JPH0144779Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、内燃機関の吸気加熱に用いられる吸
気加熱装置に係り、特に吸気マニホールドの吸気
入口端部に取付けられるフランジ型の吸気加熱装
置に係る。

従来の技術 デイーゼル機関の冷間始動性の改善と冷間運転
時及び減速運転時の白煙排出量の低減のために、
一般にインテークヒータと称されている吸気通路
の途中に設けられた吸気加熱装置によつて吸気を
加熱することが有効であることは従来より良く知
られている。この吸気加熱に用いられる吸気加熱
装置は、従来より種々の態様にて提案されてお
り、その一つとして、格子構造の正特性サーミス
タ製のPTCヒータの如きセラミツクス製の板状
ヒータを用いたものが、特開昭56−148658号、実
開昭57−182253号、実開昭58−25652号に於て公
開されている。

PTCヒータの如きセラミツクス製の板状ヒー
タは、金属製ヒータに比して形状の自由度が高
く、多くの場合、吸気通路を横切つて配置されて
通気性と大きい熱交換表面積（発熱表面積）を得
るために四角格子或いはハニカム子の如き格子状
に、即ち通気構造に形成されており、この板状ヒ
ータは格子寸法が小さいほど大きい発熱表面積を
備えるようになる。

上述の如き吸気加熱装置に於ては、板状ヒータ
の発熱表面積が大きいほど吸気加熱が急速に行わ
れ、このことはデーゼル機関の冷間始動性の改善
と冷間運転時及び減速運転時の白煙排出量の低減
には好ましいことではあるが、しかし板状ヒータ
の発熱表面積の増大のためにその格子寸法が小さ
いほど板状ヒータは、機関運転中に於ては吸気抵
抗になり、特に高速運転時は機関吸気系の圧損を
増大し、機関出力を低下させる原因になる。

吸気の全てが常に板状ヒータを通過して流れる
よう構成されていると、吸気加熱を必要としない
高速運転時にも多量の吸気が板状ヒータを通過す
るため、板状ヒータの消費電力が著しく増大して
電力が無駄に消費され、またこの時には板状ヒー
タによる吸気抵抗により充填効率が著しく低下す
る。

吸気加熱用ヒータによる機関吸気系の圧損を回
避するために、吸気加熱用ヒータが吸気通路を横
切る作用位置と吸気通路を横切らない待避位置と
の間に移動可能に設けられ、高速運転時には前記
吸気加熱用ヒータが前記待避位置に位置するよう
構成されたもの、或いは吸気通路を横切つて配置
された吸気加熱用ヒータをバイパスしたバイパス
吸気通路が設けられ、吸気加熱時には遮断弁によ
り前記バイパス吸気通路を閉じ、高速運転時の如
き吸気加熱を必要としない時には前記遮断弁を開
いて前記バイパス吸気通路を吸気が流れるよう構
成されたものが、実開昭55−110764号、実開昭55
−139258号、実開昭57−182253号、実開昭58−
102765号に於て提案されている。

考案が解決しようとする問題点 上述の如き吸気加熱装置は所期の目的を達成す
るが、吸気加熱用ヒータが可動式のものは、ヒー
タに対する通電の取り回しが面倒なものになり、
また特にセラミツクス製ヒータの如き脆弱なヒー
タの場合にはヒータの移動に伴いヒータが破損す
る危険度が増大する。バイパス吸気通路方式のも
のは、ヒータ可動式のものに於ける如き問題を生
じないが、内燃機関の吸気装置を大型化する欠点
を含んでいる。

問題点を解決するための手段 上述の如き問題点に鑑み、本考案による吸気加
熱装置は、吸気通路内に位置すべく設けられた立
体形状の枠体を有し、前記枠体がなす各面部のう
ち一部の面部を除く他の面部に格子構造のPTC
ヒータの如き板状ヒータが設けられ、前記一部の
面部が大きい開口部となつており、前記開口部が
弁要素により選択的に閉鎖されるよう構成されて
いることを特徴としている。

考案の作用及び効果 本考案による吸気加熱装置によれば、吸気加熱
時には前記弁要素により前記開口部が閉鎖され、
高速運転時の如く、吸気加熱が必要でなく機関吸
気系の圧損が問題になる時には前記弁要素が開弁
位置に位置して前記開口部が開かれればよく、こ
れにより吸気加熱時には吸気の殆ど全てが板状ヒ
ータを通過して流れて該板状ヒータにより吸気加
熱が効果的に行われ、これに対し高速運転時には
吸気が板状ヒータに加えて前記開口部を通過して
流れることにより機関吸気系の圧損が増大するこ
とが回避される。

また板状ヒータが吸気通路内に立体的に配置さ
れていることにより、板状ヒータの配設延べ面積
が大きくなり、これにより発熱表面積をもつて吸
気加熱が効果的に急速に行われる。板状ヒータは
各々固定配置されているから、これに対する通電
の取り回しが面倒なものになることがなく、また
板状ヒータの破損の危険度が少ない。

また弁要素は吸気通路内に配設された立体構造
の枠体の一部の面部の開口部を開閉するようにな
つているから、本考案による吸気加熱装置はバイ
パス通路方式の吸気加熱装置の如く内燃機関の吸
気装置を大型化することがない。

実施例 第１図乃至第３図は本考案による内燃機関の吸
気加熱装置の一つの実施例を示している。本考案
による吸気加熱装置１は吸気マニホールド５１の
吸気入口端部５２と吸気管５３の吸気マニホール
ド５１に対する接続端部５４との間に連通接続さ
れている。従つて吸気は、吸気管５３より吸気加
熱装置１を経て吸気マニホールド５１内に流入
し、これによりデイーゼル機関５０の図示されて
いない燃焼室内に吸入される。

吸気加熱装置１は、内部に吸気管５３と吸気マ
ニホールド５１とを連通接続する吸気通路２を有
するアウタハウジング３と、アウタハウジング３
内に固定配置されたインナヒータホルダ４とを有
している。

インナヒータホルダ４はアウタハウジング３に
固定接続されたベースフランジ５と該ベースフラ
ンジの一方の側より立設されてアウタハウジング
３内に位置する枠体６とを含んでいる。枠体６は
一つの正面部及び四つの側面部に各々比較的大き
い吸気通路用開口７と８とを有しており、そのう
ち四つの吸気通路用開口８には各々格子構造の四
角板状のPTCヒータ９が取付けられている。

アウタハウジング３には弁軸１０が吸気通路２
を横切つて設けられており、弁軸１０は吸気通路
用開口７に整合する部分に板状の弁要素１１を担
持している。弁要素１１は、弁軸１０の回転によ
り、第２図に示されている如く吸気通路用開口７
を閉鎖した閉弁位置と、第３図に示されている如
く吸気通路用開口７の連通を確立した開弁位置と
の間に移動するようになつている。弁軸１０の一
端部には駆動レバー１２が取付けられており、該
駆動レバーはダイヤフラム装置１３のロツド１４
に駆動連結されている。

ダイヤフラム装置１３はそのダイヤフラム室に
所定値以上の負圧を導入されていない時には弁要
素１１を第２図に示されている如き閉弁位置に駆
動し、これに対しダイヤフラム室に所定値以上の
負圧を導入されている時には弁要素１１を第３図
に示されている如き開弁位置に駆動するようにな
つている。

ダイヤフラム装置１３のダイヤフラム室は電磁
弁１５のポートａに接続されている。電磁弁１５
は、ポートａ以外に負圧ポンプ１６に接続された
負圧ポートｂと大気中に開放された大気圧ポート
ｃとを有しており、通電時にはポートａを負圧ポ
ートｂに接続し、これに対し非通電時にはポート
ａをポートｂに代えてポートｃに接続するように
なつている。従つて、電磁弁１５に通電が行われ
ている時にはダイヤフラム装置１３のダイヤフラ
ム室に所定値以上の負圧が導入されて弁要素１１
が開弁位置に位置し、電磁弁１５に通電が行われ
ていない時にはダイヤフラム装置１３のダイヤフ
ラム室に大気圧が導入されて弁要素１１が閉弁位
置に位置する。

PTCヒータ９はバツテリ電源２０より電流を
ヒータ用電気スイツチ２１を経て選択的に供給さ
れるようになつている。

電磁弁１５に対する通電の制御及びヒータ用電
気スイツチとインジケータランプの電気スイツチ
２３の開閉はマイクロコンピユータを含む電気式
の制御装置２４により第４図或いは第５図に示さ
れている如きフローチヤートに従つて行われるよ
うになつている。

第４図に示されたフローチヤートはエンジンキ
ーがキーホールに差込まれたことによつてキース
イツチ２５がオン状態になつた時に開始される。

最初のステツプ１に於ては、水温センサ２６に
より検出された機関冷却水温度Twが所定値
Twsetより低いか否かの判別が行われる。Tw≦
Twsetである時、即ち冷間始動時にはステツプ２
へ進み、これに対しTw≦Twsetでない時にはス
テツプ５へ進む。

ステツプ２に於ては、ヒータ用電気スイツチ２
１を閉じ、またランプ用電気スイツチ２３を閉じ
ることが行われる。これによりPTCヒータ９の
各々に通電が行われてPTCヒータ９が発熱し、
またインジケータランプ２２が点灯して吸気予加
熱中であることを運転者に知らせることが行われ
る。

この時には電磁弁１５には通電が行われないか
ら、弁要素１１は第２図に示されている如き閉弁
位置に位置して吸気通路用開口７を閉じている。
従つてこの時には吸気管５３より吸気マニホール
ド５１へ向かう吸気の実質的に全てがPTCヒー
タ９を通過して流れ、PTCヒータ９によつて効
果的に且急速に吸気加熱が行われる。

ステツプ２の次はステツプ３へ進み、ステツプ
３に於ては、ヒータ用電気スイツチ２１が閉じら
れてから、即ちPTCヒータ９に対する通電が開
始されてから所定時間t₁が経過したか否かの判別
が行われる。所定時間t₁が経過していない時には
このステツプ３が繰返し実行され、所定時間t₁が
経過した時には次のステツプ４へ進む。

ステツプ４に於ては、ランプ用電気スイツチ２
３を開くことが行われる。これによりインジケー
タランプ２２が消灯し、吸気予加熱が完了したこ
とを運転者に知らせることが行われる。ステツプ
４の次はステツプ５へ進む。

ステツプ５に於ては、スタータスイツチ２７の
オン−オフ信号よりスタータによるデイーゼル機
関５０の始動が完了したか否かの判別が行われ
る。機関始動が完了していない時にはこのステツ
プ５が繰返し実行され、機関始動が完了した時に
は次のステツプ６へ進む。

ステツプ６に於ては、ヒータ用電気スイツチ２
１が閉じているか否か、即ちPTCヒータ９に通
電が行われているか否かの判別が行われる。ヒー
タ用電気スイツチ２１が閉じられている時にはス
テツプ７へ進み、これに対しヒータ用電気スイツ
チ２１が開いている時にはステツプ９へ進む。

ステツプ７に於ては、機関始動完了後に所定時
間t₂が経過したか否かの判別が行われる。所定時
間t₂が経過していない時にはこのステツプ７が繰
返し実行され、これに対し所定時間t₂が経過した
時には次のステツプ８へ進む。

ステツプ８に於ては、ヒータ用電気スイツチ２
１を開き、また電磁弁１５に通電することが行わ
れる。これによりPTCヒータ９に対する通電が
停止され、またダイヤフラム室１３に負圧ポンプ
１６が発生した負圧が導入され、これによつて弁
要素１１が第３図に示されている如き開弁位置に
位置し、吸気通路用開口７が開かれる。即ち、
PTCヒータ９に対する通電が停止されてPTCヒ
ータ９による吸気加熱が終了した時にはPTCヒ
ータ９による機関吸気系の圧損を回避するために
吸気通路用開口７が開かれる。

ステツプ８の次はステツプ９へ進み、ステツプ
９に於ては、キースイツチ２５がオン状態である
か否かの判別が行われる。キースイツチがオン状
態である時にはこのステツプ９が繰返し実行さ
れ、これに対しキースイツチがオン状態でないと
き、即ち機関停止時にはステツプ１０へ進む。

ステツプ１０に於ては、電磁弁１５に対する通
電が停止される。これによりダイヤフラム装置１
３のダイヤフラム室には大気圧が導入され、弁要
素１１は第２図に示されている如き閉弁位置に位
置し、吸気通路用開口７を閉鎖するようになる。

第５図に示されたフローチヤートは第４図に示
されたフローチヤートによる吸気加熱制御の他の
一つの実施例を示しており、このフローチヤート
もエンジンキーがキーホールに差込まれたことに
よつてキースイツチ２５がオン状態になつた時に
開始される。尚、このフローチヤートに於けるス
テツプ１よりステツプ５までは第４図に示された
フローチヤートと同一であるからその説明を省略
し、ステツプ６より説明を開始する。

ステツプ６に於ては、ヒータ用スイツチ２１が
閉じているか否かの判別が行われる。ヒータ用電
気スイツチ２１が閉じられている時にはステツプ
１１へ進み、これに対してヒータ用電気スイツチ
が閉じられていない時にはステツプ１８へ進む。

ステツプ１１に於ては、回転数センサ２８によ
り検出されたデイーゼル機関５０の回転数Neが
所定値Nesetより大きいか否かの判別が行われ
る。Ne≧Nesetであるとき、即ち高速運転時に
はステツプ１２へ進み、これに対しNe≧Neset
でないとき、即ち高速運転時でない時にはステツ
プ１４へ進む。

ステツプ１２に於ては、電磁弁１５に対する通
電が行われ、またフラツグＦを１にすることが行
われる。これにより機関始動後の吸気加熱中であ
つても高速運転時には弁要素１１が開かれ、吸気
の殆んどが吸気通路用開口７を通過して流れるよ
うになる。これにより機関吸気系の圧損が増大す
ることが防止され、またPTCヒータ９を多量の
吸気が流れることが回避され、PTCヒータ９に
於ける無駄な電力消費が回避される。

ステツプ１２の次はステツプ１３へ進む。ステ
ツプ１３に於ては、デイーゼル機関５０の始動が
完了してから所定時間t₂が経過したか否かの判別
が行われる。所定時間t₂が経過していない時には
ステツプ１１へ戻り、これに対し所定時間t₂が経
過した時には次のステツプ１６へ進む。

ステツプ１４に於ては、フラツグＦが１である
か否かの判別が行われる。Ｆ＝１であるとき、即
ち弁要素１１が開弁している時にはステツプ１５
へ進み、これに対しＦ＝１でない時にはステツプ
１３へ進む。

ステツプ１５に於ては、電磁弁１５に対する通
電が停止され、またフラツグＦを０にすることが
行われる。これにより高速運転時でない時には弁
要素１１が閉弁して吸気通路用開口が閉鎖され
る。

ステツプ１６に於ては、ヒータ用電気スイツチ
２１を開くことが行われる。これによりPTCヒ
ータ９に対する通電が停止され、吸気加熱が終了
する。

ステツプ１６の次はステツプ１７へ進み、ステ
ツプ１７に於ては、フラツグＦが１であるか否か
の判別が行われる。Ｆ＝１である時にはステツプ
１９へ進み、これに対しＦ＝１でない時にはステ
ツプ１８へ進む。

ステツプ１８に於ては、電磁弁１５に対し通電
を行い、またフラツグＦを１にすることが行われ
る。これにより弁要素１１は第３図に示されてい
る如き開弁位置に位置し、吸気通路用開口７が開
かれる。

ステツプ１９に於ては、回転数センサ２８によ
り検出されたデイーゼル機関５０の回転数の変化
からデイーゼル機関５０が減速運転中であるか否
かの判別が行われる。減速運転中である時にはス
テツプ２０へ進み、これに対し減速運転中でない
時にはステツプ２３へ進む。

ステツプ２０に於ては、吸気温センサ２９によ
り検出された吸気温度Tiが所定値Tisetより低い
か否かの判別が行われる。Ti≦Tisetである時に
は、即ち低温時にはステツプ２１へ進み、これに
対しTi≦Tisetでない時にはステツプ２３へ進
む。

ステツプ２１に於ては、フラツグＦ＝０である
か否かの判別が行われる。Ｆ＝０である時にはス
テツプ２５へ進み、Ｆ＝０でない時にはステツプ
２２へ進む。

ステツプ２２に於ては、ヒータ用電気スイツチ
２１を閉じ、電磁弁２５に対する通電を行い、ま
たフラツグＦを０にすることが行われる。即ち、
ステツプ２２に於ては、低温時の減速運転時に白
煙の排出量が増大しないようにPTCヒータ９に
対する通電が行われて吸気加熱が開始されると共
にそのPTCヒータによる吸気加熱が効率良く行
われるよう弁要素１１によつて吸気通路用開口７
が閉じられる。

ステツプ２３に於ては、フラツグＦが０である
か否かの判別が行われる。Ｆ＝０である時にはス
テツプ２４へ進み、これに対しＦ＝０でない時に
はステツプ２５へ進む。

ステツプ２４に於ては、低温減速時の吸気加熱
を終了すべくヒータ用電気スイツチ２１を開くこ
とと電磁弁１５に対する通電とが行われる。また
ステツプ２４に於てはフラツグＦを１にするとが
行われる。

ステツプ２５に於ては、キースイツチ２５がオ
ン状態であるか否かの判別が行われる。キースイ
ツチ２５がオン状態である時にはステツプ１９へ
戻り、これに対しキースイツチ２５がオン状態で
ないとき、即ち機関停止時にはステツプ２６へ進
む。

ステツプ２６に於ては、フラツグＦが１である
か否かの判別が行われる。フラツグＦ＝１である
時にはステツプ２７へ進み、これに対しフラツグ
Ｆ＝１でない時にはステツプ２８へ進む。

ステツプ２７に於ては、電磁弁１５に対する通
電を停止することが行われる。

ステツプ２８に於ては、ヒータ用電気スイツチ
２１を開くことが行われる。

以上に於ては、本考案を特定の実施例について
詳細に説明したが、本考案は、これに限定される
ものではなく、本考案の範囲内にて種々の実施例
が可能であることは当業者にとつて明らかであろ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による吸気加熱装置を備えたデ
イーゼル機関の吸気装置を一部断面にして示す平
面図、第２図及び第３図は本考案による吸気加熱
装置の要部を取出して示す斜視図、第４図及び第
５図は各々本考案による吸気加熱装置の制御要領
を示すフローチヤートである。 １……吸気加熱装置、２……吸気通路、３……
アウタハウジング、４……インナヒータホルダ、
５……ベースフランジ、６……枠体、７，８……
吸気通路用開口、９……PTCヒータ、１０……
弁軸、１１……弁要素、１２……駆動レバー、１
３……ダイヤフラム装置、１４……ロツド、１５
……電磁弁、１６……負圧ポンプ、２０……バツ
テリ電源、２１……ヒータ用電気スイツチ、２２
……インジケータランプ、２３……ランプ用電気
スイツチ、２４……制御装置、２５……キースイ
ツチ、２６……水温センサ、２７……スタータス
イツチ、２８……回転数センサ、２９……吸気温
センサ、５０……デイーゼル機関、５１……吸気
マニホールド、５２……吸気入口端部、５３……
吸気管、５４……接続端部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 吸気通路内に位置すべく設けられた立体形状の
   枠体を有し、前記枠体がなす各面部のうち一部の
   面部を除く他の面部に格子構造の板状ヒータが設
   けられ、前記一部の面部が大きい開口部となつて
   おり、前記開口部が弁要素により選択的に閉鎖さ
   れるよう構成されていることを特徴とする内燃機
   関の吸気加熱装置。