(57)【要約】【課題】絞り部付近の汚損を防止することができる空気流量制御装置を提供する。【解決手段】空気流量制御装置２１は、流路２２の途中にスロットルバルブ３０と、流路３２の上流側にＩＳＣバルブ３５と、流路３２の下流側にＦＩバルブ４５を設けている。各バルブ３０，３５，４５の弁部２５，４１，５１と、絞り部３１ａ，３１ｂの付近と、孔４０，５０の付近との表面には、光触媒である二酸化チタン７０ａ〜７０ｉがコーティングされている。流路２２，３２の間には流路６１が形成されている。流路２２，６１の合流部７１に、紫外線を照射する照射部７２が設けられている。照射部７２はＥＣＵ７３の制御により、例えばエンジン５の運転終了後に各二酸化チタン７０ａ〜７０ｉへ紫外線を照射する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入空気が流動する絞り部を複数箇所に有する吸入空気流通部と、
前記それぞれの絞り部に設けられ、該絞り部に付着する汚染物質を分解することの可能な光触媒と、
前記光触媒を活性化させる光を、前記複数の絞り部の光触媒に同時に照射する光照射手段と、
を具備したことを特徴とする内燃機関の空気流量制御装置。
【請求項２】
前記吸入空気流通部を構成する壁のうち、前記光照射手段と前記それぞれの絞り部との間に位置する壁部が、前記光を透過可能な材料によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空気流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気系等に用いられる空気流量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸排気系では、排出ガス対策のために排出ガスやブローバイガスを吸気側に戻すことが行なわれている。例えば、ＮＯｘの発生低減を目的とするＥＧＲや、ブローバイガスを弁を介して吸気系へ戻し、再燃焼させることを目的とするブローバイガス還流装置（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｃｒａｎｋｃａｓｅ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ：ＰＣＶ装置）などが知られている。
【０００３】
また、光触媒を用いて汚染物質を分解することも知られている。その一例として、光触媒を用いた自動車用空調装置も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１０４９４６号公報（図１、図２、図１３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
例えばＥＧＲ等の排出ガス対策において、排出ガスは吸気スロットルバルブなどの空気流量制御装置の上流側か下流側に戻されることになる。排出ガスの一部が空気流量制御装置の上流側に戻された場合、排出ガスが吸入空気と混合され、空気流量制御装置に流入することになる。その際に、ガスに含まれるＰＭ（固形微粒子）やオイル分や黒鉛などの汚染物質が、吸入空気が流通する通路の絞り部付近に付着することがある。また、排出ガスが下流側に戻された場合でも、エンジンへの吸気、または排気の圧力変動による脈動により、排出ガスの一部が空気流量制御装置に戻されることになる。その際に、前述したように絞り部付近に汚染物質が付着する。
【０００６】
絞り部等に付着した汚染物質は、固着して強固な汚れとなり、容易に除去することができない。この汚損は絞り部での吸入空気の流路の変化を起こす恐れがある。また、この流路の変化は、吸気制御に大きな影響を及ぼし、吸気制御の精度を著しく悪化させる可能性がある。
【０００７】
従って、本発明は絞り部付近の汚損を防止することができ、吸入空気の流量制御精度を維持することができる空気流量制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した空気流量制御装置では、複数の絞り部を有する吸入空気流通部と、前記絞り部のそれぞれに設けられる汚染物質を分解可能な光触媒と、これら光触媒を活性化する光を照射する光照射手段とを具備している。このように構成される空気流量制御装置では、前記光触媒の分解作用により、前記絞り部付近に設けられる前記光触媒に付着する汚染物質が分解される。なお、本発明でいう光は、可視光だけでなく、紫外線などの可視光以外の電磁波を含む概念である。
【０００９】
本発明の好ましい形態では、前記光照射手段と前記それぞれの絞り部の間に位置する前記吸入空気流通部を構成する壁部が、前記光照射手段から照射される光を透過する材料によって形成されるため、共通の光照射手段から照射される光により、前記光触媒に付着する汚染物質が分解される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下に図１と図２を参照して、本発明の第１の実施の形態を説明する。
この実施の形態は、内燃機関の一例としての自動車用エンジン５の吸気系に適用される空気流量制御装置である。
【００１１】
図１に示すように、エンジン５の上流側に、吸入空気中の埃などを除去するためのエアクリーナ１１が設けられている。エアクリーナ１１の下流側には吸気通路１０ａとＰＣＶ通路１３ａの合流部１４が設けられている。ＰＣＶ通路１３ａは後述するシリンダヘッドカバー２０の内部に溜まるブローバイガスを、吸気通路１０ａへ戻すための通路であり、ブローバイガス流量を制御するＰＣＶバルブ１３ｂが介装されている。合流部１４では、ＰＣＶ通路１３ａを流動するブローバイガスと、エアクリーナ１１を通った吸入空気とが混合される。ＰＣＶ通路１３ａとＰＣＶバルブ１３ｂによりＰＣＶ装置１３が構成されている。
【００１２】
合流部１４の下流側には、吸気通路１０ａと連通して空気流量制御装置２１が設けられる。空気流量制御装置２１は、前述の吸入空気とブローバイガスとの混合気が導入される。図２に示すように空気流量制御装置２１には、前記混合気が流通する流路２２が形成されている。流路２２は、例えば管状の壁によって形成される。
【００１３】
図２に示すように、流路２２の壁は流路壁部２３，２４を有している。この流路２２に吸気スロットルバルブ３０が設けられている。吸気スロットルバルブ３０は、一例として円板状の弁部２５を有するバタフライ弁である。弁部２５の縁と流路２２との間に、吸入空気の流量を制御するための絞り部が形成される。すなわち、弁部２５と流路壁部２３，２４の間に、絞り部３１ａ，３１ｂが形成される。
【００１４】
流路２２は吸気スロットルバルブ３０の上流側で二方に分岐し、吸入空気が流通する流路３２を形成している。この流路３２は、例えば管状に形成される。図２に示すように流路３２の壁は、壁部２４，３３，３４を有している。流路３２の上流側に、ＩＳＣ（Ｉｄｌｅ  Ｓｐｅｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）バルブ３５が設けられている。ＩＳＣバルブ３５の一例はグローブバルブであり、絞り部として孔４０と、孔４０を開閉する弁部４１と、弁部４１の上下の動作を行うアクチュエータ部４２より構成される。アクチュエータ部４２はソレノイド４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄと、ばね部４４とより構成される。
【００１５】
ＩＳＣバルブ３５の下流側にＦＩ（Ｆａｓｔ  Ｉｄｌｅ）バルブ４５が設けられている。ＦＩバルブ４５の一例はグローブバルブであり、絞り部として孔５０と、孔５０を開閉する弁部５１と、弁部５１の上下の動作を行うアクチュエータ部５２とより構成される。アクチュエータ部５２は冷却水路５３と、ワックス５４と、板部５５と、ばね部６０とより構成される。
【００１６】
孔４０，５０の出口側に流路６１が形成される。流路６１は下流側で前記流路２２と合流する。
図２に示すように、前記流路２２は吸気スロットルバルブ３０の上流側で分岐して、バイパス流路６２を形成している。バイパス流路６２の壁は流路壁部２３，６３を含んでいる。この流路６２の下流側に空気流量調節用のねじ６５が設けられており、下流側で前記流路２２と合流する。これらの流路２２，３２，６１，６２は、空気流量制御装置２１における吸入空気流通部を構成している。
【００１７】
吸気スロットルバルブ３０において、図２中の絞り部３１ａ，３１ｂの付近の壁部２３，２４の一部と、弁部２５に、これらの表面を覆う二酸化チタン７０ａ，７０ｂ，７０ｃがコーティングされている。
【００１８】
ＩＳＣバルブ３５においては、孔４０の付近の壁部２４，３４の一部と、弁部４１の先端部とが、これらの表面を覆う二酸化チタン７０ｄ，７０ｅ，７０ｆによってコーティングされている。
【００１９】
ＦＩバルブ４５は、孔５０の付近の壁部３３，３４の一部と、弁部５１の先端部とに二酸化チタン７０ｇ，７０ｈ，７０ｉがコーティングされている。上記二酸化チタン７０ａ〜７０ｉがコーティングされている箇所は、例えばＰＭ（固形微粒子）やオイル分や黒鉛などの汚染物質が付着する可能性のある箇所である。
【００２０】
前述した二酸化チタン７０ａ〜７０ｉは光触媒である。二酸化チタン７０ａ〜７０ｉは紫外線が照射されたときに正孔と電子を発生する。この正孔と電子は非常に強い還元力、酸化力を持っており、溶剤酸素などとの反応により活性酸素を生じる。この活性酸素は付着した汚染物質を分解して固着を防ぐ作用を持つ。
【００２１】
流路２２と流路６１の合流部７１付近に、二酸化チタン７０ａ〜７０ｉを活性化させる光を照射する光照射手段として、照射部７２が設けられている。照射部７２は、例えば紫外線発光ダイオード７２ａと、発光ダイオード７２ａのオン，オフを行うスイッチなどにより構成される。照射部７２から照射される紫外線Ｖは、各二酸化チタン７０ａ〜７０ｉに同時照射されるように照射角度や設置位置などが調節される。
【００２２】
照射部７２及びＰＣＶバルブ１３ｂの制御部としてＥＣＵ７３を有している。ＥＣＵ７３は、例えば図示しないイグニションスイッチと接続される。例えばイグニションスイッチがオフになり、エンジン５が運転を終了したときに、紫外線を照射するように照射部７２が制御される。
【００２３】
空気流量制御装置２１の下流側に吸気通路１０ｂが連通している。上流側の吸気通路１０ａを通ってきた混合気は、空気流量制御装置２１から吸気通路１０ｂへ流入する。吸気通路１０ｂの下流側に、吸気通路１０ｂと連通してエンジン５の吸気管１０ｃが接続されている。
【００２４】
エンジン５は、シリンダブロック７４と、ピストン７５と、シリンダヘッド８０と、燃焼室８１と、シリンダヘッドカバー２０などを備えている。吸気管１０ｃを経た混合気は吸気弁８２より燃焼室８１へ流入し、燃焼後は排気弁８３より排気通路８４へ排出される。この際、シリンダヘッドカバー２０に溜まるブローバイガスは、ＰＣＶ通路１３ａより吸気通路１０ａへ戻される。尚、軽負荷時（吸気スロットルバルブ３０が閉止、又は開度小）には、ブローバイガスが少なく且つ吸気管負圧によりＰＣＶ通路１３ａからの換気量が多くなり、混合気の空燃比が薄くなる可能性があり、ＰＣＶバルブ１３ｂをＥＣＵ７３によって制御して、流量を調整する。
【００２５】
次に、以上のように構成される空気流量制御装置２１の作用について説明する。
【００２６】
エンジン５の運転中は、合流部１４で吸入空気とブローバイガスとが混合され、空気流量制御装置２１へ流入する。空気流量制御装置２１の内部では、ブローバイガスと吸入空気との混合気が各バルブ３０，３５，４５を通過する際に、絞り部３１ａ，３１ｂの付近と、孔４０，５０の付近と、各弁部２５，４１，５１との表面にコーティングされた各二酸化チタン７０ａ〜７０ｉに汚染物質が付着することがある。
【００２７】
運転者がイグニションスイッチをオフし、エンジン５が運転を終了すると、照射部７２はＥＣＵ７３の制御により紫外線の照射を開始する。照射部７２から照射される紫外線は、各二酸化チタン７０ａ〜７０ｉに、所定時間照射される。
【００２８】
紫外線を照射された各二酸化チタン７０ａ〜７０ｉは、光触媒としての作用により、付着した汚染物質を分解する。照射が所定時間を経過すると、ＥＣＵ７３の制御により照射部７２は紫外線の照射を終了する。
【００２９】
このように、各二酸化チタン７０ａ〜７０ｉに紫外線を照射することで、光触媒としての作用を活性化させて汚染物質を分解して固着を防ぐ。このため、絞り部３１ａ，３１ｂ付近と、孔４０，５０のまわりと、弁部２５，４１，５１の表面の汚損や、汚損に伴う複数箇所の吸気流路の変化を防止することができ、吸気流量の制御精度を維持することができる。
さらに、照射部７２はエンジン５の運転終了後に照射を開始するため、次回エンジン５の運転開始時には、付着した汚染物質が分解されている状態になる。このため、効率良く固着を防ぐことができる。
【００３０】
さらに、照射部７２は光源に消費電力が少なく，寿命が長い紫外線発光ダイオードを用いている。このため、照射部７２の製作費や維持費が安く済む。また、１つの照射部７２で、各二酸化チタン７０ａ〜７０ｉを同時に照射できるように設置されるため、製作費や維持費が安く済む。
【００３１】
［第２の実施形態］
以下に図３を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。
【００３２】
この実施の形態は、照射部７２が流路壁部６３に設けられている。照射部７２と各二酸化チタン７０ａ〜７０ｉとの間に位置する流路の壁部の一部は、紫外線を透過する部材として、例えば耐熱ガラスを用いて形成されている。それ以外の第１の実施の形態と共通する構成要素は、第１の実施の形態と共通の符号を付して説明は省略する。
【００３３】
図３に示すように、照射部７２は流路壁部６３において、吸気スロットルバルブ３０に向かって紫外線Ｖを照射できるように配置される。流路壁部２３，２４，３４の一部は、透過部８５，９０，９１によって形成されている。透過部８５，９０，９１は、例えば耐熱ガラスで形成される。透過部８５，９０，９１は、少なくとも、透過部８５，９０，９１を透過した紫外線が、各二酸化チタン７０ａ〜７０ｉに照射されるような面積を有している。
【００３４】
次に、以上のように構成される第２の実施形態の空気流量制御装置２１の作用について説明する。
照射部７２による紫外線の照射の時期は、第１の実施の形態と同じでよいので、ここでの説明を省略する。
照射部７２から照射された紫外線は、透過部８５を透過し、弁部２５と、絞り部３１ａ，３１ｂの付近との表面にコーティングされた二酸化チタン７０ａ，７０ｂ，７０ｃを照射する。さらにこの紫外線は透過部９０，９１を透過して、弁部４１，５１の先端部と、孔４０，５０の付近との表面にコーティングされた二酸化チタン７０ｄ，７０ｅ，７０ｆ，７０ｇ，７０ｈ，７０ｉを照射する。
【００３５】
紫外線を照射された各二酸化チタン７０ａ〜７０ｉの汚染物質の分解作用は、前述した第１の実施の形態と同じなのでここでの説明を省略する。
このように、透過部８５，９０，９１を形成することにより、照射部７２から照射される紫外線は、壁部によって遮られることなく各二酸化チタン７０ａ〜７０ｉに照射される。このため、効率良く、絞り部３１ａ，３１ｂや孔４０，５０の付近の汚損や汚損に伴う複数箇所の吸入空気の流路の変化を防止することができ、吸入空気の流量の制御精度を維持することができる。
【００３６】
なお、紫外線の照射時間は、例えばエンジン５の運転状態に基いてＥＣＵ７３が計算する。例えば各二酸化チタン７０ａ〜７０ｉへの汚染物質の付着推定量を分解するのに必要な時間に基いて算出してもよい。また、紫外線の照射時期はエンジン５の運転中でもよい。
【００３７】
本発明は、上述の実施形態のＰＣＶ装置１３のみならず、ＥＧＲのように汚染物質が含まれるガスが吸気系へ戻される場合にも有効である。又、本発明の上述の実施形態では、ＰＣＶ通路１３ａを空気流量制御装置２１の上流に合流したものについて説明したが、汚染物質が含まれるガスが空気流量制御装置２１の下流側に戻される場合に用いてもよい。このように、空気流量制御装置２１の下流にＥＧＲガスやブローバイガスを戻す場合でも、吸気の吹き返しによって空気流量制御装置２１に汚れが付着する可能性がある。
【００３８】
これらをはじめとして、本発明を実施するに当たって、本発明を構成する要素は、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜に変換して実施できることは言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、絞り部付近の汚損と汚損による吸入空気の流路変化を防止することができ、吸入空気の流量の制御精度を維持することができる。
【００４０】
請求項２に記載した発明によれば、流路を構成する壁によって光が遮られることを回避でき、少数の照射部によって効率良く光触媒を照射し、絞り部付近の汚損を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の空気流量制御装置を模式的に示す断面図
【図２】図１に示された空気流量制御装置の一部を拡大して模式的に示す断面図
【図３】本発明の第２の実施の形態の空気流量制御装置を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
２１…空気流量制御装置
２２…流路（吸入空気流通部）
２５…弁部
３１ａ…絞り部
３１ｂ…絞り部
３２…流路（吸入空気流通部）
４０…孔（絞り部）
４１…弁部
５０…孔（絞り部）
５１…弁部
６１…流路（吸入空気流通部）
６２…バイパス流路（吸入空気流通部）
７０ａ〜７０ｉ…二酸化チタン（光触媒）
７２…照射部（光照射手段）
８５，９０，９１…透過部。
【図１】
2004156534.tif 000003
【図２】
2004156534.tif 000004
【図３】
2004156534.tif 000005