JP2008254731A - ハイブリッド車のクランクシャフトケースエアブリーダを加熱するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ハイブリッド車の内燃機関のクランクケースの凍結を回避するための良好な装置を提供する。
【解決手段】
エア抜き手段（２）が、その凍結を回避するために冷却回路（３）によって加熱可能であることを特徴とする、クランクシャフトケース（１）に設けられたエア抜き手段（２）と、電気モータ（５）用の出力制御機器（４）を冷却するための冷却回路（３）とを有する、ハイブリッド車のクランクシャフトケースエアブリーダを加熱するための装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、クランクシャフトケースエアブリーダを加熱し、これによりその凍結を防止するための装置に関する。

ここ数年来、通常の内燃機関に対して低燃費で低公害の選択肢としていわゆるハイブリッド駆動装置を有する車両が公知である。ハイブリッド駆動装置とは、通常は、異なった駆動原理の組み合わせ又はそれぞれの駆動形態用の異なったエネルギー源の組み合わせのことを言う。従って、一般的に、ハイブリッド駆動装置は、異なった２つのエネルギーコンバータと異なった２つのエネルギー蓄積部を備える。この場合、ほとんど例外なく、実際に置き換えると、エネルギーコンバータが内燃機関と電気モータであり、エネルギー蓄積部が可燃燃料とバッテリである。

ハイブリッド駆動装置を有する車両では、内燃機関も電気モータも、それぞれ有利な効率領域内で運転することができる。

例えば制動時又は惰性走行時の過剰エネルギーは、ジェネレータを介してバッテリを充電するために使用される。

加速時に、内燃機関と電気モータは、通常は共同して作動するので、通常の内燃機関と比べて少ない程度で使用することができる。内燃機関は、特に高回転数領域で高トルクを供給し、電気モータは、低回転数でも最大トルクを提供できるので、特に発進時には、むしろ電気モータを先に作動させることが適している。従って、高効率で低燃費走行を達成するためには、所定の走行状態で、内燃機関と電気モータのそれぞれの起動及び停止が行なわれる。

従って、ハイブリッド車を運転する際には、しばしば、走行中に内燃機関が停止している状況がある。これまで、従来の車両では既にクランクシャフトケースエアブリーダが凍結していた。クランクシャフトケースエアブリーダは、ガスと不燃燃料を規則的に燃焼室からオイル回路に至らせることができるので、必要である。例えばクランクシャフトケース内の弁を通るエア抜きが不可能である場合、ケース内に危険な圧力が生じ、エンジンに損害を与えることがある。

特に低温時、例えば５℃以下の場合、走行時の風と気化による低温によってクランクシャフトケースの一部に凍結が生じることがある。クランクシャフトケース室内のガス抜きを行なうべきエア抜き弁又はホースのような突出した部品が特に危険である。

特にハイブリッド車の場合、内燃機関が停止している場合は、これら相応の部品がハイブリッド走行モードで急激に冷えてしまうので、この危険がある。加えて、ハイブリッド車での凍結の危険は、内燃機関がしばしば停止し、作動している場合は、高負荷で、従って特に大きなスロットルバルブ角度で運転されるので、高まる。従って、特に極低温の空気は、エアブリーダシステムを冷却してしまう。

これまでは、例えば、内燃機関しか備えない通常の自動車の場合、その凍結を防止するために、電気ヒータを有する相応のベントバルブを加熱することが提案されていた。これは、付加的な所要電流と加熱すべき部品の配線を必要とする。

本発明の根底にある課題は、ハイブリッド車の内燃機関のクランクケースの凍結を回避するための良好な装置を提供することにある。

この課題は、請求項１の特徴を有するクランクシャフトケースエアブリーダを加熱するための装置と、この装置を備えた請求項６によるハイブリッド車によって解決される。これは、特に、ハイブリッド車で、電動機だけが作動している場合には冷えてしまう内燃機関用の冷却回路に依存せずに、エア抜き手段を加熱し、凍結させないという利点を有する。

実際全てのハイブリッド車の場合、電気モータを制御するための出力制御機器の構成要素を冷却する低温又は冷却回路は、設けられなければならない。従って、本発明は、付加的な、例えば車両全体の高いエネルギー消費に追随する電気ヒータを何ら必要としない。

本発明の一実施形によれば、冷却回路が、出力制御機器を冷却するための第１の回路と、エア抜き手段を加熱するための部分冷却回路とを備える。この場合、部分冷却回路の冷媒の貫流が制御可能である。エア抜き手段としては、エア抜き弁、クランクシャフトケース内の開口、及び／又はエア抜きホースが対象となる。有利なことに、少なくとも１つのサーボポンプが、冷却回路内に設けられている。冷却回路内の冷媒温度を、又は部分冷却回路内の冷媒温度も、約７０℃にコントロールするために、温度コントロール装置を設けることができる。例えば、冷媒環流制御装置及び熱交換器が考えられるので、部分冷却回路又は冷却回路を通過する際に、冷媒は、熱エネルギーを環境に放出する。

本発明には、ハイブリッド車においてクランクシャフトケースエアブリーダを加熱するための装置を使用することも含まれており、この場合、クランクシャフトケースが内燃機関に付設されている。従って、本発明によれば、通常は約１００℃の冷媒温度で作動する既存の冷却回路が、クランクケースエアブリーダを加熱するために使用されるのではなく、好ましいことに冷却回路の一部又は支流が使用される。

出力制御機器は、例えば、所定の耐熱性を有する半導体トランジスタ、変圧器、及び／又は切替え手段を備える。ある実施形では、エア抜き手段が、もっぱら冷却回路を介して加熱可能である。しかしながら、別の実施形では、エア抜き手段を加熱するために、制御式の弁装置を介して内燃機関冷却回路及び／又は冷却回路からの冷媒を供給可能にした部分冷却回路を設けることができる。従って、クランクシャフトケースエアブリーダのエア抜き手段の温度を外部温度に依存して調整するために、同様に構成された冷媒の混合を制御して行なうことが可能である。

温度コントロールは、好ましいことに、エア抜き手段の加熱時に凍結が防止されるように行なわれる。

好ましい一実施形では、内燃機関が停止したハイブリッド車の運転状態で、本質的に冷却回路から部分冷却回路に冷媒を供給し、内燃機関が稼動したハイブリッド車の運転状態で、本質的に内燃機関冷却回路から部分冷却回路に冷媒を供給するように、ヒータコントロール装置もしくは温度コントロール装置が制御可能な弁装置を制御する。これにより、例えば、内燃機関の運転時にエア抜き手段を加熱することによって内燃機関の冷却回路は、付加的に冷却することができる。これは、熱がそれぞれの冷媒からエア抜き手段に伝達されるからである。

本発明の別の実施形は、従属請求項に記載された特徴と、以下で説明する実施例から分かる。

添付図に関係させた本発明の好ましい実施形を以下で詳細に説明する。

各図において、同じ又は同じ機能の要素は、同じ符号を備えている。

図１には、エア抜き手段２を有するクランクシャフトケース１が概略的に図示されているが、この場合、矢印Ａによって、空気又はガスがエア抜き手段２を通って圧力平衡を生じさせることができることが図示されている。エア抜き手段としては、空気又はガスと空気の混合物をクランクシャフトケースから出すことを可能にする例えば弁又はクランクシャフトケースの簡単な開口が考えられる。クランクシャフトケースは、通常は、図１において７で指示されたハイブリッド車の内燃機関領域に付設されているが、内燃機関の表現は省略されている。内燃機関には内燃機関冷却回路６が付設されており、この内燃機関冷却回路は、熱交換器８を介して、例えば車両のクーラを介して冷却され、内燃機関の構成要素用の冷却作用を有する冷媒を含んでいる。

ハイブリッド車の場合は特に、出力制御機器４を介して制御される、電動機とも呼ばれる電気モータ５が電気モータ領域１２に設けられている。この場合、出力制御機器は、例えば３００Ｖのような高電圧の切替え及び制御ができなければならない。この場合、最高出力切替えトランジスタのような相応の電子要素は、熱を帯びるので、破壊されないように冷却回路３を介して冷却しなければならない。主力制御機器４内には、例えば切替え及び制御要素９と、３００Ｖのバッテリ電圧を別の電圧に下げる変圧器１０が設けられている。相応の電子部品の耐熱性用の典型的な温度は約７０℃である。冷却回路もしくはその内部に含まれた冷媒は、ほぼこの温度を有する。

本発明の図１に図示した実施形によれば、冷却回路３ａから、クランクシャフトケース１のエア抜き手段２に至る部分冷却回路３ｂが分岐している。この部分冷却回路３ｂを介して、エア抜き手段２、例えばエア抜き弁は、同様に約７０℃の温度に保持される。従って、凍結は、ハイブリッド車がおかれた環境温度が低い場合でも生じることができない。

冷却回路３は、例えば別の熱交換器１１を備えることもできるが、この別の熱交換器は、しかしながらまた内燃機関冷却回路６用の熱交換器８と共通にしてもよい。

内燃機関冷却回路６は、１２０℃までの温度を備えることができるが、冷却回路３内の出力制御機器４用の冷媒は、約６０〜７０℃に保持される。

温度が極端に低い時にエア抜き弁２の凍結が生じた場合、クランクシャフトケース内でガスが発生することによってクランクシャフトケースが破裂し、エンジンが壊れるという危険がある。ガスは、例えば燃焼プロセス中にシリンダを通ってクランクシャフトケースの室内に入り、そこに溜まってしまう。しかしながら、本発明によれば、常に加熱された自由な弁２が提供される。

本発明は、ハイブリッド車の内燃機関７が停止していて、電動機５だけが駆動出力を提供している場合でも、確実な加熱を可能にし、これによりエア抜き弁の凍結現象の回避を可能にする。

図２は、本発明によるクランクシャフトケースエアブリーダを加熱するための装置の第２の実施例を示す。図２は、図１による実施例で図示したものと本質的に同じ要素を示すが、更に、冷却回路３内の冷媒温度をコントロールする温度コントロール装置１３が設けられている。このため、例えば、温度センサ１５は、測定ライン１６を介して、更にまた制御可能な弁１４又は制御可能なポンプを制御する温度コントロール装置１３に連結されている。

制御可能な弁１４又は制御可能なポンプによって、部分冷却回路３ｂの冷媒の貫流は、温度コントロール装置１３が制御ライン１７を介して制御信号を制御することにより制御することができる。図１及び図２の実施例では、エア抜き手段２は、もっぱら冷却回路３を介して加熱される。

図３には、クランクシャフトケースエアブリーダを加熱するための装置の拡張実施例が図示されている。図１及び２から分かっている要素は、同じ符号を備えている。

温度コントロール装置１３から、制御ライン２１を介して冷媒混合装置２０に案内された相応の制御信号を介して制御される冷媒混合装置２０が設けられている。冷媒混合装置２０は、支流３ｂ，３ｃを介して冷却回路３ａに連結され、支流２４ａ，２４ｂを介して内燃機関冷却回路６に連結されている。冷媒混合装置には、更に、クランクシャフトケース１のエア抜き弁２に案内された部分冷却回路２５が連結されている。冷媒混合装置２０は、制御可能な弁装置と理解してもよい。冷媒混合装置２０は、支流３ｂ，３ｃ，２４ａ，２４ｂを介して冷却回路３ａと内燃機関冷却回路６から提供された冷媒の、エア抜き弁２を加熱するために使用される部分冷却回路２５への案内を可能にする。エア抜き弁２を加熱するための相応の温度調整は、測定ライン１６を介して冷却回路３ａの少なくとも１つの温度センサ１５に連結され、測定ライン１９を介して内燃機関冷却回路６の少なくとも１つの温度センサ１８に連結された温度コントロール装置１３がコントロールする。更に、温度コントロール装置１３は、測定ライン２３を介して、別に設けた温度センサ２２を介して得たエア抜き弁２の温度に関する情報を受ける。従って、高温の内燃機関冷却回路６と低温の冷却回路３の温度に依存した、温度コントロール装置１３を介するエア抜き弁２の温度の調整が可能である。

例えば、内燃機関７が完全に停止していて電気モータ５だけが作動している運転状態で、本質的に冷却回路３の加熱された冷媒を、冷媒混合装置２０を介して分岐した部分冷却回路２５に導くことが考えられる。他方で、もっぱら内燃機関７が作動している走行状況で、内燃機関冷却回路６の冷媒を部分冷却回路２５に案内することも可能である。

図４には、ハイブリッド車で使用するための、クランクシャフトケースエアブリーダを加熱するための装置の別の実施例が図示されている。エア抜き手段２に、内燃機関冷却回路６の部分冷却回路６ｂが案内され、部分冷却回路３ｂは、冷却回路３からエア抜き手段２に案内されている。両部分冷却回路３ｂ，６ｂは、制御可能な弁装置２６，２７を介してその貫流を制御することができる。このため、測定ライン１６を介して冷却回路３内の温度センサ１５に連結され、測定ライン１９を介して内燃機関冷却回路６内の温度センサ１８に連結され、別の測定ライン２３を介して、エア抜き弁２と接続された温度センサ２２に連結され、測定ライン３０を介して、車両の環境温度を測定する温度センサ２９に連結された温度コントロール装置１３が設けられている。

温度コントロール装置１３は、制御ライン２８，３１を介して弁装置２６，２７に案内される適当な制御信号を介して、制御可能な弁２６，２７の貫流を制御する。温度コントロール装置１３のプログラミングを介して、例えば、もっぱら内燃機関冷却回路６の部分冷却回路６ｂを介してエア抜き弁２の加熱を行なうか、もっぱら冷却回路３の部分冷却回路３ｂを介してエア抜き弁２の加熱を行なうことができる。従って、走行状況と気象状況に応じて、常に確実にエア抜き弁２の凍結を防止することができる。

本発明は、個々の実施例を基にして詳細に説明したが、これに限定されるのではなく、多様に変更可能である。模範的に挙げた冷却回路もしくは冷媒の温度は、内燃機関特性又は電気モータ特性もしくは出力制御機器の耐熱性に適合させることができる。更に、例えば車室内の付加的な加熱を可能にするためや、冷媒温度を下げるために、例えばサーボポンプ、冷媒用のバランス容器、又は別の熱交換器のような更なる要素を個々の冷却回路用に設けてもよい。更に、クランクシャフトケースエアブリーダは、模範的で簡略化した図で図示しただけにすぎない。クランクシャフトケースエアブリーダの加熱以外に、本発明によって車両内で凍結の危険にさらされた別の要素も確実に加熱可能である。

本発明の第１の実施例を示す。 本発明の第２の実施例を示す。 本発明の第３の実施例を示す。 本発明の第４の実施例を示す。

符号の説明

１ クランクシャフトケース
２ エア抜き手段
３ 冷却回路
３ａ 冷却回路
３ｂ 部分冷却回路（支流）
３ｃ 支流
４ 出力制御機器
５ 電気モータ
６ 内燃機関冷却回路
６ｂ 部分冷却回路
７ 内燃機関領域（内燃機関）
８ 熱交換器
９ 切替え及び制御要素
１０ 変圧器
１１ 別の熱交換器
１２ 電気モータ領域
１３ 温度コントロール装置
１４ 弁
１５ 温度センサ
１６ 測定ライン
１７ 制御ライン
１８ 温度センサ
１９ 測定ライン
２０ 冷媒混合装置
２１ 制御ライン
２２ 温度センサ
２３ 測定ライン
２４ａ 支流
２４ｂ 支流
２５ 部分冷却回路
２６ 弁装置
２７ 弁装置
２８ 制御ライン
２９ 温度センサ
３０ 測定ライン
３１ 制御ライン

Claims (12)

1. クランクシャフトケース（１）に設けられたエア抜き手段（２）と、電気モータ（５）用の出力制御機器（４）を冷却するための冷却回路（３）とを有する、ハイブリッド車のクランクシャフトケースエアブリーダを加熱するための装置において、エア抜き手段（２）が、その凍結を回避するために冷却回路（３）によって加熱可能であることを特徴とする装置。
2. 冷却回路が、出力制御機器を冷却するための第１の回路（３ａ）と、エア抜き手段（２）を加熱するための部分冷却回路（３ｂ）とを有し、部分冷却回路の冷媒の貫流が制御可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. エア抜き手段（２）が、エア抜き弁、クランクシャフトケース内の開口、及び／又はエア抜きホースを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 冷却回路（３）が、少なくとも１つのサーボポンプを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置。
5. 冷却回路（３）の冷媒温度を最大７０℃にコントロールする温度コントロール装置が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置。
6. 内燃機関と、電気モータ（５）と、請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置を有するハイブリッド車において、クランクシャフトケース（１）が内燃機関に付設されていることを特徴とするハイブリッド車。
7. 出力制御機器（４）が、所定の耐熱性を有する半導体トランジスタ、変圧器、及び／又は切替え手段を備えることを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド車。
8. 出力制御機器（４）を冷却するための冷却回路（３）よりも高い冷媒温度を備える、冷却回路（３）から分離された内燃機関冷却回路（６）が設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載のハイブリッド車。
9. エア抜き手段（２）が、もっぱら冷却回路（３）を介して加熱可能であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載のハイブリッド車。
10. エア抜き手段（２）を加熱するために、制御式の弁装置（１４，２０）を介して内燃機関冷却回路（６）及び／又は冷却回路（３）からの冷媒を供給可能にした部分冷却回路（２５）が設けられていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１つに記載のハイブリッド車。
11. エア抜き手段（２）を加熱することによって凍結を防止するように、制御可能な弁装置（１４）をハイブリッド車の環境温度に依存して制御するヒータコントロール装置（１３）が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載のハイブリッド車。
12. 内燃機関が停止したハイブリッド車の運転状態で、本質的に冷却回路（３）から部分冷却回路（２５）に冷媒を供給し、内燃機関が稼動したハイブリッド車の運転状態で、本質的に内燃機関冷却回路（６）から部分冷却回路（２５）に冷媒を供給するように、ヒータコントロール装置（１３）が制御可能な弁装置（２０）を制御することを特徴とする請求項１１に記載のハイブリッド車。

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