JPS5918133Y2 - 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、斯しくで多量の燃料が液状
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
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横開始動後即座に
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
気化器エアホーンの内壁面に沿って流れ、従って液状燃
料の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。

しかしながら上述の吸気加熱装置ではＰＣＴ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、添附図面を参照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にほぼ垂直に延びる１次側エアホーン６の
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、１次側気
化器Ａのスロー燃料ポートが符号１０で示される。

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１１が設けられ、
この発熱体容器１１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１１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１２と外筒１３とを具備する。

内筒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を有し、一方外筒１３はその上端部に水平方向
外側に延びる上部フランジ１５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１６を有する。

内筒１２と外筒１３間に形成される環状空間内には一対
の薄肉半円筒状のＰＴＣ素子１７．１８が挿入され、こ
れらＰＴＣ素子１７．１８と外筒１３間の空間内には導
電性板ばね１９．２０が挿入される。

従って各ＰＴＣ素子１７．１８はこれら板ばね１９．２
０のばね力によって内筒１２の外周面上に圧着せしめら
れる。

従つてＰＴＣ素子１７．１８の内面は内筒１２に電気的
に接続され、一方ＰＴＣ素子１７．１８の外面は板ばね
１９゜２０を介して外筒１３に電気的に接続される。

第２図に示されるように内筒１２の上部フランジ１４と
外筒１３の上部フランジ１５との間には例えばシリコン
ゴムからなる絶縁体２１がＰＴＣ素子１７．１８の上縁
部を覆うように挿入され、一方内筒１２の下端部と外筒
１３の下部フランジ１６間にも例えばシリンコンゴムか
らなる絶縁体２２がＰＴＣ素子１７．１８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１３の外径に
ほぼ等しい内径を有する孔２３を形成しており、この孔
２３内に発熱体容器１１が挿入される。

更に、断熱部材４は孔２３の上端部に大径部２４を有し
、この大径部２４内に上部フランジ１４．１５と絶縁体
２１の積層構造体からなる発熱体容器フランジ２５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２５の高さ
は大径部２４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２６を介して断
熱部材４上に締着されたときに内筒１２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２２は内筒１２の下端部と外筒１３
の下部フランジ１６間の間隙を完全に密封し、斯くして
内筒１２の下端部と外筒１３の下部フランジ１６間を介
して混合気が内筒１２と外筒１３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１３は導線２７を介して吸
気マニホルド２に接続される。

方、内筒１２に接続された導線２８は第１図に示すよう
に温度検出スイッチ２９、中性点電圧検出スイッチ３０
並びにイグニッションスイッチ３１を介して電源３２に
接続される。

温度検出スイッチ２９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３０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１７．１８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１７．１８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３０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は
中性点電圧は低く、機関が自刃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３０がオン状
態となり、ＰＴＣ素子１７．１８に電流の供給が開始さ
れる。

このようにＰＴＣ素子１７、１８に電流の供給が開始さ
れるとＰＴＣ素子１７゜１８は即座に温度上昇し、その
結果内筒１２も既座に温度上昇する。

一方、機関が始動すると１次側気化器Ａがら供給された
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１１の内筒１２の内壁面に沿って下降する。

従って内筒１２の内壁面上を下降する液状燃料は内筒１
２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ＰＴＣ素子１７．１８と外筒１
３間には断熱空気層が設けられており、従ってＰＴＣ素
子１７，１８から発する熱のうちのわずかな熱が板ばね
１９．２０並びに絶縁部材２１．２２を介して外筒１３
に逃げるだけである。

斯くしてＰＴＣ素子１７，１８から発する熱の大部分は
内筒１２加熱するのに使用されることになる。

更に、内筒１２の表面上は液状燃料で覆われており、従
ってＰＴＣ素子１７．１８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。

機開始動後暫らくして機関冷却水の水温が６σＣよりも
高くなると温度検出スイッチ２９がオフ状態となるため
にＰＴＣ素子１７．１８への電流の供給は停止せしめら
れる。

ＰＴＣ素子１７．１８はセラミックであって第３図に示
すように薄肉半円筒状に成形することは容易であるがＰ
ＴＣ素子１７．１８の内面体が内筒１２の外周面上に完
全に密着するかどうかについては問題がある。

従ってＰＴＣ素子１７．１８の内面を内筒１２の外周面
上に完全に密着させるにはＰＴＣ素子１７゜１８を更に
細分割することが好ましい。

第４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図を参照すると、内筒１２の外周壁面上に薄肉中空
円筒体の一部の形をした多数個のＰＴＣ素子３３が設け
られ、これらの各ＰＴＣ素子３３は対応する板ばね３４
により内筒１２の外周面上に押圧される。

第５図から第１４図に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
を促進するための種々の実施例を示す。

第５図並びに第６図に示す実施例では内筒１２の内周壁
面上に垂直方向に延びる多数のフィン３７が一体形成さ
れる。

第７図並びに第８図に示す実施例では浮遊液滴を捕獲し
やすいように螺線状に延びるフィン３８が内筒１２の内
周壁面上に一体形成される。

第９図並びに第１０図に示す実施例では垂直方向に延び
かつ互いに直交する多数の薄肉平板３９が内筒１２内に
設けられ、従って第１０図に示すようにこれらの平板３
９によって多数の正方形断面の混合気流通路が形成され
る。

第１１図並びに第１２図に示す実施例では内筒１２の中
心軸線に向けて水平方向に延びる多数の針４０が内筒１
２の内壁面上に取付けられる。

第１３図並びに第１４図に示す実施例では内筒１２内に
水平方向に延びる多数のワイヤ４１が張設される。

第１４図に示されるように同一平面内に位置するワイヤ
４１は互いに平行に配置され、上下方向において互いに
隣接するワイヤ４１は互いに直交するように配置される
。

第１５図は更に別の実施例を示す。

この実施例では中空円筒状発熱体容器１１が斜めに切断
された下端部４２を有し、それによって１次側気化器Ａ
において形成された混合気を流れやすくしている。

また、第１６図に示す更に別の実施例では発熱容器１１
自体が垂直に対して傾斜して配置され、それによって１
次側気化器Ａにおいて形成された混合気を流れやすくし
ている。

これまで述べた実施例のように発熱体容器１１の内壁面
全体を加熱するように構成すると吸入空気が加熱され、
それによって体積効率が低下するという危険性がある。

このような危険性を回避するために第１７図並びに第１
８図に示す実施例では半円筒状の発熱体容器４３が機関
本体１から離れた側の断熱部材４上に固定される。

この発熱体容器４３の下側部は混合気を流れやすくする
と共に浮遊液滴を捕獲しやすいように機関本体１側に屈
曲せしめられている。

発熱体容器４３内には一対の半円筒状ＰＴＣ素子４４．
４５が挿入され、これら各ＰＴＣ素子４４．４５は夫々
対応する板ばね４６．４７により内筒１２の外周壁面上
に押圧される。

また、垂直方向に延びる多数のフィン４８か゛内筒１２
上に一体形成される。

また、特に第１図に示すように機関本体１から離れた側
の１次側エアーホーン内壁面上にスロー燃料ポート１０
が設けられている場合にはスロー燃料ポー）１０から吸
い出されて１次側エアホーン６の内壁面に沿って下降す
る液状燃料の気化を発熱体容器４３によって促進するこ
とができる。

第１９図並びに第２０図に示す実施例では第２図並びに
第３図に示す実施例と同様に一対のＰＴＣ素子１７．１
８が発熱体容器１１内に設けられる。

しかしながらこの実施例では機関本体１に近い側に位置
するＰＴＣ素子１８は例えば板ばね２０を不良導体によ
り構成することにより発熱しないようになっている。

即ち、ＰＴＣ素子１８は単に内筒を支持するために挿入
されており、それ故ＰＴＣ素子１８に代えて発熱するこ
とのない通常のセラミック材を用いることもできる。

従ってこの実施例ではＰＴＣ素子１７のみが加熱される
ことになる。

なお、ＰＴＣ素子１７の近傍に位置する内筒１２の内壁
面上には多数のフィン４９が一体形成される。

第２１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５０を具え
た吸気ダクト５１が取付けられ、このスロットル弁５０
上流の吸気通路５２内にスロットル弁５０に向けて燃料
を噴射するための燃料噴射弁５３が設けられる。

この実施例でも第２図と同様な構造を有する発熱体容器
１１が断熱部材４内に取付けられる。

従って燃料噴射弁５３から噴射された燃料は発熱体容器
１１の内筒１２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２２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５４が取付けられる。

この可変ベンチュリ型気化器５４はよく知られているよ
うに可動サクションピストン５５と、この可動サクショ
ンピストン５５に固定された可動ニードル５６と、この
可動ニードル５６を受容する計量ジェット５７から構成
され、可動サクションピストン５５は可動サクションピ
ストン５５とスロットル弁５８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２図と同様な構造を有する発熱
体容器１１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５４から供給された燃料
は発熱体容器１１の内筒１２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素子と外筒間に
は断熱空気層が形成されており、従ってＰＴＣ素子から
発する熱のうちのわずかな熱が板ばねを介して外筒に逃
げるだけである。

斯くしてＰＴＣ素子の発する熱の大部分は内筒を加熱す
るのに使用され、しかも内筒の内周面は液状燃料に覆わ
れているのでＰＴＣ素子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。

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３図と同
様に示した別の実施例の断面図、第５図は第６図のｖ−
ｖ線に沿ってみた更に別の実施例の側面断面図、第６図
は第５図の■■−ｖＩ線に沿ってみた発熱体容器の平面
図、第７図は第８図のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿ってみた更
に別の実施例の側面断面図、第８図は第７図のＶｌｌｌ
−Ｖｌｌｌ線に沿ってみた発熱体容器の平面図、第９図
は第１０図のＩＸ−ＩＸ線に沿ってみた更に別の実施例
の側面断面図、第１０は第９図のＸ−Ｘ線に沿ってみた
発熱体容器の平面図、第１１図は第１２図のＸ［−Ｘ線
に沿ってみた更に別の実施例の側面断面図、第１２図は
第１１図の刺−Ｍ線に沿ってみた発熱体容器の平面図、
第１３図は第１４図のＸ■■■−Ｘ重線に沿ってみた更
に別の実施例の側面断面図、第１４図は第１３図のＸＩ
Ｖ−ＸＩＶ線に沿ってみた発熱体容器の平面図、第１５
図は更に別の実施例の側面断面図、第１６図は更に別の
実施例の側面断面図、第１７図は第１８図のＸ ＶＩＩ
−Ｘ ＶＩＩ線に沿ってみた更に別の実施例の側面断面
図、第１８図は第１７図のＸ Ｖｌｌｌ−Ｘ Ｖｌｌｌ
線に沿ってみた発熱体容器の平面図、第１９図は第２０
図のＸＩＸ−ＩＩＩ線に沿ってみた更に別の実施例の側
面断面図、第２０図は第１９図のＸＸ−ＸＸ線に沿って
みた発熱体容器の平面図、第２１図は更に別の実施例の
側面断面図、第２２図は更に別の実施例の側面断面図で
ある。 １７゜ １８゜ ３３゜ ４４゜ ４５・・・ＰＴＣ素子、 １９゜ ４６゜ ４７・・・板 ばね。

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燃料を
   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形威された空間内に
   ＰＴＣ素子を挿入し、外筒内周面とＰＴＣ素子外周面間
   に挿入された導電性ばねによってＰＴＣ素子内周面を内
   筒外周面上に圧着させると共に該外筒内周面とＰＴＣ素
   子外周面間に断熱空気層を形威し、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。