JP2008284963A

JP2008284963A - 車両

Info

Publication number: JP2008284963A
Application number: JP2007130656A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Saida; 吉孝斎田; Nagaharu Sakuma; 長治佐久間
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-05-16
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2008-11-27
Also published as: US8118087B2; EP1992508B1; DE602008000047D1; EP1992508A1; US20080283215A1

Abstract

【課題】本発明は、エンジンルームに並列に２つのファンが配置されている車両において、気流騒音やシャッタ振動を抑える技術を提供することを課題とする。
【解決手段】エンジン１１が配置されているエンジンルーム１２に、熱交換器１５と、この熱交換器１５へ外気を導入するか否かを制御するシャッタ１４と、熱交換器１５に強制的に空気を通過させると共に互いに並列に配置されている左ファン２１及び右ファン２２とが備えられ、これらの左ファン２１及び右ファン２２の運転はファン制御部４７で制御するようにした車両１０において、ファン制御部４７は、シャッタ１４の閉じ信号を受けたときに、左ファン２１を運転状態にすると共に、右ファン２２を休止状態にする制御を実施する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンルームに、シャッタと、熱交換器と、この熱交換器に強制的に空気を通過させる左右２つのファンとを備える車両に関する。

エンジンルームに、車両の前方から後方に向け順に、シャッタと、熱交換器と、この熱交換器に強制的に空気を通過させる左右２つのファンと、を備える車両が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１７０７３３公報（図６）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図８は従来の技術の基本構成を説明する図であり、車両１００には、車両の前方から後方に向け順に、空気取入口１０１と、この空気取入口１０１を開閉するシャッタ１０２と、空気通路を兼ねるシャッタケース１０３と、熱交換器１０４と、ラジエータ１０５と、互いに並列配置されている第１及び第２のファン１０６、１０７と、エンジン１０８とが配置されている。

暖房時であって、シャッタ１０２が閉じているときには、第１のファン１０６でエンジン１０８の側から空気を送風し、第２のファン１０７で熱交換器１０４からエンジン１０８の側に空気を戻すことにより空気を循環させる。

ところで、第１のファン１０６と第２のファン１０７とは、互いに逆方向に回転するため、シャッタケース１０３内左右の圧力差が大きくなり、空気の流れによる気流騒音が大きくなる。加えて、シャッタケース１０３内の気流に乱れが生じ易く、この気流の乱れによりシャッタ１０２に振動が起きる場合があり改良の余地があった。

本発明は、エンジンルームに並列に２つのファンが配置されている車両において、気流騒音やシャッタ振動を抑える技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、エンジンが配置されているエンジンルームに、熱交換器と、この熱交換器へ外気を導入するか否かを制御するシャッタと、このシャッタと熱交換器の間に空気を通過させるシャッタケースと、熱交換器に強制的に空気を通過させると共に互いに並列に配置されている第１のファン及び第２のファンとが備えられ、これらの第１のファン及び第２のファンの運転はファン制御部で制御するようにした車両において、ファン制御部は、シャッタの閉じ信号を受けたときに、第１のファンを運転状態にすると共に、第２のファンを休止状態にする制御を実施することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、暖房時において、エンジンルームには、エンジンの放熱に起因する高温エリアと低温エリアとが存在し、この高温エリアに第２のファンを配置し、低温エリアに第１のファンを配置し、熱交換器は、ヒートポンプ式空調装置の車室外熱交換器であって、この車室外熱交換器は吸熱器として作用することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、冷却水温度が所定温度以上になるときに、エンジンルームには、エンジンの放熱に起因する高温エリアと低温エリアとが存在し、高温エリアに第１のファンを配置し、低温エリアに第２のファンを配置し、熱交換器は、エンジンのラジエータであることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、ファン制御部は、シャッタの閉じ信号を受けたときに、第１のファンを運転状態にすると共に、第２のファンを休止状態にする制御を実施する。
このとき、エンジンルーム内の空気は、休止状態にある第２のファンを通過し、熱交換器を通過し、シャッタケースを通過し、再び熱交換器を通過し、運転状態にある第１のファンを通過してエンジンルームへ流れる。

シャッタの閉じ信号を受けたときに、第２のファンを休止状態にしたので、シャッタケース内において、圧力差は小さくなる。圧力差が小さくなれば、シャッタケース内の気流騒音を低減することができる。また、シャッタケース内の気流に乱れは生じ難いので、乱れた気流がシャッタに当たりシャッタが振動する可能性を低くすることができる。

加えて、第２のファンを休止状態にしたので、第２ファンの後方と第２のファンの前方の間の圧力差を小さいまま維持しつつ、エンジンルーム内の空気を熱交換器へ誘導することができる。このため、第２のファンを逆回転させるときに較べて、第２のファンの近傍において、気流騒音を抑えることができる。

さらに、運転状態にあるファンが２つから１つになるので、ファンから発生する騒音をほぼ半減することができる。
従って、気流騒音、シャッタ振動及びファン騒音を抑制することができる。

請求項２に係る発明では、エンジンルームの高温エリアに配置する第２のファンを休止させ、エンジンルームの低温エリアに配置する第１のファンを運転させるので、高温エリアの空気は第２のファンを通過し、車室外熱交換器を通過し、シャッタケースを通過し、再び車室外熱交換器を通過し、第１のファンを通過してエンジンルームに戻される。高温側の空気を、車室内暖房時には吸熱器として作用する車室外熱交換器に通過させることで、車室外熱交換器の吸熱量を多くすることができる。車室外熱交換器による吸熱量が多くなれば、暖房性能を効果的に高めることができる。

請求項３に係る発明では、冷却水温度が所定温度以上になるときに、エンジンルームの高温エリアに配置する第１のファンを運転させ、エンジンルームの低温エリアに配置する第２のファンを休止させるので、第２のファンからシャッタケースに低温エリアの空気を誘導することができる。

低温エリアの空気は、第２のファン及びラジエータを通過してシャッタケースに誘導され、シャッタケースを通過し、再びラジエータを通り第１のファンを通過してエンジンルームに戻される。つまり、低温エリアの空気はラジエータを通過し、シャッタケース内に誘導され、再びラジエータを通過してエンジンルームに戻される。

冷却水温度が所定温度以上になるときに、エンジンルーム内の低温エリアの空気をシャッタケースに誘導し、ラジエータを通過させるようにしたので、ラジエータに適度な放熱を行わせることができる。ラジエータの放熱が適度に行われるため、冷却水温度を所定温度以上の最適な温度領域に保持し易くできる。

このように、冷却水温度を最適な温度領域に保持し易くできるので、エンジンの燃料消費量が抑制され、燃費を低減することができる。冷却水を利用したヒータコアにあっては、暖房性能を安定させることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るエンジンルームの機器構成図であり、車両１０の前部を構成しエンジン１１が配置されているエンジンルーム１２には、空気取入口１３と、この空気取入口１３を開閉制御するシャッタ１４と、このシャッタ１４の後方に設ける熱交換器１５としての車室外熱交換器１６と、シャッタ１４と車室外熱交換器１６の間に設け空気を通過させるシャッタケース１７と、このシャッタケース１７の後方に設けエンジン１１の冷却水を冷却する熱交換器１５としてのラジエータ１８と、このラジエータ１８の後方で且つ互いに並列に配置されている第１のファンとしての左ファン２１及び第２のファンとしての右ファン２２と、これらの左右ファン２１、２２の後方に配置するエンジン１１とが設けられている。

つまり、シャッタ１４とファン２１、２２の間には熱交換器１５が設けられており、この熱交換器１５は、車室外熱交換器１６とラジエータ１８からなる。
シャッタ１４は、熱交換器１５へ外気を導入するか否かを制御する部材である。
また、第１のファン及び第２のファンは、熱交換器１５に強制的に空気を通過させる機能を有する。

右ファン２２の後方には、エンジン１１の放熱部としての排気マニホールド２３を臨ませた。従って、本実施例において、エンジン１１の放熱に起因する高温エリアＥｋは、右ファン２２の後方に該当し、低温エリアＥｔは、左ファン２１の後方に該当するものとなる。

車室外熱交換器１６は、後述するヒートポンプ式エアコンの構成要素の１つであり、暖房時には吸熱器として作用し、冷房時には放熱器として作用する。
ヒートポンプ式エアコン２６には、車室内ユニット２７が備えられている。この車室内ユニット２７には、枠体３１と、この枠体３１の入口に配置され車室内に空気を取り入れる車室ファン３２と、この車室ファン３２の後方に配置される車室内熱交換器３３と、この車室内熱交換器３３の後方に配置される暖房用のヒータコア３４と、このヒータコア３４の前方に配置されヒータコア３４を通過する空気の流量を調整するエアミックスダンパ３５と、が備えられている。

そして、車室外熱交換器１６と車室内熱交換器３３の間には、冷媒を循環させる配管３６が連結され、この配管３６には、圧縮機３７、アキュムレータ３８、四方弁３９及び流量調整可能なバルブ４１ａ〜４１ｂが介在されている。

エンジン１１の冷却系について説明すると、エンジン１１のウオータジャケット４２とラジエータ１８の間には、水配管４４が連結されており、この水配管４４の途中には、水ポンプ４５及びサーモスタット４６が介在されている。さらに、水配管４４はウオータジャケット４２とヒータコア３４の間を循環するように配設されている。４３はバイパス水管である。

左右のファン２１、２２には、運転状態又は停止状態に制御するファン制御部４７が接続され、シャッタ１４には、外気の導入が可能な開き状態又は外気の導入を遮断して閉じ状態にするシャッタ制御部４８が接続されている。
図中、５１ａ〜５１ｃはドライバ、５２は吸気マニホールド、５３はウオータバルブである。

図２は本発明に係るシャッタ及びシャッタケースを説明する斜視図であり、空気取入口１３には、複数のフラップ５４・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）を組み合わせてなるシャッタ１４が開閉可能に設けられ、このシャッタ１４を支持すると共に、後方に設けている熱交換器１５との間に空気を通過させるシャッタケース１７が設けられ、熱交換器１５の後方には互いに並列して左右のファン２１、２２が設けられている。
次図で、シャッタ１４の詳細な構造について説明する。

図３は本発明に係るシャッタの構造を説明する斜視図及びその作用図である。
シャッタ１４は、シャッタ１４の周囲を囲うシャッタケース１７によって支持され、シャッタ１４の開閉は、シャッタ開閉機構５５、５５により行われる。

（ａ）において、シャッタ開閉機構５５、５５は、車両側に設けられているシリンダユニット５６、５６と、シリンダユニット５６、５６のロッド５６ｒ、５６ｒに連結され上下に移動可能に設けられている腕部材５７、５７とを備えている。腕部材５７、５７は、フラップ５４・・・の一部に連結され、フラップ支持軸５８・・・を中心にフラップ５４・・・を開閉させる機能を有するものである。図において、シャッタ１４は開いた状態にある。

（ｂ）において、シリンダユニット５６、５６のロッド５６ｒ、５６ｒを伸ばし、フラップ支持軸５８・・・、５８・・・を中心にフラップ５４・・・を回転させることで、シャッタ１４を閉じることができる。

以上に述べた車両の作用を次に述べる。
図４は暖房時におけるシャッタ及びファンの作用を説明する実施例図及び比較例図である。実施例図と比較例図において、各々の機器構成は同一とし、制御方法を変更させたものであり、（ａ）は実施例、（ｂ）は比較例を示し、（ｃ）は（ａ）の各点の圧力分布、（ｄ）は（ｂ）の各点の圧力分布を示す。
（ｃ）及び（ｄ）において、横軸はエンジンルーム内の位置、縦軸は圧力を示す。縦軸において、点線は大気圧を示している。

（ａ）において、ファン制御部（図１の符号４７）は、シャッタ制御部（図１の符号４８）からシャッタ１４の閉じ信号を受けたときに、左ファン２１を運転状態（正転状態）にすると共に、右ファン２２を休止状態にする制御を実施するものである。
このとき、エンジンルーム１２内の空気は、休止状態にある右ファン２２を通過し、熱交換器１５を通過し、シャッタケース１７を通過し、再び熱交換器１５を通過し、運転状態にある左ファン２１を通過してエンジンルーム１２へ流れる。

（ｂ）においては、左ファン２１を運転状態（正転状態）にすると共に、右ファン２２を運転状態（逆転状態）にする制御を行うものであり、エンジンルーム１２内の空気は、逆転状態にある右ファン２２を通過し、熱交換器１５を通過し、シャッタケース１７を通過し、再び熱交換器１５を通過し、正転状態にある左ファン２１を通過してエンジンルーム１２へ流れる。

（ｃ）と（ｄ）を比較して、Ｂ点とＣ点間の差圧を、各々Ｐｃ１、Ｐｄ１とすると、Ｐｃ１＜Ｐｄ１の関係にある。また、Ｄ点とＥ点間の差圧を、各々Ｐｃ２、Ｐｄ２とすると、Ｐｃ２＜Ｐｄ２の関係にある。

実施例では、右ファン２２を休止状態にしたので、シャッタケース１７内において、Ｂ点とＣ点の間の圧力差は比較例に示す圧力差に較べて小さくなり、Ｐｃ１＜Ｐｄ１となる。圧力差が小さくなれば、シャッタケース１７内の気流騒音を低減することができる。また、シャッタケース１７内の気流に乱れは生じ難いので、乱れた気流がシャッタ１４に当たりシャッタ１４が振動する可能性は低くなる。

加えて、実施例では、右ファンの後方（Ｅ点）と前方（Ｄ点）の間の圧力差（差圧）は比較例に示す差圧に較べて小さく、Ｐｃ２＜Ｐｄ２となる。差圧が小さくなれば、エンジンルーム１２内の空気を熱交換器１５に円滑に誘導することができる。このため、右ファン２２を逆回転させるときに較べて、右ファン２２近傍の気流騒音を大幅に減らすことができる。

さらに、運転状態にあるファン２１、２２は２つから１つになるので、ファン２１、２２から発生する騒音をほぼ半減することができる。
従って、エンジンルーム１２において、気流騒音、シャッタ振動及びファン騒音を抑制することができる。

また、エンジンルーム１２の高温エリアＥｋに配置する第２のファンとしての右ファン２２を休止させ、エンジンルーム１２の低温エリアＥｔに配置する第１のファンとしての左ファン２１を運転させるので、高温エリアＥｋの空気は右ファン２２から車室外熱交換器１６を通過し、シャッタケース１７を通過する。

シャッタケース１７を通過した空気は、再び車室外熱交換器１６を通り左ファン２１を通過してエンジンルーム１２に戻される。高温側の空気を、車室内暖房時には吸熱器として作用する車室外熱交換器１６に通過させることで、車室外熱交換器１６の吸熱量を多くすることができる。車室外熱交換器１６による吸熱量が多くなれば、暖房性能を効果的に高めることができる。

図５は冷却水温度が所定の温度範囲内にあるとき及び所定の温度以上に上昇したときのシャッタ及びファンの作用を説明する図である。
エンジンの冷却水温度（Ｔｗ）が所定温度（Ｔ１）以上になるときに、エンジンルーム１２において、高温エリアＥｋを形成する排気マニホールド２３の近傍に、第１のファンとしての右ファン２２を配置し、エンジンルーム１２の低温エリアＥｔに第２のファンとしての左ファン２１を配置する。

（ａ）において、冷却水温度（Ｔｗ）が所定温度（Ｔ１）以上になるときには、エンジンルーム１２の高温エリアＥｋに配置する右ファン２２を運転させ、エンジンルーム１２の低温エリアＥｔに配置する左ファン２１を休止させる。

低温エリアＥｔの空気は、第２のファンとしての左ファン２１及びラジエータ１８を通過してシャッタケース１７に誘導され、シャッタケース１７を通過し、再びラジエータ１８を通り第１のファンとしての右ファン２２を通過してエンジンルーム１２に戻される。つまり、低温エリアＥｔの空気はラジエータ１８を通過し、シャッタケース１７内に誘導され、再びラジエータ１８を通過してエンジンルーム１２に戻される。

冷却水温度が所定温度（Ｔ１）以上になるときに、シャッタ１４は閉じられており、エンジンルーム１２内の低温エリアＥｔの空気をシャッタケース１７に誘導し、ラジエータ１８を通過させるようにしたので、ラジエータ１８に適度な放熱を行わせることができる。ラジエータ１８の放熱が適度に行われるため、冷却水温度を所定温度以上の最適な温度領域に保持し易くすることができる。

このように、冷却水温度（Ｔｗ）を最適な温度領域に保持し易くできるので、エンジン１１の燃料消費量が抑制され、燃費を低減することができる。冷却水を利用したヒータコアにあっては、暖房性能を安定させることができる。

（ｂ）において、冷却水温度（Ｔｗ）がＴ１から上昇して所定温度（Ｔ２）以上になるときには、シャッタ１４を開け、左ファン２１及び右ファン２２を運転させて外気を導入し、ラジエータ１８に外気を通過させ、ラジエータ１８を冷却する。

図１〜図５に基づく総合的な制御フローを以下に説明する。
図６は本発明に係るエンジンルームに備える各機器の制御フロー図であり、ステップ番号（以下、ＳＴと記す。）０１でエンジンの冷却水温度（Ｔｗ）を測定し、シャッタ制御部４８の指令によりシャッタ１４を閉じる（ＳＴ０２）。

次に、ヒートポンプ式エアコン２６のモードが、どのモードに設定されているかを調べる（ＳＴ０３）。
ＳＴ０３でモードが暖房モードであることがわかったときには、左ファン２１を正転するとともに右ファン２２を休止し（ＳＴ０４）、冷却水温度（Ｔｗ）が第１設定値（Ｔ１）に上昇するまで待つ（ＳＴ０５）。

ＳＴ０５で、ＴｗがＴ１以上と判断されたときには、ヒートポンプ式（ＨＰ）エアコン２６を停止する（ＳＴ０６）。この結果、ヒータコア３４による暖房だけで十分となるので、ヒータコア３４を用いて空気を暖めることができる。Ｔ１の値は、例えば７０℃である。

次に、左ファン２１を休止するとともに右ファン２２を正転し（ＳＴ０７）、冷却水温度（Ｔｗ）が第２設定値（Ｔ２）より小さいかを調べる（ＳＴ０８）。ＳＴ０８で冷却水温度（Ｔｗ）が第２設定値（Ｔ２）まで上昇していなければスタートに戻り、冷却水温度（Ｔｗ）が第２設定値（Ｔ２）以上に上昇していれば、シャッタ１４を開け（ＳＴ０９）、左ファン２１及び右ファン２２を正転して（ＳＴ１０）、熱交換器１５を構成するラジエータ１８に外気を通過させる。これにより、ラジエータ性能を上げて冷却水温度（Ｔｗ）を第２設定値（Ｔ２）よりも下げることができる。Ｔ２の値は、例えば９５℃である。

ＳＴ０３でモードが停止モードであることがわかったときには、冷却水温度（Ｔｗ）が第１設定値（Ｔ１）まで達しているかどうかを調べる（ＳＴ１１）。ＳＴ１１でＴｗがＴ１まで達してしないときには、左ファン２１及び右ファン２２を休止する（ＳＴ１２）。これにより、冷却水温度（Ｔｗ）をＴ１まで早く上昇させることができる。ＴｗがＴ１以上に達したときには、ＳＴ０７に進む。

ＳＴ０３でモードが冷房モードであることがわかったときには、シャッタ１４を開け（ＳＴ１３）、左ファン２１を正転し、右ファン２２を正転して（ＳＴ１４）、熱交換器１５を構成する車室外熱交換器１６に外気を通過させ、ＳＴ０３に進む。これにより、放熱器として作用する車室外熱交換器１６の放熱量を多くして、冷房性能を上げることができる。

図７は図１の別実施例図及びその作用図であり、大きな相違点は、エンジン１１Ｂのシリンダの配設方向を車両の長手方向と同じ配設方向にする。つまり、エンジン１１Ｂの配置は、いわゆる、縦置き配置となっている。

実施例と同様に、エンジンルーム１２の高温エリアＥｋとなる排気マニホールド２３Ｂ側に右ファン２２を配置し、低温エリアＥｔとなる吸気マニホールド５２Ｂ側に左ファン２１を配置し、左ファン２１を運転状態にし、右ファン２２を休止状態にする。

左ファン２１のみ運転させることで、シャッタケース１７内の圧力差を小さくでき、シャッタケース内の気流騒音を低減することができる。シャッタ１４が振動する可能性は低い。
また、右ファン２２の内外の圧力差は小さいので、右ファン２２の近傍の気流騒音を抑えることができる。

尚、本発明は、実施の形態では四輪車に適用したが、一般の車両に適用することは差し支えない。

本発明に係る車両は、自動車に好適である。

本発明に係るエンジンルームの機器構成図である。本発明に係るシャッタ及びシャッタケースを説明する斜視図である。本発明に係るシャッタの構造を説明する斜視図及びその作用図である。暖房時におけるシャッタ及びファンの作用を説明する実施例図及び比較例図である。冷却水温度が所定の温度範囲内にあるとき及び所定の温度以上に上昇したときのシャッタ及びファンの作用を説明する図である。本発明に係るエンジンルームに備える各機器の制御フロー図である。図１の別実施例図及びその作用図である。従来の技術の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１０…車両、１１、１１Ｂ…エンジン、１２…エンジンルーム、１４…シャッタ、１５…熱交換器、１６…車室外熱交換器、１７…シャッタケース、１８…ラジエータ、２１…左ファン、２２…右ファン、２６…ヒートポンプ式空調装置（ヒートポンプ式エアコン）、４７…ファン制御部。

Claims

エンジンが配置されているエンジンルームに、熱交換器と、この熱交換器へ外気を導入するか否かを制御するシャッタと、このシャッタと前記熱交換器の間に空気を通過させるシャッタケースと、前記熱交換器に強制的に空気を通過させると共に互いに並列に配置されている第１のファン及び第２のファンとが備えられ、これらの第１のファン及び第２のファンの運転はファン制御部で制御するようにした車両において、
前記ファン制御部は、前記シャッタの閉じ信号を受けたときに、前記第１のファンを運転状態にすると共に、前記第２のファンを休止状態にする制御を実施することを特徴とする車両。
車室内暖房時において、前記エンジンルームには、前記エンジンの放熱に起因する高温エリアと低温エリアとが存在し、高温エリアに前記第２のファンを配置し、低温エリアに前記第１のファンを配置し、
前記熱交換器は、ヒートポンプ式空調装置の車室外熱交換器であって、この車室外熱交換器は吸熱器として作用することを特徴とする請求項１記載の車両。
冷却水温度が所定温度以上になるときに、前記エンジンルームには、前記エンジンの放熱に起因する高温エリアと低温エリアとが存在し、高温エリアに前記第１のファンを配置し、低温エリアに前記第２のファンを配置し、
前記熱交換器は、前記エンジンのラジエータであることを特徴とする請求項１記載の車両。