JPH04237819A - 車両用水冷式内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両に搭載される水冷
式内燃機関の冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関を搭載した車両においては、車
両の前方に内燃機関の冷却水が導かれたラジエータを設
置し、このラジエータの後方に送風ファンを設置し、車
両の走行に伴って冷却風がラジエータ部に効果的に導か
れるようにしている。このような内燃機関を搭載した車
両において冷房装置を搭載する場合、冷凍サイクルを構
成するコンデンサを例えばラジエータの前方に設置する
ことにより、コンデンサを通過した冷却風をラジエータ
に導くようにしている。この場合、空気調和装置を作動
させたとき、冷却風はコンデンサを通過するときに加熱
され、この加熱された冷却風がラジエータを循環する内
燃機関の冷却水を冷却し、内燃機関を適温に制御してい
る。

【０００３】しかし、夏場の低速登坂運転時のような低
速高負荷運転時には、冷却風温度が高い状況下において
内燃機関の発熱量が大きくかつ車速に伴う充分な冷却風
量が得られないため、内燃機関の冷却水温が上昇しやす
いので、オーバヒートの危険を生じる。内燃機関の冷却
水温がオーバヒートの危険域まで上昇したとき、水温セ
ンサの水温信号にもとづいて冷房装置を停止するように
制御すれば、内燃機関のオーバヒートを防止することは
可能である。しかし、このような制御を実行したのでは
、冷房運転が停止されるので車室内の温度が過度に上昇
してしまう。

【０００４】一方、アイドリング時のような低速低負荷
運転時には、車速風が無く、近年のエンジンルームの過
密化等により冷却風の通風性が悪化しているため、エン
ジンルーム各部の隙間からラジエータおよびコンデンサ
の前方に熱気が回り込むことで、冷房能力および冷却能
力を低下させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、冷房装置搭載車において、内燃機関のオー
バヒートの危険域外でコンデンサの冷却風を確保するこ
とで冷房能力の低下を防止し、内燃機関のオーバヒート
の危険域内ではラジエータに冷却風を積極的に流すこと
で冷却水温度の低下を促進し、内燃機関の運転状況（熱
負荷）に応じて車室の冷房能力と内燃機関の冷却能力を
最大限に発揮する車両用水冷式内燃機関の冷却装置を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の車両用水冷式内燃機関の冷却装置は、冷房手
段の冷媒を凝縮させ、車両進行方向に凸状または凹状に
湾曲されるコンデンサと、このコンデンサより車両進行
方向の後方に配置され、内燃機関の冷却水を冷却するラ
ジエータと、前記コンデンサおよび前記ラジエータに冷
却風を送風する送風手段と、車両前方からの冷却風を前
記コンデンサおよび前記ラジエータに導く第１導風ダク
トと、前記コンデンサおよび前記ラジエータ間の周囲を
囲むように形成された第２導風ダクトと、この第２導風
ダクトの一部に設けられ、前記第１導風ダクトより前記
コンデンサを迂回して前記ラジエータに向かうバイパス
通路を開閉するバイパス通路開閉手段と、前記バイパス
通路が開放されているとき、前記コンデンサおよび前記
ラジエータ間の空間を前記コンデンサを通過して前記ラ
ジエータに流れる空気通路と前記コンデンサを迂回して
前記ラジエータに流れる空気通路とに仕切る冷却風路仕
切り手段と、前記内燃機関の熱負荷の状態に対応して前
記バイパス通路開閉手段および前記冷却風路仕切り手段
を駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の車両用水冷式内燃機関の冷却装置にあ
っては、内燃機関の冷却水を冷却するラジエータの上流
側に冷房手段の冷媒を凝縮するコンデンサを直列に配置
し、このコンデンサを湾曲させ、その放熱面積を減少さ
せることなく、コンデンサの前面投影面積を小さくする
ことで、コンデンサ部を迂回（バイパス）して外部から
導入される冷却風をラジエータに取り入れるバイパス流
路を確保し、このバイパス流路にバイパス通路開閉手段
および冷却風路仕切り手段を設け、このバイパス通路開
閉手段および冷却風路仕切り手段によって、ラジエータ
に前記コンデンサ部を通過した冷却風のみが供給される
状態、あるいはコンデンサ部を通過した冷却風とコンデ
ンサ部をバイパスした外部から導入される冷却風とが供
給される状態に制御する。

【０００８】本発明の車両用水冷式内燃機関の冷却装置
にあっては、コンデンサを湾曲にすることで放熱面積を
減らさずに冷房装置の冷房能力を確保する。またコンデ
ンサの前面投影面積をラジエータの前面投影面積より小
さくすることで、内燃機関の高熱負荷時、コンデンサを
バイパスする低温の冷却風によりラジエータの空気導入
口部分の空気温度を低下するため、ラジエータの冷却能
力を高め冷却水温の過度の上昇を防止する。例えば内燃
機関の冷却水温が大きく上昇した場合、すなわち内燃機
関の熱負荷が所定値以上に達した場合、この高熱負荷運
転を冷却水温センサにより検知し、この冷却水温信号に
基づいてバイパス通路開閉手段および冷却風路仕切り手
段を駆動し、コンデンサを通過した冷却風の他に、コン
デンサを湾曲させて確保したバイパス流路からの冷却風
をラジエータに導入し、ラジエータを冷却させる。した
がって、このラジエータの冷却性能が向上され、冷却水
温が適正温度に降下され、特に冷房装置を停止させたり
、コンデンサの能力を低下させることなく、内燃機関の
冷却能力が確保される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。図１および図２は本発明による車両用水冷式内
燃機関の冷却装置の実施例を示す。図２において、１は
車両のボンネット、２はフロントグリル、３は車両前方
の冷却風を取入れるインテークダクト、４はバンパであ
る。車両に搭載された内燃機関１１の前方に、この内燃
機関１１の冷却水がポンプ１２によって循環されるラジ
エータ１３が設置される。このラジエータ１３の前方に
は、風を受け入れるように車両進行方向に凹状の湾曲コ
ンデンサ１４が設置される。この湾曲コンデンサ１４お
よびラジエータ１３は、車両の進行方向に向けて直列に
配置されている。ラジエータ１３の後方に設けられる送
風用の電動ファン１５の回転および車両の走行に伴って
発生する冷却風は、図１および図２に矢印Ａで示すよう
に湾曲コンデンサ１４を通過した後、さらにラジエータ
１３を通過し、湾曲コンデンサ１４に循環する冷媒を冷
却するとともに、ラジエータ１３に循環する冷却水を冷
却する。

【００１０】ここで、湾曲コンデンサ１４には、この車
両に搭載される冷房装置の冷媒が循環される。冷房装置
の圧縮機１６で圧縮された冷媒は、冷媒回路を介して湾
曲コンデンサ１４に供給され、湾曲コンデンサ１４を通
過した冷媒は、レシーバ１７、膨張弁１８を介してエバ
ポレータ１９に供給され、このエバポレータ１９からの
出力冷媒が圧縮機１６に帰還される。ここで、エバポレ
ータ１９の出力部に設置した感温筒２０により検出され
た温度情報によって膨張弁１８が制御され、エバポレー
タ１９で空気との熱交換により冷却された空気が車室内
に吹き出される。

【００１１】直列に配置されたラジエータ１３および湾
曲コンデンサ１４の周囲には、前記矢印Ａで示した冷却
風の通路を形成する導風ガイド２１が形成される。そし
て湾曲コンデンサ１４によって前面投影面積を小さくす
ることで図１および図２に矢印Ｂで示した冷却風をより
多く導入する風路を確保し、この開口部には導風ダンパ
２２を設け、この導風ダンパ２２が図２のように開かれ
た状態で、コンデンサ１４を通過しない外部からの冷却
風Ｂをラジエータ１３に導入されるようにする。アクチ
ュエータ２５および導風ダンパ２２については後述する
。

【００１２】内燃機関１１は、例えば電子制御ユニット
（ＥＣＵ）２６によって電子制御されるものであるが、
このＥＣＵ２６はさらに冷却水の冷却ユニット、冷房装
置等の制御にも用いられる。すなわち、ＥＣＵ２６には
、内燃機関１に対応して設置された車速または回転数セ
ンサからの回転数信号、冷却水回路に設置した水温セン
サ２７からの水温信号、圧縮機１６の冷媒出力部に設け
た圧力センサ２８からの圧力信号等が入力され、さらに
エバポレータ１９の空気吹出口に設置された吹出温セン
サ２９からの吹出温信号が入力される。そして、このＥ
ＣＵ２６によって、電動ファン１５を制御し、また導風
ダンパ２２を開閉制御するアクチュエータ２５に供給さ
れる負圧制御用のバルブ２４を開閉制御する。

【００１３】例えば、夏場の低速登坂運転のように内燃
機関１１の高負荷走行状態にあっては、充分な車速風、
すなわち車両の進行に伴ってフロントグリル２から導入
される冷却風量が充分に得られないため、内燃機関１１
の冷却水温が著しく上昇し、ラジエータ１３にとって非
常に厳しい条件となる。一方、このような内燃機関１１
の高負荷運転状態には、内燃機関１１の回転が高速であ
るから、冷房装置の冷房能力は、充分に余裕がある。冷
房装置の作動時において、内燃機関１１が高負荷走行運
転されていると、この内燃機関１１の冷却水温が上昇す
る状態となる。この水温センサ２７により検出される水
温上昇の検出信号はＥＣＵ２６に供給される。そして、
このＥＣＵ２６では電動ファン１５を作動させ、ラジエ
ータ１３に供給される冷却風量を増大させて、ラジエー
タ１３における冷却能力を向上させる。

【００１４】このように電動ファン１５を作動させたに
もかかわらず、冷却水温が上昇し、オーバヒートの危険
域（例えば水温１００℃）に達すると、これが水温セン
サ２７で検知され、ＥＣＵ２６でこの状態が判別される
。そして、このＥＣＵ２６では水温が危険域まで上昇し
たことを認識した状態で、バルブ２４に指令を与えてこ
れを開き、アクチュエータ２５に負圧を作用させて、こ
のアクチュエータ２５を作動させ、導風ダンパ２２を開
放する。このダンパ２２の開放によって、車両前方から
インテークダクト３に取り入れられた冷却風は湾曲コン
デンサ１４の例えば下方を通り、湾曲コンデンサ１４を
通過しない外部からの冷却風Ｂがラジエータ１３に供給
される。

【００１５】この湾曲コンデンサ１４を通過しない外部
からの冷却風Ｂは、湾曲コンデンサ１４における冷媒の
液化による加熱が行なわれない相対的に低温の冷却風で
あるため、この大気温の冷却風がラジエータ１３に導か
れ、ラジエータ１３の冷却風入口部分の温度を低下させ
る。すなわち、ラジエータ１３に導入される冷却風温度
と冷却水温度との差が増大され、ラジエータ１３の放熱
特性が向上されて、冷却水の水温低下が効果的に図られ
る。したがって、オーバヒートが効果的に回避される。

【００１６】このように導風ダンパ２２が開かれた状態
では、湾曲コンデンサ１４を通過する風量が低下する。 このため冷房能力は若干低下するが、前述したように冷
房装置の冷房能力には余裕があるため、車室内温度が急
激に上昇することはない。内燃機関の冷却水温度が充分
に低い通常運転時には、ＥＣＵ２６で冷却水温が危険域
外であることを認識しているから、導風ダンパ２２を閉
じている。この導風ダンパ２２の閉鎖によって、車両の
前方からインテークダクト３に取り入れられた冷却風は
湾曲コンデンサ１４を通った後、冷却風Ａがラジエータ
１３にに供給される。このとき、車両進行方向に凹状に
風を受けるように湾曲する湾曲コンデンサ１４に大量の
風が取り込まれるため、放熱面積を減少させずに冷房装
置の冷房能力を確保するので車室内温度を適温に保つこ
とができる。

【００１７】次に、湾曲コンデンサの形状、大きさと冷
却風の風路との関係を図３に示す。■　　開口長さＬ１
　は、一概に決定できないが、大きくするのが望ましい
。 開口長さＬ１　の必要値は、ラジエータ１３の高さＬ３
　に対する導風ダンパ２２の開度Ｌ２　、電動ファン１
５の能力、湾曲コンデンサ１４の通風抵抗、ラジエータ
１３の通風抵抗のほかに、グリル、バンパ等の車両前方
部の形状、構造、大きさ等の影響を考慮して定める。■
湾曲コンデンサ１４の高さは、湾曲コンデンサ１４の湾
曲させる角度θ、湾曲コンデンサ１４の湾曲させる前の
高さを２Ｈとすると、２Ｈ（１−ｃｏｓ　θ）だけ低く
することが可能である。θの値は、湾曲コンデンサ１４
の性能、加工の面より２５度近傍が望ましい。■　　冷
却風Ｂの風量は、開口長さＬ１　、ラジエータ１３の高
さＬ３　に対する導風ダンパ２２の開度Ｌ２　、電動フ
ァン１５の能力、湾曲コンデンサ１４の通風抵抗、ラジ
エータ１３の通風抵抗等に依存するが、冷却風Ｂの開口
部による圧力損失に大きく影響する。

【００１８】図４は、本発明の他の実施例を示すもので
、湾曲コンデンサを車両進行方向前方に凸状になるよう
に配置した例を示す。ラジエータ１３の前方に設置した
湾曲コンデンサ３４は、車両進行方向前方に凸状に形成
される。これにより、コンデンサの前面投影面積を小さ
くし、コンデンサ部をバイパスした外部から導入される
冷却風を取入れる流路を確保するとともに、コンデンサ
の放熱面積を減小しないで冷房能力を確保する。さらに
本発明としては、ラジエータの前方片側に偏心させた位
置に湾曲コンデンサを設置し、この湾曲コンデンサの偏
心方向と反対側の側方から湾曲コンデンサをバイパスす
る冷却風をラジエータに取り入れることも可能である。

【００１９】図５〜図７は、バイパス通路開閉手段の他
の実施例であり、前記導風ダンパ２２に代えて、回転式
ダンパ兼ガイドベーン３２、３３により、前記バイパス
通路を制御するものである。図５では回転式ダンパ兼ガ
イドベーン３２を閉じ、他方の回転式ダンパ兼ガイドベ
ーン３３を開くことで、冷却風Ｂを通過させ、これによ
りラジエータ１３に導入される冷却風温度を低下し、オ
ーバヒートを効果的に回避する。図６では、回転式ダン
パ兼ガイドベーン３２を開き、他方の回転式ダンパ兼ガ
イドベーン３３を閉じることで、冷却風全部の冷却風Ａ
を湾曲コンデンサ１４に通過させることで、冷房能力を
確保する。図７ではバイパス通路開閉手段の回転ダンパ
兼ガイドベーン３２、３３の駆動方法の一例を示したも
ので、ステップモータ３５の回転によりリンク３６、３
７を作動し、バイパス通路を開閉するものである。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による水冷
式内燃機関の冷却装置によれば、車載の冷房装置のコン
デンサを湾曲させることで、コンデンサの能力を低下さ
せずに、コンデンサをバイパスする冷却風をより多くラ
ジエータに供給することを可能とするため、内燃機関の
熱負荷が大きくなりオーバヒートの危険性が生じ易い冷
房運転時、冷房装置の冷房能力に影響を与えることなく
、内燃機関冷却水温の過昇を防止するので、例えば夏場
の低速登坂走行時にも内燃機関を適正に運転することが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る冷却装置をあらわす構成
図である。

【図２】本発明の実施例に係る冷却装置を車体との関係
で示す概略側面図である。

【図３】湾曲コンデンサとラジエータの位置関係を示す
概略側面図である。

【図４】本発明の他の実施例に係る冷却装置を車体との
関係で示す概略側面図である。

【図５】本発明の他の実施例に係るバイパス通路開閉手
段を示す概略側面図である。

【図６】図５に示すバイパス通路開閉手段の切替り状態
を示す概略側面図である。

【図７】本発明の他の実施例に係るバイパス通路開閉手
段の駆動手段の一例を示す概略側面図である。

【符号の説明】

３　　インテークダクト（第１導風ダクト）１１　　内
燃機関 １３　　ラジエータ １４　　湾曲コンデンサ １５　　電動ファン（送風手段） １６　　圧縮機（冷房手段） １９　　エバポレータ（冷房手段） ２１　　導風ガイド（第２導風ダクト）２２　　導風ダ
ンパ（バイパス通路開閉手段、冷却風路仕切り手段） ２５　　アクチュエータ（駆動手段） ２６　　電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷房手段の冷媒を凝縮させ、車両進行方向
   に凸状または凹状に湾曲されるコンデンサと、このコン
   デンサより車両進行方向の後方に配置され、内燃機関の
   冷却水を冷却するラジエータと、前記コンデンサおよび
   前記ラジエータに冷却風を送風する送風手段と、車両前
   方からの冷却風を前記コンデンサおよび前記ラジエータ
   に導く第１導風ダクトと、前記コンデンサおよび前記ラ
   ジエータ間の周囲を囲むように形成された第２導風ダク
   トと、この第２導風ダクトの一部に設けられ、前記第１
   導風ダクトより前記コンデンサを迂回して前記ラジエー
   タに向かうバイパス通路を開閉するバイパス通路開閉手
   段と、前記バイパス通路が開放されているとき、前記コ
   ンデンサおよび前記ラジエータ間の空間を前記コンデン
   サを通過して前記ラジエータに流れる空気通路と、前記
   コンデンサを迂回して前記ラジエータに流れる空気通路
   とに仕切る冷却風路仕切り手段と、前記内燃機関の熱負
   荷の状態に対応して前記バイパス通路開閉手段および前
   記冷却風路仕切り手段を駆動する駆動手段とを備えたこ
   とを特徴とする車両用水冷式内燃機関の冷却装置。