JP2004068650A - エマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、エマルジョン燃料をディーゼルエンジンに用いた場合の白煙の増加を防止したエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法を実現することを目的とする。
【解決手段】液体燃料に水と乳化剤を混合してエマルジョン化したエマルジョン燃料をディーゼルエンジンに使用する場合に、エンジンの冷却水の温度が低い場合には液体燃料に対する水の混合割合を低くし、冷却水の温度が高い場合には液体燃料に対する水の混合割合を高くするように制御することを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】液体燃料に水と乳化剤を混合してエマルジョン化したエマルジョン燃料をディーゼルエンジンに使用する場合に、エンジンの冷却水の温度が低い場合には液体燃料に対する水の混合割合を低くし、冷却水の温度が高い場合には液体燃料に対する水の混合割合を高くするように制御することを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法に関する。詳しくは液体燃料に水と乳化剤を加えて燃料中に水を分散させたエマルジョン燃料をディーゼルエンジンに使用した場合に生じる白煙を抑制する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の量を低減するための一般的な方法は、燃料の噴射時期を遅らせることである。しかし、この方法は、燃料の安定な燃焼を妨げ、燃料消費率の悪化及び黒煙の増加を伴う欠点がある。そこで、最近は、ディーゼルエンジンの低ＮＯｘ技術としてエマルジョン燃料が研究されている。
【０００３】
このエマルジョン燃料は、軽油等の液体燃料に水と少量の乳化剤を加えて燃料中に水を分散させたものであり、その混合方法、乳化剤の種類、水の添加量が水粒子の粒径、安定性、分散性などの性状に影響を与える。
このようなエマルジョン燃料はディーゼルエンジンに用いた場合、水の気化潜熱で燃焼温度を低下させＮＯｘを低減することができ、且つ、水の爆発により噴霧を微粒化し、軽油等の液体燃料と空気の混合を促進してスモークを低減することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなエマルジョン燃料をディーゼルエンジンに用いた場合、始動時等、低負荷時等の低水温時に白煙の排出が増加するという問題がある。この白煙の原因は、シリンダーの温度が低いためである。即ち、シリンダーの温度が低いと噴射された燃料が、低温である燃焼室の壁に当たり蒸発できずに燃え残り、白煙となるためである。
【０００５】
本発明は、上記従来に問題点に鑑み、エマルジョン燃料をディーゼルエンジンに用いた場合の白煙の増加を防止したエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法を実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法は、液体燃料に水と乳化剤を混合してエマルジョン化したエマルジョン燃料をディーゼルエンジンに使用する場合に、エンジンの冷却水の温度が低い場合には液体燃料に対する水の混合割合を低くし、冷却水の温度が高い場合には液体燃料に対する水の混合割合を高くするように制御することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明による請求項２に記載のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法は、請求項１に記載のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法において、前記液体燃料に対する水の混合割合を制御する場合は、水の混合割合に比例して乳化剤も同時に制御することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による請求項３に記載のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法は、液体燃料に水と乳化剤を混合してエマルジョン化したエマルジョン燃料をディーゼルエンジンに使用する場合に、エンジンの冷却水の温度が低い場合には吸気圧を通常より高めるように制御することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による請求項４に記載のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法は、請求項１に記載のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法において、前記吸気圧を通常より高めるには、吸気管に設けられた可変ノズルターボによることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による請求項５に記載のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法は、液体燃料に水と乳化剤を混合してエマルジョン化したエマルジョン燃料をディーゼルエンジンに使用する場合に、エンジンの冷却水の温度が低い場合には液体燃料に対する水の混合割合を低くし、冷却水の温度が高い場合には液体燃料に対する水の混合割合を高くし、且つ、エンジンの冷却水の温度が低い場合には吸気圧を通常より高めることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法を実施するための装置を説明するための図である。同図において、符号１は燃料タンク、２は水タンク、３は乳化剤タンクであり、それぞれバルブ４、５、６でエマルジョン燃料タンク７に接続されている。また、８はディーゼルエンジンであり、９はエンジンの各シリンダーに燃料を供給するコモンレールである。また、１０は空気を圧縮して各シリンダーに供給する可変ノズルターボ（ＶＮＴ）、１１は吸気を冷却するインタークーラー、１２はスロットルバルブ、１３はＥＧＲクーラー、１４は排気清浄化用酸化触媒である。また、１５は水温センサ、１６、１７は圧力センサ、１８はクランク軸の回転変動を検出する回転変動センサである。
【００１２】
上記のように構成された装置において、本発明の第１の実施の形態は、水温センサ１５により検出した水温が低い場合にはエマルジョン燃料中の水の混合割合を低下させ、水温が高い場合にはエマルジョン燃料中の水の混合割合を上げるように制御する。このように制御するためには、予め図２の如く、水タンクのバルブ５の開度と水温との関係をＥＣＵ（エンジンコンとロールユニット）に記憶させておく。そして、図２の如く、例えば、水温が０℃のときはバルブ５の開度を０％とし、水温が４０℃のときはバルブ５の開度を１０％とし、さらに水温が８０℃のときはバルブ５の開度を５０％とする。このように制御することにより、水温が低い場合には、エマルジョン燃料中の水分が少ないため、シリンダーの温度は高くなり、白煙は少なくなる。
【００１３】
本発明のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法の第２の実施の形態は、前記第１の実施の形態のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法に加えて、エマルジョン燃料中の水の混合割合を制御すると同時に乳化剤の混合割合も制御するものである。このためには、図１の装置において、水タンクに接続したバルブ５と乳化剤タンク３に接続したバルブ６とを連動するように構成し、水に対する乳化剤の割合が常に一定となるようにする。これにより水に対する乳化剤の過不足がなくなりエマルジョン燃料の安定が得られる。
【００１４】
次に本発明のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態は液体燃料に水と乳化剤を混合してエマルジョン化したエマルジョン燃料をディーゼルエンジンに使用する場合に、エンジンの冷却水の温度が低い場合には吸気圧を通常より高めるように制御するものである。吸気圧を通常より高めるには、図１に示したエンジンの８の吸気管に設けられた可変ノズルターボ１０を用いる。可変ノズルターボ１０は排気タービンとコンプレッサーの回転翼が同一軸に連結されており、排気タービンのガイドベーンの角度を調節することにより排気流路の面積を変えてタービンの回転数を変化させることができる。そして排気タービンの回転数の変化に伴ってコンプレッサーの回転数も変化し、コンプレッサーから吐出されるエンジンへの吸気圧を変えることができる。
【００１５】
このようにエンジンの冷却水の温度が低い場合に吸気圧を通常より高めるように制御すると、シリンダ内の圧縮時の圧力が通常よりも高くなるため、図３に示すように、燃料噴射ノズル２０から噴射されたエマルジョン燃料２１の到達距離が短くなり、燃焼室壁２２に燃料が付着しなくなるため、未燃焼燃料が無くなり、それに伴って白煙も抑制される。また図４の如く、水の混合割合が多い場合は吸気圧を増加させることも白煙抑制に効果的である。これは、図５の如くエマルジョン燃料は軽油より粘度が低く、噴射到達距離が延びるためである。
【００１６】
次に、本発明のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法の第４の実施の形態は、第１の実施の形態の、冷却水温に従って水の混合割合を変える方法と、第２の実施の形態の冷却水温が低い場合に吸気圧を上げる方法とを同時に用いたものである。このようにエマルジョン燃料を制御することにより白煙の抑制がさらに良好となる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に依れば、冷却水の低温時にはエマルジョン燃料の水混合割合を下げさげ、冷却水の高温時にはエマルジョン燃料の水混合割合を高くすることにより白煙の抑制が可能となり、また冷却水の低温時にはエンジンへの吸気圧を上げることにより白煙の抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法を実施するための装置を説明するための図である。
【図２】本発明のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法の第１の実施形態に用いる燃料割合の水温補正マップの１例を示す図である。
【図３】本発明のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法の第３の実施形態を説明するための図である。
【図４】本発明のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法の第３の実施形態に用いる過給圧補正マップの１例を示す図である。
【図５】エマルジョン燃料と軽油の噴霧到達距離の違いを示す図である。
【符号の説明】
１…燃料タンク
２…水タンク
３…乳化剤タンク
４，５，６…バルブ
７…エマルジョン燃料タンク
８…ディーゼルエンジン
９…コモンレール
１０…可変ノズルターボ
１５…水温センサ
１６，１７…圧力センサ
１８…回転変動センサ
【発明の属する技術分野】
本発明はエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法に関する。詳しくは液体燃料に水と乳化剤を加えて燃料中に水を分散させたエマルジョン燃料をディーゼルエンジンに使用した場合に生じる白煙を抑制する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の量を低減するための一般的な方法は、燃料の噴射時期を遅らせることである。しかし、この方法は、燃料の安定な燃焼を妨げ、燃料消費率の悪化及び黒煙の増加を伴う欠点がある。そこで、最近は、ディーゼルエンジンの低ＮＯｘ技術としてエマルジョン燃料が研究されている。
【０００３】
このエマルジョン燃料は、軽油等の液体燃料に水と少量の乳化剤を加えて燃料中に水を分散させたものであり、その混合方法、乳化剤の種類、水の添加量が水粒子の粒径、安定性、分散性などの性状に影響を与える。
このようなエマルジョン燃料はディーゼルエンジンに用いた場合、水の気化潜熱で燃焼温度を低下させＮＯｘを低減することができ、且つ、水の爆発により噴霧を微粒化し、軽油等の液体燃料と空気の混合を促進してスモークを低減することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなエマルジョン燃料をディーゼルエンジンに用いた場合、始動時等、低負荷時等の低水温時に白煙の排出が増加するという問題がある。この白煙の原因は、シリンダーの温度が低いためである。即ち、シリンダーの温度が低いと噴射された燃料が、低温である燃焼室の壁に当たり蒸発できずに燃え残り、白煙となるためである。
【０００５】
本発明は、上記従来に問題点に鑑み、エマルジョン燃料をディーゼルエンジンに用いた場合の白煙の増加を防止したエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法を実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法は、液体燃料に水と乳化剤を混合してエマルジョン化したエマルジョン燃料をディーゼルエンジンに使用する場合に、エンジンの冷却水の温度が低い場合には液体燃料に対する水の混合割合を低くし、冷却水の温度が高い場合には液体燃料に対する水の混合割合を高くするように制御することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明による請求項２に記載のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法は、請求項１に記載のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法において、前記液体燃料に対する水の混合割合を制御する場合は、水の混合割合に比例して乳化剤も同時に制御することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による請求項３に記載のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法は、液体燃料に水と乳化剤を混合してエマルジョン化したエマルジョン燃料をディーゼルエンジンに使用する場合に、エンジンの冷却水の温度が低い場合には吸気圧を通常より高めるように制御することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による請求項４に記載のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法は、請求項１に記載のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法において、前記吸気圧を通常より高めるには、吸気管に設けられた可変ノズルターボによることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による請求項５に記載のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法は、液体燃料に水と乳化剤を混合してエマルジョン化したエマルジョン燃料をディーゼルエンジンに使用する場合に、エンジンの冷却水の温度が低い場合には液体燃料に対する水の混合割合を低くし、冷却水の温度が高い場合には液体燃料に対する水の混合割合を高くし、且つ、エンジンの冷却水の温度が低い場合には吸気圧を通常より高めることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法を実施するための装置を説明するための図である。同図において、符号１は燃料タンク、２は水タンク、３は乳化剤タンクであり、それぞれバルブ４、５、６でエマルジョン燃料タンク７に接続されている。また、８はディーゼルエンジンであり、９はエンジンの各シリンダーに燃料を供給するコモンレールである。また、１０は空気を圧縮して各シリンダーに供給する可変ノズルターボ（ＶＮＴ）、１１は吸気を冷却するインタークーラー、１２はスロットルバルブ、１３はＥＧＲクーラー、１４は排気清浄化用酸化触媒である。また、１５は水温センサ、１６、１７は圧力センサ、１８はクランク軸の回転変動を検出する回転変動センサである。
【００１２】
上記のように構成された装置において、本発明の第１の実施の形態は、水温センサ１５により検出した水温が低い場合にはエマルジョン燃料中の水の混合割合を低下させ、水温が高い場合にはエマルジョン燃料中の水の混合割合を上げるように制御する。このように制御するためには、予め図２の如く、水タンクのバルブ５の開度と水温との関係をＥＣＵ（エンジンコンとロールユニット）に記憶させておく。そして、図２の如く、例えば、水温が０℃のときはバルブ５の開度を０％とし、水温が４０℃のときはバルブ５の開度を１０％とし、さらに水温が８０℃のときはバルブ５の開度を５０％とする。このように制御することにより、水温が低い場合には、エマルジョン燃料中の水分が少ないため、シリンダーの温度は高くなり、白煙は少なくなる。
【００１３】
本発明のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法の第２の実施の形態は、前記第１の実施の形態のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法に加えて、エマルジョン燃料中の水の混合割合を制御すると同時に乳化剤の混合割合も制御するものである。このためには、図１の装置において、水タンクに接続したバルブ５と乳化剤タンク３に接続したバルブ６とを連動するように構成し、水に対する乳化剤の割合が常に一定となるようにする。これにより水に対する乳化剤の過不足がなくなりエマルジョン燃料の安定が得られる。
【００１４】
次に本発明のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態は液体燃料に水と乳化剤を混合してエマルジョン化したエマルジョン燃料をディーゼルエンジンに使用する場合に、エンジンの冷却水の温度が低い場合には吸気圧を通常より高めるように制御するものである。吸気圧を通常より高めるには、図１に示したエンジンの８の吸気管に設けられた可変ノズルターボ１０を用いる。可変ノズルターボ１０は排気タービンとコンプレッサーの回転翼が同一軸に連結されており、排気タービンのガイドベーンの角度を調節することにより排気流路の面積を変えてタービンの回転数を変化させることができる。そして排気タービンの回転数の変化に伴ってコンプレッサーの回転数も変化し、コンプレッサーから吐出されるエンジンへの吸気圧を変えることができる。
【００１５】
このようにエンジンの冷却水の温度が低い場合に吸気圧を通常より高めるように制御すると、シリンダ内の圧縮時の圧力が通常よりも高くなるため、図３に示すように、燃料噴射ノズル２０から噴射されたエマルジョン燃料２１の到達距離が短くなり、燃焼室壁２２に燃料が付着しなくなるため、未燃焼燃料が無くなり、それに伴って白煙も抑制される。また図４の如く、水の混合割合が多い場合は吸気圧を増加させることも白煙抑制に効果的である。これは、図５の如くエマルジョン燃料は軽油より粘度が低く、噴射到達距離が延びるためである。
【００１６】
次に、本発明のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法の第４の実施の形態は、第１の実施の形態の、冷却水温に従って水の混合割合を変える方法と、第２の実施の形態の冷却水温が低い場合に吸気圧を上げる方法とを同時に用いたものである。このようにエマルジョン燃料を制御することにより白煙の抑制がさらに良好となる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に依れば、冷却水の低温時にはエマルジョン燃料の水混合割合を下げさげ、冷却水の高温時にはエマルジョン燃料の水混合割合を高くすることにより白煙の抑制が可能となり、また冷却水の低温時にはエンジンへの吸気圧を上げることにより白煙の抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法を実施するための装置を説明するための図である。
【図２】本発明のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法の第１の実施形態に用いる燃料割合の水温補正マップの１例を示す図である。
【図３】本発明のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法の第３の実施形態を説明するための図である。
【図４】本発明のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法の第３の実施形態に用いる過給圧補正マップの１例を示す図である。
【図５】エマルジョン燃料と軽油の噴霧到達距離の違いを示す図である。
【符号の説明】
１…燃料タンク
２…水タンク
３…乳化剤タンク
４，５，６…バルブ
７…エマルジョン燃料タンク
８…ディーゼルエンジン
９…コモンレール
１０…可変ノズルターボ
１５…水温センサ
１６，１７…圧力センサ
１８…回転変動センサ
Claims (5)
- 液体燃料に水と乳化剤を混合してエマルジョン化したエマルジョン燃料をディーゼルエンジンに使用する場合に、
エンジンの冷却水の温度が低い場合には液体燃料に対する水の混合割合を低くし、冷却水の温度が高い場合には液体燃料に対する水の混合割合を高くするように制御することを特徴とするエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法。 - 前記液体燃料に対する水の混合割合を制御する場合は、水の混合割合に比例して乳化剤も同時に制御することを特徴とする請求項１記載のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法。
- 液体燃料に水と乳化剤を混合してエマルジョン化したエマルジョン燃料をディーゼルエンジンに使用する場合に、
エンジンの冷却水の温度が低い場合には吸気圧を通常より高めるように制御することを特徴とするエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法。 - 前記吸気圧を通常より高めるには、吸気管に設けられた可変ノズルターボによることを特徴とする請求項３に記載のエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法。
- 液体燃料に水と乳化剤を混合してエマルジョン化したエマルジョン燃料をディーゼルエンジンに使用する場合に、
エンジンの冷却水の温度が低い場合には液体燃料に対する水の混合割合を低くし、冷却水の温度が高い場合には液体燃料に対する水の混合割合を高くし、且つ、エンジンの冷却水の温度が低い場合には吸気圧を通常より高めるように制御することを特徴とするエマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002226449A JP2004068650A (ja) | 2002-08-02 | 2002-08-02 | エマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002226449A JP2004068650A (ja) | 2002-08-02 | 2002-08-02 | エマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004068650A true JP2004068650A (ja) | 2004-03-04 |
Family
ID=32013789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002226449A Pending JP2004068650A (ja) | 2002-08-02 | 2002-08-02 | エマルジョン燃料使用時の白煙抑制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004068650A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020073803A (ja) * | 2012-09-28 | 2020-05-14 | 旭化成株式会社 | 内燃機関の運転方法および空気供給装置 |
-
2002
- 2002-08-02 JP JP2002226449A patent/JP2004068650A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020073803A (ja) * | 2012-09-28 | 2020-05-14 | 旭化成株式会社 | 内燃機関の運転方法および空気供給装置 |
| JP7075953B2 (ja) | 2012-09-28 | 2022-05-26 | 旭化成株式会社 | 内燃機関の運転方法および空気供給装置 |
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