JP4566473B2

JP4566473B2 - Fuel cooling method in internal combustion engine

Info

Publication number: JP4566473B2
Application number: JP2001222934A
Authority: JP
Inventors: 正一郎臼井
Original assignee: Usui Co Ltd
Current assignee: Usui Co Ltd
Priority date: 2001-07-24
Filing date: 2001-07-24
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2021-07-24
Also published as: JP2003035219A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は夏場、あるいは気候の暑い国などに顕著な高温高熱時や極熱時におけるガソリンエンジンやディーゼルエンジンの燃料沸騰による気泡の発生を防止するための内燃機関用液体燃料の冷却方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関におけるエンジンの燃料噴射装置への燃料供給は、より確実に燃料を供給するため燃料ポンプが使用され、機関の高出力化や燃料噴射装置の発展に伴い、種々のポンプ方式が採用されているが、特に夏場、あるいは気候の暑い国などに顕著な高温高熱時や極熱時には、燃料タンクから燃料噴射装置へ送給される過程で機関や排気系部品からの伝熱などにより液体燃料が高温となり、燃料温度が沸点を超えると燃料液中に気泡（ベーパ）が発生し始めることとなる。燃料液中に気泡が発生すると、燃料噴射装置によりシリンダー内に噴射される燃料液中にこの気泡が混入して噴射時間当りの燃料の噴射量が減少し、所定の出力が得られないという問題があった。また、エンジンで燃焼されなかった余剰燃料は、リターン配管を経由してタンクへ戻されるが、いったんエンジンの高温部付近を通過するため加温されて高温の戻り燃料となり、やがてタンク内すべての燃料の温度を上昇させ、タンクからベーパとなって放出され、大気汚染や、キャビンの燃料臭となって問題を起こす可能性もあった。また、ディーゼルエンジン、特にコモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムにおいては、圧力が極めて高圧であるため戻り燃料の高温化が問題となる。
【０００３】
ガソリンエンジンにおける対策として、従来は燃料タンクと燃料噴射装置間の燃料供給配管を自動車の空調装置（エアコン）の配管で冷却して燃料温度を沸点未満に下げる方法がとられている。また、コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システム採用のディーゼルエンジンの場合にあっては、燃料は全く冷却されていないのが現状であった。
しかしながら、エアコンを利用して燃料温度を下げる方法は、エアコンのコンプレッサーやコンデンサーの大型化や燃費の悪化を招き、かつ燃料温度を下げることができるのはエアコンが駆動されている時に限られ、エアコンが停止している時には燃料温度を下げることができないという不都合があった。また、ディーゼルエンジンの場合は、コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムの配管にあっては、燃料は全く冷却されないため耐熱樹脂製のタンク部品（ホース等）の熱劣化も余儀なくされるという問題もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、エアコンや熱交換器の駆動、非駆動に関係なく、走行時であれば燃費を悪化させることなく必要に応じて燃料温度を沸点未満に下げることができ、またコモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムにおいても、比較的簡易な手段で効率よく冷却できる燃料冷却方法を提案することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内燃機関の液体燃料の温度上昇に起因する燃料沸騰気泡の発生を防止するための燃料冷却手段として、第１発明は燃料配管の途中に燃料温度を沸騰気泡発生温度未満に下げる熱交換器を配設し、該熱交換器は密閉容器と、該密閉容器内を貫通して配管されかつ容器内配管表面に毛細管構造を有するウィック材が張付けられた燃料配管と、前記密閉容器内に封入された熱媒体流体および冷却部とから構成され、前記密閉容器内の熱媒体流体が前記ウィック材の毛細管内を表面張力によって上昇する間に、前記密閉容器内を貫通する燃料配管内の高温の燃料の熱エネルギーによって蒸発し、その時の気化潜熱により燃料の温度が沸騰気泡発生温度未満に下げられ、前記熱媒体流体の蒸発流は冷却部で凝縮されて元の熱媒体流体に戻る仕組みとなしたことを特徴とし、第２発明は燃料配管の途中に燃料温度を沸騰気泡発生温度未満に下げる熱交換器を配設し、該熱交換器は密閉容器と、該密閉容器内を貫通して配管されかつ容器内配管表面に毛細管構造を有するウィック材が張付けられた燃料配管と、前記密閉容器内に封入された熱媒体流体の蒸発流の外部への吸引部とから構成され、前記密閉容器内の熱媒体流体が前記ウィック材の毛細管内を表面張力によって上昇する間に、前記密閉容器内を貫通する燃料配管内の高温の燃料の熱エネルギーによって蒸発し、その時の気化潜熱により燃料の温度が沸騰気泡発生温度未満に下げられ、前記熱媒体流体の蒸発流は前記吸引部より外部へ吸引される仕組みとなしたことを特徴とし、かつ前記外部への吸引部は、インテークマニホールドであることを特徴とするものである。また、前記熱媒体流体としては、ガソリン、軽油、水、水とアルコールの混合液体、水とエーテルの混合液体、フロン、代替フロンのいずれかを用いることができる。
【０００６】
すなわち、本発明における熱交換器は、熱媒体流体の気化潜熱を利用したもので、密閉容器内の熱媒体流体が前記ウィック材の毛細管内を表面張力によって上昇する間に高温の燃料の熱エネルギーにより加熱されて蒸発し、そのとき加熱部空間の蒸発圧が冷却部や吸引部による作用によって低下することにより、その蒸発は促進されて気化潜熱を奪って燃料配管を冷却し、前記熱媒体流体の蒸発流は圧力の低い冷却部へと流れて冷却されて凝縮し、元の液体に戻るか、もしくは外部に吸引される仕組みとなっている。したがってこの熱交換器によれば、エアコンの駆動、非駆動に関係なく、必要に応じて燃料の温度を沸騰気泡発生温度未満に下げることが可能であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの液体燃料の温度上昇に起因する燃料沸騰気泡の発生を防止することができることにより、燃料噴射装置によりシリンダー内に噴射される燃料内に気泡が混入することがなくなり、噴射時間当りの燃料の噴射量を常に適正に保つことが可能となる。
なお、本発明において上記のような熱交換器を用いたのは、エアコンのコンプレッサーやコンデンサーの大型化と燃費の上昇を抑制するためと、コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムにあっても同様の問題を解決するためである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明方法を実施するための第１の実施例装置を示す概略図、図２は同じく第２の実施例装置を示す概略図、図３は同じく第３の実施例装置を示す概略図であり、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは燃料配管、２、１２は熱交換器、３、１３は燃料タンク、４、１４はウィック材、５、１５は燃料、６は熱媒体流体（液体）、７、１７は熱媒体流体配管、８、１８は燃料ポンプ、９、２９は燃料噴射装置、１０は蒸発流配管、２０はインテークマニホールド、２１はシリンダーヘッド、２２はインテークバルブ、２３はバルブステム、２４はピストン、２５は燃焼室、２６はシリンダーブロック、３０は高圧ポンプ、３２はコモンレール、Ｖ１〜Ｖ４は開閉弁である。
【０００８】
図１において、熱交換器２は燃料タンク３と燃料噴射装置９間の燃料配管１Ａに分岐接続した燃料配管１Ｂの途中に配設されており、その構造は密閉容器２−１と該容器の頂部と底部間を連通する配管２−２および該配管の一部をフィンチューブ２−３とした冷却部２−４と、密閉容器２−１に封入された熱媒体流体６と、密閉容器２−１を貫通して配管されかつ容器内配管表面に毛細管構造を有するウィック材４が張付けられた燃料配管１Ｂとから構成され、密閉容器２−１の底部に接続された熱媒体流体配管７より開閉弁Ｖ１を介して熱媒体流体６が該密閉容器２−１内に注入されるようになっている。また、フィンチューブ２−３で構成された冷却部２−４には、矢印で示すごとく外方から冷却用空気が当てられて、フィンチューブ２−３内の蒸発流が凝縮されて元の液体にもどる仕組みとなっている。前記密閉容器２−１を貫通した燃料配管１Ｂの他端は、開閉弁Ｖ２を介して燃料配管１Ａに接続され、熱交換器２にて冷却された燃料が燃料噴射装置９に供給されるように配管されている。燃料噴射装置９はデリバリパイプ９−１とインジェクター９−２を備えている。なお、燃料を冷却する必要のない場合を考慮して、燃料配管１Ａに開閉弁Ｖ３を設けている。
【０００９】
上記の装置構成において、燃料タンク３内の燃料（ガソリン）５は燃料ポンプ８にて燃料配管１Ａまたは１Ｂを介して燃料噴射装置９へ供給される。この場合において、外気温が高く燃料噴射装置９へ供給される燃料の温度が沸点以上に上昇し沸騰を起こすおそれが生じた場合には、燃料配管１Ａ側の開閉弁Ｖ３を閉じ、燃料配管１Ｂ側の開閉弁Ｖ２を開いて、燃料タンク３内の燃料５を熱交換器２の中を通流させる。この時、熱媒体流体配管７より開閉弁Ｖ１を介して供給されて密閉容器２−１内に封入されている熱媒体流体６が、前記ウィック材４の毛細管内を熱媒体流体６の表面張力によって上昇し、前記燃料配管１Ｂ内の高温の燃料の熱エネルギーによって温められて蒸発するとともに、その蒸発流は密閉容器２−１の頂部より配管２−２を通りフィンチューブ２−３で構成された冷却部２−４で凝縮されて元の熱媒体流体６にもどり密閉容器２−１へ循環流入する。一方燃料配管１Ｂ内を流れる燃料は、前記熱交換器２内の熱媒体流体６の蒸発により熱を奪われて気泡発生温度未満となって燃料噴射装置９へ供給される。したがって、燃料噴射装置９によりシリンダー内に噴射される燃料内に気泡が混入するようなことはなくなり、噴射時間当りの燃料の噴射量を常に適正に保つことが可能となる。
【００１０】
一方、外気温が低く燃料噴射装置９へ供給される燃料の温度が気泡発生温度未満の場合には、燃料温度を下げる必要がないため、燃料配管１Ｂ側の開閉弁Ｖ２を閉じ、燃料配管１Ａ側の開閉弁Ｖ３を開いて燃料配管１Ａより燃料を燃料噴射装置９へ直接供給する。
【００１１】
次に、図２は熱媒体流体として燃料１５を用い、この燃料を蒸発流としてインテークマニホールド２０へ吸引する方式を例示したもので、熱交換器１２はエンジンからの高温のリターン燃料を燃料タンク１３へ供給する燃料配管１１Ａの途中に配設されており、その構造は密閉容器１２−１と、該密閉容器１２−１に封入された燃料１５と、密閉容器１２−１を貫通して配管されかつ容器内配管表面に毛細管構造を有するウィック材１４が張付けられた燃料配管１１Ａ−１とから構成され、燃料タンク１３内の燃料１５をエンジンへ供給する燃料配管１１Ｂの途中に分岐配管した燃料配管１１Ｃより開閉弁Ｖ４を介して燃料１５が前記密閉容器２−１内に注入されるようになっている。密閉容器１２−１の頂部に接続した蒸発流配管１０の他端は、インテークマニホールド２０へ接続され、蒸発流がインテークマニホールド２０へ吸引される仕組みとなっている。
なお、燃料以外の例えば水を熱媒体流体として用いる場合は、密閉容器１２−１に熱媒体流体配管１７を接続し、燃料配管１１Ｃの開閉弁Ｖ４を閉じた状態もしくは燃料配管１１Ｃと開閉弁Ｖ４を廃止して、熱媒体流体配管１７より密閉容器１２−１内に水を供給する構成とすることも可能である。
【００１２】
上記図２に示す装置において、燃料タンク１３内の燃料（ガソリン）１５は燃料ポンプ１８にて燃料配管１１Ｂを介してエンジンへ供給される。この時、燃料配管１１Ｃの開閉弁Ｖ４は閉じた状態にあって、密閉容器１２−１内に一定量の燃料１５が貯溜されている。エンジンへ供給された燃料１５のうち、エンジンからの高温のリターン燃料は、燃料配管１１Ａより熱交換器１２の中を通流して再び燃料タンク１３へ戻り循環使用されるが、熱交換器１２の密閉容器１２−１内を通過する際に、当該密閉容器１２−１内に封入されている燃料１５が、前記ウィック材１４の毛細管内を燃料１５の表面張力によって上昇し、密閉容器１２−１内の燃料配管１１Ａ−１内の高温の燃料の熱エネルギーによって温められて蒸発するとともに、その蒸発流は、密閉容器１２−１の頂部より蒸発流配管１０を介してインテークマニホールド２０へ吸引される。一方、燃料配管１１Ａ−１内を流れる燃料は、密閉容器１２−１内の燃料１５の蒸発により熱を奪われて沸騰温度未満となって燃料タンク１３へ供給される。
【００１３】
さらに、図３は前記図１に示す装置構成を、コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システム（ディーゼルエンジン）に適用した例であり、燃料噴射装置９以外は前記図１に示す装置構成と同じである。
すなわち、図３は燃料噴射装置９に替えて、高圧ポンプ３０、高圧燃料配管３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、コモンレール３２、燃料噴射装置（インジェクター）２９等からなる蓄圧式燃料噴射システムを配管接続したもので、この場合も、外気温が高く燃料噴射装置２９へ供給される燃料（軽油）の温度が沸点以上に上昇し沸騰を起こすおそれが生じた場合には、燃料配管１Ａ側の開閉弁Ｖ３を閉じ、燃料配管１Ｂ側の開閉弁Ｖ２を開いて、燃料タンク３内の燃料５を熱交換器２の中を通流させる。この時、熱媒体流体配管７より開閉弁Ｖ１を介して供給されて密閉容器２−１内に封入されている熱媒体流体６が、前記ウィック材４の毛細管内を熱媒体流体６の表面張力によって上昇し、前記燃料配管１Ｂ内の高温の燃料の熱エネルギーによって温められて蒸発するとともに、その蒸発流は密閉容器２−１の頂部より配管２−２を通りフィンチューブ２−３で構成された冷却部２−４で凝縮されて元の熱媒体流体６にもどり密閉容器２−１へ循環流入する。一方、燃料配管１Ｂ内を流れる燃料は、前記熱交換器２内の熱媒体流体６の蒸発により熱を奪われて気泡発生温度未満となって蓄圧式燃料噴射システム側へ供給され、高圧ポンプ３０にて所定の圧力に高められてコモンレール３２へ供給され、燃料配管３１Ｃ（噴射管）よりインジェクター２９へ供給され、各気筒へ噴射される。したがって、インジェクター２９によりシリンダー内に噴射される燃料内に気泡が混入するようなことはなくなり、噴射時間当りの燃料の噴射量を常に適正に保つことが可能となる。
【００１４】
なお、本発明では前記図１に示す装置と図２に示す装置を組合わせて、エンジン作動中であって、車両が停止している時は図２に示す吸引方式によって燃料を冷却し、車両走行中は図１に示す熱交換器２で冷却することも可能である。また、熱交換器２の密閉容器２−１内に封入する熱媒体流体６としては、前記したごとくガソリン、軽油、水、水とアルコールの混合液体、水とエーテルの混合液体、フロン、代替フロンのいずれかを用いることができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明方法によれば、燃料配管を流れる液体燃料の熱エネルギーを利用して燃料温度を下げる方式の熱交換器を用いたことにより、自動車の走行やエアコンの駆動、非駆動に関係なく、必要に応じて燃料温度を沸騰気泡発生温度未満まで下げることができるので、内燃機関の液燃料（ガソリン、軽油等）の温度上昇に起因する燃料沸騰気泡の発生を防止することができ、燃料噴射装置によりシリンダー内に噴射される燃料内に気泡が混入することがなくなる結果、噴射時間当りの燃料の噴射量を常に適正に保つことが可能となる。また、コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムを採用したディーゼルエンジンの場合は、タンク廻り部品（樹脂製部品、コムホース、樹脂タンク等）の寿命延長もはかられる。したがって、本発明は特に夏場、あるいは気候の暑い国などにおける高温高熱地仕様車に極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実施するための第１の実施例装置を示す概略図である。
【図２】本発明方法を実施するための第２の実施例装置を示す概略図である。
【図３】本発明方法を実施するための第３の実施例装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ燃料配管
２、１２熱交換器
３、１３燃料タンク
４、１４ウィック材
５、１５燃料
６熱媒体流体
７、１７熱媒体流体配管
８、１８燃料ポンプ
９燃料噴射装置
１０蒸発流配管
２０インテークマニホールド
２１シリンダーヘッド
２２インテークバルブ
２３バルブステム
２４ピストン
２５燃焼室
２６シリンダーブロック
２９インジェクター
３０高圧ポンプ
３２コモンレール
Ｖ１〜Ｖ４開閉弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for cooling liquid fuel for an internal combustion engine for preventing the generation of bubbles due to fuel boiling in a gasoline engine or a diesel engine during a high temperature, high temperature or extreme heat, which is remarkable in summer or a country with a hot climate. is there.
[0002]
[Prior art]
In order to supply fuel to an engine fuel injection device in an internal combustion engine more reliably, a fuel pump is used, and various pump systems have been adopted along with higher engine output and development of fuel injection devices. However, especially in the summer or when the climate is hot, during high temperatures and high temperatures, or during extreme heat, liquid fuel is transferred by heat transfer from the engine and exhaust system components during the process of being delivered from the fuel tank to the fuel injector. When the temperature becomes high and the fuel temperature exceeds the boiling point, bubbles (vapor) start to be generated in the fuel liquid. When bubbles are generated in the fuel liquid, the bubbles are mixed into the fuel liquid injected into the cylinder by the fuel injection device, and the amount of fuel injected per injection time is reduced, resulting in a problem that a predetermined output cannot be obtained. was there. The surplus fuel that has not been burned by the engine is returned to the tank via the return pipe, but once it passes near the high temperature part of the engine, it is heated to become hot return fuel, and eventually all the fuel in the tank The temperature of the tank was raised, and vapor was discharged from the tank, which could cause problems due to air pollution and fuel smell in the cabin. In addition, in a pressure accumulation fuel injection system using a diesel engine, in particular, a common rail, since the pressure is extremely high, raising the temperature of the return fuel becomes a problem.
[0003]
As a countermeasure in a gasoline engine, conventionally, a method of cooling a fuel supply pipe between a fuel tank and a fuel injection device with a pipe of an air conditioner (air conditioner) of an automobile to lower the fuel temperature below the boiling point has been taken. In addition, in the case of a diesel engine adopting a pressure accumulation fuel injection system using a common rail, the current situation is that the fuel is not cooled at all.
However, the method of lowering the fuel temperature using an air conditioner leads to an increase in the size of the compressor and condenser of the air conditioner and the deterioration of fuel consumption, and the fuel temperature can be lowered only when the air conditioner is driven. There is a disadvantage that the fuel temperature cannot be lowered when the engine is stopped. In the case of a diesel engine, the fuel is not cooled at all in the piping of an accumulator fuel injection system that uses a common rail, so the heat deterioration of tank parts (such as hoses) made of heat-resistant resin is unavoidable. is there.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. Regardless of whether the air conditioner or the heat exchanger is driven or not driven, the fuel temperature can be set as needed without deteriorating the fuel consumption during driving. An object of the present invention is to propose a fuel cooling method that can be lowered below the boiling point and that can be efficiently cooled by a relatively simple means even in an accumulator fuel injection system using a common rail.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a fuel cooling means for preventing the generation of fuel boiling bubbles due to a rise in the temperature of liquid fuel in an internal combustion engine. The first invention provides heat for lowering the fuel temperature below the boiling bubble generation temperature in the middle of the fuel pipe. An exchanger, the heat exchanger is a sealed container, a fuel pipe that is piped through the sealed container and has a capillary structure on the surface of the pipe in the container, and an inside of the sealed container A heat medium fluid and a cooling part enclosed in the sealed container, while the heat medium fluid in the sealed container rises due to surface tension in the capillary of the wick material, in the fuel pipe penetrating the sealed container The fuel is evaporated by the heat energy of the high-temperature fuel, the temperature of the fuel is lowered below the boiling bubble generation temperature by the latent heat of vaporization at that time, and the evaporation flow of the heat transfer fluid is condensed in the cooling section and returned to the original heat transfer fluid. According to the second aspect of the present invention, a heat exchanger for lowering the fuel temperature to below the boiling bubble generation temperature is disposed in the middle of the fuel pipe, and the heat exchanger includes a sealed container and a sealed container. It is composed of a fuel pipe which is piped through and a wick material having a capillary structure is attached to the surface of the pipe in the container, and a suction part to the outside of the evaporation flow of the heat medium fluid sealed in the sealed container, While the heat transfer fluid in the sealed container rises due to surface tension in the capillary of the wick material, it evaporates by the thermal energy of the high-temperature fuel in the fuel pipe passing through the sealed container, and the latent heat of vaporization at that time The temperature of the fuel is lowered below the boiling bubble generation temperature, and the evaporated flow of the heat medium fluid is sucked to the outside from the suction portion, and the suction portion to the outside is an intake manifold It is characterized in that it is field. As the heat medium fluid, any one of gasoline, light oil, water, a mixed liquid of water and alcohol, a mixed liquid of water and ether, chlorofluorocarbon, or alternative chlorofluorocarbon can be used.
[0006]
That is, the heat exchanger in the present invention utilizes the latent heat of vaporization of the heat medium fluid, and the heat energy of the high-temperature fuel is increased while the heat medium fluid in the sealed container rises in the capillary of the wick material due to surface tension. When the evaporation pressure of the heating unit space is reduced by the action of the cooling unit and the suction unit, the evaporation is promoted to take the latent heat of vaporization and cool the fuel pipe, and the heating medium fluid The evaporative flow flows to a cooling part having a low pressure, is cooled and condensed, and returns to the original liquid, or is sucked to the outside. Therefore, according to this heat exchanger, it is possible to lower the temperature of the fuel below the boiling bubble generation temperature as needed, regardless of whether the air conditioner is driven or not, and the temperature of the liquid fuel in the gasoline engine or diesel engine By preventing the occurrence of fuel boiling bubbles due to ascending, bubbles are not mixed into the fuel injected into the cylinder by the fuel injection device, and the fuel injection amount per injection time is always properly set. It becomes possible to keep.
In the present invention, the heat exchanger as described above is used in order to suppress the increase in the size of the compressor and condenser of the air conditioner and the increase in fuel consumption, and also in the accumulator fuel injection system using the common rail. This is to solve the problem.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment apparatus for carrying out the method of the present invention, FIG. 2 is a schematic view showing the second embodiment apparatus, and FIG. 3 is a schematic view showing the third embodiment apparatus. 1A, 1B, 1C, 11A, 11B, 11C, 31A, 31B, 31C are fuel pipes, 2, 12 are heat exchangers, 3, 13 are fuel tanks, 4, 14 are wick materials, 5, 15 Is a fuel, 6 is a heat medium fluid (liquid), 7 and 17 are heat medium fluid pipes, 8 and 18 are fuel pumps, 9 and 29 are fuel injection devices, 10 is an evaporative flow pipe, 20 is an intake manifold, and 21 is a cylinder The head, 22 is an intake valve, 23 is a valve stem, 24 is a piston, 25 is a combustion chamber, 26 is a cylinder block, 30 is a high pressure pump, 32 is a common rail, and V1 to V4 are on-off valves.
[0008]
In FIG. 1, a heat exchanger 2 is disposed in the middle of a fuel pipe 1B branched and connected to a fuel pipe 1A between a fuel tank 3 and a fuel injector 9, and the structure thereof is a sealed container 2-1 and the container. A pipe 2-2 communicating between the top and the bottom, a cooling part 2-4 in which a part of the pipe is a fin tube 2-3, a heat medium fluid 6 sealed in the sealed container 2-1, and a sealed container 2 -1 and a fuel pipe 1B in which a wick material 4 having a capillary structure is attached to the surface of the pipe in the container, and a heat medium fluid pipe 7 connected to the bottom of the sealed container 2-1. The heat medium fluid 6 is injected into the sealed container 2-1 through the on-off valve V1. Further, cooling air is applied to the cooling unit 2-4 configured by the fin tube 2-3 from the outside as indicated by an arrow, and the evaporation flow in the fin tube 2-3 is condensed to the original liquid. It is a mechanism to return. The other end of the fuel pipe 1B that penetrates the sealed container 2-1 is connected to the fuel pipe 1A via the on-off valve V2, so that the fuel cooled by the heat exchanger 2 is supplied to the fuel injection device 9. It is piped in. The fuel injection device 9 includes a delivery pipe 9-1 and an injector 9-2. In consideration of the case where it is not necessary to cool the fuel, an on-off valve V3 is provided in the fuel pipe 1A.
[0009]
In the above device configuration, the fuel (gasoline) 5 in the fuel tank 3 is supplied to the fuel injection device 9 by the fuel pump 8 via the fuel pipe 1A or 1B. In this case, when the outside air temperature is high and the temperature of the fuel supplied to the fuel injection device 9 rises above the boiling point and may cause boiling, the on-off valve V3 on the fuel pipe 1A side is closed and the fuel pipe 1B is closed. The on-off valve V2 on the side is opened to allow the fuel 5 in the fuel tank 3 to flow through the heat exchanger 2. At this time, the heat medium fluid 6 supplied from the heat medium fluid pipe 7 through the on-off valve V1 and sealed in the sealed container 2-1 is caused to cause the surface tension of the heat medium fluid 6 in the capillary of the wick material 4. And is evaporated by being heated by the thermal energy of the high-temperature fuel in the fuel pipe 1B, and the evaporation flow is constituted by the fin tube 2-3 through the pipe 2-2 from the top of the sealed container 2-1. Then, it is condensed by the cooling unit 2-4, returns to the original heat medium fluid 6, and circulates and flows into the sealed container 2-1. On the other hand, the fuel flowing in the fuel pipe 1B is deprived of heat by the evaporation of the heat medium fluid 6 in the heat exchanger 2 and is supplied to the fuel injection device 9 below the bubble generation temperature. Therefore, bubbles are not mixed in the fuel injected into the cylinder by the fuel injection device 9, and the fuel injection amount per injection time can always be kept appropriate.
[0010]
On the other hand, when the outside air temperature is low and the temperature of the fuel supplied to the fuel injection device 9 is lower than the bubble generation temperature, there is no need to lower the fuel temperature, so the on-off valve V2 on the fuel pipe 1B side is closed and the fuel pipe 1A is closed. The on-off valve V3 is opened and fuel is directly supplied to the fuel injection device 9 from the fuel pipe 1A.
[0011]
Next, FIG. 2 exemplifies a system in which the fuel 15 is used as a heat medium fluid, and this fuel is sucked into the intake manifold 20 as an evaporating flow. The heat exchanger 12 supplies a high-temperature return fuel from the engine to the fuel tank 13. The fuel pipe 11A is arranged in the middle of the fuel pipe 11A, and the structure is piped through the sealed container 12-1, the fuel 15 sealed in the sealed container 12-1, and the sealed container 12-1. The fuel pipe 11A-1 is a fuel pipe 11A-1 with a wick material 14 having a capillary structure on the surface of the pipe in the container. The fuel pipe is branched in the middle of the fuel pipe 11B for supplying the fuel 15 in the fuel tank 13 to the engine. From 11C, the fuel 15 is injected into the sealed container 2-1 through the on-off valve V4. The other end of the evaporative flow pipe 10 connected to the top of the hermetic container 12-1 is connected to the intake manifold 20, and the evaporative flow is sucked into the intake manifold 20.
When water other than fuel, for example, water is used as the heat medium fluid, the heat medium fluid pipe 17 is connected to the sealed container 12-1, and the on-off valve V4 of the fuel pipe 11C is closed, or the fuel pipe 11C and the on-off valve V4. Can be abolished and water can be supplied from the heat medium fluid pipe 17 into the sealed container 12-1.
[0012]
In the apparatus shown in FIG. 2, the fuel (gasoline) 15 in the fuel tank 13 is supplied to the engine by the fuel pump 18 via the fuel pipe 11B. At this time, the on-off valve V4 of the fuel pipe 11C is in a closed state, and a certain amount of fuel 15 is stored in the sealed container 12-1. Of the fuel 15 supplied to the engine, the high-temperature return fuel from the engine flows through the heat exchanger 12 through the fuel pipe 11A and returns to the fuel tank 13 for circulation. When passing through the sealed container 12-1, the fuel 15 sealed in the sealed container 12-1 rises in the capillary of the wick material 14 due to the surface tension of the fuel 15, and the sealed container 12-1 The fuel pipe 11A-1 is heated and evaporated by the heat energy of the high-temperature fuel in the fuel pipe 11A-1, and the evaporated flow is sucked into the intake manifold 20 from the top of the sealed container 12-1 through the evaporation flow pipe 10. . On the other hand, the fuel flowing through the fuel pipe 11A-1 is deprived of heat by the evaporation of the fuel 15 in the sealed container 12-1 and is supplied to the fuel tank 13 below the boiling temperature.
[0013]
Further, FIG. 3 is an example in which the apparatus configuration shown in FIG. 1 is applied to an accumulator fuel injection system (diesel engine) using a common rail, and is the same as the apparatus configuration shown in FIG. is there.
That is, FIG. 3 is a diagram in which an accumulator fuel injection system including a high pressure pump 30, high pressure fuel pipes 31A, 31B, 31C, a common rail 32, a fuel injection device (injector) 29, and the like is connected to the fuel injection device 9 by piping. In this case as well, when the temperature of the fuel (light oil) supplied to the fuel injection device 29 is high above the boiling point and there is a risk of boiling, the on-off valve V3 on the fuel pipe 1A side is closed. Then, the on-off valve V2 on the fuel pipe 1B side is opened to allow the fuel 5 in the fuel tank 3 to flow through the heat exchanger 2. At this time, the heat medium fluid 6 supplied from the heat medium fluid pipe 7 through the on-off valve V1 and sealed in the sealed container 2-1 is caused to cause the surface tension of the heat medium fluid 6 in the capillary of the wick material 4. And is evaporated by being heated by the thermal energy of the high-temperature fuel in the fuel pipe 1B, and the evaporation flow is constituted by the fin tube 2-3 through the pipe 2-2 from the top of the sealed container 2-1. Then, it is condensed by the cooling unit 2-4, returns to the original heat medium fluid 6, and circulates and flows into the sealed container 2-1. On the other hand, the fuel flowing in the fuel pipe 1B is deprived of heat by the evaporation of the heat medium fluid 6 in the heat exchanger 2 and becomes less than the bubble generation temperature, and is supplied to the pressure accumulation fuel injection system side. The pressure is increased to a predetermined pressure and supplied to the common rail 32, supplied to the injector 29 from the fuel pipe 31C (injection pipe), and injected into each cylinder. Therefore, bubbles are not mixed into the fuel injected into the cylinder by the injector 29, and the fuel injection amount per injection time can always be kept appropriate.
[0014]
In the present invention, the apparatus shown in FIG. 1 and the apparatus shown in FIG. 2 are combined, and when the engine is operating and the vehicle is stopped, the fuel is cooled by the suction method shown in FIG. During traveling, it is also possible to cool with the heat exchanger 2 shown in FIG. As described above, the heat medium fluid 6 enclosed in the sealed container 2-1 of the heat exchanger 2 includes gasoline, light oil, water, a mixed liquid of water and alcohol, a mixed liquid of water and ether, chlorofluorocarbon, and alternative chlorofluorocarbon. Either of these can be used.
[0015]
【The invention's effect】
As described above, according to the method of the present invention, the use of a heat exchanger that lowers the fuel temperature by using the thermal energy of the liquid fuel flowing through the fuel pipe enables driving of an automobile, driving or non-driving of an air conditioner. Regardless of the fuel temperature, the fuel temperature can be lowered to below the boiling bubble generation temperature as necessary, so that it is possible to prevent the occurrence of fuel boiling bubbles due to the temperature rise of the liquid fuel (gasoline, light oil, etc.) of the internal combustion engine. As a result, bubbles are not mixed into the fuel injected into the cylinder by the fuel injection device, so that the fuel injection amount per injection time can always be kept appropriate. In addition, in the case of a diesel engine that employs an accumulator fuel injection system that uses a common rail, the life of tank parts (resin parts, comb hoses, resin tanks, etc.) can be extended. Therefore, the present invention is extremely effective for a high-temperature, high-heated area specification vehicle particularly in summer or in a country with a hot climate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment apparatus for carrying out the method of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a second embodiment apparatus for carrying out the method of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing a third embodiment apparatus for carrying out the method of the present invention.
[Explanation of symbols]
1A, 1B, 1C, 11A, 11B, 11C, 31A, 31B, 31C Fuel piping 2, 12 Heat exchanger 3, 13 Fuel tank 4, 14 Wick material 5, 15 Fuel 6 Heat medium fluid 7, 17 Heat medium fluid piping 8, 18 Fuel pump 9 Fuel injection device 10 Evaporative flow pipe 20 Intake manifold 21 Cylinder head 22 Intake valve 23 Valve stem 24 Piston 25 Combustion chamber 26 Cylinder block 29 Injector 30 High-pressure pump 32 Common rail V1-V4 On-off valve

Claims

内燃機関の燃料の温度上昇に起因する燃料沸騰気泡の発生を防止するための燃料冷却方法であって、燃料配管の途中に燃料温度を沸騰気泡発生温度未満に下げる熱交換器を配設し、該熱交換器は密閉容器と、該密閉容器内を貫通して配管されかつ容器内配管表面に毛細管構造を有するウィック材が張付けられた燃料配管と、前記密閉容器内に封入された熱媒体流体および冷却部とから構成され、前記密閉容器内の熱媒体流体が前記ウィック材の毛細管内を表面張力によって上昇する間に、前記密閉容器内を貫通する燃料配管内の高温の燃料の熱エネルギーによって蒸発し、その時の気化潜熱により燃料の温度が沸騰気泡発生温度未満に下げられ、前記熱媒体流体の蒸発流は冷却部で凝縮されて元の熱媒体流体に戻る仕組みとなしたことを特徴とする内燃機関における燃料冷却方法。A fuel cooling method for preventing the generation of fuel boiling bubbles due to a rise in the temperature of fuel in an internal combustion engine, comprising a heat exchanger for lowering the fuel temperature below the boiling bubble generation temperature in the middle of a fuel pipe, The heat exchanger includes a sealed container, a fuel pipe that is piped through the sealed container and has a capillary structure on the surface of the pipe in the container, and a heat medium fluid sealed in the sealed container And a cooling unit, while the heat medium fluid in the sealed container rises due to surface tension in the capillary of the wick material, by the thermal energy of the high-temperature fuel in the fuel pipe passing through the sealed container The temperature of the fuel evaporates, the temperature of the fuel is lowered below the boiling bubble generation temperature by the latent heat of vaporization at that time, and the evaporative flow of the heat medium fluid is condensed in the cooling unit and returned to the original heat medium fluid. Fuel cooling method in an internal combustion engine to be.

内燃機関の燃料の温度上昇に起因する燃料沸騰気泡の発生を防止するための燃料冷却方法であって、燃料配管の途中に燃料温度を沸騰気泡発生温度未満に下げる熱交換器を配設し、該熱交換器は密閉容器と、該密閉容器内を貫通して配管されかつ容器内配管表面に毛細管構造を有するウィック材が張付けられた燃料配管と、前記密閉容器内に封入された熱媒体流体の蒸発流の外部への吸引部とから構成され、前記密閉容器内の熱媒体流体が前記ウィック材の毛細管内を表面張力によって上昇する間に、前記密閉容器内を貫通する燃料配管内の高温の燃料の熱エネルギーによって蒸発し、その時の気化潜熱により燃料の温度が沸騰気泡発生温度未満に下げられ、前記熱媒体流体の蒸発流は前記吸引部より外部へ吸引される仕組みとなしたことを特徴とする内燃機関における燃料冷却方法。A fuel cooling method for preventing the generation of fuel boiling bubbles due to a rise in the temperature of fuel in an internal combustion engine, comprising a heat exchanger for lowering the fuel temperature below the boiling bubble generation temperature in the middle of a fuel pipe, The heat exchanger includes a sealed container, a fuel pipe that is piped through the sealed container and has a capillary structure on the surface of the pipe in the container, and a heat medium fluid sealed in the sealed container And the heat medium fluid in the sealed container rises due to surface tension in the capillary tube of the wick material, and the high temperature in the fuel pipe passing through the sealed container. It is evaporated by the heat energy of the fuel, and the temperature of the fuel is lowered below the boiling bubble generation temperature by the latent heat of vaporization at that time, and the evaporated flow of the heat medium fluid is sucked to the outside from the suction part. Fuel cooling method in an internal combustion engine according to symptoms.

前記外部への吸引部は、インテークマニホールドであることを特徴とする請求項２記載の内燃機関における燃料冷却方法。The fuel cooling method for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the suction portion to the outside is an intake manifold.

前記熱媒体流体として、ガソリン、軽油、水、水とアルコールの混合液体、水とエーテルの混合液体、フロン、代替フロンのいずれかを用いることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項記載の内燃機関における燃料冷却方法。Any one of claims 1 to 3, wherein gasoline, light oil, water, a mixed liquid of water and alcohol, a mixed liquid of water and ether, chlorofluorocarbon, or alternative chlorofluorocarbon is used as the heat medium fluid. A fuel cooling method for an internal combustion engine according to claim 1.