JPH03500795A - 機関冷却のための装置及び方法 - 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】 機関冷却のための装置及び方法 公知技術 本発明は独立請求項の形式に基づく機関冷却のための装置及び方法から出発する 。自動車技術の定期刊行物８７（１９８５）、第１２号、６３８頁〜６３９頁か ら、試験車両のために開発された車両機関冷却システムが公知である。電気的に 駆動される水ポンプが使用されており、この水ポンプを用いて冷却水貫流が需要 、例えば比較的高い速度の際、若しくは比較的高い速度の後の機関の停止の際の 高められた需要に適合される。

発明の利点 これに対して、機関冷却のための本発明に基づく装置は冷却しようとする機関に よって駆動される機械的な冷却媒体ポンプ並びに電気的に駆動される冷却媒体ポ ンプが設けてあり、この冷却媒体ポンプの吐出出力が測定値に関連して制御され ているという利点を有している。機械的なポンプは基準負荷を受けるのに対して 、電気的なポンプの吐出出力が必要な冷却出力に適合可能である。運転温度を冷 却媒体によって最適な範囲に保持可能な機関の経済的な運転のほかに、本発明に 基づく装置は機関冷却の運転確実性を高める。１つのポンプの故障に際し制限さ れた機関運転若しくは少なくとも非常運転が保証されている。

従属項に記載の手段によって独立請求項に記載の装置の有利な改善が可能である 。

電気的なポンプ及び残りの構成要素、閉鎖プレート、送風器及び混合弁を制御す る電子的な回路装置が冷却媒体温度に対して付加的に、例えば機関運転温度、機 関室温度、機関部分の温度、周囲温度、機関回転数、走行速度並びに冷却媒体の 圧力信号のような別の情報を受け取る。このような情報によって、必要な冷却出 力に対する電気的なポンプの吐出出力の正確な適合が可能になる。

本発明に基づく有利な実施例では熱交換器を備えた第２の冷却媒体循環系が設け られている。冷却しようとする機関が駆動機関として自動車内に設けられている 場合には熱交換器の放熱が自動車室内の暖房に用いられる。本発明に基づき循環 系の制御が同じく電子的な回路装置によって行なわれ、この場合公知の形式で暖 房回路が室内に通じる暖房通路を閉じると同時に外部に開口する空気通路を開く ことによって夏季の機関の冷却にも寄与する。この回路は例えば冷却出力ピーク を引き受ける。

本発明に基づく別の実施形では第２の冷却媒体循環系が固有の冷却媒体ポンプを 備えた独立の冷却回路として構成されている。このような構成で冷却出力調整の より一層の改善が可能である。

装置を運転するだめの本発明に基づく方法は、電気的なポンプの吐出出力が冷却 媒体温度に関連してだけではなく、少なくとも別の１つの運転特性値にも関連し て行なわれるという利点を有している。

本発明に基づく方法の有利な改善が夏季の機関冷却のために第２の冷却循環系を 用いることにあり、電子的な回路装置による空気フラップの操作、この場合空気 フラップが加熱空気通路を遮断してかつ外部に通じる空気通路を開放する。

特に有利には冷却媒体ポンプの１つが故障した場合に機関の非常運転を維持する という可能性がある。対応する警告信号の発信及び機関制御への介入の後に、機 関運転が低下した出力で可能である。

本発明に基づく装置及び本発明に基づく方法の別の有利な実施態様が別の従属項 に次の説明と関連して記載しである。

図面 第１図及び第２図は機関冷却のための本発明に基づく装置の第１及び第２の実施 例を示している。

実施例の説明 第１図は第１及び第２の冷却媒体循環系接続部１１．１２を備えた冷却しようと する機関ｌＯを示している。第１の冷却媒体循環系接続部１１において冷却媒体 が機関ｌＯから流出し、第２の冷却媒体循環系接続部１２において冷却媒体は機 関ｌＯ内に戻る。冷却媒体の流動方向は矢印１３．１４で示しである。冷却媒体 循環系は第１の冷却媒体通路１５を有しており、この冷却媒体通路の経過中には 冷却器として運転可能な第１の熱交換器１６が配置されている。第１の冷却媒体 通路１５は、バイパスとして接続された第２の冷却媒体通路１７によって橋絡可 能である。第１及び第２の冷却媒体通路１５．１７への冷却媒体分配を第１の制 御可能な弁１８が行う。この弁１８は冷却媒体温度によって制御される弁であっ てよい。有利には弁は電気制御可能な弁として構成されている。弁１８は連続的 に作動するか、若しくは周期的な運転で作動する。

周期的な運転においては、第１若しくは第２の冷却媒体通路１５．１７への冷却 媒体流は完全に通過させられるか、若しくは完全に遮断される。周期的な運転は 特に電気的に制御される弁１８において適している。

さらに第３の冷却媒体通路１９が設けられており、この冷却媒体通路の経過中に 第２の熱交換器２０が配置されている。第３の冷却媒体通路１９は制御可能な弁 ２１を介してバイパス１７に接続可能である。バイパス１７へ第３の冷却媒体通 路１９を接続する代わりに、第３の冷却媒体通路が第１の冷却媒体通路１５への 別のバイパスとして設けられ得る。有利には電気的に制御可能な弁２１は連続的 に作動するか、若しくは周期的な運転で作動する。

冷却媒体循環系内に配置され機関１０によって駆動される冷却媒体ポンプ２２は 冷却媒体搬送のために役立つ。冷却媒体ポンプ２２は以下、機械的なポンプ２２ と呼ぶことにする。機械的なポンプ２２に対して直列にｙＪ！Ｉの冷却媒体ポン プ２３が接続してあり、この冷却媒体ポンプの吐出圧力は電気的に調節可能であ る。

第２の冷却媒体ポンプ２３は以下、電気的なポンプ２３と呼ぶことにする。

電気的なポンプ２３を制御するために、電子的な回路装置２４が設けられており 、この回路装置に入力信号として機関ＩＯ並びに冷却循環系の運転温度が導入さ れる。詳細には回転数センサー２５によって検出される機関回転数、少なくとも 機関温度センサー２６によって検出される機関温度、冷却媒体温度センサー２７ によって冷却媒体温度、圧力センサー１８によって検出される冷却循環系内の圧 力、機関室温度センサー２９によって検出される機関ＩＯの近くの周辺の空気温 度、少なくとも機関部分温度センサー３０によって検出される温度、並びに周囲 空気センサー３１によって検出される機関ｌＯの離れた周囲の空気の温度（外気 温度）である。

機関ｌＯが駆動機関として自動車に使用される場合には、電子的な回路装置２４ には別の入力信号として速度センサー３２によって検出される走行速度、乗り物 室内の少なくとも目標温度を与えるために暖房・換気調整装置３３によって生ぜ しめられる信号、並びに少なくとも加熱空気温度センサー３４によって生ぜしめ られる信号が導入される。

電子的な回路装置２４はまず出力信号を電気的なポンプ２３に与える。場合によ っては別の出力信号が弁１８．２１に与えられ、両方の弁１８．２１が電気的に 制御される。さらに出力信号が、冷却器として用いられる第１の熱交換器１６の 前に配置された調節可能な閉鎖プレート（Ｊａｌｏｕｓｉｅ）　３６を操作する 調節装置３５、両方の熱交換器１６．２０に対して配置されたそれぞれ少なくと も１つの送風器モータ３７，３８、並びに空気フラップ４１を作動する調節装置 ３９に与えられるようになっており、空気フラップは第２の熱交換器２０から分 岐された空気通路４０内に配置されていて空気通路を加熱空気通路４２へか若し くは外部に通じる排気通路４３へ開放する。

電子的な回路装置２４はさらに過剰温度警告信号、若しくは冷却媒体ポンプ２２ ．２３の故障を示す信号を装置４４に発信する。装置４４は、例えば自動車の計 器板の信号ランプ若しくはモータ制御装置の一部分である。モータ出力は故障の 発生の後に抑制される。

第１図に示す本発明に基づく装置は次のように作動する： 機関１０の運転開始の後に機械的なポンプ２２が冷却媒体の吐出を開始する。機 械的なポンプ２２の吐出出力は機関ｌＯの回転数に関連していて、必要な冷却媒 体吐出出力にとっては十分でない値に規定されている。機関ｌＯの冷えている場 合には冷却媒体は第１の冷却媒体循環系接続部１１からバイパス１７及び機械的 なポンプ２２を介して第２の冷却媒体循環系接続部１２に戻される。この短い循 環系はほとんど冷却出力を生ぜしめず、その結果機関ｌＯはできるだけ迅速に最 大効率の運転温度に達する。少なくとも１つの冷却媒体温度、センサー２７によ って検出される冷却媒体温度の上昇に際し、制御可能な弁１８が冷却器として運 転される第１の熱交換器１６への第１の冷却媒体通路１５を運転形式に応じて部 分的に若しくは完全に開く。引き続く冷却媒体温度上昇に際し調節装置３５を用 いて、あらかじめ閉じられていた第１の閉鎖プレート３６が開かれ、増加された 冷却空気流が冷却器１６を介して導かれる。必要に応じて送風器モータ３７が冷 却器１６からの放熱をさらに助成するために接続される。冷却出力需要に対する 冷却出力の適合が電気的なポンプ２３を用いて冷却媒体流を変えることによって 達成される。冷却出力需要への適合は冷却媒体温度センサー２７によって検出さ れる冷却媒体温度に関連してのみ行われるのではなく、別の信号に関連しても行 われる。入力信号として電子的な回路装置２４に機関１０の運転温度、機関１０ の近くの周辺の空気温度、機関ｌＯからさらに離れて測定される周囲温度（外気 温度）、機関部分の温度、並びに機関の回転数が導入される。本発明に基づく装 置を自動車で使用する場合には、電子的な回路装置２４は走行速度に関する情報 も受け取る。

例えば機関温度若しくは所定の機関部分の温度Ｉこ関する情報は、冷却媒体の定 格の温度上昇が冷却媒体温度センサー２７によって検出される前に冷却出力を高 めることを可能にする。回転数を冷却出力調整に関与させることは、冷却媒体流 が機関内の局所の加熱の発生する前に電気的なポンプ２３を用いて高められると いう利点をもたらす。走行速度の測定は特に閉鎖プレート３６及び送風器３７の 操作に影響を及ぼす。高い走行速度においては、閉鎖プレート３６を閉じたまま にして送風器３７を接続することは適当でない。このような適当でない運転状態 は電子的な回路装置２４を用いて検出されかつ避けられる。

冷却循環回路から熱を導き出す別の可能性が第３の冷却媒体通路１９を開放する ことによって得られる。

第３の冷却媒体通路１９が制御可能な弁２１を介してバイパス１７に接続されて いる場合には、制御可能な弁１８が連続的に調節されるか、若しくは周期的な運 転で制御され、冷却媒体循環系接続部１１から冷却媒体流の少なくと≠）一部分 が第３の冷却媒体通路１９及び第２の熱交換器２０を介して第２の冷却媒体循環 系接続部１２へ流れて戻る。第２の熱交換器２０で加熱された空気が通路４０及 び通路４２．４３を通して導かれる。本発明に基づく装置を自動車に用いる場合 には、加熱空気通路４２は自動車室内に開口している。

加熱空気温度センサー３４は、電子的な回路装置２４並びに暖房システム及び自 動車室内の図示してない別の温度センサーと関連して室内の目標温度を維持する ために役立つ。外部に開口する排気通路４３は第２の熱交換器２０を外気温度の 高い場合にも冷却器として使用することを可能にする。このような運転の場合に は調整装置３９が空気フラップ４Ｉで以て加熱空気通路４２を完全に閉鎖する。

第２の熱交換器２０によって生ぜしめられた冷却出力が機関冷却のために足りる と、弁１８が第１の冷却媒体通路１５を通る冷却媒体流を完全に遮断する。この ような運転状態は自動車暖房において冬季に生じる。電子的な回路装置２４を用 いて、機関１０の暖機運転中には第３の冷却媒体通路１９を通る冷却媒体流が遮 断されたままであって、最低温度の生じた場合に初めて解放される。もちろん暖 機運転中は暖房エネルギは与えられない。このような運転は温度調整装置３３を 介して生ぜしめられるか、若しくはすでに電子的な回路装置２４内で規定されて いる。第２の熱交換器２０を介した放熱は必要に応じて送風器モータ３８を用い て変えられる。

圧力センサー２８を用いた冷却媒体圧力の検出は、冷却媒体温度と関連して相互 関係によって冷却媒体状態（蒸気形成の危険）に関する報告を可能にする。

蕗２図は本発明に基づく装置の有利な別の実施例を示している。第２図の、第１ 図の部分と合致する部分には同じ関連符号が付けられている。第１図に示した第 ３の冷却媒体通路１９及びバイパス１７内に配置された弁２１は第２図に示す装 置においては設けられていない。これに対して第２の熱交換器２０は別個の冷却 媒体循環系内に配置されている。従って、機関ＩＯは第３の冷却媒体循環系接続 部５０及び第４の冷却媒体循環系接続部５１を有している。冷却媒体は第３の冷 却媒体循環系接続部５０から第４の冷却媒体循環系接続部５１に流れる。流動方 向は矢印５２．５３で示しである。冷却媒体の循環は第３の冷却媒体ポンプ５４ によって行われ、冷却媒体ポンプの吐出出力は有利には電気的な信号で規定され る。

冷却循環系を分離された互いに無関係な２つの循環系に分けることは、機関が部 分的に異なって冷却されるという利点をもとらす。第２の熱交換器２０を備えた 第２の冷却媒体循環系は乗り物暖房のため若しくはピーク出力の放熱のために用 いられ、このために第１の冷却媒体循環系は構成されていない。

機関冷却のための本発明に基づく装置及び本発明に基づく方法を用いて、まず冷 却媒体温度が迅速に達成されかつ正確に保持される。これによって機関ＩＯが最 大効率の温度範囲に保たれる。迅速な加熱過程が低い運転温度での摩耗を減少さ せる。冷却出力を機関１０のための必要な冷却出力に適合させることはエネルギ 節約に寄与し、それというのは冷却媒体循環系の従来の過剰寸法が避けられるか らである。電子的な回路装Ｒ４は目的に合わない運転状態を排除する。特に本発 明に基づく装置を自動車機関の冷却のために用いる場合には、乗り物室内の必要 な冷却と暖房との間の最適な調和が可能である。

両方のポンプ２２．２３の直列接続の代わりに、ポンプ区間内にそれぞれ逆止弁 若しくは類似の作用の装置が配置されている場合には並列接続が行われる。

国際調査報告 −““＾ＩＮ”””ｋ　ＰＣＴ／ＤＥ　８８１００６６７２゜国際調査報告　。

Ｅ　８８００６６７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．機関冷却のための装置であって、冷却媒体循環糸を有しており、この冷却媒 体循環系が第１の冷却媒体通路内に配置され冷却器として運転可能な熱交換器及 び有利には冷却器の近くを通るバイパスを備えており、冷却媒体流の冷却器及び バイパスヘの分配が少なくとも冷却媒体温度に関連して行われ、電気的なポンプ を有しており、ポンプの吐出出力が変化可能である形式のものにおいて、電子的 な回路装置（２４）を設けてあり、この回路装置が電気的なポンプ（２３）を少 なくとも１つの冷却媒体温度センサー（２７）によって検出された冷却媒体温度 に関連して制御するようになっており、冷却しようとする機関（１０）によって 駆動される別の機械的な冷却媒体ポンプ（２２）を設けてあり、この冷却媒体ポ ンプの吐出出力が必要な冷却出力の所定の部分に合わせて規定されていることを 特徴とする機関冷却のための装置２．電子的な回路装置（２４）に入力信号とし てセンサー（２６）によって検出された機関（１０）の運転温度が導入される請 求の範囲第１項記載の装置。 ３．電子的な回路装置（２４）に入力信号として機関（１０）のすぐ近くのセン サー（２９）によって検出された温度が導入される請求の範囲第１項記載の装置 。 ４．電子的な回路装置（２４）に入力信号として冷却しようとする少なくとも１ つの機関（１０）の、センサー（３０）によって検出された温度が導入される請 求の範囲第１項記載の装置。 ５．電子的な回路装置（２４）に入力信号としてセンサー（３１）によって検出 された周囲温度が導入される請求の範囲第１項記載の装置。 ６．電子的な回路装置（２４）にセンサー（２５）によって検出された機関（１ ０）の回転数が導入される請求の範囲第１項記載の装置。 ７．電子的な回路装置（２４）にセンサー（２８）によって検出された冷却媒体 の圧力が導入される請求の範囲第１項記載の装置。 ８．電子的な回路装置（２４）によって制御可能な送風器（３７，３８）が冷却 媒体通路（１５；１７；１９；５２，５３）内に配置された熱交換器（１６，２ ０）の空気冷却のために設けられている請求の範囲第１項記載の装置。 ９．別の熱交換器（２０）を備えた第３の冷却媒体通路（１９）が設けられてい る請求の範囲第１項記載の装置。 １０．機関（１０）への第１及び第２の冷却媒体接続部（５０，５１）を備えた 個別の冷却媒体循環系を設けてあり、この冷却媒体循環系が別の熱交換器（２０ ）並びに電気的な冷却媒体ポンプ（５４）を備えており、冷却媒体ポンプの吐出 出力が電子的な回路装置（２４）によって変化可能である請求の範囲第９項記載 の装置。 １１．冷却しようとする機関（１０）が乗り物、特に自動車の駆動機関として配 置されており、電子的な回路装置（２４）に別の入力信号としてセンサー（３２ ）によって検出された自動車の定行速度が導入される請求の範囲第１項記載の装 置。 １２．電子的な回路装置（２４）によって調節装置（３５）を介して操作可能な 閉鎖プレート（３６）が熱交換器（１６）を通る空気流に影響を及ぼすために設 けられている請求の範囲第１１項記載の装置。 １３．電子的な回路装置（２４）に暖房−／換気調整装置（３３）によって生ぜ しめられた信号が導入される請求の範囲第１１項記載の装置。 １４．乗り物、特に自動車内に配置された駆動機関の機関冷却のための装置であ って、冷却媒体循環系を有しており、この冷却媒体循環系が第１の冷却媒体通路 内に配置され冷却器として運転可能な熱交換器及び有利には冷却器の近くを通る バイパスを備えており、冷却媒体流の冷却器及びバイパスへの分配が少なくとも 冷却媒体温度に関連して行われ、第３の冷却媒体通路、有利には別の冷却媒体循 環系内に配置された別の熱交換器を有しており、別の熱交換器から分岐する第１ 及び第２の空気通路を有しており、電気的な少なくとも冷却媒体ポンプを有して いる形式のものにおいて、電子的な回路装置（２４）を設けてあり、この回路装 置が少なくとも１つの電気的なポンプ（２３，５４）を少なくとも１つの冷却媒 体温度センサー（２７）によって検出された冷却媒体温度に関連して制御するよ うになっており、冷却しようとする機関（１０）によって駆動される機械的な冷 却媒体ポンプ（２２）を設けてあり、この冷却媒体ポンプの吐出出力が必要な冷 却出力の所定の部分に合わせて規定されており、別の熱交換器（２０）によって 加熱された空気が電子的な回路装置（２４）によって調節装置（３９）を介して 操作可能な空気フラップ（４１）を用いて両方の空気通路（４２，４３）に分配 可能であることを特徴とする機関冷却のための装置。 １５．電気的な冷却媒体ポンプ（２３）及び機械的な冷却媒体ポンプ（２２）が 直列に接続されている請求の範囲第１項又は第１４項記載の装置。 １６．電気的な冷却媒体ポンプ（２３）の吐出出力をセンサー（２７）により検 出された冷却媒体温度及び／若しくはセンサー（２６）により検出された機関連 転温度に関連して回路装置（２４）によって制御することを特徴とする請求の範 囲第１項から第１５項までのいずれか１項記載の装置の駆動のための方法。 １７．電気的なポンプ（２３）の吐出出力をセンサー（２５）により検出された 機関回転数に関連して回路装置（２４）によって制御する請求の範囲第１６項記 載の方法。 １８．電気的なポンプ（２３）の吐出出力を機関室温度センサー（２９）及び機 関部分温度センサー（３０）により検出された温度に関連して回路装置（２４） によって制御する請求の範囲第１６項記載の方法。 １９．電気的なポンプ（２３）の吐出出力をセンサー（３１）により検出された 周囲温度に関連して回路装置（２４）によって制御する請求の範囲第１６項記載 の方法。 ２０．別の熱交換器（２０）によって加熱された空気を暖房目的に及び／若しく は別の機関冷却に用い、空気分配を空気フラップ（４１）によって行う請求の範 囲第１６項記載の方法。 ２１．冷却媒体ポンプ（２２，２３，５４）の１つの故障に際し非常運転を行う 請求の範囲第１６項記数の方法。 ２２．冷却媒体温度センサー（２７）及び冷却媒体圧力センサー（２８）によっ て検出可能な信号の相互関係から冷却媒体状態を規定する請求の範囲第１６項記 載の方法。