WO2007049370A1 - 石油系燃料の供給方法および回路 - Google Patents

石油系燃料の供給方法および回路 Download PDF

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Kazunori Yamamoto
Tokuzou Yamamoto
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Kazunori Yamamoto
Tokuzou Yamamoto
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/0047—Layout or arrangement of systems for feeding fuel
    • F02M37/0064—Layout or arrangement of systems for feeding fuel for engines being fed with multiple fuels or fuels having special properties, e.g. bio-fuels; varying the fuel composition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M37/0011—Constructional details; Manufacturing or assembly of elements of fuel systems; Materials therefor
    • F02M37/0023—Valves in the fuel supply and return system
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M37/0047—Layout or arrangement of systems for feeding fuel
    • F02M37/0052—Details on the fuel return circuit; Arrangement of pressure regulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M43/00—Fuel-injection apparatus operating simultaneously on two or more fuels, or on a liquid fuel and another liquid, e.g. the other liquid being an anti-knock additive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/002—Arrangement of leakage or drain conduits in or from injectors

Definitions

  • the present invention relates to a method and circuit for supplying petroleum-based fuel, and in particular, a method for supplying petroleum-based fuel, which reforms petroleum-based fuel supplied to a combustion chamber of a diesel engine or the like to a completely burn-out state. And the circuit.
  • a catalyst material that also has a force such as metal or ceramic is provided inside the existing fuel tank or the like, and the fuel supplied to the combustion chamber of the engine is reformed in advance. Is also proposed. However, there are many cases where their practical effects have not been confirmed.
  • Patent Document 1 WO00 / 71883A1
  • An object of the present invention is to reform petroleum-based fuel supplied to a combustion chamber such as a gasoline engine or a diesel engine to a completely burn-out state without requiring a special heating source before the combustion chamber.
  • Another object of the present invention is to provide a fuel supply method and circuit that can dramatically improve the fuel efficiency of petroleum-based fuel and can significantly reduce harmful components in exhaust gas. .
  • An object of the present invention is to supply petroleum-based fuel from a fuel tank to a fuel injection nozzle through a fuel pipe via a supply pipe, and excess return fuel of the fuel injection nozzle force to a fuel tank through a return pipe.
  • one or more flow control valves are installed in the middle of the return pipe, and part or all of the flow control valves are operated during the period of combustion operation. This is achieved by a method of supplying petroleum-based fuel, characterized in that the fuel from the supply pipe is supplied to the fuel injection nozzle in a closed or throttled state.
  • Another object of the present invention is to return supply fuel for supplying petroleum-based fuel from a fuel tank to a fuel injection nozzle via a fuel pump, and excess return fuel from the combustion injection nozzle and the like to the fuel tank.
  • a fuel supply circuit comprising a return pipe
  • the return pipe is provided with one or more flow control valves.
  • the diesel fuel supplied to the fuel injection nozzle is directly injected into the combustion chamber.
  • the gasoline fuel supplied to the fuel injection nozzle is injected into the carburetor (carburetor), mixed with air, and supplied to the fuel chamber.
  • the surplus fuel which is not used for combustion is flowed to the return pipe as a return fuel for the fuel injection nozzle.
  • the return pipe By closing the plurality of flow control valves partially or totally or by squeezing to a certain opening degree, the return back pressure in the return pipe increases, and the fuel in the fuel injection nozzle becomes high in pressure. In addition, the return back pressure slows down the flow of return fuel, the fuel in the fuel injection nozzle stagnates, and the fuel in the fuel injection nozzle naturally heats up due to the combustion heat of the engine.
  • the fuel in the fuel injection nozzle is, for example, near 100 ° C. by partially or completely closing one or a plurality of flow control valves installed in the return pipe, or by throttling to a certain degree of opening.
  • the fuel injection nozzle can be injected into the combustion chamber or the vaporizer as very small particles (fine particles) at high temperature and high pressure, and can be burned in a short time.
  • the combustion chamber is at a very high temperature of about 500 ° C., and when the fuel heated to a high temperature close to 100 ° C. is injected from the fuel injection nozzle, instantaneous (1Z 1000 seconds to 3 Z 1000 seconds) in the combustion chamber. Gasification, and combustion is performed with more complete combustion.
  • the light oil used as the fuel for diesel engines is easily vaporized by heating and becomes easy to gasify, and the fuel injection nozzle with a power of about 500 ° C is fired at a high temperature up to around 100 ° C.
  • the fuel injection nozzle with a power of about 500 ° C is fired at a high temperature up to around 100 ° C.
  • C, HC, CO, etc. are significantly reduced as a product of incomplete combustion resulting from incomplete gasification at the time of combustion, black smoke associated with this, and incomplete combustion, and fuel consumption is also greatly improved. It is considered to be
  • surplus return fuel from the fuel pump is joined to the return pipe via the sub-return pipe, but it is preferable to close the flow control valve downstream of the merge point.
  • the internal pressure in the sub-return pipe can be increased, the pressure of the fuel in the fuel pump can be increased, and higher pressure and high temperature fuel can be supplied to the fuel injection nozzle.
  • the fuel in the fuel injection nozzle can be reformed into a state in which the fuel can be more easily burned completely.
  • the return fuel returned to the fuel injection nozzle cover and return pipe includes the return fuel of the fuel pump force and the like heated by adiabatic compression, frictional heat, etc. It is desirable to send the hot return fuel, which is heated to high temperature by the action, directly to the supply piping.
  • a sub tank is provided in the middle of the supply pipe, and the outlet of the circulation pipe is connected to this sub tank, so that the high temperature return fuel and low temperature fuel from the fuel tank can be sufficiently mixed in the sub tank. Fuel mixed sufficiently in the sub tank can be supplied to the fuel injection nozzle as high temperature fuel.
  • the present invention can be applied to a gasoline engine using gasoline fuel.
  • the initial boiling point of gasoline is about 29.0 ° C, about 10% at 50 ° C and about 50% at 90 ° C.
  • a clear improvement effect was already recognized at 30 ° C. as a reference temperature, while the safe combustion of the engine was confirmed by the experiment even when heating to about 90 ° C. Therefore, the present invention described the gasoline The heating temperature range of 30.degree. C. to 90.degree.
  • the method of the present invention can also be applied to temperatures exceeding the upper limit of 90 ° C.
  • the fuel in the fuel injection nozzle is injected into the carburetor in a state of high pressure and high temperature, sufficiently mixed with air and supplied into the combustion chamber, and the spark plug sparks By the ignition of the vaporized fuel by this, it is possible to burn in a more complete combustion state.
  • combustion chamber In a boiler combustion apparatus or the like using kerosene or heavy oil as a fuel, the internal pressure of the return pipe is increased by closing the flow control valve or maintaining a predetermined opening degree, and the fuel in the fuel injection nozzle is burned.
  • the fuel is supplied to the combustion chamber under high pressure and high temperature.
  • the concept of combustion chamber also includes a pana. In the case of heavy oil, it is desirable to use a temperature that is much higher than the fluidization temperature that can fluidize the fuel by heating to 30 ° C or higher.
  • one or more flow control valves are installed in the middle of the return pipe, and part or all of the flow control valves are closed or squeezed to a certain degree during the combustion operation.
  • Supply fuel and fuel to the fuel injection nozzle so petroleum fuel supplied to the combustion chamber such as gasoline engine or diesel engine needs a special heating source. It has the effect of being able to be supplied to the combustion chamber after reforming to a state of complete burn-off.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and is an explanatory view showing a fuel supply circuit when the present invention is applied to a diesel engine vehicle.
  • FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, and is an explanatory view showing a fuel supply circuit when the present invention is applied to a diesel engine vehicle.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing a case where a plurality of flow control valves are installed in the supply circuit of FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing a fuel supply circuit of a conventional general diesel engine. Explanation of sign
  • the fuel supply circuit of a normal diesel engine is, for example, a fuel pipe 1 located in a fuel tank near zone of a car, and a supply pipe 2 routed from the fuel tank 1 to the car engine near zone.
  • the fuel injection nozzle 5 attached to the combustion chamber 6 is connected to the fuel injection nozzle 5 through the filter 3 and the fuel pump 4 located in the near zone.
  • the fuel injection nozzle 5 extends a return pipe 7 for returning a surplus return fuel not used for combustion to the fuel tank 1 side in the vicinity of the fuel tank of the automobile.
  • An auxiliary return pipe 9 extends from the joint port 8 to the return pipe 7 for joining the excess return fuel not supplied from the fuel pump 4 to the fuel injection nozzle 5.
  • one flow rate adjusting valve 10 is installed in the return pipe 7 on the fuel tank 1 side of the gii return pipe 9 in the zone near the engine of the automobile.
  • the flow control valve 10 can be set to an opening of 0 to 100% by the valve in the pipe, and the valve is closed (100% closed) or squeezed to a fixed opening (100%).
  • the internal pressure in the return pipe 7 on the combustion chamber 6 side can be increased, and the fuel pressure in the fuel injection nozzle 5 can be increased by the return back pressure.
  • the internal pressure in the sub-return pipe 9 can be increased, and the fuel pressure (fuel supply pressure) in the fuel pump 4 can be increased by the return back pressure.
  • the structure of the flow rate adjustment valve 10 includes a needle valve, a knot fly valve, a glove valve, and the like.
  • a bypass 11 is provided to the tank 1 side.
  • the inlet of the bypass passage 11 is connected to the return pipe between the flow control valve 10 and the confluence port 8 of the sub-return 9, and the outlet of the noise path 11 is connected to the return pipe between the flow control valve 10 and the fuel tank 1 It is done.
  • a relief valve 12 is provided in the middle of the bypass passage 11. The relief valve 12 operates the flow control valve 10 at a constant opening degree, and operates automatically when pressure exceeding the set value is generated on the fuel chamber 6 side of the return piping 7, and the return piping 7 is operated. The flowing fuel is introduced to the bypass path 11 in front of the flow control valve 10 so as to avoid the flow control valve 10 and return it to the return pipe 7 again.
  • Reference numeral 13 denotes a piston moving up and down in the fuel chamber 6
  • reference numeral 14 denotes a thermometer for measuring the temperature of the fuel in the fuel tank 1
  • reference numeral 15 denotes the fuel temperature in the fuel injection nozzle 5 approximately. It is a thermometer installed near the outlet of the outlet pipe of the fuel injection nozzle 5 to do this.
  • FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, and the same members as the members shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the fuel supply circuit shown in FIG. 2 is the circulation piping 17 of the branch piping 16 of the return piping 7 between the junction 8 of the sub-return piping 9 and the flow control valve 10 in the engine vicinity zone of the automobile.
  • the entrance is connected.
  • the outlet of the circulation pipe 17 is connected to a sub tank 18 (the sub tank 18 is located in a zone near the engine of the automobile) provided in the middle of the supply pipe 2 (between the filter 3 and the fuel pump 4).
  • All or part of the high temperature return fuel flowing through the return pipe 7 is circulated through the branch port 16 by closing the flow rate adjustment valve 10 located on the fuel tank 1 side of the branch port 16 or throttling it to a certain opening degree. It can be led to 17 and fully mixed with the low temperature fuel from the fuel tank 1 in the sub tank 18.
  • the high temperature fuel mixed in the sub tank 18 is supplied to the fuel injection nozzle 5 via the fuel pump 4.
  • the high temperature fuel is always supplied to the fuel injection nozzle 5 Can. Also, the supply of low-temperature fuel from the fuel tank 1 decreases as the return fuel is consumed, and as a result, the flow velocity of the fuel flowing through the supply pipe 2 decreases, so the friction resistance of the fuel pipe is reduced and the fuel is reduced.
  • the injection pump 5 can be supplied smoothly.
  • the circulation pipe 17 and the sub tank 18 are disposed closer to the fuel pump 4 than the filter 3 because the return fuel flowing through the return pipe 7 passes through the filter 3 once, so it is not necessary to pass the filter 3 again It is from. In addition, it is to eliminate the risk of damaging the filter 3 by high temperature return fuel.
  • the supply circuit shown in FIG. 3 shows an example in which a plurality of flow rate adjustment valves are installed in a piping system including return piping 7.
  • the flow control valve 10 is installed on the fuel pipe 1 side of the return pipe 7 on the fuel tank 1 side of the branch port 16, and the flow control valve between the joint port 8 of the sub return pipe 9 and the fuel injection nozzle 5. 19 is installed.
  • a flow control valve 20 is installed in the middle of the circulation pipe 17, and a flow control valve 21 is installed in the middle of the sub-return pipe 9.
  • Each of these flow rate control valves 10, 19, 20, 21 can be used in any combination, such as closing part or all of them or throttling to a certain degree of opening.
  • the flow control valve 10 in the first mode, only the flow control valve 10 can be closed (100% closed), and all of the return fuel can be circulated between the return pipe 7 and the supply pipe 2.
  • the flow control valves 10 and 19 can be closed to circulate only the return fuel from the fuel pump 4.
  • only the return fuel from the fuel injection nozzle 5 can be circulated by closing the flow control valves 10 and 20.
  • all the flow control valves 10, 19, 20 and 21 are closed to eliminate the return fuel return and to dramatically increase the fuel pressure and fuel temperature in the fuel injection nozzle 5. You can also.
  • These flow rate adjustment valves can be adjusted appropriately (for example, 50% closed, 10% closed, etc.) according to the type of engine applied and various performances.
  • An automobile loaded with a 2500 cc diesel engine employing the fuel supply circuit of the present invention shown in FIG. 1 was generally driven, and the mileage per liter was measured to calculate the fuel consumption.
  • the fuel temperature in the control area was 30 ° C, and the fuel efficiency was 7 km Z liters, while the fuel temperature is 50 ° C. and the fuel efficiency is 9 km Z liters when the flow rate adjustment valve 10 in Figure 1 is closed 50%.
  • the growth rate was 29% relative to the control.
  • the fuel temperature is 67 ° C when the flow control valve 10 in Figure 1 is closed (100% closed), the fuel consumption is llkm Z liters, and the growth rate of the fuel consumption is It was 57% based on the control area.
  • control area is a car loaded with the same 2500cc diesel engine, which adopts the general circuit shown in Fig.4.
  • the fuel temperature indicates the temperature in the fuel injection nozzle.
  • FIG. 2 An automobile loaded with a 2500 cc diesel engine employing the fuel supply circuit of the present invention shown in FIG. 2 was generally driven, and the mileage per liter was measured to calculate the fuel consumption. While the fuel temperature in the control area was 30 ° C and the fuel consumption was 7 km Z liters, the fuel adjustment valve in Fig. 2 is closed by 50%, half of the return fuel is sent to the sub tank 18, and the fuel from the fuel tank 1 is The fuel temperature was 60.degree. C., the fuel consumption was lOkmZ liters, and the growth rate of the fuel consumption was 42% based on the control area when the mixed fuel with the above was supplied to the fuel injection nozzle 5. FIG. In addition, when the flow control valve 10 in FIG.
  • the fuel temperature was 67 ° C
  • the fuel consumption was 12km Z liters
  • the fuel consumption growth rate was 71% based on the control area. In all cases, it was confirmed that the fuel consumption was significantly improved compared to the conventional case (control).
  • the control section is a car loaded with the same 2500cc diesel engine, which adopts the general circuit shown in Fig.4.
  • the fuel temperature indicates the temperature in the fuel injection nozzle.
  • the fuel consumption is remarkably improved by the improvement of the combustion in the engine etc. of the automobile using diesel fuel.

Abstract

　石油系燃料の燃費を飛躍的に向上させることのできる燃料供給方法と回路を提供する。石油系燃料、たとえばガソリン、軽油、重油等を用いる燃料の供給方法において、燃焼室側からの余剰のリターン燃料を燃料タンク側へ戻すリターン配管に一又は複数個の流量調整弁を設置する。燃焼運転の期間中、一部又は全部の流量調整弁によりリターン配管を閉鎖又は一定の開度に絞ってリターン配管の背圧を高めた状態で供給配管から燃料を燃料噴射ノズルに供給する。リターン背圧により燃料を高圧にした状態で燃料噴射ノズルに供給するから、加熱され高温となった燃料が燃料噴射ノズルから燃焼室に直接又は気化器を介して燃料室に供給される。リターン配管からリターン燃料を直接供給配管に循環させ、サブタンク内で燃料タンクからの低温の燃料と混合させ、混合燃料を燃料噴射ノズルに供給する。  

Description

石油系燃料の供給方法および回路
技術分野
[0001] 本発明は、石油系燃料の供給方法および回路に係り、特にディーゼルエンジン等 の燃焼室に供給される石油系燃料を、完全燃焼しゃすい状態に改質する、石油系 燃料の供給方法および回路に関する。
背景技術
[0002] たとえば自動車のガソリンエンジンにお 、ては、ガソリン燃料の燃焼を改善する方 法として、排気ガス中に含まれる有害成分 (CO、 HC、 NOx)を触媒により減少させ て排気する方法が一般的に行われている。
[0003] また、燃料の燃焼効率を向上させるために、既存の燃料タンクの内部等に、金属や セラミック等力もなる触媒材料を設けて、エンジンの燃焼室に供給する燃料を予め改 質することも提案されている。しかし、その実用的な効果は確認されていないものが 多い。
[0004] 軽油を燃料とするディーゼルエンジンにおいては、特に不完全燃焼によって生じる カーボンや HCの排気 (黒煙)が問題となっている。しかし、燃料の性質上従来の排 気ガス触媒浄化装置のみでは十分に対応することができな ヽ。特に従来の形式のェ ンジンについて前記問題を簡単に解消できる経済的でかつ具体的な対策は見出さ れていない。
[0005] 本発明者らは、先に、ディーゼルエンジン等の燃料タンクから燃焼室に供給される 燃料を予め所定の温度範囲に加熱し少なくとも部分的に気化させた状態で燃焼室 に供給する方法を提案した (特許文献 1)。この提案によると、例えばディーゼルェン ジンの場合には、燃料タンクから燃焼室に供給される軽油を、燃焼室の実質的な全 燃焼期間にわたり、 30°C〜300°Cの範囲に予め加熱した状態で燃焼室に供給する 特許文献 1： WO00/71883A1
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0006] し力しながら、上記の提案は、燃焼室に供給する軽油を供給配管で加熱する加熱 源を必要とする。
[0007] 本発明の目的は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の燃焼室に供給される 石油系燃料を、特別の加熱源を必要とすることなぐ完全燃焼しゃすい状態に改質し てから燃焼室に供給することのできる燃料の供給方法と回路を提供することである。
[0008] 本発明の他の目的は、石油系燃料の燃費を飛躍的に向上させ、排気ガス中の有 害成分を大幅に減少させることのできる燃料の供給方法および回路を提供すること である。
課題を解決するための手段
[0009] 本発明の目的は、燃料タンクからの石油系燃料を供給配管を通して燃料ポンプを 介して燃料噴射ノズルへ供給し、燃料噴射ノズル力 の余剰のリターン燃料をリタ一 ン配管を通して燃料タンクへ戻すようにした石油系燃料の供給方法にぉ 、て、リタ一 ン配管の途中に一又は複数個の流量調整弁を設置して、燃焼運転の期間中、一部 又は全部の流量調整弁を閉鎖又は一定の開度に絞った状態で、供給配管からの燃 料を燃料噴射ノズルに供給することを特徴とする、石油系燃料の供給方法によって 達成される。
[0010] また、本発明の目的は、燃料タンクから石油系燃料を燃料ポンプを介して燃料噴射 ノズルへ供給する供給配管と、燃焼噴射ノズル力ゝらの余剰のリターン燃料を燃料タン クへ戻すリターン配管とを備える燃料の供給回路において、リターン配管に一又は複 数個の流量調整弁が設置されることを特徴とする、石油系燃料の供給回路によって 達成される。
[0011] 軽油を燃料とするディーゼルエンジンの場合は、燃料噴射ノズルへ供給された軽 油燃料が燃焼室内へ直接噴射される。また、ガソリンを燃料とするガソリンエンジンの 場合は、燃料噴射ノズルへ供給されたガソリン燃料が気化器 (キャブレター）内へ噴 射され、空気と混合されて、燃料室内へ供給される。
[0012] 燃焼に用いられなカゝつた余剰の燃料は、燃料噴射ノズルカゝらリターン燃料としてリタ ーン配管に流される。このとき、燃焼運転の期間中、リターン配管内に設置した一又 は複数個の流量調整弁を一部又は全部閉鎖する力、又は一定の開度に絞ることで、 リターン配管内のリターン背圧が高まり、燃料噴射ノズル内の燃料が高圧になる。ま た、リターン背圧によってリターン燃料の流れが遅くなり、燃料噴射ノズル内の燃料が 滞留し、エンジンの燃焼熱を受けて燃料噴射ノズル内の燃料が自然と高温になる。
[0013] すなわち、リターン配管に設置した一又は複数個の流量調整弁を一部又は全部閉 鎖するか、又は一定の開度に絞ることにより、燃料噴射ノズル内の燃料を例えば 100 °C近くまで高温、高圧にして、燃料噴射ノズルカゝら非常に小さい粒子 (微粒子）として 燃焼室又は気化器内に噴射し、短時間に燃焼させることができる。燃焼運転期間中 、燃焼室内は約 500°Cと非常に高温であり、 100°C近くまで高温に加熱された燃料 が燃料噴射ノズルから噴射されると、燃焼室内で瞬時（1Z1000秒〜 3Z1000秒） にガス化され、より完全燃焼の状態で燃焼が行われる。
[0014] なお、ディーゼルエンジンの燃料に使用される軽油は、加熱によって揮発しやすい 状態となってガス化しやすくなり、 100°C近くまで高温にした状態で燃料噴射ノズル 力 約 500°Cの燃焼室内に噴射すると燃焼室内で瞬時にガス化され、周囲の酸素と 迅速に結合して燃焼をより完全なものとする。これによつて燃焼の際のガス化が不充 分なために生じる不完全燃焼、これに伴う黒煙や不完全燃焼の生成物として C、 HC 、 CO等が著しく軽減され燃費も大幅に向上するものと考えられる。
[0015] また、ディーゼルエンジンの場合は、燃料ポンプからの余剰のリターン燃料を副リタ ーン配管を介してリターン配管に合流させるが、合流点よりも下流の流量調整弁を閉 鎖するか所定の開度に保つことにより、副リターン配管内の内圧を上昇させ、燃料ポ ンプ内の燃料の圧力を高め、より高圧、高温の燃料を燃料噴射ノズルに供給すること ができる。この作用が加わることで、燃料噴射ノズル内の燃料をより一層完全燃焼し やすい状態に改質できる。
[0016] リターン配管の途中には流量調整弁を回避させるバイパス路を設けることが望まし い。すなわち、流量調整弁の閉鎖等によりリターン配管の内圧が設定圧を超えた時 に逃がし弁を作動させて、リターン燃料をバイパス路に導くようにするのが望ま 、。 リターン配管が接続される燃料噴射ノズルや燃料ポンプにかかる過大な圧力を逃が し、それらの破損を防ぐことができる。 [0017] たとえばコモンレール形式のディーゼルエンジンの場合、燃料ポンプで燃料を相当 程度の高圧 (例えば約 1800気圧)で燃焼室に圧送する。このとき流量調整弁を閉じ 過ぎると、副リターン配管を流れるリターン燃料の管内圧力が急上昇し、燃料ポンプ に過大な負荷が作用するおそれがある。そこで、上記のバイパス路および逃がし弁を 設けることにより、燃料ポンプに過大な負担が作用して燃料ポンプが破損する事態を 防ぐことができる。
[0018] 燃料噴射ノズルカゝらリターン配管に戻されるリターン燃料 (ディーゼルエンジンの場 合は、断熱圧縮、摩擦熱等で加熱された燃料ポンプ力ゝらのリターン燃料を含む）は、 上記した 2つの作用によって高温に加熱されており、高温のリターン燃料を供給配管 に直接送ることが望ましい。
[0019] かかる観点から、リターン配管の途中と供給配管との間を循環配管で接続すること が望ましい。これにより、特別の加熱源を必要とすることなぐ高温のリターン燃料を 循環配管から供給配管に直接送ることができる。
[0020] 供給配管の途中にサブタンクを設け、このサブタンクに循環配管の出口を接続して 、循環配管力もの高温のリターン燃料と燃料タンクからの低温の燃料をサブタンク内 で十分混合できる。サブタンク内で十分に混合した燃料を高温の燃料として、燃料噴 射ノズルに供給できる。
[0021] 本発明はガソリン燃料を用いるガソリンエンジンに適用することができる。ガソリンの 初留点は約 29. 0°Cであり、 50°Cでは約 10%、 90°Cでは約 50%が気化する。実験 によれば基準温度としての 30°Cですでに明らかな改善効果が認められ、一方約 90 °Cに加熱しても実験によってエンジンの安全な燃焼が確認されたので本発明では前 記ガソリンの加熱温度範囲を 30°C〜90°Cとした。但し本発明の方法は前記上限の 9 0°Cを超える温度についても適用できる。
[0022] ディーゼルエンジンの場合と同様、燃料噴射ノズル内の燃料を高圧、高温にした状 態で気化器内に噴射し、空気と十分に混合して燃焼室内に供給し、点火プラグの火 花による気化燃料の着火により、より完全燃焼の状態で燃焼させることができる。
[0023] 灯油もしくは重油を燃料とするボイラ燃焼装置等においては、流量調整弁を閉鎖又 は所定の開度に保つことにより、リターン配管の内圧を高め、燃料噴射ノズル内の燃 料を高圧、高温にした状態で、燃焼室に供給する。燃焼室の概念にはパーナも含ま れる。なお、重油類の場合は、 30°C以上に加熱することで、燃料を流動化させること ができる力 流動化温度よりもはるかに高 、温度を用いるのが望ま 、。
発明の効果
[0024] 本発明によると、リターン配管の途中に一又は複数個の流量調整弁を設置して、燃 焼運転の期間中、一部又は全部の流量調整弁を閉鎖又は一定の開度に絞った状 態で、供給配管力ゝらの燃料を燃料噴射ノズルに供給するから、ガソリンエンジンゃデ イーゼルエンジン等の燃焼室に供給される石油系燃料を、特別の加熱源を必要とす ることなぐ完全燃焼しゃすい状態に改質してから燃焼室に供給することができる効 果を奏する。
図面の簡単な説明
[0025] [図 1]図 1は本発明の実施形態を示すもので、本発明をディーゼルエンジン車に適用 する際の燃料の供給回路を示す説明図である。
[図 2]図 2は本発明の他の実施形態を示すもので、本発明をディーゼルエンジン車に 適用する際の燃料の供給回路を示す説明図である。
[図 3]図 3は図 2の供給回路において、複数個の流量調整弁を設置する場合を示す 説明図である。
[図 4]図 4は従来一般のディーゼルエンジンの燃料供給回路を示す説明図である。 符号の説明
[0026] 1 燃料タンク
2 供給配管
3 フイノレタ
4 燃料ポンプ
5 燃料噴射ノズル
6 燃焼室
7 リターン配管
8 合流口
9 副リターン配管 10、 19、 20、 21 流量調整弁
11 バイパス路
12 逃がし弁
13 ピストン
14、 15 温度計
16 分岐口
17 循環配管
18 サブタンク
発明を実施するための最良の形態
[0027] 以下、本発明の実施形態について説明する。
図 1に示すように、通常のディーゼルエンジンの燃料供給回路は、例えば自動車の 燃料タンク近傍ゾーンに位置する、燃料タンク 1から自動車のエンジン近傍ゾーンに 引き回された供給配管 2によって、自動車のエンジン近傍ゾーンに位置するフィルタ 3、燃料ポンプ 4を経て、燃焼室 6に取り付けられた燃料噴射ノズル 5に接続されてい る。燃料噴射ノズル 5からは燃焼に用いられなカゝつた余剰のリターン燃料を自動車の 燃料タンク近傍の燃料タンク 1側に戻すリターン配管 7が延びて 、る。燃料ポンプ 4か らも燃料噴射ノズル 5に供給されなカゝつた余剰のリターン燃料を合流口 8からリターン 配管 7に合流させる副リターン配管 9が延びている。
[0028] 本発明の図示の例では、自動車のエンジン近傍ゾーンにおいて、 giiリターン配管 9 よりも燃料タンク 1側のリターン配管 7に一の流量調整弁 10が設置されている。流量 調整弁 10は、管体内の弁体により管体内を 0〜100%の開度に設定することができ るもので、管体内を閉鎖する（100%閉じる）又は一定の開度に絞る（例えば 50%だ け閉じる）ことで、燃焼室 6側のリターン配管 7内の内圧を上げ、リターン背圧により燃 料噴射ノズル 5内の燃料圧力を上げることができる。また、副リターン配管 9内の内圧 を上げ、リターン背圧により燃料ポンプ 4内の燃料圧力 (燃料供給圧力）を上げること ができる。流量調整弁 10の構造としては、ニードル弁、ノ タフライ弁、グローブ弁など がある。
[0029] リターン配管 7の、流量調整弁 10の上流側 (燃料噴射ポンプ 5側）から下流側 (燃料 タンク 1側）にかけてバイパス路 11が設けられている。バイパス路 11の入口は流量調 整弁 10と副リターン 9の合流口 8の間のリターン配管に、ノ ィパス路 11の出口は流量 調整弁 10と燃料タンク 1の間のリターン配管に、それぞれ接続されている。バイパス 路 11の途中には逃がし弁 12が設けられている。逃がし弁 12は、流量調整弁 10を一 定の開度に絞り操作し、リターン配管 7の燃料室 6側に設定値を超える圧力が生じた ときに自動的に作動して、リターン配管 7を流れる燃料を流量調整弁 10の手前でバ ィパス路 11に導き、流量調整弁 10を回避させ、再びリターン配管 7に戻すようになつ ている。
[0030] なお、符号 13は燃料室 6内を上下動するピストン、符号 14は燃料タンク 1内の燃料 温度を測定する温度計、符号 15は燃料噴射ノズル 5内の燃料温度を近似的に測定 するため燃料噴射ノズル 5の出口配管の出口付近に設置された温度計である。
[0031] 図 2は本発明の他の実施形態を示すもので、図 1に示す部材と同一部材には同一 符号を付してその説明は省略する。
[0032] 図 2に示す燃料の供給回路は、自動車のエンジン近傍ゾーンにおいて、副リターン 配管 9の合流口 8と流量調整弁 10との間のリターン配管 7の分岐口 16に循環配管 1 7の入口が接続されている。この循環配管 17の出口は、供給配管 2の途中（フィルタ 3と燃料ポンプ 4の間）に設けられたサブタンク 18 (サブタンク 18は自動車のエンジン 近傍ゾーンに位置する）に接続されている。分岐口 16の燃料タンク 1側に位置する流 量調整弁 10を閉鎖する又は一定の開度に絞ることで、リターン配管 7を流れる高温 のリターン燃料の全部又は一部を分岐口 16から循環配管 17に導き、サブタンク 18 内で燃料タンク 1からの低温の燃料と十分に混合することができる。サブタンク 18内 で混合された高温の燃料は燃料ポンプ 4を介して燃料噴射ノズル 5に供給される。
[0033] リターン配管 7内を流れるリターン燃料の大部分を循環配管 17に導き、供給配管 2 とリターン配管 7との間で循環させることにより、常に高温の燃料を燃料噴射ノズル 5 に供給することができる。また、リターン燃料が消費される分だけ、燃料タンク 1からの 低温燃料の供給は少なくなり、その結果供給配管 2を流れる燃料の流速は低下する ので、燃料の配管摩擦抵抗を小さくして、燃料噴射ポンプ 5にスムーズに供給するこ とがでさる。 [0034] 循環配管 17およびサブタンク 18をフィルタ 3よりも燃料ポンプ 4寄りに設置したのは 、リターン配管 7を流れるリターン燃料は一度フィルタ 3を通っているから、再度フィル タ 3を通す必要がないからである。また、高温のリターン燃料でフィルタ 3が傷む恐れ をなくすためである。
[0035] 図 3に示す供給回路は、複数個の流量調整弁をリターン配管 7を含む配管系統に 設置した例を示す。図 3に示すように、リターン配管 7の、分岐口 16よりも燃料タンク 1 側に流量調整弁 10が設置され、副リターン配管 9の合流口 8と燃料噴射ノズル 5との 間に流量調整弁 19が設置されている。また、循環配管 17の途中に流量調整弁 20が 設置され、副リターン配管 9の途中に流量調整弁 21が設置されている。これらの各流 量調整弁 10、 19、 20、 21は一部又は全部を閉鎖する又は一定の開度に絞るなど、 任意に組合せて使用することができる。なお、各流量調整弁 10、 19、 20、 21にはそ れぞれ図 1に示すバイパス路 11および逃がし弁 12を設ける。
[0036] 例えば、第 1のモードとして、流量調整弁 10のみを閉鎖（100%閉じる）して、リターン 配管 7と供給配管 2との間でリターン燃料の全部を循環させることができる。第 2のモ ードとして、流量調整弁 10、 19を閉鎖して、燃料ポンプ 4からのリターン燃料のみを 循環させることができる。第 3のモードとして、流量調整弁 10、 20を閉鎖して、燃料噴 射ノズル 5からのリターン燃料のみを循環させることができる。さらに、第 4のモードとし て、全ての流量調整弁 10、 19、 20、 21を閉鎖して、リターン燃料のリターンを無くし 、燃料噴射ノズル 5内の燃料圧力、燃料温度を飛躍的に高めることもできる。これらの 流量調整弁は、適用するエンジンの形式、諸性能に応じて、開度を適宜に調整する (例えば 50%だけ閉じる、 10%だけ閉じるなど)ことも可能である。
実施例 1
[0037] 図 1に示す本発明の燃料供給回路を採用した 2500ccのディーゼルエンジンを積 んだ自動車を一般走行させ、 1リットルあたりの走行距離を測定して、燃費を計算した 。対照区の燃料温度が 30°C、燃費が 7kmZリットルであつたのに対し、図 1の流量調 整弁 10を 50%閉じた場合の燃料温度は 50°C、燃費は 9kmZリットルで、燃費の伸 び率が対照区を基準として 29%であった。また、図 1の流量調整弁 10を閉鎖（100 %閉じる）した場合の燃料温度は 67°C、燃費は llkmZリットルで、燃費の伸び率は 対照区を基準として 57%であった。いずれの場合も、従来例 (対照区）に比較して大 幅に燃費が向上することを確認できた。なお、対照区は同じ 2500ccのディーゼルェ ンジンを積んだ自動車で、図 4に示す一般の回路を採用したものである。燃料温度 は燃料噴射ノズル内の温度を示す。
実施例 2
[0038] 図 2に示す本発明の燃料供給回路を採用した 2500ccのディーゼルエンジンを積 んだ自動車を一般走行させ、 1リットルあたりの走行距離を測定して、燃費を計算した 。対照区の燃料温度が 30°C、燃費が 7kmZリットルであつたのに対し、図 2の燃料調 整弁を 50%閉じて、リターン燃料の半分をサブタンク 18に送り、燃料タンク 1からの 燃料との混合燃料を燃料噴射ノズル5に供給した場合の、燃料温度は 60°C、燃費は lOkmZリットルで、燃費の伸び率が対照区を基準として 42%であった。また、図 2の 流量調整弁 10を閉鎖（100%閉じる）して、リターン燃料の全部をサブタンク 18に送 り、燃料タンク 1からの燃料との混合燃料を燃料噴射ノズル 5に供給した場合の、燃料 温度は 67°C、燃費は 12kmZリットルで、燃費の伸び率は対照区を基準として 71% であった。いずれの場合も、従来例 (対照区）に比較して大幅に燃費が向上すること を確認できた。なお、対照区は同じ 2500ccのディーゼルエンジンを積んだ自動車で 、図 4に示す一般の回路を採用したものである。燃料温度は燃料噴射ノズル内の温 度を示す。
[0039] 前記の結果から明らかなように、軽油を燃料とする自動車のエンジン等における燃 焼が改善されて燃費が著しく向上した。また本発明では単に既存のエンジンのリタ一 ン配管に流量調整弁 10、循環配管 17、サブタンク 18などを取付けるだけでよく何等 大幅な改造等を必要としな ヽ。
[0040] 以上、本発明について夫々の好適な実施形態を説明したが、各構成要素の形状 や取り付け位置等は図面に記載したものに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない 範囲で適宜な設計変更が可能である。
産業上の利用可能性
[0041] 石油系燃料自体の改質により燃焼効率が改善されてより完全な燃焼が実現可能で ある。燃焼装置の運転に何等危険や支障を生じることなく燃費が著しく向上する。石 油系燃料としてはガソリン、軽油（灯油、ジェット燃料）、重油等に適用可能であり、広 V、意味での化石燃料である LPGにも利用される。

Claims

請求の範囲
[1] 燃料タンクからの石油系燃料を供給配管を通して燃料ポンプを介して燃料噴射ノ ズルへ供給し、燃料噴射ノズル力ゝらの余剰のリターン燃料をリターン配管を通して燃 料タンクへ戻すようにした石油系燃料の供給方法にぉ 、て、リターン配管の途中に 一又は複数個の流量調整弁を設置して、燃焼運転の期間中、一部又は全部の流量 調整弁を閉鎖又は一定の開度に絞った状態で、供給配管からの燃料を燃料噴射ノ ズルに供給することを特徴とする、石油系燃料の供給方法。
[2] 燃料噴射ノズルに供給した燃料は燃焼室内へ直接噴射されるか、又は燃焼室内に 吸入される気化燃料を生成する気化器内へ噴射されることを特徴とする、請求項 1記 載の石油系燃料の供給方法。
[3] リターン配管の途中に一又は複数個の流量調整弁を設置するに当り、当該設置箇 所の一部又は全部において、流量調整弁を回避させるバイパス路を設け、流量調整 弁の絞り操作によりリターン配管の内圧が設定圧を超えた時に逃がし弁を作動させ て、リターン燃料をバイパス路に導くことを特徴とする、請求項 1又は請求項 2記載の 供給方法。
[4] リターン配管の途中と供給配管との間を循環配管で接続し、リターン配管を流れるリ ターン燃料の全部又は一部を循環配管を通して供給配管に直接送ることを特徴とす る、請求項 1〜請求項 3載の供給方法。
[5] 供給配管の途中にサブタンクを設け、このサブタンクに循環配管の出口を接続して 、循環配管力 の加熱されたリターン燃料と燃料タンク力 の燃料をサブタンク内で 混合し、サブタンク内の混合燃料を燃焼室へ供給することを特徴とする、請求項 1〜 請求項 4記載の供給方法。
[6] 燃料タンクから石油系燃料を燃料ポンプを介して燃料噴射ノズルへ供給する供給 配管と、燃焼噴射ノズル力ゝらの余剰のリターン燃料を燃料タンクへ戻すリターン配管 とを備える燃料の供給回路において、リターン配管に一又は複数個の流量調整弁が 設置されることを特徴とする、石油系燃料の供給回路。
[7] リターン配管の途中に設置された一又は複数個の流量調整弁の一部又は全部に おいて、流量調整弁を回避させるバイパス路を設け、流量調整弁の絞り操作によりリ ターン配管の内圧が設定圧を超えた時に逃がし弁が作動して、リターン燃料力 Sバイ パス路に導かれることを特徴とする、請求項 6記載の供給回路。
[8] 流量調整弁よりも燃料噴射ノズル側のリターン配管に循環配管の入口が接続され、 循環配管の出口は供給配管に接続され、リターン配管を流れるリターン燃料の全部 又は一部が循環配管を通して供給配管に直接送られることを特徴とする、請求項 6 又は請求項 7記載の供給回路。
[9] 供給配管の途中にサブタンクが設けられ、サブタンクに循環配管の出口が接続さ れて 、ることを特徴とする、請求項 6〜請求項 8記載の供給回路。
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