JP2015175295A - エンジン冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも燃費の悪化を防止することができるエンジン冷却システムを提供する。
【解決手段】環状に接続されたラジエータ３、ウォータポンプ４、エンジン本体５及びサーモスタット６と、ウォータポンプ４、エンジン本体５及び水冷式のＥＧＲクーラー７とを冷却水８がそれぞれ循環する冷却回路９と、エンジン本体５を駆動源とする冷却ファン１０とを備えており、ＥＧＲクーラー７の下流側の冷却回路９に、ラジエータ３の入口へ分岐可能な流路切替手段２４を設置して、冷却水８ａの温度が、サーモスタット６の開弁温度Ｓよりも低温に設定されたしきい温度Ｘ超であるときは、ラジエータ３の入口側へ流路を切り替えるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明はエンジン冷却システムに関し、更に詳しくは、従来よりも燃費の悪化を防止することができるエンジン冷却システムに関する。

車両に搭載されているエンジン冷却システムは、環状に接続されたラジエータ、ウォータポンプ、エンジン本体及びウォータポンプの吸入口へ分岐するサーモスタットと、同じく環状に接続されたウォータポンプ、エンジン本体及び水冷式のＥＧＲクーラーとを、冷却水がそれぞれ循環する冷却回路を備えている（例えば、特許文献１を参照）。

このサーモスタットは、冷却水の温度に応じて開閉弁することで、冷却水の流路を切り替える機能を有している。具体的には、冷却水の温度が予め設定されたしきい値（以下、「開弁温度」という。）よりも低いときには閉弁して、エンジン本体の暖機を促進するために、ラジエータをバイパスする流路を開通する一方で、その開弁温度よりも高いときには開弁して、エンジン本体やＥＧＲクーラーを冷却するために、ラジエータに流入する流路を開通する。ラジエータに送られた冷却水は、車両の走行により生じる車速風と、冷却ファンによる冷却風とを利用して冷却される。

この冷却ファンには、ラジエータを通過する空気の温度に応じてファンの回転数を制御するバイメタル式の冷却ファンが用いられている。このバイメタル式の冷却ファンは、空気の温度が設定温度を超えるとファンの回転数が急激に増加し、その後は空気の温度が所定の温度に低下するまでファンが停止しないという特性を有している。

そのため、冷却ファンがエンジン本体により駆動されるトラックなどの大型自動車では、サーモスタットの閉弁中にエンジン本体やＥＧＲクーラーで昇温された冷却水の温度が開弁温度を超えると、ラジエータに高温の冷却水が一気に流入して、ラジエータを通過する空気の温度が上昇するため、冷却ファンが長時間に渡り高回転数で回転駆動することになり、燃費が悪化してしまうという問題がある。

このような問題を解決するために、本発明者が鋭意研究を進めたところ、冷却ファンのファンの回転数に影響するラジエータの冷却水量に対しては、エンジン本体等における放熱量よりもＥＧＲクーラーからの放熱量の方が強い相関関係を有することを見いだし、本発明を完成するに至ったものである。

特開２００２−２２７６４６号公報

本発明の目的は、従来よりも燃費の悪化を防止することができるエンジン冷却システムを提供することにある。

上記の目的を達成する本発明のエンジン冷却システムは、環状に接続されたラジエータ、ウォータポンプ、エンジン本体及び前記ウォータポンプの吸入口へ分岐するサーモスタットと、前記ウォータポンプ、前記エンジン本体及び水冷式のＥＧＲクーラーとを、冷却水がそれぞれ循環する冷却回路と、前記エンジン本体を駆動源とする前記ラジエータに対向して配置された冷却ファンとを備えたエンジン冷却システムにおいて、前記ＥＧＲクーラーの下流側の前記冷却回路に、前記ラジエータの入口へ分岐可能な流路切替手段を設置し、前記流路切替手段は、前記ＥＧＲクーラーを通過後の前記冷却水の温度が、前記サーモスタットが前記冷却水の流路を前記ラジエータへ開通させる開弁温度よりも低温であって、予め設定されたしきい温度超であるときは、前記ラジエータの入口側へ流路を切り替えることを特徴とするものである。

本発明のエンジン冷却システムによれば、サーモスタットの閉弁中にエンジン本体及びＥＧＲクーラーにおいて昇温された冷却水を、ラジエータでの放熱により徐々に冷却するようにしたので、冷却水の温度上昇が抑えられてサーモスタットが開弁することがなくなり、冷却ファンの運転が最低回転数の近傍に抑制されるため、従来よりも燃費の悪化を防止することができる。

本発明の第１の実施形態からなるエンジン冷却システムの構成図である。 本発明の第２の実施形態からなるエンジン冷却システムの構成図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態からなるエンジン冷却システムを示す。

このエンジン冷却システム１Ａは、車両に搭載されたディーゼルエンジン２を冷却対象とするものであり、車両の前面に配置されたラジエータ３、ウォーターポンプ４、エンジン本体５及びサーモスタット６の間と、ウォーターポンプ４、エンジン本体５及び水冷式のＥＧＲクーラー７の間とを、冷却水８がそれぞれ強制循環する冷却回路９を備えている。

サーモスタット６は、エンジン本体５から流出した冷却水８ｂの温度が開弁温度Ｓよりも低いときには閉弁して、冷却水８ｂにラジエータ３をバイパスさせる一方で、その開弁温度Ｓよりも高いときには開弁して、冷却水８ｂをラジエータ３に流入させる。ラジエータ３に流入した冷却水８ｂは、車両の走行により生じる車速風と、ラジエータ３の後方に対向して配置された冷却ファン１０による冷却風とを利用して冷却される。

この冷却ファン１０には、エンジン本体５により回転駆動されるバイメタル式の冷却ファンが用いられており、ラジエータ３を通過する空気の温度に応じてファンの回転数を制御するようになっている。

ディーゼルエンジン２においては、吸気通路１１へ吸入された空気Ａは、吸入空気１２となって図示しないエアクリーナーを通過してからターボチャージャー１３のコンプレッサー１４により圧縮され、インタークーラー１５で冷却された後にインテークマニホールド１６を経てエンジン本体５に供給される。

エンジン本体５に供給された吸入空気１１は、気筒内で噴射燃料と混合・燃焼して熱エネルギーを発生させた後に、燃焼ガス１７となってエキゾーストマニホールド１８から排気通路１９へ排気されるが、その一部は吸気通路１１に延びるＥＧＲ通路２０にＥＧＲガス２１となって分流する。ＥＧＲガス２１は、ＥＧＲクーラー７により冷却された後に、ＥＧＲバルブ２２により流量を調整される。

一方で、ＥＧＲ通路２０に分流しなかった燃焼ガス１７は、ターボチャージャー１３のタービン２３を回転駆動させた後に、排ガスＧとなって大気中へ放出される。

このようなエンジン冷却システム１Ａにおいて、ＥＧＲクーラー７の下流側の冷却回路９の途中には、ラジエータ３の入口へ分岐可能な流路切替手段２４が設置されている。この流路切替手段２４は、ＥＧＲクーラー７から流出した冷却水８ａの温度が、予め設定されたしきい温度Ｘ以下であるときは、ウォーターポンプ４の吸入口への流路を開通する一方で、しきい温度Ｘを超えたときには、流路をラジエータ３の入口へ切り替える機能を有している。この流路切替手段２４におけるしきい温度Ｘは、サーモスタット６の開弁温度Ｓよりも低温側に設定される。

このように構成することで、サーモスタット６の閉弁中にエンジン本体５及びＥＧＲクーラー７において昇温された冷却水８ａがラジエータ３に流入して、ラジエータ３での放熱により徐々に冷却されるので、冷却回路９を流れる冷却水８の温度上昇が抑えられてサーモスタット６が開弁することがなくなり、冷却ファン１０の運転がほぼ最低回転数のレベルに抑制されるため、従来よりも車両の燃費の悪化を防止することができるのである。

また、サーモスタット６の開弁温度Ｓよりも低温となった冷却水８ａが、ＥＧＲクーラー７からラジエータ３に流入するので、サーモスタット６の前後の圧力差が減少する。そのため、サーモスタット６における圧力差に起因する開弁温度Ｓの設定値からの上昇が抑制されるので、水温ハンチングやオーバーヒートの発生を防止することもできる。

上記の流路切替手段２４としては、三方分岐型のサーモスタットが好ましく例示されるが、バタフライバルブ式やロータリーバルブ式の電動バルブを用いることもできる。そのような電動バルブとしては、流路切替手段２４の上流側の冷却回路９に設置した温度センサの測定値に応じて、制御手段であるＥＣＵにより開閉が制御される電動三方弁などが例示される。

図２は、本発明の第２の実施形態からなるエンジン冷却システムを示す。なお、図１と同じ部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

このエンジン冷却システム１Ｂは、ＥＧＲクーラー７と流路切替手段２４との間に、冷却水８ａを放熱させる熱交換器２５を介設したものである。この熱交換器２５としては、車両における車内暖房用のヒーター（ヒーターコア）が好ましく例示される。

このように熱交換器２５を介設することで、ＥＧＲクーラー７から流出した冷却水８ａが、熱交換器２５における熱交換により更に冷却されるため、上述した本発明の効果の向上と、廃熱の有効利用とを図ることができる。

本発明のエンジン冷却システム１Ａ、１Ｂは、冷却ファン１０がエンジン本体５により回転駆動される貨物自動車や乗合自動車などの大型車両に好適に搭載される。

１Ａ、１Ｂ エンジン冷却システム
２ ディーゼルエンジン
３ ラジエータ
４ ウォーターポンプ
５ エンジン本体
６ サーモスタット
７ ＥＧＲクーラー
８ 冷却水
９ 冷却回路
１０ 冷却ファン
２４ 流路切替手段
２５ 熱交換器

Claims (4)

1. 環状に接続されたラジエータ、ウォータポンプ、エンジン本体及び前記ウォータポンプの吸入口へ分岐するサーモスタットと、前記ウォータポンプ、前記エンジン本体及び水冷式のＥＧＲクーラーとを、冷却水がそれぞれ循環する冷却回路と、
   前記エンジン本体を駆動源とする前記ラジエータに対向して配置された冷却ファンとを備えたエンジン冷却システムにおいて、
   前記ＥＧＲクーラーの下流側の前記冷却回路に、前記ラジエータの入口へ分岐可能な流路切替手段を設置し、
   前記流路切替手段は、前記ＥＧＲクーラーを通過後の前記冷却水の温度が、前記サーモスタットが前記冷却水の流路を前記ラジエータへ開通させる開弁温度よりも低温であって、予め設定されたしきい温度超であるときは、前記ラジエータの入口側へ流路を切り替えることを特徴とするエンジン冷却システム。
2. 前記ＥＧＲクーラーと前記流路切替手段との間の前記冷却回路に、熱交換器を介設した請求項１に記載のエンジン冷却システム。
3. 前記流路切替手段がサーモスタットである請求項１又は２に記載のエンジン冷却システム。
4. 前記流路切替手段が、前記冷却回路に設置された温度センサと、電動バルブと、前記温度センサの測定値に基づいて前記電動バルブを制御する制御手段とからなる請求項１又は２に記載のエンジン冷却システム。

Images