JPS5859353A - 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】 本発明社内燃様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
た燃料の気化が十分ではなく、そのため多量の燃料が液
状の１ま機−シリ、ン＃ｌＫ供給され、その結果暖機完
了後に比べて燃魂が悪くなり。

安定した機関の運転ｔＳ保できないという問題がある自
従うて通常、暖機運転時には暖機完了後におけるよ〉も
濃い混合気を機関シリンダ内に供給して安定し友機関の
運転を確保するようにしている。しかしながらこのよう
に濃い混合気を機関シ１ＪンＩ内に供給し次場合に鉱排
気ガス中の有害成分である未燃炭化水素（Ｈｅ）並びに
−酸化炭素（ＣＯ）が増大するばかシでなく燃料消費率
が悪化すると−う閘題會生ずる。従って機関暖機這１時
において気化器から供給される液状燃料を十分に気化す
ることができれば機関シリンダ内に供給される混合気を
薄くしても安定した機関の運転が確保でき、しかもこの
ような薄い混合気を使用できることにより排気ガス中の
有害成分を低減できると共に燃料消費率を向上させるこ
とができる。そ仁で本願出願人は先に、機側暖機運転時
において液状燃料の気化を促進すべく、例えば気化器エ
アホーンの出口部に中空発熱体容器を取付け、この中空
発熱体容器を内筒と、外筒と、これらの内筒並σに外筒
間に挿入された正特性ナーオスタ素子（以下、ＰＴＣ累
子と称す）とによ多構成し、ＰＴＣ素子を加熱すること
によシ中空発熱体容器の内筒を加熱すゐようにした吸気
加熱装置を機案じた（特願昭５５−１６９０５０）。

本発明は斯かる型の吸気加熱装置の改良、Ｉｌ＃に内筒
とＰＴＣ素子との密着性の改良に関するものであるので
、まず初めに重態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、ｌｔｉ機関本体、２は吸気マニホルド
、３はマニホルド集合部、４はガスケット５を介してマ
ニホルド集合部３上に取付けられた合成樹脂材料製の断
熱板、６はガスケツドアを介して断熱板４上に固定され
た気化器を夫々示し、この気化器６は１次側気化器ムと
２次側気化器Ｂとを有する。１次側気化ｉＳＡは１次側
エアホーン８と、１次側メインノズル９と、１次側スレ
ットル弁ｌＯとを具備し、２次貴気化器！１２次側エア
ホーン１１と、２次側メインノズル１２と、２次側スロ
、トル弁°１３とを具備する。＠１図に示されるように
１次側気化ａＡの下端部の断熱板４内Ｋｅ：ｔ１次側エ
アホーン８と整列しかつマニホルド集合部′３内に突出
する中空発熱体容器１４が設けられている。第２図並び
に第３図に示されるよ５、にこの中空発熱体容器１４は
薄肉の金属材料からなる内筒１５と、薄肉の合成樹脂材
料からなる外筒１６とによプ構成される。第４図に示す
ように外筒１６ｔｊ一様な内径を有する中間部１６ｍと
、中間部１６ａよりわずかばかシ大きな内径を有する上
端部１６ｂと、中間部１６ａよシも小さな内径を有する
下端部１６・とを有する。中間部１６ｍと下端部１６＠
間には第ｉｌｌ状肩部１７と、第１環状肩部１７の下方
に位置する第２１１状肩部１８とを形成する階段部１６
＄１が形成される。中間部１６ｍの背面上には上端部１
６ｂに隣接して断面矩形の環状７ランジ２０が一体形成
される。更に、外筒１６上には上熾部１６ｂから７ラン
ジ２０内に延びる切欠き２１が形成され、この切欠き２
１の底面２２ｔｊ半径方向に延びる平坦面となっている
。

この外筒１６は前述したよ）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２．３．５図に示す如く断面工人角
形の中間部（！ｌ触表面部）１５ａと、円筒状上端部１
５ｂと、円筒状下端部１５・とを有する。円−状上端部
１５ｉと円筒状下端部１５ｃとは等しａ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１５＠から内方に膨出している０円筒状上端部
１５ｂの先端には外方に延びる階駿状７ランジ２３が一
体形成される。この階段状ラランジ２３は円筒状上端部
１５ｂＣ）先端から外方に延びる断面Ｌｍ形の内方７ラ
ンジ部２３ｍと、この内方フランジ部２３ｍの先端から
更に外方に延θる断面゛Ｌ字形の外方７ランジ部２３′
ｂとによシ構成される。更に、円筒状下端部１５ｏの先
端部には外方に延びる断Ｊ）２４が一体形成され、この
７ ラング２４は第２図に示すように外筒１６の下端部１６
＠上にかしめ結合される。　“ また、第２図に示すように内筒１５と外筒１６間には四
弗化エチレンのような耐熱性弗素樹脂、或いはシリコン
プムのような耐熱＠Ｅｆム材料からなる絶縁リング２５
が挿入され、この絶縁リング２ｓは内筒１５の内方７ラ
ンジ部゛２３ａ内に嵌着される。

一方、第２図並びに第３図に示されるように内筒１５と
外筒１６間にはグラファイトからなる環状の弾性電極２
′９が挿入される。この弾性電極２９は１ｌｌＥ６図に
示されるように円筒状外部ＥＩｉ３０と、断面正八面体
の内周向３１を有し、更に軸方向に延びるスリ、ト３２
によって分離されている。

第３図かられかるようにこの弾性電極２９はその内周向
３１の八面体を構成する各平坦面が内筒１５の八面体を
構成する各平坦面と対面するように内筒１５と外筒１６
間に挿入される。また、弾性電極２９の軸方向長さは内
筒中間部１５・ａの長さよりも短かく、シかもこの弾性
電極２９は内筒中間部１５ｍの領域内に配置されている
。

内筒中間部１５ａｆｆ各平坦娃局面部希と弾性電極２９
間には夫々ＰＴＣ素子３３が挿入され、更にこれらの各
ＰＴＣ素子３３の外周壁を包囲するように絶縁部材３４
が挿入される。絶縁部材３４は第７図に示すように帯状
のアスベスト（第７図では帯を環状に丸めた状態で示し
である）からなシ、等間隔で８個の開孔３５が形成され
ている。一方、各ＰＴＣ素子３３は第８′図に示すよう
に矩形輪郭形状をなす平板状に形成され、絶縁部材３４
の各開孔３５はＰＴＣ素子３３の輪郭形状とほぼ等しい
輪郭形状を有する。また、各開口３５は等間隔の各リブ
部３６によ３て分離される。絶縁部材３４の正八角形を
構成する各平坦面は内筒１５の正八角形を構成する各平
坦′外周面上に夫々配置され、絶縁部材３４の唇間孔３
５内に夫々ＰＴＣ素子３３が挿入される。

中空発熱体容器１４の上端部には半径方向外方に延びる
電極ユ’、）３９が取付けられる。この電極ユ＝、）３
９は第９図に示されるように金属製の断面Ｕ字形リング
４０と、絶縁チ＾−ｆ４１によシ被覆された帯状のマイ
ナス側リード１８４２と、絶縁テ、−ｆ４３によシ被覆
された帯状Ｑ７’ラス側リード＠４４と、一対の端子４
５．４６を見えたコネクタ４７を具備する。絶縁チ島−
ツ４１と４３とは互に重ね合わされ、この重ね合わ６れ
た絶縁チ為−ブ４１．４３の外周上にプム材料からなる
リテーナ４８が挿入される。

第９図に示されるようにマイナス側リード線４２の内端
部４９は上方に直角に屈曲され、この屈曲内端部４９は
リング４０のＵ字形断面内に溶接される。ｔた、マイナ
ス側リードｍ４２の外端部はコネクタ４７の端子４５に
接続される。一方、プラス側リード線４４の内端部５０
はマイナス側リード＠４２の屈曲内端部４９とは反対側
に下方に向けて屈曲され、グラス側リード＠４４の外端
部祉コネクタ４７の端子４６に接続される。第２図に示
されるようにりング４０のＵ字形断面は外筒１６の上端
部１６ｂに嵌着され、内筒１５の外方７ランジＷｊ６２
３ｂがこのりフグ４０上にかしめられる。一方、グラス
側リードｍ４４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板４には互に連結した大径
孔５１と小径界５２とが形成され、大径孔５１内に中空
発熱体容器１４が配置される。−マた、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５１並びにφ径孔５２１に画成する断熱板４の内
周壁面下側部にはその全長に亘って断ｆｆ１ｒＬ字形の
溝５３．５４が形成され、大径孔５１の溝５３内に外筒
１６の外周壁面上に一体形成されたフランジ２０が嵌着
される。更に、断熱板４の下側壁面上にはあシ溝５５が
形成され、とのあシ溝５５内にリテーナ４８の内側部４
８ｂが嵌着さ五る。

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
以下の通シである。

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革びにイグニ、シ璽ンスイッチ１１２を介して
電源１１３に接続される。

温度検出スイ、テ１１０は機関冷却水温が例えば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ｉ点電圧検出スイ、
チ１１１は機関駆動のオールター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シ、この中佳点電圧
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撹流が流れるた
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１
１１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ｔＲ始すると
中性点電圧５高くなって中性点電圧検出スイッチ１１１
がオン状態となシ、ＰＴＣ素子３３に電流の供給が開始
される。このように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、その結果
内筒１５も即座に温度上昇する。

一方、機関が始動すると１次側気化器ムから供給された
燃料のうちの大部分の液状燃料は１次側エアホーン８の
内１１面に沿って下降し、次いでこの液状燃料は内筒１
５の内壁面に沿りて下降する。

外筒１６は断熱材によ）形成されてか）、シかも゛この
外筒１５は断熱板４によって支持されている。

従ってＰＴＣ素子３３から発する熱のうちのわずかな量
が吸気マニホルド２並びに気化ｒＩ６に逃げるだけで６
ｐ％ＰＴＣ素子３３から発する熱の大部分が内筒１５を
加熱するために用いられる。更に、内筒１５の内壁ｆｆ
ｉは液状燃料で覆われてお〕、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喪めに使用さ
れる。また、内筒中間部１５ｍは内筒上端部１５ｂから
内方Ｋｌ！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１５ｍに付着しゃすくな〕、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℃よシ
も高くなると温度検出スイッチ１１０がオフ状態となる
友めに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ｈ
シ、円周方向の熱伝導率に比べて半径方向Ｏ熱伝導率が
低くなうている。従うてダラファイ、トはその半径方向
に熱が伝導しずらく、弾性電極２９は断熱作用を有する
ことになる。前述したように外筒１６は断熱材よシ形成
されており、しかも弾性電極２９が断熱作用を有するの
でＰＴＣ素子３３から発生する熱の大部分を内＠１５の
加熱のために使用することができる。一方、グラファイ
トはその円周方向く比較的熱伝導しやすいために内筒Ｉ
Ｓｔ均一に加熱することかで食る。

四て、上述の如き吸気加熱装置においては、各ＰＴＣ素
子３３と内筒１５の横断面正八角形（一般には正多角形
）状接触表面部１５ｍ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を決定するといって
も過言ではない、そζ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ｌ！面
部１５′＆は多角形状にプレス成形されたときに岸精度
の平面度が要求されるが満足すべき平面度がなかなか得
られないのが実情であった。また、たとえプレス成形時
に精度が確堡されたとしても組立時の圧入工程（内筒１
５はＰＴＣ素子３３を嵌め込んだ絶縁部材３４及び弾性
電極２９ｔ−取）付けた後外＊］６内に圧入される）で
内筒１５の多角形平面部１５ｍが第１０図に示す如く内
方に撓みＰＴＣ素子３３との密着性が悪化するという問
題が生じた。Ｊ！Ｋｔた、第１Ｏ図に示す如き状態では
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ｈる）が作用
するとＰＴＣ素子は容易に割れ（折損し）てしまう。

実際、このよう＆　ＰＴＣ素子の割れは少なからず生じ
てい次・ 本発明はこれらの問題を解決すべく、内筒とＰＴＣ素子
との密着性を良好にし、ＰＴＣ素子の割れを防止するこ
とを目的とするものである。

斯かる目的を達成する九めに本発明によれに第１１図〜
第１３図に示す如く内ｔｓ１５の中間部（ＩＩ触表面部
）１５ｍの各多角形平面部には十の略中心に軸―中６心
に延びるフィン状ないしは帯状の突起９０が形成される
。Ｉ！起９０ａ補強すｆ七して役立ち、各平面部の剛性
を高めるので内筒はそΩ圧入時にもも社や第１０図に示
す如く内方にたわむことはない、更Ｋまた、中間部１５
ａを多角彫平ＷＪＫプレス成形する際に１！起９０によ
る凹み９１が応力集中部となり平面の自が９中たわみは
すべてことで吸取されるので小さなプレス荷重で高精度
の平面加工が行える。それに伴い、要求加工精度も従来
に比し緩和できる。各ｐ’ｒｃ素子３３は内筒１５の対
応平面Ｉｓ（中間部１５ｍ）に広い接触面積で密着する
ので、＄１１０４１１に示す如き矢印方向の外力を受け
てもＰＴＣ素子が割れることはない、尚、多角形平面の
接触面積を大きく確保するために、突起９００幅Ｗ（第
１３ｆｆｌ）は小さい方が好ましい。

本発明によれば、ＰＴＣ素子と内筒との密着性が改魯嘔
れゐことにより装置全体の発熱特性′も向上する・

【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ｌＩ１面
断面図、第２図はＩ！３図のト」線に沿ってみた発熱体
容器の＊１ｉｒＶ！ｌｒ面図、第３図は第２図のｌ−■
線に沿ってみた断面平面図、第１図は外筒の斜視図、第
５図は内筒の斜視図、第６図は弾性電極の斜視図、第７
図は挿入時における絶縁部材の斜視図、第８図はＰＴＣ
素子の斜視図、第９図は電極ユニ、トの側面断面図、第
１０図は第１図〜第９図に示す先願に係る吸気加熱装置
の欠点を示すための内筒とＰＴＣ素子の一部を示す横断
面図、第１１図は本発明に係る内筒の側面断面図、第１
２図及び第１３図は夫々第１１図の■−■線及びＸＩ−
■線断面図。 ２・・・吸気マニホルド、４・・・断熱板、６・・・気
化器、１４・・・発熱体容器、１５・・・内筒、１６・
・・外筒、２０．２３．２４・・・フランジ、２５・・
・絶縁りンダ、２９・・・弾性電極、３３（・・ＰＴＣ
素子、３４−・・絶縁部材、３９・−電極ユニ、ト、４
０・・・リング、９０・・・突起。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃料供給装置から機関シリンダに至る吸気通路内に
   、内筒と外筒とこれら内外簡閲に挿入されたＰＴＣ素子
   とにより構成し良中９発熱体容器を設けて成る内燃ａ１
   １１の吸気加熱装置において、上記内筒の本体部に横断
   面多角形状の接触表一部を形成してこれら多角形の各振
   触表向に複数個の平板状のＰＴＣ素子を密着せしめると
   共に４に接触表向の内径側路中央部に軸線方向に延びる
   フィン状の突起を設けたことを特徴とする内燃機側の吸
   気加熱装置。