JPH06137147A - 車両用水冷式内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 冷房装置用コンデンサ能力を低下させること
なく内燃機関冷却用ラジエータを小型化かつ薄型化した
車両用水冷式内燃機関の冷却装置を提供する。 【構成】 蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成する冷房装置
用コンデンサ２０の冷却風上流側に内燃機関冷却用ラジ
エータ１０を配置する。車速風または冷却ファン３０に
よる冷却風がラジエータ１０を冷却し、加熱された冷却
風がシュラウド３２により案内されコンデンサ２０を冷
却する。ラジエータ１０の車両前方にコンデンサがなく
なるので、ラジエータ１０に車速冷却風が直接導入さ
れ、ラジエータ１０から熱を奪い、内燃機関の冷却水温
度を効果的に低下し、内燃機関の冷却性能を大幅に向上
する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用水冷式内燃機関
の冷却装置に関するもので、詳細には、ラジエータとコ
ンデンサの配置構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、水冷式内燃機関および冷房装
置を搭載する車両においては、実開昭６３−１７７６１
８号公報に示すように、内燃機関の冷却系統を構成する
ラジエータの前方に冷房装置を構成するコンデンサを配
置するのが一般的である。この種のものにおいては、冷
房装置の作動時、車両前方から取入れる冷却風はコンデ
ンサによって加熱され、その加熱された冷却風によって
ラジエータを冷却している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、夏場等の低速
渋滞走行時のような場合、内燃機関の発熱量が大きく、
車速風量が小さくしかも冷却風温度は比較的高温であ
る。従って、この場合、コンデンサの冷却能力は確保で
きるが、ラジエータの冷却性能が不足し、内燃機関の冷
却水温が上昇しやすいため、内燃機関がオーバーヒート
を起こしやすい。

【０００４】内燃機関のオーバーヒートを防止するた
め、ラジエータを大型化しかつコアを厚くすると、それ
に伴い冷却水の水容量を増大する必要を生じ、車両の重
量増加が著しいという問題がある。本発明はこのような
問題点を解決するためになされたもので、冷房装置用コ
ンデンサと内燃機関冷却用ラジエータの配置構成を工夫
し、コンデンサ能力を低下させることなく小型化かつ薄
型化した車両用水冷式内燃機関の冷却装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明による車両用水冷式内燃機関の冷却装置は、水
冷式内燃機関と蒸気圧縮式冷房装置を搭載した車両にお
いて、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成する冷房装置用
コンデンサと、このコンデンサの冷却風上流側に配置さ
れる内燃機関冷却用ラジエータと、前記コンデンサおよ
び前記ラジエータの送風通路に冷却風を通過させる冷却
ファンとを備えた構成を有する。

【０００６】

【作用】前記構成をもつ車両用水冷式内燃機関の冷却装
置によると、ラジエータの車両後方にコンデンサを配置
する構成であるから、ラジエータの車両前方にコンデン
サがなくなるので、外気温のままの冷却風がラジエータ
に直接導入され、冷却水温を効果的に低下し、内燃機関
の冷却性能を大幅に向上するとともに、ラジエータが小
型化可能となる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。車両に水冷式内燃機関と蒸気圧縮式冷房装置とを
搭載する第１実施例について図１〜図４に基づいて説明
する。まず、図１は本実施例の模式的レイアウトを示
し、図２および図３は本実施例の具体的構成を示す。図
１、図２および図３に示すように、内燃機関の冷却水系
統の一部を構成するラジエータ１０が車両に搭載され、
このラジエータ１０の車両後方側に冷房装置の一部を構
成するコンデンサ２０を配置し、このコンデンサ２０の
車両後方側に車載バッテリの電力が供給されて電動モー
タ３１により回転される冷却ファン３０が設けられてい
る。

【０００８】ラジエータ１０は、上タンク１２とコア部
１６と下タンク１４から構成され、コンデンサ２０の車
両前方側には、噴霧器２２が取付けられている。この噴
霧器２２は、エバポレータ４４によって発生した凝縮水
をコンデンサ２０もしくはラジエータ１０の一方あるい
は両方に噴霧させる噴霧器である。冷却ファン３０によ
り供給される冷却風の送風通路を形成するシュラウド３
２は、図３に示すように、冷却ファン３０の周囲を取り
囲むようにして車両前方側に延びている。シュラウド３
２の前方側延長部の中途部３２ａにブラケット２４、ボ
ルト２６によりコンデンサ２０が結合固定され、シュラ
ウド３２の前方側延長部の端部３２ｂにボルト１７によ
りラジエータ１０の上タンク１２が結合固定され、ボル
ト１８により下タンク１４が結合固定されている。

【０００９】次に、冷房装置の冷凍サイクルを構成する
冷媒回路と内燃機関の冷却装置について図４に基づいて
説明する。冷凍サイクルを構成する冷媒回路４０は、コ
ンデンサ２０、レシーバ４２、エバポレータ４４、圧縮
機４６、エキスパンションバルブ４８、エキスパンショ
ンバルブ４８を制御する感温筒５０、冷媒吐出圧センサ
５２、吹出温センサ５４等から構成される。

【００１０】内燃機関の冷却水系統の一要素を構成する
ラジエータ１０は、サーモスタット７２、水ポンプ７４
を介して内燃機関本体７６の冷却水路と接続され、また
冷却水路の途中には水温センサ７８が設けられている。
ラジエータ１０およびコンデンサ２０に冷却風を送る冷
却ファン３０は、電子制御装置（ＥＣＵ）８０の指令を
受けて制御される電動モータ３１により駆動制御され
る。

【００１１】噴霧器２２に凝縮水を送りだすシステム
は、ポンプ６０、貯蔵タンク６２、凝縮水回収器６４、
貯蔵タンク６２に取付けられる水位センサ６６等で構成
される。そして噴霧器２２の車両前方側に内燃機関の冷
却系統を構成するラジエータ１０が設置される。電子制
御装置（ＥＣＵ）８０は、入力信号として、冷媒吐出圧
センサ５２、吹出温センサ５４、水位センサ６６、水温
センサ７８、その他内燃機関各種センサ等が発生する信
号を入力し、所定の制御プログラムにより演算し、演算
の結果、出力信号として、圧縮機４６の駆動信号、ポン
プ６０の駆動信号、電動モータ３１の駆動信号等を出力
する。

【００１２】次に、車両の走行状態と冷房装置の能力の
関係は次の通りである。内燃機関の低温始動時、冷却水
温を昇温するためサーモスタット７２は閉じられてお
り、ラジエータ１０は放熱せず、コンデンサ２０に比較
的低温の冷却風が供給される。このため、冷房装置のス
イッチオン時であれば、コンデンサ２０の能力が十分に
高いから冷房装置の能力は十分に発揮される。

【００１３】車両の低速渋滞走行時、内燃機関の低負荷
運転状態であるから、ラジエータ１０の放熱量は小さ
く、コンデンサ２０の入口温度上昇は小さい。このと
き、冷房装置のスイッチオン時であれば、冷房装置の負
荷は内燃機関にとって厳しい状態にある。しかし、この
場合、前述と同様にラジエータ１０の小型化に伴う風量
増加によりコンデンサ２０の風量が増加し、コンデンサ
２０の能力は充分に確保される。

【００１４】車両の低速登坂走行時、内燃機関の中高負
荷運転状態で車速風が少量であるため、内燃機関の冷却
能力はもっとも厳しい状態にある。この状態で冷房装置
を作動する場合、コンデンサ２０の入口空気温は上昇
し、圧縮機４６の吐出圧が上昇する。内燃機関の回転数
は充分に高いため、冷房能力は充分であり、圧縮機４６
の消費動力も増加する。内燃機関の出力は充分に大きい
ため圧縮機４６の駆動力は充分に高いので、圧縮機の充
分な吐出圧上昇により冷房装置の能力は確保される。

【００１５】前記実施例によると、 ラジエータ１０
の車両後方にコンデンサ２０を配置する構成であるか
ら、車速および冷却ファン３０によってラジエータ１０
に取入れられる冷却風の温度を外気温にすることとな
り、ラジエータ１０の冷却性能が向上するため、エンジ
ン冷却性能を大幅に向上できる。そのぶん、コア幅を小
さくかつフィンピッチを粗くすることで通風抵抗の小さ
いラジエータを採用でき、また車両の通風抵抗を低減で
きる。ラジエータ１０を小型化すれば、コンデンサ２０
を通過する風量が相対的に増加し、しかも内燃機関を搭
載するエンジンルーム内の送風量を増加できる。 ラ
ジエータ１０のコア部１６を薄くかつフィンピッチを粗
くすることで水容量を含めて大幅な軽量化が図れる。さ
らに内燃機関の始動時における水温立ち上がり特性を改
善できる。 ラジエータ１０、コンデンサ２０、冷却
ファン３０の一体構成により車両組立工程の簡易化が可
能となりかつ省スペースとなる。 ラジエータ１０と
コンデンサ２０と冷却ファンの一体構成によってダイナ
ミックダンパとしてのマスの増加によりステアリング振
動低減が図れる。 冷房装置の配管取回しが簡素化可
能となる。すなわち、従来例では図７に示すようにラジ
エータ１０の車両前方側にコンデンサ２０を配置してい
たため、取付部のスペースの関係よりコンデンサ２０の
車両前方側に冷房装置の配管を行なっていたため配管の
取回しが複雑化していた。これに対し、本実施例では図
１に示すように、ラジエータ１０の後方側にコンデンサ
２０が配置されるから、冷房装置の配管の取回しが簡素
化できる。 ラジエータ１０の薄型化、ラジエータフ
ィンピッチの粗化によってエンジンルーム内の通風抵抗
を減少させ、エンジンルーム内の冷却風を増加し、その
結果エンジンルーム内の温度を低下可能となり、電子機
器部品等の耐熱対策が容易に図れる効果がある。

【００１６】次に、本実施例の噴霧器２２の作動につい
て説明する。冷房装置の作動時、エバポレータ４４で発
生する凝縮水を凝縮水回収器６４で回収し、この凝縮水
を貯蔵タンク６２に貯蔵する。そして、貯蔵タンク６２
の水位が、満水、中間水位、乾水等に応じて噴霧器５か
らコンデンサ２０へ噴霧する水量を制御する。すなわ
ち、 (1) 満水時、冷房装置の作動時にポンプ６０を作動し、
噴霧器２２よりコンデンサ２０に水を噴霧する。

【００１７】(2) 中間水位時、冷媒吐出圧センサ５２が
高圧設定値例えば２０ｋｇ／ｃｍ²以上であればポンプ
６０を作動し、噴霧器２２よりコンデンサ２０に水を噴
霧する。 (3) 乾水時、ポンプ６０は停止させ、噴霧器２２からの
水の噴霧は停止する。 この噴霧器制御により、前記のラジエータ１０の小型化
のみならずコンデンサ２０の小型化が図れ、冷房装置の
作動時の冷房性能を向上でき、圧縮機４６の消費動力を
低減でき、冷媒吐出圧低下により電動ファン３１の稼動
率の低下による電力消費量の低減が期待できる。

【００１８】次に本発明の第２実施例を図５に示す。第
２実施例は、噴霧管２２０をコンデンサ２０の車両前方
側に取付け、ファンシュラウド３２０をラジエータ１０
の前方まで延長した例である。この例では、冷却風を有
効利用するダクト機能とコンデンサ２０を取付ける機能
とをファンシュラウド３２０が有し、ラジエータ１０と
コンデンサ２０とファンシュラウド３２０との一体化に
よって省スペースが可能である。さらには冷房装置のシ
ステムを構成するコンデンサ２０を除く他の部品、例え
ば圧縮機、エバポレータ（いずれも図示しない）は、す
べてラジエータ１０の車両後方に配置されており、コン
デンサ２０をラジエータ１０の後方に配置することは、
冷房装置のシステムの配管の取回しを簡略化することが
可能となる。

【００１９】次に本発明の第３実施例を図６に示す。第
３実施例は、図３に示す第１実施例の構成に加え、シー
ルダクト構造体１００と吸気ダクト１０２を付加した例
である。シールダクト構造体１００は、ラジエータ１０
とコンデンサ２０の間に配置され、冷却ファン３０を駆
動する電動ファン３１の能力を有効に送風量に置き換え
活用するものである。吸気ダクト１０２は、ラジエータ
１０と図示しない車両フロントグリルとを結合するダク
トである。これにより、車両前方からの外気温のままの
低温冷却風を高効率により取入れることが可能となるの
で冷却効果がなお一層高められる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の車両用水
冷式内燃機関の冷却装置によると、ラジエータの後方側
にコンデンサを配置する構成であるから、ラジエータに
は車両前方からの外気温のままの低温冷却風を導入する
ことができるため、ラジエータの冷却能力が向上し、特
に低速渋滞走行時等の比較的送風量が低下する運転状態
において内燃機関の冷却性能を高め、コンデンサの能力
低下させることなく内燃機関の冷却性能を向上できると
いう効果がある。さらには、ラジエータの小型化、薄型
化等が図られるので、ラジエータの水容量の低減により
軽量化、内燃機関水温の立上がり特性の改善等が図れる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す模式図である。

【図２】本発明の第１実施例の具体的な構成を示す平面
図である。

【図３】図２に示すIII −III 線断面図である。

【図４】本発明の第１実施例による冷凍サイクルの冷媒
回路と内燃機関冷却水回路および電気制御系統を示す回
路図である。

【図５】本発明の第２実施例を示す模式図である。

【図６】本発明の第３実施例の具体的な構成を示す断面
図である。

【図７】従来例の模式図である。

【符号の説明】

１０ ラジエータ ２０ コンデンサ ３０ 冷却ファン ３２ シュラウド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水冷式内燃機関と蒸気圧縮式冷房装置を
   搭載した車両において、 蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成する冷房装置用コンデ
   ンサと、 このコンデンサの冷却風上流側に配置される内燃機関冷
   却用ラジエータと、 前記コンデンサおよび前記ラジエータの送風通路に冷却
   風を通過させる冷却ファン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。