JP2012082770A - エンジン吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドルストップ中にサージタンク２内の吸気温度の上昇を防ぐエンジン吸気装置を提供する。
【解決手段】インテークマニホールド１には、インタークーラ３をバイパスするバイパス通路１２と、このバイパス通路１２内に吸気の流れを生じさせる電動ブロワ１１（電動ファン）と、バイパス通路１２を開閉する電動バルブ１３とからなる電動吸気流発生手段４が設けられている。ＥＣＵ５は、アイドルストップ中に電動ブロワ１１を作動させるとともに、電動バルブ１３を開き、サージタンク２内にインタークーラ３を通過する吸気の流れを生じさせる。これにより、アイドルストップ中であっても、サージタンク２内の吸気が冷却され、吸気温度の上昇を防ぐことができる。その結果、エンジン再始動時に冷却された吸気がエンジンに吸い込まれ、ノッキングや加速のもたつきを防ぐことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、サージタンクの内部に、吸気の冷却を行なうインタークーラを配置したエンジン吸気装置に関する。

サージタンクの内部（具体的には、インテークマニホールドに設けられるサージタンクの内部）にインタークーラを配置する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このように、サージタンクの内部にインタークーラを配置することで、エンジン（内燃機関）に吸い込まれる吸気を冷却することができるとともに、インタークーラの搭載スペースの確保を行なうことができる。

一方、近年では、燃料節約と排気ガスの低減を目的として、車両の停車中（例えば、信号待ち等）にエンジンの運転を停止するアイドルストップ（アイドル・リダクション）を採用する車種が増える傾向にある。
アイドルストップ中は、エンジンの運転が停止しており、サージタンクの内部で吸気が停滞する。

すると、アイドルストップ中に、サージタンクの内部で停滞する吸気の温度が、エンジンから伝わる熱や、夏期の環境温度（炎天下で熱せられたアスファルトの熱等）によって上昇する可能性がある。
このように、アイドルストップ中に、サージタンク内の吸気温度が上昇すると、アイドルストップ後におけるエンジンの再始動時にノッキングが生じたり（ガソリンエンジンで生じる不具合）、車両の加速にもたつきが生じる不具合（ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンで生じる不具合）が発生する。

特表２０１０−５１０４２５号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、アイドルストップ中にサージタンク内の吸気温度の上昇を防ぐことのできるエンジン吸気装置の提供にある。

〔請求項１の手段〕
請求項１のエンジン吸気装置は、サージタンク内にインタークーラを配置する構成を採用するとともに、インタークーラを通過する吸気の流れを生じさせる電動吸気流発生手段を搭載する構成を採用する。そして、アイドルストップ時に電動吸気流発生手段を作動させるように設けられている。
このように、請求項１のエンジン吸気装置は、アイドルストップ時に電動吸気流発生手段を作動させることで、サージタンク内にインタークーラを通過する吸気の流れを生じさせることができる。
このため、アイドルストップ中であっても、サージタンク内の吸気は、インタークーラを通過することによって温度が下がる。即ち、アイドルストップ中であってもサージタンク内の吸気温度の上昇を防ぐことができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段の電動吸気流発生手段は、インタークーラの吸気上流側と吸気下流側を連通するバイパス通路と、このバイパス通路内に吸気の流れを生じさせる電動ブロワとを備える。この電動ブロワは、通電停止時にバイパス通路の上流側と下流側が連通するファン型ブロワである。
さらに、請求項２の手段の電動吸気流発生手段は、バイパス通路を開閉する電動バルブを備える。そして、制御装置は、電動バルブを制御して、電動ブロワの作動時にバイパス通路を開き、電動ブロワの作動停止時にバイパス通路を閉じるものである。
このように、電動ブロワがファン型ブロワ（通電停止時にバイパス通路の上流側と下流側が連通するブロワ）であっても、電動ブロワの停止中（エンジンの運転中）に、電動バルブがバイパス通路を閉じるため、エンジンの運転中にバイパス通路を吸気が流れる不具合（インタークーラを通過することなく吸気が流れる不具合）を回避することができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３の手段の電動吸気流発生手段は、インタークーラの吸気上流側と吸気下流側を連通するバイパス通路と、このバイパス通路内に吸気の流れを生じさせる電動ブロワとを備える。この電動ブロワは、通電停止時に電動ブロワの配置されたバイパス通路の上流側と下流側を閉塞するポンプ型ブロワである。
このように、電動ブロワがポンプ型ブロワ（通電停止時にバイパス通路の上流側と下流側が連通しないブロワ）であるため、電動ブロワの停止中（エンジンの運転中）に、バイパス通路を吸気が流れる不具合（インタークーラを通過することなく吸気が流れる不具合）を回避することができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４の手段の電動吸気流発生手段は、サージタンクの内部に配置されて、サージタンク内にインタークーラを通過する吸気の流れを生じさせる電動ブロワである。
このように、電動ブロワがサージタンク内に配置されるものであるため、電動吸気流発生手段の構成をシンプルにすることができ、コストを抑えることができる。

インテークマニホールドの概略断面図である（実施例１）。 インテークマニホールドの概略断面図である（実施例２）。 インテークマニホールドの概略断面図である（実施例３）。 インテークマニホールドの概略断面図である（実施例４）。

図面を参照して［発明を実施するための形態］を説明する。
エンジン吸気装置は、
インテークマニホールド１に設けられるサージタンク２と、
このサージタンク２の内部に配置されて、サージタンク２内を通過する吸気を冷却するインタークーラ３と、
サージタンク２内においてインタークーラ３を通過する吸気の流れを生じさせる電動吸気流発生手段４と、
車両の停車中にエンジンの運転を停止するアイドルストップ時に電動吸気流発生手段４を作動させる制御装置５と、
を具備する。

以下において本発明が適用された具体的な一例（実施例）を、図面を参照して説明する。実施例は具体的な一例を開示するものであって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。なお、以下の実施例において上記［発明を実施するための形態］と同一符号は、同一機能物を示すものである。

〔実施例１〕
本発明のエンジン吸気装置は、アイドルストップ可能な車両に搭載されるものであり、車両に走行用の動力を発生するエンジンを搭載している。なお、以下では、エンジンの一例としてガソリンエンジンを用いる実施例を説明するが、本発明はガソリンエンジン等の火花点火機関に限定されるものではなく、ディーゼルエンジン等の自己着火機関（圧縮着火機関）にも適用可能なものである。

エンジンは、吸気を気筒内に導く吸気通路と、気筒内で発生した排気ガスを大気中に排出する排気通路とを備える。
吸気通路は、エアクリーナやスロットルバルブ等が配置される吸気管と、吸気を各気筒へ分配するインテークマニホールド１と、エンジンのシリンダヘッドに形成された吸気ポートとによって構成される。
インテークマニホールド１は、通路断面積が拡大して設けられて吸気脈動や吸気干渉を低減させるサージタンク２と、このサージタンク２内の吸気をエンジンの各気筒毎に分配する複数の吸気ブランチ６とを、樹脂等によって一体化して設けたものである。
排気通路は、エンジンのシリンダヘッドに形成された排気ポートと、各排気ポートから排出される排気ガスを集合させるエキゾーストマニホールドと、三次元触媒等が配置される排気管とによって構成される。

エンジンは、運転中に、吸入、圧縮、爆発、排気の各行程を順次繰り返すものであり、エンジンの運転中は、吸気通路にエンジンの気筒内へ向かう吸気の流れが生じる。そして、アイドルストップ中など、エンジンの運転が停止された状態では、吸気通路における吸気の流れが停止する。

この実施例の車両には、吸気を加圧する吸気過給機（ターボチャージャ、スーパーチャージャ等）が搭載されており、吸気過給機のコンプレッサによって圧縮されて高圧になり温度上昇した吸気を強制冷却するインタークーラ３が配置されている。
このインタークーラ３は、図１に示すように、サージタンク２の内部に挿入配置されるものであり、サージタンク２を通過する全ての吸気を冷却するように設けられている。

この実施例に示すインタークーラ３は、エンジンに吸い込まれる吸気と、インタークーラ３に供給された冷却水とを熱交換する水冷式の熱交換器である。
インタークーラ３に供給される冷却水は、車両走行風を受ける部位（車両のフロントグリルの内部等）に搭載された放熱器（ラジエータ）７とインタークーラ３とを循環するものであり、冷却水の循環経路には、冷却水を循環駆動するためのウォータポンプ８が設けられている。
この実施例のウォータポンプ８は、通電によって作動が制御される電動ポンプであり、ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略：制御装置に相当する）５によって作動制御される。

一方、この実施例の車両には、車両の停車中にエンジンの運転を停止するアイドルストップの機能が設けられている。
このアイドルストップは、周知なものであり、ＥＣＵ５によってアイドルストップが実行されるようにエンジンが制御される。

具体的な一例を開示すると、ＥＣＵ５は、
（ｉ）車両の運転中に『所定のアイドルストップ実施条件が成立した時（例えば、イグニッションスイッチのＯＮ中で、乗員によってフットブレーキが踏まれ、さらに検出車速が０（ゼロ）ｋｍ／ｈの時など）』にエンジンの運転を停止し、
（ｉｉ）車両の運転中に『所定のアイドルストップ中止条件が成立した時（例えば、乗員によってフットブレーキが開放された時など）』にエンジンの運転を再開するように設けられている。

ここで、アイドルストップ中は、エンジンの運転が停止しているため、上述したように、吸気通路における吸気の流れが停止し、サージタンク２の内部でも吸気が停滞してしまう。
すると、アイドルストップ中に、サージタンク２の内部で停滞する吸気の温度が、エンジンから伝わる熱や、夏期の環境温度（炎天下で熱せられたアスファルトの熱等）によって上昇する可能性がある。
このように、アイドルストップ中に、サージタンク２の吸気温度が上昇すると、アイドルストップ後におけるエンジンの再始動時にノッキングが生じたり、車両の加速にもたつきが発生する懸念がある。

この不具合を回避するために、実施例１の車両には、アイドルストップ中であってもサージタンク２内の吸気をインタークーラ３によって冷やす電動吸気流発生手段４が搭載されている。
この電動吸気流発生手段４は、電動ブロワ１１を用いてインタークーラ３を通過する吸気の流れを生じさせるものである。

具体的に、この実施例１の電動吸気流発生手段４は、図１に示すように、
・インタークーラ３をバイパスして、インタークーラ３の吸気上流側と吸気下流側を連通するバイパス通路１２と、
・このバイパス通路１２に設けられて、通電により作動してバイパス通路１２内に吸気の流れを生じさせる電動ブロワ１１とで構成される。

バイパス通路１２は、インタークーラ３の吸気下流側（図示上側）の吸気を、インタークーラ３の吸気上流側（図示下側）へ供給するのに適した流路断面積を有する通路であり、サージタンク２を成すインテークマニホールド１と一体成形されるものであっても良いし、インテークマニホールド１に接合されるものであっても良い。

電動ブロワ１１は、通電により回転力を発生する電動モータと、この電動モータにより駆動される羽根車とを少なくとも備えるものであり、電動ブロワ１１（具体的には電動モータ）が通電されることにより、インタークーラ３の吸気下流側の吸気を、バイパス通路１２を介してインタークーラ３の吸気上流側へ圧送するものである。
インタークーラ３の吸気上流側へ圧送された吸気は、インタークーラ３を通過して冷却された後に、再び吸気下流側へ導かれる。即ち、サージタンク２の内部には、インタークーラ３の吸気上流側から吸気下流側へ向かう吸気の循環流が生じ、サージタンク２内の吸気がインタークーラ３によって冷却される。

ここで、この実施例１の電動ブロワ１１は、通電停止時にバイパス通路１２の上流側と下流側が連通するファン型ブロワ（軸流ファンや遠心式送風機など）である。
このように、電動ブロワ１１の停止時にバイパス通路１２の上流側と下流側が連通すると、エンジン運転中（電動ブロワ１１の停止時）に、吸気がバイパス通路１２を流れて、吸気の一部がインタークーラ３をバイパスして流れる可能性がある。即ち、吸気の一部がインタークーラ３で冷却されることなくエンジンに吸い込まれる可能性がある。

その不具合を回避するために、この実施例では、バイパス通路１２を開閉する電動バルブ１３を用いている。
この電動バルブ１３は、通電制御によりバイパス通路１２を開閉できるものであれば良く、また常開バルブであっても常閉バルブであっても良い。具体的な一例を開示すると、電動バルブ１３は、通電により回転力を発生する電動モータと、この電動モータの作動により回動してバイパス通路１２を開閉する弁体とを備えるものである。
なお、図１では、電動バルブ１３を電動ブロワ１１の図示下側に配置する例を示すが、電動バルブ１３を電動ブロワ１１の図示上側に配置するものであっても良い。

電動バルブ１３は、上述した電動ブロワ１１とともに、ＥＣＵ５によって作動制御される。
具体的に、ＥＣＵ５は、
（ｉ）アイドルストップ中に電動ブロワ１１を作動させるとともに、電動バルブ１３を開く制御を実施し、
（ｉｉ）エンジン運転中に電動ブロワ１１を停止させるとともに、電動バルブ１３を閉じる制御を実施するものである。

一方、ＥＣＵ５は、ウォータポンプ８（電動ポンプ）の作動制御を行なう。
ＥＣＵ５は、エンジンの運転中に、ウォータポンプ８を常時作動させるように設けられている。なお、エンジンの運転中であっても、ウォータポンプ８の消費電力を抑える目的で、冷却水温に応じてウォータポンプ８の作動制御（速度可変、間欠作動など）を行なっても良い。

また、ＥＣＵ５は、アイドルストップ中に、インタークーラ３内の冷却水温が上昇しないようにウォータポンプ８を制御するように設けられている。
しかしながら、アイドルストップ中は、エンジンの運転による発電が停止しているため、ウォータポンプ８の消費電力を抑える要求がある。

このため、ＥＣＵ５は、アイドルストップ中にウォータポンプ８の作動を制限している。具体的にアイドルストップ中は、
（ｉ）インタークーラ３内の冷却水温に応じてウォータポンプ８の作動制御（速度可変、間欠作動など）を行なう、
（ｉｉ）あるいは、インタークーラ３内の冷却水温を検出せずに、ウォータポンプ８の作動制限（作動速度の低下、タイマー等による間欠作動など）を行なうように設けられている。

（実施例１の効果）
この実施例１のエンジン吸気装置は、アイドルストップ時に電動吸気流発生手段４を作動させることで、サージタンク２内にインタークーラ３を通過する吸気の流れを生じさせる。
具体的にＥＣＵ５は、
（ｉ）アイドルストップ中に電動ブロワ１１を作動させると同時に電動バルブ１３を開く制御を実施して、サージタンク２内にインタークーラ３を通過する吸気の流れを生じさせるとともに、
（ｉｉ）アイドルストップ中にウォータポンプ８の電力消費を抑えてインタークーラ３内の冷却水温の上昇を防ぐ制御を実施している。

このため、アイドルストップ中であっても、サージタンク２内の吸気は、インタークーラ３を通過することによって冷却され、サージタンク２内の吸気温度の上昇を防ぐことができる。
その結果、アイドルストップ後のエンジン再始動時に、サージタンク２内で冷却された吸気がエンジンに吸い込まれることになり、アイドルストップ後におけるエンジン再始動時にノッキングが生じる不具合を防ぐことができるとともに、エンジン再始動直後の車両加速時にもたつきが生じる不具合を防ぐことができる。

〔実施例２〕
図２を参照して実施例２を説明する。なお、以下に示す各実施例において、上記実施例１と同一符号は同一機能物を示すものである。
上記の実施例１では、電動ブロワ１１の一例として通電停止時にバイパス通路１２の上流側と下流側が連通するファン型ブロワを用いる例を示した。このため、実施例１では、通電停止時（エンジン運転時）にバイパス通路１２を閉塞する電動バルブ１３を設ける例を示した。

これに対し、この実施例２は、電動ブロワ１１の一例として、通電停止時にバイパス通路１２の上流側と下流側を閉塞するポンプ型ブロワ（密閉空間内で気体を加圧する加圧機：電動ベーンポンプ、電動スクリューポンプ等）を用いるものである。
この実施例２では、電動ブロワ１１がポンプ型ブロワ（通電停止時にバイパス通路１２の上流側と下流側が連通しないブロワ）であるため、電動ブロワ１１の停止中（エンジンの運転中）に、バイパス通路１２を吸気が流れる不具合（インタークーラ３を通過することなく吸気が流れる不具合）を回避することができる。
これにより、上記実施例１で用いた電動バルブ１３を廃止することができ、コストを抑えることができる。

〔実施例３〕
図３を参照して実施例３を説明する。
上記の実施例１、２では、インタークーラ３を迂回させるバイパス通路１２を設けて、そのバイパス通路１２に電動ブロワ１１を配置する例を示した。
これに対し、この実施例３は、サージタンク２の内部に電動ブロワ１１を配置して、電動ブロワ１１が作動する際にサージタンク２の内部にインタークーラ３を通過する吸気の流れを生じさせるものである。

具体的に、この実施例３は、電動ブロワ１１をインタークーラ３の吸気下流側のサージタンク２内に配置したものである。
さらに具体的な一例を説明すると、実施例３の電動ブロワ１１は、軸方向に薄く設けられた薄型軸流ファンであり、サージタンク２における図示上面に装着され、通電を受けると上方よりインタークーラ３へ向かう吸気の流れを生じさせるものである。なお、図３は、電動ブロワ１１の配置位置を開示するものであって、実際の電動ブロワ１１の上面にはサージタンク２内の吸気を吸込むスペースが確保されるものである。

また、電動ブロワ１１は、インタークーラ３の一部分（例えば半分等）に向けて吸気の流れを生じさせるように設けられている。
電動ブロワ１１の作動によって上方からインタークーラ３を通過して下方へ圧送された吸気流は、図３の矢印に示すように、インタークーラ３の下側（吸気上流側）でＵターンし、下方からインタークーラ３を通過して再び上方へ戻される。即ち、上記実施例１と同様、サージタンク２内の吸気がインタークーラ３を通過して、インタークーラ３で冷却される。

この実施例３では、電動ブロワ１１がサージタンク２内に配置されるため、実施例１、２で用いたバイパス通路１２を廃止することができる。このため、バイパス通路１２によってインテークマニホールド１の体格が大きくなる不具合がない。また、バイパス通路１２を廃止することにより、コストを抑えることができる。

〔実施例４〕
図４を参照して実施例４を説明する。
上記の実施例３では、サージタンク２の図示上側（インタークーラ３より吸気下流側）に電動ブロワ１１を配置する例を示した。
これに対し、この実施例４は、サージタンク２の図示下側（インタークーラ３より吸気上流側）に電動ブロワ１１を配置するものである。
このように設けることにより、上記実施例３と同様の効果を得ることができる。

上記の実施例では、アイドルストップ中に電動ブロワ１１を作動させる例を示したが、アイドルストップ中に常時電動ブロワ１１を作動させるものであっても良いし、電動ブロワ１１の消費電力を低減するように電動ブロワ１１を作動させるものであっても良い。
具体的には、
（ｉ）アイドルストップ中に電動ブロワ１１を間欠作動させてサージタンク２内の吸気の温度を抑えるように設けても良いし、
（ｉｉ）アイドルストップ中にサージタンク２内の温度（吸気温度）を検出し、検出温度（サージタンク２内の吸気温度）の上昇に応じて電動ブロワ１１を作動させても良い（例えば、サージタンク２内の吸気温度が所定温度より高い場合に電動ブロワ１１を作動させるなど）。

上記の実施例で開示したウォータポンプ８の作動制御は本発明にかかるものではなく、種々変更可能なものである。
上記の実施例では、インタークーラ３の一例として水冷式を用いたが、冷却水に代わってオイルが循環する油冷式など、他のタイプのインタークーラ３を用いても良い。

１ インテークマニホールド
２ サージタンク
３ インタークーラ
４ 電動吸気流発生手段
５ ＥＣＵ（制御装置）
１１ 電動ブロワ
１２ バイパス通路
１３ 電動バルブ

Claims (4)

1. エンジンに吸気を導く吸気通路において通路断面積が拡大してなるサージタンク（２）と、
   このサージタンク（２）の内部に配置されて、当該サージタンク（２）内を通過する吸気を冷却するインタークーラ（３）と、
   前記サージタンク（２）内に前記インタークーラ（３）を通過する吸気の流れを生じさせる電動吸気流発生手段（４）と、
   車両の停車中に前記エンジンの運転を停止するアイドルストップ時に前記電動吸気流発生手段（４）を作動させる制御装置（５）と、
   を具備するエンジン吸気装置。
2. 請求項１に記載のエンジン吸気装置において、
   前記電動吸気流発生手段（４）は、
   前記インタークーラ（３）をバイパスして、前記インタークーラ（３）の吸気上流側と吸気下流側を連通するバイパス通路（１２）と、
   このバイパス通路（１２）に設けられて、通電により作動して前記バイパス通路（１２）内に吸気の流れを生じさせる電動ブロワ（１１）とを備え、
   この電動ブロワ（１１）は、通電停止時に前記電動ブロワ（１１）の配置された前記バイパス通路（１２）の上流側と下流側が連通するファン型ブロワであり、
   前記電動吸気流発生手段（４）は、前記バイパス通路（１２）を開閉する電動バルブ（１３）を備え、
   前記制御装置（５）は、前記電動バルブ（１３）を制御して、前記電動ブロワ（１１）の作動時に前記バイパス通路（１２）を開き、前記電動ブロワ（１１）の作動停止時に前記バイパス通路（１２）を閉じることを特徴とするエンジン吸気装置。
3. 請求項１に記載のエンジン吸気装置において、
   前記電動吸気流発生手段（４）は、
   前記インタークーラ（３）をバイパスして、前記インタークーラ（３）の吸気上流側と吸気下流側を連通するバイパス通路（１２）と、
   このバイパス通路（１２）に設けられて、通電により作動して前記バイパス通路（１２）内に吸気の流れを生じさせる電動ブロワ（１１）とを備え、
   この電動ブロワ（１１）は、通電停止時に前記電動ブロワ（１１）の配置された前記バイパス通路（１２）の上流側と下流側を閉塞するポンプ型ブロワであることを特徴とするエンジン吸気装置。
4. 請求項１に記載のエンジン吸気装置において、
   前記電動吸気流発生手段（４）は、
   前記サージタンク（２）の内部に配置されて、通電により作動して前記サージタンク（２）内に前記インタークーラ（３）を通過する吸気の流れを生じさせる電動ブロワ（１１）であることを特徴とするエンジン吸気装置。

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