JP2015059466A - 吸気加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関への吸気を加熱する専用のヒータを用いることなく、内燃機関への吸気を加熱できる吸気加熱装置を提供する。【解決手段】この吸気加熱装置１は、エンジン３に配設されて燃料を噴射するインジェクタ１３と、燃料タンク９から供給される燃料Ｆをインジェクタ１３に供給するデリバリパイプ１１と、デリバリパイプ１１内の燃料Ｆを加熱する燃料加熱用ヒータ１７と、エンジン３へと空気を導く経路を構成する吸気系部品（エアクリーナ５）とを備え、デリバリパイプ１１と前記吸気係部品とは、互いに熱交換可能な位置に配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、アルコール燃料が使用可能なＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）の内燃機関 に供給する空気（即ち吸気）を加熱する吸気加熱装置に関する。

特許文献１のＦＦＶは、吸気チャンバ内の空気（即ち吸気）を吸引するエアポンプと、エアポンプからの空気を加熱してデリバリパイプに排出するヒータとを含む吸気加熱装置を備えている。このＦＦＶでは、吸気チャンバ内の空気を専用のヒータで加熱することで、エンジンの冷間始動性を向上している。

特許文献２のＦＦＶは、燃料タンクからのエタノールを噴射するメインインジェクタと、燃料タンクからのエタノールを加熱するヒータと、ヒータ加熱されたエタノールを噴射する冷始動インジェクタと、燃料タンクからのエタノールをメインインジェクタに供給する状態とヒータ加熱されたエタノールを冷始動インジェクタに供給する状態とを切り替えるバルブ手段とを備えている。このＦＦＶでは、低温始動時（即ち冷間始動時）は、冷始動インジェクタからヒータ加熱されたエタノールを噴射することで、エンジンの低温始動性を向上している。

特開２０１２−１３２３４８号公報 特開２０１３−１１９８５０号公報

特許文献１のＦＦＶでは、専用のヒータを用いて吸気チャンバ内の空気（即ち吸気）が加熱されるので、コストが掛かるという問題点があった。

特許文献２のＦＦＶでは、燃料タンクからのエタノールがヒータ加熱されるので、そのヒータ加熱されたエタノールの熱により、インジェクタおよびインジェクタに燃料を分配するデリバリパイプが温度上昇して発熱していたが、この熱（放射熱）は自然放熱により捨てられていた。

そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、内燃機関への吸気を加熱する専用のヒータを用いることなく、内燃機関への吸気を加熱できる吸気加熱装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の吸気加熱装置は、内燃機関に配設されて燃料を噴射するインジェクタと、燃料タンクから供給される燃料を前記インジェクタに供給するデリバリパイプと、前記デリバリパイプ内の燃料または前記インジェクタ内の燃料を加熱するヒータと、前記内燃機関へと空気を導く経路を構成する吸気系部品とを備えた吸気加熱装置において、前記インジェクタおよび／または前記デリバリパイプと前記吸気係部品とは、互いに熱交換可能な位置に配置されることを特徴とする。

上記の構成によれば、デリバリパイプ内の燃料および／またはインジェクタ内の燃料を加熱するヒータ（燃料加熱用ヒータ）を備えるので、そのヒータによりデリバリパイプおよび／またはインジェクタも加熱される。そして、インジェクタおよび／またはデリバリパイプと吸気係部品とは、互いに熱交換可能な位置に配置されるので、吸気係部品は、インジェクタおよび／またはデリバリパイプの放射熱により加熱され、この加熱により吸気係部品内を流れる空気（即ち吸気）が加熱される。

このように、燃料加熱用ヒータにより加熱されたインジェクタおよび／またはデリバリパイプの放射熱を利用して内燃機関への吸気を加熱するので、内燃機関への吸気を加熱する専用のヒータを用いることなく、内燃機関への吸気を加熱できる。

本発明の吸気加熱装置によれば、内燃機関への吸気を加熱する専用のヒータを用いることなく、内燃機関への吸気を加熱できる。

本発明の実施形態に係る吸気加熱装置の構成概略図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。

＜構成説明＞
図１は、本発明の実施形態に係る吸気加熱装置の構成概略図である。

この実施形態に係る吸気加熱装置は、アルコール燃料が使用可能なＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）の内燃機関（例えばエンジン）に供給する空気（即ち吸気）を加熱する装置である。この吸気加熱装置１は、図１に示すように、アルコール燃料が使用可能なエンジン３と、エアクリーナ５と、吸気マニホールド７と、燃料タンク９と、デリバリパイプ１１と、インジェクタ１３とを備えている。この実施形態では、エアクリーナ５および吸気マニホールド７はそれぞれ、エンジン３の各気筒へと空気を導く経路を構成する吸気係部品となっている。

エアクリーナ５は、エンジン３に供給される空気（即ち吸気）を浄化するものである。エアクリーナ５は、空気浄化用のフィルタエレメント５ａが収容された箱状のエアクリーナケース５ｂと、外部からの空気を取り入れるための筒状のインレットホース５ｃと、フィルタエレメント５ａで浄化された空気を吸気マニホールド７に排出する筒状のアウトレットホース５ｄとを備えている。

インレットホース５ｃは、その上流端部に空気取入口５ｅが設けられ、その下流端部がエアクリーナケース５ｂに接続されている。アウトレットホース５ｄは、その上流端部がエアクリーナケース５ｂに接続されると共にその下流端部が吸気マニホールド７に接続されている。

吸気マニホールド７は、エアクリーナ５からの空気を一時的に貯留してエンジン３の各気筒（図示省略）に供給するものである。吸気マニホールド７は、エアクリーナ５からの空気を一時的に貯留する吸気チャンバ７ａと、吸気チャンバ７ａ内の空気をエンジン３の前記各気筒に供給する複数の分岐管７ｂとを備えている。図１では、作図便宜上、分岐管７ｂは１つだけ図示されている。各分岐管７ｂはそれぞれ、その上流端部が吸気チャンバ７ａに接続されると共にその下流端部が前記気筒の吸気ポート（図示省略）に接続されている。

燃料タンク９は、エンジン３で使用される燃料（例えばアルコール燃料）Ｆを貯留するものである。燃料タンク９は、燃料供給路１５を介してデリバリパイプ１１に接続されている。燃料供給路１５は、その上流端部が燃料タンク９に接続されると共にその下流端部がデリバリパイプ１１に接続されている。燃料タンク９内には、燃料ポンプ９ａが設置されており、燃料ポンプ９ａにより、燃料タンク９内の燃料Ｆが燃料供給路１５を介してデリバリパイプ１１に圧送される。

デリバリパイプ１１は、燃料タンク９から圧送された燃料Ｆを一時的に貯留してインジェクタ１３に供給するものである。デリバリパイプ１１には、デリバリパイプ１１内の燃料Ｆを加熱する（即ち暖めるための）燃料加熱用ヒータ１７が配設されている。燃料加熱用ヒータ１７によりデリバリパイプ１１内の燃料Ｆが加熱されることで、冷間時でも燃料Ｆが気化し易くなっている。

インジェクタ１３は、デリバリパイプ１１から供給される燃料Ｆをエンジン３の各気筒に噴射供給するものである。インジェクタ１３は、例えば吸気マニホールド７の各分岐管７ｂ毎に設置されている。インジェクタ１３は、分岐管７ｂ内に燃料Ｆを噴射して、その噴射燃料を分岐管７ｂ内の空気と混合して前記気筒に供給する。なお、インジェクタ１３に供給される燃料Ｆは、上述のように、燃料加熱用ヒータ１７により加熱されているので、インジェクタ１３から噴射された燃料は、気化し易くなっている。

この吸気加熱装置１では、燃料加熱用ヒータ１７によりデリバリパイプ１１内の燃料Ｆが加熱されるので、その加熱された燃料Ｆによりデリバリパイプ１１が加熱されて、その熱がデリバリパイプ１１から放射される。エアクリーナ５（例えばエアクリーナケース５ｂ）は、そのようなデリバリパイプ１１との間で熱交換可能な位置（即ちデリバリパイプ１１に接近した位置）に配置される。この熱交換により（即ちデリバリパイプ１１の放射熱により）、エアクリーナケース５ｂが加熱されて、エアクリーナケース５ｂ内の空気（即ち吸気）が加熱される。

このように、この吸気加熱装置１では、燃料加熱用ヒータ１７によりデリバリパイプ１１内の燃料Ｆが加熱されて燃料Ｆが気化し易くされると共に、加熱された燃料Ｆにより加熱されたデリバリパイプ１１の放射熱を利用してエアクリーナ５内の空気（即ち吸気）が加熱されて（即ち吸気暖気されて）、更に燃料Ｆが気化し易くされている。

この吸気加熱装置１では、更に、エアクリーナケース５ｂは、例えば、デリバリパイプ１１におけるインジェクタ１３側の反対側を覆うように（即ちデリバリパイプ１１の表面との対向面５ｆが広くなるように）形成されている。これにより、エアクリーナ５とデリバリパイプ１１との間の熱交換が効率的に行われる。

＜主要な効果＞
以上のように構成された吸気加熱装置１によれば、デリバリパイプ１１内の燃料Ｆを加熱する燃料加熱用ヒータ１７を備えるので、そのヒータ１７によりデリバリパイプ１１も加熱される。そして、デリバリパイプ１１と前記吸気係部品（ここではエアクリーナ５）とは、互いに熱交換可能な位置に配置されるので、前記吸気係部品は、デリバリパイプ１１の放射熱により加熱され、この加熱により前記吸気係部品内を流れる空気（即ち吸気）が加熱される。このように、燃料加熱用ヒータ１７により加熱されたデリバリパイプ１１の放射熱を利用して内燃機関（ここではエンジン３）への吸気を加熱するので、燃料加熱用ヒータ１７を備える場合において、前記内燃機関への吸気を加熱する専用のヒータを用いることなく、前記内燃機関への吸気を加熱できる。

＜変形例＞
上述の実施形態では、エアクリーナ５（正確にはエアクリーナケース５ｂ）とデリバリパイプ１１との間の熱交換を利用して吸気を加熱する場合で説明したが、そのように限定するものではない。エアクリーナケース５ｂの代わりに、外部からの空気をエンジン３の各気筒へと導く経路を構成する部品であれば、どのような部品（例えば吸気マニホールド７、インレットホース５ｃ、アウトレットホース５ｄなど）でもよい。

また、上述の実施形態では、デリバリパイプ１１の放射熱を利用して前記吸気係部品（例えばエアクリーナ５）を加熱したが、そのように限定するものではない。例えば、燃料加熱用ヒータ１７により加熱された燃料Ｆによりインジェクタ１３も加熱されるので、デリバリパイプ１１の放射熱の代わりに又はデリバリパイプ１１の放射熱と共に、インジェクタ１３の放射熱を利用して、前記吸気係部品を加熱してもよい。

また、上述の実施形態では、燃料加熱用ヒータ１７は、デリバリパイプ１１に配設されて、デリバリパイプ１１内の燃料Ｆを加熱する場合で説明したが、そのように限定するものではない。例えば、燃料加熱用ヒータ１７をインジェクタ１３に配設して、インジェクタ１３内の燃料Ｆを加熱してもよい。この場合は、燃料加熱用ヒータ１７によりインジェクタ１３内の燃料Ｆが加熱され、その熱により主にインジェクタ１３が加熱されるので、インジェクタ１３と前記吸気係部品との間で熱交換を行うことが望ましい。

本発明は、アルコール燃料が使用可能なＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）の内燃機関に供給する空気（即ち吸気）を加熱する吸気加熱装置への適用に最適である。

１ 吸気加熱装置
３ エンジン（内燃機関）
５ エアクリーナ（吸気係部品）
７ 吸気マニホールド（吸気係部品）
９ 燃料タンク
１１ デリバリパイプ
１３ インジェクタ
１７ 燃料加熱用ヒータ（ヒータ）
Ｆ 燃料

Claims (1)

1. 内燃機関に配設されて燃料を噴射するインジェクタと、
   燃料タンクから供給される燃料を前記インジェクタに供給するデリバリパイプと、
   前記デリバリパイプ内の燃料または前記インジェクタ内の燃料を加熱するヒータと、
   前記内燃機関へと空気を導く経路を構成する吸気系部品と
   を備えた吸気加熱装置において、
   前記インジェクタおよび／または前記デリバリパイプと前記吸気係部品とは、互いに熱交換可能な位置に配置されることを特徴とする吸気加熱装置。

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