JPS5933888Y2 - 内燃機関の吸気加熱装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関に於ける電気式の吸気加熱装置に関し
、詳しくはその通電の制御回路に関するものである。

内燃機関の吸気加熱用ヒートライザとして、電気的発熱
体を使用するものは従来種々提案されている。

中でも発熱体としてＰＴＣセラミックを用いるものは迅
速な温度立上りの性質が極めて重宝されている。

これはＰＴＣセラ□ツクの電気抵抗が常温では極めて小
さいということに由来するものであり、通電開始後しば
らくの量大電力を消費するということに他ならない。

一般に、このＰＴＣセラミックへの通電は、イグニッシ
ョンスイッチの閉成と同時に行なうのが簡単であるが、
このようなものでは次の２つの問題がある。

■ スタータによるクランキング時に、かなりの電力が
ＰＴＣセラミックへ供給されてしまうので、十分な電力
をスタータに供給できず、内燃機関の始動が困難になる
場合がある。

特に、バッテリが劣化している時にはその危険性が太き
い。

■ 内燃機関の始動が困難なため、数回にわたってクラ
ンキングを行なう場合に、その間イグニッションスイッ
チは閉成状態になりつ放しの場合が多く、このような時
にバッテリーがあがってしまうという危険がある。

従って、内燃機関が停止している時、又はクランキング
等の低速回転にある時には、ＰＴＣセラミックへの通電
を停止するのが賢明である。

本考案はこの点に鑑みてなされたもので、内燃機関の回
転速度等を検出し、内燃機関が完爆状態に達していない
時はイグニッションスイッチが閉成していてもＰＴＣセ
ラ□ツクのごとき電気的発熱体への通電を停止すること
によって、内燃機関のクランキングを容易にし、かつバ
ッテリあがりの危険を低減することを目的とするもので
ある。

以下本考案を図に示す実施例について説明する。

第１図は自動車用内燃機関の吸気管部を示すもので、１
は電気式のヒートライザであり、ケーシング２、ＰＴＣ
セラ□ツク３、上部スプリングホルダ４、下部スプリン
グホルダ５、コイルスプリング６、ステー７より構成さ
れている。

ケーシング２はアルミニウム製であって、円筒部８と、
円筒の裾にあたるフランジ部９と円筒のふたにあたるヒ
ートライザ部１０とよりなっている。

１１は内燃機関の吸気管であり、この吸気管１１に於て
一般にヒートライザ部と言われる、スロットル弁１２の
直下の部分は、円形にくり抜かれており、その円形の孔
１３にケーシング２が挿入されており、そのフランジ部
９でホルト９により吸気管壁に固定せられている。

ケーシング２０円筒部８にはＯリング１４が設げてあっ
て吸気管１１内と外気とのガスシールを行っている。

ケーシング２のヒートライザ部１０の外面は吸気管壁の
一部を構成するような位置にあって、吸気管壁と著しい
段差を生じないように設計しである。

ヒートライザ部１０の内面にはＰＴＣセラミック３が導
電性の接着剤。

例えばエポキシ樹脂に銀粉を混合させた接着剤によって
接着せられている。

ＰＴＣセラミック３はチタン酸バリウムを主成分として
焼結されたものであって、抵抗値が急上昇するキューリ
一点は例えば１２０℃である。

また、ＰＴＣセラ□ツク３の形状は薄い円盤状であって
、円筒８の内径より一回り小さい。

ＰＴＣセラ□ツク３はスプリング６によってヒートライ
ザ１０に押圧されており、このスプリング６はその両端
にスプリングホルダ４．５を備えており、ＰＴＣセラ□
ツク３に接するホルダ４は正電極をもかねている。

ステー７に接するホルダ５にはつめ１４がステー７を貫
通して外側に伸びており、これが正電極の端子となって
いる。

スプリング６は例えばリン青銅よりなり。ホルダ４，５
は銅板によって作られており、これらはいずれもＰＴＣ
セラミック３への通電回路を形成する役目を兼ねている
。

ステー７は非導電性の樹脂からなる薄い円盤であって、
サークリップ１５によ−ってケーシング２の円筒部８に
支持されている。

吸気管１１にはウォータジャケット１６が形成してあり
、内燃機関を冷却した後の水１７が導かれている。

この水１７の温度を感知して作動する水温スイッチ１８
が吸気管壁に設けられている。

この水温スイッチ１８としては、公知のバイメタル式の
もの、サーモフェライトと磁石とリードスイッチとを組
み合せたものなどを使用すればよい。

そして、水温スイッチ１８から２つの端子１９．２０が
突出しており、水温が６０℃を越える時、この端子１９
と２０間の導通が解除され、水温６０℃以下では端子１
９と２０間は導通している。

端子１９は前記つめ１４と結線せられている。

端子２０は機関回転スイッチ２１とイグニッションスイ
ッチ２２とを経てバッテリ２３の正電極へ結線せられて
いる。

機関回転スイッチ２１は内燃機関の回転速度に感応して
作動し、例えば４００ｒｐｍ以下の時には開、４００ｒ
ｐｍを越える時には閉となるものである。

そのようなスイッチおよびスイッチ回路は公知であり、
例えば遠心ガバナを利用したスイッチ、又は内燃機関の
点火パルス信号をカウントして４００ｒｐｍを越える信
号を得た時にトランジスタを介してリレーを閉じるよう
なスイッチ回路等が知られており、それらを利用するこ
とができる。

バッテリー２３の負電極は吸気管１１もしくは吸気管１
１と電気的に導通して同電位にある他の部分、例えば内
燃機関のハウジング等に結線され接地されている。

次に、上記構成において本考案装置の作動を説明する。

内燃機関を始動するためにイグニッションスイッチ２２
を閉にした時、水１７の温度は外気温（２０℃前后）で
あって、水温スイッチ１８も閉となっているが、機関回
転スイッチ２１が開となっているので、ＰＴＣセラミッ
ク３には通電されない。

そして、バッテリ２３を使用して図示しないスタータを
回しクランキングを行っている時クランキング回転速度
は普通１００〜３００ｒｐｍ程度であるので、機関回転
スイッチ２１は開のままであり、やはりＰＴＣセラミッ
ク３には通電されない。

従って、バッテリ２３の電力がスタータのために有効に
使用され、スタータによる内燃機関の始動が容易となる
。

普通２〜３秒のクランキングで内燃機関は完爆し自刃で
回転を始める。

この時の回転はファーストアイドルであって、普通ＳＯ
Ｏ〜１６００ｒｐｍ程度であるので、機関回転スイッチ
２１が閉成する。

それ故、この時スイッチ１８，２Ｌ ２２は全て閉と
なるのでＰＴＣセラ□ツク３には通電が開始される。

電流はバッテリ２３の正極より出て、イグニッションス
イッチ２２、機関回転スイッチ２１．水温スイッチ１８
を経て下部スプリングホルダ５の端子１４に到り、スプ
リング６、上部スプリングホルダ４を経てＰＴＣセラミ
ック３を通過する。

このＰＴＣセラミック３を通過するさいに電力を消費し
発熱作用を行なう。

ＰＴＣセラミック３を通過した後はケーシング２を経て
吸気管１１に到りバッテリ２３の負電極へ戻る。

ＰＴＣセラミック３は常温抵抗が０．３Ω位でありバッ
テリ２３の１２Ｖの電圧を印加することによって４ＯＡ
の電流を許容する。

この時の消費電勺は４８０Ｗであって、これが全て発熱
作用を行なうため、ＰＴＣセラミック３は１〜２秒で１
２０’Ｃに到達する。

この時ヒートライザ部１０は２〜３秒で８０〜１０００
Ｇになり、燃料霧化や吸気加熱の作用を迅速に行う。

１２０℃に達したＰＴＣセラミック３の抵抗は２Ω程度
となり消費電力も７２Ｗに低下して、それ以上の温度に
なることはない。

ファーストアイドルを数１０秒行うと、もしくは通常の
運転を開始して数秒経過すると、無負荷時の回転速度即
ちアイドル回転速度は５００〜８００ｒｐｍとなるのが
普通であるが、機関回転スイッチ２１は依然閉のままで
あり、ＰＴＣセラミック３への通電は継続する。

完爆後、１〜３分経過すると冷却水１７の温度は６０℃
を越えるのが普通であり、この時水温スイッチ１８は開
となって、ＰＴＣセラミック３への通電は停止せられる
。

なお、上述の実施例は本考案の好適な実施態様を例示す
るものであるが、本考案はこれに限定されることなく、
種々な態様で実施し得る。

例えば、上述の第１図図示の実施例で、は、水温スイッ
チ１８と、機関回転スイッチ２１と、イグニッションス
イッチ２２０３個のスイッチヲ直列として、直接的にＰ
ＴＣセラミック３への通電を断続するようにしたが、第
２図に示すようにＰＴＣセラ□ツク３への通電の断続は
１個のリレー２４によって行うことにし、このリレー２
４を駆動する信号として前記３ケのスイッチ１８． ２
１．２２を使用してもよい。

また、第１図図示の実施例では内燃機関の完爆の検出に
機関の回転数に応動する機関回転スイッチ２１を用いた
が、このスイッチ２１のかわりに例えば吸気管内の負圧
を検出する機関負圧スイッチを用いることもできる。

例えば、吸気管負圧が６０ｍＨｇ以上になった時を完爆
状態として機関負圧スイッチを閉成させればよい。

ただしこの時はスロットル弁１２の開度が大きくなる高
負荷時に機関負圧スイッチが開になってＰＴＣセラミッ
ク３への通電が停止してしまうので、少し問題がある。

また、第１図、第２図の実施例では、機関の完爆以前は
Ｐ千〇セラミック３への通電を停止するようにしたが、
ＰＴＣセラミック３に１〜１０Ω程度の抵抗を介して小
さい電流量で通電するようにしてもよい。

この例を第３図に示す。第３図において、スイッチ２１
以外は第１図と同一である。

機関回転スイッチ２１はスイッチ作動体２１１と２個の
固定接点２１２，２１３と抵抗２１４とより構成される
。

内燃機関の回転速度が４００″″’ｒｐｍ以下の時は、
スイッチ作動体２１１と接点２１３とが閉となり、スイ
ッチ２２を流れる電流は抵抗２１４を介する。

そして、内燃機関の回転速度が４０Ｏｒｐｍを越えると
、スイッチ作動体２１１と接点２１２とが閉となり、ス
イッチ２２を流れる電流は抵抗２１４を介さない。

以上の作動はスイッチ１８．２２がいずれも閉の時であ
って、スイッチ１８，２２のいずれかが開ならば、スイ
ッチ２１にも無論電流は流れない。

また、電気的発熱体としてＰＴＣセラ□ツク３を用いた
が、これは一般に知られる発熱体例えばＮｉ−Ｃｒもし
くはＮｉ線をコイル状にしたもの等を使用してもよい。

なお、第３図図示の実施例では、第１図、第２図図示の
実施例による効果も大きくは失うことなく以下■、■の
効果を新たに得ることができる。

■ 完爆の困難さが吸気や吸気管の低温に起因している
場合ＰＴＣセラミックに小電流を通じることにより、こ
れを緩和することができる。

■ 電気的発熱体としてＰＴＣセラミックやＮｉ線を使
用する場合に常温での抵抗は小さく通電開始と同時に大
電流が流れる（これを突入電流という）のが常であるが
、この突入電流値を抑え、発熱体、バッテリ、スイッチ
等の寿命を向上できる。

上述のように本考案では、内意機関が完爆する迄の間は
イグニッションスイッチが閉になっても、電気的発熱体
には通電しないようにするか、通電電流量を減少させる
ように構成したから、クランキング時はバッテリの全電
圧をスタータに供給でき、クランキングが容易になると
いう効果が大であり、同時に、機関のクランキングが長
引き、なかなか完爆しない時や、エンジンストール時の
、バッテリあがりの危険を少なくすることができるとい
う効果が大である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案の一実施例を示すもので、電気的発熱体
及び吸気管の断面模式図及び電気結線図である。 第２図および第３図は本考案の他の実施例を示す電気結
線図である。 ３・・・・・・電気的発熱体をなすＰＴＣセラミック、
１０・・・・・・ヒートライザ部、１１・・・・・・吸
気管、１７・・・・・・冷却水、１８・・・・・・水温
スイッチ、２１・・・・・・機関応動スイッチ手段をな
す機関回転スイッチ、２２・・・・・・イクニッション
スイッチ、２３・・・・・・バッテリ。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）内燃機関の吸気管に設けられ、電気的通電によっ
   て吸気を加熱する電気的発熱体と、前記電気的発熱体へ
   の通電を制御し内燃機関の運転。 停止を行なうイグニッションスイッチとを備えた内燃機
   関において、該内燃機関が完爆状態にない時は開状態又
   は電流制限状態となり、完爆状態の時は閉となる機関応
   動スイッチ手段を設け、該機関応動スイッチ手段を前記
   電気的発熱体とイグニッションスイッチの間に電気的に
   直列接続することにより前記内燃機関の完爆か否かの状
   態に応じて前記電気的発熱体の通電を制御することを特
   徴とする内燃機関の吸気加熱装置。
2. （２）前記機関応動スイッチ手段が内燃機関の回転数を
   検出して開閉される機関回転スイッチであることを特徴
   とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の内燃機関の
   吸気加熱装置。