TWI487835B - 機車引擎之進氣道控制裝置 - Google Patents

Description

機車引擎之進氣道控制裝置

本發明係關於一種引擎之進氣道控制裝置，尤指一種適用於機車引擎之進氣道控制裝置。

於一般機車之引擎設計中，其進氣管路之設計與引擎間之相互配合係極為重要，例如，引擎於慢速或稱低轉速時，其所需之進氣管路之截面積較小、長度較長，如此可有利於提高進氣管路內之氣體流速，並因此增強慣性作用以及脈動效果，進而提昇進氣效率、增加引擎扭力。反之，引擎於快速或稱高轉速時，其所需之進氣管路之截面積較大、長度較短，如此可以降低流阻，因而有利於進氣效率之提昇，進而改善燃燒過程，提昇馬力。

因此習知在進氣管路中，除組設有節流閥以利用節流閥開度來控制進氣管路截面積外，另外會於節流閥與空氣濾清器間之進氣管中，利用一閥片以使進氣截面積改變，達到讓機車引擎在引擎全域轉速之進氣效率要求。

圖1顯示於機車引擎之進氣道72與空氣濾清器71之間連通有二並聯之小型進氣管路731,732，其間並組設有一節流閥75，控制閥片74則組設於小型進氣管路732內。其主要利用致動器76及控制單元77來作動控制閥片74。

控制單元77之控制作動判斷方式，是利用由一引擎轉速感知器78及一節流閥開度感知器79所量測得到之單一引 擎轉速及單一節流閥開度做為判斷標準，如圖2所示，當引擎轉速小於一轉速預定值且節流閥開度小於一節流閥開度預定值時，控制單元77控制致動器76使控制閥片74關閉，控制閥片74則可封閉小型進氣管路732，進而可獲得一較小之進氣截面積以配合機車引擎之低轉速。當引擎轉速大於或等於一轉速預定值，亦或是節流閥開度大於或等於節流閥開度預定值時，控制單元77控制致動器76使控制閥片74開啟，而開啟控制閥片74可打開小型進氣管路732，可獲得較大之進氣截面積以配合機車引擎之高轉速，因而達到讓機車引擎在引擎全域轉速之進氣效率要求。

然而，習知之控制方式無法依據引擎於不同溫度下的燃燒特性而有最佳化的控制，例如在引擎於開始暖機階段時，應使用較大進氣截面積較好，但若使用習知判斷方式，因此時引擎轉速及節流閥開度皆會小於預定值，使得控制閥片74則封閉小型進氣管路732，造成進氣截面積變小，使得引擎無法發揮最大效能與最低汙染排放。

發明人緣因於此，本於積極發明之精神，亟思一種可以解決上述問題之機車引擎之進氣道控制裝置，幾經研究實驗終至完成本發明。

本發明之目的係在提供一種機車引擎之進氣道控制裝置，俾能利用引擎溫度高低，以及配合機車引擎轉速、節流閥開度，隨著引擎燃燒特性與負載大小，來控制進氣道 作動時機，改變進氣量大小，隨時讓引擎保持最佳動力輸出。

為達成上述目的，本發明包括有一組設於一機車引擎之燃燒室與一空氣濾清器之間之進氣結構、一致動器、一用以偵測一物件溫度之溫度感知器、一用以偵測一引擎轉速之引擎轉速感知器、一用以偵測一節流閥開度之節流閥開度感知器、及一與該致動器、該溫度感知器、該引擎轉速感知器及該節流閥開度感知器電連接、並用以控制致動器作動之控制單元。其中，進氣結構包括有：一進氣管、及一受致動器控制作動之閥門。進氣管內容設有一節流閥，節流閥將進氣管分別定義出一前進氣管、及一後進氣管，前進氣管與空氣濾清器連通，後進氣管則與機車引擎之燃燒室連通，並分叉形成一後主進氣管與一後副進氣管；閥門則是組設於該後主進氣管及該後副進氣管之其一。當物件溫度高於或等於一預定溫度、引擎轉速小於一預定轉速、且節流閥開度小於一預定開度時，控制單元控制致動器，進而控制閥門關閉，以減少進氣量。

上述溫度感知器可組設於引擎之汽缸頭上，而此時預定溫度可設定為100℃。亦即，當汽缸頭的溫度小於100℃時，表示引擎剛啟動，尚在暖機階段，此時進氣管內之閥門應開啟，使進氣管具有較大進氣面積，可縮短引擎暖機過程時間，進而可減少油耗。而當汽缸頭的溫度大於或等於100℃，表示引擎已完成暖機，則可再判斷引擎轉速及節流閥開度，來決定閥門的開啟或關閉。此外，預定溫度亦 可設定為100至120℃間之一固定數值，可視引擎之容量大小、行程而定。

當然，當所量測的物件不同、溫度感知器裝設於不同位置時，所對應之預定溫度則可不同。例如，若溫度感知器裝設於引擎之水箱內時，則該預定溫度可設定為40℃。若溫度感知器裝設於引擎之進氣管內時，則該預定溫度可設定為30℃。另若溫度感知器裝設於引擎之機油箱內以量測機油之溫度時，則該預定溫度可設定為70℃。

上述致動器可為直流馬達，以控制該閥門進行開啟或關閉之動作。另外，機車引擎轉速所設定之預定轉速及節流閥開度所設定之預定開度，可因不同騎乘模式時，有不同組合，如當預定轉速為2000rpm時，預定開度為2度；當預定轉速為3000rpm時，預定開度為10度；當預定轉速為4500rpm時，預定開度為20度；當預定轉速為5500rpm時，預定開度為30度；當預定轉速為7000rpm時，預定開度為35度；當預定轉速為8500rpm時，預定開度為40度，如此，可因應不同騎乘模式，以使引擎能發揮最大性能與最低汙染排放。

請參閱圖3係本發明第一較佳實施例之示意圖，本實施例是有關於一種機車引擎之進氣道控制裝置，包括有一組設於一機車引擎1之一燃燒室11與一空氣濾清器2之間之進氣結構、一致動器4、一用以偵測一物件溫度之溫度感知器 51、一用以偵測一引擎轉速之引擎轉速感知器52、一用以偵測一節流閥開度之節流閥開度感知器53、及一與致動器4、溫度感知器51、引擎轉速感知器52及節流閥開度感知器53電連接、並用以控制致動器4作動之控制單元5。在本實施例中，機車引擎1係為噴射引擎，致動器4為直流馬達，而控制單元5則為電子控制單元(Engine Control Unit,ECU)。

進氣結構包括有一進氣管31，其內容設有一節流閥32，節流閥32將進氣管31分別定義出一前進氣管311、及一後進氣管312，前進氣管311並與空氣濾清器2連通，後進氣管312並與機車引擎1之燃燒室11連通，後進氣管312並分叉形成一後主進氣管33與一後副進氣管34，在後副進氣管34中組設有一受致動器4控制作動之閥門6。溫度感知器51所感測之物件是指機車引擎1之水箱(圖未示)，亦即，溫度感知器51是固設於水箱上，而預定溫度設定為40℃。

接著請一同參閱圖4及圖5，當機車引擎1開始作動時，會先判斷機車引擎1之水箱溫度是否高於或等於40℃，若否則控制單元5控制致動器4，進而控制閥門6開啟，使進氣管具有較大進氣面積，可縮短引擎暖機過程時間，進而可減少油耗。若機車引擎1之水箱溫度高於40℃，表示機車引擎1已完成暖機，則可再判斷引擎轉速及節流閥開度，來決定閥門6的開啟或關閉，若此時引擎轉速小於一預定轉速且節流閥開度小於一預定開度時，控制單元5則控制致動器4，進而控制閥門6關閉，以減少進氣量；然而，若引擎溫度高 於一預定溫度，而引擎轉速不小於一預定轉速或節流閥開度不小於一預定開度時，控制單元5則控制致動器4，進而控制閥門6開啟，以使引擎能發揮最大性能與最低汙染排放。

上述引擎轉速之預定轉速及節流閥開度之預定開度，可根據不同騎乘模式時，有不同的設定組合，如當預定轉速為2000rpm時，預定開度為2度，或是當預定轉速為4500rpm時，預定開度為20度，以使引擎能發揮最大性能與最低汙染排放。

請參閱圖5是機車引擎之進氣裝置示意圖，並一併參閱圖3，其空氣進氣路徑依序為進氣管81、空氣濾清器82、進氣管83、節流閥84、進氣歧管85、進氣管88、及汽缸頭87。於進氣歧管85上固設有一供油單元86，空氣與燃油混合後再入汽缸頭87內之燃燒室燃燒，燃燒後之廢氣再由排氣管89排出。

本發明之第二實施例，當溫度感知器51固設於汽缸頭87內時，預定溫度則設定為100℃。亦即，當溫度感知器51偵測汽缸頭87內之溫度小於100℃時，表示引擎尚處於暖機階段，此時控制單元5控制致動器4，進而控制閥門6開啟。另當溫度感知器51偵測汽缸頭87內之溫度大於或等於100℃時，表示引擎已處於熱機階段，則再判斷引擎轉速及節流閥開度，來決定閥門6的開啟或關閉。

本發明之第三實施例，當溫度感知器51固設於介於空氣濾清器82與節流閥84間之進氣管83內時，預定溫度則設 定為30℃。亦即，當溫度感知器51偵測進氣管83內之溫度小於30℃時，表示引擎尚處於暖機階段，此時控制單元5控制致動器4，進而控制閥門6開啟。另當溫度感知器51偵測進氣管83內之溫度大於或等於30℃時，表示引擎已處於熱機階段，則再判斷引擎轉速及節流閥開度，來決定閥門6的開啟或關閉。

請再參閱圖6是具冷卻機油功能之機車引擎示意圖，並請一併參閱圖3，其機油箱91之機油由機油泵92輸出後經輸送管路94前段進入機油冷卻器93進行熱交換，冷卻後的機油再經輸送管路94後段進入引擎95內部進行冷卻及潤滑之動作。

本發明之第四實施例，當溫度感知器51是固設於引擎95之機油箱91內以量測機油之溫度時，預定溫度則設定為70℃。亦即，當溫度感知器51偵測機油箱91內之機油溫度小於70℃時，表示引擎95尚處於暖機階段，此時控制單元5控制致動器4，進而控制閥門6開啟。另當溫度感知器51偵測機油溫度大於或等於70℃時，表示引擎95已處於熱機階段，則再判斷引擎轉速及節流閥開度，來決定閥門6的開啟或關閉。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1‧‧‧機車引擎

11‧‧‧燃燒室

2‧‧‧空氣濾清器

31‧‧‧進氣管

311‧‧‧前進氣管

312‧‧‧後進氣管

32‧‧‧節流閥

33‧‧‧後主進氣管

34‧‧‧後副進氣管

4‧‧‧致動器

5‧‧‧控制單元

51‧‧‧溫度感知器

52‧‧‧引擎轉速感知器

53‧‧‧節流閥開度感知器

6‧‧‧閥門

71‧‧‧空氣濾清器

72‧‧‧進氣道

731,732‧‧‧進氣管路

74‧‧‧控制閥片

75‧‧‧節流閥

76‧‧‧致動器

77‧‧‧控制單元

78‧‧‧引擎轉速感知器

79‧‧‧節流閥開度感知器

81‧‧‧進氣管

82‧‧‧空氣濾清器

83‧‧‧進氣管

84‧‧‧節流閥

85‧‧‧進氣歧管

86‧‧‧供油單元

87‧‧‧汽缸頭

88‧‧‧進氣管

89‧‧‧排氣管

91‧‧‧機油箱

92‧‧‧機油泵

93‧‧‧機油冷卻器

94‧‧‧輸送管路

95‧‧‧引擎

圖1係習知進氣道控制系統示意圖。

圖2係習知進氣道控制之流程圖。

圖3係本發明第一較佳實施例之示意圖。

圖4係本發明第一較佳實施例之控制流程圖。

圖5係機車引擎之進氣裝置示意圖。

圖6係具冷卻機油功能之機車引擎示意圖。

1‧‧‧機車引擎

11‧‧‧燃燒室

2‧‧‧空氣濾清器

31‧‧‧進氣管

311‧‧‧前進氣管

312‧‧‧後進氣管

32‧‧‧節流閥

33‧‧‧後主進氣管

34‧‧‧後副進氣管

4‧‧‧致動器

5‧‧‧控制單元

51‧‧‧溫度感知器

52‧‧‧引擎轉速感知器

53‧‧‧節流閥開度感知器

6‧‧‧閥門

Claims (5)

1. 一種機車引擎之進氣道控制裝置，包括有一組設於一機車引擎之一燃燒室與一空氣濾清器之間之進氣結構、一致動器、一用以偵測一物件溫度之溫度感知器、一用以偵測一引擎轉速之引擎轉速感知器、一用以偵測一節流閥開度之節流閥開度感知器、及一與該致動器、該溫度感知器、該引擎轉速感知器及該節流閥開度感知器電連接、並用以控制該致動器作動之控制單元，該進氣結構包括有：一進氣管，其內容設有一節流閥，該節流閥將該進氣管分別定義出一前進氣管、及一後進氣管，該前進氣管與該空氣濾清器連通，該後進氣管與該機車引擎之該燃燒室連通，該後進氣管並分叉形成一後主進氣管與一後副進氣管；以及一受該致動器控制作動之閥門，組設於該後主進氣管及該後副進氣管之其一；其中，當該物件溫度高於或等於一預定溫度、該引擎轉速小於一預定轉速、且該節流閥開度小於一預定開度時，該控制單元控制該致動器，進而控制該閥門關閉，該物件之位置及該預定溫度之設定標準係為下述其一：於該引擎之汽缸頭內且該預定溫度係為100℃、於該引擎之水箱內且該預定溫度係為40℃、於該引擎之該進氣管內且該預定溫度係為30℃及於該引擎之機油箱內且該預定溫度係為70℃。
2. 如申請專利範圍第1項所述之機車引擎之進氣道控制裝置，其中，該致動器係為直流馬達，以控制該閥門進行開啟或關閉之動作。
3. 如申請專利範圍第1項所述之機車引擎之進氣道控制裝置，其中，當該機車引擎溫度低於該預定溫度時，該控制單元控制該致動器，進而控制該閥門開啟。
4. 如申請專利範圍第1項所述之機車引擎之進氣道控制裝置，其中，該預定轉速為2000rpm時，該預定開度為2度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之機車引擎之進氣道控制裝置，其中，該預定轉速為4500rpm時，該預定開度為20度。