JP2016524083A - A device for regulating the circulation of the coolant in a heat exchanger, in particular a charge air cooler for an automobile engine - Google Patents
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Abstract
本発明は、熱交換器(3)、特に、自動車エンジン用の給気冷却器の冷却液(L)の循環を調整する装置(11)に関する。前記装置は、前記熱交換器に取り付けられるよう構成された本体(17)を備え、前記本体は、少なくとも1つの液体循環チャンバ(19)を画定し、前記装置は、熱交換器内の冷却液の温度および/または流量を調節することを可能とする、前記チャンバ内の液体の分配手段(12)をさらに備える。【選択図】図2The present invention relates to a heat exchanger (3), in particular a device (11) for adjusting the circulation of the coolant (L) of a charge air cooler for an automobile engine. The apparatus comprises a body (17) configured to be attached to the heat exchanger, the body defining at least one liquid circulation chamber (19), the apparatus comprising a coolant in a heat exchanger It further comprises liquid distribution means (12) in the chamber, which makes it possible to adjust the temperature and / or flow rate of the chamber. [Selection] Figure 2
Description
本発明は、熱交換器、特には自動車エンジン用の給気冷却器の冷却液の循環を調整する装置、およびそれを用いた熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly to an apparatus for adjusting the circulation of a coolant in a charge air cooler for an automobile engine, and a heat exchanger using the same.
この分野では、熱交換器、すなわち給気冷却器は、自動車のエンジンに供給される給気と冷却液との間の熱交換を可能にすることが知られている。熱交換器は、給気の流路と冷却液の流路とを交互に画定する熱交換束を含む。かかる熱交換器は、車両の前方に、または、少なくとも吸気口の近くに配置する必要のある、外気流により冷却される給気熱交換器とは異なり、ボンネット内、特に車両用エンジンの近傍で自由に配置することができるという利点を有する。 In this field, heat exchangers, i.e. charge air coolers, are known to allow heat exchange between the charge air supplied to the vehicle engine and the coolant. The heat exchanger includes a heat exchange bundle that alternately defines a supply air flow path and a coolant flow path. Such heat exchangers differ from supply air heat exchangers cooled by external airflow, which must be placed in front of the vehicle or at least near the air intake, in the bonnet, especially in the vicinity of the vehicle engine. It has the advantage that it can be arranged freely.
給気の温度調節のために、現在では、熱交換器またはバイパス回路のいずれかに給気を通過させることが知られている。このようにして、熱交換器を通過する空気の割合と、バイパスを通過する空気の割合に基いて、エンジンに供給される空気の温度を変更することができる。 In order to regulate the temperature of the supply air, it is now known to pass the supply air through either a heat exchanger or a bypass circuit. In this way, the temperature of the air supplied to the engine can be changed based on the proportion of air passing through the heat exchanger and the proportion of air passing through the bypass.
しかし、空気の流れを複数に分けることが必要なので、これらの解決策は比較的面倒である。 However, these solutions are relatively cumbersome because it is necessary to divide the air flow into multiple.
本発明は、この欠点を克服することを目的とし、この目的のために、熱交換器、特に、自動車エンジン用の給気冷却器の冷却液の循環を調整する装置であって、前記装置は、前記熱交換器に取り付けられるよう構成された本体を備え、前記本体は、少なくとも1つの液体循環チャンバを画定し、前記装置は、熱交換器内の冷却液の温度および/または流量を調節することを可能とする、前記チャンバ内の液体の分配手段をさらに備える装置を提案する。 The present invention aims at overcoming this drawback and for this purpose is a device for regulating the circulation of the coolant in a heat exchanger, in particular a charge air cooler for motor vehicle engines, said device comprising: A body configured to be attached to the heat exchanger, wherein the body defines at least one liquid circulation chamber and the device regulates the temperature and / or flow rate of the coolant in the heat exchanger A device further comprising means for distributing the liquid in the chamber is proposed.
冷却液回路を用いた制御を行うことにより、本発明の装置は、小型でありながら、熱交換器の給気の温度調節を確実にすることができる。さらに、熱交換器への前記装置の統合により、すぐに組み込み可能なモジュールが利用可能となる。 By performing the control using the coolant circuit, the apparatus of the present invention can ensure the temperature adjustment of the supply air of the heat exchanger while being small. Furthermore, the integration of the device into a heat exchanger makes available modules that are ready for integration.
有利には、前記本体は、チャンバ内の前記液体のための少なくとも1つの入口と、チャンバ内の前記液体のための第1および第2の出口とを備え、前記第1の出口は、熱交換器の入口に接続されるよう構成されており、前記装置は、冷却液が、前記第2の出口を通って、熱交換器の少なくとも一部をバイパスするよう構成されており、前記分配手段は、チャンバの前記第1の出口と前記第2の出口の間で、冷却液の分配を行うよう構成される。 Advantageously, the body comprises at least one inlet for the liquid in a chamber and first and second outlets for the liquid in the chamber, the first outlet being heat exchange The apparatus is configured to be connected to an inlet of a heat exchanger, and the apparatus is configured to allow coolant to bypass at least a portion of the heat exchanger through the second outlet, , Configured to distribute coolant between the first outlet and the second outlet of the chamber.
したがって、装置は、チャンバ内において、入口を入った液体の流れを、チャンバの前記第1の出口と前記第2の出口とに分配することができ、これによって、熱交換器内を循環する冷却液の流量を調節し、給気の冷却の必要に応じて、この循環を、冷却のために全部を熱交換器に流すか、部分的に冷却するために一部を熱交換器に流すか、または、冷却しないように熱交換器をバイパスするか調節することができる。また、液体循環ポンプをその定格速度で動作させ、疲労を最小限とすることができる。 Thus, the device can distribute the flow of liquid entering the inlet to the first outlet and the second outlet of the chamber, thereby cooling the circulation in the heat exchanger. Adjust the flow rate of the liquid and, depending on the need for cooling of the supply air, whether this circulation flows entirely through the heat exchanger for cooling or partially through the heat exchanger for partial cooling. Alternatively, the heat exchanger can be bypassed or adjusted so as not to cool. In addition, the fluid circulation pump can be operated at its rated speed to minimize fatigue.
本発明の他の特徴は以下の通りでであり、これらは一緒にまたは個別に採用することができる。 Other features of the invention are as follows, which can be employed together or individually.
前記調整装置は、前記第2の出口に接続され、熱交換機の出口に接続されるよう構成されたバイパス導管を備える。 The conditioning device includes a bypass conduit connected to the second outlet and configured to be connected to an outlet of a heat exchanger.
前記調整装置は、液体循環ポンプを備え、これにより、熱交換器内の冷却液の循環を、後者にできるだけ近づけて、細かく制御可能とする。 The adjusting device includes a liquid circulation pump, which makes it possible to finely control the circulation of the cooling liquid in the heat exchanger as close as possible to the latter.
前記液体の分配手段は、特に、熱交換器の冷却の必要に応じて、熱交換器内の液体の流量および/または温度の制御設定値に合わせてアクチュエータにより操作可能である。 The liquid distribution means can be operated by an actuator in accordance with the control setpoints for the flow rate and / or temperature of the liquid in the heat exchanger, in particular as required for cooling the heat exchanger.
前記装置および/または分配手段は、前記アクチュエータを収容し、かつ、アクチュエータと分配手段とを動力学的に接続する手段を備える。 Said device and / or dispensing means comprise means for accommodating said actuator and for kinetically connecting the actuator and the dispensing means.
前記アクチュエータは、電気制御および/または空圧制御される。 The actuator is electrically controlled and / or pneumatically controlled.
前記アクチュエータはロータリ式である。 The actuator is a rotary type.
前記分配手段はバルブ、特にロータリバルブである。 The distribution means is a valve, in particular a rotary valve.
前記バルブは、前記チャンバの第1の出口と第2の出口の間での冷却液の前記分配を可能にする弁体を備える。 The valve includes a valve body that enables the distribution of coolant between the first outlet and the second outlet of the chamber.
前記本体は、チャンバ内の、温度の異なる冷却液のための2つの入口、例えば、低温回路からの液体用入口と、高温回路からの液体用入口を備え、前記分配手段は、例えば、チャンバ内の液体の温度センサにより、チャンバ内での前記液体の混合を所定の温度で行うように構成されており、これにより、冷却液の温度に応じて熱交換器内の熱交換の調整が可能となる。 The body comprises two inlets for coolants at different temperatures in the chamber, for example a liquid inlet from a low temperature circuit and a liquid inlet from a high temperature circuit; The liquid temperature sensor is configured to mix the liquid in the chamber at a predetermined temperature, thereby enabling adjustment of heat exchange in the heat exchanger according to the temperature of the coolant. Become.
前記本体は、熱交換器に、例えば、熱交換器の筐体壁、カバー、または熱交換束に、特に機械的に接続されるよう構成される。 The body is configured to be mechanically connected to the heat exchanger, for example, to the housing wall, cover or heat exchange bundle of the heat exchanger.
前記本体は、特にプラスチック材料からなる、例えば、成形による、一体構造である。 The body is a unitary structure, in particular made of plastic material, for example by molding.
また、本発明は、上記のような調整装置を備える熱交換器に関する。 Moreover, this invention relates to a heat exchanger provided with the above adjustment apparatuses.
一緒にまたは個別に採用することができる種々の特徴は以下の通りである。 Various features that can be employed together or individually are as follows.
前記熱交換器は熱交換束を含み、前記熱交換束は、前記冷却液の入口および出口を熱交換束の同じ側とすることが可能となるよう構成されている。 The heat exchanger includes a heat exchange bundle, and the heat exchange bundle is configured such that an inlet and an outlet of the cooling liquid can be on the same side of the heat exchange bundle.
前記調整装置は、前記同じ側で熱交換器に接続されるよう構成されている。 The adjusting device is configured to be connected to a heat exchanger on the same side.
前記熱交換器は、少なくとも2つの箱を有し、一方の箱は熱交換器への液体の入口のためであり、他方の箱は熱交換器からの液体の出口のためであり、前記調整装置は、熱交換器内の液体の入口および出口のための2つの箱の間に配置されるよう構成されている。 The heat exchanger has at least two boxes, one box for the liquid inlet to the heat exchanger and the other box for the liquid outlet from the heat exchanger, the conditioning The apparatus is configured to be placed between two boxes for liquid inlets and outlets in a heat exchanger.
調整装置は、前記箱に統合されるよう構成されている。 The adjusting device is configured to be integrated into the box.
熱交換器は、前記同じ側で熱交換束に組み付けられるよう構成されたカバーを備え、前記カバーは、前記液体の入口および出口の箱と前記本体、特に調整装置の前記チャンバを画定する。 The heat exchanger comprises a cover configured to be assembled to a heat exchange bundle on the same side, the cover defining the liquid inlet and outlet boxes and the body, in particular the chamber of the conditioning device.
本発明はさらに、上記のような熱交換器を備える自動車エンジン用の空気吸入モジュールに関する。 The invention further relates to an air intake module for a motor vehicle engine comprising a heat exchanger as described above.
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して説明のために与えられた例示的な実施形態に関する以下の説明を読めば明らかになるであろう。 Other features and advantages of the present invention will become apparent upon reading the following description of exemplary embodiments given by way of illustration with reference to the accompanying drawings.
図1には、従来技術に従う自動車エンジン用の、エンジンの給気冷却器Aを形成する熱交換器3を有する空気吸入モジュール1が示されている。このモジュール1は、ここでは、直接空気を供給するために、エンジンに統合されることを意図しており、図示しないシリンダヘッドに取り付けられることにより、冷却された空気Aを、熱交換器に取り付けられた吸入マニホールド4を通して、シリンダヘッドの吸入管に向けて分配する。
FIG. 1 shows an air intake module 1 having a heat exchanger 3 forming an air charge cooler A for an automobile engine according to the prior art. This module 1 is here intended to be integrated into the engine in order to supply air directly, and is attached to a cylinder head (not shown) so that the cooled air A is attached to the heat exchanger. It distributes through the
熱交換器3は、例えば、過給器からの高温の圧縮空気を受け入れるが、この圧縮空気は、ここでは、前記熱交換器の空気吸入マニホールド5を介して熱交換器に入る。この空気は、熱交換器3を通過する間に冷却され、前記吸入マニホールド4で前記熱交換器から流れ出る。熱交換は、空気と、熱交換器を循環する冷却液Lとの間で行われる。より具体的には、この空気の冷却は、給気の循環路と冷却液の循環路を交互に画定するプレート8のスタックで構成された、熱交換器の熱交換束7を用いて行われる。図に示すように、冷却液Lは、熱交換器3から離間した作動ポンプ9を用いて、熱交換器内を、より正確には、熱交換束内を循環される。
The heat exchanger 3 receives hot compressed air from a supercharger, for example, which here enters the heat exchanger via the
本発明に従うエンジンの吸入モジュール1を図2に示す。熱交換器3は、図1のそれと同様である。 An engine intake module 1 according to the invention is shown in FIG. The heat exchanger 3 is the same as that of FIG.
本発明によれば、図2に示すように、熱交換器3内の冷却液Lの循環を調整する装置1は、冷却液Lの循環路上に配置される。この装置11は熱交換器3に装着されるが、ここでは、図5および6にも示すように、熱交換器の同じ側に、冷却液Lの入口13および出口15を備える。前記装置は、前記熱交換器に取り付けられられるよう構成された本体17を備え、前記本体は、液体の循環のための少なくとも1つのチャンバ19を画定する。さらに、前記装置は、チャンバ内の前記液体を分配し、熱交換器内の冷却液の温度および/または流量を調節する可能性を与える。このように、冷却液によって給気の温度調整を確実に行うことが可能であり、これは、熱交換器に統合された装置を用いて行われる。
According to the present invention, as shown in FIG. 2, the device 1 for adjusting the circulation of the cooling liquid L in the heat exchanger 3 is arranged on the circulation path of the cooling liquid L. The
前記本体17は、ここでは、チャンバ19内の前記液体のための入口21と、チャンバからの前記液体の第1の出口23および第2の出口25を有する。前記第1の出口23は熱交換器の入口13に接続されているが、装置は、冷却液が前記第2の出口25を介して、例えば、前記第2の出口25および熱交換器の出口15に接続された、装置のバイパス路27を通って、熱交換器の少なくとも一部をバイパスできるように構成されている。分配手段12は、ここでは、割当手段29を用いて、チャンバの前記第1の出口23と前記第2の出口25の間で、チャンバ内の前記液体の分配を行い、熱交換器の入口21とバイパス路27の間で液体を割り当てるように構成される。
The
したがって、装置11から離間して、または、離間せず配置された液体循環ポンプ9は、定格条件で動作することができ、一方、装置は、熱交換器3内を循環する冷却液Lの流量を、矢印の向きに従って、給気Aの冷却の必要に応じて調整して、冷却のために全部を熱交換器に流すように、または、部分的に冷却するために一部を熱交換器に流すように、または、冷却しないように熱交換器をバイパスするように、この循環を後者にできるだけ近づけて細かく調整可能とする。この調整は、有利には、エンジンの給気Aを冷却する必要に応じて制御される。
Therefore, the liquid circulation pump 9 arranged away from the
前記分配手段は、具体的には、チャンバ19と、チャンバ19内に配置された、前記液体の割当手段を有するバルブ12、ここでは三方弁を含む。この割当手段29は、例えば、チャンバの第1の出口23および第2の出口25に冷却液Lを割り当てるために前記弁室内で回転可能に作動する弁体である。この液体の割当は、例えば、車両コンピュータデバイスによりにより生成された、熱交換器内の前記液体の流量の、および、任意選択で液体の温度の制御設定値により制御される。
Specifically, the distribution means includes a
前記装置は、例えば、前記本体の筐体に設けられ、前記チャンバ19に平行な、前記分配装置のアクチュエータを備えることができる。アクチュエータの制御は、特に電気式および/または空圧式である。アクチュエータは、エンジンの必要に応じて、前記車両コンピュータデバイスによって制御することができる。
The device can include, for example, an actuator of the dispensing device that is provided in the housing of the main body and is parallel to the
前記バルブ12は、ここでは、回転式である。バルブ12は、割当手段29を介して、これも回転式であるアクチュエータにより、特に、動力学的接続を形成する歯車列により作動される。これは、バルブを小型構造とし、調整装置への統合を容易にする。
Here, the
調整装置11、すなわち、ここではバルブ12および流路27を備える調整装置は、有利には、図5に示すように、プラスチック成形品からなる一体構造である。
The
既に述べたように、前記熱交換器3は、ここでは、前記熱交換束7の同じ側に前記冷却液の入口13および出口15を備え、前記装置11は、前記同じ側で熱交換器3に接続されるよう構成される。より詳細には、熱交換器は、上述したように、図6に示すような、前記液体の循環のためのブレード30と、前記ブレードと連通する前記液体の流入のための少なくとも1つの列31を備える熱交換束7を含む。バルブ12は、少なくともチャンバ19を介して、液体の流入のための列31内に、または後者に隣接して配置される。
As already mentioned, the heat exchanger 3 here comprises an
熱交換器は、この例では、より詳細には側面入口型であるので、2つの液体箱33を熱交換束の同じ側に備え、これらの液体箱は、一方が熱交換束内の液体の入口列の31を収容し、他方が熱交換束の液体の出口列35を収容する。次いで、前記バルブおよび/または装置は、熱交換束内の前記液体列31、31の間に、および/または、前記液体箱33の間に配置され、または前記箱33に統合されるように構成される。
The heat exchanger is in this example more particularly a side entrance type, so that two
より詳細には、熱交換器は、前記同じ側で熱交換束7に組み付けられるよう構成されたカバーを備え、前記カバーは、前記液体の入口箱および出口箱33と、前記本体を画定する、すなわち、分配手段のチャンバ19および/または前記アクチュエータの筐体を画定することができる。カバーは、例えば、溶接、ろう付け、圧着、またはその他の技術により、熱交換器に、例えば熱交換束7に、ここではその周囲に、または、熱交換器の筐体の壁またはカバー(図示せず)に連結されている。任意選択で、フード36は、図示のように、前記本体17に取り付けられ、ねじ止めされており、割当手段29の利用を可能とする。
More specifically, the heat exchanger comprises a cover configured to be assembled to the
上述したように、導管27(図6)は、冷却液が、第2の出口25から熱交換器の出口15に供給されるようにして、熱交換器3の少なくとも一部をバイパスすることを可能とする。導管27は、チャンバ19の上部に配置され、熱交換器の出口の導管37に接続される。また、導管27を、液体の前記出口箱33に接続することができる。
As described above, the conduit 27 (FIG. 6) bypasses at least a portion of the heat exchanger 3 such that coolant is supplied from the
前記バルブは、好ましくは、安全機能型、すなわち「フェイルセーフ」であることに留意すべきである。換言すれば、故障した場合に、熱交換器内の冷却液を通過させるように構成されていると有利である。 It should be noted that the valve is preferably of a safety function type, i.e. "fail safe". In other words, it is advantageous to be configured to allow the coolant in the heat exchanger to pass in case of failure.
図3の変形実施形態によれば、装置は、ここでは前記調整装置11に統合されて示されている、例えば、調整装置に取り付けられ、固定された、冷却液循環ポンプ9を備える。この場合、調整装置は、ポンプの駆動に対して短い応答時間で、熱交換器内の冷却液の流量を変えることが可能である。
According to a variant embodiment of FIG. 3, the device comprises a coolant circulation pump 9, shown here integrated with the adjusting
図8の調整装置1の変形実施形態によれば、チャンバ19は、温度の異なる冷却液のための2つの入力21、21’、例えば、低温回路からの液体Lの入口21と、高温回路からの液体L’の入口21’を備える。そして、分配手段12は、チャンバの第1の出口23および第2の出口25の間のチャンバ内の液体の割当手段29に加えて、チャンバ19内の前記液体のそれぞれの入口21、21’の割当手段29’を備える。また、所定の温度での前記液体L、L’の混合がチャンバ内で起きるように、チャンバ内の液体の温度のセンサ39を備えることができ、これにより、冷却液の温度に応じて熱交換器のさらなる制御が可能となる。
According to a variant embodiment of the regulating device 1 of FIG. 8, the
図4および図7に示す変形実施形態によれば、調整装置11は、二重であり、2つのチャンバ19を備え、それぞれのチャンバは、上述のように、それぞれ低温回路および高温回路からの液体LおよびL’の双方を混合して得た所定の温度の冷却液を収容する。熱交換器は2つの区間40を備えることができ、それぞれのチャンバは、熱交換器の区間40の一方に、所定の温度の冷却液の一方を供給するよう構成される。
According to a variant embodiment shown in FIGS. 4 and 7, the regulating
したがって、本発明は、熱交換器、特には自動車エンジン用給気冷却器を、熱交換器内を循環する冷却液の流量および任意選択で温度を微調整して、正確かつ迅速に調節する可能性を提供する。
Thus, the present invention allows heat exchangers, particularly automobile engine charge air coolers, to be accurately and quickly adjusted by fine-tuning the flow rate of coolant circulating in the heat exchanger and optionally the temperature. Provide sex.
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