JPH04209959A - 内燃機関用燃料加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［０００１１

【産業上の利用分野］本発明は内燃機関用燃料加熱装置
に関する。 ［０００２］ 【従来技術】火花点火内燃機関、例えばガソリンエンジ
ンにあっては、ガソリンを吸入空気と混合して燃焼室へ
供給するために、キャブレタ（気化器）が用いられてい
る。キャブレタは、エンジン内部の負圧を利用してガソ
リンを霧状化し、必要に応じて適当量の空気を自動的に
供給して可燃性ガス（混合ガス）とする機能を有する。 ［０００３］これを図９で説明すると、スロットルボデ
ィ５１は中間域の径の絞められたベンチュリ管として形
成されていて、その空気供給口からチョーク弁５３を介
して供給された空気５２によってフロートチャンバ（図
示ぜず）中のガソリンがノズル５５先端にて霧状化され
る。この霧状ガソリンと空気との混合ガスＭＧはバタフ
ライ弁５４を介してキャブレタ５６からハニカムヒータ
５７を通って予備加熱゛され、吸気マニホールド５の分
岐管を通してエンジンの燃焼室（いずれも図示せず）へ
導かれる。なお、スロットルボディ５１と吸気マニホー
ルド５とは、ハニカムヒータ５７を取り巻く絶縁物質（
インシュレータ）５８を挟み、ガスケット５９を介在せ
しめた状態で気密に一体化されている。ハニカムヒータ
５７は多数のガス通路５７ａが密に形成されていて、ヒ
ータ自体に通電することによって、通過する混合ガスを
所定の温度に加熱し、ノッキングの防止や燃料消費量の
節約等を図るようになされている。マニホールド５には
、図示しないシリンダライナ周囲の水冷ジャケットを通
って暖められた冷却水を通す温水通路５ｅが形成される
。ハニカムヒータ５７は一般に、バッテリの節電のため
に、エンジン冷却水の温度が上昇すると（例えば７０℃
になると）、通電を停止するように構成される。 ［０００４］特に乗用車にあっては、排気浄化を目的に
、近年、キャブレタに替わって、燃料インジェクタの使
用が普及しつつある。燃料インジェクタは、エンジン内
の負圧に頼ることなく、積極的にガソリンを霧状化して
噴射し、而も燃焼室近くに設けることができるので、低
温時（特に冬期や寒冷地におけるエンジン始動時）に燃
料の液化、壁流を低減、理想燃焼に近づけられ、排気浄
化が図れ、エンジンのレスポンス（始動性や加速性）も
改善される。特に吸入空気の量をセンサで検出し、コン
ピュータによってガソリンの噴射量を制御する電子制御
燃料噴射方式は、常に最適な条件での混合ガス供給がな
されるという利点がある。 ［０００５］図１０及び図１１は燃料インジェクタを設
けたエンジンの要部を示し、図１０は図１１のＸ−Ｘ線
断面図、図１１は図１０のＸＩ−ＸＩＸ線断面図ある。 吸気マニホールド５の各分岐管５ａ毎に燃料インジェク
タ（以下、単にインジェクタと呼ぶ。）７を設け、シリ
ンダヘッド２内でインジェクタ７に対向してヒータ６８
を配設している。 ［０００６］　ヒータ６８は、ヒータ本体２６、ブラケ
ット部３６及び断熱部材７２を有し、ヒータ本体２６は
、断熱部材７２の壁部７２ａによってブラケット部３６
に熱的に遮断されてこれに支持されている。断熱部材７
２は、ヒータ本体の熱がエンジンへ不必要に放出されて
ヒータ本体が昇温し難くなるのを防止するために設けら
れたものである。そして、ヒータ６８は、ブラケット部
の取付は板部３８により、シリンダヘッド２のフランジ
部２ｂに取付けられてシリンダヘッドに固定される。ヒ
ータ本体２６は、板状部２７の前後端部に立設する壁部
２９．３０と、板状部２７上に載設されたＰＴＣ（ｐｏ
ｓｉｔｉｖｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｅｆ　ｆ
ｉｃｉｅｎｔ）素子（チタン酸バリウム等のセラミック
スからなる）３３とからなり、板状部２７からはフィン
２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｂ、２８Ｃ１２８Ｃが垂設してい
る。 ［０００７］エンジンの低温時には、ＰＴＣ素子３３に
通電してこれを発熱させ、この発熱によってヒータ６８
が昇温する。そして、インジェクタ７から噴射される言
上ガソリンＦを板状部２７及びフィン２８人、２８Ｂ、
２８Ｃによって加熱し、良好な燃焼条件になるようにす
る。エンジンが充分に温められる（６０〜７０℃以上）
と、ＰＴＣ素子３３への通電を停止する。 ［０００８］ところが、エンジンの熱時には、断熱部材
の壁部７２ａの存在により、ヒータ本体２６はエンジン
からの熱の供給を受けることが出来ず、インジェクタ７
からの霧状ガソリンＦがヒータ本体２６に接触し、ヒー
タ本体２６は霧状ガソリンの気化熱を奪われて降温する
。すると、霧状ガソリンが凝縮、液滴化し、甚だしくは
壁流を起こすという好ましくない傾向が生ずる。これで
は、エンジン温時の排気ガス中に不完全燃焼による有害
成分が含まれることになり、また、燃費上昇といった運
転性能の劣化を招くことになり、ヒータを設けたことが
却って逆効果をもたらすことになる。 ［０００９１以上のような次第で、従来の内燃機関用燃
料加熱装置ではエンジン熱時には折角霧状化した燃料を
凝縮、液滴化させるという、寧ろ上記加熱装置を設ける
ことが却って内燃機関にとって障害になってしまう。 ［００１０１

【発明の目的１本発明は、内燃機関の冷時、熱時共に霧
状化した燃料状態を保持し、常に適正な燃焼条件で燃料
を供給出来る内燃機関用燃料加熱装置を提供することを
目的としている。 ［００１１１ 【発明の構成］本発明は、発熱手段を有する装置本体と
、熱伝導性を有する可動部材と、前記装置本体を支持す
る支持部に対して前記装置本体を熱的に遮断する断熱部
材とを具備し、前記発熱手段の非作動時には前記可動部
材が前記装置本体と前記支持部とを熱的に接続させ、前
記発熱手段の作動時には前記可動部材が前記装置本体と
前記支持部とを熱的に非接続にするように構成された内
燃機関用燃料加熱装置に係る。 ［００１２］ 【実施例】以下、本発明の詳細な説明する。図１はヒー
タ本体及びブラケット部と断熱部材とを分離して示す拡
大内部平面図（断熱部材４１は底面図になっている。）
、図２はヒータの組立てられた状態での図１のＩＩ−■
１線断面図、図３は同ＩＩＩ−ＩＩＩ断面図、図４は同
ＩＶ−ＩＶ線断面図である。なお、前述の図１０、及び
図１１と共通する部分には同じ符号を付してあり、これ
らの説明は省略する。 （００１３］断熱部材４１は、板状部４２と、３箇所に
間隙を隔ててコの字形に配設された壁部４３Ａ、４３Ａ
、　４３Ｂ。 ４３Ｂとからなり、耐熱性、断熱性樹脂（例えばエポキ
シ樹脂若しくはフェノール樹脂）又はセラミックスから
なり、一体成形されている。ヒータ本体２６はアルミニ
ウム合金製で鋳造によって一体成形されている。断熱部
材４１がヒータ本体２６及びアルミニウム合金製のブラ
ケット部３６に図１において矢印のように取付けられる
と、断熱部材の板状部４２がヒータ本体の壁部３０とブ
ラケット部３６とにビス止めされ、図５に拡大平面図で
示すようにこれらが一体に組立てられる。図５中、５０
はビスである。図１において、ヒータ本体２６とブラケ
ット部３６との間に断熱部材の壁部４３Ａ、４３Ａ、４
３Ｂが嵌入し、各壁部間の３箇所に空間４４Ａ、４４Ａ
、４４Ｂが形成される。ヒータ８の前側端部は、ヒータ
本体の板状部２７の前側縁部に立設する壁部２９によっ
て閉塞される。 ［００１４］ヒ一タ本体２６のブラケット部に対向する
端面には、鋲３１Ａ、３１Ａ、３１Ｂによって夫々バイ
メタル３２Ａ、３２Ａ、３２Ｂが空間４１Ａ、４１Ａ、
４１Ｂ内に位置するように取付けられるこれらのバイメ
タルには、アンバー板と銅合金板とをクラッドしてなる
一般的なバイメタルが使用できる。断熱部材の板状部４
２の裏面には、端子板４７とコンタクト４６とが鋲４５
によって固定され、コンタクト４６はヒータ本体２６の
板状部２７上に載設されたＰＴＣ素子３３に接触し、端
子板４７には板状部４２を貫通するケーブル４９の先端
部が圧着端子４８によって接続されている。かくして、
ＰＴＣ素子３３が、コンタクト４６、端子板４７及びケ
ーブル４９を介して図示しない電源に接続される。 （００１５］　ＰＴＣ素子３３が非通電（ＯＦＦ）時に
は、バイメタル３２Ａ、３２Ａ、３２Ｂは実線で示す形
状を呈して両端部がブラケット部３６のコの字形の板状
部３７の端面に圧接し、ヒータ本体２６とブラケット部
３６とが熱的と接続する。ＰＴＣ素子３３の通電（ＯＮ
）時には、バイメタル３２Ａ、３２Ａ、３２Ｂは昇温し
で仮想線で示すように平板状を呈し、各バイメタルはブ
ラケット部３６から離れてヒータ本体２６とブラケット
部３６とが熱的に遮断される。 ［００１６］以上のようにして、ＰＴＣ素子３３の０８
時には、ヒータ本体２６が加熱されてその熱がブラケッ
ト部３６を介してエンジンに放出されることが防止され
、ヒータ本体２６は効率的に昇温してそのフィン２８Ａ
、２８Ｂ、２８Ｂ、２８Ｃ１２８Ｃに液状ガソリンが接
触して霧化される。 ＰＴＣ素子３３のＯＦＦ時には、ヒータ本体２６はエン
ジンからブラケット部３６を介してエンジンの熱を供給
され、降温することなく、上記と同様に霧状ガソリンを
加熱する。かくして、ＰＴＣ素子の０８時（エンジン冷
時）、ＯＦＦ時（エンジン熱時）のいずれにあっても、
インジェクタから噴射された液状ガソリンは充分に加熱
されて適正な燃焼条件が確保され、エンジンの最適な運
転が保証される。 ［００１７１図６はダブル　オーバ　ヘッド　カムシャ
フト（ＤＯＨＣ）方式のガソリンエンジンの燃焼室周辺
の断面図、図７及び図８は図１０及び図１１と同様のエ
ンジンの要部概略断面図（図７は図８のＶｌｉ　Ｖｌｌ
線断面図、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図）
である。 ［００１８］シリンダブロツク１上にはガスケット４Ａ
を介してシリンダヘッド２が固定される。なお、シリン
ダヘッド２は、アルミニウム合金製であり、接地しであ
る。シリンダヘッド２に圧入されたバルブガイド１３．
１３には、吸気バルブ９、排気バルブ１０が往復動可能
に嵌入し、吸気バルブシート１１、排気バルブシート１
２に夫々接当する。図中、９ａはバルブヘッド、９ｂは
バルブフェース、９ｃはバルブステムである。吸気バル
ブ９は、スプリング１４によって付勢され、タペット１
５を介してカムシャフト１６に接当する。排気バルブ１
０も、吸気バルブ９と同様の機構でシリンダヘッド２に
取付けられるが、これは図示省略する。ピストン１９は
、シリンダブロックｌに圧入されたシリンダライナ３に
挿入され、第１圧力リング２ＯＡ、第２圧力リング２０
Ｂによってシールされ、油掻きリング２０Ｃによって潤
滑油の潤滑が制御される。シリンダライナ３の外側には
、水冷ジャケット２３が形成されていて、水冷によって
シリンダライナ３の過熱が防止され、冷却に供された冷
却水は、温水ジャケット２４に導かれてシリンダヘッド
２のインテークポート下側部分２ａを温めるようにしで
ある。シリンダヘッド２には、ガスケット４Ｂを介して
吸気マニホールド５が取付けられ、吸気マニホールド５
の分岐管５ａにはインジェクタ７が固定される。シリン
ダヘッド２の吸気マニホールド分岐管５ａとの接続部に
設けられた内向きの固定板２ｂにヒータ８のフランジ部
３８の両端部が取付けられ、ヒータ８がシリンダヘッド
２に固定される。図４には、シリンダヘッド２のこの部
分を仮想線で示しである。 ［００１９１図６はピストン１９が上死点に達する直前
の状態を示しており、２２は、ピストンピン２１によっ
てピストン１９に揺動可能に取付けられたコネクティン
グロッドである。ピストン１９のこの位置で、吸気バル
ブ９は、カムシャフト１６の回転によってスプリング１
４の付勢力に逆らって仮想線で示す位置に下降し、吸気
バルブ９と吸気バルブシート１１との間が開かれて混合
ガスが燃焼室１８に入る。燃焼室１８に入った混合ガス
は、点火プラグ１７から発する火花によって着火し、爆
発してピストン１９を押下げ、コネクティングロッド２
２の下方に位置する図示しないクランクシャフトを図に
おいて時計方向に回転させる。このとき、吸気バルブ９
は、実線で示す元の位置に複していて、バルブフェース
９ｂが吸気バルブシートのフェースｌｌａに接触し、吸
気バルブシート１１と共に燃焼室１８をシールしている
。インジェクタ７から噴出した霧状ガソリンＦは、前述
したようにヒータ８に衝突して加熱され、その上、吸入
空気（又は混合ガス）Ａと共に燃焼室１８に向かうよう
に整流されるので、シリンダヘッド２に接触することが
ない。従って、始動時にシリンダヘッドが冷えていても
、前述したような液滴化が起こることがなく、シリンダ
ヘッドの温度に関係なく所定量のガソリンが燃焼室に供
給される。ガソリン及び吸入空気の量は、エンジンの運
転条件に応じてコンピュータによって制御されるように
しであるので、燃焼室には各時点でのエンジンの状況に
対応した最適な混合ガス供給がなされ、理想的な運転が
保証される。 ［００２０１以上、本発明の詳細な説明したが、本発明
の技術的思想に基いて上記の実施例に種々の変形を加え
ることができる。 ［００２１１例えば、フランジ部側にバイメタルを取付
け、これをヒータ本体に接触又は非接触とするようにす
ることができる。また、バイメタルに替えて、互いに異
なる温度で２種類の記憶形状に復帰できる可逆性の形状
記憶合金で作られた可動部材を使用することもできる。 更に、ブラケット部はシリンダヘッド又は吸気マニホー
ルドに一体成形によって設けても良い。 ［００２２］なお、上記の実施例は、４サイクルエンジ
ンについての例であるが、２サイクルエンジンのクラン
クケースと燃焼室との間を連通ずる連絡管内に本発明に
基く燃料加熱装置（ヒータ）を設けて同様の効果を奏す
ることができる。更に、ロータリーピストンエンジンに
も本発明が同様に適用可能である。また、吸入空気は、
酸素を富化した空気とすることもできる。更に、上述の
加熱素子の形状、構造、材質等は種々変更してよいし、
使用するヒータ素子もＰＴＣ素子以外であってもよい（
要は電気的なヒータ素子であればよい）。 ［００２３］ 【発明の効果１本発明に基く内燃機関用燃料加熱装置は
、装置本体とこの装置本体を支持する支持部とを熱的に
遮断する断熱部材を有し、装置本体に設けられた発熱手
段の非作動時には可動部材が装置本体と支持部とを熱的
に接続させ、発熱手段の作動時には可動部材が装置本体
と支持部とを熱的に非接続にするように構成されている
ので、発熱手段の作動時（冷時）には断熱部材の存在と
上記の非接続とによって発熱手段からの熱が支持部を経
由して機関側へ逃げるのが防止され、発熱手段の非作動
時（熱時）には上記の接続によって装置本体は機関側か
ら支持部を経由して熱の供給を受け、燃料の気化潜熱に
よる冷却が防止される。 ［００２４］以上の結果、内燃機関は、冷時、熱時のい
ずれの状態であっても、燃料が加熱されて常に適正な霧
化量が確保され、最適な運転が保証される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の内燃機関用燃料加熱装置（ヒータ）の
断熱部材を装置本体（ヒータ本体）から分離して示す拡
大内部平面図である。

【図２】組立て状態での図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であ
る。

【図３】同ＩＩＩ　−ＩＩＩ線断面図である。

【図４】同ｒｖ−ｔｖ線断面図である。

【図５】実施例のヒータの拡大平面図である。

【図６】実施例によるガソリンエンジンの燃焼室周辺の
断面図である。

【図７】同要部のみを示す概略断面図（図８のＶｌｌ　
−ＶＩＩ線断面図）である。

【図８】図７　（７）ＶＩＩＩ　−ＶＩＩＩ線断面図で
ある。

【図９】キャブレタ周辺の概略断面図である。

【図１０】従来のヒータを設けた内燃機関の、図７と同
様の概略断面（図１１のＸ−Ｘ線断面図）図である。

【図１１】図１０のＸＩ　−ＸＩ線断面図である。

【符号の説明】

２　　シリンダヘッド ２ｂ　シリンダヘッドのフランジ部 ５　　吸気マニホールド ５ａ　吸気マニホールドの分岐管 ７　　燃料インジェクタ ８　　ヒータ １８　　　燃焼室 ２６　　　ヒータ本体 ２８Ａ　　２８Ｂ、２８Ｃ１フィン ３２Ａ、３２Ｂ、　バイメタル ３３　　　ＰＴＣ素子 ３６　　　ブラケット部 ４１　　　断熱部材 ４３Ａ、　４３Ｂ　　　断熱部材の壁部４４Ａ、４４Ｂ
　　　空間 Ｆ　　霧状ガソリン

【図１】

【図６】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱手段を有する装置本体と、熱伝導性を
   有する可動部材と、前記装置本体を支持する支持部に対
   して前記装置本体を熱的に遮断する断熱部材とを具備し
   、前記発熱手段の非作動時には前記可動部材が前記装置
   本体と前記支持部とを熱的に接続させ、前記発熱手段の
   作動時には前記可動部材が前記装置本体と前記支持部と
   を熱的に非接続にするように構成された内燃機関用燃料
   加熱装置。