JPS601257Y2 - Internal combustion engine intake air heating device - Google Patents

Internal combustion engine intake air heating device

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Publication number
JPS601257Y2
JPS601257Y2 JP8916380U JP8916380U JPS601257Y2 JP S601257 Y2 JPS601257 Y2 JP S601257Y2 JP 8916380 U JP8916380 U JP 8916380U JP 8916380 U JP8916380 U JP 8916380U JP S601257 Y2 JPS601257 Y2 JP S601257Y2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heating element
casing
intake air
heating device
internal combustion
Prior art date
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Expired
Application number
JP8916380U
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Japanese (ja)
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JPS5711257U (en
Inventor
健 野村
敏彦 猪頭
誠幸 阿部
Original Assignee
株式会社日本自動車部品総合研究所
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案はセラミック材よりなる発熱体を用いた内燃機関
の吸気加熱装置、特にこめ発熱体の支持構造に関するも
めである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to an intake air heating device for an internal combustion engine using a heating element made of a ceramic material, and in particular to a support structure for the heating element.

チタン酸バリウム等のセラミックは、これに通電すると
発熱腰所定温度に達すると電気抵抗が急激に増大する。
When a ceramic such as barium titanate is energized, it generates heat, and when it reaches a predetermined temperature, its electrical resistance increases rapidly.

そして特定温度(キューり点)以下の温度でc:ヨ天電
流を許容して瞬時にキューリ点に達し、キ、1−1−I
J点以上の塩度では電気抵抗が極めて大きくなって小電
流しか許容しないために過熱することなく、キューり点
前後の温度に自己温度調整する。
Then, at a temperature below a specific temperature (curi point), the c: yaw current is allowed and the curi point is reached instantaneously, ki, 1-1-I
When the salinity is above the J point, the electric resistance becomes extremely large and only a small current is allowed, so the temperature is self-adjusted to around the cue point without overheating.

このような特性を有するセラミック(PTCセラミック
)を、内燃機関の吸気に含まれる燃料の霧化を促進する
ための加熱手段として用いれば、冷間始動時でも瞬時に
して燃料を含む吸気を加熱することができるので、排気
ガスや機関冷却水を利用した加熱手段よりも有利である
If a ceramic with such characteristics (PTC ceramic) is used as a heating means to promote atomization of fuel contained in the intake air of an internal combustion engine, the intake air containing fuel can be instantly heated even during a cold start. Therefore, it is more advantageous than heating means using exhaust gas or engine cooling water.

PTCセラミックの発熱体を用:いた吸気加熱装置の一
般的構造は1.スロットル弁直下で吸気管が各気筒へ分
岐する部分に熱伝導性良好な金属板よりなるケーシング
を少くともその一部が吸気管内に露出するように設置し
、セラミック内にはばね部材等により上記発熱体をケー
シングの上記露出部裏面側に圧接せしめている。
The general structure of an intake air heating device using a PTC ceramic heating element is 1. A casing made of a metal plate with good thermal conductivity is installed at the part directly below the throttle valve where the intake pipe branches to each cylinder so that at least a part of the casing is exposed inside the intake pipe, and a spring member etc. The heating element is pressed against the back side of the exposed portion of the casing.

ところでこの支持構造における問題点は、如何にしてセ
ラミック材 ことなく、加工上の精度から平面度が正確にでないケー
シングに密着性よく圧接支持せしめるかということであ
る。
By the way, the problem with this support structure is how to press-support the casing with good adhesion and whose flatness is not accurate due to processing precision without using the ceramic material.

発熱体をケージジグに圧着する支持手段としては一般に
つ土−ブワッシャやコイルスプリングが用いられている
がごウェーブワッシャは弾発のストロークが大きくとれ
ないため、装置が振動するような場合には発熱体への圧
着荷重にばらつきが起り、発熱体がケーシングに対して
位置ずれするおそれがある。
Generally, a ground washer or a coil spring is used as a support means for crimping the heating element to the cage jig, but wave washers do not have a large spring stroke, so if the device vibrates, the heating element cannot be used. This may cause variations in the pressure applied to the casing, and the heating element may become misaligned with respect to the casing.

コイルスプリングでは発熱体に偏荷重がかかり、発熱体
が破損するおそれがある。
With coil springs, an uneven load is applied to the heating element, which may cause damage to the heating element.

またスプリングによる押上刃を発熱体面に均一にかける
ために両者間に金属板を介在させる手段もとられている
が、金属板および発熱体のそれぞれの対向面の平面度を
完全に合致させることは加工上かなり困難で、片当りし
た部分にコイルスプリングの荷重が作用すると、却って
発熱体が破損しやすくなる。
In addition, in order to uniformly apply the push-up blade by the spring to the heating element surface, a method has been taken in which a metal plate is interposed between the two, but it is not possible to perfectly match the flatness of the facing surfaces of the metal plate and the heating element. It is quite difficult to process, and if the load of the coil spring acts on the unevenly touched part, the heating element is more likely to be damaged.

そこで本考案は、PTCセラミックの発熱体を破損する
ことなく支持してケーシングに圧接せしめる支持構造を
有する吸気加熱装置、更に具体的にはケーシングと発熱
体との間に、高密度に炭素または金属の粉末を混入した
耐熱性の柔軟なゴム弾性体例えばふっ素ゴム、ふっ素樹
脂等のクッション材を介在せしめて発熱体をケーシング
方向に支持せしめる支持構造を有する吸気加熱装置を提
供する。
Therefore, the present invention aims at an intake air heating device having a support structure that supports a PTC ceramic heating element without damaging it and brings it into pressure contact with a casing. Provided is an intake air heating device having a support structure in which a heating element is supported in the direction of a casing by interposing a cushioning material such as a heat-resistant flexible rubber elastic body such as fluororubber or fluororesin containing powder of the present invention.

しかして、本考案の支持構造においては、上記クッショ
ン材はその柔軟性により発熱体とケーシングに良好に密
着して熱伝達を円滑にし、またその弾性変形によりスプ
リング等による発熱体に対する偏荷重を吸収して発熱体
の破損を防止する。
Therefore, in the support structure of the present invention, the cushioning material adheres well to the heating element and the casing due to its flexibility, smoothing heat transfer, and its elastic deformation absorbs uneven loads on the heating element due to springs, etc. to prevent damage to the heating element.

また、通電開始時にはPTCセラミックの発熱体は電気
抵抗が低いことより突入電流を消費して車両の他の電気
装置の性能を一次的に低下させるおそれがあるが、クッ
ション材における炭素や金属の粉末の混入濃度によって
電気抵抗を適当に調整すれば、上記突入電流を抑制する
ことができる。
In addition, when electricity starts, the PTC ceramic heating element has low electrical resistance, so there is a risk that it will consume inrush current and temporarily reduce the performance of other electrical devices in the vehicle, but carbon and metal powder in the cushioning material The rush current can be suppressed by appropriately adjusting the electrical resistance depending on the mixed concentration of .

以下、本考案を図示の実施例に基いて説明する。Hereinafter, the present invention will be explained based on the illustrated embodiments.

第1図において、1は内燃機関の吸気管で、その上流に
は図示しない気化器が設けられ、気化器のベンチュリ一
部に開口する燃料供給口から供給されるガソリン燃料は
、吸入空気と混合されてスロットル弁2を経て吸気管1
を通り図示しないエンジンの燃焼室に供給される。
In Fig. 1, 1 is an intake pipe of an internal combustion engine, and a carburetor (not shown) is installed upstream of the intake pipe, and gasoline fuel supplied from a fuel supply port that opens in a part of the venturi of the carburetor is mixed with intake air. is connected to the intake pipe 1 via the throttle valve 2.
It is supplied to the combustion chamber of the engine (not shown).

スロットル弁2の直下で吸気管吸気管1のヒートライザ
部を構成する屈曲部には、管壁に円形の穴11が設けら
れており、吸気加熱装置Aが設置されている。
Directly below the throttle valve 2, a circular hole 11 is provided in the pipe wall of the bent part of the intake pipe 1 constituting the heat riser part, and an intake air heating device A is installed therein.

□吸気加熱装置Aのケーシング3は、円形平板状の加熱
面部31、その周縁からこれに垂直に延び先端にフラン
ジ321を猛威した複数の脚部32、および脚部32を
包んでケーシングの側壁を形成する円筒状の支持部33
とより威り、支持部33にもその先端にフランジ331
が形成されている。
□The casing 3 of the intake air heating device A includes a heating surface portion 31 in the shape of a circular flat plate, a plurality of legs 32 extending perpendicularly from the periphery thereof and having a flange 321 at the tip, and a side wall of the casing that wraps around the legs 32. Cylindrical support part 33 to be formed
Moreover, the support part 33 also has a flange 331 at its tip.
is formed.

加熱面部31および脚部32はアルミニウム板により一
体成形されており、また支持部33は耐熱かつ電気絶縁
性の樹脂より戒る。
The heating surface portion 31 and the leg portions 32 are integrally molded from an aluminum plate, and the support portion 33 is made of heat-resistant and electrically insulating resin.

そして支持部33が吸気管1に設けた上記の穴11に嵌
入され、そのフランジ331において上記脚部32が埋
め込まれている個所で、ケーシング3の下部開口を覆う
ように配設した底板4とともに、ボルト34により吸気
管1に固定されている。
The support part 33 is fitted into the hole 11 provided in the intake pipe 1, and at the flange 331 where the leg part 32 is embedded, together with the bottom plate 4 disposed so as to cover the lower opening of the casing 3. , is fixed to the intake pipe 1 with bolts 34.

なお、支持部フランジ331と吸気管1との間にはガス
ケット35が介設されている。
Note that a gasket 35 is interposed between the support flange 331 and the intake pipe 1.

ケーシング3内には、底板4上にコイルスプリング5が
支承されており、電気絶縁材6、電極板7を介して発熱
体9を支持している。
Inside the casing 3, a coil spring 5 is supported on a bottom plate 4, and supports a heating element 9 via an electrical insulating material 6 and an electrode plate 7.

加熱面部31と発熱体9との間には、円板状のクッショ
ン材8が介設してあり、発熱体9はこのクッション材8
を介して加熱面部31の下面に圧接されている。
A disc-shaped cushioning material 8 is interposed between the heating surface portion 31 and the heating element 9, and the heating element 9 is inserted into the cushioning material 8.
It is pressed into contact with the lower surface of the heating surface part 31 via.

クッション材8は、耐熱性を有するふっ素ゴム、ふっ素
樹脂などに炭素粉またはアルミニウムなどの金属粉を含
有せしめたものであって、その柔軟性およびクッション
性を高温まで保持し、その含有粉末により通電性能を有
する。
The cushioning material 8 is made of heat-resistant fluororubber, fluororesin, or the like containing carbon powder or metal powder such as aluminum, and maintains its flexibility and cushioning properties up to high temperatures, and the contained powder allows it to be energized. Has performance.

電気絶縁材6は樹脂製で筒状をなし、上端のフランジの
下方からスプリング5により支持されている。
The electrical insulating material 6 is made of resin and has a cylindrical shape, and is supported by a spring 5 from below the flange at the upper end.

電極板7は銅板で1.その中央部で下方へ屈曲せしめた
爪により電極端子71を形成し、キースイッチを介して
バッテリの陽極端子(いずれも図示せず)に接続するリ
ード線70と連結されている。
The electrode plate 7 is a copper plate. An electrode terminal 71 is formed by a claw bent downward at the center thereof, and is connected to a lead wire 70 connected to a battery anode terminal (none of which is shown) via a key switch.

なお、Wは機関冷却水流通路である。上記の吸気加熱装
置Aにおいて、キースイッチを閉じて内燃機関を始動す
ると、バッテリからの電流はパッチ陽極、リード線70
、電極板7、発熱体9、クッション材8、加熱板部31
.脚部32、ボルト34、吸気管1、バッテリ陰極の経
路により流れる。
Note that W is an engine cooling water flow passage. In the above intake air heating device A, when the key switch is closed to start the internal combustion engine, the current from the battery is transferred to the patch anode and the lead wire 70.
, electrode plate 7, heating element 9, cushion material 8, heating plate part 31
.. It flows through the path of the leg 32, bolt 34, intake pipe 1, and battery cathode.

このとき、発熱体9は通電により瞬時に150°C程度
の温度に上り、これに密着しているクッション材8を通
して加熱面部31に伝熱され、冷間始動時に吸気管1に
流入する末霧化の燃料液滴は加熱面部31により加熱さ
れて霧化される。
At this time, the temperature of the heating element 9 instantaneously rises to about 150°C due to the energization, and the heat is transferred to the heating surface part 31 through the cushion material 8 that is in close contact with the heating element 9, and the mist that flows into the intake pipe 1 at the time of cold start The atomized fuel droplets are heated by the heating surface section 31 and atomized.

ところで、電気絶縁体6、電極板7、発熱体9の対向面
は、製作上のバラツキにより完全な平面度が得られると
は限らず、またスプリング5も完全な垂直方向の押し上
げ力が得られるとは限らない。
By the way, the facing surfaces of the electrical insulator 6, electrode plate 7, and heating element 9 may not always have perfect flatness due to manufacturing variations, and the spring 5 may also not be able to obtain perfect vertical pushing force. Not necessarily.

従って単に電気絶縁体6、電極板7、発熱体9を重ね合
せてスプリング5により支持したのでは、上記の悪条件
が重なると発熱体に作用する応力分布が著しく不均一と
なり、この結果、加熱面部31と発熱体9との均一な密
着性が得られず熱効率を大きく低下せしめることになる
Therefore, if the electrical insulator 6, electrode plate 7, and heating element 9 are simply stacked one on top of the other and supported by the spring 5, if the above-mentioned adverse conditions overlap, the stress distribution acting on the heating element will become extremely uneven, resulting in heating. Uniform adhesion between the surface portion 31 and the heating element 9 cannot be obtained, resulting in a significant decrease in thermal efficiency.

また、発熱体9が破損する場合も起り得る。Furthermore, the heating element 9 may be damaged.

しかるに、発熱体9と加熱面部31との間に上記のクッ
ション材8を介在せしめたことにより、発熱体9に作用
するスプリング5の偏荷重は、クッション材8の変形に
より吸収され、発熱体9および加熱面部31はクッショ
ン材8に全面にわたって均一な密着性が保持される。
However, by interposing the cushioning material 8 between the heating element 9 and the heating surface portion 31, the uneven load of the spring 5 acting on the heating element 9 is absorbed by the deformation of the cushioning material 8, and the heating element 9 The heating surface portion 31 maintains uniform adhesion to the cushioning material 8 over the entire surface.

これにより熱伝導も円滑になされるとともに、発熱体9
の破損も防止される。
As a result, heat conduction is made smooth, and the heating element 9
damage is also prevented.

更に本考案では、PTCセラミックの発熱体9の抵抗が
低くなったときの突入電流を低減する効果を有する。
Furthermore, the present invention has the effect of reducing rush current when the resistance of the PTC ceramic heating element 9 becomes low.

即ち、ふっ素樹脂に炭素粉を混入した場合を例にとれは
、混入量と電気抵抗値(対数目盛)の関係は第2図に示
す如くであって、混入量を調整することにより任意の抵
抗値の設定が可能である。
In other words, taking the case where carbon powder is mixed into a fluororesin as an example, the relationship between the amount of the mixture and the electrical resistance value (logarithmic scale) is as shown in Figure 2, and by adjusting the amount of the mixture, any desired resistance can be obtained. Value can be set.

また、第3図に示すようにこのクッション材は第3図の
線Aに示すように正の抵抗温度特性を有しており、PT
Cセラミック(線B)との合成抵抗温度特性は線A十B
の如くなり、キューり点よりも低温の部分の抵抗を高く
し、キューり点付近の温度の立上りはあまり劣下しない
Furthermore, as shown in FIG. 3, this cushion material has a positive resistance temperature characteristic as shown by line A in FIG.
The composite resistance temperature characteristic with C ceramic (line B) is line A + B.
As a result, the resistance of the part that is lower temperature than the curvature point is made higher, and the rise in temperature near the curvature point does not deteriorate much.

従って、上記のクッション材を用いるとともにその抵抗
を炭素等の混入量により調整すれば、通電開始時におけ
る突入電流を適度に抑制することができる。
Therefore, by using the above-mentioned cushioning material and adjusting its resistance by adjusting the amount of carbon or the like mixed therein, it is possible to appropriately suppress the rush current at the start of energization.

通電開始時に吸気加熱装置により大電流が消費されると
車両の他の電気装置の作用を低下せしめて機関の始動性
に悪影響を及ぼすおそれがあるが、このように突入電流
を抑制することにより機関の始動性を良好に保持するこ
とができるのである。
If a large amount of current is consumed by the intake air heating device at the start of energization, it may reduce the effectiveness of other electrical devices in the vehicle and adversely affect engine startability. This makes it possible to maintain good startability.

なお、クッション材としては正の抵抗温度特性のものに
に限らず、例えば第4図の線Cに示すような負の抵抗温
度特性のもの用いても同様に突入電流抑制効果が得られ
る。
Note that the cushioning material is not limited to a material with a positive resistance-temperature characteristic; for example, a material with a negative resistance-temperature characteristic as shown by line C in FIG. 4 may also be used to similarly obtain the inrush current suppressing effect.

なおまた、クッション材としては耐熱性のゴム、例えば
ふっ素ゴムに炭素あるいは金属粉を高密度に混入せしめ
たものを用いることができる。
Furthermore, as the cushioning material, heat-resistant rubber such as fluororubber mixed with carbon or metal powder at high density can be used.

しかして本考案は上記の如くケーシング加熱面部と円゛
Cセラミック発熱体との間に高密度に炭素または金属粉
を混入した耐熱性の柔軟なゴム弾性体をクッション材か
つ伝熱媒体として介在せしめることにより、発熱体は破
損することなく保持されるとともに熱伝導も円滑に行な
われるのであり、かつ通電開始時における吸気加熱装置
への突入電流を抑制して機関の始動性を良好に維持する
ことができ、かつ装置の耐久性にもすぐれている。
Therefore, as described above, the present invention interposes a heat-resistant, flexible rubber elastic body mixed with carbon or metal powder at a high density between the casing heating surface and the C ceramic heating element as a cushioning material and a heat transfer medium. As a result, the heating element is held without damage and heat conduction is performed smoothly, and the inrush current to the intake air heating device at the start of energization is suppressed to maintain good engine startability. The device also has excellent durability.

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

第1図は本考案による吸気加熱装置の実施例縦断面図、
第2図はクッション材における炭素混入量と電気抵抗値
の関係を示す図、第3図および第4図はPTCセラミッ
ク発熱体とクッション材の抵抗温度特性を示す図である
。 A・・・・・・吸気加熱装置、1・・・・・・吸気管、
2・・・・・・ケーシング、5・・・・・・コイルスプ
リング、7・・・・・・電極板、8・・・・・・クッシ
ョン材、9・・・・・・PTCセラミック発熱体、31
・・・・・・ケーシングの加熱面部(露出部)。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of the intake air heating device according to the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the amount of carbon mixed in the cushioning material and the electrical resistance value, and FIGS. 3 and 4 are diagrams showing the resistance temperature characteristics of the PTC ceramic heating element and the cushioning material. A... Intake air heating device, 1... Intake pipe,
2... Casing, 5... Coil spring, 7... Electrode plate, 8... Cushion material, 9... PTC ceramic heating element , 31
...Heating surface part (exposed part) of the casing.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 吸気管に熱伝導性良好な金属板よりなるケーシングを設
置してその一部を吸気管内に露出せしめ、ケーシング内
には正の抵抗温度特性ならびに特定温度でキューり点を
有し通電することにより発熱するセラミック材よりなる
発熱体を、高密度に炭素または金属の粉末を混入した耐
熱性の柔軟なゴム弾性体のクッション材を介して上記ケ
ーシングの露出部の裏面側に圧接して支持せしめたこと
を特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。
A casing made of a metal plate with good thermal conductivity is installed in the intake pipe, a part of which is exposed inside the intake pipe, and the casing has a positive resistance temperature characteristic and a cue point at a specific temperature and is energized. A heating element made of a ceramic material that generates heat is supported by being pressed against the back side of the exposed part of the casing through a cushioning material made of a heat-resistant flexible rubber elastic body mixed with carbon or metal powder at a high density. An intake air heating device for an internal combustion engine, characterized in that:
JP8916380U 1980-06-25 1980-06-25 Internal combustion engine intake air heating device Expired JPS601257Y2 (en)

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JP8916380U JPS601257Y2 (en) 1980-06-25 1980-06-25 Internal combustion engine intake air heating device

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JP8916380U JPS601257Y2 (en) 1980-06-25 1980-06-25 Internal combustion engine intake air heating device

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Publication Number Publication Date
JPS5711257U JPS5711257U (en) 1982-01-20
JPS601257Y2 true JPS601257Y2 (en) 1985-01-14

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