JP5410148B2 - 燃料加熱供給方法および装置 - Google Patents
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Description
また、内燃機関の分野においても、燃料の加熱にマイクロ波を利用することが行われている。そのうち、代表的な先行技術として、特許文献1乃至3を挙げることができる。
第1実施形態
図1は、本発明の第1実施形態による燃料加熱供給方法を実施するための燃料供給系の全体構成を示す図である。
この図1において、参照番号10は、自動車のエンジンを示す。このエンジン10は複数のシリンダ11を有している。各シリンダ11には、クランクシャフト17と連結されているピストン12が往復摺動し、燃焼室13での吸気、圧縮、点火、排気の各行程からなる燃焼サイクルが行われる。参照番号14は、フューエルインジェクションレールを示す。このフューエルインジェクションレール14には、各シリンダ11に対応させて燃焼室13に燃料を噴射するインジェクタ15が取り付けられている。参照番号16は燃料タンクを示す。この燃料タンク16には、レギュラーガソリンやハイオクガソリンではなく、この実施形態では、エタノールに代表されるアルコールをガソリンに混合した燃料(以下、混合燃料という)が溜められている。混合燃料は、図示しない燃料ポンプによって所定の圧力をかけられ、燃料配管18を通してフューエルインジェクションレール14に供給される。なお、図1において、参照番号20はエンジン制御装置(ECU)を示している。参照番号22は電源であるバッテリーを示す。
以下、図1並びに図3を参照しながら、本実施形態による燃料加熱供給装置の作用並びに効果について説明する。
この図4において、横軸は混合燃料のアルコール濃度を示し、縦軸に照射開始後3秒間での温度上昇量を示す。この図4からはっきりとわかるように、アルコール混合燃料にマイクロ波を照射すると、照射直後の短い間であってもアルコール濃度が高い燃料ほど温度上昇率が高いという相関関係がある。
次に、本発明の第2実施形態について、図5のフローチャートを参照しながら説明する。
上述した第1実施形態は、混合燃料をマイクロ波で加熱することで、専ら低温時のエンジンの始動性を高めることを目的としているが、この第2実施形態では、混合燃料を加熱することにとどまらず、アルコール濃度に応じて燃料の噴射量を調整し、燃焼効率を改善することを目的としている。
この図6において、横軸は混合燃料のアルコール濃度を示し、縦軸に照射後10秒間での温度上昇量を示す。この図6からはっきりとわかるように、アルコール混合燃料にマイクロ波の照射を続けると、照射時間を長くしても(なお、図6と対照に図4は照射直後の短い間の変化である)アルコール濃度が異なる燃料では、それぞれ温度上昇率が異なるという相関関係がある。逆にいえば、温度上昇率がわかると、その混合燃料のアルコール濃度を推定することができる。
次に、本発明の第3実施形態について、図7のフローチャートを参照しながら説明する。
この第3実施形態は、第1実施形態と同じような混合燃料の加熱制御と、第2実施形態による燃料噴射量の制御を組み合わせた実施形態である。すなわち、第1実施形態の図3のフローチャートにおけるステップS10、S14〜S19までの燃料加熱の制御、第2実施形態の図5のフローチャートにおけるステップS27〜S30までの燃料噴射量決定の制御を組み合わせたものである。図3と図5のフローチャートと同一の制御内容には同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
次に、本発明の第4実施形態について、図8を参照しながら説明する。なお、第1実施形態の図2と同一の構成要素には同一の参照符合を付してその詳細な説明は省略する。
図8において、参照番号50は、燃料の一時貯蔵タンクを示す。この第4実施形態では、一時貯蔵タンク50は、燃料タンク16の下流に配置されており、アルコールの混合された混合燃料を加熱するために、一時的に混合燃料が貯蔵される。ここで混合燃料にマイクロ波を照射して加熱するために、マイクロ波発生器30は一時貯蔵タンク50に取り付けられている。なお、混合燃料の温度を検出する温度センサは、一時貯蔵タンク50以降の下流に設けられている。
次に、本発明の第5実施形態について、図9を参照しながら説明する。なお、第1実施形態の図2と同一の構成要素には、同一の参照符合を付してその詳細な説明は省略する。
この第5実施形態は、マイクロ波発生器30を、インジェクタ15から噴射された直後の燃料を加熱可能な位置、すなわちエンジン10のインテークマニホールド側に配置するようにした実施形態である。
11 シリンダ
12 ピストン
13 燃焼室
14 フューエルインジェクションレール
15 インジェクタ
16 燃料タンク
20 エンジン制御装置
22 バッテリ
30 マイクロ波発生装置
Claims (9)
- エンジンに供給する燃料を加熱する燃料加熱供給方法において、
前記燃料として、アルコールとガソリンとの混合燃料を用い、
前記混合燃料にマイクロ波発生器で発生するマイクロ波を照射して、前記混合燃料を加熱し、
前記エンジンの燃焼室にインジェクタから前記混合燃料を噴射する前の段階で、当該混合燃料の温度上昇の変化からアルコール濃度を推定し、アルコール濃度の推定値に基づいて、前記インジェクタからの噴射量を制御することを特徴とする燃料加熱供給方法。 - マイクロ波を一定時間照射する間、前記混合燃料の温度を検出し、所定の基準と比較して温度上昇率が低い場合には、マイクロ波の照射を停止することを特徴とする請求項1に記載の燃料加熱供給方法。
- エンジンに供給する燃料としてアルコールとガソリンとの混合燃料を用い、前記燃料を加熱しながら前記エンジンに供給する燃料加熱供給装置において、
前記混合燃料を配管を通じてインジェクタに供給する燃料供給系と、
前記燃料供給系に設けられ、前記混合燃料に照射するマイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、
前記マイクロ波を一定時間照射する間、前記マイクロ波が現に照射された前記混合燃料の温度を検出する温度検出器と、
前記混合燃料の温度に応じて前記マイクロ波発生器の動作を制御する制御手段と、
前記エンジンの燃焼室に前記インジェクタから前記混合燃料を噴射する前の段階で、当該混合燃料の温度上昇の変化からアルコール濃度を推定する手段と、
前記アルコール濃度の推定値に基づいて、前記インジェクタからの噴射量を制御する手段と、
を備えることを特徴とする燃料加熱供給装置。 - 前記アルコール濃度を推定する手段は、アルコール濃度と混合燃料の温度上昇の関係についてあらかじめ測定した相関データを記憶した記憶手段を有し、所定時間照射後に検出した混合燃料の温度と前記相関データとを参照して、前記混合燃料におけるアルコール濃度を推定することを特徴とする請求項3に記載の燃料加熱供給装置。
- 前記温度検出器は、前記マイクロ波が照射される前の混合燃料の温度を検知し、前記制御手段は、混合燃料の温度が予め設定された温度よりも低い場合に、前記マイクロ波発生器を作動させマイクロ波の照射を開始することを特徴とする請求項3または4に記載の燃料加熱供給装置。
- 前記温度検出器は、前記マイクロ波を照射後所定時間経過後の前記混合燃料の温度を検出し、前記制御手段は、検出温度から初期温度上昇率を求め、予め設定した基準値と比較して前記混合燃料の初期温度上昇率が低い場合には、マイクロ波の照射を停止することを特徴とする請求項3または4に記載の燃料加熱供給装置。
- 前記燃料供給系は、前記混合燃料を貯える燃料タンクと、前記燃料タンクから燃料が燃料配管を通じて供給され複数の前記インジェクタが取り付けられるフューエルインジェクションレールと、を有し、前記温度検出器およびマイクロ波発生器は前記フューエルインジェクションレールに配置されたことを特徴とする請求項3に記載の燃料加熱供給装置。
- 前記燃料供給系は、前記混合燃料を貯える燃料タンクと、前記燃料タンクの下流に配置され一時的に燃料を貯蔵する一時貯蔵タンクと、前記燃料タンクから燃料が燃料配管を通じて供給され複数の前記インジェクタが取り付けられるフューエルインジェクションレールと、を有し、前記マイクロ波発生器は前記一時貯蔵タンクに配置され、前記温度検出器は前記一時貯蔵タンク以降の下流に配置されたことを特徴とする請求項3に記載の燃料加熱供給装置。
- 前記マイクロ波発生器は、前記インジェクタから噴射された燃料を加熱可能な、前記エンジンのインテークマニホールド側に配置されたことを特徴とする請求項3に記載の燃料加熱供給装置。
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