JP4072878B2 - デュアルフューエル機関の始動性能向上方法 - Google Patents

デュアルフューエル機関の始動性能向上方法 Download PDF

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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センサ(19)を排気管(7)に設け、始動時にOセンサ(19)をONし(S11)、Oセンサ(19)の検出によるO濃度と所定値を比較し(S12)、O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 (4)

  1. 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。
  2. 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センサ(19)を排気管(7)に設け、始動時にOセンサ(19)をONし(S11)、Oセンサ(19)の検出によるO濃度と所定値を比較し(S12)、O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。
  3. 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。
  4. 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。
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