JP2006266242A

JP2006266242A - 内燃機関の燃料加熱装置

Info

Publication number: JP2006266242A
Application number: JP2005089386A
Authority: JP
Inventors: Tatsu Kono; 龍河野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】要求燃料供給量の急激な変化に対する応答性を向上させる。
【解決手段】燃料加熱装置４は、燃料噴射弁５下流側の吸気通路に配置され、網状の電熱線を備える。そして、電熱線に燃料噴射弁５から噴出された燃料噴霧を通過させることにより燃料噴霧を加熱する。これにより、吸気通路の壁面でなく、燃料噴射弁５下流側の吸気通路に配置された網状の電熱線に燃料噴霧を通過させることによって燃料噴霧を加熱するので、要求燃料供給量の急激な変化に対する応答性を向上させることができる。また、網状の電熱線に吸入空気を通過させることによって、吸入空気を整流することができる。また、燃料噴霧が吸気ポートの壁面に付着し、壁流が生じることを防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料噴射弁から噴出された燃料噴霧を加熱，気化する内燃機関の燃料加熱装置に関する。

従来より、吸気通路の壁面に設けられた加熱装置に向けて燃料噴霧を噴射することにより燃料噴霧を加熱，気化する内燃機関の燃料加熱装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。そして、このような燃料加熱装置によれば、始動時、燃料噴霧を加熱することにより、吸気通路の壁面に付着する燃料噴霧量を減少させ、燃料噴霧の気化を促進して始動性を向上させることができる。
特開７−４９０７０号公報

しかしながら、従来の燃料加熱装置は、上述の通り、吸気通路の壁面に設けられた加熱装置に向けて燃料噴霧を噴射する構成になっているために、燃料噴霧は、吸気通路の壁面に一旦付着し、加熱によって気化された後、吸気空気の流れに乗って燃焼室内に吸入される。従って、吸気バルブに向けて燃料噴霧を噴射する場合と比較すると、従来の燃料加熱装置では、燃料噴霧が燃焼室内に吸入されるまでに多くの時間を要する。このような理由から、従来の燃料加熱装置によれば、過渡時や減速時等、要求燃料供給量の急激な変化に対する応答性が悪い。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、要求燃料供給量の急激な変化に対する応答性を向上させることが可能な内燃機関の燃料加熱装置を提供することにある。

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加熱装置は、燃料噴射弁下流側の吸気通路に網状の発熱部を備え、この発熱部に燃料噴射弁から噴出された燃料噴霧を通過させることにより燃料噴霧を加熱する。このような構成によれば、吸気通路の壁面でなく、燃料噴射弁下流側の吸気通路に配置された網状の発熱部に燃料噴霧を通過させることによって燃料噴霧を加熱するので、要求燃料供給量の急激な変化に対する応答性を向上させることができる。また、このような構成によれば、網状の発熱部に吸入空気を通過させることによって、吸入空気を整流することができる。また、このような構成によれば、燃料噴霧が吸気通路の壁面に付着し、壁流が生じることを防止できる。

なお、発熱部の網目の間隔は吸気通路の壁面側に近づくにつれて狭くなっていることが望ましい。このような構成によれば、吸気通路の壁面側においては、燃料噴霧を加熱して壁流が発生することを防止できると共に、吸気通路の中央付近においては、発熱部が吸入空気の流れの抵抗になることを防止できる。また、発熱部は、各気筒の吸気ポートの壁面に対応する位置に形成され、各気筒の吸気ポートの中央部分に対応する位置に開口部を有することが望ましい。このような構成によれば、各気筒の吸気ポートの壁面側においては、燃料噴霧を加熱して燃料噴霧の壁流成分が発生することを防止できる。また、各気筒の吸気ポートの中央付近においては、吸気弁に直接燃料噴霧を噴射し吸気弁の熱によって燃料噴霧を加熱すると共に、発熱部が吸入空気の流れの抵抗になることを防止できる。

また、ガイド部は筒状部材により構成され、筒状部材の一方の端部は発熱部を固定し、他方の端部は各気筒の吸気ポートに対応して吸気通路が分岐する分岐部に接触して固定されていることが望ましい。このような構成によれば、燃料噴霧が広がった状態で発熱部に接触するので、気化効率が高くなる。また、吸気弁に近い位置で燃料噴霧を加熱するので、燃料噴霧が目標噴射位置からずれることを防止できる。また、ヒータ部材の位置決めが容易になる。また、発熱部と分岐部が接触することを防止できる。また、クリアランスを確保することができるので、燃料溜まりが形成されることを防止し、気化性を向上することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる内燃機関の燃料加熱装置の構成について説明する。

本発明の実施形態となる燃料加熱装置４は、図１に示すように、吸気弁６に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁５下流側の吸気通路に各気筒の吸気ポートを塞ぐ形で配置され、図２に示すように、電力が供給されるのに応じて発熱する網状（メッシュ状）の電熱線７と、電熱線７を絶縁保持するガイド部８と、ガイド部８の周部に形成された凸部９とを備える。凸部９は、図３に示すように、吸気通路１の内壁に形成された凹部１０に当接し、内燃機関への燃料加熱装置４の挿入や燃料加熱装置４の位置決めを容易にする。凹部１０の一部には、凸部９を介して電熱線７に電力を供給する電力供給ライン１１が配線されており、この電力供給ライン１１は、図１に示すように、シリンダヘッド１とインテークマニホールド２の接合面３から外部に出されてハーネスに接続されている。なお、燃料加熱装置４は吸気バルブ６に出来るだけ近づけて配置することが望ましい。

そして、このような構成を有する燃料加熱装置４では、始動時、電力供給ライン１１から電力を供給することにより電熱線７を発熱させ、発熱した電熱線７に燃料噴射弁５から噴出された燃料噴霧を通過させることによって燃料噴霧を加熱，気化する。なお、この時、燃料噴霧を加熱し過ぎることを防止するために、（１）始動時水温に応じて電熱線７の通電時間を設定し、通電時間経過後は電熱線７に通電しない、（２）電熱線７の温度を検出する温度センサを設け、温度センサに検出値に従って電熱線７への通電をフィードバック制御して暖機終了後は通電しない、等の制御を行うことが望ましい。

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる燃料加熱装置４は、燃料噴射弁５下流側の吸気通路に網状の電熱線７を備え、この電熱線７に燃料噴射弁５から噴出された燃料噴霧を通過させることにより燃料噴霧を加熱する。このような構成によれば、吸気ポートの壁面でなく、吸気弁６方向に燃料噴霧を噴射して燃料噴霧を加熱することができるので、要求燃料供給量の急激な変化に対する応答性を向上させることができる。また、網状の電熱線７に吸入空気を通過させることによって吸入空気を整流することができると共に、燃料噴霧が吸気ポートの壁面に付着することによって壁流が生じることを防止できる。また、この燃料加熱装置４では、燃料噴霧は気化された後も吸気バルブ６方向に向かう力があるために、燃料噴霧が燃焼室内に吸入されるまでの時間が短くなり、吸気バルブ６が開くタイミングで燃料噴霧を噴射すれば燃料噴霧がそのまま燃焼室内に吸入されるので、燃料噴霧の噴射タイミング制御が容易になる。

なお、上記燃料加熱装置４において、電熱線７の網目の間隔は、図４に示すように、吸気通路の壁面に近づくにつれて狭くなるようにしてもよい。このような構成によれば、吸気通路の壁面側においては燃料噴霧を加熱して壁流が発生することを防止できると共に、吸気通路の中央付近においては電熱線７が吸入空気の流れの抵抗になることを防止できる。また、図５に示すように、電熱線７は、各気筒の吸気ポートの壁面に対応する位置に形成され、各気筒の吸気ポートの中央部分に対応する位置に開口部を有するようにしてもよい。このような構成によれば、各気筒の吸気ポートの壁面側においては、燃料噴霧を加熱して燃料噴霧の壁流成分が発生することを防止できる。また、各気筒の吸気ポート中央付近においては、吸気弁に直接燃料噴霧を噴射し吸気弁の熱によって燃料噴霧を加熱すると共に、電熱線７が吸入空気の流れの抵抗になることを防止できる。

また、ガイド部８は筒状部材により構成され、筒状部材の一方の端部は電熱線７を固定し、他方の端部は各気筒の吸気ポートに対応して吸気通路が分岐する分岐部に接触して固定するよにしてもよい。このような構成によれば、燃料噴霧は拡散した状態で電熱線７に接触するので、燃料噴霧の気化効率を向上させることができる。また、吸気弁６に近い位置で燃料噴霧を加熱することができるので、燃料噴霧を吸気弁６の最適位置に集中させることができる。また、燃料加熱装置４の位置決めが容易になる。また、電熱線７と分岐部が接触することを防止できる。また、クリアランスを確保することができるので、燃料溜まりが形成されることを防止し、燃料噴霧の気化性を向上することができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明の実施形態となる内燃機関の構成を示す模式図である。本発明の実施形態となる燃料加熱装置の構成を示す図である。図２に示す燃料加熱装置の内燃機関への取付方法を説明するための図である。図２に示す燃料加熱装置の応用例の構成を示す図である。図２に示す燃料加熱装置の応用例の構成を示す図である。図２に示す燃料加熱装置の応用例の構成を示す図である。

符号の説明

１：シリンダヘッド
２：インテークマニホールド
３：接合面
４：燃料加熱装置
５：燃料噴射弁
６：吸気バルブ
７：電熱線
８：ガイド部
９：凸部
１０：凹部

Claims

電力が供給されるのに応じて発熱する網状の発熱部と、各気筒の吸気ポートに連通する吸気通路内で前記発熱部を保持するガイド部とを有するヒータ部材を備え、
前記ヒータ部材は、燃料噴射弁下流側の吸気通路に各気筒の吸気ポートを塞ぐように配置され、前記発熱部に燃料噴射弁から噴出された燃料噴霧を通過させることによって燃料噴霧を加熱すること
を特徴とする内燃機関の燃料加熱装置。
請求項１に記載の内燃機関の燃料加熱装置であって、
前記発熱部の網目の間隔は吸気通路の壁面側に近づくにつれて狭くなっていることを特徴とする内燃機関の燃料加熱装置。
請求項１に記載の内燃機関の燃料加熱装置であって、
前記発熱部は、各気筒の吸気ポートの壁面に対応する位置に形成され、各気筒の吸気ポートの中央部分に対応する位置に開口部を有することを特徴とする内燃機関の燃料加熱装置。
請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の内燃機関の燃料加熱装置であって、
前記ガイド部は筒状部材により構成され、筒状部材の一方の端部は前記発熱部を固定し、他方の端部は各気筒の吸気ポートに対応して吸気通路が分岐する分岐部に接触して固定されていることを特徴とする内燃機関の燃料加熱装置。