JP2013199907A - Air intake device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用吸気装置に関し、詳しくは、インタークーラ付きの過給機を備える吸気装置に関する。 The present invention relates to a vehicle intake device, and more particularly, to an intake device including a supercharger with an intercooler.
従来、駆動源として内燃機関を搭載し走行する車両が知られており、この種の車両には、内燃機関に燃焼空気として冷却した加圧空気を吸気させるようにインタークーラ付きの過給機を備える吸気装置を内燃機関と共に車載する場合がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle that travels with an internal combustion engine as a drive source is known. This type of vehicle has a supercharger with an intercooler so that the compressed air cooled as combustion air is taken into the internal combustion engine. There is a case where the intake device provided is mounted on the vehicle together with the internal combustion engine.
この種の吸気装置としては、内燃機関に連結する吸気通路にインタークーラを介在させるとともに、そのインタークーラを介在させないように迂回させるバイパス通路をその吸気通路に並列させる構造が提案されている(特許文献1を参照)。この吸気装置では、内燃機関が暖気温度以下の場合にはバイパス通路を介して吸気させることを基本として排気ガスの清浄化を達成しつつ、高負荷運転させる必要がある場合にバイパス通路を介することなくインタークーラで冷却した加圧空気を燃焼空気として内燃機関に供給する。
なお、この種の吸気装置としては、加速時における加速騒音を低減するために、バイパス通路を利用する制御も提案されている(特許文献2)。
As this type of intake device, a structure has been proposed in which an intercooler is interposed in an intake passage connected to an internal combustion engine, and a bypass passage that bypasses the intercooler so as not to intervene is parallel to the intake passage (patent) Reference 1). In this intake system, when the internal combustion engine is at a temperature equal to or lower than the warm air temperature, the exhaust gas is purified based on the intake air, and when the high-load operation is required, the bypass passage is used. Instead, the compressed air cooled by the intercooler is supplied as combustion air to the internal combustion engine.
In addition, as this kind of intake device, control using a bypass passage is also proposed in order to reduce acceleration noise during acceleration (Patent Document 2).
しかしながら、このような吸気装置にあっては、インタークーラは走行に伴う走行風を取り込んで冷却するようになっている。このことから、この吸気装置は、低速走行や停車時には十分な走行風を取り込むことができずに、インタークーラが内燃機関などからの輻射熱を受けて温度上昇している場合には、内燃機関に吸気させる燃焼空気(加圧空気)も冷却することができずに、却って温度上昇させてしまう可能性がある。この燃焼空気の温度上昇は、内燃機関の出力低下や燃費の悪化、高負荷時のノッキングの要因になってしまうなど悪影響がある。
そこで、本発明は、内燃機関に温度上昇した加圧空気が送り込まれないようにして、燃焼空気の高温化による不都合を回避することのできる吸気装置を提供することを目的としている。
However, in such an intake device, the intercooler takes in the traveling wind accompanying traveling and cools it. For this reason, this intake device cannot take in sufficient running wind at low speeds or stops and the intercooler receives heat from the internal combustion engine or the like and rises in temperature. There is a possibility that the combustion air (pressurized air) to be taken in cannot be cooled, and instead the temperature is raised. This increase in the temperature of the combustion air has adverse effects such as a decrease in the output of the internal combustion engine, deterioration in fuel consumption, and knocking at high loads.
In view of the above, an object of the present invention is to provide an intake device capable of avoiding inconvenience due to high temperature of combustion air by preventing pressurized air whose temperature has risen from being fed into an internal combustion engine.
上記課題を解決する車両用吸気装置に係る発明の第1の態様は、走行用の駆動力を発生する内燃機関と共に車両に搭載されて該内燃機関に燃焼用の加圧空気を過給機から供給して吸気させる吸気装置であって、前記内燃機関および前記過給機に接続されて前記加圧空気を吸気させる経路を構成する吸気管と、該吸気管途中に配置されて前記加圧空気を冷却するインタークーラと、前記吸気管の前記インタークーラの上流側および下流側に連通されて前記加圧空気の迂回経路を構成するバイパス管と、前記吸気管と前記バイパス管を経由する前記加圧空気の吸気量を調整する調整弁と、前記インタークーラの機能時に当該インタークーラの冷却能力が低下しているか否かを判定する能力判定部と、前記インタークーラの冷却能力が低下していると前記能力判定部が判定した場合に前記バイパス管を経由する前記加圧空気の吸気量が前記吸気管を経由する前記加圧空気の吸気量よりも多くなるように前記調整弁を調整動作させる吸気制御部と、を備えることを特徴とするものである。 A first aspect of the invention relating to a vehicle air intake device that solves the above-mentioned problems is mounted on a vehicle together with an internal combustion engine that generates a driving force for traveling, and pressurized air for combustion is supplied to the internal combustion engine from a supercharger. An intake device that supplies and intakes air, the intake pipe being connected to the internal combustion engine and the supercharger and constituting a path for intake of the pressurized air, and the pressurized air disposed in the middle of the intake pipe An intercooler that cools the intake air, a bypass pipe that communicates with an upstream side and a downstream side of the intercooler of the intake pipe to form a bypass path of the pressurized air, and the addition pipe that passes through the intake pipe and the bypass pipe An adjustment valve that adjusts the intake amount of compressed air, a capacity determination unit that determines whether or not the cooling capacity of the intercooler is reduced when the intercooler is functioning, and the cooling capacity of the intercooler is reduced Intake air that adjusts the adjustment valve so that the intake air amount of the pressurized air that passes through the bypass pipe becomes larger than the intake air amount of the pressurized air that passes through the intake pipe when the capability determination unit determines. And a control unit.
上記課題を解決する車両用吸気装置に係る発明の第2の態様は、上記第1の態様の特定事項に加え、前記車両の速度を検出する車速検出部と、前記インタークーラの上流側の前記吸気管内を流通する空気の温度を検出する上流温度検出部と、を備えており、前記能力判定部は、前記車速検出部が検出する前記車両の速度が予め設定されている速度未満、かつ、前記上流温度検出部が検出する前記空気の温度が予め設定されている温度以上である場合に、前記インタークーラの冷却能力が低下していると判定することを特徴とするものである。
上記課題を解決する車両用吸気装置に係る発明の第3の態様は、上記第1の態様の特定事項に加え、前記インタークーラの下流側の前記吸気管内を流通する前記加圧空気の温度を検出する下流温度検出部を備えており、前記能力判定部は、前記下流温度検出部が検出する前記加圧空気の温度が予め設定されている温度以上である場合に、前記インタークーラの冷却能力が低下していると判定することを特徴とするものである。
上記課題を解決する車両用吸気装置に係る発明の第4の態様は、上記第1の態様の特定事項に加え、前記インタークーラの下流側の前記吸気管内を流通する前記加圧空気の温度を検出する下流温度検出部と、前記バイパス管内の空気温度を検出するバイパス温度検出部と、を備えており、前記能力判定部は、前記下流温度検出部が検出する前記加圧空気の温度が前記バイパス温度検出部が検出する前記空気温度よりも高い場合に、前記インタークーラの冷却能力が低下していると判定することを特徴とするものである。
上記課題を解決する車両用吸気装置に係る発明の第5の態様は、上記第3または第4の態様の特定事項に加え、前記下流温度検出部は、前記バイパス管の連通箇所よりも上流側の前記吸気管内に設置されていることを特徴とするものである。
According to a second aspect of the invention relating to a vehicle air intake device that solves the above problem, in addition to the specific matter of the first aspect, a vehicle speed detection unit that detects the speed of the vehicle, and the upstream side of the intercooler An upstream temperature detection unit that detects a temperature of air flowing in the intake pipe, and the capability determination unit is configured such that the speed of the vehicle detected by the vehicle speed detection unit is less than a preset speed, and When the temperature of the air detected by the upstream temperature detection unit is equal to or higher than a preset temperature, it is determined that the cooling capacity of the intercooler is reduced.
According to a third aspect of the invention relating to a vehicle intake device that solves the above problem, in addition to the specific matter of the first aspect, the temperature of the pressurized air that circulates in the intake pipe on the downstream side of the intercooler. A downstream temperature detector for detecting the cooling capacity of the intercooler when the temperature of the pressurized air detected by the downstream temperature detector is equal to or higher than a preset temperature. It is characterized by determining that has fallen.
According to a fourth aspect of the invention relating to a vehicle intake device that solves the above problem, in addition to the specific matter of the first aspect, the temperature of the pressurized air that circulates in the intake pipe on the downstream side of the intercooler. A downstream temperature detection unit for detecting; and a bypass temperature detection unit for detecting an air temperature in the bypass pipe, wherein the capability determination unit is configured such that the temperature of the pressurized air detected by the downstream temperature detection unit is When the temperature is higher than the air temperature detected by the bypass temperature detection unit, it is determined that the cooling capacity of the intercooler is reduced.
According to a fifth aspect of the invention relating to the vehicle air intake device that solves the above problem, in addition to the specific matter of the third or fourth aspect, the downstream temperature detection unit is located upstream of the communication location of the bypass pipe. It is installed in the intake pipe.
上記課題を解決する車両用吸気装置に係る発明の第6の態様は、上記第1から第5のいずれか1つの態様の特定事項に加え、前記車両は、前記内燃機関の駆動軸に連結されて該駆動軸の回転速度を所望の回転速度に変速して当該内燃機関の駆動力を伝達する変速装置を備えており、前記インタークーラおよび前記バイパス管は、前記変速装置の上部に配置されて、該バイパス管の全部または一部は、当該インタークーラの上側で重なるように配設されていることを特徴とするものである。
上記課題を解決する車両用吸気装置に係る発明の第7の態様は、上記第1から第6のいずれか1つの態様の特定事項に加え、前記インタークーラと前記バイパス管の一方または双方は、前記内燃機関の燃焼室上部の吸気ポートおよび排気ポートの上方に配置されていることを特徴とするものである。
上記課題を解決する車両用吸気装置に係る発明の第8の態様は、上記第1から第7のいずれか1つの態様の特定事項に加え、前記内燃機関の燃焼室内に燃焼空気を供給する吸気ポートに連結されて該燃焼空気として導入する外気を浄化するエアークリーナを備えており、該エアークリーナは、前記内燃機関の燃焼室上部の前記吸気ポートおよび排気ポートの上方に配置されて、前記インタークーラと前記バイパス管の一方または双方の一部または全部は、当該エアークリーナを間に介在させる状態で前記内燃機関の燃焼室上部の吸気ポートおよび排気ポートの上方に配置されていることを特徴とするものである。
According to a sixth aspect of the invention relating to a vehicle air intake device that solves the above problems, in addition to the specific matter of any one of the first to fifth aspects, the vehicle is connected to a drive shaft of the internal combustion engine. A transmission device that changes the rotational speed of the drive shaft to a desired rotational speed and transmits the driving force of the internal combustion engine, and the intercooler and the bypass pipe are disposed above the transmission device. The whole or a part of the bypass pipe is disposed so as to overlap the upper side of the intercooler.
In a seventh aspect of the invention relating to the vehicle air intake device that solves the above problems, in addition to the specific matter of any one of the first to sixth aspects, one or both of the intercooler and the bypass pipe are: It is arranged above the intake port and the exhaust port above the combustion chamber of the internal combustion engine.
An eighth aspect of the invention relating to a vehicle intake device that solves the above problem is an intake air that supplies combustion air into the combustion chamber of the internal combustion engine in addition to the specific matter of any one of the first to seventh aspects. An air cleaner that is connected to a port and purifies outside air introduced as the combustion air, the air cleaner being disposed above the intake port and the exhaust port above the combustion chamber of the internal combustion engine, A part or all of one or both of the cooler and the bypass pipe is disposed above the intake port and the exhaust port above the combustion chamber of the internal combustion engine with the air cleaner interposed therebetween. To do.
このように、本発明の上記の第1の態様によれば、加圧空気を経由させているインタークーラの冷却能力が低下している際には、そのインタークーラを経由させずにバイパス管に迂回する加圧空気の吸気量を多くするように調整弁を調整動作させる。したがって、インタークーラが内燃機関に燃焼空気として吸気させる加圧空気を冷却させることができない場合(インタークーラが加圧空気を加熱して温度上昇させてしまう場合も含む)には、そのインタークーラを経由させることなく、バイパス管により迂回させた加圧空気を吸気させることができる。この結果、燃焼空気の高温化による不都合が発生することなく、内燃機関を効率よく稼働させることができる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, when the cooling capacity of the intercooler through which the pressurized air is passed is reduced, the bypass pipe is not passed through the intercooler. The adjustment valve is adjusted so as to increase the intake amount of the bypassed pressurized air. Therefore, when the intercooler cannot cool the pressurized air that is taken into the internal combustion engine as combustion air (including when the intercooler heats the pressurized air and raises the temperature), the intercooler Without passing through, the pressurized air diverted by the bypass pipe can be sucked. As a result, the internal combustion engine can be operated efficiently without inconvenience due to the high temperature of the combustion air.
本発明の上記の第2の態様によれば、車両速度が設定速度以上でなく、インタークーラによる冷却処理前の加圧空気が設定温度以上の高温であるときには(過給機により圧送する前の空気温度でも検出可能)、インタークーラは内燃機関に吸気させる燃焼空気を冷却する能力がないと判定する。したがって、十分な走行風を取り込むことができずに、冷却前の空気温度も高い場合には、インタークーラを経由しないバイパス管を介して加圧空気を内燃機関に供給することができる。 According to the second aspect of the present invention, when the vehicle speed is not equal to or higher than the set speed and the pressurized air before the cooling process by the intercooler is a high temperature equal to or higher than the set temperature (before being pumped by the supercharger). The intercooler determines that there is no ability to cool the combustion air taken into the internal combustion engine. Therefore, when sufficient running wind cannot be taken in and the air temperature before cooling is high, the pressurized air can be supplied to the internal combustion engine via the bypass pipe that does not pass through the intercooler.
本発明の上記の第3の態様によれば、車両速度に関係なく、インタークーラによる冷却処理後の加圧空気が設定温度以上の高温であるときには、インタークーラは内燃機関に吸気させる燃焼空気を冷却する能力がないと判定する。したがって、冷却されているはずの加圧空気の温度が高い場合には、インタークーラを経由しないバイパス管を介して加圧空気を内燃機関に供給することができる。 According to the third aspect of the present invention, regardless of the vehicle speed, when the pressurized air after the cooling process by the intercooler is at a high temperature equal to or higher than the set temperature, the intercooler supplies the combustion air to be taken into the internal combustion engine. Determine that there is no ability to cool. Therefore, when the temperature of the pressurized air that should be cooled is high, the pressurized air can be supplied to the internal combustion engine via the bypass pipe that does not pass through the intercooler.
本発明の上記の第4の態様によれば、車両速度に関係なく、インタークーラによる冷却処理後の加圧空気が冷却処理していないバイパス管内の空気温度よりも高温であるときには、インタークーラは内燃機関に吸気させる燃焼空気を冷却する能力がないと判定する。したがって、冷却されているはずの加圧空気の温度が未冷却の空気よりも高い場合には、インタークーラを経由しないバイパス管を介して加圧空気を内燃機関に供給することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the pressurized air after the cooling process by the intercooler is higher than the air temperature in the bypass pipe that has not been cooled, regardless of the vehicle speed, the intercooler is It is determined that there is no ability to cool the combustion air taken into the internal combustion engine. Therefore, when the temperature of the pressurized air that should be cooled is higher than that of the uncooled air, the pressurized air can be supplied to the internal combustion engine via the bypass pipe that does not pass through the intercooler.
本発明の上記の第5の態様によれば、インタークーラによる冷却処理後の加圧空気の温度は、バイパス管内の空気温度が影響しない上流側で検出することができ、できるだけ正確に加圧空気の温度測定をすることができる。したがって、インタークーラの冷却能力を確実に判定することができ、信頼性高く内燃機関に吸気させる燃焼空気の流通経路を切り換えることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the temperature of the pressurized air after the cooling process by the intercooler can be detected on the upstream side where the air temperature in the bypass pipe does not affect, and the pressurized air is as accurately as possible. Temperature measurement. Therefore, the cooling capacity of the intercooler can be reliably determined, and the flow path of the combustion air to be taken into the internal combustion engine can be switched with high reliability.
本発明の上記の第6の態様によれば、バイパス管と変速装置との間にインタークーラを介在させることによりインタークーラに冷却能力を期待できない車両の低速・停止状態の場合にも、変速装置側からの輻射熱が直接バイパス管に放射されて加熱されてしまうことを回避することができる。したがって、インタークーラの冷却能力を利用できない場合にも、変速装置の熱的影響の少ないバイパス管を介して加圧空気を内燃機関に吸気させることができ、燃焼空気の高温化による不都合が発生することなく、内燃機関を効率よく稼働させることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the transmission can be provided even when the vehicle is in a low speed / stop state in which the intercooler cannot be expected to have a cooling capacity by interposing the intercooler between the bypass pipe and the transmission. It can be avoided that the radiant heat from the side is directly radiated to the bypass pipe and heated. Therefore, even when the cooling capacity of the intercooler cannot be used, the compressed air can be sucked into the internal combustion engine through the bypass pipe having a small thermal influence of the transmission, and inconvenience occurs due to the high temperature of the combustion air. And the internal combustion engine can be operated efficiently.
本発明の上記の第7の態様によれば、インタークーラやバイパス管と内燃機関本体との間には内燃機関の燃焼室上部の吸気ポートおよび排気ポートの機構部分を介在させることにより内燃機関本体の輻射熱が直接そのインタークーラやバイパス管に放射されて加熱されてしまうことを回避することができる。したがって、内燃機関本体の輻射熱によりインタークーラの冷却能力が損なわれることをできるだけ回避するとともに、バイパス管も加熱されることをできるだけ回避して、燃焼空気の高温化による不都合が発生することなく、内燃機関を効率よく稼働させることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the internal combustion engine body is provided by interposing the intake port and exhaust port mechanism portions above the combustion chamber of the internal combustion engine between the intercooler and the bypass pipe and the internal combustion engine body. It is possible to avoid that the radiant heat is directly radiated and heated to the intercooler or the bypass pipe. Therefore, it is possible to avoid as much as possible that the cooling capacity of the intercooler is impaired due to the radiant heat of the internal combustion engine body, and also to avoid that the bypass pipe is heated as much as possible, and without causing inconvenience due to high temperature of the combustion air. The engine can be operated efficiently.
本発明の上記の第8の態様によれば、インタークーラやバイパス管と内燃機関本体との間に内燃機関の燃焼室上部の吸気ポートおよび排気ポートの機構部分およびエアークリーナを介在させることにより内燃機関本体の輻射熱が直接そのインタークーラやバイパス管に放射されて加熱されてしまうことを回避することができる。したがって、内燃機関本体の輻射熱によりインタークーラの冷却能力が損なわれることをできるだけ回避するとともに、バイパス管も加熱されることをできるだけ回避して、燃焼空気の高温化による不都合が発生することなく、内燃機関を効率よく稼働させることができる。 According to the eighth aspect of the present invention, an internal combustion engine is provided by interposing an intake port and exhaust port mechanism portion and an air cleaner above the combustion chamber of the internal combustion engine between the intercooler and the bypass pipe and the internal combustion engine body. It can be avoided that the radiant heat of the engine body is directly radiated and heated to the intercooler or the bypass pipe. Therefore, it is possible to avoid as much as possible that the cooling capacity of the intercooler is impaired due to the radiant heat of the internal combustion engine body, and also to avoid that the bypass pipe is heated as much as possible, and without causing inconvenience due to high temperature of the combustion air. The engine can be operated efficiently.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1〜図6は本発明に係る車両用吸気装置の第1実施形態を示す図である。
図1において、吸気装置10は、燃料を燃焼させることにより車輪を回転させて走行する駆動力を発生する内燃機関(エンジン)101と共に車両に搭載されている。この車両は、ECM(エンジンコントロールモジュール)102が、例えば、冷却水の水温センサ103aや車速センサ(車速検出部)103bなどの各種センサ103nが検出するセンサ情報や予め設定されているパラメータ情報に基づいて統括制御するようになっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIGS. 1-6 is a figure which shows 1st Embodiment of the vehicle intake device which concerns on this invention.
In FIG. 1, an
内燃機関101は、吸気管111から燃焼空気と共に噴射燃料を取り込んで燃焼させることにより駆動軸を回転駆動させて駆動力を取り出すようになっており、吸気管111内に設置されている吸気弁104の吸気開度をECM102が調整することにより出力する駆動力を制御するようになっている。この内燃機関101は、その燃焼後の排気ガスを排気管112を介して外部に排気するようになっており、この排気管112は、内燃機関101の燃焼後の排気ガスを浄化処理する触媒113が下流側に設置されている。
この内燃機関101は、吸気管111の上流側に燃焼空気を取り込む吸気装置10が配置されている。吸気装置10は、外気から断熱されているエアークリーナ11から外気を取り込んで吸気管111を介して内燃機関101に燃焼空気を供給するようになっている。この吸気装置10は、過給機20と、インタークーラ23と、バイパス管24と、調整弁25と、を備えて、エアークリーナ11が取り込んだ燃焼空気を加圧空気として吸気管111内に押し込んで内燃機関101に吸気(供給)する。
The
In the
過給機20は、吸気側タービン21と、排気側タービン22と、を備えて構築されている。この吸気側タービン21および排気側タービン22は、共通の回転軸で一体回転するように連結されており、吸気側タービン21は、吸気管111内に設置されて、排気側タービン22は、排気管112内に設置されている。これにより、過給機20は、排気側タービン22が内燃機関101の排気管112内に排出される排気ガスにより高速回転されることにより、吸気管111内の吸気側タービン21も一体に高速回転させることができ、吸気管111内の燃焼空気を圧送して加圧空気として内燃機関101内に供給することができる。
The
インタークーラ23は、吸気管111途中に配置されており、このインタークーラ23は、過給機20が圧送することにより温度上昇する加圧空気を冷却するようになっている。これにより、インタークーラ23は、内燃機関101に供給する燃焼空気の体積を縮小して燃焼効率を向上させることができ、内燃機関101の発生トルクを向上させることができる。
バイパス管24は、インタークーラ23の上流側と下流側で吸気管111に連通するように設置されており、その上流側の吸気管111との分岐箇所には調整弁25が設置されている。この調整弁25は、ECM102が駆動制御するようになっており、図4に示すように、ECM102が後述する制御手順に従って燃焼空気(加圧空気)の流通経路をインタークーラ23またはバイパス管24の何れか一方に切換制御するようになっている。
The
The
そして、吸気装置10は、図2および図3に示すように、内燃機関101を収容する車両の機関室内に変速装置105と共に設置されており、この吸気装置10は、内燃機関101および変速装置105の上方Uに位置するように取り付けられている。
内燃機関101は、シリンダ本体部120と、シリンダヘッド125と、ヘッドカバー126と、を備えて構築されている。
シリンダ本体部120は、上から順に、シリンダブロック121と、クランクケース122と、オイルパン123と、が段積みされる位置関係にレイアウトされて構築されている。シリンダブロック121は、不図示のピストンを上下動可能に収納するシリンダ内面とそのピストン上面とにより、燃焼空気と噴射燃料を供給して燃焼させる燃焼室を形成する。クランクケース122は、シリンダブロック121内のピストンの上下動を回転駆動に変換する不図示のクランクをクランクシャフトと共に収納する。オイルパン123は、シリンダブロック121内でピストンをスムーズに上下動させる潤滑油を貯留する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
The
The
シリンダヘッド125は、シリンダ本体部120の上部に位置して不図示の吸気弁および排気弁と共にこれらを駆動させるカム機構が収容されている。吸気弁と排気弁は、シリンダブロック121上部の燃焼室に臨むように開口して吸気管111と排気管112に連通するように連結されている吸気ポートと排気ポートを開閉するように設置されている。
ヘッドカバー126は、シリンダヘッド125の全体と共にシリンダ本体部120の上部を覆うように取り付けられており、シリンダ本体部120内の燃焼に伴う発熱の輻射熱が直接上方Uに放射されて車両の機関室を開閉するボンネットが焼けてしまうのを抑制する。
変速装置105は、入出力軸の間にクラッチ機構や変速ギヤ列などを収容して、内燃機関101のシリンダ本体部120のクランクケース122の右側方Rに配置されている。この変速装置105は、入力軸がクランクシャフトから回転駆動力を受け取って、出力軸がその回転駆動力を所望の回転速度に変換しつつ駆動輪側に出力するようになっている。
The
The
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吸気装置10は、エアークリーナ11をヘッドカバー126の上部に設置して吸気管111をその周囲に取り回しており、そのエアークリーナ11は取込口11aを左側方Lに開口させている。また、過給機20は、排気管112内の排気ガスの流通を利用することから内燃機関101の左側方Lの側面に位置しており、インタークーラ23は内燃機関101の直上を避けて変速装置105の上方Uに位置するように設置されている。
In the
吸気管111は、エアークリーナ11から過給機20(吸気側タービン21)までの第1流路111aと、その過給機20からインタークーラ23までの第2流路111bと、そのインタークーラ23から内燃機関101(吸気ポート)までの第3流路111cと、を備えて構築されている。その第1流路111aは、エアークリーナ11の取込口11aと同じ側から突出して内燃機関101の左側方Lを下方に降下して過給機20の吸気側タービン21に連結されている。また、第2流路111bは、内燃機関101の側面側に位置する過給機20の吸気側タービン21からエアークリーナ11(ヘッドカバー126上方U)の前面側Fを通過してインタークーラ23の上流側に連結されている。第3流路111cは、インタークーラ23の下流側からエアークリーナ11(ヘッドカバー126上方U)の背面側Bを通過して内燃機関101のシリンダヘッド125のシリンダ毎の吸気ポートに連結されている。
これにより、吸気装置10の吸気管111は、内燃機関101の稼働時に上昇する熱量を直接受けることがないようにレイアウトされており、断熱されているエアークリーナ11内に取り込んだ燃焼空気を過給機20で圧送してインタークーラ23内で冷却した後に内燃機関101内に吸気させることができる。
なお、排気管112は、内燃機関101のヘッドカバー126内のシリンダヘッド125の排気ポートから過給機20(排気側タービン22)まで取り回された後に、内燃機関101の前面側Fに配置されている触媒113を介して車両後方に延長されている。
The
As a result, the
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インタークーラ23は、エアークリーナ11に隣接して、燃焼による発熱を伴わない変速装置105の上方Uに隙間を介して位置するように取り付けられており、走行風を取り込んでインタークーラ23自体を冷却するクーラダクト23aを前方Fに延在させて取込口23bが開口されている。
これにより、インタークーラ23は、内燃機関101の稼働時に上昇する熱量やその輻射熱を直接受けることなく、過給機20が圧送して内燃機関101に供給する燃焼空気(加圧空気)を、走行風を効果的に取り込んで効率よく冷却することができる。
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As a result, the
バイパス管24は、インタークーラ23のさらに上方Uに位置するようにレイアウトされて、そのインタークーラ23を迂回するように、吸気管111の第2流路111bと第3流路111cを直接連通させるように連結されている。
これにより、バイパス管24は、エアークリーナ11やインタークーラ23に遮蔽されて、より効果的に内燃機関101の稼働時に上昇する熱量やその輻射熱を避けることができ、過給機20が圧送する燃焼空気(加圧空気)をそのまま温度上昇させることなく内燃機関101に供給することができる。
The
As a result, the
そして、吸気装置10は、燃焼効率を向上させる燃焼空気を内燃機関101に供給(吸気)させるように、ECM102が吸気管111における調整弁25の切換制御を実行するようになっている。この吸気装置10の吸気管111には、インタークーラ23で冷却する前の内燃機関101に吸気させる燃焼空気の温度(以下、単に吸気温度ともいう)を検出するように、エアークリーナ11の出口付近に上流側温度センサ(上流温度検出部)31が配置されている。ECM102は、その上流側温度センサ31の検出情報と共に、水温センサ103aや車速センサ103bの各種センサ103nが検出する検出情報に基づいて吸気管111における調整弁25の切換制御手順(方法)を実行するようになっている。
In the
具体的には、ECM102は、予め格納されている制御プログラムに従って上記センサ情報やパラメータ情報に基づいてインタークーラ23による冷却効果の有無を判定(推定)して調整弁25の開閉切換制御を実行するようになっている。このECM102は、例えば、高速走行後の渋滞時などインタークーラ23による冷却効果を期待することができない場合に、過給機20で圧送する燃焼空気の加圧空気を、バイパス管24を介して内燃機関101に吸気させるように調整弁25の開閉を切り換えるようになっている。すなわち、ECM102が能力判定部および吸気制御部を構成している。
Specifically, the
詳細には、ECM102は、図5のフローチャートに示すように、内燃機関101に燃焼空気として加圧空気を圧送するように過給機20を利用する際に、まずは、インタークーラ23の冷却能力を推定する処理を図6に示すサブルーチンで実行して、インタークーラ23による冷却効果の有無を判定する(ステップS11)。この後に、その判定結果を示すフラグFaに「1」が格納されているか否かを確認する(ステップS12)。このステップS12において、そのフラグFaが「0(null)」で冷却能力の低下状態でないことが確認できた場合には、そのまま終了して、インタークーラ23を介して過給機20による加圧空気を内燃機関101に吸気させるように、調整弁25がバイパス管24側を閉じている経路(流路)を維持する。一方、ステップS12において、そのフラグFaに「1」が格納されていて冷却能力の低下状態であることが確認された場合には、バイパス管24側を開放させる(インタークーラ23側を閉じる)ように調整弁25の駆動を制御して、インタークーラ23を介すことなく、過給機20による加圧空気を内燃機関101に吸気させる(ステップS13)。
Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 5, the
これにより、ECM102は、インタークーラ23で信頼性高く冷却させた燃焼空気(加圧空気)を内燃機関101に吸気させて効率よく駆動させることができる。また、このECM102は、インタークーラ23が燃焼空気を冷却することができない環境にある場合には、過給機20で圧送する加圧空気を、バイパス管24を介してそのまま内燃機関101に吸気させることができ、冷却不能なインタークーラ23による悪影響なく内燃機関101を駆動させることができる。
As a result, the
このとき、ECM102は、図6のフローチャートに示すように、インタークーラ23の冷却能力の有無を判定する処理(冷却能力推定処理)を実行するようになっており、車速センサ103bが検出する車速が予め設定されている速度V未満まで減速あるいは停止状態にあるか否か(ステップS21)、上流側温度センサ31が検出するエアークリーナ11の下流側での燃焼空気の吸気温度1が予め設定されている温度Ti1以上に加熱されているか否か(ステップS22)、水温センサ103aが検出する内燃機関101の冷却水が水温Tw以上に加熱されているか否か(ステップS23)を確認して、何れの条件も満たす場合に、インタークーラ23による冷却効果の判定結果を示すフラグFaに冷却効果なしの「1」を格納する(ステップS24)。
At this time, as shown in the flowchart of FIG. 6, the
一方、ECM102は、ステップS21で車速が設定速度V以上、ステップS22で吸気温度1が設定温度Ti1未満、ステップS23で冷却水が水温Tw未満であることのいずれか1つでも確認された場合には、インタークーラ23による冷却効果有の判定結果を示す「0(null)」をフラグFaに格納する(ステップS25)。
On the other hand, when the vehicle speed is greater than or equal to the set speed V in step S21, the
これにより、ECM102は、次の条件の何れか1つでも満たす場合には、そのままインタークーラ23を経由させることにより、バイパス管24で迂回させる場合よりも少なくとも同等以上に冷却させた燃焼空気(加圧空気)を内燃機関101に吸気させることができる。
条件1:車両が走行していて、インタークーラ23はその走行風を利用し冷却能力を発揮することができる。
条件2:外気温度自体が低く、冷却対象の吸気する燃焼空気自体をインタークーラ23で冷却するまでもない。
条件3:内燃機関101の高負荷駆動により冷却水温度が上昇しておらず、機関室内のインタークーラ23も加熱されていない。
As a result, when any one of the following conditions is satisfied, the
Condition 1: The vehicle is traveling, and the
Condition 2: The outside air temperature itself is low, and it is not necessary to cool the intake combustion air itself to be cooled by the
Condition 3: The coolant temperature has not risen due to high-load driving of the
また、ECM102は、次の条件の全てを同時に満たす場合には、インタークーラ23で逆に加熱されてしまうことを回避して、バイパス管24で迂回させる燃焼空気(加圧空気)を外気温度のまま内燃機関101に吸気させることができる。
条件A:車両が低速走行あるいは停止していて、インタークーラ23が走行風により燃焼空気を冷却することができない。
条件B:内燃機関101の高負荷駆動により冷却水温度が上昇していて、機関室内のインタークーラ23もレイアウトによる加熱制限を超えて所定以上に温度上昇してしまっている。
条件C:外気温度自体もそのインタークーラ23の影響を受けないほど低温でない。
Further, when all of the following conditions are satisfied at the same time, the
Condition A: The vehicle is running at a low speed or stopped, and the
Condition B: The coolant temperature has increased due to high-load driving of the
Condition C: The outside air temperature itself is not so low as not to be affected by the
したがって、ECM102は、インタークーラ23による冷却が期待できず、燃焼空気(加圧空気)を却って加熱してしまうと判定した場合には、調整弁25によりバイパス管24に流路を切り換えて迂回させることができ、内燃機関101にできるだけ燃焼効率の高い燃焼空気を吸気させることができる。
Therefore, when the
このように本実施形態においては、エアークリーナ11、インタークーラ23およびバイパス管24を内燃機関101からできるだけ熱的影響を受けないように配置するとともに、内燃機関101にはできるだけ効率のよい燃焼を実現するように必要に応じて過給機20が圧送する加圧空気をバイパス管24で迂回させて吸気させることができる。したがって、内燃機関101は、インタークーラ23の温度上昇による出力低下や燃費悪化を引き起こすことなく効率よく駆動することができるとともに、高負荷時にノッキングしてしまうことなく駆動することができる。
As described above, in the present embodiment, the
次に、図7および図8は本発明に係る車両用吸気装置の第2実施形態を示す図である。本実施形態は、上述実施形態と略同様な構成には同一の符号を付して特徴部分を説明する(以下で説明する他の実施形態も同様)。
図7において、吸気装置10は、上述実施形態における上流側温度センサ31に代えて、吸気管111のバイパス管24との連結箇所よりも上流側でインタークーラ23の出口付近となる位置に下流側温度センサ(下流温度検出部)41が配置されている。これにより、下流側温度センサ41は、インタークーラ23で冷却した後の吸気温度2をバイパス管24内の連通空気の影響を受けることなく検出することができる。
Next, FIG. 7 and FIG. 8 are views showing a second embodiment of the vehicle intake device according to the present invention. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the characteristic portions will be described (the same applies to other embodiments described below).
In FIG. 7, in place of the
ECM102は、その下流側温度センサ41の検出情報に基づいて、図5のフローチャートにおけるステップS11の冷却能力推定処理手順(方法)を実行するようになっている。
具体的には、ECM102は、図8のフローチャートに示すように、下流側温度センサ41が検出するインタークーラ23の出口(下流側)での燃焼空気の吸気温度2が予め設定されている温度Ti2以上であるか否かを確認する(ステップS41)。その吸気温度2が設定温度Ti2以上である場合にはインタークーラ23による冷却効果無の判定結果を示す「1」をフラグFaに格納する(ステップS42)。一方、吸気温度2が設定温度Ti2未満である場合にはインタークーラ23による冷却効果有の判定結果を示す「0(null)」をフラグFaに格納する(ステップS43)。
Based on the detection information of the
Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 8, the
これにより、ECM102は、内燃機関101に吸気させる燃焼空気(加圧空気)がインタークーラ23による冷却効果が認められる吸気温度2未満である場合には、そのインタークーラ23を経由させることにより冷却させた燃焼空気を内燃機関101に吸気させることができる。また、ECM102は、内燃機関101に吸気させる燃焼空気(加圧空気)がインタークーラ23による冷却効果が認められない吸気温度2以上である場合には、そのままインタークーラ23を経由させることにより逆に加熱されてしまうことを回避して、バイパス管24で迂回させて外気温度のままの燃焼空気を内燃機関101に吸気させることができる。
Thereby, when the combustion air (pressurized air) sucked into the
このように本実施形態においては、上述実施形態と同様の作用効果に加えて、内燃機関101に吸気する燃焼空気をインタークーラ23の出口付近の下流側温度センサ41で直接精度よく検出することができ、走行風の有無に関係なくインタークーラ23による冷却能力を適正に判断して燃焼空気の流路を選択切換することができる。したがって、内燃機関101に効率の良い燃焼を実現する温度の燃焼空気を信頼性高く吸気させることができる。
As described above, in the present embodiment, in addition to the same effect as the above-described embodiment, the combustion air sucked into the
次に、図9および図10は本発明に係る車両用吸気装置の第3実施形態を示す図である。
図9において、吸気装置10は、上述実施形態における下流側温度センサ41に加えて、バイパス管24内にバイパス温度センサ(バイパス温度検出部)51が配置されている。
Next, FIGS. 9 and 10 are views showing a third embodiment of the vehicle intake device according to the present invention.
In FIG. 9, the
ECM102は、下流側温度センサ41とバイパス温度センサ51の検出情報に基づいて、図5のフローチャートにおけるステップS11の冷却能力推定処理手順(方法)を実行するようになっている。
具体的には、ECM102は、図10のフローチャートに示すように、下流側温度センサ41が検出するインタークーラ23の出口(下流側)での燃焼空気の吸気温度2がバイパス管24内の連通空気の吸気温度Ti3以上であるか否かを確認する(ステップS51)。そのインタークーラ23による吸気温度2がバイパス管24で迂回する吸気温度3以上の高温である場合にはインタークーラ23による冷却効果無の判定結果を示す「1」をフラグFaに格納する(ステップS52)。一方、その吸気温度2が吸気温度3未満である場合にはインタークーラ23による冷却効果有の判定結果を示す「0(null)」をフラグFaに格納する(ステップS43)。
The
Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 10, the
これにより、ECM102は、内燃機関101に吸気させる燃焼空気(加圧空気)にインタークーラ23による冷却効果が認められる場合には、そのインタークーラ23を経由させることにより冷却させた燃焼空気を内燃機関101に吸気させることができる。また、ECM102は、その比較結果で、内燃機関101に吸気させる燃焼空気(加圧空気)にインタークーラ23による冷却効果が認められない場合には、そのままインタークーラ23を経由させることにより逆に加熱されてしまうことを回避して、バイパス管24で迂回させて外気温度のままの燃焼空気を内燃機関101に吸気させることができる。
Thereby, when the cooling effect by the
このように本実施形態においては、上述実施形態と同様の作用効果に加えて、インタークーラ23の出口温度とバイパス管24内の温度とを直接比較して、内燃機関101に吸気させる燃焼空気をインタークーラ23とバイパス管24のいずれを経由させるか確実に判断することができ、走行風の有無に関係なくインタークーラ23による冷却能力を適正に判断して燃焼空気の流路を選択切換することができる。したがって、内燃機関101に効率の良い燃焼を実現する温度の燃焼空気を信頼性高く吸気することができる。
As described above, in this embodiment, in addition to the same effect as the above-described embodiment, the combustion air to be taken into the
次に、図11は本発明に係る車両用吸気装置の第4実施形態を示す図である。
図11において、吸気装置10は、バイパス管24として、燃焼空気(加圧空気)を流通させる空気流路24aの外周に、冷却媒体を流通させる冷媒流路61が形成されており、過給機20が圧送する加圧空気をバイパス管24でも冷却して燃焼空気として内燃機関101に吸気可能に構築されている。
このように本実施形態においては、上述実施形態と同様の作用効果に加えて、インタークーラ23が機能しない場合にもバイパス管24で冷却した燃焼空気を内燃機関101に吸気させることができる。したがって、内燃機関101に効率の良い燃焼を実現する温度の燃焼空気を効果的に吸気させることができる。
Next, FIG. 11 is a diagram showing a fourth embodiment of the vehicle intake device according to the present invention.
In FIG. 11, the
As described above, in the present embodiment, in addition to the same effects as the above-described embodiment, the combustion air cooled by the
上述の実施形態の他の態様としては、図示することは省略するが、本実施形態では調整弁25を全開または全閉する制御を一例にして説明するが、これに限るものでなく、インタークーラ23とバイパス管24の双方に任意の流量で流通させることができるようにして、内燃機関101に吸気させる燃焼空気の温度を最適化することができるように調整可能にしてもよい。
また、インタークーラ23やエアークリーナ11やバイパス管24の重なり具合は、全体が重なるようにして熱的影響をできるだけ避けるようにするのが好ましいが、内燃機関101の配置の事情に応じて、できるだけ大面積で一部以上が重なるようにレイアウトするのが好ましい。
As another aspect of the above-described embodiment, although illustration is omitted, in this embodiment, control for fully opening or closing the regulating
Further, it is preferable that the
本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。 The scope of the present invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, but includes all embodiments that provide the same effects as those intended by the present invention. Further, the scope of the invention is not limited to the combinations of features of the invention defined by the claims, but may be defined by any desired combination of particular features among all the disclosed features. .
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。 Although one embodiment of the present invention has been described so far, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented in various forms within the scope of the technical idea.
10 吸気装置
11 エアークリーナ
20 過給機
23 インタークーラ
24 バイパス管
25 調整弁
31 上流側温度センサ
41 下流側温度センサ
51 バイパス温度センサ
61 冷媒流路
101 内燃機関
103a 水温センサ
103b 車速センサ
104 吸気弁
105 変速装置
111 吸気管
112 排気管
113 触媒
120 シリンダ本体部
125 シリンダヘッド
126 ヘッドカバー
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記内燃機関および前記過給機に接続されて前記加圧空気を吸気させる経路を構成する吸気管と、
該吸気管途中に配置されて前記加圧空気を冷却するインタークーラと、
前記吸気管の前記インタークーラの上流側および下流側に連通されて前記加圧空気の迂回経路を構成するバイパス管と、
前記吸気管と前記バイパス管を経由する前記加圧空気の吸気量を調整する調整弁と、
前記インタークーラの機能時に当該インタークーラの冷却能力が低下しているか否かを判定する能力判定部と、
前記インタークーラの冷却能力が低下していると前記能力判定部が判定した場合に前記バイパス管を経由する前記加圧空気の吸気量が前記吸気管を経由する前記加圧空気の吸気量よりも多くなるように前記調整弁を調整動作させる吸気制御部と、を備えることを特徴とする車両用吸気装置。 An intake device that is mounted on a vehicle together with an internal combustion engine that generates driving force for traveling, and that supplies compressed air for combustion to the internal combustion engine from a supercharger,
An intake pipe which is connected to the internal combustion engine and the supercharger and constitutes a path for intake of the pressurized air;
An intercooler arranged in the middle of the intake pipe for cooling the pressurized air;
A bypass pipe communicating with the upstream side and the downstream side of the intercooler of the intake pipe to form a bypass path of the pressurized air;
An adjustment valve that adjusts an intake amount of the pressurized air that passes through the intake pipe and the bypass pipe;
A capacity determination unit that determines whether or not the cooling capacity of the intercooler is reduced when the intercooler functions;
When the capacity determination unit determines that the cooling capacity of the intercooler is reduced, the intake amount of the pressurized air passing through the bypass pipe is larger than the intake amount of the pressurized air passing through the intake pipe An air intake control unit that adjusts the adjustment valve so as to increase the intake valve.
前記インタークーラの上流側の空気の温度を検出する上流温度検出部と、
を備えており、
前記能力判定部は、前記車速検出部が検出する前記車両の速度が予め設定されている速度未満、かつ、前記上流温度検出部が検出する前記空気の温度が予め設定されている温度以上である場合に、前記インタークーラの冷却能力が低下していると判定することを特徴とする請求項1に記載の車両用吸気装置。 A vehicle speed detector for detecting the speed of the vehicle;
An upstream temperature detector for detecting the temperature of the air upstream of the intercooler;
With
In the capacity determination unit, the speed of the vehicle detected by the vehicle speed detection unit is less than a preset speed, and the temperature of the air detected by the upstream temperature detection unit is equal to or higher than a preset temperature. In this case, it is determined that the cooling capacity of the intercooler is reduced.
前記能力判定部は、前記下流温度検出部が検出する前記加圧空気の温度が予め設定されている温度以上である場合に、前記インタークーラの冷却能力が低下していると判定することを特徴とする請求項1に記載の車両用吸気装置。 A downstream temperature detection unit for detecting the temperature of the pressurized air flowing through the intake pipe on the downstream side of the intercooler;
The capability determination unit determines that the cooling capability of the intercooler is lowered when the temperature of the pressurized air detected by the downstream temperature detection unit is equal to or higher than a preset temperature. The vehicle air intake device according to claim 1.
前記能力判定部は、前記下流温度検出部が検出する前記加圧空気の温度が前記バイパス温度検出部が検出する前記空気温度よりも高い場合に、前記インタークーラの冷却能力が低下していると判定することを特徴とする請求項1に記載の車両用吸気装置。 A downstream temperature detection unit that detects the temperature of the pressurized air that circulates in the intake pipe on the downstream side of the intercooler, and a bypass temperature detection unit that detects the air temperature in the bypass pipe,
When the temperature of the pressurized air detected by the downstream temperature detection unit is higher than the air temperature detected by the bypass temperature detection unit, the cooling capacity of the intercooler is reduced. The vehicle intake device according to claim 1, wherein the determination is made.
前記インタークーラおよび前記バイパス管は、前記変速装置の上部に配置されて、該バイパス管の全部または一部は、当該インタークーラの上側で重なるように配設されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載に車両用吸気装置。 The vehicle includes a transmission that is coupled to a drive shaft of the internal combustion engine, and changes a rotational speed of the drive shaft to a desired rotational speed to transmit a driving force of the internal combustion engine.
The intercooler and the bypass pipe are arranged in an upper part of the transmission, and all or a part of the bypass pipe is arranged to overlap with the upper side of the intercooler. The vehicle intake device according to any one of 1 to 5.
該エアークリーナは、前記内燃機関の燃焼室上部の前記吸気ポートおよび排気ポートの上方に配置されて、
前記インタークーラと前記バイパス管の一方または双方の一部または全部は、当該エアークリーナを間に介在させる状態で前記内燃機関の燃焼室上部の吸気ポートおよび排気ポートの上方に配置されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の車両用吸気装置。 An air cleaner connected to an intake port for supplying combustion air into the combustion chamber of the internal combustion engine and purifying outside air introduced as the combustion air;
The air cleaner is disposed above the intake port and the exhaust port above the combustion chamber of the internal combustion engine,
A part or all of one or both of the intercooler and the bypass pipe is disposed above the intake port and the exhaust port above the combustion chamber of the internal combustion engine with the air cleaner interposed therebetween. The vehicle intake device according to any one of claims 1 to 7, wherein
Priority Applications (1)
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Cited By (1)
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CN114658574A (en) * | 2021-05-06 | 2022-06-24 | 长城汽车股份有限公司 | Engine air inlet system, control method thereof and vehicle |
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2012
- 2012-03-26 JP JP2012069567A patent/JP2013199907A/en active Pending
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