JPH0156263B2 - - Google Patents

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JPH0156263B2
JPH0156263B2 JP57191124A JP19112482A JPH0156263B2 JP H0156263 B2 JPH0156263 B2 JP H0156263B2 JP 57191124 A JP57191124 A JP 57191124A JP 19112482 A JP19112482 A JP 19112482A JP H0156263 B2 JPH0156263 B2 JP H0156263B2
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JP
Japan
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temperature
heater
voltage
ceramic
intake
Prior art date
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Application number
JP57191124A
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Japanese (ja)
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JPS5982564A (en
Inventor
Hidetoshi Mishina
Hiroshi Takahashi
Hisanari Iizuka
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0156263B2 publication Critical patent/JPH0156263B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23QIGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/001Glowing plugs for internal-combustion engines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、デイーゼル機関等の内燃機関の吸気
系に流通する吸気を加熱して機関の始動性を向上
させるためのインテーク・ヒータに係り、特にセ
ラミツクでヒータを成形し、さらにこの成形した
セラミツクヒータの温度を直接検知してヒータの
印加電圧を制御することにより、ヒータを耐熱限
界近傍で使用し得るようにしたインテーク・ヒー
タの温度制御装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an intake heater for heating intake air flowing through the intake system of an internal combustion engine such as a diesel engine to improve engine startability. This invention relates to an intake heater temperature control device that enables the heater to be used near its heat resistance limit by molding the heater from ceramic and directly detecting the temperature of the molded ceramic heater to control the voltage applied to the heater. .

〔従来技術〕[Prior art]

一般に内燃機関、殊にデイーゼル機関にあつて
は吸入される大気の温度が比較的低い環境(寒冷
地、寒冷時等)にあると、シリンダ内における吸
気の圧縮のみによつては自発着火を誘起すること
ができず円滑な機関始動を殆どなし得ない。
In general, internal combustion engines, and diesel engines in particular, are in environments where the temperature of the air being taken into the engine is relatively low (cold regions, cold times, etc.), and spontaneous ignition can occur due to the compression of the intake air within the cylinder. Therefore, it is almost impossible to start the engine smoothly.

このような状況に対処するために、第1図に示
すごとく、機関1の吸気系2には、燃料が供給さ
れて吸気(図において白矢印)の一部を燃焼さ
せ、この燃焼熱により流通する吸気を加熱して機
関1の始動性を向上させるインテーク・ヒータ3
と称される始動補助装置が装着されている。
To deal with this situation, as shown in Figure 1, fuel is supplied to the intake system 2 of the engine 1 to combust a part of the intake air (white arrow in the figure), and this combustion heat is used to reduce the circulation. Intake heater 3 that improves the startability of engine 1 by heating the intake air
It is equipped with a starting aid called .

従来、この種インテーク・ヒータとしては第2
図に示すものが知られている。ニクロム線より成
る発熱抵抗体4がスチール製の金属鞘5内に挿入
され、更に金属鞘5内にマグネシウムの粉末6が
圧密に充填されている。そして、上記発熱抵抗体
4に電源7電圧を印加して金属鞘5を赤熱させ、
これに燃料を供給して蒸気化させるとともに着火
燃焼させるようにしたものである。
Conventionally, this type of intake heater was the second
The one shown in the figure is known. A heating resistor 4 made of nichrome wire is inserted into a metal sheath 5 made of steel, and the metal sheath 5 is further compactly filled with magnesium powder 6. Then, the voltage of the power supply 7 is applied to the heating resistor 4 to make the metal sheath 5 red-hot,
Fuel is supplied to this to vaporize it and ignite it for combustion.

〔従来技術の問題点〕[Problems with conventional technology]

しかしながら、このようなインテーク・ヒータ
3には以下のごとき問題点があつた。
However, such an intake heater 3 has the following problems.

(1) ヒータ本体(金属鞘5)に金属を用い、これ
に直接燃料を懸け燃焼させているので、金属の
酸化及び溶融の点から加熱のための電圧値(電
流値)が制限を受ける。
(1) Since metal is used for the heater body (metal sheath 5) and fuel is directly applied to it for combustion, the voltage value (current value) for heating is limited due to the oxidation and melting of the metal.

(2) しかも、発熱抵抗体4は、燃焼を維持すべく
ヒータ3の熱容量を増大させるために充填した
マグネシウムの粉末6を介して金属鞘5を間接
的に加熱することになるため、加熱時間ひいて
は着火温度に達する時間が長引き、始動時間の
短縮化を達成できなかつた。因に、大型デイー
ゼル機関では12秒以上と長かつた。
(2) Moreover, since the heating resistor 4 indirectly heats the metal sheath 5 via the magnesium powder 6 filled to increase the heat capacity of the heater 3 to maintain combustion, the heating time is As a result, it took a long time to reach the ignition temperature, making it impossible to shorten the starting time. Incidentally, large diesel engines took a long time, over 12 seconds.

(3) 電流制限を受けるため全体の温度を十分に高
くすることができず、しかも金属鞘5自体の熱
容量が小さいので、着火がおこつてもセルモー
タを駆動して機関を始動させようとすると、そ
れに伴う吸気量及び流速の増大により、金属鞘
5は冷却されて機関始動前に失火することが多
かつた。
(3) Due to the current restriction, the overall temperature cannot be made high enough, and the heat capacity of the metal sheath 5 itself is small, so even if ignition occurs, if you try to drive the starter motor to start the engine, Due to the accompanying increase in intake air amount and flow rate, the metal sheath 5 was cooled and often misfired before the engine was started.

(4) ヒータ3製作上、金属鞘5内にマグネシウム
の粉末6を圧密に充填するため、発熱抵抗体4
のピツチが不揃いになり的確なピツチを得られ
なかつたり、鞘5内で短絡してしまう場合があ
り、構造上ヒータ3に局所加熱や加熱不足を生
じ、吸気系2内の酸素を燃やし過ぎて酸欠状態
になつたり、ヒータ3全体を十分に加熱できな
かつた。しかも、発熱抵抗体4のピツチが不揃
いゆえに一様加熱ができず、このため勢い低電
圧一定印加になり、印加電圧を変えて温度を高
温に保持するという温度制御が基本的にできな
かつた。したがつて完爆期間の長期化や失火が
起りやすく円滑な始動性が得られなかつた。
(4) When manufacturing the heater 3, the metal sheath 5 is filled with magnesium powder 6, so the heating resistor 4 is
The pitches of the heaters may become uneven, making it impossible to obtain accurate pitches, or short-circuiting may occur within the sheath 5. Due to the structure, the heater 3 may become locally heated or underheated, causing too much oxygen in the intake system 2 to be burned. There was a lack of oxygen, and the entire heater 3 could not be heated sufficiently. Moreover, because the pitch of the heating resistor 4 is uneven, uniform heating cannot be achieved, and as a result, a low voltage is applied at a constant rate, making it basically impossible to control the temperature by changing the applied voltage to maintain the temperature at a high temperature. As a result, the complete explosion period was prolonged, misfires were likely to occur, and smooth starting was not achieved.

この点については、セラミツク内にタングス
テン発熱抵抗体を埋設したセラミツクヒータを
使用し、これに高電圧を印加して着火温度まで
迅速に昇温させる一方、そのヒータ温度を検知
して印加電圧をオン・オフ制御することで温度
を一定に維持することが考えられる。
Regarding this point, we use a ceramic heater with a tungsten heating resistor embedded in the ceramic, and apply a high voltage to it to quickly raise the temperature to the ignition temperature, while detecting the heater temperature and turning on the applied voltage.・It is possible to maintain the temperature constant by controlling off.

しかし、これだけではヒータ温度をセラミツ
ク耐熱限界温度いつぱいまで高く維持すること
ができない。
However, this alone cannot maintain the heater temperature as high as the ceramic heat resistance limit temperature.

例えば着火温度は800℃、セラミツクの耐熱
限界温度は1100℃であり、高電圧を印加するこ
とで、熱容量の大きいセラミツクを迅速に加熱
しヒータの表面温度を瞬時に着火温度800℃ま
で昇温させるとすると、セラミツクの耐熱限界
温度1100℃を突き抜ける程の急峻な昇温特性と
ならざるを得ない。加えて、ヒータの表面温度
は直接には測定できず且つ実際温度と測定温度
とには時間的遅れを伴うため、高電圧を単にオ
ン・オフ制御しただけではヒータの温度変動幅
が大きい。このため、ヒータ温度をセラミツク
の耐熱限界温度1100℃に可及的に近づけること
は困難である。
For example, the ignition temperature is 800℃, and the heat resistance limit temperature of ceramic is 1100℃.By applying a high voltage, ceramic with a large heat capacity is quickly heated, and the surface temperature of the heater is instantly raised to the ignition temperature of 800℃. If so, the temperature rise characteristic must be so steep that it exceeds the heat resistance limit temperature of ceramics, 1100°C. In addition, since the surface temperature of the heater cannot be directly measured and there is a time delay between the actual temperature and the measured temperature, simply controlling the high voltage on and off will result in a large temperature fluctuation range of the heater. For this reason, it is difficult to bring the heater temperature as close as possible to the heat resistance limit temperature of ceramic, 1100°C.

即ち、ヒータ温度は、実際には、セラミツク
の耐熱限界温度へ突入してしまい易く、セラミ
ツクに割れを生じて、タングステン線の断線を
招来し、セラミツクヒータが不良となる。ま
た、冷気または吸気に晒されたとき、急速に降
温されて着火温度を大きく割つてしまい、着火
温度への復帰に時間がかかり着火しない場合が
生じる。
That is, the heater temperature actually tends to reach the heat-resistant limit temperature of the ceramic, causing cracks in the ceramic and causing the tungsten wire to break, resulting in a defective ceramic heater. Furthermore, when exposed to cold air or intake air, the temperature decreases rapidly, significantly lowering the ignition temperature, and it may take a long time to return to the ignition temperature, resulting in failure to ignite.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上述した問題点に鑑みて創案されたも
のであり、その目的は、セラミツクを耐熱限界温
度近くで使用することができ、ひいては加熱時間
の大幅な短縮と始動性の可及的向上とを図ること
ができるインテーク・ヒータの温度制御装置を提
供するにある。
The present invention was devised in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to enable ceramics to be used close to their heat-resistant limit temperature, thereby significantly shortening heating time and improving startability as much as possible. An object of the present invention is to provide an intake heater temperature control device that can achieve the following.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

上記目的は、本発明によれば次のようにして達
成される。即ち、温度が上がると抵抗が急激に上
がる性質を有するタングステンを抵抗発熱体とし
て用い、電圧印加によつて急速加熱できるように
する。この抵抗発熱体は高耐熱性、高強度、高熱
容量を有するセラミツクから成形したヒータ本体
内に、酸素に直接触れることなく且つセラミツク
が絶縁体であることから、じかに埋め込まれてい
る。この埋込みは例えば抵抗発熱体をプリント配
線した分割型セラミツク体をホツトプレスして圧
着することにより行なわれるので、抵抗発熱体ピ
ツチの不揃いの全くないセラミツク・ヒータが形
成される。抵抗発熱体と同時に、同質材料、例え
ばタングステン−タングステンモリブデンから成
る熱電対もヒータの長手方向最高温箇所の温度を
間接的にではなく直接検知するためにプリント配
線して埋め込まれる。かかるセラミツクヒータの
形成により、始めて電圧による温度制御が高精度
で可能となる。
According to the present invention, the above object is achieved as follows. That is, tungsten, which has the property of rapidly increasing its resistance as the temperature rises, is used as a resistance heating element, and can be heated rapidly by applying a voltage. This resistance heating element is directly embedded in the heater body, which is made of ceramic having high heat resistance, high strength, and high heat capacity, without coming into direct contact with oxygen and because ceramic is an insulator. This embedding is carried out, for example, by hot-pressing and crimping a split ceramic body on which the resistive heating elements are printed and bonded, so that a ceramic heater without any irregularities in the pitch of the resistive heating elements is formed. At the same time as the resistive heating element, a thermocouple made of a homogeneous material, for example tungsten-tungsten molybdenum, is also printed and embedded in order to directly, rather than indirectly, detect the temperature at the hottest point along the length of the heater. Formation of such a ceramic heater makes it possible for the first time to control temperature using voltage with high precision.

また、上記セラミツクヒータのタングステン発
熱抵抗体には、印加電圧切換え手段を介して、ヒ
ータを急速昇温させる高電圧と、継続印加により
ヒータ温度がセラミツクの耐熱限界温度TL以下
で且つこれに近接した値(飽和温度TS)に飽和
する低電圧VLとの2種類の電源が、交替的に印
加可能に接続される。そして、上記熱電対の検知
温度Tを受けこれを燃料の着火温度TFと比較す
る制御回路によつて、T<TFのときは上記印加
電圧切換え手段が高電圧側に、T≧TFのときは
低電圧側に切換えられる。
In addition, the tungsten heat generating resistor of the ceramic heater is supplied with a high voltage that rapidly raises the temperature of the heater via an applied voltage switching means, and a high voltage that is continuously applied to the tungsten heating resistor so that the heater temperature is below and close to the heat resistance limit temperature T L of the ceramic. Two types of power supplies are connected so that they can be alternately applied: a low voltage V L that saturates at a value (saturation temperature T S ). Then, by a control circuit that receives the temperature T detected by the thermocouple and compares it with the ignition temperature T F of the fuel, when T<T F , the applied voltage switching means changes to the high voltage side, T≧T F When , the voltage is switched to the low voltage side.

これにより、インテーク・ヒータの温度は、高
電圧により極めて短時間のうちに燃料の着火温度
TFに達し、その後は、低電圧の印加の下で、セ
ラミツクの耐熱限界温度TL以下で且つこれに近
接した上記飽和温度TSに収束維持される。この
温度は当然に着火温度TFよりも相当高い値であ
るので、吸気系の冷たい空気も短時間で加熱昇温
される。
This allows the temperature of the intake heater to reach the ignition temperature of the fuel in an extremely short period of time due to the high voltage.
T F is reached, and thereafter, under the application of a low voltage, the temperature is converged and maintained at the saturation temperature T S , which is below and close to the heat resistance limit temperature T L of ceramics. Since this temperature is naturally much higher than the ignition temperature T F , the cold air in the intake system is also heated to a high temperature in a short period of time.

但し、吸気系の冷たい空気に晒されたときは、
着火温度TF以上に保持できず着火温度TFよりも
低くなるが、その直前における上記飽和温度TS
からの降下であり、しかも着火温度TF以上の温
度領域にあつては常に低電圧が印加されながら降
下するので、着火温度TF以上では無電圧とした
場合に比べ、はるかにその降下勾配は緩やかであ
る。そして、着火温度TFより低い温度領域に入
つたときは、再び高電圧が印加される。ここでの
着火温度TFより低くなる落ち込み量及びその後
着火温度TFに立ち上がるまでの時間幅も、着火
温度TF以上の温度領域で無電圧とした場合に比
べ僅かである。
However, when exposed to cold air in the intake system,
It cannot be maintained above the ignition temperature T F and becomes lower than the ignition temperature T F , but the above saturation temperature T S just before that temperature
Moreover, in the temperature range above the ignition temperature T F , the fall occurs while a low voltage is always applied, so above the ignition temperature T F the slope of the drop is much greater than when no voltage is applied. It is gradual. Then, when the temperature reaches a lower temperature range than the ignition temperature TF , high voltage is applied again. The amount of drop below the ignition temperature T F and the time width until the temperature rises to the ignition temperature T F are also smaller than when no voltage is applied in the temperature range above the ignition temperature T F.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明に係るインテーク・ヒータの温度
制御装置の好適一実施例を添付図面に従つて詳細
に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of an intake heater temperature control device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

第3図は本発明に採用するインテーク・ヒータ
を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing an intake heater employed in the present invention.

図示するごとく、ヒータ10は棒状体に形成さ
れ、気化端11側から燃焼端12側に亘る筒状体
のホルダ13に囲繞されている。このヒータ10
は、全体がホツトプレスによりセラミツクで成形
されると共に、その内部に2つの要素がプリント
配線等により内設されて構成されている。1つは
外部より電圧を印加してこれを発熱させるタング
ステンで成る発熱抵抗体14である。また、1つ
は常温以上の温度を測定し得る熱電対15で、望
ましくは抵抗発熱体14と同質、例えばタングス
テン−タングステンモリブデンから成り、且つ知
りたいのはヒータの最高温度であることからヒー
タ10中最も高温となるべき個所にその温接点1
5aを配したものである。セラミツクは、熱容量
が大きく発熱抵抗体14により発生された熱をヒ
ータ10の外周表面から放出しつつもそれ自体に
多量の熱を保持し常にヒータ10全体を高温に維
持して安定した燃焼を継続させる機能を備えてい
る。また、このセラミツクは、発熱抵抗体14を
その内側に保護して、急速な昇温によるタングス
テンの酸化を防止し、可及的にヒータ10の加熱
時間を向上させ得る機能をも兼備している。他
方、タングステンは、温度上昇に伴なつて自らの
抵抗値を急激に増加させて高熱を発生し得る性質
を備えており、初期値(常温値)をかなり小さく
設定し電圧印加により熱容量の大きなセラミツク
を迅速に加熱してヒータ10の表面温度を瞬時に
昇温させ、供給される燃料16を蒸気化乃至着火
させ得る機能を有する。また、熱電対15は、昇
温するヒータ10の最高温度を、抵抗変化やこれ
を流れる電流変化で間接的に検知するのではな
く、その起電力で直接的に検知してヒータの温度
を正確に検知し得るとともに、その監視によりセ
ラミツクを耐熱限界近くで使用させ得る機能を有
する。
As shown in the figure, the heater 10 is formed into a rod-shaped body and is surrounded by a cylindrical holder 13 extending from the vaporization end 11 side to the combustion end 12 side. This heater 10
The entire body is made of ceramic by hot pressing, and two elements are installed inside using printed wiring or the like. One is a heating resistor 14 made of tungsten that generates heat by applying a voltage from the outside. One thermocouple 15 is capable of measuring temperatures above room temperature, and is preferably made of the same material as the resistance heating element 14, for example, tungsten-tungsten molybdenum. The hot junction 1 is located at the place where the highest temperature should be inside.
5a. Ceramic has a large heat capacity and releases the heat generated by the heating resistor 14 from the outer circumferential surface of the heater 10, while retaining a large amount of heat within itself, constantly maintaining the entire heater 10 at a high temperature to continue stable combustion. It has the function to This ceramic also has the function of protecting the heating resistor 14 inside, preventing tungsten from oxidizing due to rapid temperature rise, and increasing the heating time of the heater 10 as much as possible. . On the other hand, tungsten has the property of rapidly increasing its own resistance value as the temperature rises and generating high heat. Therefore, by setting the initial value (normal temperature value) quite small and applying voltage, tungsten can be made into a ceramic with a large heat capacity. It has a function of rapidly heating the fuel 16 to instantaneously raise the surface temperature of the heater 10 and vaporizing or igniting the supplied fuel 16. In addition, the thermocouple 15 does not indirectly detect the maximum temperature of the rising heater 10 by a change in resistance or a change in the current flowing through it, but directly detects it by its electromotive force, and accurately determines the temperature of the heater. It has the function of being able to detect heat resistance and, by monitoring it, allow ceramics to be used close to their heat resistance limits.

第4図はかかるセラミツク製のインテーク・ヒ
ータ10の昇温特性を示すものである。断面積16
mm2、長さ60mmの直方体に成形し、室温下において
測定した例である。これによれば、ヒータ10に
大形自動車用のバツテリ電圧24Vを印加した場合
には、僅か1.9secで燃料の着火温度TF800℃に達
し、そのままセラミツクの耐熱限界温度TL1100
℃を突き抜ける程の急峻な昇温特性を示すことが
わかる。一方、バツテリ電圧よりも低い9.5Vを
印加した場合には、飽和温度TSが986℃という耐
熱限界温度TLにきわめて近接した値をもち、か
つ24Vの場合と比較して緩慢な立上り特性を示
し、着火温度TFに至るまでに12.5secもかかる。
このようにヒータ10を急速昇温させる電圧を高
電圧VHと、また継続印加しても耐熱限界温度TL
以下でこれに近接した値に飽和させる電圧を低電
圧VLという。
FIG. 4 shows the temperature rise characteristics of the intake heater 10 made of ceramic. Cross-sectional area 16
This is an example in which the sample was formed into a rectangular parallelepiped with a size of 60 mm and a size of 60 mm, and was measured at room temperature. According to this, when a battery voltage of 24V for large automobiles is applied to the heater 10, the ignition temperature of the fuel reaches T F 800°C in just 1.9 seconds, and the heat resistance limit temperature of the ceramic T L 1100°C is reached in just 1.9 seconds.
It can be seen that the temperature rise characteristic is steep enough to exceed ℃. On the other hand, when 9.5V, which is lower than the battery voltage, is applied, the saturation temperature T S has a value extremely close to the heat-resistant limit temperature T L of 986°C, and the rise characteristic is slower compared to the case of 24V. It takes 12.5 seconds to reach the ignition temperature T F.
In this way, the voltage that rapidly raises the temperature of the heater 10 is the high voltage V H , and even if it is continuously applied, the heat resistance limit temperature T L
In the following, the voltage that saturates to a value close to this will be referred to as a low voltage VL .

第5図は、かかるインテーク・ヒータ10の温
度制御装置の実施例を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an embodiment of the temperature control device for the intake heater 10. As shown in FIG.

インテークヒータ10に内設された発熱抵抗体
14に、外部信号により切換自在に制御される印
加電圧切換手段17が接続されている。この切換
手段17の2つの接点には発熱抵抗体14に選択
的に印加さるべき高電圧電源18と低電圧電源1
9とが接続されている。また、同じくヒータ10
に内設された熱電対15は外部に設けた制御回路
20に接続されている。この制御回路20は増幅
器21と比較器22とから成り、熱電対15によ
り得られる熱起電力を増幅器21で増幅し、この
増幅出力を比較器22において予め設定した所定
値VRと比較し、所定値よりも増幅出力が小さい
場合には上記印加電圧切換手段17に高電圧VH
印加信号を、また逆に増幅出力が所定値VRより
も大きい場合には低電圧VL印加信号を発生する
ように構成されている。
An applied voltage switching means 17 that is switchably controlled by an external signal is connected to a heating resistor 14 provided inside the intake heater 10 . The two contacts of this switching means 17 include a high voltage power source 18 and a low voltage power source 1 to be selectively applied to the heating resistor 14.
9 is connected. Also, the heater 10
A thermocouple 15 installed inside is connected to a control circuit 20 installed outside. This control circuit 20 consists of an amplifier 21 and a comparator 22, and the amplifier 21 amplifies the thermoelectromotive force obtained by the thermocouple 15, and the comparator 22 compares this amplified output with a predetermined value VR , When the amplified output is smaller than a predetermined value, the applied voltage switching means 17 is set to the high voltage VH.
It is configured to generate an applied signal and, conversely, to generate a low voltage V L applied signal when the amplified output is larger than a predetermined value V R .

上記所定値VRはインテーク・ヒータ10に供
給される燃料の着火温度TFに相当する電圧値に
設定する。また、上記印加電圧切換手段17は単
なる一実施例であるからこれに限定されるもので
はなく、例えば高電圧電源18をバツテリーから
直接に取り出し、低電圧VL印加信号が送出され
た場合にこれに電圧降下用の抵抗が直列に挿入さ
れるようにして低電圧電源19を作成する構成と
することもできる。
The predetermined value V R is set to a voltage value corresponding to the ignition temperature T F of the fuel supplied to the intake heater 10 . Further, the applied voltage switching means 17 is merely an example, and is not limited to this. For example, when the high voltage power supply 18 is directly taken out from the battery and a low voltage V L application signal is sent out, this It is also possible to create the low voltage power supply 19 by inserting a voltage drop resistor in series.

以上の構成よりなる本制御装置の作用について
説明する。
The operation of the present control device having the above configuration will be explained.

最初に制御装置をONさせると、インテーク・
ヒータ10の温度は低く熱電対15の起電力も低
いので制御回路20からは高電圧印加信号が出力
され、印加電圧切換手段17は発熱抵抗体14に
高電圧VHを印加する。この高電圧VHの印加によ
り、インテーク・ヒータ10は既述のごとくタン
グステンを発熱抵抗体14としたことにより急速
に加熱せられ、着火温度TFの800℃に僅か1.9〜
2.0secで達する。ヒータ10のうちで最も高温の
部位がこの着火温度TFに達すると同時に熱電対
15の起電力が比較器22の所定値VRと一致す
るので制御回路20は直ちに低電圧印加信号を発
生して印加電圧切換手段17を切換え、インテー
ク・ヒータ10に高電圧VHに代わつて低電圧VL
を印加する。この低電圧印加は高電圧印加と異な
り吸気系の冷たい空気がこれに晒されたインテー
ク・ヒータ10から奪う熱を完全に補給し得ない
ので着火温度TFを保持できず降下するも、無電
圧とした場合に比してはるかにその降下の勾配を
小さくすることができる。しかも、降下して着火
温度TFを切つた場合には再び制御装置が作動し
て高電圧VH印加に切り換わるので、温度変動を
可及的に小さく抑えることができる。このよう
に、インテーク・ヒータ10の発熱抵抗体14に
は高電圧VHと低電圧VLとが交互に印加され、高
電圧VHをOFFした場合にも低電圧VLで加熱され
ることから、インテーク・ヒータ10の温度を着
火温度TF以上であつてセラミツク耐熱限界温度
TL以下のきわめて高い温度範囲内に収束維持さ
せることができる。
When you first turn on the control device, the intake
Since the temperature of the heater 10 is low and the electromotive force of the thermocouple 15 is also low, a high voltage application signal is output from the control circuit 20, and the applied voltage switching means 17 applies a high voltage V H to the heating resistor 14. By applying this high voltage VH , the intake heater 10 is rapidly heated by using tungsten as the heating resistor 14 as described above, and the ignition temperature T F of 800°C is heated by only 1.9 to 800°C.
Reached in 2.0sec. At the same time that the hottest part of the heater 10 reaches the ignition temperature T F , the electromotive force of the thermocouple 15 matches the predetermined value V R of the comparator 22, so the control circuit 20 immediately generates a low voltage application signal. , the applied voltage switching means 17 is switched, and the low voltage V L is applied to the intake heater 10 instead of the high voltage V H.
Apply. Unlike high voltage application, this low voltage application cannot completely replenish the heat taken away from the intake heater 10 exposed to the cold air in the intake system, so the ignition temperature T F cannot be maintained and falls, but no voltage The slope of the descent can be made much smaller than in the case where Furthermore, when the temperature drops below the ignition temperature T F , the control device operates again and switches to applying the high voltage V H , so that temperature fluctuations can be suppressed as small as possible. In this way, the high voltage V H and the low voltage V L are alternately applied to the heating resistor 14 of the intake heater 10, and even when the high voltage V H is turned off, it is heated by the low voltage V L. Therefore, the temperature of the intake heater 10 must be above the ignition temperature T F and the ceramic heat resistance limit temperature.
Convergence can be maintained within an extremely high temperature range below T L.

この場合において、ヒータ10が着火温度に達
すると燃料が着火して燃焼しはじめるので、この
燃焼による加熱と印加電圧による発熱との2つの
熱をヒータ10は受けることになるが、熱電対1
5の温接点15aが最も高温になる個所に内設さ
れており、ヒータ10の最高温度を常に直接監視
しているので、高電圧VH印加時、僅かの制御遅
れによるセラミツク耐熱限界温度TLへの突入を
有効に回避することができ、したがつてセラミツ
クを耐熱限界近くで使用することが可能となる。
In this case, when the heater 10 reaches the ignition temperature, the fuel ignites and starts burning, so the heater 10 receives two types of heat: heating from this combustion and heat generated from the applied voltage.
Since the hot junction 15a of No. 5 is installed at the highest temperature point and constantly directly monitors the maximum temperature of the heater 10, when a high voltage V H is applied, the ceramic heat resistance limit temperature T L is caused by a slight control delay. This makes it possible to effectively avoid the intrusion into heat, making it possible to use ceramics close to their heat resistance limits.

このようにヒータ10を可能な限り高温に維持
させることができるのは、ヒータ10本体をセラ
ミツクで成形するとともにタングステンを酸化か
ら防止して不燃性を確保し、且つ熱電対15によ
つてヒータ10温度を直接検知させることによつ
て始めて可能となるのである。
The heater 10 can be maintained at as high a temperature as possible in this way because the main body of the heater 10 is molded with ceramic, the tungsten is prevented from oxidation to ensure nonflammability, and the thermocouple 15 is used to maintain the heater 10 at the highest possible temperature. This becomes possible only by directly detecting temperature.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、要するに本発明によれば次のような優れ
た効果を発揮する。
In summary, the present invention exhibits the following excellent effects.

(1) インテーク・ヒータの温度を、高電圧により
極めて短時間のうちに燃料の着火温度まで立ち
上げることができる。
(1) The temperature of the intake heater can be raised to the fuel ignition temperature in an extremely short time using high voltage.

また、その後は、低電圧に切換えられて、ヒ
ータ温度がセラミツクの耐熱限界温度に突入す
るのが防止され、この低電圧の印加の下で、セ
ラミツクの耐熱限界温度に近接した飽和温度に
収束維持される。このため、セラミツクに割れ
が生じて発熱抵抗体が断線する事故が防止され
ると共に、着火温度より高温のインテーク・ヒ
ータにより吸気が加熱され、その加熱時間の大
幅な短縮と始動性の可及的向上とが図れる。
After that, the voltage is switched to a low voltage to prevent the heater temperature from reaching the heat-resistant limit temperature of the ceramic, and under the application of this low voltage, the heater temperature is maintained at a saturation temperature close to the heat-resistant limit temperature of the ceramic. be done. This prevents the occurrence of cracks in the ceramic and disconnection of the heating resistor, and the intake air is heated by the intake heater at a temperature higher than the ignition temperature, significantly shortening the heating time and improving startability as much as possible. Improvement can be achieved.

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

第1図はインテーク・ヒータの取付位置を示す
機関の概略図、第2図は従来のインテーク・ヒー
タの概略断面図、第3図乃至第5図は本発明の好
適一実施例を示すもので、第3図はインテーク・
ヒータの概略断面図、第4図は同昇温特性図、第
5図はインテーク・ヒータの温度制御装置の回路
図である。 なお、図中1は内燃機関、2は吸気系、10は
インテーク・ヒータ、14は発熱抵抗体、15は
熱電対、16は燃料、17は印加電圧切換手段、
20は制御回路、VHは高電圧、VLは低電圧であ
る。
Fig. 1 is a schematic diagram of an engine showing the mounting position of the intake heater, Fig. 2 is a schematic sectional view of a conventional intake heater, and Figs. 3 to 5 show a preferred embodiment of the present invention. , Figure 3 shows the intake
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the heater, FIG. 4 is a temperature rise characteristic diagram thereof, and FIG. 5 is a circuit diagram of a temperature control device for the intake heater. In the figure, 1 is an internal combustion engine, 2 is an intake system, 10 is an intake heater, 14 is a heating resistor, 15 is a thermocouple, 16 is a fuel, 17 is an applied voltage switching means,
20 is a control circuit, V H is a high voltage, and V L is a low voltage.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 機関吸気系に設けたインテーク・ヒータを、
セラミツク中にタングステン発熱抵抗体を埋設す
ると共に熱電対をヒータ長手方向の最高温箇所に
埋設して構成し、 該ヒータに、印加電圧切換え手段を介して、ヒ
ータを急速昇温させる高電圧と、継続印加すると
ヒータ温度がセラミツクの耐熱限界温度以下で且
つこれに近接した値に飽和する低電圧とを交替的
に印加可能に電源に接続し、 上記熱電対の検知温度Tを受けこれを燃料の着
火温度TFと比較して、T<TFのときは上記印加
電圧切換え手段を高電圧側に、T≧TFのときは
低電圧側に切換える制御回路を備えたことを特徴
とするインテーク・ヒータの温度制御装置。
[Claims] 1. An intake heater provided in an engine intake system,
A tungsten heating resistor is embedded in ceramic, and a thermocouple is embedded in the hottest point in the longitudinal direction of the heater, and a high voltage that rapidly raises the temperature of the heater is applied to the heater via an applied voltage switching means. A low voltage is connected to the power source so that a low voltage that, when continuously applied, saturates the heater temperature at a value that is below and close to the ceramic's heat resistance limit temperature, is connected to the power source, and when the temperature T detected by the thermocouple is detected, this voltage is applied to the fuel. An intake characterized by comprising a control circuit that switches the applied voltage switching means to a higher voltage side when T<T F compared to an ignition temperature T F , and to a lower voltage side when T≧T F. - Heater temperature control device.
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