JP6280763B2 - Liquid fuel supply system - Google Patents
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Description
本発明は、デュアルフューエルエンジンの液体燃料供給システムに関する。 The present invention relates to a liquid fuel supply system for a dual fuel engine.
例えば船舶の動力源として、特許文献1に開示されているような、液体燃料及び気体燃料の両方を使って動力を発生するデュアルフューエルエンジン(二元燃料エンジン)が知られている。
For example, a dual fuel engine (dual fuel engine) that generates power using both liquid fuel and gaseous fuel as disclosed in
デュアルフューエルエンジンは、液体燃料(燃料油)のみを使うディーゼルモード(燃料油専用モード)と、液体燃料及び気体燃料(可燃性ガス)の両方を使うガスモード(二種燃料モード)とのそれぞれで作動可能である。ディーゼルモードは、燃焼室に液体燃料を供給して、その供給された液体燃料を燃焼させる方式である。ガスモードは、燃焼室に供給された少量の液体燃料によるパイロット火炎を起点として、燃焼室に任意のタイミングで供給された気体燃料を着火させて燃焼させる方式である。 The dual fuel engine has a diesel mode (only for fuel oil) that uses only liquid fuel (fuel oil) and a gas mode that uses both liquid fuel and gaseous fuel (combustible gas) (two-fuel mode). It is operable. The diesel mode is a system in which liquid fuel is supplied to the combustion chamber and the supplied liquid fuel is burned. The gas mode is a system in which the gaseous fuel supplied to the combustion chamber at an arbitrary timing is ignited and burned starting from a pilot flame with a small amount of liquid fuel supplied to the combustion chamber.
ガスモードにおいて、パイロット火炎を生成するための液体燃料の供給量の制御が精度良く行われないと、デュアルフューエルエンジンの性能が低下する可能性がある。例えば、液体燃料の供給量が過大であると、液体燃料の消費量が増大し、NOxが生成される可能性が高くなる。一方、液体燃料の供給量が過少であると、一定量の液体燃料を安定して供給することが困難となったり、液体燃料の噴射口に異物が付着して液体燃料を円滑に供給できなくなったりする可能性がある。 In the gas mode, if the supply amount of the liquid fuel for generating the pilot flame is not accurately controlled, the performance of the dual fuel engine may be deteriorated. For example, if the supply amount of the liquid fuel is excessive, the consumption amount of the liquid fuel increases and the possibility that NOx is generated increases. On the other hand, if the amount of liquid fuel supplied is too small, it will be difficult to stably supply a certain amount of liquid fuel, or foreign matter will adhere to the liquid fuel injection port, making it impossible to supply liquid fuel smoothly. There is a possibility.
本発明は、少量の液体燃料を安定して供給できるデュアルフューエルエンジンの液体燃料供給システムを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the liquid fuel supply system of the dual fuel engine which can supply a small amount of liquid fuel stably.
本発明に係る液体燃料供給システムは、デュアルフューエルエンジンの燃焼室に液体燃料を供給する液体燃料供給システムであって、前記燃焼室に前記液体燃料を噴射する噴射弁と、前記噴射弁から前記燃焼室に噴射される前記液体燃料の噴射圧力を調整可能な制御装置と、を備え、前記噴射圧力は、前記噴射弁からの前記液体燃料の噴射が開始されるときの前記液体燃料の開始時噴射圧力を含み、前記制御装置は、前記燃焼室に前記液体燃料及び前記気体燃料の両方が供給されるガスモードにおける前記開始時噴射圧力が、前記燃焼室に前記液体燃料が供給され気体燃料が供給されないディーゼルモードにおける前記開始時噴射圧力よりも高くなるように調整する。 A liquid fuel supply system according to the present invention is a liquid fuel supply system that supplies liquid fuel to a combustion chamber of a dual fuel engine, an injection valve that injects the liquid fuel into the combustion chamber, and the combustion from the injection valve. A control device capable of adjusting an injection pressure of the liquid fuel injected into the chamber, the injection pressure being an injection at the start of the liquid fuel when the injection of the liquid fuel from the injection valve is started The control device includes the start injection pressure in a gas mode in which both the liquid fuel and the gaseous fuel are supplied to the combustion chamber, and the liquid fuel is supplied to the combustion chamber and the gaseous fuel is supplied to the combustion chamber. It adjusts so that it may become higher than the said starting injection pressure in the diesel mode which is not performed.
本発明によれば、燃焼室に液体燃料を噴射する場合において、噴射弁からの液体燃料の噴射が開始されるときの液体燃料の開始時噴射圧力を、ガスモードのほうがディーゼルモードよりも高くなるように調整することで、噴射弁の噴射口に異物が付着することを抑制しつつ、少量の液体燃料を安定して供給することができる。 According to the present invention, when liquid fuel is injected into the combustion chamber, the starting injection pressure of liquid fuel when injection of liquid fuel from the injection valve is started is higher in the gas mode than in the diesel mode. By adjusting in this way, it is possible to stably supply a small amount of liquid fuel while suppressing foreign matter from adhering to the injection port of the injection valve.
本発明に係る液体燃料供給システムにおいて、ピストンを有し、前記噴射弁に前記液体燃料を供給可能なポンプと、前記ピストンを作動可能な作動液体が満たされる高圧通路と、前記高圧通路の内側位置と外側位置との間を移動可能であり、前記内側位置に配置されて前記高圧通路を閉じ、前記外側位置に配置されて前記高圧通路を開く主弁と、前記高圧通路と接続可能であり、前記高圧通路と接続された状態で前記高圧通路から前記主弁に供給される前記作動液体が流れる供給通路と、前記供給通路と接続可能なスピル通路と、前記供給通路と前記高圧通路とを接続して前記主弁が前記内側位置に配置される状態、及び前記供給通路と前記スピル通路とを接続して前記主弁が前記外側位置に配置される状態の一方から他方に切り替えるメイン電磁弁と、前記スピル通路に配置され、前記供給通路から流出する前記作動液体の流量を調整して、前記主弁が前記内側位置から前記外側位置に向かって移動するときの前記主弁の移動速度を調整可能なサブ電磁弁と、を備え、前記制御装置は、前記メイン電磁弁及び前記サブ電磁弁を制御して、前記噴射圧力を調整し、前記ディーゼルモードにおいて前記主弁が第1速度で前記内側位置から移動し、前記ガスモードにおいて前記主弁が前記第1速度よりも高い第2速度で前記内側位置から移動するように前記メイン電磁弁及び前記サブ電磁弁を制御することによって、前記ディーゼルモード及び前記ガスモードのそれぞれにおける前記開始時噴射圧力を調整してもよい。メイン電磁弁とサブ電磁弁とを備えた液体燃料供給システムにおいて、メイン電磁弁の作動により主弁が移動して高圧通路を開閉する。供給通路と高圧通路とが接続されて主弁に作動液体が供給されることにより、主弁が高圧通路の内側に移動して高圧通路を閉じる。一方、供給通路とスピル通路とが接続されて供給通路の作動液体がスピル通路に流出することにより、主弁が高圧通路の外側に移動して高圧通路を開ける。これにより、ポンプのピストンが作動して噴射弁に液体燃料が供給され、噴射弁から液体燃料が噴射される。スピル通路にはサブ電磁弁が配置される。高圧通路が開くように主弁が移動するとき、サブ電磁弁は、供給通路から流出する作動液体の流量を調整する。作動流体の流量が調整されることによって、主弁の移動速度が調整される。ガスモードにおいて、主弁は高圧通路から高速な第2速度で移動する。これにより、ピストンに作用する高圧通路の作動液体の圧力は急激に変化し、その結果、噴射弁から液体燃料が高速度で噴射する。そのため、噴射弁から少量の液体燃料を噴射する場合においても、噴射弁の噴射口に異物が付着することを抑制して、少量の液体燃料を安定して供給することができる。 In the liquid fuel supply system according to the present invention, a pump having a piston and capable of supplying the liquid fuel to the injection valve, a high-pressure passage filled with a working liquid capable of operating the piston, and an inner position of the high-pressure passage A main valve that is disposed at the inner position and closes the high-pressure passage and is disposed at the outer position and opens the high-pressure passage; and is connectable to the high-pressure passage; A supply passage through which the working liquid supplied from the high pressure passage to the main valve flows, a spill passage connectable to the supply passage, and the supply passage and the high pressure passage are connected to the high pressure passage. Then, the main valve may be switched from one to the other in a state where the main valve is disposed at the inner position and a state where the supply passage and the spill passage are connected and the main valve is disposed at the outer position. Movement of the main valve when the main valve moves from the inner position toward the outer position by adjusting the flow rate of the working liquid that is disposed in the solenoid valve and the spill passage and flows out of the supply passage A sub solenoid valve capable of adjusting a speed, and the control device controls the main solenoid valve and the sub solenoid valve to adjust the injection pressure, and in the diesel mode, the main valve has a first speed. By moving the main solenoid valve and the sub solenoid valve so that the main valve moves from the inner position at a second speed higher than the first speed in the gas mode. The starting injection pressure in each of the diesel mode and the gas mode may be adjusted. In a liquid fuel supply system having a main solenoid valve and a sub solenoid valve, the main valve moves by opening the main solenoid valve to open and close the high-pressure passage. When the supply passage and the high pressure passage are connected and the working liquid is supplied to the main valve, the main valve moves to the inside of the high pressure passage and closes the high pressure passage. On the other hand, when the supply passage and the spill passage are connected and the working liquid in the supply passage flows into the spill passage, the main valve moves outside the high-pressure passage to open the high-pressure passage. As a result, the piston of the pump is operated to supply the liquid fuel to the injection valve, and the liquid fuel is injected from the injection valve. A sub solenoid valve is disposed in the spill passage. When the main valve moves so that the high-pressure passage is opened, the sub solenoid valve adjusts the flow rate of the working liquid flowing out from the supply passage. The moving speed of the main valve is adjusted by adjusting the flow rate of the working fluid. In the gas mode, the main valve moves from the high-pressure passage at a high second speed. As a result, the pressure of the working liquid in the high-pressure passage acting on the piston changes rapidly, and as a result, liquid fuel is injected from the injection valve at a high speed. Therefore, even when a small amount of liquid fuel is injected from the injection valve, it is possible to stably supply a small amount of liquid fuel by suppressing foreign matter from adhering to the injection port of the injection valve.
本発明に係る液体燃料供給システムにおいて、前記スピル通路は、クイックスピル通路と、前記クイックスピル通路よりも狭いスロースピル通路と、を含み、前記サブ電磁弁は、前記供給通路からの前記作動液体が前記クイックスピル通路を流れる状態、及び前記供給通路からの前記作動液体が前記クイックスピル通路を流れない状態の一方から他方に切り替えてもよい。供給通路からの作動液体がクイックスピル通路及びスロースピル通路の両方に流れることにより、供給通路の作動液体は、その供給通路から急激に流出する。これにより、主弁は高速度で移動することができる。一方、供給通路からの作動液体がスロースピル通路のみに流れることにより、供給通路の作動液体は、その供給通路から緩やかに流出する。これにより、主弁は低速度で移動することができる。 In the liquid fuel supply system according to the present invention, the spill passage includes a quick spill passage and a slow spill passage narrower than the quick spill passage, and the sub solenoid valve is configured such that the working liquid from the supply passage is You may switch from the state which flows through a quick spill channel | path, and the state where the said working liquid from the said supply channel does not flow through the said quick spill channel | path to the other. When the working liquid from the supply passage flows into both the quick spill passage and the slow spill passage, the working liquid in the supply passage suddenly flows out of the supply passage. Thereby, the main valve can move at high speed. On the other hand, when the working liquid from the supply passage flows only into the slow spill passage, the working liquid in the supply passage gently flows out of the supply passage. Thereby, the main valve can move at a low speed.
本発明に係る液体燃料供給システムにおいて、前記サブ電磁弁は、ソレノイドを含んでもよい。ソレノイドにより、サブ電磁弁の作動速度が調整されるため、主弁の移動速度を細かく調整することができる。 In the liquid fuel supply system according to the present invention, the sub solenoid valve may include a solenoid. Since the operating speed of the sub solenoid valve is adjusted by the solenoid, the moving speed of the main valve can be finely adjusted.
本発明に係る液体燃料供給システムにおいて、前記ディーゼルモードにおいて、前記主弁は、前記内側位置から前記外側位置までの移動期間の前期において前記第1速度で移動し、前記移動期間の後期において前記第1速度よりも高い速度で移動してもよい。主弁の移動期間の前期において主弁を低速な第1速度で移動することにより、液体燃料が噴射される噴射期間の前期において噴射弁から噴射される液体燃料の噴射量(噴射率)が低減される。これにより、燃焼温度が低減され、例えばNOxの生成が抑制される。主弁の移動期間の後期において主弁を高速度で移動することにより、噴射期間の後期において噴射量が増大し、ディーゼルモードにおいて燃焼に必要な液体燃料が燃焼室に供給される。 In the liquid fuel supply system according to the present invention, in the diesel mode, the main valve moves at the first speed in the first half of the movement period from the inner position to the outer position, and the second valve in the second half of the movement period. You may move at a speed higher than one speed. By moving the main valve at a low first speed in the first half of the main valve movement period, the injection amount (injection rate) of the liquid fuel injected from the injection valve in the first half of the injection period in which the liquid fuel is injected is reduced. Is done. Thereby, combustion temperature is reduced, for example, the production | generation of NOx is suppressed. By moving the main valve at a high speed in the latter part of the main valve movement period, the injection amount increases in the latter part of the injection period, and liquid fuel necessary for combustion in the diesel mode is supplied to the combustion chamber.
本発明に係るデュアルフューエルエンジンの液体燃料供給システムによれば、少量の液体燃料を安定して供給することができる。 According to the liquid fuel supply system for a dual fuel engine according to the present invention, a small amount of liquid fuel can be stably supplied.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. The requirements of the embodiments described below can be combined as appropriate. Some components may not be used.
図1は、本実施形態に係るデュアルフューエルエンジン1の一例を示す模式図である。本実施形態に係るデュアルフューエルエンジン1は、クロスヘッド型ディーゼルエンジンを含み、例えば、船舶等の推進用エンジンとして使用される。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a
デュアルフューエルエンジン1は、台板18と、台板18に設けられた架構(本体)12と、架構12に設けられたジャケット13とを備えている。
The
また、デュアルフューエルエンジン1は、ジャケット13に設けられたシリンダ2と、シリンダ2の内部で往復移動するピストン3と、ピストン3に接続されたピストン棒14と、連接棒19と、ピストン棒14と連接棒19とを連結するクロスヘッド16と、クランクピン17を介して連接棒19と接続されたクランク軸4とを備えている。
The
シリンダ2は、ジャケット13に設けられたシリンダライナ2Aと、シリンダライナ2A上に設けられたシリンダカバー2Bとを有する。クロスヘッド16は、架構12に設けられた案内部12Gに沿って動き、ピストン棒14からの機械的動力を連接棒19に伝達する。クランク軸4は、台板18に配置され、ピストン3から伝達される機械的動力を出力する。
The cylinder 2 includes a
ピストン3の頂面とシリンダ2の天井面とが対向する。シリンダ2の天井面の中央部に排気弁11が設けられる。ピストン3とシリンダ2と排気弁11との間に燃焼室7が形成される。
The top surface of the
また、デュアルフューエルエンジン1は、クランク軸4の回転角度(クランク角度)を検出する検出装置6と、燃焼室7に気体燃料PGを供給する気体燃料噴射弁8を含む気体燃料供給システム15と、燃焼室7に液体燃料FOを供給する液体燃料噴射弁9を含む液体燃料供給システム20と、デュアルフューエルエンジン1を制御する制御装置10とを備えている。
The
気体燃料噴射弁8は、燃焼室7に気体燃料PGを噴射可能である。気体燃料PGは、例えば、天然ガス及びH2(水素ガス)などの可燃性ガス全般のうちの1種又は混合ガスを指す。本実施形態おいて、気体燃料噴射弁8は、燃焼室7に2つ配置される。なお、気体燃料噴射弁8の数は任意である。
The gaseous
液体燃料噴射弁9は、燃焼室7に液体燃料FOを噴射可能である。液体燃料FOは、例えば、軽油、重油、及び重質油の少なくとも一つを含む。本実施形態おいて、液体燃料噴射弁9は、燃焼室7に2つ配置される。なお、液体燃料噴射弁9の数は任意である。
The liquid
検出装置6は、クランクアングルセンサを含み、クランク軸4のクランク角度を検出する。検出装置6は、ピストン3の上死点を基準としてクランク角度を検出してもよい。クランクアングルセンサは、例えば、クランク軸4に装着された計測部材(円盤、検出用歯車など)の回転位置からクランク角度を検出してクランク角度信号を出力する。クランクアングルセンサは、光学式でもよいし電磁式でもよい。なお、検出装置6は、クランク軸4の回転位置、又はピストン3の位置などからクランク角度を検出してもよい。また、上死点センサを使ってピストン3が上死点に位置するときのクランク軸4の位置情報(基準位置情報)を検出し、その位置情報とクランク軸4の回転速度情報とに基づいて、クランク角度を求めてもよい。
The detection device 6 includes a crank angle sensor and detects the crank angle of the crankshaft 4. The detection device 6 may detect the crank angle with reference to the top dead center of the
検出装置6の検出結果は制御装置10に出力される。クランク角度とピストン3の位置とは関連付けられている。制御装置10は、検出装置6の検出結果に基づいて、上死点及び下死点を含むピストン3の位置を求めることができる。また、制御装置10は、内蔵されているタイマーの出力と、検出装置6の検出結果とに基づいて、例えば、ピストン3が上死点に配置された時点、及び下死点に配置された時点を求めることができる。制御装置10は、クランク角度に基づいて、排気弁11の開閉、気体燃料噴射弁8からの気体燃料PGの噴射、及び液体燃料噴射弁9からの液体燃料FOの噴射を制御するための指令信号を出力する。
The detection result of the detection device 6 is output to the
図2は、デュアルフューエルエンジン1の動作の一例を示す模式図である。本実施形態において、デュアルフューエルエンジン1は、2ストローク1サイクルのユニフロー掃排気式ディーゼルエンジンであり、ピストン3が下死点近傍に配置されたときに掃気ポートから燃焼室7に新しい空気が導入され、上死点から下死点へ移行中に燃焼室7の気体が排気ポートから排出される。デュアルフューエルエンジン1の動作は、新しい空気を取り入れて燃焼室7に送る吸入工程(A)と、燃焼室7の空気をピストン3で圧縮する圧縮工程(B)と、燃焼室7に燃料を噴射してその燃料を燃焼させる燃焼工程(C)と、燃焼工程後の燃焼室7の気体を排気弁11から排出する排気工程(D)と、を含む。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of the operation of the
デュアルフューエルエンジン1は、液体燃料FOのみを使うディーゼルモードと、液体燃料FO及び気体燃料PGの両方を使うガスモードとのそれぞれで作動可能である。
The
ディーゼルモードは、燃焼室7に液体燃料FOが供給され、気体燃料PGが供給されないモードである。ディーゼルモードを、燃料油専用モード、と称してもよい。ディーゼルモードは、液体燃料噴射弁9から燃焼室7に液体燃料FOを噴射して、その噴射された液体燃料FOを燃焼させる方式である。ディーゼルモードにおいて、気体燃料噴射弁8から燃焼室7に気体燃料PGは噴射されない。ディーゼルモードでは、圧縮工程において、燃焼室7の空気が圧縮された後、燃焼工程において、液体燃料噴射弁9から燃焼室7に液体燃料FOが噴射される。高温高圧の空気に液体燃料FOが噴射されることにより、液体燃料FOは自然発火して燃焼する。
The diesel mode is a mode in which the liquid fuel FO is supplied to the
ガスモードは、燃焼室7に液体燃料FO及び気体燃料PGの両方が供給されるモードである。ガスモードを、二種燃料モード、と称してもよい。ガスモードは、液体燃料噴射弁9から燃焼室7に供給された少量の液体燃料FOによるパイロット火炎を起点として、燃焼室7に任意のタイミングで供給された気体燃料PGを着火させて燃焼させる方式である。
The gas mode is a mode in which both the liquid fuel FO and the gaseous fuel PG are supplied to the
次に、図3、図4、及び図5を参照してガスモードの詳細について説明する。図3は、ガスモードにおいて、気体燃料弁8から燃焼室7に気体燃料PGが噴射され、液体燃料弁9から燃焼室7に液体燃料FOが噴射されている状態の一例を模式的に示す平面図である。図4は、ガスモードにおいて、液体燃料FOが燃焼している状態の一例を模式的に示す図である。図5は、ガスモードにおいて、気体燃料PGが燃焼している状態の一例を模式的に示す平面図である。
Next, details of the gas mode will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5. FIG. 3 is a plan view schematically showing an example of a state in which the gaseous fuel PG is injected from the
圧縮工程において、燃焼室7の空気が圧縮される。図3に示すように、燃焼工程において、気体燃料噴射弁8から燃焼室7に気体燃料PGが噴射される。また、液体燃料噴射弁9から燃焼室7に少量の液体燃料FOが噴射される。ピストン3が上死点近傍に配置される時点において、液体燃料FOと気体燃料PGとが燃焼室7にほぼ同時に噴射される。ガスモードにおいて、主燃料は、気体燃料PGである。
In the compression process, the air in the
図3に示すように、気体燃料噴射弁8は、気体燃料PGを噴射する噴射口8Sを複数有する。液体燃料噴射弁9は、液体燃料FOを噴射する噴射口9Sを複数有する。気体燃料噴射弁8は、その気体燃料噴射弁8の軸に対する放射方向に関して外側に向かって気体燃料PGを噴射する。液体燃料噴射弁9は、その液体燃料噴射弁9の軸に対する放射方向に関して外側に向かって液体燃料FOを噴射する。気体燃料噴射弁8及び液体燃料噴射弁9のそれぞれは、気体燃料PGと液体燃料FOとが交差するように、気体燃料PG及び液体燃料FOを噴射する。
As shown in FIG. 3, the gaseous
液体燃料噴射弁9から噴射された少量の液体燃料FOは自然発火して、パイロット火炎を生成する。気体燃料噴射弁8は、高圧の気体燃料PGを噴射する。高圧の気体燃料PGは、100bar以上400bar以下の圧力(一例として300bar程度)である。ガスモードでは、高温高圧の空気が満たされた燃焼室7に噴射された少量の液体燃料FOによるパイロット火炎を起点として、気体燃料PGを着火させて燃焼させる。図4及び図5は、その状態の一例を示す。ガスモードでは、気体燃料PGをメイン燃料として燃焼させる。
A small amount of the liquid fuel FO injected from the liquid
次に、本実施形態に係る液体燃料供給システム20の一例について説明する。図6は、本実施形態に係る液体燃料供給システム20の一例を示す断面図である。図7、図8、及び図9は、本実施形態に係る液体燃料供給システム20の動作の一例を示す図である。
Next, an example of the liquid
液体燃料供給システム20は、デュアルフューエルエンジン1の燃焼室7に液体燃料FOを供給する。液体燃料供給システム20は、制御装置10により制御される。液体燃料供給システム20は、燃焼室7に液体燃料FOを噴射する液体燃料噴射弁9と、ピストン25を有し、液体燃料噴射弁9に液体燃料FOを供給可能な液体燃料ポンプ21と、液体燃料ポンプ21を制御する蓄圧装置22とを備えている。液体燃料ポンプ21は、蓄圧装置22のハウジングの上面に配置される。液体燃料ポンプ21は、ダブルフューエルエンジン1の燃焼室7の数と同じ数だけ設けられる。本実施形態においては、1つの液体燃料ポンプ21から2つの液体燃料噴射弁9に液体燃料FOが供給される。なお、図6は、便宜上、1つの液体燃料噴射弁9を示す。
The liquid
液体燃料噴射弁9は、所定の圧力が作用すると噴射口9Sが開く針弁式である。液体燃料噴射弁9は、供給管23を介して液体燃料ポンプ21と接続され、供給管23を介して液体燃料ポンプ21から供給された液体燃料FOを燃焼室7に噴射する。
The liquid
液体燃料ポンプ21は、シリンダ24と、少なくとも一部がシリンダ24の内部に配置されるピストン25とを備えている。ピストン25は、上面251及び下面252を有する。ピストン25の上面251は、シリンダ24の内面との間で、液体燃料FOが収容される燃料室(収容空間)26を形成する。また、液体燃料ポンプ21は、燃料室26に液体燃料FOを供給するインレット27と、燃料室26からの余剰な液体燃料FOを排出するアウトレット28と、ピストン25の少なくとも一部と接触するように配置されるスプリング29とを備えている。
The
ピストン25は、シリンダ24の内部で往復移動可能である。ピストン25は、上端位置Puと下端位置Pdとの間を移動可能である。上端位置Puは、ピストン25の可動範囲において最も上の位置である。下端位置Pdは、ピストン25の可動範囲において最も下の位置である。
The
ピストン25は、小径部25Aと大径部25Bとを有する。小径部25Aは、大径部25Bの上部に配置される。燃料室26は、シリンダ24の内面と小径部25Aの上面251との間に設けられる。ピストン25が上方に移動すると、燃料室26の容積が小さくなる。ピストン25が下方に移動すると、燃料室26の容積が大きくなる。
The
インレット27は、燃料室26と接続され、燃料室26に液体燃料FOを供給する。アウトレット28は、燃料室26と接続され、燃料室26の余剰な液体燃料FOを排出する。
The
スプリング29は、小径部25Aの周囲に配置される。スプリング29は、大径部25Bとシリンダ24の内面の少なくとも一部との間に配置される。スプリング29は、ピストン25が下方に移動するように、そのピストン25に力(付勢力)を加える。
The
燃料室26は、逆止弁30を介して、供給管23と接続される。インレット27から燃料室26に液体燃料FOが供給され、ピストン25が上方に移動して燃料室26の容積が小さくなると、燃料室26の液体燃料FOは、供給管23を介して、液体燃料噴射弁9に供給される。燃料室26の余剰な液体燃料FOは、アウトレット28から排出される。
The
蓄圧装置22は、ピストン25を作動可能な作動油(作動液体)が満たされる高圧通路31と、作動油が満たされる低圧通路32と、高圧通路31に接続され、作動油が収容される高圧タンク38と、低圧通路32に接続され、作動油が収容される低圧タンク39とを備えている。
The
また、蓄圧装置22は、高圧通路31を開閉可能な主弁33と、高圧通路31を開閉可能なスピル弁34と、主弁33の少なくとも一部と接触するように配置されるスプリング43と、スピル弁34の少なくとも一部と接触するように配置されるスプリング44と、主弁33に作動油を供給するための第1通路(供給流路)41と、スピル弁34に作動油を供給するための第2通路42と、高圧通路31と接続された第3通路40と、第1通路41と接続可能なスピル通路50と、主弁33及びスピル弁34を動かすためのパイロット電磁弁35とを備えている。パイロット電磁弁35は、メイン電磁弁36と、メイン電磁弁36とは別に作動するサブ電磁弁37とを有する。メイン電磁弁36及びサブ電磁弁37は、制御装置10に制御される。
The
高圧通路31は、高圧タンク38と接続される。高圧タンク38から高圧通路31に高圧な作動油が供給される。高圧通路31には、高圧の作動油が満たされる。ピストン25の下面252は、高圧通路31に面する。ピストン25の下面252に、高圧通路31の作動油が供給される。高圧通路31の作動油は、ピストン25の下面252に力を加える。
The
低圧通路32は、高圧通路31及び低圧タンク39のそれぞれと接続される。低圧タンク39から低圧通路32に低圧な作動油が供給される。低圧通路32には、高圧通路31の作動油よりも低圧な作動油が満たされる。低圧通路32には逆止弁45が配置される。逆止弁45は、高圧通路31の作動油が低圧通路32に流れることを抑制する。
The
主弁33は、高圧通路31を開閉可能である。主弁33により高圧通路31が開くと、高圧タンク38とピストン25下の高圧通路31とが接続される。主弁33により高圧通路31が閉じると、高圧タンク38とピストン25下の高圧通路31とが遮断される。主弁33は、高圧通路31の内側位置と外側位置との間を移動可能である。主弁33が高圧通路31の内側位置に配置されると、高圧通路31が閉じる。主弁33が高圧通路31の外側位置に配置されると、高圧通路31が開く。スプリング43は、主弁33が高圧通路31の内側位置から外側位置に移動するように主弁33に力を加える。すなわち、スプリング43は、主弁33が高圧通路31から退避して高圧通路31を開けるように主弁33に力を加える。
The
スピル弁34は、高圧通路31を開閉可能である。スピル弁34により高圧通路31が開くと、低圧タンク39とピストン25下の高圧通路31とが接続される。スピル弁34により高圧通路31が閉じると、低圧タンク39とピストン25下の高圧通路31とが遮断される。スピル弁34は、高圧通路31の内側位置と外側位置との間を移動可能である。スピル弁34が高圧通路31の内側位置に配置されると、高圧通路31が閉じる。スピル弁34が高圧通路31の外側位置に配置されると、高圧通路31が開く。スプリング44は、スピル弁34が高圧通路31の内側位置から外側位置に移動するようにスピル弁34に力を加える。すなわち、スプリング44は、スピル弁34が高圧通路31から退避して高圧通路31を開けるようにスピル弁34に力を加える。
The
以下の説明において、高圧通路31の内側位置を適宜、閉塞位置、と称する。閉塞位置に主弁33が配置されることにより、高圧通路31は主弁33によって閉じた状態(閉塞状態)となる。また、高圧通路31の外側位置を適宜、退避位置、と称する。退避位置に主弁33が配置されることにより、高圧通路31は開いた状態(開放状態)となる。本実施形態において、開放状態は、閉塞状態以外の状態を含む。すなわち、本実施形態において、開放状態とは、高圧通路31が全開された状態のみならず、高圧通路31が僅かに開いた状態も含む概念である。換言すれば、主弁33は、高圧流路31の開閉のみならず、高圧流路31の開度を調整可能である。パイロット電磁弁35(メイン電磁弁36及びサブ電磁弁37)によって、主弁33により高圧流路31が開くタイミング、及び高圧流路31を開く速度が制御される。スピル弁34についても同様である。
In the following description, the inner position of the high-
第1通路41は、主弁33に作動油を供給可能である。第1通路41は、高圧通路31と接続可能である。第1通路41と高圧通路31とが接続されると、高圧通路31から第1通路41に作動油が供給される。第1通路41と高圧通路31とが接続された状態で、高圧通路31から主弁33に供給される作動油が第1通路41を流れる。主弁33は、第1通路41の作動油の圧力により動く。第1通路41に高圧通路31からの高圧の作動油が供給されると、第1通路41の作動油は、主弁33が退避位置から閉塞位置に移動するように、その主弁33に力を加える。これにより、高圧通路31が主弁33で閉じられる。
The
第2通路42は、スピル弁34に作動油を供給可能である。第2通路42は、高圧通路31と接続可能である。第2通路42と高圧通路31とが接続されると、高圧通路31から第2通路42に作動油が供給される。第2通路42と高圧通路31とが接続された状態で、高圧通路31からスピル弁34に供給される作動油が第2通路42を流れる。スピル弁34は、第2通路42の作動油の圧力により動く。第2通路42に高圧通路31からの高圧の作動油が供給されると、第2通路42の作動油は、スピル弁34が退避位置から閉塞位置に移動するように、そのスピル弁34に力を加える。これにより、高圧通路31がスピル弁34で閉じられる。
The
第3通路40は、第1通路41と第2通路42との間において、高圧通路31に接続される。第3通路40は、高圧通路31に接続される主流路と、その主流路から分岐する分岐通路40A及び分岐流路40Bとを有する。
The
メイン電磁弁36は、主弁33及びスピル弁34の動作を制御する。メイン電磁弁36は、第1通路41と高圧通路31とを接続して主弁33が高圧通路31の内側位置に配置される状態、及び第1通路41とスピル通路50とを接続して主弁33が高圧通路31の外側位置に配置される状態の一方から他方に切り替える。また、メイン電磁弁36は、第2通路42と高圧通路31とを接続してスピル弁34が高圧通路31の内側位置に配置される状態、及び第2通路42と低圧通路32とを接続してスピル弁34が高圧通路31の外側位置に配置される状態の一方から他方に切り替える。
The
本実施形態において、メイン電磁弁36は、所謂、スプール方式である。メイン電磁弁36は、円柱状のスプール弁46と、そのスプール弁46を軸方向に移動させるソレノイド47及びソレノイド48とを有する。ソレノイド47は、ソレノイド48の上方に配置される。上側のソレノイド47がONになると、ソレノイド47の作用(磁力)によりスプール弁46が上昇して、図7に示すように第1位置P1に配置される。下側のソレノイド48がONになると、ソレノイド48の作用(磁力)によりスプール弁46が下降して、図8に示すように第2位置P2に配置される。
In the present embodiment, the
すなわち、スプール弁46は、ソレノイド47及びソレノイド48の作用により、第1位置P1と第2位置P2との間を移動可能である。第1位置P1は、スプール弁46の可動範囲において最も上の位置である。第2位置P2は、スプール弁46の可動範囲において最も下の位置である。
That is, the
スプール弁46は、溝46A及び溝46Bを有する。溝46A及び溝46Bは、スプール弁46の外面において周方向に形成される。
The
蓄圧装置22は、第1通路41の作動油の少なくとも一部が流入可能なスピル通路50を有する。スピル通路50は、低圧通路32と接続される。第1通路41の作動油の少なくとも一部がスピル通路50に流れることにより、第1通路41の作動油の圧力は低下する。スピル通路50は、第1通路41の作動油の圧力を急激に低下させるためのクイックスピル通路50Aと、第1通路41の作動油の圧力を緩やかに低下させるためのスロースピル通路50Bとを含む。スロースピル通路50Bは、クイックスピル通路50Aよりも狭い。すなわち、スロースピル通路50Bの通路面積は、クイックスピル通路50Aの通路面積よりも小さい。本実施形態において、スロースピル通路50Bにオリフィス53が配置される。オリフィス53により、スロースピル通路50Bの大きさ(通路面積)が縮小される。
The
サブ電磁弁37は、クイックスピル通路50Aに配置される。サブ電磁弁37は、第1通路41から流出する作動油の流量を調整して、主弁33が高圧通路31の内側位置から外側位置に向かって移動するときの主弁33の移動速度を調整する。サブ電磁弁37は、第1通路41からの作動油がクイックスピル通路50Aを流れる状態、及び第1通路41からの作動油がクイックスピル通路50Aを流れない状態の一方から他方に切り替えることによって、主弁33の移動速度を調整する。
The
図7に示すように、ソレノイド47がONになり、スプール弁46が上昇して第1位置P1に配置されると、第1通路41が、溝46Aを介して、スピル通路50と接続される。図7に示す状態において、第1通路41は、溝46A及びスピル通路50を介して、低圧通路32と接続される。第1通路41と低圧通路32とが接続されることにより、第1通路41の作動油の少なくとも一部は、スピル通路50を介して、低圧通路32に流れる。これにより、第1通路41の作動油の圧力が低下し、主弁31に作用する作動油の圧力が低下する。第1通路41の作動油の圧力が低下すると、主弁33は、スプリング43の力によって、閉塞位置から退避位置に移動する。これにより、高圧通路31が開く。
As shown in FIG. 7, when the
図7に示す状態において、第3通路40の分岐通路40Aは、スプール弁46の外面により閉じられる。一方、第3通路40の分岐通路40Bは、溝46Bを介して、第2通路42と接続される。すなわち、高圧通路31と第2通路42とが、分岐通路40B及び溝46Bを介して接続される。これにより、第2通路42の作動油の圧力が増大し、スピル弁34に作用する作動油の圧力が増大する。第2通路42の作動油の圧力が増大すると、スピル弁34は、その作動油の圧力によって、閉塞位置に移動する。これにより、スピル弁34によって高圧通路31が閉じる。
In the state shown in FIG. 7, the
主弁33が退避位置に配置され、スピル弁34が閉塞位置に配置されると、高圧通路31の高圧の作動油がピストン25の下面252に力を加える。高圧通路31の高圧の作動油の力により、ピストン25は、上端位置Puに向かって移動(上昇)する。作動油の力によりピストン25が移動して、燃料室26の容積が小さくなり、燃料室26の液体燃料FOが圧縮されると、その燃料室26の液体燃料FOが圧縮され、供給管23の作動油の圧力、及び液体燃料噴射弁9の作動油の圧力が上昇する。その圧力が、液体燃料噴射弁9の開弁圧よりも大きくなると、液体燃料噴射弁9の噴射口9Sが開き、液体燃料FOが噴射口9Sからデュアルフューエルエンジン1の燃焼室7に噴射される。
When the
図8に示すように、ソレノイド48がONになり、スプール弁46が下降して第2位置P2に配置されると、第1通路41は、溝46Aを介して、第3通路40の分岐流路40Aと接続され、溝46A及び第3通路40を介して、高圧通路31と接続される。一方、第3通路40の分岐通路40Bは、スプール弁46の外面により閉じられる。第1通路41と高圧通路31とが接続されることにより、高圧通路31の高圧の作動油の少なくとも一部は、第3通路40を介して、第1通路41に流れる。これにより、第1通路41の作動油の圧力が増大し、主弁33に作用する作動油の圧力が増大する。第1通路41の作動油の圧力が増大すると、主弁33は、その作動油の圧力によって、退避位置から閉塞位置に移動する。これにより、主弁33によって高圧通路31が閉じる。
As shown in FIG. 8, when the
図8に示す状態において、第2通路42は、溝46Bを介して、低圧通路32と接続される。第2通路42と低圧通路32とが接続されることにより、第2通路42の作動油の少なくとも一部は、低圧通路32に流れる。これにより、第2通路42の作動油の圧力が低下し、スピル弁34に作用する作動油の圧力が低下する。第2通路42の作動油の圧力が低下すると、スピル弁34は、スプリング44の力によって、退避位置に移動する。これにより、高圧通路31が開く。
In the state shown in FIG. 8, the
なお、高圧通路31の作動油は、逆止弁45により、低圧通路32に流れないため、低圧通路32及び第2通路42の圧力は維持される。
The hydraulic oil in the
主弁33が閉塞位置に配置され、スピル弁34が退避位置に配置されると、ピストン25の下面252に作用する作動油の圧力は低下する。ピストン25に作用する作動油の圧力が低下すると、ピストン25は、スプリング29の作用により、下端位置Pdに向かって移動(下降)する。
When the
このように、本実施形態においては、第1通路41の作動油の圧力に基づいて、主弁33は、退避位置と閉塞位置との間を移動する。主弁33は、退避位置と閉塞位置との間を移動して、高圧通路31を開閉する。
Thus, in the present embodiment, the
メイン電磁弁36は、主弁33によって高圧通路31が閉じた閉塞状態、及び開いた開放状態の一方から他方に変化するように、第1通路41を介して主弁33に供給される作動油の圧力を切り替える。
The
メイン電磁弁36は、スプール弁46を第1位置P1に配置することにより、第1通路41とスピル通路50(低圧通路32)とを接続する。これにより、第1通路41の作動油の圧力は、低圧通路32の作動油の圧力Pr1と同じ値になる。第1通路41とスピル通路50とが接続されることにより、主弁33が退避位置に配置され、高圧通路31は開放状態となる。
The
メイン電磁弁36は、スプール弁46を第2位置P2に配置することにより、第1通路41と高圧通路31とを接続する。これにより、第1通路41の作動油の圧力は、高圧通路31の作動油の圧力Pr2と同じ値になる。第1通路41と高圧通路31とが接続されることにより、主弁33が閉塞位置に配置され、高圧通路31は閉塞状態となる。
The
このように、メイン電磁弁36は、第1通路41の作動油の圧力を圧力Pr1及び圧力Pr2の一方から他方に切り替えることができる。同様に、メイン電磁弁36は、第2通路42の作動油の圧力を圧力Pr2及び圧力Pr1の一方から他方に切り替えることができる。これにより、高圧通路31は、ピストン25に圧力Pr2の作動油を作用させる開放状態及び圧力Pr1の作動油を作用させる閉塞状態の一方から他方に変化する。
Thus, the
以下の説明においては、メイン電磁弁36により主弁33が退避位置に配置されている状態を適宜、メイン電磁弁36のオープン状態、と称する。また、メイン電磁弁36により主弁33が閉塞位置に配置されている状態を適宜、メイン電磁弁36のクローズ状態、と称する。また、メイン電磁弁36により主弁33を退避位置に移動する動作を適宜、メイン電磁弁36のオープン動作、と称する。また、メイン電磁弁36により主弁33を閉塞位置に移動する動作を適宜、メイン電磁弁36のクローズ動作、と称する。
In the following description, the state where the
メイン電磁弁36のオープン動作は、高圧通路31を開放状態にする動作であり、スプール弁46を第1位置P1に移動する動作である。また、メイン電磁弁36のオープン動作は、スピル弁34を閉塞位置に移動する動作を含む。
The opening operation of the
メイン電磁弁36のクローズ動作は、高圧通路31を閉塞状態にする動作であり、スプール弁46を第2位置P2に移動する動作である。また、メイン電磁弁36のクローズ動作は、スピル弁34を退避位置に移動する動作を含む。
The closing operation of the
本実施形態においては、メイン電磁弁36がオープン動作及びクローズ動作を繰り返すことによって、ピストン25の下面252に作用する作動油の圧力が圧力Pr2及び圧力Pr1の一方から他方に変化する。圧力Pr2は、スプリング29の力よりも大きい。圧力Pr1は、スプリング29の力よりも小さい。作動油の圧力が圧力Pr2及び圧力Pr1の一方から他方に変化することにより、ピストン25が上端位置Puと下端位置Pdとの間を移動して、燃料室26の容積を変化させる。これにより、液体燃料噴射弁9からの液体燃料FOの噴射が行われる。
In the present embodiment, when the main
本実施形態においては、メイン電磁弁36がオープン状態になると、液体燃料噴射弁9からの液体燃料FOの噴射が開始される。メイン電磁弁36がクローズ状態になると、液体燃料噴射弁9からの液体燃料FOの噴射が停止する。
In the present embodiment, when the main
次に、サブ電磁弁37について説明する。サブ電磁弁37は、第1通路41からスピル通路50を介して低圧通路32に流出する作動油の単位時間当たりの流量を調整して、主弁33が閉塞位置から退避位置に向かって移動するときの主弁33の移動速度を調整する。第1通路41から流出する作動油の単位時間当たりの流量が調整されることにより、第1通路41の単位時間当たりの作動油の圧力の変化量(圧力変化速度)が調整される。第1通路41の作動油の圧力変化速度が調整されることにより、高圧通路31が閉塞状態から開放状態に変化するときの主弁33の移動速度が調整される。すなわち、第1通路41の作動油の圧力変化速度が調整されることにより、主弁33が閉塞位置から退避位置に移動するときの主弁33の移動速度が調整される。
Next, the sub
サブ電磁弁37は、クイックスピル通路50Aに配置される。本実施形態において、サブ電磁弁37は、所謂、スプール方式である。サブ電磁弁37は、円柱状のスプール弁51と、そのスプール弁51を軸方向に移動させるソレノイド52とを有する。
The
スプール弁51は、溝51Aを有する。溝51Aは、スプール弁51の外面において周方向に形成される。
The
ソレノイド52がONになると、ソレノイド52の作用(磁力)によりスプール弁51が上昇して、図7及び図8に示すように第3位置P3に配置される。ソレノイド52がOFFになると、重力の作用によりスプール弁51が下降して、図9に示すように第4位置P4に配置される。
When the
図7及び図8に示すように、ソレノイド52がONになり、スプール弁51が上昇して第3位置P3に配置されると、クイックスピル通路50Aが、溝51Aを介して、低圧通路32と接続される。
As shown in FIGS. 7 and 8, when the
図9に示すように、ソレノイド52がOFFになり、スプール弁51が下降して第4位置P4に配置されると、クイックスピル通路50Aが、スプール弁51の外面により閉じられる。
As shown in FIG. 9, when the
サブ電磁弁37のスプール弁51が第3位置P3に配置され、クイックスピル通路50Aと低圧通路32とが接続されている状態で、メイン電磁弁36のスプール弁46が第2位置P2から第1位置P1に移動した場合、圧力Pr2の第1通路41の作動油の少なくとも一部は、溝46A、クイックスピル通路50A、及び溝51Aを介して、低圧通路32に向かって高速で流れる。また、第1通路41の作動油の少なくとも一部は、スロースピル通路50Bを介して、低圧通路32に向かって流れる。これにより、第1通路41の作動油の圧力は、圧力Pr2から圧力Pr1に急激に低下する。その結果、閉塞位置に配置されていた主弁33は、閉塞位置から退避位置に高速度(第2速度)V2で移動する。
When the
主弁33が閉塞位置から退避位置に高速度で移動すると、高圧通路31は閉塞状態から開放状態に急激に変化する。そのため、ピストン25の下面252に作用する高圧通路31の作動油の圧力は急激に増大する。これにより、ピストン25は、急激に上昇する。したがって、燃料室26の容積は、急激に小さくなり、燃料室26の液体燃料FOの圧力、及び液体燃料噴射弁9の液体燃料FOの圧力は急激に増大し、液体燃料噴射弁9から噴射される液体燃料FOの速度は高くなる。
When the
サブ電磁弁37のスプール弁51が第4位置P4に配置され、クイックスピル通路50Aが閉じられている状態で、メイン電磁弁36のスプール弁46が第2位置P2から第1位置P1に移動した場合、圧力Pr2の第1通路41の作動油は、溝46A、及びスロースピル通路50Bを介して、低圧通路32に向かって低速で流れる。スロースピル通路50Bには通路面積を小さくするオリフィス53が設けられているため、第1通路41の作動油は、オリフィス53の流動抵抗により、低圧通路32に向かってゆっくりと流れる。サブ電磁弁37のスプール弁51が第4位置P4に配置されている状態において、第1通路41からの作動油は、クイックスピル通路50Aを流れない。これにより、第1通路41の作動油の圧力は、圧力Pr2から圧力Pr1に緩やかに低下する。その結果、閉塞位置に配置されていた主弁33は、閉塞位置から退避位置に低速度(第1速度)V1で移動する。第2速度V2は、第1速度V1よりも高い(高速度である)。
The
主弁33が閉塞位置から退避位置に低速度で移動すると、高圧通路31は閉塞状態から開放状態に緩やかに変化する。そのため、ピストン25の下面252に作用する高圧通路31の作動油の圧力は緩やかに増大する。これにより、ピストン25は、緩やかに上昇する。したがって、燃料室26の容積は、緩やかに小さくなり、燃料室26の液体燃料FOの圧力、及び液体燃料噴射弁9の液体燃料FOの圧力は緩やかに増大し、液体燃料噴射弁9から噴射される液体燃料FOの速度は低くなる。
When the
このように、本実施形態において、サブ電磁弁37は、第1通路41から流出する作動油の単位時間当たりの流量を調整して、主弁33に作用する単位時間当たりの作動油の圧力の変化量(圧力変化速度)を調整する。これにより、主弁33が閉塞位置から退避位置に移動するときの主弁33の移動速度を第1速度V1及び第2速度V2の少なくとも一方に調整することができる。主弁33の移動速度が調整されることにより、ピストン25の上昇速度が調整される。これにより、液体燃料噴射弁9から噴射される液体燃料FOの噴射速度が調整される。
As described above, in the present embodiment, the
以下の説明においては、クイックスピル通路50Aが開放され、第1通路41の作動油がクイックスピル通路50A及びスロースピル通路50Bの両方を介して低圧通路32に流れる状態を適宜、サブ電磁弁37のオープン状態、と称する。また、クイックスピル通路50Aが閉塞され、第1通路41の作動油がクイックスピル通路50Aを流れず、スロースピル通路50Bを介して低圧通路32に流れる状態を適宜、サブ電磁弁37のクローズ状態、と称する。また、クイックスピル通路50Aを開放する動作を適宜、サブ電磁弁37のオープン動作、と称する。また、クイックスピル通路50Aを閉塞する動作を適宜、サブ電磁弁37のクローズ動作、と称する。
In the following description, the state where the
サブ電磁弁37のオープン状態は、閉塞位置の主弁33が退避位置に向かって第2速度V2で移動する状態を含む。サブ電磁弁37のクローズ状態は、閉塞位置の主弁33が退避位置に向かって第2速度V2よりも低い第1速度V1で移動する状態を含む。
The open state of the
図10は、本実施形態に係るサブ電磁弁37の一例を示す図である。図10に示すように、サブ電磁弁37のソレノイド52は、内側ソレノイド52Aと、内側ソレノイド52Aの周囲に配置される外側ソレノイド52Bとを有する。内側ソレノイド52A及び外側ソレノイド52Bのそれぞれに同じ電圧が与えられた状態において、外側ソレノイド52Bは、内側ソレノイド52Aよりも大きい力(磁力)を発生する。本実施形態において、外側ソレノイド52Bが発生する力は、内側ソレノイド52Aが発生する力の約2倍である。例えば、コイルの巻数を異ならせることにより、内側ソレノイド52A及び外側ソレノイド52Bのそれぞれが発生する力を異ならせることができる。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the sub
サブ電磁弁37は、内側ソレノイド52Aに電圧を与える電源54と、電源54から内側ソレノイド52Aに電圧を与えるか否かを切り替えるスイッチ55と、外側ソレノイド52Bに電圧を与える電源56と、電源56から外側ソレノイド52Bに電圧を与えるか否かを切り替えるスイッチ57とを備えている。これにより、内側ソレノイド52Aと外側ソレノイド52Bとのそれぞれに個別に電力が与えられる。
The
本実施形態においては、制御装置10は、スイッチ55及びスイッチ57を操作して、内側ソレノイド52Aと外側ソレノイド52Bとのそれぞれに選択的に電圧を与える。これにより、制御装置10は、ソレノイド52が発生する力(磁力)を複数段階に変化させることができる。
In the present embodiment, the
例えば、内側ソレノイド52Aのみに電圧が与えられた場合、ソレノイド52は、力F1を発生する。外側ソレノイド52Bのみに電圧が与えられた場合、ソレノイド52は、力F1よりも大きい力F2を発生する。内側ソレノイド52A及び外側ソレノイド52Bの両方に電圧が与えられた場合、ソレノイド52は、力F1及び力F2よりも大きい力F3を発生する。
For example, when a voltage is applied only to the
本実施形態においては、サブ電磁弁37のソレノイド52の力を変化させることで、主弁33の移動速度を細かく調整でき、ピストン25の上昇速度を細かく調整できる。したがって、液体燃料噴射弁9からの液体燃料FOの噴射速度を細かく調整できる。
In the present embodiment, by changing the force of the
すなわち、サブ電磁弁37のソレノイド52の力を弱くすると、スプール弁51の移動速度が低くなり、サブ電磁弁37がオープン状態になるまでの時間が長くなる。そのため、主弁33の移動速度は低くなる。したがって、液体燃料噴射弁9から噴射される液体燃料FOの噴射速度が低くなる。一方、ソレノイド52の力を強くすると、スプール弁51の移動速度が高くなり、液体燃料噴射弁9から噴射される液体燃料FOの噴射速度が高くなる。
That is, when the force of the
次に、本実施形態に係る液体燃料供給システム20の動作の一例について説明する。本実施形態において、制御装置10は、メイン電磁弁36及びサブ電磁弁37を制御して、液体燃料噴射弁9から燃焼室7に噴射される液体燃料FOの圧力(噴射圧力)を調整することができる。液体燃料FOの噴射圧力は、液体燃料噴射弁9から液体燃料FOが噴射されていない状態から、液体燃料噴射弁9からの液体燃料FOの噴射が開始されるときの液体燃料FOの圧力(開始時噴射圧力)を含む。開始時噴射圧力は、液体燃料噴射弁9から燃焼室7に液体燃料FOの噴射が開始されるときの、液体燃料噴射弁9から噴射される液体燃料FOの圧力の変化量(単位時間当たりの圧力の増加量)を含む。制御装置10は、主弁33の移動速度を調整することによって、開始時噴射圧力を含む液体燃料FOの噴射圧力(単位時間当たりの圧力の増加量)を調整することができる。
Next, an example of the operation of the liquid
図11は、ディーゼルモードにおけるメイン電磁弁36及びサブ電磁弁37の動作の一例を説明するための図である。図11に示すグラフにおいて、横軸は時間を示す。縦軸は、液体燃料噴射弁9(又は燃料室26)における液体燃料FOの圧力を示す。また、図11に、時間に対応したメイン電磁弁36及びサブ電磁弁37の状態(オープン状態又はクローズ状態)を併記する。
FIG. 11 is a diagram for explaining an example of operations of the
時点T0において、メイン電磁弁36及びサブ電磁弁37のそれぞれは、クローズ状態である。したがって、時点T0において、液体燃料噴射弁9から液体燃料FOは噴射されない。
At time T 0, each of the
制御装置10は、時点Taにおいて、メイン電磁弁36をオープン状態にする。時点Taにおいて、サブ電磁弁37はクローズ状態である。メイン電磁弁36がオープン状態になることにより、時点Taにおいて、閉塞位置の主弁33は、退避位置に向かって移動を開始する。また、時点Taにおいて、液体燃料噴射弁9からの液体燃料FOの噴射が開始される。
The
制御装置10は、時点Taの後の時点Tbにおいて、メイン電磁弁36のオープン状態を維持しつつ、サブ電磁弁37をオープン状態にする。すなわち、時点Tbにおいて、メイン電磁弁36及びサブ電磁弁37の両方がオープン状態になる。時点Tbにおいて、主弁33は、退避位置に到達していない。時点Tbにおいて、主弁33は、閉塞位置と退避位置との間の中間位置に配置される。
The
制御装置10は、時点Tbの後の時点Tcにおいて、メイン電磁弁36及びサブ電磁弁37の両方をクローズ状態にする。したがって、時点Tcにおいて、液体燃料噴射弁9からの液体燃料FOの噴射が停止される。時点Tcにおいて、主弁33は、退避位置に配置される。時点Tcにおいてメイン電磁弁36がクローズ状態になることにより、主弁33は、閉塞位置まで戻される。
The
時点Taから時点Tbまでの期間においては、メイン電磁弁36がオープン状態であり、サブ電磁弁37がクローズ状態であるため、主弁33は、閉塞位置から中間位置まで第1速度V1で移動する。時点Taから時点Tbまでの期間において、主弁33は低速度(第1速度)V1で移動し、ピストン25の下面252に作用する作動油の圧力は緩やかに上昇するため、液体燃料FOの圧力は緩やかに上昇する。
In the period from the time point Ta to the time point Tb, the main
時点Tbから時点Tcまでの期間においては、メイン電磁弁36がオープン状態であり、サブ電磁弁37もオープン状態であるため、主弁33は、中間位置から退避位置まで第2速度V2で移動する。時点Tbから時点Tcまでの期間において、主弁33は高速度(第2速度)V2で移動し、ピストン25の下面252に作用する作動油の圧力は急激に上昇するため、液体燃料FOの圧力は急激に上昇する。
In the period from the time point Tb to the time point Tc, the
本実施形態においては、ディーゼルモードにおいて、主弁33は、閉塞位置から退避位置までの移動期間の前期(時点Taから時点Tbまでの期間)において第1速度V1で移動し、移動期間の後期(時点Tbから時点Tcまでの期間)において第1速度V1よりも高い第2速度V2で移動する。これにより、液体燃料FOが噴射される噴射期間(時点Taから時点Tcまでの期間)の前期(時点Taから時点Tbまでの期間)において、液体燃料噴射弁9から噴射される液体燃料FOの噴射量(噴射率)を低減し、燃焼温度を低減させることができる。そのため、例えばNOxの生成を抑制することができる。噴射期間の後期(時点Tbから時点Tcまでの期間)において、噴射率を高めることにより、ディーゼルモードにおいて燃焼に必要な液体燃料FOを燃焼室7に供給することができる。
In the present embodiment, in the diesel mode, the
次に、ガスモードにおける液体燃料供給システム20の動作の一例について説明する。図12は、ガスモードにおけるメイン電磁弁36及びサブ電磁弁37の動作の一例を説明するための図である。図12に示すグラフにおいて、横軸は時間を示す。縦軸は、液体燃料噴射弁9(又は燃料室26)における液体燃料FOの圧力を示す。また、図12に、時間に対応したメイン電磁弁36及びサブ電磁弁37の状態(オープン状態又はクローズ状態)を併記する。また、図12のグラフにおいて、ラインL1は、本例におけるメイン電磁弁36及びサブ電磁弁37の動作の一例を示し、ラインL2は、図11を参照して説明したメイン電磁弁36及びサブ電磁弁37の一例を示す。
Next, an example of the operation of the liquid
時点T0において、メイン電磁弁36及びサブ電磁弁37のそれぞれは、クローズ状態である。したがって、時点T0において、液体燃料噴射弁9から液体燃料FOは噴射されない。
At time T 0, each of the
制御装置10は、時点Taにおいて、メイン電磁弁36及びサブ電磁弁37を同時にオープン状態にする。メイン電磁弁36がオープン状態になることにより、時点Taにおいて、閉塞位置の主弁33は、退避位置に向かって移動を開始する。また、時点Taにおいて、液体燃料噴射弁9からの液体燃料FOの噴射が開始される。
The
制御装置10は、時点Taの後の時点T1において、メイン電磁弁36及びサブ電磁弁37の両方をクローズ状態にする。したがって、時点T1において、液体燃料噴射弁9からの液体燃料FOの噴射が停止される。時点Taから時点T1までの期間は、図11を参照して説明した時点Taから時点Tbまでの期間よりも短い。時点T1において、主弁33は、退避位置に到達していない。時点T1において、主弁33は、閉塞位置と退避位置との間の中間位置に配置される。時点Tcにおいてメイン電磁弁36がクローズ状態になることにより、主弁33は、中間位置から閉塞位置まで戻される。
The
時点Taにおいて、メイン電磁弁36及びサブ電磁弁37の両方がオープン状態になるため、主弁33は、閉塞位置から退避位置に向かって第1速度V1よりも高い第2速度V2で移動する。本実施形態において、主弁33は、時点Taから時点T1までの期間において、閉塞位置から中間位置まで高速度(第2速度)V2で移動する。そのため、ガスモードの時点Taから時点T1までの期間において、ピストン25の下面252に作用する作動油の圧力は急激に上昇し、液体燃料FOの圧力は急激に上昇する。
At time Ta, both the
図12において、領域AR1及び領域AR2のそれぞれは、液体燃料FOの供給量に相当する。領域AR1の面積と領域AR2の面積とは等しい。図12に示すように、本例においては、液体燃料FOの圧力が高く、所定量の液体燃料FOを短時間で供給可能であることが分かる。 In FIG. 12, each of the area AR1 and the area AR2 corresponds to the supply amount of the liquid fuel FO. The area of the area AR1 is equal to the area of the area AR2. As shown in FIG. 12, in this example, it can be seen that the pressure of the liquid fuel FO is high and a predetermined amount of the liquid fuel FO can be supplied in a short time.
本実施形態によれば、ガスモードにおいて燃焼室7に少量の液体燃料FOを供給する場合において、制御装置10は、液体燃料噴射弁9の液体燃料FOの圧力を急激に変化させて、液体燃料噴射弁9の噴射口9Sから液体燃料FOを高速度で短時間に噴射させる。したがって、噴射口9Sに異物が付着することを抑制しつつ、少量の液体燃料FOを安定して供給することができる。
According to the present embodiment, when a small amount of liquid fuel FO is supplied to the
すなわち、本実施形態においては、メイン電磁弁36をクローズ状態からオープン状態に変化させて、液体燃料噴射弁9から液体燃料FOが噴射されていない状態から液体燃料噴射弁9から液体燃料FOが噴射される状態に変化させる。液体燃料FOが噴射されていない状態から液体燃料噴射弁9からの液体燃料FOの噴射が開始されるときの液体燃料FOの圧力(開始時噴射圧力)は、ディーゼルモードよりもガスモードのほうが高い。換言すれば、メイン電磁弁36をクローズ状態からオープン状態に変化させて液体燃料噴射弁9から燃焼室7に液体燃料FOの噴射が開始されるときの、液体燃料噴射弁9から噴射される液体燃料FOの圧力の変化量(単位時間当たりの圧力の増加量)は、ディーゼルモードよりもガスモードのほうが大きい。
That is, in the present embodiment, the main
図13(A)及び図13(B)は、ディーゼルモードにおけるサブ電磁弁37の制御方法の一例を示す図である。図13(A)は、燃焼室7に噴射される燃料の噴射量の指標であるフューエルインデックスFIと、デュアルフューエルエンジン1の負荷との関係を示す。図13(B)は、メイン電磁弁36がオープン状態にされた時点とサブ電磁弁37がオープン状態にされた時点との差(サブ電磁弁37がオープン状態にされるまでの遅れ時間)と、燃焼室7に噴射される液体燃料FOの噴射量の指標であるフューエルインデックスFIOとの関係を示す。フューエルインデックスFIは、気体燃料PG及び液体燃料FOの両方を含む全燃料に関するフューエルインデックスである。フューエルインデックスFIOは、液体燃料FOに関するフューエルインデックスである。
FIGS. 13A and 13B are diagrams illustrating an example of a control method of the
図13(A)に示すように、ディーゼルモードにおいては、フューエルインデックスFIは、液体燃料FOの噴射量の指標であるフューエルインデックスFIOと一致する。 As shown in FIG. 13A, in the diesel mode, the fuel index FI coincides with the fuel index FIO that is an index of the injection amount of the liquid fuel FO.
図13(B)に示すように、制御装置10は、液体燃料FOの噴射量を少なくするとき、遅れ時間を小さくし、液体燃料FOの噴射量を多くするとき、遅れ時間を大きくしてもよい。すなわち、ディーゼルモードにおいて、制御装置10は、液体燃料FOの噴射量を少なくするとき、図11を参照して説明した時点Taと時点Tbとの差を小さくし、液体燃料FOの噴射量を多くするとき、時点Taと時点Tbとの差を大きくしてもよい。
As shown in FIG. 13B, the
図14(A)及び図14(B)は、ガスモードにおけるサブ電磁弁37の制御方法の一例を示す図である。図14(A)は、フューエルインデックスFIと負荷との関係を示す。図14(B)は、サブ電磁弁37がオープン状態にされるまでの遅れ時間と、燃焼室7に噴射される液体燃料FOの噴射量の指標であるフューエルインデックスFIOとの関係を示す。
FIGS. 14A and 14B are diagrams illustrating an example of a control method of the sub
図14(A)に示すように、ガスモードにおいては、フューエルインデックスFIは、液体燃料FOの噴射量の指標であるフューエルインデックスFIOと、気体燃料PGの噴射量の指標であるフューエルインデックスFIGとの和とが一致する。フューエルインデックスFIGは、気体燃料PGに関するフューエルインデックスである。 As shown in FIG. 14A, in the gas mode, the fuel index FI includes a fuel index FIO that is an index of the injection amount of the liquid fuel FO and a fuel index FIG that is an index of the injection amount of the gaseous fuel PG. The sum matches. The fuel index FIG is a fuel index related to the gaseous fuel PG.
図14(B)に示すように、制御装置10は、液体燃料FOの噴射量を少なくするとき、遅れ時間を小さくし、液体燃料FOの噴射量を多くするとき、遅れ時間を大きくしてもよい。本実施形態においては、ガスモードにおいて、フューエルインデックスFIOの値が10となるように、燃焼室7に対して液体燃料FOが噴射される。図14(B)に示すように、FIOの値が10のとき、遅れ時間(図12を参照して説明した時点Taと時点T1との差)は、零である。
As shown in FIG. 14B, the
また、図12を参照して説明した実施形態においては、ガスモードにおいて、メイン電磁弁36とサブ電磁弁37とが同時にオープン状態になることとした。図14(B)に示すように、ガスモードにおいて、FIOの値が大きいとき(燃焼室7に対する液体燃料FOの噴射量を多くするとき)、メイン電磁弁36をオープン状態にした後、サブ電磁弁37をオープン状態にしてもよい。すなわち、ガスモードにおいて、燃焼室7に対する液体燃料FOの噴射量に基づいて、メイン電磁弁36とサブ電磁弁37とを同時にオープン状態にするか否かが決定されてもよいし、メイン電磁弁36をオープン状態にする時点とサブ電磁弁37をオープン状態にする時点とを異ならせてもよいし、メイン電磁弁36をオープン状態にする時点とサブ電磁弁37をオープン状態にする時点との差(遅れ時間)を調整してもよい。
In the embodiment described with reference to FIG. 12, the
以上説明したように、本実施形態によれば、液体燃料噴射弁9から燃焼室7に対する液体燃料FOの噴射を開始するとき、ガスモードにおける液体燃料FOの圧力のほうが、ディーゼルモードにおける液体燃料FOの圧力よりも高くなるように調整することによって、噴射口9Sに異物が付着することを抑制しつつ、少量の液体燃料FOを安定して供給することができる。すなわち、ガスモードにおいて、燃焼室7に少量の液体燃料FOを噴射する場合において、液体燃料噴射弁9の液体燃料FOの圧力を急激に上昇させて、噴射口9Sから液体燃料FOを高速度に噴射するようにしたので、噴射口9Sに異物が付着することを抑制しつつ、少量の液体燃料FOを安定して供給することができる。
As described above, according to the present embodiment, when the injection of the liquid fuel FO from the liquid
また、本実施形態によれば、ディーゼルモードにおいて、液体燃料FOが噴射される噴射期間の前期において、液体燃料噴射弁9から噴射される液体燃料FOの噴射量(噴射率)を低減するようにしたので、燃焼温度を低減させることができる。そのため、例えばNOxの生成を抑制することができる。また、噴射期間の後期において、噴射率を高めるようにしたので、ディーゼルモードにおいて燃焼に必要な液体燃料FOを燃焼室7に供給することができる。
Further, according to the present embodiment, in the diesel mode, the injection amount (injection rate) of the liquid fuel FO injected from the liquid
1 デュアルフューエルエンジン
7 燃焼室
9 液体燃料噴射弁
20 液体燃料供給システム
24 シリンダ
25 ピストン
26 燃料室(収容空間)
31 高圧通路
33 主弁
36 メイン電磁弁
37 サブ電磁弁
251 上面
252 下面
FO 液体燃料
PG 気体燃料
DESCRIPTION OF
31
Claims (5)
前記燃焼室に前記液体燃料を噴射する液体燃料噴射弁と、
前記液体燃料噴射弁から前記燃焼室に噴射される前記液体燃料の噴射圧力を調整可能な制御装置と、を備え、
前記噴射圧力は、前記液体燃料噴射弁からの前記液体燃料の噴射が開始されるときの前記液体燃料の開始時噴射圧力を含み、
前記制御装置は、前記燃焼室に前記液体燃料噴射弁から前記液体燃料が供給され気体燃料噴射弁から気体燃料が供給されるガスモードにおける前記開始時噴射圧力が、前記燃焼室に前記液体燃料が供給され前記気体燃料が供給されないディーゼルモードにおける前記開始時噴射圧力よりも高くなるように調整する液体燃料供給システム。 A liquid fuel supply system for supplying liquid fuel to a combustion chamber of a dual fuel engine,
A liquid fuel injection valve for injecting the liquid fuel into the combustion chamber;
A control device capable of adjusting an injection pressure of the liquid fuel injected from the liquid fuel injection valve into the combustion chamber,
The injection pressure includes a starting injection pressure of the liquid fuel when the injection of the liquid fuel from the liquid fuel injection valve is started,
The control device is configured such that the starting injection pressure in the gas mode in which the liquid fuel is supplied from the liquid fuel injection valve to the combustion chamber and the gaseous fuel is supplied from the gaseous fuel injection valve, and the liquid fuel is supplied to the combustion chamber. liquid fuel supply system to be adjusted to be higher than the start time injection pressure in a diesel mode in which the supplied the gas fuel is not supplied.
前記ピストンを作動可能な作動液体が満たされる高圧通路と、
前記高圧通路の内側位置と外側位置との間を移動可能であり、前記内側位置に配置されて前記高圧通路を閉じ、前記外側位置に配置されて前記高圧通路を開く主弁と、
前記高圧通路と接続可能であり、前記高圧通路と接続された状態で前記高圧通路から前記主弁に供給される前記作動液体が流れる供給通路と、
前記供給通路と接続可能なスピル通路と、
前記供給通路と前記高圧通路とを接続して前記主弁が前記内側位置に配置される状態、及び前記供給通路と前記スピル通路とを接続して前記主弁が前記外側位置に配置される状態の一方から他方に切り替えるメイン電磁弁と、
前記スピル通路に配置され、前記供給通路から流出する前記作動液体の流量を調整して、前記主弁が前記内側位置から前記外側位置に向かって移動するときの前記主弁の移動速度を調整可能なサブ電磁弁と、を備え、
前記制御装置は、前記メイン電磁弁及び前記サブ電磁弁を制御して、前記噴射圧力を調整し、前記ディーゼルモードにおいて前記主弁が第1速度で前記内側位置から移動し、前記ガスモードにおいて前記主弁が前記第1速度よりも高い第2速度で前記内側位置から移動するように前記メイン電磁弁及び前記サブ電磁弁を制御することによって、前記ディーゼルモード及び前記ガスモードのそれぞれにおける前記開始時噴射圧力を調整する請求項1に記載の液体燃料供給システム。 A pump having a piston and capable of supplying the liquid fuel to the liquid fuel injection valve;
A high pressure passage filled with a working liquid capable of actuating the piston;
A main valve that is movable between an inner position and an outer position of the high-pressure passage, is disposed at the inner position to close the high-pressure passage, and is disposed at the outer position to open the high-pressure passage;
A supply passage that is connectable to the high-pressure passage and through which the working liquid supplied from the high-pressure passage to the main valve is connected to the high-pressure passage;
A spill passage connectable with the supply passage;
A state where the main valve is disposed at the inner position by connecting the supply passage and the high pressure passage, and a state where the main valve is disposed at the outer position by connecting the supply passage and the spill passage. A main solenoid valve for switching from one to the other,
The moving speed of the main valve when the main valve moves from the inner position toward the outer position can be adjusted by adjusting the flow rate of the working liquid that is arranged in the spill passage and flows out from the supply passage. A sub solenoid valve,
The control device controls the main solenoid valve and the sub solenoid valve to adjust the injection pressure, and in the diesel mode, the main valve moves from the inner position at a first speed, and in the gas mode, the The start time in each of the diesel mode and the gas mode by controlling the main solenoid valve and the sub solenoid valve so that the main valve moves from the inner position at a second speed higher than the first speed. The liquid fuel supply system according to claim 1, wherein the injection pressure is adjusted.
前記サブ電磁弁は、前記供給通路からの前記作動液体が前記クイックスピル通路を流れる状態、及び前記供給通路からの前記作動液体が前記クイックスピル通路を流れない状態の一方から他方に切り替える請求項2に記載の液体燃料供給システム。 The spill passage includes a quick spill passage and a slow spill passage narrower than the quick spill passage,
The sub electromagnetic valve switches from one of a state in which the working liquid from the supply passage flows through the quick spill passage and a state in which the working liquid from the supply passage does not flow through the quick spill passage from one to the other. A liquid fuel supply system according to claim 1.
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