JP2008208841A - 吸気温度制御システム - Google Patents

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Abstract

【課題】大気の温度、圧力、湿度が種々変化した場合にも、吸気の温度を適正な値に維持して、有害排出物質を減少させ、エンジンの損傷の可能性を防止すること。
【解決手段】車両が、様々な周囲条件及び様々な作動パラメータのもとで作動する。周囲条件及びエンジンの作動パラメータを補償するために、供与側吸気温度が制御される。大気流制限システムが使用され、空気対空気構成アフタクーラを介して受容側大気空気流を変化させる。複数のルーバを閉位置と開位置との間で作動的に移動する。コントローラが、複数のセンサからのそれぞれの信号を解釈し、複数のルーバの位置を定める。
【選択図】図1

Description

本発明は、一般的に、エンジンに関し、特に、排気ガス再循環システムをもつエンジン吸気冷却システムに関する。
ターボ過給エンジンの使用は、慣用技術である。ターボ過給機は、燃焼用空気の量を増加させ、熱価すなわち吸気温度を増加させる。増加した吸気温度を補償するため、アフタクーラを使用して、圧縮された吸気温度を減少させる。多くの冷却系統は、ウォータージャケット式アフタクーラを含む。ウォータージャケット式アフタクーラでは、エンジンからの冷却液をアフタクーラ通して循環させ、吸気を冷却する。エンジン冷却液を使用することにより、吸気を冷却できる温度には限界がある。最近になって、アフタクーラの冷却媒体は、大気を使用するように変わっており、空気対空気構成アフタクーラがウォータージャケット式アフタクーラに取ってかわった。エンジンからの有害物質排出がより厳しくなるので、排気ガス再循環システムを使用して、そうしたエンジンからの排出物質を減少させる。経験からわかってきたことは、いくつかの用途において、かつ、いくつかの作動条件のもとで、特に、高濃度の硫黄を含む燃料が使用される時には、吸気が冷却されるので、空気から水が凝縮し、かつ、再循環された排気ガスが加わって、硫酸を生成するということである。吸気が循環されれば硫酸によって、エンジンの効率と寿命は減少する。大気が、供与側吸気及び冷却材すなわち受容側流体として使用されるので、大気の温度と湿度は、地理的な場所及び季節によって変化する。かくして、吸気の温度と湿度は、それに応じて変化する。これらの変動する条件のもとで、硫酸を生み出す水の生成は、燃焼、燃焼の変動特性、及びエンジン作動に悪影響をもたらす。ある一定条件のもとでは、エンジンからの排出物質が増加することがあり、エンジンの構造が腐食のために損傷することがある。また、吸気が冷却され過ぎると、過度の動力を発生させることになり、エンジンに構造的損傷をもたらすことになる。かくして、吸気の温度を制御するシステムが必要とされている。
本発明は、上述した1つまたはそれ以上の問題を克服することに向けられる。
本発明の一つの態様では、吸気流の温度を制御するシステムを使用してエンジン内の燃焼を維持することが開示されている。本システムでは、排気ガスの一部を吸気流に循環させる。空気対空気構成アフタクーラは、供与側流体である吸気流を有している。大気流は、吸気流を冷却し、かつ、アフタクーラを通過する受容側流体として作用する。複数のセンサが、大気流と吸気流内に作動的に位置決めされる。コントローラは、複数のセンサに接続され作動する。大気流制限システムの一つは制限装置を有し、吸気流制限システムは、制限装置を有する。また、コントローラは、制限装置の位置を開位置と閉位置との間に定める。
図1に、吸気流10の温度制御システム8を有する車両6を示す。この用途では、車両6はハイウエイトラクタである。しかし、代替的に、車両6は、オフロードトラック、スクレーバ、ホイールローダ、又は、履帯式機械などのいかなる種類の作業機械であってもよい。車両6は、互いに反対の側に後部12と前部14を有する。フレーム16が、後部12と前部14との間を延びる。エンジン18が、フレーム16に取り付けられ、車両6の前部14付近に設置されている。
この用途では、エンジン18は、水冷式で圧縮点火エンジンであるが、しかし、他の型のエンジン18を、本発明の要旨を変えることなく使用することができる。例えば、エンジンは、空冷式でも、2サイクル又は4サイクル構成でも、火花点火エンジンでもよい。車両6は、フレーム16の前部14に取り付けられたフード19を有する。フード19は、予め定められた形状を有する。エンジン18は、後部20を有し、そこから動力が図示されていない動力伝達系に伝達される。また、エンジン18は、前部22を有し、該前部の一部である従来構造の動力伝達系24を有する。動力伝達系24は、それに取り付けられた複数の従動プーリ26を有する。複数のベルト28は、複数の従動プーリ26のそれぞれ一つと機能的に結合し、交流発電機、一つ又は複数のファン、及び、一つ又は複数のポンプなどの複数の付属品30を駆動する。エンジン18は、図示されていない複数のシリンダ、及び、該複数のシリンダと連通し、吸気8がその中を通過する吸気マニホルド32を有する。エンジン18は、該複数のシリンダと連通し排気ガス35が中を流れる排気システム34を有する。ターボ過給機36がエンジン18に連結され、圧縮機部分37介して吸気マニホルド32と、タービン部分38介して排気システム34と通常の方法で連通している。排気ガス35の一部は、排気ガス再循環のために該吸気に再循環される。
さらに、図1、図3及び図4に示すように、ラジエータ40が、通常の方法で前部14付近においてフレーム16に取り付けられ、フード19の下部に配置されている。ラジエータ40は、互いに反対の側に配置された吸気側46及び排気側48を有するコア44が配置されたフレーム42を備える。複数の付属品30のうちの1つであるファン30は、ラジエータ40とエンジン18の前部22との間に介在される。この用途では、ファン30は、吸引式の構成であり、矢印50で示される受容側大気流を作り出す。ファン30は、コア44を介して受容側大気を吸気側46から引き込み、排気側48に排出する。
アフタクーラ52が、ラジエータ40の上方に配置される。変型例として、アフタクーラ52を吸気側46近傍で、ラジエータ40を通った大気流50の上流側に配置することができる。別の変形例として、アフタクーラ52を排気側48近傍で、ラジエータ40を通った大気流50の下流側に配置することができる。更に別の変形例として、アフタクーラ52を、ラジエータ40の下に配置することができる。又、更に別の変形例として、アフタクーラ52をラジエータ40から遠く離して配置し、図示していない電動機又は油圧機で駆動されるファン30自体を備えることもできよう。この用途では、アフタクーラ52は、大気すなわち受容側吸気側56と、排気側58をもつコア54を有している。図2に示す形状において、アフタクーラ52は、クロスフロー型アフタクーラの構成であり、コア54が配置されたフレーム60を有する。コア54は、吸気端部すなわち吸気側端部64を有し、該吸気側端部を通って吸気すなわち供与側吸気流10が流入する。コア54の排気端部すなわち排気側端部68が、吸気側端部64の反対側に位置決めされる。ターボ過給機36とエンジン18のダクトシステム70により、供与側吸気10は、作動的に吸気側端部64に流入し、コア54を通過し、排気側端部68から流出し、ダクトシステム70の別の部分を通って吸気マニホルド32に通る。再循環される排気ガス35の一部は、吸気マニホルド32前方のダクトシステム70内で吸気10と混合されるが、それは吸気10がアフタクーラ52を通過した後である。
大気流制限システム72が、アフタクーラ52の大気すなわち受容側空気の吸気側64に取り付けられる。この用途において、大気流制限システム72は、図3に示す閉位置76と図4に示す開位置78との間を移動可能な複数のルーバ74を使用する。変形例として、本発明の本質を変えることなくフラッパ又はギロチン装置を使用することができる。制限システム72は、ほぼ矩形の形状のボックス部材96を形成するように取り付けられた一対の水平部材92及び一対の垂直部材94をもつフレーム90を有する。一対の垂直部材94の各々には、複数のボア98が形成されている。この用途では、複数のボア98の各々は、所定の直径および所定の間隔を有する。制限システム72は、ボックス部材96内に配置された複数のルーバ74を有する。複数のルーバ74のそれぞれは、垂直部材94の複数のボア98のそれぞれの内部に配置された端部分102を有する。複数のルーバ74のそれぞれが閉位置76と開位置78との間を可変に無段階に移動するように、端部102の各々は、複数のボア98のそれぞれの内部で回転可能に構成されている。制限システム72は、フード19の下部に配置される。
リンク機構110は、複数のルーバ74に連結され、制御システム120が、複数のルーバ74の位置を、閉位置76と開位置78との間で作動するように制御する。
制御システム120は、この用途では、エンジン18の構造の一部であるコントローラすなわちコンピュータ122を有する。しかしながら、変形例として、コントローラ122は、本発明の要旨を変えることなく、別のユニットとすることができる。シリンダ126のようなアクチュエータ124は、空気圧式又は油圧式で作動させることができ、更にコントローラ122及びリンク機構110とは作動的に連通する。又は、他の例として、電磁石を使用することができる。供給ラインすなわち電線128は、コントローラ122と接続しており、大きさが変動する信号が、シリンダ126の位置を変化させる制御弁129に伝えられる。複数のセンサ130が、エンジン18の所定位置に取り付けられる。例えば、このような所定位置のいくつかは、吸気マニホルド32及び排気システム34内にある。複数のセンサ130の別の部分は、アフタクーラ52の流入前の受容側大気流50内、つまり、アフタクーラ52の上流側に配置される。また、複数のセンサ130の他の部分は、吸気側端部64の流入前の供与側吸気流10内、つまり、アフタクーラ52の上流側、及び、排気側端部68の流出後の供与側吸気流10内、つまり、アフタクーラ52の下流側に、配置されている。複数のセンサ130の一部は、大気温度、大気圧、湿度を監視することができる。複数の電線すなわち伝達部材132は、複数のセンサ130とコントローラ122の間に介在され、複数のセンサ130のそれぞれとコントローラ122との間を介して、信号、又はパルス、あるいは圧力又は流量が、伝えられる。
図2及び図5に、変形例として、前述のアフタクーラ52及び冷却制御システム120と同じ構成部品を有する、別のアフタクーラ52’及び冷却制御システム120’を示す。このアフタクーラ52’においては、同じ構成部品を、プライム符号(’)の付いた番号で示す。アフタクーラ52’は、ラジエータ40’の吸入側46’の前方に位置決めされる。受容側大気50’は、ラジエータ40’を通る前にアフタクーラ52’を通過する。変形例として、アフタクーラ52’を、ラジエータ40’を通る大気流50’の下流側で、排気側48’近傍に配置することができる。さらに別の変形例として、アフタクーラ52’を、ラジエータ40’の上部又は下部に配置することができる。更に、別の変形例として、アフタクーラ52’をラジエータ40’から遠く離して配置することができ、かつ、アフタクーラを通して受容側大気流50’を循環するために、図示していない補助ファンを使用することができる。この用途では、アフタクーラ52’は、大気又は受容側の吸気側56’及び排気側58’を備えたコア54’を有する。コア54’内には、複数の受容側空気通路140及び複数の供与側空気通路142が配置される。複数の供与側空気通路142は、所定背圧を形成する所定断面積を有する。矢印10’で示される供与側吸気流は、ターボ過給機36’を出て、複数の供与側空気通路142に連通しているが、その構造は以下の説明で明らかとなるであろう。
アフタクーラ52’は、クロスフロー型アフタクーラ構成であり、コア54’の複数の供与側空気通路142の吸気端部すなわち吸気側端部152に取り付けられた吸気マニホルドすなわち第1マニホルド150を有する。吸気マニホルド150は、底辺部分156と頂点部分158とを持つほぼ三角形状の混合空洞部154を有する。吸気マニホルド150と実質的に正反対の関係にある排気マニホルドすなわち第2マニホルド160が、コア54’の複数の供与側空気通路142の排気端部すなわち排気側端部162に取り付けられる。排気マニホルド160は、底辺部分166と頂点部分168とを持つほぼ三角形状の混合空洞部164を有する。ダクトシステム70’が、吸気ダクト180をもち、該ダクトは、ターボ過給機36’に作動的に取り付けられた吸気側端部分182を有する。吸気ダクト180の排気側端部分184が、底辺部分156近傍で吸気マニホルド150に合体するように取り付けられる。排気ダクト186は、底辺部分166近傍で排気マニホルド160に合体するように取り付けられた吸気側端部分188を有する。該ダクト186の排気側端部分190は、エンジン18’の吸気マニホルド32’に作動的に取り付けられ、吸気流10’に循環される排気ガス35’は、吸気マニホルド32’近傍で該ダクト186内に導入される。吸気マニホルド150は、底辺部分156近傍に取り付けられたバイパス部材196を有する。吸気マニホルド150のバイパス部材196は、複数の供与側空気通路142の所定断面積の約40〜70パーセントを占める所定断面積を有する。排気マニホルド160は、底辺部分166近傍に取り付けられたバイパス部材198を有する。排気マニホルド160のバイパス部材198は、複数の供与側空気通路142の所定断面積の約40〜70パーセントを占める所定断面積を有する。連結部材200は、吸気マニホルド150のバイパス部材196と排気マニホルド160のバイパス部材198との間に介在される。連結部材200は、複数の供与側空気通路142の所定断面積の約40から70パーセントを占める所定断面積を有する。
連結部材200内に配置されているのが、供与側吸気制限装置202である。この用途では、供与側吸気制限装置202は、閉位置206と仮想線で示す開位置208との間を移動可能なフラッパ弁204である。弁204は、閉位置206と開位置208との間を無段階に可変である。変形例として、供与側吸気制限装置202は、ボール弁又はギロチン構造のような、他の構成とすることも可能である。吸気マニホルド150のバイパス部材196、連結部材200、弁204、排気マニホルド160のバイパス部材198が、供与側吸気流制限システム210を構成する。この用途では、吸気マニホルド150のバイパス部材196、排気マニホルド160のバイパス部材198、連結部材200及び弁204が、フード19’の所定形状内に位置決めされる。アフタクーラ52’は、通常の方法で、ラジエータ40’のフレーム42’に取り付けられる。
制御システム120’は、弁204の位置を、閉位置206と開位置208との間で作動するように制御する。
制御システム120’は、この用途では、エンジン18’構造の一部であるコントローラすなわちコンピュータ122’を有する。しかし、変形例として、コントローラ122’は、本発明の要旨を変えることなく、別のユニットとすることができる。アクチュエータ124’は、コントローラ122’及び弁204と作動的に連通する。アクチュエータ124’は、空気圧式又は油圧式に作動させることができるシリンダ126’のように、コントローラ122’と作動的に連通する。例えば、電磁石212は、コントローラ122’と連通している供給ラインすなわち電線128’を有し、大きさが変動する信号が、電線128’を介して電磁石126’に伝えられる。電磁石126’は、弁204を、閉位置206と開位置208との間で作動的に駆動する。複数のセンサ130’は、所定位置でエンジン18’に取り付けられる。例えば、このような所定位置のいくつかは、吸気マニホルド32’及び排気システム34’内にある。複数のセンサ130’の別の部分は、受容側大気流50’内、つまり、アフタクーラ52’の上流側、及び、吸気側端部152に流入する前の供与側吸気流10’内、つまり、アフタクーラ52’の下流側、更には、排気側端部162を流出した後の供与側吸気流10’内、つまり、アフタクーラ52’の下流側に位置決めされている。複数の電線すなわち伝達部材132’は、複数のセンサ130’とコントローラ122’との間に介在され、信号が、複数のセンサ130’のそれぞれの一つとコントローラ122’との間を介して伝えられる。
作動時に、車両6は、例えば、常時32.2℃(90°F)又はそれ以上の高温環境で作動する。このような条件のもとで、エンジン18、18’の最大出力を与えるために、供与側吸気10、10’を最大限又はその付近まで冷却する必要がある。したがって、複数のセンサ130、130’は、エンジン18、18’の作動条件を監視し、それぞれの信号をコントローラ122、122’に伝える。コントローラ122、122’は、一定の組の変数に応じて、信号を格納し、計算し、積分する。又、高温環境の作動条件のもとで、アクチュエータ124、124’は、複数のルーバ74を開位置78に維持したり、又は、フラッパ弁204を閉位置206に維持したりする。かくして、複数のルーバ74を開位置78に維持することで、受容側大気50の最大の流れが、アフタクーラ52のコア54を通過し、供与側吸気10は最大限又はその近辺まで冷却される。又、フラッパ弁204を閉位置206に維持することで、供与側吸気10’の最大の流量が、アフタクーラ52’を通過し、供与側吸気10’は最大限又はその近辺まで冷却される。
別の例において、車両6は、例えば常時10℃(50°F)又はそれ以下の低温環境で作動する。このような条件のもとで、エンジン18、18’への構造上の損傷を防ぎ、エンジン18、18’の作動を効率的に行い、過度の有害物質排出を防ぐために、供与側吸気10、10’が冷却されるのを防ぐ必要がある。かくして、複数のセンサ130、130’は、エンジン18、18’の作動条件を監視し、それぞれの信号をコントローラ122、122’に伝える。コントローラ122、122’は、一定の組の変数に応じて、信号を格納し、計算し、積分する。又、低温環境の作動条件のもとでは、複数のルーバ74を閉位置76に維持したり、又は、フラッパ204を開位置208に維持したりする。かくして、複数のルーバ74を閉位置76に維持することで、アフタクーラ52のコア54を通過する受容側大気50の流量が最小となり、供与側吸気10が冷却されるのを防ぐ。又、フラッパ弁204を開位置208に維持することで、アフタクーラ52’のコア54’を通過する受容側大気50’の流れが最小限となり、かつ、供与側吸気10’が、最も抵抗の小さい経路を通ることができ、同等に、アフタクーラ52’を通過するのを防ぐ。
車両6が、例えば、常時10℃〜21.1℃(50°F〜70°F)のような高温でもなく低温でもない環境で作動する場合には、制限システム72は、複数のルーバ74が閉位置76と開位置78との間になるように、又は、制限システム210は、フラッパ弁204が閉位置206と開位置208と間になるように作動させなければならない。このような条件のもとでは、エンジン18、18’の最大出力を提供し、エンジン18、18’からの有害排出物質を制御し、エンジンを効率的に作動させるために、供与側吸気10、10’を、最大値にも最小値にも達しないように冷却する必要がある。したがって、複数のセンサ130、130’は、エンジン18、18’の作動条件を監視し、それぞれの信号をコントローラ122、122’に伝える。コントローラ122、122’は、一定の組の変数に応じて、信号を格納し、計算し、積分する。又、高温でも低温でもない環境の作動条件のもとで、複数のルーバ74を閉位置76と開位置78との中間の位置に維持したり、又は、フラッパ弁204を閉位置206と開位置208の中間の位置に維持したりする。温度環境が変化すると、複数のルーバ74の位置もまた、それに応じて閉位置76と開位置78との間で変化し、又、フラッパ弁204の位置もまた、それに応じて閉位置206と開位置208の間で変化することになる。かくして、受容側大気50、50’の適切な流量が、アフタクーラ52、52’のコア54、54’の中を通過し、すべての周囲環境条件のもとで、供与側吸気10、10’はエンジン18、18‘を効率的に作動させるように適当な温度に冷却される。
かくして、大気流制限システム72及び吸気流制限システム210を有する吸気10、10’の温度制御システム8を用いて、供与側吸気10、10’の温度、圧力、湿度を監視し、所定温度に制御することができる。受容側大気50、50’の周囲温度は高温と低温の間で変化するので、大気流制限システム72、特に複数のルーバ74は、受容側大気50の流量を制御し、又、フラッパ弁204は、アフタクーラ52’を通過する供与側吸気10’の流量を制御する。したがって、供与側吸気10、10’を冷却する必要がある場合には、受容側大気50の流量は増加され、又は、アフタクーラ52’を通過する供与側吸気10’の流量が増加される。又、同様に、供与側吸気10、10’をより暖める必要がある場合には、受容側大気50の流量は減少され、又は、アフタクーラ52’を通過する供与側吸気10’の量は減少される。かくして、環境条件が必然的にきまると、吸気内の水の生成及び硫酸の更なる生成を防止するように、それらの条件は監視され、そのための補正がなされる。
本発明の他の態様、目的、及び利点は、図面、詳細な説明、そして添付の請求項を検討することによって得ることができる。
本発明を具体化する空気対空気構成アフタクーラを有する車両の側面図である。 本発明を具体化する空気対空気構成アフタクーラを有する車両の側面図である。 本発明を具体化する図1の、閉位置にある複数のルーバを示す空気対空気構成アフタクーラの拡大正面斜視図である。 本発明を具体化する図1の、開位置にある複数のルーバを示す空気対空気構成アフタクーラの拡大正面斜視図である。 本発明を具体化する図2の、空気対空気構成アフタクーラの拡大正面斜視図である。
符号の説明
6 車両
10 吸気流
32 吸気マニホルド
34 排気システム
35 排気ガス
50 受容側大気
52 アフタークーラ
72 大気流制限システム
74 ルーバ
76、206 閉位置
78 208 開位置
122 コントローラ
130 センサ
140 受容側空気通路
142 供与側空気通路
160 排気マニホルド
164 混合空洞部
202 供与側吸気流制限装置
204 フラッパ弁
210 供与側吸気流制限システム

Claims (20)

  1. エンジン内の燃焼を支援するために用いる吸気流温度制御システムであって、
    前記吸気流に一部循環される排気ガスと、
    前記吸気流を供与側流体とする空気対空気構成アフタクーラと、
    前記吸気流を冷却し、前記アフタクーラを通過する受容側流体として作用する大気流と、
    前記大気流と前記吸気流に位置決めされている複数のセンサと、
    前記複数のセンサに接続され作動するコントローラと、
    制限装置を有する少なくとも一つの気流制限システムと、
    を含み、
    前記コントローラは、前記制限装置を開位置と閉位置との間で位置決めするようになった、
    ことを特徴とする制御システム。
  2. 前記気流制限システムが大気流制限システムを備えており、前記大気流制限システムの前記制限装置が、前記アフタクーラを通過する大気流の流れを調整することを特徴とする請求項1に記載の前記吸気流温度制御システム。
  3. 前記気流制限システムが吸気流制限システムを備えており、前記吸気流制限システムの前記制限装置が、前記アフタクーラを通過する吸気流の流れを調整することを特徴とする請求項1に記載の前記吸気流温度制御システム。
  4. 前記制限装置が、前記開位置と前記閉位置との間で無段階に変化することを特徴とする請求項1に記載の前記吸気流温度制御システム。
  5. 前記気流制限システムが大気流制限システムを備えており、前記大気流制限システムの前記制限装置を用いて、前記閉位置又はその近傍、及び、前記開位置又はその近傍で、前記吸気流の前記温度を増加させることを特徴とする請求項1に記載の前記吸気流温度制御システム。
  6. 前記気流制限システムが大気流制限システムを備えており、前記大気流制限システムの前記制限装置を用いて、前記開位置又はその近傍、及び、前記閉位置又はその近傍で、前記吸気流の前記温度を減少させることを特徴とする請求項1に記載の前記吸気流温度制御システム。
  7. 前記気流制限システムが大気流制限システムを備えており、前記大気流制限システムの前記制限装置が、前記アフタクーラと前記大気流との間に介在された複数のルーバを含むことを特徴とする請求項1に記載の前記吸気流温度制御システム。
  8. 前記気流制限システムが吸気流制限システムを備えており、前記吸気流制限システムの前記制限装置が、前記アフタクーラの吸気マニホルドと排気マニホルドとの間に介在された弁を含むことを特徴とする請求項1に記載の前記吸気流温度制御システム。
  9. 前記気流制限システムが吸気流制限システムを備えており、前記アフタクーラが、複数の受容側大気流通路及び複数の供与側吸気流通路を有するコアを含み、前記複数の供与側吸気流通路が背圧を形成する所定断面積を有し、前記吸気流制限システムが、前記アフタクーラの吸気側に取り付けられた吸気マニホルド及び前記アフタクーラの排気側に取り付けられた排気マニホルドを含み、連結部材が前記吸気マニホルドと前記排気マニホルドとの間に介在され、前記制限装置が前記連結部材に位置決めされていることを特徴とする請求項1に記載の前記吸気流温度制御システム。
  10. 前記連結部材が、前記複数の供与側吸気通路の前記所定断面積の約40〜70パーセントの間にある所定断面積を有することを特徴とする請求項9に記載の前記吸気流温度制御システム。
  11. 前記吸気マニホルドが混合空洞部を含むことを特徴とする請求項9に記載の前記吸気流温度制御システム。
  12. 前記排気マニホルドが混合空洞部を含むことを特徴とする請求項9に記載の前記吸気流温度制御システム。
  13. 前記大気流に位置決めされた前記複数のセンサが、前記アフタクーラ内に入る前記大気流の上流側に位置決めされた前記複数のセンサの一つを有することを特徴とする請求項1に記載の前記吸気流温度制御システム。
  14. 前記アフタクーラの上流側に位置決めされた前記複数のセンサの一つが温度を検知することを特徴とする請求項13に記載の前記吸気流温度制御システム。
  15. 前記アフタクーラの上流側に位置決めされた前記複数のセンサの一つが圧力を検知することを特徴とする請求項13に記載の前記吸気流温度制御システム。
  16. 前記アフタクーラの上流側に位置決めされた前記複数のセンサの一つが湿度を検知することを特徴とする請求項13に記載の前記吸気流温度制御システム。
  17. 前記吸気流内に作動的に配置された前記複数のセンサが、前記アフタクーラ内に入る前記吸気流の上流側に位置決めされ、前記吸気流の温度を検知する前記複数センサの一つを有することを特徴とする請求項1に記載の前記吸気流温度制御システム。
  18. 前記アフタクーラから排出する前記吸気流の下流側に位置決めされた前記複数のセンサが、前記吸気流の温度を検知することを特徴とする請求項1に記載の前記吸気流温度制御システム。
  19. 前記コントローラが、前記複数センサからの複数の信号を解釈し、前記制限装置を前記開位置と前記閉位置との間で作動的に移動させる信号を送信することを特徴とする請求項1に記載の前記吸気流温度制御システム。
  20. 前記吸気流に一部循環する前記排気ガスが、前記アフタクーラの下流側で前記吸気流内に導入されることを特徴とする請求項1に記載の前記吸気流温度制御システム。
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Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100512804B1 (ko) * 2000-12-01 2005-09-07 히다치 겡키 가부시키 가이샤 건설기계
US6536419B2 (en) * 2001-05-04 2003-03-25 Caterpillar Inc Method and apparatus for preheating of combustion air for an internal combustion engine
FR2835884B1 (fr) * 2002-02-12 2005-03-18 Valeo Thermique Moteur Sa Procede de controle de la temperature de gaz admis dans un moteur de vehicule automobile, echangeur et dispositif de gestion de la temperature de ces gaz
US6736118B1 (en) * 2002-11-14 2004-05-18 William H. Velke Fuel density reduction method and device to improve the ratio of oxygen mass versus fuel mass during ignition in combustion mechanisms operating with fluid hydrocarbon fuels
US6883320B2 (en) * 2003-07-08 2005-04-26 G. W. Lisk Company, Inc. Control system regulating air flow to engine intake
US6817197B1 (en) 2003-09-10 2004-11-16 Cummins, Inc. Intake air dehumidification system for an internal combustion engine
US20060021592A1 (en) * 2004-07-29 2006-02-02 Ryczek Stephen J Heater box for an engine
US20060275151A1 (en) * 2005-06-01 2006-12-07 Caterpillar Inc. Pump and heat exchanger
US7963832B2 (en) * 2006-02-22 2011-06-21 Cummins Inc. Engine intake air temperature management system
US20080098998A1 (en) * 2006-10-30 2008-05-01 Dicke Paul A Engine mounted air-to-air aftercooler
US20080168770A1 (en) * 2007-01-16 2008-07-17 Mahesh Mokire Cooling system for an engine having high pressure EGR and machine using same
ES2556784T3 (es) * 2008-07-24 2016-01-20 Polaris Industries Inc. Vehículo tractor
US20100199955A1 (en) * 2009-02-06 2010-08-12 Paccar Inc Charge air cooler
FR2942748A1 (fr) * 2009-03-09 2010-09-10 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif de regulation d'un flux d'air de refroidissement
US8857156B2 (en) 2012-04-27 2014-10-14 General Electric Company Engine utilizing a plurality of control valves, and a related method thereof
US9181852B2 (en) 2012-05-16 2015-11-10 Ford Global Technologies, Llc Misfire prevention water agitator system and method
US20140046511A1 (en) * 2012-08-08 2014-02-13 Electro-Motive Diesel, Inc. System for controlling engine inlet air temperature
US9650942B2 (en) 2012-10-19 2017-05-16 Ford Global Technologies, Llc Engine control coordination with grille shutter adjustment and ambient conditions
US8925527B2 (en) * 2012-10-19 2015-01-06 Ford Global Technologies, Llc Charge air cooler (CAC) corrosion reduction utilizing grille shutters
US9188056B2 (en) 2012-10-19 2015-11-17 Ford Global Technologies, Llc Engine control system and method
US9476345B2 (en) 2012-10-19 2016-10-25 Ford Global Technologies, Llc Engine cooling fan to reduce charge air cooler corrosion
US9145823B2 (en) 2012-10-19 2015-09-29 Ford Global Technologies, Llc Method for purging condensate from a charge air cooler
US9151214B2 (en) 2012-10-19 2015-10-06 Ford Global Technologies, Llc Engine control system and method
US9664104B2 (en) 2012-10-30 2017-05-30 Ford Global Technologies, Llc Condensation control in a charge air cooler by controlling charge air cooler temperature
US9004046B2 (en) 2012-11-08 2015-04-14 Ford Global Technologies, Llc System and method to identify ambient conditions
GB2510852B (en) * 2013-02-15 2015-06-24 Jaguar Land Rover Ltd Vehicle engine air supply condensation control
US9228486B2 (en) 2013-11-19 2016-01-05 Ford Global Technologies, Llc Method and systems for reducing charge air cooler condensate using a secondary intake throttle
US9534546B2 (en) 2014-05-14 2017-01-03 Caterpillar Inc. System and method for operating engine
US9551275B2 (en) 2014-08-07 2017-01-24 Caterpillar Inc. Cooling system having pulsed fan control
KR101708098B1 (ko) * 2014-12-29 2017-02-17 두산엔진주식회사 흡기 온도 조절 장치 및 이를 구비한 동력 장치
JP6892324B2 (ja) * 2016-06-15 2021-06-23 日産自動車株式会社 内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置
JP7031336B2 (ja) * 2018-02-01 2022-03-08 トヨタ自動車株式会社 車両
KR20210061109A (ko) * 2019-11-19 2021-05-27 현대자동차주식회사 인터쿨러 어셈블리

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06257518A (ja) * 1993-03-02 1994-09-13 Mazda Motor Corp 過給機付エンジンの排気還流装置
JPH08232784A (ja) * 1995-02-28 1996-09-10 Nissan Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの吸気温度制御装置
JPH08246881A (ja) * 1995-03-14 1996-09-24 Toyota Motor Corp インタークーラ付き内燃機関の機関減速時給気過冷却防止装置
JPH08270509A (ja) * 1995-03-14 1996-10-15 Cummins Engine Co Inc ヂーゼルエンジン組立体
JPH09256915A (ja) * 1996-03-19 1997-09-30 Isuzu Motors Ltd インタークーラー付ディーゼルエンジン用egr装置
JPH11210449A (ja) * 1998-01-29 1999-08-03 Mazda Motor Corp ターボ過給機付エンジン

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2553821A1 (de) * 1975-11-29 1977-06-02 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Brennkraftmaschine mit abgasturboaufladung
DE3545650A1 (de) * 1985-12-21 1987-06-25 Audi Ag Kraftfahrzeug mit gekapselter brennkraftmaschine
US4916902A (en) * 1986-02-14 1990-04-17 Pratt Howard L Ambient air modulator for engine fluid heat exchanger
US5172753A (en) * 1991-10-15 1992-12-22 General Motors Corporation Automobile heating system
CA2087459C (en) * 1992-01-23 2000-03-21 Jack Lewis Stolz Internal combustion engine with cooling of intake air using refrigeration of liquefied fuel gas
DE4240239C2 (de) * 1992-12-01 1995-11-30 Wolfgang Schmitz Verbrennungskraftmaschine
DE19618868C2 (de) * 1996-05-10 1998-07-02 Daimler Benz Ag Brennkraftmaschine mit einem Abgasrückführsystem
US6293262B1 (en) * 2000-11-02 2001-09-25 Caterpillar Inc. Intake air temperature control system
US6314950B1 (en) * 2000-12-01 2001-11-13 Caterpillar Inc. Intake air temperature control system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06257518A (ja) * 1993-03-02 1994-09-13 Mazda Motor Corp 過給機付エンジンの排気還流装置
JPH08232784A (ja) * 1995-02-28 1996-09-10 Nissan Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの吸気温度制御装置
JPH08246881A (ja) * 1995-03-14 1996-09-24 Toyota Motor Corp インタークーラ付き内燃機関の機関減速時給気過冷却防止装置
JPH08270509A (ja) * 1995-03-14 1996-10-15 Cummins Engine Co Inc ヂーゼルエンジン組立体
JPH09256915A (ja) * 1996-03-19 1997-09-30 Isuzu Motors Ltd インタークーラー付ディーゼルエンジン用egr装置
JPH11210449A (ja) * 1998-01-29 1999-08-03 Mazda Motor Corp ターボ過給機付エンジン

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