JPS5941653A - 内燃機関へ燃料を供給する方法とその方法を用いたエンジン - 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】 本発明は、燃料噴射内燃機関へ燃料を供給する方法とそ
の方法を適用するエンジンに関し、特にディーゼル　エ
ンジンに関するがそれには限定されない。

パラフィン生成物（針状結晶と窒素酸化物）の晶出現象
をなくすることにより蒸発物（始動時の白煙）を減少さ
せ且つ出来るだけ燃料を節約するために、特に冷間始動
ディーゼル　エンジン用のディーゼル油を加熱するため
の提案が既になされて来た。ディーゼル油が加熱される
ときの明らかな実際的な困嬌のために、それは常に噴射
ポンプへ入る前に加熱された。望ましい温度は、一般に
約り０ＯＣ（／θ５０Ｆ）である。この主題について記
載された種々の異なる方法と装置は、一旦噴射Ｉングヘ
入れられた油がほぼ前記所望の値の所定の温度に達した
ならば、ディーゼル油を加熱するだめの手段が止められ
る、ということを指示している。はとんどの加熱システ
ムは、一旦所望の温度に達したならば接続を断たれる電
気抵抗を用いるか、又は約ｇＯ０Ｃを決して越えない温
度をもつラジェータ水を用いる。従って実際には、ディ
ーゼル油の予熱は、それ以上高い温度にはならない。

ある著作物は、過大な加熱が避けられるべき若干の欠点
に通ずる、ということを指示している（米１１特許第３
，９／、３．り１１３号参照）。ある著作物は、デーゼ
ル油を予熱することが、道路上での自動車の燃料消費量
が減少されることを可能ならしめる、というＣとを示唆
しているけれども、テストの示す所では、これが他の性
能特徴の損失に通じ、そして馬力時間当りの燃料消費量
が著しくは変らない゛ままでるる。

本発明に従って、ディーゼル燃料を、現在用いられてい
る温度より高い温度へ、特に実際上の理由から７００Ｃ
〜７．２００Ｃの範囲内の温度へ加熱することによシ、
相当な燃料の節約を達成し得ることが判明した。然しな
がら、この節約を達成するためには、温度の上昇と共に
有効質量流量を減少させる傾向のある一つの要因即ち体
積の膨張と流動性の増に拘らず、その質量流ｉ′を維持
するために、燃料の体積流量を同時に修正することが必
要である。

この結果は、燃料をポンプから上流で加熱するか（この
場合には、ポンプは補償するように改造される必要があ
る）、又はその代りとして、燃料をポンプから下流で加
熱される（この場合には、ポンプを変える必要はない）
ことにより達成可能であυ、このことは、予熱温度がポ
ンプの作用に影響をもたないので予熱温度を増大させ得
ることを意味する。

本発明の好ましい遂行において、エンジンの潤滑油が燃
料を加熱するために用いられる。潤滑油の温度は、冷却
水の温度より高い温度へ悪影響なしに上昇することがで
き、／θＯ０Ｃを越えることができる。従って、燃料を
加熱するための熱源として潤滑油を用いることは、加熱
された燃料が冷却水を用いて可能であるよ如も高い温度
に達することを可能ならしめ、他方、熱源として排気ガ
スを用いるよりも遂行と制御が容易である。

燃料が一ンプから下流で加熱されるとき、本発明け、更
にポンプと燃焼室との間に配置された燃料加熱用手段を
備えたエンジンを提供する。

燃料がポンプから上流で加熱されるとき、このような予
熱は、ａつの直接的な主要な結果を有する。即ち、燃料
が膨張すること、及びそれがよ多流動性となるＣとであ
る。従って、シリンダの中へ噴射された燃料の与えられ
た体積は、温度の増大と共に減少するエネルギの全量を
与える。更に、ポンプの内側での漏洩が増大する。燃料
ポンプ内でのディーゼル油の漏洩は、一般に、限界内で
、ポンプの潤滑のために助長される。もしも燃料がより
流動的となるならば、そのときには、予期されない量の
燃料がポンプの潤滑中へ恐らく漏れるであろう。

これらは、何故ディーゼル油の予熱温度が従来かなり低
く維持されたかの理由でおる。もしも低く維持されなけ
れば、予熱温度の上昇と共に効率が低下するためである
。

ディーゼル油の予熱温度の上昇と共に低下するピストン
上の圧力のテスト中の観察が、質量流量を一定に維持し
それによってピストン圧力を再確立するために、エンノ
ンの中へ２噴射されるディーゼル油の体積流量を修正す
るという考え方に本発明を導いた。

実施例により添付図面を参照して本発明を説明する。添
付図面は、すべて、エンジンの毎分回転数（ｒ　ｐｍ　
）　　の函数としてのグラフである。

テストと測定は、ターぜ　コンルツサ過ＭｌＧと燃料噴
射と最大出力３００馬力（“馬力”という用語は、本明
＋１ｉ１８ｆｔ全体を通じてメートル制馬力を指示する
ために用いる）とを有する６シリンダの／／、’ｌ　　
リットルシリンダ容量（即ちＡ　Ｘ　／−９リツトル）
のＲＶＩ（Ｒ・ｎａｕｌｔ　　自動車工業）のディーゼ
ル　エンジンについて遂行された。出力は、６００ＨＰ
容量のシエンク（Ｓｃｈｅｎａｋ）油圧ブレーキ上で測
定された。ディーゼル油は、噴射ポンプから上流で加熱
された。ポンプは、標準ｓｆンプについてノコ囮の直径
とディーゼル油加熱用の修正されたポンプについて／３
龍の直径をもつ、６つのシリンダを直列に包含する。シ
ール　リングは変えられた。

変更態様において、カムを修正することによりストロー
クを修正することが可能であった。（ポンプと噴射器と
の間の、ｊＰンノから下流で、又は噴射器自体の所で加
熱するためには、ポンプを修正することは必要でない）
。

グラフにおいて、曲線Ｉ−■は、標準作用に関し、他方
曲線Ｉ′〜１は、本発明による作用に関する。

以下の表は、冷却水と潤滑油と噴射用燃料の温度を、標
準状態下と修正された作用の下で、エンジンの毎分回転
数（ｒｐｍ’）の函数として示している。

第１図は、馬力時間当りの燃料消費量をグラム数で示す
。このグラフから、燃料消費量は、／ツ左Ｏｒｐｍ　−
コ、２りθｒｐｍ　の速度の全範囲にわたり、８′チ〜
／θチだけ減少されることが見られる。これらの結果は
、ディーゼル油を７２’ｔ〜７７℃の範囲内の温度へ予
熱する間に得られた。

第一図は、得られた出力を示す。第、７図は、噴射ポン
プ／ストローク当りの増加した流量をｍ５で示す。第り
図は、増大されたトルクをデカニュートン・メータで示
す。第３図は、シリンダの内側の最大圧力を示す。

燃料を噴射器から上流で加熱するとき本発明の方法を実
施するためには、ストローク当り供給される噴射ポンプ
の流量（、，５）を増大させなければならない。与えら
れた供給される動力に対する燃料の消費量が減少される
のみならず、他のエンジン特性もまた改善される。即ち
、エンジンは、より大きい最大動力を供給することがで
き、そしてより大きい最大トルクを供給することができ
る。

ｇｏｏｃにおいて、ディーゼル燃料は約ｌＩ係だけ膨張
する。他の予熱温度に対して、対応する膨張を測定し７
て正しい質量流量を保証するよう寿方法で噴射ポンプを
適合させることが容易である。

エンジンの効率は、より小さい噴射オリノィスを用いる
ことにより本発明に従って更に改善することができ、そ
れによって燃料の微細化を改善し、従ってより迅速で且
つより完全な燃料の燃焼に通ずる。このことは、予熱さ
れたディーゼル燃料がより流動性となること（即ち、粘
性がより小さいこと）により可能とされる。ディーゼル
燃料を約７２０Ｃ〜７７°Ｃの温度へ予熱することは、
上述のテストと測定から判るように、３左℃〜１ｌｏｏ
Ｃノ範囲内の同じ燃料を用いる場合と比較して、著しい
効率を生ずる。チンデが、安定した運転条件下で期待さ
れるべき燃料の膨張に適当に調和させられることを条件
として、ｇＯｏＣ〜／、２０°Ｃの範囲内の温度から一
層良好な結果を期待することができる。これらの温度に
おいて、ディーゼル燃料の増大した流動が与えられると
き、噴射ポンプ内のシールリングのシール効率を増大さ
せることが必要となるかも知れない。

本発明は、改善された効率は、燃料がより迅速に一目つ
完全に燃焼することによるものと信する。

爆発とそれから生ずる圧力の激しい増大は、より迅速に
起る。これは、カルノーサイクル（ｐｘｖ）線図におい
てより大きい仕事を表わす面積の原因を与え、これが効
率に相当な効果を有する。更に、燃焼がより完全でおる
ので、蒸発物が減少される。

燃料がより高い温度で燃焼室の中へ噴射されつつあるの
で、燃料が空気中へ噴霧化されているその空気により小
さい冷却効果を有する。本発明の方法を、３５°Ｃ未満
の温度での従来のディーゼル燃料噴射と比較するとき、
改善は、より一層太きい。

更に、第一図に見られるように、本発明に従って、同じ
出力が、非常に低い回転速度のモータで得られる。図示
されている実施態様において、従来のモータは、約２２
０Ｏｒｐｍ　の回転速度に対して：１．４θＵＰの出力
を生じ、他方、本発明による改良された同じモータにあ
っては、約／左００　ｒｐｍ　　の回転速度で同じ出力
が得られる。モータ内の内部摩擦により消費される出力
は非常に重要であり、この消費が速度のユ乗に比例する
、ということが知られている。本発明に従って、重要な
消費の節約が得られる理由は、内部摩擦により消費され
る動力の減少と、同じ出力に対するはるかに小さい回転
速度のためである。実際、与えられたモータに対し、そ
れは一般に求められる出力の増大でない。何故ならば、
出力は、モータの構造により制限され、モータがより高
い内部圧力に耐えることができないためである。それは
、なかんずく、同じ出力を得るという見地から、求めら
扛る燃料の節約である。これは、低い回転速度を備え、
そこから非常に重要な燃料の消費を保証する。

本発明は、また、本発明による方法を適用する内燃機関
に関し、特に本発明は、燃料を予熱するための手段を含
むディーゼル　エンジンと共に、燃料の質量流量が維持
さ扛ることを保証する配置に適用される。本発明は、特
に、噴射ポンプと燃焼室との間に配置された燃料ヒータ
を有するエンジンに関する。加熱は、電気抵抗、エンジ
ンの冷却水、排気ガス、又は上述のように、１００°Ｃ
以上のより高い加熱温度を可能とするエンジン潤滑油（
その温度に対し、燃料の節約が相当大きい）の様な適当
な手段により、噴射器又はパイプ工作物の何れかへ適用
することができる。噴射ノズルは、適当な熱交換器を通
過してもよい。本発明は、更に、期待される運転温度で
期待される燃料の密度と流動性に適合させられる容量と
シール作用をもつ噴射ポンプを有するエンジンに関する
。

本発明は、実施例によって与えられた上述の細部に限定
されないのは当然である。本発明の範囲は、特許請求の
範囲によって決定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、燃料の消費のグラフであり、馬力時間尚ｐの
グラム数で示す。 第２図は、馬力のグラフである。 第３図は、ストローク当りのＩンプ流量（鵡”）のグラ
フである。 第１図は、エンジンのトルクをデカニュートン・メータ
で示すグラフである。 第３図は、シリンダの最大圧力をパールで示すグラフで
ある。 ５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）燃料噴射内燃機関へ燃料を供給する方法において
   、燃料が、噴射前に通常の噴射温度よシ高い温度へ加熱
   されること、及び噴射される燃料の質量流量が、燃料の
   熱膨張に拘らずに維持され、それによって加熱された燃
   料が所要の質量流量でエンジンへ供給されることを保証
   すること、を特徴とする、内燃機関へ燃料を供給する方
   法。 （２）燃料が、７０８Ｃ〜ノコ０°Ｃの範囲内の温度へ
   加熱されること、を特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の方法。 （３）　　燃料が、燃料ポンプと噴射器との間の燃料径
   路上で加熱されること、を特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の方法。 （４）燃料が、燃料噴射器内で加熱されること、を特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （５）燃料が、噴射器へ供給する燃料ポンプから上流で
   加熱されること、及び−ンプの体積離着が、加熱された
   燃料の熱膨張と流動性を考慮に入れた所要の質量流量で
   噴射器へ燃料を供給するように決定されること、を特徴
   とする特許請求の範囲第１ＪＴｉに記載の方法。 （６）燃料ポンプが、加熱された燃料の流動性の増加を
   打消すように、改良されたシール手段を嵌められている
   こと、を特徴とする特許６青求の範囲第５項に記載の方
   法。 （力　燃料が、その増大した流動性により、加熱された
   燃料で可能な微粒子化へ適合された噴射器を経て噴射さ
   れること、を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。 （８）燃料が、エンジンの潤滑油との熱交換により加熱
   されること、を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。 （９）燃料をその噴射前に加熱するための手段と、燃料
   の熱膨張に拘らず燃料の質量供給率を維持するためにエ
   ンジンへの燃料の増大した体積流世を保証するための手
   段と、を含む燃料噴射内燃機関。 （１０）噴射器手段へ燃料を供給するように結合された
   燃料ポンプを含み、エンジンが、噴射器手段から上流で
   且つ燃料ポンプから下流に配置された燃料加熱手段を含
   むこと、を特徴とする特許請求の範囲！？項に記載のエ
   ンシン。 ０υ　燃料ポンプを含み、エンジンが、ポンプから上流
   に配置された燃料加熱手段を含み、ｙＪ？ンゾの体積容
   量とシール作用が、加熱された燃料の密度と流動性に適
   合されること、を特徴とする特許請求の範囲第９項に記
   載のエンジン。