JPS6258023A - 内燃機関の吸気加熱装置 - 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］ 本発明は内燃機関に吸気を供給する吸気装置に係り、特
に吸気を絞りこみ、その絞りこんだ吸気を加熱すること
で、機関の始動性及びアイドリングを含む軽負荷運転領
域で安定した燃焼を達成させる内燃機関の吸気加熱装置
に関する。

［従来の技術］ 一般に、内燃機関、特にディーゼル機関では、機関始動
性、アイドリングを含む軽負荷運転性を向上させるため
に、吸気を絞ることや、吸気を加熱することが実施され
ている。ところが、単に吸気絞りだけでは、絞りｍの限
界から白煙、失火を生じ易く、ヒータ等による吸気加、
熱だけでは、加熱能力と耐久性上で問題があった。

そこで、吸気絞り、吸気加熱を同時に行なしめるものと
して、第１０図に示す実開昭５７−１３４３５５号公報
記載のエンジンの始動補助装置がある。

この提案は、絞り弁７ａを有する吸気通路３ａに、その
絞り弁７ａの前後を結んで上記吸気通路３ａに比して通
路断面積が小さい副吸気通路１７ａを形成すると共に、
その副吸気通路１７ａに、その通路１７ａを介して吸気
を加熱する加熱手段５１を設けて構成されるものである
。

［発明が解決しようとする問題点］　　：上述の如く上
記提案は、絞り弁を全閉にすることによって、０１吸気
通路内に吸気をバイパスさせると共に、加熱手段にて加
熱された吸気を機関に供給しようとするものである。

ところが上記提案は副吸気通路の通路径にて吸気を絞る
ものであるため、エンジン回転数の変化に伴う吸気絞り
を実施できなかった。したがって回転数変動に応じて変
化する吸気負圧、吸入空気槽を制御するために、上記絞
り弁の間度制御を実施せざるをえなくなり、本来の目的
であった加熱した吸気を機関（エンジン）に供給できな
かった。

［発明の目的］ 本発明は上記問題点を解消すべく創案されたものである
。本発明の目的は、吸気絞りと吸気加熱を同時に行わせ
ることによって、燃焼室内圧力を低く保ちつつ圧縮温度
を向上して着火遅れ期間を短縮し、機関の撮動、燃焼音
の低減化を図り大巾な騒音レベル低減を達成する内燃機
関の吸気加熱装置を提供するにある。

［発明の概要］ 本発明は上記目的を達成するために、第１絞り弁を有す
る吸気通路に、その第１絞り弁の前後を結んで第２絞り
弁を有する絞り通路を形成すると共に、その絞り通路に
、通路内の吸気を加熱する加熱手段を設け、機関の水温
と負荷とが所定値以下のときに上記加熱手段を作動する
と共に、第１絞り弁を全閉にして、第２絞り弁を負荷に
応じて間度制御する制御器を設（）たもので、機関始動
時。

機関アイドリング時を含む軽負荷運転性を高め、失火に
よる燃焼室内圧力変動、着火遅れによる圧力急上昇を抑
え、機関の静粛性を大巾に向上させようとするものであ
る。

［実施例］ 以下に、本発明の内燃機関の吸気加熱装置の好適一実施
例を添付図面に基づいて説明する。

第１図に示す１は吸気ボートであり、この吸気ボート１
には、吸気マニホールド２が接続さ−れて吸気通路３を
形成する。吸気ボート１の燃焼室４側は、ヘリカル状の
スワール生成部５となっており、吸気通路３内の吸気が
、そのスワール生成部５にてスワールとして生成されな
がら燃焼室４内に吸入される。一方、本実施例において
は、吸気ボート１の上流側にはエアフローセン１す６が
設けられると共に、吸気を絞って空気慢を調節する第１
絞り弁７が開閉自在に設けられており、その下流側には
、ＥＧＲバルブ８によって開閉されるＥＧＲ通路９が接
続される。

さて、本発明の内燃機関の吸気加熱装置の特長とすると
ころは吸気を絞り、その絞った吸気を適度に加熱して機
関に吸入させ、機関の始動性等の燃焼特性を向上させる
ことにある。

そこで、本実施例にあっては、吸気通路３より吸気をバ
イパスさせる絞り通路、その絞り通路を加熱する加熱手
段、絞り通路と加熱手段を制御する！ＩＩ　ＩＩＩ器を
以下の如く構成する。

絞り通路１０は、第１．第２図に示すように、メンテナ
ンスを考慮して４分割構造となっており、一端が第１絞
り弁７の上流側の吸気通路３に接続された主管１１に、
各シリンダ（燃焼室４）へ分配する分岐管１２を接続し
、その分岐管１２より分岐される各枝管１３に、連結管
１４を介して上記吸気通路３のスワール生成部５に突出
して設けられる加熱管１５を接続して構成される。また
、主管１１内には、開閉自在な第２絞り弁１６が設けら
れており、その第２絞り弁１６の開度に応じて吸気調整
された吸気が各枝管１３に分配される。

一方、吸気通路３内にその通路３による熱損失を考慮し
て突出され、た加熱管１５は、ヒラミック等から形成さ
れると共に、第３図に示す如く、吸気に対して垂直な格
子面１７が形成されている。

加熱管１５の格子面１７を成′ｇ管肉内部には、第１図
、第２図に示すように格子面１７を略１０００℃に加熱
するヒートコイル等の加熱手段１８が埋設されており、
加熱手段１８には、バッテリー電源１８ａが接続され、
その通電によって上記ヒートコイル１８が加熱される。

他方、上述の第１．第２絞り弁７，１６は、第４図に示
すごとく、夫々が開ｒｆｌ￥装置１つにて作動される。

開■装置１９は、主にバルブアクチュエータ２０と、ぞ
のアクチュエータ２０へ作動エアを供給するエア供給装
置２１と、そのエア供給装置２１を開閉する電磁弁２２
とから構成される。以下、具体的に説明する。上記第１
．第２絞り弁７゜１６の夫々に一体化される夫々の回転
軸２３には、その軸にフリーな第１リンクプレート２４
及び一体的な第２リンクプレート２５が順次設けられる
と共に、その第１．第２リンクプレート２４゜２５間に
は、一端が第１リンクプレート２４に、他端が第２リン
クプレート２５に係止されて、回転力に対して反発する
リターン用のねじりコイルばね２６が介設されている。

また、第２リンクプレート２５の係止爪２７は、第１．
第２絞り弁７゜１６の開方向側の上記第１リンクプレー
ト２４の側部にかかるように形成されている。

バルブアクチュエータ２０は、密閉されたケース２８を
ダイヤフラム２っで仕切って２つの室を形成し、一方の
室３０にダイヤフラム２９を付勢づ−る緩衝スプリング
３１と、その一方の室３０へ作動エアを導く供給口３２
とが設けられ、他方の室３３には、一端がダイヤフラム
２９に接続されると共に、ケース２８に案内されて弛端
が上記第１リンクプレート２４に接続されるダイヤフラ
ムロッド３４が設けられている。上記供給口３２には、
エア供給管３５が接続され、このエア供給管３５が作動
エアを蓄圧したバキュームタンク等のエア供給装置２１
に、電磁弁２２を介して接続されている。

従って、電磁弁２２の同時には、作動エアがダイヤフラ
ム２９に作用し、ダイヤフラムロッド３４を介して第１
．第２絞り弁７．１６の夫々を開方向に作動し、電磁弁
２２の閉時には、作動エアが大気開放されることによっ
て上記絞り弁７゜１６を閉方向に作動することになる。

次に、上記加熱手段１８及び電磁弁２２を制御する制御
器３６について第５図及び第６図に従って説明する。

第５図は制御内容を示すブロック図であり、図示される
ように、制御器３６に、機関負荷センサ３７、エアフロ
ーセンサ６の検出値が入力されると制御器３６は、予め
設定された記憶値と検出値との比較演算を行い、その演
算結果に基づいて上記第１．第２絞り弁７，１６を作動
する夫々の電磁弁２２の間度制御を行うと共に、加熱手
段１８に通電させる制御を行う。

具体的には、第６図に示すフローチャート図の如く、機
関冷却水温Ｔを検出し、その検出水温Ｔが設定温度３０
℃以下であるかどうか、即ちＴ＜３０℃かの比較判断３
８を行い、ＮＯ３９であれば通常運転時であると判断し
て上記第１．第２絞り弁７．１６を全閉、加熱手段１８
をＯＦＦし、ＹＥＳ４０であれば機関負荷を検出すると
同時に、マツプ４１の読み込みを行う。その後検出値が
マツプ４１Ｊ：で負荷値が設定記憶値に対して負荷が１
７４以下かどうかの比較判断４２を行い、ＮＯ４３であ
れば通常運転であると判断して第１．第２絞り弁７，１
６を全閉、加熱手段１８を○「Ｆにする。このとき、Ｙ
ＥＳ４４であれば加熱手段１８を０Ｎ４５、第１絞り弁
７を全閉４６して第２絞り弁１６の間度制御４７がなさ
れる。また第２絞り弁１６を開閉する電磁弁２２は、デ
ユーティ制御されるもので必要に応じた作動エアを供給
して上記間度制御を行うようになっている。したがって
開度制ｔｌ１４７がなされた後、上記エアフローセンサ
６の検出した吸入空気１Ｑｉｓｔが設定記憶値Ｑｓｏｌ
ｌと等しいかどうか、叩らＱｉｓｔ＝ＱＳＯＩ＋の比較
判断４８がなされ、ＮＯ４９ならば再びこの比較判断４
Ｂを繰返し、ＹＥＳ５０ならば再び、比較判断３８を繰
返し行うように構成される。

次に、本実施例の作用を添付図面に基づいて説明する。

機関水温が３０℃以下のような低温始動時及び機関負荷
が全負荷の１７４であるようなアイドリングを含む軽負
荷時には、制御器３６により、第１゜第２絞り弁７，１
６を作動ざＶる電磁弁２２が間されるため、エア供給装
置２１から、それら第１゜第２絞り弁７．１６を作動さ
せる開閉装置１つに作動エアが圧送される。この作動エ
アにより、第１絞り弁７が、吸気通路３を全閉とすると
共に第２絞り弁１６が、絞り通路１０内を流れる検出吸
気量と設定吸気岱とが等しくなるまで間度制御（デユー
ティ制御）される。即ち吸気絞りが行われる。このとき
、加熱手段１８が通電されるため格子面１７が略１００
０℃に加熱されて、通過する吸気が十分に加熱されスワ
ール生成部５に供給される。

即ち吸気加熱が行われる。

従って、縦軸に燃焼室内圧力、横軸にクランク角θを示
す第７図に、破線で示ず吸気絞りのみの従来例ａが、実
線で示す吸気絞り及び吸気加熱を行わない従来例すに比
して、燃焼室内圧力が低下する反面、着火送れ期間が長
くなるに対し、本発明の実施例を示す一点鎖線Ｃは燃焼
室内圧力が大巾に低下し、着火送れ期間が大巾に短縮さ
れることを丞している。

従って、着火遅れを短縮することによって、上記従来例
ａの如く、着火遅れ期間中に蒸発する燃料が急速燃焼す
ることによる圧力変動や、圧縮端温度の低いことによる
失火等を防止することになり、静かな緩慢燃焼を図るこ
とができ、機関騒音低減を図ることができる。

第８図、第９図は加熱手段１８の配置を示す他の実施例
であり、第８図では、加熱手段１８を吸気ボート１以外
、即ち吸気マニホールド２に設置した例を示し、第９図
は直噴式燃焼室に適用する場合であり、スワール生成部
５に、加熱手段１８の加熱管１５の先端を向けて且つ、
スワールボート５ａに沿って加熱管１５が設けられた例
を示す。

即ちこの実施例では、加熱管１５より圧送される加熱空
気にてスワールが生成されることになる。

［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように本発明によれば次
の如き優れた効果を発揮できる。

（１）　　機関始動性、アイドリンクを含む軽負荷運転
性を向上させて、騒音レベルを著しく低減できる。

（ｂ　吸気絞りによって着火送れ期間を短縮し燃焼室内
圧力急上昇を抑えることができるので、線間振動を大巾
に低減できる。

（３）　　機関始動時に吸気加熱を行うことができるの
で、着火（予熱）用のグロープラグを除去できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内燃機関の吸気加熱装置の好適一実施
例を示ず概略断面図、第２図は第１図の部分斜視図、第
３図は第１図の■−■線矢視断面図、第４図は開閉装置
を示す概略断面図、第５図は本発明の内燃機関の吸気加
熱装置の制御内容を示すブロック図、第６図は第５図の
ブロック図を具体化したフローチャート図、第７図は本
発明の内燃機関の吸気加熱装置と従来例との比較を示す
図、第８図、第９図は他の実施例を示す図、第１０図は
従来例を示す図である。 図中、１は吸気ボート、２は吸気マニホールド、３は吸
気通路、７は第１絞り弁、１０は絞り通路、１６は第２
絞り弁、１８は加熱手段、３６は制御器である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　第１絞り弁を有する吸気通路に、該弁の前後を結んで
   第２絞り弁を有する較り通路を形成すると共に、該通路
   に加熱手段を設け、機関の水温と負荷とが所定値以下の
   ときに上記加熱手段を作動すると共に第１絞り弁を全閉
   にして第２絞り弁を負荷に応じて間度制御する制御器を
   設けたことを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。