JP2010504455A - 2種燃料システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
本発明は2種燃料システムおよび2種燃料システム装置に関するものであり、LPGとディーゼルが混合され、そして共有レールを経由して燃焼室に送られる。液化混合燃料は加圧されて液体状態を維持されて燃焼室に注入される。2種燃料システムの好ましい実施形態では、ディーゼルエンジンには少しの変更のみが必要で、エンジン製造メーカーの規格に変更を与えることなく、品質保証も無効とならない。燃焼結果ではより清浄な排気と車両維持費用の低減が実現されている。
【選択図】図1
Description
LPGはディーゼル燃料と共に2種燃料システムでも使用されてきた。特許文献1では分離された注入口からLPGが燃焼室に注入されている。一方特許文献2,3,4,5ではLPGガスは事前に空気を混合された後、燃焼室に注入されている。
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決する2種燃料の代替燃料を提供することを目的とする。
本発明はLPGへの圧力効果を理解することにより代替アプローチをとり、与圧LPGを使用し、エンジンを大幅に改良することなく2種燃料システムの解決手段を開発することによりもたらされた。
一側面では、本発明は内燃ディーゼルエンジンに使用される2種燃料システムに関しての発明であり、次のものを含んでいる。
・加圧液化ガスを貯蔵する燃料タンクと、
・燃料タンクに操作上連結していて、液化ガスの流れを制御する比率バルブ手段と、
・比例バルブに操作上連結しており、液化ガスの一定比率の流れとディーゼルの一定比率の流れを混合し、液化混合ガスを生成する混合槽と、からなる。
ここで液化混合ガスは、加圧状態で維持され、ディーゼルエンジンの燃焼室に注入される。
・加圧液化ガスを貯蔵する燃料タンクと
・燃料タンクに操作上連結していて、液化ガスの流れを制御する比率バルブ手段と、
・比例バルブに操作上連結しており、液化ガスの比率流れとディーゼルの比率流れを混合し、液化混合ガスを生成する混合槽と、からなる。
ここで液化混合ガスは、加圧状態で維持され、ディーゼルエンジンの燃焼室に注入される。
好適にはディーゼル燃料は、混合槽に入る前に加圧される。
ディーゼル燃料は好適には、配管内ポンプで加圧され使用前に加圧タンク内に貯蔵される。
好適には加圧ディーゼル燃料の混合槽への供給は、電子制御盤により操作上制御される流量制御バルブにより制御される。電子制御盤は好適には、情報を受け取り演算処理して、関連信号を電子制御盤に送信する、車両電子制御装置により制御される。
液化ガスは好適には、配管内フィルターにより比率バルブの手前で濾過される。
LPGタンクと比率バルブ手段と、混合槽とは、好適にはガス配管で連結される。
LPGタンクと比率バルブ手段との間の配管には、好適には閉鎖バルブが少なくとも1つ以上含まれる。好適な実施形態では、LPGタンクと比率バルブ手段との間の配管には、一方向逆止バルブが1つと閉鎖バルブが1つ含まれる。
液化ガスは、LPG、プロパンガス、天然ガス、加圧天然ガスであってもよい。
液化ガスタンクは好適には、LPGを150psi付近で、なおかつ気化圧80psi以上で貯蔵する。
・加圧液化ガスを貯蔵する第1タンクと、
・加圧ディーゼルを貯蔵する第2タンクと、
・操作上第1タンクと連結し液化ガスの流れを制御する第1比率バルブ手段と、
・操作上第2タンクと連結しディーゼルの流れを制御する第2比率バルブ手段と、
・第1比率バルブおよび第2比率バルブに操作上連結しており、液化ガスの一定比率の流れとディーゼルの一定比率の流れを混合し、液化混合ガスを生成する混合槽と、
・液化混合ガスをそれぞれの内部燃焼室に運ぶ運搬手段と、を有する。
ここにおいて、エンジン演算処理装置は、需要に応じて各々の比率バルブ手段を制御し、それぞれの燃料の比率を制御する。
第2タンクは好適には、加圧ディーゼルを配管内フィルターとポンプを経由してディーゼル燃料タンクより受け取る。
第2比率バルブ手段は好適には、操作上電子制御盤に制御される流れ制御バルブを含む。
電子制御盤は好適には、車両電子制御装置からの演算処理された情報に対応して流れ制御バルブを制御する。車両電子制御素子はエンジンの燃料需要に関する入力情報を受信し、演算処理する。
LPGの液化ガスに対する比率は50:50から90:10まで変化する。
より好適にはLPGの液化ガスに対する比率は70:30である。
好適には、エンジン部品が潤滑不足のため早期に磨り減っておらず、かつメーカー保証の対象外とならず、燃料の熱量値がエンジンに許容範囲のパワーとトルクを生成させることができるのであれば、この比率は何でもよい。
好適には混合燃料は、共用レールへの配送前に濾過される。
好適には、ディーゼルタンクから供給ポンプに、最終的には共用レールに繋がり、エンジンがディーゼルを唯一の燃料として使用するための別の配管がある。
・第1タンクから液化ガスを第1比率バルブ手段を使用して一定の比率とするステップと、
・第2タンクからディーゼルを第2比率バルブ手段を使用して一定の比率とするステップと、
・混合槽において、一定比率の燃料を混合し液化混合燃料とするステップと、
・混合槽から其々の燃焼室へ液化混合燃料を配送するステップ
混合槽28は、実質的に球形で、比率バルブ60は互いに対角線上対面して設置される。混合槽28は、内部線網61を有し燃料の混合を促進する。混合燃料は排出口62より排出され、余剰の混合燃料は流入口63より再度流入する。
液化混合燃料は混合槽28から供給ポンプ15により第2配管内フィルタ装置54を通過させられる。第2配管内フィルタ装置54から供給ポンプ15内に吸引され、さらに共有レール16に高圧で排出される。共有レール16は液化混合燃料を各燃焼室(不図示)の注入口18に配送する。図1には例示のため注入口18を1つしか図示していない。共有レール16には圧力センサ55が備わっている。
本発明の2種燃料システムの補助材料を提供するため、第三者機関ブリスベーン市当局により排気テストが行われ、テスト結果の解析はギルモア・エンジニア社により行われた。ディーゼル燃料のみの場合とディーゼル燃料とLPGの混合燃料の場合(LPG70%、ディーゼル30%)との2例テストされた。ディーゼル燃料のみのテスト(テスト番号2969)は2007年3月27日、DT80ショートテストを使用し行われた。LPG/ディーゼル混合燃料テストは2007年5月17日DT80ショートテストを使用し行われた。両テストには同一の車両が使用された。車両はいすず950FVRトラックで、テスト時車両重量は13000Kgであった。
DT80ショートテストは急加速、急減速が連続し、その間にアイドリングがはさまるテストで、実社会での停車、発車運転モードや状況における車両の排気を測定する目的で設計されている。
テスト結果の要約を下表に示す。
大幅な不透明度の改善と、粒子状物質の排出減少、窒素酸化物の排出減少が得られた。
LPG/ディーゼル混合燃料を使用した窒素酸化物排出はDNEPM(ディーゼル車両環境保全排出規制)の上限値の45.7%に過ぎない。粒子状物質排出量は上記基準のわずか5.7%であり、不透明度はその9.5%に過ぎない。
総括すると、LPG/ディーゼル混合燃料の排出レベルはDNEPM環境基準よりはるかに低い。
好ましい実施形態における2種燃料システムでは、LPGはディーゼル燃料と高い比率で混合されて液化混合燃料として燃焼室で使用可能となる。他の2種燃料システムと異なり、ディーゼルエンジンのメーカー製品規格は変更されず、製品保証も有効である。本好ましい実施形態の利点は、LPGと液体ディーゼルを混合した液化混合燃料が、共用レールを通って燃焼室に配送されることから生じる。他の2種燃料システムではLPGをガス状態で使用し、多くの場合誘導空気と共に使用している。
好ましい実施形態での本2種燃料システムの利点は、ディーゼルエンジンには少しの変更しか要求されず、清浄な排気で、オイル交換を含む保守の頻度が少なくてすむ、という点にあります。好ましい実施形態での本2種燃料システムはLPGがディーゼル燃料や石油に比べ安価で豊富に供給されていることを利用しています。このLPGが安価なことは、ディーゼルエンジン搭載車両の維持費用削減にもつながります。
上記記述は本発明の図解的説明であり、当業者であれば明らかな修正や変更は本願に記載の本発明の範囲に帰属するとみなされるべきものである。
本願の記述中、‘からなる’や、‘を含む’や‘で構成される’という表現はその他の部品、やステップ等を除外する意味ではない。
12、45:配管内フィルタ 13、15:供給ポンプ
16:共有レール
17、27、49:逆止バルブ 18:注入口
20:第2供給ポンプ 21:第2ディーゼル圧力タンク
24:ディーゼル流量制御バルブ
25:ディーゼル電子制御盤
26:車両電子制御装置 28:混合槽
30,31,32,33:配管 43:LPGタンク
44:閉鎖バルブ 50:LPG流量制御バルブ
51:LPG電子制御盤 55:圧力センサ
57:圧力リミッタ 58:溢出バルブ
59:圧力制限バルブ 60:スウェジロック社比率バルブ
61:内部線網 62:排出口
63:流入口 64:燃料冷却器
65:混合燃料圧力タンク
Claims (42)
- 内部燃焼ディーゼルエンジンに使用される2種燃料システムであって、
加圧液化ガスを貯蔵する燃料タンクと、
操作上前記燃料タンクに接続しており、液化ガスの流れを制御するための比率バルブ手段と、
操作上前記比率バルブに接続しており、液化ガスの一定の比率の流れとディーゼルの一定の比率の流れを混合し、液化混合燃料を生成するための混合槽と、
からなり、前記液化混合燃料は加圧状態に保たれ、ディーゼルエンジンの燃焼室に注入されることを特徴とするシステム。 - 内部燃焼ディーゼルエンジンに組み付けられる2種燃料システム装置であって、
加圧液化ガスを貯蔵する燃料タンクと、
操作上前記燃料タンクに接続しており、液化ガスの流れを制御するための比率バルブ手段と、
操作上前記比率バルブに接続しており、液化ガスの一定の比率の流れとディーゼルの一定の比率の流れを混合し、液化混合燃料を生成するための混合槽と、
からなり、前記装置は、使用時には前記液化混合燃料をディーゼルエンジンの燃焼室に注入することを特徴とする装置。 - 請求項2記載の2種燃料システム装置であって、前記比率バルブ手段は、操作上電子制御盤に制御される流量制御バルブを含み、
前記電子制御盤は、車両電子制御装置からの演算処理情報に対応して、前記流量制御バルブを制御することを特徴とする装置。 - 前記ディーゼル燃料は前記混合槽に注入される前に加圧されていることを特徴とする請求項2または3のいずれかに記載の2種燃料システム装置。
- 前記ディーゼル燃料は配管内ポンプにより加圧され、前記燃料は使用前は加圧タンクに貯蔵されていることを特徴とする請求項4に記載の2種燃料システム装置。
- 前記加圧ディーゼル燃料の前記混合槽への供給は、電子制御盤により操作上制御される流量制御バルブにより管理され、前記電子制御盤は、関連する信号を前記電子制御盤に供給するため情報を受信し、演算処理する前記車両電子制御装置により制御されることを特徴とする請求項5に記載の2種燃料システム装置。
- 前記液化ガスは前記比率バルブの手前で前記配管内フィルターにより濾過されることを特徴とする請求項2〜6のいずれかに記載の2種燃料システム装置。
- 前記LPGタンク、前記比率バルブ手段および前記混合槽は、ガス配管により接続されていることを特徴とする請求項2〜7のいずれかに記載の2種燃料システム装置。
- 前記LPGタンクと前記比率バルブとの間の前記配管には、少なくとも1つの閉鎖バルブを含むことを特徴とする請求項2〜8のいずれかに記載の2種燃料システム装置。
- 一方向逆止バルブと閉鎖バルブを前記LPGタンクと前記比率バルブ手段との間の配管に有することを特徴とする請求項2〜9のいずれかに記載の2種燃料システム装置。
- 前記液化ガスタンクは、LPGを約150psiの圧力で、かつ気化圧80psiより高圧で貯蔵することを特徴とする請求項2〜10のいずれかに記載の2種燃料システム装置。
- LPGのディーゼルに対する比率はそれぞれ50:50から90:10まで変化できることを特徴とする請求項2〜11のいずれかに記載の2種燃料システム装置。
- LPGのディーゼルに対する比率はそれぞれ70:30であることを特徴とする請求項2〜12のいずれかに記載の2種燃料システム装置。
- LPGのディーゼルに対する比率は、エンジン部品が潤滑不足のため早期に磨耗することがなく、さらに、エンジン製造メーカの製品保証が無効になることがなければ、いかなる比率も適合することを特徴とする請求項2〜13のいずれかに記載の2種燃料システム装置。
- 前記液化混合燃料は液体状態を保つため、高圧で操業可能な前記共有レールに送り出されることを特徴とする請求項2〜14のいずれかに記載の2種燃料システム装置。
- 前記液化混合燃料は液体状態を保つため、高圧で操業可能な前記共有レールに送り出され、前記共有レールは各燃焼室の注入口に接続され、前記液化混合燃料は製造メーカーの規格に従って、燃焼のため各注入口に配送される、ことを特徴とする請求項2〜15のいずれかに記載の2種燃料システム装置。
- 前記混合燃料は前記共有レールへの配送の前に濾過されることを特徴とする請求項15または16に記載の2種燃料システム装置。
- 余剰の未燃焼混合燃料は、溢出タンクに集められ前期混合槽に燃焼室での燃焼のため集められることを特徴とする請求項2〜17のいずれかに記載の2種燃料システム装置。
- 前記余剰混合燃料は燃料温度センサを経由し燃料圧リミッタへ、さらに溢出バルブと圧力制御バルブへ戻され、前記余剰混合燃料はその後、燃料冷却装置を通り、次に前記混合槽に送り出されるまで加圧下で圧力タンク内に貯蔵されることを特徴とする請求項2〜18のいずれかに記載の2種燃料システム装置。
- 前記エンジンがディーゼル燃料を単一単独の燃料として使用するため、前記ディーゼルタンクから前記供給ポンプへ最終的には前記共有レールへ別途配管を有することを特徴とする請求項2〜19のいずれかに記載の2種燃料システム装置。
- 2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジンであって、
加圧液化ガスを貯蔵する第1燃料タンクと、
加圧ディーゼルを貯蔵する第2燃料タンクと、
操作上前記第1燃料タンクに接続しており、前記液化ガスの流れを制御するための第1比率バルブ手段と、
操作上前記第2燃料タンクに接続しており、前記ディーゼルの流れを制御するための第2比率バルブ手段と、
操作上前記第1比率バルブ手段と前記第2比率バルブ手段に接続しており、液化ガスの一定の比率の流れとディーゼルの一定の比率の流れを混合し、液化混合燃料を生成するための混合槽と、
前記液化混合燃料を各燃焼室に配送する配送手段と、
からなり、
エンジン演算処理装置は、需要に応じてそれぞれの比率バルブを制御して前記燃料の比率を制御することを特徴とするエンジン。 - 前記比率バルブ手段は操作上電子制御盤に制御される流量制御バルブを含み、前記電子制御盤は前記車両電子制御装置からの処理情報に対応して流量制御バルブを制御することを特徴とする請求項21記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- 前記ディーゼル燃料は前記混合槽に入る前に加圧されていることを特徴とする請求項21または22に記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- 前記ディーゼル燃料は配管内ポンプにより加圧されており、前記燃料は使用前は圧力タンクに貯蔵されていることを特徴とする請求項23に記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- 前記加圧ディーゼル燃料の前記混合槽への供給は、電子制御盤により操作上制御される流量制御バルブにより管理され、前記電子制御盤は、関連する信号を前記電子制御盤に供給するため情報を受信し、演算処理する前記車両電子制御装置により制御されることを特徴とする請求項24に記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- 前記液化ガスは前記比率バルブの前に配管内フィルターで濾過されることを特徴とする請求項21〜25のいずれかに記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- 前記LPGタンク、前記比率バルブ手段および前記混合槽は、ガス配管により接続されていることを特徴とする請求項21〜26のいずれかに記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- 前記LPGタンクと前記比率バルブとの間の前記配管には、少なくとも1つの閉鎖バルブを含むことを特徴とする請求項21〜27のいずれかに記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- 一方向逆止バルブと閉鎖バルブを前記LPGタンクと前記比率バルブ手段との間の配管に有することを特徴とする請求項21〜28のいずれかに記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- 前記液化ガスタンクは、LPGを約150psiの圧力で、かつ気化圧80psiより高圧で貯蔵することを特徴とする請求項21〜29のいずれかに記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- LPGのディーゼルに対する比率はそれぞれ50:50から90:10まで変化できることを特徴とする請求項21〜30のいずれかに記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- LPGのディーゼルに対する比率はそれぞれ70:30であることを特徴とする請求項21〜31のいずれかに記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- LPGのディーゼルに対する比率は、エンジン部品が潤滑不足のため早期に磨耗することがなく、さらに、エンジン製造メーカーの製品保証が無効になることがなければ、いかなる比率も適合することを特徴とする請求項21〜32のいずれかに記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- 前記液化混合燃料は液体状態を保つため、高圧で操業可能な前記共有レールに送り出されることを特徴とする請求項21〜33のいずれかに記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- 前記液化混合燃料は液体状態を保つため、高圧で操業可能な前記共有レールに送り出され、前記共有レールは各燃焼室の注入口に接続され、前記液化混合燃料は製造メーカーの規格に従って、燃焼のため各注入口に配送される、ことを特徴とする請求項21〜34のいずれかに記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- 前記混合燃料は前記共有レールへの配送の前に濾過されることを特徴とする請求項34または35に記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- 余剰の未燃焼混合燃料は、溢出タンクに集められ前期混合槽に燃焼室での燃焼のため集められることを特徴とする請求項21〜36のいずれかに記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- 前記余剰混合燃料は燃料温度センサを経由し燃料圧制御装置へ、さらに溢出バルブと圧力制御バルブへ戻され、前記余剰混合燃料はその後、燃料冷却装置を通り、次に前記混合槽に送り出されるまで加圧下で圧力タンク内に貯蔵されることを特徴とする請求項37に記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- 前記エンジンがディーゼル燃料を単一単独の燃料として使用するため、前記ディーゼルタンクから前記供給ポンプへ最終的には前記共有レールへ別途配管を有することを特徴とする請求項21〜38のいずれかに記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- 車両の加速を計測し、かつ車両が坂を上っているのか下っているのかを計測する加速度計速手段を有し、前記加速度計速手段からの入力情報は、其々の電子制御盤を介しディーゼル燃料と液化ガスの流量制御バルブを操作上管理することを特徴とする請求項21〜39のいずれかに記載の2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- 実質的にここに記述され、添付の図に図示され、その内容を参照する、2種燃料システムを使用する内部燃焼ディーゼルエンジン。
- 実質的にここに記述され、添付の図に図示され、その内容を参照する、2種燃料システム装置。
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