JPS60128968A - 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】 （技術分野） この発明は、内燃機関の吸気加熱装置の改良に関する。

（背景並びに従来技術） 最近の自動車用内燃機関においては、大量の排気還流、
点火時期の遅角等の排気対策によって、逆に燃焼が不安
定化し運転性、燃費を損うという不都合が生じているた
め、その改善が要望されている。

その一手段として、排気熱や機関冷却温水を利用するな
どして吸気を加熱し、燃料の気化特性を促進して燃焼の
改善をはかるようにした装置が種々提案されている。

従来、この吸気加熱装置として、例えば機関冷却水（温
水）を利用したものであるが、第１図に示すようなもの
がある（実公昭５３−９７８６号公報参照）。

これは、機関冷却水をシリンダブロック１からシリンダ
ヘッド２へ流し、該シリンダヘッド２からは吸気加熱用
に吸気管３へとそれぞれ形成した各ウォータジャケット
を介して送り込む一万、ラジェータ入口通路４を介して
機関前方に設けられたラジェータ５に通し、このラジェ
ータ５で冷却された冷却水が、冷却水路９を介して導か
れた吸気加熱用の冷却水（吸気との熱交換により冷却さ
れている）と共に、ラジェータ出口通路６から該通路６
の途中に介装されたウォータポンプ７によって再びシリ
ンダブロック１に循環されることによって、機関の冷却
が行なわれる一万、この時の熱交換によって温度上昇し
た冷却水が吸気管３へ送られて吸気を加熱する。

上記ラジェータ入口通路４の途中にはサーモスタット８
が介装され、ラジェータ５に流れる水量を冷却水温度に
応じて制御している。つまり、冷却水温度が設定温度（
８０℃〜９０℃）以下の時はサーモスタット８が全閉と
なり、これによってシリンダヘッド２から流れ出た冷却
水はラジェータ５で冷却されずに吸気管３側へと導かれ
、冷却水路９あるいはバイパス通路１°０を通ってすべ
てラジェータ出口通路６に流れ込むのである。

ところが、このような従来の吸気加熱装置にあっては、
機関暖機中の燃費改善のため、吸気管３等のウォータジ
ャケット（吸気加熱部）の通路面積を拡大するなどして
、多量の冷却水を吸気管３に導き吸入空気または混合気
を加熱しようとすると、機関暖機終了附近から暖機完了
後にかけての機関低中速高負荷域では逆に、加熱用の冷
却水流量が多過ぎてしまい（吸気管３に導かれる冷却水
流量を制御していないため）加熱し過ぎとなって、ノッ
キングが発生し易くなる。

このノッキングを回避するため点火時期を遅らせればト
ルク低下をきたすことから、実際には上述した吸−気加
熱部を暖機途中で要求される吸気加熱度合いより低い加
熱容量に設定せざるを得なく、これによって機関暖機中
における燃料気化促進による燃費改善効果が不十分にな
るという問題点があった。

（発明の目的） この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、機関暖機終了附近からの高負荷域のノッキン
グを防止しつつ機関暖機途中の吸−気加熱をより一層強
化して大巾な燃費向上がはがれる吸気加熱装置を提供す
ることを目的とする。

（発明の構成並びに作用） 上記目的を達成するために、この発明では上述したよう
な吸気加熱システムを有する液冷式の内燃機関において
、ラジェータ上流から分岐して吸気加熱部に至る第１の
吸気加熱用冷却液通路の途中に、当該通路の冷却液より
低温の冷却液が流れる第２の吸気加熱用冷却液通路を合
流し、この合流部に、すくなくとも機関暖機後の高負荷
域には、吸気加熱部側に対して第１の吸気加熱用冷却液
通路は遮断する一方第２の吸気加熱用冷却液通路は連通
するように冷却液通路を切換制御する制御弁装置を設け
るように構成され−る。

これによれば、機関暖機後の高負荷域には、機関を冷却
して昇温された第１の吸気加熱用冷却液通路の冷却液に
代って、より低温の第２の吸気加熱用冷却液通路の冷却
液が吸気加熱部に送られることになる。

このため、例えば吸気加熱部の容量等を暖機中に十分な
吸気加熱度合いが得られるように大きく設定した場合に
おいても、上述した暖機後の機関高負荷域に高温の冷却
液が多量に流れてしまうということはなく、加熱し過ぎ
によるノッキングの発生が回避される。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図及び第３図はこの発明の第１実施例を示す概略構
成及び要部詳細断面図である。

図に示すように、ラジェータ入口通路４から分岐して吸
気管３の吸気加熱部に至る第１の吸気加熱用冷却水通路
１１の途中に、当該通路１１の冷却水より低温の冷却水
が流れる機関外設の第２の吸気加熱用冷却水通路１２の
下流側端部が合流接続される。

つまり、上記第２の吸気加熱用冷却水通路１２は、その
上流側端部がウォータポンプ７下流のラジェータ出口通
路６から分岐されると共に、その途中にはサブラジェー
タ１３が介設されるのである。

尚、ウォータポンプ７出口温度が比較的低いシステムに
あっては、上記サブラジェータ１３社特に必要としない
。また、サブラジェータ１３下流の配管に冷却フィンを
付けて対処しても良い。

そして、上記合流部に、すくなくとも機関暖機後の高負
荷域には、吸気管３（吸気加熱部）側に対して第１の吸
気加熱用冷却水通路１１Ｆｉ迩断する一方第２の吸気加
熱用冷却水通路１２は連通するように冷却水通路を切換
制御する制御弁装置１４が設けられる。

この制御弁装置１４は、弁ハウジング１５内を図中上下
に移動して三つのボート１６〜１８′ｔ−各々連通遮断
する略筒状の二つの弁体１９，２０と、この二つの弁体
１９，２０ｔ−一体的に結合するロッド２１が連結され
るアクチュエータとしてのダイヤフラム装置２２とから
構成される。

上述した三つのボートのうち、まずボート１６にはラジ
ェータ入口通路４側の第１の吸気加熱用冷却水通路１１
が接続し、次にボート１７には吸気管３側の第１の吸気
加熱用冷却水通路１１が接続し、最後にボート１８には
第２の吸気加熱用冷却水通路１２が接続される。

上記ダイヤフラム装置２２Ｆｉ、上述したロッド２１と
一体動するダイヤフラム２３により画成された圧力室２
４が、圧力信号通路２５を介して図外の絞り弁下流の吸
気通路と連通され、機関の吸入負圧に応動する。

そして、上記圧力室２４に導かれる吸入負圧が高イト、
タイヤフラム２３がリターンスプリング２６カに抗して
図中上方に移動し、これと一体のｐラド２１及び弁体１
９，２０も同方向に移動してボート１６及び１７が弁ハ
ウジング１５を介して連通する一方ボ−）１ｇが弁体２
ｏにより遮断される。

一方、吸入負圧が弱まると、ダイヤプラム２３は今度は
リターンスプリング２６カにより図中下方に移動し、こ
れと一体のロッド２１及び弁体１９゜２０も同方向に移
動して今度は逆にボート１６が弁体１９により遮断され
る一方、ボート１７と１８とが弁ハウジング１５ｉ介し
て連通するようになっている。同、図中２７は大気圧室
を示す。

更に、上述した圧力信号通路２５の途中には、その前後
差圧が一定値以上の時のへ該通路２５を導通するチェッ
クパルプ２８が設けられると共に、該チェックパルプ２
８をバイパスするバイパス通路２９が設けられ、このバ
イパス通路２９に機関冷却水温度を検知して該温度が所
定値以上の時に上記通路２９を常開制御するパンメタル
タイプの感温弁３０が設けられる。

伺、上記チェックパルプ２８は板バネ３１．ラバーパル
プ３２及び複数の小孔３３などからなり、また感温弁ａ
ＯＦｉ負圧ポート３４，３５ｔ一連通、遮断するバイメ
タル３６及び板バネ３７などからなる通常のものが使用
される。

その他の構成は第１図と同様なので、第１図と同一部材
には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

このような構成のため、機関暖機、中で冷却水温が低い
時には、第３図における感温弁３０のバイメタル３６は
図の位置にあり、負圧ポート３４゜３５間（つまりバイ
パス通路２９）は遮断されている。

このため、負圧源の吸入負圧が設定値以上の時のみ、チ
ェックパルプ２８のラバーパルプ３２が右側に反り返り
小孔３３を通して強い負圧が圧力信号通路２５を通って
ダイヤフラム装置２２の圧力室２４に導かれる。

これにより、前述したようにダイヤフラム２３とロッド
２１を介して一体動する弁体１９．２０が図中上方に移
動してボート１６と１７を連通ずる一方ポート１８′ｆ
：遮断する。

この結果、第２図における吸気管３（吸気加熱部）側の
第１の吸気加熱用冷却水通路１１に対してラジェータ入
口通路４側の第１の吸気加熱用冷却水通路１１のみが連
通され、吸気加熱部には常に機関を冷却して熱せられた
（換言すれば熱交換された）冷却温水が多量に供給され
る（予め、このように吸気加熱部の容量等が設定されて
いる）ことから、吸気加熱による燃料の霧化が促進され
て当該部分負荷域の燃費が改善される。

次に、機関冷却水温が第３図における感温弁３゜のバイ
メタル３６の設定温度を越すと、バイメタル３６は板バ
ネ３７に打ち勝って反転し、負圧ポー）３４．３５間は
常に導通される。

これにより、ダイヤプラム装置２２の圧力家々には、チ
ェックバルブ２８に関係なく圧力信号通路２５及びバイ
パス通路２９ｔ−介して吸入負圧に応じた負圧が導かれ
る。

このため、吸入負圧が弱まる機関高負荷域には圧力室２
４内の負圧も弱まることがら、前述したようにダイヤフ
ラム２３とロッド２１を介して一体動する弁体１９，２
０が図中下方に移動してポー）１６ｔ−遮断する一方ボ
ート１７と１８とを連通ずる。

この結果、吸気管３側の第１の吸気加熱用冷却水通路１
１に対して、今度は第２の吸気加熱用冷却水通路１２の
みが連通され、吸気加熱部にはサブラジェータ１３で冷
やされた比較的低温の冷却水が供給されることから、吸
気加熱部を冷却してノッキングの発生を防止し、当該運
転域の出方向上がはかられる。

換言すれば、当該運転域にも従来例のようにラジェータ
５上流から分岐した第１の吸気加熱用冷却水通路１１を
流れる高温の冷却水が吸気加熱部に多量に供給されて、
吸気加熱し過ぎによりノッキングが発生するのが未然に
回避されるのである。

次に、第４図はこの発明の第２実施例を示す要部詳細断
面図である。

これは、第３図における制御弁装置１４に、バイパス通
路２９に設けたバイメタルタイプの感温弁３０に代えて
同じく冷却水温度に応動するワックスタイプの感温弁４
０を一体的に組み付け、ロッド２１の下降限界位置を冷
却水温度に応じて規制してより細かな制御を可能にした
例である。

即ち、感温弁４０の冷却水通路４１を通過する冷却水温
が低い時は、ワックス４２が収縮しているため、ビス）
ｙ４３、ガイド４４は一体的にスプリング４５に押圧さ
れ図の位置にある。このため、ロッド２１及び弁体１９
，２０は圧力室２４の負圧値にかかわらず図の位置にあ
り、ボート１６と１７を連通して吸気管３を加熱する。

次に、上述した冷却水温が上昇していくとワックス４２
は除々に膨張し始めピストン４３、ガイド４４は下降し
始める。このため、ロッド２１及び弁体１９，２０は、
圧力室２４に導かれる負圧値が小さい時（つまり、高負
荷域）には、ガイド４４で規制される位置まで下降可能
となり、ボート１６の開口面積を縮少する一方ボート１
８の開口面積全増大し、吸気管３に導く冷却水温を低く
制御し始めノッキングの発生を防止するのである。

更に、第５図及び第６図はこの発明の第３実施例を示す
概略構成及び要部詳細断面図である。

これは、第２図における第２の吸気加熱用冷却水通路１
２の上流側端部を吸気加熱後の戻り水路である冷却水路
９の途中から分岐すると共に、この通路１２にサブラジ
ェータ１３に加えて電動ポンプ５０を介設し、当該通路
１２を主冷却系から完全に独立した例である。

そのために、制御弁装置１４には、吸気加熱部に第２の
吸気加熱用冷却水通路１２内の冷却水が循環する時に冷
却水路９を遮断するもう一つの弁体５１がロッド２１に
結合される。図中５２．５３が冷却水路９の各々の端部
が接続されるボートである。更に、ダイヤプラム装置２
２の大気圧室２７には、上述した電動ポンプ５０の駆動
スイッチを構成する可動接点５４がダイヤフラム２３側
に位置して、また固定接点５５がケーシング側に位置し
て設けられる。従って電動ポンプ５０は、ダイヤフラム
２３が後述する機関吸材後において最下降した時に作動
する。

また、本実施例では圧力信号通路２５の途中に。

チェックバルブ２８と直列に、機関冷却水温度を検知し
て該温度が所定値以上の時に上記通路２５を大気に解放
するバイメタルタイプの感温切換弁５６が設けられる。

この感温切換弁５６はバイメタル５７、該バイメタル５
７にシャフト全弁して連動するバルブ５８、該バルブ５
８４Ｃ開閉される大気口５９及び板バネ６０などからな
る通常のものが使用される。

従って、本実施例では機関暖機後は、圧力室スが負荷状
態を問わず強制的に大気に解放されるため、ロッド２１
及び弁体１９，２０が最下降して、前述したように吸気
加熱部には第２の吸気加熱用冷却水通路１２の低温の冷
却水が供給される。勿論、この時弁体５１により冷却水
路９が遮断されると共に、大気圧室２７における駆動ス
イッチ（可動接点５４及び固定接点５５）がＯＮして電
動ポンプ５０が作動する。

最後に、第７図はこの発明の第４実施例を示す要部詳細
断面図である。

これは、第６図における制御弁装置１４の圧力室２４ｔ
−単にチェックバルブ２８ｔ−介装しただけの圧力信号
通路２，５ｔ−介して図外の絞如弁下流の吸気通路に連
通させる一方、上記圧力室２４を必要に応じて大気に開
放するダイヤプラム式の大気開放弁６１をダイヤフラム
装置２２の上部に一体的に組み込み、この大気開放弁６
１の圧力室６２を、その途中に上記圧力信号通路２５に
介装したチェックパルプ２８と同一構造のもう一つのチ
ェックパルプ２８′と、第３図における感温弁３０とを
並列に備えた圧力信号通路６７ｔ−介して、上述した圧
力室２４と同様に絞り弁下流の吸気通路に連通させて第
６図と同様の作用効果を得るようにした例である。伺、
本実施例では上記圧力信号通路６７がもう−りの圧力信
号通路２５のチェックバルブ２８上流から分岐され九例
が示されている。

即ち、機関暖機後において冷却水温が上昇し感温弁３０
が開弁すると、大気解放弁６１の圧力室６２には、チェ
ックパルプ２８′に関係なく圧力信号通路６７を介して
吸入負圧に応じた負圧値が作用する。

このため、上記負圧値が高負荷域などにおいて弱まると
、ダイヤフラム６３がスプリング６４力により図中下方
に移動され、上記ダイヤ７ラム６３と一体動する弁体６
５も下降する。

これにより、チェックパルプ２８によって強負圧がロッ
クされていたダイヤフラム装置２２の圧力室２４が大気
解放弁６１の大気室６６と連通して大気に解放される。

この結果、ロッド２１及び弁体１９，２０等が最下降し
、前述した４うに吸気加熱部には第２の吸気加熱用冷却
水通路１２内の冷却水が供給されて、当該運転斌のノッ
キングの発生が防止されるのである。

一方、暖機中の部分負荷域では、上述した二つの圧力室
６２．２４には共に強負圧が作用してロッド２１及び弁
体１９，２０等が上昇位置に規制され、吸気加熱部には
第１の吸気加熱用冷却水通路１１円の冷却水が供給され
て吸気加熱が行なわれる。

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明によれば、ラジェータ上流
から分岐して吸気加熱部に至る第１の吸気加熱用冷却液
通路の途中に、当該通路の冷却液より低温の冷却液が流
れる第２の吸気加熱用冷却液通路を合流し、この合流部
に、すくなくとも機関暖機後の高負荷域には、吸気加熱
部側に対して第１の吸気加熱用冷却液通路は遮断する一
方第２の吸気加熱用冷却液通路は連通するように冷却液
通路を切換制御する制御弁装置を設けるようにしたので
、機関暖機終了附近からの高負荷域のノッキングを防止
しつつ機関暖機途中の吸気加熱をより一層強化して大巾
な燃費向上がはかれるといつ効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の概略構成図、第２図はこの発明の第１
実施例の概略構成図、第３図はその要部詳細断面図、第
４図はこの発明の第２実施例の要部詳細断面図、第５図
゛は同じく第３実施例の概略構成図、第６図はその要部
詳細断面図、第７図はこの発明の第４実施例の要部詳細
断面図である。 １・・・シリンダブロック、２・・・シリンダヘッド、
３・・・吸気管、５・・・ラジェータ、７・・・ウォー
タポンプ、１１・・・第一の吸気加熱用冷却液通路、１
２・・・第一の吸気加熱用冷却液通路、１３・・・サブ
ラジェータ、１４・・・制御弁装置。 特許出願人　日産自動車株式会社 第１図 ｑ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関冷却液を冷却するラジェータを備えると共に、この
   ラジェータ上流から分岐した冷却液を吸入空気または混
   合気を加熱する吸気加熱部に導く液冷式の内燃機関にお
   いて、上記ラジェータ上流から分岐して吸気加熱部に至
   る第１の吸気加熱用冷却液通路の途中に、当該通路の冷
   却液より低温の冷却液が流れる第２の吸気加熱用冷却液
   通路を合流し、この合流部に、すくなくとも機関暖機後
   の高負荷域には、吸気加熱部側に対して第１の吸気加熱
   用冷却液通路は遮断する一万第２の吸気加熱用冷却液通
   路は連通するように冷却液通路を切換制御する制御弁装
   置を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。