JP2007514890A - 給気を冷却するための回路装置と、このような回路装置を作動させるための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車において給気を冷却するための１つの低温冷却材回路（１）を有する回路装置を改良する。
【解決手段】 １つの過給機を備えた自動車において給気を冷却するための１つの低温冷却材回路（１）を有する回路装置であって、１つの給気／冷却材冷却器（２）を備え、給気／冷却材冷却器（２）の冷却材出口に、またはその直後に、冷却材出口温度を測定するための１つの温度センサ（４）が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、１つの過給機（チャージ装置）を備えた自動車において給気を冷却するための１つの低温冷却材回路を有する回路装置であって、１つの給気／冷却材冷却器を備えたもの、および過給機（チャージ装置）を備えた自動車において給気を冷却するための１つの低温回路を備えた回路装置を作動させるための方法であって、回路装置が１つの給気／冷却材冷却器を備えたものに関する。

技術の現状によれば、エンジン性能向上のためにエンジン内の空気流量を高めるための過給機（チャージ装置）が使用される。このために必要な圧縮時に、以下で給気と称する空気はしかし過給機内での圧縮に基づいて加熱される。給気の加熱に伴って生じる密度損失を補償するために、すなわち空気密度を高めるために、空気冷却器が使用される。空気冷却器は冷却モジュール内の前部に配置され、給気を冷却するのに役立つ。給気は１つの熱交換器内を流れ、この熱交換器は周囲空気を流通させ、こうして冷却される。これにより、完全エンジン性能時に周囲空気の温度よりも約１５Ｋ上の温度に給気を冷却することが可能である。

さらに、１つの冷却材回路、例えば冷却材をごく低い温度に冷却する１つの低温冷却材回路を介して給気の冷却を行うことが公知である。この冷たい冷却材で給気は給気／冷却材冷却器内で所定の冷温度に冷却される。低温冷却材回路の接続に関しては２つの方法があり、つまり低温冷却材回路がエンジン冷却システムの１つの副回路に一体化され、または個別の冷却材回路の態様に構成される。間接的給気冷却用の公知の低温冷却材回路１が図８に示してある。過給機Ｖの圧縮機から来る給気は１つの給気／冷却材冷却器２において冷却され、引き続きエンジンＭに供給される。１つの低温冷却材回路ポンプＮＰが冷却材を低温冷却材回路１内で循環させる。その際、冷却材はポンプＮＰから給気／冷却材冷却器２に達し、そこで冷却材が給気を冷却し、１つの低温冷却材冷却器３に達する。低温冷却材回路１と並んで１つの主冷却材回路１１が設けられている。主冷却材回路１１の冷却材は１つのポンプＰによって循環させられ、ポンプＰから来てエンジンＭに達する。冷却材の温度に応じて冷却材は、１つのサーモスタット１２によって調節されて主冷却器１３に送られ、再びポンプＰへと送られ、または１つのバイパス１４を介して主冷却器１３の脇を直接ポンプＰへと送られる。温度移行範囲においてサーモスタット１２の個所で主冷却器１３に至る部分流とバイパス１４を経由する部分流とへの冷却材流れの分配が行われる。

このような回路装置にはなお要望が残る。

本発明の課題は、回路装置を改良することである。

この課題は、給気／冷却材冷却器の冷却材出口に、またはその直後に、冷却材出口温度を測定するための１つの温度センサが設けられていることを特徴とする回路装置によって解決される。

発明の実施の形態

本発明によれば、１つの過給機（チャージング・デバイス）を備えた自動車において給気を冷却するための１つの低温冷却材回路を有する回路装置であって、１つの給気／冷却材冷却器を有するものが設けられており、給気／冷却材冷却器の冷却材出口に、またはその直後に、冷却材出口温度を測定するための１つの温度センサが設けられている。そのことから、給気／冷却材冷却器からの冷却材の冷却材出口温度に依存した冷却材流量調節が可能となる。その際、センサは給気／冷却材冷却器からの出口に一体化しておくことができる。しかし給気／冷却材冷却器の直後に配置しておくことができる。最適で特に迅速な調節を保証するために給気／冷却材冷却器との距離は極力小さくすべきである。

温度はサーモスタットとして構成される１つの温度センサを介して直接検出することができ、この構成によって、個別に構成される調節弁または別の冷却材体積流量調節装置は必要でない。１つの単純な温度センサが設けられている場合、１つの調節弁または別の１つの冷却材体積流量調節装置によって測定値に基づいて冷却材体積流量調節が行われる。調節弁はなかんずく１つの低温冷却材冷却器の上流、給気／冷却材冷却器の上流に配置しておくことができる。選択的に、調節弁は温度センサの下流に配置しておくこともできる。

温度センサは好ましくは、冷却材の移送に役立つプラスチック部品、特にプラスチック射出成形部品に一体化されている。

好ましくは低温冷却材回路が１つの主冷却材回路と結合されており、こうして両方の冷却材回路の間で冷却材の交換が行われる。

以下、図面を参照して２つの実施例を基に本発明が詳しく説明される。

図１に示す回路装置Ｋは給気冷却とエンジン冷却とに役立つ。その際、１つの低温冷却材回路１が１つの主冷却材回路１１と連結されている。回路装置Ｋの給気冷却に役立つ部分に１つの給気／冷却材冷却器２とその直接下流に１つのセンサ４が配置されている。１つのサーモスタット５を介して冷却材がポンプＰに達する。その後、分岐部６が設けられており、エンジンＭに至る部分は後に詳しく説明される。分岐部６後、冷却材は１つの調節弁７を介して低温冷却材冷却器３に達し、再び給気／冷却材冷却器２に達し、圧縮された給気がそこで冷却される。冷却材の他方の部分は分岐部６後にエンジンＭに達する。冷却材の温度に応じて冷却材は１つの主冷却材冷却器１３またはバイパス１４に完全に通され、再びサーモスタット５に送られ、または主冷却材冷却器１３に通される部分流とバイパス１４に通される部分流とへの分配が行われる。

間接的給気冷却を最適化するために低温冷却材回路中に１つの冷却材流量調節部が設けられている。その際、給気／冷却材冷却器２からの最適な冷却材出口温度は外気温度に殆ど左右されない。それゆえに、図６に示す関係は大きな周囲温度範囲に対して妥当性を有する。負荷変化に迅速に反応できるようにするために温度センサ４は給気／冷却材冷却器２の冷却材出口に極力直接的に配置されている。センサ４で検出された測定値によって冷却材流量はそれ自体公知の如くに調節される。

本実施例によれば、図３から読み取ることができるように、センサ４が給気／冷却材冷却器２の冷却材出口に一体化されている。金属製熱交換器に一体化するときの問題性のゆえに第１実施例によればセンサ４が射出成形プラスチック部品に一体化され、この部品は同時に冷却材の分配に役立つ。

給気／冷却材冷却器２内でのセンサ４の配置変更態様が図４、図５に示してある。その際、温度センサ４はアクチュエータとして膨張要素を有する１つのサーモスタットによって形成される。その際、サーモスタットが最少流量（漏れ）を有し、この最少流量は負荷急変時に冷却材温度に関する情報が迅速にアクチュエータに達して弱負荷範囲内で給気冷却に間に合うことを保証するのに必要である。最大流量は、全負荷時に特に給気／冷却材冷却器２内またはその下流で冷却材の局所的沸騰が回避されるように量定されている。開口始端と開口終端は最適な流量調節に必要な温度レベルに合わせられる（図２に示すサーモスタット特性曲線参照）。漏れ流量と最大流量との間の範囲は、給気／冷却材冷却器２の出口で４０℃〜６０℃の冷却材温度範囲内にサーモスタット開口始動があり、測定個所で９０℃〜１１０℃の冷却材温度においてサーモスタット完全開口が達成されるように定義されている。その際、サーモスタットの完全開口時に冷却材流量はサーモスタット閉状態時の調整された漏れの２倍〜４倍である。本実施例によれば、冷却材体積流量の増加推移は直線的であるが、しかし累進的、逓減的または不連続的に推移するよう構成しておくこともできる。

第１実施例によれば、‐サーモスタットを介して直接調節するのとは異なり‐調節は温度センサ４で検出した冷却材温度に依存して調節弁７を介して行われ、この調節弁は低温冷却材冷却器３の上流で低温冷却材回路１中に配置されている。

図７は第２実施例による回路装置Ｋを示す。その際、調節弁７は温度センサ４の下流に配置されている。その他の点で第２実施例の回路装置Ｋは第１実施例の回路装置と実質的に一致し、すなわちバイパスから主冷却材回路への復帰部にではなく主冷却材回路中のバイパス分岐部へのサーモスタット５の配置に至るまで一致している。

給気／冷却材冷却器内の冷却材流量の調節は特に電気調節器によって、および／または温度センサ、特にサーモスタットの加熱によって行われる。

好ましくは、特に自動車原動エンジンの回転数および／または負荷、自動車走行速度、外気温度および／または周囲圧力を含めて給気／冷却材冷却器内の冷却材流量の調節が行われる。

第１実施例による回路装置を示す。 主冷却材回路の体積流量割合に対する低温冷却材回路の体積流量割合による低温冷却材体積流量の調節用サーモスタット特性曲線と給気／冷却材冷却器出口の冷却材温度との関係を示す。 給気／冷却材冷却器の斜視図である。 センサの配置変更態様の斜視図である。 図４を下から見た図である。 異なる動作点について低温冷却材冷却器の冷却材体積流量の最適化を示す線図であり、給気温度と、主冷却材回路の体積流量割合に対する低温冷却材回路の体積流量割合との関係が示してある。 第２実施例による回路装置を示す。 従来技術による回路装置を示す。

符号の説明

１ 低温冷却材回路
２ 給気／冷却材冷却器
３ 低温冷却材冷却器
４ センサ
５ サーモスタット
６ 分岐部
７ 調節弁
１１ 主冷却材回路
１３ 主冷却材冷却器
１４ バイパス
Ｋ 回路装置
Ｍ エンジン
ＮＰ 低温冷却材回路ポンプ
Ｐ ポンプ

Claims (11)

1. １つの過給機を備えた自動車において給気を冷却するための１つの低温冷却材回路（１）を有する回路装置であって、１つの給気／冷却材冷却器（２）を備えたものにおいて、給気／冷却材冷却器（２）の冷却材出口に、またはその直後に、冷却材出口温度を測定するための１つの温度センサ（４）が設けられていることを特徴とする回路装置。
2. 検出された冷却材温度に依存した冷却材流量調節部が設けられていることを特徴とする、請求項１記載の回路装置。
3. 温度センサ（４）が１つのサーモスタットであることを特徴とする、請求項１または２記載の回路装置。
4. 温度センサ（４）が、冷却材の移送に役立つプラスチック部品に一体化されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の回路装置。
5. プラスチック部品がプラスチック射出成形によって製造されていることを特徴とする、請求項４記載の回路装置。
6. 低温冷却材回路（１）が１つの主冷却材回路（１１）と結合されており、こうして冷却材の交換が行われることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の回路装置。
7. 低温冷却材回路（１）中に１つの調節弁（７）が配置されていることを特徴とする、請求項６記載の回路装置。
8. 調節弁（７）が１つの低温冷却材冷却器（３）の上流または給気／冷却材冷却器（２）の上流に配置されていることを特徴とする、請求項７記載の回路装置。
9. 給気／冷却材冷却器（２）から来る冷却材が１つのポンプ（Ｐ）の上流で１つの主冷却材回路（１１）に供給されることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の回路装置。
10. 過給機を備えた自動車において給気を冷却するための１つの低温回路（１）を備えた回路装置（Ｋ）を作動させるための方法であって、回路装置が１つの給気／冷却材冷却器（２）を備えたものにおいて、給気／冷却材冷却器（２）で検出される冷却材温度に依存して給気／冷却材冷却器（２）内の冷却材流量の調節が行われることを特徴とする方法。
11. 特に自動車原動エンジンの回転数および／または負荷、自動車走行速度、外気温度および／または周囲圧力を含めて給気／冷却材冷却器内の冷却材流量の調節が行われることを特徴とする、請求項１０記載の方法。
    
    

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