによって検出される振動が収束するまで前記第１の回転速度で前記電動ファンを駆動することを特徴とする車載電動ファンの制御装置。
【００７０】
同構成によっても、電動ファンの駆動に起因する振動を抑制しつつ、該電動ファンに要求される風量等についてもこれを好適に確保することができるようになる。更に、第２の回転速度で電動ファンを駆動させる時間、及び第１の回転速度で電動ファンを駆動させる時間を予め実験等により求めておく必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる車載電動ファンの制御装置の一実施の形態について、その概略構成を示す図。
【図２】同実施の形態における制御装置による電動ファンの回転速度の制御態様を模式的に示すタイミングチャート。
【図３】同実施の形態による電動ファンの回転速度制御の制御手順を示すフローチャート。
【図４】同実施の形態の制御装置によって電動ファンの回転速度が切り替えられるときの回転速度変化と振動レベルの変化態様とを模式的に示すタイミングチャート。
【図５】上記電動ファンの回転速度制御についての変形例を示すタイミングチャート。
【図６】上記電動ファンの回転速度制御についての変形例を示すタイミングチャート。
【図７】上記電動ファンの回転速度制御についての変形例を示すタイミングチャート。
【図８】上記電動ファンの回転速度制御についての変形例を示すタイミングチャート。
【図９】内燃機関から発生する振動及び電動ファンから発生する振動の態様を模式的に示すグラフ。
【図１０】従来の車載電動ファンの制御装置による電動ファンの回転速度の制御態様についてその一例を模式的に示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１…車両、２…ガソリン機関、３…シリンダブロック、４…クランクシャフト、５…ラジエータ、６…ウォータポンプ、７…サーモスタット、９…ウォータジャケット、１０…ウォータジャケット出口、１１…第１の冷却水通路、１２…ラジエータ入口、１３…ラジエータ出口、１４…第２の冷却水通路、１５…ウォータジャケット入口、１６…バイパス通路、１７…フロントグリル、１８…電動ファン、１９…電動モータ、２０…バッテリ、２１…オルタネータ、２２…電源装置、２３…駆動回路、３１…水温センサ、３２…制御装置（ＥＣＵ）、３３…回転速度センサ、４０…ステアリングホイール。

Claims (5)

1. 内燃機関が搭載された車両の冷却用熱交換器に用いられる電動ファンについてその駆動を制御する車載電動ファンの制御装置において、
   前記電動ファンを、その回転駆動によって前記内燃機関の振動との共振が生じる回転速度よりも低い第１の回転速度と、熱交換のための十分な風量を確保し得る第２の回転速度との間で交互に切り替え駆動するようにした
   ことを特徴とする車載電動ファンの制御装置。
2. 前記電動ファンの前記第２の回転速度での駆動が、該駆動に基づき発生する振動の振幅が所定のレベルに達するまでの期間に限って行われる
   請求項１に記載の車載電動ファンの制御装置。
3. 前記電動ファンの前記第１の回転速度での駆動期間は、前記第２の回転速度での駆動に基づき前記所定のレベルに達した振動の振幅が所要に収束され得る期間として設定される
   請求項２に記載の車載電動ファンの制御装置。
4. 前記電動ファンの前記第１の回転速度での駆動期間がランダムな期間として設定される
   請求項１〜３のいずれかに記載の車載電動ファンの制御装置。
5. 前記第１及び第２の回転速度が、それぞれ前記内燃機関のアイドル回転速度に基づいて設定される
   請求項１〜４のいずれかに記載の車載電動ファンの制御装置。

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