JP4609058B2 - Intake device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関に吸入される燃焼用空気の温度を制御する内燃機関用吸気装置に関するものである。 The present invention relates to an intake device for an internal combustion engine that controls the temperature of combustion air taken into the internal combustion engine.
内燃機関に吸入される燃焼用空気の温度が低いほど充填効率が高くなって発生トルクが増加する。そこで、ラジエータを通過しない空気、換言すると、ラジエータにて昇温されていない比較的低温の空気を、内燃機関に吸入させるようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、低温の燃焼用空気を吸入しても、燃焼用空気は吸気経路を通過中にエンジンルーム内の熱を受けて昇温し、内燃機関の吸気ポート付近ではかなり昇温している。具体的には、空気吸入口での吸気温度が例えば従来よりも30℃低い場合でも、吸気ポート付近では従来よりも5℃低い程度である。したがって、低温の燃焼用空気を吸入しても、内燃機関の発生トルクを十分に増加させることができないという問題があった。 However, even when low-temperature combustion air is inhaled, the combustion air receives a heat in the engine room while passing through the intake passage and rises in temperature near the intake port of the internal combustion engine. Specifically, even when the intake temperature at the air intake port is, for example, 30 ° C. lower than the conventional temperature, the temperature near the intake port is about 5 ° C. lower than the conventional temperature. Therefore, there is a problem that even if low-temperature combustion air is sucked, the generated torque of the internal combustion engine cannot be increased sufficiently.
本発明は上記点に鑑みて、吸気経路を通過中の空気の温度上昇を抑制して、内燃機関の発生トルクを増加させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to suppress an increase in the temperature of air that is passing through an intake passage and increase the torque generated by an internal combustion engine.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、車両に搭載される内燃機関(20)の吸気装置であって、空気吸入口(400)から吸入した燃焼用空気を内燃機関(20)に導く吸気経路(40、50)と、吸気経路(40、50)を覆って吸気経路(40、50)との間に断熱空間(600)を形成する覆い管(60)と、内燃機関(20)を冷却する冷却液と空気とを熱交換して冷却液を冷却するラジエータ(300)と、ラジエータ(300)に空気を供給するファン(302)とを備え、断熱空間(600)を断熱用空気が流れる構成であり、ラム圧を利用して断熱用空気を供給するとともに、所定車速未満においてアクセル開度が所定開度以上または内燃機関(20)の回転数が所定回転数以上のときには、ファン(302)を作動させて断熱空間(600)に断熱用空気を供給することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided an intake device for an internal combustion engine (20) mounted on a vehicle, wherein combustion air drawn from an air intake port (400) is taken into the internal combustion engine (20). An intake path (40, 50) leading to the internal combustion engine, a cover pipe (60) that covers the intake path (40, 50) and forms an adiabatic space (600) between the intake path (40, 50), and an internal combustion engine A radiator (300) that cools the coolant by exchanging heat between the coolant that cools (20) and the air, and a fan (302) that supplies air to the radiator (300), and has a heat insulating space (600) Ri configuration der flowing heat insulating air supplies the heat insulation air by utilizing the ram pressure, the rotational speed of the accelerator opening degree is a predetermined opening or more or an internal combustion engine (20) is higher than a predetermined rotational speed in less than the predetermined vehicle speed At the time of fan (30 ) To actuate the by characterized by supplying heat-insulating air in the heat insulation space (600).
これによると、断熱空間を流れる断熱用空気によって吸気経路とエンジンルームとの間が断熱されるため、吸気経路を通過中の燃焼用空気はエンジンルーム内の熱を受けにくい。したがって、吸気経路を通過中の燃焼用空気の温度上昇を抑制して、内燃機関の発生トルクを増加させることができる。
また、断熱用空気を供給するためのファンを別途設ける必要がないため、構成の複雑化や搭載スペースの増加を抑制することができる。
さらに、ラム圧による断熱用空気の供給が可能な車速域では、断熱用空気を供給するためのファンを駆動する必要がないため、例えばファンが電動モータ駆動方式の場合、電力消費量を抑制することができる。
According to this, since the space between the intake passage and the engine room is insulated by the heat insulation air flowing through the heat insulation space, the combustion air passing through the intake passage is less likely to receive heat in the engine room. Therefore, the temperature increase of the combustion air passing through the intake passage can be suppressed, and the generated torque of the internal combustion engine can be increased.
In addition, since it is not necessary to separately provide a fan for supplying the heat insulating air, it is possible to suppress a complicated configuration and an increase in mounting space.
Furthermore, in the vehicle speed range where the insulation air can be supplied by the ram pressure, it is not necessary to drive the fan for supplying the insulation air. For example, when the fan is an electric motor drive system, the power consumption is suppressed. be able to.
請求項2に記載の発明では、吸気経路(40、50)は燃焼用空気を清浄化するエアクリーナ(50)を含み、吸気経路(40、50)におけるエアクリーナ(50)よりも空気流れ上流側が、覆い管(60)にて覆われていることを特徴とする。 In the invention according to claim 2, the intake passage (40, 50) includes an air cleaner (50) for purifying the combustion air, and the air flow upstream of the air cleaner (50) in the intake passage (40, 50) is It is covered with a covering tube (60).
ところで、吸気経路のうち空気吸入口に近い位置ほど、燃焼用空気とエンジンルーム内の空気との温度差が大きいため、燃焼用空気の温度上昇幅が大きくなる。したがって、請求項2に記載の発明によると、燃焼用空気の温度上昇を効率よく抑制することができる。 By the way, since the temperature difference between the combustion air and the air in the engine room is larger at a position closer to the air intake port in the intake path, the temperature rise width of the combustion air becomes larger. Therefore, according to the invention described in claim 2, the temperature rise of the combustion air can be efficiently suppressed.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
本発明の実施形態について説明する。図1は一実施形態に係る内燃機関用吸気装置を搭載した車両の模式図、図2は図1の電子制御装置80にて実行されるファン302の制御ルーチンを示すフローチャートである。
An embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle equipped with an intake device for an internal combustion engine according to an embodiment, and FIG. 2 is a flowchart showing a control routine of a
図1に示すように、車両の前端部には、空気取り入れ口100を有するバンパーフェイシャー10が配設されており、このバンパーフェイシャー10は補強部材11に取り付けられている。バンパーフェイシャー10の上方には、空気取り入れ口120を有するグリル12が配設されている。バンパーフェイシャー10およびグリル12の車両後方側には、エンジンルーム13が形成されており、エンジンルーム13の上部はフード14によって覆われれている。
As shown in FIG. 1, a bumper facer 10 having an
エンジンルーム13には水冷式の内燃機関20が配設され、また、エンジンルーム13において、バンパーフェイシャー10の車両後方側で且つ内燃機関20の車両前方側には、熱交換ユニット30が配設されている。
A water-cooled
熱交換ユニット30は、ラジエータ300、このラジエータ300の空気流れ上流側に配置されたコンデンサ301、ラジエータ300の空気流れ下流側に配置されたファン302、およびラジエータ300の空気流れ下流側に配置されたシュラウド303を備えている。
The
ラジエータ300は、内燃機関20を冷却する冷却液と空気とを熱交換して冷却液を冷却するものである。コンデンサ301は、車室内の空調を行うための空調装置における蒸気圧縮式冷凍機の一部をなすもので、冷媒と空気とを熱交換して冷媒を冷却するものである。
The
ファン302は、ラジエータ300およびコンデンサ301に冷却風を送風するものであり、空気流を発生する羽根とこの羽根を回転させる電動モータとを備えている。シュラウド303は、ファン302によって発生させた空気流がラジエータ300およびコンデンサ301を通過するように空気流をガイドするものである。
The
内燃機関20に導入される燃焼用の空気は、筒状の吸気ダクト40、空気を清浄化するエアクリーナ50、内燃機関20の各気筒に空気を分配するインテークマニホールド(図示せず)等を介して、内燃機関20に導かれる。なお、吸気ダクト40、エアクリーナ50、およびインテークマニホールドは、本発明の吸気経路を構成する。
Combustion air introduced into the
吸気ダクト40は、2つの空気吸入口400、401を有している。そして、第1空気吸入口400は、グリル12の車両後方側に位置していて、エンジンルーム13に流入した直後の空気、換言すると、ラジエータ300およびコンデンサ301を通過していない冷気を導入するようになっている。なお、第1空気吸入口400は、本発明の空気吸入口に相当する。
The
第2空気吸入口401は、熱交換ユニット30の上方に位置していて、熱交換ユニット30や内燃機関20の熱にて暖められたエンジンルーム13内の暖気を導入するようになっている。
The second
吸気ダクト40内には、内燃機関20に導入される空気の温度が一定になるように内燃機関20に導入される冷気の量および暖気の量を調節する周知の切替ドア402が配設されている。
In the
吸気ダクト40は、筒状の覆い管60にて覆われている。換言すると、吸気経路におけるエアクリーナ50よりも空気流れ上流側が覆い管60にて覆われている。そして、吸気ダクト40と覆い管60との間に断熱空間600が形成されている。
The
覆い管60の空気取り入れ口601は、吸気ダクト40の第1空気吸入口400を囲むようにしてグリル12の車両後方側に位置している。これにより、ラム圧を利用して断熱空間600に空気が導入されるようにするとともに、エンジンルーム13に流入した直後の空気、換言すると、ラジエータ300およびコンデンサ301を通過していない冷気を断熱空間600に導入するようになっている。
The
断熱空間600の空気流れ下流端には筒状の連絡ダクト70の一端が接続されており、ラジエータ300の空気流れ下流側で且つファン302の空気流れ上流側の部位に、連絡ダクト70の他端が接続されている。
One end of a
そして、低車速時のようにラム圧による断熱空間600への空気導入量が少ない場合には、ファン302によって発生する負圧により、断熱空間600および連絡ダクト70を介して空気を吸入するようになっている。
When the amount of air introduced into the
因みに、吸気ダクト40、覆い管60、および連絡ダクト70は、いずれも樹脂製であり、それらは個別に成形してもよいし、それらのうちの2つあるいは全部を一体成形してもよい。
Incidentally, all of the
熱交換ユニット30のファン302の作動は、電子制御装置80によって制御されるようになっている。この電子制御装置80は、図示しないCPU、ROM、RAM等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶したプログラムに従って演算処理を行うものである。
The operation of the
電子制御装置80には、車速を検出して車速信号を出力する車速センサ81、スロットルバルブの開度またはアクセルペダルの踏み込み量を検出してアクセル開度信号を出力するアクセル開度センサ82、内燃機関20の回転数を検出して回転数信号を出力する回転数センサ83、内燃機関20の冷却液の温度を検出して冷却液温信号を出力する冷却液温センサ84、蒸気圧縮式冷凍機内の冷媒の圧力を検出して冷媒圧信号を出力する冷媒圧センサ85等が接続されている。
The
上記構成になる内燃機関用吸気装置は、ラム圧またはファン302の負圧により断熱空間600に空気を供給し、断熱空間600を流れる空気によって吸気ダクト40とエンジンルーム13との間を断熱する。したがって、吸気ダクト40を通過中の燃焼用空気はエンジンルーム13内の熱を受けにくくなり、吸気ダクト40を通過中の燃焼用空気の温度上昇が抑制されるため、内燃機関20の発生トルクを増加させることができる。
The intake device for an internal combustion engine configured as described above supplies air to the
ここで、電子制御装置80は、図2に示す制御ルーチンにしたがってファン302の作動を制御し、ファン302の負圧により断熱空間600に空気を吸入する必要があるときには、冷却液温や冷媒圧にかかわらず強制的にファン302を駆動させる制御を行う。
Here, the
以下、図2に基づいてファン302の制御について説明する。まず、ラジエータ300の現在の負荷から要求される風量を得るために必要なファン302への印加電圧Vr(以下、ラジエータ要求電圧Vrという)を、冷却液温に基づいて算出する(S10)。また、コンデンサ301の現在の負荷から要求される風量を得るために必要なファン302への印加電圧Vc(以下、コンデンサ要求電圧Vcという)を、冷媒圧に基づいて算出する(S11)。
Hereinafter, the control of the
次いで、ラジエータ要求電圧Vrとコンデンサ要求電圧Vcとを比較し(S20)、ラジエータ要求電圧Vrが高い場合には(S20がYES)、ファン302に印加すべき電圧Vf(以下、ファン印加電圧Vfという)をラジエータ要求電圧Vrと同じ値に決定し、コンデンサ要求電圧Vcが高い場合には(S20がNO)、ファン印加電圧Vfをコンデンサ要求電圧Vcと同じ値に決定する。 Next, the radiator required voltage Vr and the capacitor required voltage Vc are compared (S20). If the radiator required voltage Vr is high (S20 is YES), the voltage Vf to be applied to the fan 302 (hereinafter referred to as fan applied voltage Vf). ) Is determined to be the same value as the radiator required voltage Vr. When the required capacitor voltage Vc is high (NO in S20), the fan applied voltage Vf is determined to be the same value as the required capacitor voltage Vc.
そして、停車中、すなわち車速が0km/hの場合には(S25がYES)、ファン印加電圧Vfを最高印加電圧Vmaxに決定する(S70)。そして、S70で決定したファン印加電圧Vfを出力することにより、冷却液温や冷媒圧にかかわらず、ファン302を強制的にかつ最大能力で作動させる。
When the vehicle is stopped, that is, when the vehicle speed is 0 km / h (YES in S25), the fan applied voltage Vf is determined as the maximum applied voltage Vmax (S70). Then, by outputting the fan applied voltage Vf determined in S70, the
また、走行中(S25がNO)で、且つ車速が所定車速(本実施形態では20km/h)以上の場合には(S30がNO)、ラム圧を利用して断熱空間600に空気を十分に供給することができるため、S21またはS22で決定したファン印加電圧Vfを出力する(S40)。
Further, when the vehicle is traveling (S25 is NO) and the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined vehicle speed (20 km / h in the present embodiment) (S30 is NO), sufficient air is supplied to the
一方、走行中(S25がNO)であっても、車速が所定車速未満(S30がYES)の場合は、ラム圧による断熱空間600への空気導入量が少ないため、所定の条件のときを除いて、ファン302を強制的にかつ最大能力で作動させて、ファン302の負圧により断熱空間600に空気を吸入する。
On the other hand, even when the vehicle is running (S25 is NO), when the vehicle speed is less than the predetermined vehicle speed (S30 is YES), the amount of air introduced into the
すなわち、車速が所定車速未満(S30がYES)の場合において、アクセル開度が所定開度以上(S50がYES)のときや、あるいは内燃機関20の回転数が所定回転数以上(S60がYES)のときには、ファン印加電圧Vfを最高印加電圧Vmaxに決定する(S70)。そして、S70で決定したファン印加電圧Vfを出力することにより、冷却液温や冷媒圧にかかわらず、ファン302を強制的にかつ最大能力で作動させる。
That is, when the vehicle speed is less than the predetermined vehicle speed (S30 is YES), the accelerator opening is greater than or equal to the predetermined opening (S50 is YES), or the rotational speed of the
一方、車速が所定車速未満(S30がYES)の場合において、アクセル開度が所定開度未満(S50がNO)で、且つ内燃機関20の回転数が所定回転数未満(S60がNO)のとき、すなわち、低負荷低回転の定常走行時には、断熱空間600に空気を供給する必要がないため、S21またはS22で決定したファン印加電圧Vfを出力する(S40)。
On the other hand, when the vehicle speed is less than the predetermined vehicle speed (S30 is YES), the accelerator opening is less than the predetermined opening (S50 is NO), and the rotation speed of the
本実施形態では、断熱空間600を流れる空気によって吸気ダクト40とエンジンルーム13との間が断熱されるため、吸気ダクト40を通過中の燃焼用空気はエンジンルーム13内の熱を受けにくい。したがって、吸気ダクト40を通過中の燃焼用空気の温度上昇を抑制して、内燃機関20の発生トルクを増加させることができる。
In the present embodiment, since the air flowing through the
また、吸気経路のうち第1空気吸入口400に近い位置ほど、燃焼用空気とエンジンルーム内の空気との温度差が大きいため、燃焼用空気の温度上昇幅が大きくなる。そして、本実施形態では、吸気経路におけるエアクリーナ50よりも空気流れ上流側を覆い管60にて覆っているため、燃焼用空気の温度上昇を効率よく抑制することができる。
Further, the closer to the first
また、ラジエータ300に空気を供給するファン302を利用して断熱空間600に断熱用空気を供給するため、断熱用空気を供給するためのファンを別途設ける必要がなく、構成の複雑化や搭載スペースの増加を抑制することができる。
Further, since the
また、ラム圧を利用して断熱空間600に断熱用空気を供給するため、ラム圧による断熱用空気の供給が可能な車速域では、断熱用空気を供給するためのファンを駆動する必要がなく、ファンが電動モータ駆動方式の場合、電力消費量を抑制することができる。
In addition, since the heat insulation air is supplied to the
また、ラム圧による断熱用空気の供給が十分にできない速度域では、ファン302を強制的にかつ最大能力で作動させて、ファン302の負圧により断熱空間600に空気を吸入するため、全速度域で確実且つ十分に断熱用空気を供給することができる。
Further, in the speed range where the supply of the heat insulating air by the ram pressure is not sufficient, the
20…内燃機関、40…吸気ダクト(吸気経路)、50…エアクリーナ(吸気経路)、60…覆い管、400…第1空気吸入口(空気吸入口)、600…断熱空間。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
空気吸入口(400)から吸入した燃焼用空気を前記内燃機関(20)に導く吸気経路(40、50)と、
前記吸気経路(40、50)を覆って前記吸気経路(40、50)との間に断熱空間(600)を形成する覆い管(60)と、
前記内燃機関(20)を冷却する冷却液と空気とを熱交換して冷却液を冷却するラジエータ(300)と、
前記ラジエータ(300)に空気を供給するファン(302)とを備え、
前記断熱空間(600)を断熱用空気が流れる構成であり、
ラム圧を利用して前記断熱用空気を供給するとともに、所定車速未満においてアクセル開度が所定開度以上または前記内燃機関(20)の回転数が所定回転数以上のときには、前記ファン(302)を作動させて前記断熱空間(600)に前記断熱用空気を供給することを特徴とする内燃機関用吸気装置。 An intake device for an internal combustion engine (20) mounted on a vehicle,
An intake path (40, 50) for guiding combustion air sucked from an air inlet (400) to the internal combustion engine (20);
A cover pipe (60) that covers the intake path (40, 50) and forms a heat insulating space (600) between the intake path (40, 50) ;
A radiator (300) for cooling the coolant by exchanging heat between the coolant for cooling the internal combustion engine (20) and air;
A fan (302) for supplying air to the radiator (300),
Said heat insulation space (600) the Ri configuration der flowing heat-insulating air,
The fan (302) is supplied when the heat insulation air is supplied using ram pressure and the accelerator opening is equal to or higher than a predetermined opening or the rotational speed of the internal combustion engine (20) is equal to or higher than a predetermined speed at a speed lower than a predetermined vehicle speed. Is operated to supply the heat insulating air to the heat insulating space (600) .
前記吸気経路(40、50)における前記エアクリーナ(50)よりも空気流れ上流側が、前記覆い管(60)にて覆われていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用吸気装置。 The intake path (40, 50) includes an air cleaner (50) for cleaning the combustion air;
2. The intake device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an air flow upstream side of the air cleaner (50) in the intake path (40, 50) is covered with the cover pipe (60).
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