(57)【要約】【課題】内燃機関において、重量の増加や構造の複雑化を抑制して排気熱を効率良くスロットル弁に伝達することでこのスロットル弁の凍結を防止する。【解決手段】エンジン１０に、排気ポート２０に２次空気を供給することで２次燃焼を促して排気ガスの浄化を図る２次空気供給装置５８を設け、電子スロットル装置４４のスロットルボディ４６に暖気ポート６５を形成し、この２次空気供給装置５８における空気供給通路５９と、スロットルボディ４６の暖気ポート６５とを暖気通路としての連結路６８及び連結配管６７により連結する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室と、該燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉する吸気弁及び排気弁と、前記燃焼室または前記吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃焼室内の混合気に点火する点火手段と、前記吸気ポートに連結された吸気管と、該吸気管に設けられたスロットル弁と、前記排気ポートに連結された排気管と、該排気管に設けられて排気ガス中の有害物質を浄化処理する触媒装置と、一端部が前記排気ポートまたは前記排気管における前記触媒装置よりも上流側に連通する空気供給通路と、該空気供給通路の他端部に連結された空気供給手段と、一端部が前記空気供給通路に連通して他端部が前記スロットル弁近傍まで延設された暖気通路とを具えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関において、機関温度に基づいて前記空気供給手段を駆動制御することで前記空気供給通路を通して前記排気ポートまたは前記排気管に空気を供給する制御手段が設けられたことを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関において、前記暖気通路は、前記スロットル弁を回動自在に支持するスロットルボディまで延設され、端部が閉塞されたことを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関において、前記暖気通路は、前記スロットル弁を回動自在に支持するスロットルボディの下部まで延設されたことを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載の内燃機関において、前記スロットル弁は、前記吸気管に連結されたスロットルボディに水平軸をもって回動自在に支持され、前記暖気通路は、前記スロットルボディに下部に前記水平軸に沿って形成された暖気ポートと、一端部が前記空気供給通路に連通して他端部が前記暖気ポートに連通された連結通路とを有することを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載の内燃機関において、前記空気供給通路が前記燃焼室の配列方向に沿ってエンジン本体に形成される一方、前記スロットル弁を回動自在に支持するスロットルボディが前記エンジン本体の上方に配設され、前記暖気通路は、前記空気供給通路と前記スロットルボディとを連結する連結配管を有することを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スロットル弁を有する内燃機関に関し、特に、このスロットル弁の凍結を防止するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、筒内噴射式内燃機関にて、燃焼室に対して吸気ポートと排気ポートが対向して設けられ、吸気弁及び排気弁により開閉自在となっている。そして、吸気ポートにインテークマニホールドを介して吸気管が連結されており、この吸気管にスロットル弁が設けられている。また、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタが装着されると共に、燃焼室の混合気に着火する点火プラグが装着されている。一方、排気ポートにエギゾーストマニホールドを介して排気管が連結されており、この排気管に三元触媒が装着されている。
【０００３】
従って、運転者のアクセル開度に応じてスロットル弁の開度を制御することで、所定量の空気が吸気管内に吸入され、吸気弁の開放時に、この空気が吸気ポートから燃焼室に吸入されてピストンの上昇により圧縮され、この高圧空気に対してインジェクタから燃料が噴射され、高圧空気と燃料噴霧とが混合した混合気が点火プラグの近傍に導かれて着火して爆発することで駆動力を得ることができ、排気弁の開放時に、燃焼後の排気ガスが排気ポートから排気管に排出され、触媒装置により浄化処理される。
【０００４】
このような内燃機関では、冷間始動時や寒冷地での運転時に、低温の空気がスロットル弁の開放時に吸気管内に吸入されるが、このときに、スロットル弁の下流側では負圧状態であるため、減圧沸騰により空気中に含まれる水分が凝縮し、スロットル弁の下部に水滴として付着し、この水滴が凍ってスロットル弁が凍結してしまうことがある。そこで、従来は、エンジン冷却水を循環する循環パイプをスロットル弁が収容されたスロットルボディまで延設し、高温となったエンジン冷却水をこの循環パイプによりスロットルボディまで循環することで、スロットル弁を加熱して凍結を防止している。
【０００５】
ところが、高温のエンジン冷却水をスロットルボディまで循環するためには、シリンダヘッドとスロットルボディに冷却水通路を形成すると共に、シリンダヘッドの冷却水通路とスロットルボディの冷却水通路とを連結する連結配管が必要となる。そのため、各種配管やエンジン冷却水の増量によりエンジン全体の重量が増加し、出力性能の低下や燃費の悪化を招いてしまうという問題がある。また、スロットルボディは、一般的に、エンジン本体より上方に配置されることが多いため、エンジン冷却水を循環する循環パイプ内にエアが溜まりやすく、高温のエンジン冷却水によりスロットル弁を十分に加熱することが困難となるおそれがある。
【０００６】
そこで、エンジン冷却水に代えて、排気ガス（ＥＧＲガス）の熱を用いてスロットル弁の凍結を防止することが提案され、例えば、下記特許文献１、２に記載されている。特許文献１に記載された火花点火式エンジンは、排気通路から排気還流通路を導出して端部を吸気通路におけるスロットル弁上流側に接続し、この排気還流通路の途中に開閉弁を設け、エンジン負荷が所定の設定値以下である場合に、開閉弁を開弁して排気通路の高温の排気を排気還流通路を介してスロットル弁の吸気上流側に還流することで、吸気を加温してスロットル弁の凍結を防止するものである。
【０００７】
また、特許文献２に記載されたエンジンのスロットル装置は、サポートの上フランジ部をバルブハウジングに締結する一方、下フランジ部をシリンダヘッドに締結すると共にここにＥＧＲ弁を締結し、このサポートにＥＧＲ通路を画成する穴を形成し、この穴がシリンダヘッドのＥＧＲ通孔とＥＧＲ弁を連通させることで、サポートを、孔を流れるＥＧＲガスにより加熱すると共に、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスにより加熱されたシリンダヘッドやＥＧＲ弁により伝熱し、このサポートを介してバルブハウジングを加熱してスロットル弁の凍結を防止するものである。
【０００８】
【特許文献１】特開平０８−１５８９４８号公報
【特許文献２】特開平０９−１０５３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した特許文献１に記載された火花点火式エンジンにあっては、エンジン負荷が所定の設定値以下である場合に、高温の排気を排気還流通路からスロットル弁の吸気上流側に還流し、吸気を加温してスロットル弁の凍結を防止している。しかし、高温の排気は水分を含んでおり、吸気通路に還流して吸気を加温しても、スロットル弁の下流側では負圧状態であるため、排気中の水分が凝縮してスロットル弁の下部に水滴として付着し、この水滴が凍ってスロットル弁が凍結してしまうおそれがある。また、排気を吸気通路に戻すことで、空燃比が変動して燃焼悪化を招くおそれがある。
【００１０】
また、特許文献２に記載されたエンジンのスロットル装置にあっては、ＥＧＲガスにより加熱したサポートの熱をスロットル弁のバブルハウジングに伝えることで、スロットル弁の凍結を防止している。しかし、ＥＧＲガスの熱源とバブルハウジングとは離間した位置にあり、ＥＧＲガスの熱を金属製のサポートを介してバブルハウジングに伝えるには所定の時間を要し、且つ、熱伝達率が不十分となるおそれがあり、スロットル弁の凍結を確実に防止することは困難である。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、重量の増加や構造の複雑化を抑制して排気熱を効率良くスロットル弁に伝達することでこのスロットル弁の凍結を防止した内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関は、燃焼室と、該燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートと、前記吸気ポート及び前記排気ポートを開閉する吸気弁及び排気弁と、前記燃焼室または前記吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃焼室内の混合気に点火する点火手段と、前記吸気ポートに連結された吸気管と、該吸気管に設けられたスロットル弁と、前記排気ポートに連結された排気管と、該排気管に設けられて排気ガス中の有害物質を浄化処理する触媒装置と、一端部が前記排気ポートまたは前記排気管における前記触媒装置よりも上流側に連通する空気供給通路と、該空気供給通路の他端部に連結された空気供給手段と、一端部が前記空気供給通路に連通して他端部が前記スロットル弁近傍まで延設された暖気通路とを具えたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の内燃機関では、機関温度に基づいて前記空気供給手段を駆動制御することで前記空気供給通路を通して前記排気ポートまたは前記排気管に空気を供給する制御手段が設けられたことを特徴としている。
【００１４】
本発明の内燃機関では、前記暖気通路は、前記スロットル弁を回動自在に支持するスロットルボディまで延設され、端部が閉塞されたことを特徴としている。
【００１５】
本発明の内燃機関では、前記暖気通路は、前記スロットル弁を回動自在に支持するスロットルボディの下部まで延設されたことを特徴としている。
【００１６】
本発明の内燃機関では、前記スロットル弁は、前記吸気管に連結されたスロットルボディに水平軸をもって回動自在に支持され、前記暖気通路は、前記スロットルボディに下部に前記水平軸に沿って形成された暖気ポートと、一端部が前記空気供給通路に連通して他端部が前記暖気ポートに連通された連結通路とを有することを特徴としている。
【００１７】
本発明の内燃機関では、前記空気供給通路が前記燃焼室の配列方向に沿ってエンジン本体に形成される一方、前記スロットル弁を回動自在に支持するスロットルボディが前記エンジン本体の上方に配設され、前記暖気通路は、前記空気供給通路と前記スロットルボディとを連結する連結配管を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の内燃機関によれば、一端部が排気ポートまたは排気管における触媒装置よりも上流側に連通する空気供給通路を設け、この空気供給通路の他端部に空気供給手段を連結し、一端部が空気供給通路に連通して他端部がスロットル弁近傍まで延設された暖気通路を設けたので、空気供給手段の非作動時に、暖気通路が空気供給通路を通して排気ポートまたは排気管に連通することで、この暖気通路に排気ガスが充満してスロットル弁近傍まで送られることとなり、この暖気通路内の高温の排気ガスによりスロットル弁が加熱されるため、スロットル弁の周辺に付着した水分が凍結することなく、重量の増加や構造の複雑化を抑制すると共に、排気熱を効率良くスロットル弁に伝達することでこのスロットル弁の凍結を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関を表す概略構成図、図２は、実施例１の内燃機関における暖気通路を表す縦断面図、図３は、実施例１の内燃機関における暖気通路を表す平面図である。
【００２１】
実施例１の内燃機関において、図１乃至図３に示すように、この内燃機関としてのエンジン１０は４気筒の筒内噴射式であって、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクケース１５が締結され、このクランクケース１５内にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１６にそれぞれ連結されている。
【００２２】
燃焼室１８は、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２とピストン１４により構成されており、上部（シリンダヘッド１２の下面）の中央が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室１８の上部、つまり、シリンダヘッド１２の下面に吸気ポート１９及び排気ポート２０が対向して形成されており、この吸気ポート１９及び排気ポート２０に対して吸気弁２１及び排気弁２２の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁２１及び排気弁２２は、シリンダヘッド１２に固定された各ステムガイド２３，２４により軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、各バルブスプリング２５，２６により吸気ポート１９及び排気ポート２０を閉止する方向に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２７及び排気カムシャフト２８が回転自在に支持されており、吸気カム２９及び排気カム３０が吸気弁２１及び排気弁２２の上端部に接触している。
【００２３】
従って、エンジン１０に同期して吸気カムシャフト２７及び排気カムシャフト２８が回転すると、吸気カム２９及び排気カム３０が吸気弁２１及び排気弁２２をバルブスプリング２５，２６の付勢力に抗して押圧し、この各弁２１，２２が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉し、吸気ポート１９と燃焼室１８、燃焼室１８と排気ポート２０とをそれぞれ連通することができる。
【００２４】
また、このエンジン１０の動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２１及び排気弁２２を最適な開閉タイミングに制御する吸気・排気可変動弁機構（ＶＶＴ：VariableValveTiming-intelligent）３１，３２となっている。この吸気・排気可変動弁機構３１，３２は、吸気カムシャフト２７及び排気カムシャフト２８の軸端部にＶＶＴコントローラ３３，３４が設けられて構成され、オイルコントロール弁３５，３６からの油圧をこのＶＶＴコントローラ３３，３４の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対するカムシャフト２７，２８の位相を変更し、吸気弁２１及び排気弁２２の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気・排気可変動弁機構３１，３２は、吸気弁２１及び排気弁２２の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト２７及び排気カムシャフト２８には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ３７，３８が設けられている。
【００２５】
吸気ポート１９には、インテークマニホールド３９を介してサージタンク４０が連結され、このサージタンク４０に吸気管４１が連結されており、この吸気管４１の空気取入口にはエアクリーナ４２が取付けられている。そして、このエアクリーナ４２の下流側であって、サージタンク４０の直上流側にスロットル弁４３を有する電子スロットル装置４４が設けられている。この電子スロットル装置４４は、サージタンク４０及び吸気管４１に連通する開口部４５を有するスロットルボディ４６に水平な支持軸４７によりスロットル弁４３が回動自在に支持され、駆動モータ４８によりこの支持軸４７を介してスロットル弁４３を回動可能に構成されており、この駆動モータ４８を駆動してスロットル弁４３を回動することで、開口部４５の開放量（スロットル開度を）を調整することができる。
【００２６】
また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８に直接燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）４９が装着されており、このインジェクタ４９は、吸気ポート１９側に位置して上下方向に所定角度傾斜している。各気筒に装着されるインジェクタ４９はデリバリパイプ５０により連結され、このデリバリパイプ５０には燃料供給管５１を介して高圧ポンプ５２が連結され、この高圧ポンプ５２には図示しない燃料供給管を介して低圧フィードポンプ及び燃料タンクが連結されている。更に、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ（点火手段）５３が装着されている。
【００２７】
一方、排気ポート２０には、排気マニホールド５４を介して排気管５５が連結されており、この排気管５５には排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質を浄化処理する触媒装置（三元触媒）５６，５７が装着されている。
【００２８】
また、本実施例のエンジン１０には、このエンジン１０の冷間始動時など、触媒装置５６，５７が十分に活性化していない状態にて、排気ポート２０に２次空気を供給することで２次燃焼を促して排気ガスの浄化を図る２次空気供給装置５８が設けられている。この２次空気供給装置５８において、シリンダヘッド１２には、吸気ポート１９と排気ポート２０との間に位置してシリンダボア１３（燃焼室１８）の配列方向に沿って空気供給通路５９が形成されると共に、この空気供給通路５９は複数の連通路６０を介して各排気ポート２０に連通している。なお、図１では、エンジン１０を概略的に表しており、空気供給通路５９を排気ポート２０の側方に記載している。また、この空気供給通路５９には、連結管６１を介して空気供給手段としてのエアポンプ６２が連結されており、この連結管６１には電磁弁６３が装着されている。なお、シリンダヘッド１２には、空気供給通路５９の周辺部に位置して複数のウォータジャケット６４が形成されている。
【００２９】
従って、電磁弁６３を開放した状態で、エアポンプ６２を駆動すると、空気が連結管６１を通して空気供給通路５９に供給され、この空気供給通路５９の空気を各連通路６０を通して各排気ポート２０に供給することができる。即ち、エンジン１０の冷間始動時など、触媒装置５６，５７が十分に活性化されていない状態で、各排気ポート２０に空気を供給することで、排気ポート２０から排気管５５に導かれた空気は、排気ガス中の酸素濃度を上昇させて空燃比（Ａ／Ｆ）を上げ、排気ガス中のＨＣやＣＯにおける２次燃焼を促して排気ガスの浄化を促進することができ、排気ガスの温度を上昇させて触媒装置５６，５７の活性化を促進して排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００３０】
ところで、エンジン１０の冷間始動時や寒冷地での運転時に、低温の空気がスロットル弁４３の開放時に吸気管４１に吸入されるが、このときに、スロットル弁４３の下流側では負圧状態であるため、減圧沸騰により空気中に含まれる水分が凝縮し、スロットル弁４３の下部に水滴として付着し、この水滴が凍ってスロットル弁４３が凍結してしまうことがある。
【００３１】
そこで、本実施例では、上述した２次空気供給装置５８における空気供給通路５９に滞留する排気ガスを暖気通路により電子スロットル装置４４の近傍まで循環することで、スロットル弁４３を加熱して凍結を防止している。即ち、エンジン１０の上方に電子スロットル装置４４が配設されており、この電子スロットル装置４４のスロットル弁４３の下方、つまり、スロットルボディ４６の下部には、端部が閉塞された暖気ポート６５が形成されている。一方、エンジン１０には、シリンダヘッド１２及びヘッドカバー６６を上下方向に貫通する連結配管（連結通路）６７が配設されており、この連結配管６７の下端部が連結路６８を介して空気供給通路５９に連通し、上端部が暖気ポート６５に連通している。なお、本実施例では、連結路６８と連結配管６７と暖気ポート６５により本発明の暖気通路が構成される。
【００３２】
従って、２次空気供給装置５８の電磁弁６３を閉止してエアポンプ６２の非駆動状態では、空気供給通路５９に排気ガス入り込んで滞留しており、この排気ガスは、連結路６８及び連結配管６７を通って暖気ポート６５にも入り込むこととなり、この暖気ポート６５内の排気ガスによりスロットルボディ４６が加熱されるため、スロットル弁４３の凍結を防止することができる。
【００３３】
ところで、車両には電子制御ユニット（ＥＣＵ）７１が搭載されており、このＥＣＵ７１は、インジェクタ４９や点火プラグ５３などを制御可能となっている。即ち、吸気管４１の上流側にはエアフローセンサ７２及び吸気温センサ７３が装着され、また、サージタンク４０には吸気圧センサ７４が設けられており、計測した吸入空気量、吸気温度、吸気圧をＥＣＵ７１に出力している。また、電子スロットル装置４４にはスロットルポジションセンサ７５が装着されており、現在のスロットル開度をＥＣＵ７１に出力しており、アクセルポジションセンサ７６は、現在のアクセル開度をＥＣＵ７１に出力している。更に、クランク角センサ７７は、検出した各気筒のクランク角度をＥＣＵ７１に出力し、このＥＣＵ７１は検出し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）、排気の各行程を判定すると共に、エンジン回転数を算出している。また、シリンダブロック１１にはエンジン冷却水温を検出する水温センサ７８が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ７１に出力している。また、各インジェクタ４９に連通するデリバリパイプ５０には燃圧センサ７９が設けられており、検出した燃料圧力をＥＣＵ７１に出力している。
【００３４】
従って、ＥＣＵ７１は、検出した燃料圧力に基づいてこの燃料圧力が所定圧力となるように高圧ポンプ５２を駆動すると共に、検出した吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ４９及び点火プラグ５３を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。
【００３５】
また、ＥＣＵ７１は、エンジン運転状態に基づいて吸気・排気可変動弁機構３１，３２を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁２２の閉止時期と吸気弁２１の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１９または燃焼室１８に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２１の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１９に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２１の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。
【００３６】
更に、ＥＣＵ７１は、エンジン運転状態に基づいて２次空気供給装置５８を制御可能となっている。即ち、ＥＣＵ７１は、エンジン１０の機関温度を検出する手段として水温センサ７８を適用し、エンジン１０の冷間始動時等に、水温センサ７８が検出したエンジン冷却水温が予め設定された所定のエンジン冷却水温より低いときには、電磁弁６３を開放すると共にエアポンプ６２を駆動し、空気を連結管６１を通して空気供給通路５９に供給し、空気供給通路５９から各連通路６０を通して各排気ポート２０に空気を供給する。そのため、排気ポート２０に供給された空気は排気管５５を通して触媒装置５６，５７に到達する間に、排気ガス中の酸素濃度を上昇させることでこの排気ガス中のＨＣやＣＯの２次燃焼を促して浄化を促進させ、排気ガスの温度を上昇させて触媒装置５６，５７の活性化を促進する。
【００３７】
一方、エンジン１０の暖気終了後に、ＥＣＵ７１は、水温センサ７８が検出したエンジン冷却水温が予め設定され所定のエンジン冷却水温より高くなったら、電磁弁６３を閉止すると共にエアポンプ６２の駆動を停止する。すると、空気供給通路５９から各排気ポート２０に空気が供給されることはなく、逆に、各排気ポート２０の空気が連通路６０を通して空気供給通路５９に入り込むこととなり、この空気供給通路５９にある排気ガスが連結路６８及び連結配管６７を通って暖気ポート６５に入り込むため、この暖気ポート６５内の排気ガスによりスロットルボディ４６が加熱され、スロットル弁４３の凍結が防止される。
【００３８】
このように実施例１の内燃機関にあっては、エンジン１０に、排気ポート２０に２次空気を供給することで２次燃焼を促して排気ガスの浄化を図る２次空気供給装置５８を設け、電子スロットル装置４４のスロットルボディ４６に暖気ポート６５を形成し、この２次空気供給装置５８における空気供給通路５９と、スロットルボディ４６の暖気ポート６５とを暖気通路としての連結路６８及び連結配管６７により連結している。
【００３９】
従って、２次空気供給装置５８の電磁弁６３を閉止してエアポンプ６２の駆動を停止した状態では、排気ポート２０の排気ガスが空気供給通路５９に入り込み、この空気供給通路５９の排気ガスが連結路６８及び連結配管６７を通って暖気ポート６５にも入り込むこととなり、この暖気ポート６５内の排気ガスによりスロットルボディ４６が加熱されるため、スロットル弁４３の周辺に付着した水分が凍結することなく、排気ガスの熱を効率良くスロットル弁４３に伝達することでこのスロットル弁４３の凍結を防止することができる。
【００４０】
この場合、排気ガスをスロットル弁４３の近傍まで導入するために２次空気供給装置５８の空気供給通路５９を用い、この空気供給通路５９からスロットル弁４３の近傍まで、暖気通路として連結路６８及び連結配管６７を設けている。従って、重量の増加や構造の複雑化を抑制して確実にスロットル弁４３の凍結を防止することができる。
【００４１】
また、スロットルボディ４６に形成した暖気ポート６５の端部を閉塞したことで、排気ガスを吸気管４１内に導入することはなく、排気ガスに含まれる水分の凝固を防止することができると共に、吸気流量の変動による燃焼悪化を防止することができる。
【００４２】
更に、暖気ポート６５をスロットルボディ４６の下部に形成しており、スロットル弁４３の近傍で凝縮した水分がこのスロットル弁４３の下方に溜まりやすいが、暖気ポート６５内の排気ガスによりスロットル弁４３の下方、つまり、スロットルボディ４６の下部が加熱されるため、スロットル弁４３の下方に付着した水分の凍結を確実に防止することができる。
【００４３】
そして、シリンダヘッド１２及びヘッドカバー６６を上下方向に貫通して連結配管６７を配設しており、容易に空気供給通路５９と暖気ポート６５とを連通することができる。
【実施例２】
【００４４】
図４は、本発明の実施例２に係る内燃機関を表す概略平面図、図５は、実施例２の内燃機関における暖気通路を表す縦断面図である。
【００４５】
実施例２の内燃機関において、図４及び図５に示すように、この内燃機関としてのエンジン１１０は、Ｖ型６気筒エンジンであって、シリンダブロック１１１上に所定角度で傾斜した左右のバンク１１２，１１３を有しており、各バンク１１２，１１３にそれぞれ３つのシリンダボア１１４，１１５が形成され、各シリンダボア１１４，１１５にピストン１１６，１１７がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１１の下部に図示しないクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストン１１６，１１７はコネクティングロッド１１８，１１９を介してこのクランクシャフトにそれぞれ連結されている。
【００４６】
一方、シリンダブロック１１１の各バンク１１２，１１３の上部にはシリンダヘッド１２０，１２１が締結されており、シリンダブロック１１１とピストン１１６，１１７とシリンダヘッド１２０，１２１により各燃焼室１２２，１２３が構成されている。そして、この燃焼室１２２，１２３の上部、つまり、シリンダヘッド１２０，１２１の下面に吸気ポート１２４，１２５及び排気ポート１２６，１２７が対向して形成され、この吸気ポート１２４，１２５及び排気ポート１２６，１２７に対して吸気弁１２８，１２９及び排気弁１３０，１３１の下端部が位置している。この吸気弁１２８，１２９及び排気弁１３０，１３１は、シリンダヘッド１２０，１２１に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１２４，１２５及び排気ポート１２６，１２７を閉止する方向に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２０，１２１には、吸気カムシャフト１３２，１３３及び排気カムシャフト１３４，１３５が回転自在に支持されており、吸気カム１３６，１３７及び排気カム１３８，１３９が吸気弁１２８，１２９及び排気弁１３０，１３１の上端部に接触している。
【００４７】
従って、エンジン１１０に同期して吸気カムシャフト１３２，１３３及び排気カムシャフト１３４，１３５が回転すると、吸気カム１３６，１３７及び排気カム１３８，１３９が吸気弁１２８，１２９及び排気弁１３０，１３１を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１２４，１２５及び排気ポート１２６，１２７を開閉し、吸気ポート１２４，１２５と燃焼室１２２，１２３、燃焼室１２２，１２３と排気ポート１２６，１２７とをそれぞれ連通することができる。
【００４８】
また、このエンジンの動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁１２８，１２９及び排気弁１３０，１３１を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構（ＶＶＴ：VariableValveTiming-intelligent）１４０，１４１と排気可変動弁機構１４２，１４３により構成されている。また、吸気カムシャフト１３２，１３３及び排気カムシャフト１３４，１３５には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ１４４，１４５，１４６，１４７が設けられている。なお、この吸気可変動弁機構１４０，１４１及び排気可変動弁機構１４２，１４３は、上述した実施例１のものとほぼ同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００４９】
各シリンダヘッド１２０，１２１の吸気ポート１２４，１２５には吸気マニホールド１４８，１４９を介してサージタンク１５０が連結され、このサージタンク１５０には吸気管１５１が連結されており、この吸気管１５１の空気取入口にはエアクリーナ１５２が取付けられている。また、吸気管１５１には、エアクリーナ１５２の下流側に位置してスロットル弁１５３を有する電子スロットル装置１５４が設けられている。この電子スロットル装置１５４は、サージタンク１５０及び吸気管１５１に連通するスロットルボディ１５５を有し、このスロットルボディ１５５に水平な支持軸１５６によりスロットル弁１５３が回動自在に支持され、図示しない駆動モータによりスロットル弁１５３を回動することで、スロットル開度を調整することができる。
【００５０】
一方、排気ポート１２６，１２７には、排気マニホールド１５７，１５８及び触媒装置１５９，１６０を介して連結管１６１が連結され、この連結管１６１には排気管１６２が連結され、この排気管１６２には触媒装置１６３が装着されている。
【００５１】
また、各シリンダヘッド１２０，１２１には、各燃焼室１２２，１２３に直接燃料（ガソリン）を噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）１６４，１６５が装着されており、各インジェクタ１６４，１６５にはデリバリパイプ１６６，１６７が連結され、この各デリバリパイプ１６６，１６７には高圧燃料ポンプ１６８から所定圧の燃料を供給可能となっている。また、シリンダヘッド１２０，１２１には、燃焼室１２２，１２３の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ（点火手段）１６９，１７０が装着されている。
【００５２】
また、本実施例のエンジン１１０には、このエンジン１１０の冷間始動時など、触媒装置１５９，１６０が十分に活性化していない状態にて、排気ポート１２６，１２７に２次空気を供給することで２次燃焼を促して排気ガスの浄化を図る２次空気供給装置１７１，１７２が設けられている。この２次空気供給装置１７１，１７２において、シリンダヘッド１２０，１２１には、シリンダボア１１４，１１５（燃焼室１２２，１２３）の配列方向に沿って空気供給通路１７３，１７４が形成されると共に、この空気供給通路１７３，１７４は複数の連通路１７５，１７６を介して各排気ポート１２６，１２７に連通している。また、この空気供給通路１７３，１７４には、連結管１７７を介して空気供給手段としてのエアポンプ１７８が連結されており、この連結管１７８には電磁弁１７９が装着されている。
【００５３】
従って、電磁弁１７９を開放した状態で、エアポンプ１７８を駆動すると、空気が連結管１７７を通して各空気供給通路１７３，１７４に供給され、この空気供給通路１７３，１７４の空気を各連通路１７５，１７６を通して各排気ポート１２６，１２７に供給することができる。即ち、エンジン１１０の冷間始動時など、触媒装置１５９，１６０が十分に活性化されていない状態で、各排気ポート１２６，１２７に空気を供給することで、排気ポート１２６，１２７から排気管１６２に導かれた空気は、排気ガス中の酸素濃度を上昇させて空燃比（Ａ／Ｆ）を上げ、排気ガス中のＨＣやＣＯにおける２次燃焼を促して排気ガスの浄化を促進することができ、排気ガスの温度を上昇させて触媒装置１５９，１６０の活性化を促進して排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００５４】
また、本実施例では、上述した２次空気供給装置１７１における空気供給通路１７３に滞留する排気ガスを暖気通路により電子スロットル装置１５４の近傍まで循環することで、スロットル弁１５３を加熱して凍結を防止している。即ち、エンジン１１０の上方に電子スロットル装置１５４が配設されており、この電子スロットル装置１５４のスロットル弁１５３の下方、つまり、スロットルボディ１５５の下部には、端部が閉塞された暖気ポート１８０が形成されている。一方、シリンダヘッド１２０には、空気供給通路１７３に連通する連結路１８１が形成され、暖気ポート１８０と連結路１８１とが連結配管１８２により連結されている。なお、本実施例では、連結路１８１と連結配管１８２と暖気ポート１８０により本発明の暖気通路が構成される。
【００５５】
従って、２次空気供給装置１７１の電磁弁１７９を閉止してエアポンプ１７８の非駆動状態では、空気供給通路１７３に排気ガスが入り込んで滞留しており、この排気ガスは、連結路１８１及び連結配管１８２を通って暖気ポート１８０にも入り込むこととなり、この暖気ポート１８０内の排気ガスによりスロットルボディ１５５が加熱されるため、スロットル弁１５３の凍結を防止することができる。
【００５６】
ところで、車両には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１８３が搭載されており、このＥＣＵ１８３は、インジェクタ１６４，１６５の燃料噴射タイミングや点火プラグ１６９，１７０の点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。そのため、吸気管１５１の上流側にはエアフローセンサ１８４及び吸気温センサ１８５が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をＥＣＵ１８３に出力している。また、電子スロットル装置１５４にはスロットルポジションセンサ１８６が設けられ、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ１８７が設けられており、現在のスロットル開度及びアクセル開度をＥＣＵ１８３に出力している。更に、クランクシャフトにはクランク角センサ１８８が設けられ、検出したクランク角度をＥＣＵ１８３に出力し、ＥＣＵ１８３はクランク角度に基づいてエンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック１１１には水温センサ１８９が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ１８３に出力している。
【００５７】
また、ＥＣＵ１８３は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構１４０，１４１及び排気可変動弁機構１４２，１４３を制御可能となっている。
【００５８】
更に、ＥＣＵ１８３は、エンジン運転状態に基づいて２次空気供給装置１７１，１７２を制御可能となっている。即ち、ＥＣＵ１８３は、エンジン１１０の機関温度を検出する手段として水温センサ１８９を適用し、エンジン１１０の冷間始動時等に、水温センサ１８９が検出したエンジン冷却水温が予め設定され所定のエンジン冷却水温より低いときには、電磁弁１７９を開放すると共にエアポンプ１７８を駆動し、空気を連結管１７７を通して各空気供給通路１７３，１７４に供給し、空気供給通路１７３，１７４から各連通路１７５，１７６を通して各排気ポート１２６，１２７に空気を供給する。そのため、排気ポート１２６，１２７に供給された空気は、排気マニホールド１５７，１５８を通して触媒装置１５９，１６０に到達する間に、排気ガス中の酸素濃度を上昇させることでこの排気ガス中のＨＣやＣＯの２次燃焼を促して浄化を促進させ、排気ガスの温度を上昇させて触媒装置１５９，１６０の活性化を促進する。
【００５９】
一方、エンジン１１０の暖気終了後に、ＥＣＵ１８３は、水温センサ１８９が検出したエンジン冷却水温が予め設定され所定のエンジン冷却水温より高くなったら、電磁弁１７９を閉止すると共にエアポンプ１７８の駆動を停止する。すると、空気供給通路１７３，１７４から各排気ポート１２６，１２７への空気の供給が停止する。そして、排気ポート１２６の空気が連通路１７５を通して空気供給通路１７３に入り込むこととなり、この空気供給通路１７３にある排気ガスが連結路１８１及び連結配管１８２を通って暖気ポート１８０に入り込むため、この暖気ポート１８０内の排気ガスによりスロットルボディ１５５が加熱され、スロットル弁１５３の凍結が防止される。
【００６０】
このように実施例２の内燃機関にあっては、エンジン１１０に、排気ポート１２６，１２７に２次空気を供給することで２次燃焼を促して排気ガスの浄化を図る２次空気供給装置１７１，１７２を設け、電子スロットル装置１５４のスロットルボディ１５５に暖気ポート１８０を形成し、２次空気供給装置１７１における空気供給通路１７３と、スロットルボディ１５５の暖気ポート１８０とを暖気通路としての連結路１８１及び連結配管１８２により連結している。
【００６１】
従って、２次空気供給装置１７１の電磁弁１７９を閉止してエアポンプ１７８の駆動を停止した状態では、排気ポート１２６の排気ガスが空気供給通路１７３に入り込み、この空気供給通路１７３の排気ガスが連結路１８１及び連結配管１８２を通って暖気ポート１８０にも入り込むこととなり、この暖気ポート１８０内の排気ガスによりスロットルボディ１５５が加熱されるため、スロットル弁１５３の周辺に付着した水分が凍結することなく、排気ガスの熱を効率良くスロットル弁１５３に伝達することでこのスロットル弁１５３の凍結を防止することができる。
【００６２】
そして、排気ガスをスロットル弁１５３の下方まで導入するために２次空気供給装置１７１の空気供給通路１７３を用い、この空気供給通路１７３からスロットルボディ１５５の下部まで、暖気通路として連結路１８１及び連結配管１８２を設けている。従って、重量の増加や構造の複雑化を抑制して確実にスロットル弁１５３の凍結を防止することができる。
【００６３】
なお、上述した各実施例では、本発明の暖気通路を、連結路６８，１８１と連結配管６７，１８２と暖気ポート６５，１８０により構成したが、空気供給通路とスロットル弁との距離が近ければ、シリンダヘッドからスロットルボディに続く暖気通路を直接形成しても良く、空気供給通路とスロットル弁との距離が遠ければ、空気供給通路と暖気ポートとを連結配管だけで連結しても良い。
【００６４】
また、上述した各実施例では、本発明の内燃機関を筒内噴射式の内燃機関に適用して説明したが、燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射式の内燃機関に適用しても、上述の実施例と同様の作用効果を奏することができる。更に、内燃機関の形態も直列式多気筒であっても、Ｖ型であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明に係る内燃機関は、２次空気供給装置における空気供給通路を用いて排気ガスをスロットル弁の近傍まで導いてこのスロットル弁の凍結を防止するものであり、いずれの種類の内燃機関に用いても好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関を表す概略構成図である。
【図２】実施例１の内燃機関における暖気通路を表す縦断面図である。
【図３】実施例１の内燃機関における暖気通路を表す平面図である。
【図４】本発明の実施例２に係る内燃機関を表す概略平面図である。
【図５】実施例２の内燃機関における暖気通路を表す縦断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０，１１０  エンジン
１８１２２，１２３  燃焼室
１９，１２４，１２５  吸気ポート
２０，１２６，１２７  排気ポート
２１，１２８，１２９  吸気弁
２２，１３０，１３１  排気弁
４１，１５１  吸気管
４３，１５３  スロットル弁
４４，１５４  電子スロットル装置
４６，１５５  スロットルボディ
４９，１６４，１６５  インジェクタ（燃料噴射手段）
５３，１６９，１７０  点火プラグ（点火手段）
５４，１５７，１５８  排気マニホールド
５５，１６２  排気管
５６，５７，１５９，１６０，１６３  触媒装置
５８，１７１，１７２  ２次空気供給装置
５９，１７３，１７４  空気供給通路
６０１７５，１７６  連通路
６１，１７７  連結管
６２，１７８  エアポンプ
６３，１７９  電磁弁
６５，１８０  暖気ポート（暖気通路）
６７，１８２  連結配管（暖気通路、連結通路）
６８，１８１  連結路（暖気通路）
７１，１８３  電子制御ユニット、ＥＣＵ（制御手段）
７８，１８９  水温センサ
【図１】
2007224863.tif 000003
【図２】
2007224863.tif 000004
【図３】
2007224863.tif 000005
【図４】
2007224863.tif 000006
【図５】
2007224863.tif 000007