JP3276968B2 - 内燃機関用エアヒータ - Google Patents

内燃機関用エアヒータ

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智明 松川
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/12Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating electrically
    • F02M31/13Combustion air
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、並列して配された複
数の吸気または排気のための気体通路を備える内燃機関
において、吸気又は排気を加熱するための内燃機関用エ
アヒータに関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼル機関などの内燃機関では、機
関の始動を容易にするため、複数の吸気通路に吸気を加
熱する電熱式エアヒータが装着される。この種のエアヒ
ータとして、実公昭60−6613号公報に記載ごと
く、隔壁により区切られた複数の吸気通路に亘るエアヒ
ータの枠体内に、一本の帯状電気抵抗金属板を、吸気通
路ごとに多数折り曲げて蛇行させたリボン発熱体を、前
記隔壁に設けた連通口を通して、複数の吸気通路間に跨
がって配設する構造が公知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記公知の内燃機関用
エアヒータは、吸気通路間に位置するリボン発熱体の中
間部をコ字形のフレーム部材を用いて隔壁に固定してい
る。このために、フレーム部材の両端部に抜止爪が設け
られ、隔壁に形成された穴に、前記抜止爪が係合され
る。この構成においては、前記フレーム部材を固定する
ために必要な穴が、吸気通路を区切る隔壁に設けられて
いる。この穴と連通口を設けるために、隔壁には吸気流
通方向とその逆方向の両方向から加工する必要がある。
このため穴と連通口は、1組のみ形成可能で、隔壁に複
数のリボン発熱体を吸気方向に直列して設置できない。
また、フレーム部材の寸法精度が要求され、組付け作業
が複雑で原価高となる欠点があった。
【0004】この発明の目的は、1つの枠体に2つのリ
ボン発熱体が吸気方向に直列的に保持できるとともに、
フレーム部材が不要で構造が単純化でき、組付け作業性
の向上が可能な内燃機関用エアヒータの提供にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の内燃機関用エ
アヒータは、並列して配された複数の吸気または排気の
ための気体通路を構成する部材に挟持して装着される内
燃機関用エアヒータにおいて、隔壁を挟んで前記複数の
気体通路に対応した複数の開口部を有する枠体と、前記
隔壁の一端面から前記隔壁内に向かって開口した背壁を
有する穴により構成されるとともに、前記並列した各気
体通路に面する側壁に前記各気体通路に連通する窓が対
向して設けられた支持室と、帯状電気抵抗金属板を板厚
方向に曲げて蛇行させてなり、前記各気体通路に配置さ
れる熱交換部と、該熱交換部間を連結する平板状の連結
部とを有するとともに、自身の両端が前記枠体の外壁に
取り付けられた電極端子に接続され、前記連結部が前記
支持室の前記窓を介して前記支持室を挿通するように配
されるリボン発熱体と、該リボン発熱体の前記連結部を
挟んで保持するとともに、前記支持室を構成する前記穴
に嵌め込まれた一対の絶縁体と、前記支持室の前記窓が
形成された前記側壁以外の対向する壁面と、前記絶縁体
の外壁との間に他部材を介さず介装されて弾性変形して
おり、各絶縁体を弾性支持しつつ前記絶縁体を前記穴内
に固定する板ばね部材とからなる。請求項2に記載のエ
アヒータは、前記リボン発熱体は、蛇行状の前記熱交換
部の両湾曲部がそれぞれインシュレータを介して前記開
口部の内壁に保持され、さらに前記支持室を挿通する平
板状の前記連結部と前記熱交換部との間に、前記インシ
ュレータを介することのないたわみ部が設けられてい
る。
【0006】
【発明の効果】この発明の内燃機関用エアヒータは、フ
レームが不要であるため部品が少なく、構造が簡単で組
付けが容易である。またリボン発熱体の連結部を支持す
るための支持室は、一端面にのみ開口していれば良いた
め、隔壁の両面に支持室を形成できる。これにより2つ
のリボン発熱体を1つの枠体の上流側及び下流側に二段
に設置することも可能で、この場合は加熱効率のよいエ
アヒータが構成できる。請求項2に記載の構成では、連
結部の位置の微調整が容易であるため、リボン発熱体の
加工精度が低くても、各蛇行状熱交換部の両湾曲部をそ
れぞれインシュレータを介して各開口部内壁に保持させ
ながら、支持室へ一対の絶縁体とともに連結部を嵌め込
むという組付け作業が容易となる。
【0007】
【実施例】この発明の内燃機関用エアヒータを、図1な
いし図4に示す実施例とともに説明する。内燃機関用エ
アヒータ100は、アルミニウム合金のダイキャストで
製造された矩形の外枠1と、その中央に一体成形された
隔壁2とからなる枠体10を有する。外枠1と隔壁2と
で囲まれる内部は、並設された吸気(気体)通路11、
12となっており、図4に示すごとく、吸気マニホール
ド200を並列して配された複数の吸気通路201、2
02に対応して介装される開口部となっている。外枠1
には前記マニホールド200およびエアクリーナ300
(図4に示す)の間に締結するための締結用穴13が列
設されている。
【0008】隔壁2は、中間部21がやや幅広に形成さ
れ、該中間部21内に一端面2Aから矩形断面を有する
穴が背壁31を残して設けられ、後記するリボン発熱体
の中間部を支持するための支持室3となっている。支持
室3の前記吸気通路11及び12に面する壁面32、3
3には、対向してスリット状の窓22、23が吸気方向
に開けられている。吸気通路11及び12は、これら窓
22、23および支持室3を介して連通している。4
は、リボン発熱体であり、1本の帯状の電気抵抗金属板
を、前記2つの吸気通路11、12に対応して多数回折
り曲げ、部材が平行になるように蛇行させて形成され、
各吸気通路11、12に配置される熱交換部40、40
と、各熱交換部間を連結する平板ないし直板状の連結部
41とを有する。直板状とした連結部41は前記窓2
2、23及び支持室3を挿通させて配されている。リボ
ン発熱体4の両端部42、43は、外枠1の両側部材1
4、15の中間に絶縁して締結された電極端子44、4
5に接続され、加熱のための電源(図示せず)に接続さ
れている。
【0009】前記リボン発熱体4は、その折り曲げ部4
6が、前記吸気通路11、12の内壁に対向して嵌め込
まれた保持手段5により保持されている。また連結部4
1は、前記支持室3内に設けられた支持手段6により支
持されている。保持手段5は、吸気通路11、12の各
内壁に対向して係止されるサッシュ51と、該サッシュ
51内に嵌め込まれるセラミック製インシュレータ52
とからなる。インシュレータ52には、前記リボン発熱
体4の折り曲げ部46が嵌まり込む半円柱状の凹所53
が列設されている。
【0010】支持手段6は、前記支持室3内に重合わせ
て嵌め込まれる一対の絶縁体(碍子)7、7と、この絶
縁体7、7を支持室3内に固定するための板ばね部材8
からなる。絶縁体7、7は、図3に示すごとく、略直方
体状を呈するとともに、接合面にスリット71を形成
し、支持室3の前記窓22、23に止まり嵌められると
ともに、窓22、23が開けられた壁面32、33以外
の対向する壁面34、35間に遊嵌されている。板ばね
部材8は、コ字状を呈し、前記絶縁体7、7の外壁7
2、73と支持室の壁面34、35との間に介装した板
ばね部81、82と、これらを連結する連結部83から
なる。なお、隔壁2に設ける支持室3を円形断面を有す
る穴で形成し、一対の絶縁体(碍子)をそれぞれ半円柱
状としてもよい。
【0011】このリボン発熱体4の連結部41の装着
は、図3に示すごとく、スリット71を挿通して絶縁体
7、7間に連結部41を挟持し、支持室3に嵌め込み、
板ばね部材8の板ばね部81、82を差し込んでなされ
る。
【0012】図5および図6は、第2実施例を示す。こ
の実施例では、リボン発熱体4、4が吸気方向に直列的
に2段に装着されている。各発熱体の連結部41、41
を支持するため、枠体10の隔壁2には、両端面から穴
が開けられ支持室3、3が形成されている。このように
この発明の内燃機関用エアヒータにおいては、1つの枠
体10に2つのリボン発熱体4、4を直列して取り付け
ることが容易にできる。
【0013】図7は第3実施例を示す。この実施例で
は、リボン発熱体9は、平板状連結部91と蛇行状熱交
換部90との間に、たわみ部92を設けている。図1に
示すエアヒータのリボン発熱体4においては、電気抵抗
金属板の曲げ加工において若干の曲げ誤差が生じた時、
リボン発熱体4が傾いて組み付けられ、連結部41と絶
縁体7との間に隙間が生じ、並設した吸気通路11、1
2間の気密が保てなくなったり、リボン発熱体4の熱交
換部40の最も内側の折り曲げ部46の寸法のずれによ
り、どちらかが浮いた片荷重となり、耐振性の悪化を招
く。これを防止するためには、リボン発熱体4の曲げ加
工の精度を相当高く維持する必要があり、生産性が悪
い。これに対し、この実施例のリボン発熱体9の形状で
は、熱交換部90と連結部91との相対変位をたわみ部
92が許容する。その結果、各熱交換部90の両折り曲
げ部93を吸気通路11、12に保持させると同時に連
結部91を絶縁体7とともに支持室3に嵌め込む作業が
容易になる。またこれとともに、熱交換部90の保持位
置と連結部91の支持位置とに幾分の誤差が生じても、
たわみ部92により相互作用が吸収されるので、相互に
悪影響が生じることが防止される。よって、リボン発熱
体9の曲げ加工の精度は高くする必要はなくなり、生産
性が向上できる。なおたわみ部92は、熱交換部90と
連結部91との相対変位を許容できる構造であれば、図
示のものに限定されない。
【0014】上記実施例では、この発明の内燃機関用エ
アヒータを吸気加熱に用いているが、枠体10をステン
レス製とするなど耐熱性を向上させて排気加熱にも適用
でき、触媒コンバータによる排気浄化率向上の用途に有
効である。また板ばね部材8は、絶縁体7を弾性支持で
きる構造であれば所望の形状であって良く、2つに分割
されていても良い。さらに、枠体10は、2以上の隔壁
により3以上の吸気通路に区隔されていても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の内燃機関用エアヒータの第1実施例
を示す正面図である。
【図2】図1のA−A断面の要部拡大図である。
【図3】要部の組付け状態を示す斜視図である。
【図4】この発明の内燃機関用エアヒータの装着状態を
示す概略図である。
【図5】この発明のエアヒータの第2実施例を示す一部
切り欠き平面図である。
【図6】図5のA−A断面の要部拡大図である。
【図7】この発明のエアヒータの第3実施例を示す一部
切り欠き平面図である。
【符号の説明】
1 外枠 2 隔壁 3 支持室 4、9 リボン発熱体 5 保持手段 6 支持手段 7 絶縁体 8 板ばね部材 10 枠体 11、12 吸気(気体)通路 22、23 窓 40 熱交換部 41 連結部 100 内燃機関用エアヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭60−4753(JP,U) 実開 昭61−122365(JP,U) 実開 平1−113990(JP,U) 実公 昭60−6613(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 31/135

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 並列して配された複数の吸気または排気
    のための気体通路を構成する部材に挟持して装着される
    内燃機関用エアヒータにおいて、 隔壁を挟んで前記複数の気体通路に対応した複数の開口
    部を有する枠体と、 前記隔壁の一端面から前記隔壁内に向かって開口した背
    壁を有する穴により構成されるとともに、前記並列した
    気体通路に面する側壁に前記各気体通路に連通する窓
    が対向して設けられた支持室と、 帯状電気抵抗金属板を板厚方向に曲げて蛇行させてな
    り、前記各気体通路に配置される熱交換部と、熱交換
    部間を連結する平板状の連結部とを有するとともに、自
    身の両端が前記枠体の外壁に取り付けられた電極端子に
    接続され、前記連結部が前記支持室の前記窓を介して前
    記支持室を挿通するように配されるリボン発熱体と、 該リボン発熱体の前記連結部を挟んで保持するととも
    に、前記支持室を構成する前記穴に嵌め込まれた一対の
    絶縁体と、前記 支持室の前記窓が形成された前記側壁以外の対向す
    壁面と、前記絶縁体の外壁との間に他部材を介さず
    装されて弾性変形しており、各絶縁体を弾性支持しつつ
    前記絶縁体を前記穴内に固定する板ばね部材とからなる
    内燃機関用エアヒータ。
  2. 【請求項2】 請求項1の内燃機関用エアヒータにおい
    て、前記リボン発熱体は、蛇行状の前記熱交換部の両湾
    曲部がそれぞれインシュレータを介して前記開口部
    壁に保持され、さらに前記支持室を挿通する平板状の前
    連結部と前記熱交換部との間に、前記インシュレータ
    を介することのないたわみ部設けられている内燃機関
    用エアヒータ。
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EP2525073B1 (de) * 2011-05-16 2017-07-12 Ford Global Technologies, LLC Brennkraftmaschine mit Ansauglufterwärmung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine

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