(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のインタークーラから排出される高圧エアを受けて、高温エアと低温エアとに遠心分離する熱分離器（Ｖｏｒｔｅｘ  Ｔｕｂｅ）と、
前記熱分離器とコンプレッサとの間を連結して前記低温エアが移動し、第１チェックバルブによって選択的に開閉される第１バイパスラインと、
前記熱分離器および前記車両の排気ラインと連結し、第２チェックバルブの開閉に応じて前記高温エアが移動する第２バイパスラインと、
前記第１チェックバルブおよび前記第２チェックバルブの開閉を制御する制御部と、
前記第２バイパスラインに第３チェックバルブを介して連結され、前記車両の排気システムに設けられた触媒に連結される第３バイパスラインとを含むことを特徴とする車両吸気温冷却装置。
【請求項２】
前記制御部は、
車両エンジンの高負荷条件で、前記第１チェックバルブを開放して、前記熱分離器の前記低温エアが前記コンプレッサに移動するようにし、前記第２チェックバルブを開放して、前記高温エアが前記排気ラインを通して排出されるように制御し、
前記車両エンジンの低負荷条件で、前記第１チェックバルブと前記第２チェックバルブを共に閉鎖するように制御し、
前記車両エンジンの触媒再生条件で、前記第１チェックバルブを開放して、前記熱分離器の前記低温エアが前記コンプレッサに移動するようにし、前記第３チェックバルブを開放して、前記高温エアが前記第３バイパスラインを通して前記触媒に流入するように制御することを特徴とする請求項１に記載の車両吸気温冷却装置。
【請求項３】
前記制御部は、
車両エンジンの高負荷条件で、前記第１チェックバルブを開放して、前記熱分離器の前記低温エアが前記コンプレッサに移動するようにし、前記第２チェックバルブを開放して、前記高温エアが前記排気ラインを通して排出されるように制御し、
前記車両エンジンの低負荷条件で、前記第１チェックバルブと前記第２チェックバルブを共に閉鎖するように制御することを特徴とする請求項１に記載の車両吸気温冷却装置。
【請求項４】
（ａ）熱分離器（Ｖｏｒｔｅｘ  Ｔｕｂｅ）を用いて、車両のインタークーラから排出される高圧エアを高温エアと低温エアとに分離する段階と、
（ｂ）車両エンジンの高負荷条件で、前記低温エアを第１バイパスラインを用いてコンプレッサに移動させる段階と、
（ｃ）前記車両エンジンの高負荷条件で、前記高温エアを第２バイパスラインを用いて排気ラインを通して排出させる段階と、
（ｄ）前記車両エンジンの低負荷条件で、前記インタークーラから排出される前記高圧エアを前記車両エンジンに供給する段階と、
（ｅ）前記車両エンジンの触媒再生条件で、前記熱分離器の前記低温エアは前記コンプレッサに移動するようにし、前記高温エアは前記第２バイパスラインから分岐された第３バイパスラインを通して触媒に流入する段階とを含むことを特徴とする車両吸気温冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両エンジンの吸気温を効率的に冷却する車両吸気温冷却装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両エンジンの動力性能および燃費は、エンジン側に供給される空気の温度によって差が発生する。
【０００３】
つまり、吸気温が常温に近いほど空気の密度が増大して、スロットルの開放角が小さくなる。これによって、吸入空気量が縮小し、燃料量の減少による燃費改善がなされる。これと共に、車両の全負荷条件では、空気密度の増加による吸入空気量の増大によりトルクの改善がなされる。
【０００４】
このように、吸気温の低減のために、吸気系の吸入口の面積が大きく直線化された状態で大気中に開放されなければならない。
【０００５】
しかし、前述した吸入口の面積の増大は、吐出音の側面で悪化を招き、室内騒音の静粛性の側面で不利な問題を招く。
【０００６】
これと共に、吸気系の吸入口の面積が大きく直線化された場合には、異物が流入する可能性があり、エンジンの運転安定性および耐久性能に悪影響を及ぼし得る問題がある。
【０００７】
したがって、車両の燃費および動力性能改善のために、エンジンの運転安定性および耐久性能に影響を及ぼさない新規な構造が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の一実施形態は、エンジンの運転安定性および耐久性能に影響を及ぼすことなく、車両エンジンの吸気温を効率的に冷却することが可能な車両吸気温冷却装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態は、車両のインタークーラから排出される高圧エアを受けて、高温エアと低温エアとに遠心分離する熱分離器（Ｖｏｒｔｅｘ  Ｔｕｂｅ）と、熱分離器とコンプレッサとの間を連結して低温エアが移動し、第１チェックバルブによって選択的に開閉される第１バイパスラインと、熱分離器および車両の排気ラインと連結し、第２チェックバルブの開閉に応じて高温エアが移動する第２バイパスラインと、第１チェックバルブおよび第２チェックバルブの開閉を制御する制御部とを含む。
【００１０】
制御部は、車両エンジンの高負荷条件で、第１チェックバルブを開放して、熱分離器の低温エアがコンプレッサに移動するようにし、第２チェックバルブを開放して、高温エアが前記排気ラインを通して排出されるように制御し、車両エンジンの低負荷条件で、第１チェックバルブと第２チェックバルブを共に閉鎖するように制御してもよい。
【００１１】
第２バイパスラインに第３チェックバルブを介して連結され、車両の排気システムに設けられた触媒に連結される第３バイパスラインをさらに含むとよい。
【００１２】
制御部は、車両エンジンの高負荷条件で、第１チェックバルブを開放して、熱分離器の低温エアがコンプレッサに移動するようにし、第２チェックバルブを開放して、高温エアが前記排気ラインを通して排出されるように制御し、車両エンジンの低負荷条件で、第１チェックバルブと第２チェックバルブを共に閉鎖するように制御し、車両エンジンの触媒再生条件で、第１チェックバルブを開放して、熱分離器の低温エアがコンプレッサに移動するようにし、第３チェックバルブを開放して、高温エアが第３バイパスラインを通して触媒に流入するように制御してもよい。
【００１３】
本発明の一実施形態は、（ａ）熱分離器（Ｖｏｒｔｅｘ  Ｔｕｂｅ）を用いて、車両のインタークーラから排出される高圧エアを高温エアと低温エアとに分離する段階と、（ｂ）車両エンジンの高負荷条件で、低温エアを第１バイパスラインを用いてコンプレッサに移動させる段階と、（ｃ）前記車両エンジンの高負荷条件で、高温エアを第２バイパスラインを用いて排気ラインを通して排出させる段階と、（ｄ）車両エンジンの低負荷条件で、インタークーラから排出される高圧エアをエンジンに供給する段階とを含む。
【００１４】
（ｅ）前記車両エンジンの触媒再生条件で、熱分離器の低温エアはコンプレッサに移動するようにし、高温エアは第２バイパスラインから分岐された第３バイパスラインを通して触媒に流入する段階をさらに含むとよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、インタークーラから排出される高圧エアから分離された低温エアを、車両エンジンの高負荷条件でコンプレッサ側に再循環させることが可能である。これによって、車両エンジンの吸気温を効率的に冷却することが可能で、車両エンジンの作動効率の向上が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両吸気温冷却装置を概略的に示す要部図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る車両吸気温冷却装置を概略的に示すブロック図である。
【図３】熱分離器を概略的に示す部分断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る車両吸気温冷却装置を概略的に示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る車両吸気温冷却方法を概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は、種々の異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施形態に限定されない。図面において、本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付した。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る車両吸気温冷却装置を概略的に示す要部図であり、図２は、図１の車両吸気温冷却装置を概略的に示すブロック図である。
【００１９】
図１および図２に示されているように、本発明の一実施形態に係る車両吸気温冷却装置１００は、車両のインタークーラ１１から排出される高圧エア１２を受けて、高温エア１２ａと低温エア１２ｂとに遠心分離する熱分離器（Ｖｏｒｔｅｘ  Ｔｕｂｅ）１０と、熱分離器１０とコンプレッサ１３との間を連結して低温エア１２ｂが移動し、第１チェックバルブ２１によって選択的に開閉される第１バイパスライン２０と、熱分離器１０および車両の排気ライン３３と連結し、第２チェックバルブ３１の開閉に応じて高温エア１２ａが移動する第２バイパスライン３０と、第１チェックバルブ２１および第２チェックバルブ３１の開閉を制御する制御部４０とを含む。
【００２０】
熱分離器１０は、高圧のエアを遠心力を利用して低温エアと高温エアとに分離する。このような熱分離器１０は、車両のインタークーラ１１から排出される高圧エアを受けて、低温エアと高温エアとに分離することができる。このように、熱分離器１０を用いてインタークーラ１１から排出される低温エアと高温エアとに分離することは、車両の吸気温を冷却するために実施される。これについて、以下、より具体的に説明する。
【００２１】
図３は、熱分離器を概略的に示す部分断面図である。
図３に示されているように、インタークーラー１１を通して供給された高圧エア１２は、熱分離器１０の遠心力によって高温エア１２ａと低温エア１２ｂとに分離される。ここで、低温エア１２ｂは、第１バイパスライン２０を通してコンプレッサ１３に供給できる。
【００２２】
第１バイパスライン２０は、一端は熱分離器１０に連結され、他端はコンプレッサ１３にエアホース１３ａを介して連結されてもよい。このような第１バイパスライン２０には第１チェックバルブ２１が設けられる。
【００２３】
第１チェックバルブ２１は、第１バイパスライン２０を選択的に開閉するように設けられるものであって、制御部４０の制御に応じて開閉できる。
【００２４】
このように、低温エア１２ｂが第１バイパスライン２０を通してコンプレッサ１３に供給されることは、車両の高負荷条件で、制御部４０の制御による第１チェックバルブ２１の開閉制御に応じて実施できる。これについては、以下、制御部４０を説明しながらより具体的に説明する。
【００２５】
一方、熱分離器１０を通して分離された高温エア１２ａは、第２バイパスライン３０を通して排気ライン３３に排出できる。このような第２バイパスライン３０には第２チェックバルブ３１が設けられる。
【００２６】
第２チェックバルブ３１は、第２バイパスライン３０を選択的に開閉するように設けられるものであって、制御部４０の制御に応じて開閉できる。
【００２７】
このように、高温エア１２ａが第２バイパスライン３０を通して排気ライン３３に排出されることは、車両の高負荷条件で、制御部４０の制御に応じて実施できる。これについては、以下、制御部４０を説明しながらより具体的に説明する。
【００２８】
制御部４０は、車両エンジンの作動状態に応じて第１チェックバルブ２１または第２チェックバルブ３１を開閉制御して、コンプレッサ１３または排気ライン３３に低温エア１２ｂまたは高温エア１２ａを選択的に排出することができる。このような制御部４０は、車両に設けられたＥＣＵを意味するもので、本実施形態において、電子制御ユニットとして設けられることを例として説明する。以下、制御部４０の作動制御をより具体的に説明する。
【００２９】
まず、制御部４０は、車両エンジンの高負荷条件として確認されると、第１バイパスライン２０の第１チェックバルブ２１を開放制御する。つまり、車両の高負荷条件では、インタークーラ１１の内部圧力が約２．７バール以上に上昇し、熱分離器１０による高温エアまたは低温エアの分離性能は極大化される。
【００３０】
これによって、車両エンジンの高負荷条件で、制御部４０を用いて第１チェックバルブ２１を開放制御すると、低温エア１２ｂは圧力が相対的に低いコンプレッサ１３のエアホース方向に移動できる。これによって、低温エア１２ｂはコンプレッサ１３方向に再循環されることが可能で、低温エア１２ｂによって吸気温が効果的に冷却されることが可能である。
【００３１】
これと共に、車両の高負荷条件で、第２バイパスライン３０の第２チェックバルブ３１の開放制御が共に行われてもよい。これによって、熱分離器１０によって分離された高温エア１２ａは、排気ライン３３を通して大気に排出されることが可能である。
【００３２】
一方、制御部４０は、車両エンジンの低負荷条件として確認されると、第１チェックバルブ２１と第２チェックバルブ３１を共に閉鎖制御することができる。これによって、インタークーラ１１の内側の空気は再循環されず、車両エンジンに流入できる。
【００３３】
前述のように、本発明の第１実施形態に係る車両吸気温冷却装置１００は、インタークーラ１１から排出される高圧エアから分離された低温エアを、車両エンジンの高負荷条件でコンプレッサ側に再循環させることが可能である。これによって、車両エンジンの吸気温を効率的に冷却することが可能で、車両エンジンの作動効率の向上が可能である。
【００３４】
図４は、本発明の第２実施形態に係る車両吸気温冷却装置を概略的に示すブロック図である。図１〜図３と同一の参照番号は、同一または類似の機能の同一または類似の部材を指す。以下、同一の参照番号については、その詳細な説明を省略する。
【００３５】
図４に示されているように、本発明の第２実施形態に係る車両吸気温冷却装置２００は、第２バイパスライン３０と第３チェックバルブ１１１を介して、車両の排気システムに設けられた触媒１２０に連結される第３バイパスライン１１０を含む。
【００３６】
つまり、第３バイパスライン１１０は、一端は第２バイパスライン３０に第３チェックバルブ１１１によって連結され、他端は触媒１２０に連結されてもよい。このような第３バイパスライン１１０は、制御部４０の制御による第３チェックバルブ１１１の開閉制御に応じて選択的に開放できる。
【００３７】
より具体的に説明すれば、車両エンジンの高負荷触媒再生条件として確認されると、制御部４０は、第３チェックバルブ１１１を開放制御して、高温エア１２ａが触媒１２０に流入するようにしてもよい。
【００３８】
これによって、車両エンジンの高負荷触媒再生条件で、高温エア１２ａが触媒１２０側に供給されるようにして、触媒１２０側に形成された煤などの異物を燃焼させることができる。これによって、車両エンジンの高負荷触媒再生条件で触媒効率を向上させることが可能である。
【００３９】
図５は、本発明の一実施形態に係る車両吸気温冷却方法を概略的に示すフローチャートである。図１〜図４と同一の参照番号は、同一または類似の機能の同一または類似の部材を指す。以下、同一の参照番号については、その詳細な説明を省略する。以下、図面を参照して、車両吸気温冷却方法を具体的に説明する。
【００４０】
まず、熱分離器（Ｖｏｒｔｅｘ  Ｔｕｂｅ：ボルテックスチューブ式熱分離器）１０を用いて、車両のインタークーラ１１から排出される高圧エア１２を高温エア１２ａと低温エア１２ｂとに分離する（Ｓ１０）。
【００４１】
次に、車両エンジンの高負荷条件で、低温エア１２ｂを第１バイパスライン２０を用いてコンプレッサ１３に移動させる（Ｓ２０）。（Ｓ２０）段階において、低温エア１２ｂは、第１バイパスライン２０に設けられた第１チェックバルブ２１を制御部４０を用いて開放して供給することができる。（Ｓ２０）段階において、低温エア１２ｂは圧力が相対的に低いコンプレッサ１３のエアホース方向に移動できる。これによって、低温エア１２ｂはコンプレッサ１３方向に再循環されることが可能で、低温エア１２ｂによって吸気温が効果的に冷却されることが可能である。
【００４２】
次に、車両エンジンの高負荷条件で、高温エア１２ａを第２バイパスライン３０を用いて排気ライン３３を通して排出させる（Ｓ３０）。（Ｓ３０）段階において、高温エア１２ａは、第２バイパスライン３０に設けられた第２チェックバルブ３１を制御部４０を用いて開放して、排気ライン３３に供給して大気に排出できる。
【００４３】
次に、車両エンジンの低負荷条件で、インタークーラ１１から排出される高圧エア１２をエンジンに供給する（Ｓ４０）。（Ｓ４０）段階は、第１チェックバルブ２１および第２チェックバルブ３１を制御部４０の制御によって共に閉鎖制御する。これによって、インタークーラ１１の内側の空気は再循環されず、車両エンジンに流入できる。
【００４４】
次に、車両エンジンの触媒再生条件で、熱分離器１０の低温エア１２ｂはコンプレッサ１３に移動するようにし、高温エア１２ａは第２バイパスライン３０から分岐された第３バイパスライン１１０を通して触媒１２０に流入するようにする（Ｓ５０）。（Ｓ５０）段階は、第２バイパスライン３０に第３チェックバルブ１１１を介して連結された第３バイパスライン１１０を通して高温エア１２ａが触媒１２０に流入できる。
【００４５】
つまり、制御部４０の制御によって第３チェックバルブ１１１が開放されると、高温エア１２ａが触媒１２０側に供給されるようにして、触媒１２０側に形成された煤などの異物を燃焼させることができる。これによって、車両エンジンの高負荷触媒再生条件で触媒効率を向上させることが可能である。
【００４６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも本発明の範囲に属することは当然である。
【符号の説明】
【００４７】
１０：熱分離器
１１：インタークーラ
１２：高圧エア
１２ａ：高温エア
１２ｂ：低温エア
１３：コンプレッサ
２０：第１バイパスライン
２１：第１チェックバルブ
３０：第２バイパスライン
３１：第２チェックバルブ
４０：制御部
１１０：第３バイパスライン
１１１：第３チェックバルブ
１２０：触媒
【図１】
0006602649.tif 000002
【図２】
0006602649.tif 000003
【図３】
0006602649.tif 000004
【図４】
0006602649.tif 000005
【図５】
0006602649.tif 000006