JP2011508133A - ディーゼルエンジンの燃料加熱装置 - Google Patents

Abstract

本明細書はディーゼルエンジンの燃料加熱装置を関し、燃料を予熱及び加熱してその燃料を前記エンジンに供給することを要旨とする。前記ディーゼルエンジンの燃料加熱装置は、前記エンジンの第１側面に接続されるランナーと排気筒との間に形成される回収タンクを有し、前記ランナーから導入される排気熱で加熱される主加熱部と、燃料を前記エンジンに供給するように、燃料タンクから延出し、前記回収タンクの周りに巻装されて前記回収タンクからの熱伝道のために前記燃料供給管を通過する燃料を加熱する燃料供給管と、を含む。前記ディーゼルエンジンの燃料加熱装置は、前記燃料供給管が前記排気筒に沿って挿入されて、冬季には外部の冷気で冷却される燃料が前記回収タンクに直接導入されることを防止するように設けられる予熱部をさらに含む。
【選択図】なし

Description

本発明は、燃料を予熱または加熱してその燃料をディーゼルエンジンに供給するディーゼルエンジンの燃料加熱装置に関し、特には、本発明は、ディーゼルエンジンの燃料加熱装置であって、そこでは、回収タンクが当該装置内で排気ポートに接続されるランナーと排気筒の間に設けられ、高温で加熱された燃料が前記エンジンに供給されるように燃料供給管が前記回収タンクの周りに巻装され、それによって燃料の完全燃焼を誘発し、前記エンジン効率を向上させ、さらに、煤煙を遮断することで環境汚染を防止することを特徴とするディーゼルエンジンの燃料加熱装置に関する。

通常、ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンで使用される燃料よりも安価な重油、軽油などの燃料を用いて動作され、燃料消費を節減するので、ディーゼルエンジンは運転コストが低いという利点がある。加えて、ディーゼルエンジンは操作が容易なので内燃機関として広く利用されている。

大型ディーゼルエンジンは大型船舶のメインエンジンとして使用され、中型ディーゼルエンジンは発電機や船舶に利用され、小型ディーゼルエンジンは車両、鉄道列車、小型船舶、建設機器などに利用される。つまり、ディーゼルエンジンはさまざまな分野で広範に利用されている。加えて、ディーゼルエンジンは耕運機、農業における灌漑作業の噴霧ポンプ、コンプレッサ、送水ポンプ、及び救急用通信電源に用いられている。

周知のように、燃料として軽油を用いるディーゼルエンジンは不完全燃焼時に煤煙を生成する。特に、車両の場合、上り坂を走行したり、ドライバーがアクセルペダルを踏み込むと煤煙を過剰に生成する。加えて、上記のように、煤煙が過剰生成される場合、車両の出力は著しく低下し、排出される煤煙は重大な環境汚染を引き起こす。

上記の問題点を克服するために、燃料を加熱及び予熱するためのさまざまな方法が開発されている。現に、小型車両の場合、加熱部材または標準型バーナーが燃料タンク内の燃料をエンジンに供給するために使用される燃料供給管の外部に設置され、それによって燃料を加熱及び予熱し、その燃料をエンジンに供給する。大型車両の場合、その燃料供給は電子制御されて煤煙を防止する。

しかしながら、前記燃料供給管が現在利用されている従来のバーナーで加熱されると、大型車両の場合、大量の燃料を同時に供給しなければならず、この場合、前記燃料の加熱専用に別途の燃料を準備して大量の燃料を同時に加熱しなければならないことから、前記エンジンを作動させるために使用する燃料に加えて燃料を加熱するために準備され用いられる燃料のために燃料費が増加してしまい、上記方法を大型車両に適用することには問題がある。

加えて、大型車両で使用される電子燃料供給調整装置は煤煙の減少に顕著な効果を有するが、小型車両に適応可能な電子燃料供給調整装置を新たに設計・製造するためには高コストが必要となり、前記電子燃料供給調整装置を小型車両に設置するには高コストが必要となってしまうという問題がある。

加えて、前記電子燃料供給調整装置では、燃料を加熱しないで使用するので、燃料効率が低下するようになる。

また、前記加熱バーナー方式及び電子燃料供給調整装置は使用中に誤動作を起こす可能性もある。

よって、本発明は従来技術で発生する上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的はディーゼルエンジン用燃料加熱装置を提供することにあり、そこでは、回収タンクが当該装置内で対応する排気ポートに接続されるランナーと排気筒間に設けられ、高温で加熱された燃料が前記エンジンに供給されるように燃料供給管が前記回収タンクの外面の周りに巻装され、それによって燃料の完全燃焼を誘発し、前記エンジン効率を向上させ、さらに、煤煙を遮断することで環境汚染を防止することを特徴とするディーゼルエンジンの燃料加熱装置を提供することにある。

本発明によれば、回収タンクがエンジンからの排気熱を受け入れて回収するランナーと排気筒との間に設けられ、燃料供給管が、前記エンジンの始動直後に燃料を加熱できるように前記回収タンクの周りに巻装される。加えて、加熱された燃料を前記エンジンに供給して燃料の完全燃焼を誘発し、前記エンジンの効率を向上させることもでき、それによって燃料費を削減する。さらに、煤煙を遮断できるので、環境汚染を防止することができるようになっている。

加えて、本発明に係るディーゼルエンジンの燃料加熱装置は容易に製造することができるので、製造コストを削減できる。さらに、前記燃料加熱装置は、そのサイズにかかわらず種々の車両に適用することができ、ディーゼル機関車、小型船舶及び大型船舶にも適用することができる。

加えて、前記燃料加熱装置は誤動作を起こさない。

本発明に係るディーゼルエンジンの燃料加熱装置を示す斜視図である。 図１に示すディーゼルエンジンの燃料加熱装置を示す分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。さらに、 本発明の別の実施形態に係る予熱部を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態に係るディーゼルエンジンの燃料加熱装置を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明に係るディーゼルエンジンの燃料加熱装置を示す斜視図であり、図２は、図１に示すディーゼルエンジンの燃料加熱装置を示す分解斜視図である。

図１及び図２に示すように、本発明に係るディーゼルエンジンの燃料加熱装置１００は、エンジン１０と排気筒１４間に配置される主加熱部１１０と、前記排気筒１４に形成される予熱部１３０と、前記予熱部１３０及び前記主加熱部１１０を貫通して燃料を前記エンジン１０に供給する燃料供給管１４０と、を含む。

前記主加熱部１１０は、第１、第２、第３及び第４ランナー１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び１２ｄと前記排気筒１４との間に配置される回収タンク１１２を含む。前記第１〜第４ランナー１２ａ〜１２ｄは、前記エンジン１０の第１側面に形成される第１、第２、第３及び第４排気ポート（図示せず）にそれぞれに接続される。つまり、前記回収タンク１１２は、前記第１〜第４ランナー１２ａ〜１２ｄに接続される第１端部と、前記エンジン１０に向かって延びる前記排気筒１４に接続される第２端部と、を有する。当技術分野で公知のように、前記第１〜第４ランナー１２ａ〜１２ｄ、前記回収タンク１１２及び前記排気筒１４は互いに連携して排気マニホールドを構成する。

前記燃料供給管１４０は前記回収タンク１１２の周りに巻装される。前記燃料供給管１４０と前記回収タンク１１２間の接触面積を最大化するために、螺旋形状を有する加熱溝１１４が、前記排気筒１４に隣接した前記回収タンク１２の第２端部から前記エンジン１０にかけて、前記回収タンク１１２の外面に形成されている。つまり、前記燃料供給管１４０は、螺旋状をなして前記加熱溝１１４に沿って前記回収タンク１１２の周りに巻装される。

図３は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図２及び図３に示すように、前記主加熱部１１０は、第１熱伝導ブロック１１６ａと、第２熱伝導ブロック１１６ｂと、第１断熱カバー１２０ａと、第２断熱カバー１２０ｂと、をさらに含む。前記第１及び第２熱伝導ブロック１１６ａ，１１６ｂは前記回収タンク１２の高温度の熱を前記加熱溝１１４から露出する前記燃料供給管１４０に導入する。前記第１及び第２断熱カバー１２０ａ，１２０ｂは、前記回収タンク１１２、前記回収タンク１１２の周りに巻装される前記燃料供給管１４０、前記第１熱伝導ブロック１１６ａ及び前記第２熱伝導ブロック１１６ｂをその中に規定し、前記回収タンク１１２、前記回収タンク１１２の周りに巻装される前記燃料供給管１４０、前記第１熱伝導ブロック１１６ａ及び前記第２熱伝導ブロック１１６ｂを外部の寒冷環境から保護する。

前記第１熱伝導ブロック１１６ａ及び前記第２熱伝導ブロック１１６ｂ好ましくは高伝導性の材質からなり、前記第１熱伝導ブロック１１６ａは前記回収タンク１１２の上部と、前記上部に隣接した前記回収タンク１１２の側面と、に固着し、前記第２熱伝導ブロック１１６ｂは前記回収タンク１１２の下部と、前記下部に隣接した前記回収タンク１１２の側面と、に固着し、前記第１熱伝導ブロック１１６ａと前記第２熱伝導ブロック１１６ｂとは互いに干渉することなしに前記回収タンク１１２の上部及び下部にそれぞれ固着し、ボルトとナットで互いに結合される。かかる第１熱伝導ブロック１１６ａ及び第２熱伝導ブロック１１６ｂは、第１熱伝導溝１１８ａ及び第２熱伝導溝１１８ｂとともにその中に形成され、当該ブロックには、前記加熱溝１１４から露出する前記燃料供給管１４０が挿入される。なお、前記第１断熱カバー１２０ａは、前記燃料供給管１４０がその周りに巻装されるとともに前記第１熱伝導ブロック１１６ａが固着する前記回収タンク１１２の上部と、前記上部に隣接した前記回収タンク１１２の側面と、を覆う。同様に、前記第２断熱カバー１２０ｂは、前記燃料供給管１４０がその周りに巻装されるとともに前記第２熱伝導ブロック１１６ｂが固着する前記回収タンク１１２の下部と、前記下部に隣接した前記回収タンク１１２の側面と、を覆う。前記第１断熱カバー１２０ａはボルトとナットで前記第２断熱カバー１２０ｂに結合される。

好ましくは、断熱部材１２２が、前記第１熱伝導ブロック１１６ａと前記第１断熱カバー１２０ａ間、及び前記第２熱伝導ブロック１１６ｂと前記第２断熱カバー１２０ｂ間に充填され、前記断熱部材１２２はロックウールからなる。

図１を再び参照すると、前記予熱部１３０は前記排気筒１４に沿って形成され、かかる予熱部１３０は、前記排気筒１４に沿って形成され、前記燃料供給管１４０が挿入される予熱溝１３２を有し、前記予熱溝１３２は前記排気筒１４を圧縮することで形成される。

加えて、前記予熱部１３０は、前記予熱溝１３２の上部を覆うと同時に前記予熱溝１３２がその中に挿入される前記燃料供給管１４０を規定する断熱カバー１３４と、第１予熱カバー１３６ａと、半円筒形状を有し、前記予熱溝１３２に挿入された前記燃料供給管１４０を外部の寒冷環境から保護する第２予熱カバー１３６ｂと、をさらに含む。前記第１予熱カバー１３６ａ及び前記第２予熱カバー１３６ｂはボルトとナットで互いに結合される。

なお、図４に示すように、比較的に短い排気筒１４を有する大型車両の場合は、前記予熱溝１３２を前記排気筒１４に沿って螺旋状に形成することができる。

特に、外部の空気が寒冷な冬季では、前記予熱部１３０は前記燃料タンク（図示せず）の低温の燃料が前記主加熱部１１０に直接導入されることを防止するので、冬季節でさえも燃料を均一に加熱することができるようになっている。
（産業上の利用の可能性）

以下、上述のディーゼルエンジンの燃料加熱装置１００の組立工程と動作を簡単に説明する。

先ず、前記燃料タンク（図示せず）から延出する前記燃料供給管１４０は、前記排気筒１４に形成された前記予熱溝１３２に沿って挿入され、次いで、前記燃料供給管１４０は前記回収タンク１１２に形成された前記加熱溝１１４に沿って巻装される。

前記燃料供給管１４０が前記排気筒１４及び前記回収タンク１１２に密接して設置された後、前記燃料供給管１４０が挿入される前記予熱溝１３２の上部は前記断熱カバー１３４で覆われる。同様に、前記第１熱伝導ブロック１１６ａ及び前記第２熱伝導ブロック１１６ｂは前記回収タンク１１２の上部及び下部をそれぞれ覆い、互いに固着する。その後、前記排気筒１４の場合、前記排気筒１４に沿って配置された前記燃料供給管１４０は前記第１及び第２予熱カバー１３６ａ，１３６ｂによって保護される。同様に、前記回収タンク１１２の場合、前記燃料供給管１４０は前記回収タンク１１２の周りに巻装され、前記第１熱伝導ブロック１１６ａ及び前記第２熱伝導ブロック１１６ｂは前記第１及び第２断熱カバー１２０ａ，１２０ｂによって保護される。この場合、ロックウールからなる前記断熱部材１２２は前記第１断熱カバー１２０ａと前記第１熱伝導ブロック１１６ａ間と、前記第２断熱カバー１２０ｂと前記第２熱伝導ブロック１１６ｂ間とに充填される。

上記のように、本発明に係る燃料加熱装置１００の組立工程の完了後、前記エンジン１０は作動される。この場合、前記エンジン１０から排出された高温の排気熱は前記第１〜第４ランナー１２ａ〜１２ｄを介して前記回収タンク１１２内に回収され、次いで、前記排気筒１４を介して外部に排出される。この時点で、前記回収タンク１１２及び前記排気筒１４は前記排気熱によって高温にて加熱される。

前記排気筒１４及び前記回収タンク１１２が加熱される場合、前記排気筒１４及び前記回収タンク１１２に沿って配置された前記燃料供給管１４０は、前記排気筒１４及び前記回収タンク１１２から伝わった熱によって加熱される。前記燃料供給管１４０が加熱されるにつれて、前記燃料供給管１４０を通過する燃料は前記予熱部１３０で予加熱され、前記主加熱部１１０で高温にて加熱され、次いで、その燃料は前記エンジン１０に供給される。

高温で加熱された燃料は前記エンジン１０に供給され、前記エンジン１０内で完全燃焼を得ることができ、前記エンジン１０の効率を向上させ、煤煙の生成を防止する。

本発明をいくつかの実施形態を示して説明したが、請求項及びそれらの等価物においてその範囲を定義した本発明の原理及び真の趣旨から逸脱することなく本実施形態を変更を行い得ることは当業者であれば理解されよう。

Claims (8)

1. 前記エンジンの第１側面に接続されるランナーと排気筒との間に形成される回収タンクを有し、前記ランナーから導入される排気熱で加熱される主加熱部と；燃料を前記エンジンに供給するように、燃料タンクから延出し、前記回収タンクの周りに巻装されて前記回収タンクからの熱伝道のために前記燃料供給管を通過する燃料を加熱する燃料供給管と、からなることを特徴とするディーゼルエンジンの燃料加熱装置。
2. 加熱溝が前記回収タンクの外面に形成されて前記回収タンクと前記燃料供給管間の接触面積を最大化することを特徴とする請求項１に記載の燃料加熱装置。
3. 前記加熱溝が前記排気筒に隣接した前記回収タンクの第１端部から前記エンジンに隣接した前記回収タンクの第２端部にかけて螺旋形状に形成され、前記燃料供給管が前記螺旋状加熱溝に沿って螺旋状をなして巻装されることを特徴とする請求項２に記載の燃料加熱装置。
4. 前記主加熱部が第１熱伝導ブロック及び第２熱伝導ブロックをさらに含み、当該第１及び第２伝導ブロックが、前記回収タンクの上部と、前記上部に隣接した前記回収タンクの側面と、前記回収タンクの下部と、前記下部に隣接した前記回収タンクの側面と、に固着して、前記回収タンク高温度の熱を前記加熱溝から露出する前記燃料供給管にガイドすることを特徴とする請求項２に記載の燃料加熱装置。
5. 前記第１熱伝導ブロックがボルトとナットで前記第２熱伝導ブロックに結合され、前記加熱溝から露出する前記燃料供給管がその中に挿入される第１熱伝導溝及び第２熱伝導溝とともにその中に形成されることを特徴とする請求項４に記載の燃料加熱装置。
6. 前記主加熱部が、ボルトとナットで互いに接続される第１断熱カバー及び第２断熱カバーを含み、当該第１及び第２断熱カバーは、前記回収タンクと、前記回収タンクの周りに巻装される前記燃料供給管と、前記第１熱伝導ブロック及び前記第２熱伝導ブロックと、を外部の寒冷環境から保護すると同時に、前記回収タンクと、前記回収タンクの周りに巻装される前記燃料供給管と、前記第１熱伝導ブロック及び前記第２熱伝導ブロックと、をその中に規定することを特徴とし、ロックウールを含む断熱部材が前記第１熱伝導ブロックと前記第１断熱カバー間、及び前記第２熱伝導ブロックと前記第２断熱カバー間に充填されることを特徴とする請求項２に記載の燃料加熱装置。
7. 前記燃料加熱装置が前記排気筒に形成される予熱部をさらに含み、前記予熱部が前記排気筒に沿って形成され、前記燃料供給管がその中に挿入される予熱溝を有するので、前記燃料供給管を通過する燃料は予加熱されてから前記主加熱部に導入されるようになっていることを特徴とする請求項６に記載の燃料加熱装置。
8. 前記予熱溝が前記排気筒に沿って螺旋形状に形成されることを特徴とする請求項７に記載の燃料加熱装置。

Images