JPH02191815A - 吸入空気冷却装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、カークーラのエバポレータを利用してエン
ジンの吸入空気を冷却する吸入空気冷却装置に関する。

（従来の技術） 内燃エンジンの吸入空気を、カークーラのコンプレッサ
からの高温冷媒、及びコンデンサ通過後の低温冷媒を利
用して加温ないしは冷却することにより、燃費や暖機性
の向上を図った、内燃エンジンの吸入空気冷却装置が特
開昭６２−２１８６１８号公報等により知られている。

第６図はかかる従来の吸入空気冷却装置を示し、エンジ
ン１の吸気通路２の途中に配設されるサージタンク３に
カークーラｌＯのエバポレータ１２が配設されている。

カークーラ１０はこのエフ１′ボレータ１２の他に、車
室内用エバポレータ１３、コンプレッサ１）、コンデン
サ１４等から構成され、電磁コントロール弁１５．１６
によりコンプレッサ１）で加圧された冷媒はコンデンサ
１４を介してエバポレータ１２ないし１３に切り換え供
給され、再びコンプレッサ１）に戻る冷凍サイクルを繰
り返すようになっている。そして、エンジン１の高負荷
運転時に、コントロール弁１５を開に、コントロール弁
１６を閉にしてコンデンサ１４から冷媒を矢印方向にエ
バポレータ１２に供給すると、エバポレータ１２の冷媒
が吸入空気を冷却するために、吸入空気温度が低下し、
充填効率が向上してエンジン出力ないしは燃費特性が改
善される。また、上述の冷媒を矢印と逆方向に循環させ
るとエバポレータ１２がヒータとして機能し、冷械時の
吸入空気を加熱し暖機特性を改善することができる。な
お、図中符号６はスロットル弁、７はエアクリーナ、８
は吸気弁である。

（発明が解決しようとする課題） このような従来の吸入空気冷却装置は、高負荷時に吸入
空気を冷却するので出力特性ないしは燃費特性の改善に
は効果が大きいが、吸気通路内に流体抵抗の大きいエバ
ポレータ１２を配設することは、低負荷時にポンプ損失
を増大させるために、むしろデメリットとなる。

さらに、吸入空気を冷却したい運転状態は上述の高負荷
時に限らず加速時やノッキング発生時における要請でも
ある。このような加速時やノッキング発生時には、吸入
空気を急速に冷却しなければならない、又、低負荷時や
アイドル時に吸入空気を過冷却すると、燃焼不良やミス
ファイア等を起こし、出力低下や徘寛ガス特性に悪影響
を及ぼす、従って、エンジンの運転状態が切換わったと
き、これに追従して応答性のよい吸入空気冷却装置が要
請されている。

本発明はかかる要請に鑑みてなされたもので、内燃エン
ジンの吸気通路に、吸入空気の一部をバイパスさせるバ
イパス通路を設け、該バイパス通路にカークーラのエバ
ポレータを配設するとともに、前記バイパス通路に流入
する空気量を調節するバルブ手段と、エンジン運転状態
を検出するセンサ手段とを設け、該センサ手段が検出す
るエンジン運転状態に応じて前記バルブ手段を開閉し前
記バイパス通路を流れる吸入空気を前記エバポレータに
より冷却することを特徴とする吸入空気冷却装置が提供
される。

好ましくは、センサ手段はエンジンの負荷状態を検出す
る負荷センサを含み、エンジンが所定の高負荷運転状態
にあるとき、前記バルブ手段が開成されてバイパス通路
を流れる吸入空気がエバポレータにより冷却される。

又、好ましくは、カークーラは、クラッチ装置を介して
エンジンの出力軸により駆動され、冷媒を前記エバポレ
ータを含む冷凍回路内を循環させるコンプレッサを備え
、前記センサ手段にはエンジンの加減速状態を検出する
センサ手段が含まれる。前記センサ手段によりエンジン
の所定の減速状態が検出されたとき、バルブ手段を閉成
した状態でクラッチ装置がオンにされ、コンプレッサを
作動させてエバポレータが冷却される。そして、所定の
加速状態が検出されたとき、バルブ手段が開成されてバ
イパス通路を流れる吸入空気がエバポレータにより冷却
される。

更に、好ましくは、センサ手段にはエンジンのノンキン
グ状態を検出するノックセンサが含まれ、エンジンが所
定のノック状態にあるとき、バルブ手段が開成されてバ
イパス通路を流れる吸入空気がエバポレータにより冷却
される。

（作用） センサ手段が吸入空気を冷却する必要のあるエンジン運
転状態を検出したときに、バルブ手段が開成されてバイ
パス通路を流れる吸入空気がエバポレータにより冷却さ
れる。従って、バルブ手段が閉成されているときには吸
入空気がエバポレータを通過しないので、エバポレータ
による流体抵抗、即ち、ポンプ損失が生じない、又、エ
バポレータは予め冷媒により冷却されていてもよく、バ
ルブ手段の開成と同時に吸入空気の冷却が開始される。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は、本発明の一実施例の空気冷却装置の概略構成
を示し、従来の吸入空気冷却装置と同し構成要素には同
じ符号を付し、これらの詳細な説明を省略する。

本実施例の吸入空気冷却装置は、カークーラｌＯのエバ
ポレータ１２がバイパス通路５に配設される点で従来の
吸入空気冷却装置と異なる。より詳細には、吸気通路２
のスロットル弁６の下流で分岐し、吸気ボート近傍で再
び合流し、吸入空気の一部をバイパスさせるバイパス通
路５が設けられている。このバイパス通路５の途中には
サージタンク３°が配設され、このサージタンク３°内
にエバポレータｌＯが配設されている。バイパス通路５
の各分岐点及び合流点近傍にはバイパス通路５を開閉す
るダンパ（バルブ手段）９ａ及び９ｂが夫々配設されて
いる。

尚、カークーラ１０のコンプレッサＩＩば、エンジンｌ
の図示しない出力軸にクラッチ２１（第２図参照）を介
して接続され、クラッチ２１のオンオフによりその作動
が制御されるものである。

このコンプレッサは斜板式のものであってもよく、斜板
式の場合には、斜板角を調整することにより冷媒の循環
量が決定される。

第２図は第１図に示す吸入空気冷却装置の作動を制でｎ
する電子制御装置（ＥＣＵ）２０の構成を示し、この電
子制御装置２０の入力端にはエンジン運転状態を検出す
る種々のセンサ手段、例えば、エンジン回転数を検出す
る回転数センサ２４、吸気道路内負圧を検出する負圧セ
ンサ２５、吸気温度を検出する吸気温センサ２６、車室
外温度を検出する外気温度センサ２７、車速を検出する
車速センサ２８、エアコンの作動状態を検出するエアコ
ンスイッチ２９、スロットル弁６の全閉状態を検出する
アイドルスイッチ３０、エンジン１のシリンダブロック
に取り付けられ、気筒内の異常燃焼を検出するノックセ
ンサ３１等が接続されている。一方、電子制御装置２０
の出力側には前述したコンプレッサ１．１とエンジン１
の出力軸間に介装される電磁クラッチ２１、前記ダンパ
９ａ、９ｂを夫々開閉させるアクチュエータ３４，３５
、冷凍回路途中に配設され、冷媒の供給先をサージタン
ク３″内のエバポレータ１２と車室内用エバポレータ１
３とに切り換えるコントロール弁１５゜１６等が夫々接
続されている。

電子制御装置２０は、詳細は後述するように、上述の各
種センサが検出するエンジン運転状態に基づき、前記ダ
ンパ９ａ、９ｂの各アクチュエータ３４．３５の作動制
御、クラッチ２１のオンオフ制御、コントロール弁１５
．１６の開閉制御等を実行する。

第３図は、電子制御装置２０が実行する吸気冷却ルーチ
ンの第１の態様を示し、電子＃扉装置２０はステップＳ
３０においてエンジンｌが所定の高負荷運転状態にある
か否かを判別する。この判別は、例えばエンジン回転数
センサ２４が検出するエンジン回転数と負圧センサ２５
が検出する吸気負圧とに応じてエンジンｌが高負荷運転
状態にあるか否かが判別される。この判別に代えて、エ
ンジン回転数とスロットル弁開度、エンジン回転数と吸
気量等によって前記高負荷運転状態を判別するものでも
よい。

エンジンｌが所定の高負荷運転状態でないとき、即ち、
低負荷運転状態にあり、ステップＳ３０の判別結果が否
定（Ｎｏ）のとき、ダンパアクチュエータ３４．３５を
作動させてダンパ９ａ、９ｂを閉成しバイパス通路５の
吸気の流れを阻止する（ステップ３３１）、このとき、
コントロール弁１５を閉に、コントロール弁１６を開に
してエバポレータ１２への冷媒の供給も停止してもよい
し、このエバポレータ１２が低温になるまでコントロー
ル弁１５を開にして冷媒を供給しておいてもよい。

エンジン１の低負荷運転状態が検知されたとき、吸入空
気の供給経路が速やかに切り替わって吸入空気の全部が
吸気通路２を介してエンジンＩに供給されることになり
、低負荷時に吸入空気が過剰冷却されて燃焼不良やミス
ファイヤ等を招来させる虞がなくなる。

一方、エンジン１の所定の高負荷運転状態が検出された
とき、即ち、ステップＳ３０の判別結果が肯定（Ｙｅｓ
）のとき、ダンパアクチュエータ３４．３５を作動させ
てダンパ９ａ、９ｂを開成し、吸入空気の一部をバイパ
ス通路５を介してエンジン１に供給する（ステップ５３
２）、このとき、バイパス通路５を通る吸入空気はエバ
ポレータ１２によって冷却され、これにより充填効率が
上がり、出力向上が図れる。

なお、エバポレーク１２が、バイパス通路５を設けて、
この通路に配設されるので、低負荷時にエバポレータ１
２の流体抵抗によるポンプ損失が生じることがなく、高
負荷時にはこのポンプ損失よりも出力向上が勝り、出力
改善のメリットが大きい、又、エンジンｌの燃焼室温度
、吸気ポート部温度、排気温度、冷却水温度、吸気温度
、外気温度等によりエンジンＩが高負荷運転状態にあっ
ても吸気冷却を禁止したり、吸入空気を冷却すべき高負
荷運転９ｎ域を変更するようにしてもよい。

第４図は、電子制御装置２０が実行する吸気冷却ルーチ
ンの第２の態様を示し、電子制御装置２０はステップ３
４０においてエンジン１が所定の減速運転状態にあるか
否かを判別する。この判別は、例えば車速センサ２８に
よって検出される車速か所定速度（例えば、３０１ｕ＋
ハ「）以上であり、且つ、アイドルスイッチ３０により
スロットル弁６が全閉状態にあり、且つ、エンジン回転
数が所定回転数（例えば、１２００ｒｐｍ）以上である
条件が成立した場合にエンジンｌは所定の減速状態にあ
ると判定するものである。

エンジンｌがこの所定の減速運転状態にあるとき、即ち
、ステップＳ３０の判別結果が肯定であるとき、ダンパ
アクチュエータ３４．３５を作動させてダンパ９ａ、９
ｂを閉成し、バイパス通路５の吸入空気の流れを阻止す
ると共に、クラッチ２１をオンにしてコンプレッサ１）
を作動させ、コントロール弁１５を開に、コントロール
弁１６を閉にしてエバポレータ１２に冷媒を供給する（
ステップ５４２）、これによりバイパス通路５に配設さ
れたエバポレータ１２が減速運転中に冷却される。

次に、ステップＳ４０の判別結果が否定の場合にはステ
ップＳ４３に進み、エンジンｌが所定の加速運転状態に
あるか否かを判別する。この判別は、例えはエンジン回
転数センサ２４が検出するエンジン回転数と負圧センサ
２５が検出する吸気負圧によって判別してもよいし、ス
ロットル弁６の弁開度を検出するスロットルセンサを設
け、スロットル弁６の弁開度、ないしは弁開度速度によ
って判別するようにしてもよい。

エンジン１がこの所定の加速運転状態にない場合にはス
テップＳ４５に進み、ダンパ９ａ、９ｂを閉じたままに
しておく、このとき、クラッチ２１はオンにしたまま、
車室内用のエバポレータ１３に冷媒を送るようにしても
よいが、車室内を冷房する必要のない場合にはクラッチ
２１をオフにしｔエバポレータ１２の冷却を停止してお
く。

そして、エンジン１の所定の加速運転状態が検出される
と、ステップ３４６に進み、クラッチ２１をオフにして
コンプレッサ１）を不作動にすると共に、ダンパアクチ
エエータ３４．３５を作動させてダンパ９ａ、９ｂを開
成し、吸入空気の一部をバイパス通路５を介してエンジ
ンｌに供給する。

このとき、バイパス通路５を通る吸入空気は１、減速時
に充分に冷却しておいたエバポレータ１２によって冷却
され、充填効率の増加により出力の向上が図られる。又
、コンプレッサ１）を不作動にするのでその分エンジン
出力が加速のために使用できることになる。

このように、減速時には、従来無駄に捨てられていたエ
ンジン１の減速エネルギの一部によりコンプレッサ１）
を作動させてエバポレータ１２を冷却し、加速時に減速
時にエバポレータＩ２を冷却した熱容量で吸入空気を冷
却して出力の向上を図るので、省エネルギであり、燃費
特性が改善される。

なお、加速時の吸入空気の冷却は、エバポレータ１２の
冷却フィンの熱容量でこれを冷却するだけでなく、減速
時のエバポレータ１２の冷却によりエバポレーク１２の
表面に付着した多数の水滴が加速時に蒸発することによ
っても行われる。この水滴の気化潜熱が大きいので、エ
バポレータ１２の容量にもよるが、長時間の加速運転に
亘って吸入空気を充分冷却することができる。

第５図は、電子制御装置２０が実行する吸気冷却ルーチ
ンの第３の態様を示し、電子制御装置２０はステップＳ
５０においてノックセンサ１）からのノック信号により
ノック量を検出する。次に、検出したノック量を基準値
と比較し、エンジン１のノック量が大であるか否かを判
別する（ステップ３５１）、ノック量が基準値より小さ
いときには、ダンパ９ａ、９ｂは閉じたままにしておく
　（ステップ５５３）、このとき、バイパス通路５のエ
バポレータ１２が充分冷却されていなければ、コントー
ル弁１５を開に、コントロール弁１６を閉にしてエバポ
レータ１２に冷媒を送り、充分にこれを冷却しておく。

一方、ステップ３５１の判別によりエンジン１のノック
量が基準値より大であると判別された場合には、直にス
テップ３５２を実行してダンパ９ａ。

９ｂを開き、吸入空気の一部をバイパス通路５に流して
これを冷却し、ノッキングを回避する。従来、ノック量
が大であるときには、例えば点火時期をリタードしてい
たが、この実施例では吸入空気の冷却でこれに対処する
ものである。これによリノック限界が上昇し、エンジン
１の出力を低下させることなくノックキングを回避する
ことができる。

なお、上述の実施例ではダンパ９ａ、９ｂはバイパス通
路５の分岐点及び合流点近傍に配設したがこれに限定さ
れず、これらの何れか一方を省略することもできるし、
バイパス通路５の途中に一つのダンパを配設することも
できる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明の吸入空気冷却装置に依れ
ば、内燃エンジンの吸気通路に、吸入空気の一部をバイ
パスさせるバイパス通路を設け、該バイパス通路にカー
ターラのエバポレータを配設するとともに、前記バイパ
ス通路に流入する空気量を調節するバルブ手段と、エン
ジン運転状態を検出するセンサ手段とを設け、酸センサ
手段が検出するエンジン運転状態に応じて前記バルブ手
段を開閉し前記バイパス通路を流れる吸入空気をエバポ
レータにより冷却するようにしたので、エンジンの運転
状態の変化に追従して吸入空気を応答よく冷却すること
ができ、エンジンの高負荷運転時には充填効率の上昇に
よる出力の向上が、低負荷運転時にはミスファイヤや燃
焼不良を回避することができる。また、減速時に減速エ
ネルギの一部を利用してエバポレータを充分冷却してお
き、これを加速時の吸入空気の冷却に利用することによ
り省エネが図られ、著しく燃費特性を改善させることが
できる。さらに、ノック発生時にも逸早く１入空気を冷
却することができるので、従来のように点火時期を遅ら
せることなくノッキングを回避することができる等の種
々の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の吸入空気冷却装置の概略
構成図、第２図は、第１図に示す吸入空気冷却装置を制
御する電子制御装置の構成を示すプロンク図、第３図は
電子制御装置が実行する吸気冷却ルーチンの第１のａｍ
を示すフローチャート、第４図は電子制御装置が実行す
る吸気冷却ルーチンの第２の態様を示すフローチャート
、第５図は電子制御装置が実行する吸気冷却ルーチンの
第３の態様を示すフローチャート、第６図は従来の吸入
空気冷却装置の概略構成図である。 １・・・内燃エンジン、２・・・吸気通路、５・・・バ
イパス通路、１０・・・カーターラ、１）・・・コンプ
レッサ、１２・・・エバポレータ、１３・・・車室用エ
バポレータ、１４・・・コンデンサ、１５．１６・・・
コントロール弁、２０・・・電子制御装置、２１・・・
クラッチ、２４・・・エンジン回転数センサ、２５・・
・負圧センサ、３１・・・ノックセンサ。 出願人　　三菱自動車工業株式会社 代理人　　弁理士　　長　門　侃　二 第２図 第４図 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃エンジンの吸気通路に、吸入空気の一部をバ
   イパスさせるバイパス通路を設け、該バイパス通路にカ
   ークーラのエバポレータを配設するとともに、前記バイ
   パス通路に流入する空気量を調節するバルブ手段と、エ
   ンジン運転状態を検出するセンサ手段とを設け、該セン
   サ手段が検出するエンジン運転状態に応じて前記バルブ
   手段を開閉し前記バイパス通路を流れる吸入空気を前記
   エバポレータにより冷却することを特徴とする吸入空気
   冷却装置。
2. （２）前記センサ手段はエンジンの負荷状態を検出する
   負荷センサを含み、エンジンが所定の高負荷運転状態に
   あるとき、前記バルブ手段を開成して前記バイパス通路
   を流れる吸入空気を前記エバポレータにより冷却するこ
   とを特徴とする請求項１記載の吸入空気冷却装置。
3. （３）前記カークーラは、クラッチ装置を介してエンジ
   ンの出力軸により駆動され、冷媒を前記エバポレータを
   含む冷凍回路内を循環させるコンプレッサを備え、前記
   センサ手段はエンジンの加減速状態を検出するセンサ手
   段を含み、前記センサ手段によりエンジンの所定の減速
   状態が検出されたとき、前記バルブ手段を閉成した状態
   で前記クラッチ装置をオンにし、前記コンプレッサを作
   動させて前記エバポレータを冷却しておき、所定の加速
   状態が検出されたとき、前記バルブ手段を開成して前記
   バイパス通路を流れる吸入空気を前記エバポレータによ
   り冷却することを特徴とする請求項１記載の吸入空気冷
   却装置。
4. （４）前記センサ手段はエンジンのノッキング状態を検
   出するノックセンサを含み、エンジンが所定のノック状
   態にあるとき、前記バルブ手段を開成して前記バイパス
   通路を流れる吸入空気を前記エバポレータにより冷却す
   ることを特徴とする請求項１記載の吸入空気冷却装置。