JP3372516B2 - 気化器の感温制御装置 - Google Patents

気化器の感温制御装置

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  • Control Of The Air-Fuel Ratio Of Carburetors (AREA)
  • Means For Warming Up And Starting Carburetors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二輪車、四輪車の
気化器の燃料制御弁、電子制御ガソリン噴射の空気制御
弁等として適用できる感温制御装置で、特に、PTCヒ
ータ等の発熱体とサーモワックスの組合せからなり、保
温機能を有している感温制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、燃料噴射装置付きエンジンの始動
手段として、通常、運転時の空気量を制御するスロット
ルバルブに、これとは別に、バイパス路を設けると共
に、このバイパス路にエアレギュレータを設け、このエ
アレギュレータの作動により付加空気をエンジンに供給
する技術は、感温制御装置として公知である。
【0003】感温制御装置は、ケース内に収容されたP
TCヒーター等の発熱体によりサーモワックスが加熱さ
れることにより、バルブが作動してバイパス通路を開閉
するものである。この感温制御装置の使用例として、例
えば、オートバイスターター用のユニットがある。この
オートバイスターター用のユニットでは、エンジンをか
ける時スイッチを入れることにより、ヒーターが作動す
る。、作動原理としては、外気の温度によりバルブの位
置がサーモワックスにより決まっている。
【0004】スイッチを入れた時点ではサーモワックス
は外気によりリフトしているため、外気温に適合したバ
ルブ位置のため、キャブへある程度始動しやすい量混合
空気(燃料と空気の混ぜたもの)が供給されている。そ
の後、PTCヒーターが発熱することにより、サーモワ
ックスが外気に関係なくバルブを作動させて混合気の量
を減少させ、最終的には、完全にバイパス回路を閉じ
る。
【0005】逆に、エンジンを停止させる時、スイッチ
を切ると、PTCヒーターもOFFになる為、ヒーター
は発熱をやめ、外気冷却されて、最終的には、外気温で
のサーモワックスのリフト位置に戻る。
【0006】ところで、内燃機関の暖気運転時には、内
燃機関に対する吸入空気量を制御して自動的に内燃機関
の回転数を漸次減少させていく必要がある。また、外気
温度に応じて空気流路が閉じられるまでの閉弁所要時間
を変化させる必要があり、例えば、外気温度が低いほど
閉弁所要時間を長くする必要がある。
【0007】さらに、内燃機関の停止時においては、外
気温度に応じて、空気流路が開かれるまでの開弁所要時
間を変化させる必要があり、例えば、外気温度が低いほ
ど開弁所要時間を短くする必要がある。
【0008】前述のことから、オートバイスターター等
の使用時には、車両側の機能として、ある程度の感温制
御装置におけるサーモワックス温度上昇を緩やかにする
要求と、逆に、エンジン停止時にPTCヒーター等、発
熱体のOFF後のサーモワックス温度の下降において
も、緩るやかな作動要求がある。
【0009】しかるに、感温制御装置におけるPTCヒ
ーターの温度上昇が早いので、チョークの解除、ファー
ストアイドルカム解除が早くなってしまったり、逆に、
再始動時に温度下降が早いためオーバーリッチになって
再始動不良を起こしやすくなるという問題がある。
【0010】この要求に対応する従来技術として、例え
ば、、特開昭53−38818では、サーモワックス
(感温体)の周囲に設けたジャケットを循環するエンジ
ン冷却水で、当該サーモワックスを保温すると共に、こ
のエンジン冷却水温度を検知して、ニードル弁のニード
ルの変位量を定め、これによりバイパス路の通路面積を
変化させてスロットルバルブを通過する空気量に対し、
バイパス路を通過して合流する付加空気量を制御する方
法が開示されている。
【0011】また、、特開昭54−3621では、サ
ーモワックスと、これを加熱する発熱体の保温手段とし
て、これらの外側を保温ケースで覆うと共に、保温ケー
スの内側に保温空間を設ける工夫をしている。
【0012】さらに、、特開昭57−148046で
は、発熱体に対設されるサーモワックスの感温部に、当
該サーモワックスとの当接部にリング状突出部がある黄
銅製のヒートマスを介設することで、前記感温部がヒー
トマスに隔離して囲繞されるように設けている。それに
より、運転後のエンジン停止後のサーモワックスの冷却
特性も、急冷されることなく、エンジン冷却特性に沿っ
て徐冷されるため、テーパバルブが通路の絞りを急激に
行わず、従って、温間再始動においては、その状態のエ
ンジン要求空熱比に対応するブリードエア量を制御でき
ることになり、オーバーリッチになることが防止され、
再始動不良が避けられるというものである。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】前記、の従来技術
は、構造が複雑で製作コストがかり、また、感温制御装
置の全体構成を変更することになり、実現性に劣る問題
がある。
【0014】また、の従来技術は、PTCヒーターと
サーモワックスの接触面積や金属での蓄熱効果を目的と
したもので、構造が比較的簡単で、この点では現実的で
あるが、温度の上昇特性については、ヒーター容量の変
更等で対応可能であるが、外気の影響でチョークがとけ
ず、オーバーリッチになる可能性がある。また、ヒート
マスとして金属では少量の効果しか得られず、そのため
ケース内の容量(容積)が大きくなるという欠点があ
る。
【0015】本発明は、前記従来、、等の先行技
術の欠点を改良したもので、蓄熱性に優れると共に、構
造が簡単で製作も容易であり、しかも、従来製品の外形
を変えなくてよい気化器の感温制御装置を提供すること
を目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は次のよう構成している。第1の発明は、気
化器に併設されたケース内に発熱体と、該発熱体により
作動するサーモワックスと、該サーモワックスにより気
化器へ通じる流路を開閉する弁体が収容された感温制御
装置において、前記ケース内で、かつ前記発熱体と前記
サーモワックスに近接する場所に蓄熱用密閉空間を形成
し、この蓄熱用密閉空間に前記発熱体の温度変化内に溶
融点を有する蓄熱物質を収容したことを特徴とする。第
2の発明は、第1の発明において、前記蓄熱物質が70
°C前後で溶融するワックスであることを特徴とする。
【0017】本発明によると、ワックス等の蓄熱物質に
蓄熱された潜熱の効果で、発熱体が発熱をやめた後、サ
ーモワックスの上昇と下降での作動を緩やかにでき、特
に、空冷エンジン等の始動性を円滑に行わせるための空
気制御弁、又は、燃料制御弁の機能向上を達成でき、排
ガス等の低減につながるものである。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は本発明に係る感温制御装置
の使用例の概要図、図2は、図1の感温制御装置の縦断
面図、図3は、ワックスと黄銅のそれぞれの比熱をグラ
フで示す図である。
【0019】図1に示すように、感温制御装置Aは、例
えば、燃料噴射装置付きエンジンの始動手段として、運
転時の空気量を制御するスロットルバルブ42が設けら
れたメイン通路43と別に設けられたバイパス路44に
配設されており、この感温制御装置Aの作動により付加
空気をエンジンに供給するように設けられている。
【0020】図2において、感温制御装置Aは、気化器
に併設されたプラスチック製ケース1内にPTCヒータ
ー(発熱体)5と、このPTCヒーター5により作動す
るサーモワックス(ワックス式熱応動伸縮装置)4等を
収容して構成されている。
【0021】さらに説明すると、プラスチック製ケース
1は、略L字形筒体の断面形状であり、上部開口からサ
ーモワックス4がケース1内に収容されている。サーモ
ワックス4における金属製のボデイ上部4aはボデイ下
部4bよりも大径に設けられていて、ボデイ上部4aの
外周溝23にОリング14が嵌合され、このОリング1
4をケース1の内壁24に密接させることにより、その
下部を密閉している。
【0022】プラスチック製ケース1の下部開口端25
をラバーカバー9で密栓してあり、このラバーカバー9
を水密的に挿通してリード線10が導入されていて、各
リード線10の先端にそれぞれ第1と第2の端子7、8
がそれぞれ第1と第2の接続導体26、26を介して、
PTCホルダー6で保持されたPTCヒーター5の上下
の両面電極に導かれている。
【0023】サーモワックス4のボデイ下部4bは、ボ
デイ上部4aに比して径小に設けられており、ボデイ下
部4bの周囲とプラスチック製ケース1内壁面との間に
は第1空間28aが形成されている。また、ボデイ下部
4bとラバーカバー9の間には第2空間28bが形成さ
れている。第1と第2の空間28a,28bは、図示の
構造を理解し易くするため便宜的に分けて説明するもの
で、この第1と第2の空間28a,28bは連通してお
り、かつ、後述の蓄熱物質の収容空間として同価値であ
り、両空間を合わせて蓄熱用密閉空間28とする。つま
り、蓄熱用密閉空間28の上部側はОリング14で密封
されており、下部側はラバーカバー9がケース1の下部
開口端25を密栓することで閉塞されている。
【0024】この蓄熱用密閉空間28には、蓄熱物質と
して、例えば、70°C前後で溶融するワックス29が
収容されている。結果、サーモワックス4のボデイの大
部分と発熱体のそれぞれの周囲(近辺)は、蓄熱物質の
ワックス29で覆われることになり、サーモワックス4
の保温効果が向上する。ワックス29は、70°C以下
では固体状であるから蓄熱用密閉空間28から漏出しな
いのは勿論であるが、70°C以上で液体に変化したと
きも蓄熱用密閉空間28であるが故に漏出の恐れがな
い。なお、ワックス29は温度上昇により体積が膨張す
るので、その膨張分を見込んで、予め蓄熱用密閉空間2
8内に少しの空間を残して収納するのがよい。
【0025】サーモワックス4の押圧杆体30の先端
は、可動保持部材3の凹部に嵌合されている。可動保持
部材3の下端係合縁32と、その外周に位置していてケ
ース1の上部開口の内周ねじ部31に螺合されたケース
カラー2の内周上端との間にメインスプリング11が弾
装されていて、当該可動保持部材3を下向きに付勢して
いる。
【0026】ケースカラー2の上端部は、支持体33の
下部に形成された凹部34にОリング15を介して密に
嵌合係止されている。さらに、支持体33の下面に固定
ねじ22で固着された固定フック21により、前記ケー
スカラー2と支持体33とが結合されている。
【0027】支持体33の内部には、バイパス路44に
おける空気通路18と、燃料通路19と、混合気通路2
0とが図示の配置で開孔されていて、燃料通路19をニ
ードル17で開閉し、空気通路18と混合気通路20が
接続する位置に設けられた弁孔40を、空気用バルブ1
6が昇降することで開閉する。
【0028】空気用バルブ16は中間部に仕切壁35が
ある筒体形状で、下部筒体空間36内に可動保持部材3
の上部が昇降自在に嵌合しており、下部筒体空間36の
下端の係合縁37と可動保持部材3の係合鍔38が係合
している。また、可動保持部材3の上端凹部39と仕切
壁35下面側のEリング13との間に、リリーフスプリ
ング12を弾装することで可動保持部材3と空気用バル
ブ16を連動させている。
【0029】ニードル17は、空気用バルブ16の仕切
壁35の中心部に設けたガイド孔41を昇降自在に挿通
しており、ニードル17の外周に設けられた切削溝にE
リング13が係止してあって、このEリング13がリリ
ーフスプリング12で押上げられることにより、ニード
ル17は空気用バルブ16と一緒に上昇し、かつ、Eリ
ング13が仕切壁35の下面に係止することで、その上
昇が規制される。また、ニードル17は、空気用バルブ
16とは独自に、燃料通路19の圧力でリリーフスプリ
ング12に抗して下降できる。
【0030】前記の構成では、エンジンスターターを作
動させることで、通電回路が通電されることにより、P
TCヒーター5が発熱し、そのPTCヒーター5の熱
は、サーモワックス4に伝わるので、そのサーモワック
ス4が伸長する。すなわち、押圧杆体30がサーモワッ
クス4のボデイから押出され、その押圧杆体30によ
り、メインスプリング11の弾発力に抗して可動保持部
材3が押上げられ、さらに、リリーフスプリング12を
介して、これに保持されているニードル17と空気用バ
ルブ16が一緒に上昇し、閉弁方向に移動されていくの
で、空気通路18と、燃料通路19の流路断面積が漸次
減少し、混合気通路20を流れる空気と燃料の混合比が
調節されるとともに、その流量も調節される。
【0031】また、外気温度の高低によりPTCヒータ
ー5の発生する熱と外部に放出される熱の平行に到る温
度差が生じ、そのため通電を開始してから制御弁が閉じ
るまでの時間は、外気温度の高低により変化する。さら
に、電流を遮断すると、PTCヒーター5に蓄えられて
いた熱が徐々に外部に放出されていくので、電流が遮断
されてから一定時間経過後に、前記メインスプリング1
1の弾発力により、可動保持部材3で保持されている各
部分が押し戻されて開弁されていくと共に、押圧杆体3
0がサーモワックス4のボデイ内に押し込まれていく。
【0032】この場合、ケース1内の蓄熱用密閉空間2
8に収容されている蓄熱物質であるワックス29がPT
Cヒーター5の通電時に発生した熱を十分に蓄熱してい
るので、その潜熱効果により、PTCヒーター5へ電流
が遮断されてから一定時間経過後も、サーモワックス4
は急激に冷却されず、エンジンの冷却特性に近似して徐
冷されてオーバーリッチを防ぎ再開始動性を良好にする
ことができる。
【0033】つまり、前記サーモワックス4とPTCヒ
ーター5の近辺に形成した蓄熱用密閉空間28にPTC
ヒーターON,OFF間で溶融する蓄熱物質であるワッ
クス29を挿入することで、その潜熱の効果により、温
度の上昇と下降でのサーモワックスの作動を緩やかにす
る。このことは、実験で確かめられたので、以下それを
説明する。
【0034】図2に示すケース1内の蓄熱用密閉空間2
8に、気体状態の空気と、液体状態の流体パラフィン
と、固体状態のシリコンガスケットを個別に収容してエ
ンジンを始動し、所定時間運転後停止して、これを繰り
返して実験を行い、それぞれを比較した。ワックスは、
140°F程度で溶融するワックスを使用した。その結
果は、下記の表1のようになった
【0035】
【表1】
【0036】また、図3にはワックスと黄銅のそれぞれ
の比熱をグラフで示している。同図から分かるように、
一般的にワックスの比熱は、2〜2.5J/g・°Cで
あり(比較例6−4黄銅0.377J/g・°C)、溶
融潜熱は200J/g・°C、つまり、PTCヒーター
のON、OFF間にワックスの溶融点を有すれば、10
0°C分の熱エネルギーを有したことになる。表1は、
このことを示している。
【0037】前述のように、本発明の実施形態において
は、サーモワックスとPTCヒーターに近接する場所に
PTCヒーターの温度変化内に溶融点を有する(つま
り、固体から液体に体変化する)蓄熱物質(例、ワック
ス)を設けたことで、空冷エンジンの始動性を円滑に行
うための空気制御弁(バイスター)又は、燃料制御弁の
機能向上(排ガス等)を達成できた。また、従来例に見
られるような金属などのヒートマスに見られるような、
スペース拡大のはね返りを抑えることができた。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
感温制御装置のケース内において、PTCヒーターなど
の発熱体と、サーモワックスに近接する場所に蓄熱用密
閉空間を形成し、この蓄熱用密閉空間に前記PTCヒー
ターの温度変化内に溶融点を有するワックス等の蓄熱物
質を収容し、この蓄熱物質に蓄熱された潜熱の効果で、
発熱体が発熱をやめた後、サーモワックスの上昇と下降
での作動を緩やかにできるので、特に、空冷エンジン等
の始動性を円滑に行わせるための空気制御弁、又は、燃
料制御弁の機能向上を達成でき、排ガス等の低減につな
がるものであり、蓄熱性に優れると共に、構造が簡単で
製作も容易である。しかも、本発明では、従来製品の外
形を変えなくてよいという、実用上きわめて優れた効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る感温制御装置の使用例
の概要図である。
【図2】本発明の実施形態に係る感温制御装置の縦断面
図である。
【図3】本発明に係る蓄熱物質の1例としてのワックス
と、従来の黄銅のそれぞれの比熱をグラフで示す図であ
る。
【符号の説明】
1 プラスチック製ケース 2 ケースカラー 3 可動保持部材 4 サーモワックス 4a 上部ボデイ 4b 下部ボデイ 5 PTCヒーター 6 PTCホルダー 7 第1端子 8 第2端子 9 ラバーカバー 10 リード線 11 メインスプリング 12 リリーフスプリング 13 Eリング 14 Оリング 15 Оリング 16 バルブ 17 ニードル 18 空気通路 19 燃料通路 20 混合気通路 21 固定フック 22 固定ねじ 23 外周溝 24 内壁 25 下部開口端 26 第1接続導体 27 第2接続導体 28 蓄熱用密閉空間 28a 第1空間 28b 第2空間 29 ワックス 30 押圧杆体 31 内周ねじ 32 下端係合縁 33 支持体 34 凹部 35 仕切壁 36 下部筒体空間 37 係合縁 38 係合鍔 39 上端凹部 40 弁孔 41 ガイド孔 42 スロットルバルブ 43 メイン通路 44 バイパス路 A 感温制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−38643(JP,A) 特開 平10−18913(JP,A) 実開 平4−42255(JP,U) 実開 昭58−79054(JP,U) 実公 昭61−43957(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 7/12 F02D 37/00 301 F02M 1/08 F02M 69/32 F02M 1/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気化器に併設されたケース内に発熱体
    と、該発熱体により作動するサーモワックスと、該サー
    モワックスにより気化器へ通じる流路を開閉する弁体が
    収容された感温制御装置において、前記ケース内で、か
    つ前記発熱体と前記サーモワックスに近接する場所に蓄
    熱用密閉空間を形成し、この蓄熱用密閉空間に前記発熱
    体の温度変化内に溶融点を有する蓄熱物質を収容したこ
    とを特徴とする気化器の感温制御装置。
  2. 【請求項2】 前記蓄熱物質が70°C前後で溶融する
    ワックスである請求項1記載の気化器の感温制御装置。
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