JP2015508867A - デュアルラジエータエンジン冷却モジュール−シングル冷却液ループ - Google Patents

Abstract

【課題】シングル冷却液ループ内で並列に設置されるデュアルラジエータアセンブリを有して、エンジン冷却を向上させる自動車用エンジン冷却システムを提供する。【解決手段】第１のラジエータモジュール２８の例示の構造は、第１のラジエータユニット１００、第２のラジエータユニット１０２、上入口ホースアセンブリ１０４、および、下出口ホースアセンブリ１０６を有するデュアルラジエータアセンブリ８０を含んでいる。第１のラジエータユニット１００と第２のラジエータユニット１０２は、冷却システム内の第１の流体回路において使用されるように構成されたデュアルラジエータアセンブリ８０を構成するよう、並列に設置される。【選択図】図２

Description

本開示は、一般に自動車用エンジン冷却システムに関し、詳細には、このようなエンジン冷却システムのためのシングルループデュアルラジエータ冷却モジュールに関する。

本セクションの記載内容は本開示に関連する背景情報を提示しているに過ぎず、従来技術を構成するものではない。

自動車に最適性能を得るためにより優れた牽引能力とエンジン冷却とが必要とされており、厳格な排出規則を遵守するためにも、エンジンから冷却液への熱遮断の要求が高くなっている。よって、増大する熱遮断要求を満たすには、より大型のラジエータの使用が必要である。しかし、エンジン室内でエンジンの前方で利用可能な収容空間は限られており、常に大型ラジエータの使用が許されるわけではない。さらに、自動車のＨＶＡＣシステムのラジエータ、送風ファン、コンデンサを予め組み立てられたコンデンサ、ラジエータ、ファンモジュール（ＣＲＦＭ）アセンブリに含めるのが従来のやり方であるため、ラジエータの厚みを増やすのは実質上不可能である。

この状況に対処する試みとして、エンジン冷却用の第１の冷却回路と、変速機オイルおよび／またはＥＧＲ冷却などの補助要素冷却用の第２の冷却回路との間で熱遮断要件を分けるよう構成された冷却システムにおいて２つのラジエータを使用することが知られている。しかし、このようなデュアルラジエータ冷却システムは、独立した冷却回路毎に別個の水ポンプを設ける必要がある。したがって、従来技術の車両冷却システムの制限を克服し、最新の自動車の収容および熱遮断要件を満たす費用対効果の高い代替策を提供する必要性が未だに存在する。

このセクションは本開示の概要を説明するものであり、必ずしも本開示の全範囲または特徴および利点の全てを包括的に開示していない。

本開示の一態様は、並列に設置された第１のラジエータおよび第２のラジエータを有し、単一の水ポンプを備える車両冷却システムでの使用に適合されたデュアルラジエータモジュールを提供することにある。

本開示の関連する態様は、車両の冷却ファンの前方に位置する大型の第１のラジエータと車両のＨＶＡＣシステムの第１のラジエータとコンデンサとの間に配置された小型の第２のラジエータとを備えるデュアルラジエータモジュールを提供することにある。

本開示のこれらの態様およびその他の態様によれば、利用可能な収容空間に嵌合するように適合され、厚いシングルラジエータモジュールよりも空気制限値が低く、両ラジエータへ共通の冷却液流を提供する単一の水ポンプと共に使用するように構成されたデュアルラジエータモジュールが提供される。

その他の適用可能分野は、本明細書の説明から明らかとなろう。本概要の説明および具体例は単に例示を目的としており、本開示の範囲を限定することを意図していない。

ここに記載の図面は説明のために選択された例示の実施形態を示すものであり、本開示の範囲を限定することを目的としていない。全ての図面にわたって類似または同一の構成要素には同一の参照符号を付す。

本開示は、詳細な説明と添付図面とからより明確に理解されよう。

本教示に従って構成されたデュアルラジエータモジュールを備える自動車用冷却システムの図である。 本開示の例示的な実施形態に従って構成されたデュアルラジエータモジュールの後面斜視図である。 本開示のデュアルラジエータモジュールの前面斜視図である。 本開示のデュアルラジエータモジュールの上面斜視図である。 デュアルラジエータモジュールを備える冷却システムに関連する構成要素の配置を示す断面図である。 デュアルラジエータモジュールを備える冷却システムの構成要素の別の配置を示す断面図である。

図１は、自動車１２において使用される冷却システム１０を概略的に示す。冷却システム１０は、自動車１２の各種構成要素を熱的に管理するように動作可能である。この目的で、冷却システム１０は第１のまたは主要な流体回路１４と、第２のまたは補助的な流体回路１６とを備える。第１の流体回路１４は、自動車１２の内燃エンジン１８を熱的に管理するように構成され、第２の流体回路１６は、自動車１２に関連する１つ以上の補助要素２０を熱的に管理するように構成される。冷却システム１０は、共通冷却液を送り出すように動作可能な、両流体回路１４，１６に組み込まれるポンプ２２を備える。よって、流体回路１４，１６は冷却液の供給を共有している。拡張タンク（図示せず）は、流体回路１４，１６のそれぞれと関連するラジエータからの冷却液溢流を収容するために備えられていてもよい。

第１の流体回路１４は、エンジン１８の温度をサーモスタットで管理するように構成される。冷却液はポンプ２２によって、エンジン１８に関連する第１の熱交換装置２４に供給される。例えば、第１の熱交換装置２４は、エンジン１８周囲と内部で冷却液を循環させて、エンジン１８とエンジン１８を選択的に加熱または冷却する冷却液との間で熱を伝達するエンジン１８の冷却液ジャケットを備えてもよい。第１の熱交換装置２４の下流には、冷却液温度に応答して、第１のまたは主要なラジエータモジュール２８および第１のラジエータモジュール２８と並列な第１のラジエータバイパス３０の間で冷却液を選択的に導く第１のサーモスタットバルブまたはサーモスタット２６が設けられる。第１のサーモスタット２６は第１の熱交換装置２４の出口３４と流体連通する入口３２、第１のラジエータモジュール２８に至る入口３８と流体連通する第１の出口３６、第１のバイパス３０に至る入口４２と流体連通する第２の出口４０を備える。

冷却液の温度が第１の所定の温度値を下回ると、第１のサーモスタット２６は、冷却液が第１のラジエータモジュール２８を迂回し、例えばコールドスタート中にエンジン１８を暖機運転する際に使用できるように、冷却液を第１のバイパス３０を通ってポンプ２２へと戻すように機能する。冷却液が第１の所定の冷却液温度値に達すると、第１のサーモスタット２６は開放し始め、冷却液から第１のラジエータモジュール２８を通過する空気へと熱を伝達するために冷却液を第１のラジエータモジュール２８に流れさせる。第１のラジエータモジュール２８を通る空気流は、内蔵冷却ファン４４の動作および／または自動車１２の運動から生じる。ファン４４は付属駆動システムを介してエンジン１８によって駆動することができる、あるいはモータ駆動ユニットとすることができる。冷却液温度が上昇する際、第１のサーモスタット２６は、第１の熱交換装置２４から排出される冷却液の全量または相当量が、エンジン１８を所望の動作温度まで冷却する第１のラジエータモジュール２８に流れるように開放されたままである。

ポンプ２２に供給される冷却液の一部は第２の流体回路１６に供給されて、第２のサーモスタットバルブまたはサーモスタット４８の入口４６へ流れる。第２のサーモスタット４８は冷却液温度に応じて、並列な第２のラジエータモジュール５０および第２のラジエータバイパス５２間で冷却液を選択的に導く。第２のサーモスタット４８は第２のラジエータモジュール５０と流体連通する第１の出口５４と、第２のラジエータバイパス５２と流体連通する第２の出口５６とを備える。第２のサーモスタット４８は、冷却液温度が第２の所定の温度値を下回るときに冷却液を第２のバイパス５２へ導くように構成される。このような場合、冷却液の全量または相当量が第２のバイパス５２を通って１つ以上の第２の熱交換装置５８へ流れることによって、第２のラジエータモジュール５０を迂回する。この配置は、補助要素２０が比較的低温であるコールドスタート状況時にも有益である。よって、第２のバイパス５２を使用することで、車両１２の性能を高める必要があるときに補助要素２０の比較的迅速な昇温が可能になる。

冷却液が第２の所定の温度値に達すると、第２のサーモスタット４８は入口５４を開放させ始め、冷却液を第２のラジエータモジュール５０を通して第２の熱交換装置５８へと流れさせる。第２のラジエータモジュール５０を流れる冷却液は、冷却液から第２のラジエータモジュール５０を通過する空気へと伝達される熱によって冷却され、第２のラジエータモジュールは、冷却ファン４４の動作および／または車両１２の運動から生じる気流から恩恵を受けるように第１のラジエータモジュール２８の前方または後方に配置することができる。冷却液温度の上昇に伴い、第２のサーモスタット４８は入口５４を開放させ続けて、さらに多くの冷却液を第２のラジエータモジュール５０を介して第２の熱交換装置５８へと流れさせる。第２のサーモスタット４８は、最終的に第２の流体回路１６内の冷却液の全てではなくても大部分が第２のラジエータモジュール５０を流れるように構成することができる。

第２のラジエータモジュール５０と第２のバイパス５２とから排出される冷却液は１つ以上の第２の熱交換装置５８へと流れる。例えば、第２の熱交換装置５８は、ターボ／スーパーチャージャによって充填されるエンジン吸気を冷却する１つ以上の充填空気冷却器（ＣＡＣ）、パワーステアリングオイル冷却器（ＰＳＯＣ）および／または変速機オイル冷却器（ＴＯＣ）などの１つ以上の油圧オイル冷却器を備えてもよいが、それらに限定されない。補助要素２０は、エンジン吸気用の充填空気、車両１２に内蔵の油圧機能用の油圧オイル、および／または車両１２のパワートレインに関連する変速機用の変速機オイルを含んでもよいが、それらに限定されない。第２の熱交換装置５８を通過後、冷却液はポンプ２２に戻る。

第２の流体回路１６では、冷却液は温度に関係なく、第２のバイパス５２、第２のラジエータモジュール５０、またはその両方を通って車両１２の動作中に常に第２の熱交換装置５８へと流れることができる。そのため、第２の流体回路１６は、第２の熱交換装置５８（すなわち、充填空気冷却器、油圧オイル冷却器、変速機オイル冷却器）において補助要素２０の瞬時熱負荷に迅速に対応して、比較的迅速にその熱負荷を冷却させることができる。

共通ポンプ２２を介して第１の流体回路１４と第２の流体回路１６とを流体接続することによって、冷却液が両回路間を流れることが可能となる。その結果、第１の流体回路１４の第１のラジエータモジュール２８は第２の流体回路１６の第２のラジエータモジュール５０に冷却性能を追加して、小型の第２のラジエータモジュール５０の使用を可能にすることができる。

一般に、本開示は、優れたエンジン冷却を提供するため第１のラジエータモジュール２８の伝熱特性を最適化することに関する。この目的で、第１のラジエータモジュール２８は、第１のラジエータユニット１００と第２のラジエータユニット１０２とを備えるデュアルラジエータアセンブリ８０として構成される。第１のラジエータおよび第２のラジエータユニットはそれぞれコア厚が低減されて、並列に設置された場合、従来のシングルラジエータユニットと同等もしくはそれ以上の冷却性能を果たすように機能する。この態様により、デュアルラジエータアセンブリ８０の例示の実施形態の好適な構造を以下に、より詳細に説明する。

図２〜４を参照すると、本教示に係る第１のラジエータモジュール２８の例示の構造は、第１のラジエータユニット１００、第２のラジエータユニット１０２、上入口ホースアセンブリ１０４、および、下出口ホースアセンブリ１０６を有するデュアルラジエータアセンブリ８０を含んでいる。一般に、第１のラジエータユニット１００と第２のラジエータユニット１０２は、図１に示すように、冷却システム１０内の第１の流体回路１４において使用されるように構成されたデュアルラジエータアセンブリ８０を構成するよう、並列に設置される。

入口ホースアセンブリ１０４は、第１の入口ホース１０８、第２の入口ホース１１０、Ｙ接合入口コネクタ１１２、入口供給管１１４を備えてもよい。第１の入口ホース１０８の一端は第１のラジエータユニット１００に関連する入口タンク１１７の入口ポート１１６に接続され、対向端は入口コネクタ１１２の接合部１１２ａに接続される。 同様に、第２の入口ホース１１０の一端は第２のラジエータユニット１０２に関連する入口タンク１１９の入口ポート１１８に接続され、対向端は入口コネクタ１１２の第２の接合部１１２ｂに接続される。供給管１１４は、第１のサーモスタット２６の出口３６と入口コネクタ１１２の共通入口１１２ｃとの間のホース（図示せず）を介した流体連通を提供するように構成される。したがって、第１の熱交換器２４から第１のサーモスタット２６を通って流れる冷却液は、入口ホースアセンブリ１０４を通って、デュアルラジエータアセンブリ８０に関連する両ラジエータユニット１００，１０２の入口タンク１１７，１１９に供給される。

出口ホースアセンブリ１０６は、第１の出口ホースまたは継手１２０、第２の出口ホースまたは継手１２２、Ｙ接合出口コネクタ１２４、出口供給管１２６を備えてもよい。第１の出口ホースまたは継手１２０の一端は第１のラジエータユニット１００に関連する出口タンク１２９の出口ポート１２８に接続され、対向端は出口コネクタ１２４の１つの接合部１２４ａに接続される。同様に、第２の出口ホースまたは継手１２２の一端は、第２のラジエータユニット１０２に関連する出口タンク１３１の出口ポート１３０に接続され、対向端は出口コネクタ１２４の第２の接合部１２４ｂに接続される。出口供給管１２６は、出口コネクタ１２４の共通入口１２４ｃとポンプ２２との間のホース（図示せず）を介した流体連通を提供するように構成される。したがって、デュアルラジエータアセンブリ８０の出口から排出される冷却液はポンプ２２に供給される。

従来技術のエンジン冷却システムに一般的に関連する従来のシングルラジエータタイプの第１のラジエータモジュールと比較して、デュアルラジエータアセンブリ８０は、コア厚は低減されるが総断面積は増大されて所要の伝熱特性を提供する一対のラジエータユニット１００，１０２を使用する。このような薄型ラジエータユニット１００，１０２は、冷却システム１０に対する気流制限（空気側の圧力低下）も少ない。また、共通入口および出口ホースを用いる上記平行配置でのデュアルラジエータアセンブリ８０の設置により、単一の水ポンプ２２の使用が可能になる。

例示的な一収容配置によれば、デュアルラジエータアセンブリ８０は通常、冷却ファン４４の前方の従来の位置に大型の第１の大型ラジエータユニット１００が配置され、第１のラジエータユニット１００の前方または後方の利用可能な車両収容空間に小型の第２のラジエータユニット１０２が配置されるように構成される。デュアルラジエータアセンブリ８０の具体的な構造例では、第１のラジエータユニット１００は２７ｍｍコア深度を有し、第２のラジエータユニット１０２は２７ｍｍコア深度を有し、車両１２のフードラインの真下であり第１のラジエータユニット１００の前方に配置することができる。図５に示すこのような配置は、第２の流体回路１６と関連する、充填空気冷却器２０Ａやオイル冷却器２０Ｂなどの補助要素２０をさらに備えてもよい。車両のＨＶＡＣシステムに関連するコンデンサ８８はデュアルラジエータアセンブリ８０の前方に配置されている。図６に示す別の配置では、第１のラジエータユニット１００と第２のラジエータユニット１０２との間により大きな空間が設けられ、充填空気冷却器２０Ａはラジエータ気流の外に位置する。認識されるように、第１のラジエータユニット１００と第２のラジエータユニット１０２は収容空間または両者間の向きに関係なく並列に設置される。

このセクションは本開示の概要を説明するものであり、必ずしも本開示の全範囲または特徴および利点の全てを包括的に開示していない。
ここに開示される発明のひとつは、自動車用エンジン冷却システムに使用されるラジエータアセンブリであって、第１の入口と第１の出口とを有する第１のラジエータユニットと、第２の入口と第２の出口とを有する第２のラジエータユニットと、第１の入口に接続された第１の入口ホース、第２の入口に接続された第２の入口ホース、入口供給ホース、および入口供給ホースを第１の入口ホースと第２の入口ホースとの両方に接続する入口コネクタを有する入口ホースアセンブリと、第１の出口に接続される第１の出口ホース、第２の出口に接続される第２の出口ホース、出口供給ホース、および出口供給ホースを第１の出口ホースと第２の出口ホースとの両方に接続する出口コネクタを有する出口ホースアセンブリと、を備えることを特徴とする。
ここに開示される発明の他のひとつは、水ポンプと流体流回路とを備える自動車用エンジン冷却システムにおいて使用され、冷却液がエンジンと水ポンプとの間で循環するラジエータアセンブリであって、第１の入口と第１の出口とを有する第１のラジエータユニットと、第２の入口と第２の出口とを有する第２のラジエータユニットと、流体流回路と流体連通してエンジンから冷却液を受け取る入口供給ホース、入口供給ホースを第１の入口に接続する第１の入口ホース、および入口供給ホースを第２の入口に接続する第２の入口ホースを有する入口ホースアセンブリと、流体流回路と流体連通して冷却液を水ポンプに供給する出口供給ホース、出口供給ホースを第１の出口に接続する第１の出口ホース、および出口供給ホースを第２の出口に接続する第２の出口ホースを有する出口ホースアセンブリと、を備えることを特徴とする。
ここに開示されるひとつの態様は、第１のラジエータユニットが第２のラジエータユニットよりも大きいことを特徴とする。
ここに開示されるひとつの態様は、第１のラジエータユニット用の第１のコアの厚み寸法が第２のラジエータユニット用の第２のコアの厚み寸法と等しいことを特徴とする。
ここに開示されるひとつの態様は、第１のラジエータユニットが送風ファンと第２のラジエータユニットとの間に配置されることを特徴とする。
ここに開示されるひとつの態様は、入口ホースアセンブリにエンジンを出る冷却液が供給され、出口ホースアセンブリが冷却液を水ポンプに供給することを特徴とする。
ここに開示されるひとつの態様は、入口ホースアセンブリが入口供給ホースを第１および第２の供給ホースに接続する入口継手を備え、出口ホースアセンブリが出口供給ホースを第１および第２の出口ホースに接続する出口継手を備えることを特徴とする。
ここに開示されるひとつの態様は、第１のラジエータユニットおよび第２のラジエータユニットの両方へ共通の冷却液流を提供する単一の水ポンプと共に使用するように構成されていることを特徴とする。
ここに開示されるひとつの態様は、自動車用エンジン冷却システムは第１流体回路と、第２の流体回路とを備え、第１の流体回路は、自動車の内燃エンジンを熱的に管理するように構成され、第２の流体回路は、自動車に関連する１つ以上の補助要素を熱的に管理するように構成され、自動車用エンジン冷却システムは、共通冷却液を送り出すように動作可能な、第１流体回路および第２流体回路の両方に組み込まれる水ポンプを備え、第１流体回路および第２流体回路の両方は冷却液の供給を共有しており、第１流体回路に設けられていることを特徴とする。
ここに開示されるひとつの態様は、第２流体回路と関連する充填空気冷却器やオイル冷却器などの補助要素とともに収容配置されることを特徴とする。

Claims (10)

1. 自動車用エンジン冷却システムに使用されるラジエータアセンブリであって、
   第１の入口と第１の出口とを有する第１のラジエータユニットと、
   第２の入口と第２の出口とを有する第２のラジエータユニットと、
   前記第１の入口に接続された第１の入口ホースと、前記第２の入口に接続された第２の入口ホースと、入口供給ホースと、前記入口供給ホースを前記第１の入口ホースと前記第２の入口ホースとの両方に接続する入口コネクタと、を有する入口ホースアセンブリと、
   前記第１の出口に接続される第１の出口ホースと、前記第２の出口に接続される第２の出口ホースと、出口供給ホースと、前記出口供給ホースを前記第１の出口ホースと前記第２の出口ホースとの両方に接続する出口コネクタと、を有する出口ホースアセンブリと、
   を備えるラジエータアセンブリ。
2. 前記第１のラジエータユニットが前記第２のラジエータユニットよりも大きい請求項１のラジエータアセンブリ。
3. 前記第１のラジエータユニット用の第１のコアの厚み寸法が前記第２のラジエータユニット用の第２のコアの厚み寸法と等しい請求項１のラジエータアセンブリ。
4. 前記第１のラジエータユニットが送風ファンと前記第２のラジエータユニットとの間に配置される請求項１のラジエータアセンブリ。
5. 前記入口ホースアセンブリにエンジンを出る冷却液が供給され、前記出口ホースアセンブリが冷却液を水ポンプに供給する請求項１のラジエータアセンブリ。
6. 水ポンプと流体流回路とを備える自動車用エンジン冷却システムにおいて使用され、冷却液がエンジンと水ポンプとの間で循環するラジエータアセンブリであって、
   第１の入口と第１の出口とを有する第１のラジエータユニットと、
   第２の入口と第２の出口とを有する第２のラジエータユニットと、
   流体流回路と流体連通してエンジンから冷却液を受け取る入口供給ホースと、前記入口供給ホースを前記第１の入口に接続する第１の入口ホースと、前記入口供給ホースを前記第２の入口に接続する第２の入口ホースと、を有する入口ホースアセンブリと、
   流体流回路と流体連通して冷却液を水ポンプに供給する出口供給ホースと、前記出口供給ホースを前記第１の出口に接続する第１の出口ホースと、前記出口供給ホースを前記第２の出口に接続する第２の出口ホースと、を有する出口ホースアセンブリと、
   を備えるラジエータアセンブリ。
7. 前記第１のラジエータユニットが前記第２のラジエータユニットよりも大きい請求項６のラジエータアセンブリ。
8. 前記第１のラジエータユニット用の第１のコアの厚み寸法が前記第２のラジエータユニット用の第２のコアの厚み寸法と等しい請求項６のラジエータアセンブリ。
9. 前記第１のラジエータユニットが送風ファンと前記第２のラジエータユニットとの間に配置される請求項６のラジエータアセンブリ。
10. 前記入口ホースアセンブリが前記入口供給ホースを前記第１および第２の供給ホースに接続する入口継手を備え、前記出口ホースアセンブリが前記出口供給ホースを前記第１および第２の出口ホースに接続する出口継手を備える請求項６のラジエータアセンブリ。

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