JPH0313427B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の吸気加熱装置に関する。

〔従来の技術〕

機関温度が低い機関暖機完了前には気化器から
供給された燃料の気化が十分ではなく、そのため
多量の燃料が液状のまま機関シリンダ内に供給さ
れ、その結果暖機完了後に比べて燃焼が悪くな
り、安定した機関の運転を確保できないという問
題がある。従つて通常、暖機運転時には暖機完了
後におけるよりも濃い混合気を機関シリンダ内に
供給して安定した機関の運転を確保するようにし
ている。しかしながらこのように濃い混合気を機
関シリンダ内に供給した場合には排気ガス中の有
害成分である未燃炭化水素（HC）並びに一酸化
炭素（CO）が増大するばかりでなく燃料消費率
が悪化するという問題を生ずる。従つて機関暖機
運転時において気化器から供給される液状燃料を
十分に気化することができれば機関シリンダ内に
供給される混合気を薄くしても安定した機関の運
転が確保でき、しかもこのような薄い混合気を使
用できることにより排気ガス中の有害成分を低減
できると共に燃料消費率を向上させることができ
る。そこで本願出願人は先に、機関暖機運転時に
おいて液状燃料の気化を促進すべく、例えば気化
器エアホーンの出口部に中空発熱体容器を取付
け、この中空発熱体容器を内筒と、外筒と、これ
らの内筒並びに外筒間に挿入された正特性サーミ
スタ素子（以下、PTC素子と称す）とにより構
成し、PTC素子を加熱することにより中空発熱
体容器の内筒を加熱するようにした吸気加熱装置
を提案した（特願昭55−169050（特公昭60−
46263））。

本発明は斯かる型の吸気加熱装置の改良、特に
内筒とPTC素子との密着性の改良に関するもの
であるので、まず初めに本願発明の改良のベース
であるこの吸気加熱装置の構成について第１図〜
第９図を参照して簡単に説明する。

第１図において、１は機関本体、２は吸気マニ
ホルド、３はマニホルド集合部、４はガスケツト
５を介してマニホルド集合部３上に取付けられた
合成樹脂材料製の断熱板、６はガスケツト７を介
して断熱板４上に固定された気化器を夫々示し、
この気化器６は１次側気化器Ａと２次側気化器Ｂ
とを有する。１次側気化器Ａは１次側エアホーン
８と、１次側メインノズル９と、１次側スロツト
ル弁１０とを具備し、２次側気化器Ｂは２次側エ
アホーン１１と、２次側メインノズル１２と、２
次側スロツトル弁１３とを具備する。第１図に示
されるように１次側気化器Ａの下端部の断熱板４
内には１次側エアホーン８と整列しかつマニホル
ド集合部３内に突出する中空発熱体容器１４が設
けられている。第２図並びに第３図に示されるよ
うにこの中空発熱体容器１４は薄肉の金属材料か
らなる内筒１５と、薄肉の合成樹脂材料からなる
外筒１６とにより構成される。第４図に示すよう
に外筒１６は一様な内径を有する中間部１６ａ
と、中間部１６ａよりわずかばかり大きな内径を
有する上端部１６ｂと、中間部１６ａよりも小さ
な内径を有する下端部１６ｃとを有する。中間部
１６ａと下端部１６ｃ間には第１環状肩部１７
と、第１環状肩部１７の下方に位置する第２環状
肩部１８とを形成する階段部１６ｄが形成され
る。中間部１６ａの背面上には上端部１６ｂに隣
接して断面矩形の環状フランジ２０が一体形成さ
れる。更に、外筒１６上には上端部１６ｂからフ
ランジ２０内に延びる切欠き２１が形成され、こ
の切欠き２１の底面２２は半径方向に延びる平坦
面となつている。

この外筒１６は前述したように合成樹脂材料か
ら一体形成されるが金属材料から形成することも
できる。

一方、内筒１５は第２，３，５図に示す如く断
面正八角形の中間部（接触表面部）１５ａと、円
筒状上端部１５ｂとを有する。円筒状上端部１５
ｂと円筒状下端部１５ｃとは等しい内径を有し、
中間部１５ａはその全体が円筒状上端部１５ｂ並
びに円筒状下端部１５ｃから内方に膨出してい
る。円筒状上端部１５ｂの先端には外方に延びる
階段状フランジ２３が一体形成される。この階段
状フランジ２３は円筒状上端部１５ｂの先端から
外方に延びる断面Ｌ字形の内方フランジ部２３ａ
と、内方フランジ部２３ａの先端から更に延びる
断面Ｌ字形の外方フランジ先端部２３ｂとにより
構成される。更に、円筒状下端部１５ｃの先端部
には外方に延びる断面Ｌ字形のフランジ２４が一
体形成され、このフランジ２４は第２図に示すよ
うに外筒１６の下端部１６ｃ上にかしめ結合され
る。

また、第２図に示すように内筒１５と外筒１６
間には四弗化エチレンのような耐熱性弗素樹脂、
或いはシリコンゴムのような耐熱性ゴム材料から
なる絶縁リング２５が挿入され、この絶縁リング
２５は内筒１５の内方フランジ部２３ａ内に嵌着
される。

一方、第２図並びに第３図に示されるように内
筒１５と外筒１６間にはグラフアイトからなる環
状の弾性電極２９が挿入される。この弾性電極２
９は第６図に示されるように円筒状外周面３０
と、断面正八面体の内周面３１を有し、更に軸方
向に延びるスリツト３２によつて分離されてい
る。第３図からわかるようにこの弾性電極２９は
その内周面３１の八面体を構成する各平坦面が内
筒１５の八面体を構成する各平担面と対面するよ
うに内筒１５と外筒１６間に挿入される。また、
弾性電極２９の軸方向長さは内筒中間部１５ａの
長さよりも短く、しかもこの弾性電極２９は内筒
中間部１５ａの領域内に配置されている。

内筒中間部１５ａの各平坦外周面部分と弾性電
極２９間には夫々PTC素子３３が挿入され、更
にこれらの各PTC素子３３の外周壁を包囲する
ように絶縁部材３４が挿入される。絶縁部材３４
は第７図に示すように帯状のアスベスト（第７図
では帯を環状に丸めた状態で示してある）からな
り、等間隔で８個の開孔３５が形成されている。
一方、各PTC素子３３は第８図に示すように矩
形輪郭形状をなす平板状に形成され、絶縁部材３
４の各開孔３５はPTC素子３３の輪郭形状とほ
ぼ等しい輪郭形状を有する。また、各開孔３５は
等間隔の各リブ部３６によつて分離される。絶縁
部材３４の正八角形を構成する各平坦面は内筒１
５の正八角形を構成する各平坦周面上に夫々配置
され、絶縁部材３４の各開孔３５内に夫々PTC
素子３３が挿入される。

中空発熱体容器１４の上端部には半径方向外方
に延びる電極ユニツト３９が取付けられる。この
電極ユニツト３９は第９図に示されるように金属
製の断面Ｕ字形リング４０と、絶縁チユーブ４１
により被覆された帯状のマイナス側リード線４２
と、絶縁チユーブ４３により被覆された帯状のプ
ラス側リード線４４と、一対の端子４５，４６を
見えたコネクタ４７を具備する。絶縁チユーブ４
１と４３とは互いに重ね合わされ、この重ね合わ
された絶縁チユーブ４１，４３の外周上にゴム材
料からなるリテーナ４８が挿入される。

第９図に示されるようにマイナス側リード線４
２の内端部４９は上方に直角に屈曲され、この屈
曲内端部４９はリング４０のＵ字形断面内に溶接
される。また、マイナス側リード線４２の外端部
はコネクタ４７の端子４５に接続される。一方、
プラス側リード線４４の内端部５０はマイナス側
リード線４２の屈曲内端部４９とは反対側に下方
に向けて屈曲され、プラス側リード線４４の外端
部はコネクタ４７の端子４６に接続される。第２
図に示されるようにリング４０のＵ字形断面は外
筒１６の上端部１６ｂに嵌着され、内筒１５の外
方フランジ部２３ｂがこのリング４０上にかしめ
られる。一方、プラス側リード線４４の屈曲内端
部５０は外筒中間部１６ａと弾性電極２９間に挿
入される。

第１図に示されるように断熱板４には互いに連
結した大径孔５１と小径孔５２とが形成され、大
径孔５１内に中空発熱体容器１４が配置される。
また、小径孔５２は２次側エアホーン１１と整列
配置される。

大径孔５１並びに小径孔５２を画成する断熱板
４の内周壁面下側部にはその全長に亘つて断面Ｌ
字形の溝５３，５４が形成され、大径孔５１の溝
５３内に外筒１６の外周壁面上に一体形成された
フランジ２０が嵌着される。更に、断熱板４の下
側壁面上にはあり溝５５が形成され、このあり溝
５５内にリテーナ４８の内側部４８ｂが嵌着され
る。

次に上述の如き吸気加熱装置の作動について説
明すれば以下の通りである。

マイナス側リード線４２は接地され、、プラス
側リード線４４は温度検出スイツチ１１０、、中
性点電圧検出スイツチ１１１並びにイグニツシヨ
ンスイツチ１１２を介して電源１１３に接続され
る。温度検出スイツチ１１０は機関冷却水温が例
えば60℃以下のときオン状態であり、機関冷却水
温が60℃以上になるとオフ状態になる。一方、、
中性点電圧検出スイツチ１１１は機関駆動のオー
ルタネータの中性点電圧が所定レベル以下のとき
オフ状態にあり、この中性点電圧が所定レベル以
上になるとオン状態となる。

PTC素子３３は電流供給開始時に大きな電流
が流れるために機関を始動すべくスタータモータ
を駆動しているときにはPTC素子３３に電流の
供給を開始しないようにする必要がある。このた
めに中性点電圧検出スイツチ１１１が設けられ
る。即ち、機関がスタータモータにより回転せし
められるときには中性点電圧は低く、機関が自力
運転を開始すると中性点電圧が高くなつて中性点
電圧検出スイツチ１１１がオン状態となり、
PTC素子３３に電流の供給が開始される。この
ようにPTC素子３３に電流の供給が開始される
とPTC素子３３は即座に温度上昇し、その結果
内筒１５も即座に温度上昇する。

一方、機関が始動すると１次側気化器Ａから供
給された燃料のうちの大部分の液状燃料は１次側
エアホーン８の内壁面にそつて下降し、次いで、
この液状燃料は内筒１５の内壁面に沿つて下降す
る。外筒１６は断熱材により形成されており、し
かもこの外筒１６は断熱板４によつて支持されて
いる。従つてPTC素子３３から発する熱のうち
のわずかな量が吸気マニホルド２並びに気化器６
に逃げるだけであり、PTC素子３３から発する
熱の大部分が内筒１５を加熱するために用いられ
る。更に、内筒１５の内壁面は液状燃料で覆われ
ており、従つてPTC素子３３から発する熱の大
部分が液状燃料を気化するために使用される。ま
た、内筒中間部１５ａは内筒上端部１５ｂから内
方に膨出しているので混合気中に浮遊する燃料液
滴が内筒中間部１５ａに付着しやすくなり、斯く
して燃料の気化を一層促進することができる。

一方、機関始動後暫くして機関冷却水温60℃よ
りも高くなると温度検出スイツチ１１０がオフ状
態となるためにPTC素子３３への電流の供給は
停止せしめられる。

尚、周知の如く、グラフアイトの熱伝導率は指
向性があり、円周方向の熱伝導率に比べて半径方
向の熱伝導率が低くなつている。従つてグラフア
イトはその半径方向に熱が伝導しずらく、弾性電
極２９は断熱作用を有することになる。前述した
ように外筒１６は断熱材より形成されており、し
かも弾性電極２９が断熱作用を有するのでPTC
素子３３から発生する熱の大部分を内筒１５の加
熱のために使用することができる。一方、グラフ
アイトはその円周方向に熱が伝導しやすいために
内筒１５を均一に加熱することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の如き吸気加熱装置においては、各PTC
素子３３と内筒１５の横断面正八角形（一般には
正多角形）状接触表面部１５ａとの密着性の良
否、換言すれば接触面積の大小が装置全体の発熱
特性を決定するといつても過言ではない。そこで
内筒部材としては一般に薄肉の良伝熱性材料が使
用される。そして、これら接触表面部１５ａは多
角形状にプレス成形されたときに高精度の平面度
が要求されるが満足すべき平面度がなかなか得ら
れないのが実情であつた。また、たとえプレス成
形時に精度が確保されたとしても組立時の圧入工
程（内筒１５はPTC素子３３を嵌め込んだ絶縁
部材３４及び弾性電力２９を取り付けた後外筒１
６内に圧入される）で内筒１５の多角形平面部１
５ａが第１０図に示す如く内方に撓み、PTC素
子３３との密着性が悪化するという問題が生じ
た。更にまた、第１０図に示す如き状態では
PTC素子３３に矢印で示す如くその中心部に半
径方向の力（圧入時にも圧入後にもPTC素子３
３には弾性電極２９により常に矢印方向の力が作
用している）が作用するとPTC素子は容易に割
れ（折損し）てしまう。実際このようなPTC素
子の割れは少なからず生じていた。

本発明はこれらの問題を解決すべく、内筒と
PTC素子との密着性を良好にし、PTC素子の割
れを防止することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、この発明によれば、
燃料供給装置から機関シリンダに至る吸気通路内
に、内筒と外筒とこれら内外筒間に挿入された
PTC素子とにより構成した中空発熱体容器を設
けて成る内燃期間の吸気加熱装置において、前記
内筒は薄肉の金属材料から形成され、上記内筒の
本体部に横断面多角形状の接触表面部を形成し、
これら多角形の各接触表面部は複数個の平板状の
PTC素子に密着せしめられ、各接触表面部はそ
の略中央部において軸線方向に延びる横断面が略
Ｕ字状の補強リブを有し、該補強リブはPTC素
子と接触する外径側が凹みを、吸気通路を形成す
る内径側が突起を形成することを特徴としてい
る。

〔作用〕

多角形にプレス成形するときリブは応力集中部
となり、平面部の曲がりや撓みを吸収する。

内筒の挿入時に平面部を撓ませようとする力が
発生した場合に、リブはそのような力による変形
を吸収し、PTC素子と内筒の接触表面部との間
の密着を維持する。

〔実施例〕

第１１図〜第１３図に示す如く内筒１５の中間
部（接触表面部）１５ａの各多角形平面部にはそ
の略中央部に軸線中心に延びる断面Ｕ字状の補強
リブが形成され、このリブは内周側が突起９０を
外周側は凹み９１をなしている。リブは内筒の挿
入時に半径方向の力が加わつた場合に、リブの部
分がそのような力を吸収し（即ち、リブに対して
接触平面部１５ａが変形し）、内筒はその圧入時
にももはや第１０図に示す如く内方にたわむこと
はなく、接触表面部１５ａとPTC素子３３との
密着状態が維持される。更にまた、中間部１５ａ
を多角形平面にプレス成形する際に突起９０によ
る凹み９１が応力集中部となり平面の曲がりやた
わみはすべてここで吸収されるので小さなプレス
荷重で高精度の平面加工が行なえる。それに伴
い、要求加工精度も従来に比し緩和できる。各
PTC素子３３は内筒１５の対応平面部（中間部
１５ａ）に広い接触面積で密着するので、第１０
図に示す如き矢印方向の外力を受けてもPTC素
子が割れることはない。尚、多角形平面の接触面
積を大きく確保するために、突起９０の幅Ｗ（第
１３図）は小さい方が好ましい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、リブを設けることによりプレ
ス成形時に接触平面部の平面度を容易に維持する
ことができる。また内筒の圧入時に発生する力に
対しリブの部分がその力による変形を吸収し、
PTC素子と内筒との密着性が改善される。その
ため装置全体の発熱特性を向上させることができ
る。

また内筒の挿入時にPTC素子に無理な力がか
かることがないため、その耐久性の向上を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本出願人の先願に係る機関吸気系の側
面断面図、第２図は第３図の−線に沿つてみ
た発熱体容器の側面断面図、第３図は第２図の
−線に沿つてみた断面平面図、第４図は外筒の
斜視図、第５図は内筒の斜視図、第６図は弾性電
極の斜視図、第７図は挿入時における絶縁部材の
斜視図、第８図はPTC素子の斜視図、第９図は
電極ユニツトの側面断面図、第１０図は第１図〜
第９図に示す先願に係る吸気加熱装置の欠点を示
すための内筒とPTC素子の一部を示す横断面図、
第１１図は本発明に係る内筒の側面断面図、第１
２図及び第１３図は夫々第１１図の−線及び
−線断面図。 ２……吸気マニホルド、４……断熱板、６……
気化器、１４……発熱体容器、１５……内筒、１
６……外筒、２０，２３，２４……フランジ、２
５……絶縁リング、２９……弾性電極、３３……
PTC素子、３４……絶縁部材、３９……電極ユ
ニツト、４０……リング、９０……突起。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃料供給装置から機関シリンダに至る吸気通
   路内に、内筒と外筒とこれら内外筒間に挿入され
   たPTC素子とにより構成した中空発熱体容器を
   設けて成る内燃期間の吸気加熱装置において、前
   記内筒は薄肉の金属材料から形成され、上記内筒
   の本体部に横断面多角形状の接触表面部を形成
   し、これら多角形の各接触表面部は複数個の平板
   状のPTC素子に密着せしめられ、各接触表面部
   はその略中央部において軸線方向に延びる横断面
   が略Ｕ字状の補強リブを有し、該補強リブは
   PTC素子と接触する外径側が凹みを、吸気通路
   を形成する内径側が突起を形成することを特徴と
   する内燃機関の吸気加熱装置。