JPS632021B2 - - Google Patents

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素子を外部電源に接続される電極ユ
ニツトにより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（特願昭第55−169050号及び特願昭第56−
157536号）。

PTC素子を使用した吸気加熱装置は吸気管内
に装着されるため、燃料、オイル、水、塵埃及び
諸諸のガス成分の存在下にあつてそれらからの保
護が要求される。その反面、PTC素子は常に新
鮮な空気に触れないとその特性が変化して寿命が
短くなる。

本発明は上記したタイプの吸気加熱装置を改良
して塵埃等からの保護能力に優れた密閉構造とし
且つ空気を必要とする程度に導入することのでき
る吸気加熱装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明による内燃
機関の吸気加熱装置は、燃料供給装置から機関シ
リンダに至る吸気通路に内筒と外筒とこれら内外
筒内に挿入されたPTC素子とにより構成した中
空発熱体容器を設け、該PTC素子に通電するこ
とにより内筒を加熱するようにした内燃機関の吸
気加熱装置において、前記外筒はPTC素子に通
電するための陽極及び負極リードと一体的に樹脂
モールド成形され、前記陽極及び負極リードの少
くとも一方が成形区域の一部又は全部に亘つて管
状に形成され該管状部を通して空気が流通する構
成を特徴とする。

以下図面を参照して本発明の実施例について詳
細に説明する。まず、本発明の基礎となる吸気加
熱装置を特願昭第56−157536号を参照して第１図
から第９図において説明する。

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
とを形成する段階部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２
０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
材料から一体成形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、円筒状下端部１５ｃとを有
する。円筒状上端部１５ｂ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段階状フランジ２３が一体
形成される。この段階状フランジ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、この内方フランジ部２
３ａの先端から更に外方に延びる断面Ｌ字形の外
方フランジ部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坦面と対面するよ
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
長さよりも短かく、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、各開口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外周面上に夫々配
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
具えたコネクタ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の外周上にコム材料
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にあり、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の内壁面に沿つて下降し、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１５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、機関始動後暫らくして機関冷却水温が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比較的熱伝導しやすいた
めに内筒１５を均一に加熱することができる。

以上を背景技術として、第２図に示す陰極４２
及び陽極４４をそれぞれ導電性の高い平板で形成
し、これらを外筒１６の樹脂モールド成形時にイ
ンサートモールドにより一体的に鋳込成形すれ
ば、電極ユニツトの組付工程及び部品点数の削減
が達成され、さらに電極ユニツト３９から外筒１
６内部への密封能力が高まることとなる。尚、陰
極リード４２とリング４０とは鋳込み成形前に接
合しておくことによつて組付作業をさらに効率よ
くすることができる。

第１０図及び第１１図は外筒１６に陰極平板１
４２、陽極平板１４４を鋳込み成形した実施例を
示す。これらの電極リードは前述の例とは異つて
相互に水平に並べて配置され、外筒１６の内部で
陰極リード１４２は上方に曲げられてリング１４
０に接続され、陽極リード１４４は下方に曲げら
れて弾性電極２９に接続される。この陽極平板１
４４は外筒１６のフランジ２０に相当する部位に
おいて管状に形成されている。ここに用いられる
陽極リード１４４を第１２図及び第１３図に示し
てある。第１１図は上記陽極リード１４４を鋳込
み成形後に管状部１４４′の穴１４４ａに沿つて
外筒１６にドリル穿孔し、穴１４４ａとほぼ等し
い大きさの穴１４４ｂを穴１４４ａと連通させて
あり、密閉構造の中空発熱体容器１４の内部に穴
１４４ａと１４４ｂを通してのみ空気を流通させ
ることができる。又、陽極リード１４４は第１４
図に示されるように管状部１４４′を外筒１６の
内径面まで延長し、穴１４４ａがフランジ２０を
貫通するようにすると前記穴１４４ｂを穿設する
必要はない。或いは又、第１４図に示す開放され
た穴１４４ａを有する管状部１４４′が外筒１６
の内径面に達しない場合にはこの穴１４４ａにピ
ン（図示せず）を挿入して成形し、成形後にピン
を引き抜くとによりフランジ２０を貫通させるよ
うにすることもできる。従つて、管状部１４４′
はフランジ２０の外側まで延長しておけば、フラ
ンジ２０の内径面に達しなくても成形の都合によ
つて適宜貫通穴とすることができる。

第１５図は第１０図の線―に沿つて見
た断面図で、陰極リード１４２は平板、陽極リー
ドは管状に形成されているのが分る。第１６図は
第１０図の矢印の方向から見た図で陽極リー
ド１４４の折り曲げ部１５０の上方に穴１４４ｂ
が形成されているのが分る。尚、成形に当つて
は、折り曲げ部１５０は第１３図で示すように直
線状に成形され、成形後に外筒の凹部１５１に折
り曲げ収容される。第１７図は第１０図の矢印
の方から見た図で、それぞれのリードの外端部
が電源ワイヤをかしめ接続できる構造を示す。

第１８図及び第１９図は陰極及び陽極リード１
４２，１４４のコネクタ４７への接続径路を示
し、これによつて、水やオイルなどの不純物を混
入されることなく空気のみを外筒１６の内部に流
通させる１例を示す。即ち、陽極リード１４４は
ビニール被覆のワイヤ１４５に接続される。ビニ
ールを剥いだ細導体束の一端１４６が陽極リード
１４４の前記かしめ端部１４４″に結合され、そ
の他端はコネクタ４７の端子４６（第９図）に接
続される。フランジ２０からビニール被覆ワイヤ
１４５に亘つてこの結合区域はゴム製被覆１４７
によつて密封される。従つて、外筒１６の内外を
連通する穴１４４ａ，１４４ｂにはワイヤ１４５
の被覆ビニール内部を洩れて流通する空気のみが
導入されることになる。この空気の流通路が第１
８図及び第１９図に破線Ａで示される。即ち、コ
ネクタ４７の隙間から入つた空気は、端子４６
（第９図参照）への結合点で剥き出しになつたワ
イヤ１４５のビニール切口から、ビニール内部を
通つて陽極リード１４４との結合部の密閉空間に
吐出し、これが外筒１６の内部へ流入する。この
ような構造にすれば、外筒１６の内部、即ち中空
発熱体容器１４の内部には所定の空気のみが流通
し、外部の水やオイルなどの侵入は防がれる。測
定の結果、流通路Ａを通る空気量は毎分60c.c.以上
確保できた。

本発明を陽極リードを管状にした例をもつて説
明したが、これを陰極リードとしても同様に構成
されることは容易に知れよう。

以上説明したように、本発明によれば発熱体容
器内部への不純物の侵入を防止すると共に所定の
空気をPTC素子へ供給することができ、よつて
PTC素子の特性は維持され、簡単な構造で性能
の優れた内燃機関の吸気加熱装置を得る効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は機関吸気系の側面断面図、第２図は第
１図で用いた中空発熱体容器の拡大側面断面図で
あつて第３図の線―に沿うものであり、第３
図は第２図の線―に沿つてみた断面図、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
本発明に係る通電用リードを一体的にモールド成
形した外筒を示す平面図、第１１図は第１０図の
線XI―XIに沿つてみた断面図、第１２図及び第１
３図は第１１図に用いた陽極リードの平面図と断
面図、第１４図は陽極リードの他の例を示す断面
図、第１５図は第１０図の線―に沿つた
断面図、第１６図は第１１図の矢印から見た
正面図、第１７図は第１０図の矢印から見た
端面図、第１８図は空気通路を示す平面図、第１
９図はは第１８図の線―に沿つた断
面図を示す。 １４…中空発熱体容器、１５…内筒、１６…外
筒、２０…フランジ、３３…PTC素子、４２，
１４２…陰極リード、４４，１４４…陽極リー
ド、１４４′…陽極リード管状部。

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、該PTC素子に通電することにより内筒を
   加熱するようにした内燃機関の吸気加熱装置にお
   いて、前記外筒はPTC素子に通電するための陽
   極及び負極リードと一体的に樹脂モールド成形さ
   れ、前記陽極及び負極リードの少くとも一方が成
   形区域の一部又は全部に亘つて管状に形成され該
   管状部を通して空気が流通するよう構成されたこ
   とを特徴とする内燃機関の吸気加熱装置。