JPS6161916A - 過給機付エンジンの吸気装置 - Google Patents

過給機付エンジンの吸気装置

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JPS6161916A
JPS6161916A JP59183281A JP18328184A JPS6161916A JP S6161916 A JPS6161916 A JP S6161916A JP 59183281 A JP59183281 A JP 59183281A JP 18328184 A JP18328184 A JP 18328184A JP S6161916 A JPS6161916 A JP S6161916A
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JP
Japan
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evaporator
engine
air
bypass
supercharger
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Pending
Application number
JP59183281A
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English (en)
Inventor
Yukio Yamamoto
幸男 山本
Masafumi Kiko
寄高 政史
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPS6161916A publication Critical patent/JPS6161916A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0418Layout of the intake air cooling or coolant circuit the intake air cooler having a bypass or multiple flow paths within the heat exchanger to vary the effective heat transfer surface
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B29/04Cooling of air intake supply
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    • F02B29/0412Multiple heat exchangers arranged in parallel or in series
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02B29/0406Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0437Liquid cooled heat exchangers
    • F02B29/0443Layout of the coolant or refrigerant circuit
    • 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
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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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】 1産業上の利用分野1 本発明は、所謂吸気過給を行なうための過給機を備えた
エンジンの吸気装置に関する。
[従来技術1 ターボ過給機等の過給機を備え、吸気過給による充填効
率の向上によって出力性能の向上を図った過給機付エン
ジンは汎用されている。
かかる過給機付エンジンか抱える大きな問題の一つは、
吸気が過給機によって断熱圧縮され、過給気温力状幅に
」−昇するため、過給圧を高めても、過給圧の十眉程に
は、実質的な充填効率をアップすることができないとい
う問題である。
かかる問題を解消するため、過給機下流の吸気通路に、
水冷もしくは空冷のインタークーラを設け、過給気温を
低下させるようにしたものが知られているが、この種の
インタークーラは、冷却能力か不七分で過給気温を外気
温以下に低下させることができず、また冷却能が外気温
に左右されるといった本質的な欠点がある。
また、上記のような水冷や空冷のインタークーラに代え
て、過給(幾下流の吸気通路に設けた吸気脈動緩衝用の
サージタンク内に冷凍サイクルのエバポレータを設置し
、エバポレータによって過給気を積極的に冷却するよう
にした過給機付エンジンの吸気装置が提案されている(
特開昭55−14、2932号公報参照)。
上記のように、冷凍サイクルのエバボレータヲ用いて過
給気を冷却する方式は、過給気を外気温より低い温度ま
で冷却することかでとる点で空冷や水冷による過給気冷
却方式に比して優れている。
ところで、上記冷凍サイクルの冷却能力は、エンジンの
最高負荷状態でその時の過給気温を所定の温度にまで冷
却する際に過給気が放出する熱量に等しく設定し、それ
に応じて、エンシ゛ンにより駆動されるコンプレッサの
容量やコンプレッサとともに冷凍装置を構成するエバポ
レータやコンデンサの容量(能力)が決定されることに
なる。
しかしながら、実際の運転に際しては、以下のような問
題を生ずる。
即ち、第5図に示すように、冷凍装置の冷却能力Aは、
コンプレッサの回転数がエンジン回転数i、m 比例す
るため、エンジン回転数にリニアに比例して増大する。
一方、過給気を所定の温度に低下させる際に過給気が放
出する熱量Bは、エンジン回転数が低い領域にあっては
、エンジン回転数に比例せず、第5図に点線で示すよう
に、エバポレータの冷却能力Aを下用ってしまう。また
、具体的に図示しないが、エンジン回転数か高い場合で
も、部分負荷時には、吸気量が少ないため、−1−記と
同様エバポレータの冷却能力を下用ることとなる。この
事情を、兵庫的な数値で示せば、例えば、エンジン回転
数4. 、 f’) i−1f’l rp+n :全負
荷状態時に、9 (1’Cの過給気を30’Cに冷却す
るように、冷凍装置の冷却能力を設定した場合、過給か
開始される1 、 f)(l f’l rl)11+ 
(1近では60’Cの過給気ン晶が10°C以下に冷却
され過冷却となってしよう。
このように、過給気が過冷却状態でエンジンに供給され
ると、充填効率が過大となり、また燃料の気化・霧化状
態が悪化して、ノッキングの発生やエミッション性能の
低下を招来し、出力性能も低下する。
[発明の目的] 本発明の目的は、エンノンの運転状態の変動に応して冷
凍装置の冷却能力や過給気の熱量か変動しても、常に所
望の一定温度に過給気を冷却することができる過給(幾
付エンシ゛ンの吸気装置を提供することである。
[発明の構成1 かかる目的を達成するため、本発明においては、冷凍装
置のエバポレータに流入する過給気の熱量を、エンジン
回転数、したがってコンプレッサ回転数に応じて制御す
る手段を設け、エンジン回転数に比例する冷凍装置の冷
却能力に見合った熱量の過給気をエバポレータによって
冷却することにより、エンジンに供給する過給気温を一
定に制御するようにしている。
[発明の効果1 本発明によれば、低速域における吸気の過冷却を防止す
ることかでト、全運転域にわたって最適な吸気冷却を行
なうことかでき、吸気過給を実効あるものとすることか
できる。
[実施例1 以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施例を詳細に説
明する。
第1図に示すよ)に、エンジン1は、吸気通路2と抽気
通路3とに跨って設置したターボ過給(幾・1を備えて
いる。このターボ過給機4は、よく知らているように、
排気弁5によって開閉される排気ボート6から排気通路
3に排出される排気ガスによってタービン7が高速駆動
されると、タービン出力軸8に結合されたブロア9を高
速駆動し、ブロア9によってエアクリーナ10を通して
吸入する吸気を昇圧して、吸気弁11によって吸気ポー
ト12が開かれたときに、昇圧した吸気即ち過吸気を燃
焼室13に供給する。
」―記ブロア9下流の吸気通路2には、吸気脈動を吸収
緩和するためのサージタンク14が設けられ、サージ゛
タンク14内には、後に詳述する冷凍装置のエバポレー
タ15が設置され、サージタンク14のさらに下流には
、エンジン運転状態に対 □応した燃料を噴射するよう
に制御される燃料噴射ノズル16およびエンジン負荷に
応じて開度が設定されるスロットルバルブ17が設置さ
れている。
上記冷凍装置は、自動車のクーラに使用するものと同様
、電磁クラッチ18によってエンジン出力軸(図示せず
。)に対し入切される冷媒圧縮用コンプレッサ19、圧
縮された冷媒を液化するコンデンサ20、コンデンサ2
0によって液化された冷媒を貯溜するリキッドタンク2
1、膨張弁22および−に記エバポレータ15が冷媒循
環路23によって一連に連結された基本構成を有し、エ
バポレータ15の入口側に設けた膨張弁22の開度は、
エバポレータ15の出口側の冷媒循環路23に取付けた
感温筒24によって検出される冷媒温度に応じて制御さ
れる。
」二記のことから明らかなように、冷凍装置(エバポレ
ータ15)の冷却能力は、コンプレッサ19がエンジン
出力軸によって駆動されることか呟はぼエンジン回転数
に比例する。
ところが、ターボ過給tI4による吸気過給は、全負荷
状態でも例えば1.On(lrpm以」二の回転数に達
しないと開始されず、また過給が開始された後であって
も、過給圧が低い段階では、ブロア9による断熱圧縮に
よる過給気の熱量は、エンジン回転数に比例するもので
はなく、エバポレータ15に流入する過給気の熱量はエ
バポレータ15の冷却能力を下廻って過冷却となる。
このため、本実施例では吸気通路2のサージタンク14
の」二液側と下流側とを、サージタンク14をバイパス
して連通するバイパス通路25を設けるとともに、バイ
パス通路25に電磁作動の流量制御弁よりなる過給気の
バイパス量制御弁26を介設している。
つまり本実施例では、過給気の過冷却を生ずるような運
転状態にあっては、過給気の一部をエバポレータ15に
月してバイパスさせ、エバポレータ15への流入量を;
或少さ也エバポレータ15によって冷却された過給気と
、エバポレータ15(こよって冷却されない過給気とを
エバポレータ15の下流においてミックスさせることに
よって、過冷却を防止するようにしている。
]=記バイパス量制御井26は、制御回路27によって
、基本的にはエンジン回転数に応じて制御する。
より具体的には、第2図にブロック構成を示すように、
制御回路27は回転センサ28の出力を受けてエンジン
回転数を検出するエンジン回転数−7= 検出回路29と、吸気通路2のバイパス通路25との合
流点上り十分下流に設置しtこ温度センサ30の出力を
受けて過給気温を検出する過給気温検出回路31とを備
えている。
上記エンジン回転数検出回路29によって検出されるエ
ンジン回転数は、クラッチ駆動回路32とバイパス量制
御弁駆動回路33とに入力される。
クラッチ駆動回路32は、エンジン回転数が、予め設定
した回転数、例えば1+000rpmに達するよではコ
ンプレッサ19に対して設けた電磁クラッチ18をオフ
し、設定回転数を越えると電磁クラッチ18をオンし、
コンプレッサ19を駆動して冷凍装置による過給気の冷
却を開始する。
また、バイパス量制御弁駆動回路33は、入力されるエ
ンジン回転数に応じてバイパス量制御弁26の開度を設
定する。具体的には、エバポレータ15の冷却能力がエ
バポレータ15に流入する過給気を目標温度に冷却する
のに必要な冷却能力(以下、要求冷却能力という。)を
」二廻るエンジン1の低回転域では、バイパス量制御弁
26の開度を大トくとってバイパス量を多くする一方、
エンノン回転数の増加に伴なって過給気の要求冷却能力
か、エバポレータ15の冷却能力に近づくにしたがって
、バイパス量制御弁26の開度を次第に小さくし、最終
的に両者が一致する段階では、バイパス量制御弁26を
全閉する。
一方、過給気温検出回路31によって検出された過給気
温は、設定電圧発生回路34によって設定される目標温
度と比較回路35において比較され、その差がバイパス
量制御弁駆動回路33の前段に設置した補正回路36に
入力される。
この補正回路36は過給気の目標温度と実測温度との偏
差に応して、バイパス量制御弁駆動回路33に入力され
るエンジン回転数を補正する。つまり、前述したバイパ
ス量制御弁駆動回路33は、エンノン回転数に応じてバ
イパス量制御弁26を駆動するのであるが、外気温等の
池の要因の影響で、過給気の要求冷却能力は同じ運転状
態であっても必らずしも一定しないため、上記駆動回路
33に入力されるエンジン回転数を、過給気の実測温度
(バイパス量制御弁26が開かれている場合には、エバ
ポレータ15によって冷却された過給気とバイパスされ
た過給気との合成温度)と目標温度との偏差に応じて補
正しようというものである。
したがって、実際的には実測温度が目標温度より高い場
合には、バイパス量制御弁26の開度が小さくなるよう
にエンジン回転数が補正され、逆に、目標温度よ1)低
い温度主で冷却される場合には、バイパス量を増加する
方向にエンジン回転数が補正されることになる。
なお、第1図において、37は、排気通路3に介設され
たタービン7をバイパスさせて設けたウェストデート通
路、38はウェストゲート通路37を開閉するウェスト
ゲートバルブ、39はウェストゲートバルブ38を開閉
制御するダイヤフラム式のアクチュエータで、該アクチ
ュエータ39は、サージタンク14下流の過給圧を作動
源とし、この過給圧が予め設定された最高過給圧を越え
て」ニガしようとするとウェストデートバルブ38を開
作動して、排気ガスの一部をバイパスさせ、タービン7
の出力を抑制して、ブロア9によって発生される過給圧
の過度の一ト昇を防止する。
第3図に示す実施例は、エバポレータ15が設置された
サージタンク14より上流で、ブロア9より下流の吸気
通路2に、空冷インタークーラ40(勿論水冷式でもよ
い)を介設するとともに、該インタークーラ4()をバ
イパスするバイパス通路41を設け、このバイパス通路
・11に過給気のバイパス量制御弁42を介設したこと
を基本的な特徴としている。
この実施例では、ブロア9の断熱圧縮によって温度が」
二昇した過給気を空冷インタークーラ40によっである
程度冷却し、ある程度冷却した過給気をサージタンク1
4内に設置したエバポレータ15によってさらに冷却す
るようにし、過冷却となる場合には、バイパス通路41
によるバイパス量を増加することにより、エバポレータ
15に流入する過給気の要求冷却能力をエバポレータ1
5の冷却能力に合致させることによって過給気の温度を
目標温度に制御するものである。
上記のバイパス量制御弁42は、第2図において説明し
たと実質上向し構成の制御回路27によって、エンジン
回転数を基本とし、温度センサ30によって検出される
エバポレータ15下流の過給気温度を補正信号としてそ
の開度が制御される。
この実施例の特徴は、エバポレータ15の前段に空冷イ
ンタークーラ40を設置することによって、エバポレー
タ15に流入する過給気の熱量を減少させることができ
、とりわけ高速域において問題となる冷媒(通常はフロ
ンガス)の劣化(フロンガスの場合、劣化温度は130
〜150℃)を確実に防止することがでとる点にある。
なお、第3図においで、第1図と同一のものには、同一
の引用番号を付して重複した説明を省略する。
また、第4図には第3図に示した実施例の変形例を示す
この変形例は、膨張弁22の開度をも制御回路27によ
って制御するようにしたものである。
前述した実施例では、エバポレータ15の出口側の冷媒
温度は感温筒24によって検出されており、冷媒温度が
上昇したとぎには感温筒24によって膨張弁22がエバ
ポレータ15内の冷媒温度を低下させるように作動され
るよるになっているが、その効果がエバポレータ15の
出口側にまで波及するには相当の時間がかかり応答性に
欠ける難点がある。
この点、本変形例のように、膨張弁22の開度を、制御
回路27によって、基本的には過給気の温度に応じて制
御するようにすれば、エバポレータ15の冷却能力を過
給気の要求冷却能力により容易に対応させることができ
る。
なお、第4図において第3図と同一のものには同一の引
用番号を付して重複した説明を省略する。
なお、本発明はターボ過給機に限定されるものではなく
、容積型ベーンポンプ等の過給機を備えたエンジンにも
適用しうろことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すエンジンのシステム構成
図、第2図は第1図に示す制御回路のブロック図、第3
図は本発明の池の実施例を示すエンジンのシステム構成
図、第4図は第3図に示す実施例の変形例を示すエンジ
ンのシステム構成図、第5図は冷凍装置の冷却能力およ
び過給気の要求冷却能力のエンジン回転数に対する変化
を示すグラフである。 1・・・エンノン、    2・・・吸気通路、訃・・
排気通路、    4・・・ターボ過給機、15・・・
エバポレータ、19・・・コンプレッサ、25・・・バ
イパス通路、26・・・バイパス量制御弁、27・・・
制御回路、   40・・・インタークーラ、41・・
・バイパス通路、42・・・バイパス量制御弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)過給機下流の吸気通路に冷凍装置のエバポレータ
    を設け、該冷凍装置のコンプレッサをエンジンにより駆
    動するようにしたエンジンにおいて、 上記エバポレータに流入する過給気の熱量を制御する熱
    量制御手段を設け、該熱量制御手段をエンジンの回転数
    により制御することを特徴とする過給機付エンジンの吸
    気装置。
JP59183281A 1984-08-31 1984-08-31 過給機付エンジンの吸気装置 Pending JPS6161916A (ja)

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JP59183281A JPS6161916A (ja) 1984-08-31 1984-08-31 過給機付エンジンの吸気装置

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JP59183281A JPS6161916A (ja) 1984-08-31 1984-08-31 過給機付エンジンの吸気装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010118847A1 (de) * 2009-04-17 2010-10-21 Behr Gmbh & Co. Kg Ladeluftkanal für einen verbrennungsmotor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010118847A1 (de) * 2009-04-17 2010-10-21 Behr Gmbh & Co. Kg Ladeluftkanal für einen verbrennungsmotor
US8733327B2 (en) 2009-04-17 2014-05-27 Behr Gmbh & Co. Kg Charge air duct for an internal combustion engine
US8813729B2 (en) 2009-04-17 2014-08-26 Behr Gmbh & Co. Kg Charge air duct for an internal combustion engine

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