JP2021067187A - Engine system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、エンジンシステムに関し、特に、燃料として天然ガスを用いるガスエンジンの技術に関するものである。 The present disclosure relates to engine systems, and in particular to gas engine technology using natural gas as fuel.
例えば、特許文献1,2には、天然ガスを燃料とするガスエンジンの技術が開示されている。
For example,
近年、LNG(Liquefied Natural Gas)を燃料とするガスエンジンを搭載したLNG車両が普及している。LNGは、CNG(compressed natural gas)に比べ、単位体積当たりのエネルギ密度が高いため、一充填当たりの車両の航続距離を大幅に伸ばすことができる利点がある。 In recent years, LNG vehicles equipped with a gas engine that uses LNG (Liquefied Natural Gas) as fuel have become widespread. Since LNG has a higher energy density per unit volume than CNG (compressed natural gas), it has an advantage that the cruising range of the vehicle per filling can be significantly extended.
上記LNG車両においては、タンク内に液体状態で貯留されたLNGは、エンジン冷却水との熱交換により気化された後、エンジンへ供給するように構成されている。しかしながら、エンジン始動時には、LNGの冷熱によってエンジン冷却水の温度上昇が妨げられ、エンジンオイルの粘性の低下が抑制されることで、摩擦損失の増加を招くといった課題がある。また、LNGの冷熱は、大気にそのまま放熱されており、係る冷熱を有効に活用できていない課題もある。このため、燃費性能のさらなる向上に改善の余地があるといえる。 In the above-mentioned LNG vehicle, the LNG stored in a liquid state in the tank is configured to be vaporized by heat exchange with the engine cooling water and then supplied to the engine. However, at the time of starting the engine, there is a problem that the temperature rise of the engine cooling water is hindered by the cold heat of LNG and the decrease in the viscosity of the engine oil is suppressed, which leads to an increase in friction loss. Further, the cold heat of LNG is radiated to the atmosphere as it is, and there is a problem that the cold heat cannot be effectively utilized. Therefore, it can be said that there is room for improvement in further improvement of fuel efficiency.
本開示の技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ガスエンジンにおいて、燃費性能を効果的に向上することを目的とする。 The technique of the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to effectively improve fuel efficiency in a gas engine.
本開示の技術は、ガスを燃料とするエンジンと、前記エンジンの冷却水を循環させる循環流路、該循環流路に設けられた気化器、前記循環流路を循環する冷却水を前記気化器から迂回させるバイパス流路及び、冷却水の流路を前記気化器又は前記バイパス流路に制御するバルブを含む冷却水回路と、前記エンジンの燃料としてのガスを液体状態で貯留するガスタンク、該ガスタンクと前記気化器とを接続する燃料供給管、前記気化器で気化されたガスを貯留すると共に、貯留したガスを前記エンジンに供給可能なバッファタンクを含む燃料供給装置と、前記バッファタンク内のガスの残量を取得する残量取得手段と、取得される前記残量に基づいて、前記気化器におけるガスの気化促進が必要か否かを判定する気化判定手段と、前記気化判定手段により気化促進が必要と判定されると、前記バルブの作動を制御して冷却水の流路を前記気化器とし、前記気化判定手段により気化促進が不要と判定されると、前記バルブの作動を制御して冷却水の流路を前記バイパス流路とするバルブ制御手段と、を備えることを特徴とする。 The technique of the present disclosure includes an engine using gas as fuel, a circulation flow path for circulating the cooling water of the engine, a vaporizer provided in the circulation flow path, and a vaporizer for cooling water circulating in the circulation flow path. A cooling water circuit including a bypass flow path that detours from the above, a valve that controls the cooling water flow path to the vaporizer or the bypass flow path, a gas tank that stores gas as fuel for the engine in a liquid state, and the gas tank. A fuel supply pipe connecting the vaporizer and the vaporizer, a fuel supply device including a buffer tank capable of storing the gas vaporized by the vaporizer and supplying the stored gas to the engine, and gas in the buffer tank. The remaining amount acquisition means for acquiring the remaining amount of the above, the vaporization determining means for determining whether or not it is necessary to promote the vaporization of the gas in the vaporizer based on the acquired remaining amount, and the vaporization determining means for promoting the vaporization. When it is determined that the vaporization is necessary, the operation of the valve is controlled to use the flow path of the cooling water as the vaporizer, and when it is determined by the vaporization determination means that the promotion of vaporization is unnecessary, the operation of the valve is controlled. A valve control means having the cooling water flow path as the bypass flow path is provided.
また、ループ管と、該ループ管に設けられる原動機とを含む熱音響エンジンをさらに備え、前記原動機は、蓄熱器、冷却器及び、加熱器を含み、前記冷却器には、前記燃料供給管が接続されており、該燃料供給管を介して前記ガスタンクから低温ガスが供給され、前記加熱器には、前記循環流路が接続されており、該循環流路を流れる高温冷却水が供給されることが好ましい。 Further, a thermoacoustic engine including a loop pipe and a prime mover provided in the loop pipe is further provided, the prime mover includes a heat storage device, a cooler, and a heater, and the cooler includes the fuel supply pipe. It is connected, low-temperature gas is supplied from the gas tank via the fuel supply pipe, the circulation flow path is connected to the heater, and high-temperature cooling water flowing through the circulation flow path is supplied. Is preferable.
また、前記熱音響エンジンの音響エネルギを用いて発電駆動する発電機をさらに備えることが好ましい。 Further, it is preferable to further include a generator that drives power generation using the acoustic energy of the thermoacoustic engine.
また、外気温を取得する外気温取得手段をさらに備え、前記気化判定手段は、取得される前記残量が所定の残量閾値未満の場合、及び、取得される前記残量が前記残量閾値以上であっても、取得される前記外気温が所定の閾値温度以下の場合に、ガスの気化促進を必要と判定し、取得される前記残量が前記残量閾値以上、且つ、取得される前記外気温が前記閾値温度を超えている場合に、ガスの気化促進を不要と判定することが好ましい。 Further, the outside air temperature acquisition means for acquiring the outside air temperature is further provided, and the vaporization determination means is used when the acquired remaining amount is less than a predetermined remaining amount threshold value and when the acquired remaining amount is the remaining amount threshold value. Even if it is the above, when the acquired outside air temperature is equal to or less than a predetermined threshold temperature, it is determined that promotion of gas vaporization is necessary, and the acquired remaining amount is equal to or more than the remaining amount threshold and is acquired. When the outside air temperature exceeds the threshold temperature, it is preferable to determine that promotion of gas vaporization is unnecessary.
本開示の技術によれば、ガスエンジンにおいて、燃費性能を効果的に向上することができる。 According to the technique of the present disclosure, fuel efficiency can be effectively improved in a gas engine.
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係るエンジンシステムを説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, the engine system according to the present embodiment will be described based on the attached drawings. The same parts have the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed explanations about them will not be repeated.
[全体構成]
図1は、本実施形態に係るエンジンシステムを示す模式的な全体構成図である。
[overall structure]
FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram showing an engine system according to the present embodiment.
車両1には、駆動力源としてのエンジン10が搭載されている。エンジン10は、天然ガス(例えば、LNG)を燃料とするガスエンジンである。以下では、エンジン10の燃料をLNGとして説明するが、液体から気化されて供給されるものであれば、エンジン10はLNG以外の他の天然ガスを燃料としてもよい。
The
エンジン10は、主としてシリンダヘッドやシリンダブロックCB等で構成されたエンジン本体部を有する。シリンダブロックCBには、複数の気筒Cが設けられており、各気筒Cには、図示しないピストンが往復移動自在に収容されている。ピストンは、不図示のコネクティングロッドやクランクアーム等を介してクランクシャフト11に連結されており、ピストンの往復運動が回転運動に変換されてクランクシャフト11に伝達されるようになっている。また、シリンダヘッドには、各気筒CにLNG(気体状態)を噴射するインジェクタIが設けられている。
The engine 10 has an engine main body mainly composed of a cylinder head, a cylinder block CB, and the like. A plurality of cylinders C are provided in the cylinder block CB, and a piston (not shown) is housed in each cylinder C so as to be reciprocating. The piston is connected to the
なお、エンジン10は、図示例の直列多気筒エンジンに限定されず、V型エンジン或は水平対向型エンジン等であってもよい。また、エンジン10は、多気筒エンジンに限定されず、単気筒エンジンであってもよい。また、エンジン10は、予混合式或いは、直噴式の何れであってもよい。 The engine 10 is not limited to the in-line multi-cylinder engine shown in the illustrated example, and may be a V-type engine, a horizontally opposed engine, or the like. Further, the engine 10 is not limited to a multi-cylinder engine, and may be a single-cylinder engine. Further, the engine 10 may be either a premixed type or a direct injection type.
クランクシャフト11には、駆動プーリ12が設けられている。駆動プーリ12には、ベルト13及び、従動プーリ14を介してオルタネータ15が接続されている。オルタネータ15により発電される電力は、SOCに応じて車載バッテリ16に蓄電されたり、或いは、不図示の電装品に供給されたりする。
The
燃料供給装置20は、LNGタンク21(本開示のガスタンク)と、上流供給管22(本開示の燃料供給管)と、中間供給管23(本開示の燃料供給管)と、気化器24と、下流供給管25と、バッファタンク26と、分配管27とを備えている。
The
LNGタンク21は、LNGを低温状態(例えば、約−160℃以下)で貯留できる低温タンクである。LNGタンク21には、LNGが液体状態で貯留される。LNGタンク21は、上流供給管22を介して、後述する熱音響エンジン50の冷却器54に接続されている。なお、上流供給管22は、好ましくは、冷却器54とLNGタンク21とを近接させるべく、短い長さで形成されている。
The
気化器24は、中間供給管23を介して冷却器54と接続されている。気化器24は、LNGタンク21から、上流供給管22、冷却器54及び、中間供給管23を経由して液体状態で供給されるLNGを、エンジン冷却水との間で熱交換することにより気化させる。
The
バッファタンク26は、燃料蓄圧容器であって、下流供給管25を介して気化器24と接続されている。バッファタンク26は、気化器24で気化されたLNGを気体状態で一時的に貯留する。バッファタンク26は、分配管27を介して各インジェクタIに接続されている。バッファタンク26から各インジェクタIへの燃料供給量は、エンジン10の運転状態に応じて制御装置100から送信される指令に基づいて制御される。
The
エンジン10には、第1冷却水回路30と、第2冷却水回路40とが設けられている。
The engine 10 is provided with a first
第2冷却水回路40は、シリンダブロックCBに設けられた不図示のウォータジャケットとラジエータ41との間でエンジン冷却水を循環させる。ラジエータ41は、エンジン冷却水を外気との熱交換により冷却する。ラジエータ41には、ウォータジャケットから分岐する第2冷却水供給管42が接続されている。また、ラジエータ41には、ウォータジャケットに合流する第2冷却水リターン管43が接続されている。
The second
第2冷却水リターン管43には、エンジン10の動力で駆動する機械式の第2冷却水ポンプ44が設けられている。なお、第2冷却水ポンプ44は、機械式ポンプに限定されず、電動式ポンプであってもよい。また、第2冷却水ポンプ44は、第2冷却水供給管42に設けられてもよい。
The second cooling
第1冷却水回路30(本開示の冷却水回路)は、第1上流冷却水供給管31(本開示の循環流路)と、第1下流冷却水供給管32(本開示の循環流路)と、第1冷却水リターン管33(本開示の循環流路)と、バイパス管34(本開示のバイパス流路)と、第1冷却水ポンプ35と、流量調整バルブ36(本開示のバルブ)とを備えている。
The first cooling water circuit 30 (cooling water circuit of the present disclosure) includes a first upstream cooling water supply pipe 31 (circulation flow path of the present disclosure) and a first downstream cooling water supply pipe 32 (circulation flow path of the present disclosure). A first cooling water return pipe 33 (circulation flow path of the present disclosure), a bypass pipe 34 (bypass flow path of the present disclosure), a first
第1上流冷却水供給管31は、シリンダブロックCBのウォータジャケットから分岐して、後述する熱音響エンジン50の加熱器55に接続されている。第1上流冷却水供給管31には、車室内空調装置用のヒータ39が設けられている。ヒータ39を気化器24よりも上流側に設けることにより、ヒータ39の性能低下が効果的に抑えられるようになっている。なお、ヒータ39は、第1冷却水回路30の気化器24(流量調整バルブ36)よりも上流側であれば、他の部位に設けられてもよい。また、ヒータ39は、第1冷却水回路30や第2冷却水回路40とは別体の他の冷却水回路に設けられてもよい。
The first upstream cooling
第1下流冷却水供給管32は、熱音響エンジン50の加熱器55と気化器24とを接続する。第1冷却水リターン管33は、気化器24とシリンダブロックCBのウォータジャケットとを接続する。第1下流冷却水供給管32と第1冷却水リターン管33とは、エンジン冷却水を気化器24から迂回させて第1下流冷却水供給管32から第1冷却水リターン管33へと流通させるバイパス管34によって互いに接続されている。
The first downstream cooling
第1下流冷却水供給管32のバイパス管34との分岐部には、流量調整バルブ36が設けられている。流量調整バルブ36の開度は、制御装置100からの指令に応じて制御される。
A flow
具体的には、図2に示すように、流量調整バルブ36は、バイパス管34の流路を閉塞してエンジン冷却水を第1下流冷却水供給管32に流通させる第1状態(図2(A)参照)と、バイパス管34にエンジン冷却水の多くを流通させつつ、第1下流冷却水供給管32に冷却水の少量を流通させる第2状態(図2(B)参照)とに切り替え可能に構成されている。このように、エンジン冷却水をバイパス管34に流通させる場合にも、エンジン冷却水の一部を第1下流冷却水供給管32に流通させて気化器24に供給することで、気化器24内のエンジン冷却水が完全に凍結することを効果的に防止できるようになっている。ここで、冷却水の一部を第1下流冷却水供給管32に流通させる際の流量調整バルブ36の開度は固定値に限定されず、LNGの燃料温度や外気温度等に応じて、これらの温度が低くなるほど、第1下流冷却水供給管32に流通させる冷却水量を確保するように構成してもよい。
Specifically, as shown in FIG. 2, the flow
図1に戻り、第1冷却水ポンプ35は、例えば、電動式ポンプであって、エンジン冷却水を第1冷却水回路30に循環させる。図示例において、第1冷却水ポンプ35は、第1上流冷却水供給管31に設けられているが、第1冷却水回路30の他の部位に設けられてもよい。また、第1冷却水ポンプ35は、電動式ポンプに限定されず、エンジン10の動力で駆動する機械式ポンプであってもよい。
Returning to FIG. 1, the first
熱音響エンジン50は、LNGの冷熱を用いて駆動する外燃機関であって、ループ管51と、共鳴管56とを備えている。なお、外燃機関は、熱音響エンジン50に限定されず、スターリングエンジン等を用いることもできる。
The
ループ管51には、原動機52を構成する、蓄熱器53、冷却器54及び、加熱器55が設けられている。また、熱音響エンジン50には、発電機(図示例ではリニア発電機)58が設けられている。発電機58の設置箇所は、共鳴管56の任意の箇所、もしくは、ループ管51の任意の箇所であってもよい。冷却器54には、LNGタンク21から低温のLNGが供給され、加熱器55には、第1冷却水回路30を流れる高温のエンジン冷却水が供給される。
The
熱音響エンジン50においては、冷却器54に供給される低温LNGと、加熱器55に供給される高温冷却水とにより、蓄熱器53に温度勾配が生じると、音波である自励振動が励起され、この音波の振動エネルギ(音響エネルギ)によって発電機58が発電駆動するように構成されている。発電機58で発電される電力は、SOCに応じて車載バッテリ16に蓄電されたり、或いは、不図示の電装品に供給されたりする。
In the
このように、LNGの冷熱を用いて、熱音響エンジン50により発電機58を発電駆動させることにより、オルタネータ15の負荷を効果的に低減することが可能となる。これにより、エンジン10の燃費性能を確実に向上することができる。なお、発電機58は、図示例のリニア発電機に限定されず、ループ管51内や共鳴管56内に配されるタービンにより駆動するタービン式発電機であってもよい。タービン形状は、例えば、波力発電等に用いられる衝動タービン等が望ましい。また、熱音響エンジン50により駆動される被駆動装置は、発電機58に限定されず、不図示のエアタンクに加圧空気を供給するコンプレッサ等であってもよい。
In this way, the load on the
車両1には、GPS(Global Positioning System)受信機70が搭載されている。GPS受信機70は、車両1の現在位置を示す位置情報を所定周期毎にリアルタイムで取得する。GPS受信機70により取得される車両1の位置情報は、制御装置100に送信される。
The
また、車両1には、各種センサ類が設けられている。エンジン回転数センサ80は、クランクシャフ11からエンジン回転数Neを検出する。アクセル開度センサ81は、不図示のアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度AC(要求トルク)を検出する。大気温センサ82(大気温取得手段)は、大気温度TAを検出する。燃料温度センサ83は、LNGタンク20内のLNG温度TLNGを検出する。残量センサ84(残量取得手段)は、例えば圧力センサであって、バッファタンク26内のNG残量ANGを検出する。これらセンサ80〜84の検出信号は、電気的に接続された制御装置100に送信される。
Further, the
[制御装置]
図3は、本実施形態に係る制御装置100及び、関連する周辺構成を示す模式的な機能ブロック図である。
[Control device]
FIG. 3 is a schematic functional block diagram showing the
制御装置100は、例えば、コンピュータ等の演算を行う装置であり、互いにバス等で接続されたCPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポート、出力ポート等を備え、プログラムを実行する。
The
また、制御装置100は、プログラムの実行により、気化促進判定部110(気化判定手段)と、冷却水流路制御部120(バルブ制御手段)とを備える装置として機能する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアである制御装置100に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
Further, the
気化促進判定部110は、残量センサ84から送信されるバッファタンク26内のNG残量ANGに基づいて、LNGの気化を促進させる必要があるか否かを判定する。
The vaporization
具体的には、気化促進判定部110は、残量センサ84から送信されるNG残量ANGが所定の残量閾値(例えば、80%)以上ある場合には、LNGの気化促進を不要と判定する。また、気化促進判定部110は、残量センサ84から送信されるNG残量ANGが所定の残量閾値以上であっても、大気温センサ82から送信される大気温度TAが冬季等に相当する極低温の所定の閾値温度(例えば、−10℃)以下の場合には、LNGの気化促進を必要と判定する。さらに、気化促進判定部110は、残量センサ84から送信されるNG残量ANGが所定の残量閾値以上あり、且つ、大気温センサ82から送信される大気温度TAが所定の閾値温度を超えていても、エンジン10の負荷増加が予測される場合には、LNGの気化促進を必要と判定する。
Specifically, the vaporization
エンジン10の負荷増加が予測されるか否かは、エンジン回転数センサ80から送信されるエンジン回転数Ne及び、アクセル開度センサ81から送信されるアクセル開度AC等に応じたエンジン10の運転状態に基づいて予測すればよい。或いは、GPS受信機70により取得される車両1の現在位置情や、報道路地図情報等に基づいて、車両1の走行する路面状況が登坂路等であるか否かを判定することにより予測してもよい。或いは、車両1に搭載された不図示のカーナビゲーションシステムにより設定された走行経路に、登坂路が多く含まれているか否かに基づいて予測してもよい。気化促進判定部110による判定結果は、冷却水流路制御部120に送信される。
Whether or not the load increase of the engine 10 is predicted depends on the operation of the engine 10 according to the engine speed Ne transmitted from the
冷却水流路制御部120は、気化促進判定部110の判定結果に応じて流量調整バルブ36の作動を制御することにより、エンジン冷却水の流路を気化器24又はバイパス管34に切り替える流路制御を実施する。
The cooling water flow path control
具体的には、冷却水流路制御部120は、気化促進判定部110がLNGの気化促進を必要と判定すると、流量調整バルブ36を第1状態(図2(A)参照)に制御する。すなわち、バイパス管34の流路が閉塞され、且つ、第1下流冷却水供給管32の流路が開放されることにより、エンジン冷却水は気化器24へと供給される。これにより、エンジン冷却水との熱交換によりLNGの気化が効果的に促進されるようになり、バッファタンク26内のNG残量ANGを高位に保つことが可能になる。
Specifically, the cooling water flow path control
一方、冷却水流路制御部120は、気化促進判定部110がLNGの気化促進を不要と判定すると、流量調整バルブ36を第2状態(図2(B)参照)に制御する。すなわち、バイパス管34の流路が開放され、且つ、第1下流冷却水供給管32の流路が僅かに開放されることにより、エンジン冷却水の大部分はバイパス管34へ供給される。
On the other hand, the cooling water flow path control
これにより、エンジン冷却水の温度がLNGとの熱交換により降下すること、さらには、エンジンオイルの温度が降下することを効果的に防止できるようになり、エンジンオイルの粘性上昇に伴う摩擦損失エネルギの増加も抑制することが可能になる。また、摩擦損失エネルギの増加が抑制されることで、エンジン10の燃費性能も確実に向上することが可能になる。さらに、エンジン冷却水の降温が抑えられることで、ヒータ39の温度を高めることができ、空調装置の暖房性能を向上することも可能になる。
This makes it possible to effectively prevent the temperature of the engine cooling water from dropping due to heat exchange with the LNG, and further to prevent the temperature of the engine oil from dropping, and the friction loss energy due to the increase in the viscosity of the engine oil. It is also possible to suppress the increase in. Further, by suppressing the increase in friction loss energy, it is possible to surely improve the fuel efficiency performance of the engine 10. Further, by suppressing the temperature drop of the engine cooling water, the temperature of the
次に、図4に基づいて、本実施形態に係る冷却水流路制御の処理の流れを説明する。本ルーチンは、好ましくは、エンジン10の始動(イグニッションスイッチON)と同時に開始する。また、エンジン10の始動と同時に、第1冷却水ポンプ35も駆動を開始するものとする。
Next, the flow of the cooling water flow path control process according to the present embodiment will be described with reference to FIG. This routine is preferably started at the same time as the engine 10 is started (ignition switch ON). Further, it is assumed that the first
ステップS100では、残量センサ84から送信されるNG残量ANGが所定の残量閾値以上あるか否かを判定する。NG残量ANGが残量閾値以上ない場合(No)、すなわち、NG残量ANGが残量閾値未満の場合は、LNGの気化促進を必要と判定し、本制御はステップS160に進む。一方、NG残量ANGが残量閾値以上ある場合(Yes)、本制御はステップS110に進む。
In step S100, it is determined whether or not the NG remaining amount A NG transmitted from the remaining
ステップS160では、流量調整バルブ36を第1状態(図2(A)参照)に制御し、エンジン冷却水の流路を気化器24とする。これにより、エンジン冷却水との熱交換によりLNGの気化が促進される。
In step S160, the flow
次いで、ステップS170では、残量センサ84から送信されるNG残量ANGが所定の残量閾値に達したか否かを判定する。NG残量ANGが所定の残量閾値に達していない場合(No)、本制御はステップS160の処理に戻される。一方、NG残量ANGが所定の残量閾値に達した場合(Yes)、本制御はステップS180に進む。ステップS180の処理については後述する。
Next, in step S170, it is determined whether or not the NG remaining amount A NG transmitted from the remaining
ステップS100からステップS110に進むと、大気温センサ82から送信される大気温度TAが所定の閾値温度以下にあるか否かを判定する。大気温度TAが所定の閾値温度以下の場合、本制御は、前述のステップS160に進む。すなわち、エンジン冷却水との熱交換によりLNGの気化を促進する。一方、大気温度TAが所定の閾値温度以下でない場合(No)、すなわち、大気温度TAが所定の閾値温度を超えている場合、本制御は、ステップS120の判定処理に進む。
When the process proceeds from step S100 to step S110, it is determined whether or not the atmospheric temperature TA transmitted from the
ステップS120では、エンジン10の負荷増加が予測されるか否かを判定する。エンジン10の負荷増加が予測される場合(Yes)、本制御は、前述のステップS160に進み、エンジン冷却水との熱交換によりLNGの気化を促進する。一方、エンジン10の負荷増加が予測されない場合(No)、本制御はステップS130に進む。 In step S120, it is determined whether or not an increase in the load of the engine 10 is predicted. When an increase in the load of the engine 10 is predicted (Yes), this control proceeds to step S160 described above, and promotes vaporization of LNG by heat exchange with the engine cooling water. On the other hand, when the load increase of the engine 10 is not predicted (No), this control proceeds to step S130.
ステップS130では、流量調整バルブ36を第2状態(図2(B)参照)に制御し、エンジン冷却水の流路をバイパス管34とする。これにより、エンジン冷却水とLNGの熱交換が停止(又は、低減)され、エンジン冷却水の降温が抑えられる。
In step S130, the flow
ステップS180では、エンジン10が停止(イグニッションスイッチOFF)したか否かを判定する。エンジン10が停止していない場合(No)、本制御はステップS100の判定処理に戻される。一方、エンジン10が停止した場合(Yes)、本制御はステップS190に進み、第1冷却水ポンプ35の駆動を停止し、その後リターンされる。
In step S180, it is determined whether or not the engine 10 has stopped (ignition switch OFF). If the engine 10 is not stopped (No), this control is returned to the determination process in step S100. On the other hand, when the engine 10 is stopped (Yes), this control proceeds to step S190, stops driving the first
以上詳述した本実施形態によると、バッファタンク26のNG残量ANGに基づいて、LNGの気化促進が必要か否かを判定し、LNGの気化促進が必要な場合には、エンジン冷却水を気化器24に供給することにより、バッファタンク26にLNGを補充するように構成されている。これにより、バッファタンク26内のNG残量ANGを確実に高位に保つことが可能になる。
According to the present embodiment described in detail above, it is determined whether or not it is necessary to promote the vaporization of LNG based on the NG remaining amount A NG of the
また、LNGの気化促進が不要な場合には、エンジン冷却水を気化器24から迂回するバイパス管34に供給することにより、エンジン冷却水の温度降下を効果的に抑止できるように構成されている。これにより、エンジンオイルの降温に伴う粘性抵抗の増加が抑止され、摩擦損失エネルギの増加を効果的に抑止することが可能となり、エンジン10の燃費性能の向上を図ることができる。
Further, when it is not necessary to promote the vaporization of LNG, the temperature drop of the engine cooling water can be effectively suppressed by supplying the engine cooling water to the
また、LNGの冷熱を用いて熱音響エンジン50により発電機58を発電駆動させることで、車載バッテリ16のSOCを高位に保てるように構成されている。これにより、オルタネータ15の負荷を効果的に低減できるようになり、エンジン10の燃費性能を確実に向上することが可能になる。
Further, the SOC of the in-
[その他]
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変形して実施することが可能である。
[Other]
The present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present disclosure.
例えば、上記実施形態において、LNGの気化促進が必要か否かの判定処理に、燃料温度センサ83により取得されるLNGタンク20内のLNG温度TLNGが閾値を超えているか否かを判定する処理をさらに追加してもよい。
For example, in the above embodiment, in the process of determining whether or not it is necessary to promote the vaporization of LNG, the process of determining whether or not the LNG temperature TLNG in the
また、エンジン10の燃料はLNGを一例に説明したが、エンジン冷却水との熱交換により気化が必要な他の天然ガスを燃料とするガスエンジンにも広く適用することが可能である。また、上記実施形態は、車両以外にも広く適用することが可能である。 Further, although the fuel of the engine 10 has been described by taking LNG as an example, it can be widely applied to a gas engine using other natural gas as a fuel, which needs to be vaporized by heat exchange with the engine cooling water. Further, the above embodiment can be widely applied to other than vehicles.
10 エンジン
20 燃料供給装置
21 LNGタンク(ガスタンク)
22 上流供給管(燃料供給管)
23 中間供給管(燃料供給管)
24 気化器
25 下流供給管
26 バッファタンク
27 分岐管
30 第1冷却水回路30(冷却水回路)
31 第1上流冷却水供給管(循環流路)
32 第1下流冷却水供給管(循環流路)
33 第1冷却水リターン管(循環流路)
34 バイパス管(バイパス流路)
35 第1冷却水ポンプ
36 流量調整バルブ(バルブ)
50 熱音響エンジン
51 ループ管
52 原動機
53 蓄熱器
54 冷却器
55 加熱器
56 共鳴管
58 発電機
82 大気温センサ(大気温取得手段)
84 残量センサ(残量取得手段)
100 制御装置
110 気化促進判定部(気化判定手段)
120 冷却水流路制御部
10
22 Upstream supply pipe (fuel supply pipe)
23 Intermediate supply pipe (fuel supply pipe)
24
31 First upstream cooling water supply pipe (circulation flow path)
32 First downstream cooling water supply pipe (circulation flow path)
33 First cooling water return pipe (circulation flow path)
34 Bypass pipe (bypass flow path)
35 1st cooling
50
84 Remaining amount sensor (remaining amount acquisition means)
100
120 Cooling water flow path control unit
Claims (4)
前記エンジンの冷却水を循環させる循環流路、該循環流路に設けられた気化器、前記循環流路を循環する冷却水を前記気化器から迂回させるバイパス流路及び、冷却水の流路を前記気化器又は前記バイパス流路に制御するバルブを含む冷却水回路と、
前記エンジンの燃料としてのガスを液体状態で貯留するガスタンク、該ガスタンクと前記気化器とを接続する燃料供給管、前記気化器で気化されたガスを貯留すると共に、貯留したガスを前記エンジンに供給可能なバッファタンクを含む燃料供給装置と、
前記バッファタンク内のガスの残量を取得する残量取得手段と、
取得される前記残量に基づいて、前記気化器におけるガスの気化促進が必要か否かを判定する気化判定手段と、
前記気化判定手段により気化促進が必要と判定されると、前記バルブの作動を制御して冷却水の流路を前記気化器とし、前記気化判定手段により気化促進が不要と判定されると、前記バルブの作動を制御して冷却水の流路を前記バイパス流路とするバルブ制御手段と、を備える
ことを特徴とするエンジンシステム。 A gas-fueled engine and
A circulation flow path for circulating the cooling water of the engine, a vaporizer provided in the circulation flow path, a bypass flow path for bypassing the cooling water circulating in the circulation flow path from the vaporizer, and a cooling water flow path. A cooling water circuit including a valve for controlling the vaporizer or the bypass flow path, and
A gas tank that stores gas as fuel for the engine in a liquid state, a fuel supply pipe that connects the gas tank and the vaporizer, stores the gas vaporized by the vaporizer, and supplies the stored gas to the engine. With a fuel supply system including a possible buffer tank,
A remaining amount acquisition means for acquiring the remaining amount of gas in the buffer tank, and
A vaporization determination means for determining whether or not it is necessary to promote the vaporization of gas in the vaporizer based on the acquired remaining amount.
When it is determined by the vaporization determining means that promotion of vaporization is necessary, the operation of the valve is controlled to use the flow path of the cooling water as the vaporizer, and when it is determined by the vaporization determining means that promotion of vaporization is unnecessary, the said An engine system comprising: a valve control means for controlling the operation of a valve and using the flow path of cooling water as the bypass flow path.
前記原動機は、蓄熱器、冷却器及び、加熱器を含み、前記冷却器には、前記燃料供給管が接続されており、該燃料供給管を介して前記ガスタンクから低温ガスが供給され、前記加熱器には、前記循環流路が接続されており、該循環流路を流れる高温冷却水が供給される
請求項1に記載のエンジンシステム。 Further equipped with a thermoacoustic engine including a loop tube and a prime mover provided in the loop tube.
The prime mover includes a heat storage device, a cooler, and a heater, and the fuel supply pipe is connected to the cooler, and low-temperature gas is supplied from the gas tank via the fuel supply pipe to heat the engine. The engine system according to claim 1, wherein the circulation flow path is connected to the vessel, and high-temperature cooling water flowing through the circulation flow path is supplied.
請求項2に記載のエンジンシステム。 The engine system according to claim 2, further comprising a generator that drives electricity using the acoustic energy of the thermoacoustic engine.
前記気化判定手段は、取得される前記残量が所定の残量閾値未満の場合、及び、取得される前記残量が前記残量閾値以上であっても、取得される前記外気温が所定の閾値温度以下の場合に、ガスの気化促進を必要と判定し、取得される前記残量が前記残量閾値以上、且つ、取得される前記外気温が前記閾値温度を超えている場合に、ガスの気化促進を不要と判定する
請求項1から3の何れか一項に記載のエンジンシステム。 Further equipped with an outside temperature acquisition means to acquire the outside temperature,
In the vaporization determination means, when the acquired remaining amount is less than the predetermined remaining amount threshold value, and even if the acquired remaining amount is equal to or more than the remaining amount threshold value, the acquired outside air temperature is predetermined. When it is determined that promotion of gas vaporization is necessary when the temperature is below the threshold temperature, and when the acquired remaining amount is equal to or more than the remaining amount threshold and the acquired outside air temperature exceeds the threshold temperature, the gas is obtained. The engine system according to any one of claims 1 to 3, wherein it is determined that the promotion of vaporization is unnecessary.
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