JP7437347B2 - デュアルフューエルエンジン - Google Patents
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Description
この種のエンジンではユーザーが扱いやすい燃料を選択して運転でき、クリーンなイメージを求められる場合には、クリーンなイメージのLPG等のガス燃料を選択して使用できる利点がある。
特許文献1のエンジンでは、クランク軸の中心軸線と平行な向きに見て、液体燃料のデリバリーパイプの一部がエンジン冷却ファンと重ならない位置に配置されているため、デリバリーパイプを冷却するエンジン冷却風の風量が少なく、ガス燃料運転時にデリバリーパイプ中で停滞する液体燃料が温度上昇するおそれがある。液体燃料の温度上昇は、パーコレーションの要因となるため、これを避ける必要がある。
図1に例示するように、吸気マニホルド(3)と、シリンダヘッドカバー(28)と、軸流式のエンジン冷却ファン(7)を備え、クランク軸(8)の中心軸線(8a)と平行な向きに見て、吸気マニホルド(3)とシリンダヘッドカバー(28)の間で、デリバリーパイプ(5)の全部がエンジン冷却ファン(7)の羽根(7a)と重なる位置に配置され、デリバリーパイプ(5)の周囲が送風路(9)とされ、吸気マニホルド(3)のコレクタ部(3a)の端部にガスミキサ(6)が取り付けられ、このガスミキサ(6)が送風路(9)の送風入口(9a)にその周囲側から臨む。
(請求項1に係る発明に固有の発明特定事項)
図1に例示するように、PCVシステム(11)のフレッシュエア導入ケース(12)を備え、このフレッシュエア導入ケース(12)が送風路(9)の送風入口(9a)にその周囲側から臨んでいる、ことを特徴とするデュアルフューエルエンジン。
(請求項5に係る発明に固有の発明特定事項)
図1に例示するように、シリンダヘッド(1)に取り付けられたヘッド冷却水導出ケース(14)を備え、
クランク軸(8)の中心軸線(8a)と平行な向きに見て、シリンダ中心軸線(2a)と平行で、エンジン冷却ファン(7)の回転中心(7b)を通過するファン中央仮想線(7c)を想定すると共に、ファン中央仮想線(7c)を境界として、デリバリーパイプ(5)の周囲にある吸気側の送風路(9)の送風入口(9a)と反対側に位置する排気側送風領域(7d)を想定した場合に、排気側の送風領域(7d)にヘッド冷却水導出ケース(14)が配置され、
ヘッド冷却水導出ケース(14)に設けられたサーモスタット室(14a)と、サーモスタット室(14a)から導出されたバイパスチューブ(14b)と、バイパスチューブ(14b)に接続された水ポンプ(15)のバイパス入口ケース(15a)を備え、サーモスタット室(14a)のエンジン冷却水(14c)がラジエータ(16)を迂回して水ポンプ(15)のバイパス入口ケース(15a)内に吸引されるように構成され、
エンジン冷却ファン(7)が中心側の羽根取り付け基板(7h)と、羽根取り付け基板(7h)の周縁から放射状に突出する羽根(7a)を備え、クランク軸(8)の中心軸線(8a)と平行な向きに見て、水ポンプ(15)のバイパス入口ケース(15a)がエンジン冷却ファン(7)の羽根取り付け基板(7h)と重なる位置に配置されている、ことを特徴とするデュアルフューエルエンジン。
《効果1》 ガス燃料運転時にデリバリーパイプ(5)中で停滞する液体燃料(34a)の温度上昇を抑制することができる。
図1に例示するように、このエンジンでは、エンジン冷却ファン(7)で起こされたエンジン冷却風(7f)は、羽根(7a)と重なるデリバリーパイプ(5)の周囲の送風路(9)に多量に供給され、ガス燃料運転時にデリバリーパイプ(5)中で停滞する液体燃料(34a)の温度上昇を抑制することができる。
なお、図1に例示するように、エンジン運転中、シリンダヘッド(1)からの輻射熱を受けているガスミキサ(6)は、ガス燃料運転時には、内部を通過するエア(33a)とガス燃料(37a)により冷却され、その表面温度は比較的低温に維持されるため、ガスミキサ(6)の表面で案内されるエンジン冷却風(7f)は、温度上昇することなく、送風路(9)に供給される。
また、デリバリーパイプ(5)は、比較的表面温度の低い吸気マニホルド(3)とシリンダヘッドカバー(28)の間に配置されているため、これらからの輻射熱による液体燃料(34a)の温度上昇も小さい。
図1に例示するように、このエンジンでは、ガスミキサ(6)により、送風入口(9a)の周囲方向への拡散が抑制されるため、ガスミキサ(6)をエンジン冷却風(7f)の拡散防止部品として兼用することができる。
(請求項1に係る発明に固有の効果)
《効果3》 デリバリーパイプ(5)を冷却するエンジン冷却風(7f)の風量は比較的多くなる。
このエンジンでは、送風路(9)の送風入口(9a)に供給されたエンジン冷却風(7f)は、フレッシュエア導入ケース(12)により、送風入口(9a)の周囲方向(下方)への拡散が抑制されるため、デリバリーパイプ(5)を冷却するエンジン冷却風(7f)の風量は比較的多くなる。
(請求項5に係る発明に固有の効果)
《効果4》デリバリーパイプ(5)中で停滞する液体燃料(34a)の冷却効率が高まる。
このエンジンでは、ヘッド冷却水導出ケース(14)の熱は、排気側の送風領域(7d)を通過するエンジン冷却風(7g)に吸熱され、吸気側の送風路(9)には流入し難いため、デリバリーパイプ(5)中で停滞する液体燃料(34a)の冷却効率が高まる。
《効果5》デリバリーパイプ(5)中で停滞する液体燃料(34a)の冷却効率が高まる。
このエンジンでは、水ポンプ(15)のバイパス入口ケース(15a)の熱は、吸気側の送風路(9)には流入し難いため、デリバリーパイプ(5)中で停滞する液体燃料(34a)の冷却効率が高まる。
このエンジンは、吸気装置と、燃料供給装置と、点火装置と、排気装置と、ブリーザ装置と、水冷装置と、潤滑装置を備えている。
図2に示すように、吸気マニホルド(3)は、クランク軸(8)の中心軸線(8a)と平行な向きに架設された方形箱形のコレクタ部(3a)と、コレクタ部(3a)の横側から下向きに導出された複数のブランチ部(3b)を備え、各ブランチ部(3b)は、シリンダヘッド(1)の吸気ポート(1a)と連通し、図7に示すエアクリーナ(33)からガスミキサ(6)とスロットルボディ(32)を順に介して図2に示すコレクタ部(3a)に導入されたエア(33a)は、各ブランチ部(3b)を介して各吸気ポート(1a)に分配される。
図2に示すように、クランク軸(8)の中心軸線(8a)と平行な向きに見て、ブランチ部(3b)は、いずれもL字形に形成されている。
このエンジンは、4気筒エンジンで、ブランチ部(3b)と吸気ポート(1a)は、それぞれ4本ずつ設けられている。4本のブランチ部(3b)は、図5と図7に示されている。
図5,図7に示すように、燃料インジェクタ(4)は4本配置されている。
液体燃料(34a)にはガソリンが用いられている。
図1に示す液化ガス燃料源(36)には、液化ガス燃料ボンベが用いられている。液化ガス燃料(36a)には、液化石油ガス、液化天然ガス、その他の液化ガス燃料を用いることができる。
燃料切替操作装置(38)は、燃料切替操作レバー(38a)であり、電子制御装置(39)はエンジンECU(39a)である。ECUは電子制御ユニットの略称である。
電子制御装置(39)は、ガスレギュレータ(10)と燃料インジェクタ(4)に電気的に接続され、燃料切替操作装置(38)を液体燃料側に投入すると、ガスレギュレータ(10)の調量弁(図示せず)は閉弁され、燃料インジェクタ(4)の電磁弁(図示せず)が所定タイミングで所定時間開弁されることにより、所定タイミングで所定量の液体燃料(34a)が噴射されて液体燃料運転が行われ、燃料切替操作装置(38)をガス燃料側に投入すると、燃料インジェクタ(4)の電磁弁が常時閉弁されると共に、ガスレギュレータ(10)の調量弁が開弁されることにより、ガスレギュレータ(10)からガスミキサ(6)に調量されたガス燃料(37a)が供給され、ガス燃料運転が行われる。
各イグニッションコイル(40)は、各プラグキャップ(13)に一体に取り付けられている。各プラグキャップ(13)は、各点火プラグに接続されている。点火プラグは、シリンダヘッド(1)に組み付けられ、スパークを飛ばす電極は各シリンダ(2)内に臨んでいる。
PCVシステム(11)は、シリンダヘッドカバー(28)に配置されたブリーザ室(42)と、ブリーザ室出口に配置されたPCVバルブ(43)と、PCVバルブ(43)から導出されたブローバイガス導出チューブ(44)と、ブローバイガス導出チューブ(44)の導出端に接続された吸気マニホルド(3)のブローバイガス導入口(3c)と、図1,図4に示すエアクリーナ(33)とガスミキサ(6)の間から導出されたフレッシュエア導出チューブ(45)と、フレッシュエア導出チューブ(45)の導出端に接続されたフレッシュエア導入ケース(12)を備え、フレッシュエア導入ケース(12)はフロントケース(29)を介して図2に示すクランク室(2c)と連通している。
ヘッド冷却水導出ケース(14)は、サーモスタット室(14a)と、サーモスタット室(14a)に収容されたサーモスタット弁(14d)と、ラジエータ側出口(14e)と、バイパス側出口(14f)を備えている。また、水ポンプ(15)は、バイパス入口ケース(15a)を備えている。
ヘッド冷却水導出ケース(14)のバイパス側出口(14f)は、バイパスチューブ(14b)を介して水ポンプ(15)のバイパス入口ケース(15a)と連通している。
図4に示すように、エンジン冷却ファン(7)のファンプーリ(7e)は、クランクプーリ(8b)からファンベルト(8c)を介して駆動され、ファンベルト(8c)はベルトテンショナ(22)により張力が調節される。
ベルトテンショナ(22)は、下端の支点(22a)を中心として、上端が揺動し、上端は所定の揺動位置でステー(22b)に固定される。
ベルトテンショナ(22)のテンションプーリ(22c)はベルトカバー(22d)で横側から覆われている。
この種のエンジンでは、ユーザーが扱いやすい燃料を選択して運転でき、クリーンなイメージを求められる場合には、クリーンなイメージのLPG等のガス燃料を選択して使用できる利点がある。
なお、図1に示すように、エンジン運転中、シリンダヘッド(1)からの輻射熱を受けているガスミキサ(6)は、ガス燃料運転時には、内部を通過するエア(33a)とガス燃料(37a)により冷却され、その表面温度は比較的低温に維持されるため、ガスミキサ(6)の表面で案内されたエンジン冷却風(7f)は、温度上昇することなく、送風路(9)に供給される。
また、デリバリーパイプ(5)は、比較的表面温度の低い吸気マニホルド(3)とシリンダヘッドカバー(28)の間に配置されているため、これらからの輻射熱による液体燃料(34a)の温度上昇は小さいか殆どない。
このエンジンでは、鋳物製のものに比べ、デリバリーパイプ(5)を細身にでき、熱容量を小さくできると共に、周囲の送風路(9)を広げることができ、デリバリーパイプ(5)中で停滞する液体燃料(34a)の冷却効率が高まる。
このエンジンでは、デリバリーパイプ(5)の周壁(5a)の放熱面積が広く、デリバリーパイプ(5)中で停滞する液体燃料(34a)の冷却効率が高まる。
このエンジンでは、回転速度が速い羽根(7a)の先端側半部で発生する多量のエンジン冷却風がデリバリーパイプ(5)の周囲の送風路(9)に供給され、デリバリーパイプ(5)中で停滞する液体燃料(34a)の冷却効率が高まる。
なお、エンジン運転中、シリンダヘッド(1)からの輻射熱を受けているガスレギュレータ(10)のは、ガス燃料運転時には、内部を通過するガス燃料(37a)により冷却され、その表面温度は比較的低温に維持され、ガスレギュレータ(10)の表面で拡散が抑制されたエンジン冷却風は、温度上昇することなく、送風路(9)に供給される。
なお、エンジン運転中、シリンダヘッド(1)からの輻射熱を受けているフレッシュエア導入ケース(12)の表面は、エンジン運転中、内部を通過するフレッシュエア(33b)により冷却され、その表面温度は比較的低温に維持され、フレッシュエア導入ケース(12)の表面で拡散が抑制されたエンジン冷却風(7f)は、温度上昇することなく、送風路(9)に供給される。
このエンジンでは、点火プラグのプラグキャップ(13)が送風路(9)を通過するエンジン冷却風(7f)で冷却され、点火プラグやプラグキャップ(13)の熱損傷や熱劣化が抑制される。
なお、エンジン運転中、ヘッド冷却水導出ケース(14)内をシリンダヘッド(1)から流出した直後の高温のエンジン冷却水(1c)が通過するため、そのヘッド冷却水導出ケース(14)の表面温度は比較的高温になるが、その熱は吸気側の送風路(9)には流入し難い。
図1に示すように、このエンジンでは、エンジン冷却ファン(7)が、中心側の羽根取り付け基板(7h)と、羽根取り付け基板(7h)の周縁から放射状に突出した羽根(7a)を備え、クランク軸(8)と平行な向きに見て、水ポンプ(15)のバイパス入口ケース(15a)がエンジン冷却ファン(7)の羽根取り付け基板(7h)と重なる位置に配置されている。
なお、エンジン運転中、水ポンプ(15)のバイパス入口ケース(15a)をヘッド冷却水導出ケース(14)から流出した直後の高温のエンジン冷却水(14c)が通過するため、バイパス入口ケース(15a)の表面温度は比較的高温になるが、エンジン冷却ファン(7)の羽根取り付け基板(7h)と重なるバイパス入口ケース(15a)の熱はエンジン冷却風(7f)には伝わり難く、吸気側の送風路(9)には流入し難い。
図1に示すように、クランク軸(8)の中心軸線(8a)と平行な向きに見て、サーモスタット室(14a)及びバイパス入口ケース(15a)よりもデリバリーパイプ(5)寄りに放熱水入口パイプ(15b)が配置されている。
なお、エアコンディショナ(17)の放熱中は、放熱水入口パイプ(15b)を通過する放熱水(17b)で、放熱水入口パイプ(15b)の表面温度は比較的低温になり、エアコンディショナ(17)の放熱停止中は、放熱水入口パイプ(15b)内の停滞水で、放熱水入口パイプ(15b)の表面温度は比較的低温になるため、比較的高温のサーモスタット室(14a)及びバイパス入口ケース(15a)からの輻射熱を遮り、送風入口(9a)を通過するエンジン冷却風(7f)の加熱を抑制する。
図3に示すように、このエンジンは、シリンダヘッド(1)に組み付けられた(前寄りの)エンジン吊り金具(23)と、遮熱カバー(21)の(前の)端壁(21a)に沿う遮熱板(24)を備え、遮熱板(24)は、(前寄りの)エンジン吊り金具(23)から導出され、遮熱カバー(21)の(前の)端壁(21a)とベルトテンショナ(22)の間に配置されている。
排気管(20)は排気マニホルド(20a)である。
このエンジンでは、エンジン冷却ファン(7)で起こされたエンジン冷却風(7g)は、羽根(7a)と重なる(前寄りの)エンジン吊り金具(23)の周囲の排気側の送風領域(7d)に多量に供給され、(前寄りの)エンジン吊り金具(23)の放熱を促進することができる。
このエンジンでは、エンジン冷却風(7g)は冷却風受け止め部(23b)で受け止められ、エンジン吊り金具(23)の放熱が促進される。
また、このエンジンでは、直進ガイド部(23a)からの冷却風受け止め部(23b)の折り曲げにより、(前寄りの)エンジン吊り金具(23)の強度を高めることができる。
図4に示すように、このエンジンでは、エンジン冷却ファン(7)で起こされたエンジン冷却風(7g)は、羽根(7a)と重なる冷却風導入隙間(25)から排気側送風領域(7d)に多量に供給され、遮熱板(24)の熱は、図3に示す延長部(24a)(24b)で拡張された広い放熱面から放熱されるため、遮熱板(24)の放熱効率が高い。
延長部(24a)(24b)は、上側の延長部(24a)と下側の延長部(24b)からなる。
このエンジンでは、(上側の)延長部(24a)の傾斜により、排気側の送風路(9b)の流路抵抗が小さくなり、排気側の送風路(9b)での遮熱板(24)の冷却効率が高まる。
このエンジンでは、熱劣化や熱損傷を受けやすい発電機(26)の温度上昇が抑制されるため、その熱劣化や熱損傷の抑制効果が顕在化する。
発電機(26)にはオルタネータが用いられている。
Claims (10)
- 複数の燃料インジェクタ(4)と、複数の燃料インジェクタ(4)に液体燃料(34a)を分配するデリバリーパイプ(5)と、ガスミキサ(6)を備え、液体燃料運転とガス燃料運転が相互に切り替え可能とされ、液体燃料運転時には、エア(33a)に燃料インジェクタ(4)から液体燃料(34a)が噴射されて混合気が形成され、ガス燃料運転時には、ガスミキサ(6)でエア(33a)とガス燃料(37a)が混合されて混合気が形成される、デュアルフューエルエンジンにおいて、
吸気マニホルド(3)と、シリンダヘッドカバー(28)と、軸流式のエンジン冷却ファン(7)を備え、クランク軸(8)の中心軸線(8a)と平行な向きに見て、吸気マニホルド(3)とシリンダヘッドカバー(28)の間で、デリバリーパイプ(5)の全部がエンジン冷却ファン(7)の羽根(7a)と重なる位置に配置され、デリバリーパイプ(5)の周囲が送風路(9)とされ、吸気マニホルド(3)のコレクタ部(3a)の端部にガスミキサ(6)が取り付けられ、このガスミキサ(6)が送風路(9)の送風入口(9a)にその周囲側から臨み、
PCVシステム(11)のフレッシュエア導入ケース(12)を備え、このフレッシュエア導入ケース(12)が送風路(9)の送風入口(9a)にその周囲側から臨んでいる、ことを特徴とするデュアルフューエルエンジン。 - 請求項1に記載されたデュアルフューエルエンジンにおいて、
点火プラグのプラグキャップ(13)を備え、点火プラグのプラグキャップ(13)の外周面が送風路(9)に臨んでいる、ことを特徴とするデュアルフューエルエンジン。 - 請求項1または請求項2に記載されたデュアルフューエルエンジンにおいて、
シリンダヘッド(1)に取り付けられたヘッド冷却水導出ケース(14)を備え、
クランク軸(8)の中心軸線(8a)と平行な向きに見て、シリンダ中心軸線(2a)と平行で、エンジン冷却ファン(7)の回転中心(7b)を通過するファン中央仮想線(7c)を想定すると共に、ファン中央仮想線(7c)を境界として、デリバリーパイプ(5)の周囲にある吸気側の送風路(9)の送風入口(9a)と反対側に位置する排気側送風領域(7d)を想定した場合に、排気側の送風領域(7d)にヘッド冷却水導出ケース(14)が配置されている、ことを特徴とするデュアルフューエルエンジン。 - 請求項3に記載されたデュアルフューエルエンジンにおいて、
ヘッド冷却水導出ケース(14)に設けられたサーモスタット室(14a)と、サーモスタット室(14a)から導出されたバイパスチューブ(14b)と、バイパスチューブ(14b)に接続された水ポンプ(15)のバイパス入口ケース(15a)を備え、サーモスタット室(14a)のエンジン冷却水(14c)がラジエータ(16)を迂回して水ポンプ(15)のバイパス入口ケース(15a)内に吸引されるように構成され、
エンジン冷却ファン(7)が中心側の羽根取り付け基板(7h)と、羽根取り付け基板(7h)の周縁から放射状に突出する羽根(7a)を備え、クランク軸(8)の中心軸線(8a)と平行な向きに見て、水ポンプ(15)のバイパス入口ケース(15a)がエンジン冷却ファン(7)の羽根取り付け基板(7h)と重なる位置に配置されている、ことを特徴とするデュアルフューエルエンジン。 - 複数の燃料インジェクタ(4)と、複数の燃料インジェクタ(4)に液体燃料(34a)を分配するデリバリーパイプ(5)と、ガスミキサ(6)を備え、液体燃料運転とガス燃料運転が相互に切り替え可能とされ、液体燃料運転時には、エア(33a)に燃料インジェクタ(4)から液体燃料(34a)が噴射されて混合気が形成され、ガス燃料運転時には、ガスミキサ(6)でエア(33a)とガス燃料(37a)が混合されて混合気が形成される、デュアルフューエルエンジンにおいて、
吸気マニホルド(3)と、シリンダヘッドカバー(28)と、軸流式のエンジン冷却ファン(7)を備え、クランク軸(8)の中心軸線(8a)と平行な向きに見て、吸気マニホルド(3)とシリンダヘッドカバー(28)の間で、デリバリーパイプ(5)の全部がエンジン冷却ファン(7)の羽根(7a)と重なる位置に配置され、デリバリーパイプ(5)の周囲が送風路(9)とされ、吸気マニホルド(3)のコレクタ部(3a)の端部にガスミキサ(6)が取り付けられ、このガスミキサ(6)が送風路(9)の送風入口(9a)にその周囲側から臨み、
シリンダヘッド(1)に取り付けられたヘッド冷却水導出ケース(14)を備え、
クランク軸(8)の中心軸線(8a)と平行な向きに見て、シリンダ中心軸線(2a)と平行で、エンジン冷却ファン(7)の回転中心(7b)を通過するファン中央仮想線(7c)を想定すると共に、ファン中央仮想線(7c)を境界として、デリバリーパイプ(5)の周囲にある吸気側の送風路(9)の送風入口(9a)と反対側に位置する排気側送風領域(7d)を想定した場合に、排気側の送風領域(7d)にヘッド冷却水導出ケース(14)が配置され、
ヘッド冷却水導出ケース(14)に設けられたサーモスタット室(14a)と、サーモスタット室(14a)から導出されたバイパスチューブ(14b)と、バイパスチューブ(14b)に接続された水ポンプ(15)のバイパス入口ケース(15a)を備え、サーモスタット室(14a)のエンジン冷却水(14c)がラジエータ(16)を迂回して水ポンプ(15)のバイパス入口ケース(15a)内に吸引されるように構成され、
エンジン冷却ファン(7)が中心側の羽根取り付け基板(7h)と、羽根取り付け基板(7h)の周縁から放射状に突出する羽根(7a)を備え、クランク軸(8)の中心軸線(8a)と平行な向きに見て、水ポンプ(15)のバイパス入口ケース(15a)がエンジン冷却ファン(7)の羽根取り付け基板(7h)と重なる位置に配置されている、ことを特徴とするデュアルフューエルエンジン。 - 請求項4または請求項5に記載されたデュアルフューエルエンジンにおいて、
水ポンプ(15)のバイパス入口ケース(15a)に取り付けられた放熱水入口パイプ(15b)と、シリンダヘッド(1)のヘッド冷却水ジャケット(1b)を備え、ヘッド冷却水ジャケット(1b)からのエンジン冷却水(1c)がエアコンディショナ(17)の放熱器(17a)で放熱されて放熱水(17b)とされ、この放熱水(17b)が放熱水入口パイプ(15b)から水ポンプ(15)のバイパス入口ケース(15a)に吸引されるように構成され、
クランク軸(8)の中心軸線(8a)と平行な向きに見て、サーモスタット室(14a)及びバイパス入口ケース(15a)よりもデリバリーパイプ(5)寄りに放熱水入口パイプ(15b)が配置されている、ことを特徴とするデュアルフューエルエンジン。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載されたデュアルフューエルエンジンにおいて、
デリバリーパイプ(5)の周壁(5a)は板金で形成されている、ことを特徴とするデュアルフューエルエンジン。 - 請求項7に記載されたデュアルフューエルエンジンにおいて、
デリバリーパイプ(5)の周壁(5a)は方形筒で、その一辺部分に燃料インジェクタ(4)が取り付けられ、残り三辺部分が送風路(9)に臨んでいる、ことを特徴とするデュアルフューエルエンジン。 - 請求項1から請求項8のいずれかに記載されたデュアルフューエルエンジンにおいて、
クランク軸(8)の中心軸線(8a)と平行な向きに見て、デリバリーパイプ(5)がエンジン冷却ファン(7)の羽根(7a)の先端側半部と重なる位置に配置されている、ことを特徴とするデュアルフューエルエンジン。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載されたデュアルフューエルエンジンにおいて、
ガスミキサ(6)にガスレギュレータ(10)が接続され、このガスレギュレータ(10)が送風路(9)の送風入口(9a)にその周囲側から臨んでいる、ことを特徴とするデュアルフューエルエンジン。
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