JP2017020506A - 車両用冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】高い効率度と、より簡単な構成を有する車両用新規冷却システムを提供する。【解決手段】駆動アセンブリ１３および排気ターボチャージャ１４を冷却するための高温冷却回路１１と；給気冷却器１９を冷却するための低温冷却回路１２とを有する車両用冷却システム１０。高温冷却回路および低温冷却回路は、連結ライン２５を経由して連結され、連結ラインに逆止弁２６が接続され、ここで逆止弁は、高温冷却回路と低温冷却回路との間の圧力比に依存して開放または閉鎖される。高温冷却回路および低温冷却回路は共通冷却水補償タンク２１を経由して通気可能であり、高温冷却回路は冷却水補償タンクを経由して通気可能であり、冷却水補償タンクは高温冷却回路に接続され、低温冷却回路は、連結ラインの逆止弁が開放される定義された作動状況の場合においてのみ、高温冷却回路に、および冷却水補償タンクを経由して通気可能である。【選択図】図１

Description

本発明は車両用冷却システムに関する。

車両は車両の構成要素を冷却するために冷却システムを有する。従って、車両用冷却システム、例えば排気によって給気される駆動アセンブリを備えた車両用冷却システムは、高温冷却回路および低温冷却回路を含み得ることが慣例から知られ、高温冷却回路は駆動アセンブリおよび排気ターボチャージャを冷却する働きをする一方、低温冷却回路は給気冷却器を冷却する、従って給気を冷却する働きをする。

慣例から知られる車両の場合、高温冷却回路および低温冷却回路は互いに分離され、別々の冷却水補償タンクを経由して別々に通気されることができる。それによって高温冷却回路を低温冷却回路から熱的に切り離し、前記冷却回路の高い効率度を保証するようにすることができるが、別々の冷却水補償タンクは冷却システムの比較的複雑な構成をもたらす。

下記特許文献１は、高温冷却回路および低温冷却回路を備えた車両用冷却システムを開示している。この先行技術によれば、別々の補償タンクを両方の冷却回路に設けることができ、あるいはその代わりに、両方の冷却回路を通気するために共通の補償タンクを両方の冷却回路に設けることができる。

下記特許文献１によれば、両方の冷却回路に対して共通の補償タンクがある場合、クーラント（冷却剤）が高温冷却回路から低温冷却回路に流れ込む危険性があり、その結果として、冷却システムの効率は制限される。

独国特許出願公開第１０ ２００７ ０６１ ４９５ Ａ１号明細書

高い効率度とより簡単な構成を有する車両用新規冷却システムを提供することが本発明の目的である。

この目的は特許請求項１による車両用冷却システムによって達成される。

本発明によれば、冷却システムの高温冷却回路および冷却システムの低温冷却回路は、連結ラインを経由して連結され、それに逆止弁が接続され、ここで逆止弁は、冷却システムの高温冷却回路と冷却システムの低温冷却回路との間の圧力比に依存して開放または閉鎖される。本発明によれば、冷却システムの高温冷却回路および冷却システムの低温冷却回路は、共通冷却水補償タンクを経由して通気（ベント）可能であり、ここで冷却システムの高温冷却回路は冷却水補償タンクを経由して通気可能であり、冷却水補償タンクは高温冷却回路に接続され、冷却システムの低温冷却回路は、連結ラインの逆止弁が開放される定義された作動状況の場合においてのみ、高温冷却回路中に、および冷却水補償タンクを経由して通気可能である。

冷却システムの高温冷却回路および冷却システムの低温冷却回路に共通の冷却水補償タンクを使用することで、本発明による冷却システムは、車両アセンブリの効率的な冷却を可能にし、この際、組立てスペースをほとんど必要とせず、また冷却システムの構成は簡単である。冷却システムの高温冷却回路および冷却システムの低温冷却回路は、連結ラインを経由して逆止弁に連結され、逆止弁は連結ラインに接続される。冷却水補償タンクは高温冷却回路に一体化され、従って高温冷却回路は冷却水補償タンクを経由して通気可能である。低温冷却回路は、定義された非危機的作動状況においてのみ、すなわち逆止弁が開放されているとき、すなわち高温冷却回路と低温冷却回路との間の定義された圧力比の場合、高温冷却回路を介して、すなわちその冷却水補償タンクを経由して通気可能である。

ある発展形態によれば、高温冷却水ポンプの回転速度および／または排気ターボチャージャ追従ポンプ（ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ ａｆｔｅｒ ｒｕｎ ｐｕｍｐ）の回転速度が限界値を超えるときは常に、冷却システムの高温冷却回路および冷却システムの低温冷却回路を分離するために、連結ラインの逆止弁は閉鎖される。

高温冷却水ポンプの回転速度および／または排気ターボチャージャ追従ポンプの回転速度が限界値を下回るときは常に、冷却システムの低温冷却回路を通気するために、連結ラインの逆止弁は開放される。

駆動アセンブリの高回転速度時、高温冷却水ポンプの回転速度が高いときは常に、および／または能動的に駆動可能な排気ターボチャージャ追従ポンプの回転速度が高いときは常に、逆止弁は閉鎖され、低温冷却回路は高温冷却回路へ通気できない。高温冷却水ポンプの回転速度および排気ターボチャージャ追従ポンプの回転速度が限界値を下回るときだけ、このとき車両の非危機的作動状況として示され、高温冷却回路への、従って高温冷却回路に一体化された冷却水補償タンクへの低温冷却回路の通気が行われる。

低温冷却回路は好ましくは、その周りを空気が流れおよびそれを通って冷却水が流れる少なくとも１つの低温冷却器と、低温冷却回路の冷却水を介して冷却可能である給気冷却器と、低温冷却水ポンプとを含む。高温冷却回路は好ましくは、その周りを空気が流れおよびそれを通って冷却水が流れる少なくとも１つの高温冷却器と、高温冷却回路の冷却水を介して冷却可能である駆動アセンブリと、高温冷却回路の冷却水を介して冷却可能である排気ターボチャージャと、高温冷却水ポンプと、排気ターボチャージャ追従ポンプとを含む。連結ラインの第１端部は好ましくは冷却システムの低温冷却回路の給気冷却器と係合され、連結ラインの第２端部は排気ターボチャージャ追従ポンプの下流で冷却システムの高温冷却回路と係合される。この連結ラインの接続は、冷却システムの簡単な構成を保証するので、および冷却システムの高い効率度を保証するので特に有利である。

本発明の好ましい発展形態は従属請求項および下の記載から明らかになる。本発明の例示的実施形態を、それに制限することなく、図面を参照してより詳しく説明する。

車両の本発明による冷却システムのブロック回路図を示す。

本発明は車両用冷却システムに関する。

図１は、車両用の本発明による冷却システム１０のブロック回路図を示し、冷却システム１０は高温冷却回路１１および低温冷却回路１２を含む。

冷却システム１０の高温冷却回路１１は、駆動アセンブリ１３および排気ターボチャージャ１４を冷却する働きをする。高温冷却回路１１を経由して冷却される前記アセンブリに冷却水を供給するために、高温冷却回路１１は高温冷却回路ポンプ１５を含み、その回転速度は駆動アセンブリ１３の回転速度に依存する。さらに、高温冷却回路１１は、排気ターボチャージャ追従ポンプ１６を含み、その回転速度は駆動アセンブリ１３の回転速度から独立して調整可能である。従って、駆動アセンブリ１３および排気ターボチャージャ１４を冷却するために必要な冷却水は、高温冷却回路１１のポンプ１５、１６の補助によって循環させることができ、また、ここでは少なくとも１つの高温冷却器１７を経由して導くことができる。高温冷却回路１１の冷却水は、各高温冷却器１７を通って流れ、空気がその周囲を流れる。

冷却システム１０の冷温冷却回路１２は、それを通って低温冷却回路１２の冷却水が流れおよびその周りを空気が流れる少なくとも１つの低温冷却器１８を含む。低温冷却回路１２の冷却水は、排気ターボチャージャの給気を冷却するために、低温冷却回路１２の給気冷却器１９を経由して導くことができる。冷却水は低温冷却回路１２の低温冷却水ポンプ２０によって低温冷却回路１２内で循環される。

共通冷却水補償タンク２１が、冷却システム１０の高温冷却回路１１および冷却システム１０の低温冷却回路１２と相互作用する。冷却水補償タンク２１はここでは高温冷却回路１１の中に一体化される、すなわち、冷却システム１０の高温冷却回路１１が冷却水補償タンク２１を経由して、すなわちその通気装置３０を経由して通気されることができるように、一体化される。

図１の点線矢印によれば、空気２２、２３は、高温冷却回路１１を通気するために、それぞれ駆動アセンブリ１３からおよび各高温冷却器１７から弁２４を経由して冷却水補償タンク２１へ供給可能である。

冷却システム１０の低温冷却回路１２は別個の冷却水補償タンクに割り当てられない；対照的に、冷却水補償タンク２１は冷却システム１０の冷却回路１１、１２の両方と相互作用する。

それにもかかわらず高温冷却回路１１の冷却水補償タンク２１を経由して低温冷却回路１２の通気を可能にするために、高温冷却回路１１および低温冷却回路１２は連結ライン２５を経由して連結され、連結ライン２５に逆止弁２６が接続される。逆止弁２６は、低温冷却回路１２内の圧力と、高温冷却回路１１内の圧力との間の圧力比に依存して開放または閉鎖され、高温冷却回路１１と低温冷却回路１２との間の圧力比は、高温冷却回路ポンプ１５の回転速度と、排気ターボチャージャ追従ポンプ１６の回転速度と、低温冷却水ポンプ２０の回転速度とに依存する。

低温冷却回路１２は、車両の定義された非危機的作動状況においてのみ、高温冷却回路１１に、および冷却水補償タンク２１を経由して通気されることができ、この時逆止弁２６は開かれている。対照的に、車両の危機的作動状況において、連結ライン２５の逆止弁２６は閉鎖され、従って低温冷却回路１２はその後危機的作動状況において通気されることができない。詳細には、高温冷却回路ポンプ１５の回転速度が、駆動アセンブリ１３の高い回転速度の結果として、および／または排気ターボチャージャ追従ポンプ１６の回転速度が限界値を超えるときは常に、高温冷却回路１１内の圧力は、連結ライン２５の逆止弁２６が閉鎖された状態に維持され、それによりその後高温冷却回路１１の冷却水補償タンク２１を経由した低温冷却回路１２の通気ができなくなるような大きさのものである。

高温冷却回路ポンプ１５の回転速度および排気ターボチャージャ追従ポンプ１６の回転速度が限界値を下回るときは常に、連結ライン２５の逆止弁２６は、高温冷却回路１１と低温冷却回路１２との間の圧力比に基づいて開放されることができ、それによりその後車両の非危機的作動状況における低温冷却回路１２の通気が許容されるようにする。

図１から分かるように、連結ライン２５の第１端部２７は低温冷却回路１２の給気冷却器１９と係合し、前記連結ラインの反対側の第２端部２８は、排気ターボチャージャ追従ポンプ１６の下流で高温冷却回路１１と係合する。

さらに、図１は逆止弁２９を示し、逆止弁２９は高温冷却回路１１および低温冷却回路１２との間に同様に連結され、それを経由して２つの冷却水回路は冷却水収集タンク２１から充填されることができる。しかしながらこの逆止弁２９は本発明にとって重要ではない。

本発明による冷却システム１０の場合、高温冷却水回路１１および低温冷却水回路１２は、共通の冷却水補償タンク２１を経由して通気される。車両の危機的作動状況において、連結ライン２５の逆止弁２６は、それを経由して高温冷却水回路１１および低温冷却水回路１２は連結可能であるが、閉鎖される。

連結ライン２５の逆止弁２６は次に高温冷却水回路１１の冷却水が低温冷却水回路１２に流入できること、およびそれを加熱できることを防止する。逆止弁２６が閉鎖されているとき、２つの冷却水回路１１、１２は熱的に分離される。これは高温冷却水回路１１の圧力レベルが低温冷却水回路１２の圧力レベルより高いとき常にそうである。

連結ライン２５の逆止弁２６は、高温冷却水回路１１内の圧力が低下すると、例えば高温冷却水ポンプ１５の低回転速度および排気ターボチャージャ追従ポンプ１６の低回転速度の場合、低温冷却水回路１２を通気するために、開放されることができる。この場合、低温冷却水回路１２の冷却水は高温冷却水回路１１に流れ込むことができる。しかしながらこれは車両の非危機的運転点においてのみ起きる。

従って、高温冷却水回路１１は冷却水補償タンク２１を経由していつでも通気されることができる。低温冷却回路１２は、連結ライン２５の逆止弁２６が開放されているときだけ高温冷却回路１１の中に通気されることができる。従って、連結ライン２５の逆止弁２６は、車両の作動状況に依存して、冷却水が低温冷却回路１２から高温冷却回路１１へ流れることを許容する。しかしながら連結ライン２５の逆止弁２６は冷却水が高温冷却回路１１から低温冷却回路１２へ流れることを防止する。

１０ 冷却システム
１１ 高温冷却回路
１２ 低温冷却回路
１３ 駆動アセンブリ
１４ 排気ターボチャージャ
１９ 給気冷却器
２１ 冷却水補償タンク
２５ 連結ライン
２６ 逆止弁

Claims (7)

1. 駆動アセンブリ（１３）および排気ターボチャージャ（１４）を冷却するための高温冷却回路（１１）と、
   給気冷却器（１９）を冷却するための低温冷却回路（１２）と
   を有する車両用冷却システム（１０）であって、
   前記高温冷却回路（１１）および前記低温冷却回路（１２）が連結ライン（２５）を経由して連結され、前記連結ライン（２５）に逆止弁（２６）が接続され、ここで前記逆止弁（２６）が前記高温冷却回路（１１）と前記低温冷却回路（１２）との間の圧力比に依存して開放または閉鎖され、
   前記高温冷却回路（１１）および前記低温冷却回路（１２）が共通冷却水補償タンク（２１）を経由して通気可能であり、
   前記高温冷却回路（１１）が前記冷却水補償タンク（２１）を経由して通気可能であり、前記冷却水補償タンク（２１）が前記高温冷却回路に接続され、
   前記低温冷却回路（１２）が、前記連結ライン（２５）の前記逆止弁（２６）が開放される定義された作動状況の場合においてのみ、前記高温冷却回路（１１）中に、および前記冷却水補償タンク（２１）を経由して通気可能である
   ことを特徴とする冷却システム（１０）。
2. 前記低温冷却回路（１２）が、その周りを空気が流れおよびそれを通って冷却水が流れる少なくとも１つの低温冷却器（１８）と、前記低温冷却回路の前記冷却水を介して冷却可能である前記給気冷却器（１９）と、低温冷却水ポンプ（２０）とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の冷却システム。
3. 前記連結ライン（２５）の第１端部が前記低温冷却回路（１２）の前記給気冷却器（１９）と係合することを特徴とする、請求項２に記載の冷却システム。
4. 前記高温冷却回路（１１）が、その周りを空気が流れおよびそれを通って冷却水が流れる少なくとも１つの高温冷却器（１７）と、前記高温冷却回路（１１）の前記冷却水を介して冷却可能である前記駆動アセンブリ（１３）と、前記高温冷却回路（１１）の前記冷却水を介して冷却可能である前記排気ターボチャージャ（１４）と、高温冷却水ポンプ（１５）と、排気ターボチャージャ追従ポンプ（１６）とを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却システム。
5. 前記連結ライン（２５）の第２端部が前記排気ターボチャージャ追従ポンプ（１６）の下流で前記高温冷却回路（１１）と係合することを特徴とする、請求項４に記載の冷却システム。
6. 前記高温冷却水ポンプ（１５）の回転速度および／または前記排気ターボチャージャ追従ポンプ（１６）の回転速度が限界値を超えるときは常に、前記連結ライン（２５）の前記逆止弁（２６）が閉鎖されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷却システム。
7. 前記高温冷却水ポンプ（１５）の回転速度および／または前記排気ターボチャージャ追従ポンプ（１６）の回転速度が限界値を下回るときは常に、前記低温冷却回路を通気するために前記連結ライン（２５）の前記逆止弁（２６）が開放されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷却システム。

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