JP6582778B2 - Engine cooling system - Google Patents
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Description
本発明は、車両用エンジン等に適用されるエンジンの冷却システムに関する。 The present invention relates to an engine cooling system applied to a vehicle engine or the like.
一般に、車両用エンジンの冷却システムは、ウォータポンプ、ウォータポンプの下流側に配置されたエンジン内流路、およびエンジン内流路の下流側に配置されたラジエータを有する冷却回路を備えている。そしてウォータポンプから冷却水をエンジン内流路およびラジエータに順次送り、その後ウォータポンプに戻すようになっている。便宜上、かかるウォータポンプ、ラジエータおよび冷却回路をそれぞれ第1ウォータポンプ、第1ラジエータおよび第1冷却回路と称する。 Generally, a vehicular engine cooling system includes a water pump, an engine internal flow path disposed downstream of the water pump, and a cooling circuit including a radiator disposed downstream of the engine internal flow path. Then, cooling water is sequentially sent from the water pump to the engine internal flow path and the radiator, and then returned to the water pump. For convenience, the water pump, the radiator, and the cooling circuit are referred to as a first water pump, a first radiator, and a first cooling circuit, respectively.
一方、冷却水との間で熱交換を行って吸気を冷却する水冷式インタークーラが公知である。このインタークーラに冷却水を送るべく、第2冷却回路を追加して設けることが考えられる。この場合、第2冷却回路の構成として、第1ウォータポンプの出口側から分岐される入口部、入口部の下流側に配置された第2ラジエータ、第2ラジエータの下流側に配置された水冷式インタークーラ、およびインタークーラの下流側に配置され第1ウォータポンプの入口側に合流される出口部を有するものが考えられる。 On the other hand, a water-cooled intercooler that cools intake air by exchanging heat with cooling water is known. In order to send cooling water to the intercooler, it is conceivable to additionally provide a second cooling circuit. In this case, as the configuration of the second cooling circuit, the inlet portion branched from the outlet side of the first water pump, the second radiator arranged downstream of the inlet portion, and the water cooling type arranged downstream of the second radiator One having an intercooler and an outlet portion arranged downstream of the intercooler and joined to the inlet side of the first water pump is conceivable.
こうした構成を採用した場合、第2冷却回路を流れる冷却水の流量を、第1冷却回路を流れる冷却水の流量より少なくするのが有効である。なぜなら、第2ラジエータにおける冷却水の滞留時間を長くし、第2ラジエータから排出される冷却水の温度を第1冷却回路の冷却水の温度より低下させ、水冷インタークーラの冷却性能を向上できるからである。また、より低温の冷却水を第1冷却回路に合流させ、エンジン内流路に流し、エンジンの冷却性能をも向上できるからである。このように第2冷却回路は、第1冷却回路の冷却性能をアシストするアシスト効果を有する。 When such a configuration is adopted, it is effective to make the flow rate of the cooling water flowing through the second cooling circuit smaller than the flow rate of the cooling water flowing through the first cooling circuit. Because the retention time of the cooling water in the second radiator can be lengthened, the temperature of the cooling water discharged from the second radiator can be lowered below the temperature of the cooling water in the first cooling circuit, and the cooling performance of the water cooling intercooler can be improved. It is. Moreover, it is because a cooler cooling water can be made to merge with a 1st cooling circuit, and can be made to flow into an engine internal flow path, and the engine cooling performance can also be improved. Thus, the second cooling circuit has an assist effect that assists the cooling performance of the first cooling circuit.
しかし、以上の構成を採用した場合、次のような問題がある。すなわち、第2冷却回路を流れる冷却水の流量を増加すると、低温の冷却水がより多く第1冷却回路に合流されるようになり、エンジンの冷却性能を向上できる。しかしその一方で、第2ラジエータにおける冷却水の滞留時間が短くなり、インタークーラの冷却性能が低下し、吸気温度が上昇する。つまり、第2冷却回路を流れる冷却水の流量に対し、エンジンの冷却性能と吸気温度はトレードオフの関係にある。 However, when the above configuration is adopted, there are the following problems. That is, when the flow rate of the cooling water flowing through the second cooling circuit is increased, more low-temperature cooling water is joined to the first cooling circuit, and the cooling performance of the engine can be improved. However, on the other hand, the residence time of the cooling water in the second radiator is shortened, the cooling performance of the intercooler is lowered, and the intake air temperature rises. That is, the cooling performance of the engine and the intake air temperature are in a trade-off relationship with the flow rate of the cooling water flowing through the second cooling circuit.
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、エンジンの冷却性能を向上し、同時に吸気温度も低下させることができるエンジンの冷却システムを提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an engine cooling system capable of improving the cooling performance of the engine and simultaneously reducing the intake air temperature.
本発明の一の態様によれば、
第1ウォータポンプ、前記第1ウォータポンプの下流側に配置されたエンジン内流路、および前記エンジン内流路の下流側に配置された第1ラジエータを有する第1冷却回路であって、前記第1ウォータポンプから冷却水を前記エンジン内流路および前記第1ラジエータに順次送り、その後前記第1ウォータポンプに戻すように構成された第1冷却回路と、
前記第1ウォータポンプの出口側から分岐される入口部、前記入口部の下流側に配置された第2ラジエータ、および前記第2ラジエータの下流側に配置され前記第1ウォータポンプの入口側に合流される出口部を有する第2冷却回路と、
前記第2ラジエータの出口側から分岐される分岐部、前記分岐部に配置された流量制御弁、前記流量制御弁の下流側に配置された第3ラジエータ、前記第3ラジエータの下流側に配置された水冷式インタークーラ、および前記インタークーラの下流側に配置され前記第1ウォータポンプの入口側に合流される合流部を有する第3冷却回路と、
を備えたことを特徴とするエンジンの冷却システムが提供される。
According to one aspect of the invention,
A first cooling circuit comprising: a first water pump; an engine internal passage disposed downstream of the first water pump; and a first radiator disposed downstream of the engine internal passage. A first cooling circuit configured to sequentially send cooling water from one water pump to the flow path in the engine and the first radiator, and then return to the first water pump;
An inlet portion branched from the outlet side of the first water pump, a second radiator disposed downstream of the inlet portion, and a downstream portion of the second radiator and joined to the inlet side of the first water pump A second cooling circuit having an outlet portion to be
A branch portion branched from the outlet side of the second radiator, a flow control valve disposed in the branch portion, a third radiator disposed on the downstream side of the flow control valve, and disposed on the downstream side of the third radiator. A water-cooled intercooler, and a third cooling circuit having a joining portion arranged on the downstream side of the intercooler and joined to the inlet side of the first water pump;
An engine cooling system is provided.
好ましくは、前記第3ラジエータを通過する冷却水の流量が、前記出口部から前記第1ウォータポンプの入口側に合流される冷却水の流量より少なくされる。 Preferably, the flow rate of the cooling water passing through the third radiator is made smaller than the flow rate of the cooling water joined from the outlet portion to the inlet side of the first water pump.
好ましくは、前記第2ラジエータと前記第3ラジエータが一体化されている。 Preferably, the second radiator and the third radiator are integrated.
好ましくは、前記第2ラジエータと前記第3ラジエータが共通の一体形ラジエータに形成され、
前記一体形ラジエータは、
第1ヘッダおよび第2ヘッダと、
前記第1および第2ヘッダを連結するラジエータコアと、
前記第1ヘッダを第2ラジエータ部と第3ラジエータ部とに分割する第1隔壁と、
前記第2ヘッダを第2ラジエータ部と第3ラジエータ部とに分割する第2隔壁と、
前記第1ヘッダの第2ラジエータ部に設けられ、冷却水を排出する出口と、
を備え、
前記分岐部が、前記第1ヘッダにおける前記第2ラジエータ部の出口と前記第3ラジエータ部とを連通するよう、前記一体形ラジエータに設けられる。
Preferably, the second radiator and the third radiator are formed as a common integrated radiator,
The integrated radiator is
A first header and a second header;
A radiator core connecting the first and second headers;
A first partition that divides the first header into a second radiator section and a third radiator section;
A second partition that divides the second header into a second radiator portion and a third radiator portion;
An outlet provided in the second radiator of the first header for discharging cooling water;
With
The branching portion is provided in the integrated radiator so as to communicate the outlet of the second radiator portion in the first header and the third radiator portion.
好ましくは、前記一体形ラジエータは、前記第1ヘッダの第2ラジエータ部を入口側と出口側に分割する第3隔壁をさらに備え、
前記第1ヘッダの第2ラジエータ部の出口側に前記出口が設けられる。
Preferably, the integral radiator further includes a third partition that divides the second radiator portion of the first header into an inlet side and an outlet side,
The outlet is provided on the outlet side of the second radiator portion of the first header.
本発明によれば、エンジンの冷却性能を向上し、同時に吸気温度も低下させることができるという優れた効果が発揮される。 According to the present invention, an excellent effect of improving the cooling performance of the engine and simultaneously reducing the intake air temperature is exhibited.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
まず便宜上、本発明の実施形態を説明する前に、本発明の着想前に想定された比較例を説明する。 First, for convenience, before describing the embodiments of the present invention, comparative examples assumed before the idea of the present invention will be described.
図1は、比較例に係るエンジンの冷却システムを示す概略構成図である。かかる冷却システムは、車両に搭載されたエンジンに適用される。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an engine cooling system according to a comparative example. Such a cooling system is applied to an engine mounted on a vehicle.
図示するように、冷却システム1は、ともにエンジン冷却水が流通ないし循環される第1冷却回路Xと第2冷却回路Yを備える。第1冷却回路Xは、主にエンジン2の冷却を行うための回路であり、第2冷却回路Yは、主に水冷式のインタークーラ3に冷却水を送り、インタークーラ3を通過する吸気の冷却を行うための回路である。インタークーラ3は、吸気入口3Aから導入した吸気Iの熱を冷却水に伝達させ、これによって温度低下した吸気Iを吸気出口3Bから排出する。なおエンジン2はターボチャージャ(図示せず)を有し、ターボチャージャの過給によって温度上昇した吸気がインタークーラ3を通過する際に冷却させられる。
As shown in the figure, the cooling system 1 includes a first cooling circuit X and a second cooling circuit Y through which engine coolant is circulated or circulated. The first cooling circuit X is a circuit mainly for cooling the
第1冷却回路Xは、第1ウォータポンプ(W/P)4と、第1ウォータポンプ4の下流側に配置されたエンジン内流路5と、エンジン内流路5の下流側に配置された高温ラジエータ(HT)としての第1ラジエータ6とを有し、第1ウォータポンプ4から冷却水をエンジン内流路5および第1ラジエータ6に順次送り、その後第1ウォータポンプ4に戻すように構成されている。
The first cooling circuit X is disposed on the first water pump (W / P) 4, the engine
具体的には、第1ウォータポンプ4は、エンジン2に設置されてクランクシャフトにより駆動されると共に、エンジン内部に形成されたループ状のエンジン内流路5の上流端に配置されている。そして駆動時、エンジン内流路5に冷却水を吐出する。エンジン内流路5の下流側にはサーモスタット(T/S)7が設けられ、その開弁時に、エンジン冷却後に高温となった冷却水を第1ラジエータ6に送るようになっている。サーモスタット7は入口配管8を介して第1ラジエータ6の入口に接続される。第1ラジエータ6の出口は出口配管9を介して第1ウォータポンプ4の入口に接続される。第1冷却回路Xを流れる冷却水Aの流れ方向を図中矢印で示す。
Specifically, the first water pump 4 is installed in the
第2冷却回路Yは、第1ウォータポンプ4の出口側から分岐される入口部11と、入口部11の下流側に配置された低温ラジエータ(LT)としての第2ラジエータ12と、第2ラジエータ12の下流側に配置された前述のインタークーラ3と、インタークーラ3の下流側に配置され第1ウォータポンプ4の入口側に合流される出口部13とを有する。入口部11の分岐点をP1で示し、出口部13の合流点をP2で示す。第2冷却回路Yを流れる冷却水Bの流れ方向を図中矢印で示す。
The second cooling circuit Y includes an
なお、「第1ウォータポンプ4の出口側」とは、第1ウォータポンプ4の出口またはその付近の流路位置であって、冷却水がエンジン2から受熱して実質的に温度上昇させられる手前の流路位置をいう。従ってそれには、図示の如きエンジン内流路5の上流側ないし上流端部が含まれる。また第1ウォータポンプ4とエンジン内流路5が直接ではなく配管を介して接続される場合、こうした配管内の流路も「第1ウォータポンプ4の出口側」に含まれる。また、「第1ウォータポンプ4の入口側」とは、第1ウォータポンプ4の入口またはその上流側であって、かつ第1ラジエータ6の出口より下流側の流路位置をいう。従ってそれには前述の出口配管9内の流路が含まれる。
The “outlet side of the first water pump 4” is the position of the flow path at or near the outlet of the first water pump 4, and before the cooling water receives heat from the
第2ラジエータ12の入口は、入口配管14を介して、エンジン内流路5の上流端部、特にその分岐点P1に接続される。それ故入口配管14の上流端部が前述の入口部11をなす。また第2ラジエータ12の出口は、出口配管15を介してインタークーラ3の冷却水入口に接続される。インタークーラ3の冷却水出口は、配管16を介して、出口配管9、特にその合流点P2に接続される。それ故配管16の下流端部が前述の出口部13をなす。
The inlet of the
この比較例の構成において、サーモスタット7の開弁時、第1ウォータポンプ4が駆動されると、冷却水は第1ウォータポンプ4からエンジン内流路5、サーモスタット7、入口配管8、第1ラジエータ6、出口配管9を順に流れて第1ウォータポンプ4に戻る。つまり冷却水は第1冷却回路X内を循環される。この過程で、エンジン内流路5においてエンジン2から受熱して高温となった冷却水は、第1ラジエータ6を通過する際に外気と熱交換を行い、冷却される。
In the configuration of this comparative example, when the first water pump 4 is driven when the
他方、分岐点P1においてエンジン内流路5から入口配管14に分岐された冷却水は、入口配管14、第2ラジエータ12、インタークーラ3、配管16を順に流れ、合流点P2において出口配管9に合流される。この過程で冷却水は、第2ラジエータ12を通過する際に外気と熱交換を行い冷却され、その冷却された冷却水がインタークーラ3内の吸気と熱交換を行って吸気を冷却する。
On the other hand, the cooling water branched from the engine
ここで、第2冷却回路Yを流れる冷却水Bの流量が第1冷却回路Xを流れる冷却水Aの流量より少なくなるよう、第2冷却回路Yは構成されている。なおここでいう第1冷却回路Xとは、第1冷却回路Xのうち、冷却水流れ方向における合流点P2から分岐点P1までの間の部分(途中に第1ウォータポンプ4がある)を除く部分をいう。 Here, the second cooling circuit Y is configured such that the flow rate of the cooling water B flowing through the second cooling circuit Y is smaller than the flow rate of the cooling water A flowing through the first cooling circuit X. In addition, the 1st cooling circuit X here is except the part (the 1st water pump 4 is in the middle) between the junction P2 and the branch point P1 in a cooling water flow direction among the 1st cooling circuits X. Say part.
こうすると、第2冷却回路Yの冷却水Bの第2ラジエータ12における滞留時間が長くなり、第2ラジエータ12から排出される冷却水Bの温度が、第1冷却回路Xの冷却水Aの温度よりも低下する。この温度低下した冷却水がインタークーラ3に送られるので、インタークーラ3の冷却性能を向上し、インタークーラ3から排出される吸気の温度を低下させることができる。これは吸気の充填効率向上に有利である。
If it carries out like this, the residence time in the
また、インタークーラ3内において若干温度が上昇するものの、このように温度低下した冷却水が第1冷却回路Xに合流されるので、第1冷却回路Xを流れる冷却水Aの温度も低下される。具体的には、第1ウォータポンプ4の入口側で、温度低下した第2冷却回路Yの冷却水Bが第1冷却回路Xに合流され、第1冷却回路Xの冷却水Aの温度が低下される。この温度低下した冷却水Aを第1ウォータポンプ4がエンジン内流路5に供給することにより、エンジンの冷却性能を向上できる。このように第2冷却回路Yは、第1冷却回路Xないし第1ラジエータ6の冷却性能をアシストするアシスト効果を有する。なお、こうした第2冷却回路Yを用いることで、これを用いない場合に比べ、エンジン内流路5から出る冷却水Aの温度(エンジン出口温度という)、および第1ラジエータ6に流入する冷却水Aの温度(第1ラジエータ入口温度という)も低下する。総じて、第2冷却回路Yの冷却水Bの温度は、第1冷却回路Xの冷却水Aの温度より低下する。
In addition, although the temperature rises slightly in the
しかし、この比較例には次のような問題がある。すなわち、第2冷却回路Yを流れる冷却水Bの流量を増加すると、低温の冷却水がより多く第1冷却回路Xに合流されるようになり、エンジンの冷却性能を向上できる。しかしその一方で、第2ラジエータ12における冷却水Bの滞留時間が短くなり、第2ラジエータ12から排出される冷却水Bの温度が上昇する。その結果、インタークーラ3の冷却性能が低下し、吸気温度が上昇する。つまり、第2冷却回路Yを流れる冷却水Bの流量に対し、エンジンの冷却性能と吸気温度はトレードオフの関係にある。
However, this comparative example has the following problems. That is, when the flow rate of the cooling water B flowing through the second cooling circuit Y is increased, more low-temperature cooling water is joined to the first cooling circuit X, and the cooling performance of the engine can be improved. However, on the other hand, the residence time of the cooling water B in the
このトレードオフの関係を図2に示す。グラフの横軸は、第2冷却回路Yを流れる冷却水Bの流量QBであり、縦軸は温度である。図中、線aは第1ラジエータ入口温度THを示し、線bは吸気温度Taを示す。なお第1冷却回路Xの冷却水Aの流量は一定であるとする。図示するように、第2冷却回路Yの流量QBが増加するにつれ、第1ラジエータ入口温度THは低下する傾向にあるが、吸気温度Taは上昇する傾向にある。エンジン冷却性能の観点からすれば、多い流量QB2とするのが好ましいが、吸気温度の観点からすれば、逆に少ない流量QB1とするのが好ましい。このように両者の要求は相容れず、両者を両立させようとすれば比較例の構成は必ずしも好ましくない。 This trade-off relationship is shown in FIG. The horizontal axis of the graph is the flow rate QB of the cooling water B flowing through the second cooling circuit Y, and the vertical axis is the temperature. In the figure, a line a indicates the first radiator inlet temperature TH, and a line b indicates the intake air temperature Ta. It is assumed that the flow rate of the cooling water A in the first cooling circuit X is constant. As shown in the figure, as the flow rate QB of the second cooling circuit Y increases, the first radiator inlet temperature TH tends to decrease, but the intake air temperature Ta tends to increase. From the viewpoint of engine cooling performance, a high flow rate QB2 is preferable, but from the viewpoint of intake air temperature, it is preferable to set a low flow rate QB1. Thus, the requirements of both are incompatible, and the configuration of the comparative example is not necessarily preferable if both are desired to be compatible.
そこで、かかる問題を解決するため、本発明者は本発明を着想するに至った。以下、本発明の実施形態を説明する。 In order to solve this problem, the present inventor has come up with the present invention. Embodiments of the present invention will be described below.
図3は、本発明の実施形態に係るエンジンの冷却システムを示す概略構成図である。かかる冷却システムは、比較例の冷却システムをベースとしている。以下の説明において、比較例と同様の部分には図中同一符号を付して説明を割愛し、比較例との相違点を中心に説明する。 FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an engine cooling system according to an embodiment of the present invention. Such a cooling system is based on a comparative cooling system. In the following description, the same parts as those in the comparative example are denoted by the same reference numerals in the drawing, and the description thereof will be omitted. The description will focus on differences from the comparative example.
図5は、図3の冷却システムの等価回路を示す概略構成図である。説明の便宜上、図5を用いて説明を行う。 FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an equivalent circuit of the cooling system of FIG. For convenience of description, description will be made with reference to FIG.
本実施形態に係る冷却システム1も、第1冷却回路Xおよび第2冷却回路Yを備えている。第1冷却回路Xの構成は比較例と同様である。しかしながら第2冷却回路Yは、その構成が比較例と異なり、インタークーラ3を備えておらず、前述のアシスト効果をもたらすアシスト専用回路として機能する。
The cooling system 1 according to the present embodiment also includes a first cooling circuit X and a second cooling circuit Y. The configuration of the first cooling circuit X is the same as that of the comparative example. However, unlike the comparative example, the second cooling circuit Y does not include the
本実施形態の第2冷却回路Yは、第1ウォータポンプ4の出口側から分岐点P1の位置で分岐される入口部11、入口部11の下流側に配置された第1の低温ラジエータもしくは中温ラジエータ(LT1)としての第2ラジエータ12、および第2ラジエータ12の下流側に配置され第1ウォータポンプ4の入口側に合流点P2の位置で合流される出口部13を有する。第2冷却回路Yを流れる冷却水Bの流れ方向を図中矢印で示す。出口部13は合流点P2の位置で出口配管9に合流される。
The second cooling circuit Y of the present embodiment includes an
また本実施形態に係る冷却システム1は、インタークーラ3における吸気冷却用の第3冷却回路Zを備えている。第3冷却回路Zは、第2ラジエータ12の出口側から分岐される分岐部41、分岐部41に配置された流量制御弁42、流量制御弁42の下流側に配置された第2の低温ラジエータもしくは低温ラジエータ(LT2)としての第3ラジエータ43、第3ラジエータ43の下流側に配置された水冷式インタークーラ3、およびインタークーラ3の下流側に配置され第1ウォータポンプ4の入口側に合流される合流部44を有する。第3冷却回路Zを流れる冷却水Cの流れ方向を図中矢印で示す。合流部44は合流点P3の位置で出口配管9に合流される。本実施形態では、出口配管9における冷却水流れ方向において合流点P3の位置が合流点P2の位置より下流側とされているが、これは逆でも構わない。なお、「第2ラジエータ12の出口側」とは、冷却水Bの流れ方向における第2ラジエータ12の出口またはその付近の位置から合流点P2までの流路位置をいう。
In addition, the cooling system 1 according to the present embodiment includes a third cooling circuit Z for intake air cooling in the
第2冷却回路Yにおいて、入口配管14が分岐点P1と第2ラジエータ12の入口とを接続する。それ故入口配管14の上流端部が入口部11をなす。また出口配管45が、第2ラジエータ12の出口と合流点P2を接続する。それ故出口配管45の下流端部が出口部13をなす。
In the second cooling circuit Y, the
第3冷却回路Zにおいて、配管46が第3ラジエータ43の出口とインタークーラ3の冷却水入口とを接続する。また配管47がインタークーラ3の冷却水出口と合流点P3とを接続する。それ故配管47の下流端部が合流部44をなす。
In the third cooling circuit Z, a
流量制御弁42は、分岐部41を流れる冷却水の流量を制御するための弁であり、より具体的には分岐部41の流路断面積を変化させる一種の絞り弁である。流量制御弁42の開度は、制御部または制御ユニットをなす電子制御ユニット(ECU)100により制御される。
The flow
流量制御弁42の開度を減少させると、分岐部41ひいては第3ラジエータ43を通過する冷却水Cの流量が減少し、第3ラジエータ43における冷却水の滞留時間が長くなる。これによって、第3ラジエータ43から排出される冷却水の温度を低下させ、この温度低下した冷却水をインタークーラ3に供給し、インタークーラ3の冷却性能を向上することができる。
When the opening degree of the flow
本実施形態では、第2ラジエータ12と第3ラジエータ43が一体化され、図4に示すような共通の一体形ラジエータ30に形成されている。これによりシステム全体を簡素化し、かつコンパクトにすることができる。この一体形ラジエータ30を備えた実際の冷却システム1の構成が図3に示されている。
In this embodiment, the
図4に示すように、本実施形態において一体形ラジエータ30は、冷却水を水平方向に流す所謂クロスフロー式とされているが、冷却水を上から下に流す所謂ダウンフロー式とされてもよい。
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the
一体形ラジエータ30は、左右一対のヘッダ31,32(左側の第1ヘッダ31および右側の第2ヘッダ32)と、これら一対のヘッダ31,32を連結するラジエータコア33とを備える。ラジエータコア33は周知のように、左右のヘッダ31,32を連結する複数のチューブ(図示せず)と、各チューブに取り付けられた冷却フィン(図示せず)とを有する。ラジエータコア33ないし複数のチューブは、左右のヘッダ31,32の長手方向(上下方向)の全長に亘って設けられている。
The
一体形ラジエータ30は、左側の第1ヘッダ31を第2ラジエータ部31Aと第3ラジエータ部31Bとに分割する第1隔壁34と、右側の第2ヘッダ32を第2ラジエータ部32Aと第3ラジエータ部32Bとに分割する第2隔壁35とを有する。第1および第2隔壁34,35は、第1および第2ヘッダ31,32の内部にそれぞれ設けられ、ヘッダ31,32内部の空間を上下に仕切る。こうして一体形ラジエータ30のうち、隔壁34,35より上側の部分により第2ラジエータ12が形成され、隔壁34,35より下側の部分により第3ラジエータ43が形成される。
The
なお、ラジエータコア33は特に分割されておらず、ラジエータコア33は通常のラジエータと同様、単にヘッダ31,32の全長に亘って複数列設されたチューブを有するのみである。従って図中に示される区分線aは、単に第2ラジエータ12の部分と第3ラジエータ43の部分との境目を示すために便宜上描かれた線であり、区分線aで示されるような構造上の仕切りがある訳ではない。逆に言うと、本実施形態の一体形ラジエータ30は、ヘッダ31,32を隔壁34,35で分割するのみで2つのラジエータ12,43を形成するものである。これにより、シンプルな構成で1枚のラジエータに2つのラジエータを形成することができる。
The
第2ラジエータ12に関し、第1ヘッダ31の第2ラジエータ部31Aには、第2ラジエータ部31Aを上方の入口側と下方の出口側に分割する第3隔壁29が設けられる。上方の入口側には第2ラジエータ12の入口36が設けられ、下方の出口側には第2ラジエータ12の出口37が設けられる。入口36には、入口配管14の下流端が接続され、冷却水が導入される。出口37には、出口配管45の上流端が接続され、出口37から冷却水が排出される。
With respect to the
第2ヘッダ32の第2ラジエータ部32Aには上述のような隔壁が設けられていない。従って、入口36から第2ラジエータ部31Aの入口側に流入した冷却水は、矢示のように、ラジエータコア33の上段のチューブ内を右方向に流れて第2ヘッダ32の第2ラジエータ部32Aに流入し、その後ラジエータコア33の中段のチューブ内を左方向に流れて第1ヘッダ32の第2ラジエータ部31Aに流入し、出口37から排出される。このように第2ラジエータ12は、冷却水を第2ラジエータ部32A内でUターンさせてラジエータコア33を2回通過させる2パス構造となっている。
The
なお、前記同様、ラジエータコア33を上段と中段に仕切る構造は存在しない。便宜上、これらを区分する区分線bのみを図に表示する。
As described above, there is no structure for partitioning the
他方、第1ヘッダ31の第1隔壁34には上述の流量制御弁42が設けられている。流量制御弁42の内部の流路が上述の分岐部41を実質的に形成する。このように、第1ヘッダ31における第2ラジエータ部31Aの出口37ないし出口側と、第3ラジエータ部31Bとを連通するよう、分岐部41ないし流量制御弁42が第1隔壁34に設けられている。
On the other hand, the above-described
第3ラジエータ43に関し、第2ヘッダ32の第3ラジエータ部32Bには、第3ラジエータ43の出口38が設けられる。出口38には、配管46の上流端が接続され、出口38から冷却水が排出される。
With respect to the
流量制御弁42を通じて第2ラジエータ部31Aの出口側から第3ラジエータ部31Bに流入した冷却水は、矢示のように、ラジエータコア33の下段のチューブ内を右方向に流れて第2ヘッダ32の第3ラジエータ部32Bに流入し、出口38から排出される。このように第3ラジエータ43は、ラジエータコア33に冷却水を1回だけ通過させる1パス構造となっている。そして一体形ラジエータ30は、ラジエータコア33に冷却水を3回通過させる3パス構造となっている。
The cooling water that has flowed into the
なお、本実施形態では図示するように、第2ラジエータ12は第3ラジエータ43より放熱面積が大きく、冷却性能がより高いものとされている。本実施形態の一体形ラジエータ30が、第1冷却回路Xの第1ラジエータ6(高温ラジエータ)を組み合わせたものではない点に留意されたい。
In the present embodiment, as shown in the figure, the
図3において、第2ラジエータ12の入口36および出口37と第3ラジエータ43の出口38とを示す。上述の説明から、図4の一体形ラジエータ30を備えた図3の構成が、図5の構成と等価であることが理解されよう。
In FIG. 3, an
本実施形態の構成によれば、分岐点P1において分岐された冷却水は、入口配管14を通じて入口36から一体形ラジエータ30に流入し、第2ラジエータ12を通過する過程で冷却される。そしてこの冷却後、第2ラジエータ12の出口37から排出される流れ(B)と、流量制御弁42を通じて第3ラジエータ43に流入する流れ(C)とに分流される。第3ラジエータ43に流入した流れは、第3ラジエータ43を通過する過程でさらに冷却され、出口38から排出される。
According to the configuration of the present embodiment, the cooling water branched at the branch point P <b> 1 flows into the
このように、第2ラジエータ12の出口37から排出される流れよりも、第3ラジエータ43の出口38から排出される流れの方が、より低温となる。よって後者を、配管46を通じてインタークーラ3に供給することで、インタークーラ3の冷却性能を向上し、吸気温度を低下させることができる。インタークーラ通過後の冷却水は、配管47を通じた後、合流点P3にて出口配管9に合流される。これによっても第1冷却回路Xのエンジン冷却性能をアシストすることができる。
As described above, the flow discharged from the
他方、第2ラジエータ12の出口37から排出された流れは、出口配管45を通じた後、合流点P2にて出口配管9に合流される。このように第2ラジエータ12で冷却された冷却水Bを第1冷却回路Xに供給することで、第1冷却回路Xのエンジン冷却性能をアシストすることができる。
On the other hand, the flow discharged from the
なお、こうした意味で、第2ラジエータ12の出口37から排出された冷却水Bの温度は中温、第3ラジエータ43の出口38から排出された冷却水Cの温度は低温と称することができる。これに対し、第1ラジエータ6の出口から排出された冷却水Aの温度は高温と称することができる。
In this sense, the temperature of the cooling water B discharged from the
本実施形態において、好ましくは、第3ラジエータ43を通過する冷却水Cの流量が、出口部13から第1ウォータポンプ4の入口側に合流される冷却水Bの流量より少なくされる。具体的には、第3ラジエータ43の出口38から排出される冷却水Cの流量が、第2ラジエータ12の出口37から排出される冷却水Bの流量より少なくされる。こうした冷却水B,Cの流量が得られるよう、流量制御弁42の開度が制御される。すると、前述のトレードオフの問題を効果的に解消することができる。
In the present embodiment, preferably, the flow rate of the cooling water C passing through the
すなわち、図2を参照して、エンジン冷却性能向上のため、第2ラジエータ12の出口37から排出される冷却水Bの流量は、例えば比較的多いQB2とされる。比較例だとこの流量QB2では吸気温度Taの上昇を招くが、本実施形態では第2冷却回路Yにインタークーラ3がないので、吸気温度Taの上昇を招かないで済む。第2冷却回路Yにより、第1冷却回路Xのアシスト効果のみが得られる。他方、第3ラジエータ43の出口38から排出される冷却水Cの流量は、例えば比較的少ないQB1と等しい値とされる。これにより、第3ラジエータ43における冷却水Cの滞留時間を長くし、吸気温度Taを低下させることができる。このように本実施形態によれば、エンジンの冷却性能を向上し、同時に吸気温度も低下させることが可能となる。
That is, referring to FIG. 2, the flow rate of the cooling water B discharged from the
このほか、流量制御弁42の制御方法として次のようなものが考えられる。例えば、エンジンの負荷が所定値以下の低・中負荷であって、エンジン冷却よりも吸気冷却を優先したい場合、流量制御弁42の開度を所定値以下に減少させ、第3ラジエータ43における冷却水の滞留時間を長くし、第3ラジエータ43の出口38から排出される冷却水Cの温度を低下させる。これにより、吸気温度を効果的に低減することができる。なお、エンジンの負荷は、燃料噴射量等の信号をECU100に入力することにより、ECU100において検出可能である。
In addition, the following can be considered as a control method of the
また例えば、エンジンの負荷が所定値を超える高負荷であって、その状態が比較的長く継続し、エンジンがオーバーヒートしそうな場合、すなわち吸気冷却よりもエンジン冷却を優先したい場合、流量制御弁42の開度を所定値以下に減少させ、第2ラジエータ12の出口37から排出される冷却水Bの流量を増加させる。これにより、温度低下した冷却水Bを比較的大流量で第1冷却回路Xに合流させ、大きなアシスト効果を得てエンジンを冷却することができる。
Further, for example, when the engine load is a high load exceeding a predetermined value and the state continues for a relatively long time and the engine is likely to overheat, that is, when it is desired to give priority to engine cooling over intake air cooling, the
また例えば、ブースト圧が所定値を超える高い状態が比較的長く継続し、インタークーラ3内で冷却水が沸騰する虞がある場合、すなわちエンジン冷却よりもインタークーラ3内での冷却水沸騰抑制を優先したい場合、流量制御弁42の開度を所定値より大きく増加させ、第3ラジエータ43の出口38から排出される冷却水Cの流量を増加させる。これにより、比較的大流量の冷却水Cをインタークーラ3に供給し、インタークーラ3内での冷却水の沸騰を抑制ないし防止することができる。
Further, for example, when the boost pressure exceeds a predetermined value continues for a relatively long time and there is a possibility that the cooling water will boil in the
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, various other embodiments of the present invention are conceivable.
(1)例えば、第2ラジエータ12と第3ラジエータ43を一体化せず分離し、両者の間に配管等を追加するなどして、図5に示すような回路ないしシステムを直接的に形成してもよい。
(1) For example, the
(2)一体形ラジエータ30の構成を、図6に示すような2パス構造としてもよい。この場合、第3隔壁29は省略され、第2ヘッダ32の第2ラジエータ部32Aに第2ラジエータ12の入口36が設けられる。他の構成は図4に示したものと同様であるので、同様の部分に図中同一符号を付し、説明を割愛する。
(2) The configuration of the
(3)図4に示した例では流量制御弁42(および分岐部41)を一体形ラジエータ30の内部に設けたが、外部に設けることも可能である。例えば、分岐部41をなす配管を一体形ラジエータ30の外部に併設し、その配管に流量制御弁42を設けることが可能である。
(3) In the example shown in FIG. 4, the flow rate control valve 42 (and the branching portion 41) is provided inside the
(4)本発明は車両用以外の冷却システムにも適用可能である。第1ウォータポンプ4は電動式であってもよい。 (4) The present invention can also be applied to cooling systems other than those for vehicles. The first water pump 4 may be electric.
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
1 冷却システム
2 エンジン
3 水冷式インタークーラ
4 第1ウォータポンプ
5 エンジン内流路
6 第1ラジエータ
11 入口部
12 第2ラジエータ
13 出口部
29 第3隔壁
30 一体形ラジエータ
31 第1ヘッダ
31A 第2ラジエータ部
31B 第3ラジエータ部
32 第2ヘッダ
32A 第2ラジエータ部
32B 第3ラジエータ部
33 ラジエータコア
34 第1隔壁
35 第2隔壁
37 出口
41 分岐部
42 流量制御弁
43 第3ラジエータ
44 合流部
X 第1冷却回路
Y 第2冷却回路
Z 第3冷却回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記第1ウォータポンプの出口側から分岐される入口部、前記入口部の下流側に配置された第2ラジエータ、および前記第2ラジエータの下流側に配置され前記第1ウォータポンプの入口側に合流される出口部を有する第2冷却回路と、
前記第2ラジエータの出口側から分岐される分岐部、前記分岐部に配置された流量制御弁、前記流量制御弁の下流側に配置された第3ラジエータ、前記第3ラジエータの下流側に配置された水冷式インタークーラ、および前記インタークーラの下流側に配置され前記第1ウォータポンプの入口側に合流される合流部を有する第3冷却回路と、
前記流量制御弁を制御する制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、ブースト圧が所定値を超える状態が継続したとき前記流量制御弁の開度を所定値より大きく増加させる
ことを特徴とするエンジンの冷却システム。 A first cooling circuit comprising: a first water pump; an engine internal passage disposed downstream of the first water pump; and a first radiator disposed downstream of the engine internal passage. A first cooling circuit configured to sequentially send cooling water from one water pump to the flow path in the engine and the first radiator, and then return to the first water pump;
An inlet portion branched from the outlet side of the first water pump, a second radiator disposed downstream of the inlet portion, and a downstream portion of the second radiator and joined to the inlet side of the first water pump A second cooling circuit having an outlet portion to be
A branch portion branched from the outlet side of the second radiator, a flow control valve disposed in the branch portion, a third radiator disposed on the downstream side of the flow control valve, and disposed on the downstream side of the third radiator. A water-cooled intercooler, and a third cooling circuit having a joining portion arranged on the downstream side of the intercooler and joined to the inlet side of the first water pump;
A control unit for controlling the flow rate control valve;
Equipped with a,
The engine cooling system , wherein the control unit increases the opening degree of the flow control valve larger than a predetermined value when a state in which the boost pressure exceeds a predetermined value continues .
前記一体形ラジエータは、
第1ヘッダおよび第2ヘッダと、
前記第1および第2ヘッダを連結するラジエータコアと、
前記第1ヘッダを第2ラジエータ部と第3ラジエータ部とに分割する第1隔壁と、
前記第2ヘッダを第2ラジエータ部と第3ラジエータ部とに分割する第2隔壁と、
前記第1ヘッダの第2ラジエータ部に設けられ、冷却水を排出する出口と、
を備え、
前記分岐部が、前記第1ヘッダにおける前記第2ラジエータ部の出口と前記第3ラジエータ部とを連通するよう、前記一体形ラジエータに設けられる
ことを特徴とする請求項2に記載のエンジンの冷却システム。 The second radiator and the third radiator are formed as a common integrated radiator,
The integrated radiator is
A first header and a second header;
A radiator core connecting the first and second headers;
A first partition that divides the first header into a second radiator section and a third radiator section;
A second partition that divides the second header into a second radiator portion and a third radiator portion;
An outlet provided in the second radiator of the first header for discharging cooling water;
With
3. The engine cooling according to claim 2 , wherein the branch portion is provided in the integrated radiator so as to communicate the outlet of the second radiator portion and the third radiator portion in the first header. system.
前記第1ヘッダの第2ラジエータ部の出口側に前記出口が設けられる
ことを特徴とする請求項3に記載のエンジンの冷却システム。 The integral radiator further includes a third partition that divides the second radiator portion of the first header into an inlet side and an outlet side,
The engine cooling system according to claim 3 , wherein the outlet is provided on an outlet side of the second radiator portion of the first header.
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