JPH01106932A - 内燃機関の補助空気供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、内燃機関の吸気通路に配設されたスロットル
弁をバイパスした補助通路に設置される内燃機関の補助
空気供給装置に関する。

［従来の技術］ 一般に機関の冷間始動時には、燃焼条件が悪化し摩擦損
失などが大きく、負荷が相対的に増大するので、暖機後
の状態に比べて供給空気量を多くする必要がある。

このため、車両の内燃機関においては吸気通路に設置さ
れたスロットル弁をバイパスして補助通路を設けるとと
もに、この補助通路に、温度によって開度が変化する弁
を備えた補助空気供給装置を設け、低温時に機関に供給
する空気量を増量して始動性および暖機促進の向上を図
っている。

このような補助空気供給装置として、例えば特開昭６１
−２３７８４７号公報に示されたものがある。

上記公報に示された補助空気供給装置は、ＰＴＣ素子な
どのような電熱部材により構成された発熱体から与えら
れる熱量に応じて熱応動形シリンダに収容されたサーモ
ワックスを熱膨張・収縮させ、これにより出力ロットを
移動させ、この出力ロットの動きを弁体に伝達してこの
弁体により補助通路に形成した弁孔を徐々に閉じるよう
になっている。

したがって、機関の始動時から所定時間、機関に供給す
る空気量が増量され、この空気の増量分は始動後、暖機
運転の経過時間に応じて徐々に減少し、機関の作動が安
定した状態ではほぼ零となるように設定されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、補助空気供給装置の発熱体としてＰＴＣ
素子などのような電熱部材を用いたものは、熱応動部材
に熱を与えるのはＰＴＣ素子のみであり、例えば機関の
暖機運転中にＰＴＣ素子の電源が断線すると、弁孔を通
過する補助空気により弁体を通じて熱応動部材が冷却さ
れ、この熱応動部材は弁体を弁孔から離す方向に作動し
、弁孔が所定時間内に閉じないばかりでなく、機関に供
給される補助空気量が増し、機関の回転数を異常に高く
してしまう。特に、厳寒時にこのようなことが発生する
と、補助空気の温度が極めて低いので熱応動部材が冷却
され、回転数の上昇が著しくなる心配がある。

本発明は、電源が断線しても補助空気量を制限すること
ができ、回転数の異常上昇を未然に防止することができ
る内燃機関の補助空気供給装置を提供しようとするもの
である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、発熱体は電熱部材よりなり、かつ上記補助空
気供給装置のハウジングは熱伝導性部材よりなるスティ
を介してエンジンブロックに熱伝導可能に連結し、上記
熱応動部材は上記電熱部材からの熱を受けるとともに、
上記ハウジングおよびスティを通じてエンジンブロック
からの熱も受けるようにしたことを特徴とする。

［作用］ 本発明の構成によれば、熱応動部材には電熱部材からの
熱と、ハウジングおよびスティを通じてエンジンブロッ
ク側からの熱が与えられ、したがって電熱部材の電源が
断線しても、エンジンブロック側からの熱により弁体を
弁孔側に向けて作動させて弁孔を閉じるので、機関に供
給される補助空気量を減じ、機関回転数の異常上昇を防
止する。

［実施例コ 以下本発明について、第１図ないし第４図に示す一実施
例にもとづき説明する。

第１図は内燃機関の吸気系の一部を示す概略的構成図で
ある。■はエンジンであり、吸気通路２を通じて吸入空
気が供給される。３は吸気通路２に設けたスロットル弁
であり、上記吸気通路２を通じてエンジン１に供給され
る吸入空気量を制御する。

上記吸気通路２には、スロットル弁３の吸気流れ方向の
上下に位置して補助通路４ａ、　４ｂが開口されており
、これら補助通路４ａ、　４ｂ間には補助空気供給装置
５が連結されている。したがって、上記補助空気供給装
置５はスロットル弁３をバイパスするように設置されて
いる。

補助空気供給装置５について説明すると、６はハウジン
グであり、このハウジング８は、ハウジング本体７と連
結口体８を互いに連結して構成されている。ハウジング
本体７には流入孔９ａが形成されており、また連結口体
８には流出孔９ｂが形成されている。これら流入孔９ａ
および流出孔９ｂは、上記連結口体８の内部に形成した
弁孔１０を介して導通している。

上記流入孔９ａは上記吸気通路２のスロットル弁３より
吸気上流側に設けた前記一方の補助通路４ａに接続され
ているとともに、上記流出孔９ｂは上記吸気通路２のス
ロットル弁３より吸気下流側に設けた前記他方の補助通
路４ｂに接続されている。

したがって、吸気通路２を流れる吸入空気は、補助通路
４ａから流入孔９ａを通り、弁孔１０を経て流出孔９ｂ
より補助通路４ｂを介して吸気通路２に戻される。この
ためスロットル弁３をバイパスした吸気流れが発生する
ようになっている。

上記ハウジング本体７には、熱応動部材としての熱応動
形シリンダ１１が収容されている。上記熱応動形シリン
ダ１１は、熱感知部１２とシリンダ部１３および出力ロ
ット１４とから構成され、シリンダ部１３にはサーモワ
ックスなどのような熱膨張・収縮部材が充填されている
。上記サーモワックスが熱膨張すると出力ロット１４が
伸長作動されるようになっている。そしてこのシリンダ
部１３は弁孔１０に対向するようにして設置されている
とともに、熱感知部１２は弁孔１０から遠ざかってハウ
ジング本体７の図示右端部に設けられている。

熱感知部１２には、ＰＴＣ素子１５などのような電熱部
材で構成された発熱体が取付けられている。

このＰＴＣ素子１５は電極板１６と層状に重ね合わされ
ている。なお、複数のＰＴＣ素子と複数の電極板を交互
に層状に重ね合わせて構成してもよく、この場合各ＰＴ
Ｃ素子は直列に接続される。

このようなＰＴＣ素子１５は、導電性の板ばね１７によ
り上記熱感知部１２に当接するように押付けられている
。この導電性板ばね１７は、上記熱感知部１２と、前記
ハウジング本体７の図示右端部に気密に取付けられた蓋
体兼用のコネクタ１８との間に設けられており、コネク
タ１８のピン１９に電気的に接触している。

コネクタ１８は電源に接続されるものであり、したがっ
て、電源からコネクタピン１９、導電性板ばね１７、電
極板１６を通じてＰＴＣ素子１５に電力が供給され、こ
のＰＴＣ素子１５が発熱するようになっている。ＰＴＣ
素子１５の発熱は熱感知部１２に伝えられ、シリンダ部
１３に充填したサーモワックスを加熱する。このためサ
ーモワックスが熱膨張し、出力ロット１４を伸長作動さ
せるようになっている。

なお、２０は、上記蓋体兼用コネクタ１８とシリンダ部
１３との間に掛は渡された導電性の円錐形スプリングで
あり、熱応動形シリンダ１１全体を図示の左方向に押し
ている。　上記出力ロット１４には、弁棒２Ｉが連結さ
れている。この弁棒２１は基端部に摺動筒部２２を備え
、この摺動筒部２２はシリンダ部１３の外面に摺動自在
に嵌合されており、この摺動筒部２２に上記出力ロット
１４を収容した構造となっている。

上記弁棒２２の先端には弁体２３が連結されている。

弁体２３は先端部が略円錐形状をなした筒形に構成され
ており、この先端部が前述した弁孔１０に接離して該弁
孔１０を開閉する。この弁体２３内にはプレート２４が
取付けられており、このプレート２４には上記弁棒２１
の先端が摺動可能に貫通している。

そして、上記プレート２４と、上記弁棒２１の摺動筒部
２２との間には抑圧スプリング２５が掛は渡されており
、この押圧スプリング２５により弁体２３は弁孔１０の
方向に付勢されている。

また、弁体２３と、前記連結口体８との間には復帰スプ
リング２６が掛は渡されており、この復帰スプリング２
５により弁体２３は弁孔１０から離れる方向に付勢され
ている。

前述したように、出力ロット１４が伸長作動されると弁
棒２１が前進され、押圧スプリング２５の力を受けて弁
体２３が弁孔１０に押付けられる。したがって、弁孔１
０が閉じられるものである。

前記ハウジング本体７は断熱材料、例えば合成樹脂など
のような非金属部材で構成されており、このハウジング
本体７には熱伝導性に優れた金属よりなるスティ２８が
取付けられている。

スティ２８は、第２図にも示すように、周方向の両端部
に連結脚部２９．２９を備えた略筒形をなしており、上
記連結脚部２９．２９を除いて上記ハウジング本体７の
周壁にモールドされている。この場合、スティ２８は熱
応動形シリンダ１１を取り囲むようにしてハウジング本
体７の周壁にモールドされている。なお、スティ２８に
はハウジング本体７の周壁にモールドされた部分が軸方
向に延長され、熱感知部１２に近接する熱伝導片３０を
なしている。

上記スティ２８の両端連結脚部２９．２９は、エンジン
ブロック３１に対してボルト３２・・・等により密着し
て固定されている。このため、エンジンブロック３１の
熱が連結脚部２９．２９からスティ２８に伝導され、ハ
ウジング本体７の周壁を経て熱応動形シリンダ１１に伝
えられるようになっている。

また、スティ２８はハウジング本体７の周壁にモールド
されているので、このスティ２８の外表面は連結脚部２
９．２９を除き、ハウジング本体７にて覆われ外気と熱
遮断されているものである。

このような構成による実施例の作用を説明する。

冷間時にエンジン１を始動する前は、サーモワックスが
収縮しており、出力ロット部１４も収縮されているので
弁体２３は弁孔ｌＯから離れ、よって弁＝　　１１　− 孔１０を開いている。

このため、吸気通路２と、補助通路４ａ、流入孔９ａｓ
弁孔１０、流出孔９ｂおよび補助通路４ｂはバイパス通
路を構成し、エンジン１を始動した場合、このバイパス
通路によってスロットル弁３を迂回した吸気流れが発生
することになり、吸気量を補充する。

エンジン１の始動開始と同時にＰＴＣ素子１５へ通電が
開始されるが、この時は未だＰＴＣ素子１５の発熱量は
少なく、シたがって熱応動形シリンダ１１の熱感知部１
２に与える熱量は極めて少ない。またこの時、エンジン
ブロック８１は発熱を開始する状態であるためエンジン
ブロック３１の温度も低く、エンジンブロック３１の熱
がスティ２８を通じてハウジング本体７に伝えられるこ
とはない。

このため、サーモワックスは収縮状態にあり、出力ロッ
ト部１４も収縮されているので弁体２３は弁孔１０から
離れ、よって弁孔１０を開いている。

よって、吸気通路２には補助空気供給装置５を通じてス
ロットル弁３を迂回した吸気流れが発生するので、スロ
ットル弁３が全開状態になっていても空気が補充され、
良好な始動が可能になる。

エンジン１の始動開始と同時にＰＴＣ素子１５に通電が
開始され、このＰＴＣ素子１５は短時間内に発熱量を増
し、この熱は熱応動形シリンダ１１の熱感知部１２に伝
えられる。この時、ＰＴＣ素子１５は熱感知部１２に奪
われる熱量が多いので自己の抵抗値を下げ、電流を増加
させて発熱を増やそうとする。このため熱感知部１２を
加熱する。

このようにしてＰＴＣ素子１５が熱感知部１２を加熱す
ると、熱応動形シリンダ１１の温度が上昇し、サーモワ
ックスを熱膨張させて出力ロット１４を伸長させる。出
力ロット１４の伸長作用は、弁棒２１、抑圧スプリング
２５およびプレート２４を介して弁体２３に伝えられ、
この弁体２３を復帰スプリング２６に抗して弁孔１０に
向けて接近させる。

上記ＰＴＣ素子１５が熱感知部１２をある程度まで加熱
して温度上昇させると、エンジンブロック３１の温度は
未だ低いので、上記ＰＴＣ素子１５により加熱されよう
とする熱感知部１２の熱が、これを取＝　１３　＝ 巻くハウジング本体７からスティ２８を通じてエンジン
ブロック３１に逃げていく。このため、熱応動形シリン
ダ１１全体の加熱速度が低下し、時間当りに与えられる
熱量が減少する。そして、熱応動形シリンダ１１全体の
加熱速度および与えられる熱量は、上記ＰＴＣ素子１５
の発熱能力に影響を受けるとともに、エンジンブロック
３１の温度状態、すなわち暖機の進行具合にも依存され
、熱応動形シリンダ１１全体の加熱特性、延いては始動
後経過時間に対する機関回転特性、つまり暖機特性はエ
ンジンブロック３１の暖機状態によって決定されること
になる。

上記エンジンブロック３１の温度が上昇し、このエンジ
ンブロック３１の熱は逆に、連結脚部２９．２９からス
ティ２８に伝導され、ハウジング本体７の周壁を経て熱
応動形シリンダ１■に伝えられるようになる。これによ
り、熱応動形シリンダ１１はＰＴＣ素子１５からの加熱
よりもエンジンブロック３１からの熱影響を大きく受け
るようになり、熱応動形シリンダ１１の熱感知部１２へ
は充分な熱量が供給され、熱応動形シリンダ１１の温度
が上昇する。この状態に達すると、ＰＴＣ素子１５は、
電極板１７、ＰＴＣ素子１５自身および熱応動形シリン
ダ１１を熱的に安定した一定状態に保つために必要な最
少限度の発熱しか必要としないから、大きな電流を必要
とせず、スティ２８から熱が補充されるのでＰＴＣ素子
１５の消費電力は小さくてすむ。

そして、このようにして熱応動形シリンダ１１の温度が
上昇してくると、サーモワックスが熱膨張し、出力ロッ
ト１４を伸長させる。したがって、弁体２３を一層弁孔
１０に向けて接近させる。

ここで、ＰＴＣ素子１５の発熱量はエンジンブロック３
１の発熱量により制御されることになり、始動初期はＰ
ＴＣ素子１５の発熱により熱応動形シリンダ１１が加熱
され、その後エンジンブロック３１の温度により熱応動
形シリンダ１１が加熱される。すなわち熱応動形シリン
ダ１１の加熱速度は、始動初期のＰＴＣ素子１５の発熱
に依存する段階と、エンジンブロック３１の温度により
依存される段階とでは、熱応動形シリンダ１１に供給さ
れる熱量が変化するため差が生じる。出力ロット１４は
、熱応動形シリンダ１１がエンジンブロック３１の温度
に依存する前までは、ＰＴＣ素子工５単体の加熱に応じ
て伸長し、エンジンブロック３１の温度に依存された後
ではエンジンブロック３１の温度上昇に応じて伸長する
。ＰＴＣ素子１５単体の加熱速度と、エンジンブロック
３１の温度上昇速度では前者が大きく、このため、弁体
２３が弁孔１０に接近する速度は、エンジンブロック３
１の温度に依存されるまでは早く、エンジンブロック３
１の温度に依存された後は遅くなる。すなわち、弁孔１
０の開度は、エンジンブロック８１の温度に依存される
までは早く減少し、エンジンブロック３１の温度に依存
された後にはゆっくり減少することになり、弁孔１０を
通じてエンジン１に供給される補助空気の量は、第３図
の特性Ａで示すように変化する。なお、Ｂは従来の特性
である。

このことから、暖機運転の進行に応じたエンジン１の出
力制御がなされるものであり、始動後経過時間に対する
機関回転数の変化、すなわち、暖機特性は第４図の特性
Ｃで示されるように変化する。なお、Ｄは回転落ち、Ｅ
はストール、Ｆは低下の遅れをそれぞれ示し、不具合の
場合の特性である。

そして、暖機運転が終了し、熱応動形シリンダ】１の温
度が設定温度に達すると、弁体２２はさらに前進して弁
孔１０を全閉する。このため、バイパス通路が遮断され
、補助空気の供給を停止する。したがって、暖機運転の
完了時においては、吸気通路２のスロットル弁３を通じ
てエンジン１へ吸気がなされ、通常のアイドリング状態
となる。

なお、熱応動形シリンダ１１の温度が設定温度よりもさ
らに上昇した場合は出力ロット１４が伸びるが、弁棒２
１が抑圧スプリング２５を圧縮してこの弁棒２１の先端
が弁体２３内に進入することで伸びを吸収する。

また、エンジン１の運転が停止されると、ＰＴＣ素子１
５への通電が切られ、熱応動形シリンダ１１の温度が低
下するに応じて弁孔１０の開度は前述した始動時の状態
に復帰することになる。

−１７＝ このような構成の実施例によると、暖機運転が終了した
状態においては、上記したように、熱応動形シリンダ１
１にはＰＴＣ素子１５の発熱およびエンジンブロック３
１の伝導熱が与えられているので、弁体２２が弁孔１０
を全閉し、このため、バイパス通路が遮断され、補助空
気の供給を停止する。したがって、エンジン１の回転数
はスロットル弁３の開度により制御され、スロットル弁
３が全閉の状態ではアイドリング運転がなされることに
なる。

このような状態で、ＰＴＣ素子１５への通電が遮断され
た場合、例えば電源回路が遮断された場合、ＰＴＣ素子
１５は発熱を停止する。このため、熱応動形シリンダ１
１は外気や吸気により冷却され、弁体ｚ２が弁孔１０を
開き、バイパス通路を通じて補助空気が供給される。よ
って、アイドリング運転中や、冷間走行中にエンジン１
の回転数が異常に上昇する心配がある。

しかしながら、本実施例では、ＰＴＣ素子１５が発熱を
停止しても、エンジンブロック３１の熱が、連結脚部２
９．２９からスティ２８を通じてハウジング本体７の周
壁を経て熱応動形シリンダ１１に伝えられているので、
熱応動形シリンダ１１はエンジンブロック３１からの熱
を受けてサーモワックスを熱膨張状態に維持する。この
ため、弁体２３が弁孔ｌＯから離れるのを防止し、エン
ジン１へ補助空気を供給しないので、回転数の異常上昇
が防止される。

そして、エンジンブロック３１の熱がステイ２８を通じ
てハウジング本体７の周壁に伝えられる場合、スティ２
８が厳寒外気に冷却される心配があるが、本実施例では
スティ２８を合成樹脂などのような断熱材料よりなるハ
ウジング本体７にモールドして外気に触れるのを少なく
したので、ステイ２８の熱が外気や吸気に奪われること
がなく、エンジンブロック３１の熱を効果的にハウジン
グ本体７の周壁に伝えることができる。

また、スティ２８の一部に熱伝導片３０を設けて熱感知
部１２に接近させであるので、エンジンブロック３１の
熱を熱感知部１２に伝え易くなり、熱応答性が良くなる
。

この場合、スティ２８として電気不導体を使用すれば、
第５図に示す変形例のように、スティ２８の一部に形成
した熱伝導片３０を直接熱感知部１２に密着させること
ができ、−層熱応答性が向上する。

なお、第１図に示した実施例では、出力ロット１４に弁
棒２１を連結し、この弁棒２１に弁体２３を連結するよ
うにしたが、本発明は第６図に示す他の実施例のように
、弁棒を省略した構造であってもよい。

すなわち、第６図の構造は、弁体４０に摺動筒部４１を
一体に形成し、この摺動筒部４１はシリンダ部１３の外
面に摺動自在に嵌合されており、この摺動筒部４１に出
力ロット１４を収容した構造となっている。この出力ロ
ット１４にはばね座４２が固定されており、このばね座
４２は弁体４０内に摺動自在に収容されており、このば
ね座４２と弁体４０の間に押圧スプリング４３が掛は渡
されている。

このような構成であっても、弁体４０が弁孔１０を開閉
する機能は第１図の場合と同様であり、本実施例は弁棒
を省略したことで、部品点数の削減および組み付けが容
易になる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、熱応動部材は電熱
部材からの熱と、ハウジングおよびスティを通じてエン
ジンブロックからの熱を受け、したがって電熱部材の電
源が断線しても、エンジンブロック側からの熱により弁
体を弁孔側に向けて作動させて弁孔を閉じるので、機関
に供給される補助空気量を減じ、機関回転数の異常上昇
を防止する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示し、第１図
は補助空気供給装置の全体を示す断面図、第２図は第１
図中■−■線の断面図、第３図および第４図はそれぞれ
作用を説明するための特性図、第５図は変形例を示す要
部の断面図、第６図は本発明の他の実施例を示す断面図
である。 １・・・エンジン、２・・・吸気通路、３・・・スロッ
トル弁、４ａ、　４ｂ・・・補助通路、５・・・補助空
気供給装置、６・・・ハウジング、７・・・ハウジング
本体、９ａ・・・流入口、９ｂ・・・流出口、１０・・
・弁孔、１１・・・熱応動形シリンダ、１２・・・熱関
知部、１３・・・シリンダ部、１４・・・出力ロット、
１５・・・ＰＴＣ素子、１８・・・コネクタ、２１・・
・弁棒、２８、４０・・・弁体、２８・・・スティ、２
９・・・連結脚部、３１・・・エンジンブロック。 願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ！ｖ割べく酬 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の吸気通路に設置されたスロットル弁を
   バイパスした補助通路に設けられ、発熱体から与えられ
   た熱量に応じて変動する熱応動部材により駆動される弁
   体を備え、この弁体により補助通路を流れる補助空気の
   通過量を制御する内燃機関の補助空気供給装置において
   、 上記発熱体は電熱部材よりなり、かつ上記補助空気供給
   装置のハウジングは熱伝導性部材よりなるスティを介し
   てエンジンブロックに熱伝導可能に連結し、上記熱応動
   部材は上記電熱部材からの熱を受けるとともに、上記ハ
   ウジングおよびスティを通じてエンジンブロックからの
   熱も受けるようにしたことを特徴とする内燃機関の補助
   空気供給装置。
2. （２）上記電熱部材はＰＴＣ素子であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の補助空気供給
   装置。
3. （３）上記ハウジングは断熱材料よりなり、上記スティ
   は上記ハウジングにモールドすることにより外気と熱遮
   断されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の内燃機関の補助空気供給装置。
4. （４）上記発熱体から与えられた熱量に応じて変動する
   熱応動部材は、出力ロッドを伸縮可能に備えた熱応動形
   シリンダであり、この出力ロッドに弁体を連結し、この
   弁体は一端が閉塞された筒形をなして上記熱応動形シリ
   ンダに摺動自在に被せられたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項もしくは第３項記載の内燃機
   関の補助空気供給装置。