(57)【要約】【課題】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、燃料の効率的な加熱を図る。【解決手段】燃料供給管２と燃料噴射弁４との間に設けられる燃料加熱装置３を、加熱室７を画定する円筒状のヒータハウジング８と、加熱室７に設けられる発熱部９ｈを有するヒータ９とを備えるように構成し、ヒータハウジング８には、燃料供給管２から燃料を流入させる流入口８ａおよび燃料噴射弁４に向けて燃料を流出させる流出口８ｂを形成する。そして、ヒータハウジング８を、発熱部９ｈの上方に水平面に対して傾斜する上壁８ｕを有するように構成し、流入口８ａを上壁８ｕに設けるとともに発熱部９ｈよりも高い位置に配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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配置され、且つ水平面に対して傾斜する上壁を有し、前記流入口が当該上壁に設けられるとともに前記発熱部よりも高い位置に配置されたことを特徴とする燃料加熱装置。
【請求項２】
前記流出口が前記発熱部を挟んで前記流入口の反対側、且つ前記発熱部よりも低い位置に設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の燃料加熱装置。
【請求項３】
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、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または請求項２に記載の燃料加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、ヒータで暖め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。そのため、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り、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（加熱室）を設け、この加熱室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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５４２６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、この気泡が加熱室に充満すると、燃料加熱装置が空焚き状態となる。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。
【０００５】
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し、空焚きによるヒータの断線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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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（７）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流入口（８ａ）および燃料噴射弁（４）に向けて燃料を流出させる流出口（８ｂ）を有するヒータハウジング（８）と、加熱室（７）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（９）とを有し、ヒータハウジング（８）は、発熱部（９ｈ）の上方に配置され、且つ水平面に対して傾斜する上壁（８ｕ）を有し、流入口（８ａ）が上壁（８ｕ）に設けられるとともに発熱部（９ｈ）よりも高い位置に配置されたことを特徴とする。
【０００７】
ヒータの加熱により発熱部周辺で発生した気泡は加熱室内で上方へ移動する。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、流入口が上壁における発熱部よりも高い位置に設けられたことにより、上方へ移動した気泡が上壁に沿って流入口から燃料供給管へ抜け易くなる。そのため、加熱室内に気泡が溜まらなくなり、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ことができる。また、ヒータによって燃料が確実に加熱されるため燃料の効率的な加熱が可能となる。なお、燃料供給管に入った気泡は、後に燃料加熱装置に供給される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、燃料の圧力上昇を阻害することもない。
【０００８】
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、流出口（８ｂ）が発熱部（９ｈ）を挟んで流入口（８ａ）の反対側、且つ発熱部（９ｈ）よりも低い位置に設けられたことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、流出口が発熱部を挟んで流入口の反対側に設けられるため、流入口から加熱室に流入した燃料は、流出口に向かう途中で発熱部によって確実に加熱される。また、流出口が発熱部よりも低い位置に設けられたことにより、加熱室内で発生した気泡が流出口から流出し難くなり、気泡が燃料噴射弁に供給されるのを防止することができる。
【００１０】
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、ヒータハウジング（８）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、先端（９ａ）が下側となるようにヒータハウジング（８）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。
【００１１】
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のを防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る燃料加熱ユニットの斜視図である。
【図２】実施形態に係る燃料ヒータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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装置３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。
【００１５】
図１に示すように、エタノールを主燃料とする自動車用直列４気筒の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。
【００１６】
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。
【００１７】
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）によってデューティー制御されることにより、加熱室７内の燃料を適宜加熱する。
【００１８】
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おり、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。
【００１９】
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７を画定するヒータハウジング８と、加熱室７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９（加熱機）とを備えている。
【００２０】
ヒータハウジング８は、エンジンに取り付けられた状態においてその軸線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８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８の上側の軸端部には、ヒータ９を挿着するための開口８ｏが形成されている。
【００２１】
ヒータ９は、開口８ｏから加熱室７に挿入される態様でヒータハウジング８に取り付けられており、加熱室７に挿入された部分が棒状を呈し、その先端９ａが下側となるようにヒータハウジング８の軸線Ａに沿って同軸に延在している。そして、発熱部９ｈが先端９ａ側に設けられている。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、電熱線による発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９の先端に設けられた棒状部材の先端側７割〜８割程度がこれに相当する。
【００２２】
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８の上壁８ｕ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８の上壁８ｕには、その中心線、即ち軸線Ａに直交する各断面におけるヒータハウジング８の最も高い点を結んだ稜線８ｒ上の最上部近傍に、燃料供給管２から加熱室７に燃料を流入させる流入口８ａが形成されている。
【００２３】
一方、発熱部９ｈの下方に位置するヒータハウジング８の下壁８ｌは、傾斜した円筒の一部をなす湾曲状の筒壁部８ｌｔ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８ｌｂとによって構成されている。そして、ヒータハウジング８の下壁８ｌには、筒壁部８ｌｔの中心線、即ち軸線Ａに直交する各断面におけるヒータハウジング８の最も低い点を結んだ谷線８ｖ上の最下部近傍に、加熱室７から燃料噴射弁４に向けて燃料を流出させる流出口８ｂが形成されている。したがって、流入口８ａと流出口８ｂとは、発熱部９ｈを挟んで相反する側に配置され、流入口８ａは発熱部９ｈよりも高い位置に設けられ、流出口８ｂは発熱部９ｈよりも低い位置に設けられている。
【００２４】
ベース板１０には、ヒータハウジング８の流出口８ｂ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８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８の下壁８ｌの筒壁部８ｌｔ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８の流入口８ａが燃料噴射弁４の軸線Ｂに対して上側にオフセットされている。換言すれば、ヒータハウジング８の流入口８ａおよび流出口８ｂがそれぞれ円筒状の壁部に直交するように形成され、流入口８ａはヒータハウジング８の軸方向上側に、流出口８ｂはヒータハウジング８の軸方向下側にそれぞれ配置され、流入口８ａおよび流出口８ｂは、その軸線（燃料流れ方向）が平行に延在し、且つ上下にオフセットしている。
【００２５】
このように構成された燃料加熱装置３によれば、発熱部９ｈが発熱すると、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７内で上方へ移動する。そして、流入口８ａから加熱室７に流入した冷たい燃料は加熱室７内で下方へ移動するため、加熱室７内に還流する対流が発生する。また、ヒータハウジング８の流入口８ａは、流入する燃料が対流を促進するように配置され、ヒータハウジング８の流出口８ｂは、流出する燃料が対流を阻害しないように配置されている。
【００２６】
そして、発熱部９ｈによって燃料が過熱状態になると、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８が発熱部９ｈの上方に水平面に対して傾斜する上壁８ｕ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８の上壁８ｕに突き当たった気泡は、上壁８ｕに沿って斜めに上昇する。この際、気泡は、上壁８ｕにおける稜線８ｒ以外の部位に突き当たったとしても、稜線８ｒに集められるように上昇する。
【００２７】
そして、稜線８ｒに沿って上昇した気泡は、加熱室７に溜まることなく、稜線８ｒ上の最上部近傍に形成された流入口８ａを通って燃料供給管２の分配部２ａに流出する。そのため、燃料加熱装置３の空焚きが防止され、空焚きによるヒータ９の断線も防止される。なお、分配部２ａに流出した気泡は、分配部２ａ内の冷たい燃料によって冷却されて液化し、再び燃料加熱装置３に供給された後、燃料噴射弁４によって噴射される。そのため、燃料供給管２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。
【００２８】
そして、ヒータハウジング８の流出口８ｂが発熱部９ｈを挟んで流入口８ａの反対側に設けられているため、流入口８ａから加熱室７に流入した燃料は、流出口８ｂ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８ｂ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７内で発生した気泡が流出口８ｂ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。
【００２９】
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８は、長円筒状を呈し、その上壁８ｕ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。
【符号の説明】
【００３０】
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
７    加熱室
８    ヒータハウジング
８ａ  流入口
８ｂ  流出口
８ｕ  上壁
８ｌ  下壁
９    ヒータ
９ｈ  発熱部
【図１】
2011064090.tif 000003
【図２】
2011064090.tif 000004