JP2008106707A - 内燃機関の吸気加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スロットルバルブ４の周辺に付着または滞留した水の氷結等によるスロットルバルブ４の凍結固着または作動不良を防止することを課題とする。
【解決手段】 エアクリーナ２で濾過されたクリーンエアを、吸気導入ダクト５の途中に設置された吸気加熱部６で、ラジエータ４１のチューブ内を流れる冷却水（エンジン排熱）によって加熱した後に、スロットルボディ３の内部に導入することにより、スロットルバルブ４の周辺（特にバルブ下部）が直接暖められる。これによって、スロットルバルブ４の周辺への結露の発生が抑えられるため、スロットルバルブ４の氷結を防止できる。また、エンジンより流出した排気ガスを吸気通路１３に再循環させるのではなく、クリーンエアを吸気通路１３を経由してエンジンの燃焼室に導入することにより、エンジンの燃焼不安定を防止できると共に、エンジン摩耗等の不具合の発生を防止できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気加熱装置に関するもので、特に氷結等による吸気制御バルブの作動不良を防止することが可能な内燃機関の吸気加熱装置に係わる。

［従来の技術］
従来より、内燃機関（エンジン）の吸気管内部に形成される吸気通路をスロットルバルブによって開閉することで、エンジンの燃焼室に吸い込まれる吸入空気の流量（吸気量）を制御する吸気通路開閉装置を備えた内燃機関の吸気制御装置が公知である。
ここで、内燃機関の吸気制御装置、特に吸気通路開閉装置は、冬季等の寒冷環境下でも使用されることから、吸気管を経由してエンジンの燃焼室に吸い込まれる吸入空気中に含まれる水分や、吸気管の外部より浸入する水滴が、スロットルバルブで塞き止められて、スロットルバルブの周辺に付着または滞留し易い。

そして、エンジン停止後に、雰囲気温度が氷点下になった場合、スロットルバルブの周辺に付着または滞留した水が、スロットルバルブに氷結（アイシング）し、スロットルバルブが固着してしまい、次にエンジンを始動する時にスロットルバルブが回転不能になる可能性がある。このため、スロットルバルブの氷結をどのようにして防止するかが課題となっている。

そこで、上記の課題を解決するという目的で、内部にスロットルボアが形成された金属製のメタルコアを、樹脂製のスロットルボディにインサート成形し、そのメタルコア内部に温水加熱室を形成し、この温水加熱室に温水を循環させる温水配管を設置して、温水加熱室を循環する温水（エンジン冷却水）によってメタルコアの通路壁面を加熱することにより、極低温時におけるスロットルバルブの氷結を防止するようにした内燃機関の吸気加熱装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、エンジンの燃焼室より流出する排気ガスの一部をインテークマニホールドに導入するＥＧＲ通路を設け、このＥＧＲ通路を流れる排気ガスによってスロットルチャンバを加熱することにより、寒冷時におけるスロットルバルブの氷結を防止するようにした内燃機関の吸気加熱装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、エンジンのインテークマニホールドに暖気を導入する暖気導入ダクトを、エンジンのエキゾーストマニホールドを覆う暖気収集カバーに接続し、この暖気収集カバーを大気に開放している外気導入ダクトに接続して、エキゾーストマニホールド内を流れる排気ガスによって暖気収集カバーを流れる外気を加熱し、この加熱された外気をエンジンのインテークマニホールドに導入することにより、冬期における気化器のアイシングを防止するようにした内燃機関の吸気加熱装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

［従来の技術の不具合］
ところが、特許文献１に記載の内燃機関の吸気加熱装置においては、スロットルバルブの周辺（特にスロットルバルブの表面やスロットルボディの通路壁面）を直接暖めるものではないので、メタルコアの通路壁面とスロットルバルブとの間の氷結防止効果が不十分であるという問題がある。
また、特許文献２に記載の内燃機関の吸気加熱装置においては、排気通路から吸気通路へ再循環されるＥＧＲガスの流量が多いと、スロットルバルブの周辺を暖め易いが、大量にＥＧＲガスを吸気通路に再循環し、エンジンの燃焼室に導入すると、エンジンの燃焼状態が不安定になるという問題がある。

また、特許文献３に記載の内燃機関の吸気加熱装置においては、外気導入ダクトにエアクリーナが設置されていないので、埃や塵等の異物が吸気通路を経てエンジンの燃焼室に侵入し、エンジン摩耗等によってエンジンが故障する等の不具合が発生するという問題がある。
特開２０００−２９７６６１号公報（第１−４頁、図１−図７） 特開平９−１０５３３８号公報（第１−５頁、図１−図５） 特開平８−３０３３１０号公報（第１−５頁、図１−図７）

本発明の目的は、吸気制御バルブの周辺に付着または滞留した水の氷結等による吸気制御バルブの凍結固着または作動不良を防止することのできる内燃機関の吸気加熱装置を提供することにある。また、内燃機関の燃焼不安定を防止すると共に、内燃機関が故障する等の不具合の発生を防止することのできる内燃機関の吸気加熱装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、外気導入口より導入された空気（外気）は、エアクリーナを通過する際に濾過される。そして、エアクリーナで濾過された清浄な空気は、吸気導入ダクト内の吸気導入通路に流入して、吸気加熱部を通過した後に、吸気導入ダクト内の吸気導入通路から吸気通路開閉装置に導入される。
ここで、吸気加熱部を通過する空気は、内燃機関の排熱、すなわち、熱交換器を流れる冷却水または熱交換器を通過した外気と熱交換して加熱され、例えば外気温度よりも高温の高温空気となる。そして、この高温空気が吸気通路開閉装置に導入されることにより、吸気通路開閉装置、特に吸気制御バルブの周辺が直接暖められる。

これによって、吸気通路開閉装置、特に吸気制御バルブの周辺への結露の発生を抑制することができ、吸気通路開閉装置、特に吸気制御バルブの周辺より水を取り除くことができるので、吸気制御バルブの氷結を防止することができる。したがって、内燃機関を停止した後または次回の内燃機関の始動時に、吸気制御バルブの周辺に付着または滞留した水の氷結等によって吸気制御バルブが凍結固着または作動不良となる不具合を抑制することができる。
そして、内燃機関の排気ガスを吸気通路開閉装置の吸気通路に再循環させて、吸気制御バルブの氷結を防止するのではなく、エアクリーナで濾過された清浄な空気を吸気通路開閉装置の吸気通路を経由して内燃機関に導入して吸気制御バルブの氷結を防止することにより、内燃機関の燃焼不安定を防止できると共に、エンジン摩耗等によって内燃機関が故障する等の不具合の発生を防止できる。
ここで、吸気導入ダクト自体によって、エアクリーナで濾過された清浄な外気（外気中に含まれる不純物が取り除かれたクリーンエア）を、吸気通路開閉装置を経由して、内燃機関（の燃焼室）に導入する外気導入ダクトを構成しても良い。

請求項２に記載の発明によれば、熱交換器としてラジエータを使用している。このラジエータは、チューブおよびフィンを交互に複数積層してなる積層型コア部を有し、チューブ間を通過する外気とチューブ内を流れる冷却水とを熱交換させて冷却水を冷却する熱交換器である。
そして、吸気加熱部は、ラジエータのチューブ内を流れる冷却水またはチューブ間を通過した外気を利用して、吸気通路開閉装置に導入される空気を加熱する。なお、熱交換器の積層型コア部に吸気加熱部が接触するように設置されていても、熱交換器の積層型コア部に対して吸気加熱部が離れて近接配置されていてもどちらでも構わない。あるいは、熱交換器のタンク内部に吸気加熱部が収容されていても良い。

請求項３に記載の発明によれば、外気導入口より導入された空気（外気）は、エアクリーナを通過する際に濾過される。そして、エアクリーナで濾過された清浄な空気は、吸気導入ダクト内の吸気導入通路に流入して、吸気加熱部を通過した後に、吸気導入ダクト内の吸気導入通路から吸気通路開閉装置に導入される。
ここで、吸気加熱部を通過する空気は、内燃機関の排熱（排気熱）、すなわち、排気管の排気通路と熱交換して加熱され、例えば外気温度よりも高温の高温空気となる。そして、この高温空気が吸気通路開閉装置に導入されることにより、吸気通路開閉装置、特に吸気制御バルブの周辺が直接暖められる。
これによって、請求項１に記載の発明と同様な効果を達成することができる。
ここで、吸気導入ダクト自体によって、エアクリーナで濾過された清浄な外気（外気中に含まれる不純物が取り除かれたクリーンエア）を、吸気通路開閉装置を経由して、内燃機関（の燃焼室）に導入する外気導入ダクトを構成しても良い。

請求項４に記載の発明によれば、吸気加熱部は、ケーシングの排気通路を流れる排気ガスを利用して、吸気通路開閉装置に導入される空気を加熱する。なお、ケーシングに吸気加熱部が接触するように設置されていても、ケーシングに対して吸気加熱部が離れて近接配置されていてもどちらでも構わない。あるいは、ケーシングの排気通路内に吸気加熱部が収容されていても良い。

請求項５に記載の発明によれば、内燃機関の吸気加熱を実行する場合、つまり吸気制御バルブが氷結（アイシング）する可能性がある場合には、吸気導入ダクトに設置した開閉弁を開弁することにより、吸気通路開閉装置に導入される空気を内燃機関の排熱によって加熱して、吸気制御バルブの氷結を防止する。また、内燃機関の吸気加熱を実行しない場合、つまり吸気制御バルブが氷結（アイシング）する可能性がない場合には、開閉弁を閉弁することにより、吸気通路開閉装置への暖気の導入を停止する。

請求項６に記載の発明によれば、内燃機関の吸気加熱を実行する場合、つまり吸気制御バルブが氷結（アイシング）する可能性がある場合には、吸気導入ダクトに設置したエアポンプを運転する（またはエアポンプの運転を開始する）ことにより、吸気通路開閉装置に導入される空気を内燃機関の排熱によって加熱して、吸気制御バルブの氷結を防止する。また、内燃機関の吸気加熱を実行しない場合、つまり吸気制御バルブが氷結（アイシング）する可能性がない場合には、エアポンプの運転を停止することにより、吸気通路開閉装置への暖気の導入を停止する。

請求項７および請求項８に記載の発明によれば、内燃機関の運転状態に基づいて、吸気制御バルブの軸を駆動するアクチュエータを制御することにより、吸気通路開閉装置の吸気制御バルブの開度が最適化される。
内燃機関の始動時やアイドル運転時には、吸気制御バルブを全閉した全閉開度の状態となるようにアクチュエータが制御される。また、吸気制御バルブを全閉した全閉開度の状態を全閉位置とし、また、吸気制御バルブを全開した全開開度の状態を全開位置としたとき、内燃機関の通常運転時には、内燃機関の運転状態に対応した、全閉位置から全開位置に至るまでの所定のバルブ開度となるようにアクチュエータが制御される。

請求項９に記載の発明によれば、吸気制御バルブの回転軸に、吸気導入ダクトの吸気導入通路に連通する連通路を設けることにより、吸気通路開閉装置に導入される高温空気によって吸気制御バルブの回転軸が直接暖められる。これによって、吸気制御バルブの回転軸への結露の発生を抑制することができ、吸気制御バルブの回転軸より水を取り除くことができるので、吸気制御バルブの氷結を防止することができる。

請求項１０に記載の発明によれば、吸気制御バルブの内部に、吸気導入ダクトの吸気導入通路に連通する連通路を設け、しかもその連通路の下流端の開口部を吸気制御バルブの表面上で開口させることにより、吸気通路開閉装置に導入される高温空気によって吸気制御バルブの表面が直接暖められる。これによって、吸気制御バルブの表面への結露の発生を抑制することができ、吸気制御バルブの表面より水を取り除くことができるので、吸気制御バルブの氷結を防止することができる。

請求項１１に記載の発明によれば、内燃機関（の燃焼室）に吸入空気を供給するための吸気通路を形成するケーシング（吸気管、スロットルボディ、インテークマニホールド、ハウジング等）を設けている。
このケーシングの内部には、吸気制御バルブが開閉自在に設置されている。なお、吸気制御バルブとして、ケーシングに対して相対回転して吸気通路を開閉する回転型のバルブ（例えばバタフライバルブ、片持ち式のバルブ、両持ち式のバルブ）を採用しても良い。

請求項１２に記載の発明によれば、吸気制御バルブを全閉した全閉開度の状態を全閉位置とし、吸気制御バルブを全閉位置よりも開弁作動方向に開弁した中間開度の状態を中間位置としたとき、ケーシングと吸気制御バルブとの間に、全閉位置から中間位置までの作動範囲に渡って形成される隙間寸法を、吸気導入通路から吸気通路開閉装置に導入される空気の流量を考慮して設定している。

ここで、ケーシングに形成される吸気通路によって、エアクリーナで濾過された空気を吸気加熱部を迂回して吸気通路開閉装置に導入する第１吸気導入通路を構成しても良い。また、吸気導入ダクトに形成される吸気導入通路によって、エアクリーナで濾過された清浄な空気を吸気加熱部を経由して吸気通路開閉装置に導入する第２吸気導入通路を構成しても良い。あるいは、エアクリーナを通過した全ての空気を、吸気加熱部を経由させてから吸気通路開閉装置に導入するようにしても良い。

本発明を実施するための最良の形態は、吸気制御バルブの周辺に付着または滞留した水の氷結等による吸気制御バルブの凍結固着または作動不良を防止するという目的を、エアクリーナで濾過された清浄な空気を、内燃機関の排熱、すなわち、熱交換器を流れる冷却水または熱交換器を通過した外気、あるいは排気管の排気通路を流れる排気ガスによって加熱し、この加熱された高温空気によって吸気制御バルブの周辺を直接暖めることで実現した。
また、内燃機関の燃焼不安定を防止し、且つ内燃機関が故障する等の不具合の発生を防止するという目的を、内燃機関の排気ガスを吸気通路に導入することなく、また、エアクリーナで濾過された清浄な空気を吸気加熱部、吸気通路開閉装置を経由して内燃機関に導入することで実現した。

［実施例１の構成］
図１および図２は本発明の実施例１を示したもので、図１は吸気加熱装置を備えた内燃機関の吸気制御装置を示した図で、図２はエンジン冷却装置を示した図である。

本実施例の内燃機関の制御装置（エンジン制御システム）は、内燃機関（例えばガソリンエンジン：以下エンジンと言う）の各気筒毎の燃焼室に吸入空気を供給するための吸気通路を開閉する吸気通路開閉装置（内燃機関の吸気量制御装置）と、エンジンの各気筒毎の燃焼室に供給される吸入空気の一部をエンジン排熱またはエンジン排気熱を利用して加熱することが可能な吸気加熱装置（内燃機関の吸気加熱装置）とを備えた内燃機関の吸気制御装置として使用されるものである。この吸気加熱装置は、吸気通路開閉装置および燃料噴射装置と共に、エンジンの吸気系統に組み込まれている。

本実施例の吸気通路開閉装置は、エンジンの吸気管１の途中、つまりエアクリーナ２よりも吸入空気の流れ方向の下流側に設置されたスロットルボディ３と、このスロットルボディ３の内部に開閉自在に収容されたスロットルバルブ４とを備えている。
本実施例の吸気加熱装置は、エンジンの吸気管１、特にエアクリーナ２よりも下流側に気密的に接続された吸気導入ダクト５と、この吸気導入ダクト５の内部を流れる吸入空気をエンジンの排熱によって加熱する吸気加熱部６と、エンジンの吸気加熱を実行する時に開弁し、エンジンの吸気加熱を実行しない時に閉弁する電磁式開閉弁（以下電磁弁と言う）７と、この電磁弁７のバルブ開度を、点火装置、燃料噴射装置および吸気通路開閉装置等の各システムと関連して制御するエンジン制御ユニット（エンジン制御装置：以下ＥＣＵと言う）とを備えている。

ここで、エンジンの吸気管１の内部には、エアクリーナ２で濾過された清浄な外気（クリーンエア）を、吸気加熱部６を迂回して、吸気通路開閉装置（スロットルボディ３）に導入するための第１吸気導入通路１１が形成されている。また、吸気導入ダクト５の内部には、クリーンエアを、吸気加熱部６を経由して、吸気通路開閉装置（スロットルボディ３）に導入するための第２吸気導入通路１２が形成されている。
なお、吸気通路開閉装置および吸気加熱装置の詳細は後述する。

ここで、エンジンは、吸入空気と燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて得られる熱エネルギーにより出力を発生する水冷式のガソリンエンジンで、吸気行程、圧縮行程、膨張（燃焼）行程、排気行程の４つの行程（ストローク）を周期（サイクル）として繰り返す４サイクルエンジンが採用されている。このエンジンは、例えば自動車等の車両のエンジンルームに搭載されている。そして、エンジンは、エンジンの燃焼室に吸入空気を導入するための吸気管１と、エンジンの燃焼室より排気ガスを排出するための排気管９（図４および図５参照）と、エンジンの冷却水が循環する冷却水回路を有するエンジン冷却装置とを備えている。

エンジンの吸気管１は、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に吸入空気（吸気）を供給するための吸気通路（外気導入通路１０、第１吸気導入通路１１、吸気通路１３〜１５）を形成するケーシング（インテークダクト）である。この吸気管１は、エアクリーナケース、インテークパイプ、スロットルボディ３、サージタンクおよびインテークマニホールド等を有している。なお、サージタンク内部には、吸気通路１３に連通する吸気通路１４が形成されている。また、インテークマニホールド内部には、吸気通路１４に連通する吸気通路１５が形成されている。

エンジンの排気管９は、エンジンの各気筒毎の燃焼室より流出する排気ガスを排気浄化装置を経由して外部に排出するための排気通路１６を形成するケーシング（エキゾーストダクト）である。この排気管９は、エキゾーストマニホールドおよびエキゾーストパイプ等を有している。エキゾーストマニホールド内部には、排気通路１６が形成されている。

エンジン本体は、シリンダヘッド１７およびシリンダブロック１９等によって構成されている。
エンジンのシリンダヘッド１７の一方側に形成される吸気ポート（インテークポート）２１は、ポペット型の吸気バルブ（インテークバルブ）２２によって開閉され、また、シリンダヘッド１７の他方側に形成される排気ポート（エキゾーストポート）２３は、ポペット型の排気バルブ（エキゾーストバルブ）２４によって開閉される。

エンジンのシリンダブロック１９の内部に形成されるシリンダボア内には、連接棒を介してクランクシャフトに連結されたピストン２５が図示上下方向に摺動自在に支持されている。また、シリンダヘッド１７およびシリンダブロック１９の内部には、例えばシリンダボアの周囲を取り囲むようにウォータジャケット２６が形成されている。
エンジンのシリンダヘッド１７に形成される吸気ポート２１には、吸気管１が接続されている。また、エンジンのシリンダヘッド１７に形成される排気ポート２３には、排気管９が接続されている。

エアクリーナ２は、エンジンの吸気管１の最上流部に設置されて、外気導入ダクト３１の上流端で開口した外気導入口より外気導入通路１０に導入される空気（外気）を濾過する濾過エレメント（フィルタエレメント）３２を有している。この濾過エレメント３２は、外気中に含まれる不純物（塵や埃、砂等のダスト）を捕捉して取り除くことで、硬質の不純物がエンジンの燃焼室内に吸い込まれることによるエンジン摺動摩耗を防止するエアフィルタである。そして、濾過エレメント３２は、エアクリーナケース３３の内部に収容保持されている。また、外気導入ダクト３１の内部には、第１吸気導入通路１１に連通する外気導入通路１０が形成されている。

エンジン冷却装置は、エンジン本体（シリンダヘッド１７、シリンダブロック１９等）を冷却する冷却水が循環する冷却水循環経路（冷却水回路）によって構成されている。この冷却水回路は、ラジエータ４１、サーモスタット４２およびウォータポンプ４３等を有している。ここで、エンジンは、水冷式のガソリンエンジンで、エンジン内部のウォータジャケット２６内に冷却水が強制循環されてエンジンの各部が効率良く作動する適正温度となるように冷却される。

ラジエータ４１は、車両のエンジンルーム内において走行風の受け易い場所に設置されて、車両の走行風および電動ファンの送風によりチューブ間を通過する外気とチューブ内を流れる冷却水とを熱交換させて冷却水を冷却する冷却水放熱用熱交換器（放熱器）である。このラジエータ４１は、アッパータンク４４とロアタンク４５との間に、チューブおよびフィンを交互に複数積層してなる積層型コア部４６を有している。なお、複数のチューブ内部には、外気と熱交換する冷却水が循環する冷却水通路（熱交換通路）が形成されている。

サーモスタット４２は、冷却水温の自動調整弁であって、冷却水がラジエータ４１のチューブ内を通過する放熱流路４７に取り付けられ、冷却水温が設定温度（例えば８５℃）より低下している時、全閉して冷却水をラジエータ４１より迂回させるバイパス流路４９を通してエンジンを早く適正温度に近づける働きをする。
ウォータポンプ４３は、エンジンのクランクシャフトにより回転駆動されて、ラジエータ４１より流出した冷却水をエンジンのウォータジャケット２６へ強制循環させるものである。

本実施例の点火装置は、エンジンの各気筒毎の燃焼室内の混合気がピストン２５の上昇に伴い圧縮された時に点火し、混合気を燃焼させるシステムである。
この点火装置は、混合気に点火するための高電圧を発生させるイグニッションコイル、およびイグニッションコイルで発生した高電圧の電流により火花を飛ばして混合気に点火するスパークプラグ５１等によって構成されている。このスパークプラグ５１は、先端部がエンジンの各気筒毎の燃焼室内に露出するように、エンジンのシリンダヘッド１７に取り付けられている。

本実施例の燃料噴射装置は、エンジンの各気筒毎の吸気ポート２１内に燃料を噴射供給するシステムである。
この燃料噴射装置は、燃料タンクから汲み上げた燃料をエンジンの各気筒毎の吸気ポート２１内に最適なタイミングで噴射するインジェクタ５２等によって構成されている。このインジェクタ５２は、エンジンのシリンダヘッド１７に取り付けられている。
ここで、点火装置および燃料噴射装置は、ＥＣＵによって駆動（通電制御）されるように構成されている。

本実施例の吸気通路開閉装置は、スロットルバルブ４のバルブ角度（回転角度）に相当するスロットル開度に応じて、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に吸い込まれる吸入空気の流量（吸入空気流量、吸気量）を制御するシステムである。
この吸気通路開閉装置は、エンジンの吸気管１の途中に設置されたスロットルボディ３、このスロットルボディ３の内部（スロットルボア、吸気通路１３）を流れる吸入空気の流量を可変するスロットルバルブ４、およびこのスロットルバルブ４を閉弁作動方向（または開弁作動方向）に付勢するリターンスプリング（またはデフォルトスプリング）等によって構成されている。

スロットルボディ３は、内部にスロットルバルブ４を開閉自在に収容するケーシング（ハウジング）である。このスロットルボディ３は、内部に断面円形状のスロットルボアが形成された円筒部（スロットルボア壁部）を有している。この円筒部は、吸気管１に相当するもので、軸受け部材を介して、スロットルバルブ４を保持するスロットルシャフト（吸気制御バルブの回転軸）５３の軸方向の両端部（摺動部）を回転方向に摺動自在に支持するための軸受け部を有している。また、スロットルボディ３には、スロットルシャフト５３を介して、スロットルバルブ４を開弁作動方向（または閉弁作動方向）に駆動する電動モータ５４等のアクチュエータが設けられている。なお、スロットルシャフト５３は、電動モータ５４の出力軸に動力伝達機構（例えば歯車減速機構等）を介して駆動連結されている。
ここで、電動モータ５４は、ＥＣＵによって駆動（通電制御）されるように構成されている。

スロットルバルブ４は、吸気管１の途中、つまりスロットルボディ３の内部（吸気通路１３）に開閉自在に設置されて、スロットルボディ３に対して相対回転する回転型の吸気制御バルブ、すなわち、スロットルシャフト５３の中心軸線周りを回転して吸気通路１３を開閉する円板状のバタフライ型バルブ（吸入空気量制御弁の弁体）である。
このスロットルバルブ４は、エンジン運転時にＥＣＵからの制御信号に基づいて、全閉位置から全開位置に至るまでのバルブ作動範囲で回転動作（回転角度を変更）することで、スロットルボアの開口面積（吸入空気流通面積）を変更して吸入空気の流量を可変制御する。

ここで、全閉位置とは、スロットルバルブ４を全閉した全閉開度の状態のことで、スロットルバルブ４の外周端面とスロットルボディ３のスロットルボア壁面（ボア内径面）との間の隙間が最小となり、吸気通路１３を流れる吸入空気の流量が最小となるバルブ位置（バルブ開度）のことである。また、全開位置とは、スロットルバルブ４を全開した全開開度の状態のことで、スロットルバルブ４の外周端面とスロットルボディ３のボア内径面との間の隙間が最大となり、吸気通路１３を流れる吸入空気の流量が最大となるバルブ位置（バルブ開度）のことである。

本実施例の吸気加熱装置は、上述したように、吸気導入ダクト５、吸気加熱部６、電磁弁７およびＥＣＵ等によって構成されている。
吸気導入ダクト５は、金属製のパイプよりなり、内部に第２吸気導入通路１２が形成されたケーシングで、吸気管１に気密的に接続されている。この吸気導入ダクト５は、エアクリーナ２よりも吸気流方向の下流側の第１吸気導入通路１１の途中より分岐し、スロットルバルブ４よりも吸気流方向の下流側の吸気通路１３に接続している。
第２吸気導入通路１２は、エアクリーナ２で濾過された清浄な吸入空気の一部を吸気加熱部６を経由して、スロットルバルブ４およびその周辺に導入する暖気導入通路である。

そして、吸気導入ダクト５の上流端は、吸気管１に形成された第１連通孔５５に気密的に接続されている。この吸気導入ダクト５の上流端には、第１吸気導入通路１１の途中から第２吸気導入通路１２の内部に吸入空気を取り入れるための開口部（空気入口）６１が形成されている。また、吸気導入ダクト５の下流端は、吸気管１に形成された第２連通孔５６に気密的に接続されている。この吸気導入ダクト５の下流端には、吸気加熱部６で加熱されて、高温となった高温空気（暖気）をスロットルバルブ４およびその周辺、特にスロットルバルブ４のバルブ下部に導入するための開口部（空気出口）６２が形成されている。
ここで、スロットルバルブ４のバルブ下部とは、図１に示したように、スロットルバルブ４の開度が全閉開度付近の場合に、天地方向の地側（図示下側）に配置される部分である。

吸気加熱部６は、吸熱効果の高い金属製のパイプよりなり、ラジエータ４１の積層型コア部４６の外気下流側部に接触して配置されている。あるいはラジエータ４１の積層型コア部４６よりも外気の流れ方向の下流側に近接して配置されている。この吸気加熱部６は、吸気導入ダクト５の途中（例えば電磁弁７よりも吸気流方向の上流側）に設置されて、ラジエータ４１のチューブ内（冷却水通路）を流れる冷却水またはラジエータ４１を通過した外気と第２吸気導入通路１２を流れる吸入空気とを熱交換させて吸入空気を加熱する吸気加熱用熱交換器（吸熱器）である。この吸気加熱部６で加熱された空気は、外気温度よりも極めて高温の高温空気となる。

電磁弁７は、吸気導入ダクト５の途中（例えば吸気導入ダクト５の吸気加熱部６と空気出口６２との間の第２吸気導入通路１２）に設置されている。この電磁弁７は、吸気導入ダクト５と一体化されたハウジング、このハウジング内部に開閉自在に収容されたバルブ、このバルブを閉弁作動方向（または開弁作動方向）に付勢するスプリング、およびバルブを開弁作動方向（または閉弁作動方向）に駆動する電磁駆動部等によって構成されている。また、電磁駆動部は、ハウジング内部を移動するムービングコア、および通電によって磁力を発生するコイルを含む電磁石等を有している。

電磁弁７は、ＥＣＵによってコイルが通電（オン）されると、電磁石に発生する吸引起磁力によってスプリングの付勢力に抗してムービングコアおよびバルブが電磁石の吸引部に吸引されて、第２吸気導入通路１２を全開するバルブ全開位置に移動する。また、電磁弁７は、ＥＣＵによってコイルへの通電が停止（オフ）されると、スプリングの付勢力によってムービングコアおよびバルブが第２吸気導入通路１２を全閉するバルブ全閉位置に移動する。すなわち、電磁弁７は、冷却水の保有熱（エンジン排熱）を吸収した吸入空気を吸気通路１３内へ導入する吸気加熱の実施、およびその導入の停止（遮断）を行う遮断弁を構成する。

ここで、本実施例の電磁弁７は、第１外気導入経路と第２外気導入経路とを切り替える経路切替手段を構成する。
第１外気導入経路とは、外気導入口より外気導入ダクト３１の内部（外気導入通路１０）に導入した外気を、エアクリーナ２の内部（濾過エレメント３２）、吸気管１の内部（第１吸気導入通路１１）、吸気通路開閉装置（スロットルボディ３）の内部（吸気通路１３）、吸気管１の内部（吸気通路１４、１５）、シリンダヘッド１７の内部（吸気ポート２１）を経由して、エンジンの燃焼室に導入する吸気導入経路のことである。
また、第１外気導入経路とは、エアクリーナ２で濾過された外気を、吸気加熱部６を迂回して、吸気通路開閉装置（スロットルボディ３）を経由して、エンジンの燃焼室に導入する吸気導入経路のことである。

第２外気導入経路とは、外気導入口より外気導入ダクト３１の内部（外気導入通路１０）に導入した外気を、エアクリーナ２の内部（濾過エレメント３２）、吸気管１の内部（第１吸気導入通路１１）、吸気導入ダクト５の内部（第２吸気導入通路１２）、吸気加熱部６の内部（第２吸気導入通路１２）、吸気導入ダクト５の内部（第２吸気導入通路１２）、吸気通路開閉装置（スロットルボディ３）の内部（吸気通路１３）、吸気管１の内部（吸気通路１４、１５）、シリンダヘッド１７の内部（吸気ポート２１）を経由して、エンジンの燃焼室に導入する吸気導入経路のことである。
また、第２外気導入経路とは、エアクリーナ２で濾過された外気を、吸気加熱部６および吸気通路開閉装置（スロットルボディ３）を経由して、エンジンの燃焼室に導入する吸気導入経路のことである。

ここで、電磁弁７のコイルは、ＥＣＵによって駆動（通電制御）されるように構成されている。このＥＣＵには、制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、制御プログラムまたは制御ロジックや各種データを保存する記憶装置（ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ）、入力回路（入力部）、出力回路（出力部）、電源回路、タイマー等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。

また、ＥＣＵ１０には、エンジンのクランクシャフトの回転角度を検出するクランク角度センサ、運転者のアクセル操作量（アクセルペダルの踏み込み量）に相当するアクセル開度を検出するアクセル開度センサ（アクセル開度検出手段）、およびスロットルバルブ４のバルブ角度に相当するスロットル開度を検出するスロットル開度センサ（スロットルバルブ開度検出手段）が接続されている。そして、ＥＣＵは、アクセル開度センサより出力されるアクセル開度信号とスロットル開度センサより出力されるスロットル開度信号との偏差がなくなるように電動モータ５４への制御信号をフィードバック制御している。

また、ＥＣＵ１０には、エンジンを冷却する冷却水の温度（冷却水温、内燃機関の機関温度）を検出する冷却水温センサ（機関温度検出手段）、エンジンの各気筒毎の燃焼室に吸い込まれる吸入空気の温度（吸気温）を検出する吸気温センサ（吸気温度検出手段）、エンジンの各気筒毎の燃焼室に吸い込まれる吸入空気の流量（吸気量）を検出するエアフロセンサ（吸入空気流量検出手段）が接続されている。そして、これらの各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。これらのクランク角度センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、冷却水温センサ、吸気温センサおよびエアフロセンサ等によって、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段が構成される。

なお、クランク角度センサは、エンジンのクランクシャフトの回転角度を電気信号に変換するピックアップコイルよりなり、例えば３０°ＣＡ（クランク角度）毎にＮＥパルス信号が出力される。そして、ＥＣＵは、クランク角度センサより出力されたＮＥパルス信号の間隔時間を計測することによってエンジン回転速度（エンジン回転数：ＮＥ）を検出するための回転速度検出手段として機能する。また、冷却水温センサは、エンジン温度（内燃機関の機関温度）を検出するエンジン温度検出手段として機能する。また、吸気温センサは、エンジンの吸気管１の温度（内燃機関の吸気管温度）を検出する吸気管温度検出手段として機能する。

また、ＥＣＵは、エンジンキースイッチがオン、つまりイグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、メモリ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づいて、吸気通路開閉装置（スロットルバルブ４等）の電動モータ５４および吸気加熱装置の電磁弁７のコイルを通電制御すると共に、点火装置（イグニッションコイル、スパークプラグ５１等）および燃料噴射装置（電動フューエルポンプ、インジェクタ５２等）を駆動するように構成されている。これにより、エンジンの運転中に、電磁弁７のバルブ開度（バルブ位置）、吸入空気流量、燃料噴射量等が各々制御指令値（制御目標値）となるように制御される。また、ＥＣＵは、エンジンキースイッチがオフ、つまりイグニッションスイッチがオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）されると、メモリ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づく上記の吸気加熱制御、吸入空気流量制御、点火制御や燃料噴射制御等を含むエンジン制御が強制的に終了されるように構成されている。

［実施例１の作用］
次に、本実施例の吸気加熱装置を備えた内燃機関の吸気制御装置の作用を図１および図２に基づいて簡単に説明する。

ＥＣＵは、エンジンキースイッチがオン、つまりイグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、吸気通路開閉装置（スロットルバルブ４等）の電動モータ５４および吸気加熱装置の電磁弁７のコイルを通電制御すると共に、点火装置（イグニッションコイル、スパークプラグ５１等）および燃料噴射装置（電動フューエルポンプ、インジェクタ５２等）を駆動する。これにより、エンジンが運転される。

ここで、運転者がアクセルペダルを踏み込むと、アクセル開度センサより出力されたアクセル開度信号がＥＣＵに入力される。そして、ＥＣＵによってスロットルバルブ４が所定のスロットル開度（回転角度）となるように電動モータ５４への電力の供給が成されて、電動モータ５４の出力軸が回転する。これにより、電動モータ５４の出力軸に駆動連結されたスロットルシャフト５３が、リターンスプリングの付勢力に抗してアクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量）に対応した回転角度分だけ回転する。
したがって、スロットルシャフト５３が回転するので、このスロットルシャフト５３に保持されたスロットルバルブ４が、全閉位置より全開位置側へ開く方向（開弁作動方向）に駆動される。

そして、エンジンの特定気筒が排気行程から、吸気バルブ２２が開弁し、ピストン２５が下降する吸気行程に移行すると、ピストン２５の下降に従って当該気筒の燃焼室内の負圧（大気圧よりも低い圧力）が大きくなり、開弁している吸気ポート２１から混合気が吸い込まれる。このとき、吸気管１の途中、つまりスロットルボディ３の内部に形成されたスロットルボア（吸気通路１３）が所定のバルブ角度だけ開かれるので、エンジン回転速度がアクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量）に対応した速度に変更される。

また、運転者がアクセルペダルより足を離すと、電動モータ５４への電力の供給が遮断されて、リターンスプリングの付勢力によってスロットルシャフト５３が初期位置（アイドル位置）まで戻される。これにより、スロットルボアの内部においてスロットルバルブ４がバルブ全閉位置に戻される。したがって、スロットルボディ３の内部に形成されたスロットルボア（吸気通路１３）を経てエンジンの各気筒毎の燃焼室内に吸入される吸入空気流量が最小となり、エンジン回転速度がアイドル回転速度となる。

一方、エンジンを運転することにより、冷却水温が設定温度（例えば８５℃）以上に上昇する。すると、サーモスタット４２が開弁して、エンジンのウォータジャケット２６内でエンジン排熱を吸熱した高温の冷却水が冷却水回路の放熱流路４７を流れる。すなわち、エンジンのウォータジャケット２６より流出した冷却水が、ラジエータ４１のアッパータンク４４→積層型コア部４６のチューブ内部（冷却水通路）→ラジエータ４１のロアタンク４５→サーモスタット４２→ウォータポンプ４３を通ってエンジンのウォータジャケット２６に戻る冷却水循環経路が形成される。このとき、エンジンのウォータジャケット２６にラジエータ４１で冷やされた冷却水が強制循環されるため、エンジン温度が適正温度となるようにエンジンが冷却される。

ここで、ＥＣＵは、吸気温センサによって検出される吸気温度が所定値（例えば５℃）よりも低く、且つクランク角度センサ等の回転速度検出手段によって検出されるエンジン回転速度が所定値（例えば１０００ｒｐｍ）よりも低速の場合に、スロットルバルブ４の周辺で結露が発生し易い条件（スロットルバルブ４が氷結する可能性が高い条件）であると判断し、エンジンの吸気加熱を実行するという目的で、吸気加熱装置の吸気導入ダクト５の途中に設置された電磁弁７を開弁させる。すなわち、ＥＣＵは、電磁弁７のコイルに電力を供給し、第２吸気導入通路１２を開弁させる。

これによって、外気導入ダクト３１の外気導入口より外気導入通路１０に導入されて、エアクリーナ２の濾過エメント３２で濾過された清浄な吸入空気（クリーンエア）は、スロットルバルブ４よりも吸気流方向の下流側で吸気バルブ２２の開弁およびピストン２５の下降に伴って発生する吸気管負圧によって空気入口６１から吸気導入ダクト５の第２吸気導入通路１２内に吸い込まれる。第２吸気導入通路１２内に吸い込まれたクリーンエアは、吸気加熱部６を通過する際に、ラジエータ４１のチューブ内を流れる、エンジン排熱を吸熱した高温の冷却水またはラジエータ４１のチューブ間を通過した高温の外気と熱交換して昇温する。

そして、吸気加熱部６でエンジン排熱を吸熱した高温のクリーンエアは、吸気バルブ２２の開弁およびピストン２５の下降に伴って発生する吸気管負圧によって空気出口６２から吸気通路開閉装置の吸気通路１３に吸い出されて、スロットルバルブ４、特にスロットルバルブ４のバルブ下部およびスロットルバルブ４の周辺（例えばスロットルボディ３のボア内径面）を直接暖める。これにより、例えば冬季等の寒冷環境下（例えば氷点下）で自動車等の車両を停車（アイドル運転）している時であっても、スロットルバルブ４の表面やスロットルボディ３のボア内径面に結露が発生し難くなる。

一方、ＥＣＵは、吸気温センサによって検出される吸気温度（または外気温）が所定値（例えば５℃）以上の場合、あるいは吸気温センサによって検出される吸気温度（または外気温）が所定値（例えば５℃）よりも低く、且つクランク角度センサ等の回転速度検出手段によって検出されるエンジン回転速度が所定値（例えば１０００ｒｐｍ）以上の場合に、エンジンの吸気加熱を実行しなくてもスロットルバルブ４の周辺で結露が発生し難い条件（スロットルバルブ４が氷結する可能性が低い条件）であると判断して、電磁弁７を閉弁させる。すなわち、ＥＣＵは、電磁弁７のコイルへの電力供給を遮断し、第２吸気導入通路１２を閉弁させる。

ここで、エンジン回転速度が所定値（例えば１０００ｒｐｍ）以上の場合には、スロットルバルブ４が、全閉位置と全開位置との間の中間開度よりも開弁作動方向に開弁している場合であり、吸気通路開閉装置の吸気通路１３をアイドル運転時よりも大流量の空気流が流れている。これによって、スロットルバルブ４の周辺に付着または滞留した水は、スロットルバルブ４の外周端面とスロットルボディ３のボア内径面との間の隙間を通過する強い空気流（吸気流）によってエンジンの燃焼室側に吹き飛ばされる。したがって、エンジン回転速度が所定値（例えば１０００ｒｐｍ）以上の場合には、吸気温センサによって検出される吸気温度が所定値（例えば５℃）より低くても、スロットルバルブ４の周辺に付着または滞留した水を取り除くことができる。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の吸気加熱装置を備えた内燃機関の吸気制御装置においては、エアクリーナ２で濾過された清浄な吸入空気（クリーンエア）を、吸気管１の第１吸気導入通路１１から吸気導入ダクト５の第２吸気導入通路１２内に吸い込み、吸気加熱部６を経由して、スロットルバルブ４およびその周辺に導入している。

ここで、吸気加熱部６を通過する吸入空気（クリーンエア）は、吸気加熱部６を通過する際に、ラジエータ４１のチューブ内を流れる高温の冷却水またはラジエータ４１のチューブ間を通過した高温の外気と熱交換して加熱され、例えば外気温度よりも高温の高温空気（暖気）となる。そして、この高温となった暖気は、空気出口６２から吸気通路開閉装置の吸気通路１３に吸い出されて、スロットルバルブ４およびその周辺に導入されることにより、吸気通路開閉装置、スロットルバルブ４、特にスロットルバルブ４のバルブ下部およびスロットルバルブ４の周辺（例えばスロットルボディ３のボア内径面）が直接暖められる。

これによって、スロットルバルブ４の表面やスロットルボディ３のボア内径面への結露の発生を抑制することができ、スロットルバルブ４およびその周辺より水を取り除くことができるので、スロットルバルブ４の氷結を防止することができる。したがって、エンジンを停止した後または次回のエンジン始動時に、スロットルバルブ４およびその周辺に付着または滞留した水の氷結等によってスロットルバルブ４が凍結固着または作動不良を引き起こす不具合を抑制することができる。

そして、エンジンの燃焼室より流出した排気ガス（ＥＧＲガス）を吸気通路開閉装置（スロットルボディ３）の吸気通路１３に再循環させて、スロットルバルブ４の氷結を防止するのではなく、エアクリーナ２で濾過された清浄な吸入空気（外気中に含まれる不純物が取り除かれたクリーンエア）を、吸気加熱装置の吸気加熱部６および吸気通路開閉装置（スロットルボディ３）の吸気通路１３を経由してエンジンの燃焼室に導入してスロットルバルブ４の氷結を防止することにより、エンジンの燃焼不安定を防止できると共に、エンジン摩耗等によってエンジンが故障する等の不具合の発生を防止できる。

図３は本発明の実施例２を示したもので、吸気加熱装置を備えた内燃機関の吸気制御装置を示した図である。

本実施例の吸気加熱装置は、吸気導入ダクト５の空気出口６２が、吸気通路開閉装置のスロットルバルブ４よりも吸気流方向の上流側のスロットルボディ３のボア内径面で開口している。このため、吸気管負圧によって高温空気を吸気通路１３内に吸い出す効果があまり期待できないので、実施例１の電磁弁７の代わりに電動エアポンプ８を設置している。この電動エアポンプ８は、吸気導入ダクト５の途中に設置されたポンプインペラ、およびこのポンプインペラの回転軸を駆動する電動モータ等のアクチュエータによって構成されている。
ここで、電動モータは、ＥＣＵによって駆動（通電制御）されるように構成されている。

一方、ＥＣＵは、エンジンの吸気加熱を実行する際に、電動エアポンプ８を運転する。すなわち、ＥＣＵは、電動エアポンプ８の電動モータに電力を供給し、第２吸気導入通路１２中に吸気流を発生させる。これにより、吸気導入ダクト５の空気出口６２が、吸気通路開閉装置のスロットルバルブ４よりも吸気流方向の上流側で開口していた場合でも、吸気加熱部６で加熱された高温空気をスロットルバルブ４およびその周辺に導入することができ、スロットルバルブ４、特にスロットルバルブ４のバルブ下部およびスロットルバルブ４の周辺（例えばスロットルボディ３のボア内径面）を直接暖めることができる。したがって、実施例１と同様な効果を得ることができる。

また、ＥＣＵは、エンジンの吸気加熱を実行しない時に、電動エアポンプ８の運転を停止する。すなわち、ＥＣＵは、電動エアポンプ８の電動モータへの電力供給を遮断し、吸気導入ダクト５の第２吸気導入通路１２から吸気通路開閉装置の吸気通路１３内への高温空気（暖気）の導入を停止する。

図４は本発明の実施例３を示したもので、吸気加熱装置を備えた内燃機関の吸気制御装置を示した図である。

本実施例の吸気加熱装置の吸気加熱部６は、吸熱効果の高い金属製のパイプよりなり、排気ポート２３を形成するシリンダヘッド１７の外壁面および排気管９を構成するエキゾーストマニホールドの外壁面に接触して配置されている。あるいはエキゾーストマニホールドに近接して配置されている。この吸気加熱部６は、吸気導入ダクト５の途中（例えば電磁弁７よりも吸気流方向の上流側）に設置されて、シリンダヘッド１７の排気ポート２３およびエキゾーストマニホールド内の排気通路１６を流れる高温の排気ガス（エンジン排気熱）と第２吸気導入通路１２を流れる吸入空気とを熱交換させて吸入空気を加熱する吸気加熱用熱交換器である。この吸気加熱部６で加熱された空気は、外気温度よりも極めて高温の高温空気となる。

本実施例の吸気加熱部６を通過する吸入空気（エアクリーナ２で濾過された清浄な吸入空気：クリーンエア）は、吸気加熱部６を通過する際に、エキゾーストマニホールド内の排気通路１６を流れる高温の排気ガスと熱交換して加熱されて高温空気（暖気）となる。そして、この高温となった暖気は、空気出口６２から吸気通路開閉装置の吸気通路１３に吸い出されて、スロットルバルブ４およびその周辺に導入されることにより、吸気通路開閉装置、スロットルバルブ４、特にスロットルバルブ４のバルブ下部およびスロットルバルブ４の周辺（例えばスロットルボディ３のボア内径面）が直接暖められる。したがって、実施例１と同様な効果を得ることができる。

図５は本発明の実施例４を示したもので、吸気加熱装置を備えた内燃機関の吸気制御装置を示した図である。

本実施例の吸気加熱装置は、吸気導入ダクト５の空気出口６２が、吸気通路開閉装置のスロットルバルブ４よりも吸気流方向の上流側のスロットルボディ３のボア内径面で開口している。このため、吸気管負圧によって高温空気を吸気通路１３内に吸い出す効果があまり期待できないので、実施例３の電磁弁７の代わりに電動エアポンプ８を設置している。この電動エアポンプ８は、実施例２と同様にして、エンジンの吸気加熱を実行する際にのみ、第２吸気導入通路１２中に吸気流を発生させる。したがって、実施例１と同様な効果を得ることができる。

図６は本発明の実施例５を示したもので、吸気通路開閉装置を示した図である。

本実施例の吸気通路開閉装置は、上述したように、内部にスロットルボア（吸気通路１３）が形成された円筒部を有するスロットルボディ３と、吸気通路１３に開閉自在に設置されたスロットルバルブ４と、スロットルシャフト５３を介して、スロットルバルブ４を開弁作動方向（または閉弁作動方向）に駆動する電動モータ５４等のアクチュエータと、スロットルバルブ４のバルブ角度に相当するスロットル開度を検出するスロットル開度センサ６３とを備えている。

本実施例のスロットルボディ３の円筒部は、軸受け部材（ベアリング等）６４を介して、スロットルシャフト５３の軸方向の両端部（摺動部）を回転方向に摺動自在に支持するための軸受け部を有している。また、本実施例のスロットルシャフト５３は、例えば樹脂材料によってスロットルバルブ４の回転中心位置に一体的に形成されている。このスロットルシャフト５３の回転軸方向のセンサ側端部には、内部に吸気導入通路（連通路）６５が形成された円筒状部（円筒パイプ）６６が設けられている。

また、本実施例のスロットルバルブ４のバルブ表面および裏面には、スロットルシャフト５３の円筒状部６６からスロットルバルブ４のバルブ外周端面付近まで延びる補強リブ７１が設けられている。この補強リブ７１は、この補強リブ７１の周囲に設けられる基準面（バルブ表面および裏面）から、スロットルバルブ４の板厚方向の両側に向けて突き出すように設けられている。そして、補強リブ７１の内部には、吸気導入通路６５を介して、吸気加熱装置の吸気導入ダクト５の下流端に設けられるノズル（図示せず）の空気出口に連通する吸気導入通路（連通路）７２が形成されている。この吸気導入通路７２の下流端には、スロットルバルブ４のバルブ表面および裏面上で開口する２つの開口部７３が形成されている。これらの開口部７３は、スロットルバルブ４のバルブ下部に高温空気を導入する。ここで、スロットルバルブ４のバルブ下部とは、図６に示したように、スロットルバルブ４の開度が全閉開度付近の場合に、天地方向の地側（図示下側）に配置される部分である。

これによって、実施例１〜４の吸気加熱部６でエンジン排熱（またはエンジン排気熱）を吸熱した高温のクリーンエア（暖気）は、吸気導入ダクト５のノズルの空気出口からスロットルシャフト５３の吸気導入通路６５に流入し、その後に吸気導入通路６５の下流端で直角に屈曲して補強リブ７１の吸気導入通路７２に流入し、その後に開口部７３からスロットルバルブ４の表面および裏面上に吹き出す。これにより、スロットルバルブ４のバルブ下部が直接暖められる。したがって、実施例１と同様な効果を得ることができる。

図７は本発明の実施例６を示したもので、吸気通路開閉装置を示した図である。

本実施例の吸気通路開閉装置は、スロットルバルブ４を全閉した全閉開度の状態を全閉位置（図示実線位置）とし、スロットルバルブ４を全閉位置よりも開弁作動方向に僅かに開弁した中間開度の状態を中間位置（図示二点鎖線位置）としている。
本実施例の吸気通路開閉装置は、実施例５で説明したように、スロットルバルブ４を全閉位置にセットした場合であっても、吸気加熱部６で加熱されたエンジン排熱（またはエンジン排気熱）を吸熱した高温のクリーンエア（暖気）が吸気導入通路６５、７２を経由して吸気通路１３内に導入される。

これによって、スロットルバルブ４が全閉位置の場合、あるいは全閉位置から中間位置まで開弁した場合であっても、スロットルバルブ４のバルブ外周端面とスロットルボディ３のボア内径面との間の隙間を通過する吸入空気の流量に加えて、吸気導入ダクト５の第２吸気導入通路１２から吸気通路１３に導入される吸入空気の流量分だけ、全吸入空気の流量（吸入空気の流量の総和）が増えてしまい、エンジンの出力が変動したり、エンジン回転速度やエンジントルクが運転者のアクセル操作量（アクセル開度）に対応した適正値よりも増加したりする可能性がある。

このため、吸気導入ダクト５の第２吸気導入通路１２から吸気通路１３に導入される吸入空気の流量と、スロットルバルブ４のバルブ外周端面とスロットルボディ３のボア内径面との間の隙間を通過する吸入空気の流量とを加算した全吸入空気の流量（吸入空気の流量の総和）が、吸気導入ダクトを持たない従来の技術（従来の吸気通路開閉装置、吸気量制御装置）と同等となるように、スロットルバルブ４のバルブ外周端面とスロットルボディ３のボア内径面との間の隙間寸法を、基準の隙間寸法（吸気導入ダクトを持たない従来の技術の隙間寸法）よりも小さくすることが望ましい。
なお、この基準寸法よりも隙間寸法を小さくする範囲は、吸入空気の流量の増加への影響が大きい、スロットルバルブ４の全閉位置から、この全閉位置より僅かに開弁側に開いた中間位置に至るまでのバルブ作動範囲が望ましい。

そこで、本実施例の吸気通路開閉装置においては、スロットルバルブ４のバルブ外周端面とスロットルボディ３のボア内径面との間に、全閉位置から中間位置までのバルブ作動範囲に渡って形成される隙間寸法を、吸気導入ダクト５の第２吸気導入通路１２から吸気通路１３に導入される吸入空気の流量を考慮して設定している。
具体的には、スロットルボディ３の円筒部の図示上部側の壁部（ハウジング上壁部）９１の通路壁面（スロットルシャフト５３の回転軸よりも吸気流方向の下流側の通路壁面）を、スロットルボディ３の円筒部の図示下部側の壁部（ハウジング下壁部）９２の通路壁面（スロットルシャフト５３の回転軸よりも吸気流方向の上流側の通路壁面）よりも、スロットルバルブ４のバルブ外周端面とスロットルボディ３のボア内径面との間の隙間寸法が、吸気導入ダクト５の第２吸気導入通路１２から吸気通路１３に導入される吸入空気の流量分だけ狭くなるように、吸気通路１３の中心軸線側に張り出すようにしている。

ここで、スロットルボディ３の円筒部は、スロットルシャフト５３の回転軸よりも吸気流方向の下流側の通路壁面が、スロットルバルブ４のバルブ上端面の回転軌跡に沿って湾曲した湾曲面となっている。なお、この湾曲面は、スロットルバルブ４のバルブ上端面の回転軌跡よりも緩やかに湾曲しているため、スロットルバルブ４が全閉位置から開弁作動方向に開弁するに従って、スロットルバルブ４のバルブ上端面とスロットルボディ３のハウジング上壁部９１の通路壁面（湾曲面）９３との間に形成される隙間Ａが徐々に増加するように構成されている。
すなわち、スロットルバルブ４のバルブ上端面とスロットルボディ３のハウジング上壁部９１の通路壁面（湾曲面）９３との間に形成される隙間Ａは、スロットルバルブ４のバルブ下端面とスロットルボディ３のハウジング下壁部９２の通路壁面９４との間に形成される隙間Ｂよりも、吸気導入ダクト５の第２吸気導入通路１２から吸気通路１３に導入される吸入空気の流量分だけ狭くなっている。

［変形例］
本実施例では、吸気通路開閉装置を、内燃機関の各気筒毎の燃焼室内に吸入される吸入空気量を制御する内燃機関の吸気量制御装置（スロットル開度制御装置）に適用しているが、吸気通路開閉装置を、内燃機関の燃焼室内に吸気渦流を発生させる吸気流制御バルブを備えた吸気渦流発生装置や、吸気通路の通路長や通路断面積を変更する吸気可変バルブを備えた内燃機関の可変吸気制御装置に適用しても良い。

本実施例では、スロットルバルブ４等の吸気制御バルブの軸（スロットルシャフト５３）を開弁作動方向または閉弁作動方向に駆動するバルブ駆動装置（アクチュエータ）を、電動モータ５４および動力伝達機構を備えた電動式アクチュエータによって構成したが、吸気制御バルブの軸を開弁作動方向または閉弁作動方向に駆動するアクチュエータを、電磁式または電動式負圧制御弁を備えた負圧作動式アクチュエータや、コイル等の電磁石およびムービングコア（またはアーマチャ）を備えた電磁式アクチュエータによって構成しても良い。
なお、吸気制御バルブの軸を閉弁作動方向または開弁作動方向に付勢するリターンスプリング等のバルブ付勢手段を設置しなくても良い。

また、ケーシング（ハウジング）の内部に形成される吸気通路に設置された吸気制御バルブとして、本実施例のスロットルバルブ４の代わりに、ハウジング内部に形成される吸気通路に設置されたアイドル回転速度制御バルブを有し、スロットルバルブ４をバイパスする吸入空気量（吸気量）を制御する吸気流量制御弁等を用いても良い。
また、ケーシング（ハウジング）の内部に形成される吸気通路に設置された吸気制御バルブとして、吸気流量制御バルブの代わりに、吸気流制御バルブ、吸気通路開閉バルブ、吸気通路切替バルブを用いても良い。また、エンジンとして、ディーゼルエンジンを用いても良い。また、エンジンとして、多気筒エンジンだけでなく、単気筒エンジンを用いても良い。

本実施例では、内燃機関の吸気加熱装置の構成要素を成す電磁弁（開閉弁）７を、吸気加熱部６と空気出口６２との間の外気導入ダクト５に設置しているが、開閉弁を、空気入口６１と吸気加熱部６との間の外気導入ダクト５に設置しても良い。また、開閉弁を、空気入口６１または空気出口６２を開閉するように吸気管１または外気導入ダクト５に設置しても良い。また、開閉弁を、吸気加熱部６の内部に設置しても良い。
また、本実施例では、内燃機関の吸気加熱装置の構成要素を成す電動エアポンプ８を、吸気加熱部６と空気出口６２との間の外気導入ダクト５に設置しているが、ポンプを、空気入口６１と吸気加熱部６との間の外気導入ダクト５に設置しても良い。また、ポンプを、吸気加熱部６の内部に設置しても良い。また、ポンプの代わりに、送風機、圧縮機を使用しても良く、バキュームポンプを使用しても良い。
なお、開閉弁やポンプを設置しなくても良い。

吸気加熱装置を備えた内燃機関の吸気制御装置を示した概略図である（実施例１）。 エンジン冷却装置を示した冷却系統図である（実施例１）。 吸気加熱装置を備えた内燃機関の吸気制御装置を示した概略図である（実施例２）。 吸気加熱装置を備えた内燃機関の吸気制御装置を示した概略図である（実施例３）。 吸気加熱装置を備えた内燃機関の吸気制御装置を示した概略図である（実施例４）。 吸気通路開閉装置を示した斜視図である（実施例５）。 吸気通路開閉装置を示した断面図である（実施例６）。

符号の説明

１ エンジンの吸気管（ケーシング）
２ エアクリーナ
３ スロットルボディ（ケーシング、ハウジング、吸気通路開閉装置）
４ スロットルバルブ（吸気制御バルブ、吸気通路開閉装置）
５ 吸気導入ダクト
６ 吸気加熱部
７ 電磁弁（開閉弁）
８ 電動エアポンプ
９ エンジンの排気管（ケーシング）
１１ 第１吸気導入通路
１２ 第２吸気導入通路
１３ 吸気通路開閉装置の吸気通路（スロットルボア）
１６ 排気管の排気通路
１７ エンジンのシリンダヘッド（ケーシング）
２１ エンジンの吸気ポート
２３ エンジンの排気ポート（排気通路）
４１ ラジエータ（熱交換器）
４６ ラジエータの積層型コア部
５３ スロットルシャフト（吸気制御バルブの回転軸）
５４ 電動モータ（アクチュエータ）
６５ 吸気導入通路（連通路）
７２ 吸気導入通路（連通路）
７３ 開口部

Claims (12)

1. （ａ）内燃機関に空気を供給するための吸気通路、およびこの吸気通路に設置された吸気制御バルブを有する吸気通路開閉装置と、
   （ｂ）前記吸気通路を流れる空気を濾過するエアクリーナと、
   （ｃ）このエアクリーナで濾過された空気を、前記吸気通路開閉装置に導入する吸気導入通路を形成する吸気導入ダクトと、
   （ｄ）この吸気導入ダクトに設置されて、前記吸気導入通路を流れる空気を前記内燃機関の排熱によって加熱する吸気加熱部と
   を備えた内燃機関の吸気加熱装置において、
   前記内燃機関を冷却する冷却水と外気とを熱交換させる熱交換器を備え、
   前記吸気加熱部は、前記熱交換器を流れる冷却水または前記熱交換器を通過した外気と前記吸気導入通路を流れる空気とが熱交換するように、前記熱交換器に設置されていることを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の吸気加熱装置において、
   前記熱交換器は、チューブおよびフィンを交互に複数積層してなる積層型コア部を有し、前記チューブ間を通過する外気と前記チューブ内を流れる冷却水とを熱交換させて冷却水を冷却するラジエータであって、
   前記吸気加熱部は、前記吸気導入通路を流れる空気を、前記チューブ内を流れる冷却水または前記チューブ間を通過した外気を利用して加熱することを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。
3. （ａ）内燃機関に空気を供給するための吸気通路、およびこの吸気通路に設置された吸気制御バルブを有する吸気通路開閉装置と、
   （ｂ）前記吸気通路を流れる空気を濾過するエアクリーナと、
   （ｃ）このエアクリーナで濾過された空気を、前記吸気通路開閉装置に導入する吸気導入通路を形成する吸気導入ダクトと、
   （ｄ）この吸気導入ダクトに設置されて、前記吸気導入通路を流れる空気を前記内燃機関の排熱によって加熱する吸気加熱部と
   を備えた内燃機関の吸気加熱装置において、
   前記内燃機関より流出した排気ガスを外部に排出するための排気通路を形成するケーシングを備え、
   前記吸気加熱部は、前記排気通路を流れる排気ガスと前記吸気導入通路を流れる空気とが熱交換するように、前記ケーシングに設置されていることを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関の吸気加熱装置において、
   前記吸気加熱部は、前記吸気導入通路を流れる空気を、前記ケーシング内を流れる排気ガスを利用して加熱することを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気加熱装置において、
   前記吸気導入ダクトに設置されて、前記吸気導入通路を開閉する開閉弁と、
   前記内燃機関の吸気加熱を実行する場合に前記開閉弁を開弁し、前記内燃機関の吸気加熱を実行しない場合に前記開閉弁を閉弁する制御ユニットと
   を備えたことを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気加熱装置において、
   前記吸気導入ダクトに設置されて、前記吸気導入通路中に空気流を発生させるエアポンプと、
   前記内燃機関の吸気加熱を実行する場合に前記エアポンプを運転し、前記内燃機関の吸気加熱を実行しない場合に前記エアポンプの運転を停止する制御ユニットと
   を備えたことを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。
7. 請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気加熱装置において、
   前記吸気制御バルブの軸を駆動するアクチュエータを備えたことを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。
8. 請求項７に記載の内燃機関の吸気加熱装置において、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて前記アクチュエータを制御するエンジン制御装置を備えたことを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。
9. 請求項７または請求項８に記載の内燃機関の吸気加熱装置において、
   前記吸気制御バルブの軸は、前記吸気制御バルブの回転中心を成す回転軸であって、
   前記回転軸には、前記吸気導入通路に連通する連通路が設けられていることを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。
10. 請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気加熱装置において、
    前記吸気制御バルブの内部には、前記吸気導入通路に連通する連通路が設けられており、
    前記連通路の下流端には、前記吸気制御バルブの表面上で開口する開口部が設けられていることを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。
11. 請求項１ないし請求項１０のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気加熱装置において、
    前記吸気通路を形成するケーシングを備え、
    前記吸気制御バルブは、前記ケーシングの内部に開閉自在に設置されていることを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。
12. 請求項１１に記載の内燃機関の吸気加熱装置において、
    前記吸気制御バルブを全閉した全閉開度の状態を全閉位置とし、前記吸気制御バルブを前記全閉位置よりも開弁作動方向に開弁した中間開度の状態を中間位置としたとき、
    前記ケーシングと前記吸気制御バルブとの間に、前記全閉位置から前記中間位置までの作動範囲に渡って形成される隙間寸法は、前記吸気導入通路から前記吸気通路開閉装置に導入される空気の流量を考慮して設定されていることを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。
    

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