(57)【要約】【課題】インタークーラーの熱交換流路部に水分が溜まることを抑制する。【解決手段】車両１は、空気を圧縮する過給機３０と、過給機３０により圧縮された圧縮空気を流して熱交換により冷却させる流路部４４１ａ〜４４１ｆを有する、並列配置されたインタークーラー４０Ａ及びインタークーラー４０Ｂと、過給機３０による低過給時には、インタークーラー４０Ａ、４０Ｂのうちの一方に圧縮吸気を向かわせ、過給機３０による高過給時には、インタークーラー４０Ａ、４０Ｂの両方に圧縮空気を向かわせるＥＣＵ７０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を圧縮する過給機と、
前記過給機により圧縮された圧縮空気を流して熱交換により冷却させる熱交換流路部を有する、並列配置された第１インタークーラー及び第２インタークーラーと、
前記過給機による低過給時には、前記第１インタークーラー及び前記第２インタークーラーのうちの一方に圧縮吸気を向かわせ、前記過給機による高過給時には、前記第１インタークーラー及び前記第２インタークーラーの両方に圧縮空気を向かわせる制御部と、
を備える、冷却システム。
【請求項２】
前記圧縮空気が流れる吸気通路が流れる吸気通路において前記第１インタークーラー及び前記第２インタークーラーの上流側に設けられ、前記圧縮空気の流れる向きを切り替える切替部を更に備え、
前記制御部は、前記過給機による過給状態に応じて、前記切替部を制御する、
請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記第２インタークーラーの容量は、前記第１インタークーラーの容量よりも大きく、
前記制御部は、前記過給機の低過給時には前記第１インタークーラーに圧縮空気を向かわせ、前記過給機の中過給時には前記第２インタークーラーに圧縮空気を向かわせ、前記過給機の高過給時には前記第１インタークーラー及び前記第２インタークーラーの両方に圧縮空気を向かわせる、
請求項１又は２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記過給機から前記第１インタークーラー及び前記第２インタークーラーへ前記圧縮空気が流れる吸気通路と、
前記吸気通路において前記第１インタークーラー及び前記第２インタークーラーよりも上流側へ、エンジンからのブローバイガスを合流させる合流通路と、を更に備える、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気を冷却する冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トラック等の車両においては、過給機で圧縮されてエンジンへ送られる圧縮空気を冷却するためのインタークーラーが設けられている。インタークーラーは、内部を流れる圧縮空気と、車両の前方からインタークーラーを通過する走行風とを熱交換することで、圧縮空気を冷却する。
【０００３】
上記のインタークーラーは、圧縮空気が流入する流入部（流入側ヘッダー）と、走行風と熱交換させるために圧縮空気を流す熱交換流路部と、冷却された圧縮空気が流出する流出部（流出側ヘッダー）とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０２−２７１０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、熱交換流路部において、冷却される圧縮空気中から水分が発生し、発生した水分が熱交換流路部内に留まることがある。熱交換流路部内に水分が留まっていると、その後、冷間時等に溜まっていた水分が凍結膨張してしまい、熱交換流路部に悪影響を及ぼして冷却性能低下を及ぼす恐れがある。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、インタークーラーの熱交換流路部に水分が溜まることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の態様においては、空気を圧縮する過給機と、前記過給機により圧縮された圧縮空気を流して熱交換により冷却させる熱交換流路部を有する、並列配置された第１インタークーラー及び第２インタークーラーと、前記過給機による低過給時には、前記第１インタークーラー及び前記第２インタークーラーのうちの一方に圧縮吸気を向かわせ、前記過給機による高過給時には、前記第１インタークーラー及び前記第２インタークーラーの両方に圧縮空気を向かわせる制御部と、を備える、冷却システムを提供する。
かかる冷却システムによれば、低過給時には、１つのインタークーラーに圧縮空気を流すことで、インタークーラーの内部を通過する際に圧縮空気の流速を大きくできる。これにより、仮にインタークーラーの内部に水分が溜まっていても、流速が大きくなった圧縮空気が内部に溜まった水分を吹き飛ばすので、インタークーラーの内部に水分が溜まることを抑制できる。
【０００８】
また、前記冷却システムは、前記圧縮空気が流れる吸気通路が流れる吸気通路において前記第１インタークーラー及び前記第２インタークーラーの上流側に設けられ、前記圧縮空気の流れる向きを切り替える切替部を更に備え、前記制御部は、前記過給機による過給状態に応じて、前記切替部を制御することとしてもよい。
【０００９】
また、前記第２インタークーラーの容量は、前記第１インタークーラーの容量よりも大きく、前記制御部は、前記過給機の低過給時には前記第１インタークーラーに圧縮空気を向かわせ、前記過給機の中過給時には前記第２インタークーラーに圧縮空気を向かわせ、前記過給機の高過給時には前記第１インタークーラー及び前記第２インタークーラーの両方に圧縮空気を向かわせることとしてもよい。
【００１０】
また、前記冷却システムは、前記過給機から前記第１インタークーラー及び前記第２インタークーラーへ前記圧縮空気が流れる吸気通路と、前記吸気通路において前記第１インタークーラー及び前記第２インタークーラーよりも上流側へ、エンジンからのブローバイガスを合流させる合流通路と、を更に備えることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、インタークーラーの熱交換流路部に水分が溜まることを抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一の実施形態に係る車両１の構成の一例を説明するための模式図である。
【図２】インタークーラー４０の外観構成の一例を示す斜視図である。
【図３】図２に示すインタークーラー４０を正面側から見た図である。
【図４】切替バルブ６０の切替制御を説明するための図である。
【図５】車両１の変形例に係る構成を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜車両の構成＞
図１を参照しながら、本発明の一の実施形態に係る冷却システムが搭載された車両１の構成について説明する。
【００１４】
図１は、一の実施形態に係る車両１の構成の一例を説明するための模式図である。車両１は、ここではトラック等の大型車両である。車両１は、図１に示すように、エンジン１０と、吸気通路２０と、排気通路２５と、過給機３０と、インタークーラー４０Ａ、４０Ｂと、ＰＣＶ通路５０と、切替バルブ６０と、ＥＣＵ７０とを有する。なお、本実施形態では、インタークーラー４０Ａが第１インタークーラーに該当し、インタークーラー４０Ｂが第２インタークーラーに該当する。
【００１５】
エンジン１０は、内燃機関であり、ここではディーゼルエンジンであるが、これに限定されず、ガソリンエンジン等であってもよい。エンジン１０は、燃料と吸気（空気）の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる。エンジン１０は、ピストン及びシリンダを含む複数の気筒１１を有する。
【００１６】
吸気通路２０は、エンジン１０での燃焼に必要な吸気を、エンジン１０へ送るための通路である。吸気通路２０は、エンジン１０の吸気マニホールド１２と接続されている。吸気通路２０には、吸気中の異物を除去するエアークリーナー（不図示）が設けられている。
【００１７】
排気通路２５は、エンジン１０での燃焼後の排気を車両１の外部へ排出するための通路である。排気通路２５は、エンジン１０の排気マニホールド１３と接続されている。排気通路２５には、排気中の有害成分を浄化するための後処理装置（不図示）が設けられている。
【００１８】
過給機３０は、吸気通路２０においてエンジン１０へ送られる吸気（空気）を過給する。例えば、過給機３０は、吸気を加圧圧縮するターボチャージャーである。過給機３０は、排気通路２５に設けられたタービン３１と、吸気通路２０に設けられたコンプレッサ３２とを有する。コンプレッサ３２は、連結軸３３を介してタービン３１と連結されている。過給機３０においては、排気通路２５を流れる排気のエネルギーを受けてタービン３１が回転することに連動して、コンプレッサ３２が回転して吸気を過給する。
【００１９】
インタークーラー４０Ａ、４０Ｂは、吸気通路２０においてコンプレッサ３２よりもエンジン１０側に、並列に配置されている。インタークーラー４０Ａ、４０Ｂは、コンプレッサ３２によって圧縮されて温度が上昇した吸気（以下、圧縮空気と呼ぶ）と、大気（例えば走行風）とを熱交換する熱交換器である。インタークーラー４０Ａ、４０Ｂは、圧縮空気を、走行風と熱交換することで冷却する。なお、インタークーラー４０Ａ、４０Ｂは、それぞれ同様な構成である。
【００２０】
ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）通路５０は、吸気通路２０においてインタークーラー４０Ａ、４０Ｂよりも上流側（具体的には、吸気通路２０においてコンプレッサ３２よりも上流側の部分）と接続されており、エンジン１０からのブローバイガスを吸気通路２０へ導くための通路である。すなわち、ＰＣＶ通路５０は、エンジン１０からのブローバイガスを吸気通路２０の圧縮空気に合流させる合流通路である。
ブローバイガスは、エンジン１０のシリンダとピストンの隙間を通って燃焼室から漏れる燃料ガスや未燃燃料である。ブローバイガスは、エンジン１０内の潤滑油の劣化や燃費の悪化の原因となるため、ブローバイガスを吸気通路２０に還流させて混合気とともに燃焼室で再度燃焼させるＰＣＶ装置が利用されている。なお、吸気通路２０へ還流したブローバイガスは、インタークーラー４０Ａ、４０Ｂを通過してエンジン１０へ至る。
【００２１】
切替バルブ６０は、吸気通路２０においてインタークーラー４０Ａ、４０Ｂの上流側に設けられており、圧縮空気の流れる向きを切り替える切替部である。例えば、切替バルブ６０は、インタークーラー４０Ａ、４０Ｂのいずれか一方に圧縮空気を流す状態と、インタークーラー４０Ａ、４０Ｂの両方に圧縮空気を流す状態とに切り替わる。
【００２２】
ＥＣＵ７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータを備えた電子制御装置（Electric Control Unit）であり、車両１に関する様々な処理を行う。例えば、ＥＣＵ７０は、車両１の運転状態（具体的には、過給機３０の過給状態）に応じて、切替バルブ６０の切替制御（詳細は後述する）を行う制御部として機能する。
【００２３】
ところで、圧縮空気がインタークーラー４０を通過する際に、冷却される圧縮空気中から水分が発生することがある。そして、発生した水分がインタークーラー４０の内部（具体的には、図３に示す流路部４４１ａ〜４４１ｆ）に留まっていると、例えばエンジン１０の冷間時等に溜まっていた水分が凍結膨張してしまい、インタークーラー４０に悪影響を及ぼして冷却性能を低下させる恐れがある。
これに対して、本実施形態に係る車両１は、過給機３０の過給状態に応じて、２つのインタークーラー４０Ａ、４０Ｂのうちの圧縮空気を流すインタークーラーを選択することで、インタークーラー４０Ａ、４０Ｂの内部に水分が留まることを抑制している。
【００２４】
＜インタークーラーの詳細構成＞
図２及び図３を参照しながら、上述したインタークーラー４０Ａ、４０Ｂ（以下では、インタークーラー４０と総称する）の詳細構成の一例について説明する。
【００２５】
図２は、インタークーラー４０の外観構成の一例を示す斜視図である。図３は、図２に示すインタークーラー４０を正面側から見た図である。インタークーラー４０は、図２及び図３に示すように、流入側ヘッダー４２と、熱交換部４４と、流出側ヘッダー４６とを有する。
【００２６】
流入側ヘッダー４２は、吸気通路２０（図１）と接続されており、コンプレッサ３２を通過した圧縮空気が流入する流入部である。流入側ヘッダー４２の内部は、空洞となっている。流入側ヘッダー４２は、インタークーラー４０の幅方向の一端側に位置している。流入側ヘッダー４２は、熱交換部４４と接続されており、圧縮空気が熱交換部４４へ流れ込む構成となっている。
【００２７】
熱交換部４４は、圧縮空気と走行風とを熱交換させて、圧縮空気を冷却する部分である。熱交換部４４の流路部の長手方向（インタークーラー４０の幅方向）の一端側は、流入側ヘッダー４２に接続されており、流路部の長手方向の他端側は、流出側ヘッダー４６に接続されている。
【００２８】
熱交換部４４は、図３に示すように、複数の流路部４４１ａ〜４４１ｆと、複数の放熱フィン４４２とを有する。流路部４４１ａ〜４４１ｆは、走行風と熱交換される圧縮空気が流れる熱交換流路部である。放熱フィン４４２は、通過する走行風に接することで、流路部４４１ａ〜４４１ｆ内の圧縮空気の熱を放熱する。流路部４４１ａ〜４４１ｆと放熱フィン４４２は、幅方向と直交する上下方向に沿って交互に積層した構成となっている。なお、図２では、流路部４４１ａ〜４４１ｆ及び放熱フィン４４２が、省略されている。
【００２９】
流出側ヘッダー４６は、吸気通路２０と接続されており、熱交換部４４において冷却された圧縮空気が吸気通路２０へ流出する流出部である。流出側ヘッダー４６は、インタークーラー４０の幅方向の他端側に位置して、熱交換部４４と接続されている。また、流出側ヘッダー４６の内部は、熱交換部４４で冷却された圧縮空気が流れ込めるように空洞となっている。
【００３０】
＜切替バルブによる切替制御＞
図４を参照しながら、ＥＣＵ７０による切替バルブ６０の切替制御の一例について説明する。
【００３１】
図４は、切替バルブ６０の切替制御を説明するための図である。図４（ａ）には、高過給時のインタークーラー４０Ａ、４０Ｂに対する圧縮空気の流れが示され、図４（ｂ）には、低過給時のインタークーラー４０Ａ、４０Ｂに対する圧縮空気の流れが示されている。
【００３２】
ＥＣＵ７０は、過給機３０による高過給時には、図４（ａ）に示すように、インタークーラー４０Ａ、４０Ｂの両方に圧縮空気を向かわせる。過給機３０の高過給時には、インタークーラー４０Ａ、４０Ｂへ流入する圧縮空気の流速は大きいため、仮にインタークーラー４０Ａ、４０Ｂの流路部４４１ａ〜４４１ｆに熱交換に起因して圧縮空気中の水分が溜まっても、流速の大きい圧縮空気が水分を流出側ヘッダー４６へ吹き飛ばす。このため、流路部４４１ａ〜４４１ｆに水分が溜まることを抑制できる。
【００３３】
一方で、ＥＣＵ７０は、過給機３０による低過給時には、図４（ｂ）に示すように、インタークーラー４０Ａ、４０Ｂのうちの一方（ここでは、インタークーラー４０Ａ）に圧縮空気を向かわせる。片方のインタークーラー４０Ａのみに圧縮空気を流す場合には、両方のインタークーラー４０Ａ、４０Ｂに圧縮空気を流す場合に比べて、圧縮空気が流れる面積が小さくなるので、インタークーラー４０Ａの流路部４４１ａ〜４４１ｆを流れる圧縮空気の流速が大きくなる。このため、本来ならば圧縮空気の流速が小さい過給機３０の低過給時に、流速の大きい圧縮空気が流路部４４１ａ〜４４１ｆ中の水分を流出側ヘッダー４６へ吹き飛ばすことができる。このため、流路部４４１ａ〜４４１ｆに水分が溜まることを抑制できる。
【００３４】
また、本実施形態では、ＰＣＶ通路５０（図１）によりブローバイガスが吸気通路２０に還流され、ブローバイガスがインタークーラー４０Ａ、４０Ｂを通過することになる。ブローバイガスには、ミスト状や液状のオイル成分が含まれる。かかる場合に、上記のように切替バルブ６０の切替制御を行うことで、水分だけでなく、ブローバイガス中のオイル成分も吹き飛ばすことができる。これにより、インタークーラー４０Ａ、４０Ｂの流路部４４１ａ〜４４１ｆにオイル成分が溜まることを抑制できる。
【００３５】
なお、ＥＣＵ７０は、過給機３０の過給状態を、例えばエンジン１０の回転数によって判定する。具体的には、ＥＣＵ７０は、エンジン１０の回転数が大きい場合には、過給機３０による高過給状態であると判定し、エンジン１０の回転数が小さい場合には、過給機３０による低過給状態であると判定する。
【００３６】
＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態によれば、ＥＣＵ７０は、過給機３０による低過給時には、インタークーラー４０Ａ、４０Ｂのうちの一方に圧縮吸気を向かわせ、過給機３０による高過給時には、インタークーラー４０Ａ、４０Ｂの両方に圧縮空気を向かわせる。
これにより、過給機３０の低過給時には、一方のインタークーラー（ここでは、インタークーラー４０Ａとする）に圧縮空気を流すことで、インタークーラー４０Ａの流路部４４１ａ〜４４１ｆを通過する際に圧縮空気の流速を大きくできる。これにより、仮にインタークーラー４０Ａの流路部４４１ａ〜４４１ｆに水分が溜まっていても、流速が大きくなった圧縮空気が流路部４４１ａ〜４４１ｆの内部に溜まった水分を吹き飛ばすので、流路部４４１ａ〜４４１ｆの内部に水分が溜まることを抑制できる。一方で、過給機３０の高過給時には、圧縮空気の流速が大きいので、インタークーラー４０Ａ、４０Ｂの両方に圧縮空気を向かわせることで、圧縮空気の冷却効率を維持しつつ、インタークーラー４０Ａ、４０Ｂの流路部４４１ａ〜４４１ｆの内部に水分が溜まることを抑制できる。
なお、本実施形態とは異なり、容量の大きい１つのインタークーラーにおいて圧縮空気を流す流路部を選択する方式も検討されうるが、かかる場合には、圧縮空気を流す流路部と圧縮空気を流さない流路部との間に、ひずみが発生する恐れがある。これに対して、本実施形態では、このようなインタークーラー内でのひずみの発生の恐れがない。
【００３７】
＜変形例＞
上記の場合には、インタークーラー４０Ａの容量がインタークーラー４０Ｂの容量と同じであるが、これに限定されず、例えば２つのインタークーラーの容量が異なってもよい。
【００３８】
図５は、車両１の変形例に係る構成を説明するための模式図である。変形例においては、吸気通路２０に並列配置されたインタークーラー４０Ａ、４０Ｃのうちのインタークーラー４０Ｃの容量は、インタークーラー４０Ａの容量よりも大きい。例えば、インタークーラー４０Ｃの容量は、インタークーラー４０Ａの容量の２倍である。
【００３９】
変形例においては、ＥＣＵ７０は、過給機３０の過給領域を３つの過給状態（低過給、中過給、高過給）に分けて、切替バルブ６０の切替制御を行う。例えばＥＣＵ７０は、過給機３０の低過給時にはインタークーラー４０Ａに圧縮空気を向かわせ、中過給時にはインタークーラー４０Ｃに圧縮空気を向かわせ、高過給時にはインタークーラー４０Ａ、４０Ｃの両方に圧縮空気を向かわせる。かかる場合には、きめ細かく制御を行うことができるので、過給機３０の過給状態に応じて、圧縮空気を適切に冷却しつつ、インタークーラー４０Ａ、４０Ｃの内部に水分が溜まることを抑制できる。
【００４０】
なお、上記では、本発明に係る冷却システムがトラックに搭載されていることとしたが、これに限定されない。例えば、冷却システムがバスや船舶等に搭載されていてもよい。
【００４１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４２】
１    車両
２０    吸気通路
３０    過給機
４０Ａ、４０Ｂ    インタークーラー
４４    熱交換部
５０    ＰＣＶ通路
６０    切替バルブ
７０    ＥＣＵ
４４１ａ〜４４１ｆ    流路部
【図１】
2018059474.tif 000003
【図２】
2018059474.tif 000004
【図３】
2018059474.tif 000005
【図４】
2018059474.tif 000006
【図５】
2018059474.tif 000007