JPH0711983A - 複式燃料ディーゼルエンジン - Google Patents
複式燃料ディーゼルエンジンInfo
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- JPH0711983A JPH0711983A JP18437893A JP18437893A JPH0711983A JP H0711983 A JPH0711983 A JP H0711983A JP 18437893 A JP18437893 A JP 18437893A JP 18437893 A JP18437893 A JP 18437893A JP H0711983 A JPH0711983 A JP H0711983A
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
ィーゼルエンジンにおいて、ガス用燃料系統の構成およ
び燃料供給形態を改良することにより、生ガスの排出や
黒煙などの排出を解消する。既存のディーゼルエンジン
でも少ない費用で複式燃料化できるようにする。 【構成】 ガスボンベ16と、ガス圧を降圧調整するレ
ギュレータ18と、ガス用インジェクター19などでガ
ス用燃料供給系を構成する。ガス用インジェクター19
を電磁操作式の燃料噴射弁で構成し、これをヘッドブロ
ック2と吸気マニホルド8との間に介装した噴射ブロッ
ク26に装着する。ガス燃料は吸気ポート6を介して吸
気行程時に噴射供給する。
Description
を併用する4サイクル型の複式燃料ディーゼルエンジン
に関する。
給形態には、ガス燃料を吸引空気中に分散させて供給す
る予混合方式(特開昭62−214238号)と、ガス
燃料をインジェクターで噴射供給する方式とがある。後
者方式では圧縮工程においてガス燃料を噴射供給してい
る(特開昭62−58031号公報、実公平3−558
10号公報)。多くの場合、ガス燃料を噴射供給するに
ついては、液体燃料用のインジェクターに似たガス用イ
ンジェクターを用いる。例えば、先に挙げた実公平3−
55810号公報においては、液用燃料噴射ポンプと同
様に、エンジン動力を利用して同期的に駆動されるアク
チュエータポンプを設け、そのコントロールオイルによ
ってガス用インジェクターを開閉制御している。この発
明に係る複式燃料ディーゼルエンジンのガス燃料の供給
方式および制御方式に関しては、特表昭62−5006
74号公報に公知である。
工程においてガス燃料を吸入空気と共に供給するので、
ガス燃料を燃焼空気中にむらなく分散させることがで
き、着火しやすく完全燃焼に有利である。しかし、吸気
工程の初期にガス燃料の一部が、いわゆる生ガスとして
排ガスと共に排出される無駄がある。吸入される混合気
のガス濃度が必ずしも一定ではなく、しかもシリンダー
ごとのガス燃料量にばらつきを生じやすく、安定した運
転状態が得られにくい。
料を圧縮工程で供給するので、生ガスが排出されること
はない。ガス燃料の供給量も厳密に設定できる。しか
し、比較的高圧のガス燃料を供給する必要上、そのため
の燃料供給装置が複雑化せざるを得ず、例えばインジェ
クタの開閉制御のために、専用のアクチュエータポンプ
を設け、コントロールオイルを供給する必要がある。圧
縮された燃焼空気中にガス燃料を均一に分散させること
が困難であり、不完全燃焼を生じやすい。とくに、ガス
燃料を液体燃料と同時に噴射供給する場合には、両燃料
を燃焼空気と均一に混合できず、黒煙を生じやすい。い
ずれの燃料供給方式にしても、ガス燃料と液体燃料をエ
ンジンの使用目的や適用環境に応じて適正に供給する必
要があるが、そのための制御装置が通常エンジンに比べ
て複雑である。
燃料供給装置で供給でき、生ガスの排出や黒煙などの有
害成分の排出を最小限に減らすことができる複式燃料デ
ィーゼルエンジンを提供することにある。この発明の他
の目的は、シリンダブロックやヘッドブロックなどの再
設計や大掛かりな改造を必要とすることもなく、必要機
器を付加装備することでディーゼルエンジンの複式燃料
化を実現でき、とくに既存のディーゼルエンジンを複式
燃料化するのに好適な燃料供給方式とその制御方式を得
ることにある。
ーゼルエンジンは、液体燃料を供給する液用燃料供給系
統11と、ガス燃料を供給するガス用燃料供給系統12
とを備えている。ガス用燃料供給系統12は、燃料ガス
を貯蔵するガスボンベ16と、ガスボンベ16から供給
されるガスの圧力を所定圧力に降圧調整するレギュレー
タ18と、所定圧力に調整されたガスを吸気ポート6を
介してシリンダー1a内へ噴射供給する電磁操作式のガ
ス用インジェクター19とを含んでいる。液用燃料供給
系統11を構成する燃料噴射ポンプ14には、燃料供給
量を調整する電磁操作式のポンプアクチュエーター32
を付設する。各シリンダー1aに対応して設けたガス用
インジェクター19の燃料噴射時期は、吸気行程におい
て排気弁5が閉じた時点から吸気弁4が閉じる時点まで
の間に設定する。ガス用インジェクター19とポンプア
クチュエーター32の作動状態を制御して、液体燃料お
よびガス燃料の供給量を統括する電子コントローラ30
を備えている。具体的には、ヘッドブロック2と吸気マ
ニホルド8との間に、各吸気ポート6とこれに対応する
空気通路8aを接続する中継通路27を備えた噴射ブロ
ック26を介装し、この噴射ブロック26にガス用イン
ジェクター19を装着する。
た時点から、吸気弁4が閉じるまでの間にガス用インジ
ェクター19で噴射供給するので、全てのガス燃料はシ
リンダー1a内に封じ込められ、生ガスが排気中に流出
することを解消できる。吸引された空気と共にガス燃料
は、吸気ポート6を介してシリンダー1a内へ噴射供給
するので、ガス燃料を燃焼空気に均等に混合でき、全燃
料が完全燃焼する。各シリンダー1aに対応してガス用
インジェクター19を設けるので、ガス燃料を過不足な
く適切に供給できる。吸気工程中の負圧状態のシリンダ
ー1a内にガス燃料を噴射供給する形態を採るので、噴
射ガス圧を小さくでき、ガス用インジェクター19の構
造を簡素化できる。アクチュエータポンプなどの制御用
周辺機器を省略できる。電磁操作式のガス用インジェク
ター19でガス燃料の供給量を制御し、噴射ポンプ14
に付設された電磁操作式のポンプアクチュエータ32で
液体燃料の供給量を制御するので、ガス燃料と液体燃料
の供給制御を電子コントローラ30で容易に統括して行
え、燃料制御に要する連動機構や整合のための機構など
を省略できる。
ェクター19で噴射供給することとし、その噴射時期を
吸気工程の排気弁5が閉じたのち吸気弁4が閉じるまで
の間に設定した。これにより、生ガスが排気中に流出す
ることなく、全てのガス燃料をシリンダー1a内に封じ
込められる。そして、ガス燃料を燃焼空気に均等に分散
混合して全ての燃料を完全燃焼できる。しかもガス燃料
を各シリンダー1aに対して制御目的の通りに供給し
て、全体として複式燃料ディーゼルエンジンの性能を向
上できる。
6を介してガス燃料を噴射供給するので、噴射ガス圧を
小さくでき、圧縮工程においてガス燃料を噴射供給する
ためのインジェクターに比べて、負荷量が小さく簡単な
構造のガス用インジェクター19を適用できる。さら
に、ガス用インジェクター19を電磁操作式とし、液体
燃料の供給制御を電磁操作式のポンプアクチュエータ3
2で行うので、燃料全体の供給制御を電気的に行うこと
ができ、燃料供給のための装置および制御のための全体
装置を簡素化して、複式燃料ディーゼルエンジンを安価
に提供できる。
間に噴射ブロック26を装着し、これにガス用インジェ
クター19を装着するので、既存のエンジンにでもガス
用インジェクター19を簡単に追加装備でき、既存のデ
ィーゼルエンジンの複式燃料ディーゼルエンジンへの転
換が最小限の手間で安価に行える。
ーゼルエンジンの実施例を示している。図2において、
符号1はシリンダブロック、2はヘッドブロック、3は
ピストンである。ヘッドブロック2には吸気弁4と排気
弁5が配置され、各弁4・5で開閉される吸気ポート6
と排気ポート7が設けてある。8は吸気マニホルド、9
は排気マニホルドである。
るための液用燃料供給系統11と、天然ガスなどのガス
燃料を供給するためのガス用燃料供給系統12とが設け
られている。図1において液用燃料供給系統11は、燃
料タンク13と、図外のフューエルポンプと、燃料噴射
ポンプ14と、ヘッドブロック2に装着した液用インジ
ェクター15などで構成する。
ス状態で貯蔵するガスボンベ16と、電磁操作式の開閉
弁17と、ガス圧を降圧調整するレギュレーター18
と、レギュレーター18から供給されるガスを噴射供給
するガス用インジェクター19、および各機器を接続す
るガス通路などで構成する。未使用状態において、ガス
ボンベ16には約250Kg/cm2 に加圧された天然ガス
が充填されている。この高圧ガスは、レギュレーター1
8で降圧調整してガス用インジェクター19に供給す
る。この供給圧力は2〜25Kg/cm2 の範囲で選択でき
る。降圧時の膨張ガスによる冷却作用を緩和するため
に、レギュレーター18には熱交換器21が組み込んで
ある。熱交換器21はエンジンのラジエータで生成され
る温水を熱交換媒体として利用している。
の燃料噴射ノズルと基本構造に大差はないが、燃料供給
通路を開閉するための開閉弁をソレノイドで切り換え操
作する点、つまり電磁操作式の燃料噴射弁として構成し
た点に違いがある。エンジンの最大回転数は5000r
pm前後に達し、ガス燃料の噴射時期は後述するように
ごく短時間に限られる。そのため、ガス用インジェクタ
ー19は、応答速度が十分に早く、動作遅れのないもの
が適用される。例えば、米国サーボジェット プロダク
ツ インターナショナル社製のインジェクター(型式番
号SP051)はその一例である。なお、ガス用インジ
ェクター19は、開閉弁の開閉時間を大小に変更するこ
とで、供給燃料量を変更する。
aに対応して設けてあり、吸気ポート6を介して燃焼空
気と共にガス燃料を燃焼室へ噴射供給する。そのため
に、ヘッドブロック2と吸気マニホルド8との間に噴射
ブロック26を介装し、各シリンダー1aに対応するガ
ス用インジェクター19を噴射ブロック26に装着して
ある。噴射ブロック26はアルミニウム合金で形成され
ており、図2に示すように各吸気ポート6と吸気マニホ
ルド8の空気通路8aを接続する中継通路27が、ブロ
ックを横向きに横断する状態で形成されている。さら
に、ブロック上面にガス用インジェクター19を装着す
るための取付穴28が形成してある。図3に示すように
噴射ブロック26は吸気マニホルド8の取付ねじ29を
利用して、吸気マニホルド8と共締め固定する。図2に
おいて符号41はスロットルレバーである。
る。一般に吸気工程は、図4に示すように上死点前の所
定角度で吸気弁4を開いて開始され、上死点後の所定角
度で排気弁5を閉じたのち、下死点後の所定角度で吸気
弁4を閉じて終了するが、本発明では排気弁5が閉じた
時点から吸気弁4が閉じる時点までの間に燃料噴射を行
う。例えば、上死点から20度進んだ位置で排気弁5が
閉じ、下死点から55度進んだ位置で吸気弁4が閉じる
バルブタイミングにあっては、両弁5・4の閉じ位置を
挟む215度の角度範囲を最大にして燃料噴射を行う。
図4に符号aで示すオーバーラップ期には、供給したガ
ス燃料の一部が排気弁5を介して排気ガスと共に排出さ
れるからである。
量を統括して制御するためにマイクロプロセッサを有す
るコントローラ30を設け、さらに燃料噴射ポンプ14
にそのコントロールラックを操作する電磁操作式のポン
プアクチュエータ32を設ける。コントローラ30はス
ロットルレバー41(又はアクセルペダル)の動作量信
号33、エンジン回転数信号、ラック位置センサー38
から出力されるラック位置信号、タイミングセンサー3
4から出力されるタイミングパルス、吸気温度センサー
35から出力される吸気温度信号、吸気マニホルド圧力
センサー36から出力される吸気圧信号、冷却水温度セ
ンサー37から出力される冷却水温度信号、必要に応じ
て一次側ガス圧力信号などの信号を受けて、予め設定さ
れている制御アルゴリズムに基づいて、ガス用インジェ
クター19および燃料噴射ポンプ14の作動状態を制御
する。基本的な運転モードとしては、常にガス燃料を主
燃料とするモード、エンジンの出力向上を優先するモー
ド、排ガス中の有害成分(黒鉛、NOX など)の低下を
優先するモードなどがあり、目的に応じて種々のモード
を設定できる。符号39は各種の表示ランプなどを備え
た表示器である。
ジンを複式燃料ディーゼルエンジンに改造するために、
以下の機器を改造キットとして供給することができる。
ガス用燃料供給系統12を構成する各機器と、噴射ブロ
ック26と、燃料噴射ポンプ14用のポンプアクチュエ
ーター32と、コントローラ30と、上記の各センサー
34〜38、およびこれらを定置固定するためのブラケ
ットやホルダー、配線用コード、表示器39などであ
る。この改造キットでは各機器をディーゼルエンジンに
追加装備すればよい。例えば、シリンダブロック1やヘ
ッドブロック2の構造変更や追加工などを一切行う必要
がなく、改造に要す費用が少なくて済む。改造費用の多
くは改造用キットの価格が占めるが、制御の対象となる
ガス用インジェクター19およびポンプアクチュエータ
ー32の双方共、電磁操作式とするので、その制御を機
械的に行う場合に比べて改造キットの総費用が少なくて
済み、全体として少ない費用で複式燃料ディーゼルエン
ジンに転換することができる。
などのポンプであってもよい。噴射ブロック26は複数
個に分けて形成することができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 液体燃料を供給する液用燃料供給系統1
1と、ガス燃料を供給するガス用燃料供給系統12とを
備えている複式燃料ディーゼルエンジンであって、 ガス用燃料供給系統12が、燃料ガスを貯蔵するガスボ
ンベ16と、ガスボンベ16から供給されるガスの圧力
を所定圧力に降圧調整するレギュレータ18と、所定圧
力に調整されたガスを吸気ポート6を介してシリンダー
1a内へ噴射供給する電磁操作式のガス用インジェクタ
ー19を含み、 液用燃料供給系統11を構成する燃料噴射ポンプ14
に、燃料供給量を調整する電磁操作式のポンプアクチュ
エーター32が付設されており、 各シリンダー1aに対応して設けたガス用インジェクタ
ー19の燃料噴射時期が、吸気行程において排気弁5が
閉じた時点から、吸気弁4が閉じる時点までの間に設定
されており、 ガス用インジェクター19とポンプアクチュエーター3
2の作動状態を制御して、液体燃料およびガス燃料の供
給量を統括する電子コントローラ30を備えている複式
燃料ディーゼルエンジン。 - 【請求項2】 ヘッドブロック2と吸気マニホルド8と
の間に、各吸気ポート6とこれに対応する空気通路8a
を接続する中継通路27を備えた噴射ブロック26が介
装されており、 ガス用インジェクター19が前記噴射ブロック26に装
着してある請求項1記載の複式燃料ディーゼルエンジ
ン。
Priority Applications (1)
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-
1993
- 1993-06-28 JP JP18437893A patent/JP2657457B2/ja not_active Expired - Fee Related
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