JP7441407B2 - 吸気冷却システム - Google Patents

Description

本発明は、車両のエンジンの吸気を冷却する吸気冷却システムに関する。

エンジンの燃焼室に供給される空気（以下「吸気」ともいう。）を冷却することによりノッキングを抑制する技術が知られている。例えば、特許文献１は、吸気通路を流れる吸気を蒸発器により冷却する吸気冷却装置を開示している。当該吸気冷却装置では、エンジンの駆動によりコンプレッサが冷媒を圧縮し、当該冷媒が蒸発器に供給される。特許文献１は、ノッキングが発生しない条件下でも蒸発器に冷媒を供給して蒸発器を予冷することにより、吸気冷却を開始する際の応答性を高めることを開示している。

特開２００９－２３６０８３号公報

特許文献１記載の吸気冷却装置では、エンジンの駆動によりコンプレッサが駆動するため、コンプレッサの駆動時はエンジンに付加される抵抗が大きくなり、エネルギ効率の観点で改善の余地があった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、コンプレッサの駆動に起因してエンジンに付加される抵抗を抑制しつつ、吸気を冷却することができる吸気冷却システムを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明は、車両のエンジンの吸気を冷却する吸気冷却システムであって、エンジンの燃焼室に空気を供給する吸気通路に設けられ、冷媒と、吸気通路を流れる空気とを熱交換させることにより空気を冷却するエバポレータと、エンジンの出力軸に連結され、出力軸の回転に基づいて駆動して冷媒を吐出するコンプレッサと、コンプレッサが吐出した冷媒をエバポレータに供給する冷媒通路に設けられ、冷媒通路からその内部に冷媒を流入させて貯留するとともに、貯留している冷媒を流出させて冷媒通路に戻す蓄圧器と、車両が慣性走行をしているか否かを判定するとともに、コンプレッサと、蓄圧器における冷媒の流入及び流出とを制御するように構成されているコントローラと、を備え、コントローラは、車両が慣性走行をしていると判定した場合は、車両の車輪の回転に伴うエンジンの出力軸の回転によりコンプレッサを駆動させ、コンプレッサが吐出した冷媒を冷媒通路から蓄圧器の内部に流入させ、車両が慣性走行をしていないと判定した場合は、蓄圧器の内部から冷媒通路に冷媒を戻させ、蓄圧器の内圧を取得し、蓄圧器から冷媒通路に冷媒を戻すことにより内圧が第１閾値よりも小さくなったと判定した場合は、内圧が第１閾値よりも大きい場合と比べてコンプレッサの吐出圧力を大きくするとともに、冷媒通路から蓄圧器の内部への冷媒の流入を禁止する。

上記構成によれば、慣性走行をしている車両の運動エネルギを用いてコンプレッサを駆動させ、このコンプレッサが吐出した冷媒を蓄圧器に貯留するとともに、車両が慣性走行をしていない場合にこの冷媒をエバポレータに供給し、空気の冷却に用いることが可能になる。これにより、コンプレッサの駆動に起因してエンジンに付加される抵抗を抑制しつつ、吸気を冷却することが可能になる。また、蓄圧器の内圧が小さくなった場合でも、コンプレッサの吐出圧力を大きくすることにより、必要量の冷媒をエバポレータに供給し、エバポレータの冷却能力を維持することが可能になる。このとき、冷媒通路から蓄圧器の内部への冷媒の流入を禁止することにより、コンプレッサの駆動に要するエネルギの増加を抑制することが可能になる。

本発明において、好ましくは、コントローラは、エンジンの回転数がゼロよりも大きく、且つエンジンの燃焼室への燃料の供給が禁止されている場合に、車両が慣性走行をしていると判定する。
この構成によれば、エンジンがトルクを発生させていない状態で、車両の運動エネルギを用いたコンプレッサの駆動と、蓄圧器への冷媒の貯留とが行われる。これにより、コンプレッサの駆動に起因してエンジンに付加される抵抗を抑制しつつ、吸気を冷却することが可能になる。

本発明において、好ましくは、コントローラは、アクセルペダルの踏み込み量がゼロであって、且つ車両が下り坂を走行している場合に、車両が慣性走行をしていると判定する。
この構成によれば、エンジンがトルクを発生させていない状態で、車両の運動エネルギを用いたコンプレッサの駆動と、蓄圧器への冷媒の貯留とが行われる。これにより、コンプレッサの駆動に起因してエンジンに付加される抵抗を抑制しつつ、吸気を冷却することが可能になる。

上述した目的を達成するために、本発明は、車両のエンジンの吸気を冷却する吸気冷却システムであって、エンジンの燃焼室に空気を供給する吸気通路に設けられ、冷媒と、吸気通路を流れる空気とを熱交換させることにより空気を冷却するエバポレータと、エンジンの出力軸に連結され、出力軸の回転に基づいて駆動して冷媒を吐出するコンプレッサと、コンプレッサが吐出した冷媒をエバポレータに供給する冷媒通路に設けられ、冷媒通路からその内部に冷媒を流入させて貯留するとともに、貯留している冷媒を流出させて冷媒通路に戻す蓄圧器と、車両が慣性走行をしているか否かを判定するとともに、コンプレッサと、蓄圧器における冷媒の流入及び流出とを制御するように構成されているコントローラと、を備え、コントローラは、車両が慣性走行をしていると判定した場合は、車両の車輪の回転に伴うエンジンの出力軸の回転によりコンプレッサを駆動させ、コンプレッサが吐出した冷媒を冷媒通路から蓄圧器の内部に流入させ、車両が慣性走行をしていないと判定した場合は、蓄圧器の内部から冷媒通路に冷媒を戻させ、蓄圧器の内圧を取得し、車両が慣性走行をしており、且つ冷媒通路から蓄圧器の内部への冷媒の流入により内圧が第２閾値よりも大きくなったと判定した場合は、冷媒通路から蓄圧器の内部への冷媒の流入を禁止し、コンプレッサが吐出する冷媒をエバポレータに供給させる。
この構成によれば、慣性走行をしている車両の運動エネルギを用いてコンプレッサを駆動させ、このコンプレッサが吐出した冷媒を蓄圧器に貯留するとともに、車両が慣性走行をしていない場合にこの冷媒をエバポレータに供給し、空気の冷却に用いることが可能になる。これにより、コンプレッサの駆動に起因してエンジンに付加される抵抗を抑制しつつ、吸気を冷却することが可能になる。また、蓄圧器の内部に十分な量の冷媒が貯留されている場合は、慣性走行をしている車両の運動エネルギを用いてコンプレッサを駆動させ、このコンプレッサが吐出した冷媒をエバポレータに供給することにより、エバポレータを予冷することができる。この結果、その後に吸気冷却を開始する際の応答性を高めることが可能になる。

本発明によれば、コンプレッサの駆動に起因してエンジンに付加される抵抗を抑制しつつ、吸気を冷却することができる吸気冷却システムを提供することが可能になる。

実施形態に係る吸気冷却システムを搭載した車両の模式図である。 コントローラを示すブロック図である。 吸気冷却システム及び空調装置の動作の例を示すタイムチャートである。 コントローラが実行する処理を示すフローチャートである。 コントローラが実行する処理を示すフローチャートである。 変形例に係るコントローラが実行する処理を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら、実施形態に係る吸気冷却システム１について説明する。

＜車両＞
まず、図１を参照しながら、実施形態に係る吸気冷却システム１を搭載した車両１００について説明する。図１は、吸気冷却システム１を搭載した車両１００の模式図である。

車両１００の前端寄りの部分には、エンジン１２０を収容するエンジンルーム１１０が形成されている。エンジン１２０は、複数の燃焼室１２１を有しており、インジェクタ（不図示）から燃焼室１２１に噴射される燃料を燃焼させ、トルクを発生させる内燃機関である。エンジン１２０が発生させたトルクは、エンジン１２０の出力軸（不図示）からパワートレイン（不図示）を介して車輪１１７に伝達され、車両１００の走行に用いられるほか、後述するコンプレッサ３１の駆動にも用いられる。

エンジンルーム１１０には吸気ダクト１３０が収容されており、この吸気ダクト１３０の内部には吸気通路１３０ａが形成されている。吸気通路１３０ａは、車両１００の外部から取り込まれた空気を流し、エアクリーナ１３１やスロットル弁１３３を介してエンジン１２０の燃焼室１２１に供給する（以下、この空気を「吸気」ともいう。）。また、空調ダクト１３５は、車室外又は車室内から空気を取り込み、後述する空調装置９に供給する。

車両１００の乗員は、アクセルペダル１１５を踏み込むことにより、エンジン１２０が発生させるトルクを調整する。アクセルペダル１１５の踏み込み量が変化すると、インジェクタから噴射される燃料の量と、スロットル弁１３３を通過する空気の量とが変化し、燃焼室１２１における燃料の燃焼が調整される。

＜吸気冷却システムの構成＞
吸気冷却システム１は、エンジン１２０のノッキングを抑制することを目的として車両１００に搭載されている。具体的には、吸気冷却システム１は、吸気通路１３０ａを流れる吸気を冷却し、これにより燃焼室１２１における燃料の燃焼温度を低下させるために搭載されている。

図１及び図２を参照しながら、吸気冷却システム１の構成について説明する。図２は、コントローラ６を示すブロック図である。図１に示されるように、吸気冷却システム１は、冷媒通路２を備えている。また、吸気冷却システム１は、冷媒通路２に設けられたコンプレッサ３１と、コンデンサ３３と、吸気用エバポレータ３５と、吸気用膨張弁３７と、を備えている。後述するように、これらの構成の一部は空調装置９でも用いられる。

冷媒通路２は、冷媒を流して循環させるように構成されている。冷媒通路２は、第１冷媒通路２１と、第２冷媒通路２２と、第３冷媒通路２３と、第４冷媒通路２４と、第５冷媒通路２５と、第６冷媒通路２６と、を有している。第１冷媒通路２１は、コンプレッサ３１が吐出した冷媒をコンデンサ３３に供給するように構成されており、第２冷媒通路２２は、コンデンサ３３を通過した冷媒が供給されるように構成されている。第３冷媒通路２３は、第２冷媒通路２２から供給された冷媒を、吸気用膨張弁３７を介して吸気用エバポレータ３５に供給するように構成されており、第４冷媒通路２４は、吸気用エバポレータ３５を通過した冷媒をコンプレッサ３１に供給するように構成されている。第５冷媒通路２５は、第２冷媒通路２２を通過した冷媒を、後述する空調用エバポレータ９３に供給するように構成されており、第６冷媒通路２６は、空調用エバポレータ９３を通過した冷媒をコンプレッサ３１に供給するように構成されている。

コンプレッサ３１は、エンジン１２０の出力軸に連結されている。コンプレッサ３１は、出力軸の回転に基づいて駆動し、冷媒を圧縮して吐出するように構成されている。コンプレッサ３１はクラッチ（不図示）を内蔵しており、当該クラッチは制御信号に基づいて制御される。コンプレッサ３１の吐出圧力は、クラッチに送信する制御信号を変更することにより調整可能である。

コンデンサ３３は、車両１００のグリル１１１の近傍に配置される熱交換器である。グリル１１１は、車両１００の前端に設けられた開口部である。コンデンサ３３は、グリル１１１からエンジンルーム１１０内に流入する空気が、コンデンサ３３の外表面を流れるように配置されている。コンデンサ３３の内部には通路が形成されており、第１冷媒通路２１から供給された冷媒が当該通路を通過し、第２冷媒通路２２に排出される。

吸気用エバポレータ３５は、熱交換器であり、本発明に係る「エバポレータ」の一例である。吸気用エバポレータ３５の内部には、冷媒を流す通路（不図示）が形成されている。吸気用エバポレータ３５は、吸気通路１３０ａに設けられ、吸気用エバポレータ３５の外表面を流れる吸気と、内部の通路を流れる冷媒とを熱交換させるように構成されている。

吸気用膨張弁３７は、制御信号に基づいて弁体（不図示）が姿勢を変更する電磁弁である。吸気用膨張弁３７は、冷媒通路２の第３冷媒通路２３に設けられ、全閉状態と全開状態との間で開度を変更することができる。

さらに、吸気冷却システム１は、蓄圧器４及びコントローラ６を備えている。

蓄圧器４は、冷媒通路２の第１冷媒通路２１に設けられており、タンク４１及び蓄圧器用開閉弁４３を有している。タンク４１の内部は、伸縮可能な隔膜（不図示）により２つの空間に分離されており、一方の空間には窒素ガスが充填されている。他方の空間は、第１冷媒通路２１から流入する冷媒を貯留できるとともに、貯留している冷媒を流出させて第１冷媒通路２１に戻すことができる。蓄圧器用開閉弁４３は、制御信号を受信していない場合は開状態となり、制御信号を受信している場合は閉状態となるように構成された電磁弁である。蓄圧器用開閉弁４３が開状態となることにより、第１冷媒通路２１からタンク４１内への冷媒の流入（矢印Ｃ４参照）、及び、タンク４１内から第１冷媒通路２１への冷媒の流出（矢印Ｃ５参照）が許可される。また、蓄圧器用開閉弁４３が閉状態となることにより、当該冷媒の流入及び流出が禁止される。蓄圧器４の内圧ＰＡは、内圧センサ５４により検知される。また、第１冷媒通路２１のうち蓄圧器４よりも下流側の部分の冷媒の圧力ＰＬ（以下「ライン圧力ＰＬ」という。）は、ライン圧力センサ５５により検知される。

コントローラ６は、メモリ（不図示）等のデバイスから成る電子制御ユニットである。図２に示されるように、コントローラ６は、エンジン回転数センサ５１、車輪速度センサ５２、アクセル開度センサ５３、内圧センサ５４、ライン圧力センサ５５、及び加速度センサ５６から検知信号を受信するように構成されている。コントローラ６は、各検知信号に基づいて所定の演算を行うことにより、エンジン１２０の回転数、車輪１１７の回転速度、アクセルペダル１１５の踏み込みに基づくスロットル弁１３３の開度、蓄圧器４の内圧ＰＡ、ライン圧力ＰＬ、及び車両１００の加速度、等の情報を取得する。

また、コントローラ６は、取得した情報に基づいて制御信号や要求信号を生成する。コントローラ６は、この制御信号や要求信号をコンプレッサ３１、吸気用膨張弁３７、蓄圧器用開閉弁４３、ブロワ９１、空調用膨張弁９７、及びエンジン１２０に送信することにより、各要素を制御する。

さらに、コントローラ６は、取得した情報に基づいて、その時点のエンジン１２０の駆動状態が、「ノッキング発生域」と「非ノッキング発生域」のいずれに属するかを判定する。ここで、「ノッキング発生域」は、エンジン１２０のノッキングが比較的発生し易い駆動状態であり、「非ノッキング発生域」は、「ノッキング発生域」と比べてエンジン１２０のノッキングが比較的発生し難い駆動状態である。コントローラ６のメモリには、エンジン１２０への要求トルクＴｑｒや回転数等に基づいて「ノッキング発生域」及び「非ノッキング発生域」を定めるマップが記憶されている。コントローラ６は、その時点のエンジン１２０への要求トルクＴｑｒ等を算出し、この算出値に基づいてマップを参照することにより、上記判定を行う。

＜空調装置の構成＞
車両１００は、空調装置９を搭載している。空調装置９は、車両１００の車室内の温度を調整するために搭載されており、吸気冷却システム１と冷媒を共用して運転する。車両１００の乗員は、車室に設けられたスイッチ（不図示）を操作することにより、空調装置９に運転開始及び運転停止を指示したり、車室内の温度の目標値を設定したりすることができる。空調装置９は、ブロワ９１と、空調用エバポレータ９３と、ヒータ９５と、空調用膨張弁９７と、を備えている。

ブロワ９１は、制御信号に基づいて駆動する電動送風機である。ブロワ９１は、車両１００の外部や車室内から空気を吸引し、当該空気を空調用エバポレータ９３に向けて吹き出す。

空調用エバポレータ９３は熱交換器であり、冷媒通路２の第５冷媒通路２５及び第６冷媒通路２６に接続されている。空調用エバポレータ９３の内部には、冷媒を流す通路（不図示）が形成されている。空調用エバポレータ９３は、空調用エバポレータ９３の外表面を流れる空気と、内部の通路を流れる冷媒とを熱交換させるように構成されている。

ヒータ９５は、ブロワ９１が吹き出した空気の流れ方向において空調用エバポレータ９３の下流側に配置されている。ヒータ９５は、電力の供給を受けて発熱し、ヒータ９５を通過する空気を加熱する。

空調用膨張弁９７は、制御信号に基づいて弁体（不図示）が姿勢を変更する電磁弁である。空調用膨張弁９７は、冷媒通路２の第５冷媒通路２５に設けられ、全閉状態と全開状態との間で開度を変更することができる。

＜吸気冷却システム及び空調装置の動作＞
（１）車室内の温度の調整のみが行われる場合
エンジン１２０のノッキングが生じるおそれが比較的低く、且つ、車両１００の乗員が空調装置９に運転を指示している場合、吸気冷却システム１及び空調装置９は、吸気を冷却することなく、車室内の温度を調整するように動作する。このとき、コンプレッサ３１及びブロワ９１が駆動し、吸気用膨張弁３７は閉状態となり、空調用膨張弁９７は開状態となる。

コンプレッサ３１は、エンジン１２０の出力軸の回転に基づいて駆動し、気相の冷媒を圧縮するとともに、矢印Ｃ１で示されるように第１冷媒通路２１に吐出する。冷媒は、コンプレッサ３１において圧縮されることにより液相となり、その温度と圧力が上昇する。コンプレッサ３１から吐出された冷媒の圧力は、コンプレッサ３１の下流側に設けられているライン圧力センサ５５により検知される。

コンプレッサ３１から吐出された液相の冷媒は、次に、コンデンサ３３に供給される。当該冷媒は、コンデンサ３３内の通路を流れる際に、グリル１１１から流入してコンデンサ３３の外表面を流れる空気と熱交換することにより、冷却される。コンデンサ３３内の通路を通過した冷媒は、第２冷媒通路２２に排出される。

吸気用膨張弁３７が閉状態であり、空調用膨張弁９７が開状態であるため、第２冷媒通路２２を流れる冷媒は、矢印Ｃ２で示されるように第５冷媒通路２５のみに供給される（つまり、冷媒は第３冷媒通路２３に供給されない）。第５冷媒通路２５を流れる冷媒は、次に空調用膨張弁９７に供給される。冷媒は、この空調用膨張弁９７を通過する際に膨張し、その温度が低下する。

空調用膨張弁９７を通過した低温の冷媒は、次に空調用エバポレータ９３に供給される。当該冷媒は、空調用エバポレータ９３内の通路を流れる際に、ブロワ９１から吹き出され空調用エバポレータ９３の外表面を流れる空気と熱交換することにより、気化する。すなわち、空調用エバポレータ９３の外表面を流れる空気は、冷媒との熱交換により冷却される。空調用エバポレータ９３内の通路を通過した冷媒は、第６冷媒通路２６により再びコンプレッサ３１に供給される。空調用エバポレータ９３の外表面を流れて冷却された空気は、ヒータ９５を通過した後、車両１００の車室に供給される。

（２）吸気の冷却及び車室内の温度の調整が行われる場合
エンジン１２０のノッキングが生じるおそれが比較的高く、且つ、車両１００の乗員が空調装置９に運転を指示している場合、吸気冷却システム１及び空調装置９は、吸気を冷却しつつ、車室内の温度の調整を行うように動作する。このとき、コンプレッサ３１及びブロワ９１が駆動し、吸気用膨張弁３７及び空調用膨張弁９７はいずれも開状態となる。

この場合、コンプレッサ３１は、吐出圧力が、上述した「（１）車室内の温度の調整のみが行われる場合」のものよりも高くなるように駆動する。また、吸気用膨張弁３７及び空調用膨張弁９７がいずれも開状態であるため、第２冷媒通路２２を流れる冷媒は、矢印Ｃ２及び矢印Ｃ３で示されるように、第３冷媒通路２３及び第５冷媒通路２５の双方に供給される。第５冷媒通路２５に供給される冷媒は、上述したように空調装置９の運転に用いられる。

第３冷媒通路２３を流れる冷媒は、次に吸気用膨張弁３７に供給される。冷媒は、この吸気用膨張弁３７を通過する際に膨張し、その温度が低下する。

吸気用膨張弁３７を通過した低温の冷媒は、次に吸気用エバポレータ３５に供給される。当該冷媒は、吸気用エバポレータ３５内の通路を流れる際に、吸気通路１３０ａ内で吸気用エバポレータ３５の外表面を流れる吸気と熱交換することにより、気化する。すなわち、吸気用エバポレータ３５の外表面を流れる吸気は、冷媒との熱交換により冷却される。吸気用エバポレータ３５内の通路を通過した冷媒は、第４冷媒通路２４により再びコンプレッサ３１に供給される。吸気用エバポレータ３５の外表面を流れて冷却された吸気は、エンジン１２０の燃焼室１２１に供給される。

（３）吸気の冷却のみが行われる場合
エンジン１２０のノッキングが生じるおそれが比較的高く、且つ、車両１００の乗員が空調装置９に運転を指示していない場合、吸気冷却システム１及び空調装置９は、車室内の温度を調整することなく、吸気を冷却するように動作する。このとき、ブロワ９１は駆動することなくコンプレッサ３１が駆動し、吸気用膨張弁３７は開状態となり、空調用膨張弁９７は閉状態となる。

吸気用膨張弁３７が開状態であり、空調用膨張弁９７が閉状態であるため、第２冷媒通路２２を流れる冷媒は、矢印Ｃ３で示されるように、第３冷媒通路２３のみに供給される（つまり、冷媒は第５冷媒通路２５に供給されない）。第３冷媒通路２３に供給される冷媒は、上述したように吸気の冷却に用いられる。

＜蓄圧器の動作＞
蓄圧器４は、車両１００が慣性走行をしている場合に、第１冷媒通路２１から冷媒を流入させて貯留し、車両１００が慣性走行をしている場合に、当該冷媒を第１冷媒通路２１に戻すように動作する。ここで、「慣性走行」とは、エンジン１２０の燃焼室１２１への燃料の供給が禁止され、車両１００が慣性により走行することをいう。

図３を参照しながら、蓄圧器４の動作について説明する。図３は、吸気冷却システム１及び空調装置９の動作の例を示すタイムチャートであり、車両１００が平地を走行している場合の各動作を示している。

時刻ｔ０に、エンジン１２０の駆動状態は非ノッキング発生域に属している。アクセルペダル１１５は乗員により所定量だけ踏み込まれ、エンジン１２０の燃焼室１２１に所定量の燃料が供給されている。また、コンプレッサ３１は吐出圧力ＰＣ１で駆動しており、吸気の冷却が行われることなく、車室内の温度の調整が行われている。このとき、蓄圧器用開閉弁４３は閉状態であり、蓄圧器４における冷媒の流入及び流出が禁止されている。

時刻ｔ１に、アクセルペダル１１５の踏み込み量がゼロになったことに基づいて、エンジン１２０の燃焼室１２１への燃料の供給量が減少し始める。

時刻ｔ２に、燃料の供給量がゼロとなった（つまり、エンジン１２０の燃焼室１２１への燃料の供給が禁止された）ことに基づいて、コンプレッサ３１の吐出圧力がＰＣ１からＰＣ２となり、蓄圧器用開閉弁４３が閉状態から開状態に移行する。つまり、車両１００が慣性走行を開始したことに基づいて、コンプレッサ３１の吐出圧力が大きくなり、第１冷媒通路２１から蓄圧器４のタンク４１内への冷媒の流入が許可される。

車両１００の慣性走行中、車両１００のパワートレインのクラッチは締結状態を維持している。これにより、車両１００の車輪１１７の回転は、パワートレインを介して、エンジン１２０の出力軸からコンプレッサ３１に伝達される。この結果、慣性走行をしている車両１００の運動エネルギを用いてコンプレッサ３１が駆動し、コンプレッサ３１が吐出した冷媒が蓄圧器４に貯留される。蓄圧器４に貯留されている冷媒の量の増加とともに、蓄圧器４の内圧ＰＡが上昇する。

車両１００が慣性走行をしている時刻ｔ３に、蓄圧器４の内圧ＰＡが閾値ＰＡ２よりも大きくなったことに基づいて、蓄圧器用開閉弁４３が開状態から閉状態に移行する。閾値ＰＡ２は、本発明に係る「第２閾値」の一例である。つまり、蓄圧器４の内圧ＰＡが閾値ＰＡ２よりも大きくなったことに基づいて、蓄圧器４における冷媒の流入及び流出が禁止される。

また、時刻ｔ３に、吸気用膨張弁３７が閉状態から開状態に移行する。これにより、コンプレッサ３１が吐出した冷媒が吸気用エバポレータ３５に供給される。つまり、エンジン１２０の駆動状態が非ノッキング発生域に属している場合でも、慣性走行をしている車両１００の運動エネルギを用いてコンプレッサ３１を駆動させて、吸気用エバポレータ３５に冷媒を供給し、吸気用エバポレータ３５を予冷する。

時刻ｔ４に、アクセルペダル１１５の踏み込み量がゼロよりも大きくなったことに基づいて、エンジン１２０の燃焼室１２１への燃料の供給量が増加し始める。また、コンプレッサ３１の吐出圧力がＰＣ２からＰＣ１となり、吸気用膨張弁３７が開状態から閉状態に移行する。つまり、車両１００の慣性走行が終了したことに基づいて、コンプレッサ３１の吐出圧力が小さくなり、吸気用エバポレータ３５の予冷が終了する。

時刻ｔ５に、エンジン１２０の駆動状態が非ノッキング発生域からノッキング発生域に移行したことに基づいて、蓄圧器用開閉弁４３及び吸気用膨張弁３７がいずれも閉状態から開状態に移行する。これにより、蓄圧器４に貯留されていた冷媒が第１冷媒通路２１に戻され、コンプレッサ３１から吐出される冷媒とともに、吸気用エバポレータ３５に供給される。この結果、ノッキング発生域への移行時に、迅速に吸気の冷却を開始することが可能になる。

時刻ｔ６に、蓄圧器４の内圧ＰＡが閾値ＰＡ１よりも小さくなったことに基づいて、コンプレッサ３１の吐出圧力がＰＣ１からＰＣ２となり、蓄圧器用開閉弁４３が開状態から閉状態に移行する。閾値ＰＡ１は、本発明に係る「第１閾値」の一例である。つまり、蓄圧器４の内圧ＰＡが閾値ＰＡ１よりも小さくなったことに基づいて、コンプレッサ３１の吐出圧力が大きくなり、蓄圧器４における冷媒の流入及び流出が禁止される。

＜コントローラが実行する処理＞
次に、図４及び図５を参照しながら、コントローラ６が実行する処理について説明する。図４及び図５は、コントローラ６が実行する処理を示すフローチャートである。

図４は、車両１００が慣性走行をしている場合に、蓄圧器４における冷媒の貯留を行うための処理に関する。

まず、コントローラ６は、ステップＳ１１で、車両１００が慣性走行中であるか否かを判定する。具体的には、コントローラ６は、エンジン１２０の回転数がゼロよりもおおきく、且つエンジン１２０の燃焼室１２１への燃料の供給が禁止された状態で車両１００が走行しているか否かを判定する。車両１００が慣性走行中であると判定しなかった場合（Ｓ１１：ＮＯ）、コントローラ６はＳ２以降の処理を実行しない。一方、車両１００が慣性走行中であると判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、コントローラ６は、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２で、コントローラ６は、空調装置９が運転中であるか否かを判定する。空調装置９が運転中であると判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、コントローラ６は、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３で、コントローラ６は、コンプレッサ３１の吐出圧力を大きくする。つまり、空調装置９の空調用エバポレータ９３への冷媒供給を維持しつつ、後述するように蓄圧器４における冷媒の貯留も可能とするために、コンプレッサ３１の吐出圧力を大きくする。

ステップＳ１４で、コントローラ６は、蓄圧器用開閉弁４３を開状態に移行させる。これにより、第１冷媒通路２１から蓄圧器４のタンク４１内への冷媒の流入が許可され、冷媒の貯留が開始される。

ステップＳ１５で、コントローラ６は、蓄圧器４の内圧ＰＡが閾値ＰＡ２よりも大きいか否かを判定する。具体的には、コントローラ６は、内圧センサ５４から受信する検知信号に基づいて蓄圧器４の内圧ＰＡを取得し、この内圧ＰＡが予め設定されている閾値ＰＡ２よりも大きいか否かを判定する。蓄圧器４の内圧ＰＡが閾値ＰＡ２よりも大きいと判定しなかった場合（Ｓ１５：ＮＯ）、コントローラ６は、蓄圧器用開閉弁４３の開状態を維持し、蓄圧器４のタンク４１内への冷媒の流入を継続する。一方、蓄圧器４の内圧ＰＡが閾値ＰＡ２よりも大きいと判定した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、コントローラ６は、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６で、コントローラ６は、蓄圧器用開閉弁４３を閉状態に移行させる。これにより、蓄圧器４における冷媒の流入及び流出が禁止される。

ここで、ステップＳ１２で、空調装置９が運転中であると判定しなかった場合（Ｓ１２：ＮＯ）、コントローラ６は、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８で、コントローラ６は、それまで停止していたコンプレッサ３１を駆動させ、その後、上述したステップＳ１４～Ｓ１６の処理を実行する。

ステップＳ１６の処理を終了したコントローラ６は、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７で、コントローラ６は、コンプレッサ３１の吐出圧力を低下させる、又は、コンプレッサ３１を停止させる。具体的には、コントローラ６は、ステップＳ１３の処理を実行していた場合は、ステップＳ１７でその吐出圧力を低下させる。また、コントローラ６は、ステップＳ１８の処理を実行していた場合は、ステップＳ１７でコンプレッサ３１を停止させる。

図５は、車両１００が慣性走行をしていない場合に、吸気用エバポレータ３５を予冷又は吸気を冷却するための処理に関する。

まず、コントローラ６は、ステップＳ２１で、その時点のエンジン１２０の駆動状態が、非ノッキング発生域に属しているか否かを判定する。具体的には、コントローラ６は、エンジン１２０への要求トルクＴｑｒ等を算出し、この算出値に基づいてマップを参照することにより、当該判定を行う。エンジン１２０の駆動状態が、非ノッキング発生域に属していると判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、コントローラ６は、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２で、コントローラ６は、蓄圧器４の内圧ＰＡがライン圧力ＰＬ以上であるか否かを判定する。蓄圧器４の内圧ＰＡがライン圧力ＰＬ以上である場合は、蓄圧器用開閉弁４３を開状態とすることにより、蓄圧器４が貯留している冷媒を第１冷媒通路２１に戻すことができる。蓄圧器４の内圧ＰＡがライン圧力ＰＬ以上であると判定した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、コントローラ６は、ステップＳ２３に進む。そして、ステップＳ２３で、コントローラ６は、蓄圧器用開閉弁４３を閉状態から開状態に移行させて蓄圧器４から冷媒通路２に冷媒を戻し、この冷媒を吸気用エバポレータ３５に供給することにより、吸気用エバポレータ３５を予冷する。ここでは、上述したように、蓄圧器４の内圧ＰＡが閾値ＰＡ１よりも小さくなるまで、蓄圧器４が貯留している冷媒を用いることができる。

一方、ステップＳ２２で、蓄圧器４の内圧ＰＡがライン圧力ＰＬ以上であると判定しなかった場合（Ｓ２２：ＮＯ）、コントローラ６は、ステップＳ２４に進む。そして、ステップＳ２４で、コントローラ６は、コンプレッサ３１を間欠的に駆動させて吸気用エバポレータ３５に冷媒を供給することにより、吸気用エバポレータ３５を予冷する。

これに対し、ステップＳ２１で、エンジン１２０の駆動状態が非ノッキング発生域に属していると判定しなかった場合（Ｓ２１：ＮＯ）、つまり、エンジン１２０の駆動状態がノッキング発生域に属している場合、コントローラ６は、ステップＳ２５に進む。そして、ステップＳ２５で、コントローラ６は、コンプレッサ３１を連続的に駆動させて吸気用エバポレータ３５に冷媒を供給することにより、吸気を冷却する。

＜作用効果＞
上記構成によれば、慣性走行をしている車両１００の運動エネルギを用いてコンプレッサ３１を駆動させ、このコンプレッサ３１が吐出した冷媒を蓄圧器４に貯留するとともに、車両１００が慣性走行をしていない場合にこの冷媒を吸気用エバポレータ３５に供給し、吸気の冷却に用いることが可能になる。これにより、コンプレッサ３１の駆動に起因してエンジン１２０に付加される抵抗を抑制しつつ、吸気を冷却することが可能になる。

また、コントローラ６は、エンジン１２０の回転数がゼロよりも大きく、且つエンジン１２０の燃焼室１２１への燃料の供給が禁止されている場合に、車両１００が慣性走行をしていると判定する。

この構成によれば、エンジン１２０がトルクを発生させていない状態で、車両１００の運動エネルギを用いたコンプレッサ３１の駆動と、蓄圧器４への冷媒の貯留とが行われる。これにより、コンプレッサ３１の駆動に起因してエンジン１２０に付加される抵抗を抑制しつつ、吸気を冷却することが可能になる。

また、コントローラ６は、蓄圧器４の内圧ＰＡを取得し、蓄圧器４から冷媒通路２に冷媒を戻すことにより内圧ＰＡが第１閾値である閾値ＰＡ１よりも小さくなったと判定した場合は、内圧ＰＡが閾値ＰＡ１よりも大きい場合と比べてコンプレッサ３１の吐出圧力を大きくするとともに、冷媒通路２から蓄圧器４の内部への冷媒の流入を禁止する。

この構成によれば、この構成によれば、蓄圧器４の内圧ＰＡが小さくなった場合でも、コンプレッサ３１の吐出圧力を大きくすることにより、必要量の冷媒を吸気用エバポレータ３５に供給し、吸気用エバポレータ３５の冷却能力を維持することが可能になる。このとき、冷媒通路２から蓄圧器４の内部への冷媒の流入を禁止することにより、コンプレッサ３１の駆動に要するエネルギの増加を抑制することが可能になる。

コントローラ６は、蓄圧器４の内圧ＰＡを取得し、車両１００が慣性走行をしており、且つ冷媒通路２から蓄圧器４の内部への冷媒の流入により内圧ＰＡが第２閾値である閾値ＰＡ２よりも大きくなったと判定した場合は、冷媒通路２から蓄圧器４の内部への冷媒の流入を禁止し、コンプレッサ３１が吐出する冷媒を吸気用エバポレータ３５に供給させる。

この構成によれば、この構成によれば、蓄圧器４の内部に十分な量の冷媒が貯留されている場合は、慣性走行をしている車両１００の運動エネルギを用いてコンプレッサ３１を駆動させ、このコンプレッサ３１が吐出した冷媒を吸気用エバポレータ３５に供給することにより、吸気用エバポレータ３５を予冷することができる。この結果、その後に吸気冷却を開始する際の応答性を高めることが可能になる。

＜変形例＞
次に、図６を参照しながら、変形例に係るコントローラ（不図示）が実行する処理について説明する。図６は、変形例に係るコントローラが実行する処理を示すフローチャートである。

図６は、図５に示した処理に代えて実行される処理の一部であり、吸気を冷却するための処理を示している。上述した実施形態に係るコントローラ６は、その時点のエンジン１２０の駆動状態（ノッキング発生域又は非ノッキング発生域）に基づいて吸気を冷却する処理を実行する。これに対し、変形例に係るコントローラは、エンジン１２０の駆動状態がノッキング発生域に移行することが予測される場合に、吸気を冷却する処理を実行する。

まず、コントローラは、図６のステップＳ３１で、エンジン１２０への要求トルクＴｑｒが閾値Ｔｑｒ１以上であるか否かを判定する。具体的には、コントローラは、アクセルペダル１１５の踏み込み量等からエンジン１２０への要求トルクＴｑｒを算出するとともに、この要求トルクＴｑｒに基づいて、メモリに記憶されているマップを参照することにより、当該判定を行う。要求トルクＴｑｒが閾値Ｔｑｒ１以上である場合、エンジン１２０の駆動状態がノッキング発生域に移行する可能性が高い。要求トルクＴｑｒが閾値Ｔｑｒ１以上であると判定しなかった場合（Ｓ３１：ＮＯ）、コントローラは、Ｓ３２以降の処理を実行しない。一方、要求トルクＴｑｒが閾値Ｔｑｒ１以上であると判定した場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、コントローラは、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２で、コントローラは、要求ライン圧力ＰＬｒを算出する。要求ライン圧力ＰＬｒは、吸気の冷却を十分に行うことが可能であるか否かを判断するための指標である。ライン圧力ＰＬがこの要求ライン圧力ＰＬｒ以上である場合は、コンプレッサ３１の駆動のみにより十分な量の冷媒を迅速に吸気用エバポレータ３５に供給し、吸気の冷却を迅速に開始することが可能である。コントローラは、ステップＳ３１において算出した要求トルクＴｑｒに基づいて、メモリに記憶されているマップを参照することにより、要求ライン圧力ＰＬｒを算出する。

ステップＳ３３で、コントローラは、ライン圧力ＰＬが要求ライン圧力ＰＬｒ以上であるか否かを判定する。したがって、ステップＳ３３で、ライン圧力ＰＬが要求ライン圧力ＰＬｒ以上であると判定した場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、コントローラは、ステップＳ３８に進む。そして、ステップＳ３８で、コントローラは、コンプレッサ３１を駆動させて吸気用エバポレータ３５に冷媒を供給し、吸気の冷却を開始する。このとき、蓄圧器４は、冷媒通路２に冷媒を戻さない。

一方、ライン圧力ＰＬがこの要求ライン圧力ＰＬｒ未満である場合は、コンプレッサ３１の駆動のみでは十分な量の冷媒を迅速に吸気用エバポレータ３５に供給することができず、吸気の冷却の開始が遅くなるおそれがある。したがって、ステップＳ３３で、ライン圧力ＰＬが要求ライン圧力ＰＬｒ以上であると判定しなかった場合（Ｓ３３：ＮＯ）、コントローラは、ステップＳ３４に進む。そして、コントローラは、ステップＳ３４でコンプレッサ３１を駆動させるとともに、次のステップＳ３５で蓄圧器用開閉弁４３を閉状態から開状態に移行させる。これにより、コンプレッサ３１が冷媒を吐出するとともに、蓄圧器４が冷媒通路２に冷媒を戻すため、ライン圧力ＰＬが迅速に増加する。この冷媒は吸気用エバポレータ３５に供給され、吸気の冷却が開始する。

ステップＳ３６で、コントローラは、ライン圧力ＰＬが要求ライン圧力ＰＬｒ以上であるか否かを再び判定する。ライン圧力ＰＬが要求ライン圧力ＰＬｒ以上であると判定しなかった場合（Ｓ３６：ＮＯ）は、コントローラは、引き続き蓄圧器４から冷媒通路２に冷媒を戻す。そして、ライン圧力ＰＬが要求ライン圧力ＰＬｒ以上であると判定した場合（Ｓ３６：ＹＥＳ）は、コントローラは、ステップＳ３７に進む。そして、ステップＳ３７で、コントローラは、蓄圧器用開閉弁４３を開状態から閉状態に移行させる。これにより、その後は、コンプレッサ３１が吐出する冷媒のみを吸気用エバポレータ３５に供給することにより、吸気を冷却することができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。

上述した実施形態では、コントローラ６は、エンジン１２０の燃焼室１２１への燃料の供給が禁止されている場合に、車両１００が慣性走行をしていると判定する。しかしながら、本発明では、これに代えて、コントローラ６は、アクセルペダル１１５の踏み込み量がゼロであって、且つ車両１００が下り坂を走行している場合に、車両１００が慣性走行をしていると判定してもよい。例えば、コントローラ６は、加速度センサ５６から受信する検知信号に基づいて、鉛直方向における車両１００の加速度を取得し、この加速度に基づいて、当該判定を行うことができる。このような構成によれば、エンジン１２０がトルクを発生させていない状態で、車両１００の運動エネルギを用いたコンプレッサ３１の駆動と、蓄圧器４への冷媒の貯留とが行われる。これにより、コンプレッサ３１の駆動に起因してエンジン１２０に付加される抵抗を抑制しつつ、吸気を冷却することが可能になる。

１ 吸気冷却システム
２ 冷媒通路
３１ コンプレッサ
３５ 吸気用エバポレータ（エバポレータ）
４ 蓄圧器
６ コントローラ
１００ 車両
１１７ 車輪
１２０ エンジン
１２１ 燃焼室
１３０ａ 吸気通路

Claims (4)

1. 車両のエンジンの吸気を冷却する吸気冷却システムであって、
   前記エンジンの燃焼室に空気を供給する吸気通路に設けられ、冷媒と、前記吸気通路を流れる空気とを熱交換させることにより該空気を冷却するエバポレータと、
   前記エンジンの出力軸に連結され、該出力軸の回転に基づいて駆動して冷媒を吐出するコンプレッサと、
   前記コンプレッサが吐出した冷媒を前記エバポレータに供給する冷媒通路に設けられ、該冷媒通路からその内部に冷媒を流入させて貯留するとともに、貯留している冷媒を流出させて該冷媒通路に戻す蓄圧器と、
   前記車両が慣性走行をしているか否かを判定するとともに、前記コンプレッサと、前記蓄圧器における冷媒の流入及び流出とを制御するように構成されているコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、
   前記車両が前記慣性走行をしていると判定した場合は、前記車両の車輪の回転に伴う前記エンジンの前記出力軸の回転により前記コンプレッサを駆動させ、前記コンプレッサが吐出した冷媒を前記冷媒通路から前記蓄圧器の内部に流入させ、
   前記車両が前記慣性走行をしていないと判定した場合は、前記蓄圧器の内部から前記冷媒通路に冷媒を戻させ、
   前記蓄圧器の内圧を取得し、前記蓄圧器から前記冷媒通路に冷媒を戻すことにより前記内圧が第１閾値よりも小さくなったと判定した場合は、前記内圧が前記第１閾値よりも大きい場合と比べて前記コンプレッサの吐出圧力を大きくするとともに、前記冷媒通路から前記蓄圧器の内部への冷媒の流入を禁止する、吸気冷却システム。
2. 車両のエンジンの吸気を冷却する吸気冷却システムであって、
   前記エンジンの燃焼室に空気を供給する吸気通路に設けられ、冷媒と、前記吸気通路を流れる空気とを熱交換させることにより該空気を冷却するエバポレータと、
   前記エンジンの出力軸に連結され、該出力軸の回転に基づいて駆動して冷媒を吐出するコンプレッサと、
   前記コンプレッサが吐出した冷媒を前記エバポレータに供給する冷媒通路に設けられ、該冷媒通路からその内部に冷媒を流入させて貯留するとともに、貯留している冷媒を流出させて該冷媒通路に戻す蓄圧器と、
   前記車両が慣性走行をしているか否かを判定するとともに、前記コンプレッサと、前記蓄圧器における冷媒の流入及び流出とを制御するように構成されているコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、
   前記車両が前記慣性走行をしていると判定した場合は、前記車両の車輪の回転に伴う前記エンジンの前記出力軸の回転により前記コンプレッサを駆動させ、前記コンプレッサが吐出した冷媒を前記冷媒通路から前記蓄圧器の内部に流入させ、
   前記車両が前記慣性走行をしていないと判定した場合は、前記蓄圧器の内部から前記冷媒通路に冷媒を戻させ、
   前記蓄圧器の内圧を取得し、前記車両が前記慣性走行をしており、且つ前記冷媒通路から前記蓄圧器の内部への冷媒の流入により前記内圧が第２閾値よりも大きくなったと判定した場合は、前記冷媒通路から前記蓄圧器の内部への冷媒の流入を禁止し、前記コンプレッサが吐出する冷媒を前記エバポレータに供給させる、吸気冷却システム。
3. 前記コントローラは、前記エンジンの回転数がゼロよりも大きく、且つ前記エンジンの燃焼室への燃料の供給が禁止されている場合に、前記車両が前記慣性走行をしていると判定する、請求項１又は２に記載の吸気冷却システム。
4. 前記コントローラは、アクセルペダルの踏み込み量がゼロであって、且つ前記車両が下り坂を走行している場合に、前記車両が前記慣性走行をしていると判定する、請求項１又は２に記載の吸気冷却システム。

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