JP4072878B2

JP4072878B2 - デュアルフューエル機関の始動性能向上方法

Info

Publication number: JP4072878B2
Application number: JP20747498A
Authority: JP
Inventors: 井輝浩桜; 川健司中
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1998-07-23
Filing date: 1998-07-23
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2018-07-23
Also published as: JP2000038965A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体燃料を主燃料（一次燃料）とし、液体燃料でパイロット着火するデュアルフューエルエンジンを有するデュアルフューエル機関の始動性能向上方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気体燃料を一次燃料とし、液体燃料（二次燃料：例えば軽油）を着火源としたガス機関１では、ディーゼル機関のように圧縮比を大きくとる事が出来ないので、始動性能はあまり優れていない。そこで、図７及び図８に示すように、機関１に混合気を供給する吸気系２に電気ヒーターやバーナーで吸気Ａを加熱する吸気加熱装置３Ａ（または３Ｂ）が設けられていた。
【０００３】
かかる吸気加熱装置３Ａ（３Ｂ）は、余分な電力あるいは燃料を消費し、また、常用防災兼用の用途の場合には、非常時の始動に商用電源が利用できないので、大容量のバッテリーＢを備えるか、または油タンクＴを備えた油バーナーを使用する必要があり、経済的でないという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑みて提案されたものであり、電力或いは燃料の消費が少なく、経済的なデュアルフューエル機関の始動性能向上方法の提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のデュアルフューエル機関の始動性能向上方法は、気体燃料を主燃料とし液体燃料を二次燃料とするデュアルフューエルエンジンを有するデュアルフューエル機関の始動性能向上方法において、デュアルフューエルエンジン（１）の排気管（７）から分岐し流量調整弁（１６）を介装して吸気系（２）に開口した排気分岐管（９）を設け、失火センサ（１８）および水温センサ（１７）をエンジン（１）に設け、始動時に失火センサ（１８）をＯＮして失火検出し（Ｓ１）、失火センサ（１８）が失火を検出したか否かを判定し（Ｓ２）、失火を検出したら流量調整弁（１６）の開度増加し（Ｓ３）、失火を検出しなければ流量調整弁（１６）の開度減少し（Ｓ４）、次いで水温センサ（１７）により水温検出し（Ｓ５）、水温センサ（１７）による水温を所定温度と比較し（Ｓ６）、水温が所定水温以上であれば流量調整弁（１６）を閉じて（Ｓ７）通常運転とし、水温が所定水温以上でなければ前記失火検出の判断（Ｓ２）から水温の比較（Ｓ６）までの工程を繰返す。
【０００６】
また本発明のデュアルフューエル機関の始動性能向上方法は、気体燃料を主燃料とし液体燃料を二次燃料とするデュアルフューエルエンジンを有するデュアルフューエル機関の始動性能向上方法において、デュアルフューエルエンジン（１）の排気管（７）から分岐し流量調整弁（１６）を介装して吸気系（２）に開口した排気分岐管（９）を設け、水温センサ（１７）をエンジン（１）に設けるとともに、Ｏ_２センサ（１９）を排気管（７）に設け、始動時にＯ_２センサ（１９）をＯＮし（Ｓ１１）、Ｏ_２センサ（１９）の検出によるＯ_２濃度と所定値を比較し（Ｓ１２）、Ｏ_２濃度が所定値以下でなければ流量調整弁（１６）の開度を増加し（Ｓ１３）、Ｏ_２濃度が所定値以下であれば流量調整弁（１６）の開度を減少し（Ｓ１４）、次いで水温センサ（１７）により水温を検出し（Ｓ１５）、水温センサ（１７）による水温を所定温度と比較し（Ｓ１６）、水温が所定水温以上であれば流量調整弁（１６）を閉じて（Ｓ１７）通常運転とし、水温が所定水温以上でなければ前記Ｏ_２濃度の比較（Ｓ１２）から水温の比較（Ｓ１６）までの工程を繰返す。
【０００７】
また本発明のデュアルフューエル機関の始動性能向上方法は、気体燃料を主燃料とし液体燃料を二次燃料とするデュアルフューエルエンジンを有するデュアルフューエル機関の始動性能向上方法において、吸気系（２）に吸気加熱器（３）を介装し、デュアルフューエルエンジン（１）の排気管（７）から絞り弁（１５）の上流で分岐し流量調整弁（１６）を介装して吸気系（２）に開口した排気分岐管（９）を設け、クーリングタワー（Ｃ）に連通する温水槽（４）を設け温水槽（４）をデュアルフューエルエンジン（１）と冷却水配管（１１）により連通するとともに、吸気加熱器（３）に吸気加熱用配管（１２）により連通し、温水槽（４）に設けた熱交換器（６）と保温熱源用配管（１３）により連通する湯沸かし器（５）を設け、始動時に絞り弁（１５）を絞り、流量調整弁（１６）を開き、排気（Ｅ）の一部及び吸気加熱器（３）により吸気を加熱し、デュアルフューエルエンジン（１）が暖気したら、絞り弁（１５）を開き、流量調整弁（１６）を閉じて通常運転とする。
【０００８】
また本発明のデュアルフューエル機関の始動性能向上方法は、気体燃料を主燃料とし液体燃料を二次燃料とするデュアルフューエルエンジンを有するデュアルフューエル機関の始動性能向上方法において、吸気系（２）に吸気加熱器（３）を介装し、エンジン（１）の排気管（７）から絞り弁（１５）の上流で分岐し流量調整弁（１６）を介装した排気分岐管（２２）と吸気系（２）とを、独立且つ熱交換可能に設けた熱交換器（２２）を吸気系（２）に介装し、クーリングタワー（Ｃ）に連通する温水槽（４）を設け、温水槽（４）をデュアルフューエルエンジン（１）と冷却水配管（１１）により連通するとともに、吸気加熱器（３）と吸気加熱用配管（１２）により連通し、湯沸かし器（５）と保温熱源用配管（１３）により連通する熱交換器（６）を温水槽（４）に設け、始動時に絞り弁（１５）を絞り、流量調整弁（１６）を開き、排気（Ｅ）の一部及び吸気加熱器（３）により吸気を加熱し、デュアルフューエルエンジン（１）が暖気したら、絞り弁（１５）を開き、流量調整弁（１６）を閉じて通常運転とする。
【０００９】
上述した様な構成を具備する本発明によれば、吸気系に排気ガスの一部を還流することにより、或いは、吸気系を流れる一次燃料（或いは一次燃料と空気との混合気）が排気熱交換器で排気ガスと熱交換することにより、吸気温度を上昇し、始動性能を向上することができる。
【００１０】
また本発明では、排気ガスが保有する熱量を吸気温度の上昇に用いているため、吸気系に電気ヒーターやバーナー等の吸気加熱手段を別途設ける必要が無い。従って、その様な吸気加熱手段の作動用の（余分な）電力或いは燃料を消費する必要も無い。
【００１１】
さらに、上述した通り本発明によれば始動性能が向上するので、常用防災兼用の用途に対して好適に適用する事が出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１において、符号１は軽油をパイロット着火源としガスを主燃料とするデュアルフューエルエンジンを示し、その吸気系２には、吸気加熱装置３Ｂが介装されている。そして、排気管７には絞り弁１５が設けられ、その上流から流量調整弁１６が介装された排気分岐管９が吸気系２の加熱装置３Ｂとデュアルフューエルエンジン１間に連通されている。なお、この分岐管９は、図中に鎖線で示すように加熱装置３Ｂの上流に開口しても良い。
【００１３】
上記の構成において、始動時には排気管７の絞り弁１５を絞り、分岐管９に介装された調整弁１６を開いて始動操作を行う。したがって、排気Ｅの一部は、分岐管９に分流して吸気系２に還流し、デュアルフューエルエンジン１に吸入される吸気Ａの温度が上昇して始動、立上がりが促進される。そして、デュアルフューエルエンジン１が暖機したら、絞り弁１５を開き、調整弁１６を閉じて通常運転に移行する。
【００１４】
この始動時の操作を自動制御する場合は、図１に示す様に、デュアルフューエルエンジン１に冷却水温を検出する水温センサ１７と、失火を検出する失火センサ１８とを設け、水温が所定温度に達するまで、失火を検出した時に調整弁１６の開度を減少するようにして制御する。
【００１５】
以下、図２のフローチャートを参照して、その手順を説明する。
まずステップＳ１において、失火センサ１８をＯＮする。そして、ステップＳ２にて、失火センサ１８が失火を検出したか否か判定し、Ｙｅｓ（失火）であれば、ステップＳ３で、流量調整弁１６の開度を増加してステップＳ５に進む。Ｎｏ（失火せず）であれば、ステップＳ４で、流量調整弁１６の開度を減少してステップＳ５に進む。
【００１６】
ステップＳ５では水温センサ１７で水温を検出し、ステップＳ６でその検出水温が所定値以上であるか否か判定する。Ｎｏであれば、ステップＳ２に戻り、繰り返す。Ｙｅｓであれば、ステップＳ７で絞り弁１５を開き、調整弁１６を閉じて通常運転に移行する。
【００１７】
また、この制御を、図１に示すように吸気系２の合流点の後流にＯ₂センサを設けて行っても良い。
図３のフローチャートに示す様に、まずステップＳ１１において、Ｏ₂センサ１９をＯＮする。そして、ステップＳ１２にて、Ｏ₂センサ１９の検出値からＯ₂濃度が所定値以下か否か判定し、Ｎｏであれば、ステップＳ１３で、流量調整弁１６の開度を増加し，Ｙｅｓであれば、ステップＳ１４で、流量調整弁１６の開度を減少していずれもステップＳ５に進む。そして、ステップＳ１５で水温センサ１７で水温を検出し、ステップＳ１６でその検出水温が所定値以上であるか否か判定する。Ｎｏであれば、ステップＳ２に戻り、繰り返し、Ｙｅｓであれば、ステップＳ１７で絞り弁１５を開き、調整弁１６を閉じて通常運転に移行する。
【００１８】
次に、図４に示す第２の実施形態では、吸気系２に排気熱交換器２２が介装されており、排気管７の絞り弁１５の上流から流量調整弁１６が介装された排気分岐管２１が分岐され、排気熱交換器２２に連通されて吸気系２と熱交換して排出する様に構成されている。
【００１９】
この構成においては、始動時に排気管７の絞り弁１５を絞り、分岐管９に介装された調整弁１６を開いて始動操作を行う。排気Ｅの一部は、分岐管９に分流して排気熱交換器２２で吸気Ａと熱交換して排出される。これによりデュアルフューエルエンジン１に吸入される吸気Ａの温度が上昇して始動、立上がりが促進される。そして、デュアルフューエルエンジン１が暖機したら、絞り弁１５を開き、調整弁１６を閉じて通常運転に移行する。したがって、この実施形態では、吸気Ａに排気Ｅが混入することなくクリーンな状態で排気熱が導入され、始動性能が向上する。
【００２０】
図５に示す第３の実施形態では、前記図１に示した実施形態に加えて、明示しないクーリングタワーＣに連通する温水槽４が設けられ、デュアルフューエルエンジン１の冷却水Ｗが冷却水配管１１によって循環されている。そして、温水槽４から吸気加熱装置３に吸気加熱用配管１２で温水（冷却水Ｗ）が循環されて吸気Ａと熱交換を行っている。さらに、保温熱源として湯沸かし器５が設けられ、加熱された温水が保温熱源用配管１３によって温水槽４に設けた熱交換器６を循環し、温水槽４を所定温度に保っている。
【００２１】
上記の構成により、デュアルフューエルエンジン１の運転中には、その冷却水Ｗは温水槽４に一時溜められ、さらに、クーリングタワーＣで冷却されている。そして、デュアルフューエルエンジン１の停止後には、温度の高い冷却水Ｗが温水槽４に貯留されており、温度が下がった場合には、湯沸かし器５から温水が送られて熱交換器６によって温水槽４内の冷却水Ｗは所定温度に保温される。
【００２２】
この実施形態は、始動時には排気管７の絞り弁１５を絞り、調整弁１６を開いて運転する。吸気加熱装置３は、加熱用配管１２を通じて温水Ｗで加熱されており、さらに、排気Ｅの一部が分岐管路９から吸気系２に還流されて吸気Ａが加熱されるので、始動性能及び立上がり性能が向上する。そして、デュアルフューエルエンジン１自体にも、すぐに温水槽４の温水Ｗが循環するので、すぐに立ち上げることができ、摩耗の防止も図れる。
【００２３】
また、図６に示す第４の実施形態は、排気分岐管２１を吸気系に戻さず、熱交換器２２で吸気系２と熱交換して排出する様に構成した前記図４に示した実施形態に、図５に示した温水槽４の温水で吸気加熱器３を加熱する構成とを組み合わせている。
【００２４】
したがって、この実施形態では、吸気Ａに排気Ｅが混入することなくクリーンな状態で排気熱が導入され、温水Ｗによる加熱と併用されて始動性能及び立上がり性能が向上する。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成され、吸気に排気ガスの一部を還流する、または、排気ガスと熱交換することで吸気温度を上げ、始動性能を向上することができる。
【００２６】
そして、冷却水を保温して貯留し、その温水を用いた吸気加熱装置と併用すれば、さらに効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す構成図。
【図２】図１の制御方法を示すフローチャート図。
【図３】図１の別の制御方法を示すフローチャート図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す構成図。
【図５】本発明の第３の実施形態を示す構成図。
【図６】本発明の第４の実施形態を示す構成図。
【図７】従来の電気ヒーターによる吸気加熱を説明する図。
【図８】従来のバーナーによる吸気加熱を説明する図。
【符号の説明】
１・・・デュアルフューエルエンジン
２・・・吸気系
３、３Ａ、３Ｂ・・・吸気加熱装置
４・・・温水槽
５・・・湯沸かし器
６・・・熱交換器
７・・・排気管
９、２１・・・排気分岐管
１１・・・機関冷却水配管
１２・・・吸気加熱用配管
１３・・・保温熱源配管
１５・・・排気絞り弁
１６・・・排気戻り量調整弁
１７・・・水温センサ
１８・・・失火センサ
１９・・・Ｏ₂センサ
２２・・・排気熱交換器
１３・・・保温熱源配管

Claims

気体燃料を主燃料とし液体燃料を二次燃料とするデュアルフューエルエンジンを有するデュアルフューエル機関の始動性能向上方法において、デュアルフューエルエンジン（１）の排気管（７）から分岐し流量調整弁（１６）を介装して吸気系（２）に開口した排気分岐管（９）を設け、失火センサ（１８）および水温センサ（１７）をエンジン（１）に設け、始動時に失火センサ（１８）をＯＮして失火検出し（Ｓ１）、失火センサ（１８）が失火を検出したか否かを判定し（Ｓ２）、失火を検出したら流量調整弁（１６）の開度増加し（Ｓ３）、失火を検出しなければ流量調整弁（１６）の開度減少し（Ｓ４）、次いで水温センサ（１７）により水温検出し（Ｓ５）、水温センサ（１７）による水温を所定温度と比較し（Ｓ６）、水温が所定水温以上であれば流量調整弁（１６）を閉じて（Ｓ７）通常運転とし、水温が所定水温以上でなければ前記失火検出の判断（Ｓ２）から水温の比較（Ｓ６）までの工程を繰返すことを特徴とするデュアルフューエル機関の始動性能向上方法。
気体燃料を主燃料とし液体燃料を二次燃料とするデュアルフューエルエンジンを有するデュアルフューエル機関の始動性能向上方法において、デュアルフューエルエンジン（１）の排気管（７）から分岐し流量調整弁（１６）を介装して吸気系（２）に開口した排気分岐管（９）を設け、水温センサ（１７）をエンジン（１）に設けるとともに、Ｏ_２センサ（１９）を排気管（７）に設け、始動時にＯ_２センサ（１９）をＯＮし（Ｓ１１）、Ｏ_２センサ（１９）の検出によるＯ_２濃度と所定値を比較し（Ｓ１２）、Ｏ_２濃度が所定値以下でなければ流量調整弁（１６）の開度を増加し（Ｓ１３）、Ｏ_２濃度が所定値以下であれば流量調整弁（１６）の開度を減少し（Ｓ１４）、次いで水温センサ（１７）により水温を検出し（Ｓ１５）、水温センサ（１７）による水温を所定温度と比較し（Ｓ１６）、水温が所定水温以上であれば流量調整弁（１６）を閉じて（Ｓ１７）通常運転とし、水温が所定水温以上でなければ前記Ｏ_２濃度の比較（Ｓ１２）から水温の比較（Ｓ１６）までの工程を繰返すことを特徴とするデュアルフューエル機関の始動性能向上方法。
気体燃料を主燃料とし液体燃料を二次燃料とするデュアルフューエルエンジンを有するデュアルフューエル機関の始動性能向上方法において、吸気系（２）に吸気加熱器（３）を介装し、デュアルフューエルエンジン（１）の排気管（７）から絞り弁（１５）の上流で分岐し流量調整弁（１６）を介装して吸気系（２）に開口した排気分岐管（９）を設け、クーリングタワー（Ｃ）に連通する温水槽（４）を設け温水槽（４）をデュアルフューエルエンジン（１）と冷却水配管（１１）により連通するとともに、吸気加熱器（３）に吸気加熱用配管（１２）により連通し、温水槽（４）に設けた熱交換器（６）と保温熱源用配管（１３）により連通する湯沸かし器（５）を設け、始動時に絞り弁（１５）を絞り、流量調整弁（１６）を開き、排気（Ｅ）の一部及び吸気加熱器（３）により吸気を加熱し、デュアルフューエルエンジン（１）が暖気したら、絞り弁（１５）を開き、流量調整弁（１６）を閉じて通常運転とすることを特徴とするデュアルフューエル機関の始動性能向上方法。
気体燃料を主燃料とし液体燃料を二次燃料とするデュアルフューエルエンジンを有するデュアルフューエル機関の始動性能向上方法において、吸気系（２）に吸気加熱器（３）を介装し、エンジン（１）の排気管（７）から絞り弁（１５）の上流で分岐し流量調整弁（１６）を介装した排気分岐管（２２）と吸気系（２）とを、独立且つ熱交換可能に設けた熱交換器（２２）を吸気系（２）に介装し、クーリングタワー（Ｃ）に連通する温水槽（４）を設け、温水槽（４）をデュアルフューエルエンジン（１）と冷却水配管（１１）により連通するとともに、吸気加熱器（３）と吸気加熱用配管（１２）により連通し、湯沸かし器（５）と保温熱源用配管（１３）により連通する熱交換器（６）を温水槽（４）に設け、始動時に絞り弁（１５）を絞り、流量調整弁（１６）を開き、排気（Ｅ）の一部及び吸気加熱器（３）により吸気を加熱し、デュアルフューエルエンジン（１）が暖気したら、絞り弁（１５）を開き、流量調整弁（１６）を閉じて通常運転とすることを特徴とするデュアルフューエル機関の始動性能向上方法。