JP2015059541A - 燃料加熱システム、および、これを用いた燃料レール - Google Patents

Abstract

【課題】加熱室を形成する上部材および下部材を容易に形成でき、加熱室内における燃料の脈動を低減可能な燃料加熱システムを提供する。【解決手段】加熱室形成部３０は、所定の板厚の材料により形成され上凹部４１を有する上部材４０、および、所定の板厚の材料により形成され下凹部５１を有し上部材４０と接合することにより上凹部４１と下凹部５１との間に加熱室３００を形成する下部材５０からなる。入口開口部３３は、燃料タンクからの燃料を加熱室３００内に導く。出口開口部３４は、加熱室３００内の燃料を燃料噴射弁１０に導く。加熱装置６０は、発熱可能な発熱部６２を有し、当該発熱部６２が加熱室３００内に位置するよう上部材４０に設けられ、加熱室３００内の燃料を発熱部６２により加熱可能である。【選択図】図５

Description

本発明は、燃料を加熱する燃料加熱システム、および、これを用いた燃料レールに関する。

従来、加熱した燃料を燃料噴射弁から噴射し内燃機関に供給する燃料供給システムが知られている。例えば特許文献１に記載された燃料レールでは、加熱室で加熱した燃料を内燃機関に供給することにより、燃料の着火性の向上を図っている。

特許第４８３４７２８号公報

一般に、エタノール等のアルコール燃料、または、アルコールとガソリンとの混合燃料を内燃機関に用いる場合、アルコールの濃度が高く、かつ、環境温度が低いとき、燃料の着火性が低下し、内燃機関が始動不可となることがある。そこで、上述のように加熱した燃料を内燃機関に供給することにより、アルコール燃料またはアルコール濃度の高い混合燃料であっても、環境温度にかかわらず内燃機関を始動させることができる。

また、ガソリンを内燃機関に用いる場合、環境温度が低いとき、燃料の粘度が増大し、燃料噴霧の粒度が増大することがある。燃料噴霧の粒度が増大すると、燃料の着火性が低下し、内燃機関の出力低下およびエミッション悪化を引き起こすおそれがある。そこで、上述のように加熱した燃料を内燃機関に供給することにより燃料噴霧の粒度を小さくし、環境温度が低い場合でも、内燃機関の出力低下およびエミッション悪化を抑制することができる。

ところで、特許文献１には、円筒状の加熱室の中心軸に沿うよう棒状の発熱部を設けた燃料加熱システムおよび燃料レールが開示されている（特許文献１の図２０参照）。ここで、加熱室を形成する部材は、円筒状のため、弾性変形し難い。そのため、燃料噴射弁から燃料を断続的に噴射するとき、加熱室内において燃料の脈動が増大するおそれがある。加熱室内において燃料の脈動が増大すると、燃料噴射弁からの燃料の噴射が不安定になるおそれがある。

また、加熱室を形成する部材は、１つの板状の材料を深絞り加工することにより長い円筒状に形成されている。そのため、複雑な形状の加熱室を形成するのは困難である。また、長い円筒状の部材を深絞り加工で形成する場合、部材の軸方向において板厚（筒状の壁の厚み）を一定に保つのは困難である。よって、深絞り加工により、板厚を一定に保ちつつ長い円筒状の部材を形成する場合、加工コストが増大するおそれがある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱室を形成する上部材および下部材を容易に形成でき、加熱室内における燃料の脈動を低減可能な燃料加熱システム、および、燃料レールを提供することにある。

本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁とともに内燃機関または内燃機関近傍に取り付けられ、燃料供給源からの燃料を加熱して燃料噴射弁に導く燃料加熱システムであって、加熱室形成部と入口開口部と出口開口部と加熱装置とを備えている。
加熱室形成部は、所定の板厚の材料により形成され上凹部を有する上部材、および、所定の板厚の材料により形成され下凹部を有し上部材と接合することにより上凹部と下凹部との間に加熱室を形成する下部材からなる。

入口開口部は、燃料供給源からの燃料を加熱室内に導く。出口開口部は、加熱室内の燃料を燃料噴射弁に導く。
加熱装置は、発熱可能な発熱部を有し、当該発熱部が加熱室内に位置するよう加熱室形成部に設けられ、加熱室内の燃料を発熱部により加熱可能である。

本発明では、所定の板厚の上部材と下部材とを接合することにより加熱室が形成されている。そのため、燃料噴射弁から燃料を断続的に噴射するとき、上部材または下部材が弾性変形することにより、加熱室内の燃料の脈動を低減することができる。これにより、燃料噴射弁からの燃料の噴射を安定させることができる。
また、上部材および下部材は、所定の板厚の材料により形成されているため、質量を低減でき、耐振動性に優れる。

また、上部材および下部材が所定の板厚の材料により形成されているため、上凹部または下凹部の形状が複雑であったとしても、上部材および下部材を例えばプレス加工や深絞り加工等の塑性変形加工により容易に形成することができる。そのため、加熱室を形成する上部材および下部材を例えば切削加工等により形成する場合と比べ、製造コストを低減することができる。

本発明の第１実施形態による燃料加熱システムおよび燃料レールを示す斜視図。 本発明の第１実施形態による燃料加熱システムおよび燃料レールを示す斜視図であって、図１とは別の方向から見た図。 本発明の第１実施形態による燃料加熱システムを示す断面図。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図。 本発明の第１実施形態による燃料加熱システムを内燃機関近傍に取り付けた状態の断面図であって、図３のＶ−Ｖ線断面図。 本発明の第１実施形態による燃料加熱システムの上部材および下部材を示す斜視図。 本発明の第１実施形態による燃料加熱システムの下部材を示す断面図。 本発明の第２実施形態による燃料加熱システムを示す断面図。 図８のＩＸ−ＩＸ線断面図。 本発明の第２実施形態による燃料加熱システムを内燃機関近傍に取り付けた状態の断面図であって、図８のＸ−Ｘ線断面図。 本発明の第３実施形態による燃料加熱システムを示す断面図。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図。 本発明の第３実施形態による燃料加熱システムを内燃機関近傍に取り付けた状態の断面図であって、図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図。

以下、本発明の複数の実施形態による燃料加熱システムおよび燃料レールを図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、図面の記載が煩雑になることを避けるため、１つの図面において、実質的に同一の複数の部材または部位には、複数のうち１つのみに符号を付す場合がある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料加熱システム、これを用いた燃料レール、および、その一部を図１〜７に示す。

図１に示すように、第１実施形態の燃料レール１は、内燃機関（以下、「エンジン」という）２の近傍に取り付けられる。エンジン２は、４つの気筒３を有する４気筒エンジンである。各気筒３には、燃焼室４が形成されている。エンジン２は、例えばエタノール等のアルコール燃料、または、アルコールとガソリンとの混合燃料を燃料として駆動する。各燃焼室４には、吸気ポート５が接続されており、当該吸気ポート５を経由して燃焼室４に吸気が導入される。吸気ポート５は、インテークマニホールド６に形成されている。

吸気ポート５のそれぞれに燃料噴射弁１０が設けられる。すなわち、燃料噴射弁１０は、４つ設けられる。燃料噴射弁１０は、噴孔１１が吸気ポート５内に露出するよう設けられる。燃料噴射弁１０の噴孔１１から吸気ポート５内に噴射される燃料は、霧状となって吸気とともに燃焼室４に導入され、燃焼室４で燃焼する。
本実施形態では、燃料レール１は、燃料噴射弁１０とともに、エンジン２近傍のインテークマニホールド６に取り付けられ、燃料供給源としての燃料タンク７からの燃料を燃料噴射弁１０に分配する。

燃料レール１は、レール部２０、および、燃料加熱システム１００等を備えている。
図１、２に示すように、レール部２０は、上部材２１および下部材２２からなる。
上部材２１および下部材２２は、例えば、所定の板厚の金属板をプレス加工等の塑性変形加工をすることにより形成されている。上部材２１および下部材２２は、長尺状に形成されている。ここで、上部材２１と下部材２２との長手方向の長さ、および、短手方向の長さは、概ね同じである。

上部材２１は、一方の面側から他方の面側へ凹む凹部を有している。また、下部材２２も、一方の面側から他方の面側へ凹む凹部を有している。
下部材２２は、上部材２１に対し長手方向および短手方向が対応するよう、かつ、凹部が上部材２１の凹部に対向するよう上部材２１に接合している。これにより、上部材２１の凹部と下部材２２の凹部との間に燃料流路２００が形成されている（図１、２参照）。

また、図１、２に示すように、レール部２０には、長手方向に略等間隔で凸部２３が形成されている。凸部２３は、レール部２０の長手方向に対し垂直な方向に突出するよう形成されている。凸部２３は、取り付けられる燃料噴射弁１０に対応するよう４つ形成されている。

上部材２１には、長手方向の一端に燃料入口２４が形成されている（図１、２参照）。燃料入口２４は、上部材２１の一方の面と他方の面とを接続するよう、すなわち、上部材２１を板厚方向に貫くよう形成されている。

図１、２に示すように、レール部２０（上部材２１）の燃料入口２４には、インレットパイプ２５の一端が接続される。インレットパイプ２５の他端には、燃料タンク７から延びる燃料供給路８が接続される（図１参照）。燃料供給路８の燃料タンク７とインレットパイプ２５との間には、燃料ポンプ９が設けられている。燃料ポンプ９は、燃料タンク７内の燃料を吸引し吐出する。燃料ポンプ９が作動すると、燃料タンク７内の燃料が燃料供給路８を経由してインレットパイプ２５へ圧送される。これにより、燃料タンク７からの燃料が燃料流路２００に流入する。

燃料加熱システム１００は、加熱室形成部３０、入口開口部３３、出口開口部３４および加熱装置６０等を備えている。本実施形態では、燃料加熱システム１００は、レール部２０の凸部２３に取り付けられるよう、レール部２０の長手方向に沿って複数が略等間隔で設けられている（図１、２参照）。燃料加熱システム１００は、取り付けられる燃料噴射弁１０に対応するよう４つ設けられている。

加熱室形成部３０は、上部材４０および下部材５０からなる（図３〜６参照）。
上部材４０および下部材５０は、例えば、所定の板厚の金属板をプレス加工や深絞り加工等の塑性変形加工をすることにより形成されている。
上部材４０は、一方の面側から他方の面側へ凹む上凹部４１を有している。下部材５０は、一方の面側から他方の面側へ凹む下凹部５１を有している。

加熱室形成部３０は、上部材４０の上凹部４１と下部材５０の下凹部５１とが対向するよう、上部材４０と下部材５０とを接合することにより形成されている。図３、５に示すように、上部材４０と下部材５０との接合面は筒状に形成されている。本実施形態では、上部材４０と下部材５０とは、例えばろう付けにより接合されている。これにより、加熱室形成部３０の上凹部４１と下凹部５１との間に、所定の容積の加熱室３００が形成されている。

加熱室形成部３０は、加熱室３００を形成する平面状の壁面として、第１壁面３０１、第２壁面３０２、第３壁面３０３および第４壁面３０４等を有している。
第１壁面３０１、第２壁面３０２および第３壁面３０３は、上部材４０の上凹部４１に形成されている。第４壁面３０４は、第１壁面３０１に対向するよう、下部材５０の下凹部５１に形成されている。

図５に示すように、第２壁面３０２は、第１壁面３０１に対し概ね直角に交わるよう形成されている。これにより、第１壁面３０１と第２壁面３０２との間に角部３１０が形成されている。ここで、加熱室３００は、角部３１０を含むよう形成されている。
第３壁面３０３は、第１壁面３０１と第２壁面３０２とを接続するよう角部３１０に形成されている。

図４に示すように、本実施形態では、加熱室形成部３０は、加熱室３００を形成する曲面状の壁面として、第５壁面３０５を有している。第５壁面３０５は、加熱室３００内の特定の点Ｐを中心とする円弧に沿うよう形成されている。なお、第５壁面３０５は、第１壁面３０１および第４壁面３０４に対し略垂直となるよう形成されている。

本実施形態では、第１筒部３１および第２筒部３２をさらに備えている。
第１筒部３１は、上部材４０と同じ材料により筒状に形成されている。第１筒部３１は、加熱室３００外に位置し、一端が上部材４０に接続するよう上部材４０と一体に形成されている。

入口開口部３３は、上部材４０の上凹部４１の第１筒部３１の一端に対応する位置に形成されている。入口開口部３３は、第１壁面３０１上に位置している（図３、５参照）。
第２筒部３２は、下部材５０と同じ材料により有底筒状に形成されている。第２筒部３２は、加熱室３００内に位置し、底部とは反対側の端部が下部材５０に接続するよう下部材５０と一体に形成されている（図７参照）。本実施形態では、第２筒部３２は、例えば深絞り加工により下部材５０と一体に形成されている。

出口開口部３４は、第２筒部３２の底部に形成されている（図３〜７参照）。第２筒部３２は、底部とは反対側の端部が、下部材５０の下凹部５１とは反対側の面に開口している（図６、７参照）。ここで、第２筒部３２は、特許請求の範囲における「筒部」に対応している。

図４、５、７に示すように、出口開口部３４は、第２筒部３２の軸Ａｘ２に対し角部３１０側に位置するよう形成されている。すなわち、出口開口部３４は、角部３１０および第３壁面３０３の近傍に形成されている。
なお、入口開口部３３および出口開口部３４は、互いに所定距離以上離れるよう形成されている。

図３、５に示すように、加熱室形成部３０は、第１筒部３１の他端側がレール部２０の燃料流路２００内に位置するよう、上部材４０がレール部２０の凸部２３（下部材２２）に接合されている。これにより、レール部２０の燃料流路２００内の燃料は、第１筒部３１の他端側の開口部、内側、および、入口開口部３３を経由して加熱室３００内に流入する。本実施形態では、加熱室形成部３０（上部材４０）とレール部２０（下部材２２）とは、例えばろう付けにより接合されている。

図３、５に示すように、第２筒部３２の内側には、燃料噴射弁１０の噴孔１１とは反対側の端部が接続される。そのため、加熱室３００内の燃料は、出口開口部３４を経由して燃料噴射弁１０に導かれる。

図３に示すように、加熱装置６０は、本体６１、発熱部６２およびホルダ６３を有している。
本体６１は、略円筒状に形成されている。発熱部６２は、例えば金属により棒状、より具体的には長い円柱状に形成されている。発熱部６２は、本体６１と同軸となるよう本体６１に設けられている。発熱部６２は、電力を供給されることにより発熱する。これにより、発熱部６２は、周囲の媒体（気体または液体等）を加熱することができる。

ホルダ６３は、例えば金属により略円筒状に形成され、加熱室形成部３０の上部材４０に形成された開口部に一端が接続するよう上部材４０に設けられている。ホルダ６３と上部材４０とは、例えばろう付けにより接続されている。

本体６１は、発熱部６２が加熱室３００内に位置するようホルダ６３の内側に設けられている。すなわち、加熱装置６０は、発熱部６２が加熱室３００内に位置するよう加熱室形成部３０に設けられている。これにより、加熱装置６０は、加熱室３００内の燃料を発熱部６２により加熱可能である。

ここで、上述の特定の点Ｐは、発熱部６２と出口開口部３４との間に位置している（図４参照）。また、加熱装置６０は、発熱部６２の軸が第１壁面３０１および第４壁面３０４に対し傾斜するよう加熱室形成部３０に設けられている（図３参照）。また、本体６１とホルダ６３との間は、液密に保持されている。

本実施形態では、４つの加熱装置６０は、それぞれ、長手方向が、「レール部２０の長手方向および凸部２３の突出方向を含む仮想平面」に対し傾斜するよう設けられている（図１、２参照）。すなわち、加熱装置６０は、本体６１の軸が前記仮想平面に対し傾斜するよう設けられている。また、４つの加熱装置６０は、それぞれの本体６１の軸が互いに略平行になるよう、加熱室形成部３０に設けられている（図１、２参照）。

本実施形態では、燃料レール１は、取付部材９０をさらに備えている。
取付部材９０は、本体９１および取付部９２を有している。
本体９１は、例えば金属により長尺の板状に形成されている。取付部９２は、本体９１の長手方向の２箇所に形成されている（図２参照）。

取付部材９０は、本体９１が、４つの加熱室形成部３０の下部材５０に接合するよう設けられている。取付部材９０と加熱室形成部３０（下部材５０）とは、例えばろう付けにより接合されている。
燃料レール１は、取付部９２の穴部に例えばボルト等の締結部材を通し、取付部９２をインテークマニホールド６に固定することにより、インテークマニホールド６に取り付けられる。

図５に示すように、本実施形態では、燃料加熱システム１００（燃料レール１）は、角部３１０、入口開口部３３および出口開口部３４が加熱室３００の鉛直方向上側に位置するよう、エンジン２近傍のインテークマニホールド６に取り付けられる。このとき、発熱部６２は、角部３１０、入口開口部３３および出口開口部３４に対し鉛直方向下側に位置している。すなわち、本実施形態では、角部３１０、入口開口部３３および出口開口部３４は、燃料加熱システム１００（燃料レール１）がインテークマニホールド６に取り付けられた状態において、発熱部６２に対し鉛直方向上側に位置するよう形成されている。

ここで、入口開口部３３は、燃料加熱システム１００（燃料レール１）がインテークマニホールド６に取り付けられた状態において、加熱室３００の鉛直方向上側に形成されている。より具体的には、入口開口部３３は、加熱室３００を形成する壁面のうち、鉛直方向上側の壁面（第１壁面３０１）に形成されている。

また、第３壁面３０３は、燃料加熱システム１００（燃料レール１）がインテークマニホールド６に取り付けられた状態において、外縁部のうち出口開口部３４側の部位が鉛直方向上側になるよう、水平面（鉛直方向に直交する平面）に対し傾斜するよう形成されている（図５参照）。

図１に示すように、本実施形態では、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）１２をさらに備えている。ＥＣＵ１２は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ、ＲＡＭ、および、入出力手段等を有する小型のコンピュータである。ＥＣＵ１２は、車両の各部に取り付けられたセンサ類からの信号等に基づき、ＲＯＭに格納されたプログラムに従って処理を行い、車両各部の装置等を制御する。

本実施形態では、ＥＣＵ１２は、エンジン２の始動時、燃料のアルコール濃度が所定値以上で、かつ、環境温度が所定値以下の場合、燃料噴射弁１０から燃料の噴射を開始する前に、燃料のプレヒート（予熱）を行う。このとき、加熱室３００には、レール部２０の燃料流路２００および入口開口部３３を経由して、燃料タンク７からの燃料が流入しているものとする。

ＥＣＵ１２は、プレヒートにおいて、加熱装置６０に電力を供給し、発熱部６２を発熱させる。これにより、加熱室３００内の発熱部６２近傍の燃料が加熱される。発熱部６２により加熱された燃料は、重量が変化し鉛直方向上側、すなわち、角部３１０側に移動し、角部３１０（第３壁面３０３近傍）に滞留する。発熱部６２により加熱室３００内の燃料が十分に加熱されると、プレヒートが完了する。

ＥＣＵ１２は、プレヒートの完了後、燃料噴射弁１０に燃料の噴射を指示する。これにより、加熱室３００の角部３１０に滞留した温度の高い燃料が出口開口部３４を経由して燃料噴射弁１０に導かれ、噴孔１１から吸気ポート５内に噴射され、エンジン２の燃焼室４に供給される。このとき噴射される燃料は、温度が高いため、着火性が向上している。よって、燃料のアルコール濃度が所定値以上で、かつ、環境温度が所定値以下であっても、エンジン２を始動させることができる。

ＥＣＵ１２は、エンジン２の始動後も、燃料のアルコール濃度が所定値以上で、かつ、環境温度が所定値以下の場合、加熱装置６０に継続的に電力を供給し、加熱室３００内の燃料を加熱する。そのため、発熱部６２により加熱された温度の高い燃料が燃料噴射弁１０から噴射される。

以上説明したように、本実施形態では、（１）加熱室形成部３０は、所定の板厚の材料により形成され上凹部４１を有する上部材４０、および、所定の板厚の材料により形成され下凹部５１を有し上部材４０と接合することにより上凹部４１と下凹部５１との間に加熱室３００を形成する下部材５０からなる。

入口開口部３３は、燃料タンク７からの燃料を加熱室３００内に導く。出口開口部３４は、加熱室３００内の燃料を燃料噴射弁１０に導く。
加熱装置６０は、発熱可能な発熱部６２を有し、当該発熱部６２が加熱室３００内に位置するよう加熱室形成部３０の上部材４０に設けられ、加熱室３００内の燃料を発熱部６２により加熱可能である。

本実施形態では、所定の板厚の上部材４０と下部材５０とを接合することにより加熱室３００が形成されている。そのため、燃料噴射弁１０から燃料を断続的に噴射するとき、上部材４０または下部材５０が弾性変形することにより、加熱室３００内の燃料の脈動を低減することができる。これにより、燃料噴射弁１０からの燃料の噴射を安定させることができる。
また、上部材４０および下部材５０は、所定の板厚の材料により形成されているため、質量を低減でき、耐振動性に優れる。

また、上部材４０および下部材５０が所定の板厚の材料により形成されているため、上凹部４１または下凹部５１の形状が複雑であったとしても、上部材４０および下部材５０を例えばプレス加工や深絞り加工等の塑性変形加工により容易に形成することができる。そのため、加熱室３００を形成する上部材４０および下部材５０を例えば切削加工等により形成する場合と比べ、製造コストを低減することができる。

また、本実施形態では、（２）一端に出口開口部３４が形成され、内側に燃料噴射弁１０を接続可能なよう、加熱室形成部３０の下部材５０と一体に形成される第２筒部３２をさらに備えている。そのため、燃料噴射弁１０を加熱室形成部３０に接続するための部材を別途設ける場合と比べ、部材点数および製造コストを削減することができる。

また、本実施形態では、（３）第２筒部３２は、加熱室３００内に位置するよう形成されている。そのため、出口開口部３４を角部３１０に近づけることができ、角部３１０または角部３１０近傍の高温の燃料を、出口開口部３４を経由して燃料噴射弁１０に効率的に導くことができる。また、第２筒部３２を含む燃料加熱システム１００全体の体格を小さくすることができる。

また、本実施形態では、（４）加熱室形成部３０は、第１壁面３０１、当該第１壁面３０１に対し直角を含む所定の角度範囲内で交わる第２壁面３０２、および、第１壁面３０１と第２壁面３０２との間において加熱室３００に含まれるよう形成される角部３１０を有している。そして、角部３１０、入口開口部３３および出口開口部３４は、燃料加熱システム１００（燃料レール１）がインテークマニホールド６（エンジン２近傍）に取り付けられた状態において、発熱部６２に対し鉛直方向上側に位置するよう形成されている。

本実施形態では、角部３１０が発熱部６２に対し鉛直方向上側に位置するよう形成されているため、発熱部６２により加熱された加熱室３００内の燃料は、重量が変化し角部３１０側に移動し、角部３１０に滞留する。出口開口部３４が発熱部６２に対し鉛直方向上側に位置するよう形成されているため、角部３１０または角部３１０近傍の高温の燃料を、出口開口部３４を経由して燃料噴射弁１０に効率的に導くことができる。

また、本実施形態では、（５）燃料レール１は、レール部２０と、４つの燃料加熱システム１００と、を備えている。
レール部２０は、長尺状に形成され、入口開口部３３に接続し燃料タンク７からの燃料が流れる燃料流路２００を有している。燃料加熱システム１００は、レール部２０の長手方向に沿って略等間隔で４つ設けられている。燃料噴射弁１０は、４つの燃料加熱システム１００のそれぞれに対応するよう４つ取り付けられる。

本実施形態では、エンジン２の４つの気筒３のそれぞれに対応するよう、４つの加熱室３００が設けられるため、気筒３の燃焼室４に供給される燃料の温度に関する気筒間差を抑制しつつ、燃料タンク７からの燃料を効率的に加熱して各燃料噴射弁１０に分配することができる。

なお、本実施形態では、入口開口部３３は、燃料加熱システム１００（燃料レール１）がエンジン２近傍のインテークマニホールド６に取り付けられた状態において、加熱室３００の鉛直方向上側に形成されている。より具体的には、入口開口部３３は、加熱室３００を形成する壁面のうち、鉛直方向上側の壁面（第１壁面３０１）に形成されている。

本実施形態では、発熱部６２により加熱された加熱室３００内の燃料は、重量が変化し、加熱室３００の鉛直方向上側に移動し滞留する。入口開口部３３が加熱室３００を形成する壁面のうち、鉛直方向上側の壁面（第１壁面３０１）に形成されているため、入口開口部３３から加熱室３００に流入する燃料により、加熱室３００の鉛直方向上側（角部３１０）に滞留した高温の燃料を撹拌することができる。また、入口開口部３３から加熱室３００に流入する低温の燃料により、加熱室３００の鉛直方向上側（角部３１０）において、燃料の沸騰および気泡の発生を抑制することができる。また、入口開口部３３から加熱室３００に流入する低温の燃料を加熱室３００の鉛直方向上側（角部３１０）の高温の燃料と混合することにより、入口開口部３３から流入する燃料の早期加熱を図ることができる。さらに、加熱室３００の鉛直方向上側において燃料が沸騰し気泡が生じたとしても、当該気泡を、入口開口部３３を経由して加熱室３００の外部（燃料流路２００）へ逃がすことができる。したがって、加熱室３００内の燃料の加熱効率を向上することができる。

また、本実施形態では、加熱室形成部３０は、第１壁面３０１と第２壁面３０２とを接続するよう角部３１０に形成される第３壁面３０３を有している。これにより、角部３１０に面する壁面（第３壁面３０３）と出口開口部３４との距離がより近くなり、角部３１０または角部３１０近傍の高温の燃料を、出口開口部３４を経由して燃料噴射弁１０により効率的に導くことができる。

また、本実施形態では、第３壁面３０３は、燃料加熱システム１００（燃料レール１）がインテークマニホールド６に取り付けられた状態において、外縁部のうち出口開口部３４側の部位が鉛直方向上側になるよう、水平面に対し傾斜するよう形成されている。これにより、発熱部６２により加熱された燃料は、重量が変化し、第３壁面３０３に沿って出口開口部３４側へ流れる。そのため、発熱部６２により加熱された高温の燃料を、出口開口部３４を経由して燃料噴射弁１０に効率的に導くことができる。

また、本実施形態では、第１筒部３１をさらに備えている。そのため、第１筒部３１を経由して入口開口部３３から加熱室３００に流入した燃料は、第１筒部３１の軸Ａｘ１に沿って流れ、第４壁面３０４に衝突する。第４壁面３０４に衝突した燃料は、第４壁面３０４に沿って発熱部６２側へ流れる。これにより、燃料と発熱部６２との接触の機会を増大させることができ、燃料の加熱効率を向上することができる。

また、本実施形態では、加熱室形成部３０は、加熱室３００を形成する曲面状の壁面として、第５壁面３０５を有している。第５壁面３０５は、加熱室３００内の特定の点Ｐを中心とする円弧に沿うよう形成されている。これにより、第１筒部３１を経由して入口開口部３３から加熱室３００に流入した燃料は、第１筒部３１の軸Ａｘ１に沿って流れ、第４壁面３０４に衝突した後、曲面状の第５壁面３０５に沿って流れ、発熱部６２に接触しながら発熱部６２の長手方向に沿って流れる。すなわち、第５壁面３０５は、燃料を発熱部６２の長手方向に沿って流れるよう案内する。これにより、燃料と発熱部６２との接触の機会をさらに増大させることができ、燃料の加熱効率をさらに向上することができる。

また、本実施形態では、所定の板厚の上部材２１と下部材２２とを接合させることにより燃料流路２００が形成されている。よって、燃料流路２００内の燃料の脈動を低減できるとともに、レール部２０の加工コストを低減することができる。

また、本実施形態では、入口開口部３３および出口開口部３４は、互いに所定距離以上離れるよう形成されている。そのため、「入口開口部３３から加熱室３００に流入した燃料が発熱部６２により加熱されることなく出口開口部３４に導かれる」のをさらに抑制することができる。よって、温度の低い燃料が燃料噴射弁１０から噴射されるのをさらに抑制することができる。

また、本実施形態では、４つの加熱装置６０は、それぞれ、本体６１の軸が、レール部２０の長手方向および凸部２３の突出方向を含む仮想平面に対し傾斜するよう設けられている。また、４つの加熱装置６０は、それぞれの本体６１の軸が互いに略平行になるよう、加熱室形成部３０に設けられている。そのため、本体６１をホルダ６３の内側に嵌合させるとき、本体６１が隣の加熱室形成部３０等に干渉するのを抑制することができる。これにより、加熱装置６０を容易に組み付けでき、加熱装置６０の組み付けに関する作業効率を向上することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による燃料加熱システムを図８〜１０に示す。第２実施形態は、加熱室の内部構成が第１実施形態と異なる。

第２実施形態は、案内部材７０をさらに備えている。案内部材７０は、例えば、所定の板厚の金属板を折り曲げ加工等の塑性変形加工することにより形成されている。
図８、９に示すように、案内部材７０は、本体７１、遮蔽部７２および固定部７３を有している。

本体７１は、略矩形板状に形成されている（図９参照）。遮蔽部７２は、略三角板状に形成され（図１０参照）、一辺が本体７１の一辺に接続するとともに本体７１に対し直交するよう本体７１と一体に形成されている。固定部７３は、略矩形板状に形成され（図９参照）、一辺が遮蔽部７２の一辺に接続するとともに遮蔽部７２に対し直交するよう遮蔽部７２と一体に形成されている。そのため、本体７１は、固定部７３を含む仮想平面に対し傾斜するよう形成されている。

案内部材７０は、固定部７３が上部材４０の第１壁面３０１の入口開口部３３近傍に接合および固定されるようにして加熱室３００内に位置するよう設けられている（図８参照）。固定部７３と上部材４０（第１壁面３０１）とは、例えばろう付けにより接合されている。ここで、案内部材７０は、第１筒部３１の軸Ａｘ１が本体７１を通るよう設けられている。また、本体７１は、本体７１を含む仮想平面が発熱部６２の一部を通るよう、第１壁面３０１に対し傾斜している（図１０参照）。これにより、第１筒部３１を経由して入口開口部３３から加熱室３００に流入した燃料は、第１筒部３１の軸Ａｘ１に沿って流れ、本体７１に衝突する。本体７１に衝突した燃料は、本体７１に沿って発熱部６２側へ流れる。このように、本体７１は、入口開口部３３から加熱室３００に流入した燃料を発熱部６２側へ案内可能である。これにより、燃料と発熱部６２との接触の機会を増大させることができ、燃料の加熱効率を向上することができる。

また、案内部材７０は、入口開口部３３と出口開口部３４との間に遮蔽部７２が位置するよう設けられている。すなわち、案内部材７０は、少なくとも一部が入口開口部３３と出口開口部３４との間に位置するよう設けられている。そのため、入口開口部３３から加熱室３００に流入した燃料の出口開口部３４側への流れを遮蔽部７２により遮り、「入口開口部３３から加熱室３００に流入した燃料が発熱部６２により加熱されることなく出口開口部３４に導かれる」のを確実に抑制することができる。よって、温度の低い燃料が燃料噴射弁１０から噴射されるのを確実に抑制することができる。

また、本実施形態では、第１筒部３１を経由して入口開口部３３から加熱室３００に流入した燃料は、第１筒部３１の軸Ａｘ１に沿って流れ、案内部材７０の本体７１に衝突し、本体７１に沿って発熱部６２側へ流れる。そして、本体７１に沿って発熱部６２側へ流れた燃料は、曲面状の第５壁面３０５に衝突し、第５壁面３０５に沿って流れ、発熱部６２に接触しながら発熱部６２の長手方向に沿って流れる。すなわち、第５壁面３０５は、案内部材７０により案内された燃料を、発熱部６２の長手方向に沿って流れるよう案内する。これにより、燃料と発熱部６２との接触の機会をさらに増大させることができ、燃料の加熱効率をさらに向上することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による燃料加熱システムを図１１〜１３に示す。第３実施形態は、案内部材７０の構成が第２実施形態と異なる。
第３実施形態では、案内部材７０は、穴部７４をさらに有している。穴部７４は、本体７１を板厚方向に貫くよう形成されている。

図１１〜１３に示すように、穴部７４は、第１筒部３１の軸Ａｘ１の近傍に形成されている。ここで、第１筒部３１の軸Ａｘ１は、本体７１の穴部７４以外の部位を通る。また、図１２に示すように、入口開口部３３を第１筒部３１の軸Ａｘ１方向、本体７１に投影すると、穴部７４の一部に重なる。

上記構成により、第１筒部３１を経由して入口開口部３３から加熱室３００に流入した燃料の多くは、本体７１に衝突し本体７１に沿って発熱部６２側へ流れる。そのため、発熱部６２による燃料の加熱効率を向上することができる。また、第１筒部３１を経由して入口開口部３３から加熱室３００に流入した燃料の一部は、穴部７４を経由して本体７１の遮蔽部７２とは反対側へ流れる。そのため、本体７１の遮蔽部７２とは反対側、すなわち、角部３１０に滞留した高温の燃料を、入口開口部３３から流入する燃料により撹拌することができ、加熱室３００内の燃料の加熱効率を向上することができる。また、入口開口部３３から流入する低温の燃料を、穴部７４を経由して角部３１０側へ導き高温の燃料と混合することにより、角部３１０における燃料の沸騰および気泡の発生を抑制するとともに、入口開口部３３から流入する燃料の早期加熱を図ることができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、加熱装置は、下部材に設けられていてもよい。また、加熱装置の本体、発熱部およびホルダは、どのような形状に形成されていてもよい。また、ホルダは、上部材または下部材と一体に形成されていてもよい。また、加熱装置は、本体およびホルダを備えていなくてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、筒部（第２筒部３２）は、加熱室外、すなわち、加熱室形成部の外部に位置するよう形成されていてもよい。また、筒部は、上部材と一体に形成されていてもよい。また、筒部は、加熱室形成部とは別体に形成されていてもよい。また、燃料噴射弁を燃料レールに接続するための部材を、筒部とは別に備えることとしてもよい。この場合、筒部（第２筒部３２）を省略してもよい。
また、本発明の他の実施形態では、第１筒部３１を備えないこととしてもよい。

また、上述の実施形態では、取付部材を加熱室形成部の下部材に接合し、燃料加熱システム（燃料レール）をインテークマニホールドに取り付ける例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、取付部材を、例えば加熱室形成部の上部材等、下部材以外の部位に接合することとしてもよい。また、本発明の他の実施形態では、取付部材を備えず、燃料加熱システム（燃料レール）を、内燃機関または内燃機関近傍に直接取り付けることとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、レール部は、上部材と下部材とが一体に形成されることで形成されていてもよい。また、レール部は、例えば切削加工等、プレス加工以外の方法により形成されていてもよい。また、レール部は、内側に燃料流路を有し、長尺状に形成されるのであれば、例えばパイプ状の部材等、どのような部材により形成されていてもよい。
また、上述の実施形態では、各部材同士をろう付けにより接合する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、各部材同士を、例えば溶接等、ろう付け以外の方法により接合することとしてもよい。

また、上述の実施形態では、燃料レールを、燃料噴射弁の噴孔が吸気ポート内に露出するようインテークマニホールドに取り付ける例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、燃料レールを、例えば燃料噴射弁の噴孔が内燃機関の燃焼室に露出するよう、すなわち、直噴式の内燃機関に取り付けることとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、加熱室形成部および加熱装置は、内燃機関に取り付けられる燃料噴射弁の数に応じて、任意の数設けることができる。すなわち、本発明は、任意の気筒数の内燃機関に適用することができる。例えば、本発明の燃料加熱システムを単気筒の内燃機関に適用することもできる。この場合、加熱室形成部および加熱装置はそれぞれ１つ設けられ、レール部は不要である。

また、本発明は、エタノール等のアルコール燃料、または、アルコールとガソリンとの混合燃料を燃料とする内燃機関に限らず、ガソリンを燃料とする内燃機関にも適用することができる。この場合、環境温度が低くても、加熱装置による燃料の加熱により、燃料の粘度が低下し、噴霧の粒度を小さくできる。よって、燃焼室での燃料の着火性を向上できる。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１００ ・・・燃料加熱システム
３０ ・・・・加熱室形成部
３３ ・・・・入口開口部
３４ ・・・・出口開口部
３００ ・・・加熱室
４０ ・・・・上部材
４１ ・・・・上凹部
５０ ・・・・下部材
５１ ・・・・下凹部
６０ ・・・・加熱装置
６２ ・・・・発熱部

Claims (5)

1. 内燃機関（２）に燃料を供給する燃料噴射弁（１０）とともに前記内燃機関または前記内燃機関近傍に取り付けられ、燃料供給源（７）からの燃料を加熱して前記燃料噴射弁に導く燃料加熱システム（１００）であって、
   所定の板厚の材料により形成され上凹部（４１）を有する上部材（４０）、および、所定の板厚の材料により形成され下凹部（５１）を有し前記上部材と接合することにより前記上凹部と前記下凹部との間に加熱室（３００）を形成する下部材（５０）からなる加熱室形成部（３０）と、
   前記燃料供給源からの燃料を前記加熱室内に導く入口開口部（３３）と、
   前記加熱室内の燃料を前記燃料噴射弁に導く出口開口部（３４）と、
   発熱可能な発熱部（６２）を有し、当該発熱部が前記加熱室内に位置するよう前記加熱室形成部に設けられ、前記加熱室内の燃料を前記発熱部により加熱可能な加熱装置（６０）と、
   を備える燃料加熱システム。
2. 一端に前記出口開口部が形成され、内側に前記燃料噴射弁を接続可能なよう、前記加熱室形成部と一体に形成される筒部（３２）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料加熱システム。
3. 前記筒部は、前記加熱室内に位置するよう形成されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料加熱システム。
4. 前記加熱室形成部は、第１壁面（３０１）、当該第１壁面に対し直角を含む所定の角度範囲内で交わる第２壁面（３０２）、および、前記第１壁面と前記第２壁面との間において前記加熱室に含まれるよう形成される角部（３１０）を有し、
   前記角部、前記入口開口部および前記出口開口部は、前記燃料加熱システムが前記内燃機関または前記内燃機関近傍に取り付けられた状態において、前記発熱部に対し鉛直方向上側に位置するよう形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料加熱システム。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料加熱システムと、
   前記入口開口部に接続し前記燃料供給源からの燃料が流れる燃料流路（２００）を有する長尺状のレール部（２０）と、を備え、
   前記燃料加熱システムは、前記レール部の長手方向に沿って複数設けられ、
   前記燃料噴射弁は、複数の前記燃料加熱システムのそれぞれに対応するよう複数取り付けられることを特徴とする燃料レール（１）。

Images