JPH05340317A

JPH05340317A - 燃焼機用の燃料供給方法およびその燃料加熱装置

Info

Publication number: JPH05340317A
Application number: JP4062874A
Authority: JP
Inventors: Toru Ishima; 徹石間
Original assignee: ISHIMA RIYUUTAI KENKYUSHO KK
Current assignee: ISHIMA RIYUUTAI KENKYUSHO KK
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1993-12-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】燃料の気化を促進し、燃焼効率を向上させるこ
とができる燃焼機用の燃料供給方法および装置を提供す
る。【構成】燃焼機１における燃焼室へ接続した燃料の流路
３の途中に、該流路３を通過する燃料を加熱装置Ａによ
り沸点前後に加熱して、前記燃焼室へ供給する。【効果】燃料の加熱により燃焼に良好な気化を促進し
て、燃焼室内における燃焼効率を向上させ、有効的な燃
焼機の利用を図ることができ、排気中の有害物質を減少
させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼機、例えば、自動
車等に用いる内燃機関における燃料装置に使用する燃焼
機用の燃料供給方法およびその燃料加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃焼機、例えば、自動車等に用い
られる内燃機関において、燃料噴射用インタジェクター
またはキャブレター等により噴射された燃料の形態は、
微細な液滴となって燃焼室へ導入される。

【０００３】そして、点火プラグ、または、圧縮熱によ
る自然発火等の手段により点火され燃焼爆発し、ピスト
ンに作用させて回転動力を得る。

【０００４】一般的に、内燃機関における燃料噴射は、
エアーポート内、または、燃焼室内への直接噴射等ある
いは気化器等により行われているが、現在、ガソリンエ
ンジンに多く採用されている、吸気エアーポート内への
インジェクターによる燃料噴射の場合は、微細な液滴と
なった霧状の燃料が、吸気ポートや吸気バルブに付着し
てタレ流れた状態において、燃料室に入る量が多いの
で、該燃焼室内における微細化が不完全となって、燃料
の時間遅れといわれる諸問題が発生する。

【０００５】したがって、加速しようとするときスロッ
トルバルブを開いても、吸気ポートや吸気バルブに燃料
が付着するので、即座には、必要な燃料が燃焼室内に満
たされず、混合比がリーン（希薄）状態とになってしま
うので、スロットル開度の変化を電子的等の手段により
感知して、希望混合比となるように燃料を増量して噴射
している。

【０００６】また、減速しようとするときスロツトバル
ブを閉じれば、吸入空気量は即座に減少するが、吸入ポ
ートや吸入バルブに付着している燃料が燃焼室へ入って
くるので、必要以上に混合比が濃くなってしまう。

【０００７】そのため、ＨＣやＣＯの排出量が増加して
しまうので、その防止策として補助空気制御を行って減
速時も空気を燃焼室に送り込んで対応しているが、燃費
の悪化や、エンジンブレーキの効きが悪くなるのは避け
られない。

【０００８】吸気ポート壁面を伝わって燃料室に入って
くる分は、ピストンの表面や燃料室の表面に張りついて
ジワジワと後燃えすることになるので、バイドロカーボ
ン等の有害成分の排出となってしまう。

【０００９】更に、時間遅れを小さくするため、燃料を
なるべく吸気ポートに付着させないように、インジェク
ターの噴霧の中心を吸気バルブに向け、吸気バルブから
あまり離さない位置としたり、インジェクターを二方向
に取り付けたり、また、インジエクターのノズルの形状
を改良し燃料の粒径の微粒化を図ったり、そのほかに
は、インジェクターのノズル付近に吸気のエアーを送り
込み、その流れに燃料をのせて、燃料室に送り込むアシ
ストエア等による方法等が種々行われているが、燃料の
時間遅れ等に起因する諸問題を解消するに至っていな
い。

【００１０】また、デイーゼル機関においても、ガソリ
ン機関においても、噴射された燃料が燃焼室内で完全に
気化される前に、ある量が液滴のまま燃焼し、液滴の外
周面から燃焼するので、燃焼が液滴の中心部へ及ぶにし
たがって、該液滴は気化しながら拡大し燃焼をするので
周辺の酸素が不足し、内部の対流が少ない場合は不完全
燃焼等の弊害も発生することになる。等の様々な問題点
を有するものであった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した問
題点を解決するめになされるもので、燃焼機における燃
焼室へ接続した燃料の給気流路の途中において、該給気
流路を通過する燃料を加熱手段により沸点前後に加熱し
て、前記燃焼室へ供給することにより、燃料の気化を促
進し、燃焼効率を向上させることができる燃焼機用の燃
料供給方法および装置を提供することを目的としてい
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ための本発明の手段は、燃焼機における燃焼室へ接続し
た燃料の給気流路の途中において、該給気流路を通過す
る燃料を加熱手段により沸点前後に加熱して、前記燃焼
室へ供給する、燃焼機用の燃料供給方法にある。

【００１３】また、燃焼機における燃焼室へ接続した燃
料の給気流路の途中において、該給気流路を通過する燃
料を加熱する加熱手段を設けた、燃焼機用の燃料加熱装
置の構成にある。

【００１４】更に、燃焼室に対応させたバーナーと、該
バーナーの火炎部外周を包囲するホーンと、該ホーンの
内周部に配設した燃料管と、該燃料管と接続して燃料吹
き出し部へ送り込む送出部材と、を備えさせた燃焼機用
の燃料加熱装置の構成にある。

【００１５】

【作用】前記のように構成される本発明は以下に述べる
作用を奏する。燃焼室へ接続した給気流路に設けた加熱
手段により、該給気流路を通過する燃料を沸点前後に加
熱すると、液体状態で流通している該燃料は沸騰する直
前の状態となるので、燃料噴射装置より吹き出される燃
料は、噴出されると同時に瞬間的に気化し、高速ガス流
となり空気と万遍なく撹拌混合されなら、燃焼室内へ吸
入されていく。

【００１６】したがって、該燃焼室内において燃料は高
効率により燃焼がなされる。

【００１７】

【実施例】次に、本発明に関する燃焼機用の燃料供給方
法および装置の一実施例を図面に基づいて説明する。

【００１８】図１〜図４においてＡは、第一実施例を示
す燃焼機用の燃料加熱装置で、燃焼機１における燃焼室
２へ接続した燃料の給気流路３の途中において設けられ
ている。

【００１９】前記した燃焼機１は、輸送用機械器具、例
えば、自動車や船舶等に使用されるガソリン，ディーゼ
ルエンジンや、ジェットエンジン、ボイラー，乾燥機，
その他バーナーを用いた燃焼装置等が採用されるもので
ある。

【００２０】また、前記したエンジン１は、その燃焼室
２には、燃料を吹き込むインジェクターまたはキャブレ
ター等の燃料供給部材４が燃料配管６を介して接続され
ていて給気流路３を形成している。

【００２１】そして、前記した燃料加熱装置Ａは、図２
および図３に示すように、金属やセラミック等により所
定強度を有していて、外部へ放熱しにくい素材により成
形された外框７の両端に、前記燃料配管６に接続される
ねじ等の連結部材８，８を有し、内部に燃料の流通路９
が形成されている。

【００２２】そして、この流通路９の外周には、これを
包囲するように加熱手段10が設けられているもので、電
熱ヒータや排気熱あるいはエンジンの燃焼熱等の熱源を
利用するものであって、燃料の沸点前後、すなわち、液
状に流動する燃料を気化する沸騰直前の状態とさせるも
のである。

【００２３】なお、この加熱手段10の外周には、図２に
示すように、断熱材11を施すこともある。

【００２４】更に、図３に示すように、外框７の内周に
加熱手段10を取り付け、この内側に燃料配管６をらせん
状に配すると、高速に流通する燃料に対しても十分な加
熱を与えることができるものであり、また、その検知部
を内部に臨ませた温度センサ12を外框７へ取り付けて常
に燃料沸点を維持させる。

【００２５】また、この外框７の前後において燃料配管
６には、沸点前後となった燃料の逆流を防止する逆止弁
13が設けられている。

【００２６】なお、この燃料加熱装置Ａは、図４に示す
ように、インジェクターの前部においてこれと一体的に
設けることもあり、この場合は、加熱された燃料の温度
低下等を起こさないので一層効率的である。

【００２７】図５においてＡは、第二実施例を示す燃焼
機用の燃料加熱装置で、バーナー14と、該バーナー14を
包囲するホーン15と、該ホーン15の内周部に配設した燃
料管16と、該燃料管16に接続した送出部材17とにより基
本的に構成される。

【００２８】そして、前記したバーナー14は、熱交換器
やボイラー等の燃焼機１における燃焼室２内に取り付け
てある。

【００２９】前記したホーン15は、前記バーナー14によ
る発生した熱を効率よく利用するために反射式としてあ
って、該バーナー14の火炎部外周を包囲するように形成
してある。

【００３０】前記した燃料管16は、前記バーナー14の熱
を利用して該バーナー14へ供給する燃料を沸点前後に加
熱するための加熱手段10であって、前記ホーン15の内周
部に所定の配列により配設してあるもので、ポンプ等の
送出部材17により燃料吹き出し部へ圧送される燃料配管
６の途中に設けられている。

【００３１】次に、前記した第一実施例装置に基づいて
その作用を説明する。

【００３２】ガソリンエンジン１における燃焼室２へ接
続した給気流路３において、その燃料配管６の途中へ、
内部にヒーターを内蔵した加熱手段10を取り付けてある
もので、この加熱手段10を作動して、前記給気流路３を
通過する燃料を沸点前後に加熱すると、液体状態で流通
している該燃料は沸騰する直前の状態となる。

【００３３】そのため、燃料噴射装置４より吹き出され
る燃料は、噴出されると同時に瞬間的に気化し、高速ガ
ス流となり空気と万遍なく撹拌混合されなら、エンジン
１における燃焼室２内へ吸入されていく。

【００３４】2,000cc クラスのガソリンエンジン１の場
合、3,000rpm/minのとき、一気筒あたりの一爆発ごとの
燃料噴射量は約0.01ccくらいであるが、その噴出速度は
ノズルの穴の径を1mm とした場合で噴射所要時間を1/10
00s とすると、約10m/s となる。

【００３５】そして、断面積1mm くらい（ノズルから
は、噴出霧で噴出されるが液滴の断面積を合計するとノ
ズルの径と同等の数値となるので、燃料室２内に対流を
生じさせる程の質量の移動とはならない。)の棒状液体
が、長さ10mm分を1/1000s の間噴出したとしても燃焼室
内に大した対流を起すことはできないが、その燃料が気
化ガス流として膨張噴出されると、その燃料の生産地に
もよってその成分組織が違うので倍率は一定でないが、
千数百倍に気化拡大したとすると、その噴出流の速度，
体積は大巾に増加する。

【００３６】燃料ガスの体積は、10cc〜 20cc となり、
ガス流の断面積を10mmとしても長さ10cm〜20cmのガス噴
流となる。 (10cm ×1/1,000s=100/s)そして、その流速
は100m/s〜200m/sの超高速流となるので、燃焼室内を撹
拌混合するに充分な対流を起すことができるものである
ので、良好な燃焼が行なわれ有害な排気ガスの減少、燃
焼効率の向上が図れるものである。

【００３７】

【発明の効果】前述したように本発明は、例えば、ガソ
リン機関のインジェクターによる吸気ポート内への燃料
噴射を行っているエンジンは、加熱部により沸点前後に
まで加熱された燃料が、インジェクターのノズルから噴
出されると同時に、瞬間的に気化し、高速ガス流となり
吸気エアーポート内の空気と万遍なく撹拌混合されなが
ら、燃焼室内へ吸入されていくので、燃焼のための最適
条件を備えた気化混合ガスが提供されるので、エンジン
の燃焼室内の燃焼状況をＣＯ、ＨＣの発生の少ない非常
に良好な燃焼となる。

【００３８】また、完全気化混合ガスに近いので燃焼速
度が非常に早くなるため、点火時期を上死点または上死
点後とすることができるので、爆発燃焼による発生圧力
を有効にピストンからクランク軸へ伝えることができる
ものである。

【００３９】更に、燃料噴射時に瞬間気化していくので
既存技術の問題点として、前述した時間遅れ等の問題点
は発生しないのである。同様の効果は、燃料を燃焼室へ
直噴するエンジンであっても発揮されるものである。

【００４０】更にまた、加熱された燃料を燃焼室内へ噴
出すると、同時に瞬間的に気化膨張するので高速の気化
かガス流となり、燃料室内に対流を起し燃料室内の空気
と気化ガスが隅々まで撹拌混合されながら燃焼するた
め、排気ガス中の有害物質が大巾に減少されると共に、
燃焼時間の高速化となるので、点火時間を上死点、また
は、上死点後に行えるようになり発生圧力を有効的に生
かすことができる。等の格別な効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する燃焼機用の燃料加熱装置の一実
施例を示す斜視図である。

【図２】図１における要部の断面図である。

【図３】図１における装置の他の例を示す断面図であ
る。

【図４】図１における装置の更に他の例を示す説明図で
ある。

【図５】図１における装置の他の実施例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１燃焼機２燃焼室３給気流路 10 加熱手段 14 バーナー 15 ホーン 16 燃料管 17 送出部材

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年１１月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】燃焼機用の燃料供給方法およびそ
の燃料加熱装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した問
題点を解決するめになされるもので、燃焼機における燃
焼室へ接続した燃料の流路の途中において、該流路を通
過する燃料を加熱手段により沸点前後に加熱して、前記
燃焼室へ供給することにより、燃料の気化を促進し、燃
焼効率を向上させることができる燃焼機用の燃料供給方
法および装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ための本発明の手段は、燃焼機における燃焼室へ接続し
た燃料の流路の途中において、該流路を通過する燃料を
加熱手段により沸点前後に加熱して、前記燃焼室へ供給
する、燃焼機用の燃料供給方法にある。

【００１３】また、燃焼機における燃焼室へ接続した燃
料の流路の途中において、該流路を通過する燃料を加熱
する加熱手段を設けた、燃焼機用の燃料加熱装置の構成
にある。

【００１５】

【作用】前記のように構成される本発明は以下に述べる
作用を奏する。燃焼室へ接続した流路に設けた加熱手段
により、該流路を通過する燃料を沸点前後に加熱する
と、液体状態で流通している該燃料は沸騰する直前の状
態となるので、燃料噴射装置より吹き出される燃料は、
噴出されると同時に瞬間的に気化し、高速ガス流となり
空気と万遍なく撹拌混合されなら、燃焼室内へ吸入され
ていく。

【００１７】

【００１８】図１〜図４においてＡは、その第一実施例
を示す燃焼機用の燃料加熱装置で、燃焼機１における燃
焼室２へ接続した燃料の流路３の途中において設けられ
ている。

【００２０】また、前記したエンジン１は、その燃焼室
２には、燃料を吹き込むインジェクターまたはキャブレ
ター等の燃料供給部材４が燃料配管６を介して接続され
ていて流路３を形成している。

【００３２】ガソリンエンジン１における燃焼室２へ接
続した流路３において、その燃料配管６の途中へ、内部
にヒーターを内蔵した加熱手段10を取り付けてあるもの
で、この加熱手段10を作動して、前記した流路３を通過
する燃料を沸点前後に加熱すると、液体状態で流通して
いる該燃料は沸騰する直前の状態となる。

【００３５】そして、断面積１mmくらい（ノズルから
は、噴出霧で噴出されるが液滴の断面積を合計するとノ
ズルの径と同等の数値となるので、燃料室２内に対流を
生じさせる程の質量の移動とはならない。)の棒状液体
が、長さ10mm分を1/1000s の間噴出したとしても燃焼室
内に大した対流を起すことはできないが、その燃料が気
化ガス流として膨張噴出されると、その燃料の生産地に
もよってその成分組織が違うので倍率は一定でないが、
千数百倍に気化拡大したとすると、その噴出流の速度，
体積は大巾に増加する。

【００３７】

【図面の簡単な説明】

【図２】図１における要部の断面図である。

【図３】図１における装置の他の例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】１燃焼機２燃焼室３流路 10 加熱手段 14 バーナー 15 ホーン 16 燃料管 17 送出部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼機における燃焼室へ接続した燃料の
給気流路の途中において、該給気流路を通過する燃料を
加熱手段により沸点前後に加熱して、前記燃焼室へ供給
することを特徴とする燃焼機用の燃料供給方法。
【請求項２】燃焼機における燃焼室へ接続した燃料の
給気流路の途中において、該給気流路を通過する燃料を
加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする燃焼機用の
燃料加熱装置。
【請求項３】燃焼室に対応させたバーナーと、該バー
ナーの火炎部外周を包囲するホーンと、該ホーンの内周
部に配設した燃料管と、該燃料管と接続して燃料吹き出
し部へ送り込む送出部材とを備えさせたことを特徴とす
る燃焼機用の燃料加熱装置。