JPS60237121A

JPS60237121A - 過給機付エンジンの吸気温度調整装置

Info

Publication number: JPS60237121A
Application number: JP9425784A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yagisawa; 八木沢　研二
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-05-11
Filing date: 1984-05-11
Publication date: 1985-11-26

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】（技術分野）゛この発明は、過給機付エンジンの吸気温度を調整する
装置に関する。

（従来技術）内燃機関の高出力化を図るものとして、排気ガスのエネ
ルギによりタービンを駆動し、これと連動すゑコンプレ
ッサによシ機関に吸入される空気を過給するタープ過給
機等が知られている。

このような過給機では、自然吸気に比較して多量の空気
をシリンダ内に押し込むので、その分だけ燃料の増量が
可能となシ、機関を大型化することなく最高出力を増大
することができるのである。

ところが、この過給機によって吸入空気を圧縮する際に
吸気温度が上昇し、これをその！ま機関に供給する場合
には、空気密度の低下により実質的な吸気充填効率はそ
れほど高まらず、またガソリン機関では吸気温度の上昇
に伴いノッキングが生じやすくなるという問題が派生し
、このため圧縮比を下げたシ、点火時期を遅らせたりし
ていた。

これに対して、温度の上昇した吸入空気をシリンダに吸
入される前に冷却するようにしたインタクーラがある。

インタクーラには空冷式あるいは水冷式のものがあるが
、吸気コンプレッサで圧縮されて例えば８０’〜１２０
℃にもなる吸気を冷やすことで、上記問題を解消し、過
給機の持つ本来の機能を充分にひき出そうとするもので
ある。

しかし、空冷式のインタクーラは熱交換率が低く、また
水冷式も空冷式に較べてＬｅｔ　ｙｉが著しく複雑化す
るわシには期待したほどの冷却性能が得られない。

そこで、優れた冷却性能を確保するように、冷媒の持つ
大きな気化潜熱を利用して効率良く冷却を行なう沸騰冷
却式のインタクーラが考えられている。（％願昭５８−
２３９３２６号）これ全第１図に基づいて説明すると、
１はエンジン、２は排気タービン３と吸気コンプレッサ
４からなる過給機で、その吸気コンプレッサ４からの加
圧吸気をエンジン１に導く吸気通路５の途中にインタク
ーラの本体６が介装される。

このクーラ本体６は、その内側に吸気通路５と接続して
加圧吸気を通す多数の空気通路（図示しない）が配列さ
れ、これらと隔成した本体６の内部に冷媒７が所定量充
填される。

冷媒７は、例えば水と不凍液とを混合したもので、この
場合クーラ本体６の上部にいくらかの空間を艷して充填
される。

クーラ本体６の上部には蒸気通路８が接続し、その反対
側に冷媒７の凝縮器９が配役、接続される。

この凝縮器９は、エンジンのラジェータ（図示しな層）
とほぼ同じような構造で、走行風や冷却ファン（図示し
ない）等からの送風によシ冷却される。

また、凝縮器９の下部とクーラ本体６の下部とが冷媒通
路１０を介して接続され、その途中に供給ボンデ１１が
設置され、これらで閉ループの冷却回路が形成される。

そして、この冷却回路内の圧力が、真空ポンプ等によっ
て予め所定の圧力に減圧される。冷媒７に水等を用いた
場合、その沸点は大気圧下で約１００℃であシ、これを
下げるよう、例えば第２図に示すように回路内の圧力を
約７０ｍＨｆまで減圧し、冷媒７の沸点が約４５℃に設
定される。　１いま、このインククーラにおいて、過給
機２で加圧された高温の吸気がクーラ本体６′ｆ：通る
と、その吸気からの熱でクーラ本体６内の冷媒７が加熱
されその温度が上昇するが、このとき所定の温度に達す
ると、冷媒７は沸騰し始め、吸気から気化潜熱を奪いな
がら蒸発を始める。

冷媒７は冷却回路内の圧力に応じた所定低温下で沸騰、
蒸発し、その大きな気化潜熱によシ吸気から十分に熱を
奪うのである。

そして、この冷媒蒸気はクーラ本体６の上部から蒸気通
路８を介して凝縮器９に流入し、ここで冷却ファン等か
らの送風によシ放熱し冷却され、もとの液体に凝縮され
る。

この蒸気による凝縮器９での放熱効率は極めて良好で、
このため比較的弱い通風でも蒸気の冷却、凝縮は十分に
促進される。

そして、ここで凝縮液化された冷媒は、凝縮器９下部の
冷媒通路１０から供給ボンデ１１によってクーラ本体６
へと循環される。この供給ボンデ１１け常時駆動され、
クーラ本体６の冷媒量を常に所定レベルに保つ。

このようにして、過給機２からの高温吸気が効率良く冷
却され、したがって少量の冷媒でも吸気温度を的確に下
げることができ、優れた冷却性能が得られるのである。

しかしながら、このようなインタクーラにあっては、例
えばエンジンの高負荷運転時のように過給機２が最も良
く働き、その吸気温度が最高になる条件下において、吸
気の冷却を十分に行なえるように、クーラ本体６や凝縮
器９の容・（ならびに冷却回路内の圧力が設置されてお
り、このため低負荷時やアイドリング時のようにそれほ
ど過給が行なわれず、もともと吸気温度が低いときでも
冷却が行なわれてし１う。

したかつで、高負荷時等には吸気を所定の温度に保って
、追給による効果が十分に発揮されるものの、その半面
低負荷時等には吸気温度が大きく低下しかねず、この結
果吸気と燃料との混合が悪化して良好な混合気の生成が
困難となυ、エンジンの燃焼に悪影響を及ばすという問
題がある。特に、燃費の向上を目的とする希薄燃焼エン
ジンでは、混合気がバラツキやすく、暖機時等に二ンヅ
ンの作動が不安定になってしまうという問題がある０（発明の目的）この発明は、吸気温度が低いときには、吸気の冷却を中
止し吸気を加熱するようにして、上記問題点の解決を図
ることを目的としている。

（発明の開示）この発明は、前述したような沸騰冷却式のインタクーラ
を備えた過給機付エンジンにおいて、弁手段（切換弁、
逆止弁、遮断弁）を介して冷却回路の凝縮器と並列に熱
交換器を接続し、この熱交換器にエンジン排気ガスを選
択的に導く排気導入手段（排気導入弁）を設け、過給機
がそれほど作用せず吸気温度が低いときには、凝縮器を
通さず熱交換器で冷媒を加熱しこの冷媒をクーラ本体へ
と循環させる。

したがって、高負荷時等では吸気が的確に冷却される一
方、暖機時や低負荷時等に吸気を加熱して適正な吸気温
度に保つことができ、常にエンジンの良好な燃焼を得る
ことができる。

（実施例）第３図は本発明の実施例を示す構成断面図で、１はエン
ジン、２は過給機、５は吸気通路、１２は排気通路であ
る。

また、６はクーラ本体、８は蒸気通路、９は凝縮器、１
０は冷媒通路、１１は供給ポンプを示し、これらで冷媒
７が循環する冷却回路が形成されることは前記第１図で
述べた通電である、本実施例では、この冷却回路に回路
内の冷媒７を加熱するための熱交換器１３が、凝縮器９
と並列に配設、接続される。

この熱交換器１３は、クーラ本体６とほぼ同じような構
造で、内側にエンジンの排気ガスを通す通路（図示しな
い）が形成される一方、内部に冷媒７を導く流入側通路
１４が前記供給ボンデ１１とクーラ本体６の間の冷媒通
路１０の途中に、流出側通路１５が凝縮器９近傍の蒸気
通路８に接続される。

流入側通路１４と冷媒通路１ｏの接続部には、クーラ本
体６側の通路１０に流入側通路１４と凝縮器９例の通路
１ｏを選択的に接続する切換弁（例えば三方向電磁弁）
１６が介装され、流出側通路１５の出口部には逆止弁１
７が、また流出側通路１５と蒸気通路８の接続部の凝縮
器９側には遮断弁（例えば開閉電磁弁）１８が介装され
る。

そして、過給機２下流の排気通路１２の途中に・ぐイｉ
４ス通路１９が形成され、このバイパス通路１９内に前
記熱交換器１３が設置されると共に、その入口部に排気
通路１２がらのエンジン排気ガスを熱交換器１３に選択
的に導入する排気導入弁（例えば電動弁）２０が介装さ
れる。

この排気導入弁２ｏおよび前記切換弁１６、遮断弁１８
は制御回路２１がらの信号にょシ駆動され、制御回路２
１は絞弁開度センサ２２等から検１ｆＬＪレルーｃｙ＆
ン負荷と、クランク角センサ２３等から検出されるエン
ジン回転数と、前記り７本体６下流の吸気通路５に設置
した温度センサ２４からの吸気温度とに基づいて、吸気
温度がエンジンの運転状態に適応した温度となるように
弁１６゜１８．２０を駆動制御する。

例えば、第４図に示すようにエンジン負荷とエンジン回
転数とに応じて目標吸気温度Ｔ＋　、Ｔｘ　、Ｔｓ（Ｔ
ｔ　＞Ｔ２　＞Ｔ３）が設定さゎ、この目標吸気温度よ
りｍ度センザ２４の検出温度が低いときには、前記凝縮
器９に代えて熱交換器１３全クーラ本体６側に接続する
ように弁１６．１８が切換、遮断され、熱交換器１３に
エンジン排気ガスを導くように弁２０が切換えられる。

ただ踵このとき供給ボンデ１１は停止される。また、目
標吸気温度よシ検出温度が高いときには、熱交換器１３
に代えて凝縮器９を接続するように弁１６，１８．２０
が切換駆動される。

なお、熱交換器１３はクーラ本体６よりいくらか低い位
置に設置される。また、２５は過給機２の排気バイパス
弁であるこのように構成したため、吸気温度をエンジンの運転状
態に適応した温度に設定することができる− 即ち、吸気温度が目標吸気温度より高いときには、第３
図のように切換弁１６、遮断弁１８にょシクーラ本体６
と凝縮器９が接続され、これらを循環する冷媒７によシ
吸気が効率良く冷却される。

他方、吸気温度が目標吸気温度よシ低いときには、第５
図のように弁１６．１８が切換ってクーラ本体６と熱交
換器１３が接続されると共に、排気導入弁２０によジエ
ンジン排気ガスが熱交換器１３に導かれる。このため、
クーラ本体６からの冷媒７が冷媒通路１０側から熱交換
器１３に流入（重力による）して加熱され、その高温蒸
気が蒸気通路８からクーラ本体６に導かれ、これにより
吸気が加熱されるのである。

したがって、エンジンの高負荷時のように過給機２が十
分に作中するときには、吸気を的確に冷却して過給効果
を十分に発揮させることができ、エンジン出力の向上が
図れる。

この一方、低負荷時や暖機時等に吸気温度が下がりすぎ
るようなことはなく、適正温度に高めて良好な混合気を
生成することができ、安定した燃焼状態が確保される。

なお、吸気加熱も冷媒７の気化潜熱を利用しているため
、効率は極めて良い− （発明の効果）吸気温度を運転状態に応じた最適温度に設定することが
可能となり、エンジン性能の一層の向上が図れるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は先願のインタクーラ装置の構成断面図、旭２図
は冷却回路内圧力の設定例を示すグラフ、第３図は本発
明の実施例を示す構成断面図、第４図は目標吸気温度の
１例を示すグラフ、第５図は作動状態図である。２・・・過給機、５・・・吸気通路、６・・・クーラ本
体、８・・・蒸気通路、９・・・凝縮器、１０・・・冷
媒通路、１１・・・供給ボンデ、１２・・・排気道！烙
、１３・・・熱交換器、１６・・・切換弁、１７・・・
逆止弁、１８・・・遮断−・１．１９・・・バイパス通
路、２０・・・排気導入弁、２１・・・制御回路、２２
・・・絞弁開度センサ、２３・・・クランク角センザ、
２４・・・温朋センサ。　１特許出願人　日産自動車株
式会社代理人　弁理士　後　藤　政　喜第１図第２図冷去ｐ回路内の圧力　ｍｍ）Ｉｇ

Claims

【特許請求の範囲】

過給機の下流の吸気通路に所定量の冷媒が充填された蒸
発器からなるクーラ本体を介装し、このクーラ本体と冷
媒の凝縮器とを、上部の冷媒蒸気を導く蒸気通路と、下
部の凝縮液化冷媒を戻す冷媒通路とで連通して閉ループ
の冷却回路を形成した過給機付エンジンにおいて、前記
冷却回路に弁手段を介して前記凝縮器と並列に熱交換器
を接続し、この熱交換器にエンジン排気ガスを選択的に
導く排気導入手段を設けたことを特徴とする過給機付エ
ンジンの吸気温度調整装置。