JP4644182B2 - 低温クーラーを有する内燃機関の冷却循環 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の（すなわち、クーラー往路、メインクーラー、クーラー復路、冷却剤ポンプ、メインサーモスタットおよびメインサーモスタットと冷却剤ポンプの間のバイパスないし短絡からなる、主冷却循環と、低温クーラー、低温クーラー復路、弁ユニットおよび補助熱交換機からなる、低温回路とを有する）自動車の内燃機関の冷却剤循環と、請求項１１の上位概念に記載の（すなわち、パイプ／フィンブロックと、冷却剤入口を有する冷却剤流入ケースと、集合ケースと、冷却剤主流と冷却剤部分流のための冷却剤出口と、からなり、前記冷却剤流入ケースと集合ケースは、パイプ／フィンブロックと冷却剤接続されており、その場合にパイプ／フィンブロックがメイン領域と低温領域を有する）内燃機関の冷却剤循環の冷却剤クーラーに関するものである。

従来技術（たとえば特許文献１と、それに対応する特許文献２）によって、低温クーラーを有する内燃機関の冷却剤循環が知られており、その冷却剤側がメインクーラーと直列に接続されている。メインクーラーを通ってメイン冷却剤流が流れ、流出側の集合ケース内でそのメイン冷却剤流から部分流が分岐されて、メイン流に対して逆方向に低温クーラーを通って給送される。部分流の分岐は、冷却剤クーラーの流入ケース内に配置されている仕切壁によってもたらされる。従って流入ケースは、２つの室、すなわちメイン冷却剤流のための主室と流出する部分流のための副室を有しており、その部分流はクーラー全体を２回貫流し、従ってより強く冷却されている。副室から流出する部分流は、トランスミッションオイルの冷却に使用され、必要に応じて補償容器からの冷却剤と混合される。２つの部分流の混合は、弁ユニットによって行われ、その弁ユニットから温度調節された冷却剤が冷却または予熱するためにトランスミッションオイルクーラーへ供給される。冷却剤循環は、さらに、メインサーモスタットないしエンジンサーモスタットを有しており、それがクーラー復路内に、すなわちメインクーラーの冷却剤側に配置されている。既知の冷却循環ないし既知の冷却剤クーラーは、種々の欠点を有している；まず、クーラーブロック内に相前後して接続されることによって、クーラー全体の熱力学的効率が低下する。冷却剤と冷却空気の間の平均の温度差は、低温クーラー内においてはメインクーラー内におけるよりも小さく、従って構成ユニット全体のための冷却剤と冷却空気の間の平均の温度差が小さくなる。さらに、構成ユニットにおいては、メインクーラー内の平均の冷却剤温度が低温クーラー内におけるよりも高いために、熱応力が発生する。この、冷却剤管の伸張の差に基づく熱応力が、管底結合を損ない、それが漏れをもたらす可能性がある。そして、低温クーラーを流れる冷却剤部分流がメイン流と部分流の還流の圧力損失に依存している限りにおいて、冷却剤循環全体における流体的な調整は、困難と結びついている。冷却剤クーラーとそれに伴って後段に接続されているトランスミッションオイルクーラーをも通る十分な冷却剤量を得るためには、メイン流の復路内で所定の圧力降下が必要であって、それはここではメインサーモスタットをクーラー復路内に配置することによって行われる。クーラー流出側のメインサーモスタットを有する循環に制限することは、一般的な可用性が与えられないということにおいて、欠点である。

補助熱交換機、特にトランスミッションオイルクーラーと組み合わせた、冷却剤クーラーの他の組立て形状が、知られている（たとえば特許文献３によって）。トランスミッションオイルクーラーは、クーラーの流出側の集合ケース上に固定されており、冷却剤の部分流によって貫流され、それは流出側の集合ケース内でトランスミッションオイルクーラーのための冷却剤短管の間に配置されている仕切壁ないし絞り箇所によってもたらされる。それによってもたらされる圧力勾配が、トランスミッションオイルクーラーを流れる冷却剤流を押圧する。この配置の欠点は、トランスミッションオイルクーラーはエンジン暖機の間、すなわちメインサーモスタットが閉鎖されている場合に、冷却剤流から切り離されているので、エンジン暖機の際のトランスミッションオイルの加熱も、冬季の冷却も不可能なことである。さらに、冷却剤量の閉ループ制御も不可能である。

トランスミッションオイルクーラーのさらに簡略化された形式は、冷却剤クーラーの流出水ケース内にトランスミッションオイルクーラーを配置することによって（たとえば特許文献４によって）知られている。ここでも、冷却剤量の閉ループ制御は不可能であって、エンジンの暖機相の間トランスミッションオイルクーラーは冷却剤流から切り離されている。
独国特許公開公報ＤＥ−Ａ１９６３７８１７ 欧州特許明細書ＥＰ−Ｂ８６１３６８ 独国特許公開公報ＤＥ−Ａ１９９２６０５２ 独国特許公開公報ＤＥ−Ａ１９７１１２５９

本発明の課題は、補助的な流体の加熱および／または冷却を、冒頭で挙げた冷却剤循環ないし冷却剤クーラーによって、熱的に問題のある駆動状態においても十分な冷却が保証され、かつエンジン暖機においても十分な冷却剤供給が保証されており、かつその場合に冷却剤クーラーがより高い熱力学的な効率を有し、かつ小さい圧力損失を有する流体的な結合を許すことによって改良することである。

この課題の解決手段は、請求項１に記載の特徴から得られる。本発明の好ましい形態が、従属請求項から明らかにされる。

発明の実施の形態

本発明に基づいて冷却剤主流と低温領域内の部分流を並列接続することによって、予備冷却なしで、すなわちより低い冷却剤流れ速度に基づいて、冷却剤温度の著しい低下が達成される。本発明は、メインサーモスタットがクーラー往路内またはクーラー復路内に配置されている、冷却循環に使用することができる。好ましくは、主流から部分流を分離することは、出口側の集合ケース内に配置されている仕切壁あるいは「密でない仕切壁」、すなわち絞り箇所を有する仕切壁によって行われる。同様に、主流と部分流の冷却剤量を調節するために、仕切壁内に弁を配置することができる。好ましくは、エンジンの暖機相においても、すなわちメインサーモスタットが閉鎖されている場合に、トランスミッションオイルクーラーに十分な冷却剤量を供給するために、低温クーラーの出口は、メインサーモスタット、バイパスまたはクーラー往路と接続されている。その場合に好ましくは、低温クーラーの復路内に混合サーモスタットが組み込まれており、その混合サーモスタットは低温クーラーの復路からとトランスミッションオイルクーラー入口のためのエンジン側の供給部からの混合温度を制御する。好ましくは混合サーモスタットのためのエンジン側の供給部内に開放および暖機サーモスタットが配置されており、それが冷たい冷却剤の供給を阻止する。それによってエンジン暖機の間の過度のトランスミッションオイル冷却と過度のトランスミッションオイル加熱が阻止される。それが、燃料消費と放出を減少させ、暖房快適性とトランスミッションオイルの寿命を改良する。

本発明に基づく冷却剤クーラーにおいては、メイン領域と低温領域は共通のパイプ／フィンブロックからなり、それが並列に貫流され、すなわち部分流の予冷は行われない。これは、クーラー全体について、より高い熱力学的効率を意味する。というのは、冷却剤と冷却空気の間の平均的な温度差が増大するからである。他方で、メイン領域のパイプ内と低温領域のパイプ内の平均的な温度差は小さくなるので、クーラーブロックにとって有害な応力が発生しない。これは、低温部分がいわゆる深さにおける方向変換によって逆方向に２回目に貫流される場合にも言えることである。それによって部分流の流出温度がさらに低下する。

本発明の実施例を図面に示し、以下で詳細に説明する。

図１は、図示されていない自動車の内燃機関１の冷却循環を示している。暖められた冷却剤がエンジン復路１ａからメインサーモスタット２内へ流入し、そのメインサーモスタットにはクーラー往路３と短絡ないしバイパス４が接続されている。往路３は、流入ケース６と流出側の集合ケース７とを有するクーラー５内に連通している。クーラー５は、メイン領域５ａと低温領域５ｂとを有しており、それらは互いに対して並列に冷却剤メイン流と冷却剤副流ないし部分流によって貫流される。そのために、流出側の集合ケース７は、２つの室７ａ、７ｂを有しており、それらは仕切壁７ｃによって互いに分割されている。それに対して流入側の集合ケース６は、つながっており、すなわち仕切壁を持たない。主室７ａから冷却剤メイン流がクーラー復路８内へ流入し、合体箇所９においてバイパス４と合体し、冷却剤ポンプ１０を介して、エンジン往路１ｂを経て内燃機関１内へ戻るように給送される。低温領域５ｂないしは流出側の副室７ｂには、低温クーラー復路１１が接続されており、その低温クーラー復路が合体箇所１２においてクーラー復路８内へ接続される。低温クーラー復路１１内には、トランスミッションオイルクーラー１３が接続されている。副室７ｂとトランスミッションオイルクーラー１３の間において、混合サーモスタット１４が復路１１内へ接続されており、それが分岐導管１５を介してメインサーモスタット２と接続されており、分岐導管１５内に開放または暖機サーモスタット１６が接続されている。

冷却循環の機能は、次のごとくである：内燃機関１が暖まっている場合には、メインサーモスタットはクーラー往路３へ向かって完全に開放されており、バイパス導管４へ向かっては閉鎖されており、すなわち冷却剤はクーラー５へ流入し、そこで冷却剤は２つの領域、メイン領域５ａと低温領域５ｂを並列に貫流する。メイン流は、クーラー復路８と冷却剤ポンプ１０を介して内燃機関１内へ戻る。

低温領域５ｂ内で冷却された部分流は、復路１１を介して混合サーモスタット９内へ達して、そこで必要に応じて、トランスミッションオイル冷却を制御するために、暖かい冷却剤がエンジン出口１ａから分岐導管１５を介して混加される。

内燃機関が冷たい場合、すなわち暖機相の開始時には、メインサーモスタット２はクーラー往路３へ向かっては閉鎖されており、バイパス４へ向かって完全に開放されている。冷却剤はクーラー５を通っては流れず、むしろ、バイパス導管４を通ってエンジン入口１ｂへ流れる。従って混合サーモスタット１４と後段に接続されているトランスミッションオイルクーラー１３は、冷たい冷却剤を受けない。むしろ、混合サーモスタット１４は、エンジン出口１ａからの暖かい冷却剤のみを得る。この駆動状態においては、エンジン出口１ａにおける冷却剤はまだ駆動温度に達していないので、十分な程度においてトランスミッションオイルを冷却するための可能性が与えられている。エンジン暖機の開始時には、トランスミッションオイルが冷却剤よりも冷たい、という状況が生じる。その場合にトランスミッションオイルは、トランスミッションオイルクーラー１３内で冷却剤流によって加熱される。トランスミッションオイルの加熱は、所定の限界内で有意義である。というのは、それによってトランスミッションオイルが迅速に駆動温度に達して、トランスミッション内の摩擦損失が減少されるからである。もちろん、エンジン冷却循環の熱損失を制限するために、エンジン暖機の開始後所定のタイムスパン後に初めてトランスミッションオイルの加熱を開始することが、効果的である。エンジン出口１ａから混合サーモスタット１４および後段に接続されているトランスミッションオイルクーラーへの暖かい冷却剤の供給は、暖機サーモスタット１６によって阻止することができる。この暖機サーモスタットは、エンジン出口１ａにおいて冷却剤が所定の温度に達した場合に初めて、開放する。

メインサーモスタットが閉ループ制御領域内で作動する場合には、メインサーモスタットはクーラー往路３とバイパス導管４へ向かって部分的に開放されている。その場合に混合サーモスタット１４は、低温領域５ｂからの冷たい冷却剤とエンジン出口１ａからの暖かい冷却剤を供給され、それに基づいてトランスミッションオイル温度調節に適した冷却剤温度が混合される。

図２は、図１に示す冷却循環の変形例を示しており、その場合に同一の部分には、同一の参照符号が使用されている。図１に示す冷却循環とは異なり、ここではメインサーモスタット２は、冷却剤クーラー５の復路８内に配置されている。内燃機関１が暖かくて、メインサーモスタット２が完全に開放している場合には、冷却剤はクーラー往路３を介してクーラー５へ流れ、クーラーをメイン流と部分流になって並列に貫流する。部分流は、副室７ｂを介して復路導管１１内へ流入し、その復路導管内に混合サーモスタット１４とトランスミッションオイルクーラー１３が接続されている。復路１１は、合体箇所１７においてバイパス導管４ないし冷却剤ポンプ１０の往路へ供給される。混合サーモスタット１４内で、必要に応じてエンジン出口１ａから、ないしはクーラー往路３から暖かい冷却剤が、特に分岐導管１８を介して、混加され、その分岐導管内には開放ないし暖機サーモスタット１６が接続されている。

メインサーモスタット２がクーラー復路８へ向かって閉鎖され、エンジン出口１ａへ向かって開放している場合には、冷却剤はクーラー５のメイン部分５ａを通っては流れない。その代わりに、冷却剤メイン流は短絡４を介して直接冷却剤ポンプ１０へ案内される。この状態は、エンジン暖機の間、ないしは少なくとも部分的に冬季駆動において発生する。この場合においても、それぞれ混合サーモスタット１４の位置に応じて、低温部分５ｂを通る冷却剤流を得ることができる。その場合には混合サーモスタット１４には、低温部分５ｂからの冷たい冷却剤と分岐導管１８を介してのエンジン出口ないしクーラー往路からの暖かい冷却剤が存在するので、トランスミッションオイルクーラー１３へ供給される冷却剤の温度は、混合サーモスタット１４によって制御することができる。

エンジン暖機の開始時に、トランスミッションオイルが冷却剤よりも冷たい、という状況が発生する。その場合にはトランスミッションオイルは、トランスミッションクーラー１３内で冷却剤流によって加熱される。エンジン暖機の開始後所定のタイムスパン後に初めてトランスミッションオイルの加熱を許すために、エンジン出口１ａからないしはクーラー往路３からの混合サーモスタット１４への暖かい冷却剤の供給は、暖機サーモスタット１６によって阻止することができる。暖機サーモスタット１６は、エンジン出口１ａにおける、ないしはクーラー往路３内の冷却剤が所定の温度に達した場合に初めて、開放する。低温部分５ｂの貫流も、同様に冷却剤循環のための熱損失を意味する。この場合においてそれは、混合サーモスタット１４が低温部分５ｂへ向けて閉鎖されることによって、阻止される。というのは、低温部分５ｂの出口における冷却剤温度は、混合サーモスタット１４の出口のための目標温度よりずっと低いからである。

メインサーモスタットが閉ループ制御領域内で作動する場合には、メインサーモスタットはクーラー復路８とエンジン出口１ａへ向かって部分的に開放されている。混合サーモスタット１４は、この場合においては、低温部分５ｂからの冷たい冷却剤とエンジン出口１ａからの暖かい冷却剤を供給され、それに基づいてトランスミッションオイル温度調節に適した冷却剤温度が混合される。

図１と２に示す冷却循環に関して、混合サーモスタット１４が伸張物質サーモスタット、マップサーモスタットまたは外部エネルギによって操作される制御弁ユニットとすることができることが、確認される。閉ループ制御のためのガイド量は、混合サーモスタット１４のためには、エンジン出口１ａから、ないしはクーラー往路３からの暖かい冷却剤の温度、混合サーモスタット１４の出口における冷却剤温度またはトランスミッションオイルクーラー１３の出口における冷却剤温度とすることができる。暖機サーモスタット１６は、選択的に、混合サーモスタット１４とトランスミッションオイルクーラー１３の間に配置することができ、あるいは−メインサーモスタット２がクーラー流入側に配置されている場合に−エンジン出口１ａとクーラー往路３の間に配置することができる。後者の場合において、混合サーモスタット１４にはクーラー往路３から暖かい冷却剤が供給される。

図１と２に示すトランスミッションオイルクーラー１３を有する冷却循環は、混合サーモスタット１４を省き、かつそれぞれ暖機サーモスタット１６のみを使用することによって、簡略化し、それによってコスト的に最適化することができる。この種の循環について、以下で説明する。

図３は、簡略化した冷却循環を示しており、それにおいても同じ部分については同一の参照符号が使用される。メインサーモスタット２は、クーラー往路３内に配置されている。低温領域５ｂの復路１１内に、トランスミッションオイルクーラー１３が配置されている。バイパス４からの分岐導管１９を介して、暖機サーモスタット１６を介して復路１１内へ冷却剤が供給される。

メインサーモスタット２が、クーラー往路３へ向かって完全に開放され、バイパス導管４へ向かっては閉鎖されている場合には、冷却剤は冷却剤クーラー５へ流入する。低温領域５ｂの出口から、冷却された冷却剤部分流がトランスミッションオイルクーラー内へ達する。その後復路１１が合体箇所１２においてクーラー復路８内へ供給される。

メインサーモスタット２がクーラー往路３へ向かって閉鎖されており、バイパス導管４へ向かって完全に開放されている場合には、冷却剤はクーラー５を流れない。その代わりに、冷却剤メイン流がバイパス導管４を介して直接冷却剤ポンプ１０へ案内される。この状態は、エンジン暖機の間、ないしは少なくとも部分的に冬季駆動において、発生する。この場合において、トランスミッションオイルクーラー１３には冷たい冷却剤は供給されない。バイパス導管４からの分岐１９を介してエンジン出口１ａからの暖かい冷却剤が暖機サーモスタット１６へ達して、そこからトランスミッションオイルクーラー１３の入口へ達する。この状態においてエンジン出口１ａにおける冷却剤はまだ駆動温度に達していないので、トランスミッションオイルを十分な程度において冷却する可能性が与えられている。エンジン暖機の開始時に、トランスミッションオイルが冷却剤よりも冷たい、という状況が発生する。その場合にトランスミッションオイルは、トランスミッションクーラー１３内で冷却剤流によって加熱される。その場合に、エンジン暖機後所定のタイムスパンの後に初めてトランスミッションオイルの加熱を許可することが、効果的である。それは、エンジン出口１ａにおける、ないしはバイパス導管４内の冷却剤が所定の温度に達した場合に初めて、暖機サーモスタット１６が開放することによって、達成される。

メインサーモスタット２が閉ループ制御領域内で作動する場合に、メインサーモスタットはクーラー往路３へ向かって、かつバイパス導管４へ向かって部分的に開放されている。その場合にトランスミッションオイルクーラー１３は、低温領域５ｂからの冷たい冷却剤とエンジン出口１ａからの暖かい冷却剤の混合物を供給される。

図４は、簡略化された冷却循環を示しており、それにおいて同じ部分については、ここでも同一の参照符号が使用されている。メインサーモスタット２は、ここではクーラー復路８内に配置されている。低温領域５ｂまたは低温クーラー５ｂの復路１１内には、暖機サーモスタット１６とトランスミッションオイルクーラー１３が配置されている。復路１１は、トランスミッションオイルクーラー１３から流出した後に、合体箇所２０において短絡導管４と一緒に案内されて、そこから冷却剤ポンプ１０へ供給される。

メインサーモスタット２がクーラー復路８へ向かって閉鎖され、エンジン出口１ａへ向かって完全に開放されている場合には、クーラー５のメイン領域５ａを冷却剤は流れない。その代わりに、冷却剤メイン流は短絡４を介して直接冷却剤ポンプ１０へ案内される。この状態は、暖機の間ないしは少なくとも部分的に冬季駆動において発生する。それぞれ開放ないし暖機サーモスタット１０の位置に応じて、この場合においても、低温クーラー５ｂを通る冷却剤流を得ることができる。開放サーモスタット１６からトランスミッションオイルクーラー１３へ冷たい冷却剤が供給される。その場合に開放サーモスタット１６は、冷却剤が最低温度を有しているので、トランスミッションオイルの過度の冷却が防止されることを、保証する。エンジン暖機の開始時に、トランスミッションオイルが冷却剤よりも冷たい、という状況が生じる。その場合にトランスミッションオイルはトランスミッションオイルクーラー１３内で冷却剤流によって加熱される。その場合に、エンジン暖機の開始後所定のタイムスパン後に初めてトランスミッションオイルの加熱を許可することが、効果的である。これは、低温クーラー５ｂの出口における冷却剤が所定の温度に達した場合に初めて、暖機サーモスタット１６が開放することによって、達成される。

メインサーモスタット２が閉ループ制御領域内で作動する場合には、メインサーモスタットはクーラー復路８へ向かって、かつエンジン出口１ａへ向かって部分的に開放されている。トランスミッションオイルクーラー１３は、この場合においては、低温部分５ｂから冷たい冷却剤を供給されるが、暖機サーモスタット１６に基づいて最低温度を有している。

図１から４に示す、上述した冷却循環について、これらは、たとえば補償容器と暖房循環が示されていないことにおいて、簡略化して示されていることを、補足しておく。暖かい冷却剤は、補償容器からも混合サーモスタットないしはトランスミッションオイルクーラーへ供給することができる。その他において、上述した冷却循環においてはトランスミッションオイルクーラーは、例としてだけ、補助熱交換機として選択されている。後者は、他の負荷、たとえば他の熱交換機、または冷却すべき電子構成部品で代用することもできる。開放サーモスタット１６も−混合サーモスタット９と同様に−伸張物質サーモスタット、マップサーモスタットまたは外部エネルギによって操作される弁ユニットとすることができる。これは、メインサーモスタット２についても、同様に当てはまる。

そして、暖機サーモスタット１６はトランスミッションオイルクーラー１３と合体箇所１２との間に配置することもできる。その場合に暖機サーモスタット１６の開放時点は、主としてトランスミッションオイル温度に依存する。トランスミッションオイルおよび冷却剤の温度が低い場合には、暖機サーモスタット１６は閉鎖されており、トランスミッションオイルは加熱も冷却もされない。冷却剤の温度が高く、トランスミッションオイルの温度が低い場合には、暖機サーモスタット１６が開放されて、トランスミッションオイルが加熱される。冷却剤の温度が低く、あるいは高く、かつトランスミッションオイルの温度が高い場合には、暖機サーモスタット１６が開放されて、トランスミッションオイルが冷却される。

図５は、冷却剤クーラー５０を示しており、その冷却剤クーラーは図１に示す冷却剤クーラー５に相当し、その場合にそこに示されているトランスミッションクーラー１４と混合サーモスタット１４が冷却剤クーラーと共に１つの構成ユニット５０にまとめられている。冷却剤クーラー５０は、メイン領域５０ａとサブ領域または部分領域５０ｂとからなる、一体的なパイプ／フィンブロックを有している。このパイプ／フィンブロック５０ａ、５０ｂの図示されていないパイプは、一方で冷却剤入口５２を有する冷却剤流入ケース５１内へ連通し、かつ冷却剤出口５３を有する、流出側の集合ケース５２へ連通している。集合ケース５２は、仕切壁５４によって、主室５５と副室５６に分割されており、その主室が出口５３へ連通している。仕切壁５４は、図示の実施例においては密であるが、仕切壁は図示されていない絞り箇所または弁を有することもできるので、２つの室５５、５６は、互いに連通することができる。主室５５は、縦仕切壁５７によって分割されているので、混合室５８が生じるが、その混合室は出口開口部５３の領域において主室５５と連通している。混合室５８内には、外部へ通じる２つのトランスミッションオイル接続端５９ａと５９ｂを有するトランスミッションオイルクーラー５９が配置されている。副室５６の領域内で、混合サーモスタット６０が混合室５８内へ統合されており、その混合サーモスタットは入口６０ａにおいて副室５６と、そして出口６０ｂにおいて混合室５８と流体接続している。混合室６０の第２の入口６０ｃは、上述した冷却剤循環に接続可能である。サーモスタット容器６０は、シールによって集合ケース内に収容されないようにシールされている。縦仕切壁５７は、実施例においては、集合ケース５２の一体的な構成部分とすることができ、あるいは付加的な構成部分とすることもできる。集合ケース５２の形成を簡略化するために、縦仕切壁５７をトランスミッションオイルクーラー５９に取り付けると、効果的である。その場合には縦仕切壁５７は、トランスミッションオイルクーラー５９を集合ケース５２内へ組み込む場合に密閉を行うように、形成されている。そのために、それに応じたシール面が集合ケース５２内と縦仕切壁５７に設けられる。同様に、場合によっては、シールあるいは仕切壁が、射出形成されたシールリップを有するハード／ソフト−部品として形成される。

流出側の集合ケース５２内に配置されている仕切壁５４によって、クーラー５０の主領域５０ａと低温領域５０ｂは並列に貫流され、すなわち、主室５５内へ流出して、出口５３を介してクーラー５０を出て行く、冷却剤主流と、副室５６内へ流出して、混合サーモスタット６０の出口６０ｂを介して混合室５８内へ流入する、部分流が形成される。この冷却剤流に、必要に応じて他の入口６０ｃを介して冷却剤が混加される。混合室５８内へ達した冷却剤は、トランスミッションオイルクーラー５９を貫流して、その後出口開口部５３の領域内で主流に混加される。

主流と部分流の配量は、低温部分５０ｂを通る冷却剤流が、冷却剤入口５２を通ってクーラー５０へ流入する冷却剤流全体の約４％から１５％になるように、行われる。低温部分５０ｂの大きさは、好ましくは低温部分５０ｂの端面がクーラー５０の端面の１０％と４０％の間になるように、定められる。その間の、２０％から３０％の領域内の面積割合において、効果的な領域が得られる。冷却剤クーラー５０は、好ましくは横流クーラーとして、すなわち管が水平に延びるように（図示せず）自動車内に組み込まれる。その場合に低温部分５０ｂは、上に位置しても、下に位置してもよく、それは車両内の冷却空気流に依存する。たとえば、冷却剤クーラーの下方の領域内において、他の熱交換機、たとえば、冷却空気を加熱する、過給空気クーラーを前段に接続することができる。その場合に、低温領域５０ｂを良好に冷却するためには、上方の領域に配置すると効果的である。すでに説明したように、比較的温度差が小さいことにより、主領域５０ａと低温領域５０ｂを、共通のパイプ底と集合ケースを有するパイプ／フィンブロック内に形成することができる。もちろん、主室５５と副室５６を別々の室として形成すること、あるいは２つの冷却領域５０ａと５０ｂを完全に、すなわち分離されたメインクーラーと分離された低温クーラーとに、分離することもも効果的であって、両者は冷却剤側において並列に供給される。低温部分５０ｂは、たとえば冷却剤を深さにおいて、すなわち冷却空気流の方向において、方向変換させることによって、２回またはそれ以上の回数貫流されるようにすることもできる。それによって、冷却剤温度をさらに低下させることができる。低温部分は、クーラーの部分領域から、そして付加的に分離された構成部分によって、形成することもできる。この形態において生じる、低温部分の２つのセグメントは、並列に、あるいは順次、冷却剤部分流によって貫流することができる。専用の構成部分である、低温部分セグメントは、冷却空気流内で他の冷温部分セグメントを含む、構成ユニットであるクーラーの前に配置することができる。２つのセグメントが、冷却剤部分流によって順次貫流される場合には、冷却剤を深さにおいて方向変換させるのと同様に高い、低温部分の熱力学的有効性が得られる。

低温部分を、分離された構成部分として、あるいは分離された構成部分としての低温部分のセグメントを有するように形成することの利点は、温度変動応力の減少である。

クーラーメイン部分は、一度貫流されるようにすることができ、あるいは方向変換を有することができる。

図６は、冷却剤クーラー６１の他の実施例を示しており、この冷却剤クーラーは図５に示す冷却剤クーラー５０と同様に形成されており、すなわち主冷却領域６１ａと低温領域６１ｂを有し、それらがそれぞれ冷却剤出口開口部６３を有する流入ケース６２と、そして出口開口部６５を有する流出ケース６４と連通している。流出ケース６４内には仕切壁６６が配置されており、その仕切壁は流出ケースを主室６７と副室６８に分割している。従って主領域６１ａと部分領域６１ｂは、冷却剤によって並列に貫流される。副室６８には、混合室６９が接続されており、その混合室内に混合サーモスタット７０が組み込まれており、その混合サーモスタットは出口側において副室６８とも混合室６９とも連通しており、入口側においてはここには図示されていない冷却循環と連通している。出口側の集合ケース６４の外側に、取付けプレート７１が配置されており、その取付けプレートを用いてトランスミッションオイルクーラー７２が冷却剤クーラー６１に固定され、かつ冷却剤側において混合室６９および主室６７に、特に冷却剤流入通路７３と冷却剤流出通路７４を介して、接続されている。図示されていないトランスミッションオイル循環が、短管７２ａ、７２ｂを介して接続されている。図５に示すトランスミッションオイルクーラー５９とは異なり、このトランスミッションオイルクーラー７２は、冷却剤を案内するための、専用のハウジングを有している。ハウジングは、その固定箇所においてフランジ形状に形成されており、取付けプレート７１によって固定され、かつシールプレート７３を介して取付けプレート７１に対してシールされている。従って従来の冷却剤流入短管および流出短管を省くことができる。取付けプレート７１は、好ましくは集合ケース６４に形成されており、２つの冷却剤通路７３、７４を有している。流出通路７４を介して冷却剤部分流を再度供給することは、もちろん、クーラー往路内にメインサーモスタットを配置するためだけに、推奨される。

トランスミッションオイルクーラーは、取付けプレートによって、あるいは取付けプレートなしで、水ケースに、換気扇枠に、あるいはモジュールフレームに固定することができる。冷却モジュールまたは冷却モジュールから離れたところの取付け場所も可能である。

トランスミッションオイルクーラーは、冷却剤を案内するための専用のハウジングを有するように、あるいはそれなしで形成することができる。冷却剤を案内するハウジングを有する形態においては、それぞれ冷却剤とトランスミッションオイルのための流入および流出短管を設けることができる。取付けプレートを使用する場合には、冷却剤側の短管を完全に、あるいは一部省くことができる。

混合サーモスタットは、取付けプレート内に一体化することができ、あるいは直接トランスミッションオイルクーラーに取り付けることもできる。他の形態の可能性は、混合サーモスタットを冷却剤ガイド内に配置することによって得られ、その場合に混合サーモスタットは、付加的に、クーラーに、換気扇枠に、モジュールフレームに、あるいは他の箇所に固定することができる。

開放サーモスタットは、取付けプレート内に一体化することができ、あるいはトランスミッションクーラーに直接取り付けることもできる。他の形態の可能性は、開放サーモスタットを冷却剤ガイド内に配置することによって得られ、その場合に開放サーモスタットは付加的に、クーラーに、換気扇枠に、モジュールフレームに、あるいは他の箇所に固定することができる。さらに、開放サーモスタットを水ケース内に一体化することが可能である。この場合においてこの形態の可能性は、混合サーモスタットを水ケース内に一体化する形態の可能性に相当する。

クーラー流入側のメインサーモスタットを有する、第１の冷却剤循環を示している。 クーラー流出側のメインサーモスタットを有する第２の循環を示している。 クーラー流入側のメインサーモスタットを有する第３の、簡略化された循環を示している。 クーラー流出側のメインサーモスタットを有する第４の、簡略化された循環を示している。 内蔵されたトランスミッションオイルクーラーを有する冷却剤クーラーを示している。 流出側の集合ケースを有する冷却剤クーラーを示しており、その集合ケース上にトランスミッションオイルクーラーが固定されている。

符号の説明

１ 内燃機関
１ａ エンジン出口
１ｂ エンジン入口
２ メインサーモスタット
３ クーラー往路
４ バイパス
５ クーラー
５ａ メイン領域
５ｂ 低温領域
７、５２、６４ 集合ケース
７ａ、５５、６７ 主室
７ｂ、５６、６８ 副室
７ｃ、５４、６６ 仕切壁
８ クーラー復路
１０ 冷却剤ポンプ
１１ 低温クーラー復路
１３、５９、７２ トランスミッションオイルクーラー
１４ 混合サーモスタット
１５、１９ 分岐導管
１６ 暖機サーモスタット
５０、６１ 冷却剤クーラー
５０ａ メイン領域
５０ｂ サブ領域
５１、６２ 冷却剤流入ケース
５３ 出口開口部
５７ 縦仕切壁
５８、６９ 混合室
７１ 取付けプレート
７３、７４ 冷却剤通路

Claims (21)

1. 自動車の内燃機関の冷却循環であって、
   クーラー往路（３）、メインクーラー（５ａ）、クーラー復路（８）、冷却剤ポンプ（１０）、メインサーモスタット（２）、およびメインサーモスタット（２）と冷却剤ポンプ（１０）の間のバイパスないし短絡（４）を有する主冷却循環が設けられており、
   低温クーラー（５ｂ）、低温クーラー復路（１１）、弁ユニットおよび補助熱交換機を有する低温回路が設けられており、
   低温クーラー（５ｂ）が、メインクーラー（５ａ）に対して並列に配置されており、
   メインサーモスタット（２）が、クーラー往路（３）に接続されており、
   弁ユニットが、２つの入口と１つの出口を有する混合サーモスタット（１４）として形成されており、その混合サーモスタット（１４）の第１の入口と出口が低温クーラー（５ｂ）の復路（１１）に接続されており、混合サーモスタット（１４）の第２の入口がメインサーモスタット（２）と接続されていることを特徴とする内燃機関の冷却循環。
2. メインサーモスタット（２）が、クーラー復路（８）にも接続されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却循環。
3. 補助熱交換機が、トランスミッションオイルクーラー（１３）として形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却循環。
4. 第２の入口とメインサーモスタット（２）の間に暖機サーモスタット（１６）が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却循環。
5. 弁ユニットが、暖機サーモスタット（１６）として形成されており、前記暖機サーモスタットが低温クーラー（５ｂ）の復路（１１）とバイパス（４）の間に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却循環。
6. 混合サーモスタット（１４）の第１の入口と出口が、低温クーラー（５ｂ）の復路（１１）に接続され、第２の入口が、クーラー往路（３）と接続されていることを特徴とする請求項２に記載の冷却循環。
7. クーラー往路（３）と第２の入口の間に、暖機サーモスタット（１６）が接続されていることを特徴とする請求項６に記載の冷却循環。
8. 弁ユニットが、暖機サーモスタット（１６）として形成されており、その暖機サーモスタット(１６)が低温クーラー（５ｂ）の復路（１１）に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の冷却循環。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の自動車の内燃機関の冷却循環の冷却剤クーラーであって、
   パイプ／フィンブロックと、
   冷却剤入口（５２、６３）を有する冷却剤流入ケース（５１、６２）と、
   集合ケース（５２、６４）と、
   冷却剤主流と冷却剤部分流のための冷却剤出口とを有し、冷却剤流入ケースと集合ケースは、パイプ／フィンブロックと冷却剤接続されており、パイプ／フィンブロックがメイン領域（５０ａ、６１ａ）と低温領域（５０ｂ、６１ｂ）を有し、
   メイン領域（５０ａ、６１ａ）と低温領域（５０ｂ、６１ｂ）が、並列に接続されていることを特徴とする内燃機関の冷却循環の冷却剤クーラー。
10. 集合ケース（５２、６４）内に、分離機構（５４、６６）が配置されており、その分離機構（５４、６６）がパイプ／フィンブロックをメイン領域（５０ａ、６１ａ）と低温領域（５０ｂ、６１ｂ）に分割し、集合ケース（５２、６４）を主室（５５、６７）と副室（５６、６８）に分割していることを特徴とする請求項９に記載の冷却剤クーラー。
11. 分離機構が、密な仕切壁（５４、６６）として形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の冷却剤クーラー。
12. 分離機構が、絞り箇所を有する密でない仕切壁として形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の冷却剤クーラー。
13. 分離機構が、弁を有する仕切壁として形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の冷却剤クーラー。
14. 低温領域（５０ｂ、６１ｂ）が、冷却剤流全体の約４％から１５％の冷却剤部分流によって貫流可能であることを特徴とする請求項９から１３のいずれか１項に記載の冷却剤クーラー。
15. 補助熱交換機、特にトランスミッションオイルクーラー（５９、７２）が、集合ケース（５２、６４）内に、ないしは前記集合ケースと、一体化されており、冷却剤部分流によって貫流可能であることを特徴とする請求項９から１４のいずれか１項に記載の冷却剤クーラー。
16. 主室（５５）内に縦仕切壁（５７）が配置されており、前記縦仕切壁が混合室（５８）を区切っており、前記混合室内に補助熱交換機（５９）が配置されていることを特徴とする請求項１０と１５に記載の冷却剤クーラー。
17. 混合室（５８）内に混合サーモスタット（６０）が内蔵されており、前記混合サーモスタットが副室（５６）および混合室（５８）と冷却剤接続されており、かつ冷却循環に接続可能であることを特徴とする請求項１６に記載の冷却剤クーラー。
18. 補助熱交換機（７２）が、取付けプレート（７１）によって集合ケース（６４）上に固定されていることを特徴とする請求項１５に記載の冷却剤クーラー。
19. 副室（６８）の領域内に、混合室（６９）が配置されており、前記混合室内に混合サーモスタット（７０）が内蔵されており、前記混合サーモスタットは副室（６８）および混合室（６９）と冷却剤接続されており、かつ冷却剤循環に接続可能であって、かつ
    補助熱交換機（７２）が、混合室（６９）および主室（６７）と冷却剤接続されていることを特徴とする請求項１８に記載の冷却剤クーラー。
20. 内燃機関（１）の入口とメインクーラー（５）の間にクーラー復路（８）と冷却剤ポンプ（１０）が順に配置されており、混合サーモスタット（１４）の第２の入口は、メインサーモスタット（２）の下流に設けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の内燃機関の冷却循環。
21. 内燃機関（１）の入口と出口の間にクーラー往路（３）、メインクーラー（５ａ）、クーラー復路（８）、冷却剤ポンプ（１０）が順に配置されており、混合サーモスタット(１４)の第２の入口は、メインサーモスタット（２）の下流に設けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の内燃機関の冷却循環。

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