(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された水冷式の内燃機関と、
前記内燃機関により加熱された冷却水を貯留する保温容器と、
前記内燃機関の始動時に前記保温容器に貯留された温水を燃料噴射弁の噴射部近傍の温水通路に供給する噴射部温水供給手段と、
を備え、
前記噴射部温水供給手段の温水通路は前記内燃機関のシリンダヘッドと前記燃料噴射弁との間に設けられ、
前記温水通路を画するシリンダヘッドの壁面に断熱材が設けられていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁加熱装置。
【請求項２】
車両に搭載された水冷式の内燃機関と、
前記内燃機関により加熱された冷却水を貯留する保温容器と、
前記内燃機関の始動時に前記保温容器に貯留された温水を燃料噴射弁の噴射部近傍の温水通路に供給する噴射部温水供給手段と、
を備え、
前記噴射部温水供給手段と並列に、内燃機関の始動時に前記保温容器に貯留された温水を該内燃機関の機関本体の温水通路に供給する機関温水供給手段が設けられ、
前記保温容器の温水は、前記噴射部温水供給手段により燃料噴射弁の噴射部近傍の温水通路に供給された後に、前記機関温水供給手段により機関本体の温水通路に供給されることを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用内燃機関の燃料噴射弁加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の内燃機関において、機関始動時における早期暖機は燃費性能や排気エミッションの向上を図る上で非常に重要である。
【０００３】
水冷式エンジンの早期暖機に関し、特開平８−１８３３２４号公報等において、保温容器による蓄熱技術を利用した早期暖機方法が提案されている。この公報には、エンジン停止前に冷却水回路を流れる高温の冷却水を保温容器に貯留することにより蓄熱しておき、この保温容器に貯留されている温水（熱水）を次回のエンジン始動時に冷却水回路に供給することにより、エンジンの早期暖機と車室内の即効暖房を図った内燃機関が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記保温容器を備えた内燃機関においては、保温容器の温水（熱水）をシリンダブロック及びシリンダヘッドに循環させてエンジン全体を暖めるようにしているため、冷間始動時などにおいて瞬時に燃料の気化を促進せしめるわけにはいかなかった。また、温水の熱容量が大きくなり、大きな保温容器が必要になるなどの問題も生じる。
【０００５】
冷間始動時などにおいて燃料の気化を促進させて筒内壁面への燃料の付着を低減する方法として、燃料噴射弁を電気ヒータなどで加熱する方法も考えられるが、温度制御が難しく、燃料が異常沸騰して燃料噴射量制御に支障を来す虞れもある。
【０００６】
本発明はこのような従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関の始動時には保温容器に貯留された温水で燃料噴射弁を加熱することにより、燃料の気化を促進し、内燃機関の始動性、燃費性能及び排気エミッションの向上を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁加熱装置は、車両に搭載された水冷式の内燃機関と、前記内燃機関により加熱された冷却水を貯留する保温容器と、前記内燃機関の始動時に前記保温容器に貯留された温水を燃料噴射弁の噴射部近傍の温水通路に供給する噴射部温水供給手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関の燃料噴射弁加熱装置では、保温容器に貯留されている温水が内燃機関の始動時に燃料噴射弁の噴射部近傍の温水通路に供給されるので、燃料噴射弁の噴射部を通過する燃料が加熱され、燃料の気化が促進され、その結果、内燃機関の始動性が向上し、また始動時の燃焼状態がよくなって燃費性能及び排気エミッションが向上する。また、燃料は温水の熱によって加熱されるので、燃料が異常沸騰することがない。さらに、保温容器の温水による加熱対象が燃料噴射弁に限定されているので、保温容器の保水容量を少なくすることができる。
【０００９】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁加熱装置において、前記噴射部温水供給手段の温水通路は前記内燃機関のシリンダヘッドと前記燃料噴射弁との間に設けることが可能である。この場合には、温水を前記温水通路に流すことによって燃料噴射弁の噴射部を加熱することができ、特別な燃料噴射弁を使用せずに装置を構成することができる。
【００１０】
また、前述のように噴射部温水供給手段の温水通路をシリンダヘッドと燃料噴射弁との間に設ける場合には、前記温水通路を画するために前記シリンダヘッドと前記燃料噴射弁との間に設けるシール部の少なくとも一方を、前記燃料噴射弁の径方向でシールするようにするのが好ましい。
【００１１】
また、前述のように噴射部温水供給手段の温水通路をシリンダヘッドと燃料噴射弁との間に設ける場合には、前記温水通路を画するシリンダヘッドの壁面に断熱材を設けるのが好ましい。このようにすると、温水の熱がシリンダヘッドに流出しにくくなり、温水を燃料噴射弁の加熱に有効に利用することができる。
【００１２】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁加熱装置において、前記噴射部温水供給手段の温水通路は前記燃料噴射弁の内部に設けることが可能である。この場合には、温水と燃料噴射弁との接触面積が増大し、また、シリンダヘッドへの熱の流出がないため、加熱効率が極めてよい。
【００１３】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁加熱装置において、前記内燃機関は複数の燃料噴射弁を備え、前記噴射部温水供給手段はこれら燃料噴射弁の噴射部近傍の温水通路に直列に温水を供給するように構成することができる。
【００１４】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁加熱装置において、前記内燃機関は複数の燃料噴射弁を備え、この複数の燃料噴射弁が複数の群に分けられ、前記噴射部温水供給手段は前記各群に対して並行に温水を供給して各燃料噴射弁の噴射部近傍の温水通路に温水を供給するように構成することができる。このようにすると、複数の燃料噴射弁をほぼ均一に加熱することができる。尚、これには、複数の燃料噴射弁の噴射部の温水通路の総てに対して並列に温水を供給する場合も含まれる。これは、それぞれの燃料噴射弁を一つ一つの群に分けた場合に相当する。
【００１５】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁加熱装置において、前記噴射部温水供給手段は内燃機関の始動と同時に温水を燃料噴射弁の噴射部近傍の温水通路に供給することができる。
【００１６】
また、本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁加熱装置において、前記噴射部温水供給手段は内燃機関の始動前に温水を燃料噴射弁の噴射部近傍の温水通路に供給することができる。このようにすると、エンジン始動前に燃料噴射弁を加熱することができるので、燃料の気化促進に極めて効果的である。
【００１７】
また、前述の如く内燃機関の始動前に噴射部温水供給手段を作動させるようにした場合、前記噴射部温水供給手段が温水を燃料噴射弁の噴射部近傍の温水通路に供給開始してから所定時間経過したときに、内燃機関が自動始動されるようにすることができる。
【００１８】
さらに、その場合には、前記所定時間を、燃料噴射弁の温度、温水温度、冷却水温度の少なくとも一つをパラメータとして可変制御することができる。このようにすると、燃料噴射弁の加熱時間を適正化することができ、無駄時間をなくすことができる。
【００１９】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁加熱装置においては、前記噴射部温水供給手段と並列に、内燃機関の始動時に前記保温容器に貯留された温水を該内燃機関の機関本体の温水通路に供給する機関温水供給手段を設けることができる。これにより、燃料の気化促進と併せて、機関本体の早期暖機が可能になる。
【００２０】
この場合、前記保温容器の温水を、前記噴射部温水供給手段により燃料噴射弁の噴射部近傍の温水通路に供給した後に、前記機関温水供給手段により機関本体の温水通路に供給するようにすることができる。このようにすると、燃料噴射弁を優先的に加熱することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁加熱装置の実施の形態を図１から図１７の図面に基いて説明する。
【００２２】
〔第１の実施の形態〕
初めに、本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁加熱装置の第１の実施の形態を図１及び図６に基づいて説明する。
【００２３】
図１は車両に搭載された車両駆動用のエンジン（内燃機関）１における冷却水の流れ図である。エンジン１はシリンダブロック２とシリンダヘッド３からなる機関本体を備え、シリンダブロック２にはブロック冷却水通路２ａが形成されており、シリンダヘッド３には燃料噴射弁通路３ａとヘッド冷却水通路３ｆが形成されている。
【００２４】
ブロック冷却水通路２ａの下流端とヘッド冷却水通路３ｆの上流端は直結されており、一方、ヘッド冷却水通路３ｆの下流端とブロック冷却水通路２ａの上流端は、ラジエータ往路１２とラジエータ４とラジエータ復路１３とウォータポンプ吸込路１４とウォータポンプ５とウォータポンプ吐出路１５によって接続されている。
【００２５】
また、ラジエータ往路１２とラジエータ復路１３及びウォータポンプ吸込路１４はラジエータバイパス通路１６によって接続されており、ラジエータ復路１３とウォータポンプ吸込路１４とラジエータバイパス通路１６との連結部位には、冷却水の温度に応じて流路を切り替えるサーモスタットバルブ１７が設けられている。サーモスタットバルブ１７は、このサーモスタットバルブ１７を流れる冷却水の温度が所定温度Ｔ1よりも高いときには、ラジエータバイパス通路１６を閉塞してウォータポンプ吸込路１４にラジエータ復路１３を接続し、冷却水温度が前記所定温度Ｔ1以下のときにはラジエータ復路１３を閉塞してウォータポンプ吸込路１４にラジエータバイパス通路１６を接続する。
【００２６】
この第１の実施の形態において、ウォータポンプ５、ウォータポンプ吐出路１５、ブロック冷却水通路２ａ、ヘッド冷却水通路３ｆ、ラジエータ往路１２、ラジエータ４、ラジエータ復路１３、ウォータポンプ吸込路１４、ラジエータバイパス通路１６、及びサーモスタットバルブ１７は冷却水回路１０を構成する。
【００２７】
冷却水回路１０は、車室内暖房用のヒータコアを備えた暖房用回路にも接続されているが、暖房用回路はこの発明には直接関係しないので、図示及び説明を省略する。
【００２８】
ウォータポンプ５は、冷却水回路１０に図１において反時計回り方向の冷却水の循環流を生じせしめるポンプであり、エンジン１のクランクシャフト（図示せず）により駆動される。したがって、ウォータポンプ５はエンジン１のクランキング後でなければ駆動することができない。
【００２９】
また、燃料噴射弁通路３ａの下流端と上流端は、温水通路２１，２２，２３と温水ポンプ６と保温容器７によって接続されており、温水通路２３には開閉弁２４が設けられている。この第１の実施の形態において、温水ポンプ６と保温容器７と温水通路２１，２２，２３と燃料噴射弁通路３ａは温水回路（噴射部温水供給手段）２０を構成する。
【００３０】
また、冷却水回路１０と温水回路２０は温水通路２５と水通路２６によって接続されている。詳述すると、ラジエータ往路１２と温水通路２１は温水通路２５によって接続されており、温水通路２３とウォータポンプ吸込路１４は水通路２６によって接続されている。水通路２６には開閉弁２７が設けられている。
【００３１】
温水ポンプ６は温水回路２０に図１において時計回り方向の温水の循環流を生じせしめるポンプであり、温水ポンプ６は電動モータにより駆動され、ウォータポンプ５とは駆動源を異にする。したがって、温水ポンプ６はエンジン１のクランキング前であっても駆動可能である。尚、この第１の実施の形態においては温水ポンプ６を保温容器７の上流側に設けているが、温水ポンプ６を保温容器７の下流側に設けることも可能である。
【００３２】
保温容器７は、冷却水回路１０を循環する高温の冷却水を貯留して蓄熱する一種の蓄熱装置であり、所定の容量及び保温性能を有している。また、保温容器７はその内部の液入口部と液出口部に、保温性能向上のために冷却水回路１０との接続を絶つ開閉弁７ａ，７ｂを内蔵している。
【００３３】
温水ポンプ６の運転・停止と保温容器７の開閉弁７ａ，７ｂの開閉と温水通路２３の開閉弁２４の開閉と水通路２６の開閉弁２７の開閉は、エンジン制御用コントロールユニット（ＥＣＵ）５０によって制御され、温水ポンプ６の運転中は開閉弁７ａ，７ｂを開き、温水ポンプ６の停止中は開閉弁７ａ，７ｂを閉ざすように制御される。また、高温の冷却水を保温容器７に取り込む場合には開閉弁２７を開いて開閉弁２４を閉ざし、保温容器７の温水を燃料噴射弁通路３ａに供給する場合には開閉弁２７を閉ざして開閉弁２４を開くように制御される。
【００３４】
燃料噴射弁通路３ａについて図２から図４の図面を参照して詳述すると、図２に示すように、シリンダヘッド３には、各気筒毎に燃料噴射弁取付孔３１が設けられている。燃料噴射弁取付孔３１は、対応する気筒の吸気ポート３２に開口する小径部３１ａと、小径部３１ａよりも大径でシリンダヘッド３の外面に開口する大径部３１ｂとから構成されている。小径部３１ａには燃料噴射弁８のノズルボディ（噴射部）８ａが挿入され、大径部３１ｂには燃料噴射弁８のノズルホルダ８ｂが挿入されており、ノズルホルダ８ｂの先端面は大径部３１ｂの底面から所定寸法離して取り付けられている。
【００３５】
そして、小径部３１ａの内周面とノズルボディ８ａの外周面はシールリング９ａによってシールされ、大径部３１ｂの内周面とノズルホルダ８ｂの外周面はシールリング９ｂによってシールされており、これにより、シリンダヘッド３と燃料噴射弁８との間に、ノズルボディ８ａの周囲を取り囲むように環状通路（温水通路）３３が形成される。
【００３６】
さらに、各気筒の燃料噴射弁８の周囲に形成された環状通路３３は、図３及び図４に示すように、シリンダヘッド３内に設けられた接続通路３４によって直列に接続されている。これら環状通路３３と接続通路３４によって燃料噴射弁通路３ａが構成されている。
【００３７】
尚、前記シールリング９ａ，９ｂを設ける代わりに、図５に示すように、ノズルボディ８ａに設けた環状フランジ部８ｃと小径部３１ａの底面との間にガスケット９ｃを挟装し、ノズルホルダ８ｂに設けた環状フランジ部８ｄと大径部３１ｂの底面との間にガスケット９ｄを挟装して、燃料噴射弁取付孔３１と燃料噴射弁８との間をシールすることも可能であるが、この場合には、小径部３１ａの軸方向の寸法管理が難しく、高い加工精度が要求される。したがって、前述の如く両方のシール部をシールリング９ａ，９ｂにより径方向にシールするか、あるいは片方のシール部を径方向にシールする方が、加工性、組付性の点から有利である。
【００３８】
上述構成の内燃機関においては、エンジン１の運転に伴ってウォータポンプ５が運転され、これにより冷却水が冷却水回路１０を循環してエンジン１のシリンダブロック２及びシリンダヘッド３を冷却する。この時に、冷却水の温度に応じてサーモスタットバルブ１７が冷却水の流路を切り替える。
【００３９】
即ち、冷却水の温度が所定温度Ｔ1以下の場合には、ウォータポンプ５から送出された冷却水は、ウォータポンプ吐出路１５、ブロック冷却水通路２ａ、ヘッド冷却水通路３ｆ、ラジエータ往路１２、ラジエータバイパス通路１６、サーモスタットバルブ１７、ウォータポンプ吸込路１４を順に通ってウォータポンプ５に戻る。
【００４０】
一方、冷却水の温度が所定温度Ｔ1よりも高い場合には、ウォータポンプ５から送出された冷却水は、ウォータポンプ吐出路１５、ブロック冷却水通路２ａ、ヘッド冷却水通路３ｆ、ラジエータ往路１２、ラジエータ４、ラジエータ復路１３、サーモスタットバルブ１７、ウォータポンプ吸込路１４を順に通ってウォータポンプ５に戻る。この場合には、冷却水はラジエータ４を通過する際に冷却される。
【００４１】
温水ポンプ６は所定の条件が成立したときだけ運転されるようになっており、温水ポンプ６が停止しているときには保温容器７の開閉弁７ａ，７ｂも閉じているので、保温容器７に冷却水が流れ込むことはない。
【００４２】
上述のように冷却水回路１０で冷却水を循環させているときに、保温容器７に貯留されている冷却水が常に所定温度以上の高温の冷却水であるように、ＥＣＵ５０は、温水ポンプ６の運転及び開閉弁７ａ，７ｂ，２４，２７の開閉を制御して、保温容器７に高温の冷却水を取り込む。
【００４３】
保温容器７に高温の冷却水を取り込むための温水ポンプ６及び開閉弁７ａ，７ｂ，２４，２７の制御方法としては、例えば、冷却水回路１０に設けた図示しない冷却水温センサで検出した冷却水温が所定の設定温度（例えば、９５゜Ｃ）以上であるとＥＣＵ５０が判定すると、ＥＣＵ５０が温水ポンプ６を所定時間運転するとともに開閉弁７ａ，７ｂ，２７を開弁し、開閉弁２４を閉弁する方法を例示することができる。温水ポンプ６を運転すると、ラジエータ往路１２を流れる高温の冷却水が、温水ポンプ６によって温水通路２５，２１を介して保温容器７に導入され、温水容器７内の冷却水は水通路２６を介してウォータポンプ吸込路１４に排出される。温水ポンプ６の運転時間は、保温容器７内の冷却水の全量が入れ替わるのに必要な時間以上とするのが好ましい。
【００４４】
また、エンジン１の停止直後に温水ポンプ６を所定時間運転するとともに開閉弁７ａ，７ｂ，２７を開弁し、開閉弁２４を閉弁して、エンジン停止直後の高温の冷却水を保温容器７に導入するようにしてもよい。温水ポンプ６は電動モータにより駆動されておりエンジン１のクランクシャフトの回転に関わりなく運転及び停止させることができるので、イグニッションスイッチがオフされた後に温水ポンプ６を運転するように制御すれば、上述のようにエンジン停止直後の高温の冷却水を保温容器７に導入することが可能である。
【００４５】
さらに、保温容器７内に電気ヒータなどの熱源を設け、この熱源をＥＣＵ５０により制御して保温容器７内の冷却水温を所定温度に制御するようにしてもよい。
このようにして保温容器７内に貯留された高温の冷却水（以下の説明では、この冷却水のことを「温水」という）は、エンジン１を次回始動する時に燃料噴射弁８のノズルボディ８ａを加熱する熱源となる。
【００４６】
エンジン１の始動時には、ＥＣＵ５０は、エンジン１のクランキング前に温水ポンプ６を所定時間運転するとともに、開閉弁７ａ，７ｂ，２４を開弁し、開閉弁２７を閉弁するように制御する。すると、保温容器７内の温水が、図１において矢印で示すように、温水通路２３を通って燃料噴射弁通路３ａに導入されるようになり、燃料噴射弁通路３ａに溜まっていたエンジン停止時の冷水を押し出して、燃料噴射弁通路３ａに温水が流れる。燃料噴射弁通路３ａから出た温水は温水通路２１を介して温水ポンプ６に吸い込まれ、保温容器７へと戻る。即ち、保温容器７の温水が温水回路２０を循環するようになる。
【００４７】
その結果、燃料噴射弁通路３ａを流れる温水によって、燃料噴射弁８のノズルボディ８ａが加熱されるとともに、シリンダヘッド３の吸気ポート３２周りが加熱される。ノズルボディ８ａの加熱はノズルボディ８ａ内部の燃料を加熱して気化し易い状態にし、一方、吸気ポート３２周りの加熱は、筒内に流入する吸入空気を加熱して燃料の気化を促進するとともに、吸気ポート３２の壁面に付着する燃料の気化を促進する。
【００４８】
このように、エンジン１のクランキング前に保温容器７に貯留された温水で燃料噴射弁８のノズルボディ８ａと吸気ポート３２周りを加熱することにより、燃料の気化促進状態が維持されるので、この後で、エンジン１をクランキングし始動させたときに燃料が気化し易く、筒内における燃焼状態が極めて良くなり、その結果、冷間始動時においても始動性が極めてよくなる。また、エンジン始動時の燃費が向上し、エンジン始動時の排気エミッションを良好にすることができ、さらに、エンジンの暖機を早めることができる。
【００４９】
また、保温容器７内の温水は燃料噴射弁８のノズルボディ８ａとシリンダヘッド３の吸気ポート３２近傍の加熱にだけ用いられるので、保温容器７の保水容量が少なくて済み、装置をコンパクトにすることができる。
【００５０】
しかも、温水によって燃料噴射弁８内の燃料を加熱しているので燃料が１００゜Ｃ以上になることがなく、燃料の異常沸騰を防止することができる。
尚、このようにエンジン１のクランキング前に保温容器７に貯留された温水を温水回路２０に循環した場合、エンジン１のクランキング開始と同時に温水ポンプ６を停止して温水の循環を停止してもよいし、あるいは、エンジン１のクランキング後もしばらくの間は温水ポンプ６の運転を続行して、保温容器７から燃料噴射弁通路３ａへの送水を続行してもよい。
【００５１】
エンジン１のクランキング前に温水ポンプ６による温水循環を行う場合の制御方法として、以下の方法が考えられる。
（１）アクセサリスイッチのＯＮ信号などによりＥＣＵ５０がエンジン１の始動前状態を検出したならば、ＥＣＵ５０は温水ポンプ６を自動起動し、温水回路２０に温水を循環して、エンジン始動時の最初の燃料噴射時点以前に燃料噴射弁８を加熱する。その後、運転者が手動でスタータスイッチをＯＮすることによりエンジンを始動する。
【００５２】
（２）ＥＣＵ５０がエンジン始動指令を検出すると、ＥＣＵ５０は、エンジンを始動する前にまず温水ポンプ６を自動起動して温水回路２０に温水を循環し、燃料噴射弁８を加熱する。そして、温水ポンプ６による温水循環を所定時間行った後に、ＥＣＵ５０がエンジン１を自動始動（クランキング）する。
【００５３】
さらに、前記（２）の制御方法の場合に、ＥＣＵ５０がエンジン始動指令を検出したときのエンジン水温に応じて温水循環時間を可変制御することもできる。具体的には、エンジン水温が高いほど温水循環時間を短くしたりあるいは循環量を少なくし、エンジン水温が低いほど温水循環時間を長くしたりあるいは循環量を多くするように制御する。
【００５４】
また、前記（２）の制御方法の場合に、エンジン水温が所定温度以上になったときにＥＣＵ５０がエンジン１を自動始動するようにしたり、あるいは、燃料噴射弁８の温度を検出することができるようにしておき、燃料噴射弁８の温度が所定温度以上になったときにＥＣＵ５０がエンジン１を自動始動するように制御することも可能である。
【００５５】
以上説明した例では、エンジン１のクランキング前に温水回路２０に温水を循環させて燃料噴射弁８を始動前に加熱するようにしているが、エンジン始動前には温水循環を行わず、エンジン１のクランキングと同時に温水ポンプ６を起動し温水回路２０に温水を循環させるようにすることも可能である。
【００５６】
また、図６に示すように、シリンダヘッド３の燃料噴射弁取付孔３１の内周面に断熱材３５を取り付けることも可能である。このようにすると、環状通路３３を通る温水の熱はシリンダヘッド３に伝熱されず、温水の熱を燃料噴射弁８の加熱にのみ利用することができ、燃料の気化促進に極めて効果的である。
【００５７】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁加熱装置の第２の実施の形態を図７に基づいて説明する。
【００５８】
前述した第１の実施の形態では、燃料噴射弁８のノズルボディ８ａを加熱するための温水が通る通路を燃料噴射弁８とシリンダヘッド３の間に環状通路３３として形成したが、第２の実施の形態では、環状通路３３を形成する代わりに、図７に示すように、ノズルボディ８ａの内部に温水通路８ｃを設けている。
【００５９】
このようにすると、温水通路８ｃを通過する温水がシリンダヘッド３に接触しないので、温水の熱がシリンダヘッド３に伝熱されず、温水の熱を燃料噴射弁８の加熱にのみ利用することができ、燃料の気化促進に極めて効果的である。
【００６０】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁加熱装置の第３の実施の形態を図８から図１０の図面に基づいて説明する。
【００６１】
前述した第１の実施の形態では、全気筒の環状通路３３を直列に接続しているが、この場合には、燃料噴射弁通路３ａにおいて上流側に位置する気筒の燃料噴射弁８は十分に加熱されるが、下流側に位置する気筒の燃料噴射弁８に対する加熱が不十分になり、燃料噴射弁８の温度の差が大きくなる虞れがある。
【００６２】
そこで、この第３の実施の形態では、各気筒の燃料噴射弁８を二つの群に分け、それぞれの群に並行して温水を流すことにより、総ての燃料噴射弁８をほぼ均一に加熱することができるようにし、燃料噴射弁８の温度差を小さくできるようにした。
【００６３】
図８及び図９は直列４気筒エンジンの場合の例を示したものであり、１番気筒と２番気筒の燃料噴射弁８１，８２に対応する環状通路３３を接続通路３４で直列に接続し、一方、３番気筒と４番気筒の燃料噴射弁８３，８４に対応する環状通路３３を接続通路３４で直列に接続し、２番気筒と３番気筒の環状通路３３に燃料噴射弁通路３ａの上流側通路を接続し、１番気筒と４番気筒の環状通路３３を燃料噴射弁通路３ａの図示しない下流側通路に接続する。これにより、温水の一部は２番気筒の環状通路３３から１番気筒の環状通路３３へ流れ、これと並行して残りの温水が３番気筒の環状通路３３から４番気筒の環状通路３３へと流れるので、総ての燃料噴射弁８をほぼ均一に加熱することができ、燃料噴射弁８の温度差を小さくすることができる。
【００６４】
図１０はＶ型８気筒エンジンの場合の例を示したものであり、１番気筒と３番気筒と５番気筒と７番気筒の燃料噴射弁８１，８３，８５，８７に対応する環状通路３３を接続通路３４で直列に接続し、一方、２番気筒と４番気筒と６番気筒と８番気筒の燃料噴射弁８２，８４，８６，８８に対応する環状通路３３を接続通路３４で直列に接続し、１番気筒と２番気筒の環状通路３３に燃料噴射弁通路３ａの上流側通路を接続し、７番気筒と８番気筒の環状通路３３を燃料噴射弁通路３ａの下流側通路に接続する。これにより、温水の一部は１番気筒、３番気筒、５番気筒、７番気筒の環状通路３３を順に流れ、これと並行して残りの温水が２番気筒、４番気筒、６番気筒、８番気筒の環状通路３３を順に流れるので、１番気筒から８番気筒の環状通路３３の総てを直列に接続した場合よりも、燃料噴射弁８１〜８８の温度差を小さくすることができる。
【００６５】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁加熱装置の第４の実施の形態を図１１から図１４の図面に基づいて説明する。
【００６６】
前述した第１の実施の形態では、エンジン１の始動時に保温容器７の温水で燃料噴射弁８だけを加熱するようにしたが、第４の実施の形態では、エンジン１の始動時にシリンダヘッド３も温水で加熱するようにした。
【００６７】
図１１から図１４の図面は、シリンダヘッド３における温水の流れを模式的に示した図である。
図１１に示す例においては、シリンダヘッド３に、第１の実施の形態におけるものと同様の燃料噴射弁通路３ａと、シリンダヘッド３の吸気側を加熱するためのヘッド吸気側通路（機関温水供給手段）３ｂと、シリンダヘッド３の排気側を冷却するためのヘッド排気側通路３ｃが設けられている。ヘッド吸気側通路３ｂの上流部は燃料噴射弁通路３ａの上流部に接続され、さらに温水通路２３に接続されており、ヘッド排気側通路３ｃの上流部は制御弁２８を介して温水通路２３に接続されている。この温水通路２３は、保温容器７に接続されるとともに、接続通路４０を介してブロック冷却水通路２ａにも接続されている。また、ヘッド吸気側通路３ｂの下流部は燃料噴射弁通路３ａの下流部に接続され、さらにヘッド排気側通路３ｃに接続され、さらに温水通路２１と、ラジエータ往路１２への接続通路である温水通路２５に接続されている。
【００６８】
この図１１に示す例では、エンジン始動時の温水循環時には制御弁２８を閉じるように制御する。これにより、温水は、燃料噴射弁通路３ａとヘッド吸気側通路３ｂに並行して流れ、燃料噴射弁８とシリンダヘッド３の吸気側を加熱する。シリンダヘッド３の吸気側を加熱すると筒内に流入する吸入空気を加熱することができ、燃料噴射弁８の加熱とともに、燃料の気化を促進させる効果がある。制御弁２８を閉じているので、ヘッド排気側通路３ｃには温水は流れない。温水循環をしていないときは制御弁２８を開くように制御することにより、温水循環をしていないときには、冷却水がブロック冷却水通路２ａから接続通路４０を介して燃料噴射弁通路３ａとヘッド吸気側通路３ｂとヘッド排気側通路３ｃに流れ、シリンダヘッド３の全体を冷却して、温水通路２１，２５を通ってラジエータ往路１２へと流れる。
【００６９】
図１２に示す例は、図１１に示す例の変形例である。図１２に示す例では、温水が燃料噴射弁通路３ａを流れてからヘッド吸気側通路３ｂに流れるように、燃料噴射弁通路３ａとヘッド吸気側通路３ｂとの間に適宜の絞り３ｄが設けられている。これにより、温度の高い温水で燃料噴射弁８を加熱することができる。そして、燃料噴射弁８に熱を奪われて若干温度低下した温水がシリンダヘッド３の吸気側を加熱する。
【００７０】
図１３及び図１４に示す例は、さらに、ヘッド排気側通路３ｃにも温水を流してシリンダヘッド全体を加熱するようにしたものであり、これらの例では制御弁２８がなく、ヘッド排気側通路３ｃはヘッド吸気側通路３ｂに接続されている。
【００７１】
そして、図１３に示す例では、温水がヘッド吸気側通路３ｂを流れてからヘッド排気側通路３ｃに流れるように、ヘッド吸気側通路３ｂとヘッド排気側通路３ｃとの間に適宜の絞り３ｅが設けられている。これにより、図１３に示す例の場合には、温水は初めに燃料噴射弁通路３ａとヘッド吸気側通路３ｂに並行して流れ、その後でヘッド排気側通路３ｃへと流れる。これにより、温度の高い温水で燃料噴射弁８とシリンダヘッド３の吸気側を加熱することができる。そして、燃料噴射弁８及びシリンダヘッド３の吸気側に熱を奪われて若干温度低下した温水がシリンダヘッド３の排気側を加熱する。
【００７２】
また、図１４に示す例は、温水が、燃料噴射弁通路３ａ、ヘッド吸気側通路３ｂ、ヘッド排気側通路３ｃの順に流れるように、燃料噴射弁通路３ａとヘッド吸気側通路３ｂとの間に絞り３ｄが設けられるとともに、ヘッド吸気側通路３ｂとヘッド排気側通路３ｃとの間に絞り３ｅが設けられている。
【００７３】
尚、図１３と図１４に示す例においては、ヘッド排気側通路３ｃにも温水が流れるので、ヘッド排気側通路３ｃは機関温水供給手段を構成する。
【００７４】
〔第５の実施の形態〕
次に、本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁加熱装置の第５の実施の形態を図１５から図１７の図面に基づいて説明する。
【００７５】
前述した第４の実施の形態では、エンジン１の始動時に保温容器７の温水で燃料噴射弁８とシリンダヘッド３を加熱するようにしたが、第５の実施の形態では、さらにシリンダブロック２も温水で加熱するようにした。
【００７６】
この場合、図１５のブロック図に示すように、温水を初めにシリンダブロック２に供給し、その後でシリンダヘッド３及び燃料噴射弁８に供給するようにしてもよいし、図１６のブロック図に示すように、シリンダブロック２とシリンダヘッド３の順に温水を供給するのと並行して、燃料噴射弁８に温水を供給するようにしてもよい。さらに、図１７に示すように、切替弁２９によって温水の流路を切り替え可能にし、初めに燃料噴射弁８に温水を供給し、その後にシリンダブロック２及びシリンダヘッド３に温水を供給するようにしてもよい。
【００７７】
また、前述した第３の実施の形態と第４の実施の形態と第５の実施の形態を適宜組み合わせることも可能である。
【００７８】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁加熱装置によれば、車両に搭載された水冷式の内燃機関と、前記内燃機関により加熱された冷却水を貯留する保温容器と、前記内燃機関の始動時に前記保温容器に貯留された温水を燃料噴射弁の噴射部近傍の温水通路に供給する噴射部温水供給手段と、を備えることにより、燃料噴射弁から噴射される燃料の気化が促進され、その結果、内燃機関の始動性が向上し、また始動時の燃焼状態がよくなって燃費性能及び排気エミッションが向上するという優れた効果が奏される。また、燃料の加熱に温水を用いているので燃料の異常沸騰を防止することができる。
【００７９】
前記噴射部温水供給手段の温水通路が前記内燃機関のシリンダヘッドと前記燃料噴射弁との間に設けられている場合には、特別な燃料噴射弁を使用せずに装置を構成することができるので、装置構成を簡略化することができる。
【００８０】
前記噴射部温水供給手段の温水通路が前記燃料噴射弁の内部に設けられている場合には、効率よく燃料噴射弁の噴射部を加熱することができる。
本発明において、複数の燃料噴射弁が複数の群に分けられ、前記噴射部温水供給手段が前記各群に対して並行に温水を供給して各燃料噴射弁の噴射部近傍の温水通路に温水を供給するように構成されている場合には、複数の燃料噴射弁をほぼ均一に加熱することができるという優れた効果が奏される。
【００８１】
本発明において、前記噴射部温水供給手段が内燃機関の始動前に温水を燃料噴射弁の噴射部近傍の温水通路に供給する場合には、エンジン始動前に燃料噴射弁を加熱することができ、始動時の燃料の気化促進に極めて効果的である。
【００８２】
また、内燃機関の始動前に噴射部温水供給手段を作動させるようにした場合、前記噴射部温水供給手段が温水を燃料噴射弁の噴射部近傍の温水通路に供給開始してから所定時間経過したときに、内燃機関が自動始動されるようにし、さらに、前記所定時間を、燃料噴射弁の温度、温水温度、冷却水温度の少なくとも一つをパラメータとして可変制御するようにすると、燃料噴射弁の加熱時間を適正化することができる。
【００８３】
本発明において、前記噴射部温水供給手段と並列に、内燃機関の始動時に前記保温容器に貯留された温水を該内燃機関の機関本体の温水通路に供給する機関温水供給手段が設けられている場合には、燃料の気化促進と併せて、機関本体の早期暖機が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁加熱装置における第１の実施の形態の概略構成を示す図である。
【図２】  第１の実施の形態の燃料噴射弁取付部近傍の断面図である。
【図３】  第１の実施の形態における燃料噴射弁通路の横断面図である。
【図４】  第１の実施の形態における燃料噴射弁通路の縦断面図である。
【図５】  第１の実施の形態の変形例における燃料噴射弁取付部近傍の断面図である。
【図６】  第１の実施の形態の別の変形例における燃料噴射弁取付部近傍の断面図である。
【図７】  本発明の内燃機関の燃料噴射弁加熱装置における第２の実施の形態を示す燃料噴射弁取付部近傍の断面図である。
【図８】  本発明の内燃機関の燃料噴射弁加熱装置における第３の実施の形態の一例を示す燃料噴射弁通路の横断面図である。
【図９】  第３の実施の形態の前記一例の燃料噴射弁通路の縦断面図である。
【図１０】  第３の実施の形態の他の例の燃料噴射弁通路の横断面図である。
【図１１】  本発明の内燃機関の燃料噴射弁加熱装置における第４の実施の形態の一例を示すシリンダヘッドの温水流路を模式的に示した図である。
【図１２】  第４の実施の形態の他の例におけるシリンダヘッドの温水流路を模式的に示した図である。
【図１３】  第４の実施の形態の別の例を示すシリンダヘッドの温水流路を模式的に示した図である。
【図１４】  第４の実施の形態のさらに別の例を示すシリンダヘッドの温水流路を模式的に示した図である。
【図１５】  本発明の内燃機関の燃料噴射弁加熱装置における第５の実施の形態の温水の流れの一例を示すブロック図である。
【図１６】  第５の実施の形態の温水の流れの他の例を示すブロック図である。
【図１７】  第５の実施の形態の温水の流れのさらに別の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  エンジン（内燃機関）
２  シリンダブロック
２ａ  ブロック冷却水通路
３  シリンダヘッド
３ａ  燃料噴射弁通路
３ｂ  ヘッド吸気側通路（機関温水供給手段）
３ｃ  ヘッド排気側通路（機関温水供給手段）
５  ウォータポンプ
６  温水ポンプ
７  保温容器
８，８１〜８８  燃料噴射弁
８ａ  ノズルボディ（噴射部）
８ｂ  ノズルホルダ
８ｃ  温水通路（噴射部近傍の温水通路）
１０  冷却水回路
２０  温水回路（噴射部温水供給手段）
２１  温水通路
３３  環状通路（噴射部近傍の温水通路）
３４  接続通路
５０  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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