JP2016147214A - Cooling auxiliary apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、冷却補助装置に関し、特に、エンジンの動力で駆動するポンプにより冷却水循環路内に冷却水を循環させる冷却システムの冷却補助装置に関する。 The present invention relates to a cooling auxiliary device, and more particularly to a cooling auxiliary device of a cooling system that circulates cooling water in a cooling water circulation path by a pump driven by engine power.
従来、エンジンの高出力時に発生する部分沸騰や冷却水ポンプの高出力時に発生するエアレーション等に起因して冷却水中に混入する気体を分離する気液分離器(以下、スワールポットという)が知られている(例えば、特許文献1,2参照)。 Conventionally, a gas-liquid separator (hereinafter referred to as a swirl pot) that separates gas mixed in cooling water due to partial boiling generated at the time of high output of the engine or aeration generated at the time of high output of the cooling water pump is known. (For example, see Patent Documents 1 and 2).
スワールポットは、エンジン高回転、高負荷運転時に冷却水に混入した気体を旋回流によって分離する装置である。そのため、エンジン低回転、低負荷運転時においても冷却水に旋回流を生じさせると、冷却系の圧力損失を招くと共に冷却水ポンプの効率を低下させて、燃費等に影響を及ぼす可能性がある。 The swirl pot is a device that separates the gas mixed in the cooling water by swirling flow at the time of high engine speed and high load operation. Therefore, if a swirl flow is generated in the cooling water even during low engine speed and low load operation, the pressure loss of the cooling system may be caused and the efficiency of the cooling water pump may be reduced, which may affect the fuel consumption. .
本発明の目的は、エンジン高回転、高負荷運転時における冷却補助性能を効果的に維持しつつ、エンジン低回転、低負荷運転時における冷却系の圧力損失を効果的に抑制することができる冷却補助装置を提供することにある。 It is an object of the present invention to provide cooling that can effectively suppress pressure loss of a cooling system during low engine speed and low load operation while effectively maintaining cooling assist performance during high engine speed and high load operation. It is to provide an auxiliary device.
上述の目的を達成するため、本発明は、エンジンの動力で駆動するポンプにより冷却水循環路内に冷却水を循環させる冷却システムの冷却補助装置であって、前記冷却水循環路に設けられ、内部に導入した冷却水に旋回流を生じさせて混入した気体を分離可能な円筒状の気液分離器本体と、前記気液分離器本体内に吸出口が進退移動可能に挿入され、該気液分離器本体内で分離された気体を吸い出す気体吸出管と、前記気体吸出管を進退移動させる吸出管進退装置と、を備え、前記吸出管進退装置は、前記気液分離器本体内で冷却水の流速に応じて高さ位置が変化する前記気体分離領域に臨ませて、前記気体吸出管の前記吸出口の高さを調整することを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a cooling auxiliary device for a cooling system in which cooling water is circulated in a cooling water circulation path by a pump driven by engine power, and is provided in the cooling water circulation path. A cylindrical gas-liquid separator main body capable of separating a gas mixed by generating a swirling flow in the introduced cooling water, and a gas-liquid separator in which a suction port is movably inserted into the gas-liquid separator main body. A gas suction pipe for sucking the gas separated in the main body, and a suction pipe advancing / retreating device for moving the gas suction pipe back and forth. The height of the suction port of the gas suction pipe is adjusted so as to face the gas separation region whose height position changes according to the flow velocity.
前記吸出管進退装置は、前記エンジン内のウォータジャケットに接続されたシリンダと、前記気体吸出管が固定され、シリンダ内の圧力によって進退移動するピストンと、前記ピストンを後退側へ付勢する付勢部材と、を備え、前記ピストンは前記付勢部材の付勢力に抗して、前記シリンダ内の圧力によって進出移動することが好ましい。 The suction pipe advancing / retreating device includes a cylinder connected to a water jacket in the engine, a piston to which the gas suction pipe is fixed and moved forward and backward by pressure in the cylinder, and an urging force for biasing the piston to the backward side. It is preferable that the piston moves forward by pressure in the cylinder against the urging force of the urging member.
前記付勢部材の付勢力は、前記気液分離器本体内における冷却水旋回流の中心で気体分離が始まる流速圧を基準に設定されることが好ましい。 The urging force of the urging member is preferably set based on a flow velocity pressure at which gas separation starts at the center of the cooling water swirling flow in the gas-liquid separator body.
本発明の冷却補助装置によれば、エンジン高回転、高負荷運転時における冷却補助性能を効果的に維持しつつ、エンジン低回転、低負荷運転時における冷却系の圧力損失を効果的に抑制することができる。 According to the cooling assistance device of the present invention, the pressure loss of the cooling system at the time of engine low rotation and low load operation is effectively suppressed while effectively maintaining the cooling assistance performance at the time of engine high rotation and high load operation. be able to.
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る冷却補助装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, based on an accompanying drawing, a cooling auxiliary device concerning one embodiment of the present invention is explained. The same parts are denoted by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
まず、図1から図4を参照して、本発明の一実施形態に係る冷却補助装置の構成について説明する。図1は本実施形態に係る冷却補助装置20が適用されたエンジン10の冷却水循環路を示す全体構成図である。
First, with reference to FIGS. 1-4, the structure of the cooling assistance device which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a cooling water circulation path of an engine 10 to which a
図1中において、符号11はエンジン10内に形成されたウォータジャケット、符号12はラジエータ、符号13は上部タンク、符号14はエンジン10の動力で駆動する冷却水ポンプ、符号15はウォータジャケット11出口と冷却補助装置20とを接続する冷却水導入配管、符号16は冷却補助装置20とラジエータ12入口とを接続する冷却水導出配管、符号17は冷却補助装置20と上部タンク13とを接続する気体吸出管、符号18はラジエータ12出口とウォータジャケット11入口(又は、冷却水ポンプ14)とを接続する冷却水下流配管をそれぞれ示している。
In FIG. 1,
図2(a)は本実施形態の冷却補助装置を上面視した模式図、(b)は側面視した模式図である。図2に示すように、冷却補助装置20は、円筒状のスワールポット(気液分離器本体)21と、スワールポット21内で分離された気体を吸い出す気体吸出管17と、気体吸出管17を進退移動させる吸出管進退装置22とを備えている。
FIG. 2A is a schematic view of the cooling auxiliary device of the present embodiment as viewed from above, and FIG. 2B is a schematic view as viewed from side. As shown in FIG. 2, the cooling
スワールポット21は、その上側円筒部に接線方向から冷却水導入配管15の下流端が接続されると共に、その下側円筒部に接線方向から冷却水導出配管16の上流端が接続されている。また、スワールポット21の上面中心には、気体吸出管17(図2(b)にのみ示す)の下端部の吸出口19が進退移動可能に挿入接続されている。すなわち、冷却水導入配管15からスワールポット21内に流れ込んだ冷却水は、スワールポット21の内周面に沿って旋回しながら冷却水導出配管16に向かって下方に流れ、その過程で冷却水から分離される気体は気体吸出管17から上部タンク13(図1にのみ示す)に回収される。
The
吸出管進退装置22は、図2(b)に示すように、エンジン10内のウォータジャケット11に接続されたシリンダ23と、シリンダ23のシリンダ室24内の圧力によって進退移動(本実施形態では、昇降移動)するピストン25と、ピストン25を後退側へ付勢する付勢部材26と、を備える。ピストン25には、気体吸出管17が挿通固定されている。
As shown in FIG. 2 (b), the suction pipe advance /
シリンダ室24内の圧力によってピストン25が昇降移動し、ピストン25に気体吸出管17が挿通固定されているので、当該ピストン25の昇降移動に伴って気体吸出管17が昇降移動する。したがって、気体吸出管17は蛇腹管等のフレキシブルな管体であることが好ましい。
The
シリンダ23のシリンダ室24には、冷却水圧力導入管27が接続されている。冷却水圧力導入管27の先端部は、エンジン10内のウォータジャケット11において、冷却水ポンプ14よりも後流側で圧力感度が高い部分に接続されている。
A cooling water pressure introducing pipe 27 is connected to the
ピストン25は、付勢部材26の付勢力に抗して、シリンダ室24内の圧力によって進出移動(本実施形態では、下降移動)する。本実施形態の付勢部材26としては、例えば、セットバネ(圧縮コイルバネ)等の弾性部材を採用するが、例示の弾性部材に限定されない。付勢部材26の付勢力は、スワールポット21内における冷却水旋回流の中心で気体分離が始まる流体圧を基準に設定することが好ましい。
The
すなわち、冷却水ポンプ14によって圧送される冷却水の流速圧が付勢部材26の付勢力(抗力)未満の場合には、ピストン25は上昇移動し、当該ピストン25に固定された気体吸出管17も上昇する。したがって、スワールポット21内において、気体吸出管17の吸出口19は高い位置に調整される(図3参照)。
That is, when the flow velocity pressure of the cooling water pumped by the cooling water pump 14 is less than the urging force (resistance force) of the
一方、冷却水の流速圧が付勢部材26の付勢力(抗力)を超える場合には、ピストン25は下降移動し、当該ピストン25に固定された気体吸出管17も下降する。したがって、スワールポット21内において、気体吸出管17の吸出口19は低い位置に調整される(図4参照)。
On the other hand, when the flow velocity pressure of the cooling water exceeds the urging force (drag) of the
次に、図3および図4を参照して、本実施形態に係る冷却補助装置20の作用効果を説明する。図3は本実施形態において冷却水の流速が遅い場合の気体分離領域に応じて、冷却補助装置の気体吸出管を上昇させた状態を説明する模式図である。図4は本実施形態において冷却水の流速が速い場合の気体分離領域に応じて、冷却補助装置の気体吸出管を下降させた状態を説明する模式図である。
Next, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the effect of the
図3に示すように、スワールポット21内の冷却水の流速が遅い場合には、スワールポット21内の高い位置に渦流内径Sが形成される。そのため、気体分離領域Bは、スワールポット21内の高い位置における渦流内径Sの上部に生じることになる。
As shown in FIG. 3, when the flow rate of the cooling water in the
スワールポット21内の冷却水の流速が遅い場合は、エンジン10のウォータジャケット11の流速圧も小さい筈である。したがって、冷却水の流速圧が付勢部材26の付勢力(抗力)未満である場合は、ピストン25が上昇移動するとともに、当該ピストン25に固定された気体吸出管17も上昇し、スワールポット21内において気体吸出管17の吸出口19は高い位置に調整される。
When the flow rate of the cooling water in the
一方、図4に示すように、スワールポット21内の冷却水の流速が速い場合には、スワールポット21内の低い位置に渦流内径Sが形成される。そのため、気体分離領域Bは、スワールポット21内の低い位置における渦流内径Sの上部に生じることになる。
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the flow rate of the cooling water in the
スワールポット21内の冷却水の流速が速い場合は、エンジン10のウォータジャケット11の流速圧も大きい筈である。したがって、冷却水の流速圧が付勢部材26の付勢力(抗力)を超える場合は、ピストン25が下降移動するとともに、当該ピストン25に固定された気体吸出管17が下降し、スワールポット21内において気体吸出管17の吸出口19は低い位置に調整される。
When the flow rate of the cooling water in the
なお、冷却水の流速圧が付勢部材26の付勢力(抗力)と均衡する場合には、ピストン25および気体吸出管17は移動せず、その高さ位置に留まる。
When the flow velocity pressure of the cooling water is balanced with the urging force (drag) of the
以上説明したように、本実施形態の冷却補助装置20によれば、エンジン10の高回転・高負荷運転時における冷却補助性能を効果的に維持しつつ、エンジン10の低回転・低負荷運転時における冷却系の圧力損失を効果的に抑制することができる。
As described above, according to the
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably and can implement.
上記の実施形態では、吸出管進退装置22をシリンダ装置により構成しているが、これに限定されず、吸出管進退装置22を電磁ソレノイドや油圧アクチュエータ等で構成してもよい。この場合には、何れも図示しない冷却水流速センサやエンジン回転数センサのセンサ値に基づいて電子制御装置(ECU)から吸出管進退装置22に駆動指示信号を出力すればよい。また、付勢部材26はセットバネ(圧縮コイルバネ)に限定されず、他の形式のバネやゴム等の弾性部材であってもよい。
In the above-described embodiment, the suction pipe advance /
10 エンジン
11 ウォータジャケット
12 ラジエータ
13 上部タンク
14 冷却水ポンプ
15 冷却水導入配管
16 冷却水導出配管
17 気体吸出管
18 冷却水下流配管
19 吸出口
20 冷却補助装置
21 スワールポット(気液分離器本体)
22 吸出管進退装置
23 シリンダ
24 シリンダ室
25 ピストン
26 付勢部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
22 Suction pipe advance /
Claims (3)
前記冷却水循環路に設けられ、内部に導入した冷却水に旋回流を生じさせて混入した気体を分離可能な円筒状の気液分離器本体と、
前記気液分離器本体内に吸出口が進退移動可能に挿入され、該気液分離器本体内で分離された気体を吸い出す気体吸出管と、
前記気体吸出管を進退移動させる吸出管進退装置と、
を備え、
前記吸出管進退装置は、前記気液分離器本体内で冷却水の流速に応じて高さ位置が変化する前記気体分離領域に臨ませて、前記気体吸出管の前記吸出口の高さを調整する
ことを特徴とする冷却補助装置。 A cooling auxiliary device of a cooling system for circulating cooling water in a cooling water circulation path by a pump driven by engine power,
A cylindrical gas-liquid separator main body provided in the cooling water circulation path and capable of separating the mixed gas by generating a swirling flow in the cooling water introduced inside,
A gas outlet pipe that is inserted into the gas-liquid separator main body so as to be movable forward and backward, and sucks out the gas separated in the gas-liquid separator main body;
A suction pipe advancing / retreating device for moving the gas suction pipe back and forth;
With
The suction pipe advancing / retreating device adjusts the height of the suction port of the gas suction pipe so as to face the gas separation region whose height position changes in accordance with the flow rate of cooling water in the gas-liquid separator body. A cooling auxiliary device characterized by that.
前記エンジン内のウォータジャケットに接続されたシリンダと、
前記気体吸出管が固定され、シリンダ内の圧力によって進退移動するピストンと、
前記ピストンを後退側へ付勢する付勢部材と、
を備え、
前記ピストンは前記付勢部材の付勢力に抗して、前記シリンダ内の圧力によって進出移動する
請求項1に記載の冷却補助装置。 The suction pipe advance / retreat apparatus is:
A cylinder connected to a water jacket in the engine;
The gas suction pipe is fixed, and a piston that moves forward and backward by the pressure in the cylinder;
A biasing member that biases the piston backward,
With
The cooling assist device according to claim 1, wherein the piston moves forward by pressure in the cylinder against a biasing force of the biasing member.
請求項1又は2に記載の冷却補助装置。 The cooling auxiliary device according to claim 1 or 2, wherein the urging force of the urging member is set based on a flow velocity pressure at which gas separation starts at the center of the cooling water swirling flow in the gas-liquid separator main body.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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GB2561599A (en) * | 2017-04-20 | 2018-10-24 | Jaguar Land Rover Ltd | Cooling system |
CN113825894A (en) * | 2019-05-15 | 2021-12-21 | 株式会社电装 | Water storage tank |
JP7404065B2 (en) | 2019-09-03 | 2023-12-25 | マーレジャパン株式会社 | Air bubble separators and automotive fluid circuits equipped with air bubble separators |
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- 2015-02-10 JP JP2015024317A patent/JP2016147214A/en active Pending
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GB2561599B (en) * | 2017-04-20 | 2019-08-07 | Jaguar Land Rover Ltd | Cooling system |
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