JPS59200051A - 自動車用エンジンの吸気加熱装置 - 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】 この発明は、エンジンを冷奴の沸騰気化潜熱を用いて冷
ｆｄｌづるシステ１１に１１加りる吸気加熱装置に関す
る。

従来の温水式吸気加熱装置としては、例えば、シリンダ
ヘッド側面の水穴からインテークマニホールドのポー１
〜の壬に配設された温水ギヤラリに冷却水が流入し、下
部の出口からつＡ−タボンブに吸引され、再び、シリン
ダブロックのつＡ−タジＶクツ１〜に還流するようにな
っているものがある。（昭和５４年３月日産自動車株式
会社発行サービス周報第３７８号第７７頁参照） しかしながら、この従来のものは、エンジンが動い−Ｃ
いる限り、温水はインテークマニホールドを暖め続ける
ため、その必要がない高速運転域でも吸気を膨張させ充
填効率を下げ出力を低下させていた。更に、ウォータジ
ｔ？ゲットの水金体が暖まらないと吸気を加熱すること
ができなかった。

このため、始動時、部分負荷運転時又は市１１１地走行
時に吸気管内の燃料気化が遅れ、冷間時の運転性をそこ
なうという問題点があった。

Ｅ記の問題点に対処するため、排気熱により吸気を暖め
、これを運転状態によって制御することが考えられるが
、これは、その排気が吸気にＪ：り冷やされるので触媒
装置でその排気中の公害物質を取り除くことができない
という問題点があっｋ　。

この発明は、このような従来の問題点に着目して４１さ
れたもので、エンジン内の熱いところから発生する沸騰
蒸気を用い、更に、インブークマニホ−ルドの蒸気ギト
ラリに至る通路に制御弁を配設することにＪ、す、冷間
始動時、初期の市街地走行時には直ちに吸気加熱を行っ
て、上記問題点を解決り−ることを目的としている。

以下、この発明を図面に基づいて説明り−る。

第１図は、この発明の一実施例を示す図で、ガソリンエ
ンジンに適用したものである。

まず、構成を説明すると、１はエンジン、２は蒸気ギヤ
ラリ、３は気化器、４は制御弁、５はダイアフラム、６
は三方電磁弁、７はモジュレータ、８は蒸気出口、９は
コンデンサ、１０は電動ファン、１１は冷媒供給用ポン
プ、１２はリターンパイプ、１３は液面、１４は蒸気ギ
ヤラリからのリターンパイプである。

エンジン１はシリンダ及び燃焼室の外壁１５の大部分を
浸ツにうウォータジャケラ１〜１６を液状の冷媒で充た
し、蒸気は液面１３より上方の空間１７に集るようにな
っている。その蒸気は出口８からコンデンサ−９に導か
れ、そこで凝縮してポンプ１１で液面１３のレベルが一
定になるようシリンダブロック１に供給される。

一方、インテークマニホールド１８はその断面の周囲及
び、吸気の流れ方向に長くこれを囲むよう蒸気ギ１７ラ
リ２を有し、液面１３より上方に蒸気の出入を制御覆る
制御弁４を有する。制御弁４は一個て゛、この下流を各
気筒のブランチに分割しであるが、これを各ブランチご
とに設けてもよい。

いずれにし−ＣｔＪ、制御弁４を開弁Ｊると、インテー
クマニホールドの蒸気ギヤラリ２とつＡ−クジ１フクツ
ト１６上方の空間１７とを通路１９により連通ずるよう
にする。蒸気ギヤラリ２の下部から凝縮ｌノた冷媒はリ
ターンパイプ１４を通ってポンプ１１の上流に戻るよう
になっている。

三方電磁弁６は、制御弁４を駆動覆るダイアフラム５の
上方の負圧室２０に吸入負圧を導くか、又は大気開放を
するためのものである。モジュレータ７はエンジン運転
状態や、冷媒渇匪（圧力でもよい）或いは液面１３を検
出し、三方電磁弁６、　　゛電動ファン１０及びポンプ
１１の駆動信号を発生り−る。

次に「「用を説明する。

エンジン１が運転すると、ウォータジャケラ１゛１６の
うち、シリンダ又は燃焼室の壁面のどこｂＸ渇度の高い
ところから冷媒が沸騰し出づ。し／ｌＸも、冷媒は停滞
したＪ：まであり、従来のようにつＡ−タボンプでつＡ
−タジ（？ヶ・ン；−内をかさ回さな（Ａので、冷間始
動後速やかに蒸気を発生し、空間１７に溜出捗る。

第２図の斜線Ｃで示−りような市街地走行を点火パルス
（エンジン回転］申度に相当する）、スロ・ントル開度
、又は、吸入負Ｊ王などで検出すると、この走行状態は
、燃費・＼ｂ排気を問題とするので、その検出信号を受
（）たモジュレータ７は三方電磁弁６に通電する。三方
電磁弁６はこれにより矢Ｆｌｌ　１ｌｉｌｌの大気を遮
断し吸入負圧を負Ｆ１゛室２０に導く通路を聞くので゛
、ダイアフラム５が上昇し制御弁４を聞き、第３図に点
線で示すように、蒸気は通路１つから矢印のように蒸気
ギＡ？ラリ２にＱ人される。

インテークマニホールド１８はその蒸気の熱を内部を通
る空気と燃料の混合物である吸気に与える。

かくして、蒸気は再び水に戻るが、その詩、１ｋＯにつ
いて、’＋４０１（Ｃａｔの熱を放出するため、効率良
く吸気を暖めて燃料の気化を促進１゛る。このようにエ
ンジン始動後直ちに吸気加熱ができるので冷間時の運転
性が改善されるとともに、市街地走行では空燃比を薄く
Ｌットでさ、燃費や、Ｃ０１ｌ−ＩＣ排出を低ａｉ＆　
’ｅ′きる。

また高速走行時（ｂ曲線の右方）又は全開運転（８曲線
）の場合は、三方電磁弁６の通電を止め、ｆ１圧室２０
を矢印の大気開放とする。従って制御弁４は通路１つを
閉じるので蒸気は蒸気ギ１７ラリ２への）、１を出を遮
断され、そしく、吸気加熱は中止され、充填効率の向上
が図られる。

なお、蒸気ギヤラリ２で液化しノ〔冷媒はリターンパイ
プ１４を通ってポンプ１１の入口へ戻る。

」−記にＪ３いて、制御弁４はくの位置を液面１３より
上方に設けているので、弁の開時にただちに液状冷媒が
蒸気ギヤラリ２に流れこむことはない。

従って、蒸気ギｉ・ラリ２には蒸気のみが流れ吸気加熱
を効率良く行なう。

このように、本発明装置は制υ１ｊ弁をつＡ−タジトケ
ツトど然気二Ｖヤラリの）山路に説けるだりで出来上る
ので′、１山め−Ｃ１−１ンバク１〜で１））単なもの
で湾むのである。

次に、この発明は一テ２イー１ｆルエンジンに（ｊｆ′
ｉ］様に適用できる。ｆ’ＩＩも、ディーゼルエンジン
【；１冷間１１”、１−％′Ｊ、低速、低で１荷１１＋
ｉには圧縮）温度が低いため、燃料を噴！、Ｉ４　Ｌ　
Ｔも鳴くそばから燃えず、留まってから一気に火がつ（
。このため、ディービルエンジンの冷間時等では急ｆ！
！’、（なガス圧力の立ｉ）、ｌ−りが起り、このこと
はディーゼルエンジンの騒７）を発生さける最大の原因
となっている。

しかし、本発明をディーじルニＩンジンに適用した揚台
は、吸気が暖められるので、圧縮線り温度が著るしくｌ
る。その理由は以上のどおりでｄうる。

づなわら、Ｔ２を圧縮線りｉ温度、１゛１を圧縮始め温
度、ｆを圧縮比（約２０）及びどを気体比熱比（’１．
／ｌ）どするど、 Ｔ２−（）”Ｔ＋） で゛あるから、Ｉｆ　１ｌｉｉ終り）温度Ｔ２は圧縮始
め温度Ｔ１を上げれば、その温度の１１１倍となるので
、これが著るしく　Ｊ二ｕするわけである。

上記のように圧縮線りの温度が上！Ｐ？づるため、着火
遅れがなくなり、ディーげル特有の騒音が低減する。ま
た、高速時等では吸気加熱を中止するので、出力性能を
犠牲にすることはない。

以−り説明してきたように、この発明によ、しは、その
構成をエンジンを沸騰気化潜熱を用い′Ｃ冷却し、その
蒸気をインデークマニボールドに設【Ｊた蒸気ギＩｚラ
リに導くようにし、かつ、運転状態に応じて吸気加熱を
行ったり、或い（，１、中止り−るような描造としたた
め、冷間始動後の運転ｆｉの改善、Ｔｉ　１．Ｉｊ地走
行１．′Ｉの空燃比のリーン化による燃費や排気の改善
、或いは高速走行時の充填効率改善、による出力向上を
得ることができるという効果が得られる。

又、ディーゼルエンジンに適用すると、デ′イー　　　
　）ピルエンジン特有の音を低減づ−ることができる。

４【お１、以上にＪノいｌ冷媒は、蒸発潜熱の人ぎい水
が適当であるが、これに限定されるものではなく、Ｌ　
Ｌ　Ｃ（ロングクイック−ラン１〜）又は他の液体でも
」５い。

以］・に本発明の実施の態様を列記り−る。

（１）　　エンジンの冷加をつＡ−タジャケットの大部
分を充たした液状冷媒のＰ７１ｒ　社気化潜熱により行
うシステムにＪ３いて、発生した蒸気を切換弁を介して
吸気管周に％９　ｆプだジャケットに＞９き、ここで液
化ｓするどぎに放出する潜熱で吸気を加熱りること。

（２）　　エンジンの運転状態を検出し前記１３１Ｊ１
９！弁を制御りること。

（３）　　市街地走行時のみ吸気を加熱すること。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の（１￥成を示すシステムの主要部所
面図、第２図は運転１１能曲線図、第３図は第１図の八
−へ線による断面図である。 図面１こ現われたよ要４引用の説明 １・・・エンジン　　　　　２・・・蒸気ギヤラリ３・
・・気化器　　　　　　４・・・制御弁５・・・ダイア
フラム　　　６・・・三方電磁弁７・・・モジコレータ
　　　８・・・蒸気出口９・・・］ンデンザ　　　１０
・・・電動ファン１１・・・冷媒供給用ポンプ １２．１４・・・リターンパイプ １３・・・液面　　　　　　１６・・・つＡ−クジ１／
ケツ１〜　　　　　　　　　１７・・・空間１８・・・
インデークマニボールド １９・・・蒸気の通路　　　２ｏ・・・負圧至１７１　
　訂　出願人　　日産自動車株式会社第１図 ７ 第２図 第３図 ９

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの冷却をウオータジ１７ケツ１〜の大部分を充
   たした液状冷媒の沸騰気化潜熱にＪ：り行う冷７Ｊ］　
   Ｈ置におい”Ｃ／発生した蒸気を制御弁を介してインテ
   ークマニホールドの蒸気ギ１７ラリに導き、前記蒸気が
   液化するどぎに放出り°る潜熱により吸気を加熱するよ
   うにしたことを特徴とする自動車用エンジンの吸気加熱
   装置。