JP2016084755A - エンジン冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動ポンプを使用頻度が高い主ポンプとして機能させ、動力ポンプを電動ポンプの能力不足を補完する補助ポンプとして機能させる。
【解決手段】メイン流路３は、エンジン２を冷却するための冷却水が流通する。動力ポンプ５は、メイン流路３に配置され、エンジン２の動力によって駆動される。電動ポンプ７は、動力ポンプ５と直列にメイン流路３に配置され、電力によって駆動される。電磁クラッチ６は、エンジン２から動力ポンプ５に入力される動力を断接可能な断接手段である。動力ポンプバイパス流路１０は、動力ポンプ５の上流側のメイン流路３から分岐して動力ポンプ５の下流側のメイン流路３に合流する。第１電子制御サーモスタット１１は、メイン流路３から動力ポンプバイパス流路１０へ流入する冷却水の流量を増減可能な第１流量制御手段である。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載されるエンジン冷却装置に関する。

特許文献１には、エンジンの冷却水の循環流路内に、電力によって駆動される電動ポンプとカムシャフトの回転に同期して駆動される動力ポンプとを直列に配置し、動力ポンプによる冷却不足を電動ポンプによって補うエンジン冷却装置が記載されている。

特開平１１−３０３６３５号公報

電動ポンプと動力ポンプとを併用するエンジン冷却装置において、電動ポンプを使用頻度が高い主ポンプとして機能させ、動力ポンプを電動ポンプの能力不足を補完する補助ポンプとして機能させたい場合がある。

しかし、特許文献１の装置では、動力ポンプが常時駆動するので、動力ポンプを補助ポンプとして機能させることができない。

そこで、本発明は、電動ポンプを使用頻度が高い主ポンプとして機能させ、動力ポンプを電動ポンプの能力不足を補完する補助ポンプとして機能させることが可能なエンジン冷却装置の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の第１態様のエンジン冷却装置は、メイン流路と第１ポンプと第２ポンプと断接手段と第１バイパス流路と第１流量制御手段とを備える。

メイン流路は、エンジンを冷却するための冷却水が流通する。第１ポンプは、メイン流路に配置され、エンジンの動力によって駆動される動力ポンプである。第２ポンプは、第１ポンプと直列にメイン流路に配置され、電力によって駆動される電動ポンプである。断接手段は、エンジンから第１ポンプに入力される動力を断接可能なものである。

第１バイパス流路は、第１ポンプの上流側のメイン流路から分岐して第１ポンプの下流側のメイン流路に合流する。第１流量制御手段は、メイン流路から第１バイパス流路へ流入する冷却水の流量を増減可能なものである。

上記構成では、断接手段の断接と第１流量制御手段の流量制御とによって、電動ポンプのみを使用する動力ポンプの停止状態と、電動ポンプと動力ポンプとを併用する併用状態との切り替えが可能となり、電動ポンプを使用頻度が高い主ポンプとして機能させ、動力ポンプを電動ポンプの能力不足を補完する補助ポンプとして機能させることができる。

電動ポンプを主ポンプとして機能させることで、動力ポンプの使用頻度が低下する。これにより、エンジンの負荷が減り、燃費性能が向上する。

そして、動力ポンプのみでは十分に冷却できない可能性があるエンジンの低回転高負荷運転時において、電動ポンプと動力ポンプとを併用することによって、十分な冷却が可能となる。また、動力ポンプのみでは冷却できない車両停止時でも冷却できるので、冷却に対する要求が高い登坂終了後の停止時等においても冷却が可能となる。これにより、冷却性能が向上する。

さらに、電動ポンプを主ポンプとして機能させることで、降坂時に消費電力が増大し、エンジンブレーキの力が増大するので、安全性能が向上し、ブレーキメンテナンスのインターバルが拡大する。

そして、電動ポンプと動力ポンプの併用時には冷却水量が増大するので、冷却性能を維持したままラジエータを小型化できる。

また、電動ポンプの能力不足を動力ポンプによって補完するので、乗用車よりも高い冷却能力が要求される大型車両であっても、電動ポンプやバッテリを大型化することなく、乗用車と同程度の能力の電動ポンプによってエンジンの冷却が可能となる。

本発明の第２態様のエンジン冷却装置は、上記第１態様のエンジン冷却装置であって、第２バイパス流路と第２流量制御手段とを備える。

第２バイパス流路は、第２ポンプの上流側のメイン流路から分岐して第２ポンプの下流側のメイン流路に合流する。第２流量制御手段は、メイン流路から第２バイパス流路で流入する冷却水の流量を増減可能なものである。

本発明のエンジン冷却装置によれば、電動ポンプを使用頻度が高い主ポンプとして機能させ、動力ポンプを電動ポンプの能力不足を補完する補助ポンプとして機能させることが可能となる。

本発明の実施形態に係るエンジン冷却装置の模式図である。 図１に示す電磁クラッチの構造を示す断面図であり、（ａ）は切り離した状態を、（ｂ）は接続した状態をそれぞれ示す。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１に示すエンジン冷却装置１は、車両に搭載されるエンジン２を冷却する装置であり、ラジエータ４で冷却された冷却水をエンジン２のウォータジャケット２ａに循環させる。エンジン冷却装置１は、ウォータポンプＥＣＵ（図示省略）によって動作が制御されるものであり、メイン流路３と、ラジエータ４と、動力ポンプ５と、電磁クラッチ６と、電動ポンプ７と、ラジエータバイパス流路８と、感温弁９と、動力ポンプバイパス流路１０と、第１電子制御サーモスタット１１と、電動ポンプバイパス流路１２と、第２電子制御サーモスタット１３とを備える。

メイン流路３は、ウォータジャケット２ａから引き出され、ラジエータ４、電動ポンプ７、動力ポンプ５を経由してから再びウォータジャケット２ａに引き込まれる流路であり、エンジン２を冷却するための冷却水が循環して流通する。

ラジエータ４は、メイン流路３に配置され、エンジン２を冷却したことで加熱された冷却水を冷却する。

動力ポンプ５は、ラジエータ４の下流側で、ラジエータ４と直列にメイン流路３に配置される。この動力ポンプ５は、エンジン２の動力によって駆動される第１ポンプであり、メイン流路３内の冷却水を循環させる。

電磁クラッチ６は、エンジン２から動力ポンプ５に入力される動力を断接可能な断接手段である。電磁クラッチ６が、エンジン２から動力ポンプ５に入力される動力を切り離した場合、動力ポンプ５は停止する。一方、電磁クラッチ６が、エンジン２から動力ポンプ５に入力される動力を接続した場合、動力ポンプ５は入力された動力によって駆動される。なお、電磁クラッチ６の具体的な構成は、後述する。

電動ポンプ７は、ラジエータ４の下流側であって動力ポンプ５の上流側で、ラジエータ４及び動力ポンプ５と直列にメイン流路３に配置される。この電動ポンプ７は、モータ７ａを備えることで電力によって駆動される第２ポンプであり、メイン流路３内の冷却水を循環させる。

ラジエータバイパス流路８は、ラジエータ４の上流側のメイン流路３から分岐してラジエータ４の下流側のメイン流路３に合流する。このラジエータバイパス流路８は、メイン流路３を流通する冷却水を、ラジエータ４から迂回させるための流路である。

感温弁９は、ラジエータ４の上流側のメイン流路３からラジエータバイパス流路８が分岐する地点に配置される。この感温弁９は、冷却水の温度が所定の設定温度未満ではラジエータ４側のメイン流路３を遮断してラジエータバイパス流路８を開放し、冷却水の温度が所定の設定温度以上ではラジエータ４側のメイン流路３を開放してラジエータバイパス流路８を遮断する。これにより、冷却水は、暖機運転時にはラジエータ４を迂回してラジエータバイパス流路８を流通し、通常運転時にはラジエータ４を流通して冷却される。

動力ポンプバイパス流路１０は、動力ポンプ５の上流側のメイン流路３から分岐して動力ポンプ５の下流側のメイン流路３に合流する第１バイパス流路である。この動力ポンプバイパス流路１０は、メイン流路３を流通する冷却水を、動力ポンプ５から迂回させるための流路である。

第１電子制御サーモスタット１１は、動力ポンプバイパス流路１０に配置されており、開閉することで、メイン流路３から動力ポンプバイパス流路１０へ流入する冷却水の流量を増減可能な第１流量制御手段である。

電動ポンプバイパス流路１２は、電動ポンプ７の上流側のメイン流路３から分岐して電動ポンプ７の下流側のメイン流路３に合流する第２バイパス流路である。この電動ポンプバイパス流路１２は、メイン流路３を流通する冷却水を、電動ポンプ７から迂回させるための流路である。

第２電子制御サーモスタット１３は、電動ポンプバイパス流路１２に配置されており、開閉することで、メイン流路３から電動ポンプバイパス流路１２へ流入する冷却水の流量を増減可能な第２流量制御手段である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、電磁クラッチ６は、冷却ファン（図示省略）の駆動機構２０とともに、動力ポンプ５のウォータポンプハウジング５ａに設けられている。

駆動機構２０は、ベアリング２１と、ウォータポンププーリ２２と、冷却ファンアダプタ２３と、冷却ファンフランジ２４とを備える。

ベアリング２１は、静止系であるウォータポンプハウジング５ａに嵌め込まれ、ウォータポンププーリ２２の回転中心となる。ウォータポンププーリ２２は、ベアリング２１を介してウォータポンプハウジング５ａに回転可能に取り付けられる。このウォータポンププーリ２２には、エンジン２（図１参照）のクランクシャフト（図示省略）と同期して走行する駆動ベルトが巻き掛けられる。これにより、ウォータポンププーリ２２は、エンジン２のクランクシャフトと同期して回転する。

冷却ファンアダプタ２３は、ウォータポンププーリ２２に固定され、ウォータポンププーリ２２と一体となって回転する。冷却ファンフランジ２４は、冷却ファン（図示省略）を冷却ファンアダプタ２３に固定する。この冷却ファンフランジ２４は、冷却ファンアダプタ２３とともに、ウォータポンププーリ２２と一体となって回転する。

電磁クラッチ６は、電磁クラッチステータ６ａと電磁クラッチロータ６ｂとを備える。電磁クラッチステータ６ａは、ウォータポンププーリ２２に形成された環状の空間に収容されるように、静止系であるウォータポンプハウジング５ａに固定されている。この電磁クラッチステータ６ａは、通電することで磁力を発生させ、電磁クラッチロータ６ｂをウォータポンププーリ２２に引き付ける。

電磁クラッチロータ６ｂは、鉄などの磁性体からなる回転体である。この電磁クラッチロータ６ｂは、動力ポンプ５のウォータポンプシャフト５ｂの一端に固定され、ウォータポンプシャフト５ｂと一体となって回転する。また、電磁クラッチロータ６ｂは、図示を省略するバネによって、ウォータポンププーリ２２から離れる方向に常時付勢されており（図２（ａ）参照）、電磁クラッチステータ６ａが磁力を発生させた場合に、ウォータポンププーリ２２に引き付けられる（図２（ｂ）参照）。ウォータポンププーリ２２に引き付けられた電磁クラッチロータ６ｂは、ウォータポンププーリ２２の回転によって、ウォータポンププーリ２２と一体となって回転し、ウォータポンプシャフト５ｂを回転させる。これにより、動力ポンプ５が駆動する。

ウォータポンプＥＣＵ（図示省略）は、エンジン２を冷却するために、電磁クラッチ６と、電動ポンプ７と、第１電子制御サーモスタット１１と、第２電子制御サーモスタット１３とを制御する冷却制御手段であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と記憶部とを備えている。記憶部は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む。ＣＰＵは、記憶部に格納されたプログラムを読み出して各処理を実行する。具体的に、ＣＰＵは、電磁クラッチ６と、電動ポンプ７と、第１電子制御サーモスタット１１と、第２電子制御サーモスタット１３とを制御する。

本実施形態によれば、電磁クラッチ６の断接と第１電子制御サーモスタット１１の流量制御とによって、電動ポンプ７のみを使用する動力ポンプ５の停止状態と、電動ポンプ７と動力ポンプ５とを併用する併用状態との切り替えが可能となり、電動ポンプ７を使用頻度が高い主ポンプとして機能させ、動力ポンプ５を電動ポンプ７の能力不足を補完する補助ポンプとして機能させることができる。

電動ポンプ７を主ポンプとして機能させることで、動力ポンプ５の使用頻度が低下する。これにより、エンジン２の負荷が減り、燃費性能が向上する。

そして、動力ポンプ５のみでは十分に冷却できない可能性があるエンジン２の低回転高負荷運転時において、電動ポンプ７と動力ポンプ５とを併用することによって、十分な冷却が可能となる。また、動力ポンプ５のみでは冷却できない車両停止時でも冷却できるので、冷却に対する要求が高い登坂終了後の停止時等においても冷却が可能となる。これにより、冷却性能が向上する。

さらに、電動ポンプ７を主ポンプとして機能させることで、降坂時に消費電力が増大し、エンジンブレーキの力が増大するので、安全性能が向上し、ブレーキメンテナンスのインターバルが拡大する。

そして、電動ポンプ７と動力ポンプ５の併用時には冷却水量が増大するので、冷却性能を維持したままラジエータ４を小型化できる。

また、電動ポンプ７の能力不足を動力ポンプ５によって補完するので、乗用車よりも高い冷却能力が要求される大型車両であっても、電動ポンプ７やバッテリを大型化することなく、乗用車と同程度の能力の電動ポンプ７によってエンジン２の冷却が可能となる。

なお、本実施形態において、メイン流路３に配置される動力ポンプ５と電動ポンプ７との順番は、車両に搭載するスペースの都合で決定したにすぎない。よって、本実施形態において、メイン流路３に配置される動力ポンプ５と電動ポンプ７との順番を入れ替えるようにしてよい。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明のエンジン冷却装置は、エンジンを備える様々な車両に適用することができる。

１ エンジン冷却装置
２ エンジン
３ メイン流路
５ 動力ポンプ（第１ポンプ）
６ 電磁クラッチ（断接手段）
７ 電動ポンプ（第２ポンプ）
１０ 動力ポンプバイパス流路（第１バイパス流路）
１１ 第１電子制御サーモスタット（第１流量制御手段）
１２ 電動ポンプバイパス流路（第２バイパス流路）
１３ 第２電子制御サーモスタット（第２流量制御手段）

Claims (2)

1. エンジンを冷却するための冷却水が流通するメイン流路と、
   前記メイン流路に配置され、前記エンジンの動力によって駆動される第１ポンプと、
   前記第１ポンプと直列に前記メイン流路に配置され、電力によって駆動される第２ポンプと、
   前記エンジンから前記第１ポンプに入力される動力を断接可能な断接手段と、
   前記第１ポンプの上流側の前記メイン流路から分岐して前記第１ポンプの下流側の前記メイン流路に合流する第１バイパス流路と、
   前記メイン流路から前記第１バイパス流路へ流入する前記冷却水の流量を増減可能な第１流量制御手段とを備えた
   ことを特徴とするエンジン冷却装置。
2. 請求項１に記載のエンジン冷却装置であって、
   前記第２ポンプの上流側の前記メイン流路から分岐して前記第２ポンプの下流側の前記メイン流路に合流する第２バイパス流路と、
   前記メイン流路から前記第２バイパス流路へ流入する前記冷却水の流量を増減可能な第２流量制御手段とを備えた
   ことを特徴とするエンジン冷却装置。

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