JP6467203B2

JP6467203B2 - 車両エンジン冷却システム

Info

Publication number: JP6467203B2
Application number: JP2014237453A
Authority: JP
Inventors: 宗佑南; 鄭　翰　新; 翰新鄭; 浚豪李; 賢趙
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2019-02-06
Anticipated expiration: 2034-11-25
Also published as: US20150337714A1; CN105089768A; JP2015218726A; DE102014117557A1; CN105089768B; KR101575254B1; KR20150133540A; DE102014117557B4; US9611778B2

Description

本発明は、車両エンジン冷却システムに係り、より詳しくは、車両の冷却性能を向上させた車両エンジン冷却システムに関する。

自動車は、構造的に車体とシャシーに区分される。
このうち、車体は、エンジンルームを含む自動車の外形をなす部分であり、前記エンジンルームには、通常、エンジンおよび変速機、冷却装置、各種補機類（ａｃｃｅｓｓｏｒｙｅｌｅｍｅｎｔｓ）などが設けられる。

このようなエンジンルームは、走行中に高温発熱するエンジンが搭載される空間であるので、エンジンの効果的な冷却および熱害防止のためには、車両の開発段階でエンジンルームのレイアウトに対する熱流動の最適化を考慮することが必須である。

そこで、各自動車メーカーでは、エンジンルーム内のレイアウトに対する熱流動因子の影響度分析などの多様な研究を通じて冷却性能を改善するための努力をしている。

つまり、エンジンルーム内の熱流動に影響を与える要素の改善、すなわち、左右サイドメンバーのスパン（ｓｐａｎ）およびストラットハウジングの左右距離の増大、エンジンルーム内の部品と補機類構成の単純化および最適配置、冷却ファンのチルティング、エアガイド構造の最適化などを通じて熱流動の最適化を図り、これによって、冷却および熱害防止など、一定水準の改善効果を得ている。

しかし、エンジンルームのレイアウトに対する熱流動の最適化だけでは、エンジン冷却および熱害防止などの部分的な性能の改善は可能であるが、エンジンルームの全体的なエンジニアリング性能の観点、つまり、燃費や排気（ｅｍｉｓｓｉｏｎ）、騒音（ａｃｏｕｓｔｉｃｓ）、空気力学（ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ）などの総合的な面では十分な改善効果を得ていない。

また、従来の場合、クーリングモジュール構造および配置の最適化（冷却ファンのチルティングなど）、アクティブエアフラップ（ａｃｔｉｖｅａｉｒｆｌａｐ）の適用、エアガイドの配置および構造の最適化などを通じて冷却性能および効率を改善しようとする所期の効果は達成しているが、エンジンルームの総合的な面で改善効果および範囲が限定的であり、複雑なエンジンルームの流動特性によって適材適所に熱流動を分配するのにも限界があるのが事実である。

さらに、通常の車両において、騒音低減に関連して、エンジンルームにはエンジンの上部を覆うエンジンカバー、エンジンルームの下部に設けられるアンダーカバーなどが装着されているが、このような部材に対して、騒音低減、熱気排出などの観点から、構造の改善および最適化、材質の改善などが行われているだけで、燃費や空気力学などに対しては適切な考慮がないのが現状である。

このため、冷却の観点におけるエンジンルームの熱流動最適化のレベルでより一歩進んだエンジンルームの熱管理レベルの最適化構造が必要である。（例えば特許文献１参照。）

特開２０１３−１１９３８４号公報

本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、車両の冷却性能を向上することのできる車両エンジン冷却システムを提供することにある。

このような目的を達成するための、本発明の一又は複数の実施形態にかかる車両エンジン冷却システムは、外部空気を用いてエンジンを冷却するための高温冷却水が流れる高温ラジエータと、外部空気を用いて水冷式コンデンサを冷却するための低温冷却水が流れる低温ラジエータと、前記高温ラジエータおよび前記低温ラジエータの冷却水を用いて、低圧ＥＧＲガスとターボチャージャを通過した空気を冷却する統合クーラと、前記高温冷却水が、前記高温ラジエータ、前記エンジン、および前記統合クーラを循環するように備えられた高温ラジエータ循環ラインと、前記低温冷却水が、前記低温ラジエータ、前記水冷式コンデンサ、および前記統合クーラを循環するように備えられた低温ラジエータ循環ラインと、前記高温ラジエータ循環ラインおよび前記低温ラジエータ循環ライン上に備えられ、前記冷却水の流れを制御する複数の制御バルブと、車両前方の外気をエンジンルームに流入させる外気吸気口と、前記車両前方の外気を車両のホイール方向に案内するように対称に形成されたサイドダクトと、を含んで構成され、前記高温ラジエータは、前記外気吸気口に備えられるセンター高温ラジエータと、前記サイドダクトに備えられる第１、第２補助高温ラジエータと、を含み、前記低温ラジエータは、前記外気吸気口に備えられるセンター低温ラジエータと、前記サイドダクトに備えられる第１、第２補助低温ラジエータと、を含み、前記複数の制御バルブは、前記第１補助低温ラジエータを通過する冷却水の流れを制御する第１バルブと、前記第２補助低温ラジエータを通過する冷却水の流れを制御する第２バルブと、前記第１補助高温ラジエータを通過する冷却水の流れを制御する第３バルブと、前記第２補助高温ラジエータを通過する冷却水の流れを制御する第４バルブと、を含むことを特徴とする。

前記統合クーラは、前記低温冷却水が流入する低温冷却水流入口と、前記低温冷却水が排出される低温冷却水排出口とが備えられた低温部と、前記高温冷却水が流入する高温冷却水流入口と、前記高温冷却水が排出される高温冷却水排出口とが備えられた高温部とを含み、前記空気は、前記統合クーラに流入して、前記高温冷却水流入口から前記低温冷却水流入口の方向に流れ、前記低圧ＥＧＲガスは、前記統合クーラに流入して、前記高温冷却水排出口から前記低温冷却水排出口の方向に流れることを特徴とする。

前記統合クーラ内には、前記空気と前記低圧ＥＧＲガスとの間の熱伝達を遮断する断熱壁が備えられることを特徴とする。

前記車両エンジン冷却システムは、前記外気吸気口に備えられ、外部空気の流れを選択的に遮断するアクティブエアフラップをさらに含むことを特徴とする。

前記低温ラジエータ循環ラインは、前記第１補助低温ラジエータと前記センター低温ラジエータとを連結する第１低温循環ラインと、前記センター低温ラジエータと前記第２補助低温ラジエータとを連結し、前記第２バルブが備えられた第２低温循環ラインと、前記第２補助低温ラジエータと前記水冷式コンデンサとを連結する第３低温循環ラインと、前記第２バルブから分岐して前記第３低温循環ラインに連結された第４低温循環ラインと、前記水冷式コンデンサと前記統合クーラとを連結する第５低温循環ラインと、前記統合クーラと前記第１補助低温ラジエータとを連結し、前記第１バルブが備えられた第６低温循環ラインと、前記第１バルブから分岐して前記第１低温循環ラインに連結された第７低温循環ラインとを含むことを特徴とする。

前記第１バルブは、前記統合クーラから伝達される前記低温冷却水の温度が設定した第１温度より低ければ、前記第１補助低温ラジエータに前記低温冷却水が流れるのを遮断することを特徴とする。

前記第２バルブは、前記センター低温ラジエータから伝達される前記低温冷却水の温度が設定した第２温度より低ければ、前記第２補助低温ラジエータに前記低温冷却水が流れるのを遮断することを特徴とする。

前記高温ラジエータ循環ラインは、前記第１補助高温ラジエータと前記センター高温ラジエータとを連結する第１高温循環ラインと、前記センター高温ラジエータと前記第２補助高温ラジエータとを連結し、前記第４バルブが備えられた第２高温循環ラインと、前記第２補助高温ラジエータと前記エンジンとを連結する第３高温循環ラインと、前記第４バルブから分岐して前記第３高温循環ラインに連結された第４高温循環ラインと、前記第４高温循環ラインと前記統合クーラとを連結する第５高温循環ラインと、前記エンジンと前記第１高温循環ラインとを連結し、前記第３バルブが備えられた第６高温循環ラインと、前記統合クーラと前記第３バルブとを連結する第７高温循環ラインと、前記第３バルブと前記第１補助高温ラジエータとを連結する第８高温循環ラインとを含むことを特徴とする。

前記第３バルブは、前記統合クーラから伝達される前記高温冷却水の温度が設定した第３温度より低ければ、前記第１補助高温ラジエータに前記高温冷却水が流れるのを遮断することを特徴とする。

前記第４バルブは、前記センター高温ラジエータから伝達される前記高温冷却水の温度が設定した第４温度より低ければ、前記第２補助高温ラジエータに前記高温冷却水が流れるのを遮断することを特徴とする。

前記低温ラジエータは、前記高温ラジエータより車両の前方に備えられることを特徴とする。

前記高温ラジエータ循環ラインと前記低温ラジエータ循環ライン上には、それぞれ冷却水ポンプが備えられることを特徴とする。

前記高温ラジエータ循環ラインと前記低温ラジエータ循環ライン上には、それぞれ冷却水が逆流するのを防止するワンウェイバルブが備えられることを特徴とする。

本発明の一又は複数の実施形態にかかる車両エンジン冷却システムは、車両前方の外部空気をエンジンルームに流入させる外気吸気口と、前記車両前方の外気を車両のホイール方向に案内するように対称に形成されたサイドダクトと、前記外気吸気口に備えられるセンター高温ラジエータと、前記サイドダクトに備えられる第１、第２補助高温ラジエータとを含む高温ラジエータと、前記外気吸気口に備えられるセンター低温ラジエータと、前記サイドダクトに備えられる第１、第２補助低温ラジエータとを含む低温ラジエータと、前記高温ラジエータおよび前記低温ラジエータの冷却水を用いて、低圧ＥＧＲガスとターボチャージャを通過した空気を冷却する統合クーラと、高温冷却水が、前記高温ラジエータ、エンジン、および前記統合クーラを循環するように備えられた高温ラジエータ循環ラインと、低温冷却水が、前記低温ラジエータ、水冷式コンデンサ、および前記統合クーラを循環するように備えられた低温ラジエータ循環ラインと、前記冷却水の流れを制御する複数の制御バルブと、を含むことを特徴とする。

前記複数の制御バルブは、前記第１補助低温ラジエータを通過する冷却水の流れを制御する第１バルブと、前記第２補助低温ラジエータを通過する冷却水の流れを制御する第２バルブと、前記第１補助高温ラジエータを通過する冷却水の流れを制御する第３バルブと、前記第２補助高温ラジエータを通過する冷却水の流れを制御する第４バルブとを含むことを特徴とする。

前記第１バルブは、前記統合クーラから伝達される前記低温冷却水の温度が設定した第１温度より低ければ、前記第１補助低温ラジエータに前記低温冷却水が流れるのを遮断し、前記第２バルブは、前記センター低温ラジエータから伝達される前記低温冷却水の温度が設定した第２温度より低ければ、前記第２補助低温ラジエータに前記低温冷却水が流れるのを遮断することを特徴とする。

前記第３バルブは、前記統合クーラから伝達される前記高温冷却水の温度が設定した第３温度より低ければ、前記第１補助高温ラジエータに前記高温冷却水が流れるのを遮断し、前記第４バルブは、前記センター高温ラジエータから伝達される前記高温冷却水の温度が設定した第４温度より低ければ、前記第２補助高温ラジエータに前記高温冷却水が流れるのを遮断することを特徴とする。

本発明の実施形態にかかる車両エンジン冷却システムによれば、部品数を低減することができ、車両の冷却性能を向上することができる。

本発明の実施形態にかかる車両エンジン冷却システムのブロック図である。本発明の実施形態にかかる車両エンジン冷却システムを示す図である。本発明の実施形態にかかる車両エンジン冷却システムに適用される統合クーラを示す図である。本発明の実施形態にかかる車両エンジン冷却システムの作動を示す図である。本発明の実施形態にかかる車両エンジン冷却システムの作動を示す図である。本発明の実施形態にかかる車両エンジン冷却システムの作動を示す図である。本発明の実施形態にかかる車両エンジン冷却システムの作動を示す図である。

以下、添付した図面を参考にして、本発明の実施形態について、本発明の属する技術分野における当業者が容易に実施できるように詳細に説明する。
しかし、本発明は、種々の異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施形態に限定されない。

明細書全体にわたって同一の参照番号で表示された部分は同一の構成要素を意味する。
図面において、様々な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。
層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとする時、これは、他の部分の真上にある場合だけでなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。
逆に、ある部分が他の部分の「真上に」あるとする時には、中間に他の部分がないことを意味する。

明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。

以下、本発明の好ましい実施形態を、添付した図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態にかかる車両エンジン冷却システムのブロック図であり、図２は、本発明の実施形態にかかる車両エンジン冷却システムを示す図であり、図３は、本発明の実施形態にかかる車両エンジン冷却システムに適用される統合クーラを示す図である。

図１〜図３を参照すれば、本発明の一または複数の実施形態にかかる車両エンジン冷却システムは、外部空気を用いて車両１０のエンジン１２を冷却するための高温冷却水が流れる高温ラジエータと、外部空気を用いて水冷式コンデンサ６０を冷却するための低温冷却水が流れる低温ラジエータと、前記高温ラジエータおよび前記低温ラジエータの冷却水を用いて、低圧ＥＧＲガスとターボチャージャを通過した空気を冷却する統合クーラ１００と、前記高温冷却水が、前記高温ラジエータ、前記エンジン１２、および前記統合クーラ１００を循環するように備えられた高温ラジエータ循環ライン７０と、前記低温冷却水が、前記低温ラジエータ、前記水冷式コンデンサ６０、および統合クーラ１００を循環するように備えられた低温ラジエータ循環ライン８０と、前記高温ラジエータ循環ライン７０および前記低温ラジエータ循環ライン８０上に備えられ、前記冷却水の流れを制御する複数の制御バルブとを含む。

前記車両１０には、車両前方の外気をエンジンルームに流入させる外気吸気口２０と、前記車両前方の外気を車両のホイール方向に案内するように対称に形成されたサイドダクト５０とを含む。

前記高温ラジエータは、前記外気吸気口２０に備えられるセンター高温ラジエータ４０と、前記両サイドダクト５０にそれぞれ備えられる第１、第２補助高温ラジエータ４２、４４とを含む。

前記低温ラジエータは、前記外気吸気口２０に備えられるセンター低温ラジエータ３０と、前記両サイドダクト５０にそれぞれ備えられる第１、第２補助低温ラジエータ３２、３４とを含む。

前記低温ラジエータ３０、３２、３４を流れる前記低温冷却水の温度は、前記高温ラジエータ４０、４２、４４を流れる前記高温冷却水の温度より低いため、前記低温ラジエータ３０、３２、３４が前記高温ラジエータ４０、４２、４４より車両の前方に備えられ、冷却効率を増大することができる。

前記車両エンジン冷却システムは、前記外気吸気口２０に備えられ、外部空気の流れを選択的に遮断するアクティブエアフラップ（ａｃｔｉｖｅａｉｒｆｌａｐ）１５を含み、前記アクティブエアフラップ１５は、制御器２００の作動制御により前記車両１０の内部に流入する空気の流れを制御する。前記制御器２００は、車両の作動状態を測定して当該信号を出力する複数のセンサ２０１の信号によって車両の作動状態を判断し、前記アクティブエアフラップ１５の作動を制御する。

前記複数のセンサ２０１は、例えば、大気温を測定して当該信号を出力する大気温センサと、車両の速度を測定して当該信号を出力する速度センサと、エアコンディショニングの内部圧力を測定して当該信号を出力するエアコンディショニング圧力センサと、エアコンディショニングスイッチの作動信号を測定して当該信号を出力するエアコンディショニングスイッチセンサと、冷媒の温度を測定して当該信号を出力する冷媒温センサと、冷却水の温度を測定して当該信号を出力する冷却水温センサとを含む。

前記複数の制御バルブは、前記第１補助低温ラジエータ３２を通過する冷却水の流れを制御する第１バルブ１２０と、前記第２補助低温ラジエータ３４を通過する冷却水の流れを制御する第２バルブ１２２と、前記第１補助高温ラジエータ４２を通過する冷却水の流れを制御する第３バルブ１２４と、前記第２補助高温ラジエータ４４を通過する冷却水の流れを制御する第４バルブ１２６とを含む。

前記低温ラジエータ循環ライン８０は、前記第１補助低温ラジエータ３２と前記センター低温ラジエータ３０とを連結する第１低温循環ライン８１と、前記センター低温ラジエータ３０と前記第２補助低温ラジエータ３４とを連結し、前記第２バルブ１２２が備えられた第２低温循環ライン８２と、前記第２補助低温ラジエータ３４と前記水冷式コンデンサ６０とを連結する第３低温循環ライン８３と、前記第２バルブ１２２から分岐して前記第３低温循環ライン８３に連結された第４低温循環ライン８４と、前記水冷式コンデンサ６０と前記統合クーラ１００とを連結する第５低温循環ライン８５と、前記統合クーラ１００と前記第１補助低温ラジエータ３２とを連結し、前記第１バルブ１２０が備えられた第６低温循環ライン８６と、前記第１バルブ１２０から分岐して前記第１低温循環ライン８１に連結された第７低温循環ライン８７とを含む。

前記高温ラジエータ循環ライン７０は、前記第１補助高温ラジエータ４２と前記センター高温ラジエータ４０とを連結する第１高温循環ライン７１と、前記センター高温ラジエータ４０と前記第２補助高温ラジエータ４４とを連結し、前記第４バルブ１２６が備えられた第２高温循環ライン７２と、前記第２補助高温ラジエータ４４と前記エンジン１２とを連結する第３高温循環ライン７３と、前記第４バルブ１２６から分岐して前記第３高温循環ライン７３に連結された第４高温循環ライン７４と、前記第４高温循環ライン７４と前記統合クーラ１００とを連結する第５高温循環ライン７５と、前記エンジン１２と前記第１高温循環ライン７１とを連結し、前記第３バルブ１２４が備えられた第６高温循環ライン７６と、前記統合クーラ１００と前記第３バルブ１２４とを連結する第７高温循環ライン７７と、前記第３バルブ１２４と前記第１補助高温ラジエータ４２とを連結する第８高温循環ライン７８とを含む。

前記高温ラジエータ循環ライン７０と前記低温ラジエータ循環ライン８０上には、それぞれ冷却水ポンプ１５０が備えられ、図面には、前記第３高温循環ライン７３と第５低温循環ライン８５にそれぞれ備えられたものとして示されているが、これに限定されるものではなく、前記高温ラジエータ循環ライン７０と前記低温ラジエータ循環ライン８０をそれぞれ流れる冷却水の流れを制御可能ないずれの位置でも構わない。また、前記各冷却水ポンプ１５０は、その作動容量が制御される電動ポンプであり、第１バルブ１２０、第２バルブ１２２、第３バルブ１２４、および第４バルブ１２６の作動により、前記第１補助低温ラジエータ３２、第２補助低温ラジエータ３４、前記第１補助高温ラジエータ４２、および第２補助高温ラジエータ４４を通過する冷却水の流れが制御され、前記各冷却水ポンプ１５０の作動荷重が可変するため、燃費の向上が可能である。

前記第１バルブ１２０、第２バルブ１２２、第３バルブ１２４、および第４バルブ１２６は、それぞれ流入する冷却水の温度に応じて機械的に作動する機械式バルブであるか、又は、前記制御器２００が冷却水の温度を測定してその作動が制御される電気式バルブであり、その構成および作動は当該技術分野における当業者に自明な事項であるので、詳細な説明は省略する。

前記高温ラジエータ循環ライン７０と前記低温ラジエータ循環ライン８０上には、それぞれ冷却水が逆流するのを防止するワンウェイバルブ１６０が備えられる。

前記水冷式コンデンサ６０は、車両のエアコンに使用される冷媒が流れる冷媒ライン９０と前記第５低温循環ライン８５とが連結され、前記冷媒が前記第５低温循環ライン８５を流れる前記低温冷却水によって冷却される。

前記ターボチャージャ１３０を通過した空気または高温ＥＧＲガスと空気との混合した混合ガスが流れる空気ライン９２と、低圧ＥＧＲガスが流れる低圧ＥＧＲライン９４とが前記統合クーラ１００に連結され、前記低温冷却水と前記高温冷却水によって冷却される。

図２および図３を参照すれば、前記統合クーラ１００は、前記低温冷却水が流入する低温冷却水流入口１０７と、前記低温冷却水が排出される低温冷却水排出口１０８とが備えられた低温部１０４と、前記高温冷却水が流入する高温冷却水流入口１０５と、前記高温冷却水が排出される高温冷却水排出口１０６とが備えられた高温部１０２とを含む。

前記高温冷却水流入口１０５は、前記第５高温循環ライン７５に連結され、前記高温冷却水排出口１０６は、前記第７高温循環ライン７７に連結され、前記低温冷却水流入口１０７は、前記第５低温循環ライン８５に連結され、前記低温冷却水排出口１０８は、前記第６低温循環ライン８６に連結される。

つまり、前記空気は、前記統合クーラ１００に流入して、前記高温冷却水流入口１０５から前記低温冷却水流入口１０７の方向に流れ、前記低圧ＥＧＲガスは、前記統合クーラ１００に流入して、前記高温冷却水排出口１０６から前記低温冷却水排出口１０８の方向に流れる。

前記統合クーラ１００内には、前記空気と前記低圧ＥＧＲガスとの間の熱伝達を遮断する断熱壁１１０が備えられる。

前記高温冷却水の温度が前記低温冷却水の温度より相対的に高く、前記低圧ＥＧＲガスの温度が前記空気の温度より相対的に高いため、前記高温冷却水と前記低温冷却水を用いることにより、前記空気および前記低圧ＥＧＲガスの間を冷却する冷却効率が増大する。

図４〜図７は、それぞれ本発明の実施形態にかかる車両エンジン冷却システムの作動を示す図である。

以下、図４〜図７を参照して、本発明の実施形態にかかる車両エンジン冷却システムの作動を説明する。

図４を参照すれば、前記制御器２００は、車両の作動状態に応じて前記アクティブエアフラップ１５を開放または閉鎖する。例えば、車両のエンジン始動後一定時間、前記エンジン１２のウォームアップが必要な状態、エンジンの始動をオフ（ｏｆｆ）にして前記エンジン１２の温度を維持する必要がある状態、車両が低速低負荷状態で走行する状態などの場合、前記制御器２００は、前記アクティブエアフラップ１５を閉鎖して、冷却ファン１６の作動をオフ（ＯＦＦ）にする。

前記当該条件は設定されたマップに予め格納され、前記制御器２００が前記マップの条件と前記車両の作動状態とを比較して、前記アクティブエアフラップ１５を閉鎖したり、開放して、前記冷却ファン１６の作動をオフ（ＯＦＦ）またはオンにする。

また、図４を参照すれば、前記第１バルブ１２０は、前記統合クーラ１００から伝達される前記低温冷却水の温度が設定した第１温度より低ければ、前記第１補助低温ラジエータ３２に前記低温冷却水が流れるのを遮断する。

例えば、前記設定した第１温度は、略８０〜９０℃であって、前記低温冷却水の温度が設定した第１温度より低ければ、追加的な冷却を必要としないため、前記第１補助低温ラジエータ３２に前記低温冷却水が流れるのを遮断して過冷を防止する。この時、前記第７低温循環ライン８７に冷却水が流れず、前記冷却水ポンプ１５０の要求負荷が減少して燃費の向上が可能である。

図５を参照すれば、前記第２バルブ１２２は、前記センター低温ラジエータ３０から伝達される前記低温冷却水の温度が設定した第２温度より低ければ、前記第２補助低温ラジエータ３４に前記低温冷却水が流れるのを遮断する。

例えば、前記設定した第２温度は、略８０〜９０℃であって、前記低温冷却水の温度が設定した第２温度より低ければ、追加的な冷却を必要としないため、前記第２補助低温ラジエータ３４に前記低温冷却水が流れるのを遮断して過冷を防止する。この時、前記第３低温循環ライン８３に冷却水が流れず、前記冷却水ポンプ１５０の要求負荷が減少して燃費の向上が可能である。

図６を参照すれば、前記第３バルブ１２４は、前記統合クーラ１００から伝達される前記高温冷却水の温度が設定した第３温度より低ければ、前記第１補助高温ラジエータ４２に前記高温冷却水が流れるのを遮断する。

例えば、前記設定した第３温度は、略１００〜１１０℃であって、前記高温冷却水の温度が設定した第３温度より低ければ、追加的な冷却を必要としないため、前記第１補助高温ラジエータ４２に前記高温冷却水が流れるのを遮断して過冷を防止する。この時、前記第８高温循環ライン７８に冷却水が流れず、前記冷却水ポンプ１５０の要求負荷が減少して燃費の向上が可能である。

図７を参照すれば、前記第４バルブ１２６は、前記センター高温ラジエータ４０から伝達される前記高温冷却水の温度が設定した第４温度より低ければ、前記第２補助高温ラジエータ４４に前記高温冷却水が流れるのを遮断する。

例えば、前記設定した第４温度は、略１００〜１１０℃であって、前記高温冷却水の温度が設定した第４温度より低ければ、追加的な冷却を必要としないため、前記第２補助高温ラジエータ４４に前記高温冷却水が流れるのを遮断して過冷を防止する。この時、前記第３高温循環ライン７３に冷却水が流れず、前記冷却水ポンプ１５０の要求負荷が減少して燃費の向上が可能である。

先に説明したように、本発明の実施形態にかかる車両エンジン冷却システムによれば、クーラの数を低減しつつ冷却効率を維持できるので、エンジンのレイアウトを単純化することができる。また、冷却効率を維持しつつ必要動力を低減できるので燃費の向上が可能である。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されず、本発明の実施形態から当該発明の属する技術分野における当業者は、技術的範囲内において、容易に変更することができる。

本発明は、車両エンジン冷却システムの分野に適用できる。

１０車両
１２エンジン
１５アクティブエアフラップ
１６冷却ファン
２０外気吸気口
３０センター低温ラジエータ
３２、３４第１、第２補助低温ラジエータ
４０センター高温ラジエータ
４２、４４第１、第２補助高温ラジエータ
５０サイドダクト
６０水冷式コンデンサ
７０高温ラジエータ循環ライン
７１〜７８第１〜第８高温循環ライン
８０低温ラジエータ循環ライン
８１〜８７第１〜第７低温循環ライン
９０冷媒ライン
９２空気ライン
９４低圧ＥＧＲライン
１００統合クーラ
１２０第１バルブ
１２２第２バルブ
１２４第３バルブ
１２６第４バルブ
１３０ターボチャージャ
１５０冷却水ポンプ
１６０ワンウェイバルブ
２００制御器
２０１センサ

Claims

外部空気を用いてエンジンを冷却するための高温冷却水が流れる高温ラジエータと、
外部空気を用いて水冷式コンデンサを冷却するための低温冷却水が流れる低温ラジエータと、
前記高温ラジエータおよび前記低温ラジエータの冷却水を用いて、低圧ＥＧＲガスとターボチャージャを通過した空気を冷却する統合クーラと、
前記高温冷却水が、前記高温ラジエータ、前記エンジン、および前記統合クーラを循環するように備えられた高温ラジエータ循環ラインと、
前記低温冷却水が、前記低温ラジエータ、前記水冷式コンデンサ、および前記統合クーラを循環するように備えられた低温ラジエータ循環ラインと、
前記高温ラジエータ循環ラインおよび前記低温ラジエータ循環ライン上に備えられ、前記冷却水の流れを制御する複数の制御バルブと、
車両前方の外気をエンジンルームに流入させる外気吸気口と、前記車両前方の外気を車両のホイール方向に案内するように対称に形成されたサイドダクトと、
を含んで構成され、
前記高温ラジエータは、前記外気吸気口に備えられるセンター高温ラジエータと、前記サイドダクトに備えられる第１、第２補助高温ラジエータと、を含み、
前記低温ラジエータは、前記外気吸気口に備えられるセンター低温ラジエータと、前記サイドダクトに備えられる第１、第２補助低温ラジエータと、を含み、
前記複数の制御バルブは、前記第１補助低温ラジエータを通過する冷却水の流れを制御する第１バルブと、前記第２補助低温ラジエータを通過する冷却水の流れを制御する第２バルブと、前記第１補助高温ラジエータを通過する冷却水の流れを制御する第３バルブと、前記第２補助高温ラジエータを通過する冷却水の流れを制御する第４バルブと、を含むことを特徴とする車両エンジン冷却システム。
前記統合クーラは、
前記低温冷却水が流入する低温冷却水流入口と、前記低温冷却水が排出される低温冷却水排出口とが備えられた低温部と、
前記高温冷却水が流入する高温冷却水流入口と、前記高温冷却水が排出される高温冷却水排出口とが備えられた高温部とを含み、
前記空気は、前記統合クーラに流入して、前記高温冷却水流入口から前記低温冷却水流入口の方向に流れ、
前記低圧ＥＧＲガスは、前記統合クーラに流入して、前記高温冷却水排出口から前記低温冷却水排出口の方向に流れることを特徴とする請求項１に記載の車両エンジン冷却システム。
前記統合クーラ内には、
前記空気と前記低圧ＥＧＲガスとの間の熱伝達を遮断する断熱壁が備えられたことを特徴とする請求項２に記載の車両エンジン冷却システム。
前記車両エンジン冷却システムは、
前記外気吸気口に備えられ、前記外部空気の流れを選択的に遮断するアクティブエアフラップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の車両エンジン冷却システム。
前記低温ラジエータ循環ラインは、
前記第１補助低温ラジエータと前記センター低温ラジエータとを連結する第１低温循環ラインと、
前記センター低温ラジエータと前記第２補助低温ラジエータとを連結し、前記第２バルブが備えられた第２低温循環ラインと、
前記第２補助低温ラジエータと前記水冷式コンデンサとを連結する第３低温循環ラインと、
前記第２バルブから分岐して前記第３低温循環ラインに連結された第４低温循環ラインと、
前記水冷式コンデンサと前記統合クーラとを連結する第５低温循環ラインと、
前記統合クーラと前記第１補助低温ラジエータとを連結し、前記第１バルブが備えられた第６低温循環ラインと、
前記第１バルブから分岐して前記第１低温循環ラインに連結された第７低温循環ラインと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両エンジン冷却システム。
前記第１バルブは、前記統合クーラから伝達される前記低温冷却水の温度が設定した第１温度より低ければ、前記第１補助低温ラジエータに前記低温冷却水が流れるのを遮断することを特徴とする請求項５に記載の車両エンジン冷却システム。
前記第２バルブは、前記センター低温ラジエータから伝達される前記低温冷却水の温度が設定した第２温度より低ければ、前記第２補助低温ラジエータに前記低温冷却水が流れるのを遮断することを特徴とする請求項５に記載の車両エンジン冷却システム。
前記高温ラジエータ循環ラインは、
前記第１補助高温ラジエータと前記センター高温ラジエータとを連結する第１高温循環ラインと、
前記センター高温ラジエータと前記第２補助高温ラジエータとを連結し、前記第４バルブが備えられた第２高温循環ラインと、
前記第２補助高温ラジエータと前記エンジンとを連結する第３高温循環ラインと、
前記第４バルブから分岐して前記第３高温循環ラインに連結された第４高温循環ラインと、
前記第４高温循環ラインと前記統合クーラとを連結する第５高温循環ラインと、
前記エンジンと前記第１高温循環ラインとを連結し、前記第３バルブが備えられた第６高温循環ラインと、
前記統合クーラと前記第３バルブとを連結する第７高温循環ラインと、
前記第３バルブと前記第１補助高温ラジエータとを連結する第８高温循環ラインと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両エンジン冷却システム。
前記第３バルブは、前記統合クーラから伝達される前記高温冷却水の温度が設定した第３温度より低ければ、前記第１補助高温ラジエータに前記高温冷却水が流れるのを遮断することを特徴とする請求項８に記載の車両エンジン冷却システム。
前記第４バルブは、前記センター高温ラジエータから伝達される前記高温冷却水の温度が設定した第４温度より低ければ、前記第２補助高温ラジエータに前記高温冷却水が流れるのを遮断することを特徴とする請求項８に記載の車両エンジン冷却システム。
前記低温ラジエータは、前記高温ラジエータより車両の前方に備えられることを特徴とする請求項１に記載の車両エンジン冷却システム。
前記高温ラジエータ循環ラインと前記低温ラジエータ循環ライン上には、それぞれ冷却水ポンプが備えられたことを特徴とする請求項１に記載の車両エンジン冷却システム。
前記高温ラジエータ循環ラインと前記低温ラジエータ循環ライン上には、それぞれ冷却水が逆流するのを防止するワンウェイバルブが備えられたことを特徴とする請求項１に記載の車両エンジン冷却システム。
車両前方の外部空気をエンジンルームに流入させる外気吸気口と、
前記車両前方の外気を車両のホイール方向に案内するように対称に形成されたサイドダクトと、
前記外気吸気口に備えられるセンター高温ラジエータと、前記サイドダクトに備えられる第１、第２補助高温ラジエータとを含む高温ラジエータと、
前記外気吸気口に備えられるセンター低温ラジエータと、前記サイドダクトに備えられる第１、第２補助低温ラジエータとを含む低温ラジエータと、
前記高温ラジエータおよび前記低温ラジエータの冷却水を用いて、低圧ＥＧＲガスとターボチャージャを通過した空気を冷却する統合クーラと、
高温冷却水が、前記高温ラジエータ、エンジン、および前記統合クーラを循環するように備えられた高温ラジエータ循環ラインと、
低温冷却水が、前記低温ラジエータ、水冷式コンデンサ、および前記統合クーラを循環するように備えられた低温ラジエータ循環ラインと、
前記冷却水の流れを制御する複数の制御バルブと、を含むことを特徴とする車両エンジン冷却システム。
前記複数の制御バルブは、
前記第１補助低温ラジエータを通過する冷却水の流れを制御する第１バルブと、
前記第２補助低温ラジエータを通過する冷却水の流れを制御する第２バルブと、
前記第１補助高温ラジエータを通過する冷却水の流れを制御する第３バルブと、
前記第２補助高温ラジエータを通過する冷却水の流れを制御する第４バルブと、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の車両エンジン冷却システム。
前記統合クーラは、
前記低温冷却水が流入する低温冷却水流入口と、前記低温冷却水が排出される低温冷却水排出口とが備えられた低温部と、
前記高温冷却水が流入する高温冷却水流入口と、前記高温冷却水が排出される高温冷却水排出口とが備えられた高温部とを含み、
前記空気は、前記統合クーラに流入して、前記高温冷却水流入口から前記低温冷却水流入口の方向に流れ、
前記低圧ＥＧＲガスは、前記統合クーラに流入して、前記高温冷却水排出口から前記低温冷却水排出口の方向に流れることを特徴とする請求項１５に記載の車両エンジン冷却システム。
前記統合クーラ内には、
前記空気と前記低圧ＥＧＲガスとの間の熱伝達を遮断する断熱壁が備えられたことを特徴とする請求項１６に記載の車両エンジン冷却システム。
前記低温ラジエータ循環ラインは、
前記第１補助低温ラジエータと前記センター低温ラジエータとを連結する第１低温循環ラインと、
前記センター低温ラジエータと前記第２補助低温ラジエータとを連結し、前記第２バルブが備えられた第２低温循環ラインと、
前記第２補助低温ラジエータと前記水冷式コンデンサとを連結する第３低温循環ラインと、
前記第２バルブから分岐して前記第３低温循環ラインに連結された第４低温循環ラインと、
前記水冷式コンデンサと前記統合クーラとを連結する第５低温循環ラインと、
前記統合クーラと前記第１補助低温ラジエータとを連結し、前記第１バルブが備えられた第６低温循環ラインと、
前記第１バルブから分岐して前記第１低温循環ラインに連結された第７低温循環ラインと、を含むことを特徴とする請求項１５に記載の車両エンジン冷却システム。
前記第１バルブは、前記統合クーラから伝達される前記低温冷却水の温度が設定した第１温度より低ければ、前記第１補助低温ラジエータに前記低温冷却水が流れるのを遮断し、
前記第２バルブは、前記センター低温ラジエータから伝達される前記低温冷却水の温度が設定した第２温度より低ければ、前記第２補助低温ラジエータに前記低温冷却水が流れるのを遮断することを特徴とする請求項１８に記載の車両エンジン冷却システム。
前記高温ラジエータ循環ラインは、
前記第１補助高温ラジエータと前記センター高温ラジエータとを連結する第１高温循環ラインと、
前記センター高温ラジエータと前記第２補助高温ラジエータとを連結し、前記第４バルブが備えられた第２高温循環ラインと、
前記第２補助高温ラジエータと前記エンジンとを連結する第３高温循環ラインと、
前記第４バルブから分岐して前記第３高温循環ラインに連結された第４高温循環ラインと、
前記第４高温循環ラインと前記統合クーラとを連結する第５高温循環ラインと、
前記エンジンと前記第１高温循環ラインとを連結し、前記第３バルブが備えられた第６高温循環ラインと、
前記統合クーラと前記第３バルブとを連結する第７高温循環ラインと、
前記第３バルブと前記第１補助高温ラジエータとを連結する第８高温循環ラインとを含むことを特徴とする請求項１５に記載の車両エンジン冷却システム。
前記第３バルブは、前記統合クーラから伝達される前記高温冷却水の温度が設定した第３温度より低ければ、前記第１補助高温ラジエータに前記高温冷却水が流れるのを遮断し、
前記第４バルブは、前記センター高温ラジエータから伝達される前記高温冷却水の温度が設定した第４温度より低ければ、前記第２補助高温ラジエータに前記高温冷却水が流れるのを遮断することを特徴とする請求項２０に記載の車両エンジン冷却システム。
前記車両エンジン冷却システムは、
前記外気吸気口に備えられ、前記外部空気の流れを選択的に遮断するアクティブエアフラップをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の車両エンジン冷却システム。