JPH0617718A - 内燃機関のスロットルボディ加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アイシングを防止するとともに、スロットル
ボディとスロットルバルブとの温度差を小さくする。 【構成】 スロットルバルブ２０を備えるスロットルボ
ディ１４には、ボディ温度を検出する温度センサ３３
と、ボディ１４を加熱するエンジン冷却水通路３０とが
備えられる。また、冷却水通路３０を断続する通路開閉
弁３４が設けられる。エンジンが始動したとき、スロッ
トルボディ温度Ｔ１を検出し、この温度Ｔ１が所定温度
ＴαとＴα−Ｔβとの間になるように通路開閉弁３４を
開閉制御する。上記の制御を行うことにより、アイシン
グが防止でき、スロットルボディ１４とスロットルバル
ブ２０との温度差を小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸入空気量
を調量するスロットルボディを加熱するスロットルボデ
ィ加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、実開昭５７─１２６５６０号公報
に開示されているスロットルボディ加熱装置では、スロ
ットルボディにエンジン冷却水が流れる管部材が取り付
けられている。そして、管部材を流れる冷却水温度によ
ってスロットルボディを加熱し、アイシングを防止して
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら極低温
時、スロットルボディの温度は冷却水温度によって上昇
するにもかかわらず、吸気温度が低いためスロットルバ
ルブの温度は上昇が少ない。例えば、図５（ａ）に示す
ように吸気温度が−２０°Ｃで冷却水温度が８０°Ｃの
とき、ボディ温度は８０°Ｃに近くなるのに対し、バル
ブは３０〜４０℃程度までしか上昇しない。このときボ
ディの膨張がバルブの膨張に対して大きいため、ボディ
とバルブとの間の隙間が大きくなる。したがって、バル
ブ全閉時、この隙間から洩れる空気量が増加し、アイド
ル回転速度が上昇してしまう場合がある。

【０００４】また、アイドル時の回転速度を目標値にフ
ィードバック制御するアイドルスピードコントロールが
備えられた内燃機関でも、上記洩れ空気量が少ないうち
はスロットルバルブをバイパスするバイパス制御弁の空
気量を減少させることで対応できるが、やがて洩れ空気
量が増大するとバイパス制御弁を全閉にしても目標回転
速度にまで低下できなくなってしまう。

【０００５】本発明は上記問題に鑑み、アイシングを防
止しつつ、スロットルバルブとスロットルボディとの温
度差を小さくすることを目的をする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、内燃機関の吸気量を調整するスロットル
バルブを備えるスロットルボディと、前記スロットルボ
ディの温度を検出する検出手段と、前記スロットルボデ
ィを加熱する加熱手段と、前記検出手段で検出されたス
ロットルボディ温度に応じて、前記加熱手段により前記
スロットルボディを加熱したり、加熱を中止することに
よって前記スロットルボディの温度を調整する温度調整
手段とを備えたことを特徴とする内燃機関のスロットル
ボディ加熱装置、という技術的手段を採用する。

【０００７】

【作用】上記のスロットルボディ加熱装置では、スロッ
トルバルブを備えたスロットルボディに設けられる検出
手段によってスロットルボディの温度が検出される。ま
た、スロットルボディを加熱する加熱手段が設けられ
る。そして、温度調整手段で、検出手段で検出されたス
ロットルボディ温度に応じて加熱手段によるスロットル
ボディの加熱、加熱中止を実行させ、スロットルボディ
の温度を調整する温度調整手段が備えられる。この温度
調整手段で調整されたスロットルボディの温度によっ
て、アイシングが防止されるとともに、スロットルボデ
ィとスロットルバルブとの温度差が小さくされ、スロッ
トルボディとスロットルバルブとの隙間から洩れる空気
量が減少される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を適用した第１実施例を説明す
る。図１は本実施例のスロットルボディ加熱装置を備え
た内燃機関吸気系の構成図であり、図２は図１のＩ−Ｉ
断面図であり、図３は図２のＩＩ矢視図である。

【０００９】図１において、内燃機関１の吸気系には、
吸気中のゴミ、塵といった不純物を取り除くエアクリー
ナ１０、吸気量を検出するエアフロメータ１２、吸気量
を調整するスロットルバルブ２０を備えるスロットルボ
ディ１４を備えている。そして、機関１に吸入される空
気は、この吸気系を通過して機関１のシリンダ内に吸入
される。スロットルバルブ２０は、図２に示すように軸
２２にボルト２４等で固定されている。この軸２２はワ
イヤ２８によりアクセルペダル２９と連結し、アクセル
ペダル２９の踏み込みに応じてスロットル開度を得て、
内燃機関１内への空気量を調整する。また、エアフロメ
ータ１２内には、吸気温度を検出する吸気温度センサ１
３が内蔵され、機関１のシリンダ外壁には、エンジン冷
却水温度を検出する冷却水温度センサ１５が設けられて
いる。

【００１０】電子制御式のエンジンコントロールユニッ
ト（ＥＣＵ）２はエアフロメータ１２からの吸気量信号
や、回転角センサ１１から得た信号を基に求められた機
関回転速度に応じて燃料の噴射量や点火時期を演算す
る。さらに、この噴射量や点火時期を冷却水温度センサ
１５で検出された冷却水温度等で補正し、これに応じた
駆動信号を燃料噴射弁１６やイグナイタ１７へ送る。

【００１１】スロットルボディ１４外壁には、図１、図
２、図３に示す加熱手段である冷却水通路３０が取り付
けられている。この通路３０の入口３１には冷却水導入
管３５が装着され、出口３２には図示しない冷却水導出
管が装着されている。そして、内燃機関１により加熱さ
れた冷却水は入口３１から出口３２へ流れ、スロットル
ボディ１４を加熱する。また、入口３１上流の冷却水導
入管３５には、電磁式の通路開閉弁３４が設けられてい
る。この弁３４は、通常は冷却水通路３０へ冷却水を通
すように開いていて、ＥＣＵ２からの駆動信号を受ける
と通路を閉じる。したがって、この弁３４およびＥＣＵ
２によって、スロットルボディ１４の温度を調整する温
度調整手段を構成する。

【００１２】また、スロットルボディ１４にはボディ温
度を検出するための検出手段を示す温度センサ３３が設
けられている。次に、上記構成の実施例の作動を図４の
フローチャートを用いて説明する。

【００１３】ステップ１００で、スロットルボディ１４
の温度Ｔ１を温度センサ３３より検出する。そして、ス
テップ１０１で、フラグＦ＝１であるか否かを判断す
る。ここで、フラグＦ＝１であるならば通路開閉弁３４
は開であり、フラグＦ＝０ならば通路開閉弁３４は閉で
あると設定されている。

【００１４】フラグＦ＝１であるとき、すなわち通路開
閉弁３４が開であるとき、ステップ１０２へ進み、ステ
ップ１００で検出された冷却水温度Ｔ１が設定温度Ｔα
より高いか否かを判断する。この設定温度Ｔαを、例え
ば２０℃とする。冷却水温度Ｔ１が温度Ｔαより低いな
らば、ステップ１０３へ進み、通路開閉弁３４を開と
し、ステップ１０４でフラグＦ＝１として処理を終え
る。この場合、ステップ１００の時点で通路開閉弁３４
は開であるので、弁３４は開のまま処理を終える。一
方、Ｔ１がＴα以上であるならばステップ１０５へ進
み、通路開閉弁３４を閉じる。そして、ステップ１０４
で、フラグＦ＝０として処理を終える。

【００１５】また、ステップ１０１でフラグＦ＝１では
ない、すなわちフラグＦ＝０であり通路開閉弁３４が閉
であるとき、ステップ１０７へ進む。そして、冷却水温
度Ｔ１が設定温度Ｔα−Ｔβより高いか否かを判断す
る。この設定温度Ｔα−Ｔβを、例えば１５℃とする。
冷却水温度Ｔ１が温度Ｔα−Ｔβより低いならば、ステ
ップ１０３へ進み通路開閉弁３４を開き、スロットルボ
ディ温度を上昇させる。そして、ステップ１０４でフラ
グＦ＝１として処理を終える。一方、Ｔ１がＴα−Ｔβ
以上であるならばステップ１０５、ステップ１０６で通
路開閉弁３４を閉じる指令を受けるため、弁３４は閉の
まま処理を終える。

【００１６】上記処理により、図５（ｂ）に示すように
スロットルボディ１４の温度Ｔ１はほぼ設定温度Ｔαと
Ｔα−Ｔβとの間に保たれる。このように図５（ｂ）に
示すスロットルボディ１４の温度を図５（ａ）に示すス
ロットルボディ１４の温度に比べて低くし、吸気温度
（図５の場合、吸気温度は−２０℃である。）との差を
小さくすると、スロットルボディ１４からスロットルバ
ルブ２０へ与えられる熱量は少なくなる。このため、ス
ロットルバルブ２０の温度は低下する。すると、スロッ
トルバルブ２０の温度と吸気温度との温度差は小さくな
る。この温度差が小さくなると、スロットルバルブ２０
から吸気に奪われる熱量は少なくなる。したがって、図
５（ａ）および図５（ｂ）のΔＴに示すように、スロッ
トルボディ１４とスロットルバルブ２０との温度差は小
さくなる。

【００１７】これによって、スロットルボディ１４、ス
ロットルバルブ２０の温度が設定温度Ｔα、Ｔα−Ｔβ
付近とされるため、極低温時のスロットル装置の氷結
（アイシング）を防止できる。これとともに、スロット
ルボディ１４とスロットルバルブ２０との温度差を小さ
くすることができる。したがって、スロットルボディ１
４とスロットルバルブ２０との膨張差を小さくできるた
め、スロットルボディ１４とスロットルバルブ２０との
隙間から洩れる空気量が減少できる。このため、洩れ空
気によるアイドル回転数上昇が防止できる。

【００１８】なお、所定温度ＴαおよびＴα−Ｔβの設
定には、上記の如くスロットルボディ温度とスロットル
バルブ温度との差を小さくすることが必要とされるが、
スロットルバルブ温度がどこまで上昇するかは、機種毎
による違いだけでなく、吸気温度や吸気量等の種々の条
件によって変化する。すなわち、吸気温度が低いほど、
あるいは吸気量が多いほどスロットルバルブ２０から奪
われる熱量は多く、温度は低くなる。したがって、エア
フロメータ１２から得られる吸気量や吸気温度センサ１
３から得られる吸気温度に応じてＴα、Ｔβを変化する
ようにしてもよい。

【００１９】次に、他の実施例を説明する。上記実施例
ではスロットルボディ１４の温度を温度センサ３３によ
って直接検出しているが、推定によって求めてもよい。
以下、その推定によるスロットルボディ温度の検出手段
の手順を示す。

【００２０】スロットルボディ１４の温度を決定する要
因には以下のものがある。 （ａ）吸気温度、（ｂ）吸気量、（ｃ）冷却水温度、
（ｄ）冷却水量、（ｅ）内燃機関１を始動してからの時
間等がある。

【００２１】吸気量が多いほどスロットルボディ１４の
温度は吸気温度に近づき、冷却水量が多いほどスロット
ルボディ１４の温度は冷却水温度に近づく。また、内燃
機関始動時ではスロットルボディ１４の温度は、冷却水
の温度にほぼ等しいが、やがて上記（ａ）〜（ｄ）の要
因によって定まる温度へ収束する。

【００２２】したがって、以下に述べるようにスロット
ルボディ１４の温度ＴＢを求める。エアフロメータ１２
により吸気量ＱＡ、吸気温度センサにより吸気温度Ｔ
Ａ、冷却水温度センサ１５により冷却水温度ＴＷを求め
る。冷却水量は図示しないウォータポンプからの吐出量
によって決まるが、ウォータポンプの吐出量は機関回転
速度に比例しているため回転角センサ１１より求めた機
関回転速度に応じて冷却水量ＱＷを求める。通路開閉弁
３４が閉じているときは、閉じる前の冷却水温度より徐
々に低下していくと推定する。

【００２３】以上の値を用いて、スロットルボディ１４
の温度ＴＢを以下の数式１にて算出する。

【００２４】

【数１】 ＴＢ＝（Ｋ１×ＱＡ×ＴＡ＋Ｋ２×ＱＷ×ＴＷ）／Ｋ３ なお、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は機関により定まる定数であ
る。

【００２５】また、機関始動後、所定時間内は数式１で
求めたスロットルボディ１４の温度ＴＢに対して以下の
数式２のような補正を行う。

【００２６】

【数２】 ＴＢ’＝（ｔ１×ＴＷＳ＋（ｔ１−ｔ２）×ＴＢ）／ｔ２ なお、ｔ２は内燃機関始動後補正を行う時間、ｔ１は内
燃機関始動後の経過時間、ＴＷＳは内燃機関始動時の冷
却水温度を示す。

【００２７】このようにして、推定されるスロットルボ
ディ１４の温度を上記第１実施例の温度センサ３３で検
出されるスロットルボディ１４の温度Ｔ１の代わりに用
いる。

【００２８】これによって、上記第１実施例の効果だけ
でなく、温度センサ３３を設ける必要がなくなるため省
スペース、コスト低減を図ることができる。また、図６
に示すように冷却水通路３０の代わりに、ＥＣＵ２から
通電制御されるヒータ５０をスロットルボディ１４の外
周に設けてもよい。このヒータ５０を備えるときのフロ
ーチャートを図７に示す。このフローチャートは上記第
１実施例の図４に示すフローチャートの一部を変更、追
加したものであり、図４のステップ１０３を、ヒータ５
０をＯＮという指令に変更し、ステップ１０５を、ヒー
タ５０をＯＦＦという指令に変更したものである。そし
て、ステップ９０を追加し、吸気温度センサ１３より検
出された吸気温度ＴＡが所定温度Ｔ０（例えば、Ｔ０＝
５℃）以下となったとき、スロットルバルブ２０のアイ
シングが発生する恐れがあると判断され、ステップ１０
０へ進むようにする。吸気温度ＴＡが所定温度Ｔ０より
高いときは、処理は終わるようにする。これによって、
アイシングが発生しそうな吸気温度となったときのみヒ
ータ５０への通電制御が行われるため、ヒータ５０へ頻
繁に通電されることがなくなり、ヒータ５０の寿命を向
上することができる。

【００２９】これによって、上記第１実施例のような冷
却水通路および通路開閉弁等を廃することができるた
め、収納性が向上する。また、ヒータ５０によって加熱
するため機関を始動時に、冷却水よりも素早くスロット
ルボディ１４を加熱することができる。

【００３０】なお、ヒータ５０への通電制御はＥＣＵ２
ではなく、スロットルボディ１４に取り付けた検出手段
として作用する感熱スイッチ（バイメタル等）で行って
もよい。また、スロットルボディ１４の温度を上記第２
実施例で示したように推定によって行ってもよい。この
場合、数式１におけるＱＷ×ＴＷの代わりにヒータ加熱
量を使用する。

【００３１】また、ヒータ５０そのものが所定の温度で
飽和するＰＴＣヒータを使用してもよい。このＰＴＣヒ
ータは、加熱手段、検出手段および温度調整手段として
作用する。この場合、飽和する温度が上記第１実施例の
設定温度Ｔα程度となるように設定する。

【００３２】また、図８に示すようにスロットルボディ
１４に接触するワックス式の感温体４２を備え、この感
温体４２の膨張、収縮によって駆動する弁４３を設けて
もよい。この感温体４２は検出手段、温度調整手段とし
て作用する。図９は、冷却水通路３０の断面図である。
そして、スロットルボディ１４の温度がＴαとなると感
温４２が膨張して弁を閉じ、Ｔα−Ｔβとなると感温体
４２が収縮して弁が開くようにする。これによって、ス
ロットルボディ１４の温度を、ほぼＴαとＴα−Ｔβと
の間に保つことができ、スロットルボディ１４とスロッ
トルバルブ２０との温度差を小さくすることができる。

【００３３】また、図１０に示すように冷却水通路３０
中にワックス式感温体４４を備え、この感温体４４の膨
張、収縮によって駆動する弁４５を設けてもよい。図１
１は、冷却水通路３０の断面図である。この開閉弁４５
は、スロットルボディ１４の温度がＴαとなるときの冷
却水温度で感温体４４が膨張することによって閉じ、ス
ロットルボディ１４の温度がＴα−Ｔβとなるときの開
閉弁４５から出口３２の冷却水温度で感温体４２が収縮
して開くように設けられる。これによって、上記と同様
の効果を得ることができる。

【００３４】なお、スロットルバルブ２０にもヒータお
よび温度センサを設けてもよい。そして、スロットルバ
ルブ２０の温度を検出し、スロットルボディ１４の温度
とから温度差を算出する。この温度差に応じてスロット
ルボディ１４あるいはスロットルバルブ２０を加熱す
る。これによって、ボディおよびバルブの温度差を非常
に小さくすることができる。したがって、温度差によっ
てボディとバルブとの間にできる隙間からもれる空気量
を微小とすることができる。

【００３５】

【発明の効果】上記構成および作用によって、本発明の
スロットルバルブ加熱装置は、温度調整手段により調整
されたスロットルボディの温度によって、アイシングを
防止できるとともに、スロットルボディとスロットルバ
ルブとの温度差を小さくできる。したがって温度差によ
って生じるスロットルボディとスロットルバルブと隙間
から洩れる空気量を減少できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例のスロットルボディ加熱装置を備
えた内燃機関吸気系の構成図である。

【図２】 図１のＩ−Ｉ断面図である。

【図３】 図２のＩＩ矢視図である。

【図４】 第１実施例の作動を示すフローチャートであ
る。

【図５】 機関始動時（吸気温度−２０℃のとき）にお
ける冷却水温度、スロットルボディおよびスロットルバ
ルブの温度を示すタイムチャートである。

【図６】 他の実施例のスロットルボディ加熱装置を備
えた内燃機関吸気系の構成図である。

【図７】 他の実施例の作動を示すフローチャートであ
る。

【図８】 他の実施例のスロットルボディの側面図であ
る。

【図９】 図８の冷却水通路の断面図である。

【図１０】 他の実施例のスロットルボディの側面図で
ある。

【図１１】 図１０の冷却水通路の断面図である。

【符号の説明】

２ ＥＣＵ １３ 吸気温度センサ １４ スロットルボディ ２０ スロットルバルブ ３０ 冷却水通路 ３３ 温度センサ ３４ 通路開閉弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 31/135 31/12 ３１１ Ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気量を調整するスロットル
   バルブを備えるスロットルボディと、 前記スロットルボディの温度を検出する検出手段と、 前記スロットルボディを加熱する加熱手段と、 前記検出手段で検出されたスロットルボディ温度に応じ
   て、前記加熱手段により前記スロットルボディを加熱し
   たり、加熱を中止することによって前記スロットルボデ
   ィの温度を調整する温度調整手段とを備えたことを特徴
   とする内燃機関のスロットルボディ加熱装置。