JPH0343383Y2

JPH0343383Y2 -

Info

Publication number: JPH0343383Y2
Application number: JP1983201544U
Authority: JP
Priority date: 1983-12-28
Filing date: 1983-12-28
Publication date: 1991-09-11
Also published as: JPS59146531U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、過給機付エンジンの吸入空気冷却装
置に関し、特に吸気冷却と車室内冷却との両立を
図りながら吸気冷却システム全体の容量を低減さ
せる対策に関する。

（従来の技術）一般に、エンジンの吸気通路に過給機を設けて
吸気を過給することにより、吸気の充填効率を高
めてエンジンの出力向上、燃費節減を図るように
することはよく知られている。この場合、過給機
により吸気を強制的に圧縮して供給するため、吸
気温度が著しく高められて、空気密度の低下によ
り充填効率の向上が図れず、実質的な過給効果を
発揮できないことがあるという問題があつた。例
えば、ターボ過給機を備えたエンジンの場合、エ
ンジンの最高回転域（5000〜7000rpm）では過給
吸気温度は最高160℃程度まで上昇する。このた
め、過給効果を最大限実効あらしめるためには上
記過給吸気温度をエアクリーナでの吸込み時の少
なくとも最高温度（最高外気温度約40℃）まで低
下させることが望ましい。

そのため、従来、上記過給効率の実質的向上を
図るべく吸入空気を冷却するようにしたものが
種々提案されている（例えば実開昭57−101329号
公報参照）。すなわち、過給機下流の吸気通路に
熱交換器を介装し、イ該熱交換器にエンジン冷却
水を循環させるもの（従来例１）、ロ該熱交換器
を、吸入空気を外気との熱交換によつて冷却する
空気熱交換器としたもの（従来例２）、あるいは
ハ該熱交換器に車室内冷房装置の冷媒の一部を循
環させるもの（従来例３）等がある。

（考案が解決しようとする課題）このうち、従来例１では、過給機が実働するエ
ンジン暖機完了後にはエンジン冷却水温が80℃以
上になつており、エンジン冷却水を冷却源とした
熱交換器を設けただけでは吸気温度を所期の目的
とする温度（40℃）までは低下させることは不可
能である。

また、上記従来例２では、外気との熱交換によ
るため、理論的には吸気温度を所期の目的温度
（40℃）まで低下させることは可能である。しか
し、熱交換器の車載性を考えた場合、吸気温度を
160℃から70℃程度まで低下させるのが限度であ
り、それ以下に低下させるには熱交換器が大きく
なりすぎ、限られたエンジンルーム内に配置でき
ないという問題がある。

また、上記従来例３では、所期の目的温度40℃
まで低下させることは可能である。しかし、160
℃から40℃までの冷却効果を得るには熱交換器
（クーラ）の容量が大きくなり、それに伴つて車
室内冷房装置の圧縮機およびコンデンサ（凝縮
器）の容量も大きくなるので、車載性が極めて悪
いとともに、重量の増大およびエンジン動力損失
の増大等により出力の低下および燃費の悪化を招
く。しかも、この種冷房装置の冷媒として通常使
用されているＲ−１２を用いた場合には、該Ｒ−
１２冷媒は潤滑油、金属共存での長時間安定温度
が120℃以下であるので、それ以上の160℃の温度
に晒されるとＲ−１２冷媒が熱分解してしまい、
冷媒による冷却効果が得られず実用に供し得ない
という問題がある。

本考案はかかる諸点に鑑み、吸入空気を冷却す
る手段として、外気を冷却源とする熱交換器と、
車室用クーラの冷媒回路における冷媒を利用する
熱交換器（チヤージクーラ）とを併用して、吸気
冷却と車室内冷却との両立を図りながら過給気を
効率良く所定温度に冷却することにより、システ
ム全体の容量を小さくして、車載性を良好にする
とともに重量の増大やエンジン動力損失の増大を
防止しながら、過給効率の実質的向上を有効に図
ることを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本考案の解決手段
は、吸気通路２に吸気を過給する過給機５を設け
るとともに、エンジン出力軸によつて駆動にされ
る圧縮機９からの冷媒を車室用クーラ１３に循環
させる冷媒回路１５を備えた過給機付エンジンを
前提とする。そして、上記過給機５下流の吸気通
路２に設けられ、外気を冷却源として該過給機５
からの過給気を上記冷媒回路１５の冷媒の長時間
安定温度に相当する温度にまで予冷却する熱交換
器２０と、該熱交換器２０より下流の吸気通路２
に設けられているとともに上記冷媒回路１５に上
記車室用クーラ１３と並列に接続され、かつ上記
熱交換器２０の冷却負荷よりも小さい冷却負荷に
設定されており、上記熱交換器２０で予冷却され
た過給気を所定温度に冷却するチヤージクーラ２
１とを備えたものとする。

（作用）このことにより、過給機５からの高温（例えば
160℃）の過給気を先ず外気を冷却源とした熱交
換器２０で冷媒回路１５の冷媒の長時間安定温度
に相当する温度（例えば70℃）にまで大きな冷却
負荷でもつて予冷却し、この予冷却された過給気
を、車室用クーラ１３と冷媒回路１５を共用する
上で冷却負荷が小さく設定されたチヤージクーラ
２１で更に所定温度（例えば40℃）まで小さな冷
却負荷でもつて冷却することによつて、冷媒回路
１５の冷媒の熱分解等を防止しながら、過給気の
冷却を２段階的に冷却効率よく行うことができる
とともに、この吸気冷却と車室内冷却とを両立さ
せることが可能である。

（考案の効果）したがつて、本考案の過給機付エンジンの吸入
空気冷却装置によれば、過給機から過給される吸
入空気を先ず熱交換器で外気を冷却源として冷媒
回路の冷媒の長時間安定温度に相当する温度にま
で大きな冷却負荷でもつて予冷却し、この予冷却
された吸入空気を、車室用クーラと冷媒回路を共
用するチヤージクーラによつて所定温度まで小さ
な冷却負荷でもつて更に冷却するようにしたの
で、冷媒の熱分解等を防止しかつ吸気冷却と車室
内冷却との両立を図りながら、冷却システム全体
の容量の低減化を図つて良好な車載性を確保する
とともに、空気熱交換器と冷媒回路のチヤージク
ーラとの特性および冷却能力を有効に活かして過
給気を２段階的に効果的に冷却し、過給効率の実
質的向上を有効に図ることができる。

（実施例）以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は、本考案の一実施例として、自動車に
搭載された車室内冷房装置を吸入空気冷却用の冷
凍装置に利用した場合での過給機付エンジンの吸
入空気冷却装置の全体システム構成を示す。第１
図において、１は自動車に搭載されたエンジン、
２はエンジン１に吸気を供給するための吸気通
路、３はエンジン１からの排気を排出するための
排気通路、４はエアクリーナである。

５は排気ターボ過給機であつて、該過給機５
は、排気通路３に介設され排気流によつて回転駆
動されるタービン６と、吸気通路２に介設され該
タービン６に同軸的に駆動されるブロア７とから
なり、該ブロア７の回転駆動によつて吸入空気を
エンジン１に過給するものである。

また、８は自動車に搭載された車室内冷房装置
である。該冷房装置８は、圧縮機９と、コンデン
サ（凝縮器）１０と、受液器１１と、膨張弁１２
と、車室用クーラ（蒸発器）１３とを備え、これ
ら各機器９〜１３を冷媒通路１４で接続して圧縮
機９からの冷媒を車室用クーラ１３に循環させる
冷媒回路１５が構成され、該車室用クーラ１３と
の熱交換で冷却された空気を車室内へ送給するこ
とにより車室内を冷房するようにしている。尚、
上記圧縮機９はエンジン１の出力軸にマグネツト
クラツチ１６およびベルト伝動機構１７を介して
駆動連結されている。また、１８はエンジン１に
よつて駆動される凝縮器用フアン、１９は車室用
クーラ１３に対向して配設された冷房用フアンで
ある。

そして、本考案の特徴として、２０は上記過給
機５のブロア７下流の吸気通路２に介設された熱
交換器である。該熱交換器２０は、外気を冷却源
として過給機５（ブロア７）で加圧された吸入空
気（過給気）を外気との熱交換により上記冷媒回
路１５の冷媒の長時間安定温度に相当する温度に
まで冷却するもので、車載性をクリアするように
吸入空気温度を最大限、例えば160℃から70℃ま
で低下させる冷却能力を有するよう大きな冷却負
荷に設定されている。

また、２１は上記過給機５のブロア７下流でか
つ上記熱交換器２０下流の吸気通路２に介設され
たチヤージクーラである。該チヤージクーラ２１
は、上記膨張弁１２および車室用クーラ１３をバ
イパスするバイパス通路２２を介して該車室用ク
ーラ１３および膨張弁１２とは並列に冷媒回路１
５に接続されて冷凍装置Ａを構成しており、圧縮
機９からの冷媒をチヤージクーラ２１に循環供給
し、該チヤージクーラ２１での熱交換により上記
熱交換器２０で予冷却された吸入空気（過給気）
を更に所定温度にまで冷却するようにしている。
尚、上記チヤージクーラ２１は吸入空気温度を最
大限、例えば70℃から40℃に低下させる冷却能力
を有するよう小さな冷却負荷に設定されている。
また、上記バイパス通路２２のチヤージクーラ２
１上流には膨張弁２３が介設されている。

さらに、本実施例では車室内冷房装置８を吸入
空気冷却用の冷凍装置Ａに利用したためにその切
換の構造として下記の如く構成されている。すな
わち、２４は車室内温度を検出するサーモスタツ
トよりなる温度検出器、２５は上記冷媒通路１４
のバイパス通路２２分岐部直下流に介設された第
１電磁切換弁、２６は上記バイパス通路２２の上
流側（又は下流側）に介設された第２電磁切換弁
である。該各電磁切換弁２５，２６は上記温度検
出器２４に接続されており、温度検出器２４の出
力に応じて第１、第２電磁切換弁２５，２６が開
閉制御されて圧縮機９からの冷媒の車室用クーラ
１３とチヤージクーラ２１とへの供給を選択的に
切換制御し、車室内温度が設定値以上のときには
第１電磁切換弁２５を開いて第２電磁切換弁２６
を閉じることにより、冷媒を車室用クーラ１３に
供給する一方、車室内温度が設定値以下のときに
は第２電磁切換弁２６を開いて第１電磁切換弁２
５を閉じることにより、冷媒をチヤージクーラ２
１に供給するようにした切換装置２７が構成され
ている。

上記切換装置２７の具体的電気回路を第２図に
示す。同図において、FMは冷房用フアン１９駆
動用のフアンモータ、SW₁は該フアンモータFM
に直列に接続されたフアンスイツチである。該フ
アンスイツチSW₁は、「Ｈ」接点、「Ｍ」接点、
「Ｌ」接点、帯板状のON接点およびOFF接点の
固定接点を有し、フアンモータFMを「Ｈ」，
「Ｍ」，「Ｌ」の３段階の回転数に切換可能にして
いる。また、SW₂はフアンモータFMに並列に接
続された冷房スイツチで、そのマイナス端子は上
記フアンスイツチSW₁のON接点に接続されてい
る。PLは該冷房スイツチSW₂に直列に接続され
たパイロツトランプ、MR₁は冷房スイツチSW₂
に直列に接続された常開接点MR₁−_sを有する第
１リレーであつて、その常開接点MR_1-sは、エン
ジン１と圧縮機９との駆動連結を断続するマグネ
ツトクラツチ１６およびアイドルアツプ用電磁弁
VSVに直列に接続されている。よつて、冷房ス
イツチSW₂のON操作時でかつフアンスイツチ
SW₁のON操作時、フアンモータFMを回転させ
るとともに、第１リレーMR₁のON作動によるそ
の接点MR_1-sの閉成により車室内冷房装置８の圧
縮機９を駆動させ、かつエンジン１をアイドルア
ツプさせるように構成されている。尚、PSは上
記マグネツトクラツチ１６およびアイドルマツプ
用電磁弁VSVに直列に接続された冷媒用圧力ス
イツチであつて、車室内冷房装置８の冷媒圧力が
異常上昇したときにOFF作動して圧縮機９等の
破損を防護するものである。Fu₁およびFu₂はヒ
ユーズである。

そして、THは車室内温度が設定値以上のとき
にON作動する温度検出器２４は構成するサーモ
スタツト、MR₂は該サーモスタツトTHに直列に
接続され、サーモスタツトTHのON作動により
ON作動する第２リレーである。、該第２リレー
MR₂は常開の第１接点MR_2-1と常閉の第２接点
MR_2-2との２つの接点を有し、該第１接点
MR_2-1は第１電磁切換弁２５に直列に、第２接
点MR_2-2は第２電磁切換弁２６に直列にそれぞ
れ接続されており、車室内温度が設定値以上のサ
ーモスタツトTHのON作動時には、第２リレー
MR₂のON作動によるその第１接点MR_2-1の閉成
および第２接点MR_2-2の開放により第１電磁切
換弁２５をON作動（開作動）させ、第２電磁切
換弁２６をOFF作動（閉作動）させて車室用ク
ーラ１３のみに冷媒を循環供給し車室内の冷房を
行う一方、車室内温度が設定値以下のサーモスタ
ツトTHのOFF作動時には、第２リレーMR₂の
OFF作動によるその第１接点MR_2-1の開放およ
び第２接点MR_2-2の閉成により第１電磁切換弁
２５をOFF作動させ、第２電磁切換弁２６をON
作動させてチヤージクーラ２１のみに冷媒を循環
供給し吸入空気の冷却を行うように構成されてい
る。

また、SW₃は第２リレーMR₂の第２接点
MR_2-2に並列に接続されたマニユアルチヤージ
クーラスイツチである。該スイツチSW₃にはこれ
に連動する常閉の第１スイツチSW_3-1と常開の第
２スイツチSW_3-2とが具備され、該第１スイツチ
SW_3-1は第１電磁切換弁２５に直列に、第２スイ
ツチSW_3-2は冷房スイツチSW₂に並列にそれぞれ
接続されており、冷房スイツチSW₂をON操作し
ないつまり車室内冷房シーズン以外のときには、
上記マニユアルチヤージクーラスイツチSW₃を
ON操作することにより、第１スイツチSW_3-1が
開放され、第２スイツチSW_3-2が閉成されて、圧
縮機９が作動し、第１電磁切換弁２５がOFF作
動し、第２電磁切換弁２６がON作動し、このこ
とにより圧縮機９からの冷媒をチヤージクーラ２
１に循環供給して吸入空気の冷却を行うようにし
ている。

したがつて、上記実施例においては、車室内冷
房シーズン時、車室内温度が設定値以上で、冷房
スイツチSW₂およびフアンスイツチSW₁がON操
作される運転初期には、圧縮機９からの冷媒は車
室用クーラ１３のみに循環するので、車室内冷房
装置８は本来の車室内の冷房を迅速に行い、快適
な冷房作用が確保される。この際、過給機５によ
つてエンジン１に過給される吸入空気（過給気）
は熱交換器２０のみで外気（走行風）との熱交換
によつて冷却されるが、過給によつても吸入空気
温度がさほど上昇していないときであるので、吸
入空気を所期の目的温度（例えば40℃）までに十
分に冷却でき、過給効率の実質的向上を確保する
ことができる。

一方、上記車室用クーラ１３の冷房作用により
車室内温度が設定値以下になると、今度は圧縮機
９からの冷媒はチヤージクーラ２１のみに循環さ
れるので、車室内冷房装置８による冷房作用は停
止して、該チヤージクーラ２１により吸入空気の
冷却が行われている。そして、このチヤージクー
ラ２１による吸入空気の冷却は、上記した熱交換
器２０で予冷却された吸入空気（例えば160°から
70℃に冷凍装置Ａの冷媒の長期間安定温度に相当
する温度までに冷却された吸入空気）に対して行
われるので、この予冷却吸入空気をさらに有効に
冷却して、その温度を所期の目的温度に例えば70
℃から40℃までに低下させることができ、よつて
過給効率の実質的向上を有効に図ることができ、
過給機５による本来の出力向上効果、燃費節減効
果を実効あらせしめることができる。

なお、冷房シーズン以外のときには、マニユア
ルチヤージクーラスイツチSW₃のON操作により
圧縮機９からの冷媒をチヤージクーラ２１に循環
させることができ、上記と同様、熱交換器２０と
チヤージクーラ２１との併用により吸入空気を所
期の目的温度まで冷却でき、過給効率の実質的向
上を有効に図ることができる。

このように、上記吸入空気の冷却は、冷却能力
の低い熱交換器２０で大きな冷却負荷でもつて予
冷却し、この予冷却された吸入空気を冷却能力の
高いチヤージクーラ２１でさらに小さな冷却負荷
でもつて冷却して、２段階的に効率良く行うもの
であるので、熱交換器２０では吸入空気温度を例
えば160℃から70℃まで低下させる冷却能力で済
み、またチヤージクーラ２１では吸入空気温度を
例えば70℃から40℃に低下させる冷却能力で済む
ので、個々の容量の低減化および良好な車載性を
確保できるのは勿論のこと、システム全体として
の容量を低減させることができ、よつて重量の増
大やエンジン動力損失の増大を防止して、上記過
給効率の実質的向上による出力向上、燃費節減化
を一層効果的に図ることができる。今、例えば具
体的に示すと、吸入空気温度を160℃から70℃ま
で低下させる場合には上記本考案実施例の全体シ
ステムにおける熱交換器２０、チヤージクーラ２
１、圧縮機９およびコンデンサ１０の容量を100
％とすると、空気熱交換器だけのもの（従来例
２）の容量は50％であるが、チヤージクーラだけ
のもの（従来例３）の容量は216％となる。そし
て、本来目的とする吸入空気温度を160℃から40
℃まで低下させる場合には本考案例の全体容量を
100％とすると、上記従来例３では232％となり
（従来例２では車載性の点で不可能）、よつて良好
な車載性と共に容量を1/2以下に低減できること
が判る。

また、上記実施例では、冷房シーズン時には車
室内冷房を優先し、車室内温度が設定値以下の冷
房不必要時になると自動的に切換えて吸入空気の
冷却を行うものであり、これは自動車の走行運転
状態に符合するものである。つまり、自動車の走
行開始時には、車室内温度は設定値以上で車室内
冷房を必要とするが、過給機５はフル稼働状態で
はなく、そのために吸入空気の温度上昇はさほど
でなく、熱交換器２０のみの冷却作用で十分に所
期の目的温度に低下させることができる。一方、
所定時間経過後、車室内温度が設定値以下になる
ときには自動車は高速走行状態にあり、過給機５
がフル稼働して吸入空気の冷却を必要とする。こ
のときには、熱交換器２０と共にチヤージクーラ
２１によつて吸入空気の冷却を行うので、昇温し
た吸入空気を所期の目的温度まで確実に低下させ
ることができ、よつて車室内冷房装置８を吸入空
気冷却用の冷凍装置Ａと兼用しても支障がなく有
利である。

尚、本考案は上記実施例のみに限定されるもの
ではなく、その他種々の変形例をも包含するもの
である。第３図は上記第２図の切換装置２７の具
体的電気回路の変形例を示し、冷房スイツチ
SW′₂のOFF時にはマニユアル操作をしなくても
自動的に圧縮機９からの冷媒をチヤージクーラ２
１に循環供給して吸入空気の冷却を行うようにし
たものである（尚、第２図と同一の部分について
は同一の符号を付してその説明を省略する）。

すなわち、第３図において、冷房スイツチ
SW′₂には該冷房スイツチSW′₂と連動して逆作動
する連動スイツチSW′_2-1が並列に接続されてお
り、その連動スイツSW′_2-1には連動スイツチ
SW′_2-1のON作動によりON作動する第３リレー
MR₃が直列に接続されている。該第３リレー
MR₃は、第１電磁切換弁２５に直列に接続され
た常閉の第１接点MR_3-1と、第２リレーMR₂の
第２接点MR_2-2に並列に接続された常開の第２
接点MR_3-2とを有している。また、マグネツト
クラツチ１６およびアイドルアツプ用電磁弁
VSVは常時ON作動するようにしている。よつて
冷房スイツチSW′₂のOFF操作による連動スイツ
チSW′_2-1のON作動時には、第３リレーMR₃の
ON作動によりその第１接点MR_3-1が開放し、第
２接点MR_3-2が閉成することにより、第１電磁
切換弁２５がOFF作動し、第２電磁切換弁２６
がON作動して、圧縮機９からの冷媒をチヤージ
クーラ２１に循環供給するように構成されてい
る。

また、上記実施例では第１および第２電磁切換
弁２５，２６を用いたが、１つの三方電磁弁をバ
イパス通路２２の分岐部に配設するようにしても
よく、同様の作用効果が得られる。

また、熱交換器２０としては、上記実施例の如
き吸入空気を直接外気で冷却する型式の他、外気
を冷却源とするラジエータを設けて冷却水を循環
させる型式でもよいことは勿論である。

また、過給機としては、上記実施例の如きター
ボ過給機５の他、過給ポンプ等各種過給機を備え
たエンジンに対しても適用可能であることは言う
までもない。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を例示し、第１図は全体
システム構成図、第２図は切換装置の具体的電気
回路図、第３図は同変形例を示す電気回路図であ
る。１……エンジン、２……吸気通路、５……排気
ターボ過給機、８……車室内冷房装置、９……圧
縮機、１３……車室用クーラ、１５……冷媒回
路、２０……熱交換器、２１……チヤージクー
ラ、Ａ……冷凍装置。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】吸気通路２に吸気を過給する過給機５を設ける
とともに、エンジン出力軸によつて駆動にされる
圧縮機９からの冷媒を車室用クーラ１３に循環さ
せる冷媒回路１５を備えた過給機付エンジンにお
いて、上記過給機５下流の吸気通路２に設けられ、外
気を冷却源として該過給機５からの過給気を上記
冷媒回路１５の冷媒の長時間安定温度に相当する
温度にまで予冷却する熱交換器２０と、該熱交換器２０より下流の吸気通路２に設けら
れているとともに上記冷媒回路１５に上記車室用
クーラ１３と並列に接続され、かつ上記熱交換器
２０の冷却負荷よりも小さい冷却負荷に設定され
ており、上記熱交換器２０で予冷却された過給気
を所定温度に冷却するチヤージクーラ２１とを備えたことを特徴とする過給機付エンジンの吸
入空気冷却装置。