JP2005029152A - 垂直空気流機関冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却装置による熱せられた空気の再循環を避ける路上外車両のための冷却装置の提供。
【解決手段】 冷却装置は、エンジン１２の上方で且つエンジンとフード１６との間に配置されたエンジン冷却ラジエータ４０と、空気を同ラジエータ内を上方へ吹き付ける電動モーター駆動によるファン４８を備えたファンユニットとを含んでいる。このファンユニットは、エンジンの上方で且つ同エンジンとラジエータとの間に配置されている。エンジンのインタークーラー６０もまた、エンジンの上方で且つ同エンジンとフードとの間に配置されており、空気を同インタークーラー内を上方へ吹き付ける電動モーター駆動によるファン７０を有している。フードは、前記ラジエータファンユニット及びインタークーラーファンユニットによって吹き付けられた空気を通過させる穴をその上面に有している。この冷却装置は、熱せられた冷却空気を垂直方向上方へ吹き付ける。
【選択図】 図４

Description

本発明は、農業用トラクタのようなエンジン駆動の無軌道路上外作業用車両のための冷却装置に関する。

現行のトラクタの冷却装置は、エンジンによって機械的に駆動されるファン及びウォーターポンプのような構成部品を有している。機械的な駆動は、このような構成部品の位置を、回転軸上又は回転軸の近く及びエンジンの前方に制限する。機械的エンジン出力のかなりの部分がファンを駆動するのに使われる。このことは、車両の性能及び燃料経済を低下させ且つ高い騒音レベルを生じさせる。このようなトラクタの冷却装置はまた、運転者の前方方向の視野を遮る領域に大きな空間を占める。このような冷却装置はまた、熱せられた空気を運転室に向かって後方へ吹き飛ばし、従って、運転室を実質的に加熱して運転室の冷却及び空調装置に対する熱負荷を増す。追い風のようなある種の条件下においては、このような冷却装置によって吹き付けられる熱せられた空気は、トラクタの領域を出て行かないで、ラジエータ内へと再循環されるか又は引き戻される。冷却装置の容量は、この作用を処理する程度まで増大させなければならない。熱せられた空気の再循環を防止した効率がより良い冷却装置が望ましい。

エンジンが機関車運転室の後方に配置され、冷却ユニットがエンジンから離れて後方に配置されているディーゼル電気鉄道機関車構造が知られている。この冷却ユニットは、多数のラジエータと電動モーター駆動による２速度ファンとを含んでいる。しかしながら、農業用トラクタのような殆どの路上外車両においては、このような構成部品の配置のための前後方向の空間が不十分であり、以前は、電動モーター駆動による冷却ファンを駆動するための十分な電力の容量が存在しなかった。

従って、本発明の目的は、冷却装置による熱せられた空気の再循環を避ける路上外車両のための冷却装置を提供することである。
本発明のもう一つ別の目的は、電動モーター駆動の冷却ファンの性能を利用する冷却装置を提供することである。

本発明の更に別の目的は、熱せられた空気を車両運転室に向かって後方へ吹き付けない冷却装置を提供することである。

これらの及びその他の目的は、本発明の以下の構成によって達成される。すなわち、本発明においては、水平方向の回転軸を有し且つエンジンを包囲するフードを有している路上外車両のための冷却装置が設けられている。この冷却装置は、エンジンの上方で且つエンジンとフードとの間に配置されたエンジン冷却ラジエータと、空気を同ラジエータの中を上方へ吹き付ける電動モーター駆動によるファンを備えたファンユニットとを含んでいる。このファンユニットは、エンジンの上方で且つエンジンとラジエータとの間に配置される。エンジンの上方で且つエンジンとフードとの間には、エンジンのインタークーラーも配置され、空気を冷却装置内を上方へ吹き付ける電動モーター駆動によるファンを有している。フードは、ラジエータファンユニット及びインタークーラーのファンユニットによって吹き付けられた空気を通す複数の穴を上方面に有している。

この冷却装置は、熱せられた冷却空気を垂直方向上方へ吹き付け、熱せられた冷却空気が冷却装置の吸気口へと引き戻されるのを防止し且つ熱せられた空気が車両運転室の外面へと吹き付けられるのを防止する。

図１を参照すると、（農業用トラクタのような）操舵可能な無軌道路上外車両１０は、運転室１１、内燃機関１２、車輪１５を機械的に駆動するためのトランスミッション１４及びフード１６を含んでいる。フード１６の下方で且つエンジン１２の上方には、エンジン冷却ラジエータ４０及びインタークーラーユニット６０が取り付けられている。

図２を参照すると、フード１６の前方に前方グリル１７が設けられている。フード１６は、上方パネル１８と左及び右側方パネル２０、２２（パネル２０のみが図２において見ることができる）を有している。上方パネル１８は、一対の前方穴２４、２６と後方穴２８とを含んでいる。側方パネル２０は、前方入口穴３０、後方入口穴３２及び車輪／車軸用凹部３４を含んでいる。エンジン１２は、エアークリーナー３５から吸気を受け取るターボ圧縮機３３を含んでいる。

図３及び４において最も良く見ることが出来るように、エンジン１２は、内燃ユニット１２Ａと付属部品１２Ｂとを含んでいる。エンジン冷却ラジエータ４０は、エンジン１２の上方に取り付けられている。ラジエータ４０は、上方タンク４４と下方タンク４６との間に熱交換ユニット４２を含んでいる。電動モーターによって駆動される複数（例えば、６個）のファン４８が、エンジン１２とラジエータ４０との間のラジエータ４０の下側に取り付けられている。ファン４８は、空気を、ラジエータ４０を介してほぼ上方で且つ（運転室１１から離れる方向に）若干前方へ吹き付けるように駆動されるのが好ましい。電動モーター駆動によるウォーターポンプ５０は、エンジン１２及びラジエータ４０内を一般的な冷却剤を循環させ且つホース５２を介して下方タンク４６から冷却された冷却剤を受け取る。ホース５４は、熱せられた冷却剤を、エンジン１２から上方タンク４４へ導く。

インタークーラーユニット６０もまた、エンジン１２の上方で且つラジエータ４０の後方に配置されている。インタークーラーユニット６０は、下方チャンバ６４と上方チャンバ６６との間に熱交換器６２を含んでいる。入口パイプ６３は、吸気をターボ圧縮機３３から下方チャンバ６４へと流通させる。出口パイプ６５は、冷却された空気をチャンバ６６からエンジン吸気マニホルド３７へと流通される。複数（例えば、６個）の電動モーター駆動によるファン７０が、エンジン１２とインタークーラーユニット６０との間で冷却ユニット６０の下側に取り付けられている。ファン７０は、空気を、ラジエータのインタークーラーユニット６０内をほぼ上方で且つ（運転室１１から離れる方向へ）若干前方へ吹き付けるように駆動されるのが好ましい。これらが、より冷たく且つより密度の高い空気によって作用するように、各々のラジエータ４０又は６０の上方ではなく下方にファン４８、７０を有するのが有利である。

図６を参照すると、エンジンによって駆動される発電機１００は、３４０ボルト・バス１０４に３４０ＤＣボルトの電力を供給するインバータ１０２に電力を供給する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０６は、３４０ボルトのＤＣ電力を受け取り且つ４２ボルトのＤＣ電力を４２ボルト・バス１０８に供給し、１４ボルトの電力を１４ボルト・バス１１０に供給する。各ファン４８及び７０は、４２ボルト・バス１０８から電力を受け取る各々の電動モーター／コントローラ４９、７１を含んでいる。各電動モーター／コントローラ４９、７１はまた、一般的なＣＡＮ・バス１１２を介して制御信号をも受け取る。ＣＡＮ・バス１１２は、電力管理制御ユニット１１４から制御信号を受け取る。ウォーターポンプ５０は、４２ボルト・バス１０８及びＣＡＮ・バス１１２に接続されているポンプコントローラ５１を含んでいる。温度制御ユニット１１６は、ＣＡＮ・バス１１２及びエンジン・サーモスタット１１８に接続されている。電力管理制御ユニット１１４は、作動中は多数のファン４８、７０の速度及びウォーターポンプ５０の速度を制御するようにプログラムされている。

結果として、エンジン１２の上方に水平方向に取り付けられている熱交換器４２、６２と各々一体化されている複数の独立に制御可能な電気的に駆動されるファン４８、７０を備えた冷却装置が得られる。ファン４８及び７０は、フード１６の頂部に設けられた大きな穴２４、２６及び２８を介して垂直方向に空気を吹き付ける。ファン４８、７０及び熱交換器４２、６２は、フード１６の全長に沿って取り付けられている。ラジエータ又はエンジン冷却器４０は、エンジン１２のすぐ上方に且つエンジン１２に堅固に取り付けられるのが好ましい。インタークーラー又はＥＧＲクーラー（図示せず）は、ターボチャージャー３３に隣接させて取り付けて、流れの損失を低減させることができる。より低い容量ＡＣ及びトランスミッションクーラー（図示せず）は、運転室（図示せず）及びトランスミッション１４に近接させて取り付けることができる。

この装置は、車両の前方端部の寸法を小さくし且つ前方の視野を改良する。なぜならば、中心に集められた大きな前方から取り付けられるファン及びラジエータ装置が存在しないからである。複数の小さな制御可能な電動モーターによって駆動されるファン４８、７０は、理想的な冷却に必要とされる空気流のみを提供し、従って、従来のトラクタの冷却装置に対して効率を増大させる。熱交換器４２、６２に対するホース及び垂れ下がりは、より短く且つ簡素化されている。なぜならば、熱交換器が、これらが結合されるエンジンの構成部品に対してより近接させて取り付けられているからである。

浮揚性の熱せられた冷却空気は、煙突内の空気のように自然に上方へ上り、このことは、ファン４８、７０によって必要とされる電力を低減させるであろう。熱を垂直方向に排出することによって、追い風によって惹き起こされる再循環及び意図しない運転室の加熱が完全に排除される。多数の小さいファンは、より静かで且つより均一なラジエータ内の流れを提供して、より良好な中心利用率をもたらす。熱せられた冷却空気をフード１６の頂部から引き出すことによって、フード内のより多くの穴を利用して空気を流入させ、このようにして、空気の速度及び破片の吸い込みを減じることができる。電動モータ／コントローラ４９、７１は、自己洗浄の目的のために逆転させることができ、このようにして、重力によって作用して、熱交換器４２、６２の下側に付着した破片を取り除くのが好ましい。エンジンはまた、冷たい空気がラジエータ４０内を通過する前にエンジン室に入るという事実により、付加的な冷却をも獲得する。逸らせ板及び穴（図示せず）をフード１６内に形成することができ且つ必要に応じて冷却作用を制御するために使用することができる。

以上、本発明を特定の実施形態に関連付けて説明したけれども、上記の説明を参考にして多くの代替、変形及び変更が当業者に明らかとなることが理解されるべきである。例えば、本発明は、コンバイン、飼草刈り取り機及び何らかの建設機械に適用することができる。従って、本発明は、特許請求の範囲の精神及び範囲内に包含されるこのような代替、変形及び変更の全てを包含することを意図している。

図１は、本発明による冷却装置を備えた車両の簡素化された側面図である。 図２は、本発明による冷却装置を備えた車両の前方部分の斜視図である。 図３は、フードが取り外された状態の車両冷却装置の図１に似た斜視図である。 図４は、フードが取り外された状態の本発明による車両冷却装置の左側面図である。 図５は、フードが取り外された状態の本発明による車両冷却装置の右側面図である。 図６は、本発明の冷却装置の簡素化された構成図である。

符号の説明

１０ 無軌道路上外車両、 １１ 運転室、 １２ 内燃機関、
１４ トランスミッション、 １５ 車輪、 １６ フード、
１７ 前方グリル、 １８ 上方パネル、 ２０ 左側方パネル、
２２ 右側方パネル、 ２４、２６ 前方穴、 ２８ 後方穴、
３０ 前方入口穴、 ３２ 後方入口穴、 ３３ ターボ圧縮機、
３４ 車輪／車軸用凹部、 ３５ エアークリーナー、
３７ エンジン吸気マニホルド、 ４０ ラジエータ、
４２ 熱交換ユニット、 ４４ 上方タンク、 ４６ 下方タンク、
４８ ファン、 ４９、７１ 電動モーター／コントローラ、
５０ ウォーターポンプ、 ５２ ホース、
６０ インタークーラーユニット、 ６２ 熱交換器、 ６３ 入口パイプ、
６４ 下方チャンバ、 ６５ 出口パイプ、 ６６ 上方チャンバ、
７０ ファン、 １００ 発電機、 １０２ インバータ、
１０４ ３４０ボルト・バス、 １０６ ＤＣ−ＤＣコンバータ、
１０８ ４２ボルト・バス、 １１０ １４ボルト・バス、
１１２ ＣＡＮ・バス、 １１４ 電力管理制御ユニット、
１１６ 温度制御ユニット、 １１８ エンジン・サーモスタット

Claims (14)

1. 水平方向を向いた回転軸を有するエンジンと同エンジンを覆うフードとを有する無軌道路上外車両のための冷却装置であって、
   エンジン冷却ラジエータであって、少なくとも一部が、前記エンジンのすぐ上方で且つエンジンとフードとの間に配置されているエンジン冷却ラジエータと、
   空気を同ラジエータ内をほぼ上方へ吹き付けるためのファンユニットであって、前記フードが、当該ファンユニットによって吹き付けられた空気が通過する穴をその上面に有するようになされたファンユニットと、を含む冷却装置。
2. 請求項１に記載の冷却装置であって、
   前記ファンユニットが、前記ラジエータの下方で且つ前記エンジンと前記ラジエータとの間に配置されている、冷却装置。
3. 請求項１に記載の冷却装置であって、
   前記ファンユニットが、前記エンジンと前記ラジエータとの間に配置された複数のファンを含んでいる、冷却装置。
4. 請求項１に記載の冷却装置であって、
   前記エンジンが発電機を駆動し、
   前記ファンユニットが、前記発電機によって動力を付与される電動ファンモータを含んでいる、冷却装置。
5. 請求項１に記載の冷却装置であって、
   前記車両が、運転室と、空気を同運転室から上方で且つ同運転室から離れる方向に吹き付けるファンユニットとを含んでいる、冷却装置。
6. 請求項１に記載の冷却装置であって、
   前記エンジン冷却ラジエータの後方で且つ同エンジンの上方で且つ同エンジンと前記フードとの間に配置されたエンジンのインタークーラーと、
   空気を同インタークーラー内を上方へ吹き付けるためのインタークーラーファンユニットであって、前記フードは、前記ラジエータファンユニットと前記インタークーラーファンユニットとによって吹き付けられる空気を通過させる複数の穴をその上面に有するようになされたインタークーラーファンユニットと、を更に含む冷却装置。
7. 水平方向を向いた回転軸を備えたエンジンと、運転室と、同運転室の前方に設けられ且つ前記エンジンを覆うフードとを有する無軌道路上外車両のための冷却装置であって、
   前記エンジンの上方で且つ同エンジンと前記フードとの間に配置されたエンジン冷却ラジエータと、
   空気を同ラジエータ内を上方へ吹き付けるためのラジエータファンユニットと、
   前記エンジンの上方で且つ同エンジンと前記フードとの間で且つ前記ラジエータと前記運転室との間に配置されたエンジンのインタークーラーと、
   空気を同インタークーラー内を上方へ吹き付けるためのインタークーラーファンユニットであって、前記フードが、前記ラジエータファンユニット及び前記インタークーラーファンユニットによって吹き付けられた空気を通過させる複数の穴をその上面に有するようになされたインタークーラーファンユニットとを含む冷却装置。
8. 請求項７に記載の冷却装置であって、
   前記ラジエータファンユニットが、前記ラジエータの下方で且つ前記エンジンと前記ラジエータとの間に配置されており、
   前記インタークーラーファンユニットが、前記エンジンの上方で且つ同エンジンと前記インタークーラーとの間に配置されている、冷却装置。
9. 請求項７に記載の冷却装置であって、
   前記エンジンが発電機を駆動し、
   前記ファンユニットの両方が、発電機によって動力を付与される電動ファンモーターを含んでいる、冷却装置。
10. 請求項７に記載の冷却装置であって、
    前記ファンユニットが、空気を前記運転室の上方で且つ同運転室から離れる方向に吹き付けるようになされた、冷却装置。
11. 水平方向を向いた回転軸を有するエンジンと、同エンジンを覆うフードと、エンジンによって駆動される発電機とを有する無軌道路上外車両のための冷却装置であって、
    前記エンジンの上方で且つ同エンジンと前記フードとの間に配置されたエンジン冷却ラジエータと、
    前記発電機によって動力を付与され且つ空気を前記ラジエータ内を上方へ吹き付ける複数の電動モーター駆動によるファンであって、前記フードが、前記ファンによって吹き付けられた空気を通過させる穴をその上面に有するようになされた電動モーター駆動によるファンと、を含む冷却装置。
12. 請求項１１に記載の冷却装置であって、
    前記ファンが、前記ラジエータの下方で且つ前記エンジンと前記ラジエータとの間に配置されている、冷却装置。
13. 請求項１１に記載の冷却装置であって、
    前記ファンユニットが、前記エンジンと前記ラジエータとの間に配置された複数のファンを含んでいる、冷却装置。
14. 請求項１１に記載の冷却装置であって、
    前記車両が、運転室と、空気を同運転室の上方で且つ同運転室から離れる方向に吹き付けるファンユニットとを含んでいる冷却装置。

Images