JP6610802B2 - 冷却モジュール - Google Patents

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Description

関連出願への相互参照
本出願は、2016年9月22日に出願された日本特許出願番号2016−184938号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。
本開示は、冷却モジュールに関するものである。
従来、フロントエンジンルームのうち走行用エンジンに対して車両進行方向前側にエキゾーストマニホールドが配置される自動車に適用され、空気流によりエキゾーストマニホールドを冷却する冷却モジュールが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
冷却モジュールでは、フロントグリル開口部から導入されてラジエータを通過した空気流をエキゾーストマニホールド周辺を通過させてから走行用エンジン後部の下側に導くためのダクトが形成されている。これによれば、ラジエータを通過した空気流がエキゾーストマニホールド周辺を通過することによりエキゾーストマニホールドを冷却することができる。
特開平5−169986号公報
上記特許文献1の冷却モジュールでは、上述の如く、エキゾーストマニホールドが走行用エンジンに対して前側に配置される自動車では、エキゾーストマニホールドを空気流により冷却することができる。しかし、エキゾーストマニホールドが走行用エンジンに対して後側に配置される自動車では、エキゾーストマニホールドを空気流により冷却することができない。
そこで、本発明者等は、走行用エンジンの後側のエキゾーストマニホールドに開口する後側開口部と走行用エンジンに対して車両進行方向前側に開口する前側開口部とを形成するダクトを電動ファンに採用してエキゾーストマニホールドを冷却することを検討した。
車両走行時には、車両走行に伴って車両進行方向前側からフロントグリル開口部、コンデンサ、およびラジエータを通過する空気流の一部を、前側開口部を通してダクト内に導いて後側開口部からエキゾーストマニホールドに吹き出させる。これにより、エキゾーストマニホールド等の被冷却対象を空気流により冷却することができる。
車両停止時にエキゾーストマニホールドが高温である場合には、走行用エンジンの前側に配置される電動ファンの作動によって、エキゾーストマニホールド側からダクト内を通して電動ファンに向けて流れる空気流を発生させる。
しかし、本発明者等の検討によれば、ダクトの後側開口部の近傍から多くの空気がダクト内に吸い込まれるものの、エキゾーストマニホールドの近傍の高温空気がほとんどダクト内に吸い込まれない。したがって、車両停止時には、エキゾーストマニホールドの近傍から高温空気をほとんど移動させることができないため、エキゾーストマニホールドを効率的に冷却することができない。
また、近年、エキゾーストマニホールドが走行用エンジンに対して前側に配置される自動車であっても、フロントエンジンルームが縮小化して、フロントエンジンルーム内の空気通路が狭くなっている。このため、フロントエンジンルーム内の通風性が低下して、フロントエンジンルームのうち走行用エンジンに対して車両進行方向後側或いは車両幅方向に熱が溜まる恐れがある。
本開示は、フロントエンジンルーム内の被冷却対象を効率的に冷却するようにした冷却モジュールを提供することを目的とする。
本開示の1つの観点によれば、フロントエンジンルームのうち走行用エンジンに対して車両進行方向前側に配置される送風機を備える自動車に適用される冷却モジューは、
フロントエンジンルームのうち走行用エンジンに対して車両進行方向前側に開口する第1開口部とフロントエンジンルームのうち走行用エンジン以外の被冷却対象に向けて開口する第2開口部とを形成して、第1開口部および第2開口部の間で空気流を流通させるダクトを備え、
ダクトは、送風機から吹き出された空気流が第1開口部に押し込まれ、この押し込まれた空気流を第2開口部から被冷却対象に吹き出す。
これによれば、ダクトから被冷却対象に空気流を直接吹き出すことができるので、フロントエンジンルーム内の被冷却対象を効率的に冷却することができる。
第1実施形態における冷却モジュールの全体構成を天地方向上側から視た模式図である。 図1のダクト、電動ファン、および走行用エンジンを示す斜視図である。 図1の冷却モジュールの電気的構成を示す図である。 図3の電子制御装置によるバルブ制御処理を示すフローチャートである。 図3の電子制御装置によるファン制御処理を示すフローチャートである。 図1のダクト、電動ファン、および、エキゾーストマニホールドを示す側面図であって、自動車の走行中においてエキゾーストマニホールド側からダクトを通して電動ファンに流れる空気流を示す図である。 図1のダクト、電動ファン、およびエキゾーストマニホールドを示す側面図であって、走行用エンジンの停止時でかつ電動ファンが逆回転中である場合において、電動ファンからダクトを通してエキゾーストマニホールドに流れる空気流を示す図である。 第2実施形態における冷却モジュールにおいてダクト、電動ファン、およびエキゾーストマニホールドを示す側面図であって、走行用エンジンの停止時でかつ電動ファンが逆回転中である場合において、床下開口部から電動ファンおよびダクトを通してエキゾーストマニホールド側に流れる空気流の流れを示す図である。 第3実施形態における冷却モジュールにおいてダクト、電動ファン、およびエキゾーストマニホールドを示す側面図であって、走行用エンジンの停止時でかつ電動ファンが逆回転中である場合において、フロント開口部、ダクト、電動ファン、ダクトを通してエキゾーストマニホールド側に流れる空気流の流れを示す図である。
以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
図1に本開示の自動車用の冷却モジュール10の第1実施形態を示す。
本実施形態の冷却モジュール10は、自動車のフロントエンジンルーム1のうち、フロントグリル開口部2および走行用エンジン3の間に配置されている。フロントグリル開口部2は、自動車のフロントグリル4において、フロントエンジンルーム1からフロントグリル4の車両進行方向前方に開口させる開口部である。フロントエンジンルーム1は、自動車のうち乗員室に対して車両進行方向前側に配置されて走行用エンジン3が搭載される空間である。
具体的には、冷却モジュール10は、図1に示すように、コンデンサ20、ラジエータ30、電動ファン40、シュラウド50、ダクト60、およびバルブ70を備える。
コンデンサ20は、フロントグリル開口部2に対して車両進行方向後側に配置されている。コンデンサ20は、圧縮機、減圧弁、および蒸発器とともに、冷媒を循環させる空調装置用冷凍サイクル装置を構成し、圧縮機から吐出される高圧冷媒を車室外空気(以下、外気という)により冷却する熱交換器である。
ラジエータ30は、コンデンサ20に対して車両進行方向後側に配置されている。ラジエータ30は、走行用エンジン3の冷却水を外気により冷却する熱交換器である。ラジエータ30は、電動ファン40に対して、導入流路50a内の空気流れ方向の上流側に配置されている。導入流路50aは、自動車の外側からフロントグリル開口部2を通して吸い込んだ空気流を図1中矢印A1の如くコンデンサ20およびラジエータ30を通過して電動ファン40に導くための空気通路である。導入流路50a内の空気流れ方向とは、導入流路50aを流れる複数の空気流のうち風量が最も多い主流の流れ方向のことである。
電動ファン40は、フロントエンジンルーム1のうちラジエータ30に対して車両進行方向後側に配置されている送風機である。電動ファン40は、ファン41と、このファン41を回転駆動する駆動部としての電動モータ42とから構成されている。電動ファン40は、自動車の車両進行方向前方からフロントグリル開口部2を通してコンデンサ12、およびラジエータ11を通過させる空気流を発生させる。
シュラウド50は、フロントグリル開口部2から吸い込んだ空気流をコンデンサ20およびラジエータ30を通過して電動ファン40に導くための導入流路50aを形成するケーシングである。シュラウド50は、コンデンサ20およびラジエータ30の間と、ラジエータ30および電動ファン40の間とそれぞれを車両幅方向および天地方向から塞ぐように形成されている。
ダクト60は、前側開口部61および後側開口部62の間にて空気流を流通させる空気流路60aを形成する。ダクト60は、走行用エンジン3の天地方向上側に配置されている。前側開口部61は、図1、図2に示すように、シュラウド50のうちラジエータ30に対して車両進行方向後側において、ラジエータ30に向けて(すなわち、車両進行方向前側)に向けて開口している。前側開口部61は第1開口部に対応し、後側開口部62は第2開口部に対応する。
すなわち、前側開口部61は、導入流路50aのうち、ラジエータ30に対して導入流路50a内の空気流れ方向の下流側に開口している。前側開口部61は、電動ファン40に対して車両幅方向一方側に配置されている。後側開口部62は、フロントエンジンルーム1のうちエキゾーストマニホールド5側に開口している。換言すれば、後側開口部62は、フロントエンジンルーム1のうちエキゾーストマニホールド5に向けて開口している。
エキゾーストマニホールド5は、走行用エンジン3から排気ガスを排出する排気管において、走行用エンジン3に接続される複数の排気流路を1つにまとめる多岐管である。エキゾーストマニホールド5は、フロントエンジンルーム1のうち走行用エンジン3に対して車両進行方向後方に配置されている。
本実施形態のフロントエンジンルーム1のうち走行用エンジン3に対して車両進行方向後側には、エキゾーストマニホールド5以外にターボチャージャー用タービンや触媒装置5a(図6参照)が配置されている。触媒装置5aは、走行用エンジン3から吹き出される排ガス中の有害成分を還元・酸化によって浄化する装置である。ターボチャージャーは、走行用エンジン3から吹き出される排ガスの内部エネルギーからタービンにより回転エネルギーを取りだし、この回転エネルギーにより圧縮器を作動させて圧縮空気を生成して走行用エンジン3の吸気口に供給する装置である。ターボチャージャー用タービンは、排ガスの内部エネルギーから回転エネルギーを取りだす装置である。
バルブ70は、ダクト60の前側開口部61および後側開口部62の間に配置されて空気流路60aを開閉自在に支持されている。バルブ70は、後述するように電動モータ80(図3参照)により駆動される。
次に、本実施形態の冷却モジュール10の電気的構成について図3を参照して説明する。
冷却モジュール10は、電子制御装置90を備える。電子制御装置90は、マイクロコンピュータやメモリ等から構成されている。電子制御装置90は、車載バッテリ91から電力が供給されて動作する周知の電子制御装置である。メモリは、非遷移的実体的記憶媒体である。
電子制御装置90は、メモリに記憶されるコンピュータプログラムにしたがって、バルブ制御処理およびファン制御処理を実施する。
電子制御装置90は、バルブ制御処理を実行する際に、イグニッションスイッチ92のスイッチ信号、温度センサ100の検出値、車速センサ101の検出値に基づいて、電動モータ80を介してバルブ70を制御する。電子制御装置90は、ファン制御処理を実行する際に、イグニッションスイッチ92のスイッチ信号、温度センサ100の検出値に基づいて、電動ファン40を制御する。
温度センサ100は、エキゾーストマニホールド5の温度として例えばエキゾーストマニホールド5の表面温度を検出する温度検出部である。車速センサ101は、自動車の駆動輪の回転速度として自動車の速度を検出する。
イグニッションスイッチ92は、走行用エンジン3をオン・オフ(すなわち、運転・停止)させる電源スイッチである。電動ファン40は、例えば、軸流ファンとこの軸流ファンを駆動する電動モータとシュラウド50から構成されている。
次に、電子制御装置90の制御処理について図4、図5を参照して説明する。
図4は、バルブ制御処理を示すフローチャートである。図5は、ファン制御処理を示すフローチャートである。電子制御装置90は、バルブ制御処理およびファン制御処理を並列的に実行する。以下、ファン制御処理に先だってバルブ制御処理について説明する。
(バルブ制御処理)
電子制御装置90は、図4のフローチャートにしたがって、コンピュータプログラムを実行する。
まず、ステップS100において、イグニッションスイッチ92の出力信号に基づいて、走行用エンジン3が運転しているか否かを判定する。走行用エンジン3は、図4中ではENGと記される。具体的には、イグニッションスイッチ92がオンしているか否かを判定する。このとき、イグニッションスイッチ92がオンしている場合には、走行用エンジン3が運転(すなわちON)しているとして、ステップS100においてYESと判定する。
次のステップS110において、車速センサ101の検出値に基づいて、自動車の速度が所定速度未満であるか否かを判定する。このとき、自動車の速度が所定速度以上である場合には、自動車の速度が高速であるとして、ステップS110において、NOと判定する。
本実施形態では、所定速度としては、例えば、40km/hを用いる。このため、自動車の速度が40km/h以上あるときには、ステップS110において、YESと判定する。この場合、ステップS120において、電動モータ80を制御してバルブ70を開弁させる。このため、バルブ70は、電動モータ80によって駆動されて空気流路60aを開ける。その後、ステップS100に戻る。
一方、自動車の速度が0km/h以上で、かつ40km/h未満であるときには、車速センサ101の検出値に基づいて、自動車の速度が所定速度未満(すなわち、低速)であるとして、ステップS110において、YESと判定する。
この場合、ステップS130において、電動モータ80を制御してバルブ70を閉弁させる。このため、バルブ70は、電動モータ80によって駆動されて空気流路60aを閉じる。その後、ステップS100に戻る。ステップS130が実行されることでバルブ制御部が実現する。
さらに、上記ステップS100において、イグニッションスイッチ92がオフされているときには、走行用エンジン3が停止(すなわち、OFF)しているとして、NOと判定する。このとき、ステップS140において、温度センサ100の検出値に応じてエキゾーストマニホールド5の温度が閾値P1以上であるか否かを判定する。ステップS140を実行されることで温度判定部が実現する。
このとき、エキゾーストマニホールド5の温度が閾値P1以上であるときには、エキゾーストマニホールド5が高温であるとして、ステップS140においてYESと判定する。これに伴い、ステップS150において、電動モータ80を制御してバルブ70を開弁する。バルブ70は、電動モータ80によって駆動されて空気流路60aを開ける。その後、ステップS100に戻る。
一方、上記ステップS140において、温度センサ100の検出値に応じてエキゾーストマニホールド5の温度が閾値P1未満であるときにはステップS140においてNOと判定する。つまり、エキゾーストマニホールド5の低温であるときには、ステップS140においてNOと判定する。これに伴い、ステップS160において、電動モータ80を制御してバルブ70を閉弁する。このため、バルブ70は、電動モータ80によって駆動されて空気流路60aを閉じる。その後、ステップS100に戻る。
このようなステップS100〜S160の処理を繰り返してバルブ70を開閉させることになる。
(ファン制御処理)
電子制御装置90は、図5のフローチャートにしたがって、コンピュータプログラムを実行する。
まず、ステップS200において、イグニッションスイッチ92の出力信号に基づいて、走行用エンジン3が運転しているか否かを判定する。走行用エンジン3は図5中ではENGと記される。イグニッションスイッチ92がオンしている場合には、走行用エンジン3が運転(すなわちON)しているとして、ステップS200においてYESと判定する。ステップS200が実行されることで運転判定部が実現する。
これに伴い、ステップS210において、電動ファン40の電動モータ42を制御してファン41を正回転させる。このため、電動ファン40のファン41は、自動車の車両進行方向前側からフロントグリル開口部2、コンデンサ20、およびラジエータ30を通して導入される空気流を吸い込んで走行用エンジン3側に吹き出す。ステップS210が実行されることで第2制御部が実現する。
このことにより、自動車の車両進行方向前側からフロントグリル開口部2を通して導入される空気流は、シュラウド50によって導かれて、コンデンサ20、ラジエータ30、および電動ファン40を通過する。このため、導入流路50aから電動ファン40を通過して走行用エンジン3側に流れる空気流により走行用エンジン3を冷却することになる。
次に、ステップS220において、イグニッションスイッチ92の出力信号に基づいて、走行用エンジン3が運転している状態(以下、運転状態という)から停止した状態(以下、停止状態という)に遷移したか否かを判定する。具体的には、イグニッションスイッチ92がオン状態からオフ状態に変化したか否かを判定する。ステップS220が実行されることで遷移判定部が実現する。
ここで、イグニッションスイッチ92がオン状態からオフ状態に変化したとき、走行用エンジン3が運転状態から停止状態に遷移したとして、ステップS220においてYESと判定する。
次に、ステップS230において、温度センサ100の検出値に応じてエキゾーストマニホールド5の温度が閾値P1以上であるか否かを判定する。
このとき、エキゾーストマニホールド5の温度が閾値P1以上であるときには、エキゾーストマニホールド5が高温であるとして、ステップS230においてYESと判定する。
このとき、ステップS240で、電動ファン40の電動モータ42を制御してファン41を逆回転させる。このため、電動ファン40のファン41は、走行用エンジン3側から空気流を吸い込んで、この吸い込んだ空気を自動車の車両進行方向前側に吹き出す。ステップS240が実行されることで第1制御部が実現する。
その後、ステップS250において、一定期間後に電動ファン40を停止させる。つまり、走行用エンジン3が停止すると、その後一定期間の間に亘って電動ファン40の逆回転の動作を継続して、その後、電動ファン40を停止することになる。その後、ステップS200に戻る。
また、上記ステップS200において、イグニッションスイッチ92がオフしている場合には、走行用エンジン3が停止しているとしてNOと判定する。その後、ステップS200に戻る。
さらに、上記ステップS220において、イグニッションスイッチ92がオン状態を維持して、走行用エンジン3が運転状態を継続している場合には、NOと判定する。この場合、電動ファン40の正回転を継続させて、ステップS200に戻る。
また、上記ステップS230において、エキゾーストマニホールド5の温度が閾値P1未満であるときには、エキゾーストマニホールド5が低温であるとして、ステップS230においてNOと判定する。この場合、電動ファン40の正回転を止めて、ステップS200に戻る。
このようなステップS200〜S250の処理が繰り返されることにより、走行用エンジン3の稼働状態と他の条件の組み合わせにより、電動ファン40が作動を行われる。
その後、走行用エンジン3が停止すると、その後一定期間の間に亘って電動ファン40の逆回転の動作が継続してから電動ファン40を停止することになる。
次に、本実施形態の冷却モジュール10の具体的な動作について説明する。
まず、ステップS110において、自動車の車速が低速としてYESと判定したとき、ステップS210、ステップS130で、電動モータ80を正回転させつつ、バルブ70を閉弁する。
ここで、自動車の速度が低速であるときに、バルブ70が空気流路60aを開けると、電動ファン40の正回転に伴って、エキゾーストマニホールド5側からダクト60を通して電動ファン40側に流れる空気流が発生する。このため、フロントグリル開口部2からコンデンサ20およびラジエータ30を通過して電動ファン40側に流れる送風量が低下する。
これに対して、本実施形態のステップS130では、自動車の速度が低速であるときに、電動モータ80を制御してバルブ70を閉弁させる。このため、バルブ70は、電動モータ80によって駆動されて空気流路60aを閉じる。
したがって、電動ファン40が正回転しても、エキゾーストマニホールド5側からダクト60を通して電動ファン40側に流れる空気流が発生しなくなる。このため、フロントグリル開口部2からコンデンサ20およびラジエータ30、および電動ファン40を通過する空気流の送風量を確保できる。したがって、コンデンサ20、ラジエータ30、および走行用エンジン3を空気流により効率的に冷却することになる。
また、ステップS110において、自動車の車速が高速であるとしてNOと判定したとき、ステップS120で電動モータ80を制御してバルブ70を開弁する。
ここで、自動車が走行しているときには、ステップS210で電動ファン40の電動モータ42を制御してファン41を正回転させる。このため、電動ファン40は、自動車の車両進行方向前側から空気を吸い込んで走行用エンジン3に吹き出す。これに加えて、自動車の走行に伴って、自動車の車両進行方向前側からフロントグリル開口部2、コンデンサ20、ラジエータ30、および電動ファン40を通過する車両走行風としての空気流が発生する。
このように、自動車が高速走行しているときには、図6中矢印A1、A2の如く、自動車の車両進行方向前側からフロントグリル開口部2、コンデンサ20、ラジエータ30、および電動ファン40を通過する空気流が発生する。
このため、自動車の車両進行方向前側からフロントグリル開口部2、コンデンサ20、およびラジエータ30を通過した空気流の一部が、矢印A3の如く、前側開口部61を通してダクト60に導入されて後側開口部62からエキゾーストマニホールド5側に吹き出される。このため、ダクト60の後側開口部62から吹き出される空気流は、エキゾーストマニホールド5、触媒装置5a、およびターボチャージャー用タービン等の被冷却対象に直接吹き付けられる。このため、被冷却対象は、ダクト60から吹き付けられる空気流により冷却される。
このように被冷却対象を冷却した空気流は、エキゾーストマニホールド5の床下側に流れる。このことにより、フロントグリル開口部2、コンデンサ20、ラジエータ30、ダクト60、およびエキゾーストマニホールド5の周辺を通過して自動車の床下側に流れる空気流が発生する。
また、自動車の車両進行方向前側からフロントグリル開口部2を通して導入流路50a内に導入された空気流のうち、ダクト60に流入された空気流以外の残りの空気流は、電動ファン40に吸い込まれる。この電動ファン40によって吸い込まれた残りの空気は、走行用エンジン3周辺を通過して床下側に流れる。このため、導入流路50aから電動ファン40を通過して走行用エンジン3側に流れる空気流により走行用エンジン3を冷却することになる。
その後、電子制御装置90は、走行用エンジン3が運転状態から停止状態に遷移して、エキゾーストマニホールド5が高温であるとしてステップS140、S230でYESと判定したとする。すると、ステップS150で、電動モータ80を制御してバルブ70を開弁するとともに、ステップS240で、電動ファン40のファン41を逆回転させるように電動モータ42を制御する。
このため、図7中電動ファン40のファン41は、矢印A4の如く、走行用エンジン3側から空気流を吸い込んで導入流路50aに吹き出す。
この電動ファン40から吹き出される空気流の一部は、矢印A5の如く、前側開口部61からダクト60の空気流路60aに導入され、この導入された空気流は後側開口部62からエキゾーストマニホールド5側に吹き出される。このため、ダクト60の後側開口部62から吹き出される空気流は、エキゾーストマニホールド5、触媒装置5a、およびターボチャージャー用タービン等の被冷却対象に直接吹き付けられる。このため、被冷却対象は、ダクト60から吹き付けられる空気流により冷却される。
一方、この電動ファン40から吹き出される空気流のうちダクト6に流れる空気流以外の空気流は、矢印A6の如く、ラジエータ30、コンデンサ20、フロントグリル開口部2を通して自動車の車両進行方向前側に流れる。
なお、走行用エンジン3の停止時に、エキゾーストマニホールド5が低温であるとしてステップS150でNOと判定する。この場合、電動ファン40を停止する。
以上説明した本実施形態によれば、自動車のフロントエンジンルーム1のうち走行用エンジン3に対して車両進行方向後方にエキゾーストマニホールド5が配置されている。ダクト60は、走行用エンジン3に対して車両進行方向前側に開口する前側開口部61と走行用エンジン3に対してエキゾーストマニホールド5側に開口する後側開口部62とを有して空気流路60aに空気流を流通させる。バルブ70は、ダクト60のうち空気流路60aを開閉する。電子制御装置90は、走行用エンジン3が運転状態から停止状態に移行し、かつエキゾーストマニホールド5が高温であると判定すると、電動ファン40のファン41を逆転させるように電動モータ42を制御する。
したがって、ファン41は、回転方向一方側に回転することにより、走行用エンジン3側から空気流を吸い込んで導入流路50aに吹き出す。この電動ファン40から吹き出される空気流の一部はダクト6を通してエキゾーストマニホールド5側に吹き出される。これにより、エキゾーストマニホールド5、触媒装置5a、およびターボチャージャー用タービン等の被冷却対象に空気流を直接吹き付けることができるので、被冷却対象を空気流により効率的に冷却することができる。
本実施形態では、電子制御装置90は、走行用エンジン3が運転状態であると判定すると、電動ファン40のファン41を正転させるように電動モータ42を制御する。したがって、ファン41は、回転方向他方側に回転することにより、自動車の車両進行方向前側からフロントグリル開口部2、コンデンサ20、およびラジエータ30を通して導入される空気流を吸い込んで走行用エンジン3に吹き出す。
ここで、回転方向一方側とは、ファン41が逆回転する場合におけるファン41が回転する向きを示している。回転方向他方側とは、ファン41が正回転する場合におけるファン41が回転する向きを示している。つまり、回転方向一方側および回転方向他方側は、ファン41の回転方向において互いに逆方向となる向きを示している。
以上により、コンデンサ20、ラジエータ30、および走行用エンジン3といった被冷却対象を空気流によって冷却することができる。
このように本実施形態では、電子制御装置90は、走行用エンジン3が作動状態に応じて電動ファン40のファン41の回転方向を切り替えることにより被冷却対象を効率的に冷却することができる。
(第2実施形態)
本第2実施形態では、上記第1実施形態において、導入流路50aを開閉するシャッタ94を設けた例について図8を参照して説明する。
図8に本実施形態の冷却モジュール10の構成を示す。シャッタ94は、導入流路50aを開閉する弁体とこの弁体を駆動する電動アクチュエータとから構成される。
本実施形態の電動アクチュエータとしては、電動モータや電磁ソレノイド等が用いられる。電動アクチュエータは電子制御装置90によって制御される。
シャッタ94は、ラジエータ30およびコンデンサ20の間に配置されている開閉部である。このため、ダクト60の前側開口部61は、導入流路50aのうちシャッタ94に対して電動ファン40側に開口されていることになる。
本実施形態では、車両のうちフロントエンジンルーム1のうち床を構成するアンダーカバー1aには、床下開口部8が形成されている。床下開口部8は、フロントエンジンルーム1および床下の間を連通して、自動車の外側の空気を床下からフロントエンジンルーム1内に取り入れる外気吸入口として機能する。床下開口部8は、走行用エンジン3および電動ファン40の間において、フロントエンジンルーム1内から床下(すなわち、自動車の外側)に開口されている。
なお、本実施形態の冷却モジュール10においてシャッタ94および床下開口部8以外の構成は、上記第1実施形態の冷却モジュール10と同様であるため、その説明を省略する。
次に、本実施形態の冷却モジュール10の作動について説明する。
まず、電子制御装置90は、イグニッションスイッチ92がオンされて、走行用エンジン3が稼働していると判定したときには、シャッタ94を制御して導入流路50aを開ける。このため、電動ファン40の正回転に伴って、フロントグリル開口部2からコンデンサ20、ラジエータ30、および電動ファン40を通して流れる空気流が発生される。
電子制御装置90は、走行用エンジン3が運転状態から停止状態に遷移して、エキゾーストマニホールド5が高温であるとしてステップS140、S230でYESと判定すると、シャッタ94を制御して導入流路50aを閉じる。
この場合、電子制御装置90は、ステップS150で、電動モータ80を制御してバルブ70を開弁するとともに、ステップS240で、電動ファン40のファン41を逆回転させるように電動モータ42を制御する。
これに伴い、電動ファン40が、矢印A7の如く、床下開口部8を通して自動車の床下から空気流を吸い込んでラジエータ30側(すなわち、車両進行方向前側)に空気流が吹き出すものの、この空気流がフロントグリル開口部2側に流れることがシャッタ94によって遮られる。このため、電動ファン40の逆回転に伴って、床下側から床下開口部8および電動ファン40を通過した空気流は、矢印A8の如く、ダクト6の前側開口部61内に押し込まれて、この押し込まれた空気流は空気流路60aおよび後側開口部62を通過してからエキゾーストマニホールド5側に吹き出される。
以上説明した本実施形態によれば、電子制御装置90は、走行用エンジン3が運転状態から停止状態に遷移して、エキゾーストマニホールド5が高温であるとしてステップS140、S230でYESと判定すると、シャッタ94を制御して導入流路50aを閉じる。これにより、電動ファン40から吹き出される空気流がフロントグリル開口部2側に流れることがシャッタ94によって停止される。
これに伴い、電動ファン40の逆回転に伴って、走行用エンジン3側から電動ファン40を通過した空気流は、ダクト6を通してエキゾーストマニホールド5側に吹き出される。
これにより、ダクト6からエキゾーストマニホールド5、触媒装置5a、およびターボチャージャー用タービン等の被冷却対象に直接吹き付ける風量をシャッタ94がない場合に比べて増やすことができるので、被冷却対象を空気流により効率的に冷却することができる。
本実施形態では、電動ファン40は、自動車の床下(すなわち、自動車の外側)の空気をダクト6を通して被冷却対象に吹き付けることができる。このため、低温の空気流を被冷却対象に吹き付けることができるので、被冷却対象を空気流により効率的に冷却することができる。
(第3実施形態)
上記第2実施形態では、床下開口部8を通して自動車の外側の空気をダクト6に導いた例について説明したが、これに代えて、床下開口部8に代わるフロント開口部95を用いて自動車の外側の空気をダクト6に導くようにした第3実施形態について図9を参照して説明する。
本実施形態では、床下開口部8に代わるフロント開口部95が、フロントグリル4において、フロントエンジンルーム1から車両進行方向前側に開口されている。フロント開口部95は、フロントグリル開口部2に対して天地方向下側に配置されている。
フロント開口部95には、ダクト9の前側開口部9aが接続されている。ダクト9には、電動ファン40および走行用エンジン3の間で開口されている後側開口部9bが設けられている。
本実施形態の冷却モジュール10においてシャッタ94が廃止されている。なお、本実施形態の冷却モジュール10においてフロント開口部95以外の構成は、上記第2実施形態の冷却モジュール10と同様であるため、その説明を省略する。
次に、本実施形態の冷却モジュール10の作動について説明する。
まず、電子制御装置90は、走行用エンジン3が運転状態から停止状態に遷移して、エキゾーストマニホールド5が高温であるとしてステップS140、S230でYESと判定したとする。すると、ステップS150、S240で、電動モータ80を制御してバルブ70を開弁すると共に電動ファン40のファン41を逆回転させるように電動モータ42を制御する。
この場合、矢印A9の如く、電動ファン40が車両進行方向前側(すなわち、自動車の外側)からフロント開口部95およびダクト9を通して空気流を吸い込んで導入流路50aに空気流が吹き出す。
この電動ファン40から吹き出される空気流の一部は前側開口部61から空気流路60aに導入され、この導入された空気流は後側開口部62からエキゾーストマニホールド5側に吹き出される。これにより、エキゾーストマニホールド5、触媒装置5a、およびターボチャージャー用タービンを空気流により冷却することができる。
一方、この電動ファン40から吹き出される空気流のうちダクト6に流れる空気流以外の残りの空気流は、矢印A6の如く、ラジエータ30、コンデンサ20、フロントグリル開口部2を通して自動車の車両進行方向前側に流れる。
以上説明した本実施形態によれば、走行用エンジン3が運転状態から停止状態に遷移して、エキゾーストマニホールド5が高温であると判定すると、電動ファン40は、車両進行方向前側からフロント開口部95およびダクト9を通して空気流を吸い込んでこの吸い込んだ空気流を導入流路50aに吹き出す。この吹き出された空気流の一部は、ダクト6を通して被冷却対象に空気流を直接吹き付けることができるので、被冷却対象を空気流によってより一層効率的に冷却することができる。
(他の実施形態)
(1)上記第2実施形態では、シャッタ94をラジエータ30およびコンデンサ20の間に配置した例について説明したが、これに代えて、下記の(a)(b)のようにしてもよい。(a)ラジエータ30および電動ファン40の間にシャッタ94を配置する。(b)コンデンサ20およびフロントグリル開口部2の間にシャッタ94を配置する。
(2)上記第1〜3実施形態では、ダクト60を走行用エンジン3の天地方向上側に配置した例について説明したが、これに代えて、ダクト60を走行用エンジン3の車両幅方向に配置してもよい。
(3)上記第1〜3実施形態では、バルブ70をダクト60の前側開口部61および後側開口部62の間に配置した例について説明したが、これに限らず、ダクト60の前側開口部61を開閉することにより空気流路60aを開閉するバルブ70を設けてもよい。或いは、ダクト60の後側開口部62を開閉することにより空気流路60aを開閉するバルブ70を設けてもよい。
(4)上記第2実施形態では、導入流路50aを開閉する弁体とこの弁体を駆動する電動アクチュエータとを備えるシャッタ94を用いた例について説明したが、これに代えて、手動により弁体を駆動して導入流路50aを開閉するシャッタ94を用いてもよい。
(5)上記第3実施形態では、フロントグリル4のフロント開口部95から電動ファン40に空気流を導くためにダクト9を用いた例について説明したが、これに代えて、上記第2実施形態のシャッタ94を採用しつつ、フロントグリル4のフロント開口部95から電動ファン40に空気流を導くためのダクト9を用いてもよい。
(6)上記第1〜3実施形態では、フロントエンジンルーム1のうち走行用エンジン3に対して車両進行方向後側のエキゾーストマニホールド5、触媒装置5a、およびターボチャージャー用タービン等を被冷却対象としたが、これに限らず、フロントエンジンルーム1のうち走行用エンジン3に対して車両幅方向(すなわち、車両左右方向)に位置する機器(例えば、バッテリや電子機器)を被冷却対象としてもよい。
この場合、ダクト60の後側開口部62は、フロントエンジンルーム1のうち走行用エンジン3に対して車両幅方向に開口することになる。
(7)上記第1〜3実施形態では、ダクト60の前側開口部61を開閉するバルブ70を採用した例について説明したが、これに代えて、ダクト60の前側開口部61を開閉するバルブ70を廃止してもよい。
(8)上記第1〜3実施形態では、ステップS140、S230の処理で用いるエキゾーストマニホールド5の温度(以下、エキマニ温度という)を温度センサ100によって直接検出した例について説明したが、これに代えて、温度センサ100によって排気ガスの温度やエンジン水の温度をエキマニ温度に代えて検出し、この検出された温度をステップS140、S230の処理で用いてもよい。
(9)なお、本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
(まとめ)
上記第1〜第4実施形態、および他の実施形態の一部または全部に記載された第1の観点によれば、フロントエンジンルームのうち走行用エンジンに対して車両進行方向前側に配置される送風機を備える自動車に適用される冷却モジュールであって、フロントエンジンルームのうち走行用エンジンに対して車両進行方向前側に開口する第1開口部とフロントエンジンルームのうち走行用エンジン以外の被冷却対象に向けて開口する第2開口部とを形成して、第1開口部および第2開口部の間で空気流を流通させるダクトを備え、ダクトは、送風機から吹き出された空気流が第1開口部に押し込まれ、この押し込まれた空気流を第2開口部から被冷却対象に吹き出す。
第2の観点によれば、走行用エンジンが運転状態から停止状態に遷移したか否かを判定する遷移判定部と、被冷却対象の温度を検出する温度検出部の検出値に基づいて、被冷却対象の温度が閾値よりも高いか否かを判定する温度判定部と、走行用エンジンが運転状態から停止状態に遷移したと遷移判定部が判定し、かつ被冷却対象の温度が閾値よりも高いと温度判定部が判定したとき、第1開口部からダクトに押し込まれた空気流を第2開口部から被冷却対象に吹き出させるように送風機を制御する制御部と、を備える。
したがって、走行用エンジンが停止して被冷却対象が高い温度であるときに、被冷却対象を効率的に冷却することができる。
第3の観点によれば、送風機は、空気流を回転によって発生させるファンと、ファンを回転させる駆動部と、を備え、制御部は、ファンを回転方向一方側に回転させるように駆動部を制御することにより、第1開口部からダクトに押し込まれた空気流を第2開口部から被冷却対象に吹き出させる第1制御部であり、当該冷却モジュールは、走行用エンジンが運転状態であるか否かを判定する運転判定部と、走行用エンジンが運転状態であると運転判定部が判定したときに、ファンを回転方向他方側に回転させるように駆動部を制御することにより、車両進行方向前側からファンを通過した空気流を走行用エンジンに吹き出させる第2制御部と、を備える。
したがって、ファンの回転方向を切り替えるだけで、被冷却対象を効率的に冷却することができる。
ここで、回転方向一方側および回転方向他方側は、ファンの回転方向において互いに逆方向となる向きを示している。
第4の観点によれば、フロントエンジンルームを車両進行方向前側に開口させるフロント開口部と送風機との間で空気流を流通させる導入流路を形成する自動車に適用されて、導入流路を開閉するシャッタを備え、ダクトの第1開口部は、導入流路のうちシャッタに対して送風機側に位置しており、シャッタが導入流路を閉じた状態で、ダクトは、送風機から吹き出された空気流が第1開口部に押し込まれてこの押し込まれた空気流を第2開口部から被冷却対象に吹き出す。
したがって、送風機から空気流が導入流路およびフロント開口部を通して流れることをシャッタが抑制するので、送風機からダクトを通して被冷却対象に流れる風量を増やすことができる。
第5の観点によれば、フロントエンジンルーム内から自動車の外側に開口する外気吸入口を形成する自動車に適用され、送風機は、外気吸入口を通して空気流を吸い込んでこの吸い込んだ空気流を吹き出し、ダクトは、送風機から吹き出された空気流が第1開口部に押し込まれてこの押し込まれた空気流を第2開口部から被冷却対象に吹き出す。
したがって、ダクトは、外気吸入口から吸い込んで空気流を被冷却対象に吹き出すことになるため、被冷却対象に対して低温の空気流を吹き出すことができる。このため、被冷却対象を効率的に冷却することができる。

Claims (10)

  1. フロントエンジンルーム(1)のうち走行用エンジン(3)に対して車両進行方向前側に配置される送風機(40)を備える自動車に適用される冷却モジュールであって、
    前記フロントエンジンルームのうち前記走行用エンジンに対して車両進行方向前側に開口する第1開口部(61)と前記フロントエンジンルームのうち前記走行用エンジン以外の被冷却対象(5)に向けて開口する第2開口部(62)とを形成して、前記第1開口部および前記第2開口部の間で空気流を流通させるダクト(60)を備え、
    前記ダクトは、前記送風機よりも前記走行用エンジン側から前記送風機に吸い込まれた後に前記送風機から吹き出された空気流が前記第1開口部に押し込まれてこの押し込まれた空気流を前記第2開口部から前記被冷却対象に吹き出す冷却モジュール。
  2. 前記走行用エンジンが運転状態から停止状態に遷移したか否かを判定する遷移判定部(S220)と、
    前記被冷却対象の温度を検出する温度検出部(100)の検出値に基づいて、前記被冷却対象の温度が閾値よりも高いか否かを判定する温度判定部(S140)と、
    前記走行用エンジンが運転状態から停止状態に遷移したと前記遷移判定部が判定し、かつ前記被冷却対象の温度が閾値よりも高いと前記温度判定部が判定したとき、前記第1開口部から前記ダクトに押し込まれた空気流を前記第2開口部から前記被冷却対象に吹き出させるように前記送風機を制御する制御部(S240)と、を備える請求項1に記載の冷却モジュール。
  3. 前記送風機は、空気流を回転によって発生させるファン(41)と、前記ファンを回転させる駆動部(42)と、を備え、
    前記制御部は、前記ファンを回転方向一方側に回転させるように前記駆動部を制御することにより、前記第1開口部から前記ダクトに押し込まれた空気流を前記第2開口部から前記被冷却対象に吹き出させる第1制御部であり、
    当該冷却モジュールは、
    前記走行用エンジンが運転状態であるか否かを判定する運転判定部(S200)と、
    前記走行用エンジンが運転状態であると前記運転判定部が判定したときに、前記ファンを回転方向他方側に回転させるように前記駆動部を制御することにより、車両進行方向前側から前記ファンを通過した空気流を前記走行用エンジンに吹き出させる第2制御部(S210)と、
    を備える請求項2に記載の冷却モジュール。
  4. フロントエンジンルーム(1)のうち走行用エンジン(3)に対して車両進行方向前側に配置される送風機(40)を備える自動車に適用される冷却モジュールであって、
    前記フロントエンジンルームのうち前記走行用エンジンに対して車両進行方向前側に開口する第1開口部(61)と前記フロントエンジンルームのうち前記走行用エンジン以外の被冷却対象(5)に向けて開口する第2開口部(62)とを形成して、前記第1開口部および前記第2開口部の間で空気流を流通させるダクト(60)と、
    前記走行用エンジンが運転状態から停止状態に遷移したか否かを判定する遷移判定部(S220)と、
    前記被冷却対象の温度を検出する温度検出部(100)の検出値に基づいて、前記被冷却対象の温度が閾値よりも高いか否かを判定する温度判定部(S140)と、
    前記走行用エンジンが運転状態から停止状態に遷移したと前記遷移判定部が判定し、かつ前記被冷却対象の温度が閾値よりも高いと前記温度判定部が判定したとき、前記第1開口部から前記ダクトに押し込まれた空気流を前記第2開口部から前記被冷却対象に吹き出させるように前記送風機を制御する制御部(S240)と、を備え、
    前記ダクトは、前記送風機から吹き出された空気流が前記第1開口部に押し込まれてこの押し込まれた空気流を前記第2開口部から前記被冷却対象に吹き出し、
    前記送風機は、空気流を回転によって発生させるファン(41)と、前記ファンを回転させる駆動部(42)と、を備え、
    前記制御部は、前記ファンを回転方向一方側に回転させるように前記駆動部を制御することにより、前記第1開口部から前記ダクトに押し込まれた空気流を前記第2開口部から前記被冷却対象に吹き出させる第1制御部であり、
    当該冷却モジュールは、
    前記走行用エンジンが運転状態であるか否かを判定する運転判定部(S200)と、
    前記走行用エンジンが運転状態であると前記運転判定部が判定したときに、前記ファンを回転方向他方側に回転させるように前記駆動部を制御することにより、車両進行方向前側から前記ファンを通過した空気流を前記走行用エンジンに吹き出させる第2制御部(S210)と、を備える冷却モジュール。
  5. 前記フロントエンジンルームを前記車両進行方向前側に開口させるフロント開口部(2)と前記送風機との間で空気流を流通させる導入流路(50a)を形成する自動車に適用されて、
    前記導入流路を開閉するシャッタ(94)を備え、
    前記ダクトの前記第1開口部は、前記導入流路のうち前記シャッタに対して前記送風機側に位置しており、
    前記シャッタが前記導入流路を閉じた状態で、前記ダクトは、前記送風機から吹き出された空気流が前記第1開口部に押し込まれてこの押し込まれた空気流を前記第2開口部から前記被冷却対象に吹き出す請求項1ないしのいずれか1つに記載の冷却モジュール。
  6. フロントエンジンルーム(1)のうち走行用エンジン(3)に対して車両進行方向前側に配置される送風機(40)を備えると共に前記フロントエンジンルームを前記車両進行方向前側に開口させるフロント開口部(2)と前記送風機との間で空気流を流通させる導入流路(50a)を形成する自動車に適用される冷却モジュールであって、
    前記フロントエンジンルームのうち前記走行用エンジンに対して車両進行方向前側に開口する第1開口部(61)と前記フロントエンジンルームのうち前記走行用エンジン以外の被冷却対象(5)に向けて開口する第2開口部(62)とを形成して、前記第1開口部および前記第2開口部の間で空気流を流通させるダクト(60)と、
    前記導入流路を開閉するシャッタ(94)とを備え、
    前記ダクトは、前記送風機から吹き出された空気流が前記第1開口部に押し込まれてこの押し込まれた空気流を前記第2開口部から前記被冷却対象に吹き出し、
    前記ダクトの前記第1開口部は、前記導入流路のうち前記シャッタに対して前記送風機側に位置しており、
    前記シャッタが前記導入流路を閉じた状態で、前記ダクトは、前記送風機から吹き出された空気流が前記第1開口部に押し込まれてこの押し込まれた空気流を前記第2開口部から前記被冷却対象に吹き出す冷却モジュール。
  7. 前記フロントエンジンルーム内から前記自動車の外側に開口する外気吸入口(8、95)を形成する自動車に適用され、
    前記送風機は、前記外気吸入口を通して空気流を吸い込んでこの吸い込んだ空気流を吹き出し、
    前記ダクトは、前記送風機から吹き出された空気流が前記第1開口部に押し込まれてこの押し込まれた空気流を前記第2開口部から前記被冷却対象に吹き出す請求項1ないしのいずれか1つに記載の冷却モジュール。
  8. フロントエンジンルーム(1)のうち走行用エンジン(3)に対して車両進行方向前側に配置される送風機(40)を備えると共に前記走行用エンジンの冷却水を冷却するラジエータが前記送風機の車両進行方向前側に配置されている自動車であって前記フロントエンジンルーム内から前記自動車の外側に開口して前記ラジエータを介さず前記送風機と前記走行用エンジンの間に空気を取り入れる外気吸入口(8、95)を形成する自動車に適用される冷却モジュールであって、
    前記フロントエンジンルームのうち前記走行用エンジンに対して車両進行方向前側に開口する第1開口部(61)と前記フロントエンジンルームのうち前記走行用エンジン以外の被冷却対象(5)に向けて開口する第2開口部(62)とを形成して、前記第1開口部および前記第2開口部の間で空気流を流通させるダクト(60)を備え
    前記送風機は、前記外気吸入口を通して空気流を吸い込んでこの吸い込んだ空気流を吹き出し、
    前記ダクトは、前記送風機から吹き出された空気流が前記第1開口部に押し込まれてこの押し込まれた空気流を前記第2開口部から前記被冷却対象に吹き出す冷却モジュール。
  9. 前記送風機は、空気流を回転によって発生させるファン(41)と、前記ファンを回転させる駆動部(42)と、を備え、
    前記ファンは、正回転することで、前記ファンよりも前記車両進行方向前側から空気流を吸い込んで前記ファンよりも前記走行用エンジン側に吹き出し、
    前記ファンは、逆回転することで、前記ファンよりも前記走行用エンジン側から空気流を吸い込んで、吸い込んだ空気を前記ファンよりも前記車両進行方向前側に吹き出し、
    前記送風機を制御する前記制御部は、一定期間の間に亘って前記送風機の前記駆動部を制御して前記ファンを逆回転させる動作を継続する、請求項2に記載の冷却モジュール。
  10. 前記ダクトの前記第1開口部と前記第2開口部との間の空気流の流通を開閉するバルブ(70)と、
    前記走行用エンジンが運転状態であり、かつ、前記自動車の速度が所定速度未満である場合に、前記バルブを閉弁させるバルブ制御部(S130)とを備え、
    前記バルブ制御部(S130)と前記第2制御部(S210)は並列的に実行される請求項3または4に記載の冷却モジュール。
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