JP5018873B2 - ファンカップリング装置の診断装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンの冷却系に用いられるファンカップリング装置の診断装置に関する。

作動液の粘性を利用してトルク伝達を行うようにしたファンカップリング装置を電子制御するものにおいて、ファンカップリング装置をフルロック状態に制御しているにも拘わらず冷却ファンの回転速度が低い場合に、ファンカップリング装置に故障が生じていると診断するものがある（特許文献１参照）。

特開２００７−３２１６２２号公報

ところで、ファンカップリング装置は、ハウジングの外周に設けられる冷却ファンによってラジエータに冷却風を送風するために設けられるのであるが、ラジエータ冷却の必要性に応じて自在に冷却ファンの送風量をコントロールすることが望まれる。

ファンカップリング装置による送風量をコントロールするために、上記のハウジング内に区画される貯溜室と作動室との間で作動液を出し入れすることが必要になる。作動室に作動液が供給された状態では、エンジンのクランク軸で回転駆動される入力軸に接続されたディスクの回転が作動液を介してハウジングに伝達することでファンが回転する。その一方で、作動室の作動液を作動液戻し通路から貯溜室へと戻すことでファンの回転が停止する。

そして、貯溜室と作動室との作動液の出し入れを、両室を連通するための連通孔に設ける電磁バルブによりラジエータ側の要求に応じてコントロールする電制ファンカップリング装置を本出願人の開発者らは鋭意開発している。

このものでは、電磁バルブ機構に連通孔を閉じるように指示しているにも拘わらず、バルブ本体が連通孔を閉じ得ないバルブ固着が生じることを見出している。バルブ固着が生じると、必要ないのに冷却ファンを回転するための負荷がエンジンに加わり、エンジン負荷が増加する。エンジン負荷が増えると、ガスボリュームが増加しエミッションが悪化したり、エンジンルーム内が冷やされることによって触媒の活性が遅れ、エミッションが悪化することが懸念される。従って、開発したファンカップリング装置についてバルブ固着が生じているか否かを診断する必要がある。

しかしながら、上記特許文献１の技術に、こうしたバルブ固着を診断することについての対策は一切開示されていない。

ここで、電磁バルブ機構に連通孔を閉じるよう指示しているのに冷却ファンの回転速度が高い状態のとき、バルブ固着が生じていると判定することが考えられる。しかしながら、作動室内の作動液はハウジングの回転による遠心力を利用するため、連通孔を閉じて作動室への作動液の供給を停止するよう電磁バルブ機構に指示したとしても作動室内の作動液が貯溜室へと戻るのが遅れる場合がある。特にエンジン低回転速度時には、遠心力が弱いため、作動液が作動室に残ったままとなってしまう。このため、連通孔を閉じることで作動室への作動液の供給を停止するよう電磁バルブ機構に指示しているにも拘わらず作動室に残った作動液により冷却ファンの回転速度が高く維持されてしまい、バルブ固着が生じていると誤診断してしまう可能性がある。

そこで本発明は、作動室内の作動液が貯溜室へと戻るのが遅れる状況においても、バルブ固着が生じているとの誤診断を抑制可能なファンカップリング装置の診断装置を提供することを目的とする。

本発明は以下のような解決手段によって課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、エンジンによって回転駆動される入力軸（３）と、この入力軸（３）に相対回転自在に支承されるハウジング（４）と、このハウジング（４）内に画成される貯溜室（８）及び作動室（９）を連通する連通孔（１０）を、通電の有無によって開閉することで作動室（９）への作動液を供給する電磁バルブ機構（１３）と、作動室（９）の作動液をこの作動液に作用する遠心力を利用して貯溜室（８）へと戻す作動液戻し通路とを有し、冷媒を冷却する熱交換器（２３）に対してハウジング（４）の外周に設けられる冷却ファン（２１）によって冷却風を送風するファンカップリング装置（１）において、連通孔（１０）を閉じるように電磁バルブ機構（１３）に指示したタイミングから所定時間の経過後に連通孔（１０）を閉じ得ないバルブ固着が生じているか否かを判定するバルブ固着判定手段（４１）を備える。

本発明によれば、例えば所定時間として、電磁バルブ機構に指示したタイミングから作動室内の作動液が貯溜室に戻るまでの時間を設定することにより、作動室やトルク伝達部から作動液が貯溜室に戻った状態での診断が可能となり、作動室やトルク伝達部から貯溜室への作動液の戻りが遅れるエンジン低回転速度時であっても、バルブ固着が生じているか否かを精度良く判定できる。

本発明の第１実施形態のファンカップリング装置の概略構成図である。 ファンカップリング装置を有するエンジンを備える車両の概略構成図である。 第１実施形態のＯＮ固着が生じている場合、ＯＮ固着が生じていない場合のそれぞれのファン回転速度の特性図である。 指令デューティを０％へと切換えたときのファン回転速度の変化をモデル的に示す第１実施形態のタイミングチャートである。 第１実施形態のＯＮ固着診断を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態の所定値１の特性図である。 第１実施形態の所定時間の特性図である。 指令デューティを０％へと切換えたときのファン回転速度の変化をモデル的に示す第２実施形態のタイミングチャートである。 第２実施形態のＯＮ固着診断を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態のカウントアップ量の特性図である。

図１は本発明の一実施形態のファンカップリング装置１の概略構成図である。ファンカップリング装置１は、ベアリング２を介して入力軸３に相対回転自在に支承されるハウジング４と、このハウジング４内を貯溜室８と作動室９とに画成するリング状の仕切板７と、貯溜室８と作動室９とを連通するように仕切板７に形成される連通孔１０と、入力軸３の前端部（図１で左端部）に固着された状態で作動室９内に配置されるディスク１１と、このディスク１１の回転をハウジング４に伝達するトルク伝達部１２と、仕切板７の連通孔１０を開閉して貯溜室８から作動室９に流入する作動液の流量を調整する電磁バルブ機構１３とにより主として構成されている。

ハウジング４は、ベアリング２によって入力軸３に支承されるハウジング本体５と、このハウジング本体５の前面側（図１で左側）にボルトにより固定されるカバー部６とで構成されている。ハウジング本体５は、内周側に貯溜室８を構成するためのリング状の凹部５ａを有し、この凹部５ａの外周側に作動液戻し通路（図示しない）を設けたリング状のフランジ部５ｂを有している。この作動液戻し通路は、作動室９の作動液を、この作動液に作用する遠心力を利用して貯溜室８へと戻すためのものである。

また、ハウジング本体５とカバー部６との外周側には冷却ファン２１（図２参照）がボルトによって固定されている。

トルク伝達部１２は、カバー部６のフランジ部６ａに設けられる同心円状の複数のラビリンス溝６ｂと、このラビリンス溝６ｂに噛合させた状態でディスク１１に設けられる同心円状の複数のラビリンス溝１１ａとで構成されている。

上記の電磁バルブ機構１３は、ベアリング１４を介して入力軸３に相対回転自在に支承されると共に車体に固定されるリング状の励磁コイル１５と、この励磁コイル１５の前方（図１で左方）を覆うと共にハウジング本体５に固定されるリング状の鉄心１６と、この鉄心１６のすぐ前方に近接配置される共にハウジング本体５に対して前後方向（図１で左右方向）に摺動自在に支承されるリング状のアーマチュア１７と、このアーマチュア１７に後端（図１で右側）が固定され、アーマチュア１７の動きに応動して連通孔１０を開閉するバルブ本体１８とから構成されている。この場合、励磁コイル１５に通電されていない状態では、図示しないスプリングでアーマチュア１７が前方に付勢されることによりバルブ本体１８が連通孔１０を閉じている。一方、励磁コイル１５に通電されると、鉄心１６が磁化され、アーマチュア１７が鉄心１６に引きつけられる。これによってアーマチュア１７がスプリングの付勢力に抗して後方（図１で右方）に移動することによりバルブ本体１８が連通孔１０を開放する。

図２はファンカップリング装置１を有するエンジン３１を備える車両の概略構成図である。ファンカップリング装置１は、車両のエンジンルームの前方位置（図２で右方）に配置され、その前方位置にシュラウド２２を介して、冷却水（冷媒）を冷却するラジエータ２３（熱交換器）が配置されている。

入力軸３の後端（図２で左端）に取り付けたプーリ３４と、クランク軸３２に取り付けたクランクプーリ３３とにベルト３５が掛け回され、クランク軸３２によって入力軸３が回転駆動される。

ここで、電磁バルブ機構１３を介した上記ファンカップリング装置１のエンジン運転中における作動を説明する。入力軸３が回転している状態で、励磁コイル１５に通電すると、バルブ本体１８が仕切板７に設けた連通孔１０を開くので、作動液が貯溜室８から作動室９及びトルク伝達部１２へと供給される。すると、トルク伝達部１２ではディスク１１が作動液を掻き回し、ハウジング４は作動液の粘性で回転する。バルブ本体１８の開き量が大きくなり、トルク伝達部１２への作動液の供給量が増えるほどディスク１１からハウジング４の側への伝達トルク量が増大し、ハウジング４及びハウジング４の外周に取り付けられた冷却ファン２１が高速で回転する。これによって、車速が同じでもラジエータ２３に引き込まれる冷却風の速度が増し、ラジエータ２３からの放熱量が多くなる。ラジエータ２３からの放熱量が多くなると、冷却水温が低下する側に向かう。

一方、励磁コイル１５への通電を停止すると、バルブ本体１８が仕切板７に設けた連通孔１０を塞ぐので、作動液が貯溜室８から作動室９へと流入することが阻止される。すると、作動室９やトルク伝達部１２に残っている作動液は、遠心力によって作動室９から貯溜室８へと作動液戻し通路を介して戻されるのみとなる。そのため、トルク伝達部１２では作動液が少なくなり、作動液の粘性によってディスク１１からハウジング４に伝わるトルクが減少し、冷却ファン２１の回転速度は低下していく。

図２において、ファン回転速度センサ４２からのファン回転速度（冷却ファン２１の回転速度）Ｎｆａｎ、クランク角センサ４３からのエンジン回転速度Ｎｅ、冷却水温センサ４４からの冷却水温Ｔｗ、外気温センサ４５からの外気温Ｔａ、エアコン負荷センサ４６からのエアコン負荷、車速センサ４７からの車速の各信号が入力されるエンジンコントロールモジュール４１では、運転条件に応じて指令デューティを算出する。エンジンコントロールモジュール４１とは別のコントロールモジュール５１が設けられ、２つのコントロールモジュール４１、５１がＣＡＮ通信によって結ばれている。このＣＡＮ通信を介してエンジンコントロールモジュール４１が指令デューティをコントロールモジュール５１に出力し、コントロールモジュール５１ではこの指令デューティをデューティ信号に変換して励磁コイル１５に出力する。

上記のＣＡＮ通信では２つのコントロールモジュール４１、５１を２本の通信線でつなぐことにより、多くの情報を少ない配線で通信することが可能である。なお、本発明は、エンジンコントロールモジュール４１とは別にコントロールモジュール５１を設けるものに限られるものでない。すなわち、エンジンコントロールモジュール４１にコントロールモジュール５１の機能を持たせるようにしてもかまわない。

本実施形態では、指令デューティが大きくなるほど励磁コイル１５を流れる電流値が大きくなるようにしている。励磁コイル１５を流れる電流値が大きくなるほど連通孔１０とバルブ本体１８との間隔が大きくなり、貯溜室８から作動室９への作動液の流入量が増加する。つまり、指令デューティが０％のとき、貯溜室８から作動室９への作動液の流入量がゼロとなる。一方、指令デューティが１００％のとき、貯溜室８から作動室９への作動液の流入量が最大となり、ファン回転速度Ｎｆａｎが入力軸３の回転速度Ｎｉｎに等しくなる。

ここで、エンジンコントロールモジュール４１で実行されるファン回転速度の制御を簡単に説明すると、運転条件に応じて目標ファン回転速度（ファン回転速度の目標値）ｔＮｆａｎを設定すると共に、ファン回転速度センサ４２により検出される実際のファン回転速度Ｎｆａｎがこの目標ファン回転速度ｔＮｆａｎと一致するように指令デューティをフィードバック制御している。

上記目標ファン回転速度ｔＮｆａｎは次のように設定している。例えば運転条件が冷却水温Ｔｗ、エアコン負荷、車速の３つであるとすると、エアコン負荷及び車速が同じ条件で冷却水温Ｔｗが高くなるほど目標ファン回転速度ｔＮｆａｎが高くなるようにしている。これは、冷却水温Ｔｗが高くなっていることはラジエータ２３からの放熱量を増やす必要があることを示しており、そのためには目標ファン回転速度ｔＮｆａｎを大きくすることが必要であるためである。また、冷却水温Ｔｗ及び車速が同じ条件でエアコン負荷が大きくなるほど目標ファン回転速度ｔＮｆａｎが高くなるように設定している。一方、冷却水温Ｔｗびエアコン負荷が同じ条件で車速が高くなるほど目標ファン回転速度ｔＮｆａｎが低くなるようにしている。これは、車速が高くなるほどラジエータ２３に当たる走行風量が多くなりラジエータ２３からの放熱量が増えるので、そのラジエータ２３の放熱量の増大分だけ、目標ファン回転速度ｔＮｆａｎを低くできるためである。

さて、ファンカップリング装置１には、励磁コイル１５への通電を停止するため指令デューティを０％へと切換えているにも拘わらず、バルブ本体１８が連通孔１０を閉じ得ないバルブ固着（このバルブ固着を以下「ＯＮ固着」という。）が生じることを見出している。ＯＮ固着が生じる原因としては連通孔１０への異物の噛みや励磁コイル１５を含む電気回路の故障が考えられている。すなわち、作動液に混入した異物が何かの拍子に連通孔１０に噛み込むと、バルブ本体１８が連通孔１０を物理的に閉じることができず、作動室９及びトルク伝達部１２への作動液の供給が継続する。また、励磁コイル１５への通電が停止されない回路故障が生じたときにも、バルブ本体１８が連通孔１０を閉じることができず、作動室９及びトルク伝達部１２への作動液の供給が継続する。つまり、ＯＮ固着が生じると、冷却ファン２１が入力軸３と同じ回転速度で回転することとなる。

ファンカップリング装置１の入力軸３はエンジン３１駆動であるため、ＯＮ固着が生じると、必要ないのに冷却ファン２１をエンジンが回転駆動することになり、エンジン負荷が増加する。エンジン負荷が増えると、ガスボリュームが増加しエミッションが悪化したり、エンジンルーム内が冷やされることによって触媒の活性が遅れ、エミッションが悪化することが懸念される。従って、ＯＮ固着が生じているか否かを診断する必要がある。

ＯＮ固着が生じているか否かを診断するためには、指令デューティを０％へと切換えた状態（励磁コイル１５への通電停止を指示している状態）でファン回転速度センサ４２により検出される実際のファン回転速度Ｎｆａｎが低下しているか否かをみればよい。つまり、励磁コイル１５への通電停止を指示している状態でＯＮ固着が生じていなければ、実際のファン回転速度Ｎｆａｎはゼロに近い低い速度へと低下するはずである。その一方で、励磁コイル１５への通電停止を指示している状態でＯＮ固着が生じていれば、実際のファン回転速度Ｎｆａｎは入力軸３と同じ回転速度を維持するはずである。

これを図３を用いてさらに説明すると、図３はＯＮ固着が生じている場合、ＯＮ固着が生じていない場合のそれぞれで実際のファン回転速度Ｎｆａｎがどうなるのかを示す特性図である。横軸は入力軸３の回転速度（この入力軸３の回転速度を、以下「入力回転速度」という。）Ｎｉｎである。ＯＮ固着が生じている場合には、実際のファン回転速度Ｎｆａｎが入力回転速度Ｎｉｎに一致するので、ＯＮ固着が生じている場合のファン回転速度ＮｆａｎはＡ領域に集まる。一方、ＯＮ固着が生じていない場合には、実際のファン回転速度Ｎｆａｎが入力回転速度Ｎｉｎから離れて低下するので、ＯＮ固着が生じていない場合のファン回転速度ＮｆａｎはＢ領域に分布する。従って、ＯＮ固着が生じているか否かを判定するには、図３のように入力回転速度Ｎｉｎより所定値だけ低い回転速度を閾値（図３太実線参照）として設定し、励磁コイル１５への通電停止を指示している状態で実際のファン回転速度Ｎｆａｎとこの閾値とを比較し、実際のファン回転速度Ｎｆａｎが閾値以上であればＯＮ固着が生じていると、また励磁コイル１５への通電停止を指示している状態で実際のファン回転速度Ｎｆａｎが閾値未満であればＯＮ固着が生じていないと判定することができる。

ただし、ＯＮ固着が生じていない状態であっても励磁コイル１５への通電停止を指示したとき、実際のファン回転速度Ｎｆａｎが入力回転速度Ｎｉｎから直ぐに離れて低下するわけでなく、しばらくは入力回転速度Ｎｉｎに近い回転速度を保つ。これを図４を参照して説明すると、図４は入力回転速度Ｎｉｎ（つまりエンジン回転速度Ｎｅ）が相対的に低い場合に指令デューティを１００％から０％へと切換えた（励磁コイル１５への通電停止を指示した）ときの実際のファン回転速度Ｎｆａｎの変化をモデル的に示すタイミングチャートである。

ＯＮ固着が生じている場合には、指令デューティを０％へと切換えた後も、実際のファン回転速度Ｎｆａｎ（図４最上段の一点鎖線参照）が入力回転速度Ｎｉｎ（図４最上段の破線参照）と一致するので、指令デューティを０％へと切換えたｔ１のタイミングより後に、実際のファン回転速度Ｎｆａｎと閾値を比較し、実際のファン回転速度Ｎｆａｎが閾値以上であればＯＮ固着が生じていると診断できる。実際には、診断許可条件が成立するｔ２のタイミング以降でＯＮ固着が生じているか否かを診断することとなる。

一方、ＯＮ固着が生じていない場合には、実際のファン回転速度Ｎｆａｎ（図４最上段の太実線参照）は、指令デューティを０％へと切換えたｔ１のタイミングよりしばらく入力回転速度Ｎｉｎ（図４最上段の破線参照）に近い値を保ち、その後に入力回転速度Ｎｉｎから離れて低下しゼロに向かっている。このように、指令デューティを０％へと切換えたｔ１のタイミングより、ＯＮ固着が生じていない場合の実際のファン回転速度Ｎｆａｎの低下が遅れる理由は、ファンカップリング装置１ではトルクの伝達を粘性油である作動液で行っており、バルブ本体１８が連通孔１０を閉じて作動室９への作動液の供給を停止したとしても、遠心力が弱い場合は粘性油である作動液が作動室９やトルク伝達部１２から貯溜室８へと直ぐには戻らないためである。従って、ＯＮ固着が生じていない場合には、指令デューティを０％へと切換えたからといって、粘性油である作動液が貯溜室８にすべて戻っていない状態のまま、実際のファン回転速度Ｎｆａｎと閾値との比較によりＯＮ固着が生じているか否かを判定したのでは、実際のファン回転速度Ｎｆａｎが閾値以上にあることになり、ＯＮ固着が生じているとの誤診断が生じてしまう可能性がある。

そこで本実施形態では、指令デューティが０％へと切換わってから所定期間の経過後をＯＮ固着が生じているか否かの診断タイミングとして定める。ここで、上記の所定時間としては、指令デューティを０％へと切換えてから作動室９内の作動液が貯溜室８にすべて戻るまでの時間を設定する。例えば、図４に示したように、ＯＮ固着が生じていない場合の実際のファン回転速度Ｎｆａｎが閾値より余裕を持って下回るｔ２のタイミングで診断を許可するものとする。つまり、図４においてはｔ１のタイミングからｔ２のタイミングまでの時間が上記の所定時間であり、ｔ２のタイミングが診断タイミングとなる。

指令デューティを０％へと切換えてから作動室９内の作動液が貯溜室８にすべて戻るまでの時間は入力回転速度Ｎｉｎに依存し、入力回転速度Ｎｉｎが低いほど指令デューティを０％へと切換えてから作動室９内の作動液が貯溜室８にすべて戻るまでの時間が長引く。これは、図１に示したファンカップリング装置１では、ハウジング４が回転することにより作動室９やトルク伝達部１２に残存する作動液に働く遠心力を利用して、作動液を作動室９やトルク伝達部１２から貯溜室８へと戻すようにしているところ、入力回転速度Ｎｉｎが低いほど作動室９やトルク伝達部１２に残存する作動液に働く遠心力が小さくなるためである。

そこで、入力回転速度Ｎｉｎに応じ、入力回転速度Ｎｉｎが低いほど大きくなるように上記の所定時間を設定してもよい。これによって、そのときの入力回転速度Ｎｉｎの状態で作動室９内の作動液が貯溜室８にすべて戻ってから、ＯＮ固着が生じているか否かの診断を行うこととなり、作動室９内の作動液の貯溜室８への戻り状況に応じた最適な診断を行うことができる。

エンジンコントロールモジュール４１で行われるこの診断を図５のフローチャートに基づいて詳述する。

図５はＯＮ固着を診断するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ステップ１〜６では、次の条件を全て満足しているか否かをみる。
〈１〉指令デューティが０％であること（ステップ１）。
〈２〉デューティＯＦＦタイマが所定値１以上であること（ステップ３）。
〈３〉冷却水温Ｔｗが所定値２以上であること（ステップ４）。
〈４〉外気温Ｔａが所定値３以上であること（ステップ５）。
〈５〉エンジン始動後所定時間が経過していること（ステップ６）。

上記〈１〉〜〈５〉の全ての条件を満足するときには、診断許可条件が成立したと判断し、ステップ７以降でのＯＮ固着が生じているか否かの診断に進む。一方、上記〈１〉〜〈５〉のいずれかでも満足しないときには、診断許可条件が成立していないと判断し、今回の処理をそのまま終了する。

上記〈１〉を条件とするのは、指令デューティが０％でないときにＯＮ固着が生じているか否かの判定を許可したのでは、実際のファン回転速度Ｎｆａｎが低下しないためにＯＮ固着が生じているとの誤診断が生じ得るためである。上記〈１〉の指令デューティはエンジンコントロールモジュール４１が運転条件に応じて算出しているので、この算出している指令デューティをみればよい。指令デューティが０％でないときにはステップ１３に進んでデューティＯＦＦタイマをゼロとし、そのまま今回の処理を終了する。

指令デューティが０％であるときにはステップ２に進み、デューティＯＦＦタイマ（エンジン始動時にゼロに初期設定）を１だけインクリメントする。この「１」は演算周期（１０ｍｓ）を意味している。つまり、デューティＯＦＦタイマは、ステップ１で指令デューティが０％となってからの経過時間を計測するためのものである。なお、本実施形態では、励磁コイル１５への通電停止を指示するとき、指令デューティを０％としているが、この場合に限られない。例えば、励磁コイル１５への通電停止を指示するとき、指令デューティを０％に近い低デューティとしてもよい。このときには、ステップ１において、低デューティと同じデューティと指令デューティとを比較する。

上記〈２〉を条件とするのは、指令デューティを０％へと切換えてから作動室９内の作動液が貯溜室８にすべて戻るまで待って、診断を許可するためである。所定値１（所定時間）としては、指令デューティを０％へと切換えてから作動室９内の作動液が貯溜室８にすべて戻るまでの時間を適合により設定する。作動室９内の作動液の貯溜室８への戻り時間は、入力回転速度Ｎｉｎに依存し、入力回転速度Ｎｉｎが低いほど長くなるので、所定値１としては、図６に示したように入力回転速度Ｎｉｎに応じ、入力回転速度Ｎｉｎが低いほど長くなる値とすることが好ましい。

なお、入力回転速度Ｎｉｎが低いときでも作動液が確実に排出される時間を一つ固定値としてエンジンコントロールモジュール４１に格納してもよい。

ここで、入力回転速度Ｎｉｎはエンジン回転速度Ｎｅを用いて、
Ｎｉｎ＝Ｎｅ×プーリ比 …（１）
の式で計算するか、入力回転速度センサにより直接的に入力回転速度Ｎｉｎを検出すればよい。図６において、横軸の入力回転速度をエンジン回転速度に置き換えてもかまわない。

上記〈３〉を条件とするのは、水温センサ４４により検出される冷却水温Ｔｗが低いときには作動液が冷凍していることがあり、このときにまでＯＮ固着が生じているか否かの診断を行ったのでは誤診断を生じるので、これを避けるためである。すなわち、作動液が凍結している状態では、ファンカップリング装置１が正常に機能しない。ファンカップリング装置１が正常に機能しない状態では、診断を行うこと自体が意味がない。上記〈３〉の所定値２としては、作動液が凍結する水温、例えば０℃を設定する。

上記〈４〉を条件とするのも、外気温センサ４５により検出される外気温Ｔａが低いときには作動液が冷凍していることがあり、このときにまでＯＮ固着が生じているか否かの診断を行ったのでは誤診断を生じるので、これを避けるためである。上記〈４〉の所定値３としては、作動液が凍結する外気温、例えば０℃を設定する。つまり、所定値３は所定値２と同じでよい。

上記〈５〉を条件とするのは、次の理由からである。すなわち、ステップ６がない場合を考える。前回のエンジン運転時に作動室９やトルク伝達部１２に作動液が溜まっている状態でエンジン停止されていることがある。この直後にエンジン３１を始動したとき、指令デューティが０％であれば、ステップ２以降に進むことになる。エンジン始動からその直後にかけてはエンジン３１はアイドル回転速度状態にあるため、作動室９やトルク伝達部１２に溜まっている作動液が貯溜室８へと戻るのが遅れ、なかなかファン回転速度Ｎｆａｎが低下しない。、入力回転速度Ｎｉｎが比較的高い場合に所定値１を適合しており、かつ作動液が凍結する温度域になければ、エンジン３１始動後になかなかファン回転速度Ｎｆａｎが低下しないうちに、上記〈２〉〜〈４〉の条件が成立してステップ７からの診断に進むこととなり、ＯＮ固着が生じているとの誤診断が生じる。このように前回のエンジン運転時に作動室９やトルク伝達部１２に作動液が溜まっている状態でエンジン３１を始動した場合における誤診断を避けるため、上記〈５〉をも条件としたものである。前回のエンジン運転時に作動室９やトルク伝達部１２に作動液が溜まっている状態でエンジン３１を始動した場合にも、作動室９内の作動液の貯溜室８への戻り時間は、入力回転速度Ｎｉｎに依存し、入力回転速度Ｎｉｎが低いほど長くなるので、所定時間（第２の所定時間）としては、図７に示したように入力回転速度Ｎｉｎに応じ、入力回転速度Ｎｉｎが低いほど長くなる値とすることが好ましい。

診断許可条件が成立して進むステップ７〜１２は、ＯＮ固着が生じているか否かを診断する部分である。まずステップ７では、ファン回転速度センサ４２により検出される実際のファン回転速度Ｎｆａｎと閾値を比較する。閾値は、入力回転速度Ｎｉｎから図３を内容とするテーブルを検索することにより求める。実際のファン回転速度Ｎｆａｎが閾値未満のときにはステップ１１に進み診断タイマをリセットする。

一方、ステップ７で実際のファン回転速度Ｎｆａｎが閾値以上のときにはＯＮ固着が生じている可能性があると判断して、ステップ８に進み、診断タイマ（エンジン始動時にゼロに初期設定）を１だけインクリメントする。この「１」は演算周期（１０ｍｓ）を意味している。つまり、診断タイマは、ファン回転速度が閾値１以上の状態が保たれる時間を計測するためのものである。ステップ９では診断タイマと所定値４を比較する。所定値４としては例えば数秒を設定する。診断タイマが所定値４未満である間はそのまま今回の処理を終了し、診断タイマが所定値４以上になればステップ１０に進んでＯＮ固着が生じていると判定する。

ステップ８、９を設けているのは、実際のファン回転速度Ｎｆａｎが閾値以上となることを所定時間継続することをもって、ＯＮ固着が生じていると判定させるためである。これによって、何かの拍子に一度、実際のファン回転速度Ｎｆａｎが閾値以上となっただけなのに、ＯＮ固着が生じていると誤判定されてしまうことを避けることができる。

ここで、図５のフローチャートと、図４のタイミングチャートとを対応させると、図５でステップ１〜６よりステップ７に進むタイミングが、図４においてｔ２の診断タイミングである。つまり、図５ステップ３の所定値１により、図４におけるｔ２の診断タイミングが定まる。ｔ２の診断タイミングでＯＮ固着が生じていない場合には、実際のファン回転速度Ｎｆａｎ（図４最上段の太実線参照）は閾値より小さいので、図５においてはステップ７よりステップ１１に進むことになり、診断タイマがリセットされる。

なお、本実施形態では、基本的にＯＮ固着が生じていないときには診断タイマが大きくならないので、ＯＮ固着が生じていないことは判定されない。入力軸回転速度が低いところから診断が開始される場合にも、ＯＮ固着が生じていないことは判定されることはない。

一方、ｔ２の診断タイミングでＯＮ固着が生じている場合には、実際のファン回転速度Ｎｆａｎ（図４最上段の一点鎖線参照）は閾値を超えているので、図５においてはステップ７よりステップ８に進むことになり、診断タイマがインクリメントされる。そして、図４においてｔ２の診断タイミングより所定値４が経過したｔ３のタイミングでも、実際のファン回転速度Ｎｆａｎは閾値を超えているので、図５においてはステップ７、８、９よりステップ１０に進むことになり、ＯＮ固着が生じていると判定される（図４の最下段の一点鎖線参照）。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、エンジンによって回転駆動される入力軸３と、この入力軸３に相対回転自在に支承されるハウジング４と、このハウジング４内に画成される貯溜室８及び作動室９を連通する連通孔１０を、通電の有無によって開閉することで作動室９への作動液を供給する電磁バルブ機構１３と、作動室９の作動液をこの作動液に作用する遠心力を利用して貯溜室８へと戻す作動液戻し通路とを有し、冷媒を冷却する熱交換器２３に対してハウジング４の外周に設けられる冷却ファン２１によって冷却風を送風するファンカップリング装置１において、連通孔１０を閉じるように電磁バルブ機構１３に指示したタイミングから所定時間の経過後にＯＮ固着（連通孔を閉じ得ないバルブ固着）が生じているか否かを判定するバルブ固着判定手段（図５のステップ７、１０参照）を備えるので、作動室９やトルク伝達部１２から作動液が貯溜室８に戻った状態での診断が可能となり、作動室９やトルク伝達部１２から貯溜室８への作動液の戻りが遅れるエンジン低回転速度時であっても、ＯＮ固着（連通孔を閉じ得ないバルブ固着）が生じているか否かを精度良く判定できる。

本実施形態（請求項４に記載の発明）によれば、所定値１（所定時間）として、指令デューティを０％へと切換えたタイミング（電磁バルブ機構１３に指示したタイミング）から作動室９内の作動液が貯溜室８にすべて戻るまでの時間を設定するので、作動室９から貯溜室８への作動液の戻りが遅れることに伴う誤診断を回避できる。

本実施形態（請求項５に記載の発明）によれば、所定値１（所定時間）を入力回転速度Ｎｉｎ（入力軸３の回転速度）に応じ入力回転速度Ｎｉｎが低いほど大きくなるように（長くなるように）設定するので（図６参照）、入力回転速度Ｎｉｎが相違しても、ＯＮ固着（バルブ固着）が生じているか否かを精度良く判定できる。

本実施形態（請求項６に記載の発明）によれば、作動液が凍結し得る温度である０℃未満のとき、ＯＮ固着（バルブ固着）が生じているか否かの判定を許可しないので（図５のステップ４、５参照）、ファンカップリング装置１が正常に機能していない状況での誤診断を回避できる。

本実施形態（請求項８に記載の発明）によれば、閾値を入力回転速度Ｎｉｎ（入力軸３の回転速度）に応じ入力回転速度Ｎｉｎが高いほど大きくなるように設定するので（図３参照）、ＯＮ固着（バルブ固着）が生じているか否かの診断を入力回転速度Ｎｉｎに関係なく最適に行うことができる。

次に、図８は指令デューティを０％へと切換えたときのファン回転速度の変化をモデル的に示す第２実施形態のタイミングチャートで、第１実施形態の図４と置き換わるものである。図８最上段には、ＯＮ固着が生じていない場合において指令デューティを０％へと切換える前後でのファン回転速度が相違する場合及びＯＮ固着が生じている場合において指令デューティを０％へと切換える前後でのファン回転速度が相違する場合の４つの変化を重ねて示している。すなわち、図８最上段において、
〔１〕ＯＮ固着が生じていない場合において指令デューティを０％へと切換える前後でファン回転速度が相対的に大きい高入力回転速度のとき、
〔２〕ＯＮ固着が生じていない場合において指令デューティを０％へと切換える前後でファン回転速度が相対的に小さい低入力回転速度のとき、
〔３〕ＯＮ固着が生じている場合において指令デューティを０％へと切換える前後でファン回転速度が相対的に大きい高入力回転速度のとき、
〔４〕ＯＮ固着が生じている場合において指令デューティを０％へと切換える前後でファン回転速度が相対的に小さい低入力回転速度とき
の４つの場合に分け、上記〔１〕の場合のファン回転速度の変化を太実線で、上記〔２〕の場合のファン回転速度の変化を細実線で、上記〔３〕の場合のファン回転速度の変化を細い一点鎖線で、上記〔４〕の場合のファン回転速度の変化を太い一点鎖線でそれぞれ示している。

上記〔１〕の場合、つまりＯＮ固着が生じていない場合において指令デューティを０％へと切換える前後で高入力回転速度のときには、図８最上段の細実線で示したようにファン回転速度の低下の速度が相対的に大きいために早期にファン回転速度が低下する。これに対して上記〔３〕の場合にはファン回転速度は低下しない。一方、上記〔２〕の場合、つまりＯＮ固着が生じていない場合において指令デューティを０％へと切換える前後で低入力回転速度のときには、図８最上段の太実線で示したようにファン回転速度の低下の速度が相対的に緩やかであるため、上記〔１〕の場合よりも遅れてファン回転速度が低下する。これに対して上記〔４〕の場合にはファン回転速度は低下しない。このように、指令デューティを０％へと切換える前後でのファン回転速度が相違する場合には、両者で診断タイミングを相違させる必要がある。

例えば、図８最上段において、高入力回転速度時に用いる閾値、低回転速度時に用いる閾値が仮に図示のそれぞれの位置にあるとすると、上記〔１〕、〔３〕の場合にはｔ１１のタイミングを診断タイミングとすれば、ＯＮ固着が生じているか否かを正しく判定することができる。しかしながら、上記〔２〕、〔４〕の場合にもｔ１１のタイミングを診断タイミングとしたのでは、実際のファン回転速度Ｎｆａｎが低回転速度時に用いる閾値以上となり、ＯＮ固着が生じていると誤診断されてしまう。従って、上記〔２〕、〔４〕の場合には、上記〔１〕、〔３〕の場合より診断タイミンを遅らせる必要がある。

そこで、第２実施形態では、上記〔２〕、〔４〕の場合には、実際のファン回転速度Ｎｆａｎが低下し低回転速度時に用いる閾値を下回るのを待って、つまり図８において上記〔１〕の場合の診断タイミング（ｔ１１）より遅らせたｔ１２のタイミングを診断タイミングとして設定する。

エンジンコントロールモジュール４１で行われるこの制御を図９のフローチャートに基づいて詳述する。

図９はＯＮ固着を診断するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。図５と同一部分には同一のステップ番号を付している。

図５と相違する主な部分は、
１）デューティＯＦＦタイマを無くしたこと（図５のステップ２、３、１３がない）、
２）診断タイマに代えて診断カウンタを導入していること（ステップ２１、２２、２３ 、２４）、
の２つである。

図５と相違する部分を主に説明すると、図９においてステップ１、４、５、６がすべてＹｅｓのときには診断許可条件が成立したと判断してステップ７に進み、ファン回転速度センサ４２により検出される実際のファン回転速度Ｎｆａｎと閾値を比較する。閾値は、第１実施形態と同じであり、入力回転速度Ｎｉｎから図３を内容とするテーブルを検索することにより求める。実際のファン回転速度Ｎｆａｎが閾値を下回っているときにはステップ２４に進んで診断カウンタをリセットする。第２実施形態においても、ＯＮ固着が生じていないときには診断カウンタが大きくならないので、ＯＮ固着が生じていないことは判定されない。入力軸回転速度が低いところから診断が開始される場合にも、カウントアップ量が小さく制限されているので、ＯＮ固着が生じていないことは判定されることはない。

一方、実際のファン回転速度Ｎｆａｎが閾値以上のときにはステップ２１に進んで入力回転速度Ｎｉｎから図１０を内容とするテーブルを検索することによりカウントアップ量を求め、ステップ２２でこのカウントアップ量を診断カウンタに積算することにより、つまり、
診断カウンタ＝診断カウンタ＋カウントアップ量 …（２）
の式により診断カウンタ（エンジン始動時にゼロに初期設定）を更新する。

図１０に示したようにカウントアップ量は、入力回転速度Ｎｉｎが低いほど小さくなる値である。これによって、ＯＮ固着が生じていない場合であっても、指令デューティを０％へと切換える前後でファン回転速度が相対的に小さいときには、作動液が抜けにくくファン回転速度が低下しにくいのだが、ファン回転速度が相対的に大きいときより診断カウンタの増え方を低下させているので、これをＯＮ固着と誤診断することが防止できる。

ステップ２３ではこの診断カウンタと所定値５を比較する。所定値５は診断タイミングを定めるための値で、適合により定める。診断カウンタが所定値５未満である間は診断タイミングに到達していないと判断しそのまま今回の処理を終了する。

一方、診断カウンタが所定値５以上になれば診断タイミングに到達したと判断し、ステップ２３よりステップ１０に進んでＯＮ固着が生じていると判定する。このように、本実施形態では、電磁バルブ機構１３に指示したタイミングから所定時間の経過後に連通孔１０を閉じ得ないバルブ固着が生じているか否かを判定する方法として、診断カウンタが所定値５に到達したタイミングを、指示したタイミングからの所定時間の経過後であるとみなして、バルブのＯＮ固着を判定するのである。

図９のフローチャートと、図８のタイミングチャートと対応付けると、上記〔４〕の場合の診断カウンタ（図８最下段の太実線参照）は、その増え方が、上記〔３〕の場合の診断カウンタ（図８最下段の細実線参照）より低下する。このため、上記〔４〕の場合の診断カウンタは、上記〔３〕の場合の診断カウンタよりも遅れて、ｔ１２のタイミングで所定値５に到達する。

上記〔４〕の場合に、ｔ１２のタイミングでは、実際のファン回転速度Ｎｆａｎが閾値以上であるので、図９においてはステップ７、２３よりステップ１０へと進むことになり、ＯＮ固着が生じていると判定される。

このように、第２実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、バルブ固着判定手段は、連通孔１０を閉じるように電磁バルブ機構１３に指示したタイミングから所定量ずつカウントアップする増加する診断カウンタ（図９のステップ２２参照）と、この所定量を入力回転速度Ｎｉｎ（入力軸３の回転速度）に応じ入力回転速度Ｎｉｎが低くなるほど小さくなる値に設定するカウントアップ量設定手段（図１０参照）とを備え、診断カウンタが所定値５（所定値）に到達したときにＯＮ固着（連通孔を閉じ得ないバルブ固着）が生じていると判定することで、電磁バルブ機構１３に指示したタイミングから所定時間の経過後にＯＮ固着（連通孔を閉じ得ないバルブ固着）が生じていると判定するので（図９のステップ２３参照）、作動室９内の作動液が貯溜室８に戻るのが遅れるエンジン低回転速度時には、作動室９内の作動液が貯溜室８に戻るのが早まるエンジン高回転速度時よりも診断タイミングまでの時間が長くなり、作動室９内の作動液が貯溜室８に戻るのが遅れるエンジン低回転速度時においても、誤診断なくＯＮ固着（連通孔を閉じ得ないバルブ固着）が生じているか否かの診断を行うことができる。

１ ファンカップリング装置
３ 入力軸
４ ハウジング
７ 仕切板
８ 貯溜室
９ 作動室
１０ 連通孔
１１ ディスク
１２ トルク伝達部
１３ 電磁バルブ機構
１８ バルブ本体
２１ 冷却ファン
２３ ラジエータ（熱交換器）
４１ エンジンコントロールモジュール（診断タイミング判定手段、バルブ固着判定手段）

Claims (8)

1. エンジンによって回転駆動される入力軸と、
   この入力軸に相対回転自在に支承されるハウジングと、
   このハウジング内に画成される貯溜室及び作動室を連通する連通孔を、通電の有無によって開閉することで前記作動室への作動液を供給する電磁バルブ機構と、
   前記作動室の作動液をこの作動液に作用する遠心力を利用して前記貯溜室へと戻す作動液戻し通路と
   を有し、
   冷媒を冷却する熱交換器に対して前記ハウジングの外周に設けられる冷却ファンによって冷却風を送風するファンカップリング装置において、
   前記連通孔を閉じるように前記電磁バルブ機構に指示したタイミングから所定時間の経過後に前記連通孔を閉じ得ないバルブ固着が生じているか否かを判定するバルブ固着判定手段
   を備えることを特徴とするファンカップリング装置の診断装置。
2. 前記バルブ固着判定手段は、
   前記連通孔を閉じるように前記電磁バルブ機構に指示したタイミングから所定量ずつカウントアップする診断カウンタと、
   この所定量を前記入力軸の回転速度に応じ入力軸の回転速度が低くなるほど小さくなる値に設定するカウントアップ量設定手段と
   を備え、
   前記診断カウンタが所定値に到達したときに前記連通孔を閉じ得ないバルブ固着が生じていると判定することで、前記電磁バルブ機構に指示したタイミングから所定時間の経過後に前記連通孔を閉じ得ないバルブ固着が生じていると判定することを特徴とする請求項１に記載のファンカップリング装置の診断装置。
3. 前記バルブ固着判定手段は、
   前記冷却ファンの回転速度が閾値以上のときに所定カウントアップ量ずつカウントアップする診断カウンタ手段と、
   前記入力軸の回転速度が低いほど前記所定カウントアップ量を小さく設定するカウントアップ量設定手段と、
   を備え、
   前記診断カウンタ手段によりカウントアップされたカウント量が所定値に到達したときに前記連通孔を閉じ得ないバルブ固着が生じていると判定することで、前記電磁バルブに指示したタイミングから所定時間の経過後に前記連通孔を閉じ得ないバルブ固着が生じていると判定することを特徴とする請求項１に記載のファンカップリング装置の診断装置。
4. 前記所定時間として、前記電磁バルブ機構に指示したタイミングから前記作動室内の作動液が前記貯溜室に戻るまでの時間を設定することを特徴とする請求項１に記載のファンカップリング装置の診断装置。
5. 前記所定時間を前記入力軸の回転速度に応じ入力軸の回転速度が低いほど長くなるように設定することを特徴とする請求項１に記載のファンカップリング装置の診断装置。
6. 前記作動液が凍結し得る温度未満のとき、前記バルブ固着が生じているか否かの判定を許可しないことを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載のファンカップリング装置の診断装置。
7. 前記バルブ固着判定手段は、前記冷却ファンの回転速度が閾値以上であるとき、前記バルブ固着が生じていると判定することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載のファンカップリング装置の診断装置。
8. 前記閾値を前記入力軸の回転速度に応じ入力軸の回転速度が高いほど大きくなるように設定することを特徴とする請求項７に記載のファンカップリング装置の診断装置。

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