JPH02277925A - 圧縮着火式内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は低温時の始動性や暖機性を改善するようにした
圧縮着火式内燃機関に関する。

（従来技術） 気筒内に直接的に燃料を噴射して圧縮着火する圧縮着火
式内燃機関としてディーゼル機関が知られている。

このディーゼル機関のなかに、燃焼騒音や振動の低減を
図るために、主燃焼室とは別に渦流室を備え、渦流室に
燃料を噴射して燃焼を行い、この燃焼火炎を噴口がら主
燃焼室に噴射し、さらに主燃焼室の新気を取り込みなが
ら燃焼を進めることにより、着火遅れの少ない円滑な燃
焼を実現するようにした渦流室式ディーゼル機関がある
。

ところが、この渦流室式ディーゼル機関では、圧縮行程
で渦流室に圧縮空気が流入するときに空気が壁面により
冷却され、低温始動性や暖機性が損なわれる傾向があり
、そこで始動性等を改善するために、機関圧縮比を２１
〜２３と大きくとって、圧縮上死点付近での圧縮空気温
度を燃料の自己着火温度よりも高められるようにしてい
る。

ちなみに、冷却損失の少ない直噴式ディーゼル機関では
、圧縮比は１′７〜１つと低い。

（発明が解決しようとする課題） ところでこのようなディーゼル機・関において、過給機
を用いて吸入空気を加圧して出力増大をＩＡろうとする
と、高負荷時等における筒内最大圧力との関係から、圧
縮比は相対的に低く抑える必要があった。

このようにして圧縮比を下げると、低温始動時など、圧
縮行程での空気温度の上昇が不足し、騒音が増大し、始
動性や暖機性も悪化する。

そこで一般的には始動時にのみ過給機の回転を増速させ
たり、グロープラグや吸気ヒータで吸気の加熱を行うこ
とにより、始動性を改善しているが（例えば特開昭５４
−２０２１５号公報参照）、このような低圧縮比機関の
場合、機関の始動は可能になっても、暖機性を向上させ
るには、継続して始動時と同様なエネルギを主としてバ
ッテリから得る必要が生じ、バッテリの寿命や容量、耐
久性の点で限界や問題があった。

本発明はこのような問題を解決することを目的とする。

（課題を解決するための手段） そこで本発明は、吸気通路に過給機を設け、その下流に
吸気制御弁を介装すると共に、この制御弁を迂回じてバ
イパス吸気通路を設け、このバイパス吸気通路に排気熱
との熱交換で吸気を加熱する手段を設け、かつ吸気温度
に応じて前記制御弁を開閉させる制御手段を備えた。

（作用〉 したがって、制御手段によって低温時など制御弁を閉じ
ることにより、過給機からの吸気はバイパス吸気通路の
加熱手段を通過し、暖められる。

暖められた吸気が機関に供給されるため、機関の作動は
安定し、暖機が促進される。

吸気の加熱は排気熱を利用して行うため、機関の暖機に
バッテリなどのエネルギ源が不要で、効率的に暖機促進
が図れる。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第１図の実施例において、１はエンジン本体、２は吸気
通路、３は排気通路を示し、吸気通路２の上流には吸気
を過給する過給機として、例えば機械式のスーパーチャ
ージャ４が備えられる。スーパーチャージャ４はエンジ
ン本体１の回転軸にベルト５を介して連動し、機関回転
に同期して回転駆動されるもので、第２図に示すように
、２つのロータ６Ａ、６Ｂが回転することにより、入ロ
アＡから吸入した空気を出ロアＢに加圧して押し出す。

吸気通路２の途中には吸気制御弁としての主絞弁８が介
装され、この主絞弁８は後述するコントローラ２０によ
り運転条件に応じて開閉が制御される。

吸気通路２の主絞弁８の前後を迂回するようにしてバイ
パス通路９が設けられ、このバイパス通路９の途中には
吸気加熱手段としてのインターヒータ１０が介装される
。インターヒータ１０は排気通路３を流れる排気ガスの
もつ然エネルギを利用して吸気を加熱するもので、熱交
換部が排気通路３に面して設けられる。

インターヒータ１０の下流のバイパス通路９には吸気制
御弁としてのバイパス弁１１が介装され、このバイパス
弁１１も前記コントローラ２０によって開閉が制御され
る。

主絞弁８とバイパス弁１１は、第３図にも示すように、
同一の駆動軸１４に９０°の位相をもって取付けられ、
コントローラ２０からの信号に基づいて回転駆動される
ステッピングモータ１５によって開度が調整される。

吸気１通路２の吸気温度を検出するために吸気温度セン
サ１２が、主絞弁８の下流に位置して設けられ、また、
機関冷却水温を検出する水温センサ１３が備えられ、こ
れらの検出値に基づいてコントローラ２０は、後述する
ように、機関の暖機状態に応じて主絞弁８とバイパス弁
１１の開度を制御している。

なお、機関低温始動時の吸気を加熱するために、図示は
しないがグロープラグや吸気ヒータが備えられ、低温の
始動時及び始動直後の暖機中に短期間ではああるがこれ
らに通電され、吸気加熱が行なわれるようになっている
。

以上のように構成され、次ぎに作用について説明する。

第４図は主絞弁８とバイパス弁１１の開閉特性を、吸気
温度と冷却水温度に基づいて表したもの、また第５図は
機関圧縮比と圧縮上死点に、おける圧縮空気温度を、機
関の吸入される吸気温度に応じて表したものであるが、
この実施例では過給機付き機関の圧縮比を、一般的に想
定される圧縮比１６に設定したものとして説明する。

まず、機関始動時に冷却水温度が第１の設定値である２
０℃以下で、かつ吸気温度が２０°Ｃ以下のときは、コ
ントローラ２０は主絞弁８を全閉すると共にバイパス弁
１１を全開する。

次にエンジンキースイッチをオンにすると、そのときの
吸気温度がたとえば一３０°Ｃ（Ａ点）であるとすると
、グロープラグや吸気ヒータ等に通電されて、吸気加熱
が行なわれる。

この吸気加熱によって吸気温度が圧縮自着火に必要な２
０℃よりも上昇したら（８点）、始動可能のサインがで
るのを待って、クランキングを行う。

なお、この始動前の吸気加熱は公知のｔｆ！１横に基づ
く。

そして機関の始動が行なわれると、完爆後はグロープラ
グや吸気ヒータの加熱が弱められ、バッテリの負担が過
大にならないようにする。

機関の始動に伴いスーパーチャージャ４によって加圧さ
れた吸気は、その全量がインターヒータ１０を通ってか
らエンジン本体１に供給される。

インターヒータ１０は排気熱を利用して吸気温度を高め
、このようにして暖められた吸気がエンジン本体１に供
給されることから、燃焼が安定的に行なわれて機関の暖
機が進み、始動直後の白煙の発生や騒音の増大を効果的
に抑止する。

機関の暖機に応じて吸気温度が更に上昇して吸気充填効
率の低下が懸念される温度（例えば８０℃）に達すると
（６点）、コントローラ２０は主絞弁８とバイパス弁１
１のどちらも半開状態にする。

これによりスーパーチャージャ４からの過給気は一部が
インターヒータ１０を通らずに直接的にエンジン本体１
に供給されるようになり、吸気温度の必要以上の加熱は
抑制される。

このようにして吸気温度を適度に維持しながら暖機運転
を継続することにより、機関冷却水温が設定値（２０℃
）を越えるとくＤ点）、コントローラ２０は主絞弁８を
全開すると共にバイパス弁１１を全開にし、吸気の総て
をインターヒータ１０を通さずに直接的に機関に供給す
る。このため、吸気温度が下がり、空気密度が高まり、
暖機中の運転性能を高める。ただし、吸気の加熱を止め
ることにより吸気温度が下がり、圧縮自着火可能な温度
である２０℃以下になると（Ｅ点）、再び主絞弁８を半
開にすると共にバイパス弁１１も半分まで開き、吸気温
度がそれ以上に低下するのを防いで、燃焼の悪化や騒音
の増大を防止する。

この状態からさらに冷却水温度が上昇して暖機終了の設
定値（８０°Ｃ）に達すると（Ｆ点）、主絞弁８を全開
に保持すると共にバイパス弁１１を全開にして＠機運転
を終了する。

このようにして、排気熱を利用したインターヒータ１０
により吸気を効率的に加熱しながら暖機を行うので、バ
ッテリの負担が大幅に軽減され、かつ暖機時間も短縮さ
れる。

なお、主絞弁８と直列に吸気通路２にインタークーラを
介装して、スーパーチャージャ４からの過給気を積極的
に冷却すると、通常運転時の最大出力の向上に寄与する
だけでなく、暖機中の吸気温度制御がさらに円滑に行え
る。

〈発明の効果） 以上のように本発明によれば、吸気通路の過給機の下流
に吸気制御弁を介装すると共に、この制御弁を迂回する
バイパス吸気通路に排気熱との熱交換で吸気を加熱する
手段を設け、吸気温度に応じて前記制御弁を開閉させる
ようにしたので、機関極低温時などに、効率のよい吸気
加熱により機関の燃焼を安定させ、白煙の発生を防止し
、ノッキング騒音の低減を図ると共に、暖機時の運転性
能を高めることができ、したがって圧縮比を低くした過
給機付きディーゼル機関にあっても、バッテリなどの外
部エネルギを大量に消費することなしに円滑な暖機運転
を可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体的な構成図、第２図は過
給機の断面図、第３図は吸気制御弁の断面図、第４図は
冷却水温と吸気温度に基づいての吸気制御弁の開度特性
を示す作動特性図、第５図は圧縮比と吸気温度の関係を
示す特性図である。 １・・・エンジン本体、２・・・吸気通路、３・・・排
気通路、４・・・スーパーチャージャ、８・・・主絞弁
、９・・・バイパス通路、１０・・・イン・ターヒータ
、１１・・・バイパス弁、２０・・・コントローラ。 １１２図 Ａ ｐ 第３図 １戸 コントローラ 咽２へ３１度−〔℃コ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気通路に過給機を設け、その下流に吸気制御弁を介装
   すると共に、この制御弁を迂回してバイパス吸気通路を
   設け、このバイパス吸気通路に排気熱との熱交換で吸気
   を加熱する手段を設け、かつ吸気温度に応じて前記制御
   弁を開閉させる制御手段を備えたことを特徴とする圧縮
   着火式内燃機関。