JP2010169087A - 内燃機関における燃費向上装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料を適温にすることによって燃費向上が図れることに着目し、燃料を加熱又は冷却する燃料パイプの形状を変えることによって熱源からパイプへの熱交換効率を高め、簡易な構造で燃費向上が図れる内燃機関の燃費向上装置を提供する。
【解決手段】燃料タンクとエンジンの燃焼部との間の燃料供給管路に介設され、燃料タンクから汲み上げた燃料を温度調整してエンジンの燃焼部に供給して、エンジンの燃費向上を図るための内燃機関における燃費向上装置であって、良熱伝導性のパイプの一部が押しつぶされた形状の燃料パイプと、同押しつぶされた形状の部分近傍を加熱又は冷却する温度制御手段とからなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は内燃機関に係り、特に燃料タンクとエンジンの燃焼部との間の燃料供給管路に介設され、燃料タンクから汲み上げた燃料を温度調整してエンジンの燃焼部に供給して、エンジンの燃費向上を図るための内燃機関における燃費向上装置に関する。

従来、走行車両等に搭載される内燃機関の燃費向上のために、車両の軽量化、エンジンのハイブリット化をはじめとして、燃料自体の改良、各種添加剤の使用、そして内燃機関の燃焼制御など各種施策がとられてきている。

その中で内燃機関の燃焼を制御する施策として、エンジンに供給する燃料温度に関する発明がいくつか見られる。例えば、特許文献１には、「燃料噴射ポンプと燃料噴射ノズルとをつなぐ燃料圧送路内の燃料を加熱装置で加熱可能に構成したことを特徴とするエンジンのディーゼルノック防止装置」の発明が開示されている。そして発明の詳細な説明の中で「この噴射燃料は高温であるから、燃焼室で速やかに気化して燃焼しやすい状態になるため、着火遅れが短く、ディーゼルノックが起こらないうえ、完全燃焼しやすく、燃焼効率が上昇して、エンジン出力が上昇し、燃料消費率が改善されるとともに、排気ガス中の未燃有害成分の発生量が少なくなる」とその作用効果が記述されている。

また、特許文献２には、「内燃エンジンの操作系統であって、燃料の少なくとも一部を、前記エンジンの燃焼システムに送り込む前に、所定の温度まで加熱する加熱手段を含む燃料系統であって、前記温度は、燃料供給圧力の下で燃料の気化温度よりも低いが、前記燃焼システムの圧力の下では燃料の気化温度以上である、燃料系統を含む操作系統」の発明が開示されている。

この発明によれば、試験施設において、自動車に搭載されている標準的なＶＷ Ｇｏｌｆ ２０００ｃｃエンジン（２００２年）の運転を表Ｉ〜Ｖに記載の条件の下でエンジン出力定格１５ｋＷに関して行った。

その結果、表Ｉ〜Ｖから容易にわかるように、燃料の予熱を行い、空気過剰率を高めると、燃料消費量が１４％から１６％ほど低減し、一酸化炭素、炭化水素、及びＮＯｘ放出レベルが著しく低減した、と記述されている。

特開昭５３−０５９１２９号公報 特表２００５−５３１７２７号公報

上述のように特許文献１及び２では、エンジンの燃焼部に供給する燃料をあらかじめ加熱又は加温することによって燃費の向上が図れることを示唆しているが、従来は、特許文献１を含め加熱装置の熱源と加熱方法に言及したものが多い。すなわち熱源として排気ガスやラジエータの冷却水を利用したり、走行によって熱せられたエンジンオイルを熱源とするものではオイルパン内部にコイル状に巻回したパイプを配して燃料を加熱したりするものなども知られているが、加熱装置内に収容される燃料パイプそのもには通常の円筒形のパイプを利用したものが多く、効率的な熱交換に問題があった。

また、特許文献２では、燃料／空気の希薄な混合気を形成して加熱するため、加熱手段の予熱器ハウジング内にフューエルインジェクタとエア入口ポートを設け、フューエルインジェクタから供給された燃料とエア入口ポートから噴射されたエアで希薄な混合気を噴射し加熱部で燃料を加熱したり、さらにはエア入口ポートと加熱部間にノズルやローター、スクリーン配置を設けるなど、複雑な構造で製造コストが相当かかると想定される。

本発明は、燃料を適温にすることによって燃費向上が図れるという知見に着目し、燃料を加熱又は冷却する燃料パイプの形状を変えることによって熱源からパイプへの熱交換効率を高め、簡易な構造で燃費向上が図れる内燃機関の燃費向上装置を提供する。

本発明者は、上記に鑑み鋭意研究の結果、次の手段によりこの課題を解決した。
（１）燃料タンクとエンジンの燃焼部との間の燃料供給管路に介設され、燃料タンクから汲み上げた燃料を温度調整してエンジンの燃焼部に供給して、エンジンの燃費向上を図るための内燃機関における燃費向上装置であって、
良熱伝導性のパイプの一部が押しつぶされた形状の燃料パイプと、同押しつぶされた形状の部分近傍を加熱又は冷却する温度制御手段とからなることを特徴とする内燃機関における燃費向上装置。

（２）前記押しつぶされた形状の部分が、燃料パイプの軸方向に等間隔又は任意の間隔で複数箇所に形成されてなることを特徴とする前項（１）に記載の内燃機関における燃費向上装置。
（３）前記押しつぶされた形状の部分が、燃料パイプの軸方向に沿って螺旋状になるように形成されていることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の内燃機関における燃費向上装置。

（４）前記押しつぶされた形状の部分の断面が小判形若しくは楕円形をなし、その短径が燃料パイプの内径の１／２から１／２０の範囲となるように形成されてなることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。
（５）前記押しつぶされた形状の部分が、その軸中心部にノズル状噴射口となる狭窄部を形成してなることを特徴とする前項（１）〜（４）のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。

（６）前記押しつぶされた形状の部分を有する燃料パイプが、その管壁に温度センサを備えてなり、かつ同温度センサの検出温度値が常温から１００℃の範囲となるよう前記温度制御手段によって温度制御されてなることを特徴とする前項（１）〜（５）のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。

（７）前記温度制御手段が、前記燃料パイプ周囲に突設された吸・放熱するための複数のフィンによるものであることを特徴とする前項（１）〜（６）のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。
（８）前記温度制御手段が、前記燃料パイプ周囲に巻装された電熱ヒーターのオン・オフ又は電流制御によるものであることを特徴とする前項（１）〜（６）のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。
（９）前記温度制御手段が、ペルチェ素子によって加熱・冷却可能にしてなるものであることを特徴とする前項（１）〜（６）のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。

（１０）前記燃費向上装置が、同燃費向上装置内を貫通する前記燃料パイプの両端の任意長部分を外側に残して格納し、かつ燃料パイプの端部が突出した両側壁に外気又はエンジンルーム内の空気を取り入れ排出するために二つの通風口を設けたケースを備えてなり、前記通風口のいずれか一方側から吹き込まれる外気又はエンジンルーム内の空気によって、前記燃料パイプの管壁温度が所定温度範囲内に制御されてなることを特徴とする前項（１）〜（９）のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。

（１１）前記燃費向上装置が、同燃費向上装置内を貫通する前記燃料パイプの両端の任意長部分を外側に残して格納し、かつ燃料パイプの端部が突出した両側壁に外気又はエンジンルーム内の空気を取り入れ排出するために二つの通風口を設けたケースと、この二つの通風口間に前記外気又はエンジンルーム内の空気を通過させるために前記ケース内の燃料パイプを囲繞して設けた円筒体と、同円筒体と前記ケース壁面との間の隙間に充填された断熱材とを備えてなり、
前記通風口のいずれか一方側から吹き込まれる外気又はエンジンルーム内の空気によって、パイプの管壁温度が所定温度範囲内に制御されてなることを特徴とする前項（１）〜（９）のいずれか１項に記載の燃焼部における燃費向上装置。

（１２）前記燃費向上装置が、前項（８）に記載の電熱ヒーターによる温度制御手段と、前項（１０）又は（１１）に記載の通風口から吹き込まれる外気又はエンジンルーム内の空気による温度制御手段と、を併用してなることを特徴とする前項（１）〜（６）のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。
（１３）前記燃費向上装置が、前項（９）に記載のペルチェ素子による温度制御手段と、前項（１０）又は（１１）に記載の通風口から吹き込まれる外気又はエンジンルーム内の空気による温度制御手段と、を併用してなることを特徴とする前項（１）〜（６）のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。

（１４）前記燃費向上装置が、前記ケース上に燃費向上装置周辺の温度を検知する周囲温度センサを備え、同周囲温度センサが計測した周囲温度値と、前記燃料パイプの管壁に備えた温度センサの計測温度値とを比較して、前項（１２）又は前項（１３）に記載された電熱ヒーター若しくはペルチェ素子による温度制御手段と、通風口に吹き込まれる外気又はエンジンルーム内の空気による温度制御手段と、のいずれか一方を選択し、すなわち、電熱ヒーター若しくはペルチェ素子への通電によって温度制御するか、あるいは前記外気又はエンジンルーム内の空気を前記通風口に吹き込んで温度制御するかのいずれかを選択し切り替えてなることを特徴とする前項（１０）又は（１１）に記載の内燃機関における燃費向上装置。

（１５）前記の二つの通風口間に前記外気又はエンジンルーム内の空気を通過させるために前記ケース内の燃料パイプを囲繞して設けた円筒体が、同円筒体内壁に沿って外気又はエンジンルーム内の空気を通風する空間を残して燃料パイプを囲繞する蓄熱材が充填されてなり、前記蓄熱材によって所定温度を長時間にわたって維持し、前記各温度制御手段の稼働時間の短縮を可能にしてなることを特徴とする前項（１１）〜（１４）のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。

本発明によれば、次のような効果が発揮される。
〈１〉請求項１の発明によれば、
燃料タンクとエンジンの燃焼部との間の燃料供給管路に介設され、燃料タンクから汲み上げた燃料を温度調整してエンジンの燃焼部に供給して、エンジンの燃費向上を図るための内燃機関における燃費向上装置であって、
良熱伝導性のパイプの一部が押しつぶされた形状の燃料パイプと、同押しつぶされた形状の部分近傍を加熱又は冷却する温度制御手段とからなるので、燃料タンク内又は外部に装着されている燃料ポンプによって圧送・供給された燃料は燃料パイプの押しつぶされた形状の部分近傍で効率的に加熱又は冷却されて熱交換効率が高められ、迅速に燃料パイプの管壁温度、ひいては燃料の温度を所定の温度範囲内に制御できるので、内燃機関の燃費向上が図れる。
また、本発明の燃費向上装置は既存の内燃機関の燃料タンクとエンジンの燃焼部との間の燃料供給管路に簡単容易に取り付けることができる。

〈２〉請求項２の発明によれば、
前項〈１〉の効果に加えて、前記押しつぶされた形状の部分が、燃料パイプの軸方向に等間隔又は任意の間隔で複数箇所に形成されているので、
燃料タンク内又は外部に装着されている燃料ポンプによって圧送・供給された燃料は燃料パイプの押しつぶされた形状の部分近傍で効率的に加熱又は冷却され、さらに燃料パイプの軸方向に等間隔又は任意の間隔で複数箇所に形成された押しつぶされた形状の部分を通過することによって繰り返し加熱又は冷却されることにより熱交換効率がさらに高められ、迅速に燃料パイプの管壁温度、ひいては燃料の温度を所定の温度範囲内に制御できるので、内燃機関の燃費向上が図れる。

〈３〉請求項３の発明によれば、
前項〈１〉、〈２〉の効果に加えて、前記押しつぶされた形状の部分が、燃料パイプの軸方向に沿って螺旋状になるように形成されているので、燃料タンク内又は外部に装着されている燃料ポンプによって圧送・供給された燃料は燃料パイプの押しつぶされた螺旋状の部分で渦状の回転が与えられるため、温度制御手段によって加熱又は冷却された管壁に沿って流れ、さらに急速、かつ効率よく燃料パイプの管壁温度、ひいては燃料の温度を所定温度に制御できるので、内燃機関の燃費向上がより一層高いレベルで図ることができる。

〈４〉請求項４の発明によれば、
前項〈１〉〜〈３〉の効果に加えて、前記押しつぶされた形状の部分の断面が小判形若しくは楕円形をなし、その短径が燃料パイプの内径の１／２から１／２０の範囲となるように形成されているため、押しつぶされた形状の部分の短径を、内燃機関の燃料消費量によって選択することができ、各内燃機関それぞれに適合した燃費向上装置を提供することができる。

〈５〉請求項５の発明によれば、
前項〈１〉〜〈４〉の効果に加えて、さらに、前記押しつぶされた形状の部分が、その軸中心部にノズル状噴射口となる狭窄部を形成しているので、軸方向に沿って螺旋状になるように形成された燃料パイプの押しつぶされた形状の部分とノズル状噴射口によって、燃料ポンプから圧送・供給された燃料がノズル状噴射口から燃料パイプのパイプ形状の空間に渦状に回転しながら、かつ加速されて噴射され、燃料は粒状又は霧状となり前記温度制御手段によって加熱又は冷却された管壁で効率よく熱交換されて所定温度に維持され、さらに各内燃機関ごとに燃費向上を図ることができる。

〈６〉請求項６の発明によれば、
前項〈１〉〜〈５〉の効果に加えて、前記押しつぶされた形状の部分を有する燃料パイプが、その管壁に温度センサを備えてなり、かつ同温度センサの検出温度値が常温から１００℃の範囲となるよう前記温度制御手段によって温度制御されるので、内燃機関のスタート時から運転中にわたって燃料の温度を、燃費向上のために必要な所定の温度範囲に常に安定、確実に維持しておくことができる。

〈７〉請求項７の発明によれば、
前項〈１〉〜〈６〉の効果に加えて、前記温度制御手段が、前記燃料パイプ周囲に突設された吸・放熱するための複数のフィンによるものであるので、燃料タンクとエンジンの燃焼部との間の空気によって加熱又は冷却制御できるので、より経済的で、かつフィンの数や大きさにより各内燃機関それぞれに適合した燃費向上装置を提供することができる。
〈８〉請求項８の発明によれば、
前項〈１〉〜〈６〉の効果に加えて、前記温度制御手段が、前記燃料パイプ周囲に巻装された電熱ヒーターのオン・オフ又は電流制御によるものであるので、内燃機関のスタート時、又は冬季など外気温が低い場合でも燃料の温度を燃費向上のために必要な所定の温度範囲まで急速に加熱でき、また加熱後は所定温度範囲内に安定、確実に維持しておくことができる。

〈９〉請求項９の発明によれば、
前項〈１〉〜〈６〉の効果に加えて、前記温度制御手段が、ペルチェ素子によって加熱・冷却可能にしてなるものであるので、内燃機関のスタート時、冬季など外気温が低い時には燃料の温度を燃費向上のために必要な所定の温度範囲まで急速に加熱でき、また内燃機関内の温度が所定の温度範囲より上昇した場合でもその冷却作用によって所定の温度範囲内に戻せるため、燃料の温度を、燃費向上のために必要な所定の温度範囲内に常に安定、確実に維持しておくことができる。

〈１０〉請求項１０の発明によれば、
前項〈１〉〜〈９〉の効果に加えて、前記燃費向上装置が、同燃費向上装置内を貫通する前記燃料パイプの両端の任意長部分を外側に残して格納し、かつ燃料パイプの端部が突出した両側壁に外気又はエンジンルーム内の空気を取り入れ排出するために二つの通風口を設けたケースを備えてなり、前記通風口のいずれか一方側から吹き込まれる外気又はエンジンルーム内の空気によって、前記燃料パイプの管壁温度が所定温度範囲内に制御されるので、前記電熱ヒーター又はペルチェ素子を用いることなく、簡易な構造の装置によって燃料の温度を、燃費向上のために必要な所定の温度範囲内に常に安定、確実に維持でき、経済性にも優れた燃費向上装置が提供できる。

〈１１〉請求項１１の発明によれば、
前項〈１〉〜〈９〉の効果に加えて、前記燃費向上装置が、同燃費向上装置内を貫通する前記燃料パイプの両端の任意長部分を外側に残して格納し、かつ燃料パイプの端部が突出した両側壁に外気又はエンジンルーム内の空気を取り入れ排出するために二つの通風口を設けたケースと、この二つの通風口間に前記外気又はエンジンルーム内の空気を通過させるために前記ケース内の燃料パイプを囲繞して設けた円筒体と、同円筒体と前記ケース壁面との間の隙間に充填された断熱材とを備えているので、前記円筒体によって前記通風口の一方側から吹き込まれる外気又はエンジンルーム内の空気が燃料パイプの外周に集中し熱交換効率が高められ、また前記断熱材によって所定温度範囲内に暖められた燃料パイプからの熱放散が防止でき、さらに前記燃費向上装置を設置した内燃機関の周囲温度、又は環境温度の変化からの影響が受けにくくなり、前記電熱ヒーター又はペルチェ素子を用いることなく、簡易な構造の装置によって燃料の温度を、燃費向上のために必要な所定の温度範囲内に常に安定、確実に維持でき、経済性にも優れた燃費向上装置が提供できる。

〈１２〉請求項１２の発明によれば、
前記燃費向上装置が、請求項８に記載の電熱ヒーターによる温度制御手段と、請求項１０又は１１に記載の通風口から吹き込まれる外気又はエンジンルーム内の空気による温度制御手段と、の併用ができるので、内燃機関のスタート時、又は冬季など外気温が低い時は前記電熱ヒーターによって燃料の温度を燃費向上のために必要な所定の温度範囲まで急速に加熱し、内燃機関内の温度が上昇した場合には内燃機関の外気又はエンジンルーム内の空気による温度制御に切り替えることがき、前項〈８〉と〈１０〉の効果を併せ持った、又は前項〈８〉と〈１１〉の効果を併せ持ったより経済的でかつ効率的な燃費向上装置が提供できる。

〈１３〉請求項１３の発明によれば、
前記燃費向上装置が、請求項９に記載のペルチェ素子による温度制御手段と、請求項１０又は１１に記載の通風口から吹き込まれる外気又はエンジンルーム内の空気による温度制御手段と、の併用ができるので、内燃機関のスタート時、冬季など外気温が低い時にはペルチェ素子の加熱作用により燃料の温度を燃費向上のために必要な所定の温度範囲まで急速に加熱し、内燃機関の温度が上昇した後は内燃機関の外気又はエンジンルーム内の空気による温度制御に切り替え、また燃料の温度が所定の温度範囲より上昇した場合はペルチェ素子の温度制御の冷却作用に切り替えて所定の温度範囲内に戻すことができ、前項〈９〉と〈１０〉の効果を併せ持った、又は前項〈９〉と〈１１〉の効果を併せ持ったより経済的でかつ効率的な燃費向上装置が提供できる。

〈１４〉請求項１４の発明によれば、
前項〈１２〉又は〈１３〉の効果に加えて、前記燃費向上装置が、前記ケース上に燃費向上装置周辺の温度を検知する周囲温度センサを備え、同周囲温度センサが計測した周囲温度値と、前記燃料パイプの管壁に備えた温度センサの計測温度値とを比較して、請求項１２又は請求項１３に記載された電熱ヒーター若しくはペルチェ素子による温度制御手段と、通風口に吹き込まれる外気又はエンジンルーム内の空気による温度制御手段と、のいずれか一方を選択し、すなわち、電熱ヒーター若しくはペルチェ素子への通電によって温度制御するか、あるいは前記外気又はエンジンルーム内の空気を前記通風口に吹き込んで温度制御するかのいずれを選択し切り替えているので、前記周囲温度センサが計測した温度値と、前記パイプ温度センサの計測温度値とを比較し、周囲温度が低く、かつパイプ温度も低い場合は、前記温度制御手段によって電熱ヒーター又はペルチェ素子に通電するように切り替え制御して燃料パイプを加熱し、パイプ温度が所定値になったら通電を停止又は電流制御して所定温度を維持し、燃費向上を図ることができる。

また、内燃機関の暖気運転が進み燃焼部温度の上昇にともなって周囲温度センサが所定温度値となったら、パイプ温度が低い場合でも前記制御機構によって外気又はエンジンルーム内の空気を前記通風口に送出するように切り替え、燃料パイプが所定温度に達するように燃焼部の暖気によって加熱し、かつ電熱ヒーター又はペルチェ素子の通電を停止してバッテリの消耗を押さえ、かつ常に所定温度範囲に制御して燃費向上を図ることができる。

〈１５〉請求項１５の発明によれば、
前項〈１１〉〜〈１４〉の効果に加えて、前記の二つの通風口間に前記外気又はエンジンルーム内の空気を通過させるために前記ケース内の燃料パイプを囲繞して設けた円筒体が、同円筒体内壁に沿って外気又はエンジンルーム内の空気を通風する空間を残して燃料パイプを囲繞する蓄熱材が充填されいるので、前記温度制御手段を停止しても燃料パイプ内の燃料の温度は長時間にわたって所定温度に維持され、燃費向上効果が低下することがない。

本発明の燃費向上装置１を備えた内燃機関の概念図 （ａ）本発明の押しつぶされた形状の部分が、軸方向に沿って螺旋状になるように形成された燃料パイプの斜視図、（ｂ）本発明の押しつぶされた形状の部分の断面図 本発明実施例１の燃費向上装置１の断面図 本発明実施例２の燃費向上装置１の断面図 本発明実施例３の燃費向上装置１の断面図 本発明実施例４の燃料パイプに吸・放熱フィンを使用した燃費向上装置の断面図 本発明実施例５の燃料パイプのみを使用した燃費向上装置の断面図 本発明実施例６の吸・放熱フィンを突設した燃料パイプの断面図

本発明を実施するための最良の形態について図に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の燃費向上装置を備えた内燃機関の概念図、図２（ａ）は本発明の押しつぶされた形状の部分が、軸方向に沿って螺旋状になるように形成された燃料パイプの斜視図、図２（ｂ）は本発明の押しつぶされた形状の部分の断面図、図３は本発明実施例１の燃費向上装置の断面図、図４は本発明実施例２の燃費向上装置の断面図、図５は本発明実施例３の燃費向上装置の断面図、図６は本発明実施例４の燃料パイプに吸・放熱フィンを突設した燃費向上装置の断面図、図７は本発明実施例５の燃料パイプのみを使用した燃費向上装置の断面図、図８は本発明実施例６の吸・放熱フィンを突設した燃料パイプの断面図である。 図において１は燃費向上装置、２は内燃機関、３は燃料タンク、４は燃料ポンプ、５は燃料供給管路、６はケース、７は燃料パイプ、７’は吸・放熱フィンを突設した燃料パイプ、８は温度制御手段、９は燃焼部、１０はパイプ温度センサ、１１は周囲温度センサ、１２はジョイント、１３は押しつぶされた形状部分、１４はノズル状噴射口、１５は通風口、１６は電熱ヒーター、１７は円筒体、１８は断熱材、１９は蓄熱材である。

本発明は、ガソリン又は軽油等の液体燃料を適温にすることによって内燃機関の燃費向上が図れるという知見に着目し、燃料タンクとエンジンの燃焼部との間の燃料供給管路に介設する燃費向上装置内を貫通する燃料パイプの形状を変えることによって熱源からパイプへの熱交換効率を高めた簡易な構造の内燃機関の燃費向上装置である。

本発明の燃費向上装置を搭載した内燃機関２は、図１の概念図に示すように、燃費向上装置１が燃料タンク３とエンジンの燃焼部９との間の燃料供給管路５にジョイント１２、１２を介して介設され、燃料タンク３から取りだされた燃料の温度を調整してエンジンの燃焼部９に供給できるよう構成されている。

すなわち、燃料タンク３内に収容されたガソリンや軽油等の液体燃料は、燃料ポンプ４によって吸引され図示しない濾過フィルタを介して燃料供給管路５に圧送・供給される。そして、前記燃費向上装置１内を貫通する良熱伝導性で、その管壁の少なくとも一部が押しつぶされた形状に形成された燃料パイプ７に供給される。なおこの燃費向上装置１のケース６内には前記燃料パイプ７を加熱又は冷却する温度制御手段８が備えられており、前記温度制御手段８によって加熱又は冷却され所定の温度範囲内の温度に調整にされた燃料はエンジンの燃焼部９に供給され、図示しない燃料噴射ノズルを介して燃焼室内へ噴射される。

前記燃費向上装置１内を貫通する燃料パイプ７は、図２に示すように、管壁の一部が押しつぶされており、その押しつぶされた形状の部分１３が燃料パイプ７の軸方向に沿って螺旋状になるように形成されるのが好ましく、また前記燃料パイプ７の複数箇所に等間隔又は任意の間隔で形成されるのも好ましい。
そして押しつぶされたことによって小判形若しくは楕円形となった前記燃料パイプ７断面の短径が燃料パイプ７の円筒部分の内径の１／２から１／２０、好ましくは１／３から１／１０の範囲となるように形成されるのがよい。

さらに、図２（ｂ）に示した燃料パイプ７の長手方向の断面図において、押しつぶされた形状の部分１３の軸中心部にノズル状噴射口１４となる狭窄部を設け、かつ該狭窄部の近辺に図示しない逆止弁付き空気供給ノズルを設けて外部から空気を燃料パイプ７内に噴射するようにしておき、燃料ポンプ４によって圧送・供給された燃料が前記ノズル状噴射口１４から加速されて前記燃料パイプ７の押しつぶされずに残った部分の空間に噴射されるようにしておくことも好ましい。

このような螺旋状に形成され押しつぶされた形状の部分１３とノズル状噴射口１４によって、燃料ポンプ４から圧送・供給された燃料は、ノズル状噴射口１４から燃料パイプ７の押しつぶされずに残った部分の空間に渦状に回転しながら、かつ加速されて噴射されるので、燃料は細かな粒状又は霧状となり、前記温度制御手段８によって加熱又は冷却された前記燃料パイプ７の管壁との間で熱交換が効率よく行われ、所定温度範囲に維持される。

本発明の燃費向上装置１の第１の実施例は、図３に示すように、前記燃費向上装置１が、同燃費向上装置１内を貫通する前記燃料パイプ７の両端の任意長部分を外側に残して格納し、かつ燃料パイプ７の軸方向で対面する前記燃焼部９の図示しないラジエータ等からの外気又はエンジンルーム内の空気を取り入れる通風口１５、１５を有するケース６と、前記燃料パイプ７周囲に巻装された電熱ヒーター１６か又は前記燃料パイプ７に図示しない金属フィンを設けて装着したペルチェ素子と、さらに前記ケース６上に周囲温度センサ１１と、前記燃料パイプ７の管壁に装着されたパイプ温度センサ１０と、燃費向上に最も適切な温度に制御する温度制御手段８（図１参照）とを備えて構成されている。

また図４の実施例２において、前記燃費向上装置１が、同燃費向上装置１内を貫通する前記燃料パイプ７の両端の任意長部分を外側に残して格納し、かつ燃料パイプ７の軸方向で対面する前記燃焼部９の図示しないラジエータ等からの外気又はエンジンルーム内の空気を取り入れ排出する通風口１５、１５を有するケース６と、同通風口１５、１５間に前記外気又はエンジンルーム内の空気を通過させるための前記燃料パイプ７を囲繞する円筒体１７と、同円筒体１７と前記ケース６間に充填された、前記燃焼部９周囲温度からの断熱及び前記燃料パイプ７を保温するための断熱材１８と、前記燃料パイプ７周囲に巻装された電熱ヒーター１６か又は前記燃料パイプ７に図示しない金属フィンを設けて装着したペルチェ素子と、さらに前記ケース６上に周囲温度センサ１１と、前記燃料パイプ７の管壁に装着されたパイプ温度センサ１０と、燃費向上に最も適切な温度に制御する温度制御手段８（図１参照）とを備えて構成されている。

図において、前記燃料パイプ７がその管壁に温度センサを備えていて、同温度センサの検出温度値が常温から１００℃、好ましくは所定温度として２０℃から８５℃までの範囲となるよう前記温度制御手段８で温度制御することが好ましい。

前記温度制御手段８が、前記燃料パイプ７周囲に巻装された電熱ヒーター１６をオン・オフ又は電流制御して所定温度を維持している。

また、前記燃料パイプ７に図示しない金属フィンを設け、電熱ヒーター１６に代えてペルチェ素子を前記金属フィンに装着し、前記温度制御手段８により通電方向を制御して加熱・冷却し所定温度を維持するようにしてもよい。

前記燃費向上装置１が、前記周囲温度センサ１１が計測した温度値と、前記パイプ温度センサ１０の計測温度値とを比較して制御できる制御機構を前記温度制御手段８に付加されていて、同温度制御手段８が、それぞれの所定温度に基づいて前記電熱ヒーター１６又はペルチェ素子に通電制御するか、又は前記外気又はエンジンルーム内の空気を前記通風口１５、１５に送排出するかを判定し、前記制御機構によっていずれかに切り替え制御し所定温度を維持している。

すなわち、前記温度制御手段８が、前記燃焼部９のスタート時にパイプ温度センサ１０が所定温度より低温時は自動又は手動で前記周囲温度センサ１１が計測した温度値と、前記パイプ温度センサ１０の計測温度値とを比較し、周囲温度が低く、かつパイプ温度も低い場合は、前記制御機構によって電熱ヒーター１６又はペルチェ素子に通電するように切り替え制御して燃料パイプ７を加熱し、パイプ温度が所定値になったら通電を停止又は電流制御して所定温度を維持することによって燃費向上を図ることができる。

また、内燃機関２の暖気運転が進み燃焼部９の温度上昇にともなって周囲温度センサ１１が所定温度値となったら、パイプ温度が低い場合でも前記制御機構によって外気又はエンジンルーム内の空気を前記通風口１５、１５に送排出するように切り替え、燃料パイプ７が所定温度に達するように燃焼部９のラジエータ等の暖気によって加熱し、かつ電熱ヒーター１６又はペルチェ素子の通電を停止してバッテリの消耗を押さえ、常に所定温度範囲に制御して燃費向上を図ることができる。

図５の実施例３において、前記燃費向上装置１が、前記通風口１５、１５間に外気又はエンジンルーム内の空気を通過させるための燃料パイプ７を囲繞する円筒体１７内において、外気又はエンジンルーム内の空気を通風する空間を残して燃料パイプ７を囲繞する蓄熱材１９を備えているので、前記蓄熱材１９が、前記温度制御手段８（図１参照）によって加熱又は冷却して所定温度とし、所定温度に達した後は、前記温度制御手段８を停止しても長時間所定温度を維持して燃料パイプ７内の燃料との熱交換ができ燃費向上を図ることができる。
その他の構成及び作用は実施例１及び２に準ずる。

前記温度制御手段８のその他の制御例として、前記温度制御手段８が、燃料パイプ７に８５℃で動作し回路をオフできるバイメタルを装着し前記電熱ヒーター１６をオン・オフ制御できるようにすれば、パイプ温度センサ１０を省略できるなどより簡素な燃費向上装置１を構成できる。

燃料パイプ７に温度制御手段８として複数の吸・放熱フィン２０を突設した実施例を図６に示す。
本実施例では燃料パイプ７’に電熱ヒーター１６等を使用せず、一方の通風口１５から図示しないラジエータ等からの外気又はエンジンルーム内の空気を取り入れ、他方の通風口１５から排気する冷気又は暖気の通風により燃料パイプ７’に突設した複数の吸・放熱フィン２０によって燃料パイプ７’内を通流する燃料の温度を制御し燃費の向上を図るものである。
ここで、パイプ温度センサ１０及び周囲温度センサ１１による温度を感知し、温度制御手段８（図１参照）によって燃費向上に最も適切な温度に制御できるように設定し、通風口１５、１５で吸・排気するラジエータ等からの外気（冷気）又はエンジンルーム内の空気（暖気）を選択できるようにすることが好ましい。 その他の構成及び作用は実施例１及び２に準ずる。

簡易化した実施例として燃料パイプのみを使用した燃費向上装置を図６に示す。
本実施例では燃料パイプ７に温度制御手段としての電熱ヒーター１６や吸・放熱フィン２０等を一切使用せず、一方の通風口１５から図示しないラジエータ等からの外気又はエンジンルーム内の空気を取り入れ、他方の通風口１５から排気する冷気又は暖気の通風により燃料パイプ７内を通流する燃料の温度を制御し燃費の向上を図るものである。
ここで、パイプ温度センサ１０及び周囲温度センサ１１による温度を感知し、温度制御手段８（図１参照）を燃費向上に最も適切な温度に設定し、通風口１５、１５で吸・排気するラジエータ等からの外気（冷気）又はエンジンルーム内の空気（暖気）を選択できるようにすることが好ましい。
その他の構成及び作用は実施例１及び２に準ずる。

本発明の吸・放熱フィンを突設した燃料パイプを応用して最も簡易化した燃費向上を図ることのできる実施例を図８に示す。
燃料タンクとエンジンの燃焼部との間の燃料供給管の一部を切断し、切断した燃料供給管間に吸・放熱フィン２０を突設した燃料パイプ７’をジョイント１２によって取り付ける。
この吸・放熱フィン２０を突設した燃料パイプ７’をエンジンルーム内の安全で、かつ燃費向上の図れる温度が継続して得られやすい位置に断熱材を介して設置することにより燃費向上を図ることも好ましい。

また、さらに簡素化するため、実施例１、４及び５において、前記ケース６の外気又はエンジンルーム内の空気を取り入れ排出するために設けた二つの通風口１５、１５の代わりに、ケース６を網状の金属ケースにしたり、又はケース６底面等に通風口を設け、このような構造の燃費向上装置１を燃焼部９近傍に設置して燃焼部９の周囲温度によって燃料パイプ７を加熱するようにしてもよい。

前記良熱伝導性の燃料パイプ７は、銅、アルミニウムなど熱伝導率が高く、かつ錆止め等表面加工ができる非鉄金属のパイプを使用することが好ましい。

前記円筒体１７と前記ケース６間に充填する断熱材１８は、ガラス繊維の不織布、又は加工・成形可能なセラミックスなど耐熱性があり、かつ不燃性材料を使用することが好ましい。

前記蓄熱材１９は、粘土、蝋石、砂などを混合し純水によって練り上げて焼成した焼成物等を使用することが好ましい。

燃料タンクとエンジンの燃焼部との間の燃料供給管路に介設され、燃料タンクから汲み上げた燃料を温度調整して燃料をエンジンの燃焼部に供給して、エンジンの燃費向上を図るための内燃機関における燃費向上装置であって、同燃費向上装置内を貫通する良熱伝導性の燃料パイプの一部が押しつぶされた形状に形成されてなり、また前記押しつぶされた形状の部分が、燃料パイプの軸方向に等間隔又は任意の間隔で複数箇所に形成され、同押しつぶされた形状の部分近傍を加熱又は冷却する温度制御手段を備えているので、燃料タンク内又は外部に装着されている燃料ポンプによって圧送・供給された燃料は燃料パイプの押しつぶされた形状部近傍で加熱又は冷却し、さらに複数箇所の押しつぶされた形状部を通過することによって熱交換効率を高め所定温度に制御できるので、各種内燃機関の燃費向上を図ることができる。
また、本発明の燃費向上装置は既存の各種内燃機関の燃料タンクとエンジンの燃焼部との間の燃料供給管路に簡単に取り付けることができる。

１：燃費向上装置
２：内燃機関
３：燃料タンク
４：燃料ポンプ
５：燃料供給管路
６：ケース
７：燃料パイプ
７’：吸・放熱フィンを突設した燃料パイプ
８：温度制御手段
９：燃焼部
１０：パイプ温度センサ
１１：周囲温度センサ
１２：ジョイント
１３：押しつぶされた形状の部分
１４：ノズル状噴射口
１５：通風口
１６：電熱ヒーター
１７：円筒体
１８：断熱材
１９：蓄熱材
２０：吸・放熱フィン

Claims (15)

1. 燃料タンクとエンジンの燃焼部との間の燃料供給管路に介設され、燃料タンクから汲み上げた燃料を温度調整してエンジンの燃焼部に供給して、エンジンの燃費向上を図るための内燃機関における燃費向上装置であって、
   良熱伝導性のパイプの一部が押しつぶされた形状の燃料パイプと、同押しつぶされた形状の部分近傍を加熱又は冷却する温度制御手段とからなることを特徴とする内燃機関における燃費向上装置。
2. 前記押しつぶされた形状の部分が、燃料パイプの軸方向に等間隔又は任意の間隔で複数箇所に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関における燃費向上装置。
3. 前記押しつぶされた形状の部分が、燃料パイプの軸方向に沿って螺旋状になるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関における燃費向上装置。
4. 前記押しつぶされた形状の部分の断面が小判形若しくは楕円形をなし、その短径が燃料パイプの内径の１／２から１／２０の範囲となるように形成されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。
5. 前記押しつぶされた形状の部分が、その軸中心部にノズル状噴射口となる狭窄部を形成してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。
6. 前記押しつぶされた形状の部分を有する燃料パイプが、その管壁に温度センサを備えてなり、かつ同温度センサの検出温度値が常温から１００℃の範囲となるよう前記温度制御手段によって温度制御されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。
7. 前記温度制御手段が、前記燃料パイプ周囲に突設された吸・放熱するための複数のフィンによるものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。
8. 前記温度制御手段が、前記燃料パイプ周囲に巻装された電熱ヒーターのオン・オフ又は電流制御によるものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。
9. 前記温度制御手段が、ペルチェ素子によって加熱・冷却可能にしてなるものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。
10. 前記燃費向上装置が、同燃費向上装置内を貫通する前記燃料パイプの両端の任意長部分を外側に残して格納し、かつ燃料パイプの端部が突出した両側壁に外気又はエンジンルーム内の空気を取り入れ排出するために二つの通風口を設けたケースを備えてなり、前記通風口のいずれか一方側から吹き込まれる外気又はエンジンルーム内の空気によって、前記燃料パイプの管壁温度が所定温度範囲内に制御されてなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。
11. 前記燃費向上装置が、同燃費向上装置内を貫通する前記燃料パイプの両端の任意長部分を外側に残して格納し、かつ燃料パイプの端部が突出した両側壁に外気又はエンジンルーム内の空気を取り入れ排出するために二つの通風口を設けたケースと、この二つの通風口間に前記外気又はエンジンルーム内の空気を通過させるために前記ケース内の燃料パイプを囲繞して設けた円筒体と、同円筒体と前記ケース壁面との間の隙間に充填された断熱材とを備えてなり、前記通風口のいずれか一方側から吹き込まれる外気又はエンジンルーム内の空気によって、パイプの管壁温度が所定温度範囲内に制御されてなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃焼部における燃費向上装置。
12. 前記燃費向上装置が、請求項８に記載の電熱ヒーターによる温度制御手段と、請求項１０又は請求項１１に記載の二つの通風口のいずれか一方側から吹き込まれる外気又はエンジンルーム内の空気による温度制御手段と、を併用してなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。
13. 前記燃費向上装置が、請求項９に記載のペルチェ素子による温度制御手段と、請求項１０又は請求項１１に記載の二つの通風口のいずれか一方側から吹き込まれる外気又はエンジンルーム内の空気による温度制御手段と、を併用してなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。
14. 前記燃費向上装置が、前記ケース上に燃費向上装置周辺の温度を検知する周囲温度センサを備え、同周囲温度センサが計測した周囲温度値と、前記燃料パイプの管壁に備えた温度センサの計測温度値とを比較して、請求項１２又は請求項１３に記載された電熱ヒーター若しくはペルチェ素子による温度制御手段と、通風口に吹き込まれる外気又はエンジンルーム内の空気による温度制御手段と、のいずれか一方を選択し、すなわち、電熱ヒーター若しくはペルチェ素子への通電によって温度制御するか、あるいは前記外気又はエンジンルーム内の空気を前記通風口に吹き込んで温度制御するかのいずれかを選択し切り替えてなることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の内燃機関における燃費向上装置。
15. 前記の二つの通風口間に前記外気又はエンジンルーム内の空気を通過させるために前記ケース内の燃料パイプを囲繞して設けた円筒体が、同円筒体内壁に沿って外気又はエンジンルーム内の空気を通風する空間を残して燃料パイプを囲繞する蓄熱材が充填されてなり、前記蓄熱材によって所定温度を長時間にわたって維持し、前記各温度制御手段の稼働時間の短縮を可能にしてなることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の内燃機関における燃費向上装置。