JPH11166433A - デュアルフューエル機関の出力制御方法及び装置 - Google Patents

デュアルフューエル機関の出力制御方法及び装置

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JPH11166433A
JPH11166433A JP9332551A JP33255197A JPH11166433A JP H11166433 A JPH11166433 A JP H11166433A JP 9332551 A JP9332551 A JP 9332551A JP 33255197 A JP33255197 A JP 33255197A JP H11166433 A JPH11166433 A JP H11166433A
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JP
Japan
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fuel
flow rate
output
engine
liquid fuel
Prior art date
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Application number
JP9332551A
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English (en)
Inventor
Teruhiro Sakurai
井 輝 浩 桜
Kenji Nakagawa
川 健 司 中
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Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷が変動しても2次燃料(液体燃料)の安
定した着火性が確保出来るデュアルフューエル機関の出
力制御方法及び装置を提供すること。 【解決手段】 運転中の気体燃料と液体燃料との流量お
よび負荷(出力)を検知し、負荷に対応した気体および
液体燃料の流量を制御装置に予め入力されている制御マ
ップにより演算・決定し、その流量になるよう制御して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体燃料がミキサ
等から吸気管を介して供給され、液体燃料が燃料噴射装
置を介して燃焼室に噴射されるデュアルフューエル機関
に関する。換言すると、本発明は、空気と気体燃料とを
混合して供給する1次燃料系と、液体燃料をシリンダ内
に噴射する燃料噴射装置を備えた2次燃料系、とを有す
るデュアルフューエル機関の出力制御方法及び装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】例えば、都市ガス等の気体燃料(1次燃
料)をミキサ等を介して吸気管から供給し(1次燃料
系)、軽油等の液体燃料(2次燃料)を燃料噴射装置を
介して燃焼室に噴射して(2次燃料系)運転するデュア
ルフューエル機関は良く知られている。この様なデュア
ルフューエル機関において、排ガス中の窒素酸化物(N
Ox)を低く抑え、エンジンの効率は高く保つために、
主燃料を気体燃料(1次燃料)とし、微量の液体燃料
(2次燃料)で安定した着火源を作る必要がある。
【0003】しかしながら、デュアルフューエル機関の
出力が低く、1次燃料系に介装されたスロットル弁の開
度が小さく、ブーストが低い運転状態の場合には、着火
源となる2次燃料の着火性が低く、微量の2次燃料で安
定した着火源を作ることが困難であった。これに対して
は、2次燃料の噴射量を増加させて安定させることが必
要である。換言すれば、デュアルフューエル機関の出力
の変化に伴って、2次燃料と1次燃料の供給割合を変え
ることが出来れば、エンジンの効率は高く保ちつつ、よ
り安定した運転ができる。しかし、その様なデュアルフ
ューエル機関は従来は存在しなかった。
【0004】一方、始動時以前や機関運転中に、事故等
により1次燃料である気体燃料の供給が停止してしまっ
た場合(非常時)には、従来のデュアルフューエル機関
の運転は不可能であった。
【0005】ここで、デュアルフューエル機関が所謂コ
ジェネレーションシステムで用いられている場合には、
非常時においても運転を継続しなければならない必要性
が存在する。しかし従来のデュアルフューエル機関で
は、非常時に運転を継続することは不可能であり、上述
した要請に応えることは出来ない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した様な
従来技術の問題点に鑑みて提案されたもので、負荷変動
による出力変動が発生した場合にも安定した自動運転が
可能であり、事故等で気体燃料の供給が突然停止した場
合にも2次燃料である液体燃料だけで緊急避難として必
要な出力が可能なデュアルフューエル機関の出力制御方
法及び装置の提供を目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のデュアルフュー
エル機関の出力制御方法は、空気と気体燃料とを混合し
て供給する1次燃料系と、液体燃料をシリンダ内に噴射
する燃料噴射装置を備えた2次燃料系、とを有するデュ
アルフューエル機関の出力制御方法において、デュアル
フューエル機関の出力と気体燃料の流量及び液体燃料の
流量とを検出する検出工程と、予め設定されている制御
マップから検出された出力に対応する気体燃料及び液体
燃料の所要流量を演算する流量演算工程と、気体燃料及
び液体燃料の検出された流量が前記流量演算工程で演算
された所要流量と一致する様に制御する流量制御工程、
とを有している。
【0008】ここで、前記流量演算工程は、デュアルフ
ューエル機関の出力が低いときには液体燃料の供給流量
及び供給比率を増加し、デュアルフューエル機関の出力
の増加に伴って液体燃料の供給流量及び供給比率を減少
し、(エンジン始動前又は運転中に事故等により)気体
燃料の供給が停止した場合は、液体燃料だけで運転可能
となる様に液体燃料の供給流量を決定する様に構成され
ているのが好ましい。本発明のデュアルフューエル機関
の出力制御装置は、空気と気体燃料とを混合して供給す
る1次燃料系と、液体燃料をシリンダ内に噴射する燃料
噴射装置を備えた2次燃料系、とを有するデュアルフュ
ーエル機関の出力制御装置において、デュアルフューエ
ル機関の出力を検出する出力検出手段と、1次燃料系に
介装された気体燃料流量検出手段及び気体燃料流量調節
手段と、2次燃料系に介装された液体燃料流量検出手段
及び液体燃料流量調節手段と、前記出力検知手段、気体
燃料流量検出手段及び液体燃料流量検出手段の出力信号
に基づいて前記気体燃料流量調節手段及び液体燃料流量
調節手段を制御する制御手段、とを備えていることを特
徴としている。
【0009】本発明のデュアルフューエル機関の出力制
御装置の実施に際して、前記燃料噴射装置は、液体燃料
流量検出手段及び液体燃料流量調節手段を構成すること
が出来る。
【0010】係る構成を具備する本発明によれば、デュ
アルフューエル機関の出力と気体燃料の流量及び液体燃
料の流量とを検出し、検出された流量と予め設定されて
いる制御マップを用いて、検出された出力に対応する気
体燃料及び液体燃料の所要流量を演算し、検出された流
量と演算された所要流量とが一致する様に気体燃料流量
調節手段及び液体燃料流量調節手段を制御している。そ
のため、デュアルフューエル機関の出力の変化に伴っ
て、2次燃料と1次燃料の供給割合を変えることが出来
て、その結果、エンジンの効率は高く保ちつつ、より安
定した運転が出来る。
【0011】さらに本発明において、エンジン始動前又
は運転中に事故等により気体燃料の供給が停止した場合
に、液体燃料だけで運転可能となる様に液体燃料の供給
流量を決定する様に構成すれば、デュアルフューエル機
関が所謂コジェネレーションシステムで用いられている
場合に、非常時においても運転を継続しなければならな
くても、その様な要請に対応して、液体燃料のみでデュ
アルフューエル機関の運転を継続することが出来る。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図1において、全体を符号Eで
示すデュアルフューエル機関のシリンダ1には、ピスト
ン2が摺動自在に挿入されている。そして、ピストン2
に設けられているピストンピン3と、クランクシャフト
4のクランクピン4aとは、コネクチングロッド5で連
結されている。
【0013】また、シリンダ1の上面に取り付けられて
いるシリンダヘッド14には、吸気ポート6と排気ポー
ト7とが設けられている。吸気ポート6には吸気弁6a
が取り付けられ、排気ポート7には排気弁7aが取り付
けられている。そして、シリンダヘッド14のシリンダ
中心線上には、液体燃料を噴射する噴射ノズル8が取り
付けられており、該噴射ノズル8は、噴射管11により
蓄圧器10を介して圧送ポンプ9に接続されている(2
次燃料系)。
【0014】噴射ノズル8と、畜圧器10に取り付けら
れている圧力センサ12と、圧送ポンプ9とは、図1に
おいて点線で示す電気回路により、それぞれ燃料噴射制
御装置15に接続されている。また圧送ポンプ9は、液
体燃料回路13aを介して燃料タンク13に連通されて
いる。そして、液体燃料流量検知手段の機能も有する燃
料噴射制御装置15は、出力制御装置25と(図1にお
いて点線で示す)電気回路により接続されている。
【0015】吸気管6はスロットル弁16及びミキサ1
7を介して吸気口Aで大気開放されており、気体燃料回
路Gで気体燃料流量計18(気体燃料流量検知手段)及
び絞り弁19を介して図示しない気体燃料供給ラインに
接続されている(1次燃料系)。そして、気体燃料流量
計18及び絞り弁19を駆動する駆動手段19aは、そ
れぞれ電気回路で出力制御装置25に接続されている。
なお、絞り弁19及び駆動手段19aは、気体燃料流量
調節手段を構成している。
【0016】デュアルフューエル機関であるエンジンE
には、クランクシャフト4を介して負荷である発電機2
0が接続されている。該発電機20には、負荷センサ2
1(出力検出手段)が設けられている。そして、負荷セ
ンサ21、気体燃料流量計18、駆動手段19aは、
(図1において点線で示す)電気回路により出力制御装
置25と接続されている。
【0017】以下、図2を参照して作用について説明す
る。作動に際し、先ずエンジンは運転中か否か判断する
(ステップS1)。YESだったら、気体燃料流量計1
8により1次燃料である気体燃料の流量Q1を検出し、
燃料噴射制御装置15により2次燃料である液体燃料の
流量Q2(噴射量)を読み込み、さらに負荷センサ21
により負荷Lをエンジン出力として検出する(ステップ
S2)。
【0018】負荷Lが所定値になっていない場合は所定
値を設定し、その所定値に対応する気体燃料の流量Q1
と液体燃料の流量Q2とを制御装置25に予め入力して
あるマップの演算式に従って決定する(ステップS
3)。そして制御装置25は、気体燃料流量Q1に対応
した制御信号を駆動手段19aに送信し、液体燃料流量
Q2に対応した制御信号を噴射制御装置15に送信す
る。これにより、気体燃料と液体燃料との流量をそれぞ
れ所望の流量に制御する(ステップS4)。
【0019】次に、負荷センサ21で検出された負荷が
所定値となっているか否かを判断し(ステップS5)、
所定値となっていたら(YES)制御を終了し、所定値
ではなければ(NOの場合)ステップS2までリターン
する。
【0020】次にステップS1でNOの場合、すなわち
エンジンが停止しているのであれば、非常時であるか否
かを判定するルーチンを実行する。すなわち、ステップ
S1がNOであれば、先ず、開閉弁19は開か否かを判
断する(ステップS6)。開閉弁19が閉の場合(NO
の場合)はステップS1まで戻る。開閉弁19が開の場
合(YESの場合)は、気体燃料の流量はゼロか否か判
断する(ステップS7)。気体燃料の流量がゼロでなけ
れば(NOの場合)ステップS2まで戻る。一方、気体
燃料の流量がゼロであれば(ステップS7がYES)、
事故等により、エンジンが停止しており、且つ、開閉弁
が開であるのに気体燃料が供給されていない状態、すな
わち非常時であると判断される。従って、開閉弁19を
閉じ、非常時運転のマップにより液体燃料だけで所定の
負荷となるよう噴射量を設定する(ステップS8)。そ
してエンジンを再始動して、ステップS5でチェック
し、NOの場合、即ち負荷(出力)が所定値になってい
ない場合はステップS2までリターンする。ステップS
5がYESだったら、即ち所定値になっていれば制御を
終了する。この場合は気体燃料が供給されていない状態
であり、緊急避難としての運転であるから、事故原因等
が除去され、正常に戻ったら、制御をリセットして通常
運転に戻ればよい。
【0021】
【発明の効果】本発明は上記の様に構成されており、負
荷(出力)が変動してもそれに対応して気体燃料と液体
燃料との供給比率が適正に制御されるため、液体燃料の
着実な着火による安定した燃焼が確保され、NOxの少
ない排ガスとして環境改善に寄与できる。また、気体燃
料の供給が途絶えるような非常時にも、液体燃料だけで
緊急避難としての出力維持が出来るので、負荷側に被害
が及ぶのが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示すデュアルフューエ
ル機関の出力制御装置の全体構成図。
【図2】図1の制御のフローチャート図。
【符号の説明】
1・・・シリンダ 2・・・ピストン 5・・・コネクチングロッド 6・・・吸気ポート 7・・・排気ポート 8・・・噴射ノズル 9・・・圧送ポンプ 10・・・畜圧器 14・・・シリンダヘッド 15・・・燃料噴射制御装置 16・・・スロットル弁 17・・・ミキサ 18・・・燃料流量計 19・・・開閉弁 20・・・発電機 21・・・負荷センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02M 25/00 F02M 25/00 L 37/00 341 37/00 341D

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空気と気体燃料とを混合して供給する1
    次燃料系と、液体燃料をシリンダ内に噴射する燃料噴射
    装置を備えた2次燃料系、とを有するデュアルフューエ
    ル機関の出力制御方法において、デュアルフューエル機
    関の出力と気体燃料の流量及び液体燃料の流量とを検出
    する検出工程と、予め設定されている制御マップから検
    出された出力に対応する気体燃料及び液体燃料の所要流
    量を演算する流量演算工程と、気体燃料及び液体燃料の
    検出された流量が前記流量演算工程で演算された所要流
    量と一致する様に制御する流量制御工程、とを有するこ
    とを特徴とするデュアルフューエル機関の出力制御方
    法。
  2. 【請求項2】 前記流量演算工程は、デュアルフューエ
    ル機関の出力が低いときには液体燃料の供給流量及び供
    給比率を増加し、デュアルフューエル機関の出力の増加
    に伴って液体燃料の供給流量及び供給比率を減少し、気
    体燃料の供給が停止した場合は液体燃料だけで運転可能
    となる様に液体燃料の供給流量を決定する様に構成され
    ている請求項1のデュアルフューエル機関の出力制御方
    法。
  3. 【請求項3】 空気と気体燃料とを混合して供給する1
    次燃料系と、液体燃料をシリンダ内に噴射する燃料噴射
    装置を備えた2次燃料系、とを有するデュアルフューエ
    ル機関の出力制御装置において、デュアルフューエル機
    関の出力を検出する出力検出手段と、1次燃料系に介装
    された気体燃料流量検出手段及び気体燃料流量調節手段
    と、2次燃料系に介装された液体燃料流量検出手段及び
    液体燃料流量調節手段と、前記出力検知手段、気体燃料
    流量検出手段及び液体燃料流量検出手段の出力信号に基
    づいて前記気体燃料流量調節手段及び液体燃料流量調節
    手段を制御する制御手段、とを備えていることを特徴と
    するデュアルフューエル機関の出力制御装置。
  4. 【請求項4】 前記燃料噴射装置は、液体燃料流量検出
    手段及び液体燃料流量調節手段を構成する請求項3のデ
    ュアルフューエル機関の出力制御装置。
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