JP2004515715A - 自動車用の冷却システム - Google Patents
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Abstract
本発明は、冷却システム内で冷却媒体を循環させるために設けられた少なくとも1つの冷却媒体ポンプ(30)及び、少なくとも1つの主冷却器入口(11)と少なくとも1つの主冷却器出口(12)とを有する主冷却器(10)を備え、前記主冷却器入口(11)が少なくとも一時的に、冷却すべき内燃機関(20)の冷却媒体出口ポート(24)に連通する一方、前記主冷却器出口(12)が前記内燃機関(20)の冷却媒体入口ポート(23)に連通する形式の、自動車用の冷却システムに関する。本発明は、冷却すべき少なくとも1つの第1付属ユニット(60,80)が、内燃機関(20)及び/又は主冷却器(10)に対して並列に接続されていることを提案する。
Description
【0001】
技術分野:
本発明は、冷却システム内で冷却媒体を循環させるために設けられた少なくとも1つの冷却媒体ポンプ及び、少なくとも1つの主冷却器入口と少なくとも1つの主冷却器出口とを有する主冷却器を備え、前記主冷却器入口が少なくとも一時的に、冷却すべき内燃機関の冷却媒体出口ポートに連通する一方、前記主冷却器出口が前記内燃機関の冷却媒体入口ポートに連通する形式の、自動車用の冷却システムに関する。
【0002】
背景技術:
内燃機関において冷却が必要になるのは一般に、シリンダ内部において高熱ガスに接触する面及び該面の潤滑が、発生温度に対して或る限度範囲内でしか損傷無しに耐えることができないという事実に基づいている。点火時には2000℃以上の温度が発生しはするが、シリンダ内部では2つの点火間に冷却期が介在し、該冷却期が例えば掃気、膨張行程或いは燃料気化時の熱抽出によって惹起されるので、全体としては著しく低い平均温度が生じることになる。点火栓、噴射ノズル、前室、排気弁、ピストンクラウン等々のような構成部分は、特に高い平均温度に耐えねばならず、従ってこのような構成部分は、高い耐熱強度の材料から製作されると共に、優れた熱導出手段、特別の冷却手段を備えている。それ故にこの熱導出のために冷却システムが使用され、該冷却システムにおいて冷却媒体は、少なくともシリンダ及びシリンダヘッドを包囲する冷却水室を通流した上で、冷却器を介して熱を少なくとも部分的に周辺外気に放出する。
【0003】
図1は、明細書冒頭で述べた形式の、従来技術の冷却システムの概略構成図である。冷却器10は冷却器入口11と冷却器出口12を有している。冷却すべき内燃機関20は冷却媒体入口ポート23と冷却媒体出口ポート24を有し、しかも該冷却媒体出口ポートは導管101,102並びに混合弁50を介して冷却器入口11に接続されている。冷却媒体を循環させるために冷却媒体ポンプ30が設けられており、該冷却媒体ポンプの吐出側34は、導管105を介して内燃機関20の冷却媒体入口ポート23に接続されている。冷却媒体ポンプ30の吸込み側33は、導管103,104を介して冷却器10の冷却器出口12に接続されている。例えばサーモスタット弁によって構成することのできる混合弁50並びに短絡導管106を介して、冷却媒体出口ポート24は、冷却媒体ポンプ30の吸込み側33に接続可能である。混合弁50の位置に応じて、冷却媒体出口ポート24から流出する冷却媒体は、専ら又は部分的に冷却器入口11に供給されるか、或いは短絡導管106を介して専ら又は部分的に冷却媒体ポンプ30の吸込み側33に供給される。従って混合弁50によって、内燃機関20を通流する冷却媒体の温度を調節することが可能である。更に図1では、ここでは詳説を省いた補償タンク40が図示されており、該補償タンクは導管108を介して冷却器入口11に、また導管107を介して冷却器出口12に接続されている。更に冷却器ファン45が設けられており、該冷却器ファンは、空気流を冷却器10にへ導き、これによって熱を所望のように冷却器10を介して周辺外気に放出できるようにするために使用される。前記冷却器ファン45は例えば冷却媒体温度に関連して、かつ/又は車両速度、ひいては走行風に関連して調節又は制御することができる。
【0004】
最近の車両では、種々の機関付属ユニット(以下、これを略して付属ユニットと呼ぶ)が使用され、該付属ユニットは例えば電気機械、オイル冷却器、コンプレッサなどから成ることができる。大抵の場合、このような付属ユニットは、内燃機関と同様にそれ自体を冷却する必要がある。従って特にオートマティック・トランスミッション・オイル用のオイル冷却器もしくはオイル/水熱交換器に関連して、特別の冷却器区分から取出された冷却媒体を内燃機関へ向かって移送する以前に、該冷却媒体をオイル/水熱交換器に供給することが、すでに提案されている。そればかりでなく例えば車両暖房装置を、同じく冷却媒体循環路に接続することも慣用されており、その場合付加的な冷却媒体ポンプを暖房システムの領域内に設けることも可能である。
【0005】
発明の開示:
本発明の冷却システムでは、冷却すべき少なくとも1つの第1付属ユニットを、内燃機関及び/又は主冷却器に対して並列に接続したことによって、付加的な冷却媒体ポンプを必要とすること無しに、かつ内燃機関によって加熱された冷却媒体を前記付属ユニットに供給すること無しに、或いは、前記付属ユニットによって加熱された冷却媒体を内燃機関に供給すること無しに、前記付属ユニットを冷却することが可能になる。
【0006】
更に本発明の冷却システムの特に有利な実施形態では、冷却すべき少なくとも1つの第2付属ユニットが設けられており、前記の第2付属ユニットが付加冷却器を介して冷却システムに接続されている。付加冷却器の使用によって、冷却すべき第2付属ユニットを、機関の温度レベルとは異なった温度で、例えば著しく低い温度で、運転することが可能になる。
【0007】
本発明の冷却システムでは、第1付属ユニットは電気機械、例えば発電機、スタータ、(付加的な)駆動モータ又はスタータ発電機であることができる。
【0008】
例えば第2付属ユニットが電気回路装置である場合、大抵は、この回路装置を内燃機関よりも著しく低い温度範囲で運転することが必要になる。本発明の特に有利な実施形態では、第1付属ユニットは、電気機械、特にスタータ発電機であり、かつ第2付属ユニットは、前記スタータ発電機に配設されたパワー電子回路装置である。スタータ発電機は、慣用のスタータの機能と、慣用のダイナモもしくは慣用のジェネレータの機能を合体している。スタータ発電機は、比較的強い熱源を成しているので、大抵の場合冷却する必要がある。該スタータ発電機は往々にして、内燃機関を冷却するために使用される冷却媒体と同等の温度で運転されることがあるので、内燃機関及び/又は主冷却器に対して並列接続することは特に有利である。またスタータ発電機に概ね必然的に配設されるパワー電子回路装置も大抵の場合、該回路装置を形成する構成素子の損傷を回避するために冷却する必要がある。勿論、内燃機関を冷却するために慣用される冷却媒体温度は、このようなパワー電子回路装置のためには概ね高すぎる。従って、スタータ発電機に配設されたパワー電子回路装置が、付加冷却器を介して冷却システムに接続されており、こうしてパワー電子回路装置が、内燃機関の冷却のために使用される冷却媒体よりも著しく低い温度範囲で動作できるようにするのが特に有利である。
【0009】
本発明による冷却システムの1実施形態では、主冷却器入口と内燃機関の冷却媒体出口ポートとの間に混合弁が設けられており、該混合弁は、それ自体公知のように、短絡導管を介して冷却媒体ポンプの吸込み側に接続しており、かつ第1付属ユニットは前記混合弁と前記内燃機関の冷却媒体出口ポートとの間に接続されている。本実施形態では第1付属ユニットの放熱は、内燃機関の暖機運転期中に、該内燃機関をより迅速に加熱するために使用することができる。この目的のために混合弁は、主冷却器への冷却媒体供給を完全に又は部分的に閉止するので、内燃機関から還流する冷却媒体も、第1付属ユニットを通流する冷却媒体も共に、短絡導管を介して、冷却媒体ポンプの吸込み側に供給されることになる。
【0010】
本発明による冷却システムの別の実施形態では同じく、主冷却器入口と内燃機関の冷却媒体出口ポートとの間に混合弁が設けられており、該混合弁は短絡導管を介して冷却媒体ポンプの吸込み側に接続している。しかし本実施形態では更に、第1付属ユニットは前記混合弁と主冷却器入口との間に接続されている。本実施形態は、第1付属ユニットを、内燃機関よりも低い温度で運転することを可能にする。勿論、本実施形態では第1付属ユニットの放熱は、内燃機関の暖機運転期を短縮するためには条件付きでしか活用できない。この条件付き活用は、第1付属ユニットを通流する冷却媒体が主冷却器を通ってしか内燃機関の冷却路内へ還流できないことに起因する。
【0011】
殊に有利には、第1付属ユニットは冷却媒体ポンプの吐出側に接続されている。この構成手段によって、いずれにしても存在している冷却媒体ポンプが所要の冷却媒体体積流を発生することが保証されるので、大抵の場合、付加的な冷却媒体ポンプを省くことが可能になる。
【0012】
冷却すべき少なくとも第2の付属ユニットが設けられて、付属冷却器を介して冷却システムに接続されているような実施形態では、付加冷却器が、冷却媒体ポンプの吐出側に接続された少なくとも1つの付加冷却器入口を有しているのが有利である。この構成手段によって、冷却媒体を充分な圧力で付加冷却器を通流させることが保証される。
【0013】
冷却すべき少なくとも1つの第2付属ユニットが設けられて、付加冷却器を介して冷却システムに接続されている限り、本発明による冷却システムの特に有利な実施形態では、付加冷却器が、1つの弁を介して第2付属ユニットに接続されている少なくとも1つの付加冷却器出口を有している。前記弁によって、第2付属ユニットを通流する冷却媒体体積流を左右することが可能になる。この構成手段によって例えば、第2付属ユニットを、内燃機関よりも著しく低い温度で運転すること、しかも第2の特定温度範囲内で運転することが可能である。このように第2の特定温度範囲を設けることが有利になるのは、例えば第1付属ユニットがスタータ発電機から成り、かつ第2付属ユニットが、前記スタータ発電機に配設されたパワー電子回路装置から成っている場合である。この場合例えば、スタータ発電機自体を内燃機関とほぼ同等の温度範囲内で運転する一方、所属のパワー電子回路装置は著しく低い温度範囲で運転し、ひいては該パワー電子回路装置の構成素子を熱的損壊又は不利な影響から防護することが可能になる。
【0014】
特にこれに関連して、つまり第2付属ユニットがパワー電子回路装置である場合、本発明による冷却システムの有利な実施形態では、第2付属ユニットには感温センサが配設されている。第2付属ユニットがパワー電子回路装置から成っている限り、例えば感温センサは、電子装置の熱的に最重要な部位に組込まれる。
【0015】
感温センサが設けられている限り、例えば第2付属ユニットに前置された弁を、前記感温センサによって検出された温度に関連して作動することが可能である。この目的のために、適当な制御装置及び/又は調整装置を設けることが可能である。第2付属ユニットが、パワー電子回路装置又はその他何らかの回路装置から成っている場合には、例えば制御装置及び/又は調整装置を前記回路装置内に組込むことが可能である。勿論また、相応の制御装置及び/又は調整装置を、第2付属ユニットとは別個に設けておくことも可能である。
【0016】
本発明の冷却システムでは、冷却媒体ポンプの吐出仕事量が、感温センサによって検出された温度に関連するようにすることができる。冷却媒体ポンプの吐出仕事量のこのような温度従変性は、問題になる全温度範囲にわたって、或いは特定の温度範囲に対して設けることができる。例えば第2付属ユニットの温度が、この第2付属ユニットに配設された弁が全開されているにも拘わらず、過度に高いことが感温センサを介して検出される場合には、冷却媒体ポンプは前記手段によって作動制御されて、該冷却媒体ポンプの吐出仕事量を高めることが可能である。
【0017】
更に本発明の冷却システムでは付加的にか又は択一的に、冷却媒体ポンプの吐出仕事量を、内燃機関の回転数には無関係に制御可能又は調整可能にすることも可能である。
【0018】
特にこれに関連した実施形態では、冷却媒体ポンプを電気的な冷却媒体ポンプとして構成することも考えられる。
【0019】
主冷却器及び/又は付属冷却器には、それ自体公知の少なくとも1つの冷却器ファンを配設するのが有利である。主冷却器の空間的な配置、かつ場合によっては付加冷却器の空間的配置に応じて、共通の冷却器ファンを設けること又は各冷却器にそれぞれ別個の冷却器ファンを配設しておくことも可能である。これに関連した本発明の冷却システムの有利な実施形態では、感温センサによって検出された温度が、前記冷却器ファンの制御又は調整時に考慮されるようにする。勿論また別の感温センサ又はその他のセンサを設け、その計測信号を、冷却器ファンの制御又は調整のため、或いは冷却システムのその他の構成要素の制御又は調整のために使用することも可能である。
【0020】
しかし本発明の有利な実施形態では、弁の作動を制御方式に基づいて行うことも可能である。
【0021】
更にまた第2付属ユニットを、冷却媒体ポンプの吸込み側に接続しておくことも可能である。第2付属ユニットの冷却媒体出口が冷却媒体ポンプの吸込み側に接続されている場合には、第2付属ユニットから流出する冷却媒体を、主冷却器から流出する冷却媒体に供給することが可能である。この手段が特に有利になるのは、第2付属ユニットから流出する冷却媒体の温度が、内燃機関の冷却を可能にするほど依然として低い場合である。
【0022】
本発明の冷却システムの全実施形態において、内燃機関及び/又は主冷却器に対して並列接続された、冷却すべき第1付属ユニットをオイル冷却器として構成することができ、その場合、第1付属ユニットをオイル冷却器として構成したことによって、その他の第1付属ユニット、例えばスタータ発電機を同じく並列接続することが排除されることはない。
【0023】
本発明の冷却システムでは、第1付属ユニットの特別の構成手段如何に関わり無く、第1付属ユニットに1つの弁を配設しておくことが可能である。これは特に、すでに述べた例、すなわち第1付属ユニットをスタータ発電機及び/又はオイル冷却器によって構成した例について当て嵌まる。
【0024】
発明を実施するための最良の形態:
次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。
【0025】
なお以下に説明する図2〜図5に基づく諸実施形態のシステム構成部分は少なくとも大体において等しい。
【0026】
図2〜図5に示した本発明の冷却システムの実施形態では冷却システムは、主冷却器入口11と主冷却器出口12とを有する主冷却器10を備えている。該主冷却器10に近接して、総体的に符号45で示した冷却器ファンが配置されている。該冷却器ファン45は、送風羽根46並びに、該送風羽根46を回転させる冷却器ファンモータ47を備えている。ここでは詳細な説明を省いた補償タンク40は導管108を介して主冷却器入口11に接続されており、かつ導管107を介して主冷却器出口12に接続されている。冷却システムは一次的には内燃機関20を冷却するために使用される。内燃機関20はシリンダヘッド21とエンジンブロック22を有している。内燃機関20の冷却媒体入口ポート23並びに冷却媒体出口ポート24は共に概略的に示されている。内燃機関20の冷却媒体出口ポート24は、導管101、混合弁50及び導管102を介して主冷却器入口11と連通している。前記混合弁50は例えば、それ自体公知のサーモスタット弁によって構成することができる。内燃機関20の冷却媒体入口ポート23は導管105を介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に連通している。冷却媒体ポンプ30の吸込み側33は導管103及び導管104を介して主冷却器出口12に連通している。混合弁50には短絡導管106が配設されており、しかも内燃機関の冷却媒体出口ポート24は導管101、混合弁50、短絡導管106、導管104(図5の実施形態の場合は除く)、冷却媒体ポンプ30及び導管105を介して冷却媒体入口ポート23に連通可能である。従って例えばサーモスタット弁の形の混合弁50を介して内燃機関20の運転温度を調整又は制御することが可能である。例えば内燃機関20の暖機運転期中、主冷却器10への冷却媒体供給は、混合弁50によって完全に又は部分的に閉止されるので、冷却媒体が主冷却器10を通って導かれる場合よりも迅速に内燃機関20の運転温度に到達することが可能になる。更に内燃機関20のシリンダヘッド21は、暖房接続ポート25を有している。内燃機関20によって加熱された冷却媒体を、前記暖房接続ポート25から取出すことが可能である。該暖房接続ポート25は導管109を介して暖房熱交換器35に連通している。暖房熱交換器35を通して、適当な手段によって空気流が導かれ、該空気流は例えば、車室を暖房するために設けられている。運転席室の温度及び同乗者室の温度を種々異なった温度に調整できるようにするために、暖房熱交換器35には2つの出口が配設されており、両出口のうち第1出口は第1暖房弁36を、また第2出口は第2暖房弁37を有している。第1暖房弁36と第2暖房弁37とを介して、暖房熱交換器35の異なった区分を通流する冷却媒体量に影響を及ぼすばかりでなく、左手の車両側温度もしくは右手の車両側温度に影響を及ぼすことが可能である。第1暖房弁36は導管区分113を介して、また第2暖房弁37は導管区分112を介して、加熱媒体ポンプ32の吸込み側に接続されている。該加熱媒体ポンプ32の吐出側は、導管区分114を介して冷却媒体ポンプ30の吸込み側に接続されている。図示例では加熱媒体と冷却媒体は同一の媒体によって形成されている。内燃機関20の暖房接続ポート25は導管区分110を介して更にワイパ用洗浄水熱交換器39の加熱媒体入口に接続している。ワイパ用洗浄水熱交換器39は、洗浄水タンク38内の液体を加熱して、これによって洗浄水システム(図示せず)の凍結を防止するために設けられている。ワイパ用洗浄水熱交換器39の出口は、導管区分111を介して同じく加熱媒体ポンプ32の吸込み側33に接続している。
【0027】
図2に示した実施形態によれば、スタータ発電機として構成された第1の付属ユニット60は、内燃機関20及び主冷却器10に対して並列に接続されている。スタータ発電機60の冷却媒体流はその場合、導管区分115を介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続されている。スタータ発電機60の冷却媒体出口は導管区分116を介して、混合弁50と内燃機関20の冷却媒体出口ポート24との間に接続されている。類似の形式で別の第1の付属ユニット80がオイル冷却器として、内燃機関20と主冷却器10に対して並列に接続されており、しかも該付属ユニット80の冷却媒体入口が、導管区分117を介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続しているのに対して、付属ユニット80の冷却媒体出口は導管区分118を介して混合弁50と内燃機関20の冷却媒体出口ポート24との間に接続されている。前記導管区分118内にはこの場合、付属ユニット80への冷却媒体の供給を調整することのできる弁81が設けられている。本実施形態において2つの付属ユニットを設けることはオプショナルな問題であるので、導管区分117,118は破線で図示されている。スタータ発電機60とオイル冷却器80を冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続したことによって、両付属ユニット60,80は、別の冷却媒体ポンプを必要とすることなしに冷却することができる。図2に示した本発明の冷却システムの実施形態によって得られる利点は、主冷却器10への冷却媒体の供給を、混合弁50によって全体的又は部分的に閉止することによって、スタータ発電機60の放熱を、内燃機関20の暖機運転期中に内燃機関20をより迅速に加熱するために利用できる点にある。オイル冷却器80に配設された弁81は、例えば、オイル冷却器80への冷却媒体供給を、場合によっては弁81を介して制限することによって、オイル冷却器80を内燃機関20よりも高い温度で運転することを可能にする。
【0028】
次に図3に基づく冷却システムを説明するが、ここでは、図2〜図5の実施形態に共通のシステム構成部分に関する重複説明は避け、顕著な相違点の説明のみに留めることにする。図3に示した本発明の冷却システムの第2実施形態では、冷却すべき第1の付属ユニット80はオイル冷却器として内燃機関20及び主冷却器10に対して並列に接続されている。オイル冷却器80には、該オイル冷却器80を、場合によっては内燃機関20よりも高い温度で運転できるようにするために、弁81が配設されている。弁81はその場合、混合弁50と内燃機関20の冷却媒体出口ポート24との間に接続された導管区分118内に配置されている。オイル冷却器80の冷却媒体入口は、図2に示した実施形態の場合と同様に導管区分117を介して冷却媒体ポンプ30の吐出側に連通している。図3の実施形態では、並列接続された第1の付属ユニット80に加えて、冷却すべき第2の付属ユニット70が設けられており、該付属ユニットは、付加冷却器15を介して冷却システムに接続されている。図示の実施形態では前記付加冷却器15は、冷却器ファン45が付加冷却器15にも作用できるような場所に配置されている。付加冷却器15は、導管区分119と導管区分117とを介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続する1つの付加冷却器入口16を有している。更に付加冷却器15は1つの付加冷却器出口17を有し、該付加冷却器出口は導管区分120を介して第2の付属ユニット70の冷却媒体入口に接続している。導管区分120内には弁72が設けられており、該弁を介して、第2の付属ユニット70に導入される冷却媒体量を調節することが可能である。更にまた第2の付属ユニット70には感温センサ71が配設されており、該感温センサは、第2の付属ユニット70の温度を、もしくは、該付属ユニット70の、温度にきわめて敏感に反応し易い構成素子の温度を検出する。第2の付属ユニット70の運転温度は、感温センサ71と弁72とを介して制御の方式で調整される。主冷却器10から流出する冷却媒体が、第2の付属ユニット70に供給される以前に先ず付加冷却器15を通流するという事実に基づいて、第2の付属ユニット70は、内燃機関20よりも著しく低い温度で運転することができる。第2の付属ユニット70から流出する冷却媒体は概ね、内燃機関20を冷却するのに充分な低い温度を依然として有している。この理由に基づいて第2の付属ユニット70の冷却媒体出口は、導管区分123を介して短絡導管106に接続され、ひいては冷却媒体ポンプ30の吸込み側33に接続されている。図3に示した実施形態では、第2の付属ユニット70は例えば、内燃機関20よりも著しく低い温度で運転されねばならない回路、特にパワー電子回路装置によって構成することができる。
【0029】
次に図4に基づく冷却システムを説明するが、ここでは、図2〜図5の実施形態に共通のシステム構成部分に関する重複説明は避け、顕著な相違点の説明のみに留めることにする。図4は本発明の冷却システムの第3実施形態を示すものである。本実施形態では、冷却すべき第1の付属ユニット80はオイル冷却器として内燃機関20に対して並列に接続されている。この目的のためにオイル冷却器80の冷却媒体出口は、導管区分118を介して内燃機関20の冷却媒体出口ポート24と混合弁50との間に接続されている。導管区分118にはやはり弁81が配設されており、該弁によってオイル冷却器80の運転温度が調整される。オイル冷却器80の冷却媒体入口は、導管区分117を介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続されている。オイル冷却器80はオプショナルに設けられているので、導管区分117,118はやはり破線で図示されている。オイル冷却器80に並んで、スタータ発電機として構成された第1付属ユニット60が設けられている。該スタータ発電機60は同じく内燃機関20に対して並列に接続されている。スタータ発電機60の冷却媒体入口は、導管区分115を介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続している。スタータ発電機60の冷却媒体出口は導管区分116を介して、混合弁50と内燃機関20の冷却媒体出口ポート24との間に接続されている。図示例ではスタータ発電機60は、内燃機関20とほぼ等しい温度範囲で運転される。それというのは導管区分116もしくは導管区分115内には、スタータ発電機60に特別に配設された弁が設けられていないからである。スタータ発電機60を内燃機関よりも高い温度で運転しようとする場合には特に、少なくとも1つのこのような弁を導管区分116内及び/又は導管区分115内に設けることが可能である。スタータ発電機60は、該スタータ発電機60自体よりも著しく低い温度で運転されねばならないパワー電子回路装置70を有している。従って図4に示した実施形態では1つの付加冷却器15が設けられており、冷却器ファン45を前記の付加冷却器15にも作用させ得るようにするために、該付加冷却器15は主冷却器10に対して空間的に近接配置されている。付加冷却器15は1つの付加冷却器入口16を有し、該付加冷却器入口は導管区分119と導管区分115とを介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続している。更にまた付加冷却器15は1つの付加冷却器出口17を有し、該付加冷却器出口は導管区分120を介してパワー電子回路装置70の冷却媒体入口に接続し、前記パワー電子回路装置70は本実施形態では、冷却すべき第2付属ユニットを形成しており、該第2付属ユニットは付加冷却器15を介して冷却システムに接続されている。導管区分120内には弁72が設けられており、該弁によって、パワー電子回路装置70を冷却するために使用される冷却媒体量が調整され、ひいてはパワー電子回路装置70の運転温度が確定される。また該パワー電子回路装置70には感温センサ71が配設されており、該感温センサは殊に、パワー電子回路装置70の温度にきわめて敏感に反応し易い領域に配置されている。パワー電子回路装置70は、感温センサ71によって検出された温度もしくは相当信号を評価するために設けられた回路素子を装備することができる。弁72が、感温センサ71によって検出された温度に関連して制御する形式の適当な回路素子を介して作動される場合には、特に効果的な配置構成が得られる。パワー電子回路装置70の冷却媒体出口は、導管区分123を介して短絡導管106に接続し、ひいては別の導管区分104を介して冷却媒体ポンプ30の吸込み側33に接続している。図4に示した実施形態に基づいて、スタータ発電機60自体を、これに配設されたパワー電子回路装置70よりも高い温度レベルで運転することが可能になる。この目的のために更に別の冷却媒体ポンプを必要とすることはない。
【0030】
次に図5に基づく冷却システムを説明するが、ここでは、図2〜図5の実施形態に共通のシステム構成部分に関する重複説明は避け、顕著な相違点の説明のみに留めることにする。図5には本発明の冷却システムの第4実施形態が示されている。この第4実施形態ではスタータ発電機60が、冷却すべき第1の付属ユニットを形成している。図5に示した実施形態では、スタータ発電機60の冷却媒体出口は、導管区分122を介して主冷却器入口11と混合弁50との間に接続されている。スタータ発電機60の冷却媒体入口は、導管区分115を介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続している。第1付属ユニットもしくはスタータ発電機60のこの接続態様の場合には、スタータ発電機60は、内燃機関20よりも低い温度で運転すことができる。このために内燃機関20を通流する冷却媒体流は、冷却媒体ポンプ30の吐出仕事量が高い場合でも、内燃機関20の運転温度を高めるために、例えば混合弁50によって、絞ることができる。勿論この接続態様の場合にはスタータ発電機6の放熱は、内燃機関20の暖機運転期を短縮するために条件付きでしか使用できない。それというのはスタータ発電機60から流出する冷却媒体が、主冷却器10を介してしか、内燃機関20の冷却路へ還流できないからである。スタータ発電機60には、やはりパワー電子回路装置70が配設されており、該パワー電子回路装置は、付加冷却器15を介して冷却システムに接続された第2付属ユニットを形成している。付加冷却器15は、やはり空間的に主冷却器10に隣接配置されており、従ってただ1つの冷却器ファン45が、主冷却器10に対しても、付加冷却器15に対しても作用することができる。付加冷却器15は1つの付加冷却器入口16を有し、該付加冷却器入口は導管区分119,115を介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続している。更にまた付加冷却器15は付加冷却器出口17を有し、該付加冷却器出口は導管区分120を介してパワー電子回路装置70の冷却媒体入口に接続している。前記導管区分120内には、パワー電子回路装置70の運転温度を調整させることのできる弁72が設けられている。この調整のために適当な制御装置及び/又は調節装置を設けることが可能である。パワー電子回路装置70の冷却媒体出口は、導管区分121と導管区分104とを介して冷却媒体ポンプ30の吸込み側33に接続されている。従ってパワー電子回路装置70によって加熱された冷却媒体が、内燃機関20用の冷却路に供給される。
【0031】
本発明の実施例の以上の説明は、図解目的だけのためのものであり、発明を制限するためのものではない。本発明は、発明の思想範囲並びにその等価範囲を逸脱すること無しに、種々異なった変化態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
従来技術による冷却システムの概略構成図である。
【図2】
2つの第1付属ユニットをスタータ発電機及びオイル冷却器として設けた形式の、本発明の冷却システムの第1実施形態の概略構成図である。
【図3】
第1付属ユニットをオイル冷却器として、かつ第2付属ユニットをパワー電子回路装置として設けた形式の、本発明の冷却システムの第2実施形態の概略構成図である。
【図4】
2つの第1付属ユニットをオイル冷却器及びスタータ発電機として、かつ第2付属ユニットをパワー電子回路装置として設けた形式の、本発明の冷却システムの第3実施形態の概略構成図である。
【図5】
第1付属ユニットをスタータ発電機として、かつ第2付属ユニットをパワー電子回路装置として設け、しかも該パワー電子回路装置を前記スタータ発電機に配設した形式の、本発明の冷却システムの第4実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
10 主冷却器、 11 主冷却器入口、 12 主冷却器出口、 15 付加冷却器、 16 付加冷却器入口、 17 付加冷却器出口、 20 内燃機関、 21 シリンダヘッド、 22 エンジンブロック、 23 冷却媒体入口ポート、 24 冷却媒体出口ポート、 25 暖房接続ポート、 30 冷却媒体ポンプ、 32 加熱媒体ポンプ、 33 吸込み側、 34 吐出側、 35 暖房熱交換器、 36 第1暖房弁、 37 第2暖房弁、 38 洗浄水タンク、 39 ワイパ用洗浄水熱交換器、 40 補償タンク、 45 冷却器ファン、 46 送風羽根、 47 冷却器ファンモータ、 50 混合弁、 60 スタータ発電機としての第1付属ユニット、 70 パワー電子回路装置としての第2付属ユニット、 71 感温センサ、 72 弁、 80 オイル冷却器としての第1付属ユニット、 81 弁、 101,102,103,104,105 導管、 106 短絡導管、 107,108,109 導管、 110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,122,123 導管区分
技術分野:
本発明は、冷却システム内で冷却媒体を循環させるために設けられた少なくとも1つの冷却媒体ポンプ及び、少なくとも1つの主冷却器入口と少なくとも1つの主冷却器出口とを有する主冷却器を備え、前記主冷却器入口が少なくとも一時的に、冷却すべき内燃機関の冷却媒体出口ポートに連通する一方、前記主冷却器出口が前記内燃機関の冷却媒体入口ポートに連通する形式の、自動車用の冷却システムに関する。
【0002】
背景技術:
内燃機関において冷却が必要になるのは一般に、シリンダ内部において高熱ガスに接触する面及び該面の潤滑が、発生温度に対して或る限度範囲内でしか損傷無しに耐えることができないという事実に基づいている。点火時には2000℃以上の温度が発生しはするが、シリンダ内部では2つの点火間に冷却期が介在し、該冷却期が例えば掃気、膨張行程或いは燃料気化時の熱抽出によって惹起されるので、全体としては著しく低い平均温度が生じることになる。点火栓、噴射ノズル、前室、排気弁、ピストンクラウン等々のような構成部分は、特に高い平均温度に耐えねばならず、従ってこのような構成部分は、高い耐熱強度の材料から製作されると共に、優れた熱導出手段、特別の冷却手段を備えている。それ故にこの熱導出のために冷却システムが使用され、該冷却システムにおいて冷却媒体は、少なくともシリンダ及びシリンダヘッドを包囲する冷却水室を通流した上で、冷却器を介して熱を少なくとも部分的に周辺外気に放出する。
【0003】
図1は、明細書冒頭で述べた形式の、従来技術の冷却システムの概略構成図である。冷却器10は冷却器入口11と冷却器出口12を有している。冷却すべき内燃機関20は冷却媒体入口ポート23と冷却媒体出口ポート24を有し、しかも該冷却媒体出口ポートは導管101,102並びに混合弁50を介して冷却器入口11に接続されている。冷却媒体を循環させるために冷却媒体ポンプ30が設けられており、該冷却媒体ポンプの吐出側34は、導管105を介して内燃機関20の冷却媒体入口ポート23に接続されている。冷却媒体ポンプ30の吸込み側33は、導管103,104を介して冷却器10の冷却器出口12に接続されている。例えばサーモスタット弁によって構成することのできる混合弁50並びに短絡導管106を介して、冷却媒体出口ポート24は、冷却媒体ポンプ30の吸込み側33に接続可能である。混合弁50の位置に応じて、冷却媒体出口ポート24から流出する冷却媒体は、専ら又は部分的に冷却器入口11に供給されるか、或いは短絡導管106を介して専ら又は部分的に冷却媒体ポンプ30の吸込み側33に供給される。従って混合弁50によって、内燃機関20を通流する冷却媒体の温度を調節することが可能である。更に図1では、ここでは詳説を省いた補償タンク40が図示されており、該補償タンクは導管108を介して冷却器入口11に、また導管107を介して冷却器出口12に接続されている。更に冷却器ファン45が設けられており、該冷却器ファンは、空気流を冷却器10にへ導き、これによって熱を所望のように冷却器10を介して周辺外気に放出できるようにするために使用される。前記冷却器ファン45は例えば冷却媒体温度に関連して、かつ/又は車両速度、ひいては走行風に関連して調節又は制御することができる。
【0004】
最近の車両では、種々の機関付属ユニット(以下、これを略して付属ユニットと呼ぶ)が使用され、該付属ユニットは例えば電気機械、オイル冷却器、コンプレッサなどから成ることができる。大抵の場合、このような付属ユニットは、内燃機関と同様にそれ自体を冷却する必要がある。従って特にオートマティック・トランスミッション・オイル用のオイル冷却器もしくはオイル/水熱交換器に関連して、特別の冷却器区分から取出された冷却媒体を内燃機関へ向かって移送する以前に、該冷却媒体をオイル/水熱交換器に供給することが、すでに提案されている。そればかりでなく例えば車両暖房装置を、同じく冷却媒体循環路に接続することも慣用されており、その場合付加的な冷却媒体ポンプを暖房システムの領域内に設けることも可能である。
【0005】
発明の開示:
本発明の冷却システムでは、冷却すべき少なくとも1つの第1付属ユニットを、内燃機関及び/又は主冷却器に対して並列に接続したことによって、付加的な冷却媒体ポンプを必要とすること無しに、かつ内燃機関によって加熱された冷却媒体を前記付属ユニットに供給すること無しに、或いは、前記付属ユニットによって加熱された冷却媒体を内燃機関に供給すること無しに、前記付属ユニットを冷却することが可能になる。
【0006】
更に本発明の冷却システムの特に有利な実施形態では、冷却すべき少なくとも1つの第2付属ユニットが設けられており、前記の第2付属ユニットが付加冷却器を介して冷却システムに接続されている。付加冷却器の使用によって、冷却すべき第2付属ユニットを、機関の温度レベルとは異なった温度で、例えば著しく低い温度で、運転することが可能になる。
【0007】
本発明の冷却システムでは、第1付属ユニットは電気機械、例えば発電機、スタータ、(付加的な)駆動モータ又はスタータ発電機であることができる。
【0008】
例えば第2付属ユニットが電気回路装置である場合、大抵は、この回路装置を内燃機関よりも著しく低い温度範囲で運転することが必要になる。本発明の特に有利な実施形態では、第1付属ユニットは、電気機械、特にスタータ発電機であり、かつ第2付属ユニットは、前記スタータ発電機に配設されたパワー電子回路装置である。スタータ発電機は、慣用のスタータの機能と、慣用のダイナモもしくは慣用のジェネレータの機能を合体している。スタータ発電機は、比較的強い熱源を成しているので、大抵の場合冷却する必要がある。該スタータ発電機は往々にして、内燃機関を冷却するために使用される冷却媒体と同等の温度で運転されることがあるので、内燃機関及び/又は主冷却器に対して並列接続することは特に有利である。またスタータ発電機に概ね必然的に配設されるパワー電子回路装置も大抵の場合、該回路装置を形成する構成素子の損傷を回避するために冷却する必要がある。勿論、内燃機関を冷却するために慣用される冷却媒体温度は、このようなパワー電子回路装置のためには概ね高すぎる。従って、スタータ発電機に配設されたパワー電子回路装置が、付加冷却器を介して冷却システムに接続されており、こうしてパワー電子回路装置が、内燃機関の冷却のために使用される冷却媒体よりも著しく低い温度範囲で動作できるようにするのが特に有利である。
【0009】
本発明による冷却システムの1実施形態では、主冷却器入口と内燃機関の冷却媒体出口ポートとの間に混合弁が設けられており、該混合弁は、それ自体公知のように、短絡導管を介して冷却媒体ポンプの吸込み側に接続しており、かつ第1付属ユニットは前記混合弁と前記内燃機関の冷却媒体出口ポートとの間に接続されている。本実施形態では第1付属ユニットの放熱は、内燃機関の暖機運転期中に、該内燃機関をより迅速に加熱するために使用することができる。この目的のために混合弁は、主冷却器への冷却媒体供給を完全に又は部分的に閉止するので、内燃機関から還流する冷却媒体も、第1付属ユニットを通流する冷却媒体も共に、短絡導管を介して、冷却媒体ポンプの吸込み側に供給されることになる。
【0010】
本発明による冷却システムの別の実施形態では同じく、主冷却器入口と内燃機関の冷却媒体出口ポートとの間に混合弁が設けられており、該混合弁は短絡導管を介して冷却媒体ポンプの吸込み側に接続している。しかし本実施形態では更に、第1付属ユニットは前記混合弁と主冷却器入口との間に接続されている。本実施形態は、第1付属ユニットを、内燃機関よりも低い温度で運転することを可能にする。勿論、本実施形態では第1付属ユニットの放熱は、内燃機関の暖機運転期を短縮するためには条件付きでしか活用できない。この条件付き活用は、第1付属ユニットを通流する冷却媒体が主冷却器を通ってしか内燃機関の冷却路内へ還流できないことに起因する。
【0011】
殊に有利には、第1付属ユニットは冷却媒体ポンプの吐出側に接続されている。この構成手段によって、いずれにしても存在している冷却媒体ポンプが所要の冷却媒体体積流を発生することが保証されるので、大抵の場合、付加的な冷却媒体ポンプを省くことが可能になる。
【0012】
冷却すべき少なくとも第2の付属ユニットが設けられて、付属冷却器を介して冷却システムに接続されているような実施形態では、付加冷却器が、冷却媒体ポンプの吐出側に接続された少なくとも1つの付加冷却器入口を有しているのが有利である。この構成手段によって、冷却媒体を充分な圧力で付加冷却器を通流させることが保証される。
【0013】
冷却すべき少なくとも1つの第2付属ユニットが設けられて、付加冷却器を介して冷却システムに接続されている限り、本発明による冷却システムの特に有利な実施形態では、付加冷却器が、1つの弁を介して第2付属ユニットに接続されている少なくとも1つの付加冷却器出口を有している。前記弁によって、第2付属ユニットを通流する冷却媒体体積流を左右することが可能になる。この構成手段によって例えば、第2付属ユニットを、内燃機関よりも著しく低い温度で運転すること、しかも第2の特定温度範囲内で運転することが可能である。このように第2の特定温度範囲を設けることが有利になるのは、例えば第1付属ユニットがスタータ発電機から成り、かつ第2付属ユニットが、前記スタータ発電機に配設されたパワー電子回路装置から成っている場合である。この場合例えば、スタータ発電機自体を内燃機関とほぼ同等の温度範囲内で運転する一方、所属のパワー電子回路装置は著しく低い温度範囲で運転し、ひいては該パワー電子回路装置の構成素子を熱的損壊又は不利な影響から防護することが可能になる。
【0014】
特にこれに関連して、つまり第2付属ユニットがパワー電子回路装置である場合、本発明による冷却システムの有利な実施形態では、第2付属ユニットには感温センサが配設されている。第2付属ユニットがパワー電子回路装置から成っている限り、例えば感温センサは、電子装置の熱的に最重要な部位に組込まれる。
【0015】
感温センサが設けられている限り、例えば第2付属ユニットに前置された弁を、前記感温センサによって検出された温度に関連して作動することが可能である。この目的のために、適当な制御装置及び/又は調整装置を設けることが可能である。第2付属ユニットが、パワー電子回路装置又はその他何らかの回路装置から成っている場合には、例えば制御装置及び/又は調整装置を前記回路装置内に組込むことが可能である。勿論また、相応の制御装置及び/又は調整装置を、第2付属ユニットとは別個に設けておくことも可能である。
【0016】
本発明の冷却システムでは、冷却媒体ポンプの吐出仕事量が、感温センサによって検出された温度に関連するようにすることができる。冷却媒体ポンプの吐出仕事量のこのような温度従変性は、問題になる全温度範囲にわたって、或いは特定の温度範囲に対して設けることができる。例えば第2付属ユニットの温度が、この第2付属ユニットに配設された弁が全開されているにも拘わらず、過度に高いことが感温センサを介して検出される場合には、冷却媒体ポンプは前記手段によって作動制御されて、該冷却媒体ポンプの吐出仕事量を高めることが可能である。
【0017】
更に本発明の冷却システムでは付加的にか又は択一的に、冷却媒体ポンプの吐出仕事量を、内燃機関の回転数には無関係に制御可能又は調整可能にすることも可能である。
【0018】
特にこれに関連した実施形態では、冷却媒体ポンプを電気的な冷却媒体ポンプとして構成することも考えられる。
【0019】
主冷却器及び/又は付属冷却器には、それ自体公知の少なくとも1つの冷却器ファンを配設するのが有利である。主冷却器の空間的な配置、かつ場合によっては付加冷却器の空間的配置に応じて、共通の冷却器ファンを設けること又は各冷却器にそれぞれ別個の冷却器ファンを配設しておくことも可能である。これに関連した本発明の冷却システムの有利な実施形態では、感温センサによって検出された温度が、前記冷却器ファンの制御又は調整時に考慮されるようにする。勿論また別の感温センサ又はその他のセンサを設け、その計測信号を、冷却器ファンの制御又は調整のため、或いは冷却システムのその他の構成要素の制御又は調整のために使用することも可能である。
【0020】
しかし本発明の有利な実施形態では、弁の作動を制御方式に基づいて行うことも可能である。
【0021】
更にまた第2付属ユニットを、冷却媒体ポンプの吸込み側に接続しておくことも可能である。第2付属ユニットの冷却媒体出口が冷却媒体ポンプの吸込み側に接続されている場合には、第2付属ユニットから流出する冷却媒体を、主冷却器から流出する冷却媒体に供給することが可能である。この手段が特に有利になるのは、第2付属ユニットから流出する冷却媒体の温度が、内燃機関の冷却を可能にするほど依然として低い場合である。
【0022】
本発明の冷却システムの全実施形態において、内燃機関及び/又は主冷却器に対して並列接続された、冷却すべき第1付属ユニットをオイル冷却器として構成することができ、その場合、第1付属ユニットをオイル冷却器として構成したことによって、その他の第1付属ユニット、例えばスタータ発電機を同じく並列接続することが排除されることはない。
【0023】
本発明の冷却システムでは、第1付属ユニットの特別の構成手段如何に関わり無く、第1付属ユニットに1つの弁を配設しておくことが可能である。これは特に、すでに述べた例、すなわち第1付属ユニットをスタータ発電機及び/又はオイル冷却器によって構成した例について当て嵌まる。
【0024】
発明を実施するための最良の形態:
次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。
【0025】
なお以下に説明する図2〜図5に基づく諸実施形態のシステム構成部分は少なくとも大体において等しい。
【0026】
図2〜図5に示した本発明の冷却システムの実施形態では冷却システムは、主冷却器入口11と主冷却器出口12とを有する主冷却器10を備えている。該主冷却器10に近接して、総体的に符号45で示した冷却器ファンが配置されている。該冷却器ファン45は、送風羽根46並びに、該送風羽根46を回転させる冷却器ファンモータ47を備えている。ここでは詳細な説明を省いた補償タンク40は導管108を介して主冷却器入口11に接続されており、かつ導管107を介して主冷却器出口12に接続されている。冷却システムは一次的には内燃機関20を冷却するために使用される。内燃機関20はシリンダヘッド21とエンジンブロック22を有している。内燃機関20の冷却媒体入口ポート23並びに冷却媒体出口ポート24は共に概略的に示されている。内燃機関20の冷却媒体出口ポート24は、導管101、混合弁50及び導管102を介して主冷却器入口11と連通している。前記混合弁50は例えば、それ自体公知のサーモスタット弁によって構成することができる。内燃機関20の冷却媒体入口ポート23は導管105を介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に連通している。冷却媒体ポンプ30の吸込み側33は導管103及び導管104を介して主冷却器出口12に連通している。混合弁50には短絡導管106が配設されており、しかも内燃機関の冷却媒体出口ポート24は導管101、混合弁50、短絡導管106、導管104(図5の実施形態の場合は除く)、冷却媒体ポンプ30及び導管105を介して冷却媒体入口ポート23に連通可能である。従って例えばサーモスタット弁の形の混合弁50を介して内燃機関20の運転温度を調整又は制御することが可能である。例えば内燃機関20の暖機運転期中、主冷却器10への冷却媒体供給は、混合弁50によって完全に又は部分的に閉止されるので、冷却媒体が主冷却器10を通って導かれる場合よりも迅速に内燃機関20の運転温度に到達することが可能になる。更に内燃機関20のシリンダヘッド21は、暖房接続ポート25を有している。内燃機関20によって加熱された冷却媒体を、前記暖房接続ポート25から取出すことが可能である。該暖房接続ポート25は導管109を介して暖房熱交換器35に連通している。暖房熱交換器35を通して、適当な手段によって空気流が導かれ、該空気流は例えば、車室を暖房するために設けられている。運転席室の温度及び同乗者室の温度を種々異なった温度に調整できるようにするために、暖房熱交換器35には2つの出口が配設されており、両出口のうち第1出口は第1暖房弁36を、また第2出口は第2暖房弁37を有している。第1暖房弁36と第2暖房弁37とを介して、暖房熱交換器35の異なった区分を通流する冷却媒体量に影響を及ぼすばかりでなく、左手の車両側温度もしくは右手の車両側温度に影響を及ぼすことが可能である。第1暖房弁36は導管区分113を介して、また第2暖房弁37は導管区分112を介して、加熱媒体ポンプ32の吸込み側に接続されている。該加熱媒体ポンプ32の吐出側は、導管区分114を介して冷却媒体ポンプ30の吸込み側に接続されている。図示例では加熱媒体と冷却媒体は同一の媒体によって形成されている。内燃機関20の暖房接続ポート25は導管区分110を介して更にワイパ用洗浄水熱交換器39の加熱媒体入口に接続している。ワイパ用洗浄水熱交換器39は、洗浄水タンク38内の液体を加熱して、これによって洗浄水システム(図示せず)の凍結を防止するために設けられている。ワイパ用洗浄水熱交換器39の出口は、導管区分111を介して同じく加熱媒体ポンプ32の吸込み側33に接続している。
【0027】
図2に示した実施形態によれば、スタータ発電機として構成された第1の付属ユニット60は、内燃機関20及び主冷却器10に対して並列に接続されている。スタータ発電機60の冷却媒体流はその場合、導管区分115を介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続されている。スタータ発電機60の冷却媒体出口は導管区分116を介して、混合弁50と内燃機関20の冷却媒体出口ポート24との間に接続されている。類似の形式で別の第1の付属ユニット80がオイル冷却器として、内燃機関20と主冷却器10に対して並列に接続されており、しかも該付属ユニット80の冷却媒体入口が、導管区分117を介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続しているのに対して、付属ユニット80の冷却媒体出口は導管区分118を介して混合弁50と内燃機関20の冷却媒体出口ポート24との間に接続されている。前記導管区分118内にはこの場合、付属ユニット80への冷却媒体の供給を調整することのできる弁81が設けられている。本実施形態において2つの付属ユニットを設けることはオプショナルな問題であるので、導管区分117,118は破線で図示されている。スタータ発電機60とオイル冷却器80を冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続したことによって、両付属ユニット60,80は、別の冷却媒体ポンプを必要とすることなしに冷却することができる。図2に示した本発明の冷却システムの実施形態によって得られる利点は、主冷却器10への冷却媒体の供給を、混合弁50によって全体的又は部分的に閉止することによって、スタータ発電機60の放熱を、内燃機関20の暖機運転期中に内燃機関20をより迅速に加熱するために利用できる点にある。オイル冷却器80に配設された弁81は、例えば、オイル冷却器80への冷却媒体供給を、場合によっては弁81を介して制限することによって、オイル冷却器80を内燃機関20よりも高い温度で運転することを可能にする。
【0028】
次に図3に基づく冷却システムを説明するが、ここでは、図2〜図5の実施形態に共通のシステム構成部分に関する重複説明は避け、顕著な相違点の説明のみに留めることにする。図3に示した本発明の冷却システムの第2実施形態では、冷却すべき第1の付属ユニット80はオイル冷却器として内燃機関20及び主冷却器10に対して並列に接続されている。オイル冷却器80には、該オイル冷却器80を、場合によっては内燃機関20よりも高い温度で運転できるようにするために、弁81が配設されている。弁81はその場合、混合弁50と内燃機関20の冷却媒体出口ポート24との間に接続された導管区分118内に配置されている。オイル冷却器80の冷却媒体入口は、図2に示した実施形態の場合と同様に導管区分117を介して冷却媒体ポンプ30の吐出側に連通している。図3の実施形態では、並列接続された第1の付属ユニット80に加えて、冷却すべき第2の付属ユニット70が設けられており、該付属ユニットは、付加冷却器15を介して冷却システムに接続されている。図示の実施形態では前記付加冷却器15は、冷却器ファン45が付加冷却器15にも作用できるような場所に配置されている。付加冷却器15は、導管区分119と導管区分117とを介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続する1つの付加冷却器入口16を有している。更に付加冷却器15は1つの付加冷却器出口17を有し、該付加冷却器出口は導管区分120を介して第2の付属ユニット70の冷却媒体入口に接続している。導管区分120内には弁72が設けられており、該弁を介して、第2の付属ユニット70に導入される冷却媒体量を調節することが可能である。更にまた第2の付属ユニット70には感温センサ71が配設されており、該感温センサは、第2の付属ユニット70の温度を、もしくは、該付属ユニット70の、温度にきわめて敏感に反応し易い構成素子の温度を検出する。第2の付属ユニット70の運転温度は、感温センサ71と弁72とを介して制御の方式で調整される。主冷却器10から流出する冷却媒体が、第2の付属ユニット70に供給される以前に先ず付加冷却器15を通流するという事実に基づいて、第2の付属ユニット70は、内燃機関20よりも著しく低い温度で運転することができる。第2の付属ユニット70から流出する冷却媒体は概ね、内燃機関20を冷却するのに充分な低い温度を依然として有している。この理由に基づいて第2の付属ユニット70の冷却媒体出口は、導管区分123を介して短絡導管106に接続され、ひいては冷却媒体ポンプ30の吸込み側33に接続されている。図3に示した実施形態では、第2の付属ユニット70は例えば、内燃機関20よりも著しく低い温度で運転されねばならない回路、特にパワー電子回路装置によって構成することができる。
【0029】
次に図4に基づく冷却システムを説明するが、ここでは、図2〜図5の実施形態に共通のシステム構成部分に関する重複説明は避け、顕著な相違点の説明のみに留めることにする。図4は本発明の冷却システムの第3実施形態を示すものである。本実施形態では、冷却すべき第1の付属ユニット80はオイル冷却器として内燃機関20に対して並列に接続されている。この目的のためにオイル冷却器80の冷却媒体出口は、導管区分118を介して内燃機関20の冷却媒体出口ポート24と混合弁50との間に接続されている。導管区分118にはやはり弁81が配設されており、該弁によってオイル冷却器80の運転温度が調整される。オイル冷却器80の冷却媒体入口は、導管区分117を介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続されている。オイル冷却器80はオプショナルに設けられているので、導管区分117,118はやはり破線で図示されている。オイル冷却器80に並んで、スタータ発電機として構成された第1付属ユニット60が設けられている。該スタータ発電機60は同じく内燃機関20に対して並列に接続されている。スタータ発電機60の冷却媒体入口は、導管区分115を介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続している。スタータ発電機60の冷却媒体出口は導管区分116を介して、混合弁50と内燃機関20の冷却媒体出口ポート24との間に接続されている。図示例ではスタータ発電機60は、内燃機関20とほぼ等しい温度範囲で運転される。それというのは導管区分116もしくは導管区分115内には、スタータ発電機60に特別に配設された弁が設けられていないからである。スタータ発電機60を内燃機関よりも高い温度で運転しようとする場合には特に、少なくとも1つのこのような弁を導管区分116内及び/又は導管区分115内に設けることが可能である。スタータ発電機60は、該スタータ発電機60自体よりも著しく低い温度で運転されねばならないパワー電子回路装置70を有している。従って図4に示した実施形態では1つの付加冷却器15が設けられており、冷却器ファン45を前記の付加冷却器15にも作用させ得るようにするために、該付加冷却器15は主冷却器10に対して空間的に近接配置されている。付加冷却器15は1つの付加冷却器入口16を有し、該付加冷却器入口は導管区分119と導管区分115とを介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続している。更にまた付加冷却器15は1つの付加冷却器出口17を有し、該付加冷却器出口は導管区分120を介してパワー電子回路装置70の冷却媒体入口に接続し、前記パワー電子回路装置70は本実施形態では、冷却すべき第2付属ユニットを形成しており、該第2付属ユニットは付加冷却器15を介して冷却システムに接続されている。導管区分120内には弁72が設けられており、該弁によって、パワー電子回路装置70を冷却するために使用される冷却媒体量が調整され、ひいてはパワー電子回路装置70の運転温度が確定される。また該パワー電子回路装置70には感温センサ71が配設されており、該感温センサは殊に、パワー電子回路装置70の温度にきわめて敏感に反応し易い領域に配置されている。パワー電子回路装置70は、感温センサ71によって検出された温度もしくは相当信号を評価するために設けられた回路素子を装備することができる。弁72が、感温センサ71によって検出された温度に関連して制御する形式の適当な回路素子を介して作動される場合には、特に効果的な配置構成が得られる。パワー電子回路装置70の冷却媒体出口は、導管区分123を介して短絡導管106に接続し、ひいては別の導管区分104を介して冷却媒体ポンプ30の吸込み側33に接続している。図4に示した実施形態に基づいて、スタータ発電機60自体を、これに配設されたパワー電子回路装置70よりも高い温度レベルで運転することが可能になる。この目的のために更に別の冷却媒体ポンプを必要とすることはない。
【0030】
次に図5に基づく冷却システムを説明するが、ここでは、図2〜図5の実施形態に共通のシステム構成部分に関する重複説明は避け、顕著な相違点の説明のみに留めることにする。図5には本発明の冷却システムの第4実施形態が示されている。この第4実施形態ではスタータ発電機60が、冷却すべき第1の付属ユニットを形成している。図5に示した実施形態では、スタータ発電機60の冷却媒体出口は、導管区分122を介して主冷却器入口11と混合弁50との間に接続されている。スタータ発電機60の冷却媒体入口は、導管区分115を介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続している。第1付属ユニットもしくはスタータ発電機60のこの接続態様の場合には、スタータ発電機60は、内燃機関20よりも低い温度で運転すことができる。このために内燃機関20を通流する冷却媒体流は、冷却媒体ポンプ30の吐出仕事量が高い場合でも、内燃機関20の運転温度を高めるために、例えば混合弁50によって、絞ることができる。勿論この接続態様の場合にはスタータ発電機6の放熱は、内燃機関20の暖機運転期を短縮するために条件付きでしか使用できない。それというのはスタータ発電機60から流出する冷却媒体が、主冷却器10を介してしか、内燃機関20の冷却路へ還流できないからである。スタータ発電機60には、やはりパワー電子回路装置70が配設されており、該パワー電子回路装置は、付加冷却器15を介して冷却システムに接続された第2付属ユニットを形成している。付加冷却器15は、やはり空間的に主冷却器10に隣接配置されており、従ってただ1つの冷却器ファン45が、主冷却器10に対しても、付加冷却器15に対しても作用することができる。付加冷却器15は1つの付加冷却器入口16を有し、該付加冷却器入口は導管区分119,115を介して冷却媒体ポンプ30の吐出側34に接続している。更にまた付加冷却器15は付加冷却器出口17を有し、該付加冷却器出口は導管区分120を介してパワー電子回路装置70の冷却媒体入口に接続している。前記導管区分120内には、パワー電子回路装置70の運転温度を調整させることのできる弁72が設けられている。この調整のために適当な制御装置及び/又は調節装置を設けることが可能である。パワー電子回路装置70の冷却媒体出口は、導管区分121と導管区分104とを介して冷却媒体ポンプ30の吸込み側33に接続されている。従ってパワー電子回路装置70によって加熱された冷却媒体が、内燃機関20用の冷却路に供給される。
【0031】
本発明の実施例の以上の説明は、図解目的だけのためのものであり、発明を制限するためのものではない。本発明は、発明の思想範囲並びにその等価範囲を逸脱すること無しに、種々異なった変化態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
従来技術による冷却システムの概略構成図である。
【図2】
2つの第1付属ユニットをスタータ発電機及びオイル冷却器として設けた形式の、本発明の冷却システムの第1実施形態の概略構成図である。
【図3】
第1付属ユニットをオイル冷却器として、かつ第2付属ユニットをパワー電子回路装置として設けた形式の、本発明の冷却システムの第2実施形態の概略構成図である。
【図4】
2つの第1付属ユニットをオイル冷却器及びスタータ発電機として、かつ第2付属ユニットをパワー電子回路装置として設けた形式の、本発明の冷却システムの第3実施形態の概略構成図である。
【図5】
第1付属ユニットをスタータ発電機として、かつ第2付属ユニットをパワー電子回路装置として設け、しかも該パワー電子回路装置を前記スタータ発電機に配設した形式の、本発明の冷却システムの第4実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
10 主冷却器、 11 主冷却器入口、 12 主冷却器出口、 15 付加冷却器、 16 付加冷却器入口、 17 付加冷却器出口、 20 内燃機関、 21 シリンダヘッド、 22 エンジンブロック、 23 冷却媒体入口ポート、 24 冷却媒体出口ポート、 25 暖房接続ポート、 30 冷却媒体ポンプ、 32 加熱媒体ポンプ、 33 吸込み側、 34 吐出側、 35 暖房熱交換器、 36 第1暖房弁、 37 第2暖房弁、 38 洗浄水タンク、 39 ワイパ用洗浄水熱交換器、 40 補償タンク、 45 冷却器ファン、 46 送風羽根、 47 冷却器ファンモータ、 50 混合弁、 60 スタータ発電機としての第1付属ユニット、 70 パワー電子回路装置としての第2付属ユニット、 71 感温センサ、 72 弁、 80 オイル冷却器としての第1付属ユニット、 81 弁、 101,102,103,104,105 導管、 106 短絡導管、 107,108,109 導管、 110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,122,123 導管区分
Claims (21)
- 冷却システム内で冷却媒体を循環させるために設けられた少なくとも1つの冷却媒体ポンプ(30)及び、少なくとも1つの主冷却器入口(11)と少なくとも1つの主冷却器出口(12)とを有する主冷却器(10)を備え、前記主冷却器入口(11)が少なくとも一時的に、冷却すべき内燃機関(20)の冷却媒体出口ポート(24)に連通する一方、前記主冷却器出口(12)が前記内燃機関(20)の冷却媒体入口ポート(23)に連通する形式の、自動車用の冷却システムにおいて、冷却すべき少なくとも1つの第1付属ユニット(60,80)が、内燃機関(20)及び/又は主冷却器(10)に対して並列に接続されていることを特徴とする、自動車用の冷却システム。
- 冷却すべき少なくとも1つの第2付属ユニット(70)が設けられており、前記の第2付属ユニットが付加冷却器(15)を介して冷却システムに接続されている、請求項1記載の冷却システム。
- 第1付属ユニット(60)が電気機械である、請求項1又は2記載の冷却システム。
- 第2付属ユニット(70)が回路装置(70)である、請求項1から3までのいずれか1項記載の冷却システム。
- 第1付属ユニット(60)がスタータ発電機であり、かつ第2付属ユニット(70)が、前記スタータ発電機に配設されたパワー電子回路装置である、請求項1から4までのいずれか1項記載の冷却システム。
- 主冷却器入口(11)と内燃機関の冷却媒体出口ポート(24)との間に混合弁(50)が設けられており、該混合弁が短絡導管(106)を介して冷却媒体ポンプ(30)の吸込み側(33)に接続しており、かつ第1付属ユニット(60,80)が前記混合弁(50)と前記内燃機関の冷却媒体出口ポート(24)との間に接続されている、請求項1から5までのいずれか1項記載の冷却システム。
- 主冷却器入口(11)と内燃機関の冷却媒体出口ポート(24)との間に混合弁(50)が設けられており、該混合弁が短絡導管(106)を介して冷却媒体ポンプ(30)の吸込み側(33)に接続しており、かつ第1付属ユニット(60,80)が前記混合弁(50)と前記主冷却器入口(11)との間に接続されている、請求項1から6までのいずれか1項記載の冷却システム。
- 第1付属ユニットが冷却媒体ポンプ(30)の吐出側(34)に接続されている、請求項1から7までのいずれか1項記載の冷却システム。
- 付加冷却器(15)が、冷却媒体ポンプ(30)の吐出側(34)に接続された少なくとも1つの付加冷却器入口(16)を有している、請求項1から8までのいずれか1項記載の冷却システム。
- 付加冷却器(15)が、第2付属ユニット(70)に接続された少なくとも1つの付加冷却器出口(17)を有している、請求項1から9までのいずれか1項記載の冷却システム。
- 付加冷却器出口(17)が1つの弁(72)を介して第2付属ユニット(70)に接続されている、請求項1から10までのいずれか1項記載の冷却システム。
- 第2付属ユニット(70)に感温センサ(71)が配設されている、請求項1から11までのいずれか1項記載の冷却システム。
- 弁(72)が、感温センサ(71)によって検出された温度に関連して作動される、請求項1から12までのいずれか1項記載のの冷却システム。
- 冷却媒体ポンプ(30)の吐出仕事量が、感温センサ(71)によって検出された温度に関連している、請求項1から13までのいずれか1項記載の冷却システム。
- 冷却媒体ポンプ(30)の吐出仕事量が、内燃機関の回転数には無関係に制御可能又は調整可能である、請求項1から14までのいずれか1項記載の冷却システム。
- 冷却媒体ポンプ(30)が電気的な冷却媒体ポンプである、請求項1から15までのいずれか1項記載の冷却システム。
- 主冷却器(10)及び/又は付加冷却器(15)には少なくとも1つの冷却器ファン(45)が配設されており、かつ、感温センサ(71)によって検出された温度が、前記冷却器ファン(45)の制御又は調整時に考慮される、請求項1から16までのいずれか1項記載の冷却システム。
- 弁(72)の作動が、制御形式に基づいて行われる、請求項1から17までのいずれか1項記載の冷却システム。
- 第2付属ユニット(70)が、冷却媒体ポンプ(30)の吸込み側(33)に接続されている、請求項1から18までのいずれか1項記載の冷却システム。
- 内燃機関及び/又は主冷却器(10)に対して並列接続された、冷却すべき第1付属ユニット(80)がオイル冷却器である、請求項1から19までのいずれか1項記載の冷却システム。
- 第1付属ユニット(60,80)には弁(81)が配設されている、請求項1から20までのいずれか1項記載の冷却システム。
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