JPS62113860A - Intake device for internal combustion engine - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve the lean combustion performance so as to improve the fuel consumption by arranging means for heating the intake air strongly enough to vary the engine load and then operating said means under the condition except full-load and near full-load. CONSTITUTION:An outlet port 5a of an intake air heating means or a rotary accumulation heat exchanger 5 is coupled to an intake inlet of an intake collecting tube 4 coupled to the upstream end of an intake manifold 2 while an inlet port 5b is coupled to one outlet branched from an exhaust gas collecting tube 6 in the downstream of an exhaust manifold 3. A fluid element 6A for switching the flow paths by means of a controlled pressure to be led through a switching control valve 11 to a control port 6a is arranged at the outlet side branch section of the exhaust gas collecting section 6. When the intake air temperature detected through an intake air temperature sensor (load detecting means) 14 exceeds a predetermined level, controlled pressure is led to the control port 6b side and the exhaust gas bypath 10A side is opened, thereby heating of the intake air is stopped.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の吸気装置に関し、特に燃料の気化
性を向上して部分負荷運転特性を改善すると共に、吸気
絞り量を可及的に小さくして燃費改善を図った吸気装置
に関する。[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to an intake system for an internal combustion engine, and in particular improves the vaporization of fuel to improve part-load operation characteristics, and also reduces the amount of intake throttling as much as possible. This invention relates to an intake system that is smaller in size to improve fuel efficiency.

〈従来の技術〉 従来、吸気加熱装置を備えた内燃機関の吸気装置として
は、例えば第９図に示されるようなものがある（株式会
社山海堂　昭和５５年７月２０日発行「自動車工学全書
」　第４巻　ガソリンエンジン第１７７頁参照）。<Prior art> Conventionally, there is an intake system for an internal combustion engine equipped with an intake air heating device, as shown in FIG. (See Volume 4, Gasoline Engines, page 177).

図に基づいて概要を説明すると、吸気通路３１の絞り弁
３２下流に排気通路３３壁に隣接するライザ部３１ａを
備えており、該ライザ部３１ａで排気と熱交換して吸気
加熱を行うことにより、燃料の気化性を促進し、始動性
向上を図っている。To explain the outline based on the figure, the intake passage 31 is provided with a riser part 31a adjacent to the exhaust passage 33 wall downstream of the throttle valve 32, and the riser part 31a heats the intake air by exchanging heat with the exhaust gas. , which promotes fuel vaporization and improves starting performance.

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、かかる従来の吸気加熱は、始動性向上のみを
目的としたものであり、加熱の程度が小さいので低温暖
機時の燃料の気化効果は低く、一方、全負荷に近い高負
荷時は吸気加熱により吸気密度が低下するため、吸気充
填効率を低下させてしまうため、多少なりとも出力低下
を招くこととなる。<Problems to be solved by the invention> By the way, such conventional intake air heating is aimed only at improving starting performance, and since the degree of heating is small, the effect of vaporizing the fuel during low-warm engine operation is low; When the load is high, close to full load, the intake air density decreases due to intake air heating, which reduces the intake air filling efficiency and causes a decrease in output to some extent.

一方、通常のガソリン機関においては、アクセル操作に
より吸気通路に介装された絞り弁の開度を制御すること
により、機関の負荷を制御している。On the other hand, in a normal gasoline engine, the engine load is controlled by controlling the opening degree of a throttle valve installed in the intake passage by operating the accelerator.

しかしながら、かかる負荷制御方式では、低負荷時に、
絞り弁下流側の負圧を大きくすることによって吸気密度
を減少させて吸気充填量を減少させる方式であるため、
絞り弁通過時の圧力損失による燃費の悪化が大きい。However, in such a load control method, at low load,
This method reduces the intake air density by increasing the negative pressure on the downstream side of the throttle valve, thereby reducing the intake air filling amount.
Fuel efficiency is greatly deteriorated due to pressure loss when passing through the throttle valve.

また、低負荷時は吸入空気量、燃料供給量共に小である
が、燃料と空気とが良好に混合かつ分配され難く、燃料
の多くは液流として吸気マニホールド内壁を伝って流れ
るので、各気筒毎に供給される燃料量が異なる。よって
気筒間で空燃比のバラツキを生じて機関回転が不安定と
なり易く、混合気を希薄化すると特定気筒の混合比が異
常に希薄となって失火し易くなる結果、希薄化を望み難
く、燃費改善にも限界があった。In addition, when the load is low, both the intake air amount and the fuel supply amount are small, but it is difficult for the fuel and air to mix and distribute well, and most of the fuel flows as a liquid flow along the inner wall of the intake manifold. The amount of fuel supplied differs for each. Therefore, the air-fuel ratio varies between cylinders, which tends to make engine rotation unstable.If the air-fuel mixture is diluted, the mixture ratio of a specific cylinder becomes abnormally lean, making misfires more likely. There were limits to improvement.

本発明は、このような従来の実状に鑑みなされたもので
、部分負荷運転時は強力な吸気加熱を行って吸気密度を
大幅に減少させることにより、燃料の気化性を向上させ
て希薄燃焼を促進しつつ絞り弁開度を可及的に増大させ
て吸気絞りによる圧損も抑制し、もって燃焼性及び燃費
を大幅に改善できるようにした内燃機関の吸気装置を提
供することを目的とする。The present invention has been developed in view of the above-mentioned conventional situation. During partial load operation, the present invention performs strong intake air heating to significantly reduce the intake air density, thereby improving fuel vaporization and achieving lean combustion. To provide an intake system for an internal combustion engine, which greatly improves combustibility and fuel efficiency by increasing throttle valve opening as much as possible while suppressing pressure loss due to intake throttle.

く問題点を解決するための手段〉 このため、本発明は第１図に示すように、吸気絞り弁の
開度制御等により吸入空気量を制御して機関の負荷を制
御する負荷制御手段Ａを備えた内燃機関の吸気装置にお
いて、機関の負荷を変える程度に強力に吸気を加熱する
吸気加熱手段Ｂと、機関の負荷を検出する負荷検出手段
Ｃと、前記吸気加熱手段を全負荷及びそれに近い高負荷
状態では停止し、それ以外の運転状態では作動させる吸
気加熱制御手段りと、を備えた構成とする。Means for Solving the Problems> Therefore, as shown in FIG. 1, the present invention provides a load control means A that controls the intake air amount by controlling the opening of the intake throttle valve, etc. to control the engine load. In an intake system for an internal combustion engine, the intake air heating means B includes an intake air heating means B that heats the intake air strongly enough to change the engine load, a load detection means C that detects the engine load, and the intake air heating means The structure includes an intake air heating control means that is stopped in near high load conditions and activated in other operating conditions.

（作用〉 かかる構成において、負荷検出手段により検出される機
関の負荷が全負荷及びそれに近い高負荷状態では、吸気
加熱制御手段により吸気加熱手段の作動が停止され、そ
れ以外の運転時は吸気加熱手段が作動して強力な吸気加
熱が行われる。(Function) In this configuration, when the load of the engine detected by the load detection means is full load or a high load state close to it, the intake air heating control means stops the operation of the intake air heating means, and during other operation, the intake air heating is stopped. The means is activated to produce strong intake air heating.

したがって、強力な吸気加熱が行われる部分負荷運転時
は、燃料の気化性が十分筒いため、空気との混合性かつ
気筒間の分配性に優れ、もって希薄燃焼性の向上により
燃費も改善できる一方、吸気絞りを可及的に小さくする
ことができるため、絞りによる圧損を可及的に減少して
この面でも燃費を改善できる。Therefore, during partial load operation where strong intake air heating is performed, the vaporization of the fuel is sufficient, so it has excellent mixing with air and distribution between cylinders, which improves fuel efficiency by improving lean burn performance. Since the intake throttle can be made as small as possible, pressure loss due to the throttle can be reduced as much as possible, and fuel efficiency can also be improved in this respect.

また、全負荷及びそれに近い高負荷時は、吸気加熱が停
止されることにより、吸気密度を高めて高出力性能を確
保できる。Furthermore, at full load or near high load, intake air heating is stopped, thereby increasing intake air density and ensuring high output performance.

〈実施例〉 以下、本発明の実施例の図に基づいて説明する。<Example> Embodiments of the present invention will be described below based on figures.

第１の実施例を示す第２図及び第３図において、火花点
火式内燃機関の機関本体１には、吸気マニホールド２及
び排気マニホールド３が接続される。In FIGS. 2 and 3 showing the first embodiment, an intake manifold 2 and an exhaust manifold 3 are connected to an engine body 1 of a spark-ignition internal combustion engine.

吸気マニホールド２の上流端には、吸気集合管４が接続
され、該吸気集合管４の吸気入口は、リジェネレータ（
回転蓄熱式熱交換器）５の低温ガス出口ボート５ａに接
続される。該リジェネレータ５は、後述するように排気
熱を蓄熱して吸気と熱交換することにより吸気を機関の
負荷を変える程度に強力に加熱する吸気加熱手段を構成
する。一方、排気マニホールド３の下流端には排気集合
管６が接続され、排気集合管６はその下流部分が後述す
る機能をもつ流体素子（スイッチング素子あるいは分流
素子とも称される）６Ａで構成され、その二叉に分岐し
た一方の出口は、前記リジェネレータ５の高温ガス入口
ボート５ｂに接続される。An intake manifold 2 has an upstream end connected to an intake manifold 4, and an intake port of the intake manifold 4 is connected to a regenerator (
It is connected to the low temperature gas outlet boat 5a of the rotary regenerative heat exchanger) 5. As will be described later, the regenerator 5 constitutes an intake air heating means that stores exhaust heat and exchanges heat with the intake air to heat the intake air strongly enough to change the engine load. On the other hand, an exhaust manifold 3 is connected to an exhaust manifold 3 at its downstream end, and the downstream portion of the exhaust manifold 6 is composed of a fluid element (also referred to as a switching element or a shunt element) 6A having a function to be described later. One of the bifurcated outlets is connected to the high temperature gas inlet boat 5b of the regenerator 5.

リジェネレータ５は、第４図に示すようにノλウジング
５Ｃ内にハニカム構造を有した円筒状の回転式蓄熱体５
ｄが支軸回り回転自由に収納されており、該蓄熱体５ｄ
はハウジング５Ｃ壁に固定したモータ７により、ギヤ５
ｅとの係合を介して回転駆動される。そして、前記低温
ガス出口ポート５ａと高温ガス入口ポート５ｂとは、蓄
熱体５ｄの一側回転面の上部と下部とに面して形成され
ている。また、ハウジング５Ｃの上部には、蓄熱体５ｄ
の上部空間を介して低温ガス出口ポート５ａに通じる低
温ガス入口ボート５ｆが形成され、蓄熱体５ｄの他側の
回転面下部に面して高温ガス出口ポート５ｇが形成され
ている。As shown in FIG. 4, the regenerator 5 includes a cylindrical rotary heat storage body 5 having a honeycomb structure inside the λ housing 5C.
d is housed so as to be freely rotatable around the spindle, and the heat storage body 5d
The gear 5 is driven by the motor 7 fixed to the wall of the housing 5C.
It is rotationally driven through engagement with e. The low-temperature gas outlet port 5a and the high-temperature gas inlet port 5b are formed facing the upper and lower portions of the rotating surface on one side of the heat storage body 5d. Further, a heat storage body 5d is provided on the upper part of the housing 5C.
A low temperature gas inlet boat 5f is formed which communicates with the low temperature gas outlet port 5a through the upper space of the heat storage body 5d, and a high temperature gas outlet port 5g is formed facing the lower part of the rotating surface on the other side of the heat storage body 5d.

前記低温ガス入口ポート５ｆには、吸気管８が接続され
、その上流端にはエアクリーナ９が接続されている。An intake pipe 8 is connected to the low temperature gas inlet port 5f, and an air cleaner 9 is connected to its upstream end.

また、前記リジェネレータ５の高温ガス出口５ｇと排気
集合管６の他方の出口とが排気管１０の二叉の入口に夫
々接続される。これにより、リジェネレータ５を経由す
る排気通路とこれをバイパスする排気バイパス通路（図
中１０Ａで示す）とが形成される。Further, the high temperature gas outlet 5g of the regenerator 5 and the other outlet of the exhaust manifold pipe 6 are connected to two inlets of the exhaust pipe 10, respectively. As a result, an exhaust passage passing through the regenerator 5 and an exhaust bypass passage (indicated by 10A in the figure) bypassing the regenerator 5 are formed.

前記排気集合管６の流体素子６Ａの分岐点付近の側壁に
は、制御ボー）６ａ、６ｂを有し、これら制御ポート６
ａ、６ｂの一方に切換制御弁１１を介して選択的に制御
圧力を導くように制御することにより、排気を二叉の分
岐通路のいずれか一方のみを集中的に流通させることが
できる。この場合の制御圧力としては、吸気負圧等を利
用すればよく、排気圧は負圧が導入された制御ボートに
近い側の分岐通路を流通する。尚、制御圧力は一度導入
すれば、その後の導入を停止してもその状態を維持する
特徴をもち、分流率は１に近い（流体素子の参考文献：
尾崎省太部、原　英明　共著「純流体素子入門」第４５
頁〜第６１頁　株式会社日刊工業新開社　昭和４２年５
月３１日発行）。The side wall of the exhaust manifold 6 near the branch point of the fluid element 6A has control ports 6a and 6b.
By controlling the control pressure to be selectively introduced to one of the two branch passages a and 6b via the switching control valve 11, the exhaust gas can be made to flow intensively through either one of the two branch passages. In this case, as the control pressure, intake negative pressure may be used, and the exhaust pressure flows through a branch passage near the control boat into which the negative pressure is introduced. Furthermore, once the control pressure is introduced, it maintains that state even if the subsequent introduction is stopped, and the flow division ratio is close to 1 (references on fluidic devices:
Co-authored by Shotabe Ozaki and Hideaki Hara, “Introduction to Pure Fluid Elements” No. 45
Page-61 Nikkan Kogyo Shinkaisha Co., Ltd. May 1962
(Published on the 31st of the month).

また、吸気管８には、吸入空気流量を検出するエアフロ
メータ１２が装着され、吸気集合管４には、吸気圧力を
検出する圧力センサ１３と、吸気温度を検出する温度セ
ンサ１４とが装着される。この他、機関回転数を検出す
るクランク角センサ等の回転数センサ１５及びアクセル
ペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ１６等が
設けられる。Further, the intake pipe 8 is equipped with an air flow meter 12 that detects the intake air flow rate, and the intake manifold pipe 4 is equipped with a pressure sensor 13 that detects the intake pressure and a temperature sensor 14 that detects the intake air temperature. Ru. In addition, a rotation speed sensor 15 such as a crank angle sensor that detects the engine rotation speed, an accelerator opening sensor 16 that detects the amount of depression of the accelerator pedal, and the like are provided.

また、吸気管８内には、モータ１７によって駆動される
絞り弁１８が装着され、リジェネレータ５の低温ガス出
口ポート５ａには、一対の燃料噴射弁１９Ａ、１９Ｂが
装着される。Further, a throttle valve 18 driven by a motor 17 is installed in the intake pipe 8, and a pair of fuel injection valves 19A and 19B are installed in the low temperature gas outlet port 5a of the regenerator 5.

ここで、前記燃料噴射弁１９Ａ、　１９Ｂに接続される
燃料供給管２０に介装された流量制御弁２１を吸入空気
量に応じて制御することにより燃料流量、即ち、燃料供
給量が制御されるようになっている。Here, the fuel flow rate, that is, the fuel supply amount is controlled by controlling the flow rate control valve 21 installed in the fuel supply pipe 20 connected to the fuel injection valves 19A, 19B according to the intake air amount. It looks like this.

また、燃料噴射弁１９Ａ、１９Ｂのノズル部には超音波
加振器が装着され、超音波振動によりノズル部から噴出
された燃料の微粒化を図っている。さらに、ノズル部の
外周から高速で空気を噴出させて燃料の微粒化をより促
進させる構成としたものを用いてもよい。Further, an ultrasonic vibrator is attached to the nozzle portion of the fuel injection valves 19A, 19B, and the fuel ejected from the nozzle portion is atomized by ultrasonic vibration. Furthermore, a configuration may be used in which air is ejected from the outer periphery of the nozzle portion at high speed to further promote atomization of the fuel.

前記各種センサ類からの信号は、制御回路２２に人力さ
れ、制御回路２２はこれらセンナ類からの情報に基づい
て絞り弁駆動用モータ１７．　　リジェネレータ駆動用
モータ７、流量制御弁２１．切換制御弁１１及び流量制
御弁２１を以下のように制御する。Signals from the various sensors are input to the control circuit 22, and the control circuit 22 controls the throttle valve drive motor 17 based on the information from these sensors. Regenerator drive motor 7, flow rate control valve 21. The switching control valve 11 and the flow rate control valve 21 are controlled as follows.

以下、制御回路２２による制御を第５図に示したフロー
チャートに従って説明する。The control by the control circuit 22 will be explained below according to the flowchart shown in FIG.

ステップ１　（図ではＳｌと記す。以下同様）では、各
種センサ類からのデータ（アクセル開度θ＾。In step 1 (denoted as Sl in the figure, the same applies hereinafter), data from various sensors (accelerator opening θ^.

機関回転数Ｎ、吸気圧力Ｐ、吸気温度Ｔを読み込む。Read engine speed N, intake pressure P, and intake temperature T.

ステップ２では、吸気温度Ｔが設定値Ｔ、Ａ８以下であ
るか否を判定し、ＹＥＳの場合はステップ３で切換制御
弁１１により例えばボート６ａに制御負圧を導いて排気
をリジェネレータ５を経由する通路に流通させ、排気バ
イパス通路１０Ａへの流通は停止させる。In step 2, it is determined whether the intake air temperature T is lower than the set value T, A8, and if YES, in step 3, control negative pressure is guided to the boat 6a by the switching control valve 11 to direct the exhaust gas to the regenerator 5. The exhaust gas is allowed to flow through the passage through which it passes, and the flow to the exhaust bypass passage 10A is stopped.

これにより、吸気はりジェネレータ５を通過する際に排
気熱を蓄熱した蓄熱体５ｄと熱交換して加熱される。Thereby, when the intake air passes through the generator 5, it exchanges heat with the heat storage body 5d that stores exhaust heat and is heated.

また、ステップ２の判定がＮｏの場合、即ち吸気温度Ｔ
が設定値Ｔ　ＨＡＸを上回る場合は、ステップ４で制御
弁１１によりポート６ｂに制御負圧を導いて排気を排気
バイパス通路１０Ａに流通させ、リジェネレータ５への
流通は停止させる。これにより、吸気のりジェネレータ
５による吸気加熱は停止される。Further, if the determination in step 2 is No, that is, the intake air temperature T
If exceeds the set value T HAX, in step 4, the control valve 11 guides a controlled negative pressure to the port 6b to cause the exhaust gas to flow through the exhaust bypass passage 10A, and the flow to the regenerator 5 is stopped. As a result, heating of the intake air by the intake air glue generator 5 is stopped.

ここで、吸気温度Ｔが設定値設定値Ｔ　ＭＡＸ以上のと
きに吸気加熱を停止させるのは、高負荷時には排気温度
の上昇によって吸気温度Ｔが上昇するため、全負荷及び
それに近い所定以上の高負荷時は吸気加熱を停止して吸
気密度を高めることにより、吸気充填効率を高めて高出
力を確保することと・’Ｊ　シエネＬ／−夕５に過大な
熱負荷が加わることを防止して耐久性を向上させること
を目的として行われる。Here, the reason why intake air heating is stopped when the intake air temperature T is equal to or higher than the set value set value T MAX is because the intake air temperature T rises due to the rise in exhaust gas temperature at high loads. By stopping the intake air heating and increasing the intake air density during load, the intake air filling efficiency is increased and high output is ensured. This is done to improve durability.

したがって、吸気温度を検出する温度センサ１４はζ負
荷検出手段に相当し、ステップ２，３．４の機能は、吸
気加熱制御手段に相当する。Therefore, the temperature sensor 14 that detects the intake air temperature corresponds to a ζ load detection means, and the functions of steps 2 and 3.4 correspond to an intake air heating control means.

次にステップ５では、ステップ１で読み込んだアクセル
開度θヶと機関回転数Ｎとで決まる機関の要求負荷に対
応する吸気（空気）の密度γ３１を記憶手段に記憶され
たマツプから検索する。Next, in step 5, the density γ31 of the intake air (air) corresponding to the required load of the engine determined by the accelerator opening θ read in step 1 and the engine speed N is searched from the map stored in the storage means.

ステップ６では、ステップ１で読み込んだ吸気温度Ｔに
基づき、ステップ５で検索された吸気密度γを得るため
の設定吸気圧力Ｐ　ＳＥＴを次式により算出する。In step 6, based on the intake air temperature T read in step 1, a set intake pressure PSET for obtaining the intake air density γ retrieved in step 5 is calculated using the following equation.

但し、Ｔｏ、Ｔｏ、Ｐｏは夫々標準状態での吸気密度、
温度、圧力である。However, To, To, and Po are the intake air densities under standard conditions, respectively.
These are temperature and pressure.

次いで、ステップ７では、ステップ１で読み込んだ吸気
圧力Ｐをステップ６で算出した設定吸気圧力ＰＳＥアと
比較する。Next, in step 7, the intake pressure P read in step 1 is compared with the set intake pressure PSEa calculated in step 6.

そして、Ｐ　＞　Ｐ　ＳＥＴの場合は、ステップ８へ進
んでモータ７を駆動して絞り弁１８を所定量閉方向に回
動させ、Ｐ＜ＰＳＥアの場合は、ステップ９へ進んで絞
り弁１日を所定量開方向に回動させ、Ｐ＝ＰＳＥアの場
合は、現状に維持する。尚、定常状態に落ち着くと、か
かる動作の繰り返しによりＰ＝Ｐ　ＳＥＴとなって平衡
する。If P > P SET, the process proceeds to step 8, where the motor 7 is driven to rotate the throttle valve 18 by a predetermined amount in the closing direction; if P<PSEa, the process proceeds to step 9, where the throttle valve 1 When P=PSEa, the current position is maintained. Incidentally, when the steady state is reached, P=P SET is established by repeating this operation, and equilibrium is achieved.

ステップ１０では、要求負荷に対応する要求吸入空気量
Ｇ１を要求吸気密度γ１機関の圧縮比ε。In step 10, the required intake air amount G1 corresponding to the required load is determined by the required intake air density γ1 and the compression ratio ε of the engine.

行程容積Ｖｓ、吸気温度Ｔ１機関回転数Ｎに基づいて算
出する。Calculated based on stroke volume Vs, intake air temperature T1, and engine speed N.

ステップ１１では、前記要求吸入空気ＩＣ，に対応する
要求燃料流量Ｇｆを次式により算出する。In step 11, the required fuel flow rate Gf corresponding to the required intake air IC is calculated using the following equation.

ステップ１２では、要求燃料流ＮＧ、を得るべく流量制
御弁２１０制御電圧Ｖ　ＳＥＴを設定する。In step 12, the flow control valve 210 control voltage V SET is set to obtain the required fuel flow NG.

前記制御電圧ＶＳｔアは、Ｄ／Ａ変換器によりＤ／Ａ変
換された後流量制御弁２１へ出力され、これにより、燃
料噴射弁１９Ａ、１９Ｂから要求燃料流量Ｇｆに相当す
る量の燃料が噴射される。The control voltage VSta is outputted to the flow rate control valve 21 after being D/A converted by a D/A converter, whereby an amount of fuel corresponding to the required fuel flow rate Gf is injected from the fuel injection valves 19A, 19B. be done.

以上の制御を行うことにより吸気温度ＴがＴ　ＷＡＸ以
下の部分負荷運転時には、リジェネレータ５によって強
力に吸気加熱される結果、燃料の気化性が向上して空気
との混合が十分良好に行われるため、始動性が向上する
ことは勿論のこと、始動後の燃焼性も十分向上するため
、混合気の希薄化を促進でき、燃費を大幅に改善できる
。By performing the above control, during partial load operation when the intake air temperature T is below T WAX, the intake air is strongly heated by the regenerator 5, and as a result, the vaporization of the fuel is improved and mixing with air is performed sufficiently well. Therefore, not only the startability is improved, but also the combustibility after starting is sufficiently improved, so that the leanness of the air-fuel mixture can be promoted, and fuel efficiency can be significantly improved.

特に本実施例では、燃料噴射弁１９Ａ、１９Ｂに超音波
加振器を装着して燃料の微粒化を促進できるため、気化
性向上による希薄化を一層促進して燃費をさらに改善で
きる。In particular, in this embodiment, since the fuel injection valves 19A and 19B are equipped with ultrasonic vibrators to promote atomization of the fuel, dilution due to improved vaporization is further promoted and fuel efficiency can be further improved.

また、加熱された吸気は温度上昇により密度が大きく低
下するため、従来の絞り制御のみで負荷を制御する場合
に比較し、同一の一吸入空気量を得るための吸気圧力（
ステップ６で算出される）は大幅に高められる。この結
果、低負荷時でも絞り弁１８の開度を可及的に増大させ
ることができるので、吸気絞りによる圧力損失を大幅に
減少でき、この面からも大幅な燃費の改善を図れる。In addition, since the density of heated intake air decreases significantly due to temperature rise, the intake pressure (
calculated in step 6) is significantly increased. As a result, the opening degree of the throttle valve 18 can be increased as much as possible even under low load, so the pressure loss due to the intake throttle can be significantly reduced, and fuel efficiency can be significantly improved from this aspect as well.

例えば、排気１２ｚ程度の非過給型機関において、吸気
加熱を行うことなく吸気温度を大気温度と略等しく２０
℃とした場合に、吸気絞り制御のみ、換言すれば吸気圧
力制御のみで吸入空気量（負荷）を制御しようとすると
、第６図に示すようにアイドル時は吸気圧力を３１０ｍ
ｍ）ＩＧにまで絞りこむ必要がある。For example, in a non-supercharged engine with an exhaust of about 12z, the intake air temperature is set to be approximately equal to the atmospheric temperature without heating the intake air.
℃, if you try to control the intake air amount (load) only by intake throttling control, in other words, by only intake pressure control, the intake pressure will be 310 m at idle as shown in Figure 6.
m) It is necessary to narrow it down to IG.

これに対し、吸気加熱を行い、たとえば吸気温度ＴをＴ
＝３００℃まで上昇させた場合には、第７図に示すよう
にアイドル時に同一の吸気密度とする場合、吸気圧力は
６００ｍｍＨｇ程度に絞れば済む。In response to this, intake air heating is performed, for example, the intake air temperature T is
When the temperature is increased to 300° C. and the intake air density is the same during idling as shown in FIG. 7, the intake pressure only needs to be reduced to about 600 mmHg.

また別の例として、例えば非吸気加熱時に吸気圧力５０
０ｍｍＨｇ　（吸気密度０．８　Ｋｇ／ｍ”）の部分負
荷運転を行う場合は吸気加熱により吸気温度を１７０℃
として同一負荷運転を行おうとすれば、吸気圧力は７６
０ｍｍＨｇ、即ち大気圧と等しくなるため、絞り弁は全
開としてよいことになる。As another example, for example, the intake pressure is 50 during non-intake heating.
When performing partial load operation at 0 mmHg (intake air density 0.8 Kg/m"), the intake air temperature is reduced to 170°C by heating the intake air.
If you try to operate with the same load as
Since it is 0 mmHg, that is, equal to atmospheric pressure, the throttle valve can be fully opened.

但しこのよう“な強力な吸気加熱を行うと、全負荷及び
これに近い高負荷運転は吸気充填量の不足により出力不
足となるため、かかる高負荷運転時は吸気加熱を停止し
て絞り弁１８のみを制御して所望の吸気密度を確保し、
高出力性能を確保できるようにする。このため、本実施
例では、ステップ２において所定以上の高負荷運転で吸
気加熱を停止している。However, if such strong intake air heating is performed, the output will be insufficient at full load or near high load operation due to insufficient intake air filling amount, so during such high load operation, intake air heating is stopped and the throttle valve 18 is closed. only to ensure the desired intake air density,
To ensure high output performance. For this reason, in this embodiment, intake air heating is stopped in step 2 when the engine is operated at a predetermined or higher load.

第８図は、本発明の別の実施例の制御動作を示すフロー
チャートであり、ハードウェアの構成は第２図及び第３
図に示したものと同様であるが、圧力センサ１３を省略
し、ステップ２１では吸気圧力の代わりにフラップ式の
エアフロメータのフラップ角度θ、を読み込む。FIG. 8 is a flowchart showing the control operation of another embodiment of the present invention, and the hardware configuration is shown in FIGS. 2 and 3.
The procedure is similar to that shown in the figure, but the pressure sensor 13 is omitted, and in step 21, the flap angle θ of the flap type air flow meter is read instead of the intake pressure.

ステップ２２〜ステツプ２５までは、前実施例のステッ
プ２〜ステツプ５までと同様である。Steps 22 to 25 are the same as steps 2 to 5 in the previous embodiment.

ステップ２６では、前記フラップ角度θ、要求空気量Ｇ
、を算出すると共に、該要求空気量をシリンダ容積Ｖで
除して実際の吸気密度Ｔを算出する。In step 26, the flap angle θ, the required air amount G
, and at the same time, the required air amount is divided by the cylinder volume V to calculate the actual intake air density T.

そして、ステップ２７で実際の吸気密度γとステップ２
５で求められた要求吸気密度γｓｔＴとを比較し、γ＞
　Ｔ　ｓｉｒの場合は、ステップ２８で絞り弁７の開度
θｔｈを減少させ、γ＜Ｔｓｉｔの場合は、ステップ２
９でθいを増大させ、７　”　Ｔｓｉｔの場合は現状に
維持する。Then, in step 27, the actual intake air density γ and step 2
Compare the required intake air density γstT obtained in step 5 and find that γ>
In the case of T sir, the opening degree θth of the throttle valve 7 is decreased in step 28, and in the case of γ<Tsit, in step 2
9, the θ angle is increased, and in the case of 7” Tsit, the current value is maintained.

ステップ３０．３１は、前実施例のステ・ノブ１１．１
２と同様である。Step 30.31 is the step knob 11.1 of the previous embodiment.
It is the same as 2.

以上示した実施例では、負荷の検出を吸気温度Ｔにより
行ったが、アクセル開度θ４あるいは絞り弁開度θいで
行ってもよく、この機能をステ・ステ２の機能に加えて
もよい。２ さらに、リジェネレータの回転数を可変制御して吸気温
度を制御するようにしてもよい。この場合、例えば要求
負荷が小さい程回転数を上げて熱交換量を増大し、吸気
温度を上昇させればよく、吸気温度を可変できることに
より低負荷時の吸気温度を高めに制御できる利点がある
。In the embodiment shown above, the load is detected using the intake air temperature T, but it may also be performed using the accelerator opening θ4 or the throttle valve opening θ, and this function may be added to the function of the steering wheel and steering wheel 2. 2 Furthermore, the intake air temperature may be controlled by variable control of the rotation speed of the regenerator. In this case, for example, the smaller the required load, the higher the rotation speed to increase the amount of heat exchange and raise the intake air temperature, and by being able to vary the intake air temperature, there is an advantage that the intake air temperature can be controlled higher at low loads. .

このものにおいては、例えば要求負荷量が低下した時は
、最初は絞り弁開度を減少させることで応答性を確保し
、これと同時にリジェネレータの回転数を変えることに
より吸気温度が上昇して要求吸気圧が増大していくため
、徐々に絞り弁開度が開かれることになる。In this system, for example, when the required load decreases, responsiveness is initially ensured by reducing the opening of the throttle valve, and at the same time, the intake air temperature is increased by changing the rotation speed of the regenerator. As the required intake pressure increases, the throttle valve opening is gradually opened.

尚、高負荷時はりジェネレータの回転を停止する構成と
すれば排気バイパス通路１０Ａは省略できる。Note that if the configuration is such that the rotation of the beam generator is stopped when the load is high, the exhaust bypass passage 10A can be omitted.

゛さらに、吸気加熱手段もリジェネレータに限らず燃焼
式ヒータ等を使用しもよい。Furthermore, the intake air heating means is not limited to the regenerator, and a combustion type heater or the like may be used.

排気バイパス通路１０Ａの切換も本実施例のように流体
素子６Ａを用いる代わりにバラフライ式の切換弁を介装
して行ってもよく、この場合、切換弁の開度を段階的又
は連続的に制御し排気バイパス量を変えて吸気加熱量を
可変制御するようにしてもよい。Switching of the exhaust bypass passage 10A may also be performed by interposing a butterfly type switching valve instead of using the fluid element 6A as in this embodiment. In this case, the opening degree of the switching valve may be changed stepwise or continuously. The intake air heating amount may be variably controlled by controlling and changing the exhaust bypass amount.

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、部分負荷運転時
は強力な吸気加熱を行うため、燃料の気化性を向上でき
、これに伴う混合性向上により気筒間の混合比のバラツ
キが解消されるので混合等の希薄化を促進して燃費の大
幅な改善が図れる。<Effects of the Invention> As explained above, according to the present invention, strong intake air heating is performed during partial load operation, so the vaporization of fuel can be improved, and the resulting improvement in mixability improves the mixture ratio between cylinders. Since the dispersion in the fuel consumption is eliminated, it is possible to promote dilution of the mixture, etc., and to significantly improve fuel efficiency.

また、圧縮着火式機関においては、着火遅れ期間が減少
するため、静粛運転が可能となる。Furthermore, in a compression ignition engine, the ignition delay period is reduced, so quiet operation is possible.

一方、温度上昇により吸気密度を大きく低下させること
ができるため、吸気絞り量を可及的に減少させて絞りに
よる圧力損失を減少し、この面でせ大幅に燃費改善を図
れる。On the other hand, since the intake air density can be significantly reduced due to temperature rise, the amount of intake air throttling can be reduced as much as possible to reduce pressure loss due to the throttling, and in this respect it is possible to significantly improve fuel efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の構成２機能を示すブロック図、第２図
及び第３図は本発明の第１の実施例の構成を示す平面図
及び正面図、第４図は同上実施例に使用するりジェネレ
ータの内部構造を示す断面図、第５図は同上実施例の制
御行程を示すフローチャート、第６図は吸気加熱を行わ
ない場合の吸気圧カー吸気密度の特性図、第７図は吸気
加熱を行う場合の吸気温度−吸気密度の特性図、第８図
は本発明の第２の実施例の制御過程を示すフローチャー
ト、第９図は従来の吸気加熱装置を備えた内燃機関の断
面図である。 １・・・内燃機関　　５・・・リジェネレータ　　６Ａ
・・・流体素子　　１０Ａ・・・排気バイパス通路　　
１１・・・切換制御弁　　１３・・・圧力センサ　　１
４・・・温度センサ　　１５・・・回転数センサ　　１
６・・・アクセル開度センサ　　１８・・・絞り弁　　
２２・・・制御回路特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　富二雄 第１図 第３図 第５図　その１ 第５図　その２ 政気圧力（ｍｍＨｇ　、　ａｂｓ、　）第７図 口々気温度（°Ｃ） 第８図その１ 第９図Fig. 1 is a block diagram showing the structure 2 functions of the present invention, Figs. 2 and 3 are a plan view and a front view showing the structure of the first embodiment of the present invention, and Fig. 4 is used in the same embodiment. 5 is a flowchart showing the control process of the same embodiment as above; FIG. 6 is a characteristic diagram of the intake pressure curve and intake air density when no intake air heating is performed; FIG. 7 is a diagram showing the intake air density. A characteristic diagram of intake air temperature versus intake air density when heating is performed, FIG. 8 is a flowchart showing the control process of the second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a sectional view of an internal combustion engine equipped with a conventional intake air heating device. It is. 1... Internal combustion engine 5... Regenerator 6A
...Fluid element 10A...Exhaust bypass passage
11...Switching control valve 13...Pressure sensor 1
4... Temperature sensor 15... Rotation speed sensor 1
6... Accelerator opening sensor 18... Throttle valve
22... Control circuit patent applicant Nissan Motor Co., Ltd. Representative Patent Attorney Fujio Sasashima Figure 1 Figure 3 Figure 5 Part 1 Figure 5 Part 2 Political pressure (mmHg, abs, ) Figure 7 Words Air temperature (°C) Figure 8 Part 1 Figure 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 吸入空気量を制御して機関の負荷を制御するようにした
内燃機関の吸気装置において、機関の負荷を変える程度
に強力に吸気を加熱する吸気加熱手段と、機関の負荷を
検出する負荷検出手段と、前記吸気加熱手段を全負荷及
びそれに近い高負荷状態では停止し、それ以外の運転状
態では作動させる吸気加熱制御手段と、を備えたことを
特徴とする内燃機関の吸気装置。In an intake system for an internal combustion engine that controls the amount of intake air to control engine load, there is an intake air heating means that heats intake air strongly enough to change the engine load, and a load detection means that detects the engine load. and intake air heating control means for stopping the intake air heating means in full load and near high load conditions, and operating the intake air heating means in other operating conditions.