JPS61252862A - エンジン始動装置 - Google Patents

エンジン始動装置

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Publication number
JPS61252862A
JPS61252862A JP60094025A JP9402585A JPS61252862A JP S61252862 A JPS61252862 A JP S61252862A JP 60094025 A JP60094025 A JP 60094025A JP 9402585 A JP9402585 A JP 9402585A JP S61252862 A JPS61252862 A JP S61252862A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
intake air
hydrogen
engine
passage
electric heater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP60094025A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuhiko Yamaji
克彦 山路
Shigemasa Kawai
河合 重征
Tazumi Hagiwara
多津美 萩原
Akio Wakasaki
若崎 章夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp, Sekisui Chemical Co Ltd filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP60094025A priority Critical patent/JPS61252862A/ja
Publication of JPS61252862A publication Critical patent/JPS61252862A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/04Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture
    • F02M31/042Combustion air
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

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) 本発明はエンジン始動装置に関し、詳しくは、金属水素
化物が水素を吸蔵する際の発熱反応を利用して、例えば
、ディーゼルエンジン始動時に工ンジンに供給される吸
気を予熱し、エンジンを迅速に始動させると共に、引続
き電気ヒーターにて加熱した吸気をエンジンに供給して
、エンジン始動時に実質的に排気ガス中に白煙を生じさ
せない装置に関する。
(従来の技術) 一般に寒冷地において、又は冬期早朝においては、気温
が氷点下まで冷えており、エンジンの始動に時間を要す
る。特に、ディーゼルエンジンは点火プラグを用いる火
花点火方式ではなく、シリンダー中で空気を圧縮比で1
6〜24まで圧縮して600〜800℃まで温度を高め
、ここに燃料油を噴入して、着火燃焼させる圧縮点火方
式であるので、エンジンに供給する吸気を予め所定温度
まで予熱することが必要不可欠である。また、エンジン
始動直後も急に大量の冷えた空気を供給すると燃料が不
完全燃焼を起こし、排気ガスに大量の白煙が混じり、と
きにはエンジンが停止することもある。
このため、従来は、エンジンに供給する吸気をバッテリ
ーを電源とする電気ヒーターにて予熱しているが、吸気
を迅速に予熱するにはバッテリーの容量が十分でなく、
電気ヒーターを加熱した後に吸気を供給し、これを予熱
するのでエンジンの始動までに、通常、約30秒を要す
る。一方、バッテリーを大型化すれば、その重量が極度
に増す。
更に、エンジン始動までの約30秒間、吸気を加熱する
のに80〜100Aの大電流を流すため、バッテリー電
力の消費が激しく、燃料の不完全燃焼を防止するために
、エンジン始動後まで吸気を予熱し続けることは困難で
ある。
(発明の目的) 本発明は上記した問題を解決するためになされたもので
あって、寒冷地において、又は冬期早朝において、エン
ジン、特にディーゼルエンジンの始動時にエンジンに供
給される吸気を迅速に予熱し、始動を容易ならしめ、且
つ始動後も吸気を予熱し続けることにより、燃料の不完
全燃焼を抑制して、実質的に白煙を排気しないエンジン
始動装置を提供することを目的とする。
(発明の構成) 本発明によるエンジン始動装置は、 (a)  吸気の流量を遮断し得る機構を備えた第1の
通路と、吸気の流量を遮断若しくは調節し得る機構を備
えた第2の通路とを有するエンジンへの吸気供給管と、 (b)  第1の金属水素化物を内蔵し、前記第1の通
路内に吸気と熱交換可能に装着された吸気予熱器と、 (c1水素又は作動温度領域で前記第1の金属水素化物
よりも水素平衡圧の高い第2の金属水素化物を内蔵する
水素貯蔵容器と、 (d)  前記吸気予熱器と前記水素貯蔵容器とを水素
流通弁により連通可能に接続する連通管と、(llり 
 前記第2の通路内に吸気と熱交換可能に装着された電
気ヒーターとを有し、 第1の通路を開け、第2の通路を遮断すると共に、前記
水素流通弁を開けて、前記水素貯蔵容器から前記吸気予
熱器へ水素を移動させ、前記第1の金属水素化物にこの
水素を吸蔵させ、発熱させて吸気を加熱して、これを第
1の通路によってエンジンに供給し、他方において、前
記第2の通路に装着された電気ヒーターに通電して電気
ヒーターを昇温する工程とからなる加熱工程と、エンジ
ンを始動させた後、前記加熱工程で昇温された電気ヒー
ターにて吸気を加熱すると共に、第2の通路に設けた吸
気の流量を遮断若しくは調節する機構を開いて、上記加
熱された吸気を第2の通路によってエンジンへ供給する
後加熱工程と、前記第1の金属水素化物を加熱して水素
を放出させ、前記水素貯蔵容器に移動させる準備工程と
を行なうことを特徴とする。
以下に実施例を示す図面に基づいて本発明を説明する。
第1図は本発明によるエンジン吸気予熱装置を示す概念
図である。吸気供給管1は、2つの通路1aと1bに分
割され、第1の通路1aには吸気の流れを遮断する機構
として遮断弁2が設けられている。通路1bには吸気を
遮断する遮断弁若しくは空気の流量を調節し得る調整弁
3、好ましくは後者が設けられている。尚、この調整弁
としては、エンジン8への吸気量を調節し得るように、
開度を調節できるものであれば、任意の機構のものでよ
い。
上記第1の通路la内には、この通路を通過する吸気と
熱交換可能に、第1の金属水素化物(以下、MH,と称
する。)を内蔵した吸気予熱器4が装着されており、こ
の吸気予熱器4は連通管5を介して水素貯蔵容器6に接
続されている。
水素貯蔵容器6には水素が充填され、又は作動温度領域
で水素平衡圧がMH,よりも高い第2の金属水素化物(
以下、MH2と称する。)が内蔵されており、連通管5
の有する水素流通弁7によって、後述するように加熱工
程、後加熱工程及び準備工程を行なう間、吸気予熱器4
に連通される。
水素貯蔵容器6は車体の適宜位置に配設され、例えば、
外気と熱交換され、又は車体と熱交換される。
上記第2の通路lb内には、この通路を通過する吸気と
熱交換可能に、バッテリー10を電源とする電気ヒータ
ー9が装着されている。
次に、本発明によるエンジン始動装置の作動を説明する
。第2図は、水素貯蔵容器として水素を充填した容器を
用いた装置の作動を示すサイクル線図であり、横軸は絶
対温度Tの逆数を、縦軸は金属水素化物の水素平衡圧P
の対数を示す。吸気予熱器が内蔵するM H+は、その
水素平衡圧がエンジン始動時の吸気供給管内の所定の吸
気予熱温度Tbにおいては、水素貯蔵容器内の水素圧P
よりも低く、後述するように、準備工程における所定の
温度Taにおいては、水素貯蔵容器内の水素圧Pよりも
高くなるように選ばれる。
本発明によるエンジン始動装置は、加熱工程、後加熱工
程及び準備工程を行なう。先ず、加熱工程を行なうには
、前記吸気供給管1において第1の通路1aに設けた遮
断弁2を開け、第2の通路1bに設けた遮断弁或いは調
整弁3を閉じると共に、水素流通弁7を開いて、水素貯
蔵容器内の水素を吸気予熱器に流入させる。これにより
、M HIはこの水素を吸蔵して発熱する。この発熱反
応を利用して、吸気予熱器を加熱し、温度Tbにて吸気
を予熱してエンジンに供給し、エンジンを始動させる。
この加熱工程において、水素貯蔵容器中の水素圧はある
程度低下する。更に、他方、この工程中に、好ましくは
、前記水素流通弁を開けるのとほぼ同時に、第2の通路
1bに装着された電気ヒーターに通電し、電気ヒーター
を高温にして、次の後加熱工程に備える。
上記のようにして、エンジンを始動させた後、後加熱工
程に移る。後加熱工程は、前記の加熱工程中に高温にし
た電気ヒーターにて、燃料の燃焼に際し白煙が生じない
程度(約−5℃)まで吸気を加熱し、吸気供給管の第2
の通路に設けた遮断弁若しくは調整弁を開き、この加熱
した吸気を上記加熱工程に引続いて、エンジンに供給す
る工程である。このとき、上記弁として、開度を調整し
得る調整弁を用いると、エンジンの回転数の増大に合わ
せて吸気流量を増加させることができるので、一層、エ
ンジンの回転数を滑らかに上昇させることができる。こ
の後加熱工程の後は、エンジン自体が高温になり、低温
の吸気が大量に供給されても白煙は実質的に生じないた
め、上記電気ヒーターの通電は停止される。従って、電
気ヒーターの通電時間は、通常、約1分程度でよい。
このようにしてエンジンが始動し、安定した状態で回転
数を増加した後、準備工程に移る。即ち、エンジンの排
熱にて、或いは吸気予熱器に設けたヒーターにて、吸気
予熱器を所定温度Taに昇温すると、内蔵するMH,は
温度Taで吸熱的に水素を放出し、このとき、前記した
ように、M H+の水素平衡圧は水素貯蔵容器内の水素
圧Pよりも高いので、この水素は連通管を経て再び水素
貯蔵容器に戻り、水素貯蔵容器内の水素圧力は当初の圧
力に復帰する。この準備工程後に水素流通弁を閉じ、次
回のエンジン始動に備える。
第3図は作動温度領域で水素平衡圧がM H+よりも高
いMH2を水素貯蔵容器に充填した装置の作動を示すサ
イクル線図である。エンジン始動時には、例えば大気温
度TcにおいてMH,の方がMH,よりも水素平衡圧が
裔<、一方、準備工程における吸気予熱器の温度Taに
おいては、MH。
の方が外気温Tb付近のMH!よりも水素平衡圧が高い
ように選ばれる。
従って、加熱工程において、水素流通弁を開くと、水素
貯蔵容器内のMH2は温度Tcで大気がら吸熱しつつ水
素を放出し、この水素を吸気予熱器内のMH,が温度T
dで吸蔵し、発熱する。後加熱工程については、前述の
水素を充填した容器を用いた場合と同じである。準備工
程においては、前述したように、吸気予熱器を温度Ta
に加熱すると、内蔵されたMH,が水素を放出し、この
水素は温度TbでMH2に吸蔵される。この際のMH,
の発熱は、大気又は車体に放散される。この後、水素流
通弁を閉じて、次回のエンジン始動に備える。
(発明の効果) 以上のように、本発明の装置によれば、水素を吸蔵する
金属水素化物を利用して吸気を予熱するので、装置が軽
量であり、しかも、迅速に高い温度まで吸気を予熱する
ことができ、かくして、寒冷地や冬期早朝においてもエ
ンジンの始動を著しく容易にする。
更に、本発明の装置によれば、エンジン始動後も、第2
の通路において電気ヒーターで吸気を予熱し、これをエ
ンジンに引続いて供給するので、燃料が不完全燃焼を起
こしにくく、実質的に白煙を排気しないので、公害を防
止するうえにおいても非常に好ましい。
特に、従来の電気ヒーターのみによる吸気予熱によれば
、バッテリー電力に制限があるために、吸気予熱時間が
極短時間に限られる結果、エンジン始動の際の白煙の発
生を避けられないが、本発明の装置によれば、当初の吸
気予熱に金属水素化物を用い、次いで、併設した電気ヒ
ーターにて吸気を予熱するので、エンジン始動に際して
、実質的に白煙が生じない程度にまで吸気を予熱するに
は、20〜30A容量の電気ヒーターで足りるので、バ
ッテリー電力の消費が少ないだけでなく、電気系統の機
器や配線コードも小容量のものですむ。また、後加熱工
程にも金属水素化物を用いる装置に比較して、装置を著
しく軽量化、小型化し得る利点もある。
(実施例) 以下に本発明の装置の実施例について説明する。
実施例1 第2図に示す作動を行なう装置によって、ディーゼルエ
ンジンを始動した。吸気予熱器のMH。
としてLaNi4.7AIO,:lを0.3 kg用い
、水素貯蔵容器の容積を842とし、Tb=60℃、T
a=150℃の条件下では、pb=6気圧、Pa=10
気圧である。
当初の大気温度が一25℃であるとき、加熱工程におい
て、水素流通弁を開いてから7秒後には、吸気は40℃
まで高められ、エンジンを始動させることができた。
また、上記水素流通弁を開くとほぼ同時に第2の通路の
電気ヒーターに通電を開始したので、エンジン始動時に
調整弁を開くと、後加熱工程として約−5℃に加熱され
た吸気をエンジンに供給することができた。更に、調整
弁の開度をエンジン回転数に合わせて大きくすることに
より、エンジン回転数は滑らかに増加すると共に、白煙
の排気は認められなかった。電気ヒーターを約1分間通
電した後、通電を停止したがその後も白煙は観察されな
かった。
次いで、吸気予熱器に設けた電気ヒーターによって吸気
予熱器を150℃まで加熱して、金属水素化物から水素
を放出させ、準備工程を行なった。
尚、上記における吸気の予熱に必要な熱量をすべて金属
水素化物の発熱反応を利用するとすれば、MH,として
LaN1n、 7^10.3が1.5kg、水素貯蔵容
器の容積が801必要であるので、上記の本発明の装置
に比較して5倍の重量と容積の装置が必要となる。即ち
、本発明によれば、小型、軽量の装置にて、エンジンの
吸気を予熱し、エンジン始動を容易にすると共に、この
際の白煙の発生を防止し得ることが理解される。
実施例2 第3図に示す作動を行なう装置によってディーゼルエン
ジンを始動した。MH,とじてTiCoo、 、Mno
、 sをQ、 5 kg、 MHzとしてMmNis(
ミツシュメタル)0.5kgを用い、Tc=−45℃、
Tb=−10℃、Td=30℃、Ta=150℃の条件
下では、P d = 0.8気圧、Pa=6気圧である
当初の大気温度が一25℃であるとき、加熱工程におい
て、水素流通弁を開いて12秒後には吸気が25℃まで
加熱されてエンジンを始動させることができた。後加熱
工程及び準備工程については、実施例1と同じであった
比較例 従来の電気ヒーターを用いて吸気を予熱し、ディーゼル
エンジンを始動させた。先ず、ヒーターに15秒間通電
し、ヒーターの温度を上昇させた後、吸気を流し始めた
。吸気は更に10秒後には40℃に高められ、エンジン
を始動させることができた。電気ヒーターは100A容
量のものが必要であった。
このような大容量の電気ヒーターをエンジン始動後の吸
気の加熱に使用して、白煙の発生を防止することは、容
量が大きすぎるので、バッテリー電源によれば実際上不
可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるエンジン始動装置の一実施例を示
す概念図、第2図及び第3図は本発明の装置の作動を示
すサイクル線図を示す。 1・・・吸気供給管、2・・・遮断弁、3・・・遮断弁
若しくは調整弁、4・・・吸気予熱器、5・・・連通管
、6・・・水素貯蔵容器、7・・・水素流通弁、8・・
・エンジン、9・・・電気ヒーター、10・・・バッテ
リー。 特許出願人 積水化学工業株式会社 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) (a) 吸気の流量を遮断し得る機構を備えた
    第1の通路と、吸気の流量を遮断若しくは調節し得る機
    構を備えた第2の通路とを有するエンジンへの吸気供給
    管と、 (b) 第1の金属水素化物を内蔵し、前記第1の通路
    内に吸気と熱交換可能に装着された吸気予熱器と、 (c) 水素又は作動温度領域で前記第1の金属水素化
    物よりも水素平衡圧の高い第2の金属水素化物を内蔵す
    る水素貯蔵容器と、 (d) 前記吸気予熱器と前記水素貯蔵容器とを水素流
    通弁により連通可能に接続する連通管と、(e) 前記
    第2の通路内に吸気と熱交換可能に装着された電気ヒー
    ターとを有し、 第1の通路を開け、第2の通路を遮断すると共に、前記
    水素流通弁を開けて、前記水素貯蔵容器から前記吸気予
    熱器へ水素を移動させ、前記第1の金属水素化物にこの
    水素を吸蔵させ、発熱させて吸気を加熱して、これを第
    1の通路によつてエンジンに供給し、他方において、前
    記第2の通路に装着された電気ヒーターに通電して電気
    ヒーターを昇温する工程とからなる加熱工程と、エンジ
    ンを始動させた後、前記加熱工程で昇温された電気ヒー
    ターにて吸気を加熱すると共に、第2の通路に設けた吸
    気の流量を遮断若しくは調節する機構を開いて、上記加
    熱された吸気を第2の通路によつてエンジンへ供給する
    後加熱工程と、前記第1の金属水素化物を加熱して水素
    を放出させ、前記水素貯蔵容器に移動させる準備工程と
    を行なうことを特徴とするエンジン始動装置。
JP60094025A 1985-04-30 1985-04-30 エンジン始動装置 Pending JPS61252862A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5359968A (en) * 1992-07-29 1994-11-01 Mazda Motor Corporation Hydrogen gas supply system for hydrogen engine
CN111997807A (zh) * 2020-07-23 2020-11-27 长城汽车股份有限公司 一种加热方法、系统及车辆

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5359968A (en) * 1992-07-29 1994-11-01 Mazda Motor Corporation Hydrogen gas supply system for hydrogen engine
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