JP5180173B2 - Fuel heating device - Google Patents

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本発明は、燃料供給管と燃料噴射弁との間に設けられ、当該燃料供給管から当該燃料噴射弁に供給される燃料を加熱する燃料加熱装置に係り、燃料加熱装置の空焚きを防止するとともに燃料の加熱を効率的に行う技術に関する。   The present invention relates to a fuel heating device that is provided between a fuel supply pipe and a fuel injection valve and heats the fuel supplied from the fuel supply pipe to the fuel injection valve, and prevents the fuel heating apparatus from fraying. In addition, the present invention relates to a technique for efficiently heating the fuel.

燃料噴射弁を用いて燃料を噴射する内燃機関では、低温時にも円滑な始動を可能とするために、燃料噴射弁に供給される燃料を暖める必要がある。そこで、燃料供給管にヒータを設け、ヒータで加熱した燃料を燃料噴射弁に供給するようにした燃料加熱装置が知られている。ところが、かかる燃料加熱装置では、燃料供給管内で燃料が加熱されても、燃料噴射弁に供給される燃料全体を均等に加熱することは困難であるため、暖められていない燃料が燃料噴射弁に供給されることがある。このような場合、内燃機関の始動が不安定となる問題があった。この問題を解決すべく、燃料供給管における燃料噴射弁の上流側近傍に燃料を加熱するための領域を設け、この領域内でヒータによる燃料の加熱を行い、暖められた燃料のみが燃料供給管に供給されるようにした発明が提案されている(特許文献1参照)。   In an internal combustion engine that uses a fuel injection valve to inject fuel, it is necessary to warm the fuel supplied to the fuel injection valve in order to enable a smooth start even at low temperatures. Therefore, a fuel heating apparatus is known in which a heater is provided in a fuel supply pipe so that fuel heated by the heater is supplied to a fuel injection valve. However, in such a fuel heating device, even if the fuel is heated in the fuel supply pipe, it is difficult to uniformly heat the entire fuel supplied to the fuel injection valve. Therefore, unwarmed fuel is supplied to the fuel injection valve. May be supplied. In such a case, there has been a problem that starting of the internal combustion engine becomes unstable. In order to solve this problem, an area for heating the fuel is provided in the vicinity of the upstream side of the fuel injection valve in the fuel supply pipe, the fuel is heated by the heater in this area, and only the heated fuel is supplied to the fuel supply pipe. Has been proposed (see Patent Document 1).

特開平5−26130号公報JP-A-5-26130

しかしながら、特許文献1に記載の発明では、ヒータの加熱により燃料が気化して気泡となり、この気泡が加熱領域に充満すると、燃料加熱装置が空焚きの状態となる。そのため、燃料の加熱が効率的に行われなくなるだけでなく、燃料圧力の上昇が阻害されて燃料の供給が不安定となったり、ヒータの電熱線が断線したりする虞があった。   However, in the invention described in Patent Document 1, the fuel is vaporized by heating of the heater to form bubbles, and when this bubble fills the heating region, the fuel heating device is in an empty state. For this reason, there is a possibility that not only the fuel is not efficiently heated, but also an increase in the fuel pressure is hindered and the fuel supply becomes unstable, or the heater heating wire is disconnected.

本発明は、このような従来技術に課せられた問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、燃料加熱装置の空焚きを防止するとともに、燃料の効率的な加熱を図ることにある。   The present invention has been devised to solve the problems imposed on the prior art, and its main purpose is to prevent the fuel heating device from being blown and to efficiently heat the fuel. Is to plan.

このような課題を解決するために、第1の発明は、燃料供給管(2)と燃料噴射弁(4)との間に設けられ、燃料供給管(2)から燃料噴射弁(4)に供給される燃料を加熱する燃料加熱装置(3)であって、加熱室(6)を画定するとともに、燃料供給管(2)から燃料を流入させる複数の流入口(7a)および燃料噴射弁(4)に向けて燃料を流出させる流出口(7b)を有するヒータハウジング(7)と、加熱室(6)に設けられ、発熱して燃料を加熱する発熱部(9h)を有するヒータ(8)とを有し、ヒータハウジング(7)は、発熱部(9h)の上方に位置して水平面に対して傾斜する上壁(7u)を有し、複数の流入口(7a)が上壁(7u)に形成されるとともにその高さ位置を相違させて配置されたことを特徴とする。   In order to solve such a problem, the first invention is provided between the fuel supply pipe (2) and the fuel injection valve (4), and from the fuel supply pipe (2) to the fuel injection valve (4). A fuel heating device (3) for heating fuel to be supplied, which defines a heating chamber (6), and has a plurality of inlets (7a) through which fuel flows from a fuel supply pipe (2) and a fuel injection valve ( 4) A heater housing (7) having an outlet (7b) through which fuel flows out, and a heater (8) provided in the heating chamber (6) and having a heat generating part (9h) for heating the fuel by heating. The heater housing (7) has an upper wall (7u) that is located above the heat generating portion (9h) and is inclined with respect to the horizontal plane, and a plurality of inlets (7a) are formed on the upper wall (7u). ) And arranged at different height positions.

ヒータの加熱により燃料が過熱すると発熱部周辺で気泡が発生し、発生した気泡は加熱室内を上方へ移動する。この発明によれば、ヒータハウジングが発熱部の上方に位置して水平面に対して傾斜する上壁を有し、複数の流入口が上壁に形成されたことにより、上壁に沿って上方へ移動した気泡は高い側に配置された流入口から燃料供給管へ流出する。気泡が燃料供給管に流入すると、燃料供給管内にある燃料が、低い側に配置された流入口から加熱室に流入する。これにより、燃料は、加熱室内の暖かいものが高い側に配置された流入口を介して燃料供給管に流入し、燃料供給管内の冷たいものが低い側に配置された流入口を介して加熱室に流入する対流が発生する。そのため、加熱室内の燃料の温度が低くなって気泡の発生が抑制され、加熱室内に気泡が溜まらなくなるので、燃料加熱装置の空焚きを防止できる。また、加熱室および燃料供給管内の燃料を効率良く均等に加熱することが可能となる。さらに、燃料供給管内に入った気泡は、燃料供給管内の燃料によって冷却されて液体に戻るため、燃料を有効に利用することが可能となる。   When the fuel is overheated by the heating of the heater, bubbles are generated around the heat generating portion, and the generated bubbles move upward in the heating chamber. According to the present invention, the heater housing has an upper wall that is positioned above the heat generating portion and is inclined with respect to the horizontal plane, and the plurality of inlets are formed on the upper wall, so that the heater housing moves upward along the upper wall. The moved bubbles flow out from the inlet arranged on the higher side to the fuel supply pipe. When the bubbles flow into the fuel supply pipe, the fuel in the fuel supply pipe flows into the heating chamber from the inlet arranged on the lower side. As a result, the fuel in the heating chamber flows into the fuel supply pipe through the inlet arranged on the higher side, and the fuel in the heating chamber passes through the inlet arranged on the lower side in the fuel supply pipe. Convection flowing into the For this reason, the temperature of the fuel in the heating chamber is lowered, the generation of bubbles is suppressed, and the bubbles are not accumulated in the heating chamber, so that the fuel heating device can be prevented from being blown. Further, the fuel in the heating chamber and the fuel supply pipe can be efficiently and evenly heated. Furthermore, since the bubbles that have entered the fuel supply pipe are cooled by the fuel in the fuel supply pipe and returned to the liquid, the fuel can be used effectively.

また、第2の発明は、第1の発明に係る燃料加熱装置(3)において、複数の流入口(7a)は2つであり、その一方(7au)が上壁(7u)の上端部近傍に配置され、その他方が上壁(7ul)の下端部近傍に配置されたことを特徴とする。   Further, according to a second invention, in the fuel heating device (3) according to the first invention, the plurality of inflow ports (7a) are two, and one (7au) is near the upper end of the upper wall (7u). The other side is arranged near the lower end of the upper wall (7 ul).

この発明によれば、2つの流出口が上壁の上下端近傍に配置されることで、両流出口が互いに離間して対流が大きくなり、加熱室および燃料供給管内の燃料が全体的に入れ替わるので、より効果的に加熱室および燃料供給管内の燃料を均等に加熱することが可能となる。また、高い側の流入口が上壁の上端近傍に配置されることで、気泡が燃料供給管により入り易くなり、気泡が加熱室内に残留することを抑制できる。また、低い側の流入口が上壁の下端近傍に配置されることで、燃料供給管内のより冷たい燃料を加熱室内に流入させることができ、加熱室および燃料供給管内の燃料を全体的に加熱することができる。   According to the present invention, since the two outlets are arranged in the vicinity of the upper and lower ends of the upper wall, the two outlets are separated from each other to increase the convection, and the fuel in the heating chamber and the fuel supply pipe is totally replaced. Therefore, the fuel in the heating chamber and the fuel supply pipe can be heated more effectively. In addition, since the high-side inflow port is disposed near the upper end of the upper wall, it becomes easier for bubbles to enter the fuel supply pipe, and bubbles can be prevented from remaining in the heating chamber. In addition, the lower side inlet is arranged near the lower end of the upper wall, so that cooler fuel in the fuel supply pipe can flow into the heating chamber, and the fuel in the heating chamber and the fuel supply pipe is heated as a whole. can do.

また、第3の発明は、第1または第2の発明に係る燃料加熱装置(3)において、より高い位置に配置された流入口(7au)の開口面積が、より低い位置に配置された流入口(7ul)の開口面積よりも大きいことを特徴とする。   Further, according to a third aspect of the present invention, in the fuel heating device (3) according to the first or second aspect of the present invention, the opening area of the inflow port (7au) disposed at a higher position is a flow position disposed at a lower position. It is characterized by being larger than the opening area of the inlet (7 ul).

暖められた燃料は上昇して加熱室内の高い位置に貯まる。そのため、例えば、ヒータで燃料を加熱していない場合、高い側の流入口の開口面積と低い側の流入口の開口面積が同一だと、燃料供給管にある冷たい燃料が先に加熱室に流入してしまう。この発明によれば、高い側の流入口の開口面積を低い側の流入口の開口面積よりも大きくすることで、燃料が高い側の流入口から加熱室へ入るようになる。即ち、燃料供給管内の高い側にある暖かい燃料が先に加熱室に入るようになり、燃料加熱効率を高めることができる。   The warmed fuel rises and accumulates at a high position in the heating chamber. Therefore, for example, when the fuel is not heated by the heater, if the opening area of the high inlet and the opening area of the low inlet are the same, the cold fuel in the fuel supply pipe flows into the heating chamber first. Resulting in. According to this invention, the opening area of the high-side inlet is larger than the opening area of the low-side inlet, so that the fuel enters the heating chamber from the higher-side inlet. That is, the warm fuel on the higher side in the fuel supply pipe enters the heating chamber first, and the fuel heating efficiency can be increased.

また、第4の発明は、第1〜第3の発明に係る燃料加熱装置(3)において、ヒータハウジング(7)は、円筒状を呈するとともに、その軸線(A)が水平面に対して傾斜する状態で設置され、ヒータ(9)は、棒状を呈するとともに、その先端(9a)が下側となるようにヒータハウジング(7)の軸線(A)に略沿って設けられ、発熱部(9h)が先端(9a)側に配置されたことを特徴とする。   According to a fourth invention, in the fuel heating device (3) according to the first to third inventions, the heater housing (7) has a cylindrical shape, and its axis (A) is inclined with respect to a horizontal plane. The heater (9) has a rod shape and is provided substantially along the axis (A) of the heater housing (7) so that the tip (9a) is on the lower side, and the heating part (9h) Is arranged on the tip (9a) side.

発熱部により加熱された燃料は加熱室内で上昇し、流入口から流入した冷たい燃料は加熱室内で下降する。この発明によれば、棒状のヒータが先端を下にして水平面に対して傾斜する状態で配置され、発熱部が先端側に配置されたことにより、加熱室内にはヒータハウジングの傾き方向に還流する対流が発生し、発生した気泡が対流に乗って上昇し易くなるため、気泡を上壁に確実に集めることができる。そして、ヒータハウジングが円筒状を呈することにより、上壁に沿って上昇する気泡は、湾曲した上壁の稜線(中心線)に集められ、この中心線に沿って斜めに上昇するため、気泡をより確実に流入口に集めることができる。これにより、気泡が燃料供給管に戻り易くなり、加熱室内に気泡が残留することを防止できる。   The fuel heated by the heat generating part rises in the heating chamber, and the cold fuel flowing in from the inflow port descends in the heating chamber. According to the present invention, the rod-shaped heater is arranged in a state inclined with respect to the horizontal surface with the tip down, and the heat generating part is arranged on the tip side, so that the heating chamber returns to the inclination direction of the heater housing. Since convection occurs and the generated bubbles are likely to rise on the convection, the bubbles can be reliably collected on the upper wall. Since the heater housing has a cylindrical shape, the bubbles rising along the upper wall are collected at the ridgeline (center line) of the curved upper wall, and the bubbles rise aslant along the center line. It can be more reliably collected at the inlet. Thereby, it becomes easy for bubbles to return to the fuel supply pipe, and bubbles can be prevented from remaining in the heating chamber.

このように本発明によれば、燃料加熱装置の空焚きを防止し、空焚きによるヒータの断線を防止するとともに、燃料を効率的に加熱することができる。   As described above, according to the present invention, the fuel heating device can be prevented from being blown, the heater can be disconnected from being blown, and the fuel can be efficiently heated.

実施形態に係る燃料加熱ユニットの斜視図である。It is a perspective view of the fuel heating unit which concerns on embodiment. 実施形態に係る燃料加熱装置の断面図である。It is sectional drawing of the fuel heating apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る燃料加熱装置による作用効果の説明図である。It is explanatory drawing of the effect by the fuel heating apparatus which concerns on embodiment.

以下、添付の図面に示された一実施形態を参照して本発明に係る燃料加熱装置3について詳細に説明する。なお、各部材や各部位について方向を示す場合、水平な平坦路に停止した自動車のエンジンに燃料加熱ユニット1が設置された状態において、鉛直方向を基準に上下を定め、水平方向を基準に前後およびこれに直交する左右を定めるものとする。   Hereinafter, a fuel heating device 3 according to the present invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings. When indicating the direction of each member or each part, when the fuel heating unit 1 is installed on an automobile engine stopped on a horizontal flat road, the vertical direction is set as a reference and the vertical direction is set as a reference. And right and left orthogonal to this shall be defined.

図1に示すように、エタノールを主燃料とする直列4気筒の自動車用アルコールエンジン(以下、エンジンと略称する)には燃料加熱ユニット1が設けられており、この燃料加熱ユニット1は、燃料供給管2によって供給された燃料を加熱するための燃料加熱装置3と、エンジンの吸気通路に望んで設けられ、燃料加熱装置3によって加熱された燃料を噴射してエンジンの燃料室に供給する軸状の燃料噴射弁4とを各気筒に対してそれぞれ1つずつ備えている。   As shown in FIG. 1, a fuel heating unit 1 is provided in an in-line four-cylinder automobile alcohol engine (hereinafter abbreviated as “engine”) using ethanol as a main fuel, and the fuel heating unit 1 supplies fuel. A fuel heating device 3 for heating the fuel supplied by the pipe 2 and a shaft that is provided in the intake passage of the engine so as to inject the fuel heated by the fuel heating device 3 and supply it to the fuel chamber of the engine One fuel injection valve 4 is provided for each cylinder.

燃料供給管2は、断面積が大きくされた扁平状の分配部2aをその下流端に有しており、均等な圧力で燃料を各燃料加熱装置3に分配できるようになっている。なお、図示は省略するが、燃料供給管2は、その上流端が燃料供給手段としての燃料ポンプに接続されており、イグニッションスイッチがONにされると、燃料ポンプが駆動され、所定の圧力をもった燃料を送給する。   The fuel supply pipe 2 has a flat distribution portion 2a having a large cross-sectional area at the downstream end thereof, so that fuel can be distributed to each fuel heating device 3 with equal pressure. Although not shown, the upstream end of the fuel supply pipe 2 is connected to a fuel pump as fuel supply means. When the ignition switch is turned on, the fuel pump is driven and a predetermined pressure is applied. Send the fuel with.

燃料加熱装置3は、分配部2aにおける燃料流出口が形成された下面、即ち燃料供給管2の下流端に取り付けられている。そして、燃料加熱装置3は、発熱体として電熱線を内蔵しており、バッテリから電熱線への通電がECU(Electric Control Unit)によってエンジン冷却水の温度等に応じてデューティー制御されることにより、加熱室6内の燃料を適宜に加熱する。なお、燃料加熱装置3は、図示しないエンジンスタート釦によって最初のスタート操作が行われると作動を開始し、燃料のプレヒーティング(始動用加熱)を行い、2回目のスタート操作によってエンジンが始動する(燃料噴射弁4による燃料噴射が開始される)と、始動後用加熱に切り換えて燃料の加熱を継続する。   The fuel heating device 3 is attached to the lower surface of the distribution unit 2 a where the fuel outlet is formed, that is, the downstream end of the fuel supply pipe 2. The fuel heating device 3 has a built-in heating wire as a heating element, and the current from the battery to the heating wire is duty-controlled by an ECU (Electric Control Unit) according to the temperature of the engine coolant, etc. The fuel in the heating chamber 6 is appropriately heated. The fuel heating device 3 starts to operate when a first start operation is performed by an engine start button (not shown), performs fuel preheating (starting heating), and starts the engine by a second start operation. When the fuel injection by the fuel injection valve 4 is started, the heating is switched to the post-starting heating and the heating of the fuel is continued.

燃料噴射弁4は、燃料加熱装置3に対し、燃料の流れ方向における下流側に接続されている。燃料噴射弁4は、ECUにより駆動制御される電磁弁を内蔵し、電磁弁の開閉によって所定時期に所定量の燃料をエンジンの燃焼室に向けて噴射する。なお、燃料加熱装置3と燃料噴射弁4とは、燃料加熱ユニット1として各部材を一体化するためのベース板10を介して接続されており、全ての燃料加熱装置3および燃料噴射弁4が1枚のベース板10に取り付けられてユニット化されることにより、エンジンへの組み付けが容易にされるとともに、エンジンに対する燃料噴射弁4の組み付け精度を高められるようになっている。   The fuel injection valve 4 is connected to the downstream side in the fuel flow direction with respect to the fuel heating device 3. The fuel injection valve 4 incorporates an electromagnetic valve that is driven and controlled by the ECU, and injects a predetermined amount of fuel toward the combustion chamber of the engine at a predetermined time by opening and closing the electromagnetic valve. The fuel heating device 3 and the fuel injection valve 4 are connected via a base plate 10 for integrating the respective members as the fuel heating unit 1, and all the fuel heating devices 3 and the fuel injection valves 4 are connected. By being attached to one base plate 10 and being unitized, the assembly to the engine is facilitated, and the assembly accuracy of the fuel injection valve 4 to the engine can be increased.

図2に示すように、燃料加熱装置3は、燃料供給管2と燃料噴射弁4との間に設けられ、加熱室6を画定するヒータハウジング7と、ヒータハウジング7に取り付けられたヒータ8とを備えている。   As shown in FIG. 2, the fuel heating device 3 is provided between the fuel supply pipe 2 and the fuel injection valve 4, and includes a heater housing 7 that defines the heating chamber 6, and a heater 8 attached to the heater housing 7. It has.

ヒータハウジング7は、その軸線Aが水平方向に対して傾斜した略円筒状を呈している。より詳しくは、ヒータハウジング7は、軸方向長さが直径よりも長い長筒状を呈しており、軸線Aが水平面に対して約45度傾斜した状態でエンジンに取り付けられる。そして、ヒータハウジング7の上側の軸端部には、ヒータ8を挿着するための開口7oが形成されている。   The heater housing 7 has a substantially cylindrical shape whose axis A is inclined with respect to the horizontal direction. More specifically, the heater housing 7 has a long cylindrical shape whose axial length is longer than the diameter, and is attached to the engine with the axis A inclined at about 45 degrees with respect to the horizontal plane. An opening 7 o for inserting the heater 8 is formed at the upper shaft end of the heater housing 7.

ヒータ8は、発熱して燃料を加熱する発熱部9hを有する棒状のヒータ部材9をその先端側に備えている。ヒータ8は、ヒータ部材9が開口7oから加熱室6に挿入される態様でヒータハウジング7に取り付けられる。ヒータ部材9は、その先端9aを下側にし、且つその先端9aとヒータハウジング7との間に所定の空隙を形成するようにヒータハウジング7の軸線Aに沿って同軸に延在し、ヒータハウジング7に収容される。そして、ヒータ部材9の先端9a側に発熱部9hが設けられている。なお、発熱部9hは、抵抗が大きく通電により発熱する電熱線を内蔵し、電熱線の熱を伝達することで比較的大きな熱量を保持して発熱状態となる部位であり、本実施形態では、ヒータ部材9の先端側の7割〜8割程度に設定されている。   The heater 8 includes a rod-shaped heater member 9 having a heat generating portion 9h that generates heat and heats the fuel on the tip side. The heater 8 is attached to the heater housing 7 in such a manner that the heater member 9 is inserted into the heating chamber 6 through the opening 7o. The heater member 9 extends coaxially along the axis A of the heater housing 7 so that the front end 9a is on the lower side and a predetermined gap is formed between the front end 9a and the heater housing 7. 7 is accommodated. A heating part 9 h is provided on the tip 9 a side of the heater member 9. The heating part 9h has a built-in heating wire that has a large resistance and generates heat by energization, and is a part that maintains a relatively large amount of heat by transmitting the heat of the heating wire and is in a heating state. It is set to about 70% to 80% on the front end side of the heater member 9.

したがって、発熱部9hの上方に位置するヒータハウジング7の上壁7uは、円筒の一部をなす湾曲状の壁が傾斜した状態で発熱部9hの上方を覆っている。そして、ヒータハウジング7の上壁7uには、軸線Aに直交する各断面におけるヒータハウジング7の最も高い点を結んだ稜線7r、即ち上壁7uの中心線上に、燃料供給管2から加熱室6に燃料を流入させる円形の2つの流入口7au,7alが形成されている。上側に配置された流入口(以下、上側流入口と記す)7auは、上壁7uの最上部近傍に配置され、下側に配置された流入口(以下、下側流入口と記す)7alは、上壁7uの最下部近傍に配置されている。つまり、2つの流入口7au,7alはその高さ方向の位置を相違させて配置され、上側流入口7auは発熱部9hよりも高い位置に配置され、下側流入口7alは発熱部9hと同等の高さ位置に配置されている。そして、上側流入口7auの開口面積は、下側流入口7alの開口面積よりも大きくされている。   Accordingly, the upper wall 7u of the heater housing 7 located above the heat generating portion 9h covers the upper portion of the heat generating portion 9h in a state where the curved wall forming a part of the cylinder is inclined. The heater housing 7 has an upper wall 7u on the ridge line 7r connecting the highest points of the heater housing 7 in each cross section orthogonal to the axis A, that is, on the center line of the upper wall 7u, from the fuel supply pipe 2 to the heating chamber 6u. Two circular inlets 7au and 7al are formed to allow fuel to flow into the tank. An inflow port (hereinafter referred to as an upper inflow port) 7au disposed on the upper side is disposed near the uppermost portion of the upper wall 7u, and an inflow port (hereinafter referred to as a lower inflow port) 7al disposed on the lower side is The upper wall 7u is disposed in the vicinity of the lowermost portion. That is, the two inflow ports 7au and 7al are arranged at different heights, the upper inflow port 7au is arranged at a position higher than the heat generating portion 9h, and the lower inflow port 7al is equivalent to the heat generating portion 9h. It is arranged at the height position. The opening area of the upper inlet 7au is made larger than the opening area of the lower inlet 7al.

一方、発熱部9hの下方に位置するヒータハウジング7の下壁7lは、傾斜した円筒の一部をなす湾曲状の筒壁部7ltと、傾斜した円筒の下側軸端部を閉塞する円形状の底壁部7lbとによって構成されている。そして、ヒータハウジング7の下壁7lには、軸線Aに直交する各断面におけるヒータハウジング7の最も低い点を結んだ谷線7v、即ち筒壁部7ltの中心線上の最下部近傍に、加熱室6から燃料噴射弁4に向けて燃料を流出させる流出口7bが形成されている。したがって、流出口7bは、発熱部9hよりも低い位置に配置されるとともに、発熱部9hを挟んで流入口7aと相反する側に配置されている。   On the other hand, the lower wall 7l of the heater housing 7 positioned below the heat generating part 9h is a circular cylindrical wall part 7lt that forms a part of an inclined cylinder and a circular shape that closes the lower shaft end of the inclined cylinder. And a bottom wall portion 7lb. The lower wall 7l of the heater housing 7 has a heating chamber in the vicinity of the lowest part on the valley line 7v connecting the lowest points of the heater housing 7 in each cross section orthogonal to the axis A, that is, the center line of the cylindrical wall portion 7lt. An outflow port 7 b through which fuel flows out from 6 toward the fuel injection valve 4 is formed. Therefore, the outflow port 7b is disposed at a position lower than the heat generating portion 9h, and is disposed on the side opposite to the inflow port 7a across the heat generating portion 9h.

ベース板10には、ヒータハウジング7の流出口7bに整合する位置に貫通孔10aが形成されている。そして、燃料噴射弁4は、その基端側の軸端部に燃料流入口4aが設けられており、この燃料流入口4aが貫通孔10aと整合するように、且つその軸線Bがヒータハウジング7の軸線Aと直交する向きとなるように、ベース板10に取り付けられている。したがって、燃料噴射弁4の軸線Bは、水平面に対して約45度傾斜し、ヒータハウジング7の下壁7lの筒壁部7ltに直交している。各部材がこのような配置とされることで、ヒータハウジング7の下側流入口7alが燃料噴射便4の軸線B上に位置し、ヒータハウジング7の上側流入口7auが燃料噴射弁4の軸線Bに対して上側にオフセットしている。換言すれば、ヒータハウジング7の流入口7au,7alおよび流出口7bは、それぞれ円筒状の壁部に直交するように形成され、その軸線(燃料流れ方向)が平行(下側流入口7alと流出口7bとは同一直線上)に延在している。   A through hole 10 a is formed in the base plate 10 at a position aligned with the outlet 7 b of the heater housing 7. The fuel injection valve 4 is provided with a fuel inlet 4a at the base end of the shaft, and the axis B is aligned with the heater housing 7 so that the fuel inlet 4a is aligned with the through hole 10a. It is attached to the base plate 10 so as to be in a direction orthogonal to the axis A. Accordingly, the axis B of the fuel injection valve 4 is inclined by about 45 degrees with respect to the horizontal plane and is orthogonal to the cylindrical wall portion 7lt of the lower wall 7l of the heater housing 7. By arranging each member in this way, the lower inlet 7al of the heater housing 7 is positioned on the axis B of the fuel injection flight 4, and the upper inlet 7au of the heater housing 7 is the axis of the fuel injection valve 4. Offset to the upper side of B. In other words, the inlets 7au and 7al and the outlet 7b of the heater housing 7 are formed so as to be orthogonal to the cylindrical wall portion, and their axes (fuel flow direction) are parallel to the lower inlet 7al and the outlet. The outlet 7b extends on the same straight line.

次に、図3を参照して実施形態に係る燃料加熱装置3による作用効果について説明する。(A)に示すように、このように構成された燃料加熱装置3では、エア抜き手段が設けられていないため、最初の燃料送給時に排出されなかった空気が内部に残留している。そして、燃料を加熱する前、即ちイグニッションスイッチがACCポジションからIGポジションに切り換えられ、燃料ポンプによって所定の圧力をもった燃料が供給された状態においては、加熱室6および燃料供給管2の分配部2a内には、その上部、より詳しくは上側流入口7auよりも高い部分に圧縮空気が混在している。   Next, with reference to FIG. 3, the effect by the fuel heating apparatus 3 which concerns on embodiment is demonstrated. As shown to (A), in the fuel heating apparatus 3 comprised in this way, since the air bleeding means is not provided, the air which was not discharged | emitted at the time of the first fuel supply remains inside. Then, before the fuel is heated, that is, in a state where the ignition switch is switched from the ACC position to the IG position and fuel having a predetermined pressure is supplied by the fuel pump, the heating chamber 6 and the distribution section of the fuel supply pipe 2 In 2a, compressed air is mixed in an upper portion thereof, more specifically, a portion higher than the upper inflow port 7au.

この状態で、最初のスタート操作によって発熱部9hが発熱すると、(B)に示すように、発熱部9h周辺の燃料が加熱され、暖められた燃料は加熱室6内で上方へ移動する。暖かい燃料はヒータハウジング7の上壁7uに沿って斜めに上昇し、冷たい燃料はヒータハウジング7の下壁7lに沿って下方へ移動するため、ヒータハウジング7内には図中の時計回りに還流する対流が発生し、燃料が均等に加熱されることとなる。なお、ヒータハウジング7の流出口7bは、流出する燃料が対流を阻害しないような配置となっている。そして、ヒータハウジング7内の燃料が発熱部9hによって過熱状態になると、発熱部9h周辺の燃料が気化して気泡となり、気泡は比重差と対流とにより略鉛直に上昇する。そして、ヒータハウジング7が発熱部9hの上方に水平面に対して傾斜する上壁7uを有することにより、略鉛直に上昇してヒータハウジング7の上壁7uに突き当たった気泡は、上壁7uに沿って斜めに上昇する。この際、気泡は、上壁7uにおける稜線7r以外の部位に突き当たったとしても、稜線7rに集められるように上昇する。   In this state, when the heat generating portion 9h generates heat by the first start operation, the fuel around the heat generating portion 9h is heated as shown in (B), and the warmed fuel moves upward in the heating chamber 6. The warm fuel rises diagonally along the upper wall 7u of the heater housing 7, and the cold fuel moves downward along the lower wall 7l of the heater housing 7, so that the heater fuel 7 circulates in the clockwise direction in the figure. Convection occurs, and the fuel is heated evenly. In addition, the outflow port 7b of the heater housing 7 is arranged so that the fuel flowing out does not hinder convection. When the fuel in the heater housing 7 is overheated by the heat generating portion 9h, the fuel around the heat generating portion 9h is vaporized into bubbles, and the bubbles rise substantially vertically due to the difference in specific gravity and convection. And since the heater housing 7 has the upper wall 7u which inclines with respect to a horizontal surface above the heat generating part 9h, the bubbles rising substantially vertically and hitting the upper wall 7u of the heater housing 7 follow the upper wall 7u. Rise diagonally. At this time, even if the bubble hits a portion other than the ridge line 7r on the upper wall 7u, it rises so as to be collected on the ridge line 7r.

そして、稜線7rに沿って上昇した気泡は、加熱室6に溜まることなく、稜線7r上の最上部近傍に形成された上側流入口7auを通って燃料供給管2の分配部2aへ流出する。気泡が分配部2aに流入すると、分配部2a内にある燃料が下側流入口7alから加熱室6に流入する。これにより、加熱室6内の暖かい燃料が上側流入口7auを介して分配部2aに流入し、分配部2a内の冷たい燃料が下側流入口7alを介して加熱室6に流入し、分配部2aと加熱室6とに跨って図中の反時計回りに還流する対流が発生する。そのため、加熱室6内の燃料温度が低くなって気泡の発生が抑制され、加熱室6内に気泡が溜まらなくなるので、燃料加熱装置3の空焚きが防止される。また、加熱室6の燃料を加熱した後に、加熱室6および分配部2a内の燃料が効率良く均等に加熱されることになる。なお、分配部2a内に入った気泡は、分配部2a内の冷たい燃料によって冷却されて液体に戻るため、燃料が有効に利用される。そのため、分配部2aに気泡が大量に残留して燃料圧力の上昇を阻害することもない。   Then, the bubbles rising along the ridge line 7r flow out to the distribution part 2a of the fuel supply pipe 2 through the upper inlet 7au formed in the vicinity of the uppermost part on the ridge line 7r without accumulating in the heating chamber 6. When the bubbles flow into the distribution unit 2a, the fuel in the distribution unit 2a flows into the heating chamber 6 from the lower inlet 7al. Thereby, the warm fuel in the heating chamber 6 flows into the distribution part 2a via the upper inlet 7au, and the cold fuel in the distribution part 2a flows into the heating chamber 6 via the lower inlet 7al. Convection is generated that circulates counterclockwise in the figure across 2 a and the heating chamber 6. For this reason, the temperature of the fuel in the heating chamber 6 is lowered, the generation of bubbles is suppressed, and the bubbles are not accumulated in the heating chamber 6, so that the fuel heating device 3 is prevented from being blown. Further, after the fuel in the heating chamber 6 is heated, the fuel in the heating chamber 6 and the distribution unit 2a is efficiently and evenly heated. In addition, since the bubble which entered the distribution part 2a is cooled by the cold fuel in the distribution part 2a and returns to the liquid, the fuel is effectively used. Therefore, a large amount of bubbles remain in the distribution unit 2a and does not hinder the increase in fuel pressure.

そして、上側流出口7auが上壁7uの上端近傍に配置され、下側流出口7alが上壁7uの下端近傍に配置されたことで、反時計回りに還流する対流が大きくなり、加熱室6および分配部2a内の燃料が全体的に入れ替わるので、より効果的に加熱室6および分配部2a内の燃料が均等に加熱される。また、上側流入口7auが上壁7uの上端近傍に配置されたことで、加熱室6に残留する空気を少なくするだけでなく、気泡が上側流入口7auから分配部2aにより入り易くなり、気泡が加熱室6内に残留することを少なくできる。また、下側流入口7alが上壁7uの下端近傍に配置されたことで、分配部2a内のより冷たい燃料が加熱室6内に流入することとなり、加熱室6および分配部2a内の燃料が全体的に加熱されるとともに、加熱室6内の燃料温度を効率的に低下させることができる。   Since the upper outlet 7au is arranged in the vicinity of the upper end of the upper wall 7u and the lower outlet 7al is arranged in the vicinity of the lower end of the upper wall 7u, the convection returning in a counterclockwise direction increases, and the heating chamber 6 In addition, since the fuel in the distribution unit 2a is replaced as a whole, the fuel in the heating chamber 6 and the distribution unit 2a is more effectively heated evenly. Further, since the upper inlet 7au is disposed in the vicinity of the upper end of the upper wall 7u, not only the air remaining in the heating chamber 6 is reduced, but also the bubbles can easily enter from the upper inlet 7au into the distributor 2a. Is less likely to remain in the heating chamber 6. Further, since the lower inflow port 7al is disposed in the vicinity of the lower end of the upper wall 7u, cooler fuel in the distribution unit 2a flows into the heating chamber 6, and the fuel in the heating chamber 6 and the distribution unit 2a. Is heated as a whole, and the fuel temperature in the heating chamber 6 can be efficiently reduced.

その後、2回目のスタート操作によってエンジンが始動すると、ヒータハウジング7内の燃料が燃料噴射弁4によって噴射され、燃料供給管2の分配部から加熱室6へ順次燃料が供給される。そして、上側流入口7auの開口面積が下側流入口7alの開口面積よりも大きく形成されたことで、分配部2a内の燃料は上側流入口7auから加熱室6へ入るようになる。即ち、ヒータ部材9による加熱によって暖かくなった分配部2a内上部にある燃料が先に加熱室6に流入するようになり、燃料加熱効率が高まっている。   Thereafter, when the engine is started by the second start operation, the fuel in the heater housing 7 is injected by the fuel injection valve 4, and the fuel is sequentially supplied from the distributor of the fuel supply pipe 2 to the heating chamber 6. Then, since the opening area of the upper inlet 7au is formed larger than the opening area of the lower inlet 7al, the fuel in the distributor 2a enters the heating chamber 6 from the upper inlet 7au. That is, the fuel in the upper part of the distribution part 2a that has been warmed by the heating by the heater member 9 first flows into the heating chamber 6, and the fuel heating efficiency is increased.

そして、ヒータハウジング7の流出口7bが発熱部9hを挟んで流入口7aの反対側に設けられているため、流入口7aから加熱室6に流入した燃料は、流出口7bに向かう途中で発熱部9hによって確実に加熱される。そして、流出口7bが発熱部9hよりも低い位置に設けられているため、加熱室6内で発生した気泡が流出口7bから流出し難くなり、気泡が燃料噴射弁4に供給されることが防止される。   Since the outlet 7b of the heater housing 7 is provided on the opposite side of the inlet 7a across the heat generating portion 9h, the fuel flowing into the heating chamber 6 from the inlet 7a generates heat on the way to the outlet 7b. It is reliably heated by the part 9h. And since the outflow port 7b is provided in the position lower than the heat-emitting part 9h, it becomes difficult for the bubble which generate | occur | produced in the heating chamber 6 to flow out from the outflow port 7b, and a bubble is supplied to the fuel injection valve 4. Is prevented.

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、本発明に係る燃料加熱装置3を、エタノールを主燃料とするアルコールエンジンに適用したが、軽油やガソリン等、他の成分を燃料とするエンジンにも適用可能であり、直列4気筒以外のエンジンにも当然に適用可能である。また、上記実施形態では、ヒータハウジング7は、長円筒状を呈し、その上壁7uが湾曲しているが、これらの形状はこれに限定されるものではなく、例えば、ヒータハウジングが立方体、直方体、多角柱(筒)形状、球形等であってもよく、上壁が水平面に対して傾斜した単一の平面や平面の複合、或いは2方向に湾曲した球面等であってもよい。これら変更の他、各部材の具体的構成や配置など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。   Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, in the above embodiment, the fuel heating device 3 according to the present invention is applied to an alcohol engine that uses ethanol as a main fuel, but it can also be applied to an engine that uses other components as fuel, such as light oil and gasoline, Of course, the present invention can be applied to engines other than the in-line four cylinders. In the above embodiment, the heater housing 7 has a long cylindrical shape and the upper wall 7u is curved. However, these shapes are not limited to this, and for example, the heater housing is a cube or a rectangular parallelepiped. Further, it may be a polygonal cylinder (cylinder) shape, a spherical shape, or the like, and may be a single plane in which the upper wall is inclined with respect to a horizontal plane, a combination of planes, or a spherical surface curved in two directions. In addition to these changes, the specific configuration and arrangement of each member can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

1 燃料加熱ユニット
2 燃料供給管
2a 分配部
3 燃料加熱装置
4 燃料噴射弁
6 加熱室
7 ヒータハウジング
7a 流入口
7b 流出口
7u 上壁
7l 下壁
8 ヒータ
9 ヒータ部材
9h 発熱部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel heating unit 2 Fuel supply pipe 2a Distribution part 3 Fuel heating apparatus 4 Fuel injection valve 6 Heating chamber 7 Heater housing 7a Inlet 7b Outlet 7u Upper wall 7l Lower wall 8 Heater 9 Heater member 9h Heat generating part

Claims (4)

燃料供給管と燃料噴射弁との間に設けられ、当該燃料供給管から当該燃料噴射弁に供給される燃料を加熱する燃料加熱装置であって、
加熱室を画定するとともに、前記燃料供給管から燃料を流入させる複数の流入口および前記燃料噴射弁に向けて燃料を流出させる流出口を有するヒータハウジングと、
前記加熱室に設けられ、発熱して燃料を加熱する発熱部を有するヒータとを有し、
前記ヒータハウジングは、前記発熱部の上方に位置して水平面に対して傾斜する上壁を有し、前記複数の流入口が当該上壁に形成されるとともにその高さ位置を相違させて配置されたことを特徴とする燃料加熱装置。
A fuel heating device that is provided between a fuel supply pipe and a fuel injection valve and heats fuel supplied from the fuel supply pipe to the fuel injection valve,
A heater housing defining a heating chamber and having a plurality of inflow ports through which fuel flows from the fuel supply pipe and an outflow port through which fuel flows out toward the fuel injection valve;
A heater provided in the heating chamber and having a heat generating part that heats the fuel by generating heat;
The heater housing has an upper wall that is located above the heat generating portion and is inclined with respect to a horizontal plane, and the plurality of inflow ports are formed on the upper wall and arranged at different height positions. The fuel heating apparatus characterized by the above-mentioned.
前記複数の流入口は2つであり、その一方が前記上壁の上端部近傍に配置され、その他方が前記上壁の下端部近傍に配置されたことを特徴とする、請求項1に記載の燃料加熱装置。   The plurality of inflow ports are two, one of which is disposed near the upper end of the upper wall and the other is disposed near the lower end of the upper wall. Fuel heating device. より高い位置に配置された前記流入口の開口面積が、より低い位置に配置された前記流入口の開口面積よりも大きいことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の燃料加熱装置。   The fuel heating device according to claim 1 or 2, wherein an opening area of the inlet arranged at a higher position is larger than an opening area of the inlet arranged at a lower position. . 前記ヒータハウジングは、円筒状を呈するとともに、その軸線が水平面に対して傾斜する状態で設置され、
前記ヒータは、棒状を呈するとともに、その先端が下側となるように前記ヒータハウジングの軸線に略沿って設けられ、前記発熱部が前記先端側に配置されたことを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の燃料加熱装置。
The heater housing has a cylindrical shape and is installed with its axis inclined with respect to a horizontal plane,
2. The heater according to claim 1, wherein the heater has a rod shape, is provided substantially along the axis of the heater housing so that a tip of the heater is on the lower side, and the heat generating portion is disposed on the tip side. The fuel heating apparatus according to claim 3.
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