JP4843713B2 - 自動車用冷却器配置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車の内燃機関用給気の冷却のための第1の冷却器要素を有する給気冷却器と、前記内燃機関に戻されるべき排気を冷却するための第2の冷却器要素を有するEGR冷却器とを備え、第1の冷却器要素及び第2の冷却器要素が互いに実質的に同一面内に配置される自動車用冷却器デバイスに関する。
加給器が装備された内燃機関と、いわゆる内燃機関に排気を戻すためのEGR(排気再循環)システムとを有する自動車が、多くの場合、内燃機関用給気の冷却のための実質的に板状の冷却器要素を有する給気冷却器と、内燃機関に戻されるべき排気の冷却のための実質的に板状の冷却器要素を有するEGR冷却器とを有する冷却器デバイスを備える。それぞれの冷却器要素は、細長い管路と、これら管路に連結された冷却フランジとを備え、冷却されるべき媒体(すなわち、それぞれ給気又は排気)が、これら管路を通って案内され、管路間の通気道を通り抜ける周囲空気によって冷却フランジを介して冷却される。通気道を通る周囲空気の冷却流れは、車両の移動によって及び/又は冷却器デバイスの一部を形成するファンによって生成される。
上述のタイプの冷却器デバイスの場合、場所を節約し、簡単な構造の冷却器デバイスを実現する知られる方法は、給気冷却器の冷却器要素及びEGR冷却器の冷却器要素が並んで互いに実質的に同一面内に配置された状態で給気冷却器及びEGR冷却器を互いに組み立てることである。
加給器が装備された内燃機関と、給気の空気冷却とを有する自動車では、流入空気は圧縮機によって加圧され、この後、結果として生じた加圧給気は、内燃機関に給送される前に給気冷却器によって周囲温度より数度上の温度に冷却される。給気が給気冷却器で冷却されると、凝縮液が給気冷却器の冷却器要素の管路の中に凝結する。0℃の下の周囲温度の寒い天候では、凝結した凝縮物が、冷却器要素の管路の中で凍結することがある危険性があり、この凍結は冷却器要素の管路への望ましくない障害をもたらす。通常、この凝縮液凝結及び氷生成の問題はEGR冷却器でさらに大きいものである。給気冷却器及びEGR冷却器の冷却要素の中での氷の生成の危険性は、冷却器要素を通る冷却周囲空気の流れを制限することによって低減することができる。
知られている慣行は、自動車の中の冷却器デバイスの1つ又は複数の冷却器要素を通る空気の流れを調整するために様々なタイプのスクリーニング手段、例えばルーバの形のスクリーニング手段を用いることである。これらスクリーニング手段は、多くの場合、1つ又は複数の冷却器要素の直前又は直後に配置され、通常、制御機構によって手動又は自動のいずれかで、スクリーニング手段が、関連する1つ又は複数の冷却器要素を通る空気の流れを僅かだけ制限するか又は全く制限しない開位置と、スクリーニング手段が、前記1つ又は複数の冷却器要素を通る空気の流れを実質的に完全に又は少なくとも大部分制限する閉位置との間で交互に操縦可能である。かかるスクリーニング手段の様々なタイプは、例えば、米国特許第4753288号、DE3701584A1及びDE7716940U1に記載されている。
本発明の目的は、少なくともいくつかの点で、適切なタイプの従来の配置の冷却器デバイスに対して有利点をもたらす配置を有する冷却器デバイスを提案するために導入部で示したタイプの冷却器デバイスのさらなる発展形態を提供することである。
本発明によると、前記目的は、請求項1に記載の特徴を示す冷却器デバイスを用いて実現される。
本発明によると、冷却器デバイスは、自動車の内燃機関用の給気の冷却のための第1の冷却器要素を有する給気冷却器と、前記内燃機関に戻されるべき排気の冷却のための第2の冷却器要素を有するEGR冷却器とを備え、これら第1の冷却器要素及び第2の冷却器要素が互いに実質的に同一面内に配置され、冷却器要素を通る空気の流れを調節するために前記冷却器要素の前又は後に配置され、第1の冷却器要素と関連する第1のスクリーニング部及び第2の冷却器要素と関連する第2のスクリーニング部を備えるスクリーン手段と、冷却器要素を通る空気の流れを制限しない又は認め得るほどには少なくとも制限しない開位置とスクリーニング部が冷却器要素で氷の生成を妨げるために冷却器要素を通る空気の流れを制限する閉位置との間で前記スクリーニング部を交互に切り替え可能であり、スクリーニング手段が閉位置にあると、第1の冷却器要素を通る空気の流れが、第2の冷却器要素を通る空気の流れより少ない程度制限されるように、したがって前記冷却器要素を通る空気の流れを調節するために、スクリーニング手段が閉位置にあると、第1のスクリーニング部が、第2のスクリーニング部より多くの空気が通り抜けることが可能になる制御機構とを備える。
表現「空気の流れ」は、ここで冷却器要素の管路間の通気道を通り抜ける冷却周囲空気の流れを意味する。
本発明による解法は、EGR冷却器及び給気冷却器の両方で氷の生成を防止するために同一のスクリーニング手段を用いる簡単な方法を提供し、さらに同時に、給気冷却器の冷却器要素と関連する第1のスクリーニング部により、空気が、閉位置でEGR冷却器の冷却器要素と関連する第2のスクリーニング部より多く通り抜けることができるため、スクリーニング手段が閉位置にあると、氷の生成に影響されにくい給気冷却器の冷却効果が満足な状態に維持されることを可能にする簡単な方法を提供する。
本発明による冷却器デバイスの様々な実施例が、従属項及び以下の説明によって示される。
本発明を、添付図面を参照して実施例に基づいてより詳細に以下で説明する。
図1から11は本発明の様々な実施例による自動車用冷却器デバイスを示す。冷却器デバイス1は、加給器の装備された内燃機関及びEGRシステムを備える自動車を対象とする。図1から11で様々な実施例の同一の又は類似の部品には、同一の参照符号が与えられる。
冷却器デバイス1は、自動車の内燃機関用の給気、すなわち内燃機関に供給される前に自動車の圧縮機で圧縮される内燃機関への流入空気を冷却するための実質的に板状の冷却器要素11を有する従来の配置の給気冷却器10を備える。給気冷却器10は、自動車の圧縮機から図示されていない管路を経由して暖かい給気を受け入れ、自動車の内燃機関に給気を給送するために図示されていない管路を経由して自動車の内燃機関に連結されるよう意図されている。冷却器要素11は、冷却フランジが連結された互いから離れて延在する細長い管路を備える。通気道が、冷却周囲空気が冷却器要素を通り抜けることを可能にするために冷却器要素の管路間に配置される。冷却器要素11は従来の配置からなり、その管路及び冷却フランジは図示されていない。前記圧縮機からの吸気は、冷却器要素の管路を通って案内され、管路間の通気道を通り抜ける周囲空気によって冷却フランジを介して冷却される。
冷却器デバイス1はまた、自動車の内燃機関に戻されるために自動車の排気管路から迂回される排気を冷却するために実質的に板状の冷却器要素21を有する従来の配置のEGR冷却器20を備える。EGR冷却器20は、内燃機関に戻される前にこれら排気を冷却するようになされ、自動車の排気管路から図示されていない管路を経由して暖かい排気を受け入れ、自動車の内燃機関に排気を給送するために図示されていない管路を経由して自動車の内燃機関の流入空気ダクトに連結されるよう意図される。冷却器要素21は、冷却フランジが連結された互いから離れて延在する細長い管路を備える。通気道が、冷却周囲空気が冷却器要素を通り抜けることを可能にするために冷却器要素の管路間に配置される。冷却器要素21は従来の配置からなり、その管路及び冷却フランジは図示されていない。自動車の排気管路からの排気は、冷却器要素の管路を通って案内され、管路間の通気道を通り抜ける周囲空気によって冷却フランジを介して冷却される。
EGR冷却器の冷却器要素21及び給気冷却器の冷却器要素11は、並んで互いに実質的に同一面内に配置される。示した実施例では、EGR冷却器20は給気冷却器10の下に配置される。
示した実施例では、自動車の内燃機関用ラジエータ液を冷却するための実質的に板状の冷却器要素31を有する従来の配置のラジエータ液冷却器30が、自動車の所定の移動方向で見て給気冷却器10及びEGR冷却器20の後に配置される。
それぞれの冷却器要素11、21、31の通気道を通る周囲空気の冷却流れは、自動車の前方移動によって及び/又はファン(図示せず)によって生成される。通常、このファンは、自動車の所定の移動方向で見てラジエータ液冷却器30の後に配置される。
本発明によると、冷却器デバイス1は、給気冷却器の冷却器要素11及びEGR冷却器の冷却器要素21を通る空気の流れを調節するために給気冷却器の冷却器要素11及びEGR冷却器の冷却器要素21の前又は後に配置され、給気冷却器の冷却器要素11と関連する第1のスクリーニング部41a及びEGR冷却器の冷却器要素21と関連する第2のスクリーニング部41bを備えるスクリーニング手段40と、スクリーニング部41a、41bが、冷却器要素11、21を通る空気の流れを制限しない又は認め得るほどには少なくとも制限しない開位置と冷却器要素11、21で氷の生成を妨げるために開位置より多く冷却器要素11、21を通る空気の流れを制限する閉位置との間で前記スクリーニング手段40を交互に切り替え可能にする制御機構50とを備える。
スクリーニング手段40が閉位置にあると、給気冷却器の冷却器要素11を通る空気の流れが、EGR冷却器の冷却器要素21を通る空気の流れより少ない程度制限されるように、したがって前記冷却器要素11、21を通る空気の流れを調整するために、スクリーニング手段40が閉位置にあると、第1のスクリーニング部41aは、第2のスクリーニング部41bより多くの空気が通り抜けることが可能になる。EGR冷却器の冷却器要素21と関連する第2のスクリーニング部41bが、スクリーニング手段40が閉位置にあると、空気が通り抜けることが実質的に不可能であるように配置されることが有利である。
示した実施例では、スクリーニング手段40は、自動車の所定の移動方向で見て給気冷却器10及びEGR冷却器20の直ぐ後、すなわちこれら冷却器10、20とラジエータ液冷却器30の間に配置されるが、代替的には、給気冷却器及びEGR冷却器の直ぐ前に配置されてよい。
制御機構50が、図1及び図5から8に示すようにスクリーニング手段40を切り替えるための空気圧又は油圧シリンダ51を備えることができることが有利である。
図1から4に示す実施例では、スクリーニング手段40は、ブレードが冷却器要素11、21の隣接した側板12、22に実質的に直角に延在する開位置(図1及び3参照)と、ブレードが冷却器要素11、21の隣接した側板12、22と実質的に平行に延在する閉位置(図2及び4参照)との間で制御機構50によって交互に枢動可能であるブレード42a、42b、42a’、42b’を備えるルーバの形を取る。有利には、EGR冷却器の冷却器要素と関連する第2のスクリーニング部41bの一部を形成するブレード42b、42b’は、閉位置で互いに部分的に重なり合うように配置され、一方、給気冷却器の冷却器要素と関連する第1のスクリーニング部41aの一部を形成するブレード42a、42a’は、互いに部分的に重なり合わないように配置されて、したがって、図2及び4に示すように開位置で通気道43をそれぞれの間に残す。図1から4に示す実施例では、すべてのブレード42a、42b、42a’、42b’は、スクリーニング手段40が開位置から閉位置及び閉位置から開位置に切り替えられると、制御機構50で枢動することによって一緒に切り替えられるようになされている。
図1及び2に示す実施例では、すべてのブレード42a、42bは同一の幅からなる。ブレード42a、42bは相互に平行なピボット・スピンドル44a、44bを有し、これによって、第1のスクリーニング部のブレード42aのピボット・スピンドル44a間の相互の距離は、これらブレードの幅より広く、一方、第2のスクリーニング部のブレード42bのピボット・スピンドル44b間の相互の距離は、これらブレードの幅より狭い。したがって、この場合には、第1のスクリーニング部のブレード42aのピボット・スピンドル44a間の距離は、第2のスクリーニング部のブレード42bのピボット・スピンドル44b間の距離より長い。
図3及び4に示す実施例では、第2のスクリーニング部のブレード42b’は、第1のスクリーニング部のブレード42a’より広く、一方、第1のスクリーニング部のブレード42aのピボット・スピンドル44a間の距離は、第2のスクリーニング部のブレード42bのピボット・スピンドル44b間の距離と同一である。
代替の実施例によると、スクリーニング手段は、互いに向き合い、スクリーニング手段を貫く開口を有する少なくとも2つのシート状又はディスク状のスクリーニング要素を備える。これらスクリーニング要素の少なくとも1つは、スクリーニング要素にある開口が、スクリーニング手段を貫いて延在し、スクリーニング手段が閉位置にあるときよりスクリーニング手段が開位置であるときより大きい通気道を形成するために協働するように、制御機構によって別のスクリーニング要素に対する範囲の平面内で可動である。例えば、前記開口は細長いギャップの形を取ることができる。
図5から8に示す実施例では、スクリーニング手段40は、互いに向き合い、スクリーニング手段40を貫く開口46aから46cを有する3つのディスク形のスクリーニング要素45aから45cを備える。これらスクリーニング要素の1つ、より具体的には、図5から8の中間スクリーニング要素45bは固定され、固定スクリーニング要素45bの両側に配置された他の2つのスクリーニング要素45a、45cは、可動であり、スクリーニング手段40が開位置から閉位置及び閉位置から開位置に制御機構50によって切り替えられると、交互に反対方向にこの固定スクリーニング要素45bに対する範囲の平面内で移動されるようになされている。このスクリーニング要素45a、45cの交互に反対の移動は、シリンダ51によって回転されるT形レバー52によって示す実施例でもたらされる。レバーの横方向下部53は、固定スクリーニング要素45bに対して回転するために中央及びそれぞれの可動スクリーニング要素45a、45cに対する両端部で支持される。スクリーニング要素45aから45cの中の開口46aから46cは、スクリーニング手段40を貫いて延在し、スクリーニング手段が閉位置(図6及び8参照)にあるときよりスクリーニング手段が開位置(図5及び7参照)にあるときにより大きい通気道47を形成するために協働する。図5から8に示す実施例では、前記開口46aから46cは細長いギャップの形を取る。図5から8に示す実施例では、スクリーニング要素の上部を示す実施例の中で給気冷却器の冷却器要素11と関連する第1のスクリーニング部41aの一部を形成する可動スクリーニング要素45a、45cの部分は、スクリーニング要素の下部を示す実施例の中でEGR冷却器の冷却器要素21と関連する第2のスクリーニング部41bの一部を形成するスクリーニング要素の部分より広い開口46a、46cを備える。
図9から11に示す実施例では、スクリーニング手段40は、スクリーニング手段40を貫く開口46b’を備えるディスクの形の固定スクリーニング要素45b’と、固定スクリーニング要素の両側に配置された2つの可動スクリーニング要素45a’、45c’とを備える。可動スクリーニング要素45a’、45c’のそれぞれは、空気が制限された又は空気に不透過性の材料から作製されるマスキング・テープ48を備え、マスキング・テープ48間で空気に透過性のマスクキングされていないメッシュ領域の形で開口46a’、46c’を有する可撓性のメッシュの形を取る。可動スクリーニング要素45a’、45c’は、ともに連結され、回転可能なローラー49aから49eの上を走行する。これらローラー1つは、所望の方向での可動スクリーニング要素45a’、45c’の移動を実施するために適した駆動デバイスを用いて、例えば、電動機の形で回転可能である。スクリーニング要素45a’から45c’の中の開口46a’から46c’は、スクリーニング手段40を貫いて延在し、スクリーニング手段が閉位置(図11参照)にあるときよりスクリーニング手段が開位置(図10参照)あるときより大きい通気道を形成するために協働する。図9から11に示す実施例では、スクリーニング要素45a’、45c’の上部を示す実施例の中で給気冷却器の冷却器要素11と関連する第1のスクリーニング部41aの一部を形成する可動スクリーニング要素45a’、45c’の部分は、スクリーニング要素45a’、45c’の下部を示す実施例の中でEGR冷却器の冷却器要素21と関連する第2のスクリーニング部41bの一部を形成するこれらスクリーニング要素の部分より広い開口46a’、46c’を備える。
本発明は、本発明の変形形態の多くの可能性が、添付された請求項で定義されるように本発明の基本的概念からそれによって逸脱することなく当分野の技術者には明白である可能性が高いので、もちろん上述の実施例に決して限定されるものではない。
冷却器デバイスの一部を形成するスクリーニング手段を開位置で示す、本発明の第1の実施例による冷却器デバイスの一部の概略側面図である。 スクリーニング手段が閉位置にある図1による冷却器デバイスの図である。 冷却器デバイスの一部を形成するスクリーニング手段を開位置で示す、本発明の第2の実施例による冷却器デバイスの一部の概略側面図である。 スクリーニング手段が閉位置にある図3による冷却器デバイスの図である。 開位置にある代替の実施例によるスクリーニング手段の一部の概略部分正面断面図である。 図5によるスクリーニング手段を閉位置で示す図である。 開位置にある図5によるスクリーニング手段の概略垂直横断面図である。 閉位置にある図5によるスクリーニング手段の概略垂直横断面図である。 別の代替の実施例によるスクリーニング手段の一部の概略正面図である。 開位置にある図9によるスクリーニング手段の概略垂直横断面図である。 閉位置にある図9によるスクリーニング手段の概略垂直横断面図である。

Claims (10)

  1. 自動車用冷却器デバイスであって、前記自動車の内燃機関用の給気の冷却のための第1の冷却器要素(11)を有する給気冷却器(10)と、前記内燃機関に戻されるべき排気の冷却のための第2の冷却器要素(21)を有するEGR冷却器(20)とを備え、前記第1の冷却器要素(11)及び前記第2の冷却器要素(21)が互いに実質的に同一面内に配置される冷却器デバイスにおいて、
    前記冷却器デバイス(1)が、前記冷却器要素(11、21)を通る空気の流れを調節するために前記冷却器要素(11、21)の前又は後に配置されたスクリーニング手段(40)を備え、前記スクリーニング手段(40)は、前記第1の冷却器要素(11)と関連する第1のスクリーニング部(41a)と、前記第2の冷却器要素(21)と関連する第2のスクリーニング部(41b)とを備え、
    前記冷却器デバイス(1)が、前記スクリーニング部(41a、41b)が前記冷却器要素(11、21)を通る前記空気の流れを制限しない開位置と、前記スクリーニング部(41a、41b)が前記冷却器要素(11、21)で氷の生成を妨げるために前記冷却器要素(11、21)を通る前記空気の流れを制限する閉位置との間で前記スクリーニング手段(40)を交互に切り替え可能にする制御機構(50)を備え、前記スクリーニング手段(40)が前記閉位置にあるとき、前記第1のスクリーニング部(41a)が、前記第2のスクリーニング部(41b)よりも多くの空気を通り抜けさせることが可能になっており、前記スクリーニング手段(40)が前記閉位置にあると、前記第1の冷却器要素(11)を通る前記空気の流れが、前記第2の冷却器要素(21)を通る前記空気の流れより制限される程度が小さくなるように前記冷却器要素を通る前記空気の流れ調節されるようになっていることを特徴とする冷却器デバイス。
  2. 前記スクリーニング手段(40)が前記閉位置にあると、前記第2のスクリーニング部(41b)、空気実質的に通り抜けさせないようになっていることを特徴とする請求項1に記載の冷却器デバイス。
  3. 前記スクリーニング部(41a、41b)が、枢動可能なブレード(42a、42b42a’、42b’)を備え、前記スクリーニング手段(40)が前記閉位置にあるとき、第2のブレードと呼ばれる前記第2のスクリーニング部のブレード(42b42b’)が、互いに部分的に重なり合うように配置され、第1のブレードと呼ばれる前記第1のスクリーニング部のブレード(42a42a’)が、前記ブレード間に通気道(43)残すように配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の冷却器デバイス。
  4. 前記第2のブレード(42b’)の幅が前記第1のブレード(42a’)の幅より広いことを特徴とする請求項3に記載の冷却器デバイス。
  5. 前記第1及び第2のブレード(42a、42b)が相互に平行なピボット・スピンドル(44a、44b)を有し、前記第1のブレード(42a)の前記ピボット・スピンドル(44a)間の相互の距離が、前記第1のブレードの幅より長く、一方、前記第2のブレード(42b)の前記ピボット・スピンドル(44b)間の相互の距離が、それらの第2のブレードの幅より短いことを特徴とする請求項3又は4に記載の冷却器デバイス。
  6. 前記スクリーニング手段(40)が、少なくとも2つのシート状又はディスク状スクリーニング要素(45a45c45a’45c’)を備え、前記スクリーニング要素(45a〜45c;45a’〜45c’)は、互いに向かい合い、それぞれを貫く開口(46a〜46c;46a’〜46c’)を有しており、前記スクリーニング要素の少なくとも1つが、自身が延在する平面内において別のスクリーニング要素に対して移動可能であり、前記スクリーニング要素(45a45c45a’45c’)の前記開口(46a46c46a’46c’)が、通気道(47)を形成するために協働するように配置され、前記通気道(47)は、前記スクリーニング手段(40)を貫いて延在し、前記スクリーニング手段が前記閉位置にあるときよりも前記スクリーニング手段(40)が前記開位置にあるときにより大きくなることを特徴とする請求項1又は2に記載の冷却器デバイス。
  7. 前記スクリーニング要素(45a45c45a’45c’)が、固定スクリーニング要素(45b45b’)と2つの可動スクリーニング要素(45a、45c;45a’、45c’)とを備え、2つの前記可動スクリーニング要素(45a、45c;45a’、45c’)は、前記スクリーニング手段(40)が前記開位置から前記閉位置及び前記閉位置から前記開位置に前記制御機構によって切り替えられると、自身が延在する平面内において前記固定スクリーニング要素(45b;45b’)に対して移動し、相互に反対方向に移動るようになていることを特徴とする請求項6に記載の冷却器デバイス。
  8. 前記固定スクリーニング要素(45b’)が、前記固定スクリーニング要素(45b’)を貫く開口(46b’)を備えるディスクの形をしており、前記可動スクリーニング要素(45a’、45c’)のそれぞれが、可撓性のメッシュの形をしており、前記可撓性のメッシュは、空気の流れを制限する材料または空気を透過させない材料から作製されたマスキング・テープ(48)を備え、前記可撓性のメッシュは、前記マスキング・テープ間において、空気透過させるマスキングされていないメッシュ領域の形で、前記可撓性のメッシュを貫く開口(46a’、46c’)を有することを特徴とする請求項7に記載の冷却器デバイス。
  9. 前記可動スクリーニング要素(45a’、45c’)がともに連結されることを特徴とする請求項8に記載の冷却器デバイス。
  10. 前記スクリーニング要素(45a45c)が、細長い隙間形状の開口(46a46c)を備えるディスクの形を取ることを特徴とする請求項6又は7に記載の冷却器デバイス。
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