JPH02153252A - エンジンの吸気温度加減法 - Google Patents

エンジンの吸気温度加減法

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JPH02153252A
JPH02153252A JP63304093A JP30409388A JPH02153252A JP H02153252 A JPH02153252 A JP H02153252A JP 63304093 A JP63304093 A JP 63304093A JP 30409388 A JP30409388 A JP 30409388A JP H02153252 A JPH02153252 A JP H02153252A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車用エンジン等の特に吸気管を通過する吸
気の温度を減少するに好適なエンジンの吸気温度加減法
に関する。
〔従来の技術〕
自動車用エンジンの出力の増大策として従来種種の方法
がとられてきた。例えば過給と称し、吸気の押込み注力
を上げて強制的に吸気量を増加させたり、吸気管の形状
を工夫することにより吸気の慣性や脈動の効果を利用し
て吸気量を増加させたりする吸気系統の改良が挙げられ
る。また［自動車工学ＶｏＱ３５．Ｎａ’７．ｐ１０６
−１０８Ｊ　に示すようにインタクーラ法と称し、車両
前面の通風口近辺に吸気管を配設し、外気に曝すことに
より吸気のもつ熱を奪って吸気量を増加させることなど
も行なわれている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、吸気量の増加についての効果があるが
、吸気温度については配慮がなされていない。インタク
ーラ法でも下がる温度は外気温度の近辺がそれよりも高
い。吸気温度が高いとシリンダ内の圧縮始めの温度が高
いので、例えば過給により吸気量を大きく増加しても、
異常燃焼が生じ易くない圧縮比を余り上げることが出来
ないという不都合な点があった。
本発明の目的は、この吸気温度を上げることと運転状況
に応じて吸気を適度に加熱する方法を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記の吸気温度を下げる目的は、吸気管に次の方策を個
別もしくは併用することにより達成される。（１）吸気
管素材に、従来多用される鋳鉄やアルミニウムなどに比
べ熱通過率の低い素材を用いる。（２）吸気管の周囲を
断熱材で包み、吸気管壁を通した管内への熱の入り込み
を小さくする。
（３）吸気管の構造を、外壁と内壁をもつ二重構造とし
、間に熱通過率の低い気体、液体、固体等を充填する。
（４）吸気管壁に冷却器を通し、冷却する。
加熱する目的には、上記方策を採る吸気管に対して次の
方策を与えることにより達成される。
（５）吸気管に燃料を噴射する場合に管形状やエンジン
特性により液として付着し易い場所が生じるので、その
近辺に加熱器を付与した油溜りを設け、溜る燃料に蒸発
の為の熱量を供給する。（６）吸気管壁の全体もしくは
一部に加熱器を付与し、管壁を通して管内の吸気に加熱
のための熱量を供給する。（７）エンジンの運転状態を
検知するセンサを項（４）又は項（５）の方策に加えて
設け、センサ情報に応じて加熱熱量の大きさを変化させ
る。
〔作用〕
エンジンの吸気管は吸気弁を仲介としてシリンダと接続
している。吸気管の入口から入った吸気は吸気弁が開く
とシリンダ内に流れ込むが、吸気管の入口から吸気弁へ
移動する迄に、吸気管壁を通し熱を授受する。この熱量
Ｑは吸気温度Ｔｚ、吸気管壁温Ｔ２、吸気管壁面積Ｆ、
比例定数（熱通過率）ｋに対して、概ね次のように表現
出来る。
Ｑ”ｋ　（Ｔ２　　Ｔｌ）　Ｆ　　　　　　　　　・・
・（１）今スロットル弁が閉じた状態でシリンダ径９２
ｍ、圧縮比９．７　のエンジン回転数を毎分２４００回
転とする。この状態での熱の出入は、吸気管壁を通じる
熱と吸気弁を通してシリンダと吸気管との間を出入りす
るガスのもつ熱とによる。
Ｔ２が絶対温度で３５８°Ｋ（８５℃）であっても、ｋ
が非常に小さく断熱的だと、吸気管内の吸気温度Ｔ１は
次第に下がり、計算では２°Ｋに近づく。これと共に圧
力も下がってくる。一方ｋが従来の吸気管に近い値では
吸気管壁を通る熱量のため吸気管内の吸気温度は次第に
上昇しＴ２に近い温度（３３０〜３５０”Ｋ）となる。
圧力も前者に比べ高い。
第２図は成るエンジン回転数と吸気管壁温のもとで、上
記の（１）式中の変数にの値を小から大へ変化させた時
の、吸気温度Ｔ１と吸気管からシリンダへ流れこむ１ク
ランク角度当りの吸気量Ｇとの関係を示す。ｋが小さい
（断熱性が高い）程。
Ｔ１は小さく、Ｇは大きい。第３図は、変数にとエンジ
ン回転数を同じとして、吸気管壁温Ｔ２の大小によりＴ
、１とＧとがどのように変化するかを示す。Ｔ２が低い
程Ｔｓも低くなり、逆にＧは多くなる。
従って吸気管内の吸気への熱供給に関する上記の性質か
ら、吸気管の断熱性を高めるか、吸気管壁温を低くする
ことは、吸気温度を低くするように作用する。
一方、吸気温度が下がると吸気管内へ噴射され吸気管壁
へ付着した燃料の蒸発が悪くなる。この付着位置は吸気
管の形状とエンジン諸元により定まる特性などからおよ
そ定めうる。従って、その近辺の適当な個所に外壁に加
熱器を付与した油溜りを設けて、付着燃料をそこに溜め
、加熱器により油溜りの外壁を通してその中の燃料に熱
を供給することによりこの燃料の蒸発を助ける。
エンジンの始動時など吸気温度が高くシリンダ内に於け
る圧縮始めの温度が高い方が好ましい。
そこで吸気管壁に付与した加熱器をこのような特定の時
点で作動させ熱を吸気管壁を通して供給することにより
、適切な吸気温度を得ることができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
スロットル弁８を有する吸気管１と吸気管２および吸気
孔を有するシリンダヘッド３が各々締結具４により合体
し、全体で吸気通路９を構成している。このシリンダヘ
ット３はシリンダブロック６に取付き、ピストン７と共
に燃焼室１ｏを構成する。この吸気通路９と燃焼室１ｏ
は吸気弁５を仲立ちとして連なっている。
従来は吸気管Ｊ、吸気管２．シリンダヘッド３はアルミ
ニウムや鋳鉄のような熱通過率の大きい素材を使用して
いた。本発明では機械的強度が比較的小さくてすむ吸気
管２に熱通過率の小さい樹脂素材などを使用する。
この結果、シリンダヘッド３がらの高温熱流やエンジン
周辺の高温空気による吸気管２の温度」１昇が妨げられ
ると共に、熱通過率が小さいことにより、吸気行程で吸
気通路９の中にある吸気が吸気管壁を通して熱供給され
ることが少なく、吸気温度の減少が図れる。
第４図も実施例の−っである。第１図の吸気管２の代り
に吸気管１３を用いる。この素材はシリンダヘッド３や
吸気管１と同じ素材でよい。そのため、吸気管外の熱が
吸気管１３を通して吸気通路９の吸気に伝わり難いよう
に断熱材１１で吸気管１３を覆うかコーティングする構
造とする。またシリンダヘッド３の熱が吸気管１３に伝
わりその吸気管壁温度が上昇することのないように、熱
通過率の低いパツキン１２を両者の間に挾んで接続する
。このようにすることにより、第１図の構成と同様の効
果を得る。
第５図は、仕切板１６で外壁と内壁を隔てた吸気管１４
により第１図の吸気管２を置換えた実施例である。２つ
の壁の間の空間に冷却液１５を流し、吸気通路９に接す
る内壁の温度を下げると共に外壁を通して外から供給さ
れる熱量を除くことにより吸気温度を減少する効果を得
る。
第６図に示す実施例は、第１図の吸気管２に油溜り１７
と加熱器１８とを付与した例である。燃料噴射器２１か
ら噴射した燃料は吸気管２の形状などにより液膜１９が
溜る。油溜り１７はその溜り易い箇所に設ける。加熱器
１８の用い方には、常に一定電流を供給し液膜１９の蒸
発を助ける方法と、第６図の中に示す他のセンサの情報
を利用して供給電流を変え、液膜１９の蒸発量をエンジ
ンの運転状況に合わせる次のような方法がある。
流量センサ２０でスロットル弁８を通過後の吸気量Ｇを
知る。温度センサ２５は吸気温度Ｔを与え、クランク角
センサ２４はエンジンの回転数Ｎとクランク角θを与え
る。また排気管２２に設けた酸素センサ２３は燃焼後の
排気ガスからその燃焼時点での空気燃料比（Ａ／Ｆ）を
与える。これらの情報を演算器２６へ入力することによ
り、所定のエンジン出力を与えうる燃料量Ｂを求めて、
噴射器２１に所定の指令を与える。燃料量Ｂを決める時
液膜１９からの燃料蒸発量Ｂｌ　を推定して補止する。
この燃料蒸発ｆｉｋ　Ｂ　１は吸気温度′ｒと液膜推定
量Ｂｏから加熱器１８への供給電流■を決定して求める
。液膜推定量Ｂｏはその時点までの燃料量Ｂ、燃料蒸発
量Ｂ１などにより求める集積量である。従って噴射すべ
き燃料量Ｂは次のようになる。
Ｂ１＝ｆｔ　（Ｂｏ、Ｔ、Ｉ） Ｂ　　＝ｆｚ　（Ｑ、Ｎ、Ａ／Ｆ、　　θ、　Ｂｔ、　
Ｂｏ）Ｂｏ：＝ｆｓ　（Ｂ、Ｂｏ、Ｂｔ） 〔発明の効果〕 本発明の吸気管によれば容易に吸気温度を低下させるこ
とが出来るので、吸気管からシリンダ内へ流れこむ吸気
量の増大をはかれる。また、圧縮始めの温度が下がるこ
とによるノッキング発生を抑止出来るという効果が得ら
れる。また適切な位置に設けた加熱器付きの油溜りによ
り吸気温度の減少による燃料蒸発の阻害を避けうる効果
がある。
吸気管壁に付与した加熱器を特定の時点で作用すること
により、吸気温度の減少の度合を緩和しうる効果がある
。
吸気温度の減少と吸気量増大の具体例として次のような
データが得られている。すなわち、シリンダ径９２ｍｍ
、圧縮比９．５　のガソリンエンジンで吸気管壁を３３
０’にと３０３°Ｋに保って毎分８００回転のエンジン
回転数で比較すると、吸気管壁温が３０３°に時は３３
０°にの場合に比して、吸気温度で約２６°に低く、吸
気量では約５％多い。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例のエンジンの吸気管部の断面
図、第２図は熱通過率にと吸気温度Ｔ１及び吸気量Ｇの
関係線図、第３図は吸気管壁温度Ｔ２とＴ１及びＧの関
係線図、第４図、第５図は本発明の他の実施例の吸気管
部の断面図、第６図は油溜りと加熱器を備えた吸気管を
もつエンジン制御システムの模式図である。 １・・・吸気管、２・・・吸気管、３・・・シリンダヘ
ッド、５・・・吸気弁、６・・・シリンダブロック、７
・・・ピストン、８・・・スロットル弁、９・・・吸気
通路、１０・・・燃焼室、１１・・・断熱材、１２・・
・パツキン、１３・・・吸気管、１４・・・吸気管、１
７・・・油溜り、１８・・・加熱器、２０・・・流量セ
ンサ、２１・・・燃料噴射器、２２・・・排気管、２３
・・・酸素センサ、２４・・・クランク角センサ、２５
・・・温度センサ、２６・・・演算器。 （Ｔ１）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、熱通過率の低い素材による吸気管を用いるか、吸気
    管の外部を断熱材により覆うか、２重構造の吸気管を用
    いることを特徴とするエンジンの吸気温度加減法。 ２、請求項第１項記載の吸気管に加熱器を付与した油溜
    りを設置することを特徴とするエンジンの吸気温度加減
    法。 ３、請求項１項記載の吸気管の管壁の全体もしくは一部
    に加熱器もしくは冷却器を設けたことを特徴とするエン
    ジンの吸気温度加減法。 ４、請求項第２項もしくは第３項記載の吸気管に於いて
    、エンジンの運転状態を検出するセンサの情報に基づい
    て加熱器の加熱温度を制御することを特徴とするエンジ
    ンの吸気温度加減法。
JP63304093A 1988-12-02 1988-12-02 エンジンの吸気温度加減法 Expired - Lifetime JP2760820B2 (ja)

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