JPH0460115A - インタークーラ装着過給機付内燃機関のインタークーラバイパスバルブ制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インタークーラを備えた過給機付内燃機関に
関し、とくに、吸気の流れをインタークーラとインター
クーラに対して設けたバイパス通路との間に切替えるイ
ンタークーラバイパスバルブの切替制御装置に関する。

〔従来の技術〕

過給機付内燃機関において、過給機によって圧縮されて
昇温した吸気の温度をさげ、充填効率を上げて出力向上
をはかるために、過給機と機関本体との間の吸気通路に
インタークーラ（吸気冷却１ｇ）を設けることは知られ
ている。

また、インタークーラに対してバイパス通路と制御Ｂ弁
を設けて、エンジンが暖機されていないような時吸気の
過冷却を防ぐために、吸気の一部をバイパス通路側に流
すことも知られている（たとえば、特開昭６２−２７１
９３２号公報）〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、インタークーラを装備すると吸気温度が低下す
るために、低、中速で走っている場合等のような軽負荷
時の機関冷却水の水温が、インタークーラを装備してい
ない場合に比べて低下する。

この機関冷却水温の低下によって、暖房性能が悪化し、
とくに寒冷地の車内暖房が問題となる。

たとえば、上記特開昭６２−２７１．９３２号公報のよ
うな手段による場合は機関の暖機性能はよくなるが、市
街地走行中の暖房性能はインタークーラを装備していな
い場合に比べて低下し、暖房性能の解決策にはならない
。

本発明は、インタークーラ装着過給機付内燃機関の暖房
性能を向上させるインタークーラバイパスバルブ制御装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

上記目的を達成するだめの、本発明に係るインタークー
ラ装着過給機付内燃機関のインタークラバイパスバルブ
制御装置は、次の装置から成る。

すなわち、第１図に示すように、過給機付内燃機関Ｉと
、その吸気通路２に設けられた吸気冷却用のインターク
ーラ３と、インタークーラ３をバイパスするバイパス通
路４と、吸気の流れをインタークーラ３とバイパス通路
４との間に切替えるインタークーラバイパスバルブ５と
、を備えたインタークーラ装着過給機付内燃機関におい
て、機関冷却水温を検出する機関冷却水温検出手段６と
、機関負荷を検出する機関負荷検出手段７と、機関回転
速度を検出する機関回転速度検出手段８と、検出された
機関冷却水温が所定水温より低いか否かを判別する水温
判別手段９と、検出された機関負荷が所定負荷より小さ
いか否かを判別する負荷判別手段１０と、検出された機
関回転速度が所定回転速度より低いか否かを判別する回
転速度判別手段１】と、検出された機関冷却水温が所定
水温より低いと判別されかつ検出された機関負荷が所定
負荷より小さいと判別されかつ検出された機関回転速度
が所定回転速度より低いと判別されたときにのみインタ
ルクーラバイパスバルブ５をバイパス通路４側に切替え
るバイパスバルブ切替実行処理手段１２と、を備えたイ
ンタークーラ装着過給機付内燃機関のインタークーラバ
イパスバルブ制御装置。

〔作用〕

上記本発明装置において、所定水温をたとえば７５℃、
所定負荷をたとえば全負荷の２／３負荷、所定回転速度
をたとえば３０００ｒｐｍ　と設定する。寒冷地の低中
速走行中等の軽負荷時には、機関冷却水温が７５℃より
低く、機関負荷が２／３全負荷より小で、機関回転速度
が３００Ｏｒｐｍより小のため、３つの条件の全てが成
立するので、インタークーラバイパスバルブはバイパス
通路側に開となり、吸気はインタークーラを通らないで
、バイパス通路を通って機関に流れる。このため、吸気
温度が過冷却されず機関冷却水温も低くなり過ぎること
が防止され、したがって、暖房性能が向上する。

なお、機関緩機中も、上記の３つの条件は成立するので
、吸気はインタークーラをバイパスして流れ、機関暖機
時間も改善される。

〔実施例〕

以下、本発明に係る望ましい実施例を第２図、第３図を
参照して説明する。

第２図において、１は内燃機関本体、１３は排気タービ
ン過給ｔａ＜ターボチャージャ）であり、内燃機関本体
１と過給機１３のコンプレ、すとの間の吸気通路２には
インタークーラ（吸気冷却器）３が設けられている。４
はインタークーラ３をバイパスするバイパス通路で、５
はインタークーラ３とバイパス通路４との間に吸気の流
れを０Ｎ−ＯＦＦ的に切替えるバイパスバルブである。

バイパスバルブ５は、たとえばバルブＡ、バルブＢを有
し、バルブＡはバイパス通路４に、バルブＢは吸気通路
２に設けられており、バルブＡが開、バルブＢが閉のと
き吸気はバイパス通路４を流れ、ハルブＡが閉、バルブ
Ｂが開のとき吸気はインタークーラ３を流れる。

バイパスバルブ５のバルブＡ１バルブＢは、負圧作動式
アクチュエータ１４によって同時に作動され、アクチュ
エータ１４への、バキュームポンプ（図示せず）からの
負圧の導入の０Ｎ−ＯＦＦは、バキュームスイノチング
ハルプ（ＶＳＶ）１５によってなされる。そして、ＶＳ
Ｖ１５の０Ｎ−ＯＦＦは、マイクロコンピユータからな
る制御和装Ｗ（ＥＣＵ）１６からの指令に基づいて行わ
れる。

内燃機関本体１の機関冷却水通路には機関冷却水温を検
出して出力する水温センサ１７が設けられている。この
水温センサ１７は、第１図に示した機関冷却水温検出手
段６に相当する手段である。水温センサ１７の出力はＥ
ＣＵ１６に供給される。

１８は内燃機関がディーゼル機関のときに用いられる燃
料噴射ポンプを示している。（ただし、本発明はディー
ゼルに限るものではない。）燃料噴射ポンプ１８は燃料
噴射に必要な圧力を発生し、負荷、回転速度に応し噴射
量、噴射時間を適当に定め、燃料室内に燃料を噴射する
役目を果すものであるから、負荷信号、回転数信号を燃
料噴射ポンプ１８からとることができる。ロータリポジ
ションセンサ１９はアクセル開度に相関し、負荷とほぼ
相関するものであるから、ロータリポジションセンサ１
９を負荷検出センサとして利用し、その出力をＥＣＵ１
６に供給する。したがって、ロータリポジションセンサ
１９は、第１図の機関負荷検出手段７を構成している。

また、２０は燃料噴射ポンプに設けた機関回転速度セン
サであり、第１図の機関回転速度検出手段８を構成し、
その出力信号はＥＣｔＪｌ、６に導かれている。

ＥＣｔＪｌ６は、通常のマイクロコンピュータト同様、
入出力インターフェイス、セントラルブロセノサユニソ
ト　（ＣＰ　Ｕ）　　　リードオンリメモリ　（ＲＯＭ
）、ランダムアクセスメモリ　（ＲＡＭ）を有スル。各
センサ１７．１９．２０の出力は入力インターフェイス
を介し、或いはアナログ信号のときはＡ／Ｄ変換器（ア
ナログ／ディジタルコンバータ）を介してディジタル信
号に変換されてＲＡＭに一時的に記憶され、ＣＰＵに読
出されて、演算に用いられる。ＲＯＭは第３図に示した
ようなインタークーラバイパスバルブ制御プログラムを
記憶しており、このプログラムはＣＰＵに読出されて、
一定時間毎に実行される。そして、その演算結果により
ＶＳＶ１５が作動されて、アクチュエータ１４を介して
インタークーラバイパスバルブ５が切替制御される。

第３図の制御ルーチンにおいて、ステップ１０１で機関
冷却水温ＴＷを読込み、ステップ１０２で機関質＠ＴＰ
を読込み、ステップ１０３で機関回転速度ＮＥを読込む
。これらのデータの読込みは、順序は問わない。

次に、ステップ１０４に進み、読込まれた機関冷却水温
ＴＷが所定温度ＴＷＯ（たとえば、７５℃）より低いか
否かを判別する。ＴＷ＜ＴＷＯなら次のステ、プ】０５
に進み、ＴＷ≧ＴＷＯならステ。

ブ１０８に進む。ここで、ステップ１０４　は第１図の
水温判別手段９を構成する。

ステップ１０５では、読込まれた機関負荷ＴＰが所定負
荷ＴＰＯ（たとえば、全負荷の２／３の負荷）より小さ
いか否かを判別する。ＴＰ＜ＴＰ　Ｏなら次のステップ
１０６に進み、ＴＰ≧ＴＰＯならステップ１０８に進む
。ここで、ステップ１０５　は第１図の負荷判別手段１
０を構成する。

ステップ１０６では、読込まれた機関回転速度ＮＥが所
定回転速度ＮＥＯ（たとえば、３０００ｒｐ閘）より小
さいか否かを判別する。ＮＥ＜ＮＥＯならステップ１０
７に進み、ＮＥ≧ＮＥＯならステップ＋０８に進む。こ
こで、ステップ１０６は第１圓の回転速度判別手段１１
を構成する。ただし、上記で、ステップ１０４．１０５
．１０６　の順序は問わない。

ステップ１０７　は、ＴＷ＜ＴＷＯｌＴＰ＜ＴＰ　０２
ＮＥ＜ＮＥＯの３つの条件の全てが成立したときにのみ
実行されるステップで、インタークーラバイパスバルブ
５をバイパス通路４側に切替える、すなわちバイパスＯ
Ｎの実行処理をするステップである。ステップ１０Ｂは
、上記３つの条件の全てが成立するとき以外のときに実
行されるステップで、インタークーラバイパスバルブ５
をインタークーラ３（Ｆｊに切替える、すなわちバイパ
スをＯＦＦの実行処理をするステップである。ステップ
１０７とステップ１０８を合せたものが、第１図のバイ
パスバルブ切替実行処理手段１２を構成する。

ステップ１０７またはステップ１０８からエンドのステ
ップに進んで、その回の演算を纒了し、後は一定時間毎
に、上記演算を繰返す。

つぎに、作用を説明する。

寒冷地における低中速走行等の軽負荷時には、機関冷却
水温ＴＷが７５℃より低、機関負荷ＴＰが２／３全負荷
より小、機関回転速度ＮＥが３０００ｒｐｓ＋より小、
の３つの条件が全て成立する。したがって、ステ、ブ１
０７の指令によりＶＳＶ１５がＯＮとされ、アクチュエ
ータ１４に負圧が導かれ、バイパスバルブＡが開、バイ
パスバルブＢが閉とされ、吸気はバイパス通路４！！ｌ
を流れる。このため、吸気がインタークーラ３によって
過冷却されることが防止され、機関冷却水温は吸気がイ
ンタークーうに通された場合に比べて、上昇し、暖房性
能が改善される。

上記３つの条件の全てが満足されたときのみバイパスが
ＯＮとされ、それ以外でＯＦＦとされるので、従来のよ
うに、水温条件の１つの条件が満足されたときのみ、一
部の吸気がバイパスされる場合に比べて弁の開閉作動回
数が大幅に減り、弁開閉機構の耐久信転性が向上する。

なお、機関冷却水温、機関負荷、機関回転数の３条件の
１つでも成立しない場合にバイパスをＯＮとさせると、
次の不具合が生しるであろう。

機関冷却水温ＴＷ≧ＴＷＯでバイパスさせると、作動回
数が大幅に増加し、システム信転性が悪化する。また、
夏期などに機関冷却水温が上昇しすぎ、オーバーヒート
の原因となる。

機関負荷ＴＰ≧ＴＰＯでバイパスさせると、出力性能向
上というインタークーラ装着の目的を果せない。また、
黒煙が大幅に悪化し、燃焼室温度、排気温度が大幅に上
昇し、機関破損、使用性悪化の問題となる。

また、機関回転速度ＮＥ≧ＮＥＯでバイパスさせると、
作動回数が増加して、システム信転性が悪化する。また
、高回転では、低負荷でも過給圧とターボ出口の吸気温
か高いために、バイパスするとインタークーラの圧損が
なくなる分過給圧が高くなりすぎて、機関破損の問題と
なる。また、吸気温も高くなりすぎて、耐久信転性上問
題がある。

したがって、上記３条件がすべて成立する時のみ、イン
タークーラ３をバイパスさせると、暖房性の改善以外に
、上記のような不具合も解決されるという利点が出てく
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、■機関冷却水温が所定水温より低いこ
と、■機関負荷が所定負荷より小さいこと、■機関回転
数が所定回転数より低いこと、の３つの条件の全てが成
立したときにインタークーラをバイパスさせるので、３
つの条件が全て成立するときの吸気の過冷却を防止して
、機関冷却水温の低下を防止し、もって暖房性能を改善
できる。

これは、寒冷地における、低中速走行等の軽負荷時の暖
房性能改善に大きな効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るインタークーラ装着過給機付内燃
機関のインタークーラバイパスバルブ制御装置の基本構
成を示すブロック図、 第２図は本発明の一実施例に係る装置の系統図、第３図
は本発明におけるインタークーラバイパスハ／ｌ／　フ
制ｆｉｌルーチンのフローチャート、である。 １・・・・・・内燃機関 ２・・・・・・吸気通路 ３・・・・・・インタークーラ ４・・・・・・バイパス通路 ５・・・・・・インタークーラバイパスハルフロ・・・
・・・機関冷却水温検出手段 ７・・・・・・機関負荷検出手段 ８・・・・・・機関回転速度検出手段 ９・・・・・・水温判別手段 １０・・・・・・負荷判別手段 １１・・・・・・回転速度判別手段 １２・・・・・・バイパスバルブ切替実行処理手段１３
・・・・・・過給機 特 許 出 願 人 トヨタ自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、過給機付内燃機関と、その吸気通路に設けられた吸
   気冷却用のインタークーラと、インタークーラをバイパ
   スするバイパス通路と、吸気の流れをインタークーラと
   バイパス通路との間に切替えるインタークーラバイパス
   バルブと、を備えたインタークーラ装着過給機付内燃機
   関において、機関冷却水温を検出する機関冷却水温検出
   手段と、機関負荷を検出する機関負荷検出手段と、機関
   回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、検出され
   た機関冷却水温が所定水温より低いか否かを判別する水
   温判別手段と、検出された機関負荷が所定負荷より小さ
   いか否かを判別する負荷判別手段と、検出された機関回
   転速度が所定回転速度より低いか否かを判別する回転速
   度判別手段と、検出された機関冷却水温が所定水温より
   低いと判別されかつ検出された機関負荷が所定負荷より
   小さいと判別されかつ検出された機関回転速度が所定回
   転速度より低いと判別されたときにのみインタークーラ
   バイパスバルブをバイパス通路側に切替えるバイパスバ
   ルブ切替実行処理手段と、を備えたことを特徴とするイ
   ンタークーラ装着過給機付内燃機関のインタークーラバ
   イパスバルブ制御装置。