JP3872189B2 - 車輌用エンジンの吸気温制御装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌用エンジンの吸気温制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車輌用エンジンから発生する熱のうち、仕事として利用できる熱はわずか20〜30パーセントに過ぎず、残りは、冷却や排気、摩擦その他の損失によって消費され、実際に車輌を動かす仕事として用いられていない。
【0003】
この仕事として用いられていない熱を暖機促進や車室用ヒータに利用することは周知であり、例えば特開昭63−55359号公報では、前記仕事として用いられていない熱の一部である排気熱によって吸気を加熱し、これによって暖機促進を図ったり車室用ヒータの性能向上に利用するという技術を示している。
【0004】
【本発明が解決しようとする課題】
しかし、この技術は、仕事として利用されない熱の一部である排気熱のみの利用にとどまり、仕事として利用されない熱の有効利用率を高めるという観点からすれば、改良の余地がある。
【0005】
本発明は、上記実情に鑑み為されたものであって、その解決しようとする課題は、車輌用エンジンから出る熱のうち、仕事として利用されない熱の有効利用率を高めることで、車室用ヒータの効きや暖機促進を高めることを技術的課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の車輌用エンジンの吸気温制御装置は、車輌用エンジンの放出熱のうち仕事として利用されない熱を前記車輌用エンジンの冷却水を暖める熱として用いることで暖機促進や車室用ヒータの性能向上を図る車輌用エンジンの吸気温制御装置において、以下の構成とした。
【0007】
すなわち、前記車輌用エンジンを搭載する車輌のエンジンルームのうちエンジン配置個所よりも上方にある空間部に向けて前記車輌用エンジンの吸気通路から分岐して延びかつ自由端が車輌後方に向けられた分岐通路と、この分岐通路を外気温に合わせて開閉制御する開閉制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【0008】
本発明の車輌用エンジンの吸気温制御装置では、エンジン表面から出る熱によってエンジン周りの空気が暖められると、この暖められた空気はエンジンルームのうちエンジン配置個所よりも上方にある空間部に篭るようになる。ここでいうエンジン表面から出る熱とは、シリンダブロック,シリンダヘッド,オイルパン,インテークマニホールド,エキゾーストマニホールド,排気管の一部等のエンジン本体表面およびオルタネータ等補機部品表面から出る熱のことをいう。
【0009】
一方、前記空間部には、エンジンの一構成部材である吸気通路から分岐して延びる分岐通路を配置してある。よって、この分岐通路を経由して、前記上方に篭っていた暖かな空気は、それよりも低温な外気が流れる吸気通路に向かうようになる。そして、外気温に合わせて分岐通路を開閉制御する開閉制御装置によって分岐通路の開度が増大されると、吸気通路には、分岐通路から前記暖かな空気が流れ込み、この暖かな空気と前記低温の外気とが混ざり合う。
【0010】
このように、開閉制御装置によって分岐通路の開度が増大されると、エンジンの上方にあった暖められた空気の多くは分岐通路を経由して吸気通路に集められるので、例えば低温時に開閉制御装置によって分岐通路の開度が増大されるようにしておけば、車輌用エンジンの表面から出る熱の多くを、吸気を暖めるための熱として有効利用できる。
【0011】
この結果、排気熱の利用のみによって吸気温を高めていた従来技術と比較し、エンジンの吸気温度は、大幅に高まる。
また、分岐通路の開口は車輌後方に向けられているので、車輌走行中にエンジンルームの隙間からエンジンルームに入って来る冷たい外気があったにしても、この外気が直接的に分岐通路の開口には入りにくい。よって、分岐通路を介して吸気通路に向かう暖かな空気の温度は下がりにくい。
【0012】
以上より、機関冷却水を暖める熱量が増大するため、本発明では、車室用ヒータの効きや暖機促進をこれまで以上に図ることができる。
また、開度制御装置は、前記分岐通路を開閉することで前記吸気通路と前記分岐通路との間の空気の流通を制御する弁体と、外気温が所定値以下の温度状態にあるときに 前記弁体を駆動して前記分岐通路を開く駆動部と、を備え、この駆動部には、外気温の高低に合わせて伸縮する感温部材が用いられるとともにこの感温部材と前記弁体とが連結されるようにしてもよい。なお、所定値とは、例えば10゜C以下の温度をいうものとする。
【0013】
さらに、感温部材(駆動部)は、外気が常に流通する前記吸気通路に配置することが望ましい。
そして、車輌前方から流れて来る走行風の前記分岐通路への侵入を遮る遮蔽部材を前記分岐通路の自由端に設けるようにしてもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
〈装置の全体構成〉
以下、本発明の実施の形態を添付した図面に基いて説明する。
【0015】
図1および図2からわかるように、車輌1のフロントボディ3には、エンジンルーム5が備えられ、エンジンルーム5の中にはエンジン7を始めとした以下に述べる関連部材が搭載されている。
【0016】
エンジンルーム5は、ボンネット9、左右のフロントフェンダ11,13等から画成され、ボンネット9を閉めたときにエンジン7の上方には、複数のデッドスペース15,15,・・・ができる。
【0017】
図1において、エンジン7は、エンジン本体17が、エンジンルーム5の中央部後方寄りに配置され、それよりも後部に吸気サージタンク19や図示しないインテークマニホールド等が配置されている。なお、実施の形態でいう前、後、右および左は、図面にそれらの語句を用いて示した側のことである。
【0018】
また、エンジン7の前部には、排気マニホールドシュラウド21が配置されている。
さらに、図1において、エンジンルーム5の右側では、エアクリーナ23がL字形をした吸気ダクト25を介して前記吸気サージタンク19と連結されている。
【0019】
そして、エアクリーナ23の前部には外気導入管27が接続されている。外気導入管27と吸気ダクト25とを合わせて吸気通路28ということにする。
外気導入管27は、エアクリーナ23の前部から車輌前方に延びており、その長手方向における中央部27aが拡径された管である。この中央部27aには、エンジン7の上方にできたデッドスペース15と外気導入管27とを結ぶL字形をしたエンジンルーム内気導入管29の一端29aが接続されている。よって、エンジンルーム内気導入管29は、吸気通路28の構成部材である外気導入管27から分岐してエンジン7の上方にできた前記デッドスペース15に延びるような形態をしている。このため、エンジンルーム内気導入管29は、吸気通路28の分岐通路である。なお、エンジン7の上方にできたデッドスペース15を他の箇所のデッドスペース15,15,・・・と区別するために、符号15aで示す。
【0020】
エンジンルーム内気導入管29の前記一端29aに対する他端である自由端29bは、デッドスペース15aのほぼ中央、換言すれば、エンジン本体17の真上におけるほぼ中央に位置する。また、自由端29bの周囲には、これをフランジ状に取り囲み、かつ断面が凹溝状で後方に開口したごとき形態の遮風滞留板31が取付けられている。この遮風滞留板31は、図1の矢印a1で示すような車輌前方からエンジンルーム内に入って来る冷たい外気が、エンジンルーム内気導入管29に直接入らないようにするためのものである。
【0021】
また、外気導入管27の中央部27aとエンジンルーム内気導入管29の一端27aとの接続箇所は、接続口33とされ、この接続口33には、これを開閉する開閉弁35が取付けられている。また、開閉弁35は、これを開閉駆動する駆動部37と連結棒37aを介して連結されている。開閉弁35を開閉することで外気導入管27とエンジンルーム内気導入管29との間での空気の流通が制御される。
【0022】
駆動部37には、外気温の高低に合わせて伸縮する感温部材41が用いられている。この感温部材41は、円柱形をしており、外気温が所定値として、例えば10°C以下の低い温度のときに縮むことで開閉弁35を駆動し、これにより接続口33を開き、同時にこの弁35によって外気導入管27を閉鎖する。
【0023】
また、外気温が前記10°Cよりも高いときには、反対に感温部材41は伸び、これによっても開閉弁35を駆動する。このときの開閉弁35の駆動によって今度は外気導入管27を開き、同時に接続口33を閉じる。なお、感温部材41は、感温用にその周囲を少量であるが外気が常時通れる構造になっている。
【0024】
このような、開閉弁35と、感温部材41からなる駆動部37と、連結棒37aとを備えたものを接続口33の開閉制御装置38という。
なお、エンジンルーム前側に符号43で示すものは、ラジエータファン43aを含むラジエータであり、エンジンルーム後側に符号Hで示すものは、エンジン本体17とつながっている車室用ヒータである。
【0025】
ラジエータ43もヒータHもエンジン本体17の図示しないウォータジャケットとつながっており、冷却水がエンジン本体17とそれらラジエータ43およびヒータHとの間で循環され、ラジエータ43およびヒータHにて、冷却水の持つ温度が周知の如く熱交換される。
【0026】
以上述べたように、エンジン7が搭載されるエンジンルーム5のうちエンジン配置個所よりも上方に位置するデッドスペース15aに向けて、エンジンルーム内気導入管29を外気導入管27から分岐して延ばし、このエンジンルーム内気導入管29と外気導入管27との接続口33には、外気温が低いときに接続口33の開度を増大し、常温のときには接続口33の開度を減少する開閉制御装置38を設け、エンジンルーム内気導入管29の自由端29bを車輌後方に向けるようにしたものが、本発明の実施の形態に係る車輌用エンジンの吸気温制御装置Aである。
【0027】
〈実施の形態の作用効果〉
次に、車輌用エンジンの吸気温制御装置Aの作用効果について説明する。
車輌用エンジンの吸気温制御装置Aでは、エンジン7の表面から出る熱によってエンジン周りの空気が暖められる。エンジン7の表面から出る熱とは、図示しないシリンダブロック,シリンダヘッド,オイルパン,インテークマニホールド,エキゾーストマニホールド,排気管の一部等のエンジン本体17の表面およびオルタネータ等の補機部品表面から出る熱のことをいう。
【0028】
そして、この暖められた空気はエンジンルーム5のうちエンジン7の配置個所よりも上方に位置するデッドスペース15,15,・・・に篭るようになるが、これらのデッドスペース15,15,・・・のうちエンジン本体17真上のデッドスペース15aには、エンジン7の一構成部材である吸気通路28に含まれる外気導入管27から延びるエンジンルーム内気導入管29を配置してあるので、デッドスペース15aに篭っている暖かな空気は、図1の矢印a2で示すように、エンジンルーム内気導入管29の自由端開口29b1からエンジンルーム内気導入管29内に入り、その後、それよりも低温な外気の流れる吸気通路28の外気導入管27と通じるようになる。
【0029】
また、外気温が低いときには、開閉制御装置38の開閉弁35によって外気導入管27とエンジンルーム内気導入管29との接続口33の開度が増大するため、暖かな空気が十分に外気導入管27および吸気ダクト25からなる吸気通路28の中に流れ込んで外気と混ざり合い、その結果、吸気の温度が高まる。
【0030】
そして、接続口33が開かれると、開閉弁35によって外気導入管27が既述のように閉鎖されるので外気導入管27を経由しては外気が吸気通路28に入らず、よって吸気のほとんどは、前記暖められた空気によるものとなる。
【0031】
このように、低温時には、エンジン本体17の上方にあった暖かな空気がエンジンルーム内気導入管29を経由して吸気通路28に集められるので、エンジン7から出る熱(エンジン本体17の表面放熱)のかなりの量を利用しているといえる。よって、エンジン7から出る熱のうち、仕事として利用されない熱の有効利用を大幅に高めたことになる。
【0032】
この結果、排気熱の利用のみによって吸気温を上げていた従来技術と比較し、エンジン7の図示しないシリンダに入る吸気の温度は、大幅に上昇する。
また、エンジンルーム内気導入管29の自由端29bは車輌後方に向けられているだけでなく、遮風滞留板31によって覆われているので、車輌走行中にエンジンルーム5の隙間からエンジンルーム5に入って来る冷たい外気があったにしても、この外気が直接的にエンジンルーム内気導入管29の自由端29bの開口29b1には入りにくい。よって、エンジンルーム内気導入管29を介して吸気通路28に向かう暖かな空気の温度は下がりにくい。したがって、前記ウォータジャケットの冷却水を暖める熱量が増大するようになるため、車輌用エンジンの吸気温制御装置Aにあっては、車室用ヒータHの性能向上や暖機促進をこれまで以上に図ることができる。
【0033】
一方、前記10°Cよりも高いときには、接続口33が開閉弁35によって閉じられると共に外気導入管27が開かれる。よって、外気導入管27からの外気による吸気の量とエンジンルーム内気導入管29からの暖かい空気による吸気の量とが逆転し、主に外気導入管27からの外気が吸気として導入される。この結果、吸気温が上がり過ぎることがないので、エンジンの出力低下やスモークの発生も防止できる。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、車輌用エンジンの放出熱のうち仕事として利用されない熱を前記車輌用エンジンの冷却水を暖める熱として用いることで暖機促進や車室用ヒータの性能向上を図る車輌用エンジンの吸気温制御装置において、前記車輌用エンジンを搭載する車輌のエンジンルームのうちエンジン配置個所より上方にある空間部に向けて前記車輌用エンジンの吸気通路から分岐して延びかつ自由端が車輌後方に向けられた分岐通路と、この分岐通路を外気温に合わせて開閉制御する開閉制御装置と、を備えたので、車輌用エンジンから出る熱のうち、仕事として利用されない熱の有効利用率を高められ、よって、暖機促進を図るとともに車室用ヒータの効きを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る車輌用エンジンの吸気温制御装置を採用した車輌を
そのボンネットを開いた状態で示す平面図
【図2】 本発明に係る車輌用エンジンの吸気温制御装置を採用した車輌を
そのボンネットを閉じた状態で示す縦断面図
【符号の説明】
1…車輌
3…フロントボディ
5…エンジンルーム
7…エンジン
9…ボンネット
11…左フロントフェンダ
13…右フロントフェンダ
15…デッドスペース
15a…エンジン上方のデッドスペース(空間部)
17…エンジン本体
19…吸気サージタンク
21…排気マニホールドシュラウド
23…エアクリーナ
25…吸気ダクト
27…外気導入管
27a…外気導入管の長手方向における中央部
28…吸気通路
29…エンジンルーム内気導入管(分岐通路)
29a…エンジンルーム内気導入管29の一端
29b…エンジンルーム内気導入管29の自由端
29b1…自由端29bの開口
31…遮風滞留板(遮蔽部材)
33…接続口
35…開閉弁(弁体)
37…駆動部
37a…連結棒
41…感温部材
38…開閉制御装置
43…ラジエータ
H…車室用ヒータ
A…車輌用エンジンの吸気温制御装置
a1…エンジンルーム内気導入管29の自由端開口29b1からエンジンルーム
内気導入管29内に入る暖かい空気
a2…車輌前方からエンジンルーム内に入る外気

Claims (4)

  1. 車輌用エンジンの放出熱のうち仕事として利用されない熱を前記車輌用エンジンの冷却水を暖める熱として用いることで暖機促進や車室用ヒータの性能向上を図る車輌用エンジンの吸気温制御装置において、
    前記車輌用エンジンを搭載する車輌のエンジンルームのうちエンジン配置個所よりも上方にある空間部に向けて前記車輌用エンジンの吸気通路から分岐して延びかつ自由端が車輌後方に向けられた分岐通路と、
    この分岐通路を外気温に合わせて開閉制御する開閉制御装置と、
    を備えたことを特徴とする車輌用エンジンの吸気温制御装置。
  2. 前記開閉制御装置は、
    前記分岐通路を開閉することで前記吸気通路と前記分岐通路との間の空気の流通を制御する弁体と、
    外気温が所定値以下の温度状態にあるときに前記弁体を駆動して前記分岐通路を開く駆動部と、
    を備え、
    この駆動部には、外気温の高低に合わせて伸縮する感温部材が用いられるとともにこの感温部材と前記弁体とが連結されることを特徴とする請求項1に記載の車輌用エンジンの吸気温制御装置。
  3. 前記感温部材は、外気が常に流通する前記吸気通路に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の車輌用エンジンの吸気温制御装置。
  4. 車輌前方から流れて来る走行風の前記分岐通路への侵入を遮る遮蔽部材を前記分岐通路の自由端に設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の車輌用エンジンの吸気温制御装置。
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