JP2005180205A - 直接噴射式ガソリンエンジンの燃料の過冷却防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 直接噴射式ガソリンエンジンにおける極低温時の粒子状物質（パティキュレート）の減少と低温始動性向上をはかるための燃料の過冷却防止方法の提案。
【解決手段】 燃料供給配管の途中に極低温の燃料を温める昇温器を配設する。この昇温器は密閉容器と、該密閉容器内に封入された蓄熱剤とからなり、該密閉容器内を貫通して配管された燃料供給配管内を通流する燃料が前記蓄熱剤にて温められる構造となす。この昇温器により温度が−２０℃以上の極低温燃料を−１０℃〜−１５℃まで昇温させて燃焼室へ供給する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、寒冷時や極寒時における直接噴射式ガソリンエンジンの燃料の不完全燃焼に起因する粒子状物質（パティキュレート）の発生を防止するための燃料の過冷却防止方法に関する。

燃料を直接燃焼室へ噴射する直接噴射式は、空気流動のためのエネルギ損失が少ないので、燃料消費率および機関の寿命の点で優れ、ディーゼルエンジンなどの大型車両高速機関はほとんどがこの方式を採用している。しかるにディーゼルエンジンの場合は、燃焼室での不完全燃焼に起因する粒子状物質（パティキュレート）が多く発生するため、この粒子状物質を低減するための対策が必要であり、種々の対策がこうじられている。
一方、この直接噴射式は空気流動の運動量が少ないため適切な燃焼が得られる機関回転速度範囲は制限されるため、自動車用の小形機関では一般に機関の回転速度は広い範囲が要求され、一方、小容量の燃焼室に適した高度の微粒化、ないしは分布を与えるような燃料噴射特性も得ることは困難であるので、ガソリンエンジン搭載の乗用車などへの適用例は少なかった。しかるに最近ではガソリンエンジンに直接噴射式を採用した乗用車が多くなりつつある。

ガソリンエンジンに直接噴射式を採用した場合、ディーゼルエンジンと同様空気流動のためのエネルギ損失が少ないので、燃料消費率および機関の寿命の点で多大な効果を奏するが、特に寒冷時や極寒時において燃料温度が−２０℃以上の極低温時には燃焼室での燃料の燃焼が不完全となり、ディーゼルエンジンと同様の粒子状物質（パティキュレート）が多く発生することが判明し、ディーゼルエンジンと同様排ガス対策が必要となっている。また燃料温度が−２０℃以上の極低温時には始動性も悪くなるため、低温始動性も改善する必要がある。

本発明はこのような現状に鑑みてなされたもので、直接噴射式ガソリンエンジンにおける極低温時の粒子状物質（パティキュレート）の減少と低温始動性向上をはかるための燃料の過冷却防止方法を提案しようとするものである。

本発明は直接噴射式ガソリンエンジンにおける極低温時の粒子状物質（パティキュレート）の減少と低温始動性向上をはかるための手段として、特に燃料温度が−２０℃以上の極低温時に燃料供給配管途中で燃料温度を−１５℃〜−１０℃程度まで暖めて燃焼室へ供給する方法であり、その要旨は燃料を直接燃焼室へ噴射する直接噴射式ガソリンエンジンの燃料供給配管の途中に極低温の燃料を温める昇温器を配設し、該昇温器は密閉容器と、該密閉容器内に封入された蓄熱剤とからなり、該密閉容器内を貫通して配管された燃料供給配管内を通流する燃料が前記蓄熱剤にて温められる構造となし、該昇温器により温度が−２０℃以上の極低温燃料を−１０℃〜−１５℃まで昇温させることを特徴とするものである。

本発明における昇温器は蓄熱剤の融解潜熱を利用したもので、その構造は密閉容器内に蓄熱剤が封入され、該密閉容器内を貫通して配管された燃料供給配管内を通流する燃料が前記蓄熱剤により温められるように構成されたもので、その蓄熱剤としてはパラフィン、オクタデカン、ポリエチレングリコール、ラウリン酸等、各種蓄熱剤を用いることができる。このような昇温器を用いたのは、極低温の燃料を少しでも昇温させるのが目的である。また、本発明において−２０℃以上の極低温燃料を−１５℃〜−１０℃まで昇温させることとしたのは、前記したごとく燃料温度が−２０℃以上の極低温となると燃焼室での燃料の燃焼が不完全となり、粒子状物質（パティキュレート）が多く発生し、他方、−１５℃〜−１０℃まで燃料温度を昇温すると前記子状物質（パティキュレート）がほとんど発生しないためである。

本発明方法によれば、燃料供給配管の途中に配設した極低温の燃料を温める昇温器により−２０℃以上の極低温燃料を−１０℃〜−１５℃まで昇温させることができるので、燃焼室での不完全燃焼に起因する粒子状物質（パティキュレート）の発生はほとんどなくなり、この粒子状物質を低減するための対策が不要となるとともに、低温始動性も向上できる。したがって本発明は特に寒冷地や極寒地における直接噴射式ガソリンエンジン仕様車に極めて有効である。

図１は本発明方法を実施するための装置構成例を示す概略図、図２は同上実施例における昇温器を拡大して示す縦断面図であり、１は燃料タンク、２は燃料ポンプ、３Ａ、３Ｂは燃料供給配管、４は昇温器、５は燃料噴射装置、６は燃料、Ｖ１〜Ｖ３は開閉弁である。

本発明に係る昇温器４は、燃料タンク１と燃料噴射装置５間の燃料供給配管３Ａの途中に配設されており、その構造は密閉容器４−１内に蓄熱剤４−２が封入され、該密閉容器４−１の底部と頂部間を貫通して配管されかつ密閉容器４−１内配管部を螺旋管３Ａ−１とした燃料供給配管３Ａとから構成されている。なお密閉容器４−１内配管部を螺旋状に形成したのは、極低温燃料の昇温に必要な時間を確保するためである。すなわち極低温の燃料が該密閉容器４−１内を通過する間に所望の温度に暖められるようにするためである。蓄熱剤４−２としてはここではパラフィンやラウリン酸を用いている。また燃料の過冷却を防止する必要がない場合を考慮して、燃料タンク１と燃料噴射装置５間にはもう一つの燃料供給配管３Ｂを設けている。燃料噴射装置５はデリバリパイプ５−１とインジェクター５−２を備えている。

上記の装置構成において、燃料タンク１内の燃料６は燃料ポンプ２にて燃料供給配管３Ａまたは３Ｂを介して燃料噴射装置５へ供給される。この場合において、外気温が低く燃料噴射装置５へ供給される燃料の温度が−２０℃以上の極低温の場合には、燃料供給配管３Ｂ側の開閉弁Ｖ３を閉じ、燃料供給配管３Ａ側の開閉弁Ｖ１、Ｖ２を開いて、燃料タンク１内の燃料６を昇温器４へ導入し、該昇温器４の螺旋管３Ａ−１内を通流させる。この時、密閉容器４−１内に封入されている蓄熱剤４−２により−２０℃以上の極低温の燃料が温められて−１５℃〜−１０℃と昇温されて当該昇温器４を流出し、燃料噴射装置５へ供給される。したがって、燃料の温度が−２０℃以上の極低温であっても、昇温器４により−１５℃〜−１０℃まで昇温することにより当該燃料は料噴射装置５により燃焼室へ良好に噴射される。したがって燃焼室での不完全燃焼に起因する粒子状物質（パティキュレート）の発生はほとんどなくなり、かつ低温始動性も良好となる。

一方、燃料の過冷却を防止する必要がない場合は、燃料温度を上げる必要がないため燃料供給配管３Ａ側の開閉弁Ｖ１、Ｖ２を閉じ、開閉弁Ｖ３を開いて燃料供給配管３Ｂより燃料を燃料噴射装置５へ供給する。なお、デリバリパイプ５−１は昇温器に内蔵させてもよい。

本発明は、本発明は特に寒冷地や極寒地における直接噴射式ガソリンエンジン仕様車の過冷却防止に有効である。

本発明方法を実施するための装置構成例を示す概略図である。 同上実施例における昇温器を拡大して示す縦断面図である。

符号の説明

１ 燃料タンク
２ 燃料ポンプ
３Ａ、３Ｂ 燃料供給配管
３Ａ−１ 螺旋管
４ 昇温器
４−１ 密閉容器
４−２ 蓄熱剤
５ 燃料噴射装置
５−１ デリバリパイプ
５−２ インジェクター
６ 燃料
Ｖ１〜Ｖ３ 開閉弁

Claims (1)

1. 燃料を直接燃焼室へ噴射する直接噴射式ガソリンエンジンの燃料の過冷却を防止する方法であって、燃料供給配管の途中に極低温の燃料を温める昇温器を配設し、該昇温器は密閉容器と、該密閉容器内に封入された蓄熱剤とからなり、該密閉容器内を貫通して配管された燃料供給配管内を通流する燃料が前記蓄熱剤にて温められる構造となし、該昇温器により温度が−２０℃以上の極低温燃料を−１０℃〜−１５℃まで昇温させることを特徴とする直接噴射式ガソリンエンジンの燃料の過冷却防止方法。
   

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