JPS5919808Y2 - 内燃機関の吸気加熱装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の吸気加熱装置に関する。

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なく、斯くして多量の燃料が液状
のまま機関シリンダ内に供給されるために暖機完了後に
比べて燃焼が悪く、その結果安定した機関の運転を確保
できないという問題がある。

従っ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
個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ノンダ内に
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。

従っ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。

機関暖機運転時において液状燃料の気化を促進するため
に従来より吸気マニホルドライザ一部に排気ガスを導い
て排気ガスにより吸気マニホルドライザ一部を加熱する
ようにした吸気加熱装置が知られているがこのような排
気ガス熱を利用した吸気加熱装置は熱効率が低いばかり
ではなく機開始動後暫らくしないと排気ガス温が上昇し
ないために機関始動後即座に液状燃料の気化を促進させ
るのは困難である。

このような問題を解決するためにハニカム構造の正特性
サーミスタ素子（以下、ＰＴＣ素子と称す）を吸気マニ
ホルドと気化器の接合部に挿入して気化器から供給され
る混合気全体を加熱するようにした吸気加熱装置が提案
されている。

しかしながら気化器から供給された液状燃料の大部分は
気化を促進するにはこの内壁面に沿って流れる液状燃料
を集中的に加熱する必要がある。

しかしなから上述の吸気加熱装置ではＰＴＣ素子から発
する熱のうちで液状燃料の加熱に使用される熱の割合は
少なく、かなりの部分の熱が空気を加熱するのに使用さ
れる。

従ってこの吸気加熱装置は液状燃料の気化を促進させる
ものとしては満足のいくものではなく、また空気が加熱
されるので、充填効率が低下するという問題も有してい
る。

本考案は発熱体から発する熱を空気の加熱に用いるので
はなく液状燃料を加熱するのに効果的に使用し、それに
よって液状燃料の気化を十分に促進することのできる吸
気加熱装置を提供することにある。

以下、添附図面を参妙して本考案を詳細に説明する。

第１図を参照すると、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は断熱部材、５はこの断
熱部材４を介して吸気マニホルド２上に固定された気化
器を夫々示す。

この気化器５はほぼ垂直に延びる１次側エアホーン６と
１次側スロットル弁７を有する１次側気化器Ａと、はぼ
垂直に延びる２次側エアホーン８と２次側スロットル弁
９を有する２次側気化器Ｂとにより構成される。

第１図並びに第２図に示されるように１次側気化器Ａ下
方の断熱部材４内には１次側エアホーン６とほは゛同一
の内径を有する中空円筒状発熱体容器１０が設けられ、
この発熱体容器１０の下端部は吸気マニホルド集合部３
内に突出する。

第２図並びに第３図に示されるように発熱体容器１０は
例えばアルミ合金のような熱伝導性のよい導電性材料か
ら形成された薄肉の内筒１１と外筒１２とを具備する。

内筒１１はその上端部に水平方向外側に延びる上部フラ
ンジ１３を有し、一方外筒１２はその上端部に水平方向
外側に延びる上部フランジ１４を有すると共にその下端
部に水平方向内側に延びる下部フランジ１５を有する。

内筒１１と外筒１２間には薄肉円筒状のＰＴＣ素子１６
が挿入され、このＰＴＣ素子１６はその内面が内筒１１
の外周面上に密着すると共にその外面が外筒１２の内周
面上に密着する。

従ってＰＴＣ素子１６の内面は内筒１１に電気的に接続
され、一方ＰＴＣ素子１６の外面は外筒１２に電気的に
接続される。

第２図に示されるように内筒１１の上部フランジ１３と
外筒１２の上部フランジ１４との間には例えばシリコン
ゴムからなる絶縁体１７がＰＴＣ素子１６の上縁部を覆
うように挿入され、一方内筒１１の下端部と外筒１２の
下部フランジ１５間にも例えばシリコンゴムからなる絶
縁体１８がＰＴＣ素子１６の下縁部を覆うように挿入さ
れる。

第２図に示されるように断熱部材４は外筒１２の外径に
ほぼ等しい内径を有する孔１９を形成しており、この孔
１つ内に発熱体容器１０が挿入される。

更に、断熱部材４は孔１９の上端部に大径部２０を有し
、この大径部２０内に上部フランジ１３．１４と絶縁体
１７の積層構造体からなる発熱体容器フランジ２１が嵌
着される。

第２図かられかるように発熱体容器フランジ２１の高さ
は大径部２０の高さよりも高く形成されている。

従って気化器５が一様厚みのガスケット２２を介して断
熱部材４上に締着されたときに内筒１１は下方へ向けて
強力に押圧せしめられる。

その結果、絶縁部材１８は内筒１１の下端部と外筒１２
の下部フランジ１５間の間隙を完全に密封し、斯くして
内筒１１の下端部と外筒１２の下部フランジ１５間を介
して混合気が内筒１１と外筒１２間に侵入するのを完全
に阻止することができる。

第２図に示されるように外筒１２は導線２３を介して吸
気マニホルド２に接続される。

一方、内筒１１に接続された導線２４は第１図に示すよ
うに温度検出スイッチ２５、中性点電圧検出スイッチ２
６並びにイグニッションスイッチ２７を介して電源２８
に接続される。

温度検出スイッチ２５は機関冷却水温が例えば６０°Ｃ
以下のときオン状態にあり、機関冷却水温が６０°Ｃ以
上になるとオフ状態となる。

一方、中性点電圧検出スイッチ２６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１６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セルモータを駆動しているとき
にはＰＴＣ素子１６には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２６が設けられる。

即ち、機関がセル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、機関か迫力運転を開始すると中性
点電圧が高くなって中性点電圧検出スイッチ２６がオン
状態となり、ＰＴＣ素子１６に電流の供給が開始される
。

このようにＰＴＣ素子１６に電流の供給が開始されると
ＰＴＣ素子１６は即座に温度上昇し、その結果内筒１１
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６の
内壁面に沿って下降し、次いでこの液状燃料は発熱体容
器１０の内筒１１の内壁面に沿って下降する。

従って内筒１１の内壁面上を下降する液状燃料は内筒１
１によって加熱され、斯くして液状燃料の気化が促進さ
れることになる。

第２図に示されるように外筒１２は吸気マニホルド２と
接触しておらず、従ってＰＴＣ素子１６がら発する熱の
うちのわずかな熱が断面熱部材４を介して大気、吸気マ
ニホルド２或いは気化器５に逃げるだけである。

斯くしてＰＴＣ素子１６がら発する熱の大部分は内筒１
１を加熱するのに使用されることになる。

更に、内筒１１の表面上は液状燃料が覆われており、従
ってＰＴＣ素子１６が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。

機開始動後暫らくして機関冷却水の水温が６０゜Ｃより
も高くなると温度検出スイッチ２５がオフ状態となるた
めにＰＴＣ素子１６への電流の供給は停止せしめられる
。

ＰＴＣ素子１６はセラミックであって第３図に示すよう
に薄肉円筒体として成形することは容易であるがこの円
筒体が真円となるように形成するのはかなり困難であり
、従ってＰＴＣ素子１６の内面全体が内筒１１の外周面
上に完全に密着するがどうかについては問題がある。

従ってＰＴＣ素子１６の内面を内筒１１の外周面上に完
全に密着させるにはＰＴＣ素子１６を２分割以上に細分
割することが好ましい。

第４図並びに第５図はＰＴＣ素子を多数個のＰＴＣ素子
片に分割した実施例を示している。

第４図る参照すると、内筒１１と外筒１２間には薄肉中
空円筒体の一部の形をした多数個のＰＴＣ素子２９が挿
入される。

このようにＰＴＣ素子を細分割することにより各ＰＴＣ
素子片と内筒１１との密着性が向上し、斯くして熱伝達
率が向上する。

更に、この実施例では伝熱表面を増大させて伝熱効率を
向上せしめると共に混合気中に浮遊する液滴燃料の気化
を促進するために垂直方向に延びる多数のフィン３０が
内筒１１の内壁面上に一体形成される。

第６図は更に別の実施例を示す。

この実施例では断熱部材４上にスロットル弁３１を具え
た吸気ダクト３２が取付けられ、このスロットル弁３１
上流の吸気通路３３内にスロットル弁３１に向けて燃料
を噴射するための燃料噴射弁３４が設けられる。

この実施例でも第１図と同様な構造を有する発熱体容器
１０が断熱部材４内に取付けられる。

従って燃料噴射弁３４から噴射された燃料は発熱体容器
１０の内筒１１によって加熱され、斯くして液状燃料の
気化が促進されることになる。

第７図は更に別の実施例を示す。

この実施例では断熱部材４を介して可変ベンチュリ型気
化器３５が取付けられる。

この可変ベンチュリ型気化器３５はよく知られているよ
うに可動サクションピストン３６と、この可動サクショ
ンピストン３６に固定された可動ニードル３７と、この
可動ニードル３７を受容する計量ジェット３８がら構成
され、可動サクションピストンピストン３６は可動サク
ションピストン３６とスロットル弁３９との間に常時一
定負圧が発生するように上下動する。

この実施例においても第１図と同様な構造を有する発熱
体容器１０が横向きに断熱部材４内に取付けられる。

従って可変ベンチュリ型気化器３５がら供給された燃料
は発熱体容器１０の内筒１１によって加熱され、斯くし
て液状燃料の気化が促進されることになる。

以上述べたように本考案によればＰＴＣ素子が内筒およ
び外筒と直接密着するように内筒および外筒間に挿入さ
れているので発熱体容器の構造を極めて簡素化すること
ができる。

更にこのようにＰＴＣ素子を内筒および外筒に直接密着
させることによってＰＴＣ素子が発熱体容器内で振動す
るのを阻止することができ、斯くしてＰＴＣ素子の寿命
を延ばすことができる。

また、ＰＴＣ素子が内筒に直接密着せしめられるために
ＰＴＣ素子の発する熱の大部分を液状燃料に与えること
ができ、斯くして液状燃料の気化を十分に促進すること
ができる。

その結果、暖機運転時において従来より薄い混合気を用
いたとしても良好な燃焼が得られると共に安定した機関
の運転を確保することができる。

また、暖機運転時において従来より薄い混合気が使用で
きるので排気ガス中の有害成分を低減できると共に燃料
消費率を向上することができ、る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る機関吸気系の側面断面図、第２図
は第１図の部分拡大側面断面図、第３図は第２図のＩＩ
Ｉ−ＩＩＩ線に沿ってみた断面図、第４図は第５図のＩ
Ｖ−ＩＶ線に沿ってみた別の実施例の側面断面図、第５
図は第４図の■−ｖ線に沿ってみた発熱体容器の断面図
、第６図は更に別の実施例の側面断面図、第７図は更に
別の実施例の側面断面図である。 ２・・・吸気マニホルド、５・・・気化器、６・・・１
次側エアホール、 ８・・・２次側エアホーン、 １０・・・発熱体 容器、 １１・・・内筒、１２・・・外筒、１６゜２９・・・Ｐ
ＴＣ素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 吸気マニホルド集合部に開口する吸気通路内に燃料を供
   給して該吸気通路から吸気マニホルド集合部内に混合気
   を供給するようにした内燃機関において、上記吸気通路
   とほぼ同一の内径を有する中空円筒状発熱体容器を該吸
   気通路と整列させて吸気通路下流側端部に取付けると共
   に該中空円筒状発熱体容器の下流側端部を吸気マニホル
   ド集合部内に突出させ、該発熱体容器を導電性内筒と導
   電性外筒により構成してそれらの間にＰＴＣ素子を挿入
   し、該ＰＴＣ素子の内面を上記内筒の外周面上に直接密
   着させると共に該ＰＴＣ素子の外面を上記外筒の内周面
   上に直接密着させ、上記内筒と外筒間に電圧を印加する
   ようにした内燃機関の吸気加熱装置。