JP2016014349A - 燃焼式ヒータ付エンジンシステム - Google Patents
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Abstract
Description
このように構成された本発明においては、ヒータ制御手段は、燃焼式ヒータが暖機されていない場合、既に気化している燃料蒸気及び/又はブローバイガスを燃焼式ヒータで燃焼させ、燃焼式ヒータが暖機されている場合、液体燃料を燃焼式ヒータで燃焼させるので、燃焼式ヒータが暖機されていない場合には気化装置を用いる必要がなく、燃焼式ヒータが暖機されている場合には、気化装置を用いなくても燃焼式ヒータ自体が持つ熱エネルギによって液体燃料を気化させて燃焼させることができ、これにより、気化装置を用いなくても燃焼式ヒータを作動させることができる。即ち、簡易な構造の燃焼式ヒータによりエンジンの暖機を行うことができる。
このように構成された本発明においては、ヒータ制御手段は、燃焼式ヒータが暖機されていない場合、燃料蒸気及びブローバイガスを燃焼式ヒータで燃焼させるので、燃焼式ヒータが暖機されていない場合に燃焼式ヒータに供給される気化燃料の量を増大させることができ、燃焼式ヒータを早期に暖機することができる。従って、エンジンをより早期に暖機することができる。
このように構成された本発明においては、第1運転領域において圧縮自己着火燃焼による運転を行えるようにするために、冷間始動されたエンジンをできる限り早期に暖機してエンジンブロックのシリンダの壁面温度を上昇させることが要求される圧縮自己着火式ガソリンエンジンにおいて、燃焼式ヒータはエンジンブロックに取り付けられているので、燃焼式ヒータにより発生した燃焼熱をエンジンブロックの内部を流れる冷却水に効率よく伝達させることができ、これにより、エンジンブロックのシリンダの壁面温度を早期に上昇させ、第1運転領域における燃焼形態を早期に圧縮自己着火燃焼に移行することができる。
このように構成された本発明においては、燃焼式ヒータで発生した燃焼ガスにより、シリンダに導入される吸気の温度が上昇するので、より効率的にエンジンの暖機を行うことができる。また、燃焼式ヒータで発生した燃焼ガスを、エンジン自体の排気と共に処理することができるので、燃焼式ヒータ専用の排気処理装置を設けなくても必要なエミッション性能を確保することができ、これにより、簡易な構造の燃焼式ヒータによりエンジンの暖機を行うことができる。
まず、図1により、本発明の実施形態による燃焼式ヒータ付エンジンシステムの全体構成を説明する。図1は、本発明の実施形態による燃焼式ヒータ付エンジンシステムのシステム構成図である。
このエンジン2は、燃料と吸気との混合気を燃焼させて動力を取り出すシリンダ6を備えたエンジンブロック8と、シリンダ6内を往復するピストン10と、ピストン10の往復運動を回転運動に変換するクランク12と、クランク12を収容するクランク室14とを備えている。また、エンジン2には、吸気をシリンダ6に導入する吸気通路16と、シリンダ6において発生した排気を大気中に排出する排気通路18とが接続されている。
キャニスタ32と燃料タンク4との間には、これらのキャニスタ32と燃料タンク4とを連通させる燃料蒸気通路34が接続されており、燃料タンク4の内部において発生した燃料蒸気30は、燃料蒸気通路34を通ってキャニスタ32へ導かれ、このキャニスタ32に吸着される。
また、キャニスタ32と吸気通路16との間には、これらのキャニスタ32と吸気通路16とを連通させるキャニスタ連通路36が接続されている。キャニスタ32に吸着された燃料蒸気30は、エンジン2の運転中、吸気通路16の負圧によりキャニスタ32から分離され、キャニスタ連通路36を通ってエンジン2の吸気通路16へ導入され、エンジン2のシリンダ6で燃焼される。
しかしながら、冷間始動直後でエンジン2が暖機されていない状態では、シリンダ6の壁面温度が低く熱損が大きいため、HCCI燃焼を行おうとしても着火しない可能性がある。従って、エンジン2が暖機されるまでは、エンジン2の運転領域がHCCI燃焼領域内であってもSI燃焼による運転を行わざるを得ず、HCCI燃焼による燃費向上やNOx低減等の効果を得ることができない。そこで、冷間始動されたエンジン2をできる限り早期に暖機してシリンダ6の壁面温度を上昇させることにより、HCCI燃焼領域においてHCCI燃焼による運転を行えるようにすることが要求される。
その結果、エンジン2が冷間始動されていない場合、例えばエンジン2始動時の冷却水温度が40℃以上であり、既にエンジン2が暖機されている場合、燃焼式ヒータ38によるエンジン2の暖機を行う必要はないので、ECU56は処理を終了する。
上述のステップS3において燃焼式ヒータ38へ供給された燃料蒸気30及びブローバイガスは既に気化しているので、燃料の気化装置を用いる必要はなく、点火装置を作動させれば着火する。
そして、燃焼式ヒータ38に供給された燃料蒸気30及びブローバイガスが燃焼することにより発生した燃焼熱が、エンジンブロック8の内部を循環する冷却水に伝達されることにより、エンジン2が暖機される。また、燃料蒸気30及びブローバイガスが燃焼することにより発生した燃焼ガスは、燃焼式ヒータ38から燃焼ガス排出通路52を通って吸気通路16に導入される。
そして、燃焼式ヒータ38に供給された液体燃料28が燃焼することにより発生した燃焼熱が、エンジンブロック8の内部を循環する冷却水に伝達されることにより、エンジン2が暖機される。また、液体燃料28が燃焼することにより発生した燃焼ガスは、燃焼式ヒータ38から燃焼ガス排出通路52を通って吸気通路16に導入される。
まず、上述した実施形態では、燃料蒸気供給通路40、ブローバイガス供給通路42、及び、液体燃料供給通路44のそれぞれに、コントロールバルブ46、48、50が設けられていると説明したが、液体燃料供給通路44と、燃料蒸気供給通路40及びブローバイガス供給通路42との、燃焼式ヒータ38への接続を切り替える切替バルブを燃焼式ヒータ38の内部に設けるようにしてもよい。
2 エンジン
4 燃料タンク
8 エンジンブロック
14 クランク室
16 吸気通路
20 クランク室連通路
24 燃料通路
28 液体燃料
30 燃料蒸気
32 キャニスタ
34 燃料蒸気通路
36 キャニスタ連通路
38 燃焼式ヒータ
40 燃料蒸気供給通路
42 ブローバイガス供給通路
44 液体燃料供給通路
46、48、50 コントロールバルブ
52 燃焼ガス排出通路
56 ECU
Claims (4)
- エンジンに取り付けられ、燃焼熱によってエンジンを暖機する燃焼式ヒータを有する、燃焼式ヒータ付エンジンシステムであって、
上記エンジンに供給される燃料を貯蔵する燃料タンクと、
上記燃料タンクの内部において発生した燃料蒸気を吸着するキャニスタと、
上記キャニスタと上記エンジンの吸気通路とを連通させるキャニスタ連通路と、
上記エンジンのクランク室と上記吸気通路とを連通させるクランク室連通路と、
上記キャニスタ連通路と上記燃焼式ヒータとを接続し、上記キャニスタ連通路から上記燃焼式ヒータへ燃料蒸気を供給する燃料蒸気供給通路、及び/又は、上記クランク室連通路と上記燃焼式ヒータとを接続し、上記クランク室連通路から上記燃焼式ヒータへブローバイガスを供給するブローバイガス供給通路と、
上記燃料タンクと上記燃焼式ヒータとを接続し、上記燃料タンクから上記燃焼式ヒータへ液体燃料を供給する液体燃料供給通路と、
上記液体燃料供給通路と、上記燃料蒸気供給通路及び/又は上記ブローバイガス供給通路との、上記燃焼式ヒータへの接続を切り替える切替手段と、
上記燃焼式ヒータが暖機されていない場合、上記切替手段により上記燃料蒸気供給通路及び/又は上記ブローバイガス供給通路を上記燃焼式ヒータに接続して上記燃料蒸気及び/又は上記ブローバイガスを上記燃焼式ヒータで燃焼させ、上記燃焼式ヒータが暖機されている場合、上記切替手段により上記液体燃料供給通路を上記燃焼式ヒータに接続して上記液体燃料を上記燃焼式ヒータで燃焼させるヒータ制御手段と、を有することを特徴とする燃焼式ヒータ付エンジンシステム。 - 上記燃料蒸気供給通路、及び、上記ブローバイガス供給通路を有し、
上記切替手段は、上記液体燃料供給通路と、上記燃料蒸気供給通路及び上記ブローバイガス供給通路との、上記燃焼式ヒータへの接続を切り替え、
上記ヒータ制御手段は、上記燃焼式ヒータが暖機されていない場合、上記切替手段により上記燃料蒸気供給通路及び上記ブローバイガス供給通路を上記燃焼式ヒータに接続して上記燃料蒸気及び上記ブローバイガスを上記燃焼式ヒータで燃焼させる請求項1に記載の燃焼式ヒータ付エンジンシステム。 - 上記エンジンは、所定の第1運転領域で混合気の自着火による燃焼である圧縮自己着火燃焼が行われ、上記第1運転領域よりも高負荷又は高回転数の第2運転領域で火花点火による強制燃焼である火花点火燃焼が行われるように構成された圧縮自己着火式ガソリンエンジンであり、
上記燃焼式ヒータは、上記エンジンのエンジンブロックに取り付けられ、このエンジンブロックの内部を流れる冷却水を加熱することにより上記エンジンを暖機する請求項1又は2に記載の燃焼式ヒータ付エンジンシステム。 - さらに、上記燃焼式ヒータと上記吸気通路とを接続し、上記燃焼式ヒータで発生した燃焼ガスを上記吸気通路に排出させる燃焼ガス排出通路を有する請求項1乃至3の何れか一項に記載の燃焼式ヒータ付エンジンシステム。
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