JPS63255516A - 自動車用エンジンの吸気冷却装置 - Google Patents

自動車用エンジンの吸気冷却装置

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JPS63255516A
JPS63255516A JP9019887A JP9019887A JPS63255516A JP S63255516 A JPS63255516 A JP S63255516A JP 9019887 A JP9019887 A JP 9019887A JP 9019887 A JP9019887 A JP 9019887A JP S63255516 A JPS63255516 A JP S63255516A
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intercooler
air
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Tsunehiro Kawakita
川喜田 恒洋
Yoshi Sakagawa
佳 酒川
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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、自動車用空調装置の冷凍サイクルを利用して
蓄冷した冷熱でエンジン吸気を冷却することにより、エ
ンジン出力の増大を図った自動車用エンジンの吸気冷却
装置に関する。
〔従来の技術〕
近年、車両の出力を向上させるために、エンジンの給排
系にターボチャージャ(排気タービン過給機)を搭載し
たものが知られている。
また、この種の車両では、ターボチャージャのコンプレ
ッサからの高温の圧縮空気を冷却して、エンジンの燃焼
室への給気温度を下げ、これにより燃焼効率を上げるた
めに、ターボチャージャと吸気マニホールドとの間にイ
ンタークーラを設けたものが知られている。
ところで、従来のターボチャージャを搭載した車両にお
いては、エンジンの吸気冷却は、空冷式に頼っていたが
、ある一定限度までしか冷却効率を上げることができな
かった。
そこで、例えば、特開昭61−37523号公報に開示
されるように、車両に装置されている空調装置の冷凍サ
イクルを利用して吸気冷却を行なうことが考えられてい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このような従来の方法では、単に冷凍サ
イクルの冷気をインタークーラに導くだけであったため
、充分に吸気を冷却することができず、特に、車両の急
加速時において出力増大が不十分になるという欠点があ
った。
〔発明の目的〕
本発明は、かかる欠点を解消すべくなされたもので、車
両の急加速時においても充分に出力の増大を図ることが
できるとともに、冷凍サイクルの冷気をインタークーラ
に導く時に生ずる種々の問題を一挙に解決した自動車用
エンジンの吸気冷却装置を提供することを目的とする。
c問題点を解決するための手段〕 本発明に係わる自動車用エンジンの吸気冷却装置は、電
磁クラッチを介してエンジンにより駆動される圧縮機か
らの高温冷媒をコンデンサにより液冷媒とし、エバポレ
ータにより前記液冷媒を蒸発させ、車室内の冷房空気を
冷却する空調用冷却系と、前記コンデンサの液冷媒を導
入し、蓄冷材を冷却する蓄冷式インタークーラを備えた
蓄冷系と、ターボチャージャで圧縮された高温の圧縮空
気を冷却し、この圧縮空気を直接エンジンに導くととも
に、吸気切換弁の切り換えにより前記蓄冷材と熱交換し
た圧縮空気をエンジンに導く吸気用冷却系と、前記エバ
ポレータおよび蓄冷式インタークーラの入口側にそれぞ
れ配置される電磁弁と、前記エンジンの出力増大信号、
前記電磁クラッチのON/OFF(8号、エアコンスイ
ッチのON/OFF信号、前記エバポレータの配管温度
信号。
前記蓄冷材の温度信号および車室内の温度信号を入力し
、前記電磁弁および吸気切換弁の開閉を行なうコントロ
ーラとを有するものである。
〔発明の作用〕 本発明の自動車用エンジンの吸気冷却装置においては、
コントローラに、エンジンの出力増大信号、電磁クラッ
チのON10 F F信号、エアコンスイッチのON/
OFF信号、エバポレータの配管温度信号、蓄冷材の温
度信号および車室内の温度信号が入力され、コントロー
ラは、これ等の信号に基づいて電磁弁および吸気切換弁
の開閉を行なう。
すなわち、本発明では、コントローラは、エンジンの出
力増大信号が人力された時に電磁クラ・7チをOFFと
し、吸気切換弁を蓄冷式インタークーラ側に切り換える
ことにより、エンジンの負担を軽減しながら吸気の冷却
を行なう。
また、コントローラは、蓄冷材の温度が設定値より小さ
い時に、蓄冷式インタークーラの入口側の電磁弁を閉と
し、蓄冷式インタークーラの凍結を防止する。
なお、ここで蓄冷材温度の代わりに、インタークーラ内
の冷媒配管温度を用いても良いことは勿論である。
さらに、コントローラは、蓄冷材の温度が設定値より大
きい時に、電磁クラッチをONにするとともに、この状
態で、エアコンスイッチがONとされ、エバポレータの
配管温度が設定値より小さい時に、エバポレータの入口
側の電磁弁を閉とし、エバポレータの凍結を防止する。
また、コントローラは、蓄冷材の温度が設定値より大き
い時に、電磁クラッチをONとするとともに、この状態
で、エアコンスイッチがONとされ、エバポレータの配
管温度が設定、値より大きく、かつ、車室内の温度が設
定値より大きい時に、エバポレータの入口側の電磁弁を
開とし、蓄冷式インタークーラの入口側の電磁弁を閉と
することによりクールダウンに対処する。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細を図面に示す一実施例について説明
する。
第1図は、本発明の自動車用エンジンの吸気冷却装置の
一実施例を示すもので、この自動車用エンジンの吸気冷
却装置は、空調用冷却系1).蓄冷系13および吸気用
冷却系15とから主体部分が構成されている。
図において符号17は、空調用冷却系1)に配置される
圧縮機を示している。19は圧縮されて外気温度より2
0〜30度高くなった冷媒(例えば、無害で化学的に安
定し、かつ物理的に冷房に適した特性を持つジクロルジ
フルオルメタン等)の熱を放熱し、高温、高圧の液冷媒
とするコンデンサ、21は冷媒を蒸発させて低熱源を得
、冷房空気を冷却させるためのエバポレータ(空調用熱
交換器)、23は高温、高圧の冷媒を蓄えるレジーバ(
受液器)である。
空調用冷却系1)から分岐して、コンデンサー9からの
液冷媒を導入し、蓄冷材25を冷却する蓄冷式インター
クーラ27を備えた蓄冷系13が配置されている。
符号15は、吸気用冷却系を示しており、この吸気用冷
却系15は、ターボチャージャ29で圧縮された高温の
圧縮空気を冷却し、この圧縮空気を直接エンジン31に
導く第1吸気冷却系33と、吸気切換弁35の切り換え
により、蓄冷材25と熱交換した圧縮空気をエンジン3
1に導く第2吸気冷却系37とから構成されている。
エバポレータ21および蓄冷式インタークーラ27の上
流には、電磁弁39および41が配置されている。
この電磁弁39および41ば、コントローラ43からの
信号により開閉し、空調用冷却系1)の冷媒をエバポレ
ータ21と蓄冷式インタークーラ27とに必要に応じて
適時に流す構造とされている。
コントローラ43には、入力信号として、アクセルペダ
ル45に連動するキックダウンスイッチ47からの信号
、エバポレータ21内の冷媒管温度T EAI蓄冷式イ
ンタークーラ27内の冷媒管温度TI:=、車室49内
の温度を示す車室温度TR。
およびエアコンスイッチ51のON/OFF信号が入力
される。
また、このコントローラ43からは、電磁弁39.41
の開閉信号の他に、吸気切換弁35の切り換え信号、圧
縮[17を回転停止させる電磁クラッチ53のON/O
FF信号、吸気用冷却系15に配置される補助用インタ
ークーラ55に装着されたモータファン57のON/O
FF信号が出力される。
なお、図において、符号59.61は、空調用冷却系1
)および蓄冷系13に配置される膨張弁を示している。
蓄冷系13に配置される蓄冷式インタークーラ27には
、蓄冷系13の配管と、吸気用冷却系15の第2吸気冷
却系37の配管とが挿通されており、これ等の配管は、
その一部を蓄冷材25中に埋没されている。
従って、空調用冷却系1)の配管により冷却された蓄冷
材25の冷熱は、吸気が第2吸気冷却系37を通る時に
放出され、これにより吸気が冷却される。
なお、蓄冷式インタークーラ27の外周には、蓄冷材2
5に蓄冷された冷熱が逃げないように、その外周に断熱
材63が巻かれている。
以上のように構成された自動車用エンジンの吸気冷却装
置では、車両の急加速時のように吸気のさらなる冷却が
必要な時には、ターボチャージャ29から補助インター
クーラ55を通った空気は、第2吸気冷却系37を通り
、蓄冷式インタークーラ27で冷却された後、エンジン
31に流入するように吸気切換弁35がコントローラ4
3により市II?卸される。
また、定常走行時等の蓄冷時には、ターボチャージャ2
9から補助インタークーラ55を通った空気は、第1吸
気冷却系33を通り、直接エンジン31に流入するよう
に吸気切換弁35がコントローラ43により制御される
さらに、車両の急加速時等の放冷時には、圧縮機17の
電磁クラッチ53がOFFとされ、圧縮機17の回転が
停止されエンジン31の負担が軽減される。
また、エバポレータ21の凍結を防止するために、エバ
ポレーク21内の冷媒管温度TEAがセンサにより検出
され、この冷媒管温度TEAは、コントローラにより設
定値TEA。と比較され、電磁クラッチ53のON/O
FFおよび電磁弁39,41の開閉が判断される。
これは、エバポレータ21が凍結した時には、エバポレ
ータ21の車室送風抵抗が大きくなり、車室送風機のモ
ータが焼き切れる虞があるからである。
さらに、蓄冷式インタークーラ27の凍結を防止するた
めに、蓄冷式インタークーラ27内の蓄冷材25の温度
、この実施例では、冷媒管温度T4.がセンサにより検
出される。この冷媒管温度T1、は、コントローラによ
り設定値TEi。と比較され、電磁クラッチ53のON
/OFFおよび電磁弁39.41の開閉が判断される。
これは、蓄冷式インタークーラ27が凍結すると蓄冷式
インタークーラ27内の第2吸気冷却系37の抵抗が大
きくなり、エンジン31の出力が上がらなくなる虞かあ
るからである。
さらに、この実施例では、クールダウンか否かを判断す
るため、車室内温度TRがセンサにより検出され、この
車室内温度TRは、コントローラ43により設定値T 
K Oと比較される。
すなわち、−iに、蓄冷式インタークーラ27への蓄冷
時には、空調用冷却系1)から冷熱を蓄冷式インターク
ーラ27に与えるために、車室49内冷房能力が低下す
るが、炎天下における車両の長期放置後のクールダウン
等の急速冷房時にはこれは不利である。
そこで、コントローラ43は、エアコンスイッチ51が
入り、かつ、車室内温度TRが設定値TROより大きい
時にクールダウンであると判断し、電磁弁41を閉とす
る。
なお、これ以外の時には、通常蓄冷されるが、蓄冷と冷
房とを同時に行なう時には、電磁弁39゜41の開閉は
デユーティ制御とされ、主に、冷房を主体に、すなわち
、電磁弁39の開時間が閉時間に比較して長く取られ、
一方、電磁弁41の閉時間が開時間に比較して長く取ら
れる。
このように、デユーティ制御を行なうことで、冷房との
両用が可能となる。なお、この開閉の比率は、任意に設
定可能とすることで、蓄冷式インタークーラ27の性能
を重視するか、あるいは冷房を重視するかを、運転者の
好みに任せることができる。
また、この実施例では、放冷、蓄冷の判断は、アクセル
ペダル45と連動するキックダウンスイッチ47の○N
10 F Fに基づいて行なわれる。
以上述べた制御は、具体的には、第2図に示すようなフ
ローチャートで行なわれる。なお、この図において○で
囲まれる数字は、以下述べるステップを示す数字に対応
している。
第2図において、ステップ1では、初期設定がされ、ス
テップ2で、蓄冷式インタークーラ27に対する蓄冷、
放冷の判断としてキックダウンスイッチ47のON10
 F Fが判断される。
すなわち、キックダウンスイッチ47が入っている時に
は、アクセルペダル45がある程度以上踏み込まれてい
るので、蓄冷式インタークーラ27から放冷する必要が
ある。
従って、この場合には、以下述べるステップ3〜6に進
む。
なお、この時には、ステップ4に示すように、電磁クラ
ッチ53がOFFとされ、圧縮機17が回転していない
ので、空調用冷却系1)は作動していない。
従って、電磁弁39.41は開閉のどちらでも良いが一
応ステップ5の如く、電磁弁39が開とされ、電磁弁4
1が閉とされる。
Ill。
また、この時には、補助インタークーラ55のモータフ
ァン57がステップ6に示すようにONとされる。
さらに、この時には、補助インタークーラ55からの吸
気が第2吸気冷却系37を通過するように吸気切換弁3
5が切り換えられる。
次に、ステップ2において、キックダウンスイッチ47
がOFFの時には、アクセルペダル45があまり踏み込
まれていないので、蓄冷式インタークーラ27は、蓄冷
とされる。
この時には、吸気は、補助インタークーラ55により冷
却されるが、補助インタークーラ55用のモータファン
57を回転することで、冷却効果を増大することが可能
である。
しかしながら、放冷、蓄冷の両持にモータファン57を
回転することは、ハソテリが上がる虞がある。従って、
この実施例では、ステップ8のように、モータファン5
7がOFFとされる。
また、この時には、ステップ7に示すように、吸気切換
弁35は第1吸気冷却系33側に制御される。
次に、この実施例では、蓄冷式インタークーラ27の凍
結防止として、センサにより検出された冷媒管温度TE
iがコントローラ43内の設定値T1、。より大である
かどうかが判断される(ステップ9)。
ここで、冷媒管温度TEiが設定値TEi。より小さい
時には、蓄冷式インタークーラ27が凍結する虞がある
従って、この場合には、電磁弁41が閉とされ凍結が防
止される(ステップ10)。
なお、電磁弁39は、エアコン使用の場合も考慮して開
とされる(ステップ10)。
次に、エアコンが使用されているか否かがエアコンスイ
ッチ51のON/OFFにより判断される(ステップ1
))。
エアコンスイッチ51がONの場合にも、エバポレータ
21の凍結防止として冷媒管温度TEAを判断する必要
があり、冷媒管温度T):Aが設定値TEA6より大で
あるか否かが判断される(ステップ12)  。
冷媒管温度TEAが設定値TEA。より小の時には、凍
結防止のため、電磁クラッチ53がOFFとされる(ス
テップ13) −4、エアコンスイッチ51がOFFの時には、電磁ク
ラッチ53は、勿論OFFとされる(ステップ1).1
3)。
ステップ1).13における以外の場合には、電磁クラ
ッチ53は、ONとされる(ステップ14)。
次に、ステップ9において、冷媒管温度TEiが設定値
TE□。より大の時には、蓄冷式インタークーラ27は
、凍結の虞が無いので、電磁クラッチ53がONとされ
、空調用冷却系1)が作動される(ステップ15)。
次に、ステップ16において、エアコンスイッチ51が
ONとされていない場合には、蓄冷式インタークーラ2
7を蓄冷のみとするため、電磁弁39が閉、電磁弁41
が開とされる(ステップ17)。
また、エアコンスイッチ51が入っている時でも、冷媒
管温度TEAが設定値TEA6より小さい時(ステップ
18)には、凍結防止の観点から電磁弁39が閉とされ
、電磁弁41が開とされる(ステップ17)。
ステップ18において、エアコンスイッチ51が入り、
しかも、冷媒管温度TEAが設定値TEA。
より大の時、すなわち、エアコンが作動している時には
、クールダウンが考えられる。
クールダウンであるかどうかは、車室内温度T。
が設定値TROより小かどうかで判断される(ステップ
19)。
車室内温度TRが設定値T”+toより大きい時には、
クールダウンと判断し、電磁弁39が開、電磁弁41が
閉とされる(ステップ20)。
一方、車室内温度TRが設定(J T ROより小さい
時には、電磁弁39.’ 41を開閉する前述したデユ
ーティ制御によりエアコンの使用と併用して蓄冷が行な
われる(ステップ21)。
以上述べたようにして車両の走行状態等に対応した最適
な制御が行なわれる。
すなわち、この実施例の一白動車用エンジンの吸気冷却
装置では、空調用冷却系1)を利用して蓄冷式インター
クーラ27に蓄冷した冷熱でエンジン31の吸気を冷却
することによりエンジン31の急加速時に出力の増大を
充分に図ることが可能となる。
そして、この実施例では、蓄冷式インタークーラ27の
蓄冷熱量が限られるため、最も出力が必要な時にのみ放
冷し、それ以外の時には、蓄冷しておくことが可能とな
る。
すなわち、この実施例では、定常走行時等のエンジン3
1の出力の必要性が比較的小さい時に、蓄冷式インター
クーラ27に蓄冷しておき、急加速時等のようにエンジ
ン31の出力が必要とされる時に、蓄冷した冷熱をエン
ジン31の吸気に一時に放冷することが可能となる。
そして、本発明では、コントローラ43は、エンジン3
1の出力増大信号が入力された時に電磁クラッチ53を
OFFとし、吸気切換弁35を蓄↓ 9 塗代インタークーラ27側に切り換えるので、エンジン
31の負担を軽減しながら吸気の冷却を行なうことが可
能となる。
また、コントローラ43は、蓄冷材25の温度が設定値
より小さい時に、蓄冷式インタークーラ27の入口側の
電磁弁41を閉とするので、これにより、蓄冷式インタ
ークーラ27の凍結が有効に防止される。
さらに、コントローラ43は、蓄冷材25の温度が設定
値より大きい時に、電磁クラッチ53をONにするとと
もに、この状態で、エアコンスイッチ51がONとされ
、エバポレータ21の配管温度が設定値より小さい時に
、エバポレータ21の入口側の電磁弁39を閉とするの
で、エバポレータ39の凍結が有効に防止される。
また、コントローラ43は、蓄冷材25の温度が設定値
より大きい時に、電磁クラッチ53をONとするととも
に、この状態で、エアコンスイッチ51がONとされ、
エバポレータ21の配管温度が設定値より大きく、かつ
、車室49内の温度が設定値より大きい時に、エバポレ
ータ21の入口側の電磁弁39を開とし、蓄冷式インタ
ークーラ27の入口側の電磁弁41を閉とするので、こ
れによりクールダウンに有効に対処することができる。
また、定常走行時には、蓄冷式インタークーラ27は、
蓄冷のための放冷効果を発揮できなくなるが、この実施
例では、補助インタークーラ55を配置したので、定常
走行時にも、この補助インタークーラ55により充分な
吸気の冷却効率を得ることができる。
さらに、補助インタークーラ55にモータファン57を
配置し、このモータファン57を急加速時にのみ回転す
るようにしたので、急加速時におけるエンジン31の出
力を効率的に増加することができ、また、バッテリ上が
りを防止することができる。
なお、以上述べた実施例では、キックダウンスイッチ4
7の信号を急加速信号として用いた例について説明した
が、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、
例えば、キックダウンスイッチ47の信号の替わりに、
バキューム圧信号(過給圧信号)、スロットル開度信号
、燃料流量信号、エアフローメータ信号等の信号を用い
て制御できることは勿論である。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明の自動車用エンジンの吸気冷
却装置では、コントローラに、エンジンの出力増大信号
、電磁クラッチのON/OFF信号、エアコンスイッチ
のON/OFF信号、エバポレークの配管温度信号2蓄
冷材の温度信号および車室内の温度信号を入力し、これ
等の信号に基づいて電磁弁および吸気切換弁の開閉を行
なうようにしたので、車両の急加速時においても充分に
出力の増大を図ることができるとともに、冷凍サイクル
の冷気をインタークーラに導く時に生ずる種々の問題を
一挙に解決できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の自動車用エンジンの吸気冷却装置の一
実施例を示す配管系統図、第2図は第1図の自動車用エ
ンジンの吸気冷却装置を制御するコントローラのフロー
チャートである。 1)・・・空調用冷却系、13・・・蓄冷系、15・・
・吸気用冷却系、17・・・圧縮機、19・・・コンデ
ンサ、21・・・エバポレータ、25・・・蓄冷材、2
7・・・蓄冷式インタークーラ、29・・・ターボチャ
ージャ、35・・・吸気切換弁、39.41・・・電磁
弁、43・・・コントローラ、47・・・キックダウン
スイッチ、49・・・車室、51・・・エアコンスイッ
チ、53・・・電磁クラッチ。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電磁クラッチを介してエンジンにより駆動される
    圧縮機からの高温冷媒をコンデンサにより液冷媒とし、
    エバポレータにより前記液冷媒を蒸発させ、車室内の冷
    房空気を冷却する空調用冷却系と、前記コンデンサの液
    冷媒を導入し、蓄冷材を冷却する蓄冷式インタークーラ
    を備えた蓄冷系と、ターボチャージャで圧縮された高温
    の圧縮空気を冷却し、この圧縮空気を直接エンジンに導
    くとともに、吸気切換弁の切り換えにより前記蓄冷材と
    熱交換した圧縮空気をエンジンに導く吸気用冷却系と、
    前記エバポレータおよび蓄冷式インタークーラの入口側
    にそれぞれ配置される電磁弁と、前記エンジンの出力増
    大信号,前記電磁クラッチのON/OFF信号,エアコ
    ンスイッチのON/OFF信号,前記エバポレータの配
    管温度信号,前記蓄冷材の温度信号および車室内の温度
    信号を入力し、前記電磁弁および吸気切換弁の開閉を行
    なうコントローラとを有することを特徴とする自動車用
    エンジンの吸気冷却装置。
  2. (2)コントローラは、エンジンの出力増大信号が入力
    された時に電磁クラッチをOFFとし、吸気切換弁を蓄
    冷式インタークーラ側に切り換える特許請求の範囲第1
    項記載の自動車用エンジンの吸気冷却装置。
  3. (3)コントローラは、蓄冷材の温度が設定値より小さ
    い時に、蓄冷式インタークーラの入口側の電磁弁を閉と
    し、蓄冷式インタークーラの凍結を防止する特許請求の
    範囲第1項または第2項記載の自動車用エンジンの吸気
    冷却装置。
  4. (4)コントローラは、蓄冷材の温度が設定値より大き
    い時に、電磁クラッチをONにするとともに、この状態
    で、エアコンスイッチがONとされ、エバポレータの配
    管温度が設定値より小さい時に、エバポレータの入口側
    の電磁弁を閉とし、エバポレータの凍結を防止する特許
    請求の範囲第1項ないし第3項のいずれか1項記載の自
    動車用エンジンの吸気冷却装置。
  5. (5)コントローラは、蓄冷材の温度が設定値より大き
    い時に、電磁クラッチをONとするとともに、この状態
    で、エアコンスイッチがONとされ、エバポレータの配
    管温度が設定値より大きく、かつ、車室内の温度が設定
    値より大きい時に、エバポレータの入口側の電磁弁を開
    とし、蓄冷式インタークーラの入口側の電磁弁を閉とす
    る特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれか1項記
    載の自動車用エンジンの吸気冷却装置。
  6. (6)出力増大信号は、キックダウンスイッチからの信
    号である特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれか
    1項記載の自動車用エンジンの吸気冷却装置。
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Cited By (8)

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