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JP2005163685A - Fuel heating apparatus for fuel injection type internal combustion engine - Google Patents

Fuel heating apparatus for fuel injection type internal combustion engine Download PDF

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JP2005163685A
JP2005163685A JP2003405139A JP2003405139A JP2005163685A JP 2005163685 A JP2005163685 A JP 2005163685A JP 2003405139 A JP2003405139 A JP 2003405139A JP 2003405139 A JP2003405139 A JP 2003405139A JP 2005163685 A JP2005163685 A JP 2005163685A
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JP
Japan
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fuel
heat exchanger
fuel injection
cooling water
engine
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JP2003405139A
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Naoyuki Ieda
尚幸 家田
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】 簡単な構成でもって、燃料温度の気筒間差がなく安定的に燃料を加熱することができる燃料噴射式内燃機関の燃料加熱装置を提供する。
【解決手段】 並列する複数の燃料噴射弁13に燃料を供給する燃料デリバリ配管20に、その長手方向に沿って熱交換器50を設けると共に、熱交換器50の内部通路53を該熱交換器の長手方向一端部に並設した熱交換器入口51および熱交換器出口52にそれぞれ連通する往路53Iと復路53OとのU形状に形成し、シリンダヘッド出口からのエンジン冷却水を熱交換器入口51に導入するように構成した。
【選択図】 図3
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel heating device of a fuel injection type internal combustion engine having a simple configuration and capable of stably heating fuel without a difference in fuel temperature between cylinders.
SOLUTION: A fuel delivery pipe 20 for supplying fuel to a plurality of fuel injection valves 13 arranged in parallel is provided with a heat exchanger 50 along its longitudinal direction, and an internal passage 53 of the heat exchanger 50 is connected to the heat exchanger. The heat exchanger inlet 51 and the heat exchanger outlet 52 arranged in parallel at one end in the longitudinal direction are formed in U-shapes of an outward path 53I and a return path 53O, respectively, and engine cooling water from the cylinder head outlet is supplied to the heat exchanger inlet 51 to be introduced.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、燃料を燃料噴射弁によってエンジンに供給するようにした燃料噴射式内燃機関の燃料加熱装置に関するものである。   The present invention relates to a fuel heating apparatus for a fuel injection type internal combustion engine in which fuel is supplied to an engine by a fuel injection valve.

車載のガソリンエンジンとして、燃料噴射弁から吸気ポートに向けて燃料が噴射されるポート噴射式エンジンや、燃料噴射弁から燃焼室内に燃料が直接噴射される直噴式(筒内噴射式)エンジンが知られている。このようなエンジンにおいては、噴射された燃料が充分に気化され、良好な混合気が形成されることが好ましい。   As in-vehicle gasoline engines, there are known port injection engines in which fuel is injected from the fuel injection valve toward the intake port, and direct injection (in-cylinder injection) engines in which fuel is directly injected into the combustion chamber from the fuel injection valve. It has been. In such an engine, it is preferable that the injected fuel is sufficiently vaporized to form a good air-fuel mixture.

そこで、例えば、特許文献1には、ヒータコアを流れるエンジン冷却水により燃料温度を調節する技術が開示されている。この特許文献1に記載のものでは、ポート噴射式エンジンを対象とし、ヒータコアへの冷却水の流量を調節することによりヒータコアから流出する冷却水の温度を所定の範囲で変動させ、燃料温度を制御している。   Thus, for example, Patent Document 1 discloses a technique for adjusting the fuel temperature with engine cooling water flowing through a heater core. In the one described in Patent Document 1, the temperature of the cooling water flowing out from the heater core is varied within a predetermined range by adjusting the flow rate of the cooling water to the heater core, and the fuel temperature is controlled. doing.

ところで、直噴式エンジンでは、燃料噴射弁から燃焼室内に燃料が直接噴射されるため、燃料が気化する時間が不足して、良好な混合気の形成が不十分となる恐れがあり、不完全燃焼による出力低下や、排気エミッションの悪化が懸念されている。そこで、特許文献2には、燃料噴射弁に高圧燃料を供給するデリバリパイプ内の燃料を加熱すべく、エンジンの冷却水を、シリンダブロックに一体化されたデリバリパイプ、または、V型の2つのバンク間に設けられたデリバリパイプの周囲に流通させる技術が開示されている。つまり、特許文献2に記載のものでは、燃料をエンジンの気筒に直接噴射する直噴式エンジンを対象とし、所定温度で保持されるエンジン冷却水を、シリンダブロックに一体化された、または、V型の2つのバンク間に設けられたデリバリパイプの周囲に流通させ、燃料を加熱するようにしている。   By the way, in a direct injection engine, since fuel is directly injected into the combustion chamber from the fuel injection valve, there is a risk that the time for the fuel to evaporate will be insufficient, resulting in insufficient formation of a good mixture, and incomplete combustion. There is a concern that the output will decrease due to the above and exhaust emissions will deteriorate. Therefore, in Patent Document 2, in order to heat the fuel in the delivery pipe that supplies high-pressure fuel to the fuel injection valve, the engine cooling water is supplied to the delivery pipe integrated into the cylinder block, or two V-types. A technique for circulating around a delivery pipe provided between banks is disclosed. That is, in the thing of patent document 2, it is intended for the direct-injection engine which injects fuel directly into the cylinder of an engine, and engine cooling water held at a predetermined temperature is integrated into a cylinder block or V-shaped The fuel is circulated around a delivery pipe provided between the two banks to heat the fuel.

特開平8−93579号公報JP-A-8-93579 特開2000−145571号公報JP 2000-145571 A

ところが、特許文献1に記載のものでは、ヒータコアへの冷却水の流量を調節してヒータコアから流出する冷却水の温度を所定の範囲で変動させ、燃料温度を制御しているので、その冷却水用の配管が複雑であると共に、燃料を直噴式エンジン用に高温度に加熱するには不充分であった。直噴式エンジンでは、燃料噴射弁に供給する燃料の圧力がポート噴射式エンジンの燃圧よりも高圧であるため、ベーパを発生させず、かつ燃料の気化を促進させるのに適した燃料温度が高いからである。この点に関し、特許文献2に記載のものは、所定温度で保持されるエンジン冷却水をシリンダブロックに一体化された、または、V型の2つのバンク間に設けられたデリバリパイプの周囲に流通させ、燃料を加熱するようにしているので、高い燃料温度を得ることはできるが、その反面、単に周囲に流通させていることから燃料温度の気筒間差が発生する恐れがあり、また構造が複雑となるという問題があった。   However, in the thing of patent document 1, the temperature of the cooling water which flows out of a heater core is adjusted in the predetermined range by adjusting the flow volume of the cooling water to a heater core, and fuel temperature is controlled. The piping for the engine was complicated and was insufficient to heat the fuel to a high temperature for a direct injection engine. In the direct injection type engine, the fuel pressure supplied to the fuel injection valve is higher than the fuel pressure of the port injection type engine, and therefore, the fuel temperature suitable for promoting vaporization of fuel does not occur and vapor is high. It is. In this regard, the one described in Patent Document 2 distributes engine cooling water maintained at a predetermined temperature around a delivery pipe integrated into a cylinder block or provided between two V-shaped banks. Since the fuel is heated, a high fuel temperature can be obtained, but on the other hand, there is a possibility that a difference in fuel temperature between cylinders may occur because it is simply circulating around, and the structure is There was a problem of complexity.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、簡単な構成でもって、燃料温度の気筒間差がなく安定的に燃料を加熱することができる燃料噴射式内燃機関の燃料加熱装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fuel that can be stably heated with a simple configuration without a difference in fuel temperature between cylinders. An object of the present invention is to provide a fuel heating device for an injection type internal combustion engine.

上記の目的を達成するために、本発明の一形態に係る燃料噴射式内燃機関の燃料加熱装置は、並列する複数の燃料噴射弁に燃料を供給する燃料デリバリ配管に、その長手方向に沿って熱交換器を設けると共に、該熱交換器の内部通路を該熱交換器の長手方向一端部に並設した熱交換器入口および熱交換器出口に連通するU形状に形成し、シリンダヘッド出口からのエンジン冷却水を該熱交換器入口に導入するように構成したことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a fuel heating apparatus for a fuel injection internal combustion engine according to an aspect of the present invention is provided along a longitudinal direction of a fuel delivery pipe for supplying fuel to a plurality of fuel injection valves arranged in parallel. A heat exchanger is provided, and an internal passage of the heat exchanger is formed in a U shape that communicates with a heat exchanger inlet and a heat exchanger outlet arranged in parallel at one end in the longitudinal direction of the heat exchanger. The engine cooling water is introduced into the inlet of the heat exchanger.

なお、本明細書において「燃料デリバリ配管」とは、上述のデリバリパイプ等をも含み、複数個の燃料噴射弁にそれぞれ接続される複数の供給管に連通する拡大された共通燃料室を有する配管を云う。   In the present specification, the “fuel delivery pipe” includes the above-described delivery pipe and the like, and a pipe having an enlarged common fuel chamber that communicates with a plurality of supply pipes respectively connected to a plurality of fuel injection valves. Say.

ここで、前記シリンダヘッド出口と熱交換器入口との間から分岐するバイパス通路と、該バイパス通路に設けられた流量調整弁を、さらに備えることが好ましい。   Here, it is preferable to further include a bypass passage branched from between the cylinder head outlet and the heat exchanger inlet, and a flow rate adjusting valve provided in the bypass passage.

また、前記流量調整弁を燃料温度に応じて制御する制御手段を、さらに備えることが好ましい。   Moreover, it is preferable to further comprise control means for controlling the flow rate adjusting valve in accordance with the fuel temperature.

なお、前記流量調整弁が閉じ側で固着した際に、前記燃料噴射弁に供給する燃料を増量する手段を、さらに備えてもよい。   The fuel flow control valve may further include means for increasing the amount of fuel supplied to the fuel injection valve when the flow regulating valve is fixed on the closed side.

本発明の一形態に係る燃料噴射式内燃機関の燃料加熱装置によれば、シリンダヘッド出口からのエンジン冷却水が、並列する複数の燃料噴射弁に燃料を供給する燃料デリバリ配管の長手方向に沿って設けられた熱交換器に導入される。そして、導入された冷却水は、該熱交換器の長手方向一端部に並設した熱交換器入口および熱交換器出口に連通するU形状に形成された内部通路を流通するので、燃料デリバリ配管内の燃料温度が気筒間差を伴わず均一に安定的に加熱される。しかも、シリンダヘッド出口からのエンジン冷却水を該熱交換器に導入することにより、冷却水通路の配管が複雑とならず、エンジン負荷に応じて略変動する燃料噴射量に対応したエンジン冷却水温度による燃料の加熱が行われるので、燃料の温度が安定する。さらに、燃料デリバリ配管に直接に熱交換器を設けることにより、部品点数を増加させることなく、簡単に構成することができる。   According to the fuel heating apparatus for a fuel injection internal combustion engine according to an aspect of the present invention, the engine coolant from the cylinder head outlet is along the longitudinal direction of the fuel delivery pipe that supplies fuel to the plurality of fuel injection valves arranged in parallel. It is introduced into the heat exchanger provided. The introduced cooling water flows through the U-shaped internal passage communicating with the heat exchanger inlet and the heat exchanger outlet arranged in parallel at one end in the longitudinal direction of the heat exchanger. The fuel temperature inside is uniformly and stably heated without any difference between cylinders. In addition, by introducing the engine coolant from the cylinder head outlet into the heat exchanger, the piping of the coolant passage does not become complicated, and the engine coolant temperature corresponding to the fuel injection amount that varies substantially according to the engine load. Since the fuel is heated by the above, the temperature of the fuel is stabilized. Furthermore, by providing a heat exchanger directly in the fuel delivery pipe, it can be easily configured without increasing the number of parts.

また、前記シリンダヘッド出口と熱交換器入口との間から分岐するバイパス通路と、該バイパス通路に設けられた流量調整弁を、さらに備える構成によれば、燃料の温度を制御することができる。   Further, according to the configuration further including the bypass passage branched from between the cylinder head outlet and the heat exchanger inlet and the flow rate adjusting valve provided in the bypass passage, the temperature of the fuel can be controlled.

また、前記流量調整弁を燃料温度に応じて制御する制御手段を、さらに備える構成によれば、さらに精度よく燃料の温度を制御することができる。   Further, according to the configuration further comprising a control means for controlling the flow rate adjusting valve according to the fuel temperature, the temperature of the fuel can be controlled with higher accuracy.

なお、前記流量調整弁が閉じ側で固着した際に、前記燃料噴射弁に供給する燃料を増量する手段を、さらに備える構成によれば、燃料温度の過上昇を防止することができる。   In addition, when the flow rate adjusting valve is fixed on the closed side, the fuel temperature can be prevented from excessively rising according to the configuration further comprising means for increasing the amount of fuel supplied to the fuel injection valve.

以下に、本発明にかかる燃料噴射式内燃機関の燃料加熱装置を、燃料噴射式内燃機関として直噴式ガソリンエンジンに適用した実施の形態を図面に従って説明する。   Hereinafter, an embodiment in which a fuel heating device for a fuel injection internal combustion engine according to the present invention is applied to a direct injection gasoline engine as a fuel injection internal combustion engine will be described with reference to the drawings.

図1に、本実施形態における直噴式ガソリンエンジン10の概要を断面図で示す。エンジン10はシリンダブロック11とシリンダヘッド12とを備え、シリンダヘッド12には、燃料噴射弁13が配設され、該燃料噴射弁13には後述するような熱交換器が設けられた燃料デリバリ配管20からの高圧燃料が燃料供給管21を介して供給されるように構成されている。そして、燃料噴射弁13からの高圧燃料が、エンジン10のピストン14の上方に吸気弁15及び排気弁16の閉成時に画成される各気筒内の燃焼室17に直接噴射される。なお、18は気筒のほぼ中心線上に設けられた点火栓である。   In FIG. 1, the outline | summary of the direct-injection gasoline engine 10 in this embodiment is shown with sectional drawing. The engine 10 includes a cylinder block 11 and a cylinder head 12, a fuel injection valve 13 is provided in the cylinder head 12, and a fuel delivery pipe provided with a heat exchanger as will be described later. The high pressure fuel from 20 is supplied through a fuel supply pipe 21. The high-pressure fuel from the fuel injection valve 13 is directly injected into the combustion chamber 17 in each cylinder defined when the intake valve 15 and the exhaust valve 16 are closed above the piston 14 of the engine 10. Reference numeral 18 denotes a spark plug provided substantially on the center line of the cylinder.

ここで、本実施の形態における燃料供給系について説明すると、燃料タンク30に低圧の燃料1次ポンプ31が接続され、該燃料1次ポンプ31にはさらに高圧の燃料2次ポンプ32が接続されている。燃料2次ポンプ32は、燃圧調整弁33を介して燃料デリバリ配管20に接続され、燃料1次ポンプ31から供給された燃料の圧力を所定の調整圧にまで高めて燃料デリバリ配管20に供給するようになっている。そして、燃料デリバリ配管20からの高圧燃料が燃料供給管21を介して各燃料噴射弁13に供給され、該燃料噴射弁13から燃料が噴射される。   Here, the fuel supply system in the present embodiment will be described. A low-pressure fuel primary pump 31 is connected to the fuel tank 30, and a high-pressure fuel secondary pump 32 is connected to the fuel primary pump 31. Yes. The fuel secondary pump 32 is connected to the fuel delivery pipe 20 via the fuel pressure adjustment valve 33, increases the pressure of the fuel supplied from the fuel primary pump 31 to a predetermined adjustment pressure, and supplies it to the fuel delivery pipe 20. It is like that. Then, high-pressure fuel from the fuel delivery pipe 20 is supplied to each fuel injection valve 13 via the fuel supply pipe 21, and fuel is injected from the fuel injection valve 13.

なお、図示はしないが、燃料デリバリ配管20には、燃圧センサが設けられ、燃料デリバリ配管20内の燃料圧力に応じた検出値を不図示のコントローラに出力する。コントローラは燃圧センサの検出値に基づいて、燃料デリバリ配管20内の燃料圧力を目標燃料圧力にすべく燃料2次ポンプ32の駆動および燃圧調整弁33を制御する。同じく図示はしないが、燃料デリバリ配管20には、燃温センサが設けられ、燃料デリバリ配管20内の燃料温度に応じた検出値をコントローラに出力する。コントローラは燃温センサの検出値および冷却水温度に基づいて、燃料デリバリ配管20内の燃料温度を目標燃料温度にすべく、後述する流量制御弁45を制御する。なお、燃料デリバリ配管20内の燃料の温度は、燃温センサを設けることなく、冷却水温や、エンジンオイル温、吸気温等の既存のセンサによる検出値に基づいて推定することも可能である。   Although not shown, the fuel delivery pipe 20 is provided with a fuel pressure sensor and outputs a detection value corresponding to the fuel pressure in the fuel delivery pipe 20 to a controller (not shown). Based on the detected value of the fuel pressure sensor, the controller controls the drive of the fuel secondary pump 32 and the fuel pressure adjustment valve 33 so that the fuel pressure in the fuel delivery pipe 20 becomes the target fuel pressure. Although not shown, the fuel delivery pipe 20 is provided with a fuel temperature sensor and outputs a detection value corresponding to the fuel temperature in the fuel delivery pipe 20 to the controller. Based on the detected value of the fuel temperature sensor and the coolant temperature, the controller controls a flow rate control valve 45, which will be described later, in order to bring the fuel temperature in the fuel delivery pipe 20 to the target fuel temperature. Note that the temperature of the fuel in the fuel delivery pipe 20 can be estimated based on detection values obtained by existing sensors such as the coolant temperature, the engine oil temperature, and the intake air temperature without providing a fuel temperature sensor.

次いで、本実施の形態における熱交換器が設けられた燃料デリバリ配管20の冷却水循環系の概略構成を図2を用いて説明する。図2に示すように、冷却水循環系は、ラジエータ40、ラジエータ40の出口と不図示のウォータポンプが設けられたエンジン10のシリンダブロック入口とを接続する第1の冷却水通路41、エンジン10内を流通する冷却水通路、エンジン10のシリンダヘッド出口と熱交換器50の入口とを接続する第2の冷却水通路42、熱交換器50の出口とラジエータ40の入口とを接続する第3の冷却水通路43、および第2の冷却水通路42と第3の冷却水通路43との間を接続し、上述の流量調整弁45が設けられたバイパス通路44を備えて構成されている。エンジン10の冷却および熱交換器50による燃料デリバリ配管20の加熱は、ウォータポンプが作動し冷却水が冷却水循環系内を循環することにより行われる。   Next, a schematic configuration of the cooling water circulation system of the fuel delivery pipe 20 provided with the heat exchanger in the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the cooling water circulation system includes a radiator 40, a first cooling water passage 41 that connects an outlet of the radiator 40 and a cylinder block inlet of an engine 10 provided with a water pump (not shown), A coolant passage that circulates through the engine, a second coolant passage 42 that connects the cylinder head outlet of the engine 10 and the inlet of the heat exchanger 50, and a third coolant that connects the outlet of the heat exchanger 50 and the inlet of the radiator 40. The cooling water passage 43 is configured to include a bypass passage 44 that connects the second cooling water passage 42 and the third cooling water passage 43 and is provided with the above-described flow rate adjustment valve 45. Cooling of the engine 10 and heating of the fuel delivery pipe 20 by the heat exchanger 50 are performed by operating a water pump and circulating cooling water in the cooling water circulation system.

ここで、さらに本実施の形態における熱交換器50が設けられた燃料デリバリ配管20の詳細につき図3(A)および(B)を参照して説明する。図3(A)は、理解の容易化を図るため燃料デリバリ配管20を省略して図示した熱交換器50の部分断面図であり、図3(B)は、燃料デリバリ配管20を省略することなく示した図3(A)におけるB−B線断面図である。   Here, the details of the fuel delivery pipe 20 provided with the heat exchanger 50 in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 (A) and 3 (B). FIG. 3A is a partial cross-sectional view of the heat exchanger 50 shown with the fuel delivery pipe 20 omitted for ease of understanding, and FIG. 3B shows the fuel delivery pipe 20 omitted. It is the BB sectional view taken on the line in FIG.

燃料デリバリ配管20は、気筒に対応して並列に設けられた複数の燃料噴射弁13に等しく燃料を供給すべく、共通する長さの燃料供給管21が並列に配置されて連通する共通燃料室を形成する長さ寸法を有しており、熱交換器50は、燃料デリバリ配管20の共通燃料室の外側に接触して覆う形態でその長手方向に沿って設けられている。そして、熱交換器50の長手方向一端部には、熱交換器入口51および熱交換器出口52が並設され、前述の第2の冷却水通路42および第3の冷却水通路43に、それぞれ、接続されている。熱交換器50の内部通路53は、熱交換器入口51に連なる往路53Iと熱交換器出口52に連なる復路53OとからなるU形状に形成されている。さらに、熱交換器50は、燃料デリバリ配管20と共にその全体が断熱材60で覆われている。   The fuel delivery pipe 20 has a common fuel chamber in which fuel supply pipes 21 having a common length are arranged in parallel to communicate with a plurality of fuel injection valves 13 provided in parallel corresponding to the cylinders. The heat exchanger 50 is provided along the longitudinal direction so as to contact and cover the outside of the common fuel chamber of the fuel delivery pipe 20. A heat exchanger inlet 51 and a heat exchanger outlet 52 are juxtaposed at one end in the longitudinal direction of the heat exchanger 50, and the second cooling water passage 42 and the third cooling water passage 43 are respectively connected to the heat exchanger 50. ,It is connected. The internal passage 53 of the heat exchanger 50 is formed in a U shape including an outward path 53 </ b> I connected to the heat exchanger inlet 51 and a return path 53 </ b> O connected to the heat exchanger outlet 52. Further, the heat exchanger 50 is entirely covered with a heat insulating material 60 together with the fuel delivery pipe 20.

なお、冷却水循環系においては、通常、ウォータポンプからの冷却水が、エンジン10のシリンダブロック11及びシリンダヘッド12を流通してエンジン10が冷却される。エンジン10との熱交換が行われ加熱された冷却水は、シリンダヘッド出口から第2の冷却水通路42、熱交換器50、第3の冷却水通路43を経てラジエータ40の入口に導かれる。冷却水温度が所定値よりも低いときには、不図示のサーモスタットによってラジエータ40への水路が閉じられ、ラジエータ40を経由せずにウォータポンプに冷却水が戻される。一方、エンジン10との熱交換が行われて冷却水が所定温度よりも高温となると、サーモスタットによってラジエータ40への水路が開かれラジエータ40に冷却水が導入される。そして、冷却水はラジエータ40を通過する際に冷却された後、第1の冷却水通路41を介して再びウォータポンプに戻される。このサーモスタットの働きによりエンジン10の暖機後における冷却水はほぼ所定温度に保持される。   In the cooling water circulation system, the cooling water from the water pump normally passes through the cylinder block 11 and the cylinder head 12 of the engine 10 to cool the engine 10. Cooling water heated by heat exchange with the engine 10 is guided from the cylinder head outlet to the inlet of the radiator 40 through the second cooling water passage 42, the heat exchanger 50, and the third cooling water passage 43. When the cooling water temperature is lower than a predetermined value, the water path to the radiator 40 is closed by a thermostat (not shown), and the cooling water is returned to the water pump without passing through the radiator 40. On the other hand, when the heat exchange with the engine 10 is performed and the cooling water becomes higher than a predetermined temperature, the water path to the radiator 40 is opened by the thermostat, and the cooling water is introduced into the radiator 40. The cooling water is cooled when passing through the radiator 40, and then returned to the water pump again through the first cooling water passage 41. The cooling water after the engine 10 is warmed up is maintained at a predetermined temperature by the action of the thermostat.

次に、上述のように構成された本実施の形態に係るエンジン10の燃料加熱装置の作用を説明する。エンジン10の運転時には燃焼室17内の燃焼によりエンジン10の各部の温度が上昇する。エンジン10との熱交換が行われ加熱された冷却水が、シリンダヘッド出口から第2の冷却水通路42を介して熱交換器50に導入される。熱交換器50の一端の熱交換器入口51から流入した冷却水は、まず、その往路53Iを流れた後、Uターンして復路53Oを流れ、そして、熱交換器50の一端の熱交換器出口52から第3の冷却水通路43に流出する。冷却水が内部通路53の往路53Iおよび復路53Oを通過する際に、燃料デリバリ配管20内の高圧燃料が加熱される。この熱交換器50内を流通するに連れて、冷却水の温度は熱交換により次第に低下することになるが、その内部通路53をUターンする流れが可能な往路53Iと復路53Oとにより構成することによって、燃料デリバリ配管20内の高圧燃料を気筒間に温度差のない均一な温度に加熱することができるのである。しかも、シリンダヘッド出口からのエンジン冷却水が第2の冷却水通路42を介して該熱交換器50に導入されることにより、冷却水通路の配管が複雑とならず、エンジン負荷に応じて略変動する燃料噴射量に対応したエンジン冷却水温度による燃料の加熱が行われるので、燃料の温度を安定させることができる。そして、高温となった燃料が、燃料供給管21を介して燃料噴射弁13に供給され、各気筒内の燃料室17に直接噴射される。   Next, the operation of the fuel heating device for engine 10 according to the present embodiment configured as described above will be described. During operation of the engine 10, the temperature of each part of the engine 10 rises due to combustion in the combustion chamber 17. Heated cooling water is exchanged with the engine 10 and introduced into the heat exchanger 50 from the cylinder head outlet via the second cooling water passage 42. The cooling water flowing in from the heat exchanger inlet 51 at one end of the heat exchanger 50 first flows through the forward path 53I, then makes a U-turn and flows through the return path 53O, and then the heat exchanger at one end of the heat exchanger 50 It flows out from the outlet 52 to the third cooling water passage 43. When the coolant passes through the forward path 53I and the return path 53O of the internal passage 53, the high-pressure fuel in the fuel delivery pipe 20 is heated. As the temperature in the heat exchanger 50 circulates, the temperature of the cooling water gradually decreases due to heat exchange, and the internal passage 53 is configured by an outward path 53I and a return path 53O that can flow in a U-turn. As a result, the high-pressure fuel in the fuel delivery pipe 20 can be heated to a uniform temperature with no temperature difference between the cylinders. In addition, the engine coolant from the cylinder head outlet is introduced into the heat exchanger 50 via the second coolant passage 42, so that the piping of the coolant passage is not complicated, and the engine coolant is substantially reduced depending on the engine load. Since the fuel is heated by the engine coolant temperature corresponding to the varying fuel injection amount, the temperature of the fuel can be stabilized. The high-temperature fuel is supplied to the fuel injection valve 13 through the fuel supply pipe 21 and directly injected into the fuel chamber 17 in each cylinder.

また、図2に示すように、シリンダヘッド12の出口と熱交換器入口51とに接続された第2の冷却水通路42から分岐するバイパス通路44に設けられた流量調整弁45は、燃料デリバリ配管20に設けられた燃温センサにより検出された検出値または前述の推定値および冷却水温度に基づいて、コントローラにより制御される。すなわち、燃料デリバリ配管20内の燃料温度を目標燃料温度にすべく、バイパス通路44を通る冷却水流量、延いては熱交換器50を流通する冷却水流量を制御するのである。この制御は、熱交換に供される冷却水および燃料の熱容量を考慮して行われる。例えば、始動直後の冷却水温度が低い場合等には、冷却水流量を多くして熱交換に供される所定の熱容量を確保したり、目標燃料温度が高く燃料流量も多い場合には、多量の高温冷却水を熱交換器50に送るように制御される。従って、大熱容量の冷却水が必要とされる場合には、流量制御弁45が完全に閉じられるか絞られて、バイパス通路44を通る冷却水流量が小流量に制御され、熱交換器50を流通する冷却水流量が増大される。逆に、小熱容量の冷却水が必要とされる場合には、流量制御弁45が開かれて、バイパス通路44を通る冷却水流量が大流量に制御され、熱交換器50を流通する冷却水流量が減少される。この流量制御弁45はオン−オフ型または連続型のいずれであってもよい。   Further, as shown in FIG. 2, a flow rate adjustment valve 45 provided in a bypass passage 44 branched from a second cooling water passage 42 connected to the outlet of the cylinder head 12 and the heat exchanger inlet 51 is provided with a fuel delivery. It is controlled by the controller based on the detected value detected by the fuel temperature sensor provided in the pipe 20 or the aforementioned estimated value and the coolant temperature. That is, the flow rate of the cooling water passing through the bypass passage 44 and the flow rate of the cooling water flowing through the heat exchanger 50 are controlled so that the fuel temperature in the fuel delivery pipe 20 becomes the target fuel temperature. This control is performed in consideration of the heat capacity of the cooling water and fuel used for heat exchange. For example, when the coolant temperature immediately after start-up is low, a predetermined heat capacity for heat exchange is ensured by increasing the coolant flow rate, or when the target fuel temperature is high and the fuel flow rate is large, a large amount The high temperature cooling water is controlled to be sent to the heat exchanger 50. Therefore, when the cooling water having a large heat capacity is required, the flow rate control valve 45 is completely closed or throttled so that the cooling water flow rate through the bypass passage 44 is controlled to a small flow rate, and the heat exchanger 50 is The flow rate of circulating coolant is increased. On the contrary, when cooling water with a small heat capacity is required, the flow rate control valve 45 is opened, the cooling water flow rate through the bypass passage 44 is controlled to a large flow rate, and the cooling water flowing through the heat exchanger 50 is The flow rate is reduced. The flow control valve 45 may be either an on-off type or a continuous type.

なお、前記流量調整弁45が閉じ側で固着した際のフェールセーフとして、これを適宜なセンサや、コントローラにおける診断制御でもって検出し、燃料温度の過上昇を防止するために、燃焼室に供給する燃料を増量する手段を設けるようにしてもよい。但し、この場合には、燃料増量分に対応させて、点火遅角手段等のトルク低減手段を同時に作動させ、エンジン出力を調整することが好ましい。なお、上述した直噴式エンジンの場合には、燃圧調整弁33を制御することにより、燃料デリバリ配管20の燃圧をまず上昇させて燃料の沸騰を防止し、さらに温度が上昇した場合には、燃料噴射弁13によって燃焼室に供給する燃料を増量して燃料温度を下げる。一方、他の実施形態としての、ポート噴射型エンジンの場合には、単に、燃料噴射弁による噴射燃料を増量して燃料温度を下げることになる。   As a fail-safe when the flow rate adjusting valve 45 is stuck on the closed side, this is detected by an appropriate sensor or diagnostic control in the controller, and supplied to the combustion chamber to prevent an excessive increase in fuel temperature. Means for increasing the amount of fuel may be provided. However, in this case, it is preferable to adjust the engine output by simultaneously operating torque reducing means such as ignition retarding means in accordance with the amount of fuel increase. In the case of the direct injection engine described above, the fuel pressure in the fuel delivery pipe 20 is first raised by controlling the fuel pressure adjusting valve 33 to prevent the fuel from boiling, and when the temperature further rises, The fuel supplied to the combustion chamber is increased by the injection valve 13 to lower the fuel temperature. On the other hand, in the case of a port injection type engine as another embodiment, the amount of fuel injected by the fuel injection valve is simply increased to lower the fuel temperature.

本発明の一実施の形態を示す一部断面側面図である。It is a partial cross section side view which shows one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態を示す一部断面平面図である。It is a partial cross section top view which shows one embodiment of this invention. (A)は、本発明の一実施の形態の燃料デリバリ配管を省略して図示した熱交換器の部分断面図であり、(B)は、燃料デリバリ配管を省略することなく示した(A)におけるB−B線断面図である。(A) is the fragmentary sectional view of the heat exchanger which abbreviate | omitted and illustrated fuel delivery piping of one embodiment of this invention, (B) showed without omitting fuel delivery piping (A) It is BB sectional drawing in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 エンジン
12 シリンダヘッド
13 燃料噴射弁
20 燃料デリバリ配管
30 燃料タンク
31 燃料1次ポンプ
32 燃料2次ポンプ
41 第1の冷却水通路
42 第2の冷却水通路
43 第4の冷却水通路
44 バイパス通路
45 流量制御弁
50 熱交換器
51 熱交換器入口
52 熱交換器出口
53 内部通路
53I 往路
53O 復路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine 12 Cylinder head 13 Fuel injection valve 20 Fuel delivery piping 30 Fuel tank 31 Fuel primary pump 32 Fuel secondary pump 41 First cooling water passage 42 Second cooling water passage 43 Fourth cooling water passage 44 Bypass passage 45 Flow Control Valve 50 Heat Exchanger 51 Heat Exchanger Inlet 52 Heat Exchanger Outlet 53 Internal Passage 53I Outgoing 53O Return

Claims (4)

並列する複数の燃料噴射弁に燃料を供給する燃料デリバリ配管に、その長手方向に沿って熱交換器を設けると共に、該熱交換器の内部通路を該熱交換器の長手方向一端部に並設した熱交換器入口および熱交換器出口に連通するU形状に形成し、シリンダヘッド出口からのエンジン冷却水を該熱交換器入口に導入するように構成したことを特徴とする燃料噴射式内燃機関の燃料加熱装置。   A fuel delivery pipe that supplies fuel to a plurality of fuel injection valves arranged in parallel is provided with a heat exchanger along the longitudinal direction thereof, and an internal passage of the heat exchanger is arranged in parallel with one end portion in the longitudinal direction of the heat exchanger. A fuel injection type internal combustion engine which is formed in a U shape communicating with the heat exchanger inlet and the heat exchanger outlet, and is configured to introduce engine coolant from the cylinder head outlet into the heat exchanger inlet. Fuel heating device. 前記シリンダヘッド出口と熱交換器入口との間から分岐するバイパス通路と、該バイパス通路に設けられた流量調整弁を、さらに備えることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射式内燃機関の燃料加熱装置。   2. The fuel injection internal combustion engine according to claim 1, further comprising: a bypass passage that branches from between the cylinder head outlet and the heat exchanger inlet; and a flow rate adjusting valve provided in the bypass passage. Fuel heating device. 前記流量調整弁を燃料温度に応じて制御する制御手段を、さらに備えることを特徴とする請求項2に記載の燃料噴射式内燃機関の燃料加熱装置。   The fuel heating apparatus for a fuel injection type internal combustion engine according to claim 2, further comprising control means for controlling the flow rate adjusting valve according to fuel temperature. 前記流量調整弁が閉じ側で固着した際に、前記燃料噴射弁に供給する燃料を増量する手段を、さらに備えることを特徴とする請求項2または3に記載の燃料噴射式内燃機関の燃料加熱装置。   4. The fuel heating of a fuel injection type internal combustion engine according to claim 2, further comprising means for increasing the amount of fuel supplied to the fuel injection valve when the flow rate adjusting valve is fixed on the closed side. apparatus.
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