JP5381851B2 - Refrigerant flow control device and vehicle cooling device - Google Patents
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Description
本発明は、冷媒流通制御装置および車両の冷却装置に関する。 The present invention relates to a refrigerant flow control device and a vehicle cooling device.
水冷式の内燃機関は、その内部に冷却水の循環流路を有しており、循環流路の冷却水をウォータポンプの稼動によりラジエータ側に循環させて冷却し、冷却された冷却水を再び内燃機関側に循環させることで、内燃機関の冷却を実行する。 The water-cooled internal combustion engine has a cooling water circulation passage inside, and the cooling water in the circulation passage is circulated to the radiator side by the operation of the water pump to cool the cooling water. The internal combustion engine is cooled by circulating it to the internal combustion engine side.
従来、このような内燃機関の冷却装置として、ラジエータからの流路、ヒータコアからの流路、バイパス流路およびポンプ装置の吸入流路中にロータリバルブ装置を配置し、各流路を制限もしくは遮断することができるように構成して、エンジン回転数、アクセル開度等に基づき定められる目標水温になるようにバルブを制御することによって、内燃機関の温度を運転状態に適応した目標温度に制御する技術が特許文献1に記載されている。
Conventionally, as a cooling device for such an internal combustion engine, a rotary valve device has been arranged in a flow path from a radiator, a flow path from a heater core, a bypass flow path, and a suction flow path of a pump device, and each flow path is restricted or blocked. The temperature of the internal combustion engine is controlled to the target temperature adapted to the operating state by controlling the valve so that the target water temperature is determined based on the engine speed, the accelerator opening, etc. The technique is described in
また、内燃機関と駆動モータとを備えたハイブリッド車両の冷却装置として、内燃機関を冷却するエンジン冷却回路と、駆動モータを冷却する強電系冷却回路と、を備え、内燃機関と駆動モータの熱的負荷に応じて各冷却回路の切換弁を切替えることによって、冷却システムの大型化を回避しつつ、内燃機関と駆動モータとを効率よく冷却する技術が特許文献2に記載されている。 Further, as a hybrid vehicle cooling device including an internal combustion engine and a drive motor, an engine cooling circuit that cools the internal combustion engine and a high-power system cooling circuit that cools the drive motor are provided. Patent Document 2 discloses a technique for efficiently cooling the internal combustion engine and the drive motor while switching the switching valve of each cooling circuit in accordance with the load while avoiding an increase in the size of the cooling system.
内燃機関は、暖機運転等の低負荷運転時と、高出力・高回転の高負荷運転時とでは各部の冷却要求が異なることから、冷却系統を多様化して内燃機関の各部に運転状態に応じた適切な温度の冷却水を循環させることが望ましい。しかしながら、特許文献1の技術は、ウォータポンプの吸い込み側で冷却水の流路を制限または遮断するものであるために、冷却水の吐出側の制御を行うことができない。そのため、冷却系統を多様化することができないことから、内燃機関の各部に適切な温度の冷却水を循環させることが困難である、といった問題点がある。
The internal combustion engine has different cooling requirements at low load operation such as warm-up operation and high load operation at high output and high rotation. It is desirable to circulate cooling water having an appropriate temperature according to the requirement. However, since the technique of
一方、特許文献2の技術は、内燃機関の冷却用および駆動モータ冷却用の2つの冷却系統を有しているが、各冷却系統を制御するためにそれぞれ個別に切換弁を設けることが要求される。そのため、冷却システムの更なる簡略化・小型化を図ることが困難である、といった問題点がある。 On the other hand, the technology of Patent Document 2 has two cooling systems for cooling the internal combustion engine and cooling the drive motor, but it is required to provide a separate switching valve for controlling each cooling system. The Therefore, there is a problem that it is difficult to further simplify and downsize the cooling system.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、簡略な構成で車両の各部に適切な温度の冷却水を循環させることができる冷媒流通制御装置および車両の冷却装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a refrigerant flow control device and a vehicle cooling device that can circulate cooling water having an appropriate temperature to each part of the vehicle with a simple configuration. And
上記目的を達成するために、本発明の冷媒流通制御装置は、冷媒を内部に導入する第1冷媒導入部と、当該第1冷媒導入部から導入される冷媒を外部に排出可能な複数の第1冷媒排出部と、を有する第1管と、前記第1管の内部に嵌合され、前記第1冷媒導入部から導入される冷媒を内部に導入する第2冷媒導入部と、当該第2冷媒導入部から導入される冷媒を外部に排出可能な複数の第2冷媒排出部と、を有する第2管と、任意の前記第2冷媒排出部が対応する前記第1冷媒排出部と連通する位置に移動するように、前記第2管を駆動する駆動手段と、を備え、前記第2管は、前記駆動手段の駆動力によって長軸周りに回転可能に前記第1管の内部に嵌合され、前記第2冷媒排出部は、前記第2管の長軸周りの回転位相に応じて対応する前記第1冷媒排出部と連通可能に前記第2管に配置され、前記第2管は、第1の第2管と、連結部によって前記第1の第2管の長軸方向の端部に連結された第2の第2管と、によって構成され、前記第1の第2管および前記第2の第2管は、内部を流通する冷媒が互いに流通不能に構成されており、前記第1の第2管および前記第2の第2管にはそれぞれ前記第2冷媒導入部および前記第2冷媒排出部が設けられ、且つ前記第2の第2管の前記第2冷媒排出部は複数であり、前記第2の第2管の前記第2冷媒導入部は、前記第2の第2管の前記第1の第2管に対向した端部に設けられ、前記第2の第2管の複数の前記第2冷媒排出部は、前記第2の第2管の長軸方向に沿った側面において該長軸方向で異なる位置に設けられている、ことを特徴とする。
上記の構成により、第1管の内部における第2管の位置を駆動することで、任意の第1冷媒排出部と第2冷媒排出部とを連通させて、冷媒導入部から導入される冷媒を任意の第1冷媒排出部から第1管の外部に流通させることができる。よって、簡略な構成で車両の各部に適切な温度の冷却水を循環させることができる。
In order to achieve the above object, a refrigerant flow control device of the present invention includes a first refrigerant introduction unit that introduces a refrigerant therein, and a plurality of second refrigerants that can discharge the refrigerant introduced from the first refrigerant introduction unit to the outside. A first pipe having a first refrigerant discharge section, a second refrigerant introduction section that is fitted inside the first pipe and introduces a refrigerant introduced from the first refrigerant introduction section, and the second A second pipe having a plurality of second refrigerant discharge portions capable of discharging the refrigerant introduced from the refrigerant introduction portion to the outside, and the first refrigerant discharge portion to which any of the second refrigerant discharge portions corresponds communicates. Driving means for driving the second pipe so as to move to a position, and the second pipe is fitted inside the first pipe so as to be rotatable around a major axis by the driving force of the driving means. And the second refrigerant discharge portion is adapted to correspond to the rotational phase around the long axis of the second pipe. It arrange | positions at the said 2nd pipe | tube so that a 1st refrigerant | coolant discharge part can communicate, The said 2nd pipe | tube is connected with the edge part of the longitudinal direction of the said 1st 2nd pipe by the 1st 2nd pipe | tube and a connection part. The second second pipe, and the first second pipe and the second second pipe are configured such that refrigerants flowing through the inside cannot pass through each other. The second pipe and the second second pipe are respectively provided with the second refrigerant introduction part and the second refrigerant discharge part, and there are a plurality of the second refrigerant discharge parts of the second second pipe. The second refrigerant introducing portion of the second second pipe is provided at an end portion of the second second pipe facing the first second pipe, and a plurality of the second second pipes are provided. the second refrigerant discharge portion, characterized in that are provided in different positions in the long-axis direction in the side surface along the axial direction of the second second tube To.
With the above configuration, by driving the position of the second pipe in the first pipe, the refrigerant introduced from the refrigerant introduction section can be made to communicate with the arbitrary first refrigerant discharge section and the second refrigerant discharge section. It can distribute | circulate from the arbitrary 1st refrigerant | coolant discharge parts to the exterior of a 1st pipe | tube. Therefore, it is possible to circulate cooling water having an appropriate temperature to each part of the vehicle with a simple configuration.
また、上記の構成により、第1管の内部における第2管の長軸周りの回転位相を制御することで、任意の第1冷媒排出部と第2冷媒排出部とを連通させて、冷媒導入部から導入される冷媒を任意の第1冷媒排出部から第1管の外部に流通させることができる。よって、簡略な構成で車両の各部に適切な温度の冷却水を循環させることができる。また、上記の構成により、冷却系統を少なくとも2系統とすることができ、それぞれの冷却系統に独立して冷却水を循環させることができる。よって、簡略な構成で車両の各部に適切な温度の冷却水を循環させることができる。 In addition, with the above configuration, by controlling the rotational phase around the major axis of the second pipe inside the first pipe, the arbitrary first refrigerant discharge section and the second refrigerant discharge section can be communicated to introduce the refrigerant. The refrigerant introduced from the section can be circulated from the arbitrary first refrigerant discharge section to the outside of the first pipe. Therefore, it is possible to circulate cooling water having an appropriate temperature to each part of the vehicle with a simple configuration. Further, with the above configuration, the cooling system can be at least two systems, and the cooling water can be circulated independently in each cooling system. Therefore, it is possible to circulate cooling water having an appropriate temperature to each part of the vehicle with a simple configuration.
そして、本発明の冷媒流通制御装置は、前記駆動手段が、任意の前記第2冷媒排出部を対応する前記第1冷媒排出部と連通させる際の連通部分の面積を制御することで、前記第1冷媒排出部から排出される冷媒の排出量を調整する構成とすることができる。
上記の構成により、任意の第1冷媒排出部と第2冷媒排出部とを連通させる際の連通部分の面積を制御することにより、任意の第1冷媒排出部から第1管の外部に流通させる冷媒の流通量を調整することができる。よって、簡略な構成で車両の各部に適切な量の冷却水を循環させることができる。
In the refrigerant flow control device of the present invention, the driving means controls the area of the communication portion when the arbitrary second refrigerant discharge portion communicates with the corresponding first refrigerant discharge portion. It can be set as the structure which adjusts the discharge amount of the refrigerant | coolant discharged | emitted from 1 refrigerant | coolant discharge part.
With the above configuration, by controlling the area of the communication portion when the first refrigerant discharge portion and the second refrigerant discharge portion are communicated with each other, the flow from the arbitrary first refrigerant discharge portion to the outside of the first pipe is circulated. The circulation amount of the refrigerant can be adjusted. Therefore, it is possible to circulate an appropriate amount of cooling water to each part of the vehicle with a simple configuration.
また、本発明は、請求項1または2に記載の冷媒流通制御装置を備える車両の冷却装置である。
Moreover, this invention is a cooling device of a vehicle provided with the refrigerant | coolant distribution control apparatus of
そして、本発明の車両の冷却装置は、オイルクーラの冷却経路をシリンダヘッドの冷却経路の下流側に設ける構成とすることができる。
上記の構成により、シリンダヘッドを経由して授熱した冷媒をオイルクーラに循環させて、オイルの昇温を促進することができる。
The vehicle cooling device of the present invention can be configured such that the oil cooler cooling path is provided downstream of the cylinder head cooling path.
With the above configuration, the temperature of the oil can be increased by circulating the refrigerant having received heat through the cylinder head to the oil cooler.
更に、本発明の車両の冷却装置は、内燃機関の負荷に応じて、前記冷媒流通制御装置が冷媒の排出量を調整する構成とすることができる。
上記の構成により、内燃機関の負荷に応じて適切な量の冷媒を被冷却部位に循環させることができる。
Furthermore, the vehicle cooling device of the present invention can be configured such that the refrigerant flow control device adjusts the discharge amount of the refrigerant in accordance with the load of the internal combustion engine.
With the above configuration, an appropriate amount of refrigerant can be circulated to the cooled portion according to the load of the internal combustion engine.
本発明の冷媒流通制御装置および車両の冷却装置によれば、第1管の内部における第2管の位置を制御することで、任意の第1冷媒排出部と第2冷媒排出部とを連通させて、冷媒導入部から導入される冷媒を任意の第1冷媒排出部から第1管の外部に流通させることができる。よって、簡略な構成で車両の各部に適切な温度の冷却水を循環させることができる。 According to the refrigerant flow control device and the vehicle cooling device of the present invention, by controlling the position of the second pipe inside the first pipe, any first refrigerant discharge portion and the second refrigerant discharge portion are made to communicate with each other. Thus, the refrigerant introduced from the refrigerant introduction unit can be circulated from the arbitrary first refrigerant discharge unit to the outside of the first pipe. Therefore, it is possible to circulate cooling water having an appropriate temperature to each part of the vehicle with a simple configuration.
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の実施例1について図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の冷媒流通制御装置を組み込んだ車両冷却システム1の概略構成を示した構成図である。本実施例は、第1の駆動源であるエンジン100と、第2の駆動源である電動モータ200と、を備えるハイブリッド車両の冷却システムの構成を示すものであるが、ハイブリッド車両に限定されるものではない。なお、実線の矢印は冷却水の流れ方向を示している。
図1に示す車両冷却システム1は、システムを循環する冷媒(冷却水)が流通する第1流路21、第2流路22、第3流路23、第4流路24および第5流路25と、冷却水を冷却するメインラジエータ26およびサブラジエータ27と、を備えている。また、車両冷却システム1は、冷却水を循環させるウォータポンプ28と、冷却水の温度を検出する水温センサ41および42を備えている。更に、車両冷却システム1は、システムを循環する冷却水の流通を制御する冷媒流通制御装置31と、システムの運転動作を総括的に制御するECU(Electronic Control Unit)10を備えている。
The
本実施例の車両冷却システム1を循環する冷却水は、エチレングリコール水溶液からなる一般的なLLC(Long Life Coolant)を適用するが、その他の冷媒を使用してもよい。
As the cooling water circulating through the
第1流路21は、その途中で第1流路21aと第1流路21bとに分岐し、冷媒流通制御装置31を経由後に再び合流する構成である。
第1流路21aは、メインラジエータ26の下部タンクからウォータポンプ28、電動モータ200、排気熱回収器201を経由して冷媒流通制御装置31に連結し、冷媒流通制御装置31からヒータコア103を経由してウォータポンプ28の上流側に連結する。第1流路21aは、冷媒流通制御装置31の第1冷媒導入部316aおよび第1リリーフ部317aに連結しており、ウォータポンプ28が駆動する間は電動モータ200、排気熱回収器201およびヒータコア103に冷却水が常時循環する。
The
The
第1流路21bは、ウォータポンプ28を経由後に第1流路21aと分岐して冷媒流通制御装置31に連結し、冷媒流通制御装置31からインバータ202およびEGRクーラ104を経由後に第1流路21aに合流する構成である。
第1流路21bは、冷媒流通制御装置31の第1冷媒導入部316bおよび第1リリーフ部317bに連結しており、ウォータポンプ28が駆動する間はインバータ202およびEGRクーラ104に冷却水が常時循環する。
第1流路21bは、冷媒流通制御装置31とインバータ202との間でバイパス流路29aが分岐している。バイパス流路29aは、第2流路22と連結しており、第1流路21bとの分岐部分に第1サーモスタット29bを備えている。第1サーモスタット29bは、第1流路21bを流通する冷却水の温度が所定温度を超えると開弁し、それによって第1流路21bからサブラジエータ27、第2流路22までが連通する。第1サーモスタット29bは、第1流路21bを流通する冷却水の温度がインバータ202およびEGRクーラ104を適切に冷却することができる温度を超えると開弁する構成であって、例えば、開弁温度を70℃とすることができる。
The
The
In the
第2流路22は、冷媒流通制御装置31からサブラジエータ27の上部タンクまでを連通させ、サブラジエータ27の下部タンクから第1流路21bに連結する構成である。
第2流路22は、冷媒流通制御装置31の第1冷媒排出部312aに連結しており、第1冷媒排出部312aが第2冷媒排出部314aと連通することで、冷媒流通制御装置31からサブラジエータ27、第1流路21bまでが連通する。
The
The
第3流路23は、第1流路21aと第1流路21bとの分岐部分の下流側で第1流路21aと分岐し、シリンダヘッド101、オイルクーラ105を経由して冷媒流通制御装置31に連結する構成である。
第3流路23は、冷媒流通制御装置31の第1冷媒排出部312bに連結しており、第1冷媒排出部312bが第2冷媒排出部314bと連通することで、第1流路21aからシリンダヘッド101、オイルクーラ105、冷媒流通制御装置31までが連通する。この場合、第3流路23は、シリンダヘッド101を経由して授熱した冷却水がオイルクーラ105に循環するように構成されることが望ましい。
The
The
第4流路24は、シリンダブロック102と冷媒流通制御装置31とを連結する構成である。
第4流路24は、冷媒流通制御装置31の第1冷媒排出部312cに連結しており、第1冷媒排出部312cが第2冷媒排出部314cと連通することで、第1流路21aからシリンダヘッド101、シリンダブロック102、冷媒流通制御装置31までが連通する。
第4流路24は、シリンダブロック102と冷媒流通制御装置31との間でバイパス流路29cが分岐している。バイパス流路29cは、第5流路25と連結しており、第4流路24との分岐部分に第2サーモスタット29dを備えている。第2サーモスタット29dは、第4流路24内部の冷却水の温度が所定温度を超えると開弁し、それによって第4流路24から第5流路25までが連通する。第2サーモスタット29dは、第4流路24内部の冷却水の温度がシリンダブロック102を適切に冷却することができる温度を超えると開弁する構成であって、例えば、開弁温度を90℃とすることができる。
The
The
In the
第5流路25は、冷媒流通制御装置31とメインラジエータ26の上部タンクとを連結する構成である。
第5流路25は、冷媒流通制御装置31の第1冷媒排出部312dに連結しており、第1冷媒排出部312dが第2冷媒排出部314dと連通することで、冷媒流通制御装置31からメインラジエータ26までが連通する。
The
The
メインラジエータ26およびサブラジエータ27は、上部タンク、ラジエータコア、下部タンクで構成されている放熱器である。被冷却部位を冷却することで高温になった冷却水は、第5流路25および第2流路22を流通してメインラジエータ26およびサブラジエータ27の上部タンクに導かれ、ラジエータコアを通過する。ラジエータコアは、高温の冷却水がラジエータコアを通過する際に熱を奪って空気中に放熱するものであって、放熱効率を向上させるために多数のフィンが設けられている。ラジエータコアで冷却された冷却水は、下部タンクから第1流路21および第2流路22を流通して再び被冷却部位に戻される。
The
ウォータポンプ28は、第1流路21に設けられており、その内部に備えるインペラの回転力によって冷却水をシステム全体に循環させる。ウォータポンプ28は、電気モータによって駆動する電動式の可変ポンプを採用するが、エンジン100のクランクシャフト軸の回転力をベルトによって伝達されることで駆動する機械式であってもよいし、両方式を組み合わせて用いてもよい。
The
冷媒流通制御装置31は、シリンダヘッド101の冷却水出口側に取り付けられており(図2参照)、車両冷却システム1を循環する冷却水の流通をエンジン100および電動モータ200の下流側(出口側)で制御する。
ここで、冷媒流通制御装置31の内部構成について詳細に説明する。図3は、実施例の冷媒流通制御装置31の一構成例を示した図である。冷媒流通制御装置31は、第1管311、第1冷媒排出部312a〜d、第2管313a〜b、第2冷媒排出部314a〜d、アクチュエータ315、第1冷媒導入部316a〜b、第1リリーフ部317a〜b、第2冷媒導入部318a〜bおよび第2リリーフ部319を備えた構成となっており、第1冷媒排出部312a〜dのそれぞれに第1流路21〜第5流路25が連結している。
The refrigerant
Here, the internal structure of the refrigerant | coolant
第1管311は、中空の円筒形状であって、その内部を冷却水が流通可能な筐体である。第1管311は、第1冷媒排出部312a〜d、第1冷媒導入部316a〜b、第1リリーフ部317a〜bによって内部と外部とが連通している。第1管311の内部には、中空円筒形状の第2管313aおよび第2管313bが、長軸周りの回転方向に移動自在に嵌合されている。
The 1st pipe |
第1冷媒排出部312a〜dは矩形状の連通孔であって、第1管311のアクチュエータ315が配置されていない側の端部側からアクチュエータ315側に向かって、第1管311の長軸方向のそれぞれ異なる位置に第1冷媒排出部312a,312b,312d,312cの順で配置されている。この場合、第1冷媒排出部312a〜dは、被冷却部位のレイアウトに応じて第1管311への配置を任意に変更することができる。また、第1冷媒排出部312a〜dは、矩形状に限られず、要求されるシステムの冷却性能に応じて任意の形状を採用することができる。
The first
第1冷媒導入部316aおよび第1リリーフ部317aは、内部に第2管313aと第2管313bとの連結部が配置される第1管311の長軸方向の位置に配置されている。第1冷媒導入部316aおよび第1リリーフ部317aには第1流路21aが連結しており、第2管313の長軸周りの回転位相に関わらず、冷却水が第1流路21aを通じて第1冷媒導入部316aから第1管311内部に導入されて、第1リリーフ部317aから第1流路21aへ流通する。
The first
第1冷媒導入部316bは、内部に第2管313aが配置される第1管311の長軸方向の位置であって、第1冷媒排出部312aよりもアクチュエータ315側に配置されている。第1冷媒導入部316bと重複する部分の第2管313aには、第2管313aの長軸周りの回転位相に関わらず、第1冷媒導入部316bから第2管313aの内部に冷却水が流通可能な第2冷媒導入部318aが設けられている。また、第1リリーフ部317bは、第1冷媒排出部312aよりも端部側(第1管311のアクチュエータ315が配置されていない側)の第1管311の長軸方向の位置であって、第2管313aと重複しない位置に配置されている。第1冷媒導入部316bおよび第1リリーフ部317bには第1流路21bが連結しており、第2管313aの長軸周りの回転位相に関わらず、冷却水が第1流路21bを通じて第1冷媒導入部316bから第1管311および第2管313a内部に導入されて、第1リリーフ部317bから第1流路21bへ流通する。
The first
第1管311の内部には、第2管313aおよび第2管313bが、第2管313bをアクチュエータ315側にして配置されている。第2管313aおよび第2管313bは、内部を冷却水が流通可能な中空の円筒形状であって、第1管311の内部に長軸回りの回転方向に移動可能に嵌合されている。
Inside the
第2管313aは、第2管313b側の端部が閉鎖されており、第2管313bとの間で冷却水が流通不能となっている。また、第2管313aは、他端部側に第2リリーフ部319を有しており、第1管311との間で冷却水が流通可能になっている。
第2管313bは、第2管313a側(すなわち、第1冷媒導入部316a側)の端部に第2冷媒導入部318bを有しており、それによって第1冷媒導入部316aから導入される冷却水が第2管313b内部に流通可能となっている。また、第2管313bは、他端部側がアクチュエータ315と連結しており、アクチュエータ315の駆動力が伝達されることで、第1管311の内部を長軸周りの回転方向に移動する。
The
The
第2管313aと第2管313bとは、連結部313cによって連結しており、アクチュエータ315の駆動力が第2管313bから連結部313cを通じて第2管313aへ伝達される。これにより、第2管313aと第2管313bとが同じ回転位相で第1管311の内部を長軸周りの回転方向に移動する。
The
第2管313aおよび第2管313b(第2管313)は、第2冷媒排出部314a〜dによって内部と外部とが連通している。
第2冷媒排出部314a〜dは、各排出部の長軸方向の位置が、それぞれ第1管311に配置された第1冷媒排出部312a〜dの長軸方向の位置に対応して配置されている。更に、第2冷媒排出部314a〜dは、各排出部の長軸周りの回転方向の配置位置、および長軸周りの回転方向への開口距離がそれぞれ異なっており、第1管311の内部における第2管313の長軸周りの回転位相に応じて、それぞれ対応する第1冷媒排出部312a〜dと連通する。
The
The second
図4は、第2管313の長軸周りの回転位相に基づく第1冷媒排出部312と第2冷媒排出部314との連通制御の一例を示している。第2冷媒排出部314aは、第1管311の内部における第2管313の長軸周りの回転位相が(1)の間にある場合に、第1冷媒排出部312aと連通して冷却水を流通可能にするよう配置されている。よって、第1管311の内部における第2管313の長軸周りの回転位相が(1)の間にある場合に、第1冷媒排出部312aに連結する第2流路22を通じて冷却水が冷媒流通制御装置31からサブラジエータ27、第1流路21bを循環する。
FIG. 4 shows an example of communication control between the first refrigerant discharge unit 312 and the second refrigerant discharge unit 314 based on the rotational phase around the major axis of the second pipe 313. The second
同様に、第2冷媒排出部314b,314c,314dは、第1管311の内部における第2管313の長軸周りの回転位相がそれぞれ(2),(3),(4)の間にある場合に、それぞれ第1冷媒排出部312b,312c,312dと連通して冷却水を流通可能にするよう配置されている。よって、第1管311の内部における第2管313の長軸周りの回転位相が(2),(3),(4)の間にある場合に、それぞれ第3流路23,第4流路24,第5流路25を通じて冷却水が循環する。
このように、第1管311の内部における第2管313の長軸周りの回転位相を制御することで、任意の第1冷媒排出部312と第2冷媒排出部314とを連通させて、任意の被冷却部位へ冷却水を循環させる制御を実行することができる。
Similarly, the second
Thus, by controlling the rotational phase around the major axis of the second pipe 313 inside the
第2冷媒排出部314a〜dは、第2管313の短軸に対して対称な水滴形状となっている。これによって、第2管313の回転位相を制御して第1冷媒排出部312a〜dと第2冷媒排出部314a〜dとを連通させる際の連通部分の面積の幅を広くとることができることから、循環させる冷却水の流量の調整幅を広くとることができる。この場合、第2冷媒排出部314a〜dは、水滴形状に限られず、要求されるシステムの冷却性能に応じて任意の形状(矩形状,楕円形状等)を採用することができる。
The second
アクチュエータ315は、ECU10の指令に従って、第1管311の内部の第2管313を長軸周りへ所定量回転させる電動モータである。アクチュエータ315は、図示しないポテンショメータ(位置センサ)を備えており、第1管311の内部における第2管313の長軸周りの回転方向の位相を検出し、検出結果をECU10に送信する。ECU10は、位置センサの検出結果から第2管313の回転方向の位相を認識し、目標とする第2管313の長軸周りの回転位相まで第2管313を回転駆動させるようアクチュエータ315に指令する。この場合、アクチュエータ315は、電動モータに限られず、第2管313を長軸周りへ回転可能な任意の構成を採用することができる。また、位置センサはポテンショメータに限られず、第1管311の内部における第2管313の長軸周りの回転位相を検出可能な任意の位置センサを適用することができる。
なお、アクチュエータ315は、本発明の駆動手段の一構成例である。
The
The
シリンダヘッド101のウォータジャケット、および冷媒流通制御装置31の第1冷媒導入部316aおよび第1リリーフ部317a近傍には、冷却水の温度を測定するための水温センサ41および42が設けられている(図2参照)。水温センサ41および42は、ウォータジャケット内部および冷媒流通制御装置31内部の冷却水温を検出し、検出結果をECU10へ送信する。この場合、水温センサ41および42は、上記の位置に限られず、エンジン100内部および冷媒流通制御装置31内部を循環する冷却水の温度を検出可能な任意の位置に設けることができる。
図1に戻り、ECU10は、演算処理を行うCPU(Central Processing Unit)と、プログラム等を記憶するROM(Read Only Memory)と、データ等を記憶するRAM(Random Access Memory)やNVRAM(Non Volatile RAM)と、を備えるコンピュータである。
ECU10は、水温センサ41および42、ポテンショメータ等の検出結果に基づいて、車両冷却システム1の冷却水の循環制御を実行する。この場合、ECU10は、スロットルバルブの動作、インジェクタの動作、点火プラグの点火時期など、エンジン100の運転動作を統合的に制御するエンジンECUと兼ねることができる。
Returning to FIG. 1, the
ECU10 performs circulation control of the cooling water of
図5は、ECU10が実行する制御の一例を示している。ECU10の制御は、イグニッションスイッチがONされてエンジン100が始動されると開始する。ECU10は、水温センサ41および42が検出する冷却水温が所定の第1温度未満の場合に、エンジン100の早期暖機が必要と判断する。そして、ECU10は、第1管311内部の第2管313の長軸周りの回転位相を、第1冷媒排出部312a〜dが閉鎖される位置に調整するようアクチュエータ315に指令する。この制御を実行することで、エンジン100の冷間時(暖機中)に、シリンダヘッド101およびシリンダブロック102のウォータジャケット内部の冷却水の循環を一時的に停止させて、エンジン100の暖機性を向上させることができる。ここで、早期暖機が必要か否か判断するための所定の第1温度は、エンジン100が冷間時であると判断できる任意の冷却水温を適用するが、例えば60〜80[℃]に設定することができる。
FIG. 5 shows an example of control executed by the
ECU10は、水温センサ42の検出結果が所定の第1温度(例えば60℃)以上になると、第1管311内部の第2管313の長軸周りの回転位相を、第1冷媒排出部312aと第2冷媒排出部314aとが連通する位置(すなわち(1)の位置)に調整するようアクチュエータ315に指令する。これによって、第1冷媒排出部312aに連結する第2流路22を通じて、冷媒流通制御装置31からサブラジエータ27、第1流路21bに冷却水が循環し、第1流路21aを循環する冷却水の一部がサブラジエータ27で冷却される。そのため、第1流路21aを循環する冷却水がEGRクーラ104およびインバータ202を充分に冷却可能な冷却水温に調整される。
When the detection result of the
この場合、ECU10は、エンジン100の運転状態に応じて大量EGR制御による燃費効果と高水温化による冷却損失低減効果とを比較し、燃費向上に対する取り分の大きい方を選択して優先的に制御することができる(図6参照)。この場合、大量EGR制御による燃費効果と高水温化による冷却損失低減効果との比較マップを予め台上試験等にて求め、ECU10のROMに記録しておくことが望ましい。
In this case, the
図5に戻り、ECU10は、水温センサ41の検出結果が所定の第2温度(例えば70℃)以上になると、第1管311内部の第2管313の長軸周りの回転位相を、第1冷媒排出部312bと第2冷媒排出部314bとが連通する位置(すなわち(2)の位置)に調整するようアクチュエータ315に指令する。これによって、第1冷媒排出部312bに連結する第3流路23を通じて、シリンダヘッド101、オイルクーラ105、冷媒流通制御装置31に冷却水が循環するために、シリンダヘッド101およびオイルクーラ105を適切な温度に冷却することができる。
Returning to FIG. 5, when the detection result of the
ECU10は、水温センサ41および42の少なくとも一方の検出結果が所定の第3温度(例えば80℃)以上になると、エンジン100の暖機が終了したと判断する。そして、ECU10は、第1管311内部の第2管313の長軸周りの回転位相を、第1冷媒排出部312cと第2冷媒排出部314cとが連通する位置(すなわち(3)の位置)に調整するようアクチュエータ315に指令する。これによって、第1冷媒排出部312cに連結する第4流路24を通じて、シリンダブロック102、冷媒流通制御装置31に冷却水が循環するために、シリンダブロック102を適切な温度に冷却することができる。
ECU10は、水温センサ41および42の少なくとも一方の検出結果が所定の第4温度(例えば90℃)以上になると、被冷却部位の冷却効率をより向上させる必要があると判断する。そして、ECU10は、第1管311内部の第2管313の長軸周りの回転位相を、第1冷媒排出部312dと第2冷媒排出部314dとが連通する位置(すなわち(4)の位置)に調整するようアクチュエータ315に指令する。これによって、第1冷媒排出部312dに連結する第5流路25を通じて、冷媒流通制御装置31からメインラジエータ26、第1流路21に冷却水が循環し、車両冷却システム1を循環する冷却水がメインラジエータ26とサブラジエータ27とで冷却される。そのため、車両冷却システム1を循環する冷却水が被冷却部位を充分に冷却可能な冷却水温に調整される。
When the detection result of at least one of the
このように、冷媒流通制御装置31による冷却水の循環制御を実行することで、車両の被冷却部位に運転状況に応じた適切な温度の冷却水を循環させることができることから、車両の燃費効率を大幅に向上させることができる。
Thus, by executing the cooling water circulation control by the refrigerant
以上のように、本実施例の車両冷却システムは、第1冷媒排出部が設けられた第1管と、第2冷媒排出部が設けられた第2管と、アクチュエータと、第1冷媒導入部と、第2冷媒導入部と、を備える冷媒流通制御装置を有し、第1管の内部における第2管の長軸周りの回転位相を制御して任意の第1冷媒排出部と第2冷媒排出部とを連通させることにより、冷却水を任意の被冷却部位に流通させることができる。よって、簡略な構成で車両の各部に適切な温度の冷却水を循環させることができる。 As described above, the vehicle cooling system of this embodiment includes the first pipe provided with the first refrigerant discharge part, the second pipe provided with the second refrigerant discharge part, the actuator, and the first refrigerant introduction part. And a second refrigerant introduction part, and an arbitrary first refrigerant discharge part and second refrigerant by controlling the rotation phase around the major axis of the second pipe inside the first pipe. By communicating with the discharge part, the cooling water can be circulated to any part to be cooled. Therefore, it is possible to circulate cooling water having an appropriate temperature to each part of the vehicle with a simple configuration.
つづいて、本発明の実施例2について説明する。本実施例の車両冷却システム2は、冷媒流通制御装置31に代えて、第1管321の内部の長軸方向に移動自在に第2管323が嵌合される冷媒流通制御装置32を備える点で車両冷却システム1と相違している。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The vehicle cooling system 2 of the present embodiment includes a refrigerant
本実施例の車両冷却システム2は、実施例1と同様にECU10、第1流路21、第2流路22、第3流路23、第4流路24および第5流路25、メインラジエータ26およびサブラジエータ27、ウォータポンプ28、水温センサ41および42を備えている。
更に、車両冷却システム2は、第1管321の内部の長軸方向に移動自在に第2管323が嵌合される冷媒流通制御装置32を備えており、第1管321の内部における第2管323の長軸方向の位置を制御して任意の第1冷媒排出部322a〜dと第2冷媒排出部324a〜dとを連通させることで、冷却水を任意の被冷却部位に流通させる構成である。
As in the first embodiment, the vehicle cooling system 2 according to the present embodiment includes the
Further, the vehicle cooling system 2 includes a refrigerant
図7は、実施例の冷媒流通制御装置32の一構成例を示した図である。なお、実施例1と同様の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
冷媒流通制御装置32は、第1管321、第1冷媒排出部322a〜d、第2管323a〜b、第2冷媒排出部324a〜d、アクチュエータ325、第1冷媒導入部326a〜b、第1リリーフ部327a〜b、第2冷媒導入部328a〜bおよび第2リリーフ部329を備えた構成となっており、第1冷媒排出部322a〜dのそれぞれに第1流路21〜第5流路25が連結している。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the refrigerant
The refrigerant
第1管321は、実施例1と同様に中空の円筒形状であって、その内部を冷却水が流通可能な筐体である。第1管321は、第1冷媒排出部322a〜d、第1冷媒導入部326a〜b、第1リリーフ部327a〜bによって内部と外部とが連通している。第1冷媒排出部322a〜dは、実施例1と同様に矩形状の連通孔であって、第1管321のアクチュエータ325が配置されていない側の端部側からアクチュエータ325側に向かって、第1管321の長軸方向のそれぞれ異なる位置に第1冷媒排出部322a,322b,322d,322cの順で配置されている。第1管321の内部には、中空円筒形状の第2管323aおよび第2管323bが、長軸方向に移動自在に嵌合されている。
The 1st pipe |
第1冷媒導入部326bは、内部に第2管323aが配置される第1管321の長軸方向の位置であって、第1冷媒排出部322aよりもアクチュエータ325側に配置されている。第1冷媒導入部326bと重複する部分の第2管323aには、第2管323aの長軸方向の位置に関わらず、第1冷媒導入部326bから第2管323aの内部に冷却水が流通可能な第2冷媒導入部328aが設けられている。第1冷媒導入部326bおよび第1リリーフ部327bには第1流路21bが連結しており、第2管323aの長軸方向の位置に関わらず、冷却水が第1流路21bを通じて第1冷媒導入部326bから第1管321および第2管323a内部に導入されて、第1リリーフ部327bから第1流路21bへ流通する。
The first
第1管321の内部には、第2管323aおよび第2管323bが、第2管323bをアクチュエータ325側にして配置されている。第2管323aおよび第2管323bは、内部を冷却水が流通可能な中空の円筒形状であって、第1管321の内部に長軸方向に移動可能に嵌合されている。第2管323aおよび第2管323bの端部は、実施例1の第2管313aおよび第2管313bの端部と同様の構成であり、連結部323cによって互いに連結している。
Inside the
第2管323bは、一端部がアクチュエータ325と連結しており、アクチュエータ325の駆動力が第2管323bから連結部323cを通じて第2管323aへ伝達される。これにより、第2管323aと第2管323bとが第1管321の内部を長軸方向にスライド移動する。
One end of the
第2管323aおよび第2管323b(第2管323)は、第2冷媒排出部324a〜dによって内部と外部とが連通している。
第2冷媒排出部324a〜dは、各排出部の長軸周りの回転方向の配置位置が、それぞれ第1管321に配置された第1冷媒排出部322a〜dの長軸周りの回転方向の配置位置に対応して配置されている。更に、第2冷媒排出部324a〜dは、各排出部の長軸方向の位置、および長軸方向への開口距離がそれぞれ異なっており、第1管321の内部における第2管323の長軸方向の位置に応じて、それぞれ対応する第1冷媒排出部322a〜dと連通する。
As for the 2nd pipe |
The second
図8は、第2管323の長軸方向の移動位置に基づく第1冷媒排出部322と第2冷媒排出部324との連通制御の一例を示している。第2冷媒排出部324aは、第1管321の内部における第2管323の長軸方向の移動位置が(5)の間にある場合に、第1冷媒排出部322aと連通して冷却水を流通可能にするよう配置されている。よって、第1管321の内部における第2管323の長軸方向の移動位置が(5)の間にある場合に、第1冷媒排出部322aに連結する第2流路22を通じて冷却水が冷媒流通制御装置32からサブラジエータ27、第1流路21bを循環する。
FIG. 8 shows an example of communication control between the first refrigerant discharge part 322 and the second refrigerant discharge part 324 based on the movement position of the second pipe 323 in the long axis direction. The second
同様に、第2冷媒排出部324b,324c,324dは、第1管321の内部における第2管323の長軸方向の移動位置がそれぞれ(6),(7),(8)の間にある場合に、それぞれ第1冷媒排出部322b,322c,322dと連通して冷却水を流通可能にするよう配置されている。よって、第1管321の内部における第2管323の長軸方向の移動位置が(6),(7),(8)の間にある場合に、それぞれ第3流路23,第4流路24,第5流路25を通じて冷却水が循環する。
このように、第1管321の内部における第2管323の長軸方向の移動位置を制御することで、任意の第1冷媒排出部322と第2冷媒排出部324とを連通させて、任意の被冷却部位へ冷却水を循環させる制御を実行することができる。
Similarly, in the second
Thus, by controlling the movement position of the second pipe 323 in the major axis direction inside the
第2冷媒排出部324a〜dは、第2管323の長軸に対して対称な水滴形状となっている。これによって、第2管323の長軸方向の位置を制御して第1冷媒排出部322a〜dと第2冷媒排出部324a〜dとを連通させる際の連通部分の面積の幅を広くとることができることから、循環させる冷却水の流量の調整幅を広くとることができる。この場合、第2冷媒排出部324a〜dは、水滴形状に限られず、要求されるシステムの冷却性能に応じて任意の形状(矩形状,楕円形状等)を採用することができる。
The second
アクチュエータ325は、ECU10の指令に従って、第1管321の内部の第2管323を長軸方向へ所定量スライド移動させる駆動力を付与する電動モータである。アクチュエータ325は、図示しないポテンショメータによって第1管321の内部における第2管323の長軸方向の位置を検出し、検出結果をECU10に送信する。ECU10は、位置センサの検出結果から第2管323の長軸方向の位置を認識し、目標とする第2管323の長軸方向の位置まで第2管323を移動させるようアクチュエータ325に指令する。この場合、アクチュエータ325は、電動モータに限られず、第2管323を長軸方向へスライド移動可能な駆動力を付与する任意の構成を採用することができる。
なお、アクチュエータ325は、本発明の駆動手段の一構成例である。
The
The
以上のように、本実施例の車両冷却システムは、第1冷媒排出部が設けられた第1管と、第2冷媒排出部が設けられた第2管と、アクチュエータと、第1冷媒導入部と、第2冷媒導入部と、を備える冷媒流通制御装置を有し、第1管の内部における第2管の長軸方向の位置を制御して任意の第1冷媒排出部と第2冷媒排出部とを連通させることにより、冷却水を任意の被冷却部位に流通させることができる。よって、簡略な構成で車両の各部に適切な温度の冷却水を循環させることができる。 As described above, the vehicle cooling system of this embodiment includes the first pipe provided with the first refrigerant discharge part, the second pipe provided with the second refrigerant discharge part, the actuator, and the first refrigerant introduction part. And a second refrigerant introduction unit, and an arbitrary first refrigerant discharge unit and second refrigerant discharge by controlling the position of the second pipe in the major axis direction inside the first pipe. By communicating with the part, the cooling water can be circulated to any part to be cooled. Therefore, it is possible to circulate cooling water having an appropriate temperature to each part of the vehicle with a simple configuration.
上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The above embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to these, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.
1,2 車両冷却システム
10 ECU
21〜25 第1流路〜第5流路
26 メインラジエータ
27 サブラジエータ
28 ウォータポンプ
31,32 冷媒流通制御装置
41,42 水温センサ
100 エンジン
101 シリンダヘッド
102 シリンダブロック
200 電動モータ
311,321 第1管
312,322 第1冷媒排出部
313,323 第2管
314,324 第2冷媒排出部
315,325 アクチュエータ(駆動手段)
316,326 第1冷媒導入部
318,328 第2冷媒導入部
1, 2
21 to 25 1st flow path to
316, 326 First refrigerant introduction part 318, 328 Second refrigerant introduction part
Claims (5)
前記第1管の内部に嵌合され、前記第1冷媒導入部から導入される冷媒を内部に導入する第2冷媒導入部と、当該第2冷媒導入部から導入される冷媒を外部に排出可能な複数の第2冷媒排出部と、を有する第2管と、
任意の前記第2冷媒排出部が対応する前記第1冷媒排出部と連通する位置に移動するように、前記第2管を駆動する駆動手段と、を備え、
前記第2管は、前記駆動手段の駆動力によって長軸周りに回転可能に前記第1管の内部に嵌合され、
前記第2冷媒排出部は、前記第2管の長軸周りの回転位相に応じて対応する前記第1冷媒排出部と連通可能に前記第2管に配置され、
前記第2管は、第1の第2管と、連結部によって前記第1の第2管の長軸方向の端部に連結された第2の第2管と、によって構成され、
前記第1の第2管および前記第2の第2管は、内部を流通する冷媒が互いに流通不能に構成されており、
前記第1の第2管および前記第2の第2管にはそれぞれ前記第2冷媒導入部および前記第2冷媒排出部が設けられ、且つ前記第2の第2管の前記第2冷媒排出部は複数であり、
前記第2の第2管の前記第2冷媒導入部は、前記第2の第2管の前記第1の第2管に対向した端部に設けられ、前記第2の第2管の複数の前記第2冷媒排出部は、前記第2の第2管の長軸方向に沿った側面において該長軸方向で異なる位置に設けられている、ことを特徴とする冷媒流通制御装置。 A first pipe having a first refrigerant introduction section that introduces a refrigerant into the interior, and a plurality of first refrigerant discharge sections that can discharge the refrigerant introduced from the first refrigerant introduction section to the outside;
A second refrigerant introduction part that is fitted inside the first pipe and introduces a refrigerant introduced from the first refrigerant introduction part, and a refrigerant introduced from the second refrigerant introduction part can be discharged to the outside. A second pipe having a plurality of second refrigerant discharge parts,
Drive means for driving the second pipe so that any second refrigerant discharge part moves to a position communicating with the corresponding first refrigerant discharge part ,
The second pipe is fitted inside the first pipe so as to be rotatable around a long axis by a driving force of the driving means,
The second refrigerant discharge part is disposed in the second pipe so as to be able to communicate with the corresponding first refrigerant discharge part according to a rotational phase around the major axis of the second pipe,
The second pipe is constituted by a first second pipe and a second second pipe connected to an end portion in a major axis direction of the first second pipe by a connecting portion,
The first second pipe and the second second pipe are configured such that refrigerants flowing through the inside cannot flow through each other,
The first second pipe and the second second pipe are provided with the second refrigerant introduction part and the second refrigerant discharge part, respectively, and the second refrigerant discharge part of the second second pipe Is plural,
The second refrigerant introduction portion of the second second pipe is provided at an end portion of the second second pipe facing the first second pipe, and a plurality of second second pipes are provided. The refrigerant flow control device, wherein the second refrigerant discharge portion is provided at a different position in the major axis direction on a side surface along the major axis direction of the second second pipe .
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