JPH10274598A - 試験台上にあるエンジンの迅速冷却システム及び関連の装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】エンジンの一つの温度試験と次の試験との間の
待ち時間を短縮するための迅速冷却装置を提供すること
である。 【解決手段】エンジンを作動させた状態で試験を行って
いる間、エンジンの冷却液は、エンジン１１から第１の
ポンプ装置１４を経て放熱器１５に至る送出管１３と、
放熱器１５から第１の弁装置２４を経てエンジン１１に
入る給液管１８とを備える第１の冷却回路の中を循環す
るようにされ、エンジン１１を止めた状態で行われる迅
速冷却の間、冷却液は、迅速冷却ステップでのみ自律的
に給液されて接続される冷却ユニット２１と、関連の熱
交換器２０と、熱交換器の２０の出口をエンジン１１の
給液管１８と接続する管３２とを備える第２の補助冷却
回路２５の中にそらされて冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試験台上のエンジ
ンの迅速冷却に用いるシステム及び該システムを達成す
る装置に関する。

【０００２】本発明は、自動車の分野で、内燃機関につ
いて、それらがガソリンエンジン又はディーゼルエンジ
ンのどちらであっても、温度試験を行なうのに適用され
る。

【０００３】

【従来の技術】このような試験は、主として低温条件の
下での自動車の始動特性を改良し、かつ自動車が動作に
達するのに必要とする時間、すなわち、汚染物質の放出
のレベルが最高になっている期間、に発生される汚染ガ
スの放出を少なくするために行なわれる。

【０００４】本発明は、そのような試験がなされると
き、現在用いられている装置で得られる時間より著しく
短い時間でエンジンを冷却することを可能にするので、
一つの試験と次の試験の間の待ち時間を著しく短くする
のを確実にして、非常に多数の試験を同じ時間内に実行
できるので、操業費用を著しく低減できる。

【０００５】動作温度を連続的に一定に制御した本発明
は、また、エンジンが絶対に安全である条件を保証し、
エンジンが構成部品を損傷するか又は機能の劣化を生じ
させる可能性のあるすべての可能な熱応力から保護され
るようにする。

【０００６】自動車分野において、そして特にエンジン
生産の分野において、従来の技術は、実際に使用する条
件を事実上再現する条件の下でエンジンの挙動を検査す
るようにエンジンの試験を取扱っている。

【０００７】試験は、少なくとも熱的に制御され、少な
くとも試験台を備える適当な装置に載せて行なわれる。

【０００８】試験中は、エンジンが正常使用中に受ける
実際の動作条件及び環境条件を事実上模擬するように動
作条件が再現される。

【０００９】試験は、エンジンの綜合機能性を確認する
ことが極めて重要であり、動力、燃料消費量、応力に対
する抵抗などの異なる測定を実行することを可能にす
る。

【００１０】もっと詳しくいえば、温度試験が極めて重
要である。すなわち、エンシンが受ける可能性のある限
界温度の条件の下でエンジンの機能を試験することであ
る。そのような試験は、常温始動の条件下でエンジンの
挙動、そしてエンジンが常温で始動されるとき及びエン
ジンが動作温度に達するのに要する時間の間、非常に高
いパーセンテージの汚染ガスが放出されることがよく知
られているので、エンジンの汚染放出物を確認できなれ
けばならない。

【００１１】温度試験を使用する装置と方法によって少
なくとも二つの動作条件に従って行なうことができる。

【００１２】一つの動作条件においては、エンジンは、
すでに自動車に取付けられていなければならない。

【００１３】しかし、この解決法は、車全体を試験温度
になるようにしなければならず、自動車を空調室又は試
験に必要な温度条件を再現できる他の適当な場所の内部
に置かなければならない。

【００１４】明らかに、この手法は、自動車のエンジン
系統を必要な温度にするため、及び特に次の試験を行う
ために該系統を冷却するために非常に長い時間を要す
る。

【００１５】もう一つのもっと都合のよい場合は、エン
ジンそのものを試験する、すなわち、エンジンは、車に
取付けられていないものであり、この場合には、エンジ
ンは排気ブレーキと結合される。

【００１６】この場合においてもまた、試験は、小さい
が恒温室の内部で行なわれる。

【００１７】しかし、エンジンは、従来のやり方、すな
わちエンジンの表面とエンジンを恒温室の内部で取り囲
む周囲の空気との間の対流による熱交換によってのみ冷
却されるので、温度を変える速度は、それが対流の実際
の過程によって決まる限界点によって限定されるので、
非常に遅い。

【００１８】これは、一つの試験ともう一つの試験の間
の待ち時間を少なくするためにできるだけ迅速に、同時
に得られたデータを確実に比較できるようにエンジンの
機能的配置を変更することなく加熱及び特に冷却の連続
するサイクルを行なうという動作的及び経済的要請と対
照的である。

【００１９】文献、日本特許５９−３７４４０及び独国
特許ＤＥ−９１ １２６ ５４Ｕは、試験台上で試験さ
れるべきエンジンに生ずる熱応力の試験を行なう回路を
示している。

【００２０】日本特許５９−３７４４０には、エンジン
が高温試験サイクルの間に焼き付かないような温度で油
と液体をエンジンに供給する自律個別加熱回路がある。

【００２１】自律加熱回路があることは、試験装置を複
雑にし、たいして機能的でなくする。 さらに、その回
路は、油や液体を高い温度にしなけれはならないので、
エネルギー消費量がものすごく増大し、その回路は関連
の弁としゃ断目標値を備えた適当な管を備える必要があ
るので、据付費用が増す。

【００２２】さらに、日本特許５９−３７４４０は、エ
ンジンの正常動作中の冷却方法を含んでいない。

【００２３】独国特許ＤＥ６５４は、蓄積形の自律個別
冷却回路、すなわち、エンジンが試験を行なう機能を果
している間、引続く迅速冷却のための回路の一部分が引
続く冷却過程を行なうために低温で液体を蓄積してい
る。

【００２４】さらに、エンジンが試験で作動している
間、冷却部が異なるエンジンに適応できる適当な熱交換
器によって行なわれる。

【００２５】蓄積形冷却回路のこの実施形態は、試験が
行なわれる試験室又は試験台に相補的又は付属の他の構
造体の完全な冷却を遂行する自律個別冷却プラントを用
いることができない。

【００２６】エンジンの正常動作中、冷却のために熱交
換器を用いることによって実際の動作条件を完全に再現
する真の条件でエンジンを試験できないようになり、こ
れは、エンジンのすべての構成要素及びすべての補助回
路の有効動作に関して試験を完全には信頼できなくし、
不完全にする。

【００２７】本願出願人は、当該分野におけるビジネス
マンが特に不満を述べている従来の技術の欠点を克服す
るため及び利点をさらに与えるために、本発明を設計
し、試験し、具体化してきた。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、一つ
の試験ともう一つの試験の間の待ち時間を制限するため
に、試験台の上で温度試験される内燃機関を冷却するに
必要な時間を著しく短縮することを可能にするシステム
及び関連の装置を提供することである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明は、試験されてい
るエンジの迅速冷却に対して、エンジンそのものの冷却
液を用い、この冷却液をこの目的のために設けられた大
容量の補助冷却回路によって循環するようにしている。

【００３０】補助冷却回路は、試験が行なわれる気候構
造全体を冷却するため、又は特別の冷却プラントを用い
る必要なく試験を実行するのに用いられる試験台に相補
的又は付属的なその他の構造体又は構成要素を冷却する
ために用いられる同じ冷却プラントから冷却液を供給さ
れることができる。

【００３１】エンジンの正常動作の間、冷却液は、車の
正常冷却回路を再現し、放熱器、ファン装置、接続管、
ポンプなどを備えた回路内を循環するようにされてい
る。

【００３２】さらに正確にいえば、エンジンが作動して
いる間、エンジン、油又は冷却液の冷却を行なうか又は
冷却に間与する通常の放熱器以外の構造体又は回路がな
い。これは、エンジンの据付時の真の動作条件は、厳密
に守られ、エンジンのすべての構成要素及びすべての回
路を忠実に再現することを確実にするので試験が完全に
信頼でき効率のよいことを保証する。

【００３３】液体によって運ばれる熱は、液体が放熱器
を通過するとき除かれ、冷却された液体は、次にエンジ
ンに送り返されるので、エンジンの試験温度すなわち、
正常動作温度を事実上一定に保つ。

【００３４】試験温度に達するまで、機能ステップに続
く迅速冷却ステップの間、エンジンの冷却液は、補助冷
却回路にそらされ、補助冷却回路は、放熱器からなり、
エンジンを止めるとエンジンに関して交互で互いに排他
的なやり方て動作する正規冷却回路に事実上並列に配置
されている。

【００３５】冷却回路は、少なくとも瞬間的に接続でき
る冷却ユニットに接続された熱交換器並びに弁システム
及び働かされると冷却液を補助冷却回路の方へそらして
運ぶ適当なポンプからなっている。

【００３６】一つの変形態様によれば、弁は、電気的又
は空気圧的に起動されるサーボ制御形のもの又は別の形
式のものである。これは、エンジンが動かされている正
常機能ステップとエンジンが止められている迅速冷却ス
テップの間通路内の二つの冷却回路の間の交換を自動化
することを可能にする。

【００３７】もう一つの変形態様によれば、このシステ
ムの機能全体が作業者がシステムの特性と共存でき精密
な試験条件に対応するエンジンにおける温度低減のサイ
クル又は曲線をプログラムできる方法で制御及び指令グ
ループによって調節される。さらに別の変形によれは制
御及び指令グループは、少なくともエンジン及びエンジ
ンそのものに冷却液を送出する管に接続されている温度
監視手段によって調節される温度を制御し調整するモジ
ュールと関連している。

【００３８】

【発明の実施の形態】試験台に載っているエンジン１１
のための迅速冷却システム１０が図１に全体として線図
で示されている。

【００３９】この場合、エンジン１１は、送出管１３を
備える第１の冷却回路１２と関連し、送出管１３には通
常冷却液を循環させるポンプ１４があり、ポンプはエン
ジン１１から乗る液体を放熱器１５に送る。

【００４０】放熱器１５の内側で冷却液はコイル１６の
中を循環し、対流の過程を経てファン１７の作用のため
に放熱器１５の壁を取り囲む周囲空気へその熱を捨て
る。

【００４１】次に、冷却液は、低い温度でエンジンの中
へ給液管１８を用いて再導入される。 現状の技術にお
けるように、冷却回路１２と共働して、管１３と１８の
中を循環する液体の温度差によって生ずるどんな膨脹を
も補償する働きをする液体のタンク１９がある。

【００４２】この場合には、迅速冷却システムは、第１
の冷却回路１２に並列に接続され、第１の冷却回路１２
に対して相互に排他的に動作する第２の冷却回路２５を
備えている。

【００４３】第２の冷却回路２５は、この場合、熱交換
器２０、冷却ユニット２１、弁装置２２及びポンプ装置
２３を備えている。少なくとも弁装置２２は送出管１３
の中間点を熱交換器２０へ接続する分岐２６に沿って配
置されている。

【００４４】第１の冷却回路１２の給液管１８に沿って
弁装置２４もある。

【００４５】本発明による迅速冷却システム１０は、以
下のように機能する。

【００４６】エンジン１１の正常機能の間、試験を行っ
ているとき、弁装置２４は、開いており、弁装置２２は
閉じている。

【００４７】ポンプ１４は、エンジンが作動していると
き機能して、第１の冷却回路１２の中の冷却液を通常は
循環させ、第１の冷却回路１２は、通常は車に組立てら
れるものであり、したがってエジン１１に関連したすべ
ての構成要素と回路を一旦車上に組立てるとそれらの真
の機能を試験することを可能にする。

【００４８】このステップの間、ポンプ２３は、機能し
ないし、冷却ユニット２１も機能しない。

【００４９】例えば、エンジン１１の温度を新しい試験
にそなえて回復するために、行なわれる迅速冷却ステッ
プの間、一旦前の温度試験を終えると、エンジン１１は
切られて、弁装置２４が閉じられ、一方、弁装置２２は
開けられてポンプ２３と冷却ユニット２１が起動され
る。

【００５０】したがって、エンジン１１の冷却液は、分
岐２６を通して循環させられ、分岐２６によって冷却液
は冷却ユニット２１に接続された熱交換器２０に達す
る。

【００５１】冷却ユニット２１は、自律的で、試験がエ
ンジン１１について正常に行なわれる気候試験室を冷却
するために用いられる同じ冷却プラントから冷却液を送
られることができる。

【００５２】冷却液が熱交換器を通って通過することに
よって、液体の温度を迅速にかつ激しく下げ、従って、
液体を管３２を用いて弁装置２４の下流の位置で給液管
１８に送り返すことができる。

【００５３】第２の冷却回路２５によって供給される冷
却液は、極めて短い時間でエンジン１１を冷却させ、し
たがって、新しい試験、例えばエンジン１１の新規な室
温始動又は、ほとんど無限のシーケンスによる別の形式
の試験に最適の温度に迅速に回復させることができるよ
うにする。

【００５４】なお、エンジン１１に送出される液体は、
最初に高い動作温度になっているので、この冷却作用
は、徐々であり、次に温度が冷却ユニット２１によって
エンジンの所望の温度を得るために必要な温度まで下げ
られるので、所望のやり方で徐々に冷える。

【００５５】この場合に、冷却ユニット２１と熱交換器
２０の間の管のセグメントに沿って温度自動膨脹弁３１
がある。

【００５６】一つの変形によれば、温度自動膨脹弁３１
はエンジンの温度を検出する手段によって調節され、こ
のことは温度の低減曲線を連続的に定めて制御すること
を可能にする。

【００５７】この場合には、システム１０の機能は、例
えば、弁装置２２、２４の開閉又はポンプ装置１４、２
３の起動並びに冷却ユニット２１の起動を自動的に指令
する制御及び指令ユニット２９によって調節される。

【００５８】図示の実施形態において制御及び指令ユニ
ット２９は、センサー２７によるエジン１１の温度に関
する信号及び管１８に沿ってエンジ１１に近い位置に置
かれているセンサー２８によってエンジン１１に送られ
る冷却液の温度に関する信号を入力として受ける温度制
御モジュール３０に接続されている。

【００５９】温度制御モジュール３０は、制御及び指令
ユニット２９と相互に連絡し、例えば、エンジン１１の
温度及びセンサー２７によって測定されるエンジン１１
の温度とセンサー２８によって測定される冷却液の温度
との最大差を設定するための値を限定できる。

【００６０】エンジン１１に導入される液体の温度が低
過ぎる場合、温度差によって生じた熱応力はエンジン１
１を破損させる可能性がある。

【００６１】温度差が限界値を超えると、制御及び指令
ユニット２９は、冷却ユニット２１に信号を送って正し
い冷却条件を再確立する。

【００６２】したがって、この温度制御モジュール３０
によって温度を制御し調整するためにエンジン１１の温
度の低減のための所望の曲線を設定すること、さらに詳
しくいえば、可能な最も速い冷却曲線を達成することが
可能であり、一方、同時にどんな可能な有害な熱応力か
らもエンジ１１を守る。

【００６３】

【発明の効果】温度を制御し調整するモジュールによっ
て、作業者はエンジンの温度及び他のパラメータ、例え
ばエンジンの温度と冷却液の最大差を設定できるし、又
は冷却曲線を設定し、同時にエンジを過剰な熱応力にさ
らさないためにプロセス全体を制御する。

【００６４】したがって、本発明は、非常に多数の試験
を同時に行なうことができるように簡単な解決法と非常
に高い効率をもったシステムを達成することを、限られ
た設置費用及び運転費用で可能にする。

【００６５】本発明によるシステムについては、非常に
短時間に−２０／−２５℃のエンジン温度を得ることが
可能である。

【００６６】さらに、冷却液が蓄積装置によって供給さ
れないので、動作温度と同様の温度てエンジンに最初に
達し、次に段々に冷えるということによって生じたゆっ
くりした冷却は、全体として安全にされているエンジン
に熱応力の生じないようにする。

【図面の簡単な説明】

【図１】 非制限的な例として与えられ、試験台上のエ
ンジンの迅速冷却をする本発明による装置を達成する回
路の好ましい解決を線図の形で示している。

【符号の説明】

１１ エンジン １２ 第１の冷却回路 １５ 放熱器 ２０ 熱交換器 ２１ 冷却ユニット ２５ 第２の冷却回路 ２９ 制御及び指令ユニット ３０ 温度制御モジュール

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンがガソリンエンジン又はディー
   ゼルエンジンのどちらであっても温度試験を行うために
   用いられ、試験台上のエンジンを迅速に冷却するための
   システムにおいて、前記システムがエンジンを作動させ
   た状態で試験を行っている間、エンジンの冷却液はエン
   ジン（１１）が据え付けられている車にある普通の構成
   要素及び回路を事実上膜擬する第１の冷却回路の中を循
   環するようにされ、前記第１の冷却回路は、 エンジン（１１）からの出口にあり、第１のポンプ装置
   （１４）を備えた少なくとも１本の送出管（１３）と、 ファン装置（１７）と共働する放熱器（１５）と、 エンジン（１１）に入り、第１の弁装置（２４）を備え
   た給液管（１８）と、 冷却液の熱膨張を補償するタ
   ンク（１９）と、を備え、 エンジン（１１）を止めた状態で行われる迅速冷却の
   間、エンジン（１１）の冷却液は第２の補助冷却回路
   （２５）の中にそらされ、前記第２の冷却回路は、少な
   くとも迅速冷却ステップでのみ自律的に給液されて接続
   される冷却ユニット（２１）と関連した少なくとも一つ
   の熱交換器（２０）と、 送出管（１３）を熱交換器（２０）の入口と瞬間的に開
   けることのできる第２の弁装置（２２）によって接続す
   る分岐（２６）と、 熱交換器の（２０）の出口をエンジン（１１）の給液管
   （１８）と接続する管（３２）とを備え、 冷却液は、熱交換器によって次第に動作温度から冷却温
   度に下げられることを特徴とするエンジンの迅速冷却シ
   ステム。
2. 【請求項２】 第２の補助冷却回路（２５）が第１の冷
   却回路（１２）と並列に配置され、第１の冷却回路（１
   ２）に対して交互に互いに排他的な方法で作動する請求
   項１に記載のシステム。
3. 【請求項３】 冷却液の第１の冷却回路（１２）から第
   ２の補助冷却回路（２５）への転換及びその逆が少なく
   とも給液管（１８）にある第１の弁装置（２４）の開閉
   によって及び分岐（２６）に沿った第２の弁装置（２
   ２）の開閉によって調節される請求項１又は２に記載の
   システム。
4. 【請求項４】 冷却液の第１の冷却回路（１２）から第
   ２の補助冷却回路（２５）への転換及びその逆が送出管
   （１３）にある第１のポンプ装置（１４）の起動・停止
   よって及び分岐（２６）にある第２のポンプ装置（２
   ３）の対応する停止・起動によって調節される請求項１
   ないし３のいずれか一つに記載のシステム。
5. 【請求項５】 少なくとも二つの弁装置（２２、２４）
   及びポンプ装置（１４、２３）の制御された起動・停止
   が制御及び指令ユニット（２９）によって調節される請
   求項１ないし４のいずれか一つに記載のシステム。
6. 【請求項６】 制御及び指令ユニット（２９）が少なく
   ともエンジン（１１）の迅速冷却の曲線とサイクルを定
   める温度制御モジュール（３０）と関連している請求項
   １ないし５のいずれか一つに記載のシステム。
7. 【請求項７】 温度制御モジュール（３０）が入力に、
   エンジン（１１）の温度及び冷却液かエジン（１１）に
   送られる時の冷却液の温度に関する信号を入力に受け
   て、制御を受けている冷却液とエンジン（１１）の間の
   温度差を保つ請求項６に記載のシステム。
8. 【請求項８】 温度制御モジュール（３０）が冷却液が
   エンジン（１１）に送られる時のエンジン（１１）の温
   度と冷却液の温度の差の最大値を設定することを少なく
   とも可能にする請求項１ないし７のいずれか一つに記載
   のシステム。
9. 【請求項９】 エンジンがガソリンエンジン又はディー
   ゼルエンジンのどちらであっても、温度試験を行うため
   に用いられ、試験台上にあるエンジンを迅速に冷却する
   装置であって、前記装置がエンジン（１１）の冷却液を
   循環させ、エンジン（１１）が取り付けられている車の
   中にある構成要素と回路を事実上模擬する第１の冷却回
   路（１２）を備え、前記第１の冷却回路がエンジン（１
   １）からの出口にありポンプ装置（１４）を備えた少な
   くとも１本の送出管（１３）と、 ファン装置（１７）と共働する放熱器（１５）と、 エンジン（１１）に入り、第１の弁装置（２４）を備え
   た給液管と、 冷却液の熱膨張を補償するタンク（１９）と、を備え、 前記装置がまた少なくとも冷却ユニット（２１）と、迅
   速冷却ステップの間だけ自律的に接続される少なくとも
   一つの熱交換器（２０）と、送出管（１３）を熱交換器
   （２０）の入口と瞬間的に開けることのできる弁装置
   （２２）によって接続する分岐（２６）と、熱交換器の
   （２０）の出口をエンジン（１１）の給液管（１８）と
   接続する管（３２）とを備える少なくとも第２の補助冷
   却回路（２５）を備えることを特徴とするエンジンの迅
   速冷却装置。
10. 【請求項１０】 冷却ユニット（２１）がエンジン（１
    １）について試験を行なう試験室を冷却するために用い
    られる冷却プラントによって給液される請求項９に記載
    の装置。
11. 【請求項１１】 給液管（１８）についている弁装置
    （２４）を第２の補助冷却回路（２５）にある第２の弁
    装置（２２）の開弁と機能的に相関させられる方法て瞬
    間的に閉じることができる請求項９又は１０に記載の装
    置。
12. 【請求項１２】 分岐（２６）が第１のポンプ装置（１
    ４）の停止と機能的に相関させられる方法で瞬間的に起
    動できる第２のポンプ装置（２３）を備えている請求項
    ９ないし１１のいずれか一つに記載の装置。
13. 【請求項１３】 第１及び第２の弁装置（２４，２２）
    又は第１及び第２のポンプ装置（１４，２３）が遠隔制
    御付きサーボ制御形のものである請求項９ないし１２の
    いすれか一つに記載の装置。
14. 【請求項１４】 第１及び第２の弁装置（２４，２２）
    又は第１及び第２のポンプ装置（１４，２３）の起動を
    少なくとも調節する制御及び指令ユニット（２９）を備
    える請求項９ないし１３のいずれか一つに記載の装置。
15. 【請求項１５】 エンジン（１１）の温度の低減の曲線
    を少なくとも定める制御及び指令ユニット（２９）と機
    能的に関連した温度制御モジュール（３０）を備える請
    求項９ないし１４のいずれか一つに記載の装置。
16. 【請求項１６】 エンジン（１１）の温度を監視する第
    １のセンサー（２７）及びエンジン（１１）に送られる
    冷却液の温度を監視する第２のセンサー（２８）を少な
    くとも備え、両センサーは、温度制御モジュール（３
    ０）によって機能的に調節される請求項９ないし１５に
    記載の装置。
17. 【請求項１７】 冷却ユニット（２１）と第２の冷却回
    路の熱交換器（２０）の間にある熱膨脹弁（３１）を備
    える請求項９ないし１６のいずれか一つに記載の装置。
18. 【請求項１８】 熱膨脹弁（３１）がエンジンの温度を
    検出する手段によって調節される請求項１７に記載の装
    置。