JPH0749063A - 車両用内燃機関の吸気温制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 第１の目的は、燃費の悪化を招くことなく吸
気温を低下させることにあり、第２の目的は、低コスト
で吸気温を適正な温度に制御することにある。 【構成】 エンジン３の冷却水回路４に接続された温水
回路５は、ラジエータ２の一部を利用して設けられたサ
ブラジエータ６、このサブラジエータ６で冷却された冷
却水またはラジエータ２の上流から導かれた冷却水をエ
ンジン３の吸入空気と熱交換させる吸気熱交換器７、サ
ブラジエータ６で冷却された冷却水とラジエータ２の上
流から導かれた冷却水との吸気熱交換器７への流入割合
を調節する冷温水切替弁３８を備える。この冷温水切替
弁３８は、吸気熱交換器７で冷却水と熱交換された吸入
空気の温度に基づいて、制御装置３９により制御され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジン冷却水を利用
して内燃機関の吸気温を適正な温度に制御する車両用内
燃機関の吸気温制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両では、内燃機関に吸入され
る吸入空気の温度（以下吸気温と言う）が上昇すると、
空気が希薄となって出力低下を招き、吸気温が低過ぎる
と、空気の密度が大きくなって多量のＨＣを排出してし
まう。そこで、従来より、吸気温が高過ぎる場合には、
冷房手段（冷凍サイクル）によって得られた冷風を利用
して吸気温を低下させる方法が提案されている（実開昭
６０−４３１３２号公報参照）。また、吸気温が低過ぎ
る場合には、吸入空気を高温のエンジン冷却水と熱交換
させることによって吸気温を上昇させる方法が提案され
ている（実開平１−１７３４４９号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、冷風を利用
して吸気温を低下させる方法は、冷媒圧縮機の負荷が増
大することで燃費の悪化を招くとともに、冷媒圧縮機の
耐久性が低下するという課題を有している。また、上述
の吸気温を低下させる方法と吸気温を上昇させる方法と
を組み合わせて吸気温を適正な温度に制御しようとした
場合、両者の方法では、吸入空気との熱交換を行う熱交
換媒体が異なり、２つの熱交換系を構成することになる
ため、構造が複雑になってコストが高くなる。本発明の
車両用内燃機関の吸気温制御装置は、上記事情に基づい
て成されたもので、第１の目的は、燃費の悪化を招くこ
となく吸気温を低下させることにあり、第２の目的は、
低コストで吸気温を適正な温度に制御することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、下記の構成を備えた技術的手段を採用す
る。請求項１では、ラジエータを有する内燃機関の冷却
水回路と、この冷却水回路と環状に接続されて、前記冷
却水回路を流れる冷却水の一部が循環する低温水回路
と、この低温水回路に設けられて、前記冷却水回路より
導かれた冷却水を冷却媒体との熱交換によって冷却する
冷却手段と、前記低温水回路の前記冷却手段より下流に
設けられるとともに、前記内燃機関の吸気経路に配され
て、前記冷却手段で冷却された冷却水と前記内燃機関に
吸入される吸入空気との熱交換を行なう吸気熱交換器と
を備える。

【０００５】請求項２では、ラジエータを有する内燃機
関の冷却水回路と、この冷却水回路と環状に接続され
て、前記冷却水回路を流れる冷却水の一部が循環する低
温水回路と、この低温水回路に設けられて、前記冷却水
回路より導かれた冷却水を冷却媒体との熱交換によって
冷却する冷却手段と、前記低温水回路の前記冷却手段よ
り下流に設けられるとともに、前記内燃機関の吸気経路
に配されて、前記内燃機関に吸入される吸入空気と冷却
水との熱交換を行なう吸気熱交換器と、前記ラジエータ
より上流の前記冷却水回路から前記吸気熱交換器へ冷却
水を導く高温冷却水路と、前記低温水回路を通って前記
吸気熱交換器へ流入する冷却水量と前記高温冷却水路を
通って前記吸気熱交換器へ流入する冷却水量との割合を
調節する冷却水量調節手段とを備える。

【０００６】請求項３では、請求項２記載の車両用内燃
機関の吸気温制御装置において、前記冷却水量調節手段
は、前記吸気経路を流れる吸入空気の温度を検出する吸
気温検出手段と、前記冷却水回路より前記低温水回路を
通って前記吸気熱交換器へ流れる冷却水路と前記冷却水
回路より前記高温冷却水路を通って前記吸気熱交換器へ
流れる冷却水路との切り替えを行なう水路切替弁と、前
記吸気温検出手段の検出値に基づいて前記水路切替弁の
作動を制御する制御装置とを備える。

【０００７】請求項４では、請求項２記載の車両用内燃
機関の吸気温制御装置において、前記冷却水量調節手段
は、前記高温冷却水路より流入する冷却水の温度に基づ
いて、前記低温水回路を通って前記吸気熱交換器へ流入
する冷却水量と前記高温冷却水路を通って前記吸気熱交
換器へ流入する冷却水量との割合を調節するサーモスタ
ットを使用したものである。

【０００８】請求項５では、ラジエータを有する内燃機
関の冷却水回路と、前記ラジエータより上流の前記冷却
水回路から前記内燃機関の吸気経路に設けられた気化器
へ冷却水を導くアイシング防止回路と、前記冷却水回路
と前記アイシング防止回路とを接続する低温水回路と、
この低温水回路に設けられて、前記冷却水回路より導か
れた冷却水を冷却媒体との熱交換によって冷却する冷却
手段と、前記冷却水回路より前記アイシング防止回路を
通って前記気化器へ導かれる冷却水量と前記冷却水回路
より低温水回路および前記アイシング防止回路の一部を
通って前記気化器へ導かれる冷却水量との割合を調節す
る冷却水量調節手段とを備える。

【０００９】請求項６では、請求項５記載の車両用内燃
機関の吸気温制御装置において、前記冷却水量調節手段
は、前記アイシング防止回路より流入する冷却水の温度
に基づいて、前記冷却水回路より前記アイシング防止回
路を通って前記気化器へ導かれる冷却水量と前記冷却水
回路より前記低温水回路および前記アイシング防止回路
の一部を通って前記気化器へ導かれる冷却水量との割合
を調節するサーモスタットを使用したものである。

【００１０】請求項７では、請求項５記載の車両用内燃
機関の吸気温制御装置において、前記冷却水量調節手段
は、前記吸気経路を流れる吸入空気の温度を検出する吸
気温検出手段と、前記冷却水回路より前記アイシング防
止回路を通って前記気化器へ流れる冷却水路と前記冷却
水回路より前記低温水回路および前記アイシング防止回
路の一部を通って前記気化器へ流れる冷却水路との切り
替えを行なう水路切替弁と、前記吸気温検出手段の検出
値に基づいて前記水路切替弁の作動を制御する制御装置
とを備える。

【００１１】請求項８では、請求項５〜７記載の何れか
の車両用内燃機関の吸気温制御装置において、前記アイ
シング防止回路は、前記気化器に導かれた冷却水を、前
記気化器より下流の前記吸気経路に導くように構成され
ている。

【００１２】

【作用】上記各請求項に係わる本発明は、以下の作用を
奏する。 （請求項１に係る本発明）冷却水回路より低温水回路に
導かれた冷却水は、その低温水回路に設けられた冷却手
段によって冷却された後、冷却手段より下流に設けられ
た吸気熱交換器へ送られる。吸気熱交換器では、低温水
回路を通って導かれた冷却水と内燃機関の吸気経路を流
れる吸入空気との熱交換が行われる。従って、冷却手段
で冷却水の温度を吸気温より低くすることで、吸気温を
低下させることができる。

【００１３】（請求項２に係る本発明）内燃機関に吸入
される吸入空気は、吸気経路に配された吸気熱交換器で
冷却水と熱交換される。吸気熱交換器には、冷却水量調
節手段によって調節された割合に応じて、冷却手段で冷
却された低温の冷却水と高温冷却水路を通って導かれた
高温の冷却水とが流入する。従って、吸気熱交換器に流
入する低温の冷却水と高温の冷却水との流入割合を調節
することで、最適な吸気温を得ることができる。

【００１４】（請求項３に係る本発明）請求項２に記載
された冷却水量調節手段は、吸気経路を流れる吸入空気
の温度に基づいて水路切替弁の作動が制御される。これ
により、最適な吸気温が得られるように、吸気熱交換器
へ流入する低温の冷却水量と高温の冷却水量との割合を
調節することができる。

【００１５】（請求項４に係る本発明）請求項２に記載
された冷却水量調節手段は、サーモスタットを使用する
ことにより、高温冷却水路より流入する冷却水の温度に
基づいて、低温水回路を通って吸気熱交換器へ流入する
冷却水量と高温冷却水路と通って吸気熱交換器へ流入す
る冷却水量との割合を調節することができる。

【００１６】（請求項５に係る本発明）内燃機関の吸気
経路に設けられた気化器を通過する吸入空気は、気化器
での氷結を防止するためのアイシング防止回路を通って
気化器へ導かれた冷却水、あるいは低温水回路およびア
イシング防止回路の一部を通って気化器へ導かれた冷却
水との間で熱交換される。従って、アイシング防止回路
を通って気化器へ導かれる冷却水量と低温水回路および
アイシング防止回路の一部を通って気化器へ導かれる冷
却水量との割合を冷却水量調節手段により調節すること
で、最適な吸気温を得ることができる。

【００１７】（請求項６に係る本発明）請求項５に記載
された冷却水量調節手段は、サーモスタットを使用する
ことにより、アイシング防止回路より流入する冷却水の
温度に基づいて、冷却水回路よりアイシング防止回路を
通って気化器へ流入する冷却水量と冷却水回路より低温
水回路およびアイシング防止回路の一部を通って気化器
へ流入する冷却水量との割合を調節することができる。

【００１８】（請求項７に係る本発明）請求項５に記載
された冷却水量調節手段は、吸気経路を流れる吸入空気
の温度に基づいて水路切替弁の作動が制御される。これ
により、最適な吸気温が得られるように、気化器へ流入
する低温の冷却水量と高温の冷却水量との割合を調節す
ることができる。

【００１９】（請求項８に係る本発明）アイシング防止
回路によって気化器に導かれた冷却水は、さらに気化器
より下流の吸気経路に導かれて、吸気経路を流れる吸入
空気との間で熱交換が行なわれる。

【００２０】

【実施例】次に、本発明の車両用内燃機関の吸気温制御
装置の第１実施例を図１ないし図９を基に説明する。図
１はエンジンルーム内に配置された吸気温制御装置の全
体構成図である。本実施例の吸気温制御装置１は、ラジ
エータ２を有するエンジン３の冷却水回路４に接続され
た温水回路５、ラジエータ２の一部を利用して設けられ
たサブラジエータ６、エンジン３の吸入空気と冷却水と
の熱交換を行う吸気熱交換器７、この吸気熱交換器７に
流入する低温の冷却水量と高温の冷却水量との割合を調
節する冷却水量調節手段（後述する）等を備える。

【００２１】冷却水回路４は、エンジン３のウォータジ
ャケット（図示しない）とラジエータ２とを環状に接続
する環状水路４ａと、ラジエータ２を迂回するバイパス
水路４ｂを備える。この冷却水回路４には、エンジン３
によって駆動されるウォータポンプ８と、ラジエータ２
への冷却水量を制御するサーモスタット９が配されてい
る。

【００２２】サーモスタット９は、環状水路４ａとバイ
パス水路４ｂとの接続部に配されて、環状水路４ａ側の
開度とバイパス水路４ｂ側の開度とを相対的に可変す
る。サーモスタット９の開度（環状水路４ａ側の開度）
は、エンジン出口水温がＴw1（例えば約８０℃）以下の
時に全閉（環状水路４ａ側の開度が全閉）となり、以
後、冷却水温の上昇に応じて開度が大きくなり、エンジ
ン出口水温がＴw2（例えば約９０℃）以上の時に全開と
なる。なお、冷却水回路４には、図１に示すように、温
水配管１０によってヒータコア１１が接続され、その温
水配管１０に設けられたウォータバルブ１２を開くこと
によって、冷却水回路４とヒータコア１１とを冷却水が
循環するように設けられている。

【００２３】ラジエータ２は、図２に示すように、放熱
部１３、アッパタンク１４、ロアタンク１５より成り、
ラジエータ２の車両後方側（図１の下方）に設置された
クーリングファン１６の送風を受けて冷却水の放熱を行
う。なお、図１に示すラジエータ２の車両前方側には、
冷凍サイクルの冷媒凝縮器１７が配置されている。

【００２４】放熱部１３は、図３に示すように、冷却水
路を成す複数のチューブ１３ａとコルゲートフィン１３
ｂとを交互に積層して成り、放熱部１３の上部側にアッ
パタンク１４、下部側にロアタンク１５が配置されてい
る。そのアッパタンク１４およびロアタンク１５は、各
チューブ１３ａの端部が挿入されるコアプレート１８に
パッキン１９を介してかしめ固定されている。

【００２５】アッパタンク１４には、図２に示すよう
に、冷却水を流入させる流入パイプ２０とサブラジエー
タ６用の流出パイプ２１とが設けられ、ロアタンク１５
には、冷却水を流出させる流出パイプ２２が設けられて
いる。また、アッパタンク１４には、ラジエータ２の内
圧を設定圧以下に保つための加圧キャップ２３が設けら
れている。この加圧キャップ２３は、ラジエータ２の内
圧が設定圧に達することでオーバフローパイプ２４を開
口する。オーバフローパイプ２４より流出した冷却水
は、ラジエータ２の外部に設置されたリザーブタンク２
５へ流入する（図１参照）。

【００２６】このラジエータ２は、上述のサブラジエー
タ６を一体に構成するもので、流入パイプ２０より流入
した冷却水が、ラジエータ２の放熱部１３とサブラジエ
ータ６の放熱部１３′とに分かれて流れるように設けら
れている。サブラジエータ６は、本発明の冷却手段を成
すもので、アッパタンク１４とロアタンク１５との間を
冷却水が蛇行して流れるように、アッパタンク１４内と
ロアタンク１５内にそれぞれ仕切板２６を設置して構成
されている（図２および図３参照）。このサブラジエー
タ６は、ラジエータ２に対して冷却水量が少なく、且つ
放熱部１３′を冷却水が蛇行して流れるように設けたこ
とで（放熱面積が増大する）、ラジエータ２で冷却され
た冷却水より低い温度の冷却水（理想的には外気温）を
得ることができる。サブラジエータ６で冷却された冷却
水は、アッパタンク１４の側端部に設けられた流出パイ
プ２１より温水回路５へ導かれる。

【００２７】温水回路５は、低温水配管２７、高温水配
管（下述する）、および帰路配管２８を備える。低温水
配管２７は、サブラジエータ６と吸気熱交換器７とを接
続して、サブラジエータ６で冷却された冷却水を吸気熱
交換器７に導く。

【００２８】高温水配管は、ラジエータ２より上流の冷
却水を吸気熱交換器７に導くもので、エンジン３の吸気
経路に設けられたスロットルボディ２９での氷結を防止
するためのアイシング防止回路３０と、このアイシング
防止回路３０と吸気熱交換器７とを連絡する連絡配管３
１より成る。アイシング防止回路３０は、ラジエータ２
より上流の冷却水回路４とスロットルボディ２９とを接
続して、エンジン冷却後の冷却水をスロットルボディ２
９まで導く。連絡配管３１は、吸気熱交換器７より上流
の低温水配管２７に接続されて、アイシング防止回路３
０を介してスロットルボディ２９まで供給された冷却水
を吸気熱交換器７に導く。

【００２９】帰路配管２８は、吸気熱交換器７とラジエ
ータ２より下流（サーモスタット９より下流位置）の冷
却水回路４とを接続して、吸気熱交換器７でエンジン３
の吸入空気と熱交換された冷却水を冷却水回路４へ還流
させる。

【００３０】吸気熱交換器７は、図４に示すように、吸
気経路に介在されたエアクリーナ３２のケース３２ａ内
で、フィルタ３２ｂの下流側に配置されている。なお、
吸気経路は、エンジンルームＲ内の前方寄りに開口する
吸気ダクト３３、エアクリーナ３２、このエアクリーナ
３２でろ過された空気をスロットルボディ２９へ導くエ
アクリーナホース３４、スロットルボディ２９、エンジ
ン３の吸気脈動を防止するためのサージタンク３５、お
よび吸入空気をエンジン３の各シリンダ（図示しない）
へ供給するインテークマニホールド３６より構成され
る。

【００３１】冷却水量調節手段は、吸気温を検出する吸
気温センサ３７、低温水配管２７と連絡配管３１との接
続部に設けられた冷温水切替弁３８と、この冷温水切替
弁３８を制御する制御装置３９より成る。吸気温センサ
３７は、エアクリーナ３２のケース３２ａ内で吸気熱交
換器７より後方（下流）に設けられて、吸気熱交換器７
で冷却水と熱交換された後の吸入空気の温度を検出す
る。冷温水切替弁３８は、低温水配管２７を通って吸気
熱交換器７へ流入する低温の冷却水と高温水配管を通っ
て吸気熱交換器７へ流入する高温の冷却水との流量割合
を調節するもので、その構造および作動を以下に説明す
る。

【００３２】冷温水切替弁３８は、図５に示すように、
２つの流入ポート４０ａ、４０ｂと１つの流出ポート４
０ｃを有する弁本体４０、各流入ポート４０ａ、４０ｂ
を切り替えるスプール弁４１、このスプール弁４１を付
勢するスプリング４２、スプール弁４１を駆動するカム
４３、このカム４３を駆動する駆動用モータ４４等より
構成される。

【００３３】流入ポート４０ａは、低温水配管２７が接
続されて、サブラジエータ６で冷却された冷却水が供給
され、流入ポート４０ｂは、連絡配管３１が接続され
て、スロットルボディ２９に導かれた冷却水が供給され
る。流出ポート４０ｃは、接続ホース４５を介して吸気
熱交換器７の冷却水流入口（図示しない）に連絡されて
いる。

【００３４】スプール弁４１は、弁本体４０内を摺動可
能に設けられて、カム４３の回転に伴ってリフト量ｘが
可変し、そのリフト位置に応じて、流入ポート４０ａよ
り流入する冷却水量と流入ポート４０ｂより流入する冷
却水量との割合が決まる。具体的には、リフト量ｘが最
小の時（図５に示す状態）には、流入ポート４０ａを閉
じて流入ポート４０ｂと流出ポート４０ｃとを連通する
ことにより、流入ポート４０ｂのみより冷却水が流入す
る。リフト量ｘが最大の時には、流入ポート４０ｂを閉
じて流入ポート４０ａと流出ポート４０ｃとを連通する
ことにより、流入ポート４０ａのみより冷却水が流入す
る。また、リフト量ｘが最小と最大の間では、流入ポー
ト４０ａおよび流入ポート４０ｂが共に流出ポート４０
ｃと連通し、リフト量ｘに応じて、流入ポート４０ａお
よび流入ポート４０ｂより流入する冷却水の流入割合が
決まる。

【００３５】スプリング４２は、その一端が、Ｏリング
４６を介して弁本体４０の下端部に固定されたキャップ
４７に係止され、他端がスプール弁４１の下端面に係止
されて、リフト量ｘが最小となる方向（図５の上方）へ
スプール弁４１を付勢する。カム４３は、自身の回転運
動がシャフト４８を介してスプール弁４１に伝えられる
ことで、スプール弁４１に変位を与える。シャフト４８
は、Ｏリング４９を介して弁本体４０に支持されてい
る。

【００３６】駆動用モータ４４は、カム４３の回転角を
任意に可変するために、小刻みな等回転角運動で回転す
ることのできるステップモータを採用する。制御装置３
９は、マイクロコンピュータ（図示しない）を内蔵する
もので、吸気温センサ３７の検出値Ｔaiを基に冷温水切
替弁３８の作動を制御する。

【００３７】次に、本実施例の作動を制御装置３９の処
理手順に基づいて説明する。図６は制御装置３９の作動
を示すフローチャートである。まず、吸気温センサ３７
の検出値Ｔaiを読み込む（ステップＳ１）。続いて、吸
気温センサ３７の検出値Ｔaiが、例えば３０℃〜４０℃
の範囲内（３０℃≦Ｔai≦４０℃）にあるか否かを判定
する（ステップＳ２）。これは、エンジン３の燃料消費
率が最小範囲となる吸気温に制御するためで、一般に、
吸気温と燃料消費量との関係は図７に示す様になる。

【００３８】このステップＳ２の判定で、吸気温（検出
値Ｔai）が例えば３０℃より低い時は、スプール弁４１
のリフト量ｘが最小となるようにカム４３の回転角を制
御する（ステップＳ３）。この結果、冷温水切替弁３８
のスプール弁４１が流入ポート４０ａを閉じて流入ポー
ト４０ｂと流出ポート４０ｃとを連通することにより、
高温水配管を介して供給された冷却水が冷温水切替弁３
８を経て吸気熱交換器７へ導かれる（ステップＳ４）。
これにより、冷却水温が３０℃未満の時には、エアクリ
ーナ３２に供給された吸入空気が吸気熱交換器７で冷却
水と熱交換されることで、冷却水温の上昇とともに吸気
温（検出値Ｔai）も上昇する。

【００３９】一方、ステップＳ２の判定で、吸気温（検
出値Ｔai）が例えば４０℃より高い時は、スプール弁４
１のリフト量ｘが最大となるようにカム４３の回転角を
制御する（ステップＳ５）。この結果、冷温水切替弁３
８のスプール弁４１が流入ポート４０ｂを閉じて流入ポ
ート４０ａと流出ポート４０ｃとを連通することによ
り、低温水配管２７を介して供給された冷却水が冷温水
切替弁３８を経て吸気熱交換器７へ導かれる（ステップ
Ｓ６）。この場合、流入ポート４０ｂが閉じられること
により、高温水配管に冷却水の流れは生じないが、アイ
シング防止回路３０内の対流によって、スロットルボデ
ィ２９での氷結を防止することは可能である。

【００４０】これにより、エアクリーナ３２に供給され
た吸入空気が、サブラジエータ６で外気温近く（例えば
３０℃）まで冷却された冷却水と熱交換されることで吸
気温（検出値Ｔai）が低下する。なお、外気温が３０℃
以下の場合でも、吸気ダクト３３がエンジンルームＲ内
に開口することから、エンジンルームＲ内の雰囲気温度
が上昇する（エンジン３の排気輻射熱等により）こと
で、吸気ダクト３３より吸入された吸入空気が４０℃以
上になる場合がある。

【００４１】また、ステップＳ２の判定で、吸気温（検
出値Ｔai）が例えば３０℃〜４０℃の範囲内にある時
は、予め吸気温（検出値Ｔai）に対して設定されたリフ
ト量ｘが得られるようにカム４３の回転角を制御する
（ステップＳ７）。この結果、冷温水切替弁３８のスプ
ール弁４１が、流入ポート４０ａおよび流入ポート４０
ｂを共に流出ポート４０ｃと連通させることにより、高
温水配管を介して供給された冷却水と低温水配管２７を
介して供給された冷却水とが冷温水切替弁３８を経て吸
気熱交換器７へ導かれる（ステップＳ８）。この時、高
温水配管を介して供給された冷却水と低温水配管２７を
介して供給された冷却水との割合は、スプール弁４１の
リフト位置に応じて決まる。これにより、エアクリーナ
３２に供給された吸入空気は、冷温水切替弁３８を経て
温度調節された冷却水との熱交換によって、吸気温（検
出値Ｔai）が３０℃〜４０℃の範囲内に保たれる。

【００４２】このように本実施例では、吸入空気を適正
な温度に保つことができるため、充填効率が向上し、そ
の結果、エンジン３の出力が向上する。従って、エンジ
ン３の出力を同一とした場合の燃料消費量を少なくする
ことができる。実際に、従来の方法で吸気温を制御した
場合と本実施例の吸気温制御装置１で吸気温を制御した
場合とで燃料消費量を比較すると、図８に示すように、
本実施例の方が燃料消費量を少なくすることができた。

【００４３】また、本実施例では、アイシング防止回路
３０から吸気熱交換器７へ冷却水を導くように構成した
ことにより、吸気熱交換器７で熱交換された吸入空気
が、スロットルボディ２９を通過する際に、アイシング
防止回路３０でスロットルボディ２９に導かれた冷却水
と再度熱交換されることになる。従って、エンジン始動
時の冷却水温が低い時でも、従来の方法よりエンジン３
を始動してから速く吸気温を高めることが可能である。
実際に、エンジン始動後のＨＣの量を測定すると、図９
に示すように、従来の方法で吸気温を制御した場合と比
較して、本実施例の方がエンジン始動直後よりＨＣの量
を低減することができた。

【００４４】なお、本実施例では、冷却水回路４内の差
圧を利用して温水回路５に冷却水を流すことができるた
め、冷却水回路４のウォータポンプ８以外に温水回路５
用のポンプを設ける必要はない。従って、冷却水温がサ
ーモスタット９の開弁温度以下の時でも、帰路配管２８
の下流端が冷却水回路４のサーモスタット９より下流位
置に連絡されていることから、冷却水回路４から温水回
路５へ冷却水が流れることは可能である。

【００４５】次に、本発明の第２実施例を説明する。図
１０は冷温水切替弁３８ａの断面図である。本実施例
は、冷却水量調節手段としてワックス式の冷温水切替弁
３８ａを使用したものである。ワックス式冷温水切替弁
３８ａは、第１実施例に示した冷温水切替弁３８のスプ
ール弁４１の代わりに、温度に応じて膨脹および収縮す
るワックス５０を封入したエレメント５１を備える。こ
のエレメント５１には、エレメント５１の変位に伴って
流出ポート４０ｃと連通する流入ポート４０ａ、４０ｂ
の切り替えを行うバルブ５２が装着されている。

【００４６】エレメント５１のリフト量ｘは、図１１に
示すように、流入ポート４０ｂより流入する冷却水温Ｔ
ｗに応じて決まる。例えば、冷却水温Ｔｗが３０℃より
低い時には、ワックス５０が収縮してリフト量ｘが最小
（図１０に示す状態）となることで、流入ポート４０ａ
が閉じて流入ポート４０ｂと流出ポート４０ｃが連通す
る。冷却水温Ｔｗが例えば４０℃を越えると、ワックス
５０が膨脹してリフト量ｘが最大となることで、流入ポ
ート４０ｂが閉じて流入ポート４０ａと流出ポート４０
ｃが連通する。冷却水温Ｔｗが例えば３０℃〜４０℃の
範囲内（３０℃≦Ｔｗ≦４０℃）の時には、その冷却水
温Ｔｗに応じてワックス５０が膨脹し、エレメント５１
が変位する（リフトする）ことで、流入ポート４０ａお
よび流入ポート４０ｂが共に流出ポート４０ｃと連通す
る。

【００４７】次に、本実施例の冷温水切替弁３８ａの作
動を図１２に示すフローチャートを基に説明する。冷温
水切替弁３８ａの流入ポート４０ｂより流入する冷却水
温Ｔｗが例えば３０℃より低い時（ステップＳ１０でＴ
ｗ＜３０℃）は、エレメント５１のリフト量ｘが最小と
なって流入ポート４０ｂが開き、流入ポート４０ａが閉
じられることにより（ステップＳ２０）、流入ポート４
０ｂより冷却水が流入する（ステップＳ３０）。これに
より、吸気熱交換器７にはラジエータ２より上流の冷却
水が供給される（つまり、サブラジエータ６で冷却され
た冷却水は供給されない）ため、冷却水温の上昇に伴っ
てより早く吸気温を上昇させることができる。また、そ
れによって、水温の立上り特性の向上にも有利となる。

【００４８】その後、冷却水温Ｔｗの上昇に伴って、冷
却水温Ｔｗが例えば３０℃〜４０℃の範囲内にある時
（ステップＳ１０でＹＥＳ）は、その冷却水温Ｔｗに応
じたエレメント５１のリフト量ｘ（ステップＳ４０）に
従って、流入ポート４０ａより流入する冷却水量と流入
ポート４０ｂより流入する冷却水量との割合が決まる
（ステップＳ５０）。これにより、吸入空気は、冷温水
切替弁３８ａを経て温度調節された冷却水との熱交換に
よって、適正な吸気温に保たれる。

【００４９】さらに、冷却水温Ｔｗが上昇して例えば４
０℃を越えると（ステップＳ１０で４０℃＜Ｔｗ）、エ
レメント５１のリフト量ｘが最大となって流入ポート４
０ａが開き、流入ポート４０ｂが閉じられることにより
（ステップＳ６０）、流入ポート４０ａより冷却水が流
入する（ステップＳ７０）。これにより、吸気熱交換器
７では、サブラジエータ６で冷却された冷却水のみが供
給されて吸入空気との熱交換が行われるため、吸気熱交
換器７に供給される冷却水の温度に応じて、吸入空気を
ほぼ適正な温度に保つことが可能である。

【００５０】この場合は、第１実施例と同様に、流入ポ
ート４０ｂが閉じられることで、高温水配管に冷却水の
流れは生じないが、アイシング防止回路３０内の対流に
よって、スロットルボディ２９での氷結を防止すること
は可能である。なお、この場合、冷却水温Ｔｗが４０℃
を越えても、サーモスタット９の開弁温度以下であれば
サーモスタット９が環状水路４ａ側を閉じることになる
が、第１実施例で説明したように、帰路配管２８の下流
端が冷却水回路４のサーモスタット９より下流位置に連
絡されていることから、差圧に応じて低温水配管２７を
冷却水が流れることはできる。

【００５１】次に、本発明の第３実施例を説明する。図
１３は冷温水切替弁３８ｂの断面図である。本実施例の
ワックス式冷温水切替弁３８ｂは、エレメント５１のリ
フト量ｘが最大で、流出ポート４０ｃが流入ポート４０
ａのみと連通した状態の時に、高温水配管より供給され
た冷却水をサーモスタット９より下流の冷却水回路４へ
還流させるための第２流出ポート４０ｄを有する。この
第２流出ポート４０ｄは、図１４に示すように、連通管
５３によって帰路配管２８の途中に接続されており、エ
レメント５１のリフト量ｘが最大の時に、流入ポート４
０ｂと連通する（この時、流入ポート４０ａは流出ポー
ト４０ｃと連通している）ことで、高温水配管より供給
された冷却水が、吸気熱交換器７を通過することなく、
直接帰路配管２８へ流れるように設けられている。な
お、冷温水切替弁３８ｂの作動は、前述の実施例で説明
したワックス式冷温水切替弁３８ａと同様に、流入ポー
ト４０ｂより流入する冷却水温Ｔｗに応じてエレメント
５１のリフト量ｘが決まる（作動説明は省略する）。

【００５２】本実施例では、吸気熱交換器７に低温水配
管２７から導かれた冷却水のみが供給される場合でも、
流入ポート４０ｂと第２流出ポート４０ｄが連通するこ
とにより、高温水配管に冷却水を流すことができる。こ
のため、スロットルボディ２９を常時冷却水が流れるこ
とになり、本来のアイシング防止機能を損なうことはな
い。

【００５３】次に、本発明の第４実施例を説明する。図
１５は吸気温制御装置の全体構成図、図１６はスロット
ルボディの模式図である。本実施例の吸気温制御装置１
は、エンジン３の低負荷時（アイドリング〜低速時）か
ら急激に加速して高負荷時に達した時のエンジン３の出
力低下を防止するもので、アイシング防止回路３０、サ
ブラジエータ６（第１実施例参照）、低温水配管２７、
および冷却水量調節手段（後述する）を備える。

【００５４】なお、エンジン３の出力低下は以下の理由
に因る。エンジン３の吸気経路に設けられたスロットル
ボディ２９は、氷結を防止するために高温（約９０〜１
００℃）の冷却水が流れていることから、エンジン３の
低負荷時にスロットルボディ２９のバイパス通路２９ａ
（図１６参照）を流れる空気がスロットルボディ２９よ
り吸熱して高温（例えば７０〜８５℃）になってしま
う。このため、低負荷時から急激に加速した場合には、
バイパス通路２９ａを通過した高温の空気の影響により
吸気温が上昇してノッキングが発生し易くなる。そこ
で、現状では、ノッキングの発生を防止するためにエン
ジン３の点火時期がコンピュータ制御によって遅角操作
されており、それに伴ってエンジン３の出力低下を招い
ている。

【００５５】本実施例のアイシング防止回路３０は、図
１６に示すように、バイパス通路２９ａが設けられたス
ロットルボディ２９を通って、ラジエータ２の上流側と
下流側とを接続する。スロットルボディ２９は、エンジ
ン３の低負荷時（アイドリング〜低速）にスロットルバ
ルブ２９ｂの開度が小さくなる（アイドリング時には、
図１６の二点鎖線で示す様にほぼ全閉する）ことから、
スロットルボディ２９を通過する吸入空気は、バイパス
通路２９ａを流れることになる。なお、バイパス通路２
９ａを通過する空気量は、スロットルアジャストスクリ
ュ２９ｃの回転操作によって調整される。

【００５６】サブラジエータ６は、第１実施例と同様の
構造でラジエータ２と一体に設けられ（図２および図３
参照）、ラジエータ２で冷却された冷却水より低い温度
の冷却水（理想的には外気温）を得ることができる。低
温水配管２７は、サブラジエータ６で冷却された冷却水
をスロットルボディ２９より上流のアイシング防止回路
３０に導くもので、冷却水量調節手段を介してアイシン
グ防止回路３０に接続されている。

【００５７】冷却水量調節手段は、第２実施例で説明し
たワックス式冷温水切替弁３８ａを用いたもので、ワッ
クスを封入したエレメント５１のリフト量ｘが、流入ポ
ート４０ｂより流入する冷却水温Ｔｗに応じて決まる
（図１１参照）。流入ポート４０ａは、低温水配管２７
が接続されて、サブラジエータ６で冷却された冷却水が
供給され、流入ポート４０ｂは、冷却水回路４側のアイ
シング防止回路３０が接続されて、冷却水回路４より高
温の冷却水が供給され、流出ポート４０ｃは、スロット
ルボディ２９側のアイシング防止回路３０が接続され
て、スロットルボディ２９に冷却水を導く。

【００５８】次に、本実施例の作動を説明する。流入ポ
ート４０ｂより流入する冷却水温Ｔｗに応じてエレメン
ト５１のリフト量ｘが変化し、そのリフト量ｘに応じて
流入ポート４０ａより流入する冷却水量と流入ポート４
０ｂより流入する冷却水量との割合が調節される。例え
ば、流入ポート４０ｂより流入する冷却水温Ｔｗが３０
℃以下の時は、リフト量ｘが最小となることから、流入
ポート４０ｂが開いて、流入ポート４０ａが閉じること
により、通常のアイシング防止回路３０として機能す
る。

【００５９】また、流入ポート４０ｂより流入する冷却
水温Ｔｗが３０℃以上に上昇（Ｔｗ＜４０℃）すると、
その冷却水温Ｔｗに応じたエレメント５１のリフト量ｘ
に従って、流入ポート４０ａより流入する冷却水量と流
入ポート４０ｂより流入する冷却水量との割合が決ま
る。さらに、流入ポート４０ｂより流入する冷却水温Ｔ
ｗが４０℃以上に上昇すると、エレメント５１のリフト
量ｘが最大となることから、流入ポート４０ｂが閉じ
て、流入ポート４０ａが開くことにより、スロットルボ
ディ２９には、サブラジエータ６で冷却された低温の冷
却水のみが供給される。

【００６０】この結果、スロットルボディ２９は、エン
ジン冷却後の冷却水温が４０℃以上に上昇しても、サブ
ラジエータ６で冷却された冷却水が流れることから、ス
ロットルボディ２９自体を比較的低温（例えば４０℃以
下）に保つことができる。従って、エンジン３の低負荷
時にスロットルボディ２９のバイパス通路２９ａを流れ
る吸入空気が、スロットルボディ２９より吸熱して高温
（例えば７０〜８５℃）になるのを防止することができ
る。これにより、エンジン３の低負荷時から急激に加速
するような時でも低温の吸入空気がエンジン３に供給さ
れることからノッキングの発生が無くなり、それに伴っ
て点火時期の遅角操作が不要となるため、エンジン３の
出力低下を抑えることができる。

【００６１】このように、本実施例では、スロットルボ
ディ２９の温度上昇を抑えて、スロットルボディ２９の
バイパス通路２９ａを通過する吸入空気を冷却すること
ができるため、エンジン３の低負荷時に急激に加速した
時の吸気温の上昇を効果的に抑えることができる。ま
た、本実施例の吸気温制御装置は、第１〜３実施例に示
した吸気熱交換器が不要となることから、低コストなシ
ステムを構成することができる。

【００６２】この第４実施例では、冷却水量調節手段と
してワックス式の冷温水切替弁３８ａを使用したが、第
１実施例と同様に、吸気温を検出する吸気温センサ、冷
温水切替弁（本発明の水路切替弁）、および吸気温セン
サの検出値に基づいて冷温水切替弁の作動を制御する制
御装置より構成しても良い。なお、冷温水切替弁は、冷
却水回路４より低温水配管２７およびアイシング防止回
路３０の一部を通ってスロットルボディ２９へ流れる冷
却水路と冷却水回路４よりアイシング防止回路３０を通
ってスロットルボディ２９へ流れる冷却水路との切り替
えを行なう。

【００６３】次に、本発明の第５実施例を説明する。図
１７は本実施例に係る吸気温制御装置の模式図である。
本実施例の吸気温制御装置１は、第４実施例に示したア
イシング防止回路３０が、スロットルボディ２９の下流
でサージタンク３５内（インテークマニホールド３６内
でも良い）を通るように構成されている。これにより、
スロットルボディ２９でバイパス通路２９ａを通過する
吸入空気と熱交換された冷却水が、再びサージタンク３
５内を流れる吸入空気と熱交換されるため、冷却効果を
高めることができる。

【００６４】

【発明の効果】本発明の車両用内燃機関の吸気温制御装
置は、低温水回路に設けられた冷却手段で冷却された冷
却水と内燃機関に吸入される吸入空気とを熱交換させる
ことにより、吸入空気の温度を低下させることができ
る。このため、従来のように冷房手段によって得られた
冷風を利用する必要がないことから、冷媒圧縮機の負荷
が増大することに伴う燃費の悪化ならびに冷媒圧縮機の
耐久性低下を防止することができる。

【００６５】また、本発明では、ラジエータの上流から
導かれた冷却水と吸入空気とを熱交換させることで吸入
空気の温度を高めることができる。従って、冷却手段で
冷却された冷却水とラジエータの上流から導かれた冷却
水との割合を調節して吸入空気と熱交換させることで、
吸入空気の温度を適正に保つことができる。

【００６６】さらには、冷却手段で冷却された低温の冷
却水をアイシング防止回路を利用して気化器へ導くこと
により、気化器自体を比較的低温に保つことができる。
この結果、内燃機関の低負荷時に気化器を流れる吸入空
気が気化器より吸熱して高温になるのを防止することが
できるため、低負荷時から急激に加速した場合の吸気温
の上昇が抑えられて、内燃機関の出力低下を抑えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る車両用内燃機関の吸気温制御
装置の全体構成図である。

【図２】ラジエータの正面図である。

【図３】サブラジエータの構成を示す断面図である。

【図４】吸気熱交換器を含むエアクリーナの断面図であ
る。

【図５】冷温水切替弁の断面図である。

【図６】制御装置の作動を示すフローチャートである。

【図７】吸気温と燃料消費率との関係を示すグラフであ
る。

【図８】従来例と本実施例の燃料消費量を比較したグラ
フである。

【図９】従来例と本実施例のＨＣの量を比較したグラフ
である。

【図１０】第２実施例に係る冷温水切替弁の断面図であ
る。

【図１１】冷却水温と冷温水切替弁のリフト量との関係
を示すグラフ（第２実施例）。

【図１２】第２実施例の作動を示すフローチャートであ
る。

【図１３】第３実施例に係る冷温水切替弁の断面図であ
る。

【図１４】第３実施例に係る吸気温制御装置の全体模式
図である。

【図１５】第４実施例に係る吸気温制御装置の全体構成
図である。

【図１６】スロットルボディの模式図である（第４実施
例）。

【図１７】第５実施例に係る吸気温制御装置の模式図で
ある。

【符号の説明】

１ 吸気温制御装置 ２ ラジエータ ３ エンジン（内燃機関） ４ 冷却水回路 ６ サブラジエータ（冷却手段） ７ 吸気熱交換器 ２７ 低温水配管（低温水回路） ２８ 帰路配管（低温水回路） ２９ スロットルボディ（気化器） ３０ アイシング防止回路（高温冷却水路） ３１ 連絡配管（高温冷却水路） ３２ エアクリーナ（吸気経路） ３３ 吸気ダクト（吸気経路） ３４ エアクリーナホース（吸気経路） ３５ サージタンク（吸気経路） ３６ インテークマニホールド（吸気経路） ３７ 吸気温センサ（吸気温検出手段） ３８ 冷温水切替弁（水路切替弁・第１実施例） ３８ａ 冷温水切替弁（冷却水量調節手段・第２実施
例） ３８ｂ 冷温水切替弁（冷却水量調節手段・第３実施
例） ３９ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 孝幸 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ラジエータを有する内燃機関の冷却水回路
   と、 この冷却水回路と環状に接続されて、前記冷却水回路を
   流れる冷却水の一部が循環する低温水回路と、 この低温水回路に設けられて、前記冷却水回路より導か
   れた冷却水を冷却媒体との熱交換によって冷却する冷却
   手段と、 前記低温水回路の前記冷却手段より下流に設けられると
   ともに、前記内燃機関の吸気経路に配されて、前記冷却
   手段で冷却された冷却水と前記内燃機関に吸入される吸
   入空気との熱交換を行なう吸気熱交換器とを備えた車両
   用内燃機関の吸気温制御装置。
2. 【請求項２】ラジエータを有する内燃機関の冷却水回路
   と、 この冷却水回路と環状に接続されて、前記冷却水回路を
   流れる冷却水の一部が循環する低温水回路と、 この低温水回路に設けられて、前記冷却水回路より導か
   れた冷却水を冷却媒体との熱交換によって冷却する冷却
   手段と、 前記低温水回路の前記冷却手段より下流に設けられると
   ともに、前記内燃機関の吸気経路に配されて、前記内燃
   機関に吸入される吸入空気と冷却水との熱交換を行なう
   吸気熱交換器と、 前記ラジエータより上流の前記冷却水回路から前記吸気
   熱交換器へ冷却水を導く高温冷却水路と、 前記低温水回路を通って前記吸気熱交換器へ流入する冷
   却水量と前記高温冷却水路を通って前記吸気熱交換器へ
   流入する冷却水量との割合を調節する冷却水量調節手段
   とを備えた車両用内燃機関の吸気温制御装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の車両用内燃機関の吸気温制
   御装置において、 前記冷却水量調節手段は、 前記吸気経路を流れる吸入空気の温度を検出する吸気温
   検出手段と、 前記冷却水回路より前記低温水回路を通って前記吸気熱
   交換器へ流れる冷却水路と前記冷却水回路より前記高温
   冷却水路を通って前記吸気熱交換器へ流れる冷却水路と
   の切り替えを行なう水路切替弁と、 前記吸気温検出手段の検出値に基づいて前記水路切替弁
   の作動を制御する制御装置とを備えたことを特徴とす
   る。
4. 【請求項４】請求項２記載の車両用内燃機関の吸気温制
   御装置において、 前記冷却水量調節手段は、前記高温冷却水路より流入す
   る冷却水の温度に基づいて、前記低温水回路を通って前
   記吸気熱交換器へ流入する冷却水量と前記高温冷却水路
   を通って前記吸気熱交換器へ流入する冷却水量との割合
   を調節するサーモスタットを使用したことを特徴とす
   る。
5. 【請求項５】ラジエータを有する内燃機関の冷却水回路
   と、 前記ラジエータより上流の前記冷却水回路から前記内燃
   機関の吸気経路に設けられた気化器へ冷却水を導くアイ
   シング防止回路と、 前記冷却水回路と前記アイシング防止回路とを接続する
   低温水回路と、 この低温水回路に設けられて、前記冷却水回路より導か
   れた冷却水を冷却媒体との熱交換によって冷却する冷却
   手段と、 前記冷却水回路より前記アイシング防止回路を通って前
   記気化器へ導かれる冷却水量と前記冷却水回路より低温
   水回路および前記アイシング防止回路の一部を通って前
   記気化器へ導かれる冷却水量との割合を調節する冷却水
   量調節手段とを備えた車両用内燃機関の吸気温制御装
   置。
6. 【請求項６】請求項５記載の車両用内燃機関の吸気温制
   御装置において、 前記冷却水量調節手段は、前記アイシング防止回路より
   流入する冷却水の温度に基づいて、前記冷却水回路より
   前記アイシング防止回路を通って前記気化器へ導かれる
   冷却水量と前記冷却水回路より前記低温水回路および前
   記アイシング防止回路の一部を通って前記気化器へ導か
   れる冷却水量との割合を調節するサーモスタットを使用
   したことを特徴とする。
7. 【請求項７】請求項５記載の車両用内燃機関の吸気温制
   御装置において、 前記冷却水量調節手段は、 前記吸気経路を流れる吸入空気の温度を検出する吸気温
   検出手段と、 前記冷却水回路より前記アイシング防止回路を通って前
   記気化器へ流れる冷却水路と前記冷却水回路より前記低
   温水回路および前記アイシング防止回路の一部を通って
   前記気化器へ流れる冷却水路との切り替えを行なう水路
   切替弁と、 前記吸気温検出手段の検出値に基づいて前記水路切替弁
   の作動を制御する制御装置とを備えたことを特徴とす
   る。
8. 【請求項８】請求項５〜７記載の何れかの車両用内燃機
   関の吸気温制御装置において、 前記アイシング防止回路は、前記気化器に導かれた冷却
   水を、前記気化器より下流の前記吸気経路に導くことを
   特徴とする。