JPH0635827B2 - 車両用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］ 本発明は車両用冷却ファンの制御装置、特にクーラ用コ
ンデンサ及びラジェータを冷却する電動ファンの制御装
置に関する。

［従来の技術］ 従来より、自動車用のラジエータ冷却装置として電動式
冷却ファンを用いたものが周知であり、この装置は、エ
ンジンの冷却水を85〜95℃付近の最適値に維持するた
め、エンジン冷却水温度が設定値の上限温度に達した際
自動的に電動機をオンしラジエータの冷却を開始し、エ
ンジン冷却水温度が設定値の下限温度まで冷却された際
自動的に電動機をオフしている。すなわち、このような
電動機のオン・オフ制御によりエンジン冷却水温度を最
適範囲、通常は85〜93℃の範囲に制御している。

しかし、このような装置は、電動機がオンされる毎に、
冷却ファンの回転数が０から急激に立ち上がり、一時的
に大きな騒音を発生するため、この騒音が車両のドライ
バ及びその他の乗員にとって非常に耳ざわりなものとな
り不快感を与えるという問題があった。

特に、このような装置では、電動機のオンオフがエンジ
ン冷却水の温度を最適値に制御するため頻繁に行われ、
そのたびに前記騒音が発生するためその有効な対策が望
まれていた。

このため、従来特願昭５９−１６８５２８にかかる装置
の提案が為されている。この装置は、外気温センサ車速
センサ、水温センサ等の各種センサ等を有し、これら各
センサの出力に基づきエンジンの冷却水を設定値に保つ
ために必要な電動機印加電圧を常時リアルタイムで演算
し、この電圧を常に冷却ファン駆動用の電動機に印加し
ている。

従って、冷却ファンは、エンジンの冷却水が常に最適設
定温度となるようにその回転数がアナログ制御されその
回転数が急激に変動することがないため、発生する騒音
を著しく低減することが可能となる。

ところで、今日大多数の車両には車室内冷房用のクーラ
ーが設けられており、このような車両においては、前記
ラジエータ以外にもクーラー用のコンデンサを効果的に
冷却する必要がある。

第７図にはこのような場合における冷却装置が示されて
いる。

この装置は、ラジエータ冷却ファン１４及びコンデンサ
冷却ファン１６を互いに並列配置し、これら各冷却ファ
ンにより供給される冷却空気の流路にラジエータ１０と
クーラー１２とを互いに縦列配置して形成されている。
そして、ラジエータ用の電動機とは独立にクーラーのコ
ンプレッサがオンしたときコンデンサの冷却用ファンの
電動機もオンし、コンプレッサがオフした時のこの電動
機もオフするようになっている。

従って、このような装置では、各冷却ファン１４，１６
を用いた冷却方法として次のような冷却動作を行うこと
が考えられる。すなわち、クーラー冷却ファン１４のみ
でクーラーの高圧圧力を所望設定値に制御するために必
要な冷却風量を演算し、このようにして求められた冷却
風量をクーラー冷却ファン１４からコンデンサ１２に向
け供給する。また、これと同時にラジエータ冷却用ファ
ン１６のみによりラジエータ内を通過するエンジン冷却
水を所望設定値まで冷却するために必要な冷却風量を演
算し、このようにして求められた冷却風量をラジエータ
冷却用ファン１６を用いてラジエータに向け供給する。

この場合、クーラー冷却用ファン１４及びラジエータ冷
却用ファン１６の回転数を連続的にアナログ制御し、従
来のオン・オフ制御する装置に比に、発生する騒音を十
分に低減し、ラジエータ１０及びコンデンサ１２の冷却
を行うことができる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、第７図に示す装置においては、ラジエータ１
０及びコンデンサ１２が互いに縦列配列されているた
め、これらラジエータ１０及びコンデンサ１２はそれぞ
れラジエータ冷却ファン及びコンデンサ冷却ファンの双
方から冷却されることになる。従って、このような装置
では、ラジエータ冷却必要風量及びコンデンサ冷却必要
風量の双方を上回る風量の冷却空気をラジエータ冷却フ
ァン及びコンデンサ冷却ファンの双方を用いて送風すれ
ば十分である。

しかし、従来の技術は、前述したようにラジエータ冷却
ファン及びコンデンサ冷却ファンからそれぞれラジエー
タ冷却必要風量及びコンデンサ冷却必要風量を別個独立
に送風するため、ラジエタ１０及びコンデンサ１２には
これらが必要とする以上の余分な冷却空気が送風される
ことになり、このような余分な冷却空気の送風がエネル
ギの浪費及び騒音の発生を引起すという欠点がある。

発明の目的 本発明は、このような従来の課題に鑑み為されたもので
あり、その目的は、ラジエータ及びクーラー用コンデン
サの冷却を必要最小限の冷却空気で効率良く行い、しか
も発生する騒音を効果的に抑制することが可能な車両用
冷却ファンの制御装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の装置は、第１の電動機により駆動される第１の
ファンと、第２の電動機により駆動される第２のファン
とを互いに並列配置する。そして、これら各冷却用ファ
ンにより供給される冷却空気の流路にラジエータとクー
ラー用コンデンサとを互いに縦列配置する。

そして、クーラー高圧圧力を所望の設定値に制御するた
めに必要なクーラー冷却必要風量を第１の風量として第
１の演算手段により演算出力する。また、ラジエータ内
を通過するエンジン冷却水温度を所望設定値まで冷却す
るために必要なラジエータ冷却必要風量を第２の風量と
して第２の演算手段により演算出力する。

そして、前記クーラー冷却必要風量からラジエータ冷却
必要風量を減算した値を第３の風量として第３の演算手
段から演算出力する。

そして、前記第１の演算手段の出力に基づき第１の電動
機を駆動し、第１の冷却ファンからコンデサ冷却必要風
量に等しい風量の冷却空気を送風する。

また、第３の演算手段の出力である第３の風量が所定値
以上である場合に第３の風量に等しい冷却風量を送風す
るように第２の電動機の駆動を制御する。したがって、
この場合には第一の風量と第３の風量の和、すなわち第
２の風量がコンデンサおよびラジエータを通過する。一
方、第３の風量が所定値以下である場合には、第２の電
動機を停止させる。したがって、この場合には第１の風
量がコンデンサおよびラジエータを通過する。

従って、本発明によれば、第１の冷却ファン及び第２の
冷却ファンの双方から送風される冷却空気の合計風量
を、コンデンサ及びラジエータの双方を冷却するに際し
必要充分な最適な値に制御し、従来のように余分な冷却
空気の送風を行うことはない。

従って、本発明によれば、コンデンサ及びラジエータを
少ないエネルギで効果的に冷却することができ、またこ
の冷却時に発生する騒音を更に低減することが可能とな
る。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。

第１図には本発明にかかる車両用冷却ファンの制御装置
が好適な実施例が示されており、実施例の装置は、第１
の電動機２０の回転軸に直結された第１の冷却ファン２
２と、第２の電動機２４の回転軸に直結された第２の冷
却ファン２６と、を互い並列配置し、これら各冷却ファ
ン２２，２４から送風される冷却空気の流路にコンデン
サ２８及びラジエータ３０を互いに縦列配置している。

そして、前記各冷却ファン２２，２４からコンデンサ２
８及びラジエータ３０に向け冷却空気を送風することに
より、コンデンサ２２及びラジエータ３０の冷却を行っ
ている。

実施例において、前記クーラー用のコンデンサ２８は、
コンプレッサ３２，エキスパンションバルブ３４，エバ
ポレータ３６，感温筒３８とともにクーラーの冷凍サイ
クルを形成している。

そして、この冷凍サイクル内を循環する冷媒は、コンプ
レッサ１４内で圧縮され高温の冷媒ガスとなり、コンデ
ンサ２８内で冷却され液体となり、エキスパンションバ
ルブ３４内で弁の絞り作用で断熱膨脹し霧化され、エバ
ポレータ３６内で空気から熱を奪い気化しエバポレータ
３６の出口少し手前ですべて気体となり再度コンプレッ
サ３２内に吸収される。

ここにおいて、エバポレータ３６内を通過する冷媒がそ
の出口付近に達する途中で全て気体となってしまうと、
この気化された冷媒がその後出口に達するまでの間に加
熱されてエバポレータ出口の温度が上昇し好ましくな
い。このような事態の発生を防止するため、エバポレー
タ３６の出口付近の温度を感温筒３８で検出し、この検
出温度が上昇した場合には、エキスパンションバルブ３
４の流路を広げ冷媒の供給量を増加させ、また、エバポ
レータ３６の出口でもまだ冷媒が液滴でかなり残るよう
な場合には感温筒３８により冷媒の低い温度を感知して
エキスパンションバルブ３４の流路を狭め冷媒の供給量
を減少させる。このようにして、エキスパンションバル
ブ３４はエバポレータ３６内に供給された冷媒がその出
口の少し手前で全て気化するようにその供給量を制御す
る。

ところで、このクーラーの冷媒サイクルにおいて、コン
デンサ２８の放熱量は、エバポレータ３６の吸熱量Ｑe
とコンプレッサ３２の圧縮仕事の熱量換算値Ｑｐとの
和、Ｑｅ＋Ｑｐとなる。従って、エバポレータ３６の吸
熱量Ｑe とコンプレッサ３２の圧縮仕事の熱量換算Ｇｐ
との和Ｑｅ＋Ｑｐをコンデンサ２８で高圧圧力が設定圧
力Ｐｓになるように冷却すればよい。また、コンデンサ
２８へ送風する冷却空気量を多くすれば、その放熱量が
増加し、冷凍サイクル内の高圧圧力が低くなり、また送
風する冷却空気量を少なくすれば冷凍サイクル内におけ
る高圧圧力は高くなる。

従って、冷却空気を制御することにより、コンデンサ２
８内の高圧圧力を所望設定値Ｐs に制御することができ
る。

また、前記ラジエータ３０は、エンジン冷却水の冷却を
行うものであり、エンジン冷却水はウオーターポンプ４
２によりラジエータ３０とエンジン４０との間を強制的
に循環される。

ところで、本発明の装置では、各冷却ファン２２及び２
６から送風される冷却空気の流路にコンデンサ２８及び
ラジエータ３０の双方が位置する。従って、コンデンサ
２８は第１の冷却ファン２２のみならず、第２の冷却フ
ァン２６からも冷却空気が送風され、またラジエータ３
０には第２の冷却ファン２６のみならず第１の冷却ファ
ン２２からも冷却空気が送風される。

本発明は、このような点に着目して成されたものであ
り、その特徴的事項は、第１の冷却ファン２２及び第２
の冷却ファン２６から送風される冷却空気量の合計値
が、コンデンサ冷却必要風量及びラジエータ冷却必要風
量の双方を満足する最低値を制御することにある。

このため、本発明の装置は、第１の演算手段５０によ
り、クーラーの高圧圧力を所望の設定値Ｐｓに制御する
ために必要なコンデンサ冷却必要風量を第１の風量Ｗ_１
として演算出力する。

そして、第１の演算手段５０の出力に基づき、第１の電
動機２０を駆動し第１の冷却ファン２２から第１の風量
すなわちコンデンサ冷却必要風量Ｗ_１に等しい冷却風量
を送風する。

これにより、コンデンサ２８内を通過する冷媒は適切に
冷却され、コンデンサ内の高圧圧力は所望の設定値Ｐｓ
に制御される。

また、本発明の装置は、第２の演算手段５２によりラジ
エータ３０内を通過するエンジン冷却水温度を所望設定
値以下まで冷却するために必要なラジエータ冷却必要風
量を第２の風量として演算出力している。

従来の技術では、このようにして求められた第２の風量
に基づき第２の電動機２４を駆動し、第２の冷却ファン
２６からラジエータ冷却必要風量に等しい冷却風量を送
風する。従って、ラジエータ３０及びコンデンサ２８に
は、コンデンサ冷却必要風量及びラジエータ冷却必要風
量を合計した余分な冷却空気が送風されることとなり、
エネルギの浪費および騒音発生の原因となる。

本発明の特徴的事項は、前記第２の演算手段５２の出力
する第２の風量Ｗ_２から第１の演算手段５０の出力する
第１の風量Ｗ_１を減算した値を第３の風量Ｗ_３として演
算出力する第３の演算手段５４を設け、この第３の演算
手段５４の出力に基づき第２の電動機２４を駆動し、第
２の冷却ファン２６から第３の風量Ｗ_３の冷却空気を送
風することにある。

このようにすることにより、ラジエータ３０はラジエー
タ冷却必要風量、すなわち、第１の風量と第３の風量と
合計した風量の冷却空気が送風され、ラジエータ３０内
を通過するエンジン冷却水を所定設定値以下まで確実に
冷却することがでる。また、これと同時にコンデンサ２
８には第１の冷却ファン２２からコンデンサ冷却必要風
量の冷却空気が送風されているため、コンデンサ１６内
の高圧圧力を所望設定値に好適に制御することができ
る。

従って、本発明によれば、このようなコンデンサ２８及
びラジエータ３０の冷却を、従来の技術に比し、より少
ない冷却風量で行うことができ、冷却に要するエネルギ
を節減しかつ騒音の発生を有効に抑制することが可能と
なる。

次に以上説明した本発明の装置の具体的な実施例を第２
図に基づき説明する。

本実施例において、前記第１〜第３の演算手段５０，５
２，５４はマイクロコンピュータ６０を用いて形成され
ており、以下このマイクロコンピュータ６０を用いて行
われる第１，第２及び第３の風量の演算について詳述す
る。

第１の風量の演算 実施例においてコンデンサ２８及びラジエータ３０は、
各冷却ファン２２，２６から送風される冷却空気のみな
らず車両走行中にはその車速風によっても冷却される。
このため、本実施例においては、コンデンサ２８の車速
風による冷却を考慮し、コンデンサ２８の高圧圧力を所
望設定値Ｐｓに制御するために必要な冷却風量から車速
風を減算した値をコンデンサ冷却必要量Ｗ_１として演算
する。

ここにおいて、このコンデンサ冷却必要風量Ｗ_１は次式
により与えられる。

Ｗ_１＝Ｋ_１｛（Ｑe +Ｑp ／ｔs-ｔo ） -Ｋ_２Ｗ^ａ｝^b +Ｋ_３（ｔc-ｔｓ）+c ・・（１） 但し、Ｑｅはエバポレータにおける吸熱量、Ｑp はコン
プレッサ圧縮仕事の熱量換算値、ｔs はコンデンサにお
ける高圧圧力Ｐs に対する冷媒温度であり、これは冷媒
の圧力と蒸発（凝縮）温度の関係から一義的に求まる。
また、ｔo は外気温、Ｗは車速、ｔc はコンデンサでの
冷媒温度（凝縮温度）、Ｋ_１，Ｋ_２，Ｋ_３，ａ，ｂ，ｃ
はそれぞれ定数を表す。

この第１式に示すコンデンサ冷却必要風量Ｗ_１を演算す
るためには、まずその各変数Ｑe ，Ｑp を求める必要が
ある。

（ａ）吸熱量Ｑe ここにおいてこの変数の１つであるエバポレータへの吸
熱量Ｑｅは、第３図に示す冷媒のＰ−ｉ線図（モリエル
線図）により次式により求められる。

Ｑｅ＝Ｇ（ｉ_Ｉ -ｉ_IV） 但し、Ｇは冷媒流量、ｉ_Ｉはエバポレータの出口におけ
る冷媒のエンタルピ、ｉ_IVはエバポレータの入口におけ
る冷媒のエンタルピを表す。

従って、このＱe を演算するためには、その変数Ｇ，ｉ
_Ｉ，ｉ_IVをそれぞれ求める必要がある。

（ａ−１）変数Ｇ まず、本実施例において、前記冷媒流量Ｇはクーラーの
冷媒循環径路中に設けた流路計６２の検出信号に基づき
求めることができる。

またこの冷媒流量Ｇは、これ以外にも次のようにして求
めることができる。

すなわち、クーラーの冷媒循環経路内に設けた高圧圧力
センサ６４，低圧圧力センサ６６及びエバポレータ出口
付近に設けた冷媒温度センサ６８のそれぞれ検出する冷
媒の高圧圧力Ｐｃ、低圧圧力Ｐｅ、エバポレータの出口
付近における温度ｔｉを用い、前記冷媒流量は次式によ
り表される。

但し ｓ：エキスパンションバルブの通路面積 ζ：エキスパンションバルブの通路流量係数 γ：エバポレータ出口の冷媒の比重量 ｇ：重力加速度 前記ｓ，ζ，γはそれぞれＰe ，ｔＩで変化するので前
記第（２）式を次式のように変形する。

ここにおいて、 はＰe とＴ_Ｉの関数となるので とおくと、 Ｆ_１（ｘ，ｇ）を用いて前記第（３′）式は次のように
変換される。

従って、Ｆ_１（Pe，ｔ_Ｉ）をあらかじめ測定して求めて
おくことによりＧを求めることができる。（なお、Pe，
ｔ_Ｉ，Pcはセンサで検出される。） （ａ−２）変数ｉ_IV 次に、第３図及び第４図に示すＰ−ｉ線図に基づき、エ
バポレータの入口における冷媒のエンタルｉ_IVを求める
演算を説明する。

まず冷媒の飽和液線ＡＢ上の点エンタルピーの値ｉを求
める。ここにおいて、飽和液線上の任意の点ｘ（圧力
ｐ）のエンタルピーｉは関数を用い次式で表される。

i＝Ｆ_２(Ｐ) ・・・・・（４） ところで、エバポレータの入口付近におけるエンタルピ
ーｉ_IVはIII位置におけるエンタルピーからIII′〜III
のエンタルピーの差分Δｉ_IIIを減算した値すなわち、 ｉ_III＝ｉ_{III ′} -Δ_III となる。

ここで、III′とIII点の温度差をΔｔ_IIIとし冷媒液の
比熱をＣL とすると Δｉ_III＝ＣL ・Δｔ_IIIとなり、従ってｉ_IV＝ｉ_III＝
ｉ_{III ′} -ＣL ・Δｔ_III となる。

一方、ｉ_{III ′}は高圧圧力センサ６４が検出した高圧圧
力Ｐｃを用い第（４）式に基づき次のように演算され
る。

ｉ_{III ′}＝Ｆ_２（Ｐc） 従って、求める冷媒のエンタルピｉ_IVは、次式で表され
る。

ｉ_IV＝Ｆ_２（Ｐc₎- ＣL ・Δｔ_III ・・・（５） ここにおいて、Δｔは一般に５℃前後であり一定値とお
いてよい。ゆえにＣL ・Δｔは定数とみなすことがで
き、この結果前記（５）式を用いｉ_IVが求められる。

（ａ−３）変数ｉ_Ｉ 次にエバポレータ１２の出口のエンタルピｉ_Ｉを求め
る。まず、低圧圧力センサ６６が検出した低圧圧力がＰ
e ときの飽和液線上の点IV′のエンピタルをｉ_{IV ′}とす
るとｉ_{IV ′}は（４）式により ｉ_{IV ′}＝Ｆ_２（Ｐｅ） ・・・・（６） となる。

次に、飽和蒸気線上の点Ｉ′のエンピタルｉ_Ｉ′を求め
ると ｉ_Ｉ′＝ｉ_{IV ′} +ｒ となる。

ここにｒは蒸発潜熱であり、圧力Ｐを用い ｒ＝Ｆ_３（Ｐ） ・・・・（７） で表される。

今、Ｉ′の圧力は低圧圧力センサ６６が検出した低圧圧
力Ｐe であるのでこの時の蒸発潜熱は ｒ＝Ｆ_３（Ｐe ） ・・・・（８） となる。

一方、Ｉ点のエンピタルｉ_ＩはＩ′点のエンピタルｉ
_Ｉ′にＩ〜Ｉ′のエンタルピ差分Δｉ_Ｉを加えたもので
あり、 ｉ_Ｉ＝ｉ_Ｉ′ +Δｉ_Ｉ ここで、Δｉ_ＩはＩ点の温度をｔ_ＩとＩ′点の温度をｔ
_Ｉ′とすれば、次式で表される。

Δｉ_Ｉ＝Ｃp Δｔ_Ｉ 但し、Δｔ_Ｉ＝ｔ_Ｉ -ｔ_Ｉ′、Ｃp は定圧比熱を表す。

またｔ_Ｉ′は下記の冷媒の圧力と蒸発温度の関数Ｆ
_４（Ｘ）から求められる。

ｔ＝Ｆ_４（Ｐ） ・・・・・（９） ここで、低圧圧力センサ６６が検出した低圧圧力Ｐｅを
（９）式に代入すればその時の蒸発温度であるｔ_Ｉ′が
次式で求められる。

ｔ_Ｉ′＝Ｆ_４（Ｐｅ） ・・・・・（１０） 一方、Ｉ点の温度ｔ_Ｉは冷媒温度センサ６８により検出
され、従ってΔｔ_Ｉは Δｔ_Ｉ＝ｔ_Ｉ -Ｆ_４（Ｐｅ）で求められ、この結果Δｉ
_Ｉは Δｉ_Ｉ＝Ｃp ｛ｔ_Ｉ -Ｆ_４（Ｐｅ）｝ ・・（１１）に
なる。

故にＩ点のエンタルピｉ_Ｉ＝Ｉ_{IV ′} +ｒ＋Δｉ_Ｉ′は
（６），（８），（１１）式より求まり、 ｉ_Ｉ＝Ｆ_２（Ｐｅ） +Ｆ_３（Ｐｅ） +Ｃp ｛ｔ_Ｉ -Ｆ_４（Ｐｅ）｝・・・（１２） となる。

従ってエバポレータ１２での吸熱量Ｑe は Ｑe ＝Ｇ（ｉ_Ｉ-i_IV） に（３），（５），（１２）式を代入して求まり Ｑe ＝Ｆ_１（Ｐｅ，ｔ_Ｉ）［Ｆ_２（Ｐｅ） +Ｆ_３（Ｐｅ） +Ｃp ｛ｔ_Ｉ -Ｆ_４（Ｐe ）｝ −｛Ｆ_２（Ｐc ） -ＣL ・Δｉ_III｝］ ・・（１
３） となる。

（ｂ）コンプレッサ圧縮仕事の換算熱量値Ｑｐ まず、コンプレッサ１４の圧縮仕事Ｌは次式で与えられ
る。

Ｌ＝Ｇ(n／n -1)Ｐ_１Ｖ_Ｉ［（Ｐ_２／Ｐ_１） (n-1)/ｎ-1］ ・・・・（１４） ここにおいて、Ｇは冷媒流量、n はポリトロープ指数、
Ｐ_１コンプレッサ３２の入口の冷媒圧力、Ｐ_２はコンプ
レッサ３２出口の冷媒圧力，Ｖ_Ｉはコンプレッサ３２の
入口の冷媒比体積であり、Ｇは（３）式より求まり、n
は近似的に比熱比κを代用してよく、Ｐ_１≒Ｐe ，Ｐ_２
≒Ｐc である。なお、前記Ｖ_ＩはＰ_１Ｖ_Ｉ＝ＲＴ_１の関
係式で表され、ここにおいてＴ_１＝237+ｔ_Ｉ，Ｒは冷媒
のガス定数である。従って、Ｖ_１は次式により求められ
る。

Ｖ_１＝{RT_１／P _１}＝{R×（237+ｔ_Ｉ）／Ｐｅ｝ ・・
・（１５） 従って、（１４）式に（３），（１５）式を代入し、Ｐ
_１＝Ｐe,Ｐ_２＝Ｐc を代入すれば、Ｌは次式で表され
る。

次にコンプレッサ圧縮仕事Ｌの換算熱量Ｑｐを求める。
ここにおいて、ＬのＱｐへの換算式は次式で与えられ
る。

Ｑｐ＝ＡＬ 但し、Ａは仕事の熱当量（１／Ａは熱の仕事当量） 従って、（１６）式より、Ｑｐは次式で与えられる。

以上でコンデンサ１６の高圧圧力を一定値Ｐs にするた
めのコンデンサ冷却必要量、すなわち第１の風量Ｗ_１を
演算できる｛（１），（９），（１３），（１）｝。

ただしｔs は（９）式を用いてｔｓ＝Ｆ_４（Ｐｓ）より
求める。ｔｃも（９）式を用いてｔｃ＝Ｆ_４（Ｐc ）よ
り求める。

すなわち、高圧圧力を一定値Ｐs にするために必要な風
量Ｗ_１（第１の風量）は、次式で与えられることにな
る。

Ｗ_１＝Ｋ_１[{(Ｑe+Ｑp)／（Ｆ_４（Ｐｓ）-to）} −Ｋ_２Ｗ^ａ｝^ｂ +Ｋ_３｛Ｆ_４（Ｐc ） -Ｆ_４（Ｐｓ）｝ +Ｃ ・・（１８） ここで、 であり、Ｆ_１（ｘ，ｙ），Ｆ_２（ｘ），Ｆ_３（ｘ）Ｆ_４
（ｘ）は予め決められた関数である。

また、Ｐｓはコンデンサ２８の高圧圧力として設定され
た値、ｔｏは外気温センサ７０が検出する外気温度、Ｗ
は車速センサ７２が検出する車速、Ｐｅは低圧圧力セン
サ６６が検出する低圧圧力、ｔ_Ｉは冷媒温度センサ６８
が検出するエバポレータ３６の出口の冷媒温度、Ｃｐは
冷媒ガスの定圧比熱、Ｐｃは高圧圧力センサ６４が検出
する高圧圧力、ＣL は冷媒液の比熱、Δｔ_IIIは一定値
（定数）、Ｋ_１，Ｋ_２，Ｋ_３，ａ，ｂ，ｃは定数、ａは
0.5前後，ｂは２前後の値である。

第２の風量の演算 次にエンジン冷却水温度を所定値に保つために必要なラ
ジエータ冷却必要風量（第２の風量）を求める。

（ａ）見かけ上のラジエータ冷却必要風量 エンジンの冷却水温度は、理論的に、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は燃料噴射両から求めるこ
とができ、一方、冷却水から放熱される熱量は主に外気
温度と、車速（走行風による風量）と、冷却ファンの回
転数（冷却ファンによる風速）に影響される。

従って、エンジンの冷却水温度を所定値に保つために必
要な冷却空気の風量（第２の風量）は、本来次式で求め
られる。

Ｗ_２′＝Ｋ_１′｛Ｋ_２′×ｈ×m ／（ｔｓ -ｔｏ） −Ｋ_３′×Ｗ^ａ｝^ｂ +Ｋ_４′×（ｔｗ-tse）+Ｃ′
・・（１０１） 但し、 Ｗ_２′：見かけ上のコンデンサ冷却必要風量（冷却ファ
ンのみで冷却水温度を目標値ｔｓにするために必要な風
量） ｍ：単位時間当りの燃料噴射量（燃料噴射量制御装置７
６からの信号で燃料噴射量が求まる。） ｗ：車速センサ７２が検出した車速 ｔｗ：水温センサ７４が検出した冷却水温度 ｔｏ：外気温センサ７０が検出した外気温度 ｔｓｅ：一定に保とうとする冷却温度の目標値 ｈ：単位重量当りの燃料の発熱量 （約 10200Ｋcal ／Ｋｇ） Ｋ_１′，Ｋ_２′，Ｋ_３′，Ｋ_４′，ｃ′，ｂ，ｃ：定
数。ただしａは約 0.5,bは約２。

しかし、車両走行時に発生する風速風の流れでみてコン
デンサ２８の後にラジエータ３０があるため、コンデン
サ２８で加熱された空気がラジエータ３０を通過する。

この時の車速風の流れ方向に対する空気温度の変化を示
したのが第５図である。従って前記（１０１）式の外気
温ｔｏの代りにコンデンサ２８通過後の空気温度を代入
しなければならない。

ここにおいて、コンデンサ２８通過後の空気温度は次式
で求められる ｔａ＝Ａtc＋(1−Ａ)ｔｏ ・・・・（１０２） 但し、 ｔａ：コンデンサ２８を通過後の空気温度 ｔｃ：コンデンサ２８での冷媒温度（凝縮温度）であ
り、高圧圧力センサ６４が検出した高圧圧力Ｐｃから第
（９）式に基づき求められる。

ｔｏ：外気温 Ａ：定数 従って（１０２）式は ｔａ＝ＡＦ_４（Ｐｃ）＋（１−Ａ）ｔｏ ・・（１０
３） となり、真のラジエータ冷却必要風量（第２の風量）Ｗ
_２が次式により求められる。

Ｗ_２＝Ｋ_１′［Ｋ_２′・ｈ・ｍ／｛ｔse -Ａ・ Ｆ_４（Ｐc）-(1-A)to}-k_３′・Ｗ^ａ］^ｂ ＋Ｋ_４′（ｔｗ−ｔse）+Ｃ′・・・（１０４） 第３の風量の演算 このようにして、第１の風量Ｗ_１及び第２の風量Ｗ_２を
演算すると、次に、次式に基づき第２の風量Ｗ_２から第
１の風量Ｗ_１を減算し、第３の風量Ｗ_３を求める。

Ｗ_３＝Ｗ_２ -Ｗ_１ このようにして、第１〜第３の風量Ｗ_１，Ｗ_２，Ｗ_３の
演算を行うと、マイクロコンピュータ６０は第１の風量
Ｗ_１をコンデンサ用電動機制御装置８０に入力するとと
もに、第３の風量Ｗ_３をラジエータ用電動機制御装置８
２に入力する。

これにより、電動機制御装置８０は、第１の電動機２０
への印加電圧を制御し、冷却ファン２２からマイクロコ
ンピュータ６０により指示されるコンデンサ冷却必要風
量Ｗ_１の冷却空気を送風する。

同様にして、ラジエータ用電動機制御装置８２は、第２
の電動機２４への印加電圧を制御し、冷却ファン２６か
ら第３の風量、すなわちラジエータ冷却必要風量
（Ｗ_２）からコンデンサ冷却必要風量（Ｗ_１）を減算し
た風量Ｗ_３の冷却空気を送風する。

このように、本実施例の装置では、マイクロコンピュー
タ６０がコンデンサ冷却必要風量（Ｗ_１）及びラジエー
タ冷却必要風量（Ｗ_２）をリアルタイムで演算し、この
演算結果に基づき冷却ファン２２からＷ_１の冷却空気の
送風が行われ、冷却ファン２６から（Ｗ_２−Ｗ_１）の冷
却空気の送風を行う。従ってコンデンサ２８及びラジエ
ータ３０は常に最適冷却空気量をもって良好に冷却され
ることになる。

更に、本発明によれば、各電動機２０，２４は回転数が
ステップ状に変化することがなく、しかも、従来の装置
に比し送風する冷却空気量が少なくて済むため、発生す
る騒音を十分に抑制し、車両の乗員へ不快感を与えるこ
ともない。

なお、前記各電動機制御装置８０，８２としては、今日
トランジスタ回路を用いて形成されたものが一般的であ
り、このような装置では、各電動機２０，２４の回転数
制御を印加電圧をデューティー制御することにより行う
ことが好適である。

次に、本実施例の作用を第６図に示すフローチャートに
基づき説明する。

本実施例の装置を作動させると、まずマイクロコンピュ
ータ６０は、高圧圧力センサ６４，低圧圧力センサ６
６，冷媒温度センサ６８，車速センサ７２，外気温セン
サ７０，水温センサ７４からの各検出信号を読込み、更
に燃料噴射制御装置７６から出力される燃料噴射量情報
の読込みを行う。

この読込み動作が終了すると、次に読込まれた各データ
に基づき、前記第３式を用い冷媒流量Ｇを演算し、前記
第１９式に基づき吸熱量Ｑｅを演算し、更に前記第２０
図式に基づきコンプレッサ２８の圧縮仕事の熱量換算値
Ｑｐを演算する。

そして、このようにして求めた各演算値及び検出データ
に基づき、コンデンサ冷却必要風量Ｗ_１を前記第８式に
基づき演算し、このようにして求めた第１の風量Ｗ_１を
あらかじめ設定された所定基準値Ａ_１と比較する。

そして、この比較動作を行った結果、Ｗ_１が基準値Ａ_１
以上の場合には、第１の風量Ｗ_１を電動機制御装置８０
に入力し、冷却ファン２２から演算された第１の風量、
すなわちコンデンサ冷却必要風量Ｗ_１の冷却空気を送風
する。

また、前記比較動作を行った結果、Ｗ_１が基準値Ａ_１以
下の場合には、次にＡ_１よりも小さな値に設定された基
準値Ａ_２とＷ_１とを比較する。

この結果、Ｗ_１がＡ_２以下である場合は、コンデンサ２
８の高圧圧力を設定圧力Ｐｓにするためにはファン２２
からの送風を必要としないと判断し電動機２０への印加
電圧をオフし電動機の回転を停止制御する。

また、Ｗ_１が基準値Ａ_２より大きい場合には、Ｗ_１はＡ
_１とＡ_２との中間の値であり、この時は電動機２０の回
転を現在の状態のまま維持する。すなわち、現在電動機
２０に電圧が印加されていれば、ひきつづきマイクロコ
ンピュータ６０はその電圧を印加する。また、現在、電
動機２０が停止制御されている場合には、引続きそのま
ま電動機２０を停止制御する。

なお、前記基準値Ａ_１，Ａ_２はヒステリシスであり、第
１の風量Ｗ_１の僅かな変化で電動機２０がオンオフのハ
ッチング動作をすることを防止している。

次に、本実施例の装置は、他方の冷却ファン２６のみで
エンジン冷却水温度を設定値ｔｓに制御するために必要
なラジエータ冷却必要風量、すなわち第２の風量Ｗ_２を
前記第１０４式に基づき演算し、次にこのようにして求
めた第２の風量Ｗ_２から第１の風量Ｗ_１を減算し第３の
風量Ｗ_３を求める。

そして、このようにして求めた第３の風量Ｗ_３を予め設
定された所定基準値Ｂ_１と比較する。

この時、Ｗ_３がＢ_１以上である場合には、第３の風量を
電動機制御装置８２へ入力し、冷却ファン２６から第３
の風量Ｗ_３の冷却空気を送風する。

また、演算された第３の風量Ｗ_３が基準値Ｂ_１より小さ
い場合には、次にＢ_１より小さな値に設定された基準値
Ｂ_２とＷ_３との比較を行う。

この時、Ｗ_３がＢ_２以下の場合は、エンジン冷却水温度
を設定温度ｔｓに冷却するにあたって、他方の冷却ファ
ン２６からの冷却空気の送風は必要でないと判断し、電
動機２４を停止制御する。また、Ｗ_２がＢ_２以上である
場合、すなわち、Ｗ_３がＢ_１とＢ_２との間の値である場
合には、電動機２４は現在の状態のまま制御される。す
なわち、現在、電動機２４に所定の電圧が印加されてい
る場合には、引続きその現在の電圧が継続して印加され
つづけ、また現在電動機２４が停止制御されていればそ
のまま引続き停止制御されることになる。

ここにおいて、前記Ｂ_１及びＢ_２はヒステリシスであ
り、第３の風量Ｗ_３の僅かな変化で電動機２４がオンオ
フのハッチング動作をすることを防止している。

このように、本実施例の装置は、前記一連の動作をリア
ルタイムで繰返し行い、各冷却ファン２２，２６から適
切な風量の冷却空気を送風している。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、従来の装置に比
し、少ない風量でコンデンサ及びラジエータを効果的に
冷却することができ、この結果、電動機を駆動するため
のエネルギを節減し、かつ騒音の発生を有効に防止する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる装置の好適な実施例を示す回路
図、 第２図は第１図に示す装置の具体的な構成を示す回路
図、 第３図及び第４図はＰ−ｉ線図、 第５図は車速風の流れ方向と空気温度との関係を示す説
明図、 第６図は本実施例の装置の動作を示すフローチャート
図、 第７図はラジエータ及びコンデンサの配置を示す説明図
である。 ２０……第１の電動機 ２２……第１の冷却ファン ２４……第２の電動機 ２６……第２の冷却ファン ２８……コンデンサ ３０……ラジエータ ５０……第１の演算手段 ５２……第２の演算手段 ５４……第３の演算手段 ６０……マイクロコンピュータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の電動機により駆動される第１の冷却
   ファンと、第２の電動機により駆動される第２の冷却フ
   ァンと、を互いに並列配置し、これら各冷却ファンによ
   り送風される冷却空気の流路にラジエータとクーラー用
   コンデンサとを互いに縦列配置し、 前記第１の電動機、第２の電動機への印加電圧を制御す
   ることによりラジエータ及びコンデンサの冷却を行う車
   両用冷却ファンの制御装置であって、 クーラーの高圧圧力を所望の設定値に制御するために必
   要なコンデンサ冷却必要風量を第１の風量として演算出
   力する第１の演算手段と、 ラジエータ内を通過するエンジン冷却水温度を所望設定
   値にまで冷却するために必要なラジエータ冷却必要風量
   を第２の風量として演算出力する第２の演算手段と、 前記第２の風量から第１の風量を減算した値を第３の風
   量として演算出力する第３の演算手段と、 前記第１の演算手段の出力に基づき、第１の冷却ファン
   から第１の風量に等しい冷却風量を送風するように第１
   の電動機の駆動を制御する第１の電動機制御手段と、 前記第３の演算手段の出力である第３の風量が所定値以
   上である場合に第３の風量に等しい冷却風量を送風する
   ように第２の電動機の駆動を制御し、第３の風量が所定
   値以下である場合に第２の電動機を停止させるようにす
   ることを特徴とする車両用冷却ファンの制御装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲（１）記載の装置におい
   て、 この装置は、クーラーの冷媒循環経路内の高圧圧力を検
   出する高圧圧力センサと、 クーラーの冷媒循環経路内の低圧圧力を検出する低圧圧
   力センサと、 クーラーの冷媒循環経路内のエバポレーター出口付近の
   冷媒温度を検出する冷媒温度センサと、 車両の外気温度を検出する外気温センサと、 エンジン冷却水温度を検出する水温センサと、 車速を検出する車速センサと、 を含み、 前記第１の演算手段は、前記各センサから出力されるク
   ーラーの冷媒循環経路内における高圧圧力、低圧圧力、
   冷媒温度、車両の車速及び外気温度に基づき第１の風量
   を演算出力し、 前記第２の演算手段は、前記各センサから出力される車
   両の外気温度、エンジン冷却水温度、車速及び燃料噴射
   制御装置から出力される燃料噴射量の信号に基づき第２
   の風量を演算出力することを特徴とする車両用冷却ファ
   ンの制御装置。