JP2015187397A - エンジンシステム、及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、近年、着火用燃料を燃焼室へ噴射し、その着火用燃料の燃焼(初期燃焼)により主燃料の燃焼(主燃焼)を誘発させるデュアルフュエル燃焼方式が提案されている。これにより、主燃焼は体積的に発生し、燃焼速度が上昇するため、燃焼室内の周縁部の未燃ガスの自己着火を抑制することができる。
当該デュアルフュエル燃焼方式の燃焼状態の安定と排気特性の向上のため、例えば、特許文献1に開示の技術では、負荷に応じて主燃料と着火用燃料の供給割合を変更することが提案されている。しかしながら、着火用燃料を一回供給する単段噴射では、着火時期と、着火用燃料の分散度合いによる主燃焼の燃焼速度とを、同時に精密に制御することは難しい。
そこで、特許文献2に開示の技術では、主燃料の供給に加えて、着火用燃料を二回に分けて供給する技術が提案されている。
例えば、特許文献2に開示の技術では、主燃料と着火用燃料との供給量に関しては、着火用燃料の供給量は、主燃料の供給量の体積比率で20%以下とすることが好ましいという記載があるのみである。当該燃料供給量の関係を、主燃料をメタン主成分とする天然ガスと、着火用燃料を軽油を主成分とする燃料との関係に当てはめると、天然ガスと軽油では、天然ガスは、分子量が軽油の1/10以下であり、体積当たりの発熱量は軽油の約1/9〜1/10となるから、体積比率で20%の軽油を供給すると、軽油の供給熱量が、天然ガスの供給熱量を超えてしまい、軽油が過度に混合気内に分散して適切な燃焼が確保できなくなる。
主燃料を噴射する第1燃料噴射手段と、燃焼室に着火用燃料を二度噴射する第2燃料噴射手段とを備え、前記第1燃料噴射手段により噴射する主燃料と前記第2燃料噴射手段により噴射する着火用燃料とを圧縮着火燃焼するエンジンシステムであって、その特徴構成は、
燃焼用空気にメタンを主成分とする主燃料を噴射して予混合気を形成する前記第1燃料噴射手段と、
前記燃焼室に軽油を主成分とする着火用燃料を噴射する前記第2燃料噴射手段と、
主燃料と着火用燃料との総供給熱量に対する着火用燃料の供給熱量の割合を20%以下に設定した状態で、前記第1燃料噴射手段にて燃料の噴射を実行した後に、前記第2燃料噴射手段にて着火用燃料の一段目の噴射と二段目の噴射とを順に実行する制御手段とを備える点にある。
主燃料を噴射する第1燃料噴射手段と、燃焼室に着火用燃料を二度噴射する第2燃料噴射手段とを備え、前記第1燃料噴射手段により噴射する主燃料と前記第2燃料噴射手段により噴射する着火用燃料とを圧縮着火燃焼するエンジンシステムの制御方法であって、その特徴構成は、
前記第1燃料噴射手段により、燃焼用空気にメタンを主成分とする主燃料を噴射して予混合気を形成すると共に、前記第2燃料噴射手段により、前記燃焼室に軽油を主成分とする着火用燃料を噴射し、
主燃料と着火用燃料との総供給熱量に対する着火用燃料の供給熱量を20%以下に設定した状態で、前記第1燃料噴射手段にて主燃料の噴射を実行した後に、前記第2燃料噴射手段にて着火用燃料の一段目の噴射と二段目の噴射とを順に実行する点にある。
前記制御手段は、前記第2燃料噴射手段による着火用燃料の一段目の噴射時期と二段目の噴射時期とを、圧縮行程の後期に設定する点にある。
前記制御手段は、着火用燃料の総供給熱量は一定に保った状態で、負荷の増加に伴って、前記第2燃料噴射手段による着火用燃料の一段目の供給熱量を増加させると共に、前記第2燃料噴射手段による着火用燃料の二段目の供給熱量を減少させる点にある。
一方、高負荷の場合、着火用燃料の一段目と二段目との供給熱量割合を、一段目が多く、二段目が少なくなる割合に制御するから、二段目の供給熱量割合を少ない割合として(最小限の噴射量を噴射して)、着火を確保しつつ、初期燃焼によるNOxの排出を抑制でき、一段目の供給熱量割合を多い割合として、混合気中に分散する軽油の量を多くして主燃焼の燃焼速度を高め、高効率な運転を可能とする。
しかも、制御手段は、着火用燃料に係る総供給熱量を一定に保った状態で行うから、着火用燃料に係る総当量比を維持した状態で、上述の如く燃焼状態を制御できる。
前記制御手段は、高負荷において、前記第2燃焼噴射手段による着火用燃料の二段噴射を維持する点にある。
上記特徴構成によれば、高負荷においても、第2燃料噴射手段による着火用燃料の二段噴射を実行するから、安定した着火性を維持する。
尚、着火用燃料の一段目と二段目の噴射割合については、上述したように、一段目が多く二段目が少なくなるように制御することで、着火性の確保と低NOx化の両立を図ることができる。
着火用燃料を昇圧する昇圧ポンプと、当該昇圧ポンプにて昇圧された着火用燃料を貯留する蓄圧室とを備え、
前記第2燃料噴射手段は、前記蓄圧室に貯留される高圧の着火用燃料を噴射可能に構成されている点にある。
以下、本発明に係るエンジンシステム100、及びその制御方法を、図1〜6に基づいて説明する。
当該吸気路10には、上流側から順に、吸気路10を通流する燃焼用空気Aの流量を調整可能なスロットルバルブ12、吸気ポート10aに主燃料G1を噴射する第1燃料噴射弁14(第1燃料噴射手段の一例)とが設けられている。シリンダ21のシリンダヘッドには、燃焼室24に着火用燃料G2を直接噴射する第2燃料噴射弁23(第2燃料噴射手段の一例)が設けられる。
当該コモンレールシステム40は、着火用燃料G2を貯留するフューエルタンク43と、着火用燃料G2を昇圧して外部に供給するサプライポンプ42と、当該サプライポンプ42にて昇圧された着火用燃料G2を高圧状態で貯留する蓄圧室41とを備えており、当該蓄圧室41から高圧の着火用燃料G2が第2燃料噴射弁23に供給される。尚、図示は省略するが、通常、蓄圧室41は、多気筒の夫々に設けられる燃料噴射弁のすべてに、高圧の燃料を供給するコモンレールとして構成される。
図4は、主燃料G1と着火用燃料G2との総括当量比φを0.5とし、一段目の着火用燃料G2の噴射時期θ2を−40degATDCとし、二段目の着火用燃料G2の噴射時期θ2を−20degATDCとした場合で、一段目の着火用燃料G2に対する二段目の着火用燃料G2の供給熱量割合を変化させたときの初期燃焼FB及び主燃焼MBの熱発生率の変化を示すものである。
図4から、一段目の着火用燃料G2の供給熱量q1を多くし、二段目の着火用燃料G2の供給熱量q2を少なくすることで、初期燃焼FBに対応する熱発生率のピーク値を低下させる(初期燃焼FBを緩慢にする)ことができ、このとき主燃焼MBに対応する熱発生率のピーク位置は遅れていることがわかる。
即ち、図5に示すように、二段目の着火用燃料G2の供給熱量割合の増加に伴って、初期燃焼FBの発生時期(及びピーク位置)は略一定に保たれ、初期燃焼FBの熱発生率のピーク値は徐々に増加し、主燃焼MBのピーク位置は徐々に早くなる傾向にある。
当該制御により、低負荷の場合、着火用燃料G2の一段目と二段目との供給熱量割合を、一段目の供給熱量q1が少なく、二段目の供給熱量q2が多くなるから、特に、二段目の着火用燃料G2の供給熱量q2が多くなることにより、混合気中に局所的に着火用燃料G2の濃度の高い領域を作り、初期燃焼FBの十分な着火性を確保する。また、一段目にも最小限の量の着火用燃料G2を供給することで、燃焼後期の燃焼速度を上昇させて失火を抑制する。
一方、高負荷の場合、着火用燃料G2の一段目と二段目との供給熱量割合を、一段目の供給熱量q1が多く、二段目の供給熱量q2が少なくなるから、特に、二段目の着火用燃料G2の供給熱量割合を少ない割合として(最小限の噴射量を噴射して)、着火を確保しつつ、初期燃焼FBによるNOxの排出を抑制すると共に、一段目の着火用燃料G2の供給熱量割合を多い割合として、混合気中に分散する着火用燃料G2の量を多くして主燃焼MBの燃焼速度を高め、高効率な運転を可能とする。
図6は、主燃料G1と着火用燃料G2との総括当量比φを0.5とし、二段目の着火用燃料G2の噴射時期θ2を−15degATDCに固定し、一段目の着火用燃料G2の供給熱量q1と二段目の着火用燃料G2の供給熱量q2との比(q1/q2)を3/2に固定した場合に、一段目の着火用燃料G2の噴射時期θ1を変化させたときの主燃焼MBの熱発生率のピーク位置の変化を示す試験結果である。
当該試験結果により、一段目の着火用燃料G2の噴射時期θ1を、圧縮行程の後期において進角化するほど、主燃焼MBの熱発生率のピーク位置が遅くなっていることがわかる。
本発明にあっては、当該知見に基づき、一段目の着火用燃料G2と二段目の着火用燃料G2の供給熱量の割合の変化に伴って変化する主燃焼MBの熱発生率のピーク位置(例えば、図3(a)で実線から変化した破線のピーク位置)をより理想的なピーク位置(例えば、図3(b)で一点鎖線で示すピーク位置)へ調整するべく、一段目の着火用燃料G2の噴射時期θ1を補助的に制御(図3(b)で、一段目の噴射時期を遅角化)する。
(1)上記実施形態にあっては、主燃料として天然ガスを用いる例を示したが、別に、メタンを主成分とするガスであれば、どのようなガスでも用いることができる。
また、軽油を主成分とする着火用燃料に関しても、軽油以外の着火性の高い燃料を含んでいても良い。
14 :第1燃料噴射弁
20 :エンジン
23 :第2燃料噴射弁
24 :燃焼室
30 :排気路
41 :蓄圧室
42 :サプライポンプ
100 :エンジンシステム
A :燃焼用空気
E :排ガス
FB :初期燃焼
G1 :主燃料
G2 :着火用燃料
S :制御装置
Claims (6)
- 主燃料を噴射する第1燃料噴射手段と、燃焼室に着火用燃料を二度噴射する第2燃料噴射手段とを備え、前記第1燃料噴射手段により噴射する主燃料と前記第2燃料噴射手段により噴射する着火用燃料とを圧縮着火燃焼するエンジンシステムにおいて、
燃焼用空気にメタンを主成分とする主燃料を噴射して予混合気を形成する前記第1燃料噴射手段と、
前記燃焼室に軽油を主成分とする着火用燃料を噴射する前記第2燃料噴射手段と、
主燃料と着火用燃料との総供給熱量に対する着火用燃料の供給熱量の割合を20%以下に設定した状態で、前記第1燃料噴射手段にて燃料の噴射を実行した後に、前記第2燃料噴射手段にて着火用燃料の一段目の噴射と二段目の噴射とを順に実行する制御手段とを備えるエンジンシステム。 - 前記制御手段は、前記第2燃料噴射手段による着火用燃料の一段目の噴射時期と二段目の噴射時期とを、圧縮行程の後期に設定する請求項1に記載のエンジンシステム。
- 前記制御手段は、着火用燃料の総供給熱量は一定に保った状態で、負荷の増加に伴って、前記第2燃料噴射手段による着火用燃料の一段目の供給熱量を増加させると共に、前記第2燃料噴射手段による着火用燃料の二段目の供給熱量を減少させる請求項1又は2に記載のエンジンシステム。
- 前記制御手段は、高負荷において、前記第2燃焼噴射手段による着火用燃料の二段噴射を維持する請求項3に記載のエンジンシステム。
- 着火用燃料を昇圧する昇圧ポンプと、当該昇圧ポンプにて昇圧された着火用燃料を貯留する蓄圧室とを備え、
前記第2燃料噴射手段は、前記蓄圧室に貯留される高圧の着火用燃料を噴射可能に構成されている請求項1〜4の何れか一項に記載のエンジンシステム。 - 主燃料を噴射する第1燃料噴射手段と、燃焼室に着火用燃料を二度噴射する第2燃料噴射手段とを備え、前記第1燃料噴射手段により噴射する主燃料と前記第2燃料噴射手段により噴射する着火用燃料とを圧縮着火燃焼するエンジンシステムの制御方法において、
前記第1燃料噴射手段により、燃焼用空気にメタンを主成分とする主燃料を噴射して予混合気を形成すると共に、前記第2燃料噴射手段により、前記燃焼室に軽油を主成分とする着火用燃料を噴射し、
主燃料と着火用燃料との総供給熱量に対する着火用燃料の供給熱量を20%以下に設定した状態で、前記第1燃料噴射手段にて主燃料の噴射を実行した後に、前記第2燃料噴射手段にて着火用燃料の一段目の噴射と二段目の噴射とを順に実行する制御方法。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160060575A (ko) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | 만 디젤 앤 터보 에스이 | 엔진을 작동시키기 위한 방법 및 그 제어 장치 |
GB2570461A (en) * | 2018-01-24 | 2019-07-31 | Eht P And L Ltd | Improved efficiency in combustion engines |
KR102053456B1 (ko) * | 2018-11-21 | 2019-12-06 | 김성훈 | 혼소 엔진의 진각량 및 분사량 조절 장치 |
KR20220019293A (ko) * | 2019-06-14 | 2022-02-16 | 바르실라 핀랜드 오이 | 피스톤 엔진을 작동하는 방법 및 피스톤 엔진을 위한 제어 시스템 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010180815A (ja) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の制御装置 |
WO2012157041A1 (ja) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置及び方法 |
JP2014029131A (ja) * | 2012-07-31 | 2014-02-13 | National Maritime Research Institute | ガスエンジン用燃料噴射装置及びそれを搭載したガスエンジン装置 |
-
2014
- 2014-03-26 JP JP2014064352A patent/JP6324152B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010180815A (ja) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の制御装置 |
WO2012157041A1 (ja) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置及び方法 |
JP2014029131A (ja) * | 2012-07-31 | 2014-02-13 | National Maritime Research Institute | ガスエンジン用燃料噴射装置及びそれを搭載したガスエンジン装置 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160060575A (ko) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | 만 디젤 앤 터보 에스이 | 엔진을 작동시키기 위한 방법 및 그 제어 장치 |
JP2016098831A (ja) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | マン・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー | エンジンを作動させるための方法および制御装置 |
US10690068B2 (en) | 2014-11-20 | 2020-06-23 | Man Energy Solutions Se | Method and control device for operation of an engine |
KR102223486B1 (ko) | 2014-11-20 | 2021-03-08 | 만 에너지 솔루션즈 에스이 | 엔진을 작동시키기 위한 방법 및 그 제어 장치 |
GB2570461A (en) * | 2018-01-24 | 2019-07-31 | Eht P And L Ltd | Improved efficiency in combustion engines |
KR102053456B1 (ko) * | 2018-11-21 | 2019-12-06 | 김성훈 | 혼소 엔진의 진각량 및 분사량 조절 장치 |
KR20220019293A (ko) * | 2019-06-14 | 2022-02-16 | 바르실라 핀랜드 오이 | 피스톤 엔진을 작동하는 방법 및 피스톤 엔진을 위한 제어 시스템 |
KR102603855B1 (ko) | 2019-06-14 | 2023-11-21 | 바르실라 핀랜드 오이 | 피스톤 엔진을 작동하는 방법 및 피스톤 엔진을 위한 제어 시스템 |
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Publication number | Publication date |
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