JP2006257907A - 内燃機関の始動システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ガソリンとアルコールとを混合した混合燃料を使用する内燃機関の始動性を向上させることが可能な技術を提供することを課題とする。
【解決手段】 ガソリンとアルコールとを混合した混合燃料を使用する内燃機関１において、該内燃機関１を低温始動させる場合、水供給手段１０によって燃料供給通路８内に水または水溶液を供給することで混合燃料をガソリンとアルコールとに分離させ、分離したガソリンを内燃機関１に供給する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガソリンとアルコールとを混合した混合燃料を使用する内燃機関の始動システムに関する。

近年、ガソリンとアルコールとを混合した混合燃料を使用する内燃機関が開発されている。このような内燃機関においては、メタノール分離膜が設置されており且つガソリンとメタノールとを混合した混合燃料が主燃料タンクから供給される副燃料タンクを備え、低温始動時には、メタノール分離膜によって分割された副燃料タンク内におけるガソリン成分の多い側の燃料を内燃機関に供給する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
実開平２−８５８６０号公報

ガソリンとアルコールとを混合した混合燃料を使用する内燃機関においては、アルコールがガソリンに比べて気化し難いために、低温時に始動が困難となる虞がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、ガソリンとアルコールとを混合した混合燃料を使用する内燃機関の始動性を向上させることが可能な技術を提供することを課題とする。

本発明は、ガソリンとアルコールとを混合した混合燃料を使用する内燃機関において、該内燃機関を低温始動させる場合、燃料供給通路内に水または水溶液を供給することで混合燃料をガソリンとアルコールとに分離させ、分離したガソリンを内燃機関に供給するものである。

より詳しくは、本発明に係る内燃機関の始動システムは、
ガソリンとアルコールとを混合した混合燃料を使用する内燃機関の始動システムであって、
混合燃料を貯留する燃料タンクと、
該燃料タンクと前記内燃機関とを連通する燃料供給通路と、
水または水液体を前記燃料供給通路内に供給する水供給手段と、を備え、
前記内燃機関の低温始動時に、前記水供給手段によって規定量の水または水溶液を前記燃料供給通路内に供給することで該燃料供給通路内の混合燃料をガソリンとアルコールとに分離させ、分離したガソリンを前記内燃機関に供給する。

水または水溶液（以下、単に水と称する）が混合燃料に混入されると、該混合燃料がガソリンとアルコールとに分離する。そこで、本発明では、内燃機関の低温始動時に、水供給手段によって燃料供給通路内に規定量の水を供給することで、燃料供給通路内の混合燃料をガソリンとアルコールとに分離させる。

ここで、規定量とは、燃料供給通路内の混合燃料をガソリンとアルコールとに分離することが出来、且つ、内燃機関を始動させるのに必要な量のガソリンを確保出来る量である。

そして、分離したガソリンを内燃機関に供給し、該ガソリンを使用して内燃機関を始動させる。

本発明によれば、内燃機関の低温始動時には、ほぼガソリンのみが内燃機関に供給されることになる。そのため、低温始動時であっても、内燃機関において混合気がより形成され易くなり、該内燃機関をより安定的に始動させることが可能となる。つまり、内燃機関の始動性を向上させることが出来る。

本発明においては、内燃機関の燃料噴射弁と燃料供給通路の上部とを連通した構成としても良い。

水供給手段によって規定量の水が燃料供給通路内に供給されることで該燃料供給通路内の混合燃料がガソリンとアルコールとに分離された場合、該混合燃料は、燃料供給通路内において、上部がガソリン、下部がアルコールとなるように層分離する。

そのため、上記のような構成とすることで、燃料供給通路内の上部に溜まったガソリンを燃料噴射弁から噴射することが可能となる。つまり、燃料供給通路内の混合燃料をガソリンとアルコールとに分離させた場合に、分離したガソリンを内燃機関に供給することが出来る。

本発明において、燃料供給通路がデリバリパイプを有している場合、該デリバリパイプの上部と内燃機関の燃料噴射弁とを連通しても良い。そして、水供給手段によって該デリバリパイプ内に水を供給しても良い。

上記の場合、デリバリパイプ内の混合燃料を分離させることで、内燃機関の低温始動に必要な量のガソリンを確保出来る可能性が高い。そこで、デリバリパイプ内に水を供給するときの規定量を、該デリバリパイプ内の混合燃料をガソリンとアルコールとに分離するのに必要な量の下限値としても良い。このとき、規定量はデリバリパイプの容積に基づいて決定される。デリバリパイプ内の混合燃料のみを分離させるようにすることで、燃料供給通路に供給される水の量を抑制することが出来る。

そして、デリバリパイプの上部と燃料噴射弁とが連通されることで、デリバリパイプ内で混合燃料が分離し該デリバリパイプの上部に溜まったガソリンが燃料噴射弁に供給されることになる。

本発明に係る内燃機関の始動システムによれば、内燃機関の始動性を向上させることが出来る。

以下、本発明に係る内燃機関の始動システムの具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関及びその燃料系の概略構成を示す図である。内燃機関１は、直列に並んだ複数の気筒を有する車両駆動用の内燃機関であり、燃料として、ガソリンとアルコールとを混合した混合燃料を使用する。尚、ここで使用するアルコールとしては、エタノールやメタノールを例示することが出来る。

内燃機関１の各気筒には、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁２が設けたれてい
る。また、内燃機関１には、該内燃機関１のウォータージャケット内の冷却水の温度に対応した電気信号を出力する冷却水温度センサ３が設けられている。

内燃機関１には、混合燃料を貯留する燃料タンク４が併設されている。該燃料タンク４には、燃料通路６の一端が挿入されている。該燃料通路６の他端はデリバリパイプ８に接続されている。また、燃料通路６の途中には燃料フィルタ１４が設けられている。尚、図１に示すように、燃料フィルタ１４の上部、即ち、燃料フィルタ１４の上下方向の中心部よりも上側の部分に燃料通路６が接続されている。

燃料通路６の一端には燃料ポンプ５が接続されている。そして、該燃料ポンプ５が作動することで、燃料タンク４内に貯留された混合燃料が燃料通路６に圧送され、該燃料通路６を介してデリバリパイプ８に流入する。

また、デリバリパイプ８には連通管９の一端が接続されており、該連通管９の他端が燃料噴射弁２に接続されている。ここで、デリバリパイプ８における連通管９の接続位置について図２に基づいて説明する。図２は、デリバリパイプ８における連通管９の接続位置を示す図である。図２に示すように、連通管９の一端は、デリバリパイプ８の中心軸を含む水平面（図２に一点鎖線（Ａ）で示す）よりも上側の部分、即ち、デリバリパイプ８の上部に接続されている。つまり、連通管９によって、デリバリパイプ８の上部と燃料噴射弁２とが連通されている。

さらに、本実施例では、デリバリパイプ８内に水を供給する水供給装置１０が設けられている。該水供給装置１０は、水を貯留する水タンク１１および水供給通路１２、水ポンプ１３を備えている。

水供給通路１２は、一端が水タンク１１に接続されており、他端がデリバリパイプ８に接続されている。そして、この水供給通路１２の途中に、水タンク１１側からデリバリパイプ８側に水を圧送する水ポンプ１３が設けられている。つまり、該水ポンプ１３が作動することで、水タンク１１内に貯留された水が、水供給通路１２を介してデリバリパイプ８に供給される。

また、本実施例に係る内燃機関１には、該内燃機関１を制御するためのＥＣＵ２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、冷却水温度センサ３やイグニッションスイッチ１５が電気的に接続されている。これらの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁２および燃料ポンプ５、水ポンプ１３が電気的に接続されている。

＜低温始動制御＞
次に、本実施例において、内燃機関１の低温始動制御について説明する。本実施例では、内燃機関１を低温時に始動させる場合、先ず、水タンク１１からデリバリパイプ８内に水を供給する。

デリバリパイプ８内に水が供給されると、該デリバリパイプ８内の混合燃料がガソリンとアルコールとに分離する。このとき、混合燃料は、デリバリパイプ８内において、上部がガソリン、下部がアルコールとなるように層分離する。

ここで、上述したように、燃料噴射弁２にその他端が接続された連通管９の一端はデリバリパイプ８の上部に接続されている。そのため、分離してデリバリパイプ８の上部に溜まったガソリンが、連通管９を介して燃料噴射弁２に供給されることになる。これにより、内燃機関１の低温始動時に、ほぼガソリンのみを燃料噴射弁２から噴射することが出来る。

＜低温始動時制御の制御ルーチン＞
以下、本実施例に係る低温始動時制御の制御ルーチンについて、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、該ＥＣＵ２０がＯＮとなっている間、規定間隔で実行されるルーチンである。

本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、イグニッションスイッチ１５がＯＮとなったか否を判別する。このＳ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

Ｓ１０２において、ＥＣＵ２０は、冷却水温度センサ３によって検出される冷却水温度Ｔｗが規定冷却水温度Ｔｗ０以下であるか否かを判別する。ここて、規定冷却水温度Ｔｗ０とは、内燃機関１を始動させるべく燃料噴射弁２から混合燃料を噴射した場合、該混合燃料が気化し難く、始動が困難となる可能性がある程、内燃機関１の温度が低いと判断出来る冷却水温度の上限値以上の温度である。該規定冷却水温度Ｔｗ０は予め定められた温度である。Ｓ１０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０３に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

Ｓ１０３において、ＥＣＵ２０は、水ポンプ１３を作動させることで、水タンク１１からデリバリパイプ８への水の供給を開始する。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４に進み、水ポンプ１３の作動を開始してから、即ち、水タンク１１からデリバリパイプ８への水の供給を開始してからの経過時間ｔが規定経過時間ｔ０以上となったか否かを判別する。ここで、規定経過時間ｔ０は、水タンク１１からデリバリパイプ８への水の供給量が規定量となったと判断出来る時間である。ここでの規定量とは、デリバリパイプ８内の混合燃料をガソリンとアルコールとに分離することが出来、且つ、内燃機関１を始動させるのに必要な量のガソリンを確保出来る量である。尚、この規定値は、デリバリパイプ８内の混合燃料をガソリンとアルコールとに分離するのに必要な量の下限値としても良い。規定量は、デリバリパイプ８の容積に基づいて予め定められている。Ｓ１０４において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０５に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０４を繰り返す。

Ｓ１０５に進んだＥＣＵ２０は、水ポンプ１３を停止させる。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０６に進み、燃料ポンプ５を作動させることで、燃料タンク４からデリバリパイプ８への燃料の供給を開始する。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０７に進み、燃料噴射弁２から燃料噴射を開始することで、内燃機関１の始動を実行する。その後、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を終了する。

以上説明したルーチンによれば、内燃機関１の低温始動時には、燃料噴射が実行される前に、デリバリパイプ８内に水が供給され、それによって、デリバリパイプ８内の混合燃料がガソリンとアルコールとに分離される。

そして、本実施例では、デリバリパイプ８の上部に連通管９が接続されているために、低温始動実行時には、ほぼガソリンのみが燃料噴射弁２から噴射される。

従って、本実施例によれば、低温始動時であっても、内燃機関１において混合気がより形成され易くなり、該内燃機関１をより安定的に始動させることが可能となる。つまり、
内燃機関１の始動性を向上させることが出来る。

尚、本実施例では、デリバリパイプ８内に水を供給する場合について説明したが、燃料通路６内に水を供給しても良い。また、燃料フィルタ１４内に水を供給しても良い。燃料フィルタ１４においても、燃料通路６は該燃料フィルタ１４の上部に接続されている。そのため、燃料フィルタ１４内の混合燃料を分離させた場合、該燃料フィルタ１４の上部に溜まったガソリンが、デリバリパイプ８を介して燃料噴射弁２に供給されることになる。

また、本実施例では、混合燃料を分離させるために混合燃料に水を混入させる場合について説明したが、例えばエチレングリコールを主成分とする不凍液のような水溶液を水の代わりに用いても良い。

図４は、本実施例に係るデリバリパイプ８の構造と該デリバリパイプ８における連通管９の接続位置を示す図である。本実施例に係る内燃機関及びその燃料系の概略構成におけるその他の構成は実施例１と同様である。

本実施例に係るデリバリパイプ８は、上側パイプ８ａと下側パイプ８ｂとで形成されている。図４に示すように、上側パイプ８ａと下側パイプ８ｂとは互いに一部が重なりあうように上下方向に並んでおり、且つ、重なりあった部分は貫通した構成となっている。

そして、本実施例においては、デリバリパイプ８における上側パイプ８ａに燃料通路６の他端および連通管９の一端が接続されている。

このような構成によれば、デリバリパイプ８内に水が供給されることで、該デリバリパイプ８内の混合燃料がガソリンとアルコールとに分離した場合、上側パイプ８ａ内にはガソリンが溜まり、下側パイプ８ｂ内にはアルコールが溜まることになる。

そして、上側パイプ８ａに連通管９の一端が接続されているために、内燃機関１の低温始動時には、この上側パイプ８ａ内のガソリンが燃料噴射弁２から噴射される。従って、ほぼガソリンのみを燃料噴射弁２から噴射することが出来る。

図５は、本実施例に係る内燃機関及びその燃料系の概略構成を示す図である。本実施例においては、水供給通路１２の他端部が燃料タンク４内に挿入されている。そして、燃料タンク４内において、水供給通路１２の他端と燃料通路６の一端とが電磁弁１６を介して接続されている。該電磁弁１６は、水供給通路１２を開通または遮断する弁である。また、該電磁弁１６はＥＣＵ２０に電気的に接続されており、該ＥＣＵ２０にその作動が制御される。

本実施例では、燃料ポンプ５は、燃料通路６における電磁弁１６近傍に設けられている。また、水供給通路１２には、実施例１に係る水ポンプ１３のような水を圧送するためのポンプは設けられていない。これら以外の構成は実施例１と同様であるため、同様の構成には同様の参照番号を付しその説明を省略する。

本実施例においても、燃料ポンプ５が作動されると、燃料タンク４内の混合燃料が燃料通路６内に圧送され、該燃料通路６を介してデリバリパイプ８に流入する。そして、燃料ポンプ５を作動させると共に、電磁弁１６によって水供給通路１２を開通させた場合、混合燃料と共に水が燃料通路６内に流入する。

そこで、本実施例においては、内燃機関１の低温始動時には、燃料ポンプ５を作動させると共に、電磁弁１６によって水供給通路１２を開通させる。これにより、燃料通路６内において混合燃料をガソリンとアルコールとに分離することが出来る。その結果、デリバリパイプ８内においては、実施例１と同様、その上部にガソリンが溜まることになる。

従って、本実施例によっても、内燃機関１の低温始動時に、ほぼガソリンのみを燃料噴射弁２から噴射することが出来る。また、本実施例によれば、水タンク１１内の水を燃料に混入させるためのポンプを燃料ポンプ５とは別に設ける必要がない。

本発明の実施例１に係る内燃機関及びその燃料系の概略構成を示す図。 本発明の実施例１に係るデリバリパイプにおける連通管の接続位置を示す図。 本発明の実施例１に係る低温始動時制御の制御ルーチンを示すフローチャート。 本発明の実施例２に係るデリバリパイプの構造と該デリバリパイプにおける連通管の接続位置を示す図。 本発明の実施例３に係る内燃機関及びその燃料系の概略構成を示す図。

符号の説明

１・・・内燃機関
２・・・燃料噴射弁
３・・・冷却水温度センサ
４・・・燃料タンク
５・・・燃料ポンプ
６・・・燃料通路
８・・・デリバリパイプ
９・・・連通管
１０・・水供給装置
１１・・水タンク
１２・・水供給通路
１３・・水ポンプ
１４・・燃料フィルタ
１５・・イグニッションスイッチ
１６・・電磁弁
２０・・ＥＣＵ

Claims (3)

1. ガソリンとアルコールとを混合した混合燃料を使用する内燃機関の始動システムであって、
   混合燃料を貯留する燃料タンクと、
   該燃料タンクと前記内燃機関とを連通する燃料供給通路と、
   水または水溶液を前記燃料供給通路内に供給する水供給手段と、を備え、
   前記内燃機関の低温始動時に、前記水供給手段によって規定量の水または水溶液を前記燃料供給通路内に供給することで該燃料供給通路内の混合燃料をガソリンとアルコールとに分離させ、分離したガソリンを前記内燃機関に供給することを特徴とする内燃機関の始動システム。
2. 前記内燃機関の燃料噴射弁と前記燃料供給通路の上部とが連通されており、
   前記水供給手段によって規定量の水または水溶液が前記燃料供給通路内に供給されることで該燃料供給通路内の混合燃料がガソリンとアルコールとに分離された場合、前記燃料供給通路内の上部のガソリンを前記燃料噴射弁から噴射することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の始動システム。
3. 前記燃料供給通路がデリバリパイプを有し、
   該デリバリパイプの上部と前記燃料噴射弁とが連通されており、
   前記水供給手段によって水または水溶液が前記デリバリパイプ内に供給されることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の始動システム。

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