JP2011196365A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料供給装置1は、燃料噴射弁4に燃料Fを供給するための燃料レール2と、燃料Fを加熱するための加熱部材3とを有する。燃料レール2は、燃料Fを流通させる燃料流通部21と、燃料Fを滞留させると共にその滞留させた燃料Fを加熱部材3によって加熱する燃料滞留部22とを有する。燃料滞留部22は、燃料流通部21に連通していると共に、燃料流通部21の外側において燃料流通方向Xに対して平行な方向に形成されている。加熱部材3は、その加熱面30が燃料レール2の燃料滞留部22に面するように配置されている。燃料レール2の燃料滞留部22内には、燃料滞留部22から燃料噴射弁4に燃料Fを供給する燃料供給部41の燃料吸込口411が加熱部材3の加熱面30に対向して配置されている。
【選択図】図2
Description
上記燃料レールは、上記燃料を流通させる燃料流通部と、上記燃料を滞留させると共にその滞留させた上記燃料を上記加熱部材によって加熱する燃料滞留部とを有しており、
該燃料滞留部は、上記燃料流通部に連通していると共に、該燃料流通部の外側又は内部において該燃料流通部における燃料流通方向に対して平行な方向に形成されており、
上記加熱部材は、その加熱面が上記燃料レールの上記燃料滞留部に面するように配置されており、
上記燃料レールの上記燃料滞留部内には、該燃料滞留部から上記燃料噴射弁に上記燃料を供給する燃料供給部の燃料吸込口が上記加熱部材の上記加熱面に対向して配置されていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置にある(請求項1)。
すなわち、エタノール、メタノール等のアルコールは、伝熱性が低いという性質がある。そのため、アルコールを含むアルコール燃料(アルコールやアルコール混合燃料)を使用する場合には、燃料を効率よく加熱し、その加熱した燃料を迅速に供給することができる本発明の燃料供給装置を採用することが非常に有効である。これにより、従来問題となっていた内燃機関の低温時の始動性を改善することができる。
この場合には、上記燃料滞留部において加熱した燃料をそのまま、より一層熱を逃がすことなく迅速に上記燃料噴射弁に供給することができる。特に、伝熱性の低いアルコールを含むアルコール燃料を使用する場合には、上記加熱部材の上記加熱面にできるだけ近い場所から燃料を吸い込むことで、十分に加熱された燃料を確実に上記燃料噴射弁に供給することができる。
この場合には、例えば、上記燃料滞留部において内燃機関の始動に必要な燃料のみを加熱して供給することができ、加熱エネルギーが不要に大きくなることを防止することができる。
すなわち、正の温度係数を有する材料(以下、PTC材料という)は、十分な電力を供給すると一定の温度で平衡が保たれる性質を有するため、無制御で一定の温度を保持することができる。これにより、上記発熱部の温度を所望の温度に精度良く制御することができる。特に、沸点が低いエタノール、メタノール等のアルコールを含むアルコール燃料を使用する場合には、精度良く温度調整をしなければならないことから、PTC材料を用いることが非常に有効な手段となる。
また、上記発熱部に用いるPTC材料としては、例えば、BaTiO3を主成分とするセラミック材料等が挙げられる。
この場合には、上記加熱部材によって効率よく加熱することができる上記燃料滞留部を簡易な構成で形成することができる。
この場合には、上記隔壁部を設けることにより、上記燃料滞留部が上記燃料流通部から区画された空間となる。そのため、上記燃料流通部から上記隔壁連通部を介して上記燃料滞留部に流れ込み、滞留させた燃料を上記加熱部材によってより一層効率よく加熱することができる。
この場合には、上記燃料レールの上記燃料流通部を流通する燃料の流れを妨げることなく、上記燃料滞留部を形成することができる。また、上記燃料レールの上記側壁部を利用して、上記燃料流通部と上記燃料滞留部との間を隔てる上記隔壁部を形成することもできる。
この場合には、上記隔壁部を設けることにより、上記燃料滞留部が上記燃料流通部から区画された空間となる。そのため、上記燃料流通部から上記隔壁連通部を介して上記燃料滞留部に流れ込み、滞留させた燃料を上記加熱部材によってより一層効率よく加熱することができる。
すなわち、上記燃料滞留部が内部に形成されることになる上記隔壁部を予め上記加熱部材に取り付けておく。これにより、上記加熱部材を上記燃料レールの上記側壁部の上記開口部に配置することで、本発明の燃料供給装置の構成を実現することができ、製造が非常に容易となる。
また、上記隔壁連通部は、上記燃料供給部の上記燃料吸込口からある程度距離を離した位置に設けることが好ましい。これにより、加熱前の燃料が上記隔壁連通部から上記燃料滞留部に流れ込み、該燃料滞留部内において十分に加熱された燃料が上記燃料供給部の上記燃料吸込口から上記燃料噴射弁に供給される。すなわち、十分に加熱された燃料から優先的に上記燃料噴射弁に供給することができると共に、加熱前の燃料が上記燃料噴射弁に供給されることを防止することができる。
また、上記隔壁連通部を設ける位置は、任意で様々な位置に変更することができる。
また、上記貫通孔を設ける位置は、任意で様々な位置に変更することができる。
この場合には、上記燃料滞留部内の燃料の流れ方向を制御することにより、上記燃料滞留部内に燃料を十分に滞留させ、上記加熱部材によって燃料が十分に加熱されるようにすることができる。また、十分に加熱された燃料から優先的に上記燃料吸込口に吸い込まれるように(上記燃料噴射弁に供給されるように)することができる。
また、上記加熱面に上記突起部を設けることにより、上記加熱面の強度向上を図ることもできる。
この場合には、上記燃料滞留部内の燃料の流れ方向を制御することにより、上記燃料滞留部内に燃料を十分に滞留させ、上記加熱部材によって燃料が十分に加熱されるようにすることができる。また、十分に加熱された燃料から優先的に上記燃料吸込口に吸い込まれるように(上記燃料噴射弁に供給されるように)することができる。
また、上記加熱面や上記隔壁部に上記突起部を設けることにより、上記加熱面や上記隔壁部の強度向上を図ることもできる。
この場合には、上記加熱面の表面積(放熱面積)を大きくすることができ、燃料の加熱効率を向上させることができるという効果を確実に得ることができる。
この場合には、上記隔壁連通部から流入した燃料が上記燃料吸込口まで直線的に流れて吸い込まれることを上記突起部によって防止することができる。すなわち、上記隔壁連通部から流入した燃料が上記突起部によって迂回してから上記燃料吸込口に吸い込まれるようにすることができる。これにより、上記加熱部材によって十分に加熱されていない燃料が上記燃料噴射弁に供給されることを防止することができる。
この場合には、例えば、上記隔壁連通部から流入した燃料が徐々に上記燃料吸込口に近づくように、周方向に渦を巻いて流れるようにすることができる。これにより、上記燃料滞留部内に燃料を十分に滞留させ、上記加熱部材によって燃料が十分に加熱されるようにすることができる。また、十分に加熱された燃料から優先的に上記燃料吸込口に吸い込まれるように(上記燃料噴射弁に供給されるように)することができる。
本発明の実施例にかかる燃料供給装置について、図を用いて説明する。
本例の燃料供給装置1は、図1〜図3に示すごとく、燃料噴射弁4に燃料(図中にFと示す)を供給するための燃料レール2と、燃料を加熱するための加熱部材3とを有する。
燃料レール2は、燃料を流通させる燃料流通部21と、燃料を滞留させると共にその滞留させた燃料を加熱部材3によって加熱する燃料滞留部22とを有する。燃料滞留部22は、燃料流通部21に連通していると共に、燃料流通部21の外側において燃料流通部21における燃料流通方向Xに対して平行な方向に形成されている。
そして、燃料レール2の燃料滞留部22内には、燃料滞留部22から燃料噴射弁4に燃料を供給する燃料供給部41の燃料吸込口411が加熱部材3の加熱面30に対向して配置されている。
以下、これを詳説する。
燃料供給装置1は、燃料レール2から複数の燃料噴射弁4にそれぞれ燃料が供給されるように構成されている。具体的には、燃料タンク(図示略)内の燃料が燃料ポンプ(図示略)により汲み上げられ、燃料供給パイプ(図示略)を経由して燃料レール2内に送られ、その燃料レール2内の燃料が各燃料噴射弁4に供給される。そして、各燃料噴射弁4に供給された燃料は、エンジンの各気筒(図示略)に噴射される。
本例では、図2に示すごとく、燃料供給部41の燃料吸込口411と加熱部材3の加熱面30との間の距離Lは、3mm以下である。また、燃料滞留部22は、加熱部材3の加熱面30に直交する方向の厚みWが5mm以下である。
本例の燃料供給装置1において、燃料レール2は、燃料を流通させる燃料流通部21と、燃料を滞留させて加熱する燃料滞留部22とを有する。そして、燃料滞留部22は、燃料流通部21の外側において燃料流通部21における燃料流通方向Xに対して平行な方向に形成されている。これにより、燃料を滞留させて加熱するスペースを燃料が主に流通する燃料流通部21の近くに、できるだけ簡易な構成で確保することができる。
なお、隔壁連通部252は、燃料滞留部22に流れ込んで加熱された燃料を燃料供給部41の燃料吸込口411に効率良く送ることができれば、種々様々な位置に1又は複数設けることができる。
また、隔壁部25には、燃料供給部41を貫通配置させるための隔壁貫通孔253が設けられている。そのため、燃料滞留部22内において、燃料供給部41の燃料吸込口411を加熱部材3の加熱面30に対向する位置に容易に配置することができる。
本例は、図5に示すごとく、燃料供給装置1における燃料滞留部22の位置等を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、加熱部材3は、燃料レール2の側壁部20に設けられた突出部23の開口部231を閉塞すると共に突出部23内を埋め尽くすように配置されている。加熱部材3には、その加熱面30を覆うようにカバー状の隔壁部25が取り付けられている。隔壁部25内には、燃料滞留部22が形成されている。燃料滞留部22は、燃料流通部21の内部において燃料流通部21における燃料流通方向Xに対して平行な方向に形成されている。
また、燃料噴射弁4に接続された燃料供給部41は、燃料レール2の側壁部20を貫通し、さらに隔壁部25の隔壁貫通孔253を貫通して配置されている。
その他は、実施例1と同様の構成である。
その他は、実施例1と同様の作用効果を有する。
また、隔壁連通部252を隔壁部25の底部における燃料流通方向Xの上流側に設けたが、例えば、図6に示すごとく、隔壁部25における燃料流通方向Xの下流側の側面部に設けることもできる。このとき、隔壁貫通孔253を隔壁部25の底部における燃料流通方向Xの上流側に設ける。
なお、隔壁連通部252は、上述したように、燃料滞留部22に流れ込んで加熱された燃料を燃料供給部41の燃料吸込口411に効率良く送ることができれば、種々様々な位置に1又は複数設けることができる。
本例は、図7、図8に示すごとく、加熱部材3の加熱面30に突起部26を設けた例である。
本例では、図7に示すごとく、加熱部材3の加熱面30には、隔壁部25の隔壁連通部252から燃料滞留部22内に流入して燃料吸込口411に吸い込まれる燃料の流れ方向を制御する突起部26が設けられている。
図8に示すごとく、燃料滞留部22の中央部221には、燃料吸込口411が配置されている。また、燃料滞留部22の外周部222には、2つの隔壁連通部252が燃料吸込口411を挟んで対向する位置に配置されている。
2つの突起部26は、それぞれ隔壁連通部252の内側から徐々に燃料吸込口411に近づくように、周方向に渦を巻くように形成されている。これにより、隔壁連通部252から流入した燃料が徐々に燃料吸込口411に近づくように、周方向に渦を巻いて流れるように、燃料の流れ方向を制御している。
その他は、実施例1と同様の構成である。
また、図8には、燃料吸込口411における燃料の吸込み流れ(実線矢印A)、隔壁連通部252における吸込み流れ(点線矢印B)を示してある(後述する図13〜図17も同様)。
また、加熱面30に突起部26を設けることにより、加熱面30の強度向上を図ることもできる。
その他は、実施例1と同様の作用効果を有する。
また、加熱部材3の加熱面30に突起部26を設ける構成は、上述した実施例1の図4に示した構成に適用することもできる(後述する実施例4〜6も同様)。
本例は、図10〜図12に示すごとく、加熱部材3の加熱面30に突起部26を設けた構成(実施例3の図7、図8に示した構成)を基にして、突起部26の配設位置、形状等を変更した例である。
そして、隔壁連通部252と燃料吸込口411との間には、両者の間を結んだ直線(仮想線C:図10(a)参照)を横切るように必ず突起部26が設けられている。
その他は、実施例3と同様の構成である。
その他は、実施例3と同様の作用効果を有する。
本例は、図13〜図15に示すごとく、加熱部材3の加熱面30に突起部26を設けた構成(実施例3の図7、図8に示した構成)を基にして、突起部26の配設位置、形状等を変更した例である。
また、加熱部材3の加熱面30には、燃料滞留部22内の燃料に燃料吸込口411を中心とする周方向のベクトル成分を有する流れを生じさせるように、複数の突起部26が設けられている。
また、隔壁連通部252と燃料吸込口411との間には、両者の間を結んだ直線(仮想線C:図13(a)参照)を横切るように必ず突起部26が設けられている。
また、図14に示す例では、突起部26に加えて、隔壁連通部252における燃料の吸込みによって、周方向のベクトル成分を有する流れを生じさせている。
また、図15に示す例では、突起部26に加えて、燃料吸込口411及び隔壁連通部252における燃料の吸込みによって、周方向のベクトル成分を有する流れを生じさせている。
その他は、実施例3と同様の構成であり、実施例3及び4の作用効果を有する。
本例は、図16、図17に示すごとく、加熱部材3の加熱面30に突起部26を設けた構成(実施例3の図7、図8に示した構成)を基にして、燃料吸込口411の配設位置、突起部26の配設位置、形状等を変更した例である。
また、隔壁連通部252と燃料吸込口411との間には、両者の間を結んだ直線(仮想線C:図16(a)参照)を横切るように必ず突起部26が設けられている。
その他は、実施例4と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。
2 燃料レール
21 燃料流通部
22 燃料滞留部
3 加熱部材
30 加熱面
4 燃料噴射弁
41 燃料供給部
411 燃料吸込口
F 燃料
X 燃料流通方向
Claims (14)
- 燃料噴射弁に燃料を供給するための燃料レールと、上記燃料を加熱するための加熱部材とを有する内燃機関の燃料供給装置であって、
上記燃料レールは、上記燃料を流通させる燃料流通部と、上記燃料を滞留させると共にその滞留させた上記燃料を上記加熱部材によって加熱する燃料滞留部とを有しており、
該燃料滞留部は、上記燃料流通部に連通していると共に、該燃料流通部の外側又は内部において該燃料流通部における燃料流通方向に対して平行な方向に形成されており、
上記加熱部材は、その加熱面が上記燃料レールの上記燃料滞留部に面するように配置されており、
上記燃料レールの上記燃料滞留部内には、該燃料滞留部から上記燃料噴射弁に上記燃料を供給する燃料供給部の燃料吸込口が上記加熱部材の上記加熱面に対向して配置されていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。 - 請求項1に記載の燃料供給装置において、上記燃料は、アルコールを主成分とすることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
- 請求項1又は2に記載の燃料供給装置において、上記燃料供給部の上記燃料吸込口と上記加熱部材の上記加熱面との間の距離は、3mm以下であることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料供給装置において、上記加熱部材は、正の温度係数を有する材料からなる発熱部を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料供給装置において、上記燃料レールの側壁部には、上記燃料流通部から外側に窪んだ窪み部が形成されており、上記加熱部材は、上記加熱面が上記窪み部の底面となるように配置されており、上記窪み部内には、上記燃料滞留部が形成されていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
- 請求項5に記載の燃料供給装置において、上記燃料流通部と上記燃料滞留部との間には、両者を隔てる隔壁部が設けられており、該隔壁部には、上記両者の間を連通する隔壁連通部が設けられていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
- 請求項6に記載の燃料供給装置において、上記隔壁部における上記燃料流通部側の壁面は、上記燃料レールの上記側壁部の内壁面と同一面上に形成されていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
- 請求項1〜4に記載の燃料供給装置において、上記燃料流通部と上記燃料滞留部との間には、両者を隔てる隔壁部が設けられており、該隔壁部には、上記両者の間を連通する隔壁連通部が設けられていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
- 請求項8に記載の燃料供給装置において、上記燃料レールの側壁部には、外部に開口する開口部が形成されており、上記加熱部材は、上記開口部を閉塞するように配置されており、上記加熱部材には、上記加熱面を覆うように上記隔壁部が取り付けられていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
- 請求項5に記載の燃料供給装置において、上記加熱部材の上記加熱面には、上記燃料滞留部内に流入して上記燃料吸込口に吸い込まれる燃料の流れ方向を制御する突起部が設けられていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
- 請求項6〜9のいずれか1項に記載の燃料供給装置において、上記加熱部材の上記加熱面及び上記隔壁部における上記燃料滞留部側の壁面の少なくとも一方には、上記隔壁部の上記隔壁連通部から上記燃料滞留部内に流入して上記燃料吸込口に吸い込まれる燃料の流れ方向を制御する突起部が設けられていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
- 請求項11に記載の燃料供給装置において、上記加熱部材の上記加熱面には、上記突起部が設けられていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
- 請求項11又は12に記載の燃料供給装置において、上記隔壁部の上記隔壁連通部と上記燃料吸込口との間には、両者の間を結んだ直線を横切るように上記突起部が設けられていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
- 請求項11〜13のいずれか1項に記載の燃料供給装置において、上記隔壁部の上記隔壁連通部は、上記燃料滞留部の外周部に設けられ、上記燃料吸込口は、上記燃料滞留部の中央部に設けられており、上記突起部は、上記燃料滞留部内の燃料に上記燃料吸込口を中心とする周方向のベクトル成分を有する流れを生じさせるように設けられていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
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