JP4498760B2

JP4498760B2 - 内燃機関の燃料分留装置

Info

Publication number: JP4498760B2
Application number: JP2004016350A
Authority: JP
Inventors: 富久小田; 信也広田; 貴宣植田; 晃見上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2024-01-23
Also published as: JP2005207352A

Description

本発明は、車両用内燃機関の燃料供給系統に接続される内燃機関の燃料分留装置に関する。

燃料を循環させる経路の一部を加熱して燃料を低沸点成分と高沸点成分とに分留し、低沸点成分を触媒の上流から供給する排気浄化装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
特許第２８５０５４７号公報特許第３０９３９０５号公報特開平１１−３０２６６８号公報

このような燃料分留装置を車両に搭載した場合、燃料を加熱して分留する分留部や分留部に燃料を導入する通路（導入通路）、分留部から低沸点成分を取り出す通路（気相通路）の配置によっては、低沸点成分の燃料（軽質燃料）に多量の高沸点成分の燃料（重質燃料）が混入するおそれがある。例えば、車両の前後方向にこれらの通路が一直線になるように配置されている場合、加減速時における車両の傾き等によって分留部や燃料導入通路の液相の燃料即ち気相にならなかった重質燃料が気相通路へ入る可能性がある。このように軽質燃料に重質燃料が混入すると、軽質燃料の性状が不安定になる。

そこで、本発明は、軽質燃料へ重質燃料が混入し難い内燃機関の燃料分留装置を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関の燃料分留装置は、車両用内燃機関の燃料供給系統に接続され、燃料を気相と液相とに分留する分留部と、前記分留部へ燃料を導入する導入通路と、前記分留部から気相の燃料を取り出す気相通路と、を備えた内燃機関の燃料分留装置において、前記分留部から前記車両の下方に向かって延びるように配置され、前記分留部から液相の燃料を取り出す液相通路をさらに備え、前記導入通路と前記気相通路とは、前記導入通路の出口と前記気相通路の入口とが前記液相通路の入口を挟んで対向するように配置され、前記導入通路と前記気相通路の両方が前記車両の左右方向に向かって延びていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の燃料分留装置によれば、導入通路と気相通路とが車両の前後方向に一直線に配置されない。そのため、加減速によって車両が傾いた場合等に液相の重質燃料が気相通路へ入り込み難い。従って軽質燃料の性状を安定させることができる。

燃料を分留する場合、燃料を一旦分留容器（分留部）に貯留し、この分留容器を加熱して燃料を分留してもよい。このように燃料を分留する場合、気相通路が車両の前後方向に延びていると加減速による車両の傾きや前後方向への振動などにより容器内の重質燃料が跳ねて気相通路へ入り込む可能性がある。そこで、気相通路を車両の左右方向に向かって延ばして重質燃料を気相通路へ入り込み難くする。

本発明によれば、気相通路へ重質燃料が入り込み難くなるように導入通路、気相通路を配置するので、軽質燃料へ重質燃料が混入し難い。そのため、軽質燃料の性状を安定させることができる。

図１に本発明の一実施形態に係る燃料分留装置が組み込まれた車両用の内燃機関を示す。図１の内燃機関１は、複数（図１では４つ）の気筒２を有するディーゼルエンジンとして構成される。周知のように、内燃機関１には吸気通路３及び排気通路４が接続され、吸気通路３には、ターボチャージャ５のコンプレッサ５ａ、吸気を冷却するインタークーラ６、吸気量調整用のスロットルバルブ７が設けられている。排気通路４には、ターボチャージャ５の排気タービン５ｂ、排気浄化触媒８が設けられている。排気浄化触媒８としては、例えば吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が利用される。排気通路４は、排気の一部を吸気通路３へ戻すためＥＧＲクーラ９を介してＥＧＲ通路１０によって吸気通路３と接続されている。

内燃機関１には、燃料供給装置１１が設けられる。燃料供給装置１１は、各気筒２内へ燃料を噴射する燃料噴射弁１２と、燃料噴射弁１２から噴射する高圧の燃料を蓄えるコモンレール１３と、燃料を貯留する燃料タンク１４と、燃料タンク１４からコモンレール１３へ燃料を供給する燃料ポンプ１５と、燃料ポンプ１５により供給された燃料のうち余剰な燃料を燃料タンク１４へ戻すリターン通路１６とを備えている。

また、内燃機関１には、燃料を分留するための燃料分留装置１７と、分留した低沸点の軽質燃料を排気浄化触媒８による排気浄化、機能再生時に排気浄化触媒８の上流の排気通路４へ供給する軽質燃料供給装置１８とが設けられている。排気浄化触媒８としては、流入する排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯｘを吸収し、流入する排気ガスの空燃比がリッチ且つ還元剤存在時にＮＯｘを還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、酸化触媒を担持したパティキュレートフィルタ等が利用される。吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に軽質燃料を供給するのは、吸蔵材に吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ還元時、吸蔵材に吸蔵されたＳＯｘを還元するＳＯｘ還元時があり、パティキュレートフィルタに軽質燃料を供給するのは捕集したパティキュレートを燃焼させるＰＭ酸化除去時がある。この他にも貴金属とゼオライトで構成され、ＨＣをトラップしリーン雰囲気下でＮＯｘを選択的に還元する選択還元型ＮＯｘ触媒に軽質燃料を供給してもよい。

燃料分留装置１７は、分留通路１９と、リターン通路１６から分留通路１９へ供給される燃料の流量を調整する流量調整バルブ２０と、分留通路１９から分岐する気相通路２１及び液相通路２２と、軽質燃料を貯留する軽質燃料タンク２３とを備えている。軽質燃料供給装置１８は、軽質燃料を排気通路４へ供給する軽質燃料供給用インジェクタ２４と、軽質燃料タンク２３の軽質燃料を軽質燃料供給用インジェクタ２４へ送り出す軽質燃料ポンプ２５とを備えている。

分留通路１９は、排気通路４の排気マニホールド４ａ内に配置されて燃料を目標温度（例えば２２０度）まで昇温させる分留区間１９ａと、分留区間１９ａで分留された気相の燃料（軽質燃料）を気相通路２１へ、液相の燃料（重質燃料）を液相通路２２へそれぞれ導く分岐部１９ｂとを備えている。そのため、分留通路１９は分留部として機能する。また、分留通路１９は、分留区間１９ａ内で燃料が分留される部分まで燃料を導入する通路でもある。そのため、分留通路１９は導入通路としても機能する。図１（ｂ）に、分岐部１９ｂの構造の一例を示す。図１（ｂ）に示したように気相通路２１は、分岐部１９ｂにおいて分留区間１９ａから水平方向へ延びるように接続されている。一方、液相通路２２は、分岐部１９ｂにおいて鉛直下方へ延びるように分留区間１９ａと接続されている。このように液相通路２２を接続して、重質燃料のみを重力によって液相通路２２へ導く。なお気相通路２１は軽質燃料タンク２３と接続され、液相通路２２は燃料タンク１４に接続されている。液相通路２２は直接燃料タンク１４に接続されていてもよいし、分留通路１９が接続された位置よりも下流側のリターン通路１６に接続されていてもよい。

内燃機関１は、車両３０に搭載されている。図２に、車両３０における分留通路１９、気相通路２１及び液相通路２２の配置方法の一例を示す。なお、図２（ａ）は車両３０を上方から見た場合の図を、図２（ｂ）は車両３０を後方から見た場合の図を、それぞれ示している。なお、図２（ａ）の上側が車両３０の前側になる。図２（ａ）から明らかなように、分留通路１９及び気相通路２１は車両３０の左右方向に沿って配置されている。また、図２（ｂ）から明らかなように液相通路２２は、分岐部１９ｂから車両の下方へ向かって延びるように配置されている。

このように車両３０に対して、分留通路１９、気相通路２１及び液相通路２２を配置したので、加減速時に車両３０が前後方向に傾いても重質燃料が液相通路２２を跳び越して気相通路２１へ入り込み難い。

本発明は以上の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内において、種々の形態で実施してよい。例えば、内燃機関はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジンに本発明を適用することもできる。軽質燃料の用途は触媒の機能再生に限定されない。例えば、軽質燃料には低沸点成分が多く含まれているので、始動性を向上させるために内燃機関の始動時に吸気通路へ添加してもよい。

図３及び図４は、燃料分留装置の参考例を示している。図３に示した参考例では、分留通路１９が車両３０の左右方向に向かって、気相通路２１が車両３０の前後方向に向かって、それぞれ延びるように設けられている。

図４に示した参考例において分留通路及び気相通路は、車両の上下方向に傾いて延びている。この燃料分留装置では、車両の振動によって分留容器４０内の重質燃料が跳ねて気相通路２１へ入る可能性がある。そこで、気相通路２１を車両の前後方向と異なる方向へ延ばし、車両の加減速によって跳ねた重質燃料を気相通路２１へ入り込み難くする。なお、分留容器４０の加熱方法は、バーナや電気ヒータなど内部の燃料が加熱可能な種々の方法が適用できる。

本発明の燃料分留装置が組み込まれた車両用内燃機関を示す図。図１の内燃機関が搭載された車両の分留通路、気相通路及び液相通路の配置を示す図。燃料分留装置の参考例を示す図。燃料分留装置の他の参考例を示す図。

符号の説明

１内燃機関
１１燃料供給装置（燃料供給系統）
１７燃料分留装置
１９分留通路（導入通路、分留部）
２１気相通路
２２液相通路
３０車両
４０分留容器（分留部）

Claims

車両用内燃機関の燃料供給系統に接続され、燃料を気相と液相とに分留する分留部と、前記分留部へ燃料を導入する導入通路と、前記分留部から気相の燃料を取り出す気相通路と、を備えた内燃機関の燃料分留装置において、
前記分留部から前記車両の下方に向かって延びるように配置され、前記分留部から液相の燃料を取り出す液相通路をさらに備え、
前記導入通路と前記気相通路とは、前記導入通路の出口と前記気相通路の入口とが前記液相通路の入口を挟んで対向するように配置され、
前記導入通路と前記気相通路の両方が前記車両の左右方向に向かって延びていることを特徴とする内燃機関の燃料分留装置。