JP4825303B2 - 自動車用の冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の燃焼機関用の給気を冷却するための第１の冷却要素を備えた給気冷却器と、前記燃焼機関に戻るよう案内される排気ガスを冷却するための第２の冷却要素を備えたＥＧＲ冷却器とを有する自動車用の冷却装置であって、第１の冷却要素および第２の冷却要素が近傍に且つ互いに実質的に面内に（ｉｎ ｐｌａｎｅ）配置され、各冷却要素がそれぞれ、冷却する媒体のための複数のパイプライン、およびパイプライン間に配置される冷却用の空気の流れのための空気通路を有している自動車用の冷却装置に関する。

過給燃焼機関と、排気ガスを案内して燃焼機関に戻すための、いわゆるＥＧＲ（排気ガス再循環）システムとを有する自動車は多くの場合、燃焼機関用の給気を冷却するための実質的にプレート状の冷却要素を有する給気冷却器と、燃焼機関に戻るよう案内される排気ガスを冷却するための実質的にプレート状の冷却要素を有するＥＧＲ冷却器とを有する冷却装置を備えている。各冷却要素はそれぞれ、複数の細長いパイプラインおよびパイプラインに接続された冷却フランジを有しており、それによって、冷却する媒体（すなわち、それぞれ給気または排気ガス）がこれらのパイプラインを通して案内され、冷却フランジを介して、パイプライン間の空気通路を通過する周囲空気によって冷却される。空気通路を通る周囲空気の冷却流は、車両の移動および／または冷却装置の一部を形成するファンによって生成される。

先に示したタイプの冷却装置の場合、スペースを節約し、単純な構造の冷却装置を得る周知の方法は、給気冷却器およびＥＧＲ冷却器を、給気冷却器の冷却要素およびＥＧＲ冷却器の冷却要素が互いに近くに、且つ実質的に面内に配置されるように、互いに組み立てることである。

過給燃焼機関、および給気の空気冷却を伴う自動車では、燃焼機関用の吸気がコンプレッサによって加圧され、その後、その結果生じる加圧された給気が、燃焼機関に送り込まれる前に給気冷却器によって周囲温度より数度高い温度まで冷却される。給気が給気冷却器で冷却されると、給気冷却器の冷却要素のパイプライン内で凝縮液が凝結する。周囲温度が０°より低い寒い天候では、凝結した凝縮液が冷却要素のパイプライン内で凍って氷になる可能性があり、そのため、望ましくないパイプラインの障害を起こす恐れがある。こうした凝縮液の凝結および氷の生成の問題は、通常、ＥＧＲ冷却器においていっそう顕著である。給気冷却器およびＥＧＲ冷却器の冷却要素内での氷生成の危険は、冷却要素を通る冷却用の周囲空気の流れを制限することによって低減させることができる。

周知の実施例は、自動車内の冷却装置の１つまたは複数の冷却要素を通る空気の流れを調節するために、例えばルーバの形など様々なタイプの遮蔽手段を用いるものである。こうした遮蔽手段は多くの場合１つまたは複数の冷却要素のすぐ前または後ろに配置され、また通常、遮蔽手段は、関係する１つまたは複数の冷却要素を通る空気の流れをわずかしか制限しない、または全く制限しない開放位置と、前記１つまたは複数の冷却要素を通る空気の流れを実質的に完全に制限する、または少なくとも大部分を制限する閉鎖位置との間で往復式に制御機構によって手動または自動のどちらでも操作可能である。様々なタイプのそうした遮蔽手段が、例えば米国特許第４７５３２８８Ａ号明細書、独国特許出願公開第３７０１５８４Ａ１号明細書および独国実用新案第７７１６９４０Ｕ１号明細書に記載されている。

本発明の目的は、従来構成の関連するタイプの冷却装置に比べて、少なくともいくつかの点で利点をもたらす構成を備えた冷却装置を提案するために、序文に示したタイプの冷却装置をさらに発展させたものを提供することである。

本発明によれば、前記目的は請求項１に規定した構成を有する冷却装置によって達成される。

本発明によれば、冷却装置は、
自動車の燃焼機関用の給気を冷却するための第１の冷却要素を備えた給気冷却器であって、該第１の冷却要素が、冷却する給気のためのパイプライン、およびこれらのパイプライン間に配置される冷却用の空気の流れのための空気通路を有している給気冷却器と、
前記燃焼機関に戻るように案内される排気ガスを冷却するための第２の冷却要素を備えたＥＧＲ冷却器であって、該第２の冷却要素が、冷却する排気ガスのためのパイプライン、およびこれらのパイプライン間に配置される冷却用の空気の流れのための空気通路を有し、第１の冷却要素および第２の冷却要素が近傍に、且つ互いに実質的に面内に配置されるＥＧＲ冷却器と、
前記冷却要素を通る空気の流れを調節するために、冷却要素の前方または後方に配置される遮蔽手段と、
制御機構であって、前記パイプライン中に氷が生成するのを防止するために、前記遮蔽手段は該制御機構によって、冷却要素の前記空気通路を通る空気の流れを制限しない、または少なくともあまり制限しない開放位置と、第２の冷却要素の前記パイプラインすべての間の空気通路を通る空気の流れ、および第１の冷却要素の前記パイプラインの一部のみの間の空気通路を通る空気の流れを制限する閉鎖位置との間で往復式に切り換えることができる制御機構と
を有している。

本明細書において「空気の流れ」という表現は、冷却要素のパイプライン間の空気通路を通過する冷却用の周囲空気の流れを意味する。

本発明は、自動車の燃焼機関が満足に機能するには、寒い天候において、ＥＧＲ冷却器の冷却要素のパイプラインが排気ガスの通過のために開放され続け、且つ給気冷却器の冷却要素のパイプラインの少なくとも一部が給気の通過のために開放され続けるように、ＥＧＲ冷却器の冷却要素、および給気冷却器の冷却要素のより少ない部分での氷の生成を防止すれば十分であるという見識に基づいている。閉鎖位置において給気冷却器の冷却要素の一部のみを遮蔽する遮蔽手段を有することにより、比較的小さい取り付け空間しか必要としない遮蔽手段を用いることが可能になり、その結果、例えば遮蔽手段を、ＥＧＲ冷却器および給気冷却器の前方の、大抵はきわめて狭い空間に配置することが可能になる。

従属請求項および以下に述べる説明によって、本発明による冷却装置の様々な実施例を示す。

以下では添付図面を参照しながら、具体的な実施例に基づいて本発明をより詳しく説明する。

図１〜５は、本発明の２つの異なる実施例による自動車用の冷却装置を示している。冷却装置１は、過給燃焼機関およびＥＧＲシステムを備えた自動車用のものである。図１〜５の実施例の同じ部分または類似の部分には、同じ参照記号が与えられている。

冷却装置１は、自動車の燃焼機関用の給気を冷却するため、すなわち燃焼機関に供給される前に自動車内のコンプレッサで圧縮される燃焼機関への吸気を冷却するための実質的にプレート状の冷却要素１１を有する従来構成の給気冷却器１０を有している。給気冷却器１０は、図示していないパイプラインを介して自動車のコンプレッサから暖かい給気を受け入れ、給気を燃焼機関に送り込むために、図示していないパイプラインを介して自動車の燃焼機関に接続されるよう企図されている。冷却要素１１は、互いに所定の距離をおいて延びる、冷却フランジ（図示せず）が接続された複数の細長いパイプライン１２を有している。図２はパイプライン１２の断面を示しているが、ここではパイプライン１２は、長方形の断面形状の平坦な管の形である。冷却用の周囲空気が冷却要素を図２に矢印で示した方向に通過することができるように、冷却要素のパイプライン１２の間に空気通路１３が配置される。前記コンプレッサからの給気は冷却要素のパイプライン１２を通して案内され、冷却フランジを介して、パイプライン間の空気通路１３を通過する周囲空気によって冷却される。

冷却装置１は、排気ガスを自動車の燃焼機関に戻るよう案内するために、自動車の排気ラインから分岐させた排気ガスを冷却するための実質的にプレート状の冷却要素２１を有する従来構成のＥＧＲ冷却器２０も有している。ＥＧＲ冷却器２０は、こうした排気ガスが案内されて燃焼機関に戻る前に排気ガスを冷却するようになされており、また図示していないパイプラインを介して自動車の排気ラインから暖かい排気ガスを受け入れ、排気ガスを燃焼機関に送り込むために、図示していないパイプラインを介して自動車の燃焼機関の吸気ダクトに接続されるよう企図されている。冷却要素２１は、互いに所定の距離をおいて延びる、冷却フランジ（図示せず）が接続された複数の細長いパイプライン２２を有している。図２はパイプライン２２の断面を示しているが、パイプライン２２は長方形の断面形状の平坦な管の形である。冷却用の周囲空気が冷却要素を図２に矢印で示した方向に通過することができるように、冷却要素のパイプライン２２の間に空気通路２３が配置される。自動車の排気ラインからの排気ガスは、冷却要素のパイプライン２２を通して案内され、冷却フランジを介して、パイプライン間の空気通路２３を通過する周囲空気によって冷却される。

ＥＧＲ冷却器の冷却要素２１および給気冷却器の冷却要素１１は、近傍に、且つ互いに実質的に面内に配置される。図示した実施例では、ＥＧＲ冷却器２０は給気冷却器１０の上に配置されている。

図示した実施例では、自動車の燃焼機関用のラジエータ液を冷却するための実質的にプレート状の冷却要素３１を有する従来構成のラジエータ液冷却器３０が、自動車の意図された移動方向について見たとき、給気冷却器１０およびＥＧＲ冷却器２０の後方に配置されている。さらに、例えば自動車の空調システム用の凝縮器またはオイルクーラの形であってよい車両の構成要素３が、自動車の意図された移動方向について見たとき、給気冷却器１０の前方に配置されている。図１は、自動車の前方に配置されたグリル４も示している。

それぞれの冷却要素１１、２１、３１の空気通路１３、２３を通る周囲空気の冷却流は、自動車の前進移動および／またはファン５によって生成される。図１に示した実施例では、このファン５は、自動車の意図された移動方向について見たとき、ラジエータ液冷却器３０の後方に配置されている。

本発明によれば、冷却装置１は、
給気冷却器およびＥＧＲ冷却器の冷却要素１１、２１を通る空気の流れを調節するために、冷却要素１１、２１の前方または後方に配置される遮蔽手段４０と、
遮蔽手段４０が給気冷却器およびＥＧＲ冷却器の冷却要素１１、２１の前記空気通路１３、２３を通る空気の流れを制限しない、または少なくともあまり制限しない開放位置と、遮蔽手段４０がＥＧＲ冷却器の冷却要素２１の前述のパイプライン２２すべての間の空気通路２３を通る空気の流れ、および給気冷却器の冷却要素１１の前述のパイプライン１２の一部のみの間の空気通路１３を通る空気の流れを実質的に完全に制限する、または少なくとも開放位置の場合より大きく制限する閉鎖位置との間で往復式に前記遮蔽手段４０を切り換え可能にする制御機構５０であって、これらのパイプライン１２、２２内の氷の生成を妨げる制御機構５０と
を有している。

図示した実施例では、遮蔽手段４０は、自動車の意図された移動方向について見たとき、ＥＧＲ冷却器２０と給気冷却器１０の上側部分とのすぐ前、すなわちこれらの冷却器１０、２０とグリル４との間に配置されているが、別法として、これらの冷却器１０、２０のすぐ後ろ、すなわち冷却器１０、２０とラジエータ液冷却器３０との間に配置されてもよい。

図２、図４および図５に示すように、制御機構５０は、有利には、遮蔽手段４０を切り換えるための空気式または油圧式のシリンダ５１を有していてもよい。

図１〜３に示した実施例では、遮蔽手段４０は、制御機構５０によって往復式に回転可能なブレード４１を有するルーバの形であり、このブレード４１は、冷却要素１１、２１の隣接する側平面１４、２４に対して実質的に垂直に延びる開放位置（図１および図２参照）と、冷却要素１１、２１の隣接する側平面１４、２４と実質的に平行に延びる閉鎖位置（図３参照）との間を、制御機構５０によって往復式に回転可能である。図３に示すように、ブレード４１は、有利には、閉鎖位置において互いに重なり合うように配置される。

図４および図５に示す実施例では、遮蔽手段４０は、互いに向き合う２つのディスク状の遮蔽要素４５ａ、４５ｂであって、貫通する開口部４６ａ、４６ｂを有する２つのディスク状の遮蔽要素４５ａ、４５ｂを有している。遮蔽要素内の開口部４６ａ、４６ｂが協働して、遮蔽手段４０を貫通して延びる空気通路４７であって、遮蔽手段が開放位置にあるとき（図４参照）には遮蔽手段が閉鎖位置にあるとき（図５参照）より大きくなる空気通路４７を形成するように、一方の遮蔽要素４５ａは、制御機構５０によってその広がり面内で他方の遮蔽要素４５ｂに対して移動することができる。前記開口部４６ａ、４６ｂは、例えば細長い隙間の形とすることができる。前記空気通路４７は、有利には図５に示すように、遮蔽手段４０が閉鎖位置にあるときには完全に閉鎖される。

遮蔽手段４０は、添付図面に示した構成以外のいくつかの構成のものであってもよく、例えば制御機構によって、ＥＧＲ２０および給気冷却器１０の関連部分の前方の空間の内外に移動可能な遮蔽構造を有していてもよい。

遮蔽手段４０は、閉鎖位置において、給気冷却器の冷却要素１１の前述のパイプライン１２のうちの半分より少ないパイプライン１２の間の空気通路１３を通る空気の流れを制限するように配置することができる。図示した実施例では、遮蔽手段４０は閉鎖位置において、実質的に遮蔽手段の方を向いたＥＧＲ冷却器の冷却要素２１の側面２４の全体、および遮蔽手段の方を向いた給気冷却器の冷却要素１１の側面１４の半分未満を覆うように配置されている。

遮蔽手段４０は、例えばＥＧＲ冷却器２０および給気冷却器１０、またはグリル４に固定してもよい。

おそらく当分野の専門家には、添付の特許請求の範囲に定めた本発明の基本的な概念から逸脱することなく、本発明について多くの変更が可能であることが明らかであるため、本発明はもちろん、決して前述の実施例に限定されるものではない。

冷却装置の一部を形成する、開放位置にある遮蔽手段を示す、本発明の第１の実施例による冷却装置の概略的な側面図である。 図１による冷却装置の一部の拡大した詳細の概略的な部分切欠図である。 閉鎖位置にある遮蔽手段を備えた、図１による冷却装置を示す図である。 冷却装置の一部を形成する、開放位置にある遮蔽手段を示す、本発明の第２の実施例による冷却装置の概略的な部分切欠側面図である。 閉鎖位置にある遮蔽手段を備えた、図４による冷却装置を示す図である。

Claims (5)

1. 自動車の燃焼機関用の給気を冷却するための第１の冷却要素（１１）を備えた給気冷却器（１０）と、前記燃焼機関に戻るよう案内される排気ガスを冷却するための第２の冷却要素（２１）を備えたＥＧＲ冷却器（２０）とを有する自動車用の冷却装置であって、前記第１の冷却要素（１１）および前記第２の冷却要素（２１）が互いに近くに且つ実質的に面内に配置されており、前記第１の冷却要素（１１）が、前記給気を通すための複数のパイプライン（１２）と、該パイプライン間に配置される冷却空気の流れのための空気通路（１３）とを有し、前記第２の冷却要素（２１）が、前記排気ガスを通すための複数のパイプライン（２２）と、該パイプライン間に配置される冷却空気の流れのための空気通路（２３）とを有している自動車用の冷却装置において、
   前記冷却装置（１）が、前記冷却要素（１１、２１）を通る空気の流れを調節するために、前記冷却要素の前方または後方に配置された遮蔽手段（４０）を有すること、および
   前記冷却装置（１）が制御機構（５０）を有し、該制御機構（５０）によって、前記遮蔽手段（４０）は、前記冷却要素（１１、２１）の前記空気通路（１３、２３）を通る空気の流れを制限しない、または少なくともかなり制限しない開放状態と、前記第２の冷却要素（２０）の前記パイプライン（２２）すべての間の前記空気通路（２３）を通る空気の流れ、および前記第１の冷却要素（１１）の前記パイプライン（１２）の一部のみの間の前記空気通路（１３）を通る空気の流れを制限する閉鎖状態との間で往復式に切り換え可能であり、それによってこれらのパイプライン内の氷の生成を防げること
   を特徴とする冷却装置。
2. 前記遮蔽手段（４０）は、前記閉鎖状態において、前記第１の冷却要素（１１）の前記パイプライン（１２）のうちの半分より少ないパイプライン間の前記空気通路（１３）を通る空気の流れを制限するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記遮蔽手段（４０）は、前記閉鎖状態において、実質的に前記遮蔽手段の方を向いた前記第２の冷却要素（２１）の側面（２４）の全体、および前記遮蔽手段の方を向いた前記第１の冷却要素（１１）の側面（１４）の半分未満を覆うように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
4. 前記遮蔽手段（４０）が、前記制御機構（５０）によって枢動可能なブレード（４１）を有することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の冷却装置。
5. 前記遮蔽手段（４０）が、互いに向き合う少なくとも２つのディスク状の遮蔽要素（４５ａ、４５ｂ）であって、貫通開口部（４６ａ、４６ｂ）を有している少なくとも２つのディスク状の遮蔽要素（４５ａ、４５ｂ）を有し、これらの遮蔽要素の少なくとも１つが、前記制御機構（５０）によってその広がり面内で他の遮蔽要素に対して移動可能であり、それによって前記遮蔽要素（４５ａ、４５ｂ）内の前記開口部（４６ａ、４６ｂ）は協働して、前記遮蔽手段（４０）を貫通して延びる空気通路（４７）であって、前記遮蔽手段（４０）が前記開放状態にあるときには前記遮蔽手段が前記閉鎖状態にあるときより大きくなる空気通路（４７）を形成することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の冷却装置。

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