JPS627673B2 - - 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を加熱して昇温させる
と同時に燃料の気化を促進して機関の運転をスム
ーズにするための吸気加熱用ヒーターに関する。

［従来の技術］ 内燃機関は冷間始動等機関の供給された燃料の
気化が充分になされないため着火および燃焼が不
良となりやすく、回転が不安定で出力が小さいの
で、一定時間の暖気運転が必要である。さらにガ
ソリン機関においては気化器または噴射ポンプに
より供給されたガソリンが吸気管壁に付着して一
時滞留し、燃焼室に入る空気燃料混合気の混合割
合（空燃比）を設計値と相違させるほか各気筒間
の空燃比にバラツキを生ぜしめる原因となり、機
関のスムーズな運転を阻害しさらに排気ガスの浄
化の観点から望まれる薄い空燃比での運転を困難
にしていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来より機関の温度が低いときの燃料の気化を
促進せしめ、着火および燃料を良くし、さらにガ
ソリン機関においては吸気管内にガソリンが停留
することを防止するため、吸気管と排気管と一部
接触させる等により排気熱を利用して吸気を加熱
する方法が実施されているが、かかる方法は冷間
始動等排気温度が低いときは吸気加熱効果が少な
く、なお、吸、排気管の構造、配置が制限を受け
る難点があつた。このため電熱線を用いたヒータ
ーを吸気管内に取り付けて吸気を加熱する方式が
提案され、暖気運転時間の短縮および吸、排気管
の構造等の制限の緩和が図られている（特開昭51
−144841号公報など）が、この方式では、吸気管
の下側に被着したガソリンや上側に付着して滴下
などにより下方に移動してきたガソリンの気化が
効率よく気化できない、吸気管とヒーターとが絶
縁されていないため、特別な絶縁手段が必要とな
り、絶縁および装着作業に手間がかかるなどの欠
点があつた。

本発明はこうした欠点を解消し、絶縁および装
着が容易で、吸気管の下側に被着したガソリンや
上側に付着して滴下などにより下方に移動してき
たガソリンも効率良く気化できる内燃機関の吸気
加熱用ヒーターを提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の内燃機関の吸気加熱用ヒーターは、内
燃機関の吸気管の内壁に装着されており、セラミ
ツク製筒状体内に発熱性導電体が埋設されてなる
吸気加熱用ヒーターにおいて、前記発熱性導電体
は、前記筒状体の下側部分の発熱量が該筒状体の
上側部分の発熱量より大きくなるよう設定された
ことを骨子とする。

［作用］ 本発明の内燃機関の吸気加熱用ヒーターは上記
構成によるつぎの作用を有する。

筒状体の下側部分の発熱性導電体の発熱量が筒
状体の上側部分の発熱性導電体の発熱量より大き
くなるよう設定されているので、筒状体の下側部
分の方が温度が高くなり、吸気管の下側に被着し
たガソリンや上側に付着して滴下などにより下方
に移動してきたガソリンの気化が効率良くなる。
さらに発熱性導電体が筒状体内に埋設され、該筒
状体は電気絶縁性のセラミツク製で作られてお
り、吸気管とヒーターとが絶縁されているため、
特別な絶縁手段は不要となり、絶縁および装着作
業が容易となる。

［実施例］ つぎに本発明の内燃機関の吸気加熱用ヒーター
を図に示す実施例に基づき説明する。

第１図は本発明の内燃機関の吸気加熱用ヒータ
ーを示す。

Ａは吸気加熱用ヒーターであり、１はアルミ
ナ、ケイ素等の酸化物セラミツクで作られた筒状
体、２Ａはセラミツク製筒状体１壁内に埋設され
たタングステン、モリブデン、クロム、ニツケル
等の発熱性導電体を構成する発熱性導電路（また
は線）、３は発熱性導電路２Ａ端に接触されると
共にセラミツク製筒状体１に固着された一対の端
子である。

第２図は本発明の内燃機関の吸気加熱用ヒータ
ーが装着されたガソリン機関の吸気系の一構成例
を示す。

Ｂはシリンダーヘツド、４はシリンダーヘツド
Ｂに締結された吸気管、５は該吸気管４の端に固
着された気化器であり、吸気管４の内壁の気化器
５の端部４１は内径がやや大きく形成されてお
り、該大径の端部４１には吸気加熱用ヒーターＡ
が装着されている。６は吸気管４と気化器５との
間に挟持されると共に蓄電池ないし発電機である
電源７および電気回路の開閉装置である接点８と
ヒーターＡの端子３とを接続する電線９が挿通さ
れたプレートである。

吸気管内壁に付着したガソリンは壁面を伝つて
滴下などにより下方に移動するので、ガソリンは
吸気管の上側より下側に付着する量の方が多い、
よつて、 (イ) 第１図に示す如く、発熱性導電路２Ａの配線
密度がセラミツク製筒状体１の上側部分より
該筒状体１の下側部分の方が高くなるように
配設する。

(ロ) または第４図に示す如く、発熱性導電路２Ｂ
が直列である場合セラミツク製筒状体１の上側
部分より該筒状体１の下側部分の方の断面
積を小さくするかまたは電気抵抗値の大きい材
質とする。

ことにより前記下側部分の発熱性導電路２
Ａ，２Ｂの発熱量を前記上側部分の発熱性導電
路２Ａ，２Ｂの発熱量より大きくして、筒状体１
の上側部分より下側部分のほうが温度が高温
となるように設定することにより、吸気管４の下
側に被着したガソリンや上側に付着して滴下など
により下方に移動してきたガソリンの気化を効率
よくする。

Al₂O₃90％、MgO、CaO各５％よりなる粉末を
平均粒径４μｍ以下に粉砕し、周知の有機質結合
剤および溶剤を加えて、厚さ1.15mmのグリーンシ
ートとし、縦34.5mm、横150mmに２枚のグリーン
シート２１，２４に切断する。つぎにそのグリー
ンシートのうちの１枚のグリーンシート２１を取
り出し、２％のMnを加えたMoの粉末に周知の結
合剤と溶剤を加えたインクを巾１mmで厚さ0.1mm
に第５図の形状に発熱性導電路２２を印刷した。
すなわち図示左半分は、間隔２mmの線に印刷し、
図示右半分は、間隔６mmの線に印刷した。ここで
２３は一対の端子である。

このグリーンシート２１に印刷のないグリーン
シート２４を印刷面上の載置し、円筒状に巻回し
て端部を圧縮して、断面形状が第２図のごとき円
筒とし、脱脂後、水素雰囲気中で1700℃に焼成し
て上側部分の発熱性導電路２Ａが粗であり、下
側部分の発熱性導電路２Ａが密である筒状体１
を製作した。この筒状体１は、外形40mm、内径34
mm、長さ30mmを有する。

上述したように製作された360Wの本発明にか
かる吸気加熱用ヒーターＡを、４サイクル、360
c.c.のガソリン機関の吸気管４の内壁に第２図に示
す如く、装着したものの作動を示す。

機関始動時、吸気の加熱および吸気管４の内壁
に付着した燃料の気化が必要な（冷間始動の）と
きは手動又は燃焼室壁温、冷却水温、吸気負圧等
をセンサーとする自動制御により接点８を閉じる
ので、電源７の電力を吸気加熱用ヒーターＡの発
熱性導電路２Ａに冷間始動前12秒前から始動後３
分間通電される。これにより吸気加熱用ヒーター
Ａのセラミツク製筒状体１の全壁面は昇温し、吸
気を加熱すると共に気化器５のノズル５１から供
給され吸気加熱用ヒーターＡのセラミツク製筒状
体１の内壁面１１を含む吸気管４の内壁面に付着
するガソリンを気化し、気流にのせる。この際、
気化器５のノズル５１から供給された霧状のガソ
リンは、吸気管４の内壁に装着された吸気加熱用
ヒーターＡの上側部分より下側部分により多
く付着しやすく、また上側部分に付着したガソ
リンは滴下などにより下方に移動するので、吸気
加熱用ヒーターＡは、セラミツク製筒状体１の下
側部分の発熱性導電路２Ａの配線密度が上側部
分の発熱性導電路２Ａの配線密度より高くして
いるため、吸気加熱用ヒーターＡの下側部分の
発熱量が上側部分の発熱量より増大し、上側部
分より下側部分のほうが高温となる。

このため、吸気管４の内壁に装着された吸気加
熱用ヒーターＡの下側部分に被着したガソリン
や上側部分に付着して滴下などにより下方に移
動してきたガソリンおよび霧状のガソリンは、極
めて効率よく気化されるほか、吸気自体も発熱性
導電路２Ａとの接触面積が大きいことにより効率
よく伝熱され吸気管４内および燃焼室内でのガソ
リンの気化を促進する。

この結果、ガソリン機関の始動後の回転は極め
てスムーズとなり、３分後の出力は20となり、
比較例の全周を２mm間隔の線で発熱性導電路を印
刷した吸気加熱用ヒーターを装着した同型機関の
同一運転条件における出力17と較べ18％増大す
ることを確認した。また始動から３分間の暖気運
転中の空燃比を12.5から14.5にでき、排気ガス中
の平均CO％は3.4から0.5に低減した。さらに吸
気管内での通気抵抗の増加は全くなく、全開出力
の低下は認められなかつた。

また第２図に示す如く、予め吸気管４にやや内
径の大きい吸気加熱用ヒーター装着用の端部４１
を形成しておけばヒーターＡを吸気管４の内壁に
装着する作業は容易であり、ヒーターＡの外壁は
電気絶縁性のセラミツク製で作られており、吸気
管４とヒーターＡとは絶縁されているので特別な
絶縁手段は不要である。

また第２図に示す如く吸気管内壁とヒーターＡ
の内壁とが面一に装着しているので、通気に対し
て抵抗となるものがなくなり、通気抵抗の増大は
防止できる。

さらに発熱性導電路２Ａに大きな正の温度抵抗
係数を有する純ニツケル（ニツケルに、マンガ
ン、ケイ素、コバルトを0.5％以下含有する）を
用いると、発熱性導電路２Ａが昇温するにつれて
流れる電流が減少するのでヒーターＡの過熱が防
止でき、ヒーターＡにより吸気が必要以上に加熱
されて膨脹し燃焼室に吸入される空気燃料混合気
の重量が減少し、爆発力が低下することを阻止し
て機関の出力低下を防ぐことが容易となる。

［発明の効果］ 以上の如く本発明の内燃機関の吸気加熱用ヒー
ターは、次の効果を奏する。

(イ) セラミツク製筒状体の下側部分の方が温度が
高くなり、吸気管の下側部分に被着したガソリ
ンや上側部分に付着して滴下などにより下方に
移動してきたガソリンの気化が効率良くなる。

(ロ) 発熱性導電体がセラミツク製筒状体内に埋設
され、該筒状体は電気絶縁性のセラミツク製で
作られており、吸気管とヒーターとが絶縁され
ているため、特別な絶縁手段は不要となり、絶
縁および装着作業が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる内燃機関の吸気加熱用
ヒーターの実施例を示す斜視図、第２図はガソリ
ン機関への装着図、第３図は他の実施例の横断面
図、第４図はさらに他の実施例の横断面図、第５
図は本発明にかかる内燃機関の吸気加熱用ヒータ
ーの組付図を示す。 図中、１……セラミツク製筒状体、２Ａ，２Ｂ
……発熱性導電路、３……端子、４……吸気管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の吸気管の内壁に装着されており、
   セラミツク製筒状体内に発熱性導電体が埋設され
   てなる吸気加熱用ヒーターにおいて、 前記発熱性導電体は、前記筒状体の下側部分の
   発熱量が該筒状体の上側部分の発熱量より大きく
   なるよう設定されたことを特徴とする内燃機関の
   吸気加熱用ヒーター。 ２ 前記発熱性導電体は、前記筒状体の下側部分
   の配置が該筒状体の上側部分の配置より配置密度
   を高くなるよう設定されたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の内燃機関の吸気加熱用ヒ
   ーター。 ３ 前記発熱性導電体は、直列接続されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃
   機関の吸気加熱用ヒーター。 ４ 前記筒状体は、該筒状体の内壁と前記吸気管
   の内壁とがほぼ同一筒面となるように装着された
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内
   燃機関の吸気加熱用ヒーター。 ５ 前記発熱性導電体は、前記筒状体の下側部分
   の断面積が上側部分の断面積より小さくしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の内燃機
   関の吸気加熱用ヒーター。 ６ 前記発熱性導電体は、前記筒状体の下側部分
   の単位長さ当りの電気抵抗値が該筒状体の上側部
   分の電気抵抗値より大きくなるよう設定されたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の内燃
   機関の吸気加熱用ヒーター。