JP2003035219A - 内燃機関における燃料冷却方法 - Google Patents
内燃機関における燃料冷却方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関の燃料の温度上昇に起因する燃料沸
騰気泡の発生を防止し、噴射時間当りの燃料の噴射量を
常に適正に保つことが可能な内燃機関における燃料冷却
方法の提案。 【解決手段】 燃料配管の途中に燃料温度を沸騰気泡発
生温度未満に下げる熱交換器を配設する。この熱交換器
は密閉容器と、該密閉容器内を貫通して配管されかつ容
器内配管表面に毛細管構造を有するウィック材が張付け
られた燃料配管と、前記密閉容器内に封入された熱媒体
流体および冷却部もしくは外部への吸引部とから構成さ
れ、燃料配管内の高温の燃料の熱エネルギーによって密
閉容器内の熱媒体流体を温め、蒸発させ、その蒸発流を
冷却部で凝縮して元の熱媒体流体に戻すか、もしくは外
部へ吸引する仕組みとなす。
騰気泡の発生を防止し、噴射時間当りの燃料の噴射量を
常に適正に保つことが可能な内燃機関における燃料冷却
方法の提案。 【解決手段】 燃料配管の途中に燃料温度を沸騰気泡発
生温度未満に下げる熱交換器を配設する。この熱交換器
は密閉容器と、該密閉容器内を貫通して配管されかつ容
器内配管表面に毛細管構造を有するウィック材が張付け
られた燃料配管と、前記密閉容器内に封入された熱媒体
流体および冷却部もしくは外部への吸引部とから構成さ
れ、燃料配管内の高温の燃料の熱エネルギーによって密
閉容器内の熱媒体流体を温め、蒸発させ、その蒸発流を
冷却部で凝縮して元の熱媒体流体に戻すか、もしくは外
部へ吸引する仕組みとなす。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は夏場、あるいは気候
の暑い国などに顕著な高温高熱時や極熱時におけるガソ
リンエンジンやディーゼルエンジンの燃料沸騰による気
泡の発生を防止するための内燃機関用液体燃料の冷却方
法に関するものである。
の暑い国などに顕著な高温高熱時や極熱時におけるガソ
リンエンジンやディーゼルエンジンの燃料沸騰による気
泡の発生を防止するための内燃機関用液体燃料の冷却方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関におけるエンジンの燃料噴射装
置への燃料供給は、より確実に燃料を供給するため燃料
ポンプが使用され、機関の高出力化や燃料噴射装置の発
展に伴い、種々のポンプ方式が採用されているが、特に
夏場、あるいは気候の暑い国などに顕著な高温高熱時や
極熱時には、燃料タンクから燃料噴射装置へ送給される
過程で機関や排気系部品からの伝熱などにより液体燃料
が高温となり、燃料温度が沸点を超えると燃料液中に気
泡（ベーパ）が発生し始めることとなる。燃料液中に気
泡が発生すると、燃料噴射装置によりシリンダー内に噴
射される燃料液中にこの気泡が混入して噴射時間当りの
燃料の噴射量が減少し、所定の出力が得られないという
問題があった。また、エンジンで燃焼されなかった余剰
燃料は、リターン配管を経由してタンクへ戻されるが、
いったんエンジンの高温部付近を通過するため加温され
て高温の戻り燃料となり、やがてタンク内すべての燃料
の温度を上昇させ、タンクからベーパとなって放出さ
れ、大気汚染や、キャビンの燃料臭となって問題を起こ
す可能性もあった。また、ディーゼルエンジン、特にコ
モンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムにおいて
は、圧力が極めて高圧であるため戻り燃料の高温化が問
題となる。
置への燃料供給は、より確実に燃料を供給するため燃料
ポンプが使用され、機関の高出力化や燃料噴射装置の発
展に伴い、種々のポンプ方式が採用されているが、特に
夏場、あるいは気候の暑い国などに顕著な高温高熱時や
極熱時には、燃料タンクから燃料噴射装置へ送給される
過程で機関や排気系部品からの伝熱などにより液体燃料
が高温となり、燃料温度が沸点を超えると燃料液中に気
泡（ベーパ）が発生し始めることとなる。燃料液中に気
泡が発生すると、燃料噴射装置によりシリンダー内に噴
射される燃料液中にこの気泡が混入して噴射時間当りの
燃料の噴射量が減少し、所定の出力が得られないという
問題があった。また、エンジンで燃焼されなかった余剰
燃料は、リターン配管を経由してタンクへ戻されるが、
いったんエンジンの高温部付近を通過するため加温され
て高温の戻り燃料となり、やがてタンク内すべての燃料
の温度を上昇させ、タンクからベーパとなって放出さ
れ、大気汚染や、キャビンの燃料臭となって問題を起こ
す可能性もあった。また、ディーゼルエンジン、特にコ
モンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムにおいて
は、圧力が極めて高圧であるため戻り燃料の高温化が問
題となる。
【０００３】ガソリンエンジンにおける対策として、従
来は燃料タンクと燃料噴射装置間の燃料供給配管を自動
車の空調装置（エアコン）の配管で冷却して燃料温度を
沸点未満に下げる方法がとられている。また、コモンレ
ールを使用した蓄圧式燃料噴射システム採用のディーゼ
ルエンジンの場合にあっては、燃料は全く冷却されてい
ないのが現状であった。しかしながら、エアコンを利用
して燃料温度を下げる方法は、エアコンのコンプレッサ
ーやコンデンサーの大型化や燃費の悪化を招き、かつ燃
料温度を下げることができるのはエアコンが駆動されて
いる時に限られ、エアコンが停止している時には燃料温
度を下げることができないという不都合があった。ま
た、ディーゼルエンジンの場合は、コモンレールを使用
した蓄圧式燃料噴射システムの配管にあっては、燃料は
全く冷却されないため耐熱樹脂製のタンク部品（ホース
等）の熱劣化も余儀なくされるという問題もある。
来は燃料タンクと燃料噴射装置間の燃料供給配管を自動
車の空調装置（エアコン）の配管で冷却して燃料温度を
沸点未満に下げる方法がとられている。また、コモンレ
ールを使用した蓄圧式燃料噴射システム採用のディーゼ
ルエンジンの場合にあっては、燃料は全く冷却されてい
ないのが現状であった。しかしながら、エアコンを利用
して燃料温度を下げる方法は、エアコンのコンプレッサ
ーやコンデンサーの大型化や燃費の悪化を招き、かつ燃
料温度を下げることができるのはエアコンが駆動されて
いる時に限られ、エアコンが停止している時には燃料温
度を下げることができないという不都合があった。ま
た、ディーゼルエンジンの場合は、コモンレールを使用
した蓄圧式燃料噴射システムの配管にあっては、燃料は
全く冷却されないため耐熱樹脂製のタンク部品（ホース
等）の熱劣化も余儀なくされるという問題もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題を解決するためになされたもので、エアコンや熱
交換器の駆動、非駆動に関係なく、走行時であれば燃費
を悪化させることなく必要に応じて燃料温度を沸点未満
に下げることができ、またコモンレールを使用した蓄圧
式燃料噴射システムにおいても、比較的簡易な手段で効
率よく冷却できる燃料冷却方法を提案することを目的と
するものである。
の問題を解決するためになされたもので、エアコンや熱
交換器の駆動、非駆動に関係なく、走行時であれば燃費
を悪化させることなく必要に応じて燃料温度を沸点未満
に下げることができ、またコモンレールを使用した蓄圧
式燃料噴射システムにおいても、比較的簡易な手段で効
率よく冷却できる燃料冷却方法を提案することを目的と
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関の液
体燃料の温度上昇に起因する燃料沸騰気泡の発生を防止
するための燃料冷却手段として、第１発明は燃料配管の
途中に燃料温度を沸騰気泡発生温度未満に下げる熱交換
器を配設し、該熱交換器は密閉容器と、該密閉容器内を
貫通して配管されかつ容器内配管表面に毛細管構造を有
するウィック材が張付けられた燃料配管と、前記密閉容
器内に封入された熱媒体流体および冷却部とから構成さ
れ、前記密閉容器内の熱媒体流体が前記ウィック材の毛
細管内を表面張力によって上昇する間に、前記密閉容器
内を貫通する燃料配管内の高温の燃料の熱エネルギーに
よって蒸発し、その時の気化潜熱により燃料の温度が沸
騰気泡発生温度未満に下げられ、前記熱媒体流体の蒸発
流は冷却部で凝縮されて元の熱媒体流体に戻る仕組みと
なしたことを特徴とし、第２発明は燃料配管の途中に燃
料温度を沸騰気泡発生温度未満に下げる熱交換器を配設
し、該熱交換器は密閉容器と、該密閉容器内を貫通して
配管されかつ容器内配管表面に毛細管構造を有するウィ
ック材が張付けられた燃料配管と、前記密閉容器内に封
入された熱媒体流体の蒸発流の外部への吸引部とから構
成され、前記密閉容器内の熱媒体流体が前記ウィック材
の毛細管内を表面張力によって上昇する間に、前記密閉
容器内を貫通する燃料配管内の高温の燃料の熱エネルギ
ーによって蒸発し、その時の気化潜熱により燃料の温度
が沸騰気泡発生温度未満に下げられ、前記熱媒体流体の
蒸発流は前記吸引部より外部へ吸引される仕組みとなし
たことを特徴とし、かつ前記外部への吸引部は、インテ
ークマニホールドであることを特徴とするものである。
また、前記熱媒体流体としては、ガソリン、軽油、水、
水とアルコールの混合液体、水とエーテルの混合液体、
フロン、代替フロンのいずれかを用いることができる。
体燃料の温度上昇に起因する燃料沸騰気泡の発生を防止
するための燃料冷却手段として、第１発明は燃料配管の
途中に燃料温度を沸騰気泡発生温度未満に下げる熱交換
器を配設し、該熱交換器は密閉容器と、該密閉容器内を
貫通して配管されかつ容器内配管表面に毛細管構造を有
するウィック材が張付けられた燃料配管と、前記密閉容
器内に封入された熱媒体流体および冷却部とから構成さ
れ、前記密閉容器内の熱媒体流体が前記ウィック材の毛
細管内を表面張力によって上昇する間に、前記密閉容器
内を貫通する燃料配管内の高温の燃料の熱エネルギーに
よって蒸発し、その時の気化潜熱により燃料の温度が沸
騰気泡発生温度未満に下げられ、前記熱媒体流体の蒸発
流は冷却部で凝縮されて元の熱媒体流体に戻る仕組みと
なしたことを特徴とし、第２発明は燃料配管の途中に燃
料温度を沸騰気泡発生温度未満に下げる熱交換器を配設
し、該熱交換器は密閉容器と、該密閉容器内を貫通して
配管されかつ容器内配管表面に毛細管構造を有するウィ
ック材が張付けられた燃料配管と、前記密閉容器内に封
入された熱媒体流体の蒸発流の外部への吸引部とから構
成され、前記密閉容器内の熱媒体流体が前記ウィック材
の毛細管内を表面張力によって上昇する間に、前記密閉
容器内を貫通する燃料配管内の高温の燃料の熱エネルギ
ーによって蒸発し、その時の気化潜熱により燃料の温度
が沸騰気泡発生温度未満に下げられ、前記熱媒体流体の
蒸発流は前記吸引部より外部へ吸引される仕組みとなし
たことを特徴とし、かつ前記外部への吸引部は、インテ
ークマニホールドであることを特徴とするものである。
また、前記熱媒体流体としては、ガソリン、軽油、水、
水とアルコールの混合液体、水とエーテルの混合液体、
フロン、代替フロンのいずれかを用いることができる。
【０００６】すなわち、本発明における熱交換器は、熱
媒体流体の気化潜熱を利用したもので、密閉容器内の熱
媒体流体が前記ウィック材の毛細管内を表面張力によっ
て上昇する間に高温の燃料の熱エネルギーにより加熱さ
れて蒸発し、そのとき加熱部空間の蒸発圧が冷却部や吸
引部による作用によって低下することにより、その蒸発
は促進されて気化潜熱を奪って燃料配管を冷却し、前記
熱媒体流体の蒸発流は圧力の低い冷却部へと流れて冷却
されて凝縮し、元の液体に戻るか、もしくは外部に吸引
される仕組みとなっている。したがってこの熱交換器に
よれば、エアコンの駆動、非駆動に関係なく、必要に応
じて燃料の温度を沸騰気泡発生温度未満に下げることが
可能であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの
液体燃料の温度上昇に起因する燃料沸騰気泡の発生を防
止することができることにより、燃料噴射装置によりシ
リンダー内に噴射される燃料内に気泡が混入することが
なくなり、噴射時間当りの燃料の噴射量を常に適正に保
つことが可能となる。なお、本発明において上記のよう
な熱交換器を用いたのは、エアコンのコンプレッサーや
コンデンサーの大型化と燃費の上昇を抑制するためと、
コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムにあっ
ても同様の問題を解決するためである。
媒体流体の気化潜熱を利用したもので、密閉容器内の熱
媒体流体が前記ウィック材の毛細管内を表面張力によっ
て上昇する間に高温の燃料の熱エネルギーにより加熱さ
れて蒸発し、そのとき加熱部空間の蒸発圧が冷却部や吸
引部による作用によって低下することにより、その蒸発
は促進されて気化潜熱を奪って燃料配管を冷却し、前記
熱媒体流体の蒸発流は圧力の低い冷却部へと流れて冷却
されて凝縮し、元の液体に戻るか、もしくは外部に吸引
される仕組みとなっている。したがってこの熱交換器に
よれば、エアコンの駆動、非駆動に関係なく、必要に応
じて燃料の温度を沸騰気泡発生温度未満に下げることが
可能であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの
液体燃料の温度上昇に起因する燃料沸騰気泡の発生を防
止することができることにより、燃料噴射装置によりシ
リンダー内に噴射される燃料内に気泡が混入することが
なくなり、噴射時間当りの燃料の噴射量を常に適正に保
つことが可能となる。なお、本発明において上記のよう
な熱交換器を用いたのは、エアコンのコンプレッサーや
コンデンサーの大型化と燃費の上昇を抑制するためと、
コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムにあっ
ても同様の問題を解決するためである。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は本発明方法を実施するため
の第１の実施例装置を示す概略図、図２は同じく第２の
実施例装置を示す概略図、図３は同じく第３の実施例装
置を示す概略図であり、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１１Ａ、１
１Ｂ、１１Ｃ、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは燃料配管、
２、１２は熱交換器、３、１３は燃料タンク、４、１４
はウィック材、５、１５は燃料、６は熱媒体流体（液
体）、７、１７は熱媒体流体配管、８、１８は燃料ポン
プ、９、２９は燃料噴射装置、１０は蒸発流配管、２０
はインテークマニホールド、２１はシリンダーヘッド、
２２はインテークバルブ、２３はバルブステム、２４は
ピストン、２５は燃焼室、２６はシリンダーブロック、
３０は高圧ポンプ、３２はコモンレール、Ｖ１〜Ｖ４は
開閉弁である。
の第１の実施例装置を示す概略図、図２は同じく第２の
実施例装置を示す概略図、図３は同じく第３の実施例装
置を示す概略図であり、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１１Ａ、１
１Ｂ、１１Ｃ、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは燃料配管、
２、１２は熱交換器、３、１３は燃料タンク、４、１４
はウィック材、５、１５は燃料、６は熱媒体流体（液
体）、７、１７は熱媒体流体配管、８、１８は燃料ポン
プ、９、２９は燃料噴射装置、１０は蒸発流配管、２０
はインテークマニホールド、２１はシリンダーヘッド、
２２はインテークバルブ、２３はバルブステム、２４は
ピストン、２５は燃焼室、２６はシリンダーブロック、
３０は高圧ポンプ、３２はコモンレール、Ｖ１〜Ｖ４は
開閉弁である。
【０００８】図１において、熱交換器２は燃料タンク３
と燃料噴射装置９間の燃料配管１Ａに分岐接続した燃料
配管１Ｂの途中に配設されており、その構造は密閉容器
２−１と該容器の頂部と底部間を連通する配管２−２お
よび該配管の一部をフィンチューブ２−３とした冷却部
２−４と、密閉容器２−１に封入された熱媒体流体６
と、密閉容器２−１を貫通して配管されかつ容器内配管
表面に毛細管構造を有するウィック材４が張付けられた
燃料配管１Ｂとから構成され、密閉容器２−１の底部に
接続された熱媒体流体配管７より開閉弁Ｖ１を介して熱
媒体流体６が該密閉容器２−１内に注入されるようにな
っている。また、フィンチューブ２−３で構成された冷
却部２−４には、矢印で示すごとく外方から冷却用空気
が当てられて、フィンチューブ２−３内の蒸発流が凝縮
されて元の液体にもどる仕組みとなっている。前記密閉
容器２−１を貫通した燃料配管１Ｂの他端は、開閉弁Ｖ
２を介して燃料配管１Ａに接続され、熱交換器２にて冷
却された燃料が燃料噴射装置９に供給されるように配管
されている。燃料噴射装置９はデリバリパイプ９−１と
インジェクター９−２を備えている。なお、燃料を冷却
する必要のない場合を考慮して、燃料配管１Ａに開閉弁
Ｖ３を設けている。
と燃料噴射装置９間の燃料配管１Ａに分岐接続した燃料
配管１Ｂの途中に配設されており、その構造は密閉容器
２−１と該容器の頂部と底部間を連通する配管２−２お
よび該配管の一部をフィンチューブ２−３とした冷却部
２−４と、密閉容器２−１に封入された熱媒体流体６
と、密閉容器２−１を貫通して配管されかつ容器内配管
表面に毛細管構造を有するウィック材４が張付けられた
燃料配管１Ｂとから構成され、密閉容器２−１の底部に
接続された熱媒体流体配管７より開閉弁Ｖ１を介して熱
媒体流体６が該密閉容器２−１内に注入されるようにな
っている。また、フィンチューブ２−３で構成された冷
却部２−４には、矢印で示すごとく外方から冷却用空気
が当てられて、フィンチューブ２−３内の蒸発流が凝縮
されて元の液体にもどる仕組みとなっている。前記密閉
容器２−１を貫通した燃料配管１Ｂの他端は、開閉弁Ｖ
２を介して燃料配管１Ａに接続され、熱交換器２にて冷
却された燃料が燃料噴射装置９に供給されるように配管
されている。燃料噴射装置９はデリバリパイプ９−１と
インジェクター９−２を備えている。なお、燃料を冷却
する必要のない場合を考慮して、燃料配管１Ａに開閉弁
Ｖ３を設けている。
【０００９】上記の装置構成において、燃料タンク３内
の燃料（ガソリン）５は燃料ポンプ８にて燃料配管１Ａ
または１Ｂを介して燃料噴射装置９へ供給される。この
場合において、外気温が高く燃料噴射装置９へ供給され
る燃料の温度が沸点以上に上昇し沸騰を起こすおそれが
生じた場合には、燃料配管１Ａ側の開閉弁Ｖ３を閉じ、
燃料配管１Ｂ側の開閉弁Ｖ２を開いて、燃料タンク３内
の燃料５を熱交換器２の中を通流させる。この時、熱媒
体流体配管７より開閉弁Ｖ１を介して供給されて密閉容
器２−１内に封入されている熱媒体流体６が、前記ウィ
ック材４の毛細管内を熱媒体流体６の表面張力によって
上昇し、前記燃料配管１Ｂ内の高温の燃料の熱エネルギ
ーによって温められて蒸発するとともに、その蒸発流は
密閉容器２−１の頂部より配管２−２を通りフィンチュ
ーブ２−３で構成された冷却部２−４で凝縮されて元の
熱媒体流体６にもどり密閉容器２−１へ循環流入する。
一方燃料配管１Ｂ内を流れる燃料は、前記熱交換器２内
の熱媒体流体６の蒸発により熱を奪われて気泡発生温度
未満となって燃料噴射装置９へ供給される。したがっ
て、燃料噴射装置９によりシリンダー内に噴射される燃
料内に気泡が混入するようなことはなくなり、噴射時間
当りの燃料の噴射量を常に適正に保つことが可能とな
る。
の燃料（ガソリン）５は燃料ポンプ８にて燃料配管１Ａ
または１Ｂを介して燃料噴射装置９へ供給される。この
場合において、外気温が高く燃料噴射装置９へ供給され
る燃料の温度が沸点以上に上昇し沸騰を起こすおそれが
生じた場合には、燃料配管１Ａ側の開閉弁Ｖ３を閉じ、
燃料配管１Ｂ側の開閉弁Ｖ２を開いて、燃料タンク３内
の燃料５を熱交換器２の中を通流させる。この時、熱媒
体流体配管７より開閉弁Ｖ１を介して供給されて密閉容
器２−１内に封入されている熱媒体流体６が、前記ウィ
ック材４の毛細管内を熱媒体流体６の表面張力によって
上昇し、前記燃料配管１Ｂ内の高温の燃料の熱エネルギ
ーによって温められて蒸発するとともに、その蒸発流は
密閉容器２−１の頂部より配管２−２を通りフィンチュ
ーブ２−３で構成された冷却部２−４で凝縮されて元の
熱媒体流体６にもどり密閉容器２−１へ循環流入する。
一方燃料配管１Ｂ内を流れる燃料は、前記熱交換器２内
の熱媒体流体６の蒸発により熱を奪われて気泡発生温度
未満となって燃料噴射装置９へ供給される。したがっ
て、燃料噴射装置９によりシリンダー内に噴射される燃
料内に気泡が混入するようなことはなくなり、噴射時間
当りの燃料の噴射量を常に適正に保つことが可能とな
る。
【００１０】一方、外気温が低く燃料噴射装置９へ供給
される燃料の温度が気泡発生温度未満の場合には、燃料
温度を下げる必要がないため、燃料配管１Ｂ側の開閉弁
Ｖ２を閉じ、燃料配管１Ａ側の開閉弁Ｖ３を開いて燃料
配管１Ａより燃料を燃料噴射装置９へ直接供給する。
される燃料の温度が気泡発生温度未満の場合には、燃料
温度を下げる必要がないため、燃料配管１Ｂ側の開閉弁
Ｖ２を閉じ、燃料配管１Ａ側の開閉弁Ｖ３を開いて燃料
配管１Ａより燃料を燃料噴射装置９へ直接供給する。
【００１１】次に、図２は熱媒体流体として燃料１５を
用い、この燃料を蒸発流としてインテークマニホールド
２０へ吸引する方式を例示したもので、熱交換器１２は
エンジンからの高温のリターン燃料を燃料タンク１３へ
供給する燃料配管１１Ａの途中に配設されており、その
構造は密閉容器１２−１と、該密閉容器１２−１に封入
された燃料１５と、密閉容器１２−１を貫通して配管さ
れかつ容器内配管表面に毛細管構造を有するウィック材
１４が張付けられた燃料配管１１Ａ−１とから構成さ
れ、燃料タンク１３内の燃料１５をエンジンへ供給する
燃料配管１１Ｂの途中に分岐配管した燃料配管１１Ｃよ
り開閉弁Ｖ４を介して燃料１５が前記密閉容器２−１内
に注入されるようになっている。密閉容器１２−１の頂
部に接続した蒸発流配管１０の他端は、インテークマニ
ホールド２０へ接続され、蒸発流がインテークマニホー
ルド２０へ吸引される仕組みとなっている。なお、燃料
以外の例えば水を熱媒体流体として用いる場合は、密閉
容器１２−１に熱媒体流体配管１７を接続し、燃料配管
１１Ｃの開閉弁Ｖ４を閉じた状態もしくは燃料配管１１
Ｃと開閉弁Ｖ４を廃止して、熱媒体流体配管１７より密
閉容器１２−１内に水を供給する構成とすることも可能
である。
用い、この燃料を蒸発流としてインテークマニホールド
２０へ吸引する方式を例示したもので、熱交換器１２は
エンジンからの高温のリターン燃料を燃料タンク１３へ
供給する燃料配管１１Ａの途中に配設されており、その
構造は密閉容器１２−１と、該密閉容器１２−１に封入
された燃料１５と、密閉容器１２−１を貫通して配管さ
れかつ容器内配管表面に毛細管構造を有するウィック材
１４が張付けられた燃料配管１１Ａ−１とから構成さ
れ、燃料タンク１３内の燃料１５をエンジンへ供給する
燃料配管１１Ｂの途中に分岐配管した燃料配管１１Ｃよ
り開閉弁Ｖ４を介して燃料１５が前記密閉容器２−１内
に注入されるようになっている。密閉容器１２−１の頂
部に接続した蒸発流配管１０の他端は、インテークマニ
ホールド２０へ接続され、蒸発流がインテークマニホー
ルド２０へ吸引される仕組みとなっている。なお、燃料
以外の例えば水を熱媒体流体として用いる場合は、密閉
容器１２−１に熱媒体流体配管１７を接続し、燃料配管
１１Ｃの開閉弁Ｖ４を閉じた状態もしくは燃料配管１１
Ｃと開閉弁Ｖ４を廃止して、熱媒体流体配管１７より密
閉容器１２−１内に水を供給する構成とすることも可能
である。
【００１２】上記図２に示す装置において、燃料タンク
１３内の燃料（ガソリン）１５は燃料ポンプ１８にて燃
料配管１１Ｂを介してエンジンへ供給される。この時、
燃料配管１１Ｃの開閉弁Ｖ４は閉じた状態にあって、密
閉容器１２−１内に一定量の燃料１５が貯溜されてい
る。エンジンへ供給された燃料１５のうち、エンジンか
らの高温のリターン燃料は、燃料配管１１Ａより熱交換
器１２の中を通流して再び燃料タンク１３へ戻り循環使
用されるが、熱交換器１２の密閉容器１２−１内を通過
する際に、当該密閉容器１２−１内に封入されている燃
料１５が、前記ウィック材１４の毛細管内を燃料１５の
表面張力によって上昇し、密閉容器１２−１内の燃料配
管１１Ａ−１内の高温の燃料の熱エネルギーによって温
められて蒸発するとともに、その蒸発流は、密閉容器１
２−１の頂部より蒸発流配管１０を介してインテークマ
ニホールド２０へ吸引される。一方、燃料配管１１Ａ−
１内を流れる燃料は、密閉容器１２−１内の燃料１５の
蒸発により熱を奪われて沸騰温度未満となって燃料タン
ク１３へ供給される。
１３内の燃料（ガソリン）１５は燃料ポンプ１８にて燃
料配管１１Ｂを介してエンジンへ供給される。この時、
燃料配管１１Ｃの開閉弁Ｖ４は閉じた状態にあって、密
閉容器１２−１内に一定量の燃料１５が貯溜されてい
る。エンジンへ供給された燃料１５のうち、エンジンか
らの高温のリターン燃料は、燃料配管１１Ａより熱交換
器１２の中を通流して再び燃料タンク１３へ戻り循環使
用されるが、熱交換器１２の密閉容器１２−１内を通過
する際に、当該密閉容器１２−１内に封入されている燃
料１５が、前記ウィック材１４の毛細管内を燃料１５の
表面張力によって上昇し、密閉容器１２−１内の燃料配
管１１Ａ−１内の高温の燃料の熱エネルギーによって温
められて蒸発するとともに、その蒸発流は、密閉容器１
２−１の頂部より蒸発流配管１０を介してインテークマ
ニホールド２０へ吸引される。一方、燃料配管１１Ａ−
１内を流れる燃料は、密閉容器１２−１内の燃料１５の
蒸発により熱を奪われて沸騰温度未満となって燃料タン
ク１３へ供給される。
【００１３】さらに、図３は前記図１に示す装置構成
を、コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システム
（ディーゼルエンジン）に適用した例であり、燃料噴射
装置９以外は前記図１に示す装置構成と同じである。す
なわち、図３は燃料噴射装置９に替えて、高圧ポンプ３
０、高圧燃料配管３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、コモンレー
ル３２、燃料噴射装置（インジェクター）２９等からな
る蓄圧式燃料噴射システムを配管接続したもので、この
場合も、外気温が高く燃料噴射装置２９へ供給される燃
料（軽油）の温度が沸点以上に上昇し沸騰を起こすおそ
れが生じた場合には、燃料配管１Ａ側の開閉弁Ｖ３を閉
じ、燃料配管１Ｂ側の開閉弁Ｖ２を開いて、燃料タンク
３内の燃料５を熱交換器２の中を通流させる。この時、
熱媒体流体配管７より開閉弁Ｖ１を介して供給されて密
閉容器２−１内に封入されている熱媒体流体６が、前記
ウィック材４の毛細管内を熱媒体流体６の表面張力によ
って上昇し、前記燃料配管１Ｂ内の高温の燃料の熱エネ
ルギーによって温められて蒸発するとともに、その蒸発
流は密閉容器２−１の頂部より配管２−２を通りフィン
チューブ２−３で構成された冷却部２−４で凝縮されて
元の熱媒体流体６にもどり密閉容器２−１へ循環流入す
る。一方、燃料配管１Ｂ内を流れる燃料は、前記熱交換
器２内の熱媒体流体６の蒸発により熱を奪われて気泡発
生温度未満となって蓄圧式燃料噴射システム側へ供給さ
れ、高圧ポンプ３０にて所定の圧力に高められてコモン
レール３２へ供給され、燃料配管３１Ｃ（噴射管）より
インジェクター２９へ供給され、各気筒へ噴射される。
したがって、インジェクター２９によりシリンダー内に
噴射される燃料内に気泡が混入するようなことはなくな
り、噴射時間当りの燃料の噴射量を常に適正に保つこと
が可能となる。
を、コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システム
（ディーゼルエンジン）に適用した例であり、燃料噴射
装置９以外は前記図１に示す装置構成と同じである。す
なわち、図３は燃料噴射装置９に替えて、高圧ポンプ３
０、高圧燃料配管３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、コモンレー
ル３２、燃料噴射装置（インジェクター）２９等からな
る蓄圧式燃料噴射システムを配管接続したもので、この
場合も、外気温が高く燃料噴射装置２９へ供給される燃
料（軽油）の温度が沸点以上に上昇し沸騰を起こすおそ
れが生じた場合には、燃料配管１Ａ側の開閉弁Ｖ３を閉
じ、燃料配管１Ｂ側の開閉弁Ｖ２を開いて、燃料タンク
３内の燃料５を熱交換器２の中を通流させる。この時、
熱媒体流体配管７より開閉弁Ｖ１を介して供給されて密
閉容器２−１内に封入されている熱媒体流体６が、前記
ウィック材４の毛細管内を熱媒体流体６の表面張力によ
って上昇し、前記燃料配管１Ｂ内の高温の燃料の熱エネ
ルギーによって温められて蒸発するとともに、その蒸発
流は密閉容器２−１の頂部より配管２−２を通りフィン
チューブ２−３で構成された冷却部２−４で凝縮されて
元の熱媒体流体６にもどり密閉容器２−１へ循環流入す
る。一方、燃料配管１Ｂ内を流れる燃料は、前記熱交換
器２内の熱媒体流体６の蒸発により熱を奪われて気泡発
生温度未満となって蓄圧式燃料噴射システム側へ供給さ
れ、高圧ポンプ３０にて所定の圧力に高められてコモン
レール３２へ供給され、燃料配管３１Ｃ（噴射管）より
インジェクター２９へ供給され、各気筒へ噴射される。
したがって、インジェクター２９によりシリンダー内に
噴射される燃料内に気泡が混入するようなことはなくな
り、噴射時間当りの燃料の噴射量を常に適正に保つこと
が可能となる。
【００１４】なお、本発明では前記図１に示す装置と図
２に示す装置を組合わせて、エンジン作動中であって、
車両が停止している時は図２に示す吸引方式によって燃
料を冷却し、車両走行中は図１に示す熱交換器２で冷却
することも可能である。また、熱交換器２の密閉容器２
−１内に封入する熱媒体流体６としては、前記したごと
くガソリン、軽油、水、水とアルコールの混合液体、水
とエーテルの混合液体、フロン、代替フロンのいずれか
を用いることができる。
２に示す装置を組合わせて、エンジン作動中であって、
車両が停止している時は図２に示す吸引方式によって燃
料を冷却し、車両走行中は図１に示す熱交換器２で冷却
することも可能である。また、熱交換器２の密閉容器２
−１内に封入する熱媒体流体６としては、前記したごと
くガソリン、軽油、水、水とアルコールの混合液体、水
とエーテルの混合液体、フロン、代替フロンのいずれか
を用いることができる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したごとく、本発明方法によれ
ば、燃料配管を流れる液体燃料の熱エネルギーを利用し
て燃料温度を下げる方式の熱交換器を用いたことによ
り、自動車の走行やエアコンの駆動、非駆動に関係な
く、必要に応じて燃料温度を沸騰気泡発生温度未満まで
下げることができるので、内燃機関の液燃料（ガソリ
ン、軽油等）の温度上昇に起因する燃料沸騰気泡の発生
を防止することができ、燃料噴射装置によりシリンダー
内に噴射される燃料内に気泡が混入することがなくなる
結果、噴射時間当りの燃料の噴射量を常に適正に保つこ
とが可能となる。また、コモンレールを使用した蓄圧式
燃料噴射システムを採用したディーゼルエンジンの場合
は、タンク廻り部品（樹脂製部品、コムホース、樹脂タ
ンク等）の寿命延長もはかられる。したがって、本発明
は特に夏場、あるいは気候の暑い国などにおける高温高
熱地仕様車に極めて有効である。
ば、燃料配管を流れる液体燃料の熱エネルギーを利用し
て燃料温度を下げる方式の熱交換器を用いたことによ
り、自動車の走行やエアコンの駆動、非駆動に関係な
く、必要に応じて燃料温度を沸騰気泡発生温度未満まで
下げることができるので、内燃機関の液燃料（ガソリ
ン、軽油等）の温度上昇に起因する燃料沸騰気泡の発生
を防止することができ、燃料噴射装置によりシリンダー
内に噴射される燃料内に気泡が混入することがなくなる
結果、噴射時間当りの燃料の噴射量を常に適正に保つこ
とが可能となる。また、コモンレールを使用した蓄圧式
燃料噴射システムを採用したディーゼルエンジンの場合
は、タンク廻り部品（樹脂製部品、コムホース、樹脂タ
ンク等）の寿命延長もはかられる。したがって、本発明
は特に夏場、あるいは気候の暑い国などにおける高温高
熱地仕様車に極めて有効である。
【図１】本発明方法を実施するための第１の実施例装置
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図２】本発明方法を実施するための第２の実施例装置
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図３】本発明方法を実施するための第３の実施例装置
を示す概略図である。
を示す概略図である。
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、３１Ａ、
３１Ｂ、３１Ｃ 燃料配管 ２、１２ 熱交換器 ３、１３ 燃料タンク ４、１４ ウィック材 ５、１５ 燃料 ６ 熱媒体流体 ７、１７ 熱媒体流体配管 ８、１８ 燃料ポンプ ９ 燃料噴射装置 １０ 蒸発流配管 ２０ インテークマニホールド ２１ シリンダーヘッド ２２ インテークバルブ ２３ バルブステム ２４ ピストン ２５ 燃焼室 ２６ シリンダーブロック ２９ インジェクター ３０ 高圧ポンプ ３２ コモンレール Ｖ１〜Ｖ４ 開閉弁
３１Ｂ、３１Ｃ 燃料配管 ２、１２ 熱交換器 ３、１３ 燃料タンク ４、１４ ウィック材 ５、１５ 燃料 ６ 熱媒体流体 ７、１７ 熱媒体流体配管 ８、１８ 燃料ポンプ ９ 燃料噴射装置 １０ 蒸発流配管 ２０ インテークマニホールド ２１ シリンダーヘッド ２２ インテークバルブ ２３ バルブステム ２４ ピストン ２５ 燃焼室 ２６ シリンダーブロック ２９ インジェクター ３０ 高圧ポンプ ３２ コモンレール Ｖ１〜Ｖ４ 開閉弁
Claims (4)
- 【請求項１】 内燃機関の燃料の温度上昇に起因する燃
料沸騰気泡の発生を防止するための燃料冷却方法であっ
て、燃料配管の途中に燃料温度を沸騰気泡発生温度未満
に下げる熱交換器を配設し、該熱交換器は密閉容器と、
該密閉容器内を貫通して配管されかつ容器内配管表面に
毛細管構造を有するウィック材が張付けられた燃料配管
と、前記密閉容器内に封入された熱媒体流体および冷却
部とから構成され、前記密閉容器内の熱媒体流体が前記
ウィック材の毛細管内を表面張力によって上昇する間
に、前記密閉容器内を貫通する燃料配管内の高温の燃料
の熱エネルギーによって蒸発し、その時の気化潜熱によ
り燃料の温度が沸騰気泡発生温度未満に下げられ、前記
熱媒体流体の蒸発流は冷却部で凝縮されて元の熱媒体流
体に戻る仕組みとなしたことを特徴とする内燃機関にお
ける燃料冷却方法。 - 【請求項２】 内燃機関の燃料の温度上昇に起因する燃
料沸騰気泡の発生を防止するための燃料冷却方法であっ
て、燃料配管の途中に燃料温度を沸騰気泡発生温度未満
に下げる熱交換器を配設し、該熱交換器は密閉容器と、
該密閉容器内を貫通して配管されかつ容器内配管表面に
毛細管構造を有するウィック材が張付けられた燃料配管
と、前記密閉容器内に封入された熱媒体流体の蒸発流の
外部への吸引部とから構成され、前記密閉容器内の熱媒
体流体が前記ウィック材の毛細管内を表面張力によって
上昇する間に、前記密閉容器内を貫通する燃料配管内の
高温の燃料の熱エネルギーによって蒸発し、その時の気
化潜熱により燃料の温度が沸騰気泡発生温度未満に下げ
られ、前記熱媒体流体の蒸発流は前記吸引部より外部へ
吸引される仕組みとなしたことを特徴とする内燃機関に
おける燃料冷却方法。 - 【請求項３】 前記外部への吸引部は、インテークマニ
ホールドであることを特徴とする請求項２記載の内燃機
関における燃料冷却方法。 - 【請求項４】 前記熱媒体流体として、ガソリン、軽
油、水、水とアルコールの混合液体、水とエーテルの混
合液体、フロン、代替フロンのいずれかを用いることを
特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項記
載の内燃機関における燃料冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001222934A JP4566473B2 (ja) | 2001-07-24 | 2001-07-24 | 内燃機関における燃料冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001222934A JP4566473B2 (ja) | 2001-07-24 | 2001-07-24 | 内燃機関における燃料冷却方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003035219A true JP2003035219A (ja) | 2003-02-07 |
| JP4566473B2 JP4566473B2 (ja) | 2010-10-20 |
Family
ID=19056344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001222934A Expired - Fee Related JP4566473B2 (ja) | 2001-07-24 | 2001-07-24 | 内燃機関における燃料冷却方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4566473B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009059576A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Toshiba Corp | 燃料電池用燃料供給システム |
| WO2012115048A1 (ja) * | 2011-02-22 | 2012-08-30 | 伊藤レーシングサービス株式会社 | 混合燃料生成方法、混合燃料生成装置、及び燃料供給装置 |
| CN102720610A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-10 | 长城汽车股份有限公司 | 一种柴油发动机燃油供给系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0625511U (ja) * | 1992-09-02 | 1994-04-08 | 株式会社フジクラ | 過給機付き車両における排ガス加熱装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5836848Y2 (ja) * | 1978-07-27 | 1983-08-19 | 三菱重工業株式会社 | 外輪タンクを有するディ−ゼル機関の燃料油ミキシングタンク |
| DE3107141A1 (de) * | 1981-02-26 | 1982-09-09 | Kienzle Apparate Gmbh, 7730 Villingen-Schwenningen | Anordnung zum kuehlen des kraftstoffs in einem betriebssystem eines dieselmotors mit einem geschlossenen einspritzkreislauf |
| JPS5845944U (ja) * | 1981-09-21 | 1983-03-28 | 三井造船株式会社 | 燃料油気泡分離箱の気泡発生防止装置 |
-
2001
- 2001-07-24 JP JP2001222934A patent/JP4566473B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0625511U (ja) * | 1992-09-02 | 1994-04-08 | 株式会社フジクラ | 過給機付き車両における排ガス加熱装置 |
Cited By (4)
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| WO2012115048A1 (ja) * | 2011-02-22 | 2012-08-30 | 伊藤レーシングサービス株式会社 | 混合燃料生成方法、混合燃料生成装置、及び燃料供給装置 |
| JP2012172606A (ja) * | 2011-02-22 | 2012-09-10 | Ito Racing Service Co Ltd | 混合燃料生成方法，混合燃料生成装置，及び燃料供給装置 |
| CN102720610A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-10 | 长城汽车股份有限公司 | 一种柴油发动机燃油供给系统 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4566473B2 (ja) | 2010-10-20 |
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