JP2014025454A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料を改質（微粒子化）するために、燃料に微細気泡（マイクロバブルやナノバブルなど）を混入する内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine in which fine bubbles (microbubbles, nanobubbles, etc.) are mixed in a fuel in order to reform (fine particle) the fuel.
直径が５０μｍ以下のマイクロバブルや、直径が１μｍ以下のナノバブルは、通常の気泡とは異なった性質が現れる。例えば１０μｍの気泡は水中で１分間に３ｍｍ程度しか上昇しない等、液体中の上昇速度が極めて遅いことから、液体中で長時間滞在する特性を有している。また、気泡の大きさに反比例して界面張力による加圧が大きくなるため一層小さくなりやすく、また、負に帯電し互いに反発して大径化しにくいという特性も有している。 Microbubbles having a diameter of 50 μm or less and nanobubbles having a diameter of 1 μm or less exhibit properties different from those of normal bubbles. For example, a 10 μm bubble has a characteristic of staying in the liquid for a long time because the ascending speed in the liquid is very slow, such as rising only about 3 mm per minute in water. In addition, the pressure applied by the interfacial tension increases in inverse proportion to the size of the bubbles, so that the pressure tends to be further reduced. In addition, it has a characteristic that it is negatively charged and repels each other so that it is difficult to increase the diameter.
そこで、ディーゼルエンジンなどのエンジン（内燃機関）において、そのマイクロバブルやナノバブルといった微細な気泡を燃料に混入する装置がある（例えば、特許文献１参照）。この装置によれば、燃料に混入した微細気泡が、燃料噴射時に破裂することにより、噴射燃料の微細化を促進して燃料の燃焼効率を高める。これにより、燃費の向上、ＮＯｘ（窒素酸化物）の低減、ＨＣ（炭化水素）の低減、及びＣＯ（一酸化炭素）の低減を図っている。 Therefore, there is an apparatus that mixes fine bubbles such as microbubbles and nanobubbles into fuel in an engine (internal combustion engine) such as a diesel engine (see, for example, Patent Document 1). According to this apparatus, the fine bubbles mixed in the fuel are ruptured at the time of fuel injection, thereby promoting the refinement of the injected fuel and increasing the combustion efficiency of the fuel. Thereby, improvement of fuel consumption, reduction of NOx (nitrogen oxide), reduction of HC (hydrocarbon), and reduction of CO (carbon monoxide) are aimed at.
また、燃料に微細気泡を混入する燃料改質装置を、燃料噴射装置から燃料タンクに至る戻り配管上に配置した装置もある（例えば、特許文献２参照）。この装置によれば、コモンレールへの燃料の供給圧力を低減させることなく、燃料を改質して、さらに燃料タンク内で気泡を均一化させて、燃費の向上やＮＯｘの低減といった効果を図っている。 There is also a device in which a fuel reforming device that mixes fine bubbles into fuel is arranged on a return pipe from a fuel injection device to a fuel tank (see, for example, Patent Document 2). According to this device, without reducing the fuel supply pressure to the common rail, the fuel is reformed, and the bubbles are made uniform in the fuel tank, thereby improving the fuel consumption and reducing NOx. Yes.
一方、燃料の改質の度合いを向上させるためには、燃料の微粒子化の他にも、燃料のラジカル反応を増加させる方法などが提案されている。しかし、燃料を微粒子化する装置の他にも、燃料のラジカル反応を促進する装置を設けることは全体の装置が複雑化する上、コストの上昇にもなる。 On the other hand, in order to improve the degree of reforming of the fuel, a method for increasing the radical reaction of the fuel is proposed in addition to the atomization of the fuel. However, providing an apparatus for promoting the radical reaction of the fuel in addition to the apparatus for atomizing the fuel complicates the entire apparatus and increases the cost.
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な装置で、燃料を微粒子化すると共に、燃料を分解して、燃焼を促進することができる内燃機関を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine capable of pulverizing fuel with a simple device and decomposing the fuel to promote combustion. That is.
上記の目的を解決するための本発明の内燃機関は、燃料を貯蔵する燃料タンクから吸い上げた燃料を、燃料噴射装置に燃料を分配するコモンレールへ所定の圧力で供給する燃料ポンプを備えると共に、気体をせん断するように微細気泡として分離し、前記微細気泡を前記コモンレールへ供給される燃料に混入する微細気泡発生装置を備える内燃機関において、前記気体を前記微細気泡発生装置に供給する気体供給装置を備え、前記気体供給装置が、燃料を部分的に分解する分解促進気体を、前記気体に添加するように形成される。 An internal combustion engine of the present invention for solving the above-described object includes a fuel pump that supplies fuel sucked up from a fuel tank that stores fuel to a common rail that distributes the fuel to a fuel injection device at a predetermined pressure, and gas. A gas supply device for supplying the gas to the microbubble generator in an internal combustion engine including a microbubble generator that separates the microbubbles into a fuel supplied to the common rail. The gas supply device is configured to add a decomposition promoting gas for partially decomposing the fuel to the gas.
この構成によれば、燃料に微細気泡を混入することにより燃料を微粒子化すると共に、その微細気泡の元となる気体に燃料を部分的に分解する分解促進気体を添加し、燃料を分解、つまり高分子有機化合物を低分子化することができる。これにより、燃料の微粒子化と、燃料（軽油）の分解（軟質化）が進み、且つ、燃焼反応が速くなるので、簡易な装置で、燃費の向上、煤の低減、ＮＯｘの低減、ＨＣの低減、及びＣＯの低減を確実に成すことができる。 According to this configuration, the fuel is atomized by mixing the fine bubbles into the fuel, and the decomposition promoting gas that partially decomposes the fuel is added to the gas that is the source of the fine bubbles to decompose the fuel, that is, High molecular organic compounds can be reduced in molecular weight. As a result, the fuel becomes finer and the fuel (light oil) decomposes (softens), and the combustion reaction becomes faster. Thus, with a simple device, the fuel consumption is improved, soot is reduced, NOx is reduced, and HC is reduced. Reduction and reduction of CO can be achieved reliably.
なお、ここでいう分解促進気体とは、燃料を部分的に酸化して、分解（軟質化）することができる気体を示す。さらに詳しくは、高分子有機化合物の炭素と炭素の二重結合を切断する気体のことであり、例えば、オゾン（Ｏ３）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、又は塩素（Ｃｌ２）のことである。 In addition, the decomposition promoting gas here refers to a gas that can be partially oxidized and decomposed (softened). More specifically, it is a gas that breaks the carbon-carbon double bond of the polymer organic compound. For example, ozone (O 3 ), nitrous oxide (N 2 O), nitric oxide (NO), carbon dioxide Nitrogen (NO 2 ) or chlorine (Cl 2 ).
また、微細気泡とは、直径がミクロン単位以下（１ｍｍ未満）の微細な気泡のことであり、直径がミクロン単位、詳しくは直径が５０μｍ以下の微細な気泡であるマイクロバブルや、直径がナノ単位、詳しくは直径が１μｍ以下の微細な気泡であるナノバブルなどのことをいう。 The fine bubble is a fine bubble having a diameter of micron or less (less than 1 mm), and is a microbubble having a diameter of micron, more specifically, a fine bubble having a diameter of 50 μm or less, or a nano unit of diameter. Specifically, it refers to nanobubbles which are fine bubbles having a diameter of 1 μm or less.
さらに、微細気泡発生装置とは、燃料に微細気泡を混入できる装置のことをいい、本発明では、気体に分解促進気体を添加し、その気体（空気や排ガスなど）と液体（燃料）が共存する状態を乱流にして、気体をせん断するように気泡として分離するエジェクタ式（気液せん断法）の装置が好ましい。 Furthermore, the fine bubble generating device refers to a device that can mix fine bubbles into the fuel. In the present invention, a decomposition promoting gas is added to the gas, and the gas (air, exhaust gas, etc.) and the liquid (fuel) coexist. An ejector-type (gas-liquid shearing method) apparatus that separates the gas into bubbles so as to shear the gas is preferable.
加えて、上記の内燃機関において、前記気体供給装置をオゾン発生装置で形成すると、オゾンによるオゾン酸化（オゾン分解ともいう）が起きて、燃料が部分的に酸化し、分解（軟質化）が進む。これにより、燃料改質の度合いを増加することができる。 In addition, in the above internal combustion engine, when the gas supply device is formed by an ozone generator, ozone oxidation (also referred to as ozone decomposition) by ozone occurs, fuel is partially oxidized, and decomposition (softening) proceeds. . Thereby, the degree of fuel reforming can be increased.
なお、オゾン発生装置とは、酸素に放電方式、紫外線照射方式、及び電解方式を用いてオゾンを発生させる装置である。このオゾン発生装置に送られる酸素は、空気中の酸素でよいが、好ましくはオゾン発生装置には酸素のみを送ると、ＮＯｘなどの生成を抑制することができる。 Note that an ozone generator is an apparatus that generates ozone by using a discharge method, an ultraviolet irradiation method, and an electrolysis method for oxygen. The oxygen sent to the ozone generator may be oxygen in the air, but preferably the generation of NOx or the like can be suppressed by sending only oxygen to the ozone generator.
さらに、上記の内燃機関において、少なくとも前記燃料噴射装置から前記燃料タンク側へ戻る燃料に微細気泡を混入するように、前記微細気泡発生装置を前記燃料タンクの上流側に配置し、少なくとも内燃機関の始動時に、前記微細気泡発生装置により微細気泡が混入された燃料を、前記燃料タンクの上流側から前記燃料タンクの下流側へ供給するバイパス路を備えると、微細気泡発生装置を燃料タンクの上流側に配置することで、コモンレールへの燃料の供給圧力を低減させることなく、燃料を改質すると共に、微細気泡が混入された燃料を燃料タンクの上流から燃料タンクの下流へ供給するバイパス路を設けることで、内燃機関の始動直後から、十分な量の微細気泡が混入された燃料をコモンレールに供給することができる。これにより、燃料を十分に改質（微粒子化）して、燃費の向上、ＮＯｘの低減、ＨＣの低減、及びＣＯの低減を図ることができる。 Further, in the above internal combustion engine, the fine bubble generating device is arranged upstream of the fuel tank so that the fine bubble is mixed in at least the fuel returning from the fuel injection device to the fuel tank side, and at least the internal combustion engine At the time of start-up, a bypass path is provided for supplying the fuel mixed with the fine bubbles by the fine bubble generator from the upstream side of the fuel tank to the downstream side of the fuel tank. By arranging in the above, a bypass is provided that reforms the fuel without reducing the fuel supply pressure to the common rail and supplies the fuel mixed with fine bubbles from the upstream of the fuel tank to the downstream of the fuel tank. As a result, immediately after the internal combustion engine is started, the fuel mixed with a sufficient amount of fine bubbles can be supplied to the common rail. As a result, the fuel can be sufficiently reformed (fine particles) to improve fuel consumption, reduce NOx, reduce HC, and reduce CO.
本発明によれば、燃料に微細気泡を混入することにより燃料を微粒子化すると共に、その微細気泡の元となる気体に分解促進気体を添加することにより燃料（軽油）の分解（軟質化）を進め、且つ、燃焼反応を速くするので、簡易な装置で、燃費の向上、煤の低減、ＮＯｘの低減、ＨＣの低減、及びＣＯの低減を確実に成すことができる。 According to the present invention, the fuel (light oil) is decomposed (softened) by adding the decomposition promoting gas to the gas that is the source of the fine bubbles, while finely mixing the fuel with the fine bubbles. Since it advances and accelerates the combustion reaction, a simple device can reliably improve fuel consumption, reduce soot, reduce NOx, reduce HC, and reduce CO.
また、内燃機関の始動直後から、コモンレールへの燃料の供給圧力を低減させることな
く、十分な量の微細気泡を混入された燃料をコモンレールに供給することができる。
Further, immediately after starting the internal combustion engine, a fuel mixed with a sufficient amount of fine bubbles can be supplied to the common rail without reducing the supply pressure of the fuel to the common rail.
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関について、図面を参照しながら説明する。なお、内燃機関として、トラックのような車両に搭載されるディーゼルエンジンを例に説明するが、本発明はこれに限定しない。例えば、ガソリンエンジンや、燃料油（重油、灯油、軽油、又は廃油等）に水と界面活性剤を添加し、機械的に攪拌してオイル中に水を分散させた燃料を用いるものに適用することができる。 Hereinafter, an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, although the diesel engine mounted in vehicles, such as a truck, is demonstrated to an example as an internal combustion engine, this invention is not limited to this. For example, it is applied to gasoline engines or fuel oils (heavy oil, kerosene, light oil, waste oil, etc.) that use water and a surfactant, and mechanically agitate to disperse water in the oil. be able to.
図１〜図３に示す本発明に係る実施の形態のエンジン（内燃機関）１、２０、及び３０は、例えば、大排気量のディーゼルエンジンであって、燃料タンク２と、燃料ポンプ３と、コモンレール４と、インジェクタ（燃料噴射装置）５と、燃料タンク２からコモンレール４に至る燃料供給配管６と、コモンレール４及びインジェクタ５から燃料タンク２に至る燃料戻り配管７とを備える。 The engine (internal combustion engine) 1, 20, and 30 of the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is, for example, a diesel engine having a large displacement, a fuel tank 2, a fuel pump 3, A common rail 4, an injector (fuel injection device) 5, a fuel supply pipe 6 extending from the fuel tank 2 to the common rail 4, and a fuel return pipe 7 extending from the common rail 4 and the injector 5 to the fuel tank 2 are provided.
このエンジン１、２０、及び３０は、燃料タンク２から燃料を燃料ポンプ３が吸い上げて、所定の圧力でコモンレール４に供給し、そのコモンレール４から分配された燃料を、インジェクタ５のそれぞれから図示しないエンジン本体の燃焼室に向かって噴射することで、動力を得ている。 In the engines 1, 20, and 30, the fuel pump 3 sucks up fuel from the fuel tank 2, supplies the fuel to the common rail 4 at a predetermined pressure, and the fuel distributed from the common rail 4 is not shown from each of the injectors 5. Power is obtained by injection toward the combustion chamber of the engine body.
このエンジン１、２０、及び３０は、燃料を噴射する際に、燃料を改質（微粒子化）して噴射し、燃費向上や燃焼により生成される物質（ＮＯｘやＣＯなど）を低減するため、燃料戻り配管７に、マイクロバブル発生装置（微細気泡発生装置）８を備え、また、燃料ポンプ３と各インジェクタ５とマイクロバブル発生装置８を制御するＥＣＵ（制御装置）９を備える。 When the fuel is injected, the engines 1, 20 and 30 reform the fuel (particulate) and inject it to improve the fuel consumption and reduce substances (NOx, CO, etc.) generated by combustion. The fuel return pipe 7 is provided with a microbubble generator (fine bubble generator) 8 and an ECU (control device) 9 for controlling the fuel pump 3, each injector 5, and the microbubble generator 8.
マイクロバブル発生装置８は、周知の技術のマイクロバブル発生装置であればよいが、本発明のように、循環する燃料にマイクロバブルを混入し、且つ後述する分解促進気体を添加する場合は、空気や排ガス（気体）と燃料（液体）が共存する状態を乱流にして、気体をせん断するようにマイクロバブルとして分離するエジェクタ式（気液せん断法）のマイクロバブル発生装置が好ましい。 The microbubble generator 8 may be any known microbubble generator. However, as in the present invention, when microbubbles are mixed into the circulating fuel and a decomposition promoting gas described later is added, air is used. Further, an ejector-type (gas-liquid shearing method) microbubble generator that separates the gas into a microbubble so as to shear the gas is preferable because the state in which the exhaust gas (gas) and the fuel (liquid) coexist is turbulent.
また、このマイクロバブル発生装置８は、直径がミクロン単位の微細な気泡、詳しくは、直径が５０μｍ以下のマイクロバブルを燃料に混入するが、マイクロバブルよりも直径が小さく、直径が１μｍ以下のナノバブルを燃料に混入してもよい。なお、噴射ポンプ３で加圧（例えば、１００ＭＰａ〜３００ＭＰａ）された際に、マイクロバブルは潰れてナノバブルになるか、燃料中に溶解するので、直径が５０μｍ以下の気泡であればよい。 The microbubble generator 8 mixes fine bubbles with a diameter of micron, specifically, microbubbles with a diameter of 50 μm or less into the fuel. However, the nanobubbles are smaller than the microbubbles and have a diameter of 1 μm or less. May be mixed into the fuel. When pressurized by the injection pump 3 (for example, 100 MPa to 300 MPa), the microbubbles are crushed into nanobubbles or dissolved in the fuel.
マイクロバブル発生装置８を燃料タンク２の上流側、つまり燃料戻り配管７に配置することで、コモンレール４の圧力、ひいては各インジェクタ５の噴射圧力を良好に保つことができる。また、マイクロバブルが混入された燃料を燃料タンク２に送るので、燃料タンク２内でマイクロバブルを均一化することもできる。 By arranging the microbubble generator 8 on the upstream side of the fuel tank 2, that is, on the fuel return pipe 7, the pressure of the common rail 4 and thus the injection pressure of each injector 5 can be kept good. Further, since the fuel mixed with microbubbles is sent to the fuel tank 2, the microbubbles can be made uniform in the fuel tank 2.
本発明に係る第１の実施の形態のエンジン１では、上記の構成に加えて、図１に示すように、マイクロバブル発生装置８でせん断するように微細気泡として分離される気体（空
気）をマイクロバブル発生装置８に供給するオゾン発生装置（気体供給装置）１０を備え、オゾン発生装置１０が、燃料を部分的に分解するオゾン（分解促進気体）を、気体（空気）に添加するように形成される。
In the engine 1 according to the first embodiment of the present invention, in addition to the above configuration, as shown in FIG. 1, gas (air) separated as fine bubbles so as to be sheared by the microbubble generator 8 is used. An ozone generator (gas supply device) 10 that supplies the microbubble generator 8 is provided, and the ozone generator 10 adds ozone (decomposition promoting gas) that partially decomposes fuel to gas (air). It is formed.
詳しくは、このオゾン発生装置１０は、酸素に放電方式、紫外線照射方式、及び電解方式を用いてオゾン（Ｏ３）を発生させる装置であり、この実施の形態では、吸入管１１から取り込んだ空気中の酸素を、電極間に高電圧を印加し、放電させ、その空間に通過させる事でオゾンを生成する装置を用いる。なお、このオゾン発生装置１０は、周知の技術のオゾン発生装置を用いることができる。 Specifically, the ozone generator 10 is a device that generates ozone (O 3 ) using oxygen in a discharge method, an ultraviolet irradiation method, and an electrolysis method. In this embodiment, the air taken in from the suction pipe 11 A device that generates ozone by applying high voltage between the electrodes to discharge the oxygen therein and passing it through the space is used. In addition, this ozone generator 10 can use the ozone generator of a known technique.
上記のオゾン発生装置１０により、オゾンの含有量が増加した空気を気体移送管１２でマイクロバブル発生装置８へ取り込み、前述した方法で燃料内にマイクロバブルとして混入する。このオゾンにより、マイクロバブルの界面にて、燃料のオゾン酸化が起きて、燃料が部分的に酸化し、分解（軟質化）が進む。 With the ozone generator 10, air having an increased ozone content is taken into the microbubble generator 8 through the gas transfer pipe 12 and mixed as microbubbles in the fuel by the method described above. This ozone causes ozone oxidation of the fuel at the microbubble interface, and the fuel is partially oxidized and decomposed (softened).
ここで、図１の白抜き矢印は、外部からオゾン発生装置１０の供給される空気を示し、塗り潰し矢印はマイクロバブルが混入された燃料を示し、点線矢印は、インジェクタ５から燃料タンク２に戻るリターン燃料を示す。 Here, the white arrow in FIG. 1 indicates the air supplied from the outside to the ozone generator 10, the filled arrow indicates the fuel mixed with microbubbles, and the dotted arrow returns from the injector 5 to the fuel tank 2. Indicates return fuel.
第１の実施の形態のエンジン１の作用について説明する。エンジン１の始動中に、燃料ポンプ３が駆動し、燃料タンク２から燃料が吸引され、燃料供給配管６を介してコモンレール４に供給される。コモンレール４では、燃料は一定の圧力に維持され、オーバーフローした燃料は燃料戻り配管７を介して戻される。また、コモンレール４内の燃料は各インジェクタ５を介して順次噴射されるが、インジェクタ５からの余分な燃料も燃料戻り配管７を介して戻される。 The operation of the engine 1 of the first embodiment will be described. During the startup of the engine 1, the fuel pump 3 is driven, the fuel is sucked from the fuel tank 2, and is supplied to the common rail 4 via the fuel supply pipe 6. In the common rail 4, the fuel is maintained at a constant pressure, and the overflowed fuel is returned through the fuel return pipe 7. Further, the fuel in the common rail 4 is sequentially injected through the injectors 5, but excess fuel from the injectors 5 is also returned through the fuel return pipe 7.
コモンレール４に供給される燃料は、マイクロバブル発生装置８を通過してマイクロバブルを混入される。このとき、オゾン発生装置１０によりオゾンを含有した空気をマイクロバブル発生装置８へ送り、マイクロバブル発生装置８でそのオゾンを含有した空気をせん断するようにマイクロバブルとして分離して、燃料に混入する。 The fuel supplied to the common rail 4 passes through the microbubble generator 8 and is mixed with microbubbles. At this time, the ozone generator 10 sends ozone-containing air to the microbubble generator 8, and the microbubble generator 8 separates the ozone-containing air into microbubbles so as to shear and mix them with the fuel. .
その結果、オゾンにより、マイクロバブルの界面で燃料のオゾン酸化が起きる。オゾン酸化とは、オゾンによって有機化合物の炭素と炭素の二重結合を酸化切断する酸化反応のことである。このオゾン酸化により、高分子有機化合物が低分子有機化合物に分解され、燃料の軟質化が進む。このオゾン酸化による燃料の分解の一例を化学式（１）に示す。
このように、燃料が部分的に酸化することによって、燃料の分解が進み、その結果燃焼反応が早くなる。 In this way, the fuel is partially oxidized, whereby the decomposition of the fuel proceeds, and as a result, the combustion reaction is accelerated.
この実施の形態によれば、燃料にマイクロバブルを混入し、燃料の微細化を促進して燃料の燃焼効率を高めると共に、マイクロバブルの元となる気体（空気）に分解促進気体であるオゾンを添加することで、燃料にオゾン酸化が起き、燃料の分解（例えば、燃料が軽油であれば、軽油の軽質化）を進め、且つ燃焼反応を速くする。その相乗効果によって、燃費の向上、ＮＯｘの低減、ＨＣの低減、及びＣＯの低減を図ることができる。 According to this embodiment, microbubbles are mixed into the fuel, and fuel miniaturization is promoted to increase the combustion efficiency of the fuel. Addition causes ozone oxidation in the fuel, promotes decomposition of the fuel (for example, if the fuel is light oil, lighter light oil) and accelerates the combustion reaction. The synergistic effect can improve fuel consumption, reduce NOx, reduce HC, and reduce CO.
また、燃料を部分的に分解するオゾンを含有した空気をせん断して、マイクロバブルとして分離して燃料に混入することができるので、簡易な構造で、燃料を微粒子化すると共に、燃料を部分的に分解することができる。 In addition, air containing ozone that partially decomposes the fuel can be sheared, separated into microbubbles and mixed into the fuel, so the fuel can be atomized with a simple structure and the fuel partially Can be broken down into
なお、この実施の形態では、空気にオゾンを発生させるオゾン発生装置１０を気体供給装置として用いたが、本発明はこれに限定せず、例えば、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、又は塩素（Ｃｌ２）などの分解促進気体を空気に添加することができればよい。 In this embodiment, the ozone generator 10 that generates ozone in the air is used as the gas supply device. However, the present invention is not limited to this. For example, nitrous oxide (N 2 O), nitric oxide A decomposition promoting gas such as (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ), or chlorine (Cl 2 ) may be added to the air.
次に、本発明に係る第２の実施の形態の内燃機関について、図２を参照しながら説明する。このエンジン２０は、図１の第１の実施の形態のエンジン１の構成に加えて、図２に示すように、マイクロバブル発生装置８の上流側にリターン燃料を冷却する燃料クーラー２１を備えて構成される。 Next, an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition to the configuration of the engine 1 of the first embodiment of FIG. 1, the engine 20 includes a fuel cooler 21 that cools return fuel upstream of the microbubble generator 8 as shown in FIG. Composed.
マイクロバブルは一般に温度が低いほど発生量は多く、高くなると少なくなるという性質がある。一方、燃料は温度が低いと粘度が高く、マイクロバブルが発生しにくくなってしまう。そこで、この実施の形態では、燃料クーラー２１を備えることで、燃料が加圧された後の燃料タンク２に戻る高温のリターン燃料を、燃料クーラー２１で冷却して、リターン燃料を任意の温度に設定することができる。 In general, the amount of microbubbles generated increases as the temperature decreases and decreases as the temperature increases. On the other hand, when the temperature is low, the fuel has a high viscosity, and microbubbles are hardly generated. Therefore, in this embodiment, by providing the fuel cooler 21, the high-temperature return fuel returning to the fuel tank 2 after the fuel is pressurized is cooled by the fuel cooler 21, and the return fuel is set to an arbitrary temperature. Can be set.
このときのリターン燃料の温度は、例えば１００℃〜１２０℃であり、燃料タンク２内の燃料の温度と比べて高く、マイクロバブルが発生しやすい粘度を保つことができ、且つ、マイクロバブルがリターン燃料の熱の影響により大きくなることを抑制し、発生量の減少を抑制することができる温度である。 The temperature of the return fuel at this time is, for example, 100 ° C. to 120 ° C., which is higher than the temperature of the fuel in the fuel tank 2, can maintain a viscosity at which micro bubbles are likely to be generated, and the micro bubbles are returned. It is a temperature at which it is possible to suppress an increase due to the influence of the heat of the fuel and to suppress a decrease in the amount of generation.
次に、本発明に係る第３の実施の形態の内燃機関について、図３を参照しながら説明する。このエンジン３０は、図２に示す第２の実施の形態の構成に加えて、図３に示すように、少なくともエンジン１の始動時に、マイクロバブル発生装置８によりマイクロバブルが混入された燃料を、燃料タンク２の上流側から燃料タンク２の下流側へ供給するバイパス路３１を備えて構成される。 Next, an internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition to the configuration of the second embodiment shown in FIG. 2, the engine 30, as shown in FIG. 3, at least when the engine 1 is started, the fuel mixed with microbubbles by the microbubble generator 8 is used. A bypass path 31 is provided to supply from the upstream side of the fuel tank 2 to the downstream side of the fuel tank 2.
詳しくは、このバイパス路３１を、燃料戻り配管７上の燃料タンク２の上流側で、且つマイクロバブル発生装置８の下流側から、燃料タンク２の下流側で、且つ燃料ポンプ３の上流側に至る配管で形成し、
バイパス路３１には、燃料タンク２の上流側から燃料タンク２の下流側へ燃料を流すが、逆には流さない逆止弁３２を備える。
Specifically, the bypass 31 is connected to the upstream side of the fuel tank 2 on the fuel return pipe 7 and from the downstream side of the microbubble generator 8 to the downstream side of the fuel tank 2 and the upstream side of the fuel pump 3. Formed by pipes
The bypass passage 31 includes a check valve 32 that allows fuel to flow from the upstream side of the fuel tank 2 to the downstream side of the fuel tank 2 but does not flow reversely.
このエンジン３０が始動すると、燃料ポンプ３が駆動し、燃料タンク２から燃料が吸引され、燃料供給配管６を介してコモンレール４に供給される。このとき、燃料ポンプ３により、オゾン発生装置でオゾンを含有し、且つマイクロバブル発生装置８でマイクロバブルが十分に混入された燃料もバイパス路３１を介してコモンレール４に供給される。 When the engine 30 is started, the fuel pump 3 is driven, and fuel is sucked from the fuel tank 2 and supplied to the common rail 4 through the fuel supply pipe 6. At this time, fuel containing ozone by the ozone generator and sufficiently mixed with microbubbles by the microbubble generator 8 is also supplied to the common rail 4 through the bypass 31 by the fuel pump 3.
これにより、燃料タンク２に新しい燃料を入れてからの、あるいは、エンジン３０の停止時間が長く燃料中のマイクロバブルが減少してからの、エンジン３０の始動直後に、オゾンを含有したマイクロバブルが十分に混入された燃料をコモンレール４に供給することができ、改質された燃料により、燃費の向上、ＮＯｘの低減、ＨＣの低減、及びＣＯの低減を図ることができる。 As a result, the microbubbles containing ozone immediately after the start of the engine 30 after the new fuel is put into the fuel tank 2 or the microbubbles in the fuel have decreased after the engine 30 has been stopped for a long time. Sufficiently mixed fuel can be supplied to the common rail 4, and the improved fuel can improve fuel consumption, reduce NOx, reduce HC, and reduce CO.
通常は、燃料タンク２内の燃料が十分にマイクロバブルで満たされる間、つまりマイク
ロバブルが均一化するまでの間、マイクロバブルが混入された燃料を、燃料ポンプ３、コモンレール４、燃料供給配管６、及び燃料戻り配管７の中の燃料で、バイパス路３１を介してコモンレール４に供給することができるが、マイクロバブルが混入された燃料の確保のために、マイクロバブル発生装置８内、又はバイパス路３１の上流側に、各インジェクタ５から燃料タンク２へ戻るリターン燃料の一部を貯蔵する予備貯蔵タンクを備えても良い。
Usually, while the fuel in the fuel tank 2 is sufficiently filled with microbubbles, that is, until the microbubbles are uniformized, the fuel mixed with the microbubbles is supplied to the fuel pump 3, the common rail 4, and the fuel supply pipe 6. , And the fuel in the fuel return pipe 7 can be supplied to the common rail 4 through the bypass path 31. In order to secure the fuel mixed with microbubbles, the microbubble generator 8 or the bypass is used. An auxiliary storage tank for storing a part of the return fuel returning from each injector 5 to the fuel tank 2 may be provided on the upstream side of the path 31.
また、マイクロバブルが混入された燃料の一部を、バイパス路３１を介して燃料タンク２の上流側から燃料タンク２の下流側へ供給し、残りのマイクロバブルが混入された燃料を燃料タンク２へ戻すように、バイパス路３１にオリフィスを設けてもよい。さらに、そのオリフィスに替えて、バイパス路３１を開閉する開閉バルブ（弁装置）を備え、ＥＣＵ９が、燃料タンク２に設けた気泡センサの検知するマイクロバブル濃度に応じて、その開閉バルブを制御するように構成してもよい。 A part of the fuel mixed with microbubbles is supplied from the upstream side of the fuel tank 2 to the downstream side of the fuel tank 2 via the bypass 31, and the fuel mixed with the remaining microbubbles is supplied to the fuel tank 2. An orifice may be provided in the bypass passage 31 so as to return to the back. Further, an opening / closing valve (valve device) that opens and closes the bypass passage 31 is provided instead of the orifice, and the ECU 9 controls the opening / closing valve according to the microbubble concentration detected by the bubble sensor provided in the fuel tank 2. You may comprise as follows.
本発明の内燃機関は、燃料に微細気泡を混入することにより燃料を微粒子化すると共に、その微細気泡の元となる気体に燃料を分解する分解促進気体を添加し、燃料を分解することができるので、特に高分子有機化合物の燃料を用いるディーゼルエンジンを搭載するトラックなどの車両に利用することができる。 The internal combustion engine of the present invention can decompose a fuel by adding fine bubbles into the fuel and adding a decomposition promoting gas for decomposing the fuel to the gas that is the source of the fine bubbles. Therefore, it can be used for vehicles such as trucks equipped with diesel engines that use fuels of high molecular organic compounds.
１、２０、３０ エンジン（内燃機関）
２ 燃料タンク
３ 燃料ポンプ
４ コモンレール
５ インジェクタ（燃料噴射装置）
６ 燃料供給配管
７ 燃料戻り配管
８ マイクロバブル発生装置（微細気泡発生装置）
９ ＥＣＵ（制御装置）
１０ オゾン発生装置（気体供給装置）
２１ 燃料クーラー（冷却装置）
３１ バイパス路
３２ 逆止弁
1, 20, 30 engine (internal combustion engine)
2 Fuel tank 3 Fuel pump 4 Common rail 5 Injector (fuel injection device)
6 Fuel supply piping 7 Fuel return piping 8 Microbubble generator (fine bubble generator)
9 ECU (control device)
10 Ozone generator (gas supply device)
21 Fuel cooler (cooling device)
31 Bypass path 32 Check valve
Claims (3)
気体をせん断するように微細気泡として分離し、前記微細気泡を前記コモンレールへ供給される燃料に混入する微細気泡発生装置を備える内燃機関において、
前記気体を前記微細気泡発生装置に供給する気体供給装置を備え、
前記気体供給装置が、燃料を部分的に分解する分解促進気体を、前記気体に添加するように形成されることを特徴とする内燃機関。 A fuel pump for supplying fuel sucked up from a fuel tank for storing fuel to a common rail that distributes the fuel to a fuel injection device at a predetermined pressure;
In an internal combustion engine provided with a fine bubble generator that separates the fine bubbles so as to shear the gas and mixes the fine bubbles into the fuel supplied to the common rail.
A gas supply device for supplying the gas to the microbubble generator;
The internal combustion engine, wherein the gas supply device is formed so as to add a decomposition promoting gas that partially decomposes fuel to the gas.
少なくとも内燃機関の始動時に、前記微細気泡発生装置により微細気泡が混入された燃料を、前記燃料タンクの上流側から前記燃料タンクの下流側へ供給するバイパス路を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。 The fine bubble generating device is arranged on the upstream side of the fuel tank so that at least the fine bubbles are mixed in the fuel returning from the fuel injection device to the fuel tank side,
2. A bypass path for supplying a fuel mixed with fine bubbles by the fine bubble generating device from an upstream side of the fuel tank to a downstream side of the fuel tank at least when the internal combustion engine is started. Or the internal combustion engine of 2.
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| JP2012168265A JP2014025454A (en) | 2012-07-30 | 2012-07-30 | Internal combustion engine |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6391789B1 (en) * | 2017-10-18 | 2018-09-19 | ダイハツディーゼル株式会社 | Engine fuel supply system |
-
2012
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| JP6391789B1 (en) * | 2017-10-18 | 2018-09-19 | ダイハツディーゼル株式会社 | Engine fuel supply system |
| JP2019074053A (en) * | 2017-10-18 | 2019-05-16 | ダイハツディーゼル株式会社 | Fuel supply device for engine |
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