JP2000234568A - 吸入空気の温度制御方法、およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】部分負荷運転時のポンピングロスを減少し、か
つ、全負荷運転時の出力低下を効果的に防止することを
課題とする。 【解決手段】内燃機関における吸入空気の温度を制御す
る方法であって、暖気、外気、もしくはその両方からな
る前記吸入空気の温度変化に応じてホットエアバルブ３
の開閉量を変化させ、暖気と外気との混合比を制御する
ことによって前記吸入空気の温度を一定の範囲に保つと
ともに、インテークチャンバー１３内の負圧変化に基づ
き、及びエンジン制御パラメータから特定した負荷状態
に基づいても暖気と外気との混合比を制御し、ある特定
条件には、前記吸入空気の温度に関係無くホットエアバ
ルブ３を強制的に外気導入状態とすることを特徴とする
吸入空気温度制御方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関における
吸入空気の温度を制御する方法、およびその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車エンジンの内、気化器を使ったエ
ンジンでは、晩秋から春先にかけてアイシングを起こす
という問題がよくあった。これは、雨の日等、湿度が高
くて暖気が十分取れない場合に起きる現象であり、アイ
シングした場合には、アイドリング不調やエンストする
といった不具合を生じさせた。このような不具合を軽減
するため、排気マニホールド周りに生じた暖気を、適宜
吸入空気として送り込む自動温調エアクリーナが、現在
使用されている。この自動温調エアクリーナ（従来装置
という）について、図５を参照しながら説明する。な
お、図５は、従来装置を備え付けた温度制御システムを
示す模式図である。

【０００３】従来装置１００は、図５の如く、吸気シス
テム内に取り付けられている。エアクリーナ１０１によ
って塵等を除去された吸入空気は、気化器１０２を通っ
て混合気となり、吸気マニホールド１０３に送られる。
吸気マニホールド１０３に送られた混合気は、さらにエ
ンジン１０７内に送られ、燃焼する。燃焼後の混合気
（排気）は、排気マニホールド１０４から排気システム
へ送られる。排気マニホールド１０４の外周りには、ホ
ットエアカバー１０５が備え付けられており、エンジン
１０７が始動すると、ホットエアカバー１０５内の空気
が暖められて暖気となる。この暖気が、暖気路ＨＷを通
って従来装置１００に送り込まれる。一方、他方の空気
（以下、外気という）は、エンジンルームを通過し、外
気路ＣＷを通って従来装置１００に送り込まれる。

【０００４】従来装置１００の通路本体１００ａ内に
は、外気路ＣＷに接続する外気取入口１００ｂと暖気路
ＨＷに接続する暖気取入口１００ｃとが設けられてい
る。暖気取入口１００ｃ及び外気取入口１００ｂの間に
は、揺動するプレート状のホットエアバルブ１００ｄが
配設されており、このホットエアバルブ１００ｄの揺動
動作（図５の矢印参照）によって外気取入口１００ｂと
暖気取入口１００ｃの開閉が行われる。この開閉の割り
合い、つまりホットエアバルブ１００ｄの開度によって
暖気と外気の混合比が決まり、吸入空気の温度が決ま
る。したがって、ホットエアバルブ１００ｄの開度を制
御することによって暖気と外気の混合比が調節され、吸
入空気の温度制御が行われる。

【０００５】ホットエアバルブ１００ｄの開度制御を、
サーモスタット１０６が行う。サーモスタット１０６
は、通路本体１００ａ内に配設され、進退動するスプリ
ングホルダー１０６ａ及びシャフト１０６ｂを備える。
シャフト１０６ｂは、スプリングホルダー１０６ａの前
部に装着されており、ワックスの膨張、収縮、及びスプ
リング１０６ｃの作用によってスプリングホルダー１０
６ａとともに進退動する。さらに、シャフト１０６ｂの
先端は、リンク機構を介してホットエアバルブ１００ｄ
の底部に連結する。ホットエアバルブ１００ｄの底部は
両側方から軸支されており、シャフトの進退動に応じ、
前記底部を支点に揺動する。以上の従来装置１００によ
れば、吸入空気の通路内、特にスロットルバルブ付近で
アイシング（凍結）が生じ、アイドリング不調等の不都
合を生じるという問題は、回避される。

【０００６】その一方で、燃費の面から以下の問題を生
じた。つまり、一般走行を行っている状態（以下、部分
負荷運転時という）、特にアイドリング、又はパーシャ
ル時等の低負荷走行時には、スロットルバルブは、吸入
空気の通路をほとんど閉塞した状態にあり、吸気抵抗が
最大となってポンピングロスが増加する。

【０００７】このポンピングロスを減少させるために
は、スロットルバルブを開く必要がある。しかし、スロ
ットルバルブの開度は、車速と密接に関係しており、単
にスロットルバルブを開けただけでは、エンジン回転数
が上がり、結果的にスピードが出てしまう。つまり、低
負荷走行時のポンピングロス解消にはならない。しか
し、吸入空気の温度を高く設定すると、吸入空気が熱膨
張するため、実質的な吸入空気の流量が減る。すると、
スロットルバルブを開とすることができ、アイドリン
グ、又はパーシャル時等の低負荷走行時にもスロットル
バルブを開けて、ポンピングロスを減少させることが可
能になる。また一方、アクセルを全て踏み込んだような
状態（以下、全負荷運転時という）では、スロットルバ
ルブは全開状態にあるので、吸気抵抗は最小である。し
かし、全負荷運転時には、大きな出力を必要とするた
め、よりスロットルバルブを開けるか、吸入空気の温度
を下げる必要があり、車両の負荷状態に合わせて吸入空
気の温度を調整する必要がある。

【０００８】以上の課題を解決するため、前記従来装置
１００を改良した改良型の吸入空気温度制御装置（以
下、改良型従来装置という）が開発され、特開平６−１
９３５２３号公報に開示されている。

【０００９】この改良型従来装置は、従来装置１００と
同様の構成を備え、さらに、インテークチャンバー内の
負圧変化に対応してホットエアバルブを閉じる制御手段
を備える。スロットルバルブが全開（全負荷運転時）に
なると、インテークチャンバー内の負圧は小となるが、
この負圧を検出した前記制御手段は、吸入空気の温度に
関係無く、強制的にホットエアバルブを閉じる。その結
果、大きな出力が必要とされる全負荷運転時に、低温の
外気導入が図られ、燃焼効率が向上する。

【００１０】一方、部分負荷運転時には、前記制御手段
は作用せず、従来装置と同様に吸入空気の温度を一定の
範囲に保つ。この温度の設定を、比較的高い温度にして
おけば、部分負荷運転時、特に低負荷走行時に大きかっ
たポンピングロスを軽減する。以上、改良型従来装置に
よれば、従来装置１００に比較して燃費を向上させるこ
とができた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】改良型従来装置では、
インテークチャンバー内の負圧変化のみに基づいて、全
負荷運転時等を特定していた。そのため、その特定のた
めの精度に問題があり、実質的な燃費の向上が図れなか
った。また、この負圧変化のみを特定の材料としていた
ため、負圧変化によって自車両状態を判断できる場合に
しか、外気導入状況をつくることができず、汎用性に欠
けた。本発明は、前記問題を解消することを課題として
おり、部分負荷運転時のポンピングロスを減少し、か
つ、全負荷運転時等の出力低下を効果的に防止して燃費
の向上を図ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めの方法として、内燃機関における吸入空気の温度を制
御する方法であって、暖気、外気、もしくはその両方か
らなる前記吸入空気の温度変化に応じてホットエアバル
ブの開閉量を変化させ、暖気と外気との混合比を制御す
ることによって前記吸入空気の温度を一定の範囲に保つ
とともに、インテークチャンバー内の負圧変化に基づ
き、及びエンジン制御パラメータから特定した負荷状態
に基づいても前記暖気と外気との混合比を制御し、ある
特定条件には、前記吸入空気の温度に関係無く前記ホッ
トエアバルブを強制的に外気導入状態とすることを特徴
とする吸入空気温度制御装置とした。

【００１３】また、前記課題を解決するための装置とし
て、暖気と外気の各取入口を開閉するホットエアバルブ
と、このホットエアバルブの開閉量を制御して前記暖
気、前記外気、もしくはその両方からなる吸入空気の温
度を一定の範囲に保つサーモスタットとを有する内燃機
関用の吸入空気温度制御装置であって、インテークチャ
ンバー内の負圧変化に応じて作用する負圧回路と、この
負圧回路を開閉し、前記負圧回路の作用を制御するソレ
ノイドと、エンジン制御パラメータから負荷状態を特定
し、この負荷状態から前記ソレノイドに負圧回路の開閉
を行わせる負荷特定手段と、前記負圧回路の作用によっ
て作動する負圧アクチュエータとを備え、前記インテー
クチャンバー内の負圧変化と前記エンジン制御パラメー
タから特定した負荷状態に基づいて前記暖気と外気との
混合比を制御し、ある特定条件には、前記吸入空気の温
度に関係無く、前記負圧アクチュエータの作動によって
前記ホットエアバルブを強制的に外気導入状態とするこ
とを特徴とする吸入空気温度制御装置とした。以上の手
段により、部分負荷運転時のポンピングロスを減少し、
かつ、全負荷運転時の出力低下を防止できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明を、実施の形態に基づき、
図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本実施
の形態に係る吸入空気温度制御装置１（以下、制御装置
１という）の構成図であり、図１中の帯状矢印は、暖
気、外気、吸入空気の流路を示す。

【００１５】エアクリーナ１０１の入り口には、通路本
体２が取り付けられている。通路本体２の内部は吸入空
気が流動する通路２３が形成され、この通路２３が二股
に分かれている。そして、この二股に分かれた一方に、
外気路ＣＷが接続する外気取入口２１が形成され、他方
に暖気路ＨＷが接続する暖気取入口２２が形成される。
外気取入口２１と暖気取入口２２とが接続する箇所に
は、ホットエアバルブ３が配設されており、このホット
エアバルブ３は、底部３１を支点として揺動自在（図１
の矢印参照）である。

【００１６】本実施の形態に係るホットエアバルブ３
は、プレート状であり、前記揺動によって外気取入口２
１及び暖気取入口２２を開閉する。ホットエアバルブ３
の底部３１には、リンク機構を形成すべくシャフト４１
が回動自在に連結する。シャフト４１は、エレメント４
３の作用により進退動し、この進退動によってホットエ
アバルブ３を揺動させる。

【００１７】また、ホットエアバルブ３の底部３１に
は、前記シャフト４１の他に負圧アクチュエータ５の進
退ロッド５１が回動自在、かつリンク機構を形成すべく
連結する。進退ロッド５１は、通常、負圧アクチュエー
タ５の作動により後退位置（図１の左側の位置）にあ
り、シャフト４１の進退動に干渉せず、ホットエアバル
ブ３の揺動に影響を与えない。しかし、負圧アクチュエ
ータ５の作動が解かれてスタンディングポジションに移
動（図１の右方へ移動）すると、ホットエアバルブ３の
底部３１を強制的に押し出す。その結果、ホットエアバ
ルブ３は、外気取入口２１を開き、暖気取入口２２を完
全に閉じる。

【００１８】吸入空気は、外気のみ、暖気のみ、もしく
はそれらが混ざり合ったものであり、吸入空気の温度
は、外気と暖気の混合比によって決まる。なお、暖気の
生成については、従来の技術で説明しているので、ここ
での詳述は省略する。エンジン１０７（図５参照）の始
動に伴って温められた暖気の割り合いが大きい程、吸入
空気の温度は上昇する。この外気と暖気の混合比は、ホ
ットエアバルブ３が外気取入口２１及び暖気取入口２２
を開閉する量（以下、バルブの開閉量という）によって
決まる。

【００１９】なお、本実施の形態に係るホットエアバル
ブ３は、揺動によってこの開閉量を変化させ、一方を開
けば、他方を閉じる関係にある。したがって、以下の説
明では、便宜上、暖気取入口２２を閉じた状態を基準に
し、「開く」とは、前記閉じた状態から暖気取入口２２
を開き、かつ外気取入口２１を閉じる方向への移動を意
味し、「閉じる」とは、その逆を意味する。また、外気
取入口２１を開いて暖気取入口２２を完全に閉じた状態
が「外気導入状態」である。

【００２０】吸入空気は、通路本体２内の通路２３を通
って、エアクリーナ１０１に送り込まれる。このエアク
リーナ１０１によって塵等が除去された吸入空気は、流
路径が絞られたスロットルチャンバー１１を通る。スロ
ットルチャンバー１１には、スロットルバルブ８が配設
される。このスロットルバルブ８の回転量は、アクセル
の踏み込みと連動しており、吸入空気の流動方向に垂直
となる閉塞位置から平行となる全開位置まで回転する。

【００２１】スロットルバルブ８からエンジン１０７
（図５参照）に至るインテークチャンバー１３内には、
負圧源取入口７１が形成され、この負圧源取入口７１と
負圧アクチュエータ５との間に負圧回路７が形成され
る。部分負荷運転時には、スロットルバルブ８が、吸入
空気の流量を制限するため、インテークチャンバー１３
内の負圧が大きくなる。すると、この負圧変化から負荷
状態が特定され、その結果、負圧回路７が作用し、負圧
アクチュエータ５が作動する。つまり、負圧アクチュエ
ータ５が作動すると、進退ロッド５１がスプリング５２
に反して後退（図１の左方への移動）し、ホットエアバ
ルブ３への干渉が解かれる。その結果、ホットエアバル
ブ３の揺動は、専らサーモスタット４の影響を受ける。

【００２２】一方、全負荷運転時には、スロットルバル
ブ８が開き、このスロットルバルブ８の開度に応じて吸
気抵抗が減少する。すると、インテークチャンバー１３
内の負圧は減少する。その結果、この負圧変化から負荷
状態が特定され、この負荷状態に基づいて負圧回路７が
作用し、負圧アクチュエータ５の作動を解除する。その
結果、進退ロッド５１がスプリング５２の作用によって
スタンディングポジション、つまり図１の右方向へ移動
し、ホットエアバルブ３は、強制的に押し倒されて外気
導入状態となる。

【００２３】負圧回路７には、３ポートソレノイドバル
ブからなるソレノイド６が配設され、このソレノイド６
が負圧回路７を開閉し、負圧回路７の作用を制御する。
つまり、ソレノイド６が負圧回路７を開くと、インテー
クチャンバー１３の負圧変化が負圧回路７の作用として
直接負圧アクチュエータ５に作用し、負圧回路を閉じる
と、インテークチャンバー１３側は閉じられ、負圧アク
チュエータ５側が大気開放される。通常、ソレノイド６
は開いている。しかし、ソレノイド６が負圧回路７を閉
じて大気開放すると、負圧アクチュエータ５の作動は強
制的に解かれ、進退ロッド５１がスプリング５２の作用
によってスタンディングポジションとなり、ホットエア
バルブ３は、強制的に押し倒されて外気導入状態とな
る。

【００２４】本実施の形態に係るソレノイド６は、ある
特定条件、つまり全負荷運転時に負圧回路７を閉じる。
この場合の前提として、負荷特定手段であるＥＣＵが負
荷状態の特定を行う。以下、ＥＣＵによる負荷状態の特
定を説明する。ＥＣＵには、エンジン制御パラメータ
（以下、制御パラメータという）が情報として送られて
くる。本実施の形態では、制御パラメータとして、図１
に示す「アクセル開度」、「エンジン回転数」、「エン
ジン水温」、「車速」等の自車両情報を例示するが、か
かる例に限定されず、負荷状態を特定するに足りるもの
であれば、他の情報であっても良い。ＥＣＵは、これら
制御パラメータから、エンジン１０７（図５参照）の負
荷状態を特定する。そして、全負荷運転時であると特定
した場合には、ソレノイド６に電気信号を送り、負圧回
路７を閉じさせる。ちなみに、全負荷運転時であると判
断する場合とは、例えば、アクセル開度が「開」である
にもかかわらず、車速が「低速」である場合などで、こ
の場合には登坂状態の全負荷運転時であると特定する。

【００２５】つまり、インテークチャンバー１３内の負
圧変化と前記制御パラメータから負荷状態が特定され、
この負荷状態に基づいて前記暖気と外気との混合比が制
御される。さらに、本実施の形態の如く、例えば、全負
荷運転時には、前記吸入空気の温度に関係無く、負圧ア
クチュエータ５の作動によってホットエアバルブ３が強
制的に外気導入状態とされる。以上が、本実施の形態に
係る制御装置１の概要である。続いて、シャフト４１の
進退動を行うサーモスタット４の具体的な構造、さらに
進退ロッド５１及びシャフト４１とホットエアバルブの
底部３１との連結状態を、図２を参照しつつ説明する。
ちなみに、図２は、通路本体２の内部を示す縦断面図で
ある。

【００２６】まず、サーモスタット４の構造について説
明する。スプリングホルダー４２には、中央内壁４２ｄ
を挟んだ前後両側に前部内穴４２ｂと後部内穴４２ｃが
穿設されており、さらに前部内穴４２ｂの前端と後部内
穴４２ｃの後端とは開口している。そして、前部内穴４
２ｂには、シャフト４１の基端部４１ａが内装され、後
部内穴４２ｃには、エレメント４３のピストン部４３ａ
が摺動可能に嵌入される。

【００２７】スプリングホルダー４２、及びエレメント
４３とは、前後の支持部材１２ａ，１２ｂによって支え
られ、上下方向の位置決めがなされている。ちなみに、
スプリングホルダー４２は、前側の支持部材１２ａによ
って前後方向に進退自在な状態で支えられ、エレメント
４３は、後側の支持部材１２ｂによって固定されてい
る。

【００２８】また、スプリングホルダー４２の後端外周
には、フランジ部４２ａが形成され、このフランジ部４
２ａと前側の支持部材１２ａとの間に、スプリング４４
が配設されている。このスプリング４４は、スプリング
ホルダー４２を常時後方へ付勢する。

【００２９】シャフト４１の後端に形成されるフランジ
状の基端部４１ａは、その外周がスプリングホルダー４
２の前部内穴４２ｂに摺動自在に内接する。基端部４１
ａと中央内壁４２ｄとの間には、コイルスプリング４１
ｂが配設され、シャフト４１を常時前方に付勢する。な
お、前部内穴４２ｂの前端に形成された開口は、中心に
向けて折り曲げられ、基端部４１ａの抜けを防止する。

【００３０】一方、スプリングホルダー４２の後部内穴
４２ｃに内装されるピストン部４３ａには、その先端
（図２の前側）から、ロッド４３ｂが出没する。このロ
ッド４３ｂの出没は、エレメント４３内に収納されたワ
ックスと弾性部材（図示せず）の作用によって起こる。
つまり、吸入空気の温度変化が、温度感知部４３ｃを介
して熱量としてワックスに伝播すると、ワックスは膨
張、収縮してロッド４３ｂに干渉する。この干渉は、弾
性部材との間で釣り合っており、膨張時にはロッド４３
ｂが突出し、収縮時には没する。以上が、サーモスタッ
ト４の構造である。続いて、シャフト４１及び進退ロッ
ド５１とホットエアバルブ３の底部３１との連結関係を
説明する。

【００３１】ホットエアバルブ３の底部３１は、両側面
を通路本体２によって軸支され、この底部３１を支点に
ホットエアバルブ３は揺動する。この底部３１を挟んだ
上下の位置には、上部連接部３１ａ、下部連接部３１ｂ
が突出形成されている。上部連接部３１ａには、進退ロ
ッド５１の先端部がピン３３ａを介して回転自在に連結
され、下部連接部３１ｂには、シャフト４１の先端部が
ピン３３ｂを介して回転自在に連結される。なお、進退
ロッド５１とシャフト４１の各進退方向は、互いに平行
である。

【００３２】シャフト４１は、進退動の際に、ホットエ
アバルブ３の揺動に伴うピン３３ｂの上下ぶれを許容し
得る。一方、負圧アクチュエータ５（図１参照）の進退
ロッド５１の先端部には、進退方向に沿ったスリット５
１ａが形成され、このスリット５１ａ内をピン３３ａが
移動可能である。したがって、負圧アクチュエータ５
（図１参照）が作動して進退ロッド５１が後退位置にあ
れば、ピン３３ａは、ホットエアバルブ３の揺動に伴っ
て進退ロッド５１のスリット５１ａ内を自由に移動す
る。そのため、進退ロッド５１がホットエアバルブ３の
揺動に干渉しない。

【００３３】しかし、負圧アクチュエータ５（図１参
照）の作動が解除され、進退ロッド５１がスタンディン
グポジションになると、ホットエアバルブ３の揺動に影
響を与える。つまり、負圧アクチュエータ５（図１参
照）の作動解除によって進退ロッド５１が前進（図２の
後方への移動）すると、スリット５１ａがピン３３に引
っ掛かる。その結果、連接部３１ａが強制的に押し出さ
れ、ホットエアバルブ３が閉じる。なお、この押し出し
に伴い、シャフト４１とスプリングホルダー４２とは引
っ張られる。その結果、スプリングホルダー４２とピス
トン部４３ａから突出するロッド４３ｂとは、一時的に
離間する。

【００３４】制御装置１の作用を、図３を参照しながら
説明する。なお、図３は制御装置１の作用を示す概略断
面図であり、同図（ａ）は、エンジン始動直後、同図
（ｂ）は、吸入空気の温度変化に伴ってホットエアバル
ブ３が揺動している状態、同図（ｃ）は外気導入状態を
示す。したがって、同図（ａ）ではホットエアバルブ３
が完全に開き、同図（ｂ）では吸入空気の温度に対応し
てホットエアバルブ３が開き、同図（ｃ）ではホットエ
アバルブ３が閉じている。また、同図中の帯状矢印は外
気、暖気、あるいは吸入空気の流れを示し、通常の矢印
はホットエアバルブ３の揺動方向もしくは進退ロッド５
１の後退方向を示す。

【００３５】同図（ａ）の状態から、吸入空気の温度が
上昇すると、温度感知部４３ｃを介して温度変化分の熱
量が内部のワックスに伝播し、この伝播によってワック
スが膨張してロッド４３ｂが突出する（同図（ｂ）参
照）。その結果、この突出量に応じてスプリングホルダ
ー４２が前方に移動し、この移動に伴ってシャフト４１
が前進する。シャフト４１の先端は、ホットエアバルブ
３の下部連接部３１ｂにつながっているため、この前進
によってホットエアバルブ３の上端３２ｈが傾倒する。
その結果、外気の流入量が増え、逆に暖気の流入量が減
って温度が低下する。逆に、吸入空気の温度が低下し過
ぎた場合、サーモスタット４のシャフト４１が、後退
し、ホットエアバルブ３の上端３２ｈは、起き上がる。
その結果、外気の流入量が減り、暖気の流入量が増えて
温度が上昇する。前記作用により、吸入空気の温度は、
一定の範囲に保たれる。

【００３６】以上の作用状態では、常時、負圧アクチュ
エータ５（図１参照）が作動し、進退ロッド５１が後退
位置にある。しかし、負圧アクチュエータ５（図１参
照）の作動が解除されると、進退ロッド５１が、図３
（ｃ）の如くスタンディングポジションとなり、強制的
に外気導入状態となり、吸入空気の全てが外気となる。

【００３７】本実施の形態に係る制御装置１の作用を利
用した制御方法、及び具体的な制御パターンについて、
図４を参照しつつ説明する。図４は本実施の形態に係る
制御方法による制御パターンを示す表である。部分負荷
運転時には、吸入空気の実質的な流量を抑える必要があ
る。そのため、通常は、スロットルバルブ８がスロット
ルチャンバー１１内の吸入空気の流れを制限する必要が
ある。特に、アイドル、又はパーシャル時には、スロッ
トルバルブ８を閉塞状態にするため、吸気抵抗が最大と
なってポンピングロスが最大となる。

【００３８】しかし、本実施の形態の如く制御装置１を
配設していれば、サーモスタット４が吸入空気の温度を
より高い温度で一定に保つため、スロットルバルブ８を
開きつつ、吸入空気の流量を実質的に制限できる。その
結果、吸気抵抗を減少させることが可能になり、ポンピ
ングロスが減少する。より詳しく説明すると、吸入空気
の温度が上昇して一定の範囲に保たれると、吸入空気の
体積は膨張し、密度が低下する。すると、スロットルバ
ルブ８の開度を上げてもエンジン１０７に送り込まれる
吸入空気の流量は実質的に制限された状態となる。その
結果、吸気抵抗が減少し、ポンピングロスが減少する。

【００３９】なお、本来であれば、吸入空気の温度は、
低い方が燃焼効率の増加につながって望ましい。そこ
で、吸入空気を、例えばポンピングロスの発生と燃焼効
率とを比較して定めた適当な温度（目標温度）に設定
し、この目標温度を基準とした一定の範囲で安定させ
る。この目標温度の設定を、サーモスタット４内のワッ
クスの熱膨張、収縮率、コイルスプリング４１ｂ、スプ
リング４４の弾性率を選択することによって行う。サー
モスタット４内のワックスの熱膨張、収縮率等の選択に
より、吸入空気の温度に対応したホットエアバルブ３の
開閉量が定まるからである。

【００４０】以上の制御パターン、つまり部分負荷運転
時の制御パターンを図４のＡパターン、Ｂパターンが示
す。つまり、Ａパターンは、図３（ａ）に対応してお
り、エンジン始動直後を示す。つまり、この状態では、
制御装置１によってホットエアバルブ３を閉じ、暖気の
みを吸入空気とする。したがって、吸入空気の温度は、
目標温度に達していない上昇中の温度である。また、こ
の場合のスロットルバルブ８は、吸入空気の昇温特性に
応じた開度とする必要があるため、吸気抵抗も、この開
度に応じたものとなる。

【００４１】この状態から吸入空気の温度が上昇する
と、サーモスタット４を作用させ、吸入空気の温度を、
目標温度を基準にした一定の範囲に保たせる（図３
（ｂ））。この制御状態を、Ｂパターンが示している。
Ｂパターンでは、吸入空気の温度上昇に伴う体積の膨張
により、スロットルバルブ８を開くことが可能になる。
つまり、Ｂパターンでは、スロットルバルブ８を開いて
吸気抵抗を小とし、ポンピングロスを減少させた状態に
て部分負荷運転に対応させる。

【００４２】以上は、一般走行時（部分負荷運転時）に
おける制御方法である。この一般走行時から、登坂、急
加速等の全負荷運転時に走行状態が変更した場合、吸入
空気の温度が相変わらず設定された温度であれば、燃焼
効率の関係で、登坂、急加速等（全負荷運転時）に対応
しきれない場合が生じる。そこで、この不具合を低減す
るため、全負荷運転時には、負圧アクチュエータ５（図
１参照）を作動させてホットエアバルブ３を開き、吸入
空気を全て外気とする。その結果、吸入空気の温度は瞬
時に低下し、燃焼効率の向上を図って全負荷運転時に対
応し得る状態となる。

【００４３】以上の制御パターン、つまり全負荷運転時
の制御パターンを図４のＣパターン、Ｄパターンが示
す。なお、この制御パターンは、図３（ｃ）に対応す
る。Ｃパターンはエンジン始動時の全負荷運転時であ
る。この場合には、制御装置１における負圧アクチュエ
ータ５を解除し、ホットエアバルブ３を強制的に外気導
入状態とする。その結果、燃焼効率が向上し、出力の低
下が防止される。なお、Ｃパターンでは、スロットルバ
ルブ８は全開で、吸気抵抗はスロットルバルブ８の開度
に応じた抵抗である。

【００４４】暖気が、エンジン１０７（図５参照）の駆
動によって十分に暖められた後、急に、全負荷運転時と
したのが、Ｄパターンである。この場合にも、負圧アク
チュエータ５を解除し、ホットエアバルブ３を強制的に
外気導入状態とする。その結果、燃焼効率が向上し、出
力の低下が防止される。この場合もスロットルバルブ８
は全開であり、吸気抵抗はスロットルバルブ８の開度に
応じた抵抗である。

【００４５】なお、本実施の形態では、全負荷運転時を
「ある特定条件」の例として説明している。しかし、
「ある特定条件」は、全負荷運転時に限定されず、大き
な出力が必要とされる状態を広く含む。また、負荷状態
の特定を、インテークチャンバー１３内の負圧変化のみ
によらず、制御パラメータに基づいた負荷特定手段によ
っても行っている。その結果、負荷状態の特定を、より
精度良く行うことが可能となる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、部分負荷運転時のポン
ピングロスの発生を減少でき、かつ、ある特定条件、例
えば、全負荷運転時の出力の低下を効果的に防止でき
る。その結果、燃費の向上を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る吸入空気温度制御装置の構
成図である。

【図２】通路本体の内部を示す縦断面図である。

【図３】本実施の形態に係る吸入空気温度制御装置の作
用を示す概略断面図である。

【図４】本実施の形態に係る吸入空気温度制御方法によ
る制御パターンを示す表である。

【図５】従来の吸入空気温度制御装置を備え付けた温度
制御システムを示す模式図である。

【符号の説明】

１：吸入空気温度制御装置 ２：通路本体 ２１：外気取入口 ２２：暖気取入口 ３：ホットエアバルブ ４：サーモスタット ５：負圧アクチュエータ ６：ソレノイド ７：負圧回路 ＥＣＵ：制御ユニット（負荷特定手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関における吸入空気の温度を制御す
   る方法であって、 暖気、外気、もしくはその両方からなる前記吸入空気の
   温度変化に応じてホットエアバルブの開閉量を変化さ
   せ、暖気と外気との混合比を制御することによって前記
   吸入空気の温度を一定の範囲に保つとともに、インテー
   クチャンバー内の負圧変化に基づき、及びエンジン制御
   パラメータから特定した負荷状態に基づいても前記暖気
   と外気との混合比を制御し、ある特定条件には、前記吸
   入空気の温度に関係無く前記ホットエアバルブを強制的
   に外気導入状態とすることを特徴とする吸入空気温度制
   御方法。
2. 【請求項２】暖気と外気の各取入口を開閉するホットエ
   アバルブと、このホットエアバルブの開閉量を制御して
   前記暖気、前記外気、もしくはその両方からなる吸入空
   気の温度を一定の範囲に保つサーモスタットとを有する
   内燃機関用の吸入空気温度制御装置であって、 インテークチャンバー内の負圧変化に応じて作用する負
   圧回路と、この負圧回路を開閉し、前記負圧回路の作用
   を制御するソレノイドと、エンジン制御パラメータから
   負荷状態を特定し、この負荷状態から前記ソレノイドに
   負圧回路の開閉を行わせる負荷特定手段と、前記負圧回
   路の作用によって作動する負圧アクチュエータとを備
   え、 前記インテークチャンバー内の負圧変化と前記エンジン
   制御パラメータから特定した負荷状態に基づいて前記暖
   気と外気との混合比を制御し、ある特定条件には、前記
   吸入空気の温度に関係無く、前記負圧アクチュエータの
   作動によって前記ホットエアバルブを強制的に外気導入
   状態とすることを特徴とする吸入空気温度制御装置。