CN106460639A - 进气冷却装置 - Google Patents

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Abstract

在本发明的进气冷却装置中，中冷器(15)的热交换芯部(151、152)具有进气下游侧芯部(151)及进气上游侧芯部(152)，该进气上游侧芯部(152)位于进气下游侧芯部(151)的进气流动的上游侧。进气下游侧芯部(151)相对于进气上游侧芯部(152)位于冷却用流体的上游侧。中冷器(15)具有反转部(15a)，该反转部(15a)使冷却用流体的流动方向在进气下游侧芯部(151)与进气上游侧芯部(152)之间反转。流量控制装置(30、41)向中冷器(15)间歇性地每次供给规定体积(Aw)的冷却用流体，规定体积(Aw)是基于进气下游侧芯部(151)的冷却用流体流路的容积(C1)而决定的值。由此，能够抑制从进气中产生冷凝水。

Description

进气冷却装置
关联申请的相互参照
本申请基于2014年6月16日提出申请的日本专利申请2014-123060号，其公开内容通过参照而援引于本申请。
技术领域
本发明涉及对发动机的进气进行冷却的进气冷却装置。
背景技术
近年来，通过采用进行涡轮增压的小排气量发动机来提高燃料经济性的增压小型车不断增加。在增压小型车中，优选将对增压气进行冷却的中冷器设为水冷式。这是因为在将中冷器设为水冷式的情况下，与将中冷器设为空冷式的情况相比，能够减少进气系统的容量，因此能够提高发动机响应。
以往，专利文献1记载了一种通过涡轮增压器用冷却系统供给的冷却水在水冷式中冷器中流动的结构。涡轮增压器用冷却系统是与发动机用冷却系统分开独立的水冷式的冷却系统。
在涡轮增压器用冷却系统中，水泵使冷却水循环，由此对水冷式中冷器供给冷却水。水泵的驱动控制基于与发动机转速、发动机水温、进气温等对应的发动机运转状态而进行。
在上述以往技术中，当通过水冷式中冷器将进气冷却至露点温度以下时，从进气中产生冷凝水，冷凝水与进气一起被吸入发动机。当被吸入发动机的冷凝水的量较多时，有可能发生发动机失火等，对发动机的工作产生不良影响，并且有时中冷器会腐蚀。
现有技术文献
专利文献1：日本特开平1-177414号公报
发明内容
本发明鉴于上述内容，其目的是抑制从进气中产生冷凝水。
根据本发明的一技术方案，进气冷却装置具有：泵，该泵吸入并排出冷却用流体；进气冷却用热交换器，该进气冷却用热交换器具有热交换芯部，该热交换芯部通过发动机的进气与冷却用流体的热交换而对进气进行冷却；散热器，该散热器通过冷却用流体与外气的热交换而对冷却用流体进行冷却；及流量控制装置，该流量控制装置对向进气冷却用热交换器供给的冷却用流体的流量进行控制。热交换芯部具有进气下游侧芯部及进气上游侧芯部，所述进气上游侧芯部位于进气下游侧芯部的进气的流向的上游侧。进气下游侧芯部与进气上游侧芯部分别在内部具有供冷却用流体流动的冷却用流体流路。进气下游侧芯部相对于进气上游侧芯部位于冷却用流体的流向的上游侧。进气冷却用热交换器具有反转部，所述反转部使冷却用流体的流动方向在进气下游侧芯部与进气上游侧芯部之间反转。流量控制装置向进气冷却用热交换器间歇性地每次供给规定体积的冷却用流体。规定体积是基于进气下游侧芯部的冷却用流体流路的容积而决定的值。
由此，能够抑制由于向进气冷却用热交换器供给的冷却用流体的累计流量与进气下游侧芯部的冷却用流体流路的容积相比过多而导致进气下游侧芯部过冷。另外，能够抑制由于向进气冷却用热交换器供给的冷却用流体的累计流量与进气下游侧芯部的冷却用流体流路的容积相比过少而导致进气下游侧芯部产生温度分布。因此，能够抑制从进气中产生冷凝水(参照后述的图8)。
具体而言，规定体积除以进气下游侧芯部的冷却用流体流路的容积而得到的百分比也可以是50％以上且150％以下。在该情况下，能够可靠地抑制从进气中产生冷凝水。
流量控制装置也可以当通过了进气冷却用热交换器的进气的温度超过阈值时，开始对进气冷却用热交换器供给冷却用流体。流量控制装置也可以当向进气冷却用热交换器供给的冷却用流体的累计流量达到规定体积时，停止对进气冷却用热交换器供给冷却用流体。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的进气冷却装置的示意图。
图2是表示第一实施方式的中冷器的示意图。
图3是表示第一实施方式的进气冷却装置的控制装置执行的控制处理的流程图。
图4是表示第一实施方式的进气冷却装置的控制结果的一例的图。
图5是表示第一实施方式的进气冷却装置的中冷器出口侧进气温度与冷却水流量的时间变化的曲线图。
图6是表示本发明的第一比较例的进气冷却装置的中冷器出口侧进气温度与冷却水流量的时间变化的曲线图。
图7是表示本发明的第二比较例的进气冷却装置的中冷器出口侧进气温度与冷却水流量的时间变化的曲线图。
图8是表示第一实施方式的进气冷却装置的累计流量与冷凝水产生量的关系的曲线图。
图9是表示本发明的第二实施方式的第一实施例的中冷器的示意图。
图10是表示本发明的第二实施方式的第二实施例的中冷器的示意图。
图11是表示本发明的第三实施方式的中冷器的示意图。
图12是表示本发明的第四实施方式的进气冷却装置的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的多个实施方式进行说明。在各实施方式中有时对与在之前的实施方式中进行了说明的项目对应的部分标注相同的参照符号并省略重复的说明。在各实施方式中在仅对结构的一部分进行说明的情况下，能够将在之前进行了说明了的其他实施方式适用于结构的其他部分。不仅能够对在各实施方式中明示的具体地能够进行组合的部分彼此进行组合，只要不特别妨碍组合，即使没明示也能够对实施方式彼此局部地进行组合。
(第一实施方式)
图1表示进气冷却装置10。进气冷却装置10配置于车辆的发动机室(未图示)，并具有冷却水回路11。冷却水回路11是供用于对发动机12的进气进行冷却的冷却水(冷却用流体)循环的回路。图1的粗实线箭头表示冷却水的流动。发动机12是产生车辆的行驶用动力的内燃机。
在本实施方式中，冷却水是聚乙二醇类的防冻液(LLC)。发动机12的吸入空气(进气)被增压器13增压。
增压器13是具有叶轮机13a和压缩机13b的涡轮增压器。叶轮机13a配置于供发动机12的排气流动的排气通路。压缩机13b配置于供发动机12的进气流动的进气通路。
图1的单点划线箭头表示发动机12的进气及排气的流动。叶轮机13a被发动机12的排气驱动。压缩机13b被连结为与叶轮机13a联动旋转。当叶轮机13a被发动机12的排气驱动时，压缩机13b被联动驱动而对进气进行加压。
在冷却水回路11依次配置泵14、中冷器15及散热器16。
泵14是吸入并排出冷却水的流体机械。泵14是被电动机驱动的电动泵。
中冷器15是使被增压器13压缩而成为高温的增压进气与冷却水进行热交换而对增压进气进行冷却的进气冷却用热交换器。为了尽量减小进气系统的容量，中冷器15与发动机12相邻配置。
中冷器15构成为箱管型的热交换器。中冷器15具有供冷却水流动的多根管和对多根管进行冷却水的分配及集合的箱。
中冷器15也可以构成为板层叠型的热交换器。板层叠型的热交换器是多个大致平板状的传热板隔开间隔地重合，而在传热板间形成有热交换流体的流路的热交换器。
在管的内部形成有供冷却水流动的冷却水流路(冷却用流体流路)。相邻的管彼此之间形成有供进气流动的进气流路。在管的内部流动的冷却水与在相邻的管彼此之间流动的进气进行热交换。
在相邻的管彼此之间配置有促进冷却水与进气之间的热交换的翅片。多根管及翅片构成使冷却水与进气进行热交换的热交换芯部。
散热器16是使冷却水回路11的冷却水与外气进行热交换而对冷却水进行冷却的冷却水冷却用热交换器。换言之，散热器16是使冷却水具有的热量向外气散热的散热器。散热器16通过外气鼓风机17而吹送外气。外气鼓风机17具有电动风扇。
发动机冷却回路20是供发动机冷却水循环的回路。图1的细实线箭头表示发动机冷却水的流动。发动机冷却回路20是与冷却水回路11分开独立的回路。在发动机12的内部形成有供发动机冷却水流动的冷却水流路。在本实施方式中，发动机冷却水是聚乙二醇类的防冻液(LLC)。
发动机冷却回路20具有发动机冷却用泵21及发动机冷却用散热器22。发动机冷却用泵21是吸入并排出发动机冷却水的流体机械。发动机冷却用泵21是被发动机12驱动而旋转的发动机驱动式泵。发动机冷却用泵21也可以是被电动机驱动的电动泵。
发动机冷却用散热器22是使发动机冷却水与外气进行热交换而对发动机冷却水进行冷却的热交换器。发动机冷却用散热器22通过外气鼓风机17而吹送外气。
散热器16、发动机冷却用散热器22及外气鼓风机17与电容器25一起配置于车辆最前部(未图示)。电容器25是使构成车辆用空调装置的制冷循环的高压侧制冷剂与外气进行热交换而对高压侧制冷剂进行冷却、凝结的热交换器。
控制装置30由包含CPU、ROM及RAM等的众所周知的微型计算机及其周边电路构成，基于存储于该ROM内的控制程序而进行各种运算、处理，对连接于其输出侧的各种控制对象设备的工作进行控制。图1的虚线箭头表示各种信号对于控制装置30的输入输出。
控制装置30的输出侧与泵14、外气鼓风机17等连接。控制装置30与对连接于其输出侧的各种控制对象设备进行控制的控制部(硬件及软件)一体地构成。对各种控制对象设备进行控制的各控制部也可以相对于控制装置30分体构成。
向控制装置30的输入侧输入来自发动机转速传感器31、中冷器入口侧进气温度传感器32、中冷器出口侧进气温度传感器33等的传感器组的检测信号。发动机转速传感器31是对发动机12的转速进行检测的发动机转速检测器。
中冷器入口侧进气温度传感器32是对中冷器15的进气入口侧的进气温度Tg1(以下称为中冷器入口侧进气温度)进行检测的中冷器入口侧进气温度检测器。即，中冷器入口侧进气温度传感器32对通过中冷器15冷却前的进气的温度Tg1进行检测。
中冷器出口侧进气温度传感器33是对中冷器15的进气出口侧的进气温度Tg2(以下称为中冷器出口侧进气温度。)进行检测的中冷器出口侧进气温度检测器。即，中冷器出口侧进气温度传感器33对通过中冷器15冷却后的进气的温度Tg2进行检测。
也可以由控制装置30对通过中冷器15冷却后的进气的温度Tg2进行推定运算。例如，也可以基于由中冷器出口侧进气压力传感器检测出的进气的压力来推定运算通过中冷器15冷却后的进气的温度Tg2。中冷器出口侧进气压力传感器是对通过中冷器15冷却后的进气的压力进行检测的中冷器出口侧进气压力检测器。
通过中冷器15冷却后的进气的温度Tg2与通过中冷器15冷却后的进气的压力具有相关关系，只要将表示该相关关系的控制图谱预先存储于控制装置30，则能够基于由中冷器出口侧进气压力传感器检测出的进气的压力与控制图谱，来对通过中冷器15冷却后的进气的温度Tg2进行推定运算。
也可以由控制装置30对通过中冷器15冷却前的进气的温度Tg1进行推定运算。例如，也可以基于由外气温度传感器检测出的外气温度与由中冷器出口侧进气压力传感器检测出的进气的压力，来对通过中冷器15冷却前的进气的温度Tg1进行推定运算。
外气温度传感器是对外气的温度进行检测的外气温度检测器。由中冷器出口侧进气压力传感器检测出的进气的压力与通过增压器13的压缩机13b压缩后的进气的压力大致相等。
通过中冷器15冷却前的进气的温度与通过增压器13的压缩机13b压缩后的进气的温度大致相等。外气的温度与通过增压器13的压缩机13b压缩前的进气的温度大致相等。
通过中冷器15冷却后的进气的压力越高，则通过中冷器15冷却前的进气的温度Tg1与外气的温度之差越大。这是因为通过增压器13的压缩机13b压缩后的进气的压力越大，则通过增压器13的压缩机13b压缩后的进气的温度与通过增压器13的压缩机13b压缩前的进气的温度之差越大。
因此，通过中冷器15冷却前的进气的温度Tg1与通过中冷器15冷却后的进气的压力及外气的温度具有相关关系，因此只要将表示该相关关系的控制图谱预先存储于控制装置30，则能够基于由中冷器出口侧进气压力传感器检测出的进气的压力与控制图谱，来对通过中冷器15冷却后的进气的温度Tg2进行推定运算。
图2示意性地表示中冷器15的热交换芯部151、152。图2的空心箭头表示进气的流动。图2的实线箭头表示冷却水的流动。
热交换芯部151、152具有进气下游侧芯部151和进气上游侧芯部152。进气下游侧芯部151是热交换芯部中的进气流动下游侧的部位。进气上游侧芯部152是热交换芯部中的进气流动上游侧的部位。即，进气上游侧芯部152相对于进气下游侧芯部151位于进气流动上游侧。
进气上游侧芯部152相对于进气下游侧芯部151位于冷却水流动下游侧。即，进气下游侧芯部151配置于中冷器15的接近于冷却水入口153的一侧，进气上游侧芯部152配置于中冷器15的接近冷却水出口154的一侧。
在进气下游侧芯部151与进气上游侧芯部152之间设有使冷却水的流动方向反转的反转部15a。即，以在进气下游侧芯部151和进气上游侧芯部152中冷却水的流动方向彼此成为反向的方式，通过反转部15a使冷却水的流动转向。
虽省略了图示，但反转部15a实际上设于中冷器15的箱内。在设置反转部15a的箱中，使冷却水从进气下游侧芯部151的管组集合，并且将集合后的冷却水向进气上游侧芯部152的管分配。
进气下游侧芯部151及进气上游侧芯部152的各自的管的容积(供冷却水流动的流路的容积)彼此大致相同。
接着，对上述结构的工作进行说明。控制装置30在车辆的点火开关被接通(接通电源)而发动机12运转的情况下，执行图3的流程图所示的控制处理。
首先在步骤S100、S101中，对发动机12的负荷的程度进行判定。例如，控制装置30基于发动机转速、空气吸入量等与运转状态相关的信息而算出发动机负荷值Fe，并将发动机负荷值Fe与第一阈值F1及第二阈值F2进行比较，从而对发动机12的负荷的程度进行判定。第一阈值F1及第二阈值F2是预先存储于控制装置30的规定的设定值。第二阈值F2是比第一阈值F1小的值。
在发动机负荷值Fe为第一阈值F1以上的情况下，判定为发动机12的负荷较高。在发动机负荷值Fe小于第二阈值F2的情况下，判定为发动机12的负荷较低。在发动机负荷值Fe为第二阈值F2以上且小于第一阈值F1的情况下，判定为发动机12的负荷为中等程度。
也可以基于中冷器入口侧进气温度Tg1来对发动机12的负荷进行判定。即，也可以是，在中冷器入口侧进气温度Tg1较高的情况下，判定为发动机12的负荷较高，在中冷器入口侧进气温度Tg1较低的情况下，判定为发动机12的负荷较低，在中冷器入口侧进气温度Tg1为中等程度的情况下，判定为发动机12的负荷为中等程度。
当在步骤S100中判定为发动机12的负荷较高(F≥F1)的情况下，进入步骤S110，使泵14接通(运转)。由此，冷却水在冷却水回路11中循环，因此在发动机12的负荷较高的情况下，能够通过中冷器15对进气进行冷却。
此时在中冷器15中产生冷凝水，但在发动机12的负荷较高的情况下进气的流量非常多，因此冷凝水的不良影响较少。即，难以产生冷凝水引起的发动机失火。另外，进气的流量非常多，由此冷凝水难以残留于中冷器15，中冷器15难以产生腐蚀。
并且，在接下来的步骤S120中，将标志的值设定为0之后，返回步骤S100。标志是表示是否需要计算累计流量Qw的值的变量。累计流量Qw是使泵14接通-断开(运转-停止)一次的期间供给至中冷器15的冷却水的总体积。
当在步骤S100中判定为发动机12的负荷不高(F＜F1)的情况下，进入步骤S101。当在步骤S101中判定为发动机12的负荷较低(F＜F2)的情况下，进入步骤S130，使泵14断开(停止)。由此，冷却水不在冷却水回路11中循环，因此在发动机12的负荷较低的情况下，能够抑制由于中冷器15而进气的温度变得过低。
并且，在接下来的步骤S140中将标志的值设定为0后，返回步骤S100。
当在步骤S101中判定为发动机12的负荷不低(F≥F2)的情况下，即在判定为发动机12的负荷为中等程度(F2≤F＜F1)的情况下，进入步骤S150，对中冷器出口侧进气温度Tg2是否大于第三阈值Ta进行判定。第三阈值Ta是预先存储于控制装置30的规定的设定值。
当在步骤S150中判定为中冷器出口侧进气温度Tg2大于第三阈值Ta的情况下，进入步骤S160，使泵14接通(运转)。由此，冷却水在冷却水回路11中循环，因此发动机12的负荷为中等程度并且在中冷器出口侧进气温度Tg2较高的情况下，能够通过中冷器15对进气进行冷却。
此时，对泵14进行驱动控制，以使排出流量(每单位时间排出的冷却水的体积)大致一定。
在接下来的步骤S170中，对标志的值是0还是1进行判定。在判定为标志的值是0的情况下，进入步骤S180，并将标志的值设定为1。在接下来的步骤S180中，将累计流量Qw的值重置成0后，返回步骤S100。
当在步骤S170中判定为标志的值是1的情况下，进入步骤S200，并对累计流量Qw进行计算。具体而言，将对到当前为止的累计流量Qw加上这次供给的冷却水的体积Qw1而得到的值设为新的累计流量Qw(Qw＝Qw+Qw1)。
例如，这次供给的冷却水的体积Qw1是对泵14的排出流量乘以排出时间而算出的(Qw1＝排出流量×排出时间)。泵14的排出流量是泵14每单位时间排出的冷却水的体积。排出时间是计算出上次累计流量Qw后经过的时间。
在接下来的步骤S210中，对在步骤S170中计算出的累计流量Qw是否大于第四阈值Aw进行判定。第四阈值Aw是预先存储于控制装置30的规定的设定值。第四阈值Aw是中冷器15中的与进气下游侧芯部151的内部容积C1相等的值。进气下游侧芯部151的内部容积C1是构成进气下游侧芯部151的管组的容积(供冷却水流动的流路的容积)。
在判定为计算出的累计流量Qw大于第四阈值Aw的情况下，进入步骤S220、S230，将标志的值设为0并且使泵14断开(停止)后，返回步骤S100。由此，在累计流量Qw大于第四阈值Aw的情况下，能够切断冷却水向中冷器15的流通。
另一方面，在判定为计算出的累计流量Qw为第四阈值Aw以下的情况下，返回步骤S100。由此，在累计流量Qw为第四阈值Aw以下的情况下，能够使冷却水向中冷器15的流通继续。
因此，能够使将泵14接通-断开(运转-停止)一次的期间在中冷器15中流动的冷却水的流量(累计流量Qw)与中冷器15的进气下游侧芯部151的内部容积C1大致相等。
当在步骤S150中判定为中冷器出口侧进气温度Tg2为第三阈值Ta以下的情况下，进入步骤S240，对标志的值是0还是1进行判定。
当在步骤S240中判定为标志的值是1的情况下，进入步骤S200，对累计流量Qw进行计算。当在步骤S240中判定为标志的值是0的情况下，返回步骤S100。在该情况下，使切断冷却水向中冷器15的流通的状态继续。
图4表示发动机12的负荷为中等程度的情况的控制结果的一例。即，当中冷器出口侧进气温度Tg2上升时，冷却水在中冷器15中流通，因此进气被中冷器15冷却而中冷器出口侧进气温度Tg2下降。
当供给到中冷器15的冷却水达到规定体积Aw时，切断冷却水向中冷器15的流通。由此，中冷器出口侧进气温度Tg2上升。
这样，通过反复进行中冷器出口侧进气温度Tg2上升、下降的循环，而使中冷器出口侧进气温度Tg2尽量接近目标进气温度。
图5的实线表示一个循环中的中冷器出口侧进气温度Tg2的变化。中冷器出口侧进气温度Tg2是对温度分布进行了平均的温度。与此相对，图5的虚线是中冷器15中的冷却水流动上游侧的端部附近的局部的中冷器出口侧进气温度(以下称为冷却水上游端进气温度)。
当使泵14接通(运转)而对中冷器15供给冷却水时，冷却水上游端进气温度(局部温度)低于中冷器出口侧进气温度Tg2(平均温度)。
当冷却水上游端进气温度(局部温度)低于露点温度时，从进气中产生冷凝水(图5中的剖面线区域的时间)。
在本实施方式中，当在步骤S210中判定为累计流量Qw大于第四阈值Aw的情况下，使泵14断开(停止)，因此使泵14接通-断开(运转-停止)一次的期间供给到中冷器15的冷却水的总体积(累计流量Qw)与中冷器15的进气下游侧芯部151的内部容积C1大致相等。由此，能够使中冷器出口侧进气温度Tg2尽量接近目标进气温度，并抑制产生冷凝水。以下，对其理由进行说明。
在图6所示的第一比较例中，使泵14接通-断开(运转-停止)一次的期间的累计流量Qw大于进气下游侧芯部151的内部容积C1。在该第一比较例中，当使泵14接通-断开(运转-停止)一次时，不仅进气下游侧芯部151被冷却水充满，而且冷却水也流入到进气上游侧芯部152的一部分。
因此，不仅进气下游侧芯部151被冷却，进气上游侧芯部152也被冷却，因此中冷器15会过冷。其结果是，冷却水上游端进气温度(局部温度)低于露点温度的时间变长，因此会较多地产生冷凝水。
在图7所示的第二比较例中，使泵14接通-断开(运转-停止)一次的期间的累计流量Qw小于进气下游侧芯部151的内部容积C1。在该第二比较例中，当使泵14接通-断开(运转-停止)一次时，进气下游侧芯部151未被冷却水充满，因此中冷器15的出口侧的进气的温度分布较大。
即，在进气下游侧芯部151中的冷却水流动上游侧的端部附近，冷却水温度较低，因此进气温度较低，但在进气下游侧芯部151中的冷却水流动下游侧的端部附近，冷却水温度较高，因此进气温度也较高。
因此，为了使中冷器出口侧进气温度Tg2(平均温度)下降而花费时间，因此为了使中冷器出口侧进气温度Tg2尽量接近目标进气温度，需要增大向中冷器15供给冷却水的时间。因此，冷却水上游端进气温度(局部温度)低于露点温度的时间变长，会较多地产生冷凝水。
与此相对，在本实施方式中，使泵14接通-断开(运转-停止)一次的期间的累计流量Qw与中冷器15的进气下游侧芯部151的内部容积C1大致相等，因此进气下游侧芯部151被冷却水充满，并且抑制了冷却水向进气上游侧芯部152的流入。
因此，冷却水上游端进气温度(局部温度)低于露点温度的时间变短，因此能够使中冷器出口侧进气温度Tg2(平均温度)尽量接近目标进气温度，并且抑制产生冷凝水。
其结果是，能够抑制发动机失火等对发动机的工作产生不良影响，并且能够抑制中冷器15产生腐蚀。
如图8所示，在累计流量Qw除以进气下游侧芯部151的内部容积C1而得到的百分比为50～150％的情况下，能够良好地抑制一个循环中的冷凝水产生量X。在累计流量Qw除以进气下游侧芯部151的内部容积C1而得到的百分比为75～125％的情况下，能够进一步良好地抑制一个循环中的冷凝水产生量X。在累计流量Qw除以进气下游侧芯部151的内部容积C1而得到的百分比为95～105％的情况下，能够显著地抑制一个循环中的冷凝水产生量X。
即，累计流量Qw除以进气下游侧芯部151的内部容积C1而得到的百分比越接近100％，则越能够抑制一个循环中的冷凝水产生量X。
此时，优选的是尽量增多泵14的排出流量(每单位时间排出的冷却水的体积)。这是因为能够缩短使泵14接通-断开(运转-停止)一次的期间的时间，因此能够进一部缩短冷却水上游端进气温度(局部温度)为露点温度以下的时间，进而能够进一步抑制产生冷凝水。
在本实施方式中，泵14每秒的排出流量(泵14在1秒期间排出的冷却水的体积)与第四阈值Aw大致相等。因此，使泵14接通-断开(运转-停止)一次的期间的时间为约1秒。泵14每秒的排出流量能够根据泵14的规格等而适当变更。
在本实施方式中，控制装置30构成对向中冷器15供给的冷却水的流量Qw进行控制的流量控制装置。控制装置30向中冷器15间歇性地每次供给规定体积Aw的冷却水。规定体积Aw是基于进气下游侧芯部151的冷却水流路(冷却用流体流路)的容积C1而决定的值。
由此，能够抑制由于供给到中冷器15的冷却水与进气下游侧芯部151的冷却水流路的容积C1相比过多，而进气下游侧芯部151过冷。另外，能够抑制由于供给到中冷器15的冷却水与进气下游侧芯部151的冷却水流路的容积C1相比过少，而进气下游侧芯部151产生温度分布。因此，能够抑制从进气中产生冷凝水。
具体而言，如图8所示，若规定体积Aw除以进气下游侧芯部151的冷却水流路的容积C1而得到的百分比为50％以上且150％以下，则能够可靠地抑制从进气中产生冷凝水。
在本实施方式中，在通过中冷器15前的进气的温度Tg1在规定范围内的情况下或发动机12的负荷Fe在规定范围内的情况下，控制装置30向中冷器15间歇性地每次供给规定体积Aw的冷却水。
在通过中冷器15前的进气的温度Tg1超过规定范围的情况下或发动机12的负荷Fe超过规定范围的情况下，控制装置30向中冷器15连续地供给冷却水。
在通过中冷器15前的进气的温度Tg1低于规定范围的情况下或发动机12的负荷Fe低于规定范围的情况下，控制装置30不向中冷器15供给冷却水。
由此，在发动机12的负荷Fe为中等程度的情况下，向中冷器15间歇性地每次供给规定体积Aw的冷却水，因此能够抑制产生冷凝水。
在发动机12的负荷Fe较高的情况下，向中冷器15连续地供给冷却水，因此能够充分地冷却进气。此时，会连续地产生冷凝水，但在发动机12的负荷Fe较高的情况下进气量变多，因此即使冷凝水连续地产生也难以产生发动机失火、中冷器15的腐蚀等问题。
在发动机12的负荷Fe较小的情况下，不向中冷器15供给冷却水，因此不通过中冷器15对进气进行冷却。因此，能够抑制进气的温度变得过低。不通过中冷器15对进气进行冷却，因此可抑制产生冷凝水。
在本实施方式中，在通过了中冷器15的进气的温度Tg2超过了阈值Ta时，控制装置30开始对中冷器15供给冷却水，当供给到中冷器15的冷却水的累计流量Qw达到了规定体积Aw时，停止对中冷器15供给冷却水，由此向中冷器15间歇性地每次供给规定体积Aw的冷却水。
由此，能够适当地控制冷却水向中冷器15的供给，因此能够适当地抑制冷凝水的产生。
在本实施方式中，控制装置30对泵14的启动及停止进行控制，由此对向中冷器15供给的冷却水的流量进行控制。由此，能够适当地控制向中冷器15供给的冷却水的流量。
若泵14每秒排出的冷却水的体积流量与规定体积Aw相等，则能够在短时间内向中冷器15供给冷却水，因此能够进一步缩短冷却水上游端进气温度(局部温度)成为露点温度以下的时间，进而能够进一步抑制产生冷凝水。
(第二实施方式)
在上述第一实施方式中，通过中冷器15的热交换芯部151、152将冷却水的流动转向一次，但在本实施方式中，如图9、图10所示，通过中冷器15的热交换芯部151、152将冷却水的流动转向两次以上。
在图9所示的第一实施例中，对冷却水的流动转向两次。即，通过中冷器15的进气下游侧芯部151与进气上游侧芯部152的第一芯部152a之间的反转部15a使冷却水的流动转向。此外，通过进气上游侧芯部152的第一芯部152a与第二芯部152b之间的反转部15b使冷却水的流动转向。
第一芯部152a是进气上游侧芯部152中的冷却水流动上游侧的部位。第二芯部152b是进气上游侧芯部152中的冷却水流动下游侧的部位。第一芯部152a相对于第二芯部152b配置于进气流动的下游侧。
进气下游侧芯部151、第一芯部152a及第二芯部152b的内部容积彼此大致相同。
在图10所示的第二实施例中，使冷却水的流动转向三次。即，通过中冷器15的进气下游侧芯部151与进气上游侧芯部152的第一芯部152a之间的反转部15a使冷却水的流动转向。此外，通过进气上游侧芯部152的第一芯部152a与第二芯部152b之间的反转部15b使冷却水流动转向，也通过进气上游侧芯部152的第二芯部152b与第三芯部152c之间的反转部15c使冷却水的流动转向。
第一芯部152a是进气上游侧芯部152中的冷却水流动上游侧的部位。第三芯部152c是进气上游侧芯部152中的冷却水流动下游侧的部位。第二芯部152b是进气上游侧芯部152中的比第一芯部152a靠冷却水流动下游侧并且比第三芯部152c靠冷却水流动上游侧的部位。
第一芯部152a相对于第二芯部152b配置于进气流动的下游侧。第二芯部152a相对于第三芯部152b配置于进气流动的下游侧。
进气下游侧芯部151、第一芯部152a、第二芯部152b及第三芯部152c的内部容积彼此大致相同。
在本实施方式中，也与上述第一实施方式相同地，在累计流量Qw除以进气下游侧芯部151的内部容积C1而得到的百分比为50～150％的情况下，能够良好地抑制一个循环中的冷凝水产生量X。在累计流量Qw除以进气下游侧芯部151的内部容积C1而得到的百分比为75～125％的情况下，能够进一步良好地抑制一个循环中的冷凝水产生量X。在累计流量Qw除以进气下游侧芯部151的内部容积C1而得到的百分比为95～105％的情况下，能够显著地抑制一个循环中的冷凝水产生量X。
即，累计流量Qw除以进气下游侧芯部151的内部容积C1而得到的百分比越接近100％，则越能够抑制一个循环中的冷凝水产生量X。
在本实施方式中，与上述第一实施方式相比，能够缩小进气下游侧芯部151的冷却水流路的容积比例，因此能够缩小规定体积Aw的值。因此，能够减少向中冷器15供给的冷却水的流量，因此能够减少泵14的动力。
(第三实施方式)
在上述第一实施方式中，中冷器15的进气下游侧芯部151的内部容积C1与进气上游侧芯部152的内部容积相同，但在本实施方式中，如图11所示，进气下游侧芯部151的内部容积C1小于进气上游侧芯部152的内部容积。
由此，能够减小进气下游侧芯部151的内部容积C1，能够减小规定体积Aw。因此，能够减少向中冷器15供给的冷却水的流量，因此能够减少泵14的动力。
(第四实施方式)
在本实施方式中，如图12所示，相对于上述实施方式变更了发动机冷却回路20及冷却水回路11的结构。
发动机冷却回路20及冷却水回路11被一体化，并具有：泵14、第一散热器22a、循环流路开闭阀40、第二散热器22b、中冷器15及进气冷却用流路开闭阀41。
本实施方式的泵14是由发动机12的动力驱动的机械式泵。因此，在发动机12运转的情况下，泵14始终吸入并排出冷却水。
泵14、发动机12、第一散热器22a、循环流路开闭阀40依次配置于供冷却水循环的循环流路42中。
第一散热器22a及第二散热器22b是使从发动机12流出的冷却水与外气进行热交换而对冷却水进行冷却的热交换器。换言之，第一散热器22a是使冷却水具备的热量散热至外气的散热器。
循环流路开闭阀40是根据冷却水的温度而对循环流路42进行开闭的恒温器。恒温器是由通过热腊(感温部件)使阀芯位移而对冷却水流路进行开闭的机械机构构成的冷却水温度响应阀，所述热腊根据温度而进行体积变化。
循环流路开闭阀40在冷却水温度Tw(冷却用流体温度)为第一规定温度Tw1以下的情况下闭阀，在冷却水温度Tw为第一规定温度Tw1以上的情况下开阀。在本实施方式中，第一规定温度Tw1设定为80℃。
第二散热器22b、中冷器15及进气冷却用流路开闭阀41配置于进气冷却用流路43。进气冷却用流路43是从循环流路42分支并合流于循环流路42的流路。
进气冷却用流路43从循环流路42分支的分支部44设于第一散热器22a与循环流路开闭阀40之间。进气冷却用流路43合流于循环流路42的合流部45设于循环流路开闭阀40与泵14之间。
在图12的例子中，第二散热器22b与第一散热器22a被一体化，但第二散热器22b可以与第一散热器22a分体构成。
中冷器15的冷却水入口侧与第二散热器22b的冷却水出口侧连接。中冷器15的冷却水出口侧与泵14的冷却水吸入侧连接。
进气冷却用流路开闭阀41是使进气冷却用流路43的冷却水流动断续的断续装置。进气冷却用流路开闭阀41是由控制装置30开闭控制的电子控制阀。
在图1的例子中，进气冷却用流路开闭阀41配置于第二散热器22b的冷却水流动下游侧，但也可以配置于第二散热器22b的冷却水流动上游侧。
控制装置30在冷却水温度Tw为第二规定温度Tw2以下的情况下使进气冷却用流路开闭阀41闭阀，在冷却水温度Tw为第二规定温度Tw2以上的情况下使进气冷却用流路开闭阀41开阀。在本实施方式中，第二规定温度Tw2设定为40℃以上且60℃以下。
旁通流路46是冷却水绕过第一散热器22a、第二散热器22b及中冷器15而流动的流路，通过旁通流路分支部47从循环流路42分支，经由循环流路开闭阀40而与循环流路42合流。旁通流路分支部47设于发动机12与第一散热器22a之间。
旁通流路46也可以在循环流路开闭阀40的冷却水出口侧且泵14的冷却水吸入侧与冷却水在循环流路42合流。
冷却水经由旁通流路46而进行循环的情况下的流路阻力与冷却水经由其他流路42、43而进行循环的情况下的流路阻力相比非常大。由此，在循环流路开闭阀40及进气冷却用流路开闭阀41中的至少一方开阀的情况下，冷却水几乎不流入到旁通流路46。
接着，对上述结构的工作进行说明。在发动机12停止的状态(以下称为发动机停止状态)下，发动机12不产生驱动力，因此泵14停止而冷却水不进行循环。
另外，在发动机停止状态下，发动机12不产生热，因此冷却水温度Tw与外气温度Tatm相同。即，在发动机停止状态下，冷却水温度Tw为第二规定温度Tw2(在本实施方式中为40℃以上60℃以下)以下，因此进气冷却用流路开闭阀41及循环流路开闭阀40闭阀。
当发动机12启动时，发动机12产生驱动力及热量，因此泵14工作而吸入、排出冷却水，并且冷却水温度Tw逐渐上升。
在冷却水温度Tw为第二规定温度Tw2以下的状态(以下称为第一暖机状态)下，冷却水温度Tw为第二规定温度Tw2以下，因此进气冷却用流路开闭阀41及循环流路开闭阀40闭阀。因此，从泵14排出的冷却水在发动机12及旁通流路46中流通而被吸入至泵14。
因此，冷却水不在第一散热器22a、第二散热器22b及中冷器15中流通，冷却水具有的热量未由于第一散热器22a及第二散热器22b散热，冷却水温度Tw迅速地上升。当冷却水温度Tw迅速地上升时，燃料经济性迅速地改善。
在第一暖机状态下，冷却水不在中冷器15中流通，因此增压气未被中冷器15冷却，但由于是发动机12刚启动后，因此进气配管、增压器也是冷的，因此不太需要通过中冷器15对增压气进行冷却。另外，中冷器15的热容量较大，即使不使冷却水在中冷器15中流通也不会特别有故障。
在冷却水温度Tw为第二规定温度Tw2(在本实施方式中为40～60℃)以上的状态(以下称为第二暖机状态)下，进气冷却用流路开闭阀41开阀，循环流路开闭阀40闭阀。因此，从泵14排出的冷却水在第一散热器22a、第二散热器22b及中冷器15中流通而被吸入至泵14。
这样，在第二暖机状态中，被第一散热器22a及第二散热器22b冷却后的冷却水在中冷器15中流通，因此增压气被中冷器15冷却。
在第二暖机状态下，通过第一散热器22a及第二散热器22b对冷却水具有的热量进行散热，因此与第一暖机状态相比，冷却水温度Tw的上升缓慢，但在冷却水温度Tw上升至40～60℃的情况下，燃料经济性被改善至与暖机终止后几乎等同程度，因此对燃料经济性的影响是轻微的。
在冷却水温度Tw成为第一规定温度Tw1(在本实施方式中为80℃)以上的状态(以下称为暖机终止状态)下，进气冷却用流路开闭阀41及循环流路开闭阀40开阀。因此，从泵14排出的冷却水在第一散热器22a中流通后，在分支部20分支为绕过第二散热器22b及中冷器15的高温侧流动FH与在第二散热器22b及中冷器15中流通的低温侧流动FL，高温侧流动FH与低温侧流动FL在合流部21合流并被吸入至泵14。
由此，通过第一散热器22a对冷却水进行冷却，被第一散热器22a冷却后的冷却水的一部分被第二散热器22b进一步冷却，被第二散热器22b冷却后的冷却水在中冷器15中对增压气进行冷却。
此外，在暖机终止状态下，在判定为发动机12的负荷为中等程度的情况下，控制装置30通过使进气冷却用流路开闭阀41开闭而向中冷器15间歇性地供给冷却水。
具体而言，在判定为中冷器出口侧进气温度Tg2大于上述第三阈值Ta的情况下，通过使进气冷却用流路开闭阀41开阀而使冷却水在中冷器15中流通。
并且，在判定为累计流量Qw大于上述第四阈值Aw的情况下，通过使进气冷却用流路开闭阀41闭阀而切断冷却水向中冷器15的流通。
即，控制装置30对进气冷却用流路开闭阀41进行开闭控制，以使开闭进气冷却用流路开闭阀41一次的期间的累计流量(向中冷器15供给的冷却水的总体积)与中冷器15的进气下游侧芯部151的内部容积C1大致相等。
由此，与上述实施方式相同地，能够缩短冷却水上游端进气温度(局部温度)为露点温度以下的时间，因此能够抑制产生冷凝水。因此，能够抑制发动机失火等对发动机的工作产生不良影响，并且能够抑制中冷器15产生腐蚀。
在本实施方式中，控制装置30及流路开闭阀41构成对向中冷器15供给的冷却水的流量进行控制的流量控制装置。即，控制装置30及流路开闭阀41通过对冷却水的流路进行开闭，来对向中冷器15供给的冷却水的流量进行控制
由此，泵14是由发动机12的动力驱动的机械式泵，因此即使在无法任意地控制泵14的接通-断开的情况下，也能够适当地控制向中冷器15供给的冷却水的流量。
(其他实施方式)
能够对上述实施方式进行适当组合。例如能够如以下那样对上述实施方式进行各种变形。
(1)在上述实施方式中，在累计流量Qw大于第四阈值(规定体积)Aw的情况下，切断冷却水向中冷器15的流通，但也可以从冷却水开始向中冷器15流通了规定时间后(例如1秒后)，切断冷却水向中冷器15的流通。
在该情况下，使泵14的排出流量(每单位时间排出的冷却水的体积)与规定时间的积成为规定体积Aw即可。
(2)在上述实施方式中，冷却用流体是聚乙二醇类的防冻液(LLC)，但冷却用流体也可以是各种流体。
(3)在上述实施方式中，说明了对产生车辆的行驶用动力的发动机12的进气进行冷却的进气冷却装置，但不限定于此，能够广泛适用于对各种发动机(内燃机)的进气进行冷却的进气冷却装置。
(4)在上述实施方式中，中冷器15构成为箱管型的热交换器，但中冷器15也可以构成为板层叠型的热交换器。
板层叠型的热交换器是多个大致平板状的传热板隔开间隔地重合，而在传热板间形成热交换流体的流路的热交换器。

Claims (9)

1.一种进气冷却装置，其特征在于，具有：
泵(14)，该泵(14)吸入并排出冷却用流体；
进气冷却用热交换器(15)，该进气冷却用热交换器(15)具有热交换芯部(151、152)，该热交换芯部(151、152)通过发动机(12)的进气与所述冷却用流体的热交换而对所述进气进行冷却；
散热器(22)，该散热器(22)通过所述冷却用流体与外气的热交换而对所述冷却用流体进行冷却；及
流量控制装置(30、41)，该流量控制装置(30、41)对向所述进气冷却用热交换器(15)供给的所述冷却用流体的流量(Qw)进行控制，
所述热交换芯部(151、152)具有进气下游侧芯部(151)及进气上游侧芯部(152)，所述进气上游侧芯部(152)位于所述进气下游侧芯部(151)的所述进气的流向的上游侧，
所述进气下游侧芯部(151)与所述进气上游侧芯部(152)分别在内部具有供所述冷却用流体流动的冷却用流体流路，
所述进气下游侧芯部(151)相对于所述进气上游侧芯部(152)位于所述冷却用流体的流向的上游侧，
所述进气冷却用热交换器(15)具有反转部(15a)，所述反转部(15a)使所述冷却用流体的流动方向在所述进气下游侧芯部(151)与所述进气上游侧芯部(152)之间反转，
所述流量控制装置(30、41)向所述进气冷却用热交换器(15)间歇性地每次供给规定体积(Aw)的所述冷却用流体，
所述规定体积(Aw)是基于所述进气下游侧芯部(151)的所述冷却用流体流路的容积(C1)而决定的值。
2.根据权利要求1所述的进气冷却装置，其特征在于，
所述规定体积(Aw)除以所述进气下游侧芯部(151)的所述冷却用流体流路的容积(C1)而得到的百分比为50％以上且150％以下。
3.根据权利要求1或2所述的进气冷却装置，其特征在于，
在通过所述进气冷却用热交换器(15)前的所述进气的温度(Tg1)在规定范围内的情况下或所述发动机(12)的负荷(Fe)在规定范围内的情况下，所述流量控制装置(30、41)向所述进气冷却用热交换器(15)间歇性地每次供给所述规定体积(Aw)的所述冷却用流体，
在通过所述进气冷却用热交换器(15)前的所述进气的温度(Tg1)超过所述规定范围的情况下或所述发动机(12)的负荷(Fe)超过所述规定范围的情况下，所述流量控制装置(30、41)向所述进气冷却用热交换器(15)连续地供给所述冷却用流体，
在通过所述进气冷却用热交换器(15)前的所述进气的温度(Tg1)低于所述规定范围的情况下或所述发动机(12)的负荷(Fe)低于所述规定范围的情况下，所述流量控制装置(30、41)不向所述进气冷却用热交换器(15)供给所述冷却用流体。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的进气冷却装置，其特征在于，
当通过了所述进气冷却用热交换器(15)的所述进气的温度(Tg2)超过阈值(Ta)时，所述流量控制装置(30、41)开始对所述进气冷却用热交换器(15)供给所述冷却用流体，
当向所述进气冷却用热交换器(15)供给的所述冷却用流体的累计流量(Qw)达到所述规定体积(Aw)时，所述流量控制装置(30、41)停止对所述进气冷却用热交换器(15)供给所述冷却用流体。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的进气冷却装置，其特征在于，
所述进气下游侧芯部(151)的所述冷却用流体流路的容积小于所述进气上游侧芯部(152)的所述冷却用流体流路的容积。
6.根据权利要求1或2所述的进气冷却装置，其特征在于，
所述流量控制装置(30)通过控制所述泵(14)的启动及停止，来控制向所述进气冷却用热交换器(15)供给的所述冷却用流体的流量。
7.根据权利要求6所述的进气冷却装置，其特征在于，
所述泵(14)构成为每秒排出与所述规定体积(Aw)相等的体积流量的所述冷却用流体。
8.根据权利要求1或2所述的进气冷却装置，其特征在于，
所述流量控制装置(30、41)通过对所述冷却用流体的流路进行开闭，来控制向所述进气冷却用热交换器(15)供给的所述冷却用流体的流量。
9.一种进气冷却装置，其特征在于，具有：
泵(14)，该泵(14)吸入并排出冷却用流体；
进气冷却用热交换器(15)，该进气冷却用热交换器(15)具有热交换芯部(151、152)，该热交换芯部(151、152)通过发动机(12)的进气与所述冷却用流体的热交换而对所述进气进行冷却；
散热器(22)，该散热器(22)通过所述冷却用流体与外气的热交换而对所述冷却用流体进行冷却；及
流量控制装置(30、41)，该流量控制装置(30、41)对向所述进气冷却用热交换器(15)供给的所述冷却用流体的流量(Qw)进行控制，
所述热交换芯部(151、152)具有进气下游侧芯部(151)及进气上游侧芯部(152)，所述进气上游侧芯部(152)位于所述进气下游侧芯部(151)的所述进气的流向的上游侧，
所述进气下游侧芯部(151)与所述进气上游侧芯部(152)分别在内部具有供所述冷却用流体流动的冷却用流体流路，
所述进气下游侧芯部(151)相对于所述进气上游侧芯部(152)位于所述冷却用流体的流向的上游侧，
所述进气冷却用热交换器(15)具有反转部(15a)，所述反转部(15a)使所述冷却用流体的流动方向在所述进气下游侧芯部(151)与所述进气上游侧芯部(152)之间反转，
所述流量控制装置(30、41)向所述进气冷却用热交换器(15)间歇性地每次供给规定体积(Aw)的所述冷却用流体，
当通过了所述进气冷却用热交换器(15)的所述进气的温度(Tg2)超过阈值(Ta)时，所述流量控制装置(30、41)开始对所述进气冷却用热交换器(15)供给所述冷却用流体，
当向所述进气冷却用热交换器(15)供给的所述冷却用流体的累计流量(Qw)达到所述规定体积(Aw)，所述流量控制装置(30、41)停止对所述进气冷却用热交换器(15)供给所述冷却用流体。
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