JPS62279228A - 内燃機関の吸入空気冷却装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は過給機を備えた空調器付き車両用内燃機関に
おける吸入空気冷却装置に関する。

〔従来の技術〕

過給機を備えた内燃機関では過給による断熱圧縮で高ま
った空気の温度を下げ出力を上げるために吸入空気冷却
装置（所謂インクターラ）を設置するごとが行われる。

水冷式のインクターラのものは外気温が高い夏季に十分
な効果が得られない。

又、エンジン室内の熱で冷却媒体である水の温度を十分
低下できず、高過給時に・はまだエンジンの性能を十分
に発揮させるには至らない。更には外気温やエンジン室
内の熱の変動によりインクターラの冷却能力も変動する
ため安定したエンジン性能を引き出せていない。

この問題点を解決するため、特公昭６０−３５５３０号
公報では車室冷房用空調器から分岐し、かつこの空調器
とは独立に作動するサージタンク冷却装置を吸気管に取
付たものが提案されている。即ら、過給機からの空気を
空調器から分岐する低温の冷却媒体によって強力に冷却
しようとするものである。そして、吸入空気の温度を検
知して、これが所定値を超えたときにサージタンク冷却
装置を作動させる制御回路を備えている。その他、関連
する従来技術として、実開昭５９−９１４２１等がある
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術では車室冷房用空調器の冷却媒体の通路を単に
吸気管に接続し、吸入空気との熱交換を行わせるという
思想のものである。従って、車室内の冷房と、吸入空気
の冷却との双方を十分に行わせるには冷却装置の冷却能
力を高くしなければならない。即ち、従来のものでは、
車室冷房要求の最大と吸入空気冷却要求の最大との和と
しての冷却能力を持つ必要があるのである。

この発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解決し、
冷却装置の容量を押さえたにも係わらず十分な冷却を行
うことができるようにすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によれば、吸気管に過給機を設置し、過給機の
下流に水冷式の吸入空気冷却装置を配置した空調器付き
車両用内燃機関において、吸入空気冷却装置用冷却媒体
の循環通路の途中に独立の貯留タンクを設置し、該貯留
タンク内に、車両の空調器用冷却媒体通路を熱交換可能
に配置し、吸入空気冷却装置内の冷却媒体の温度を検知
する１手段と、その温度に応じて貯留タンクへの空調器
用冷却媒体の導入及び空調器と水循環器を制御する手段
とを具備したことを特徴とする内燃機関の吸入空気冷却
装置が堤供される。

〔実施例〕

第１図において、１はピストン、２は燃焼室、３は吸気
弁、３′は排気弁、４は吸気管、５はスロットル弁、６
はエアーフローメータである。７は機械式過給機であり
、スロットル弁５の下流に設置される。機械式過給機７
は例えばルーツポンプとして構成され、複数のロータ７
ａがハウジングに対して微小間隙を維持しながら回転す
ることにより吸入空気の圧縮を行うことにより過給が行
われる。ロータ７ａの一方の回転軸８にクラッチ付きプ
ーリ１０が設置され、このプーリ１０はベルト１２によ
ってクランク軸１４上のプーリ１６に連結される。プー
リ１０のクラッチ部の係合する高回転高負荷時にクラン
ク軸１４の回転がブーＵ　１６、ベルト１２、ブーＩＪ
　１０を介してロータ７ａに伝達され過給が行われる。

過給機７を迂回するようにバイパス通路１８が吸気管４
に連結される。バイパス通路通路１８にバイパス制御弁
２０が設置される。このバイパス制御弁２０は負圧アク
チュエータ２２によって駆動される。即ち、負圧アクチ
ュエータ２２は過給機７の下流の圧力取出ボート２４に
連結され、吸気管圧力に応じたバイパス制御弁２０の駆
動を行う。即ち、低負荷時はボート２４の圧力が低いた
め、アクチュエータ２０は負圧作用によってバイパス制
御弁２０を開弁じ、吸入空気の一部はバイパス通路１８
に分岐され、過給機７による過給効果は弱められ。一方
、高負荷時はボート２４の圧力は高くなるのでアクチュ
エータ２２はバイパス制御弁２０を閉弁し、吸入空気が
全量過給機７を介して燃焼室２に供給され、過給機７は
その全能力を発揮することになる。

３０は水冷式の吸入空気冷却装置（以下インククーラ）
である。インタクーラ３０は過給機７の下流で、吸気管
４へのバイパス通路１８の下流端の接続個所の上流に設
置される。インククーラ３０は吸気管中に位置し、吸入
空気と接触することにより熱交換を行う熱交換部３１を
備える。熱交換部３１は、冷却水通路３２を介して冷却
水貯留タンク３３に連結され、インククーラ３０用の冷
却水の循環系が構成される。冷却水通路３２に循環ポン
プ３４が設置される。後述のように貯留タンク３３に溜
められた冷却水は空調器の冷却媒体によって冷却される
。インククーラ３０の外壁は断熱材によって保温するの
が好ましい。これは、エンジンの輻射熱により温められ
たエンジン室内の空気の熱を吸収しに＜＜シ、水温の上
昇防止を図るためである。

バイパス通路１８はインククーラ３０の下流で吸気管４
に接続される。そのため、過給の必要のない部分負荷域
でインタクーラ３０を通過する空気量が減少するため、
インタクーラ３０の水温上昇の防止を図ることができる
。

空調器用コンプレッサは符号４４で示され、ヘルド４６
によってクランク軸１４にに連結され、回転駆動力を受
けるようになっている。空調器コンプレッサ４４は、コ
ンデンサ４８、レシーバ５０、膨張弁５２及びエバポレ
ータ５４に空調器冷却媒体通路５６を介して順次連結さ
れ、空調器の冷却媒体用の循環系が構成される。図中、
空調器における冷却媒体の流れ方向を矢印をもって示す
。

インタクーラ用冷却水の貯留タンク３３内にエバポレー
タとして機能する熱交換部３０ａが空調器用エバポレー
タ５４と並列に配置される。即ち、熱交換部３３ａは一
端が膨張弁５８及び接合用７字管６０を介してレシーバ
５０の下流の空調器用冷却媒体通路５６の下流に接続さ
れ、他端はＴ字管６２を介して車室用エバポレータ５４
の下流に接続される。空調器用冷却媒体の流通を選択的
に遮断する開閉弁である第１の電磁弁６４、及び第２の
電磁弁６６が夫々車室用循環系を構成する通路５６と、
貯留タンク用循環系を構成する通路５７に設置される。

制御回路７０は過給機や空調器、この発明の加速時イン
クターラ冷却装置、更には内燃機関の種々の運転制御を
行うもので、マイクロコンピュータシステムとして構成
することができる。即ち、制御回路７０は、中央処理装
置（ＣＰＵ）７０ａとメモリ７０ｂと、人力ポードア０
ｃと、出力ポードア０ｄと、これらを接続するバス７０
ｅとより構成される。入力ポードア０ｃにはこの発明の
制御実行のため、種々のセンサが接続され、夫々の検知
信号が人力される。エアーフローメータ６からは吸入空
気量信号が入る。スロットルセンサ７４からはスロット
ル弁５の開度に応じた信号が入る。スロットルセンサ７
４としては、例えば、周知のスロットル弁軸とともに動
く回転ブラシを具備したものが採用できる。このタイプ
のスロットルセンサ７４はスロットル弁の開度に応じた
パルス信号が得られるディジタル型のものである。

７６は空調器作動スイッチで、通常は運転席に設置され
、車室の冷房を行うときに１作されるものである。イン
ククーラ３０用の冷却水の温度を知るため温度センサ７
７が貯留タンク３０に設置される。更に、エンジンの冷
却水の温度を検知するための水温センサ７９がエンジン
本体のウォータジャケットに設置される。

出力ポードア０ｄは、プーリ１０における過給機制御用
フランチ部、空調器コンプレフサ４４用クラッチ部４４
、インクターラ冷却水循環ポンプ３４、及び第１電磁弁
６４、第２電磁弁６６に接続される。そして、メモリ７
０ｂに格納されたプログラムに従ってこれらのＩｌｆ？
Ｉが実行される。そのうち過給機７の作動及び運転者が
操作する空調器スイッチのＯＮ、ＯＦＦによる空調器用
コンプレッサ４４の作動自体はこの発明と直接関係しな
いので詳細な説明はしない。以下この発明に直接関係す
る制御回路の作動を第２図のフローチャートを参照しな
がら説明する。

第２図のルーチンは、所定時間間隔で実行される時間割
り込みルーチンとして構成することができる。ステップ
８０では空調器操作スイッチ７６がＯＮされているか否
か判別される。車室内冷房がされていないときはスイッ
チ７６はＯＦＦであるため、ステップ８２に流れ、第１
の電磁弁６４が閉鎖される。そのため、車室用冷却媒体
循環通路５６における冷却媒体の流れは起こらない。ス
テップ８４では温度センサ７７によって検知されるイン
タクーラ用の冷却水の温度Ｔが所定値Ｔ１以上か否か判
別される。Ｔ≧Ｔ、のとき（第３図の状態■）はステッ
プ８６に進み、コンプレッサ４４の作動クラッチ（図示
せず）が係合される。

ステップ８８では第２の電磁弁６６が開放される。

そのため、コンプレッサ４４よりコンデンサ４８、レシ
ーバ５０、膨張弁５８、エバポレータ部３３ａを介して
コンプレッサ４４への冷却媒体の循環系が構成される。

そのため、貯留タンク３３内のインタクーラ用冷却水の
冷却が行われる。ステップ９０ではウォータポンプ３４
の作動が行われる。

ステップ９２では急加速か否か判別される。この判別は
、例えば、スロットルセンサ７４からのパルス信号の間
隔を検出し、この時間間隔が所定値以下のときは急加速
と判別することができる。急加速と判定すれば、ステッ
プ９３に進み、水温センサ７９により検出されるエンジ
ン冷却水温が所定値Ｔ０より大きいか否か判別される。

ステップ９３でＮｏのときはステップ９４に進み空調器
コンプレッサ４４の作動を停止する。その結果、コンプ
レッサ４４の負荷がエンジンにかからな（なるため、エ
ンジンの負荷は空調器の負荷分だけ軽（なり加速性を向
上することができる。

ステップ９３の判断はエンジンの熱負荷が大きいか否か
みている。即ち、過給機７をあまり作動させない運転域
ではエンジン冷却水温の上昇があまりないのでステップ
９３ではＮＯと判定され、空調器コンプレッサ４４は停
止される。一方、過給機７が＠緊に作動されるようなエ
ンジン熱負荷の高いときはエンジン冷却水温が所定値Ｔ
０より高く、このときはステップ９４が迂回され、ステ
ップ９８に進み、コンプレッサ４４は作動が維持される
。これにより、タンク３３への空調器冷媒の供給が維持
されるのでインタクーラ冷却水の冷却を促進することが
できる。この場合、電磁弁６４．６６の制御を併用する
ごとにより車室の冷房の併用、又は冷房の停止を行わせ
ることができる。尚、ステップ９３でエンジン冷却水温
を検知する代わりに空調器冷却媒体温度や、吸入空気温
度を検知することができる。

急加速でない場合はステップ９２よりステップ９６に流
れ、急加速後期定時間、例えば５秒経過したか否か判別
される。５秒経過と判別すれば、ステップ９８に進み、
空調器コンプレッサ４４のクラッチに保合信号が送られ
、コンプレ・ノサ４４は再び駆動される。

水温が所定値Ｔ１未満のときはステップ８４よリステッ
プ１００に進み、水温Ｔが所定値Ｔ２（＜’ｒ＋　）以
下となったか否か判別する。′ｒ２＜Ｔ＜ＴＩ　のとき
（第３図の状態■）はステップ１００よりステップ９０
に進み、’ｒｚＴ＋のときと同じ作動となる。即ち、空
調器の冷却媒体はその一部が貯留タンク３３を循環され
、一方循環ボンプ３４の作動、第２電磁弁６６の開放に
よってインククーラ３０の冷却水は貯留タンク３３内で
エバポレータ部３３ａによって冷却される。また急加速
時のコンプレッサ４４の停止も行われる。

水温がＴ２以下となるとく第３図の状態■）、ステップ
１００よりステップ１０２に進み空調器コンプレッサ４
４は停止される。ステップ１０４で第２電磁弁６６が閉
鎖される。そして、ステップ１０６でウォータポンプ３
４の作動が停止される。即ちＴ≦Ｔ２のときは貯留タン
ク３３への空調器冷却媒体の導入が停止されると同時に
、インタクーラ３０での冷却水のＮＮが停止される。

水温がＴ２を超えたがＴ、まで回復しないとき（第３図
の状態■）はステップ１００よりステップ９０に進むた
め、ウォータポンプ３４の作動は行われるが、空調器コ
ンプレッサ４４は停止、第２電磁弁６６は閉状態を維持
し、空調器冷却媒体の貯留タンク３３への循環は行われ
ない。これによって、空調器コンプレッサ４４、第２電
磁弁５８はヒステリシス的な作動を行うことになる。

再び水温がＴ、を超えるとステップ８４．１００゜９０
と流れるため、空調器コンプレッサ４４作動、第２電磁
弁６６が開放となり、ウォータポンプ３４は駆動される
（第３図の状態■）。これは、Ｔ≦Ｔ２となる迄引き続
き、そのときステップ１００．１０２と進むため、空調
器コンプレッサ４４の停止、第１電磁弁６６は閉鎖、ウ
ォータポンプは停止となる（第３図の状態■）。

空調器作動時にはスイッチ７６がＯＮであり、ステップ
８９よりステップ１０８に進み、第１電磁弁６４が開放
される。そのため、コンプレッサ４４からの冷却媒体は
車室冷房用エバポレータ５４に行くことができる。イン
ククーラの作動制御のためのステップ１１０以下の処理
は空調器停止時の作動と殆ど共通している。但し、水温
Ｔ２以下のときはステップ１１２よりステップ１０４に
進み、ステップ１０２を迂回するので空調器コンプレッ
サ４４は作動状態に維持される。

〔効　果〕

この発明によれば、水冷インタクーラ内の冷却水の温度
状態に応じて、空調器作動及びその冷却媒体の循環を制
御しているため、外気温度や、エンジン室温度等の熱の
影響を受は難く安定した冷却を行うことができる。

またインタクーラの冷却水の温度状態によって空調器の
ＯＮ、ＯＦＦを制御しているため、過負荷となることが
なく、空調器の負荷増加分を最小限とすることができる
。

加速以外の運転時には吸入空気は殆どがバイパス通路１
８を通過し、インククーラ３０を通過しないので、この
運転時に貯留タンクに冷たい水を溜め、これを加速時の
冷却に役立てることができる。即ち、冷却のためのエン
ジン負荷増加を軽減することができる。そして、タンク
を備えているため、瞬間的な加速に対しては冷却水温の
上昇がなく、十分な冷却が行われる。

亦、貯留タンクを独立設置しているので、エンジン室の
任意の個所に設置でき、例えば、エンジンから離れた熱
の影響の少ない個所に設置可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の構成図。 第２図は第２図の制御回路の作動を説明するフローチャ
ート図。 第３図はこの発明におけるインタクーラ冷却水の変化を
説明するタイミング図。 ４・・・吸気管 ７・・・機械式過給機 １０・・・クラッチ付きプーリ １８・・・バイパス通路 ２０・・・バイパス制御弁 ３０・・・インククーラ ３３・・・貯留タンク ３４・・・ウォータポンプ ４４・・・空調器コンプレッサ ６４．６６・・・電磁弁 ７０・・・制御回路 ７６・・・空調器スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気管に過給機を設置し、過給機の下流に水冷式の吸入
   空気冷却装置を配置した空調器付き車両用内燃機関にお
   いて、吸入空気冷却装置用冷却媒体の循環通路の途中に
   独立の貯留タンクを設置し、該貯留タンク内に、車両の
   空調器用冷却媒体通路を熱交換可能に配置し、吸入空気
   冷却装置内の冷却媒体の温度を検知する手段と、その温
   度に応じて貯留タンクへの空調器用冷却媒体の導入及び
   空調器と水循環器を制御する手段とを具備したことを特
   徴とする内燃機関の吸入空気冷却装置。