JP2005256806A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 内燃機関が吸入する吸入空気の冷却を応答性良く行うことができる吸気装置を提供する。
【解決手段】 エンジン1の吸気装置は、スロットルバルブ31と、冷却装置40とを備えている。スロットルバルブ31は、吸入空気の量を調節するバルブであり、吸気通路20に設けられている。冷却装置40は、スロットル下流側通路23の吸気マニホルド33を流れている吸入空気を冷やす装置である。スロットル下流側通路23は、吸気通路20のうちスロットルバルブ31の下流側に位置する部分である。
【選択図】 図1
【解決手段】 エンジン1の吸気装置は、スロットルバルブ31と、冷却装置40とを備えている。スロットルバルブ31は、吸入空気の量を調節するバルブであり、吸気通路20に設けられている。冷却装置40は、スロットル下流側通路23の吸気マニホルド33を流れている吸入空気を冷やす装置である。スロットル下流側通路23は、吸気通路20のうちスロットルバルブ31の下流側に位置する部分である。
【選択図】 図1
Description
本発明は、内燃機関の吸気装置、特に、吸入空気を冷却する冷却装置を備えた吸気装置に関する。
従来から、自動車のエンジン等の内燃機関において、吸入空気を冷却して出力を向上させる技術が知られている。
特許文献1には、内燃機関の吸気装置においてエンジンECUの冷却のために設けた吸入空気を冷やすエバポレータを使うことで、吸気装置の外部の空気温度が高い場合でも吸入空気が冷却されエンジン出力の低下を抑制できることが開示されている。
特開2001−289049号公報(第5頁、第1図)
特許文献1には、内燃機関の吸気装置においてエンジンECUの冷却のために設けた吸入空気を冷やすエバポレータを使うことで、吸気装置の外部の空気温度が高い場合でも吸入空気が冷却されエンジン出力の低下を抑制できることが開示されている。
上記の特許文献1に示される内燃機関の吸気装置では、冷却した吸入空気を用いて冷やす対象であるエンジンECUをエアフローセンサの上流側に配置し、そのエンジンECUの上流側にエバポレータ(冷却部)を配置している。
しかし、このような配置の吸気装置では、通常はエバポレータを作用させず、回転数が低下してきてエンジンストールの恐れが出てきたようなときにエバポレータを作用させて内燃機関の燃焼室に吸入される吸入空気の温度を下げる制御を実施しようとした場合に、エバポレータと燃焼室とが大きく離れているため、エンジンストールの恐れが出たときに即座には吸入空気の温度が下がらないという問題がある。
しかし、このような配置の吸気装置では、通常はエバポレータを作用させず、回転数が低下してきてエンジンストールの恐れが出てきたようなときにエバポレータを作用させて内燃機関の燃焼室に吸入される吸入空気の温度を下げる制御を実施しようとした場合に、エバポレータと燃焼室とが大きく離れているため、エンジンストールの恐れが出たときに即座には吸入空気の温度が下がらないという問題がある。
本発明の課題は、内燃機関が吸入する吸入空気の冷却を応答性良く行うことができる吸気装置を提供することにある。
本発明に係る内燃機関の吸気装置は、調整弁と、冷却装置とを備えている。調整弁は、内燃機関の吸気通路に設けられており、吸入空気量を調整する。冷却装置は、調整弁の下流の吸気通路内の吸入空気を冷却する。
ここでは、吸気通路を流れ内燃機関に吸入される吸入空気を、調整弁の下流の吸気通路内において冷却装置で冷やす。吸入空気を冷やすことにより、吸入空気の密度が高まるため、充填効率の向上による出力のアップを図ることができる。
ここでは、吸気通路を流れ内燃機関に吸入される吸入空気を、調整弁の下流の吸気通路内において冷却装置で冷やす。吸入空気を冷やすことにより、吸入空気の密度が高まるため、充填効率の向上による出力のアップを図ることができる。
本発明では、調整弁の下流の吸気通路内の吸入空気を冷却装置で冷やす構成を採っているため、内燃機関が吸入する吸入空気を冷やす必要があるときに、吸入空気の冷却を応答性良く行うことができる。特に、内燃機関の回転数が低下してエンジンストールの恐れが生じているときには、応答性良く吸入空気を冷やすことによって、素早く内燃機関の出力をアップさせてエンジンストールの発生を抑えることができるようになる。
[第1実施形態]
本発明の一実施形態に係るエンジン(内燃機関)の吸気装置および制御装置を、図1に示す。
<エンジンの概略構成および動作>
エンジン1は、吸気通路20を介して燃焼室66内に吸入空気および燃料を吸い込み、燃焼室66において空気と燃料との混合気を燃焼させ、その燃焼によるピストン63の往復運動を図示しないコンロッドを介してクランクシャフトによって回転出力に変換する。既燃の排気ガスは、排気通路68へと排出される。
本発明の一実施形態に係るエンジン(内燃機関)の吸気装置および制御装置を、図1に示す。
<エンジンの概略構成および動作>
エンジン1は、吸気通路20を介して燃焼室66内に吸入空気および燃料を吸い込み、燃焼室66において空気と燃料との混合気を燃焼させ、その燃焼によるピストン63の往復運動を図示しないコンロッドを介してクランクシャフトによって回転出力に変換する。既燃の排気ガスは、排気通路68へと排出される。
燃焼室66は、ピストン63の冠面、シリンダブロック61の内面でピストン63と摺動するシリンダボア壁面、およびピストン63の冠面と対向するシリンダヘッド62の下面により構成される。吸気バルブ64が開くと、インジェクター67から噴射された燃料と空気との混合気が、吸気負圧によって燃焼室66の内部へと吸い込まれる。また、排気バルブ65が開くと、排気行程でピストン63に押された既燃の排気ガスが、排気通路68へと排出される。吸気バルブ64は、吸気通路20を流れてくる空気を所定のタイミングで燃焼室66に吸入させ、排気バルブ65は、燃焼室66内の既燃の排気ガスを所定のタイミングで排気通路68へと排出させる。吸気バルブ64および排気バルブ65は、クランクシャフトの回転に応じて回転する吸気カムおよび排気カム(図示せず)により駆動される。また、図示を省略しているが、燃焼室66の上部の略中央部分には、点火プラグが配置されている。この点火プラグによる点火のタイミングや上述のインジェクター67による燃料噴射の量などは、エンジン1の運転状態や要求トルクなどに応じて制御装置80により制御される。なお、インジェクター67は、後述する吸気装置の吸気マニホルド33に装着される。
<吸気装置の構成>
エンジン1の吸気装置は、主として、吸気通路20と、エアクリーナ21と、調整弁としてのスロットルバルブ31と、吸入空気を冷やす冷却装置としての兼用エアコン40と、制御装置80とから構成されている。制御装置80は、エンジン1の制御を行うとともに、この吸気装置の制御も行う。
エンジン1の吸気装置は、主として、吸気通路20と、エアクリーナ21と、調整弁としてのスロットルバルブ31と、吸入空気を冷やす冷却装置としての兼用エアコン40と、制御装置80とから構成されている。制御装置80は、エンジン1の制御を行うとともに、この吸気装置の制御も行う。
吸気通路20は、燃焼室66に吸入させる吸入空気を流すための通路であり、その内部にエアクリーナ21、エアーフローメータ81、スロットルバルブ31が上流側から順に配置されている。ここでは、吸気通路20のうち、スロットルバルブ31よりも上流側(吸入空気の流れの上流側)の部分をスロットル上流側通路22、スロットルバルブ31よりも下流側の部分をスロットル下流側通路23と呼ぶことにする。
図1に示すように、エアクリーナ21およびエアーフローメータ81は、スロットル上流側通路22に配置されている。エアーフローメータ81は、吸入空気量を計測する。スロットルバルブ31は、燃焼室66への吸入空気量を調整するための制御バルブであり、制御装置80からの指令に基づき燃焼室66に入る空気の量を調整する。
スロットル下流側通路23は、主として、上流から順に配置されるコレクタ32、吸気マニホルド33、および吸気ポート34から構成されている。ここでは、コレクタ32と吸気マニホルド33とが一体となった樹脂製部品が用いられている。吸気ポート34(第1吸気ポート34a〜第4吸気ポート34d)は、図2に示すように、エンジン1の各気筒(ここでは、直列4気筒)に対して設けられており、シリンダヘッド62に形成されている。吸気マニホルド33は、コレクタ32から各吸気ポート34に延びる第1分岐管33a〜第4分岐管33dを有しており、各気筒の燃焼室66(燃焼室66a〜66d)に吸い込まれる吸入空気の略均等な分配を行わせる。
スロットル下流側通路23は、主として、上流から順に配置されるコレクタ32、吸気マニホルド33、および吸気ポート34から構成されている。ここでは、コレクタ32と吸気マニホルド33とが一体となった樹脂製部品が用いられている。吸気ポート34(第1吸気ポート34a〜第4吸気ポート34d)は、図2に示すように、エンジン1の各気筒(ここでは、直列4気筒)に対して設けられており、シリンダヘッド62に形成されている。吸気マニホルド33は、コレクタ32から各吸気ポート34に延びる第1分岐管33a〜第4分岐管33dを有しており、各気筒の燃焼室66(燃焼室66a〜66d)に吸い込まれる吸入空気の略均等な分配を行わせる。
吸気マニホルド33の吸気ポート34に近い部分には、上述のインジェクター67が装着される。また、吸気マニホルド33の内部には、後述する兼用エアコン40の吸気冷却用エバポレータ47が配置される。
兼用エアコン40は、エンジン1を搭載する自動車の車室を空調する空調機能と、吸入空気を冷却する冷却機能とを兼ね備えた冷却装置であり、コンプレッサ(圧縮機)41、コンデンサ(凝縮器)42、レシーバ(受液器;貯蔵庫)43、第1エキスパンションバルブ(膨張弁)44、空調用エバポレータ(蒸発器)45、第2エキスパンションバルブ(膨張弁)46、吸気冷却用エバポレータ(蒸発器)47、空調用電磁弁51、および吸気冷却用電磁弁52から構成される冷凍サイクル(冷房サイクル)を有している。この冷凍サイクルの内部を冷媒が流れ、冷媒の状態変化により空調用エバポレータ45や吸気冷却用エバポレータ47が冷却効果を発揮することになる。
兼用エアコン40は、エンジン1を搭載する自動車の車室を空調する空調機能と、吸入空気を冷却する冷却機能とを兼ね備えた冷却装置であり、コンプレッサ(圧縮機)41、コンデンサ(凝縮器)42、レシーバ(受液器;貯蔵庫)43、第1エキスパンションバルブ(膨張弁)44、空調用エバポレータ(蒸発器)45、第2エキスパンションバルブ(膨張弁)46、吸気冷却用エバポレータ(蒸発器)47、空調用電磁弁51、および吸気冷却用電磁弁52から構成される冷凍サイクル(冷房サイクル)を有している。この冷凍サイクルの内部を冷媒が流れ、冷媒の状態変化により空調用エバポレータ45や吸気冷却用エバポレータ47が冷却効果を発揮することになる。
コンプレッサ41は、低温・低圧のガス状冷媒を加圧して、高温・高圧のガス状冷媒に変化させる。コンデンサ42は、コンプレッサ41で圧縮された高温・高圧のガス状冷媒を周囲の空気との熱交換により冷やし、ガス状冷媒を液化する。レシーバ43は、余分な液状冷媒を一時貯蔵する容器である。第1エキスパンションバルブ44および第2エキスパンションバルブ46は、コンデンサ42を出た高圧の液状冷媒を減圧し、低温・低圧の霧状冷媒(気液混合状態の冷媒)にする。空調用エバポレータ45および吸気冷却用エバポレータ47は、低温・低圧の霧状冷媒を気化させることで周囲の空気から熱を奪う。これにより、空調用エバポレータ45および吸気冷却用エバポレータ47の周囲の空気、具体的には冷媒が流れる配管の周りに設けられている多層のフィンの間を流れる空気が、冷却されることになる。空調用エバポレータ45や吸気冷却用エバポレータ47を出るときには、冷媒は低温・低圧の気体となっている。この低温・低圧のガス状冷媒は、再びコンプレッサ41に吸入されて加圧されることになる。空調用電磁弁51および吸気冷却用電磁弁52は、制御装置80の指令により開閉する制御弁である。車室内の空調を行うために設けられるエアコンスイッチのON信号であるエアコン信号が制御装置80に入力されている場合には、空調用電磁弁51が開状態とされ、第1エキスパンションバルブ44および空調用エバポレータ45のある経路へと冷媒が流れる。また、後述するように吸入空気の冷却を実施する必要がある場合には、吸気冷却用電磁弁52が開状態とされ、第2エキスパンションバルブ46および吸気冷却用エバポレータ47のある経路へと冷媒が流れる。
第1エキスパンションバルブ44および空調用エバポレータ45は、クーリングユニット26として自動車の車室内に配置される。クーリングユニット26には、空調用エバポレータ45で冷却された空気を車室内に送り出す送風ファン(図示せず)が設けられている。
一方、吸入空気を冷やす冷却部としての吸気冷却用エバポレータ47は、図1および図2に示すように、第1冷却部47a〜第4冷却部47dに分かれている。第1冷却部47a〜第4冷却部47dは、吸気マニホルド33の第1分岐管33a〜第4分岐管33dの内部に配置される。吸気冷却用電磁弁52が開状態とされているときには、吸気冷却用エバポレータ47に冷媒が流れ、第1冷却部47a〜第4冷却部47dは、それぞれ、第1分岐管33a〜第4分岐管33dを流れている吸入空気を冷やす。反対に、吸気冷却用電磁弁52が閉状態とされているときには、第1冷却部47a〜第4冷却部47dによる吸入空気の冷却は行われない。
一方、吸入空気を冷やす冷却部としての吸気冷却用エバポレータ47は、図1および図2に示すように、第1冷却部47a〜第4冷却部47dに分かれている。第1冷却部47a〜第4冷却部47dは、吸気マニホルド33の第1分岐管33a〜第4分岐管33dの内部に配置される。吸気冷却用電磁弁52が開状態とされているときには、吸気冷却用エバポレータ47に冷媒が流れ、第1冷却部47a〜第4冷却部47dは、それぞれ、第1分岐管33a〜第4分岐管33dを流れている吸入空気を冷やす。反対に、吸気冷却用電磁弁52が閉状態とされているときには、第1冷却部47a〜第4冷却部47dによる吸入空気の冷却は行われない。
制御装置80は、電子制御化されたスロットルバルブ31の開度、インジェクター67の燃料噴射量、点火プラグによる点火時期などを、車速、エンジン回転数、水温、アクセル開度などから精密に制御するコントロールユニットである。この制御装置80には、アクセル信号、クランク角センサ信号、冷却水温センサ信号、酸素濃度センサ83からの信号、排気温度センサ84からの信号の他、エンジン1の回転を利用して作動する兼用エアコン40、パワステ、オルタネーターなどの補機から、エアコン信号、パワステ信号、オルタネーター信号なども入力されている。さらに、制御装置80には、コレクタ32内の吸入空気の温度を検知する吸気温度センサ82からの信号も入力される。これにより、制御装置80は、常に吸気温度(吸入空気の温度)を把握することができる。
また、制御装置80は、以下に示すように、エンジン1の燃焼室66が吸入する吸入空気の吸気マニホルド33における冷却を実施するか否かの決定を行う。
<吸入空気の冷却有無の決定フロー>
図3および図4を参照して、吸入空気を冷却するか否かの制御装置80における決定方法を説明する。本実施形態では、兼用エアコン40の吸気冷却用エバポレータ47による吸入空気の冷却をエンジンストール防止の目的で行うため、その観点から冷却有無の決定を行っている。
<吸入空気の冷却有無の決定フロー>
図3および図4を参照して、吸入空気を冷却するか否かの制御装置80における決定方法を説明する。本実施形態では、兼用エアコン40の吸気冷却用エバポレータ47による吸入空気の冷却をエンジンストール防止の目的で行うため、その観点から冷却有無の決定を行っている。
ステップS1に示すように、通常は吸入空気の冷却は行わず、冷却非実施とする。エンジンストールの恐れのないときに無用に吸入空気を冷却することは、エンジン1の回転を利用して作動するコンプレッサ41の能力を余分に使ってしまい、車室内の空調能力を低下させてしまう結果になるためである。冷却非実施のときには、吸気冷却用電磁弁52に閉の指令を送り、吸気冷却用エバポレータ47に冷媒が流れないようにする。
ステップS2では、まず、吸気冷却用エバポレータ47のある吸気マニホルド33よりも上流側に位置するコレクタ32における吸入空気の温度である吸気温度を吸気温度センサ82からの信号から把握し、その吸気温度を所定のしきい温度値と比較する。しきい温度値は、吸気冷却用エバポレータ47により吸入空気の冷却を行っても温度低下が殆ど見込めない温度値であり、予め決められている。ステップS2において吸気温度がしきい温度値を超えていなければ、すなわち冷却しなくても吸気温度が十分に低ければ、そのまま冷却非実施の状態を維持する。
ステップS2において吸気温度がしきい温度値を超えていると判断されると、ステップS3に移行し、エンジン回転数が第1下限値を下回っているか否かが判断される。第1下限値は、それよりもエンジン回転数が下回ると補機がエンジン出力の一部を利用する場合にはエンジンストールの恐れが高くなるという値であり、予め決められている。ステップS3においてエンジン回転数が第1下限値以上であると判断されると、すなわちエンジン回転数が十分に大きく吸入空気を冷却しなくてもエンジンストールの恐れがない場合には、そのまま冷却非実施の状態を維持する。
ステップS3においてエンジン回転数が第1下限値よりも小さくなっていると判断されると、ステップS4に移行し、補機負荷の入力があるか否かが判断される。ここでは、パワステ信号からパワーステアリングの負荷があると判断される場合およびオルタネーター信号からオルタネーターの負荷があると判断される場合に、補機負荷の入力があると判断される。
ステップS3において補機負荷の入力があると判断されると、エンジン回転数が第1下限値を下回り且つ補機がエンジン出力の一部を奪う場合にはエンジンストールの発生の可能性が高いため、ステップS6に移行して、吸入空気の冷却を実施する。ステップS6の冷却実施制御では、吸気冷却用電磁弁52に開の指令を送り、吸気冷却用エバポレータ47に冷媒が流れるようにする。これにより、吸気冷却用エバポレータ47内で冷媒が気化し、その気化熱を冷媒に提供することになる吸気マニホルド33を流れる吸入空気が冷える。
ステップS3において補機負荷の入力がないと判断されると、ステップS5に移行して、エンジン回転数が第2下限値を下回っているか否かが判断される。第2下限値は、それよりもエンジン回転数が下回ると補機負荷がなくてもエンジンストールの恐れが高くなるという値であり、第1下限値よりもさらに小さい値に予め設定されている。ステップS5においてエンジン回転数が第2下限値以上であると判断されると、すなわちエンジン回転数が第1下限値を下回るもののある程度大きく補機負荷がない限り吸入空気を冷却しなくてもエンジンストールの恐れがない場合には、そのまま冷却非実施の状態を維持する。
ステップS5においてエンジン回転数が第2下限値よりも小さくなっていると判断されると、かなりエンジン回転数が低くなっており補機負荷がなくてもエンジンストールの発生の可能性が高いことから、ステップS6に移行して、吸入空気の冷却を実施する。
一方、ステップS6に移行してきて吸入空気の冷却が始まると、ステップS7〜ステップS10の判断が為される。
一方、ステップS6に移行してきて吸入空気の冷却が始まると、ステップS7〜ステップS10の判断が為される。
ステップS7では、吸入空気の冷却が始まってから一定時間が経過したか否かを、制御装置80に内蔵されるタイマによって判断する。
ステップS7で冷却実施から一定時間が経過したと判断されると、ステップS8に移行して、補機負荷の入力の有無が判断される。ステップS8で補機負荷の入力がないと判断された場合には、ステップS9に移行して、エンジン回転数が第2下限値+βを超えているか否かが判断される。ここで、エンジン回転数が第2下限値+βを超えていないと判断された場合には、まだエンジンストールの発生の可能性が高いと判断し、冷却実施の状態を維持する。一方、ステップS9でエンジン回転数が第2下限値+βを超えていると判断された場合には、補機入力がない条件ならばエンジンストールの発生の可能性が少ないレベルのエンジン回転数になったと判断し、ステップS1に移行して吸入空気の冷却を止める。具体的には、吸気冷却用電磁弁52に閉の指令を送り、吸気冷却用エバポレータ47に冷媒が流れないようにする。
ステップS7で冷却実施から一定時間が経過したと判断されると、ステップS8に移行して、補機負荷の入力の有無が判断される。ステップS8で補機負荷の入力がないと判断された場合には、ステップS9に移行して、エンジン回転数が第2下限値+βを超えているか否かが判断される。ここで、エンジン回転数が第2下限値+βを超えていないと判断された場合には、まだエンジンストールの発生の可能性が高いと判断し、冷却実施の状態を維持する。一方、ステップS9でエンジン回転数が第2下限値+βを超えていると判断された場合には、補機入力がない条件ならばエンジンストールの発生の可能性が少ないレベルのエンジン回転数になったと判断し、ステップS1に移行して吸入空気の冷却を止める。具体的には、吸気冷却用電磁弁52に閉の指令を送り、吸気冷却用エバポレータ47に冷媒が流れないようにする。
ステップS8で補機負荷の入力があると判断された場合には、ステップS10に移行して、エンジン回転数が第1下限値+αを超えているか否かが判断される。ここで、エンジン回転数が第1下限値+αを超えていないと判断された場合には、まだエンジンストールの発生の可能性が高いと判断し、冷却実施の状態を維持する。一方、ステップS10でエンジン回転数が第1下限値+αを超えていると判断された場合には、補機入力がある条件であってもエンジンストールの発生の可能性が小さいレベルのエンジン回転数になったと判断し、ステップS1に移行して吸入空気の冷却を止める。
<第1実施形態のエンジンの吸気装置の特徴>
(1)
エンジン1の吸気装置では、吸気通路20を流れ燃焼室66に吸入される吸入空気を、スロットル下流側通路23の吸気マニホルド33の第1分岐管33a〜第4分岐管33dを流れているときに、吸気冷却用エバポレータ47の第1冷却部47a〜第4冷却部47dによって冷やすことができる。そして、図3および図4に示すように、エンジンストールの恐れがあるときに、吸気マニホルド33を流れる吸入空気を、吸気冷却用エバポレータ47によって冷やしている。これにより、燃焼室66に吸入される吸入空気の密度が高まり、充填効率が向上してエンジントルクがアップし、エンジンストールが防止される。
(1)
エンジン1の吸気装置では、吸気通路20を流れ燃焼室66に吸入される吸入空気を、スロットル下流側通路23の吸気マニホルド33の第1分岐管33a〜第4分岐管33dを流れているときに、吸気冷却用エバポレータ47の第1冷却部47a〜第4冷却部47dによって冷やすことができる。そして、図3および図4に示すように、エンジンストールの恐れがあるときに、吸気マニホルド33を流れる吸入空気を、吸気冷却用エバポレータ47によって冷やしている。これにより、燃焼室66に吸入される吸入空気の密度が高まり、充填効率が向上してエンジントルクがアップし、エンジンストールが防止される。
そして、エンジン1の吸気装置では、吸気通路20のうちスロットルバルブ31の下流側に位置するスロットル下流側通路23を流れている吸入空気、具体的には吸気マニホルド33内を流れている吸入空気を冷やす構成を採っているため、エンジンストールの発生の可能性が高くなりエンジン1の燃焼室66が吸入する吸入空気を即座に冷やす必要があるときに、応答性良く吸入空気を冷やすことができている。
(2)
また、エンジン1の吸気装置では、吸気ポート34の吸入空気流れ方向の直前に位置する吸気マニホルド33において吸入空気を冷却しているため、冷却後の吸入空気が燃焼室66に入るまでに受熱する熱量が小さく抑えられている。
(3)
エンジン1の吸気装置では、エンジンストールの発生の可能性が高いときにだけ、すなわち必要時にだけ吸入空気の冷却を行い、その他のときには吸気冷却用電磁弁52を閉状態として吸入空気の冷却を行っていない。このため、吸入空気を冷却する兼用エアコン40の他方の機能である車室内空調機能を低下させることが、少なくなっている。
また、エンジン1の吸気装置では、吸気ポート34の吸入空気流れ方向の直前に位置する吸気マニホルド33において吸入空気を冷却しているため、冷却後の吸入空気が燃焼室66に入るまでに受熱する熱量が小さく抑えられている。
(3)
エンジン1の吸気装置では、エンジンストールの発生の可能性が高いときにだけ、すなわち必要時にだけ吸入空気の冷却を行い、その他のときには吸気冷却用電磁弁52を閉状態として吸入空気の冷却を行っていない。このため、吸入空気を冷却する兼用エアコン40の他方の機能である車室内空調機能を低下させることが、少なくなっている。
<第1実施形態の変形例>
(A)
上記実施形態では、吸気冷却用エバポレータ47の第1冷却部47a〜第4冷却部47dを、吸気マニホルド33の第1分岐管33a〜第4分岐管33dの内部空間に配置している。
(A)
上記実施形態では、吸気冷却用エバポレータ47の第1冷却部47a〜第4冷却部47dを、吸気マニホルド33の第1分岐管33a〜第4分岐管33dの内部空間に配置している。
これに代えて、第1分岐管33a〜第4分岐管33dそれぞれを外側から冷やすことによって間接的に吸入空気を冷やす構造を採ってもよい。すなわち、吸気通路20を構成する部材である第1分岐管33a〜第4分岐管33d自身を冷却することで、それらの中を流れる吸入空気を間接的に冷やすようにしてもよい。
この場合には、冷却効率を高めるために断熱材などを装着する必要が出てくるが、吸気マニホルド33の構造が簡易となり、第1分岐管33a〜第4分岐管33dを貫通する冷媒配管をなくすことができる。
この場合には、冷却効率を高めるために断熱材などを装着する必要が出てくるが、吸気マニホルド33の構造が簡易となり、第1分岐管33a〜第4分岐管33dを貫通する冷媒配管をなくすことができる。
(B)
上記実施形態では、吸気通路20のスロットル下流側通路23のうち吸気マニホルド33を流れている吸入空気を、吸気冷却用エバポレータ47によって冷却する構造を採っている。
これに代えて、図5に示すように、スロットル下流側通路23のうち吸気ポート34(第1吸気ポート34a〜第4吸気ポート34d)を流れている吸入空気を冷やすような構造を採ることも可能である。
上記実施形態では、吸気通路20のスロットル下流側通路23のうち吸気マニホルド33を流れている吸入空気を、吸気冷却用エバポレータ47によって冷却する構造を採っている。
これに代えて、図5に示すように、スロットル下流側通路23のうち吸気ポート34(第1吸気ポート34a〜第4吸気ポート34d)を流れている吸入空気を冷やすような構造を採ることも可能である。
ここでは、吸気冷却用エバポレータ47に代えて、吸気冷却用エバポレータ147を採用する。吸気冷却用エバポレータ147は、第1吸気ポート34a〜第4吸気ポート34dそれぞれに配置される第1冷却部147a〜第4冷却部147dに分かれている。吸気冷却用電磁弁52が開状態とされているときには、吸気冷却用エバポレータ147に冷媒が流れ、その第1冷却部147a〜第4冷却部147dは、それぞれ、第1吸気ポート34a〜第4吸気ポート34dを流れている吸入空気を冷やす。反対に、吸気冷却用電磁弁52が閉状態とされているときには、第1冷却部147a〜第4冷却部147dによる吸入空気の冷却は行われない。
この場合には、上記実施形態の吸気装置よりも構造的な制約が増す可能性があるものの、上記実施形態の吸気装置よりも吸入空気をより燃焼室66に近い場所で冷やすことになり、吸入空気の冷却の応答性が更に向上し、冷却後の吸入空気が燃焼室66に入るまでに受熱する熱量が更に小さく抑えられることになる。
(C)
上記実施形態では、吸気通路20のスロットル下流側通路23のうち吸気マニホルド33を流れている吸入空気を、吸気冷却用エバポレータ47によって冷却する構造を採っている。
(C)
上記実施形態では、吸気通路20のスロットル下流側通路23のうち吸気マニホルド33を流れている吸入空気を、吸気冷却用エバポレータ47によって冷却する構造を採っている。
これに代えて、図6に示すように、スロットル下流側通路23のうちコレクタ32を流れている吸入空気を冷やすような構造を採ることも可能である。
ここでは、吸気冷却用エバポレータ47に代えて、吸気冷却用エバポレータ247を採用する。吸気冷却用エバポレータ247は、上記実施形態の吸気冷却用エバポレータ47のように複数の冷却部に分かれておらず、1つの冷却部としてコレクタ32の内部空間のうちスロットルバルブ31に近い部分に配置されている。吸気冷却用電磁弁52が開状態とされているときには、吸気冷却用エバポレータ247に冷媒が流れ、コレクタ32を流れている吸入空気を冷やす。これにより、各分岐管33a〜第4分岐管33dに分岐していく吸入空気は、それぞれ冷やされた状態となる。反対に、吸気冷却用電磁弁52が閉状態とされているときには、吸気冷却用エバポレータ247による吸入空気の冷却は行われない。
ここでは、吸気冷却用エバポレータ47に代えて、吸気冷却用エバポレータ247を採用する。吸気冷却用エバポレータ247は、上記実施形態の吸気冷却用エバポレータ47のように複数の冷却部に分かれておらず、1つの冷却部としてコレクタ32の内部空間のうちスロットルバルブ31に近い部分に配置されている。吸気冷却用電磁弁52が開状態とされているときには、吸気冷却用エバポレータ247に冷媒が流れ、コレクタ32を流れている吸入空気を冷やす。これにより、各分岐管33a〜第4分岐管33dに分岐していく吸入空気は、それぞれ冷やされた状態となる。反対に、吸気冷却用電磁弁52が閉状態とされているときには、吸気冷却用エバポレータ247による吸入空気の冷却は行われない。
この場合には、吸入空気の冷却の応答性が少し悪くなるものの、上記実施形態よりも簡易な構造が採りやすくなる。
(D)
上記実施形態では、吸気マニホルド33の第1分岐管33a〜第4分岐管33dそれぞれに対して、吸気冷却用エバポレータ47の第1冷却部47a〜第4冷却部47dを配置している。
(D)
上記実施形態では、吸気マニホルド33の第1分岐管33a〜第4分岐管33dそれぞれに対して、吸気冷却用エバポレータ47の第1冷却部47a〜第4冷却部47dを配置している。
しかし、必ずしも全ての分岐管33a〜33dに吸気冷却用エバポレータ47の冷却部を配備しなくても、エンジンストール防止の目的を達成できる場合もある。例えば、分岐管33a〜33dのうち1つの分岐管だけに吸気冷却用エバポレータ47の冷却部を配備した構造を採っても、吸気冷却用エバポレータ47を配備しない場合に較べてエンジンストール防止を図ることができる。
(E)
上記実施形態では、吸入空気の温度を検知する吸気温度センサ82をコレクタ32内に設け、コレクタ32内の吸入空気の温度を吸気温度とし、その吸気温度のデータを用いて図3のステップS2の判断を行っている。
この吸気温度については、他の場所(例えば、吸気マニホルド33内の吸気冷却用エバポレータ47の上流側あるいは下流側、スロットル上流側通路22など)において測定した温度で代用することもできるし、外気温から推定される吸気温度で代用することもできる。
上記実施形態では、吸入空気の温度を検知する吸気温度センサ82をコレクタ32内に設け、コレクタ32内の吸入空気の温度を吸気温度とし、その吸気温度のデータを用いて図3のステップS2の判断を行っている。
この吸気温度については、他の場所(例えば、吸気マニホルド33内の吸気冷却用エバポレータ47の上流側あるいは下流側、スロットル上流側通路22など)において測定した温度で代用することもできるし、外気温から推定される吸気温度で代用することもできる。
(F)
上記実施形態では、MPI仕様のエンジン1の吸気装置に対して本発明を適用しているが、燃焼室において成層燃焼を行う運転領域を有する直噴エンジンの吸気装置に対して本発明を適用することも可能である。
(G)
上記実施形態では、吸気通路20のスロットル下流側通路23の吸入空気を冷やす冷却装置として、自動車の車室を空調する空調機能と吸入空気を冷却する冷却機能とを併せ持つ兼用エアコン40を採用しているが、本発明は冷却装置の形式や構造に特に限定されるものではない。
上記実施形態では、MPI仕様のエンジン1の吸気装置に対して本発明を適用しているが、燃焼室において成層燃焼を行う運転領域を有する直噴エンジンの吸気装置に対して本発明を適用することも可能である。
(G)
上記実施形態では、吸気通路20のスロットル下流側通路23の吸入空気を冷やす冷却装置として、自動車の車室を空調する空調機能と吸入空気を冷却する冷却機能とを併せ持つ兼用エアコン40を採用しているが、本発明は冷却装置の形式や構造に特に限定されるものではない。
例えば、自動車の車室を空調する空気調和装置とは別に吸入空気の冷却専用の吸気冷却専用装置を配備してもよい。
また、そのような吸気冷却専用装置として、現在よく使われている冷媒ではなく二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルを持つ装置を採用してもよいし、ペルチェ素子のような冷却効果を持つ電子部品を用いた装置を採用してもよいし、冷却した窒素ガスを用いるような装置を採用してもよい。また、これらの吸気冷却専用装置は、エンジン出力を直接的に利用するものであってもよいし、バッテリーを電源とする装置であってもよい。
また、そのような吸気冷却専用装置として、現在よく使われている冷媒ではなく二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルを持つ装置を採用してもよいし、ペルチェ素子のような冷却効果を持つ電子部品を用いた装置を採用してもよいし、冷却した窒素ガスを用いるような装置を採用してもよい。また、これらの吸気冷却専用装置は、エンジン出力を直接的に利用するものであってもよいし、バッテリーを電源とする装置であってもよい。
(H)
上記実施形態では、空調用電磁弁51および吸気冷却用電磁弁52として、開閉の2状態を切り替える開閉制御弁を用いているが、流量調整が可能な制御弁を使用してもよい。
[第2実施形態]
本発明の一実施形態に係るエンジン(内燃機関)の吸気装置の一部を、図7に示す。この吸気装置は、吸気マニホルド33の第1分岐管33a〜第4分岐管33dそれぞれの内部に仕切り板(第1仕切り板330a〜第4仕切り板330d)を設け、それに応じて図2に示す吸気冷却用エバポレータ47に代えて図7に示す吸気冷却用エバポレータ347を採用するとともに、複数の電磁弁333a〜333d,334a〜334dを配備したものである。第2実施形態の吸気装置の他の構成については、第1実施形態の吸気装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。
上記実施形態では、空調用電磁弁51および吸気冷却用電磁弁52として、開閉の2状態を切り替える開閉制御弁を用いているが、流量調整が可能な制御弁を使用してもよい。
[第2実施形態]
本発明の一実施形態に係るエンジン(内燃機関)の吸気装置の一部を、図7に示す。この吸気装置は、吸気マニホルド33の第1分岐管33a〜第4分岐管33dそれぞれの内部に仕切り板(第1仕切り板330a〜第4仕切り板330d)を設け、それに応じて図2に示す吸気冷却用エバポレータ47に代えて図7に示す吸気冷却用エバポレータ347を採用するとともに、複数の電磁弁333a〜333d,334a〜334dを配備したものである。第2実施形態の吸気装置の他の構成については、第1実施形態の吸気装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。
第2実施形態の吸気装置では、吸気マニホルド33の第1分岐管33a〜第4分岐管33dの内部に第1仕切り板330a〜第4仕切り板330dを設けることにより、第1分岐管33a〜第4分岐管33dそれぞれの内部に、並列する第1通路331a〜331dと第2通路332a〜332dとが形成される。例えば、第1分岐管33aでは、コレクタ32から流れてきた吸入空気が、第1通路331aおよび第2通路332aに分岐し、吸気ポートに近い部分において再び合流することになる。
並列する第1通路331a〜331dおよび第2通路332a〜332dの上流部分には、第1通路開閉用電磁弁333a〜333dおよび第2通路開閉用電磁弁334a〜334dが配備される。これらの電磁弁333a〜333d,334a〜334dは、制御装置80からの指令により開状態と閉状態とが切り替えられる。
吸気冷却用エバポレータ347は、吸気マニホルド33の第1通路331a〜331dの内部にそれぞれ配置される第1冷却部347a〜第4冷却部347dに分かれている。第2実施形態の吸気装置では、吸気冷却用電磁弁52が常に開状態とされており、吸気冷却用エバポレータ347の第1冷却部347a〜第4冷却部347dは、それぞれ、第1通路331a〜331d内の空気を冷やす。
吸気冷却用エバポレータ347は、吸気マニホルド33の第1通路331a〜331dの内部にそれぞれ配置される第1冷却部347a〜第4冷却部347dに分かれている。第2実施形態の吸気装置では、吸気冷却用電磁弁52が常に開状態とされており、吸気冷却用エバポレータ347の第1冷却部347a〜第4冷却部347dは、それぞれ、第1通路331a〜331d内の空気を冷やす。
なお、常時開の吸気冷却用電磁弁52の設置は、省略可能である。また、第1通路開閉用電磁弁333a〜333dを閉めると、第1冷却部347a〜第4冷却部347dが配置される第1通路331a〜331dにおいて殆ど空気の流れがない状態が生じるため、制御装置80の指令に基づき流量調整が可能なものを第2エキスパンションバルブ46として採用することになる。
このような構成の第2実施形態の吸気装置では、吸入空気の冷却が不要なとき(図3のステップS1の冷却非実施のとき)には、第1通路開閉用電磁弁333a〜333dを閉め、第2通路開閉用電磁弁334a〜334dを開ける。これにより、エンジン1の燃焼室66には、吸気冷却用エバポレータ347の第1冷却部347a〜第4冷却部347dを殆ど通らない吸入空気が流れることになる。反対に、吸入空気の冷却が必要なとき(図3のステップS6の冷却実施のとき)には、第1通路開閉用電磁弁333a〜333dを開け、第2通路開閉用電磁弁334a〜334dを閉める。これにより、エンジン1の燃焼室66には、吸気冷却用エバポレータ347の第1冷却部347a〜第4冷却部347dを通って冷却された吸入空気が流れることになる。特に、吸入空気の冷却が必要となって、それまで閉まっていた第1通路開閉用電磁弁333a〜333dを開けた直後には、既に冷えていた第1通路331a〜331dの空気が吸入空気として燃焼室66に流れることになり、吸入空気の冷却の応答性が非常に良くなる。
<第2実施形態の変形例>
(A)
上記実施形態では、第1通路開閉用電磁弁333a〜333dを閉めているときの第1通路331a〜331dを一種の蓄冷空間(冷えた空気の貯留空間)として用いることになっているが、さらに積極的に蓄冷構造(冷熱の蓄熱構造)を採用することも考えられる。この蓄冷構造は、第1通路331a〜331dの内部に蓄冷材を配置するものであってもよいし、第1通路331a〜331dの外側に設けた蓄冷材を利用するものであってもよい。なお、第1通路331a〜331dの内部に蓄冷材を配置する場合には、第1通路331a〜331dの中を通る吸入空気の流量を確保するために、第1通路331a〜331dの断面積を大きくしてやることが望ましい。
(A)
上記実施形態では、第1通路開閉用電磁弁333a〜333dを閉めているときの第1通路331a〜331dを一種の蓄冷空間(冷えた空気の貯留空間)として用いることになっているが、さらに積極的に蓄冷構造(冷熱の蓄熱構造)を採用することも考えられる。この蓄冷構造は、第1通路331a〜331dの内部に蓄冷材を配置するものであってもよいし、第1通路331a〜331dの外側に設けた蓄冷材を利用するものであってもよい。なお、第1通路331a〜331dの内部に蓄冷材を配置する場合には、第1通路331a〜331dの中を通る吸入空気の流量を確保するために、第1通路331a〜331dの断面積を大きくしてやることが望ましい。
(B)
上記実施形態では、吸入空気の冷却が不要なときに、第1通路開閉用電磁弁333a〜333dを閉めるとともに第2通路開閉用電磁弁334a〜334dを開け、吸入空気の冷却が必要なときに、第1通路開閉用電磁弁333a〜333dを開けるとともに第2通路開閉用電磁弁334a〜334dを閉めている。
上記実施形態では、吸入空気の冷却が不要なときに、第1通路開閉用電磁弁333a〜333dを閉めるとともに第2通路開閉用電磁弁334a〜334dを開け、吸入空気の冷却が必要なときに、第1通路開閉用電磁弁333a〜333dを開けるとともに第2通路開閉用電磁弁334a〜334dを閉めている。
これに代えて、吸入空気の冷却が必要なときには、第2通路開閉用電磁弁334a〜334dは開け続け、第1通路開閉用電磁弁333a〜333dを閉状態から開状態に移行させるようにしてもよい。この場合には、第2通路開閉用電磁弁334a〜334dの設置を省略することが可能である。
(C)
図8に、図7に示す吸気マニホルド33の第1分岐管33aを拡大したものを示す。この図8において点線で示すように、第1通路331aのうち吸気冷却用エバポレータ347の第1冷却部347aの下流側の部分に第1温度センサ382を設けたり、第2通路332aに第2温度センサ383を設けたりしてもよい。このようなエンジン1の燃焼室66に近い場所において、第1通路331aおよび第2通路332aを出る吸入空気の温度の実測値がわかれば、制御装置80は、燃焼室66に入る吸入空気の温度をより精密に把握することができるようになる。
(C)
図8に、図7に示す吸気マニホルド33の第1分岐管33aを拡大したものを示す。この図8において点線で示すように、第1通路331aのうち吸気冷却用エバポレータ347の第1冷却部347aの下流側の部分に第1温度センサ382を設けたり、第2通路332aに第2温度センサ383を設けたりしてもよい。このようなエンジン1の燃焼室66に近い場所において、第1通路331aおよび第2通路332aを出る吸入空気の温度の実測値がわかれば、制御装置80は、燃焼室66に入る吸入空気の温度をより精密に把握することができるようになる。
[第3実施形態]
本発明の一実施形態に係るエンジン(内燃機関)の吸気装置および制御装置を、図9に示す。
<エンジンの概略構成および動作>
エンジンは、吸気通路を介して燃焼室66内に吸入空気および燃料を吸い込み、燃焼室66において空気と燃料との混合気を燃焼させ、その燃焼によるピストンの往復運動をコンロッドを介してクランクシャフトによって回転出力に変換する。
本発明の一実施形態に係るエンジン(内燃機関)の吸気装置および制御装置を、図9に示す。
<エンジンの概略構成および動作>
エンジンは、吸気通路を介して燃焼室66内に吸入空気および燃料を吸い込み、燃焼室66において空気と燃料との混合気を燃焼させ、その燃焼によるピストンの往復運動をコンロッドを介してクランクシャフトによって回転出力に変換する。
エンジンの構成については、上記第1実施形態のエンジン1と同様であるので、その他の説明については省略する。
<吸気装置の構成>
第3実施形態のエンジンの吸気装置は、主として、吸気通路と、エアクリーナ21と、スロットルバルブ31と、吸入空気を冷やす冷却装置としての兼用エアコンと、制御装置とから構成されている。
<吸気装置の構成>
第3実施形態のエンジンの吸気装置は、主として、吸気通路と、エアクリーナ21と、スロットルバルブ31と、吸入空気を冷やす冷却装置としての兼用エアコンと、制御装置とから構成されている。
吸気通路は、燃焼室66に吸入させる吸入空気を流すための通路であり、その内部にエアクリーナ21、エアーフローメータ81、スロットルバルブ31が上流側から順に配置されている。
図9に示すように、エアクリーナ21およびエアーフローメータ81は、スロットルバルブ31よりも上流側の通路に配置されている。エアーフローメータ81は、吸入空気量を計測する。スロットルバルブ31は、燃焼室66への吸入空気量を調整するための制御バルブであり、制御装置からの指令に基づき燃焼室66に入る空気の量を調節する。
図9に示すように、エアクリーナ21およびエアーフローメータ81は、スロットルバルブ31よりも上流側の通路に配置されている。エアーフローメータ81は、吸入空気量を計測する。スロットルバルブ31は、燃焼室66への吸入空気量を調整するための制御バルブであり、制御装置からの指令に基づき燃焼室66に入る空気の量を調節する。
吸気通路のうちスロットルバルブ31の下流側に位置するスロットル下流側通路は、主として、第1コレクタ連絡通路35、第1コレクタ32、吸気マニホルド33、吸気ポート34、第2コレクタ連絡通路37,第2コレクタ36、および冷却空気送出通路38から構成されている。冷却空気送出通路38(第1送出通路38a〜第4送出通路38d)には、それぞれ電磁開閉制御弁39(第1開閉弁39a〜第4開閉弁39d)が設けられている。
吸入空気のメインの通路となるのは、上流側から順に配置される第1コレクタ連絡通路35、第1コレクタ32、吸気マニホルド33、および吸気ポート34である。吸気ポート34(第1吸気ポート34a〜第4吸気ポート34d)は、エンジンの各気筒(ここでは、4気筒)に対して設けられており、シリンダヘッドに形成されている。吸気マニホルド33は、コレクタ32から各吸気ポート34に延びる第1分岐管33a〜第4分岐管33dを有しており、各気筒の燃焼室66に吸い込まれる吸入空気の略均等な分配を行わせる。
一方、吸入空気は、電磁開閉制御弁39が開けられているときには、スロットルバルブ31の下流側近傍で第1コレクタ連絡通路35から分岐する第2コレクタ連絡通路37にも流れる。第2コレクタ連絡通路37の下流側には第2コレクタ36が配置され、第2コレクタ36からは、吸気マニホルド33の第1分岐管33a〜第4分岐管33dそれぞれに向けて、冷却空気送出通路38(第1送出通路38a〜第4送出通路38d)が延びている。
本実施形態の兼用エアコンは、第1実施形態の兼用エアコン40と同様の構成であり、吸気冷却用エバポレータ47の代わりに図9に示す吸気冷却用エバポレータ447が使用されている。吸気冷却用エバポレータ447は、第2コレクタ36の中に1つの冷却部として配置されている。この吸気冷却用エバポレータ447には、常時冷媒を流す。すなわち、ここでは、吸気冷却用電磁弁52が常に開状態とされている。したがって、吸気冷却用電磁弁52の設置は省略可能である。また、電磁開閉制御弁39を閉めると、吸気冷却用エバポレータ447が配置される第2コレクタ36において空気の流れがない状態が生じるため、制御装置80の指令に基づき流量調整が可能なものを第2エキスパンションバルブ46として採用することになる。
本実施形態の制御装置も、第1実施形態の制御装置80と同様の構成である。
また、吸入空気の冷却有無の決定フローについても、図3および図4に示す第1実施形態のフローと同様である。
<第3実施形態のエンジンの吸気装置の特徴>
このような構成の第3実施形態の吸気装置では、吸入空気の冷却が不要なとき(図3のステップS1の冷却非実施のとき)には、電磁開閉制御弁39を閉める。これにより、エンジンの燃焼室66には、吸気冷却用エバポレータ447により内部が冷却されている第2コレクタ36を通らない吸入空気が流れることになる。反対に、吸入空気の冷却が必要なとき(図3のステップS6の冷却実施のとき)には、電磁開閉制御弁39を開ける。これにより、吸気冷却用エバポレータ447により内部が冷却されている第2コレクタ36を通った冷えた空気が、冷却空気送出通路38(第1送出通路38a〜第4送出通路38d)から吸気マニホルド33の第1分岐管33a〜第4分岐管33dに加わることになり、エンジンの燃焼室66には、冷却空気送出通路38からの冷えた空気が加わって空気密度が高くなった吸入空気が吸い込まれることになる。特に、吸入空気の冷却が必要となって電磁開閉制御弁39を開けてからしばらくの間は、第2コレクタ36内において既に冷えていた空気が吸入空気に加わって吸気マニホルド33から燃焼室66に流れることになり、燃焼室66に吸い込まれる吸入空気の冷却の応答性が非常に良くなる。
また、吸入空気の冷却有無の決定フローについても、図3および図4に示す第1実施形態のフローと同様である。
<第3実施形態のエンジンの吸気装置の特徴>
このような構成の第3実施形態の吸気装置では、吸入空気の冷却が不要なとき(図3のステップS1の冷却非実施のとき)には、電磁開閉制御弁39を閉める。これにより、エンジンの燃焼室66には、吸気冷却用エバポレータ447により内部が冷却されている第2コレクタ36を通らない吸入空気が流れることになる。反対に、吸入空気の冷却が必要なとき(図3のステップS6の冷却実施のとき)には、電磁開閉制御弁39を開ける。これにより、吸気冷却用エバポレータ447により内部が冷却されている第2コレクタ36を通った冷えた空気が、冷却空気送出通路38(第1送出通路38a〜第4送出通路38d)から吸気マニホルド33の第1分岐管33a〜第4分岐管33dに加わることになり、エンジンの燃焼室66には、冷却空気送出通路38からの冷えた空気が加わって空気密度が高くなった吸入空気が吸い込まれることになる。特に、吸入空気の冷却が必要となって電磁開閉制御弁39を開けてからしばらくの間は、第2コレクタ36内において既に冷えていた空気が吸入空気に加わって吸気マニホルド33から燃焼室66に流れることになり、燃焼室66に吸い込まれる吸入空気の冷却の応答性が非常に良くなる。
このように、応答性良く吸入空気を冷却することができるため、第3実施形態のエンジンの吸気装置では、エンジンストールを効果的に防止できる。
[他の実施形態]
上記各実施形態のエンジンの吸気装置では、スロットルバルブ31の下流の吸気通路の吸入空気を冷却することで、吸入空気の冷却の応答性を高め、エンジンストールの発生を抑えているが、吸気装置における吸入空気の冷却の応答性の高さは、加速要求が強いときにおける吸気冷却においても有効である。例えば、アクセル開度が大きい、アクセルが踏み込まれているなどの条件から加速要求が強いと判断したときに、吸入空気を応答性良く冷却して、吸入空気の密度を高めて充填効率を向上させ出力アップを図ることができる。これにより、エンジンの発生トルクが増加し、高いレベルの加速性能を確保することができるようになる。
[他の実施形態]
上記各実施形態のエンジンの吸気装置では、スロットルバルブ31の下流の吸気通路の吸入空気を冷却することで、吸入空気の冷却の応答性を高め、エンジンストールの発生を抑えているが、吸気装置における吸入空気の冷却の応答性の高さは、加速要求が強いときにおける吸気冷却においても有効である。例えば、アクセル開度が大きい、アクセルが踏み込まれているなどの条件から加速要求が強いと判断したときに、吸入空気を応答性良く冷却して、吸入空気の密度を高めて充填効率を向上させ出力アップを図ることができる。これにより、エンジンの発生トルクが増加し、高いレベルの加速性能を確保することができるようになる。
本発明に係る内燃機関の吸気装置は、内燃機関が吸入する吸入空気を冷やす必要があるときに、吸入空気の冷却を応答性良く行ってエンジンストールの発生を抑えることができる装置として有用である。
1 エンジン
20 吸気通路
23 スロットル下流側通路(調整弁の下流の吸気通路)
31 スロットルバルブ(調整弁)
32 コレクタ
33 吸気マニホルド
33a〜33d 第1分岐管〜第4分岐管
34 吸気ポート
34a〜34d 第1吸気ポート〜第4吸気ポート
36 第2コレクタ
38 冷却空気送出通路
39 電磁開閉制御弁(制御弁)
40 兼用エアコン(冷却装置)
46 第2エキスパンションバルブ(冷却装置)
47 吸気冷却用エバポレータ(冷却装置)
47a〜47d 第1冷却部〜第4冷却部
66 燃焼室
80 制御装置
82 吸気温度センサ
147,247,347,447 吸気冷却用エバポレータ(冷却装置)
331a〜331d 第1通路
332a〜332d 第2通路
333a〜333d 第1通路開閉用電磁弁(制御弁)
20 吸気通路
23 スロットル下流側通路(調整弁の下流の吸気通路)
31 スロットルバルブ(調整弁)
32 コレクタ
33 吸気マニホルド
33a〜33d 第1分岐管〜第4分岐管
34 吸気ポート
34a〜34d 第1吸気ポート〜第4吸気ポート
36 第2コレクタ
38 冷却空気送出通路
39 電磁開閉制御弁(制御弁)
40 兼用エアコン(冷却装置)
46 第2エキスパンションバルブ(冷却装置)
47 吸気冷却用エバポレータ(冷却装置)
47a〜47d 第1冷却部〜第4冷却部
66 燃焼室
80 制御装置
82 吸気温度センサ
147,247,347,447 吸気冷却用エバポレータ(冷却装置)
331a〜331d 第1通路
332a〜332d 第2通路
333a〜333d 第1通路開閉用電磁弁(制御弁)
Claims (13)
- 内燃機関の吸気通路に設けられ、吸入空気量を調整する調整弁と、
前記調整弁の下流の吸気通路内の吸入空気を冷却する冷却装置と、
を備える内燃機関の吸気装置。 - 前記冷却装置は、前記調整弁の下流の吸気通路の内部に配置された冷却部を有している、
請求項1に記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記冷却装置は、前記調整弁の下流の吸気通路を冷却する、
請求項1に記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記冷却装置は、冷却した空気を、前記調整弁の下流の吸気通路内に導入する、
請求項1に記載の内燃機関の吸気装置。 - 内燃機関は複数の気筒を有するものであり、
前記調整弁の下流の吸気通路は、コレクタと、前記コレクタの下流側に位置し各気筒に吸入空気を分岐させる吸気マニホルドと、前記吸気マニホルドの下流側に位置し前記吸気マニホルドと各気筒とを結ぶ吸気ポートとを含み、
前記冷却装置は、前記吸気マニホルド、前記吸気ポートおよび前記コレクタの少なくともいずれか1つを冷却する、
請求項1から4のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記吸気マニホルドは、気筒毎に設けられるブランチ通路を有しており、
前記冷却装置は、前記複数のブランチ通路のうち少なくとも1つの前記ブランチ通路を流れている吸入空気を冷却する、
請求項5に記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記冷却装置は、それぞれの前記ブランチ通路を流れている吸入空気を冷却する複数の冷却部を有している、
請求項6に記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記調整弁の下流の吸気通路は、並列配置される第1通路および第2通路を含み、
前記冷却装置は、前記第1通路を流れる吸入空気を冷却し、
前記第1通路の吸入空気の流れを制御する制御弁をさらに備える、
請求項1から7のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記冷却装置によって吸入空気を冷却するか否かの判断を内燃機関の運転条件に応じて行う制御装置をさらに備えた、
請求項1から8のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記制御装置は、吸入空気を冷却するか否かの判断を、内燃機関の回転数に応じて行う、
請求項9に記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記制御装置は、内燃機関の回転数が所定値よりも小さいときに、吸入空気を冷却する、
請求項10に記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記制御装置は、吸入空気を冷却するか否かの判断を、内燃機関に補機の負荷が作用しているか否かに応じて行う、
請求項9から11のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記制御装置は、吸入空気を冷却するか否かの判断を、吸入空気の温度に応じて行う、
請求項9から12のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
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