JPS60108556A - Intake heating apparatus for diesel engine - Google Patents

Intake heating apparatus for diesel engine

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Publication number
JPS60108556A
JPS60108556A JP58216859A JP21685983A JPS60108556A JP S60108556 A JPS60108556 A JP S60108556A JP 58216859 A JP58216859 A JP 58216859A JP 21685983 A JP21685983 A JP 21685983A JP S60108556 A JPS60108556 A JP S60108556A
Authority
JP
Japan
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refrigerant
low
condenser
temperature
engine
Prior art date
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Pending
Application number
JP58216859A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshimasa Hayashi
義正 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Publication of JPS60108556A publication Critical patent/JPS60108556A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/04Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture
    • F02M31/10Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture by hot liquids, e.g. lubricants or cooling water
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PURPOSE:To effectively avoid the diesel knock in low speed and low load by supplying the coolant vapor supplied from a boiling cooling apparatus into a heating chamber in low speed and low loading and heating the intake by the coolant vapor having the high heat radiation performance and high temperature. CONSTITUTION:A heating chamber 64 having a circular section is formed midway in a bypass passage 60 which detours a condenser 23, and heat exchange with the intake in an intake pipe 61 is performed. A switching means is constituted of a control unit 50 and a solenoid valve 70. Since the bypass passage 60 is allowed to communicate by the valve opening of the solenoid valve 70 in low- speed and low-load, the coolant vapor in a gaseous space 22a is supplied into the heating chamber 64 through the bypass passage 60. Then, the intake gas is heated by the coolant vapor which has high heat radiation performance and high temperature, and the diesel knock in low-speed and low-load can be effectively avoided.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) この発明は、液相冷媒の沸騰気化に基づいてエンジンを
冷却する沸騰冷却装置を備えるディーゼルエンジンの吸
気加熱装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to an intake air heating device for a diesel engine that includes a boiling cooling device that cools the engine based on boiling vaporization of a liquid phase refrigerant.

(技術的背景) 、エンジンウォータジャケットとラジェータとの間で冷
却水を循環させる水冷冷却装置は、ラジェータの能率及
び寸法上の制限並びに水の熱容量の関係上、要求放熱量
を満足させるためには大量の冷却水を循環させる必要が
あり、このためにウォータポンプが大きな駆動損失にな
っており、またエンジン運転状態に応じて冷却水を適温
に可変制御するのは困難であった。
(Technical background) A water-cooled cooling system that circulates cooling water between the engine water jacket and the radiator has to meet the required amount of heat dissipation due to efficiency and dimensional limitations of the radiator and the heat capacity of the water. It is necessary to circulate a large amount of cooling water, which causes a large drive loss in the water pump, and it is difficult to variably control the cooling water to an appropriate temperature depending on the engine operating state.

一万、特公昭57−57608号や米国特許43676
99号にょυ、水の気化潜熱を利用して小量の冷却水循
環量でエンジン冷却を行なえるようにした冷却装置が提
案されてbる。これらは、ウォータジャケットに貯留し
た冷却水をエンジン発生熱で沸騰させ、発止蒸気を放熱
器で液化してウォータジャケットに戻すというサイクル
で冷却ケ行なうようにしたものであるが、いずれも冷却
水蒸気が流通する径路を大気に連通して圧力変動を避け
る構造をとっているため、冷却水が消耗しやすい等のメ
ンテナンス上の問題のほか、エンジン温度が大気圧下で
の冷却水の沸点に固定化されるので要求放熱量の変動中
が大きい自動車用エンジン等には通用し難いという問題
点があった。
10,000, Special Publication No. 57-57608 and U.S. Patent No. 43676
In No. 99, a cooling system was proposed that utilizes the latent heat of vaporization of water to cool the engine with a small amount of circulating water. These systems use a cycle in which the cooling water stored in the water jacket is boiled using the heat generated by the engine, and the generated steam is liquefied in a radiator and returned to the water jacket. The structure is such that the path through which the water flows is communicated with the atmosphere to avoid pressure fluctuations, which not only causes maintenance problems such as easy cooling water consumption, but also fixes the engine temperature to the boiling point of the cooling water at atmospheric pressure. Therefore, there was a problem in that it was difficult to apply it to automobile engines, etc., where the required amount of heat radiation fluctuated greatly.

これに対して本出願人は、特願昭58−145467号
などにより、閉ループ状の冷却回路内に液相冷媒を封入
し、その圧力へを変化させることにより沸Aを制御して
エンジン運転状態に応じた効率の良い冷却を行なえるよ
うにした沸騰冷却装置を提案している。
On the other hand, the present applicant, in Japanese Patent Application No. 58-145467, etc., sealed a liquid phase refrigerant in a closed loop cooling circuit and controlled the boiling point A by changing the pressure of the liquid refrigerant, thereby controlling the engine operating state. We are proposing a boiling cooling system that can perform efficient cooling according to the conditions.

これ全第1図により説明すると、図において21はエン
ジン(本体)、22は大部分が水等の液相冷媒で満たさ
れるウォータジャケット、23はウォータジャケット2
2がらの冷媒蒸気を冷却液化するコンデンサ、24はコ
ンデンサ23がらの液化冷媒を貯留するタンク、25は
タンク24の貯留冷媒をウォータジャケット22へと戻
す供給ポンプ、26けコンデンサ23に強制冷却風を供
給する冷却ファンである。
To explain all this with reference to FIG. 1, in the figure, 21 is the engine (main body), 22 is a water jacket filled mostly with liquid phase refrigerant such as water, and 23 is water jacket 2.
24 is a tank that stores the liquefied refrigerant from the condenser 23; 25 is a supply pump that returns the refrigerant stored in the tank 24 to the water jacket 22; and 26 is a supply pump that supplies forced cooling air to the condenser 23. It is a cooling fan that supplies

ウォータジャケット22はエンジン21のシリンダ及び
燃焼室を包囲するようにシリンダブロック21a及びシ
リンダヘッド21bにかけて形成され、その内部には所
定量の液相冷媒が封入されている。ウォータジャケット
22の上方部分は冷媒蒸気が充満jる気相空間22aK
なっている。
The water jacket 22 is formed over the cylinder block 21a and the cylinder head 21b so as to surround the cylinders and combustion chambers of the engine 21, and has a predetermined amount of liquid phase refrigerant sealed therein. The upper part of the water jacket 22 is a gas phase space 22aK filled with refrigerant vapor.
It has become.

なお、多気筒エンジンでは前記気相空間22aは各気筒
部間で相互に連通される。
In addition, in a multi-cylinder engine, the gas phase space 22a is communicated with each other between each cylinder section.

ウォータジャケット22II:1′その気相空間22a
に面して接続した冷媒注入管(蒸気マニホールド)29
及び蒸気通路27を介し−Cコンデンサ入口部30に連
通している。前記冷媒注入管29は冷媒が循環する径路
の最上部に位置し、上方に立ち上った注入口部29aは
キャップ29bで密閉される。
Water jacket 22II: 1' its gas phase space 22a
Refrigerant injection pipe (steam manifold) 29 connected facing the
and communicates with the -C condenser inlet section 30 via the steam passage 27. The refrigerant injection pipe 29 is located at the top of the path through which the refrigerant circulates, and the upwardly rising injection port 29a is sealed with a cap 29b.

コンデンサ23の下部タンク24は、冷媒通路28を介
してウォータジャケット22に連通し、ウォータジャケ
ット22とコンデンサ23との間で冷媒が循環する閉回
路を形成する。
The lower tank 24 of the condenser 23 communicates with the water jacket 22 via a refrigerant passage 28, forming a closed circuit in which refrigerant circulates between the water jacket 22 and the condenser 23.

コンデンサ23は自動車の場合走行風が流通する位置に
設けられ、冷却ファン26はその前面または背面側に位
置してコンデンサ23に強制冷却Kを供給する。また、
供給ポンプ25は冷媒通路28の途中に位置し、後述す
る制御系統からの指令に基づいてタンク24に貯った液
相冷媒をウォータジャケット22へと圧送する。なお、
冷却ファン26と供給ポンプ2511″1.、共に電動
式である。
In the case of an automobile, the condenser 23 is installed in a position where the wind flows through the vehicle, and the cooling fan 26 is positioned on the front or rear side of the vehicle to supply forced cooling K to the condenser 23. Also,
The supply pump 25 is located in the middle of the refrigerant passage 28 and pumps the liquid phase refrigerant stored in the tank 24 to the water jacket 22 based on a command from a control system to be described later. In addition,
Both the cooling fan 26 and the supply pump 2511''1. are electric.

50は上記供給ポンプ25並びに冷却ファン加の作動を
司る制御回路であり、シリンダヘッド2 ]、 b K
設けられた液面センサ31と同じく温度センサ32及び
エンジン運転状態を検出するその他の手段(図示、せず
)とともに制御系統を形成している。
50 is a control circuit that controls the operation of the supply pump 25 and the cooling fan;
Like the liquid level sensor 31 provided, a control system is formed together with a temperature sensor 32 and other means (not shown) for detecting the engine operating state.

液面センサ31は、その検出部に対する冷媒液面の位置
に応じてオンオフ的に出方が変化する一梗のスイッチで
ある。制御回路5oはこの出力の変化に基づいて、冷媒
液面が液面セどす31の位置に応じた所定値よりも低下
した場合には供給ポンプ25を駆動して再び所定液面レ
ベルに達するまでタンク24の貯留冷媒全ウォータジャ
ケット22に補給する。このため、ウォータジャケット
22には常に所定量以上の冷媒液が確保される。
The liquid level sensor 31 is a single-point switch that turns on and off depending on the position of the refrigerant liquid level with respect to the detection part. Based on this change in output, the control circuit 5o drives the supply pump 25 when the refrigerant liquid level falls below a predetermined value depending on the position of the liquid level adjuster 31 until it reaches the predetermined liquid level again. All of the refrigerant stored in the tank 24 is replenished into the water jacket 22. Therefore, a predetermined amount or more of refrigerant liquid is always secured in the water jacket 22.

なお、この冷却系内に封入される液相冷媒の梱゛(標準
量)は、ウォータジャケット22に前述のようにして所
定液面レベルにまで冷媒が確保された状態でコンデンサ
23の内部が気相状態になる程度に設定されている。
Note that the package (standard amount) of liquid phase refrigerant sealed in this cooling system is such that the inside of the condenser 23 is air-filled with the refrigerant being secured to the predetermined liquid level in the water jacket 22 as described above. It is set to such a degree that it is in a phase state.

温度センサ32Fi、冷媒の温度または圧力からエンジ
ン温度を検出し、エンジン温度に応じた出力を実温度信
号として制御回路50に付与する。
The temperature sensor 32Fi detects the engine temperature from the temperature or pressure of the refrigerant, and provides an output corresponding to the engine temperature to the control circuit 50 as an actual temperature signal.

制御回路50はこの温度センサ32からの実温度の検出
値とともにエンジン回転、スロットル開度、燃料供給量
等を周知のセンサ類を介し検出してエンジンの運転状態
を判別し、前記実温度との比較に基づいてそのときの運
転状態に応じた所定のエンジン温度になるように冷却フ
ァン26の作動または停止を制御する。
The control circuit 50 detects the actual temperature detected by the temperature sensor 32 as well as engine rotation, throttle opening, fuel supply amount, etc. through well-known sensors, determines the operating state of the engine, and determines the actual temperature. Based on the comparison, the cooling fan 26 is controlled to operate or stop so that the engine temperature reaches a predetermined temperature depending on the operating state at that time.

エンジン運転状態と制御温度値との関係は、これをエン
ジンの仕様や目的、用途に応じて自由に設定できること
は言うまでもないが、一般に自動車用エンジンでは市街
地走行時のように9荷または回転速度が低い運転域では
比較的高温に保ち、高速高負荷域では温度が低下するよ
うに図る。
It goes without saying that the relationship between the engine operating state and the control temperature value can be set freely depending on the engine specifications, purpose, and application, but generally speaking, when driving in a city, the relationship between the engine operating state and the control temperature value can be set freely. The system is designed to maintain a relatively high temperature in low operating ranges, and to lower the temperature in high-speed, high-load ranges.

上記構成に基づく冷却系統としての基本的な作用につい
て説明すると、ウォータジャケット22内の液相冷媒は
、エンジン燃焼熱を−うけて加熱されると、そのときの
系内の圧力に応じた沸点に達したところで沸騰を開始し
、気化潜熱を奪って蒸発気化する。
To explain the basic function of the cooling system based on the above configuration, when the liquid phase refrigerant in the water jacket 22 is heated by the engine combustion heat, it reaches a boiling point according to the pressure in the system at that time. When the temperature reaches that point, it starts boiling, takes away the latent heat of vaporization, and evaporates.

このとき、冷媒はエンジン21の高温部はど盛んに沸騰
して気化潜熱相当分の冷却を行なうことになるので、燃
焼室やシリンダ壁はほぼ均一の温度に保たれる。このこ
とから、異常燃焼等の不都合を生じない限界温度の近く
にまで燃焼室全体の温度を高めることが可能になる。
At this time, the refrigerant boils vigorously in the high-temperature parts of the engine 21 and cools the part corresponding to the latent heat of vaporization, so that the combustion chamber and the cylinder wall are kept at a substantially uniform temperature. This makes it possible to raise the temperature of the entire combustion chamber to near the limit temperature that does not cause problems such as abnormal combustion.

上記沸騰冷却作用の結果発生した冷媒蒸気は蒸気通路2
7を介してウォータジャケット22Ω気相空間22aか
らコンデンサ23へと流れコンデンサ23での外気との
熱交換により冷却されて凝集液化し、遂次タンク24に
貯留される。
The refrigerant vapor generated as a result of the boiling cooling action is transferred to the steam passage 2.
7 from the water jacket 22Ω gas phase space 22a to the condenser 23, where it is cooled by heat exchange with outside air, condensed and liquefied, and then stored in the tank 24.

この場合、既述したようにコンデンサ230内部は気相
になっており、高温の冷媒蒸気がコンデンサ23を構成
する金属面との間の良好な熱伝達状態の下に温度差の大
きい外気で冷やされることになるため、液相で放熱する
場合よりも大幅に放熱効率が高められる。因みに、この
ことからコンデンサ23並びに冷却ファン26は従来よ
りも著しく小型のものを使用できる。
In this case, as described above, the inside of the condenser 230 is in a gas phase, and the high-temperature refrigerant vapor is cooled by the outside air with a large temperature difference under a good heat transfer state with the metal surface that constitutes the condenser 23. As a result, the heat dissipation efficiency is significantly increased compared to when heat is dissipated in the liquid phase. Incidentally, for this reason, the condenser 23 and the cooling fan 26 can be significantly smaller than those in the past.

コンデンサ23で液化しタンク24に貯留された冷媒は
ウォータジャケット22での冷媒液面レベルの低下に伴
う供給ポンプ25の作動により再びウォータジャケット
22へと戻されるのであり、以上の繰り返しKよう沸騰
冷却が続けられる。
The refrigerant liquefied in the condenser 23 and stored in the tank 24 is returned to the water jacket 22 again by the operation of the supply pump 25 as the refrigerant level in the water jacket 22 decreases, and the above process is repeated to perform boiling cooling. can continue.

−万、このような閉回路状の沸騰冷却装置では、エンジ
ン停止時には系内が必ず負圧化する。そこでこの負圧化
対策として、外部に設けた補助タンク41の液相冷媒で
気相空間22 a ’triき換えるようにしである。
- In such a closed-circuit boiling cooling system, the pressure inside the system always becomes negative when the engine is stopped. Therefore, as a measure against this negative pressure, the gas phase space 22a'tri is replaced with a liquid phase refrigerant from an auxiliary tank 41 provided outside.

補助タンク41には少なくとも気相空間22aと同程度
の容量の液相冷媒が貯留され、その内部は通気機能を有
するキャップ41.IK−介して大気圧が導入される。
The auxiliary tank 41 stores liquid phase refrigerant at least as large in capacity as the gas phase space 22a, and the inside thereof is provided with a cap 41. Atmospheric pressure is introduced via IK.

この補助タンク41は途中に電磁弁34を介装した補助
通路37を介してウォータジャケット22に連通ずる。
This auxiliary tank 41 communicates with the water jacket 22 via an auxiliary passage 37 having a solenoid valve 34 interposed therebetween.

エンジン停止後に電磁弁34′t−開くと、温度低下に
伴う圧力の減少に基づいて補助タンク41の貯留冷媒が
系内へと導入され、やがて系内の空間部分は大部分が液
相冷媒で置換されることになる。
When the solenoid valve 34't- is opened after the engine is stopped, the refrigerant stored in the auxiliary tank 41 is introduced into the system based on the decrease in pressure accompanying the temperature drop, and eventually the space in the system is mostly filled with liquid phase refrigerant. It will be replaced.

これにより、エンジン停止時に冷却系内に有害な空気が
侵入するのを確実に防止できる。 ゛なお、上記状態か
らエンジンを始動すると、燃焼熱をうけて沸騰気化した
冷媒蒸気の圧力で系内の液相冷媒は補助通路37及び補
助タンク41へと押し戻される。ウォータジャケット2
2の冷媒液量は供給ポンプ25の補給作動により所定値
に維持されるので、見かけ上はコンデンサ23の液量の
みが減少してその液面レベルが低下していく。
This reliably prevents harmful air from entering the cooling system when the engine is stopped. Note that when the engine is started in the above state, the liquid phase refrigerant in the system is pushed back into the auxiliary passage 37 and the auxiliary tank 41 by the pressure of the refrigerant vapor that has been boiled and vaporized by the combustion heat. water jacket 2
Since the refrigerant liquid amount in No. 2 is maintained at a predetermined value by the replenishment operation of the supply pump 25, apparently only the liquid amount in the condenser 23 decreases and the liquid level thereof decreases.

やがてコンデンサ23の内部が気相になると、タンク2
4の液面レベルからこれを検知した液面センサ39から
の信号に基づいて電磁弁34が閉じ、以後は既述した沸
騰冷却を行う。
Eventually, when the inside of the capacitor 23 becomes a gas phase, the tank 2
The electromagnetic valve 34 closes based on a signal from the liquid level sensor 39 which detects this from the liquid level of 4, and thereafter the boiling cooling described above is performed.

以上のように、この沸騰冷却装置はエンジンの運転状態
に応じて速やかに放熱量−制御でき、従ってエンジンを
常に最適な温度条件で運転できるので燃費の向上や出力
の増強に大きく貢献し、さらに放熱効率に悪影響を及ぼ
す冷却系内への空気の侵入については、冷媒の液置換に
より自己管理的にこれを防止しているので、極めて実用
性が高いという特徴がある。
As mentioned above, this boiling cooling system can quickly control the amount of heat dissipated according to the operating condition of the engine, and therefore the engine can always be operated under optimal temperature conditions, which greatly contributes to improving fuel efficiency and increasing output. Air infiltration into the cooling system, which has an adverse effect on heat dissipation efficiency, is self-managed and prevented by liquid replacement of the refrigerant, so it is characterized by extremely high practicality.

トコ口で、ディーゼルエンジンでは、空気のみを吸入圧
縮し、圧縮により十分高温となったシIJンダ中に燃料
を噴射して自着火させる。
In a diesel engine, only air is taken in and compressed, and fuel is injected into the cylinder, which has become sufficiently hot due to the compression, to cause self-ignition.

しかし、気化器を用いた予混合気式ガソリンエンジンの
ように、強制的に吸気を加熱していないこともあり、ア
イドリンク時などの低速低負荷時には、燃焼室やシリン
ダ温度が低いことから、圧縮行程終期でのガス温度が低
く、噴射された燃料が、すぐに自己着火を生ずるに至ら
ない。
However, unlike premixed gasoline engines that use a carburetor, the intake air is not forcibly heated, and the combustion chamber and cylinder temperatures are low at low speeds and low loads, such as when idling. The gas temperature at the end of the compression stroke is low, and the injected fuel does not immediately self-ignite.

このため、高温の圧縮空気に加熱された燃料が、しばら
くしてから−気に爆発的に燃焼し、圧力が急激に上昇す
るいわゆるディーゼルノックを生じ易いという問題があ
った。
For this reason, there is a problem in that the fuel heated by the high-temperature compressed air combusts explosively after a while, resulting in a so-called diesel knock in which the pressure rapidly increases.

(発明の目的) 本発明は、沸騰冷却により発生する冷媒蒸気を利用して
吸気を加熱することにより、低速低負荷時でのディーゼ
ルノックを低減する吸気加熱装置を提供することを目的
とする。
(Objective of the Invention) An object of the present invention is to provide an intake air heating device that reduces diesel knock at low speeds and low loads by heating intake air using refrigerant vapor generated by evaporative cooling.

(発明の構成並びに作用) 本発明は、沸騰冷却装置を備えるディーゼルエンジンを
前提とする。
(Structure and operation of the invention) The present invention is based on a diesel engine equipped with an evaporative cooling device.

すなわち、沸騰冷却装置は、大部分を液相冷媒で満たし
たエンジンウォータジャケットと内部を気相状に保った
コンデンサとを、上部の冷媒蒸気を流ス蒸気通路とコン
デンサからの液化冷媒を供給ポンプを介して戻す冷媒通
路とで連通して冷媒が循環する閉回路を形成し、コンデ
ンサに強制冷却風を供給する冷却7ア/を設けるととも
に、液相冷媒を貯留した補助タンクを弁手段を介して前
記閉回路に接続したものである。
In other words, the evaporative cooling system connects the engine water jacket, which is mostly filled with liquid-phase refrigerant, and the condenser, which maintains the interior in the vapor phase, through a vapor passage that flows the refrigerant vapor from the upper part, and a pump that supplies the liquefied refrigerant from the condenser. A cooling 7a/ is provided which communicates with the refrigerant passage that returns via the refrigerant passage to form a closed circuit in which the refrigerant circulates, and supplies forced cooling air to the condenser, and an auxiliary tank storing liquid phase refrigerant is connected to the condenser via a valve means. and is connected to the closed circuit.

そして、以上の前提となる装置に、本発明では、前記コ
ンデンサを迂回するバイパス通路と、該バイパス通路に
介装され吸気管内の吸気と熱交換を行なう加熱手段と、
低速低負荷時にバイパス通路を連通し冷媒蒸気全前記加
熱手段に供給する切換手段を設ける。
Further, in the present invention, the above-mentioned device is provided with a bypass passage that bypasses the condenser, and a heating means that is interposed in the bypass passage and exchanges heat with the intake air in the intake pipe.
A switching means is provided for connecting the bypass passage and supplying all of the refrigerant vapor to the heating means at low speed and low load.

したがって、吸気との熱交換の媒体は高温の冷媒蒸気で
あるので、熱交換率が高く、低速低負荷時に、吸気はす
みやかに加熱されるのである。
Therefore, since the medium for heat exchange with the intake air is high-temperature refrigerant vapor, the heat exchange rate is high, and the intake air is quickly heated at low speeds and low loads.

(実施例) 以下図示実施例に基づいて説明する。(Example) The following description will be given based on the illustrated embodiment.

第2図は本発明の第1実施例の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a first embodiment of the invention.

図中、コンデンサ23を迂回するバイパス通路として、
気相空間22aの上部からシリンダヘッド21bを貫通
して分岐し供給ポンプ25の上流に合流するバイパス通
路60が形成される。
In the figure, as a bypass passage that detours around the capacitor 23,
A bypass passage 60 is formed from the upper part of the gas phase space 22a, passing through the cylinder head 21b, branching off, and merging upstream of the supply pump 25.

このバイパス通路60の途中には、吸気との熱交換によ
り加熱を行なう加熱手段が吸気管61に形成される。
In the middle of this bypass passage 60, a heating means for heating by heat exchange with intake air is formed in the intake pipe 61.

具体的には、吸気管61はコレクタ部62と分岐管63
から構成されるため、加熱手段は、各分岐管63の下部
全体にわたり分岐管壁を隔てて−が円弧状の加熱室64
 (第3図参照)を形成したものである。
Specifically, the intake pipe 61 has a collector section 62 and a branch pipe 63.
Therefore, the heating means includes a heating chamber 64 having an arc shape extending over the entire lower part of each branch pipe 63 and separating the branch pipe wall.
(See Figure 3).

したがって、バイパス通路60を介して加熱室64に供
給される高温の冷媒蒸気は、分岐管63内の低温の吸気
と熱交換を行なう。この場合、放熱した冷媒蒸気は凝集
液化して加熱室64の下部に貯留するので、この貯留し
た液化冷媒がバイパス通路60を介して冷媒通路28に
戻されるよう加熱室64の下部を傾斜して設け、傾斜の
最も低い部分をバイパス通路60に連絡している。
Therefore, the high temperature refrigerant vapor supplied to the heating chamber 64 via the bypass passage 60 exchanges heat with the low temperature intake air in the branch pipe 63. In this case, the heat-radiated refrigerant vapor is condensed and liquefied and stored in the lower part of the heating chamber 64, so the lower part of the heating chamber 64 is inclined so that the stored liquefied refrigerant is returned to the refrigerant passage 28 via the bypass passage 60. The lowest part of the slope is connected to the bypass passage 60.

−万、低速低負荷時にバイパス通路60を連通ずる切換
手段は、運転状態検出手段と、コントロールユニット5
0と、電磁弁70から構成される。
- 10,000, the switching means for communicating the bypass passage 60 at low speed and low load is composed of the operating state detection means and the control unit 5.
0 and a solenoid valve 70.

運転状態検出手段としては、たとえば、機関回転数を検
出する回転数センサ66と噴射ポンプのコントロールレ
バー開度を検出する負荷センサ67から構成され、これ
らセンサ66.67からの信号に基づきコントロールユ
ニット50が低速低負荷域を判別し、加熱室64の出口
部より下流のノ(イパス通路60に介装される電磁弁7
0全開弁する。
The operating state detection means includes, for example, a rotation speed sensor 66 that detects the engine rotation speed and a load sensor 67 that detects the opening degree of the control lever of the injection pump. determines the low speed and low load region, and the solenoid valve 7 installed in the pass passage 60 downstream of the outlet of the heating chamber 64
0 Fully open the valve.

その他の構成部分は第1図と同一なので、同一部分には
同一符号を付して詳しい説明は省略する。
Since the other constituent parts are the same as those in FIG. 1, the same parts are given the same reference numerals and detailed explanations will be omitted.

以上のように構成されると、低速低負荷時にあっては、
これを検出する運転状態検出手段からの信号に基づきコ
ントロールユニット50は電磁弁70を開弁する。
With the above configuration, at low speed and low load,
The control unit 50 opens the solenoid valve 70 based on a signal from the operating state detection means that detects this.

低速低負荷時にはシリンダや燃焼室の温度は低いのであ
るが、電磁弁70の開弁によりバイノ(ス通路60が連
通ずるので、気相空間22aの冷媒蒸気はバイパス通路
60を介して加熱室64に供給される。
At low speeds and low loads, the temperature of the cylinder and combustion chamber is low, but the opening of the electromagnetic valve 70 opens the binoculars passage 60, so the refrigerant vapor in the gas phase space 22a flows through the bypass passage 60 to the heating chamber 64. supplied to

吸気と冷媒蒸気を仕切る分岐管63の隔壁は金属である
ため、冷媒蒸気から金属表面への熱伝達率は、温水から
金属表面への熱伝達率に比べ3倍以上も大きく、しかも
冷媒蒸気の温度は温水よりも高いので、吸気は効率良く
加熱される。
Since the partition wall of the branch pipe 63 that separates the intake air and the refrigerant vapor is made of metal, the heat transfer coefficient from the refrigerant vapor to the metal surface is more than three times larger than the heat transfer coefficient from hot water to the metal surface, and Since the temperature is higher than hot water, the intake air is heated efficiently.

従来のように、低速低負荷時に吸気が加熱されない場合
は、第4図の破線のように、自己着火が遅く、この層火
遅れ後に急激に燃焼するため圧力の立上りが大となりデ
ィーゼルノックを招く。しかし、本発明のように、低速
低負荷時に予め吸気を加熱すると、圧縮行程終期のガス
温度が自己着火を誘発するほどに上昇するので、自己着
火し易く、着火後は燃料が噴射されるそばから燃焼する
ので、第4図の実線のように、圧力は急激に立上ること
はなく、ゆつくりとした曲線を描き、この結果、ディー
ゼルノックは回避される。なお、第4図の1点錯線はモ
ータリングの場合を示す。
As in the past, if the intake air is not heated at low speeds and low loads, as shown by the broken line in Figure 4, self-ignition is slow and combustion occurs rapidly after this layer ignition delay, resulting in a large pressure rise and resulting in diesel knock. . However, if the intake air is preheated at low speed and low load as in the present invention, the gas temperature at the end of the compression stroke will rise to the extent that it induces self-ignition, so self-ignition is likely to occur, and after ignition, the gas temperature will rise close to where the fuel is injected. Since the fuel is combusted, the pressure does not rise suddenly as shown by the solid line in FIG. 4, but instead follows a gradual curve, and as a result, diesel knock is avoided. Note that the one-point dotted line in FIG. 4 shows the case of motoring.

また、低速低負荷時以外の運転域では、電磁弁70への
駆動電流が遮断されて閉弁し、バイパス通路60は遮断
される。このため、液化冷媒が循環せず、冷媒蒸気の供
給が停止される。
Further, in an operating range other than at low speed and low load, the drive current to the solenoid valve 70 is cut off and the valve is closed, and the bypass passage 60 is cut off. Therefore, the liquefied refrigerant does not circulate, and the supply of refrigerant vapor is stopped.

例えば、高負荷時には燃焼室の温度がもともと高いので
、吸気を加熱する必要がなく、従って、電磁弁70を閉
弁するのである。
For example, when the load is high, the temperature of the combustion chamber is already high, so there is no need to heat the intake air, and therefore the solenoid valve 70 is closed.

第5図は、本発明の第2実施例の概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a second embodiment of the invention.

この例は、第1実施例に、さらに吸気温度を検出する吸
気温度センサ71を分岐管61LZ取付け、この吸気温
度センサ71と前述の運転状態検出手段からの信号に基
づき、吸気温度が所定値以下でかつ低速低負荷時にのみ
電磁弁70を開弁じて吸気を加熱するものである。
In this example, an intake air temperature sensor 71 for detecting the intake air temperature is further attached to the branch pipe 61LZ in the first embodiment, and the intake air temperature is determined to be below a predetermined value based on the signal from this intake air temperature sensor 71 and the above-mentioned operating state detection means. The solenoid valve 70 is opened only at low speed and low load to heat the intake air.

吸気は、低温時に冷媒蒸気により加熱されてその温度全
上昇し、圧縮行程終期のガス温度の維持に貢献するが、
加熱し過ぎると、充填効率を落し、空気過剰率が減少し
てスモーク発生の原因となるので、吸気温度が所定値を
越えると、吸気の加熱全中止するのである。
The intake air is heated by refrigerant vapor when the temperature is low, and its temperature rises completely, contributing to maintaining the gas temperature at the end of the compression stroke.
Excessive heating lowers the filling efficiency and reduces the excess air ratio, causing smoke to occur. Therefore, when the intake air temperature exceeds a predetermined value, heating of the intake air is completely stopped.

したがって、この例では、ディーゼルノックの防止運転
域がさらに広がることになり、ディーゼルノックの防止
効果がさらに高まる。
Therefore, in this example, the diesel knock prevention operation range is further expanded, and the diesel knock prevention effect is further enhanced.

また、第1実施例、第2実施例のいずれにおいても、コ
ンデンサ23に至る蒸気通路29に、電磁弁70の開弁
と同時に蒸気通路29の開口断面積全滅じる電磁弁を設
けてもよい。
Further, in both the first embodiment and the second embodiment, the steam passage 29 leading to the condenser 23 may be provided with a solenoid valve that completely eliminates the opening cross-sectional area of the steam passage 29 at the same time as the solenoid valve 70 is opened. .

この場合には、例えば、始動直後のように、冷媒蒸気の
発生量が少ない場合に、コンデンサ23に流れる冷媒蒸
気の量を減らし、その分加熱室64に供給される冷媒蒸
気の量が多くなるので、吸気の加熱作用は、さらに向上
する。
In this case, for example, when the amount of refrigerant vapor generated is small, such as immediately after startup, the amount of refrigerant vapor flowing to the condenser 23 is reduced, and the amount of refrigerant vapor supplied to the heating chamber 64 is increased accordingly. Therefore, the heating effect of the intake air is further improved.

(発明の効果) 以上のように、本発明によれば、沸騰冷却装置からの冷
媒蒸気を、低速低負荷時には優先的に加′熱室に供給し
、吸気を放熱性の高い高温の冷媒蒸気にて加熱するよう
にしたので、低速低負荷時でのディーゼルノックを有効
に回避することができるという効果が得られる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, refrigerant vapor from the boiling cooling device is preferentially supplied to the heating chamber at low speed and low load, and intake air is converted into high-temperature refrigerant vapor with high heat dissipation. Since the heating is performed at a low speed and a low load, it is possible to effectively avoid diesel knocking at low speeds and low loads.

筐た、ディーゼルノックの回避により運転性、燃費が改
善できる。
Drivability and fuel efficiency can be improved by avoiding diesel knock.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来例の概略図である。 第2図は本発明の第1実施例の概略図、第3図は第2図
のA−A断面図、第4図はシリンダ内圧の特性図である
。 ′ 第5図は本発明の第2実施例の概略図である。 21・・・エンジン(本体)、22・・・ウォータジャ
ケット、22a・・・気相空間、23・・・コンデンサ
、24・・・タンク、25・・・供給ポンプ、26・・
・冷却ファン、27・・・蒸気通路、28・・・冷媒通
路、31・・・液面センサ、32・・・温度センサ、3
4・・・電磁弁、37・・・補助通路、41・・・補助
タンク、5o・・・制御回路、60・・・バイパス通路
、61・・・吸気管、63・・・分岐管、64・・・加
熱室、66・・・回転数センサ、67・・・負荷センサ
、7o・・・電磁弁、71・・・温度センサ。 特許出願人 日産自動車株式会社
FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional example. FIG. 2 is a schematic diagram of the first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 2, and FIG. 4 is a characteristic diagram of the cylinder internal pressure. ' FIG. 5 is a schematic diagram of a second embodiment of the invention. 21... Engine (main body), 22... Water jacket, 22a... Gas phase space, 23... Condenser, 24... Tank, 25... Supply pump, 26...
- Cooling fan, 27... Steam passage, 28... Refrigerant passage, 31... Liquid level sensor, 32... Temperature sensor, 3
4... Solenoid valve, 37... Auxiliary passage, 41... Auxiliary tank, 5o... Control circuit, 60... Bypass passage, 61... Intake pipe, 63... Branch pipe, 64 ... Heating chamber, 66... Rotation speed sensor, 67... Load sensor, 7o... Solenoid valve, 71... Temperature sensor. Patent applicant Nissan Motor Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 大部分を液相冷媒で満たしたエンジンウォータジャケッ
トと内部を気相状に保ったコンデンサとを、上部の冷媒
蒸気を流す蒸気通路とコンデンサからの液化冷媒を供給
ポンプを介して戻す冷媒通路とで連通して冷媒が循環す
る閉回路全形成し、コンデンサに強制冷却風を供給する
冷却ファンを設けるとともに、液相冷媒を貯留した補助
タンクを弁手段を介して前記閉回路に接続した沸騰冷却
装置を備えるディーゼルエンジンにおいて、前記コンデ
ンサを迂回するバイパス通路と、該バイパス通路に介装
され吸気管内の吸気と熱交換を行なう加熱手段と、低速
低負荷時にバイパス通路を連通し冷媒蒸気を前記加熱手
段に供給する切換手段を設けたことを特徴とするディー
ゼルエンジンの吸気加熱装置。
The engine water jacket, which is mostly filled with liquid-phase refrigerant, and the condenser, which maintains the interior in a gas phase, are connected by a vapor passage in the upper part through which the refrigerant vapor flows, and a refrigerant passage, in which the liquefied refrigerant from the condenser is returned via a supply pump. A boiling cooling device that has a closed circuit that communicates with the refrigerant to circulate, is provided with a cooling fan that supplies forced cooling air to the condenser, and has an auxiliary tank storing liquid phase refrigerant connected to the closed circuit via a valve means. A diesel engine comprising: a bypass passage that bypasses the condenser; a heating means that is interposed in the bypass passage and exchanges heat with the intake air in the intake pipe; An intake air heating device for a diesel engine, characterized in that it is provided with a switching means for supplying air to the air.
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