(57)【要約】【課題】エンジンを確実に始動させることが可能なエンジンの始動補助装置を提供する。【解決手段】吸気ポート２１内のインジェクタ３の噴孔３１と吸気弁４との途中に環状の加熱スリーブ１１を吸気ポート２１と同軸上に配置し、加熱スリーブ１１の外周に巻回されたコイル１２へコントローラ７により交流電圧が印加する構成とした。コイル１２により形成される磁界変化により加熱スリーブ１１中を誘導電流が流れ、そのときに発生するジュール熱により加熱スリーブ１１の温度が上昇する。このような誘導加熱方法によれば、コイル１２へ通電開始後直ちに加熱スリーブ１１の温度を高めることができ、従来のインテークヒータ等に比べて燃料を所定温度まで加熱するのに要する時間を大幅に短縮することができる。したがって、燃料温度および吸入空気温度を短時間で高めることができる。【選択図】図１
2009174351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガソリンとアルコールとの混合液を燃料とするエンジンの始動補助装置であって、
エンジンの燃焼室へ空気を導入するためにシリンダヘッドに形成され吸気通路と、
前記シリンダヘッドにその軸方向に自在に保持され前記燃焼室と前記吸気通路との連通遮断を切り替える吸気弁と、
前記吸気弁よりも上流側の吸気通路内に燃料を噴射可能に配置されたインジェクタと、
前記吸気通路内において吸気弁よりも上流側且つインジェクタの噴孔よりも下流側に、その内周を吸気が通過可能且つ前記吸気通路と同軸上に配置された金属材質から形成された環状部材と、
前記環状部材の外周側に巻回されたコイルと、
前記コイルへの交流電圧印加・遮断を切り替える制御装置と、を備え、
前記コイルへ交流電圧が印加されると前記環状部材には誘導電流が発生することを特徴とするエンジンの始動補助装置。
【請求項２】
前記環状部材はその内周面が前記吸気通路の内壁と滑らかにつながるようにして配置されることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動補助装置。
【請求項３】
前記シリンダヘッドには前記吸気通路の前記吸気弁側端部に前記吸気弁の傘部と当接して前記燃焼室と前記吸気通路とを遮断する円環状の弁座が設けられ、
前記シリンダヘッドには前記環状部材および前記コイルを収容する収容孔が形成され、
前記収容孔は前記シリンダヘッドの前記弁座側端面に開口し且つその開口部の輪郭は前記弁座の外周の内側にあることを特徴とする請求項１または請求項２のどちらか一つに記載のエンジンの始動補助装置。
【請求項４】
ガソリンとアルコールとの混合液を燃料とするエンジンの始動補助装置であって、
エンジンの燃焼室へ空気を導入するためにシリンダヘッドに形成され吸気通路と、
前記シリンダヘッドにその軸方向に移動可能に保持され前記燃焼室と前記吸気通路との連通遮断を切り替える吸気弁と、
前記吸気弁よりも上流側の吸気通路内に燃料を噴射可能に配置されたインジェクタと、を備え、
前記吸気弁の前記シリンダヘッドと嵌合している部位であるステム部の外周側に巻回されたコイルと、
前記コイルへの交流電圧印加・遮断を切り替える制御装置と、を備え、
前記コイルへ交流電圧が印加されると前記吸気弁には誘導電流が発生することを特徴とするエンジンの始動補助装置。
【請求項５】
前記コイルは前記ステム部のシリンダヘッドとの嵌合部分よりも前記吸気弁の傘部側に配置されることを特徴とする請求項４に記載のエンジンの始動補助装置。
【請求項６】
エンジンの冷却水温度を検出する水温センサと、
吸気温度を検出する吸気温度センサと、を備え、
前記制御装置は前記冷却水温度および前記吸気温度に基づいて前記コイルへの交流電圧印加を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載のエンジンの始動補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリンとアルコールとの混合液を燃料とするエンジンの始動補助装置に関するものであり、自動車等に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンとアルコールとの混合液を燃料とするエンジン、いわゆるバイフューエルエンジンが開発されている。このようなエンジンにおいては、吸気通路内の吸気弁よりも上流側部分にインジェクタにより燃料を噴射して、燃料噴霧を吸入空気と一緒に燃焼室内へ導入している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２５７９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
アルコールはガソリンと比較して気化しにくいため、上述したガソリンとアルコールとの混合液を燃料とするエンジンにおいては、低温時における始動性が問題となる。燃料中のアルコール濃度が高いほど、始動性は悪化する。この問題を解決するために、様々な方法が提案されている。たとえば、下記の３つの方法が提案されている。
【０００４】
（１）ガソリンとアルコールとの混合液である燃料を貯蔵する主燃料タンクとは別に、ガソリンまたはアルコール濃度の低い混合液を貯蔵する副燃料タンクを備え、エンジン始動時には副燃料タンクから燃料を供給する方法。
【０００５】
（２）燃料タンク内にアルコール分離膜を設置し、エンジン始動時には、アルコール分離膜を挟んでアルコール濃度の低い領域、言い換えるとガソリン濃度が高い領域の燃料をエンジンに供給する方法。
【０００６】
（３）エンジン始動時に、燃料供給通路中に水を供給してガソリンとアルコールとを分離し、アルコールが分離された燃料、つまりガソリンをエンジンに供給する方法。
【０００７】
上記の３つの方法のうち、（１）の方法は、車両は主、副２つの燃料タンクを備え、それぞれに異なる燃料を補充しなければならない。このため、車両使用者の手間が多大なものとなる。また、各タンクに補充する燃料を間違えると、エンジンの始動が困難になる恐れがある。（２）の方法は、アルコール分離膜の分離性能および車両搭載時の信頼性に問題がある。（３）の方法は、燃料タンクに加えて水を貯蔵する水タンクが必要になり、燃料および水を補給する手間が多大となる。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、単純な構成によりエンジンを確実に始動させることが可能なエンジンの始動補助装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。
【００１０】
本発明の請求項１に記載のエンジンの始動補助装置は、ガソリンとアルコールとの混合液を燃料とするエンジンの始動補助装置であって、エンジンの燃焼室へ空気を導入するためにシリンダヘッドに形成され吸気通路と、シリンダヘッドに装着され燃焼室と吸気通路との連通遮断を切り替える吸気弁と、吸気弁よりも上流側の吸気通路内に燃料を噴射可能に配置されたインジェクタと、吸気通路内において吸気弁よりも上流側且つインジェクタの噴孔よりも下流側に、その内周を吸気が通過可能且つ吸気通路と同軸上に配置された金属材質から形成された環状部材と、環状部材の外周側に巻回されたコイルと、コイルへの交流電圧印加・遮断を切り替える制御装置と、を備え、コイルへ交流電圧が印加されると環状部材には誘導電流が発生することを特徴としている。
【００１１】
エンジン運転中において、燃料はインジェクタからシリンダヘッドの吸気通路内へ噴射され、噴霧状態で吸入空気流とともに燃焼室内へ供給される。そして、燃料噴霧と空気の混合気が燃焼室内で圧縮され、外部エネルギが供給されて点火される。外部エネルギとしては、一般には点火プラグの電極間に発生する放電火花が用いられている。混合気が放電火花により点火されるためには、燃料温度が燃料自体の引火点温度以上であることが必要である。すなわち、燃焼室内における燃料温度がその引火点以上であれば、燃料は点火可能であり、始動性も良好である。しかし、燃焼室内における燃料温度がその引火点よりも低い場合は、燃料は点火されずエンジンの始動が困難となる。ところで、ガソリンの引火点が−４５℃であるのに対してアルコールの引火点は１３℃と高い。このため、ガソリンとアルコールとの混合液からなる燃料では、引火点はアルコール濃度が高まるに連れて高くなり、アルコール濃度１００％近辺では引火点が約１３℃となっている。このように、ガソリンとアルコールとの混合液を燃料として用いるエンジンにおいては、低温時にはエンジン始動時に良好な始動性を確保するために、何らかの始動補助手段が必要となっている。この始動補助手段として、たとえば、主燃料タンクとは別の副燃料タンクにガソリンあるいは低アルコール濃度の混合液を用意し、低温時においては、エンジン始動時にはガソリンを供給しエンジン始動後は主燃料タンクから燃料を供給する構成としたものがある。しかし、このような始動補助手段は、２種類の燃料を補給しなければならず運転者の手間が多大なものになるという問題がある。を用いて燃料温度をその引火点以上に高めてやる必要がある。別の始動補助手段として、インジェクタよりも上流側の吸気通路あるいは吸気マニホルドにインテークヒータを設置して吸入空気温度を高め、それによりインジェクタから噴射された燃料温度を高めるような構成としたものがある。しかし、低温時にエンジン各部の温度が低い場合は、インテークヒータで吸入空気を暖めてもインジェクタ付近に達したときには吸気温度が低下してしまう。そのため、吸気温度をインジェクタ付近においても燃料温度を高められる温度であるようにするためには、インテークヒータの発熱容量を増大させる必要がある。このことは、バッテリ容量増大、発電機容量増大を伴いコスト上昇を招いてしまう。また、インテークヒータに通電を開始してから所望の温度に達するまでに時間を要するため、運転者がエンジンを始動する際にこの昇温時間がもどかしく感じられるという問題がある。
【００１２】
本発明の請求項１に記載の発明によれば、制御装置によりコイルへ交流電圧が印加されると、コイルにより形成される磁界変化により環状部材に誘導電流が発生し、この誘導電流が環状部材中を流れるときに発生するジュール熱により環状部材の温度が上昇する。すなわち、制御装置によりコイルへ交流電圧を印加することで、環状部材の温度を高めることができる。上述のような加熱方法、すなわち誘導加熱方法によれば、コイルへ通電開始後直ちに環状部材の温度を高めることができる。つまり、インテークヒータに比べて発熱部材の温度が所定温度、すなわちエンジンの良好な始動性が得られる温度、たとえば燃料の引火点温度を上回る温度に達するまでの時間である昇温時間を大幅に短縮することができる。したがって、燃料温度および吸入空気温度を短時間で高め、良好な始動性を確保できる始動補助装置を実現することができる。
【００１３】
また、本発明の請求項１に記載の発明の構成においては、環状部材は、吸気通路内において吸気弁とインジェクタの噴孔との間に配置されている。すなわち、従来のインテークヒータの設置部位に比べると大幅に吸気弁、燃焼室に近い部位に設置されている。これにより、環状部材により暖められた燃料噴霧および吸気は直ちに燃焼室内へ導入されるので、加熱手段から燃焼室へ流れる途中における温度低下を最小限度に抑えることができる。
【００１４】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の発明によれば、シリンダヘッドに環状部材およびコイルを設け、コイルに交流電圧を印加するという簡単な構成により燃料温度を短時間に高効率で高めることができるので、単純な構成によりエンジンを確実に始動させることが可能なエンジンの始動補助装置を提供することができる。
【００１５】
本発明の請求項２に記載のエンジンの始動補助装置は、環状部材はその内周面が吸気通路の内壁と滑らかにつながるようにして配置されることを特徴としている。
【００１６】
上述した構成によれば、環状部材の内周面は吸気通路の一部を構成しており、吸気流れに対する管路抵抗を最小限度に抑えることができる。
【００１７】
本発明の請求項３に記載のエンジンの始動補助装置は、シリンダヘッドには吸気通路の吸気弁側端部に吸気弁の傘部と当接して燃焼室と吸気通路とを遮断する円環状の弁座が設けられ、シリンダヘッドには環状部材およびコイルを収容する収容孔が形成され、収容孔はシリンダヘッドの弁座側端面に開口し且つその開口部の輪郭は弁座の外周の内側にあることを特徴としている。
【００１８】
弁座は、一般に耐摩耗性および耐熱性に優れた金属により形成され、シリンダヘッドに圧入固定されている。コイルを収容する収容孔の開口部の輪郭が弁座の外周の内側にある、ということは、シリンダヘッドの収容孔の直径がシリンダヘッドに設けられた弁座を圧入するための孔の直径よりも小さいことを意味している。すなわち、弁座を圧入する孔の底面に収容孔が開口している。このため、シリンダヘッドに弁座を圧入する際には、弁座が底面に当接することにより弁座の位置が正確に決まる。したがって、シリンダヘッドに弁座を圧入する前であれば、環状部材およびコイルをシリンダヘッドの弁座側端面の開口部から収容孔内へ容易に組み付けることができる。その後、シリンダヘッドに対して正確な位置に弁座を圧入することができる。以上により、環状部材およびコイルからなる加熱手段と弁座とをそれぞれ容易にシリンダヘッドへ組み付けることができる。
【００１９】
本発明の請求項４に記載のエンジンの始動補助装置は、ガソリンとアルコールとの混合液を燃料とするエンジンの始動補助装置であって、エンジンの燃焼室へ空気を導入するためにシリンダヘッドに形成され吸気通路と、シリンダヘッドにその軸方向に移動可能に保持され燃焼室と吸気通路との連通遮断を切り替える吸気弁と、吸気弁よりも上流側の吸気通路内に燃料を噴射可能に配置されたインジェクタと、を備え、吸気弁のシリンダヘッドと嵌合している部位であるステム部の外周側に巻回されたコイルと、コイルへの交流電圧印加・遮断を切り替える制御装置と、を備え、コイルへ交流電圧が印加されると吸気弁には誘導電流が発生することを特徴としている。
【００２０】
上述した構成においては、コイルに交流電圧を印加して誘導加熱される対象部品を吸気弁としている。すなわち、コイルに交流電圧が印加されると、吸気弁のステム部のコイルと径方向に重なっている部分が加熱される。そしてステム部の隣接する部分や傘部の温度も高められる。ステム部は、その一部が吸気通路内に露出しているのでステム部温度を高めることで、吸気温度を高めて燃料温度を高めることができる。一般に、吸気弁は耐熱鋼、つまり鉄系金属により形成されている。鉄系材質は比透磁率が高いので誘導電流が大きくしたがって誘導加熱時の発熱量が大きい。したがって、燃料温度を高める作用も大きくなる。
【００２１】
この場合、本発明の請求項５に記載のエンジンの始動補助装置のように、コイルはステム部のシリンダヘッドとの嵌合部分よりも吸気弁の傘部側に配置される構成とすれば、吸気弁の傘部がステム部の誘導加熱により加熱される部分に隣接するため、傘部温度をコイル通電開始後短時間で高めることができる。吸気通路から吸気弁を介して燃焼室へ向かう吸気流れは弁座付近では傘部表面に沿って傘部の中心から外周へ向かって流れる。したがって、傘部を加熱手段とすることにより、燃料と空気の混合気と加熱手段との接触面積を増大させて、高効率で燃料温度を高めることができる。
【００２２】
本発明の請求項６に記載のエンジンの始動補助装置は、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサと、吸気温度を検出する吸気温度センサと、を備え、制御装置は冷却水温度および吸気温度に基づいてコイルへ交流電圧印加を制御することを特徴としている。
【００２３】
低温時、たとえば外気温度が氷点下のときにエンジンを始動する場合、エンジンが長時間停止放置されているとエンジン各部も冷え切っているので、コイルへの通電は長時間、つまりエンジンが安定して回転するようになるまで必要となる。一方、エンジン停止後短時間が経過した場合は、エンジン各部は暖まっている、つまりアルコールの引火点以上の温度になっている。このような条件下では、コイルへの通電時間は上述の条件下に比べて短いか、あるいは通電しなくても始動可能となる。水温センサによる検出温度は、エンジン温度、たとえば吸気通路や燃焼室壁の温度とみなせる。
【００２４】
したがって、本発明の請求項６に記載のエンジンの始動補助装置の構成によれば、冷却水温度および吸気温度に基づいてコイルへの交流電圧印加を制御することにより、始動補助、つまり燃料加熱が必要なときに必要な時間だけコイルに通電するようにできる。これにより  、バッテリ電力消費量を必要最小限度に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明にかかるエンジンの始動補助装置の実施の形態について、自動車用原動機として用いられているガソリンとアルコールとの混合液を燃料とするエンジンであるバイフューエルエンジン１００に装着された始動補助装置である加熱ユニット１に適用した場合を例に説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
バイフューエルエンジン１００は、大きくは、図１に示すように、シリンダヘッド２、シリンダブロック５０、ピストン６０を備えている。吸気弁４を介して燃焼室２２内に吸入された燃料噴霧と空気の混合気に図示しないスパークプラグの火花エネルギにより点火して、その爆発圧力によりピストン６０を直線運動させ、それを図示しないコンロッドを介して図示しないクランク軸の回転運動に変換して回転トルクとして力を取り出すものである。
【００２７】
加熱ユニット１は、バイフューエルエンジン１００のシリンダヘッド２に形成された吸気通路である吸気ポート２１の装着されている。以下に、指導補助装置１０の構成について、関連するバイフューエルエンジン１００の構成とともに説明する。
【００２８】
シリンダヘッド２において、吸気通路である吸気ポート２１の吸気流れ方向の下流側端部には、図１に示すように、燃焼室２２が形成されている。吸気ポート２１と燃焼室２２との間には、図１に示すように、吸気弁４が配置されている。吸気弁４は、シリンダヘッド２に、その軸方向移動自在に保持されて、吸気ポート２１と燃焼室２２との連通・遮断を切り替えている。すなわち、吸気弁４が、図１において下方に移動し、シリンダヘッド２に固定されている円環状の弁座であるバルブシート５から離れると、吸気ポート２１と燃焼室２２とが連通し、空気および燃料噴霧が吸気弁４とバルブシート５との隙間を通って燃焼室２２内へ吸入される。
【００２９】
燃焼室２２は、図１に示すように、シリンダヘッド２の端面、ピストン６０の頂面、およびシリンダブロック５０のシリンダ５１内面により囲まれた空間として形成される。燃焼室２２の容積はシリンダ５１内におけるピストン６０の位置により変化し、ピストン６０が上死点、つまり図１に示す位置にあるときに最小となり、下死点にあるときに最大となる。また、ピストン６０が上死点にあるときはピストン６０頂面がシリンダ５１上端とほとんど同一位置に来るので、そのときは、燃焼室２２は、シリンダヘッド２の端面、およびピストン６０の頂面に囲まれた空間となる。
【００３０】
シリンダヘッド２には、吸気ポート２１内へ燃料を噴射可能にインジェクタ３が配置されている。インジェクタ３へは、図示しない燃料ポンプにより加圧された燃料が供給されている。また、インジェクタ３は、図示しない電磁弁を備えており、この電磁弁への通電および遮断を切り替えることによりニードル弁の開閉が切り替えられる。すなわち、電磁弁に通電されるとニードル弁が開き、加圧された燃料が噴孔から噴射される。電磁弁への通電が遮断されるとニードル弁が閉じ燃料噴射が停止する。インジェクタ３は、その噴孔位置が、吸気ポート２１内において吸気弁４よりも上流側にあるように配置されている。
【００３１】
シリンダヘッド２には、吸気ポート２１の吸気弁４よりも上流側且つインジェクタ３の噴孔よりも下流側に、加熱ユニット１を構成する部材であり、金属材料から形成された環状部材としての加熱スリーブ１１が取り付けられている。加熱スリーブ１１は、吸気ポート２１内において、図１に示すように、バルブシート５の直ぐ近くに配置されている。加熱スリーブ１１は金属材料、たとえば鉄系金属から円環状に形成され、その内周面は吸気ポート２１の内面と滑らかにつながるように形成されている。言い換えると、加熱スリーブ１１は、その内周面が吸気ポート２１の一部を形成するようにして取り付けられている。吸気ポート２１の加熱スリーブ１１は、その軸方向の両端部に図１に示すように鍔部１１ａを備えており、糸巻き、あるいはボビンのような形状となっている。加熱スリーブ１１の両鍔部１１ａに挟まれた空間には、加熱ユニット１を構成するもう一つの部材としてのコイル１２が巻回されている。このコイル１２は、たとえば、複数の銅線を撚り合わせて１本の線に形成したいわゆるリッツ線が用いられている。本発明の第1実施形態による加熱ユニット１においては、直径０．３ｍｍの銅線２０本を撚り合わせて１本とした導線を用いている。
【００３２】
シリンダヘッド２の吸気ポート２１の断面形状、つまり空気の流れ方向と直交する方向に沿う断面形状は、吸気弁４の直近、すなわち加熱スリーブ１１が固定されている部分およびそこに隣接した部分は、円形に形成されている。これに対応して、加熱スリーブ１１は、その内径寸法が吸気ポート２１の円形断面の直径寸法と同じに形成されている。これにより、加熱スリーブ１１の内周面が吸気ポート２１の内面と滑らかにつながる。
【００３３】
加熱スリーブ１１の外周にコイル１２が巻回されたものが加熱ユニット１である。加熱ユニット１のコイル１２の両端部は、シリンダヘッド２に形成された図示しない貫通孔を介してシリンダヘッド２外へ引き出されている。
【００３４】
シリンダヘッド２には、加熱ユニット１を収容する収容孔２３が形成されている。また、シリンダヘッド２には、バルブシート４を圧入固定するための固定孔２４が形成されている。そして収容孔２３の直径Ｄ１は固定孔２４の直径Ｄ２よりも小さく、且つ収容孔２３および固定孔２４は軸方向に並んで互いに同心上に形成されている。したがって、収容孔２３と固定孔２４との境界部分には段部が形成されている。これにより、シリンダヘッド２の組み付け工程においては、先ず、加熱ユニット４をシリンダヘッド２の収容孔２３に装着固定し、次に、バルブシート４をシリンダヘッド２の固定孔２４に圧入固定することになる。バルブシート４をシリンダヘッド２に圧入する工程においては、バルブシート４が上述の段部に当接して圧入が完了する。
【００３５】
次に、本発明の第１実施形態による加熱ユニット１の電気回路構成について、図２に基づいて説明する。
【００３６】
加熱ユニット１は、制御装置であるコントローラ７により駆動制御される。コントローラ７は、図２に示すように、バッテリ４０からイグニッションスイッチ３０を介して直流電力が供給されている。コントローラ７は、図示しない交流生成部および判定部等を備えている。コントローラ７には、図２に示すように、バイフューエルエンジン１００の冷却水温度を検出する水温センサ８、吸入空気温度を検出する吸気温センサ９、バイフューエルエンジン１００のクランク軸回転数を検出する回転センサ２０が、各検出信号を入力可能に接続されている。
【００３７】
次に、本発明の第１実施形態による加熱ユニット１の作動について説明する。
【００３８】
運転者の操作により、イグニッションスイッチ４０がＯＮされると、コントローラ７は加熱ユニット１の作動制御を開始する。吸気温度は所定温度以下である場合、および冷却水温度が所定温度以下である場合の少なくともどちらか一方が成立しているときには、コントローラ７は、加熱ユニット１のコイル１２は交流電圧を印加する。吸気温度は所定温度以下である場合、および冷却水温度が所定温度以下である場合の少なくともどちらか一方が成立しているとき、とは、一般的に低温時である。この交流電流の周波数は、たとえば５０ｋＨｚである。コイル１２に５０ｋＨｚの交流電圧が印加されると、コイル１２により形成される磁界変化により加熱スリーブ１１に誘導電流が発生し、この誘導電流が加熱スリーブ１１中を流れるときに発生するジュール熱により加熱スリーブ１１の温度が上昇する。すなわち、コントローラ７によりコイル１２へ交流電圧を印加することで、加熱スリーブ１１の温度を高めることができる。運転者がイグニッションスイッチ３０をＯＮした後、さらにイグニッションスイッチ３０をスタートポジションへ操作してスタータモータが駆動されると、吸気ポート２１内には燃焼室２２へ向かう空気流が生じるとともにインジェクタ３から燃料が噴射される。噴射された燃料噴霧は空気流に運ばれて加熱スリーブ１１の内周を通過して、吸気弁４とバルブシート５との隙間を通って燃焼室２２内へ流入する。このとき、燃料噴霧の一部は、加熱スリーブ１１を通過する際に加熱スリーブ１１に衝突する、あるいは近くを通ることにより加熱スリーブ１１から熱を受けるので、燃料温度が上昇し、燃料の引火点温度以上に高められる。同時に吸気温度も上昇する。これにより、燃料噴霧温度および吸気温度を上昇させて、燃焼室２２内において燃料を確実に着火させることができる。したがって、バイフューエルエンジン１００を確実に始動させることができる。本発明の第１実施形態による加熱ユニット１による加熱方法、すなわち誘導加熱方法によれば、コイル１２へ通電開始後直ちに加熱スリーブ１１の温度を高めることができる。つまり、従来の始動補助装置である吸気マニホルドに装着されたインテークヒータに比べて発熱部材の温度が所定温度に達するまでの時間である昇温温度を大幅に短縮することができる。したがって、燃料温度および吸入空気温度を短時間で高めることができる。
【００３９】
コントローラ７は、回転センサ２０からの信号に基づき回転数を算出し、バイフューエルエンジン１００の回転状況をモニターしている。回転センサ２０からの信号に基づいて、バイフューエルエンジン１００の回転数が安定したと判定されると、コントローラ７は、コイル１２への交流電圧印加を停止する。
【００４０】
また、本発明の第１実施形態による加熱ユニット１は、吸気ポート２１内において吸気弁４とインジェクタ３の噴孔との間に配置されている。すなわち、従来のインテークヒータの設置部位に比べると大幅に吸気弁、燃焼室に近い部位に設置されている。これにより、加熱スリーブ１１により暖められた燃料噴霧および吸気は直ちに燃焼室２２内へ導入されるので、加熱スリーブ１１を通過してから燃焼室２２へ流入する途中における温度低下を最小限度に抑えることができる。
【００４１】
また、本発明の第１実施形態による加熱ユニット１では、加熱スリーブ１１の材質を鉄系金属としている。誘導加熱に用いる材質としては、比透磁率が高く且つ固有抵抗の高い材質が望ましい。この点で、鉄系金属、たとえば純鉄等を用いることにより、より小電力且つ短時間で加熱スリーブ１１を所定温度まで高めることができる。
【００４２】
また、交流電流はその周波数が高くなると、導体の表面部を流れ中心部は流れない性質を有している。本発明の第１実施形態による加熱ユニット１では、コイル１２として複数の細線を撚り合わせたリッツ線を用いている。これにより、同一断面積の単一線に比べて電流が流れる部分の面積を大きくすることができるので、より大電流を印加して短時間で昇温させることが可能になる。
【００４３】
なお、以上説明した本発明の第１実施形態による加熱ユニット１では、コントローラ７によりコイル１２へ印加する交流電圧の周波数を５０ｋＨｚとしているが、加熱スリーブ１１を電磁誘導加熱可能な周波数であれば、５０ｋＨｚ以外の周波数であってもよい。
【００４４】
また、以上説明した本発明の第１実施形態による加熱ユニット１では、コントローラ７によりコイル１２へ印加する交流電圧の周波数を５０ｋＨｚの一種類としているが、周波数を一種類のみとする必要は無い。たとえば、周波数を複数種類設定しておき、コントローラ７が加熱ユニット１の作動制御を開始した時点に検出された吸気温度および冷却水温度の値に応じて、コイル１２に印加する交流電圧周波数を選択する構成としてもよい。一般に、電磁誘導により加熱スリーブ１１内に発生する誘導電流の大きさはコイル１２に印加される交流電圧の周波数が高いほど大きくなるので、加熱スリーブ１１の温度も周波数が高いほど高くなる。そこで、加熱ユニット１の作動制御が開始された時の温度が低いほど高い周波数が選択されるようにすれば、加熱ユニット１１の作動に要する電力を最適に保ちつつ、バイヒューエルエンジン１００の良好な始動性を確保することができる。
【００４５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による加熱ユニット１について説明する。本発明の第２実施形態による加熱ユニット１は、コイル１３および吸気弁４から構成されている。本発明の第２実施形態による加熱ユニット１においては、コイル１３が、図３に示すように、吸気弁４のステム部４１の外周側にステム部４１と同軸上に巻回配置されている。コイル１３に交流電圧が印加されると、コイル１３により形成される磁界変化により吸気弁４のステム部４１内に誘導電流が発生し、この誘導電流がステム部４１中を流れるときに発生するジュール熱によりステム部４１の温度が上昇する。すなわち、本発明の第２実施形態による加熱ユニット１は、本発明の第１実施形態による加熱ユニット１にいて電磁誘導により発熱する発熱体としての加熱スリーブ１１を吸気弁４のステム部４１に置き換えたものである。
【００４６】
本発明の第２実施形態による加熱ユニット１が組み込まれたバイフューエルエンジン１００において、インジェクタ３から噴射された燃料噴霧は吸気流に乗って吸気弁４を通って燃焼室２２へ到る途中で、吸気弁４のステム部４１に衝突し衝突する、あるいは近くを通ることによりステム部４１から熱を受けるので、燃料温度が上昇し、燃料の引火点温度以上に高められる。
【００４７】
また、コイル１３による誘導加熱で直接発熱するのはステム部４１であるが、ステム部４１に隣接する傘部４２の温度も熱伝導により上昇する。つまり、吸気弁４の高温部位の面積を拡大することができる。燃料噴霧が燃焼室２２へ向かって流れる際には吸気弁４の傘部４２へも衝突する。したがって、燃料を高効率で加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態によるエンジンの始動補助装置１の取付け状態を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるエンジンの始動補助装置１の電気回路構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態によるエンジンの始動補助装置１の取付け状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    加熱ユニット（始動補助装置）
１１    加熱スリーブ（環状部材）
１２    コイル
１３    コイル
２    シリンダヘッド
２１    吸気ポート（吸気通路）
２２    燃焼室
２３    収容孔
２４    固定孔
３    インジェクタ
３１    噴孔
４    吸気弁
４１    ステム部
４２    傘部
５    バルブシート（弁座）
６    排気弁
７    コントローラ（制御装置）
８    水温センサ
９    吸気温度センサ
２０  回転センサ
３０    イグニッションスイッチ
４０    バッテリ
５０    シリンダブロック
５１    シリンダ
６０    ピストン
１００    バイフューエルエンジン（エンジン）
Ｄ１、Ｄ２    直径寸法
【図１】
2009174351.tif 000003
【図２】
2009174351.tif 000004
【図３】
2009174351.tif 000005