JPH03279662A - 火花点火式内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、始動性を改善すると共に、ガソリン、軽油、
灯油、アルコール等の多種燃料の使用を可能にする火花
点火式内燃機関に関する。

［従来の技術］ 従来、内燃機関の始動性を改善するために、ガソリンエ
ンジン等の火花点火エンジンにおいては、気化器式燃料
供給装置を使用する方式では加速増量ポンプを設け、ま
た、燃料噴射弁を使用する方式では、噴射弁を電子制御
することにより、始動時における供給燃料の増量を図っ
ている。

また、アルコール、灯油燃料等を使用するエンジンにお
いては、始動性が惑いためにガソリン燃料によって始動
させ暖気運転を行った後に燃料を切り換える方法が一般
的に用いられている。その他、吸気路に吸気加熱装置を
設け、始動時にこれを作動させる方法や、特殊な高エネ
ルギー点火装置を用いる方法、燃料微粒化装置を用いて
着火性を促進する方法、或はこれらの方法と排気制御と
を組み合わせて始動性の改善を図る方法等が知られてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、特に寒冷地においてガソリン以外のメタ
ノール等のアルコール燃料や灯油燃料を用いるエンジン
の始動は、前記したガソリンによる暖気運転以外のいず
れの方法においても困難であり、かつ大きな始動エネル
ギーの使用を余儀なくされ、これら燃料をエンジンに用
いる場合の問題点であり、特に、次期燃料として期待さ
れるメタノール等のアルコール燃料は、気化に伴う潜熱
作用によって吸気温度（圧縮開始温度）低下等によって
始動性に問題を生じている。

この解決策として超音波霧化装置を採用し、供給燃料を
霧化し、燃料の蒸発を促進させ着火の向上を図る試みが
なされている。これによって一般には始動性が改善され
るものの、例えばアルコール燃料、特にメタノール、ま
たは灯油その他の低揮発性、低セタン価燃料においては
、上記問題を解決するまでには至っていない。

本発明の目的は、上記問題を解決するものであって、火
花点火式内燃機関の始動性を改善することにより、従来
始動時に多く排出された排気中の有害成分を大幅に低減
させることである。

本発明の他の目的は、従来始動が困難であったアルコー
ル、灯油等の燃料の始動性を改善することである。

本発明のさらに他の目的は、消費電力の大きな吸気加熱
方式と比較して消費電力を低減させることである。

［課題を解決するための手段］ そのために本発明の火花点火式内燃機関は、エンジン１
の吸気路４に配設される燃料供給装置５と、該燃料供給
装置５の下流側に配設される多孔状流路構造の半導体セ
ラミックスヒータ１３とを有し、機関始動時に前記半導
体セラミックスヒータ１３に通電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。

［作用］ 本発明においては、微粒化された燃料液滴は、半導体セ
ラミックスヒータの加熱された多孔状セラミックスの流
路を通過する過程において、熱交換作用により気化、活
性化が促進され、この条件下においては、同時に空気も
加熱されるので燃料液滴の気化、活性化が持続されるた
め、火花点火式内燃機関の始動性は抜本的に改善される
。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明の火花点火式内燃機関の１実施例を示す
構成図である。

火花点火式内燃機関は、エンジンエ、排気管２、点火装
置３、吸気路４、超音波霧化装置５、エアフィルタ６を
有し、エンジン１と超音波霧化装置５の間の吸気路には
、主混合気流路７および始動用混合気流路８が設けられ
、制御アクチュエータ９．１０により切換装置１１．１
２を切換えことにより、混合気を主混合気流路７および
始動用混合気流路８に選択的に送る構成となっている。

始動用混合気流路８内には、ハニカム状円盤発熱体であ
る半導体セラミックスヒータ（ＰＴＣ）１３が配置され
、スライダック１４により発熱量を制御している。前記
ＰＴＣは、セラミックスの両面が金属メツキ等の処理に
よって電極構造となっており、供給される電力に応じて
半導体セラミックスは発熱し、半導体セラミックスの材
質、構造特性によって発熱により電気抵抗が増加し、自
動的に電流制御を行うため、温度条件の設定が自在であ
る。

超音波霧化装置５は、超音波振動子１５および該振動子
の霧化部に燃料を供給する燃料供給弁１６からなり、燃
料供給弁１６には、燃料タンク１７、燃料ポンプ１８、
フィルタ１９を経て燃料が供給される。燃料供給弁１６
は、燃料噴射コントローラ２０により開閉制御され、燃
料が超音波振動子１５の霧化部にて微粒化され、吸気路
４内に噴霧される。

電子制御装置２１は、エンジンに関する種々の運転状態
を検出しこれらの入力信号を演算処理して、点火装置３
、制御アクチュエータ９．１０、半導体セラミックスヒ
ータ１３、超音波振動子１５、燃料供給弁１６、燃料ポ
ンプ１８および燃料噴射コントローラ２０に出力信号を
送るように構成している。

上記構成からなる本発明の作用について説明する。

エンジンの低温始動時には、制御アクチュエータ９．１
０により切換装置ｌＬ１２を切換え、混合気が始動用混
合気流路８を通ってエンジン１に供給されるようにする
。超音波霧化装置５で微粒化された混合気は、加熱され
た半導体セラミックスヒータ１３を通過する過程におい
て、熱交換作用により気化、活性化が促進され、この条
件下においては、同時に空気も加熱されるので燃料液滴
の気化、活性化が持続されるため、エンジンの始動性は
抜本的に改善されることになる。

なお、半導体セラミックスヒータへの供給電力の調整は
、使用燃料と機関始動条件の検知によって行う。また、
エンジン始動に先行して半導体セラミックスヒータ１３
に通電して予熱を行うようにしてもよい。

暖気運転が終了すれば、エンジンの温度を検知して制御
アクチュエータ９．１０により切換装置１１．１２を切
換え、混合気が主混合気流路７を通ってエンジン１に供
給されるようにすると共に、半導体セラミックスヒータ
１３への通電をオフする。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種
々の変更が可能である。

例えば、上記実施例においては、燃料供給装置として超
音波霧化装置を用いているが、要するに半導体セラミッ
クスヒータ１３の上流に燃料供給装置を設けることを特
徴とするもので、電子燃料噴射制御弁を用いる方式或は
気化器を用いる方式を採用してもよい。

第２図は本発明の実験結果を説明するための図である。

図中、Ａ方式は、灯油およびメタノールを用いた超音波
霧化方式であり、Ｃ方式は灯油燃料を用いた電子燃料噴
射制御弁方式であり、Ｄ方式は灯油燃料を用いた気化器
方式である。それぞれの実験点は活動可能最少ヒータ消
費電力を示している。いずれの吸気温度においても、Ａ
方式が最も低いヒータ消費電力を示しており、かつ、温
度が低いほどその差が大きくなり、超音波霧化装置を用
いた場合に効果が有ることが確認された。

また、灯油よりメタノール燃料は、より低い消費電力で
始動できより効果的といえる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、エンジンの始動性を改善
することにより、従来始動時に多く排出された排気中の
有害成分（未燃焼燃料、ＨＣ等）を大幅に低減させるこ
とができる。また、従来始動が困難であったアルコール
、灯油等の燃料の始動性を改善することができる。さら
に、消費電力の大きな吸気加熱方式と比較して消費電力
を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の火花点火式内燃機関の１実施例を示す
構成図、第２図は本発明の実験結果を説明するための図
である。 １・・・エンジン、４・・・吸気路、５・・・超音波霧
化装置（燃料供給装置）、７・・・主混合気流路、８・
・・始動用混合気流路、１３・・・半導体セラミックス
ヒータ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの吸気路に配設される燃料供給装置と、
   該燃料供給装置の下流側に配設される多孔状流路構造の
   半導体セラミックスヒータとを有し、機関始動時に前記
   半導体セラミックスヒータに通電することを特徴とする
   火花点火式内燃機関。
2. （２）前記吸気路に主混合気流路および始動用混合気流
   路を設け、該始動用混合気流路内に前記半導体セラミッ
   クスヒータを配設し、機関の温度により前記主混合気流
   路および始動用混合気流路を切り換えることを特徴とす
   る請求項１に記載の火花点火式内燃機関。
3. （３）機関始動時に先行して前記半導体セラミックスヒ
   ータに通電すると共に、使用燃料と機関始動条件によっ
   て供給電力の調整を行うことを特徴とする請求項１に記
   載の火花点火式内燃機関。
4. （４）前記燃料供給装置が超音波霧化装置であることを
   特徴とする請求項１に記載の火花点火式内燃機関。