JP2010069898A - 車両用冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の運転状態に応じて一方の熱交換器の導入路を通過する走行風を減少させることで、他方の熱交換器の冷却性能を向上させることが可能な車両用冷却装置を提供する。
【解決手段】インタークーラ１５に供給される走行風を増量すると判定されたとき、所謂ラジエータ４の冷却よりもインタークーラ１５の冷却が優先される場合、ラジエータ４及びファンシュラウド５を通過する走行風量を減少させるため、エンジンルーム１内の圧力を、ラジエータ４及びファンシュラウド５を通過する走行風量を減少させる前に比べて低くできることから、この圧力差によってインタークーラダクト１９に導入される走行風量を増加することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、２つの熱交換器を有する車両用冷却装置に関し、特に、車両の運転状態に応じて導入路を通過する走行風の通過量を調整可能にするものである。

一般に、ラジエータによる冷却は車両の走行風を利用して行われるが、エンジンの冷却水温が低い時には過冷却になる可能性があるため、ラジエータグリルに開閉可能なグリルシャッタを設け、冷却水温が低い時にはグリルシャッタを閉鎖し、過冷却及び暖房機能の低下を防止するものが知られている(特許文献１)。

一方、近年、過給機が搭載された車両においては、この過給機に付随してインタークーラが装備されている。インタークーラは、ラジエータと同様に、車両の走行に伴って発生する走行風を利用して熱交換を行うため、走行風を効果的に活用する必要がある。特許文献２は、走行風に対して、ラジエータとインタークーラとを並列配置すると共に、両者の間に風量割合を調節する風量調節ガイドを設置したものが提案されている。

特許文献２では、エンジン冷却水温が上昇したときは、ラジエータ側に流れる走行風量をそれ以前に比べて増大させると共に、高速走行時には、インタークーラ側の走行風量を増大させることで、導入する走行風を効果的に分配できる。

実開昭５８−２５２２６号公報 特開２００５−１１２１８６号公報

ところで、インタークーラは、ボンネットの高さを低くする観点から、エンジンの後方に当たるトランスミッション上方に配置し、ボンネットにインタークーラ導入路開口を設けることが一般的に行われている。

特許文献２では、インタークーラとラジエータとが並列配置であり、走行風の導入開口は隣接配置される、所謂開口領域は１つであるため風量調節ガイドを支点中心に揺動制御することが可能である。しかしながら、通常、インタークーラはエンジン後方に配置され、走行風の導入路開口はボンネット前方に設置されるのに対し、ラジエータの開口はエンジン前方のラジエータグリルの領域に配置され、走行風の導入路開口はグリル後方に位置しているため、開口領域の比率を単一の風量調節ガイドで増減することは困難である。

本発明の目的は、異なる走行風導入路を備えた２つの熱換器を有する車両用冷却装置において、車両の運転状態に応じて一方の熱交換器の導入路を通過する走行風を減少させることで、他方の熱交換器の冷却性能を向上させることが可能な車両用冷却装置を提供することである。

請求項１の発明は、第１熱交換器と、この第１熱交換器に走行風を導入する第１導入路と、第２熱交換器と、この第２熱交換器に走行風を導入する第２導入路とを有し、前記第１,第２の熱交換器と熱交換を行った走行風をエンジンルーム内に放出する車両用冷却装置において、前記第１導入路を通過する走行風量を調整する風量調節手段と、車両運転状態に基づき前記第２熱交換器に供給される走行風を増量するか否か判定する増量判定手段とを有し、前記第２熱交換器に供給される走行風を増量すると判定されたとき、前記第１導入路を通過する走行風量を減少させることを特徴とする。

請求項１の発明では、増量判定手段が第２熱交換器に供給される走行風を増量する必要があると判定したとき、第１導入路を通過する走行風量を減少させるため、エンジンルーム内の圧力を、第１導入路を通過する走行風量を減少させる前に比べて低くすることができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１熱交換器はエンジン前方に配置されたラジエータであり、前記第２熱交換器はエンジン上方に配置されたインタークーラであることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載の発明において、車両が所定車速よりも低く且つ加速操作が行われたとき、前記第１導入路を通過する走行風量を減少させることにより、インタークーラの開口部周りの走行風による圧力を走行風量を減少させる前に比べて低くすることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２または３に記載の発明において、前記風量調節手段は、ラジエータの上方領域を通過する走行風を調整することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３に記載の発明において、エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温検出手段を有し、冷却水温度が所定値以上のとき、前記風量調節手段による走行風量減少を禁止することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、第１導入路を通過する走行風量を調整する風量調節手段と、車両運転状態に基づき第２熱交換器に供給される走行風を増量するか否か判定する増量判定手段とを有し、前記第２熱交換器に供給される走行風を増量すると判定されたとき、前記第１導入路を通過する走行風量を減少させるため、車両の運転状態に応じて第１の熱交換器の導入路を通過する走行風を減少させることで、第２の熱交換器の冷却性能を向上させることができる。

つまり、エンジンルーム内の圧力を、第１導入路を通過する走行風量を減少させる前に比べて低くできるため、別途電動ファン等の走行風導入機構を設けることなく、圧力差によって第２導入路に導入される走行風量を増加することができる。しかも、エンジンルーム内の圧力を利用するため、配置位置や導入路構造に拘らず、元々の構造を利用して熱交換器の冷却性能を向上できる。

請求項２の発明によれば、前記第１熱交換器はエンジン前方に配置されたラジエータであり、前記第２熱交換器はエンジン上方に配置されたインタークーラであるため、インタークーラによる吸気の冷却効率が高まり、出力が向上する。

請求項３の発明によれば、車両が所定車速よりも低く且つ加速操作が行われたとき、前記第１導入路を通過する走行風量を減少させることにより、インタークーラの開口部周りの走行風による圧力を走行風量を減少させる前に比べて低くするため、ラジエータの冷却効果を阻害せずに、また、別途走行風導入機構を設けることなく、加速性能が向上できる。

請求項４の発明によれば、前記風量調節手段は、ラジエータ上方を通過する走行風を調整するため、ラジエータの上方領域を通過する走行風を減少できることから、エンジン上方に設けたインタークーラの開口部周りの圧力を走行風量を減少させる前に比べて、更に低くでき、加速性能が向上できる。

請求項５の発明によれば、エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温検出手段を有し、冷却水温度が所定値以上のとき、前記風量調節手段による走行風量減少を禁止するため、エンジンの冷却水上昇によるオーバーヒートを防止できる。

以下、本発明を実施する為の最良の形態について説明する。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ説明する。図１及び図２は、本発明の一実施例に係る冷却装置を有するエンジンルーム内の構造を示し、図１は各機器の配置を示す正面図、図２はその側面図を示す。

図１及び図２に示すように、エンジンルーム１内には、エンジン２、このエンジン２に連結されたトランスミッション３が設置され、これらの前方には、ラジエータ４が設けられている。このラジエータ４の後方には、ラジエータ強制冷却用の図示しない電動ファン及びこれを囲むファンシュラウド５が設けられており、このファンシュラウド５は正面視放射状の取付部材によってラジエータ４に固定されている。尚、ラジエータ４及びファンシュラウド５が第１経路に相当する。

このファンシュラウド５の上方にはサブタンク６が設けられている。このサブタンク６は、適当な量の冷却水を常時蓄え、図示しないラジエータタンクに接続され、ラジエータタンク内の冷却水体積が温度に応じて変化した場合等にラジエータタンクから冷却水を取り込み、或いはラジエータタンクに冷却水を補充してラジエータタンク内の状態を一定に保つものである。サブタンク６の前部にはブラケットが延設されており、ラジエータ４をアッパシュラウド７に固定している。

ラジエータ４の前方で、車両の前端部には、スリット状で走行風を前後に連通可能なラジエータグリル８が設置されている。ラジエータグリル８の上側領域には、ラジエータ４の上方領域に対応して、風量調節手段９が一体的に設けられている。風量調節手段９は、複数の板状シャッタ部材１０と、このシャッタ部材１０を開口位置と閉鎖位置とに回動自在に軸支する複数の回転軸１１と、シャッタ部材１０をリンク部材１２を介して回動作動させるアクチュエータ１３とから構成する。

サブタンク６の後方には、エアクリーナ１４が配置され、エアクリーナ１４の下流は、図示しないスロットル弁、サージタンク、過給機及びインタークーラ１５等を介してエンジン２に接続されている。エアクリーナ１４の上流は、マウント部材１６によって車体に支持されるフレッシュエアダクト１７に接続されている。

車体略中央部分のサブタンク６上方の位置、所謂ボンネット１８裏面中央部分には、車両前後方向に延びる角筒形状のインタークーラダクト１９が配置される。インタークーラダクト１９は、インタークーラ１５の図示しない熱交換部に走行風を吸気冷却用として導くものであり、ボンネット１８の裏面に設けられた天壁２０と、側壁２１と、底壁２２と、導入開口２３と、排出開口２４（インタークーラの開口部）とから構成される。尚、インタークーラダクト１９が第２経路に相当する。

導入開口２３の前方には、アッパシュラウド７を利用して案内部２５が形成されている。この案内部２５は、前方に大きな開口面積を確保して走行風をインタークーラダクト１９内に積極的に導くものであり、ボンネット１８の裏面に設けられた天壁２６とアッパシュラウド７とによって構成される。

排出開口２４は、エンジン２上方に位置し、エンジン２上方からダッシュパネル２７に向けて熱交換を終えた走行風が排出されるように配置されている。つまり、ファンシュラウド５を通過した走行風は、ラジエータ４で熱交換を行った後、エンジン２の側方及び上方を通過し、エンジン２とダッシュパネル２７とで構成される空間で排出開口２４から排出された走行風と合流するよう構成されている。

次に、図３及び図４に基づいて、本実施例に係る冷却装置の制御系について説明する。
図３のブロックに示すように、エンジン２のコントロールユニット２８は、エンジン２の冷却水温を検出する冷却水温センサ２９と、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ３０と、車両の走行速度を検出する車速センサ３１から夫々の検出信号が入力されるよう構成している。

コントロールユニット２８は、車両が所定車速、例えば時速８０ｋｍよりも低く且つ加速操作が行われたとき、インタークーラ１５に供給される走行風を増量判定する増量判定部３２（増量判定手段）を有している。増量判定部３２が増量判定すると、コントロールユニット２８がアクチュエータ１３に作動指令を行い、風量調節手段９を閉弁作動させる。つまり、アクチュエータ１３がリンク部材１２を作動し、シャッタ部材１０を閉作動することで、ラジエータグリル８を通過する走行風を減少することになり、結果的に、ラジエータ４及びファンシュラウド５を通過する走行風（Ａ１）はシャッタ部材１０の開作動時の走行風（Ａ１＋Ａ２）に比べて減少している。

また、コントロールユニット２８は、オーバーヒート判定及び高速走行判定を行っている。図４に示すように、オーバーヒート判定では、エンジン２の冷却水温が所定温度、例えば９５℃以上になったとき、強制的に風量調節手段９を開弁作動するよう構成している。高速走行判定では、車両が所定車速、例えば時速８０ｋｍ以上のとき、強制的に風量調節手段９を開弁作動するよう構成している。尚、オーバーヒート判定及び高速走行判定による強制開弁制御は、増量判定による風量調節手段９の閉弁作動に優先して行われる。

次に、図５のフローチャートに基づき、本実施例に係る冷却装置の制御処理について説明する。尚Ｓｉ（ｉ＝１，２…）は各ステップを示す。
まず、各センサから車速Ｓｖ、冷却水温度Ｔｗ、アクセル開度θを読み込み（Ｓ１）、Ｓ２に移行する。Ｓ２の判定の結果、冷却水温度がｔ１、例えば６０℃以下であれば、暖機中であり、風量調節手段９を閉弁作動し（Ｓ３）、リターンする。

Ｓ２の判定の結果、Ｎｏの場合、冷却水温度Ｔｗがｔ２、例えば９５℃以上か判定する（Ｓ４）。Ｓ４の判定の結果、Ｎｏの場合、車速Ｓｖがｓ１、例えば時速８０ｋｍ以上か判定する（Ｓ５）。Ｓ５の判定の結果、Ｎｏの場合、乗員の加速要求があるか判定する（Ｓ６）。Ｓ６の判定の結果、Ｙｅｓの場合、Ｓ３に移行する。尚、乗員の加速要求はアクセル開度θが所定開度θ１、例えば５０％以上で判定しているが、アクセル開度θの変化率と併用することも可能である。

Ｓ４の判定の結果、Ｙｅｓの場合、オーバーヒートを回避するため強制的に風量調節手段９を開弁作動する（Ｓ７）。Ｓ５の判定の結果、Ｙｅｓの場合、高車速で走行中であり、走行性能を維持する必要があることから、冷却水温の上昇を抑えるため、強制的に風量調節手段９を開弁作動する（Ｓ７）。Ｓ６の判定の結果、Ｎｏの場合、暖機が完了し、低車速で且つ加速要求がないため、ラジエータ４の冷却性能を優先して強制的に風量調節手段９を開弁作動し（Ｓ７）、リターンする。

次に、本実施例に係る冷却装置の作用、効果を説明する。
インタークーラ１５に供給される走行風を増量すると判定されたとき、所謂ラジエータ４の冷却よりもインタークーラ１５の冷却が優先される場合、ラジエータ４及びファンシュラウド５を通過する走行風量を減少させるため、エンジンルーム１内の圧力を、ラジエータ４及びファンシュラウド５を通過する走行風量を減少させる前に比べて低くできることから、この圧力差によってインタークーラダクト１９に導入される走行風量を増加することができる。

また、車両が所定車速よりも低く且つ加速操作が行われたとき、インタークーラ１５の排出開口２４周りの走行風による圧力を走行風量を減少させる前に比べて低くするため、ラジエータ４の冷却効果を阻害せずに加速性能が向上できる。

排出開口２４が面している領域は、エンジン２とダッシュパネル２７とボンネット１８と図示しないアンダーカバーとて覆われた空間であるため、隙間が少なく、エンジンルーム１に進入した空気が滞留しやすい状態にある。特に、車両走行中は、ファンシュラウド５を通過した走行風が、排出開口２４からの排出空気の進行を阻害する抵抗となる。風量調節手段９が、ラジエータ４及びファンシュラウド５の上方を通過する走行風を減少するため、エンジン上方に設けた排出開口２４からの排出空気の抵抗を減少でき、エンジンルーム１内の圧力低下と合わせた相乗効果により、更に、加速性能が向上できる。

更に、冷却水温度が所定値以上のとき、風量調節手段９による走行風量減少を禁止するため、エンジン２の冷却水上昇によるオーバーヒートを防止できる。しかも、エンジンルーム１内の開閉による圧力制御のため、機器の配置位置や走行風の導入路構造に拘らず、元々の構造を利用してインタークーラ１５の冷却性能を向上できる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を付加して実施可能である。風量調節手段９は、本実施例の構造に限るものではなく、走行風を遮断できる機構であればよく、また、増量判定の基準については、加速要求に限られず、ラジエータの要求が低い場合を基準とかることも可能である。

本発明の実施例に係るエンジンルーム内の各機器の配置を示す正面図である。 本発明の実施例に係るエンジンルーム内の各機器の配置を示す側面図である。 風量調節手段が閉作動したときの冷却装置の制御ブロック図である。 風量調節手段が開作動したときの冷却装置の制御ブロック図である。 本発明の実施例に係る冷却装置の制御フローである。

符号の説明

１ エンジンルーム
２ エンジン
４ ラジエータ
５ ファンシュラウド
９ 風量調節手段
１５ インタークーラ
１９ インタークーラダクト
２４ （インタークーラ）排出開口
２９ 冷却水温センサ
３０ アクセル開度センサ
３１ 車速センサ
３２ 増量判定部

Claims (5)

1. 第１熱交換器と、この第１熱交換器に走行風を導入する第１導入路と、第２熱交換器と、この第２熱交換器に走行風を導入する第２導入路とを有し、前記第１,第２の熱交換器と熱交換を行った走行風をエンジンルーム内に放出する車両用冷却装置において、
   前記第１導入路を通過する走行風量を調整する風量調節手段と、
   車両運転状態に基づき前記第２熱交換器に供給される走行風を増量するか否か判定する増量判定手段とを有し、
   前記第２熱交換器に供給される走行風を増量すると判定されたとき、前記第１導入路を通過する走行風量を減少させることを特徴とする車両用冷却装置。
2. 前記第１熱交換器はエンジン前方に配置されたラジエータであり、前記第２熱交換器はエンジン上方に配置されたインタークーラであることを特徴とする請求項１に記載の車両用冷却装置。
3. 車両が所定車速よりも低く且つ加速操作が行われたとき、前記第１導入路を通過する走行風量を減少させることにより、インタークーラの開口部周りの走行風による圧力を走行風量を減少させる前に比べて低くすることを特徴とする請求項２に記載の車両用冷却装置。
4. 前記風量調節手段は、ラジエータの上方領域を通過する走行風を調整することを特徴とする請求項２または３に記載の車両用冷却装置。
5. エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温検出手段を有し、
   冷却水温度が所定値以上のとき、前記風量調節手段による走行風量減少を禁止することを特徴とする請求項３に記載の車両用冷却装置。