JP2007211764A - デュエルフューエルエンジンの燃料噴射装置で、バイオマスガスと化石燃料を単一のインジェクターノズルより、個別に制御された条件で２種類の燃料を爆発工程において個別噴射出来るデュエルフューエルインジェクターノズル及び制御装置。 - Google Patents
デュエルフューエルエンジンの燃料噴射装置で、バイオマスガスと化石燃料を単一のインジェクターノズルより、個別に制御された条件で２種類の燃料を爆発工程において個別噴射出来るデュエルフューエルインジェクターノズル及び制御装置。 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】低カロリーのバイオマスガスを内燃機関発電機で効率よく使用するには、バイオマスガスを高圧縮する必要があり、更に補助燃料としてＡ油や軽油を利用すれば可能である。現在稼働中のジーゼルエンジン発電機をバイオマスガスと補助燃料のＡ重油や軽油を使用出来るデュエルフューエルエンジンに改造する。
【解決手段】バイオマスと軽油やＡ重油を１行程の爆発行程において、最速１／１００００秒の切換え速度により複数噴射させる。パイロット噴射ではバイオマスガス、プレ噴射ではＡ重油、メイン噴射ではバイオマス、アフタ噴射ではＡ重油、ポスト噴射ではバイオマスガス、というようにデュアルフューエルインジェクターノズルに内蔵されているソレノイド、又はピエゾ素子を制御して噴射する。
【選択図】図１
【解決手段】バイオマスと軽油やＡ重油を１行程の爆発行程において、最速１／１００００秒の切換え速度により複数噴射させる。パイロット噴射ではバイオマスガス、プレ噴射ではＡ重油、メイン噴射ではバイオマス、アフタ噴射ではＡ重油、ポスト噴射ではバイオマスガス、というようにデュアルフューエルインジェクターノズルに内蔵されているソレノイド、又はピエゾ素子を制御して噴射する。
【選択図】図１
Description
本発明は、デュエルフューエルエンジンの燃料噴射装置で、バイオマスガスと化石燃料を単一のインジェクターノズルより、個別の条件設定により噴射できる燃料噴射装置で、２個の燃料のコモンレール蓄圧容器より電気及び電子制御により、エンジン１工程の爆発工程でその噴射時期に２種類の燃料を噴射させ、それぞれの噴射量、噴射時期、噴射時間の設定を負荷変動や使用条件、バイオマスガスの発熱量等により、化石燃料を補助燃料として個別制御噴射させるシステムで、エンジンに安定した出力をもたらす技術開発である。
従来技術のインジェクターノズルは、単一の燃料をコモンレール蓄圧タンクより、燃料噴射をしている技術である（デンソー社及びボッシュ社）。従ってバイオマスガスと重油、バイオマスガスと軽油等の２種類の燃料を使用した運用が出来ないでいる。それを従来技術で可能とするには２つのインジェクターノズルが必要となる、本発明は１つのインジェクターノズルにより、２種類の異なる燃料を噴射する技術である。
２種類の燃料噴射は異なる噴射量、噴射時期、噴射時間でエンジン出力性能を制御させながら、バイオマスガスのエネルギー不足量を、少量の化石燃料の補充により、化石燃料を使用したエンジンと同等の出力を得る。更に環境負荷物資の排出を削減が可能である。
現在開発されているバイオマスガスエンジン、並びにデュエルフューエルエンジンの技術を検証すると、バイオマスエンジンの場合（ＭＡＮ社）エンジンの吸入工程に空気とバイオマスガスを混合しターボチャージャにより加圧して、インレットバルブよりシリンダー内部に吸気させ、圧縮工程で自然着火しない圧縮比（１０ｋｇ／ｃｍ２）で圧縮し、爆発工程で電気火花点火させている、そのため従来の化石燃料を利用したエンジンと同じ出力を得るには排気量を４〜５倍程度大きくする必要があり、そのため高額となっている。デュエルフューエルエンジンの場合（ヤンマー社）エンジンの吸入工程に空気とバイオマスガスを混合しターボチャージャにより加圧して、インレットバルブよりシリンダー内部に吸気させ、圧縮工程で自然着火しない限界圧縮比で圧縮し、爆発工程で化石燃料を噴射させている、圧縮熱での自己着火、又は電気火花点火のいずれかの方法で爆発させていると予想される、この場合吸入工程における酸素の吸入量が少ないデメリットがあるため十分な出力が得られない欠点があり、化石燃料と同等の出力を得るには、排気量を大きくしなければならないため高額となる。
これらの課題を本発明により解決すれば、バイオマスガス発電の普及と、環境保全、環境負荷物資の排出削減が可能となる。
２種類の燃料噴射は異なる噴射量、噴射時期、噴射時間でエンジン出力性能を制御させながら、バイオマスガスのエネルギー不足量を、少量の化石燃料の補充により、化石燃料を使用したエンジンと同等の出力を得る。更に環境負荷物資の排出を削減が可能である。
現在開発されているバイオマスガスエンジン、並びにデュエルフューエルエンジンの技術を検証すると、バイオマスエンジンの場合（ＭＡＮ社）エンジンの吸入工程に空気とバイオマスガスを混合しターボチャージャにより加圧して、インレットバルブよりシリンダー内部に吸気させ、圧縮工程で自然着火しない圧縮比（１０ｋｇ／ｃｍ２）で圧縮し、爆発工程で電気火花点火させている、そのため従来の化石燃料を利用したエンジンと同じ出力を得るには排気量を４〜５倍程度大きくする必要があり、そのため高額となっている。デュエルフューエルエンジンの場合（ヤンマー社）エンジンの吸入工程に空気とバイオマスガスを混合しターボチャージャにより加圧して、インレットバルブよりシリンダー内部に吸気させ、圧縮工程で自然着火しない限界圧縮比で圧縮し、爆発工程で化石燃料を噴射させている、圧縮熱での自己着火、又は電気火花点火のいずれかの方法で爆発させていると予想される、この場合吸入工程における酸素の吸入量が少ないデメリットがあるため十分な出力が得られない欠点があり、化石燃料と同等の出力を得るには、排気量を大きくしなければならないため高額となる。
これらの課題を本発明により解決すれば、バイオマスガス発電の普及と、環境保全、環境負荷物資の排出削減が可能となる。
本発明が解決しようとする課題は、従来のバイオマスガスエンジンやデュエルフュエルエンジンの問題である、その問題は化石燃料を使用するジーゼルエンジンと比較して排気量が大型になり、価格が高額となる課題である、その解決は従来から使用されているジーゼル発電機のエンジンをバイオマスガスエンジンと化石燃料のデュエルフューエルエンジンに転用する技術開発である。
現在の世界的エネルギー価格の高騰は、各企業で稼動しているジーゼル自家発電の運用停止を余儀なくさせている。
バイオマスガス発電でネックとなっているエンジンの高額化を、従来のエンジン発電機のエンジンをバイオマスガスと化石燃料のデュエルフーエルエンジンに改造し、出力の低減等の問題をクリアーすることが本発明により可能となる。デュエルフューエルエンジンに改造することによりエネルギーコストの低減と環境負荷物資の排出削減等の問題も解決させることができる。その結果、エネルギー効率をバイオマスガス熱量：化石燃料熱量割合を７対３とすることが可能となる。（現在のデュエルフューエルガスエンジンの検証値：ヤンマー株式会社平成１５年度ＮＥＤＯ実証試験事業報告）
更に、新規エンジンにおいても本発明は更に簡略なシステム変更で安価に製造できる技術開発である。
現在の世界的エネルギー価格の高騰は、各企業で稼動しているジーゼル自家発電の運用停止を余儀なくさせている。
バイオマスガス発電でネックとなっているエンジンの高額化を、従来のエンジン発電機のエンジンをバイオマスガスと化石燃料のデュエルフーエルエンジンに改造し、出力の低減等の問題をクリアーすることが本発明により可能となる。デュエルフューエルエンジンに改造することによりエネルギーコストの低減と環境負荷物資の排出削減等の問題も解決させることができる。その結果、エネルギー効率をバイオマスガス熱量：化石燃料熱量割合を７対３とすることが可能となる。（現在のデュエルフューエルガスエンジンの検証値：ヤンマー株式会社平成１５年度ＮＥＤＯ実証試験事業報告）
更に、新規エンジンにおいても本発明は更に簡略なシステム変更で安価に製造できる技術開発である。
課題を解決する手段は、最新のエンジンの燃料噴射技術であるコモンレール噴射技術の利用である。
現在稼働中の通常のジーゼルエンジンにおいてはインジェクターノズルが装着出来る箇所は、通常の噴射ノズルホルダーの取付け箇所のみの１箇所である。
現行のインジェクターノズルのノズル開口時間は１／１００００秒の制御が可能であるため、１工程の爆発工程で出来る燃料噴射は５〜７回が可能である、その複数噴射回数の内、バイオマスガス噴射と化石燃料の噴射を個別設定する方法である、バイオマスガス噴射燃焼を基調とし爆発燃焼トルクが必要な噴射時期に、化石燃料を噴射させ必要な出力をえる方法である、設定が可能な噴射制御システムを備える。更に、現行のインジェクターノズルが化石燃料である軽油やＡ重油などの単一燃料しか噴射出来ないが、本発明は後述のシステム構造をもたせ、バイオマスガスと軽油やＡ重油を１工程の爆発工程において最速１／１００００秒の切換え速度により複数噴射をさせる方法である。（デンソー社の噴射システムでは複数噴射としてパイロット噴射・プレ噴射・メイン噴射・アフタ噴射・ポスト噴射の１噴射時期／５噴射が可能である）
その場合パイッロット噴射ではバイオマスガス、プレ噴射ではＡ重油、メイン噴射ではバイオマスガス、アフタ噴射ではＡ重油、ポスト噴射ではバイオマスガスというように設計されたデュエルフューエルインジェクターノズルを既存の噴射ノズルホルダーを撤去して設置する、更に、既存の噴射ポンプを撤去してＡ重油加圧ポンプとバイオマスガス加圧ポンプを設ける、加圧された各燃料はコモンレールといわれる個別の蓄圧容器２本に蓄圧され、各気筒に設置されたデュエルフーエルインジェクターノズルと呼称する本発明のインジェクターノズルに分配配管により、圧力を保持させた状態で接続する。制御装置（ＥＣＵ）の出力信号によりデュエルフューエルインジェクターノズルに内蔵されているソレノイド、又はピエゾ素子を制御して上述の噴射工程により出力制御を可能とする。
新規エンジン及びシリンダーヘッド面に余裕空間がある従来エンジンの場合は、２つのインジェクターノズルを設けバイオマスガスとＡ重油・軽油をそれぞれのインジェクターノズルを用いる方法があり、その場合も同様の効果が得られる。
現在稼働中の通常のジーゼルエンジンにおいてはインジェクターノズルが装着出来る箇所は、通常の噴射ノズルホルダーの取付け箇所のみの１箇所である。
現行のインジェクターノズルのノズル開口時間は１／１００００秒の制御が可能であるため、１工程の爆発工程で出来る燃料噴射は５〜７回が可能である、その複数噴射回数の内、バイオマスガス噴射と化石燃料の噴射を個別設定する方法である、バイオマスガス噴射燃焼を基調とし爆発燃焼トルクが必要な噴射時期に、化石燃料を噴射させ必要な出力をえる方法である、設定が可能な噴射制御システムを備える。更に、現行のインジェクターノズルが化石燃料である軽油やＡ重油などの単一燃料しか噴射出来ないが、本発明は後述のシステム構造をもたせ、バイオマスガスと軽油やＡ重油を１工程の爆発工程において最速１／１００００秒の切換え速度により複数噴射をさせる方法である。（デンソー社の噴射システムでは複数噴射としてパイロット噴射・プレ噴射・メイン噴射・アフタ噴射・ポスト噴射の１噴射時期／５噴射が可能である）
その場合パイッロット噴射ではバイオマスガス、プレ噴射ではＡ重油、メイン噴射ではバイオマスガス、アフタ噴射ではＡ重油、ポスト噴射ではバイオマスガスというように設計されたデュエルフューエルインジェクターノズルを既存の噴射ノズルホルダーを撤去して設置する、更に、既存の噴射ポンプを撤去してＡ重油加圧ポンプとバイオマスガス加圧ポンプを設ける、加圧された各燃料はコモンレールといわれる個別の蓄圧容器２本に蓄圧され、各気筒に設置されたデュエルフーエルインジェクターノズルと呼称する本発明のインジェクターノズルに分配配管により、圧力を保持させた状態で接続する。制御装置（ＥＣＵ）の出力信号によりデュエルフューエルインジェクターノズルに内蔵されているソレノイド、又はピエゾ素子を制御して上述の噴射工程により出力制御を可能とする。
新規エンジン及びシリンダーヘッド面に余裕空間がある従来エンジンの場合は、２つのインジェクターノズルを設けバイオマスガスとＡ重油・軽油をそれぞれのインジェクターノズルを用いる方法があり、その場合も同様の効果が得られる。
本発明の効果は高騰する化石燃料の使用量を削減させ、更に、現在使用中の化石燃料を使用している内燃機関の一部を改造することにより、バイオマスガスを主体とした内燃機関に変更出来ることである。
現在のバイオマスガスエンジン、及びデュエルフューエルエンジンはエンジンの吸入行程で空気とバイオマスガスを混合吸気させ、圧縮行程で異常燃焼しない圧縮比で圧縮させ、爆発行程においてスパークプラグ着火させてぃる、デュエルフューエルエンジンでは助燃料を噴射させ点火させている。
新規に環境保全対策として、商品製造過程で発生する木屑や籾殻等の木質廃棄物をバイオマスガスに変換して利用するには、上述の内燃機関を装備した発電機を新規購入しなければならない。
バイオマスガス装置を普及させ環境負荷物資の削減をさせる投資事業の疎遠要因の１つとして、それらのエンジンが高額であるため投資資本の回収が出来ないという点にある。その問題を本発明により、既存の内燃機関発電機をバイオマスガスで運用できれば投資金額が低減されるため、バイオマスガス化炉装置の導入が促進され、循環型社会の構築がたやすくなり環境負荷物資の排出削減と、企業メリットの両方が得られる。
現在のバイオマスガスエンジン、及びデュエルフューエルエンジンはエンジンの吸入行程で空気とバイオマスガスを混合吸気させ、圧縮行程で異常燃焼しない圧縮比で圧縮させ、爆発行程においてスパークプラグ着火させてぃる、デュエルフューエルエンジンでは助燃料を噴射させ点火させている。
新規に環境保全対策として、商品製造過程で発生する木屑や籾殻等の木質廃棄物をバイオマスガスに変換して利用するには、上述の内燃機関を装備した発電機を新規購入しなければならない。
バイオマスガス装置を普及させ環境負荷物資の削減をさせる投資事業の疎遠要因の１つとして、それらのエンジンが高額であるため投資資本の回収が出来ないという点にある。その問題を本発明により、既存の内燃機関発電機をバイオマスガスで運用できれば投資金額が低減されるため、バイオマスガス化炉装置の導入が促進され、循環型社会の構築がたやすくなり環境負荷物資の排出削減と、企業メリットの両方が得られる。
１ デュエルフューエルインジェクター
２ Ａ重油・軽油用ソレノイド
３ Ａ重油・軽油用コマンドバルブ
４ オリフィス
５ 差圧プランジャー
６ コマンドピストン
７ バイオマスガスピストン
８ ノズルボデー
９ Ａ重油・軽油ピストン
１０ ノズルニードル
１１ チェックバルブシート
１２ チェックバルブ
１３ ノズル噴射口
１４ Ａ重油・軽油配管
１５ Ａ重油・軽油戻り配管
１６ バイオマスガス戻り配管
１７ バイオマスガス用ソレノイド
１８ バイオマスガス用コマンドバルブ
１９ オリフィス
２０ 差圧プランジャー
２１ バイオマスガス配管
２２ チェックバルブ
２３ バイオマスガスホール
２４ Ａ重油・軽油ホール
２５ コマンドスプリング
２６ 圧力センサー
２７ ノズルスプリング
２８ バイオマスガス噴射溝
２９ 制御装置（ＥＣＵ）
３０ Ａ重油・軽油加圧ポンプ
３１ バイオマスガス加圧ポンプ
２ Ａ重油・軽油用ソレノイド
３ Ａ重油・軽油用コマンドバルブ
４ オリフィス
５ 差圧プランジャー
６ コマンドピストン
７ バイオマスガスピストン
８ ノズルボデー
９ Ａ重油・軽油ピストン
１０ ノズルニードル
１１ チェックバルブシート
１２ チェックバルブ
１３ ノズル噴射口
１４ Ａ重油・軽油配管
１５ Ａ重油・軽油戻り配管
１６ バイオマスガス戻り配管
１７ バイオマスガス用ソレノイド
１８ バイオマスガス用コマンドバルブ
１９ オリフィス
２０ 差圧プランジャー
２１ バイオマスガス配管
２２ チェックバルブ
２３ バイオマスガスホール
２４ Ａ重油・軽油ホール
２５ コマンドスプリング
２６ 圧力センサー
２７ ノズルスプリング
２８ バイオマスガス噴射溝
２９ 制御装置（ＥＣＵ）
３０ Ａ重油・軽油加圧ポンプ
３１ バイオマスガス加圧ポンプ
Claims (1)
- デュエルフューエルエンジンの燃料噴射装置でバイオマスガスと化石燃料を、爆発工程において、単一のインジェクターノズルで個別噴射出来るデュエルフューエルインジェクターノズルとその制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006064857A JP2007211764A (ja) | 2006-02-10 | 2006-02-10 | デュエルフューエルエンジンの燃料噴射装置で、バイオマスガスと化石燃料を単一のインジェクターノズルより、個別に制御された条件で２種類の燃料を爆発工程において個別噴射出来るデュエルフューエルインジェクターノズル及び制御装置。 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006064857A JP2007211764A (ja) | 2006-02-10 | 2006-02-10 | デュエルフューエルエンジンの燃料噴射装置で、バイオマスガスと化石燃料を単一のインジェクターノズルより、個別に制御された条件で２種類の燃料を爆発工程において個別噴射出来るデュエルフューエルインジェクターノズル及び制御装置。 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007211764A true JP2007211764A (ja) | 2007-08-23 |
Family
ID=38490416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006064857A Pending JP2007211764A (ja) | 2006-02-10 | 2006-02-10 | デュエルフューエルエンジンの燃料噴射装置で、バイオマスガスと化石燃料を単一のインジェクターノズルより、個別に制御された条件で２種類の燃料を爆発工程において個別噴射出来るデュエルフューエルインジェクターノズル及び制御装置。 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007211764A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2010185380A (ja) * | 2009-02-12 | 2010-08-26 | Nippon Soken Inc | 内燃機関用燃料噴射装置 |
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| CN105351115A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-02-24 | 哈尔滨工程大学 | 无泄漏压电控制式燃气喷射装置 |
| CN105756811A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-07-13 | 哈尔滨工程大学 | 组合式压电与增压电磁燃气喷射装置 |
| EP3061968A1 (de) * | 2015-02-24 | 2016-08-31 | Hoerbiger Kompressortechnik Holding GmbH | Gasdosierventil für einen zweistoffmotor |
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-
2006
- 2006-02-10 JP JP2006064857A patent/JP2007211764A/ja active Pending
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| CN111279064B (zh) * | 2017-11-10 | 2022-05-17 | 罗尔斯·罗伊斯解决方案有限公司 | 用于运行内燃机的方法、双燃料喷射器机构和设立成用于执行这种方法的内燃机 |
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