JPS6358783A - 空気加熱用ヒ−タ - 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】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、主にディーゼル機関などエンジンの始動補助
に用いるための空気加熱用ヒータに関する。

［従来の技術］ 直噴式ディーゼルエンジンは、エンジンの吸気通路に空
気加熱用の電熱ヒータを設け、始動前に通電し、吸気を
加熱する吸気加熱装置が用いられている。この吸気加熱
Ｖｉ置は、第８図に示す如く吸気通路に設けた電熱ヒー
タ１（、該ヒータ１］の昇温を知るための表示ランプＬ
を有する。第６図（Ｂ）のタイムチャートに示す如く、
運転者はエンジンを始動させるとき車両の運転席に設け
られたキースイッチＳを予熱接点Ｓ１　に接続する。こ
れにより電熱ヒータＨが通電され、該ヒータＨの昇温を
表示ランプしで認識したとき、運転者はキースイッチＳ
をスタータモータＭおよびヒータＨの双方に通電するた
めの始動接点Ｓ２に接続する。

このヒータＨは、発熱容１をあまり大きくすると前記ス
タータモータＭへの供給電流が低下するため、数百ワッ
ト程度以上に大きくすることは困難であり、また主に耐
久性などの観点から通常熱容けが人きい電気抵抗体が使
用されている。このため常温時にヒータ１］がエンジン
の始動に必要な温度に背するまでに３０秒程度の持ち時
間を必要としている。

この持ち時間を短縮するため、第５図に示す如く電熱ヒ
ータＨの電気抵抗体Ｒの一部Ｒ１を短絡して電源に接続
する予熱回路Ｌ１　　と、前記ヒータト（の抵抗体Ｒの
全体と電源とを接続すると共にスタータモータＭと電ｆ
ｆ１Ｂとを接ｖｃ”ｄる始動回路Ｌ２と、前記電源Ｂと
予熱回路し１　および始動回路Ｌ２　との接続を切換え
る手動切換手段１０と、前記ヒータＨの胃温検知手段３
とで構成し、予熱時には抵抗体Ｒの抵抗値の一部Ｒ２の
みを使用して大電流を供給することがｈ効である。

［発明りで解決しようとする問題点］ しかるにこの場合抵抗体１くの予熱回路Ｌ１　　に接続
される部分Ｒ２には、入電流が流れるため急速に７？渇
する。このため通電用リレー、胃温検知手段、通電時間
設定用タイマのｆｌｖＩ不良などのトラブルで、通電時
間が通常の設定時間２０秒間から、たとえば６０秒間に
増大した場合、１４００℃稈度に過Ｅｊ？温してしまう
。

この種の空気加熱用ヒータとして、第９図に示す如く内
壁が空気通路の壁を形成する取付枠２０と、該取付枠の
内外を連絡するよう取り付けられた対の端子２ａ、２Ｃ
と、線状電気抵抗体を蛇行状に折り曲げてなり、前記対
の端子間を接続すると共に前記吸気通路２２を覆うよう
前記空気通路壁内に配されたヒータエレメントＨＬと、
前記空気通路壁に固定され、インシュレータを含み前記
ヒータエレメントＨＬの両曲げ部を支持づるヒータエレ
メント支持手段６．７とを備える空気加熱用ヒータが使
用されている。

この空気加熱用ヒータではヒータニレメン１−１］Ｌ、
　ｌ、ｔ　Ｋ記インシュレータ６２．７２を介してスプ
リング６５．７５により常時圧縮保持されていたため、
ヒータエレメントＨＬが過昇温し、機械的強度が低下（
軟化）したときに圧縮変形して、エレメントＨし−が短
絡し、使用不能となったり、溶融してエンジンの気商内
に吸入され、エンジントラブルを生じたりする恐れがあ
った。

本発明の目的は、前記電気回路の故障等によりヒータエ
レメントに定格以十の電力が供給され、過昇温が生じて
も、前記ヒータニレメンｔ−１１Ｌの変形、短絡、溶融
等が防止できるエンジンの吸気加熱装置の提供にある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的達成のため、本発明の空気加熱用ヒータは、内
壁が空気通路壁を形成する取付枠と、該取付枠の内外を
連＄８″ｇるよう対向的に取り付けられた対の端子と、
線状電気抵抗体を蛇行状にｌ！ｉり曲げて形成され、前
記吸気通路壁内に配されるとともに前記対の端子間を接
続するヒータエレメントと、前記ヒータエレメントの両
側の曲げ部が嵌め込まれる凹所が設けられたインシュレ
ータを含み、前記空気通路壁の前記対の端子の中間位置
に対向して配され、ヒータエレメントを前記空気通路壁
に支持するためのヒータニレメン１−支持手段とを備え
る空気加熱用ヒータにおいて、前記ヒータエレメントの
曲げ部端と、前記インシュレータの凹所の底との間にヒ
ータエレメントの熱膨張を逃げる隙間を設けたことを構
成とする。

［作用及び発明の効果コ 本発明の空気加熱用ヒータではヒータエレメントが過昇
温した場合においても上記熱膨張差を逃げる空間が確保
されているため、ヒータエレメントに汗縮力が加わらす
ヒータエレメントが変形して短絡することが防止でき、
この短絡による電気抵抗値の低下によりさらに大電流が
流れてヒータエレメントが溶融することが防止できる。

［実施例］ 第１図、第２図および第３図は、本発明の空気加熱用ヒ
ータの第１実施例を示す。

空気加熱用ヒータ１は、略方形の平面形を呈し、４角に
ボルト挿通穴２１が設けられ、内部はエンジンの吸気管
入口形状に対応した通気通路２２とされているアルミニ
ウム合金製の取付枠２をイイする。

この取付枠２の対向する側枠部２Ａおよび２Ｂには、前
記取付枠２と電気絶縁されて取付枠２の内外を連絡する
２対（４ツ＞　２ａ、　２ｂ、　２ｃ、　２ｄが貫通し
て固着されている。その内上流がわの一対の端子２ａ、
　２ｃの内側端にはヒータエレメント４が接続され、対
向した下流がわの一対の端子２ｂ１２ｃの内側端にはヒ
ータエレメント５が接続されている。

この２対の端子の一方２Ｃ１２ｄは取付枠２の外部で接
続する接続体２３により電気的に連結されている。

これらヒータエレメント４および５は、偏平な線状電気
抵抗線を同一平面的に蛇行状に折り曲げて形成され、前
記空気通路２２の全面をカバーするように設置されてお
り、内側の蛇行状に折り曲げられた端部４１．４２およ
び５１．５２は電気通路壁の対の端子の中間に配された
電気絶縁性を有する支持手段６．７および８．９で挟持
されている。

ヒータエレメント４の支持手段６．７およびヒータエレ
メント５の支持手段８．９は、第３図に示す如く、セラ
ミック製で断面４角形の柱状を？し、−面（内面）に前
記ヒータエレメント４および５の折り曲げ部４１．４２
および５１．５２が１■め込まれる凹所６１．７１およ
び８１．９１が列設されたインシュレータ６２．７２．
８２．９２、板金をＩ＋ｉり曲げて成形され前記インシ
ル−タロ２．７２．８２．９２の外面、内面の上下縁部
および上下面を保持する保持金具６３．１３．８３．９
３およびこれら保持金具６３．７３．８３．９３の外面
部に形成された窓６４．７４．８４．９４を介して前記
各インシュレータの外面と取付枠２の内壁との間に介在
されたウェイ１ス゛プリング６５．７５．８５．９５か
らなる。各支持手段６．７．８．９は前記スプリング６
５．７５．８５．９５により前記取付枠２の内壁と、取
付枠２の内壁に設けた突起２３．２４．２５．２６との
間に保持されている。また本実施例では各インシュレー
タ６２．７２．８２．９２は中央で２分割され折損が防
止されている。インシュレータ６２の凹所６１は前記ヒ
ータエレメント４の折り曲げ部４１と緊密に嵌合し、イ
ンシュレータ７２の凹所７１はヒータエレメント４の折
り曲げ部４２の端と凹所７１底壁との間に熱膨張の逃げ
のための隙間４Ａが設けられている。凹所の側壁と折り
曲げ部４２とは緊密に嵌合され、ヒータエレメント４は
この凹所の側壁により確実に支持されている。この間隔
４＾は、ヒータエレメント４に車両に搭載されたバッテ
リの充電１のほぼ全部が供給されヒータエレメントがＷ
ｍ熱膨張した場合にも、ヒータエレメント４にル縮力が
加わらない寸法に設定されている。

第４図は空気加熱用ヒータがエンジンに装着された状態
を示す。

１００は直噴式ディーゼルエンジン、１０１はその吸気
管、１０２は該吸気管１０１の先端に取付けられたエア
フィルタであり、電熱ヒータ２は吸気管１０１とエアフ
ィルタ１０２どの間に介在されている。

１０３は排気管、１０４はピストン、１０５は燃料噴射
弁１０らが設けられたシリンダーヘッドである。

前記空気加熱用ヒータ１は、吸気管１０１の先端に設け
られた四角形を右する取付フシジン１０７に４本のボル
ト１０８で締結されている。

第５図は本発明のエンジンの吸気加熱装置の電気回路図
である。

Ｂは車両に搭載された電源であるバッテリ、１０は車両
の運転席近傍に設けられたキースイッチであり、中立接
点１１、予熱接点１２、自動Φ両うジオなどの付属品へ
通電するための付属品接点１３およびエンジンを始動さ
せるためのスタータセータＭへ通電する始！ｌｌ接点１
４を備える。１は車両のディーゼルエンジンの吸気通路
に装着した吸気加熱用ヒータであり、本実施例ではほぼ
同一の抵抗値を有する２つのヒータエレメント４および
ヒータエレメント５を直列に接続して構成され、２４ボ
ルト１０００ワツトの発熱容量を有する。この空気加熱
用ヒータ１は、電源がね端子ａ、前記ヒータエレメント
４とヒータエレメント５との接続点である中間端子すお
よび接地端子Ｃを有し、電源がね端子ａは前記始動接点
１４に接続され、スタータモータ４動時の始動回路Ｌ２
を構成し、中間端了すは前記予熱接点１２に接続されて
おり、前記予熱接点１２がバッテリＢに接続されたとき
前記ピータルメント５は短絡されてヒータエレメント４
に直接２４ボルトが印加される予熱回路Ｌ１　を構成し
、２０００ワツトの発熱を生じる。３は前記電熱ヒータ
Ｈがエンジンの始動に必要な所定温度に胃温したか否か
を判断するためのヒータのＭＷ検知手段であり、前記エ
ンジンのウォータジャケットに取付けられた冷却水温セ
ンサ３１、該水温センサ３１の出ｆＪ（エンジンの冷却
水温）に応じて出力時限が設定されるタイマ３２および
運転席の前面に取付けられ前記タイマ３２の出力時限中
は点灯し、該出力時限経過後は消灯するランプ３３から
なる。

つぎにこのエンジンの吸気加熱装置の作動を第６図（△
）に示すタイムチャートと共に説明する。

エンジンを始動させるとき、運転者はキースイッチ１０
を予熱接点１２に接続させると、バッテリＢからヒータ
エレメント４に通電される。ヒータエレメントには予熱
回路Ｌ１　　を介して２Ｉアンペアの電流が流れると共
にタイマ３２がスタートし、ランプ３３が点灯する。約
１５秒間の持ち時間経過後にエンジンの円滑な始動に必
要な温度（たとえば８００℃〜１０００℃）に達する。

前記タイマ３２は前記持ち時間と同門するよう設定され
ているため、このとき出力が反転し、ランプ３３は消灯
する。運転者はこのランプ３３の消灯を認知してキース
イッチ１０を前記予熱接点１２から始動接点１４に切り
換える。これによりスタータモータＭが作動すると共に
電熱ヒータＨは端子ａがバッテリＢに接続され、始動回
路し２を介してＩアンペアの電流に切り換わる。

スタータモータＭの作動中はヒータＨへの通電がなされ
るが、エンジンが自刃回転を始めキースイッチ１０が始
動接点１４から付属品（△ＣＣ）接点１３に切り換えら
れるとスタータモータＭへの通電およびヒータＨへの通
電が停止される。このエンジンの吸気加熱装置では、予
熱中に第８図に示したエンジンの吸気加熱装置に比較し
、２倍の電流がヒータ１」に流れる。すなわち、予熱時
において１アンペアの電流がヒータに供給されるだけな
ので待ち時間（ランプの消灯までの時間）が３０秒程度
と長いのに対し、このエンジンの吸気加熱装置は、予熱
時に２１アンペアの電流がヒータＩ］に流れ、ヒータが
♀り４温するのに約１５秒とほぼ半分の待ち時間でエン
ジンを始動させることができる。また予熱および始動の
操作はほぼ同一である。

第７図は本発明の第２実施例を示す。

本実施例ではヒータエレメント４の両側の折り曲げ部４
１．４２と、各折り曲げ部が嵌め込まれるインシュレー
タ６２．７２の凹所６１．７１の底面との間にヒータエ
レメント４の熱膨張を逃がすための隙間４Ｂおよび４Ｃ
を設けている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる空気加熱用ヒータの平面図、第
２図はその一部所面右側面図、第３図はヒータエレメン
トの支持手段の分解図、第４図は空気加熱用ヒータの自
動車エンジンへの取付状態図、第５図は本発明の空気加
熱用ヒータを用いたエンジンの吸気加熱装置の回路図、
第６図（Ａ）は第５図に示した吸気加熱装置の作ｖＩ説
明のためのタイムチャート、第６図（Ｂ）は第８図に示
したエンジンの吸気加熱装置の作動説明のためのタイム
チャート、第７図は本発明の第２実施例にかかる空気加
熱用ヒータの平面図、第８図は従来のエンジンの吸気加
熱装置の回路図、第９図は従来の空気加熱用ヒータの平
面図である。 図中　１・・・空気加熱用ヒータ　２・・・取付枠　３
・・・ヒータの背部検知手段　４．５・・・ヒータエレ
メント　６．７．８．９・・・ヒータニレメン１〜の支
持手段　４１．５１・・・ヒータエレメントの折り曲げ
部６１．７１．８１．９１・・・凹所　６２．７２．８
２．９２・・・インシュレータ　４Ａ、　４Ｂ、　４Ｃ
・・・ヒータエレメントの折り曲げ部端とインシユレー
タの凹所底壁との間の隙間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）内壁が空気通路壁を形成する取付枠と、該取付枠の
   内外を連絡するよう対向的に取り付けられた対の端子と
   、 線状電気抵抗体を蛇行状に折り曲げて形成され、前記吸
   気通路壁内に配されるとともに前記対の端子間を接続す
   るヒータエレメントと、 前記ヒータエレメントの両側の曲げ部が嵌め込まれる凹
   所が設けられたインシュレータを含み、前記空気通路壁
   の前記対の端子の中間位置に対向して配され、ヒータエ
   レメントを前記空気通路壁に支持するためのヒータエレ
   メント支持手段とを備える空気加熱用ヒータにおいて、 前記ヒータエレメントの曲げ部端と、前記インシュレー
   タの凹所の底との間にヒータエレメントの熱膨張を逃げ
   る隙間を設けたことを特徴とする空気加熱用ヒータ。