(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンでの燃焼条件を良好なものとして、燃料を従来に比べて低温で完全燃焼させる。【解決手段】燃料タンク２９から供給される燃料をフィードポンプ３１で一定圧に加圧し、インジェクションポンプ３４を駆動制御することにより、エンジン３０内に燃料を噴射する燃料供給経路を備え、前記インジェクションポンプ３４の入口側と、前記フィードポンプ３１の入口側とを接続するバイパス管３５を設ける。前記バイパス管３５は前記インジェクションポンプ３４の入口側から前記フィードポンプ３１の入口側にのみ燃料を環流可能とする逆止弁３６を備えている。【選択図】  図３
2004324610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクから供給される燃料をフィードポンプで一定圧に加圧し、インジェクションポンプを駆動制御することにより、エンジン内に燃料を噴射する燃料供給経路を備え、前記インジェクションポンプの入口側と、前記フィードポンプの入口側とを接続するバイパス管を設けたことを特徴とするエンジン用燃料噴射圧調整機構。
【請求項２】
前記バイパス管は、インジェクションポンプの入口側からフィードポンプの入口側にのみ燃料を還流可能とする逆止弁を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン用燃料噴射圧調整機構。
【請求項３】
前記インジェクションポンプの入口側配管に、異なる極性の磁極面を対向させ、発生する磁力線が前記燃料供給経路を流動する燃料の流動方向に直交し、流動方向に沿って同一極性が連続するように配置した複数の永久磁石と、前記全永久磁石が収容され、燃料流入管を両側から挟持する高透磁率材料からなるケーシングとからなる車両用磁気処理部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン用燃料噴射圧調整機構。
【請求項４】
前記エンジンからの排気ガスが流動する排気経路の外周に巻回されるコイルを備え、該コイルに通電することにより前記排気経路を流動する排気ガスに対して磁界を発生させる排気ガス磁気処理部を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンジン用燃料噴射圧調整機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン用燃料噴射圧調整機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料タンクからの燃料は、フィードポンプによって加圧し、車両の運転状況の変化に応じてインジェクションポンプを駆動制御することにより、エンジン内に噴射させるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記フィードポンプによって設定される圧力は、インジェクションポンプの駆動が高速で行われる場合でも、エンジンへの燃料の供給が十分が行えるような高い値となっている。このため、インジェクションポンプの駆動状態の違いにより、そのシリンダの内面に作用する燃料の面圧が大きく変化することになる。したがって、エンジン内に噴射される燃料の噴射圧が変動し、不完全燃焼となり、排気ガスに有害物質が含有されることがある。
【０００４】
そこで、本発明は、エンジンでの燃焼条件を良好なものとして、燃料を完全燃焼させることのできるエンジン用燃料噴射圧調整機構を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、エンジン用燃料噴射圧調整機構を、燃料タンクから供給される燃料をフィードポンプで一定圧に加圧し、インジェクションポンプを駆動制御することにより、エンジン内に燃料を噴射する燃料供給経路を備え、前記インジェクションポンプの入口側と、前記フィードポンプの入口側とを接続するバイパス管を設けた構成としたものである。
【０００６】
この構成により、エンジン内に一定の噴射圧で燃料を噴射させることができ、燃料を従来に比べて低温で完全燃焼させることが可能となる。低温で燃焼させることによってＮＯＸの発生を防止することができ、完全燃焼させることによってＰＭの発生を防止することができる。
【０００７】
前記バイパス管は、インジェクションポンプの入口側からフィードポンプの入口側にのみ燃料を還流可能とする逆止弁を備えるのが好ましい。
【０００８】
前記インジェクションポンプの入口側配管に、異なる極性の磁極面を対向させ、発生する磁力線が前記燃料供給経路を流動する燃料の流動方向に直交し、流動方向に沿って同一極性が連続するように配置した複数の永久磁石と、前記全永久磁石が収容され、燃料流入管を両側から挟持する高透磁率材料からなるケーシングとからなる車両用磁気処理部を設けると、より一層、エンジンでの燃焼状態を良好なものとすることが可能となる点で好ましい。
【０００９】
前記エンジンからの排気ガスが流動する排気経路の外周に巻回されるコイルを備え、該コイルに通電することにより前記排気経路を流動する排気ガスに対して磁界を発生させる排気ガス磁気処理部を備えるのが好ましい。
【００１０】
この構成により、排気経路を通過する排気ガスに有害物質が含有されていたとしても、この有害物質はそれ自身が持つ磁気特性のため、コイルへの通電により発生した磁界のバリアで通過を阻止され、排気経路を構成する内面に付着する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
【００１２】
図３は、本実施形態に係るバイパス管３５を採用した燃料供給経路の概略を示す。すなわち、エンジン３０から供給された燃料が、燃料磁気処理部２２及び燃料処理装置１を通過し、フィードポンプ３１によって加圧される。加圧された燃料は、燃料フィルター３３及び車両用磁気処理部３２を通過し、インジェクションポンプ３４によって所定の噴射圧でエンジンに噴射される。また、バイパス管３５は、車両用磁気処理部３２とインジェクションポンプ３４を結ぶ配管と、フィードポンプ３１の上流側とを接続している。バイパス管３５は、インジェクションノズル（図示せず）からエンジン３０内に噴射される燃料の噴射圧を一定に維持する役割を果たす。なお、３６は逆止弁である。
【００１３】
燃料磁気処理部２２は、燃料処理装置１の燃料導入管４に設けられ、後述する車両用磁気処理部３２とほぼ同様な構成である。
【００１４】
燃料処理装置１は、図１及び図２に示すように、処理装置本体２内にγ−アルミナ３を収容し、燃料導入管４から導入した燃料から硫黄及び芳香族類を除去した後、燃料導出管５を介して処理後の燃料を導出するようにしたものである。
【００１５】
処理装置本体２は、筒状で、ステンレス等からなり、上面が蓋体６によって開放可能に閉鎖されている。処理装置本体２は、胴部に上下方向に延びる視認用の窓部７を形成されている。この窓部７を介してγ−アルミナの着色状態を検出することが可能である。また、処理装置本体２は、上方開口縁部に鍔部８を形成され、蓋体６はこの鍔部８にパッキン９を介してボルト１０及びナット１１によって固定されている（図１では省略）。蓋体６の中心部には下方に向かって突出する押え棒１２が設けられている。この押え棒１２は、処理装置本体２内に収容したカートリッジ（後述する）１４が振動等で移動することを防止する。処理装置本体２は、下端部に燃料導入管４を接続され、蓋体６に燃料導出管５を接続されている。
【００１６】
γ−アルミナ３はペレット状で、ケーシング１３に収容されたカートリッジ１４として処理装置本体２に着脱可能となっている。ケーシング１３は、有底筒状の本体１５と、その上方開口部を閉鎖する蓋部１６とで構成され、これらは透明である。本体１５には流入口１７、蓋部１６には流出口１８がそれぞれ形成されている。本体１５の下面には、前記流入口１７の外周側に下方に向かって突出する筒状部１９が形成されている。筒状部１９は、カートリッジ１４を処理装置本体２内に収容した際、各カートリッジ１４間に隙間を形成し、蓋部１６の流出口１８から本体１５の流入口１７に至る燃料の流動経路２０を確保する。蓋部１６の上面には取っ手２１が設けられ、この取っ手２１を把持して処理装置本体２にカートリッジ１４を着脱することが容易にできるようになっている。取っ手２１は、前記筒状部１９によって形成された流動経路２０内に位置するので、他のカートリッジ１４と干渉することはない。また、カートリッジ１４は、処理装置本体２内で回転方向に位置決めされ、隣接するカートリッジ１４間で、流入口１７と流出口１８を最も離れたところに配置する。これにより、燃料導入管４から導入された燃料は、処理装置本体２内を蛇行しながら流動し、順次、各カートリッジ１４内のγ−アルミナ３で、硫黄及び芳香族類を除去された後、燃料導出管５より導出されることになる。なお、流入口１７及び流出口１８には、メッシュ部材１４ａがそれぞれ設けられ、燃料の通過を可能としつつ、γ−アルミナ３の流出が防止されている。
【００１７】
なお、前記燃料処理装置１は、図６乃至図９に示す構成としてもよい。
【００１８】
図６では、Ｕ字管２５にペレット状のγ−アルミナ３を収容している。図７では、蛇行するように形成した屈曲管２６内にγ−アルミナ３を収容している。図８では、収容したγ−アルミナ３が吸着により変色してくれば、ドレン部２８を介して吸着性能の低下したγ−アルミナ３を排出し、蓋体６に形成した投入部２７を介して新たなγ−アルミナ３を供給できるように構成されている。図９では、処理装置本体２の胴部に投入部２７が接続されている以外は図８に示す構成と同一である。
【００１９】
車両用磁気処理部３２は、燃料フィルター３３とインジェクションポンプ３４の間に接続されている。車両用磁気処理部３２は、図４及び図５に示すように、燃料導入管４の外周部に、一対の永久磁石２３ａ，２３ｂを、異なる磁極面が対向するように配置し、ケース２４ａ，２４ｂで覆った構成である。燃料導入管４は、真鍮等で形成され、少なくとも永久磁石２３ａ，２３ｂを配設する部分では、扁平状に変形されている。永久磁石２３ａ，２３ｂにはネオジウム磁石が使用され、ケース２４ａ，２４ｂの底面の長手方向中心線に沿ってそれぞれ複数個並設した状態で収容されている（ここでは、上下に各２０個、合計４０個使用）。
これにより、燃料の流動方向の広い範囲に亘って同一方向に磁界を発生させることが可能となる。ケース２４ａ，２４ｂは、純鉄等の透磁率の高い材料を、長尺で、上面又は下面が開口する箱状としたものである。そして、永久磁石２３ａ，２３ｂの両側面とケース２４ａ，２４ｂの両側面との間には所定の隙間がそれぞれ形成されている。永久磁石２３ａ，２３ｂを収容したケース２４ａ，２４ｂは、燃料導入管４を変形方向から挟み込み、互いの開口側縁が接触するように取り付けられる。これにより、一方の永久磁石２３ａの磁極面（Ｎ極）から他方の永久磁石２３ｂの磁極面（Ｓ極）に向かって燃料導入管４内を通過する磁界が発生すると共に、ケース２４ａ，２４ｂがヨークとして機能する磁気の閉回路が形成される。
【００２０】
エンジン３０から排出された排気ガスが通過する排気経路には、排気ガス磁気処理部３７が設けられている。
【００２１】
排気ガス磁気処理部３７は、図１０及び図１１に示すように、排気経路の一部をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）等からなる配管３８で構成し、その外周に所定間隔で同様な材料からなる筒状体３９を配設し、さらにこの筒状体３９にコイル４０を巻回したものである。配管３８と筒状体３９との間は、所定の間隙４１が形成されるように部分的にテフロンで固定されている。これにより、配管３８と筒状体３９との間に形成される隙間に空気流れが形成され、高温の排気ガスによってコイル４０が受ける熱損傷を防止できるようになっている。コイル４０は通電により磁界を発生させる。この磁界は、排気ガスに対して流動方向とは反対側に向かい、その上流側では配管３８の内面に向かう。つまり、配管３８内に磁界のバリアを形成できるようになっている。
【００２２】
次に、前記構成からなる各部材を備えた燃料供給経路での動作について説明する。
【００２３】
フィードポンプ３１の駆動により、燃料タンク２９から流出した燃料（主に、軽油）は、燃料磁気処理部２２及び燃料処理装置１を通過した後、所定圧力に加圧される。
【００２４】
燃料磁気処理部２２では、前述のように、永久磁石２３ａ，２３ｂが異なる磁極面を対向させるようにして扁平状に変形された燃料導入管４の両側に配設され、磁極面間の距離が短くなっている。しかも、永久磁石２３ａ，２３ｂが収容される各ケース２４ａ，２４ｂがヨークとして機能し、磁気の閉回路を形成している。このため、燃料導入管４の中心部に於ける磁力が増大し（ここでは、約０．９Ｔ（テスラ））、周囲への磁束の漏れも防止される。また、燃料磁気処理部２２では、永久磁石２３ａ，２３ｂは長手方向に複数並設されている。このため、クラスター流動方向に対して所定の広い範囲に亘って同一方向に磁力線を発生させることができる。
【００２５】
したがって、燃料が旋回しながら流動しても、燃料に含有される硫黄や芳香族類等のクラスターに対し、確実に、しかも強力にローレンツ力を作用させることができる。これにより、クラスターは、一種のプラズマ状態となってプラスイオンとマイナスイオンとに分離し、確実に微粒子化される。微粒子化された硫黄や芳香族類等は、ローレンツ力によって引き離されたままの状態を維持しつつ、燃料処理装置１へと流入する。
【００２６】
燃料処理装置１では、燃料はケーシング１３の下方から流入し、筒状部１９によって確保された流動経路２０を流動した後、最下段に位置するカートリッジ１４に侵入する。そして、カートリッジ１４内で、γ−アルミナ３によって硫黄分等を吸着され、さらに上方側の流動経路２０を介して蛇行するように流動し、順次、上段側に位置するカートリッジ１４でも、残留する硫黄分等を吸着される。
燃料に含まれる硫黄分等は、前述の磁気処理によって微粒子化されている。したがって、γ−アルミナ３による吸着能力を最大限に発揮させることができ、効率的に硫黄分等を除去することが可能となる。
【００２７】
表１に、Ｌ／Ｓ軽油（含有される硫黄量が５０ｐｐｍ以下の低硫黄軽油）を、燃料処理装置１のみを通過させる前後で、硫黄分及び芳香族分について検査した結果を示す（芳香族分はＴＬＣ−ＦＩＤ法により分析）。また、表２に、Ｌ／Ｓ軽油を、燃料処理装置１及び燃料磁気処理部２２を通過させる前後で、硫黄分、芳香族分について検査した結果を示す。これらの結果から明らかなように、前者では、硫黄分を７６％、芳香族分を９．９％削減することが可能となり、さらに後者では、硫黄分を９６％、芳香族分を３３．８％削減することが可能となった。
【００２８】
【表１】
2004324610.tif 000003
【表２】
2004324610.tif 000004
【００２９】
なお、前記γ−アルミナ３は、硫黄等を吸着することによって変色する。そこで、処理装置本体２に形成した窓部７からγ−アルミナ３の着色状態を検出し、吸着能力が低下したと判断すれば、適宜、該当するカートリッジ１４を交換すればよい。また、燃料は、燃料処理装置１をケーシング１３の下方側から上方側に向かって蛇行しながら流動し、各カートリッジ１４を通過する。ここでは、窓部７の下方側に視認可能なものから着色される。そこで、最上段に位置するものがある程度まで着色された時点で、全てのカートリッジ１４を交換するようにしてもよい。これによれば、全カートリッジ１４の交換時期を事前に予測することができる。さらに、目視によらず、別途センサ等を設け、その検出結果に基づいて自動的に報知するように構成することも可能である。
【００３０】
このようにして燃料処理装置１で、硫黄分等を除去された燃料は、続いて車両用磁気処理部３２を通過する。車両用磁気処理部３２でも、前記燃料磁気処理部２２と同様に、通過する燃料が磁気処理される。すなわち、燃料中に残留する芳香族分や、燃料タンク２９内に侵入した水、金属分子等の不純物等は、クーロン力によって再びイオン分子化してクラスターとなることがあるが、車両用磁気処理部３２で再度磁気処理されることにより、確実に微粒子化した状態とすることができる。
【００３１】
含有するクラスターを微粒子化された燃料は、インジェクションポンプ３４の駆動によりエンジン３０内へと供給される。このとき、前記バイパス管３５の働きにより、インジェクションポンプ３４の駆動状態の違いに拘わらず、１サイクルでエンジン３０内に噴射される燃料の噴射量は一定値に維持される。すなわち、燃料はバイパス管３５を介してフィードポンプ３１の上流側に還流可能であるため、インジェクションポンプ３４でピストンが往復運動する速度がどのような値であったとしても、インジェクションポンプ３４のシリンダの内面に作用する面圧は一定となる。したがって、インジェクションポンプ３４のピストンが１往復することによりエンジン３０内に供給される燃料の噴射量は常に同一となる。
この結果、従来では、エンジン回転数が増大するに従って噴射圧が増大していたが、その増大幅を抑制して低温で完全燃焼させることが可能となる。
【００３２】
エンジン３０内に噴霧された燃料は、分子が微粒子化して表面積が増え、酸化しやすくなると共に、広い範囲で霧状となる。この結果、エンジン３０内に噴射された燃料の火炎伝波が速くなり、エンジン３０での燃焼を良好なものとして、完全燃焼させることができる。この結果、燃料の完全燃焼によって排気ガス中に含まれるＰＭを低減可能となる。しかも、前述のように噴射圧が抑制されるので、燃焼は従来に比べて低温で行われ、排気ガス中に含まれるＮＯＸをも低減可能となる。つまり、従来、同時には不可能であったＰＭとＮＯＸの両成分の低減を同時に実現することができる。また、完全燃焼によってエンジン３０の出力が向上する。さらに、中古車等では、噴射ノズルの詰まりを除去することが可能となる。さらにまた、自動車から排出されるＰＭは、黒煙、ＳＯＦ［Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ］（可溶有機成分）等に大別されるが、この完全燃焼によりＳＯＦを除去することが可能となる。なお、ＳＯＦとは、比較的低沸点で溶媒抽出が可能な有機成分のことをいい、具体的には軽油や潤滑油の未燃焼分である。
【００３３】
エンジン３０から排出される排気ガスは、排気経路を通過して排気ガス磁気処理部３７を通過する。排気ガス磁気処理部３７では、前述のように、コイル４０への通電により配管３８内に磁気バリアが形成されている。排気ガス中に含まれるＨＣ，ＣＯ２，ＣＯ，ＰＭ（粒子状物質）等は反磁性体であるため、磁界に押しつぶされて磁界方向に曲がり、配管３８の内面に付着する。特に、ＰＭのＳＯＯＴ（ｓｏｏｔ：すす）の排出を適切に防止することができる。また、ＮＯＸ（窒化酸化物），ＳＯＸ（硫黄酸化物）等は常磁性体であるため、磁界方向に磁化され、コイル４０への通電に伴って磁化された配管３８に吸引される。したがって、たとえ排気ガスに前述の有害物質が含まれていたとしても、配管３８内に付着して外気に流出することはない。なお、配管３８内に付着した有害物質は定期的に清掃すればよい。
【００３４】
表３に、排気ガス中に含まれる黒鉛濃度を、Ｌ／Ｓ軽油をそのままエンジン３０に供給する場合と、車両用磁気処理部３２を通過させる場合と、車両用磁気処理部３２及び燃料処理装置１を通過させる場合と、車両用磁気処理部３２を通過させると共にバイパス管３５を設ける場合とで比較した実験結果を示す。黒鉛の濃度については、２４．６％、１８．０％、１３．９％、及び、１４．７％となった。なお、Ａ重油の場合でも、同様に、排気ガス中の黒煙の濃度を低減することができた。
【００３５】
【表３】
2004324610.tif 000005
【００３６】
なお、前記車両用磁気処理部３２は、図１２に示すコモンレールエンジン等にも採用することができる。この場合、燃料フィルター３３とインジェクションポンプ３４との間にサプライポンプ４２及びコモンレール４３が接続されるので、これらの間に車両用磁気処理部３２を接続すればよい。
【００３７】
また、前記燃料処理装置１、燃料磁気処理部２２、車両用磁気処理部３２の少なくともいずれか１つによって処理した燃料を使用すれば、現行の酸化触媒やＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）で排気ガスを清浄する場合に、その清浄性能をより一層発揮させることが可能となる。
【００３８】
また、前記燃料磁気処理部２２や車両用磁気処理部３２で、クラスターに作用させるローレンツ力は、流速に比例して大きくなるので、別途ポンプ等を設けることにより、前記各磁気処理部２２，３２での燃料の流速を調整するようにしてもよい。すなわち、車両によっては、エンジンに供給される燃料の流速にばらつきがあるので、クラスターに所望のローレンツ力を作用できるように、燃料の流速を調整すれば、クラスターを確実に微粒子化することが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、インジェクションポンプの入口側と、フィードポンプの入口側とを接続するバイパス管を設けたので、エンジン内に一定の噴射圧で燃料を噴射させ、燃料を従来に比べて低温で、完全燃焼させることが可能となる結果、従来同時には低減不可能であった排気ガス中に含まれるＰＭ及びＮＯＸの両方を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る燃料処理装置を示す部分断面斜視図である。
【図２】図１の正面断面図である。
【図３】図１の燃料処理装置を備えた車両の燃料供給経路を示す概略説明図である。
【図４】図１の車両用磁気処理部を示す部分斜視図である。
【図５】図１の車両用磁気処理部を示す全体断面図である。
【図６】他の実施形態に係る燃料処理装置の断面図である。
【図７】他の実施形態に係る燃料処理装置の断面図である。
【図８】他の実施形態に係る燃料処理装置の断面図である。
【図９】他の実施形態に係る燃料処理装置の断面図である。
【図１０】図１の排気ガス磁気処理部を示す斜視図である。
【図１１】図１０の断面図である。
【図１２】他の実施形態に係る車両用磁気処理装置の配置を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１…燃料処理装置
２…処理装置本体
３…γ−アルミナ
４…燃料導入管（燃料導入部）
５…燃料導出管（燃料導出部）
６…蓋体
７…窓部（視認部）
８…鍔部
９…パッキン
１０…ボルト
１１…ナット
１２…押え棒
１３…ケーシング
１４…カートリッジ
１４ａ…メッシュ部材
１５…本体
１６…蓋部
１７…流入口
１８…流出口
１９…筒状部
２０…流動経路
２１…取っ手
２２…燃料磁気処理部
２３ａ，２３ｂ…永久磁石
２４ａ，２４ｂ…ケース
２５…Ｕ字管
２６…屈曲管
２７…投入口
２８…ドレン
２９…燃料タンク
３０…エンジン
３１…フィードポンプ
３２…車両用磁気処理部
３３…燃料フィルター
３４…インジェクションポンプ
３５…バイパス管
３５ａ…逆止弁
３６…インジェクションノズル
３７…排気ガス磁気処理部
３８…配管
３９…筒状体
４０…コイル
４１…間隙
４２…サプライポンプ
４３…コモンレール
【図１】
2004324610.tif 000006
【図２】
2004324610.tif 000007
【図３】
2004324610.tif 000008
【図４】
2004324610.tif 000009
【図５】
2004324610.tif 000010
【図６】
2004324610.tif 000011
【図７】
2004324610.tif 000012
【図８】
2004324610.tif 000013
【図９】
2004324610.tif 000014
【図１０】
2004324610.tif 000015
【図１１】
2004324610.tif 000016
【図１２】
2004324610.tif 000017