(57)【要約】【課題】吸気の冷却効率を向上させることが可能な吸気冷却システムを提供することにある。【解決手段】吸気冷却システムが備えるコンプレッサ３１は、出力を可変であり、冷媒を圧縮し吐出する。コンデンサ３２は、コンプレッサ３１から吐出された冷媒を冷却する。車室冷却用膨張弁３４は、コンデンサ３２から流出された冷媒を減圧膨張させる。車室冷却用エバポレータ３５は、車室冷却用に配され、車室冷却用膨張弁３４により減圧膨張された冷媒を蒸発させる。吸気冷却用エバポレータ３７は、車室冷却用エバポレータ３５とは別に配され、車室冷却用膨張弁３４またはその他の膨張弁により減圧膨張された冷媒を蒸発させる。吸気冷却用熱交換器６１は、吸気通路４７に設けられ、吸気冷却用の冷却水が循環する。ＥＣＵ２０は、車両用空調装置の空調要求冷却出力に基づいてコンプレッサ３１の作動を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関（１０）に用いられ、車室内の空調を行う車両用空調装置が備える冷凍サイクル部（３０，５０，６０，８０，９０）を介して吸気を冷却する吸気冷却システムであって、
出力を可変であり、冷媒を圧縮し吐出する可変圧縮機（３１）と、
前記可変圧縮機から吐出された前記冷媒を冷却する車室冷却用熱交換器（３２）と、
前記車室冷却用熱交換器から流出された前記冷媒を減圧膨張させる車室冷却用減圧部（３４）と、
車室冷却用に配され、前記車室冷却用減圧部により減圧膨張された前記冷媒を蒸発させる車室冷却用蒸発器（３５）と、
前記車室冷却用蒸発器とは別に配され、前記車室冷却用減圧部またはその他の減圧部により減圧膨張された前記冷媒を蒸発させる吸気冷却用蒸発器（３７）と、
吸気通路（４７）に設けられ、吸気冷却用の冷媒が循環する吸気冷却用熱交換器（６１）と、
前記車両用空調装置の空調要求冷却出力に基づいて前記可変圧縮機の作動を制御する制御部（２０）と、
を備える吸気冷却システム。
【請求項２】
前記吸気冷却用熱交換器には、蓄冷材（６２）が設けられている請求項１に記載の吸気冷却システム。
【請求項３】
前記蓄冷材は、潜熱蓄冷材である請求項２に記載の吸気冷却システム。
【請求項４】
その他の前記減圧部は、前記車室冷却用減圧部とは別に配され、前記車室冷却用熱交換器から流出された前記冷媒を減圧膨張させる吸気冷却用減圧部（３６）であり、
前記車室冷却用減圧部及び前記吸気冷却用減圧部へ流入する前記冷媒の量を前記制御部により制御可能な冷媒量調整弁（３３）、
をさらに備え、前記車室冷却用減圧部及び前記車室冷却用蒸発器と、前記吸気冷却用減圧部及び前記吸気冷却用蒸発器とは、並列に配置されている請求項２または請求項３に記載の吸気冷却システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記空調要求冷却出力に加えて前記蓄冷材の蓄冷量に応じて、前記可変圧縮機及び前記冷媒量調整弁を制御する請求項４に記載の吸気冷却システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記可変圧縮機を、前記蓄冷材の蓄冷量が最大ではないとき、前記可変圧縮機の成績係数が最大となる動作点で運転するように制御する請求項５に記載の吸気冷却システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記蓄冷材の蓄冷量が最大のとき、前記可変圧縮機を前記空調要求冷却出力に応じて制御するとともに、前記車室冷却用蒸発器へ全冷媒が流入するように前記冷媒量調整弁を制御する請求項５または請求項６に記載の吸気冷却システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記蓄冷材の蓄冷量が予め設定された下限値を下回った場合には、蓄冷量が０となる前に、前記可変圧縮機の成績係数が最大となる動作点で運転するように制御する請求項５〜請求項７のうちいずれか一項に記載の吸気冷却システム。
【請求項９】
前記吸気通路において前記吸気冷却用熱交換器をバイパスする吸気バイパス通路（５４）と、
前記吸気通路において前記吸気冷却用熱交換器が設けられる冷却通路（５５）と、
前記吸気バイパス通路と前記冷却通路との分岐点に設けられ、前記吸気バイパス通路及び前記冷却通路へ流れる吸気量を調整する吸気量調整弁（５７）と、
をさらに備え、前記制御部は、前記内燃機関の運転状態に応じて定められた吸気要求冷却出力に基づいて前記吸気量調整弁を制御する請求項１〜請求項８のうちいずれか一項に記載の吸気冷却システム。
【請求項１０】
前記吸気バイパス通路と前記冷却通路との合流部の下流に設けられ、吸気温度を検出可能な吸気温度検出部（５８）をさらに備え、
前記制御部は、
前記吸気温度検出部により検出された吸気温度が、前記内燃機関の運転状態に応じて定められた吸気基準温度より高い場合には前記吸気バイパス通路に流れるバイパス吸気量を少なくするように前記吸気量調整弁を制御し、
前記吸気温度検出部により検出された吸気温度が、前記吸気基準温度より低い場合には前記バイパス吸気量を多くするように前記吸気量調整弁を制御する請求項９に記載の吸気冷却システム。
【請求項１１】
前記車両用空調装置から前記車室内へ排出される空気の温度を検出する空調温度検出部（３８）をさらに備え、
前記制御部は、
前記空調温度検出部により検出された空調温度が、前記車両用空調装置の空調要求温度より低い場合には前記冷媒を前記吸気冷却用蒸発器のみへ流入するように前記冷媒量調整弁を制御し、
前記空調温度検出部により検出された空調温度が、前記空調要求温度より高い場合には前記冷媒を前記車室冷却用蒸発器のみへ流入するように前記冷媒量調整弁を制御する請求項４〜請求項１０のうちいずれか一項に記載の吸気冷却システム。
【請求項１２】
前記車室冷却用蒸発器と前記吸気冷却用蒸発器とは、直列に配置されている請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の吸気冷却システム。
【請求項１３】
前記吸気通路において前記吸気冷却用熱交換器をバイパスする吸気バイパス通路（５４）と、
前記吸気通路において前記吸気冷却用熱交換器が設けられる冷却通路（５５）と、
前記吸気バイパス通路と前記冷却通路との分岐点に設けられ、前記吸気バイパス通路及び前記冷却通路へ流れる吸気量を調整する吸気量調整弁（５７）と、
をさらに備え、前記制御部は、前記空調要求冷却出力が大きいほど前記吸気バイパス通路を通るバイパス吸気量を増やすように前記吸気量調整弁を制御する請求項１２に記載の吸気冷却システム。
【請求項１４】
前記冷凍サイクル部（６０）内の前記冷媒が流れる冷媒流路（３９）において
前記車室冷却用減圧部の下流であって、前記吸気冷却用蒸発器をバイパスする吸気冷却用蒸発器バイパス通路（６５）と、前記吸気冷却用蒸発器バイパス通路へ前記冷媒を流入させるか否かを切り替える第１切替弁（６６）と、を有する吸気冷却用蒸発器バイパス部、
前記車室冷却用減圧部の下流であって、前記車室冷却用蒸発器をバイパスする車室冷却用蒸発器バイパス通路（６７）と、前記車室冷却用蒸発器バイパス通路へ前記冷媒を流入させるか否かを切り替える第２切替弁（６８）と、を有する車室冷却用蒸発器バイパス部、
のうち少なくとも一つをさらに備える請求項１２または請求項１３に記載の吸気冷却システム。
【請求項１５】
前記吸気冷却用蒸発器は、前記吸気通路に設けられ、前記吸気冷却用熱交換器を兼用するものである請求項１〜請求項１４のうちいずれか一項に記載の吸気冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の内燃機関に用いられる吸気冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の熱効率向上のために、吸気を冷却する技術が知られている。吸気を冷却することで冷却損失低減効果、充填効率の増加による出力向上効果、ガソリンエンジンにおけるノッキング抑制効果を得ることができる。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載される内燃機関の冷却システムは、吸入空気を冷却する水冷インタークーラと、車両室内の空気調整を行う空気調整装置と、水冷インタークーラと空気調整装置との間で熱交換を行うラジエータと、熱交換の動作を制御するＥＣＵと、を備える。
【０００４】
この冷却システムでは、空気調整装置が有するエバポレータ内を循環する冷媒を、水冷インタークーラに接続するラジエータ側にも送ることで、ラジエータ内を循環する冷却水が冷却されるようになっている。すなわち、車室用エアコンの冷凍サイクルを用い、吸気冷却側と空気調整側への冷媒の導入量を制御することで、吸気の温度を最適に制御するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３９０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１に記載の冷却システムでは、吸気冷却側のラジエータと空気調整装置側のエバポレータとの両方の熱交換器に単に冷媒を流入させる構成であるため、全体としての冷却効率が低下する。冷却効率が低下すると、吸気冷却に必要なエネルギが増加してしまい、吸気冷却する効果を十分に得ることができないと言う問題が生じていた。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、吸気の冷却効率を向上させることが可能な吸気冷却システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の吸気冷却システムは、車両の内燃機関（１０）に用いられ、車室内の空調を行う車両用空調装置が備える冷凍サイクル部（３０，５０，６０，８０，９０）を介して吸気を冷却する吸気冷却システムである。吸気冷却システムは、可変圧縮機（３１）と、車室冷却用熱交換器（３２）と、車室冷却用減圧部（３４）と、車室冷却用蒸発器（３５）と、吸気冷却用蒸発器（３７）と、吸気冷却用熱交換器（６１）と、制御部（２０）と、を備える。可変圧縮機は、出力を可変であり、冷媒を圧縮し吐出する。車室冷却用熱交換器は、可変圧縮機から吐出された冷媒を冷却する。車室冷却用減圧部は、車室冷却用熱交換器から流出された冷媒を減圧膨張させる。車室冷却用蒸発器は、車室冷却用に配され、車室冷却用減圧部により減圧膨張された冷媒を蒸発させる。吸気冷却用蒸発器は、車室冷却用蒸発器とは別に配され、車室冷却用減圧部またはその他の減圧部により減圧膨張された冷媒を蒸発させる。吸気冷却用熱交換器は、吸気通路（４７）に設けられ、吸気冷却用の冷媒が循環する。制御部は、車両用空調装置の空調要求冷却出力に基づいて可変圧縮機の作動を制御する。
【０００９】
本発明の構成によれば、出力を変えることが可能な可変圧縮機により、車両用空調装置の空調要求冷却出力に合わせて可変圧縮機の出力を変えることで、高効率に冷凍サイクル部を運転することが可能となる。そして、車室冷却用蒸発器とは別に配される吸気冷却用蒸発器により吸気冷却が行われ、併せて吸気冷却効率を向上させることができる。
【００１０】
また、車室冷却用蒸発器と吸気冷却用蒸発器とを並列に配置し、各蒸発器へ流入する冷媒量を調整する冷媒量調整弁を設けた場合には、各蒸発器へ流入する冷媒量を調整可能であり、車室冷却と吸気冷却とでのそれぞれの冷却量を独立に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の吸気冷却システムを概念的に示す図である。
【図２】第２実施形態の吸気冷却システムを概念的に示す図である。
【図３】制御部が実行する処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】時間経過におけるコンプレッサ出力と蓄冷量の変化を示す図であり、上側に示すグラフがコンプレッサ出力を示し、下側に示すグラフが蓄冷量を示している。
【図５】第３実施形態の吸気冷却システムを概念的に示す図である。
【図６】第４実施形態の吸気冷却システムを概念的に示す図である。
【図７】制御部が実行する処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】時間経過におけるコンプレッサ出力と車室エアコン排出温度の変化を示す図であり、上側に示すグラフがコンプレッサ出力を示し、下側に示すグラフが車室エアコン排出温度を示している。
【図９】第５実施形態の吸気冷却システムを概念的に示す図である。
【図１０】第６実施形態の吸気冷却システムを概念的に示す図である。
【図１１】第７実施形態の吸気冷却システムを概念的に示す図である。
【図１２】第８実施形態の吸気冷却システムを概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１３】
〈第１実施形態〉
第１実施形態の吸気冷却システム１０１の構成について、図１を参照して説明する。図１に示すように、吸気冷却システム１０１は、車両用空調装置が備える冷凍サイクル部３０を介して、車両の内燃機関１０の吸気を冷却するシステムである。「吸気」とは、すなわち燃焼室１２内に吸入されるガスである。
【００１４】
まず、内燃機関１０及びその周辺構成について説明する。内燃機関１０は、例えば、軽油等の燃料が燃焼室１２に直接噴射されるディーゼルエンジンである。シリンダ１１内のピストン１３が上死点に到達する付近で、燃料噴射弁１４が燃料を噴射すると、吸気ポート１５から供給される空気と燃料との混合気が燃焼室１２で自己着火し、燃焼する。燃焼時の爆発力によりピストン１３が往復運動し、ピストン１３の往復運動はコンロッド１６を介して図示しないクランクシャフトの回転運動に変換される。燃焼により生じた既燃ガスは、排気通路を経由して大気中に放出される。
【００１５】
制御部としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と言う）２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび入出力ポート等からなるマイクロコンピュータにより構成され、各部位に取り付けられた各種センサからの信号が入力される。ＥＣＵ２０は、これらの各種センサからの検出信号に基づき、内燃機関１０の運転状態を制御する。また、ＥＣＵ２０は、後述するコンプレッサ３１、流量調整弁３３、膨張弁３４，３６、空調温度センサ３８を含むその他センサ等の各機器と電気的に接続しており、吸気冷却システム１０１の制御部として機能し、各機器を制御する。
【００１６】
次に、冷凍サイクル部３０の構成について説明する。冷凍サイクル部３０は、冷媒を蒸発させることにより冷凍能力を発揮する蒸気圧縮式冷凍機である。冷凍サイクル部３０は、コンプレッサ３１、コンデンサ３２、流量調整弁３３、車室冷却用膨張弁３４、車室冷却用エバポレータ３５、吸気冷却用膨張弁３６、吸気冷却用エバポレータ３７、及び冷媒通路３９等を備える。コンプレッサ３１は、図示しない電動モータに連結されており、出力を可変であり、冷凍サイクル部３０内を流れる冷媒を圧縮し吐出する可変圧縮機である。可変圧縮機は、例えば、電動コンプレッサや可変容量コンプレッサ等である。
【００１７】
車室冷却用膨張弁３４及び車室冷却用エバポレータ３５と、吸気冷却用膨張弁３６及び吸気冷却用エバポレータ３７とは、コンプレッサ３１に対して並列に配置されている。車室冷却用エバポレータ３５により冷却されて車室内に送られる風の温度（以下、「車室エアコン排出温度」という）の計測には、空調温度センサ３８が用いられる。空調温度センサ３８は、車室冷却用エバポレータ３５から車室へ開口する送風口までの通路内に設けられている。冷媒量調整弁としての流量調整弁３３は、図示しない弁体の調整により、車室冷却用膨張弁３４への冷媒流量と吸気冷却用膨張弁３６への冷媒流量の割合を調整可能である。
【００１８】
冷凍サイクル部３０は、気体の冷房用冷媒をコンプレッサ３１で圧縮して昇温したあとコンデンサ３２で放熱凝縮して液体とし、液体の冷房用冷媒を膨張弁３４，３６で減圧膨張させて一部を蒸発させ、残りをエバポレータ３５，３７で蒸発気化させる。車室冷却用エバポレータ３５は車室空気と触れる位置に設けられる。車室冷却用エバポレータ３５で冷房用冷媒を蒸発させる際に周囲の車室空気が冷やされる。
【００１９】
内燃機関１０は、排気通路４１に設けられたタービン４２と吸入通路４３に設けられたコンプレッサ４４とからなる過給器４５を備えている。コンプレッサ４４で圧縮された新気は、チャージクーラ４６および吸気通路４７を通って燃焼室１２に吸入される。排気通路４１において、タービンの下流側には、熱交換器４８、及び排気処理触媒４９が設けられている。
【００２０】
排気通路４１と吸入通路４３との間にはＥＧＲ通路５１が設けられている。ＥＧＲ通路５１は、排気通路４１から排気の一部を吸入通路４３に戻して再度循環させる排気再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）を行う。ＥＧＲ通路５１のガス（以下、ＥＧＲガス）は、ＥＧＲクーラ５２およびＥＧＲ弁５３を経て吸入通路４３に戻される。
【００２１】
吸気冷却用熱交換器６１は、吸入通路４３におけるＥＧＲ通路５１との合流箇所の下流側の吸気通路４７に設けられている。そのため冷却する吸気は、新気とＥＧＲガスとが混合したガスである。
【００２２】
次に、吸気冷却用の冷却水サイクル７０の構成について説明する。上述した吸気冷却用エバポレータ３７は、吸気冷却用熱交換器６１の下流に接続している。吸入空気は、吸気通路４７を下流に向かって流れ、吸気冷却用熱交換器６１によって冷却される。吸気冷却用熱交換器６１内の冷却水は、ウォーターポンプ７１によって吸気冷却用エバポレータ３７に送られて冷却され、再び吸気冷却用熱交換器６１に戻される。すなわち、冷却水は、吸気冷却用エバポレータ３７と吸気冷却用熱交換器６１とを接続し、環状をなす冷却水通路７２内を循環している。
【００２３】
なお、吸気冷却システム１０１は、上記詳述したように吸気を冷却するために設けられる各機器によって構成されるものであり、制御部としてのＥＣＵ２０、冷凍サイクル部３０、吸気冷却用熱交換器６１を含む冷却水サイクル７０、およびこれらを接続する各種配管や通路等を含むものである。
【００２４】
上記第１実施形態では、車両用空調装置の冷凍サイクル部３０において、車室冷却用エバポレータ３５と吸気冷却用エバポレータ３７とを並列配置し冷却機能を２系統化すると共に、出力を変えることが可能なコンプレッサ３１を設けている。これにより、車両用空調装置の要求出力に合わせてコンプレッサ３１の出力を変えることで、高効率に冷凍サイクル部３０を運転することが可能となる。
【００２５】
また、各エバポレータ３５，３７へ流入する冷媒量を流量調整弁３３により調整可能であり、車室冷却と吸気冷却とでの冷却量を独立に制御することができる。
【００２６】
〈第２実施形態〉
次に、第２実施形態の吸気冷却システム１０２について、図２を参照して説明する。第２実施形態では、第１実施形態の吸気冷却システム１０１に対し、吸気冷却用熱交換器６１に、蓄冷材６２が設けられている点が異なる。蓄冷材６２は、例えば潜熱蓄冷材を用いることができる。蓄冷材６２には、蓄冷材の温度を検出する蓄冷材温度センサ６３が設けられている。
【００２７】
潜熱蓄冷材は、相変化時の潜熱を用いて蓄冷する材料、例えばパラフィンなどで構成される。材料の融点は極力低い方が望ましいが、０℃以下では吸気に含まれる水分が凝縮したときに凍結する可能性がある。そのため、蓄冷材としては、０℃以上のなるべく低い融点を持つ材料が望ましい。具体的には、パラフィンの一種であり、融点が５．９℃のノルマルテトラデカンを採用することができる。
【００２８】
第２実施形態の吸気冷却システム１０２において、ＥＣＵ２０が実行する制御について、図３を参照して説明する。図３に示すように、まずステップ１（以下、ステップを「Ｓ」と省略する）において、蓄冷量が計測される。蓄冷量の計測は、蓄冷材６２に設けられた蓄冷材温度センサ６３により検出された検出温度から推定することで行う。蓄冷材６２が例えば液体と固体との間で相変化するものである場合、液体から全て固体になったとき蓄冷量が最大であり、その後は蓄冷材６２の温度は下がる。また、固体から全て液体になったとき蓄冷量は０であり、その後は蓄冷材６２の温度は上がる。よって、蓄冷材６２の温度変化から蓄冷量を推定することができる。
【００２９】
蓄冷量を計測した後には、Ｓ２で、蓄冷量が最大であるか否かが判断される。蓄冷量が最大ではない場合には、Ｓ３において、成績係数ＣＯＰが最大となる動作点で運転するようにコンプレッサ３１が制御される。
【００３０】
次いで、Ｓ４で、各エバポレータ３５，３７への冷媒流量が制御される。ここでは、空調装置の要求出力を満たす冷媒流量を車室冷却用エバポレータ３５側へ流入させるように流量調整弁３３が制御される。空調装置の要求出力、すなわち「空調要求冷却出力」は、ユーザーにより操作された設定温度や風量のモード、その他外気温等の各種条件により、予め定められてＥＣＵ２０に記憶されたマップに基づき決定される。
【００３１】
そして、全冷媒のうち車室冷却用エバポレータ３５へ流入した分の残りの冷媒が吸気冷却用エバポレータ３７へ流入する。吸気冷却用エバポレータ３７へ流入した冷媒により、吸気冷却及び蓄冷材６２の冷却が行われる。この制御は、図４に示す時刻Ｔ０〜Ｔ１に対応している。図４は、時間経過におけるコンプレッサ出力と蓄冷量の変化を示す図であり、上側に示すグラフがコンプレッサ出力を示し、下側に示すグラフが蓄冷量を示している。図４に示すように、時刻Ｔ０〜Ｔ１では、蓄冷量が１００％ではないため、成績係数ＣＯＰが最大となる動作点でコンプレッサ３１は運転される。この状態で、車室冷却、吸気冷却、及び蓄冷材６２への蓄冷が行われる。
【００３２】
一方、Ｓ２において蓄冷量が最大ではない場合には、Ｓ５において、車両用空調装置の要求出力に合わせてコンプレッサ３１の出力が制御される。次いで、Ｓ６において、全冷媒を車室冷却用エバポレータ３５側へ流入させるように流量調整弁３３が制御される。図４において時刻Ｔ１〜Ｔ２に示すように、この間の吸気冷却は、蓄冷材６２に蓄えられた冷気により行われるため、蓄冷量は減少する。
【００３３】
そして、Ｓ７において、再び蓄冷量が計測され、Ｓ８において、蓄冷量が予め定められた下限値Ｍを下回っているか否かが判断される。下限値Ｍは、例えば最大蓄冷量に対して１０％等、適宜設定される。蓄冷量が予め定められた下限値Ｍを下回っている場合には、本制御処理を終了する。なお、図３に示す制御処理は繰り返し実行されるため、蓄冷量が予め定められた下限値Ｍを下回っている場合には、再びＳ１〜Ｓ４の処理が繰り返される。すなわち、図４においてＴ２〜Ｔ３に示すように、蓄冷材６２への蓄冷量が最大となるまで、成績係数ＣＯＰが最大となる動作点でコンプレッサ３１は運転される。
【００３４】
Ｓ８において、蓄冷量が下限値Ｍを下回っていない場合には、蓄冷量が下限値Ｍを下回るまでＳ５〜Ｓ７のステップが繰り返される。
【００３５】
一般に、コンプレッサ３１は高出力で運転させたときほど成績係数ＣＯＰが高くなり、冷却効率がより高くなる。第２実施形態では、吸気冷却用熱交換器６１に蓄冷材６２を設け、この蓄冷材６２に冷却出力を溜めることができる。そして、例えば図４における時刻Ｔ０〜Ｔ１、Ｔ２〜Ｔ３に示すように、車室冷却分の出力と吸気冷却分の出力に加え、さらに蓄冷分の出力が加算されるため、コンプレッサ３１を高出力で運転可能であり、高冷却効率を実現することができる。
【００３６】
さらに、蓄冷材６２として顕熱タイプではなく潜熱タイプを用いているため、顕熱タイプと比較して蓄冷容量が大きく効率的に蓄冷を行うことができる。
【００３７】
第２実施形態の制御によれば、蓄冷量に下限値Ｍを設け、図４において時刻Ｔ２に示すように、蓄冷量を使い切らずに再度蓄冷を始めるようにしている。これにより、吸気冷却の過渡期の冷却遅れに対応することができる。例えば、ハイブリッドエンジンなどでは、運転中エンジンが停止しているときがあり、その後、再び吸気冷却をする場合、エンジンが運転を開始してから冷却するのでは遅れが生じる場合がある。冷却遅れが生じると、燃費が悪くなるなど効率が悪化する。その点、蓄冷材６２を有していれば、蓄冷した分で速やかに吸気冷却を開始することができ、急な負荷上昇時の冷却遅れを解消することができる。
【００３８】
〈第３実施形態〉
次に、第３実施形態の吸気冷却システム１０３について、図５を参照して説明する。第３実施形態では、第１実施形態の吸気冷却システム１０１に対し、吸気冷却用エバポレータ３７が吸気冷却用熱交換器６１（図２参照）を兼用している点が異なる。これに伴い、第３実施形態では、ウォーターポンプ７１及び冷却水通路７２を有さない。
【００３９】
第３実施形態では、吸気冷却用エバポレータ３７内を流れる冷房用冷媒によって吸気が冷却される。本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏し、さらに、吸気冷却用エバポレータ３７が吸気冷却用熱交換器を兼用するため、装置構成を簡易にすることができる。
【００４０】
〈第４実施形態〉
次に、第４実施形態の吸気冷却システム１０４について、図６を参照して説明する。第４実施形態では、第２実施形態の吸気冷却システム１０２に対し、吸気通路の形態が異なる。
【００４１】
第４実施形態では、吸入通路４３は、ＥＧＲ通路５１との合流箇所の下流側において互いに並行する吸気バイパス通路５４および冷却通路５５を有している。吸気バイパス通路５４および冷却通路５５は、インテークマニホールド５６が有する通路である。吸気バイパス通路５４と冷却通路５５との分岐点には吸気量調整弁５７が設けられている。吸気量調整弁５７は、吸気バイパス通路５４に流入するバイパス吸気量を調整する。吸気バイパス通路５４と冷却通路５５との合流部の下流には、吸気の温度を検出する吸気温度センサ５８が設けられている。吸気温度センサ５８は、「吸気温度検出部」に相当する。
【００４２】
ＥＣＵ２０は、内燃機関１０の運転状態に応じて定められる「吸気要求冷却出力」に基づいて吸気量調整弁５７を制御する。「内燃機関１０の運転状態に応じて定められる」とは、例えばエンジン回転数、外気温、冷却水温度、及び負荷等のパラメータにより、ＥＣＵ２０が予め有するマップにより決定されることを意味する。
【００４３】
ＥＣＵ２０は、吸気温度センサ５８から検出される吸気温度が、内燃機関１０の運転状態に応じて定められる「吸気基準温度」より高い場合には、吸気冷却用熱交換器６１をバイパスして吸気バイパス通路５４に流入するバイパス吸気量を少なくする。一方、吸気温度センサ５８から検出される吸気温度が、吸気基準温度より低い場合には、吸気バイパス通路５４に流入するバイパス吸気量を多くする。
【００４４】
すなわち、吸気温度センサ５８から検出される吸気温度が高いほど、バイパス吸気量は少なく、吸気温度が低いほど、バイパス吸気量は多い。これにより、吸気温度を最適な温度に制御することができる。最適な温度とは、例えば最も燃費が良い温度、エミッションを低減できる温度である。
【００４５】
第４実施形態の吸気冷却システム１０４において、さらにＥＣＵ２０が実行する制御について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。図７に示すように、まずステップ１１において、空調温度センサ３８から車室エアコン排出温度が計測される。次いで、ステップ１２において、車室エアコン排出温度が空調要求温度以下であるか否かが判断される。「空調要求温度」とは、例えばユーザーの操作により設定された空調の設定温度である。
【００４６】
車室エアコン排出温度が空調要求温度以下である場合、Ｓ１３において、全冷媒を吸気冷却用エバポレータ３７へ流入させるように流量調整弁３３が制御される。これは、車室エアコン排出温度が空調要求温度以下であるということは、車室冷却用エバポレータ３５の冷却出力は既に十分であることを意味するため、全冷媒を吸気冷却用エバポレータ３７へ流入させて吸気冷却出力を上げるためである。図８において時刻Ｔ４〜Ｔ５等に示すように、この間には吸気冷却及び蓄冷が行われる。
【００４７】
一方、車室エアコン排出温度が空調要求温度以下ではない、すなわち空調要求温度より高い場合には、空調の冷却出力が不足していることを意味するため、Ｓ１４において、全冷媒を車室冷却用エバポレータ３５へ流入させるように流量調整弁３３が制御される。この間の吸気冷却は、図８において時刻Ｔ５〜Ｔ６に示すように、蓄冷材６２により行われ、コンプレッサ出力によっては車室冷却のみが行われる。Ｓ１３、Ｓ１４の後には本制御処理を終了する。なお、本制御ルーチンは繰り返し実行される。
【００４８】
本制御では、車室エアコン排出温度に応じて全冷媒をいずれかのエバポレータ３５，３７に流入させるように切り替えており、図８において時刻Ｔ４〜Ｔ５等に示すように、コンプレッサ３１の出力は一定である。
【００４９】
一般に、一方の膨張弁を開くと、その上流の圧力が低下するため、もう一方の膨張弁を開いたときの冷却効率が下がり、結果としてトータルの冷却効率が下がる。その点、第４実施形態によれば、いずれかのエバポレータ３５，３７のみに全冷媒を流すようにしているため、冷却効率を向上させることができる。また、吸気冷却と車室冷却とを同時に行わないため出力を積み上げる必要がなく、出力最大量を減らせるため、コンプレッサ３１の体格を小さくすることができる。
【００５０】
〈第５実施形態〉
次に、第５実施形態の吸気冷却システム１０５について、図９を参照して説明する。第５実施形態では、図６に示す第４実施形態の吸気冷却システム１０４に対し、冷凍サイクル部の形態が異なる。冷凍サイクル部５０以外の構成については、第４実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００５１】
図９に示すように、吸気冷却システム１０５の冷凍サイクル部５０は、コンプレッサ３１、コンデンサ３２、車室冷却用膨張弁３４、車室冷却用エバポレータ３５、吸気冷却用エバポレータ３７、冷媒通路３９を備える。車室冷却用エバポレータ３５と吸気冷却用エバポレータ３７とは、直列に配置されている。また、第２実施形態に対して、膨張弁は一つのみ有している。
【００５２】
ＥＣＵ２０は、車室エアコンの要求出力が大きいほど、吸気バイパス通路５４を通過するバイパス吸気量を増やすように制御する。バイパス吸気量が多いほど、吸気冷却用エバポレータ３７での冷却量が減り、車室冷却用エバポレータ３５での冷却量が増え、車室エアコンの冷却出力を向上させることができる。
【００５３】
また、第５実施形態では、各エバポレータ３５，３７を直列に配置しているため、並列に配置する場合と比較して膨張弁３４が一つでよく、装置構成を簡易化することができる。
【００５４】
〈第６実施形態〉
次に、第６実施形態の吸気冷却システム１０６について、図１０を参照して説明する。第６実施形態では、第５実施形態の吸気冷却システム１０５に対し、吸気冷却用エバポレータバイパス通路６５と第１切替弁６６を有する一方、吸気バイパス通路５４は有していない点が異なる。
【００５５】
吸気冷却用エバポレータバイパス通路６５は、膨張弁３４の下流から吸気冷却用エバポレータ３７をバイパスして、車室冷却用エバポレータ３５の上流までを接続する。第１切替弁６６は、冷媒通路３９と吸気冷却用エバポレータバイパス通路６５との分岐点に設けられる。第１切替弁６６は、冷媒が通る通路を、吸気冷却用エバポレータバイパス通路６５と吸気冷却用エバポレータ３７を通る通路との間で切り替える。吸気冷却用エバポレータバイパス通路６５と第１切替弁６６とで、「吸気冷却用蒸発器バイパス部」が構成されている。
【００５６】
ＥＣＵ２０は、車室エアコンの要求出力に応じて、吸気冷却用エバポレータ３７に冷媒を流通させるか否かを第１切替弁６６の切り替えにより制御する。例えば、車室エアコンの要求出力が高い場合には、吸気冷却用エバポレータ３７に冷媒を流さないように第１切替弁６６を制御する。このとき、冷媒をバイパスさせても、蓄冷材６２により吸気冷却が可能である。
【００５７】
さらに、冷凍サイクル部６０において、２つのエバポレータ３５，３７のうち、車室冷却用エバポレータ３５のみに冷媒が流入するため、車室エアコンの冷却効率を向上させることができる。
【００５８】
〈第７実施形態〉
次に、第７実施形態の吸気冷却システム１０７について、図１１を参照して説明する。第７実施形態の冷凍サイクル部８０は、第６実施形態に対し、吸気冷却用蒸発器バイパス部の代わりに、車室冷却用エバポレータバイパス通路６７と第２切替弁６８を有している点が異なる。
【００５９】
車室冷却用エバポレータバイパス通路６７は、車室冷却用エバポレータ３５の上流から車室冷却用エバポレータ３５をバイパスして、車室冷却用エバポレータ３５の下流までを接続する。第２切替弁６８は、冷媒通路３９と車室冷却用エバポレータバイパス通路６７との分岐点に設けられる。第２切替弁６８は、冷媒が通る通路を、車室冷却用エバポレータバイパス通路６７と車室冷却用エバポレータ３５を通る通路との間で切り替える。車室冷却用エバポレータバイパス通路６７と第２切替弁６８とで、「吸気冷却用蒸発器バイパス部」が構成されている。
【００６０】
ＥＣＵ２０は、車室冷却用エバポレータ３５に冷媒を流すか否かを切替弁により切り替え制御する。車室冷却用エバポレータ３５をバイパスさせることで、エアコンオフ時や暖房時等、車室の冷却が不要の場合に、吸気冷却用エバポレータ３７のみに冷媒が流入するため、吸気冷却効率を向上させることができる。
【００６１】
〈第８実施形態〉
次に、第８実施形態の吸気冷却システム１０８について、図１２を参照して説明する。第８実施形態の冷凍サイクル部９０は、第６実施形態における吸気冷却用蒸発器バイパス部と、第７実施形態における車室冷却用蒸発器バイパス部との両方を有している。すなわち、冷凍サイクル部９０は、吸気冷却用エバポレータバイパス通路６５、第１切替弁６６、車室冷却用エバポレータバイパス通路６７、及び第２切替弁６８を有している。
【００６２】
第８実施形態によれば、ＥＣＵ２０による各切替弁６６，６８の切替制御により、車室冷却用エバポレータ３５と吸気冷却用エバポレータ３７のうち、いずれか一方のエバポレータ３５，３７にのみ冷媒を流通させることができる。
【００６３】
〈他の実施形態〉
上記第２実施形態では、蓄冷量に下限値Ｍを設ける制御を行うようにしたが、下限値Ｍを設けなくても良い。この場合、図３に示すフローチャートのＳ８に代えて、例えば蓄冷量が０か否かの判断を行うようにしても良い。そして、蓄冷量が０の場合には処理を終了し、蓄冷量が０ではない場合には、Ｓ５〜Ｓ７のステップを繰り返すように実行できる。
【００６４】
上記第５実施形態において、図５に示した第３実施形態と同様に、吸気冷却用エバポレータ３７に吸気冷却用熱交換器６１を兼用させて吸気を冷却する構成としても良い。
【００６５】
上記第６実施形態において、蓄冷材６２を設けなくても良い。
【００６６】
上記各実施形態において、蓄冷材６２は潜熱蓄冷材を用いたが、顕熱蓄冷材を用いても良い。
【００６７】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０    ・・・内燃機関
２０    ・・・ＥＣＵ（制御部）
３０    ・・・冷凍サイクル部
３１    ・・・コンプレッサ（可変圧縮機）
３２    ・・・コンデンサ（車室冷却用熱交換器）
３４    ・・・車室冷却用膨張弁（車室冷却用減圧部）
３５    ・・・車室冷却用エバポレータ（車室冷却用蒸発器）
３７    ・・・吸気冷却用エバポレータ（吸気冷却用蒸発器）
４７    ・・・吸気通路
６１    ・・・吸気冷却用熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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