(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、上記の冷却システムにおいては、第1ラジエータであるメインラジエータが設けられた第1冷却経路から第2ラジエータであるサブラジエータが設けられた第2冷却経路へ冷却水を分岐させ、また第2冷却経路から第1冷却経路へ冷却水を戻すことになる。かかる場合には、第2冷却経路を流れる冷却水の流量は、第1冷却経路の冷却水の流量に依存するため、第2冷却経路を流れる冷却水の流量を安定化させることが困難であった。この結果、第2冷却経路の冷却水の温度制御も困難であった。
【0005】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、第2冷却経路を流れる冷却水の流量を安定化させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第1の態様においては、エンジンの冷却水が循環する第1冷却経路と、前記第1冷却経路に設けられ、前記エンジンを通過した前記冷却水を冷却する第1ラジエータと、前記第1冷却経路に設けられ、前記冷却水を循環させる第1ポンプと、前記第1冷却経路の循環方向において前記第1ポンプの上流側の分岐点で前記第1冷却経路から分岐すると共に、前記循環方向において前記第1ポンプの上流側の合流点で前記第1冷却経路へ合流する第2冷却経路と、前記第2冷却経路に設けられ、前記第1ラジエータによって冷却された前記冷却水の一部を更に冷却する第2ラジエータと、前記第2冷却経路に設けられ、前記第2冷却経路における前記冷却水の流量を制御する第2ポンプと、を備える、エンジン冷却システムを提供する。
かかるエンジン冷却システムによれば、第1ポンプの上流側の分岐点及び合流点で冷却水の分岐及び合流が行われるので、第1ポンプの上流側と下流側にそれぞれ分岐点と合流点を設ける場合に比べて、第1ポンプの回転による冷却水の流れへの影響を抑制できる。また、第2ポンプは、例えば間欠運転、連続運転、可変運転等が可能なため、第2冷却経路の冷却水の流量を調整しやすくなるので、第2冷却経路における冷却水の流量を安定化できる。
【0007】
また、前記第1冷却経路には、前記分岐点及び前記合流点が同じ位置となるように、四方に直交するように分岐した分岐合流部が設けられていることとしてもよい。
【0008】
また、前記分岐合流部内には、前記第2冷却経路を流れて前記合流点に至った冷却水が前記第2ラジエータ側へ流れることを規制するために、軸方向に沿った隔壁が設けられていることとしてもよい。
【0009】
また、前記分岐合流部は、前記第2冷却経路を流れて前記合流点に至った冷却水が前記第2ラジエータ側へ流れることを規制するために、二重管になっていることとしてもよい。
【0010】
また、前記エンジン冷却システムは、前記第2冷却経路の循環方向において前記分岐点よりも下流側に設けられ、前記冷却水が逆流することを防止する逆止弁を更に備えることとしてもよい。
【0011】
また、前記エンジン冷却システムは、前記第1冷却経路の循環方向において、前記分岐点と、前記分岐点よりも下流側に位置する前記合流点との間に設けられ、前記第2冷却経路を流れて前記合流点に至った冷却水が前記分岐点へ逆流することを防止する逆止弁を更に備えることとしてもよい。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、第2冷却経路を流れる冷却水の流量を安定化させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【0014】
<第1の実施形態>
図1を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係るエンジン冷却システムSの構成について説明する。
図1は、第1の実施形態に係るエンジン冷却システムSの構成を示す模式図である。
【0015】
エンジン冷却システムSは、内燃機関であるエンジンを有する車両に搭載されている。例えば、エンジン冷却システムSは、エンジンとメインラジエータの間で循環される冷却水を用いて、エンジンを冷却する。また、エンジン冷却システムSは、サブラジエータにより低温に冷却された冷却水によって、エンジンに吸入される吸気を冷却する。
【0016】
図1に示すように、エンジン冷却システムSは、エンジン10と、メイン冷却経路20と、メインラジエータ22と、メインポンプ24と、流量調整弁26と、ヒータコア28と、サブ冷却経路40と、サブラジエータ42と、サブポンプ44と、インタークーラ46と、他水冷式熱交換器48と、制御部90とを有する。なお、本実施形態では、メイン冷却経路20が第1冷却経路に該当し、サブ冷却経路40が第2冷却経路に該当し、メインラジエータ22が第1ラジエータに該当し、サブラジエータ42が第2ラジエータに該当し、メインポンプ24が第1ポンプに該当し、サブポンプ44が第2ポンプに該当する。
【0017】
エンジン10は、例えばディーゼルエンジンであり、複数の気筒を含む。エンジン10は、気筒内で燃料と吸気(空気)の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる。吸気は、不図示の吸気通路によりエンジン10の気筒に吸入されている。なお、吸気は、吸気通路に設けられた過給機のコンプレッサによって圧縮されている。また、エンジン10は、燃焼後の排気(排気ガス)を排気通路を介して排出する。
【0018】
メイン冷却経路20は、エンジン10とメインラジエータ22との間で、エンジン10の冷却水を循環させる通路である。メイン冷却経路20は、
図1において太線で示されている。メイン冷却経路20は、エンジン10内を冷却水が通過するように設けられており、冷却水がエンジン10の熱を奪うことでエンジン10の温度を下げる。
【0019】
メインラジエータ22は、メイン冷却経路20の冷却水の循環方向においてエンジン10の下流側に設けられており、エンジン10を通過した冷却水を冷却する。メインラジエータ22は、例えば冷却水を冷却するファンを有する。また、メインラジエータ22は、車両前方からの風によって冷却水を冷却してもよい。
【0020】
メインポンプ24は、メイン冷却経路20の冷却水の循環方向においてメインラジエータ22の下流側に設けられており、冷却水をメイン冷却経路20内で循環させる。メインポンプ24が回転することで、冷却水がメイン冷却経路20を循環する。
【0021】
流量調整弁26は、エンジン10とメインラジエータ22の間にてメイン冷却経路20を分岐するように設けられ、エンジン10を通過した冷却水がメインラジエータ22へ流れる流量を調整する。これにより、メインラジエータ22で冷却される冷却水の流量を調整できるので、メイン冷却経路20内の冷却水の温度も調整できる。
【0022】
ヒータコア28は、エンジン10を通過した冷却水と空気とを熱交換させる。これにより、エンジン10を通過した高温の冷却水と熱交換した空気が暖まり、車内を暖房できる。ヒータコア28は、例えば内部にチューブを有し、チューブを流れる冷却水と空気とを熱交換させる。
【0023】
サブ冷却経路40は、メイン冷却経路20から分岐点で分岐すると共に、メイン冷却経路20へ合流点で合流する通路であり、メイン冷却経路20の冷却水の一部を循環させる。本実施形態では、サブ冷却経路40は、分岐点と合流点が同じ位置となっている分岐合流部30でメイン冷却経路20から分岐すると共に、分岐合流部30でメイン冷却経路20へ合流する。分岐合流部30は、メイン冷却経路20においてメインポンプ24の上流側に位置している。サブ冷却経路40は、メイン冷却経路20よりも少量の冷却水が流れるように、管の径が小さくなっている。
【0024】
図2は、分岐合流部30の構成を説明するための図である。
図2に示す矢印が、冷却水の流れを示す。分岐合流部30は、
図2に示すように、四方に直交するように分岐している。具体的には、分岐合流部30は、メイン冷却経路20の接続管21a及び接続管21bと、サブ冷却経路40の接続管41a及び接続管41bとが連結した部分である。接続管41a及び接続管41bは、接続管21a及び接続管21bと直交している。なお、作図の便宜上、模式図である
図1の接続管21a、21b、41a、41bの向きは、
図2の接続管21a、21b、41a、41bの向きと異なっている。
【0025】
メインラジエータ22を通過し接続管21aを介して分岐合流部30に至った冷却水は、
図2に示すように、分岐合流部30で分岐して、接続管21bを介してエンジン10に送られ、又は接続管41bを介してサブラジエータ42へ送られる。また、サブ冷却経路40の接続管41aから分岐合流部30に至った冷却水は、
図2に示すように、分岐合流部30で接続管21aから流れてきた冷却水と合流して、接続管21bを介してエンジン10へ送られる。
【0026】
本実施形態のように分岐点と合流点とが同じ位置となっている場合には、分岐点と合流点が離れる場合に生じる分岐点と合流点の間の抵抗による圧力損失が発生せず、ポンプ負荷の変動も抑制できるので、分岐合流部30における冷却水の分岐や合流が適切に行われる。また、メインポンプ24が設けられている接続管21bが、サブ冷却経路40の接続管41a、41bと直交しているので、メインポンプ24の回転によって接続管41a、41b内の冷却水の流れが変動することを抑制できる。
【0027】
図1に戻り、サブラジエータ42は、サブ冷却経路40に設けられており、冷却水を低温に冷却する。例えば、サブラジエータ42は、メインラジエータ22によって冷却された冷却水の一部を更に冷却する。
【0028】
サブポンプ44は、サブ冷却経路40においてサブラジエータ42の下流側に設けられており、冷却水をサブ冷却経路40内で循環させる。本実施形態において、サブポンプ44は、サブ冷却経路40における冷却水の流量を制御する機能を有する。例えば、サブポンプ44は、回転数を変えることで冷却水の流量を制御する。また、サブポンプ44は、例えば電動ポンプである。このため、サブポンプ44は、停止、間欠運転、連続運転、可変運転等を行うことで、きめ細かく冷却水の流量を制御できる。この結果、サブ冷却経路40を流れる冷却水の流量を安定化させやすくなる。
【0029】
なお、冷却水の流量を調整するために、冷却水の温度に応じて流量を調整するサーモスタットをサブ冷却経路40に設ける方策もありうるが、サーモスタットは閉じていても冷却水が流れてしまう。また、サーモスタットの場合には、上記の電動ポンプに比べてきめ細かく冷却水の流量を制御できないため、冷却水の流量を安定させ難い。
【0030】
インタークーラ46は、サブポンプ44の下流側に設けられており、吸気通路(不図示)を流れる吸気を、サブラジエータ42を通過した冷却水によって冷却する。これにより、吸気通路において過給機のコンプレッサで高温に圧縮された吸気を冷却して、エンジン10に供給できる。なお、インタークーラ46の下流側には、サーモスタット47が設けられており、インタークーラ46を通過した冷却水の温度に応じて、インタークーラ46を通過する冷却水の流量を制御している。
【0031】
他水冷式熱交換器48は、例えば冷媒によって車内の冷房を行うカーエアコンのコンデンサ(凝縮器)であり、サブラジエータ42を通過した冷却水によって冷媒を凝縮させる。なお、本実施形態では、他水冷式熱交換器48がサブ冷却経路40に設けられていることとしたが、これに限定されず、他水冷式熱交換器48を設けなくてもよい。
【0032】
制御部90は、例えばCPUにより構成され、エンジン冷却システムSの動作を制御する。例えば、制御部90は、メインポンプ24やサブポンプ44の動作を制御して、メイン冷却経路20及びサブ冷却経路40を流れる冷却水の流量を制御する。
【0033】
(分岐合流部30の変形例)
上述したエンジン冷却システムSにおいては、分岐合流部30がメインポンプ24に近接することで、圧力変動や流量の脈動によって、サブ冷却経路40の接続管41aから分岐合流部30に至った冷却水が、接続管21bへ流れずに、接続管41bへ流れる恐れがある。本実施形態では、冷却水が接続管41bへ流れることを防止するために、分岐合流部30は
図3や
図4に示す構成であってもよい。
【0034】
図3は、分岐合流部30の第1変形例の構成を説明するための模式図である。
図3に示すように、第1変形例においては、分岐合流部30を構成する接続管21a、21bの内部に、軸方向に沿った隔壁32が設けられている。隔壁32は、サブ冷却経路40の接続管41a、41bの配管方向と直交している。隔壁32は、接続管41aを流れて分岐合流部30に至った冷却水が接続管41bへ流れることを規制している。これにより、接続管41aから接続管41bへ冷却水が流れることを阻止できる。
【0035】
図4は、分岐合流部30の第2変形例の構成を説明するための模式図である。
図4に示すように、第2変形例においては、分岐合流部30を構成する接続管21a、21bが二重管となっている。具体的には、接続管21a、21bが外管となり、接続管21a、21bの内部に内管33が設けられている。サブ冷却経路40の接続管41aは内管33に連結されており、接続管41bは外管である接続管21a、21bに連結されている。これにより、接続管41aを流れて分岐合流部30に至った冷却水が接続管41bへ流れることを規制できる。
【0036】
(第1の実施形態における効果)
上述した第1の実施形態のエンジン冷却システムSにおいては、サブ冷却経路40のメイン冷却経路20からの分岐点及び合流点が、メインポンプ24の上流側の分岐合流部30に位置している。また、サブ冷却経路40には、サブ冷却経路40における冷却水の流量を制御するサブポンプ44が設けられている。
かかる場合には、分岐合流部30で冷却水の分岐及び合流が行われるので、メインポンプ24の上流側と下流側にそれぞれ分岐点と合流点を設ける場合に比べて、メインポンプ24の回転による冷却水の流れへの影響を抑制できる。また、サブポンプ44は、例えば間欠運転、連続運転、可変運転等が可能なため、サブ冷却経路40の冷却水の流量を調整しやすくなるので、サブ冷却経路40における冷却水の流量を安定化できる。
【0037】
<第2の実施形態>
図5及び
図6を参照しながら、第2の実施形態に係るエンジン冷却システムSの構成について説明する。
【0038】
図5は、第2の実施形態に係るエンジン冷却システムSの構成を示す模式図である。第2の実施形態では、
図5に示すようにサブ冷却経路40の接続管41bに逆止弁60が設けられている点で、第1の実施形態とは異なる。その他の構成は、第1の実施形態とは同一である。分岐合流部30がメインポンプ24に近接することで、圧力変動や流量の脈動によって、本来の分岐合流部30から接続管41bへの流れとは逆の流れが発生する恐れがある。そこで、第2の実施形態では、冷却水の逆流を防止するために、逆止弁60が設けられている。
【0039】
図6は、逆止弁60の構成を示す模式図である。逆止弁60は、内部に球体62と係止部64を有する。接続管41bにおいて分岐合流部30からサブラジエータ42へ向かって冷却水が流れる場合には、
図6(a)に示すように球体62が係止部64へ係止していることで、冷却水の流れを阻止しない。一方で、接続管41bにおいてサブラジエータ42から分岐合流部へ向かう逆流が発生した場合には、
図6(b)に示すように球体62が係止部64の反対側へ移動して接続管41b内の流路を閉塞することで、その後の冷却水の逆流を防止できる。
【0040】
<第3の実施形態>
図7及び
図8を参照しながら、第3の実施形態に係るエンジン冷却システムSの構成について説明する。
【0041】
図7は、第3の実施形態に係るエンジン冷却システムSの構成を示す模式図である。第3の実施形態では、メインポンプ24の上流側の分岐点及び合流点が分岐合流部30に位置する第1の実施形態とは異なり、
図7に示すように、合流点35が分岐点34よりも下流側に位置し、分岐点34と合流点35との間に逆止弁70が設けられている。逆止弁70も、第2の実施形態の逆止弁60と同様に冷却水の逆流を防止する。具体的には、逆止弁70は、メインポンプ24が停止してサブポンプ44が回転している際に、接続管41aを流れて合流点35に至った冷却水が分岐点34へ逆流することを防止する。
【0042】
図8は、分岐点34、合流点35及び逆止弁70の構成を示す模式図である。逆止弁70は、
図8に示すように接続管21aと接続管21bの間の接続管21cに設けられており、
図6の逆止弁60と同様に球体62及び係止部64を有する。そして、分岐点34から合流点35へ冷却水が流れる場合には、
図8(a)に示すように球体62が係止部64に係止していることで、冷却水の流れを阻止しない。一方で、合流点35から分岐点34へ向かう逆流が発生した場合には、
図8(b)に示すように球体62が係止部64の反対側へ移動して流路を閉塞することで、その後の冷却水の逆流を防止できる。
【0043】
また、第3の実施形態によれば、メインポンプ24が停止して冷却水を循環させない場合でも、サブポンプ44が回転することでサブ冷却経路40からメイン冷却経路20へ冷却水が流れるので、過給機等が発生する熱を奪うことができる。
【0044】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。