JP2014070495A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】雪によるエアクリーナの詰まりを防止することができる内燃機関の吸気装置を提供する。
【解決手段】空気取入口１４ａから導入した空気をエアクリーナケース１５へと流す外気導入通路１４と、エアクリーナケース１５に収容されその内部を前室２０と後室２１とに区画するエアクリーナ１１と、エアクリーナ１１を通過した空気を圧縮する過給機１２ａと、前記圧縮された空気の一部をエアクリーナ１１の上流側へと流す戻し通路１９と、を有し、戻し通路１９及び外気導入通路１４から流入する空気をエアクリーナ１１の前面上または前室２０内で合流させる。これにより、過給機１２ａで圧縮され昇温した空気によって、外気導入通路１４から流入する雪片及びエアクリーナ１１に付着する雪片を効率的に融かし、エアクリーナ１１の詰まりを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用の内燃機関に燃焼用空気を供給する吸気装置に関し、特に、雪による吸気系統の詰まりを防止できる吸気装置に関する。

従来、内燃機関の吸気系統にエアクリーナを設けて、燃焼室へと供給する空気中の塵や土埃等を除去することが一般的に行われている。例えば、特許文献１には、吸気通路に介装されたターボ過給機のコンプレッサ上流側にエアクリーナを備えたディーゼルエンジンが記載されている。

また、内燃機関の出力及び効率を向上させるため、燃焼用空気として、エンジンコンパートメントの外部から温度の低い外気を導入すること（以下、「房外吸気」と呼ぶ。）が行われている。例えば、特許文献２には、吸気ダクトの空気取り入れ口が車両の前方部に配設されるフロントグリルの後方で開口するエンジン用吸気装置が記載されている。

特開２００８−２６１２８７号公報（第４−５頁、第１図） 特開２０１１−５８４６１号公報（第４−６頁、第１、４図）

外気温−１５℃以下での降雪があると、パウダー状の小さく軽い雪の粒になる事が多く埃や塵と同様に吸気系統に侵入し易いものになる。従来技術の吸気装置では、これらの細かい雪を多量に吸い込んでしまうと、エアクリーナエレメントの前面に雪が堆積して燃焼用空気の吸入が阻害され、内燃機関の運転が不調になるという問題点があった。

例えば、外気温度が−１５℃程度またはそれ以下となるような低外気条件において、車両の走行を長時間続けた場合には、エアクリーナケースの内部に堆積した雪によって、エアクリーナエレメントの前面略全体が塞がれてしまうということも起こり得る。

特に、房外吸気を採用している車両では、吸気取り入れ口が車両の外に向かって開口しているために、雪を吸い込み易く、前述の雪によるエアクリーナの詰まりが発生し易い。

また、特にディーゼルエンジンの場合、ガソリンエンジンの様に必要とする出力の為に吸入空気量を制限せず、常に吸入空気量が大きい為、上記の様な雪による閉塞が起こり易い。更に、近年のディーゼルエンジンは、出力や排ガス性能を向上させる為、ターボチャージャを備える事が半ば常識となっており、吸入空気量は更に増大する。この為、雪による閉塞が更に起こり易くなる。

更に、ターボチャージャを備えたエンジンの場合には、エアクリーナが詰まって正常な運転を行えなくなった際に、燃料の供給を停止してもエンジンが回り続ける、いわゆるランオン状態になってしまうという問題がある。即ち、燃料の供給がなくても、負圧になった吸気通路内にターボチャージャの滑り軸受け部等からエンジンオイルを吸い込んで、そのエンジンオイルを燃料として燃焼室内で自然着火し、エンジンが回ってしまうのである。

また、外気導入通路を介してエアクリーナケースの内部に雪が侵入してくるので、外気導入通路からの空気の流れ方向に多くの雪が混入して流れ、エアクリーナの前面上の前記空気流れが衝突する領域に雪が堆積し易くなる。そのため、エアクリーナの前面上で、外気導入通路からの空気流れが衝突する領域から雪による閉塞が始まり、燃焼用空気の通過を阻害してしまう。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、雪によるエアクリーナの詰まりを防止することができる内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関の吸気装置は、空気を取り入れて燃焼室へと供給する吸気経路を有する内燃機関の吸気装置であって、前記吸気経路に前記空気を取り入れる空気取入口と、前記空気取入口から取り入れられた前記空気をエアクリーナケースへと流す外気導入通路と、前記エアクリーナケースに収容され前記エアクリーナケースの内部を前室と後室とに区画し前記空気を通過させるエアクリーナと、前記エアクリーナを通過した前記空気を圧縮する過給機と、前記過給機により圧縮された前記空気の一部を前記エアクリーナの上流側へと流す戻し通路と、を有し、前記戻し通路及び前記外気導入通路は、前記エアクリーナケースに接続され、各々の通路から前記エアクリーナケースに流入する前記空気が前記エアクリーナの前面上または前記前室内で合流することを特徴とする。

本発明の吸気装置によれば、過給機で圧縮昇温された空気の一部をエアクリーナの上流側へと戻すので、その温度の高い空気によって、エアクリーナケースに侵入した雪を融かすことができる。また、戻し通路及び外気導入通路からエアクリーナケースに流入する空気は、エアクリーナの前面上または前室内で合流するので、外気導入通路から流入する雪片及びエアクリーナに付着する雪片を効率的に融かすことができる。そのため、多量の雪を吸入した場合であっても、エアクリーナの詰まりを防止することができる。

本発明の実施形態に係る吸気装置を備えた内燃機関の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る吸気装置のエアクリーナを示す概略構成図である。 同上、（Ａ）斜視図、（Ｂ）上面図、（Ｃ）側面図である。 同上、エアクリーナの変形例を示す（Ａ）上面図、（Ｂ）側面図である。 本発明の実施形態に係る内燃機関の制御概要を示すフローチャートである。 同上、制御方法の変形例を示すフローチャートである。 過給機を備えた車両の走行試験結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態に係る内燃機関の吸気装置を図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る吸気装置１０を備えたディーゼルエンジン１の概略構成を示す図である。

図１に示すように、ディーゼルエンジン１は、エンジン本体２と、エンジン本体２に燃焼用空気を供給する吸気経路を有する吸気装置１０と、エンジン本体２からの排気ガスを排出する排気経路３０と、を備える。尚、ディーゼルエンジン１は、自動車に搭載され、走行用の駆動源となるものである。

エンジン本体２は、内燃機関の燃焼室を構成する複数の気筒３と、気筒３の内部を往復動するピストン４と、を備える。各気筒３は、吸気ポート７を介して吸気装置１０の吸気経路を構成する吸気通路１８に連通している。そして、各吸気ポート７には、吸気弁５が開閉自在に配置されている。また、各気筒３は、排気ポート８を介して排気経路３０を構成する排気通路３３に連通している。そして、各排気ポート８には、排気弁６が開閉自在に配置されている。

また、エンジン本体２には、各気筒３の内部に燃料を噴射するインジェクタ４１が配設されている。インジェクタ４１は、アクチュエータを備えており、電子制御装置４０（ＥＣＵ）の駆動信号によって制御される。

吸気装置１０は、空気取入口１４ａ、エアクリーナ１１、ターボチャージャ１２の圧縮機１２ａ、インタークーラ１３、吸気絞り弁４２、気筒３の吸気ポート７を順次接続して形成された、燃焼用空気を各気筒３に供給するための吸気経路を備える。

空気取入口１４ａは、外気導入ダクト１４（外気導入通路）に形成された開口である。そして、空気取入口１４ａは、エンジンコンパートメントの外部から温度の低い外気を取り入れるよう、車両の前方に配置され、外側に向かって開口している。

エアクリーナ１１は、吸入した空気を通過させ、空気中の塵や埃を取り除くためのものであり、エアクリーナケース１５の内部に配置されている。エアクリーナケース１５の内部は、エアクリーナ１１によって、上流側の前室２０と、下流側の後室２１と、に区画されている。そして、エアクリーナケース１５の前室２０は、エアクリーナケース１５に接続された外気導入ダクト１４と連通しており、後室２１は、エンジン本体２側へと空気を流す吸気通路１６と連通している。

ターボチャージャ１２の圧縮機１２ａは、各気筒３に送る空気の質量流量を増加させ、即ち過給して、エンジンの出力及び効率を向上させるものであり、エアクリーナ１１の下流の吸気経路に介装されている。また、圧縮機１２ａは、排気経路３０に設けられた排気タービン１２ｂと同軸に配設されており、エンジン本体２の排気圧力を駆動源としている。尚、ターボチャージャ１２に代えて、排気圧力以外の駆動源を利用する過給機、例えば、エンジン本体２の動力を利用する機械式過給機等、を用いても良い。

インタークーラ１３は、圧縮機１２ａで圧縮され昇温した空気を冷却して充填効率を高めるための吸気冷却器であり、圧縮機１２ａの下流側の吸気経路に介装されている。

吸気絞り弁４２は、各気筒３へと吸入される燃焼用空気の量を調整するものであり、インタークーラ１３の下流側の吸気通路１８に介装されている。尚、吸気絞り弁４２は、電子制御装置４０によって駆動制御される。

また、吸気装置１０は、ターボチャージャ１２の圧縮機１２ａの下流側吸気経路と、エアクリーナ１１の上流側吸気経路と、を空気が流通可能に接続する戻し通路１９を備えている。具体的には、戻し通路１９は、一端が圧縮機１２ａの下流側の吸気通路１７に接続されており、他端がエアクリーナケース１５の前室２０側に接続されている。

ここで、戻し通路１９の前記一端は、インタークーラ１３の上流側に接続されることが好ましい。これにより、インタークーラ１３で冷却される前の高温の空気を戻し通路１９に流すことができる。また、戻し通路１９の前記他端は、エアクリーナ１１の上流側であれば、どこに接続しても構わない。例えば、戻し通路１９を、外気導入ダクト１４に接続しても良い。

また、戻し通路１９には、通路を流れる空気の量を調節する制御弁４８が介装されている。制御弁４８は、電子制御装置４０によって駆動制御されるものである。このような構成において、制御弁４８を開くことにより、圧縮機１２ａで加圧され昇温された空気の一部をエアクリーナ１１の上流側へと戻すことができる（以下、適宜「暖気戻し」と言う。）。

尚、圧縮機１２ａの下流側の空気は、圧縮機１２ａで圧縮されその圧力が高くなっているので、前述の暖気戻しの際には、空気を戻すためにその他の動力を必要としない。また、戻し通路１９内部の空気が流れる流路断面積は、吸気通路１７の流路断面積よりも小さい。これにより、過度の暖気戻しによりエンジン本体２への吸気が不足することを抑制できる。

排気経路３０は、各気筒３の内部で爆発燃焼した後の排気ガスを系外へと排出するものであり、各排気ポート８に接続される排気通路３３から、排気タービン１２ｂ、触媒３１、消音器３２を順次接続して構成されている。

排気タービン１２ｂは、前述の通り、排気ガスの圧力を利用して圧縮機１２ａを駆動するものである。触媒３１は、主に排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）を触媒反応により酸化させ、微粒子状物質（ＰＭ）の低減を図るものである。消音器３２は、排気吐出音を低減するものである。

また、排気経路３０には、排気通路３３と排気通路３４とを連通して排気タービン１２ｂをバイパスする排気バイパス通路３５が形成されている。そして、排気バイパス通路３５には、ウエストゲート弁４３が介装されている。ウエストゲート弁４３は、電子制御装置４０からの駆動信号によって動作し、これにより、排気タービン１２ｂに供給する排気圧力を調整して、過給圧を制御している。

電子制御装置４０は、ＣＰＵ等を有するマイクロコンピュータを備え、所定の演算処理を行って、ディーゼルエンジン１の運転を制御するものである。前述の通り、電子制御装置４０は、インジェクタ４１、吸気絞り弁４２、ウエストゲート弁４３及び制御弁４８を駆動制御している。更に、電子制御装置４０の入力端には、各種センサ４４〜４７からの検出値が入力される。

温度センサ４５は、取り入れた外気の温度を検出するものであり、外気導入ダクト１４に配置されている。雪センサ４６は、雪の存在を検出する、例えば光学式のセンサであり、エアクリーナケース１５の前室２０に配置されている。圧力センサ４７は、エアクリーナ１１の下流側且つ圧縮機１２ａの上流側の空気圧力を検出するもので、エアクリーナ１１と圧縮機１２ａとをつなぐ吸気通路１６に配置されている。また、圧力センサ４４は、排気圧力を検出するものであり、排気通路３４に配置されている。

以上の構成を有するディーゼルエンジン１を搭載した車両を、例えば、−１５℃程度またはそれ以下の低外気温度の下で運転すると、外気取入口１４ａから吸気装置１０の吸気経路へと、雪が侵入してくる場合がある。

ここで、吸気装置１０に吸い込まれる雪は、比較的小さく軽い雪片であるが、降雪に限らず、路面の積雪が撒き上げられたものや、空気中の水分が氷結した、いわゆる霧氷や細氷等も含む。

前述の通り、従来技術のエンジンでは、吸気系統に侵入した雪がエアクリーナに付着して、吸入空気の流れを阻害し、その結果、燃焼用空気が不足して、エンジンの運転が不調になるという問題点があった。

しかし、本実施形態に係る吸気装置１０は、ターボチャージャ１２の圧縮機１２ａで圧縮されて温度が高くなった空気の一部を、戻し通路１９を通過させて、エアクリーナ１１
の上流側へと戻し、その空気の熱を利用して侵入してきた雪を融かすことができる。

例えば、空気取入口１４ａから取り入れた空気に、戻し通路１９から流入する高温の空気を合流させることにより、空気と共に流れる雪片を融かすことができる。また、エアクリーナ１１やエアクリーナケース１５の内壁面に堆積した雪片に、戻し通路１９を介して戻された暖気を当てることにより、当該雪片を融かすことができる。また、暖気戻しを行うことにより暖められたエアクリーナ１１やエアクリーナケース１５からの伝熱により、そこに付着する雪片を融かすことができる。このように、本実施形態に係る吸気装置１０によれば、エアクリーナ１１が雪によって閉塞してしまうことを防止できる。

次に、図２を参照して、エアクリーナ１１周辺の構成を詳細に説明する。図２は、吸気装置１０（図１参照）のエアクリーナ１１付近の概略構成を示す斜視図である。

図２に示すように、エアクリーナ１１は、略箱形状を成すエアクリーナケース１５の内部に配置されている。エアクリーナケース１５の内部は、エアクリーナ１１によって区画され、上流側の前室２０と、下流側の後室２１と、が形成されている。また、エアクリーナケース１５の底面１５ｊには、水分を排出するための排出孔１５ｄが形成されている。

エアクリーナケース１５の上流側のエアクリーナ１１に対向する側面１５ｅには、空気が流入する開口である入口１５ａが形成されている。そして、入口１５ａには、外気導入ダクト１４が、その内部通路が前室２０と連通するように接続されている。

他方、エアクリーナケース１５の下流側のエアクリーナ１１に対向する側面１５ｆには、空気が流出する開口である出口１５ｂが形成されている。そして、出口１５ｂには、ターボチャージャ１２（図１参照）の圧縮機１２ａへとつながる吸気通路１６が、その内部通路が後室２１と連通するように接続されている。

尚、入口１５ａ及び出口１５ｂが形成される位置、即ち外気導入ダクト１４及び吸気通路１６が接続される位置は、本実施形態に限定されるものではない。例えば、入口１５ａ及び出口１５ｂは、エアクリーナケース１５の上面１５ｉに形成されていても良い。

但し、出口１５ｂは、気筒３の内部に多量の水分が侵入することを防止するために、エアクリーナケース１５の上部、具体的には周囲側面１５ｆ、１５ｇ、１５ｈの上面１５ｉ近傍または上面１５ｉ、に形成されることが望ましい。また、入口１５ａについては、エアクリーナケース１５内における空気の流動損失を増加させないように、出口１５ｂに対応させて、エアクリーナケース１５の上部に形成することが望ましい。

また、エアクリーナケース１５の上流側の側面１５ｅには、圧縮機１２ａで加圧昇温された空気が流入するための開口である戻り口１５ｃが形成されている。そして、戻り口１５ｃには、戻し通路１９が、その内部通路が前室２０と連通するように接続されている。

以上の構成において、外気導入ダクト１４を流れてきた空気（外気）は、入口１５ａを通過してエアクリーナケース１５の前室２０に流入する。また、戻し通路１９を流れてきた空気（戻り暖気）は、戻り口１５ｃを介して前室２０に流入する。そして、前室２０の内部で入口１５ａから流入した外気と戻り口１５ｃから流入した暖気とが合流して、エアクリーナ１１を通過する。エアクリーナ１１を通過した空気は、後室２１を通過して、出口１５ｂから吸気通路１６へと流れる。

また、この案の場合は、外気導入ダクト１４を流れてきた空気（外気）と圧縮機１２ａで加圧昇温された空気（戻り暖気）とが合流する事が特徴であり、外気導入ダクト１４に戻り口１５ｃの一部分または全部が設けられることも、本案の一部となる。即ち、外気導入ダクト１４と戻し通路１９とは、エアクリーナケース１５の上流側で一部分または全部が連通していても良い。

次に、図３（Ａ）ないし（Ｃ）を参照して、戻し通路１９を接続する位置及び接続方向について詳細に説明する。図３（Ａ）は、吸気装置１０（図１参照）のエアクリーナ１１付近の概略構成を模式的に示す斜視図であり、同（Ｂ）は、上面図、同（Ｃ）は、側面１５ｇ方向から見た側面図である。

図３（Ａ）ないし（Ｃ）において、エアクリーナケース１５に接続される外気導入ダクト１４及び戻し通路１９の各々の通路を、エアクリーナケース１５の内部のエアクリーナ１１まで仮想的に延長して、一点鎖線１４ｘ、１９ｘで示している。即ち、外気導入ダクト１４の仮想延長１４ｘは、入口１５ａにおける外気導入ダクト１４の通路断面形状を有し、該断面形状を入口１５ａにおける流れ方向に仮想的に延長した形状を成す。また、戻し通路１９の仮想延長１９ｘは、戻り口１５ｃにおける戻し通路１９の通路断面形状を有し、該断面形状を戻り口１５ｃにおける流れ方向に仮想的に延長した形状を成す。

また、図３（Ａ）において、外気導入ダクト１４及び戻し通路１９の仮想延長１４ｘ、１９ｘが各々エアクリーナ１１の前面と仮想的に交差する領域を、一点鎖線円１４ｙ、１９ｙで表している。即ち、仮想交差領域１４ｙ、１９ｙは、エアクリーナ１１の前面上の領域であり、外気導入ダクト１４及び戻し通路１９からエアクリーナケース１５の内部に流入した空気流が各々衝突する主な領域である。

図３（Ａ）ないし（Ｃ）に示すように、本実施形態では、戻し通路１９は、戻し通路１９及び外気導入ダクト１４の各々の通路の仮想延長１４ｘ、１９ｘがエアクリーナケース１５の前室２０内で少なくとも一部重なるようにして、エアクリーナケース１５に接続されている。

換言すれば、戻し通路１９及び外気導入ダクト１４は、各々の通路からエアクリーナケース１５に流入する空気が前室２０の内部で合流するように、各々エアクリーナケース１５に接続されている。これにより、外気導入ダクト１４から流入する雪片を多く含んだ空気に、戻し通路１９から流入する高温の空気を合流させて、その熱によって侵入する雪片を効率的に融かすことができる。

また、図３（Ａ）に示すように、戻し通路１９の仮想延長１９ｘとエアクリーナ１１との仮想交差領域１９ｙは、外気導入ダクト１４の仮想延長１４ｘとエアクリーナ１１との仮想交差領域１４ｙと、少なくとも一部が重なるようになっている。即ち、戻し通路１９及び外気導入ダクト１４は、各々の通路の仮想延長１４ｘ、１９ｘがエアクリーナ１１の前面上で少なくとも一部重なるようエアクリーナケース１５に接続される。

仮想交差領域１４ｙは、外気導入ダクト１４から流入する空気流が主に衝突する領域であるので、雪片が付着堆積し易い領域である。本実施形態のように、戻し通路１９の仮想延長１９ｘとエアクリーナ１１との仮想交差領域１９ｙを、仮想交差領域１４ｙと重ねることにより、戻し通路１９から流入する高温の空気を、雪片が堆積し易い領域に導入することができる。これにより、エアクリーナ１１の前面に付着堆積する雪片を効率的に融かすことができる。

このように、本実施形態に係る吸気装置１０によれば、エアクリーナケース１５の内部に多量の雪が侵入した場合であっても、雪の堆積を減らしてエアクリーナ１１が閉塞することを防止し、燃焼用空気の流路を確保することができる。

次に、図４（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、戻し通路１９の接続位置及び接続方向の変形例を説明する。図４（Ａ）は、吸気装置１０（図１参照）のエアクリーナ１１付近の概略構成を模式的に示す上面図、同（Ｂ）は、側面１５ｇ方向から見た側面図である。

図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、戻し通路１９及び外気導入ダクト１４の仮想延長１４ｘ、１９ｘは、エアクリーナケース１５の前室２０内で一部が重なっているが、図４（Ａ）に示すように、エアクリーナ１１の前面上では重なっていない。このような構成を採用することによっても、外気導入ダクト１４から流入する空気に、戻し通路１９から流入する高温の空気を合流させて、その熱によって侵入する雪片を効率的に融かすことができる。

尚、前述のように、各々の仮想延長１４ｘ、１９ｘを交差させるよう外気導入ダクト１４及び戻し通路１９を配置する方法に代えて、外気導入ダクト１４及び戻し通路１９の接続点、即ち入口１５ａ及び戻り口１５ｃを近接して設けることとしても良い。外気導入ダクト１４及び戻し通路１９を近接してエアクリーナケース１５に接続することによっても、外気導入ダクト１４及び戻し通路１９からエアクリーナケース１５の内部に流入する空気を合流させることができる。

また、本実施形態では、エアクリーナ１１を略垂直に立設する形態を示したが、エアクリーナ１１の配置は、これに限定されるものではない。例えば、エアクリーナ１１を水平に配置する構成を採用しても良い。その場合もエアクリーナ１１の上流側に戻し通路１９を接続すれば、暖気戻しによって、雪によるエアクリーナ１１の閉塞を防止することができる。

次に、図５を参照して、吸気装置１０の暖気戻し制御について詳細に説明する。図５は、電子制御装置４０（図１参照）による暖気戻し制御を示すフローチャートである。

図５に示すように、電子制御装置４０は、温度センサ４５（図１参照）によって検出された外気の温度Ｔを読み込み、所定の基準温度Ｔ０と比較する（ステップＳ１）。

ステップＳ１において、外気温度Ｔが基準温度Ｔ０よりも低い場合には（ステップＳ１のＹＥＳ）、電子制御装置４０は、制御弁４８（図１参照）を開く（ステップＳ２）。これにより、圧縮後の暖かい空気の一部が、戻し通路１９（図１参照）を介して、エアクリーナケース１５（図１参照）の前室２０（図１参照）へと流れる。

次に、電子制御装置４０は、燃焼噴射量を増加させる等の調整を行い、暖気戻しを行うために好適な運転条件となるようにディーゼルエンジン１の運転を制御する（ステップＳ３）。そして、電子制御装置４０は、ステップＳ５からＳ０へと動作を戻し、本制御を繰り返す。

他方、ステップＳ１において、検出された外気温度Ｔが、基準温度Ｔ０よりも大きい場合（ステップＳ１のＮＯ）、電子制御装置４０は、制御弁４８を閉じて、通常のエンジン運転制御を行う（ステップＳ４）。そして、電子制御装置４０は、ステップＳ５からＳ０へと動作を戻し、本制御を繰り返す。

以上のような制御を行うことにより、通常は、暖気の戻しを行わない効率の良い運転を行い、必要な時にのみ制御弁４８を開いて雪によるエアクリーナ１１（図１参照）の閉塞を防止することができる。特に、本実施形態では、雪によるエアクリーナ１１の閉塞を防止しつつ、通常の運転においては、エンジンコンパートメントの内部よりも温度の低い外気を取り入れることができるので、エンジンの出力及び効率を向上させることができる。

尚、前述の基準温度Ｔ０は、雪によるエアクリーナ１１の閉塞の可能性を考慮して設定されるもので、例えば、０℃である。また、低外気時に見られるパウダースノーのように雪片の小さな雪の方が吸気経路に吸い込まれ易いことを考慮して、基準温度を０℃よりも低い温度、例えば、−１０℃程度に設定しても良い。これにより、無駄な暖気戻しを減らし、エンジンの効率を向上させることができる。

また、上記の制御例では、電子制御装置４０からの駆動信号により制御弁４８を動作させる例を示したが、簡易的には、サーモスタット等を利用して電気回路の開閉を行うことによって制御弁４８を開閉させても良い。

また、上記説明では、温度センサ４５によって検出された外気温度Ｔに基づいて制御弁４８の開閉を制御する例を示したが、これに代えて、雪センサ４６によって検出される前室２０内の雪の有無を示す信号に基づいて、制御弁４８の制御を行っても良い。また、圧力センサ４７によって検出されるエアクリーナ１１を通過した後の吸気圧力値に基づいて暖気戻しの制御を行っても良い。

また、温度センサ４５、雪センサ４６または圧力センサ４７によって検出される入力値の何れかが所定の条件を満たした場合に制御弁４８を開いても良い。

また更に、アクセル操作量や走行速度等の運転情報を組み合わせて暖気戻し制御を行っても良い。例えば、車両が所定の基準速度以上または以下で走行している場合にのみ、暖気戻しを行うこととしても良い。このような制御により、エンジンの効率が低下することを抑えることができる。

次に、図６を参照して、電子制御装置４０（図１参照）による暖気戻し制御の変形例を説明する。図６は、制御方法の変形例を示すフローチャートである。

図６に示すように、温度センサ４５（図１参照）、雪センサ４６（図１参照）及び圧力センサ４７（図１参照）によって検出される入力値の全てが所定の条件を満たした場合に制御弁４８（図１参照）を開くよう制御しても良い。

具体的には、温度センサ４５で検出した外気温度Ｔが基準温度Ｔ０よりも低く（ステップＳ１１のＹＥＳ）、圧力センサ４７で検出した吸入圧力Ｐが基準圧力Ｐ０よりも低く（ステップＳ１２のＹＥＳ）、且つ、雪センサ４６で雪の存在を検出した場合に（ステップＳ１３のＹＥＳ）、電子制御装置４０は、制御弁４８を開く（ステップＳ１４）。

そして、電子制御装置４０は、暖気戻しに適した運転状態にするため燃料噴射量を増加させる等の調整を行う（ステップＳ１５）。その後、電子制御装置４０は、ステップＳ１７からステップＳ０へと動作を戻し、これら制御を繰り返す。

他方、ステップＳ１１〜Ｓ１３において、何れかの条件を満たさない場合には（ステップＳ１１〜Ｓ１３の何れかがＮＯ）、電子制御装置４０は、制御弁４８を閉じて通常のエンジン運転制御を行う（ステップＳ１６）。そして、電子制御装置４０は、ステップＳ１７からステップＳ０へと動作を戻し、本制御を繰り返す。

このように、温度センサ４５、雪センサ４６または圧力センサ４７によって検出される入力値を組み合わせた制御を行うことにより、不必要な暖気戻しを減らし、必要な時にのみ暖気戻しを行うことができるようになる。

例えば、外気温度Ｔが基準温度Ｔ０よりも低い状態であっても、エアクリーナケース１５（図２参照）の内部に雪が侵入しない場合には、暖気戻しを行う必要はない。本制御例によれば、そのような場合に無駄な暖気戻しを行わないので、エンジンの総合的な運転効率を更に向上させることができる。

次に、ターボチャージャ１２（図１参照）の圧縮機１２ａ（図１参照）による、吸入空気の昇温について、図７を参照して説明する。図７は、ターボチャージャ付きディーゼルエンジンを搭載した車両で行った、外気温度−２０℃における走行試験の結果を示すグラフである。

図７において、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を破線で示し、その数値を左側縦軸Ｙ１に表す。尚、横軸Ｘは、経過時間（ｓｅｃ）を示している。また、一点鎖線で示すエアクリーナ前温度Ｔ１は、吸気経路に取り入れた空気の温度であり、その数値は、右側縦軸Ｙ２に表される。エアクリーナ前温度Ｔ１は、本実施形態で言えば、図１に同符号で示すように、空気取入口１４ａから流入して外気導入ダクト１４を流れる空気の温度Ｔ１に相当する。図７から明らかなように、走行中のエアクリーナ前の空気温度Ｔ１は、外気温度に略等しく、約−２０℃である。

また、図７において、実線で示すインタークーラ入口温度Ｔ２は、ターボチャージャ１２（図１参照）の圧縮機１２ａ（図１参照）で圧縮された後の空気の温度を示しており、その数値は、右側縦軸Ｙ２から読み取れる。インタークーラ入口温度Ｔ２は、本実施形態で言えば、図１に同符号で示すように、圧縮機１２ａで圧縮されて吸気通路１７を流れる空気の温度Ｔ２に相当する。図７に示されるように、圧縮機１２ａで加圧された後の空気の温度Ｔ２は、５〜３５℃程度であり、外気温度よりも十分高いことが分かる。

このように、低外気温度であっても、圧縮機１２ａで加圧された空気は、圧縮によって昇温されるので、暖気戻しにより、この温度が上昇した空気の一部を利用して、エアクリーナ１１に付着する雪片を融かすことができる。

以上、本発明に係る吸気装置について、吸気装置１０を備えたディーゼルエンジン１を例として説明したが、本発明の吸気装置は、ディーゼルエンジンに限定して使用されるものではない。例えば、本発明の吸気装置は、ガソリンエンジンについても利用可能である。

また、上述の実施形態では、房外吸気を行う場合について説明をしたが、本発明に係る吸気装置は、エンジンコンパートメント内から空気を取り入れる、いわゆる房内吸気を行う車両についても、適用可能である。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更実施が可能である。

１ ディーゼルエンジン
２ エンジン本体
３ 気筒
１０ 吸気装置
１１ エアクリーナ
１２ ターボチャージャ
１２ａ 圧縮機
１３ インタークーラ
１４ 外気導入ダクト
１４ａ 空気取入口
１４ｘ 通路の仮想延長
１５ エアクリーナケース
１６、１７、１８ 吸気通路
１９ 戻し通路
１９ｘ 通路の仮想延長
２０ 前室
２１ 後室
４０ 電子制御装置
４５ 温度センサ
４６ 雪センサ
４７ 圧力センサ
４８ 制御弁

Claims (3)

1. 空気を取り入れて燃焼室へと供給する吸気経路を有する内燃機関の吸気装置であって、
   前記吸気経路に前記空気を取り入れる空気取入口と、
   前記空気取入口から取り入れられた前記空気をエアクリーナケースへと流す外気導入通路と、
   前記エアクリーナケースに収容され前記エアクリーナケースの内部を前室と後室とに区画し前記空気を通過させるエアクリーナと、
   前記エアクリーナを通過した前記空気を圧縮する過給機と、
   前記過給機により圧縮された前記空気の一部を前記エアクリーナの上流側へと流す戻し通路と、を有し、
   前記戻し通路及び前記外気導入通路は、前記エアクリーナケースに接続され、各々の通路から前記エアクリーナケースに流入する前記空気が前記エアクリーナの前面上または前記前室内で合流することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記戻し通路及び前記外気導入通路は、各々の通路の仮想延長が前記前室内で少なくとも一部重なりまたは接触することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記戻し通路及び前記外気導入通路は、各々の通路の仮想延長が前記エアクリーナの前面上で少なくとも一部重なりまたは接触することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。

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