JPS62271929A - 内燃機関用吸入空気冷却装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は空調器の冷却媒体を利用して吸入空気の冷却
を行う装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関において吸入空気を冷却することにより空気密
度を下げ、充填効率を増大し、出力増加が期待される。

吸入空気冷却装置として、蓄冷手段を備えたものが提案
されている（特開昭６０−４３１２３号参照）。この従
来技術では、吸入空気の冷却を行う熱交換部の周囲に蓄
冷層を形成し、通常の運転時に蓄冷を行い、必要な運転
時に放冷するようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来方式では吸入空気冷却装置はエンジンの吸気管自体
に配置される。そのため、吸入空気は常時蓄冷手段から
幾分の熱を奪い、必要な蓄冷が十分に行われない欠点が
ある。

この発明は蓄冷効果を高め、必要な運転時に十分な冷却
を行うことができるようにすることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によれば、空調器を備えた車両用内燃機関にお
いて、内燃機関の吸気管を迂回するバイパス通路を備え
、該バイパス通路に吸入空気冷却装置を配置し、該冷却
装置は空調器冷媒循環通路からの冷却媒体が循環する熱
交換管と、該熱交換管の周囲に配置される蓄冷手段とよ
り成り、かつバイパス通路への吸入空気の迂回を制御す
る弁手段を備え、吸入空気の冷却が必要な運転時に所定
運転域で前記弁手段によってバイパス通路を開放するこ
とを特徴とする内燃機関用吸入空気冷却装置が提供され
る。

〔実施例〕

第１図において、内燃機関はエンジン本体１、サージタ
ンク２、吸気管３、スロットル弁４を備える。６は吸入
空気量を計測するためのエアーフローメータである。吸
気管３を迂回するバイパス通路５が設けられる。電磁式
切替弁７は吸入空気を矢印ｆのように吸気管を通過させ
る位置と、又はｇのようにバイパス通路５を通過させる
位置との間で切り替わるものである。

空調器冷却システムはエンジン１のクランク軸によって
クラッチ（図示せず）を介して回転駆動されるコンプレ
フサ１２と、コンデンサ１４と、膨張弁１６と、エバポ
レータ１８とより成り、これらの要素は冷媒循環配管２
０によって相互に連結される。コンプレッサ１２により
圧縮された冷媒はコンデンサ１４のところで凝縮液化さ
れ、膨張弁１６で膨張され、エバポレータ１８で気化さ
れ、この気化によって熱が奪われ、車室冷房が行われる
のは周知の通りである。この発明によれば、バイパス通
路５に吸入空気冷却装置２２が配置され、この装置２２
は切替弁７がバイパス通路５を閉鎖位置する通常運転時
に蓄冷を行い、切替弁７が開放する加速等の吸入空気冷
却の必要な運転時にバイパス通路５を通過する吸入空気
の冷却を行うものである。第２図に示すように吸入空気
冷却装置はバイパス通路５の一部を構成するケーシング
２４と、ケーシング中に蛇行配置される熱交換管として
のエバポレータ管２６と、エバポレータ管２６の周囲に
配置される蓄冷材保持体２８と、蓄冷材保持体２８の周
囲に形成されるフィン３０とより構成される。蓄冷体保
持体２８中には比熱の高い材料である蓄冷材（例えば水
）が充填されている。蓄冷材はウィツク３２に含浸させ
ることができる。ケーシング２４の周囲は断熱材３４に
より被覆される。エバポレータ管２６は冷媒入口部２６
ａと出口部２６ｂとを形成し、第１図に示すように、入
口部２６ａは膨張弁３６を介して、コンデンサ１４の下
流の空調器冷媒配管に接続され、出口部２６ｂはコンプ
レッサ１２の上流に接続される。そのため、エバポレー
タ管２６内での空調器冷媒の分岐循環が行われ、蓄冷材
を保冷することができる。

第１図において、４０は、この発明に従って切替弁７及
びコンプレッサ１２の制御を行うための制御回路を示し
ている。この制御回路４０は吸入空気の冷却が必要な機
関の運転状態、例えば高負荷状態を検知し、切替弁７の
切り替え、コンプレッサ１２の停止を行う。即ち、エア
ーフローメータ６に加えエンジン回転数センサ４４が設
置され、夫々吸入空気量Ｑ、エンジン回転数ＮＥを検知
する。演算回路４６は、エンジンの負荷相当値である吸
入空気量一回転数比Ｑ／ＮＥを演算する。比較器４８は
吸入空気量一回転数比Ｑ／ＮＥが所定値すより大きいか
否か判別する信号を発生する。

（Ｑ／ＮＥの代わりに吸気管負圧を検出し負荷の大小を
判別することができる。）一方、比較器４９はエンジン
回転数ＮＥが所定値ａより大きいか否か判別する。比較
器４８．４９はＡＮＤゲート５１を介し切替弁７のソレ
ノイド７ａの駆動トランジスタ５０に接続される。亦、
ＡＮＤゲート５１の出力はＡＮＤゲート５２の反転入力
に接続される。ＡＮＤゲート５２の出力は空調器コンプ
レッサ１２の作動ソレノイドＬ２ａ駆動用のトランジス
タ５４に接続される。尚、吸入空気量及び回転数の代わ
りに吸気管負圧を検知することができる。５５は周知の
空調器制御回路であって、冷媒温度や圧力に応じて空調
器作動信号を発生するものである。空調器制御回路５５
はＡＮＤゲート５２の非反転入力に接続される。

以上述べた実施例の作動を説明すると、機関の低負荷、
低回転時には比較器４８又は４９はＬｏｗ信号を出力す
るためにトランジスタ５０はＯＦＦとなり、切替弁７は
バイパス通路５を閉鎖し、吸入空気は矢印ｆのように吸
気管３を介してエンジンに供給される。一方、ゲート５
２の反転入力は１となるのでトランジスタ５４は空調器
制御回路５５からの信号に応じてＯＮされ、コンプレッ
サ１２は回転駆動される。そして、コンプレッサ１２か
らの冷却媒体はコンデンサ１４で凝縮され、その後一部
が膨張弁３６に分岐され、ここで膨張し、吸入空気冷却
装置２２のエバポレータ管２６に入り、ここで気化する
。その際の気化によって熱が奪われる。そして、部分負
荷時には吸入空気がバイパス通路５内を通過しないので
、熱交換は行われずへ気化によって奪われた熱はエバポ
レータ管２６の回りの、保持体２８中の蓄冷材中に保持
されることになる。

機関高負荷、高回転時には比較器４８．４９はＨｉｇｈ
信号を出すのでトランジスタ５０はＯＮとなり、切替弁
７は吸入空気が矢印ｇのようにバイパス通路５に導く位
置に切り替わる。そして、ＡＮＤゲート５２の反転入力
が１となるのでトランジスタ５４はＯＦＦとなり、コン
プレッサ１２は停止される。そのため、コンプレッサの
分だけエンジン付加は軽くなるので良好な加速運転が行
われる。

そして、コンプレッサ１２を停止しても冷却装置２０に
蓄冷された液体（又は固体）からの熱伝導によって吸入
空気の冷却が効率的に行われる。尚、加速の継続時間は
短いので蓄冷材の蓄冷量は所期の冷却性能を得るのに不
足することはない。良好な冷却が行われる結果充填効率
が上がりエンジン付加を高めることができる。

第３図は第１実施例の作動タイミングを模式的に示して
おり、ＮＥ、Ｑ／ＮＥが所定値を超えるｔ１〜ｔ２の間
に空調器コンプレッサ１２が停止され、かつ電磁弁７に
よってバイパス通路５を開放し、吸入空気冷却が実行さ
れる。

第２実施例における制御回路４０の運転条件判定部を第
４図に示す。尚、図示以外の部分は第１図と同じである
。この実施例は車両加速度を検知することによりコンプ
レッサ及び切替弁を制御することを特徴とする。車速セ
ンサ６０が車両の車輪の部分、又は変速機の出力軸の部
分に設置され、車速Ｖに応じた信号が得られる。微分回
路６２は車速信号Ｖを微分し、加速度信号Ｖ′が得られ
る。

比較器４８は加速度Ｖ′と所定値との大小を判別し、加
速度が小さいときは比較器４８′はＬｏ−信号を出力し
、ゲート５２によりコンプレフサ１２の作動を許容し、
トランジスタ５０がＯＦＦとなり切替弁７は消磁される
ことで、バイパス通路５は閉鎖され、吸入空気は吸気管
３に導入され、その間冷却装置２０に蓄冷が行われる。

加速時は、比較器４８′は旧ｇｈ信号を出力し、ゲート
５２によりコンプレッサ１２の作動が禁止され、トラン
ジスタ５０がＯＮとなり、切替弁７はバイパス通路５を
開放する。そのため、吸入空気は通常運転時に蓄冷され
た冷却装置２２により冷却される。

この第２実施例では加速時を検知しているので、吸入空
気の冷却による加速性能の向上をより理想的に図ること
ができる。また必要なとき以外はコンプレフサ１２が作
動されないので、その消費動力の増加が最小限となり、
燃料消費率を向上することができる。

〔効　果〕

この発明によれば、吸気管を迂回するバイパス通路に冷
却装置を設け、通常運転時にバイパスを閉じることによ
り蓄冷し、吸入空気の冷却の必要な運転時所定運転域で
バイパスを開けることで、冷却の必要のない運転時十分
な蓄冷を行い、所定運転域の吸入空気の冷却を極めて良
好に行うことができる。

また、冷却装置への蓄冷は通常運転時に徐々に行われる
ためコンプレッサの負荷変動がなく、効率の向上、車両
の乗り心地の向上が図られる。

更に実施例の効果として、コンプレッサの停止と併用す
ることにより加速性能の相乗的な向上を図ることができ
る。即ち、加速時の加速性能を上げるのには空調器コン
プレッサの停止を行うのが有効であるが、コンプレッサ
を停止しても蓄冷によって冷熱源が保持されるので、コ
ンプレッサを回転維持したとして得られるのと殆ど同等
の冷却効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の全体構成図。 第２図は冷却装置の拡大断面図。 第３図は第１実施例の作動タイミング図。 第４図は制御回路の変形例における部分図。 ３・・・吸気管 ５・・・バイパス通路 １２・・・コンプレッサ ２２・・・吸入空気冷却装置 ２６・・・エバポレータ管 ２８・・・蓄冷材保持体 ４０・・・制御回路 ｉ　　　　　　　　　　　　　↓ ＝■　吸入空気 →　冷媒 ５・・・パイノイス通路 ２０・・・吸入空気冷却装置 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、空調器を備えた車両用内燃機関において、内燃機関
   の吸気管を迂回するバイパス通路を備え、該バイパス通
   路に吸入空気冷却装置を配置し、該冷却装置は空調器冷
   媒循環通路からの冷却媒体が循環する熱交換管と、該熱
   交換管の周囲に配置される蓄冷手段とより成り、かつバ
   イパス通路への吸入空気の迂回を制御する弁手段を備え
   、吸入空気の冷却が必要な運転時に所定運転域で前記弁
   手段によってバイパス通路を開放することを特徴とする
   内燃機関用吸入空気冷却装置。