JP2000257518A - Air heater for internal combustion engine - Google Patents

Air heater for internal combustion engine

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JP2000257518A
JP2000257518A JP11063261A JP6326199A JP2000257518A JP 2000257518 A JP2000257518 A JP 2000257518A JP 11063261 A JP11063261 A JP 11063261A JP 6326199 A JP6326199 A JP 6326199A JP 2000257518 A JP2000257518 A JP 2000257518A
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JP
Japan
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heater
air
air heater
internal combustion
combustion engine
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JP11063261A
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Japanese (ja)
Inventor
Seigo Muramatsu
誠五 村松
Tomoaki Matsukawa
智明 松川
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air heater for internal combustion engine capable of obtaining optimum heating characteristics corresponding to preheating and afterheating to prevent excessive rise of temperature and reducing power consumption and cost. SOLUTION: This air heater for an internal combustion engine is provided with an air heater in the upstream 5a arranged on an external air side UP in an air intake passage IP of the internal combustion engine and an air heater in the downstream 5b arranged on the internal combustion engine side LP in the air intake passage IP. Both of the air heaters 5a, 5b are constituted by connecting PTC elements 6 in series for heater elements 7 consisting of heating type heat generation bodies. The PTC element 6 of the air heater on the downstream 5b is heated by heat transfer from the air heater in the upstream 5a. The heat transfer is done through constituent members of each air heater 5a, 5b and by directly blowing the intake air heated by the heater element 7 of the air heater in the upstream 5a on the PTC element 6 of the air heater in the downstream 5b.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関用エアヒー
タに係り、詳しくは、内燃機関の吸気を加熱して始動を
円滑にするための吸気加熱に用いられる内燃機関用エア
ヒータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air heater for an internal combustion engine, and more particularly, to an air heater for an internal combustion engine used for heating intake air for heating the intake air of the internal combustion engine to facilitate starting.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、内燃機関は冬季などの外気温が
低いときに始動が困難になる。特に、ディーゼルエンジ
ン等の自己着火式の内燃機関においては、吸入空気の温
度が低い場合、シリンダ内で圧縮した空気が着火状態に
達せず、燃焼が起こりにくいことがある。そこで、従来
より、吸気通路に電熱式発熱体を備えた吸気加熱用エア
ヒータを配置して吸気を予熱することで、内燃機関の始
動を円滑にするようにした吸気加熱装置(燃焼補助装
置)が種々提案されている。
2. Description of the Related Art Generally, it is difficult to start an internal combustion engine when the outside air temperature is low such as in winter. In particular, in a self-ignition type internal combustion engine such as a diesel engine, when the temperature of the intake air is low, the air compressed in the cylinder does not reach the ignition state and combustion may not easily occur. In view of the above, an intake air heating device (combustion assist device) has been conventionally provided in which an intake air heater having an electrothermal heating element is disposed in an intake passage to preheat intake air so as to smoothly start an internal combustion engine. Various proposals have been made.

【0003】本出願人も、吸気加熱装置に用いられるエ
アヒータとして、特開平9−245939号公報に開示
される内燃機関用エアヒータを提案している。これは、
電熱式発熱体から成るヒータエレメントに直列にPTC
素子を接続し、該ヒータエレメントからの熱伝達によっ
てPTC素子が加熱される構成としたものである。
The present applicant has also proposed an air heater for an internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-245939 as an air heater used for an intake air heating device. this is,
PTC in series with the heater element consisting of an electric heating element
The elements are connected, and the PTC element is heated by heat transfer from the heater element.

【0004】ここで、PTC素子とは、ある温度に達す
ると抵抗値が増大するという正の温度抵抗係数を有する
感熱抵抗素子である。従って、同公報に記載の内燃機関
用エアヒータでは、通電が開始されてヒータエレメント
の温度が上昇する際に、PTC素子の自己発熱だけでな
く、ヒータエレメントからの熱伝達によってPTC素子
が加熱されることから、PTC素子の温度が急激に上昇
してその抵抗値が大きくなる。そのため、ヒータエレメ
ントに流れる電流が制限され、ヒータエレメントの過昇
温が抑えられる。
Here, the PTC element is a heat-sensitive resistance element having a positive temperature resistance coefficient such that the resistance value increases when a certain temperature is reached. Therefore, in the air heater for an internal combustion engine described in the same publication, when energization is started and the temperature of the heater element rises, the PTC element is heated not only by self-heating of the PTC element but also by heat transfer from the heater element. Therefore, the temperature of the PTC element rapidly rises and its resistance value increases. Therefore, the current flowing through the heater element is limited, and the excessive rise in temperature of the heater element is suppressed.

【0005】つまり、同公報に記載の内燃機関用エアヒ
ータは、PTC素子を主な発熱体としては用いず、ヒー
タエレメントを主な発熱体として用いるため、PTC素
子のみを発熱体として用いた場合に比べて、エアヒータ
全体の温度を高くして加熱効率を向上させることができ
る。加えて、PTC素子をヒータエレメントの過昇温を
防止するための制御素子として用いるため、ヒータエレ
メントの過昇温を防止するための特別な制御装置を設け
る必要がなく、エアヒータ全体の構成を簡略化すること
ができる。
That is, the air heater for an internal combustion engine described in the above publication does not use a PTC element as a main heating element, but uses a heater element as a main heating element. In comparison, the temperature of the whole air heater can be increased to improve the heating efficiency. In addition, since the PTC element is used as a control element for preventing overheating of the heater element, there is no need to provide a special control device for preventing overheating of the heater element, and the overall configuration of the air heater is simplified. Can be

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前記公報に記載の内燃
機関用エアヒータは、エアクリーナと内燃機関のインテ
ークマニホールドとを連通する吸気通路に介装され、吸
気通路を流れる吸入空気を加熱する。
The air heater for an internal combustion engine described in the above publication is interposed in an intake passage communicating an air cleaner and an intake manifold of the internal combustion engine, and heats intake air flowing through the intake passage.

【0007】内燃機関の始動時には、クランキング前に
ある程度の時間だけ内燃機関用エアヒータに通電してお
くことが一般的に行われており、これはプリヒートと呼
ばれる。前記公報に記載の内燃機関用エアヒータを用い
れば、プリヒートを長時間行い過ぎた場合(例えば、運
転者の誤操作、制御装置の故障、通電リレー接点の溶着
などが起こった場合)において、前述のように、PTC
素子の温度が上昇してある温度を越えた時点からPTC
素子の抵抗値が大きくなり、ヒータエレメントに流れる
電流が制限されてヒータエレメントの過昇温が抑えられ
る。
At the time of starting the internal combustion engine, it is general practice to energize the air heater for the internal combustion engine for a certain time before cranking, which is called preheating. If the air heater for an internal combustion engine described in the above-mentioned publication is used, if preheating is performed for a long time (for example, a driver's erroneous operation, a failure of a control device, welding of a current-carrying relay contact, etc.) occur as described above. And PTC
PTC starts when the temperature of the device rises and exceeds a certain temperature.
The resistance value of the element increases, the current flowing through the heater element is limited, and the excessive heating of the heater element is suppressed.

【0008】しかし、PTC素子の抵抗値が一旦大きく
なると、PTC素子に印加される電圧が高くなり、PT
C素子は一定電力で発熱しようとするため、その自己発
熱によりPTC素子の定温発熱状態が持続することか
ら、強制的に冷却を行ったとしても、PTC素子の抵抗
値が元通りに小さくなるにはかなりの時間がかかる。そ
のため、吸気通路に流れる吸入空気量が増大してヒータ
エレメントが冷却され、ヒータエレメントの温度が下が
った後でも、PTC素子によりヒータエレメントに流れ
る電流が制限されることから、ヒータエレメントが再加
熱されるまでに時間を要する。
However, once the resistance value of the PTC element increases, the voltage applied to the PTC element increases,
Since the C element tends to generate heat at a constant power, the PTC element maintains its constant temperature heating state due to its own heat generation. Therefore, even if the cooling is forcibly performed, the resistance value of the PTC element is considerably reduced to its original value. It takes time. Therefore, the amount of intake air flowing through the intake passage increases, the heater element is cooled, and even after the temperature of the heater element decreases, the current flowing through the heater element is limited by the PTC element. It takes time to complete.

【0009】従って、プリヒートを長時間行い過ぎた後
にクランキングを開始する場合には、PTC素子の自己
発熱によりヒータエレメントに流れる電流が制限される
ことから、ヒータエレメントの温度が上がりにくく、吸
気が十分に加熱されないことになる。
Therefore, when cranking is started after the preheating is performed for a long time, the current flowing through the heater element is limited by the self-heating of the PTC element, so that the temperature of the heater element hardly rises, and the intake air is exhausted. It will not be heated enough.

【0010】そこで、前記公報に記載の内燃機関用エア
ヒータでは、プリヒート後にクランキングを行う際に
は、内燃機関用エアヒータへの通電を所定期間禁止する
ようにしている。このようにすれば、通電を禁止する所
定期間中はPTC素子が自己発熱しなくなり、当該所定
期間中にPTC素子が吸気によって冷却されて抵抗値が
下がるため、再び通電したときにはヒータエレメントに
流れる電流が制限されず、ヒータエレメントが再加熱さ
れるまでの時間を短縮することができる。
Accordingly, in the air heater for an internal combustion engine described in the above publication, when cranking is performed after preheating, energization to the air heater for an internal combustion engine is prohibited for a predetermined period. With this configuration, the PTC element does not self-heat during the predetermined period during which the energization is prohibited, and the PTC element is cooled by the intake air during the predetermined period to reduce the resistance value. Is not limited, and the time until the heater element is reheated can be shortened.

【0011】ところで、内燃機関用エアヒータによるプ
リヒート後の吸気加熱はアフターヒートと呼ばれる。ア
フターヒートには、内燃機関のアイドリング時の吸気加
熱と運転時の吸気加熱とがあり、アイドリング時には車
載バッテリへの負担軽減のために吸気加熱を抑え、運転
時には内燃機関の回転数の増大に伴う吸入空気量の増大
に対応して吸気加熱をも増大させる必要がある。
Incidentally, the intake air heating after the preheating by the air heater for the internal combustion engine is called after-heating. There are two types of after-heat: intake air heating during idling of the internal combustion engine and intake air heating during operation.When idling, intake air heating is suppressed to reduce the load on the onboard battery, and during operation, the rotational speed of the internal combustion engine increases. It is necessary to increase the intake air heating corresponding to the increase in the intake air amount.

【0012】前述のように、前記公報に記載の内燃機関
用エアヒータでは、内燃機関用エアヒータへの通電を所
定期間禁止するという制御を行わなければ、内燃機関の
運転時に吸入空気量が増大する際に、その吸入空気量の
増大に素早く対応した加熱特性が得られない。しかし、
この場合には、内燃機関用エアヒータへの通電を所定期
間禁止するための特別な制御装置を設ける必要があり、
エアヒータ全体の構成が複雑化するためコストが増大す
るという問題がある。
As described above, in the air heater for an internal combustion engine described in the above publication, unless the control of prohibiting the energization of the air heater for the internal combustion engine for a predetermined period is performed, the intake air amount increases during the operation of the internal combustion engine. In addition, it is not possible to obtain a heating characteristic that quickly responds to the increase in the intake air amount. But,
In this case, it is necessary to provide a special control device for prohibiting energization of the air heater for the internal combustion engine for a predetermined period,
There is a problem that the cost increases because the configuration of the entire air heater is complicated.

【0013】そこで、前記公報に記載の内燃機関用エア
ヒータで用いられるPTC素子について、最低抵抗値
(Rmin)が小さく、温度上昇に対する抵抗値の増加が
小さなものを使用することが考えられる。このようにす
れば、内燃機関用エアヒータへの通電を所定期間禁止す
るという制御を行わなくても、PTC素子の自己発熱に
よるヒータエレメントの電流制限が抑えられるため、内
燃機関の運転時において吸入空気量の増大に素早く対応
した加熱特性が得られる。しかし、この場合には、アイ
ドリング時においても、PTC素子およびヒータエレメ
ントに流れる電流が多くなるため、アイドリング時の消
費電力が増大するという問題がある。
In view of this, it is conceivable to use a PTC element used in the air heater for an internal combustion engine described in the above-mentioned publication which has a small minimum resistance value (Rmin) and a small increase in resistance value with respect to temperature rise. With this configuration, the current limitation of the heater element due to the self-heating of the PTC element can be suppressed without performing the control of prohibiting the energization of the air heater for the internal combustion engine for a predetermined period. Heating characteristics that quickly respond to an increase in the amount can be obtained. However, in this case, even at the time of idling, the current flowing through the PTC element and the heater element increases, and thus there is a problem that power consumption at the time of idling increases.

【0014】また、前記公報に記載の内燃機関用エアヒ
ータにおいて、内燃機関の動作状態(プリヒート時,ア
イドリング時,運転時)に応じて内燃機関用エアヒータ
の消費電力を切換制御して最適化することが考えられ
る。つまり、内燃機関用エアヒータの消費電力を、プリ
ヒート時には大きく、アイドリング時には小さく、運転
時には吸入空気量に対応して大きくなるように制御する
わけである。このようにすれば、プリヒート時の吸気加
熱を増大させて内燃機関の始動性を改善することと、ア
イドリング時の消費電力を低減することと、運転時には
吸入空気量の増大に素早く対応した加熱特性が得られる
ようにすることとを全て実現することができる。しか
し、この場合には、内燃機関の動作状態に応じて内燃機
関用エアヒータの消費電力を切り換え制御するための特
別な制御装置を設ける必要があり、エアヒータ全体の構
成が複雑化するためコストが増大するという問題があ
る。
In the air heater for an internal combustion engine described in the above publication, the power consumption of the air heater for the internal combustion engine is controlled by switching according to the operating state of the internal combustion engine (preheating, idling, operating). Can be considered. That is, the power consumption of the air heater for the internal combustion engine is controlled so as to be large during preheating, small during idling, and large according to the intake air amount during operation. In this way, it is possible to improve the startability of the internal combustion engine by increasing the intake air heating at the time of preheating, to reduce the power consumption at the time of idling, and to have a heating characteristic that quickly responds to an increase in the amount of intake air at the time of operation. Can be realized. However, in this case, it is necessary to provide a special control device for switching and controlling the power consumption of the air heater for the internal combustion engine according to the operation state of the internal combustion engine, and the overall configuration of the air heater becomes complicated, resulting in an increase in cost. There is a problem of doing.

【0015】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、プリヒートおよびアフ
ターヒートに対応した最適な加熱特性が得られると共
に、過昇温を防止した上で、低消費電力化および低コス
ト化が可能な内燃機関用エアヒータを提供することにあ
る。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain optimum heating characteristics corresponding to preheating and afterheating, and to prevent excessive heating. An object of the present invention is to provide an air heater for an internal combustion engine that can reduce power consumption and cost.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段および発明の効果】かかる
目的を達成するためになされた請求項1に記載の発明
は、内燃機関の吸気通路における外気側に配設された上
流側エアヒータと、前記吸気通路における内燃機関側に
配設された下流側エアヒータとを備え、前記上流側およ
び下流側エアヒータは共に、電熱式発熱体から成るヒー
タエレメントに直列にPTC素子が接続されて構成さ
れ、前記上流側エアヒータからの熱伝達により、前記下
流側エアヒータのPTC素子が加熱される構成とされた
内燃機関用エアヒータをその要旨とする。
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention The invention according to the first aspect of the present invention, which has been made to achieve the above object, comprises an upstream air heater disposed on the outside air side in an intake passage of an internal combustion engine; A downstream air heater disposed on the side of the internal combustion engine in the intake passage, wherein the upstream and downstream air heaters are both configured by connecting a PTC element in series to a heater element formed of an electrothermal heating element, The gist is an air heater for an internal combustion engine in which a PTC element of the downstream air heater is heated by heat transfer from the side air heater.

【0017】従って、本発明においては、PTC素子を
主な発熱体としては用いず、ヒータエレメントを主な発
熱体として用いるため、PTC素子のみを発熱体として
用いた場合に比べて、内燃機関用エアヒータ全体の温度
を高くして加熱効率を向上させることができる。
Therefore, in the present invention, the PTC element is not used as the main heating element, and the heater element is used as the main heating element. The heating efficiency can be improved by increasing the temperature of the entire air heater.

【0018】そして、内燃機関のプリヒート時には、P
TC素子をヒータエレメントの過昇温を防止するための
制御素子として用いるため、ヒータエレメントの過昇温
を防止するための特別な制御装置を設ける必要がなく、
内燃機関用エアヒータ全体の構成を簡略化することがで
きる。
At the time of preheating of the internal combustion engine, P
Since the TC element is used as a control element for preventing the heater element from overheating, there is no need to provide a special control device for preventing the heater element from overheating.
The overall configuration of the air heater for the internal combustion engine can be simplified.

【0019】次に、内燃機関のアイドリング時には、吸
入空気により両エアヒータが冷却されるため、両エアヒ
ータの温度が下がる。このとき、上流側エアヒータのヒ
ータエレメントからの熱伝達により下流側エアヒータの
PTC素子が加熱されるため、上流側エアヒータの温度
よりも下流側エアヒータの温度の方が高くなる。この状
態が一定時間続くと、下流側エアヒータのPTC素子の
温度が急激に上昇し、下流側エアヒータのPTC素子の
抵抗値が大きくなり、下流側エアヒータのヒータエレメ
ントに流れる電流が制限されて小さくなることから、両
ヒータに流れる電流の総和は急激に減少し、各エアヒー
タの消費電力の総和も減少する。その結果、下流側エア
ヒータの温度も急激に減少する。一方、上流側エアヒー
タに流れる電流は変化せず、上流側エアヒータの温度も
変化しない。
Next, when the internal combustion engine is idling, both air heaters are cooled by the intake air, so that the temperatures of both air heaters decrease. At this time, since the PTC element of the downstream air heater is heated by the heat transfer from the heater element of the upstream air heater, the temperature of the downstream air heater is higher than the temperature of the upstream air heater. If this state continues for a certain period of time, the temperature of the PTC element of the downstream air heater rapidly rises, the resistance value of the PTC element of the downstream air heater increases, and the current flowing through the heater element of the downstream air heater is limited and reduced. Therefore, the sum of the currents flowing through both heaters sharply decreases, and the sum of the power consumption of each air heater also decreases. As a result, the temperature of the downstream air heater also sharply decreases. On the other hand, the current flowing to the upstream air heater does not change, and the temperature of the upstream air heater does not change.

【0020】続いて、内燃機関の運転時には、増大した
吸入空気により上流側エアヒータが大きく冷却されるた
め、上流側エアヒータの温度が下がる。すると、上流側
エアヒータのヒータエレメントで加熱された吸入空気の
温度も下がるため、その吸入空気の温度低下に伴って下
流側エアヒータのPTC素子の温度も低下する。そのた
め、下流側エアヒータのPTC素子の抵抗値が小さくな
り、下流側エアヒータのヒータエレメントに流れる電流
の制限が解除されて大きくなることから、両ヒータに流
れる電流の総和は急激に増大し、各エアヒータの消費電
力の総和も増大する。その結果、下流側エアヒータの温
度も増大し、上流側エアヒータの温度よりも下流側エア
ヒータの温度の方が高くなる。
Subsequently, during operation of the internal combustion engine, the upstream air heater is greatly cooled by the increased intake air, so that the temperature of the upstream air heater decreases. Then, since the temperature of the intake air heated by the heater element of the upstream air heater also decreases, the temperature of the PTC element of the downstream air heater also decreases as the temperature of the intake air decreases. Therefore, the resistance value of the PTC element of the downstream air heater decreases, and the restriction on the current flowing through the heater element of the downstream air heater is released. , The total power consumption increases. As a result, the temperature of the downstream air heater also increases, and the temperature of the downstream air heater becomes higher than the temperature of the upstream air heater.

【0021】従って、プリヒート時には、ヒータエレメ
ントの過昇温を防止した上で、消費電力を大きくして内
燃機関の始動性を改善することができる。また、アイド
リング時の消費電力を低減することができる。そして、
運転時には吸入空気量の増大に素早く対応して消費電力
を増大させることにより優れた加熱特性を得ることがで
きる。加えて、このような内燃機関の動作状態(プリヒ
ート時,アイドリング時,運転時)に応じた各エアヒー
タの消費電力の最適化に際して、特別な制御装置を設け
る必要がないため、各エアヒータそれぞれの構成が複雑
化することがなく、内燃機関用エアヒータ全体の低コス
ト化を図ることができる。
Therefore, at the time of preheating, it is possible to improve the startability of the internal combustion engine by increasing the power consumption while preventing the overheating of the heater element. In addition, power consumption during idling can be reduced. And
During operation, excellent heating characteristics can be obtained by increasing power consumption in response to an increase in the amount of intake air quickly. In addition, there is no need to provide a special control device when optimizing the power consumption of each air heater according to the operating state of the internal combustion engine (during preheating, idling, and operation). However, the cost of the entire air heater for an internal combustion engine can be reduced without complicating the structure.

【0022】尚、内燃機関の動作状態(プリヒート時,
アイドリング時,運転時)に応じて各エアヒータの消費
電力を最適化するには、各エアヒータにおけるPTC素
子およびヒータエレメントの抵抗値を適宜設定すればよ
い。次に、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の
内燃機関用エアヒータにおいて、前記上流側エアヒータ
のヒータエレメントで加熱された吸入空気が、前記下流
側エアヒータのPTC素子に直接当たるように構成され
たことをその要旨とする。
The operating state of the internal combustion engine (at the time of preheating,
In order to optimize the power consumption of each air heater according to the idling time and the operation time, the resistance values of the PTC element and the heater element in each air heater may be appropriately set. Next, according to a second aspect of the present invention, in the air heater for an internal combustion engine according to the first aspect, the intake air heated by the heater element of the upstream air heater directly hits the PTC element of the downstream air heater. The gist is that it is configured as

【0023】従って、本発明によれば、下流側エアヒー
タのPTC素子に対して上流側エアヒータのヒータエレ
メントで加熱された吸入空気が直接当たるため、上流側
エアヒータからの熱伝達により前記下流側エアヒータの
PTC素子が効率よく加熱され、請求項1に記載の発明
の効果をより確実に得ることができる。
Therefore, according to the present invention, since the intake air heated by the heater element of the upstream air heater directly hits the PTC element of the downstream air heater, the heat of the upstream air heater transfers the PTC element of the downstream air heater. The PTC element is efficiently heated, and the effects of the invention described in claim 1 can be more reliably obtained.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した各実施
形態を図面と共に説明する。尚、各実施形態において、
同じ構成部材については符号を等しくしてその詳細な説
明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment,
The same components have the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

【0025】(第1実施形態)以下、本発明を具体化し
た第1実施形態を図面と共に説明する。図1は、本第1
実施形態の内燃機関用エアヒータシステム1の構成を示
す構成図である。
(First Embodiment) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the first
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration of an air heater system 1 for an internal combustion engine according to an embodiment.

【0026】内燃機関用エアヒータシステム1は、車載
バッテリ2、電磁式リレー3、コントローラ4、吸気加
熱用エアヒータ5a,5bから構成されている。同一構
成の各吸気加熱用エアヒータ5a,5bは積層一体化さ
れ、エアクリーナと内燃機関のインテークマニホールド
とを連通する吸気通路IPに介装されて、吸気通路IP
を流れる吸入空気を加熱するようになっている。ここ
で、エアヒータ5aは吸気通路IPの外気側であるエア
クリーナ側(以下、上流側という)UPに配設され、エ
アヒータ5bは吸気通路IPの内燃機関側であるインテ
ークマニホールド側(以下、下流側という)LPに配設
されている。
The air heater system 1 for an internal combustion engine includes a vehicle-mounted battery 2, an electromagnetic relay 3, a controller 4, and air heaters 5a and 5b for heating intake air. The air heaters 5a and 5b having the same configuration are stacked and integrated, and are interposed in an intake passage IP that communicates an air cleaner with an intake manifold of an internal combustion engine.
The intake air flowing through the heater is heated. Here, the air heater 5a is disposed on an air cleaner side (hereinafter, referred to as an upstream side) UP on the outside air side of the intake passage IP, and the air heater 5b is disposed on an intake manifold side (hereinafter, referred to as downstream side) on the internal combustion engine side of the intake passage IP. ) LP.

【0027】各エアヒータ5a,5bは、PTC素子6
と、電熱式発熱体から成るヒータエレメント7とが電気
的に直列接続されて構成されている。そして、各エアヒ
ータ5a,5bは電気的に並列接続されている。尚、エ
アヒータ5aのヒータエレメント7とエアヒータ5bの
PTC素子6とは、吸気通路IPの通路方向に直列配置
されている。そのため、矢印Aに示すように、上流側U
Pに配設されたエアヒータ(以下、上流側エアヒータと
いう)5aのヒータエレメント7で加熱された吸入空気
が、下流側LPに配設されたエアヒータ(以下、下流側
エアヒータという)5bのPTC素子6に直接当たるよ
うになっている。
Each of the air heaters 5a and 5b has a PTC element 6
And a heater element 7 composed of an electric heating element are electrically connected in series. The air heaters 5a and 5b are electrically connected in parallel. The heater element 7 of the air heater 5a and the PTC element 6 of the air heater 5b are arranged in series in the direction of the intake passage IP. Therefore, as shown by the arrow A, the upstream side U
The intake air heated by the heater element 7 of the air heater (hereinafter, referred to as an upstream air heater) 5a disposed on the P is supplied to the PTC element 6 of the air heater (hereinafter, referred to as the downstream air heater) 5b disposed on the downstream LP. Is to hit directly.

【0028】車載バッテリ2のプラス・マイナス両端子
間には、電磁式リレー3と並列接続された各エアヒータ
5a,5bとが直列接続されている。電磁式リレー3の
オンオフはコントローラ4によって制御される。内燃機
関の始動を円滑にするには、各エアヒータ5a,5bの
発熱量を大きくする必要があるが、そのためには、各ヒ
ータエレメント7の抵抗値を小さくして各エアヒータ5
a,5bの消費電力を大きくしなければならない。しか
し、ヒータエレメント7の抵抗値を小さくすると、プリ
ヒート時にヒータエレメント7が急激に昇温するため耐
久性が低下しやすくなる。そこで、コントローラ4によ
って電磁式リレー3をオンオフ制御することにより、各
エアヒータ5a,5bの通電を制御して、ヒータエレメ
ント7が所定温度(例えば、900℃)以上にならない
ようにしている。尚、電磁式リレー3を用いたエアヒー
タ5a,5bの制御方法については、前記公報(特開平
9−245939号)の実施例3に詳述されているた
め、ここでは説明を省略する。
Between the plus and minus terminals of the vehicle-mounted battery 2, the air heaters 5a and 5b connected in parallel with the electromagnetic relay 3 are connected in series. ON / OFF of the electromagnetic relay 3 is controlled by the controller 4. In order to smoothly start the internal combustion engine, it is necessary to increase the amount of heat generated by each of the air heaters 5a and 5b.
The power consumption of a and 5b must be increased. However, when the resistance value of the heater element 7 is reduced, the durability of the heater element 7 tends to decrease because the temperature of the heater element 7 rises rapidly during preheating. Therefore, the controller 4 controls the on / off of the electromagnetic relay 3 to control the energization of each of the air heaters 5a and 5b so that the temperature of the heater element 7 does not exceed a predetermined temperature (for example, 900 ° C.). The control method of the air heaters 5a and 5b using the electromagnetic relay 3 is described in detail in the third embodiment of the above-mentioned publication (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-245939), and the description is omitted here.

【0029】図2(a)は各エアヒータ5a,5bの平
面図であり、図2(b)は各エアヒータ5a,5bを積
層一体化した状態を示す正面図である。エアヒータ5
a,5bは、アルミニウム合金ダイキャストで形成され
た矩形状の外枠11と、その外枠11の内側にさし渡さ
れた隔壁12とを備えている。外枠11と隔壁12とで
囲まれる2つの矩形状の孔部13a,13bは、前記の
吸気通路IPと連通されてその一部を構成する。外枠1
1の四隅には締結用孔11aが開孔され、この締結用孔
11aに挿通したボルト(図示略)により、各エアヒー
タ5a,5bは積層一体化されると共に、エアクリーナ
またはインテークマニホールドと接続されて内燃機関に
取り付けられる。
FIG. 2A is a plan view of the air heaters 5a and 5b, and FIG. 2B is a front view showing a state in which the air heaters 5a and 5b are stacked and integrated. Air heater 5
Each of a and 5b includes a rectangular outer frame 11 formed by aluminum alloy die-casting, and a partition 12 extending inside the outer frame 11. Two rectangular holes 13a and 13b surrounded by the outer frame 11 and the partition 12 are communicated with the intake passage IP to form a part thereof. Outer frame 1
Holes 11a are formed in the four corners of the air heater 1, and the air heaters 5a and 5b are integrally laminated and connected to an air cleaner or an intake manifold by bolts (not shown) inserted into the holes 11a. Attached to an internal combustion engine.

【0030】孔部13aにはヒータエレメント7が配置
され、孔部13bにはPTC素子6が配置されている。
エアヒータ5aに対してエアヒータ5bは180゜回転
した位置に取り付けられている。そのため、前述のよう
に、上流側エアヒータ5aのヒータエレメント7と下流
側エアヒータ5bのPTC素子6とが、吸気通路IPの
通路方向に直列配置されることになる。
The heater element 7 is arranged in the hole 13a, and the PTC element 6 is arranged in the hole 13b.
The air heater 5b is mounted at a position rotated by 180 ° with respect to the air heater 5a. Therefore, as described above, the heater element 7 of the upstream air heater 5a and the PTC element 6 of the downstream air heater 5b are arranged in series in the passage direction of the intake passage IP.

【0031】PTC素子6は、適宜な組成のセラミック
焼結体(例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)系
焼結体など)から成る厚さ約1mmの板状物により形成
されている。PTC素子6の両側には、電気抵抗が小さ
な適宜な金属(例えば、黄銅、銅、アルミニウムなど)
から成る保持電極14が配置されている。保持電極14
の外側には放熱フィン15が配置されている。放熱フィ
ン15は、比熱が小さな適宜な金属(例えば、黄銅、
銅、アルミニウムなど)から成る薄板状の帯により形成
され、その薄板状の帯は連続して湾曲される蛇行形状を
成しているため、吸入空気との接触面積が大きく、吸入
空気の流通方向の投影面積が小さくなっている。
The PTC element 6 is formed of a plate-like material having a thickness of about 1 mm and made of a ceramic sintered body having an appropriate composition (for example, a barium titanate (BaTiO 3 ) -based sintered body). On both sides of the PTC element 6, a suitable metal having a small electric resistance (for example, brass, copper, aluminum, etc.)
Is formed. Holding electrode 14
The radiating fins 15 are arranged outside the fin. The radiation fin 15 is made of an appropriate metal having a small specific heat (for example, brass,
(Aluminum, copper, aluminum, etc.), and the thin strip has a meandering shape that is continuously curved, so the contact area with the intake air is large and the flow direction of the intake air is large. Has a smaller projected area.

【0032】放熱フィン15を形成する薄板状帯の湾曲
部は、適宜な絶縁材料(例えば、アルミナ、ジルコニ
ア、ステアタイトなどの各種セラミックスなど)から成
るインシュレータ16bに埋め込まれている。インシュ
レータ16bは金属ブラケット18bに嵌入されてい
る。尚、インシュレータ16bをPPS等の樹脂材料で
形成すれば、金属ブラケット18bを省くことができ
る。
The curved portion of the thin strip forming the radiation fins 15 is embedded in an insulator 16b made of an appropriate insulating material (for example, various ceramics such as alumina, zirconia, steatite, etc.). The insulator 16b is fitted in the metal bracket 18b. If the insulator 16b is formed of a resin material such as PPS, the metal bracket 18b can be omitted.

【0033】ヒータエレメント7は、適宜な材質の電熱
式発熱体(例えば、鉄クロム合金、ステンレス鋼など)
から成る薄板状の帯により形成され、その薄板状の帯は
連続して湾曲される蛇行形状を成しているため、吸入空
気との接触面積が大きく、吸入空気の流通方向の投影面
積が小さくなっている。このような構成のヒータエレメ
ントは一般にリボンヒータと呼ばれる。
The heater element 7 is made of an electric heating element made of a suitable material (for example, iron-chromium alloy, stainless steel, etc.).
Is formed by a thin plate-like band composed of: The thin plate-like band has a meandering shape that is continuously curved, so that the contact area with the intake air is large, and the projected area in the flow direction of the intake air is small. Has become. A heater element having such a configuration is generally called a ribbon heater.

【0034】ヒータエレメント7を形成する薄板状帯の
湾曲部はインシュレータ16aに埋め込まれている。イ
ンシュレータ16aは、ウェーブばね17を介して金属
ブラケット18aに嵌入されている。そのため、ヒータ
エレメント7はウェーブばね17により中心方向に付勢
され、内燃機関の運転時に生じる振動が抑制されてい
る。
The curved portion of the thin strip forming the heater element 7 is embedded in the insulator 16a. The insulator 16a is fitted into the metal bracket 18a via the wave spring 17. Therefore, the heater element 7 is urged in the center direction by the wave spring 17, and the vibration generated during the operation of the internal combustion engine is suppressed.

【0035】外枠11の両側には、PTC素子6の両端
子19a,19bと、ヒータエレメント7の両端子20
a,20bとが、それぞれ絶縁板21を介して貫設され
ている。各端子19a,19bはそれぞれ保持電極14
に接続され、各端子20a,20bはヒータエレメント
7を形成する薄板状帯に接続されている。
On both sides of the outer frame 11, both terminals 19a and 19b of the PTC element 6 and both terminals 20a of the heater element 7 are provided.
a and 20b are respectively provided through the insulating plate 21. Each terminal 19a, 19b is connected to the holding electrode 14 respectively.
, And the terminals 20 a and 20 b are connected to a thin strip forming the heater element 7.

【0036】そして、各端子19a,20aがショート
プレート22により電気的に接続されることにより、P
TC素子6とヒータエレメント7とは電気的に直列接続
される。各端子19a,20aにはカバー23が取り付
けられている。また、上流側エアヒータ5aの端子19
bと下流側エアヒータ5bの端子20bとを車載バッテ
リ2のプラス端子側に接続すると共に、上流側エアヒー
タ5aの端子20bと下流側エアヒータ5bの端子19
bとを車載バッテリ2のマイナス端子側に接続すること
により、各エアヒータ5a,5bは電気的に並列接続さ
れる。
When the terminals 19a and 20a are electrically connected by the short plate 22,
The TC element 6 and the heater element 7 are electrically connected in series. A cover 23 is attached to each terminal 19a, 20a. Also, the terminal 19 of the upstream air heater 5a
b and the terminal 20b of the downstream air heater 5b are connected to the plus terminal side of the vehicle-mounted battery 2, and the terminal 20b of the upstream air heater 5a and the terminal 19b of the downstream air heater 5b are connected.
b is connected to the minus terminal side of the vehicle-mounted battery 2 so that the air heaters 5a and 5b are electrically connected in parallel.

【0037】次に、上記のように構成された内燃機関用
エアヒータシステム1の作用・効果について説明する。
図3は、内燃機関用エアヒータシステム1の作用・効果
を確認するために行った実験結果を示す特性図である。
Next, the operation and effect of the air heater system 1 for an internal combustion engine configured as described above will be described.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the results of an experiment performed to confirm the operation and effect of the air heater system 1 for an internal combustion engine.

【0038】図3の横軸には、コントローラ4により電
磁リレー3をオンさせてからの経過時間を示す。そし
て、実験用のブロアを用いて吸気通路IPへの送風を行
い、各エアヒータ5a,5bの温度と、車載バッテリ2
から各エアヒータ5a,5bへ供給される電流の和(以
下、総ヒータ電流という)とについて測定した。
The horizontal axis of FIG. 3 shows the time elapsed since the electromagnetic relay 3 was turned on by the controller 4. Then, air is blown into the intake passage IP using an experimental blower, and the temperatures of the air heaters 5a and 5b and the on-board battery 2
And the sum of the currents supplied to the air heaters 5a and 5b (hereinafter referred to as the total heater current).

【0039】ここで、電磁リレー3をオンさせた時点
(時刻T0)から時刻T1(30秒後)までは吸気通路
IPへの送風を行わず、時刻T1から時刻T2(時刻T
0から約570秒後)までは送風量を1000L/min
とし、時刻T2以降は送風量を2000L/minとし
た。
Here, from the time when the electromagnetic relay 3 is turned on (time T0) to the time T1 (after 30 seconds), air is not blown into the intake passage IP, and the time from the time T1 to the time T2 (time T
From 0 to about 570 seconds), the air flow rate is 1000 L / min
After time T2, the air flow rate was set to 2000 L / min.

【0040】つまり、時刻T0〜T1の期間は内燃機関
のプリヒート状態に相当し、時刻T1以降は内燃機関の
アフターヒート状態に相当する、そして、時刻T1〜T
2の期間は内燃機関のアイドリング状態に相当し、時刻
T2以降は内燃機関の運転状態に相当する。
That is, the period from time T0 to T1 corresponds to the preheating state of the internal combustion engine, and from time T1 corresponds to the afterheating state of the internal combustion engine.
The period 2 corresponds to the idling state of the internal combustion engine, and the period after time T2 corresponds to the operation state of the internal combustion engine.

【0041】時刻T0〜T1のプリヒート状態では、各
エアヒータ5a,5bの温度上昇は同じであり、前記公
報(特開平9−245939号)に記載の内燃機関用エ
アヒータと同様の作用・効果が得られる。すなわち、各
エアヒータ5a,5bにおいて、ヒータエレメント7の
温度が上昇する際に、PTC素子6の自己発熱だけでな
く、ヒータエレメント7から各部材(11,12,14
〜18b)を介した熱伝達によってPTC素子6が加熱
されることから、PTC素子6の温度が急激に上昇して
その抵抗値が大きくなる。そのため、ヒータエレメント
7に流れる電流が制限され、ヒータエレメント7の過昇
温が抑えられる。つまり、PTC素子6を主な発熱体と
しては用いず、ヒータエレメント7を主な発熱体として
用いるため、PTC素子6のみを発熱体として用いた場
合に比べて、各エアヒータ5a,5b全体の温度を高く
して加熱効率を向上させることができる。加えて、PT
C素子6をヒータエレメント7の過昇温を防止するため
の制御素子として用いるため、ヒータエレメント7の過
昇温を防止するための特別な制御装置を設ける必要がな
く、各エアヒータ5a,5bそれぞれの全体構成を簡略
化することができる。
In the preheat state between times T0 and T1, the temperature rises of the air heaters 5a and 5b are the same, and the same operation and effect as those of the air heater for an internal combustion engine described in the above-mentioned publication (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-245939) are obtained. Can be That is, in each of the air heaters 5a and 5b, when the temperature of the heater element 7 rises, not only the self-heating of the PTC element 6 but also the members (11, 12, 14) from the heater element 7 are generated.
Since the PTC element 6 is heated by the heat transfer via 1818b), the temperature of the PTC element 6 rises rapidly and the resistance value increases. Therefore, the current flowing through the heater element 7 is limited, and excessive heating of the heater element 7 is suppressed. That is, since the PTC element 6 is not used as the main heating element and the heater element 7 is used as the main heating element, the temperature of the entire air heaters 5a and 5b is lower than when only the PTC element 6 is used as the heating element. And the heating efficiency can be improved. In addition, PT
Since the C element 6 is used as a control element for preventing the overheating of the heater element 7, it is not necessary to provide a special control device for preventing the overheating of the heater element 7, and each of the air heaters 5a and 5b is provided separately. Can be simplified.

【0042】その後、時刻T1において、アイドリング
状態に移行して送風量が1000L/minになると、そ
の送風(吸入空気)により各エアヒータ5a,5bが冷
却されるため、各エアヒータ5a,5bの温度が下が
る。このとき、上流側エアヒータ5aのヒータエレメン
ト7で加熱された吸入空気が、下流側エアヒータ5bの
PTC素子6に直接当たる。加えて、上流側エアヒータ
5aのPTC素子6およびヒータエレメント7から、各
エアヒータ5a,5bの各部材(11,12,14〜1
8b)を介した熱伝達により、下流側エアヒータ5bが
加熱される。そのため、上流側エアヒータ5aの温度よ
りも下流側エアヒータ5bの温度の方が高くなる。
Then, at time T1, when the air conditioner shifts to the idling state and the amount of air blows becomes 1000 L / min, the air heaters 5a and 5b are cooled by the air blow (intake air), so that the temperatures of the air heaters 5a and 5b become lower. Go down. At this time, the intake air heated by the heater element 7 of the upstream air heater 5a directly hits the PTC element 6 of the downstream air heater 5b. In addition, from the PTC element 6 and the heater element 7 of the upstream air heater 5a, each member (11, 12, 14 to 1) of each air heater 5a, 5b is obtained.
The downstream air heater 5b is heated by the heat transfer via 8b). Therefore, the temperature of the downstream air heater 5b is higher than the temperature of the upstream air heater 5a.

【0043】そして、上流側エアヒータ5aのヒータエ
レメント7で加熱された吸入空気が、下流側エアヒータ
5bのPTC素子6に直接当たる状態が続く。加えて、
上流側エアヒータ5aのPTC素子6およびヒータエレ
メント7から、各エアヒータ5a,5bの各部材(1
1,12,14〜18b)を介した熱伝達により、下流
側エアヒータ5bのPTC素子6が加熱される状態が続
く。
The state in which the intake air heated by the heater element 7 of the upstream air heater 5a directly hits the PTC element 6 of the downstream air heater 5b continues. in addition,
From the PTC element 6 and the heater element 7 of the upstream air heater 5a, each member (1
The state in which the PTC element 6 of the downstream air heater 5b is heated by the heat transfer via (1, 12, 14 to 18b) continues.

【0044】そのため、時刻Ta(時刻T0から約30
0秒後)になると、下流側エアヒータ5bのPTC素子
6の温度が急激に上昇する。従って、下流側エアヒータ
5bのPTC素子6の抵抗値が大きくなり、下流側エア
ヒータ5bのヒータエレメント7に流れる電流が制限さ
れて小さくなることから、総ヒータ電流は急激に減少す
る。その結果、下流側エアヒータ5bの温度も急激に減
少する。一方、上流側エアヒータ5aに流れる電流は変
化せず、上流側エアヒータ5aの温度も変化しない。
Therefore, the time Ta (about 30 minutes after the time T0)
(After 0 seconds), the temperature of the PTC element 6 of the downstream air heater 5b rapidly rises. Accordingly, the resistance value of the PTC element 6 of the downstream air heater 5b increases, and the current flowing through the heater element 7 of the downstream air heater 5b is limited and reduced, so that the total heater current sharply decreases. As a result, the temperature of the downstream air heater 5b also sharply decreases. On the other hand, the current flowing to the upstream air heater 5a does not change, and the temperature of the upstream air heater 5a does not change.

【0045】その後、時刻T2において、運転状態に移
行して送風量が2000L/minになると、その増大し
た送風(吸入空気)により上流側エアヒータ5aが大き
く冷却されるため、上流側エアヒータ5aの温度が下が
る。すると、上流側エアヒータ5aのヒータエレメント
7で加熱された吸入空気の温度も下がるため、その吸入
空気の温度低下に伴って下流側エアヒータ5bのPTC
素子6の温度も低下する。そのため、下流側エアヒータ
5bのPTC素子6の抵抗値が小さくなり、下流側エア
ヒータ5bのヒータエレメント7に流れる電流の制限が
解除されて大きくなることから、総ヒータ電流は急激に
増大する。その結果、下流側エアヒータ5bの温度も増
大し、時刻T1〜Taの期間と同様に、上流側エアヒー
タ5aの温度よりも下流側エアヒータ5bの温度の方が
高くなる。
After that, at time T2, when the operation state is shifted to the air blowing amount of 2000 L / min, the upstream air heater 5a is greatly cooled by the increased air blowing (intake air), so that the temperature of the upstream air heater 5a is reduced. Goes down. Then, since the temperature of the intake air heated by the heater element 7 of the upstream air heater 5a also decreases, the PTC of the downstream air heater 5b decreases with the decrease in the temperature of the intake air.
The temperature of the element 6 also decreases. For this reason, the resistance value of the PTC element 6 of the downstream air heater 5b decreases, and the restriction on the current flowing through the heater element 7 of the downstream air heater 5b is released to increase, so that the total heater current sharply increases. As a result, the temperature of the downstream air heater 5b also increases, and the temperature of the downstream air heater 5b becomes higher than the temperature of the upstream air heater 5a as in the period from time T1 to time Ta.

【0046】以上詳述したように、本第1実施形態の内
燃機関用エアヒータシステム1によれば、プリヒート時
において、前記公報(特開平9−245939号)に記
載の内燃機関用エアヒータと同様の作用・効果が得られ
る。また、アイドリング時において、下流側エアヒータ
5bに流れる電流が制限されて小さくなり、その分だけ
総ヒータ電流も小さくなるため、各エアヒータ5a,5
bの消費電力の総和を小さくすることができる。そし
て、運転時において、下流側エアヒータ5bに流れる電
流の制限が解除されて大きくなり、その分だけ総ヒータ
電流も大きくなるため、各エアヒータ5a,5bの消費
電力の総和を大きくすることができる。
As described in detail above, according to the air heater system 1 for an internal combustion engine of the first embodiment, at the time of preheating, the same air heater system as the air heater for an internal combustion engine described in the above-mentioned publication (JP-A-9-245939) is used. Functions and effects can be obtained. Further, at the time of idling, the current flowing through the downstream air heater 5b is limited and reduced, and the total heater current is reduced accordingly.
The total power consumption of b can be reduced. At the time of operation, the restriction on the current flowing through the downstream air heater 5b is released and increased, and the total heater current increases accordingly. Therefore, the total power consumption of the air heaters 5a and 5b can be increased.

【0047】従って、プリヒート時には、ヒータエレメ
ント7の過昇温を防止した上で、消費電力を大きくして
内燃機関の始動性を改善することができる。また、アイ
ドリング時の消費電力を低減することができる。そし
て、運転時には吸入空気量の増大に素早く対応して消費
電力を増大させることにより優れた加熱特性を得ること
ができる。加えて、このような内燃機関の動作状態(プ
リヒート時,アイドリング時,運転時)に応じた各エア
ヒータ5a,5bの消費電力の最適化に際して、特別な
制御装置を設ける必要がないため、各エアヒータ5a,
5bそれぞれの構成が複雑化することがなく、内燃機関
用エアヒータシステム1の低コスト化を図ることができ
る。
Therefore, at the time of preheating, it is possible to improve the startability of the internal combustion engine by increasing the power consumption while preventing the overheating of the heater element 7. In addition, power consumption during idling can be reduced. During operation, excellent heating characteristics can be obtained by increasing power consumption in response to an increase in the amount of intake air. In addition, when optimizing the power consumption of each of the air heaters 5a and 5b according to the operating state of the internal combustion engine (preheating, idling, and operation), it is not necessary to provide a special control device. 5a,
5b does not become complicated, and the cost of the air heater system 1 for the internal combustion engine can be reduced.

【0048】ここで、内燃機関の動作状態(プリヒート
時,アイドリング時,運転時)に応じて各エアヒータ5
a,5bの消費電力を最適化するには、各エアヒータ5
a,5bにおけるPTC素子6およびヒータエレメント
7の抵抗値を適宜設定すればよい。
Here, each air heater 5 depends on the operation state of the internal combustion engine (preheating, idling, operation).
To optimize the power consumption of each air heater 5a and 5b,
The resistance values of the PTC element 6 and the heater element 7 in a and 5b may be appropriately set.

【0049】但し、PTC素子6自体の発熱によってP
TC素子6の温度が上昇してしまう状態では、ヒータエ
レメント7の温度によってヒータエレメント7の電流を
制限する作用に誤差が生じるため、PTC素子6および
ヒータエレメント7の抵抗値の設定方法については、前
記公報(特開平9−245939号)の実施例1に詳述
された方法を採用する必要がある。
However, due to the heat generated by the PTC element 6 itself, P
In a state where the temperature of the TC element 6 rises, an error occurs in the operation of limiting the current of the heater element 7 depending on the temperature of the heater element 7, and therefore, the setting method of the resistance values of the PTC element 6 and the heater element 7 is as follows. It is necessary to employ the method described in detail in Example 1 of the above publication (JP-A-9-245939).

【0050】(第2実施形態)次に、本発明を具体化し
た第2実施形態を図面と共に説明する。図4は、本第2
実施形態の内燃機関用エアヒータシステム31の構成を
示す構成図である。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration of an air heater system 31 for an internal combustion engine according to an embodiment.

【0051】内燃機関用エアヒータシステム31におい
て、第1実施形態の内燃機関用エアヒータシステム1と
異なるのは、上流側エアヒータ5aのヒータエレメント
7と下流側エアヒータ5bのPTC素子6とが吸気通路
IPに直列に配置されておらず、上流側エアヒータ5a
のPTC素子6と下流側エアヒータ5bのPTC素子6
とが吸気通路IPに直列に配置されている点にある。
The air heater system 31 for the internal combustion engine differs from the air heater system 1 for the internal combustion engine of the first embodiment in that the heater element 7 of the upstream air heater 5a and the PTC element 6 of the downstream air heater 5b are connected to the intake passage IP. It is not arranged in series, and the upstream air heater 5a
PTC element 6 of downstream air heater 5b and PTC element 6 of downstream air heater 5b
Are arranged in series in the intake passage IP.

【0052】そのため、本第2実施形態では、上流側エ
アヒータ5aのヒータエレメント7で加熱された吸入空
気が下流側エアヒータ5bのPTC素子6に直接には当
たらない。しかし、上流側エアヒータ5aのPTC素子
6で加熱された吸入空気は下流側エアヒータ5bのPT
C素子6に直接当たる上に、上流側エアヒータ5aのヒ
ータエレメント7で加熱された吸入空気も若干ではある
が下流側エアヒータ5bのPTC素子6に当たる。加え
て、上流側エアヒータ5aのPTC素子6およびヒータ
エレメント7から、各エアヒータ5a,5bの各部材
(11,12,14〜18b)を介した熱伝達により、
下流側エアヒータ5bのPTC素子6が加熱されること
には変わりない。
Therefore, in the second embodiment, the intake air heated by the heater element 7 of the upstream air heater 5a does not directly hit the PTC element 6 of the downstream air heater 5b. However, the intake air heated by the PTC element 6 of the upstream air heater 5a is
In addition to directly hitting the C element 6, the suction air heated by the heater element 7 of the upstream air heater 5a also slightly hits the PTC element 6 of the downstream air heater 5b. In addition, heat is transmitted from the PTC element 6 and the heater element 7 of the upstream air heater 5a via the members (11, 12, 14 to 18b) of the air heaters 5a and 5b.
The PTC element 6 of the downstream air heater 5b is still heated.

【0053】従って、本第2実施形態においても、第1
実施形態よりは若干劣るもののほぼ同様の作用・効果を
得ることができる。 (第3実施形態)次に、本発明を具体化した第3実施形
態を図面と共に説明する。
Therefore, also in the second embodiment, the first
Although it is slightly inferior to the embodiment, substantially the same operation and effect can be obtained. (Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0054】図5は、本第3実施形態の内燃機関用エア
ヒータシステム41の構成を示す構成図である。内燃機
関用エアヒータシステム41において、第1実施形態の
内燃機関用エアヒータシステム1と異なるのは、以下の
点である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing the configuration of the air heater system 41 for an internal combustion engine according to the third embodiment. The air heater system 41 for an internal combustion engine differs from the air heater system 1 for an internal combustion engine of the first embodiment in the following points.

【0055】(1)各エアヒータ5a,5bは、PTC
素子6の両端にヒータエレメント6が直列に接続されて
構成されている。 (2)上流側エアヒータ5aのヒータエレメント7と下
流側エアヒータ5bのPTC素子6とが吸気通路IPに
直列に配置されておらず、上流側エアヒータ5aのPT
C素子6と下流側エアヒータ5bのPTC素子6とが吸
気通路IPに直列に配置されている。
(1) Each air heater 5a, 5b is a PTC
The heater element 6 is connected to both ends of the element 6 in series. (2) The heater element 7 of the upstream air heater 5a and the PTC element 6 of the downstream air heater 5b are not arranged in series in the intake passage IP.
The C element 6 and the PTC element 6 of the downstream air heater 5b are arranged in series in the intake passage IP.

【0056】図6(a)は、本第3実施形態における各
エアヒータ5a,5bの平面図である。図6(b)は、
本第3実施形態における各エアヒータ5a,5bを積層
一体化した状態を示す正面図である。このように、本第
3実施形態によれば、第2実施形態と同様の作用・効果
が得られることに加えて、PTC素子6の両端にヒータ
エレメント6が直列に接続されて各エアヒータ5a,5
bが構成されているため、各エアヒータ5a,5bをコ
ンパクト化した上で加熱効率を高めることができる。
FIG. 6A is a plan view of each of the air heaters 5a and 5b in the third embodiment. FIG. 6 (b)
It is a front view showing the state where each air heater 5a, 5b in this 3rd embodiment was laminated and integrated. As described above, according to the third embodiment, in addition to obtaining the same operation and effect as the second embodiment, the heater elements 6 are connected in series to both ends of the PTC element 6, and the air heaters 5a, 5a, 5
Since b is configured, each air heater 5a, 5b can be made compact and the heating efficiency can be increased.

【0057】(第4実施形態)次に、本発明を具体化し
た第4実施形態を図面と共に説明する。図7は、本第4
実施形態の内燃機関用エアヒータシステム51の構成を
示す構成図である。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration of an air heater system 51 for an internal combustion engine according to an embodiment.

【0058】内燃機関用エアヒータシステム51におい
て、第1実施形態の内燃機関用エアヒータシステム1と
異なるのは、各エアヒータ5a,5bにおけるPTC素
子6とヒータエレメント7とが吸気通路IPの通路方向
に直列配置されている点にある。
The air heater system 51 for an internal combustion engine differs from the air heater system 1 for an internal combustion engine of the first embodiment in that the PTC element 6 and the heater element 7 in each of the air heaters 5a and 5b are connected in series in the direction of the intake passage IP. It is located at the point.

【0059】図8(a)は、本第4実施形態における各
エアヒータ5a,5bの平面図である。図8(b)は、
本第4実施形態における各エアヒータ5a,5bの底面
図である。図8(c)は、本第4実施形態における各エ
アヒータ5a,5bの正面図である。
FIG. 8A is a plan view of each of the air heaters 5a and 5b in the fourth embodiment. FIG. 8 (b)
It is a bottom view of each air heater 5a, 5b in the fourth embodiment. FIG. 8C is a front view of each of the air heaters 5a and 5b in the fourth embodiment.

【0060】各エアヒータ5a,5bにおいて、PTC
素子6とヒータエレメント7とは積層されている。その
ため、第1〜第3実施形態のようにPTC素子6とヒー
タエレメント7とを平面上に並べて配置する場合に比べ
て、本第4実施形態では吸気通路IPの断面積を小さく
することができる。
In each of the air heaters 5a and 5b, a PTC
The element 6 and the heater element 7 are stacked. Therefore, in the fourth embodiment, the cross-sectional area of the intake passage IP can be reduced as compared with the case where the PTC element 6 and the heater element 7 are arranged on a plane as in the first to third embodiments. .

【0061】このように、本第4実施形態では、図7の
矢印Bに示すように、各エアヒータ5a,5bにおい
て、PTC素子6で加熱された吸入空気がヒータエレメ
ント7に直接当たるようになっている。また、図7の矢
印Aに示すように、上流側エアヒータ5aのヒータエレ
メント7で加熱された吸入空気が、下流側エアヒータ5
bのPTC素子6に直接当たるようになっている。従っ
て、本第4実施形態によれば、第1実施形態と同様の作
用・効果を得られることに加えて、吸気通路IPの断面
積が小さくなるため、エアヒータ5a,5b全体をコン
パクト化することができる。
As described above, in the fourth embodiment, as shown by the arrow B in FIG. 7, in each of the air heaters 5a and 5b, the intake air heated by the PTC element 6 directly hits the heater element 7. ing. Further, as shown by an arrow A in FIG. 7, the intake air heated by the heater element 7 of the upstream air heater 5a is supplied to the downstream air heater 5a.
b directly hits the PTC element 6. Therefore, according to the fourth embodiment, in addition to obtaining the same operation and effect as the first embodiment, the cross-sectional area of the intake passage IP is reduced, so that the entire air heaters 5a and 5b can be made compact. Can be.

【0062】図9は、本第4実施形態の変形例である内
燃機関用エアヒータシステム61の構成を示す構成図で
ある。内燃機関用エアヒータシステム61において、内
燃機関用エアヒータシステム51と異なるのは、下流側
エアヒータ5bのPTC素子6とヒータエレメント7と
の接続が逆になっている点である。つまり、本第4実施
形態では、各エアヒータ5a,5bにおいて、PTC素
子6とヒータエレメント7との接続を逆にしても作用・
効果にはほとんど差異がない。従って、各内燃機関用エ
アヒータシステム51,61において、各エアヒータ5
a,5bのPTC素子6とヒータエレメント7との接続
を共に逆にしてもよい。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a configuration of an air heater system 61 for an internal combustion engine which is a modification of the fourth embodiment. The air heater system 61 for an internal combustion engine differs from the air heater system 51 for an internal combustion engine in that the connection between the PTC element 6 and the heater element 7 of the downstream air heater 5b is reversed. That is, in the fourth embodiment, in each of the air heaters 5a and 5b, even if the connection between the PTC element 6 and the heater element 7 is reversed, the operation and operation are not performed.
There is little difference in effect. Accordingly, in each of the air heater systems 51 and 61 for the internal combustion engine, each air heater 5
The connection between the PTC elements 6a and 5b and the heater element 7 may be reversed.

【0063】尚、本発明は上記各実施形態に限定される
ものではなく、以下のように変更してもよく、その場合
でも、上記各実施形態と同様もしくはそれ以上の作用・
効果を得ることができる。 (1)同一構成の各エアヒータ5a,5bを組み立てて
積層一体化するのではなく、各エアヒータ5a,5bの
外枠11を一体物とすることにより、各エアヒータ5
a,5bを最初から一体物として形成してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiments, but may be modified as follows.
The effect can be obtained. (1) Instead of assembling and laminating and integrating the air heaters 5a and 5b having the same configuration, the outer frame 11 of each of the air heaters 5a and 5b is integrated into
a and 5b may be formed as an integral object from the beginning.

【0064】(2)各エアヒータ5a,5bにおいて、
PTC素子6とヒータエレメント7との配置関係は、吸
気通路IPの形状、吸入空気の流速、インシュレータや
電極などの熱特性により決定されるため、前記各実施形
態の位置関係に限定されるものではなく適宜変更を加え
てもよい。
(2) In each of the air heaters 5a and 5b,
The positional relationship between the PTC element 6 and the heater element 7 is determined by the shape of the intake passage IP, the flow rate of the intake air, and the thermal characteristics of the insulators, electrodes, and the like. Alternatively, changes may be appropriately made.

【0065】(3)上記各実施形態における電流の方向
については限定されるものではなく、車載バッテリ2の
プラス・マイナスの接続を逆にすることにより、各エア
ヒータ5a,5bに流れる電流の向きを逆にしてもよ
い。
(3) The direction of the current in each of the above embodiments is not limited, and the direction of the current flowing through each air heater 5a, 5b can be changed by reversing the plus / minus connection of the vehicle-mounted battery 2. It may be reversed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を具体化した第1実施形態の構成を説明
するための構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining a configuration of a first embodiment that embodies the present invention.

【図2】図2(a)は第1実施形態の内燃機関用エアヒ
ータの平面図。図2(b)は第1実施形態の内燃機関用
エアヒータの正面図。
FIG. 2A is a plan view of an air heater for an internal combustion engine according to the first embodiment. FIG. 2B is a front view of the air heater for the internal combustion engine of the first embodiment.

【図3】本発明を具体化した各実施形態の作用・効果を
説明するための特性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram for explaining the operation and effect of each embodiment embodying the present invention.

【図4】本発明を具体化した第2実施形態の構成を説明
するための構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram for explaining a configuration of a second embodiment that embodies the present invention.

【図5】本発明を具体化した第3実施形態の構成を説明
するための構成図。
FIG. 5 is a configuration diagram for explaining a configuration of a third embodiment that embodies the present invention.

【図6】図6(a)は第3実施形態の内燃機関用エアヒ
ータの平面図。図6(b)は第3実施形態の内燃機関用
エアヒータの正面図。
FIG. 6A is a plan view of an air heater for an internal combustion engine according to a third embodiment. FIG. 6B is a front view of an air heater for an internal combustion engine according to the third embodiment.

【図7】本発明を具体化した第4実施形態の構成を説明
するための構成図。
FIG. 7 is a configuration diagram for explaining a configuration of a fourth embodiment that embodies the present invention.

【図8】図8(a)は第4実施形態の内燃機関用エアヒ
ータの平面図。図8(b)は第4実施形態の内燃機関用
エアヒータの底面図。図8(c)は第4実施形態の内燃
機関用エアヒータの正面図。
FIG. 8A is a plan view of an air heater for an internal combustion engine according to a fourth embodiment. FIG. 8B is a bottom view of the air heater for an internal combustion engine according to the fourth embodiment. FIG. 8C is a front view of an air heater for an internal combustion engine according to a fourth embodiment.

【図9】第4実施形態の変形例の構成を説明するための
構成図。
FIG. 9 is a configuration diagram for explaining a configuration of a modification of the fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5a…上流側エアヒータ 5b…下流側エアヒータ
6…PTC素子 7…ヒータエレメント IP…吸気通路
5a: Upstream air heater 5b: Downstream air heater
6 PTC element 7 Heater element IP Intake passage

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の吸気通路における外気側に配
設された上流側エアヒータと、 前記吸気通路における内燃機関側に配設された下流側エ
アヒータとを備え、 前記上流側および下流側エアヒータは共に、電熱式発熱
体から成るヒータエレメントに直列にPTC素子が接続
されて構成され、 前記上流側エアヒータからの熱伝達により、前記下流側
エアヒータのPTC素子が加熱される構成とされたこと
を特徴とする内燃機関用エアヒータ。
An upstream air heater disposed on an outside air side in an intake passage of the internal combustion engine; and a downstream air heater disposed on the internal combustion engine side in the intake passage. In both cases, a PTC element is connected in series to a heater element composed of an electrothermal heating element, and the PTC element of the downstream air heater is heated by heat transfer from the upstream air heater. Air heater for an internal combustion engine.
【請求項2】 前記上流側エアヒータのヒータエレメン
トで加熱された吸入空気が、前記下流側エアヒータのP
TC素子に直接当たるように構成されたことを特徴とす
る請求項1に記載の内燃機関用エアヒータ。
2. The intake air heated by the heater element of the upstream air heater is supplied to the P
The air heater for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the air heater is configured to directly hit the TC element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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