JPS60125735A

JPS60125735A - 混合燃料供給装置

Info

Publication number: JPS60125735A
Application number: JP58234844A
Authority: JP
Inventors: Sadao Arakawa; 荒川　貞雄; Kazuo Masui; 増井　和雄
Original assignee: Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1983-12-13
Filing date: 1983-12-13
Publication date: 1985-07-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】イ、産業上の利用分野本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関に高質燃料
と低質燃料とを混合して供給するのに使用する混合燃料
供給装置に関する。

口、従来技術ある種のディーゼルエンジンにおいては、Ａ重油（ディ
ーゼルオイル、ＪＩＳ第１種重油相当）に、Ａ重油に比
べて高粘度で安価なＣ重油（ボイラーオイル、ＪＩＳ第
３種重油相当）を混合してなる混合燃料を使用し、燃料
費の節減を図っている。

このための混合燃料供給装置として、従来、Ａ重油タン
クとＣ重油タンクを設置し両重油をパイプラインミキサ
を通してディーゼルエンジンに供給するように構成した
もの（実公昭５５−４８１２３号公報参照）、タンクか
ら自然送出されるへ重油とポンプにより強制送出される
Ｃ重油とをミキサで混合してエンジンに供給するように
構成するとともに、前記ポンプの吐出側に流量制御弁を
設けたもの（実公昭５５−４８１２４号公報参照）、お
よびＡまたはＣ重油管系の少なくとも一方にバッファタ
ンクを設けこのタンクの流量を変更することにより混合
率を変更するようにしたもの（特公昭５７−３８７８０
号公報参照）がある。

ハ０発明が解決しようとする問題点（発明の目的）しか
し、このような従来の混合燃料供給装置においては、負
荷の変動に対して混合率を調整するように構成されてい
ないため、最良の運転状態を常に維持することは困難で
あり、また、燃料費の節減効果も不十分になるという問
題点がある。

本発明の目的は１、最良の運転状態を常に維持しつつ十
分な燃料費節減効果を得ることができる混合燃料供給装
置を提供することにある。

二１問題点を解決するための手段（発明の構成）本発明
は、内燃機関の負荷に対応して高質燃料と低質燃料との
混合率を変更することにより、負荷全域において最良の
運転状態を確保するとともに、それを確保するに必要に
して最小限度の高質燃料を混合することにより、燃料費
を最も節減するようにしたものである。

ボ、実施例第１図は本発明の一実施例であるディーゼルエンジンの
混合燃料供給装置を示す系統図、第２図および第３図は
そのディーゼルエンジンの給気供給装置を示す平面図お
よび側面図、第４図、第５図、第６図は作用を説明する
ための各線図、第７図はフローチャート図である。

本実施例において、この多気筒ディーゼルエンジン１の
燃料ポンプ２には負荷検出器３がランク（図示せず）の
位置に応じてエンジン１の負荷を検出するように設けら
れており、この検出器３はマイクロコンピュータ等から
なるコントローラ４に接続されている。コントローラ４
は第４図に示されているフローチャートを実現するよう
に構成されている。

燃料ポンプ２にはフィードポンプ５が接続され、フィー
ドポンプ５には、高質燃料としてのへ重油を貯留してい
るタンク６がフィルタ７および逆止弁８を介して接続さ
れている。燃料ポンプ２には前記コントローラ４に制御
される燃料供給装置９も同時に接続されており、この装
置９には低質燃料としてのＣ重油を貯留しているタンク
１０が第１ヒータ１１およびフィルタ１２を介して接続
されている。フィードポンプ５の吸入側と燃料供給装置
９の吐出側とには空気抜き装置１３が接続され、この空
気抜き装置１３のフィードポンプ５との配管の途中には
、前記コントローラ４に制御される第２ヒータ１４が配
設されている。

ディーゼルエンジン１のシリンダヘッド１５に設けられ
た給気供給装置１６は過給機としてのターボチャージャ
ｌ’７を備えており、ターボチャージャ１７のタービン
１８は空冷中の二重管構造にｔ！成された排気マニホー
ルド２０にその排気エネルギにより回転駆動されるよう
に介設されている。

このタービン１８により駆動されるコンプレ・ノサ１９
はその吐出側を、給気マニホールド２１に連通ずるイン
ククーラ２２に連絡路２３を介して接続されている。連
絡路２３の途中にはバイパス路２４の一端が接続され、
バイパス路２４の他端は排気マニホールド２０に沿って
配設された熱交換通路２５の一端に接続されている。こ
の通路２５ばバイパス路２４から流れ込んだ吸気を排気
の熱により熱交換効率良く加熱し得るように構成されて
おり、この通路２５の他端は給気マニホールド２１に第
２連絡路２６を介して接続されている。

第１連絡路２３のバイパス路２４の接続部よりも下流位
置および第２連絡路２６の途中には、開閉作動する第１
、第２切り換え弁２７．２８がそれぞれ介設されており
、両弁２７．２８は前記コントローラ４により制御され
るアクチュエータ（たとえば、パルスモータやソレノイ
ド）２９．３０により開閉を切り換えられるようになっ
ている。

次に作用を説明する。

ディーゼルエンジンが低負荷運転になると、噴射圧力は
低下し、燃焼室の壁面温度等の燃焼雰囲気条件は悪化す
る１頃向になる。したがって、粘度の高いＣ重油を噴霧
化して燃焼させるのは、低負荷になる程困ゲＷ化する。

そこで、低負荷運転域におけるＣ重油の混合率を燃焼雰
囲気の悪化傾向に対し、後述するようにして適宜対処す
ることにより、低負荷時において最も良好な燃焼効率等
を発揮し得る運転状況が作り出される。

Ｃ重油を燃焼させるための主な要因には次のような関係
がある。

（１）、負荷とＣ重油の混合率との関係定格出力、ずな
わら全負荷（４／４）運転期における最大混合率は、噴
射管内圧力の許容値や燃料噴射弁の許容温度等の要素か
ら、第４図に示されるように、所定の値Ｂに必然的に設
定される。

そして、定格出力時よりも負荷が低下すれば、噴射管内
圧力や燃料噴射弁の温度は下がるが、燃焼に対する雰囲
気も悪化するので、第４図に示されるように、混合率は
全負荷（４／４）期におけるＢ値を維持される。

ところが、ある低負荷値Ａ（第４図では１／４負荷域付
近）になると、燃焼不良を起こすようになるので、Ｃ重
油の混合率は下げられることになり、無負荷運転時には
へ重油のみで運転されることになる。

すなわち、負荷検出器３があらかじめ設定された低負荷
値Ａを検出すると、コントローラ４は燃料供給装置９に
Ｃ重油の供給量を減少させるように制御し始め、無負荷
が検出された時に供給を停止させるような制御を行うこ
とになる。

（２）、給気温度と混合率との関係燃焼、不良を起こすようになる低負荷値Ａは、給気温度
によって変動し、その温度が高い程、この値Ａは低い方
（たとえば、第４図における値Ａ′）へ移動する傾向に
ある。したがって、給気温度を高くした方が、Ｃ重油の
混合率を高く維持し続けることができて有利となる。し
かし、給気温度を高くすることは、燃焼性能や熱負荷の
面において問題が生じる。

そこで、両者を両立させるため、給気温度と負荷との間
には第５図に示されるような関係が設定される。すなわ
ら、燃焼性能や熱負荷に問題を生じない低負荷運転域（
２／４以下）においては、ＣＭ油の燃焼を改善してその
混合率を高く維持するため、給気温度を十分に高く保ち
、反対に、燃焼性能（特に、排気温度）や熱負荷が重視
される高負荷運転域（２／４以上）においては、給気温
度を下げる。

この給気温度と負荷との関係を作り出すように、コント
ローラ４は給気供給装置１６を制御する。

始動直後等のすみやかな給気温度の上昇を図るため、負
荷検出器３が低負荷（２／４以下）を検出すると、コン
トローラ４は第１切り換え弁２７を閉じ、第２切り換え
弁２８を開くことにより、ターボチャージャ１７のコン
プレッサ１９による給気をバイパス路２４、熱交換通路
２５、第２連絡路２６を通して藉気マニホールド２１に
供給させる。この給気は熱交換通路２５を流通する間に
排気マニホールド２０における排気により加熱されるた
め、迅速に高温になる。

このように給気の温度が高くなると、燃焼不良を起こす
負荷値は低い方Ａ′へ移動することになるため、コント
ローラ４は負荷検出器３による検出値が当該負荷値Ａ′
に達したところで、Ｃ重油の混合率が全負荷運転時と同
じ値となるように、燃料供給装置９を制御する。これに
より、給気温度を高めない場合に比べて、Ｃ重油の利用
量が増加するため、燃料費の節約効果が一層増加するこ
とになる。

負荷検出器３が所定（２７４以上）の負荷を検出すると
、コントローラ４は第１切り換え弁２７を開き、ターボ
チャージャ１７のコンプレ・ノサ１９の給気を第１連絡
路２３を通してインククーラ２２に供給する。これによ
り、インククーラ２２で冷却された給気が給気マニホー
ルド２１を介して燃焼室に圧送され良好な運転状態が作
り出される。

なお、この場合にも、第２切り換え弁２８に適度に開い
て、コンプレッサ１９による給気の一部が熱交換通路２
５を流通するようにしておき、この給気により排気マニ
ホールド２０を冷却するようにしておくとよい。

また、給気経路の切り換えは第１切り換え弁により、第
５図の破線で示されるような特性線にするのが良い。

（３）、燃料温度と混合率との関係粘度の高いＣ重油の混合率を増す程、混合燃料の温度を
上げて混合燃料の実質的な粘度が上がらないようにする
必要がある。

また、燃料の温度は燃料噴射弁の温度に直接影響を与え
るので、燃料弁の許容温度との関係で、燃料温度を設定
しなければならない。

そこで、Ｃ重油の混合率と混合燃料の温度とは、第６図
に示されるような関係に設定される。

コントローラ４ばＣ重油の混合率が増加すると、第２ヒ
ータ１４に加熱指令を発し、混合燃料の温度を第６図に
示きれるような特性を呈するように加熱６される。

前記構成にかかる混合燃料供給装置において、へ重油は
フィードポンプ５により燃料ポンプ２に圧送され、Ｃ重
油は燃料供給装置９により燃料ポンプ２に圧送される。

そして重油Ａ、Ｃは燃料ポンプ２の入口において混合さ
れることになる。したがって、前述した作用によって燃
料供給装置９の供給量が制御され、混合率が変更された
場合における応答性が極めて良好になる。すなわち、ラ
インミキサ等の混合機で混合した燃料をフィルタやバッ
ファタンクを通して燃料ポンプに供給するように構成し
た場合、混合率を変更された混合燃料に切り換わるまで
に長時間を要することになる。

そして、混合率を調整された混合燃料は燃料ポンプ２に
よりディーゼルエンジン１に供給されるが、このとき、
混合燃料は燃料ポンプ２を貫流して気泡の排除や各部の
冷却を行う（いわゆるスルーフィード方式と指称される
）。ここで、余分にな、った混合燃料は、既にある混合
率に調整されタンク６．１０のいずれにも戻すことがで
きないため、フィードポンプ５の入口側に戻される。こ
のため、フィードポンプ５の吐出側→燃料ポンプ２−フ
ィードポンプ５の入口側の循環路に空気抜き装置１３が
介設されており、これにより、混合燃料の還流によるキ
ャビテーションの発生やエアがみによる燃料不安定が防
止されている。

なお、第７図は前記作動を実行するだめのフローチャー
トを示している。これを図中に示した符号を用いて簡単
に説明する。

（３１）は負荷、混合率（Ａ／Ｃ）　、給気温度、燃料
温度についてのフィードバンク信号である。

（３２）において負荷は定格出力時の１／２より大きい
か小さいかが判断される。負荷が１／２より小さい場合
、（３３）において給気温度が上昇される。また、（３
４）において、第４図に示されている破線の特性を満足
する混合率Ａ／Ｃ’がめられる。（３５）において、こ
の混合率Ａ／Ｃ′と実際の混合率Ａ／Ｃとの差、すなわ
ち、Ａ／Ｃ’−Ａ／Ｃ，が演算される。これがプラスで
ある場合、混合率′が上昇され（３６）、マイナスであ
る場合、混合率が下げられ（３７）、０の場合、実際の
混合率Ａ／Ｃは所定の混合率Ａ／Ｃ’に制御されている
と判定される（３８）。次に、（３９）において、第６
図に示されている特性を満足する混合燃料の温度ｔＦＯ
′がめられる。

（４０）において、この燃料温度ｔＦｏ”と実際の燃料
温度ｔｌ？ｏとの差、ずなわち、ｔＦｏ’　−ｔ　Ｆ　
ｏ、が演算される。プラスである場合、燃料温度が上昇
され（４１）、マイナスである場合、燃料温度が下げら
れる（４２）。

（３２）において、負荷が１／２より大きいと判断され
た場合、（４３）において、給気温度が下げられる。ま
た、（４４）において、燃焼噴射弁における温度ｔｎが
燃料温度と噴射管圧力との関係式、ｔｎ−ｆ　（ｐｅ−
ｔＦｏ）から演算される。（４５）において、あらかじ
め設定されている温度、たとえば１８０℃とこの燃料噴
射弁温度ｔｎとの差、すなわち、１８０ｔｎ、が演算さ
れる。これがプラスである場合、現在の混合率Ａ／Ｃに
おける最も適切な温度ｕｎが関数式、ｔｎｍｉｎ　＝　
ｒ　（Ａ／Ｃ）　、がら演算される（４６）。

続いて、（４７）において、この温度ｔｎｍｉｎと現実
の温度ｔｎとの差、ずなわち、ｔｎｍｉｎ　−ｔｎ、が
演算される。これがプラスである場合、燃料温度ｔＦｏ
が上昇され（４８）、マイナスであ〜る場合、混合率が
上昇される（４９）。前記（４５において、差がマイナ
スである場合、（５ｏ）において、燃料温度ｔＦｏが下
げられる。

本実施例によれば、負荷の変動に対応して混合率を調整
するため、低負荷時においても最良の運転決悪を作り出
すことができ、がっ、Ｃ重油を最モ活用するように混合
率を調整することにより、燃料費の節減効果も最も大き
くなる。

また、低負荷運転域において給気温度を上昇させること
により、Ｃ重油の活用率を一層向上させることができる
ため、燃料費の節減効果も一層大きくなる。

さらに、Ｃ重油の混合率の増加に対応して燃料温度を上
昇させることにより、混合燃料の粘度の上昇を抑制する
どとができ、また、混合率の増加と燃料温度の上昇との
関係を燃料噴射弁一温度に規制される関係に保つことに
より、燃焼性能への悪影響を防止することができる。

Ａ重油とＣ重油との混合が燃料ポンプの入口において行
われるので、混合率が変更された場合における応答性が
良好である。

混合燃料は燃料ポンプをスルーフィードするため、気泡
の排除や各部の冷却が行われる。

余分になった混合燃料はフィードポンプの人口に戻され
るが、戻り路に空気抜き装置が介設されているので、キ
ャビテーションの発生やエアかみによる燃焼不安定は防
止できる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であ
ることはいうまでもない。

過給機を備えたディーゼルエンジンの混合燃料供給装置
につき説明したが、たとえば、ガソリン機関においてガ
ソリンにアルコールを混合したガソホールを供給する場
合等信の内燃機関において、異種燃料を混合する場合全
般につき適用できる。

ト１発明の詳細な説明したように、本発明によれば、最良の運転状態を
全負荷域にわたって維持しつつ、燃料費節減効果を最高
に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図はその
平面図、第３図はその側面図、第４図、第５図、第６図
は作用を説明するための各線図、第７図はフローチャー
ト図である。ｌ・・・ディーゼルエンジン、２・・・燃料ボンフ、３
・・・負荷検出器、４・・・コントローラ、５・・・フ
ィードポンプ、６・・・へ重油タンク、７．１２・・・
フィルタ、８・・・逆止弁、９・・・燃料供給装置、１
０・・・Ｃ重油タンク、１１・・・ヒータ、１３・・・
空気抜き装置、１４・・・ヒータ、Ｊ５・・・シリンダ
へ・ノド、Ｊ６・・・給気供給装置、１７・・・ターボ
チャージャ、１８・・・タービン、１９・・・コンプレ
ッサ、２０・・・排気マニホールド、２１・・・給気マ
ニホールド、２２・・・インタクーラ、２３・・・画工
連絡路、２４・・・バイパス路、２５・・・熱交換通路
、２６・・・第２連絡路、２７．２８・・・切り換え弁
、２９．３０・・・アクチュエータ。特許出願人　ヤンマーディーゼル株式会社代理人　弁理
士　筒　井　大　和

Claims

【特許請求の範囲】

内燃機関に高質燃料と低質燃料とを混合してなる混合燃
料を供給する装置において、前記内燃機関の負荷に対応
して高質燃料と低質燃料との混合率を自動的に調整する
ようにしたことを特徴とする混合燃料供給装置。