JP2008095666A - Fuel component separation device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、1種類の液状燃料を、異なる燃料成分に分離する分離手段を備える燃料成分分離装置に関し、特に、内燃機関の運転状態に応じて使い分け可能に分離手段を用いて分離する内燃機関の燃料成分分離装置に関する。 The present invention relates to a fuel component separation apparatus including a separation unit that separates one type of liquid fuel into different fuel components, and more particularly, to an internal combustion engine that uses a separation unit to separate the fuel liquid according to the operating state of the internal combustion engine. The present invention relates to a fuel component separator.
ディーゼルエンジンなどの内燃機関においては、メインタンクに収容された液状の1種類の燃料を、該内燃機関の筒内にそのままに供給し燃焼させている。しかし、この筒内に供給する燃料成分を、運転状況に応じて適宜に選択することによって、始動性能や加速性能などの内燃機関の運転性能を向上できることが知られている。この様な背景に基づき、メインタンクに収容された液状の1種類の燃料を、異なる2種類の燃料成分に分離するための分離装置に関する技術が開示されている(例えば、特許文献1および特許文献2)。
特許文献2には、メインタンクに収容された液状の1種類の燃料としてのアルコールとガソリンとを混合させたアルコール混合燃料中より、アルコール成分を選択的に分離する分離装置が示される。この分離装置は、メインタンクの内部を分離膜にて隔てた一方の室に液状のアルコール混合燃料が収容される。この液状のアルコール混合燃料のアルコール成分は液状のまま分離膜を透過し、隔てた他方の室に収容される。
しかしながら、特許文献1に示される分離装置では、分離燃料を生成させない前処理工程としての吸着工程、および、分離工程と、分離燃料を生成させる液化工程とを有している。このことから、分離後液状燃料が生成されない前処理工程に要する時間と、分離後液状燃料が生成される液化工程とに要する時間が交互に行われることとなり、分離後液状燃料は不連続に生成され、分離後液状燃料の生成量の安定確保が困難である。
However, the separation apparatus disclosed in
また、特許文献2に示される分離装置では、分離膜を透過した燃料はアルコール成分の多い燃料であると記載されているように、アルコール成分以外の成分を分離燃料中に含んでしまい分離燃料の質を確保しにくい。
Further, in the separation apparatus disclosed in
そこで、本発明の目的は、分離手段を備える内燃機関の燃料成分分離装置において、分離燃料の生成量の安定確保、および、分離燃料の質を確保することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to ensure the stability of the amount of separated fuel produced and the quality of the separated fuel in a fuel component separation device for an internal combustion engine provided with separation means.
請求項1の発明では、メインタンクに収容される分離前の1種類の分離前液状燃料を、内燃機関の運転状態に応じて使い分け可能に2種類の異なる燃料成分に分離する分離手段を備える内燃機関の燃料成分分離装置において、
分離前液状燃料をガス状燃料に気化させる気化手段と、この気化手段により気化されたガス状燃料の成分の内から、特定成分を選択的に透過させるように孔の大きさが調整された透過孔を有する分離膜を備える分離手段と、分離膜を透過する特定成分のガス状燃料、および、分離膜を透過しないガス状燃料の各々を、第1種液状燃料および第2種液状燃料の2種類に分離させた分離後液状燃料として液化させる液化手段と、を備えることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an internal combustion engine comprising separation means for separating one type of pre-separation liquid fuel stored in the main tank into two different types of fuel components so as to be selectively used according to the operating state of the internal combustion engine. In the engine fuel component separator,
Vaporization means for vaporizing the pre-separation liquid fuel into gaseous fuel, and permeation whose pore size is adjusted so as to selectively permeate specific components from the components of the gaseous fuel vaporized by the vaporization means Separation means including a separation membrane having pores, a gaseous fuel of a specific component that permeates the separation membrane, and a gaseous fuel that does not permeate the separation membrane are classified into 2 types of liquids of the first type and the second type, respectively. And a liquefying means for liquefying as a liquid fuel after separation separated into types.
上記構成によれば、分離前液状燃料は、気化手段により気化させたのちに分離膜を透過させている。このことから、多数種であって大きさの異なる各分子が分離され、この分子サイズの大きさに応じて分離膜を透過する分子が選別される分離手段を構成している。この選別の精度を高めて集められた分子は液化手段により液化されて、分離された燃料の質を確保している。 According to the above configuration, the liquid fuel before separation is permeated through the separation membrane after being vaporized by the vaporizing means. From this, a plurality of types of molecules having different sizes are separated, and a separation means is configured in which molecules that permeate the separation membrane are selected according to the size of the molecules. Molecules collected with an increased accuracy of the sorting are liquefied by the liquefaction means to ensure the quality of the separated fuel.
また、気化手段、分離手段、および、液化手段の各々は、同時並行的に処置が行えることから、分離される燃料は連続して生成させることができる。 In addition, since each of the vaporization means, the separation means, and the liquefaction means can perform treatment in parallel, the separated fuel can be continuously generated.
請求項2の発明では、分離手段は、分離前液状燃料を、低沸点成分の燃料としての第1種液状燃料と、低沸点成分以外成分の燃料としての第2種液状燃料とに、第1種液状燃料と第2種液状燃料の間での分子サイズの差異に基づき分離する分離膜を備えることを特徴とする。
In the invention of
上記構成によれば、低沸点成分の燃料としての第1種液状燃料の分子サイズと、低沸点成分以外成分の燃料としての第2種液状燃料の分子サイズとは、その分子サイズには差異があることから、分子サイズの差異に基づき分離する分離膜による、前記した第1種液状燃料と第2種液状燃料との分離を良好に行うことができる。 According to the above configuration, there is a difference in the molecular size between the molecular size of the first type liquid fuel as the low boiling point component fuel and the molecular size of the second type liquid fuel as the component fuel other than the low boiling point component. Therefore, it is possible to satisfactorily separate the first type liquid fuel and the second type liquid fuel by the separation membrane that separates based on the difference in molecular size.
請求項3の発明では、分離膜は、孔径が0.39nm以上、0.57nm以下に調整された前記透過孔を備えることを特徴とする。
The invention according to
内燃機関の燃料としての1種類の液状燃料が採用されるにおいて、好ましい低沸点の成分は、n−パラフインが想定される。n−パラフインの分子サイズは、0.38nm程度である。一方、第2種液状燃料の低沸点成分以外の成分は、分子サイズが0.58nm程度のベンゼンなどのアロマ成分である。このことから、分子サイズが0.38nm以下の分子を透過することができ、分子サイズが0.58nm以上の分子を透過できない上記した分離膜を採用することにより、分離の精度を高めることができる。 When one type of liquid fuel is employed as a fuel for an internal combustion engine, n-paraffin is assumed as a preferable low-boiling component. The molecular size of n-paraffin is about 0.38 nm. On the other hand, components other than the low boiling point component of the second type liquid fuel are aroma components such as benzene having a molecular size of about 0.58 nm. From this, it is possible to improve the accuracy of separation by employing the above-described separation membrane that can transmit molecules having a molecular size of 0.38 nm or less and cannot transmit molecules having a molecular size of 0.58 nm or more. .
請求項4の発明では、分離膜は、ゼオライト(シリカライト)にて形成されることを特徴とする。 The invention according to claim 4 is characterized in that the separation membrane is formed of zeolite (silicalite).
上記構成によれば、透過孔の孔径が制御されたゼオライトから構成される分離膜が例示できる。ゼオライトは製造条件や組成などにより孔径の大きさを制御することが容易であり、孔径の大きさを狙いサイズに調整されたゼオライト分離膜は、制御燃料成分の分離精度を高めることができる。 According to the said structure, the separation membrane comprised from the zeolite by which the hole diameter of the permeation hole was controlled can be illustrated. It is easy to control the size of the pore diameter of zeolite according to the production conditions and composition, and the zeolite separation membrane adjusted to the size aiming at the pore diameter can increase the separation accuracy of the controlled fuel component.
請求項5の発明では、加熱作用を利用し液状燃料をガス化させる気化手段と、冷却作用を利用し、気化手段によりガス化させたガス状燃料を液化させる液化手段と、を備えることを特徴とする。
The invention of
上記構成によれば、加熱作用および冷却作用の利用により、燃料の気化への変態、および、燃料の液化への変態を安定化できる。 According to the above configuration, the transformation to fuel vaporization and the transformation to fuel liquefaction can be stabilized by using the heating action and the cooling action.
請求項6の発明では、分離前液状燃料は、軽油であることを特徴とする。 The invention according to claim 6 is characterized in that the pre-separation liquid fuel is light oil.
上記構成によれば、軽油は、特に多数種であって大きさの異なる各分子を有していることに起因し、例えば、低温度時における始動性能や加速性能など内燃機関の運転性能の更なる向上が望まれている。このことから、分離前液状燃料としての軽油を、分離膜により2種類の分離後燃料に分離させ、この分離後燃料を内燃機関の運転状態に応じて使い分けることにより、内燃機関の運転性能を向上できる。 According to the above configuration, light oil has a large number of different types of molecules, and the operating performance of the internal combustion engine such as starting performance and acceleration performance at low temperatures is improved. An improvement is desired. From this, light oil as liquid fuel before separation is separated into two types of fuel after separation by a separation membrane, and the operation performance of the internal combustion engine is improved by using the fuel after separation according to the operating state of the internal combustion engine. it can.
請求項7の発明では、2種類の分離後液状燃料を、個別に収容するサブタンクを備えることを特徴とする。
The invention of
上記構成によれば、液化手段により液状燃料として液化させた第1種液状燃料および第2種液状燃料の2種類の分離後液状燃料は、個別にサブタンクに収容されていることから、内燃機関の運転状態に即応して安定供給できる。 According to the above configuration, the two types of post-separation liquid fuels of the first type liquid fuel and the second type liquid fuel liquefied as liquid fuel by the liquefaction means are individually accommodated in the sub tank. Stable supply can be made immediately in response to operating conditions.
請求項8の発明では、内燃機関に燃料を噴射するインジェクタへの燃料供給量を調整する制御部を更に備え、この制御部は、メインタンク、および、サブタンクの各タンクに収容された分離前液状燃料、および、分離後液状燃料の収容量を検出する収容量検出手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、収容量検出手段と運転状態検出手段との各検出値とに基づき、各タンクに収容された分離前液状燃料、および、分離後液状燃料の内よりインジェクタへ供給する液状燃料を選択し切替える選択切替え手段と、を備えることを特徴とする。
The invention according to
上記構成によれば、異なる燃料成分を収容する各タンクのうちから、選択切替え手段が内燃機関の運転状態に適した液状燃料をインジェクタへ供給する。また、このインジェクタへ供給する燃料を各タンクの何れかより選択する際に、収容量検出手段の検出値を採用している。このことから、各タンクにおける液状燃料の収容状態の過不足に対応して、インジェクタへ液状燃料を供給できる。 According to the above configuration, the selection switching means supplies the liquid fuel suitable for the operation state of the internal combustion engine to the injector from the tanks that store different fuel components. Further, when the fuel supplied to the injector is selected from any one of the tanks, the detection value of the accommodation amount detection means is adopted. Thus, the liquid fuel can be supplied to the injector in response to the excess or deficiency of the liquid fuel accommodation state in each tank.
以下、実施形態に基づき、本発明の内燃機関の燃料成分分離装置につき図面を参照し詳細に説明する。 Hereinafter, based on an embodiment, a fuel component separation device for an internal combustion engine of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態)
(構成)
本発明の実施形態の燃料成分分離装置は、内燃機関としてディーゼルエンジン(以降、エンジンと呼称する)の筒内に供給する1種類の液状燃料を、低沸点成分の液状燃料と低沸点成分以外成分の液状燃料との、2種類の異なる燃料成分の液状燃料(分離後液状燃料)に分離する装置である。
(Embodiment)
(Constitution)
A fuel component separation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a liquid fuel that is supplied to a cylinder of a diesel engine (hereinafter referred to as an engine) as an internal combustion engine. This is a device that separates into two types of liquid fuels (liquid fuels after separation) of different fuel components.
図1は、エンジンの燃料成分分離装置の全体構成を示す全体構成図である。この全体構成図には、メインタンクTmに収容される分離前液状燃料を、沸点の異なる2種類の燃料成分に分離した後に2つのサブタンクTa、Tbに分離後液状燃料として個別に収容する燃料成分分離装置1と、エンジンの運転状態に応じて、メインタンクTm、および、2つのサブタンクTa、Tbの3つの各タンクに収容した分離前液状燃料、および、分離後液状燃料の内から、エンジンの運転状態に適した液状燃料をインジェクタ2へ供給する制御装置が示される。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an overall configuration of an engine fuel component separation device. In this overall configuration diagram, the fuel components stored in the main tank Tm are separated into two types of fuel components having different boiling points and then separately stored in the two sub-tanks Ta and Tb as liquid fuel after separation. Depending on the
本発明は、この図1に示される燃料成分分離装置1、および、制御装置を用いて、分離後液状燃料の生成量の安定確保、および、分離後液状燃料の質を確保した上で、この分離後液状燃料をエンジンの運転状況に応じて供給し、エンジン3の運転性能を格段に向上させる技術である。
The present invention uses the fuel
燃料成分分離装置1は、メインタンクTm、気化部4、成分分離部5、液化部6a、6b、および、サブタンクTa、Tbを備える。メインタンクTmは、1種類の分離前液状燃料を収容する。気化部4は、メインタンクTmよりの分離前液状燃料が導入されてガス状燃料に気化させる。成分分離部5は、気化部4により気化されたガス状燃料の成分の内から、特定成分を選択的に分離する。液化部6a、6bは、成分分離部5により異なる2成分に分離された各ガス状燃料を分離後液状燃料として液化させる。サブタンクTa、Tbは、液化部6a、6bにより生成された2種類の分離後液状燃料を、個別に収容する。
The fuel
エンジン3には、分離前液状燃料としての軽油燃料Fmが供給される。メインタンクTmは、該メインタンクTmに収容された軽油燃料Fmの収容量を検出する主液量検出部7mを備える。気化部4は、該気化部4の内部にメインタンクTmよりの液状の軽油燃料Fmを内部に導入させ、気化部4の流路出口よりガス状燃料とした軽油燃料Fmを送出するように構成される。
The
気化部4を外部より加熱する加熱器8を備え、この加熱器8により気化部4内部の液状の軽油燃料Fmをガス状燃料に気化させる。加熱器8は、後述するECU9により通電量が制御されて熱発生量が調整される電熱部(図示しない)を内部に備える。なお、電熱部による加熱作用の他に、エンジン3にて生成される排気熱を利用する構成としてもよい。
The
成分分離部5は、分離膜10aを有し、気化部4により気化されたガス状燃料の成分の内から、特定成分を選択的に透過させる構成であり、詳細構成は後述する。
The
液化部6a、6bは、第1液化部6aと第2液化部6bとにより構成される。第1液化部6aは、分離膜10aを透過する特定成分のガス状燃料を、冷却作用を利用して液化させ第1種液状燃料Faとする。第2液化部6bは、分離膜10aを透過しないガス状燃料を、冷却作用を利用して液化させ第2種液状燃料Fbとする。この第1液化部6a、および、第2液化部6bにおける冷却作用は、通常に知られる自然冷却、放熱器を備えた空気冷却、冷却装置を備えた強制冷却の何れの構成を採用してもよく、これら冷却装置の構成図示および説明は省略する。
The liquefying
サブタンクTa、Tbは、第1サブタンクTaと第2サブタンクTbとにより構成される。第1サブタンクTaは、第1液化部6aより生成された第1種液状燃料Faを収容する。第2サブタンクTbは、第2液化部6bより生成された第2種液状燃料Fbを収容する。第1サブタンクTaは、該第1サブタンクTaに収容された第1種液状燃料Faの収容量を検出する第1液量検出部7aを備える。第2サブタンクTbは、該第2サブタンクTbに収容された第2種液状燃料Fbの収容量を検出する第2液量検出部7bを備える。
The sub tanks Ta and Tb are constituted by a first sub tank Ta and a second sub tank Tb. The first sub tank Ta stores the first type liquid fuel Fa generated by the
制御装置は、燃料切替部11、ECU9、水温計12、主液量検出部7m、第1液量検出部7a、および、第2液量検出部7bなどにより構成される。水温計12は、エンジン3の運転状態としての暖気状態を検出する。なお、本実施形態では、エンジン3が低温の始動状態を含む運転状態にあるか否かを水温計12にて検出する。
The control device includes a
3つの各タンクと燃料切替部11とインジェクタ2とを接続する燃料流路は、1つのメインタンクTm、および、2つのサブタンクTa、Tbよりなる3つの各タンクに収容される、分離前液状燃料、および、分離後液状燃料の3種類の液状燃料の内より、何れかの液状燃料がインジェクタ2へ供給されるように構成される。
The fuel flow paths connecting the three tanks, the
詳細には、燃料切替部11からの液状燃料を加圧しコモンレール13に圧送する高圧圧送ポンプ14が配設され、コモンレール13からインジェクタ2へ高圧の液状燃料が送出される。
Specifically, a high-
燃料切替部11は、ECU9の指令に基づいて流路が切替えられる。ECU9は、主液量検出部7m、第1液量検出部7a、および、第2液量検出部7bの各液量の検出値と、水温計12の検出値とに基づき、燃料切替部11に対しインジェクタ2へ送出する燃料種別の指令を発信する。
The
図2(a)は、図1中の成分分離部5の構成を示す構成図であり、図2(b)は図2(a)の構成図をA方向から見た矢視図である。
FIG. 2A is a configuration diagram showing the configuration of the
成分分離部5は、図2(a)に示すように、内部に分離体10を収容し、分離体10を介して内部を前室15bと後室15aの2室に区分ける。気化部4よりのガス状燃料は、入口流路16を経由して前室15bに導かれる。分離体10は、前室15bに導かれたガス状燃料の全成分の内から特定成分のガス状燃料のみを後室15aに透過させる。
As shown in FIG. 2A, the
第1出口流路17には、分離体10を透過する特定成分のガス状燃料が導かれ、第2出口流路18には、分離体10を透過しない特定成分以外のガス状燃料が導かれる。
A gaseous fuel of a specific component that passes through the
分離体10は、図2(b)に示すように、格子状に通路壁19により区分けられ構成される複数の通路を、隣り合う通路間にて前室15b側と後室15a側とで栓詰部により交互に栓詰め形成される。交互に栓詰めされた分離体10を備えることにより、特定成分のガス状燃料のみを後室15aに導く。
As shown in FIG. 2 (b), the
図3から図5を用いて、分離体10の詳細構成を説明する。図3は、図2(a)のB部を拡大視し、ガス状燃料が図1中の分離膜10aを透過する状態を説明する模式図である。図4は、図3に示す分離膜10aの一部(C部)を拡大した拡大図である。図5は、図4に示す分離膜10aの一部(D部)を更に拡大した拡大図である。分離体10は、通路壁19と栓詰部20とにより形成される。通路壁19、および、栓詰部20は、同じ構成を有しており、通路壁19を代表しその構成を説明する。
A detailed configuration of the
通路壁19は、ステンレス製多孔質体又はムライトから構成される支持体21と、支持体21の一方の壁に形成されたゼオライトの一種であるシリカライトから形成される分離膜10aとから構成される。一方の壁とは、前室15b側に面する壁である。シリカライトは、孔径が0.55nm程度に調整された透過孔22を多数孔備え、低沸点成分の燃料を分離できるように形成されている。また、シリカライトのほかにモレキュラーシーブ5Aなどを採用することもできる。支持体21には、複数の細孔21aが設けられ、この細孔21aの孔径は、透過孔22の孔径よりも数倍から数十倍の大きさに設定される。
The
分離膜10aは、気化した軽油燃料Fmの成分に含まれるn−パラフイン成分を分離する。具体的には、分子径が0.38nm程度の分子径をもつn−パラフインは、シリカライトからなる分離膜10aを通過することができる。一方、0.58nm程度の分子径をもつアロマ成分は、分離膜10aを通過することができない。
The
(分離前液状燃料、および、分離後液状燃料の供給方法)
低温時におけるエンジン3の始動時に、軽油燃料Fm中より成分分離した始動性を向上させる特定成分(n−パラフイン成分を含む低沸点成分)の液状燃料のみをインジェクタ2に供給する方法につき、図6を用いて説明する。図6は、図1に示す制御部(ECU9)の制御手順を示す制御フロー図である。
(Liquid fuel before separation and liquid fuel supply method after separation)
FIG. 6 shows a method of supplying only liquid fuel of a specific component (low boiling point component including n-paraffin component) that improves the startability separated from the light oil fuel Fm to the
ステップ1(図中ではS1と表記)にて、エンジン3を始動させるための前段階としてエンジン3を始動させるキースイッチ23を、IG位置に切替える。ステップ2では、このIG位置への切替えによりECU9が水温計12よりの検出値を取り込み、水温を検知する。ステップ3では、この水温検知に基づいて、エンジン3が低温作動状態であるかを判断する。ステップ3にて低温作動状態であると判断されると、ステップ4に移行する。ステップ4では、第1サブタンクTa中の第1種液状燃料Faが、空状態にあるか否かを確認する。ステップ4にて空状態ではないと判断されると、ステップ5に移行する。
In step 1 (denoted as S1 in the figure), the
ステップ5では、第1サブタンクTaの燃料を選択するように燃料切替部11の流路接続を切替える。ステップ6では、高圧圧送ポンプ14が、第1種液状燃料Faをコモンレール13に圧送する。ステップ7では、キースイッチ23を、ST位置(始動位置)に切替えられたのちに、インジェクタ2へ圧送燃料が供給されエンジン3の筒内に噴射する。ステップ8では、エンジン3の始動を完了したかを確認し、始動完了が確認されると、ステップ10にて、第1サブタンクTaの燃料の供給を中止し、軽油燃料Fmへ切替えるように燃料切替部11の流路接続を切替える。
In
ステップ3にて低温作動状態でないと判断されると、ステップ13に移行する。ステップ13では、第1サブタンクTa中の第1種液状燃料Faが、満杯状態にあるか否かを確認する。ステップ13にて満杯状態にあると判断されると、ステップ5に移行し、第1サブタンクTaの燃料を選択するように燃料切替部11の流路接続を切替える。このステップ13の確認によって、第1サブタンクTaより第1種液状燃料Faが溢れるのを防ぐことが出来る。
If it is determined in
なお、第1サブタンクTaより第1種液状燃料Faが溢れるのを防ぐために、気化部4における軽油燃料Fmの気化を抑制させ、ガス状燃料を成分分離部5の前室15bへ送出するのを実質に中断する処置を採用してもよい。
In order to prevent the first type liquid fuel Fa from overflowing from the first subtank Ta, the vaporization of the light oil fuel Fm in the vaporization unit 4 is suppressed, and the gaseous fuel is sent to the
ステップ13にて満杯状態にないと判断されると、ステップ14に移行する。ステップ14では、第2サブタンクTb中の第2種液状燃料Fbが、空状態にあるか否かを確認する。ステップ14にて空状態にあると判断されると、ステップ15に移行する。ステップ15では、第2種液状燃料Fbが空状態であることから、軽油燃料Fmを選択するように燃料切替部11の流路接続を切替え、高圧圧送ポンプ14が軽油燃料Fmをコモンレール13に圧送する。
If it is determined in
ステップ14にて空状態にないと判断されると、ステップ16に移行する。ステップ16では、第2サブタンクTbの燃料を選択するように燃料切替部11の流路接続を切替え、高圧圧送ポンプ14が軽油燃料Fmをコモンレール13に圧送する。なお、図示しないが、ステップ16の処置に基づき第2サブタンクTbの燃料がコモンレール13に圧送され、第2サブタンクTb中の第2種液状燃料Fbが空状態になった際には、軽油燃料Fmを選択するように燃料切替部11の流路接続を切替える。
If it is determined in
ステップ4にて空状態であると判断されると、ステップ11に移行する。ステップ11では、第1種液状燃料Faが空状態であることから、この第1種液状燃料Faの代替燃料としての軽油燃料Fmを選択するように燃料切替部11の流路接続を切替える。ステップ12では、第1種液状燃料Faの代替燃料としての軽油燃料Fmを選択された異常状態であることを表示する警告ランプ(図示しない)などの警報手段を作動させる。
If it is determined in step 4 that the state is empty, the process proceeds to step 11. In
(作用効果)
メインタンクTmに収容される1種類の分離前液状燃料を、気化部4により気化させたのちに、本発明の構成特徴の1つである分離膜10aを透過させている。この分離膜10aは、本実施形態においては、エンジン3の低温始動性能を向上させる観点により、低沸点成分とそれ以外の成分とに分離できるよう、透過孔22の孔径を調整できる分離膜10aを採用している。これにより、分離後液状燃料の質を確保でき、エンジン3の低温始動性能を格段に向上できる。
(Function and effect)
One type of pre-separation liquid fuel stored in the main tank Tm is vaporized by the vaporization unit 4 and then permeated through the
分離膜10aとしては、ゼオライトを採用している。ゼオライトは、製造条件や組成などにより孔径の大きさを制御することが容易であることから、分離させたい燃料成分に応じて孔径の大きさを狙いサイズに調整されて分離精度を高めることができる。
As the
分離膜10aを透過させて分離した2種類のガス状燃料は、分離した直後時期に第1液化部6a、および、第2液化部6bにより分離後液状燃料に液化させている。このことから、燃料の収容容積を小型化できる。また、成分分離した2種類の分離後液状燃料は液状であり、分離前液状燃料である軽油燃料Fmとの、3種類の液状燃料のみの燃料種別を切替える燃料切替部11は、小型簡便な構成にて燃料の調整精度を向上することができる。
The two types of gaseous fuel separated by permeation through the
気化部4、成分分離部5、液化部6a、6bを順次に燃料成分が通過し、異なる2成分に分離された液状燃料(第1種液状燃料Fa、第2種液状燃料Fb)を連続してサブタンクTa、Tbに送出でき、分離燃料の生成量を安定して確保できる。
The fuel components sequentially pass through the vaporization unit 4, the
本発明の燃料成分分離装置1は、上記したように、分離前液状燃料としての軽油燃料Fmから、2種類の分離後液状燃料Fa、Fbを生成するに際し、エンジン3に付随して利用可能なエネルギを利用することによって、該装置1コンパクトとしている。
As described above, the fuel
前記した利用可能なエネルギとしては、液状の軽油燃料Fmをガス状燃料に気化させる際に、加熱源として利用する電力や排気熱などがある。また、分離膜10aを透過した特定成分のガス状燃料、および、分離膜10aを透過しないガス状燃料を液化させる際に、冷却源として利用する空気冷却や冷却装置利用の強制冷却などがある。
Examples of the energy that can be used include electric power used as a heating source and exhaust heat when vaporizing the liquid light oil fuel Fm into gaseous fuel. Further, there are air cooling used as a cooling source and forced cooling using a cooling device when liquefying a gaseous fuel of a specific component that has permeated the
(他の実施形態)
前述の実施形態においては、成分分離した2種類のガス状燃料をともに液状燃料(分離後液状燃料)に液化させていたが、本実施形態では、成分分離した2種類のガス状燃料のうち、一方のガス状燃料のみを液化し、他方のガス状燃料は、ガス状燃料のままエンジン3へ供給する。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the two types of gaseous fuel separated from each other are liquefied into liquid fuel (liquid fuel after separation), but in this embodiment, of the two types of gaseous fuel separated into components, Only one gaseous fuel is liquefied, and the other gaseous fuel is supplied to the
前述の実施形態と同じ本実施形態の構成については同じ番号を付して説明を省略し、前述の実施形態と異なる本実施形態の構成につき、図7を用いて説明する。図7は、他の実施形態におけるエンジン3の燃料成分分離装置1Aの全体構成を示す全体構成図である。
The configuration of the present embodiment that is the same as that of the above-described embodiment is denoted by the same reference numeral, description thereof is omitted, and the configuration of the present embodiment that is different from the above-described embodiment is described with reference to FIG. FIG. 7 is an overall configuration diagram showing an overall configuration of a fuel component separation device 1A of the
燃料成分分離装置1Aは、ガス圧送ポンプ24を備える。このガス圧送ポンプ24は、気化部4により軽油燃料Fmが気化されたガス状燃料を、ガス状のままに成分分離部5へ加圧圧送する。成分分離部5では、加圧状態のガス状燃料の成分中より特定成分(低沸点成分)を選択的に分離する。成分分離部5で分離された低沸点成分のガス状燃料は、エンジン3の吸気通路25に配設されたサブインジェクタ2にガス状のままに供給される。このサブインジェクタ2は、インジェクタ2より供給する燃料に対し、補助燃料として追加燃料を筒内に供給するインジェクタ2である。このサブインジェクタ2Aにおいては、ガス状燃料を噴射することから、吸気通路25内の吸気との混合を促進でき、始動性、エミッションなどのエンジン3の運転性能を向上させることができる。
The fuel
なお、分離体10を透過しない特定成分以外のガス状燃料は、メインタンクTmに戻される戻り流路26を備える。この戻り流路の流路上には戻り通路絞り部27(調圧機能付)を配設され、メインタンクTmに戻されるまでの戻り流路において、冷却されて液状の燃料とできる。
The gaseous fuel other than the specific component that does not pass through the
5 成分分離部(分離手段)
1A 燃料成分分離装置
4 気化部(気化手段)
6a 第1液化部(液化手段)
6b 第2液化部(液化手段)
22 透過孔
10a 分離膜
Fm 軽油燃料(1種類の液状燃料)
Fa 第1種液状燃料
Fb 第2種液状燃料
Tm メインタンク
Ta 第1サブタンク(サブタンク)
Tb 第2サブタンク(サブタンク)
9 ECU(制御部)
2 インジェクタ
7m 主液量検出部(収容量検出手段)
7a 第1液量検出部(収容量検出手段)
7b 第2液量検出部(収容量検出手段)
11 燃料切替部(選択切替え手段)
12 水温計(運転状態検出手段)
3 エンジン
5 component separation part (separation means)
1A Fuel component separator 4 Vaporization section (vaporization means)
6a 1st liquefaction part (liquefaction means)
6b 2nd liquefaction part (liquefaction means)
22
Fa First type liquid fuel Fb Second type liquid fuel Tm Main tank Ta First sub tank (sub tank)
Tb Second sub tank (sub tank)
9 ECU (control unit)
2
7a 1st liquid amount detection part (accommodation amount detection means)
7b Second liquid amount detection unit (accommodated amount detection means)
11 Fuel switching part (selection switching means)
12 Water temperature gauge (Operating state detection means)
3 Engine
Claims (8)
前記分離前液状燃料をガス状燃料に気化させる気化手段と、
前記気化手段により気化されたガス状燃料の成分の内から、特定成分を選択的に透過させるように孔の大きさが調整された透過孔を有する分離膜を備える分離手段と、
前記分離膜を透過する特定成分のガス状燃料、および、前記分離膜を透過しないガス状燃料の各々を、第1種液状燃料および第2種液状燃料の2種類に分離させた分離後液状燃料として液化させる液化手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃料成分分離装置。 In a fuel component separation apparatus for an internal combustion engine comprising separation means for separating one type of pre-separation liquid fuel stored in a main tank into two different types of fuel components so as to be selectively used according to the operating state of the internal combustion engine ,
Vaporizing means for vaporizing the liquid fuel before separation into gaseous fuel;
A separation means comprising a separation membrane having a permeation hole whose size is adjusted so as to selectively permeate a specific component out of the components of the gaseous fuel vaporized by the vaporization means;
A liquid fuel after separation in which the gaseous fuel of a specific component that permeates the separation membrane and the gaseous fuel that does not permeate the separation membrane are separated into two types, a first type liquid fuel and a second type liquid fuel. And a liquefying means for liquefying as a fuel component separation device for an internal combustion engine.
冷却作用を利用し、前記気化手段によりガス化させたガス状燃料を液化させる前記液化手段と、を備えることを特徴とする請求項1及至請求項4に記載の内燃機関の燃料成分分離装置。 The vaporizing means for gasifying the pre-separation liquid fuel using a heating action;
The fuel component separation device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a liquefying unit that liquefyes the gaseous fuel gasified by the vaporizing unit using a cooling action.
前記制御部は、
前記メインタンク、および、前記サブタンクの各タンクに収容された前記分離前液状燃料、および、前記分離後液状燃料の収容量を検出する収容量検出手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記収容量検出手段と前記運転状態検出手段との各検出値とに基づき、前記各タンクに収容された前記分離前液状燃料、および、前記分離後液状燃料の内より前記インジェクタへ供給する液状燃料を選択し切替える選択切替え手段と、を備えることを特徴とする請求項7に記載の内燃機関の燃料成分分離装置。 A control unit for adjusting a fuel supply amount to an injector for injecting fuel into the internal combustion engine;
The controller is
A storage amount detecting means for detecting a storage amount of the pre-separation liquid fuel and the post-separation liquid fuel stored in each of the main tank and the sub tank; and
Operating state detecting means for detecting the operating state of the internal combustion engine;
Based on the detection values of the storage amount detection means and the operating state detection means, the liquid fuel supplied to the injector from the pre-separation liquid fuel and the post-separation liquid fuel stored in the tanks The fuel component separation device for an internal combustion engine according to claim 7, further comprising selection switching means for selecting and switching.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006281692A JP2008095666A (en) | 2006-10-16 | 2006-10-16 | Fuel component separation device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2006281692A JP2008095666A (en) | 2006-10-16 | 2006-10-16 | Fuel component separation device for internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008095666A true JP2008095666A (en) | 2008-04-24 |
Family
ID=39378759
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2006281692A Withdrawn JP2008095666A (en) | 2006-10-16 | 2006-10-16 | Fuel component separation device for internal combustion engine |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2008095666A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8580111B2 (en) | 2010-11-29 | 2013-11-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Device for separating fuel components |
-
2006
- 2006-10-16 JP JP2006281692A patent/JP2008095666A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8580111B2 (en) | 2010-11-29 | 2013-11-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Device for separating fuel components |
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