JPS62271932A - 内燃機関用吸入空気冷却装置 - 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〕 この発明は空調器の冷却媒体を利用して吸入空気の冷却
を行う装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関において吸入空気を冷却することにより空気密
度を下げ、充填効率を増大し、出力増加が期待される。

吸入空気冷却装置として、通常運転時に熱交換部の蓄冷
を行い、加速時に放冷するものが、提案されている（特
開昭６０−４３１２３号参照）。

この従来技術では、吸入空気の冷却を行う熱交換部の周
囲に蓄冷層を形成し、通常の運転時に蓄冷を行い、必要
な運転時に放冷することにより吸入空気の冷却を図るも
のである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来方式では吸入空気冷却装置はエンジンの吸気管自体
に設置される。そのため吸入空気は常時吸入空気冷却装
置に接触する。そのため、必要でない運転時にも吸入空
気の冷却が行われることになり、蓄冷が十分に行われず
、冷却の必要となる加速時の冷却性が不十分となる問題
点がある。

そこで、本出願人はこの問題点を解決するため、蓄冷手
段を備えた吸入空気冷却装置を吸気管を迂回するバイパ
ス通路に設置し、通常時はバイパスを閉鎖して蓄冷を行
い、加速時にバイパスを開放して蓄冷された冷却装置に
より吸入空気の冷却を行う改良を提案している。

この発明の目的はかかる改良技術においてエンジン低温
条件における吸入空気の過冷却を防止することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によれば、空調器を備えた車両用内燃機関にお
いて、内燃機関の吸気管を迂回するバイパス通路を備え
、該バイパス通路に吸入空気冷却装置を配置し、該吸入
空気冷却装置は空調器冷媒循環通路からの冷却媒体が循
環する熱交換管と、該熱交換管の周囲に配置される蓄冷
手段とより成り、かつバイパス通路への吸入空気の迂回
を制御する弁手段と、吸入空気の冷却を必要とするエン
ジンの所定の運転時においてバイパス通路を開放するよ
うに弁手段を制御する第１の制御手段と、所定の温度条
件において弁手段を閉鎖状態に拘束する第２の制御手段
とを有したことを特徴とする内燃機関用吸入空気冷却装
置が提供される。

〔実施例〕

第１図において、内燃機関はエンジン本体１、サージタ
ンク２、吸気管３、スロットル弁４を備える。吸気管３
を迂回するバイパス通路５が設けられる。切替弁７は吸
入空気を矢印［のように吸気管３を通過させる位置と、
又はｇのようにバイパス通路５を通過させる位置との間
で切り替わるものである。切替弁７はスイングドア式で
、ダイヤフラムアクチュエータ８に連結される。ダイヤ
フラムアクチュエータ８は切替弁７に連結されＺダイヤ
フラム８ａと、ばね８ｂとより成る。

９はエンジン冷却水用のラジェータであり、エンジン１
との冷却水循環通路１０に接続される。

冷却水循環通路１０に周知のサーモスタット（感温弁）
１１が配置され、低温時に冷却水はバイパス通路１１ａ
に分岐される。

車室冷房用の空調器冷却システムはコンプレッサ１２と
、コンデンサ１４と、膨張弁１６と、エバポレータ１８
とより成り、これらの要素は冷媒循環配管２０によって
相互に連結される。コンプレッサ１２により圧縮された
冷媒はコンデンサ１４のところで凝縮液化され、膨張弁
１６で膨張され、エバポレータ１８で気化され、この気
化によって熱が奪われ、車室冷房が行われるのは周知の
通りである。

この発明によれば、バイパス通路５に吸入空気冷却装置
２２が配置され、この装置２２は切替弁７がバイパス通
路５を閉鎖位置する通常運転時に蓄冷を行い、切替弁７
が開放する加速等の吸入空気冷却の必要な運転時にバイ
パス通路５を通過する吸入空気の冷却を行うものである
。第２図に示すように吸入空気冷却装置はバイパス通路
５の一部を構成するケーシング２４と、ケーシング中に
蛇行配置される熱交換管としてのエバポレータ管２６と
、エバポレータ管２６の周囲に配置される蓄冷材保持体
２８と、蓄冷材保持体２８の周囲に形成されるフィン３
０とより構成される。蓄冷体保持体２８中には比熱の高
い材料である蓄冷材（例えば水）が充填されている。蓄
冷材はウィック３２に含浸させることができる。ケーシ
ング２４の周囲は断熱材３４により被覆される。エバポ
レータ管２６は冷媒入口部２６ａと出口部２６ｂとを形
成し、第１図に示すように、人口部２６ａは膨張弁３６
を介して、コンデンサ１４の下流の空調器冷媒配管に接
続され、出口部２６ｂはコンプレッサ１２の上流に接続
される。そのため、エバポレータ簀２６内での空調器冷
媒の分岐、循環が行われ、蓄冷材を保冷することができ
る。

エンジンの運転条件に応じた蓄冷、放冷制御を行うため
、ダイヤフラム８ａの下側の空間は負圧通路３７を介し
てサージタンク２の負圧取出ボート２ａに接続される。

チェック弁３８がその途中に設置され、かつチェック弁
３８を迂回するように感温開閉弁３９が負圧通路３７に
接続される。

感温開閉弁３９はエンジン１からラジェータ９へのエン
ジン冷却水配管１０上に設置され、それ自体は周知のも
のである。感温開閉弁３９はエンジン冷却水温度が小さ
い状態では閉鎖し、エンジン冷却水温度が高い状態では
開放する。

第１図において、４０は空調器コンプレフサ１２の制御
を行うための制御回路を示している。

制御回路４０は周知の空調器制御回路４１を備え、この
制御回路４１は空調器冷媒温度、圧力に応じてコンプレ
ッサ１２の作動信号を発生する。制御回路４１はＡＮＤ
ゲート４２の一方の入力に接続され、他方の入力にスイ
ッチ４３が設置され、このスイ゛ツチ４３は切替弁７の
位置センサ部４３ａを有しており、切替弁７がバイパス
５を開放するように位置したとき、即ち吸入空気の冷却
を行うときコンプレッサ１２を停止せしめるものである
。

ＡＮＤゲート４２の出力は空調器コンプレッサ１２の作
動ソレノイド１２ａの駆動用のトランジスタ５４に接続
される。

以上述べた実施例の作動を説明すると、エンジンが暖機
された状態では、エンジン冷却水配管１０中の冷却水の
温度は高いので、感温開閉弁３９は開放する。即ち、こ
の状態ではチェック弁３８は無いのと同じであり、サー
ジタンク２の負圧ボート２ａの負圧によってダイヤフラ
ムアクチュエータ８は切替弁７の制御を行う。スロット
ル弁４の開度の小さい低負荷時には負圧取出ポート２ａ
の負圧は強くなるので、ダイヤフラム８ａはばね８ａに
抗して下降され、切替弁７はバイパス通路５を閉鎖する
。そのため、吸入空気は矢印ｒのように吸気管３を介し
てエンジンに供給される。

一方、切替弁７がバイパス５を閉鎖した状態ではスイッ
チ４３はＯＦＦとなるので、空調器制御回路４１からの
空調器作動信号は、ＡＮＤゲート４２を介して空調器コ
ンプレッサ駆動トランジスタ５４に印加され、その信号
に応じてコンプレ・レサ１２は回転駆動される。そして
、コンプレッサ１２からの冷却媒体はコンデンサ１４で
凝縮され、その後一部が膨張弁３６に分岐され、ここで
膨張し、吸入空気冷却装置２２のエバポレータ管２６に
入り、ここで気化する。その際の気化によって熱が奪わ
れる。そして、部分負荷時には吸入空気力ハイハス通路
５内を通過しないので、熱交換は行われず、気化によっ
て奪われた熱はエバポレータ管２６の回りの、保持体２
８中の蓄冷材中に保持されることになる。

機関高負荷時にはボート２ａの負圧は弱まり、ダイヤフ
ラム８ａはばね８ｂによって上昇変位され、切替弁７は
バイパス通路５を開放せしめる。

そのため、吸入空気は矢印ｇのようにバイパス通路５に
導入される。切替弁７がバイパス開放位置をとることに
よってスイッチ４３はＯＮとなり、ゲート４２によって
トランジスタ５４はＯＦＦとなるので、コンプレッサ１
２は停止される。そのため、コンプレッサの分だけエン
ジン付加は軽くなるので良好な加速運転が行われる。そ
して、コンプレッサ１２を停止しても冷却装置２０に蓄
冷された液体（又は固体）からの熱伝導によって吸入空
気の冷却が効率的に行われる。加速の継続時間は短いの
で蓄冷材の蓄冷量は所期の冷却性能を得るのに不足する
ことはない。良好な冷却が行われる結果充填効率が上が
りエンジン出力を高めることができる。

機関の冷間時には感温開閉弁３９は閉鎖状態をとる。ス
ロットル弁４の開度が小さいときにサージタンク２の負
圧取出ポート２ａに発生する負圧はダイヤフラム８ａに
作用し、ダイヤフラムをばね８ｂに抗して下降変位させ
切替弁７はバイパス通路５を閉鎖付勢する。スロットル
弁４の開度が大きいときはポート２ａの負圧はダイヤフ
ラム８ａを下降させるには足りなくなるが、開閉弁３９
が閉鎖状態であることから、チェック弁３８の働きによ
ってダイヤフラム８ａは切替弁７をバイパス閉鎖状態に
保持する。そのため、吸入空気は負荷に関わらず矢印ｒ
のように吸気管３を介してエンジンに導入される。機関
低温時には吸入空気を冷却すると燃焼状態が悪化し、エ
ンジンの作動が不安定になる虞れがあるが、この発明の
ように冷間時に吸入空気が冷却装置２２に行かないよう
にすることで、このような虞れを解消することができる
。

第３図は以上述べた第１実施例の作動を説明するタイミ
ング図である。時刻ｔ１で加速したとすると、このとき
は水温（ロ）が低いので、切替弁弁７はバイパス通路５
を閉鎖し、吸入空気冷却を行わない。時刻ｔ２で再び加
速したとすると、このときは水温が高いので切替弁７は
バイパス通路５を開放し、吸入空気の冷却を行い、且つ
空調器コンプレッサ１２は加速の開停止される（ハ）。

第４図に示す第２実施例では温度条件として吸入空気温
度を検出し、吸入空気温度が低いときは負荷に関わらず
吸入空気を冷却装置２２に導かないようにするものであ
る。この実施例では吸入空気温度は吸入空気１品度セン
サ５７によって電気的に検知され、チェック弁３８を迂
回するように配置される開閉弁５８は電磁式であり、電
気回路によって駆動される。即ち、吸入空気温度センサ
５７は比較器６０に接続され、この比較器６０は吸入空
気温度が所定値Ｔ）ＩＷ。（例えばＯ’Ｃ）より高いと
きは“１”信号を出力し、吸入空気温度が所定値より低
いとき“０“信号を出力する。比較器６０は電磁開閉弁
５８のソレノイド５８ａの駆動トランジスタ６２に接続
される。他の構成は第１実施例と共通する。

この第２実施例の作動を説明すると、吸入空気温度が低
くない通常外気温度条件のときは比較器６０は“１′信
号を出力するためトランジスタ６２はＯＮとなり、開閉
弁５８は開放する。そのため、アクチュエータ８はポー
ト２ａの負圧、即ちエンジン負荷に応じて切替弁７の開
閉を実行する。即ち、低負荷時には切替弁７がバイパス
５を閉鎖し、その間に冷却装置２２に蓄冷が行われる。

高負荷時は切替弁７はバイパス５を開放するため、放冷
によって吸入空気冷却が行われ、同時に空調器コンプレ
ッサ１２が停止される。

吸入空気温度が低いときは比較器６０は“０”′信号を
発生し、トランジスタ６２はＯＦＦとなり、開閉弁５８
は閉鎖する。そのため、ダイヤフラム８ａに負圧が保持
され、切替弁７はバイパス５を閉鎖保持する。そのため
、負荷の如何に関わらず吸入空気は吸気管３を通過し、
冷却袋Ｗ２２による冷却は行われない。

第５図に示す第３実施例ではバイパス通路５の開閉を行
う切替弁が電磁弁７０として構成され、エンジン負荷条
件、回転数を検知するために電気手段が設けられ、かつ
エンジン冷却水温、吸入空気温度による第１図又は第４
図の実施例と同等な制御を電気的に行う手段をも具備し
ている。吸気管圧力センサ７６がサージタンク２に設置
され、比較器７８に接続される。比較器７８は吸気管負
圧が所定値Ｐ０より小さいとき（高負荷時“１”信号を
、所定値より低いとき（低負荷時）“０”信号を発生す
る。エンジン回転数センサ８０はエンジン回転数ＮＥに
応じた信号を発生し、比較器８２に接続される。比較器
８２はエンジン回転数が所定値ＮＥｏより大きいときに
“ｌ”信号を、所定値より小さいときに“０”信号を発
生する。比較器７８．８２はＡＮＤゲート８４に接続さ
れる。

エンジン冷却水温度センサ８６がサーモスタット１１の
上流のエンジン冷却水配管１０に配置される。水温セン
サ８６は比較器８８に接続され、比較器８８は水温が所
定値ＴＩＩＷＯより高いときに“１”の信号を、所定値
ＴＨＷ６より低いときに“０”の信号を発生する。吸入
空気温度センサ９０が吸気管に設置され、比較器９２に
接続され吸入空気温度が所定値ＴＡ、より大きいときは
比較器９２は“ｌ”の信号を、低いときは“０”の信号
を発生するようになっている。ＡＮＤゲート８４、比較
器８８．９２はＡＮＤゲート９４に接続され、その出力
は電磁切替弁７０のソレノイド７０ｂの作動用トランジ
スタ９６に接続される。また、ＡＮＤゲート９４の出力
は空調器コンプレッサ作動トランジスタ５４に接続され
るＡＮＤゲート４２′の反転入力に接続される。

第５図の実施例の作動を説明すると、冷却水温度及び吸
入空気温度が高い通常温度条件では比較器８８．９２か
ら“１”の信号が出ているので、ゲート８４から“０”
の信号が出る低回転、又は低負荷時にＡＮＤゲート９４
はＯＦＦとなり、トランジスタ９６はソレノイド７０ｂ
を消磁し、切替弁７０はバイパス通路５を閉鎖する。一
方、ＡＮＤゲート４２′の反転入力に“０”の信号が入
るので、空調器制御回路４１からの信号はトランジスタ
５４に送られ、空調器コンプレッサ１２力１区動される
。そのため、冷却装置２２の蓄冷が行われる。

冷却水温度及び吸入空気温度の高い通常温度条件におい
て高負荷、高回転時にはゲート９４は“１”の信号を出
すのでトランジスタ９６はソレノイド７０ｂを励磁し、
切替弁７０はバイパス５を開放し、吸入空気はバイパス
通路５に切り替えられ、放冷が行われ、吸入空気が冷却
される。また、ＡＮＤゲート４２′の反転入力に“１”
が入るので、トランジスタ５４はＯＦＦされ、コンプレ
ッサ１２が停止される。

冷却水温度、吸入空気温度の低い冷間時は比較器８８．
９２から“Ｏ”の信号が出るので、ゲート９４はトラン
ジスタ９６を０ＦＦＬ、切替弁７０はバイパス５を閉鎖
するように位置し、そのため負荷や回転数条件に関わら
ず吸入空気冷却装置２２に導入されない。これにより、
吸入空気の過冷却が防止される。

〔効　果〕

この発明によれば、吸気管を迂回するバイパス通路に冷
却装置を設け、通常運転時にバイパス通路を閉鎖し空調
器により蓄冷し、吸入空気の冷却の必要な運転時バイパ
ス通路を開放し、バイパス通路に吸入空気を通過させる
ことで蓄冷された冷却装置によって吸入空気の冷却を行
うものにおいて、低温時に負荷等の運転条件に関わらず
バイパスを閉鎖保持することにより吸入空気の過剰冷却
が防止される。そのため、エンジン性能の低下を防止す
ることができる。

低温時にも冷却装置は空調器冷媒によって蓄冷すること
ができるので、暖機された後に吸入空気冷却条件に入っ
た場合も直ぐに所期の冷却効果を得るたとができる。

また、低温時には吸入空気冷却装置の周囲のｌ＆度が低
いことや、空調器性能を良好に維持できる場合が多いこ
とにより、吸入空気冷却装置への蓄冷を効率的に行うこ
とができ、燃料消費率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の全体構成図。 第２図は冷却装置の拡大断面図。 第３図は第１図の実施例の作動タイミング図。 第４図、第５図は夫々第２、第３実施例を示す全体構成
図。 ３・・・吸気管 ５・・・バイパス通路 ８・・・アクチュエータ １２・・・コンプレッサ ２２・・・冷却装置 ２６・・・エバポレータ管 ２８・・・蓄冷材保持体 ３８・・・チェック弁 ３９・・・感温開閉弁 ４０・・・制御回路 ５７・・・吸入空気温度センサ ５８・・・電磁開閉弁 ７０・・・電磁切替弁 啼吸入空気 今冷媒 第２図 Ｉ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 空調器を備えた車両用内燃機関において、内燃機関の吸
   気管を迂回するバイパス通路を備え、該バイパス通路に
   吸入空気冷却装置を配置し、該吸入空気冷却装置は空調
   器冷媒循環通路からの冷却媒体が循環する熱交換管と、
   該熱交換管の周囲に配置される蓄冷手段とより成り、か
   つバイパス通路への吸入空気の迂回を制御する弁手段と
   、吸入空気の冷却を必要とするエンジンの所定の運転時
   においてバイパス通路を開放するように弁手段を制御す
   る第１の制御手段と、所定の温度条件において弁手段を
   閉鎖状態に拘束する第２の制御手段とを有したことを特
   徴とする内燃機関用吸入空気冷却装置。