JP2021038726A - Air intake device and air intake system - Google Patents

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Abstract

To provide an air intake device that can feed intake air to an internal combustion engine while adjusting the intake air to preferable temperature, and to provide an air intake system.SOLUTION: An air intake device 20 includes: an air intake route 21 for guiding intake air fed from an air intake port 26 to an internal combustion engine 10; an air cleaner 23 provided between the air intake port 26 of the air intake route 21 and the internal combustion engine 10 to clean the intake air; and an outside route 22 provided on an outside of the air intake route 21 in an area from the air cleaner 23 to the internal combustion engine 10 and through which heat exchange air for exchanging heat with the intake air flows.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、吸気装置及び吸気システムに関する。 The present disclosure relates to an inspiratory device and an inspiratory system.

内燃機関に供給される空気は、温度が低いほど充填効率が高まり、発生トルクが増加することが知られている。例えば下記特許文献１には、空気吸入口からエアクリーナに至る吸気ダクトを覆い管によって覆い、これによって形成された断熱空間に断熱用空気を供給する内燃機関用吸気装置が開示されている。この内燃機関用吸気装置では、吸気ダクトとエンジンルームとの間が断熱されることにより、吸気ダクト内の空気の温度上昇が抑制される。 It is known that the lower the temperature of the air supplied to the internal combustion engine, the higher the filling efficiency and the higher the generated torque. For example, Patent Document 1 below discloses an intake device for an internal combustion engine that covers an intake duct from an air suction port to an air cleaner with a covering pipe and supplies heat insulating air to a heat insulating space formed by the covering pipe. In this intake device for an internal combustion engine, the temperature rise of the air in the intake duct is suppressed by insulating the space between the intake duct and the engine room.

特開２００６−１６０１４２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-160142

吸気ダクト内の空気は、エアクリーナと熱交換して内燃機関に供給されるため、特許文献１に開示される構成では、暖機時には暖められ冷機時には冷やされてしまい、好適な温度の空気を内燃機関に供給できない場合がある。また、吸気温度は低すぎても燃費が悪化することが知られているが、特許文献１では、外気を断熱材として吸気温度の上昇を抑制するものであるため、冷機時に吸気温度を上昇させることができない。 Since the air in the intake duct exchanges heat with the air cleaner and is supplied to the internal combustion engine, in the configuration disclosed in Patent Document 1, the air in the intake duct is warmed at the time of warming up and cooled at the time of cooling down, and the air at a suitable temperature is internal combustion. It may not be possible to supply to the engine. Further, it is known that fuel efficiency deteriorates even if the intake air temperature is too low. However, in Patent Document 1, since the outside air is used as a heat insulating material to suppress the increase in the intake air temperature, the intake air temperature is increased during cooling. Can't.

本開示は、吸入空気を好適な温度に調整して内燃機関に供給することが可能な吸気装置及び吸気システムを提供することを目的とする。 It is an object of the present disclosure to provide an intake device and an intake system capable of adjusting the intake air to a suitable temperature and supplying it to an internal combustion engine.

本開示に係る吸気装置は、吸気口（２６）から供給された吸入空気を内燃機関（１０）に導く吸気経路（２１）と、吸気経路（２１）における吸気口（２６）と内燃機関（１０）との間に設けられ、吸入空気を浄化するエアクリーナ（２３）と、エアクリーナ（２３）から内燃機関（１０）に至る領域において、吸気経路（２１）の外側に設けられ、吸入空気と熱交換するための熱交換空気が流れる外側経路（２２）と、を備える。 The intake device according to the present disclosure includes an intake path (21) that guides the intake air supplied from the intake port (26) to the internal combustion engine (10), and an intake port (26) and an internal combustion engine (10) in the intake path (21). ), And an air cleaner (23) that purifies the intake air, and is provided outside the intake path (21) in the region from the air cleaner (23) to the internal combustion engine (10) to exchange heat with the intake air. It is provided with an outer path (22) through which heat exchange air flows.

本開示では、エアクリーナから内燃機関に至る領域の吸気経路の外側に外側経路が設けられているので、吸入空気の温度を好適な状態にして供給する対象となる内燃機関に近い領域において、吸入空気と熱交換空気とで熱交換をすることができ、吸入空気の温度を好適な温度に上昇又は下降させて内燃機関に供給することができる。 In the present disclosure, since the outer path is provided outside the intake path in the region from the air cleaner to the internal combustion engine, the intake air is provided in a region close to the internal combustion engine to be supplied at an appropriate temperature of the intake air. The heat can be exchanged between the air and the heat exchange air, and the temperature of the intake air can be raised or lowered to a suitable temperature and supplied to the internal combustion engine.

本開示によれば、吸入空気を好適な温度に調整して内燃機関に供給することが可能な吸気装置及び吸気システムを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an intake device and an intake system capable of adjusting the intake air to a suitable temperature and supplying it to an internal combustion engine.

図１は、本開示の第１実施形態に係る吸気システムが備えられた車両の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vehicle provided with an intake system according to the first embodiment of the present disclosure. 図２は、図１に示される吸気装置における空気の流れを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an air flow in the intake device shown in FIG. 図３は、図１に示される制御装置の機能ブロックを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a functional block of the control device shown in FIG. 図４は、本開示の第２実施形態に係る吸気システムが備えられた車両の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a vehicle provided with an intake system according to a second embodiment of the present disclosure. 図５は、図４に示される制御装置の機能ブロックを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a functional block of the control device shown in FIG.

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same components are designated by the same reference numerals as much as possible in each drawing, and duplicate description is omitted.

図１を参照しながら、本開示の第１実施形態に係る吸気システムについて説明する。吸気システム１００は、車両に取り付けられ、内燃機関に吸入空気を供給する。 The intake system according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. The intake system 100 is attached to the vehicle and supplies intake air to the internal combustion engine.

車両は、内燃機関１０と、吸気装置２０と、排気装置３０と、冷却装置４０と、制御装置５０と、を備えている。 The vehicle includes an internal combustion engine 10, an intake device 20, an exhaust device 30, a cooling device 40, and a control device 50.

内燃機関１０は、吸気装置２０から供給される空気と燃料装置（不図示）から供給される液体燃料とを混合して混合気を生成し、混合気を燃焼させることでピストンを駆動する。内燃機関には既知の構造を適用可能であるので、図示を省略する。 The internal combustion engine 10 mixes the air supplied from the intake device 20 with the liquid fuel supplied from the fuel device (not shown) to generate an air-fuel mixture, and burns the air-fuel mixture to drive the piston. Since a known structure can be applied to an internal combustion engine, the illustration is omitted.

吸気装置２０は、内燃機関１０に燃焼用の空気を供給するための装置である。吸気装置２０は、吸気経路２１と、外側経路２２と、エアクリーナ２３と、スロットルバルブ２４と、温度センサ２５と、を備える。 The intake device 20 is a device for supplying combustion air to the internal combustion engine 10. The intake device 20 includes an intake path 21, an outer path 22, an air cleaner 23, a throttle valve 24, and a temperature sensor 25.

吸気経路２１は、上流側端部に吸気口２６が設けられ、下流側端部に内燃機関１０が接続されている。吸気経路２１は、吸気口２６から供給された吸入空気を内燃機関１０へと導く配管である。 The intake path 21 is provided with an intake port 26 at the upstream end, and the internal combustion engine 10 is connected to the downstream end. The intake path 21 is a pipe that guides the intake air supplied from the intake port 26 to the internal combustion engine 10.

外側経路２２は、吸気経路２１の外側に設けられ、吸気経路２１を流れる吸入空気と熱交換するための熱交換空気が流れる。外側経路２２は、吸気経路２１との隔壁を共有するように、吸気経路２１を構成する配管の全周を覆っている。本実施形態において、この吸気経路２１と外側経路２２との二重管領域は、吸気経路２１の吸気口２６から内燃機関１０に至るまで続いている。 The outer path 22 is provided outside the intake path 21, and heat exchange air for heat exchange with the intake air flowing through the intake path 21 flows. The outer path 22 covers the entire circumference of the piping constituting the intake path 21 so as to share a partition wall with the intake path 21. In the present embodiment, the double pipe region of the intake path 21 and the outer path 22 continues from the intake port 26 of the intake path 21 to the internal combustion engine 10.

外側経路２２には、外気導出入口２７ａ，２７ｂ及び内気導出入口２８ａ〜２８ｃが設けられている。外気導出入口２７ａ，２７ｂは、外側経路２２に外気を導入するとともに、外側経路２２内の空気を外気に向けて放出することが可能な吸排気口である。内気導出入口２８ａ〜２８ｃは、外側経路２２にエンジンルーム内の空気を導入するとともに、外側経路２２内の空気をエンジンルームに向けて放出することが可能な吸排気口である。吸気口２６からエアクリーナ２３までの領域において、外側経路２２の上流側端部に外気導出入口２７ａが設けられ、下流側端部に内気導出入口２８ａが設けられている。エアクリーナ２３からスロットルバルブ２４までの領域において、外側経路２２の上流側端部に外気導出入口２７ｂが設けられ、下流側端部に内気導出入口２８ｂが設けられている。２つの内気導出入口２８ａ，２８ｂは、エンジンルームと導通する内気導出入口２８ｃに接続されている。これらの外気導出入口２７ａ，２７ｂ及び内気導出入口２８ａ〜２８ｃの数は一例であり、これに限定されない。 The outer path 22 is provided with outside air outlets 27a and 27b and inside air outlets 28a to 28c. The outside air outlets 27a and 27b are intake / exhaust ports capable of introducing outside air into the outer path 22 and discharging the air in the outer path 22 toward the outside air. The inside air outlets 28a to 28c are intake / exhaust ports capable of introducing the air in the engine room into the outer path 22 and discharging the air in the outer path 22 toward the engine room. In the region from the intake port 26 to the air cleaner 23, an outside air outlet 27a is provided at the upstream end of the outer path 22, and an inside air outlet 28a is provided at the downstream end. In the region from the air cleaner 23 to the throttle valve 24, an outside air outlet 27b is provided at the upstream end of the outer path 22, and an inside air outlet 28b is provided at the downstream end. The two inside air outlets 28a and 28b are connected to the inside air outlet 28c that conducts with the engine room. The numbers of the outside air outlets 27a and 27b and the inside air outlets 28a to 28c are examples, and are not limited thereto.

なお、外側経路２２の形状はこれに限定されない。外側経路は、吸気経路２１の全周を覆っていなくてもよく、例えば吸気経路の一部を覆う構成であってもよいし、吸気経路２１の周囲にらせん状に巻き付いていてもよい。吸気経路２１と外側経路２２との隔壁には凹凸があってもよい。当該隔壁の表面積が大きくなることにより、吸入空気と熱交換空気との間の熱交換の程度が向上する。外側経路２２は、必ずしも吸気口２６から内燃機関１０に至る全領域に設けられていなくてもよく、エアクリーナ２３から内燃機関１０に至る領域の少なくとも一部に設けられていればよい。 The shape of the outer path 22 is not limited to this. The outer path may not cover the entire circumference of the intake path 21, for example, may be configured to cover a part of the intake path, or may be spirally wound around the intake path 21. The partition wall between the intake path 21 and the outer path 22 may be uneven. By increasing the surface area of the partition wall, the degree of heat exchange between the intake air and the heat exchange air is improved. The outer path 22 does not necessarily have to be provided in the entire region from the intake port 26 to the internal combustion engine 10, and may be provided in at least a part of the region from the air cleaner 23 to the internal combustion engine 10.

エアクリーナ２３は、吸気経路２１における吸気口２６と内燃機関１０との間に設けられている。エアクリーナ２３は、吸気経路２１を通る吸入空気から異物を除去することで吸入空気を浄化するフィルタである。吸入空気がエアクリーナ２３を通過する際に、エアクリーナ２３との間で熱交換が行われる。暖機時などエアクリーナ２３が吸入空気より暖かい場合には吸入空気は暖められ、冷機時などエアクリーナ２３が吸入空気より冷たい場合には吸入空気は冷やされる。 The air cleaner 23 is provided between the intake port 26 and the internal combustion engine 10 in the intake path 21. The air cleaner 23 is a filter that purifies the intake air by removing foreign matter from the intake air passing through the intake path 21. When the intake air passes through the air cleaner 23, heat exchange is performed with the air cleaner 23. When the air cleaner 23 is warmer than the intake air, such as during warm-up, the intake air is warmed, and when the air cleaner 23 is colder than the intake air, such as when the air cleaner 23 is cold, the intake air is cooled.

スロットルバルブ２４は、内燃機関１０に供給される吸入空気の流量を調整するための流量調整弁である。車両に備えられたアクセルペダル（不図示）の操作量に応じて、スロットルバルブ２４の開度が調整されることにより、空気の流量が調整される。スロットルバルブ２４には、例えば温度センサ２５が設けられている。 The throttle valve 24 is a flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of the intake air supplied to the internal combustion engine 10. The air flow rate is adjusted by adjusting the opening degree of the throttle valve 24 according to the amount of operation of the accelerator pedal (not shown) provided in the vehicle. The throttle valve 24 is provided with, for example, a temperature sensor 25.

温度センサ２５は、吸気経路２１内の吸入空気の温度を測定して、測定値を制御装置５０に入力する。図１では、温度センサ２５がスロットルバルブ２４内に設けられた構成が示されているが、温度センサ２５が取り付けられる位置はこれに限定されず、例えば吸気経路２１のいずれかの位置であってもよく、あるいは内燃機関１０の中に設けられてもよい。温度センサ２５が取り付けられる位置が内燃機関１０に近いほど、内燃機関１０に供給される直前の吸入空気の温度を測定することができるため、後述する吸入空気の温度調整の精度が向上する。 The temperature sensor 25 measures the temperature of the intake air in the intake path 21 and inputs the measured value to the control device 50. FIG. 1 shows a configuration in which the temperature sensor 25 is provided in the throttle valve 24, but the position where the temperature sensor 25 is attached is not limited to this, and is, for example, any position of the intake path 21. Alternatively, it may be provided in the internal combustion engine 10. The closer the temperature sensor 25 is attached to the internal combustion engine 10, the more the temperature of the intake air immediately before being supplied to the internal combustion engine 10 can be measured, so that the accuracy of temperature adjustment of the intake air, which will be described later, is improved.

排気装置３０は、内燃機関１０で生じた排気ガスを外部に排出するための装置である。排気装置３０は、排気経路３１と、触媒３２，３３と、空燃比センサ３４と、酸素濃度センサ３５と、を備えている。 The exhaust device 30 is a device for discharging the exhaust gas generated by the internal combustion engine 10 to the outside. The exhaust device 30 includes an exhaust path 31, catalysts 32 and 33, an air-fuel ratio sensor 34, and an oxygen concentration sensor 35.

排気経路３１は、内燃機関１０から排出される排気ガスを外部に排出する配管である。排気経路３１の上流側端部は、内燃機関１０に接続されている。 The exhaust path 31 is a pipe that discharges the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 10 to the outside. The upstream end of the exhaust path 31 is connected to the internal combustion engine 10.

触媒３２，３３は、排気経路３１の途中に設けられ、排気ガスを浄化する。触媒３２，３３は、例えば三元触媒やＮＯｘ吸蔵触媒であってもよい。 The catalysts 32 and 33 are provided in the middle of the exhaust path 31 to purify the exhaust gas. The catalysts 32 and 33 may be, for example, a three-way catalyst or a NOx storage catalyst.

空燃比センサ３４は、排気経路３１のうち、触媒３２の上流側に設けられている。空燃比センサ３４は、排気経路３１を通過する排気ガスの空燃比を測定し、その測定値を制御装置５０に入力する。酸素濃度センサ３５は、排気経路３１のうち、触媒３２と触媒３３の間に設けられている。酸素濃度センサ３５は、排気経路３１を通る排気ガスの酸素濃度を測定し、測定値を制御装置５０に入力する。空燃比センサ３４及び酸素濃度センサ３５は、排気センサの一具体例であり、空燃比の測定値及び酸素濃度の測定値は、排気に関する排気情報の一具体例である。空燃比センサ３４及び酸素濃度センサ３５の順序や取り付けられる位置はこれに限定されない。 The air-fuel ratio sensor 34 is provided on the upstream side of the catalyst 32 in the exhaust path 31. The air-fuel ratio sensor 34 measures the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the exhaust path 31, and inputs the measured value to the control device 50. The oxygen concentration sensor 35 is provided between the catalyst 32 and the catalyst 33 in the exhaust path 31. The oxygen concentration sensor 35 measures the oxygen concentration of the exhaust gas passing through the exhaust path 31, and inputs the measured value to the control device 50. The air-fuel ratio sensor 34 and the oxygen concentration sensor 35 are specific examples of the exhaust sensor, and the measured value of the air-fuel ratio and the measured value of the oxygen concentration are specific examples of exhaust information related to exhaust gas. The order and mounting positions of the air-fuel ratio sensor 34 and the oxygen concentration sensor 35 are not limited to this.

冷却装置４０は、例えば、ラジエータ４１と、コンデンサ４２と、ファン４３と、を備えている。 The cooling device 40 includes, for example, a radiator 41, a condenser 42, and a fan 43.

ラジエータ４１は、内燃機関１０を冷却する冷却液と空気との間で熱交換を行うことで冷却液を冷却する熱交換器である。 The radiator 41 is a heat exchanger that cools the coolant by exchanging heat between the coolant that cools the internal combustion engine 10 and air.

コンデンサ４２は、例えばラジエータ４１の車両前方に設けられている。コンデンサ４２は、車両に設けられた空調装置の冷媒と空気との間で熱交換を行うことで冷媒を冷却する熱交換器である。 The condenser 42 is provided, for example, in front of the vehicle of the radiator 41. The condenser 42 is a heat exchanger that cools the refrigerant by exchanging heat between the refrigerant of the air conditioner provided in the vehicle and the air.

ファン４３は、例えばラジエータ４１の車両後方に設けられている。ファン４３は、制御装置５０から入力される制御信号に応じた回転方向で回転し、ラジエータ４１及びコンデンサ４２に空気を送る。また、本実施形態において、ファン４３は、外側経路２２に設けられた内気導出入口２８ｃの近傍に設けられている。ファン４３の回転により、外側経路２２に外気又はエンジンルーム内の空気が供給される。外側経路２２への空気の供給及び排出の詳細については後述する。 The fan 43 is provided, for example, behind the vehicle of the radiator 41. The fan 43 rotates in a rotation direction according to a control signal input from the control device 50, and sends air to the radiator 41 and the condenser 42. Further, in the present embodiment, the fan 43 is provided in the vicinity of the inside air outlet 28c provided in the outer path 22. The rotation of the fan 43 supplies the outside air or the air in the engine room to the outer path 22. Details of air supply and discharge to the outer path 22 will be described later.

制御装置５０は、例えばマイクロコンピュータを含む電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により構成される。制御装置５０は、上述した各種センサから入力される測定値に基づいて、吸気装置２０に関する各種の制御を行う。具体的に、制御装置５０は、温度センサ２５から入力される吸入空気の温度、あるいは、空燃比センサ３４又は酸素濃度センサ３５から入力される排気情報に基づいて推定された吸入空気の温度に基づいて、内燃機関１０に供給される吸入空気の温度が目標の範囲内に収まるように吸入空気の温度調整を行う。吸入空気の温度調整は、外側経路２２内の熱交換空気の流れを制御することで、吸入空気の温度を上昇又は下降させることによって行う。 The control device 50 is composed of, for example, an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) including a microcomputer. The control device 50 performs various controls related to the intake device 20 based on the measured values input from the various sensors described above. Specifically, the control device 50 is based on the temperature of the intake air input from the temperature sensor 25 or the temperature of the intake air estimated based on the exhaust information input from the air-fuel ratio sensor 34 or the oxygen concentration sensor 35. Then, the temperature of the intake air is adjusted so that the temperature of the intake air supplied to the internal combustion engine 10 falls within the target range. The temperature of the intake air is adjusted by raising or lowering the temperature of the intake air by controlling the flow of the heat exchange air in the outer path 22.

図３は、制御装置５０の機能ブロック、各種センサからの測定値の入力、及びファン４３への制御信号の入力を示している。制御装置５０は、取得部５１及びファン制御部５２を備える。 FIG. 3 shows the functional block of the control device 50, the input of measured values from various sensors, and the input of control signals to the fan 43. The control device 50 includes an acquisition unit 51 and a fan control unit 52.

取得部５１は、温度センサ２５が測定した吸入空気の温度の測定値を取得する。取得部５１は、空燃比センサ３４が測定した排気の空燃比の測定値を取得し、取得した空燃比に基づいて、吸入空気の温度を推定してもよい。あるいは、取得部５１は、酸素濃度センサ３５が測定した排気の酸素濃度の測定値を取得し、取得した酸素濃度に基づいて、吸入空気の温度を推定してもよい。図３では、温度センサ２５、空燃比センサ３４、及び酸素濃度センサ３５がいずれも描かれているが、これらの全てを備える必要はなく、その一部を備えていればよい。 The acquisition unit 51 acquires the measured value of the temperature of the intake air measured by the temperature sensor 25. The acquisition unit 51 may acquire the measured value of the air-fuel ratio of the exhaust gas measured by the air-fuel ratio sensor 34, and estimate the temperature of the intake air based on the acquired air-fuel ratio. Alternatively, the acquisition unit 51 may acquire the measured value of the oxygen concentration of the exhaust measured by the oxygen concentration sensor 35 and estimate the temperature of the intake air based on the acquired oxygen concentration. In FIG. 3, the temperature sensor 25, the air-fuel ratio sensor 34, and the oxygen concentration sensor 35 are all drawn, but it is not necessary to include all of them, and it is sufficient that some of them are provided.

ファン制御部５２は、取得部５１によって取得又は推定された吸入空気の温度に基づいて、ファン４３の回転を制御する制御信号をファン４３に入力する。制御信号は、例えば、ファンの回転方向及び回転速度等を制御する信号であってよい。 The fan control unit 52 inputs a control signal for controlling the rotation of the fan 43 to the fan 43 based on the temperature of the intake air acquired or estimated by the acquisition unit 51. The control signal may be, for example, a signal for controlling the rotation direction and rotation speed of the fan.

なお、上述の吸気装置２０、ファン４３、及び制御装置５０を合わせて吸気システム１００ともいう。次に、吸気システム１００における吸入空気の温度調整について説明する。 The above-mentioned intake device 20, fan 43, and control device 50 are collectively referred to as an intake system 100. Next, the temperature adjustment of the intake air in the intake system 100 will be described.

図１は、例えば夏場や内燃機関１０の暖気完了後など、吸入空気の温度が比較的高く、温度を下げたい場合の熱交換空気の流れを示している。図２は、例えば冬場や内燃機関の冷機始動時など、吸入空気の温度が比較的低く、温度を上げたい場合の熱交換空気の流れを示している。なお、図２では、排気装置３０の図示が省略されている。図１及び図２において、実線矢印は比較的暖かい空気の流れを示し、破線矢印は比較的冷たい空気の流れを示す。 FIG. 1 shows the flow of heat exchange air when the temperature of the intake air is relatively high and the temperature is desired to be lowered, for example, in the summer or after the warming up of the internal combustion engine 10 is completed. FIG. 2 shows the flow of heat exchange air when the temperature of the intake air is relatively low and the temperature is desired to be raised, for example, in winter or when the internal combustion engine is started to cool down. In FIG. 2, the exhaust device 30 is not shown. In FIGS. 1 and 2, solid arrows indicate relatively warm air flows and dashed arrows indicate relatively cold air flows.

吸入空気の温度が所定の上限値より高い場合、ファン制御部５２は、ファン４３を正回転させる。ファン４３が正回転すると、図１に示されるように、外側経路２２からエンジンルーム内へと熱交換空気が引き出される方向に空気が流れる。従って、外気導出入口２７ａ，２７ｂから、エンジンルーム内の空気より温度が低い外気が外側経路２２に導入され、内気導出入口２８ａ〜２８ｃから排出される。吸気経路２１を通る吸入空気は、エアクリーナ２３との熱交換によって一度暖められるが、エアクリーナ２３より下流の外側経路２２に比較的温度が低い外気が流れているため、当該外気との熱交換により温度が引き下げられる。 When the temperature of the intake air is higher than a predetermined upper limit value, the fan control unit 52 rotates the fan 43 in the forward direction. When the fan 43 rotates in the forward direction, as shown in FIG. 1, air flows in the direction in which the heat exchange air is drawn out from the outer path 22 into the engine room. Therefore, the outside air having a temperature lower than that of the air in the engine room is introduced into the outer path 22 from the outside air outlets 27a and 27b, and is discharged from the inside air outlets 28a to 28c. The intake air passing through the intake path 21 is once warmed by heat exchange with the air cleaner 23, but since the outside air having a relatively low temperature flows through the outer path 22 downstream of the air cleaner 23, the temperature is increased by the heat exchange with the outside air. Is lowered.

吸入空気の温度が所定の下限値より低い場合、ファン制御部５２は、ファン４３を逆回転させる。ファン４３が逆回転すると、図２に示されるように、エンジンルーム内から外側経路２２へとエンジンルーム内の空気が導入される方向に空気が流れる。従って、内気導出入口２８ｃ及び内気導出入口２８ａ，２８ｂから、外気より温度が高いエンジンルーム内の空気が導入され、外気導出入口２７ａ，２７ｂから排出される。吸気経路２１を通る吸入空気は、エアクリーナ２３との熱交換によって一度冷やされるが、エアクリーナ２３より下流の外側経路２２に比較的温度が高い空気が流れているため、当該空気との熱交換により温度が引き上げられる。 When the temperature of the intake air is lower than the predetermined lower limit value, the fan control unit 52 rotates the fan 43 in the reverse direction. When the fan 43 rotates in the reverse direction, as shown in FIG. 2, air flows in the direction in which the air in the engine room is introduced from the inside of the engine room to the outer path 22. Therefore, the air in the engine room having a temperature higher than that of the outside air is introduced from the inside air outlets 28c and the inside air outlets 28a and 28b, and is discharged from the outside air outlets 27a and 27b. The intake air passing through the intake path 21 is once cooled by heat exchange with the air cleaner 23, but since air having a relatively high temperature is flowing in the outer path 22 downstream of the air cleaner 23, the temperature is increased by heat exchange with the air. Is raised.

このように、吸入空気の温度が所定の上限値より高い場合は冷やされ、所定の下限値より低い場合は暖められることにより、内燃機関１０に供給される際の吸入空気の温度が、所定の下限値以上、上限値以下、すなわち好適な範囲内に調整される。 As described above, when the temperature of the intake air is higher than the predetermined upper limit value, it is cooled, and when it is lower than the predetermined lower limit value, it is warmed so that the temperature of the intake air when it is supplied to the internal combustion engine 10 becomes a predetermined value. It is adjusted within the lower limit value and the upper limit value, that is, within a suitable range.

本実施形態に係る吸気装置２０は、吸気口２６から供給された吸入空気を内燃機関１０に導く吸気経路２１と、吸気経路２１における吸気口２６と内燃機関１０との間に設けられ、吸入空気を浄化するエアクリーナ２３と、エアクリーナ２３から内燃機関１０に至る領域において、吸気経路２１の外側に設けられ、吸入空気と熱交換するための熱交換空気が流れる外側経路２２と、を備える。 The intake device 20 according to the present embodiment is provided between the intake path 21 that guides the intake air supplied from the intake port 26 to the internal combustion engine 10 and the intake port 26 and the internal combustion engine 10 in the intake path 21. The air cleaner 23 is provided outside the intake path 21 in the region from the air cleaner 23 to the internal combustion engine 10, and an outer path 22 through which heat exchange air for heat exchange with the intake air flows.

本実施形態によれば、エアクリーナ２３から内燃機関１０に至る領域の吸気経路２１の外側に外側経路２２が設けられているので、吸入空気の温度を好適な状態にして供給する対象となる内燃機関１０に近い領域において、吸入空気と熱交換空気とで熱交換をすることができ、吸入空気の温度を好適な温度に上昇又は下降させて内燃機関１０に供給することができる。また、外側経路２２内の熱交換空気が吸音材としても機能することにより、吸入空気の乱流騒音を低減することができる。 According to the present embodiment, since the outer path 22 is provided outside the intake path 21 in the region from the air cleaner 23 to the internal combustion engine 10, the internal combustion engine to be supplied with the intake air temperature adjusted to an appropriate state. In the region close to 10, heat can be exchanged between the intake air and the heat exchange air, and the temperature of the intake air can be raised or lowered to a suitable temperature and supplied to the internal combustion engine 10. Further, since the heat exchange air in the outer path 22 also functions as a sound absorbing material, the turbulent noise of the intake air can be reduced.

本実施形態では、吸気経路２１と外側経路２２とが隔壁を共有する二重管領域が設けられている。この好ましい態様によれば、隔壁を共有することで、より効率的に熱交換することができる。 In the present embodiment, a double pipe region is provided in which the intake path 21 and the outer path 22 share a partition wall. According to this preferred embodiment, heat exchange can be performed more efficiently by sharing the partition wall.

本実施形態では、外側経路２２に外気を導入するとともに、外側経路２２内の空気を外気に放出することが可能な外気導出入口２７ａ，２７ｂが外側経路２２に設けられている。この好ましい態様によれば、外気導出入口２７ａ，２７ｂから外気を導入することで、外気を熱交換空気として利用し、エアクリーナ２３を通過して温度が上昇した吸入空気の温度を引き下げて好適な温度とし、内燃機関１０に供給することができる。外気導出入口２７ａ，２７ｂからは、外側経路内の空気を外気に向けて放出することができるので、例えばエンジンルーム内の比較的高温の空気を外側経路に導入して熱交換空気として利用し、吸入空気の温度を上昇させて好適な温度とし、内燃機関１０に供給することができる。 In the present embodiment, the outer path 22 is provided with outside air lead-out inlets 27a and 27b capable of introducing the outside air into the outer path 22 and releasing the air in the outer path 22 to the outside air. According to this preferred embodiment, by introducing the outside air from the outside air outlets 27a and 27b, the outside air is used as heat exchange air, and the temperature of the intake air that has passed through the air cleaner 23 and whose temperature has risen is lowered to a suitable temperature. And can be supplied to the internal combustion engine 10. Since the air in the outer path can be discharged toward the outside air from the outside air outlets 27a and 27b, for example, relatively high temperature air in the engine room is introduced into the outer path and used as heat exchange air. The temperature of the intake air can be raised to a suitable temperature and supplied to the internal combustion engine 10.

本実施形態に係る吸気システム１００は、吸気装置２０と、外側経路２２における熱交換空気の流れを調整するファン４３と、吸入空気の温度に基づいてファン４３の回転方向を制御する制御装置５０と、を備え、吸気装置２０は、吸入空気の温度を測定する温度センサ２５をさらに備え、外側経路２２には、外側経路２２にエンジンルーム内の空気を導入するとともに、外側経路内の空気をエンジンルームに放出することが可能な内気導出入口２８ａ〜２８ｃが設けられ、測定された吸入空気の温度が所定の上限値より高い場合、制御装置５０は、ファン４３を正回転させて、外気導出入口２７ａ，２７ｂから外気を外側経路２２に導入して内気導出入口２８ａ〜２８ｃから排出させ、測定された吸入空気の温度が所定の下限値より低い場合、制御装置５０は、ファン４３を逆回転させて、内気導出入口２８ａ〜２８ｃからエンジンルーム内の空気を外側経路２２に導入して外気導出入口２７ａ，２７ｂから排出させる。 The intake system 100 according to the present embodiment includes an intake device 20, a fan 43 that adjusts the flow of heat exchange air in the outer path 22, and a control device 50 that controls the rotation direction of the fan 43 based on the temperature of the intake air. The intake device 20 further includes a temperature sensor 25 for measuring the temperature of the intake air, and in the outer path 22, the air in the engine room is introduced into the outer path 22 and the air in the outer path is introduced into the engine. When the inside air outlets 28a to 28c that can be discharged into the room are provided and the measured intake air temperature is higher than a predetermined upper limit value, the control device 50 rotates the fan 43 in the forward direction to rotate the fan 43 in the forward direction. When the outside air is introduced into the outer path 22 from 27a and 27b and discharged from the inside air outlets 28a to 28c and the measured intake air temperature is lower than the predetermined lower limit value, the control device 50 reversely rotates the fan 43. Then, the air in the engine room is introduced into the outer path 22 from the inside air outlets 28a to 28c and discharged from the outside air outlets 27a and 27b.

本実施形態によれば、制御装置５０が吸入空気の温度に基づいてファン４３の回転方向を制御することにより、外気を外側経路２２に導入すれば吸入空気を冷やすことができ、エンジンルーム内の空気を外側経路２２に導入すれば吸入空気を暖めることができる。従って、吸入空気の温度を好適な範囲内に調整することができる。 According to the present embodiment, the control device 50 controls the rotation direction of the fan 43 based on the temperature of the intake air, so that the intake air can be cooled by introducing the outside air into the outer path 22, and the intake air can be cooled in the engine room. The intake air can be warmed by introducing air into the outer path 22. Therefore, the temperature of the intake air can be adjusted within a suitable range.

本実施形態において、ファン４３は、内燃機関１０を冷却する冷却液と空気との間で熱交換を行う熱交換器に空気を送るファンである。この好ましい態様によれば、新たな部品を搭載することなく外側経路２２に空気を供給することができる。 In the present embodiment, the fan 43 is a fan that sends air to a heat exchanger that exchanges heat between the coolant that cools the internal combustion engine 10 and air. According to this preferred embodiment, air can be supplied to the outer path 22 without mounting new components.

本実施形態において、吸気システム１００は、温度センサ２５に替えて、内燃機関１０から排出される排気に関する排気情報を取得する排気センサを備え、制御装置５０は、排気センサにより取得された排気情報に基づいて吸入空気の温度を推定してもよい。この好ましい態様によれば、排気センサを用いて吸入空気の温度を推定することができるので、吸入空気の温度を検出する温度センサ２５を新たに設ける必要がなくなる。 In the present embodiment, the intake system 100 includes an exhaust sensor that acquires exhaust information regarding exhaust gas discharged from the internal combustion engine 10 instead of the temperature sensor 25, and the control device 50 uses the exhaust information acquired by the exhaust sensor. The temperature of the intake air may be estimated based on the above. According to this preferred embodiment, since the temperature of the intake air can be estimated using the exhaust sensor, it is not necessary to newly provide the temperature sensor 25 for detecting the temperature of the intake air.

次に、図４及び図５を参照して、本開示の第２実施形態に係る吸気システムについて説明する。図４に示されるとおり、本実施形態に係る吸気システム１００Ａは、上述の第１実施形態に係る吸気システム１００に比べて、冷却装置４０及び制御装置５０に替えて冷却装置４０Ａ及び制御装置５０Ａを備える。 Next, the intake system according to the second embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 4 and 5. As shown in FIG. 4, the intake system 100A according to the present embodiment replaces the cooling device 40 and the control device 50 with the cooling device 40A and the control device 50A as compared with the intake system 100 according to the first embodiment described above. Be prepared.

冷却装置４０Ａは、冷却装置４０に比べて遮蔽部４４をさらに備える。遮蔽部４４は、例えばラジエータ４１とコンデンサ４２の間に設けられている。遮蔽部４４は、ファン４３を経由した外気とエンジンルーム内の空気との流れを遮蔽する機能を有する。遮蔽部４４は、制御装置５０Ａから入力される制御信号に基づいて開閉状態を切り替え可能な電動のシャッタであってよく、例えばグリルシャッタやエンジンクーリングモジュールシャッタであってもよい。 The cooling device 40A further includes a shielding portion 44 as compared with the cooling device 40. The shielding portion 44 is provided between, for example, the radiator 41 and the condenser 42. The shielding unit 44 has a function of shielding the flow of the outside air via the fan 43 and the air in the engine room. The shielding unit 44 may be an electric shutter capable of switching the open / closed state based on a control signal input from the control device 50A, and may be, for example, a grill shutter or an engine cooling module shutter.

制御装置５０Ａは、制御装置５０に比べて遮蔽制御部５３をさらに備える。遮蔽制御部５３は、取得部５１によって取得又は推定された吸入空気の温度に基づいて、遮蔽部４４の開閉状態を切り替える。例えば外側経路２２に流れる熱交換空気の量を増やしたい場合、遮蔽制御部５３は、遮蔽部４４を閉じる制御信号を出力する。遮蔽部４４が閉じられると、図４に示されるように、ファン４３が回転しても、遮蔽部４４により外気が遮られるため、車外からエンジンルーム内に取り込まれる外気が減少する。取り込まれる外気が減少した分、外側経路２２から引き抜かれる熱交換空気の量が増大し、熱交換空気の供給及び排出の効率が高まる。当該効率が高まると、吸入空気と熱交換空気との間の熱交換の効率もまた向上する。なお、ファン４３が逆回転する場合であっても同様に、エンジンルームから外気へと流れる空気が遮蔽されることにより、外側経路２２に供給される熱交換空気の量が増大し、熱交換空気の供給及び排出の効率が高まる。 The control device 50A further includes a shielding control unit 53 as compared with the control device 50. The shielding control unit 53 switches the open / closed state of the shielding unit 44 based on the temperature of the intake air acquired or estimated by the acquisition unit 51. For example, when it is desired to increase the amount of heat exchange air flowing in the outer path 22, the shielding control unit 53 outputs a control signal for closing the shielding unit 44. When the shielding portion 44 is closed, as shown in FIG. 4, even if the fan 43 rotates, the outside air is blocked by the shielding portion 44, so that the outside air taken into the engine room from the outside of the vehicle is reduced. As the amount of outside air taken in is reduced, the amount of heat exchange air extracted from the outer path 22 is increased, and the efficiency of supply and discharge of heat exchange air is increased. As the efficiency increases, so does the efficiency of heat exchange between the intake air and the heat exchange air. Similarly, even when the fan 43 rotates in the reverse direction, the amount of heat exchange air supplied to the outer path 22 increases by shielding the air flowing from the engine room to the outside air, and the heat exchange air The efficiency of supply and discharge of air is increased.

本実施形態において、吸気システム１００Ａは、ファン４３を経由した外気とエンジンルーム内の空気との流れを遮蔽可能な遮蔽部４４をさらに備え、制御装置５０Ａは、測定された吸入空気の温度に基づいて、遮蔽部４４の開閉状態を切り替える。この好ましい態様によれば、外気とエンジンルーム内の空気との流れが遮蔽されることにより、外側経路２２を流れる熱交換空気の量を増大させ、熱交換の効率を高めることができる。 In the present embodiment, the intake system 100A further includes a shielding portion 44 capable of shielding the flow of the outside air via the fan 43 and the air in the engine room, and the control device 50A is based on the measured temperature of the intake air. Then, the open / closed state of the shielding portion 44 is switched. According to this preferred embodiment, the flow of the outside air and the air in the engine room is blocked, so that the amount of heat exchange air flowing through the outer path 22 can be increased and the efficiency of heat exchange can be improved.

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 The present embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. Those skilled in the art with appropriate design changes to these specific examples are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure. Each element included in each of the above-mentioned specific examples, its arrangement, conditions, shape, and the like are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate. The combinations of the elements included in each of the above-mentioned specific examples can be appropriately changed as long as no technical contradiction occurs.

１０：内燃機関
２０：吸気装置
２１：吸気経路
２２：外側経路
２３：エアクリーナ
２５：温度センサ
２６：吸気口
２７ａ，２７ｂ：外気導出入口
２８ａ〜２８ｃ：内気導出入口
３４：空燃比センサ（排気センサ）
３５：酸素濃度センサ（排気センサ）
４１：ラジエータ（熱交換器）
４３：ファン
４４：遮蔽部
５０，５０Ａ：制御装置 10: Internal combustion engine 20: Intake device 21: Intake path 22: Outer path 23: Air cleaner 25: Temperature sensor 26: Intake ports 27a, 27b: Outside air outlet 28a to 28c: Inside air outlet 34: Air-fuel ratio sensor (exhaust sensor)
35: Oxygen concentration sensor (exhaust sensor)
41: Radiator (heat exchanger)
43: Fan 44: Shielding unit 50, 50A: Control device

Claims (7)

吸気装置であって、
吸気口（２６）から供給された吸入空気を内燃機関（１０）に導く吸気経路（２１）と、
前記吸気経路における前記吸気口と前記内燃機関との間に設けられ、前記吸入空気を浄化するエアクリーナ（２３）と、
前記エアクリーナから前記内燃機関に至る領域において、前記吸気経路の外側に設けられ、前記吸入空気と熱交換するための熱交換空気が流れる外側経路（２２）と、
を備える、吸気装置。 It ’s an intake device,
An intake path (21) that guides the intake air supplied from the intake port (26) to the internal combustion engine (10),
An air cleaner (23) provided between the intake port and the internal combustion engine in the intake path to purify the intake air, and
In the region from the air cleaner to the internal combustion engine, an outer path (22) provided outside the intake path and through which heat exchange air for heat exchange with the intake air flows.
With an intake device. 請求項１に記載の吸気装置であって、
前記吸気経路と前記外側経路とが隔壁を共有する二重管領域が設けられている、吸気装置。 The intake device according to claim 1.
An intake device provided with a double pipe region in which the intake path and the outer path share a partition wall. 請求項１又は２に記載の吸気装置であって、
前記外側経路に外気を導入するとともに、前記外側経路内の空気を外気に放出することが可能な外気導出入口（２７ａ，２７ｂ）が前記外側経路に設けられている、吸気装置。 The intake device according to claim 1 or 2.
An intake device provided with outside air outlets (27a, 27b) capable of introducing outside air into the outside path and discharging air in the outside path to the outside path. 請求項３に記載の吸気装置（２０）と、
前記外側経路における前記熱交換空気の流れを調整するファン（４３）と、
前記吸入空気の温度に基づいて前記ファンの回転方向を制御する制御装置（５０，５０Ａ）と、
を備える吸気システムであって、
前記吸気装置は、前記吸入空気の温度を測定する温度センサ（２５）をさらに備え、
前記外側経路には、前記外側経路にエンジンルーム内の空気を導入するとともに、前記外側経路内の空気をエンジンルームに放出することが可能な内気導出入口（２８ａ〜２８ｃ）が設けられ、
測定された吸入空気の温度が所定の上限値より高い場合、前記制御装置は、前記ファンを正回転させて、前記外気導出入口から外気を前記外側経路に導入して前記内気導出入口から排出させ、
測定された吸入空気の温度が所定の下限値より低い場合、前記制御装置は、前記ファンを逆回転させて、前記内気導出入口からエンジンルーム内の空気を前記外側経路に導入して前記外気導出入口から排出させる、吸気システム。 The intake device (20) according to claim 3 and
A fan (43) that regulates the flow of the heat exchange air in the outer path, and
A control device (50, 50A) that controls the rotation direction of the fan based on the temperature of the intake air, and
It is an intake system equipped with
The intake device further includes a temperature sensor (25) for measuring the temperature of the intake air.
The outer path is provided with inside air outlets (28a to 28c) capable of introducing the air in the engine room into the outer path and discharging the air in the outer path into the engine room.
When the measured temperature of the intake air is higher than a predetermined upper limit value, the control device rotates the fan in the forward direction to introduce the outside air into the outside path from the outside air outlet and discharge it from the inside air outlet. ,
When the measured temperature of the intake air is lower than a predetermined lower limit value, the control device reversely rotates the fan to introduce the air in the engine room from the inside air outlet to the outside path to guide the outside air. An intake system that discharges from the doorway. 請求項４に記載の吸気システムであって、
前記ファンは、前記内燃機関を冷却する冷却液と空気との間で熱交換を行う熱交換器（４１）に空気を送るファンである、吸気システム。 The intake system according to claim 4.
The fan is an intake system that sends air to a heat exchanger (41) that exchanges heat between the coolant that cools the internal combustion engine and air. 請求項５に記載の吸気システムであって、
前記吸気システムは、前記ファンを経由した外気とエンジンルーム内の空気との流れを遮蔽可能な遮蔽部（４４）をさらに備え、
前記制御装置は、測定された吸入空気の温度に基づいて、前記遮蔽部の開閉状態を切り替える、吸気システム。 The intake system according to claim 5.
The intake system further includes a shield (44) capable of shielding the flow of outside air via the fan and air in the engine compartment.
The control device is an intake system that switches the open / closed state of the shield based on the measured temperature of the intake air. 請求項４から６のいずれか一項に記載の吸気システムであって、
前記吸気システムは、前記温度センサに替えて、前記内燃機関から排出される排気に関する排気情報を取得する排気センサ（３４，３５）を備え、
前記制御装置は、前記排気センサにより取得された排気情報に基づいて前記吸入空気の温度を推定する、吸気システム。 The intake system according to any one of claims 4 to 6.
The intake system includes exhaust sensors (34, 35) that acquire exhaust information regarding exhaust gas discharged from the internal combustion engine instead of the temperature sensor.
The control device is an intake system that estimates the temperature of the intake air based on the exhaust information acquired by the exhaust sensor.
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