JP2008064012A - 車両用エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸気ダクト内の温度に応じてエンジンの吸入空気の温度と燃料の温度を制御でき、所望のエンジン出力性能と燃費性能を発揮できる車両用エンジンの吸気装置の提供。
【解決手段】 内部にエンジン１の吸気ダクト１７が収容され、車両走行風を導入可能なドア手段（ドア１９）を有する吸気ボックス１６と、吸気ボックス１６内にエンジン１の排気の熱により高温となった暖気を導入可能な暖気管１４と、吸気ダクト１７内の温度を検出する温度センサと、前記温度センサで検出された吸気ダクト１７内の温度に応じてドア手段（ドア１９）による車両走行風の導入量と暖気管１４による暖気の導入量を制御可能な制御手段（制御部２）を備えることとした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用エンジンの吸気装置に関する。

従来、エンジンの吸気ダクト内の温度上昇、換言するとエンジンの吸入空気の温度上昇を防止し、エンジン出力の低下を抑制する技術が公知になっている（特許文献１参照）。
特開２０００−２５７５２０号公報

しかしながら、従来の発明ではエンジンの吸気ダクト内の温度上昇を防止することができるものの、エンジンの吸気ダクト内の温度を上昇または低下させて制御することができないという問題点があった。

また、エンジン出力性能や燃費性能をさらに向上させるためには、エンジンの吸気ダクト内の温度に加えて、燃料の温度も制御することが好ましい。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、吸気ダクト内の温度に応じてエンジンの吸入空気の温度と、さらには燃料の温度を制御でき、所望のエンジン出力性能と燃費性能を発揮できる車両用エンジンの吸気装置を提供することである。

本発明の請求項１記載の発明では、内部にエンジンの吸気ダクトが収容され、車両走行風を導入可能なドア手段を有する吸気ボックスと、前記吸気ボックス内にエンジンの排気の熱により高温となった暖気を導入可能な暖気管と、前記吸気ダクト内の温度を検出する温度センサと、前記温度センサで検出された吸気ダクト内の温度に応じてドア手段による車両走行風の導入量と暖気管による暖気の導入量を制御可能な制御手段を備えることを特徴とする。

本発明の請求項１記載の発明にあっては、内部にエンジンの吸気ダクトが収容され、車両走行風を導入可能なドア手段を有する吸気ボックスと、前記吸気ボックス内にエンジンの排気の熱により高温となった暖気を導入可能な暖気管と、前記吸気ダクト内の温度を検出する温度センサと、前記温度センサで検出された吸気ダクト内の温度に応じてドア手段による車両走行風の導入量と暖気管による暖気の導入量を制御可能な制御手段を備えるため、吸気ダクト内の温度に応じてエンジンの吸入空気の温度を制御でき、所望のエンジン出力性能と燃費性能を発揮できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１の車両用エンジンの吸気装置を示すシステム構成図、図２、３は本実施例１の車両用エンジンの吸気装置の作用を説明する図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１に示すように、本実施例１では、エンジン１と、制御部２（請求項の制御手段に相当）と、排気装置３と、吸気装置４と、燃料装置５が備えられている。

エンジン１には、ＰＨＡＳＥセンサ６、ＰＯＳセンサ７、水温センサ８等が備えられている。
ＰＨＡＳＥセンサ６は、クランク角を検出し、ＰＯＳセンサ７は気筒を判別し、これら両者の信号から制御部２が各インジェクタの噴射タイミング等を制御するようになっている。
水温センサ８は、エンジン１内の水温を検出し、この信号から制御部２が燃料流量、フューエルカット領域の補正等を制御するようになっている。

また、排気装置３として、エンジン１のエキゾーストマニホールド９の下流側には触媒コンバータ１０やマフラ１１等が接続されている。
触媒コンバータ１０の直下の排気管１２には、その一部を囲繞するように暖気部材１３が設けられると共に、この暖気部材１３の外周一部には複数の小孔１３ａが形成され、各小孔３ａから排気管１２との間に形成された内部空間１３ｂに外気を導入可能となっている。
また、暖気部材１３には、暖気管１４の一端部が上記内部空間１３ｂに連通接続される一方、他端部は制御バルブ１５を介して後述する吸気ボックス１６内の吸気ダクト１７に連通接続されている。

また、吸気装置４として、エンジン１のインテークマニホールド１８の上流側には吸気ボックス１６に収容された吸気ダクト１７が接続されている。

吸気ボックス１６の車両前方側には、車両走行風を内部に導入可能なドア１９（請求項のドア手段に相当）が設けられる一方、車両後方側は開口部２０が設けられている。
なお、ドア１９の開閉構造は、図外のモータ等の駆動による一般的なフラップ構造やシャッター構造等の適宜の構造が採用される。

吸気ダクト１７は、吸気ボックス１６のドア１９に臨んだ状態で吸気口２１が配置される他、この吸気口２１の後方にエアクリーナ２２、スロットルセンサ２３、エアフローメータ２４が収容されている。
エアクリーナ２２は、吸気口２１から取り込まれた空気中に浮遊するゴミを除去したり、吸気音を消すためのものであり、一般的な乾式または湿式のタイプのものが採用される。
スロットルセンサ２３は、電子制御スロットルのスロットルバルブ開度から車両の加速状態を検出し、この信号から制御部２が燃料噴出量の補正等を制御するようになっている。
エアフローメータ２４は、吸入空気量を検出し、この信号から制御部２がエンジン負荷に合った基本噴射量等を制御するようになっている。また、本実施例１のエアフローメータ２４は吸気ダクト１７内の温度を検出する温度センサを内蔵している。温度センサは別途設けても良い。

燃料装置５は、フューエルタンク２５と、このフューエルタンク２５内に収容されるフューエルポンプ２６で構成されている。
フューエルポンプ２６には燃料配管２７の一端部が連通接続される一方、他端部は後述する吸気ボックス１６内の吸気ダクト１７を介してフューエルインジェクタ２８に接続されている。

そして、本実施例１では、前述した暖気管１４の他端部が吸気ボックス１６を貫通して吸気ダクト１７の吸気口２１付近に連通接続される他、燃料配管２７の一部に、吸気ボックス１６を貫通して吸気ダクト１７内のエアクリーナ２２の後方付近で蛇行した熱交換部２７ａが設けられている。

なお、暖気管１４を吸気ボックス１６と吸気ダクト１７との間に連通接続しても良い。同様に、熱交換部２７ａを吸気ボックス１６と吸気ダクト１７との間に設けても良い。

その他、制御部２にはアクセル２９の開度が検出されるアクセルセンサ信号が入力される他、図示を省略するがドア１９の開閉制御信号、制御バルブ１５の開閉制御信号、キーＳＷ（ＩＧＮ）信号、空燃費制御信号、バッテリ電圧信号、車速信号、エンジン・ＡＴ総合制御入力信号等が適宜入出力されるようになっている。

次に、作用を説明する。
このように構成された車両用エンジンの吸気装置では、制御部２が吸気ダクト１７内の温度を、エンジン１の吸入空気として最適な所定温度（３０℃前後）に保つように、ドア１９及び制御バルブ１５の開閉量の調整をそれぞれ行うようになっている。

例えば、夏場等に吸気ダクト１７内の温度が高温となった場合には、図２に示すように、制御部２がドア１９を全開にして車両走行風（破線矢印で図示）を吸気ボックス１６内に導入する一方、制御バルブ１５を全閉とする。

この際、吸気ボックス１６のドア１９から開口部２０へ通過する車両走行風により吸気ダクト１７が外側から冷却され、これによって、エンジンルーム内の熱気による悪影響を受けることなく、吸気ダクト１７内で上記所定温度となった吸入空気をエンジン１へ供給できる。

また、外気と略同じ温度まで上昇した燃料配管２７の燃料を、吸気ダクト１７内の熱交換部２７ａで蛇行させるにより、車両走行風で冷却してエンジン１へ供給できる。

従って、エンジン１の出力低下を防止できると同時に燃費性能を向上できる。

一方、冬場等に吸気ダクト１７内の温度が低温となった場合には、図３に示すように、制御部２が制御バルブ１５を全開として暖気管１４の暖気を吸気ボックス１６内に導入して、吸気ボックス１６内を暖める一方、ドア１９を全閉とする。

この際、吸気ボックス１６の開口部２０から流入したエンジン１ルーム内の熱気（破線矢印で図示）により吸気ダクト１７が外側からさらに暖められ、これによって、吸気ダクト１７内で上記所定温度となった吸入空気をエンジン１へ供給できる。

また、外気と略同じ温度まで低下した燃料配管２７の燃料を、吸気ダクト１７内の熱交換部２７ａで蛇行させるにより、暖気で暖めてエンジン１へ供給できる。

従って、エンジン１の出力低下を防止できると同時に燃費性能を向上できる。

なお、上述ではドア１９または制御バルブ１５が全閉または全開の場合について説明したが、制御部２は上記所定温度を保つようにフィードバック制御しながらドア１９及び制御バルブ１５の開閉量の調整を細かく行う。
また、エンジン１の吸気温度は常に所定温度（３０℃前後）に保つことが好適であるが、高温と低温の場合にそれぞれ温度の閾値を設定してその都度制御するようにしても当然効果は得られる。

従って、本実施例１の車両用エンジンの吸気装置では、夏場等の高温条件下においてエンジン１の吸気温度と燃料の温度が過度に上昇するのを防止できる一方、冬場等の低温条件下においてエンジン１の吸気温度と燃料の温度が過度に低下するのを防止でき、エンジン１出力の向上と燃費性能を向上できる。

また、燃料配管２７の燃料がリターンパイプによりエンジン１側からフューエルタンク２５に戻される場合には燃料が特に高温化するため、本発明を採用すると好適となる。

また、一般的な車両と本発明を採用した車両の燃費を比較する台上試験を行った結果、本発明を採用した車両は、一般的な車両に比べて燃費性能を３％〜５％向上できることが証明された。
なお、この実験に際しては、一例として外気温３５℃、１２０ｋｍ／ｈの走行を夏場の車両状態として想定し、外気温−２０℃、４０ｋｍ／ｈの走行を冬場の車両状態として想定して行った。

次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１の車両用エンジンの吸気装置にあっては、内部にエンジン１の吸気ダクト１７が収容され、車両走行風を導入可能なドア手段（ドア１９）を有する吸気ボックス１６と、吸気ボックス１６内にエンジン１の排気の熱により高温となった暖気を導入可能な暖気管１４と、吸気ダクト１７内の温度を検出する温度センサと、温度センサで検出された吸気ダクト１７内の温度に応じてドア手段（ドア１９）による車両走行風の導入量と暖気管１４による暖気の導入量を制御可能な制御手段（制御部２）を備えるため、吸気ダクト１７内の温度に応じてエンジン１の吸入空気の温度を制御でき、所望のエンジン出力性能と燃費性能を発揮できる。

さらに、吸気ボックス１６内にエンジン１の燃料配管２７の一部を配設したため、燃料の温度を制御でき、所望のエンジン出力性能と燃費性能を発揮できる。

また、制御手段（制御部２）は吸気ダクト１７内の温度を所定温度に保つように、ドア手段（ドア１９）による車両走行風の導入量と暖気管１４による暖気の導入量を制御するため、安定した温度の吸入空気及び燃料をエンジン１に供給でき、好適となる。

以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、本実施例で説明した各部材の配置、構造、形状、材質等は適宜設定できる。

また、暖気管１４の途中に暖気を吸気ダクト１７へ送出するためのファンを設けることは当然考えられる。

図１は本発明の実施例１の車両用エンジンの吸気装置を示すシステム構成図である。 本実施例１の車両用エンジンの吸気装置の作用を説明する図である。 本実施例１の車両用エンジンの吸気装置の作用を説明する図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 制御部
３ 排気装置
４ 吸気装置
５ 燃料装置
６ ＰＨＡＳＥセンサ
７ ＰＯＳセンサ
８ 水温センサ
９ エキゾーストマニホールド
１０ 触媒コンバータ
１１ マフラ
１２ 排気管
１３ 暖気部材
１３ａ 小孔
１３ｂ 内部空間
１４ 暖気管
１５ 制御バルブ
１６ 吸気ボックス
１７ 吸気ダクト
１８ インテークマニホールド
１９ ドア
２０ 開口部
２１ 吸気口
２２ エアクリーナ
２３ スロットルセンサ
２４ エアフローメータ
２５ フューエルタンク
２６ フューエルポンプ
２７ 燃料配管
２７ａ 熱交換部
２８ フューエルインジェクタ
２９ アクセル

Claims (2)

1. 内部にエンジンの吸気ダクトが収容され、車両走行風を導入可能なドア手段を有する吸気ボックスと、
   前記吸気ボックス内にエンジンの排気の熱により高温となった暖気を導入可能な暖気管と、
   前記吸気ダクト内の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサで検出された吸気ダクト内の温度に応じてドア手段による車両走行風の導入量と暖気管による暖気の導入量を制御可能な制御手段を備えることを特徴とする車両用エンジンの吸気装置。
2. 請求項１記載の車両用エンジンの吸気装置において、
   前記吸気ボックス内にエンジンの燃料配管の一部を配設したことを特徴とする車両用エンジンの吸気装置。

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