JP2008292040A - Heat exchanger system - Google Patents

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Kohei Kodama
航平 小玉
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Toyota Motor Corp
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/10Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by imparting a pulsating motion to the flow, e.g. by sonic vibration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
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    • F28D2021/008Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0091Radiators
    • F28D2021/0094Radiators for recooling the engine coolant

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger system capable of improving the efficiency of the heat exchange of a heat exchanger while suppressing the deterioration of fuel economy of a vehicle. <P>SOLUTION: This heat exchanger system 100 used in an internal combustion engine 10 mounted to the vehicle is provided with the heat exchanger 20 connected with the internal combustion engine, a vibration exciting means 30 connected with the heat exchanger and exciting the vibration of the heat exchanger to improve heat a transfer coefficient of the heat exchanger, a heat-radiation quantity determining means 52 for determining whether a quantity of the heat generation of the internal combustion engine is larger than a quantity of heat radiation of the heat exchanger or not, and a vibration excitation control means 56 for controlling the vibration exciting means to excite the vibration of the heat exchanger based on results of the determination of the heat-radiation quantity determining means. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、熱交換器システム、特に車両に搭載される熱交換器システムに関する。   The present invention relates to a heat exchanger system, and more particularly to a heat exchanger system mounted on a vehicle.

車両に搭載される熱交換器は、例えば、並列に配置された複数の伝熱管と、これら伝熱管を挟むように配置された波状の放熱用フィンと、を主要部品として備えている。伝熱管はエンジンに周設された冷却管に連通されている。そして、冷却管内と伝熱管内には、エンジンの熱を吸収するためのクーラントが流動する。クーラントはエンジン側でエンジンの熱を吸収し、熱交換器側で吸収した熱を外部に放出し、再びエンジン側でエンジンの熱を吸収する。クーラントがこれを繰り返すことにより、エンジンは冷却される。   A heat exchanger mounted on a vehicle includes, for example, a plurality of heat transfer tubes arranged in parallel and wavy heat radiation fins arranged so as to sandwich these heat transfer tubes as main components. The heat transfer pipe communicates with a cooling pipe provided around the engine. A coolant for absorbing the heat of the engine flows in the cooling pipe and the heat transfer pipe. The coolant absorbs engine heat on the engine side, releases heat absorbed on the heat exchanger side to the outside, and absorbs engine heat on the engine side again. As the coolant repeats this, the engine is cooled.

このような熱交換器内においては、伝熱管内のクーラントとフィンの周囲を流動する空気との間で熱の伝達が行われている。このとき、フィンの表面近傍に温度境界層が形成される場合がある。この温度境界層の熱伝達率は低いため、温度境界層が薄いほど熱交換器の熱伝達効率は向上する。そこで、熱交換器の熱伝達効率を向上させるために、例えば熱交換器を加振させる技術が開示されている。   In such a heat exchanger, heat is transferred between the coolant in the heat transfer tube and the air flowing around the fins. At this time, a temperature boundary layer may be formed near the surface of the fin. Since the heat transfer coefficient of the temperature boundary layer is low, the heat transfer efficiency of the heat exchanger is improved as the temperature boundary layer is thinner. Therefore, in order to improve the heat transfer efficiency of the heat exchanger, for example, a technique for vibrating the heat exchanger is disclosed.

特許文献1には、伝熱管を間に挟むように永久磁石を対向配置し、永久磁石に磁場を加えることにより熱交換器を加振して温度境界層を消滅させる技術が開示されている。特許文献2には、フィンを振動させる加振装置を備え、フィンの温度分布を測定することにより温度境界層を判定して振動量を制御する技術が開示されている。特許文献3には、熱交換器に超音波振動を加えることにより温度境界層を破壊する技術が開示されている。特許文献4には、熱交換器に超音波振動を加えることにより温度境界層を攪拌消滅させる技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique in which permanent magnets are arranged to face each other with a heat transfer tube interposed therebetween, and a heat exchanger is vibrated by applying a magnetic field to the permanent magnets so that the temperature boundary layer disappears. Patent Document 2 discloses a technology that includes a vibration device that vibrates a fin and controls a vibration amount by determining a temperature boundary layer by measuring a temperature distribution of the fin. Patent Document 3 discloses a technique for destroying a temperature boundary layer by applying ultrasonic vibration to a heat exchanger. Patent Document 4 discloses a technique for stirring and extinguishing a temperature boundary layer by applying ultrasonic vibration to a heat exchanger.

特開昭62−33298号公報。JP-A-62-33298. 特開平8−170895号公報。JP-A-8-170895. 特開昭58−110995号公報。Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-110995. 実開昭58−27688号公報。Japanese Utility Model Publication No. 58-27688.

近年、車両が小型化されるに従い、車両に搭載される熱交換器も小型化したいとの要請が強くなってきた。しかしながら、この要請に応えるために、熱交換器を加振すると、加振には電力が必要なため、車両の燃費が悪化するおそれがある。   In recent years, as vehicles have been downsized, there has been a strong demand for downsizing heat exchangers mounted on vehicles. However, if the heat exchanger is vibrated to meet this requirement, the electric power is required for the vibration, and the fuel consumption of the vehicle may be deteriorated.

本発明は、車両の燃費低下を抑制しつつ熱交換器の熱交換効率を向上させることができる熱交換器システムを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the heat exchanger system which can improve the heat exchange efficiency of a heat exchanger, suppressing the fuel consumption fall of a vehicle.

本発明に係る熱交換器システムは、車両に搭載される内燃機関に用いられる熱交換器システムであって、内燃機関に接続された熱交換器と、熱交換器に接続され、熱交換器の熱伝達率を向上させるために熱交換器を加振する加振手段と、内燃機関の発熱量が熱交換器の放熱量よりも大きいか否かを判定する放熱量判定手段と、放熱量判定手段の判定結果に基づいて、熱交換器を加振するように加振手段を制御する加振制御手段と、を備えることを特徴とするものである。本発明に係る熱交換器システムによれば、加振手段を備えていることから、熱交換器のフィンの周囲に温度境界層が形成されることが抑制される。それにより、熱交換器の熱交換効率が向上する。また、放熱量判定手段および加振制御手段を備えていることから、内燃機関の発熱量が熱交換器の放熱量よりも大きい場合に、加振手段が加振される。この場合、加振手段を常に作動させる場合に比較して、加振手段を作動させるための電源の負荷が少なくて済むため、車両の燃費が向上する。   A heat exchanger system according to the present invention is a heat exchanger system used for an internal combustion engine mounted on a vehicle, the heat exchanger connected to the internal combustion engine, and the heat exchanger connected to the heat exchanger. Excitation means for oscillating the heat exchanger to improve the heat transfer rate, heat release amount determination means for determining whether the heat generation amount of the internal combustion engine is larger than the heat release amount of the heat exchanger, and heat release amount determination Vibration control means for controlling the vibration means to vibrate the heat exchanger based on the determination result of the means. According to the heat exchanger system of the present invention, since the vibration means is provided, the formation of the temperature boundary layer around the fins of the heat exchanger is suppressed. Thereby, the heat exchange efficiency of the heat exchanger is improved. Further, since the heat radiation amount determining means and the vibration control means are provided, the vibration means is vibrated when the heat generation amount of the internal combustion engine is larger than the heat radiation amount of the heat exchanger. In this case, compared with the case where the vibration means is always operated, the load of the power source for operating the vibration means is small, so that the fuel efficiency of the vehicle is improved.

上記構成において、内燃機関の負荷率を検出する負荷率検出手段と、車両の速度を検出する車速検出手段と、をさらに備え、放熱量判定手段は、負荷率検出手段の検出結果が所定値以上であり、かつ車速検出手段の検出結果が所定値以下である場合に、内燃機関の発熱量が熱交換器の放熱量よりも大きいと判定してもよい。   The above configuration further includes load factor detection means for detecting the load factor of the internal combustion engine and vehicle speed detection means for detecting the speed of the vehicle, and the heat radiation amount determination means has a detection result of the load factor detection means equal to or greater than a predetermined value. When the detection result of the vehicle speed detection means is not more than a predetermined value, it may be determined that the heat generation amount of the internal combustion engine is larger than the heat dissipation amount of the heat exchanger.

上記構成において、内燃機関の負荷率を検出する負荷率検出手段と、車両の速度を検出する車速検出手段と、車速検出手段の検出結果が所定値以下になってからの経過時間を取得する時間取得手段と、前記時間取得手段の取得結果が所定時間以上であるか否かを判定する時間判定手段と、をさらに備え、放熱量判定手段は、負荷率検出手段の検出結果が所定値以上であり、かつ車速検出手段の検出結果が所定値以下である場合に、内燃機関の発熱量が熱交換器の放熱量よりも大きいと判定し、加振制御手段は、放熱量判定手段により内燃機関の発熱量が熱交換器の放熱量よりも大きいと判定され、かつ、時間取得手段の取得結果が所定時間以上であると時間判定手段により判定された場合に、熱交換器が加振されるように加振手段を制御してもよい。この構成によれば、時間取得手段および時間判定手段をさらに備えている。それにより、内燃機関の発熱量が熱交換器の放熱量よりも大きくなってから所定時間経過後に、加振手段が加振される。この場合、時間取得手段および時間判定手段を備えていない場合に比較して、さらに車両の燃費を向上することができる。   In the above configuration, the load factor detecting means for detecting the load factor of the internal combustion engine, the vehicle speed detecting means for detecting the speed of the vehicle, and the time for acquiring the elapsed time after the detection result of the vehicle speed detecting means becomes a predetermined value or less. An acquisition means; and a time determination means for determining whether or not the acquisition result of the time acquisition means is equal to or greater than a predetermined time, and the heat dissipation amount determination means includes a detection result of the load factor detection means equal to or greater than a predetermined value. And when the detection result of the vehicle speed detection means is less than or equal to a predetermined value, it is determined that the heat generation amount of the internal combustion engine is larger than the heat dissipation amount of the heat exchanger, and the vibration control means is The heat exchanger is vibrated when it is determined that the amount of heat generated is greater than the amount of heat released from the heat exchanger, and the time determination means determines that the acquisition result of the time acquisition means is greater than or equal to a predetermined time. To control the vibration means Good. According to this configuration, the time acquisition unit and the time determination unit are further provided. Thereby, the excitation means is vibrated after a predetermined time has elapsed since the amount of heat generated by the internal combustion engine is greater than the amount of heat released by the heat exchanger. In this case, the fuel consumption of the vehicle can be further improved as compared with the case where the time acquisition unit and the time determination unit are not provided.

上記構成において、内燃機関の負荷率を検出する負荷率検出手段と、車両が登坂状態にあるか否かを判定する登坂状態判定手段と、をさらに備え、放熱量判定手段は、負荷率検出手段の検出結果が所定値以上であり、かつ車両が登坂状態にあると登坂状態判定手段により判定された場合に、内燃機関の発熱量が熱交換器の放熱量よりも大きいと判定してもよい。   In the above configuration, the apparatus further comprises load factor detecting means for detecting the load factor of the internal combustion engine, and climbing state determining means for determining whether or not the vehicle is in an uphill state, and the heat release amount determining means is the load factor detecting means. May be determined that the amount of heat generated by the internal combustion engine is greater than the amount of heat released by the heat exchanger when it is determined by the uphill state determination means that the vehicle detection result is equal to or greater than a predetermined value and the vehicle is in the uphill state. .

本発明によれば、車両の燃費低下を抑制しつつ熱交換器の熱交換効率を向上させることができる熱交換器システムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat exchanger system which can improve the heat exchange efficiency of a heat exchanger can be provided, suppressing the fuel consumption fall of a vehicle.

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.

図1は、本発明の第1実施例に係る熱交換器システム100の全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、熱交換器システム100は、内燃機関10に用いられ、熱交換器20と、加振手段30と、負荷率検出手段42と、車速検出手段44と、ECU50と、電源60と、を備える。また、図1には、内燃機関10に接続された変速機70も併せて図示されている。内燃機関10としては、車両に搭載されるものであれば特に限定されないが、例えば、ガソリンエンジン等を用いることができる。   FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a heat exchanger system 100 according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a heat exchanger system 100 is used for an internal combustion engine 10, and includes a heat exchanger 20, an excitation means 30, a load factor detection means 42, a vehicle speed detection means 44, an ECU 50, a power source. 60. FIG. 1 also shows a transmission 70 connected to the internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 is not particularly limited as long as it is mounted on a vehicle. For example, a gasoline engine or the like can be used.

熱交換器20は、内燃機関10に接続され、内燃機関10で発生した熱を冷却する機能を有する。熱交換器20としては、例えばラジエータ等を用いることができる。熱交換器20は、例えば、並列に配置された複数の伝熱管(図示せず)と、これら伝熱管を挟むように配置された波状の放熱用フィン(図示せず)とを主要部品として備えている。伝熱管は内燃機関10に周設された冷却管(図示せず)に連通されている。そして、冷却管内と伝熱管内には、内燃機関10の熱を吸収するためのクーラント(図示せず)が流動する。フィンは、外気と接触している。クーラントは内燃機関10側で内燃機関10の熱を吸収する。そして、熱交換器20側に戻り、吸収した熱をフィンを介して外気に放出し、再び内燃機関10側で内燃機関10の熱を吸収する。クーラントがこれを繰り返すことにより、内燃機関10は冷却される。   The heat exchanger 20 is connected to the internal combustion engine 10 and has a function of cooling the heat generated in the internal combustion engine 10. As the heat exchanger 20, for example, a radiator or the like can be used. The heat exchanger 20 includes, as main components, for example, a plurality of heat transfer tubes (not shown) arranged in parallel and a wave-like heat radiation fin (not shown) arranged so as to sandwich the heat transfer tubes. ing. The heat transfer pipe communicates with a cooling pipe (not shown) provided around the internal combustion engine 10. A coolant (not shown) for absorbing the heat of the internal combustion engine 10 flows in the cooling pipe and the heat transfer pipe. The fin is in contact with the outside air. The coolant absorbs the heat of the internal combustion engine 10 on the internal combustion engine 10 side. Then, returning to the heat exchanger 20 side, the absorbed heat is released to the outside air through the fins, and the heat of the internal combustion engine 10 is absorbed again on the internal combustion engine 10 side. As the coolant repeats this, the internal combustion engine 10 is cooled.

加振手段30は、熱交換器20に接続されている。加振手段30は、ECU50からの指示に従って、熱交換器20の熱伝達率を向上させるために熱交換器20を加振する。加振手段30としては、熱交換器20を加振させることができるものであれば、特に限定されない。例えば、加振手段30としては、熱交換器20の各フィンに塗布された磁性材料と、各フィンに接続された磁場発生装置と、を備えるものを用いることができる。この場合、加振手段30は、ECU50からの指示に従って、磁場発生装置により磁性材料に磁場を発生させる。それにより、各フィンが加振される。この場合、各フィンの周囲に温度境界層が発生することが抑制される。その結果、熱交換器20の熱交換効率が向上する。   The vibration means 30 is connected to the heat exchanger 20. The vibration means 30 vibrates the heat exchanger 20 in order to improve the heat transfer coefficient of the heat exchanger 20 in accordance with an instruction from the ECU 50. The vibration means 30 is not particularly limited as long as the heat exchanger 20 can be vibrated. For example, as the vibration means 30, what is provided with the magnetic material apply | coated to each fin of the heat exchanger 20, and the magnetic field generator connected to each fin can be used. In this case, the vibration means 30 causes the magnetic material to generate a magnetic field in accordance with an instruction from the ECU 50. Thereby, each fin is vibrated. In this case, the generation of a temperature boundary layer around each fin is suppressed. As a result, the heat exchange efficiency of the heat exchanger 20 is improved.

負荷率検出手段42は、内燃機関10の負荷率を検出する。負荷率検出手段42としては、例えばスロットル開度センサ等を用いることができる。スロットル開度センサは、内燃機関10のスロットルに接続され、スロットルの開度を検出し、検出結果をECU50に伝える。車速検出手段44は、車両の車速を検出する。車速検出手段44としては、例えば車速センサ等を用いることができる。車速センサは、例えば、車両に搭載された変速機70の出力軸の回転に基づいて車速を検出し、検出結果をECU50に伝える。   The load factor detection means 42 detects the load factor of the internal combustion engine 10. As the load factor detecting means 42, for example, a throttle opening sensor can be used. The throttle opening sensor is connected to the throttle of the internal combustion engine 10, detects the throttle opening, and transmits the detection result to the ECU 50. The vehicle speed detection means 44 detects the vehicle speed of the vehicle. As the vehicle speed detection means 44, for example, a vehicle speed sensor or the like can be used. For example, the vehicle speed sensor detects the vehicle speed based on the rotation of the output shaft of the transmission 70 mounted on the vehicle, and transmits the detection result to the ECU 50.

ECU50は、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リードオンリメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)等から構成された電子制御ユニット(Electronic Control Unit)である。ECU50は、加振手段30の動作を制御する。ECU50は、放熱量判定手段52と、時間取得手段54と、時間判定手段55と、加振制御手段56と、を備える。   The ECU 50 is an electronic control unit (Electronic Control Unit) composed of a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory) and the like. The ECU 50 controls the operation of the vibration means 30. The ECU 50 includes a heat release amount determination unit 52, a time acquisition unit 54, a time determination unit 55, and an excitation control unit 56.

放熱量判定手段52は、内燃機関10の発熱量が熱交換器20の放熱量よりも大きいか否かを判定する。時間取得手段54は、車速検出手段44の検出結果が所定値以下になってからの経過時間を取得する。時間取得手段54は、例えばタイマ等から構成され、車速検出手段44の検出結果が所定値以下になると計測を開始し、当該所定値以下に保持された保持時間を計測する。それにより、時間取得手段54は、車速検出手段44の検出結果が所定値以下になってからの経過時間を取得することができる。時間判定手段55は、時間取得手段54の取得結果が所定時間以上であるか否かを判定する。加振制御手段56は、放熱量判定手段52の判定結果と時間判定手段55の判定結果とに基づいて、熱交換器20が加振されるように加振手段30を制御する。   The heat release amount determination means 52 determines whether or not the heat generation amount of the internal combustion engine 10 is larger than the heat release amount of the heat exchanger 20. The time acquisition unit 54 acquires an elapsed time after the detection result of the vehicle speed detection unit 44 becomes a predetermined value or less. The time acquisition unit 54 includes, for example, a timer, and starts measurement when the detection result of the vehicle speed detection unit 44 becomes a predetermined value or less, and measures the holding time held below the predetermined value. Thereby, the time acquisition means 54 can acquire the elapsed time after the detection result of the vehicle speed detection means 44 becomes a predetermined value or less. The time determination unit 55 determines whether the acquisition result of the time acquisition unit 54 is equal to or longer than a predetermined time. The vibration control means 56 controls the vibration means 30 so that the heat exchanger 20 is vibrated based on the determination result of the heat release amount determination means 52 and the determination result of the time determination means 55.

電源60は、加振手段30およびECU50に電源を供給する。電源60としては、例えばバッテリ等を用いることができる。バッテリは、内燃機関10に接続された発電機(図示せず)に接続されている。発電機は、内燃機関10から回転力を付与されることにより電力を発生し、発生した電力をバッテリに供給する。発電機から供給された電力はバッテリに充電される。   The power source 60 supplies power to the vibration means 30 and the ECU 50. As the power supply 60, for example, a battery or the like can be used. The battery is connected to a generator (not shown) connected to the internal combustion engine 10. The generator generates electric power when a rotational force is applied from the internal combustion engine 10 and supplies the generated electric power to the battery. The battery is charged with the electric power supplied from the generator.

変速機70は、内燃機関10のクランクシャフト(図示せず)と車両の車軸(図示せず)との間に接続されている。変速機70は、クランクシャフトから動力を受け取り、車軸へ出力する。このとき、クランクシャフトの回転速度は、変速機70の減速比に応じた回転速度に変速されて、車軸に出力される。変速機70としては、特に限定されないが、例えば、運転者の操作により減速比を段階的に変更する変速機、運転者の操作によらず自動的に減速比を段階的に変更する自動変速機(AT)等を用いることができる。   The transmission 70 is connected between a crankshaft (not shown) of the internal combustion engine 10 and a vehicle axle (not shown). The transmission 70 receives power from the crankshaft and outputs it to the axle. At this time, the rotational speed of the crankshaft is changed to a rotational speed corresponding to the reduction ratio of the transmission 70 and output to the axle. Although it does not specifically limit as the transmission 70, For example, the transmission which changes a reduction ratio in steps according to a driver's operation, The automatic transmission which changes a reduction ratio in steps automatically regardless of a driver's operation (AT) or the like can be used.

続いて、放熱量判定手段52の判定方法について詳細に説明する。まず、内燃機関10の負荷率が上昇するに伴い、内燃機関10の発熱量は上昇する。この場合、熱交換器20が放熱しなければならない放熱量も上昇する。一方、車速が上昇した場合、熱交換器20のフィンにあたる単位時間当たりの外気量も増える。この場合、熱交換器20の放熱量は上昇する。つまり、内燃機関10の発熱量が熱交換器20の放熱量よりも大きくなるか否かは、車速と内燃機関10の負荷率とによって影響を受ける。図2は、車速と内燃機関10の負荷率との関係を示す模式図である。図2において、縦軸は車速を表し、横軸は内燃機関10の負荷率を表す。図2において、判定線75は、内燃機関10の発熱量と熱交換器20の放熱量とが等しくなる車速を表している。すなわち、判定線75より車速の遅い領域が、内燃機関10の発熱量が熱交換器20の放熱量より大きい領域である。   Next, the determination method of the heat release amount determination means 52 will be described in detail. First, as the load factor of the internal combustion engine 10 increases, the heat generation amount of the internal combustion engine 10 increases. In this case, the heat radiation amount that the heat exchanger 20 must radiate also increases. On the other hand, when the vehicle speed increases, the amount of outside air per unit time corresponding to the fins of the heat exchanger 20 also increases. In this case, the heat dissipation amount of the heat exchanger 20 increases. That is, whether or not the heat generation amount of the internal combustion engine 10 is larger than the heat dissipation amount of the heat exchanger 20 is affected by the vehicle speed and the load factor of the internal combustion engine 10. FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between the vehicle speed and the load factor of the internal combustion engine 10. In FIG. 2, the vertical axis represents the vehicle speed, and the horizontal axis represents the load factor of the internal combustion engine 10. In FIG. 2, the determination line 75 represents the vehicle speed at which the heat generation amount of the internal combustion engine 10 and the heat dissipation amount of the heat exchanger 20 are equal. That is, a region where the vehicle speed is slower than the determination line 75 is a region where the heat generation amount of the internal combustion engine 10 is larger than the heat dissipation amount of the heat exchanger 20.

内燃機関10の発熱量が熱交換器20の放熱量より大きい領域については、あらかじめ計算または測定しておき、ECU50のROMがマップとして記憶しておけばよい。放熱量判定手段52は、負荷率検出手段42と車速検出手段44との検出結果に基づいて、ROMが記憶しているマップを参照することにより、内燃機関10の発熱量が熱交換器20の放熱量よりも大きいか否かを判定することができる。   A region where the heat generation amount of the internal combustion engine 10 is larger than the heat dissipation amount of the heat exchanger 20 may be calculated or measured in advance and stored in the ROM of the ECU 50 as a map. The heat release amount determination means 52 refers to the map stored in the ROM based on the detection results of the load factor detection means 42 and the vehicle speed detection means 44, so that the heat generation amount of the internal combustion engine 10 is reduced by the heat exchanger 20. It can be determined whether or not it is larger than the heat dissipation amount.

続いて、熱交換器システム100の動作について説明する。図3は、加振手段30が動作するまでのECU50の動作の一例を示すフローチャートである。例えば、熱交換器システム100が搭載された車両の運転が開始されると、負荷率検出手段42および車速検出手段44はそれぞれ、内燃機関10の負荷率および車両の車速を検出して、ECU50に伝える。   Subsequently, the operation of the heat exchanger system 100 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the ECU 50 until the vibration means 30 operates. For example, when the operation of the vehicle on which the heat exchanger system 100 is mounted is started, the load factor detection means 42 and the vehicle speed detection means 44 detect the load factor of the internal combustion engine 10 and the vehicle speed of the vehicle, respectively, and send it to the ECU 50. Tell.

次いで、放熱量判定手段52は、負荷率が所定値以上(例えば、90%以上)であるか否かを判定する(ステップS1)。ステップS1において負荷率が所定値以上であると判定された場合、放熱量判定手段52は、マップから当該負荷率に相当する車速の判定値を読み込む(ステップS2)。例えば、図2に示すように、内燃機関10の負荷率が75aの場合、放熱量判定手段52は、負荷率75aに相当する車速75bを判定値として読み込む。   Next, the heat release amount determination means 52 determines whether or not the load factor is a predetermined value or more (for example, 90% or more) (step S1). When it is determined in step S1 that the load factor is equal to or greater than the predetermined value, the heat release amount determination means 52 reads a vehicle speed determination value corresponding to the load factor from the map (step S2). For example, as shown in FIG. 2, when the load factor of the internal combustion engine 10 is 75a, the heat release amount determination means 52 reads the vehicle speed 75b corresponding to the load factor 75a as a determination value.

次いで、放熱量判定手段52は、車速が判定値以下であるか否かを判定する(ステップS3)。ステップS3において車速が判定値以下であると判定された場合には、放熱量判定手段52は、内燃機関10の発熱量が熱交換器20の放熱量よりも大きいと判定する。次いで、時間取得手段54は、車速検出手段44の検出結果が判定値以下になってからの経過時間を取得する(ステップS4)。次いで、時間判定手段55は、時間取得手段54の取得結果が所定時間以上(例えば、10秒以上)であるか否かを判定する(ステップS5)。ステップS5において、時間取得手段54の取得結果が所定時間以上であると判定された場合には、加振制御手段56は、熱交換器20を加振するように加振手段30を制御する(ステップS6)。その後、ECU50は、フローチャートの実行を終了する。   Next, the heat release amount determination means 52 determines whether or not the vehicle speed is equal to or less than a determination value (step S3). When it is determined in step S3 that the vehicle speed is equal to or less than the determination value, the heat release amount determination unit 52 determines that the heat generation amount of the internal combustion engine 10 is larger than the heat release amount of the heat exchanger 20. Next, the time acquisition unit 54 acquires an elapsed time after the detection result of the vehicle speed detection unit 44 becomes equal to or less than the determination value (step S4). Next, the time determination unit 55 determines whether or not the acquisition result of the time acquisition unit 54 is a predetermined time or more (for example, 10 seconds or more) (step S5). In step S5, when it is determined that the acquisition result of the time acquisition unit 54 is equal to or longer than the predetermined time, the vibration control unit 56 controls the vibration unit 30 to vibrate the heat exchanger 20 ( Step S6). Thereafter, the ECU 50 ends the execution of the flowchart.

一方、ステップS1において負荷率が所定値以上であると判定されなかった場合には、時間取得手段54は、前回のフローチャートの実行の際に取得した取得時間がある場合には、それを消去する(ステップS7)。次いで、ECU50はフローチャートの実行を終了する。また、ステップS3において車速が判定値以下であると判定されなかった場合には、時間取得手段54は、前回のフローチャートの実行の際に取得した取得時間がある場合には、それを消去する(ステップS7)。次いで、ECU50は、フローチャートの実行を終了する。また、ステップS5において時間取得手段54の取得結果が所定時間以上であると判定されなかった場合には、ECU50は、フローチャートの実行を終了する。   On the other hand, if it is not determined in step S1 that the load factor is equal to or greater than the predetermined value, the time acquisition unit 54 deletes the acquisition time acquired at the time of execution of the previous flowchart, if any. (Step S7). Next, the ECU 50 ends the execution of the flowchart. If it is not determined in step S3 that the vehicle speed is equal to or lower than the determination value, the time acquisition unit 54 deletes the acquisition time acquired when the previous flowchart is executed (if it is acquired) ( Step S7). Next, the ECU 50 ends the execution of the flowchart. If it is not determined in step S5 that the acquisition result of the time acquisition unit 54 is equal to or longer than the predetermined time, the ECU 50 ends the execution of the flowchart.

本実施例に係る熱交換器システム100によれば、加振手段30を備えていることから、熱交換器20のフィンの周囲に温度境界層が形成されることが抑制される。それにより、熱交換器20の熱交換効率が向上する。また、放熱量判定手段52および加振制御手段56を備えていることから、内燃機関10の発熱量が熱交換器20の放熱量よりも大きい場合に、加振手段30が加振される。この場合、加振手段30を常に作動させる場合に比較して、加振手段30を作動させるための電源60の負荷が少なくて済むため、車両の燃費が向上する。また、時間取得手段54および時間判定手段55をさらに備えていることから、内燃機関10の発熱量が熱交換器20の放熱量よりも大きくなってから所定時間経過後に、加振手段30が加振される。この場合、時間取得手段54および時間判定手段55を備えていない場合に比較して、さらに車両の燃費を向上することができる。   According to the heat exchanger system 100 according to the present embodiment, since the vibration means 30 is provided, the formation of a temperature boundary layer around the fins of the heat exchanger 20 is suppressed. Thereby, the heat exchange efficiency of the heat exchanger 20 improves. In addition, since the heat radiation amount determination means 52 and the vibration control means 56 are provided, the vibration means 30 is vibrated when the heat generation amount of the internal combustion engine 10 is larger than the heat radiation amount of the heat exchanger 20. In this case, since the load of the power source 60 for operating the vibration means 30 is less than when the vibration means 30 is always operated, the fuel efficiency of the vehicle is improved. In addition, since the time acquisition means 54 and the time determination means 55 are further provided, the vibration excitation means 30 is added after a predetermined time has elapsed since the heat generation amount of the internal combustion engine 10 is larger than the heat dissipation amount of the heat exchanger 20. Shake. In this case, the fuel consumption of the vehicle can be further improved as compared with the case where the time acquisition unit 54 and the time determination unit 55 are not provided.

続いて、本発明の第2実施例に係る熱交換器システム100aについて説明する。図4は、第2実施例に係る熱交換器システム100aの全体構成を示すブロック図である。図4に示すように、熱交換器システム100aは、ECU50の代わりにECU50aを備える点、および変速機70の代わりに変速機70aを備える点において、図1に示す熱交換器システム100と異なる。その他の構成は、図1に示す熱交換器システム100と同様のため、説明を省略する。   Then, the heat exchanger system 100a which concerns on 2nd Example of this invention is demonstrated. FIG. 4 is a block diagram showing the overall configuration of the heat exchanger system 100a according to the second embodiment. As shown in FIG. 4, the heat exchanger system 100 a is different from the heat exchanger system 100 shown in FIG. 1 in that an ECU 50 a is provided instead of the ECU 50 and a transmission 70 a is provided instead of the transmission 70. Other configurations are the same as those of the heat exchanger system 100 shown in FIG.

ECU50aは、放熱量判定手段52aと、加振制御手段56aと、登坂判定手段58と、を備える。放熱量判定手段52aは、内燃機関10の発熱量が熱交換器20の放熱量よりも大きいか否かを判定する。加振制御手段56aは、放熱量判定手段52aの判定結果に基づいて、熱交換器20が加振されるように加振手段30を制御する。   The ECU 50a includes a heat release amount determination unit 52a, an excitation control unit 56a, and an uphill determination unit 58. The heat release amount determination unit 52a determines whether or not the heat generation amount of the internal combustion engine 10 is larger than the heat release amount of the heat exchanger 20. The vibration control unit 56a controls the vibration unit 30 so that the heat exchanger 20 is vibrated based on the determination result of the heat release amount determination unit 52a.

登坂判定手段58は、車両が登坂状態にあるか否かを判定する。登坂判定手段58としては、車両が登坂状態にあるか否かを判定できるものであれば、特に限定されない。登坂判定手段58としては、例えば、一般的なATに利用される登坂判定手段を用いることができる。例えば、登坂判定手段58は、平地走行時における車速および内燃機関10の負荷率の関係を示すマップをあらかじめROMに記憶しておく。そして、車両が登坂状態である場合には、車速が同じ平地走行時における内燃機関10の負荷率と比較して、内燃機関10の負荷率は上昇する。つまり、登坂判定手段58は、車速検出手段44の検出結果と負荷率検出手段42の検出結果とあらかじめROM記憶しておいたマップとを参照することにより、車両が登坂状態にあると判定することができる。   The uphill determination means 58 determines whether or not the vehicle is in an uphill state. The climbing determination means 58 is not particularly limited as long as it can determine whether or not the vehicle is in an uphill state. As the uphill determination means 58, for example, an uphill determination means used for a general AT can be used. For example, the uphill determination means 58 stores in advance a map indicating the relationship between the vehicle speed and the load factor of the internal combustion engine 10 when traveling on flat ground in the ROM. When the vehicle is in an uphill state, the load factor of the internal combustion engine 10 is increased compared to the load factor of the internal combustion engine 10 when the vehicle speed is traveling on a flat ground. That is, the uphill determination means 58 determines that the vehicle is in the uphill state by referring to the detection result of the vehicle speed detection means 44, the detection result of the load factor detection means 42, and the map stored in the ROM in advance. Can do.

変速機70aとしては、ATを用いることが好ましい。この場合、ATが有する登坂判定手段を登坂判定手段58として利用することができる。   An AT is preferably used as the transmission 70a. In this case, the uphill determination means possessed by the AT can be used as the uphill determination means 58.

続いて、放熱量判定手段52aの判定方法について詳細に説明する。内燃機関10の発熱量が熱交換器20の放熱量よりも大きくなるか否かは、車速と内燃機関10の負荷率とによって影響を受けることは、既に図2において説明したとおりである。ここで、一般に車両が登坂状態にある場合には、平地走行時に比較して、内燃機関10の負荷率が大きくなり、車速は小さくなることから、内燃機関10の発熱量が熱交換器20の放熱量よりも大きくなることが多い。つまり、車両が登坂状態にあるか否かを判定することにより、内燃機関10の発熱量が熱交換器20の放熱量よりも大きくなるか否かを判定することができる。そこで、本実施例に係る熱交換器システム100aにおいては、負荷率検出手段42の検出結果が所定値以上であり、かつ車両が登坂状態にあると登坂判定手段58により判定された場合に、放熱量判定手段52aは、内燃機関10の発熱量が熱交換器20の放熱量よりも大きいと判定する。   Next, the determination method of the heat release amount determination unit 52a will be described in detail. As already described with reference to FIG. 2, whether or not the heat generation amount of the internal combustion engine 10 is greater than the heat release amount of the heat exchanger 20 is affected by the vehicle speed and the load factor of the internal combustion engine 10. Here, in general, when the vehicle is in an uphill state, the load factor of the internal combustion engine 10 is increased and the vehicle speed is reduced as compared to when the vehicle is traveling on flat ground. It often becomes larger than the amount of heat dissipation. That is, by determining whether or not the vehicle is in an uphill state, it is possible to determine whether or not the heat generation amount of the internal combustion engine 10 is greater than the heat dissipation amount of the heat exchanger 20. Therefore, in the heat exchanger system 100a according to the present embodiment, when the detection result of the load factor detection unit 42 is equal to or greater than a predetermined value and the uphill determination unit 58 determines that the vehicle is in the uphill state, the release is performed. The heat amount determination means 52a determines that the heat generation amount of the internal combustion engine 10 is larger than the heat release amount of the heat exchanger 20.

続いて、熱交換器システム100aの動作について説明する。図5は、加振手段30が動作するまでのECU50aの動作の一例を示すフローチャートである。例えば、熱交換器システム100aが搭載された車両の運転が開始されると、負荷率検出手段42および車速検出手段44はそれぞれ、内燃機関10の負荷率および車両の車速を検出して、ECU50aに伝える。   Next, the operation of the heat exchanger system 100a will be described. FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the ECU 50a until the vibration means 30 operates. For example, when the operation of the vehicle on which the heat exchanger system 100a is mounted is started, the load factor detecting means 42 and the vehicle speed detecting means 44 detect the load factor of the internal combustion engine 10 and the vehicle speed of the vehicle, respectively, and send it to the ECU 50a. Tell.

次いで、放熱量判定手段52aは、負荷率が所定値以上(例えば、90%以上)であるか否かを判定する(ステップS8)。ステップS8において負荷率が所定値以上であると判定された場合には、登坂判定手段58は、車両が登坂状態にあるか否かを判定する(ステップS9)。ステップS9において車両が登坂状態にあると判定された場合には、放熱量判定手段52aは、内燃機関10の発熱量が熱交換器20の放熱量よりも大きいと判定することができる。次いで、加振制御手段56aは、熱交換器20を加振するように加振手段30を制御する(ステップS10)。その後、ECU50aは、フローチャートの実行を終了する。   Next, the heat release amount determination means 52a determines whether or not the load factor is a predetermined value or more (for example, 90% or more) (step S8). When it is determined in step S8 that the load factor is equal to or greater than the predetermined value, the climbing determination unit 58 determines whether or not the vehicle is in the climbing state (step S9). When it is determined in step S9 that the vehicle is in the uphill state, the heat release amount determination unit 52a can determine that the heat generation amount of the internal combustion engine 10 is larger than the heat release amount of the heat exchanger 20. Next, the vibration control unit 56a controls the vibration unit 30 to vibrate the heat exchanger 20 (step S10). Thereafter, the ECU 50a ends the execution of the flowchart.

一方、ステップS8において負荷率が所定値以上であると判定されなかった場合には、ECU50aは、フローチャートの実行を終了する。また、ステップS9において車両が登坂状態にあると判定されなかった場合には、ECU50aは、フローチャートの実行を終了する。   On the other hand, when it is not determined in step S8 that the load factor is equal to or greater than the predetermined value, the ECU 50a ends the execution of the flowchart. If it is not determined in step S9 that the vehicle is in an uphill state, the ECU 50a ends the execution of the flowchart.

本実施例に係る熱交換器システム100aによれば、加振手段30を備えていることから、熱交換器20の放熱用フィンの周囲に温度境界層が形成されることが抑制される。それにより、熱交換器20の熱交換効率が向上する。また、放熱量判定手段52a、加振制御手段56aおよび登坂判定手段58を備えていることから、内燃機関10の発熱量が熱交換器20の放熱量よりも大きい場合に、加振手段30が加振される。この場合、加振手段30を常に作動させる場合に比較して、加振手段30を作動させるための電源60の負荷が少なくて済むため、車両の燃費が向上する。   According to the heat exchanger system 100a according to the present embodiment, since the vibration means 30 is provided, the formation of the temperature boundary layer around the heat dissipating fins of the heat exchanger 20 is suppressed. Thereby, the heat exchange efficiency of the heat exchanger 20 improves. Further, since the heat radiation amount determination means 52a, the vibration control means 56a, and the climbing slope determination means 58 are provided, when the heat generation amount of the internal combustion engine 10 is larger than the heat radiation amount of the heat exchanger 20, the vibration means 30 is Excited. In this case, since the load of the power source 60 for operating the vibration means 30 is less than when the vibration means 30 is always operated, the fuel efficiency of the vehicle is improved.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

本発明の第1実施例に係る熱交換器システムの全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the heat exchanger system which concerns on 1st Example of this invention. 実施例1に係る車速と内燃機関の負荷率との関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the vehicle speed which concerns on Example 1, and the load factor of an internal combustion engine. 実施例1に係るECUの動作の一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of an operation of the ECU according to the first embodiment. 第2実施例に係る熱交換器システムの全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the heat exchanger system which concerns on 2nd Example. 第2実施例に係るECUの動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of operation | movement of ECU which concerns on 2nd Example.

符号の説明Explanation of symbols

10 内燃機関
20 熱交換器
30 加振手段
42 負荷率検出手段
44 車速検出手段
50 ECU
52 放熱量判定手段
54 時間取得手段
55 時間判定手段
56 加振制御手段
58 登坂判定手段
60 電源
70 変速機
100 熱交換器システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 20 Heat exchanger 30 Excitation means 42 Load factor detection means 44 Vehicle speed detection means 50 ECU
52 Heat release amount determination means 54 Time acquisition means 55 Time determination means 56 Excitation control means 58 Climbing determination means 60 Power supply 70 Transmission 100 Heat exchanger system

Claims (4)

車両に搭載される内燃機関に用いられる熱交換器システムであって、
前記内燃機関に接続された熱交換器と、
前記熱交換器に接続され、前記熱交換器の熱伝達率を向上させるために前記熱交換器を加振する加振手段と、
前記内燃機関の発熱量が前記熱交換器の放熱量よりも大きいか否かを判定する放熱量判定手段と、
前記放熱量判定手段の判定結果に基づいて、前記熱交換器を加振するように前記加振手段を制御する加振制御手段と、を備えることを特徴とする熱交換器システム。
A heat exchanger system used in an internal combustion engine mounted on a vehicle,
A heat exchanger connected to the internal combustion engine;
An excitation means connected to the heat exchanger for exciting the heat exchanger to improve the heat transfer coefficient of the heat exchanger;
A heat release amount determination means for determining whether or not a heat generation amount of the internal combustion engine is larger than a heat release amount of the heat exchanger;
And a vibration control means for controlling the vibration means to vibrate the heat exchanger based on the determination result of the heat radiation amount determination means.
前記内燃機関の負荷率を検出する負荷率検出手段と、
前記車両の速度を検出する車速検出手段と、をさらに備え、
前記放熱量判定手段は、前記負荷率検出手段の検出結果が所定値以上であり、かつ前記車速検出手段の検出結果が所定値以下である場合に、前記内燃機関の発熱量が前記熱交換器の放熱量よりも大きいと判定することを特徴とする請求項1記載の熱交換器システム。
Load factor detecting means for detecting a load factor of the internal combustion engine;
Vehicle speed detection means for detecting the speed of the vehicle,
When the detection result of the load factor detection means is equal to or greater than a predetermined value and the detection result of the vehicle speed detection means is equal to or less than a predetermined value, the heat release amount determination means determines the amount of heat generated by the internal combustion engine as the heat exchanger. The heat exchanger system according to claim 1, wherein the heat exchanger system is determined to be larger than the heat release amount.
前記内燃機関の負荷率を検出する負荷率検出手段と、
前記車両の速度を検出する車速検出手段と、
前記車速検出手段の検出結果が所定値以下になってからの経過時間を取得する時間取得手段と、
前記時間取得手段の取得結果が所定時間以上であるか否かを判定する時間判定手段と、をさらに備え、
前記放熱量判定手段は、前記負荷率検出手段の検出結果が所定値以上であり、かつ前記車速検出手段の検出結果が所定値以下である場合に、前記内燃機関の発熱量が前記熱交換器の放熱量よりも大きいと判定し、
前記加振制御手段は、前記放熱量判定手段により前記内燃機関の発熱量が前記熱交換器の放熱量よりも大きいと判定され、かつ、前記時間取得手段の取得結果が所定時間以上であると前記時間判定手段により判定された場合に、前記熱交換器が加振されるように前記加振手段を制御することを特徴とする請求項1記載の熱交換器システム。
Load factor detecting means for detecting a load factor of the internal combustion engine;
Vehicle speed detection means for detecting the speed of the vehicle;
Time acquisition means for acquiring an elapsed time after the detection result of the vehicle speed detection means becomes a predetermined value or less;
A time determination means for determining whether or not the acquisition result of the time acquisition means is a predetermined time or more,
When the detection result of the load factor detection means is equal to or greater than a predetermined value and the detection result of the vehicle speed detection means is equal to or less than a predetermined value, the heat release amount determination means determines the amount of heat generated by the internal combustion engine as the heat exchanger. Is determined to be greater than
The vibration control means determines that the heat generation amount of the internal combustion engine is larger than the heat dissipation amount of the heat exchanger by the heat dissipation amount determination means, and the acquisition result of the time acquisition means is a predetermined time or more. 2. The heat exchanger system according to claim 1, wherein the vibration exciter is controlled so that the heat exchanger is vibrated when it is determined by the time determination unit.
前記内燃機関の負荷率を検出する負荷率検出手段と、
前記車両が登坂状態にあるか否かを判定する登坂状態判定手段と、をさらに備え、
前記放熱量判定手段は、前記負荷率検出手段の検出結果が所定値以上であり、かつ前記車両が登坂状態にあると前記登坂状態判定手段により判定された場合に、前記内燃機関の発熱量が前記熱交換器の放熱量よりも大きいと判定することを特徴とする請求項1記載の熱交換器システム。
Load factor detecting means for detecting a load factor of the internal combustion engine;
An uphill state determination means for determining whether or not the vehicle is in an uphill state,
The heat dissipation amount determination means determines the amount of heat generated by the internal combustion engine when the detection result of the load factor detection means is equal to or greater than a predetermined value and the climbing state determination means determines that the vehicle is in an uphill state. The heat exchanger system according to claim 1, wherein the heat exchanger system is determined to be larger than a heat release amount of the heat exchanger.
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CN102679800A (en) * 2012-05-11 2012-09-19 武汉工程大学 Adjustable pulsating flow enhanced heat transfer heat exchanger

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