JPS6172860A - ディーゼル機関の吸気加熱装置の制御方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、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 ディーゼル機関の冷間始動性の改善と冷間運転時の白煙
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
って吸気を加熱することが有効であることは従来より良
（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、格子構造の正特性ザーミスタ製のＰＴＣヒー
タの如きセラミックス製の板状ヒータを用いたものが、
特開昭５６−１４８６５８＠、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ッ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、
吸気通路を横切っ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
１１格子の如ぎ格子状に、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
ディーゼル機関の冷間始動性の改善と冷間運転時の白煙
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ｇｔ熱表面積の増大のためにその格子１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、特に高速運転時には機関吸気系の圧損を増大１ノ
、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
（プられ、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
路を横切っ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ｆｌｔ１５５−１１０７６４号、実開昭５５−１
３９２５８号、実開昭５７−１８２２５３号、実開昭５
８−１０２７６５号に於て提案されている。

発明が解決しようとづる問題点 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、また特にセラミックス
製ヒータの如ぎ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貞
を含んでいる。

問題点を解決するＩこめの手段 上述の如ぎ問題点に鑑み、本発明による吸気加熱装置Ｎ
は、吸気通路の一部を横切って通気構造のＰＴＣヒータ
の如き板状ヒータが設けられ、前記吸気通路の残り部分
が大きい開口部となっており、前記開口部が弁要素によ
り選択的に閉鎖されるにう構成されていることを特徴と
している。

発明の作用及び効果 本発明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
聞かれれば１区、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。

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の一部分に設けられた聞口部を開
閉づるようになっているから、本発明による吸気加熱装
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＠置を大型化することがない。

実施例 以下に添イ１の図を参照して本発明を実施例について詳
細に説明する。

第１図乃至第３図は本発明にＪ：る吸気加熱装置の一つ
の実施例を示している。本発明による吸気加熱装置１は
四角枠状のヒータハウジング２と該ヒータハウジングの
一方の側に複数個のねじ４によって接合固定された四角
枠状のカバープレー１〜３とを含んでおり、ヒータハウ
ジング２とカバープレート３とは互いに共働して枠内に
二つの長方形板状のＰＴＣヒータ５を固定支持している
。

二つのＰＴＣヒータ５は、互いに同−寸法及び同一形状
をなしており、各々大ぎい発熱表面積を備えるように比
較的小さい格子寸法の格子状に形成され、ヒータハウジ
ング２とカバープレート３どによって枠内の吸気通路６
を横切って延在した態様にて互いに隔置して固定配置さ
れており、互いの間に吸気通路６の中央部をその全体に
亙って横切って延在する長方形状の開口部７を郭定して
いる。

ヒータハウジング２には弁軸１０が開口部７を横切って
設けられており、弁軸１０は開口部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３図に実線に
て示されている如く開口部７を閉鎖した閉弁位置と、第
３図に仮想線にて示されている如く開口部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っている。弁
軸１０の一端部には駆動レバー１２が取付けられており
、該駆動レバーはブラケット８によってヒータハウジン
グ２に固定されたダイヤフラム装置１３のロッド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を前記閉
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を前記開弁
位置に駆動するようになっている。

第４図は本発明による吸気加熱装置１の制御システムを
示している。ダイヤフラム装置１３のダイヤフラム室は
電磁弁１５のボートａに接続されている。電磁弁１５は
ボートａ以外に負圧ポンプ１６に接続された負圧ボート
ｂと大気中に開放された大気圧ボートＣとを有しており
、通電時にはボートａを負圧ボートｂに接続し、これに
対し非通電時にはボートａをボートｂに代えてボートＣ
に接続づるようになっている。従って、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１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５はバッテリ電源２０より電流をヒータ用
電気スイッチ２１及び電流検出用抵抗器２８を経て選択
的に供給されるようになっている。

電磁弁１５に対する通電の制御及びヒータ用電気スイッ
チ２１とインジケータランプ２２の電気スイッチ２３の
開閉はマイクロコンビコータを含む電気式の制御装置２
４により第５図に示されている如き７０−ヂヤートに従
って行われるようになっている。

第５図に示されたフローチャ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ってキースイッチ２５がオ
ン状態になった時に開始される。

最初のステップ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
か否かの判別が行ね・れる。ｌ”ｗ≦Ｔｗｓｅｔである
時、即ち冷間始動時にはステップ２へ進み、これに対し
ＴＷ≦Ｔ　ｗｓｅｔでない時にはステップ６へ進む。

ステップ２に於ては、ヒータ用電気スイッチ２１を閉じ
、またランプ用電気スイッチ２３を閉じることが行われ
る。これによりＰＴＣヒータ５の１各々に通電が行われ
てＰＴＣヒータ５が発熱し、またインジケータランプ２
２が点灯して吸気吊用熱中であることを運転者に知らゼ
ることが行われる。

この時には電磁弁１５には通電が行われていないから、
弁要素１１は閉弁位置に位置して開口部７を閉じている
。従ってこの時には吸気加熱装置１を通過する吸気の実
質的に全てがＰＴＣヒータ５を通過して流れ、ＰＴＣヒ
ータ５にＪ：って効宋的に且急速に吸気加熱が行われる
。

ステップ２の次はステップ３へ進み、ステップ３に於て
は、この時の冷却水温度Ｔｗに応じて始動前のプレヒー
ト時間ｔ１と始動後のアフタヒート時間［２とを決定す
ることが行われる。プレヒート時間ｔ１とアフタヒート
時間１２とはともに冷却水湿庶が低いほど長く設定され
る。

ステップ３の次はステップ４へ進み、このステップ４に
於ては、ヒータ用電気スイッチ２１が閉じられてから、
叩ちＰＴＣヒータ５５に対する通電が開始されてから所
定時間１．が経過したか否かの判別が行われる。所定時
間１．が経過していない時にはこのステップ４が繰返し
実行され、所定時間１．が経過した時には次のステップ
５へ進む。

ステップ５に於ては、ランプ用電気スイッチ２３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（プレヒート）が完了したことを運
転者に知らせることが行われる。ステップ５の次はステ
ップ６へ進む。

ステップ６に於ては、スタータスイッチ２７のオン−オ
フ信号よりスタータによるディーゼル機関の始動が完了
したか否かの判別が行われる。機関始動が完了していな
い時にはこのステップ６が繰返し実行され、機関始動が
完了した時には次のステップ７へ進む。

ステップ７に於ては、ヒータ用電気スイッチ２１が閉じ
られているか否か、即ちＰＴＣヒータ５に通電が行われ
ているか否かの判別が行われる。

ヒータ用電気スイッチ２１が閉じられている時にはステ
ップ８へ進み、これに対しヒータ用電気スイッチ２１が
開いている時にはステップ１４へ進む。

ステップ８に於ては、電流検出用抵抗器２８により検出
されたＰＴＣヒータ５の電流１ｈが所定値ｒｈ＋より大
きいか否かの判別が行われる。■ｈ≧Ｉｈ＋である時に
はステップ９へ進み、これに対しＩｈ≧Ｉｈ＋でない時
にはステップ１１へ進む。ＰＴＣヒータ５の電流１ｈは
、ＰＴＣヒータ５の放熱量の増大、即ちＰＴＣヒータ５
を通過する吸気の流量の増大に応じて増大するから、■
ｈ≧Ｉｈ＋の時は白煙対策のためには積極的な吸気加熱
を必要としない高速運転時である。

ステップ９に於ては、電磁弁１５に対する通電が行われ
る。これにより機関始動後の吸気加熱中、即ちアフタヒ
ート中であっても高速運転時には弁要素１１が開かれ、
吸気の殆んどが開口部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５を多量の吸気が流れることが回避
され、ＰＴＣヒータ５に於ける無駄な電力消費の増大が
回避される。

ステップ９の次はステップ１０へ進む。ステップ１０に
於ては、ディーゼル機関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ップ８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ップ１３へ進む
。

ステップ１１に於ては、ＰＴＣヒータ５の電流Ｉｈが所
定値１ｈｐより小さいか否かの判別が行われる。尚、所
定値Ｉｈｇは所定値１ｈ＋より小さい値に設定されてい
る。Ｉｈ≦Ｉｈｐである時にはステップ１２へ進み、こ
れに対しＩｈ≦ｒｈ２でない時にはステップ１０へ進む
。

ステップ１２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。これにより高速運転時でない時に
は弁要素１１が閉弁して開口部７が再び閉鎖される。

ステップ１３に於ては、ヒータ用電気スイッチ２１を開
くことが行われる。これによりＰＴＣヒータ５に対する
通電が停止され、吸気加熱が終了する。

ステップ１３の次はステップ１４へ進み、ステップ１４
に於ては、電磁弁１５に対する通電が行われる。これに
より吸気加熱終了後に於ては、弁要素１１は開弁位置に
位置し、機関吸気系の圧損が増大することを防止するた
めに開口部７が開かれる。

ステップ１４の次はステップ１５へ進み、ステップ１５
に於ては、キースイッチ２５がオン状態であるか否かの
判別が行われる。キースイッチ２５がオン状態である時
にはこのステップ１５が繰返し実行され、これに対しキ
ースイッチ２５がオン状態でないとき、即ち機関停止時
にはステップ１６へ進む。

ステップ１６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。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、
本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当
業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による吸気加熱装置の一つの実部側を示
す平面図、第２図は第１図に示された本発明による吸気
加熱装置の右側面図、第３図は第１図の線■−■に沿う
断面図、第４図は本発明による吸気加熱装置の制御シス
テムの一例を示す概略構成図、第５図は本発明による吸
気加熱装置の制御要領を示すフローチャートである。 １・・・吸気加熱装置、２・・・ヒータハウジング、３
・・・カバープレート、４・・・ねじ、５・・・ＰＴＣ
ヒータ。 ６・・・吸気通路、７・・・開口部、８・・・ブラケッ
ト、１０・・・弁軸、１１・・・弁要素、１２・・・駆
動レバー、１３・・・ダイヤフラム装置、１４・・・ロ
ッド、１５・・・電磁弁、１６・・・負圧ポンプ、２０
・・・バッテリ電源。 ２１・・・ヒータ用電気スイッチ、２２・・・インジケ
ータランプ、２３・・・ランプ用電気スイッチ、２４・
・・制御装置、２５・・・キースイッチ、２６・・・水
温センサ、２７・・・スタータスイッチ、２８・・・電
流検出用抵抗器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気通路の一部を横切って通気構造の板状ヒータが設け
   られ、前記吸気通路の残り部分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。