JP2007056691A - ハイブリッド車の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車の冷却装置において、部材が要求する温度に該部材の温度を近づけることができる。
【解決手段】内燃機関１と熱交換を行う熱媒体の温度を第一所定範囲として該内燃機関を冷却する第一冷却装置１００と、モータ３０と熱交換を行う熱媒体の温度を第二所定範囲として該モータ３０を冷却する第二冷却装置２００と、を備え、内燃機関１を構成する部材または内燃機関１に取り付けられている部材のうち要求温度が第一所定範囲よりも低い部材５０は、第二冷却装置２００により第二所定範囲の温度とされた熱媒体と熱交換を行う。第二冷却装置２００のほうが、第一冷却装置１００よりも設定温度が低いため、要求温度が低い部材５０は第二冷却装置２００により冷却または加熱を行うことで要求温度に近づけることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車の冷却装置に関する。

ハイブリッド車においては、内燃機関を冷却するための冷却水通路と、モータを冷却するための冷却水通路と、を夫々備えていることがある。内燃機関自体は、冷却水温度がおよそ８０℃のときに最適な燃焼状態となるように設計されている。しかし、このような温度でモータまで冷却すると該モータの電気回路等に支障をきたすおそれがある。そのため、モータは内燃機関の冷却水を用いないで冷却されており、例えば６０℃以下となるように冷却されている。

このように、内燃機関とモータとでは、冷却水の適正温度が異なるため冷却水通路を夫々備えて、夫々の適正温度となるように制御を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−７３７６３号公報 特開２００４−７６６０３号公報

内燃機関に取り付けられている部材であって、内燃機関の冷却水が循環する部材の中には、より低い温度の冷却水を循環させたほうが該部材を効果的に用いることができる場合もある。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、ハイブリッド車の冷却装置において、部材が要求する温度に該部材の温度を近づけることができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために本発明によるハイブリッド車の冷却装置は、以下の手段を採用した。

すなわち、
内燃機関およびモータを備えたハイブリッド車の冷却装置であって、
前記内燃機関と熱交換を行う熱媒体の温度を第一所定範囲として該内燃機関を冷却する第一冷却装置と、
前記モータと熱交換を行う熱媒体の温度を第二所定範囲として該モータを冷却する第二冷却装置と、
を備え、
内燃機関を構成する部材または内燃機関に取り付けられている部材のうち要求温度が前記第一所定範囲よりも低い部材は、前記第二冷却装置により第二所定範囲の温度とされた熱媒体と熱交換を行うことを特徴とする。

ここで、「要求温度」とは、その部材の適正温度、その部材を効果的に用いることのできる温度、またはその部材がその温度となることにより内燃機関の運転状態を適正なものとすることのできる温度としてもよい。

第一冷却装置は、内燃機関の温度が該内燃機関の要求温度となるように該内燃機関を冷
却している。また、第二冷却装置は、モータの温度が該モータの要求温度となるように該モータを冷却している。そのため、第一冷却装置により設定される熱媒体の温度は、第二冷却装置のものよりも高い。ここで、内燃機関に取り付けられている部材は、従来第一冷却装置により第一所定範囲とされた熱媒体と熱交換が行われ、冷却または加熱されていた。しかし、この部材の中でも要求温度が第一所定範囲よりも低い場合がある。このような部材を第二所定範囲の温度とされた熱媒体により冷却または加熱することで、該部材の温度をより低下させることができ、該部材の温度を要求温度に近づけることができる。

本発明に係るハイブリッド車の冷却装置は、部材が要求する温度に該部材の温度を近づけることができる。

以下、本発明に係るハイブリッド車の冷却装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

図１は、本実施例に係るハイブリッド車の冷却装置を適用する内燃機関１の概略構成を示す図である。

内燃機関１は、シリンダヘッド２およびシリンダブロック３を備えて構成されている。

内燃機関１の内部には冷却水を循環させるためのウォータジャケット４が形成されている。また、内燃機関１には冷却水を循環させるための通路が接続されている。この冷却水を循環させるための通路は、ラジエータ５を循環する第一循環通路６、ヒータコア７を循環する第二循環通路８、バイパス通路９を循環する第三循環通路１０を備えて構成されている。各循環通路の一部には、他の循環通路と共有されている箇所があり、例えばウォータジャケット４は全ての循環通路に含まれている。

第一循環通路６は、ラジエータ５、サーモスタット１１、電動ポンプ１２、ウォータジャケット４を備えて構成されている。サーモスタット１１は、冷却水温度が高いときに第一循環通路６に冷却水を流し、冷却水温度が低いときに第三循環通路１０に冷却水を流す。

第一循環通路６では、電動ポンプ１２から吐出された冷却水が、ウォータジャケット４、ラジエータ５、サーモスタット１１の順に流れる。

第二循環通路８は、ヒータコア７、電動ポンプ１２、ウォータジャケット４を備えて構成されている。

第二循環通路８では、電動ポンプ１２から吐出された冷却水が、ウォータジャケット４、ヒータコア７の順に流れる。

第三循環通路１０は、バイパス通路９、サーモスタット１１、電動ポンプ１２、ウォータジャケット４を備えて構成されている。

第三循環通路１０では、電動ポンプ１２から吐出された冷却水が、ウォータジャケット４、バイパス通路９、サーモスタット１１の順に流れる。

以上説明した第一循環通路６、第二循環通路８、および第三循環通路１０により第一冷
却装置１００が構成されている。

また、本実施例によるハイブリッド車は、モータ３０およびインバータ３１を備えている。

モータ３０は、内燃機関１に代わり車輪を駆動する。また、モータ３０は、通常運転時には必要に応じて内燃機関１の出力を補助することもできる。そして、モータ３０は、インバータ３１を介してバッテリと接続される。

このように構成されたハイブリッド車では、内燃機関１の出力若しくはモータ３０の出力により車輪が駆動される。また、内燃機関１の出力とモータ３０の出力とを合わせて車輪を駆動することもできる。

そして、モータ３０およびインバータ３１には、冷却水を循環させるための第四循環通路３２が接続されている。この第四循環通路３２には、電動ポンプ３３およびラジエータ３４が備えられている。この第四循環通路３２により第二冷却装置２００が構成されている。

さらに、電動スロットル５０が第四循環通路３２の途中に接続されており、該電動スロットル５０が第二冷却装置２００により冷却されている。なお、本実施例においては、電動スロットル５０が、本発明に係る「内燃機関を構成する部材または内燃機関に取り付けられている部材のうち要求温度が第一所定範囲よりも低い部材」に相当する。

ここで、電動スロットル５０は、内燃機関１の吸気通路に備えられ、該吸気通路を流通する空気の流量を調整している。そして、空気が電動スロットル５０を通過する際に該空気の体積が膨張するため、該空気の温度が低下して電動スロットル５０が凍りつくおそれがある。そのため、従来では、内燃機関１の冷却水を循環させて電動スロットル５０を暖めていた。

しかし、内燃機関１の冷却水の温度は例えば８０℃以上となるため、電動スロットル５０の温度もこれに伴い高くなり、該電動スロットル５０を通過する空気の温度を上昇させていた。これにより、空気密度が小さくなり内燃機関１の出力が低下したり、吸気の温度が高くなることによりノッキングが発生したりするおそれがあった。

その点、本実施例においては、電動スロットル５０の冷却を第二冷却装置２００により行っている。第二冷却装置２００では、モータ３０およびインバータ３１の要求温度が内燃機関１よりも低いため、冷却水の温度が第一冷却装置１００よりも低く、例えば６０℃以下となるように設計および制御されている。

したがって、電動スロットル５０の温度も第一冷却装置１００に接続するよりも低くすることができる。これにより、吸入空気量を増加させることができ、また吸気温度を低下させることができる。そのため、内燃機関の出力を向上させることができ、また燃費を向上させることもできる。

図２は、本実施例に係るハイブリッド車の冷却装置を適用する内燃機関１の概略構成を示す図である。

本実施例においては、ＥＧＲクーラ５１が第四循環通路３２の途中に接続されており、該ＥＧＲクーラ５１が第二冷却装置２００により冷却されている。なお、本実施例では電
動スロットル５０は第二循環通路８に接続され、第一冷却装置１００により冷却されているが、実施例１と同様に電動スロットル５０も第二冷却装置２００により冷却するようにしてもよい。

ＥＧＲクーラ５１は、内燃機関１の吸気通路に供給されるＥＧＲガスの温度を低下させるために設けられている。ＥＧＲクーラ５１では、ＥＧＲガスと冷却水との間で熱交換が行われて、ＥＧＲガスの温度が低下される。なお、本実施例においては、ＥＧＲクーラ５１が、本発明に係る「内燃機関を構成する部材または内燃機関に取り付けられている部材のうち要求温度が第一所定範囲よりも低い部材」に相当する。

そして、従来では、ＥＧＲクーラ５１へ内燃機関１の冷却水を循環させ、ＥＧＲガスの温度を低下させていた。しかし、ＥＧＲガスの温度の低下が十分でないと吸気温度が高くなりノッキングが発生するおそれがある。また、供給燃料を増加させることにより気筒内の温度を低下させてノッキングの発生を抑制することも考えられるが、これにより燃費が悪化してしまう。

その点、本実施例においては、ＥＧＲクーラ５１は第二冷却装置２００に接続されている。これにより、第一冷却装置１００に接続されるよりもＥＧＲガスと熱交換を行う冷却水の温度が低くなり、該ＥＧＲガスの温度をより低くすることができる。

したがって、吸気温度も低くすることが可能となりノッキングの発生を抑制することができる。また、燃料供給量を増加させる必要もなくなるため、燃費を向上させることができる。さらに、燃焼温度も低くなるので、内燃機関１における冷却損失も減少させることができ、燃費を向上させることができる。

なお、本実施例においては、ＥＧＲクーラ５１に代えて、またはＥＧＲクーラ５１と共に、インタークーラを第二冷却装置２００により冷却してもよい。

ここで、空気がターボチャージャで圧縮されると該空気の温度が上昇するため、インタークーラにより該空気の温度を低下させている。そして、インタークーラを第二冷却装置２００により冷却することで、内燃機関１に吸入される温度をより低くすることができる。そのため、ノッキングの発生を抑制することができる。また、ＥＧＲガスの場合と同様にして燃費を向上させることができる。

図３は、本実施例に係るハイブリッド車の冷却装置を適用する内燃機関１の概略構成を示す図である。

実施例１と比較して、第四循環通路３２がシリンダヘッド２の内部を通過している点で相違する。なお、図３では、第四循環通路３２は破線で示している。

ここで、第四循環通路３２は、前記実施例と同様に第一冷却装置１００を構成する循環通路と接続されていない。すなわち、第一冷却装置１００と第二冷却装置２００との冷却水が混ざることはない。また、本実施例では電動スロットル５０は第二循環通路８に接続され、第一冷却装置１００により冷却されているが、実施例１と同様に電動スロットル５０も第二冷却装置２００により冷却するようにしてもよい。そして、第四循環通路３２は、例えば各気筒の吸気ポートの近くを通過するように配置されている。なお、本実施例においては、吸気ポート付近のシリンダヘッド２が、本発明に係る「内燃機関を構成する部材または内燃機関に取り付けられている部材のうち要求温度が第一所定範囲よりも低い部材」に相当する。

ここで、吸気ポートの近くを第二冷却装置２００により冷却することで、第一冷却装置１００により冷却するときよりも該吸気ポート内の温度を低くすることができる。

そのため、吸気ポート内を通過する空気の温度を低下させることができるので、吸気温度も低くすることが可能となりノッキングの発生を抑制することができる。また、ノッキングの発生を抑制するために燃料供給量を増加させる必要もなくなるため、燃費を向上させることができる。さらに、吸気温度の低下により空気密度が大きくなるので吸入空気量を増加させることができ、機関出力を増加させることができる。

一方、第四循環通路３２が例えば各気筒の排気ポート近くを通過するように配置される場合には、第一冷却装置１００により排気ポートを冷却する場合と比較して排気温度を低下させることができる。

これにより、排気の密度を小さくすることができ、気筒内から排気が排出されやすくなる。そのため気筒内の残留ガスが原因のノッキングの発生を抑制することができる。また、燃料供給量を減少させることができ燃費を向上させることができる。

実施例１に係るハイブリッド車の冷却装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。 実施例２に係るハイブリッド車の冷却装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。 実施例３に係るハイブリッド車の冷却装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ シリンダヘッド
３ シリンダブロック
４ ウォータジャケット
５ ラジエータ
６ 第一循環通路
７ ヒータコア
８ 第二循環通路
９ バイパス通路
１０ 第三循環通路
１１ サーモスタット
１２ 電動ポンプ
３０ モータ
３１ インバータ
３２ 第四循環通路
３３ 電動ポンプ
３４ ラジエータ
５０ 電動スロットル
５１ ＥＧＲクーラおよび／またはインタークーラ
１００ 第一冷却装置
２００ 第二冷却装置

Claims (1)

1. 内燃機関およびモータを備えたハイブリッド車の冷却装置であって、
   前記内燃機関と熱交換を行う熱媒体の温度を第一所定範囲として該内燃機関を冷却する第一冷却装置と、
   前記モータと熱交換を行う熱媒体の温度を第二所定範囲として該モータを冷却する第二冷却装置と、
   を備え、
   内燃機関を構成する部材または内燃機関に取り付けられている部材のうち要求温度が前記第一所定範囲よりも低い部材は、前記第二冷却装置により第二所定範囲の温度とされた熱媒体と熱交換を行うことを特徴とするハイブリッド車の冷却装置。

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