JPH0625637Y2

JPH0625637Y2 - 水冷インタク−ラ付過給エンジン

Info

Publication number: JPH0625637Y2
Application number: JP1986148820U
Authority: JP
Inventors: 則雄中沢; 洋一郎河野; 悦正松良; 聖川谷
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1994-07-06
Anticipated expiration: 2001-09-30
Also published as: JPS6354824U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は、エンジンに供給される給気温度を最適値に制
御しうる水冷インタクーラ付過給エンジンに関するもの
である。

従来の技術一般に、ターボ過給エンジンにおいては、コンプレッサ
による給気の加圧が給気の温度を上昇させ、その上、給
気通路内を流れるときにもパイプ内摩擦によるさらなる
発熱が生じるので、給気が熱膨張して過給率を低下さ
せ、充填効率の悪化に加えてノッキングが発生しやすく
なる。このような問題の対策として着火遅れをさせる必
要が生じるため、結果的に最適トルクを出せる着火時期
からズレてトルクの低下が大きくなるばかりか、排気温
度が上がって排気ガスタービン入口温度が許容の温度を
越え、ターボ過給機自身の耐久性を低下させる原因にも
なっていた。このような不具合を解消するものとして、
インタクーラ付過給エンジンがある。

そして、この種のインタクーラ付過給エンジンにおい
て、特に、エンジン冷却水を利用することによって給気
温度を自動的に調節し、エンジンに過度のノッキング現
象が発生するのを防止すると共に寒冷地での始動発進を
容易にした水冷式インタクーラ付過給エンジンが既に考
案されており、たとえば実願昭60−118199号明細書等に
記載されている。

そこで、第４図に基づいて上述の水冷式インタクーラ付
過給エンジンの構成を簡単に説明する。図中、１′はエ
ンジン本体、２′はエンジン冷却用ラジェータ、８′は
排気ガスタービン12′及びコンプレッサ９′よりなるタ
ーボ過給機を示している。そして、ターボ過給機のコン
プレッサ９′で加圧された給気を冷却するため、コンプ
レッサ９′とエンジン本体１′との間にインタクーラ1
0′が設けられている。このインタクーラ10′はエンジ
ン冷却水を使用して給気を冷却するもので、エンジン冷
却用ラジェータ２′とは別に設けられ電動ファン15′で
冷却されるインタクーラ冷却用ラジェータ14′と接続さ
れている。

また、コントローラ20′は、コンプレッサ出口の給気温
度センサ18′により検出された給気温度Tbとインタクー
ラ用冷却水温度センサ19′により検出された冷却水温度
Twとの関係により、電動ファン15′の作動・停止、及び
可変絞り弁21′の開度を制御する。可変絞り弁21′は、
インタクーラ冷却用ラジェータ14′からインタクーラ1
0′を経てエンジン本体１′にエンジン冷却水の一部を
循環させるインタクーラ用給水管16′及びインタクーラ
用排水管17′よりなる冷却水循環路の適所に装着されて
いる。

すなわち、エンジン冷却水は、エンジン冷却用ラジェー
タ２′への給水管路３′、又は、これをバイパスするバ
イパス管路７′を経てエンジン本体１′に循環するが、
可変絞り弁21′の開度制御によってインタクーラ冷却用
ラジェータ14′への流入量が変化する。従って、可変絞
り弁21′及び電動ファン15′の作動制御によってインタ
クーラ冷却用ラジェータ14′及びインタクーラ10′の冷
却能力を調整でき、コンプレッサ９′出口の給気温度Tb
とインタクーラ用冷却水温度Twとの関係が適正に保た
れ、最適トルクが出せる着火温度Toを維持できるように
なる。

なお、４′はウォータポンプ、５′は排水管、６′はサ
ーモスタット、11′は給気マニホールド、13′は排気マ
ニホールドである。

考案が解決しようとする問題点ところが、一般にインタクーラ付ターボ過給機を具備し
たエンジンにおいては、インタクーラが存在するが故
に、エンジン回転数の２乗に比例するという圧損を出す
ことになり、しかも、エンジンの低速時でも過給効果を
出せるようにする為には構造を複雑化しなければなら
ず、従ってレイアウトも繁雑化していた。また、水冷式
インタクーラ付ターボ過給エンジンの場合には、ターボ
過給機のコンプレッサ出口の給気温度よりインタクーラ
用冷却水温度が高くなる場合がある。このような時に
は、インタクーラの付設が却って充填効率を低下させ、
ノッキング等が起きやすくなって逆効果となり、さら
に、エンジンへの負荷を増加させることにもなって邪魔
な存在となりかねなかった。

そこで、本考案の目的は、水冷式インタクーラの給気配
管にバイパスするバイパス通路を形成し、該バイパス通
路の分岐点に、可変絞り弁及び電動ファンと共にコント
ローラで制御される切換弁を設置して、エンジンに供給
される給気温度を最適値に制御する水冷式インタクーラ
付過給エンジンを提供することにある。

問題点を解決するための手段本考案は、前述の問題点を解決するもので、エンジン冷
却用ラジェータとエンジン本体とを循環してエンジン冷
却をする冷却水が、ターボ過給機による給気を冷却する
インタクーラ及び上記エンジン冷却用ラジェータとは別
に設けられた電動ファンで冷却されるインタクーラ冷却
用ラジェータにも循環されるようにした水冷インタクー
ラ付過給エンジンにおいて、上記インタクーラ冷却用ラ
ジェータへの冷却水の流れを制御する可変絞り弁と、上
記インタクーラと並列に形成されたバイパス通路と、同
バイパス通路の分岐点に設置された切換弁とを具備し、
さらに上記可変絞り弁と上記電動ファンと上記切換弁と
を上記ターボ過給機の吐出給気温度と上記インタクーラ
に流入する冷却水温とに基づいて作動せしめ、エンジン
へ供給される給気温度を最適値に制御するコントローラ
を備えたことを特徴とする水冷インタクーラ付過給エン
ジンである。

作用従って、前述した如き構成の水冷インタクーラ付過給エ
ンジンによれば、ターボ過給機による給気温度とインタ
クーラに流入する冷却水温度とに基づいて、インタクー
ラ冷却用ラジェータに流れる冷却水の流量を調節する可
変絞り弁、インタクーラ冷却用ラジェータを冷却する電
動ファン、及びインタクーラ又は並設のバイパス通路の
一方を選択して給気流路の切換えをする切換弁等の作動
制御を統合的にコントローラで行わせることができる。

そして、インタクーラに流入する冷却水温度がターボ過
給機のコンプレッサから供給される給気温度より高い場
合には、仕切弁を作動させてその給気がインタクーラと
並設のバイパス通路を流れるように流路切換えをするこ
とにより、インタクーラの通過によって給気がさらに温
度上昇するのを防止できる。

また、可変絞り弁によりインタクーラ冷却用ラジェータ
への冷却水流量を調節し、さらにインタクーラ冷却用ラ
ジェータの電動ファンを必要に応じて作動させれば、イ
ンタクーラ及びインタクーラ冷却用ラジェータの冷却能
力を制御でき、応答性の良い給気温度調整が可能となる
ので、ＮＯｘの排出及びノッキングによる騒音を低減で
きる。

なお、寒冷地における過冷却された給気であっても、イ
ンタクーラを通して昇温させることにより、始動発進を
容易にすることができる。

実施例以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１図は水冷式インタクーラ付過給エンジンの全体系統図
であり、第２図は該エンジンの給気温度に対する指数函
数的変化をする着火遅れ時間の関係図である。また、第
３図はコントローラによる電動ファン、可変絞り弁及び
切換弁の作動制御状態を表にしてを示したものである。

先ず、第１図において、１はエンジン本体、２はエンジ
ン冷却用ラジェータであって、これらは給水管３及び排
水管５によって連通され、エンジン本体１に冷却水をウ
ォータポンプ４で送る循環流路が形成されている。

そして、給水管３の途中には、サーモスタット６が設け
られ、冷却水が一定温度以下のときには冷却水がバイパ
ス管路７を通って排水管５へバイパスされるようになっ
ている。一方、ターボ過給機８は、エンジン１の排気で
回転する排気ガスタービン12とコンプレッサ９とが同軸
に連結され、コンプレッサ９で加圧された給気がインタ
クーラ10及び給気通路11を介してエンジン本体１へ供給
される。また、給気通路11には、途中から分岐してイン
タクーラ10の後流側で再度合流するバイパス通路23が並
列に形成されている。該バイパス通路23の分岐点には切
換弁22が設置されており、この切換弁22を切換操作する
ことによって、インタクーラ10を通る給気流路又はイン
タクーラ10をバイパスした給気流路のいずれか一方を選
択することができる。

さて、インタクーラ10での給気の冷却は、上記エンジン
冷却用の冷却水を利用してなされる。この冷却水は、可
変絞り弁21の開弁によって、上記給水管３から分流する
インタクーラ用給水管16を経て、エンジン冷却用ラジェ
ータ２とは独立して設置されたインタクーラ冷却用ラジ
ェータ14に流入する。該ラジェータ14に流入した冷却水
は、電動ファン15の作動により冷却され、インタクーラ
用給水管16を通ってインタクーラ10に導かれる。こうし
て、インタクーラ10を循環する冷却水は、ターボ過給機
により過給された高温の給気と熱交換し、所望の温度ま
で冷却する。

なお、熱交換によって温度上昇した冷却水は、インタク
ーラ用排水管17を通ってウォータポンプ４へ導かれ、該
ポンプ４でラジェータ２から流入したエンジン冷却水と
合流して再度エンジン本体１を経由した循環をする。

そこで、コンプレッサ９とインタクーラ10との間の給気
通路11に給気温度Tbを検出する給気温度センサ18を設
け、さらに、インタクーラ用給水管16のインタクーラ10
近傍に冷却水温度Twを検出する冷却水温度センサ19を設
けておき、これらのセンサで検出された信号をコントロ
ーラ20で受信する。そして、コントローラ20において、
たとえば第３図の制御状態図表に示したように可変絞り
弁21、電動ファン15、及び仕切弁22の作動を制御をすれ
ば、インタクーラ10に流れる冷却水の冷却制御を行なう
ことができる。

すなわち、ウォータポンプ４により循環させられる冷却
水は、エンジン本体１を通ってエンジン冷却用ラジェー
タ２に送られるが、その一部は可変絞り弁21の開度に応
じてインタクーラ冷却用ラジェータ14に送られる。とこ
ろが、インタクーラ冷却用ラジェータは小型であり、ま
た冷却水は効率のよい熱媒体である故容易に電動ファン
15で冷却される。こうして冷却された冷却水をインタク
ーラ10へ導き、切換弁22を経て流れ来たターボ過給機８
よりの給気と熱交換させることで、給気は所望の温度に
冷却される。なお、可変絞り弁21の開度、電動ファン15
のＯＮ／ＯＦＦ、及び切換弁22の流路選択等の作動は、
コントローラ20の制御で行なわれる。

以上説明したような冷却の制御は、給気温度センサ18で
検出した給気温度Tbが冷却水温度センサ19で検出した冷
却水温度Twよりも高い場合であって、この場合仕切弁22
はインタクーラ10を通る給気流路を選択している。しか
し、これらの温度Tb，Twが、第２図に示される如く、最
適トルクを出せる着火温度Toよりも高い場合（To＜Tw＜
Tb、即ち第３図）、つまり、着火遅れ時間が短くなる
温度の場合には、電動ファン15を作動させ、かつ、可変
絞り弁21を全開することにより、インタクーラ用ラジェ
ータ14の冷却能力を最大限に発揮させる。こうして、冷
却水温度Twを最適着火温度Toより低い温度まで冷却する
ようにすれば、インタクーラ10の冷却能力も向上するの
で、給気を所望の温度（たとえば最適トルクを出せる着
火温度To）まで冷却できるようになる。

さらに、給気温度Tbが最適トルクを出せる着火温度Toよ
りも低い場合（Tw＜Tb＜To、即ち第３図）、つまり、
着火遅れ時間が急激に長くなるような場合には、電動フ
ァン15の作動を停止させ、上記冷却用ラジェータ14での
積極的な冷却水の冷却を行なわないようにする。

また、コントローラ20の制御において、冷却水温度Twが
給気温度Tbよりも高い場合であって、第２図に示す如
く、給気温度Tbが最適トルクを出せる着火温度Toよりも
高い場合（To＜Tb＜Tw、即ち第３図）には、電動ファ
ン15を作動させると共に可変絞り弁21の開度を絞った状
態でインタクーラ用ラジェータ14による冷却水の冷却を
行なう。しかし、仕切弁22はバイパス通路23を選択して
いるので、給気温度より高温のインタクーラ10を給気が
通過して昇温されることはない。

そして、給気温度Tbが冷却水温度Twより低く、かつ給気
温度Tbが最適トルクを出せる着火温度Toよりも低い場合
には（Tb＜Tw＜To、即ち第３図、及び、Tb＜To＜Tw、
即ち第３図）、電動ファン15の作動を停止させると共
に可変絞り弁21を全開させ、インタクーラ用ラジェータ
14による冷却水の冷却は行われない。また、仕切弁22は
バイパス通路23を選択しているので、通常は給気温度よ
り高温のインタクーラ10を給気が通過して昇温されるこ
とはない。しかし、始動発進時に仕切弁22を切換操作し
て給気がインタクーラ10を通るようにすれば、インタク
ーラ10により給気温度が冷却水温度付近まで昇温され、
これによって始動発進が容易になる。

ところが、高速高負荷域運転で給気温度が昇温されるこ
とは、インタクーラを設けてエンジンへの充填効率をよ
くするといった本来の目的からすると不都合なことであ
り、給気温度Tbより冷却水温度Twが高い場合（Tb＜Tw、
即ち第３図）には、インタクーラ10を給気が通過
しないように切換弁22を切換操作している。これによ
り、給気はバイパス通路23を通って直接エンジン本体１
へ供給される。

ところで、特に寒冷地などであって、給気が過冷却され
ているために着火遅れ時間を急激に長くするようになっ
た場合（Tb＜Tw＜To、即ち第３図、Tb＜To＜Tw、即ち
第３図）には、電動ファン15の作動を停止すると共に
可変絞り弁21を全開状態とし、また、通常の制御とは異
なり切換弁22をバイパス通路に切換えずにおくことによ
り、インタクーラ10を通過する給気は温度の高いエンジ
ン冷却水によって昇温させられる状態となる。従って、
着火遅れ時間を短くでき、燃焼が良好となるので騒音防
止になる。すなわち、給気が過冷却されているために着
火遅れをし、一挙に燃焼して騒音を発生する原因になっ
ていた状態が、インタクーラ10により給気を温めるよう
な制御がされることによって着火遅れ時間が短くなるの
で、上記騒音防止を達成できるのである。

考案の効果以上の結果、本考案の水冷インタクーラ付過給エンジン
によれば、コンプレッサ出口の給気温度とインタクーラ
流入口の水温とに基づいて、インタクーラ冷却用ラジェ
ータへの水量を調節する可変絞り弁と、このインタクー
ラ冷却用ラジェータ用の電動ファンと、バイパス分岐点
の切換弁とを統合的に制御することで、応答性の良い供
給温度調整が可能となり、ＮＯｘの排出、排気煙濃度及
びノッキングによる騒音等の低減に効果を奏する。

また、寒冷地等での始動発進を容易にするような制御も
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の水冷式インタクーラ付過給エンジン
全体系統図であり、第２図は、上記エンジンの給気温度
に対する着火遅れ時間関係図であり、第３図は、同じ
く、上記エンジンにおけるコントローラの制御状態図表
である。第４図は、従来の水冷式インタクーラ付過給エンジン系
統図である。１，１′……エンジン本体、２，２′……エンジン冷却
用ラジェータ、３，３′……給水管、４，４′……ウォ
ータポンプ、５，５′……排水管、６，６′……サーモ
スタット、７，７′……バイパス管路、８，８′……タ
ーボ過給機、９，９′……コンプレッサ、10，10′……
インタクーラ、11，11′……給気通路、12，12′……排
気ガスタービン、13，13′……排気通路、14，14′……
インタクーラ冷却用ラジェータ、15，15′……電動ファ
ン、16，16′……インタクーラ用給水管、17，17′……
インタクーラ用排水管、18，18′……給気温度センサ、
19，19′……冷却水温度センサ、20，20′……コントロ
ーラ、21，21′……可変絞り弁、22……切換弁、23……
バイパス通路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者松良悦正東京都大田区下丸子４丁目21番１号三菱自動車工業株式会社東京自動車製作所丸子工場内 (72)考案者川谷聖東京都大田区下丸子４丁目21番１号三菱自動車工業株式会社東京自動車製作所丸子工場内 (56)参考文献特開昭52−52018（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−142133（ＪＰ，Ｕ) 実開昭57−28123（ＪＰ，Ｕ) 実開昭56−88919（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】エンジン冷却用ラジェータとエンジン本体
とを循環してエンジン冷却をする冷却水が、ターボ過給
機による給気を冷却するインタクーラ及び上記エンジン
冷却用ラジェータとは別に設けられた電動ファンで冷却
されるインタクーラ冷却用ラジェータにも循環されるよ
うにした水冷インタクーラ付過給エンジンにおいて、上
記インタクーラ冷却用ラジェータへの冷却水の流れを制
御する可変絞り弁と、上記インタクーラと並列に形成さ
れたバイパス通路と、同バイパス通路の分岐点に設置さ
れた切換弁とを具備し、さらに上記可変絞り弁と上記電
動ファンと上記切換弁とを上記ターボ過給機の吐出給気
温度と上記インタクーラに流入する冷却水温とに基づい
て作動せしめ、エンジンへ供給される給気温度を最適値
に制御するコントローラを備えたことを特徴とする水冷
インタクーラ付過給エンジン。