JPH07293346A

JPH07293346A - エンジンの燃料供給装置

Info

Publication number: JPH07293346A
Application number: JP8845894A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Ando; 弘光安東; Jun Takemura; 純竹村
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1994-04-26
Filing date: 1994-04-26
Publication date: 1995-11-07

Abstract

(57)【要約】【目的】主燃料と別に、エンジンの吸気管に補助燃料
を供給する燃料供給装置による着火遅れ短縮、スモーク
低減の効果を、主燃料と同種の補助燃料を用いた場合に
も達成可能とする。【構成】燃料供給装置は、燃料分溜装置１１において
気化させた燃料の低沸点成分を冷却装置付きの燃料貯留
タンク１５内に低沸点燃料として貯留しておき、燃料の
高沸点成分からなる高沸点燃料を、噴射ポンプ３及び噴
射ノズル４を介してエンジン１に供給すると共に、貯留
タンク１５からの低沸点燃料をインジェクタ１７から燃
料微粒化装置１９へ噴射する。燃料微粒化装置１９にお
いて微粒化された低沸点燃料は、吸気管５内に補助燃料
として供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの燃料供給装
置に関し、特に、主燃料に加えて補助燃料をディーゼル
エンジンに供給する燃料供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンのシリンダ内に供給される主燃
料とは別に、微粒化した補助燃料をエンジンの吸気管内
に供給することが知られている。この様な燃料供給装置
によれば、自己着火性に富む補助燃料によってシリンダ
内に着火し易い雰囲気が形成されて、主燃料への着火が
助長され、着火遅れ期間が短縮される。また、燃料と空
気との混合が促進されて空気利用率が向上し、エンジン
からのスモーク排出量を低減できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】スモークの更なる低減
などの観点からは、例えば、ディーゼルエンジンにおい
て主燃料として軽油を用いる場合に補助燃料としてガソ
リンを用いることが望ましいが、この様に主燃料と異種
の補助燃料を使用することは実用性に欠ける場合があ
る。従って、上述の燃料供給装置では、一般には、主燃
料と同種の燃料が補助燃料として用いられる。しかしな
がら、主燃料と同種の補助燃料を使用すると、主燃料と
異種の補助燃料を用いる場合に比べて、補助燃料供給に
よる着火遅れ期間短縮効果、スモーク低減効果などが比
較的小さくなる。

【０００４】そこで、本発明は、主燃料と同種の補助燃
料を用いた場合にも、着火遅れ期間短縮効果、スモーク
低減効果などを増大できるエンジンの燃料供給装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の燃料供給装置
は、第１の燃料をエンジンの燃焼室に主燃料として供給
するための主燃料供給手段と、第２の燃料の低沸点成分
と高沸点成分とを分離して低沸点燃料を得るための燃料
分離手段と、低沸点燃料を補助燃料としてエンジンの吸
気管内に供給するための副燃料供給手段とを備えること
を特徴とする。

【０００６】好ましくは、第２の燃料は第１の燃料と同
種燃料である。好ましくは、副燃料供給手段は、低沸点
燃料を微粒化するための燃料微粒化手段を有する。より
好ましくは、燃料微粒化手段は、低沸点燃料を加振して
微粒化させるための超音波振動子を有する。好ましく
は、主燃料供給手段は、燃料分離手段による第２の燃料
の低沸点成分と高沸点成分との分離により得た高沸点燃
料を第１の燃料として用い、或いは、高沸点燃料を第１
の燃料と共に主燃料として燃焼室に供給する。

【０００７】好ましくは、燃料分離手段は、第２の燃料
の低沸点成分と高沸点成分との分離にエンジンの排気熱
を利用する。好ましくは、エンジンはディーゼルエンジ
ンであり、第１および第２の燃料は軽油である。好まし
くは、副燃料供給手段は、エンジンの運転状態に応じ
て、補助燃料供給量を制御する。より好ましくは、副燃
料供給手段は、低沸点燃料を貯留しておき、エンジンが
所定運転域で運転されているときに、貯留しておいた低
沸点燃料を吸気管内に供給する。所定運転域は、エンジ
ンの始動運転域、加速運転域および低速全開運転域を含
む。

【０００８】

【作用】主燃料供給手段により、第１の燃料が主燃料と
してエンジンの燃焼室に供給される。また、燃料分離手
段により、第２の燃料の低沸点成分と高沸点成分とが分
離され、低沸点燃料を得る。この低沸点燃料は、副燃料
供給手段により、エンジンの吸気管内に補助燃料として
供給される。低沸点燃料は自己着火性に富むので、主燃
料への着火が促進されて着火遅れが短縮される。また、
エンジン燃焼室内圧の急上昇が抑制されて運転騒音が低
減する。

【０００９】本発明の好適態様では、第１の燃料と同種
の第２の燃料が用いられる。この場合にも、補助燃料
が、着火性に優れた低沸点燃料からなるので、着火遅れ
短縮効果が奏される。また、別の態様では、例えば超音
波振動子を有する燃料微粒化手段により低沸点燃料が例
えば加振されることによって微粒化され、次いで、補助
燃料として供される。この場合、補助燃料の着火性が更
に向上して着火遅れが短縮される。また、補助燃料と空
気との混合が促進され、空気利用率が向上してスモーク
が低減することになる。

【００１０】別の態様では、高沸点燃料が第１の燃料と
して用いられ、或いは、第１の燃料と共に主燃料として
供給される。この場合、着火性低下を招くことなく、高
沸点燃料が有効利用される。別の態様では、エンジンの
排気熱を利用して低沸点成分と高沸点成分とが分離さ
れ、成分分離のための特別な熱源が不要になる。

【００１１】別の態様では、ディーゼルエンジンに軽油
が主燃料として供給されると共に軽油の低沸点成分が補
助燃料として供給され、ディーゼルエンジンでの燃焼状
態向上が図られる。更に別の態様では、副燃料供給手段
により補助燃料供給量がエンジン運転状態に応じて制御
される。例えば、エンジンが始動運転域、加速運転域お
よび低速全開運転域を含む所定運転域で運転されている
ときに、貯留しておいた低沸点燃料がエンジンに供給さ
れる。この場合、全エンジン運転域で成分分離および補
助燃料供給を行う場合に比べて、燃料分離手段および副
燃料供給手段の負担が軽減され、また、エンジンが所定
運転域で運転されているときの補助燃料供給が確実に行
われて、所定運転域でのスモーク低減などが達成され
る。

【００１２】

【実施例】図１において、本発明の一実施例による燃料
供給装置が装備されるエンジン１は、例えば、軽油燃料
を使用する４気筒ディーゼルエンジンであって、コント
ローラ２の制御下で作動する例えば分配型の噴射ポンプ
３と、この噴射ポンプ３からの高圧燃料をエンジン１の
図示しないシリンダ内へ噴射するための噴射ノズル４
と、エンジン１のシリンダに連通する吸気管５とを備え
ている。

【００１３】燃料供給装置は、噴射ポンプ３および噴射
ノズル４を介してエンジン１のシリンダ内に主燃料を供
給すると共に、エンジン１の吸気管５内に補助燃料を供
給するもので、本実施例では、軽油の高沸点成分を主燃
料として供給し、低沸点成分を補助燃料として供給する
ようにしている。このため、燃料供給装置は、軽油の低
沸点成分と高沸点成分とを分離するための燃料分溜装置
１１を備え、この燃料分溜装置１１には、軽油燃料が燃
料パイプ１２を介して供給されるようになっている。

【００１４】図示を省略するが、燃料分溜装置１１は、
燃料パイプ１２に連通する気化室を備え、この気化室の
回りには加熱パイプが配されている。加熱パイプの一端
はエンジン１の排気管の第１中間部に連通し、加熱パイ
プの他端は、第１中間部よりも下流側において排気管に
連通している。このため、排気管内を流れる排気ガスの
一部が加熱パイプ内に流入し、次いで、加熱パイプ内を
流れて排気管へ排出される。そして、加熱パイプ内を流
れる高温の排気ガスにより気化室が加熱され、従って、
燃料パイプ１２を介して気化室内に導入された軽油が加
熱されて軽油の低沸点成分が気化して燃料ガスになり、
その一方で、軽油の高沸点成分は気化室底部に液体の高
沸点燃料として溜まる。

【００１５】気化室底部に溜まった高沸点燃料は、高沸
点燃料パイプ１３を介して噴射ポンプ３に供給され、更
に、噴射ポンプ３および噴射ノズル４を介してエンジン
１のシリンダへ主燃料として供給されることになる。一
方、気化室内で気化した低沸点成分は、燃料ガスパイプ
１４を介して、冷却装置付きの燃料貯留タンク１５内に
導入され、貯留タンク１５の冷却装置（図示略）により
冷却されて液化して、セタン価が高く自己着火性に富む
低沸点燃料となる。この低沸点燃料は、低沸点燃料パイ
プ１６を介してインジェクタ１７に供給される。そし
て、コントローラ２により駆動制御されるインジェクタ
１７により、低沸点燃料が燃料微粒化装置１９に噴射さ
れる。燃料微粒化装置１９は、低沸点燃料を微粒化して
得た補助燃料をチャンバ１８に供給する。

【００１６】このチャンバ１８は、補助燃料通路２０を
介してエンジン１の吸気管５に連通している。そして、
補助燃料通路２０には、補助燃料供給量を調節するため
の開閉弁２１が配され、この開閉弁２１の開度は、コン
トローラ２により駆動制御されるアクチュエータ例えば
ステッパモータ２２によって調節されるようになってい
る。

【００１７】本実施例の燃料微粒化装置１９は、図２に
示すように、振動ホーン１９１を備えている。この振動
ホーン１９１は、インジェクタ取付孔が形成された略円
板状のホーン本体１９１ａと、これと一体の中空円筒部
１９１ｂとを有し、インジェクタ取付孔にインジェクタ
１７が嵌装されている。そして、中空円筒部１９１ｂの
軸方向中間部において中空円筒部１９１ｂの周壁には、
この中空円筒部の半径方向内方に突出する突起１９１ｃ
が一体に形成され、また、中空円筒部１９１ｂの先端に
は、燃料溜まり板１９１ｄが先端開口の相当部分を塞ぐ
ように中空円筒部１９１ｂの周壁と一体に形成されてい
る。

【００１８】一方、振動ホーン本体１９１ａの、中空円
筒部１９１ｂと反対側の頂面には、超音波振動子として
の環状の電歪素子１９２が配され、この電歪素子１９２
は、振動ホーン本体１９１ａと支持板１９３との間に締
付けボルト１９４により挟持されている。燃料微粒化装
置１９は、コントローラ２により駆動制御される発振装
置１９５を更に有している。詳細な図示を省略するが、
この発振装置１９５は、超音波周波数たとえば４０ＫＨ
ｚの第１励振信号および所定周波数たとえば３２０Ｈｚ
の第２励振信号を夫々発生するための第１及び第２発振
部と、第１励振信号を第２励振信号で変調するための変
調部とを含み、変調部の出力側は電歪素子１９２に接続
されている。変調部出力が印加されると、電歪素子１９
２は、例えば４０ＫＨｚの第１励振信号により加振され
ると共に、例えば３２０Ｈｚの第２励振信号により加振
されることになる。

【００１９】以下、上述の構成の燃料供給装置の作動を
説明する。ディーゼルエンジン１の運転中、コントロー
ラ２は、図示しない各種センサからの出力信号に基づい
て、エンジン１が、スモーク発生量の多い所定運転域、
例えば始動運転域、加速運転域または低速全開運転域で
運転されているか否かを判別する。

【００２０】エンジン１が所定運転域以外の運転域で運
転されていれば、コントローラ２の制御下で、インジェ
クタ１７が非作動化され、燃料微粒化装置１９の発振装
置１９５から電歪素子１９２への第１及び第２励振信号
の印加が禁止され、更に、開閉弁２１が閉弁するように
ステッパモータ２２が駆動制御される。この結果、イン
ジェクタ１７から燃料微粒化装置１９への低沸点燃料の
噴射が停止し、燃料微粒化装置１９による低沸点燃料の
微粒化が停止され、更に、チャンバ１８とエンジン１の
吸気管５との連通が遮断される。このため、エンジン１
の燃焼室への補助燃料供給が阻止される。

【００２１】その一方で、軽油燃料の高沸点成分からな
る高沸点燃料が、高沸点燃料パイプ１３を介して燃料分
溜装置１１から噴射ポンプ３に主燃料として供給され
る。そして、コントローラ２により駆動制御される噴射
ポンプ３からの高圧の主燃料が、夫々の噴射ノズル４に
好適タイミングで供給されて、噴射ノズル４からエンジ
ン１の燃焼室内に噴射される。

【００２２】上述の場合と異なり、エンジン１が所定運
転域で運転されていれば、コントローラ２の制御下で、
インジェクタ１７が開弁駆動され、燃料微粒化装置１９
の発振装置１９５から電歪素子１９２に第１及び第２励
振信号が印加され、また、開閉弁が開弁するようにステ
ッパモータ２２が駆動される。この結果、燃料貯留タン
ク１５内に貯留されていた低沸点燃料が燃料微粒化装置
１９の振動ホーン１９１のガイド突起１９１ｃに供給さ
れる。このとき、電歪素子１９２は発振装置１９５から
の第１及び第２励振信号により加振されて振動してい
る。そして、電歪素子１９２の振動によりガイド突起１
９１ｃの低沸点燃料は燃料溜まり板１９１ｄ上に移動し
て均一に微粒化され、空中に放出されて噴霧を形成す
る。しかも、互いに周波数を異にする第１及び第２励振
信号で電歪素子１９２を加振するので、単一周波数の励
振信号で加振する場合に比べて、低沸点燃料全体が良好
に微粒化される。

【００２３】そして、低沸点燃料の均一な微粒子はチャ
ンバ１８内の空気中に散乱し、霧化された補助燃料とな
る。このとき、開閉弁２１が開かれていることから、補
助燃料は、補助燃料通路２０を介してエンジン１の吸気
管５に流入し、吸気管５内を流れる空気と共にエンジン
１の燃焼室内へ吸入される。以上の様に、エンジン１が
所定運転域で運転されていると、補助燃料がエンジン１
の燃焼室内に供給される。その一方で、エンジン１が所
定運転域以外の運転域で運転されている場合と同様、高
沸点燃料がエンジン１の燃焼室に主燃料として供給され
る。この様に、セタン価が高くて自己着火性の良い低沸
点燃料からなる補助燃料が供給されると、燃焼室内に着
火し易い雰囲気が形成され、従って、主燃料への着火性
が向上し、着火遅れ期間が短縮される。また、補助燃料
が霧化されていることから、燃料と空気との混合が促進
されて空気利用率が向上し、これにより、スモーク発生
量が低減する。

【００２４】注目すべきは、本実施例のように補助燃料
が主燃料と同種燃料である場合にも、顕著な着火性向上
およびスモーク低減効果が奏されることである。また、
所定エンジン運転域でのみ補助燃料供給を行うと、補助
燃料供給を全エンジン運転域で行う場合に比べて、燃料
分溜装置１１および燃料微粒化装置１９に対して要求さ
れる処理性能を適度に抑制でき、これにより、両装置１
１、１９の低コスト化、コンパクト化が可能になる。

【００２５】さて、エンジン運転中、エンジン１の排気
管を流れる排気ガスの一部が、燃料分溜装置１１の加熱
パイプ内を流れる。このため、加熱パイプに近接して配
された気化室内の軽油燃料が排気熱により加熱され、軽
油燃料の低沸点成分が気化される。その一方で、軽油燃
料の高沸点成分は気化室内に液体の高沸点燃料として溜
まり、上述のように、高沸点燃料パイプ１３を介して噴
射ポンプ３に供給される。即ち、特別の熱源を用いず
に、低沸点成分と高沸点成分とを分離できる。

【００２６】気化室内で気化した低沸点成分は、燃料ガ
スパイプ１４を介して燃料貯留タンク１５内に導入さ
れ、同タンクの冷却装置により冷却されて液化し、低沸
点燃料となる。この低沸点燃料は、上述のように、補助
燃料として供される。なお、燃料分溜装置１１における
軽油燃料の低沸点成分と高沸点成分との分離が燃料消費
に対して遅れを生じたとしても、両成分を含む軽油燃料
が噴射ポンプ３へ供給されるに過ぎず、支障はない。ま
た、この様な事態は、ある程度の時間内に解消されて、
補助燃料供給が必要に応じて再開可能となる。

【００２７】本発明は、上記実施例に限定されず、種々
に変形可能である。実施例では、軽油燃料を使用するデ
ィーゼルエンジンに適用した場合について説明したが、
本発明の燃料供給装置は、ディーゼルエンジン以外に
も、例えば、ダイレクト・インジェクション方式のガソ
リンエンジンにも装備可能である。また、実施例では、
主燃料と同種燃料からなる補助燃料を使用したが、主燃
料と異種の補助燃料を用いても良い。

【００２８】また、実施例では、主燃料として主に燃料
の高沸点成分を用いるようにしたが、低沸点成分と高沸
点成分とに分離していない燃料を主燃料として用いても
良く、また、成分分離していない燃料および燃料の高沸
点成分の双方を主燃料として用いても良い。また、実施
例では、燃料分溜装置の熱源として排気熱を利用するよ
うにしたが、これに代えて、その他の熱源、たとえば電
熱ヒータを用いても良く、或いは、排気熱とその他の熱
源の双方を用いても良い。図３は、電熱ヒータを熱源と
した燃料分溜装置を示し、図中、参照符号１１１、１１
２は電熱ヒータおよび気化室を夫々示す。

【００２９】さらに、本発明の燃料供給装置に燃料微粒
化装置を装備することは必須ではない。また、実施例で
は、電歪素子を含む燃料微粒化装置を用いたが、その他
の燃料微粒化装置を用いても良い。

【００３０】

【発明の効果】上述のように、本発明の燃料供給装置
は、第１の燃料をエンジンの燃焼室に主燃料として供給
するための主燃料供給手段と、第２の燃料の低沸点成分
と高沸点成分とを分離して低沸点燃料を得るための燃料
分離手段と、低沸点燃料を補助燃料としてエンジンの吸
気管内に供給するための副燃料供給手段とを備えるの
で、セタン価が高く自己着火性に優れる、燃料の低沸点
成分を、補助燃料として供給でき、このため、主燃料へ
の着火を促進して着火遅れを短縮でき、燃料室内圧の急
上昇を抑制して運転騒音を低減できる。

【００３１】また、第１の燃料と同種燃料である第２の
燃料を用いる本発明の好適な態様によれば、主燃料と補
助燃料とが同種である場合にも、相当の着火遅れ短縮効
果などを達成できる。また、超音波振動子などを有する
燃料微粒化手段を備えた好適な態様では、低沸点燃料を
微粒化して補助燃料として供するので、補助燃料の着火
性が更に向上して着火遅れを短縮できる。また、補助燃
料と空気との混合を促進して、空気利用率を向上し、ス
モークを低減できる。

【００３２】高沸点燃料を第１の燃料として用い、或い
は、第１の燃料と共に主燃料として供給する好適な態様
によれば、着火性低下を招くことなく、高沸点燃料を有
効利用できる。エンジンの排気熱を利用して低沸点成分
と高沸点成分とを分離する好適な態様によれば、成分分
離のための特別な熱源が不要になる。

【００３３】また、ディーゼルエンジンに軽油を主燃料
として供給すると共に軽油の低沸点成分を補助燃料とし
て供給する好適な態様によれば、ディーゼルエンジンで
の燃焼状態を向上できる。更に、副燃料供給手段により
補助燃料供給量をエンジン運転状態に応じて制御する好
適な態様では、例えば、エンジンが始動運転域、加速運
転域および低速全開運転域を含む所定運転域で運転され
ているときに、貯留しておいた低沸点燃料をエンジンに
供給するので、全エンジン運転域で成分分離および補助
燃料供給を行う場合に比べて、燃料分離手段および副燃
料供給手段の負担を軽減しつつ、エンジンが所定運転域
で運転されているときの補助燃料供給を確実に行え、こ
れにより、所定運転域でのスモーク低減などを達成でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による燃料供給装置を周辺要
素と共に示す概略図である。

【図２】図１に示した燃料微粒化装置をその一部をブロ
ックで示す概略断面図である。

【図３】図１に示した燃料分溜装置の変形例を示す概略
斜視図である。

【符号の説明】

１ディーゼルエンジン２コントローラ３噴射ポンプ４噴射ノズル５吸気管１１燃料分溜装置１５冷却装置付きの燃料貯留タンク１７インジェクタ１８チャンバ１９燃料微粒化装置２１開閉弁１９１振動ホーン１９２電歪素子１９５発振装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の燃料をエンジンの燃焼室に主燃料
として供給するための主燃料供給手段と、第２の燃料の低沸点成分と高沸点成分とを分離して低沸
点燃料を得るための燃料分離手段と、低沸点燃料を補助燃料としてエンジンの吸気管内に供給
するための副燃料供給手段とを備えることを特徴とする
エンジンの燃料供給装置。
【請求項２】前記第２の燃料は前記第１の燃料と同種
燃料であることを特徴とする請求項１に記載のエンジン
の燃料供給装置。
【請求項３】前記副燃料供給手段は、前記低沸点燃料
を微粒化するための燃料微粒化手段を有することを特徴
とする請求項１に記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項４】前記燃料微粒化手段は、前記低沸点燃料
を加振して微粒化させるための超音波振動子を有するこ
とを特徴とする請求項３に記載のエンジンの燃料供給装
置。
【請求項５】前記主燃料供給手段は、前記燃料分離手
段による前記第２の燃料の前記低沸点成分と前記高沸点
成分との分離により得た高沸点燃料を前記第１の燃料と
して用いることを特徴とする請求項１に記載のエンジン
の燃料供給装置。
【請求項６】前記主燃料供給手段は、前記燃料分離手
段による前記第２の燃料の前記低沸点成分と前記高沸点
成分との分離により得た高沸点燃料を前記第１の燃料と
共に前記主燃料として前記燃焼室に供給することを特徴
とする請求項１に記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項７】前記燃料分離手段は、前記第２の燃料の
前記低沸点成分と前記高沸点成分との分離に前記エンジ
ンの排気熱を利用することを特徴とする請求項１に記載
のエンジンの燃料供給装置。
【請求項８】前記エンジンはディーゼルエンジンであ
り、前記第１及び第２の燃料は軽油であることを特徴と
する請求項２に記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項９】前記副燃料供給手段は、前記エンジンの
運転状態に応じて、補助燃料供給量を制御することを特
徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項１０】前記副燃料供給手段は、前記低沸点燃
料を貯留しておき、前記エンジンが所定運転域で運転さ
れているときに、前記貯留しておいた低沸点燃料を前記
吸気管内に供給することを特徴とする請求項９に記載の
エンジンの燃料供給装置。
【請求項１１】前記所定運転域は、前記エンジンの始
動運転域、加速運転域および低速全開運転域を含むこと
を特徴とする請求項１０に記載のエンジンの燃料供給装
置。