JPS6014919Y2 - 内燃機関の吸気加熱装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃気量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、斯くして多量の燃料が液状
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機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−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機関始動後即座に
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気化器の下端部に気化
器エアホーンと整列する中空円筒状発熱体容器を取付け
、この容器内に正特性サーミスタ素子（以下、ＰＴＣ素
子と称す）を挿入してこのＰＴＣ素子を加熱することに
より発熱体容器の内壁面を加熱するようにした吸気加熱
装置が本出願人により提案されでいる。

この吸気加熱装置では気化器から供給された液状燃料の
大部分が発熱体容器の内壁面に沿って流れるのでＰＴＣ
素子から発する熱によりこの液状燃料を集中的に加熱す
ることができ、斯くして液状燃料の気化を効果的に促進
することができる。

この発熱体容器は容器を内筒と外筒により構成してこれ
ら内筒と外筒間にＰＴＣ素子を挿入し、更にＰＴＣ素子
と外筒間にばね部材を挿入してこのばね部材のばね力に
よりＰＴＣ素子を内筒上に圧着せしめるようにしている
。

しかしながらこの発熱体容器の使用温度は一３０℃から
２００℃の範囲にあり、従ってＰＴＣ素子を内筒上に挿
圧するために金属製ばね部材を使用した場合には長時間
使用するとばね部材が熱劣化してばね力が低下すると共
にこのばね部材を電極として使用した場合にはばね部材
の表面に酸化被膜が形成されて絶縁不良になるという問
題がある。

更に、この発熱体容器ではＰＴＣ素子に対する緩衝作用
が十分でないために振動によってＰＴＣ素子が割れてし
まうという問題がある。

本考案は上述のばね部材に代えてグラファイトを用いる
ことにより上述の発熱体容器よりも熱効率を向上できる
と共に信頼性を向上でき、しかも製造の容易な吸気加熱
装置を提供することにある。

以下、添付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は合成樹脂材料からなる
断熱板、５は１次側気化器Ａと２次側気化器Ｂとを具え
た気化器を夫々示す。

この１次側気化器Ａは１次側気化器エアホーン６と１次
側スロットル弁７を有し、一方２次側気化器Ｂは２次側
エアホーン８と２次側スロットル弁９を有する。

第１図に示されるように１次側気化器Ａ下端部の断熱板
４内には１次側エアホーン６と整列する中空発熱体容器
１０が挿入される。

第２図並びに第３図に示されるように中空発熱体容器１
０は薄肉の金属材料からなる内筒１１と、同様に薄肉の
金属材料からなる外筒１２とを具備する。

第２図に示されるように内筒１１の下端部１３は外筒１
２の下端部の外側壁面上に屈曲せしめられ、更に内筒１
１の上端部１４は電極板１５を介して外筒１２の上端部
の外端壁面上に屈曲せしめられて内筒１１は外筒１２に
かしめ結合される。

第２図並びに第３図に示すように内筒１１と外筒１２間
には電極１６とその両側のグラファイト層１７．１８か
らなる三層構造の弾撥性電極組体１９（第４図）が挿入
される。

更にこの電極組体１９と内筒１１間には８つ割りのＦｒ
Ｃ素子２０が挿入され、一方電極組体１９と外筒１２間
には例えば四弗化エチレンからなる絶縁体２１が挿入さ
れる。

また、ＦｒＣ素子２０の上端面と内筒１１間には絶縁リ
ング２２が挿入され、一方ＰＴＣ素子２０、電極組体１
９の下端面と外筒１２間にも絶縁リング２３が挿入され
る。

なお、電極組体１９の電極１６は銅板から形成すること
もできるし、また銅ワイヤメツシュから構成することも
できる。

この電極１６からは電極端子２４が引出され、一方電極
板１５からは電極端子２５が引出されてこれらの両電極
端子２４．２５はゴム製の端子リテーナ２６により断熱
板４に固定される。

第１図に示されるつうに電極端子２４は温度検出スイッ
チ２７、中性点電圧検出スイッチ２８並ヒニイグニツシ
ヨンスイツチ２９を介して電源３０に接続され、一方電
極端子２５は接地される。

温度検出スイッチ２７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
なるとオフ状態となる。

一方、中性点電圧検出スイッチチ２８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。

ＦｒＣ素子２０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
に円゛Ｃ素子２０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ッチ２８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に
は中性点電圧は低く、機関が自刃運転を開始すると中性
的電圧が高くなって中性点電圧検出スイッチ２８がオン
状態となり、ＦｒＣ素子２０に電流の供給が開始される
。

このようにＦｒＣ素子２０に電流の供給が開始されると
ＦｒＣ素子２０は即座に温度上昇し、その結果内筒１１
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次側気化器エアホー
ン６の内壁面に沿って下降し、次いでこの液状燃料は内
筒１１の内壁面に沿って下降する。

このとき内筒１１の内壁面は液状燃料で覆われており、
従ってＦｒＣ素子２０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。

一方、機開始動後暫らくして機関冷却水の水温が６０’
Ｃよりも高くなると温度検出スイッチ２７がオフ状態と
なるためにＦｒＣ素子２０への電流の供給は停止せしめ
られる。

第４図に示されるように弾撥性電極組体１９は円筒状電
極１６と、この電極１６の内周面を覆う円筒状グラファ
イト層１７と、電極１６の外周面を覆う円筒状グラファ
イト層１８から構成される。

これらのグラファイト層１７，１８は黒鉛結晶層間に存
在する気体のエアークッション作用に基く弾撥性を有し
、この弾撥性によって円゛Ｃ素子２０は内筒１１上に押
圧せしめられる。

また、実際に発熱体容器１０を形成する際には電極組体
１９を内筒１１上に嵌着した後に内筒１１と電極組体１
９間にＰＴＣ素子２０を挿入するのがこのときグラファ
イト層１７は滑り潤滑作用があるのでＰＴＣ素子２０を
損傷することなく挿入することができる。

また、円℃素子２０を挿入するとグラファイト層１７は
ＰＴＣ素子２０の外形に合わせて変形し、斯くして電極
組体１９により円゛Ｃ素子２０を所定位置に確実に固定
化することができる。

更に、グラファイト層１７，１８の熱伝導率は指向性が
あり、円周方向の熱伝導率を比べて半径方向の熱伝導率
が低くなっている。

従ってグラファイト層１７．１８はその半径方向に熱が
伝導しずらく、斯くしてグラファイト層１７．１８は断
熱作用を有することになっている。

従ってグラファイト層１７，１８はＰＴＣ素子２０の熱
が外筒１２に逃げるのを阻止し、斯くして円゛Ｃ素子２
０の発する熱の大部分を内筒１１を加熱するために使用
することができる。

一方、グラファイト層１７．１８はその円周方向に比較
的熱伝導しやすいために内筒１１を均一に加熱すること
ができる。

第５図は別の実施例を示す。

この実施例では１次側気化器エアホーン６と整列する金
属製中空円筒３１が２枚重ねの断熱板４ａ、４ｂ内に設
けられる。

この中空円筒３１はその外周壁面上に一体形成の環状フ
ランジ３２を有し、この環状フランジ３２の上壁面並び
に下壁面上に環状状円゛Ｃ素子３３，３４が夫々グラフ
ァイトからなる電極３５．３６によって圧接せしめられ
る。

また、各ＰＴＣ素子３３．３４と円筒３１間には絶縁リ
ング３７．３８が挿入される。

この実施例では環状フランジ３２が電極端子３９を介し
て接地され、一方グラファイトからなる電極３５．３６
が電極端子４０．４１を介して直接温度検出スイッチ２
７（第１図）に接続される。

この実施例は第２図示す構造に比べてはるかに簡単であ
ることがわかる。

第６図は第５図の変形例を示す。

この実施例では中空円筒３１の外壁面上に一対の環状フ
ランジ４２．４３が互いに間隔を隔てて一体形成され、
これら環状フランジ４２．４３間に第７図に示すような
環状の弾撥性電極組体４４と一対の円℃素子４５．４６
が挿入される。

この電極組体４４は環状銅板４７と、その両側に配置さ
れたグラファイト層４８，４９からなる。

また、ＰＴＣ素子４５．４６と中空円筒３１間には絶縁
リング５０が挿入される。

更に、環状フランジ４２は電極端子５１を介して接地さ
れ、電極組体４４の環状銅板４７は電極端子５２を介し
て温度検出スイッチ２７（第１図）に接続される。

本考案によればＰＴＣ素子の電極としてグラファイト或
いは三層構造の弾撥性電極組体を使用することによって
ＰＴＣ素子を発熱体容器の外筒或いは中空筒体のフラン
ジ上に適切な力で押圧でき、更にグラファイト半径方向
の断熱性によってＰＴＣ素子から発する熱を効果的に発
熱体容器外筒或いは中空筒体に伝達することができる。

また、グラファイトにＰＴＣ素子素子用圧用ね作用と電
極機能を持たせることができるので発熱体容器並びに中
空筒体発熱部の構造を簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る吸気系の側面断面図、第２図は第
１図の発熱体容器の拡大側面断面図、第３図は第２図の
■−■線に沿ってみた発熱体容器の一部断面平面図、第
４図は第２図並びに第３図の弾撥性電極組体の斜視図、
第５図は第２図と同様に示した別の実施例の側面断面図
、第６図は第５図の変形例を示す側面断面図、第７図は
第６図の弾撥性電極組体の斜視図である。 ４、４ａ、 ４ｂ・・・・・・断熱板、５・・・・・・
気化器、１０・・・・・・発熱体容器、１１・・・・・
・内筒、１２・・・・・・外筒、１６．３５．３６．４
７・・・・・・電極、１７，１８．４８．４９・・・・
・・グラファイト層、１９，４４・・・・・・弾撥性電
極組体、３１・・・・・・中空筒体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃料供給装置から機関シリンダに至る吸気通路の一部を
   金属製中空筒状部材により構成し、該中空筒状部材の外
   壁面上に薄肉のＰＴＣ素子の一側面を密着せしめると共
   に該ＰＴＣ素子の背面上に薄肉のグラファイトを密着せ
   しめて該グラファイトの弾撥力により該円゛Ｃ素子を中
   空筒状部材外壁面上に圧接させ、更に上砂π素子の背面
   を該グラファイトを介して電源に接続した内燃機関の吸
   気加熱装置。