JP2509167B2 - パツキンヒ−タ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、空気と燃料の混合気を内燃機関に供給する
燃料系統（システム）の分野に関し、特に、システムの
動作中に、システムに用いられている絞り体部装置（ス
ロットルボデイ）内のアイドルネジやノズルなどの燃料
供給装置または燃料吸入装置の凍結を防止するための装
置に関する。

（従来の技術及びその課題） スロットルボデイ内にアイドリング速度用の燃料供給
装置や燃料吸入ノズル装置などが配置されている自動車
の燃料システムでは、アイドリング動作中にエンジンに
混合気を供給するために、スロットルボデイ内に燃料の
良好な流れを供給し、燃料を蒸発させることが必要であ
る。しかし、スロットルボデイ内の空気及び／または空
気と燃料の混合気の膨張や蒸発による冷却は、アイドリ
ング速度用の燃料供給装置や燃料吸入ノズル装置などの
一時的な凍結を引き起こし、ひいては、エンジンの点火
不良やエンジン性能の劣化を引き起こすこともある。同
様の問題は、スロットルボデイ内の燃料噴射システム
や、ダイレクトポート型の燃料噴射システムに用いられ
る空気注入ノズルや開口などでも発生する。このような
凍結は、ある特定の雰囲気状態の時に特に発生する。も
し、エンジン始動後に、即座にシステムのスロットルボ
デイに熱を供給することが可能であれば、こうした凍結
を防止することができ、望ましいことである。

従って、本発明の目的は、新規で、改良された燃料供
給系統（システム）を提供することであり、また、その
ような燃料供給系統内にコンパクトに収容され、燃料シ
ステムの動作中に、システム内のアイドリング速度用の
燃料供給ノズル装置などの凍結を防止することができる
ように熱を供給する装置を備えたシステムを提供するこ
とであり、さらに、頑丈で信頼性に優れ、経済的な構造
の燃料供給システムを提供することである。

（課題を解決するための手段） 要約すると、本発明の新規で改良された燃料供給シス
テムは、絞り体部装置を有し、この絞り体部装置には、
内燃機関の吸気マニホールドの開口部と連通する開口を
備えた通路装置が設けられている。さらに、絞り体部装
置は、フランジ装置を有し、このフランジ装置は、通路
装置の回りに配置され、吸気マニホールド上に設けられ
た開口部の回りのフランジ装置と組み合わされる。アイ
ドリング速度用の燃料供給装置または燃料注入用のノズ
ル装置などが、絞り体部装置の上記フランジ装置に対し
て選択された位置に設けられ、エンジンのアイドリング
動作中に、通路装置を介してエンジンに供給される混合
気を形成するため、絞り体部装置内で蒸発されるべき燃
料を通路装置に供給する。パッキンヒータ装置は、絞り
体部装置のフランジ装置と吸気マニホールド側のフラン
ジ装置間に設けられ、電気抵抗ヒータ装置がパッキンヒ
ータ装置内にノズル装置と選択された位置関係で収容さ
れ、燃料供給システムの動作中に、ノズル装置の凍結を
防止するために絞り体部装置のフランジ装置側へ熱を伝
達する。

本発明の好適な実施例では、パッキンヒータ装置は、
絞り体部装置のフランジ装置と、これと組み合わされる
エンジン側のフランジ装置との間にコンパクトに収容さ
れるように低い輪郭を有する。好ましくは、フェノール
系の比較的剛性で電気的及び熱的に絶縁性の材料からな
る所定の厚さの第１スペーサ層部材を備えている。第１
スペーサ層部材は、チャンバを形成する第１の開口部
と、通路装置と吸気マニホールドの開口部との間に整合
する第２の開口部とを有している。第２熱伝達層部材
は、アルミニュウム等の熱的及び電気的に伝導性の材料
から形成され、通路装置に整合する開口部を有し、第１
スペーサ層部材の上面側に対してほぼ同一の広がりで重
なり、密封状態で固定される。第２の金属端子装置は、
第１スペーサ層部材に埋め込まれ、第１スペーサ層部材
の下面側と同一の高さであり、チャンバを密封する。電
気抵抗ヒータ装置は、正の抵抗温度係数のセラミック材
で形成される自動調節式のヒータであり、第２熱伝達層
部材の一面に対し熱的及び電気的に伝導性の関係で固定
される一面を有する。ばね装置は、第２の金属端子装置
に電気抵抗ヒータの他面を電気的に結合するようにチャ
ンバ内に収容される。第３及び第４パッキン層部材は、
石綿充填ニトリル複合物等の比較的薄く圧縮性の電気絶
縁性パッキン材料からなり、絞り体部装置の通路装置に
整合する開口部をそれぞれ有し、絞り体部装置のフラン
ジ装置とエンジン側のフランジ装置に封止され、第２熱
伝達層部材と第１スペーサ層部材の下面にそれぞれ重な
るように固定される。第２の金属端子装置は、電気抵抗
ヒータ装置の他面を電気回路に結合するように、第１ス
ペーサ層部材の側部から延びている。第３パッキン層部
材は、好ましくは、付加的な開口部を有し、第１の金属
端子装置は、第２熱伝達層部材に固定された付加的なば
ね装置を有し、付加的なばね装置は、電気抵抗ヒータ装
置を電気回路に結合するため、付加的な開口部を介して
第２熱伝達層部材を絞り体部装置のフランジ装置に弾性
的に、かつ電気的に接続させる。

（発明の作用効果） こうした構成により、空気または空燃混合気が絞り体
部装置を介してエンジンに供給される際、電気抵抗ヒー
タ装置は、絞り体部装置に設けられるアイドリング用の
燃料注入用のノズル装置等の燃料供給装置の凍結を防止
するため、エンジンの運転始動時に速やかに作動され
る。本発明のパッキンヒータ装置は、コンパクトで信頼
性があって安価であり、絞り体部装置とエンジンとの間
に容易に信頼性を持って取り付けられ、改善されたエン
ジンの動作特性を与える。

本発明の新規で改良された燃料供給系統及びパッキン
ヒータ装置のその他の目的、利点及び詳細は、添付図面
を参照する下記の説明でより明らかになる。

（実施例） 図面を参照すると、第１図の10は、本発明の新規な改
良されたパッキンヒータ装置を示す。第２図は、このパ
ッキンヒータ装置10を改良された絞り体部装置14に組み
込んだ状態を示す。

本発明の燃料供給系統（システム）12は、一端16.1で
開口する通路装置16を備えた絞り体部装置14を有し、こ
の開口は、内燃機関の吸気マニホールド20の対応する開
口部18と連通する。絞り体部装置14は、通路装置16の一
端16.1の回りに配置されるフランジ装置22を有し、フラ
ンジ装置22は、吸気マニホールド20の対応するフランジ
装置24と組み合わされ、パッキンヒータ装置10が通路装
置16と吸気マニホールド20の開口部18との間を連通させ
且つ周囲を密封するように、これらのフランジ装置22、
24間に配置される。好適には、ネジ装置（図示せず）
が、パッキンヒータ装置10に設けられた装着穴27と、フ
ランジ装置22、24の対応する装着穴（図示せず）に通さ
れ、これによって、絞り体部装置14がエンジン上に取り
付けられる。

ノズル装置26は、通路装置16に開口を形成するように
絞り体部装置14に設けられる。本実施例では、ノズル装
置26は、第２図で燃料28の流れを矢印で示すように、通
路装置16内に燃料を供給するために、気化器内にアイド
リング速度用の燃料供給装置、すなわち燃料供給通路2
6.4を有している。こうして、絞り体部装置14において
空燃混合気を形成し、矢印30で示すように、エンジンに
混合気を供給し、エンジンのアイドリング運転を調整す
る。しかしながら、ノズル装置は、燃料噴射型のスロッ
トルボデイや直接燃料噴射システム等の空気注入装置を
有するものであっても、本発明を逸脱するものではな
い。

スロットルバルブ装置32は、通路装置16内に可動に取
り付けられ、エンジンへの混合気流を調整する。通常、
アイドリング速度用のノズル装置26は、ニードル、すな
わち、26.2で示されるように絞り体部装置14にネジで取
り付けられた弁部材26.1を有する。このため、矢印26.7
によって示すように、頭部26.6が回転されると、弁端部
26.3は、燃料供給通路26.4内で弁座26.5に近づいたり、
離れたりするように動くことができる。このような構成
において、弁部材26.1の弁座26.5に対する往復の移動
は、通路装置16への燃料28の吸入の流れを調整し、その
結果、燃料は、通路装置16内で即座に蒸発、霧化されて
混合気が形成される。ノズル装置26は通常の形式のもの
であり、通路装置16への燃料供給通路26.4を有している
ので、絞り体部装置14における燃料の蒸発や空気の膨張
から生じる冷却が、ノズル装置26の一時的または断続的
な凍結を引き起こすことがある。その結果、ある大気条
件下では、しばしばエンジンの点火不良、燃焼の不履
行、エンジンの駆動性能の劣化などを引き起こすことが
ある。

本発明による新規な改良されたパッキンヒータ装置10
は、絞り体部装置14のフランジ装置22と、吸気マニホー
ルド20のフランジ装置24との間に配置され、パッキンヒ
ータ装置10に収容される電気抵抗ヒータ装置46は、フラ
ンジ装置22とフランジ装置24との間で、ノズル装置26に
対して選択された位置に隣接して配置され、ノズル装置
26の凍結を防止するように、絞り体部装置14のフランジ
装置22へ熱を伝達し、ノズル装置26及び絞り体部装置14
を加熱する。

本発明の好ましい実施例では、パッキンヒータ装置10
は、比較的剛性の熱的及び電気的に絶縁性のフェノール
材等で形成される第１スペーサ層部材（封止装置）34を
有している。第１スペーサ層部材34は、該スペーサ部材
34内にチャンバ36を形成する第１の開口部と、通路装置
16および吸気マニホールド20の開口部18に整合する第２
の開口部38（一般に大きい径を有する）とを有する。第
１スペーサ層部材34の厚さは、チャンバ36が所定の容量
を有するように選択される。第２熱伝達層部材40は、好
ましくは、熱的及び電気的伝導性の高いアルミニュウム
のような金属材から形成され、通路装置16に整合される
開口部42を有している。第２熱伝達層部材40の一端部4
0.1は、第１スペーサ層部材34の一端部34.1と同一の広
がりで重なるように固定される。第２熱伝達層部材40
は、チャンバ36上に延在し、好ましくは、チャンバ36を
密閉するように、接着剤（図示せず）や、あるいはスペ
ーサ材の溶融などにより、第１スペーサ層部材34に封止
される。電気的に導電性の金属端子装置44は、パッキン
ヒータ装置10内に埋め込まれ、第２熱伝達層部材40に対
してチャンバ36の反対側に延在する。好適には、導電性
の金属端子装置44は、第１スペーサ層部材34内のスロッ
ト34.2に埋め込まれるアルミニュウムまたは銅などから
なる部材を有し、これによって、導電性の金属端子装置
44の一端部44.1が、チャンバ36の反対側を覆うようにチ
ャンバ36内に延び、他方、その他端部44.2が、第１スペ
ーサ層部材34の側部から外側に延び電気回路の端子に電
気的に接続される。さらに、スロット34.2内の金属端子
装置44は、第１スペーサ層部材34の外表面34.3と実質的
に同一平面に位置しており、次の組立工程における干渉
が発生しないようにするため、好ましくは、スロット3
4.2が、この外表面34.3よりもやや低い位置で金属端子
装置44を収容している。好適には、導電性の金属端子装
置44は、接着剤や、あるいはスペーサ材の溶融などによ
り、第１スペーサ層部材34に封止され、これによって、
導電性の金属端子装置44がチャンバ36の反対側を密封す
る。

本発明によれば、自動調節式の電気抵抗ヒータ装置46
がチャンバ36内に収容され、第２熱伝達層部材40を介し
てフランジ装置22に熱を伝達するように付勢される。好
適には、電気抵抗ヒータ装置46は、正の抵抗温度係数を
有するランタン添加チタン酸バリウムのようなセラミッ
ク材の体部46.1から成るヒータユニットを備え、パッキ
ンヒータ装置10を安全温度で安定させる。アルミニュウ
ムのような金属のオーミックコンタクト層46.2、46.3
が、体部46.1の対向する両面にそれぞれ設けられ、体部
46.1の一方のオーミックコンタクト層46.2は、第２熱伝
達層部材40に熱的及び電気的に直接固定され、ヒータユ
ニット（電気抵抗素子）がチャンバ36内に収容される。
好適には、ヒータユニットの体部46.1は、電気的及び熱
的に伝導性の金属充填エポキシ接着剤46.4などを用いて
第２熱伝達層部材40に固定される。導電性のばね装置48
は、ベリリウム銅などから形成されるスパイダばねのよ
うに構成され、チャンバ36内の体部46.1と導電性の金属
端子装置44間に介在され、金属端子装置44を体部46.1に
電気的に接続させる。こうして、電気抵抗ヒータ装置46
の熱をより効果的に第２熱伝達層部材40へ伝達し、ノズ
ル装置26を効率よく加熱することができる。

本発明によれば、第３及び第４パッキン層部材50、52
は、通路装置16に整合された開口部54、56を有してい
る。第３及び第４パッキン層部材50、52は、パッキンヒ
ータ装置10の対向する両外側に各々配置され、そして、
フランジ装置22とフランジ装置24にそれぞれ封止され
る。第３及び第４パッキン層部材50、52は、好適には、
第１スペーサ層部材34と比べて薄く、しかも、より電気
的絶縁性の高い材料であることが望ましい。また、接着
剤あるいは溶融などによってパッキンヒータ装置10の両
外側に取り付けられることが望ましく、第３パッキン層
部材50は、第２熱伝達層部材40と同一の広がりを持って
重なるように配置され、第４パッキン層部材52は、スロ
ット34.2内に収容された導電性の金属端子装置44と干渉
することなく、第１スペーサ層部材34の外表面34.3と同
一の平面で重ねられる。典型的に、例えば石綿充填ニト
リルパッキン材が使用されるが、他の充填材料を有する
か、あるいは他の圧縮性材料であっても良い。好適な実
施例では、第３パッキン層部材50は、付加的な端子用の
開口部50.1を有し（第１図）、この開口には、複数の薄
片58のような弾性的な端子を構成するばね装置（金属端
子装置）が、その一端部58.1を第２熱伝達層部材40の一
側40.2に固定されて配置され、その他端部58.2が開口部
50.1を介してフランジ装置22と電気的に係合するように
延在し、これによって、体部46.1のオーミックコンタク
ト層46.2を絞り体部装置14のフランジ装置22に電気的に
接触させることができる。

以上の構成において、第１スペーサ層部材34に埋め込
まれた導電性の金属端子装置44の他端部44.2は、点火ス
イッチ60（第１図）のようなスイッチ手段によってバッ
テリ58のような自動車の電力源に電気的に接続される。
こうして、電気抵抗ヒータ装置46は導電性の金属端子装
置44と絞り体部装置14との間で電気回路に接続される。
このため、電気抵抗ヒータ装置46は、点火スイッチ60が
閉じられたとき、急速に付勢されて熱を発生し、第２熱
伝達層部材40を介して絞り体部装置14のフランジ装置22
へ伝達する。このようにして、絞り体部装置14は、熱を
受け取り、ノズル装置26の凍結を防止する。電気抵抗ヒ
ータ装置46は、安全温度で安定化する自己調節機能を有
する。新規な改良されたパッキンヒータ装置10は、非常
に低い輪郭を有し、フランジ装置22、24間にコンパクト
に収容され、しかも、電気回路に容易に接続される。ま
た、電気抵抗ヒータ装置46は、剛性の強い第１スペーサ
層部材34のチャンバ36内に安全に、かつ信頼性を持って
収容され、フランジ装置22、24間の締め付けられた状態
における使用を保証し、長い使用寿命にわたりチャンバ
36内に密封される。もし、望むならば、サーモスタット
装置62（第１図）が第１スペーサ層部材34のチャンバ36
内に収容され、好ましくは、ノズル装置26に隣接して配
置され、絞り体部装置14の温度に応答して、例えば暖か
い日などには回路を開き、選択された温度レベルよりも
低い温度の時にのみ電気抵抗ヒータ装置46を付勢するよ
うにする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパッキンヒータ装置の平面図、第２図
は本発明の燃料供給系統におけるパッキンヒータ装置の
組立てを例示する第１図の線２−２に沿う部分的な拡大
断面図である。 10……パッキンヒータ装置 12……燃料系統 14……絞り体部装置 16……通路装置 18,42,54,56……開口部 20……吸気マニホールド 22,24……フランジ装置 26……ノズル装置 26.4……燃料供給通路 34……第１スペーサ層部材 36……チャンバ 38……第２開口部 40……第２熱伝達層部材 44……金属端子装置 44.1……金属端子装置の一端 44.2……金属端子装置の反対側端部 46……電気抵抗ヒータ装置 46.2,46.3……接触層 48……ばね装置 50……第３パッキン層部材 50.1……開口部 52……第４パッキン層部材 58……薄片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター ジー．バーグ アメリカ合衆国マサチユーセツツ州アト ルボロ フオールズ，タウン ストリー ト 260 (56)参考文献 実開 昭56−70146（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−51142（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絞り体部装置の第１のフランジ装置と内燃
   機関の吸気マニホールド側の第２のフランジ装置との間
   に配置され、絞り体部装置の通路装置と吸気マニホール
   ドの対応する開口部との間の通路を密封し、空気または
   空燃混合気を前記通路装置を介して内燃機関に供給する
   ためのパッキンヒータ装置において、 電気的に絶縁性の材料から成り、チャンバを形成する第
   １の開口部と、前記通路装置及び吸気マニホールドの前
   記開口部に整合する第２の開口部とを有する第１スペー
   サ層部材と、 電気的及び熱的に伝導性の金属材料から成り、第１スペ
   ーサ層部材の第２の開口部に整合する開口部を有し、第
   １スペーサ層部材の第１の面側に前記チャンバ上に広が
   るように配置される第２熱伝達層部材と、 電気回路に第２熱伝達層部材を電気的に結合するための
   第１の金属端子装置と、 一端が前記チャンバ内へ延び、他端が前記電気回路に結
   合されるように第１スペーサ層部材の側部から外側へ延
   び、第１スペーサ層部材の前記第１の面側と対向する第
   ２の面側に配置される第２の金属端子装置と、 前記チャンバ内に収容され、第２熱伝達層部材に対し電
   気的及び熱的に伝導性の関係で結合される第１の面を有
   する正の抵抗温度係数の電気抵抗ヒータ装置と、 前記電気抵抗ヒータ装置の第１の面と対向する第２の面
   を第２の金属端子装置に電気的に結合するばね装置と、 電気的に絶縁性の材料から成り、第１スペーサ層部材の
   第２の開口部に整合する開口部を各々有し、第２熱伝達
   層部材と第１のフランジ装置間に配置される第３パッキ
   ン層部材及び第２の金属端子装置と第２のフランジ装置
   間に配置される第４パッキン層部材と、を有するパッキ
   ンヒータ装置。
2. 【請求項２】前記第３パッキン層部材が付加的な開口部
   を有し、前記第１の金属端子装置は、第２熱伝達層部材
   に固定された付加的なばね装置を有し、該ばね装置は、
   前記電気抵抗ヒータ装置を前記電気回路に結合するた
   め、前記付加的な開口部を介して第２熱伝達層部材を第
   １のフランジ装置に弾性的に、かつ電気的に接続させる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパッキン
   ヒータ装置。
3. 【請求項３】通路装置及び該通路装置へ燃料を供給する
   ための燃料供給装置を有する絞り体部装置と、前記通路
   装置から得られた混合気を内燃機関へ供給するための吸
   気マニホールドとの間に配置されるパッキンヒータ装置
   であって、 前記パッキンヒータ装置は、前記通路装置に整合する開
   口部と、前記開口部の側方に、前記燃料供給装置に隣接
   する位置に形成されたチャンバと、前記チャンバの対向
   する面に各々配置された導電性の第１及び第２の金属端
   子装置と、前記チャンバ内に収容された正の抵抗温度係
   数を有する電気抵抗素子とを有し、前記電気抵抗素子の
   一面は、前記燃料供給装置側に位置する第１の金属端子
   装置に直接に結合され、前記電気抵抗素子の前記一面と
   対向する他面と第２の金属端子装置間に熱伝導を制御す
   る導電性のばね装置が介在することを特徴とするパッキ
   ンヒータ装置。