JP6206026B2

JP6206026B2 - 冷却システム及びその制御方法

Info

Publication number: JP6206026B2
Application number: JP2013192226A
Authority: JP
Inventors: 一男河合
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2013-09-17
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2033-09-17
Also published as: JP2015058754A

Description

本発明は冷却システム及びその制御方法に関し、更に詳しくは、車両の前部に設置された複数の熱交換器を効率よく冷却しつつ、通風による車両の走行抵抗を抑えることができる冷却システム及びその制御方法に関する。

エンジン始動直後の暖機状態においては、車両の前方に配置されたラジエータグリルやクーリングモジュールを経由してエンジンルームに流入する走行風により、エンジンの表面温度が低下して暖機が遅延する場合がある。そのため、走行風の流量を調整してエンジンの暖機性を向上するために、ラジエータグリルの後方にラジエータシャッタを設けることが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

冷却を必要としない油水温の状態で走行する場合には、このラジエータシャッタを閉状態にすることで、空力性能が向上して走行抵抗が改善されるという利点がある。

ここで、一般に車両のクーリングモジュールは、複数の熱交換器を重ねることにより構成されるが、それらの熱交換器ごとに冷却を必要とする時期が異なる場合がある。その場合、冷却が必要な熱交換器がひとつでもあるときには、ラジエータシャッタを開状態にせざるを得ない。そのため、ラジエータシャッタが閉状態となる期間が、全ての熱交換器の冷却が不要となる場合に限られてしまうため、走行抵抗を十分に改善することができないという問題がある。

特開昭５９−２０５２２号公報

本発明の目的は、車両の前部に設置された複数の熱交換器を効率よく冷却しつつ、通風による車両の走行抵抗を抑えることができる冷却システムを提供することにある。

上記の目的を達成する本発明の冷却システムは、後方へ向けて通風面積が順に大きくなるように車両の前部に設置された複数の熱交換器と、それらの複数の熱交換器のいずれかに対向して配置されたラジエータシャッタとを備えた冷却システムにおいて、前記ラジエータシャッタは複数のベーンを備え、前記複数のベーンは、前記複数のベーンが全て閉状態になる態様と、前記複数のベーンのうち一部のベーンが開状態になり他のベーンが閉状態となる態様と、前記複数のベーンが全て開状態になる態様とを切り替えることができ、前記複数のベーンの開閉状態を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記複数のベーンが全て閉状態になる態様と、前記複数のベーンのうち一部のベーンが開状態になり他のベーンが閉状態となる態様と、前記複数のベーンが全て開状態になる態様とを、前記車両の運転状態に基づいて切り替えることを特徴とするものである。

上記の目的を達成する本発明の冷却システムの制御方法は、後方へ向けて通風面積が順に大きくなるように車両の前部に設置された複数の熱交換器のいずれかに対向して配置されたラジエータシャッタを備えた冷却システムの制御方法であって、前記ラジエータシャッタは複数のベーンを備え、前記複数のベーンは、前記複数のベーンが全て閉状態になる態様と、前記複数のベーンのうち一部のベーンが開状態になり他のベーンが閉状態となる態様と、前記複数のベーンが全て開状態になる態様とを切り替えることができ、前記複数のベーンが全て閉状態になる態様と、前記複数のベーンのうち一部のベーンが開状態になり他のベーンが閉状態となる態様と、前記複数のベーンが全て開状態になる態様とを、前記車両のイグニッションのオンオフ、車速、排気ブレーキのオンオフ、エンジン用冷却水温、吸気温度と外気温の差、及びエアコンのオンオフから選ばれる１つ又は複数からなる組み合わせをパラメータとして切り替える制御を行うことを特徴とするものである。

本発明の冷却システム及びその制御方法によれば、複数の熱交換器の冷却要求に合わせてラジエータシャッタの単数のベーン又は隣接する複数のベーンの開閉状態を制御するようにしたので、常に車速風が通過する通風面積が冷却に最小限必要な大きさになるため、複数の熱交換器を効率よく冷却しつつ、通風による車両の走行抵抗を抑えることができる。

本発明の実施の形態からなる冷却システムの構成図である。ラジエータシャッタの構造を示す斜視図である。本発明の実施の形態からなる冷却システムの制御方法の例を説明するフロー図である。図３に対応する冷却システムの動作を説明する模式図である。本発明の実施の形態からなる冷却システム別の例の構成図である

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなる冷却システムを示す。

この冷却システム１Ａは、ラジエータシャッタ２と、熱交換器である空冷式のインタークーラ３及びエンジン冷却用のラジエータ４とを備えており、それらは車両の前部において後方へ向けて順に配置されている。

インタークーラ３の通風面積は、ラジエータ４の通風面積よりも小さくなっており、インタークーラ３の下方には空間が形成されている。ここで、通風面積とは走行風が通過可能な断面積を意味し、通常は車両の軸方向に垂直な断面積となる。

車両の前端部に配設されたラジエータグリル５から侵入した走行風は、ラジエータシャッタ２、インタークーラ３及び／又はラジエータ４を通過してから、冷却ファン６に誘導されてエンジンルームへ到達することになる。

ラジエータシャッタ２は、図２に示すように、板状のフレーム７に上縁部を回動可能に支持された矩形平板状の複数のベーン８ａ〜８ｇ（この例では７枚）を並設することで構成されている。各ベーン８ａ〜８ｇは、フレーム７に設置されたアクチュエータ（図示せず）により、前方へ向けて略水平になるまで回動することで開状態となる。

このような冷却システム１Ａにおいて、ラジエータシャッタ２のベーン８ａ〜８ｇのうちの、単数のベーン８又は隣接する複数のベーン８は、制御手段であるＥＣＵ９により制御されるアクチュエータを介して、車両の運転状態に基づいて開閉するようになっている。

車両の運転状態を示すパラメータとしては、イグニッションのオンオフ、車速、排気ブレーキのオンオフ、エンジン用冷却水温、吸気温度と外気温との温度差、及びエアコンのオンオフから選ばれる１つ又は複数からなる組み合わせが好ましく例示される。

この冷却システム１Ａにおける制御方法の例を、図３、４に基づいて以下に説明する。なお、ここでは、車両の運転状態のパラメータとして、イグニッションのオンオフ、車速、排気ブレーキのオンオフ、エンジン用冷却水温、及び吸気温度と外気温との温度差を選択している。

まず、ＥＣＵ９は、図３に示すように、車両のイグニッションがオンであるかを判定する（Ｓ１０）。イグニッションがオンでない場合には、車両が停車時であると判断して、例えば図４（ａ）に示すように、最下部のベーン８ａのみを閉状態にする（Ｓ２０）。

一方で、イグニッションがオンである場合には、車速が予め設定されたしきい値Ｘ超であるかを判定する（Ｓ３０）。このしきい値Ｘとしては、１〜５ｋｍ／ｈの範囲の速度を用いることが好ましい。

車速がしきい値Ｘ超でない場合には、例えば車速の大きさに基づいて、車両が暖機運転時、アイドリングストップ時又は低速走行時のいずれにあるかを判断する。

暖機運転時であるときは、図４（ｂ）に示すように、全部のベーン８ａ〜８ｇを閉状態にする（Ｓ４０）ことで暖機を促進する。また、アイドリングストップ時あるいは低速走行時であるときは、例えば図４（ｃ）に示すように、インタークーラ３と対向しない下側のベーンの全部８ａ、８ｂのみを開状態にする（Ｓ４０）ことで、冷却ファン６の吸引風をラジエータ４に通風させる。

一方で、車速がしきい値ｘ超である場合には、車両の走行状態を判断するために、排気ブレーキがオフであるかを判定する（Ｓ５０）。

排気ブレーキがオフでない場合には、車両が減速時であると判断して、図４（ｄ）に示すように、全部のベーン８ａ〜８ｇを開状態にする（Ｓ６０）ことで、減少しつつある車速風をインタークーラ３及びラジエータ４に十分に通風させる。

一方で、排気ブレーキがオフである場合には、車両が通常走行時又は加速時であると判断して、エンジン用冷却水温、及び吸気温度と外気温との温度差を測定・計算し（Ｓ７０）、あらかじめ作成したマップ等に基づいて、インタークーラ３及びラジエータ４の冷却要求の程度を決定する（Ｓ８０）。

冷却要求の程度が小さいときには、例えば図４（ｅ）に示すように、インタークーラ３に対向するベーンの一部８ｅ〜８ｇのみを開状態にする（Ｓ９０）ことで、走行抵抗を抑えつつ少量の走行風を通風させる。

冷却要求の程度が中程度であるときには、例えば図４（ｆ）に示すように、インタークーラ３に対向するベーンの全部８ｃ〜８ｇのみを開状態にする（Ｓ９０）ことで、走行抵抗を抑えつつ中量の走行風を通風させる。

冷却要求の程度が大きいときには、図４（ｄ）に示すように、全部のベーン８ａ〜８ｇを開状態にする（Ｓ９０）ことで、大量の走行風を通風させる。

このような制御を行うことで、車速風が通過する通風面積が常に冷却に最小限必要な大きさになるので、インタークーラ３及びラジエータ４を効率よく冷却しつつ、通風による車両の走行抵抗を抑えることができるのである。

上記の冷却システム１Ａにおいては、ラジエータシャッタ２をインタークーラ３の前方に配置しているが、これに限るものではなく、インタークーラ３とラジエータ４の間や、ラジエータ４の後方に配置してもよい。

また、複数の熱交換器をインタークーラ３及びラジエータ４から構成しているが、台数及び種類はこれに限るものではなく、エアコンコンデンサや、水冷式のインタークーラを冷却するサブラジエータなどと適宜組み合わせることができる。

特に、図５に示すように、車両の後方へ向けて順に配置されたラジエータシャッタ２及びエアコンコンデンサ１０を有する冷却システム１Ｂにおいては、車両の車速がゼロ（停車時）や低速（例えば、５ｋｍ／ｈ以下）であって、かつエアコンがオンであるときに、エアコンコンデンサ１０に対向するベーン８ｅ〜８ｆのみを開状態にする制御を行うことで、十分な車速風が得られなくても冷却ファン６による吸引風の全てがコアコンコンデンサ１０を通過するので、車両の冷房性能を確保することができる。

１Ａ、１Ｂ冷却システム
２ラジエータシャッタ
３インタークーラ
４ラジエータ
５ラジエータグリル
６冷却ファン
７フレーム
８、８ａ〜８ｇベーン
９ＥＣＵ
１０エアコンコンデンサ

Claims

後方へ向けて通風面積が順に大きくなるように車両の前部に設置された複数の熱交換器と、それらの複数の熱交換器のいずれかに対向して配置されたラジエータシャッタとを備えた冷却システムにおいて、
前記ラジエータシャッタは複数のベーンを備え、
前記複数のベーンは、前記複数のベーンが全て閉状態になる態様と、前記複数のベーンのうち一部のベーンが開状態になり他のベーンが閉状態となる態様と、前記複数のベーンが全て開状態になる態様とを切り替えることができ、
前記複数のベーンの開閉状態を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記複数のベーンが全て閉状態になる態様と、前記複数のベーンのうち一部のベーンが開状態になり他のベーンが閉状態となる態様と、前記複数のベーンが全て開状態になる態様とを、前記車両の運転状態に基づいて切り替えることを特徴とする冷却システム。
前記車両の運転状態が、イグニッションのオンオフ、車速、排気ブレーキのオンオフ、エンジン用冷却水温、吸気温度と外気温との温度差、及びエアコンのオンオフから選ばれる１つ又は複数からなる組み合わせをパラメータとする請求項１に記載の冷却システム。
前記複数の熱交換器のうちの１台をエアコンコンデンサにするとともに、前記エアコンコンデンサに対向して前記ラジエータシャッタを配置し、
前記制御手段は、前記車両の車速がゼロ又は低速であって、かつ前記エアコンがオンであるときに、前記エアコンコンデンサに対向する部分のベーンを開状態にする請求項２に記載の冷却システム。
後方へ向けて通風面積が順に大きくなるように車両の前部に設置された複数の熱交換器のいずれかに対向して配置されたラジエータシャッタを備えた冷却システムの制御方法であって、
前記ラジエータシャッタは複数のベーンを備え、
前記複数のベーンは、前記複数のベーンが全て閉状態になる態様と、前記複数のベーンのうち一部のベーンが開状態になり他のベーンが閉状態となる態様と、前記複数のベーン
が全て開状態になる態様とを切り替えることができ、
前記複数のベーンが全て閉状態になる態様と、前記複数のベーンのうち一部のベーンが開状態になり他のベーンが閉状態となる態様と、前記複数のベーンが全て開状態になる態様とを、前記車両のイグニッションのオンオフ、車速、排気ブレーキのオンオフ、エンジン用冷却水温、吸気温度と外気温の差、及びエアコンのオンオフから選ばれる１つ又は複数からなる組み合わせをパラメータとして切り替える制御を行うことを特徴とする冷却システムの制御方法。