JP2016151222A - 車両用エンジンの吸気系温水加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気系に設けられる付属機器を、エンジンを冷却することで暖められる温水により必要に応じて安定的に加熱すること。【解決手段】車両１の前部に配置されたエンコパ２の中において、その前側にラジエータ３が配置され、ラジエータ３の後方にエンジン５と吸気系が配置される。吸気系は、吸気通路１１，１３，１４とスロットル装置１２とを含む。スロットル装置１２を加熱するために、エンジン５を冷却することで暖められた温水をスロットル装置１２へ循環させる温水通路１６が設けられる。温水通路１６には温水制御弁１７が設けられる。温水制御弁１７には、エンコパ２の中の温度に感応して温水制御弁１７の開閉を制御するための形状記憶合金よりなる膨縮部材１８が設けられる。【選択図】 図１

Description

この発明は、車両のエンジンコンパートメント（エンコパ）の中にエンジンとラジエータと吸気系を配置した車両用エンジンに係り、吸気系に関連して設けられる各種付属機器を、エンジンを冷却することで暖められた冷却水（温水）を流すことにより加熱するように構成した車両用エンジンの吸気系温水加熱装置に関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される空気制御装置が知られている。一般に、エンジンでは、外気がそのまま吸気通路を通じて燃焼室に取り込まれる。そのため、寒冷地では、冷たい外気がそのまま吸気通路に取り込まれ、吸気通路に設けられた各種付属機器で凍結が起きるおそれがあった。ここで、吸気通路に設けられる付属機器として、スロットル弁や過給機のコンプレッサ前ミキサー等を挙げることができる。また、ＥＧＲ装置を備えたエンジンでも、スロットル弁の近傍において、ＥＧＲ通路から導入されたＥＧＲガス中の水分が凍結するおそれがあった。そこで、従来の付属機器では、エンジンを冷却することで暖められた冷却水（温水）を循環させることにより、付属機器を加熱し、その凍結を回避するように構成される。特許文献１に記載される装置では、スロットル弁に加え、スロットル軸及びその近傍も同時に温水で温めるように構成される。ここで、付属機器を加熱する温水の流れは、温水通路に設けられた温水制御弁を開閉させることで制御することが考えられる。また、この温水制御弁を、温水の温度又は加熱された付属機器の温度に応じて制御することが考えられる。

特開平７−７７１０８号公報

ところが、特許文献１に記載される装置では、付属機器が、温水の熱源であるエンジンから離れて配置されるため、温水制御弁の開閉を付属機器の温度で制御すると、その制御にハンチングが生じるおそれがあった。例えば、エンジン始動時に付属機器がある低い温度となるときに温水制御弁が開かれると、温水通路を温水が流れて付属機器が暖められ、その温度が上昇する。そして、その温度が所定値（高温）を超えると、温水制御弁が閉じられ、温水通路での温水の流れが遮断される。その後、車両の走行に伴い付属機器が走行風を受けて冷やされると、付属機器の温度が低下する。そして、その温度が所定値（低温）を下回ると温水制御弁が開かれて再び温水が流れ、付属機器が暖められる。このように付属機器の温度変化に応じて温水制御弁が頻繁に開閉されることになり、付属機器の温度を安定的に調節することができなくなってしまう。

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、吸気系に設けられる付属機器を、エンジンを冷却することで暖められる温水により必要に応じて安定的に加熱することを可能とした車両用エンジンの吸気系温水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、車両の前部に配置されたエンジンコンパートメントの中において、その前側にラジエータが配置され、ラジエータの後方にエンジンと吸気系が配置された車両用エンジンの吸気系温水加熱装置であって、吸気系は、エンジンに空気を導入するための吸気通路と、吸気通路に関連して設けられた付属機器とを含むことと、付属機器を加熱するために、エンジンを冷却することで暖められた温水を付属機器へ循環させる温水通路と、温水通路における温水の流れを制御するための温水制御弁と、エンジンコンパートメントの中の温度に応じて温水制御弁の開閉を制御するための制御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、車両の前部に配置されたエンジンコンパートメント（以下「エンコパ」という。）の中には、その前側にラジエータが配置され、ラジエータの後方にエンジンと吸気系を構成する吸気通路や付属機器が配置される。エンジンの運転時には、ラジエータを通過した空気がエンコパの中へ流れ込みエンコパの中の空気に熱的影響が与えられるが、エンコパの中ではエンジンの熱も発散されることから、エンコパの中の温度変化は比較的緩やかとなる。ここで、付属機器を加熱するために、エンジンを冷却することで暖められた温水が温水通路を通じて付属機器へ循環される。そして、エンコパの中の温度に応じて温水制御弁の開閉が制御手段により制御されることにより、温水通路における温水の流れが制御される。従って、ラジエータを通過してエンコパの中へ流れ込む空気の温度が変化しても、エンコパの中の温度が急変することはなく、温水制御弁の開閉が頻繁に切り替えられることがない。

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、温水制御弁は、温水通路を開閉するための弁体と、弁体を駆動するための駆動部とを含み、制御手段は、エンジンコンパートメントの中の温度に感応して膨張又は収縮することにより駆動部の動作を制御する膨縮部材を含むことを趣旨とする。

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、エンコパの中の温度に感応して膨縮部材が膨張又は収縮することにより駆動部の動作が制御され、温水制御弁の開閉が制御される。従って、温水制御弁を開閉制御するために、電気的構成を設ける必要がない。

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２に記載の発明において、膨縮部材は、形状記憶合金で形成されたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、膨縮部材が形状記憶合金で形成されるので、液体や流動体で形成される膨縮部材に比べて温水制御弁に対する組み付けや管理が比較的容易となる。

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２又は３に記載の発明において、駆動部と膨縮部材との間に断熱部材が設けられたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項２又は３に記載の発明の作用に加え、駆動部へ伝わる熱が断熱部材により膨縮部材へ伝わり難くなる。

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２に記載の発明において、エンジンコンパートメントの中の温度をエンコパ温度として検出するためのエンコパ温度検出手段を更に備え、駆動部は、弁体を開閉駆動するための電動機を含み、制御手段は、検出されるエンコパ温度に基づき電動機を制御するための電子制御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２に記載の発明の作用に加え、エンコパ温度検出手段により検出されるエンコパ温度に基づき電動機が電子制御装置により正確に制御され、温水制御弁が好適に開閉される。

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２に記載の発明において、吸気通路における吸気温度を検出するための吸気温度検出手段と、温水通路における温水温度を検出するための温水温度検出手段と、車両の外部における外気温度を検出するための外気温度検出手段とを更に備え、駆動部は、弁体を開閉駆動するための電動機を含み、制御手段は、検出される吸気温度、温水温度及び外気温度に基づきエンジンコンパートメントの中の温度をエンコパ温度として推定し、その推定されたエンコパ温度に基づき電動機を制御するための電子制御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２に記載の発明の作用に加え、検出される吸気温度、温水温度及び外気温度に基づきエンコパの中の温度がエンコパ温度として電子制御装置により推定される。そして、その推定されたエンコパ温度に基づき電動機が電子制御装置により正確に制御され、温水制御弁が好適に開閉される。従って、エンコパ温度を検出するために専用の検出手段を設ける必要がない。

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２に記載の発明において、吸気通路における吸気温度を検出するための吸気温度検出手段を更に備え、駆動部は、弁体を開閉駆動するための電動機を含み、制御手段は、検出される吸気温度に基づき電動機を制御するための電子制御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２に記載の発明の作用に加え、一般に、吸気通路における吸気温度はエンコパの中の熱に影響を受けることから、エンコパの温度と相関がある。従って、吸気温度検出手段により検出される吸気温度に基づき電動機が電子制御装置により正確に制御され、温水制御弁が好適に開閉される。

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のいずれかに記載の発明において、温水通路における温水温度を検出するための温水温度検出手段と、付属機器の温度を付属機器温度として検出するための付属機器温度検出手段と、温水制御弁の異常を判定するための異常判定手段とを更に備え、異常判定手段は、温水制御弁が開き又は閉じたときに検出される温水温度と付属機器温度との温度差に基づき温水制御弁が異常であるか否かを判定す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のいずれかに記載の発明の作用に加え、温水制御弁が開き又は閉じたときに、温水温度検出手段により検出される温水温度と付属機器温度検出手段により検出される付属機器温度との温度差に基づき温水制御弁が異常であるか否かが異常判定手段により判定される。従って、温水制御弁が異常であることの判定結果から温水制御弁に故障が発生したことを早期に知ることが可能となる。

請求項１に記載の発明によれば、吸気系に設けられる付属機器を、エンジンを冷却することで暖められる温水により必要に応じてハンチングを生じさせずに安定的に加熱することができる。

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、吸気系温水加熱装置の構成を簡略化することができる。

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、温水制御弁の製造や管理を容易化することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明の効果に加え、膨縮部材に対する余分な熱的影響を排除することができ、温水制御弁の開閉をエンコパの中の温度に応じて好適に制御することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、エンコパの中の温度に対する温水制御弁の制御精度を向上させることができる。

請求項６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、エンコパ温度を検出するための検出手段を設ける必要がないので、吸気系温水加熱装置の構成を簡略化することができる。

請求項７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、エンコパ温度を検出するための検出手段を設ける必要がないので、吸気系温水加熱装置の構成を簡略化することができる。

請求項８に記載の発明によれば、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明の効果に加え、運転者が温水制御弁の故障に早期に対処することができ、エンジンでの２次故障の発生を防止することができる。

第１実施形態に係り、ボンネットを取り外した車両前部を概略的に示す平面図。 第１実施形態に係り、ボンネットを取り外した車両前部を概略的に示す平面図。 第１実施形態に係り、閉弁状態の温水制御弁を示す断面図。 第１実施形態に係り、開弁状態の温水制御弁を示す断面図。 第２実施形態に係り、閉弁状態の温水制御弁を示す断面図。 第２実施形態に係り、開弁状態の温水制御弁を示す断面図。 第３実施形態に係り、ボンネットを取り外した車両前部を概略的に示す平面図。 第３実施形態に係り、ボンネットを取り外した車両前部を概略的に示す平面図。 第３実施形態に係り、吸気系温水加熱装置の電気的構成を示すブロック図。 第３実施形態に係り、温水加熱制御の内容を示すフローチャート。 第４実施形態に係り、エンコパ温度推定処理の内容を示すフローチャート。 第５実施形態に係り、温水加熱制御の内容を示すフローチャート。 第６実施形態に係り、温水加熱制御の内容を示すフローチャート。

＜第１実施形態＞
以下、本発明における車両用エンジンの吸気系温水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、図２に、ボンネットを取り外した車両１の前部を概略的に平面図により示す。図１、図２において、車両１の前後左右の方向を矢印で示す（以下に示す同等の他の図において方向は同じ。）図1、図２において、太い矢印は「空気流」を表わし、その矢印中の「網掛け」の濃淡の違いは温度の違いを示す。網掛けが濃いほど温度が高いことを表わす（以下に示す同等の他の図においても同じ。）。エンコパ２の中には、その前側中央にラジエータ３が配置され、車両１の前方から取り込まれる空気がラジエータ３を通り抜けてエンコパ２の中へ流入するようになっている。ラジエータ３の後方には、エンジン５と、エンジン５の吸気系及び排気系が配置される。ここで、ラジエータ３には、エンジン５を冷却して暖められた冷却水（温水）が熱交換のために循環するように冷却水通路（図示略）が設けられる。このため、エンジン５の冷間始動時には、エンジン５で暖められる前の冷却水がラジエータ３を流れる。その後、エンジン５の暖機が進むに連れて冷却水の温度が上昇し、エンジン５の暖機が完了した状態では、高温の温水がラジエータ３を流れることになる。

ラジエータ３の左右両側には、ヘッドライト４が配置される。エンコパ２の中には、エンジン５が横向きに配置される。エンジン５の前側には、燃焼室（図示略）へ空気を導入するための吸気マニホルド１１が設けられる。エンジン５の後側には、燃焼室から排気を導出するための排気マニホルド２１が設けられる。排気マニホルド２１の下流側には、排気浄化のための触媒コンバータと排気管（図示略）が接続される。排気マニホルド２１等は、排気通路と排気系を構成する。

吸気マニホルド１１の入口側には、スロットル装置１２を介して吸気管１３が接続される。吸気管１３の先端には、エアクリーナ１４が設けられる。エアクリーナ１４には、吸気入口１４ａが設けられる。これら吸気マニホルド１１、スロットル装置１２、吸気管１３及びエアクリーナ１４により本発明の吸気通路と吸気系が構成される。吸気通路は、エンジン５の燃焼室へ空気（吸気）を導入するようになっている。吸気マニホルド１１は、サージタンク１１ａと複数の分岐管１１ｂとを含む。スロットル装置１２は、スロットル弁１２ａを含む。スロットル装置１２は、横向きに配置されたサージタンク１１ａの右端に固定される。吸気管１３は、スロットル装置１２から右方向へ延びてエアクリーナ１４に接続される。

この実施形態では、スロットル装置１２が、吸気通路に関連して設けられた本発明の付属機器に相当する。また、エンジン５とスロットル装置１２との間には、温水通路１６が設けられる。温水通路１６は、スロットル装置１２を加熱するために、エンジン５を冷却することで暖められた冷却水（温水）をスロットル装置１２のケーシングへ流して循環させるように設けられる。温水通路１６は、上記した冷却水通路から分岐して設けられる。温水通路１６の途中には、温水の流れを制御するための非電動式の温水制御弁１７が設けられる。この温水制御弁１７の中には、エンコパ２の中の温度に応じて温水制御弁１７の開閉を制御するための本発明の制御手段に相当する膨縮部材１８が設けられる。

次に、温水制御弁１７の構成について詳しく説明する。図３に、閉弁状態の温水制御弁１７を断面図により示す。図４に、開弁状態の温水制御弁１７を断面図により示す。図３、図４に示すように、温水制御弁１７は、温水通路１６を開閉するための弁体２６を含む弁部１７Ａと、この弁体２６を駆動するための駆動部１７Ｂとを含む。

弁部１７Ａは、平面略Ｔ字形状をなすケーシング２７を備える。このケーシング２７は、中空の通路部２７ａと、その通路部２７ａに交差する中空のシリンダ部２７ｂとを含む。通路部２７ａの両端部には、それぞれ管継手２８が設けられる。これら管継手２８に温水通路１６が接続されることにより、この通路部２７ａが温水通路１６の一部となる。シリンダ部２７ｂには、弁体２６が設けられる。弁体２６は、略円柱形状をなし、図３に示すように通路部２７ａの通路を遮断する閉弁位置と、図４に示すように通路部２７ａを開放する開弁位置との間で往復動可能に設けられる。弁体２６には、駆動部１７Ｂへ向けて延びる弁軸２９が設けられる。

駆動部１７Ｂは、円筒形状をなすケーシング３０を備える。このケーシング３０は、有底筒状をなし、その開口端は蓋３０ａにより封鎖される。このケーシング３０には、その底部を貫通した弁軸２９が軸方向へ延びる。ケーシング３０の中において、弁軸２９の先端には、円板形状をなすフランジ部材３１が固定される。このフランジ部材３１は、断熱性を有する断熱部材でもある。断熱部材の材料として、例えば、セラミックや樹脂を使用することができる。また、ケーシング３０の中には、このフランジ部材３１を挟んで膨縮部材１８とスプリング１９が設けられる。すなわち、スプリング１９と膨縮部材１８との間に断熱部材であるフランジ部材３１が設けられる。つまり、膨縮部材１８は、ケーシング３０の底部とフランジ部材３１との間に設けられる。この膨縮部材１８はコイル形状をなす形状記憶合金により形成される。また、スプリング１９は、フランジ部材３１と蓋３０ａとの間に設けられる。スプリング１９は、駆動部１７Ｂの構成要素である。そして、この膨縮部材１８は、エンコパ２の中の温度に感応して膨張又は収縮することにより駆動部１７Ｂの動作を制御するようになっている。すなわち、エンコパ２の中の温度が高くなる高温時には、図３に示すように膨縮部材１８が収縮し、スプリング１９の付勢力によりフランジ部材３１が弁軸２９と共に押圧されることにより、弁体２６が閉弁位置に配置される。一方、エンコパ２の中の温度が低くなる低温時には、図４に示すように膨縮部材１８が膨張し、スプリング１９の付勢力に抗してフランジ部材３１が弁軸２９と共に逆方向へ押圧されることにより、弁体２６が開弁位置に配置される。

例えば、図１において、外気が氷点下となる外気低温時であってエンジン５の暖機完了後には、車両１の走行に伴いラジエータ３を通過する冷えた走行風によりエンコパ２の中の温度が低下する。このため、温水制御弁１７が開弁され、図１に矢印で示すように、温水通路１６に温水が流れ、スロットル装置１２が温水により加熱される。一方、図２において、外気が常温となる外気常温時であってエンジン５の暖機完了後には、車両１の走行に伴いラジエータ３を通過する暖まった走行風によりエンコパ２の中の温度が上昇する。このため、温水制御弁１７が閉弁され、温水通路１６における温水の流れが遮断され、スロットル装置１２の加熱が中止される。

以上説明したこの実施形態における車両用エンジンの吸気系温水加熱装置によれば、車両１の前部に配置されたエンコパ２の中には、その前側にラジエータ３が配置され、ラジエータ３の後方にエンジン５と吸気系を構成する吸気マニホルド１１、吸気管１３及びエアクリーナ１４や付属機器であるスロットル装置１２が配置される。エンジン５の運転時には、ラジエータ３を通過した空気がエンコパ２の中へ流れ込みエンコパ２の中の空気に熱的影響が与えられるが、エンコパ２の中ではエンジン５が発する熱が充満することから、エンコパ２の中の温度変化は比較的緩やかとなる。ここで、スロットル装置１２を加熱するために、エンジン５を冷却することで暖められた温水が温水通路１６を通じてスロットル装置１２へ循環される。そして、エンコパ２の中の温度に応じて温水制御弁１７の開閉が制御手段である膨縮部材１８により制御されることにより、温水通路１６における温水の流れが制御される。従って、ラジエータ３を通過してエンコパ２の中へ流れ込む空気の温度が変化しても、エンコパ２の中の温度が急変することはなく、温水制御弁１７の開閉が頻繁に切り替えられることがない。このため、吸気系に設けられるスロットル装置１２を、エンジン５を冷却することで暖められる温水により必要に応じてハンチングを生じさせずに安定的に加熱することができる。

この実施形態では、エンコパ２の中の温度に感応して膨縮部材１８が膨張又は収縮することにより駆動部であるスプリング１９の動作が制御され、温水制御弁１７の開閉が制御される。従って、温水制御弁１７を開閉制御するために、電気的構成を設ける必要がない。このため、温水加熱装置の構成を簡略化することができる。

この実施形態では、膨縮部材１８が形状記憶合金で形成されるので、液体や流動体で形成される膨縮部材に比べて温水制御弁１７に対する組み付けや管理が比較的容易となる。この意味で、温水制御弁１７の製造や管理を容易化することができる。

この実施形態では、駆動部を構成するスプリング１９と膨縮部材１８との間に断熱部材よりなるフランジ部材３１が設けられる。従って、スプリング１９へ伝わる熱がフランジ部材３１により遮断されて膨縮部材１８へ伝わり難くなる。このため、膨縮部材１８に対する余分な熱的影響を排除することができ、温水制御弁１７の開閉をエンコパ２の中の温度に応じて好適に制御することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明における車両用エンジンの吸気系温水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、以下の説明において、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、異なった点を中心に説明する。

この実施形態では、第１実施形態の温水制御弁１７の代わりに構成の異なる温水制御弁２０が設けられる点で第１実施形態と異なる。図５に、閉弁状態の温水制御弁２０を断面図により示す。図６に、開弁状態の温水制御弁２０を断面図により示す。図５、図６に示すように、この温水制御弁２０は、平面略Ｔ字形状をなすケーシング３２を備える。このケーシング３２は、中空の通路部３２ａと、通路部３２ａに交差する中空のシリンダ部３２ｂとを含む。通路部３２ａの両端に温水通路１６が接続されることにより、通路部３２ａが温水通路１６の一部となる。シリンダ部３２ｂには、温水通路１６を開閉するための弁体２６及び弁軸２９と、この弁体２６を駆動するための駆動部としてのスプリング３３が設けられる。弁体２６は、図５に示すように通路部３２ａを遮断する閉弁位置と、図６に示すように通路部３２ａを開放する開弁位置との間でシリンダ部３２ｂを往復動可能に設けられる。

シリンダ部３２ｂには、弁軸２９を移動可能に支持する軸受３４と隔壁３５が固定される。弁軸２９は、これら軸受３４と隔壁３５を貫通して延びる。弁軸２９の先端には、円板形状をなし断熱部材でもあるフランジ部材３１が固定される。この実施形態では、隔壁３５とフランジ部材３１との間にスプリング３３が設けられる。また、フランジ部材３１とシリンダ部３２ｂの底部３２ｃとの間に膨縮部材３６が設けられる。この実施形態で、膨縮部材３６は「ワックスサーモエレメント」により構成される。周知のように、ワックスサーモエレメントは、温度に感応して膨張又は収縮するサーモワックスを内蔵し、サーモワックスの膨張又は収縮に伴い伸長又は収縮するピストン３６ａを有する。そして、この膨縮部材３６は、エンコパ２の中の温度に感応してピストン３６ａを伸長又は収縮することによりスプリング３３の動作を制御するようになっている。すなわち、高温時には、図５に示すように、膨縮部材３６のピストン３６ａが伸長し、スプリング３３の付勢力に抗してフランジ部材３１と弁軸２９が押圧されることにより、弁体２６が閉弁位置に配置される。一方、エンコパ２の中の温度が低くなる低温時には、図６に示すように、膨縮部材３６のピストン３６ａが収縮すると共にスプリング３３がフランジ部材３１と共に弁軸２９を逆方向へ押圧することにより、弁体２６が開弁位置に配置される。

以上説明したこの実施形態における車両用エンジンの吸気系温水加熱装置によれば、ワックスサーモエレメントよりなる膨縮部材３６が膨張（伸長）することで、温水制御弁２０が閉弁して温水通路１６が遮断され、膨縮部材３６が収縮することで、温水制御弁２０が開弁して温水通路１６が開放される。この点、この実施形態の膨縮部材３６は、第１実施形態の膨縮部材１８に対し、弁体２６を開閉させる膨張（伸長）と収縮の動作が逆であるが、温水制御弁２０の開閉を制御する機能は同等であることから、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、本発明における車両用エンジンの吸気系温水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７、図８に、ボンネットを取り外した車両１の前部を概略的に平面図により示す。この実施形態では、次の点で第１及び第２の実施形態と構成が異なる。すなわち、温水通路１６には、電動弁よりなる温水制御弁２３が設けられる。この温水制御弁２３は、通電によりモータ２３ａ（図９参照）を駆動させて弁体（図示略）を開閉し、温水通路１６における温水の流れを制御するように構成される。モータ２３ａは、本発明の駆動部及び電動機に相当する。図７、図８に示すように、エンコパ２の中には、その中の温度をエンコパ温度ＴＨＥＣとして検出するためのエンコパ温センサ４１が設けられる。このエンコパ温センサ４１は、本発明のエンコパ温度検出手段の一例に相当する。エアクリーナ１４には、エアクリーナ１４を流れる吸気の温度を吸気温度ＴＨＡとして検出するための吸気温センサ４２が設けられる。この吸気温センサ４２は、本発明の吸気温度検出手段の一例に相当する。エンジン５には、エンジン５を流れる冷却水の温度（冷却水温度）ＴＨＷを検出するための水温センサ４３が設けられる。この冷却水は、温水通路１６へ流れることから、この水温センサ４３は、本発明の温水温度検出手段の一例に相当する。スロットル装置１２には、そのケーシングの温度をスロットル温度ＴＨＲとして検出するためのスロットル温センサ４４が設けられる。このスロットル温センサ４４は、本発明の付属機器温度検出手段の一例に相当する。更に、ラジエータ３の前側外部には、外気温度ＴＨＯＡを検出するための外気温センサ４５が設けられる。この外気温センサ４５は、本発明の外気温度検出手段の一例に相当する。また、車両１の運転席には、温水制御弁２３の異常を報知するための警報ランプ２４が設けられる。また、車両１には、各センサ４１〜４５の検出値に基づき温水制御弁２３を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）５０が設けられる。

図９に、この実施形態における吸気系温水加熱装置の電気的構成をブロック図により示す。ＥＣＵ５０の入力側には、エンコパ温センサ４１、吸気温センサ４２、水温センサ４３、スロットル温センサ４４及び外気温センサ４５が接続される。ＥＣＵ５０の出力側には、温水制御弁２３のモータ２３ａと警報ランプ２４が接続される。ＥＣＵ５０は、本発明の制御手段の一例に相当し、温水加熱制御を実行するために、検出されるエンコパ温度ＴＨＥＣに基づき温水制御弁２３を制御するように構成される。

次に、ＥＣＵ５０が実行する温水加熱制御について説明する。図１０に、この温水加熱制御の内容をフローチャートにより示す。処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ１００で、ＥＣＵ５０は、エンコパ温センサ４１の検出値に基づきエンコパ温度ＴＨＥＣを取り込む。

次に、ステップ１１０で、ＥＣＵ５０は、閉弁フラグＸＶＣが「０」か否かを判断する。この閉弁フラグＸＶＣは、後述するように、温水制御弁２３が開弁されたときに「０」に設定され、閉弁されたときに「１」に設定されるようになっている。ＥＣＵ５０は、ステップ１１０の判断結果が肯定となる場合に処理をステップ１２０へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ１５０へ移行する。

ステップ１２０では、ＥＣＵ５０は、エンコパ温度ＴＨＥＣが第１所定値ＴＨ１より高いか否かを判断する。ここで、第１所定値ＴＨ１として、例えば「３５℃」を当てはめることができる。ＥＣＵ５０は、ステップ１２０の判断結果が肯定となる場合に処理をステップ１３０へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ１６０へ移行する。

ステップ１３０では、ＥＣＵ５０は、モータ２３ａを制御することにより、温水制御弁２３を閉弁する。これにより、温水通路１６における温水の流れが遮断される。

その後、ステップ１４０で、ＥＣＵ５０は、閉弁フラグＸＶＣを「１」に設定し、処理をステップ１００へ戻す。

一方、ステップ１１０から移行してステップ１５０では、ＥＣＵ５０は、エンコパ温度ＴＨＥＣが、第２所定値ＴＨ２（ＴＨ２＜ＴＨ１）より低いか否かを判断する。ここで、第２所定値ＴＨ２として、例えば「３０℃」を当てはめることができる。ＥＣＵ５０は、ステップ１５０の判断結果が肯定となる場合に処理をステップ１６０へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ１３０へ移行する。

ステップ１５０又はステップ１２０から移行してステップ１６０では、ＥＣＵ５０は、モータ２３ａを制御することにより、温水制御弁２３を開弁する。これにより、温水通路１６を温水が流れる。

その後、ステップ１７０で、ＥＣＵ５０は、閉弁フラグＸＶＣを「０」に設定し、処理をステップ１００へ戻す。

上記した温水加熱制御によれば、例えば、図７において、外気低温時であってエンジン５の暖機完了後には、車両１の走行に伴いラジエータ３を通過する冷えた走行風によりエンコパ２の中の温度が低下する。このとき、検出されるエンコパ温度ＴＨＥＣが第２所定値ＴＨ２より低くなると、温水制御弁２３が開弁され、図７に矢印で示すように、温水通路１６に温水が流れ、スロットル装置１２が温水により加熱される。一方、図８において、外気常温時であってエンジン５の暖機完了後には、車両１の走行に伴いラジエータ３を通過する暖まった走行風によりエンコパ２の中の温度が上昇する。このとき、検出されるエンコパ温度ＴＨＥＣが第１所定値ＴＨ１より高くなると、温水制御弁２３が閉弁され、温水通路１６における温水が流れが遮断され、スロットル装置１２の加熱が中止される。

以上説明したこの実施形態における車両用エンジンの吸気系温水加熱装置によれば、前記各実施形態における温度感応式の温水制御弁１７，２０とは異なり、エンコパ温センサ４１により検出されるエンコパ温度ＴＨＥＣに基づきモータ２３ａがＥＣＵ５０により正確に制御され、温水制御弁２３が好適に開閉される。このため、前記各実施形態と同様に、吸気系に設けられるスロットル装置１２を、エンジン５を冷却することで暖められる温水により必要に応じてハンチングを生じさせずに安定的に加熱することができる。加えて、エンコパ２の中の温度に対する温水制御弁２３の制御精度を向上させることができる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明における車両用エンジンの吸気系温水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。

この実施形態では、次の点で第３実施形態と構成が異なる。すなわち、この実施形態では、図７〜図９におけるエンコパ温センサ４１が省略され、その代わりに、エンコパ温度ＴＨＥＣをエンジン５の運転状態に応じて推定するようになっている。図１１に、その推定処理の内容をフローチャートにより示す。

処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ２００で、ＥＣＵ５０は、吸気温センサ４２、水温センサ４３及び外気温センサ４５の検出値に基づき、吸気温度ＴＨＡ、冷却水温度ＴＨＷ及び外気温度ＴＨＯＡをそれぞれ取り込む。ここで、冷却水温度ＴＨＷは、温水通路１６における温水温度に相当するものとして取り込まれる。

次に、ステップ２１０で、ＥＣＵ５０は、取り込まれた冷却水温度ＴＨＷよりエンジン５が発生させる熱量（エンジン熱量）ＱＥを推定する。ＥＣＵ５０は、このエンジン５について予め実験的に確認された熱量データを参照することでこのエンジン熱量ＱＥを推定することができる。

次に、ステップ２２０で、ＥＣＵ５０は、推定されたエンジン熱量ＱＥより基本エンコパ温度ＴＨＥＣＢを算出する。ＥＣＵ５０は、予め実験的に確認された温度データを参照することでこの基本エンコパ温度ＴＨＥＣＢを算出することができる。

次に、ステップ２３０で、ＥＣＵ５０は、取り込まれた吸気温度ＴＨＡより吸気温度補正値ＫＡを算出する。ＥＣＵ５０は、予め実験的に確認された補正値データを参照することでこの吸気温度補正値ＫＡを算出することができる。

次に、ステップ２４０で、ＥＣＵ５０は、取り込まれた外気温度ＴＨＯＡより外気温度補正値ＫＯＡを算出する。ＥＣＵ５０は、予め実験的に確認された補正値データを参照することでこの外気温度補正値ＫＯＡを算出することができる。

次に、ステップ２５０で、ＥＣＵ５０は、以下の式（１）に基づきエンコパ温度ＴＨＥＣを推定し、処理をステップ２００へ戻す。
ＴＨＥＣ＝ＴＨＥＣＢ＋ＫＡ＋ＫＯＡ ・・・式（１）

そして、ＥＣＵ５０は、上記のように推定されたエンコパ温度ＴＨＥＣを、図１０に示す温水加熱制御に反映させるようになっている。

以上説明したこの実施形態における車両用エンジンの吸気系温水加熱装置によれば、検出される吸気温度ＴＨＡ、冷却水温度ＴＨＷ（温水温度）及び外気温度ＴＨＯＡに基づきエンコパ２の中の温度がエンコパ温度ＴＨＥＣとしてＥＣＵ５０により推定される。そして、その推定されたエンコパ温度ＴＨＥＣに基づきモータ２３ａがＥＣＵ５０により正確に制御され、温水制御弁２３が好適に開閉される。従って、第３実施形態と異なり、エンコパ温度ＴＨＥＣを検出するために専用のエンコパ温センサ４１を設ける必要がない。この点で、第３実施形態よりも吸気系温水加熱装置の構成を簡略化することができる。

＜第５実施形態＞
次に、本発明における車両用エンジンの吸気系温水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。

この実施形態では、次の点で第３及び第４の実施形態と構成が異なる。すなわち、この実施形態では、図７〜図９におけるエンコパ温センサ４１が省略され、その代わりに、ＥＣＵ５０が吸気温度ＴＨＡに基づき温水加熱制御を実行するようになっている。図１２に、その温水加熱制御の内容をフローチャートにより示す。

このフローチャートは、ステップ１０５、ステップ１２５及びステップ１５５の内容の点で図１０のフローチャートのステップ１００、ステップ１２０及びステップ１５０の内容と異なる。すなわち、ステップ１０５では、ステップ１００の代わりに、ＥＣＵ５０は、吸気温センサ４２の検出値に基づき吸気温度ＴＨＡを取り込む。また、ステップ１２５では、ステップ１２０の代わりに、ＥＣＵ５０は、吸気温度ＴＨＡが第１所定値ＴＨ１より高いか否かを判断する。更に、ステップ１５５では、ステップ１５０の代わりに、ＥＣＵ５０は、吸気温度ＴＨＡが、第２所定値ＴＨ２（ＴＨ２＜ＴＨ１）より低いか否かを判断する。このフローチャートにおけるその他の処理内容は、図１０のフローチャートのそれと同じである。

以上説明したこの実施形態における車両用エンジンの吸気系温水加熱装置において、ＥＣＵ５０は、温水制御弁２３を開閉するために、吸気温センサ４２により検出される吸気温度ＴＨＡに基づきモータ２３ａを制御するようになっている。一般に、吸気通路における吸気温度は、エンコパの中の熱に影響を受けることから、エンコパの温度と相関がある。従って、検出される吸気温度ＴＨＡに基づきモータ２３ａがＥＣＵ５０により正確に制御され、温水制御弁２３が好適に開閉される。よって、この実施形態でも、エンコパ温度ＴＨＥＣを検出するための専用のエンコパ温センサ４１を設ける必要がないので、第３実施形態よりも吸気系温水加熱装置の構成を簡略化することができる。

＜第６実施形態＞
次に、本発明における車両用エンジンの吸気系温水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。

この実施形態では、温水加熱制御の内容の構成が第３〜第５の実施形態と異なる。すなわち、この実施形態では、図７〜図９におけるエンコパ温センサ４１が省略され、ＥＣＵ５０は、図１３にフローチャートで示す温水加熱制御を実行するようになっている。

処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ３００で、ＥＣＵ５０は、吸気温センサ４２の検出値に基づき吸気温度ＴＨＡを取り込む。

次に、ステップ３１０で、ＥＣＵ５０は、水温センサ４３及びスロットル温センサ４４の検出値に基づき冷却水温度ＴＨＷ及びスロットル温度ＴＨＲをそれぞれ取り込む。ここで、冷却水温度ＴＨＷは、温水通路１６における温水温度に相当し、水温センサ４３は、本発明の温水温度検出手段に相当する。また、スロットル温度ＴＨＲは、本発明の付属機器温度に相当し、スロットル温センサ４４は、本発明の付属機器温度検出手段に相当する。

次に、ステップ３２０で、ＥＣＵ５０は、閉弁フラグＸＶＣが「０」か否かを判断する。ＥＣＵ５０は、ステップ３２０の判断結果が肯定となる場合に処理をステップ３３０へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ３９０へ移行する。

ステップ３３０では、ＥＣＵ５０は、吸気温度ＴＨＡが第１所定値ＴＨ１より高いか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、ステップ３３０の判断結果が肯定となる場合に処理をステップ３４０へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ４００へ移行する。

ステップ３４０では、ＥＣＵ５０は、温水制御弁２３を閉弁する。これにより、温水通路１６における温水の流れが遮断される。次に、ステップ３５０で、ＥＣＵ５０は、閉弁フラグＸＶＣを「１」に設定する。

次に、ステップ３６０で、ＥＣＵ５０は、冷却水温度ＴＨＷから所定値αを減算した温度（ＴＨＷ−α）がスロットル温度ＴＨＲより高いか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合に処理をステップ３７０へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ３８０へ移行する。

ステップ３７０では、ＥＣＵ５０は、温水制御弁２３が指令通りに閉弁しているものとして正常判定し、処理をステップ３００へ戻す。ＥＣＵ５０は、この判定結果を内蔵メモリに記憶することができる。

一方、ステップ３８０では、ＥＣＵ５０は、温水制御弁２３が指令に反して開弁しているものとして異常判定し、処理をステップ３００へ戻す。ここで、ＥＣＵ５０は、この判定結果を内蔵メモリに記憶することができる。また、ＥＣＵ５０は、警報ランプ２４を点滅させることでこの異常を報知することができる。

一方、ステップ３２０から移行してステップ３９０では、ＥＣＵ５０は、吸気温度ＴＨＡが、第２所定値ＴＨ２（ＴＨ２＜ＴＨ１）より低いか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合に処理をステップ４００へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ３４０へ移行する。

ステップ３９０又はステップ３３０から移行してステップ４００では、ＥＣＵ５０は、モータ２３ａを制御することにより、温水制御弁２３を開弁する。これにより、温水通路１６を温水が流れる。その後、ステップ４１０で、ＥＣＵ５０は、閉弁フラグＸＶＣを「０」に設定する。

次に、ステップ４２０で、ＥＣＵ５０は、冷却水温度ＴＨＷから所定値β（α＞β）を減算した温度（ＴＨＷ−β）がスロットル温度ＴＨＲより低いか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合に処理をステップ４３０へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ４４０へ移行する。

ステップ４３０では、ＥＣＵ５０は、温水制御弁２３が指令通りに開弁しているものとして正常判定し、処理をステップ３００へ戻す。ＥＣＵ５０は、この判定結果を内蔵メモリに記憶することができる。

一方、ステップ４４０では、ＥＣＵ５０は、温水制御弁２３が指令に反して閉弁しているものとして異常判定し、処理をステップ３００へ戻す。ここで、ＥＣＵ５０は、この判定結果を内蔵メモリに記憶することができる。また、ＥＣＵ５０は、警報ランプ２４を点滅させることでこの異常を報知することができる。

この実施形態では、ＥＣＵ５０は、温水制御弁２３の異常を判定するための異常判定手段の一例に相当し、ＥＣＵ５０は、温水制御弁２３が開き又は閉じたときに検出される冷却水温度ＴＨＷとスロットル温度ＴＨＲとの温度差に基づき温水制御弁２３が異常であるか否かを判定するようになっている。

以上説明したこの実施形態の車両用エンジンの吸気系温水加熱装置によれば、第５実施形態の作用効果に加え、次のような作用効果を得ることができる。すなわち、温水制御弁２３が開き又は閉じたときに、水温センサ４３により検出される冷却水温度ＴＨＷ（温水温度）とスロットル温センサ４４により検出されるスロットル温度ＴＨＲとの温度差に基づき温水制御弁２３が異常であるか否かがＥＣＵ５０により判定される。従って、温水制御弁２３が異常であることの判定結果から温水制御弁２３に故障が発生したことを早期に知ることが可能となる。このため、運転者が温水制御弁２３の故障に早期に対処することができ、エンジン５での２次故障の発生を防止することができる。

例えば、温水制御弁２３の弁体が開弁状態のまま固着故障した場合は、エンジン５の暖機が完了した後も高温の温水がスロットル装置１２へ流れることになる。このため、スロットル装置１２を通過する吸気が加熱され、燃焼室における空気密度の低下により燃料の燃焼性が悪化し、エンジン５でノッキング悪化やトルク低下及び燃費悪化という２次故障を招くおそれがある。一方、温水制御弁２３の弁体が閉弁状態のまま固着故障した場合は、スロットル装置１２や吸気管１３で凝縮水が発生したり、その凝縮水の凍結によりスロットル弁１２ａが固着するなどの２次故障を招くおそれがある。この実施形態では、上記のような温水制御弁２３の故障に早期に対処することが可能となり、上記のような２次故障の発生を防止することができる。

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に変更して実施することもできる。

（１）前記第１実施形態では、温水制御弁１７に設けられる膨縮部材１８としてコイル形状の形状記憶合金を使用したが、板状や棒状の形状記憶合金であってもよい。

（２）前記第１及び第２の実施形態では、フランジ部材３１を断熱部材により構成したが、フランジ部材３１を非断熱部材で構成することもできる。

（３）前記各実施形態では、吸気通路に関連して設けられた付属機器としてスロットル装置１２を想定したが、この付属機器として、過給機のコンプレッサ前ミキサー、アイドル回転制御用のＩＳＣ弁、吸気通路の近傍に設けられるＥＧＲ弁等を想定することができる。

この発明は、前部のエンコパ内にエンジンを配置した自動車等の車両に利用することができる。

１ 車両
２ エンコパ
３ ラジエータ
５ エンジン
１１ 吸気マニホルド（吸気通路）
１２ スロットル装置（吸気通路、付属機器）
１３ 吸気管（吸気通路）
１４ エアクリーナ（吸気通路）
１６ 温水通路
１７ 温水制御弁
１７Ｂ 駆動部
１８ 膨縮部材
１９ スプリング（駆動部）
２０ 温水制御弁
２３ 温水制御弁
２３ａ モータ（駆動部、電動機）
２６ 弁体
３１ フランジ部材（断熱部材）
３３ スプリング（駆動部）
３６ 膨縮部材
４１ エンコパ温センサ（エンコパ温度検出手段）
４２ 吸気温センサ（吸気温度検出手段）
４３ 水温センサ（温水温度検出手段）
４４ スロットル温センサ（付属機器温度検出手段）
４５ 外気温センサ（外気温度検出手段）
５０ ＥＣＵ（弁制御手段、異常判定手段）

Claims (8)

1. 車両の前部に配置されたエンジンコンパートメントの中において、その前側にラジエータが配置され、前記ラジエータの後方にエンジンと吸気系が配置された車両用エンジンの吸気系温水加熱装置であって、
   前記吸気系は、前記エンジンに空気を導入するための吸気通路と、前記吸気通路に関連して設けられた付属機器とを含むことと、
   前記付属機器を加熱するために、前記エンジンを冷却することで暖められた温水を前記付属機器へ循環させる温水通路と、
   前記温水通路における前記温水の流れを制御するための温水制御弁と、
   前記エンジンコンパートメントの中の温度に応じて前記温水制御弁の開閉を制御するための制御手段と
   を備えたことを特徴とする車両用エンジンの吸気系温水加熱装置。
2. 前記温水制御弁は、前記温水通路を開閉するための弁体と、前記弁体を駆動するための駆動部とを含み、
   前記制御手段は、前記エンジンコンパートメントの中の温度に感応して膨張又は収縮することにより前記駆動部の動作を制御する膨縮部材を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの吸気系温水加熱装置。
3. 前記膨縮部材は、形状記憶合金で形成されたことを特徴とする請求項２に記載の車両用エンジンの吸気系温水加熱装置。
4. 前記駆動部と前記膨縮部材との間に断熱部材が設けられたことを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用エンジンの吸気系温水加熱装置。
5. 前記エンジンコンパートメントの中の温度をエンコパ温度として検出するためのエンコパ温度検出手段を更に備え、
   前記駆動部は、前記弁体を開閉駆動するための電動機を含み、
   前記制御手段は、検出される前記エンコパ温度に基づき前記電動機を制御するための電子制御装置である
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両用エンジンの吸気系温水加熱装置。
6. 前記吸気通路における吸気温度を検出するための吸気温度検出手段と、
   前記温水通路における温水温度を検出するための温水温度検出手段と、
   前記車両の外部における外気温度を検出するための外気温度検出手段と
   を更に備え、
   前記駆動部は、前記弁体を開閉駆動するための電動機を含み、
   前記制御手段は、検出される前記吸気温度、前記温水温度及び前記外気温度に基づき前記エンジンコンパートメントの中の温度をエンコパ温度として推定し、その推定された前記エンコパ温度に基づき前記電動機を制御するための電子制御装置である
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両用エンジンの吸気系温水加熱装置。
7. 前記吸気通路における吸気温度を検出するための吸気温度検出手段を更に備え、
   前記駆動部は、前記弁体を開閉駆動するための電動機を含み、
   前記制御手段は、検出される前記吸気温度に基づき前記電動機を制御するための電子制御装置である
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両用エンジンの吸気系温水加熱装置。
8. 前記温水通路における温水温度を検出するための温水温度検出手段と、
   前記付属機器の温度を付属機器温度として検出するための付属機器温度検出手段と、
   前記温水制御弁の異常を判定するための異常判定手段と
   を更に備え、
   前記異常判定手段は、前記温水制御弁が開き又は閉じたときに検出される前記温水温度と前記付属機器温度との温度差に基づき前記温水制御弁が異常であるか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の車両用エンジンの吸気系温水加熱装置。

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