JPS5859351A - 内燃機関の吸気加熱装置 - 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】 本発明は内燃機関の吸気加熱装置に関する。

機関温度が低い機関暖機完了前には気化器から供給され
九燃料の気化が十分ではなく、その九め多量の燃料が液
状Ｏ１ｔ機関シリンＩ内に供給され、千の結果−暖機完
了後に比べて燃焼が愚（１ｋ〕、安定し九機関の運転を
確保で自ないという問題があるａｍ−ｓて通常、暖機運
転時には暖機完了後にか、けるよｊ％＃Ｉい搗舎気管機
関シリンダ内に供給して安定し九機関の運転を確保する
ようにしている事しかしながらこＯようＫｌｌい混合気
を機関シリンＩ内に供給し丸場会には排気ザス中の有書
成分である未燃炭化水素（ＩＣ）！びに一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）が増大するばか〕でなく撚科消費率が悪化するとい
う問題を生ずる。従りて機関暖機運転時ＫＭ％て気化器
から供給される液状燃料を十分に気１するととがで自れ
ば機関シリン／ＰＩＫ供給される混合気管薄（しても安
宥し九横関の運転が確保でき、しかもむのような薄い混
合気を使用で自ることにより排気ｆス中Ｏ有書成分を低
減で龜ると共に歯科消費率を向上させることができる。

そこで本願出願人社先に機関暖機運転時において液状燃
料の気化管促進すべ（、飼えば気化器エア申−ンの出口
−に中空発熱体容器を取付け、この中空−熱体容器を内
筒と、外筒と、これらの内筒並びに外筒間専挿入された
正特性ナーミスタ素子（昇下、ｐ’ｒｃ素子と称す）と
によ６１１１Ｉ成し、ＰＴＣ素子ｔこれＫＩＮ触せしめ
九弾性（グラファイト）−極により加熱するととにより
中空発熱体容器の内筒を加熱するようにし九吸気加熱装
置ｌｔ提案した（特願昭５５−１６９０５０）。

本発明は斯かる型の吸気加熱装置の改良、特にその弾性
電極の攬造の改ｊＬＫ関するものであるので、まず初め
に本願発明の改良のペースであるこの吸気加熱装置の構
成について第１図〜第９図を参照して簡単に説明する。

第１図において、ｌは横開本体、２は吸気マニホルド、
３はマニホルド集合部、４はザスケット５を介してマニ
ホルド集合部３上に取付けられ九合成樹脂材料製の断熱
板、６はｆスケ、ドアを介して断熱板４上に固定され九
気化器を＊々示し、この気化器６は１次側気化器ムと冨
次儒気化器鳳とｔ有する。１次側気化器ムは１次側エア
ホーン８と、１次−メインノズル９と、１次側スレット
ル弁１０とを具備し、３次側気化１！！１は２次側エア
本−ン１１と、鵞次儒メインノｔル１冨と、２次側スａ
、）ル弁１３とを具備する・第１図に示されるように１
次側気化器ムの下ｕｓｅ断熱ＩＮ４内−Ｋａ１次側エア
ホーン８と整列しかつマニホルド県合ｍｓ内に央出す為
中空発熱体容ｌ１１４が設けられる・嬉露１１！＋１び
に第ＳｍＫ示されるようにこの中空発鶴体容−１４は薄
崗の金属材料からなる内筒ｌＳ　＆、薄肉Ｏ舎成樹脂材
料からなる外筒ｌ＠とによ）構成畜れる。嬉４１１に示
すように外筒１−は一様な内径を有する中間１１１１１
ｍと、中間Ｉｌｌ　＠　ｍよりわずかばかシ大自な内１
を有する上端５ｉｔ−と、中間部１６Ｓよりも小さな内
径を有する下端部１６・とを有する・中間５１６＆と下
−ＩＩＩｌ・・聞には第１１１状肩部１７と、第１濃状
肩部１７０下方に位置する第２１１状肩部１８と１＊威
ｔ！ｌｌｌ＆ＩＩ　ｓ　ｓ　ａ　ｍ形ｒＲ＠し４．　中
間１Ｂ１１ｍ（）ＷＩｉ上には上端部１１ｂＫｌｌＩ接
して断面矩形ＯｓＩ状ツツンジ８０が一体形成される。

更Ｋ、外筒１６上には上端部１６ｂからフランジ２０内
に延びる切欠−２１が形成され、この切欠１■の底面２
意は半径方向に延びる平坦面となっている・ ζＯ外筒１６は画一し良ように合成樹脂材料から一体成
形されるが金属材料から形成することもできる。

一方、内筒１５は第２　、３　、５ｇＫ示す如く断面正
八角形の中間部（接触表面部）１５１と、円筒状上端部
１５にと、円筒状、下端ｌｌ１ｓ・とを有する０円筒状
上端部１５ｂと円筒状下端部１５・とは等しい内径を有
し、中間部１５ｍはその全体が円筒状上端部１５ｂ並び
に円筒状下端部Ｉｓ・から内方に膨出している０円筒状
上端ｌ！ｌｌＳｂの先端には外７ＪＫ延びる階段状７２
ンＮ２Ｂが一体形成される。この階段状７ランＩ’ｍ！
３は円筒状上端部Ｉｌｌの先端から外方に延び為断ｉ１
Ｌ字形の内方７２ンジｌｌＩ２３１１１と、この内方７
ツンジ部２３ｍの先端から更に外方に延びｈｌｌＩ１ｗ
Ｌ字形の外方フランジ＠２３ｂとによ〕構成、される９
更に、円筒状下１１１１１１１ｓ＠の先端部には外方に
延びる断■Ｌ字形の７ランジ２４が一体形成され、この
７ツンジ２４は第雪１ｍＫ示すように外筒１６の下端部
１６−上Ｋかしめ結合される。

ｔた、第２図に示すように内筒１ｓと外筒１６間、に社
四弗化エチレンのような耐熱性弗素樹−１虞Ｖ％線シリ
ーンｆ　Ａ　□ような耐熱性ｆふ材料からなる絶縁りｙ
グ２ｓが挿入され、この絶縁リングｚｉａ内曽１ｓの内
方７ランジ部２３ｉ内に嵌着堪れる。

一方、第を図並びに落３図に示されるように内筒Ｉｓと
外筒１６聞にはグラファイトからなゐ環状の弾性電極２
會が挿入される。この弾性電極２１Ｂは菖・図に示され
るように円筒状外局面３０と、断面正へ曹体Ｏ内周面３
１を有し、更に一方向に砥びるスリッ）８２にようて分
離１れている。

ｇｓａａかもわかるようにこの弾性電＠！！９はその、
内肩１ｆｆ８１の人！体を情成する各平坦面が内筒１ｓ
のへ厘体を一或する各平坦面と対面するように内筒１ｓ
と外筒′１・闘に挿＾、される。また、弾性電１３１の
軸方向長さは内−中間部１４ａの長さよ）も短かく、シ
かもこの弾性電＠２９杜内筒中間１１１５ａＯ領域内に
配置されている。

内筒中間部１５ｍの各平坦外周面上分と一性電＠２９間
Ｋａ夫々ＰＴＣ素子３３が挿入畜れ、更にこれら０４ｋ
Ｐ′ｒｃｌＡ子３３０外周壁を包囲するように絶縁部材
３４が挿入される・絶縁ＩＩ＃３４は第１１１に示すよ
うに帯状のアスペス）（＄１１７園では帯を■状に丸め
良状態で示しである）から１ｋ〉、勢間隔で８個Ｏ開孔
３ｓが形ｇされている。一方、各九素子３３はｇｓｇに
示すように矩形輪郭形状をなす平板状に形成され、絶縁
部材３４の各一孔３５は九素子３３の輪郭形状とほぼ勢
しい輪郭膠状を有する。を九、各開口３５は等間隔の各
リゾ＠３６にようて分離される。絶縁部材３４０正八角
形を構成する各平坦両は内筒１ｓの正八角形を構成する
各平坦外周面上に夫々配電され、絶縁部材３４の各一孔
３．５内に夫々門℃素子３３が挿入される。

中空発熱体容器１４の上端−には半径方向外方に延びる
電極ユニｙ　）　３９が取付けられる。この電極具＝ｙ
）３９は第９図に示されるように命属製の断ＮＵ字形り
ンダ４ｏと、絶縁チェーｆ４１によ）被覆され丸帯状の
！イナス側す−ド纏４２と、絶縁チ、−１４３によ〕被
覆されえ帯状のプラス側リード線４４と、一対の端子４
・！！＃４６を見えたコネクタ４７を具備する。絶縁チ
、−１４１と４ｓとは互に重ね合わされ、この重ね合わ
され九Ｓ縁チ、−ｆ４１，４３の外周上Ｋｆム材料から
なるリテーナ４８か挿入される。

第９ｆｌＪＫ示されるようにマイナス側リード線４２０
Ｐｇｍｌ１４１ｄ上方に直角ＫＪＩ＊１れ、Ｃ４Ｄ屈−
内端部４９はりンｒ４００Ｕ字形断面内Ｋｍ接される・
、を九、マイナス側リード線４２の外端部はｗ＊Ｉｐ４
７０１１子４１！ＫＩ［続さレル、一方、プラス側リー
ド線４４０内端部５ｏはマイナス側リード線４２の屈曲
内端部４９とは反対側に下方に向けて肩−され、プラス
側リード線４４の外端部はコネクタ４７０１１１子４１
１に接続される。第２図に示されるようにりンｒ４００
Ｕ字形断面は外筒１６の上端部１１ｂＫ嵌着され、内筒
１５の外方７ランジ１２ｓｂが仁のりン／’４Ｇ上にか
しめられる。一方、プラス側リード線４４の屈曲内端部
５０は外筒中間部１６ｍと弾性電極２９間に挿入される
。

第１図に示されるように断熱４［４には亙に連結し丸太
径孔５１と小径孔５２とが形成され、大径孔５１内に中
空発熱体容器１４が配ｔ″：１れる。１九、小径孔５２
は２次側エアホーン１１と整列配置される。−大径孔５
１並びに小径孔５２を画成する断熱４［４の内周壁面下
側部にはその全長Ｋｌって断面り字形ｏ１１５３．５４
が形成され、大径孔５１０１１１！＄３内に外筒１６０
外局−面上に一体形成された７ツンゾ２０が嵌着される
。ｌ！に、断熱［４の下側壁面上にはあ）１１５５が形
成され、こｏｈｎｗｔｓｓ内にりｆ−＋４８０内側部４
１１　ｂ　カ嵌着される。。

次に上述の如き吸気加熱装置の作動について説明すれば
以下の通ｐである・ マイナス側リード線４２は接地され、プラス側リード線
４４は温度検出スイッチ１１０．中性点電圧検出スイッ
チ１１１並びにイｒ二、シ、ンスイＶチ１１２を介して
電源１１３に接続される。

温度検出スイッチ１１Ｇは機関冷却水温が飼えば６０℃
以下のときオン状態にあシ、機関冷却水温が６０℃以上
になるとオフ状態になる。一方、中性Ａ電圧検出スイッ
チ１１１は機関駆動のオールタネータの中性点電圧が所
定レベル以下のときオフ状態にあり、仁の中性点電圧が
所定レベル以上□になるとオン状態となる。

ＰＴＣ素子３３は電流供給開始時に大きな電流が流れる
ために機関を始動すべくスタータモータを駆動している
ときにはＰＴＣ素子３３に電流の供給を開始しないよう
にする必要がある。このために中性点電圧検出スイッチ
１１１が設けられる。即ち、機関がスタータモータによ
り回転せしめられるときには中性点電圧は低く、機関が
自刃運転を開始すると中性点電圧が高くなって中性点電
圧検出スイッチ１１１がオン状態とな’）、ＰＴＣ素子
３３に電流の供給が開始される。このようＫ　ＰＴＣ素
子３３に電流の供給が開始されるとＰＴＣ素子３３は即
座に温度上昇し、着の結果内筒１５も即給され九燵−の
うちの大部分の液状燃料は１次側エアホーン８の内壁面
に沿って下降し、次いてこの液状燃料は内筒１５の内壁
面に沿って下降する。

外筒１６は断熱材により形成されており、しかもこの外
筒ＩＳは断熱板４によって支持されている。

従ってＰＴＣ嵩子３３から発する熱αうちのわずかな量
が吸気マニホルド２並びに気化器６に逃げるだけであり
、ｐＴＣ素子３３かも発する熱の大部分が内筒１５に加
熱する九めに用いられる。更に１内筒１５の内壁面は液
状燃料で覆われておシ、従ってＰＴＣ素子３３から発す
る熱の大部分が液状燃料を気化するために使用される。

ま九、内筒中間部１５ｍは内筒上端部１５ｂから内方に
膨出しているので混合気中に浮遊する燃料液滴が内筒中
間部１５ａに付着しやすくなり、斯くして燃料の気化を
一層促進することができる。

一方、機開始動後暫らくして機関冷却水温が６０℃より
も高くなると温度検出スイッチ１１０がオフ状態となる
九めにＰＴＣ素子３３への電流の供給は停止せしめられ
゛る。

尚、周知の如く、グラファイトの熱伝導率は指向性があ
り、円周方向の熱伝導率に比べて半径方向の熱伝導率が
低（なっている。従ってグラファイトはその半径方向に
熱が伝導しずらく、弾性電１２９は断熱作用を有するこ
とになる。前述したように外筒１６は断熱材より形成さ
れており、しかも弾性電極２９が断熱作用を有するのて
ＰＴＣ素子３３から発生する熱の大部分を内筒１５の加
熱のためｖＣ使用することができる。一方、グラファイ
トはその円周方向に比較的熱伝導しやすいために内筒１
５１均一に加熱することがで自る・籾て、上述の如き吸
気加熱装置においては、各ＰＴＣＩＩ！子３３と内筒１
５の横断面正八角形（一般には正多角形）秋接触表面部
１’Ｓｍとの密着性の良否、換言すれば接触面積の大小
が装置全体の発熱特性に多大の影響を与えるので、内筒
部材としては一般に薄肉の良伝熱性材料が使−用される
。そして、これら接触表面部１５・は多角形状に！レス
成形され九ときに高精度の平面度が要求されるが、たと
えプレス成形時に精度が確保されたとしても組立時の圧
入工１！（内筒１５は丙℃嵩子３３を嵌め込んだ絶縁部
材３４及び弾性電極２゛９を取り付けた後外端１６内に
圧入される）で内筒−Ｉｓの多角形平面部１５１が第１
０図に示す如く内方ＫＷａみＰＴＣ紮子３３との間に隙
間８０が形成されてしまう。この状態では伝熱効率が低
下するのみならずＰＴＣ素子３３に矢印で示す如くその
中心部に半径方向の力（圧入時にも圧入後にもＰＴＣ素
子３３には弾性電極２９によシ常に矢印方向の力が作用
している）が作用するとＰＴＣ素子は容１に割れ（折損
し）てしまり。実＠　ＰＴＣ素子はセラ建。

り系の脆い材料から形成されるのでこのような割れは少
なからず生じていた。

そこで本発明は絶縁電極の外周部に逃げ空間（凹所）ｋ
設けることにより圧入荷重圧よる変形中ひずみをこの逃
げ空間で吸収し、それにより良好な発熱特性を確保しつ
つＰＴＣ素子、の割れを防止し上述の如き間ｍｋ解消せ
んとするものである。

斯かる目的を達成するために本発明によれば第１１！ｉ
！ＩＫ示す如く、グラフ−ｙイド４４１２９の円筒外周
３０には所定間隔で複数個の凹所−９０が設けられる。

凹所９０は各ＰＴＣ素子３３に対応する位１、即ちグラ
フティト電極２９の多角形内周面３１の各平面に対応す
る位置に設けられる・従りてグラフフィト電極２９を外
筒１６（１６ｍ）内に圧入すると第１２１１に示す如く
グラファイト電極と外端との聞には凹所、９０に対応す
る空所９１が形成される。グラファイト電極２９に作用
する圧入荷重は外筒１６との接触部分２ｖのみに作用す
ることになり従りてグラフティト電極２９を介してＰＴ
Ｃ素子３３に作用する圧入荷重は減少する。

Ｎ 更にオた接触部分、即ち荷重支承部２９’は正多角形内
ＷＲ−面３１の多角形の各頂点に対応する位置に位置す
＼のでＰＴＣ素子３３にはもはや第１０図に矢印で示す
如き中央からの荷重は作用せず、第１３図に矢印で示す
如く各Ｐ？Ｃ素子素子３画０え内筒Ｉｓｔ外筒ｌ＠内に
圧入するＩＩＫ内筒１５の薄内部１５ｍが第１３図に示
す如く内方にたゎん蛇としてもＰＴＣ素子３３が割れる
心配はなくなる。何となればＰＴＣ素子のたわみ量は荷
重作用点□　　が第１０図に示す矢印位置の場合に最大
とな９かり第１３図に示す矢印位置の場合に最小となる
からである。

更Ｋｔた内筒１５１外筒１６に圧入する際の圧入荷重は
第１０図の場合ＩＩｃ＃１半径方向外向きＫは逃げ道が
ないのですべてが内筒Ｉｓを図示の如く半径方向内向き
に７’ｔわませる方向に作用する。これに対し、第１３
図に示す構造によればグラフ丁イト電極２９の外周と外
筒１６との間には空所９１があるのでこれが逃は空間と
して作用し圧入荷重の一部をグラファイト電＆２９の内
部が空所９１に逃げζむことによｐ吸収し、従って内筒
１５の半径方向内向きへのたわみ量は減少せしめられる
・従りて内筒とＰＴＣ素子との密着性は良好となり伝熱
効率が向上する。

更Ｋｔた圧入荷重に多少の変動がありても凹所９０によ
プ有効に吸収されるので圧入代範囲、即ち各部品のはめ
合い寸法公差の要求精度を緩和することができる。

尚、陽極５０はグラフアイル電４ｊ２９の荷重支承部２
ｇ′に組み込めばよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願出願人の先願に係る機関吸気系の側面断面
図、第２図は第３図のＩ−１線に沿ってみた発熱体容器
ＯＩ１面断面図、第３図は第２図の厘一層線に沿ってみ
た断面平面図、第４図は外筒の斜視図、第Ｓ図は内筒の
斜視図、第６図は弾性電也の斜ＩＩ図、第７図は挿入時
における絶縁部材の斜視図、菖８図はＰＴＣ素子の＃ｌ
視図、第９図は電極ユニットの側面断面図、第１Ｏ図は
嬉１図〜＃ｓ９図に示家先１１１Ｃ係る吸気加熱装置の
欠点を示すための内筒ＰＴＣ素子グラファイト電極及び
外筒の一部を示す横断面図、第１１図は本発明に係るダ
ラフフイト電ｆｉＯ斜視図、第１２図は第１１図に示す
グラフ丁イト電極を組込んだ発熱体容器の断面平面図、
第１３図扛内筒が四方にたわんだ状態で示す第１２図の
要部拡大図、　′ ２・・・吸気マニホルド、４・・・断熱板、石・・・気
化器、１４・・・発熱体容器、１５・・・内筒、１６・
・・外筒、２０．２３．２４・・・７ランジ、２５・・
・絶縁りンダ、２９・・・弾性電極、３３・・・ＰＴＣ
嵩子、３４−１２６１部材、３９・・・電極ユニ、ト、
４０・・・リン／、９０・・・凹所、９１・・・空所。 特許出願人 ト目夕自動車工業株式会社 特許出動代理人 弁理士　青水　朗 弁理士　西舘和之 弁理士　吉田正行 弁理士　　山　口　紹　之 Ｆ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内筒と外筒との間に複数個のＰＴＣ素子を所定間隔
   で周方向に配列すると共に該ＰＴＣ素子と外筒との関に
   外部電源に接続される環状の弾性電極を介挿して紋電極
   ｉ　ＰＴＣ素子の外周囲からこれに接触せしめて成る中
   空発熱体容器を１燃料供給錬置から機関シリンダに至る
   吸気通路内に配設し良内燃機関の吸気加熱装置において
   、上記弾性電極の外周に各ＰＴＣ素子に対応する位置に
   おいて凹所を設けこれら凹所によ多形成される外筒との
   間の空所により弾性電極の変形、たわみｔ＠収し得るよ
   うにし是こぶを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。