JP3164692U - 内燃機関の燃料消費率測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な冷却水あるいは外部からの水を十分に得られない又は得ることができない応用範囲においても燃料のコンディショニングを行うことが可能な燃料消費率測定装置を提供する。【解決手段】燃料消費率測定手段を備えた内燃機関用の燃料管路を含んで構成された、特に燃料消費率測定を伴う試験台である、内燃機関の燃料消費率測定装置において、前記燃料管路における前記燃料消費率測定手段の手前に熱交換器１を設けるとともに、該熱交換器１を少なくとも１つの熱電モジュールに少なくとも間接的に接続した。【選択図】図１

Description

本考案は、燃料消費率測定手段を備えた内燃機関用の燃料管路を含んで構成された、特に燃料消費率測定を伴う試験台である、内燃機関の燃料消費率測定装置に関するものである。

内燃エンジンの開発及びその試験台の使用に際して、容積測定方式を採用する場合、燃料のコンディショニングが正確な測定結果に対して決定的な意味を持つ。また、測定回路における温度変化に起因する例えば見せかけの最大燃料消費率（燃費）又は最小燃料消費率を回避したり、燃料噴射システムの機能における供給及び環流に必要な圧力を維持するなどの効果を得るためには、複雑で高価な調整技術が必要となってしまう。そのため、燃料測定回路における温度制御を通常の試験台におけるコンディショニングよりも安定的かつ正確に行うことが要求される。

最も単純なシステムにおいては燃料の冷却のみが行われるようになっているが、多くの場合には燃料の加熱もできるようになっている。典型的には、外部から水が供給される熱交換器によって冷却がなされる。

本考案の目的とするところは、特別な冷却水あるいは外部からの水を十分に得られない又は得ることができない応用範囲においても燃料のコンディショニングを行うことが可能な燃料消費率測定装置を提供することにある。

上記課題を達成するため、本考案は、燃料管路における燃料消費率測定手段の手前に、少なくとも１つの熱電モジュールを設けたことを特徴としている。これにより外部からの水の供給が不要となり、積極的な冷却手段なしに動的なものに応用することが可能である。また、熱容量が小さいことから、ダイナミックな温度制御が可能であり、１つのユニットで冷却及び加熱を行うことができる。これにより、フロー抵抗も低減することが可能である。さらに、例えば太陽電池によって電力を供給するようにすれば、外部の電力源がない場所でも装置を動作させることが可能である（ペルチェ素子の電圧は最大でも２０Ｖ程度である。）。

また、上記課題は、燃料管路における燃料消費率測定手段の手前に熱交換器を設けるとともに、該熱交換器を少なくとも１つの熱電モジュールに少なくとも間接的に接続することによっても達成される。このような形態は、熱電モジュール備え、かつ、後から拡張されるシステムに特に適している。

また、熱電モジュールを組合せ回路によって制御するようにするのが好ましい。

さらに、本考案の一実施形態は、燃料消費率測定手段の手前に、少なくとも温度調整のための少なくとも１つの調整装置を配置し、少なくとも１つの前記熱電モジュールを少なくとも１つの前記調整装置に統合したことを特徴としている。

本考案によれば、特別な冷却水あるいは外部からの水を十分に得られない又は得ることができない応用範囲においても燃料のコンディショニングを行うことが可能である。

本考案の一実施形態を示す図である。 本考案の他の実施形態を示す図である。 ペルチェ素子と熱交換器の配置関係を示す図である。 ペルチェ素子と熱交換器の配置関係を示す図である。

以下に本考案の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１に示すコンディショニングすべき燃料回路においては、熱交換器１が例えば熱電モジュールとしての４つのペルチェ素子と、好ましくは更に冷却フィン１０と共に燃料配管内に直接設けられている。また、これらペルチェ素子は、例えば挟着、弾性支持などによって熱交換器１上に固定されている。ペルチェ素子を備えたこのような熱交換器１により、水を供給することなく燃料を冷却及び加熱することが可能である。このように、独立した加熱装置及びこれに接続された追加的な蓄熱器（配管）をなくすことで、非常に迅速な温度制御が可能となる。

熱交換器１においてペルチェ素子を収容するための外側部分は平滑に形成されている一方、内側部分は平行な配管群あるいは平行な管路によって燃料に対して熱交換が確実になされるよう形成されている。

また、熱交換器１における出口温度は、温度制御装置３（ＴＥＭＰ ＣＴＲＬ）に接続された温度センサ２によって測定されるようになっている。温度制御装置３の出力部は、パルス幅変調されたＨブリッジを介してパルス幅変調信号４（ＰＷＭ）を送出する。ここで、このパルス幅変調信号４は、マルチプレクサ５（ＭＵＸ）を介してペルチェ素子に伝達される。このとき、必要な電力は、組合せ回路６（ＳＭＰＳ）により供給される。なお、最も単純なものとして、ペルチェ素子へ電源から直接一方向に電力を供給することも考えられる。

また、故障時にエネルギー供給をストップさせるために、流量計７及び温度センサ８によって燃料管路が監視されており、故障時には、組合せ回路６がスイッチオフされるようになっている。また、オプションとして、気泡分離器９も設けられている。さらに、上述のように、組合せ回路６及び制御装置がなく、単に冷却手段のみを有する形態も考えられる。そして、温度センサ８を安全装置として使用してもよい（オーバヒート温度を例えば５０℃に設定する。）。

図２に示す実施形態においては、燃料回路内に水回路１２を介して他の熱交換器１に接続された熱交換器１１が設けられている。熱交換器１は、この実施形態においてもペルチェ素子及び冷却フィン１０と共に構成されている。このような構成は、特に後から拡張を行うコンディショニングシステムに使用される。

しかして、それぞれ５５０Ｗの８つのペルチェ素子によれば、５０％の効率が得られる熱交換器において、１．９ｋＷの加熱能力あるいは冷却能力が得られる。ここで、冷却時には、放熱すべき熱は、換気装置によって排熱されるか、又は燃料回路とは反対側に設けられた熱交換器によって排熱される。したがって、熱電モジュールは、不十分な冷却水供給を補償するためのヒートポンプとして作用する。

ところで、燃料あるいはペルチェ素子の放熱のために行う２つの熱交換器の接続は、例えば図３に示すように行うことが考えられる。すなわち、燃料回路にはペルチェ素子１２の一方側と熱的に接触している熱交換器１１が設けられている一方、ペルチェ素子１２の他方側は、水回路においてペルチェ素子の放熱を行う熱交換器１３に接触している。これにより、水回路の冷却水安定性についての要求を低減することが可能である。

また、他の実施形態が図４に示されており、ペルチェ素子１２は、２つの熱交換器１４，１５の間に介装されつつ冷却装置として機能する。このような構成は例えば複数の熱交換器を備えた燃料回路内で用いることが考えられ、これら熱交換器は、水回路を介して少なくとも１つの他の熱交換器に接続されている。すなわち、これら熱交換器は、両水回路の間において使用されるようになっている。

１ 熱交換器
２ 温度センサ
３ 温度制御装置
４ パルス幅変調信号
５ マルチプレクサ
６ 組合せ回路
７ 流量計
８ 温度センサ
９ 気泡分離器
１０ 冷却フィン
１１ 熱交換器
１２ ペルチェ素子
１３ 熱交換器
１４ 熱交換器
１５ 熱交換器

Claims (4)

1. 燃料消費率測定手段を備えた内燃機関用の燃料管路を含んで構成された、特に燃料消費率測定を伴う試験台である、内燃機関の燃料消費率測定装置において、
   前記燃料管路における前記燃料消費率測定手段の手前に、少なくとも１つの熱電モジュール（１２）を設けたことを特徴とする燃料消費率測定装置。
2. 燃料消費率測定手段を備えた内燃機関用の燃料管路を含んで構成された、特に燃料消費率測定を伴う試験台である、内燃機関の燃料消費率測定装置において、
   前記燃料管路における前記燃料消費率測定手段の手前に熱交換器（１，１１，１３）を設けるとともに、該熱交換器を少なくとも１つの熱電モジュール（１２）に少なくとも間接的に接続したことを特徴とする燃料消費率測定装置。
3. 前記熱電モジュール（１２）を組合せ回路（６）によって制御するよう構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の燃料消費率測定装置。
4. 前記燃料消費率測定手段の手前に、少なくとも温度調整のための少なくとも１つの調整装置を配置し、少なくとも１つの前記熱電モジュールを少なくとも１つの前記調整装置に統合したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料消費率測定装置。

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