JP2000320410A - Air heater for internal combustion engine - Google Patents
Air heater for internal combustion engineInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃焼室に吸
入される空気を発熱体により加熱する内燃機関用エアヒ
ータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air heater for an internal combustion engine which heats air taken into a combustion chamber of the internal combustion engine by a heating element.
【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内燃機関用エア
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が提案されてい
る。たとえば、吸気マニホールドの上流側にエアヒータ
を取り付け、吸入空気の温度上昇を補助している。そし
て、このような内燃機関用エアヒータは、エンジン始動
後においては、燃焼の安定化のために通電が続けられ
る。ところで、一般に、イグニッションをＯＮにする
と、エアヒータにバッテリー電圧が印加され、エアヒー
タの温度が上昇してゆくことになる。そして、一定時間
が経過すると、インジケータランプが消灯して、運転者
に始動可能であることを知らせることになるが、特に寒
冷時においては、その時間が約２５秒と長く設定されて
いる。バッテリーにとっては、寒冷時に大量の電力を消
費するとバッテリー寿命に大きく影響してくる。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. Therefore, conventionally, an intake air heating device has been proposed in which an air heater for an internal combustion engine having an electrothermal heating element is arranged in an intake passage to preheat intake air so as to smoothly start the internal combustion engine. For example, an air heater is attached upstream of the intake manifold to assist in increasing the temperature of the intake air. The air heater for the internal combustion engine is continuously energized after the engine is started to stabilize combustion. In general, when the ignition is turned on, a battery voltage is applied to the air heater, and the temperature of the air heater rises. Then, after a lapse of a certain time, the indicator lamp is turned off to inform the driver that the vehicle can be started. In particular, in cold weather, the time is set as long as about 25 seconds. For batteries, consuming large amounts of power during cold weather has a significant impact on battery life.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
内燃機関用エアヒータに使用される発熱体は、混合気に
直接さらされることから、発熱時における耐熱性を確保
するためにＣｒ（クロム）を多く含む材料を用いてい
る。Ｃｒ（クロム）は、抵抗温度係数を下げる副次的効
果を持っており、たとえば、１０００℃のときの電気抵
抗と２０℃のときの電気抵抗との比が、１．１程度の発
熱体を使用している。このような、従来の抵抗温度係数
のエアヒータを用いて始動を円滑にするには、始動時に
大電流を流して急速昇温させる必要がある。しかし、温
度が上昇した後も昇温開始時と同じ程度の大電流が流れ
続け、電力消費も非常に大きなものとなってしまい、バ
ッテリー寿命に大きく影響する。一方、エンジンの始動
時と発熱体の温度が上昇した後とで発熱体に供給する電
力を切り替える構成を備えることも考えられるが、コス
トが大幅に上昇することとなる。このため、発熱体の温
度が上昇した後には、通電−遮断を行うＯＮ−ＯＦＦ制
御リレーを用いたシステムも多く採用されている。しか
し、ＯＮ−ＯＦＦ間隔の適切な制御が行われないと、発
熱体の使用限界温度を超える場合があり、内燃機関用エ
アヒータの信頼性を損なうおそれがあった。Since the heating element used in the conventional air heater for an internal combustion engine is directly exposed to an air-fuel mixture, Cr (chromium) is used to ensure heat resistance during heat generation. Uses materials that contain a lot. Cr (chromium) has a secondary effect of lowering the temperature coefficient of resistance. For example, a heating element having a ratio of electric resistance at 1000 ° C. to electric resistance at 20 ° C. of about 1.1 is used. I'm using In order to smoothly start using such an air heater having a conventional temperature coefficient of resistance, it is necessary to flow a large current at the time of starting to rapidly raise the temperature. However, even after the temperature rises, the same large current as at the start of the temperature rise continues to flow, and the power consumption becomes very large, which greatly affects the battery life. On the other hand, it is conceivable to provide a configuration in which the power supplied to the heating element is switched between when the engine is started and after the temperature of the heating element is increased, but the cost is greatly increased. For this reason, many systems using an ON-OFF control relay for turning on and off the current after the temperature of the heating element rises have been adopted. However, if the ON-OFF interval is not properly controlled, the temperature may exceed the operating limit temperature of the heating element, and the reliability of the air heater for the internal combustion engine may be impaired.
【０００４】そこで、本発明は、消費電力を低減しつつ
急速昇温を可能にして始動を円滑にすることができると
ともに、通電−遮断の制御を行うことを要することなく
発熱体が使用限界温度を超えることを防止することがで
きる内燃機関用エアヒータを実現することを目的とす
る。Accordingly, the present invention enables a rapid temperature rise while reducing power consumption, thereby facilitating start-up. In addition, the heat-generating element can be used at a service limit temperature without having to perform control of energization / interruption. It is an object of the present invention to realize an air heater for an internal combustion engine that can prevent the air heater from exceeding.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段および作用・効果】本発明
は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明で
は、内燃機関の燃焼室に吸入される空気を発熱体により
加熱する内燃機関用エアヒータにおいて、前記発熱体
は、１０００℃のときの電気抵抗をＲａ、２０℃のとき
の電気抵抗をＲｂ、抵抗温度係数α＝Ｒａ／Ｒｂとした
場合に、１．５≦αである材料により形成されているこ
とを特徴とする内燃機関用エアヒータという技術的手段
を採用する。In order to achieve the above object, according to the present invention, the present invention provides an internal combustion engine in which air drawn into a combustion chamber of an internal combustion engine is heated by a heating element. In the engine air heater, when the electric resistance at 1000 ° C. is Ra, the electric resistance at 20 ° C. is Rb, and the temperature coefficient of resistance α = Ra / Rb, 1.5 ≦ α. A technical means of an air heater for an internal combustion engine, which is formed of a material, is adopted.
【０００６】内燃機関の一つである、ディーゼルエンジ
ン用として吸気マニホールドに装着される内燃機関用エ
アヒータには、加熱時にバッテリー電圧（たとえば、２
４Ｖ）が印加される。従来の抵抗温度係数α＝１．１程
度の材料を用いた場合には、急速昇温させようとすると
電流を大量に流さなければならず、消費電力量は大幅に
増大してしまう。本発明のように、抵抗温度係数αを、
１．５≦αに設定することによって、寒冷時におけるイ
ンジケータランプ消灯までの消費電力量を増大させるこ
となく、急速昇温が可能となり始動が円滑になる。ま
た、通電−遮断の制御を行うことを要することなく発熱
体が使用限界温度を超えることを防止することができ
る。An air heater for an internal combustion engine mounted on an intake manifold for a diesel engine, which is one of the internal combustion engines, has a battery voltage (for example, 2
4V) is applied. In the case where a conventional material having a temperature coefficient of resistance α = about 1.1 is used, a large amount of current must be applied to raise the temperature rapidly, and the power consumption is greatly increased. As in the present invention, the temperature coefficient of resistance α
By setting 1.5 ≦ α, the temperature can be rapidly raised without increasing the power consumption until the indicator lamp is turned off in cold weather, and the start-up becomes smooth. Further, it is possible to prevent the heating element from exceeding the use limit temperature without having to perform the energization-cutoff control.
【０００７】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の内燃機関用エアヒータにおいて、前記抵抗温
度係数αは、１．５≦α≦３．０であるという技術的手
段を採用する。According to a second aspect of the present invention, in the air heater for an internal combustion engine according to the first aspect, a technical means is adopted in which the resistance temperature coefficient α satisfies 1.5 ≦ α ≦ 3.0. I do.
【０００８】インジケータランプ消灯後にエンジンを始
動すると、内燃機関用エアヒータは直接流入してくる吸
気にさらされるため、温度が低下することとなる。この
ため、流入してくる吸気にさらされない状態において最
高温度を１０００℃程度になるように設定することによ
って吸気による温度低下を最小限に食い止め、より始動
を円滑にすることができる。ただし、通電耐久性を考慮
すると、最高温度を８００℃程度とすることが望まし
い。この場合、従来の抵抗温度係数が小さい材料を使用
して消費電力を増大させて昇温特性を改善した場合とほ
ぼ同じ時間内に８００℃に到達することが可能であり、
α≦３．０とすることによって制御側のインジケータラ
ンプ消灯までの時間設定を変更することなく本発明の内
燃機関用エアヒータを適用することが可能となる。When the engine is started after the indicator lamp is turned off, the temperature of the air heater for the internal combustion engine is reduced because the air heater is directly exposed to the intake air. For this reason, by setting the maximum temperature to be about 1000 ° C. in a state where the intake air is not exposed to the inflowing intake air, it is possible to minimize the temperature decrease due to the intake air and to make the starting smoother. However, it is desirable that the maximum temperature be set to about 800 ° C. in consideration of the durability of energization. In this case, it is possible to reach 800 ° C. in substantially the same time as in the case where the conventional material having a small temperature coefficient of resistance is used to increase the power consumption and improve the temperature rise characteristics.
By setting α ≦ 3.0, the air heater for an internal combustion engine of the present invention can be applied without changing the setting of the time until the indicator lamp is turned off on the control side.
【０００９】また、請求項３に記載の発明では、請求項
１または請求項２に記載の内燃機関用エアヒータにおい
て、前記材料には、耐酸化性材料が添加されているとい
う技術的手段を採用する。According to a third aspect of the present invention, in the air heater for an internal combustion engine according to the first or second aspect, a technical means is employed in which an oxidation resistant material is added to the material. I do.
【００１０】吸気マニホールド内で吸気に直接さらされ
る発熱体は、最高温度で１０００℃程度にまで上昇する
ため、耐酸化性が良好であることが要求される。このよ
うな要求を満足する耐酸化性材料が添加された材料とし
ては、たとえばステンレス鋼、鉄基耐熱合金およびＮｉ
（ニッケル）基耐熱合金のいずれかにより構成すること
ができる。ステンレス鋼としては、各種ステンレス鋼
が、耐食性が特に良好であるので本発明に好適に使用で
きる。The heating element directly exposed to the intake air in the intake manifold rises to a maximum temperature of about 1000 ° C., and therefore needs to have good oxidation resistance. Materials to which an oxidation-resistant material satisfying such requirements is added include, for example, stainless steel, iron-based heat-resistant alloy, and Ni
It can be composed of any one of a (nickel) -based heat-resistant alloy. As stainless steel, various stainless steels can be suitably used in the present invention since they have particularly good corrosion resistance.
【００１１】この場合、特に耐熱性が要求される場合に
はＮｉ（ニッケル）基耐熱合金、たとえばInconel601(I
nconelは商標名) 等のＮｉ（ニッケル）基耐熱合金やオ
ーステナイト系ステンレス鋼を好適に使用できる。な
お、Ｎｉ（ニッケル）を主体とする金属材料は抵抗温度
係数は比較的高いものの、一般に高価であるため、内燃
機関用エアヒータの発熱体として使用するためにはコス
ト的に問題がある。このため、抵抗温度係数が比較的高
くかつ安価であるＦｅ（鉄）基耐熱合金、たとえば、フ
ェライト系ステンレス鋼やマルテンサイト系ステンレス
鋼をさらに好適に使用できる。In this case, especially when heat resistance is required, a Ni (nickel) base heat-resistant alloy, for example, Inconel 601 (I
Nicon (nickel) -based heat-resistant alloys such as nconel and austenitic stainless steel can be suitably used. Although a metal material mainly composed of Ni (nickel) has a relatively high temperature coefficient of resistance, it is generally expensive, and thus has a problem in terms of cost when used as a heating element of an air heater for an internal combustion engine. Therefore, an Fe (iron) -based heat-resistant alloy having a relatively high temperature coefficient of resistance and being inexpensive, for example, a ferritic stainless steel or a martensitic stainless steel can be more preferably used.
【００１２】フェライト系ステンレス鋼を使用する場合
において、１０００℃でも十分な耐酸化性を有するよう
にするためには、Ｃｒ（クロム）は必須の元素となる。
これは、発熱体表面にＣｒ2Ｏ3（三酸化クロム）被膜を
形成させて耐酸化性を向上させるためである。In the case of using ferritic stainless steel, Cr (chromium) is an essential element in order to have sufficient oxidation resistance even at 1000 ° C.
This is to improve the oxidation resistance by forming a Cr 2 O 3 (chromium trioxide) coating on the surface of the heating element.
【００１３】また、Ｓｉ（ケイ素）は、Ｃｒ（クロム）
と同様に高温において発熱体の表面にＳｉＯ2 （二酸化
ケイ素）被膜を形成する。このＳｉＯ2 （二酸化ケイ
素）被膜はＣｒ2Ｏ3（三酸化クロム）被膜と母材との中
間に形成され、Ｃｒ2Ｏ3（三酸化クロム）被膜の剥離を
防止できる。Further, Si (silicon) is replaced by Cr (chromium).
Similarly, a SiO 2 (silicon dioxide) film is formed on the surface of the heating element at a high temperature. This SiO 2 (silicon dioxide) coating is formed between the Cr 2 O 3 (chromium trioxide) coating and the base material, and can prevent the Cr 2 O 3 (chromium trioxide) coating from peeling off.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の内燃機関用エアヒ
ータの一実施形態について図１ないし図３を参照して説
明する。図１（Ａ）は、本実施形態の内燃機関用エアヒ
ータの正面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に
示す内燃機関用エアヒータの底面説明図である。図２
は、図１（Ａ）に示す内燃機関用エアヒータの左側面説
明図である。図３は、図１および図２に示す内燃機関用
エアヒータの取付位置を示す説明図である。なお、図１
（Ａ）において紙面に対して鉛直に貫通する方向が空気
の流れる方向である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of an air heater for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1A is an explanatory front view of the air heater for an internal combustion engine of the present embodiment, and FIG. 1B is an explanatory bottom view of the air heater for an internal combustion engine shown in FIG. 1A. FIG.
FIG. 2 is an explanatory left side view of the air heater for an internal combustion engine shown in FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a mounting position of the air heater for the internal combustion engine shown in FIGS. 1 and 2. FIG.
In (A), the direction perpendicular to the paper surface is the direction in which air flows.
【００１５】図１（Ａ）に示すように、本実施形態の内
燃機関用エアヒータ１０には、金属製のハウジング１２
が備えられており、そのハウジング１２の四隅には、取
付ボルトを挿通するためのボルト挿通孔１４がそれぞれ
貫通形成されている。ハウジング１２の内部には、ヒー
タ本体２０が取付けられており、ヒータ本体２０は、上
下方向に一定間隔を置いて設けられたフィン形状の発熱
体２２により構成されている。発熱体２２は、側面にお
いてＵ字状に折り返すことにより、連続形成されてお
り、図１（Ｂ）に示すように、空気の流れる方向に対向
して２つの発熱体２２，２３が並んで設けられている。As shown in FIG. 1A, an air heater 10 for an internal combustion engine according to the present embodiment has a metal housing 12.
In the four corners of the housing 12, bolt insertion holes 14 for inserting mounting bolts are respectively formed. A heater main body 20 is mounted inside the housing 12, and the heater main body 20 is configured by fin-shaped heating elements 22 provided at regular intervals in the vertical direction. The heating element 22 is formed continuously by being folded in a U-shape on the side surface, and as shown in FIG. 1B, two heating elements 22 and 23 are provided side by side in the air flowing direction. Have been.
【００１６】発熱体２２の底部は、ボルト形状の電極２
６およびナット２８によってハウジング１２の底面に固
定されており、発熱体２３も同様に、ボルト形状の電極
３４およびナット３６によってハウジング１２の底面に
固定されている。また、図２に示すように、発熱体２２
は、ボルト１８およびナット２４によってハウジング１
２の上面に固定されており、発熱体２３も同様に、ボル
ト３０およびナット３２によってハウジング１２の上面
に固定されている。発熱体２２，２３は、ハウジング１
２の上面外側においてショートバー３８によって短絡さ
れており、両発熱体が電気的に接続されている。ボルト
１８，３０の頭部は、カバー１６によって覆われてい
る。The bottom of the heating element 22 is a bolt-shaped electrode 2
The heating element 23 is similarly fixed to the bottom surface of the housing 12 by bolt-shaped electrodes 34 and nuts 36. In addition, as shown in FIG.
Is connected to the housing 1 by bolts 18 and nuts 24.
2, and the heating element 23 is also fixed to the upper surface of the housing 12 by bolts 30 and nuts 32. The heating elements 22 and 23 are
The two heating elements are short-circuited by a short bar 38 on the outer side of the upper surface of 2. The heads of the bolts 18 and 30 are covered by a cover 16.
【００１７】図３に示すように、内燃機関用エアヒータ
１０は、エンジン５０の吸入側に取り付けられた吸気マ
ニホールド５２の上流側のパイプ５４内に設けられてい
る。そして、リレースイッチ５８がＯＮすると、車両に
備えられたバッテリー６０からヒータ本体２０に電流が
供給され、ヒータ本体２０が発熱し、上流から流入する
空気はヒータ本体２０を通過することにより加熱され、
エンジン５０の各燃焼室へ吸入される。As shown in FIG. 3, the air heater 10 for the internal combustion engine is provided in a pipe 54 on the upstream side of an intake manifold 52 attached to the intake side of the engine 50. When the relay switch 58 is turned on, a current is supplied from the battery 60 provided in the vehicle to the heater body 20, the heater body 20 generates heat, and the air flowing in from the upstream is heated by passing through the heater body 20,
It is sucked into each combustion chamber of the engine 50.
【００１８】次に、発熱体２２，２３を形成する材料に
ついて説明する。発熱体２２，２３は、１０００℃のと
きの電気抵抗をＲａ、２０℃のときの電気抵抗をＲｂ、
抵抗温度係数α＝Ｒａ／Ｒｂとした場合に、１．５≦α
≦３．０であり、十分な耐酸化性を有するフェライト系
ステンレス鋼により形成されている。そのフェライト系
ステンレス鋼は、０．１２％（重量％、以下同じ）以下
のＣ（炭素）、１．０％以下のＳｉ（ケイ素）、１．０
％以下のＭｎ（マンガン）、０．０４％以下のＰ（リ
ン）、０．０３％以下のＳ（硫黄）と、１０〜２５％の
Ｃｒ（クロム）とを含み、残部がＦｅ（鉄）および不可
避的不純物によって形成される。Next, materials for forming the heating elements 22 and 23 will be described. The heating elements 22 and 23 have an electrical resistance at 1000 ° C. of Ra, an electrical resistance at 20 ° C. of Rb,
When the temperature coefficient of resistance α = Ra / Rb, 1.5 ≦ α
.Ltoreq.3.0, and made of ferritic stainless steel having sufficient oxidation resistance. The ferritic stainless steel has a C (carbon) content of 0.12% or less (% by weight, the same applies hereinafter), a Si (silicon) content of 1.0% or less,
% Of Mn (manganese), 0.04% or less of P (phosphorus), 0.03% or less of S (sulfur), and 10 to 25% of Cr (chromium), with the balance being Fe (iron). And unavoidable impurities.
【００１９】次に、本発明者らが行った実験について説
明する。本発明者らは、発熱体の昇温特性、電流値特性
および消費電力特性について実験を行った。その実験結
果を図４、図５および図６に示す。図４は、通電開始か
らの経過時間と発熱体温度との関係を示す発熱体の昇温
特性図であり、図５は、通電開始からの経過時間と発熱
体に流す電流値との関係を示す電流値特性図である。ま
た、図６は、通電開始からの経過時間と発熱体の消費電
力との関係を示す消費電力特性図である。本実験では、
抵抗温度係数αおよび通電電圧１１Ｖにおける飽和温度
を種々変えたＡ〜Ｅの５種類の発熱体を使用した。これ
らの発熱体２２,２３は、板材を前述のように上下方向
に一定間隔を置いて設けたフィン形状に形成されて、さ
らに、側面においてＵ字状に折り返すことにより、空気
の流れる方向に対向して２つを並べて設けられている。Next, an experiment performed by the present inventors will be described. The present inventors conducted experiments on the temperature rise characteristics, current value characteristics, and power consumption characteristics of the heating element. The experimental results are shown in FIG. 4, FIG. 5, and FIG. FIG. 4 is a heating characteristic diagram of the heating element showing the relationship between the time elapsed from the start of energization and the temperature of the heating element. FIG. It is a current value characteristic diagram shown. FIG. 6 is a power consumption characteristic diagram showing the relationship between the elapsed time from the start of energization and the power consumption of the heating element. In this experiment,
Five types of heating elements A to E were used in which the resistance temperature coefficient α and the saturation temperature at an applied voltage of 11 V were variously changed. These heating elements 22 and 23 are formed in a fin shape in which plate materials are provided at regular intervals in the vertical direction as described above, and are further folded back in a U-shape on the side surface so as to face the air flowing direction. And two are arranged side by side.
【００２０】そして、Ａは、約１０００℃で飽和する現
行タイプ１の発熱体であり、Ｂは、３０秒で８００℃に
達する現行タイプ２の発熱体であり、ＡおよびＢ共に、
抵抗温度係数α＝１．１である。Ｃは、抵抗温度係数α
＝１．５で約１０００℃で飽和する発熱体であり、Ｄ
は、抵抗温度係数α＝２．０で約１０００℃で飽和する
発熱体であり、Ｅは、抵抗温度係数α＝３．０で約１０
００℃で飽和する発熱体である。また、各発熱体の板厚
ｔおよび板幅ｂは、現行タイプの発熱体ＡおよびＢは、
ｔ＝約０．９ｍｍ、ｂ＝約１０ｍｍとし、本発明のＣ、
Ｄ、Ｅは、ｔ＝約０．６ｍｍ、ｂ＝約１０ｍｍとした。A is a heating element of the present type 1 which saturates at about 1000 ° C., B is a heating element of the present type 2 which reaches 800 ° C. in 30 seconds, and both A and B are:
The temperature coefficient of resistance α = 1.1. C is the temperature coefficient of resistance α
= 1.5 and a heating element saturated at about 1000 ° C.
Is a heating element that saturates at about 1000 ° C. with a temperature coefficient of resistance α = 2.0, and E is about 10% with a temperature coefficient of resistance α = 3.0.
Heating element saturated at 00 ° C. The thickness t and the width b of each heating element are the same as those of the current type heating elements A and B.
t = about 0.9 mm, b = about 10 mm, C of the present invention,
D and E were t = about 0.6 mm and b = about 10 mm.
【００２１】本実験において各発熱体に流した初期電流
値は、発熱体Ａが８５Ａであり、発熱体Ｂが９８Ａであ
り、発熱体Ｃが９５Ａであり、発熱体Ｄが１１０Ａであ
り、発熱体Ｅが１３０Ａである。また、発熱体の昇温特
性を比較するために、８００℃に達するまでの時間を比
較した。その結果、８００℃に達するまでの時間は、発
熱体Ａが４５秒であり、発熱体Ｃが４０秒であり、発熱
体Ｄが３５秒であり、発熱体Ｅが２９秒であった。ま
た、寒冷時にインジケータランプが消灯するまでの２５
秒間の消費電力は、発熱体Ａが最も多く、発熱体Ｂと発
熱体Ｃがほぼ同等となる。そして、発熱体Ｄは発熱体Ｂ
および発熱体Ｃよりも少なく、さらに、発熱体Ｅは発熱
体Ｄよりも少ない。つまり、抵抗温度係数αの最も大き
い発熱体Ｅが最も８００℃に到達する時間が短く、消費
電力も少ない結果となった。また、抵抗温度係数が大き
くなるにしたがって、温度上昇に伴い電流が減少する割
合が大きくなる特性を有するため、発熱体Ａおよび発熱
体Ｅについて予熱に必要な総投入電力を比較した場合、
発熱体Ｅの総投入電力は発熱体Ａの約６割程度になる。In this experiment, the initial current flowing through each heating element was 85 A for the heating element A, 98 A for the heating element B, 95 A for the heating element C, 110 A for the heating element D, and 110 A for the heating element. The body E is 130A. Further, in order to compare the temperature rise characteristics of the heating elements, the time required to reach 800 ° C. was compared. As a result, the time required to reach 800 ° C. was 45 seconds for the heating element A, 40 seconds for the heating element C, 35 seconds for the heating element D, and 29 seconds for the heating element E. In cold weather, it takes 25 seconds before the indicator light goes out.
Heating element A has the largest power consumption per second, and heating element B and heating element C are almost equal. And the heating element D is the heating element B
And the heating element E is smaller than the heating element D. That is, the heating element E having the largest temperature coefficient of resistance α has the shortest time to reach 800 ° C., and the power consumption is small. In addition, since the rate at which the current decreases as the temperature rises increases as the temperature coefficient of resistance increases, when the total input power required for preheating of the heating elements A and E is compared,
The total input power of the heating element E is about 60% of the heating element A.
【００２２】一方、発熱体Ｅと発熱体Ｂとでは、予熱時
間にほとんど差がないが、図４の昇温特性図に示すよう
に、発熱体Ｂは、温度１０００℃を超えても温度が上昇
し続ける特性を有するため、温度制御を細かく行わない
と発熱体が使用限界温度を超えてしまい、ヒータ自体の
耐久性を損なうおそれがある。以上の実験結果より、抵
抗温度係数αが１．５≦αである材料により発熱体を形
成することにより、消費電力を低減しつつ急速昇温を可
能にして始動を円滑にすることができるとともに、通電
−遮断の制御を行うことを要することなく発熱体が使用
限界温度を超えることを防止することができる内燃機関
用エアヒータを実現できることが分かった。On the other hand, there is almost no difference in the preheating time between the heating element E and the heating element B. However, as shown in the temperature rise characteristic diagram of FIG. Since the heater has a characteristic of continuously increasing, if the temperature control is not performed finely, the heating element will exceed the use limit temperature, and the durability of the heater itself may be impaired. From the above experimental results, by forming the heating element with a material having a temperature coefficient of resistance α of 1.5 ≦ α, it is possible to rapidly increase the temperature while reducing power consumption, and start the engine smoothly. It has been found that it is possible to realize an air heater for an internal combustion engine that can prevent a heating element from exceeding a use limit temperature without having to perform energization-cutoff control.
【００２３】なお、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）各発熱体２２，２３を一体の板体から折り曲げて
形成するのではなく、同一構成の各発熱体２２，２３を
並べて設けてもよい。It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, but may be modified as follows. Even in such a case, it is possible to obtain the same operation or effect as or more than the above embodiments. Can be. (1) Instead of forming the heating elements 22 and 23 from an integral plate, the heating elements 22 and 23 having the same configuration may be provided side by side.
【００２４】（２）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、車載バッテリー６
０のプラス・マイナスの接続を逆にすることにより、各
発熱体２２，２３に流れる電流の向きを逆にしてもよ
い。(2) The direction of the current in each of the above embodiments is not limited.
The direction of the current flowing through each of the heating elements 22 and 23 may be reversed by reversing the plus / minus connection of 0.
【００２５】（３）発熱体２２，２３は、必ずしも２つ
を並列に並べる必要はなく、直列に接続してもよく、ま
た、１つのみであってもよい。(3) It is not always necessary to arrange the two heating elements 22 and 23 in parallel, and they may be connected in series, or only one.
【００２６】（４）本発明は発熱体２２，２３の温度を
８００℃まで昇温させる場合について説明したが、必ず
しもこの温度まで上昇させる必要はなく、定格使用温度
が８００℃以下の内燃機関用エアヒータであっても、同
様な昇温特性を要する内燃機関用エアヒータについても
適用できる。(4) Although the present invention has been described with reference to the case where the temperature of the heating elements 22 and 23 is raised to 800 ° C., it is not always necessary to raise the temperature to this temperature. The present invention can be applied to an air heater for an internal combustion engine requiring similar temperature rising characteristics.
【図１】図１（Ａ）は、本発明実施形態の内燃機関用エ
アヒータの正面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１
（Ａ）に示す内燃機関用エアヒータの底面説明図であ
る。FIG. 1A is an explanatory front view of an air heater for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, and FIG.
It is a bottom view explanatory drawing of the air heater for internal combustion engines shown to (A).
【図２】図１（Ａ）に示す内燃機関用エアヒータの左側
面説明図である。FIG. 2 is an explanatory left side view of the air heater for an internal combustion engine shown in FIG.
【図３】図１および図２に示す内燃機関用エアヒータの
取付位置を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a mounting position of the air heater for the internal combustion engine shown in FIGS. 1 and 2;
【図４】発熱体の昇温特性を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a temperature rise characteristic of a heating element.
【図５】発熱体の電流特性を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing current characteristics of a heating element.
【図６】発熱体の消費電力特性を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating power consumption characteristics of a heating element.
１０ 内燃機関用エアヒータ ２０ エアヒータ本体 ２２，２３ 発熱体 ２６，３４ 電極 ３８ ショートバー Reference Signs List 10 air heater for internal combustion engine 20 air heater body 22, 23 heating element 26, 34 electrode 38 short bar
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土田 貴人 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 Ｆターム(参考） 5G059 AA10 BB02 CC20 KK19 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Takato Tsuchida 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya F-term in Japan Special Ceramics Co., Ltd. 5G059 AA10 BB02 CC20 KK19
Claims (3)
熱体により加熱する内燃機関用エアヒータにおいて、 前記発熱体は、１０００℃のときの電気抵抗をＲａ、２
０℃のときの電気抵抗をＲｂ、抵抗温度係数α＝Ｒａ／
Ｒｂとした場合に、１．５≦αである材料により形成さ
れていることを特徴とする内燃機関用エアヒータ。An air heater for an internal combustion engine that heats air taken into a combustion chamber of the internal combustion engine by a heating element, wherein the heating element has an electric resistance at 1000 ° C. of Ra, 2
The electrical resistance at 0 ° C. is Rb, and the temperature coefficient of resistance α = Ra /
An air heater for an internal combustion engine, wherein Rb is made of a material satisfying 1.5 ≦ α.
３．０である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 temperature coefficient of resistance α is 1.5 ≦ α ≦
2. The air heater for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the air heater has a value of 3.0.
ていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
の内燃機関用エアヒータ。3. The air heater for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an oxidation resistant material is added to the material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11131254A JP2000320410A (en) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | Air heater for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11131254A JP2000320410A (en) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | Air heater for internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000320410A true JP2000320410A (en) | 2000-11-21 |
Family
ID=15053622
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP11131254A Pending JP2000320410A (en) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | Air heater for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000320410A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021071391A (en) * | 2019-10-31 | 2021-05-06 | 東京窯業株式会社 | Solid electrolyte sensor |
-
1999
- 1999-05-12 JP JP11131254A patent/JP2000320410A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021071391A (en) * | 2019-10-31 | 2021-05-06 | 東京窯業株式会社 | Solid electrolyte sensor |
| JP7378268B2 (en) | 2019-10-31 | 2023-11-13 | 東京窯業株式会社 | solid electrolyte sensor |
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