JPH03225059A - 内燃機関の吸気温度制御装置 - 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、内燃機関の吸気温度制御装置に関し、特に、
機関の低・中負荷時におけるポンピングロスを低減する
技術に関する。

〈従来の技術〉 従来、内燃機関においては、機関特性に応じて、キャブ
レター等に吸入される空気を適温に保つことは、暖機運
転性の向上、燃料霧化促進やキャブレター等のアイシン
グ対策に寄与すると共に、排出ガス中のＣｏ、ＨＣの低
減効果を持つ。

このため、従来では、寒冷時や暖機時に手動で開閉制御
されるバルブやワックスの体積変化で開閉制御されるワ
ックスタイプのバルブを切り換え、冷気吸入や暖気ホー
スから暖気を吸入する装置や、実公昭５９−２４８５６
号公報に示されるように、吸気温度とブーストの変化に
応じてバルブの開度を自動的に調整し、冷暖気の吸入温
度や雰囲気温度でバルブを作動させる吸入温度制御装置
が知られている。

ここで、上記の吸入温度制御装置は、従来、第３図に示
すように構成されている。

例えば、外気（冷気）が流入するエアクリーナの吸気入
口管部１に該管部１の開口面積を制御するバルブ２が配
設されており、該吸気入口管部１にはこのバルブ２の下
流側に暖気を導入させる暖気導入管３が連通接続されて
いる。

又、前記バルブ２を開閉制御するバキュームモータ４と
、雰囲気温度を検出しこの雰囲気温度に応じてブースト
負圧Ｐ、をバキュームモータ４を作動させる負圧Ｐ２に
変換するテンベラチャセンサ５と、が設けられている。

そして、上記の負圧Ｐ２によりバキュームモータ４が作
動してバルブ２が開閉制御されることで、該バルブ２の
上流側からの冷気と下流側からの暖気とが適度に混合し
て適正な温度Ｔの吸気となり、この吸気がエアクリーナ
等を経て、エンジンに送り込まれるようになっている。

尚、上記Ｐ、、Ｐ、、Ｔ値は異なり、選定によりその仕
様が決定される。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、従来、一般の内燃機関においては、外気ダク
トから流入した空気は、エアクリーナ。

エアフロメータ、エアダクト、スロットルチャンバ、コ
レクタ、インテークマニホールドを通り、燃焼室に導入
される。吸気行程で、ボンピングロスの大きい部品は、
前記エアクリーナ、スロットルチャンバ、インテークマ
ニホールド等であり、特に、エンジンの部分負荷時にお
いては、スロットルチャンバに付けたスロットルバルブ
の影響が大きい。つまり、スロットルバルブが半開状態
であるため、空気が吸入し難く、ピストンを引く仕事が
大きくなって、ボンピングロスが大きくなり、出力損失
が大きくなり、燃費の悪化を来すという問題点を有して
いた。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、前
述のような吸気温度制御装置の改良を図って、機関負荷
で吸気温度の制御を行う構成にすることによって、機関
の低・中負荷時におけるボンピングロスを低減し、出力
損失の低減等を図ることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明の内燃機関の吸気温度制御装置は、機
関の負荷を検出する負荷検出手段と、該負荷検出手段に
よる低・中負荷検出時に機関に吸入される吸気の温度を
略８０℃以上の高温に制御しかつ高負荷及び加速検出時
に前記吸気の温度を常温に制御する吸気温度制御手段と
、を備えて構成した。

（作用〉 かかる構成において、低・中負荷運転時に、吸気の温度
を略８０℃以上の高温に保持することにより、機関には
膨張した空気が流入することになり、同一体積中の酸素
量が減少することになる。

この結果、空燃比は濃化するため、これを修正するため
に、機関の制御装置はスロットルバルブを開いて理論空
燃比に戻すように該バルブの開度を制御する。このスロ
ットルバルブ開度は、従来の吸気の温度を高温に保持し
ていない場合よりも大きいものとなるため、従来と比較
してボンピングロスを減少させることができ、出力損失
の低減を図ることができ、燃費の向上を図ることができ
るようになる。

一方、高負荷及び加速運転時には、吸気の温度を高温に
せず常温に保持することにより、体積効率η９の向上を
図ることが可能となる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、内燃機関（以下、エンジンと言う）６
の吸気系は、上流側から順に配設された外気ダクト７、
エアクリーナ８．吸入空気量を検出するエアフロメータ
９．エアダクト１０．スロットルバルブ１１が内設され
たスロットルチャンバ１１．コレクタ１３．　インテー
クマニホールド１４によって構成され、外気はこれらの
各部を通ってエンジン６の燃焼室１５に導入される。

又、エンジン６の燃焼室１５には、エキゾーストマニホ
ールド１６が接続されている。

前記外気ダクト７には、後述する外気と暖気の混合割合
を調節するバルブ１７が配設されており、更に外気ダク
ト７にはこのバルブ１７の下ｉ側に暖気を導入させる暖
気導入管１８の一端部が連通接続されている。この暖気
導入管１８の他端部は、前記エキゾーストマニホールド
１６の外周面との間に通路を形成するカバー１９の出口
部１９ａに連結されている。

従って、外気はカバー１９内の通路に流入することによ
ってエキゾーストマニホールド１６の外周面に接して加
温され、暖気となって暖気導入管１８に導入され、前記
外気ダクト７のバルブ１７の下流側に供給される。

尚、暖気導入管１８の外周面には断熱材２０が巻装され
、該暖気導入管１８の途中には空気を補助的に加温する
ＰＣＴヒータ２１が装備されている。

外気ダクト７の外周面には前記バルブ１７の作動を制御
するバキュームモータ２２が取り付けられている。

このバキュームモータ２２の本体２２ａ内はダイヤフラ
ム２３によって２室ａ、ｂに仕切られており、該ダイヤ
フラム２３に連結された作動ロンド２４に前記バルブ１
７が結合されている。室すは吸気ダクト７内と連通され
、室ａには、ダイヤフラム２３を常時室す側に向けて弾
性付勢するスプリング２５が配設されている。室ａには
、前記インテークマニホールド１４に一端部が連通接続
されたブースト負圧導入管２６の他端部が連通接続され
ており、室ａ内にブースト負圧を導入するようになって
いる。従って、このブースト負圧によってダイヤフラム
２３が動作され、作動ロッド２４を介してバルブ１７が
動作するようになっている。

上記ブースト負圧導入管２６には、ブースト負圧導入管
２６によるブースト負圧を吸気温度に応じてバキューム
モータ２２の作動制御用の負圧に変換する制御弁２７が
介装されている。

上記のバルブ１７は、図のＣを支点として回動し、ブー
スト負圧が所定値以下の時には、スプリング２５の弾性
力によって作動ロッド２４が図の下側に動作することで
、暖気導入管１８を閉じかつ外気ダクト７内通路を開放
する。

又、ブースト負圧が所定値を越える時には、この負圧が
制御弁２７の作用で吸気温度に応じたバキュームモータ
２２作動制御用の負圧に変換され、この負圧に応じて作
動ロッド２４が上下動して、バルブ１７の開度が制御さ
れ、外気ダクト７から流入する外気と暖気導入管１８か
ら流入する暖気との混合割合が制御されて、吸気を所定
の高温に保持する。

ここで、エアクリーナ８の内側には吸気温度を検出する
吸気温センサ２８が配設されており、該吸気温センサ２
８による吸気温度信号がコントロールユニット２９に入
力される。又、このコントロールユニット２９からは上
記吸気温度信号に基づいて前記制御弁２７を制御する吸
気温コントロール信号が出力される。

前記コントロールユニット２９には、エアフロメータ９
から出力される吸入空気量信号と、エンジン６の点火プ
ラグ３０に連結された、エンジン回転数センサとしての
ディストリビュータ３１から出力される回転数信号とが
入力され、該コントロールユニット２９からは、点火コ
イル３２に点火時期制御信号が出力される。

ここで、本発明においては、機関の負荷を検出する負荷
検出手段と、該負荷検出手段による低・中負荷検出時に
機関に吸入される吸気の温度を略８０℃以上の高温に制
御しかつ高負荷及び加速検出時に前記吸気の温度を常温
に制御する吸気温度制御手段と、を備えて構成される。

前記ブースト負圧導入管２６によりバキュームモータ２
２にブースト負圧を導入する構成が、上記本発明の負荷
検出手段に相当する。

又、外気ダクト７にバルブ１７を配設すると共に暖気導
入管１８を外気ダクト７に連結し、かつブースト負圧に
よって作動するバキュームモータ２２を備え、吸気温セ
ンサ２８からの吸気温度信号によりバキュームモータ２
２に導入するブースト負圧をコントロールユニット２９
により制御する構成が、上記本発明の吸気温度制御手段
に相当する。

ここで、かかる構成の作用について説明する。

エンジン６の低・中負荷運転時には、ブースト負圧が所
定値を越えるため、上述したように、この負圧が制御弁
２７の作用で吸気温度に応じたバキュームモータ２２の
作動制御用の負圧に変換され、この負圧に応じて作動ロ
ッド２４が上下動して、バルブ１７の開度が制御され、
外気ダクト７から流入する外気と暖気導入管１８から流
入する暖気との混合割合が制御されて、吸気を所定の高
温に保持する。この時の吸気温度は高温例えば８０“Ｃ
となるように制御される。この場合、吸気温センサ２８
から出力される吸気温度信号に基づいてコントロールユ
ニット２９が制御弁２７に吸気温コントロール信号を出
力して該制御弁２７を制御する。

一方、エンジンの高負荷及び加速運転時には、ブースト
負圧が所定値以下例えば１００ｍｍＨｇとなるため、上
述したように、スプリング２５の弾性力によって作動ロ
ッド２４が図の下側に動作することで、暖気導入管１８
を閉じかつ外気ダクト７内通路を開放する。

この結果、暖気導入管１日からの暖気が外気ダクト７内
に流入せず、外気のみがエアクリーナ８側に流れ、エン
ジン６の燃焼室１５に導入される。

従って、この時の吸気温度は常温（例えば、３０’Ｃ）
となる。

かかる作用により、以下のような効果を奏する。

即ち、低・中負荷運転時に、吸気の温度を高温に保持す
ることにより、エンジン６には膨張した空気が流入する
ことになり、同一体積中の酸素量が減少することになる
。この結果、空燃比は濃化するため、これを修正するた
めに、エンジン６の制御装置はスロットルバルブ１１を
開いて理論空燃比に戻すように該バルブ１１の開度を制
御する。

このスロットルバルブ１１の開度は、従来の吸気の温度
を高温に保持していない場合よりも大きいものとなるた
め、従来と比較してボンピングロスを減少させることが
でき、出力損失の低減を図ることができ、燃費の向上を
図ることができるようになる。

かかる効果は次の状態方程式により明らかとなる。

Ｖ＝ＧＲＴ／Ｐ 但し、■は体積、Ｇは空気重量、Ｒはガス流量。

Ｔは吸気温度、Ｐは圧力である。

例えば、上記実施例のように、通常時の吸気温度３０℃
に対し８０℃の吸気温度として、吸気温度の上昇分が５
０℃となった場合、上記Ｇ、Ｒ。

Ｐが一定であるとすると、体積■の比は、■８゜／　Ｖ
　３゜＝２７３＋８０／２７３＋３０＝１．１６５とな
り、１６．５％のポンピングロス低減を図ることができ
る。

一方、高負荷及び加速運転時には、吸気の温度を高温に
せず常温に保持することにより、体積効率η９の向上を
図ることが可能となる。

ところで、低・中負荷運転から高負荷運転への過渡時に
は、閉じられていたスロットルバルブ１１を開くことで
ブースト負圧が変化して吸気温度が高温から常温となる
ように切り換えられるが、切換制御の応答遅れのため、
高温の空気が燃焼室に流入してしまい、ノッキングを引
き起こす戊がある。

これを防止するには、過渡運転時に吸気温度を検出し、
該吸気温度が高い場合には、点火時期を遅らせる（リタ
ード）ようにすれば良い。

勿論、吸気温度を検出せずに、図示しないノッキングセ
ンサから発せられる出力信号に基づいてノンキングの有
無を判定して、上記の点火時期制御を行うようにしても
良い。

尚、上述した実施例は本発明の構造的制約を示すもので
はなく、本発明は、要するに、機関の負荷を検出する負
荷検出手段と、該負荷検出手段による低・中負荷検出時
に機関に吸入される吸気の温度を略８０℃以上の高温に
制御しかつ高負荷及び加速検出時に前記吸気の温度を常
温に制御する吸気温度制御手段と、を備えた構成であれ
ば良い。

上記の８０℃の温度が７５℃程度でも効果は変わらない
。但し、５０℃では効果達成困難である。

そして、例えば、第２図に示すように、バキュームモー
タ２２に代えて、ステップモータ３３を設け、エンジン
６の負荷を検出する図示しない負荷センサと、吸気温セ
ンサ２８とからの信号に基づいてコントロールユニット
２９からバルブコントロール信号をステップモータ３３
に出力し、バルブ１７を低・中負荷検出時にエンジン６
に吸入される吸気の温度を高温にしかつ高負荷及び加速
検出時に吸気の温度を常温にするべく制御する構成とし
ても良い。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明に係る内燃機関の吸気温度
制御装置によると、機関の負荷を検出し、低・中負荷検
出時に機関に吸入される吸気の温度を略８０℃以上の高
温に制御しかつ高負荷及び加速検出時に吸気の温度を常
温に制御するようにしたから、機関の低・中負荷時にお
けるポンピングロスを低減することができ、もって出力
損失の低減を図ることができ、燃費の向上を図ることが
できる等の利点を存する有用性大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の吸気温度制御装置の一
実施例の構成図、第２回は他の実施例の部分構成図、第
３図は従来の吸気温度制御装置の構成図である。 ６・・・エンジン　　７・・・外気ダクト　　１７・・
・パルフ　　１８・・・暖気導入管　　２２・・・バキ
ュームモータ　　２６・・・ブースト負圧導入管　　２
７・・・制御弁　　２８・・・吸気温センサ　　２９・
・・コントロールユニッ ト ３２・・・ステップモータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の負荷を検出する負荷検出手段と、該負荷検出手段
   による低・中負荷検出時に機関に吸入される吸気の温度
   を略８０℃以上の高温に制御しかつ高負荷及び加速検出
   時に前記吸気の温度を常温に制御する吸気温度制御手段
   と、を備えて構成されることを特徴とする内燃機関の吸
   気温度制御装置。