JP4785143B2 - アルコールを主成分とする燃料を使用した内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は，エタノール等のアルコールとか，或いは主成分としてのアルコールにガソリン又は灯油等を混合した混合燃料のように，アルコールを主成分とする燃料を使用した内燃機関において，その始動性の向上を図るものである。

最近，大気汚染や，原油事情の変動に伴い，内燃機関における燃料として，エタノール等のアルコールとか，或いは主成分としてのアルコールにガソリン又は灯油等を混合した混合燃料のように，アルコールを主成分とする燃料を使用することが提唱されている。

しかし，アルコールの気化性は，摂氏零度又はこれよりも低い温度の状態においてガソリンよりも低いにもかかわらず，このアルコールにおける気化熱にて温度が下がることで更に低くなるので，内燃機関における始動性が，特に，摂氏零度又はこれよりも低い温度の状態において著しく低い。

そこで，先行技術としての特許文献１及び２は，内燃機関における吸気経路のうち吸気弁とスロットル弁との間の部分に，アルコールを主成分とする燃料を噴射供給する燃料噴射弁と，この燃料噴射弁より噴射された燃料を加熱するための電熱ヒータとを設けて，噴射燃料の気化を促進することにより，内燃機関における低温状態での始動性の改善を図ることを提案している。
実開昭５８−９２４５４号公報 実開平５−２４９４３号公報

しかし，電熱ヒータによる気化促進には，電気的な制御回路を必要とするから価格の大幅なアップを招来するのであり，しかも，大きな電力を消費するから，電源としてのバッテリー容量の増大等の対策が必要であるという問題があった。

本発明は，水又は水溶液等のように，温度の降下にて液体の状態から凍って固体の状態になり，温度の上昇にて凍った固体の状態から溶けて液体の状態になるというように，液体と固体との間を可逆的に状態変化する物質においては，液体から固体に状態変化するときに凝固熱を発生することに着目し，この凝固熱を利用して，低温始動の際における気化促進を図ることを技術的課題とする。

この技術的課題を達成するため請求項１は，
「吸気経路に，アルコールを主成分とする燃料を噴射供給する燃料噴射弁を設けて成る内燃機関において，
前記吸気経路の内部に，温度の下降にて液体から固体に温度の上昇にて固体から液体に可逆的に状態変化する蓄熱物質を密閉容器内に充填して成る蓄熱体を設けて，この蓄熱体の表面に，前記燃料噴射弁からの燃料を噴射するように構成した。」
ことを特徴としている。

また，請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記蓄熱物質が，液体から固体に状態変化するときの凝固点が摂氏零度の水である。」
ことを特徴としている。

更にまた，請求項３は，
「前記請求項１の記載において，前記蓄熱物質が，水に可溶性物質を溶解することで液体から固体に状態変化するときの凝固点を摂氏零度よりも低くした水溶液である。」
ことを特徴としている。

内燃機関における温度が低い状態での始動に際し，燃料噴射弁より蓄熱体の表面に対して噴射された燃料は，前記蓄熱体の表面において気化し，この気化熱により，蓄熱体における温度が降下するから，この蓄熱体の密閉容器内における蓄熱物質が液体から固体に状態変化する。

そして，前記蓄熱物質は，前記した液体から固体に状態変化するときに凝固熱を出して，その凝固点の温度状態を適宜時間にわたって維持できることにより，噴射燃料の気化が，その気化熱にて低下することを防止でき，ひいては，前記噴射燃料の気化を，前記蓄熱物質における凝固熱を利用して促進できるから，この分，内燃機関の低い温度での始動性を改善することができ，また，電熱ヒータを使用する場合においては，この電熱ヒータの電気容量が小さくすることができる。

この場合において，前記蓄熱体における蓄熱物質として，請求項２に記載したように，水を使用することにより，摂氏零度付近の温度における始動性の促進を図ることができ，また，請求項３に記載したように，水溶液を使用することにより，摂氏零度より低い温度における始動性の促進を図ることができる。

以下，本発明の実施の形態を，図１の図面について説明する。

この図１において，符号１は，内燃機関を，符号２は，前記内燃機関１に対する吸気経路を各々示す。

前記吸気経路２の途中には，一端に大気からの吸気入口３を他端に内燃機関１への吸気出口４を有するチャンバー５が設けられ，このチャンバー５の天井板には，エタノール等のアルコールとか，或いは主成分としてのアルコールにガソリン又は灯油等を混合した混合燃料のように，アルコールを主成分とする燃料を噴射供給するようにした燃料噴射弁６が設けられている。

また，前記チャンバー５の内底部のうち前記燃料噴射弁６からの噴射燃料が吹き当たる位置には，板状に形成した蓄熱体７が設けられている。

この蓄熱体７は，銅等のように熱伝導性に優れた金属板製の密閉容器７ａと，その内部に充填した蓄熱物質７ｂとによって構成されている。

前記蓄熱物質７ｂとして，例えば水又は水溶液等のように，温度の降下にて液体の状態から凍って固体の状態になり，温度の上昇にて凍った固体の状態から溶けて液体の状態になるというように，液体と固体との間を凝固点（氷点）を挟んで可逆的に状態変化し，且つ，前記液体から固体に状態変化するときにおいて凝固熱を発生するものを使用する。

なお，前記蓄熱体７の上面には，銅等のように熱伝導性に優れた金属にて金網等のように通気性を有する構成にした放熱体８が，前記蓄熱体７の上面から前記吸気出口４に向かって延びるように設けられている。

この構成において，内燃機関１における温度が低い状態での始動に際し，燃料噴射弁６より蓄熱体７の表面に対して噴射された燃料は，前記蓄熱体７の表面において気化し，この気化熱により，蓄熱体７における温度が降下するから，この蓄熱体７の密閉容器７ａ内における蓄熱物質７ｂが液体から固体に状態変化する。

そして，前記蓄熱物質７ｂは，前記した液体から固体に状態変化するときに凝固熱を出して，その凝固点の温度状態を適宜時間にわたって維持することにより，噴射燃料の気化が，その気化熱にて低下することを防止できるから，前記噴射燃料の気化を，前記蓄熱物質７ｂにおける凝固熱を利用して促進できる。

なお，前記した実施の形態において，チャンバー５の内部を内燃機関１に流れる吸気は，前記通気性の放熱体８に接触するから，前記蓄熱体７において発生した凝固熱は，内燃機関への吸気を通気性放熱体８を介して暖めることにも利用され，内燃機関１における低温始動性の一層の向上に寄与できる。

ところで，前記蓄熱体７において，密閉容器７ａに内に充填する蓄熱物質７ｂとして，極めて安価な水を使用することにより，この水における凝固点（氷点）は，摂氏零度であるから，摂氏零度付近の温度における始動性の促進を図ることができる。

一方，前記蓄熱物質７ｂにおける凝固点（氷点）は，水を，これに例えばアルコール，エチレングリコール又は各種塩類等のような水に対して可溶性物質を溶かして成る水溶液にすることで，水の場合における凝固点（氷点）よりも低くなるから，前記蓄熱物質７ｂとして水溶液を使用することにより，摂氏零度より低い温度における始動性の促進を図ることができる。

前記蓄熱物質７ｂとしての水溶液における凝固点（氷点）は，水に対して溶解する可溶性物質の比率を増減することで任意に設定できることはいうまでもない。

また，前記蓄熱物質７ｂとしてパラフィン又はグリセリン等の有機物を使用することにより，その凝固点を，摂氏零度より高い温度に設定することができる。

本発明の実施の形態を示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 吸気経路
３ 吸気入口
４ 吸気出口
５ チャンバー
６ 燃料噴射弁
７ 蓄熱体
７ａ 密閉容器
７ｂ 蓄熱物質
８ 放熱体

Claims (3)

1. 吸気経路に，アルコールを主成分とする燃料を噴射供給する燃料噴射弁を設けて成る内燃機関において，
   前記吸気経路の内部に，温度の下降にて液体から固体に温度の上昇にて固体から液体に可逆的に状態変化する蓄熱物質を密閉容器内に充填して成る蓄熱体を設けて，この蓄熱体の表面に，前記燃料噴射弁からの燃料を噴射するように構成したことを特徴とするアルコールを主成分とする燃料を使用した内燃機関。
2. 前記請求項１の記載において，前記蓄熱物質が，液体から固体に状態変化するときの凝固点が摂氏零度の水であることを特徴とするアルコールを主成分とする燃料を使用した内燃機関。
3. 前記請求項１の記載において，前記蓄熱物質が，水に可溶性物質を溶解することで液体から固体に状態変化するときの凝固点を摂氏零度よりも低くした水溶液であることを特徴とするアルコールを主成分とする燃料を使用した内燃機関。

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