(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料を高揮発性燃料と低揮発性燃料とに分離するために、比較的小型で分離効率の高い燃料分離装置を備える内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関の燃料分離装置が、燃料を加熱するための加熱装置８と、加熱装置により加熱された燃料が供給されるサイクロン分離器９とを有しており、供給燃料はサイクロン分離器において旋回するために、加熱により気化した高揮発性燃料が中央部に位置し、加熱によっても液体のままの低揮発性燃料が周囲部に位置するようになり、気体の高揮発性燃料はサイクロン分離器の壁面に接触して液化することはなく中央部から取り出され、高い分離効率を実現することができる。また、サイクロン分離器は、分留空間を有する分留器に比較して小型とすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料分離装置が、燃料を加熱するための加熱装置と、前記加熱装置により加熱された燃料が供給されるサイクロン分離器とを有することを特徴とする燃料分離装置を備える内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を高揮発性燃料と低揮発性燃料とに分離する燃料分離装置を備える内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
機関始動時には、始動性を向上させるために、燃料として高揮発性燃料（低沸点燃料）を使用することが好ましい。このようなために、内燃機関に燃料分離装置として分留器を設けて、燃料を高揮発性燃料と低揮発性燃料とに分離することが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−００９９２５号公報
【特許文献２】特開２００２−１５６１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料を加熱して高揮発性燃料を分離させる分留器は、分離させた高揮発性燃料を一時的に貯蔵する貯蔵容器等が配置される分留空間を必要とするために比較的大型となり、車両への搭載が困難である。また、気化させた高揮発性燃料の一部が分留器の壁面により凝縮して再び低揮発性燃料に混入するために、分離効率がそれほど高くない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、燃料を高揮発性燃料と低揮発性燃料とに分離するために、比較的小型で分離効率の高い燃料分離装置を備える内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による請求項１に記載の燃料分離装置を備える内燃機関は、燃料分離装置が、燃料を加熱するための加熱装置と、前記加熱装置により加熱された燃料が供給されるサイクロン分離器とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による請求項１に記載の燃料分離装置を備える内燃機関は、燃料分離装置が、燃料を加熱するための加熱装置と、加熱装置により加熱された燃料が供給されるサイクロン分離器とを有しており、供給燃料はサイクロン分離器において旋回するために、加熱により気化した高揮発性燃料が中央部に位置し、加熱によっても液体のままの低揮発性燃料が周囲部に位置するようになり、気体の高揮発性燃料はサイクロン分離器の壁面に接触して液化することはなく中央部から取り出され、高い分離効率を実現することができる。また、サイクロン分離器は、分留空間を有する分留器に比較して小型とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】内燃機関に搭載される本発明の燃料分離装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は内燃機関に搭載される本発明による燃料分離装置を示す概略図である。内燃機関は、例えば、ＦＦＶ(Flexible Fuel Vehicle)であり、ガソリン、エタノール、又は、ガソリンとエタノールとの混合燃料が主燃料タンクへ供給される。図１において、１が主燃料タンクである。２は主燃料タンク１内に配置された燃料ポンプであり、第１燃料配管３を介して主燃料タンク１内の燃料を内燃機関の第１インジェクタへ圧送する。第１インジェクタは、気筒毎に配置され、各気筒の吸気通路又は各気筒の気筒内へ直接的に燃料を噴射するものである。５は調整器４が配置された戻し配管であり、必要に応じて第１燃料配管３を通過する燃料の一部を主燃料タンク１内へ戻して第１インジェクタへ圧送する燃料量を制御する。
【００１０】
第１インジェクタへ圧送される燃料は、主燃料タンク１内へ供給されている燃料によっては、エタノールを多く含んでいることがあり、この場合には、気筒内へ供給された燃料は、気筒内の温度が低いとき、例えば、機関始動時等において、十分に気化せず、良好な燃焼を実現することができない。
【００１１】
それにより、主燃料タンク１内へ供給された燃料から高揮発性燃料を分離して副燃料タンク１２（高揮発性燃料タンク）へ貯蔵し、例えば、機関始動時には、第２インジェクタを介して副燃料タンク１２内の燃料を気筒内へ供給するようになっている。それにより、機関始動性を向上させることができる。第２インジェクタは、気筒毎に配置され、各気筒の吸気通路又は各気筒の気筒内へ直接的に燃料を噴射するものである。
【００１２】
副燃料タンク１２内には、燃料ポンプ１４が配置され、第２燃料配管１５を介して高揮発性燃料が第２インジェクタへ圧送される。１６は調整器１７が配置された戻し配管であり、必要に応じて第２燃料配管１５を通過する燃料の一部を副燃料タンク１２内へ戻して第２インジェクタへ圧送する燃料量を制御する。
【００１３】
６は、主燃料タンク１の外側において第１燃料配管３に接続された分岐配管である。分岐配管６には閉鎖弁７が配置されている。分岐配管６の閉鎖弁７の下流側には、分岐配管６内を通過する燃料を加熱するための熱交換器（又は電気ヒータ等の加熱器）８が配置されている。熱交換器８は、排気ガスの熱又はラジエタにおいて放熱される以前の機関冷却水の熱を利用するものとすることができる。
【００１４】
熱交換器８により加熱された燃料は、サイクロン分離器９へ供給される。本実施形態において、高揮発性燃料を分離するための燃料分離装置は、熱交換器８又は加熱器のような加熱装置と、サイクロン分離器９とを有している。
【００１５】
サイクロン分離器９は、旋回するように供給された燃料を自身に作用する遠心力によって分離するものである。サイクロン分離器９へ供給された燃料は、サイクロン分離器９の円筒状の壁面に沿って旋回する。それにより、例えば、熱交換器８により約７５°Ｃまで加熱された燃料がサイクロン分離器９へ供給されれば、サイクロン分離器９において燃料中のガソリンの高揮発成分が気化し、加熱により気化した高揮発性燃料がサイクロン分離器９の中央部に位置し、加熱によっても液体のままのエタノール等の低揮発性燃料がサイクロン分離器９の周囲部に位置するようになり、気体の高揮発性燃料はサイクロン分離器９の壁面に接触して液化することはなく排出管１１によってサイクロン分離器９の中央部から取り出すことができ、高い分離効率を実現することができる。また、サイクロン分離器９の周囲部に位置する低揮発性燃料は、主燃料タンク１へ配管１０を介して戻される。こうして、主燃料タンク１内の燃料は低揮発性燃料を多く含むようになる。
【００１６】
排出管１１は、副燃料タンク１２内のエダクタ１３に接続されており、サイクロン分離器９により分離された気体の高揮発性燃料は、エダクタ１２により副燃料タンク１２内へ吸引され、冷却により液化される。エダクタ１２は、戻し配管１６を介して副燃料タンクへ戻される高揮発性燃料の流れを利用して負圧を発生させ、サイクロン分離器９により分離された気体の高揮発性燃料を吸引するものであり、電気エネルギ等を必要としない。
【００１７】
また、燃料を加熱して単に高揮発性燃料を気化させて分離する分留器は、高揮発性燃料を一時的に貯蔵する貯蔵容器等が配置される分留空間を有するために比較的大型となるが、サイクロン分離器９は、このような分留空間を必要とせずに小型化が可能であり、加熱装置８と共に燃料分離装置として車両に容易に搭載することができる。
【００１８】
副燃料タンク１２にレベルセンサを配置して、副燃料タンク１２内の高揮発性燃料が設定量より少なくなれば、閉鎖弁７を開弁して、前述したように主燃料タンク１内の燃料から高揮発性燃料を分離して副燃料タンク１２へ供給する。
【００１９】
例えば、副燃料タンク１２内の高揮発性燃料量が減少して第一設定量に達すると、主燃料タンク１内の燃料からの高揮発性燃料の分離を開始し、副燃料タンク１２内の高揮発性燃料量が増加して第二設定量に達すると高揮発性燃料の分離を中止するようにする。このような場合において、高揮発性燃料を分離している時間が設定時間を超える場合には、主燃料タンク１内の燃料の高揮発性燃料の含有割合が少なくなっているとして、高揮発性燃料を多く含む燃料を給油するように運転者に知らせることが好ましい。
【００２０】
本実施形態は、内燃機関がＦＦＶの場合を説明したが、本発明の燃料分離装置は、内燃機関がＦＦＶの場合に限定されることはない。例えば、内燃機関が軽油を燃料とするディーゼルエンジンの場合には、主燃料タンク１へ供給される軽油から高揮発性成分を分離して、機関始動時等に使用することができる。
【００２１】
また、内燃機関が火花点火内燃機関のようにガソリンを燃料とする場合には、主燃料タンク１へ供給されたガソリンを加熱装置により約８０°Ｃへ加熱して高揮発性成分を副燃料タンク１２へ分離すると、分離した高揮発性成分（低沸点成分）は低オクタン価燃料であり、主燃料タンク１には、高沸点の高オクタン価燃料が多く含まれるようになる。
【００２２】
それにより、副燃料タンク１２内の燃料を機関始動時に使用すれば、始動時の未燃燃料の排出量低減を実現することができ、ノッキングが発生し易い高負荷時等に主燃料タンク１内の高オクタン価燃料を多く含む燃料を使用すれば、ノッキングを抑制することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１    主燃料タンク
８    熱交換器
９    サイクロン分離器
１２    副燃料タンク
【図１】
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