JPS62247123A - 内燃機関の吸気冷却装置 - 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〕 本発明は過給機付き内燃機関の吸気冷却装置に関する。

〔従来技術と問題点〕

内燃機関の吸気系に排気ターボ過給機やエンジン駆動過
給機等の過給機を設け、機関に過給して出力を高めるこ
とは周知である。

機関を過給するとシリンダの圧縮圧力が増加すると共に
吸気温度が上昇し、ノッキングが発生し易くなる。そこ
で、水冷式または空冷式のインク−クーラにより吸気を
冷却することが一般に行われている。しかし、この種の
インタークーラは特に吸入空気量が多くなる高速高負荷
運転域での冷却能力が十分でないので、この様な運転域
では点火時１υＩを遅らせたり混合気の空燃比を濃厚に
する等の方法によりノンキングの発生を防止することを
要し、機関出力および燃費が犠牲となる。

また、自動車の車室冷房装置の冷媒を利用して吸気を冷
却することも知られている（特公昭６〇−３５５３０号
および実開昭５９−９１４２１号）。冷媒はコンプレッ
サにより圧縮され、このコンプレッサは電磁クラッチを
介して機関のクランクプリー等により駆動される。この
吸気冷却方式では、車室の冷房と吸気の冷却との両方を
行うためには大容量のコンプレッサが必要となるという
問題がある。また、冷媒コンプレッサの容量を増加させ
ない場合には、車室冷房と吸気冷却とを同時に行う時に
は車室冷房能力が不充分となるという問題がある。

〔発明の目的〕 本発明の目的は、効率的な吸気冷却を行って機関出力を
向上させることが可能で、しかも車室冷房装置の作動時
にその冷房能力を低下させることの無い吸気冷却装置を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の吸
気冷却装置は水冷式の第１のインタークーラと冷媒によ
り冷却される第２のインタークーラとを有し、これら２
つのインタークーラは過給機の下流において吸気系に直
列に配置される。

第２インタークーラには分岐回路を介して車室冷房装置
の冷凍回路から冷媒が供給される。

第１インタークーラは機関負荷が設定値以上の時に運転
され、第２インタークーラは機関加速時の所定期間のみ
運転される。

〔実施例〕

添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図を参照するに、エンジン１０の燃焼室１２には吸
気通路１４が接続されている。吸気通路１４には夫々公
知のエアフローメータ１６、スロットル弁１８、および
ルーツプロワ型過給機２０が設けてあり、吸入空気は吸
気弁２２を経て燃焼室１２に送られる。エアフローメー
タ１６は吸入空気量を計測し、アナログ信号を制御回路
２４に出力する。スロットル弁１８にはスロットル開度
センサ２６が連係してあり、その出力信号は制御回路２
４に入力される。

過給機２０はエンジン１０のクランクプリー２８により
ベルト３０および電磁クラッチ３２を介して駆動される
。過給機２０のバイパス３４はバイパス制御弁３６によ
り制御される。

エンジン回転数を検出するため、ディストリビュータ３
８には公知のクランク角センサ４０が設けてあり、その
出力は制御回路２４に送られる。

吸気通路１４には第１インタークーラ４２と第２インタ
ークーラ４４が直列に設置しである。第１インタークー
ラ４２は水冷式インタークーラであり、冷却液循環手段
４６により冷却液が循環される。この冷却液循環手段４
６は、閉回路状の配管４８と、電動ウォーターポンプ５
０と、ラジェータ５２から成り、ラジェータ５２で冷却
された冷却液はポンプ５０により第１インタークーラ４
２に送られる。ウォーターポンプ５０の作動は制御回路
２４により後述の如く制御される。

第２インタークーラ４４は車室冷房装置の冷凍回路５４
の冷媒が循環されるエバポレータから成る。冷凍回路５
４は、閉回路状の配管５６と、冷媒コンプレッサ５８と
、コンデンサ６０と、アキニームレータ６２と、第１の
電磁式遮断弁６４と、膨張弁６６と、車室冷房用エバポ
レータ６８と、圧力調整弁７０で構成される。コンプレ
ッサ５８はベルト７２および電磁クラッチ７４を介して
エンジンクランクプリー２８により駆動される。電磁弁
６４と電磁クラッチ７４は制御回路２４により後述の如
くオン・オフ制御される。車室冷房装置の運中云はエア
コンスイッチ７６により選を尺することができ、その出
力は制御回路に入力される。

冷凍回路５４内の冷媒を第２インタークーラ４４に供給
するため、配管５６には分岐回路７８が接続してあり、
この分岐回路７８の途中に第２電磁式遮断弁８０Ｊ膨張
弁８２、および第２インタークーラ４４が配置しである
。電磁クラッチ７４が接続されコンプレッサ５８が作動
している時に第２電磁弁８０を開くと、冷媒は第２イン
タークーラ４４を循環して吸気を冷却することが理解で
きよう。

ウォータポンプ５０、コンプレッサ用電磁クラッチ７４
、および電６５１弁６４．８０のオン・オフ制御ｕｌｌ
は制御回路２４により行われる。この制御回路２４はエ
ンジン制御用の公知のマイクロコンピュータから成り、
第２図に示す様に、中央演算装置（ＣＰｌｌ）　８４、
リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）８６　、ランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）　８８、マルチプレクサ付きΔ／
Ｄコンバータ９０、入力インターフェース９２、出力イ
ンターフェース９４、パスライン９６で構成される。制
御回路２４は主として燃料供給系（図示せず）の空燃比
の制御、点火時期の制御、過給機２０の制御、その他の
制御を実行するもので、そのための制御ルーチンのプロ
グラムがＲＯＭ８６に格納されている。本発明の吸気冷
却装置の制御もこの制御回路を利用して行われるもので
、そのため、後述の制御ルーチンのプログラムおよび必
要なデータがＲＯＭ８６に格納されている。スロットル
開度センサ２６は従来型のもので、異なるスロットル開
度に対応した複数の接点を有し、その出力信号は人力イ
ンターフェース９２に送られる。ＣＰＵ８４はこれらの
信号に基いて単位時間当りのスロットル開度の変化量を
計算し、機関が急加速状態であるか否かを判断するエア
フローメータ１６からのアナログ信号はＡ／Ｄコンバー
タ９０により２進数データに随時変換され、ＲＡＭ８８
に格納される。エアコンスイッチ７６からの情報はＣＰ
Ｕ８４の指令に応じてＣＩ’Ｕ８４に読込まれる。クラ
ンク角センサ４０からは例えばクランク角度３０℃毎に
パルスが出力され、ＣＩ’Ｕ８４は各パルスを受ける度
にエンジン回転数を演算してＲＡＭ　８　Ｂに格納する
。ＣＰＵ８４は所定のプログラムに従い演算処理を実行
し、電磁弁６４．８０、電磁クラッチ７４、ウォーター
ポンプ５０を制御する。

第３図から第５図のフローチャートを参照して制御回路
２４および吸気冷却装置の作動を説明する。

第３図のフローチャートは冷却液循環手段４６のウォー
ターポンプ５０の運転をどの様に制御するかを示すもの
である。ステップ１００では機関負荷が所定値より大き
いか否かを判定する。このためには、エアフローメータ
１６で計測した吸入空気ＩＱとクランク角センサ４０か
らの信号により計算されたエンジン回転数ＮＥに基いて
、機関１回転当りの記入空気量Ｑ／Ｎを計算し、これを
設定値Ａ（例えば、排気量２０００ｃｃのエンジンの場
合、八＝　０．６１　／ｒｅｖ　）と比較することがで
きる。

Ｑ／Ｎ≧Ａならばステップ１０８に進み、ウォーターポ
ンプ５０を作動させる。これにより、冷却液はラジェー
タ５２を経て第１インタークーラ４２に循環され、吸入
空気は第１インタークーラ４２により冷却される。他方
、Ｑ／Ｎ＜Ａならばステップ１０２に進み、それまでに
ウォーターポンプ５０が運転されていたか否かを判別し
、運転されていなければステラフ゛１０６でウォーター
ポンプの休止を続行する。運転されていたならばステッ
プ１０４に進んで、アイドル状態か否かを判別し、アイ
ドルになって初めてステップ１０６でウォーターポンプ
５０の作動を停止する。この様にしたのは、ウォーター
ポンプが運転されていた場合には一度アイドル状態に戻
るまではウォーターポンプ５０を休止させないためであ
り、ウォーターポンプの０Ｎ１０ＦＦが頻繁に繰り返さ
れるのを防止するためである。アイドル状態に戻り、ウ
ォーターポンプ５０が停止されると、第１インタークー
ラ４２への冷却液の循環が停止せられ、第１インターク
ーラによる吸気冷却は停止する。この様にして、本発明
の吸気冷却装置では、機関負荷が設定値以上の時は水冷
式の第１インタークーラ４２により吸気冷却が行われる
。

次にステップ１１０において、エアコンスイッチ７６が
ＯＮ”状態にあるか否かを判定する。工アコンスイソチ
７６がＯＦＦ”の場合には第４図のフローチャートの処
理を実行する。エアコンスイッチ７６が“ＯＮ”であり
、車室冷房運転が選択されている場合には、第５図のフ
ローチャートに進む。

第４図のフローチャートは車室冷房が行われていない場
合の第２インタークーラ４４による吸気冷却の態様を示
す。まず、ステップ１１２では機関運転条件が急加速状
態であるか否かを判定する。

これはスロットル開度センサ２６からの信号に基いて行
うことができ、単位時間当りのスロットル開度変化量が
設定値（例えば、２０°／秒）より大きければ急加速状
態と判定する。急加速状態であれば、ステップ１２２で
電磁クラッチ７４を“ＯＮ”にした後、ステップ１２４
で第２電磁弁８０を開き、ステップ１２６で第１電磁弁
６４を閉じる。これにより、冷媒コンプレッサ５８が運
転され、冷媒は吸気通路に設けた第２インタークーラ４
４に循環せられるので吸気が冷却される。他方、急加速
状態でなければ、ステップ１１４に進み、それまで電磁
クラッチ７４が“ＯＮ”であったか否かを判別する。“
ＯＮ″の場合にはステップ１１６で５秒経過したか否か
を判別し、５秒経過前は未だ加速状態であるとみなして
ステップ１２２に進んで第２インタークーラによる吸気
冷却を継続する。５秒経過したならばステップ１１８で
電磁クラッチ７４を“叶Ｆ”にしてコンプレッサ５８を
停止させると共に、ステップ１２０で第２電磁弁８０を
閉じる。

この様にして、車室冷房装置の休止中には、機関の急加
速時に５秒間以上にわたって第２インタークーラ４４に
よる吸気冷却が行われる。

第４図のフローチャートは車室冷房が行われている場合
の第２インタークーラ４４による吸気制御を示す。エア
コンスイッチ７６カ＜”ＯＮ”であるため、ステップ１
２８では電磁クラッチ７４を“ＯＮ”状態に維持してコ
ンプレフサ５８を作動させておく。ステップ１３０で急
加速状態か否かを判定し、急加速状態であれば吸気冷却
を行うためステップ１４０で第２電磁弁８０を開き、ス
テップ１４２で第１電磁弁６４を閉じる。これにより、
第２インタークーラ４４に冷媒が送られて第２インター
クーラ４４により吸気冷却が行われる。他方、急加速状
態でなければ、ステップ１３２で第１電磁弁６４が閉じ
ているか否かを判断し、閉じている場合にはステップ１
３４で５秒経過したか否かを判別する。、５秒経過前は
まだ加速中であるとみなしてステップ１４０　、１４２
に進んで第２インタークーラ４４による吸気冷却を続行
する。第１ｔ磁弁６４が閉じている場合および５秒経過
後はステップ１３６で第１電磁弁６４を開くと共にステ
ップ１３８で第２電磁弁８０を閉じ、車室冷房のみを行
う。この様に、車室冷房中は、機関の急加速時のみに５
秒間以上にわたった第２インタークーラ４４により吸気
が冷却される。

〔発明の効果〕

以上の様に、本発明の吸気冷却装置では、水冷式の第１
インタークーラ４２は機関高負荷時に作動せられ、冷媒
冷却式の第２インタークーラ４４は加速時の一定期間の
みに運転される。従って、冷媒コンプレッサの容量を増
加させなくても、効率的な吸気冷却を行うことができ、
しかも、車室冷房時には車室冷房装置の冷房効果の低下
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の吸気冷却装置の模式図、第２図は制御
回路のブロック図、第３図から第５図は制御回路の動作
を示すフローチャートである。 １４・・・吸気通路、　　　２０・・・過給機、２４・
・・制御回路、 ４２・・・水冷式第１インタークーラ、４４・・・第２
インタークーラ、 ４６・・・冷却液循環手段、 ５０・・・ウォーターポンプ、 ５２・・・ラジェータ、　　　５４・・・冷凍回路、５
８・・・コンプレッサ、　　６４・・・第１電磁弁、７
４・・・コンプレッサ用電磁クラッチ、８０・・・第２
電磁弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車室冷房装置の冷凍回路（５４）に配置された冷媒
   コンプレッサ（５８）を電磁クラッチ（７４）を介して
   駆動する出力部（２８）を備え、吸気系に過給機（２０
   ）を備えた内燃機関において、 （イ）吸気を冷却するべく過給機（２０）の下流におい
   て吸気系（１４）に設置された水冷式の第１のインター
   クーラ（４２）と、 （ロ）冷却された冷却液を前記第１インタークーラに循
   環させる冷却液循環手段（４６）と、（ハ）過給機の下
   流において第１インタークーラと直列に吸気系に設置さ
   れ冷媒により吸気を冷却する第２のインタークーラ（４
   ４）と、 （ニ）前記冷凍回路（５４）内を流れる冷却された冷媒
   を該冷凍回路から分岐させて前記第２インタークーラ（
   ４４）に循環させる分岐回路（７８）と、（ホ）前記分
   岐回路を開閉する電磁式遮断弁（８０）と、 （ヘ）前記電磁クラッチと冷却液循環手段と電磁式遮断
   弁とを制御する制御回路であって、機関負荷が設定値以
   上の時に前記冷却液循環手段を作動させ、機関加速時の
   所定期間のみに第２インタークーラに冷媒を循環させる
   べく電磁クラッチおよび電磁式遮断弁を作動させる制御
   回路（２４）、とを備えて成る吸気冷却装置。