JP2009127543A - Ｐｃｖバルブの加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】凍結解除に要する消費電力を低減させること。
【解決手段】ハウジング４１の内部に弁体４７を収容したＰＣＶバルブ３３のための加熱装置は、ＰＣＶバルブ３３を加熱するための潜熱蓄熱材５１と、潜熱蓄熱材５１を発核させるための通電装置５２と、潜熱蓄熱材５１を過冷却状態にするための冷却水瞬間装置とを備える。通電により発核した潜熱蓄熱材５１は、相変化により発熱してＰＣＶバルブ３３を加熱する。発核した潜熱蓄熱材５１を、冷却水循環装置の冷却水（温水）により加熱することにより、潜熱蓄熱材５１を過冷却状態とし、発核前の状態に戻す。
【選択図】 図２

Description

この発明は、ブローバイガス還元装置に設けられるＰＣＶバルブに係り、そのＰＣＶバルブを凍結解除のために加熱する加熱装置に関する。

従来、この種の技術して、下記の特許文献１乃至３に記載される技術が知られている。特に、特許文献１及び２には、内部に弁体を収容したケーシング（ハウジング）の外周部にＰＣＴヒータよりなる電気ヒータを備えたＰＣＶバルブが記載されている。ブローバイガスの中には水分が含まれることから、寒冷地では水分が凍結することでＰＣＶバルブの作動不良が問題となる。上記した電気ヒータは、エンジン始動時に、通電により発熱させてＰＣＶバルブの凍結を解除するために使用される。

実開昭６１−１２２３１３号公報 実開昭６０−９８７０９号公報 特開２００６−３１６７７５号公報

ところが、特許文献１及び２に記載のＰＣＶバルブでは、凍結を解除するために電気ヒータへの通電をある程度の時間続けなければならず、電力消費が多くなる傾向があった。特に、自動車エンジンに設けられたＰＣＶバルブでは、電気ヒータへ通電する間に車載バッテリにかかる負荷が大きくなる傾向があった。

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、凍結解除に要する消費電力を低減することを可能としたＰＣＶバルブの加熱装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングの内部に弁体を収容したＰＣＶバルブの加熱装置であって、ＰＣＶバルブを加熱するための潜熱蓄熱材と、潜熱蓄熱材を発核させるための発核手段と、潜熱蓄熱材を過冷却状態にするための過冷却手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、発核手段により潜熱蓄熱材を発核させることにより、潜熱蓄熱材が瞬時に相変化して発熱し、ＰＣＶバルブが加熱される。一方、発核させた潜熱蓄熱材が過冷却手段により過冷却状態となることにより、潜熱蓄熱材が発熱前の状態に戻る。

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、ハウジングに潜熱蓄熱材を設けたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、潜熱蓄熱材により、主としてハウジングが加熱される。

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に記載の発明において、潜熱蓄熱材の周囲に断熱材を設けたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、潜熱蓄熱材から外部への放熱が断熱材により遮断される。

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に記載の発明において、弁体の内部に潜熱蓄熱材を設けたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、潜熱蓄熱材により、主として弁体が加熱される。

上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明において、発核手段は、潜熱蓄熱材に通電する通電装置であることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明の作用に加え、潜熱蓄熱材を通電装置により一瞬通電するだけで潜熱蓄熱材が発核する。通電のために配線を用いることができる。

上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明において、発核手段は、潜熱蓄熱材に衝撃力を与える衝撃力発生装置であることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明の作用に加え、潜熱蓄熱材に衝撃力発生装置により一瞬衝撃を与えるだけで潜熱蓄熱材が発核して発熱する。

上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明において、発核手段は、潜熱蓄熱材の内部に設けられ、振動を受けて動く可動片であることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明の作用に加え、エンジンの始動時等にエンジン振動を受けて弁体が振動して可動片が動くことにより、その可動片の動きを受けて潜熱蓄熱材が発核して発熱する。

上記目的を達成するために、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７の何れか一つに記載の発明において、過冷却手段は、ハウジングをエンジン冷却水により加熱する冷却水循環装置であることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至７の何れか一つに記載の発明の作用に加え、エンジン暖機後に潜熱蓄熱材が冷却水循環装置を循環する冷却水により加熱されることにより、潜熱蓄熱材が発熱前の過冷却状態に戻る。

上記目的を達成するために、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至７の何れか一つに記載の発明において、過冷却手段は、ハウジングをＥＧＲガスにより加熱するＥＧＲガス循環装置であることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至７の何れか一つに記載の発明の作用に加え、潜熱蓄熱材がＥＧＲガス循環装置を循環するＥＧＲガスにより加熱されることにより、潜熱蓄熱材が発熱前の過冷却状態に戻る。

上記目的を達成するために、請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至７の何れか一つに記載の発明において、過冷却手段は、ハウジングを発熱により直接的に加熱するエンジンブロックであることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至７の何れか一つに記載の発明の作用に加え、ＰＣＶバルブをエンジンブロックに設置することにより、エンジン始動後に暖機されたエンジンブロックの発熱により潜熱蓄熱材が加熱され、潜熱蓄熱材が発熱前の過冷却状態に戻る。

請求項１に記載の発明によれば、ＰＣＶバルブの凍結解除に要する消費電力を低減することができる。

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、主としてハウジングを加熱することでＰＣＶバルブの凍結を解除することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、潜熱蓄熱材の発熱をＰＣＶバルブの凍結解除のために効率良く使用することができる。

請求項４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、主として弁体を加熱することでＰＣＶバルブの凍結を解除することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明の効果に加え、電気的手段により潜熱蓄熱材を発核させることができ、潜熱蓄熱材に対する通電装置の配置の自由度を高めることができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明の効果に加え、機械的手段により潜熱蓄熱材を発核させることができる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明の効果に加え、発核のための構成を簡略化することができ、発核のための電力消費を無くすことができる。

請求項８に記載の発明によれば、請求項１乃至７の何れか一つに記載の発明の効果に加え、エンジン冷却水の熱を有効利用することができ、過冷却状態のために電力消費の必要がない。

請求項９に記載の発明によれば、請求項１乃至７の何れか一つに記載の発明の効果に加え、ＥＧＲガスの熱を有効利用することができ、過冷却状態のために電力消費の必要がない。

請求項１０に記載の発明によれば、請求項１乃至７の何れか一つに記載の発明の効果に加え、エンジンブロックの発熱を有効利用することができ、過冷却状態のために電力消費の必要がない。

［第１実施形態］
以下、本発明におけるＰＣＶバルブの加熱装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態のエンジンシステムを概略構成図により示す。このエンジンシステムを構成するエンジン１は、燃焼室２の中に燃料を直接噴射する直接噴射式の多気筒火花点火式エンジンである。このエンジン１を構成するエンジンブロック３には、複数のシリンダボア４が形成される。各シリンダボア４には、それぞれピストン５が上下動可能に設けられる。エンジンブロック３の下部にはクランクケース３ａが設けられ、クランクケース３ａにはオイルパン６が組み付けられる。これらクランクケース３ａとオイルパン６によりクランク室７が形成される。クランク室７の中には、クランクシャフト８が回転可能に支持され、各ピストン５がコネクティングロッド９を介してクランクシャフト８にそれぞれ連結される。

各シリンダボア４にてピストン５の上側に形成される燃焼室２は、上部中央が高くなる傾斜したペントルーフ形状をなす。各燃焼室２に対応して、エンジンブロック３の上部には、吸気ポート１０及び排気ポート１１がそれぞれ形成される。吸気ポート１０には吸気バルブ１２が、排気ポート１１には排気バルブ１３がそれぞれ設けられる。各吸気バルブ１２及び各排気バルブ１３は、周知の動弁機構１４により、クランクシャフト８の回転に連動して開閉するようになっている。これら吸気バルブ１２及び排気バルブ１３が開閉することで、吸気ポート１０から燃焼室２に外気が導入され、燃焼室２から排気ポート１１へ燃焼後の排気ガスが排出される。エンジンブロック３の上部には、動弁機構１４等を覆うエンジンカバー１５が設けられる。

吸気ポート１０には、インテークマニホールドを含む吸気通路２１が接続される。この吸気通路２１の入口には、エアクリーナ２２が設けられる。吸気通路２１の途中には、スロットルバルブ２３を含むスロットルボディ２４が設けられる。スロットルバルブ２３は、運転席に設けられたアクセルペダル（図示略）の操作に連動して開閉されるようになっている。エアクリーナ２２にて浄化された空気は、吸気通路２１、スロットルボディ２４及び吸気ポート１０を通じて燃焼室２に吸入される。この吸入空気量は、スロットルバルブ２３の開度に応じて調節される。エンジンブロック３には、各燃焼室２に燃料を直接噴射するためのインジェクタ２５が取り付けられる。インジェクタ２５から燃焼室２に噴射される燃料は、吸気ポート１０から燃焼室２に吸入された空気と混合気を形成する。エンジンブロック３の上部には、各燃焼室２にて混合気に点火する点火プラグ２６が設けられる。排気ポート１１には、排気マニホールドを含む排気通路２７が接続される。各燃焼室２で生じた燃焼後の排気ガスは、排気ポート１１及び排気通路２７を通じて外部へ排出される。

上記したエンジン１には、各燃焼室２から漏れ出たブローバイガスを吸気通路２１へ流して各燃焼室２へ還元するためのブローバイガス還元装置が設けられる。すなわち、クランクケース３ａには、そのクランク室７に連通するオイルセパレータ３１が設けられる。このオイルセパレータ３１は、クランク室７にてブローバイガスに混入した潤滑油等の油分をブローバイガスから分離して捕捉する機能を有する。このオイルセパレータ３１と、スロットルバルブ２３より下流の吸気通路２１との間には、クランク室７から吸気通路２１へブローバイガスを流すための還元通路３２が設けられる。この還元通路３２の途中には、ブローバイガス流量を調整するためのＰＣＶバルブ３３が設けられる。ＰＣＶバルブ３３の構成については後述する。エアクリーナ２２の近傍の吸気通路２１と、エンジンカバー１５との間には、エンジン１のクランク室７におけるブローバイガスを掃気するためにクランク室７に外気を導入するための掃気通路３４が設けられる。エンジンブロック３には、クランク室７をエンジンカバー１５の中に連通させる通気孔３５が形成される。この通気孔３５を通じて、エンジンカバー１５の中に導入された外気がクランク室７へと導かれるようになっている。この通気孔３５も掃気通路３４の一部を構成している。

ここで、ＰＣＶバルブ３３の構成を説明する。図２に、ＰＣＶバルブ３３の概略を断面図により示す。図２には、ＰＣＶバルブ３３の初期状態を示す。ＰＣＶバルブ３３は、中空形状をなす樹脂製のハウジング４１を備える。このハウジング４１は、互いに組み付けられたメインハウジング４２とサブハウジング４３から構成される。メインハウジング４２及びサブハウジング４３はそれぞれ中空形状をなす。サブハウジング４３は、その基端部がメインハウジング４２の先端凹部に圧入され、固定される。この実施形態では、例えば、超音波溶着等によりサブハウジング４３がメインハウジング４２に固定される。

サブハウジング４３の先端開口４３ａには、還元通路３２を構成するパイプが接続される。メインハウジング４２の中空部は弁室４４を構成する。メインハウジング４２の基端開口４２ａは弁室４４に通じる。メインハウジング４２の基端開口４２ａは、パイプによりオイルセパレータ３１の出口に接続される。メインハウジング４２の弁室４４が、オイルセパレータ３１を介してクランク室７に連通する。サブハウジング４３は、メインハウジング４２の弁室４４に連通する中空部４５を含む。弁室４４と中空部４５は、互いにブローバイガス流路を構成する。メインハウジング４２とサブハウジング４３との境目には、弁座４６が形成される。この弁座４６に対応して、弁室４４には弁体４７が収容される。弁体４７は、弁室４４の軸線方向において移動可能に設けられる。弁体４７は、略円柱状をなし、弁座４６を貫通してサブハウジング４３の中空部４５に侵入可能に設けられる。弁体４７は、その中間部から先端部にかけて徐々に縮径したテーパ形状をなす。弁室４４にて弁体４７が軸線方向へ移動することにより、弁座４６と弁体４７との間の隙間の大きさ（開度）、すなわちブローバイガス流路面積が変わり、ブローバイガスの流量が調節される。

弁体４７は、その基端部にフランジ４７ａを有する。このフランジ４７ａは、その外周面の一部が弁室４４の内周面に摺動可能に設けられる。弁座４６とフランジ４７ａとの間には、スプリング４８が設けられる。このスプリング４８は、弁体４７を弁室４４の基端開口４２ａの方向へ、すなわち弁体４７を開弁させる方向へ付勢する。サブハウジング４３の中空部４５には、別のスプリング４９が弁体４７の先端に接触可能に設けられる。

図２に示す初期状態から、エンジン１が運転状態に入ると、サブハウジング４３の中空部４５には、吸気通路２１から還元通路３２を通じて吸気負圧が作用する。また、エンジン１のクランク室７に充満したブローバイガスは、メインハウジング４２の弁室４４に流入し、そのガス圧力が弁体４７に作用する。このとき、吸気負圧がスプリング４８の付勢力に抗して弁体４７に作用し、ガス圧力が弁体４７に作用することにより、弁体４７が弁座４６へ向けて移動し、弁座４６と弁体４７との間の開度が変わる。これにより、メインハウジング４２の弁室４４からサブハウジング４３の中空部４５へ抜ける、すなわちＰＣＶバルブ３３で計量されるブローバイガス流量が調整される。弁体４７は、その先端がサブハウジング４３の中空部４５の中のスプリング４９に当接することで、その移動が規制される。このように、ＰＣＶバルブ３３は、弁体４７が吸気負圧の作用により移動することで、ブローバイガス流量を調節するようになっている。

次に、上記のようにハウジング４１の内部に弁体４７を収容してなるＰＣＶバルブ３３の加熱装置について説明する。この加熱装置は、図２に示すように、ＰＣＶバルブ３３を加熱するために、ハウジング４１に設けられる潜熱蓄熱材５１と、潜熱蓄熱材５１を発核させるための本発明の発核手段としての通電装置５２と、潜熱蓄熱材５１を過冷却状態にするための本発明の過冷却手段としての、図１に示す冷却水循環装置５３とを備える。

図２に示すように、潜熱蓄熱材５１は、ハウジング４１を構成するメインハウジング４２及びサブハウジング４３のそれぞれに設けられる。すなわち、メインハウジング４２の内部には、弁室４４を取り囲むように、充填空間５４が形成され、その充填空間５４の中に潜熱蓄熱材５１が充填される。同じく、サブハウジング４３の内部には、中空部４５を取り囲むように、充填空間５５が形成され、その充填空間５５の中に潜熱蓄熱材５１が充填される。潜熱蓄熱材５１は、物質の潜熱を利用し、物質の相変化、転移の際に外部とやりとりされる潜熱を熱エネルギーとして蓄えることができる材料である。この実施形態では、潜熱蓄熱材５１として、例えば、酢酸ナトリウムが使用される。この物質の融点での融解熱及び凝固点での凝固熱を利用するようになっている。この潜熱蓄熱材５１は、固体と液体との間の相変化を伴うようになっている。上記した酢酸ナトリウム水和物は、「５８℃」の潜熱を有する。「５８℃」以外の潜熱が必要な場合は、他の材料を潜熱蓄熱材として使用することができる。例えば、チオ硫酸ナトリウム水和物（潜熱：４８℃）、硫酸ナトリウム水和物（潜熱：３２℃）及び塩化カルシウム水和物（潜熱：３０℃）を挙げることができる。また、この実施形態で、ハウジング４１の外周には、潜熱蓄熱材５１の周囲を覆うように、断熱材５６が設けられる。この実施形態で、断熱材５６として、例えば「樹脂、空気層を有する樹脂又は発泡体樹脂等」が使用される。

図２に示すように、通電装置５２は、メインハウジング４２及びサブハウジング４３の潜熱蓄熱材５１に対し、配線５７により接続される。通電装置５２は、これら配線５７を通じて潜熱蓄熱材５１に、所定の電圧で所定の電流を瞬間的（パルス的）に流すようになっている。この通電により、潜熱蓄熱材５１を発核させるようになっている。

図１に示すように、冷却水循環装置５３は、エンジンブロック３に設けられたウォータジャケット（図示略）を流れる冷却水をＰＣＶバルブ３３の周囲に循環させるものであり、エンジンブロック３のウォータジャケットに接続された水循環通路５８を備える。この水循環通路５８は、ＰＣＶバルブ３３を取り巻くように設けられ、ウォータジャケットから流れ出た冷却水がＰＣＶバルブ３３の周囲を流れて再びウォータジャケットに戻るようになっている。この冷却水は、エンジン１の始動と同時に循環を開始し、エンジンが暖機されるに伴い、低温から高温に上昇するようになっている。従って、エンジン１の暖機が進行するに連れて、ＰＣＶバルブ３３のハウジング４１を冷却水により加熱するようになっている。この加熱により、一旦発核した潜熱蓄熱材５１を過冷却状態にするようになっている。

この実施形態では、上記したエンジンシステムを制御するために電子制御装置（ＥＣＵ）６０が設けられる。吸気通路２１の上流側には、吸入空気量ＱＡを計測するためのエアフローメータ６１が設けられる。スロットルボディ２４には、スロットルバルブ２３の開度（スロットル開度）ＴＡを検出するためのスロットルセンサ６２が設けられる。エンジンブロック３には、クランクシャフト８の回転角度（クランク角度）をエンジン回転速度ＮＥとして検出するためのクランク角センサ６３が設けられる。エンジンブロック３には、冷却水温度ＴＨＷを検出するための水温センサ６４が設けられる。排気通路２７には、排気ガス中の酸素濃度Ｏｘを検出するための酸素センサ６５が設けられる。更に、ＥＣＵ６０には、エンジン１を始動するために操作されるイグニションスイッチ６６が設けられる。これら各種センサ等６１〜６６は、エンジン１の運転状態を検出するための運転状態検出手段を構成する。

ＥＣＵ６０は、クランク角センサ６３により検出されたクランク角度に基づいて各気筒における吸気、圧縮、膨張（爆発）及び排気の各行程を判別すると共に、エンジン回転速度ＮＥを算出するようになっている。また、ＥＣＵ６０は、各種センサ等６１〜６６により検出された吸入空気量ＱＡ、スロットル開度ＴＡ、エンジン回転速度ＮＥ、冷却水温度ＴＨＷ及び酸素濃度Ｏｘなどのエンジン運転状態に基づき、燃料噴射制御、点火時期制御及びＰＣＶバルブ３３の加熱制御等をそれぞれ実行するようになっている。ＥＣＵ６０は、燃料噴射制御を実行するためにインジェクタ２５を制御する。ＥＣＵ６０は、点火時期制御を実行するために点火プラグ２６を制御する。ＥＣＵ６０は、ＰＣＶバルブ３３の加熱制御を実行するために通電装置５２を制御する。この実施形態で、ＥＣＵ６０は、ＰＣＶバルブ３３の加熱を制御するための制御手段に相当する。

図３に、ＥＣＵ６０が実行する加熱制御の処理内容をフローチャートにより示す。ＥＣＵ６０は、この制御をエンジン１の始動に際して実行する。

すなわち、ステップ１００で、ＥＣＵ６０は、エンジン１の始動に際してイグニションスイッチ６６がＯＮされたか否かを判断する。イグニションスイッチ６６がＯＮされると、ステップ１１０で、ＥＣＵ６０は、水温センサ６４の検出値に基づき冷却水温ＴＨＷを読み込む。

次に、ステップ１２０で、ＥＣＵ６０は、読み込まれた冷却水温ＴＨＷが「０ ℃」未満であるか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、そのままその後の処理を終了する。一方、この判断結果が肯定である場合、ＰＣＶバルブ３３に加熱の必要な冷間時であるものとして、ＥＣＵ６０は、処理をステップ１３０へ移行する。

そして、ステップ１３０で、ＥＣＵ６０は、通電装置５２を瞬間的にＯＮし、その後の処理を終了する。これにより、潜熱蓄熱材５１を瞬間的な通電により発核させ、潜熱蓄熱材５１を発熱させる。

以上説明したこの実施形態のＰＣＶバルブ３３によれば、エンジン１の運転時に燃焼室２からクランク室７へ漏れ出たブローバイガスは、クランク室７からオイルセパレータ３１、ＰＣＶバルブ３３及び還元通路３２を介して吸気通路２１へ流れ、燃焼室２へ還元されて燃焼に供される。また、還元通路３２におけるブローバイガス流量は、ＰＣＶバルブ３３の機能により調節される。

また、この実施形態では、エンジン１の冷間始動時には、ＥＣＵ６０により通電装置５２がＯＮされ、ＰＣＶバルブ３３の潜熱蓄熱材５１に瞬間的に通電が行われる。このように潜熱蓄熱材５１を通電装置５２により一瞬通電するだけで、潜熱蓄熱材５１が発核して液体から固体に相変化し、瞬時に発熱する。これにより、ＰＣＶバルブ３３が速やかに加熱される。この実施形態では、ハウジング４１において潜熱蓄熱材５１が弁室４４及び中空部４５を囲むように設けられるので、主としてハウジング４１を効率良く暖めることができる。併せて、弁室４４の中の弁体４７をハウジング４１を介して暖めることができる。このため、主としてハウジング４１を加熱することでＰＣＶバルブ３３の弁体４７などの凍結を解除することができる。また、通電装置５２による通電が瞬間的なものであることから、ＰＣＶバルブ３３の凍結解除に要する消費電力を従来の電気ヒータに比べて低減することができる。また、潜熱蓄熱材５１への通電のために配線５７を用いることができる。このため、電気的手段により潜熱蓄熱材５１を発核させることができ、潜熱蓄熱材５１に対する通電装置５２の配置の自由度を高めることができる。

一方、エンジン１の暖機が進行してエンジン１の冷却水が低温から高温になると、冷却水循環装置５３を循環する冷却水によりＰＣＶバルブ３３が加熱される。これにより、ハウジング４１の中の潜熱蓄熱材５１が加熱され、潜熱蓄熱材５１が相変化して発熱前の過冷却状態に戻る。このため、その後のエンジン１の冷間始動時に際して、潜熱蓄熱材５１を再び発核により発熱させて、凍結解除に使用することができる。つまり、潜熱蓄熱材５１の発熱機能を復活させることができる。また、潜熱蓄熱材５１を過冷却状態にするために特別な熱源や電力消費の必要がない。また、エンジン冷却水の熱を有効利用することができ、コスト低減を図ることができる。

この実施形態では、潜熱蓄熱材５１の周囲に断熱材５６が設けられるので、潜熱蓄熱材５１が発熱するときに、その潜熱蓄熱材５１からハウジング４１の外部への放熱が断熱材５６により遮断される。このため、潜熱蓄熱材５１の発熱を、ＰＣＶバルブ３３の凍結解除のために効率良く使用することができる。特に、この実施形態では、エンジン１の始動に際して、未だ温度の低い冷却水がＰＣＶバルブ３３の周囲を循環することとなるが、ＰＣＶバルブ３３の外周に断熱材５６が設けられるので、潜熱蓄熱材５１から冷却水に奪われる発熱量を少なく抑えることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明におけるＰＣＶバルブの加熱装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。

図４に、この実施形態のエンジンシステムを概略構成図により示す。この実施形態では、過冷却手段の点で第１実施形態と構成が異なる。つまり、第１実施形態では、冷却水循環装置５３を過冷却手段として設けたが、この実施形態では、ＰＣＶバルブ３３のハウジング４１を発熱により直接的に加熱するエンジンブロック３を過冷却手段として構成している。すなわち、図４に示すように、ＰＣＶバルブ３３は、ホルダ７１を介してエンジンブロック３の側面に取り付けられる。これにより、エンジンブロック３からの発熱が直接的にＰＣＶバルブ３３に伝わるようになっている。

従って、この実施形態によれば、ＰＣＶバルブ３３をエンジンブロック３に設置することにより、エンジン１の始動後には、暖機されたエンジンブロック３からの発熱により、ハウジング４１の中の潜熱蓄熱材５１が加熱され、潜熱蓄熱材５１が発熱前の過冷却状態に戻る。このため、潜熱蓄熱材５１を過冷却状態にするために特別な熱源や電力消費の必要がない。また、エンジンブロック３の発熱を有効利用することができ、コスト低減を図ることができる。その他、ＰＣＶバルブ３３の加熱装置については、第１実施形態と同等の作用効果を得ることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明におけるＰＣＶバルブの加熱装置を具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図５に、この実施形態のエンジンシステムを概略構成図により示す。この実施形態では、過冷却手段の点で第１実施形態と構成が異なる。つまり、第１実施形態では、冷却水循環装置５３を過冷却手段として設けたが、この実施形態では、ＥＧＲガス循環装置７２が本発明の過冷却手段に相当する。すなわち、図５に示すように、この実施形態のエンジン１では、その吸気通路２１と排気通路２７との間にＥＧＲガス再循環装置７３が設けられる。この装置７３は、吸気通路２１と排気通路２７との間に設けられたＥＧＲパイプ７４と、ＥＧＲパイプ７４上に設けられたＥＧＲクーラ７５及びＥＧＲバルブ７６とを備える。排気通路２７を流れる排気ガスの一部は、ＥＧＲパイプ７４を通り、ＥＧＲクーラ７５にて冷やされ、ＥＧＲバルブ７６にて流量が調節された上で、スロットルバルブ２３より下流の吸気通路２１へと再循環する。ここで、ＥＧＲガス循環装置７２は、ＥＧＲパイプ７４を流れるＥＧＲガスの一部をＰＣＶバルブ３３の周囲に循環させるものであり、ＥＧＲパイプ７４に接続されたガス循環通路７７を備える。このガス循環通路７７は、ＰＣＶバルブ３３を取り巻くように設けられ、ＥＧＲパイプ７４から流れ出たＥＧＲガスがＰＣＶバルブ３３の周囲を流れて吸気通路２１へ流れるようになっている。比較的温度の高いＥＧＲガスは、エンジン１の始動後にＥＧＲバルブ７６を開くことにより、ＥＧＲパイプ７４を流れて吸気通路２１へと再循環する。従って、ＥＧＲバルブ７６を開くことににより、ガス循環通路７７にＥＧＲガスが循環して、ＰＣＶバルブ３３のハウジング４１の中の潜熱蓄熱材５１がＥＧＲガスにより加熱される。この加熱により、一旦発核した潜熱蓄熱材５１が過冷却状態に戻るようになっている。

従って、この実施形態によれば、エンジン１の始動後には、ＥＧＲバルブ７６を開くことにより、高温のＥＧＲガスがＥＧＲガス循環装置７２を循環し、そのＥＧＲガスの熱によりハウジング４１の中の潜熱蓄熱材５１が加熱され、潜熱蓄熱材５１が発熱前の過冷却状態に戻る。このため、潜熱蓄熱材５１を過冷却状態にするために特別な熱源や電力消費の必要がない。また、ＥＧＲガスの熱を有効利用することができ、コスト低減を図ることができる。その他、ＰＣＶバルブ３３の加熱装置については、第１実施形態と同等の作用効果を得ることができる。

［第４実施形態］
次に、本発明におけるＰＣＶバルブの加熱装置を具体化した第４実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図６，７に、この実施形態のＰＣＶバルブ８１の概略を断面図により示す。この実施形態では、ＰＣＶバルブ８１と発核手段の点で前記各実施形態と構成が異なる。つまり、前記各実施形態では、ＰＣＶバルブ３３のハウジング４１に潜熱蓄熱材５１を設けたが、この実施形態では、ＰＣＶバルブ８１そのものを別のケース８２により内包し、そのケース８２の内部に潜熱蓄熱材５１を設けている。ＰＣＶバルブ８１は、形状は異なり潜熱蓄熱材５１のための充填空間は有しないものの、基本的には第１実施形態のＰＣＶバルブ３３と同等に構成され、メインハウジング４２及びサブハウジング４３からなるハウジング４１、弁座４６及び弁体４７、並びに２つのスプリング４８，４９等を備える。また、ケース８２の内部には、ＰＣＶバルブ８１を取り囲むように充填空間８３が形成され、その充填空間８３の中に潜熱蓄熱材５１が充填される。加えて、その充填空間８３の中には、潜熱蓄熱材５１と一緒にぺこ板８４が収容される。このぺこ板８４は、薄い金属板を素材として構成され、弾性変形可能なドーム形状をなす。このぺこ板８４に対応して、通電により動作するアクチュエータ８５が設けられる。アクチュエータ８５の出力軸８５ａの先端は、ぺこ板８４を圧縮可能に設けられる。そして、図６に示す初期状態から図７に示すようにアクチュエータ８５を動作させ、その出力軸８５ａによりぺこ板８４を変形させることにより、潜熱蓄熱材５１に瞬間的に衝撃力を与えて潜熱蓄熱材５１を発核させるようになっている。この実施形態では、ぺこ板８４とアクチュエータ８５により、本発明の発核手段としての衝撃力発生装置８６が構成される。

従って、この実施形態では、エンジン１の冷間始動時にアクチュエータ８５を動作させてその出力軸８５ａによりぺこ板８４を変形させることにより、一瞬の衝撃力が潜熱蓄熱材５１に与えられる。このように、潜熱蓄熱材５１に一瞬衝撃を与えるだけで潜熱蓄熱材５１が発核し、液体から固体に相変化して瞬時に発熱する。これにより、ＰＣＶバルブ８１が速やかに加熱される。このため、機械的手段により潜熱蓄熱材５１を発核させることができる。また、この実施形態では、潜熱蓄熱材５１がケース８２の中にてＰＣＶバルブ８１を囲むように設けられるので、ＰＣＶバルブ８１のほぼ全体をその外周から効率良く暖めることができる。これにより、ＰＣＶバルブ８１の弁体４７などの凍結を解除することができる。また、アクチュエータ８５に対する通電が瞬間的なものであることから、凍結解除のための消費電力を従来の電気ヒータに比べて低減することができる。更に、この実施形態では、ＰＣＶバルブ８１とは別に、ケース８２を設ければよいので、既存のＰＣＶバルブに対してもケースを設けるだけで、ＰＣＶバルブの加熱装置を実現することができる。その他の作用効果については、前記各実施形態と同様である。

［第５実施形態］
次に、本発明におけるＰＣＶバルブの加熱装置を具体化した第５実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図８に、この実施形態のＰＣＶバルブ８１の概略を断面図により示す。この実施形態では、発核手段の点で前記第４実施形態と構成が異なる。つまり、第４実施形態では、ぺこ板８４とアクチュエータ８５により本発明の発核手段としての衝撃力発生装置８６が構成された。これに対し、この実施形態では、ぺこ板８４を省略してアクチュエータ８５のみにより発核手段としての衝撃力発生装置８７を構成している。そして、図８に実線で示す状態から同図８に２点鎖線で示すように、アクチュエータ８５を動作させ、その出力軸８５ａにより潜熱蓄熱材５１の一部を圧縮して衝撃力を与える。これにより、潜熱蓄熱材５１を発核させるようになっている。

従って、この実施形態では、エンジン１の冷間始動時にアクチュエータ８５を動作させてその出力軸８５ａにより潜熱蓄熱材５１に一瞬の衝撃力を与える。このように潜熱蓄熱材５１に一瞬の衝撃を与えるだけで、潜熱蓄熱材５１が発核し、液体から固体に相変化して瞬時に発熱する。これにより、ＰＣＶバルブ８１が速やかに加熱される。このため、機械的手段により潜熱蓄熱材５１を発核させることができる。また、この実施形態では、潜熱蓄熱材５１がケース８２の中にてＰＣＶバルブ８１を囲むように設けられるので、ＰＣＶバルブ８１のほぼ全体をその外周から効率良く暖めることができる。このため、ＰＣＶバルブ８１の弁体４７などの凍結を解除することができる。また、アクチュエータ８５に対する通電が瞬間的なものであることから、凍結解除のための消費電力を従来の電気ヒータに比べて低減することができる。更に、この実施形態でも、ＰＣＶバルブ８１とは別に、ケース８２を設ければよいので、既存のＰＣＶバルブに対してもケースを設けるだけで、ＰＣＶバルブの加熱装置を実現することができる。その他の作用効果については、前記各実施形態と同様である。

［第６実施形態］
次に、本発明におけるＰＣＶバルブの加熱装置を具体化した第６実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図９に、この実施形態のＰＣＶバルブを構成する弁体９１を断面図により示す。この実施形態では、潜熱蓄熱材５１の配置と発核手段の点で前記各実施形態と構成が異なる。つまり、この実施形態では、弁体９１の内部に充填空間９２が形成され、その充填空間９２の中に潜熱蓄熱材５１が充填される。また、充填空間９２には、振動を受けて動く可動片９３が潜熱蓄熱材５１と一緒に収容される。この可動片９３が、本発明の発核手段に相当する。

従って、この実施形態によれば、エンジン１の始動時等に、エンジン１の振動を受けてＰＣＶバルブの中の弁体９１が振動し、その振動を受けて可動片９３が衝撃的に動くことにより、潜熱蓄熱材５１が瞬間的に発核して発熱する。これにより、主として弁体９１を速やかに加熱することができ、弁体９１の外周にできた凍結を速やかに解除することができる。つまり、主として弁体９１を加熱することでＰＣＶバルブの凍結を解除することができる。また、この実施形態では、潜熱蓄熱材５１を発核させるために、通電装置やアクチュエータ等を設ける必要がなく、それらに電力を供給する必要がない。この意味で、潜熱蓄熱材５１を発核させるための構成を簡略化することができ、発核のための電力消費を抑えることができる。その他の作用効果については、前記各実施形態と同様である。

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以下のように実施することもできる。

（１）前記第１実施形態では、ＰＣＶバルブ３３の外周に断熱材５６を設けたが、この断熱材５６を省略することもできる。

（２）前記第４〜第６の実施形態では、ＰＣＶバルブ８１の外周に断熱材を設けなかったが、第１実施形態と同様にＰＣＶバルブ８１の外周に断熱材を設けてもよい。

第１実施形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図。 第１実施形態に係り、ＰＣＶバルブの概略を示す断面図。 第１実施形態に係り、加熱制御の処理内容を示すフローチャート。 第２実施形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図。 第３実施形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図。 第４実施形態に係り、ＰＣＶバルブの概略を示す断面図。 第４実施形態に係り、ＰＣＶバルブの概略を示す断面図。 第５実施形態に係り、ＰＣＶバルブの概略を示す断面図。 第６実施形態に係り、ＰＣＶバルブの弁体を示す断面図。

符号の説明

３ エンジンブロック
３３ ＰＣＶバルブ
４１ ハウジング
４７ 弁体
５１ 潜熱蓄熱材
５２ 通電装置（発核手段）
５３ 冷却水循環装置（過冷却手段）
５６ 断熱材
５８ 水循環通路
７２ ＥＧＲガス循環装置
７７ ガス循環通路
８１ ＰＣＶバルブ
８４ ぺこ板
８５ アクチュエータ
８６ 衝撃力発生装置
８７ 衝撃力発生装置
９１ 弁体
９３ 可動片

Claims (10)

1. ハウジングの内部に弁体を収容したＰＣＶバルブの加熱装置であって、
   前記ＰＣＶバルブを加熱するための潜熱蓄熱材と、
   前記潜熱蓄熱材を発核させるための発核手段と、
   前記潜熱蓄熱材を過冷却状態にするための過冷却手段と
   を備えたことを特徴とするＰＣＶバルブの加熱装置。
2. 前記ハウジングに前記潜熱蓄熱材を設けたことを特徴とする請求項１に記載のＰＣＶバルブの加熱装置。
3. 前記潜熱蓄熱材の周囲に断熱材を設けたことを特徴とする請求項２に記載のＰＣＶバルブの加熱装置。
4. 前記弁体の内部に前記潜熱蓄熱材を設けたことを特徴とする請求項１に記載のＰＣＶバルブの加熱装置。
5. 前記発核手段は、前記潜熱蓄熱材に通電する通電装置であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載のＰＣＶバルブの加熱装置。
6. 前記発核手段は、前記潜熱蓄熱材に衝撃力を与える衝撃力発生装置であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載のＰＣＶバルブの加熱装置。
7. 前記発核手段は、前記潜熱蓄熱材の内部に設けられ、振動を受けて動く可動片であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載のＰＣＶバルブの加熱装置。
8. 前記過冷却手段は、前記ハウジングをエンジン冷却水により加熱する冷却水循環装置であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一つに記載のＰＣＶバルブの加熱装置。
9. 前記過冷却手段は、前記ハウジングをＥＧＲガスにより加熱するＥＧＲガス循環装置であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一つに記載のＰＣＶバルブの加熱装置。
10. 前記過冷却手段は、前記ハウジングを発熱により直接的に加熱するエンジンブロックであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一つに記載のＰＣＶバルブの加熱装置。

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