JP3276115B2 - アルコールエンジンの始動性改善装置および始動性改善方法 - Google Patents

アルコールエンジンの始動性改善装置および始動性改善方法

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JP3276115B2
JP3276115B2 JP28503391A JP28503391A JP3276115B2 JP 3276115 B2 JP3276115 B2 JP 3276115B2 JP 28503391 A JP28503391 A JP 28503391A JP 28503391 A JP28503391 A JP 28503391A JP 3276115 B2 JP3276115 B2 JP 3276115B2
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alcohol
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西村純一
小久保確郎
細貝大次郎
岩井信夫
赤井泉明
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Tonen General Sekiyu KK
Japan Petroleum Energy Center JPEC
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Petroleum Energy Center PEC
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルコールまたはアル
コールとガソリンの混合燃料(以下アルコール燃料とい
う)を使用する火花点火式エンジンの始動性改善装置お
よび始動性改善方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アルコールエンジンにおいては、ガソリ
ンエンジンと比較して燃料の蒸気圧が低い等の理由によ
り始動性が劣り、特に低温時には始動が困難である。ア
ルコール燃料としてはメタノールが中心であり、多くの
研究がメタノール燃料を中心に行われている。メタノー
ル燃料には、大別してガソリンを15%混入したM85
と純メタノールのM100の2種があり、前者の方が低
温始動限界温度が低く始動性の点で優れている。
【0003】従来、始動性を向上するために、エンジン
の圧縮比の増加、点火方法の改善、始動燃料の増量、電
気ヒータ等の始動補助装置の付加等、種々の始動性向上
対策が行われている。また、燃料供給の観点からは、従
来の気化器或いは電子制御噴射弁に代わって、超音波振
動を利用し燃料噴霧の微細化を図り、気化性の向上によ
り始動性の改善を図る提案もなされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記エ
ンジンの圧縮比の増加、点火方法の改善、始動燃料の増
量、電気ヒータ等の始動補助装置の付加等の始動性向上
対策を講じても、低温始動限界温度は、M85燃料で−
15℃程度、M100燃料で0℃〜5℃程度が限界と言
われ、寒冷地での使用に問題を有している。
【0005】また、前記超音波振動を利用する方式を採
用しても、M85燃料で−20℃程度、M100燃料で
0℃程度が限界となっている。その理由として、吸気管
への超音波霧化装置の取付方法および燃焼室内の噴霧流
動が不適切なため、燃料がシリンダ内壁面に付着し、ま
た燃料の気化性が悪いためピストン圧縮時に充分気化せ
ず着火に至らないこと、また、噴霧流として燃焼室内に
流入しても、アルコールの低い蒸気圧のため、充分な気
化が行われず点火に至らないことが挙げられる。
【0006】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、アルコール燃料を使用する火花点火式エンジンにお
いて−30℃程度の大気温度下でも容易にエンジンの始
動を可能にする始動性改善装置および始動性改善方法を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】そのために本発明のアル
コールエンジンの始動性改善装置は、アルコール燃料を
使用する火花点火式エンジン1において、吸気管4に配
設される燃料噴射弁9と、吸気管4に分岐して設けられ
る分岐部4aと、分岐部4aに配設される超音波霧化装
置12、点火装置13および消炎器14、前記分岐部に
おいて超音波霧化装置の上流側に配置され、吸入空気量
を調整する弁とを備えることを特徴とする。また、本発
明のアルコールエンジンの始動性改善方法は、前記始動
性改善装置において、エンジン始動時には、超音波霧化
装置12にて霧化されたアルコール燃料に理論空燃比以
下の空気を供給して点火し燃焼させることによりアルコ
ール燃料から可燃性ガスを生成し、エンジン始動後は燃
料噴射弁9からアルコール燃料を供給することを特徴と
する。なお、上記構成に付加した番号は、理解を容易に
するために図面と対比させるためのもので、これにより
本発明の構成が何ら限定されるものではない。
【0008】
【作用】本発明においては、エンジン始動時には、超音
波霧化装置12によりアルコール燃料を微細液滴に霧化
するとともに、分岐部4aにこの微細噴霧流に対して理
論空燃比以下の空気を供給し、燃料を点火装置13によ
り点火し、燃焼反応によりアルコール燃料の一部または
全量が可燃性でかつ始動性の良好なCO、H2 、メタ
ン、アルデヒド等のガスとなり、これによってエンジン
の始動性が向上される。また、反応時の燃焼熱により吸
入空気の温度が上昇するため、燃焼室内でのアルコール
燃料の気化が促進され、始動性の効果がさらに高められ
る。
【0009】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。図1は本発明のアルコールエンジンの始動性改善
装置の一実施例を示す断面図である。本発明において
は、燃料としてアルコールまたはアルコールとガソリン
の混合燃料(以下アルコール燃料という)を使用する。
【0010】図において、火花点火式エンジン1は、シ
リンダ2、ピストン3、吸気管4、排気管5、吸気弁
6、排気弁7を有し、吸気管4に燃料噴射弁9が配設さ
れ、さらに、燃料噴射弁9の上流に、吸気管4と分岐さ
れる分岐部4aが設けられ、分岐部4aに燃料供給弁1
0および超音波振動部材11からなる超音波霧化装置1
2が取り付けられている。超音波振動部材11の一端側
には霧化面11aが形成され、他端側には電気・音響変
換素子11bが設けられている。なお、霧化面の形状
は、ホーン型形状、丸型形状、バット型形状等周知の形
状が採用される。また、分岐部4aの超音波霧化装置1
2の下流側には、点火装置13および消炎器14が配設
され、超音波霧化装置12の上流側には、スロットル弁
(図示せず)が配置され、分岐部4aに吸入される空気
量を調整可能にしている。
【0011】点火装置13は、ガソリンエンジン用のス
パークプラグまたはディーゼルエンジン用のグロープラ
グを使用し、超音波霧化装置12にて霧化された燃料の
一部を点火し燃焼させる。消炎器14は、金属またはセ
ラミック製の多孔板或いはハニカム体で形成され、点火
装置13により発生した火炎を消炎し、燃料噴射弁9に
より供給される燃料に引火するのを防止する。
【0012】上記構成からなる本発明の作用について説
明する。エンジン始動時には、燃料供給弁10から超音
波振動部材11の霧化面11aにアルコール燃料を供給
し、アルコール燃料を微細液滴に霧化するとともに、分
岐部4aにこの微細噴霧流に対して理論空燃比以下の空
気を供給し、燃料を点火装置13により点火させる。点
火された混合気は、理論空燃比(当量比1)において
は、例えばメタノールの場合、 CH3OH+(3/2)O2 →CO2 +2H2O の燃焼反応によってH2OおよびCO2になるが、理論空
燃比以下の空気を供給すると、 CH3OH+mO2 →aCO+bH2 +cCO2 +dH2O の燃焼反応により、メタノール燃料の一部または全量が
可燃性でかつ始動性の良好なCOガス、H2 ガスに変換
され、これによってエンジンの始動性が向上される。ま
た、副反応としてメタン、アルデヒド等の可燃性ガスも
生成される。さらに、前記反応時の燃焼熱により吸入空
気の温度が上昇するため、燃焼室内でのメタノールの気
化が促進され、始動性の効果がさらに高められる。エン
ジン始動後は、アルコール燃料の供給は、燃料噴射弁9
から行われるとともに、吸入空気は吸気管4から吸入さ
れる。
【0013】本発明においては、M85およびM100
燃料の場合、低温始動限界温度はー30℃程度となり、
始動性を改善させることができた。
【0014】次に、第2図により本発明の他の実施例に
ついて説明する。上記実施例においては、分岐部4aに
理論空燃比以下の空気を供給するに際し、スロットル弁
により吸入される空気量を調整可能にしているが、本実
施例においては、吸気管4に切換弁15により切換え可
能なバイパス管4bを設け、このバイパス管4b内にバ
イパス弁16、超音波霧化装置12、点火装置13およ
び消炎器14を配設している。
【0015】本実施例においては、エンジン始動時は、
切換弁15を図示の如く切り換えるとともに、バイパス
弁16によりバイパス管4b内に理論空燃比以下の空気
が流れるようにして、超音波霧化装置12、点火装置1
3および消炎器14にてアルコール燃料から可燃性ガス
を生成し、エンジン始動後は、バイパス管4bを閉じる
ように切換弁15を切り換えることにより、吸気管4内
に空気が流れるようにする。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ンジン始動時には、超音波霧化装置にて霧化されたアル
コール燃料に理論空燃比以下の空気を供給して点火し燃
焼させることによりアルコール燃料から可燃性ガスを生
成するため、アルコール燃料を使用する火花点火式エン
ジンにおいて−30℃程度の大気温度下でも容易にエン
ジンの始動を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアルコールエンジンの始動性改善装置
の一実施例を示す断面図
【図2】本発明の他の実施例を示す部分断面図である。 1…火花点火式エンジン、4…吸気管、4a…分岐部、
4b…バイパス管9…燃料噴射弁、12…超音波霧化装
置、13…点火装置、14…消炎器15…切換弁、16
…バイパス弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02M 37/00 F02M 37/00 E 341 341C (72)発明者 小久保確郎 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡一丁目3番 1号 東燃株式会社総合研究所内 (72)発明者 細貝大次郎 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡一丁目3番 1号 東燃株式会社総合研究所内 (72)発明者 岩井信夫 茨城県つくば市苅間2530番地 財団法人 日本自動車研究所内 (72)発明者 赤井泉明 茨城県つくば市苅間2530番地 財団法人 日本自動車研究所内 (56)参考文献 特開 平4−58064(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02N 17/047 F02M 27/08 F02M 37/00 F02M 37/00 341

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルコール燃料を使用する火花点火式エン
    ジンにおいて、吸気管に配設される燃料噴射弁と、前記
    吸気管に分岐して設けられる分岐部と、該分岐部に配設
    される超音波霧化装置、点火装置および消炎器と、前記
    分岐部において超音波霧化装置の上流側に配置され、吸
    入空気量を調整する弁とを備えることを特徴とするアル
    コールエンジンの始動性改善装置。
  2. 【請求項2】アルコール燃料を使用する火花点火式エン
    ジンにおいて、吸気管に配設される燃料噴射弁と、前記
    吸気管に分岐して設けられる分岐部と、該分岐部に配設
    される超音波霧化装置、点火装置および消炎器と、前記
    分岐部において超音波霧化装置の上流側に配置され、吸
    入空気量を調整する弁とを備え、エンジン始動時には、
    前記超音波霧化装置にて霧化されたアルコール燃料に理
    論空燃比以下の空気を供給して点火し燃焼させることに
    よりアルコール燃料から可燃性ガスを生成し、エンジン
    始動後は前記燃料噴射弁からアルコール燃料を供給する
    ことを特徴とするアルコールエンジンの始動性改善方
    法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110374779A (zh) * 2019-08-07 2019-10-25 中国北方发动机研究所(天津) 一种火焰进气预热低温起动装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110374779A (zh) * 2019-08-07 2019-10-25 中国北方发动机研究所(天津) 一种火焰进气预热低温起动装置

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