JP5225205B2

JP5225205B2 - 内燃機関

Info

Publication number: JP5225205B2
Application number: JP2009135415A
Authority: JP
Inventors: 雅彦淺沼
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2029-06-04
Also published as: JP2010281261A

Description

本発明は、内燃機関に関する。

従来、オクタン価の異なる２種の燃料を備える内燃機関が知られている。前記内燃機関では、よりオクタン価の低い第１の燃料を吸気ポートに配設された第１のインジェクタを介して該吸気ポートに噴射し、よりオクタン価の高い第２の燃料を燃焼室に配設された第２のインジェクタを介して該燃焼室に噴射する（例えば特許文献１参照）。

前記内燃機関は、吸気ポートに噴射される第１の燃料と、燃焼室に噴射される第２の燃料との比を適宜調節することにより、負荷に対し広い範囲で対応することができる。ここで、第１の燃料としては例えばガソリンを用いることができ、第２の燃料としては例えばエタノールを用いることができる。

前記エタノールは、植物性物質、例えばサトウキビ、トウモロコシ等の農作物の醗酵により得た所謂バイオエタノールを用いることができる。前記植物性物質は、原料となる植物自体が既に光合成により二酸化炭素を吸収しているので、かかる植物性物質から得られたバイオエタノールを燃焼させたとしても、排出される二酸化炭素の量は前記植物自体が吸収した二酸化炭素の量に等しい。即ち、総計としての二酸化炭素の排出量は理論的にはゼロになるという所謂カーボンニュートラル効果を得ることができる。

前記内燃機関において、前記燃焼室に配設された第２のインジェクタは、通常は前記エタノールが供給されることにより冷却され、該燃焼室の高温から保護されている。

特開２００７−１８７１１２号公報

しかしながら、前記内燃機関では、負荷が大きくなるほど前記エタノールが消費されるので該エタノールの量は不足がちであり、第２のインジェクタに供給することができなくなると、第２のインジェクタが燃焼室の熱により損傷する虞があるという不都合がある。

本発明は、かかる不都合を解消して、エタノールの残量が所定量以下になったときにも燃焼室に設けられたインジェクタの損傷を防止することができる内燃機関を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の内燃機関は、オクタン価の異なる２種の燃料を備え、よりオクタン価の低い第１の燃料を吸気ポートに配設された第１のインジェクタから噴射し、よりオクタン価の高い第２の燃料を燃焼室に配設された第２のインジェクタから噴射する内燃機関において、第１の燃料を貯留する第１の燃料タンクと、第１の燃料を第１の燃料タンクから第１のインジェクタに供給する第１の供給導管と、第２の燃料を貯留する第２の燃料タンクと、第２の燃料を第２の燃料タンク内に設けられたポンプユニットから高圧ポンプを介して第２のインジェクタに供給する第２の供給導管と、第２の燃料タンクに貯留される第２の燃料の残量が所定量以下になったときに、第１の燃料を第１の燃料タンクから第２のインジェクタに供給する供給切替手段とを備え、前記供給切替手段は、第１の供給導管及び第２の供給導管を接続するバイパス導管と、第１の供給導管の該バイパス導管との接続部の下流側に設けられた第１の供給制御弁と、第２の供給導管の該バイパス導管との接続部の上流側に設けられた第２の供給制御弁と、該バイパス導管の途中に設けられた第３の供給制御弁とを備え、第２の燃料タンクに貯留される第２の燃料の残量が所定量以下になったときに、第１の供給制御弁及び第２の供給制御弁を閉弁すると共に、第３の制御弁を開弁して、前記第１の燃料を第２のインジェクタに供給するもので、第１の燃料はガソリンであり、第２の燃料はエタノールであることを特徴とする。

本発明の内燃機関によれば、第２の燃料タンクに貯留される第２の燃料の残量が所定量以下になったときには、前記供給切替手段が第１の燃料を第１の燃料タンクから第２のインジェクタに供給する。従って、第２の燃料が不足して第２のインジェクタに供給することができなくなっても、第２のインジェクタは前記供給切替手段により供給される第１の燃料により冷却されることとなり、燃焼室の高温により損傷を受けることを防止することができる。

前記供給切替手段は、第２の燃料タンクに貯留される第２の燃料の残量が十分にあるときには、第３の制御弁を閉弁すると共に、第１の供給制御弁及び第２の供給制御弁を閉弁する。この結果、第１の燃料は、第１の燃料タンクから第１の供給導管を介して第１のインジェクタに供給される。また、第２の燃料は、第２の燃料タンクから第２の供給導管を介して第２のインジェクタに供給される。

一方、前記供給切替手段は、第２の燃料タンクに貯留される第２の燃料の残量が所定量以下になったときには、第１の供給制御弁及び第２の供給制御弁を閉弁すると共に、第３の制御弁を開弁する。この結果、第１のインジェクタへの第１の燃料の供給と、第２のインジェクタへの第２の燃料の供給とが、停止されると共に、第１の燃料が第１の燃料タンクから第１の供給導管、バイパス導管、第２の供給導管を介して第２のインジェクタに供給される。

本発明の内燃機関において、第１の燃料としてはガソリンを用い、第２の燃料としてはエタノールを用いる。

本発明の内燃機関の一実施形態の構成を示す説明的断面図。図１に示す内燃機関の作動を示す説明的断面図。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。

図１に示すように、本実施形態の内燃機関１は、シリンダからなる燃焼室２と、燃焼室２の天井部に設けられた点火プラグ３と、燃焼室２の下部に配設されたピストン４とを備えている。また、燃焼室２は、上部に連通する吸気ポート５と、排気ポート６とを備えており、吸気ポート５及び排気ポート６は、それぞれ燃焼室２に対する開口部を開閉する吸気弁７及び排気弁８を備えている。

また、内燃機関１は、第１の燃料である低オクタン燃料としてのガソリンを貯留する第１燃料タンク９と、第２の燃料である高オクタン燃料としてのエタノールを貯留する第２燃料タンク１０とを備えている。第１燃料タンク９には第１供給導管１１が配設されており、第１供給導管１１は第１供給制御弁１２を介して吸気ポート５に設けられた第１インジェクタ１３に接続されている。第１インジェクタ１３は、吸気ポート５の途中に備えられたスロットル弁１４の下流に設けられている。第１供給導管１１には、第１燃料タンク９内に設けられたポンプユニット１１ａからガソリンが供給される。

一方、第２燃料タンク１０には第２供給導管１５が配設されており、第２供給導管１５は第２供給制御弁１６、高圧ポンプ１７を介して燃焼室２の天井部に設けられた第２インジェクタ１８に接続されている。第２供給導管１５には、第２燃料タンク１０内に設けられたポンプユニット１５ａからエタノールが供給される。

第１供給導管１１と第２供給導管１５とは、第１供給制御弁１２の上流側と、第２供給制御弁１６及び高圧ポンプ１７の途中とをバイパス導管１９で連通することにより接続され、バイパス導管１９の途中には第３供給制御弁２０が設けられている。各供給制御弁１２，１６，２０は、制御装置２１により開閉が制御される。制御装置２１としては、例えば、エンジンコントロールユニット等を用いることができる。

次に、内燃機関１の作動について説明する。

内燃機関１では、第１燃料タンク９に貯留されるガソリンと、第２燃料タンク１０に貯留されるエタノールとは、それぞれ独立に供給されてもよい。また、ガソリンとエタノールとからなるガソリン−エタノール混合燃料に水を添加して分離させることにより得られたガソリンとエタノールとであってもよい。前記ガソリン−エタノール混合燃料から分離する場合、エタノールは水と微量のガソリンとを含んでいるが、本発明ではこのようなものも「エタノール」として用いる。また、ガソリン−エタノール混合燃料に含有されるガソリンは、通常のガソリンよりオクタン価の低い所謂サブオクタンガソリンであってもよい。

内燃機関１では、制御装置２１により第２燃料タンク１０内に貯留されているエタノールの残量が監視されている。エタノールの残量は、第２燃料タンク１０内に設けられたフロートセンサ等の液面センサ（図示せず）により監視することができる。

そこで、まず、通常のエタノールの残量が所定量より多い状態では、制御装置２１により、第３供給制御弁２０が閉弁されると共に、第１供給制御弁１２及び第２供給制御弁１６が開弁されている。このとき、第１燃料タンク９内に貯留されているガソリンは、ポンプユニット１１ａにより第１供給導管１１に供給され、図１に矢示するように、第１供給導管１１を介して第１インジェクタ１３から吸気ポート５に噴射される。また、第２燃料タンク１０内に貯留されているエタノールは、ポンプユニット１５ａにより第２供給導管１５に供給され、図１に矢示するように、第２供給導管１５及び高圧ポンプ１７を介して第２インジェクタ１８から燃焼室２内に直接噴射される。尚、第３供給制御弁２０は閉弁されているので、バイパス導管１９には、ガソリンもエタノールも流通していない。

内燃機関１では、第１インジェクタ１３から噴射されるガソリンの量と、第２インジェクタ１８から噴射されるエタノールの量とを制御装置２１で調整することにより、広い範囲の負荷に対応することができる。ところで、内燃機関１では、高負荷運転が長時間続けられると、高オクタン燃料であるエタノールの消費量が多くなり、第２燃料タンク１０内に貯留されているエタノールの残量が不足し、第２インジェクタ１８に供給できなくなることがある。第２インジェクタ１８は、エタノールが供給されることにより冷却され、燃焼室２の高温から保護されているので、エタノールが供給できなくなると、燃焼室２の高温により損傷することが懸念される。

そこで、内燃機関１では、制御装置２１により監視している第２燃料タンク１０内に貯留されているエタノールの残量が所定量以下になったとき、例えばエタノールの残量が全く無くなった場合には、制御装置２１により、第１供給制御弁１２及び第２供給制御弁１６が閉弁されると共に、第３供給制御弁２０が開弁される。このようにすると、第１燃料タンク９内に貯留されているガソリンは、図２に矢示するように、ポンプユニット１１ａから、第１供給導管１１に供給され、バイパス導管１９、第２供給導管１５を経由し、高圧ポンプ１７を介して第２インジェクタ１８から燃焼室２内に直接噴射される。この結果、第２インジェクタ１８は、供給されるガソリンにより冷却されて燃焼室２の高温から保護されることとなり、燃焼室２の高温により損傷を受けることを防止することができる。

尚、このとき、第１供給制御弁１２が閉弁されているので、ガソリンは第１インジェクタ１３に供給されない。また、第２供給制御弁１６が閉弁されているので、エタノールは第２供給導管１５に流通されていない。

そして、第２燃料タンク１０にエタノールが補給されたときには、制御装置２１は、再び第３供給制御弁２０を閉弁すると共に、第１供給制御弁１２及び第２供給制御弁１６を開弁し、通常の状態に復帰する。

１…内燃機関、２…燃焼室、５…吸気ポート、９…第１燃料タンク、１０…第２燃料タンク、１１…第１供給導管、１２…第１供給制御弁、１３…第１インジェクタ、１５…第２供給導管、１６…第２供給制御弁、１８…第２インジェクタ、１９…バイパス導管、２０…第３供給制御弁、２１…制御装置。

Claims

オクタン価の異なる２種の燃料を備え、よりオクタン価の低い第１の燃料を吸気ポートに配設された第１のインジェクタから噴射し、よりオクタン価の高い第２の燃料を燃焼室に配設された第２のインジェクタから噴射する内燃機関において、
第１の燃料を貯留する第１の燃料タンクと、
第１の燃料を第１の燃料タンクから第１のインジェクタに供給する第１の供給導管と、
第２の燃料を貯留する第２の燃料タンクと、
第２の燃料を第２の燃料タンク内に設けられたポンプユニットから高圧ポンプを介して第２のインジェクタに供給する第２の供給導管と、
第２の燃料タンクに貯留される第２の燃料の残量が所定量以下になったときに、第１の燃料を第１の燃料タンクから第２のインジェクタに供給する供給切替手段とを備え、
前記供給切替手段は、第１の供給導管及び第２の供給導管を接続するバイパス導管と、第１の供給導管の該バイパス導管との接続部の下流側に設けられた第１の供給制御弁と、第２の供給導管の該バイパス導管との接続部の上流側に設けられた第２の供給制御弁と、該バイパス導管の途中に設けられた第３の供給制御弁とを備え、
第２の燃料タンクに貯留される第２の燃料の残量が所定量以下になったときに、第１の供給制御弁及び第２の供給制御弁を閉弁すると共に、第３の制御弁を開弁して、前記第１の燃料を第２のインジェクタに供給するもので、
第１の燃料はガソリンであり、第２の燃料はエタノールであることを特徴とする内燃機関。
請求項１記載の内燃機関において、
第２の燃料タンクにエタノールが補給されたときに、第３の供給制御弁を閉弁すると共に、第１の供給制御弁及び第２の供給制御弁１６を開弁することを特徴とする内燃機関。