DE112015002176T5 - Kühlvorrichtung eines Hybridfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Eine Kühlvorrichtung (5) ist derart ausgebildet, dass ein Motor-Kühlwasserkanalabschnitt (8) eine Motor-Wasserpumpe (10) umfasst, die Kühlwasser durch den Motor-Kühlwasserkanalabschnitt (8), ein Motor-Kühlwassereinlassrohr (8A), das das Kühlwasser von einem Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt (7) in den Motor (3) einführt, und ein Motor-Kühlwasserauslassrohr (8B) umwälzt, welches das Kühlwasser, das den Motor (3) abgekühlt hat, in den Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt (7) zurückführt. Ein stromaufwärtiges Ende (8a) des Motor-Kühlwassereinlassrohrs (8A) ist mit einem unteren Tank (16) verbunden, ein stromabwärtiges Ende (8d) des Motor-Kühlwasserauslassrohrs (8B) ist mit einem Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlassrohr (7A) verbunden und das Kühlwasser, das durch das Motor-Kühlwassereinlassrohr (8A) und das Motor-Kühlwasserauslassrohr (8B) strömt, wird durch den unteren Tank (16) umgewälzt, wenn ein Ventil eines Thermostats (11) offen steht.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung eines Hybridfahrzeugs und insbesondere eine Kühlvorrichtung, die in einem mit einem Verbrennungsmotor und einer rotierenden elektrischen Maschine ausgestatteten Hybridfahrzeug angeordnet ist, um den Verbrennungsmotor und die rotierende elektrische Maschine zu kühlen.
  • HINTERGRUND DER TECHNIK
  • Die JP 10-266855 A (Patentdokument 1) offenbart ein Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor und eine rotierende elektrische Maschine als Antriebsquellen verwendet, bei dem der Verbrennungsmotor und die rotierende elektrische Maschine durch eine Kühlvorrichtung gekühlt werden, die getrennte Systeme verwendet.
  • Die in JP 10-266855 A beschriebene Kühlvorrichtung des Hybridfahrzeugs umfasst einen ersten Kühlwasserumwälzkanal, der den Verbrennungsmotor kühlt, einen zweiten Kühlwasserumwälzkanal, der die rotierende elektrische Maschine kühlt, einen Kühler, mit dem der erste und der zweite Kühlwasserumwälzkanal verbunden sind, eine Wasserpumpe, die das Kühlwasser im ersten Kühlwasserumwälzkanal umwälzt und eine Wasserpumpe, die das Kühlwasser im zweiten Kühlwasserumwälzkanal umwälzt.
  • Der Kühler umfasst ein Kernstück, in dem ein mit dem ersten Kühlwasserumwälzkanal in Verbindung stehender Abschnitt und ein mit dem zweiten Kühlwasserumwälzkanal in Verbindung stehender Abschnitt getrennt ausgebildet sind, einen ersten Tank, der an einem Ende des Kernstücks mit dem Kernstück verbunden ist, um eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlwasserumwälzkanal zu erstellen und einen zweiten Tank, der am anderen Ende des Kernstücks mit dem Kernstück verbunden ist, um den ersten und den zweiten Kühlwasserumwälzkanal voneinander zu trennen.
  • In der Kühlvorrichtung kann der erste Tank des Kühlers als gemeinsamer Tank verwendet werden, um eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlwasserumwälzkanal zu erstellen. Dementsprechend kann die Anzahl von Tanks, im Vergleich zu einem Fall, in dem getrennte Tanks vorgesehen sind, und somit die Anzahl von Kühlern reduziert werden.
  • LISTE DER ANFÜHRUNGEN
  • PATENTDOKUMENT
    • Patentdokument 1: JP 10-266855 A
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • TECHNISCHE AUFGABE
  • In der Kühlvorrichtung des Hybridfahrzeugs der einschlägigen Technik weist der Kühler das Kernstück auf, in dem der Abschnitt, der mit dem ersten Kühlwasserumwälzkanal zur Kühlung des Verbrennungsmotors in Verbindung steht, und der Abschnitt, der mit dem zweiten Kühlwasserumwälzkanal zur Kühlung der rotierenden elektrischen Maschine in Verbindung steht, getrennt ausgebildet sind.
  • Darum benötigt das Kernstück der Kühlvorrichtung des Hybridfahrzeugs der einschlägigen Technik eine Kühlleistung zum Kühlen der rotierenden elektrischen Maschine, und infolgedessen, benötigt der Kühler eine Leistung für zwei Systeme, um die rotierende elektrische Maschine und den Verbrennungsmotor zu kühlen. Folglich ist der Kühler in der Konfiguration der einschlägigen Technik grösser, so dass die Kühlvorrichtung auch grösser sein kann.
  • Da der zweite Kühlwasserumwälzkanal außerdem mit dem Kernstück des Kühlers in Verbindung steht, nimmt außerdem der Druckverlust des durch das Kernstück strömenden Kühlwassers zu. Dementsprechend besteht ein Bedarf die Leistung der das Kühlwasser im zweiten Kühlwasserumwälzkanal umwälzenden Wasserpumpe zu erhöhen.
  • Mit steigender Leistung der Wasserpumpe, nimmt somit auch der durch die Betriebsgeräusche der Wasserpumpe verursachte Lärm zu. Wenn die Wasserpumpe eine mechanische Wasserpumpe ist, die durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, kann eine Erhöhung der Leistung der Wasserpumpe zu einer Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz des Verbrennungsmotors führen. Wenn die Wasserpumpe eine elektrische Wasserpumpe ist, kann eine Erhöhung des Stromverbrauchs auftreten.
  • Die Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme gemacht und eine Aufgabe der Erfindung besteht darin eine Kühlvorrichtung eines Hybridfahrzeugs bereitzustellen, bei der eine Vergrößerung der Kühlvorrichtung verhindert und eine Verkleinerung einer Wasserpumpe zum Kühlen einer rotierenden elektrischen Maschine erzielt werden kann.
  • MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABE
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Kühlvorrichtung eines Hybridfahrzeugs vorgesehen, die im Hybridfahrzeug montiert ist, welches durch mindestens einen von einem Verbrennungsmotor und einer rotierenden elektrischen Maschine angetrieben wird, wobei die Kühlvorrichtung Folgendes umfasst: einen Kühler, der ein Kernstück zum Wärmeaustausch mit Kühlwasser umfasst, einen stromaufwärtigen Tankabschnitt, der stromaufwärts des Kernstücks vorgesehen ist und das Kühlwasser aufnimmt, und einen stromabwärtigen Tankabschnitt, der stromabwärts des Kernstücks vorgesehen ist und das Kühlwasser aufnimmt, das im Kernstück einen Wärmeaustausch erfährt; einen Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt, durch den das Kühlwasser zur Kühlung des Verbrennungsmotors umgewälzt wird; und einen Rotationselektromaschinen-Kühlwasserkanalabschnitt, durch den das Kühlwasser zur Kühlung der rotierenden elektrischen Maschine umgewälzt wird, wobei der Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt Folgendes umfasst: einen Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlasskanalabschnitt, der Kühlwasser in den Verbrennungsmotor einführt, einen Verbrennungsmotor-Kühlwasserauslasskanalabschnitt, der das Kühlwasser, welches den Verbrennungsmotor gekühlt hat, dem Kühler zuführt, eine Verbrennungsmotor-Wasserpumpe, die das Kühlwasser durch den Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt umwälzt, ein Thermostat, das ein Ventil unter der Bedingung öffnet, dass eine Temperatur des Kühlwassers höher als ein eingestellter Wert ist, und einen Bypasskanalabschnitt, der eine Umgehung des Kühlwassers um den Kühler und eine Zufuhr des Kühlwassers in den Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlasskanalabschnitt erlaubt, wenn das Ventil des Thermostats geschlossen ist, wobei der Rotationselektromaschinenkühlwasserkanalabschnitt Folgendes umfasst: eine Rotationselektromaschinenwasserpumpe, die das Kühlwasser durch den Rotationselektromaschinenkühlwasserkanalabschnitt umwälzt, einen Rotationselektromaschinen-Kühlwassereinlasskanalabschnitt, der das Kühlwasser vom Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt in die rotierende elektrische Maschine einführt, und einen Rotationselektromaschinen-Kühlwasserauslasskanalabschnitt, der das Kühlwasser, welches die rotierende elektrische Maschine gekühlt hat, in den Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt zurückführt, wobei ein stromaufwärtiges Ende des Rotationselektromaschinen-Kühlwassereinlasskanalabschnitts mit dem stromabwärtigen Tankabschnitt verbunden ist und ein stromabwärtiges Ende des Rotationselektromaschinen-Kühlwasserauslasskanalabschnitts mit dem stromabwärtigen Tankabschnitt oder dem Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlasskanalabschnitt verbunden ist, und wenn das Ventil des Thermostats geschlossen ist, das durch den Rotationselektromaschinen-Kühlwasserkanalabschnitt strömende Kühlwasser durch den stromabwärtigen Tankabschnitt umgewälzt wird.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung, kann eine Förderleistung der Verbrennungsmotor-Wasserpumpe, die einer Menge an pro Zeiteinheit abgelassenem Kühlwasser entspricht, höher als eine Förderleistung der Rotationselektromaschinen-Wasserpumpe pro Zeiteinheit sein. Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung, kann das Kernstück des Kühlers eine Lüfterverkleidung umfassen, die einen elektrischen Lüfter aufweist und Luft in den elektrischen Lüfter durch eine Öffnung ansaugt, und ein stromabwärtiges Ende des Rotationselektromaschinen-Kühlwassereinlasskanalabschnitts kann unter der Öffnung mit dem stromabwärtigen Tankabschnitt verbunden sein.
  • WIRKUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß dem oben beschriebenen ersten Aspekt, ist das stromaufwärtige Ende des Rotationselektromaschinen-Kühlwassereinlasskanalabschnitts mit dem stromabwärtigen Tankabschnitt verbunden, das stromabwärtige Ende des Rotationselektromaschinen-Kühlwasserauslasskanalabschnitts mit dem stromabwärtigen Tankabschnitt oder dem Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlasskanalabschnitt verbunden und das Kühlwasser, das durch den Rotationselektromaschinen-Kühlwasserkanalabschnitt strömt, wird durch den stromabwärtigen Tankabschnitt umgewälzt, wenn das Ventil des Thermostats geschlossen ist.
  • Dementsprechend kann das aus der rotierenden elektrischen Maschine austretende Kühlwasser durch den stromabwärtigen Tankabschnitt des Kühlers gekühlt werden. Dadurch wird ein zur Kühlung der rotierenden elektrischen Maschine eigener Kühler unnötig, so dass die Kühlvorrichtung miniaturisiert werden kann.
  • Darüber hinaus wird das aus der rotierenden elektrischen Maschine austretende Kühlwasser durch den stromabwärtigen Tankabschnitt des Kühlers gekühlt ohne durch das starke Druckverluste verursachende Kernstück zu laufen. Infolgedessen kann die Leistung der Rotationselektromaschinen-Wasserpumpe reduziert werden und die Rotationselektromaschinen-Wasserpumpe somit miniaturisiert werden.
  • Somit kann durch eine Reduzierung der Betriebsgeräusche der Rotationselektromaschinen-Wasserpumpe der Lärm reduziert werden. Wenn die Rotationselektromaschinen-Wasserpumpe eine durch den Verbrennungsmotor angetriebene mechanische Wasserpumpe ist, kann zusätzlich eine Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz des Verbrennungsmotors verhindert werden. Wenn die Rotationselektromaschinen-Wasserpumpe eine elektrische Wasserpumpe ist, kann außerdem eine Erhöhung des Stromverbrauchs verhindert werden.
  • Gemäß dem oben beschriebenen zweiten Aspekt, ist eine Förderleistung der Verbrennungsmotor-Wasserpumpe, die einer Menge an pro Zeiteinheit abgelassenem Kühlwasser entspricht, höher als eine Förderleistung der Rotationselektromaschinen-Wasserpumpe pro Zeiteinheit. Dementsprechend kann die Rotationselektromaschinen-Wasserpumpe im Vergleich zur Verbrennungsmotor-Wasserpumpe weiter verkleinert werden und somit die Kühlvorrichtung weiter miniaturisiert werden.
  • Wenn außerdem das Ventil des Thermostats offen steht, wird das Kühlwasser daran gehindert, durch den Rotationselektromaschinen-Kühlwasserkanalabschnitt nach hinten zu strömen und durch die Rotationselektromaschinen-Wasserpumpe niedriger Leistung in den Verbrennungsmotor einzutreten, und das durch den Rotationselektromaschinen-Kühlwasserkanalabschnitt strömende Kühlwasser kann über die Verbrennungsmotor-Wasserpumpe mit hoher Leistung in den Verbrennungsmotor eingeführt werden. Somit kann der Verbrennungsmotor betriebssicher gekühlt werden.
  • Gemäß dem oben beschriebenen dritten Aspekt umfasst das Kernstück des Kühlers die Lüfterverkleidung, die den elektrischen Lüfter aufweist und die eintretende Luft in den elektrischen Lüfter durch die Öffnung ansaugt, und das stromaufwärtige Ende des Rotationselektromaschinen-Kühlwassereinlasskanalabschnitts ist unter der Öffnung mit dem stromabwärtigen Tankabschnitt verbunden. Somit kann die rotierende elektrische Maschine effizienter gekühlt werden. Insbesondere ist eine obere Grenztemperatur zur Kühlung der rotierenden elektrischen Maschine niedriger als eine obere Grenztemperatur zur Kühlung des Verbrennungsmotors und die rotierende elektrische Maschine muss durch das Kühlwasser auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt werden als der Verbrennungsmotor.
  • Gemäß dem dritten Aspekt wird ein Abschnitt des Kernstücks in dem die Öffnung ausgebildet ist, welche die eintretende Luft aufnimmt, weiter abgekühlt als ein schirmender Abschnitt, in dem keine Öffnung ausgebildet ist. Da das stromaufwärtige Ende des Rotationselektromaschinen-Kühlwassereinlasskanalabschnitts unter der Öffnung mit dem stromabwärtigen Tankabschnitt verbunden ist, kann das Kühlwasser mit einer niedrigeren Temperatur durch den Rotationselektromaschinen-Kühlwassereinlasskanalabschnitt strömen. Infolgedessen kann die rotierende elektrische Maschine effizienter gekühlt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Darstellung einer Kühlvorrichtung eines Hybridfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und ist eine schematische Außenansicht der Kühlvorrichtung;
  • 2 ist eine Darstellung der Kühlvorrichtung des Hybridfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung und ist eine Vorderansicht eines Abschnitts eines Kühlers, in einem Schnitt entlang der Linie II-II in 1;
  • 3 ist eine Darstellung der Kühlvorrichtung des Hybridfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung und ist eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Abschnitts III in 2;
  • 4 ist eine Darstellung der Kühlvorrichtung des Hybridfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung und ist eine schematische Ansicht der Kühlvorrichtung, welche die Strömung des Kühlwassers bei geschlossenem Ventil des Thermostats darstellt; und
  • 5 ist eine Darstellung der Kühlvorrichtung des Hybridfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung und ist eine schematische Ansicht der Kühlvorrichtung, welche die Strömung des Kühlwassers bei geöffnetem Ventil des Thermostats darstellt.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • In der Folge wird eine Kühlvorrichtung eines Hybridfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die 1 bis 5 sind Darstellungen der Kühlvorrichtung des Hybridfahrzeugs gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
  • Zunächst wird der Aufbau des Hybridfahrzeugs in dieser Ausführungsform beschrieben. Wie in 1 dargestellt, nimmt ein Hybridfahrzeug 1 einen Verbrennungsmotor 2 als Verbrennungsmotor und einen Motor 3 als rotierende elektrische Maschine in einem Motorraum 1a einer Fahrzeugkarosserie 1A auf.
  • Der Verbrennungsmotor 2 überträgt die Hin- und Her-Bewegung eines (nicht gezeigten) Kolbens, welcher durch die Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs auf und ab bewegt wird, über eine (nicht gezeigte) Pleuelstange an eine (nicht gezeigte) Kurbelwelle. Die Kurbelwelle überträgt die Antriebskraft des Verbrennungsmotors 2 über ein Getriebe 4 und ein (nicht gezeigtes) Differentialgetriebe an (nicht gezeigte) Antriebsräder.
  • Der Motor 3 überträgt die Antriebskraft über das Getriebe 4 an das Differentialgetriebe. Das Hybridfahrzeug 1 wird durch mindestens einen von dem Verbrennungsmotor 2 und dem Motor 3 angetrieben. Vorliegend kann als Motor 3 eine als Motor fungierende rotierende elektrische Maschine oder eine als Motor und als Generator fungierende elektrische rotierende Maschine (Motorgenerator) verwendet werden. Im Motorraum 1a ist eine Kühlvorrichtung 5 vorgesehen. Die Kühlvorrichtung 5 kühlt den Verbrennungsmotor 2 und den Motor 3 unter Verwendung von Kühlwasser ab.
  • Die Kühlvorrichtung 5 umfasst einen Kühler 6, einen Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt 7, einen Motor-Kühlwasserkanalabschnitt 8, eine Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9, eine Motor-Wasserpumpe 10, ein Thermostat 11 (siehe 4 und 5), einen Heizkörper 12 und eine Bypassleitung 13.
  • Wie in den 1, 4 und 5 gezeigt, umfasst der Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt 7 ein Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlassrohr 7A, dessen stromaufwärtiges Ende 7a mit dem Kühler 6 verbunden ist und dessen stromabwärtiges Ende 7b über die Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9 mit dem Verbrennungsmotor 2 verbunden ist und das durch den Kühler 6 abgekühlte Kühlwasser in den Verbrennungsmotor 2 einführt.
  • Der Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt 7 umfasst ein Verbrennungsmotor-Kühlwasserauslassrohr 7B, dessen stromaufwärtiges Ende 7c über das Thermostat 11 mit dem Verbrennungsmotor 2 verbunden ist und dessen stromabwärtiges Ende 7d mit dem Kühler 6 verbunden ist und das Kühlwasser, das den Motor 2 abgekühlt hat, dem Kühler 6 zuführt.
  • Im Verbrennungsmotor 2 bildet ein Kühlwasserkanal 2a den erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt. Der Kühlwasserkanal 2a steht mit dem Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlassrohr 7A und dem Verbrennungsmotor-Kühlwasserauslassrohr 7B in Verbindung.
  • Die Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9 ist zwischen dem Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlassrohr 7A und dem Verbrennungsmotor 2 vorgesehen. Die Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9 ist als eine von einer mechanischen Wasserpumpe, an die über die Kurbelwelle Kraft übertragen wird oder einer elektrischen Wasserpumpe ausgebildet. Die Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9 verursacht eine Umwälzung des Kühlwassers durch den Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt 7. Der Kühler 6 ist auf der Vorderseite des Verbrennungsmotors 2 vorgesehen und umfasst ein Kernstück 14 zum Wärmeaustausch zwischen der eintretenden Luft und dem Kühlwasser. Das Kernstück 14 kühlt das Kühlwasser hoher Temperatur durch einen Wärmeaustausch mit der durch das Kernstück 14 strömenden Luft ab.
  • Der Kühler 6 umfasst einen oberen Tank 15, der stromaufwärts des Kernstücks 14 vorgesehen ist und das Kühlwasser vom Verbrennungsmotor-Kühlwasserauslassrohr 7B erhält und einen unteren Tank 16, der stromabwärts des Kernstücks 14 vorgesehen ist, das den Wärmeaustausch im Kernstück 14 erfahrende Kühlwasser aufnimmt und das Kühlwasser in das Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlassrohr 7A einführt.
  • Vorliegend beziehen sich die Begriffe „stromaufwärts“ und „stromabwärts“ auf eine Strömungsrichtung des Kühlwassers. Des Weiteren bildet der obere Tank 15 dieser Ausführungsform einen stromaufwärtigen Tankabschnitt und der untere Tank 16 einen stromabwärtigen Tankabschnitt. Das Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlassrohr 7A bildet einen Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlasskanalabschnitt und das Verbrennungsmotor-Kühlwasserauslassrohr 7B bildet einen Verbrennungsmotor-Kühlwasserauslasskanalabschnitt.
  • Wie in 2 gezeigt, ist das Kernstück 14 mit einer Lüfterverkleidung 17 ausgestattet und die Lüfterverkleidung 17 ragt in einer Vorne/Hinten-Richtung des Hybridfahrzeugs relativ zum Kernstück 14 nach hinten (siehe 1). In der Lüfterverkleidung 17 ist eine Öffnung 17a ausgebildet und ein elektrischer Lüfter 18 vorgesehen. Die Öffnung 17a erlaubt der Luft, die aufgrund der Fahrt des Fahrzeugs oder der Saugwirkung des elektrischen Lüfters durch das Kernstück 14 strömt, gleichmäßig nach hinten zu strömen. Dementsprechend kann die Effizienz des Wärmeaustauschs im Kernstück 14 erhöht werden.
  • Wie in 3 dargestellt, umfasst das Kernstück 14 Rohre 14a, in denen das Kühlwasser zirkuliert. Die Rohre 14a erstrecken sich in einer Oben/Unten-Richtung, um eine Kommunikation zwischen dem oberen Tank 15 und dem unteren Tank 16 zu erlauben und sind durch einen bestimmten Abstand in der Fahrzeugbreitenrichtung voneinander getrennt. Der untere Tank 16 umfasst eine Platte 16a, durch welche die Rohre 14a hindurchtreten, so dass sie die Rohre 14a abstützt und einen Kühlwasserkanal bildet, indem sie den unteren Tank 16 abschließt.
  • Die Rohre 14a sind mit Wärmeableitungsrippen 14b ausgestattet, die zwischen den Rohren 14a positioniert sind. Die Wärmeableitungsrippen 14b leiten die von den Rohren 14a an die Luft übertragene Wärme ab und verstärken die Rohre 14a.
  • Wenn im Kühler 6 mit dem oben beschriebenen Aufbau, das nach der Abkühlung des Verbrennungsmotors 2 vom Verbrennungsmotor 2 in das Verbrennungsmotor-Kühlwasserauslassrohr 7B eingeführte Kühlwasser, das somit eine hohe Temperatur aufweist, in den oberen Tank 15 eingeführt wird, wird das Kühlwasser in die Rohre 14a des Kernstücks 14 eingeführt.
  • Der Kühler 6 führt das Kühlwasser in den unteren Tank 16 ein, während er das in die Rohre 14a eingeführte Kühlwasser durch Ableitung der Wärme an die Luft über die Wärmeableitungsrippen 14b abkühlt und führt anschließend das Kühlwasser über das Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlassrohr 7A in den Verbrennungsmotor 2 ein.
  • Wie in den 1, 4 und 5 gezeigt, ist die Bypassleitung 13 zwischen dem Thermostat 11 und der Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9 vorgesehen. Das Thermostat 11 ist in einem Thermo-Gehäuse 19 eingebaut. Das Thermo-Gehäuse 19 ist zwischen dem Verbrennungsmotor 2, dem Verbrennungsmotor-Kühlwasserauslassrohr 7B und der Bypassleitung 13 vorgesehen. Vorliegend bildet die Bypassleitung 13 einen erfindungsgemäßen Bypasskanalabschnitt.
  • Wie in den 4 und 5 dargestellt, ist das Thermostat 11 mit einem Thermowachs 11a ausgestattet, das sich in Abhängigkeit der Temperatur des Kühlwassers ausdehnt und zusammenzieht, sowie einen Ventilkörper 11b.
  • Wenn im Thermostat 11 die Temperatur des Kühlwassers höher als ein eingestellter Wert ist, dehnt sich das Thermowachs 11a aus, wodurch der Ventilkörper 11b geöffnet wird. Wenn das Thermostat 11 das Ventil öffnet, wird das aus dem Verbrennungsmotor 2 austretende Kühlwasser durch das Verbrennungsmotor-Kühlwasserauslassrohr 7B in den oberen Tank 15 eingeführt.
  • Wenn im Thermostat 11 die Temperatur des Kühlwassers gleich oder niedriger als der eingestellte Wert ist, zieht sich das Thermowachs 11a zusammen, so dass der Ventilkörper 11b geschlossen wird. Wenn das Thermostat 11 das Ventil schließt, wird das aus dem Verbrennungsmotor 2 austretende Kühlwasser in die Bypassleitung 13 eingeführt und unter Umgehung um den Kühler 6 in den Verbrennungsmotor 2 eingeführt.
  • Der Heizkörper 12 ist in der Bypassleitung 13 vorgesehen und führt die Luft, die durch das durch die Bypassleitung strömende Kühlwasser erwärmt wird und somit eine hohe Temperatur aufweist, über einen (nicht gezeigten) Ventilator ins Fahrzeuginnere.
  • Wie in den 1, 4 und 5 gezeigt, umfasst der Motor-Kühlwasserkanalabschnitt 8 ein Motor-Kühlwassereinlassrohr 8A und ein Motor-Kühlwasserauslassrohr 8B. Vorliegend bildet das Motor-Kühlwassereinlassrohr 8A einen erfindungsgemäßen Rotationselektromaschinen-Kühlwassereinlasskanalabschnitt und das Motor-Kühlwasserauslassrohr 8B einen erfindungsgemäßen Rotationselektromaschinen-Kühlwasserauslasskanalabschnitt.
  • Ein stromaufwärtiges Ende 8a des Motor-Kühlwassereinlassrohrs 8A ist mit dem unteren Tank 16 und ein stromabwärtiges Ende 8b des Motor-Kühlwassereinlassrohrs 8A mit dem Motor 3 verbunden. Vorliegend umfasst der untere Tank 16 unter der Öffnung 17a ein Auslassrohr 16a (siehe 2) und das stromaufwärtige Ende 8a des Motor-Kühlwassereinlassrohrs 8A ist unter der Öffnung 17a mit dem Auslassrohr 16a verbunden.
  • In 2 umfasst der untere Tank 16 ein Auslassrohr 16b unter einem schirmenden Abschnitt 17b der Lüfterverkleidung 17, die in der Nähe der Öffnung 17a angeordnet ist und das stromaufwärtige Ende 7a des Motor-Kühlwassereinlassrohrs 7A ist mit dem Auslassrohr 16b verbunden.
  • Ein stromabwärtiges Ende 8c des Motor-Kühlwasserauslassrohrs 8B ist mit dem Motor 3 verbunden und ein stromabwärtiges Ende 8d des Motor-Kühlwasserauslassrohrs 8B ist mit dem Motor-Kühlwassereinlassrohr 7A verbunden. Die Motor-Wasserpumpe 10 ist im Motor-Kühlwassereinlassrohr 8A vorgesehen, um das Kühlwasser durch den Motor-Kühlwasserkanalabschnitt 8 umzuwälzen.
  • Die Motor-Wasserpumpe 10 der vorliegenden Ausführungsform ist als eine elektrische Pumpe ausgebildet. Ansonsten kann die Motor-Wasserpumpe 10 auch als eine durch die Kurbelwelle angetriebene mechanische Wasserpumpe ausgebildet werden.
  • Vorliegend ist das Thermostat 11 der Ausführungsform im Motor-Kühlwasserauslassrohr 7B angeordnet, kann aber auch im Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlassrohr 7A angeordnet sein. Außerdem ist die Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9 zwischen dem Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlassrohr 7A und dem Verbrennungsmotor 2 angeordnet, kann aber auch zwischen dem Verbrennungsmotor-Kühlwasserauslassrohr 7B und dem Verbrennungsmotor 2 angeordnet sein.
  • In der Folge werden unter Bezugnahme auf die 4 und 5 Vorgänge beschrieben. Wie in 4 und 5 dargestellt, bezeichnet der Pfeil We eine Richtung, in die das Kühlwasser für den Verbrennungsmotor strömt, und der Pfeil Wm eine Richtung, in die das Kühlwasser für den Motor strömt. Zunächst wird der Betrieb der Kühlvorrichtung 5 beim Abkühlen des Motors 2 unter Bezugnahme auf die 4 beschrieben. Wie in 4 dargestellt, ist die Temperatur des Kühlwassers während der Abkühlung des Motors 2 niedrig und das Thermostat 11 befindet sich in einem Zustand, in dem das Ventil geschlossen ist. Somit wird, wenn die Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9 angetrieben wird, das Kühlwasser durch die Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9, den Kühlwasserkanal 2a, das Thermostat 11 mit geschlossenem Ventil, die Bypassleitung 13 und die Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9 umgewälzt. Dementsprechend wird der Verbrennungsmotor 2 aufgewärmt.
  • Wenn andererseits die Motor-Wasserpumpe 10 während der Abkühlung des Motors 2 angetrieben wird, wird das Kühlwasser durch die Motor-Wasserpumpe 10, den Motor 3, das Motor-Kühlwasserauslassrohr 8B, das Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlassrohr 7A, den unteren Tank 16, das Motor-Kühlwassereinlassrohr 8A und die Motor-Wasserpumpe 10 umgewälzt. Dementsprechend findet ein Wärmeaustausch zwischen dem Motor 3 und dem Kühlwasser statt und der Motor 3 wird durch das Kühlwasser abgekühlt.
  • Vorliegend ist in einer allgemeinen Kühlvorrichtung ein Kühlwasserkanal zur Abkühlung des Motors 3 nicht mit dem unteren Tank verbunden und es findet bei geschlossenem Ventil des Thermostats 11 kein Wärmeaustausch zwischen dem unteren Tank 16 und dem Kühlwasser statt. Das Kühlwasser bleibt somit lediglich im unteren Tank 16.
  • Im Gegensatz dazu, ist in der Kühlvorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform das stromaufwärtige Ende 8a des Motor-Kühlwassereinlassrohrs 8A mit dem unteren Tank 16 verbunden und das stromabwärtige Ende 8d des Motor-Kühlwasserauslassrohrs 8B mit dem Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlassrohr 7A verbunden, so dass das Kühlwasser, das durch das Motor-Kühlwassereinlassrohr 8A und das Motor-Kühlwasserauslassrohr 8B strömt, bei geöffnetem Ventil des Thermostats 11 durch den unteren Tank 16 umgewälzt wird. Dementsprechend kann das durch den unteren Tank 16 laufende Kühlwasser aufgrund der Rohre 14a und der Platte 16a, die mit dem Kühlwasser in Kontakt kommen, einen Wärmeaustausch erfahren und das aus dem Motor 3 ausfließende Kühlwasser durch den unteren Tank 16 abgekühlt werden. Somit wird ein dem Motor 3 eigener Kühler überflüssig und die Kühlvorrichtung kann somit miniaturisiert werden.
  • In der Kühlvorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform kann außerdem bei geschlossenem Ventil des Thermostats 11 das aus dem Motor 3 ausfließende Kühlwasser durch den unteren Tank 16 abgekühlt werden, ohne durch das hohe Druckverluste verursachende Kernstück 14 zu strömen. Demzufolge kann die Leistung der Motor-Wasserpumpe 10 reduziert werden und die Motor-Wasserpumpe 10 miniaturisiert werden.
  • Als Nächstes wird der Betrieb der Kühlvorrichtung 5 nach der Aufwärmung des Verbrennungsmotors 2 unter Bezugnahme auf die 5 beschrieben. Nach der Aufwärmung des Verbrennungsmotors 2 hat das Kühlwasser eine hohe Temperatur und das Thermostat 11 befindet sich somit in einem Zustand, in dem das Ventil offen steht. Wenn die Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9 angetrieben wird, wird somit das Kühlwasser durch die Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9, den Kühlwasserkanal 2a, das Thermostat 11 mit geöffnetem Ventil, das Verbrennungsmotor-Kühlwasserauslassrohr 7B, den oberen Tank 15, das Kernstück 14, den unteren Tank 16, das Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlassrohr 7A und die Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9 umgewälzt. Dementsprechend wird der Verbrennungsmotor 2 abgekühlt.
  • Wenn die Motor-Wasserpumpe 10 andererseits nach der Aufwärmung des Verbrennungsmotors 2 angetrieben wird, wird Kühlwasser, das vom Kühlwasser abzweigt, welches vom Kernstück 14 durch den unteren Tank 16 in das Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlassrohr 7A strömt, in das Motor-Kühlwassereinlassrohr 8A eingeführt. Das in das Motor-Kühlwassereinlassrohr 8A eingeführte Kühlwasser fließt mit dem Kühlwasser zusammen, das durch die Motor-Wasserpumpe 10, den Motor 3 und das Motor-Kühlwasserauslassrohr 8B in das Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlassrohr 7A strömt.
  • Das zusammengeführte Kühlwasser wird von der Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9 durch den Kühlwasserkanal 2a, das Thermostat 11 mit geöffnetem Ventil und das Verbrennungsmotor-Kühlwasserauslassrohr 7B in den oberen Tank 15 eingeführt. Das in den oberen Tank 15 eingeführte Kühlwasser, wird vom Kernstück 14 in den unteren Tank 16 eingeführt und zweigt vom unteren Tank 16 in das Motor-Kühlwassereinlassrohr 8A und das Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlassrohr 7A ab. Der Motor 3 wird durch das in das Motor-Kühlwassereinlassrohr 8A eingeführte Kühlwasser abgekühlt.
  • In der Kühlvorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform wird bei geöffnetem Ventil des Thermostats 11 das aus dem Motor 3 ausfließende Kühlwasser durch das hohe Druckverluste verursachende Kernstück 14 in den unteren Tank 16 eingeführt. Das in den oberen Tank 15 eingeführte Kühlwasser kann jedoch durch die Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9, welche eine größere Förderleistung als die Motor-Wasserpumpe 10 aufweist, dazu veranlasst werden, in das Kernstück 14 zu fließen. Dementsprechend besteht kein Bedarf die Leistung der Motor-Wasserpumpe 10 zu erhöhen. Infolgedessen kann die Motor-Wasserpumpe 10 durch eine Reduzierung der Leistung der Motor-Wasserpumpe 10 miniaturisiert werden.
  • Somit kann gemäß der Kühlvorrichtung 5 des Hybridfahrzeugs gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch eine Reduzierung der Betriebsgeräusche der Motor-Wasserpumpe 10 der Lärm reduziert werden und eine Erhöhung des Stromverbrauchs der Motor-Wasserpumpe 10 verhindert werden. Wenn die Motor-Wasserpumpe 10 außerdem die durch die Kurbelwelle angetriebene mechanische Wasserpumpe ist, kann die Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz des Verbrennungsmotors 2 verhindert werden.
  • Darüber hinaus ist gemäß der Kühlvorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform die Förderleistung der Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9, die der Menge an pro Zeiteinheit abgelassenem Kühlwasser entspricht, höher als die Förderleistung der Motor-Wasserpumpe 10 pro Zeiteinheit. Dementsprechend können die Motor-Wasserpumpe 10 im Vergleich zur Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9 und somit die Kühlvorrichtung 5 weiter miniaturisiert werden.
  • Des Weiteren wird gemäß der Kühlvorrichtung 5 der vorliegenden Erfindung bei offenem Ventil des Thermostats 11, das Kühlwasser daran gehindert durch das Motor-Kühlwassereinlassrohr 8A nach hinten zu strömen und über die Motor-Wasserpumpe 10 niedriger Leistung in den Verbrennungsmotor 2 einzutreten, und das durch das Motor-Kühlwassereinlassrohr 8A strömende Kühlwasser kann durch die Verbrennungsmotor-Wasserpumpe 9 hoher Leistung in den Verbrennungsmotor 2 eingeführt werden. Somit kann der Verbrennungsmotor 2 betriebssicher gekühlt werden.
  • Außerdem umfasst das Kernstück 14 gemäß der Kühlvorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform die Lüfterverkleidung 17, die den elektrischen Lüfter 18 aufweist und eintretende Luft durch die Öffnung 17a anhand des elektrischen Lüfters 18 ansaugt, und das stromaufwärtige Ende 7a des Motor-Kühlwassereinlassrohrs 8A ist unter der Öffnung 17a mit dem unteren Tank 16 verbunden. Dementsprechend kann der Motor 3 effizienter gekühlt werden.
  • Insbesondere ist eine obere Grenztemperatur zur Kühlung des Motors 3 niedriger als eine obere Grenztemperatur zur Kühlung des Verbrennungsmotors 2, und der Motor 3 muss durch das Kühlwasser auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt werden als der Verbrennungsmotor 2. Vorliegend ist die obere Grenztemperatur eine obere Grenztemperatur bei der ein Betrieb des Verbrennungsmotors 2 oder des Motors 3 zugelassen wird und der Verbrennungsmotor 2 oder der Motor 3 müssen auf die obere Grenztemperatur oder tiefer abgekühlt werden.
  • Ein Abschnitt des Kernstücks 14, in dem die Öffnung 17a, welche die eintretende Luft aufnimmt, ausgebildet ist, wird im Vergleich zum schirmenden Abschnitt 17b in dem die Öffnung 17a nicht ausgebildet ist, weiter abgekühlt. In der Kühlvorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform ist das stromaufwärtige Ende 8a des Motor-Kühlwassereinlassrohrs 8A unter der Öffnung 17a mit dem unteren Tank 16 verbunden. Dementsprechend kann das Kühlwasser mit einer niedrigeren Temperatur durch das Motor-Kühlwassereinlassrohr 8A strömen. Infolgedessen kann der Motor 3 gemäß der Kühlvorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform effizienter gekühlt werden.
  • Darüber hinaus ist in der Kühlvorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform das stromabwärtige Ende 8d des Motor-Kühlwasserauslassrohrs 8B mit dem Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlassrohr 7A verbunden. Wie durch die gestrichelten Linien in den 4 und 5 angedeutet, kann das stromabwärtige Ende 8d des Motor-Kühlwasserauslassrohrs 8B jedoch mit dem unteren Tank 16 verbunden sein.
  • Es wurde eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offenbart. Es ist jedoch offensichtlich, dass der Fachmann die Ausführungsform ändern kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Sämtliche solche Modifikationen und Äquivalente sind als von den folgenden Ansprüchen bedeckt zu betrachten.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybridfahrzeug
    2
    Motor (Verbrennungsmotor)
    2a
    Kühlwasserkanal (Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt)
    3
    Motor (rotierende elektrische Maschine)
    5
    Kühlvorrichtung
    6
    Kühler
    7
    Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt
    7A
    Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlassrohr (Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt, Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlasskanalabschnitt)
    7B
    Verbrennungsmotor-Kühlwasserauslassrohr (Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt, Verbrennungsmotor-Kühlwasserauslasskanalabschnitt)
    8
    Motor-Kühlwasserkanalabschnitt
    8A
    Motor-Kühlwassereinlassrohr (Rotationselektromaschinen-Kühlwasserkanalabschnitt, Rotationselektromaschinen-Kühlwassereinlasskanalabschnitt)
    8B
    Motor-Kühlwasserauslassrohr (Rotationselektromaschinen-Kühlwasserkanalabschnitt, Rotationselektromaschinen-Kühlwasserauslasskanalabschnitt)
    8a
    stromaufwärtiges Ende (stromaufwärtiges Ende des Rotationselektromaschinen-Kühlwassereinlasskanalabschnitts)
    8d
    stromabwärtiges Ende (Rotationselektromaschinen-Kühlwasserauslasskanalabschnitt)
    9
    Verbrennungsmotor-Wasserpumpe
    10
    Motor-Wasserpumpe (Rotationselektromaschinen-Wasserpumpe)
    11
    Thermostat
    13
    Bypassleitung (Bypasskanalabschnitt)
    14
    Kernstück
    15
    oberer Tank (stromaufwärtiger Tankabschnitt)
    16
    unterer Tank (stromabwärtiger Tankabschnitt)
    17
    Lüfterverkleidung
    17a
    Öffnung
    18
    elektrischer Lüfter

Claims (3)

  1. Kühlvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, die im Hybridfahrzeug montiert ist, welches durch mindestens einen von einem Verbrennungsmotor und einer rotierenden elektrischen Maschine angetrieben wird, wobei die Kühlvorrichtung Folgendes umfasst: einen Kühler, der ein Kernstück zum Wärmeaustausch mit Kühlwasser umfasst, einen stromaufwärtigen Tankabschnitt, der stromaufwärts des Kernstücks vorgesehen ist und das Kühlwasser aufnimmt, und einen stromabwärtigen Tankabschnitt, der stromabwärts des Kernstücks vorgesehen ist und das Kühlwasser aufnimmt, das im Kernstück einen Wärmeaustausch erfährt; einen Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt, durch den das Kühlwasser zur Kühlung des Verbrennungsmotors umgewälzt wird; und einen Rotationselektromaschinen-Kühlwasserkanalabschnitt, durch den das Kühlwasser zur Kühlung der rotierenden elektrischen Maschine umgewälzt wird, wobei der Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt Folgendes umfasst: einen Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlasskanalabschnitt, der Kühlwasser in den Verbrennungsmotor einführt, einen Verbrennungsmotor-Kühlwasserauslasskanalabschnitt, der das Kühlwasser, welches den Verbrennungsmotor gekühlt hat, dem Kühler zuführt, eine Verbrennungsmotor-Wasserpumpe, die das Kühlwasser durch den Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt umwälzt, ein Thermostat, das ein Ventil unter der Bedingung öffnet, dass eine Temperatur des Kühlwassers höher als ein eingestellter Wert ist, und einen Bypasskanalabschnitt, der eine Umgehung des Kühlwassers um den Kühler und eine Zufuhr des Kühlwassers in den Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlasskanalabschnitt erlaubt, wenn das Ventil des Thermostats geschlossen ist, wobei der Rotationselektromaschinen-Kühlwasserkanalabschnitt Folgendes umfasst: eine Rotationselektromaschinen-Wasserpumpe, die das Kühlwasser durch den Rotationselektromaschinen-Kühlwasserkanalabschnitt umwälzt, einen Rotationselektromaschinen-Kühlwassereinlasskanalabschnitt, der das Kühlwasser vom Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt in die rotierende elektrische Maschine einführt, und einen Rotationselektromaschinen-Kühlwasserauslasskanalabschnitt, der das Kühlwasser, welches die rotierende elektrische Maschine gekühlt hat, in den Verbrennungsmotor-Kühlwasserkanalabschnitt zurückführt, wobei ein stromaufwärtiges Ende des Rotationselektromaschinen-Kühlwassereinlasskanalabschnitts mit dem stromabwärtigen Tankabschnitt verbunden ist und ein stromabwärtiges Ende des Rotationselektromaschinen-Kühlwasserauslasskanalabschnitts mit dem stromabwärtigen Tankabschnitt oder dem Verbrennungsmotor-Kühlwassereinlasskanalabschnitt verbunden ist, und wenn das Ventil des Thermostats geschlossen ist, das durch den Rotationselektromaschinen-Kühlwasserkanalabschnitt strömende Kühlwasser durch den stromabwärtigen Tankabschnitt umgewälzt wird.
  2. Kühlvorrichtung eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 1, wobei eine Förderleistung der Verbrennungsmotor-Wasserpumpe, die einer Menge an pro Zeiteinheit ausfließendem Kühlwasser entspricht, höher als eine Förderleistung der Rotationselektromaschinen-Wasserpumpe pro Zeiteinheit ist.
  3. Kühlvorrichtung eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kernstück des Kühlers eine Lüfterverkleidung umfasst, die einen elektrischen Lüfter aufweist und eintretende Luft anhand des elektrischen Lüfters durch eine Öffnung ansaugt, und ein stromabwärtiges Ende des Rotationselektromaschinen-Kühlwassereinlasskanalabschnitts unter der Öffnung mit dem stromabwärtigen Tankabschnitt verbunden ist.
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