JP2008255894A - Heating device for intake system component - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、エンジンの吸気系部品に設けられて同部品を加熱する吸気系部品の加熱装置に関する。 The present invention relates to an intake system component heating device that is provided on an intake system component of an engine and heats the component.
従来、この種の技術して、例えば、下記の特許文献1〜6に記載される技術が知られている。特に、特許文献1には、内部に弁室を郭定するバルブケースを備え、そのバルブケースの外周部に電気ヒータを有するPCVバルブが記載されている。ここで、電気ヒータとして、PTCヒータが用いられている。このPCVバルブは、電気ヒータがブローバイガスが流れる弁室の中に曝されないことから、ガス中に含まれる油等が焼損するおそれがなく、小型で簡易なものとなっている。
Conventionally, as this type of technique, for example, techniques described in
ところで、特許文献1に記載のPCVバルブにつき、PTCヒータの代わりにボビンに線材を巻き付けてなるコイル式ヒータを用いることが考えられる。この場合、線材を銅線で構成したとすると、銅線の線径を小さくしなければコイルを広範囲に薄く形成することができない。また、線材をニクロム線で構成したとすると、狭い範囲で局部的にコイルを薄くできるものの、自己温度を制御できないことから、コイルの発熱溶損が懸念され、連続通電ができないという問題があった。
By the way, about the PCV valve of
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、広範囲をコンパクトで発熱溶損に対する信頼性を向上させた吸気系部品の加熱装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a heating device for an intake system component that is compact in a wide range and has improved reliability against heat-induced melting damage.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、エンジンの吸気系部品に設けられ、吸気系部品の可動部を加熱するための加熱部材をホルダに組み付けてなる吸気系部品の加熱装置であって、ホルダは筒形をなし、加熱部材は、ホルダの外周に線材を巻き付けてなるコイルであり、線材は、その材質特性として体積抵抗率及び抵抗温度係数が共に相対的に大きいことを条件として選定されたことを趣旨とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
上記発明の構成によれば、コイルを構成する線材の材質特性として、体積抵抗率が相対的に大きいことから、所定の発熱量を得るためのコイルの巻数が少なくなる。併せて、その線材の材質特性として、抵抗温度係数が相対的に大きいことから、自己温度を制御可能である。 According to the configuration of the above invention, since the volume resistivity is relatively large as the material property of the wire constituting the coil, the number of turns of the coil for obtaining a predetermined calorific value is reduced. In addition, since the resistance temperature coefficient is relatively large as a material characteristic of the wire, the self-temperature can be controlled.
上記目的を達成するために、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、線材は、黄銅線より構成され、ホルダは、樹脂より構成されたことを趣旨とする。
In order to achieve the above object, the invention described in
上記発明の構成によれば、黄銅線を線材に使用することで、請求項1に記載の発明の作用が得られる。ホルダが樹脂より構成されるので、ホルダが軽量化される。
According to the structure of the said invention, the effect | action of the invention of
上記目的を達成するために、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、線材の抵抗温度係数は、加熱部材が少なくとも60分の連続通電を許容する値に設定されたことを趣旨とする。 In order to achieve the above object, according to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the resistance temperature coefficient of the wire is set to a value that allows the heating member to be continuously energized for at least 60 minutes. The intent is that
上記発明の構成によれば、請求項1又は2に記載の発明の作用に加え、線材の抵抗温度係数の値を特定することにより、加熱部材は自己温度を制御可能であり、少なくとも60分の連続通電が可能となる。
According to the configuration of the invention, in addition to the action of the invention according to
上記目的を達成するために、請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載の発明において、吸気系部品は、樹脂より構成されたことを趣旨とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 4 is the invention according to any one of
上記発明の構成によれば、請求項1乃至3の何れかに記載の発明の作用に加え、吸気系部品を樹脂成形する際に、ホルダに組み付けてなるコイルを、吸気系部品にインサート成形することが可能となる。
According to the configuration of the above invention, in addition to the operation of the invention according to any one of
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4の何れかに記載の吸気系部品の加熱装置を制御する制御装置であって、エンジンの運転状態と材質特性に基づいて加熱部材に対する通電を制御する制御手段を備えたことを趣旨とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a control device for controlling a heating device for an intake system component according to any one of the first to fourth aspects, wherein the heating member is energized based on an operating state of the engine and material characteristics. The purpose is to provide control means for controlling.
上記発明の構成によれば、請求項1乃至4の何れかに記載の発明の作用に加え、エンジンの運転状態と材質特性に基づいて加熱部材に対する通電が制御されるので、特定材質からなる加熱部材につき、その動作環境条件に応じて加熱部材の温度が調整されることとなる。
According to the configuration of the above invention, in addition to the operation of the invention according to any one of
請求項1に記載の発明によれば、コイルの層数を減らして全体をコンパクトにすることができ、発熱溶損に対する信頼性を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to reduce the number of layers of the coil to make the whole compact, and it is possible to improve the reliability against heat-induced melting damage.
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加え、ホルダの分だけ全体を軽量化することができる。
According to the invention described in
請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は2に記載の発明の効果に加え、吸気系部品の凍結防止に有効となる。
According to the invention described in
請求項4に記載の発明によれば、請求項1乃至3の何れかに記載の発明の効果に加え、吸気系部品と一体化させることができる。
According to the invention described in claim 4, in addition to the effect of the invention described in any one of
請求項5に記載の発明によれば、請求項1乃至4の何れかに記載の発明の加熱装置につき、加熱部材の発熱溶損に対する信頼性を更に向上させることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, in the heating device according to any one of the first to fourth aspects, it is possible to further improve the reliability of the heating member against heat dissipation.
[第1実施形態]
以下、本発明における吸気系部品の加熱装置をPCVバルブに具体化した第1実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
[First Embodiment]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment in which an intake system component heating device according to the present invention is embodied as a PCV valve will be described in detail with reference to the drawings.
図1に、本実施形態のPCVバルブ1を断面図により示す。この実施形態では、PCVバルブ1が本発明の吸気系部品に相当する。周知のように、PCVバルブ1は、エンジンの燃焼室からクランクケースへ漏れ出たブローバイガスを再びエンジンの吸気系へ戻して大気への放出を防止するブローバイガス還元装置に設けられる。図1に示すように、PCVバルブ1は、中空形状をなす樹脂製のハウジング3を備える。このハウジング3は、互いに組み付けられたメインハウジング4とサブハウジング5から構成される。
FIG. 1 is a sectional view showing a
メインハウジング4は、その上部に形成されたコネクタ部4aと、内部に一体的に設けられた電気ヒータ6とを含む。メインハウジング4の外周には、シールリング8が装着される。サブハウジング5は、その一端部外周5aをメインハウジング4の他端部内周4cに圧入して超音波溶着することで、メインハウジング4に組み付けられる。サブハウジング5の他端部は、パイプ継手5bをなす。このパイプ継手5bには、パイプが接続され、そのパイプがエンジンの吸気系に接続される。ハウジング3は、メインハウジング4の一端部外周の雄ネジ4bがエンジン本体の取付孔の雌ネジに締め付けられることで、その取付孔に取り付けられる。
The main housing 4 includes a
メインハウジング4の中空部は弁室4dを構成する。弁室4dは、その軸線方向の一端に入口4eを含む。この入口4eは、メインハウジング4の一端壁に形成されてエンジン本体の側へ連通する。サブハウジング5は、メインハウジング4の弁室4dに連通する中空部5cを含む。弁室4dと中空部5cは、互いにブローバイガスの通路を構成する。メインハウジング4とサブハウジング5との間には、円環状をなす弁座9が挟まれて設けられる。弁座9は、伝熱性の良い伝熱部材(例えば、金属)により形成される。この弁座9に対応して、弁室4dの中には、その軸線方向へ移動可能に弁体10が設けられる。この弁体10は、耐久性向上の観点から鉄等の磁性体で棒状に構成され、弁座9を貫通可能に設けられる。弁体10は、その先端部が段階的に縮径した形状をなす。従って、弁体10が軸線方向へ移動変位することにより、弁座9と弁体10との間の隙間の大きさ(開度)が変わる。この弁座9と弁体10との隙間が、弁室4dの軸線方向の他端に位置する弁室4dのガス流量調節部13を構成する。
The hollow portion of the main housing 4 constitutes a
弁体10は、その基端部、すなわち入口4eの付近に位置する入口側端部がフランジ10aをなす。このフランジ10aは、その外周面が弁室4dの内周面を摺動可能に設けられる。フランジ10aは、その一部にブローバイガスの通過を許容する切欠を含む。弁座9とフランジ10aとの間には、圧縮スプリング11が設けられる。このスプリング11は、弁体10を弁室4dの入口4eの方向へ付勢する。また、弁体10の先端部分は、弁座9を貫通してサブハウジング5の中空部5cに侵入可能に設けられる。サブハウジング5の中空部5cには、別の圧縮スプリング12が、弁体10の先端に接触可能に設けられる。
As for the
図1に示すPCVバルブ1が、エンジン本体に取り付けられた状態において、エンジン運転時には、サブハウジング5の中空部5cに、エンジンの吸気系からパイプを介して吸気負圧が作用する。また、エンジン本体の内部に充満したブローバイガスは、入口4eからメインハウジング4の弁室4dに侵入し、そのガス圧力が弁体10に作用する。このとき、吸気負圧とガス圧力がスプリング11の付勢力に抗して弁体10に作用することにより、弁体10が弁座9へ向けて軸線方向へ移動し、弁座9と弁体10との間の隙間、すなわちガス流量調節部13の大きさが変わる。これにより、メインハウジング4の弁室4dからサブハウジング5の中空部5cへ抜ける、すなわちPCVバルブ1で計量されるブローバイガスの流量が調節される。弁体10は、その先端がサブハウジング5の中空部5cの中のスプリング12に当接することで、その移動が規制される。つまり、弁体10は、ブローバイガス流量を調節するために作動する。
In the state where the
上記した電気ヒータ6は、少なくとも弁体10及び弁座9を加熱するために設けられる。この実施形態で、電気ヒータ6は、PCVバルブ1の可動部である弁体10及び弁座9を加熱するための本発明の加熱装置に相当する。ここで、電気ヒータ6の構成について詳しく説明する。図2に、電気ヒータ6を平面図により示す。図3に、図2のA−A線断面図を示す。図4に、電気ヒータ6の正面図を示す。この電気ヒータ6は、メインハウジング4の内部に設けられる。電気ヒータ6は、軸線方向両端に大小のフランジ21a,21bを有する円筒形状をなすボビン21と、ボビン21の外周に巻き付けられて配置された線材22aよりなるコイル22と、大フランジ21aに設けられる一対の接続端子23とを含む。ボビン21は、本発明のホルダに相当し、非磁性体としての樹脂より構成される。コイル22は、通電により発熱可能である。コイル22の線材22aは、この実施形態では、黄銅線により形成され、その線径は、例えば「0.15 mm」である。各接続端子23の基端部はコイル22に電気的に接続される。各接続端子23の先端部は、図1に示すように、コネクタ部4aの中に突出して配置される。
The above-described
電気ヒータ6は、メインハウジング4に対しインサート成形されている。すなわち、メインハウジング4を樹脂成形するときに、上記のように構成した電気ヒータ6を、金型内にインサート品として装填した後、金型に溶融樹脂を注入する。これにより、電気ヒータ6を溶融樹脂で包んで固化させ、一体化した複合部品としてのメインハウジング4を作製している。ここで、図1に示すように、電気ヒータ6は、メインハウジング4の中心部に配置されており、電気ヒータ6のボビン21の中空部21dが、メインハウジング4の弁室4dの大部分を構成している。これにより、ボビン21の内周面が弁室4dの内周面の大部分を構成している。また、弁座9は、ボビン21の大フランジ21aに内包され、大フランジ21aの内周面に接触した状態でメインハウジング4に一体的に成形される。更に、電気ヒータ6は、出口13から入口4eの近傍までの弁室4dを囲むように設けられる。より詳しくは、電気ヒータ6は、図1に示すように、弁体10がスプリング11の付勢力により初期位置に配置された状態では、少なくとも出口13から弁体10のフランジ10aまでの弁室4dを囲むように設けられる。
The
図1に示すコネクタ部4aには、外部コネクタ(図示略)が接続される。外部コネクタは、接続端子23に対し電気的に接続可能に構成される。外部コネクタは、電気ヒータ6を制御するために外部配線(図示略)を介してコントローラ(図示略)に接続される。
An external connector (not shown) is connected to the
この実施形態で、線材22aが黄銅線から構成されるのは、その材質特性によるものである。すなわち、線材22aの線種は、その材質特性として体積抵抗率及び抵抗温度係数が共に相対的に大きいことを条件として選定されている。ここで、従来からコイルの線材として使用されてきた黄銅線を含む4種類の線種(銅線、銅ニッケル線、黄銅線及びニクロム線)について、それらの材質特性を以下に比較して説明する。
In this embodiment, the
図5に、計測に用いた加熱装置の構成を断面図により示す。この計測では、樹脂製ボビン31の外周に各線種の線材32aを2層に巻き付けてコイル32を構成した。加熱部材となるコイル32の軸線方向の長さを「16 mm」とした。コイル32への通電によるヒータ熱容量は「5 W」とした。
In FIG. 5, the structure of the heating apparatus used for measurement is shown with sectional drawing. In this measurement, the
この計測結果を図6に比較して表に示す。この表では、「銅線」、「銅ニッケル線」、「黄銅線」及び「ニクロム線」につき、「線径」、「発熱部体格」すなわちコイル32の「外径」、「温度特性」及び「コスト」を比較して示す。この表において、「線径」は、最小値である「φ0.15前後」を目安とすると、「銅線」と「黄銅線」がそれぞれ「φ0.15」となり、「銅ニッケル線」が「φ0.2」となり、「ニクロム線」が太めの「φ0.4」となる。「線径」が細いと断線し易く、太いと巻線が困難となる。
The measurement results are shown in the table in comparison with FIG. In this table, for “copper wire”, “copper nickel wire”, “brass wire” and “nichrome wire”, “wire diameter”, “heat generating body size”, that is, “outer diameter” of
図6の表において、「発熱部体格」は、「φ13」を目安とすると、「銅ニッケル線」及び「黄銅線」は、それぞれやや小さい「φ12.9」及び「φ12.7」となり、「ニクロム線」はやや大きい「φ13.6」となり、「銅線」は大きい「φ14.2」となる。コイル32の巻数を極力少なくすることで、発熱部体格(外径)を小さくするのが望ましい。
In the table of FIG. 6, the “heating part physique” has “φ13” as a guideline, and “copper nickel wire” and “brass wire” are slightly smaller “φ12.9” and “φ12.7”, respectively. The “Nichrome wire” has a slightly larger “φ13.6” and the “Copper wire” has a larger “φ14.2”. It is desirable to reduce the heat generating body size (outer diameter) by reducing the number of turns of the
図6の表において、「温度特性」は、「銅線」及び「黄銅線」が「温度制御可能」となり、「銅ニッケル線」及び「ニクロム線」が「温度制御不可能」となった。コイル32が「温度制御不可能」であれば、外部から温度制御しなければ連続通電が困難になる。図7に、「銅線、黄銅線の場合」のヒータ電流とヒータ温度の関係をタイムチャートにより示す。図8に、「銅ニッケル線、ニクロム線の場合」のヒータ電流とヒータ温度の関係をタイムチャートにより示す。図7から明らかなように、「銅線、黄銅線の場合」、通電開始からヒータ温度が上昇するに連れてヒータ電流が漸減するのが分かる。また、ヒータ温度は、時間経過に伴ってサチュレートし、すなわち、自己温度を制御可能なことが分かる。このため、連続通電によってもコイル32は発熱溶損しないこととなる。これに対し、図8から明らかなように、「銅ニッケル線、ニクロム線の場合」、ここでも通電開始からヒータ温度が上昇するに連れてヒータ電流が漸減するのが分かる。一方、ヒータ温度は、時間経過に伴って上昇し続ける、すなわち、自己温度を制御不能なことが分かる。このことから、連続通電によってコイル32が発熱溶損するおそれがあることとなる。
In the table of FIG. 6, regarding “temperature characteristics”, “copper wire” and “brass wire” are “temperature controllable”, and “copper nickel wire” and “nichrome wire” are “temperature control impossible”. If the
図6の表において、「コスト」は、「銅線」及び「黄銅線」が安価となり、「ニクロム線」がやや高価となり、「銅ニッケル線」が高価となることが分かる。製造コストの面から、極力安価にすることが望ましい。 In the table of FIG. 6, “cost” indicates that “copper wire” and “brass wire” are inexpensive, “nichrome wire” is slightly expensive, and “copper nickel wire” is expensive. In view of manufacturing cost, it is desirable to make it as cheap as possible.
図9に、各線種に関する計測結果を比較して表に示す。計測に供した線種は、2種類の「銅線」、「銅ニッケル線」、「黄銅線」及び「ニクロム線」であった。計測項目は、「線径」、「体積抵抗率」、「抵抗温度係数」、「ターン数」、「層(1層で巻けるターン数)」、「巻き外径」及び「抵抗値」であった。この計測では、コイル通電によるヒータ熱容量を「5 W(10.5 V)」とするために、同一の体格を有する樹脂製ボビンの外周に各線種の線材を巻き付けてコイルを構成した。 FIG. 9 is a table comparing the measurement results for each line type. The wire types used for the measurement were two types of “copper wire”, “copper nickel wire”, “brass wire”, and “nichrome wire”. The measurement items were “wire diameter”, “volume resistivity”, “resistance temperature coefficient”, “number of turns”, “layer (number of turns that can be wound in one layer)”, “winding outer diameter”, and “resistance value”. It was. In this measurement, in order to set the heater heat capacity by energization of the coil to “5 W (10.5 V)”, each wire type wire was wound around the outer periphery of a resin bobbin having the same physique to constitute a coil.
「線径」は細いと断線し易く、太いと巻線が困難となる。図9の表において、「線径」は、一方の「銅線」、「銅ニッケル線」及び「黄銅線」が「φ0.15〜φ0.20」であり、「φ0.10」となる「銅線」と「φ0.4」となる「ニクロム線」に比べて有利と言える。 If the “wire diameter” is thin, the wire is easily broken, and if it is thick, winding is difficult. In the table of FIG. 9, the “wire diameter” is “φ0.15-φ0.20” for one “copper wire”, “copper nickel wire”, and “brass wire”, and becomes “φ0.10”. It can be said that it is more advantageous than "Nichrome wire" which is "copper wire" and "φ0.4".
「体積抵抗率」は大きければ線材の「ターン数」を少なくすることができる。図9の表では、有利な線径を有する「銅線」、「銅ニッケル線」及び「黄銅線」において、「銅ニッケル線」及び「黄銅線」の「体積抵抗率」がそれぞれ「0.15(μΩm)」及び「0.06(μΩm)」であり、「ターン数」がそれぞれ「118」及び「167」となり、他方の「銅線」の「ターン数」が「553」となるのと比べて有利と言える。この場合、「黄銅線」では「ターン数」が「167」となり、「118」となる「銅ニッケル線」よりも多いが、「巻き外径」では、「φ12.66」となる「黄銅線」の方が、「φ12.86」となる「銅ニッケル線」よりも小さくて有利である。 If the “volume resistivity” is large, the “number of turns” of the wire can be reduced. In the table of FIG. 9, “volume resistivity” of “copper nickel wire” and “brass wire” is “0. 0” in “copper wire”, “copper nickel wire” and “brass wire” having advantageous wire diameters. 15 (μΩm) ”and“ 0.06 (μΩm) ”, the“ turn number ”is“ 118 ”and“ 167 ”, respectively, and the“ turn number ”of the other“ copper wire ”is“ 553 ”. It can be said that it is advantageous compared with. In this case, the “turn number” is “167” in the “brass wire”, which is larger than the “copper nickel wire” which is “118”, but the “brass wire” which is “φ12.66” in the “winding outer diameter”. "Is smaller and more advantageous than" copper nickel wire "which becomes" φ12.86 ".
「抵抗温度係数」は大きいほど自己温度を制御できる機能が高い。図9の表では、有利な「体積抵抗率」となる「銅ニッケル線」と「黄銅線」において、「銅ニッケル線」では「抵抗温度係数」が「490(×10-6/℃)」となり、「1700(×10-6/℃)」となる「黄銅線」の方が有利となる。この「1700(×10-6/℃)」という「抵抗温度係数」の値は、電気ヒータ6(コイル22)が少なくとも60分の連続通電を許容する値となる。 The larger the “resistance temperature coefficient”, the higher the function of controlling the self-temperature. In the table of FIG. 9, “copper nickel wire” and “brass wire” having advantageous “volume resistivity”, “resistance temperature coefficient” is “490 (× 10 −6 / ° C.)” for “copper nickel wire”. Therefore, the “brass wire” that is “1700 (× 10 −6 / ° C.)” is more advantageous. The value of “resistance temperature coefficient” of “1700 (× 10 −6 / ° C.)” is a value that allows the electric heater 6 (coil 22) to be continuously energized for at least 60 minutes.
上記した比較結果から、この実施形態では、電気ヒータ6のコイル22に使用される線材22aには、その材質特性として「体積抵抗率」及び「抵抗温度係数」が共に相対的に大きいことを条件として、線種として「黄銅線」が選定されている。
From the above comparison results, in this embodiment, the
以上説明した本実施形態のPCVバルブ1によれば、電気ヒータ6のコイル22を構成する線材22aの種類として「黄銅線」が選定されている。この「黄銅線」は、材質特性として、「体積抵抗率」が相対的に大きい値(0.06(μΩm))であることから、所定の発熱量(5 W)を得るためのコイル22の巻数(ターン数)が比較的少なくなる。このため、コイル22の体格をコンパクトにすることができ、延いては電気ヒータ6をコンパクトにすることがきる。併せて、「黄銅線」は、材質特性として、「抵抗温度係数」が相対的に大きい値(1700(×10-6/℃))であることから、コイル22は自己温度を制御可能である。すなわち、コイル22による発熱と放熱のバランスにより最終的にヒータ温度がサチュレートすることとなる。このため、コイル22の発熱溶損を防止することができ、電気ヒータ6の発熱溶損に対する信頼性を向上させることができる。
According to the
この実施形態では、ボビン21が樹脂より構成されるので、ボビン21が軽量化される。この意味で、ボビン22の軽量化の分だけ電気ヒータ6の全体を軽量化することができる。また、線材22aに「黄銅線」が使用されることで、その「抵抗温度係数」の値が所定値(1700(×10-6/℃))となり、電気ヒータ6(コイル22)は自己温度を制御可能なので、少なくとも60分の連続通電が可能となる。この意味で、PCVバルブ1の弁体10及び弁座9等を有効に加熱することができ、その部分の凍結防止に有効となる。
In this embodiment, since the
更に、この実施形態では、PCVバルブ1のハウジング3が樹脂よりなるメインハウジング4及びサブハウジング5から構成されるので、メインハウジング4を樹脂成形する際に、電気ヒータ6をメインハウジング4にインサート成形することが可能となる。このため、メインハウジング4に電気ヒータ6を一体成形することができ、延いては電気ヒータ6をPCVバルブ1と一体化することができる。
Furthermore, in this embodiment, since the
この他、上記したPCVバルブ1によれば、エンジン本体2のブローバイガスは、メインハウジング4の入口4eから弁室4dに入り、ガス流量調節部13からサブハウジング5の中空部5cを介して外部へ流出する。ガス流量調節部13からのブローバイガスの流出量は、弁室4dの中を移動する弁体10と弁座9との開度によって決定される。ここで、電気ヒータ6が、ガス流量調節部13から入口4eの近傍まで、より詳しくは、ガス流量調節部13から弁体10のフランジ10aまで、弁室4dを囲むように設けられる。従って、ブローバイガスが流出するガス流量調節部13の弁座9に加え、弁室4dの中に位置する弁体10及びスプリング11がそれぞれ電気ヒータ6の発熱により暖められる。ここで、弁体10は弁室4dの中を軸線方向へ移動するが、弁体10及びそのフランジ10aの移動範囲である弁室4dのほとんどが電気ヒータ6により暖められるので、移動する弁体10を電気ヒータ6により確実に暖めることができる。このため、PCVバルブ1において、弁座9の凍結を効果的に防止することができると共に、弁体10とスプリング11の凍結をも効果的に防止することができる。
In addition, according to the
この実施形態によれば、電気ヒータ6はボビン21を介してメインハウジング4に組み付けられるので、組み付け性が向上する。すなわち、電熱器であるコイル22をメインハウジング4に直に組み付ける必要がなく、コイル22を装着したボビン21をメインハウジング4にインサート成形することで電気ヒータ6をメインハウジング4に一体的に成形しているので、電気ヒータ6をメインハウジング4に対し容易に組み付けることができる。このため、電気ヒータ6を有するPCVバルブ1として、その生産性を向上させることができる。また、ボビン21が伝熱性の良い材料からなり、ボビン21の内周面が弁室4dの内周面の大部分を構成しているので、コイル22の発熱がボビン21を介して弁室4dに伝わり易く、その意味で、弁体10とスプリング11が電気ヒータ6の発熱により一層暖められ易くなる。このため、弁座9と弁体10とスプリング11の凍結防止効果を向上させることができる。
According to this embodiment, since the
また、この実施形態によれば、弁室4dに設けられたスプリング11の一端が伝熱性の良い弁座9に接触し、その弁座9の周囲に電気ヒータ6の一部であるボビン21の大フランジ21aが配置される。また、スプリング11の他端が弁体10のフランジ10aに接触する。従って、電気ヒータ6の発熱が弁座9に直接伝わり、更に弁座9を介してスプリング11に伝わり、スプリング11を介して弁体10のフランジ10aに伝わることとなる。この意味で、弁座9の凍結防止効果を更に向上させることができ、それに加えてスプリング11と弁体10及びそのフランジ10aの凍結防止効果を向上させることができる。
Further, according to this embodiment, one end of the
加えて、この実施形態では、ハウジング3を構成するメインハウジング4にガス通路を構成する弁室4dが設けられると共に、電気ヒータ6が予め一体に成形される。また、このメインハウジング4には、電気ヒータ6へ電気を供給するための接続端子23及びコネクタ部4aが設けられる。従って、電気ヒータ6に電気を供給するための接続端子やコネクタ部をメインハウジング4とは異なるサブハウジング5に設ける必要がない。このため、電気ヒータ6へ電気を供給するためにハウジング3を構成するメインハウジング4及びサブハウジング5の間に電気を導通させるための接続部、すなわち配線の半田付け等による接続部を設ける必要がなく、PCVバルブ1の製造を簡略化することができ、配線の接続不良を防止することができ、耐久性を向上させることができる。
In addition, in this embodiment, the main housing 4 constituting the
また、この実施形態では、電気ヒータ6が設けられたメインハウジング4が、入口4eからガス流量調節部13までの弁室4dを含むことから、入口4eからガス流量調節部13までの弁室4dと弁体10を電気ヒータ6により加熱することができる。この意味で、PCVバルブ1の主要部である弁体10及びガス流量調節部13を有効に加熱することができ、弁体10等の凍結を有効に防止することができる。また、電気ヒータ6が設けられたメインハウジング4にコネクタ部4aが設けられるので、凍結防止の対象となる弁室4dの周囲の樹脂容積がコネクタ部4aの分だけ大きくなり、その分だけ受熱効果が向上する。この意味で、凍結防止性能を向上させることができる。
Further, in this embodiment, the main housing 4 provided with the
更に、この実施形態に撚れば、ガス流量調節部13から下流側のガス通路としての中空部5cを構成するサブハウジング5が、メインハウジング4とは別部材で構成されることから、電気ヒータ6又はエンジン本体への取り付けの仕様が異なる機種の間でも、サブハウジング5を汎用的に共通使用することができる。具体的には、メインハウジング5の側の大きさや形状を電気ヒータ6の加熱能力やエンジン本体の形状又は大きさに応じて各種準備しなければならない場合でも、サブハウジング5は汎用的に共通使用することができ、2体式のハウジング3につき、その一方のメインハウジング4の設計変更のみで対応することができる。このため、サブハウジング5を汎用的に共通使用することで、複数タイプのPCVバルブの製造を簡略化することができる。
Furthermore, if this embodiment is twisted, the
[第2実施形態]
次に、本発明における吸気系部品の加熱装置の制御装置を具体化した第2実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
[Second Embodiment]
Next, a detailed description will be given of a second embodiment in which the control device for a heating device for an intake system component according to the present invention is embodied with reference to the drawings.
この実施形態では、上記したPCVバルブ1の電気ヒータ6の制御装置について説明する。図10に、この制御装置を概略構成図により示す。エンジンを制御するために設けられた電子制御装置(ECU)51には、ヒータスイッチ52を介してPCVバルブ1の電気ヒータ6が接続される。また、ECU51には、エンジンの運転状態及び運転条件に係る各種信号が入力される。すなわち、ECU51には、イグニションスイッチ(図示略)の操作によるイグニション(IG)/ON・OFFに係る信号が入力される。ECU51には、車載バッテリの電圧(バッテリ電圧)に係る信号が入力される。ECU51には、エンジンの冷却水温度に係る信号が入力される。ECU51には、エンジンの吸気温度に係る信号が入力される。ECU51には、車両の外気温度に係る信号が入力される。ECU51には、エンジン回転速度に係る信号が入力される。ECU51には、車両の走行速度(車速)に係る信号が入力される。また、ECU51には、電気ヒータ6の温度(ヒータ温度)に係る信号が入力される。ECU51には、これらエンジンの運転状態を反映した各種信号と、電気ヒータ6のコイル22を構成する線材22aの材質特性とに基づいて電気ヒータ6のコイル22に対する通電を制御するようになっている。ECU51は、本発明の制御手段に相当する。
In this embodiment, a control device for the
次に、ECU51が実行する電気ヒータ6の通電制御内容を、図11のフローチャートを参照して説明する。処理がこのルーチンに移行すると、先ず、ステップ100で、ECU51は、各種信号を読み込む。ここで、各種信号は、図10に示すようにECU51に入力される各種の信号を意味する。
Next, the energization control content of the
その後、ステップ110で、ECU51は、電気ヒータ6に対する通電のための各種条件が成立したか否かを判断する。すなわち、この実施形態では、イグニション(IG)が「ON」であること、バッテリ電圧が所定値以上であること、冷却水温、吸気温度及び外気温度のそれぞれが所定値以下の低温であること、エンジン回転速度及び車速がそれぞれ所定値以下の低速であること、エンジン始動後の経過時間が所定値以下であること、ヒータ温度が所定値以下の低温であること、電気ヒータ6が通電開始されてからの経過時間が所定値以下であること、電気ヒータ6が通電停止されてからの経過時間が所定値以上であることの全てが成立した場合のみ、ECU51は、各種条件成立と判断する。ここで、電気ヒータ6に係る通電開始後の経過時間の基準となる所定値と、通電停止後の経過時間の基準となる所定値のそれぞれは、コイル22の線材22aの材質特性によって異なる。この実施形態では、上記各所定値が、線材22aの材質特性に応じて予め決定されている。
Thereafter, in
そして、ステップ110の判断結果が肯定である場合、ステップ120で、ECU51は、電気ヒータ6に通電するためにヒータスイッチ52をONする。ステップ110の判断結果が否定である場合、ステップ130で、ECU51は、電気ヒータ6に対する通電を停止するためにヒータスイッチ52をOFFする。
If the determination result in
以上説明したようにこの実施形態の制御装置によれば、エンジンの運転状態を反映した各種条件と線材22aの材質特性を反映した条件とに基づいて電気ヒータ6のコイル22に対する通電がECU51により制御される。従って、特定材質の線材22aから構成されるコイル22につき、その動作環境条件に応じてコイル22の温度が調整されることとなる。この意味で、コイル22が過熱することを未然に防止することができ、コイル22の発熱溶損に対する信頼性を更に向上させることができる。
As described above, according to the control device of this embodiment, the
[第3実施形態]
次に、本発明における吸気系部品の加熱装置をヒータ付きスロットル装置に具体化した第3実施形態につき図面を参照して説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment in which the heating device for intake system parts in the present invention is embodied as a throttle device with a heater will be described with reference to the drawings.
図12に、ヒータ付きスロットル装置を分解して断面図により示す。このスロットル装置は、ボア41を有する樹脂製スロットルボディ42と、ボア41を開閉するためにスロットルボディ42に設けられたスロットルバルブ43とを備える。スロットルバルブ43は、図示しない駆動機構により開閉するようになっている。このスロットル装置は、エンジンの吸気通路に設けられてエンジンの吸気量を調整するために使用される。スロットルボディ2の材料には、樹脂として、例えば「PPS]が使用される。
FIG. 12 is an exploded sectional view of the heater-equipped throttle device. The throttle device includes a resin throttle body 42 having a
スロットルボディ42は、スロットルバルブ43を含むバルブ部44と、スロットルバルブ43を含まないダクト部45とに分割して形成される。これらバルブ部44とダクト部45は、それぞれフランジ44a,45aを備え、そられフランジ44a,45aにて互いに接着剤により結合される。すなわち、バルブ部44とダクト部45は、フランジ44a,45aを接着して結合することで互いに組み付け可能に設けられる。また、ダクト部45には、円筒形をなす金属カラー46と、そのカラー46の外周に設けられたコイルヒータ47とが取り付けられる。コイルヒータ47は、金属カラー46の外周に、線材47aを波状に巻き付けて構成される。この実施形態で、コイルヒータ47の線材47aには、第1実施形態と同様の観点で選定された「黄銅線」が使用される。ダクト部45の接合面45bには、金属カラー46を取り付けるための周溝45cが形成される。この周溝45cに、金属カラー46の上部が差し込まれて取り付けられる。金属カラー47の下半分のスカート部46aの外周にコイルヒータ47が巻き付けられる。このスカート部46aが、ダクト部45から下方へ突出する。一方、バルブ部44の接合面44bには、ダクト部45の周溝45cに整合する周溝44cが形成される。この周溝44cに、金属カラー46のスカート部46aとコイルヒータ47が挿入可能に設けられる。このスカート部46a及びコイルヒータ47が周溝44cに挿入されて組み込まれた状態では、スロットルバルブ43の周囲に金属カラー46とコイルヒータ47が配置される。この実施形態で、スロットル装置(スロットルボディ43)は、本発明の吸気系部品に相当する。スロットルバルブ43は、本発明の可動部に相当する。金属カラー46は、例えば、アルミより構成され、本発明のホルダに相当する。コイルヒータ47は、本発明の加熱部材に相当する。
The throttle body 42 is formed by being divided into a
コイルヒータ47に設けられた給電用のリード線48は、両フランジ44a,45aの間から外部へ導出される。このリード線48を通じてコイルヒータ47に通電することにより、コイルヒータ47が発熱する。コイルヒータ47の熱は、金属カラー46を介してバルブ部44及びダクト部45に伝わる。このようにして、バルブ部44及びダクト部45が加熱されることで、スロットルバルブ43の近傍のボア41が暖機される。この暖機は、スロットルバルブ43の凍結対策として使用される。
A power
従って、この実施形態でも、加熱装置であるコイルヒータ47につき、線材47aの種類として「黄銅線」が選定されることから、第1実施形態の電気ヒータ6と基本的に同様の作用効果を得ることができる。また、コイルヒータ47が線材47aにより構成されるので、同ヒータ47には、形状的な自由度が得られる。このため、コイルヒータ47を金属カラー46の外周にて自由に波状に変形させて広い範囲に配置することができる。これによって、コイルヒータ47によるスロットル装置の暖機効率を向上させることができる。
Therefore, also in this embodiment, since “brass wire” is selected as the type of the
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and a part of the configuration can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention.
例えば、前記各実施形態では、線材22a,47aに、材質特性として体積抵抗率及び抵抗温度係数が共に相対的に大きいことを条件として選定された「黄銅線」を使用したが、線材に使用される線種は、「黄銅線」に限られるものではなく、材質特性として体積抵抗率及び抵抗温度係数が共に相対的に大きいという条件を満たすものであれば、他の線種を選定することもできる。
For example, in each of the above-described embodiments, the “brass wire” selected on the condition that both the volume resistivity and the resistance temperature coefficient are relatively large as the material properties is used for the
前記各実施形態では、吸気系部品としてPCVバルブ1とスロットル装置について説明したが、吸気系に使用され、可動部を有する部品であれば、PCVバルブ及びスロットル装置以外の吸気系部品であってもよい。
In each of the above embodiments, the
また、前記第2実施形態では、吸気系部品であるPCVバルブ1の電気ヒータ6の制御装置について説明したが、吸気部品であるスロットル装置のコイルヒータ47の制御装置に具体化することもできる。
Moreover, in the said 2nd Embodiment, although the control apparatus of the
1 PCVバルブ(吸気系部品)
3 ハウジング
4 メインハウジング
6 電気ヒータ(加熱装置)
10 弁体(可動部)
21 ボビン(ホルダ)
22 コイル(加熱部材)
22a 線材
31 ボビン
32 コイル(加熱部材)
32a 線材
42 スロットルボディ
43 スロットルバルブ(可動部)
46 金属カラー(ホルダ)
47 コイルヒータ(加熱部材)
47a 線材
51 ECU(制御手段)
1 PCV valve (intake system parts)
3 Housing 4
10 Valve body (moving part)
21 Bobbin (holder)
22 Coil (heating member)
32a Wire 42
46 Metal collar (holder)
47 Coil heater (heating member)
Claims (5)
前記ホルダは筒形をなし、前記加熱部材は、前記ホルダの外周に線材を巻き付けてなるコイルであり、前記線材は、その材質特性として体積抵抗率及び抵抗温度係数が共に相対的に大きいことを条件として選定されたことを特徴とする吸気系部品の加熱装置。 A heating device for an intake system component, which is provided in an intake system component of an engine and is assembled with a holder for heating a movable part of the intake system component,
The holder has a cylindrical shape, the heating member is a coil formed by winding a wire around the holder, and the wire has a relatively large volume resistivity and resistance temperature coefficient as its material characteristics. A heating device for intake system parts, characterized by being selected as a condition.
前記エンジンの運転状態と前記材質特性に基づいて前記加熱部材に対する通電を制御する制御手段を備えたことを特徴とする吸気系部品の加熱装置の制御装置。 A control device for controlling a heating device for an intake system component according to any one of claims 1 to 4,
A control device for a heating device for an intake system component, comprising control means for controlling energization to the heating member based on an operating state of the engine and the material characteristics.
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US20220282689A1 (en) * | 2021-03-02 | 2022-09-08 | Hyundai Motor Company | Apparatus and method for throttle valve heating control of exhaust gas recirculation (egr) system for combustion engine |
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US11614056B2 (en) * | 2021-03-02 | 2023-03-28 | Hyundai Motor Company | Apparatus and method for throttle valve heating control of exhaust gas recirculation (EGR) system for combustion engine |
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