JP2003507617A - 内燃機関のための冷却回路 - Google Patents

内燃機関のための冷却回路

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Abstract

(57)【要約】 内燃機関のための冷却回路が、並列な２つの冷却媒体通路（４，５）と、冷却媒体流を並列な通路（４，５）へ分配する１つの分配器（１４）とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 背景技術 本発明は内燃機関のための冷却回路に関する。
【０００２】 自動車の内燃機関の冷却は冷却回路内で循環する冷却媒体を介して行われ、冷
却回路は、従来一般的な形式で内燃機関を通って延びる通路と、車両の乗客室を
暖房するための暖房熱交換器と、ポンプと、内燃機関の排熱を環境に放出するた
めのラジエータとを有している。
【０００３】 その場合、冷却媒体はまずエンジンブロックの通路内に流入して、このエンジ
ンブロックを縦方向に通流し、次いで内燃機関のシリンダヘッドを通って最終的
にラジエータへ達する。内燃機関を通流する冷却媒体流の一部分が分岐導管を介
して分流されて暖房熱交換器に供給される。
【０００４】 冷却媒体の全容積流はポンプの吐出能力と冷却回路内の圧力損失とによって規
定される。暖房熱交換器へ通じる分岐箇所における冷却媒体流の分配は同様に圧
力損失によって決定される。
【０００５】 この場合、冷却回路の個々のコンポーネントの出力は、機関の限界条件で最も
熱い箇所においても十分に冷却が行われるように設計されなければならない。こ
のことを行うためには、Ｖベルトを介して内燃機関によって駆動される従来一般
の冷却媒体ポンプでは冷却媒体装入量を著しく大きく設計する必要がある。この
ことは、大きなエネルギ消費を伴う強力なポンプを必要とする。この問題を解決
するためにドイツ連邦共和国特許第３７０２０２８Ｃ１号明細書においては内燃
機関によって直接駆動されるポンプの代わりに、時間的に変動する冷却出力要求
に依存して吐出能力を調整できる電気的に駆動されるポンプを使用することが提
案されている。しかし、このようなシステムにおいても、局部的にしろ過熱の危
険が生じた場合には、多量の冷却媒体流を機関だけによってポンピングすること
は不可欠である。機関の最も危険にさらされる部分が過熱されるのを阻止するだ
けのために、機関のあまり熱くない部分またはあまり冷却される必要の少ない部
分が必要以上に強力に冷却されてしまう。
【０００６】 発明の利点 本発明によれば、機関の種々の領域内の冷却能力を実際の冷却要求に最適に適
合させることができる、内燃機関のための冷却回路を形成することにある。この
ことにより、吐出能力の比較的小さなポンプによってもすべての運転条件におい
て充分な冷却が保証されることができる。その他、冷却が選択的に行わることに
より全体としてわずかな熱の排出が必要であるに過ぎないため、ラジエータが比
較的小さく寸法決めされることができる。これによりスペースおよびコストが節
約され、その上、本冷却回路を装備した車両のエネルギ消費が削減される。
【０００７】 上記利点は冷却媒体流を内燃機関の多数の並列な通路に分配するための分配器
によって得られる。その場合、機関の有利には種々の冷却要求を有するそれぞれ
の領域に個々の冷却通路が冷却媒体流を供給する。本発明の有利な１構成によれ
ば、例えば冷却媒体供給は、それぞれ１つの通路が内燃機関のエンジンブロック
内に、かつ第２の通路が内燃機関のシリンダヘッド内に配置されていることによ
り“垂直”に細分化される。特に摩擦学的な理由から、エンジンブロックをシリ
ンダヘッド領域に比して高い温度レベルに保つのが有利である。最近では、燃焼
技術的な理由から、かつ材料ウエブ（Ｍａｔｅｒｉａｌｓｔｅｇｅ）が狭いこと
により、比較的低い温度が要求されている。
【０００８】 機関の内側のシリンダおよび外側のシリンダに対応して種々の並列の冷却媒体
通路を配置すれば、本発明による分配器によって“水平”な細分化も得られる。
その際、著しく熱負荷を受ける内側のシリンダが外側のシリンダに比して多量の
冷却媒体の供給を受ける。
【０００９】 分配器による種々の通路への冷却媒体の分配の比率は分配器の構造によって固
定的に予め規定することができ、その場合、分配比は内燃機関の構造によって、
有利には機関の種々の領域のために予知される冷却要求に対応して決定される。 分配器が内燃機関の運転中に調整可能であり、特に制御装置がそのつど内燃機
関内の所望の温度分布に対応して分配器を調整すると有利である。分配器は混合
器として形成されてもよく、要するにその全通流横断面は設定された分配比に無
関係にほぼコンスタントであり、かつ、接続された並列な通路部分の通流横断面
だけが分配比に応じて変化しているだけである。しかしまた分配器は２つの並列
な通路のうちの一方の通路内に絞り弁を有することができ、その通流横断面は２
つの通路の間の所望の分配を調整するために調整可能である。
【００１０】 実施例の説明 図面はブロック図の形で本発明による冷却回路のための１実施例を示す。この
冷却回路は２つの冷却通路４，５を有しており、これらの冷却通路は互いに並列
にそれぞれ内燃機関１のエンジンブロック２もしくはシリンダヘッド３を通って
延びている。この場合、冷却通路４，５の並列性とは狭い幾何学的な意味におい
てではなく、むしろこれらの通路が共通の１出発点から出発して共通の別の１点
で再び出会い、かつそれぞれ冷却媒体流全体の一部分を案内するという意味の並
列として理解されたい。
【００１１】 冷却通路５はエンジンブロック２から出た後に暖房熱交換器６を通って延びて
おり、この暖房熱交換器において、車両の冷却回路を組み込んだ乗客室の暖房の
ために冷却通路から熱が奪われる。暖房熱交換器は、そのポストランニング温度
がシリンダヘッドの冷却通路４に比して一般的に高く、かつその装入量が大きい
ため、冷却通路５内に配置されている。
【００１２】 暖房熱交換器６の出口では２つの冷却通路４，５が１つの「熱い導管」７にま
とめ合わされ、この「熱い導管」が、サーモスタット８によって制御される混合
器９へ案内される。混合器９は熱い冷却水流を、ラジエータ１１へ通じた第１の
部分流と、ラジエータ１１に対して並列のバイパス導管１０へ通じた第２の部分
流とに分割し、第２の部分流は第１の部分流がラジエータ１１を通り抜けた後に
この第１の部分流と合流する。
【００１３】 サーモスタット８は熱い導管７内の冷却水の温度を監視し、かつ混合器９の分
割比を調整し、ひいては予め規定されている目標温度を上回ることがないように
ラジエータ１１の冷却能力を調整する。ラジエータ１１もしくはパイパス１０か
らは電気的に駆動される冷却媒体ポンプ１３へ「冷たい導管」１２が通じている
。
【００１４】 ポンプ１３から出発して、冷却水はこれを２つの冷却通路４，５に分配する分
配器１４を通過する。分配器１４内の分配比は制御可能であり、この目的のため
に、内燃機関１の温度を監視すると共にポンプ１３の吐出能力をも調整する制御
ユニット１５から制御信号が供給される。この制御ユニット１５はこの目的のた
めに特別に設けられた制御回路であり、この制御回路は、エンジンブロックおよ
びシリンダヘッドの温度、またはエンジンブロックおよひシリンダヘッドからそ
れぞれ流出する冷却水の温度を検出するための（図示されていない）温度センサ
に結合されており、かつ、分配器１４の分配器比はこれらの温度が予め規定され
た最大値を越えないように調整される。その場合、シリンダヘッド３のための最
大値は予めエンジンブロック２のための最大値に比して低く規定されている。こ
の温度は別の形式で、例えば自動車において従来一般的な形式で温度が検出され
てダッシュボードに表示されるような平均冷却水温度の測定と、シリンダヘッド
３の温度の測定とによって検出されることもできる。肝要なことは、十分な冷却
を保証するためにそれぞれの冷却通路のために必要な冷却水流通率を逆推論で求
めることを許容する、冷却通路の数に相応する複数の温度値が存在することだけ
である。さらに、内燃機関のオイル温度の測定も考慮される。
【００１５】 制御ユニット１５は、燃焼機関のための空気燃料混合物の調整などのような幾
つかの調整課題を受け持ち、この目的のために温度センサに結合された従来一般
的な機関制御装置内に組み込まれることもできる。この種の制御装置内に制御ユ
ニットを設置計画するためには、この制御装置に分配器の制御のための付加的な
ポート（Ｐｏｒｔ）を装備し、かつ制御装置によって実施されるプログラムを、
温度測定値に基づき分配器１４の分配比を計算するのに必要なステップだけ拡張
すれば足りる。
【００１６】 もちろん、本発明は２つの冷却通路の場合にのみ限定されない。機関冷却の調
整をいかに細分化すべきかの必要に応じて、冷却通路の数を要求に応じて増大さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による冷却回路を概略的に示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギュンター リール ドイツ連邦共和国 ビューラータール レ ンゲンベルクヴェーク 37 (72)発明者 マッティアス シュミーツ ドイツ連邦共和国 バーデン−バーデン エックベルクシュトラーセ 19アー (72)発明者 ゲルタ ロックラーゲ ドイツ連邦共和国 ボーフム ケムナーダ ー シュトラーセ 345 (72)発明者 トルステン ハイドリッヒ ドイツ連邦共和国 ヴァイヒンゲン／エン ツ ロッゲンヴェーク １

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の冷却媒体通路（４）を備えた、内燃機関（１）のため
    の冷却回路において、 少なくとも１つの第２の冷却媒体通路（５）が第１の冷却媒体通路（４）に並
    列に接続されて配置されており、かつ、冷却回路内に、並列の冷却媒体通路（４
    ，５）への冷却媒体流の分配のための分配器（１４）が配置されていることを特
    徴とする内燃機関のための冷却回路。
  2. 【請求項２】 第１の冷却媒体通路（４）が内燃機関（１）のシリンダヘッ
    ド（３）内に、かつ第２の冷却媒体通路（５）がエンジンブロック（２）内に配
    置されている、請求項１記載の冷却回路。
  3. 【請求項３】 内燃機関の内側のシリンダおよび外側のシリンダに対応して
    種々の並列な冷却通路が配置されている、請求項１または２記載の冷却回路。
  4. 【請求項４】 並列な冷却媒体通路の一方の冷却媒体通路（５）内に、乗客
    室の暖房のための熱交換器（６）が直列に配置されている、請求項１から３まで
    のいずれか１項記載の冷却回路。
  5. 【請求項５】 分配器（１４）が調整可能である、請求項１から４までのい
    ずれか１項記載の冷却回路。
  6. 【請求項６】 シリンダヘッド（３）内に比して高い温度がエンジンブロッ
    ク（２）内に得られるように分配器（１４）を調整する制御ユニット（１５）が
    設けられている、請求項５記載の冷却回路。
  7. 【請求項７】 電気的に駆動される冷却媒体ポンプ（１３）が設けられてい
    る、請求項１から６までのいずれか１項記載の冷却回路。
  8. 【請求項８】 冷却媒体ポンプ（１３）の流量が制御ユニット（１５）によ
    って制御されている、請求項５または７記載の冷却回路。
  9. 【請求項９】 分配器（１４）が混合器として形成されている、請求項１か
    ら８までのいずれか１項記載の冷却回路。
  10. 【請求項１０】 分配器（１４）が、並列な冷却媒体通路（４，５）の一方
    の冷却媒体通路内に配置された少なくとも１つの絞り弁を有している、請求項１
    から８までのいずれか１項記載の冷却回路。
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