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JP2008248840A - Internal combustion engine - Google Patents

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JP2008248840A
JP2008248840A JP2007092940A JP2007092940A JP2008248840A JP 2008248840 A JP2008248840 A JP 2008248840A JP 2007092940 A JP2007092940 A JP 2007092940A JP 2007092940 A JP2007092940 A JP 2007092940A JP 2008248840 A JP2008248840 A JP 2008248840A
Authority
JP
Japan
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water
fuel
internal combustion
combustion engine
tank
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007092940A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Kodama
淳 児玉
Kazuhiro Kojima
一洋 小島
Kuniaki Kaihara
邦明 貝原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
Priority to JP2007092940A priority Critical patent/JP2008248840A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine capable of stabilizing combustion with a simple construction and materializing improvement of output and improvement of fuel economy in internal combustion engines using a mixed fuel. <P>SOLUTION: In the engine 1 supplied with a gasoline and ethanol mixed fuel, water is added in a fuel tank 60 storing the mixed fuel, ethanol water is separated and extracted from the mixed fuel, and alcohol water is injected in a suction port during heavy load operation. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガソリン及びアルコールの混合燃料が供給される内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine to which a mixed fuel of gasoline and alcohol is supplied.

近年、ガソリンとアルコールとを混合した混合燃料を使用する内燃機関(以下、単にエンジンという)がある。
ただし、当該混合燃料は、アルコールの親水性が高いため当該混合燃料内に水が混入すると容易にガソリンとアルコールとが分離するという性質を有している。例えばエタノール10%混合ガソリン(所謂E10燃料)に対して体積比0.5%程度の水を添加することで完全にガソリンとエタノール水とに分離する。このため、混合燃料を使用する内燃機関では、燃料タンク内への水の浸入を厳重に防止したり、アルコール濃度に応じた燃料噴射制御等を行う必要があり構成及び制御が複雑となっていた。
In recent years, there is an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as an engine) that uses a mixed fuel obtained by mixing gasoline and alcohol.
However, the mixed fuel has a property that gasoline and alcohol are easily separated when water is mixed into the mixed fuel because the hydrophilicity of the alcohol is high. For example, gasoline and ethanol water are completely separated by adding water with a volume ratio of about 0.5% to 10% ethanol mixed gasoline (so-called E10 fuel). For this reason, in an internal combustion engine using a mixed fuel, it is necessary to strictly prevent water from entering the fuel tank, or to perform fuel injection control according to the alcohol concentration, and the configuration and control are complicated. .

また、当該混合燃料を使用する内燃機関ではガソリンのみを使用する内燃機関に比べ低温時の燃焼が不安定となり易いため低温始動が困難であるという問題があった。
そこで、内燃機関の低温始動時に燃料通路内に水を供給することで混合燃料を分離させガソリンのみでの燃料噴射を行うことで低温始動性を向上させる内燃機関の始動システムが開発されている(特許文献1参照)。
特開2006−257907号公報
In addition, the internal combustion engine using the mixed fuel has a problem that it is difficult to start at a low temperature because combustion at a low temperature tends to be unstable compared to an internal combustion engine using only gasoline.
Therefore, an internal combustion engine start system has been developed that improves the low-temperature startability by separating the mixed fuel by supplying water into the fuel passage at the time of low temperature start of the internal combustion engine and performing fuel injection with only gasoline ( Patent Document 1).
JP 2006-257907 A

しかしながら、上記特許文献1に開示された技術では、燃料通路であるデリバリパイプ内に水を供給しており、このような構成では僅かな振動等で分離したガソリンとアルコールとが撹拌されてしまい、正確なガソリン噴射を行うことは困難である。また、当該特許文献1では分離されたアルコールの処理については考慮されていない。
また、上記特許文献1では、混合燃料を分離させるための水を貯留する水タンクを備えているが、当該水タンクへの水をどのように補給するか等も考慮されておらず、水タンク内の水がなくなり混合燃料の分離が不可能となれば燃焼が不安定となり始動性が悪化するという問題がある。ただし、水の補給を車両の使用者が行うことになると使用者の作業が増加するという問題がある。
However, in the technique disclosed in Patent Document 1, water is supplied into a delivery pipe that is a fuel passage. In such a configuration, gasoline and alcohol separated by slight vibration or the like are agitated, It is difficult to perform accurate gasoline injection. In Patent Document 1, no consideration is given to the treatment of the separated alcohol.
Moreover, in the said patent document 1, although the water tank which stores the water for isolate | separating fuel mixture is provided, how to replenish the water to the said water tank is not considered, but a water tank If the water in the tank runs out and separation of the mixed fuel becomes impossible, there is a problem that combustion becomes unstable and startability deteriorates. However, there is a problem that the work of the user increases when the vehicle user replenishes water.

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、混合燃料を使用する内燃機関において、容易な構成で燃焼を安定化させることができ、出力の向上及び燃費の向上を実現することのできる内燃機関を提供することである。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to stabilize combustion with an easy configuration in an internal combustion engine using a mixed fuel, and to improve output and An internal combustion engine capable of realizing improvement in fuel consumption is provided.

上記した目的を達成するために、請求項1の内燃機関では、ガソリン及びアルコールの混合燃料を貯留する燃料タンクと、該燃料タンク内に水を添加する水添加手段と、該水添加手段により水を添加することで前記混合燃料から分離抽出されたアルコール水を内燃機関に供給するアルコール水供給手段と、前記アルコール水が分離抽出された後の残留燃料を前記内燃機関に供給する残留燃料供給手段と、前記内燃機関の負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、前記内燃機関の通常運転時には前記残留燃料供給手段を作動させるとともに、前記負荷状態検出手段により所定以上の負荷が検出された時には少なくとも前記アルコール水供給手段を作動させる制御手段とを備えたことを特徴としている。   In order to achieve the above-described object, in the internal combustion engine according to claim 1, a fuel tank for storing a mixed fuel of gasoline and alcohol, water adding means for adding water into the fuel tank, and water added by the water adding means. Alcohol water supply means for supplying alcohol water separated and extracted from the mixed fuel to the internal combustion engine by adding and residual fuel supply means for supplying residual fuel after the alcohol water is separated and extracted to the internal combustion engine Load condition detecting means for detecting a load condition of the internal combustion engine, operating the residual fuel supply means during normal operation of the internal combustion engine, and at least when a load greater than a predetermined value is detected by the load condition detecting means And a control means for operating the alcohol water supply means.

請求項2の内燃機関では、請求項1において、前記水添加手段は水を貯留する水タンクを有しており、該水タンクには、前記内燃機関が搭載される車両に設けられた空調装置で発生した凝縮水が貯留可能となっていることを特徴としている。   The internal combustion engine according to claim 2, wherein the water addition means has a water tank for storing water, and the water tank is provided with an air conditioner provided in a vehicle on which the internal combustion engine is mounted. It is characterized by the fact that the condensed water generated in can be stored.

上記手段を用いる本発明の請求項1の内燃機関では、ガソリン及びアルコールの混合燃料が供給される内燃機関において、混合燃料が貯留される燃料タンク内に水を添加させることで元々分離しやすい混同燃料からアルコール水を分離抽出し、且つ当該アルコール水及び残留燃料を内燃機関に供給する供給手段をそれぞれ備え、通常運転時には残留燃料を内燃機関に供給することで運転する。そして、高負荷運転時には内燃機関へのアルコール水の供給を行うことで、当該アルコール水の気化潜熱により燃焼温度を低下させることができる。これにより、高負荷時のノッキングを抑制させ内燃機関の高圧縮比化を実現し、高出力化させることができるとともに、低負荷運転での燃費を向上させることができる。   In the internal combustion engine according to claim 1 of the present invention using the above-mentioned means, in the internal combustion engine supplied with the mixed fuel of gasoline and alcohol, the mixing is easily made by adding water into the fuel tank in which the mixed fuel is stored. Supply means for separating and extracting the alcohol water from the fuel and supplying the alcohol water and the residual fuel to the internal combustion engine are provided, and the operation is performed by supplying the residual fuel to the internal combustion engine during normal operation. Then, by supplying alcohol water to the internal combustion engine during high load operation, the combustion temperature can be lowered by the latent heat of vaporization of the alcohol water. Thereby, knocking at the time of high load can be suppressed, a high compression ratio of the internal combustion engine can be realized, high output can be achieved, and fuel consumption at low load operation can be improved.

以上のように本発明の請求項1の内燃機関によれば、混合燃料が供給される内燃機関において、容易な構成で燃焼を安定化させることができる上、出力の向上及び燃費の向上を実現することができる。
請求項2の内燃機関によれば、水添加手段は水タンクを有しており、当該水タンクに車両の空調装置で発生した凝縮水を補給可能とすることで、車両の使用者による水補給作業の増加を防止することができる。
As described above, according to the internal combustion engine of the first aspect of the present invention, in the internal combustion engine to which the mixed fuel is supplied, combustion can be stabilized with an easy configuration, and output and fuel consumption can be improved. can do.
According to the internal combustion engine of claim 2, the water addition means has a water tank, and the water supply by the user of the vehicle is made possible by allowing the condensed water generated by the vehicle air conditioner to be supplied to the water tank. An increase in work can be prevented.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1を参照すると、本発明に係る内燃機関の概略構成図が示されている。
図1に示すエンジン1(内燃機関)は、例えばエタノール10%混合ガソリン(以下E10燃料という)対応の4サイクル直列4気筒型エンジンであり、図1にはそのうちの1つの気筒についての縦断面が示されている。なお、図示されていない他の気筒は、当該図1に示す気筒と同様の構成をなしている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Referring to FIG. 1, there is shown a schematic configuration diagram of an internal combustion engine according to the present invention.
An engine 1 (internal combustion engine) shown in FIG. 1 is a four-cycle in-line four-cylinder engine compatible with, for example, ethanol 10% mixed gasoline (hereinafter referred to as E10 fuel), and FIG. 1 shows a longitudinal section of one of the cylinders. It is shown. The other cylinders not shown in the figure have the same configuration as the cylinder shown in FIG.

図1に示すように、エンジン1はシリンダブロック2にシリンダヘッド4が載置されて構成されている。
シリンダブロック2に形成されている気筒6内には上下摺動可能にピストン8が設けられている。当該ピストン8はコンロッド10を介してクランクシャフト12に連結されている。そして、当該クランクシャフト12のクランク角を検出するクランク角センサ14が設けられている。
As shown in FIG. 1, the engine 1 is configured by mounting a cylinder head 4 on a cylinder block 2.
A piston 8 is provided in the cylinder 6 formed in the cylinder block 2 so as to be slidable up and down. The piston 8 is connected to the crankshaft 12 via a connecting rod 10. A crank angle sensor 14 for detecting the crank angle of the crankshaft 12 is provided.

また、気筒6に対応してシリンダヘッド4の下面には所謂ペントルーフ型の斜面が形成されおり、当該シリンダヘッド4下面、気筒6、及びピストン8上面に囲まれて燃焼室16が形成されている。
また、シリンダヘッド4下面の中央部分には、燃焼室16に臨むようにして点火プラグ18が設けられている。
A so-called pent roof type slope is formed on the lower surface of the cylinder head 4 corresponding to the cylinder 6, and a combustion chamber 16 is formed surrounded by the lower surface of the cylinder head 4, the cylinder 6, and the upper surface of the piston 8. .
A spark plug 18 is provided at the center of the lower surface of the cylinder head 4 so as to face the combustion chamber 16.

また、シリンダヘッド4には、シリンダヘッド4下面の斜面一側からシリンダヘッド4の一側面に向かって吸気ポート20が形成されており、シリンダヘッド4下面の斜面他側からシリンダヘッド4の他側面に向かって排気ポート22が形成されている。
また、シリンダヘッド4には、燃焼室16と吸気ポート20との連通及び遮断を行う吸気弁24、燃焼室16と排気ポート22との連通及び遮断を行う排気弁26がそれぞれ設けられている。
Further, the cylinder head 4 is formed with an intake port 20 from one side of the lower surface of the cylinder head 4 toward one side of the cylinder head 4, and from the other side of the lower surface of the cylinder head 4 to the other side of the cylinder head 4. An exhaust port 22 is formed toward the front.
In addition, the cylinder head 4 is provided with an intake valve 24 that communicates and shuts off the combustion chamber 16 and the intake port 20, and an exhaust valve 26 that communicates and shuts off the combustion chamber 16 and the exhaust port 22.

さらに、シリンダヘッド4には吸気ポート20内にガソリンを噴射するガソリン噴射弁28(残留燃料供給手段)及びエタノール水を噴射するエタノール水噴射弁30(エタノール水供給手段)が設けられている。
また、シリンダヘッド4の一側面には吸気ポート20と連通するように吸気マニホールド32が接続されている。そして、当該吸気マニホールド32はサージタンク34と接続されており、当該サージタンク34は吸気管36と接続されている。
Further, the cylinder head 4 is provided with a gasoline injection valve 28 (residual fuel supply means) for injecting gasoline into the intake port 20 and an ethanol water injection valve 30 (ethanol water supply means) for injecting ethanol water.
An intake manifold 32 is connected to one side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the intake port 20. The intake manifold 32 is connected to a surge tank 34, and the surge tank 34 is connected to an intake pipe 36.

当該吸気管36には、吸気量を調節する電子スロットルバルブ38が設けられており、その吸気上流側には吸気を冷却するインタークーラ40が設けられており、さらに吸気上流側には排気流により駆動して吸気を過給するターボチャージャ42のコンプレッサが設けられている。
また、当該ターボチャージャ42より吸気上流側には吸入空気量を検出するエアフローセンサ44が設けられ、吸気管36の吸気上流端にはエアクリーナ46が設けられている。
The intake pipe 36 is provided with an electronic throttle valve 38 for adjusting the intake air amount, an intercooler 40 for cooling the intake air is provided on the upstream side of the intake air, and further, an exhaust flow is provided on the upstream side of the intake air. A compressor of a turbocharger 42 that is driven to supercharge intake air is provided.
An airflow sensor 44 for detecting the intake air amount is provided upstream of the turbocharger 42 and an air cleaner 46 is provided at the intake upstream end of the intake pipe 36.

一方、シリンダヘッド4の他側面には排気ポート22と連通するように排気マニホールド48が接続されている。
当該排気マニホールド48には排気管50が接続されており、当該排気管50には上記コンプレッサと同期回転するターボチャージャ42のタービンが設けられている。
また、当該エンジン1を搭載する車両にはE10燃料を貯留する燃料タンク60が設けられている。
On the other hand, an exhaust manifold 48 is connected to the other side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the exhaust port 22.
An exhaust pipe 50 is connected to the exhaust manifold 48, and a turbine of a turbocharger 42 that rotates in synchronization with the compressor is provided in the exhaust pipe 50.
Further, the vehicle on which the engine 1 is mounted is provided with a fuel tank 60 that stores E10 fuel.

当該燃料タンク60は、上部に形成された主タンク62及び下部に形成された副タンク64から構成されている。
詳しくは、燃料タンク60は、箱状の主タンク62の底面に、同じく箱状であり主タンク62よりも容積が小である(例えば主タンク容積の10%)副タンク64の上面が連通して形成されている。そして、当該主タンク62と副タンク64とは複数の孔が穿設されたバッフルプレート66により区画されている。
The fuel tank 60 includes a main tank 62 formed in the upper part and a sub tank 64 formed in the lower part.
Specifically, the fuel tank 60 is in the same shape as the box and has a smaller volume than the main tank 62 (for example, 10% of the main tank volume), and the upper surface of the sub tank 64 communicates with the bottom surface of the box-shaped main tank 62. Is formed. The main tank 62 and the sub tank 64 are partitioned by a baffle plate 66 having a plurality of holes.

また、主タンク62の底部分にはガソリン供給パイプ68を介して上記ガソリン噴射弁28と接続された主ポンプ70が配設されており、副タンク64の底部分にはエタノール水供給パイプ72を介して上記エタノール水噴射弁30と接続された副ポンプ74が配設されている。なお、ガソリン供給パイプ68及びエタノール水供給パイプ72には、図示しないがフィルタ、デリバリパイプ等が介装されている。   A main pump 70 connected to the gasoline injection valve 28 via a gasoline supply pipe 68 is disposed at the bottom of the main tank 62, and an ethanol water supply pipe 72 is provided at the bottom of the sub tank 64. A sub pump 74 connected to the ethanol water injection valve 30 is provided. The gasoline supply pipe 68 and the ethanol water supply pipe 72 are provided with a filter, a delivery pipe, and the like (not shown).

また、主タンク62の上部には、車体側壁に形成されている図示しない給油口と連通された給油パイプ76が接続されているとともに、燃料タンク60内の燃料量を検出する燃料ゲージ78が設けられている。
また、当該主タンク62の上部には水添加パイプ80の一端が接続されている。
当該水添加パイプ80は、途中にチェックバルブ82、水添加ポンプ84、フィルタ86が介装され、他端は水を貯留する水タンク88に接続されている。そして、当該水添加パイプ80は、水添加ポンプ84が作動することで水タンク88内の水を燃料タンク60内へと添加する機能を有している(水添加手段)。
In addition, a fuel gauge 78 for detecting the amount of fuel in the fuel tank 60 is provided at the upper part of the main tank 62, and a fuel pipe 76 connected to a fuel inlet (not shown) formed on the side wall of the vehicle body is connected. It has been.
One end of a water addition pipe 80 is connected to the upper part of the main tank 62.
The water addition pipe 80 is provided with a check valve 82, a water addition pump 84, and a filter 86 in the middle, and the other end is connected to a water tank 88 that stores water. The water addition pipe 80 has a function of adding water in the water tank 88 into the fuel tank 60 by operating the water addition pump 84 (water addition means).

また、水タンク88は、例えば燃料タンク60の燃料貯留可能量に対して0.5%の水を貯留することが可能な容積を有しており、当該水タンク88の上部にはオーバーフローした水を排出するための排水通路90が形成されている。
さらに、当該水タンク88の上部には凝縮水パイプ92の一端が接続されている。
当該凝縮水パイプ92は、他端が車両に搭載されたエアコン装置のエバポレータ94部分に接続されており、エアコン装置作動時にエバポレータ94において発生する凝縮水を水タンク88内に補給する機能を有している。なお、当該水タンク88には図示しないが車両の使用者による水補給も可能な補給口も形成されている。
Further, the water tank 88 has a volume capable of storing 0.5% of water with respect to the fuel storage capacity of the fuel tank 60, for example. A drainage passage 90 for discharging the water is formed.
Further, one end of a condensed water pipe 92 is connected to the upper portion of the water tank 88.
The other end of the condensed water pipe 92 is connected to an evaporator 94 portion of an air conditioner mounted on the vehicle, and has a function of supplying condensed water generated in the evaporator 94 into the water tank 88 when the air conditioner is activated. ing. Although not shown, the water tank 88 is also provided with a replenishing port that can be replenished with water by a vehicle user.

また、車両には、エンジン1の運転制御等をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置としてECU96が設けられており、当該ECU96は、CPU、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うとともに、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
例えば、ECU94の入力側には、上記クランク角センサ14、エアフローセンサ44、燃料ゲージ78、及び車両の加減速操作を行うアクセルペダルのアクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ(APS)98等の各種センサ類が接続されている(負荷状態検出手段)。また、ECU96の出力側には各気筒の点火プラグ18、ガソリン噴射弁28、エタノール水噴射弁30、電子スロットルバルブ38、主ポンプ70、副ポンプ74、水添加ポンプ84等の各種デバイス類が接続されている。
Further, the vehicle is provided with an ECU 96 as a control device for performing comprehensive control including operation control of the engine 1, etc., and the ECU 96 includes a CPU, a memory, a timer counter, and the like. The control amount is calculated and various devices are controlled based on the control amount.
For example, on the input side of the ECU 94, there are various types such as the crank angle sensor 14, the air flow sensor 44, the fuel gauge 78, and an accelerator position sensor (APS) 98 that detects the accelerator opening of an accelerator pedal that performs acceleration / deceleration operation of the vehicle. Sensors are connected (load state detection means). Various devices such as an ignition plug 18, a gasoline injection valve 28, an ethanol water injection valve 30, an electronic throttle valve 38, a main pump 70, a sub pump 74, and a water addition pump 84 are connected to the output side of the ECU 96. Has been.

そして、ECU94は、上記各種センサ類から取得される情報に基づき各気筒4への燃料噴射及び点火等を制御するとともに、給油されたE10燃料からエタノール水を分離抽出させる制御等を行う。
以下、このように構成された本発明に係る内燃機関の作用について説明する。
給油口からE10燃料が給油され、燃料タンク60内の燃料給油量を燃料ゲージ78により検知しつつ、この検知結果に応じて、ECU96が水添加ポンプ84を作動させ水タンク88内に貯留された水を燃料タンク60内へ添加する。なお、燃料タンク60内へ添加する水量は、給油されたE10燃料を全てガソリンとエタノール水とに分離可能な量、即ち上記一定量に対して0.5%程度の水量とする。
The ECU 94 controls fuel injection and ignition to each cylinder 4 based on information acquired from the various sensors, and performs control to separate and extract ethanol water from the supplied E10 fuel.
Hereinafter, the operation of the internal combustion engine according to the present invention configured as described above will be described.
E10 fuel is supplied from the fuel supply port, and the fuel supply amount in the fuel tank 60 is detected by the fuel gauge 78, and the ECU 96 operates the water addition pump 84 and is stored in the water tank 88 according to the detection result. Water is added into the fuel tank 60. Note that the amount of water added to the fuel tank 60 is an amount capable of separating all of the supplied E10 fuel into gasoline and ethanol water, that is, about 0.5% of the above-mentioned constant amount.

水が添加されたE10燃料は、親水性が高くガソリンに比べ密度の高いエタノール水が下側に、ガソリンが上側に位置するよう分離する。なお、ここでエタノール水とガソリンの比重の違いを利用して、境界面に浮遊するフロートにてエタノール量を検知してもよい。エタノール量を的確に検知することで、副タンク64のエタノール水が主タンク62に侵入することにより主ポンプ70がエタノール水を吸い上げることを防止できる。例えば、エタノール水量が副タンク64の容量を超えそうになれば、エタノール水を多めに噴射するような制御を施すことも可能である。   The E10 fuel to which water has been added is separated such that ethanol water having high hydrophilicity and higher density than gasoline is located on the lower side and gasoline is located on the upper side. Here, the amount of ethanol may be detected by a float floating on the boundary surface using the difference in specific gravity between ethanol water and gasoline. By accurately detecting the amount of ethanol, it is possible to prevent the main pump 70 from sucking up the ethanol water due to the ethanol water in the sub tank 64 entering the main tank 62. For example, if the amount of ethanol water is likely to exceed the capacity of the sub tank 64, it is possible to perform control such that a large amount of ethanol water is injected.

そして、下側に分離するエタノール水は、バッフルプレート66の孔を通過して副タンク64内に貯留される。なお、当該副タンク64内に貯留されたエタノール水はバッフルプレート66により主タンク62と区画されていることで、車両の振動等による油面変動が抑制され、ガソリンとの撹拌は防止される。
一方、燃料タンク60内へ水を添加したことで水タンク88内の水量は減少または空になるが、エアコン装置の作動に伴いエバポレータ94において凝縮水が発生することで、凝縮水パイプ92を介して当該凝結水が水タンク88内に補給される。
Then, the ethanol water separated downward passes through the hole of the baffle plate 66 and is stored in the sub tank 64. The ethanol water stored in the sub tank 64 is partitioned from the main tank 62 by the baffle plate 66, so that fluctuations in the oil level due to vehicle vibration or the like are suppressed, and stirring with gasoline is prevented.
On the other hand, the amount of water in the water tank 88 is reduced or emptied by adding water into the fuel tank 60, but condensed water is generated in the evaporator 94 with the operation of the air conditioner device, so that the condensed water pipe 92 passes through the condensed water pipe 92. Thus, the condensed water is supplied into the water tank 88.

なお、ここで凝縮水を確保するために、例えばエアコン装置のスイッチが非作動状態である場合でも、車両減速時の回生制動トルクによりエアコン装置のコンプレッサを作動させることで、エバポレータ94における凝縮水の発生を促進させることが好ましい。また、凝結水による水の補給が次回の給油までに間に合わないような場合には、使用者による水補給も可能である。   In order to secure the condensed water here, for example, even when the switch of the air conditioner is inactive, the condensed water in the evaporator 94 is activated by operating the compressor of the air conditioner with the regenerative braking torque at the time of vehicle deceleration. It is preferable to promote the generation. Moreover, when the replenishment of water by condensed water is not in time for the next refueling, the user can replenish water.

また、ECU96は、上記APS98より検出されるアクセル開度及びエアフローセンサ44より検出される吸入空気量に基づきエンジン負荷を算出するとともに、上記クランク角センサ14より検出されるクランク角からエンジン回転速度を算出し、当該エンジン負荷及びエンジン回転速度に応じて燃料噴射制御及び点火制御を行う。
詳しくは、ECU96に記憶されているエンジン負荷及びエンジン回転速度に応じたマップに基づきガソリン噴射量、噴射時期及び点火時期を設定し、当該設定値に応じてガソリン噴射弁28及び点火プラグ18の制御を行う。
The ECU 96 calculates the engine load based on the accelerator opening detected by the APS 98 and the intake air amount detected by the airflow sensor 44, and calculates the engine speed from the crank angle detected by the crank angle sensor 14. The fuel injection control and the ignition control are performed according to the calculated engine load and engine speed.
Specifically, the gasoline injection amount, the injection timing, and the ignition timing are set based on a map corresponding to the engine load and engine speed stored in the ECU 96, and the gasoline injection valve 28 and the ignition plug 18 are controlled according to the set values. I do.

また、ECU96はエンジン負荷が所定負荷以上の高負荷運転時には、ガソリン噴射に加えて、副ポンプ74を作動させ副タンク64内に貯留されているエタノール水をエタノール水噴射弁30へ供給し、当該エタノール水噴射弁30より吸気ポート20内にエタノール水も噴射させるよう制御する。
このように高負荷運転時にエタノール水を吸気ポート20内へ噴射することで、当該エタノール水の気化潜熱により燃焼温度を低下させることができ、ノッキングを抑制させることができる。
The ECU 96 operates the sub pump 74 to supply the ethanol water stored in the sub tank 64 to the ethanol water injection valve 30 in addition to gasoline injection during high load operation where the engine load is a predetermined load or more. Control is performed so that ethanol water is also injected into the intake port 20 from the ethanol water injection valve 30.
By injecting ethanol water into the intake port 20 during high load operation in this way, the combustion temperature can be lowered by the latent heat of vaporization of the ethanol water, and knocking can be suppressed.

したがって、エンジン1の高圧縮比化し、高出力化させることができるとともに低負荷運転時の燃費を向上させることができる。
また、E10燃料対応エンジンにおいて、E10燃料を分離したガソリン噴射による運転を行うことで、従来のような燃料タンク内への水浸入防止やアルコール濃度に応じた制御を行う必要がなくなり、低温始動性の悪化も解消することができる。
Therefore, it is possible to increase the compression ratio of the engine 1 and increase the output, and to improve the fuel efficiency during low load operation.
Further, in an E10 fuel-compatible engine, operation by gasoline injection with E10 fuel separated is performed, so that it is not necessary to perform control according to the alcohol concentration and prevention of water intrusion into the fuel tank as in the prior art. The deterioration of can also be eliminated.

また、エタノール水は、元々分離しやすいE10燃料に対して0.5%程度の少量の水を添加させるだけで十分な量を確保することができる。
さらに、当該E10燃料に添加するための水においても、エアコン装置のエバポレータ94で発生する凝縮水により補給可能であるため、車両の使用者による水補給作業の増加を防止することができる。
Further, a sufficient amount of ethanol water can be ensured only by adding a small amount of water of about 0.5% to the E10 fuel that is originally easily separated.
Furthermore, since the water to be added to the E10 fuel can be replenished by the condensed water generated in the evaporator 94 of the air conditioner, it is possible to prevent an increase in water replenishment work by the vehicle user.

このように、本発明に係る内燃機関は、混合燃料を使用する内燃機関において、容易な構成で燃焼を安定化させることができ、出力の向上及び燃費の向上を実現することができる。
以上で本発明に係る内燃機関の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
As described above, the internal combustion engine according to the present invention can stabilize combustion with an easy configuration in an internal combustion engine using a mixed fuel, and can realize an improvement in output and an improvement in fuel consumption.
Although the description of the embodiment of the internal combustion engine according to the present invention is finished above, the embodiment is not limited to the above embodiment.

例えば、変形例として、図2に示すように上記実施形態のエタノール水供給パイプ72から水タンク88へと分岐させた分岐通路100を形成するとともに、当該分岐通路100にECU96により制御されるエタノール水制御バルブ102を設けた構成とする。
そして、副ポンプ74作動時に、エタノール水制御バルブ102を開放することで水タンク88内にエタノール水を供給する。
For example, as a modification, as shown in FIG. 2, a branch passage 100 branched from the ethanol water supply pipe 72 of the above embodiment to the water tank 88 is formed, and ethanol water controlled by the ECU 96 is provided in the branch passage 100. The control valve 102 is provided.
When the sub pump 74 is operated, the ethanol water control valve 102 is opened to supply ethanol water into the water tank 88.

このように水タンク88内の水にエタノール水が供給されることで、水タンク内の水の腐食及び凍結を防止することができる。
また、他の変形例として、図示しないが上記実施形態のターボチャージャ42よりも吸気下流側の吸気管36と水タンク88上面とを接続する過給圧通路を形成するとともに、当該過給圧通路にECU96により制御される過給圧制御バルブを設け、上記実施形態における水添加ポンプ84をなくした構成とする。
Thus, by supplying ethanol water to the water in the water tank 88, corrosion and freezing of the water in the water tank can be prevented.
As another modified example, although not shown, a supercharging pressure passage that connects the intake pipe 36 and the upper surface of the water tank 88 downstream of the turbocharger 42 of the above embodiment is formed, and the supercharging pressure passage Is provided with a supercharging pressure control valve controlled by the ECU 96, and the water addition pump 84 in the above embodiment is eliminated.

そして、E10燃料給油後、ターボチャージャ42による過給圧が所定圧以上となったときに過給圧制御バルブを開放させることで、当該過給圧により水タンク88内の水を燃料タンク60内へと添加させる。
これにより、水添加ポンプ84を不要とした簡単な構成とすることができる。
この他にも、例えば上記実施形態におけるエンジン1は、混合燃料としてE10燃料対応のエンジンであるが、他のアルコール混合燃料を使用するエンジンにも本発明の適用は可能である。
Then, after the E10 fuel is refueled, the supercharging pressure control valve is opened when the supercharging pressure by the turbocharger 42 is equal to or higher than a predetermined pressure, so that the water in the water tank 88 is brought into the fuel tank 60 by the supercharging pressure. Add to.
Thereby, it can be set as the simple structure which does not require the water addition pump 84. FIG.
In addition, for example, the engine 1 in the above embodiment is an engine that supports E10 fuel as a mixed fuel, but the present invention can also be applied to engines that use other alcohol mixed fuels.

また、上記実施形態では燃料タンク60の副タンク64は箱状で容積が主タンク容積の10%としているが、形状及び容積はこれに限られるものではなく、分離したアルコール水を十分に貯留可能なものであればよい。例えば、給油される混合燃料がエタノール20%混合燃料である場合には、副タンクの容積は主タンクの20%以上であることが好ましい。   In the above embodiment, the sub tank 64 of the fuel tank 60 has a box shape and the volume is 10% of the main tank volume. However, the shape and volume are not limited to this, and the separated alcohol water can be sufficiently stored. Anything is acceptable. For example, when the mixed fuel to be supplied is a 20% ethanol mixed fuel, the volume of the sub tank is preferably 20% or more of the main tank.

また、上記実施形態では、水タンク88の容積は燃料タンク60の燃料貯留可能量に対して0.5%としているが、当該水タンク88の容積はこれに限られるものではなく、例えばより大きな容積にしても構わない。
また、上記実施形態におけるエンジン1は、ガソリン噴射弁28により吸気ポート内にガソリンを噴射するものであるが、例えばガソリン噴射弁が燃焼室内に直接ガソリンを噴射する筒内噴射型エンジンであっても構わない。また、エタノール水噴射弁においても、燃焼室内に直接エタノール水を噴射する構成としても構わない。
Moreover, in the said embodiment, although the volume of the water tank 88 is 0.5% with respect to the fuel storage possible amount of the fuel tank 60, the volume of the said water tank 88 is not restricted to this, For example, it is larger The volume may be used.
Moreover, although the engine 1 in the said embodiment is what injects gasoline in an intake port by the gasoline injection valve 28, even if a gasoline injection valve injects gasoline directly in a combustion chamber, for example, I do not care. Also, the ethanol water injection valve may be configured to inject ethanol water directly into the combustion chamber.

また、上記実施形態では混合燃料(E10燃料)をガソリン及びエタノール水に完全に分離させているが、このような構成に限られるものではなく、例えば混合燃料からエタノール水を一部分離抽出し、通常運転時においては残留した混合燃料による運転を行い、高負荷運転時にエタノール水も供給するような構成としても構わない。この場合には、残留燃料供給手段にアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサ等を設けることが好ましい。   In the above embodiment, the mixed fuel (E10 fuel) is completely separated into gasoline and ethanol water. However, the present invention is not limited to such a configuration. For example, a part of ethanol water is separated and extracted from the mixed fuel. A configuration may be adopted in which operation is performed with the remaining mixed fuel during operation, and ethanol water is also supplied during high-load operation. In this case, it is preferable to provide an alcohol concentration sensor or the like for detecting the alcohol concentration in the residual fuel supply means.

本発明に係る内燃機関の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine according to the present invention. 変形例の要部を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the principal part of a modification.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン(内燃機関)
14 クランク角センサ(負荷状態検出手段)
28 ガソリン噴射弁(残留燃料供給手段)
39 エタノール水噴射弁(エタノール水供給手段)
44 エアフローセンサ(負荷状態検出手段)
60 燃料タンク
62 主タンク
64 副タンク
66 バッフルプレート
70 主ポンプ(残留燃料供給手段)
74 副ポンプ(エタノール水供給手段)
78 燃料ゲージ
80 水添加パイプ(水添加手段)
84 水添加ポンプ(水添加手段)
88 水タンク(水添加手段)
94 エバポレータ
96 ECU(制御手段)
98 アクセルポジションセンサ(APS)(負荷状態検出手段)
1 engine (internal combustion engine)
14 Crank angle sensor (load state detection means)
28 Gasoline injection valve (residual fuel supply means)
39 Ethanol water injection valve (ethanol water supply means)
44 Air flow sensor (load state detection means)
60 Fuel tank 62 Main tank 64 Sub tank 66 Baffle plate 70 Main pump (residual fuel supply means)
74 Sub pump (ethanol water supply means)
78 Fuel gauge 80 Water addition pipe (water addition means)
84 Water addition pump (water addition means)
88 Water tank (water addition means)
94 Evaporator 96 ECU (control means)
98 Accelerator position sensor (APS) (load state detection means)

Claims (2)

ガソリン及びアルコールの混合燃料を貯留する燃料タンクと、
該燃料タンク内に水を添加する水添加手段と、
該水添加手段により水を添加することで前記混合燃料から分離抽出されたアルコール水を内燃機関に供給するアルコール水供給手段と、
前記アルコール水が分離抽出された後の残留燃料を前記内燃機関に供給する残留燃料供給手段と、
前記内燃機関の負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、
前記内燃機関の通常運転時には前記残留燃料供給手段を作動させるとともに、前記負荷状態検出手段により所定以上の負荷が検出された時には少なくとも前記アルコール水供給手段を作動させる制御手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関。
A fuel tank for storing a mixed fuel of gasoline and alcohol;
Water addition means for adding water into the fuel tank;
Alcohol water supply means for supplying alcohol water separated and extracted from the mixed fuel to the internal combustion engine by adding water by the water addition means;
Residual fuel supply means for supplying residual fuel after the alcohol water is separated and extracted to the internal combustion engine;
Load state detecting means for detecting a load state of the internal combustion engine;
Control means for operating the residual fuel supply means during normal operation of the internal combustion engine and for operating at least the alcohol water supply means when a load of a predetermined level or more is detected by the load state detection means. An internal combustion engine.
前記水添加手段は水を貯留する水タンクを有しており、
該水タンクには、前記内燃機関が搭載される車両に設けられた空調装置で発生した凝縮水が貯留可能となっていることを特徴とする請求項1記載の内燃機関。
The water adding means has a water tank for storing water,
The internal combustion engine according to claim 1, wherein condensed water generated by an air conditioner provided in a vehicle on which the internal combustion engine is mounted can be stored in the water tank.
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