(57)【要約】【課題】エンジンの低温始動時に、燃料の気化を促進し、吸入空気と気化燃料とを十分に混合することができ、簡単な構造で排気ガス中の有害成分を低減することができる内燃機関の吸気装置を提供する。【解決手段】吸気管１１に配置された吸気流制御バルブ１３を有し吸気流制御バルブ１３を制御することによって燃焼室２ｂへ導入する気流を制御し、吸気管１１内に吸入された吸入空気の温度を制御するエンジン電子制御ユニット１６を備えた内燃機関の吸気装置において、吸気流制御バルブ１３に装着され吸入空気を加熱する吸気ヒータ１４を備え、エンジン電子制御ユニット１６が、吸気ヒータ１４から吸入空気に熱伝達させるよう吸気ヒータ１４の温度を制御するようにしたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気管に配置された吸気流制御バルブを有し前記吸気流制御バルブを制御することによって燃焼室へ導入する気流を制御する吸気流制御手段と、
前記吸気管内に吸入された吸入空気の温度を制御する吸気温度制御手段と、
を備えた内燃機関の吸気装置において、
前記吸気温度制御手段が、前記吸気流制御バルブに装着された吸気ヒータを有するとともに、前記吸気ヒータから前記吸入空気に熱を伝達させるようにしたことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記吸気流制御バルブが、前記吸入空気を受ける上流側の側面部を有し、前記吸気ヒータが、前記上流側の側面部に装着されたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記吸気ヒータが、前記吸気流制御バルブの上流側の吸入空気と接触する伝熱フィンを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
前記吸気流制御バルブが、平板状に形成された吸気流制御バルブからなり、前記吸気流制御バルブが閉状態のとき、前記吸気流制御バルブが前記吸気管内の吸気通路の軸線に対し３０度以上８０度未満の交差角をなして交差することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
前記吸気温度制御手段が、前記吸気流制御バルブより上流側の吸入空気の温度を検知する吸気温度センサと、前記吸気流制御バルブの温度を検知する吸気流制御バルブ温度センサと、前記内燃機関のエンジンの回転数を検知するエンジン回転数センサとを含んで構成され、前記吸気温度センサおよび前記吸気流制御バルブ温度センサが検知した検知温度に基づいて、前記吸気ヒータの加熱を開始し、前記エンジン回転数センサが検知した検知回転数に基づいて加熱を停止することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項６】
前記吸気温度制御手段が、前記吸気流制御バルブ温度センサの検知温度に比べ、前記吸気温度センサの検知温度が高いときに、前記吸気ヒータの加熱を開始することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに吸入される吸入空気の気流および温度を制御する内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンが低温で始動された直後は、エンジンのシリンダ内壁および吸入空気の温度が低いために、噴射された燃料が十分に気化しないことから、空燃比を改善するため通常よりも多めの燃料を噴射している。その結果、燃焼室内に導入された燃料が完全に燃焼せず、通常の燃焼よりも多い未燃ＨＣ（Ｈｙｄｒｏ  Ｃａｒｂｏｎ）などの有害物質が排気ガスとともに燃焼室から排出されてしまう。
また、排気ガスに混入した未燃ＨＣなどを除去するための排気ガス後処理装置においても、エンジンが低温で始動された直後は、この排気ガス後処理装置中の触媒が低温で不活性であるため未燃ＨＣなどの除去が不十分である。このようなエンジン低温始動時における排気ガス中の有害物質を低減させるため、燃焼室に導入する吸入空気の気流や温度を制御する内燃機関の吸気装置が提案されている。
【０００３】
従来、この種の内燃機関の吸気装置として、吸気管に配置された吸気流制御バルブを備え、この吸気流制御バルブを開閉制御することによって燃焼室へ導入する吸入空気の気流を制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この従来の内燃機関の吸気装置においては、吸気流制御バルブの回動端の一方である上端部に、空気を通過させる主開口部を形成するとともに、吸気流制御バルブの下端部に、主開口部の開口面積よりも小さい開口面積の副開口部を形成している。そして、この吸気流制御バルブにより、吸入空気の流速や吸入空気の筒内タンブル流を増大させるとともに、吸気ポート部に負圧を発生させて、燃料の気化を促進するようにしている。すなわち、吸入空気の気流の高速化と負圧による燃料の減圧沸騰との相乗効果により適切な混合気を形成するようにして、燃料の燃焼を改善し排気ガス中の有害物質を低減するようにしている。
【０００４】
また、従来の内燃機関の吸気装置として、加熱手段と強制冷却手段とを備え、エンジンの吸入空気の温度を調整するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
この従来の内燃機関の吸気装置は、エンジンの吸気ポートに送られる吸入空気と接触して熱交換する吸気コアと、吸気コアを加熱する加熱手段と、吸気コアを強制冷却する強制冷却手段と、加熱手段及び強制冷却手段を制御する制御装置とを含んで構成されている。この制御装置は、低温始動時などのエンジンの負荷が小さいときには、加熱手段により吸入空気を加熱して燃料の気化を促進するようにし、エンジンの負荷が大きい方に移行したときには、強制冷却手段で吸気コアを冷却してノッキングの発生を抑制するようにしている。このように、制御装置により吸入空気の温度を調整することにより、特に低温始動時などのエンジンの負荷が小さいときにおいて、排気ガスの有害成分の低減を図るようにしている。
【特許文献１】特開２００４−４４４５９号公報
【特許文献２】特開２００２−２７６４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、吸入空気の気流を制御するようにした従来の内燃機関の吸気装置においては、吸入空気の気流の高速化と負圧による燃料の減圧沸騰との相乗効果により混合気は改善されるものの、エンジン低温始動時には、エンジンのシリンダ内壁および吸入空気の温度が低いことに加えて、吸気流制御バルブの温度が低下しているため、特に吸入空気より吸気流制御バルブの温度が低くなっている場合に気流増大による混合気の改善効果が低減されてしまうという問題があった。
【０００６】
また、吸入空気の温度を調整するようにした従来の内燃機関の吸気装置においては、吸気通路に配置された吸気コア内にエンジンの冷却水を供給し、冷却水から吸気コアを介して吸入空気に熱交換することにより吸入空気の温度を調整している。そのため、エンジンの冷却水を吸気コアに供給するための、ラジエータに並列に接続された循環通路と、ラジエータを迂回するよう接続されたバイパス通路と、冷却水を供給するためのポンプと、循環通路とバイパス通路との接続部に配置された制御弁とを設けるというように、装置全体が大型で複雑な構造になってしまうという問題があった。また、吸気コアの下流側に吸気流制御弁が設けられている場合には、吸気コア内で加熱された吸入空気が、吸気流制御弁により冷却されてしまうことにより、吸気コアによる吸入空気の加熱効果が半減してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、前述のような従来の問題を解決するためになされたもので、エンジンの低温始動時に、燃料の気化を促進し、吸入空気と気化燃料とを十分に混合することができ、簡単な構造で排気ガス中の有害成分を低減することができる内燃機関の吸気装置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】
【０００８】
本発明に係る内燃機関の吸気装置は、上記目的達成のため、（１）吸気管に配置された吸気流制御バルブを有し前記吸気流制御バルブを制御することによって燃焼室へ導入する気流を制御する吸気流制御手段と、前記吸気管内に吸入された吸入空気の温度を制御する吸気温度制御手段と、を備えた内燃機関の吸気装置において、前記吸気温度制御手段が、前記吸気流制御バルブに装着された吸気ヒータを有するとともに、前記吸気ヒータから前記吸入空気に熱を伝達させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
この構成により、気流制御バルブに吸気ヒータを装着するという簡単な構造で、吸気流制御バルブにより吸入空気の流速が増大されて吸入空気のタンブル流などが生成され、燃料の気化が促進される。また、吸気流制御バルブに装着された吸気ヒータから吸入空気に熱が伝達され、少なくとも吸入空気の温度が吸気流制御バルブの近傍で低下することが防止され、吸入空気への有効な熱伝達によって燃料の気化が促進される。
【００１０】
上記（１）に記載の内燃機関の吸気装置は、好ましくは、（２）前記吸気流制御バルブが、前記吸入空気を受ける上流側の側面部を有し、前記吸気ヒータが、前記上流側の側面部に装着される。
【００１１】
この構成により、吸気ヒータの表面が吸入空気と直接接触するので、発熱した吸気ヒータから吸入空気に直接熱伝達される。
【００１２】
上記（１）または（２）に記載の内燃機関の吸気装置は、好ましくは、（３）前記吸気ヒータが、前記吸気流制御バルブの上流側の吸入空気と接触する伝熱フィンを有するよう構成される。
【００１３】
この構成により、伝熱フィンの表面が吸入空気と直接接触するので、発熱した吸気ヒータから吸入空気に確実に熱伝達される。
【００１４】
上記（１）ないし（３）に記載の内燃機関の吸気装置は、好ましくは、（４）前記吸気流制御バルブが、平板状に形成された吸気流制御バルブからなり、前記吸気流制御バルブが閉状態のとき、前記吸気流制御バルブが前記吸気管内の吸気通路の軸線に対し３０度以上８０度未満の交差角をなして交差するよう構成される。
【００１５】
この構成により、吸気流制御バルブが閉状態のとき、交差角が３０度以上８０度未満で吸気流制御バルブが吸気通路の軸線に対し交差するので、交差角が９０度に近い場合よりも、吸気流制御バルブに装着された吸気ヒータの表面積が伝熱に有効な程度に増大し、発熱した吸気ヒータから吸入空気への熱伝達がより確実になる。
【００１６】
上記（１）ないし（４）に記載の内燃機関の吸気装置は、（５）前記吸気温度制御手段が、前記吸気流制御バルブより上流側の吸入空気の温度を検知する吸気温度センサと、前記吸気流制御バルブの温度を検知する吸気流制御バルブ温度センサと、前記内燃機関のエンジンの回転数を検知するエンジン回転数センサとを含んで構成され、前記吸気温度センサおよび前記吸気流制御バルブ温度センサが検知した検知温度に基づいて、前記吸気ヒータの加熱を開始し、前記エンジン回転数センサが検知した検知回転数に基づいて加熱を停止するよう構成される。
【００１７】
この構成により、両温度センサが検知した検知温度に基づいて、エンジン始動時などの必要時に確実に吸気ヒータが加熱される。
【００１８】
上記（５）に記載の内燃機関の吸気装置は、好ましくは、（６）前記吸気温度制御手段が、前記吸気流制御バルブ温度センサの検知温度に比べ、前記吸気温度センサの検知温度が高いときに、前記吸気ヒータの加熱を開始するよう構成される。
【００１９】
この構成により、吸気流制御バルブの温度に比べ、吸入吸気の温度が高く、吸気流制御の効果が低下し易いときに、吸気ヒータを加熱し、吸気流制御バルブによる混合気の改善効果を十分に発揮させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、吸気流制御バルブに装着された吸気ヒータによって吸気流制御バルブに熱を伝達し、さらに吸気流制御の効果をエンジン始動時などにも確実に発揮させるようにしているので、燃料の気化をより促進することができる。その結果、簡単な構造で燃料の燃焼が改善され排気ガス中の有害物質を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を適用したエンジンの部分断面図である。
【００２３】
まず、内燃機関の吸気装置の構成について説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る吸気装置１０は、エンジン１を構成しており、エンジン１は、シリンダブロック２と、シリンダヘッド３と、ピストン４と、吸気バルブ５と、排気バルブ６と、インジェクタ７と、吸気装置１０とを含んで構成されている。本実施形態におけるエンジン１は、公知のものと同様に、自動車に搭載される多気筒内燃機関で、例えば、ガソリンエンジンである。なお、ディーゼルエンジンその他の多気筒内燃機関であってもよい。
【００２４】
シリンダブロック２は、往復運動するピストン４が収容された複数の気筒２ａを有しており、気筒２ａとシリンダヘッド３の下部３ａおよびピストン４の上部４ａとにより燃焼室２ｂが画成されている。ピストン４の上部４ａには、スワール流などの混合気の気流を起こさせるための凹凸が形成されている。
【００２５】
シリンダヘッド３は、各気筒２ａに吸気するための吸気ポート部３ｂと、各気筒２ａから排気するための排気ポート部３ｃとを有している。吸気ポート部３ｂの入口部分には、吸気装置１０が取り付けられており、排気ポート部３ｃの出口部分には、図示しない排気管が取り付けられている。また、各燃焼室２ｂの吸入空気の入口部には、吸気バルブ５が設けられており、図示しない吸気側カムシャフトを介して入口部が所定のタイミングで開閉されるようになっている。各燃焼室２ｂの排気ガスの出口部には、排気バルブ６が設けられており、図示しない排気側カムシャフトを介して出口部が所定のタイミングで開閉されるようになっている。また、図示しない点火プラグが、各燃焼室２ｂ内に露出するようシリンダヘッド３の下部に配置されている。
【００２６】
さらに、吸気ポート部３ｂの入口部分の近傍には、インジェクタ７が設けられており、エンジン１の運転状態に応じて、燃料が噴射口から吸気ポート部３ｂ内に霧状に噴射されるようになっている。なお、燃料は、例えばガソリンであるが、エタノールやメタノールからなるアルコール燃料、ガソリンとアルコールとを混合した混合燃料であってもよい。
【００２７】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の断面図であり、図２（ａ）は、図２（ｂ）のＢ−Ｂ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを閉じた状態を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを閉じた状態を示し、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを開いた状態を示す。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、吸気装置１０は、吸気管１１と、回動軸１２と、吸気流制御バルブ１３と、吸気ヒータ１４と、サーボモータ１５と、エンジン電子制御ユニット（ＥＣＵ）１６とを含んで構成されている。
図１に示すように、吸気装置１０は、吸気流制御バルブ１３が吸気ポート部３ｂの入口部分の近傍に位置するよう配置されている。
【００２９】
吸気管１１は、樹脂または金属などの成形された中空のパイプからなり、一端部で図示しないエアクリーナに連結され、他端部で各吸気ポート部３ｂの入口部分に連結されている。吸気管１１の内側には、吸気通路１１ａが形成されており、エアクリーナから流入した吸入空気を流通させ吸気ポート部３ｂに供給するようになっている。
吸気通路１１ａの途中には、図示しないスロットルバルブが設けられており、エアクリーナから流入した吸入空気の各気筒２ａに供給される吸入空気量が、図示しないアクセルの踏み込み量に応じて調整されるようになっている。
【００３０】
回動軸１２は、樹脂または金属などの円柱からなり、端部がサーボモータ１５に連結され、吸気管１１の側面部１１ｂに設けられた図示しない軸受と、吸気管１１の側面部１１ｃに設けられた図示しない軸受とを介して吸気管１１に回転可能に保持されている。回動軸１２には、吸気流制御バルブ１３が溶接などの接合手段またはねじ止めなどの締結手段により固定されている。
【００３１】
吸気流制御バルブ１３は、樹脂または金属などの平板からなり、吸気管１１の断面の内側部分とほぼ同様の外形を有しており、図２（ｂ）に示すように、吸気流制御バルブ１３が閉状態のとき、吸気流制御バルブ１３が吸気通路１１ａの軸線に対して８０度ないし９０度の交差角θ１で交差し、吸気通路１１ａを遮断するようになっている。
【００３２】
また、吸気流制御バルブ１３には、閉状態のとき、吸気管１１の上部内壁面１１ｄとの間に吸入空気を通過させるための開口部１７が形成されている。この開口部１７により、吸気流制御バルブ１３が閉状態のときでも、筒内タンブル流を起こさせるようになっている。また、エンジン１の運転状態に応じて、吸気流制御バルブ１３を開くことにより、吸気管１１の上部内壁面１１ｄとの間の開口面積を増大させ、開口部分を通過する吸入空気の流速を速くしてタンブル流を増大させるようになっている。また、エンジン１が暖まっている通常運転時や、吸入空気量が多いときなどのタンブル流を必要としない運転状態のときは、図２（ｃ）に示すように、吸気流制御バルブ１３が開状態となり、吸入空気が吸気ポート部３ｂ内に供給されるようになっている。
【００３３】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置における吸気流制御バルブの斜視図である。
【００３４】
図３に示すように、吸気温度制御手段としての吸気ヒータ１４は、例えば、面状のシリコンラバーヒータからなり、吸気流制御バルブ１３の外形とほぼ同様の外形を有しており、吸気流制御バルブ１３の上流側の側面部に接合されている。吸気ヒータ１４は、屈曲して形成された発熱パターン部１４ａ、端子部１４ｂ、１４ｃを有しており、端子部１４ｂには導線１４ｄが接続されており、導線１４ｄは、回動軸１２の内部を通って回動軸１２の端部から図示しない外部の通電部に接続されるようになっている。端子部１４ｃにも同様に、導線１４ｅが接続されており、導線１４ｅは、回動軸１２の内部を通って回動軸１２の端部から図示しない外部の通電部に接続されている。この通電部は、変圧器およびスイッチを含んで構成されており、バッテリを電源としてエンジン電子制御ユニット１６の指令に基づいて、吸気ヒータ１４のＯＮおよびＯＦＦのタイミングや吸気ヒータ１４への通電量などを制御するようになっている。
【００３５】
吸気ヒータ１４は、例えば、所定のワット密度（Ｗ／ｃｍ２）で形成され、最大２００℃ないし２５０℃まで加熱できるようになっている。所定のワット密度（Ｗ／ｃｍ２）および最大加熱温度（℃）などの加熱特性は、車種や、エンジン仕様、吸気流制御バルブ１３の大きさなどの設計条件に基づいて適宜選択される。
【００３６】
サーボモータ１５は、例えば、電気式や油圧式などの電動機からなり、回動軸１２の端部に連結されており、エンジン電子制御ユニット１６から出力される制御信号によって回動軸１２の回動角度や回動速度が制御されるようになっている。
【００３７】
エンジン電子制御ユニット１６は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、処理プログラムなどを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、バッテリを電源として作動し書換え可能な不揮発性のメモリからなるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、Ａ／Ｄ変換器やバッファなどを含む入力インターフェース回路、および駆動回路などを含む出力インターフェース回路を含んで構成されている。
【００３８】
エンジン電子制御ユニット１６には、外気温度を検知する外気温度センサ１６ａ、吸気流制御バルブ１３の近傍に配置され吸気流制御バルブ１３の温度を検知する吸気流制御バルブ温度センサ１６ｂ、クランクポジションセンサなどからなりエンジンの回転数を検知するエンジン回転数センサ１６ｃ、図外のアクセルペダルの踏み込みを検出するアクセル開度センサなどのセンサ群と接続されており、これらのセンサ群から出力される情報は、入力インターフェース回路を介してエンジン電子制御ユニット１６に取り込まれるようになっている。
【００３９】
なお、外気温度については、吸気管１１における吸気流制御バルブよりも上流側に設けられた吸気温度センサが検知した吸気温度を適用してもよい。また、吸気流制御バルブ１３の温度については、エンジン１を冷却する冷却水の温度を検知する冷却水温度センサの検知温度を適用し、所定の演算処理を行い吸気流制御バルブ１３の温度を推定するようにし、推定された温度を吸気流制御バルブ１３の温度としてもよい。
【００４０】
また、このエンジン電子制御ユニット１６は、外気温度センサ１６ａにより検知された外気温度、吸気流制御バルブ温度センサ１６ｂにより検知された吸気流制御バルブ温度に基づいて、吸気ヒータ１４を動作させるよう制御し、エンジン回転数センサ１６ｃにより検知されたエンジン回転数に基づいて、吸気ヒータ１４を停止させるよう制御するようになっている。また、エンジン電子制御ユニット１６は、アクセル開度センサが検知したアクセル開度などの運転状態に応じて、スロットルバルブを通過する吸入空気量やインジェクタ７から噴射する燃料の噴射量を調整し、良好な空燃比になるよう制御するようになっている。
【００４１】
エンジン電子制御ユニット１６のＣＰＵは、集積回路などの電子回路からなり、ＲＯＭおよびＲＡＭなどとともに、本発明の内燃機関の吸気装置における燃焼室へ導入する気流を制御する吸気流制御手段および吸入空気の温度を制御する吸気温制御手段を構成している。
【００４２】
次いで、本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置１０における吸気流制御バルブ１３の吸気ヒータ１４の動作について説明する。
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置における制御内容を示すフローチャートであり、図５は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置における制御内容を示すタイムチャートである。
【００４３】
図５において、左側の縦軸は、吸気流制御バルブ１３の温度（℃）および外気温度（℃）を示し、横軸は、時間（秒）を示しており、中央の水平な直線は外気温度の変化を示し中央の曲線は吸気流制御バルブ１３の温度の変化を示している。また、右側の縦軸は、エンジン回転数（ｒｐｍ）を示し、下部の曲線はエンジン回転数の変化を示している。また、上部の折れ線は、吸気ヒータ１４のＯＮおよびＯＦＦの状態を示している。
【００４４】
前述のように構成された本実施の形態においては、エンジン電子制御ユニット１６により、図４および図５に示す制御ロジックで、エンジン１の運転状態や運転環境に応じて、吸気流制御バルブ１３の開度、吸気ヒータ１４の温度およびインジェクタ７の燃料の噴射量などの制御が所定の条件が満たされたときに実行される。
【００４５】
所定の条件は、車種、エンジン仕様その他の設計条件により異なるが、エンジン１のスタータモータが始動する前であって、自動車に外部から何らかのアクセスがあったときに満たされるよう設定される。例えば、自動車のドアロックがメカニカルキーにより解除されたとき、または電子キーから微弱電波が送信されエンジン電子制御ユニット１６でＩＤコードなどが照合されたとき、プッシュボタンなどのエンジンスイッチが押されたときなどに満たされるよう設定される。
【００４６】
まず、図４および図５に示すように、外気温度センサ１６ａにより外気温度（℃）の測定が開始され、吸気流制御バルブ温度センサ１６ｂにより吸気流制御バルブ１３の温度（℃）の測定が開始される（ステップＳ１１）。それぞれの測定で得られた温度情報が所定の間隔でエンジン電子制御ユニット１６に取り込まれ、エンジン電子制御ユニット１６内のＣＰＵにより外気温度および吸気流制御バルブ１３の温度の高低が比較される（ステップＳ１２）。
【００４７】
外気温度が吸気流制御バルブ１３の温度よりも、所定の温度だけ低い場合には（ステップＳ１２でＮＯの場合）、ステップＳ１１に戻る。所定の温度は、車種や、エンジン仕様、吸気流制御バルブ１３の大きさ、吸気ヒータ１４の加熱特性などの設計条件に基づいて適宜選択される。
【００４８】
外気温度が吸気流制御バルブ１３の温度よりも高い場合には（ステップＳ１２でＹＥＳの場合）、吸気流制御バルブ１３の吸気ヒータ１４が通電される（ステップＳ１３）。この通電により、タイマーのカウントが開始し、所定時間ｔ（秒）が経過したかが判定される（ステップＳ１４）。所定時間ｔは、吸気流制御バルブ１３の温度が、外気温度よりも高い温度に上昇させるのに十分な時間を意味し、測定された外気温度、測定された吸気流制御バルブ１３の温度、および測定された外気温度と測定された吸気流制御バルブ１３の温度との温度差、吸気ヒータ１４の加熱特性などの諸条件に基づいて適宜選択される。
【００４９】
吸気ヒータ１４が通電されると、吸気ヒータ１４が加熱され、吸気ヒータ１４の熱量が吸気流制御バルブ１３に熱伝導するとともに、吸気ヒータ１４の熱量は、吸気ヒータ１４と接触する吸入空気に熱伝達され、吸入空気が暖められる。このとき、吸気ヒータ１４と吸入空気との温度差、すなわち温度勾配が大きい程、吸気ヒータ１４から吸入空気への熱伝達が速くなり、吸気ヒータ１４と吸入空気との接触面積が大きい程、吸気ヒータ１４から吸入空気への熱伝達が速くなる。
【００５０】
このように、外気温度が吸気流制御バルブ１３の温度よりも高い場合に、吸気ヒータ１４が加熱されるので、少なくとも吸気流制御バルブ１３の近傍で吸入空気の温度が低下することが防止されるとともに、吸入空気の温度が吸気ヒータ１４により暖められる。
この吸入空気は吸気ヒータ１４により暖められると同時に、吸気流制御バルブ１３の開口部１７を通過することにより、流速が増大して吸入空気に筒内タンブル流が発生し、インジェクタ７の噴射口から燃料が噴射され、吸気ポート部３ｂ内で均一に混合され、吸入空気と燃料の良好な混合気が、燃焼室２ｂに導入される。このとき、吸入空気が吸気ヒータ１４により暖められて膨張し酸素濃度が低下している場合、良好な空燃比を保つため、スロットルバルブを通過する吸入空気量やインジェクタ７の噴射口から噴射される燃料の噴射量がエンジン電子制御ユニット１６により制御されている。
【００５１】
所定時間ｔが経過すると、エンジン１の始動が許可され、エンジン１のスタータの動作が許容される（ステップＳ１５）。このエンジン始動が許容されたことを、例えば、運転席のコンビネーションメータなどの表示器に表示するようにしてもよい。
次いで、エンジン１が始動されると、エンジンの回転数（ｒｐｍ）がエンジン回転数センサ１６ｃにより測定され、測定情報がエンジン電子制御ユニット１６に取り込まれる。続いて、エンジン電子制御ユニット１６内のＣＰＵにより、測定したエンジン１の回転数とＲＯＭなどの記憶媒体に記憶された基準回転数（ｒｐｍ）が読み出され、エンジン１の回転数と基準回転数とが比較される（ステップＳ１６）。
【００５２】
この基準回転数は、車種、エンジン仕様および吸気ヒータ１４の加熱特性などの諸条件により異なるが、例えば、７００ｒｐｍないし１，２００ｒｐｍの範囲で適宜選択される。基準回転数は、例えば、アイドリングの回転数が安定する状態になる時の回転数を予め設定したものである。この状態においては、燃焼室２ｂ内の混合気の良好な燃焼が得られ排気ガス中の未燃ＨＣなどの有害物質の発生が抑制される。
このエンジン１の回転数が基準回転数に到達したとき、吸気ヒータ１４による吸入空気の加熱の必要がなくなり、吸気流制御バルブ１３の吸気ヒータ１４の通電が遮断され（ステップＳ１７）、ステップＳ１１に戻る。
【００５３】
このように、本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置１０においては、吸気管１１に配置された吸気流制御バルブ１３を有し、吸気流制御バルブ１３を制御することによって燃焼室２ｂへ導入する気流を制御し、吸気管１１内に吸入された吸入空気の温度を制御するエンジン電子制御ユニット１６と、吸気流制御バルブ１３に装着され吸入空気を加熱する吸気ヒータ１４とを備え、エンジン電子制御ユニット１６が、吸気ヒータ１４から吸入空気に熱伝達させるよう吸気ヒータ１４の温度を制御するよう構成されている。
【００５４】
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を適用したエンジンの部分断面図であり、吸気装置を動作させた状態を示し、図７は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を動作させたときの効果を示すグラフである。
【００５５】
本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置１０においては、エンジン１を低温時に始動させようとするとき、外気温度が吸気流制御バルブ１３の温度よりも、所定の温度だけ低い場合には、吸気ヒータ１４に通電せずに吸気流制御バルブ１３の熱量により吸入空気が暖められるので、吸気ヒータ１４に通電する際に必要とする電力の消費を抑制することができる。
【００５６】
図６に示すように、外気温度が吸気流制御バルブ１３の温度よりも高い場合には、吸気流制御バルブ１３の吸気ヒータ１４が所定時間ｔだけ通電され、吸気ヒータ１４から吸入空気に熱伝達されるので、確実に吸入空気が暖められる。この吸入空気は吸気ヒータ１４により暖められると同時に、吸気流制御バルブ１３の開口部１７を通過し、吸入空気にタンブル流が発生し、インジェクタ７の噴射口から燃料が噴射されるので、吸気ポート部３ｂ内で均一に混合された良好な混合気が、燃焼室２ｂに導入される。このとき、良好な空燃比を保つため、インジェクタ７の噴射口から噴射される燃料の噴射量が減少するよう、エンジン電子制御ユニット１６により制御されているので、エンジン始動時の燃費が向上する。
【００５７】
また、暖められた吸入空気にタンブル流を起こさせているので、暖められた混合気が燃焼室２ｂに導入される。その結果、混合気は気化し易くなっており、従来、エンジン１の低温始動時に生じていた燃料の粒子の吸気バルブへの付着がなくなり、燃焼室２ｂ内で混合気の燃焼が改善され、排気ガス中の未燃ＨＣなどの有害物質の発生が抑制される。
【００５８】
図７に示すように、始動時のエンジン回転数が上昇し、アイドル状態になるタイミングにおいて、点線で示す従来技術の吸気装置から排出される排気ガス中の未燃ＨＣの濃度よりも、実線で示す本実施の形態に係る吸気装置１０の排気ガス中の未燃ＨＣの濃度が、著しく減少していることが予想される。
【００５９】
本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置１０においては、吸気流制御バルブ１３に吸気ヒータ１４を装着するという簡単な構造で、吸入空気を暖気することができるとともに、暖められた吸入空気の気流を制御することができるので、良好な混合気を得ることができ、燃焼室２ｂ内の混合気の気化を促進することができる。
【００６０】
次いで、本第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置１０における変形例について説明する。
図８は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置における変形例を示す部分斜視図である。
【００６１】
本実施の形態の内燃機関の吸気装置１０においては、吸気ヒータ１４を面状のシリコンラバーヒータで形成した場合について説明したが、本発明に係る内燃機関の吸気装置においては、吸気ヒータはシリコンラバーヒータ以外の加熱部材で形成してもよい。
例えば、図８に示すように、吸気流制御バルブ１３の外形とほぼ同様の外形を有しており、吸気流制御バルブ１３の上流側の側面部に接合された面状の高周波誘導ヒータからなる吸気ヒータ２４で形成してもよい。
【００６２】
この吸気ヒータ２４は、渦巻き状に形成された導体コイル部２４ａ、端子部２４ｂ、２４ｃを有しており、端子部２４ｂには導線２４ｄが接続され、導線２４ｄは、回動軸１２の内部を通って回動軸１２の端部から図示しない外部の交流電源部に接続されるようになっている。端子部２４ｃにも同様に、導線２４ｅが接続されており、導線２４ｅは、回動軸１２の内部を通って回動軸１２の端部から図示しない外部の交流電源部に接続されている。この交流電源部は、エンジン電子制御ユニット１６の指令に基づいて、自動車のバッテリから供給される直流電源を、例えば、１００ＫＨｚないし４００ＫＨｚの高周波の交流電流に変換し、導線２４ｄ、２４ｅを介して導体コイル部２４ａに通電するようになっている。導体コイル部２４ａに高周波の交流電流が通電されると、導体コイル部２４ａに対向して配置され金属で形成された吸気流制御バルブ１３中に渦電流が発生し、吸気流制御バルブ１３の電気抵抗によって、吸気流制御バルブ１３にジュール熱が発生し、吸気流制御バルブ１３が誘導加熱されるようになっている。この誘導加熱による吸気流制御バルブ１３の熱量を吸入空気に熱伝達させ吸入空気を暖めるようにしてもよい。
この場合、吸気ヒータ２４が高周波誘導ヒータで形成されているので、前述のシリコンラバーヒータで形成した吸気ヒータ１４よりも加熱速度を速くすることができ、前述の所定時間ｔを短縮することができる。
【００６３】
なお、吸気ヒータ２４を吸気流制御バルブ１３の上流側の側面部に配置したものについて説明したが、吸気ヒータ２４を吸気流制御バルブ１３の下流側の側面部に配置し、吸気流制御バルブ１３に生じたジュール熱を直接吸入空気に熱伝達させてもよい。
【００６４】
また、本実施の形態の内燃機関の吸気装置１０においては、吸気流制御バルブ１３が閉状態のとき、吸気流制御バルブ１３が吸気通路１１ａの軸線に対して８０度ないし９０度の交差角θ１で交差し、吸気通路１１ａを遮断する場合について説明したが、本発明に係る内燃機関の吸気装置においては、吸気流制御バルブが閉状態のとき、吸気流制御バルブが吸気通路の軸線に対して交差角θ１以外の交差角で交差し、吸気通路を遮断するよう構成してもよい。
【００６５】
図９は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置における変形例の断面図であり、図９（ａ）は、図９（ｂ）のＤ−Ｄ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを閉じた状態を示し、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを閉じた状態を示し、図９（ｃ）は、図９（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを開いた状態を示す。
【００６６】
図９（ａ）に示すように、本実施の形態の変形例に係る吸気装置２０は、吸気管１１と、回動軸１２と、吸気流制御バルブ３３と、吸気ヒータ３４と、サーボモータ１５と、エンジン電子制御ユニット１６とを含んで構成されている。
【００６７】
吸気流制御バルブ３３は、樹脂または金属などの平板からなり、吸気管１１の断面の内側部分とほぼ同様の外形を有しており、図９（ｂ）に示すように、吸気流制御バルブ３３が閉状態のとき、吸気流制御バルブ３３が吸気通路１１ａの軸線に対して３０度以上８０度未満の交差角θ２で交差し、吸気通路１１ａを遮断するようになっている。交差角θ２が３０度以上８０度未満であると、吸気流制御バルブ３３と吸入空気との接触面積を、９０度に近い場合と比較して広くすることができ、吸気流制御バルブ３３から吸入空気への熱伝達を速めることができる。
【００６８】
また、吸気流制御バルブ３３には、閉状態のとき、吸気管１１の上部内壁面１１ｄとの間に吸入空気を通過させるための開口部３７が形成されている。また、エンジン１が暖まっている通常運転時や、吸入空気量が多いときなどのタンブル流を必要としない運転状態のときは、図９（ｃ）に示すように、吸気流制御バルブ３３が開状態となり、吸入空気が吸気ポート部３ｂ内に供給されるようになっている。
【００６９】
吸気ヒータ３４は、吸気ヒータ１４とほぼ同様に構成されており、面状のシリコンラバーヒータからなり、吸気流制御バルブ３３の外形とほぼ同様の外形を有している。吸気ヒータ３４は、吸気流制御バルブ１３の上流側の側面部に接合されている。吸気ヒータ３４には、屈曲して形成された発熱パターン部、端子部３４ｂ、３４ｃを有しており、端子部３４ｂには導線３４ｄが接続されており、導線３４ｄは、回動軸１２の内部を通って回動軸１２の端部から図示しない外部の通電部に接続されるようになっている。端子部３４ｃにも同様に、導線３４ｅが接続されており、導線３４ｅは、回動軸１２の内部を通って回動軸１２の端部から前述した通電部に接続されている。
【００７０】
本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置１０および吸気装置２０においては、回動軸１２が吸気流制御バルブ１３または吸気流制御バルブ３３の中央部分を支持するバタフライ形式の構造について説明したが、バタフライ形式に代えて片持ち形式の構造で形成してもよい。片持ち形式の構造で形成した第２の実施の形態に係る吸気装置３０について説明する。
【００７１】
（第２の実施の形態）
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の断面図であり、図１０（ａ）は、図１０（ｂ）のＦ−Ｆ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを閉じた状態を示し、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＥ−Ｅ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを閉じた状態を示し、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＥ−Ｅ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを開いた状態を示す。
【００７２】
なお、第２の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置３０においては、第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置１０のバタフライ形式に代えて片持ち形式の構造にした点が異なっているが、他の構成は同様に構成されている。したがって、同一の構成については、図１から図７に示した第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【００７３】
まず、本第２の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置３０の構成について説明する。
本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置３０は、エンジン１を構成しており、エンジン１は、シリンダブロック２と、シリンダヘッド３と、ピストン４と、吸気バルブ５と、排気バルブ６と、インジェクタ７と、吸気装置３０とを含んで構成されている。
【００７４】
図１０（ａ）に示すように、吸気装置３０は、吸気管４１と、回動軸４２と、吸気流制御バルブ４３と、吸気ヒータ４４と、サーボモータ１５と、エンジン電子制御ユニット１６とを含んで構成されている。
吸気管４１は、樹脂または金属などの成形された中空のパイプからなり、一端部で図示しないエアクリーナに連結され、他端部で各吸気ポート部３ｂの入口部分に連結されている。吸気管４１の内側には、吸気通路４１ａが形成されており、エアクリーナから流入した吸入空気を流通させ吸気ポート部３ｂに供給するようになっている。
【００７５】
吸気管４１の底面部４１ｅには、回動軸４２と、吸気流制御バルブ４３と、吸気ヒータ４４とを収容する収容部４５が形成されており、図１０（ｃ）に示すように、吸気流制御バルブ４３が開状態のとき、回動軸４２と、吸気流制御バルブ４３と、吸気ヒータ４４とが収容部４５に収容され、吸気管４１の底面部４１ｅが平坦になるよう構成されている。
【００７６】
回動軸４２は、樹脂または金属などの円柱からなり、端部がサーボモータ１５に連結され、吸気管４１の側面部４１ｂに設けられた図示しない軸受と、吸気管４１の側面部４１ｃに設けられた図示しない軸受とを介して吸気管４１に回転可能に保持されている。回動軸４２には、吸気流制御バルブ４３が溶接などの接合手段またはねじ止めなどの締結手段により固定されている。
【００７７】
吸気流制御バルブ４３は、樹脂または金属などの平板からなり、吸気管４１の断面の内側部分とほぼ同様の外形を有しており、図１０（ｂ）に示すように、吸気流制御バルブ４３が閉状態のとき、吸気流制御バルブ４３が吸気通路４１ａの軸線に対して３０度以上８０度未満の交差角θ２で交差し、吸気通路４１ａを遮断するようになっている。
【００７８】
また、吸気流制御バルブ４３には、閉状態のとき、吸気管４１の上部内壁面４１ｄとの間に吸入空気を通過させるための開口部４７が形成されている。この開口部４７により、吸気流制御バルブ４３が閉状態のときでも、筒内タンブル流を起こさせるようになっている。また、エンジン１の運転状態に応じて、吸気流制御バルブ４３を開くことにより、吸気管４１の上部内壁面４１ｄとの間の開口面積を増大させ、タンブル流を増大させるようになっている。また、エンジン１が暖まっている通常運転時や、吸入空気量が多いときなどのタンブル流を必要としない運転状態のときは、図１０（ｃ）に示すように、吸気流制御バルブ４３が開状態となり、吸入空気が吸気ポート部３ｂ内に供給されるようになっている。
【００７９】
吸気ヒータ４４は、第１の実施の形態と同様、面状のシリコンラバーヒータからなり、吸気流制御バルブ４３の外形とほぼ同様の外形を有しており、吸気流制御バルブ４３の上流側の側面部に接合されている。吸気ヒータ４４には、屈曲して形成された発熱パターン部４４ａ、端子部４４ｂ、４４ｃを有しており、端子部４４ｂには導線４４ｄが接続されており、導線４４ｄは、回動軸４２の内部を通って回動軸４２の端部から図示しない外部の通電部に接続されるようになっている。端子部４４ｃにも同様に、導線４４ｅが接続されており、導線４４ｅは、回動軸４２の内部を通って回動軸４２の端部から図示しない外部の通電部に接続されている。この通電部は、変圧器およびスイッチからなり、バッテリを電源としてエンジン電子制御ユニット１６の指令に基づいて、吸気ヒータ４４のＯＮおよびＯＦＦのタイミング、吸気ヒータ４４への通電量などを制御するようになっている。
【００８０】
次いで、本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置３０における吸気流制御バルブ４３の吸気ヒータ４４の動作について説明する。
吸気装置３０の吸気流制御バルブ４３の吸気ヒータ４４の動作については、図４において、ステップＳ１２における吸気流制御バルブ１３が本実施の形態では吸気流制御バルブ４３に代わり、ステップＳ１３における吸気流制御バルブ１３の吸気ヒータ１４が本実施の形態では、吸気流制御バルブ４３の吸気ヒータ４４に代わり、ステップＳ１７における吸気流制御バルブ１３の吸気ヒータ１４が本実施の形態では吸気流制御バルブ４３の吸気ヒータ４４に代わった以外は、同様に構成されているので、吸気装置３０における吸気流制御バルブ４３の吸気ヒータ４４の動作も、図４に示すステップＳ１１ないしステップＳ１７まで、第１の実施の形態に係る吸気装置１０の制御内容と同様の制御内容の処理が実行される。
【００８１】
このように、本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置３０においては、吸気管４１に配置された吸気流制御バルブ４３を有し、吸気流制御バルブ４３を制御することによって燃焼室２ｂへ導入する気流を制御し、吸気管４１内に吸入された吸入空気の温度を制御するエンジン電子制御ユニット１６と、吸気流制御バルブ４３に装着され吸入空気を加熱する吸気ヒータ４４とを備え、エンジン電子制御ユニット１６が、吸気ヒータ４４から吸入空気に熱伝達させるよう吸気ヒータ４４の温度を制御するよう構成されている。
【００８２】
この場合、第１の実施の形態と同様に、エンジン１を低温時に始動させようとするとき、外気温度が吸気流制御バルブ４３の温度よりも、所定の温度だけ低い場合には、吸気ヒータ４４に通電せずに吸気流制御バルブ４３の熱量により吸入空気が暖められるので、吸気ヒータ４４に通電する際に必要とする消費電力を節約することができる。
【００８３】
外気温度が吸気流制御バルブ４３の温度よりも高い場合には、吸気流制御バルブ４３の吸気ヒータ４４が所定時間ｔだけ通電され、吸気ヒータ４４の熱量が吸入空気に熱伝達されるので、確実に吸入空気が暖められる。この吸入空気は吸気ヒータ４４により暖められると同時に、吸気流制御バルブ４３の開口部４７を通過することにより、吸入空気にタンブル流が発生し、インジェクタ７の噴射口から燃料が噴射され、吸気ポート部３ｂ内で均一に混合された良好な混合気が、燃焼室２ｂに導入される。このとき、良好な空燃比を保つため、インジェクタ７の噴射口から噴射される燃料の噴射量が減少するよう、エンジン電子制御ユニット１６により制御されているので、エンジン始動時の燃費が向上する。
【００８４】
また、暖められた吸入空気にタンブル流を起こさせているので、暖められた混合気が燃焼室２ｂに導入される。その結果、混合気は気化し易くなっており、従来、エンジン１の低温始動時に生じていた燃料の粒子の吸気バルブ５への付着がなくなり、燃焼室２ｂ内で混合気の燃焼が改善され、排気ガス中の未燃ＨＣなどの有害物質の発生が抑制される。
【００８５】
第１の実施の形態の吸気装置１０と同様に、始動時のエンジン回転数が上昇し、アイドル状態になるタイミングにおいて、従来技術の吸気装置から排出される排気ガス中の未燃ＨＣの濃度よりも、本実施の形態に係る吸気装置３０の排気ガス中の未燃ＨＣの濃度を著しく減少させることが予想される。
【００８６】
本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置３０においても、吸気流制御バルブ４３に吸気ヒータ４４を装着するという簡単な構造で、吸入空気を暖気することができるとともに、吸入空気の気流を制御することができるので、良好な混合気を得ることができ、燃焼室２ｂ内の混合気の気化を促進することができる。
【００８７】
本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置３０においては、吸気ヒータ４４を面状のシリコンラバーヒータのみで形成した場合について説明したが、吸気ヒータ４４に伝熱フィンを装着するようにしてもよい。吸気ヒータ４４に伝熱フィンを装着した第３の実施の形態に係る吸気装置４０について説明する。
【００８８】
（第３の実施の形態）
図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の断面図であり、図１１（ａ）は、図１１（ｂ）のＨ−Ｈ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを閉じた状態を示し、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＧ−Ｇ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを閉じた状態を示し、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）のＧ−Ｇ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを開いた状態を示す。また、図１２は、本発明の第３の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の部分斜視図である。
【００８９】
なお、第３の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置４０においては、第３の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置３０の吸気ヒータ４４に伝熱フィンを装着した点が異なっているが、他の構成は同様に構成されている。したがって、同一の構成については、図１０に示した第３の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【００９０】
まず、本第３の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置４０の構成について説明する。
本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置４０は、エンジン１を構成しており、エンジン１は、シリンダブロック２と、シリンダヘッド３と、ピストン４と、吸気バルブ５と、排気バルブ６と、インジェクタ７と、吸気装置４０とを含んで構成されている。
【００９１】
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および図１２に示すように、吸気装置４０は、吸気管４１と、回動軸４２と、吸気流制御バルブ４３と、吸気ヒータ４４と、伝熱フィン５４と、サーボモータ１５と、エンジン電子制御ユニット１６とを含んで構成されている。
【００９２】
伝熱フィン５４は、例えば、高い熱伝導率を有するアルミ合金からなり、吸気ヒータ４４とほぼ同様の外形を有しており、吸気ヒータ４４から吸入空気に熱伝達するよう構成されている。吸入空気に接触する側の表面部５４ａには、複数の突起５４ｂが吸気通路４１ａの軸方向と平行になるよう形成されており、吸入空気が表面部５４ａおよび複数の突起５４ｂの間を流通するようになっている。
【００９３】
次いで、本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置４０における吸気流制御バルブ４３の吸気ヒータ４４および伝熱フィン５４の動作について説明する。
吸気装置４０の吸気流制御バルブ４３の吸気ヒータ４４および伝熱フィン５４の動作については、図４において、ステップＳ１２における吸気流制御バルブ１３が本実施の形態では吸気流制御バルブ４３に代わり、ステップＳ１３における吸気流制御バルブ１３の吸気ヒータ１４が本実施の形態では吸気流制御バルブ４３の吸気ヒータ４４および伝熱フィン５４に代わり、ステップＳ１７における吸気流制御バルブ１３の吸気ヒータ１４が本実施の形態では吸気流制御バルブ４３の吸気ヒータ４４および伝熱フィン５４に代わった以外は、同様に構成されているので、吸気装置４０における吸気流制御バルブ４３の吸気ヒータ４４および伝熱フィン５４の動作も、図４に示すステップＳ１１ないしステップＳ１７まで、第１の実施の形態に係る吸気装置１０の制御内容と同様の制御内容の処理が実行される。
【００９４】
このように、本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置４０においては、吸気管４１に配置された吸気流制御バルブ４３を有し、吸気流制御バルブ４３を制御することによって燃焼室２ｂへ導入する気流を制御し、吸気管４１内に吸入された吸入空気の温度を制御するエンジン電子制御ユニット１６と、吸気流制御バルブ４３に装着され吸入空気を加熱する吸気ヒータ４４および伝熱フィン５４とを備え、エンジン電子制御ユニット１６が、伝熱フィン５４から吸入空気に熱伝達させるよう吸気ヒータ４４の温度を制御するよう構成されている。
【００９５】
この場合、第１の実施の形態と同様に、エンジン１を低温時に始動させようとするとき、外気温度が吸気流制御バルブ４３の温度よりも、所定の温度だけ低い場合には、吸気ヒータ４４に通電せずに伝熱フィン５４および吸気流制御バルブ４３の熱量により吸入空気が暖められるので、吸気ヒータ４４に通電する際に必要とする消費電力を節約することができる。
【００９６】
外気温度が吸気流制御バルブ４３の温度よりも高い場合には、吸気流制御バルブ４３の吸気ヒータ４４が所定時間ｔだけ通電され、吸気ヒータ４４の熱量が伝熱フィン５４に熱伝導されて、伝熱フィン５４の熱量が吸入空気に熱伝達されるので、より確実に吸入空気が暖められる。この吸入空気は伝熱フィン５４により効果的に暖められると同時に、吸気流制御バルブ４３の開口部４７を通過し、吸入空気にタンブル流が発生し、インジェクタ７の噴射口から燃料が噴射されるので、吸気ポート部３ｂ内で均一に混合された良好な混合気が、燃焼室２ｂに導入される。このとき、良好な空燃比を保つため、インジェクタ７の噴射口から噴射される燃料の噴射量が減少するよう、エンジン電子制御ユニット１６により制御されているので、エンジン始動時の燃費が向上する。
【００９７】
また、暖められた吸入空気にタンブル流を起こさせているので、暖められた混合気が燃焼室２ｂに導入される。その結果、混合気は気化し易くなっており、従来、エンジン１の低温始動時に生じていた燃料の粒子の吸気バルブへの付着がなくなり、燃焼室２ｂ内で混合気の燃焼が改善され、排気ガス中の未燃ＨＣなどの有害物質の発生が抑制される。
【００９８】
第１の実施の形態の吸気装置１０と同様に、始動時のエンジン回転数が上昇し、アイドル状態になるタイミングにおいて、従来技術の吸気装置から排出される排気ガス中の未燃ＨＣの濃度よりも、本実施の形態に係る吸気装置４０の排気ガス中の未燃ＨＣの濃度を著しく減少させることが予想される。
【００９９】
本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置４０においては、吸気流制御バルブ４３に吸気ヒータ４４を装着するという簡単な構造で、吸入空気を暖気することができるとともに、吸入空気の気流を制御することができるので、良好な混合気を得ることができ、燃焼室２ｂ内の混合気の気化を促進することができる。
【０１００】
本第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置１０においては、吸気流制御バルブ１３をバタフライ形式で構成し、本第２の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置３０においては、吸気流制御バルブ４３を片持ち形式で構成した場合について説明したが、本発明に係る内燃機関の吸気装置においては、吸気流制御バルブを他の形式の構造で構成してもよい。例えば、吸気通路に直交するよう、中央部に貫通孔を有する円筒を回転可能に配置し、所定の角度になるとき、貫通孔と吸気通路とを連通するようにして、吸気通路を開閉するロータリー形式で形成し、この貫通孔の内壁部に吸気ヒータを配置し、貫通孔を流通する吸入空気を暖めるようにしてもよい。
【０１０１】
また、吸気管内の吸気通路の軸線方向に直交するようカーテン状の吸気流制御バルブを配置し、カーテン状の吸気流制御バルブの両側端部分を吸気管に形成したガイド溝で案内するようにして、吸気管内をスライドさせるようスライド形式の構造で構成してもよい。この場合には、吸気管における上流側の吸気流制御バルブの表面部に吸気ヒータを接合し、この吸気ヒータにより吸入空気を暖めるようにしてもよい。
【０１０２】
本第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置１０においては、吸気ヒータ１４をシリコンラバーヒータ、高周波誘導ヒータで構成する場合について説明したが、本発明に係る内燃機関の吸気装置においては、吸気ヒータは他の加熱部材で構成してもよい。例えば、ステンレス箔を発熱体とする面状ヒータで構成してもよく、この場合ステンレス箔を絶縁する絶縁物をレスポンスが速いマイカ板や、形状の自由度が高いポリイミドシートで形成してもよい。また、ニクロム線を平面上で螺旋状に巻回して形成したコード状ヒータで形成してもよい。
【０１０３】
また、本第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置１０、２０、３０、４０においては、吸気流制御バルブ１３、３３、４３をそれぞれ吸気管１１、４１内に設けた場合について説明したが、本発明に係る内燃機関の吸気装置においては、吸気流制御バルブを吸気ポート部内に設けてもよい。
【０１０４】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構造で、吸気流制御バルブに装着された吸気ヒータによって吸気流制御バルブに熱を伝達し、さらに吸気流制御の効果をエンジン始動時などにも確実に発揮させるようにしているので、燃料の気化をより促進することができる。その結果、燃料の燃焼が改善され排気ガス中の有害物質を低減することができるという効果を奏し、広く内燃機関の吸気装置全般に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を適用したエンジンの部分断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の断面図であり、図２（ａ）は、図２（ｂ）のＢ−Ｂ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを閉じた状態を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを閉じた状態を示し、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを開いた状態を示す。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置における吸気流制御バルブの斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置における制御内容を示すフロ−チャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置における制御内容を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を適用したエンジンの部分断面図であり、吸気装置を動作させた状態を示す。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を動作させたときの効果を示すグラフである。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置における変形例を示す部分斜視図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置における変形例の断面図であり、図９（ａ）は、図９（ｂ）のＤ−Ｄ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを閉じた状態を示し、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを閉じた状態を示し、図９（ｃ）は、図９（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを開いた状態を示す。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の断面図であり、図１０（ａ）は、図１０（ｂ）のＦ−Ｆ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを閉じた状態を示し、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＥ−Ｅ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを閉じた状態を示し、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＥ−Ｅ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを開いた状態を示す。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の断面図であり、図１１（ａ）は、図１１（ｂ）のＨ−Ｈ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを閉じた状態を示し、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＧ−Ｇ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを閉じた状態を示し、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）のＧ−Ｇ矢視断面を示す断面図であり吸気流制御バルブを開いた状態を示す。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の部分斜視図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１  エンジン
２  シリンダブロック
２ａ  気筒
２ｂ  燃焼室
３  シリンダヘッド
３ｂ  吸気ポート部
３ｃ  排気ポート部
４  ピストン
５  吸気バルブ
６  排気バルブ
７  インジェクタ
１０、２０、３０、４０  吸気装置
１１、４１  吸気管
１１ａ、４１ａ  吸気通路
１２、４２  回動軸
１３、３３、４３  吸気流制御バルブ
１４、２４、３４、４４  吸気ヒータ（吸気温度制御手段）
１５  サーボモータ
１６  エンジン電子制御ユニット（吸気流制御手段、吸気温度制御手段）
１６ａ  外気温度センサ
１６ｂ  吸気流制御バルブ温度センサ
１６ｃ  エンジン回転数センサ
１７、３７、４７  開口部
４５  収容部
５４  伝熱フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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