JPS6060030B2 - エンジンの吸気加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンジンの吸入される混合気を加熱して同混
合気中の燃料を気化させるための吸気加熱装置に関する
。

〔従来の技術〕

エンジンの始動時で特に暖気が不充分な時には、混合気
となるべき燃料と空気とが充分な混合せず、一部の燃料
が液膜となつて吸気通路壁を伝つて流れる事態が生じる
。

この場合、エンジンの燃焼室に供給される混合気は希薄
になり、エンジンのスムーズな運転ができなくなる。通
常のエンジンではこれを補うために始動時にはチョーク
等による燃料増量を行つているが、このように燃料を増
量すると周知の通り、燃費の悪化や有害ガスの排出量の
増大が生じる。かかる問題を解決するための１つの手段
として、エンジンの冷寒始動時に電気式ヒータで混合気
を加熱し、燃料を気化させることは公知てある。

最近では特に、特定温度で急激に温度が変化する正の抵
抗一温度特性を持つたセラミックよりなるヒータが注目
され、これをエンジンの吸気加熱のために用いることが
提案されている。これによれば、エンジンの冷寒始動時
においても、セラミックヒータが特定温度（キューリ点
）まで急激に温度上昇する結果、燃料を迅速に気化する
ことができ、燃料増量によらずしてエンジンのスムーズ
な運転が可能となる。上記セラミックヒータを用いた吸
気加熱装置は、気化器等の燃料供給手段の直下で吸気通
路中に設置するのが、燃料の液膜流および液滴を気化す
る本来の目的からして、好都合である。また、同装置の
設置によつても混合気の流れを害してはならないので、
同装置は筒状で、その内側を混合気が流れるようになし
、かつこの場合にも液滴燃料を良好に気化し得るように
なすことが望ましい。〔発明が解決しようとする問題点
〕ところが、上記セラミックヒータを筒状に加工するこ
とは、実際には容易ではない。

また、内側を混合気が通過する筒状の吸気加熱装置でも
つて、液膜燃料および液滴燃料を確実に気化させること
も、なかなか困難である。特に混合気の流速が遅くなる
低負荷時等に例えば気化器のスローノズルから流出する
燃料を効率良く気化させることは困難てある。従つて本
発明は、上記の問題点に鑑み、セラミックヒータの加工
の容易で、かつ液膜燃料および液滴燃料、特にスロット
ル弁全閉時、気化器のスローノズルから供給される燃料
の液膜燃料の良好な気化が可能であつて、さらにセラミ
ックヒータからの熱が燃料加熱に対し有効に寄与する略
筒状の吸気加熱装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕上記問題点を解決する
ために、本発明においては、気化器から供給される混合
気が流通するエンジンの吸気通路中のスロットル弁の直
下に配置されて前記混合気を加熱するための装置であつ
て、上記スロットル弁直下の吸気通路径よりも小さな径
の内接円を形成し、かつ前記吸気通路径と同径もしくは
前記吸気通路径よりも大きな径の外接円を形成する多角
形状の筒部、およびこの筒部の一端に設けられた外方へ
のフランジ部を有する、伝熱性にすぐれた金属板よりな
る加熱板と、この加熱板の多角形筒部の外面をなす各平
面に接触した配設された、特定温度で抵抗値が急激に変
化する正の抵抗一温度特性を持つたセラミックよりなる
平板状のセラミックヒータとを備え、上記加熱板を、そ
のフランジ部を混合気の流れに対して上流側とし、かつ
上記吸気通路内にフランジ部の内縁部の吸気通路の輪部
形状とフランジ部の内縁部形状とにより形成された略円
弧形状の部分を段状に突出させるとともに、この内縁部
の吸気通路内に突出した段部の略円弧形状部分の略中央
を上記気化器のスローノズルの直下に位置させて同フラ
ンジ部にて上記スロットル弁直下の吸気通路壁に熱的絶
縁性を有する絶縁部材を介して支持したことを特徴とす
るエンジンの吸気加熱装置としている。

〔実施例〕

以下、図に示す実施例に従つて本発明を説明する。

第１図および第２図において、気化器１と吸気管２とは
、熱的および電気的絶縁性を有する環状の絶縁部材３を
両者の間に介在させて、ボルト４により連結される。

気化器１はスロットル弁５を有し、かつ同スロットル弁
の上流に開口するメインノズル（図示せず）および下流
に開口するスローノズル６を有する。この両ノズルから
はフロート室７よりのガソリン燃料が供給され、吸入空
気ｌと混合されて混合気となる。この混合気は、気化器
１の通路、絶縁部材３の内側および吸気管２の内部から
なる吸気通路８を通つて、エンジンの燃焼室（図示せず
）に供給される。特に、スロットル弁５が略全閉状態に
なる時は、周知のことく上・記混合気はスローノズル６
から供給されるものであつて、スローノズル６からは、
フロート室７からの燃料とエアブリード９からの空気と
が混合したエマルジョン状態の燃料と空気とがアジヤス
トスクリユー１０により調量されて供給される。ノ 上
記スロットル弁５の直下の吸気通路８内には、上記絶縁
部材３に支持された本発明の一実施例になる吸気加熱装
置Ａが配設される。この装置Ａは略筒状て、内側が混合
気の通路をなすと共に同混合気の流れを実質的に害する
ことのないようになされる。上記吸気加熱装置Ａは、加
熱板１１、セラミックヒータ１２、電極１３、弾性体の
被覆部材１４および絶縁部材１５，１６から構成される
。

加熱板１１はアルミニウム、銅等の伝熱性にすぐれた金
属の薄板よりなり、筒部１１ａとその一端部に一体的に
形成された外方への環状のフランジ部１１ｂとを有する
フランジ付筒状に形成される。筒部１１ａは多角形の筒
状、ここでは六角形の筒状に形成され、かつその内接円
ａがスロットル弁直下の円形の吸気通路８の内径Ｄより
も小さな直径ｄを持つようになされる。図示例では特に
、六角形筒部１１ａの外接円がスロットル状直下の吸気
通路８（絶縁部材３）の内面と略一致するようになされ
ている。このフランジ付六角形筒状の加熱板１１は、フ
ランジ部１１ｂが混合気の流れに対して上流側になるよ
うにして、フランジ部１１ｂで絶縁部材３に埋設され、
支持される。

従つて、六角形筒部１１ａは吸気通路８内に、その壁面
に沿つて垂下され、エンジンへ吸入される混合気の通路
を形成する。上記した六角形筒部１１ａと吸気通路８の
内径との寸法関係により、加熱板１１を絶縁部材３に支
持した状態では、フランジ部１１ｂの内縁部は段部１７
をなして吸気通路内に突出する。そして本構成によれば
、第２図を見ても分かるように、段部１７は円形の吸気
通路８の形状とフランジ部１１ｂの内縁部形状とによつ
て形成された６個の円弧形状部分である。セラミックヒ
ータ１２はチタン酸バリニウムを主成分として焼成によ
り作られたセラミックからなる。

このものは通電により発熱するが、正の抵抗一温度特性
を持ち、かつ特定温度（キューリ点）で抵抗値が急激に
増大する性質を持つ。従つて、通電によりキューリ点ま
で急激に温度上昇し、それ以後はその温度に自己調整す
る機能を果す。このセラミックヒータ１２は、後述の被
覆部材１４の収縮力により上記加熱板１１の六角形筒部
１１ａの外面に押圧され、これと接触して配置される。

六角形筒部１１ａの外面は６つの平面よりなるので、セ
ラミックヒータ１２はこの各面に接触する合計６個のセ
ラミックから構成され、その各々は平板状に形成される
。電極１３は加熱板１１と同様な形状で、六角形筒部の
筒部１３ａおよびフランジ部１３ｂを有し、導電性の金
属薄板よりなる。

この電極１３はその筒部１３ａが各セラミックヒータ１
２の外周に密嵌され、フランジ部１３ｂで絶縁部材３に
支持される。相対向する加熱板１１と電極１３との各フ
ランジ部１１ｂ，１３ｂの間には、ドーナツ材状に形成
された上記絶縁部材１５が介設される。また加熱板１１
の筒部１１ａの下端外周面には、環状に形成された上記
絶縁部材１６が各セラミックヒータ１２の下端を支持し
た状態で嵌合される。上記弾性被覆部材１４は、電極１
３の筒部１３ａおよび絶縁部材１６の外周に、これらを
内径側への収縮力を付与して包み込む状態で配設される
。

この部材１４は耐熱性、電気絶縁性、耐ガソリン性およ
び断熱性に優れたゴム又は合成樹脂等の弾性体よりなり
、チューブ状に形成される。同被覆部材１４としてフッ
素ゴム又はフッ素樹脂を用いると、これらは熱収縮性を
有するので、取付後に加熱すれば収縮し、またセラミッ
クヒータ１２が発熱すればその熱により常に中心方向に
圧縮力が作用することになる結果、特に好都合である。
加熱板１１はそのフランジ部１１ｂにおいてリード線１
８によりバッテリ１９と接続される。

また電極１３はリード線２０によりアースされる。これ
によりセラミックヒータ１２への通電経路が形成される
。なお、吸気管２の底壁にはエンジン１冷却水の流路２
１が設けられる。上記構成において、エンジンを始動す
るとバツテ［川９からの電流は、リード線１８および加
熱板１１を経由して各セラミックヒータ１２を通り、電
極１３およびリード線２０を経てアースへ門と流れる。
セラミックヒータ１２はこの経路でバッテリ１９により
通電されて発熱し、瞬時にキューリ点付近の温度（約１
５０℃）まで温度上昇する。この熱は加熱板１１に伝熱
され、従つて、加熱板１１も温度上昇する。一方、エン
ジンが始動フすると、気化器１のメインノズルから供給
される燃料と吸入空気との混合気はスロットル弁５の外
周と吸気通路８の壁面との隙間を通つて吸入され、同時
にスローノズル６からはエマルジョン状態の空気と燃料
の混合気が供給される。このとき燃料温度および空気温
度はともに低く、燃料の霧化が不充分であつて、未霧化
の液滴燃料はスロットル弁５を通過するときに気化器１
の吸気通路壁面に付着し、液膜流となつて流下する。ス
ローノズル６から供給される燃料も充分に霧化されず、
同様に液膜流となつて壁面を下流する。上記構成の吸気
加熱装置Ａによれば、このような液膜流は通路壁面に突
出した加熱板１１の上部の段部１７により受けとめられ
、一時滴に同段部１７上に滞留することになる。

上述の如く加熱板１１はセラミックヒータ１２によつて
加熱されているので、段部１７に滞留する液膜流はセラ
ミックヒータ１２から加熱板１１に伝達された熱でもつ
て加熱され、気化される。一部の気化しきれなかつた液
膜流は、加熱板１１の筒部１１ａを伝つて下流する際に
加熱され、気化される。段部１７はこのように液膜流を
受け止める他、スロットル弁５と吸気通路壁との環状空
隙を通過する混合気中の液滴燃料をも受け止め、同様に
してこれを気化する。こうして気化された燃料は空気流
と良好に混合されてエンジンに吸入され、エンジンのス
ムーズな運転に寄与する。

このように燃料の良好な気化を促進する装置Ａにおいて
、加熱板１１の筒部１１ａは六角形の筒状で、その６つ
の平面よりなる外面にセラミツクヒーク１２が接触配置
されている。

この構造によれは、セラミックヒータ１２としては６個
の平板状のセラミックを使用でき、その加工が極めて容
易となる。上記燃料の液膜流は、スローノズル６の直下
部分に多く生じる。

従つて、この部分に充分に段部１７を形成するのが望ま
しく、本実施例においては円弧形状段部１７の中央をス
ローノズル６の直下に位置させてある。このようにスロ
ーノズル６の直下に段部１７の円弧形状部分の中央を位
置させるためにより、スローノズル６から多量に生じた
燃料の液膜流は段部１７にて確実に受け止められ、前述
したことく、この段部１７ならびに加熱板１１の筒部１
１ａにてセラミックヒータ１２から伝熱された熱でもつ
て加熱され、気化される。

また、加熱板１１の筒部１１ａの中心軸を吸気通路の中
心軸に対し偏心させて、スローノズル直下に充分な段部
を形成するのも有効である。

また、加熱板１１の筒部１１ａと吸気通路径との寸法関
係は上記実施例においては、吸気通路径と筒部１１ａの
外接円とが略一致するように構成しており、このように
構成することで混合気の通過する吸気通路断面積の減少
を極力抑えており、吸気抵抗も充分に低く抑えられてい
る。なお、吸気抵抗をさらに低く抑えるために、第３図
に示す如く吸気通路径に対して六角形筒部１１ａの内接
″円の径は小さく、外接円の径は大きくしても良い。勿
論、筒部１１ａは六角形状に限定されるものではなく、
多角形状であれば良い。〔発明の効果〕 上述したように、本発明によれば、 気化器から供給される混合気が流通するエンジンの吸気
通路中のスロットル弁の直下に配置されて前記混合気を
加熱するための装置であつて、上記スロットル弁直下の
吸気通路径よりも小さな径の内接円を形成し、かつ前記
吸気通路径と同径もしくは前記吸気通路径よりも大きな
径の外接円を形成する多角形状の筒部、およびこの筒部
の一端に設けられた外方へのフランジ部を有する、伝熱
性にすぐれた金属板よりなる加熱板と、この加熱板の多
角形筒部の外面をなす各平面に接触して配設された、特
定温度で抵抗値が急激に変化する正の抵抗一温度特性を
持つたセラミックよりなる平板状のセラミックヒータと
を備え、上記加熱板を、そのフランジ部を混合気の流れ
に対して上流側とし、かつ上記吸気通路内にフランジ部
の内縁部の吸気通路の輪部形状とフランジ部の内縁部形
状とにより形成された略円弧形状の部分を段状に突出さ
せるとともに、この内縁部の吸気通路内に突出した段部
の略円弧形状部分の略中央を上記気化器のスローノズル
の直下に位置させて同フランジ部にて上記スロットル弁
直下の吸気通路壁に熱的絶縁性を有する絶縁部材を介し
て支持したことを特徴とするエンジンの吸気加熱装置と
したことから、スロットル弁が略全閉状態である時、ス
ローノズルから多量に生じた燃料の液膜流は円弧形状に
形成された段部にて確実に受け止められ、一時的にこの
段部上に滞留することになるが、セラミックヒータから
加熱板に伝熱された熱でもつて加熱され、気化される。

さらに、段部にて気化しきれす加熱板の筒部を伝つて下
流する液膜流に対しては、この液膜流が下流する部分が
加熱板におけるセラミックヒータからの伝熱を一番良く
伝えられている部分であつて温度の高い部分であるので
、この筒部を下流する間に確実に霧化される。従つて、
スローノズルから供給される燃料は確実に霧化されると
いう格段の効果を有し、このように燃料が確実に霧化さ
れることにより、特に冷寒時にアイドル安全性は極めて
向上するというさらに格段の効果が期待されるものであ
る。また、液滴燃料に関しても、段部にて混合気中に液
滴燃料が受け止められて、上記と同様にして良好に気化
できるものである。

また本構成の吸気加熱装置は、加熱板のフランジ部にて
熱的絶縁性を有する絶縁部材を介して吸気通路壁に支持
したことから、セラミックヒータから加熱板に伝熱され
た熱は気化器側に逃げることなく燃料加熱に有効に寄与
するようになり、従つて段部ならびに筒部にてセラミッ
クヒータの熱が燃料に有効に伝えられ、燃料は確実に霧
化されると共に気化器側への熱伝達がないので消費電力
も少ないものである。

さらに、本構成によれば、加熱板の筒部による吸気通路
断面積の減少を極力抑制しているのて、吸気系における
本吸気加熱装置による吸気抵抗は充分低く抑制できるよ
うになる。

その上本構成によれば、セラミックヒータとしては平板
状のセラミックを使用でき、その加工が極めて容易とな
ることから、コスト低減も可能となるという優れた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す断面正面図、第２
図は第１図の■−■断面図、第３図は本発明の変形例を
示ず横断面図である。 ５・・・・・・スロットル弁、８・・・・・・吸気通路
、１１・・・・・・加熱板、１１ａ・・・・・筒部、１
１ｂ・・・・・・フランジ部、１２・・・・・・セラミ
ックヒータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 気化器から供給される混合気が流通するエンジンの
   吸気通路中のスロットル弁の直下に配置されて前記混合
   気を加熱するための装置であつて、上記スロットル弁直
   下の吸気通路径よりも小さな径の内接円を形成し、かつ
   前記吸気通路径と同径もしくは前記吸気通路径よりも大
   きな径の外接円を形成する多角形状の筒部、およびこの
   筒部の一端に設けられた外方へのフランジ部を有する、
   伝熱性にすぐれた金属板よりなる加熱板と、この加熱板
   の多角形筒部の外面をなす各平面に接触して配設された
   、特定温度で抵抗値が急激に変化する正の抵抗−温度特
   性を持つたセラミックよりなる平板状のセラミックヒー
   タとを備え、上記加熱板を、そのフランジ部を混合気の
   流れに対して上流側とし、かつ上記吸気通路内にフラン
   ジ部の内縁部の吸気通路を輪郭形状とフランジ部の内縁
   部形状とにより形成された略円弧形状の部分を段状に突
   出させるとともに、この内縁部の吸気通路内に突出した
   段部の略円弧形状部分の略中央を上記気化器のスローノ
   ズルの直下に位置させて同フランジ部にて上記スロット
   ル弁直下の吸気通路壁に熱的絶縁性を有する絶縁部材を
   介して支持したことを特徴とするエンジンの吸気加熱装
   置。