JPS5859350A - 内燃機関の吸気加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の吸気加熱装置に関する。

機関温度が低い機調暖橡完ｒ＊には気化器から供給され
九燃料の気化が十分ではなく、その丸め多量の燃料が液
状のまま機関シリンダ内に供給され、その結果−一完了
後に比べて燃焼が悪くなり、安定した機＠Ｏ逼転を確保
できないという問題がある。従りて過電、暖気運転時Ｋ
Ｆｉ暖気完了後におけゐよｐ４濃いＩ＆倉気ｔＩＩ関シ
リンダ内に供給して安定し九機調の這＠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Ｋｆｉ排気ガス中の有害成分
である未燃炭化水素（ＨＣ）並びに−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。従って機関−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
使用できるととＫ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
中空発熱本容器を取付け、この中空発熱体容器を内筒と
、外筒と、これらの円筒並びに外筒間に挿入された正特
性サー建スタ素子（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ｐ中空発熱体容
器の内筒を加熱するように七九吸気加熱装置を提案した
（４１１１１１昭５５１６９０５０　）　。

本発明は斯かる型の吸気加熱装置の改良、特に円筒とＰ
ＴＣ素子との間の絶縁部材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ペースであるこの吸
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、４Ｆｉガスケツト５を介してマ
ニホルド集何部３上に取付けられた合成樹脂材料製の断
熱板、６μ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・Ａは１次側エ
アホーン８と、１次側メインノズル９と、１次側スレッ
トル弁ｌＯとを具備し、２次側気化器Ｂは２次１１４Ｍ
エアホーン１１と２次側メインノズル１２と、２次側ス
ロットル弁１３とを具備する。第１図に示されるように
１次側気化器ムの下端部の断熱板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が設けられる。＠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とくより構成される。第４図に示すように外筒１
６は一様な内径を有する中間部１６ｓｉと、中間部１６
ｍ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１６ｍよりも小さな内径を有する下端部１６ｃ
とを有する。中間部１６ｍと下端部１６ａ間には第１壌
状肩部１７と、第１虐状肩部１７の下方に位置する第２
積状肩部１８とを形成する階段部１６ｄが形成される。

中間部１６ｍの背面上には上端部１６ｂに隣接して断面
矩形の環状７ランジ２０が一体形成される。更に、外筒
１６上には上４部１６ｂから７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
方向に姓びる平坦面となりている０また、切欠き２１の
位−でかつ中間部１６ｍの内面に線上力に向って末広が
りとなるテーパ溝が形成される。

この外筒１６Ｆｉ前述したよう４に合成樹脂材料から一
体成形されるが金−材料から形成することもできる。

一方、内筒１５は館２．３．５図に示すクロ〈断面正八
角形の中間部（接触表面部）１５ａと、円筒状上端部１
５ｂと、円筒状下端部１５ａとを有する。円筒状上端部
１５ｂと円筒状下端部１５ｅとは等しい内径を有し、中
間部３５ａｉｊその全体が円筒状上端部１５ｂ並びに円
筒状下端部１５ａから内方Ｋ１１ｍ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７ランジ２
３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り字形の内方
フｊｙジ部２３ｍと、この内方７２７２部２３＆の先端
から更に外方に延びる断ｒｋ１Ｌ字形の外方７ランジ部
２３ｂとにより構成される。更に、円筒状下端部１５ｃ
の先一部には外方に延びる断１ｉＩ４形の７２ンジ２４
が一体形成され、この７２ンジ２４は第２図に示すよう
に外ｗＢ１６の下端部１６ｅ上にかしめ結合される。

また、第２図に示すように内筒１’５と外筒】６間には
四弗化エチレンのような耐熱性弗素−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７ラ
ンジ部２トも砺に嵌着される。

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間にはグラファイトからなる環状の弾性電極２
９が挿入される。この弾性電極２９は第６図に示される
ように円筒状外周１ｉｉ３０と、断面正八面体の内周−
３’ｌを有し、更に軸方向に延びるスリット３２によっ
て分離されている。

第３図かられかるようＶにの弾性ｖＬ極２９＃ｉ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
体を構成する各平坦面と対面するように円筒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
は円筒中間１１５１５ｍの長さよりも短かく、しかもこ
の弾性電極２９は円筒中間部１５ｍの領斌内に配置され
ている。

円筒中間部１５ｍの各平坦外周面部分と弾性電極２９間
には夫々Ｐ’ＴＣ素子３３が挿入され、Ｖにこれらの各
ＰＴＣ＃子３３の外周＊ｔ−包囲するようＫＰ’ｒＣホ
ルダないしは絶縁部材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である）からな夕、等間隔で
８個の開孔３−５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３４の各開孔３５はＰＴＣ素子３
３の輪郭形状とほぼ等しい輪郭形状を有する。また、各
開口３５は等間隔の各リブ部３６１Ｃよりて分離される
。ＰＴＣホルダ３４の正八角形を構成する各平坦面は円
筒１５の正八角形を構成する各平坦外周面上に夫々配置
され、ＰＴＣホルダ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＄！１４の上端部には半径方向外方に延びる
電極エニット３９が取付けられる。この電極ユニット３
９は第９図に示されるように金属製の断ＷｉＵ字形リン
グ４０と、絶縁チェーン４１により被覆された帯状のマ
イナス備リード＠４２と、絶縁チ為−プ４３により被覆
された帯状のプラス側リード１１４４と、一対の端子４
５．４６を具えたコネクタ４７を具備する。絶縁チ島−
ブ４１と４３とは互に重ね合わされ、この重ね合わされ
た絶縁チ凰−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。

９９図に示されるようにマイナス側す−ド蘇４２の内端
部４９は上方に直角に屈曲され、この屈曲内端部４９Ｉ
ｆｉリング４００ｕ字形断面内に溶接される。また１、
マイナス偶リード＠４２の外端部はコネクタ４７の端子
４５に接続される。一方、プラス側リート線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＠４４
の外端部は＝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７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＠４４の屈曲内端部５０は外筒中間部１６ｍ
と弾性電極２９関に挿入される。

第１図に示されるように断熱板４には互に連結した大径
孔３１と小径孔Ｓ２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４０円周壁面下側部にはそ
の全長に亘りて断面り字形の溝５３．５４が形成され、
大径孔５１の溝５３内に外筒】６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４０
下＠１１１１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・ マイナス傭リード＠４２は接地され、グラス側リード−
４４は温度検出スィッチ１１Ｏ１中性点電圧検出スイッ
チ１１１並びにイブニラシーンスイッチ１１２を介して
電源１１３＆Ｃ４１ｌ続される。

温度検出スイッチ１１０は横開冷却水温が例えば６０℃
以下のときオン状態にＴｏ？、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
ッチ１１１は横開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夕この中性点電圧が
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。

が流れる九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ＫＦｉＰＴＣ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
出スイッチ１１１が設けられる。

即ち、機関がスタータモータによシ回転せしめられると
亀には中性点電圧は低く、機関が自刃運転を開始すると
中性点電圧が高くなりて中性点電圧検出スイッチ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ＫＰ〒Ｃ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次側気化器ムから供給された
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
内壁面に沿うて下降し、次いでこの液状燃料は内筒ｌＳ
Ｏ内壁面にａりて下降する。

外筒１６は断熱材によｐ形成されてお９、しかもζＯ外
筒ＩＢｄ断熱１［４によりて支持されている。

従りてＰＴＣ素子３３から発する熱のうちのわずかな量
が吸気！ニホルド２並びに気化器６に逃げるだけであｐ
％ｐｔｃ素子３３から発する熱の大部分が内筒１Ｂを加
熱するために用いられる。更に、円筒ｌｓの内−面は譲
状燃料で覆われておシ、従ってＰＴＣ素子３３かも発す
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、内筒中関都ＩＫａは円筒上端＄１６ｂから内方に
膨出しているので拠金気中に浮遊する燃料液温が内筒中
間＠ｌ５ａＫ付着し中すくなり、斯くして燃料の気化を
一層促進することができる。

一方、機開始動後暫らくして機関冷却水温が６０℃よｐ
も高くなると温度検出スイッチ１１０がオフ状態となる
ためＫＰＴＣ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、グツファイトの熱伝導率紘指向性があ
夕、円周方向の熱伝導率に比べて半径方向の熱伝導率が
低くなっている。従りてグラファイトはその半径方向に
熱が伝導しずら（、弾性電極２９は断熱作用を有するこ
とになる。前述しえように外筒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
ｐ’ｒｃ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、グラファイ
トはその円周方向く比較的熱伝導し中すいために内筒１
５を均一に加熱することができる。

籾て、上述の如き吸気加熱装置においては、グラフオイ
ル電極２９と円筒１５との間の電気的絶縁はグラファイ
ト電極上端部においては絶縁リング２５により、また下
端部においてはＰＴＣホルダを兼ねる絶縁部材３４によ
り夫々行っているが、これらの絶縁部材は新たな問題を
惹起し喪。即ち、絶縁リング２５の圧入時に外筒１６の
上端部１６ｋがきれつが入るという問題と外筒への内筒
の圧入時にグラファイト電極が削りとられその破片が短
絡の原因となるという問題である。円筒組立体（内筒１
５とｐ’ｒｃ素子３３を嵌着したＰＴＣホルメ３４とＰ
ＴＣ素子３３の背面をおおうグラファイト電極２９との
組立体）を外筒１６内に圧入するに際してグラファイト
電極２分の外周部が圧大部となる。従って円筒組立体の
圧入時にグラファイト電極２ｓの外周面社外筒１６の内
周面に強くむす９つけられるととになる。しかるにグラ
ファイトは比較的もろいのでグラファイト電極２９の外
周面の一部は外筒１６の内周面によＪＭりとられその破
片が外筒１６の内周面に付着する。この破片は短絡の原
因と愈るので円筒組立体管外筒１６に圧入する１ＩＫｌ
ａ縁りフグ２！Ｓｔｃ上り外筒内局面に付着したグラフ
ァイト破片をかき落とすと同時に絶縁りング２Ｓの内径
部に入り込まないよう強く外筒内局面に押え付けるよう
にする・そのために絶縁リング２Ｓの圧入荷重を十分大
きくすることが必要であるが、外筒ｌ・自体は薄肉の樹
脂−材料で形成されるため、この圧入荷重によ＃）％に
上端部１６にの近傍で、外筒１６が折損する事態が生じ
た。

またＰＴＣホルダ３４の開孔３５の下端の隙間にはグラ
ファイト電極２９の長さの寸法ばらつきによる圧入時の
余肉が侵入して短絡を引き起こすこともあり得る。

更にまた、外筒１６は横断面正多角形状のＰＴＣホルダ
３４の下端部においてその多角形の各頂点を結ぶ円から
なる内径面を有するので、多角形の各頂点部を除き外筒
１６とＰＴＣホルダ３４との間には僅かな間隙が生じる
。この間隙の存在により、エンジンの振動あるいは上述
の如きグラフオイル電極の一部剥離、ば９等に伴いグラ
フオイル小片がこれら間隙に侵入しこれまた短絡の原因
となる。外筒１６の内周とＰＴＣホルダ４４の外周とを
このように相異する形状とヰすのは組立時の角度的方向
性を無くすためである。即ち外筒１６の内周が円であれ
ば組立時のＰＴＣホルダ３４との相対真直位置（位相）
は全く問題にならないからである。

本発明の目的は上述の如き問題点をすべて解消し絶縁性
の良好な、即ち短絡の心配がない、かつ組立作業の容易
な吸気加熱装置を提供せんとするものである。

第１０．１１図に本発明に係るＰＴＣホルダ３４′韮び
Ｋそれを組込んだ発熱体容器を示すＯ本発明によれば絶
縁部材、即ちＰＴＣホルダ３４′の上部には円筒状の頭
部８１が形成され、かつ下部には同様Ｋｌｌ状の円板８
Ｂが形成される。頭部８１の外周には例えば２本のビー
ド８３が設けられる。ビード８３の数社少くとも１個で
よい０円、［８５０上表（Ｉ８５　ｈｕｔ　Ｔ　Ｃ素子
３３　（ｌｌＥ８１ｍ）を順付けるための開孔３５の下
縁よりもｈだけ下方に位置する。ビード８３の外径と円
板８５の外径とは等しく、＠＠８１と円Ｉ［８５の内径
は共ＫＰＴＣホルダ３４′の本体部（横断面正多角形状
）の多角形に外接する大きさである。

本発明に係るＰＴＣホルダ３４′が３１１１１１図に示
す如く発熱体容器に組込まれるとビニド８３が外筒１６
の内壁９０に圧接され頭部８１０円筒外周表面部は実質
上外筒、の内部９０にＵ接触しないかあるいは軽く触れ
るＳｔ″ｃ６る。従一つて圧入荷重は第２図に比しはる
かに小さくて済み、外筒１６の上端部１６ｂが折れる心
配は回避される。しかも小さな圧入荷重にも拘らずビー
ド８３の存在により外筒１６の内壁９０に付着したグラ
ファイト片（粉）をかき落としかつ保持する機能は従来
と何ら変りなく十分満足される。即ち、ビード８３拡圧
入荷重を大きくすることなく十分な面圧を保証する。

またＩ”ＴＣホルダ３４′の下端部には円＠ＳＳが設け
られ名のでグラファイト電極２９の下端を全周に亘って
密着保持し該両者間には隙間はなくなる。しかもＰＴＣ
ホルダ３４′と外筒１６Ｃ）円周部との相対角度位置（
位相）を問わない組付は容品性は従来同様確保されたま
まである。

更Ｋｔ九、グラファイト電極２９の下端はｐ’ｒＣホル
ダ３４′の開口３５の下縁３５ムよりもｈだけ下方に位
置するので前述の如く圧入時に剥離、ばり、欠は等が生
じ易いグラフティト電１１２１Ｄ下端部においてそのよ
うなグラファイト片（粉）が開口３５の下縁３５ムから
ＰＴＣ素子３３との一関を通って内部（円筒１５に向っ
て）に侵入する恐れはなくなる。このことは第２図と対
比すれば容易に理解されよう。即ち、第２図においては
グラ７テイト電極２９の下端面とＰＴＣホルダ３−４の
開口３ｓの下縁とが同一面上に位置しているため一グラ
ファイト片が開口３５の下縁を通して容ＪＩＫ内部に侵
入していたものであるが、本発明ではグラファイト電極
の下端面と開口３ｓの下縁との島さレベルをｈだけオフ
セットさせることによｐ問題の解決を針りたものである
会所くして本発明によればグラファイト電極の一部、剥
離、ばりあるいは欠けによる短絡の可能性は除去される
。

尚、零発＠にお埴ては絶縁りング２ＳはＰＴＣホルダ３
４′に一体形成されたビード付円筒１ｌｓ８１に置き換
えられている。

４、　１ｌｌｌｉの簡単なＩＫ＠ 菖１＠Ｅｌは本願出−人Ｏ先−に係る。−ｍ吸気系の偶
ｍｌ１ｆｔｌｌｉ＃　ＩＩＥ２１１１を第３図Ｏ璽−１
１１に沿ってみ九発熱体Ｓ器の儒１断画図、ｉｉｓ図＃
ｉ第２図の１−１纏に沿ってみた断面平面図、第４ｍ社
外筒の斜視図、第５図は内筒の斜視図、第６ＶＡは弾性
電極の斜視図、菖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図は電極ユニッ
トの側面断面図、第１θ図は本発明に係るＰＴＣ素子ホ
ルダの斜視図、第１１！１Ａｔｉ本発明に係る発熱体容
器の側面断面図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円筒と外筒との間に環状の絶縁ＰＴＣホルダにより
   保持され九ＰＴＣ素子を挿入し該ＰＴＣ素子に外部電源
   に接続される環状の弾性電極を接触せしめて成る中空発
   熱体容器を、燃料供給装置から機関シリンダに至る°吸
   気通路Ｖ３に配設し九円燵機関の吸気加熱装置において
   、上記ＰＴＣ−ホルダの周囲にＰＴＣ素子保持用開孔を
   設けて咳開孔内にＰＴＣ素子をＩＦＣ着せしめかつこれ
   ら開孔をその下縁が弾性電極の下端面より上方レベル位
   置になるように形成したことｔ−特徴とする内燃機関の
   吸気加熱装置。 ２、内筒と外筒との間Ｋｍ状の絶縁ＰＴＣホルダにより
   保持されたＰ’ｌ’Ｃ素子を挿入し該ＰＴＣ素子に外部
   電源に備絖される環状の弾性電極を接触せしめて成る中
   空発熱体容器を、燃料供給装置から機関シリンダＶＣ至
   る吸気通路内に配設した内燃機−の吸気加熱装置くおい
   て、上記ＰＴＣホルダをその周ＨＫＰＴＣ素子保持用開
   孔を有する横断面多角形状本体部と、外筒の内ｍＫ圧接
   する外周ビードを臭えた上端円筒頭部と、外筒の内壁に
   係止しかつ弾性電極ｔその下端部全周に亘りて保持する
   下端円板部とＫより構成し、更ＫＰＴＣ素子を上記開孔
   内に嵌着せしめると共にこれら開口をその下縁が弾性電
   極の下端面より上方レベル位置になるように形成したこ
   とを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。