JP6867732B1 - 電熱式燃焼促進装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関に供給する燃料を加熱して内燃機関での燃焼の促進を行う装置において、複雑な構成ではなく簡易な構成で内燃機関に供給する加熱された燃料の温度を安定させることができ、後付けパーツとしてバッテリーのプラス端子とボディーアースに接続することができ、簡単に取り付けることができる電熱式燃焼促進装置を提供する。【解決手段】電熱式燃焼促進装置１００は、本体部１０とリレーヒューズ２０とコントロールユニット３０と第１の燃料ホースＰ１と第２の燃料ホースＰ２と第１のケーブルＣ１から第７のケーブルＣ７を有しており、車両に用いる内燃機関Ｅと燃料フィルターＦとの間に配置されるように構成されている。内燃機関Ｅに供給される燃料を、電熱を用いて加熱させて内燃機関Ｅに供給することにより内燃機関Ｅの燃焼を促進させる。【選択図】図１

Description

本発明は、電熱式燃焼促進装置に関する。

燃料としてガソリンまたは軽油を使用する内燃機関の燃焼効率を向上させ、燃料の消費量の低減を図ることができる効率のよい燃費向上装置用部材及びそれを用いた燃費向上装置が開示されている。

特許第６６２４５８３号公報

燃料を温める装置や気化させる装置は、ある程度高温もしくは液体が気体になる装置であれば大きさも気密性も必要となるため、そのもの自体大きさも大きくなる上、設置するにもスペースや方法が限られてくる。また、電力の出力が大きい場合においてバッテリーへの負担や装置が高温化するとエンジンル−ム内をより高温にさせ、さらにエンジンル−ム内の排熱によりバッテリーに対して必要以上に温度を与えることで劣化を促進する可能性もある。また、冷却水やエンジンオイル等、適温がある程度一定であることが好ましいものにも悪影響を与えかねない。さらにエンジンル−ム内は液体以外でもコンピューターやカプラ−や電子パーツ、ゴム系パーツなど、ある一定以上の環境下ではそのもの自体耐熱出来ないものが無数に存在する。夏場での周囲温度が高く連続でエンジンが動いているときなど車両トラブルを助長する可能性もある。最悪の場合ノッキングを引き起こす可能性もある。

このように熱がエンジンル−ム内の各主要パーツに与える影響は車両トラブルを引き起こす要因なることをふまえ装置を構成する必要がある。特許第６６２４５８３号において燃料流路部にある銅状のメッシュは、番手の低い銅線を使用した場合はロウ付けしても外れる可能性はゼロではない。燃料が高圧ポンプで燃圧もかかる車両もあり燃料の流速はアクセルの開閉でコンピューターにより制御される。仮に全開に踏み込んだ場合は、プレッシャ−もかかり流量、流速も増える。そのため、耐久性も課題となるが仮に剥がれたロウや銅線などの細かい金属がエンジンやインジェクターへ流入した場合はエンジンにダメ−ジを与える可能性もある。さらに、燃料フィルターやチャコ−ルフィルターなどは燃料に含まれる不純物、汚れを遮断するものであるが、燃料のフィードはタンクからフィルターそれからインジェクターへと流れる。上記からメッシュ状網目を細かくした場合ではフィルターのような役割をしてしまう可能性もある。

フィルターのような装置であれば燃料フィルターからインジェクターではなく、燃料タンクから燃料フィルターの間の設置が好ましい。しかし、燃料フィルターの手前で燃料を気化させた場合はインジェクターへの距離も長くなり液体は燃料及び気体は流速と距離で冷却されるのでこの様な構造の場合対策としてはより高温にする必要がある。さらに、燃料フィルターやチャコ−ルフィルターにはカプラ−が接続されコンピューターで管理している。フィルター流入前で気化させた場合は燃料不足を感知しエラーを検出する可能性も車両によりあり得る為これらの構造は好ましくなく、装置内部はフィルターではない構造で燃料を一時保留させる構造にする必要がある。

長年検証、実証を続けディ−ゼル車において装置により軽油などの燃料を一時保留する場合、燃料のホースを長くし過ぎ、一時保留する装置内部を大きくすると燃料が十分回らなくなり車両エラーが表示され車が動かなくなるケースもあった。次に、装置により一時保留する装置内部も抵抗加熱により暖め約１１０℃もしくは約１２０℃を目的温度とした際、パワ−が大きく出力されたが、燃費には大きく変化はなく簡単に回転数が上がってしまうため、例えば２千回転でもかなり加速するが３千回転まで簡単に加速してしまうこともあり、積荷を多く積むトラックでは安全を考慮し加速性を上げ過ぎてしまうことは止まる事を踏まえると実用的ではなかった。

車両に合わせた内部保留する装置、内容量、燃料の量などの必要に合わせた金属の使用、例えばアルミニュームは放熱性が高く、また、鉄、銅は熱の電熱性が高いなど、金属の比重の選定と加熱温度のヒーターの最適な設定温度が必要となる。銅や鉄で本体を構成した場合電熱性が高く、早く目的温度を上げることができる。また、容量を抑え比重を高めることにより加熱温度に加え、加熱速度を速めることが出来る。しかし、一定温度まで上げた場合は銅や鉄で構成した場合は周辺熱を吸収しやすい特性から必要温度以上になった場合は放熱することが非常に困難になる。ヒーターは温度制御やサーモスタットによるコントロ−ルは可能であるが、冷却するためには更なる機能を要する。設置位置を冷却しやすい環境に設置することも可能であるが、走行風やエンジンを冷却するファンなど配置される場所も車両により異なるため銅や鉄で構成した場合は、車両に合わせた設置をすることは非常に手間も経験も専門知識も必要になる。次に、装置と燃料ホースの接続に関しては仮に上下や左右など入口と出口が真逆の場合は仮に純正ホースを入口に加工せずつけた場合は装置の長さが長くなるほど出口までの距離が遠くなってしまう。さらに、燃料ホースはゴムで形成されており角度をつけて曲げてしまうと大きく劣化をさせてしまう。また、装置を固定する必要がある構造ではさらにアプローチがながくなってしまう。なるべく、純正ホースは加工せず燃料ホースを取りまわすことが出来れば、後付けも簡易的に出来る、さらに取り外して戻すことも出来るように構成する必要がある。

近年の車にはあらゆるものがコンピューター制御され故障個所や球切れやヒュ−ズが切れた場合でも運転者がメーター付近のモニターでエラー表示されたりメンテナンスマークが消えない車両もあり、車の電源取り出しなどは専門知識や経験が必要で、プラス配線はヒュ−ズから取る場合は容量以上に取り出すとヒュ−ズは飛んでしまったり、取り出したヒューズ自体が切れた場合車両自体動かなくなる可能性もある。次に、ヒューズＢＯＸの多くは防水処理がなされており配線を通す作業も非常に手間のかかる作業である。配線自体細くそれに対し防水処理に加え熱処理も含めた配線処理が必要となる。また、ヒーターを出力する電源に関してもヒーターの出力を上げるには大きく電力を消費する。

装置を加熱するための出力を抑え、必要以上に加熱された場合は温度を制御する温度調整機や温度を超過した際にはサーモスタットが必要となる。さらに、安全のための過電流を遮断するためのヒュ−ズとそれを合ったアンペアや流れる電流に合わせた配線の太さや断面積を考慮し電力出力システムに関して全体を構成する必要がある。

以上のように装置は電源取り出しに専門知識や経験さらに配線加工や熱処理など後付けで車や年式によってエンジンル−ムのパーツ配置に違いがあると取り回しがそれぞれ異なるため設置にかなりの時間を要する。安全のため、例えばサーモスタットやヒュ−ズなどは簡単に省略することは出来ないが配線や装置自体をなるべくコンパクトにして熱処理、防水処理を行いエンジンル−ムに収まるように構成する必要がある。取付けや設置位置が安全でかつ均一に構成され、装置自体の配線や本体をコンパクトにすることが必要である。

ヒーターに関して電力は流れる電流値と断面積で決まるが、電熱線の長さを調整し、抵抗値とするが、電熱線がニクロム線やカーボン繊維であればわずかな長さの差で温度が異なってしまう。例えば、１ｃｍでも異なれば抵抗値が変わり温度差が出てしまう。さらにニクロム線の巻き方や締め付けの強さ、固定の仕方で断面積左右され加熱される温度は大きく異なる。同一の性能を出すためにはサーモスタットは必ず必要であるが、さらに温度調整機が必要である。ニクロム線自体、過電流が流れた場合はそのもの自体発火する恐れもある。例えば、ヒュ−ズで過電流をバッテリー手前で設置した場合、アンペア数が高く遮断せず通過する可能性がある。そのため、バッテリー付近のアンペアを下げヒューズを飛ばし遮断させる必要がある。仮に温度センサ−を介し遮断しても電流は一気に流れてしまう為注意が必要である。

ヒーターに関しては、サーモスタットにより目的温度を設定して稼働させた場合、仮に約７０℃と設定した場合エンジン始動後２０分で約７０℃に達したとする。仮に５分後に約６８℃になり電源が出力される。さらに２分後約７０℃に達し再びサーモスタットが電力を遮断する。このように、連続で車が駆動、稼働している場合のヒーターは、ＯＮまたはＯＦＦの作業が停止しない限り連続で繰り返される。ヒーターの温度を連続して毎回行うことでヒーター自体の寿命や劣化を促進する。バッテリーに関しても電力が少なければそれほど大きな影響は考えられないが、流れる電流値が多い場合はバッテリーの劣化を招く可能性がある。仮に約９０℃出力された場合６．６Ａ１２Ｖの自動車において約１３．５Ｖでバッテリーが稼働していると仮定すると約６．６Ａ電流が出力されることになる。

このように、使用するヒーターは流れる電流値、抵抗値を考慮し、ヒーターの特性を踏まえ安全性、耐久性、性能の均一性のあるものを選定する必要がある。特許第６６２４５８３号において銅製で作られ予め暖められた装置とあるが、装置本体を内部、外部が電熱線で暖められた場合、サーモスタットを介してヒーターの出力を仮に止めても断熱材を使用しても銅自体は電熱が高いため周辺温度を吸収し温度を下げることが非常に困難である。約７０℃から約９０℃が目的温度とあるがガソリンの１００種の金属と原子が結合し均一ではないが一般的に気化温度は約７５℃かそれ以下で、周りの周辺熱を吸収し本体内部の燃料は変質し気化しており、燃料効率は上がるが燃焼が良すぎてしまうことで大きくエネルギ−に変えパワ−を上げることができるが、燃費に関しては燃焼効率が高すぎてパワ−を出した分燃費は劣ることになる。燃焼を最大限でなく効率の良い点、最適な
点に本発明は着目し加熱を抑え液体が気体にならない状態で燃料を加熱することで燃費と排ガスが最も良くなる点を目的とした装置を構成する必要がある。

そこで本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、内燃機関に供給する燃料を加熱して内燃機関での燃焼の促進を行う装置において、複雑な構成ではなく簡易な構成で内燃機関に供給する加熱された燃料の温度を安定させることができ、後付けパーツとしてバッテリーのプラス端子とボディーアースに接続することができ、簡単に取り付けることができる電熱式燃焼促進装置を提供することである。

上記課題を解決するために、電熱式燃焼促進装置は、車両に用いる内燃機関と、前記内燃機関に供給される燃料が通過する燃料フィルターとの間に配置され、前記内燃機関に供給される前記燃料を、電熱を用いて加熱させて前記内燃機関に供給することにより前記内燃機関の燃焼を促進させる電熱式燃焼促進装置であって、本体部とリレーヒューズとコントロールユニットと第１の燃料ホースと第２の燃料ホースと第１のケーブルと第２のケーブルと第３のケーブルと第４のケーブルと第５のケーブルと第６のケーブルと第７のケーブルを有し、前記本体部は、燃料流入部と燃料保留部と燃料流出部を有する金属で形成されている燃料加熱部と、前記燃料保留部に滞留している前記燃料を加熱する機能を有し、前記燃料加熱部を覆うように形成され、前記燃料の加熱の温度を制御する機能を有している温度制御機能付ヒーターと、前記温度制御機能付ヒーターを覆うように形成され、断熱機能を有している断熱材と、前記断熱材を覆うように形成され、防水機能を有しているカーボンシールと、を有しており、前記リレーヒューズは、前記コントロールユニットからの電流の供給があるときに、前記温度制御機能付ヒーターに供給する電流をオンとし、且つ、前記コントロールユニットからの電流の供給がないときに、前記温度制御機能付ヒーターに供給する電流をオフとする機能を有しており、前記コントロールユニットは、前記内燃機関が稼働しているときに、前記リレーヒューズにＬＥＤを介して電流を供給し、前記リレーヒューズを前記オンとし、且つ、前記内燃機関が稼働していないときに、前記リレーヒューズに電流を供給することなく、前記リレーヒューズを前記オフとする機能を有しており、前記第１の燃料ホースは、前記燃料フィルターと前記燃料流入部に接続され前記燃料フィルターから前記燃料流入部に前記燃料を供給するものであり、前記第２の燃料ホースは、前記燃料流出部と前記内燃機関に接続され前記燃料流出部から前記内燃機関に燃料を供給するものであり、前記第１のケーブルは、前記温度制御機能付ヒーターの第１の端子と前記リレーヒューズの第３の端子を電気的に接続するものであり、前記第２のケーブルは、前記温度制御機能付ヒーターの第２の端子と前記バッテリーのマイナス端子を電気的に接続するものであり、前記第３のケーブルは、
前記リレーヒューズの第４の端子と前記バッテリーのプラス端子を電気的に接続するものであり、前記第４のケーブルは、前記リレーヒューズの第５の端子と前記コントロールユニットの第８の端子を電気的に接続するものであり、前記第５のケーブルは、前記リレーヒューズの第６の端子と前記コントロールユニットの第７の端子を、前記ＬＥＤを介して電気的に接続するものであり、前記第６のケーブルは、前記コントロールユニットの第９の端子と前記バッテリーの前記プラス端子を電気的に接続するものであり、前記第７のケーブルは、前記コントロールユニットの第１０の端子と前記バッテリーの前記マイナス端子を電気的に接続するものであることを特徴とする。

本発明の電熱式燃焼促進装置の態様について、温度制御機能付ヒーターは、シリコンラバーヒーターまたはＰＴＣヒーターであり、前記金属は、アルミニュームであり、前記バッテリーの前記マイナス端子は、ボディーアースであることが好ましい。

本発明の電熱式燃焼促進装置の態様について、前記第４の端子と前記バッテリーの前記プラス端子との間に第１のヒューズを介しており、前記第６の端子と前記第７の端子との間にダイオード及び第２のヒューズを介しており、前記第９の端子と前記バッテリーの前記プラス端子との間に第３のヒューズを介していることが好ましい。

本発明の電熱式燃焼促進装置の態様について、前記本体部を、前記車両に固定する固定用金具を有することが好ましく、また、結束バンドを用いて前記カーボンシールを締め付けることで、シリコンラバーヒーターを使用した際は前記燃料に対する加熱温度が断面積を安定して取ることで調節されることが好ましい。また、シリコンラバーヒーターを使用せず、ＰＴＣヒ−タ−を使用することでも好ましい。

本発明によれば、内燃機関に供給する燃料を加熱して内燃機関での燃焼の促進を行う装置において、複雑な構成ではなく簡易な構成で内燃機関に供給する加熱された燃料の温度を安定させることができ、後付けパーツとしてバッテリーのプラス端子とボディーアースに接続することができ、配線を含む本体を軽量かつコンパクトに構成し、簡単に取り付けることができる電熱式燃焼促進装置を提供することができる。

また、上記のように構成された電源構造により出力された装置は、内燃機関のハイブリット車やインジェクション車において燃料として使用されるガソリン軽油などの燃料を燃料の流速を踏まえ燃料装置内部で暖められた内部や燃料ホースを定めた温度にする装置である。定める温度として燃焼促進装置で暖められた燃料の温度を約４５℃から約５５℃。インジェクター直前の燃料ホース内部の温度を、約３５℃から約６８℃を目的温度とし、ガソリンなどの燃料を抵抗加熱とエンジンの廃熱を利用して加熱することで熱膨張の原理により燃料の原子の活動を活性化させることで原子同士ぶつかり合い原子同士の間隔が広がることで体積が増加し酸素原子と結合しやすくなる。分子は温度が高いほど、体積を増し、同様に活動も活発になる。科学反応は瞬間的に生じるのではなく時間とともに変化する。反応の速度は物質の組み合わせ、温度により異なる。そのため、本発明はエンジン直前の燃焼室直前で、燃料を気化させず抵抗加熱と廃熱を利用し、燃料を変質させ反応速度を踏まえ本体装置により一時暖め、廃熱を利用することにより燃焼室直前でさらに加熱されることを目的とする装置である。装置内部の燃料温度は予め一時的に定めた温度に加熱し、燃焼室直前でエンジンの廃熱により燃料ホースと内部の燃料が暖められて温度が目的温度になるように構成した装置である。本発明は抵抗加熱に燃料を変質し内燃機関のハイブリット車やインジェクション車のガソリンエンジンにおいて気化直前の温度インジェクターにフィ−ドをする燃料自体の温度をシリコンヒーターやＰＴＣヒーターで本体内部を約４５℃から約５５℃、燃焼室直前を約３５℃から約６８℃とする。装置はインジェクション手前で設置されるためエンジン周辺熱により燃料ホースと内部の燃料が暖められる。つまりヒーター加熱とエンジン熱をプラスアルファとして目的温度にすることにより供給電力を最小限に抑え周りの周辺熱を利用することで廃熱を効率よく利用することを目的とする装置である。また、本装置は装置内部で一時暖めエンジン直前で燃料の温度を目的温度とし、装置内部からエンジン直前の燃料の原子の活動を活発に反応させることを目的とする装置である。

また、本発明はディ−ゼル車において本体内部を約８０℃から約９０℃としインジェクター直前の目的温度を約５５℃から約９５℃とする。ガソリンに比べると軽油の気化ははるかに高いのでガソリンよりも高温で加熱、保熱する必要がある。さらに、燃料流速も早いためガソリン車よりもヒ−タ−の出力も必要となる。そのため、装置本体を素早く加熱、保熱するために本体の質量を減らし金属の比重を高め加熱、保熱することが出来る。本発明は本体をアルミニュームで構成することでアルミニュームの特性である放熱性を利用し外部からの熱を遮熱し、加熱温度が外部熱で必要以上に加熱されないように構成されている。本体がガソリン車よりもコンパクトになるため設置も周りのホースやパーツを回避することが出来る。ディ−ゼル車においては排ガスの低減をさせることは出来ないが、３０Ｗ程度の出力で、低電力で燃焼効率を抑え燃料消費を抑える事ができる。

また、本発明はハイブリット車、インジェクション車においてエンジンに送られる燃料温度を気化直前温度にすることで燃焼効率をより高め排ガスを低減し燃費を向上させ加速性を高める装置である。定める温度として燃焼促進装置で暖められた燃料の温度を約４５℃から約５５℃。インジェクター直前の燃料ホース内部の温度を、約３０℃から約６８℃を目的温度とすることで燃焼効率を促進させ最適な燃焼をすることで、燃費を上昇させ、燃料使用を抑制し、良い燃焼状態にすることで排ガスを低減させエンジン性能を引き出し、レスポンスを向上させる装置である。

また、燃料を一時保留し装置の容量を減らしアルミニューム本体の比重を高めることで熱を伝導させ加熱温度を高め、加熱速度も早めることができる。本発明はハイブリット車、インジェクション車、キャブレーター車において装置すなわち金属容量を減少し、大きさを小さくすることで、同様の出力でも加熱温度を高め、燃費性能を減らしより加速性を高め排ガスを低減する装置である。本体内部を約５０℃から約６０℃とし、インジェクター直前の目的温度を約３５℃から約７３℃と加熱温度、目的温度とし本体容量を減らすことで熱の伝導性が高まり、ヒーターを同様の出力でも加熱温度を上げ加熱速度も早める装置である。より気化直前温度で加熱し燃焼を促進し効率を高めた場合、急激にアクセルを踏んだ場合に燃料はアクセルコントロ−ルで車両コンピューターによって、多くフィ−ドをされ、燃焼効率が高まっている状態ではさらに吹きあがり加速に変える。つまりより気化直前温度にすることでより燃焼促進し効率を高めることでエネルギ−を加速し動力にすることができる。

実施形態の電熱式燃焼促進装置の一例を示す模式図である。 実施形態の燃料加熱部の複数の例を示す参考図である。 実施形態の電熱式燃焼促進装置の温度特性の一例を示す参考図である。 実施形態の電熱式燃焼促進装置の温度特性の一例を示す参考図である。 実施形態の電熱式燃焼促進装置の検証の一例を示す参考図である。 実施形態の電熱式燃焼促進装置の検証の一例を示す参考図である。 実施形態の電熱式燃焼促進装置の検証の一例を示す参考図である。 実施形態の電熱式燃焼促進装置の検証の一例を示す参考図である。

以下、本発明の実施形態である燃費向上装置用部材及び燃費向上装置について図１から図８を用いて説明する。図２（ａ）に示すように、本装置は長方形の構造でそれぞれ大きさを変えることで車両の目的に合わせ使用することができ、大きさを小さくすることで金属の比重を高め、熱伝導を高めることができる構成である。図２の（ｂ)、（ｃ）及び(ｄ)で示すように装置内部配管は配列を変えても加熱や効果に変化はなく使用することができる構成である。図３は、本装置を車両に取付けヒ−タ−で温められた装置の温度の測定を示す図であり、冬場は夏場に比べ外気温度により燃料は冷やされることが分かり、夏場と冬場では加熱にかかる時間は変わるが、ヒーターの出力が同じでもエンジン熱は伝わるので通年ヒーターの出力を変えなくても使用することができ、一定時間後は、装置は温度制御しヒーターを切らず一定温度まで上げそれを保つ仕組みである。また、例えば、本装置は、低電圧で時間をかけ車両に負荷をかけないように加熱しエンジンの廃熱を利用し加熱する仕組みである。図４は、インジェクション付近の燃料ホースの温度を測定したものであり、本発明においてガソリンエンジンに対してエンジンを始動して５分から１０分程度で、例えば、インジェクション付近の燃料温度は燃料自体が約３０℃程度から燃焼が促進され効果がでる。また、エンジン始動直後から燃焼が良くなるが、例えば、インジェクション付近の温度が約６０℃前後に達して走行した場合に最も燃焼が促進される。

電熱式燃焼促進装置１００は、車両に用いる内燃機関Ｅと燃料フィルターFとの間に配置されるように構成されている。この例では内燃機関EのインジェクターＩまたは高圧ポンプと、内燃機関Ｅに供給される燃料が通過する燃料フィルターＦとの間に配置されるように構成されている。内燃機関Ｅに供給される燃料を、電熱を用いて加熱させて内燃機関Ｅに供給することにより内燃機関Ｅの燃焼を促進させるものである。

電熱式燃焼促進装置１００は、本体部１０とリレーヒューズ２０とコントロールユニット３０と第１の燃料ホースＰ１と第２の燃料ホースＰ２と第１のケーブルＣ１と第２のケーブルＣ２と第３のケーブルＣ３と第４のケーブルＣ４と第５のケーブルＣ５と第６のケーブルＣ６と第７のケーブルＣ７を有している。

本体部１０は、燃料加熱部１１と温度制御機能付ヒーター１２と断熱材１３とカーボンシール１４を有している。燃料加熱部１１は、燃料流入部１１ａと燃料保留部１１ｂと燃料流出部１１ｃを有しており、金属、この例においてはアルミニュームで形成されているが適宜最適なものを選択すればよい。

温度制御機能付ヒーター１２は、燃料保留部１１ｂに滞留している燃料を加熱する機能を有しており、燃料加熱部１１を覆うように形成されている。また、温度制御機能付ヒーター１２は、加熱の温度を制御する機能を有している。断熱材１３は、温度制御機能付ヒーター１２を覆うように形成されており、断熱機能を有している。カーボンシール１４は、断熱材を覆うように形成されており、防水機能を有している。この例において、温度制御機能付ヒーター１２は、シリコンラバーヒーターまたはＰＴＣヒーターを用いている。シリコンラバーヒーター及びＰＴＣヒーターは、周知の技術でありここでは詳細な説明は省略する。

リレーヒューズ２０は、コントロールユニット３０からの電流の供給があるときに、温度制御機能付ヒーター１２に供給する電流をオンとし、一方、コントロールユニット３０からの電流の供給がないときに、温度制御機能付ヒーター１２に供給する電流をオフとする機能を有している。この機能は、例えば、リレーヒューズ２０は、コントロールユニット３０からＬＥＤ３１を介して電流が供給されたとき、ＬＥＤ３１を介していることにより、リレーヒューズ２０に設けられているコイルに磁気が発生し、リレーヒューズ２０に設けられているスイッチをオンにするということである。

コントロールユニット３０は、内燃機関Ｅが稼働しているときに、リレーヒューズ２０にＬＥＤ３１を介して電流を供給し、リレーヒューズ２０をオンとし、一方、内燃機関Ｅが稼働していないときに、リレーヒューズ２０に電流を供給することなく、リレーヒューズ２０をオフとする機能を有している。コントロールユニット３０は、バッテリーＢのプラス端子と、マイマス端子に接続、この例では、ボディーアースＡに接続されており、バッテリーＢの対応電圧に応じて、リレーヒューズ２０に電流を、オンまたはオフする機能を有している。例えば、内燃機関Ｅが稼働しているときは、バッテリーＢの電圧は対応電圧より大きくなりオンとなる。一方、内燃機関Ｅが稼働していないときは、バッテリーＢの電圧は対応電圧より小さくなりオフとなる。上記の対応電圧は、調整できるが必須の構成ではない。なお、リレーヒューズ２０のオン及びオフは、例えば、イグニッションスイッチと連動させることも可能であるが、この場合、車両ごとにヒューズ配線も異なるため専門知識を要する。また、ヒューズが切れた場合車両トラブルとなるため実用的なものではないといえる。

電熱式燃焼促進装置１００に用いる第１の燃料ホースＰ１は、燃料フィルターＦと燃料流入部１１ａに接続されるように形成されており、燃料フィルターＦから燃料流入部１１ａに燃料を供給するものである。また、第２の燃料ホースＰ２は、燃料流出部１１ｃとインジェクターＩまたは高圧ポンプに接続されるように形成されており、燃料流出部１１ｃから
インジェクターＩまたは高圧ポンプに燃料を供給するものである。

電熱式燃焼促進装置１００に用いる第１のケーブルＣ１は、温度制御機能付ヒーター１２の第１の端子１２ａとリレーヒューズの第３の端子２０ａとを電気的に接続するものである。第２のケーブルＣ２は、温度制御機能付ヒーター１２の第２の端子１２ｂとバッテリーＢのマイナス端子、この例ではボディーアースＡとを電気的に接続するものである。第３のケーブルＣ３は、リレーヒューズ２０の第４の端子２０ｂとバッテリーＢのプラス端子とを電気的に接続するものである。前記第４のケーブルＣ４は、リレーヒューズ２０の第５の端子２０ｃとコントロールユニット３０の第８の端子３０ｂとを電気的に接続するものである。第５のケーブルＣ５は、リレーヒューズ２０の第６の端子２０ｄとコントロールユニット３０の第７の端子３０ａとを、ＬＥＤ３１を介して電気的に接続するものである。第６のケーブルＣ６は、コントロールユニット３０の第９の端子３０ｃとバッテリーＢのプラス端子とを電気的に接続するものである。前記第７のケーブルＣ７は、コントロールユニット３０の第１０の端子３０ｄとバッテリーＢのマイナス端子、この例ではボディーアースＡとを電気的に接続するものである。このようにケーブルＣ１からケーブルＣ７を接続することにより、電熱式燃焼促進装置１００は、燃焼促進の機能を発揮することができる。上記のとおりマイナス端子の代わりにボディーアースＡを接続に用いることで、例えば、バッテリーＢの劣化の進みを回避することができる。

電熱式燃焼促進装置１００は、ヒューズを設けてもよく、例えば、第４の端子２０ｂとバッテリーＢのプラス端子との間のケーブルＣ３に第１のヒューズＨ１を介してもよく、つまり設けてもよい。第６の端子２０ｄと第７の端子３０ａとの間のケーブルＣ５にダイオードＤ及び第２のヒューズＨ２を介してもよく、つまり設けてもよい。また、第９の端子３０ｃとバッテリーＢのプラス端子との間のケーブルＣ６に第３のヒューズＨ３を介してもよく、つまり設けてもよい。

電熱式燃焼促進装置１００は、本体部１０を、車両に固定する固定用金具を有してもよく、車体のボンネット内部に、電熱式燃焼促進装置１００を、しっかりと固定することにより安全に使用することができる。また、電熱式燃焼促進装置１００の本体部１０は、例えば、結束バンドを用いてカーボンシール１４を締め付けることで、燃料に対する加熱温度を調節することができる。このようにすることで電熱式燃焼促進装置１００の使用の幅が広がり、燃料促進において効果的な使用が可能となる。

本発明の電熱式燃焼促進装置の一例についてさらに説明する。電熱式燃焼促進装置は、バッテリー１２Ｖプラスからヒュ−ズを介しコントロ−ルユニットへ出力する。コントロ−ルユニットにおいてエンジンの稼働出力を感知しリレーヒュ−ズに出力する。エンジンの出力に関して１２．４Ｖから１３．６６Ｖで感知することができダイヤルで調整してもよく、軽自動車から出力の高いハイブリット車まで車両により調整が可能である。電圧が著しく低下している場合はダイヤルを下げ使用可能であるが、通常電圧でバッテリーが正常値であればダイヤル調整はあってもなくても良い。また、バッテリーの性能が著しく低下し、充電のためにバッテリー電圧が降下した場合、例えば１１．５Ｖ、電熱式燃焼促進装置はオフとなる。また、リレースイッチを通電するとコイルの磁力でスイッチが接続され、本体ヒーターに、電流が出力される。

コントロ−ルユニットからリレーヒューズまでの装置のオンまたはオフを目視できるようにＬＥＤランプが設けられている。その際、電流の逆流を防ぐため整流ダイオ−ドと過電流が流れた際、配線火災、電球火災を防ぐため、例えば、２Ａのヒュ−ズを設置する。コントロ−ルユニットからリレーヒューズに流れる電流は約０．２ｍＡである。本装置はヒュ−ズカバ−とヒュ−ズを２個使用しているため同じ２０Ａのヒュ−ズを使用している。もう一方のバッテリー１２Ｖのプラス配線からリレーへつながる配線は過電流時の配線の火災やリレーヒュ−ズ４０Ａの火災防止のために、２０Ａのヒュ−ズを設置している。電熱式燃焼促進装置のヒーターに流れる電流値は車両により異なり２Ｖ程度誤差はあるが電流値は１．５Ａ程度である。

元来、車両の電源取り出しはヒュ−ズから取る手法があるが、本発明はバッテリーのプラスに接続しマイナス配線をボディーアースに接続するだけでハイブリット車から軽自動車まで幅広く利用することが出来る配線装置である。電熱式燃焼促進装置において、装置を加熱するためにヒーターを装着する。はじめに、ニクロム線ではわずかな温度差が出る点やニクロム線自体過電流により発火の恐れがあるため好ましくない。次に、フィルムヒーターはシリコンラバ−ヒーターやＰＴＣヒーターに比べ耐熱性と耐久性では劣るものといえる。そこでシリコンラバ−ヒーターやＰＴＣヒーターを使用することで電力の許容差±１０％と少ないヒーターが好ましい。耐熱性や耐久性のあるシリコンラバ−ヒーターやＰＴＣヒーターを使用することで、短時間で目的温度に達し一定の熱が保つことができる。

本発明は、例えば、電熱式燃焼促進装置のヒーターにサーモスタットを装着しヒーター自体の上限温度を設定する。ヒーターの特性から出力される電力は流れる電流値と断面積で出力される。ヒーターの出力性能はハイブリット車、インジェクション車、キャブレーター車において１７Ｗから２０Ｗであり流れる電流値は車両により異なるが１２Ｖガソリン車、ハイブリット車−において誤差２Ｖ程度であり１．５アンペア程度で、低電力で出力される仕組みである。ディ−ゼル車においては、ヒーターの出力性能は３０Ｗ程度の出力される仕組みである。また、電熱式燃焼促進装置にヒーターを付着させ遮熱材は厚めで、断熱性、不燃性、弾力性のある素材のものを装置部とヒーター部を包括し粘着固定する。断熱材の必要用途として本体内部で加熱された燃料を保温することとヒーター自体の外部の熱を断熱することを目的とする。

車両取り付時に耐熱用タイラップで４箇所、車両に取り付けたステ−と電熱式燃焼促進装置を固定することにより断面積が取ることができる。金具やラチェットバンドで固定した場合は取付けで締め付けの個人差が出て断面積が変わってしまう。また、強く締め付けた場合はヒーター自体を損傷し断線させることもあり、弾力のある電熱式燃焼促進装置部と車両に固定したステ−をタイラップで一杯の所で固定する。固定する本数で断面積が変わるため固定本数は４本と限定する。シリコンラバーヒーターを使用した際は安定して断面積が取れ、これにより個体差を抑え断面積を最適にできる。使用するヒーターがシリコンラバーヒーターなら安全性から耐熱温度の約２３０℃から約２５０℃とし取付け車両によりことなるが非防水と防水性の2つを限定とするとよい。また、ＰＴＣヒーターを使用した際はシリコンラバーヒーターに比べより断面積に左右されず効率よく使用することが出来る。ヒーターに関してＰＴＣヒーターも電熱式燃焼促進装置の出力構成で使用することが可能であり加熱するヒーターとしてシリコンラバ−ヒーターとＰＴＣヒーターの２つを使用するとよい。

本発明はハイブリット車やインジェクション車において本体内部を約４５℃から約５５℃とし、インジェクター直前の目的温度を約３５℃から約６８℃とし、冬では約６０℃、夏では約６８℃最大値とし、気化しない温度を目的温度とする装置である。ここで、本体内部は本体内部を約４５℃から約５５℃とし、装置からインジェクターへ接続される燃料ホースがエンジンル−ム内のエンジンの排熱で暖められたホース内部のガソリンなどの燃料の温度を最適なものにする。要するにインジェクターの直前の燃料温度を目的温度約３５℃から約６８℃にすることにより、燃焼効率を高め燃焼促進し燃焼効率を高める事で不完全燃焼をより完全燃焼に近づけることができる。

本発明が燃焼を促進し完全燃焼に近づいた場合、初めに排出される二酸化炭素は装置を設けない場合と比較し、完全燃焼に近い状態で燃焼を促進すれば排出される二酸化炭素は増加する。次に通常、燃料の燃え残りなどの未燃焼ガスについて、炭化水素も効率よく燃焼された場合は減少させることができ、また、一酸化炭素に関しても効率よく燃焼された場合も減少させることができる。

本発明はディ−ゼル車において本体内部を約７５℃から約９０℃とし、インジェクター直前の目的温度を約５５℃から約９５℃とする。本発明はハイブリット車、インジェクション車、キャブレーター車において、本体内部を約５０℃から約６０℃とする。インジェクター直前の目的温度を約３５℃から約７３℃と加熱温度、目的温度を設定するとよい。本発明は、例えば、加速不足のストレスを改善するため燃料消費を目的とせず燃焼効率を促進させ排ガスを抑制し、加速、レスポンス向上を優先した装置である。

本発明は、ハイブリット車、インジェクション車、バイクなど電気自動車やＬＰＧ車を除く多くの車両に装着可能な自動車における燃料を気化直前まで抵抗加熱により燃料を加熱させ燃焼を促進し効率を上げる事により燃料の使用量、エネルギ−の使用を抑制し、排ガスを低減させる装置である。また、ディ−ゼル車、キャブレーター車においては燃焼を促進し燃料の使用量、エネルギ−を抑制する装置である。自動車、バイク、トラックのバッテリー、ハイブリット車では補機バッテリーから電力を供給する。本装置に電圧を感知するコントローラーをとりつけることにより軽自動車からＢＯＸカー、バイク、ハイブリット車までボディーアースを取ることで簡易的に電源を供給し、ＯＮまたはＯＦＦの操作を自動に制御出来る。本発明は、燃料タンクからエンジンのインジェクションへフィードする燃料ライン（ホース）を装置の差し替えするだけで専門知識があれば比較的容易に取り付けることができる。本発明は本体配線も含め４５０ｇから５５０ｇと重量も軽くも大きさもコンパクトなため、例えば、はじめに軽トラックやバンのようにシート下にエンジンがあるようなタイプでも次にベンツやクラウンなど排気量の大きい高級車などのボンネットのエンジンル−ムがぎっしり詰まった状態でもわずかなスペースで取り付けることができる。バイクも同様に防水処理し安全に固定し取り付けることが出来る。ここで電熱式燃焼促進装置はバッテリーから電力を供給し、１７Ｗから３０Ｗ程度の低電力とエンジンの放熱される周囲温度を加熱原理と廃熱を効率よく利用しながら少ない電力で目的温度を保ち利用することが出来る装置である。本発明は装置の本体の金属の比重やヒーターの出力を変えることで燃費は抑制出来ないがパワ−を向上させることも可能である。

現代において石油、化石燃料に代わる水素など新エネルギ−や電気自動車など環境を配慮した技術は進化しているが、まだ普及速度や社会インフラ、設備さらに地域差など多くの問題点となっている。購入コスト、設備費など個人や企業にも多額の資金、投資など消費者や企業にも大きく負担が予想される。そこで内燃機関における燃焼効率を向上させることでハイブリット車を含むガソリンエンジンにおいて燃料消費を抑え、資源エネルギ−を抑制し排ガスの低減を促進するための装置である。また、燃焼が促進され燃焼が良くなることで排出されるススも減少させエンジンオイルの劣化を抑えることも出来る装置である。ディ−ゼルエンジン、キャブレーターエンジンにおいては燃焼効率を向上し、燃料消費、エネルギ−を抑制する装置を本発明は提供するものである。また、燃焼を促進しエンジン性能を引き出すことで、レスポンスを向上させ加速性も向上させる装置を本発明は提供するものである。

また、ＰＴＣヒーターとフィルムヒーターは性能を上げれば瞬間で電力を多く出力し温度を上げ一定出力のまま同じ電力が流れ、設定温度になれば電力は半分になる仕組みであり、また、シリコンラバーヒーターは通常、低電力のまま一定である。この発明において、例えば、はシリコンラバーヒーターにPTCヒーターの原理を応用しており、設計においてＰＴＣヒーターは元から温度制御はあるが、加熱温度を一定にしており、念のためその上にサーモスタットを構成しとしており、流れる電流値を計算している為過電流は流れない設計である。温度表記に関しては幅があり、最大温度や目的温度にならなくても効率は上がっている。本発明は、例えば、銅を使用せず、アルミで構成する内容にしてある。同じ原理でできるが、コストもかなり上がり同じヒーター出力で素早く上げられるが、外気熱やエンジン熱を高温化では吸収してしまうため実用的ではない。極端に言えば、北極や南極ではＰＣＴヒーターの出力さえ上げればアルミで作ることで低コストでの設計が可能である。また、本発明は、簡単に燃料を抵抗加熱と廃熱で変質させることができ、燃焼室直前を目的温度にすることができ、例えば、本体で一時暖め廃熱を利用しエンジン直前を目的温度とすることができ、本体から燃焼室の燃料を原子の反応速度流速を踏まえ、原子を活発化させることがきる。

以上、本発明の有する特徴及び優れた点を上記実施形態に記載したが、本発明は、本発明の原理の範囲内で、本願の特許登録請求の範囲で使用されている言葉を広く一般的な意味にまで広げて実施することができる。また、本発明の電熱式燃焼促進装置の大きさや形状、素材の材質、厚さ、重さなどについては多様な実施形態が可能であり、それらについて本実施形態と異なる形態による実施は、本発明の技術的範囲に含まれる。

１００ 電熱式燃焼促進装置
１０ 本体部
１１ 燃料加熱部
１１ａ 燃料流入部
１１ｂ 燃料保留部
１１ｃ 燃料流出部
１２ 温度制御機能付ヒーター
１２ａ 第１の端子
１２ｂ 第２の端子
１３ 断熱材
１４ カーボンシール
２０ リレーヒューズ
２０ａ 第３の端子
２０ｂ 第４の端子
２０ｃ 第５の端子
２０ｄ 第６の端子
３０ コントロールユニット
３０ａ 第７の端子
３０ｂ 第８の端子
３０ｃ 第９の端子
３０ｄ 第１０の端子
３１ ＬＥＤ
Ｄ ダイオード
Ｐ１ 第１の燃料ホース
Ｐ２ 第２の燃料ホース
Ｃ１ 第１のケーブル
Ｃ２ 第２のケーブル
Ｃ３ 第３のケーブル
Ｃ４ 第４のケーブル
Ｃ５ 第５のケーブル
Ｃ６ 第６のケーブル
Ｃ７ 第７のケーブル
Ｂ バッテリー
Ｆ 燃料フィルター
Ｅ 内燃機関
Ｉ インジェクター
Ａ ボディーアース
Ｈ１ 第１のヒューズ
Ｈ２ 第２のヒューズ
Ｈ３ 第３のヒューズ

Claims (5)

1. 車両に用いる内燃機関と、前記内燃機関に供給される燃料が通過する燃料フィルターとの間に配置され、前記内燃機関に供給される前記燃料を、電熱を用いて加熱させて前記内燃機関に供給することにより前記内燃機関の燃焼を促進させる電熱式燃焼促進装置であって、
   本体部とリレーヒューズとコントロールユニットと第１の燃料ホースと第２の燃料ホースと第１のケーブルと第２のケーブルと第３のケーブルと第４のケーブルと第５のケーブルと第６のケーブルと第７のケーブルを有し、
   前記本体部は、
   燃料流入部と燃料保留部と燃料流出部を有する金属で形成されている燃料加熱部と、
   前記燃料保留部に滞留している前記燃料を加熱する機能を有し、前記燃料加熱部を覆うように形成され、前記燃料の加熱の温度を制御する機能を有している温度制御機能付ヒーターと、
   前記温度制御機能付ヒーターを覆うように形成され、断熱機能を有している断熱材と、
   前記断熱材を覆うように形成され、防水機能を有しているカーボンシールと、を有しており、
   前記リレーヒューズは、
   前記コントロールユニットからの電流の供給があるときに、前記温度制御機能付ヒーターに供給する電流をオンとし、且つ、前記コントロールユニットからの電流の供給がないときに、前記温度制御機能付ヒーターに供給する電流をオフとする機能を有しており、
   前記コントロールユニットは、
   前記内燃機関が稼働しているときに、前記リレーヒューズにＬＥＤを介して電流を供給し、前記リレーヒューズを前記オンとし、且つ、前記内燃機関が稼働していないときに、前記リレーヒューズに電流を供給することなく、前記リレーヒューズを前記オフとする機能を有しており、
   前記第１の燃料ホースは、
   前記燃料フィルターと前記燃料流入部に接続され前記燃料フィルターから前記燃料流入部に前記燃料を供給するものであり、
   前記第２の燃料ホースは、
   前記燃料流出部と前記内燃機関に接続され前記燃料流出部から前記内燃機関に燃料を供給するものであり、
   前記第１のケーブルは、
   前記温度制御機能付ヒーターの第１の端子と前記リレーヒューズの第３の端子を電気的に接続するものであり、
   前記第２のケーブルは、
   前記温度制御機能付ヒーターの第２の端子とバッテリーのマイナス端子を電気的に接続するものであり、
   前記第３のケーブルは、
   前記リレーヒューズの第４の端子と前記バッテリーのプラス端子を電気的に接続するものであり、
   前記第４のケーブルは、
   前記リレーヒューズの第５の端子と前記コントロールユニットの第８の端子を電気的に接続するものであり、
   前記第５のケーブルは、
   前記リレーヒューズの第６の端子と前記コントロールユニットの第７の端子を、前記ＬＥＤを介して電気的に接続するものであり、
   前記第６のケーブルは、
   前記コントロールユニットの第９の端子と前記バッテリーの前記プラス端子を電気的に接続するものであり、
   前記第７のケーブルは、
   前記コントロールユニットの第１０の端子と前記バッテリーの前記マイナス端子を電気的に接続するものであることを特徴とする電熱式燃焼促進装置。
2. 温度制御機能付ヒーターは、シリコンラバーヒーターまたはＰＴＣヒーターであり、
   前記金属は、アルミニュームであり、
   前記バッテリーの前記マイナス端子は、ボディーアースであることを特徴とする請求項１に記載の電熱式燃焼促進装置。
3. 前記第４の端子と前記バッテリーの前記プラス端子との間に第１のヒューズを介しており、
   前記第６の端子と前記第７の端子との間にダイオード及び第２のヒューズを介しており、
   前記第９の端子と前記バッテリーの前記プラス端子との間に第３のヒューズを介していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電熱式燃焼促進装置。
4. 前記本体部を、前記車両に固定する固定用金具を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電熱式燃焼促進装置。
5. 結束バンドを用いて前記カーボンシールを締め付けることで、前記燃料に対する加熱温度が調節されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電熱式燃焼促進装置。
   
   

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