JPH10506862A - 補助加熱器配置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、自動車内燃機関の冷却液回路用の補助加熱器（２０、２０ａ、８２、８３）の配置であって、冷却液回路が一方で冷却液／空気ラジエータ（１、７０）を含む冷却回路と他方で車室暖房用冷却液／空気熱交換器を含むヒータ回路とからなるものに関するものである。最新エンジン、特にディーゼルエンジンの冷却液回路における技術的問題は、特に、利用可能なヒータ用熱が少なすぎることにある−その限りで、いわゆる補助加熱器、例えば燃料加熱器が利用される。バーナ部（２０）及び熱交換器部（２０ａ）を有する燃料加熱器として構成される補助加熱器（２０、２０ａ、８２、８３）を車両の冷却液／空気ラジエータに直接に配置し若しくはラジエータ内に一体化することが提案される。この配置の利点として、バーナ（２０）はその燃料管路（２１）及び排気管路（２２）が自動車の車室の外側にあり、こうして車室内の快適性及び安全性が損なわれない。更に、冷却液回路中に補助加熱器を流体工学的に介設することが一層容易且つ安価となる。

Description

【発明の詳細な説明】 補助加熱器配置 本発明は、自動車内燃機関の冷却液回路用の補助加熱器の配置であって、一方 で内燃機関冷却用の冷却液／空気ラジエータ、他方で車室暖房用の冷却液／空気 放熱器が冷却液回路中に設けられているものに関するものである。 内燃機関の冷却液回路中のこのような補助加熱器用配置は共同出願人の欧州公 告特許公報第４６２１５４号により公知である。この公知の配置では燃料加熱器 が自動車の車室を暖房するための加熱装置の放熱器と一体にされていて、加熱器 の熱交換器の冷却液側部分が放熱器のタンクと流れの点で結ばれており、加熱器 によって発生される熱は排気を介して放熱器内の冷却液に引き渡され、こうして 車室の暖房に直接的に有効とされる。この配置では、欠点として、補助加熱器用 燃料供給部も排気排出部も補助加熱器から車室を通して、又は車室の縁に直接に 、布設されねばならず、安全上の危険を孕んでいる。その他、バーナ及びバーナ 送風機の騒音も車室内の快適性を損なうことがある。 本発明の課題は、前記欠点を取り除き、内燃機関の暖機段階を短縮する機能も 補助ヒータの機能も引き受けることができ、安全性と快適性を損なうことのない 補助加熱器用配置を提供することである。 この課題は、本発明によれば、補助加熱器が冷却液／空 気ラジエータ内に一体化されていることによって解決される。ラジエータ若しく は冷却モジュールでのこの配置では、利点として、補助加熱器がいまや車室の外 側にある限りで乗員にとって安全上の危険及び騒音侵害が防止されている。冷却 液／空気ラジエータとの構造的一体化によって組付け全体が容易となり、補助加 熱器の易接近性も容易となる。更に、冷却液回路への補助加熱器の介設は一層容 易且つ安価に実施することができる。更に、燃料管路及び排気管路は問題なく布 設することができる。 本発明の他の有利な構成は従属請求の範囲から明らかとなる。請求の範囲２〜 ７は設計構成に、請求の範囲８〜１２は回路変更態様に関係している。 請求の範囲２〜４によれば、補助加熱器が、好ましくはクロスフローラジエー タとして構成されるラジエータのタンクと一体にされている。これにより、空間 的に好ましい補助加熱器の配置が得られる−ラジエータ全体の構造高さは小さく 抑えることができる。タンク付近の鉢状ハウジング内に補助加熱器が受容される ことによって、その他の固着手段は必要でない。 請求の範囲５によれば、冷却液がタンクから補助加熱器の熱交換器部に直接に 流入するので、冷却液用にその他の接続管路も必要ではない。 請求の範囲６によれば、サーモスタット弁及びラジエータ短絡管路（バイパス ）もタンク内に一体化されており、そのことで冷却液管路に関して一層の簡素化 が得られ、構 造ユニットが緻密となり、冷却モジュール全体の組付けが合理的となる。 請求の範囲７によれば、適宜な構造空間が用意されているとき、ダウンフロー ラジエータでも、即ち垂直に延びる管を有するラジエータでも、補助加熱器の一 体化が可能である。 請求の範囲８、９によれば、補助加熱器がラジエータ送り管路と並行に設けら れており、即ち絞りによって限定される部分流がバイパス中を補助加熱器を介し て流れて、そこで暖まり、次に再びラジエータ送り管路内に供給される。従って この変更態様は自動調節式であり、即ち付加的制御支出を必要としない。 請求の範囲１０によれば、補助加熱器がヒータ送り管路内に直列に設けられて おり、これにより補助熱が一義的に放熱器に役立ち、即ち一層迅速且つ効率的な 暖房を可能とする。このことは、例えばディーゼルエンジン等の高効率エンジン の場合に特に有利である。 請求の範囲１１によれば、ヒータ送り管路内で循環をもたらし、従って一層迅 速な熱輸送をもたらす補助ウオータポンプが設けられている。 請求の範囲１２によれば、エンジン停止時に電気的補助ポンプによって維持す ることのできる補助ヒータの可能性が切換弁と付加的分岐管路とによって提供さ れている。 本発明の実施例が図面に示されており、以下に詳しく説明される。 図１は冷却集成装置の斜視図である。 図２は冷却集成装置用の第１回路配置を示す。 図３は冷却集成装置用の第２回路配置を示す。 図４は内燃機関冷却液回路中の冷却集成装置用の第３回路配置を示す。 図５はタンクと一体にされた補助加熱器との断面図である。 図１は冷却集成装置又はいわゆる冷却モジュール、即ち複数の熱交換器の配置 を示しており、これらの熱交換器が１つの構造ユニットにまとめられて、完成し た組付けユニットとして自動車内で固着される。詳細には下記の熱交換器である 。即ち、冷却液／空気ラジエータ１、冷媒／空気凝縮器２、入口管３ａと出口管 ３ｂとを有する給気／空気冷却器３、トランスミッションオイル／冷却液冷却器 ５、そしてエンジンオイル／空気冷却器４。空気の流れる方向は矢印Ａで示唆さ れている。即ち、空気はまず凝縮器２と給気冷却器３とに到達し、次に冷却液ラ ジエータ１を流れる。その背後にあるラジエータシャッタ１０が貫流可能な空気 断面を制御する。冷却液ラジエータ１の空気流出側にラジエータ胴板８が配置さ れており、空気を送るファン７がこの胴板の内部に配置されている。ファン７は 流体摩擦クラッチ９を介して駆動され、このクラッチ自体はここには図示してい ない内燃機関によってベルト伝動装置１１を介して駆動される。ファン７用に他 の駆動方式、例えば電動機を介した駆動、又はクランク軸による直結駆動、も可 能である。更に、加熱可能なウォッシャ容器１７がファン胴板８内に一体化され ている。前記熱交換器は−既に述ベたように−１つの固定構造ユニットへとまと められており、即ち互いに直接に結合されているか、又は図示しないモジュール 支持体上に固着されており、次にこの支持体自体が車両の車体に固着される。冷 却液ラジエータ１はいわゆるクロスフローラジエータとして構成されており、即 ち図面には認めることができないが水平管と２つの側部タンクとを備えた網を有 する。右側タンク１２は冷却液用入口管１５と、入口管１５の下方に、図示しな い隔壁とを有する。左側タンクは転向タンク１４として構成されている。従って 冷却液はまず（図面において）右から左へと上側管列内を流れ、左側タンク５内 で転向され、下側管列内を流れ、即ち図示しない隔壁の下方でタンク１２内を左 から右へと流れて戻り、そこでタンク１２の下部から冷却液ポンプ６を介して吸 い込まれ、出口管１６を介して冷却液ポンプから流出する。最後に冷却集成装置 はなお、乾燥器及び冷却液サーモスタット１９を一体化した冷媒用液体容器１８ を有する。この液体容器はやはりタンク１２内に一体化されている。つまり個々 の熱交換器はトランスミッションオイル冷却器に至るまで空気冷却式である−ト ランスミッションオイル冷却器はタンク５内に嵌め込まれており、二次側が冷却 液によって負荷される。 共同出願人の欧州公告特許公報第４６２１５４号により基本的に知られている ような燃料加熱器及び排気／冷却液 熱交換器を備えた補助加熱器２０、２０ａが、本発明によれば機械的に及び流れ の点でタンク１２に結合されており、即ち１つの構造ユニットへと一体化されて いる。図面には補助加熱器が２部分で図示されており、上部２０が実質的にバー ナを含み、下部２０ａが熱交換器を含んでいる。補助加熱器（熱交換部）２０ａ 内で暖められる冷却液のための接続管路は図示されておらず、タンク１２の内部 にあり、基本的に前記先行技術と同じものである。燃焼空気用接続口２１と排気 出口管２２が補助加熱器２０に設けられている。補助加熱器２０用燃料供給部は 図示されていない。 図２は内燃機関冷却液回路中に介設され若しくは流体工学的に配置された補助 加熱器の略示図である。図１の補助加熱器２０がここでは、補助加熱器の熱交換 器の冷却液側部分を示す符号３５で表されている。図１に相当する冷却集成装置 全体は簡単に破線の長方形で示されており、ラジエータ３１と補助加熱器３５と サーモスタット３９と短絡管路４０とを含んでいる。内燃機関３２用冷却液回路 はラジエータ送り管路３６とラジエータ戻り管路４１とを有し、この戻り管路は 冷却液ポンプ３４を介して再び内燃機関３２に戻される。この”冷却回路”と並 行に、ヒータ弁４３を備えたヒータ送り管路４２と放熱器３３とヒータ戻り管路 ４４とからなるヒータ回路が設けられている。補助加熱器の冷却液側３５は、部 分流制御のための固定絞りが設けられている流入部３７と戻り管路３８とを介し て、ラジエータ送り管路３６と並行に設けられている。こうして特定 の固定量の冷却液が補助加熱器を介して流れて、冷却液を暖める。即ち、サーモ スタット３９が閉じているとき、暖められた冷却液は短絡管路４０に流入し、そ こからラジエータ戻り管路４１とポンプ３４とを介して内燃機関３２の冷却ジャ ケットに流入する。こうして内燃機関は一層迅速に暖められる。更に、補助加熱 器３５によって暖められる冷却液量がヒータ送り管路４２を介して放熱器３３内 に達し、これにより、例えば最新ＴＤＩエンジンのヒータ容量の不足が補償され 及び／又は加熱が促進される−こうして車室の暖房が向上する。 図３は内燃機関５２の冷却液回路中の補助加熱器５５の配置に関する他の変更 態様を示す。冷却集成装置はこの場合やはり破線の長方形５０によって示唆され ており、ラジエータ５１と、補助加熱器５５と、選択的に電気的ウオータポンプ ５６と、短絡バイパス６０を有するサーモスタット弁５９とを含む。本来の冷却 回路は、ラジエータ送り管路５８と冷却液ポンプ５４を含むラジエータ戻り管路 ６１とからなる。それに対して加熱回路はヒータ送り管路６２とヒータ弁６３と 放熱器５３とヒータ戻り管路６４とからなる。つまり補助加熱器５５はこの場合 分岐管路５７を介して、選択的に設けられる電気的ウオータポンプ５６と直列に ヒータ送り管路６２内に設けられている。過熱時に確実に遮断するために、弁６ ３が閉じているとき、戻り管路６５ａ又は６５ｂによって補助加熱器の最小貫流 が保証される。 図４は内燃機関７２の冷却液回路中の補助加熱器７５の配置に関する最後の変 更態様を示す。冷却集成装置はやはり破線の長方形７０として示唆されており、 ラジエータ７１、サーモスタット７９、電気的ウオータポンプ７６、バイパス８ ０、等の構成要素を有する。ラジエータ７１を含む冷却回路はラジエータ送り管 路７８と冷却液ポンプ７４を備えたラジエータ戻り管路８１とを有する。この冷 却回路と並行にヒータ回路が設けられており、このヒータ回路がヒータ送り管路 ８２とヒータ弁８３と放熱器７３とヒータ戻り管路８４とを備えており、このヒ ータ戻り管路は冷却液ポンプ７４の前でラジエータ戻り管路８１に連通する。最 後に、付加的に（図３の実施例を補足して）分岐管路８６が設けられており、こ の分岐管路は電磁弁８５を介して開閉することができる。車両用補助ヒータを目 的にこの弁８５は非通電状態のとき管路８６に対して開き、管路８４に対して閉 じている。即ち、電気的ウオータポンプ７６は補助加熱器７５内で暖められた水 を、ヒータ送り管路８２を介して放熱器７３内に通し、分岐管路８６を介してラ ジエータ送り管路内に送り、そこから、サーモスタット７９が閉じているとき分 岐管路７７を介して再びウオータポンプ７６の前に送る。弁８５の通電時、管路 ８６が分離されており、冷却液が放熱器７３からヒータ戻り管路８４内に流れ、 こうして、先行実施例でも存在するいわゆる補助加熱機能が満たされる。先行実 施例と同様にこの場合にも戻り管路８７ａ又は８７ｂが設けられている。 図５は、図１に斜視図で示した補助加熱器を一体化したタンクの断面図である 。以下、相一致する部品には図１の符号が括弧に入れて加えられている。図５に 左外側部分を示すクロスフローラジエータ７０（１）はその管７１が管底７２に 連通し、この管底がタンク７３（１２）に密に結合されている。タンク７３は好 ましくは射出成形プラスチック部品として製造されており、入口管７４（１５） と隔壁７５と出口管７６（１６）とを有する。従ってこのラジエータ７０は水平 管７１を有するクロスフローラジエータとして構成されており、適宜な固着手段 を介して車体に固着されている−このような固着手段の例としてタンク７３に吹 付成形された栓７７が示されている。タンク７３全体が隔壁７５によって上側流 入室７８と下側流出室７９とに仕切られており、上側室７８には流入口８０を介 して鉢状ハウジング８１が接続されており、このハウジングはタンク７３と一体 に構成されて、補助加熱器８２／８３（２０／２０ａ）を受容している。補助加 熱器の下部は熱交換器８３として構成されて、その外被に螺旋状に配置されるフ ィン８４を有する。このフィンは鉢底に配置される流入口８０から上方へと冷却 液を送り、そこに流出管８５が配置されている。下側室７９の領域に配置される サーモスタットハウジング８６は隔壁７５に取付けられる短絡管継手若しくはバ イパス管継手８７を介して上側室７８に結合されている。更に、サーモスタット ハウジング８６内に付加的に下側室７９からの流入口８９と、出口管７６に至る 流出 口９０が設けられている。サーモスタットハウジング８６の内部に周知のサーモ スタット弁９１があり、この弁はその両方の弁頭９２、９３でもって短絡管継手 ８７か又は下側室７９からの流入部８９のいずれかを開閉する。 サーモスタットハウジング８６と短絡管継手８７は、射出成形技術で、それら をタンク７３と一体に製造することができるように形成されている。離型のため に穴９４が設けられており、この穴は引き続き蓋９５によって閉鎖される。つま りこうして補助加熱器８２／８３もサーモスタット９１及びラジエータ短絡管継 手８７もタンク７３内に一体化されている。 補助加熱器を備えたこのラジエータの機能は以下のとおりである。入口管７４ を通して上側室７８内に流入する冷却液はまず矢印Ａの方向で管束７１の上半分 を貫流し、図示しない右側タンク内に転向され、次に矢印Ｂに従って管束７１の 下半分を貫流してタンク７３の下側室７９内に戻る。最後の点は、冷却液が既に 暖められていて、サーモスタット９１が短絡弁頭９２によって短絡管継手８７を 閉じる場合にも妥当する一次に弁頭９３が流れ断面を開き、冷却液は穴８９を通 して矢印Ｃの方向でサーモスタットハウジングの内部に達し、そこから流出口９ ０を介して出口管７６へと流れる。冷却液がまだ暖めらていないとき、短絡管継 手８７は開いており、即ち短絡弁頭９２がその弁座から持ち上がっており、弁頭 ９３が戻り断面を閉じる。この動作状態のとき、冷却液が矢印Ｅの方向でバイパ ス８７内 を流れるので、ラジエータは冷却液を貫流させない。 冷却液の部分流は本発明によれば上側室７８から分岐され、矢印Ｄの方向でオ ーバフロー穴８０を通して熱交換器８３の外被と鉢８１の内壁との間に流入し、 螺旋状に配置されるフィン８４に基づいて熱交換器８３の周囲を適宜な進路で上 へと流れ、暖められて出口管８５を通して再び流出する。暖められたこの冷却液 は次に一回路配置に応じて−内燃機関の冷却ジャケットか又は車両ヒータのいず れかに直接に供給される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フンブルク、ミカエル ドイツ連邦共和国 デー73035 ゲッピン ゲン、アンマーベーク 25 (72)発明者 レーレ、ミカエル ドイツ連邦共和国 デー73732 エスリン ゲン、アルテ シュタイゲ 21−２ (72)発明者 プフィスター、ヴォルフガング ドイツ連邦共和国 デー73732 エスリン ゲン、ヴィッツムハルデ ２ (72)発明者 ペーター、ライザー ドイツ連邦共和国 デー73732 エスリン ゲン、イム ゼーエン ８ (72)発明者 シュヴァイツァー、ゲブハルド ドイツ連邦共和国 デー71229 レオンベ ルク、アムットストラッセ ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．自動車内燃機関の冷却液回路用の補助加熱器の配置であって、一方で内燃 機関冷却用の冷却液／空気ラジエータ、他方で車室暖房用の冷却液／空気放熱器 が冷却液回路中に設けられているものにおいて、補助加熱器（２０、２０ａ；８ ２、８３）が冷却液／空気ラジエータ（１、７０）内に一体化されていることを 特徴とする、配置。 ２．冷却液／空気ラジエータ（１、７０）が少なくとも１つのタンク（１２、 ７３）を有し、補助加熱器（２０、２０ａ；８２、８３）がこのタンクとで構造 ユニットを形成することを特徴とする、請求の範囲１記載の配置。 ３．冷却液／空気ラジエータが、タンク（１２、１４、７３）を横方向に配置 したクロスフローラジエータ（１、７０）として構成されていることを特徴とす る、請求の範囲１又は２記載の配置。 ４．補助加熱器（２０、２０ａ；８２、８３）が、タンク（７３）と一体に構 成される鉢状ハウジング（８１）のなかに配置され固着されていることを特徴と する、請求の範囲２又は３記載の配置。 ５．鉢状ハウジング（８１）が、補助加熱器（８２）のうち周囲を冷却液が洗 う熱交換器部（８３）を受容し、冷却液が流入口（８０）を介して流入して、出 口管（８５）を介して鉢状ハウジング（８１）から流出することを特徴とする、 請求の範囲４記載の配置。 ６．タンク（７３）が、オーバフロー穴（８８）を備えた隔壁（７５）と、入 口管（７４）を備えた上側室（７８）と、出口管（７６）を備えた下側室（７９ ）と、タンク（７３）と一体に構成されるサーモスタットハウジング（８６）と を有し、このサーモスタットハウジングがサーモスタット弁（９１）を受容し、 一体な短絡管継手（８７）を介して上側室（７８）に結合され、流入口（８９） を介して下側室（７９）と出口管（７６）とに結合されていることを特徴とする 、請求の範囲２〜５のいずれか１項記載の配置。 ７．冷却液／空気ラジエータがダウンフローラジエータとして構成されている ことを特徴とする、請求の範囲１又は２記載の配置。 ８．補助加熱器（２０ａ、３５）が冷却液側でラジエータ送り管路（３６）と 並行に設けられていることを特徴とする、請求の範囲１〜７のいずれか１項記載 の配置。 ９．補助加熱器（２０ａ、３５）への流入部に、部分流を制御する固定絞り（ ３７）が配置されていることを特徴とする、請求の範囲８記載の配置。 １０．補助加熱器（２０ａ、５５）がヒータ送り管路（６２）内に直列に設け られていることを特徴とする、請求の範囲１〜７のいずれか１項記載の配置。 １１．ヒータ送り管路（６２）内に電気的ウオータポンプ（５６）が設けられ ていることを特徴とする、請求の範囲１０記載の配置。 １２．放熱器（７３）と冷却液ポンプ（７４）との間でヒータ戻り管路（８４ ）中に切換弁（８５）が配置されており、この切換弁がヒータ戻り管路（８４） を解放するか、又はヒータ戻り管路（８４）を遮断して分岐管路（８６）を解放 し、この分岐管路がラジエータ送り管路（７８）に連通し且つ電気的補助ウオー タポンプ（７６）へと通じていることを特徴とする、請求の範囲１１記載の配置 。