JPS61237844A - 複式燃料デイ−ゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

複式燃料デイ−ゼルエンジンの制御装置

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JPS61237844A
JPS61237844A JP60080035A JP8003585A JPS61237844A JP S61237844 A JPS61237844 A JP S61237844A JP 60080035 A JP60080035 A JP 60080035A JP 8003585 A JP8003585 A JP 8003585A JP S61237844 A JPS61237844 A JP S61237844A
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水原 修平
Naoyoshi Ishida
石田 直義
Kenji Koga
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガスおよびオイルを燃料とする複式燃料ディ
ーゼルエンジンの制御装置に係り、特に各燃料の供給能
力等の供給条件が変動する場合に好適なものに関する。
〔従来の技術〕
従来、一般にディーゼルエンジンといえば、A重油、B
重油、C重油、粗悪油あるいはガス製造過程などで発生
する副生油などの液体燃料(以下、オイル燃料又はオイ
ルと総称する。)を用いるものが多いが、LNG(天然
ガス)、メタンガス、水素ガス、副生ガスあるいはそれ
らの混合ガスなどの可燃性ガスを燃料とするガスディー
ゼルエンジンも知られている。ガスディーゼルエンジン
では、着火温度の高いガス燃料を確実にかつ安定に着火
させるため、通常、少量のオイル燃料をパイロット燃料
として噴射するようにしているが、これら従来のディー
ゼルエンジンは、オイルまたはガスのいずれか一方を主
燃料とするものであった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが最近、エネルギーの多角化あるいは有効利用と
いった面から、ガスとオイルの2種類の燃料を併用する
ことができる複式燃料ディーゼルエンジンの実現が要望
されるところとなっている。
かかる複式燃料ディーゼルエンジンにあって、ガスおよ
びオイル燃料の供給量が安定しているような場合には、
それら燃料の供給量に応じて一つの配分モードを決め、
これに基づいた一定モードの運転制御とすれば、運転お
よび制御も簡単なものとなるので、特に問題はない。
しかし、燃料の供給量が変動するような場合には、その
変動に応じてしばしば燃料配分パターンを変更しなけれ
ばならないという問題がある。このような供給量の変動
要因としては1例えば社会的または経済的な条件に影響
される燃料調達や運用計画に起因するものがあり、変動
周期も短期、長期、季節的、大気温度条件あるいは日照
条件などさまざまである。特に、エネルギー有効利用の
観点から副生ガスや余剰ガスを用いるような場合には、
ガス発生源の状態変化に応じて供給能力が大幅に変動す
るという問題がある。
そこで、本発明は、2種の燃料の供給条件に対応させて
速やかに燃料配分モードを変更することができ、かつそ
の燃料配分モードに基づいてディーゼルエンジンの安定
運転を維持することができる複式燃料ディーゼルエンジ
ンの制御装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を達成するため、オイルのみを燃料
とするオイル専焼モードとガスを一定量としてオイルを
負荷に応じた量に調整するガス定量セードとオイルを一
定量としてガスを負荷に応じた量に調整するオイル定量
モードとに区分された燃料配分モードを択一的に設定す
るモード設定手段と、ガスまたはオイル定量モードの定
量設定値を設定する定量設定手段と、設定された燃料配
分モードと定量設定値に基づいて与えられる総燃料要求
量を配分してオイル噴射量とガス噴射量を決定する燃料
配分手段と、この配分されたオイル噴射量とガス噴射量
に応じて燃焼室に噴射する各燃料量を制御する燃料噴射
量制御手段と、を有することを特徴とするものである。
〔作用〕
こりよ5に構成すれば、燃料の供給条件に基づいて燃料
配分モードを選択するとともに、そのモードに応じて定
量とする燃料の設定値を定めて、モード設定手段と定量
設定手段を操作するだけの簡単な操作により、負荷量に
応じて必要な総燃料噴射量が自動的に2種の燃料に配分
制御され、供給量変動に速やかに対応させて、安定した
運転を維持させることができることになる。
〔実施例〕
以下1本発明を実施例に基づいて説明する。
第1図に本発明を機械的なリンク機構を用いて実現して
なる第1実施例の構成図を示す。
第1図に示すように、本実施例は燃料ガスと燃料オイル
とをシリンダ1頂部に挿入して取り付けられている燃料
噴射弁2から燃焼室3に噴射する構成のディーゼルエン
ジンに適用したものである。
燃料噴射弁2は第2図に示した断面図のように、自刃弁
穴のガス噴射弁とオイル噴射弁とを一体化して形成した
複式のものとなっている。
第2図において、燃料オイルは、燃料オイル供給口20
1から流入され、燃料オイル用ニードル202の軸心部
に穿設された油路203を通り、先端の弁体204の外
周部に形成された油室205に導かれている。弁体20
4は、燃料オイル用ニードル202と一体にされ、コイ
ルスプリング206によって弁座部207に押接されて
いる。
油室205内に供給される燃料オイルの圧力が所定値以
上に達すると、ニードル202を介して弁体204がコ
イルスプリング206に打ち勝って押し上げられ、燃料
オイルはアトマイザ20Bに形成された燃料オイル噴射
口209から、燃料室3内に噴出されるようになってい
る。
一方、燃料ガスは、燃料ガス供給口210から流入され
、筒状の燃料ガス用ニードル211a。
bの外周面と外筒212とにより形成されたガス通路2
13に導かれろようになっている。ニードA/211a
、bは、弁本体214の外側に摺動自在に嵌装されてお
り、ニードル211aの下端はコイルスプリング215
によって弁座部216に押接されている。ガス噴射弁駆
動用のコントロールオイルは、コントロールオイル供給
口217かも流入され、弁本体214とニードル211
bとにより形成されたコントロールオイル油室218に
導びかれている。ニードル211bは、コントロールオ
イル油室218に供給されるコントロールオイルの圧力
が所定値以上に達すると、コイルスプリング215に打
ち勝って押し上げられるようになっている。これと同時
に、ニードル211aは燃料ガスの圧力によって押し上
げられ、ガス通路213内の燃料ガスは、アトマイザ2
08に形成された燃料ガス噴射口228から燃焼室3内
に噴出されるようになっている。また、ニードル211
a、bと弁本体214の摺動面は、シールオイル供給口
229から流入されるシールオイルによって気密が保持
されるようになっている。
このように形成される燃料噴射弁2には、燃料オイル噴
射量制御手段としての燃料噴射ポンプ4により昇圧され
た燃料オイルと、燃料ガス噴射量制御手段としてのコン
トロールオイル噴射ポンプ5により昇圧されたコントロ
ールオイルが供給される上うになっている。これら噴射
ポンプ4,5は、例えば第3図に示すような2連式のも
のとすることができる。図において噴射ポンプ4のポン
プ本体401は周知の構造となっており、プランジャー
402はコントロールラック棒6を出し入れすることに
よってその回転角度位置が調整され、燃料オイルの噴射
量を制御するようになっている。
噴射ポンプ5も同様である。プランジャー402を駆動
するポンプ駆動部403は共用となっており、プランジ
ャー駆動部材404は、ローラ405を介して、図示さ
れていないクランクシャフトに関連して回転されるカム
により、上下に往復動されるようになっている。したが
って、噴射ポンプ4.5の吐出口406,407からは
、コントロールラック棒6.7の位置に応じた量の燃料
オイルとコントロールオイルが、それぞれ所定の圧力に
圧縮され、ディーゼルエンジンのピストン位置に対応し
て定められた噴射タイミングに合わせて、燃料噴射弁2
に吐出されるようになっている。
なお、燃料噴射弁2は上記構成のものに限られるもので
はなく、ガス噴射弁とオイル噴射弁をそれぞれ独立に設
けてもよく、また燃料オイルまたは燃料ガス噴射量制御
手段としての噴射ポンプ4゜5にあっても、ガス噴射弁
またはオイル噴射弁の構成に対応させて噴射タイミング
と噴射量を制御可能なものであればよい。
次に、本発明の特徴部分にかかる制御装置本体の構成に
ついて詳しく説明する。
本実施例制御装置においては、燃料供給条件の変動に対
応させるため、燃料オイルと燃料ガスの燃料配分モード
を、第1表に示すように、3つの基本そ一ド、すなわち
オイル専焼モードIとガス定量モード■とオイル定量モ
ード■とに区分している。オイル専焼モードIは、燃料
オイルだけで運転するモードであり、例えば燃料ガスが
得られない場合や、起動時に対応させたものである、ガ
ス定量モード■は、ガス噴射:iQcを一定量αGとし
、回転数または負荷に応じてオイル噴射第1表 量Qoを可変制御する運転モードであり、例えば燃料ガ
ス供給量が制限され、燃料オイルが十分に得られるよう
な場合に対応させたものである。オイル定量モード■は
、ガス定量モード■と逆の場合であり、オイル噴射量Q
Oを一定量α0とし、ガス噴射量Qcを可変制御する運
転モードである。
なお、ガス専焼モードは前述したように着火用として一
定量の妨7料オイル(パイロット燃料)が必要であるか
ら、実質的にオイル定量モード■の一態様になる。
ここで、第1図にもどり本実施例の構成を基本動作とと
もに説明する。速度制御手段としてのガバナl0IKは
、スピードコントローラ102から目標回転数Noが入
力されるとともに、ディーゼルエンジンのクランク軸に
係合された回転数検出器の出力軸103を介して検出回
転数Nが入力されている。ガバナ101は負荷変動など
くより変動する検出回転数Nと目標回転数NOとの偏差
ΔNに応じて、ガバナ出力軸104の回転角度位置を増
減制御し、偏差ΔNが零のときは、そのときの角度位置
を保持するよりになっている。tC、ガバナ出力軸10
4は図示矢印の回転方向を燃料増方向として設定されて
いる。したがって、このガバナ出力軸104の角度位置
は総燃料要求量Qに相当し、アーム105、スプリング
ロッド106、アーム107を介して燃料調整軸108
の回転角度を制御するようになっている。また燃料l!
ll整軸108は1手動の操作ハンドル100によって
4回転角度位置が調整できるようKなっている。
この燃料調整軸108は、スリップ機構109を介して
バランスロッド120の中央部ζ回転自由に設けられた
支点1201LK係合されておシ、支点120aは燃料
調整軸108の回転に応じて図示矢印118方向、すな
わちバランスロッド120の軸に直交する水平方向く変
位制御されるようKなっている。
スリップ機構109は、wc4図に示すように、燃料調
整軸108の端部に固定されたアーム110と、この燃
料l!l!整軸108と同軸に位置させて回転自由に設
けられた軸112に固定されたアーム113と、このア
ーム113に当接させてアーム110の先端部に取シ付
けられた案内板111と、この案内板111の先端部に
穿設された貫通孔に挿通させてアーム113に固定され
たバネ受体114と、このバネ受体114を介してアー
ム113を案内板1111C押接するバネ115とから
形成されている。また、アーム113には、アーム11
3と案内板111とが所定寸法以上離れたことを検出す
るため、リミットスイッチなどが適用されてなるスリッ
プ検出器116が設けられている。したがって、燃料v
R整軸108が図示矢印117の燃料増方向に口重され
ると、案内板1111Cよってアーム113が同一方向
く回転され、支点120!Lを図忙おいて左方に変位さ
せる。
逆に燃料vI4整軸108が燃料減方向く回転されると
アーム113は案内板111の動きに合わせて逆回転さ
れ、支点120!Lを図において右方に変位させる。こ
の燃料減動作のとき、何らかの理由によってバランスロ
ッド120の動きが拘束されると、レバー113は案内
板111の動きに追従できず、案内板111はバネ11
5を圧縮してVバー113から離れ、燃料v4整軸10
8とバランスロッド120の関連動作がスリップするこ
とになる。このような状態になると、総燃料要求量9以
上の燃料がディーゼルエンジンに供給され九ままとなる
ので、過速度などの異常を引き起すことになる◎そこで
上記スリップをスリップ検出器116によって検出し、
この検出信号に基づいて後述するような安定運転を維持
できるf!P11御に切換えるようにしている。
さて、燃料配分手段はバランスロッド120と、このバ
ランスロッド120の両端にそれぞれ関節継手121,
122を介して連結されたオイル量v4!Iロッド12
3とガス量調整ロッド124とポジショナ!25,12
6を含んで形成されている。
それらのロッド123と124は千行くかつ長手軸方向
に摺動自由に設けられ、一端はそれぞれポジショナ12
5,126の駆動レバー127゜128にビンを介して
連結されている。そして、ロッド123.124の軸方
向位置は、このポジショナ125,126によって定量
設定値α0またはαGに対応した位置に拘束したり、あ
るいは摺動自由忙することが可能となっている。したが
って、支点120aに加えられた変位量はロッド123
または124の拘束条件に応じて、それらロッド123
を之は124の軸方向の変位量に配分され、後述するよ
うに燃料量の配分制御がなされるようKなっている。
一方、これらロッド123,124の他端は、スプリン
グロッド129,130と、回転自由に軸支されている
レバー131,132と、レバー133.134を介し
て、それぞれ燃料オイル量調整軸135と燃料ガス量調
整軸136に連結されておシ、さらにこれら調整軸13
5,136に固定されたアーム137,138を介して
、燃料噴射ポンプ4のコントロールラック棒6と、コン
トロールオイル噴射ポンプ5のコントロールラック棒7
に連結されている。し九がって、コントロールラックn
6.7はロッド123,124の軸方向変位量に比例し
て出し入れ制御されるようになっている。これによって
、燃料オイル噴射ポンプ4からオイル量調整ロッド12
3の軸方向位置に応じた量の燃料オイルが、コントロー
ルオイル噴射ポンプ5からガス量v4整ロッド124の
軸方向位置に応じ念量のコントロールオイルが、それぞ
れ燃料噴射弁2に供給され、燃料噴射弁2からはそれら
ロッド123,124の軸方向位置く応じた量の燃料オ
イルと燃料ガスが燃焼型3に噴射されることKなる。
定量設定手段は燃料オイルまたは燃料ガスの定量設定値
αoiたはαGを設定する定量設定器151と、その操
作ダイヤル152を含んで形成されている。
定量設定器151は、可変圧力調整弁であシ、圧力v4
整体をダイアル152に連動され九カムによって出し入
れすることによシ、ダイアルの定量設定11に応じて2
次圧を0〜100チ(対1次圧)の範囲で連続的に設定
することができるようKなっている。この定量設定器1
51によシ設定された圧力の空気はポジショナ125,
126のパイロット圧としてパイロットシリンダに供給
されている。
ポジショナ125,126は、嬉5図に示すように、パ
イロットシリンダ501と主シリンダ502からなり、
パイロットシリンダ501のシリンダ室503には上記
パイロット圧が、主シリンダ502のシリンダ室504
には弁部505を介して作動空気圧が供給されるよう釦
なっている。
弁押棒506はパイロットピストン507がパイロット
圧忙応じた量だけ図示左方に移動されると、弁部505
が開かれて、作動空気圧がシリンダ室504に供給され
、主ピストン508が押し出される。そして、弁体50
9が弁押棒506の先端から離れるまで押し出されると
、シリンダ室504の作動空気が弁押棒506の軸心部
に形成された通路510を介して排気ボー)511に排
出され、主ピストン508はパイロットピストン507
の移動量だけ押し出される。そして、駆動レバー127
.128を介して燃料配分ロッド123゜124は定量
設定器151により設定された定量値αO1αGだけ箔
1図において左方に変位されて保持されるようKなって
いる。なお、パイロット圧が零のとき、すなわち主ピス
トン508が最も引き込まれ之位置にて、各定量設定値
が0チ(αGまたはαC=Oチ)となるように%またパ
イロット圧が100%のとき、各定量設定値が100チ
(α0またはαc=100チ)となるよりに設定されて
いる。
モード設定手段は、燃料配分モード1.H,I[を設定
するモード設定器150と、このモード設定器′150
から出力されるモード指令に応じて動作され、前記ポジ
ショナ125または126に作用させる作動空気圧また
はパイロット圧等を切換え制御する切換弁153.15
4..15!5’i、!’156,157.158,1
59.160と、シャトル弁161を含んで形成されて
いる。
モード設定器150は切換スイッチ式のものであり、レ
バーを各モードI、H,IK対応する位置九回転するこ
とKよって、オイル専焼モードI、ガス定量モード■、
オイル定量モード■を択−的九設定可能・となっている
。また、モード設定器150は切換駆動機170によっ
てオイル専焼モード■に自動的に切換えられるようにな
っている。
そしてこの切換駆動機170には遅延タイマ171と切
換スイッチ172を介して、スリップ検出器116のス
リップ検出信号と、緊急停止指令が入力されておシ、こ
れらの信号又は指令が入力され九とき、モード設定器1
50をオイル厚焼モード1に切換えるようになっている
。なお、遅延タイマ171にはガス定量モード■とオイ
ル定量モードIの七−ド指令が入力されておシ、オイル
専焼モードIからそれらのモード■、1に切換えられた
際に、スリップ検出信号の出力を一定時間遅延させるよ
う圧している。これによって切換え過渡時の制御不安定
動作を防止するようにしている。
また、ガス定量モードItたはオイル定量モード厘が選
択された場合、それらのモード指令によって、圧力検出
器162と163を介して切換弁153と154が切換
えられると同時罠、ガス定量モードIの場合は切換弁1
55 、157 、166が切換えられるようKなって
いる。なお、圧力検出器162,163はそれぞれ燃料
ガス圧力が所定圧(例えば250Kf/i?)以上であ
ること、およびシールオイル圧が所定圧(例えば280
Kq/cd?>  以上であることを検出するものであ
る。
即ち、燃料ガス圧力が十分高いこと、および燃料噴射弁
2の正常動作に必要なシールオイル圧力が十分であるこ
とを、燃料ガスを使用するモードゴ■の運転条件の1つ
としているのである。
また、モード■、■のモード指令は燃料ガス圧縮機とシ
ールオイルポンプの運転指令として、纜れらの起動制御
装置165に入力されており、起動制御装置165は運
転指令が入力されたとき、まずシールオイルポンプを起
動させ、シールオイル圧が前記の所定圧に達したとき燃
料ガス圧縮機を起動させるよう罠なっている。なお、ガ
ス噴射弁の構造によってシールオイルが不要の場合は、
シールオイルポンプにかかる自動運転制御は不要であり
、逆に燃料ガスを使用するモード以外であってもシール
オイルを必要とするガス噴射弁の場合は、工/ジ/始動
時にシールオイルポンプを自動またはマニュアルにより
起動させることになる。
ところで、燃料ガスを使用するモード、すなわち、ガス
定量モード■と′オイル定量モード■にあっては、着火
安定性を確保するため必要最小限のオイル量下限値βを
パイロット燃料として噴射しなければならない。この量
βはディーゼルエンジンによって異なるが、例えば5チ
程度とされている。
本実施例では、燃料オイルの噴射量Qoをβ以上にする
ため、オイル量vI4整ロッド123に係止ロッド13
9を取り付け、この係止ロッド139の動きをシリンダ
ストッパ140により一方向のみ規制して、オイル量y
4整ロッド123がβ未満の位置に変位されないように
している。なお、シリンダストッパ140には切換弁1
66.167を介して作動空気圧が供給されており、シ
リンダピストンが最も押し出された位置がオイル貴下限
値βチに調整されている。
また、オイル定量モード■において、すなわち負荷また
は回転数に応じてガス噴射量を可変制御するモードにお
りで、燃料ガス使用量の最大値と最小値が制限される場
合がおる。最大値が制限される例としては、燃料ガスと
してLNGタンカーのLNGタンクから自然に蒸発する
LNGガスなどの余剰ガスや、他の装置から発生される
副生ガスを有効利用する場合などが挙げられ、このよう
な場合、その最大値は種々の条件によって変動する要素
を有しているから、最大値は可変設定できるようにしな
ければならない。一方、最小値が制限されるのは、主と
してガス噴射弁の構造や作動特性に起因するものであり
、噴射量t−精度よく制御できるガス噴射量の下限界に
応じて定められる。
そこで、第1図実施例では、これらのことに対応させて
、ガス噴射量Qcの上限値HGを設定するガス量上限設
定器141と、下限値LGを設定するガス量下限設定器
142とが設けられている。
ガス量上限設定器141ri、図示していない設定器か
ら入力されるガス量上限値HGに応じて駆動されるパル
スモータ143と、このパルスモータ143により位置
が制御されるストッパ144を有して形成されている。
そして、ストッパ144をガス量調整ロッド1241C
取り付けられた係止ロッド145に対向させた位置に設
置し、係止ロッド145がストッパ144に当接するこ
とによって、ガス量調整ロッド124の動きを、上記H
a以上に規制するようになっている。また、ガス量上限
設定器141には、係止ロッド145がストッパ144
に当接したことを検知するため、リミットスイッチなど
を適用してなるガス量上限検知器146が設けられてお
り、この検知器146の動作(オン)信号によって切換
弁159.160を切換えて、燃料オイルを定量設定値
α0に拘束していたポジ7ヨナ125を自由状態にする
ようにしている。つまり総燃料要求量Qの増大に対応さ
せて燃料オイルの噴射量Qoを可変制御できるようにし
、実質的に上限値HGを定量設定値αGとするガス定量
モード■−に変更するよつになっている。なお、燃料要
求量Qが減少してガス上限検知器146がオフになると
、再びオイル定量モード■に戻されるようになっている
ガス量下限設定器142は、シリンダストッパが適用さ
れ、このシリンダのピストンの先端に当接可能に係止ロ
ッド147がガス量調整ロッド124に取り付けられ、
ピストンが切換弁155゜156を介して供給される作
動空気圧により押し出された位置が、下限値LcK設定
されており、これによってガス量調整ロッド124の動
きを下限値LG以上に規制するようになっている。
なお、緊急停止指令は、ディーゼルエンジ/または関連
装置に異常(過速度、排気温または排気圧異常上昇、燃
料ガス供給系異常等)が発生したとき、ディーゼルエン
ジンを停止させるべく発せられるものである。この指令
が入力されると、切換弁173,174が切換えられて
、7リンダ175.176に作動空気圧が供給される。
これによって燃料オイル量調整軸135と燃料ガス量調
整軸136を介してコントロールラック棒6゜7が零位
置まで引き出され、燃料オイルと燃料ガスの噴射量を零
にして、ディーゼルエンジンを停止させるようになって
いる。また、これと同時に、切換スイッチ172.遅延
タイマ171を介して切換駆動機170が作動され、モ
ード設定器150をオイル専焼モード■位置に切換える
とともに。
切換弁167を切換えてシリンダストッパ140を零位
置く戻すようになっている。
上述した構成を有する第1実施例の動作について、特に
モード設定手段、定量設定手段、黙料噴射量決定手段、
燃料配分手段および燃料噴射制御手段の関連動作につい
て説明する。
まず、燃料の供給条件等に基づいて燃料配分モードを選
択決定し、モード設定器150を操作してオイル専焼モ
ード■、ガス定量モード■またはオイル定量モード■の
いずれかに切換えるのであるが、本実施例にあっても、
一般の大数のディーゼルエンジンを起動する場合と同様
、起動時は例えば圧縮空気をシリンダ内に送って、ある
程度回転全土げてから燃料オイル全噴射して暖機運転を
行い、しかるのち定常の自動運転に移行するより江され
る。したがって、起動時(または燃料ガス2便用できな
い場合)はオイル専焼モード■が選択される。
オイル専焼モードIに切換えられると、切換弁153を
介して供給される作動空気圧によって切換弁155.1
57が切換えられ、第6回内に示すよりに、ポジショナ
125は自由状態にされ、ポジ/フナ126は零位置に
拘束される。これによって、ガスを調整ロッド124は
QG−0位置に拘束されるので、ガバナ101から出力
される総燃料要求量QK応じて燃料調整軸108が回転
され、さらにスリップ機構lQ9ft介して、支点12
0aが変位されると、バランスロッド120は関節継手
122を支点として順転されることになる。したがって
、オイル量v4整ロッド123の動きはガバナ101の
動きに比例したものとなり、燃料オイル噴射ポンプ4か
ら吐出される燃料オイルの噴射量QoFi、総燃料要求
fQに一致して制御される。
次に、定量設定器151にて燃料ガスの定量設定値αG
を設定した後、ガス定量モード■に切換えると、起動制
御装置165にガス圧縮機とシールオイルボ/プの自動
運転指令が出されると同時に、切換弁156,158が
切換えられる。これによって、第6図(B)に示すよう
に、ポジショナ125は自由状態にされるが、シリンダ
ストッパ140によってオイル量調整ロッド123の動
きはβ多位置を下限として規制される。
そして、燃料ガス圧力と7−ルオイル圧力が十分高くな
って、それらの圧力検出器163,164が動作(オン
)すると、切換弁153,154が切換わり、これによ
って切換弁155,157はSg1図図示の状態に切換
えられ、ポジショナ126は定量設定器151により設
定されたパイロット圧に応じた位#(、すなわち定量設
定値αGに相当する位置にガス量調整ロッド124を変
位させて拘束する。したがって、オイル量調整ロッド1
23とガス量y41iロッド124は、第6図の)に示
すように、バランスロッド120の位置にして、零位置
fa)から基準位it (b)に変位され、オイル噴射
Qoはβチ以上く、ガス噴射量QcはαGに制御される
。そして、通常、ガス定量モード■に切換えられるとき
、ガバナ101から与えられる総燃料要求量QはQ≧(
αG+β)となっていることカラ、バランスロッド12
0は関節継手122t−支点としてQK応じて傾転され
る。したがって、オイル量y4Uロッド123の軸方同
位ltハζ−αG)に比例制御され、これによって、K
7図(5)に示すように、コントロールオイル噴射ポン
プ5からは、ガス噴射量αGに対応する量のコントロー
ルオイルが燃料噴射弁2に吐出され、αGの燃料ガスが
燃焼室3に噴射されるとともに、燃料オイル噴射ポンプ
4から(Q−αG)の燃料オイルが燃料噴射弁2を介し
て燃焼室3に噴射される。なお、Qく(αG+β)のと
きはスリップ機構109が作動し、前述したようにオイ
ル専焼モードIK切換えられる。
次に、定量設定器151にて燃料オイルの定量設定値α
0(九だし、α0)β)を設定した後、オイル定量モー
ドIに切換えると、起動制御装置165にガス圧縮機と
シールオイルポンプの運転指令が出力されると同時忙、
切換弁156 、158は図示の状態に切換えられる。
これによって、第6図0に示すようK、ポジショナ12
6は自由状態にされる。このとき、ガス量下限設定器1
42によってガス噴射量Qcの下限値LGが設定されて
いると、ガス量v4整ロッド124の動きは、第6図0
に示したように、LcK相当する位置を下限として規制
される。
つづいて、ガス定量モード■の場合と同様に圧力検出器
163,164が作動すると、切換弁153.154が
切換わり、切換弁156 、158が第1図図示の状U
K切換えられ、ポジショナ1125は定量設定器151
により設定されたパイロット圧に応じた位置、すなわち
定量設定値αOに相当する位置にオイル量vI41iロ
ッド123を変位させて拘束する。したがって、オイル
量調整ロッド123とガス量I!il整ロッド124は
、第6図(CIK示すよう忙、バランスロッド120の
位置にして零位置(Ik)から基準位置(C)1て変位
される。そして通常、オイル定量モードIK切換えられ
るときには、ガバナ101から与えられる総燃料要求量
QがQ≧α0となっているから、バランスロッド120
は関節継手121を支点としてQK応じて傾転される。
したがって、ガス量調整ロッド124の軸方向位置は(
Q−αG)K比例して制御される。なお、Qくα0のと
きはスリップ機構109が作動し、前述し之ようにオイ
ル専焼モードIK切換えられる。
また、ガス量上限設定器141によってガス噴射量Qc
の上限値HGが設定されている場合、総燃料要求量Qが
増大してQc= (Q−α0)二H。
罠達すると、ガス量上限検知器146が作動してポジシ
ョナ125が自由状態にされ、Qc極)tcの範囲にお
いては実質的にαG=HGとするガス定量モートドに切
換えられる。そして総燃料要求量Qがさらに増大すると
バランスロッド120は、第6図OK示すように関節継
手122を支点として傾転され、これによってオイル量
調整ロッド123の軸方向位置はQo=(Q−Hc)に
比例して制御される。この状態から総燃料要求量Qが減
少すると、バランスロッド120は両方のtll整ロッ
ド123,124を燃料減の方向に移動させるが、ガス
量上限検知器146がオフされるのでポジショナ125
がオイル量調整ロッド123をQo=α0にするよ5に
引き戻す。したがって、Qo=α0に違するまでガス量
調整ロッド124は上限値)(C位fi!に保持される
。そして、さらに総燃料要求量゛Qが(HG+αO)以
下に減少すれば、当初のオイル定量モード夏に復帰して
燃料配分制御がなされる。なお、総燃料要求量Qが(L
+α0)以下に減少したと齢は、スリップ機構109が
作動してオイル専焼モード!に切換えられる。
このようにオイル定量モードIにおいては、第7図(均
に示すように、La≦Qc=!Haの範囲のときはオイ
ル噴射量Q′0=α0.ガス噴射量Qc=Q−αoK制
御されることKなシ、Qc<Lcのときはオイル専焼モ
ードIに切換え、Qc>H,のときは実質的にガス定量
モードにして、ガス噴射量Qcを上限値HcK保持する
とともK。
オイル噴射量Qoを(Q−Ha)K応じて制御する。
以上説明し九ように、本@l実施例によれば、次に述べ
るような効果が得られる。1)即ち、燃料配分モードを
オイル専焼モードI、ガス定量モード■、オイル定量モ
ードIの3つの簡潔なモードに区分していることから、
燃料供給条件の変動に対応させたモードを容易に決定す
ることができる。また、モード設定手段によりそれらの
モードを択一的に設定するとともに、定量設定手段によ
り定量モードの定量設定値を任意の値に設定可能として
いることから、モード設定操作を極めて簡単な本のとす
ることができる。そして、設定されたモードと定量設定
値に基づいて、燃料配分手段によシ総燃料要求量を自動
的に2つの燃料に配分していることから、2種の燃料の
供給条件に対応させて速やかに燃料配分モードを変更す
ることができるとともに、変更された燃料配分モードに
応じて複式燃料ディーゼルエンジンの運転を安定に維持
することができる。
2)ガス定量モード■又はオイル定量モード1のように
燃料ガスを使用するモード忙切換える操作がなされたと
き、モード設定手段から出力され゛るモード指令によっ
て、シールオイルポンプを自動運転させ、シールオイル
圧が所定圧力以上になったらガス圧縮機を自動運転させ
るようにしていることから、ガス使用モードに必要な補
機が自動的に起動されることになり、運転操作が簡単化
されるとともに、オイル専焼モードIのときはそれら補
機が自動的に停止されるので、省エネルギーなどの効果
がある。しかも、シールオイル圧と燃料ガス圧が所定圧
以上であることを、ガス使用モードの切換条件としてい
ることから、燃料ガス噴射弁の動作および燃料ガス噴射
量制御の信頼性が確保されるという効果がある。なお、
燃料ガス噴射弁の構造によっては、ガス使用モード以外
の場合でもシールオイルを必要とするものがある。この
場合はデイゼルエンジンの起動指令によってシールオイ
ルポンプを自動運転するようにすればよい。
3)定量設定値αGのガス定量モードIIKて、可変調
整されているオイル噴射量Qoを、予め設定されている
オイル量下限値β以上に保持するため、オイル量v4整
ロッドの動きをストッパにより規制するとともに、総燃
料要求iQが(αG+β)以下に減少した場合は、スリ
ップ機構によってガバナ出力軸とオイル量v4整ロンド
およびガス量調整ロン1間の信号伝達をスリップさせる
と同時罠。
このスリップをスリップ検出器により検出してオイル専
焼モード■に切換えている。したがって、燃料ガスの着
火安定性が確保されるとともに、連続して(αG+β)
以下の総燃料要求量QVc追従させて安定な運転制御を
維持できるという効果がある。
4)定量設定値α0のオイル定量モードIにて、可変v
I4整されている燃料ガスの噴射量Qcを、燃料ガス噴
射弁の制御特性によって定まる下限値LG以上に保持す
るため、ガスjtyJ!4整ロンドの動きを下限設定器
により規制するとともに、総燃料要求[Qが(αo+L
c)以下に減少したとき、スリップ機構〈よってガバナ
出力軸とオイル量調整ロッドおよびガス量v4g10ツ
ド間の信号伝達をスリップさせると同時に、このスリッ
プをスリップ検出器によシ検出し、小噴射量領域の噴射
量制御特性に優れたオイル専焼モード■に切換えるよう
にしている。したがって、あるガス貴下限値Lc以下の
小噴射量領域における噴射量制御特性のi!E線性が悪
い燃料ガス噴射弁を用いても、ガス噴射量Qcがそのり
、以下になったとき、自動的にオイル専焼モードIK切
換えられるので、総燃料要求[Qが(αo+Lc )以
下の小噴射量領域に減少しても、その変化に追従させて
安定な運転制御を維持することができるという効果があ
る。
5)オイル定量モード璽にて、可変調整されている燃料
ガス噴射量Qcを可変設定されているガス量上限値HG
以下に保持するため、ガスfviA整ロッドの動きを上
限設定器によって規制するとともに、Qc=Hcに達し
たことをガス上限検知器により検知したとき、オイル量
調整ロッドを自由状態にしている。そして、再びQc<
HGに減少し九ときにはオイル量調整ロッドを定量設定
値α0位置に拘束するようにしている。即ち、ガス量上
限値HGを基準としてガス噴射量QcがQ a <Hc
のときはモード設定されたオイル定量モードiic保持
し、Qc4Hcのときはガス噴射量QcをHGに固定し
たガス定量モードに自動的に切換えるようにしている。
したがって、燃料ガスの最大噴射量が所定の又は可変設
定される上限値に制限されている場合であっても、全負
荷領域にわ念って安定な運転制御を維持することができ
るという効果がある。特K、余剰ガスや副生ガスなどの
ように発生量が変動する燃料ガスを有効に利用する場合
に訃いて効果がある。
6)制御装置の主要部を機械的なリンク機構を用いて実
現していることから、船舶などの機関室のような高温の
雰囲気中にも設置することができる。また、主要部の作
動状態が一見してわかることから、故障などの発見が容
易であシ、かつ修理、調整などの保守を簡単に行なうこ
とができるという効果がある。
次に、哨8図に示した本発明の溶2実施例について説明
する。本窮2実施例は、第1実施例のリンク機構に代え
て、コンピュータを適用して実現したものであり、基本
とする燃料配分モードは、第1実施例と同一である。
第8図に示すように、制御装置本体800は、入力回路
801,802.CPU803.メモリ804、出力回
路805,806を含んでなるコンピュータからなって
いる。入力回路801には、ヌビードコントローラ81
0から目標回転数NOが、回転数検出器812から検出
回転数Nが、定量設定器813からオイル噴射tQOま
たはガス噴射量Qcの定量設定値α0またはαGが、オ
イル量下限設定器814からオイル量下限値βが、オイ
ル量上項設定器815からオイル量上限値HOが、ガス
量下限設定器816からガス量上限値LGが、ガス量上
限設定器817からガス量上限値HGが、燃料噴射弁2
に供給される燃料ガスの圧力を検出する圧力検出器81
9から検出圧力pcが、同じくシールオイルの圧力を検
出する圧力検出器818から検出圧力PSが、それぞれ
入力されており、それらの信号は、入力回路801にて
デジタル信号に変換されたのち、crtJ803を介し
てメモリ804に格納されるようになっている。
また、CPU8Q3には、入力回路802を介して、モ
ード設定器818からオイル専焼モードI。
ガス定量モード■、オイル定量モード■のモード指令信
号の一つが入力されている。
CPU13 Q 3は、これら入力されたデータに基づ
いて、第9図〜に12図に示すフローチャートにしたが
って、総燃料噴射量Q、オイル噴射量Qo’、ガス噴射
量Qcなどを求め、出力回路805を介してそれぞれ燃
料オイル噴射ポンプ4とコントロールオイル噴射ポンプ
5のコントロールラック棒6,7に連結され之ポジンヨ
ナ821 、822て、噴射量Qo、Qcをアナログ信
号として出力するようになっている。また、CPU80
3は。
出力回路806を介して、ガス圧縮機と7−ルオイルポ
ンプの起動制御装置に運転指令を出力するようになって
いる。
なお、CPU5 O3には機関関係の異常検出手段83
0から、即ち、掃気圧力検出器831、排気管内圧力・
温度検出器832、ガスもれ検知器833、機関保護装
置834から、入力回路801又は802を介してそれ
ぞれ信号が入力されており、CPU5o3はこれらの入
力信号に基づ〜、必要に応じて燃料噴射停止を含む機関
の緊急停止指令を出力するようKなっている。
このように構成される第2実施例の制御機能と動作につ
いて、第9図〜第12図に示したフローチャートを参照
しながら説明する。
これらのフローチャートは一連のものであり、本発明の
特徴に係る主要部のみが示されており、所定の制御同期
ごとに実行されるようKなっている。ステップ900に
て起動条件が満・足され図示していない起動手段等によ
ってディーゼルエンジンが起動されると、まず、ステッ
プ902にて必要なデータが取り込まれ、つづくステッ
プ904〜910にて負荷および回転数に応じた総燃料
要求量Qが演算される。この演算は目標回転数NOK相
関させて定められている関数f、によって基本燃料要求
量Qoを求めたのち(ステップ904)、検出回転数N
とN、との偏差ΔNを求め(ステップ906)、さらに
ΔNK箱関させて定められている関数f!によって補正
燃料量ΔQを求め(ステップ908)、このΔQによ5
Qoを補正して総燃料要求量Qを求める(ステップ91
0)。
次にステップ9121C進んで、負荷量が燃料ガスを使
用する運転(以下、ガス運転と称する)が可能であるか
否かを、Qの値が着火安定性を確保できるオイル量下限
値βとガス噴射弁等の制御特性から制限されるガス量下
限値Lc(Oを含む)の和以上であるか否かくより判断
する。この判断が否定の場合はガス運転不可能であるか
ら、ステップ914に進んでオイル専焼モードIとし、
オイル噴射量QOをQ、燃料ガス噴射量QcをOに決定
し、ステップ916に進んでそれらの決定値Qo、Qc
をポジショナ821.822に出力してリターンする。
このポジショナ821.822は、例えばピストンシリ
ンダなどのような直線運動をするアクチュエータが適用
可能であり、それぞれQo、QcK応り、てコントロー
ルラック棒6,7の位置を出し入れ制御するように、フ
ィードバック機能を具えた位置制御手段からなっている
。したがって、第1実施例と同様に、燃料オイル噴射ポ
ンプ4とコントロールオイル噴射ポンプ5によって、上
記Qo、Qc(ただし、この場合はO)に制御された燃
料オイルと燃料ガスが燃料噴射弁2から燃焼室゛3、内
に噴射されることKなる。
一方、ステップ912におけるガス運転可否の判断が肯
定であれば、ステップ920に移行して、モード設定器
820により設定入力されたモード指令を取シ込み、モ
ード指令が1.Il、Iのいずれであるかを判断し、モ
ードIであればステップ914に進んで、前述した処理
手順くよりオイル専焼モード設定器とする。
ステップ920の判断が■またはIの場合は、第10図
に示したステップ924〜930において、ガス運転に
必要な補機の自動運転およびそれらの起動完了を確認す
る。すなわち、シールオイルポンプの起動制御装置に自
動運転指令を出力したのち(ステップ924)、シール
オイル圧Pgが所定圧Pso(例えば、280Kf/i
5’に設定されメモリ804に格納されている。)以上
になるのを待つ(ステップ925.926)。そしてP
、≧PsoKなったら、ガス圧縮機の起動制御装f!L
K自動運転指令を出力したのち(ステップ928)、燃
料ガス圧pcが所定圧PGa(例えば、250にf−タ
に設定されメモリ804に格納されている。)以上にな
るのを待つ(ステップ929.930)。
そして、pc≧PG6に達したらステップ932に進ん
で、モード指令を判断し、ガス定量モード■であれば、
第11図のステップ934K、オイル定量モードIであ
れは、第12図のステップ950に移行する。
ガス定量モード■の場合は、第11図に示すように、ス
テップ934にて総燃料要求量Qが燃料ガスの定量設定
値αGとオイル量下限値βの和以上であるか否かくよシ
、ガス定量モード■の運転が可能か否かを判断する。
この判断が肯定判断であればステップ936に移行し、
ガス定量モードIIK基づいてガス噴射量Qcを定量設
定値αcK定め、オイル噴射量Q。
を・Q−αGとして求める。そしてステップ938に進
んで、オイル噴射tQOがその上限値HO以下か否か判
断し、肯定判断であれば燃料オイルの噴射量QOを可変
ixuできることから1.ステップ940に進んで、ス
テップ936で計算したQ0、QcK配分決定し、ステ
ップ948にでそれらの決定値Qo、Qcをボジシaす
821.822に出力してリターンする。
一方、ステップ938の判断が否定判断であればステッ
プ942に移行し、ここにおいてオイル噴射量QOをそ
の上限値HoK保持するオイル定量モード厘″罠変更し
、これに基づいてガス噴射量QcをQ−HoK決定しな
後、ステップ94Bに進んでそれらの決定値を出力する
ま九、ステップ934における判断が否定判断のときは
ステップ944に移行し、オイル噴射量Qoをその下限
値βに保持するオイル定量モードIKモード変更し、こ
のモードに従ってガス噴射量QcをQ−βに決定した後
、ステップ948に進んでそれらの決定値を出力する。
このようKして、ガス定量モード■が選択された場合で
あっても、負荷および燃料使用量などの条件に応じて、
第13図^、(均に示すように、自動的にモード!、!
I、Iが選択され、全負荷範囲にわたって安定な運転制
御が維持される。なお、同回内はβのみが設定されてい
る例を、同図(均はβ、HO,LG、H,が全て設定さ
れている例を示す。
オイル定量モード、Iの場合は、第12図に示すステッ
プ950に移行し、ここで前記ステップ910で求めた
総燃料要求量Qの値が、燃料オイルの定量設定値αOと
燃料ガスの下限値LGの和以上か否かによシ、現状にて
オイル定量モード■によるガス運転が可能か否かを判断
する。この判断が肯定ならばステップ952に移行して
、指定モードIK従ってオイル噴射量Qoを定量設定値
α0に定め、ガス噴射量Qct−Q−α0として求める
。つづいてステップ954に進み、求めたQc=(Q−
αO)がガス量の上限値KG未満か否かにより、指定モ
ードのオイル定量モードIKよる運転が可能か否かを判
断する。この判断が肯定のときはステップ956に進ん
で、ステップ952で求めたQo、QcK配分決定し、
ステップ960にてそれらの決定値をポジショナ821
 、、822に出力する。一方、ステップ954の判断
が否定のときは、それ以上ガス噴射量Qcを増大できな
いことから、ステップ958に進んでQcをその上限値
HcK保持するガス定量モードIKモード変更し、この
モードに従ってオイル噴射量QoをQ−HcK決定した
後、ステップ960にてそれらの決定値をポジショナ8
21,822に出力してリターンする。
また、ステップ950の判断が否定のときはステップ9
62に移行し、ガス噴射量Qcをその下限値LcK保持
するガス定量モードt[K変更し、このモードに従って
オイル噴射量QoをQ−LcK決定した後、ステップ9
60に進んでそれらの決定値を出力する。
このようK、オイル定量モード■が選択設定された場合
であっても、負荷および燃料使用量などの条件に応じて
、Wc13図tc)、(D)Ic示したように、自動的
にモード!、![、Iが選択され、全負荷範囲にわたっ
て安定な運転・制御が維持される。第13図0はβのみ
が設定されている例を、同図0はβ、HO,LG、HG
の全てが設定されている例を示している。
なお、ガス運転に拘らずオイル専焼モード■においても
燃料噴射弁2のシールオイルが必要な場合には、wc1
0図に示しfe−スfツブ924−926は第9図のス
テップ900よりも紡のステップ忙組み込まれることK
なる。
以上説明したように、本第2実施例によれば、前記に1
実施例の1> 、 2) 、 3) 、 4) 、 5
)と同′−の効果が得られる他、定量設定値、上下限値
などの設定およびその操作が極めて簡単に行えることか
ら、燃料の供給条件変動に対応させて自由度の高い燃料
配分パターンを設定、制御することができるという効果
がある。また、嬉1実施例に比較して、モード設定手段
、定量設定手段、燃料配分手段を簡単な構成のものとす
ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したようK、本発明によれば、燃料配分をオイ
ル専焼モードと一方の燃料を定量とする2つの定量モー
ドからなる3つの基本モードに区分し、それらのモード
を択一的に設定するモード設定手段と、定量モードの定
量設定値を設定する定量設定手段と、与えられる総燃料
要求量を設定されたモードと定量値とに基づいてオイル
噴射量とガス噴射量に配分する燃料配分手段とを有して
いることから、2種の燃料の供給条件に対応させて速や
かに燃料配分モードを変更することができ、かつその燃
料配分モードに基づいて安定な運転を維持することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の全体構成図、嬉2図は第
1実施例の燃料噴射弁の断面図、第3図は第1実施例の
燃料オイル噴射ポンプとコントロールオイル噴射ポンプ
の一例の断面図、端4図は第1実施例のスリップ機構の
拡大斜視図、第5図は第1実施例のボジクヨナーの詳細
断面図、wcG図四〜0はwc1実施例の燃料配分手段
の動作説明図、第7図^、@は第1実施例の動作を説明
する線図、第8図は本発明の第2実施例の全体ブロック
構成図、第9図〜第12図は第2実施例の主要制御手順
を示すフローチャート、第13図に)〜0は第2実施例
の動作を説明する線図である。 2・・・燃料噴射弁、4・・・燃料オイル噴射弁、5・
・・コントロールオイルff1l弁、101・・・カハ
ナ、108・・・燃料調整棒、109・・・スリップ機
構、116・・・スリラフ検出6. 120・・・バラ
ンスロッド、121,122・・・関部継手、123・
・・オイル量詞整ロッド、124・・・ガス量調整ロッ
ド、125゜126・・・ポジショナ、139・・・係
止ロッド、140・・・シリンダストッパ、141・・
・ガス量上限設定器、142・・・ガス量下限設定器、
146・・・ガス量上限検知器、150・・・モード設
定器、151・・・定量設定器、162,163・・・
圧力検出器、170・・・切換駆動機、800・・・制
御装置本体、818・・・シールオイル圧力検出器、8
19・・・燃料ガス圧力検出器、813・・・定量設定
器、814・・・オイル下限設定・器、815・・・オ
イル上限設定器、816・・・ガス量下限設定器、81
7・・・ガス量上限設定器、820・・・モード設定器
、821,822・・・ポジショナ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)オイルのみを燃料とするオイル専焼モードとガス
    を一定量としてオイルを負荷に応じた量に調整するガス
    定量モードとオイルを一定量としてガスを負荷に応じた
    量に調整するオイル定量モードとに区分された燃料配分
    モードを択一的に設定するモード設定手段と、ガスまた
    はオイル定量モードの定量設定値を設定する定量設定手
    段と、設定された燃料配分モードと定量設定値に基づい
    て与えられる総燃料要求量をオイル噴射量とガス噴射量
    に配分する熱料配分手段と、この配分されたオイル噴射
    量とガス噴射量に応じて燃焼室に噴射する各燃料量を制
    御する燃料噴射量制御手段と、を有することを特徴とす
    る複式燃料デイーゼルエンジンの制御装置。
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