JPH04124452A - 車両用内燃機関 - 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） 本発明は車両用内燃機関に係り、特にエンジンからの排
熱を有効に利用する車両用内燃機関に関する。

（従来の技術） 車両用内燃機関は、低温から高温までの広い温度範囲で
使用され、また低回転数から高回転数の広い回転数範囲
で且つ広い負荷範囲で使用される。

このような条件下で使用される車両用内燃機関には、始
動がスムース且つ迅速に行われ、燃料が効率的に燃焼利
用されて燃料の無駄な放出がなく、有害な排気ガスの放
出が少ないことが要求される。

しかし、従来の車両用内燃機関は、冷間始動時には雰囲
気温度が低いために燃料の気化割合が少なくエンジンが
かかりにくい。またこの状態では潤滑油の粘度も高いの
で、機械損失も大きく無駄な燃料消費が増加する。

また、雰囲気温度が０〜５°Ｃと低く且つ高湿度である
と、燃料の気化潜熱により吸気中の水分が氷結し、絞り
弁やベンチュリーに付着して運転の不調が生じる所謂ア
イシング現象となることがある。さらに、有害な排気ガ
スの放出を減少させるために使用されている触媒コンバ
ータの反応は雰囲気温度が低いと充分に進行しないこと
がある。

（発明が解決しようとする課題） 一方で車両用内燃機関を作動させると、かなりの排熱が
発生する。前述したような冷間始動時の不具合、アイシ
ング現象の防止、触媒コンバータの反応促進のために、
ヒータを設けてエンジンを加熱することも行われている
が、従来の方法はいずれも車両用内燃機関から発生する
排熱を充分に利用しているものではない。

本発明の目的は、車両用内燃機関から発生する排熱を利
用して、低雰囲気温度で作動する車両用内燃機関の動作
上の不具合を防止することにある。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明は燃焼用空気をその
ままエンジンの燃焼室に供給する空気供給手段と、蓄熱
装置と熱交換器の少なくとも一方を備え、加熱された燃
焼用空気を前記燃焼室に供給する加熱空気供給手段と、
前記蓄熱装置と前記熱交換器を加熱する加熱手段と、前
記燃焼室に送り込まれる燃焼用空気の温度を測定する温
度測定手段と、この温度測定手段での測定値に基づいて
前記空気供給手段と前記加熱空気供給手段とのいずれか
を選択して前記燃焼用空気の前記燃焼室への供給を行う
制御手段とを有する構成となっている。

（作用〉 本発明では作動時には、加熱手段によって蓄熱装置と熱
交換器とが加熱される。温度測定手段によってエンジン
の燃焼室に送り込まれる燃焼用空気の温度が測定され、
この温度が所定温度以下であると制御手段によって加熱
空気供給手段を介して加熱された燃焼用空気がエンジン
の燃焼室に供給される。

このようにして、エンジンの燃焼室には、加熱された燃
焼用空気が供給されるので、冷間始動時においても燃料
の気化が充分に行われ、潤滑油も低粘度に維持され、エ
ンジンのスタートは燃料損失なくスムースに行われる。

また、運転の不調の原因となるアイシング現象が生じる
こともなく、触媒コンバータの反応も促進され、有害な
排気ガスの放出も減少した動作が行われる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図
であり、燃焼用空気Ａはフィルタ１から流路３を通り切
換弁２を介して流路４を通ってエンジンらの吸気マニフ
ォルド６に供給可能になっている。また、燃焼用空気Ａ
はフィルタ１がら流路７、蓄熱装置８、流路９を通り、
切換弁２を介して流路４を通ってエンジン５の吸気マニ
フォルド６に供給可能になっている。いずれの流路を通
ってエンジン５に供給されるかは、切換弁２の切換によ
って定められる。

前述の流路４には温度測定装置１０が設けられており、
この温度測定装置１０には切換弁２の切換を制御する制
御装置１１が接続されている。また、エンジン５の冷却
水の循環流路１２には、熱交換器１３が挿入され、エン
ジン５の排気マニフォルド１４からの排気ガス流路１５
に蓄熱装置８が挿入されている。

この第１の実施例では、エンジン５の作動中に排気マニ
フォルド１４から排気ガス流路１５に排出される排気ガ
スによって蓄熱装置８が蓄熱状態に設定される。

エンジン５の始動時には、温度測定装置１０により、燃
焼室に通じる吸気マニフォルド６の近傍の空気温度が予
め設定された所定温度より低いことが検出されると、こ
の検出信号によって制御装置１１から制御信号が発せら
れる。この制御信号によって切換弁２が、流路９と流路
４とを接続するように切換えられる。

このため、燃焼用空気Ａはフィルタ１を通った後に、蓄
熱装置８により暖められ、流Ｈ９，４を通って吸気マニ
フォルド６から、エンジン５の燃焼室に供給される。従
って、雰囲気温度が低い状態で冷間始動を行っても、燃
料の気化割合は余り低下せず、エンジンはスムーズに始
動する。エンジン５に最初から暖かい燃焼用空気が供給
されるので、潤滑油の粘度も余り低下せず機械損失も小
さく圧縮比も低下するので燃料が無駄に消費されること
もない。

エンジン５が始動し始めると、高温排気カスは流路１５
を通って蓄熱装置８に供給され、蓄熱装置８に対する蓄
熱が行われる。温度測定装置１０によってエンジン５の
燃焼室に供給される燃焼用空気の温度が予め設定された
所定値を越えたことが検出されると、制御装置１１から
の制御信号によって切換弁２は流路３と流路４とを接続
するように切換えられる。

この状態から、燃焼用空気Ａはフィルタ１、流路３、流
路４を通って吸気マニフォルド６からエンジン５の燃焼
室に供給される。また、排気マニフォルド１４からの排
気ガスは流路１５を通って、蓄熱装置８に供給され続け
、排気ガスによる蓄熱装置８の蓄熱は継続される。さら
に、循環流路１２を流れる加熱冷却水によって、熱交換
器１３で水空気熱交換が行われ、加熱空気は図示せぬ触
媒コンバータの加熱と車内の暖房に使用される。

このため、触媒コンバータでの反応が促進して排気ガス
中の有害ガス成分が減少すると共に、車内に快適な暖房
が施される。燃焼用空気が予め設定した所定温度に達す
るまでは、充分暖められた燃焼用空気がエンジン５に供
給されるので、所謂アイシング現象による運転不調が生
じることもない 第２図は本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図
であり、この実施例では、燃焼用空気Ａはフィルタ１、
流路３を経て切換弁２ａによって流路が二分されている
。一方の流路１６は熱交換器１３ａを通って流路４に接
続され、他方の流路１７は直接流路４に接続され、流＃
ｉ４は吸気マニフォルド６に接続されており、この流路
４には温度測定装置１０が設けられ、この温度測定装置
１０には制御装置１１が接続されている。

この実施例ではエンジン５の冷却水の出口と入口間に切
換弁２ｃが接続され、切換弁２ｃ、蓄熱装置８ｂ、熱交
換器１３ａ、熱交換器１３ｂ、蓄熱装置８ａが挿入され
た循環路が、エンジン５の冷却水の出口及び入口間に形
成されている。そして、切換弁２ｃと蓄熱装置８ａとの
接続点と、エンジン５の冷却水の入口間に切換弁２ｂが
設けられている。

第２の実施例では、エンジン５の始動に際して、切換弁
２ＣをＯＮにして循環路を形成し、蓄熱装置８ａ、８ｂ
に蓄えられている熱を熱交換器１３ａ。

１３ｂに与え、制御装置１１により切換えられる切換弁
２ａで流路３と流路１６を接続し、熱交換器１３ａで暖
められた燃焼用空気Ａが、流ｆｌ＠４を通ってエンジン
５の燃焼室に供給される。温度測定装置１０により、エ
ンジン５の燃焼室への流入空気の温度が所定値を越えた
ことが検出されると、切換弁２ａによって流路３と流路
１７とが接続される。切換弁２Ｃはエンジン５の始動後
はＯＦＦに設定され、エンジン５の作動中は加熱冷却水
によって蓄熱装置８ａ、８ｂが蓄熱され、熱交換器１３
ａ、　１３ｂで水空気熱交換が行われる。このようにし
て得られる加熱空気で触媒コンバータの加熱と車内の暖
房が行われる。

この第２の実施例でも、第１の実施例と同様に冷間始動
時のスムーズな始動、無駄な燃料消費の防止、有害排気
ガス成分の減少が可能となる。

第３図は本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図
であり、この実施例では燃焼用空気Ａは、フィルタ１、
熱交換器１３ａを通ってエンジン５の吸気マニフォルト
６に供給される。そして熱交換器１３ａに、切換弁２３
を有するバイパス２４か設けられている。その他の構成
は、基本的にはすでに説明した第２の実施例と同一であ
る。

第３の実施例では、制御装置１１からの制御信号によっ
て、切換弁２３をＯＮとすることによって加熱冷却水で
の熱交換器１３ａの加熱を停止し、この場合は加熱され
ない燃焼用空気Ａがエンジンらに供給される。第３の実
施例のその他の動作及び効果は、すでに説明した第２の
実施例と同一である。

第４図は本発明の第４の実施例の構成を示すブロック図
であり、この実施例では蓄熱装置８に切換弁２ｂ、２ｃ
、２ｄと流＃！２５とからなるバイパスが設けられてい
る。このため、切換弁２ｂ２ｃ、２ｄの切換によってエ
ンジン５からの加熱排気ガスを蓄熱装置８に通して蓄熱
を行い、或いは流路２５を通して蓄熱動作を停止させる
ことかできる。

第４の実施例のその他の部分の構成、動作及び効果は、
すでに説明した第１の実施例と同一である。

第５図は本発明の第５の実施例の構成を示すブロック図
であり、この実施例では切換弁２ａ２ｂの切換によって
、燃焼用空気Ａには流路３ａ、切換弁２ａ、流路４を通
ってエンジン５の吸気マニフォルド６に達する流路と、
流路３ｂ、切換弁２ｂ、流路３Ｃ１熱交換器１３ａ、蓄
熱装置８、切換弁２ａ、流路４を通ってエンジン５の吸
気マニフォルド６に達する流路とが、選択的に形成され
る。また、冷間始動に際して、切換弁２ａ、２ｂの切換
えにより、蓄熱装置８、流路２７、切換弁２ｂ、流路３
Ｃ５熱交換器１３ａで循環流路が形成され、熱交換器１
３ａを蓄熱装置で暖めることができる。

第５の実施例は熱交換器１３ａと蓄熱装置８とで、燃焼
用空気Ａが暖められ、蓄熱装置８への蓄熱と熱交換器１
３ａの加熱は排気ガスで行われる。第５の実施例のその
他の部分の構成、動作及び効果は、すでに説明した第２
の実施例と同一である。

第６図は本発明の第６の実施例の構成を示すブロック図
であり、この実施例は第２図に示した第２の実施例から
蓄熱装置８ｂを取り除き、エンジン５の冷却水の出口と
熱交換器１３ａ間に熱交換器１３ｃを接続し、この熱交
換器１３ｃがエンジン５の排気ガスで加熱可能になって
いる。第６の実施例のその他の部分の構成、動作及び効
果は、すでに説明した第２の実施例と同一である。

第７図は本発明の第７の実施例の構成を示すブロック図
であり、この実施例では切換弁２ａの切換によって、燃
焼用空気Ａには、流路３、切換弁２ａ、流路４ａを通っ
てエンジン５の吸気マニフォルド６に達する流路と、流
路３、切換弁２ａ、熱交換器１３ａ、流路４ｂを通って
エンジン５の吸気マニフォルド６に達する流路とが、選
択的に形成される。

また、エンジン５の冷却水の出口と入口間に、切換弁２
ｂと熱交換器１３ｂとが挿入された循環路が形成され、
エンジン５の冷却水の出口と切換弁２ｂ間に、熱交換器
１３ａ、蓄熱装置８及び切換弁２ｃが挿入された循環路
が形成されている。

この実施例では冷間始動時に制御装置１１からの制御信
号によって切換弁２ＣがＯＮとなり、蓄熱装置８に蓄え
られている熱で熱交換器１３ａを加熱することができる
。第７の実施例のその他の動作及び効果は、すでに説明
した第２の実施例と同一である。

以上に説明したように、本発明の各実施例によると、温
度測定装Ｗ１０により測定されるエンジン５の燃焼室に
送り込まれる燃焼用空気温度に基づいて、制御装置１１
から出力される制御信号により、各切換弁が切換えられ
てエンジン５の排熱が有効に利用される。即ち蓄熱装置
に蓄えられている熱により燃焼用空気が暖められ、また
必要な熱交換器が暖められて、冷間始動時においてもエ
ンジンの燃焼室には加熱された燃焼用空気が供給される
。

このため冷間始動時においても燃料の気化が充分に行わ
れ、潤滑油も低粘度に維持され、圧縮比も低下するので
エンジン３のスタートは燃料損失なくスムースに行われ
る。また、運転の不調の原因となるアイシング現象も生
じることなく、触媒コンバータの反応も促進され有害な
排気ガスの放出も減少した内燃機関の作動が行われる。

（発明の効果） この発明によると、エンジンの燃焼室に送り込まれる燃
焼用空気の温度に基づいて、加熱空気供給手段から加熱
された燃焼用空気がエンジンの燃焼室に供給されるので
、燃料の気化が充分に行われ、潤滑油も低粘度に維持さ
れ、圧縮比が低下する。このために冷間始動がスムース
に無駄な燃料の消費なしに行われ、運転の不調の原因と
なるアイシング現象が生じることがなく、触媒コンバー
タの反応も促進され有害な排気ガスの放出も減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は、それぞれ本発明の第１乃至第７の
実施例の構成を示すブロック図である。 １・・・フィルタ、２，２ａ〜２ｄ・・・切換弁、３．
３ａ、３ｂ、４・・・流銘、５・・・エンジン、６・吸
気マニフオルト、８．８ａ、８ｂ・・・蓄熱装置、１０
・・・温度測定装置、１１・・・制御装置、１３．１３
ａ、　１３ｂ・・・熱交換器。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼用空気をそのままエンジンの燃焼室に供給す
   る空気供給手段と、蓄熱装置と熱交換器の少なくとも一
   方を備え、加熱された燃焼用空気を前記燃焼室に供給す
   る加熱空気供給手段と、前記蓄熱装置と前記熱交換器を
   加熱する加熱手段と、前記燃焼室に送り込まれる燃焼用
   空気の温度を測定する温度測定手段と、この温度測定手
   段での測定値に基づいて前記空気供給手段と前記加熱空
   気供給手段とのいずれかを選択して前記燃焼用空気の前
   記燃焼室への供給を行う制御手段とを有することを特徴
   とする車両用内燃機関。。
2. （２）加熱空気供給手段は蓄熱装置を備え、加熱手段の
   加熱源がエンジンの排気ガスであることを特徴とする請
   求項（１）に記載の車両用内燃機関。
3. （３）請求項（１）に記載の車両用内燃機関に、切換弁
   と、この切換弁の切換動作で形成され、エンジンからの
   加熱冷却水が流され、熱交換器と蓄熱装置が挿入される
   循環路とを具備する車両用内燃機関。
4. （４）選択手段が熱交換器に設けられたバイパスをＯＮ
   し或いはＯＦＦすることにより空気供給手段或いは加熱
   空気供給手段を選択することを特徴とする請求項（３）
   に記載の車両用内燃機関。
5. （５）請求項（２）に記載の車両用内燃機関に、蓄熱装
   置に燃焼室に供給される燃焼用空気が流されるか、蓄熱
   装置が排気ガスで加熱されるかの動作切換手段が設けら
   れていることを特徴とする車両用内燃機関。
6. （６）加熱空気供給手段は蓄熱装置と熱交換器とを備え
   、加熱手段の加熱源がエンジンの排気ガスであることを
   特徴とする請求項（１）に記載の車両用内燃機関。