特開 2022-94758 燃料加熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022094758

(43)【公開日】2022-06-27

(54)【発明の名称】燃料加熱装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 69/00 20060101AFI20220620BHJP

   F02M 31/135 20060101ALI20220620BHJP

【ＦＩ】

F02M69/00 310S

F02M69/00 310T

F02M31/135 301G

F02M31/135 301K

F02M31/135 311K

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020207834

(22)【出願日】2020-12-15

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(72)【発明者】

【氏名】山本 敦

(72)【発明者】

【氏名】中西 洋貴

(57)【要約】

【課題】圧電材料ヒータに付着した異物に起因する圧電材料ヒータの加熱の効率の低下を抑制することが可能な燃料加熱装置を提供する。
【解決手段】この燃料加熱装置７は、圧電材料ヒータ７１と、圧電材料ヒータ７１に高周波の電圧を印加することにより圧電材料ヒータ７１を微振動させる制御を行う制御部７２とを備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インジェクタから吸気通路内に導入された燃料を気化させるとともに、印加される電圧によりひずむ圧電材料ヒータと、
前記圧電材料ヒータに高周波の電圧を印加することにより前記圧電材料ヒータを微振動させる制御を行う制御部とを備える、燃料加熱装置。

【請求項2】

前記制御部は、エンジンの暖機が完了したことに基づいて、前記圧電材料ヒータに高周波の電圧を印加することにより前記圧電材料ヒータを微振動させる制御を行うように構成されている、請求項１に記載の燃料加熱装置。

【請求項3】

前記制御部は、高周波の電圧として高周波のパルス状の電圧を前記圧電材料ヒータに印加することにより前記圧電材料ヒータを微振動させる制御を行うように構成されている、請求項１または２に記載の燃料加熱装置。

【請求項4】

高周波の前記パルス状の電圧は、燃料を気化させる通常時のパルス状の電圧の周波数よりも高い周波数である、請求項３に記載の燃料加熱装置。

【請求項5】

前記制御部は、高周波の前記パルス状の電圧として約１１０ｋＨｚの周波数のパルス状の電圧を、前記圧電材料ヒータに印加することにより前記圧電材料ヒータを微振動させる制御を行うように構成されている、請求項３または４に記載の燃料加熱装置。

【請求項6】

前記制御部は、エンジンの暖機完了後において所定時間経過したことに基づいて、高周波の電圧の印加を停止する制御を行うように構成されている、請求項１～５のいずれか１項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、燃料加熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、燃料加熱装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、加熱装置が開示されている。加熱装置は、燃料噴射器から内燃機関の吸気通路内に導入された燃料を加熱して気化させるＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）タブレットを備えている。ＰＴＣタブレットは、電気抵抗素子（セラミック素子など）により所定温度まで加熱可能に構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特公平０５－２９７８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１の加熱装置では、ＰＴＣタブレットが所定温度まで加熱される間に、燃料噴射器から導入された燃料が気化されなかったことに起因する燃え残りが、カーボンなどの異物としてＰＴＣタブレットの表面に付着することがある。この際、上記特許文献１の加熱装置では、異物が付着した分だけＰＴＣタブレットにより加熱される表面積が増加するので、表面積が増加した分だけＰＴＣタブレットの加熱の効率が低下するという不都合がある。このため、上記特許文献１の加熱装置では、ＰＴＣタブレットに付着した異物に起因して、ＰＴＣタブレットの加熱の効率が低下するという問題点がある。

【0006】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、圧電材料ヒータに付着した異物に起因する圧電材料ヒータの加熱の効率の低下を抑制することが可能な燃料加熱装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における燃料加熱装置は、インジェクタから吸気通路内に導入された燃料を気化させるとともに、印加される電圧によりひずむ圧電材料ヒータと、圧電材料ヒータに高周波の電圧を印加することにより圧電材料ヒータを微振動させる制御を行う制御部とを備える。

【0008】

この発明の一の局面による燃料加熱装置では、上記のように、圧電材料ヒータに高周波の電圧を印加することにより圧電材料ヒータを微振動させる制御を行う制御部を設ける。これにより、カーボン（Ｃ）などの異物が圧電材料ヒータに付着した場合でも、圧電材料ヒータに高周波の電圧を印加することにより圧電材料ヒータを微振動させることによって、圧電材料ヒータ上の異物を浮かせて、圧電材料ヒータから異物を剥離することができる。その結果、圧電材料ヒータ上の異物を除去することができるので、圧電材料ヒータに付着した異物に起因する圧電材料ヒータの加熱の効率の低下を抑制することができる。また、加熱の効率の低下を抑制することにより、燃料をより確実に気化させることができるので、燃料を燃焼させやすくすることができる。その結果、排気ガス中に炭化水素（ＨＣ）が生じにくくすることができる。また、圧電材料ヒータを微振動させて異物を除去することにより、圧電材料ヒータに異物が堆積しないようにすることができるので、圧電材料ヒータの加熱性能の低下を抑制することができる。

【0009】

上記一の局面による燃料加熱装置において、好ましくは、制御部は、エンジンの暖機が完了したことに基づいて、圧電材料ヒータに高周波の電圧を印加することにより圧電材料ヒータを微振動させる制御を行うように構成されている。

【0010】

このように構成すれば、エンジンの暖機が完了するまでの間に、圧電材料ヒータの加熱によりインジェクタから導入された燃料が気化されなかったことに起因して、圧電材料ヒータに異物が付着した場合でも、圧電材料ヒータを微振動させることにより圧電材料ヒータ上の異物を除去することができる。その結果、圧電材料ヒータ上の異物が除去された状態で圧電材料ヒータによる次の加熱を行うことができるので、圧電材料ヒータによる次の加熱を効率良く行うことができる。

【0011】

上記一の局面による燃料加熱装置において、好ましくは、制御部は、高周波の電圧として高周波のパルス状の電圧を圧電材料ヒータに印加することにより圧電材料ヒータを微振動させる制御を行うように構成されている。

【0012】

このように構成すれば、高周波のパルス状の電圧を圧電材料ヒータに印加することにより、圧電材料ヒータがひずんだ状態と、圧電材料ヒータがひずんだ状態から復元した状態とを繰り返し行わせることができるので、圧電材料ヒータに微振動を確実に発生させることができる。

【0013】

この場合、好ましくは、高周波のパルス状の電圧は、燃料を気化させる通常時のパルス状の電圧の周波数よりも高い周波数である。

【0014】

このように構成すれば、通常時のパルス状の電圧よりも短い周期の微振動を実現することができるので、通常時のパルス状の電圧の周波数では浮き上がらせることができなかった圧電材料ヒータ上の異物を、高周波のパルス状の電圧により浮かせて剥離することができる。

【0015】

上記高周波のパルス状の電圧を印加する燃料加熱装置において、好ましくは、制御部は、高周波のパルス状の電圧として約１１０ｋＨｚの周波数のパルス状の電圧を、圧電材料ヒータに印加することにより圧電材料ヒータを微振動させる制御を行うように構成されている。

【0016】

このように構成すれば、約１１０ｋＨｚの周波数のパルス状の電圧を圧電材料ヒータに印加することにより、共振周波数付近において圧電材料ヒータがひずんだ状態と、圧電材料ヒータがひずんだ状態から復元した状態とを繰り返し行わせることができるので、圧電材料ヒータにより強い微振動を発生させることができる。

【0017】

上記一の局面による燃料加熱装置において、好ましくは、制御部は、エンジンの暖機完了後において所定時間経過したことに基づいて、高周波の電圧の印加を停止する制御を行うように構成されている。

【0018】

このように構成すれば、エンジンの暖機完了後において所定時間の間に圧電材料ヒータ上の異物の除去を行うことができるとともに、異物の除去後に圧電材料ヒータによる加熱が継続することに起因する電力の無駄を抑制することができる。

【0019】

なお、上記一の局面による燃料加熱装置において、以下のような構成も考えられる。

【0020】

（付記項１）
すなわち、上記一の局面による燃料加熱装置において、インジェクタは、圧電材料ヒータが微振動されることにより圧電材料ヒータから浮いて剥離した異物を、圧電材料ヒータに向かって燃料を噴射することにより洗い流すように構成されている。

【0021】

このように構成すれば、インジェクタから燃料を噴射することにより圧電材料ヒータから浮いて剥離した異物を、圧電材料ヒータ上から移動させて除去することができるので、圧電材料ヒータの加熱の効率の低下をより抑制することができる。

【0022】

（付記項２）
上記一の局面による燃料加熱装置において、圧電材料ヒータは、セラミックヒータにより構成されており、制御部は、セラミックヒータの共振周波数に合わせた高周波の電圧を印加することにより、セラミックヒータを共振させる制御を行うように構成されている。

【0023】

このように構成すれば、セラミックヒータに強い微振動を発生させることができるので、圧電材料ヒータ上の異物をより確実に浮かせて剥離することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】一実施形態による燃料加熱装置が設けられたエンジンを示した斜視図である。

【図2】一実施形態による燃料加熱装置が設けられたエンジンの断面図である。

【図3】一実施形態による燃料加熱装置の第１保護シートを除いた状態の圧電材料ヒータの平面図である。

【図4】一実施形態による燃料加熱装置のヒータ洗浄制御処理のタイミングチャートである。

【図5】一実施形態による燃料加熱装置のヒータ洗浄制御処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、ハイブリッド車およびガソリン車などの車両に搭載される本発明の実施形態の燃料加熱装置７を図面に基づいて説明する。

【0026】

図１および図２に示すように、本実施形態では、ハイブリッド車などの電動車両１００に搭載される燃料加熱装置７について説明する。電動車両１００は、エンジン１または走行用モータ２の少なくともいずれかを駆動させることにより走行するように構成されている。電動車両１００は、エンジン１と、走行用モータ２と、メインバッテリ３と、補助バッテリ４と、エンジン制御部５と、吸気装置６と、燃料加熱装置７とを備えている。

【0027】

エンジン１は、気筒１２１内の燃焼室１１ａに供給される空気および燃料を含む混合気を燃焼させることにより駆動する機関である。エンジン１は、シリンダヘッド１１と、シリンダブロック１２と、クランクケース１３と、複数（４つ）のインジェクタ１４と、カムシャフト１５と、クランクシャフト１６とを含んでいる。

【0028】

エンジン１は、クランクケース１３の上方向側にシリンダブロック１２を固定させるとともに、シリンダブロック１２の上方向側にシリンダヘッド１１を固定させた構造を有している。

【0029】

シリンダヘッド１１は、燃焼室１１ａに連通する複数（４つ）の排気ポート１１ｂおよび複数（４つ）の吸気ポート１１ｃを有している。複数の吸気ポート１１ｃの各々には、ポート部６２が挿入されている。シリンダヘッド１１には、吸気バルブ１７および排気バルブ１８が取り付けられている。吸気バルブ１７は、燃焼室１１ａと複数の吸気ポート１１ｃとを連通させる吸気口を開閉するように構成されている。排気バルブ１８は、燃焼室１１ａと複数の排気ポート１１ｂとを連通させる開口を開閉するように構成されている。シリンダブロック１２には、内側にピストンが配置される複数（４つ）の気筒１２１が設けられている。複数の気筒１２１には、互いに異なるタイミングで燃料が供給される。

【0030】

ここで、複数の気筒１２１を有するエンジン１が図示しない車両に搭載された状態において、気筒１２１の延びる方向をＺ方向（上下方向）とし、Ｚ方向の一方をＺ１方向（上方向）とし、Ｚ方向の他方をＺ２方向（下方向）と定義する。複数の気筒１２１の並ぶ方向をＸ方向（前後方向）とし、Ｘ方向の一方をＸ１方向（前方向）とし、Ｘ方向の他方をＸ２方向（後方向）と定義する。Ｚ方向およびＸ方向に直交する方向をＹ方向（左右方向）とし、Ｙ方向の一方をＹ１方向（右方向）とし、Ｙ方向の他方をＹ２方向（左方向）と定義する。

【0031】

複数のインジェクタ１４の各々は、吸気ポート１１ｃの内部に霧状の燃料を直接噴射するように構成されている。カムシャフト１５は、吸気バルブ１７および排気バルブ１８を駆動させるように構成されている。クランクシャフト１６は、気筒１２１の内側に配置されたピストンを駆動させるように構成されている。

【0032】

走行用モータ２は、動力伝達機構を介して車輪に伝達させる駆動力を発生させる駆動源である。走行用モータ２は、メインバッテリ３から供給される電力により駆動されるように構成されている。メインバッテリ３は、電力制御ユニット（図示せず）を介して電力を蓄えるように構成されている。メインバッテリ３は、二次電池である。補助バッテリ４は、電力を蓄えるように構成されている。補助バッテリ４は、二次電池である。補助バッテリ４は、メインバッテリ３よりも蓄電量が小さい。補助バッテリ４は、エンジン制御部５および燃料加熱装置７と電気的に接続されている。

【0033】

（エンジン制御部）
エンジン制御部５は、エンジン１を駆動させるための制御を行うように構成されている。エンジン制御部５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、記憶媒体としてのメモリを有する記憶部とを含むＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により構成されている。エンジン制御部５は、ＣＰＵが記憶部に記憶されているエンジン制御プログラムを実行することにより、エンジン１の各部を制御するように構成されている。

【0034】

エンジン制御部５は、メインバッテリ３および補助バッテリ４の充電および放電などを制御するように構成されている。エンジン制御部５は、冷却水温度センサ（図示せず）、空燃比センサ（図示せず）などのセンサ情報を含むエンジン信号を取得する制御を行うように構成されている。エンジン制御部５は、冷却水温度センサから出力された電圧値に基づいて、冷却水温度を取得する制御を行うように構成されている。エンジン制御部５は、空燃比センサから出力された電圧値に基づいて、排気ガス中の酸素濃度を取得する制御を行うように構成されている。

【0035】

（吸気装置）
吸気装置６は、気筒１２１内の燃焼室１１ａに空気を供給するように構成されている。吸気装置６は、インテークマニホールド６１と、ポート部６２と、吸気通路６３とを含んでいる。ポート部６２は、インジェクタ１４の噴射口から噴射された燃料が導入されるように構成されている。インテークマニホールド６１と、ポート部６２とは、締結部材により接続されている。吸気通路６３は、ポート部６２の内側に形成され、気筒１２１に供給される空気および燃料を含む混合気を流すように構成されている。インジェクタ１４は、燃焼室１１ａに向けて流れる空気に、霧状の燃料を噴射するように構成されている。燃料は、たとえば、ガソリン、ガス燃料またはエタノールなどである。このように、エンジン１は、燃料が吸気ポート１１ｃ内に噴射されるポート噴射式のエンジン１である。

【0036】

（燃料加熱装置）
燃料加熱装置７は、補助バッテリ４から供給される電力により燃料を加熱するように構成されている。燃料加熱装置７は、エンジン１に供給される燃料の予熱（プレヒート）を行うように構成されている。具体的には、燃料加熱装置７は、圧電材料ヒータ７１と、加熱制御部７２（特許請求の範囲の「制御部」の一例）とを含んでいる。

【0037】

圧電材料ヒータ７１は、インジェクタ１４から吸気通路６３内に導入された燃料を気化させる。圧電材料ヒータ７１は、補助バッテリ４から供給される電力により燃料を加熱するように構成されている。圧電材料ヒータ７１は、周囲温度が低い場合であっても、ポート部６２の内表面に気化せず付着した燃料を強制的に加熱して気化させるように構成されている。また、圧電材料ヒータ７１は、印加される電圧によりひずむように構成されている。すなわち、圧電材料ヒータ７１は、印加されるパルス状の電圧の周波数に応じてひずむように構成されている。

【0038】

このような圧電材料ヒータ７１は、インジェクタ１４から導入された燃料を気化する面状のセラミックヒータにより構成されている。

【0039】

圧電材料ヒータ７１は、４つの気筒１２１（以下、第１気筒１２１ａ、第２気筒１２１ｂ、第３気筒１２１ｃおよび第４気筒１２１ｄと記載する）の各々に連通する吸気ポート１１ｃに配置されたポート部６２に設けられている。すなわち、第１気筒１２１ａ、第２気筒１２１ｂ、第３気筒１２１ｃおよび第４気筒１２１ｄの各々のポート部６２に対応して、圧電材料ヒータ７１として第１圧電材料ヒータ７１ａ、第２圧電材料ヒータ７１ｂ、第３圧電材料ヒータ７１ｃおよび第４圧電材料ヒータ７１ｄが設けられている。第１圧電材料ヒータ７１ａ、第２圧電材料ヒータ７１ｂ、第３圧電材料ヒータ７１ｃおよび第４圧電材料ヒータ７１ｄの各々は、ポート部６２の先端側部分に配置されている。

【0040】

図３を参照して、第１圧電材料ヒータ７１ａ、第２圧電材料ヒータ７１ｂ、第３圧電材料ヒータ７１ｃおよび第４圧電材料ヒータ７１ｄの構造を説明するが、第１圧電材料ヒータ７１ａ、第２圧電材料ヒータ７１ｂ、第３圧電材料ヒータ７１ｃおよび第４圧電材料ヒータ７１ｄの各々は同様の構造を有しているので、第１圧電材料ヒータ７１ａについてのみ説明を行う。なお、図３では、第１保護シート７１１を除いた状態の第１圧電材料ヒータを示している。

【0041】

第１圧電材料ヒータ７１ａは、第１保護シート７１１（図２参照）と、第２保護シート７１２と、発熱振動体７１３とを有している。

【0042】

第１保護シート７１１および第２保護シート７１２は、発熱振動体７１３を流れる電流の絶縁のために設けられている。第１保護シート７１１は、発熱振動体７１３をＺ１方向側から覆う。第２保護シート７１２は、発熱振動体７１３をＺ２方向側から覆う。このように、発熱振動体７１３は、第１保護シート７１１と、第２保護シート７１２により挟まれている。第１保護シート７１１および第２保護シート７１２は、樹脂製フィルムにより構成されている。

【0043】

発熱振動体７１３は、加熱制御部７２により、加熱および振動されるように構成されている。具体的には、発熱振動体７１３は、複数（４個）の第１ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）セラミック素子７１３ａと、第２ＰＴＣセラミック素子７１３ｂと、第３ＰＴＣセラミック素子７１３ｃと、第１電極７１３ｄと、第２電極７１３ｅと、第３電極７１３ｆとを有している。

【0044】

複数の第１ＰＴＣセラミック素子７１３ａは、セラミックにより形成されている。複数の第１ＰＴＣセラミック素子７１３ａと、第１電極７１３ｄとは、拡散接合により互いに接合されている。第１電極７１３ｄは、加熱制御部７２と電気的に接続されている。詳細には、第１電極７１３ｄは、加熱制御部７２の周波数制御回路と電気的に接続されている。複数の第１ＰＴＣセラミック素子７１３ａは、発熱振動体７１３のＸ方向における中央側に配置されている。複数の第１ＰＴＣセラミック素子７１３ａは、隙間を介して並んで配置されている。複数の第１ＰＴＣセラミック素子７１３ａの各々は、矩形形状を有している。

【0045】

第２ＰＴＣセラミック素子７１３ｂは、セラミックにより形成されている。第２ＰＴＣセラミック素子７１３ｂと、第２電極７１３ｅとは、拡散接合により互いに接合されている。第２電極７１３ｅは加熱制御部７２と電気的に接続されている。詳細には、第２電極７１３ｅは、加熱制御部７２の周波数制御回路と電気的に接続されている。第２ＰＴＣセラミック素子７１３ｂは、発熱振動体７１３のＸ１方向側に配置されている。第２ＰＴＣセラミック素子７１３ｂは、矩形形状を有している。

【0046】

第３ＰＴＣセラミック素子７１３ｃは、セラミックにより形成されている。第３ＰＴＣセラミック素子７１３ｃと、第３電極７１３ｆとは、拡散接合により互いに接合されている。第３電極７１３ｆは加熱制御部７２と電気的に接続されている。詳細には、第３電極７１３ｆは、加熱制御部７２の周波数制御回路と電気的に接続されている。第３ＰＴＣセラミック素子７１３ｃは、発熱振動体７１３のＸ２方向側に配置されている。第３ＰＴＣセラミック素子７１３ｃは、矩形形状を有している。

【0047】

（加熱制御部）
図４に示すように、加熱制御部７２は、第１圧電材料ヒータ７１ａ、第２圧電材料ヒータ７１ｂ、第３圧電材料ヒータ７１ｃおよび第４圧電材料ヒータ７１ｄを別々に、加熱する制御を行うように構成されている。第１圧電材料ヒータ７１ａ、第２圧電材料ヒータ７１ｂ、第３圧電材料ヒータ７１ｃおよび第４圧電材料ヒータ７１ｄを加熱する制御は同様の制御であるので、以下では、説明の簡略化のため、第１圧電材料ヒータ７１ａを加熱する制御のみについて説明する。

【0048】

加熱制御部７２は、エンジン１の暖機が完了するまでの間、第１圧電材料ヒータ７１ａに電圧を印加して第１圧電材料ヒータ７１ａをヒータ加熱温度Ｈ１まで加熱することにより、インジェクタ１４から導入された燃料を気化する制御を行うように構成されている。
エンジン１の暖機の完了は、冷却水温度に基づいて、エンジン制御部５により判断される。エンジン１の暖機の完了は、第１気筒温度が暖機完了温度Ｈ２に達するまでの間である。なお、エンジン制御部５は、空燃比センサに基づいて暖機完了を判断してもよいし、冷却水温度センサおよび空燃比センサの両方に基づいて暖機完了を判断してもよい。ここで、第１気筒温度は、冷却水温度センサに基づいて取得される第１気筒１２１ａの温度である。

【0049】

このように、加熱制御部７２は、エンジン制御部５からのエンジン１の暖機完了の情報を取得するまでの間、第１圧電材料ヒータ７１ａにより燃料を気化させる制御を行うように構成されている。

【0050】

加熱制御部７２は、エンジン１の暖機が完了するまでの間、パルス状の電圧を第１圧電材料ヒータ７１ａに印加することにより、第１圧電材料ヒータ７１ａを加熱する制御を行うように構成されている。ここで、エンジン１の暖機が完了するまでの間に第１圧電材料ヒータ７１ａに印加されるパルス状の電圧を通常時のパルス状の電圧とする。通常時のパルス状の電圧は、第１周期Ｃ１を有している。加熱制御部７２は、第１圧電材料ヒータ７１ａの上昇温度が過剰にならないように、第１周期Ｃ１のパルス状の電圧を第１圧電材料ヒータ７１ａに印加する制御を行うように構成されている。

【0051】

本実施形態の加熱制御部７２は、エンジン１の暖機が完了したことに基づいて、第１圧電材料ヒータ７１ａ、第２圧電材料ヒータ７１ｂ、第３圧電材料ヒータ７１ｃおよび第４圧電材料ヒータ７１ｄを微振動させることにより、第１圧電材料ヒータ７１ａ、第２圧電材料ヒータ７１ｂ、第３圧電材料ヒータ７１ｃおよび第４圧電材料ヒータ７１ｄに付着した異物を浮かせて剥離する制御を行うように構成されている。すなわち、加熱制御部７２では、エンジン１の暖機が完了しておらず、エンジン１が暖まっていない際、気化しない燃料の割合が大きく、異物が第１圧電材料ヒータ７１ａ、第２圧電材料ヒータ７１ｂ、第３圧電材料ヒータ７１ｃおよび第４圧電材料ヒータ７１ｄに付着しやすいため、エンジン１の暖機の完了後に異物を浮かせて剥離する制御が行われている。

【0052】

第１圧電材料ヒータ７１ａ、第２圧電材料ヒータ７１ｂ、第３圧電材料ヒータ７１ｃおよび第４圧電材料ヒータ７１ｄを微振動させる制御は同様の制御であるので、以下では、説明の簡略化のため、第１圧電材料ヒータ７１ａを微振動させる制御のみについて説明する。

【0053】

加熱制御部７２は、第１圧電材料ヒータ７１ａに高周波の電圧を印加することにより第１圧電材料ヒータ７１ａを微振動させる制御を行うように構成されている。詳細には、加熱制御部７２は、エンジン１の暖機が完了したことに基づいて、第１圧電材料ヒータ７１ａに高周波の電圧を印加することにより第１圧電材料ヒータ７１ａを微振動させる制御を行うように構成されている。すなわち、加熱制御部７２は、第１圧電材料ヒータ７１ａによる燃料の加熱が完了した後、第１圧電材料ヒータ７１ａに高周波の電圧を印加することにより第１圧電材料ヒータ７１ａを微振動させる制御を行うように構成されている。

【0054】

第１圧電材料ヒータ７１ａはセラミックヒータであるので、電圧を印加することにより第１圧電材料ヒータ７１ａにひずみが生じる。これにより、第１圧電材料ヒータ７１ａでは、高周波の電圧が印加されることにより、ひずんだ状態と、ひずんだ状態からの復元とが微小時間で繰り返し行われるので、微振動が生じる。詳細には、加熱制御部７２は、第１圧電材料ヒータ７１ａに電圧の最大値を印加することにより第１圧電材料ヒータ７１ａをひずませた後、第１圧電材料ヒータ７１ａに印加する電圧を０にすることにより第１圧電材料ヒータ７１ａをひずんだ状態から復元させる制御を微小時間で繰り返し行うように構成されている。

【0055】

加熱制御部７２は、高周波の電圧として高周波のパルス状の電圧を第１圧電材料ヒータ７１ａに印加することにより第１圧電材料ヒータ７１ａを微振動させる制御を行うように構成されている。ここで、高周波は、通常時のパルス状の電圧の周波数よりも大きい周波数を有している。高周波は、第１周期Ｃ１よりも短い第２周期Ｃ２を有している。加熱制御部７２は、第１圧電材料ヒータ７１ａを微振動させるために、第２周期Ｃ２のパルス状の電圧を第１圧電材料ヒータ７１ａに印加する制御を行うように構成されている。このように、高周波のパルス状の電圧は、燃料を気化させる通常時のパルス状の電圧の周波数よりも高い周波数である。

【0056】

ここで、加熱制御部７２は、セラミックヒータの共振周波数に合わせた高周波の電圧を印加することにより、セラミックヒータを共振させる制御を行うように構成されている。すなわち、加熱制御部７２は、セラミックヒータの発熱体の材質であるセラミックの固有振動数に合わせた高周波の電圧を出力する制御を行うように構成されている。具体的には、加熱制御部７２は、高周波のパルス状の電圧として約１１０ｋＨｚの周波数のパルス状の電圧を、第１圧電材料ヒータ７１ａに印加することにより第１圧電材料ヒータ７１ａを微振動させる制御を行うように構成されている。

【0057】

加熱制御部７２は、エンジン１の暖機完了後において所定時間Ｔ経過したことに基づいて、高周波の電圧の印加を停止する制御を行うように構成されている。すなわち、加熱制御部７２は、第１圧電材料ヒータ７１ａを微振動させることにより、第１圧電材料ヒータ７１ａに付着した異物を十分に浮かせて剥離させた後、高周波の電圧の印加を停止する制御を行うように構成されている。そして、剥離した異物は、インジェクタ１４からの燃料の噴射により、洗い流される。このように、インジェクタ１４は、第１圧電材料ヒータ７１ａが微振動されることにより第１圧電材料ヒータ７１ａから浮いて剥離した異物を、第１圧電材料ヒータ７１ａに向かって燃料を噴射することにより洗い流すように構成されている。

【0058】

そして、加熱制御部７２は、高周波の電圧の印加を停止した後、第１気筒温度が暖機完了温度Ｈ２以上の場合、第１圧電材料ヒータ７１ａによる加熱の必要がないので、第１圧電材料ヒータ７１ａへの電圧の供給を停止する制御を行うように構成されている。加熱制御部７２は、高周波の電圧の印加を停止した後、第１気筒温度が暖機完了温度Ｈ２未満の場合、第１圧電材料ヒータ７１ａによる加熱が必要なので、第１圧電材料ヒータ７１ａへの電圧の供給する制御を行うように構成されている。

【0059】

（ヒータ洗浄制御処理）
以下に、図５を参照して、加熱制御部７２によるヒータ洗浄制御処理について説明する。ヒータ洗浄制御処理は、圧電材料ヒータ７１による加熱の後、圧電材料ヒータ７１上に付着した異物を洗浄する処理である。

【0060】

ステップＳ１において、加熱制御部７２では、燃料を圧電材料ヒータ７１により加熱するか否かが判断される。圧電材料ヒータ７１による加熱をする場合にはステップＳ２に進み、圧電材料ヒータ７１による加熱をしない場合にはステップＳ１を繰り返す。ステップＳ２において、加熱制御部７２では、通常時のパルス状の電圧が印加される。

【0061】

ステップＳ３において、加熱制御部７２では、エンジン１の暖機が完了したか否かが判断される。すなわち、加熱制御部７２では、エンジン制御部５から暖機完了温度Ｈ２になった気筒１２１（第１気筒１２１ａ、第２気筒１２１ｂ、第３気筒１２１ｃおよび第４気筒１２１ｄ）の情報を取得したか否かが判断される。エンジン１の暖機が完了した場合にはステップＳ４に進み、エンジン１の暖機が完了していない場合にはステップＳ２に戻る。

【0062】

ステップＳ４において、加熱制御部７２では、高周波のパルス状の電圧が印加される。これにより、圧電材料ヒータ７１上の異物が剥離される。ステップＳ５において、加熱制御部７２では、所定時間Ｔが経過したか否かが判断される。所定時間Ｔ経過した場合にはステップＳ６に進み、所定時間Ｔ経過していない場合にはステップＳ４に戻る。ステップＳ６において、加熱制御部７２では、エンジン制御部５から暖機完了温度Ｈ２未満の気筒１２１（第１気筒１２１ａ、第２気筒１２１ｂ、第３気筒１２１ｃおよび第４気筒１２１ｄ）の情報を取得したか否かが判断される。暖機完了温度Ｈ２未満の気筒１２１の情報を取得した場合にはステップＳ２に戻り、暖機完了温度Ｈ２未満の気筒１２１の情報を取得していない場合にはヒータ洗浄制御処理を終了する。

【0063】

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0064】

本実施形態では、上記のように、燃料加熱装置７に、圧電材料ヒータ７１に高周波の電圧を印加することにより圧電材料ヒータ７１を微振動させる制御を行う加熱制御部７２を設ける。これにより、カーボン（Ｃ）などの異物が圧電材料ヒータ７１に付着した場合でも、圧電材料ヒータ７１に高周波の電圧を印加することにより圧電材料ヒータ７１を微振動させることによって、圧電材料ヒータ７１上の異物を浮かせて、圧電材料ヒータ７１から異物を剥離することができる。この結果、圧電材料ヒータ７１上の異物を除去することができるので、圧電材料ヒータ７１に付着した異物に起因する圧電材料ヒータ７１の加熱の効率の低下を抑制することができる。また、加熱の効率の低下を抑制することにより、燃料をより確実に気化させることができるので、燃料を燃焼させやすくすることができる。その結果、排気ガス中に炭化水素（ＨＣ）が生じにくくすることができる。また、圧電材料ヒータ７１を微振動させて異物を除去することにより、圧電材料ヒータ７１に異物が堆積しないようにすることができるので、圧電材料ヒータ７１の加熱性能の低下を抑制することができる。

【0065】

また、本実施形態では、上記のように、加熱制御部７２を、エンジン１の暖機が完了したことに基づいて、圧電材料ヒータ７１に高周波の電圧を印加することにより圧電材料ヒータ７１を微振動させる制御を行うように構成する。これにより、エンジン１の暖機が完了するまでの間に、圧電材料ヒータ７１の加熱によりインジェクタ１４から導入された燃料が気化されなかったことに起因して、圧電材料ヒータ７１に異物が付着した場合でも、圧電材料ヒータ７１を微振動させることにより圧電材料ヒータ７１上の異物を速やかに除去することができる。この結果、圧電材料ヒータ７１上の異物が除去された状態で圧電材料ヒータ７１による次の加熱を行うことができるので、圧電材料ヒータ７１による次の加熱を効率良く行うことができる。

【0066】

また、本実施形態では、上記のように、加熱制御部７２を、高周波の電圧として高周波のパルス状の電圧を圧電材料ヒータ７１に印加することにより圧電材料ヒータ７１を微振動させる制御を行うように構成する。これにより、高周波のパルス状の電圧を圧電材料ヒータ７１に印加することにより、圧電材料ヒータ７１がひずんだ状態と、圧電材料ヒータ７１がひずんだ状態から復元した状態とを繰り返し行わせることができるので、圧電材料ヒータ７１に微振動を確実に発生させることができる。

【0067】

また、本実施形態では、上記のように、高周波のパルス状の電圧を、燃料を気化させる通常時のパルス状の電圧の周波数よりも高い周波数にする。これにより、通常時のパルス状の電圧よりも短い周期の微振動を実現することができるので、通常時のパルス状の電圧の周波数では浮き上がらせることができなかった圧電材料ヒータ７１上の異物を、高周波のパルス状の電圧により浮かせて剥離することができる。

【0068】

また、本実施形態では、上記のように、加熱制御部７２を、高周波のパルス状の電圧として約１１０ｋＨｚの周波数のパルス状の電圧を、圧電材料ヒータ７１に印加することにより圧電材料ヒータ７１を微振動させる制御を行うように構成する。これにより、約１１０ｋＨｚの周波数のパルス状の電圧を圧電材料ヒータ７１に印加することにより、共振周波数付近において圧電材料ヒータ７１がひずんだ状態と、圧電材料ヒータ７１がひずんだ状態から復元した状態とを繰り返し行わせることができるので、圧電材料ヒータ７１により強い微振動を発生させることができる。

【0069】

また、本実施形態では、上記のように、加熱制御部７２を、エンジン１の暖機完了後において所定時間Ｔ経過したことに基づいて、高周波の電圧の印加を停止する制御を行うように構成する。これにより、エンジン１の暖機完了後において所定時間Ｔの間に圧電材料ヒータ７１上の異物の除去を行うことができるとともに、異物の除去後に圧電材料ヒータ７１による加熱が継続することに起因する電力の無駄を抑制することができる。

【0070】

［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。

【0071】

たとえば、上記実施形態では、加熱制御部７２（制御部）は、高周波の電圧として高周波のパルス状の電圧を圧電材料ヒータ７１に印加することにより圧電材料ヒータ７１を微振動させる制御を行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部は、高周波の電圧として高周波の波状などの電圧を圧電材料ヒータに印加することにより圧電材料ヒータを微振動させる制御を行うように構成されていてもよい。

【0072】

また、上記実施形態では、燃料加熱装置７は、ハイブリッド車などの電動車両１００に搭載される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、燃料加熱装置は、ガソリン車などに搭載されてもよい。

【0073】

また、上記実施形態では、燃料加熱装置７は、補助バッテリ４から供給される電力により燃料を加熱する制御を行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、燃料加熱装置は、メインバッテリから供給される電力により燃料を加熱する制御を行うように構成されていてもよい。

【0074】

また、上記実施形態では、エンジン１は、複数（４つ）の気筒１２１を備えている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、エンジンは、４気筒以外のエンジンであってもよい。

【0075】

また、上記実施形態では、発熱振動体７１３は、第１ＰＴＣセラミック素子７１３ａと、第２ＰＴＣセラミック素子７１３ｂと、第３ＰＴＣセラミック素子７１３ｃとを有している例を示したが、本発明はこれに限られない。発熱振動体は、１つ、２つまたは４つ以上のセラミック素子を有していてもよい。

【0076】

また、上記実施形態では、加熱制御部７２は、エンジン１の暖機が完了するまでの間、通常時のパルス状の電圧を第１圧電材料ヒータ７１ａ（圧電材料ヒータ）に印加することにより、第１圧電材料ヒータ７１ａ（圧電材料ヒータ）を加熱する制御を行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、加熱制御部は、エンジンの暖機が完了するまでの間、高周波の電圧を圧電材料ヒータに印加することにより、圧電材料ヒータを加熱する制御を行うように構成されていてもよい。

【0077】

また、上記実施形態では、説明の便宜上、加熱制御部７２（制御部）の制御処理を、処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の制御処理を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。

【符号の説明】

【0078】

１ エンジン
７ 燃料加熱装置
１３ インジェクタ
６３ 吸気通路
７１ 圧電材料ヒータ
７２ 加熱制御部（制御部）
Ｔ 所定時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】