JP2002188531A

JP2002188531A - 吸気加熱装置

Info

Publication number: JP2002188531A
Application number: JP2000389125A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Bito; 豊尾藤
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2002-07-05

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジンの運転に応答し効率を向上させる吸
気加熱装置を実現する。特に低・中負荷運転時と吸気を
高温にし、かつ高負荷および加速運転時には吸気の温度
を常温にするように制御する装置で、運転状態の切替え
時にエンジン性能を低下させない装置を実現する。【解決手段】エンジンの排気管を囲むように形成された
空間を有する加熱室を構成し、加熱室の空間の中に有っ
て、この空間の中での吸気の通路長さを変更することが
できるように、開または閉のいずれかの状態を選択に切
替えることができるバルブを備えて、吸気温度の変化速
度を緩和できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの排気の熱を
利用してエンジンの吸気を加熱するようにしたエンジン
の吸気加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの排気の熱を利用してエンジン
の吸気を加熱し、特にエンジンの負荷に応じて吸気の温
度を制御し、エンジンの運転効率を高めようとする吸気
加熱装置としては、例えば特開平３−２２５０５９に示
されるものがある。この技術では、エンジンの低・中負
荷運転時には吸気の温度を略８０℃以上の高温に、かつ
高負荷および加速運転時には吸気の温度を常温にするよ
うにバルブ装置を用いて外気と暖気の混合割合を制御し
て、エンジンの運転効率を向上させようとするものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この様な運転状態に応
じ吸気温度を制御しようとする吸気加熱装置において
は、外気と暖気の混合割合を調節するバルブ装置の応答
遅れ、および吸気の温度を検知するためのセンサーの計
測の時間遅れが避けられず、エンジンの運転状態が変化
して、吸気の温度が高温から常温に、または常温から高
温に切り替えられたとき、吸気の質量が正確に把握でき
なくなり、エンジン効率を低下させるばかりでなく、排
気ガス中のＣＯ，ＨＣを増加させてしまう恐れがある。
上記した従来技術の実施例では、このような問題が生じ
ないように、吸気の常温から高温への切替えに対して
は、温度センサーの追従を許すように外気と暖気の混合
割合を調節して吸気の温度上昇を遅く制御できるように
したバルブ装置が採用されている。しかしながら、この
様なバルブ装置は、バルブの開度を連続的に変更させる
必要から、いわゆるリニアバルブが採用される。このよ
うなリニアバルブは、バキュームモータとバキュームを
連続的に調整するバルブ等の複雑で高価な構成部品を必
要とする。また、この様なリニアバルブを用いた吸気加
熱装置では、開度を連続的に変更させるため、低・中負
荷運転の高温吸気の状態から、高負荷および加速運転の
常温吸気の状態へ完全に切替るのに時間がかかる。従っ
て、切替え過渡状態で加熱吸気によるノックの発生を避
けるため、点火のタイミングを遅くして対応する必要が
あった。このときに、エンジンの運転効率の低下が生じ
てしまう。本発明は高温と常温の吸気の状態を切り替え
た場合にもエンジンの運転効率を低下させない吸気加熱
装置を実現することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために本発明において講じた技術的手段は、エンジン
のエキゾーストマニホールドの各排気管を囲むように形
成された加熱空間を有する加熱室を備える吸気加熱装置
において、前記加熱室の前記加熱空間の中に有って、前
記加熱空間内での吸気の通路長さを変更することができ
るように、開または閉のいずれかの状態を選択に切替え
ることができる切替えバルブを備えて、吸気の温度の変
化速度を緩和できるように構成したことである。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に基づいて説明する。

【０００６】図１に示されるように、エンジン６の吸気
系は、上流側から順に外気ダクト７、エアクリーナ８、
エアダクト１０、スロットルバルブ１１が内蔵されるス
ロットルチャンバ１２、コレクタ１３、インテークマニ
ホールド１４によって構成され、エンジン６の燃焼室１
５に吸気が導入される。また、エンジン６の燃焼室１５
には、排気のためのエキゾーストマニホールド１６が接
続されている。

【０００７】エンジン６へ吸気を供給するインテークマ
ニホールド１４内の吸気路１４ａとエキゾーストマニホ
ールド１６を囲む加熱空間１９ａを有する加熱室１９と
を接続して、吸気を加熱室１９に導くための第１の導管
２１が備えられ、インテークマニホールド１４内の導管
２１の導入口２１ａには、導入口２１ａを開もしくは閉
のいずれかの状態に選択的に切替える導入バルブ１７が
取付けられている。また、加熱室１９から吸気をインテ
ークマニホールド１４に返還させるための第２の導管２
０が取付けられ、導管２０のインテークマニホールド１
４内での吐出口２０ａは、導入口２１ａの下流に設けら
れている。

【０００８】導入バルブ１７の切替え作動をさせるため
のアクチュエータ２２は、負圧を利用したアクチュアー
タとスプリング（図示せず）等の組み合わせによって、
開閉の２つの状態を選択的にとるように作動する簡単な
構成のものが採用される。インテークマニホールド１４
内には、第２の導管２０の吐出口２０ａとエンジン６と
の間に、吸気の温度を検出するための吸気温センサー２
８が取付けられている。吸気温センサー２８からの出力
信号は、エンジン制御用のコントール装置（図示せず）
に入力され、後述するエンジン負荷状況等のデータと合
わせて総合的に処理され、導入バルブ１７、および後述
する切替えバルブ５０の開閉を制御するように構成され
ている。

【０００９】図２、３および図４に示されるように、加
熱室１９は、エキゾーストマニホールド１６を部分的に
囲み加熱空間１９ａを形成している。加熱室１９の一方
端には夫々導管２０と導管２１が対向するように接合さ
れ、吸気が導入され、加熱室１９内部の加熱空間１９ａ
を循環して吐出される構造となっている。図３に示すよ
うに、エキゾーストマニホールド１６の複数の排気管１
６ａの内で、空間１９ａの中央に位置する一対の排気管
１６ａの間には隙間１６ｃが設けられている。また、導
管２０、導管２１との接合端とは反対の端に位置する一
対の排気管１６ａの間に隙間１６dが設けられている。
加熱空間１９ａ内には、隙間１６ｃを開放したり遮蔽で
きるように作動する切替えバルブ５０が取付けられてい
る。切替えバルブ５０は、図３に示される隙間１６ｃを
遮蔽する第１の位置と、図４に示される排気管１６ａを
挟むように位置する加熱室１９の内壁との間で、加熱空
間１９ａを分割する第２の位置のいづれかを選択的にと
るように回転作動するように構成されている。切替えバ
ルブ５０が第１の位置をとるとき、導管２１で導入され
た吸気は、加熱空間１９ａ内に囲われたすべての排気管
１６ａの片側と接して流れ、加熱空間１９ａの他端の隙
間１６ｄから回り込んで全ての排気管１６ａの反対側で
接して流れ加熱された後に、導管２０からインテークマ
ニホールド１４内へ吐出される。一方切替えバルブ５０
が第２の位置をとるとき、吸気は、切替えバルブ５０が
開放した隙間１６ｃを通って加熱空間１９ａの中央部で
流路を短絡して回り込む、導管２０へ吐出される。従っ
てこの時は、吸気は、半数の排気管１６ａとしか接しな
い。この構造から明らかなように切替えバルブ５０が第
２の位置をとるときは、第１の位置をとるときより吸気
は高温の排気管１６ａに少なく接し、常温と高温の中間
の温度に加熱される。

【００１０】以上のように構成された吸気加熱装置１を
有するエンジン６が、低・中負荷で運転されるときは、
吸気を加熱室１９に導くように導入バルブ１７を作動さ
せ、さらに加熱室内の切替えバルブ５０を第１の位置に
なるように、エンジンコントローラ（図示せず）の指令
で制御される。このとき、吸気は８０℃以上の温度まで
加熱されてエンジンに供給される。加熱された吸気の温
度は吸気温センサー２８で検知されエンジンコントロー
ラ（図示せず）に入力される。エンジンコントローラ
（図示せず）の制御プログラムが有するエンジン制御用
のマップに従って、高温で膨張した吸気でも適正な空燃
比を確保するように、スロットルバルブ１１は、その開
度を大きく調整して吸気量を多くするように制御され
る。このため、加熱されない吸気での運転の場合より、
スロットルバルブ１１での抵抗が減少し、エンジンのポ
ンピングロスが低減され、運転効率が向上する。

【００１１】一方、高負荷及び加速運転時には導入バル
ブ１７によって、導管２１を閉じ、エンジン６には常温
の吸気が送られ、体積効率の向上が図られ必要な出力が
得られる。

【００１２】しかしながら、高負荷及び加速運転から、
低・中負荷の運転に移行する場合、吸気は常温から高温
に切り替えられる。急激に吸気が高温に切り替えられる
と、吸気温センサー２８による計測が追従できずに、低
い温度のデータが出力される。エンジン制御用のマップ
では吸気温度が低いときは、スロットル１１は小さい開
度で運転するようになっている上に、エンジン６には加
熱された低い密度の吸気が急激に供給される。このた
め、必要なエンジン６の出力が得られなくなってしま
う。このように急激に吸気が高温へ切り替わることを避
けるために、本発明の構成では、上記のように吸気を加
熱室１９に導く導入バルブ１７の作動と同時に、加熱室
１９の切替えバルブ５０を第２の位置になるように制御
し、加熱室１９内で吸気が排気管１６ａと接するのを少
なくして、加熱を緩和し、吸気の温度上昇を遅くするよ
うに制御される。これによって、吸気温センサー２８の
検知速度は吸気温度の変化に追従でき、エンジン制御用
のマップに適切に従いエンジンは運転され出力が確保さ
れる。この作動方式からも明らかなように切替えバルブ
５０を複数備えて、温度変化をより細かく制御すること
も可能である。

【００１３】一方、低・中負荷の運転から、高負荷及び
加速運転に移行する場合は、導入バルブ１７は、アクチ
ュエータ２２による開閉の２段階の切替え作動するだけ
の構成なので、応答が十分速く、エンジンに密度の高い
低温の空気を遅れなく供給できる。従来技術のように、
全開位置から全閉位置まで連続的に開度を制御できるリ
ニアバルブでは切替の応答性が遅く、エンジンの高負荷
または加速運転に移行するときに、加熱された密度の低
い吸気が供給されてノッキングの発生を防止するため
に、点火時期を遅らせる対策が必要であったが、本発明
の吸気加熱装置では出力性能を低下を招くエンジンの点
火時期を遅らせる対策は必要ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る吸気加熱装置を備えるエンジンの
構造説明図である。

【図２】本発明に係る吸気加熱装置を備えるエンジンの
平面図である。

【図３】図２におけるA-Aでの断面図で、バルブ５０が
第１の位置にある状態を示す。

【図４】図２におけるA-Aでの断面図で、バルブ５０が
第２の位置にある状態を示す。

【符号の説明】

１吸気加熱装置６エンジン１６エキゾーストマニホールド１６ａ排気管１９加熱室１９ａ加熱空間５０切替えバルブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンのエキゾーストマニホールドの
各排気管を囲むように形成された加熱空間を有する加熱
室を備える吸気加熱装置において、前記加熱室の前記加
熱空間の中に有って、前記加熱空間内での吸気の通路長
さを変更することができるように、開または閉のいずれ
かの状態を選択に切替えることができる切替えバルブを
備えて、吸気の温度の変化速度を緩和できるように構成
したことを特長とする吸気加熱装置。