JP2004324523A

JP2004324523A - 内燃機関の燃料供給装置

Info

Publication number: JP2004324523A
Application number: JP2003120295A
Authority: JP
Inventors: Yukio Koseki; 優紀夫小関; Keiso Takeda; 啓壮武田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】低温での始動時においても良好な始動性を実現することのできる内燃機関の燃料供給装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１により加熱された熱媒体を蓄え保温する熱媒体蓄熱手段７の内部に存在する熱媒体と燃料との間で熱交換される熱交換手段（７，８）と、熱交換手段にて熱交換した燃料を内燃機関１内に供給する燃料供給手段（３，４）とを備える。熱交換手段は、熱媒体蓄熱手段７内に燃料を蓄える燃料蓄熱手段８を備え、熱媒体蓄熱手段７内の熱媒体と燃料蓄熱手段８内の燃料との間で熱交換し、保温される。ゆえに、加熱された燃料を供給することができるので、低温での始動時においても良好な始動性を実現することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料供給装置に係り、自動車等に搭載される内燃機関に燃料を供給するのに好適な内燃機関の燃料供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の冷間始動時は、内燃機関や燃料自体の温度が低く燃料の気化性が悪いため、燃焼が不安定になり易い。
【０００３】
これに対して、特許文献１において、シリンダヘッドに燃料通路を内蔵し、かつ当該燃料通路の周囲に冷却水通路を設け、燃料通路内の燃料と冷却水通路内の冷却水との間で熱交換を行わせる構成が開示されている。かかる構成によると、燃料の温度が冷却水の温度より低い場合は、冷却水の熱によって燃料が加熱されることとなる。そのため、このように構成された内燃機関においては、冷却水の温度が高いと、気化性に優れた暖かい燃料が燃焼室内に供給されるため、燃焼が安定する。
【０００４】
また、特許文献２には、誘導コイルを内蔵した燃料噴射弁が開示されている。この燃料噴射弁によれば、誘導コイルに高周波電流を流通させることにより、噴射する燃料を加熱することができ、燃焼室内に加熱された燃料を供給することができる。そのため、この燃料噴射弁を備えた内燃機関においても、気化性に優れた暖かい燃料が供給されるため、冷間始動時においても燃焼が安定し、優れた始動性を発揮する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０９−１４０７２号公報
【特許文献２】
特開平１０−２３８４２４号公報
【特許文献３】
特開２００１−１３２５７５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載の構成においては、冷間始動時等、冷却水の温度が十分に暖まっていない場合には、燃料の冷却水からの受熱量が小さいため、燃料が十分に加熱されず、燃焼が不安定になり易い。また、燃料が噴射される直前に熱交換される場合もあることから、十分に熱交換が行われないおそれもある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の燃料噴射弁においては、燃料の加熱に大量の電力を要するため、十分な電力が確保できない状況下では、供給する燃料を十分に加熱することができない。そのため、この燃料噴射弁を用いた内燃機関においては、特に極低温での始動時のようなバッテリ容量が低下している状況下で始動させられる場合には、優れた始動性を発揮できないおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加熱した燃料を内燃機関に供給でき、低温での始動時においても良好な始動性を実現することのできる内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の燃料供給装置にあっては、内燃機関により加熱された熱媒体を蓄え保温する熱媒体蓄熱手段の内部に存在する熱媒体と燃料との間で熱交換される熱交換手段と、当該熱交換手段にて熱交換した燃料を内燃機関内に供給する燃料供給手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
例えば、内燃機関の冷間始動時は、内燃機関や燃料自体の温度が低く燃料の気化性が悪いため、燃焼が不安定になり易い。そこで、内燃機関の始動時から、燃料供給手段が、熱交換手段にて熱媒体蓄熱手段に蓄えられた高温の熱媒体と熱交換し暖められた燃料を、内燃機関内に供給することにより、冷間始動時においても、燃料が気化し易くなり、燃焼が促進される。
【００１１】
また、内燃機関の始動後においても、燃料供給手段が、熱交換手段にて加熱され気化し易い高温の燃料を内燃機関内に供給するので、始動時にかかわらず混合気の燃焼を促進させることができ、燃焼を安定させることができる。
【００１２】
なお、熱媒体としては、空気等の気体、水又は油等の流体を例示することができる。また、燃料供給手段としては、内燃機関内の燃焼室あるいは吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁、当該燃料噴射弁に燃料を導くための燃料通路、燃料を流通させるための燃料ポンプ等から構成されるものを例示することができる。
【００１３】
また、前記熱交換手段は、前記熱媒体蓄熱手段内に燃料を蓄える燃料蓄熱手段を備え、前記熱媒体蓄熱手段内の熱媒体と前記燃料蓄熱手段内の燃料との間で熱交換されることが好適である。このように、保温機能を有する熱媒体蓄熱手段内に燃料蓄熱手段を備えることにより、熱交換した燃料を保温したまま蓄えることができる。その結果、始動時から気化性に優れる高温の燃料を供給することができる。
【００１４】
あるいは、前記熱交換手段は、前記熱媒体蓄熱手段内に燃料が流通する熱交換用燃料通路を備え、前記熱媒体蓄熱手段内の熱媒体と前記熱交換用燃料通路内の燃料との間で熱交換されることが好適である。熱媒体蓄熱手段内に燃料通路を備えることにより、燃料が内燃機関内に供給される過程で熱媒体蓄熱手段内の高温の熱媒体と熱交換し、加熱された後、内燃機関内に供給されることとなる。
【００１５】
また、上述した燃料供給装置において、前記燃料供給手段は、内燃機関に対して燃料を噴射する燃料噴射弁と、内燃機関内の熱媒体通路の近傍に備えられ燃料を前記燃料噴射弁に導く燃料通路と、を備え、内燃機関の始動時に、前記熱媒体蓄熱手段内に蓄えられた熱媒体が前記熱媒体通路に供給される際に、前記熱交換手段にて熱交換した燃料を前記燃料通路に供給するように前記燃料供給手段を制御する制御手段を更に備えることが好適である。
【００１６】
燃料が、熱交換手段にて冷却水蓄熱手段内に存在する熱媒体と熱交換して暖められたとしても、燃料供給手段が、燃料を内燃機関内に供給する過程において、冷やされる可能性がある。例えば、燃料供給手段が、内燃機関に対して燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃料を前記燃料噴射弁に導く燃料通路とを備えるような場合等、暖められた燃料が内燃機関に対して噴射される前に、燃料噴射弁や燃料通路を通過する時に冷やされる可能性がある。特に、内燃機関が低温で始動させられる場合は、燃料噴射弁や燃料通路が冷えているためその可能性も高くなる。
【００１７】
そこで、燃料噴射弁に燃料を導く燃料通路を内燃機関内の熱媒体通路の近傍に備え、制御手段が、内燃機関の始動時に、熱媒体蓄熱手段内に蓄積された高温の熱媒体が内燃機関内の熱媒体通路に供給される際に、熱交換手段にて熱交換した燃料を燃料通路に供給するように制御すると、燃料通路も熱媒体通路内の高温の熱媒体により暖められていることから、燃料も冷やされることなく高温のまま内燃機関に対して噴射されるようにすることができる。
【００１８】
そして、具体的には、前記燃料噴射弁は、内燃機関のシリンダヘッドに組み付けられたサイドフィード式の噴射弁であり、前記燃料通路は、前記シリンダヘッド内の熱媒体通路の近傍に備えられたデリバリパイプであることが好適である。燃料噴射弁及び燃料通路をシリンダヘッドに組み付けることで、燃料通路を熱媒体通路の極力近傍に設けることができる。その結果、より確実に燃料を高温のまま内燃機関に対して噴射させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る燃料供給装置の構成を説明するための図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する水冷式の直接噴射型火花点火機関であり、内燃機関１のシリンダヘッドには、４つの燃焼室各々に対応するように、４つの燃料噴射弁３が組み込まれており、燃焼室の内部に燃料を直接噴射することができる。
【００２１】
この燃料噴射弁３は、燃料の供給を受けるための燃料流入口と、余剰燃料を流出させるための燃料流出口とを、その筐筒の側面に備えるサイドフィード式の噴射弁である。また、燃料噴射弁３の後端部を覆うようにシリンダヘッドの燃料噴射弁取付面にカバーを取り付けている。
【００２２】
また、シリンダヘッドの内部には、個々の燃料噴射弁３に対して順送りで燃料を導くためのデリバリパイプ４が設けられている。このデリバリパイプ４は、図示しないＯリングを介して、個々の燃料噴射弁３の燃料流入口および燃料流出口と連通している。
【００２３】
また、内燃機関１のシリンダヘッドには、燃焼室を取り囲むようにシリンダヘッドの周縁部に沿って冷却水通路５が設けられている。そして、この冷却水通路５の一端は冷却水遮断弁６を介して冷却水蓄熱タンク７と連通している。この冷却水遮断弁６は、冷却水通路５と冷却水蓄熱タンク７との導通状態を制御する制御弁である。冷却水蓄熱タンク７は、保温機能を有するタンクであり、内燃機関１の運転中に、その内部に高温の冷却水が導かれるように冷却水循環経路（図示せず）中に配置されている。従って、冷却水蓄熱タンク７は、内燃機関１の運転中にその内部に高温の冷却水を蓄え、内燃機関の停止中に、その冷却水を高温状態に保温することができる。また、前述したデリバリパイプ４は、図に示すように、冷却水通路５の近傍に設けられている。
【００２４】
この冷却水蓄熱タンク７の内部には燃料蓄熱タンク８が備えられている。この構成の概略を示したのが図２である。この冷却水蓄熱タンク７の最下部には、冷却水を取り入れるための冷却水導入部材７ａが設けられており、また、この冷却水導入部材７ａから取り入れられた冷却水をシリンダヘッドの冷却水通路５に供給する冷却水排出パイプ７ｂが設けられている。そして、この冷却水排出パイプ７ｂの上流側一端部は、冷却水蓄熱タンク７内の上部に開口するように構成されており、他端部は該タンクの下方部位に位置している。
【００２５】
そして、図示しない冷却水ポンプが駆動することで、冷却水が冷却水導入部７ａから冷却水蓄熱タンク７内の下部に流入し、この流入した冷却水によって該タンク７内に蓄積えられていた冷却水が上部に押し出されるようにして冷却水排出パイプ７ｂに流入した後に、該タンク７外へ排出されるようになっている。
【００２６】
冷却水蓄熱タンク７の内部に備えられた燃料蓄熱タンク８は、図２に示すように、略円筒状であり、その円の略中心部に長手方向に貫通する穴を有している。そして、その貫通穴に冷却水排出パイプ７ｂが挿入されている。また、この燃料蓄熱タンク８の最下部には、燃料をタンク内に導くための燃料導入パイプ８ａが備えられている。そして、この燃料導入パイプ８ａから導かれた燃料をシリンダヘッドのデリバリパイプ４へ供給する燃料排出パイプ８ｂが設けられている。この燃料排出パイプ８ｂの上流側一端部は、燃料蓄熱タンク８内の上部に開口するように構成されており、他端部は該タンク８の下方に位置し、高圧ポンプ９を介してデリバリパイプ４と連通している。また、燃料遮断弁１０によりデリバリパイプ４へ供給される燃料量が制御される。
【００２７】
燃料タンク１１内の燃料は、低圧ポンプ１２が駆動することにより低圧燃料通路１３を通過した後、燃料導入パイプ８ａを介して燃料蓄熱タンク８内に導かれるようになっており、燃料が燃料導入パイプ８ａを介して燃料蓄熱タンクの下部に流入すると、この流入した燃料によって該タンク内に蓄えられていた燃料が上部に押し出されるようにして燃料排出パイプ８ｂに流入し、その後、該タンク８外へ排出される。
【００２８】
燃料蓄熱タンク８外に排出された燃料は、高圧ポンプ９により１ＭＰａ〜１０ＭＰａの所定の圧力まで加圧された後、デリバリパイプ４内を通過し燃料噴射弁３に導かれる。なお、デリバリパイプ４の終端（図１における左側端部）は、電磁リリーフ弁１４を介してリターン配管１５に連通している。そして、このリターン配管１５は、低圧燃料通路１３に連通している。
【００２９】
このように冷却水蓄熱タンク７の内部に燃料蓄熱タンク８が設けられているので、冷却水蓄熱タンク７内の冷却水と燃料蓄熱タンク８内の燃料との間で熱交換が行われる。つまり、これら２つのタンクで冷却水と燃料との間で熱交換される熱交換手段を形成している。ゆえに、内燃機関１の運転中に冷却水蓄熱タンク７内に蓄えられた高温の冷却水が内燃機関１の停止中に高温に保温されるとともに、燃料蓄熱タンク８内に蓄えられた燃料も高温に保温された冷却水と熱交換することにより加熱され、高温となりそのまま保温されることとなる。
【００３０】
なお、冷却水蓄熱タンク７は上側部品７ｃと下側部品７ｄとを分離できる構造となっており、当該下側部品７ｄを上側部品７ｃと分離した状態で燃料蓄熱タンク８を冷却水蓄熱タンク７内に挿入し、再度上側部品７ｃと下側部品７ｄとを嵌合して組み立てるものである。燃料蓄熱タンク８は挿入された後下側部品７ｄにボルト等の締結部材で固定しても良いし、予め下側部品７ｄに締結部材あるいは溶接等により固定しておき、下側部品７ｄと共に挿入されても良い。
【００３１】
また、冷却水導入部材７ａ及び冷却水排出パイプ７ｂの冷却水蓄熱タンク７への挿入口には図示しないＯリング等のシール部材が設けられており、冷却水が冷却水蓄熱タンク７外へ漏れない構造となっている。同様に、燃料導入パイプ８ａ及び燃料排出パイプ８ｂの燃料蓄熱タンク８及び冷却水蓄熱タンク７への挿入口には図示しないＯリング等のシール部材が設けられており、燃料蓄熱タンク８内の燃料が当該タンク８外へ漏れないようになっているとともに、冷却水蓄熱タンク７内の冷却水が燃料蓄熱タンク８内へ漏れないようになっている。
【００３２】
以上述べたように構成された燃料供給装置には、当該燃料供給装置を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１６が併設されている。このＥＣＵ１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどからなる算術論理演算回路であり、上述した冷却水遮断弁６、燃料遮断弁１０、低圧ポンプ１２、高圧ポンプ９並びに燃料噴射弁３等は、このＥＣＵ１６によってその動作が制御される。
【００３３】
次に、本実施の形態の内燃機関の燃料供給装置の動作について、図３のフローチャート図に沿って説明する。
【００３４】
この制御ルーチンは、予めＥＣＵ１６のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、一定時間の経過、あるいは図示しないクランクポジションセンサからのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてＥＣＵ１６が実行するルーチンである。
【００３５】
本ルーチンでは、ＥＣＵ１６は、先ず、当該内燃機関１が搭載された車両のイグニッションスイッチ（ＩＧ）がＯＮであるか否かが判別される（Ｓ１０１）。
【００３６】
そして、ＩＧがＯＮであると判別された場合は、冷却水遮断弁６が開状態とされ（Ｓ１０２）、次いで、図示しない冷却水ポンプがＯＮとされる（Ｓ１０３）。その後、燃料遮断弁１０及び電磁リリーフ弁１４が開状態とされる（Ｓ１０４）。さらに、低圧ポンプ１２及び高圧ポンプ９がＯＮとされて（Ｓ１０５）、本ルーチンを終了する。
【００３７】
一方、Ｓ１０１において、ＩＧがＯＮではないと判別された場合は、冷却水ポンプがＯＦＦとされ（Ｓ１０６）、次いで、冷却水遮断弁６が閉状態とされる（Ｓ１０７）。その後、低圧ポンプ１２及び高圧ポンプ９がＯＦＦとされる（Ｓ１０８）。そし後、さらに、燃料遮断弁１０及び電磁リリーフ弁１４が閉状態とされ（Ｓ１０９）、本ルーチンを終了する。
【００３８】
上述したように、冷却水蓄熱タンク７の内部には内燃機関１の運転中に高温の冷却水が導かれる。そのため、上記ルーチンによれば、ＩＧがＯＦＦ状態になると冷却水遮断弁６が閉状態とされる。ゆえに、内燃機関１の運転中に導かれた高温の冷却水は、内燃機関１が停止している間中、冷却水通路５に流出することなく冷却水蓄熱タンク７内に保持される。そして、冷却水蓄熱タンク７は、保温機能を有しているため、その中に蓄えられている冷却水は、内燃機関が停止している間、保温されることとなる。
【００３９】
また、ＩＧがＯＦＦ状態になると燃料遮断弁１０が閉状態とされることにより、燃料蓄熱タンク８内部に導かれた燃料は、内燃機関１が停止している間中、デリバリパイプ４に流出することなく燃料蓄熱タンク８内に保持される。そして、冷却水蓄熱タンク７内の冷却水と燃料蓄熱タンク８内の燃料との間で熱交換が行われることにより、燃料蓄熱タンク８内の燃料も加熱され高温となる。そして、内燃機関１が停止している間、そのまま保温されることとなる。
【００４０】
内燃機関１の始動時にＩＧがＯＮ状態になると、冷却水遮断弁６が開かれるとともに、冷却水ポンプがＯＮにされることにより、冷却水蓄熱タンク７の内部に蓄えられた高温の冷却水が冷却水通路５に流出する。その結果、シリンダヘッドが暖められることとなる。その後、さらに、燃料遮断弁１０及び電磁リリーフ弁１４が開状態とされるとともに、低圧ポンプ１２及び高圧ポンプ９がＯＮにされることにより、燃料蓄熱タンク８内部に高温のまま蓄えられている燃料が、燃焼室内に供給されることとなる。
【００４１】
したがって、極低温の状況下で内燃機関１が始動させられる場合においても、始動時から、気化し易い高温の燃料が供給されるので、何らの電力消費を伴うことなく、混合気の燃焼を促進させ、燃焼を安定させることができる。
【００４２】
また、内燃機関１の運転中は、シリンダヘッドの冷却水通路５等を通過した後の冷却水が冷却水蓄熱タンク７内に導かれ、デリバリパイプ４へは燃料蓄熱タンク８内の燃料が供給される。したがって、内燃機関１の運転中は、熱交換手段にて熱交換し、加熱された後の燃料が燃焼室へ供給されるので、始動時にかかわらず、気化し易い高温の燃料を供給することができ、混合気の燃焼を促進させることができる。
【００４３】
なお、上記ルーチンにおいては、Ｓ１０１でＩＧがＯＮであると判別された場合、冷却水遮断弁が開状態、冷却水ポンプがＯＮとされて冷却水の供給が開始された後に、燃料の供給が開始されるが、冷却水を供給するための制御と独立して、燃料を供給するためだけの制御を実行しても良い。つまり、上記ルーチンにおいて、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０６、Ｓ１０７を省略し、Ｓ１０１でＩＧがＯＮであると判別された場合は、Ｓ１０４へ進み、ＩＧがＯＮでないと判別された場合は、Ｓ１０８へ進むようにしても良い。
【００４４】
ただ、始動開始時等シリンダヘッドが低温の状態で、燃料蓄熱タンク８内に蓄えられた高温の燃料をデリバリパイプ４に供給しても、デリバリパイプ４自体の温度やその周辺の温度が低いので、燃焼室内に噴射される前に燃料が冷やされる可能性もある。したがって、図３に示した制御ルーチンのように、冷却水蓄熱タンク７内に高温のまま蓄えられた冷却水をシリンダヘッドに供給した後あるいはそれと同時に燃料をデリバリパイプ４に供給するようにすれば、冷却水によってデリバリパイプ４が暖められた後に、デリバリパイプ４に燃料が供給されるので、高温を維持させたまま、燃料を燃焼室内まで供給することができる。
【００４５】
また、上記ルーチンにおいて、Ｓ１０１でＩＧがＯＮではないと判別された後Ｓ１０６に進んでいるが、Ｓ１０１とＳ１０６の間で「車両のドアのロックが外側から解除されたか否か」を判別し、解除されたと判別されたらＳ１０２へ進み、解除されていないと判別されたらＳ１０６へ進むようにしても良い。かかる場合は、ＩＧがＯＦＦである場合でも車両のドアのロックが外側から解除されたと判別された場合は、その時点から高温の冷却水がシリンダヘッド内の冷却水通路５へ供給され、高温の燃料がデリバリパイプ４へ供給されることとなる。
【００４６】
ゆえに、ドアのロックが解除されてからＩＧがＯＮとなるまでの時間分だけ早期に、高温の冷却水及び燃料の供給が開始されることから、内燃機関１の暖機をより一層促進することができるとともに、より正確に始動開始から高温の燃料を燃焼室内に供給できるようになる。
【００４７】
但し、ドアのロックが外側から解除されても必ずしも内燃機関１を始動させるとは限らないので、ドアのロックが解除されても、所定期間ＩＧがＯＮ状態にならない場合は、Ｓ１０６以降の処理を実行するようにすることが好ましい。
【００４８】
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態に係る燃料供給装置の構成を説明するための図である。本図において第１の実施の形態と同一の構成部品については、図１と同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４９】
第１の実施の形態においては、冷却水蓄熱タンク７の内部に燃料蓄熱タンク８を備えた熱交換手段を用いていたが、本実施の形態においては、冷却水蓄熱タンク７内に熱交換用燃料通路１７を設けて熱交換手段を形成している。
【００５０】
第１の実施の形態と同様に、冷却水通路５の一端は冷却水遮断弁６を介して冷却水蓄熱タンク７と連通している。また、冷却水蓄熱タンク７は、保温機能を有するタンクであり、内燃機関１の運転中に、その内部に高温の冷却水が導かれるように冷却水循環経路（図示せず）中に配置されている。従って、冷却水蓄熱タンク７は、内燃機関の運転中にその内部に高温の冷却水を蓄え、内燃機関の停止中に、その冷却水を高温状態に保温することができる。
【００５１】
本実施の形態の熱交換手段の概略図を示したのが図５である。この熱交換手段の冷却水蓄熱タンク７には、図３に示した冷却水蓄熱タンク７と同様に、冷却水を該タンク内に導入するための冷却水導入部材７ａと、冷却水蓄熱タンク７内の冷却水を該タンク外へ排出するための冷却水排出パイプ７ｂが設けられている。そして、冷却水排出パイプ７ｂの周囲に、螺旋状に成形された熱交換用燃料通路１７が設けられており、本図の上方から下方へと燃料が流れるようになっている。
【００５２】
なお、本実施の形態の冷却水蓄熱タンク７も上側部品７ｃと下側部品７ｄとを分離できる構造となっており、当該下側部品７ｄを上側部品７ｃと分離した状態で熱交換用燃料通路１７を冷却水蓄熱タンク７内に挿入して組み立てるものである。また、冷却水導入部材７ａ及び冷却水排出パイプ７ｂの冷却水蓄熱タンク７への挿入口には図示しないＯリング等のシール部材が設けられており、同様に、熱交換用燃料通路１７の冷却水蓄熱タンク７への挿入口には図示しないＯリング等のシール部材が設けられているので、冷却水が冷却水蓄熱タンク外へ漏れないようになっている。
【００５３】
このように冷却水蓄熱タンク７内に熱交換用燃料通路１７を備えることで、内燃機関１の運転中に冷却水蓄熱タンク７内に蓄えられた高温の冷却水と冷却水蓄熱タンク７内に設けられた熱交換用燃料通路１７内の燃料との間で熱交換が行われることとなる。したがって、デリバリパイプ４へは常に、熱交換手段内で冷却水と熱交換した後の燃料が供給される。そのため、冷却水蓄熱タンク７内に高温の冷却水が蓄えられている場合は、燃料が熱交換手段に導入される前は低温であっても、該熱交換手段内で高温の冷却水と熱交換することにより加熱された状態でデリバリパイプ４へ供給される。
【００５４】
また、本実施の形態に係る燃料供給装置の制御ルーチンも第１の実施の形態と同様に、図３のフローチャートに基づいて実行される。その詳細は第１の実施の形態で説明したものと同一であるので、その説明は省略する。
【００５５】
冷却水蓄熱タンク７の内部には内燃機関１の運転中に高温の冷却水が導かれる。そのため、本ルーチンによれば、ＩＧがＯＦＦ状態になると冷却水遮断弁６が閉状態とされる。ゆえに、内燃機関１の運転中に導かれた高温の冷却水は、内燃機関１が停止している間中、冷却水通路５に流出することなく冷却水蓄熱タンク７内に保持される。そして、冷却水蓄熱タンク７は、保温機能を有しているため、その中に蓄えられている冷却水は、内燃機関１が停止している間、保温されることとなる。
【００５６】
また、ＩＧがＯＦＦ状態になると燃料遮断弁１０が閉状態とされることにより、冷却水蓄熱タンク７内に設けられた熱交換用燃料通路１７内の燃料は、内燃機関１が停止している間中、そのまま熱交換用燃料通路１７に保持される。そして、冷却水蓄熱タンク７内の冷却水と熱交換用燃料通路１７内の燃料との間で熱交換されることにより、熱交換用燃料通路１７内の燃料も加熱され高温となる。そして、内燃機関１が停止している間、そのまま保温されることとなる。
【００５７】
内燃機関１の始動時にＩＧがＯＮ状態になると、冷却水遮断弁６が開かれるとともに、図示しない冷却水ポンプがＯＮにされることにより、冷却水蓄熱タンク７の内部に蓄えられた高温の冷却水が冷却水通路５に流出する。その結果、シリンダヘッドが暖められることとなる。さらに、燃料遮断弁１０及び電磁リリーフ弁１４が開状態とされるとともに、低圧ポンプ１２及び高圧ポンプ９がＯＮにされることにより、冷却水蓄熱タンク７内の熱交換用燃料通路１７内の燃料が、デリバリパイプ４に供給されることとなる。また、内燃機関１停止中には熱交換用燃料通路１７には存在していなかった燃料も、熱交換用燃料通路１７を通過する時に、高温の冷却水との間で熱交換することにより、加熱された後、デリバリパイプ４に供給されることとなる。
【００５８】
したがって、極低温の状況下で内燃機関が始動させられる場合においても、始動時から、気化し易い高温の燃料が供給されるので、何らの電力消費を伴うことなく、混合気の燃焼を促進させ、燃焼を安定させることができる。
【００５９】
また、内燃機関１の運転中は、シリンダヘッドの冷却水通路５等を通過した後の冷却水が冷却水蓄熱タンク７内に導かれ、デリバリパイプ４へは熱交換用燃料通路１７を通過した後の燃料が供給される。したがって、内燃機関１の運転中は、熱交換手段にて熱交換し、加熱された後の燃料が燃焼室へ供給されるので、始動時にかかわらず、気化し易い高温の燃料を供給することができ、混合気の燃焼を促進させることができる。
【００６０】
なお、本実施の形態の熱交換用燃料通路は、冷却水排出パイプ７ｂの周囲に螺旋状に形成したが、特にこの形状に限定されるものではなく、単なる直線形状であっても良い。但し、より多くの燃料を熱交換させるには、冷却水蓄熱タンク７内に存在する燃料通路の表面積を大きくする方が好ましい。
【００６１】
また、本実施の形態の制御ルーチンにおいても、冷却水を供給するための制御と独立して、燃料を供給するためだけの制御を実行しても良いことは第１の実施の形態で説明したのと同様である。
【００６２】
また、Ｓ１０１でＩＧがＯＮではないと判別された後Ｓ１０６に進んでいるが、Ｓ１０１とＳ１０６の間で「車両のドアのロックが外側から解除されたか否か」を判別し、解除されたと判別されたらＳ１０２へ進み、解除されていないと判別されたらＳ１０６へ進むようにしても好適であることは第１の実施の形態で説明したのと同様である。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の燃料供給装置によれば、始動時から加熱された燃料を供給することができるので、極低温での始動時においても良好な始動性を実現することができる。また、運転開始後も加熱された後の燃料が供給されるので、常に混合気の燃焼を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る燃料供給装置と当該燃料供給装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る熱交換手段の概略図である。
【図３】第１の実施の形態に係る燃料及び冷却水の流れを制御するために実行されるルーチンのフローチャート図である。
【図４】第２の実施の形態に係る燃料供給装置と当該燃料供給装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【図５】第２の実施の形態に係る熱交換手段の概略図である。
【符号の説明】
１内燃機関
２気筒
３燃料噴射弁
４デリバリパイプ
５冷却水通路
６冷却水遮断弁
７冷却水蓄熱タンク
８燃料蓄熱タンク
９高圧ポンプ
１０燃料遮断弁
１１燃料タンク
１２低圧ポンプ
１３低圧燃料通路
１４電磁リリーフ弁
１５リターン配管
１６ＥＣＵ
１７熱交換用燃料通路

Claims

内燃機関により加熱された熱媒体を蓄え保温する熱媒体蓄熱手段の内部に存在する熱媒体と燃料との間で熱交換される熱交換手段と、
当該熱交換手段にて熱交換した燃料を内燃機関内に供給する燃料供給手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
前記熱交換手段は、前記熱媒体蓄熱手段内に燃料を蓄える燃料蓄熱手段を備え、前記熱媒体蓄熱手段内の熱媒体と前記燃料蓄熱手段内の燃料との間で熱交換されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
前記熱交換手段は、前記熱媒体蓄熱手段内に燃料が流通する熱交換用燃料通路を備え、前記熱媒体蓄熱手段内の熱媒体と前記熱交換用燃料通路内の燃料との間で熱交換されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
前記燃料供給手段は、内燃機関に対して燃料を噴射する燃料噴射弁と、内燃機関内の熱媒体通路の近傍に備えられ燃料を前記燃料噴射弁に導く燃料通路と、を備え、
内燃機関の始動時に、前記熱媒体蓄熱手段内に蓄えられた熱媒体が前記熱媒体通路に供給される際に、前記熱交換手段にて熱交換した燃料を前記燃料通路に供給するように前記燃料供給手段を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の内燃機関の燃料供給装置。
前記燃料噴射弁は、内燃機関のシリンダヘッドに組み付けられたサイドフィード式の噴射弁であり、
前記燃料通路は、前記シリンダヘッド内の熱媒体通路の近傍に備えられたデリバリパイプであることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃料供給装置。